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激光投影顯示技術

2022.06.13

投影顯示技術的未來是激光投影顯示,即激光電視。所謂激光電視,是指利用激光代替普通的光源,實現發光。激光具有很高的色純度,激光的高度可達105cd/m,比UHP弧光燈的亮度高得多,因此如果選用適合的元件,將能得至到色彩優異的畫面。

激光電視
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目前國際上有德國 LDT公司、韓國三星公司、日本索西尼公司、日本松下公司和日本三菱公司開展了激光電視的研究,日本索尼公司開發的激光電視主要采用"線掃描"方式,德國 LDT 公司、韓國三星公司則采用"點掃描"方式激光投影顯示的分類:面陣空間光調制器的投影成像方式和掃描式的投影成像方式。

工作原理

于掃描的激光投影顯示技術是憑借激光束準直性和方向性好的特點,利用掃描器件傳鏡或振鏡)將激光束高速掃描到屏幕的相應位置,利用人眼視覺暫留效應形成完整的面。典型的激光掃描投影顯示系統由激光光源、光調制器、光束掃描器件、激光合束裝量以及控制器組成。圖像信號加到光調制器上,控制激光束的強度,行、場同步信號加到掃描器件(光偏轉器)上,使激光束按一定的規律在屏幕上掃描形成圖像。圖 8-12所示是基于掃描的激光投影顯示系統的結構示意圖。紅、綠、藍三色激光器發出的激光分別經過聚焦透鏡進入受視頻或者圖像信號控制的光調制器,經調制后的三色激光準直后經過二向色性和后述的掃描裝置掃描而成。

掃描裝置

掃描裝置是激光掃描系統中最重要的組件,也是實現技術難度最大的一個環節。主要方法有電光偏轉、聲光偏轉、衍射偏轉和機械偏轉,而機械偏轉是目前發展的主流。機械式掃描器件有多面轉鏡、檢流計式振鏡和微電-機系統(micro electro-mechanical system, MEMS)振鏡等。

1)多面棱轉鏡掃描系統

轉鏡掃描系統一般由行轉鏡與場轉鏡構成 。行轉鏡與場轉鏡均為多面棱體,行轉鏡的轉動速度要遠高于場轉面質的影鏡,以保證當場轉鏡轉過一個面時,行轉鏡正好轉過圖像的行數目鏡面,即行轉鏡每轉高度相干 過一個鏡面,屏幕上就出現一條水平亮線,和相位隨 而場轉鏡每轉過一個鏡面,屏幕上的光點軌跡將完成一次從上至下的垂直掃描。

2)振鏡掃描系統

振鏡掃描系統是一個小鏡子固定在一個由磁場線圈驅動的轉動軸上,從而實現小角度范圍的來回繞軸轉動。振鏡的來回振動頻率一般可達25kHz,因此一般用于場掃描。這樣由一個多面棱轉鏡作為行掃描和一個振鏡作為行場掃描,就構成了激光掃描顯示系統的掃描系統。

3)利用一維線性柵狀光閥(gratinglight valve,GLV)

快速的行掃描由一線線性 GLV完成,低速的幀或場掃描由轉動的平面鏡完成。一維線性GLV結構有很高的分辨率,可達到4kx5k或4kx8k,其工作原理類似于油膜光閥。陣列是一組類似于DLP中的微電子機械系統(MEMS),由一系列交替排列的固定微細條和可以借助電場力上下運動的微細條組成,它起 紋影(schlirien)光學系統中的紋影透鏡的作用。當可以運動的微細條處于"上"位時,陣列表現為如同一個平面鏡,將激光束反射回紋影鏡和光源;當可以運動的微細條處于"下"位時,交替排列的上、下位微細條表現為如同一個 會改變入射光的方向的衍射光柵 被陣列改變方向的激光 束射不中紋影鏡,而進入投射鏡 ,并且投射到屏幕上。由于陣列 改變激光束方向的角度與波長有關,所以大部分線性陣列 系統采用三個線性陣列,分別用 于紅、綠、藍三種激光。


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