投影機的光源經過多年來的技術更新以及革命性換代，已經出現過多種多樣的光源類型。目前市場前景最好的光源莫過于激光光源，雖然LED光源曾經也被認為是“下一代”光源，但由于它很難實現高亮度，因此它的前景令人堪憂，而且近日索尼與住友電工聯手推出綠光鐳射二極管，這是世界上第一個半導體綠色激光二極管，彌補了半導體三色RGB激光顯示中綠色的空缺，真正的激光投影機或將推出，LED光源則可能被“放棄”。
LED被淘汰? 索尼或將研發三基色激光投影
近日，住友電工和索尼宣布聯合開發了世界上第一個真正的綠色半導體激光二極管，它的光輸出功率超過100毫瓦，波長在530納米，亮度是常規“氮化鎵綠色激光二極管”的兩倍。這種激光二極管可安裝在激光投影機和許多其他顯示器件。新型激光二極管具有兩倍于傳統的氮化鎵綠色激光二極管(60毫瓦或低于、520納米或以下)的光度，和一個擴大了182%的色域制式標準。因此，這些能讓激光投影實現更完美的視頻和圖像表現。
半導體激光二極管與真正的綠色激光
紅色和藍色激光二極管早已商用，高輸出功率的綠色激光二極管一直處在研發階段。傳統的GaN基綠色激光器不能實現足夠的亮度和波長，只能達到幾十毫瓦的輸出功率，波長則為520納米或更低。
為克服這些挑戰，住友電工與索尼合作發展一個真正的綠色半導體激光器，借鑒住友電氣的半極性氮化鎵技術，晶體生長，及晶片加工技術，以及索尼的GaN基藍光激光技術。通過采用新技術和提高整個半導體激光器的生產過程，包括結構設計，晶體生長，晶片加工，和電極配置，住友電工和索尼才能夠成功地研發真正的綠色半導體激光器（光輸出功率超過100毫瓦的波長在530納米）。
綠色半導體激光二極管的研發令三基色激光光源完善，住友電工和索尼預計會將這一技術應用于激光投影機。同時，住友電工和索尼還將繼續研發，以實現更高功率、更高效率、更高質量的綠色半導體激光二極管。下面，筆者將更詳細為大家介紹有關激光光源的技術。
什么是激光技術？
激光的最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是"通過受激發射光擴大"。激光的英文全名已經完全表達了制造激光的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森建議將“光受激發射”改稱“激光”。
激光顯示成像光路示意圖
激光顯示是繼黑白顯示、彩色顯示、數字顯示之后的下一代顯示技術。 激光顯示能實現傳統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， 而且以激光作為光源，具有波長可選擇性和高光譜亮度等特性，擁有更廣的色域，是CRT的兩倍。因此能夠提供最真實、最豐富、最鮮艷的色彩再現。
激光光源與燈炮光源和LED光源完全不同，它們有著極高的光譜純度：<<1nm;極高的亮度>>106W/mm2str;極好的方向性：<<3mrad;極好的偏振性：>500：1。同時，激光光源也有極高的效率。激光顯示將發展成為多平臺應用技術，如，手機投影顯示，前投影顯示，便攜投影顯示，背投電視等。其大色域、高效率、長壽命等優點，將顯示技術發展提供一種選擇。
紅綠藍三色可見激光
激光投影技術原理
在這里所謂的激光投影技術分兩種，一種是單色光，一種是彩色光。單色光投影技術我們已經很常見了，舉個最簡單的例子，日常使用的激光筆就是一種單色光投影技術。而有些時候我們還可以在單色激光光線前增加各種各樣的格欄，這樣就能投射出最簡單的激光畫面了。
另一種彩色激光的原理也并不復雜，通過控制三色激光，構筑整個色彩體系，這與CRT的原理一樣，不同的是，CRT通過控制不同的電子槍，實現不同的顏色表現，而激光投影機直接控制光線，效率和效果都大大增強了。
激光光源的特點
(一)色域更廣，色彩更亮麗
傳統投影機只能表現自然界中30%左右的人眼可識別色彩，致使另外70%的色彩無法通過傳統顯示設備讓我們感知。當前的2K數字放映機雖然在色彩及分辨率方面已經接近35mm膠片的質量，但還是有不少電影界人士更欣賞膠片所表現出的豐富色彩及過渡。純色的LED或激光光源是數字成像的理想光源，激光電影放映機能表現自然界中90%以上的人眼可識別色彩，激光電影放映機能給觀者還原出一個更完美的五彩斑斕的真實視界，更好的滿足電影的播放需求。
