Лазерное ТВ
 | Тон или стиль этой статьи могут не отражать энциклопедический тон , используемый в Википедии . ( Октябрь 2020 г. ) |
Лазерное цветное телевидение ( лазерное телевидение ) или цветной лазерный видеодисплей — это тип телевидения, в котором используются два или более индивидуально модулированных оптических (лазерных) луча разных цветов для создания комбинированного пятна, которое сканируется и проецируется на плоскость изображения с помощью многоугольно-зеркальную систему или, что менее эффективно, оптико-электронными средствами для создания цветного телевизионного дисплея. Системы работают либо путем сканирования всего изображения по точкам и модуляции лазера непосредственно на высокой частоте, очень похоже на электронные лучи в электронно-лучевой трубке , либо путем оптического расширения, а затем модуляции лазера и сканирования строки за раз. , причем сама линия модулируется почти так же, как и 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 дисплею прямого обзора, так и к системе лазерного проектора (передней или задней) .
Технология лазерного телевидения начала появляться в 1990-х годах. В 21 веке быстрое развитие и зрелость полупроводниковых лазеров и других технологий дали им новые преимущества.
История
[ редактировать ]Лазерный источник для телевидения или видеодисплея был первоначально предложен Гельмутом К.В. Лочем в патенте Германии № 1193844. [1] В декабре 1977 года Х. К. Лоч и Ф. Шретер объяснили лазерное цветное телевидение как для обычных, так и для проекционных систем и привели примеры потенциальных применений. [2] 18 лет спустя немецкая компания Schneider AG представила функциональный прототип лазерного телевизора на IFA'95 в Берлине , Германия . Однако из-за банкротства Schneider AG прототип так и не был доведен до продукта, готового к выпуску на рынок.
Предложенный в 1966 г. [3] Технология лазерного освещения оставалась слишком дорогостоящей, чтобы ее можно было использовать в коммерчески жизнеспособных потребительских товарах. [4] На выставке бытовой электроники в Лас-Вегасе в 2006 году компания Novalux Inc. , разработчик полупроводниковой лазерной технологии Necsel, продемонстрировала свой лазерный источник освещения для проекционных дисплеев и прототип «лазерного» телевизора с обратной проекцией. [5] Первые отчеты о разработке коммерческого лазерного телевизора были опубликованы еще 16 февраля 2006 г. [6] [7] с решением о широкомасштабной доступности лазерных телевизоров, ожидаемом к началу 2008 года. [8] 7 января 2008 г. на мероприятии, посвященном выставке Consumer Electronics Show 2008, компания Mitsubishi Digital Electronics America, ключевой игрок в области высокопроизводительных красных лазеров. [9] и широкоэкранных HDTV, представила свой первый коммерческий лазерный телевизор — модель с диагональю 65 дюймов и разрешением 1080p . [10] [11] [12] Автор научно-популярного журнала был впечатлен цветопередачей лазерного видеодисплея Mitsubishi на выставке CES 2008. [13] Некоторые даже описали это как слишком интенсивное, вплоть до искусственного. [14] Этот лазерный телевизор под торговой маркой «Mitsubishi LaserVue TV» поступил в продажу 16 ноября 2008 года по цене 6999 долларов, но весь проект лазерного телевидения Mitsubishi был закрыт в 2012 году. [15] [16] [17]
LG представила лазерный телевизор с фронтальной проекцией в 2013 году. [18] 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 дюймов (56 сантиметров).
