Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с лазерного видеопроектора )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цветное лазерное телевидение ( лазерное телевидение ) или цветной лазерный видеодисплей использует два или более индивидуально модулированных оптических (лазерных) луча разных цветов для создания комбинированного пятна, которое сканируется и проецируется через плоскость изображения с помощью многоугольной зеркальной системы или менее эффективно. с помощью оптоэлектронных средств создать цветной телевизионный дисплей. Системы работают либо путем сканирования всего изображения по точкам и модуляции лазера непосредственно на высокой частоте, во многом как электронные лучи в электронно-лучевой трубке , либо путем оптического расширения, а затем модуляции лазера и сканирования линии за раз. Сама линия модулируется почти так же, как при цифровой обработке света (DLP).

Особый случай одного луча сводит систему к монохромному дисплею, как, например, в черно-белом телевидении . Этот принцип применим как к дисплеям прямого обзора, так и к системе лазерного проектора (спереди или сзади) .

Технология лазерного телевидения начала появляться в 1990-х годах. В 21 веке быстрое развитие и зрелость полупроводниковых лазеров и других технологий дали ему новые преимущества.

История [ править ]

Источник лазерного излучения для телевизионных или видеодисплеев был первоначально предложен Хельмутом К.В. Лотчем в немецком патенте № 193844. [1] В декабре 1977 года Х.К.В. Лотч и Ф. Шретер объяснили использование цветного лазерного телевидения как для обычных, так и для проекционных систем и дали примеры потенциальных приложений. [2] 18 лет спустя немецкая компания Schneider AG представила действующий прототип лазерного телевидения на IFA'95 в Берлине / Германия. Однако из-за банкротства Schneider AG прототип так и не получил дальнейшего развития до продукта, готового к выпуску на рынок.

Предложенная в 1966 году [3] технология лазерного освещения оставалась слишком дорогостоящей для использования в коммерчески жизнеспособных потребительских товарах. [4] На выставке потребительской электроники в Лас-Вегасе в 2006 году компания Novalux Inc., разработчик полупроводниковой лазерной технологии Necsel, продемонстрировала свой источник лазерного освещения для проекционных дисплеев и прототип «лазерного» телевизора с обратной проекцией. [5] Первые отчеты о разработке коммерческого лазерного телевидения были опубликованы еще 16 февраля 2006 г. [6] [7], а решение о широкомасштабном выпуске лазерных телевизоров ожидается к началу 2008 г. [8] января. 7 августа 2008 г., на мероприятии, приуроченном к выставке Consumer Electronics Show 2008, MitsubishiDigital Electronics America, ключевой игрок в высокопроизводительных красно-лазера [9] и большой экран HDTV рынки, представила свой первый коммерческий лазерный телевизор, 65" 1080p модель. [10] [11] [12] Популярная наука писатель был впечатлен цветопередачей лазерного видеодисплея Mitsubishi на выставке CES 2008. [13] Некоторые даже охарактеризовали ее как слишком яркую до такой степени, что это казалось искусственным. [14] В продажу поступил лазерный телевизор под торговой маркой Mitsubishi LaserVue TV. , 16 ноября 2008 г. за 6 999 долларов, но весь проект Mitsubishi по лазерному телевидению был прекращен в 2012 году. [15] [16] [17]

LG представила лазерный телевизор с фронтальной проекцией в 2013 году [18] как потребительский продукт, который отображает изображения и видео размером 100 дюймов (254 сантиметра) с полным разрешением высокой четкости 1920 x 1080 пикселей. Он может проецировать изображения на экран на расстоянии 22 дюйма (56 сантиметров).