激光顯示技術的研發
(二)真正保持長期高畫質
傳統投影機會在使用一段時間后隨著光源的急劇衰減而使圖像變暗變黃(如亮度衰減、色飽和度對比度降低等)，在電影院這些高要求使用場合，即使燈泡仍還在發光，也不得不因此而更換燈泡，造成使用成本居高不下。激光電影放映機所使用的是激光器作為顯示光源，其壽命可達10000小時以上，其衰退過程也是緩慢的，使得其輸出的畫質長期保持高亮度、色飽和度和對比度，畫面色彩始終亮麗如新。
激光顯示色域是傳統NTSC色域的兩倍以上
(三)更高的光通量
目前傳統投影機燈泡(氙燈或汞燈)的最高功率可達到6500W-7000W，單機最高可達到33000流明光通量，其燈泡壽命在此條件下最多只能達到500-800小時。而激光光源屬于新一代冷光源，不存在發熱量過大而使其溫度過高的因素，只需通過增加激光器數量，就可以很輕松的將激光投影機單機的光通量達到10000-50000流明以上，且其光源的使用壽命仍然可以達到10000-20000小時以上，使用該技術的影院投影機，可大大降低影院的長期成本，不再有炸燈的風險，并提升影院的檔次和性價比。#p#分頁標題#e#
明基單色純激光投影機
2012年第一季度，明基BenQ率先推出了一款基于激光光源技術的商教投影機LX60ST/LW61ST，該機器配備了業界領先的藍核光引擎技術，該光引擎由激光二極管發光組件，分色處理光路及短焦鏡頭組成，LX60ST/LW61ST具有2000流明的高亮度輸出，是當時主流品牌在國內發布的唯一一臺純激光投影機，具有超長的光源壽命，艷麗的色彩和高達80000:1的對比度。
明基單色激光投影機
明基藍核光引擎采用的是業界最新的高亮藍色激光二極管模組取代了傳統的熱燈泡光源。從實際的投影效果來看，藍核光引擎投射的畫面色彩艷麗，字跡銳利，將DLP細節豐富的優勢和LCD色彩艷麗的特點合二為一。另外憑著激光模組先天的長壽優勢，LX60ST/LW61ST的藍核光引擎可提供10000/20000小時(標準/節能)的使用壽命，而且在長期的使用中，激光模組亮度的衰減遠慢于普通熱燈泡，約合傳統光源2-3倍，具有劃時代的進步意義。
明基單色激光投影機
明基這款投影機采用了藍色激光作為主光源，這也是為什么其稱為“藍核光”的緣故。藍色激光發出的光線通過色輪分色為紅綠藍三色，然后三色投射在DMD芯片上，從形成人眼所看到的圖像。當然由于激光是點光源，所以該系統也有擴散片、光管等等構造，從而將激光擴束使用。
不僅如此，明基還將增強的SmartEco advanced智能節能技術應用于藍核光引擎激光投影機。在開啟SmartEco advanced模式后，LX60ST/LW61ST會智能判斷輸入信號的明暗程度，并根據其明暗變化曲線來調節激光模組的亮度輸出，從而在不損失畫質的前提下智能省電。正是如此，藍核光引擎最高可節省90%的能耗，使維護和擁有投影機的總成本大幅下降,同時也綠色環保,保護地球環境。
混合型激光光源投影機
混合型光源激光投影機是指將激光光源與LED光源結合的投影機，第一個將LED光源與激光光源結合的是卡西歐公司。激光的加入是為了對LED光源中最弱的藍光源進行補充，提升光源整體的亮度和飽和度。這樣一來，卡西歐不但把燈泡壽命做到20000小時，而且亮度也能做到3500流明，做到了亮度和燈泡壽命達到了平衡。除了卡西歐公司，目前優派、奧圖碼也已經推出自己的混合型光源投影機。
優派篇：2012年4月19日，美國優派在京展示了一款創新產品——采用激光、LED混合光源的投影機，這款產品定位直指家庭影院市場。不過目前這款產品還處于工程樣品階段，相關的技術、外形等尚未確定，最終命名型號還不得而知。
優派混合光源投影機
這款產品采用三色光源系統，包括：藍色激光光源、紅色LED光源及藍色LED光源，然后通過相應技術將藍色激光轉換為綠色色源，從而實現紅藍綠的RGB的三原色。亮度方面，這款產品具備多亮度模式，可實現800、1000、1200、1600流明的不同亮度，以應對多種環境的需求；20000小時的燈泡壽命，免去用戶更換燈泡的后顧之憂。
