Войти
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, что очень похоже на 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.
Источник лазерного излучения для телевизионных или видеодисплеев был первоначально предложен Гельмутом К.В. Лотчем в немецком патенте № 193844. В декабре 1977 года Х.К.В. Лотч и Ф. Шретер объяснили, как цветное лазерное телевидение используется в обычных, а также проекционных системах, и привели примеры потенциальных Приложения. 18 лет спустя немецкая компания Schneider AG представила действующий прототип лазерного телевидения на выставке 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 технология лазерного освещения оставалась слишком дорогостоящей для использования в коммерчески жизнеспособных потребительских товарах. На выставке Consumer Electronics Show 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. Первые отчеты о разработке коммерческого лазерного телевидения были опубликованы еще 16 февраля 2006 г., а решение о широкомасштабном выпуске лазерных телевизоров ожидается к началу 2008 г. 7 января 2008 г. на мероприятии, посвященном потребительской электронике. На выставке 2008 года компания Mitsubishi Digital Electronics America, ключевой игрок на рынке высокопроизводительных красных лазеров и телевизоров высокой четкости с большим экраном, представила свой первый коммерческий лазерный телевизор, модель 65 дюймов 1080p. Автор журнала Popular Science был впечатлен цветопередачей телевизора. Лазерный видеодисплей Mitsubishi на выставке CES 2008. Некоторые даже охарактеризовали его как слишком интенсивный, чтобы показаться искусственным. Этот лазерный телевизор под торговой маркой «Mitsubishi LaserVue TV» поступил в продажу 16 ноября 2008 года за 6 999 долларов, но весь проект лазерного ТВ Mitsubishi был убит в 2012 году.
LG представила лазерный телевизор с фронтальной проекцией в 2013 году 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 восходящий и нисходящий поток 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 миллион единиц, а продажи достигнут 11,8 миллиардов юаней.
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. Свет отражается прямо на экране через эти маленькие зеркала, образуя изображение. Из-за визуальной инерции человеческого глаза три основных цвета, которые излучаются на один и тот же пиксель с высокой скоростью, смешиваются и накладываются друг на друга, образуя цвет.
Лазеры могут стать идеальной заменой ламп UHP, которые в настоящее время используются в проекционных устройствах отображения, таких как телевизор с обратной проекцией и передние проекторы. LG заявляет, что срок службы их лазерного проектора составляет 25 000 часов по сравнению с 10 000 часов для UHP. Современные телевизоры способны отображать только 40% цветовой гаммы, которую потенциально могут воспринимать люди.
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 дамп. Поскольку длины волн известны, все покрытия можно оптимизировать для уменьшения отражений и, следовательно, образования пятен.
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. По сравнению с бумагой, удобство чтения 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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
По сравнению с ЖК-телевизорами со светодиодной подсветкой, лазерные телевизоры имеют много преимуществ при отображении 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.
Лазеры - самые дорогие компоненты лазерных телевизоров. Для производства более совершенных лазерных диодов обычно требуется больше 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 и будущие дисплеи Micro LED. Лазерные телевизоры должны продолжать развиваться, чтобы сохранять конкурентное преимущество и занимать большую долю рынка.