В Китае шестая сессия Седьмого совета Китайской ассоциации индустрии электронного видео официально одобрила создание отрасли индустрии лазерного телевидения. Создание отрасли также символизирует то, что вся производственная цепочка, соединяющая восходящие и нисходящие потоки в области лазерного ТВ, официально открыта, чтобы сделать индустрию лазерного ТВ больше и сильнее. К 2022 году продажи лазерных телевизоров на китайском рынке превысят 1 млн единиц, а продажи достигнут 11,8 млрд юаней . [19]

Принцип [ править ]

Лазерная ТВ изображения отражается на экране и введите человеческий глаз для работы с изображениями. Принцип лазерного телевидения заключается в использовании технологии DLP для отображения изображения. Возьмем, к примеру, микросхему DMD . Микросхема DMD является основным компонентом лазерного телевизора. Здесь расположены миллионы маленьких зеркал, и каждое маленькое зеркало может поворачиваться в положительном и отрицательном направлениях с частотой десятков тысяч раз в секунду. [20] Свет отражается прямо на экране через эти маленькие зеркала, образуя изображение. Из-за визуальной инерции человеческого глаза три основных цвета , излучаемые одним и тем же пикселем,на высокой скорости смешиваются и накладываются друг на друга, образуя цвет. [21]

Технология [ править ]

Лазеры могут стать идеальной заменой ламп сверхвысокого давления [22], которые в настоящее время используются в проекционных устройствах отображения, таких как телевизор с обратной проекцией и передние проекторы. LG утверждает, что срок службы их лазерного проектора составляет 25 000 часов [23] по сравнению с 10 000 часов для UHP. Современные телевизоры способны отображать только 40% цветовой гаммы , которую потенциально могут воспринимать люди. [24]

Цветное телевидение требует света трех различных длин волн - красного, зеленого и синего. В то время как красные лазерные диоды коммерчески доступны, нет коммерчески доступных зеленых лазерных диодов, которые могли бы обеспечить требуемую мощность при комнатной температуре с достаточным сроком службы. Вместо этого можно использовать удвоение частоты для получения зеленых длин волн. В качестве источников с удвоенной частотой можно использовать несколько типов лазеров: волоконные лазеры, лазеры с двойным резонатором, двойные лазеры с внешним резонатором, eVCSEL и OPSL (полупроводниковые лазеры с оптической накачкой). Среди лазеров с удвоением частоты между резонаторами лазеры VCSEL оказались многообещающими и потенциально могут стать основой для серийного лазера с удвоением частоты.

Голубые лазерные диоды стали доступны в открытом доступе примерно в 2010 году.

VECSEL представляет собой вертикальную полость, и состоит из двух зеркал. Сверху одного из них - активная среда - диод. Эти лазеры сочетают в себе высокую общую эффективность с хорошим качеством луча. Свет от мощных ИК- лазерных диодов преобразуется в видимый свет с помощью генерации второй гармоники с волноводом вне резонатора . Лазерные импульсы с частотой повторения около 10 кГц и различной длиной отправляются на цифровое микрозеркальное устройство, где каждое зеркало направляет импульс либо на экран, либо в отвал. Поскольку длины волн известны, все покрытия можно оптимизировать для уменьшения отражений и, следовательно, образования пятен.

Характеристики [ править ]

Изображение лазерного ТВ отражается экраном и попадает в человеческий глаз для отображения. Согласно офтальмологам и профессиональным оценкам, продукты для лазерного телевидения представляют собой дисплеи, которые безвредны для невооруженного глаза. Экран не имеет электромагнитного излучения, что обеспечивает защиту глаз, здоровье и комфорт. [ удалить или уточнить ] По сравнению с бумажным чтением он на 20% выше. Лазерные телевизоры в основном крупногабаритные, с чистыми источниками света, яркими цветами и аутентичностью, а также поддерживают разрешение дисплея 4K.

Лазерные телевизоры потребляют меньше энергии, чем ЖК-телевизоры того же размера. Например, 100-дюймовый лазерный телевизор потребляет менее 300 Вт, что составляет ½-ЖК-телевизора того же размера. Лазерные телевизоры примерно в десять раз легче ЖК-телевизоров того же размера, и люди могут смотреть 80-дюймовые лазерные телевизоры на расстоянии до 3 метров. [25]

Сборка [ править ]

Модуляция лазерного сигнала [ править ]

Видео сигнал вводится в лазерный луч с помощью акустооптического модулятора (АОМ) , который использует фоторефрактивный кристалл для разделения пучка на различных углах дифракции. Луч должен входить в кристалл под определенным углом Брэгга этого кристалла АОМ. Пьезоэлектрический элемент преобразует видеосигнал в колебания в кристалле для создания изображения.

