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| 激光領舞時代，工程投影機新光源對比分析 |
更新時間：2009-10-22 9:52:26
�。� 編輯：影者 ）
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要想實現最頂級的大畫面視頻效果，毫無疑問，投影機是唯一選擇。這從北京奧運會及近期舉辦的11屆全運會開幕式上實現的視覺盛筵就可看出，近百臺工程投影機和大型體育場聯(lián)合組成的巨大投影陣列，實現的光影效果，只能用震撼兩字來形容，而其它任何顯示設備要想實現這種體育場級別的視覺效果，都困難重重。當然，要想實現這樣的效果，對投影機來說也是耗費巨大的，比如近百臺工程投影所帶來的巨大功耗、發(fā)熱量、設備損耗都是驚人的，而要想讓工程投影機擁有更高效能、更高性價比、具備更高實用性，在于投影機光源技術的變革。而隨著激光光源技術的出現，讓這種技術變革成為了可能。
圖1 由多臺投影機組成的陣列成為動態(tài)大屏顯示的最佳解決方案
一、曙光：投影光源急需變革
眾所周知，投影機的光源問題已成為阻礙投影機獲得更多市場認可，乃至更大程度上技術革新、革命的絆腳石，這是因為現有的投影機光源已難以滿足投影機發(fā)展的需求。
我們從“投影”二字的中文含義上，我們就可理解投影機的基本工作原理——通過光源所發(fā)出的光將影像投射到屏幕上。所以，在投影機中，光源（發(fā)光）系統(tǒng)是最重要的、最基礎的部件之一，在投影機其它技術都在飛速進步或進行革新的情況下，如何提高投影機光源系統(tǒng)的效率、效能，同時降低耗能、耗損便成為業(yè)界需要面對的問題。
圖2 工程機在實現極致的光影效果的同時，其光源效能問題也值得關注
在眾多投影光源技術中，激光光源技術應運而生，激光光源技術就是激光顯示技術，是顯示技術的一場革命。激光顯示能實現傳統(tǒng)顯示所達到的所有先進技術指標，如大屏幕、高分辨率、數字化等。由于激光顯示使用激光為光源，充分利用了激光波長可選擇和高亮度的特點，顯示圖像具有更大的色域，其色域覆蓋率可達熒光粉的2倍以上，可以達到人眼所能識別色彩空間的90％以上；且激光是線譜，具有很高的色飽和度，徹底突破前3代顯示技術色域空間的不足，實現人類有史以來最完美色彩還原，使人們通過顯示終端看到我們最真實、最絢麗的世界。
并且，投影機使用激光作為光源，還具備壽命長、維護費用低（激光光源具有冷光源特性，其壽命是傳統(tǒng)投影光源壽命的10倍以上）；裝備投資規(guī)模��；環(huán)保低能耗，激光電視耗電僅為傳統(tǒng)電視的1/3；成本下降潛力大等特性。隨著其技術的不斷成熟，其將成為未來主流的投影光源解決方案，托起投影機市場更大規(guī)模化之路。
二、對抗：激光投影產品比較
一直以來，工程投影機都是投影機技術發(fā)展與新技術應用的標桿，以Barco（巴可）、Christie（科視）為代表的投影機廠商亦因精于此道成為投影領域的翹楚。而在工程投影機的發(fā)展過程中，高亮度、更高的光通量成為其技術發(fā)展的主要方向之一。Barco的XLM H25和Christie的Roadie 25K等巨型DLP投影機光通量可以達到25000流明以上，它們基于完全密封DMD引擎，使用了高效率的6000W氙燈，奠定了投影機更加安全可靠的環(huán)境要求，可以支持多路信號輸入，分辨率為2048×1080，甚至更高，可更好的滿足大型舞臺租賃、特殊場所等應用需求，可以代替需要很多臺投影機疊加或拼接才能完成的演示。
這些產品之所以能實現這樣高的亮度，在于其應用了一些新技術，如具有單獨的投影頭和鎮(zhèn)流器、外裝換氣扇、采用功率在2-6kW的自動矯正燈泡可調節(jié)亮度級別等等。但縱使是這樣，其仍難以避免高亮度后帶來的一系列問題，如氙燈燈泡壽命急劇變短、功耗倍增、可靠性急速下降等等。而通過技術對比，我們可以看出，激光光源的出現將大大改變高端工程投影機目前的這種引領風騷同時所面臨的窘境。
圖3 使用激光器做光源不僅能效更高，而且不存在炸燈危險
