科學也可以如此靠近

【漲姿勢】同為雷射差別大!MCLA雙色雷射技術解析

3月
29
2018

2018年3月29日18時 今日科學 微型計算機

微型計算機

過去的2016年除了是VR的發展元年之外,還是雷射投影機的發展元年。雖然雷射在投影機上應用已久,但是真正發展時期還是從2016年開始。而目前,雷射光源已經成為了投影機上一項不可或缺的重要技術。不過,對於雷射光源來說,它又分為單色雷射、雙色雷射以及三色雷射三種不同的類型。面對這三種雷射技術,到底哪一種才是最佳的解決方案?這是困擾很多準備選購雷射投影機用戶的一個問題,而本文也將對其進行探索。

▲雷射已經逐漸成為主流投影技術,相信未來甚至會取代LED光源。

什麼是雷射光源?

要了解雷射光源需要首先知道什麼是雷射。相信很多朋友接觸雷射都是小時候在學校周邊的小賣部購買的幾塊錢的雷射發射器,那時候的我們只知道雷射就是一束光,並且是作為一種玩具存在的。那麼雷射到底是什麼?簡單來說,雷射光源,就是通過激發態粒子在受激輻射作用下發光的電光源,同時也是一種相干光源(是指頻率相同、振動方向不垂直,且相位差恆定的光,兩束滿足相干條件的光也可稱為相干光)。

▲相信很多朋友小時候都玩過這種雷射玩具。

雷射的優缺點

既然現在雷射已經逐漸成為了一種主流的技術,那麼它一定有過人之處。是的,雷射相比傳統的汞燈和LED光源具有以下三大優點:

1單色性好。

雷射所發出的顏色相對來說更純,並且它的單色性比普通光源高出10倍以上。因此,雷射光源是一種優良的相干光源,並還可以用於光通信。

2方向性強。

雷射束的發散立體角很小,為毫弧度量級,比普通光或微波的發散角小2~3數量級。

3亮度高。

雷射焦點處的輻射亮度比普通光源高10~100倍。

簡單地說,雷射光源的主要優勢就是亮度高、色彩好、能耗低、壽命長且體積小。而能夠同時具備這五種優勢的光源有且僅有雷射。雖然LED光源也是一種不錯的光源,但亮度相對較低,因此未來在和雷射光源的較量中始終無法處於一個等級。當然,這些優勢目前還沒有辦法完全展現,畢竟雷射也有缺點,比如雷射光源的成本較高,特別是在實現彩色顯示的時候,綠色光源亮度、壽命與紅藍兩色不匹配的難題目前也困擾著這個行業。

▲雷射光源投影原理

雷射細分三類,雙色雷射漸成主流

我們在文章開頭就提到過,目前雷射光源有單色雷射、雙色雷射以及三色雷射三種不同的類型。其實,在雷射光源還沒被廣泛使用的時候,三色雷射技術就出現了,亮度、色彩等方面三色雷射可以說是最佳的雷射光源。不過,由於紅色和綠色雷射的發生器價格高昂以及三色雷射結構複雜,因此成本非常高,只有像影院的雷射電影播放機才被使用,普通消費級雷射投影機價格太高,消費者難以承擔。為了加速雷射光源的普及以及降低成本,因此另外一種相對廉價的方案來了,它就是單色雷射光源。

▲三色雷射示意圖

所謂單色雷射光源,是由一種色彩的光搭配螢光粉色輪進行分色,然後形成RGB色彩。通常單色雷射都是採用的藍色,藍色雷射的成本價格更低,並且光電轉化率較高。雖然成本降低了,但是問題也來了:首當其衝的就是採用單色雷射光源的色彩顯示不准;其次是藍色雷射螢光色輪由於技術瓶頸,螢光粉色輪始終保持高壓運轉,容易產生色彩漂移。為了解決這兩個問題,一種新的解決方案——雙色雷射光源應運而生。

單色雷射技術原理綠色形成原理

藍色Laser Diode(雷射二極體)所發出的藍光經過螢光色輪(Phosphor wheel)的綠色(Green)反射形成綠光,然後再經過濾光色輪(filter wheel)過濾出所需要的綠色光波長,從而形成綠光通過(如下圖)。

▲綠光形成原理

藍色形成原理

而藍色雷射的形成則是由藍色Laser Diode所發出的藍光經過螢光色輪的藍色(Blue)部分,直接通過,然後經過濾光色輪中透明段,從而形成投影畫面所需要的藍光。

▲藍光形成原理

紅色形成原理

同樣的,也是通過藍色Laser Diode所發出的藍光經過螢光色輪的黃色(Yellow)反射形成黃光,然後再經過濾光色輪的紅色段過濾掉黃光,從而形成只剩下紅光通過。

