三原色:光峰激光的新“王牌”

那山那水 2018-07-05

    六月下旬,激光投影产业迎来一个关键的变革:在巴可、科视等国际数字放映机大厂之后,激光投影的创始品牌之一、单色激光和激光荧光色轮技术的发明人与最大受益人,光锋终于进入RGB三原色激光放映机时代。

    6月21日,中影光峰CITE Ceremony“化整为零再起芯程”中影光峰2018“思享荟”在上海举行。这次大会不仅是为了纪念ALPD®荧光激光技术在国内的电影院线安装应用量达到9999台,开启万套大关,更为重要的是,将发布最新一代ALPD 4.0荧光激光技术——将光锋的激光投影方案带入RGB三色时代。

荧光与三原色:光锋激光的新“王牌”

    在激光显示产业,很长的时间内,人们将激光投影分为“激光荧光”和“RGB三原色激光”两大阵营。甚至,一些关于这两个技术路线“对立性”的论辩充斥坊间。但是,这次光锋ALPD 4.0荧光激光三原色技术的推出,则彻底改变了RGB激光和荧光技术“不能融合”的偏颇观点。此外,借助ALPD 4.0荧光激光技术,中影光锋亦将成功进入“更高端的影院应用市场”,成为巴可、科视两大国际巨头高端三色激光产品的竞争对手。

    RGB三色激光的“爱恨情仇”

    激光显示市场,RGB光源的探索性应用“非常早”:2015年TI曾经推出采用RGB三原色激光光源的背投电视机工程样品;2008年北京奥运会中科系厂商更曾经在奥运会全程中,为赛事部门提供RGB三原色激光投影机产品的“试用”产品。此后,迪威视讯甚至自己开发了绿色激光光源技术,来发展RGB三原色激光产品的电影放映市场应用——可以看到,RGB激光显示在业内的“早期实践”非常丰富,这充分体现了行业对RGB激光技术的“爱”。

    但是,很长时期内,RGB激光显示技术的发展“步履蹒跚”,更多的时候一直在“原点踏步”。阻碍RGB激光显示产品成功的核心因素是“绿色”激光器的亮度问题。在三原色构成白光的过程中,绿色部分几乎占据了一半的能量。而绿色激光器的电光转化效率又比较低,性能不理想。这使得,构筑RGB三原色激光显示方案,需要大量绿色激光组件。正是这一点阻碍了RGB三原色激光显示的发展。

    而目前市场占主流的激光显示产品,纷纷采用蓝色激光+荧光色轮的技术;少部分产品采用蓝色和红色激光+荧光色轮的技术体系——这两个技术构成,最大的优势即是绕过了“绿色”激光器的瓶颈。某种意义上可以说,“绿色瓶颈”就是行业对RGB三原色激光产品最大的“恨”。当然,这个恨,是恨铁不成钢的“恨”。

    虽然RGB激光显示的技术困难非常显著,但是这阻断不了显示界对RGB激光的“一往情深”。因为,RGB三原色激光能够最大程度发挥激光产品显色性的优势。就目前人类林林总总可以进入工程阶段的十余种显示技术而言,RGB三色激光技术几乎是唯一可以达到下一代的Rec.2020色域标准“全覆盖”的技术选择。尤其是在电影放映市场,由于客户对成本的承受能力很高,采用RGB激光技术成为“抢占高端市场”的王牌之一。国际上的影院放映机巨头,在过去4年内先后推出数款RGB激光放映机。三原色激光与三片式DLP技术的配合,成为高端应用的铁定律。

    不过,强调RGB三原色激光的优势的时候,并不能忽视这一技术的“劣势”。这就是散斑问题——一台三原色激光投影机,画质质量的最大瓶颈就是“消散斑”。散斑可谓之三原色RGB激光显示技术的“仇人”所在。而对抗散斑则是光锋ALPD 4.0技术领先的核心优势。

    消散斑——RGB激光显示的“命门”

    理论上的激光光源是单波长、点状光源。RGB激光显示产品也不会例外。这种波长和频率近乎一致的光源,在传播过程中的干涉条纹非常明显——激光是最好的相干光源,这种特性也被广泛地应用在众多科学仪器和检测设备之上。但是,对于显示画面而言,干涉则会成为“大敌”:从投影镜头出来的相干光源,在屏幕上呈现出圆形或者圆环样的明暗变化的干涉条纹——这些圆形条纹就是“散斑”。

