固態(tài)光源殺來

早在激光誕生之初，人們就開始嘗試把激光引入顯示領域。不過受限于當時的技術，激光光源功率較小而體積過于龐大，成本異常高昂，其效果不盡如人意，只是在極小的范圍內，用激光作為掃描器件，應用于三維投影或者墻面投影，而不是一般的顯示設備，在設計上沒有考慮設備的耐久性和可靠特性。

國內和國外都在研究固態(tài)光源進入顯示行業(yè)。LED更方便，通過簡單地替代傳統(tǒng)的陰極射線管，就很方便地用在了液晶電視、顯示器上，并且因為液晶領域相對比較成熟，已經有足夠的市場空間，國外的多數(shù)資源是投入到這個領域的。

至于激光，鮮有成果。而且激光的特性決定了它的用途與LED完全不一樣。激光是點光源，而LED是典型的面光源，兩者在適合的顯示設備方面就有差異。如果用LED作為液晶的背光尚好，若是作投影機的光源，這就有些勉為其難了，光路傳導的損失將會變得很大，并且也不容易做到亮度很高。激光的點光源特性，決定了激光更適合投影使用。比如通過與反射式的成像器件配合，做成投影機，那就是最好的應用模式。

但是激光本身也有一定的要求，對電源和散熱要求苛刻。電源需要專門的制作工藝，雖然就單個激光模塊而言，尺寸已經相當小巧，但就整體顯示系統(tǒng)而言，激光投影設備的體積依然不算小，不過這一點正在快速地改變著。比如500lm以下的應用中，采用風冷就能滿足散熱需求的場所，激光模塊的優(yōu)勢就會體現(xiàn)得淋漓盡致的。

國外擁有類似大功率激光器的廠商，在產品設計上也有了初步的經驗，他們認為超過30W左右，就需要水冷了。這就制約了這樣的投影機進入普通家庭，目前，激光投影機主要瞄準的是高端顯示領域。國內以中視中科為代表，他們的方案采用光源和主機分離的方式，光源通過光纖導入到機器，這樣可以很容易把傳統(tǒng)光源的機器改造成為激光投影機，簡化了投影機改進的步驟，同樣還給投影機增添了應用空間，在某些特定的場合，這種模式更適合。比如高濕度和震動頻繁環(huán)境，或者需要低發(fā)熱低工作噪音的應用環(huán)境，把光源安排在另外一個安全的地方，反而有利于整個投影系統(tǒng)的可靠性提高，改善工作狀態(tài)。

雖然作為未來趨勢的激光光源對整個光源歷史來說，還算是起步階段，但起點顯然已經很高。激光作為光源早就是人類的夢想。當前，LED的發(fā)光效率已經達到了 100lm/w的水準，而激光能夠實現(xiàn)超過600lm/w的效率，是目前人造光源的極致。傳統(tǒng)投影機的UHP汞燈，發(fā)光效率只有60lm/w，高品質的氙燈效率也并不高，散發(fā)的大量的熱不僅讓燈泡的壽命受到局限，同時成像器件的壽命也會受到影響。

傳統(tǒng)的光源使得整個投影機所考慮的散熱至少包含兩個部分：一方面是機器運作帶來熱量; 另外一方面則是光源帶來巨大熱量。這大幅度提高了機器設計的復雜度，而且工程級別投影機要求的雙燈備份也讓光路設計復雜化。
且不說這些問題，就是遇到要更換燈泡的維修，那也不是那么簡單，何況雙燈備份也大幅度增加了投影機光路的設計難度，增加了損耗。一般來說，超高亮度的投影機需要的短弧氙燈，功率以KW為單位，需要仔細考慮隔熱和紅外線、紫外線問題，這也是固態(tài)光源不需要考慮的。所以，固態(tài)光源對比傳統(tǒng)光源的諸多優(yōu)勢，使其進入投影領域是再合適不過了。

激光開數(shù)字光源先河

我們?yōu)槭裁匆眉す鈦砣〈鷤鹘y(tǒng)的光源，這是個縈繞在我腦海里的問題，也同樣是很多人的疑問?；蛘哒f，激光投影機真的在視覺上就能吸引我們嗎?值得為此花費如此的成本嗎?

