激光領(lǐng)舞時(shí)代，工程投影機(jī)新光源對(duì)比分析
更新時(shí)間：2009-10-22 9:52:26 編輯：影者 文章來(lái)源:中國(guó)投影網(wǎng) 調(diào)整文字大小:【
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要想實(shí)現(xiàn)最頂級(jí)的大畫(huà)面視頻效果，毫無(wú)疑問(wèn)，投影機(jī)是唯一選擇。這從北京奧運(yùn)會(huì)及近期舉辦的11屆全運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上實(shí)現(xiàn)的視覺(jué)盛筵就可看出，近百臺(tái)工程投影機(jī)和大型體育場(chǎng)聯(lián)合組成的巨大投影陣列，實(shí)現(xiàn)的光影效果，只能用震撼兩字來(lái)形容，而其它任何顯示設(shè)備要想實(shí)現(xiàn)這種體育場(chǎng)級(jí)別的視覺(jué)效果，都困難重重。當(dāng)然，要想實(shí)現(xiàn)這樣的效果，對(duì)投影機(jī)來(lái)說(shuō)也是耗費(fèi)巨大的，比如近百臺(tái)工程投影所帶來(lái)的巨大功耗、發(fā)熱量、設(shè)備損耗都是驚人的，而要想讓工程投影機(jī)擁有更高效能、更高性?xún)r(jià)比、具備更高實(shí)用性，在于投影機(jī)光源技術(shù)的變革。而隨著激光光源技術(shù)的出現(xiàn)，讓這種技術(shù)變革成為了可能。
圖1 由多臺(tái)投影機(jī)組成的陣列成為動(dòng)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(jī)的光源問(wèn)題已成為阻礙投影機(jī)獲得更多市場(chǎng)認(rèn)可，乃至更大程度上技術(shù)革新、革命的絆腳石，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的投影機(jī)光源已難以滿(mǎn)足投影機(jī)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(jī)的基本工作原理——通過(guò)光源所發(fā)出的光將影像投射到屏幕上。所以，在投影機(jī)中，光源（發(fā)光）系統(tǒng)是最重要的、最基礎(chǔ)的部件之一，在投影機(jī)其它技術(shù)都在飛速進(jìn)步或進(jìn)行革新的情況下，如何提高投影機(jī)光源系統(tǒng)的效率、效能，同時(shí)降低耗能、耗損便成為業(yè)界需要面對(duì)的問(wèn)題。
圖2 工程機(jī)在實(shí)現(xiàn)極致的光影效果的同時(shí)，其光源效能問(wèn)題也值得關(guān)注
在眾多投影光源技術(shù)中，激光光源技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，激光光源技術(shù)就是激光顯示技術(shù)，是顯示技術(shù)的一場(chǎng)革命。激光顯示能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)顯示所達(dá)到的所有先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)，如大屏幕、高分辨率、數(shù)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(zhǎng)可選擇和高亮度的特點(diǎn)，顯示圖像具有更大的色域，其色域覆蓋率可達(dá)熒光粉的2倍以上，可以達(dá)到人眼所能識(shí)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(shù)色域空間的不足，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)有史以來(lái)最完美色彩還原，使人們通過(guò)顯示終端看到我們最真實(shí)、最絢麗的世界。
并且，投影機(jī)使用激光作為光源，還具備壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)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(shù)的不斷成熟，其將成為未來(lái)主流的投影光源解決方案，托起投影機(jī)市場(chǎng)更大規(guī)�；�。
二、對(duì)抗：激光投影產(chǎn)品比較
