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三大独家全息投影显示技术解析

2017-07-25 [责任编辑:wenwei]
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【导读】昨日,小编跟大家简单说了几个全息投影系统的微显示模组几个大厂的方案。德州仪器的DLP Pico 1080p高清投影、奇景光电的Lcos发射式投影系列、3M 面向消费级家庭娱乐公共设置的投影系统。那么今天,小编还是继续跟大家分享关于全息投影显示技术相关内容。
 
要知道,在之前的投影机市场,投影光源主要以led光源为主,自06年三菱推出首款40英寸激光电视样机以来,经过14年国际激光显示技术产业化前期创新发展与技术沉淀,到16年的时候,激光投影市场才逐渐被打开,就去年的市场数据显示,激光投影产品销量已经达到11万台,相比上一年增长了4倍之多。激光显示作为第四代显示技术,在我国以中科院光电研究院为首提前20多年布局研发抢占先机,逐步引导了全球激光显示技术的发展。在“中国制造2025“战略推动下,未来极有可能由中国品牌引领全球激光显示产业创新。
 
目前,微投影技术正在向着光电集成芯片的方向发展,从而衍生出各式各样的微投影集成显示芯片,其中最常见的就包括:MEMS光扫描微投影、LCD(液晶微型投影技术)透射微投影、DLP(由德州仪器开发的数字光学处理技术)以及LCoS(硅基液晶)反射式微投影 四种主要的显示技术。
 
三大独家全息投影显示技术解析
微视(MicroVision)发明的单个微型MEMS扫描镜组件
 
从16年底,美国微视公司就与意法半导体(ST)宣布合作开发、生产、销售及推广激光束扫描(LBS)技术,其中LBS解决方案开发的内容就包括微型投影仪和平视显示器(HUD)。目前,在微电机系统(MEMS)技术已经在硅基片中构成了完整的微显示器,无须再制造附加的上层结构。
 
MicroVision MEMS 扫描镜结构与原理
 
三大独家全息投影显示技术解析
MEMS扫描镜内部构造
 
MEMS镜组件中有一个反射镜悬浮在常平架(Gimbal Frame)内,常平架上有一个微加工的通电线圈。MEMS裸片周围安装有永磁体,用于提供磁场。在MEMS镜组件工作时,只要给MEMS线圈施加一个电流,就能在常平架上产生一个磁力扭矩,并沿旋转轴的两个方向产生分量。扭矩的两个分量分别负责常平架围绕挠曲悬架旋转和扫描镜谐振模式振动,通过水平和垂直波的简单叠加,从而使得MEMS镜面产生双轴转动。
 
红、蓝和绿色激光二极管与 MEMS扫描镜集成在一起形成一个紧凑的彩色显示引擎。其中,扫描镜系统在设计中使用了MEMS和小型激光器。
 
三大独家全息投影显示技术解析
 
PicoP激光束扫描技术工作原理
 
三大独家全息投影显示技术解析
PicoP扫描技术的工作原理
 
当需要显示某种颜色的单个像素时, 系统中的激光器会打开。若由于图像内容而不需使用三个激光器中的某一个时,可将其关闭,从而最大程度地减小功耗。
 
这个系统可以产生720p、1280×720的图形显示分辨率,亮度可达25lm,在1.1m的投影距离上可以形成对角线尺寸约为1m的图像。因此这种设计具有功耗低和体积小的特点。使用激光光源的另外一个优势是,图像在任何投影距离点都处于聚焦状态,不需要任何调整。使用激光光源还能给显示器提供很宽的色域,产生鲜艳生动的颜色,如下图中的CIE色度图。
 
三大独家全息投影显示技术解析
 
激光光源可以提供很宽的色域,并且能够产生鲜艳的色彩。
 
三大独家全息投影显示技术解析
 
显示引擎与视频和MEMS驱动电路集成在一起。这种系统形成了PicoP扫描引擎。
 
PicoP扫描引擎由两个单元组成:
 
  1. 一体化光电模块(IPM)
  2. 电子平台模块(EPM)
 
在激光投影领域,索尼旗下就推出过一款混合光源1080p微型投影机,在之后又相继推出面向家庭游戏主机用途的激光微型投影机MPCL1。在2014年2月,索尼公司就对外宣布正在研发一种高清分辨率的微型投影核心部件,该部件采用的正是美国MicroVision(MVIS)公司的PicoP移动投影技术。
 
三大独家全息投影显示技术解析
PicoP扫描引擎内部工作流程图
 
二、全普光电MEMS微激光投影系统
 
从08年开始,全谱光电就已经与美国微视(Microvision)达成战略合作,将MEMS微激光显示系统的技术进一步提升。
 
全谱光电所研发的MEMS微激光显示模组,从起初的600x480分辨率、直至后来的960x640、1080x720,至今目前分辨率已达到1920x720,是现今市场上最具竞争力的微激光投影模组。
 
