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    2020-02-19 17:33 星期三

    激光投影技術及專業術語解釋

    發布時間:2017-02-10 09:45:02 發布者:admin 瀏覽量:

       

      1、細說激光光源的“前世今生”

      隨著高清、3D投影的出現,以及技術的日趨成熟,在顯示方面投影機已經可以媲美電視,然而投影機最大的耗材燈泡,卻一直是投影產業的痛楚。傳統光源的壽命太短,讓投影機的使用成本大大增大,在這樣一種情況下,投影機的使用費用對于眾多用戶來說,有些尚過奢侈,隨著投影產業的加速發展,LED光源的應用,投影機的這一劣勢已然逐漸得以改善。雖然如此,但是LED光源亮度低的軟肋,讓很多用戶都無力接受,屢遭突破的亮度瓶頸始終還是無法滿足用戶的需求。在這樣一種情況下,激光光源的閃亮登場,給產業帶來了新的沖擊。

     激光作為目前新興的投影機光源技術,被寄予了很高的期望。但是多年以來,激光在投影機領域主要應用在微型投影機產品中,此外在大型工程投影機中也略有涉及。如中視中科所研發的激光投影機就在2008年北京奧運會以及部分電影院中使用。除此之外,在其它投影機領域并沒有激光產品真正得到實用化。

      此外,激光光源屬于綠色環保光源,節能、無污染適合近年來國家提倡的“低碳經濟”發展模式。因此,當激光的亮度以及體積瓶頸得到解決后,其發展勢頭將迅猛難擋。據了解,在目前的民用激光光源投影機,受美國激光管制協會的要求,為了用戶的健康、安全著想,投影的亮度不超過5500流明。不過根據全球經濟發展狀況、高亮需求和環保號召,在2013年底美國激光管制協會、歐盟的機構都將逐步降低激光的限制,預計2014年激光工程投影機將是爆發之年。

      2、淺析激光投影應用現狀及發展前景

     激光是屬于冷光源,在使用的過程中發熱量不大,溫度非常低,其壽命可達20000小時以上,是傳統投影機使用壽命的10倍以上。不管是1萬流明還是5萬流明的激光投影機,其光源壽命都能達到20000小時以上,真正可以做到長期免維護使用。并且激光顯示的核心部件在生產過程中不使用任何重金屬,沒有廢水、廢氣、廢物排放,是名副其實的環境友好型顯示光源。

      話說回來,激光并不是近年的新發明,但作為投影機的光源則是近年產生并逐步變成現實的。要解決實際應用,首先這種光源產生的物質必須取材方便,其次光源的產生、輸出、利用必須可控,三是能夠以大量數據證明對人體是安全的。目前來看,這三個問題都已解決,因此,投入應用是水到渠成。

      首先我們就不得不提,6月18-20日在美國的拉斯維加斯為期三天的美國專業視聽展InfoComm2014終于落下帷幕。此次盛會作為專業顯示領域最大年度盛會,自然不能缺了投影機的身影,而從今年展會上參展商的“表現”來看,投影行業的指向標似乎正在發生一些具有顛覆性意義的變化。在索尼展位,我們看到索尼攜帶了旗下首款純激光投影機VPL-FHZ55亮相,據悉該款產品亮度最高可達4000流明,還具備了自由角度安裝、梯形校正、幾何校正、邊緣融合等功能,可為用戶帶來無縫隙的寬屏幕投影。

      此外巴可推出目前業內前沿的激光放映技術-6P激光放映機,同時放映亮度提升至60000流明,從現場體驗來看,在3D效果下高亮度的放映機配合耀萊的巨幕呈現的高光效果非常好。據官方數據介紹,在放映3D影片時激光放映機能獲得傳統氙燈放映機的4倍零度。巴可6P激光放映機的內置3D技術配合在細節上處理也很好,現場的體驗也十分震撼,特效的層次感非常明顯,在畫面切換和高速畫面上的噪點也不是非常明顯。感覺上就像是大光圈鏡頭呈現的畫質,至于清晰度則要看影片本身。同時是首款符合DCI標準的激光放映機,同時也是市場上體積最小的60,000流明放映機,其能夠以60幀/秒的高幀率格式播放4K影片,以及以4K分辨率放映3D影片,獨特的技術將為影迷們帶來更強的觀影體驗。