首先，氙燈燈泡內充滿超高壓氙氣，工作在高溫、高壓、高電流狀態(tài)下，對運行環(huán)境及電源等要求很高。而激光器為晶體、半導體結構，工作在低壓、常溫、低電流狀態(tài)下，采用數字電路精確控溫，運行在通常環(huán)境下，更安全更易用。
其次，高端工程投影機使用3000-7000W氙燈，使用壽命最多只能達到500-1500小時，并且燈泡功率越高其壽命越短，成本亦越高。而激光器的壽命要遠遠長于氙燈，其理論壽命在2萬小時以上，固體激光器可達5萬小時，就算是目前已應用于高端工程投影機和數字電影投影機光源的紅、綠、藍固態(tài)激光器質保時間也可達2萬小時以上。所以，隨著不斷在技術上走向成熟的激光光源應用在高端工程機領域，將一舉改變燈泡只能做為耗材使用的問題，未來的新投影光源將不再是“耗材”，而一舉變成“耐用品”。這將大大降低高端機型的成本。
其三，從目前最頂級的巴可或科視的工程機型上我們可以看到，目前氙燈最大輸出功率已可做到6000-7000瓦，可以實現25000到30000流明的光通量輸出；而在常見的投影機上，要保證10000流明左右的光通量，其也需要標配2000-3000瓦燈泡才行，而無論是哪一種高端產品，其大功率燈泡的使用費用是非常昂貴的。激光光源采用多臺中高功率紅、綠、藍激光器疊加輸出高功率，從理論上講沒有極限功率限制，因此激光光源可以實現單臺投影機50000流明以上的光通量輸出。目前在巴可或科視的3片DLP技術投影機上，使用光功率總計約150瓦的紅、綠、藍激光器就可以實現15000流明光通量輸出，如果實現30000流明的光通量輸出，只需要增加激光器的數量就可以，即30000或更高流明輸出的激光光源壽命與10000流明的一致，并不增加單位成本。同理，50000流明亦不增加單位成本。
圖4 工程機使用氙燈與激光光源的壽命曲線
從氙燈光源的光譜特性上可以看到，可見光能量大約只能占到氙燈輸出總光能量的1/3-1/2，即在電影放映機上，氙燈光源光能利用效率最高也只有30-50%。激光器產生光波長線寬小于1nm的高純度光，作為顯示光源，紅、綠、藍三原色激光器發(fā)出的光可以100%被投影機利用。而且激光作為高匯聚光的特性，使得無需使用反光碗來收集光束，用光纖將多個激光器發(fā)出的光耦合集成效率可以達到95%以上。所以對高端投影機來說，使用激光光源的總體能量利用效率要遠遠高于任何燈泡光源，從而使得激光光源在相同光亮度輸出時，功耗遠遠低于氙燈燈泡，同時激光器的發(fā)熱量也遠遠小于燈泡光源。
其四，激光光源不存在炸燈問題，從而大幅降低工程演示、電影放映、運動會展示等重要的商業(yè)運營時的運營風險。激光由于發(fā)生原理的因素，其發(fā)出的光為單向性光，激光器可以發(fā)出幾乎不發(fā)散的近似平行光，這使得激光可以在非常小的面積內匯聚大量光能量，也就是能量密度極高,使得光能的利用率非常高。同時，大家也不必擔心使用激光投影機的安全性問題。事實上，激光工程投影機的光源采用紅、綠、藍三種可見光激光，經過專門的擴束整形設備后，將激光發(fā)散角擴大，使其具有與氙燈光源相近的能量密度，而不再是能量密度高出氙燈光數萬倍的激光，此時的低能量秘密度單色光也不具有剛從激光器出來時的危險性，也就是說從激光投影機鏡頭投出的光與從任何普通燈泡光源投影機鏡頭投射出的光具有同樣的安全性能指標。
其五，激光光源顏色絢麗，其顏色表現能力是傳統(tǒng)電視的2至3倍。激光顯示技術是以高飽和度的紅、綠、藍（RGB）三基色激光作為光源的顯示技術。其充分利用激光波長可選擇性和高光譜亮度的特點，使顯示圖象具有更大的色域表現空間，色域覆蓋率可達90%，可實現2倍于傳統(tǒng)光源的色彩再現能力，色彩飽和度為傳統(tǒng)顯示的100倍以上。目前代表投影機最高技術水準的DLP機型，在實際應用中都是先將白光分光，過濾出紅、綠、藍三原色光，通過精確控制每個像素紅、綠、藍強弱，采用紅、綠、藍三色分別成像，再疊加合成彩色像的成像方式。這樣從原理上來講高端投影機最好需要高純度的紅、綠、藍三原色光源，紅、綠、藍三原色光越精確，高端投影機的成像單元結構及成像算法就越簡單，也越容易實現精確的色彩控制以及更優(yōu)秀的色彩表現。目前應用氙燈光源是數字成像技術發(fā)展的過渡階段，從光源角度來講，氙燈或其他白光燈泡光源不適合目前的數字成像技術，純色的LED或激光光源才是數字成像的理想光源。在普及型投影領域，LED光源已經被廣泛看好并進入應用，以替代白光燈泡/燈管光源，但LED的功率和亮度遠遠達不到大屏幕投影的要求，激光光源作為大屏幕工程機光源能帶來更為理想的色彩表現。