В Китае шестая сессия седьмого совета Китайской ассоциации индустрии электронного видео официально одобрила создание отрасли лазерного телевидения. Создание отрасли также символизирует официальное открытие всей производственной цепочки, соединяющей верхнюю и нижнюю части области лазерного телевидения, с целью сделать индустрию лазерного телевидения больше и сильнее. К 2022 году продажи лазерных телевизоров на китайском рынке превысят 1 миллион единиц, а объем продаж достигнет 11,8 миллиардов юаней . [19]
Принцип
[ редактировать ]Изображения лазерного телевидения отражаются от экрана и попадают в человеческий глаз для формирования изображения. Принцип лазерного телевидения заключается в использовании технологии DLP для отображения изображения. Возьмем DMD , к примеру, чип . Чип DMD — это основной компонент формирования изображения в лазерном телевизоре. Здесь расположены миллионы маленьких зеркал, и каждое маленькое зеркало может поворачиваться в положительном и отрицательном направлениях с частотой десятки тысяч раз в секунду. [20] Свет отражается прямо на экране через эти маленькие зеркала, формируя изображение. Из-за зрительной 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. [21]
Технология
[ редактировать ]Лазеры могут стать идеальной заменой UHP-ламп [22] которые в настоящее время используются в проекционных устройствах отображения, таких как телевизоры с обратной проекцией и фронтальные проекторы. LG заявляет, что срок службы составляет 25 000 часов. [23] для их лазерного проектора по сравнению с 10 000 часов для UHP.Современные телевизоры способны отображать только 40% цветовой гаммы , которую потенциально может воспринимать человек. [24]
В лазерных телевизорах используется лазерный источник света, который предлагает ряд преимуществ по сравнению с традиционными технологиями LED и OLED . Лазеры обычно используют определенные длины волн света, что обеспечивает более широкую цветовую гамму и превосходную яркость. В отличие от светодиодов и OLED, лазерные источники света могут воспроизводить более чистые цвета, улучшая качество просмотра за счет более яркой и точной цветопередачи. Кроме того, лазерные источники света обычно имеют более длительный срок службы и более энергоэффективны, что способствует снижению эксплуатационных затрат и негативного воздействия на окружающую среду.
Для цветного телевидения требуется свет трех различных длин волн — красного, зеленого и синего. Хотя красные лазерные диоды коммерчески доступны, коммерчески доступных зеленых лазерных диодов, которые могли бы обеспечить необходимую мощность при комнатной температуре и соответствующий срок службы, не существует. Вместо этого удвоение частоты можно использовать для получения зеленых длин волн. В качестве источников удвоенной частоты можно использовать несколько типов лазеров: волоконные лазеры, межрезонаторные удвоенные лазеры, лазеры с удвоением внешней частоты, eVCSEL и OPSL (полупроводниковые лазеры с оптической накачкой). Среди межрезонаторных удвоенных лазеров VCSEL оказались многообещающими и потенциально могут стать основой для массового лазера с удвоенной частотой.
Синие лазерные диоды стали широко доступны примерно в 2010 году.
VECSEL представляет собой вертикальный резонатор , состоящий из двух зеркал. На вершине одного из них находится диод в качестве активной среды. Эти лазеры сочетают в себе высокую общую эффективность и хорошее качество луча. Свет от мощных ИК -лазерных диодов преобразуется в видимый свет посредством внерезонаторной волноводной генерации второй гармоники . Лазерные импульсы с частотой повторения около 10 кГц и различной длиной подаются на цифровое микрозеркальное устройство , где каждое зеркало направляет импульс либо на экран, либо в свалку. Поскольку длины волн известны, все покрытия можно оптимизировать для уменьшения отражений и, следовательно, спеклов.
Характеристики
[ редактировать ]Изображения лазерного телевидения отражаются от экрана и попадают в человеческий глаз для формирования изображения. По мнению офтальмологов и профессиональных оценок, лазерные телевизоры являются дисплеями, безвредными для невооруженного глаза. Экран не имеет электромагнитного излучения , что защищает глаза, полезно для здоровья и комфортно. [ удалить или необходимо уточнение ] По сравнению с бумажным комфортом чтения он на 20% выше. Лазерные телевизоры в основном большие по размеру, 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 ½-⅓ от ЖК-телевизора того же размера. Лазерные телевизоры весят примерно одну десятую веса ЖК-телевизоров того же размера, и люди могут смотреть 80-дюймовые лазерные телевизоры на расстоянии 3 метра. [25]
Сборка
[ редактировать ]Модуляция лазерного сигнала
[ редактировать ]Видеосигнал (АОМ) , акустооптического вводится в лазерный луч с помощью модулятора который использует фоторефрактивный кристалл для разделения луча под разными углами дифракции. Луч должен войти в кристалл под определенным углом Брэгга этого кристалла АОМ. Пьезоэлектрический элемент преобразует видеосигнал в вибрации кристалла для создания изображения.