優派方面表示，這款產品將于今年7月份上市；在今年8、9月份會推出針對教育市場的短焦型激光混合光源投影機，亮度將實現2000流明。在12月份還會推出具備3D顯示技術的混合光源投影機。
奧圖碼篇：2012年6月，Optoma 推出了兩款無燈泡短焦投影機ZX210ST與 ZW210ST，采用LED與激光混合光源，面向需要長時間使用投影機的教育應用市場。
奧圖碼混合光源投影機
LED與激光混合光源的燈源壽命至少兩萬小時，對使用者來說，省去了更換燈泡耗材的費用，而環保燈源具有低耗能的特性，除了節能減碳之外更節省電費支出。此兩款投影機亮度為2000流明，解析度分別為XGA(1024×768)和WXGA(1280×800)，對比度高達100000:1，在不需完全遮光的環境下，提供高畫質、明亮而鮮艷的影像品質輸出。
而且它們還采用短焦鏡頭設計，ZX210ST與ZW210ST只要80公分投影距離可分別投影60吋、70吋大畫面，此機種的另一特色為隨開即用，超快速開機時間、零秒關機，省時又有效率。ZX/ZW210ST配備完整輸出入訊源接口，包括HDMI、VGA、S-Video、Wi-Fi、ÚSB、RJ45等，可連結筆電、游戲機與多媒體播放器，同時也配備有SD卡讀取插槽，不需連結電腦即可播放影像內容。
曾經制約激光投影機發展兩大因素
制造激光投影機，至少需要兩個條件：首先是實現三種顏色的激光；其次是需要能夠實現激光的逐點掃描，但目前在這兩方面都有不小的問題。
首先制約激光投影技術發展的根本原因在于一直沒有合適的固態綠色激光可用。綠色激光波長大約540nm，紅色激光通過一個按照正弦波振蕩的石英，實現頻率的倍增，從而獲得綠色激光。由于這種方式對環境溫度要求比較高，因而輸出不夠穩定，同時綠色激光模塊較大且成本很高。
三基色激光光源
在掃描方面，目前技術很多。其中著名的一種是Symbol公司的技術，該技術用高頻率的棱狀反射玻璃，通過高速旋轉實現水平的掃描，從而構成水平像素，而垂直方向則通過速度較低的鏡片實現。最終的成像因為沒有鏡頭，也不需要額外的光源設備，擁有十分自由的成像模式，即可遠可近，不需要對焦，還能夠在不規則的平面投影，這項技術具有很大的潛力。在掃描方式這個問題上，還有很多不同的方案，上面提到的只是其中一種。
安全性：現在制約激光投影機最大的問題，就是安全隱患，特別是在開放空間，這一問題更加嚴重。還是以最簡單的激光筆為例，激光筆里邊就是一個半導體激光器，前面有一個光學鏡頭用來聚焦。所有人都知道是不能將激光頭的光線直接照射眼睛，這是由于激光能量相當集中，因此對人體非常有害。比如用于劇院的Vanadate激光，功率最大可以達到20W，光通量達到5000lum，屬于四類激光，如果有好事者拿一個透鏡，就有可能把一定距離的東西燒壞。一個150mw的激光在1米以外可以很容易燒壞我們通常用的塑料薄膜袋，一些工業用的切割機床激光功率也不過如此。#p#分頁標題#e#
激光安全眼鏡
全文總結：光源可以說是制約投影機發展的重要因素，尤其在投影機分辨率和體積的問題都已經得到解決的前提下，投影光源的問題已經亟待解決。如果投影機光源的問題得到解決，相信家庭投影機的數量將成幾何式的增長。光源問題一旦解決，阻止投影機成為大眾消費品的最大攔路虎便迎刃而解。
如今，索尼與住友成功研發半導體綠色激光光源，將實現真正地激光光源投影機。這也預示著激光投影時代的到來，在激光面前，任何其他顯示設備只能甘拜下風。在色彩、壽命、可靠性等諸方面，激光擁有無與倫比的優勢。
投影業界一直在尋找可以替代傳統燈泡的光源，LED光源也被看作投影替代光源的新一代，尤其是在2009年，采用LED光源投影產品有了突飛猛進的發展，但LED亮度不高的詬病一直未被解決，而激光作為點光源，能夠實現高亮度。尤其是在索尼與住友成功研發半導體綠色激光之后，LED或許將無生存之地，“下一代”光源可能未成功就將面臨淘汰。
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