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激光投影显示技术

2022.06.13

投影显示技术的未来是激光投影显示,即激光电视。所谓激光电视,是指利用激光代替普通的光源,实现发光。激光具有很高的色纯度,激光的高度可达105cd/m,比UHP弧光灯的亮度高得多,因此如果选用适合的元件,将能得至到色彩优异的画面。

激光电视
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目前国际上有德国 LDT企业、韩国SAMSUNG企业、日本索西尼企业、日本松下企业和日本三菱企业开展了激光电视的研究,日本SONY企业开发的激光电视主要采用"线扫描"方式,德国 LDT 企业、韩国SAMSUNG企业则采用"点扫描"方式激光投影显示的分类:面阵空间光调制器的投影成像方式和扫描式的投影成像方式。

工作原理

于扫描的激光投影显示技术是凭借激光束准直性和方向性好的特点,利用扫描器件传镜或振镜)将激光束高速扫描到屏幕的相应位置,利用人眼视觉暂留效应形成完整的面。典型的激光扫描投影显示系统由激光光源、光调制器、光束扫描器件、激光合束装量以及控制器组成。图像信号加到光调制器上,控制激光束的强度,行、场同步信号加到扫描器件(光偏转器)上,使激光束按一定的规律在屏幕上扫描形成图像。图 8-12所示是基于扫描的激光投影显示系统的结构示意图。红、绿、蓝三色激光器发出的激光分别经过聚焦透镜进入受视频或者图像信号控制的光调制器,经调制后的三色激光准直后经过二向色性和后述的扫描装置扫描而成。

扫描装置

扫描装置是激光扫描系统中最重要的组件,也是实现技术难度最大的一个环节。主要方法有电光偏转、声光偏转、衍射偏转和机械偏转,而机械偏转是目前发展的主流。机械式扫描器件有多面转镜、检流计式振镜和微电-机系统(micro electro-mechanical system, MEMS)振镜等。

1)多面棱转镜扫描系统

转镜扫描系统一般由行转镜与场转镜构成 。行转镜与场转镜均为多面棱体,行转镜的转动速度要远高于场转面质的影镜,以保证当场转镜转过一个面时,行转镜正好转过图像的行数目镜面,即行转镜每转高度相干 过一个镜面,屏幕上就出现一条水平亮线,和相位随 而场转镜每转过一个镜面,屏幕上的光点轨迹将完成一次从上至下的垂直扫描。

2)振镜扫描系统

振镜扫描系统是一个小镜子固定在一个由磁场线圈驱动的转动轴上,从而实现小角度范围的来回绕轴转动。振镜的来回振动频率一般可达25kHz,因此一般用于场扫描。这样由一个多面棱转镜作为行扫描和一个振镜作为行场扫描,就构成了激光扫描显示系统的扫描系统。

3)利用一维线性栅状光阀(gratinglight valve,GLV)

快速的行扫描由一线线性 GLV完成,低速的帧或场扫描由转动的平面镜完成。一维线性GLV结构有很高的分辨率,可达到4kx5k或4kx8k,其工作原理类似于油膜光阀。阵列是一组类似于DLP中的微电子机械系统(MEMS),由一系列交替排列的固定微细条和可以借助电场力上下运动的微细条组成,它起 纹影(schlirien)光学系统中的纹影透镜的作用。当可以运动的微细条处于"上"位时,阵列表现为如同一个平面镜,将激光束反射回纹影镜和光源;当可以运动的微细条处于"下"位时,交替排列的上、下位微细条表现为如同一个 会改变入射光的方向的衍射光栅 被阵列改变方向的激光 束射不中纹影镜,而进入投射镜 ,并且投射到屏幕上。由于阵列 改变激光束方向的角度与波长有关,所以大部分线性阵列 系统采用三个线性阵列,分别用 于红、绿、蓝三种激光。


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