Горизонтальное и вертикальное обновление
[ редактировать ]Быстро вращающееся многоугольное зеркало придает лазерному лучу модуляцию горизонтального обновления. Он отражается от изогнутого зеркала на зеркало, установленное на гальванометре , что обеспечивает вертикальное обновление . Другой способ — оптически расширить луч и модулировать каждую целую линию одновременно, как в DLP, уменьшая пиковую мощность, необходимую для лазера, и сохраняя постоянным энергопотребление.
Характеристики дисплея
[ редактировать ] |
- Поддерживайте полную выходную мощность в течение всего срока службы лазера; качество изображения не ухудшится
- Имеют очень широкую цветовую гамму , которая может воспроизводить до 90% цветов, воспринимаемых человеческим глазом, путем регулировки длины волны лазера. [26]
- Возможность отображения стереоскопического 3D-видео.
- Может проецироваться на поверхность любой глубины или формы, сохраняя при этом фокус.
Приложения
[ редактировать ]Существует несколько реализаций лазерных проекторов, одна из которых основана на принципе летающего светового пятна, записывающего изображение прямо на экран. Лазерный проектор этого типа состоит из трех основных компонентов: лазерный источник использует видеосигнал для создания модулированного света, состоящего из трех резких спектральных цветов — красного, зеленого и синего, — который затем по гибкому оптоволоконному волноводу переносится на лазерный проектор. относительно небольшая проекционная головка. Проекционная головка отклоняет луч в соответствии с тактовой частотой пикселей и излучает его на экран на произвольное расстояние. Такие методы лазерной проекции используются в портативных проекторах , планетариях, а также в авиасимуляторах и других приложениях виртуальной реальности.
Благодаря особенностям лазерных проекторов, таким как большая глубина резкости , можно проецировать изображения или данные на любую проекционную поверхность, даже неплоскую. Как правило, резкость, цветовое пространство и коэффициент контрастности выше, чем у других проекционных технологий. Например, контрастность лазерного проектора обычно составляет 50 000:1 и выше, тогда как у современных DLP- и LCD-проекторов диапазон контрастности составляет от 1000:1 до 40 000:1. По сравнению с обычными проекторами лазерные проекторы обеспечивают меньший световой поток, но из-за чрезвычайно высокого контраста яркость на самом деле кажется большей.
Статус разработки
[ редактировать ] | Примеры и перспективы в этой статье могут не отражать мировую точку зрения на предмет . ( Ноябрь 2022 г. ) |
Чтобы еще больше ускорить внедрение лазерных дисплеев, Министерство науки и технологий Китая определило «проектирование и разработку технологии лазерных дисплеев следующего поколения» в качестве одного из восьми основных направлений промышленного развития. Поскольку сопутствующие технические проблемы постепенно решаются, популяризация лазерного телевидения в домашних хозяйствах остается основной целью.