Горизонтальное и вертикальное обновление [ править ]

Быстро вращающееся многоугольное зеркало придает лазерному лучу горизонтальную модуляцию обновления. Он отражается от изогнутого зеркала на зеркало, установленное на гальванометре, которое обеспечивает вертикальное обновление . Другой способ - оптически распределить луч и модулировать каждую линию сразу, как в DLP, уменьшая пиковую мощность, необходимую для лазера, и сохраняя постоянное энергопотребление.

Характеристики дисплея [ править ]

  • Поддерживайте полную выходную мощность в течение всего срока службы лазера; качество изображения не ухудшится
  • Обладают очень широкой цветовой гаммой , которая может воспроизводить до 90% цветов, которые человеческий глаз может воспринимать, регулируя длину волны лазера [26]
  • Возможность отображения стереоскопического 3D-видео
  • Может проецироваться на поверхность любой глубины и формы с сохранением фокусировки.

Приложения [ править ]

Существует несколько реализаций лазерных проекторов, один из которых основан на принципе летающего светового пятна, записывающего изображение прямо на экран. Лазерный проектор этого типа состоит из трех основных компонентов: лазерный источник использует видеосигнал для обеспечения модулированного света, состоящего из трех четких спектральных цветов - красного, зеленого и синего, - которые затем переносятся гибким оптоволоконным волноводом в относительно небольшая проекционная головка. Проекционная головка отклоняет луч в соответствии с часами пикселей и излучает его на экран на произвольном расстоянии. Такие методы лазерной проекции используются в портативных проекторах , планетариях, а также в симуляторах полета и других приложениях виртуальной реальности.

Благодаря особенностям лазерных проекторов, таким как высокая глубина резкости , можно проецировать изображения или данные на любую проекционную поверхность, даже не плоскую. Обычно резкость, цветовое пространство и коэффициент контрастности выше, чем у других проекционных технологий. Например, двухпозиционная контрастность лазерного проектора обычно составляет 50 000: 1 и выше, в то время как современные DLP и ЖК-проекторы находятся в диапазоне от 1000: 1 до 40 000: 1. По сравнению с обычными проекторами, лазерные проекторы обеспечивают более низкий выходной световой поток, но из-за чрезвычайно высокого контраста яркость на самом деле кажется больше.

Статус разработки [ править ]

Чтобы еще больше ускорить внедрение лазерных дисплеев, Министерство науки и технологий Китая сделало «проектирование и разработку технологии лазерных дисплеев следующего поколения» одним из восьми основных направлений промышленного развития. Поскольку связанные с этим технические проблемы постепенно решаются, популяризация продуктов лазерного телевидения в домашних условиях остается основной целью.

В конце декабря 2019 года лаборатория CESI Китайского национального института электронной стандартизации и группа офтальмологов из больницы Пекинского унионного медицинского колледжа провели исследовательский проект, посвященный визуальному восприятию и нагрузке на глаза лазерных дисплеев. В исследовании 32 человека были помещены в одинаковые условия окружающей среды, сравнивая лазерный телевизор и ЖК-телевизор. Частота моргания глаз и оценка субъективного восприятия сравнивались и анализировались между дисплеями. Результаты показали, что просмотр ЖК-телевизора в течение длительного периода времени вызывает определенные симптомы, такие как отек глаз, боль в глазах, светобоязнь, сухость глаз и помутнение зрения, при просмотре лазерного телевизора не было явных визуальных изменений или дискомфорта в глазах. [27]