一直以來(lái)，工程投影機(jī)都是投影機(jī)技術(shù)發(fā)展與新技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)桿，以Barco（巴可）、Christie（科視）為代表的投影機(jī)廠商亦因精于此道成為投影領(lǐng)域的翹楚。而在工程投影機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，高亮度、更高的光通量成為其技術(shù)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(jī)光通量可以達(dá)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(jī)更加安全可靠的環(huán)境要求，可以支持多路信號(hào)輸入，分辨率為2048×1080，甚至更高，可更好的滿(mǎn)足大型舞臺(tái)租賃、特殊場(chǎng)所等應(yīng)用需求，可以代替需要很多臺(tái)投影機(jī)疊加或拼接才能完成的演示。
這些產(chǎn)品之所以能實(shí)現(xiàn)這樣高的亮度，在于其應(yīng)用了一些新技術(shù)，如具有單獨(dú)的投影頭和鎮(zhèn)流器、外裝換氣扇、采用功率在2-6kW的自動(dòng)矯正燈泡可調(diào)節(jié)亮度級(jí)別等等。但縱使是這樣，其仍難以避免高亮度后帶來(lái)的一系列問(wèn)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(guò)技術(shù)對(duì)比，我們可以看出，激光光源的出現(xiàn)將大大改變高端工程投影機(jī)目前的這種引領(lǐng)風(fēng)騷同時(shí)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(xiǎn)
首先，氙燈燈泡內(nèi)充滿(mǎn)超高壓氙氣，工作在高溫、高壓、高電流狀態(tài)下，對(duì)運(yùn)行環(huán)境及電源等要求很高。而激光器為晶體、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，工作在低壓、常溫、低電流狀態(tài)下，采用數(shù)字電路精確控溫，運(yùn)行在通常環(huán)境下，更安全更易用。
其次，高端工程投影機(jī)使用3000-7000W氙燈，使用壽命最多只能達(dá)到500-1500小時(shí)，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(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于氙燈，其理論壽命在2萬(wàn)小時(shí)以上，固體激光器可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)，就算是目前已應(yīng)用于高端工程投影機(jī)和數(shù)字電影投影機(jī)光源的紅、綠、藍(lán)固態(tài)激光器質(zhì)保時(shí)間也可達(dá)2萬(wàn)小時(shí)以上。所以，隨著不斷在技術(shù)上走向成熟的激光光源應(yīng)用在高端工程機(jī)領(lǐng)域，將一舉改變燈泡只能做為耗材使用的問(wèn)題，未來(lái)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(jī)型的成本。
其三，從目前最頂級(jí)的巴可或科視的工程機(jī)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(shí)現(xiàn)25000到30000流明的光通量輸出；而在常見(jiàn)的投影機(jī)上，要保證10000流明左右的光通量，其也需要標(biāo)配2000-3000瓦燈泡才行，而無(wú)論是哪一種高端產(chǎn)品，其大功率燈泡的使用費(fèi)用是非常昂貴的。激光光源采用多臺(tái)中高功率紅、綠、藍(lán)激光器疊加輸出高功率，從理論上講沒(méi)有極限功率限制，因此激光光源可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)投影機(jī)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(shù)投影機(jī)上，使用光功率總計(jì)約150瓦的紅、綠、藍(lán)激光器就可以實(shí)現(xiàn)15000流明光通量輸出，如果實(shí)現(xiàn)30000流明的光通量輸出，只需要增加激光器的數(shù)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(jī)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(jiàn)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(jī)上，氙燈光源光能利用效率最高也只有30-50%。激光器產(chǎn)生光波長(zhǎng)線寬小于1nm的高純度光，作為顯示光源，紅、綠、藍(lán)三原色激光器發(fā)出的光可以100%被投影機(jī)利用。而且激光作為高匯聚光的特性，使得無(wú)需使用反光碗來(lái)收集光束，用光纖將多個(gè)激光器發(fā)出的光耦合集成效率可以達(dá)到95%以上。所以對(duì)高端投影機(jī)來(lái)說(shuō)，使用激光光源的總體能量利用效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shí)，功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氙燈燈泡，同時(shí)激光器的發(fā)熱量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燈泡光源。