      從前幾年的蜻蜓點水,再到今年索尼、科視等投影廠商的全面跟進,以激光光源為突破點的投影機產品線在不斷壯大。也正基于此,以及從目前整個產業鏈和應用環境來講,激光光源的趨勢已經勢不可擋。尤其是對于當下的投影市場來說,發展激光顯示技術不光是投影顯示企業自身發展的要求,也是技術發展到一定階段的必然產物。

      主導過去五六年時間,投影產業核心創新規律的新光源之爭,現在已經日趨有了結論。激光還是LED,2015年不再是選擇題。

      2015年是激光的雄起之年。激光以其能覆蓋2000-100000流明的巨大適應性,成功晉級為新光源的主角。這一規律已經不是“趨勢”,而是“事實”。其中,代表性的數據是,激光光源新品的10倍級的暴增。

      反觀LED光源的投影,現在更多的是在保留領域生存:例如,微投市場,LED的體積優勢暫時戰勝了激光;背投影拼接市場LED的成熟性和成本優勢戰勝了激光。而在新的應用市場,LED光源2015年則建樹極少:只有少數幾款1500流明的家用機出現,卻也難搶激光電視的風頭,且不具有成本優勢。

      那么,是什么力量導致了激光和LED兩種光源的高下立現呢?答案很簡單。實現高亮度,激光依靠的是采用更多的激光器,如12個,或者超高亮產品的幾十組光源模塊堆砌的方式實現。理論上,LED光源也可以采用更多組光源實現高亮特性——就像汞燈時期,用雙燈實現更高亮度一樣。

      但是,激光的特性是線性光源,將N多的激光器出光通過全反射光纖組合成單一的線性和均勻度極好的光源不是難事。但是,LED光源是半球面出光,如果堆砌更多的LED光源為方向性和均勻性媲美激光的光源系統,那么其光學系統的復雜性將是空前的。而對于10個以上的基礎出光器件的系統,光學部分的復雜性和成本已經超過LED或者激光芯片自身。這一技術特點使得,“堆砌”這種獲得高亮的方式,更適合激光而非LED光源。尤其是在激光綠色光源效果不斷提高,激光藍色光源效率和品質也不斷提高,高亮LED光源突破乏力的背景下,激光代替LED成為未來投影固態光源的主流,將水到渠成。

      另一個次要因素則是,激光投影中占據絕對主流的激光熒光色輪技術使用的新一代藍色半導體激光器,其產業制造鏈和工藝與LED芯片極度類似。這導致,實際上激光光源是在使用LED的上游產業鏈,拓展自己的下游市場,并提升品質、降低成本。因此,純半導體藍色激光時代,即意味著LED光源潛在的成本優勢不斷下降。

      綜上所述,投影產業無論從需求滿足性、技術成熟度、未來升級空間看,選擇激光作為未來光源都是必然的。甚至,只要激光光源能在規模化的基礎上,實現成本的下降,在背投拼接等領域全面替代LED光源也有必要的現實基礎。

      2015年是激光和LED之爭分出雌雄的關鍵一年。而隨著路線選擇之爭的消失,激光投影產業能獲得行業支持力量也必然會更加豐富。

     3、激光投影應用在擴展潛力無窮

      
    激光光源屬于集束性光源,光效率極高,因此也更容易實現高亮度。同時,最主要是它有很多個數量點陣,毀掉一個是沒有影響,用戶不用擔心會爆掉,激光光源是沒有風險的,這也使其更具高穩定性。所以利用激光光源發力大型工程應用市場成為了最佳選擇。

       根據市調機構預測,今年全球投影機出貨量約762萬臺,年成長2%,其中教育應用及大型場館為投影機高成長市場。展覽展示行業多年來一直不缺工程投影機產品的身影,也是眾投影廠商較為注重的細分市場,且近些年來保持著較為明顯的增長趨勢。但隨之而來的則是,用戶對工程投影機產品的需求也日益提高。而激光工程投影機憑借著免維護、長壽命、低功耗、無衰減、低散熱等等優勢,將會為用戶帶來更加經濟的運營成本,并且激光工程投影能夠呈現出亮度更佳、色域更廣、效果更優、畫質更細膩的全新顯示體驗,這也正是未來展覽展示行業所需要的,具有巨大的商機,在未來三年左右會是一個很有發展潛力的方向。