В конце декабря 2019 года лаборатория CESI Китайского национального института электронной стандартизации и команда офтальмологов из больницы Пекинского союза медицинского колледжа провели исследовательский проект, посвященный зрительному восприятию и утомляемости глаз лазерных дисплеев. В исследовании 32 человека были помещены в одинаковые условия окружающей среды, сравнивая лазерный телевизор и ЖК-телевизор. Частоту моргания глаз и оценку субъективного восприятия сравнивали и анализировали на разных дисплеях. Результаты показали, что просмотр ЖК-телевизора в течение длительного периода времени вызывал определенные симптомы, такие как отек глаз, боль в глазах, светобоязнь, сухость глаз и помутнение зрения, тогда как при просмотре лазерного телевизора не было очевидных зрительных изменений или дискомфорта для глаз. [27]
16 января 2020 года отделение индустрии лазерного телевидения Китайской ассоциации индустрии электронного видео опубликовало в Шанхае первый в отрасли информационный документ по уходу за глазами при помощи лазерного телевидения. В официальном документе опубликованы данные оценки ухода за глазами лазерных телевизоров и традиционных ЖК-телевизоров , проведенные экспертами-офтальмологами из лаборатории CESI Китайского института стандартизации электронных технологий и больницы Пекинского профсоюзного медицинского колледжа , а также представлены научные предложения о том, как защитить визуальное здоровье подростков. [28] На рынке лазерных телевизоров общий совокупный темп роста составил 281% с 2014 по 2019 год. В 2019 году Hisense Laser TV 80L5 занял первое место в ежегодном списке телевизионных бестселлеров. По данным опроса пользователей, более 93% пользователей выбрали лазерные телевизоры из-за заявленных преимуществ защиты здоровья глаз. [29]
Перспектива
[ редактировать ]По сравнению с ЖК-телевизорами со светодиодной подсветкой , лазерные телевизоры имеют множество преимуществ при отображении изображения на большом экране. По техническому составу лазерный телевизор состоит из лазерного источника света, модуля формирования изображения, системы управления и дисплея. Технологический прогресс каждого из этих подразделений поможет увеличить долю рынка по сравнению с конкурирующими технологиями отображения. Кроме того, преимущества лазерных источников света заключаются в более низком уровне выбросов углекислого газа при производстве , более широкой цветовой гамме и более высокой энергоэффективности . Развитие лазерного телевидения в сочетании с более совершенными технологиями оптического изображения может стать прибыльным на будущем рынке домашних дисплеев. [30]
Технические проблемы
[ редактировать ]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 продуктах для лазерного телевидения обычно используются импортные полупроводниковые устройства. В современных решениях для дисплеев с большим экраном существует множество конкурирующих технологий, таких как LCD, OLED и будущие Micro LED дисплеи . Лазерные телевизоры должны продолжать развиваться, чтобы сохранить конкурентное преимущество и занять большую долю рынка. [31]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Патент Германии № 1 193 844, озаглавленный «Оптический передатчик как минимум для двух цветовых компонентов», был подан 26 октября 1963 года и выдан 20 января 1966 года немецкой компанией Telefunken. Изобретателем прямо назван Гельмут К.В. Лоч.
- ^ HKVLotsch, Ф. Шретер: Лазерное цветное телевидение , LASER 2 (декабрь 1977 г.) 37-39.
- ^ «Отчет о лазерных проекционных системах за 2006 год» . Инсайт Медиа. 2 февраля 2006 г. Архивировано из оригинала 18 января 2008 г.
- ^ «Большой синий лазер в маленькой упаковке: скоро ли он появится? - Грег Нивен» (PDF) . Coherent Inc., 1 февраля 2003 г. Архивировано из оригинала (PDF) 8 июля 2011 г. Проверено 11 января 2008 г.
- ^ «Novalux выигрывает награду Insight Media «Лучшая новость» на выставке Consumer Electronics Show 2006» . Инсайт Медиа. 01 февраля 2006 г.
- ^ «Mitsubishi присоединяется к клубу Лазер-ТВ» . Показ Ежедневно. 16 февраля 2006 г. Архивировано из оригинала 6 апреля 2008 г.
- ^ Марриотт, Мишель (3 апреля 2006 г.). «Mitsubishi использует цветные лазеры для производства легких телевизоров высокой четкости нового поколения» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 7 мая 2010 г.
- ^ «Технология лазерного телевидения: убийца плазмы и ЖК-дисплеев» . Гизмодо . 11 октября 2006 г. Проверено 4 января 2007 г.