其四，激光光源不存在炸燈問(wèn)題，從而大幅降低工程演示、電影放映、運(yùn)動(dòng)會(huì)展示等重要的商業(yè)運(yùn)營(yíng)時(shí)的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。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(nèi)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(shí)，大家也不必?fù)?dān)心使用激光投影機(jī)的安全性問(wèn)題。事實(shí)上，激光工程投影機(jī)的光源采用紅、綠、藍(lán)三種可見(jiàn)光激光，經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的擴(kuò)束整形設(shè)備后，將激光發(fā)散角擴(kuò)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(shù)萬(wàn)倍的激光，此時(shí)的低能量秘密度單色光也不具有剛從激光器出來(lái)時(shí)的危險(xiǎn)性，也就是說(shuō)從激光投影機(jī)鏡頭投出的光與從任何普通燈泡光源投影機(jī)鏡頭投射出的光具有同樣的安全性能指標(biāo)。
其五，激光光源顏色絢麗，其顏色表現(xiàn)能力是傳統(tǒng)電視的2至3倍。激光顯示技術(shù)是以高飽和度的紅、綠、藍(lán)（RGB）三基色激光作為光源的顯示技術(shù)。其充分利用激光波長(zhǎng)可選擇性和高光譜亮度的特點(diǎn)，使顯示圖象具有更大的色域表現(xiàn)空間，色域覆蓋率可達(dá)90%，可實(shí)現(xiàn)2倍于傳統(tǒng)光源的色彩再現(xiàn)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(jī)最高技術(shù)水準(zhǔn)的DLP機(jī)型，在實(shí)際應(yīng)用中都是先將白光分光，過(guò)濾出紅、綠、藍(lán)三原色光，通過(guò)精確控制每個(gè)像素紅、綠、藍(lán)強(qiáng)弱，采用紅、綠、藍(lán)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(lái)講高端投影機(jī)最好需要高純度的紅、綠、藍(lán)三原色光源，紅、綠、藍(lán)三原色光越精確，高端投影機(jī)的成像單元結(jié)構(gòu)及成像算法就越簡(jiǎn)單，也越容易實(shí)現(xiàn)精確的色彩控制以及更優(yōu)秀的色彩表現(xiàn)。目前應(yīng)用氙燈光源是數(shù)字成像技術(shù)發(fā)展的過(guò)渡階段，從光源角度來(lái)講，氙燈或其他白光燈泡光源不適合目前的數(shù)字成像技術(shù)，純色的LED或激光光源才是數(shù)字成像的理想光源。在普及型投影領(lǐng)域，LED光源已經(jīng)被廣泛看好并進(jìn)入應(yīng)用，以替代白光燈泡/燈管光源，但LED的功率和亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到大屏幕投影的要求，激光光源作為大屏幕工程機(jī)光源能帶來(lái)更為理想的色彩表現(xiàn)。
三、涅磐：真正的投影時(shí)代到來(lái)
讓投影機(jī)進(jìn)入普及時(shí)代的呼聲已高喊了數(shù)年，但事與愿違，雖然近幾年來(lái)無(wú)論是消費(fèi)級(jí)投影機(jī)還是工程級(jí)投影機(jī)價(jià)格都做了巨大的下調(diào)，但投影機(jī)市場(chǎng)的進(jìn)步仍只是保持在小步慢跑的水準(zhǔn)，與同期進(jìn)行市場(chǎng)大規(guī)模拓展的平板電視的普及量不可同日而語(yǔ)。而最大程度上影響投影機(jī)走向普及，走向消費(fèi)層面的因素就是其光源問(wèn)題，可以說(shuō)，光源做為耗材的問(wèn)題一日不除，投影機(jī)就難以更全面的“手持彩練當(dāng)空舞”。
