下一代雷射光源改進,需要把握這幾點... ...

2019-12-20     艾維電影

雷射作為新型放映光源,近年來得到了快速的推廣和應用。當然,作為一項新的放映光源技術,正處於不斷完善之中。面對當前雷射光源本身存在的問題和使用當中出現的問題,下一代雷射光源將會如何改進,其方向是什麼,是業內普遍關注的問題。為此,記者作一分析和介紹。

雷射光源目前存在的問題

1. 三基色雷射的散斑問題

散斑現象的根源在於純雷射光源的相干性,所謂相干性,就是雷射的頻率、振動方向、相位高度一致,使得光波在空間重疊時,重疊區的光強分布會出現穩定的強弱相間現象。當雷射光源照射在散射體上產生漫反射,或雷射通過一個透明散射體時,在散射表面或附近光場中可以觀察到的一種無規律分布的明暗斑點。

既然散斑現象是由雷射的相干性造成的,消除的方法也就圍繞破壞其相干性來進行,具體來說可分為光源消散斑和成像面振動消除散斑兩種。

成像面消散斑技術發展成熟,可操作性強,因此在市場上得到了大規模運用,具體實施方法很多,比如安裝微型偏心輪電機振動銀幕、銀幕整體框架震動、次低音聲波振動等,可以比較好地消除散斑,但這種技術也存在天然的缺陷,第一,成本高昂,可靠性差,可適性弱;第二,振動架和揚聲器都是外置的,不僅占用場地,而且容易受外界干擾;第三,長期的振動導致銀幕鬆弛,吸灰加重,放映效果下降。因此必須另尋他法。

2. 散熱問題

半導體雷射器件輸出功率大,發光面積小,工作過程中輻射的熱量密度高,必須及時作散熱處理,否則必然對雷射器件的發光效率和使用壽命造成嚴重影響。

目前採用的散熱方式有風冷和水冷兩種,風冷就是安裝風扇,但容易導致雷射光源內部構件及放映機光路受到微塵污染,安裝濾網也無法徹底根除這個問題。水冷體積大時,水循環路徑長,流動過程中就可以進行熱交換,效果很好,可又使得整個機器臃腫笨重,如果縮小體積,又獨力難支,不足以解決問題;同時,冷卻液管道中的水長期積聚會產生水垢,清理困難。

3. 色差問題

由於R、G、B雷射二極體的穩定性、光效和光衰並不一致,因而混合成的白光穩定性會發生變化;在長期的放映過程中,三種顏色的雷射強弱會緩慢出現差異,也就不可避免地產生偏色問題,需要專業人員使用專業儀器進行白平衡校準,增加了用戶的成本,而且效率低下。

4. 傳輸問題

雷射光源通過光纖耦合的方式引入到放映機中的集光柱處,在傳輸過程中會存在一定的光能損耗;此外,雷射的能量很高,在會聚成白光時會產生熱量,長時間可能導致光纖埠受損,維修成本很高。這些存在的問題無疑是新的雷射光源需要面對和解決的。

下一代雷射光源改進的方向和措施

毫無疑問,下一代雷射光源的發展只有瞄準以上痛點,對症下藥,才能真正發揮其優勢,得到更多用戶的喜愛。

1. 光源消散斑

鑒於成像面(銀幕)消除散斑技術存在諸多不足,從光源的角度消相干就成為了必然選擇。如何從雷射本身解決散斑問題呢?那就是改變三色雷射的發光頻率。目前市面上已有多波段消散斑技術,但大多還是均勻採用某一種色光的雙波段,比如6P雷射;造價成本不低,消散斑能力卻還有待提高。研究發現,由於雷射散斑呈不均衡分布,而人眼對綠光和紅光引發的散斑比較敏感,因此,可以採用不同頻點的綠光混合和不同頻點紅光混合,降低雷射的相干性;或者在光路中加入組合光學器件,使雷射相位產生差異,達到消除散斑的目的。這種內置消散斑技術具有成本低、可靠性高的優勢。

2. 散熱技術

外置水循環散熱系統,體積大、能耗不低;風冷又會導致雷射光源內部構件暴露在空氣中,受到污染;下一代雷射光源有望通過半導體製冷加水冷、風冷的組合散熱系統。這樣不但散熱效率高、能耗低、體積小,在很大程度上減輕水冷、風冷散熱系統的固有缺點。

因此,下一代雷射光源的解決方案應該是三者的結合,也是目前不少廠商努力的方向 。

3. 自動白平衡

雷射光源在設計之初預留充分的餘量,然後安裝內置色度傳感器檢測色差,並根據衰減程度逐步釋放餘量,以保證雷射混合後的白光色度坐標保持不變,以此實現自動白平衡。

另外,一旦某一種基色的雷射二極體里個別光色模組出現損壞,通過自動降低其他模組的功率輸出,同樣可以達到白平衡,繼續放映。

自動白平衡技術可以擺脫專業技術人員人工調整的壓力,也降低了對使用者的要求。

4. 空間混光和傳輸

未來雷射光源將逐漸摒棄光纖耦合傳輸,直接由多個雷射模塊先混合成白光,再通過空間光路傳輸,如此不僅能取得更好的勻場效果,混合而成的白光也更加純凈均勻,呈現完美的畫面。此外,還能減少光纖的數量,將雷射光源置入放映機內,提高產品集成化,節省空間。

總之,下一代雷射不但擁有更好的光色性能,而且在光效、穩定性、綜合能耗、使用便利性等多方面有了提升。值得廠商努力,也值得用戶期待。

(文中部分圖片來源於鐳創高科PPT)

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/1cAKIm8BMH2_cNUgVClb.html