16 января 2020 года Отделение индустрии лазерного телевидения Китайской ассоциации электронной видеоиндустрии опубликовало в Шанхае первую в отрасли Белую книгу по уходу за глазами на лазерном телевидении. В официальном документе опубликованы данные оценки качества ухода за глазами лазерных и традиционных ЖК-телевизоров, проведенные экспертами-офтальмологами лаборатории CESI Китайского института стандартизации электронных технологий и больницы Пекинского унионного медицинского колледжа , а также даны научные предложения о том, как защитить зрительное здоровье подростков. [28]Рынок лазерных телевизоров продемонстрировал общий совокупный темп роста 281% с 2014 по 2019 год. В 2019 году Hisense Laser TV 80L5 занял первое место в ежегодном списке телевизионных бестселлеров. Согласно данным опроса пользователей, более 93% пользователей выбрали лазерные телевизоры из-за заявленных преимуществ защиты глаз. [29]

Проспект [ править ]

По сравнению с ЖК-телевизорами со светодиодной подсветкой , лазерные телевизоры имеют много преимуществ при отображении изображений на большом экране. Технически лазерный телевизор состоит из лазерного источника света , модуля формирования изображения, системы управления цепями и дисплея. Технический прогресс каждого из этих устройств поможет увеличить долю рынка по сравнению с конкурирующими технологиями отображения. Кроме того, преимущества лазерных источников света заключаются в более низких производственных выбросах углерода , более широкой цветовой гамме и более высокой энергоэффективности . Развитие лазерного телевидения в сочетании с улучшенными технологиями оптического изображения может быть прибыльным на рынке домашних дисплеев будущего. [30]

Технические проблемы [ править ]