▲紅光形成原理

黃色形成原理

與上面介紹的其他顏色一樣,還是由藍色Laser Diode所發出的藍光經過螢光色輪的 黃色(Yellow)反射形成黃光。再經過濾光色輪的白色部分使黃光通過,從而形成只剩下黃光。

▲黃光形成原理

雙色雷射是通過採用藍色雷射發生器和螢光色輪,再配合綠色螢光,相對來說能夠帶給雷射投影更大的色域覆蓋、更好的色彩顯現、更豐富的紅色細節。最重要的是它還保留了單色雷射螢光技術經濟性的優勢。不過,傳統雙色雷射的顯色瓶頸主要集中在紅色上。螢光粉紅色存在出光波長範圍偏大、中心波長隨著螢光粉壽命消耗波動、出光能量值隨著螢光粉壽命消耗波動等問題。這些問題導致,初始階段紅色顯色能力不令人滿意、長期使用後產品顯色能力再次下降。為了解決這些問題,怎麼辦?投影機行業的領頭廠商也在思考解決辦法,終於,一種全新的雙色雷射技術誕生了——奧圖碼MCLA雙色雷射技術。

MCLA:更理想的雙色雷射解決方案

相比一般普通雷射投影機,奧圖碼還通過調整濾色輪色段比例,固定功耗下提升整體投影機亮度達30%,並改善膚色以符合大部分電影場景。同時,加上奧圖碼獨有的新MCLA(Multi Color Laser Architecture)雙色雷射技術,通過紅色雷射模塊的採用,一改過去螢光紅色飽和度不高的缺點,讓紅色一舉超越HDTV標準,達到DCI-P3超廣色域標準。

▲通過增加黃色段出光比例,讓色彩亮度更高。

▲在紅色雷射的幫助下,可以讓紅色輸出的顏色更為純正。

值得一提的是,MCLA雙色雷射技術通過在雙雷射中提高了紅色的比例,從而使畫面的色彩看起來更加鮮艷。除了紅色外,在使用MCLA雙色雷射光源時,橙色的色彩輸出也更加準確、生動和逼真。

▲通過對比可以看出MCLA雙色雷射技術的色彩更好。

MCLA雙色雷射技術原理

奧圖碼MCLA雙色雷射技術其實簡單地說,可以理解為一種多色雷射架構。那麼相比普通雙色雷射技術,MCLA雙色雷射技術又有哪些特點呢?首先,MCLA擁有更高的紅色輸出比例,也就是色彩顯示更純;其次,是色彩表現更好。我們上面就說到過,MCLA通過調整色輪色段比例,讓色彩表現有更進一步的提升。

▲MCLA雙色雷射技術結構原理示意

既然有優點,那麼也有缺點。MCLA雙色雷射技術其本質是一種多色雷射架構,為了追求更好的顯示效果,所以MCLA雙色雷射技術的結構相比普通的雙色雷射技術結構上更為復雜,並且安裝也更加困難,而這也是MCLA雙色雷射技術的缺點。

▲奧圖碼MCLA雙色雷射技術與普通雙色雷射技術在結構上的對比,可以看得出來,MCLA雙色雷射技術在內部結構上要複雜得多,而這也保證了更好色彩輸出。

SWG超廣色域加持

所謂SWG技術又是怎樣一種技術呢?SWG技術,全稱即Super Wide

Gamut(超廣色域)技術。SWG雷射技術是奧圖碼色彩工程師秉持追求真實豐富呈現的初心,通過多次色彩調試,尋找最佳塗層配比,調整紅、綠、藍、黃不同色段的出光比例,使新一代雷射引擎可濾出純色的RGB波長,色域總面積可達118%HDTV、涵蓋率逼近100%,讓色彩廣度完全涵蓋HDTV範圍,實現精準的色彩呈現,讓影像顯示能力如工匠手工精細打磨般細緻。

▲從波長示意圖來看,奧圖碼的Super Wide Gamut技術色彩比普通雙色雷射色彩更純。

寫在最後:雷射技術的進步使用成本的降低

從目前市面上已經上市的雷射投影機可以看到,價格參差不齊,像便宜的雷射投影機甚至可以做到5000元以內的價格,不過這類投影機我們並不建議購買。因為這類產品使用的是已經淘汰的老舊雷射技術,不論是色彩、亮度都不高。而真正採用雙色雷射光源的投影機價格目前都基本維持在萬元左右,當然,隨著科技的發展,採用像MCLA雷射技術的投影機價格還會逐步降低,屆時,將會有更多的家庭用戶用上雷射投影機。


延伸閱讀

讀全球氣象衛星地圖,聊聊我們的地球

美國研究人員將蘑菇定義為餐桌上的「萬能神藥」,它

愛喝生雞蛋、愛酒、掉發、少年白的人,可以多吃這個

魔鏡魔鏡告訴我~用ARIMA模型怎麼預測DAU、

復旦大學的科學家們開發了碳納米管纖維的輕型發電機


熱門內容

友善連結