       一般的大型會議環境都比較復雜,對于投影機的亮度就有了極高的要求。我們知道投影機投射畫面越大,畫面單位面積上獲得的亮度就越少,也就是說要投射100寸以上的畫面,投影機必須要具備較高的亮度水平。另外大型會議一般都是在酒店舉行,而這種環境下燈光通常都比較亮,如果投影畫面亮度不夠,那么會場的觀眾就很難看清楚屏幕上顯示的內容,因此容納數百人的大型會議室投影機亮度一般至少要達到5000流明以上才可以達到滿意的效果,而且上不封頂。

       除了大型會議外,在建造禮堂的過程當中,用戶最為關注的莫過于綜合使用成本的控制,傳統投影機存在的后續維護及燈泡更換等問題是用戶最為詬病的地方,也讓設計施工人員頗為煩惱。激光投影機激光結構可靠性高,壽命可以達到20000小時,長期可做到真正的免維護,且無炸燈危險,要知道在這種人數眾多的情況下如果出現意外,后果不可想象。

       據相關機構數據統計,2013年國內高端工程投影機銷量達61627臺,預計2014年銷量有望逼近8萬臺,兩位數的增長率,凸顯市場對于高亮工程投影機的旺盛需求。與此同時,也就意味著用戶對于產品的要求也將不斷提高。激光工程投影機的出現,不僅能夠為用戶和市場帶來高品質和完美體驗,還大大降低了后期使用成本。激光光源也將成為未來工程投影機市場的“潛力股”,尤其是面對日益變化的工程投影市場需求,兼顧高性價比特點,激光光源的優勢地位在未來將不斷突顯,并有望引領未來趨勢。
     

     4、激光投影儀對人眼不會構成任何傷害

      可能激光第一次商用出乎大多數人的意料,因為它是超市條碼掃描器,而次年1975年,IBM推出了商用激光打印機,激光正在出名是1983年美國總統里根在發表“星球大戰”演講時,描述的太空大戰使用的激光槍,再后來對激光的運營也就越來越多了,例如用于數據傳輸的光纖、用于存儲的CD,用于工業的激光切割,用于醫療的微創手術,和用于軍事激光制導導彈等等……

      一提到激光,人們就會在然而然的想到激光武器、激光切割機等大功率激光,我們知道激光對人眼的傷害主要是其高能量造成的,所以人們對激光顯示產品對人眼損傷的擔心不無道理。那么激光投影機、激光電視機等顯示產品到底對人眼安不安全呢?要解開人們的擔心與疑慮還要從激光顯示不同實現方式的原理說起。

     掃描方式實現激光顯示圖像的方案是人們最早嘗試實現激光成像的方式,人們利用激光良好的方向性進行逐行掃描,激光束從上到下、從左到右進行掃描。水平偏轉(行掃描)通過放映頭中的一個多面旋轉鏡實現,垂直偏轉(幀掃描)通過一個傾斜鏡實現。這種方案使用的激光束具有很強的能量,對人眼確實存在傷害閱覽室椅,如今掃描式的激光投影方案除了在小型投影如手機嵌入式投影中使用外,在大屏幕、高亮度投影解決方案中這種方式基本被放棄,而全球廠商或研發機構都將激光顯示技術方案的重點放在了安全可靠的投影式的顯示方式。

      這種投影顯示的方案之所以對人眼安全,就是因為其紅綠藍激光在成像前有一個擴束的過程。所謂擴束,其原理就是將較細的平行光束用透鏡發散,然后再用凸透鏡發散,然后再用凸透鏡據稱較粗的平行光束,這時激光已經從點光源變成了面光源。

      紅綠藍三色可見光激光光束經過專門的擴束整形設備后,將激光發散角擴大,使其具有與氙燈光源相近的能量密度,而不再是能量密度高出氙燈光數萬倍的激光,此時的低能量秘密度單色光也不具有剛從激光器出來時的危險性,也就是說從激光投影機鏡頭投出的光與從任何普通燈泡光源投影機鏡頭投射出的光具有同樣的安全性能指標。

      拿電視機舉例就是屏幕破損,激光不慎從屏幕中射出,大家也不必擔心。激光其仍然是被擴束后通過鏡頭折射出的柔和光線的一部分,對人眼不構成傷害。

     激光前投影機已經有良好的商業性運營案例,安全性得到了很好的驗證。2008年7月,由北京中視中科光電技術有限公司聯合國內知名院線共同成立了全球首家激光影廳。在影院運營前PDA,中視中科邀請獨立的權威機構——軍事醫學科學院放射與輻射醫學研究所,就激光投影機對人眼可能構成的危險進行了檢測。報告顯示“在人眼正常反應時間內可以采取保護性反應而不會出現照射時間過長意外損傷,因此屬于人眼短時間照射安全范圍。


      5、投影機行業術語解釋

      投影機在我們日常生活中已經像電腦一樣隨時使用了,大家是否像熟悉CPU、內存條一樣熟悉亮度,分辨率等一些特有術語呢?

