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激光显示技术的瓶颈问题

2012-06-16 15:376180

1. 高功率RGB 激光器的获得


传统的氩离子激光器(Argon-ion lasers)能耗大(超过100 kW),维护复杂、体积大。


如果RGB(Red Green Blue)LD(Laser Diode)能直接应用于激光显示,那么激光家庭影院的梦将成为现实 。理想的家庭影院的单色能耗为数百微瓦到一瓦。在数字影院,行星天文馆或者飞行模拟等应用领域,理想的是单色5W到20W的能耗。要实现上述要求,还有一定的距离。


2. 高亮度引起的闪烁


如2.1.2-2所述,高亮度使得显示装置要达到80~90Hz以上的频率,才不会有闪烁产生。系统的调制和偏转像素速率是一定的,克服闪烁要增加显示影像的频率,这就制约了高分辨率的获得。要同时达到高分辨率和高的显示频率,这就相应的对显示系统的调制、偏转提出很高的要求,增加了系统的技术难度和成本。


3. 高相干引起的散斑效应


由于激光的相干特性使得屏幕显示中出现了散斑(当高相干光反射或透射粗糙面,粗糙度超过1/4λ时就会产生随机的光强分布花纹),这大大影响了活动影像再现的清晰度。要解决这个问题,使得光学和屏幕系统变得复杂。


4. 彩色影像的获得


由于光路中不同色彩的光程不同,为了让不同的色彩准确且同步的投影到一个像素点上;这就需要复杂的像差、色差消除和机械光学的色彩同步。


表2-5 不同波长激光眼损伤部位


波长分区


波长范围(nm)


主要损伤部位


紫外激光


180-400


角膜、晶状体


可见激光


400-700


视网膜、脉络膜


近红外激光


700-1400


视网膜、脉络膜、晶状体


中、远红外激光


1400-


角膜


5. 激光显示安全


由于激光的特性,可使能量在空间和时间上高度集中。通过眼的屈光介质聚焦在视网膜上形成影像,而使视网膜上的能量密度较角膜上入射能量密度提高 ~ ;激光单色性好,在眼底的色差小。上述特点致使极低的激光能量照射即可引起眼角膜或视网膜的损伤(表2-5)。


经过计算4.9 x 107 cd/m2是眼睛的极限光照亮度。在获得高亮度激光显示特别是视网膜直接投影显示时,必须考虑到人眼的视觉安全,激光束聚焦后的亮度甚至会超过太阳。合格性的评估是对显示器的一系列视觉曝光量进行的,包括单个像素、单一扫描线、单个图帧、10s内以及扩展期限的连续视觉曝光量。对于大多数扫描的激光显示器来说,最坏的曝光情况是扩展期间连续显示的最大允许曝光量。这样,最大允许曝光量帮助确定激光功率,而扫描镜运行监视技术提供实现安全运行的方法。例如,可在由两个扫描器产生的动态反馈信号中断时关闭激光器,或者自动地调节未调制激光束使之变细,以便在不影响显示对比度和灰度级的情况下,对亮度进行控制。


6. 激光散斑
当一束激光照射到具有漫射特性的粗糙表面上时,在反射光的空间中用一个白色的屏去接收光总可以看到一些斑点。这就是激光散斑现象。

经透镜成象形成的散斑是主观散斑 。在自由空间传播形成的散斑叫做客观散斑。 在显示中,这种laser speckle 使图像质量明显下降,现在还没有好的方法完全根除。


 

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