Лазеры - самые дорогие компоненты лазерных телевизоров. Более совершенные лазерные диоды обычно требуют производства большего количества полупроводниковых материалов, поэтому снижение затрат останется проблемой для индустриализации лазерного телевидения в обозримом будущем. В существующих изделиях для лазерного телевидения обычно используются импортные полупроводниковые устройства. В современных решениях для дисплеев с большим экраном существует множество конкурирующих технологий, таких как ЖК- дисплеи , OLED- дисплеи и будущие дисплеи Micro LED . Лазерные телевизоры должны продолжать развиваться, чтобы сохранять конкурентное преимущество и занимать большую долю рынка. [31]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Патент Германии 1 193 844 под названием «Optischer Отправитель FUER mindestens Zwei Farbkomponeneten» был подан 26 октября 1963 года - и присудил 20 января 1966 года - немецкой компании Telefunken. Гельмут К.В. Лотч прямо назван изобретателем.
  2. ^ HKV Lotsch, Ф. Шретер: Das Laser Фарб-фернзеен , LASER 2 (декабрь 1977) 37-39.
  3. ^ "Отчет о лазерных проекционных системах 2006" . Insight Media. 2006-02-02. Архивировано из оригинала на 2008-01-18.
  4. ^ "Большой синий лазер в маленьком корпусе: скоро ли? - Грег Нивен" (PDF) . Coherent Inc., 1 февраля 2003 г. Архивировано из оригинального (PDF) 08.07.2011 . Проверено 11 января 2008 .
  5. ^ "Novalux выигрывает премию Insight Media" Best Buzz "на выставке Consumer Electronics Show 2006" . Insight Media. 2006-02-01.
  6. ^ "Мицубиси присоединяется к клубу лазерного телевидения" . Отображать ежедневно. 2006-02-16. Архивировано из оригинала на 2008-04-06.
  7. ^ Marriott, Мишель (2006-04-03). «Mitsubishi использует цветные лазеры для производства легкого HDTV нового поколения» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 7 мая 2010 .
  8. ^ "Технология лазерного телевидения: Плазма и ЖК-убийца" . Gizmodo . 2006-10-11 . Проверено 4 января 2007 .
  9. ^ «Mitsubishi Digital Electronics America, Inc. объявляет о размерах экрана для лазерных телевизоров LaserVue в третьем квартале 2008 г.» (PDF) . Mitsubishi Digital Electronics America, Inc. 25 июня 2008 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
  10. ^ "Mitsubishi представляет лазерное телевидение, трехмерный домашний кинотеатр" . technologyreview.com. 2008-01-08.
  11. ^ «HDTVs: Цвета Mitsubishi Laser TV выглядят даже сочнее, чем у девушек на съемочной площадке» . Gizmodo . 2008-01-08.
  12. ^ "Представлен лазерный телевизор Mitsubishi" . Engadget . 2008-01-08.
  13. ^ "Цвет горит ярко с лазерным телевизором Mitsubishi" . Научно-популярный блог. 2008-01-09.
  14. ^ "Mitsubishi Laser TV: Цвета могут быть слишком яркими" . Сегодня @ PC World. 2008-01-08. Архивировано из оригинала 16 июля 2011 года.
  15. ^ «Мицубиси объявляет цены на свой лазерный телевизор высокой четкости» . Битовый поток . 2008-09-08. Архивировано из оригинала на 2008-09-08.
  16. ^ «Mitsubishi Electric LaserVue - FAQ» . Mitsubishi Digital Electronics America, Inc. 07 апреля 2008 г. Архивировано из оригинала на 2009-08-28 . Проверено 25 сентября 2009 .
  17. ^ "Mitsubishi Exits RPTV, инвентарь почти ушел - Mitsubishi Electric LaserVue убит" . www.twice.com. 2012-12-03. Архивировано из оригинала на 2013-05-25 . Проверено 24 апреля 2013 .
  18. ^ «Мицубиси объявляет цены на свой лазерный телевизор высокой четкости» . cnet . 2013-03-08.
  19. ^ "激光 电视 产业 分会 将 举行 第 一次 成员 大会 ， 激光 电视 迎来 新 发展 _ZNDS 资讯" . n.znds.com (на китайском языке) . Дата обращения 6 марта 2020 .
  20. ^ "Что такое лазерный видеопроектор?" . Lifewire . Дата обращения 6 марта 2020 .
  21. ^ Моррисон, Джеффри. «Почему за лазерами будущее (проекторов)» . CNET . Дата обращения 6 марта 2020 .
  22. ^ «Технология за дисплеем» . Novalux . Проверено 4 сентября 2007 .
  23. ^ «Технические характеристики лазерного дисплея LG» . LG Electronics .
  24. ^ Моргенштерн, Стив (2007). «Лазерная резкость». Популярная наука . 270 (1): 24.
  25. ^ «Понимание, что такое лазерный проектор (лазерный телевизор)» . en.jmgo.com . Дата обращения 6 марта 2020 .
  26. ^ Чен, Юньфэй; Лю, Xaodong; Ван, Липо; Цзи, Чунлей; Сунь, Цян; Рен, юань; Ван, Синь (ноябрь 2014 г.). Системы и компьютерные технологии . CRC Press. п. 1. ISBN 9781315651491. Проверено 6 декабря 2015 .
  27. ^ "国家 给出 权威 认定 ： 激光 电视 最 护眼" . tech.sina.com.cn . Проверено 8 марта 2020 .
  28. ^ " "用于 激光 显示 Nd: GdVO4 和 LBO 晶体 工程 技术 开发 研究 "通过 验收 ---- 中国科学院" . www.cas.cn . Дата обращения 6 марта 2020 .
  29. ^ "让 激光 走进 千家万户 新一代 红光 LD 材料 与 器件 关键 技术 与 工程 化 研究 项目 正式 启动" . www.sohu.com . Дата обращения 6 марта 2020 .
  30. ^ «DLP против LCD против LED против LCoS против лазера: пролить свет на проекционную технологию» . www.electropages.com . Проверено 8 марта 2020 .
  31. ^ Кэндри, Патрик; Максимус, Барт (2015). «Проекционные дисплеи: новые технологии, проблемы и приложения». Журнал Общества отображения информации . 23 (8): 347–357. DOI : 10.1002 / jsid.316 .