    固然激光显示产品具有长寿命、高色域、高显色、高对比度、高效能等优势,但是充满散斑的画面还是无法接受。所以在RGB激光显示产品上,消散斑技术被不断地发展出来:1.多波长技术,即采用多种波长不同的红色、绿色和蓝色激光器,减少单一原色激光器的同频相干。这种技术最大的好处是,不需要额外的系统设备,但是其增加了激光阵列自身的复杂性,且消散斑效果与这种复杂程度成正比。

    2.散射消散斑技术,这种技术采用额外的光学部件,调整激光出射光的“方向性”。激光高相干性主要原因是同频和同向。通过光学部件实现激光光束的一定角度的散射,降低同向性可以起到减轻散斑效果的作用。这种技术的特点是要增加额外的光学部件,意味着成本的变化。

    3.震动屏幕技术。散斑的原理是光波的干涉过程。波形成干涉的强弱与其在干涉平面上的“相位”紧密关联。通过屏幕的震动,实际上调整了相干平面的位置,达到了在“相位”上的变化,起到消散斑的作用。这一技术的特点是,屏幕上要配备大量震动电机,且要经过精准调试,在振幅、频率上符合RGB三原色的波长和相位特点。同时,这一技术难以避免的产生噪音。尤其是在10-20米的影院巨幕上,系统复杂性、噪音都是巨大的工程难题。

    总之,通过对相干过程中光波的频率、方向和相位的调节,能够实现消散斑的效果。除了以上技术之外,其它消散斑的技术创新,也离不开“光波的频率、方向和相位调节”这个理论框架。在实际工程中,为了保障比较好的消散斑效果,很多工程中采用多种消散斑技术相互配合。

    聊到这里,读者肯定会有一个疑问:RGB三原色激光有散斑问题,那么传统荧光激光为何没有呢?答案在于,传统荧光激光技术,通过将激光转化为荧光,即扩大原色频率范围、改变了光源单一的指向性、并产生了多样复杂的相位差,进而实现散斑的减少和消失。即,荧光转化技术可以一次性、单一组件内实现“激光的频率、方向和相位的调节”,达到很多RGB激光体系中,复杂技术工程才能达到的消散斑效果。

    光锋ALPD 4.0荧光激光技术的独到之处就在于,这是首个不畏散斑的三原色激光显示方案。这一技术的突破,系统的继承了激光显示产业此前的技术积淀和众多专利创造,扭转了三原色激光显示系统最大的劣势、RGB激光产品推广的最大效果瓶颈“散斑”问题。

    ALPD 4.0时代,新高度之下激光显示更易百花齐放

    通过ALPD 技术的发明,光锋将激光显示带入到了大规模商业可用时代;ALPD 4.0的出现又彻底解决了RGB三原色激光的散斑心病,这必然进一步促成激光显示产业的“高质量发展”。

    尤其是在激光放映系统在电影院线市场形成普及趋势,但是单色产品占据绝大部分份额,RGB三原色产品几乎只有前者几十分之一成绩的今天,ALPD 4.0将是电影院线市场系统的向RGB三原色技术进发的“关键突破”。更可能是本土院线放映技术供应商,首次能够进入顶级巨幕市场的敲门砖。

    当然,ALPD 4.0的好,并不是说此前的单色激光荧光产品会告别舞台。单色荧光系统最大的优势是价格低廉,且通过三原色均衡色轮、全荧光转化技术等创新,已经突破了早其产品“色彩亮度”的效果瓶颈,其生命力依然旺盛。即使在高端影院应用中,单色激光荧光产品带来的“同等亮度与传统氙气灯同等成本”的优势,依然有助于很多中小放映厅和普及市场的发展。

    ALPD®荧光激光显示技术诞生以来,从最初的单色激光+荧光,到双色激光+荧光,再到三色激光荧光技术,从黄色荧光粉、三原色荧光粉、再到最新高效荧光粉产品的开发,光锋的努力从未停止,更好的激光显示永远在路上。ALPD 4.0 三色激光荧技术满足DCI-P3的同时,覆盖了Rec.2020色域的近99%,能效比亦从此前ALPD 3.0的10.5 lm/W,提升到12.5 lm/W,并带来运营成本的降低和散热系统设计的更大便利性。借由ALPD 4.0,相信激光显示必然能够站上更高的发展阵地,创造更大的技术成就和社会价值。

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