激光显示+全息=真3D

来源:中国信息产业网    关键词:激光显示, 激光全息, 3D投影,    发布时间:2019-07-05

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 一、三基色纯激光是高端投影机的标签


基于激光光源的激光显示技术,被誉为继黑白显示、彩色显示和数字显示之后的第四代“继承者”。激光显示技术具有色域范围广、寿命长、环保、节能等优点,其将促进显示系统综合性能的革命性提升。


激光显示使用具有较高功率(瓦级)的红、绿、蓝(三基色)单色天庄国际登录为光源,混合成全彩色,利用多种方法实现行和场的扫描,当扫描速度高于所成像的临界闪烁频率,就可以满足人眼“视觉残留”的要求,人眼就可清晰观察。临界闪烁频率应不低于50Hz。人眼所能看到的色域中,液晶只能再现27%,等离子为32%,而激光则可以达到甚至超过92%。
    

目前,激光显示技术主要有三基色纯激光、荧光粉+蓝光、LED+激光三种技术,每种光源都存在各自的优缺点,对比来看的话,三基色纯激光优势是比较明显的。从各自技术特点以及对应的终端投影产品来看,三基色纯激光是高端激光投影机的标签,采用该技术的投影设备可轻松达到20000流明以上的亮度(我国民族品牌迪威视讯自主知识产权的三基色光源亮度最高可达60000流明);而荧光粉对应的是中低端投影机,最高亮度刚突破10000流明;LED与激光混合光源技术面向的是低端市场,采用该技术的终端显示设备,亮度不超过3000流明。


图1 三基色纯激光显示成像光路示意图

      

激光显示研究的主要方向是将激光作为新型光源进行投影向大屏幕方向发展。其一般采用LCD、LCOS,或者是DMD芯片作为光调制器,配合镜头在屏幕上进行投影显示。投影式显示器体积、功耗比扫描式大,不同的投影距离需要调焦才能清晰成像,但投影式激光已经攻克了原理研究阶段,正在开展大规模生产阶段的攻关。
    

目前瑞士巴可(Barco)、美国科视(Christie)、日本NEC(日本电气株式会社)以及国内的迪威视讯、海信等大咖专注于激光投影、激光电视技术的开发。
    

二、“革命性突破”——全息技术
    

全息技术被业界誉为显示领域的另一项革命性新技术。


全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。

图2 全息技术原理图

    

全息技术第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,此即拍摄过程:被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照片。



其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来。
 

三、激光显示+全息=真3D
    

当激光显示与全息技术相遇,便诞生一种新技术叫激光全息。激光全息特指一种技术,可以让从物体发射的衍射光能够被重现,其位置和大小同之前一模一样。从不同的位置观测此物体,其显示的像也会变化。因此,这种技术拍下来的照片是三维的。


    图3 迪威视讯展厅-3D影院

    

迪威视讯激光显示业务相关研发人员表示,激光显示具有色域空间大、光源寿命长、节能环保等独特优势,所以其呈现出来的画面颜色鲜艳、色彩丰富,具有立体的层次感,未来与VR、全息等前沿技术融合应用发挥空间很大。而中科院专家许祖彦也认为,激光通过全息技术可实现真三维。
    

激光全息投影技术是全息摄影技术的逆向展示,本质上是通过在空气或者特殊的立体镜片上形成立体的影像。不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感,全息投影技术是真正呈现3D的影像,可以从360°的任何角度观看影像的不同侧面。


激光全息投影是一种无需配戴眼镜的3D技术,观众可以看到立体的虚拟人物。这项技术在一些博物馆、舞台之上的应用较多。


图4 日本某舞台节目采用到激光全息投影技术

     

早在2014年,美国Bleen Inc公司开发出了“世界上第一款真正意义上激光全息投影机——Bleen”。而这今年的InfoComm CHINA期间,松下采用激光投影机PT-SRZ12KC和PT-FRZ68C联合打造的全息投影,背景画质清晰、栩栩如生,与全息影像相得益彰。
     

如今,激光全息投影技术上暂时还未能像电影中能大范围的表现出一个地区的地形地貌的能力,相信在迪威视讯、巴可、科视、索尼等投影技术开发者的不断努力下,激光全息技术业将取得长足的进步。