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单色与三色激光放映的详细技术解析

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单色与三色激光放映的详细技术解析

发布日期:2017-11-20 00:00:00 作者:小蓝 点击:

  数字投影机,不管其内部的复杂性,只有一个功能——将视频、数据和图形等图像投射到屏幕上。为了这个目的,需要内部光源。因为从光源到屏幕,投射图像巨大的放大倍数和许多的光学元件损耗,光源必须要格外的明亮。远比我们熟悉的用于办公室等室内环境的白炽灯、荧光灯明亮。
目前在数字放映机放映新兴的两种光源技术:单色激光(荧光粉激光)和三色激光。
单色激光的技术定义:
激光荧光粉显示技术是采用单色激光(即蓝光或红光激光),结合含有红、绿、黄等荧光粉的单种或多种颜色旋转荧光粉色轮技术而产生白光的激光放映技术。

  激光荧光粉光源仅使用一组单色激光器(通常采用蓝光),利用单色或多色荧光粉色轮的旋转,有效解决了荧光粉的热淬灭和散热问题,使荧光粉能够在高强度激发光照射条件下稳定的工作,产生红光、绿光和蓝光,同时,利用多色荧光粉色轮的旋转实现在不同时间产生不同颜色的光输出,Z终实现白光/色光的输出。

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三色激光的技术定义:
RGB激光显示技术是采用红、绿、蓝三基色激光器,按照一定的比例配比,直接耦合成白光输出。其工作原理是红、绿、蓝三色激光,分别经过扩束、匀场、消相干后入射到相对应的光阀上,光阀上加有图像调制信号,经调制后的三色激光由X棱镜合色后入射到投影物镜,Z后经投影物镜投射到屏幕,得到激光显示图像。 

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两种技术的主要区别:
不同的数字放映机采用不同的光源放映技术,其不同光源技术间的基本区别,对于采用放映机来讲,决定了在属性和表现上的实际差异。
这种差异主要表现在放映机的几大技术参数之上:亮度、色域、寿命、对比度、色彩饱和度、色彩还原度。

1.1单色激光的主要技术特点
激光荧光粉光源技术攻克了激光显示在效率、成本和可靠性方面的技术难关。该光源显示终端具备一下特点:实现20000小时高寿命光源系统(目前部分厂商宣称可达到30000小时),高安全可靠性,颜色比较纯正,达到了DCIP3标准,无需消相干,对人眼安全,无爆碎危害,但代价是降低了激光的亮度上限、色域空间、对比度空间。

荧光粉激光的缺点在高亮度输出的情况下,会加速色轮的老化,出现偏色现象,同时色彩还原性差,采用蓝色单色激光光源的色域范围通常在NTSC的90%左右,30000小时光衰减近50%。
1.2三色激光的主要技术特点:
采用Z新纯半导体激光光源的RGB纯激光工程投影机,采用激光光源与投影光机分离设计,具有超高输出亮度、超高分辨率、超长使用寿命和极高色彩饱和度等特性。目前单机光通量输出可轻松达到75000流明,分辨率可达4096×2160, 30000小时光源衰减不超过20%,支持7×24小时连续工作,可选镜头配置,具有稳定、可靠、安全、节能等优势。


由于激光显示使用三基色激光为光源,因此具有更大的色域,其色度三角形面积是荧光粉的2倍以上。且激光是线谱,具有很高的色饱和度,可显示自然界Z真实、Z丰富、Z鲜艳的色彩。激光方向性好,能实现更高的显示分辨率。主要应用于影院放映、展览展示、指挥监控、视频会议、舞台布景等领域 。

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两种技术的综合对比:
三色激光是100%单色光,红、蓝、绿三色光分别调制,彩色效果非常理想,由于RGB激光具有极好的单色性和方向性,所以用激光显示,不仅能保证重现图像的颜色,而且对自然界中难以看到高饱和度也能显示出来。
荧光粉激光则丧失了RGB激光的线谱特性、单色性、单向性特点,因此在色域空间、色彩饱和度、对比度以及分辨率的表现力略逊一筹。因此,三色激光放映机比荧光粉激光放映机能够表达更大的颜色范围,提供更加清晰的图像。

相比荧光粉激光,三色激光光源投影机 无荧光轮,高光效,高稳定性 高画质,色彩还原性高,色域面积是单色激光荧光技术的两倍,采用三色激光的高端数字影院放映机等可以达到NTSC的150%,显示画面均匀性、一致性好,但成本高。
影院用三色激光的技术发展进程:
三基色激光光源发展到现在为止,经历了两个技术历程:固体激光器阶段和半导体激光器阶段。 
2.1 固体激光器阶段
半导体泵浦倍频激光器也就是固体激光光源,由半导体激光器(泵浦源)、激光晶体、倍频晶体、输出腔镜等所构成,具有产生激光过程复杂、结构复杂、生产工艺复杂、稳定性差、可靠性差等特点。
半导体泵浦倍频激光器,中心波长单一,其光谱宽度3nm以内,且模式为单模光源,对激光散斑的产生有很大的贡献,并且散斑颗粒非常大,使得消散斑过程非常复杂。 
半导体泵浦倍频激光光源是基于半导体芯片制备技术而研发设计的微型激光器,与LED芯片的生产过程类似,具有结构简单、体积小、功率稳定、可靠性高、寿命长等特点。

2.2 半导体激光器阶段
2014 年,三基色纯激光技术流派采用新研发出的绿光半导体激光器,进行了产品的升级设计,红光、绿光和蓝光全面进入半导体时代。一直难以破解的激光散斑难题,也随着半导体技术的导入得到改善。由于半导体激光器的光谱宽度为6nm,纵模模式较多,且为输出为多横模模式,所以对激光散斑的解决有了大幅提升,并且散斑的颗粒大小变的非常小,可以为大众所接受。 

正面_副本.jpg三色激光的未来发展方向:
三色激光显示的终极本领——全息立体成像 
全息术是利用光的干涉和衍射原理,将物体发射的特定光波以干涉条纹的形式记录下来,然后再用衍射的方法使其再现,相成原物体逼真的立体像。由于记录了物体的全部信息(振幅和相位),因而称为全息术或者全息照相。
三色激光作为Z好的激光光源,在实现全息立体显示方面大有用武
之地。

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