三、涅磐：真正的投影時代到來
讓投影機進入普及時代的呼聲已高喊了數年，但事與愿違，雖然近幾年來無論是消費級投影機還是工程級投影機價格都做了巨大的下調，但投影機市場的進步仍只是保持在小步慢跑的水準，與同期進行市場大規(guī)模拓展的平板電視的普及量不可同日而語。而最大程度上影響投影機走向普及，走向消費層面的因素就是其光源問題，可以說，光源做為耗材的問題一日不除，投影機就難以更全面的“手持彩練當空舞”。
還好，業(yè)界已普遍認識到了投影機光源問題對投影機發(fā)展帶來的固步與自封，新光源技術層出不窮，其中最具代表性的技術就是LED光源技術和激光光源技術，隨著這兩大類產品的不斷走向成熟，將一舉改變投影機的市場短板與應用窘境，成為具備開天辟地意義的劃時代的投影技術變革標桿。
從整體上來看，激光顯示技術做為一種以紅、綠、藍（RGB）三基色激光為光源的顯示技術，其充分利用了激光自身特點，成為新一代顯示即大色域顯示時代的主流技術的趨勢正變得勢不可擋。
并且，激光顯示技術做為現在及未來高端顯示的主流技術，除激光大屏幕投影機外，在激光電視、手機投影顯示、便攜式投影顯示等領域都具有很大的發(fā)展空間和廣闊市場應用前景。我們欣喜的看到，國內以北京中視中科光電技術有限公司為代表的廠商在這方面的技術研發(fā)上處于世界領先地位。中視中科自主研發(fā)激光大屏幕前投影設備，達到國際領先水平，作為主顯示設備全程服務奧運會主運營中心（MOC）。2008年8-9月該設備奧運會期間的成功應用，受到領導和專家的一致好評，在奧組委技術部出具的“激光前投影設備使用情況說明”中這樣寫到：“2008年7月20日至2008年9月17日，北京奧運會和殘奧會主運行中心（MOC）采用北京中視中科光電技術有限公司自主研發(fā)具有國際先進水平的激光前投影設備作為主顯示器件，為賽事的指揮調度提供了有利支持。該設備采用了第四代顯示技術--激光顯示為關鍵技術，體現了卓越技術性能。經過60天，每天超過12小時的全程使用，該設備運行穩(wěn)定，色彩艷麗逼真，提高了MOC視頻顯示系統(tǒng)的顯示效果�！庇捎诩す�投影機在大屏幕、高亮度顯示、色彩艷麗、無需更換燈泡、長久高畫質等方面的卓越特點，打破了傳統(tǒng)投影的應用局限，成為“科技奧運”的一大亮點。
圖5 中視中科激光前投影設備成功應用奧運主運行中心，公司獲得奧組委贊譽
另外，2007年10月29日，世界首臺遵循DCI國際數字電影規(guī)范的“激光數字電影放映機”便由北京中視中科光電技術有限公司研制成功，并通過了中國計量科學研究院的專業(yè)檢測和中國科學院文獻情報中心的權威查新；2008年7月，中視中科與北京華星國際影城合作，建立了世界首家激光數字示范影院，中國觀眾率先體驗到了激光顯示技術帶來的極致視覺享受。而隨著其產品的不斷市場化，將大大改變國內在投影技術研發(fā)領域的短板。
而隨著激光顯示技術與大尺寸視頻顯示技術的完美結合，大尺寸視頻顯示這個光影世界將真正變得前所未有的絢麗逼真，激光大尺寸視頻顯示將為觀眾打開了一扇通往絢麗“視界”的大門�；谛乱淮@示技術激光顯示技術（LDT）的激光投影機將充分利用激光特點，突破目前傳統(tǒng)投影顯示的色彩表現的極限，可在超大屏幕展現更逼真、更絢麗的動態(tài)圖像，實現其它顯示技術所不能達到的視覺震撼效果，實現更完美的顯示效果，這種革命性的且更經濟的吸引力將無可阻擋。
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文章來源：中國投影網
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