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激光顯示技術的瓶頸問題

   2012-06-16 轉載于網絡佚名7170
導讀

1. 高功率RGB 激光器的獲得傳統的氬離子激光器(Argon-ion lasers)能耗大(超過100 kW),維護復雜、體積大。如果RGB(Red Gree

1. 高功率RGB 激光器的獲得


傳統的氬離子激光器(Argon-ion lasers)能耗大(超過100 kW),維護復雜、體積大。


如果RGB(Red Green Blue)LD(Laser Diode)能直接應用于激光顯示,那么激光家庭影院的夢將成為現實 。理想的家庭影院的單色能耗為數百微瓦到一瓦。在數字影院,行星天文館或者飛行模擬等應用領域,理想的是單色5W到20W的能耗。要實現上述要求,還有一定的距離。


2. 高亮度引起的閃爍


如2.1.2-2所述,高亮度使得顯示裝置要達到80~90Hz以上的頻率,才不會有閃爍產生。系統的調制和偏轉像素速率是一定的,克服閃爍要增加顯示影像的頻率,這就制約了高分辨率的獲得。要同時達到高分辨率和高的顯示頻率,這就相應的對顯示系統的調制、偏轉提出很高的要求,增加了系統的技術難度和成本。


3. 高相干引起的散斑效應


由于激光的相干特性使得屏幕顯示中出現了散斑(當高相干光反射或透射粗糙面,粗糙度超過1/4λ時就會產生隨機的光強分布花紋),這大大影響了活動影像再現的清晰度。要解決這個問題,使得光學和屏幕系統變得復雜。


4. 彩色影像的獲得


由于光路中不同色彩的光程不同,為了讓不同的色彩準確且同步的投影到一個像素點上;這就需要復雜的像差、色差消除和機械光學的色彩同步。


表2-5 不同波長激光眼損傷部位


波長分區


波長范圍(nm)


主要損傷部位


紫外激光


180-400


角膜、晶狀體


可見激光


400-700


視網膜、脈絡膜


近紅外激光


700-1400


視網膜、脈絡膜、晶狀體


中、遠紅外激光


1400-


角膜


5. 激光顯示安全


由于激光的特性,可使能量在空間和時間上高度集中。通過眼的屈光介質聚焦在視網膜上形成影像,而使視網膜上的能量密度較角膜上入射能量密度提高 ~ ;激光單色性好,在眼底的色差小。上述特點致使極低的激光能量照射即可引起眼角膜或視網膜的損傷(表2-5)。


經過計算4.9 x 107 cd/m2是眼睛的極限光照亮度。在獲得高亮度激光顯示特別是視網膜直接投影顯示時,必須考慮到人眼的視覺安全,激光束聚焦后的亮度甚至會超過太陽。合格性的評估是對顯示器的一系列視覺曝光量進行的,包括單個像素、單一掃描線、單個圖幀、10s內以及擴展期限的連續視覺曝光量。對于大多數掃描的激光顯示器來說,最壞的曝光情況是擴展期間連續顯示的最大允許曝光量。這樣,最大允許曝光量幫助確定激光功率,而掃描鏡運行監視技術提供實現安全運行的方法。例如,可在由兩個掃描器產生的動態反饋信號中斷時關閉激光器,或者自動地調節未調制激光束使之變細,以便在不影響顯示對比度和灰度級的情況下,對亮度進行控制。


6. 激光散斑
當一束激光照射到具有漫射特性的粗糙表面上時,在反射光的空間中用一個白色的屏去接收光總可以看到一些斑點。這就是激光散斑現象。

經透鏡成象形成的散斑是主觀散斑 。在自由空間傳播形成的散斑叫做客觀散斑。 在顯示中,這種laser speckle 使圖像質量明顯下降,現在還沒有好的方法完全根除。


 

 
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