       A、投影機分辨率

      投影機分辨率的表示方法是用畫面中水平像素數乘以垂直像素數。現在投影機一般都能向下和向上兼容電腦信號的分辨率,但每款投影機都有一個標準的分辨率,只有在標準分辨率下,投影機才是正常顯示電腦信號像素。常見分辨率和表示方法如下:

      1)按照商務投影機,教育投影機,工程投影機一般的分類:

       SVGA:800x600低端投影機的標準分辨率,現在基本上型號很少,主要針對KTV,茶樓等低端使用場合,一般如明基,宏基,奧圖碼等品牌有此分辨率的機型。

      XGA:1024x768是現在市場上絕大多數投影機的標準分辨率,是現在投影機的主流分辨率。

      WXGA:1280*800寬屏投影機的標準分辨率。

      SXGA:1400x1050工程應用投影機的標準分辨率

      WUXGA:1920X1200工程投影機采用的標準分辨率,主要針對高端工程用戶。

       2)按照家用投影機、家庭影院的分類:

       720p:1280x720低檔家用投影機采用的標準分辨率。

       1080p:1920x1080或1920x1200是高檔家用投影機采用的標準分辨率,價格不菲。

       B、投影機亮度:投影機亮度是指投影機的光輸出,是以光通量(光源在單位時間內向周圍空間輻射出的使人眼產生感覺的能量)來表示的,單位是流明。投影機的亮度類似于我們日常生活中電燈泡的瓦數這個概念,瓦數越高,投影機亮度越高。價格方面也是,投影機亮度越高,價格越高。

       C、均勻度:這是與亮度相關的概念,是指投影畫面的中心亮度與周圍亮度的比值,一般將投影畫面的中心亮度定義為100%。投影機投射到屏幕上的亮度不是完全均勻的,有的地方的亮度會高些,有的地方的亮度會低些。所以,投影機亮度分布均勻度越高越好。現在投影機的均勻度也從以前的80%升到了現在的95%以上。

       D、投影機對比度:投影機投射圖像中黑與白的比值,也就是從黑到白的漸變層次。比值越大,從黑到白的漸變層次就越多,從而色彩表現越豐富。現在投影機的對比度也是越來越高,從以前的400:1到了現在基本都能達到100:1、2000:1,3000:4000:1;家用投影機更是10萬:1,甚至更高。
     

      E、投影畫面尺寸:是指投影畫面對角線的尺寸。基本單臺投影機的畫面尺寸從30-400英寸,亮度越高,投影的畫面尺寸越大。

      F、投影距離:是指投影機鏡頭與屏幕之間的水平距離。這個跟投影機鏡頭關系很大,涉及投影鏡頭系數這個概念,鏡頭系數越小,投影距離越短,反之,鏡頭系數越大,投影距離越長。投影鏡頭系數從0.8:1到10:1不等。

      G、投影機正投與背投:這是根據投影機與屏幕的前后關系來定義的。背投的優勢在于美觀,因為看不見投影機等設備與線材,光線的影響減少了。它們采用的屏幕也就同時變成了正投屏幕和背投屏幕。

       H、水平掃描頻率(行頻):又叫行頻,投影機的水平掃描頻率都有一個范圍。如果來自計算機等圖像源的輸入信號的水平掃描頻率超出此范圍,則投影機將無法投放,通常顯示“NO SIGNAL”。

       I、垂直掃描頻率(刷新率):又叫幀頻或顯示圖像的刷新率。如果來自計算機的輸入信號的垂直掃描頻率超出此范圍則投影機將無法投放。在范圍之內,將計算機的垂直掃描頻率設定為高值時,投影效果好。

       J、投影機的輸入、輸出接口:投影機的視頻輸入接口是指連接計算機顯示信號的接口,讓計算機視頻信號通過輸入接口傳輸到投影機進而投放出計算機的影像。投影機還具有視頻輸出接口,通過此接口可連接顯示器、液晶電視等其他顯示設備的。



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