全普光电的MEMS微激光投影技术结构主要有两大部分
 
一是由激光模组中的红绿蓝三基色(RGB)激光管通过内部光学系统产生一颜色光强可变且具有高度空间相关性的单像素点激光束,以实现无需调焦投影。
 
二是将单像素点激光束投射至同步扫描的双轴MEMS微镜上,利用像素阵列扫描模式的微镜运动将图像一点一点地“画”在投影屏上。
 
与传统投影设备中的卤化物灯相比,激光是一种非常高效的光源。激光投影系统的机械部件很少,激光束可以通过镜面进行偏转,系统稳定性好。运行时间长达1万多个小时。
 
各像素点激光的颜色及亮度受图像信号调制,在每个像素点上可产生1600万种颜色(24位真彩)。这样产生出来的图像具有极其鲜亮的色彩。激光管可关可开。这样的系统功耗小且图像对比度高。
 
单像素点光学系统的设计保证了激光束的高度空间相关性,所以投影出来的图像总是聚焦的,清晰的。换言之,全普光电的MEMS微激光投影无需对焦。不管是以垂直或倾斜角度投影到平面上,还是投到任意三维体的表面,图像都是清晰的,是真正意义上的随时随地,随心所欲的投影技术。截至目前为止,市面上所有的投影设备当投影距离改变时都需要对焦,给便携投影体验带来困扰。
 
全谱光电MEMS微激光投影技术的优点:
 
结构简单、体积小,光路损耗小(约3%的损耗)、功耗低、色彩范围广、对比度大、分辨率高,无需对焦。
 
三大独家全息投影显示技术解析
全谱投影系统搭载最先进的MEMS微激光模组
 
三、光峰光电ALPD激光荧光显示技术
 
ALPD是“Advanced Laser Phosphor Display” 的缩写,即为先进的激光荧光显示技术。ALPD用基于GaN蓝光激光激发运动的荧光材料来产生一种或多种基色用于图像显示,是高亮度图像显示的最关键核心技术。
 
传统的图像显示设备采用HID等高亮度灯泡的光源来显示彩色图像,但这些灯泡都面临寿命短,效率低,含有毒材料等缺点。自LED发明以来,由于它的高效率和长寿命,迅速在图像显示设备如电视上得到应用。但LED技术虽然不断进步,能提供较大的光通量,但受限于较大的光学扩展量,其亮度不能提供高亮度显示的要求,甚至不如一些传统高亮度灯泡,如传统投影机用的高压汞灯。而激光具有很好的方向性,激光光斑可聚焦成一个微小(最低可到几个微米直径)的光斑,它的亮度不仅比LED有100~1,000倍的提升,比传统的高亮度氙气灯也有很大的提升。但其高昂的成本,低电光转换效率及可靠性大大制约了激光在显示领域的应用。
 
ALPD荧光激光技术在保留了传统激光的固有高亮度的优点同时,采用了类似主流LED照明和显示的蓝光加荧光材料的基础技术路线,创新性的发明了远程旋转荧光器件,巧妙的解决了荧光转换热淬灭问题,在高密度激光的激光激发下,仍然保持高转化效率。同时采用GaN蓝光激光和YAG及氮化物的荧光材料,有效的延续了LED的高可靠性和长寿命等优点。ALPD激光光源同时具备了传统激光和LED的优点,又解决了两者的缺点,是一种颠覆性的新品类光源,是照明技术史上一次重大突破。
 
三大独家全息投影显示技术解析
 
由于ALPD的高亮度、长寿命、优画质及能耗比低的特点,ALPD技术为高亮度图像显示提供了一个有效的低成本,绿色环保以及长寿命的解决方案,极大地推动了高亮度图像显示的发展。
 
三大独家全息投影显示技术解析
DLP背投系统常见光源对比
 
由于ALPD技术在关键指标上的技术优势,ALPD技术已应用于各种高亮度的显示产品中:
 
三大独家全息投影显示技术解析
ALPD技术已被广泛应用于投影机、大屏电视、数字影院等新的领域中
 
  • 投影机: ALPD技术已被应用到投影机中,CASIO在2010年6月推出的XJ-A130已采用光峰光电的ALPD技术,此技术在投影机行业正在被迅速采用。
  • 电视: ALPD技术在大屏幕电视中也被广泛使用,2013年6月,韩国LG与光峰光电联合开发Hecto TV现采用ALPD技术,产品已引起广泛的关注。
  • 数字影院:ALPD技术已被应用于数字影院高亮度投影机,多款采用ALPD技术的高亮度的数字影院投影机正在开发中。 ALPD技术以及由此衍生出来的技术已经越来越成为高亮度显示行业最重要的技术之一,且被不断推广并应用到新的领域之中。
 
 
 
 
 
 
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关键字:全息投影 显示技术 MEMS扫描镜 工作原理 
本文链接:http://www.cntronics.com/opto-art/80032766
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