- ^ «Mitsubishi Digital Electronics America, Inc. объявляет размеры экрана для лазерных телевизоров LaserVue, поставки которых начнутся в третьем квартале 2008 г.» (PDF) . Mitsubishi Digital Electronics America, Inc. 25 июня 2008 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Mitsubishi представляет лазерный телевизор и домашний 3D-кинотеатр» . Technologyreview.com. 08 января 2008 г.
- ^ «Телевизоры высокой четкости: цвета лазерного телевизора Mitsubishi выглядят даже сочнее, чем у девушек на съемочной площадке» . Гизмодо . 08 января 2008 г.
- ^ «Презентация лазерного телевизора Mitsubishi» . Engadget . 08 января 2008 г.
- ^ «Цвета горят ярко с лазерным телевизором Mitsubishi» . Научно-популярный блог. 09.01.2008.
- ^ «Mitsubishi Laser TV: цвета могут быть слишком яркими» . Сегодня @ PC World. 08 января 2008 г. Архивировано из оригинала 16 июля 2011 года.
- ^ «Mitsubishi объявляет цены на свой лазерный телевизор высокой четкости» . Битстрим . 8 сентября 2008 г. Архивировано из оригинала 8 сентября 2008 г.
- ^ «Mitsubishi Electric LaserVue — Часто задаваемые вопросы» . Mitsubishi Digital Electronics America, Inc. 7 апреля 2008 г. Архивировано из оригинала 28 августа 2009 г. Проверено 25 сентября 2009 г.
- ^ «Mitsubishi выходит из RPTV, запасы почти исчерпаны — Mitsubishi Electric LaserVue убит» . www.twice.com. 03.12.2012. Архивировано из оригинала 25 мая 2013 г. Проверено 24 апреля 2013 г.
- ^ «Mitsubishi объявляет цены на свой лазерный телевизор высокой четкости» . cnet . 08.03.2013.
- ^ «Отрасль лазерного телевидения проведет свое первое собрание членов, и лазерное телевидение ознаменует начало новой разработки_ZNDS News» на ( китайском языке (Китай)) . Проверено 6 марта 2020 г. .
- ^ «Что такое лазерный видеопроектор?» . Жизненный провод . Проверено 6 марта 2020 г.
- ^ Моррисон, Джеффри. «Почему за лазерами будущее (проекторов)» . CNET . Проверено 6 марта 2020 г.
- ^ «Технология дисплея» . Новалукс . Проверено 4 сентября 2007 г.
- ^ «Технические характеристики лазерного дисплея LG» . LG Электроникс .
- ^ Моргенштерн, Стив (2007). «Лазерно-острый цвет». Популярная наука . 270 (1): 24.
- ^ «Понимание того, что такое лазерный проектор (лазерный телевизор)» . ru.jmgo.com . Проверено 6 марта 2020 г.
- ^ Сунь, Цян, Юань; ноябрь 2014 г., CRC Press. Чен, Юньфэй; Ван, Липо ; 9781315651491 . Проверено 6 декабря 2015 г.
- ^ «Страна дает авторитетное признание: лазерное телевидение является самым удобным для глаз» tech.sina.com.cn , 17 сентября 2018 г. , дата обращения 8 марта 2020 г.
- ^ « Исследование по разработке технологии кристаллов Nd:GdVO4 и LBO для лазерных дисплеев» принято Китайской академией наук» www.cas.cn Проверено 6 марта 2020 г.
- ^ «Официально запущен ключевой технологический и инженерный исследовательский проект по созданию красных ЛД-материалов и устройств, которые позволят использовать лазеры в тысячах домов. www.sohu.com . Проверено 6 марта 2020 г. » .
- ^ «DLP против ЖК-дисплея против светодиода против LCoS против лазера: проливая свет на технологию проекторов» . www.electropages.com . Проверено 8 марта 2020 г.
- ^ Кэндри, Патрик; Максимус, Барт (2015). «Проекционные дисплеи: новые технологии, проблемы и приложения». Журнал Общества отображения информации . 23 (8): 347–357. дои : 10.1002/jsid.316 . S2CID 60918786 .