還好，業(yè)界已普遍認(rèn)識(shí)到了投影機(jī)光源問(wèn)題對(duì)投影機(jī)發(fā)展帶來(lái)的固步與自封，新光源技術(shù)層出不窮，其中最具代表性的技術(shù)就是LED光源技術(shù)和激光光源技術(shù)，隨著這兩大類(lèi)產(chǎn)品的不斷走向成熟，將一舉改變投影機(jī)的市場(chǎng)短板與應(yīng)用窘境，成為具備開(kāi)天辟地意義的劃時(shí)代的投影技術(shù)變革標(biāo)桿。
從整體上來(lái)看，激光顯示技術(shù)做為一種以紅、綠、藍(lán)（RGB）三基色激光為光源的顯示技術(shù)，其充分利用了激光自身特點(diǎn)，成為新一代顯示即大色域顯示時(shí)代的主流技術(shù)的趨勢(shì)正變得勢(shì)不可擋。
并且，激光顯示技術(shù)做為現(xiàn)在及未來(lái)高端顯示的主流技術(shù)，除激光大屏幕投影機(jī)外，在激光電視、手機(jī)投影顯示、便攜式投影顯示等領(lǐng)域都具有很大的發(fā)展空間和廣闊市場(chǎng)應(yīng)用前景。我們欣喜的看到，國(guó)內(nèi)以北京中視中科光電技術(shù)有限公司為代表的廠商在這方面的技術(shù)研發(fā)上處于世界領(lǐng)先地位。中視中科自主研發(fā)激光大屏幕前投影設(shè)備，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，作為主顯示設(shè)備全程服務(wù)奧運(yùn)會(huì)主運(yùn)營(yíng)中心（MOC）。2008年8-9月該設(shè)備奧運(yùn)會(huì)期間的成功應(yīng)用，受到領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家的一致好評(píng)，在奧組委技術(shù)部出具的“激光前投影設(shè)備使用情況說(shuō)明”中這樣寫(xiě)到：“2008年7月20日至2008年9月17日，北京奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)主運(yùn)行中心（MOC）采用北京中視中科光電技術(shù)有限公司自主研發(fā)具有國(guó)際先進(jìn)水平的激光前投影設(shè)備作為主顯示器件，為賽事的指揮調(diào)度提供了有利支持。該設(shè)備采用了第四代顯示技術(shù)--激光顯示為關(guān)鍵技術(shù)，體現(xiàn)了卓越技術(shù)性能。經(jīng)過(guò)60天，每天超過(guò)12小時(shí)的全程使用，該設(shè)備運(yùn)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(jī)在大屏幕、高亮度顯示、色彩艷麗、無(wú)需更換燈泡、長(zhǎng)久高畫(huà)質(zhì)等方面的卓越特點(diǎn)，打破了傳統(tǒng)投影的應(yīng)用局限，成為“科技奧運(yùn)”的一大亮點(diǎn)。
圖5 中視中科激光前投影設(shè)備成功應(yīng)用奧運(yùn)主運(yùn)行中心，公司獲得奧組委贊譽(yù)
另外，2007年10月29日，世界首臺(tái)遵循DCI國(guó)際數(shù)字電影規(guī)范的“激光數(shù)字電影放映機(jī)”便由北京中視中科光電技術(shù)有限公司研制成功，并通過(guò)了中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的專(zhuān)業(yè)檢測(cè)和中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心的權(quán)威查新；2008年7月，中視中科與北京華星國(guó)際影城合作，建立了世界首家激光數(shù)字示范影院，中國(guó)觀眾率先體驗(yàn)到了激光顯示技術(shù)帶來(lái)的極致視覺(jué)享受。而隨著其產(chǎn)品的不斷市場(chǎng)化，將大大改變國(guó)內(nèi)在投影技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的短板。
而隨著激光顯示技術(shù)與大尺寸視頻顯示技術(shù)的完美結(jié)合，大尺寸視頻顯示這個(gè)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(kāi)了一扇通往絢麗“視界”的大門(mén)�；谛乱淮@示技術(shù)激光顯示技術(shù)（LDT）的激光投影機(jī)將充分利用激光特點(diǎn)，突破目前傳統(tǒng)投影顯示的色彩表現(xiàn)的極限，可在超大屏幕展現(xiàn)更逼真、更絢麗的動(dòng)態(tài)圖像，實(shí)現(xiàn)其它顯示技術(shù)所不能達(dá)到的視覺(jué)震撼效果，實(shí)現(xiàn)更完美的顯示效果，這種革命性的且更經(jīng)濟(jì)的吸引力將無(wú)可阻擋。
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