我看值得。就如同吃飯，山珍海味、蘿卜白菜各有所愛。除了沒有紅外線、紫外線問題外，激光本身是有極強的指向性的，而且紅綠藍三原色更純，所以能夠制造出在色彩上與現(xiàn)實情況極為相近的色彩表現(xiàn)。

這如果還不夠吸引人，那就看看另外一個特點，激光投影機產品能夠帶來良好的顏色層次感，自然的高對比度大幅度提高了大場景的細節(jié)表現(xiàn)力，使得色彩更為生動。也是因為它的指向性，投影畫面的主觀感受要比傳統(tǒng)投影機柔和，沒有那么刺眼。因而它的亮度寬容度也變得更高，既能實現(xiàn)高亮度還能實現(xiàn)高對比度，還能保證色彩的飽和度和層次感覺，這是現(xiàn)在的汞燈、氙燈投影機無法做到的。

由于激光投影系統(tǒng)是通過紅綠藍三原色成像疊加到物鏡上顯示的，所以通過控制三原色不同的比例便可實現(xiàn)顯示效果的變化，這是傳統(tǒng)光源無法做到的?，F(xiàn)在的激光光源產品，通過多個模塊進行組合來實現(xiàn)高功率的輸出，激光的特性能夠保證激光的一致性，而且在多臺激光投影機進行拼接的時候，也能夠很容易實現(xiàn)顯示的一致性。正是因為這個原因，對比傳統(tǒng)光源，激光光源體現(xiàn)了全面可調的數(shù)字化特征，光源能根據需求來進行調制，從而能夠很輕易地實現(xiàn)多屏幕的無縫拼接，并長期保持各拼接單元畫面在亮度、色彩上的一致性。
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目前，在投影機構成的顯像系統(tǒng)中，圖像信號的部分已經數(shù)字化，成像器件已經數(shù)字化。在數(shù)字化條件下，非數(shù)字化的光源已經與數(shù)字化的環(huán)境格格不入，光源邁入數(shù)字化也是必然的進程。通過光源的數(shù)字化，在成像的終端，圖像品質和感受才會更真切。

在測試的現(xiàn)場我們也看到，即便簡單地把燈泡替換成為激光光源，投影設備的表現(xiàn)力已經大幅度提高。在色彩飽和度、亮度和層次上，燈泡根本無法與之匹敵。尤其是在色彩純度和亮度，再加上對比度要求條件下，燈泡基本上只能滿足一部分特定需求，而我們面對激光投影的時候，差點忘了這是投影，那鮮花不就如同太陽光下的鮮花嗎?在傳統(tǒng)的氙燈和汞燈照射下，顏色不可能如此生動。

傳統(tǒng)的投影機可以通過電路上的處理把燈泡投影機的對比度和亮度提高，但是無法解決顏色層次的問題。尤其是藍色，被看做是數(shù)字成像設備的死穴，一般來說非常死板，沒有層次，在我們一般的投影設備中根本無法看到與湛藍天空相媲美的色彩，激光倒是能夠接近這種感受了。所以能夠在色彩上呈現(xiàn)巨大的反差，而不僅僅是黑白的巨大反差，這或許是激光那么驚人的根本原因。

有經驗的讀者還會注意到，過于高的對比度和亮度的組合，將會帶來不舒服的視覺體驗，這在傳統(tǒng)光源中是常見的現(xiàn)象。傳統(tǒng)光源的光線無方向性，為了達到需求的對比度，光線的浪費比較多，導致需要很高的亮度，這樣會刺激眼睛，大幅度降低觀看舒適度。激光不同，通過光纖導出的光線經過擴散，投射在成像器件上，還是有方向的，這些光的利用率大幅度提高，從而能夠在很高對比度的時候不需要太高的亮度，從而能夠保證眼睛的舒適程度。

加上激光的RGB三色的純度相當高，激光特性決定了光譜不漂移，從而保證整個顯示畫面的一致性。實際上，因為激光光源的特性，對鏡頭的鍍膜要求都降低了，同時透過鏡頭的熱已經大幅度降低，可以大幅度降低鏡頭設計的難度，并且低的溫升也能保證鏡頭在使用過程中對畫面的影響降低到最小。這些優(yōu)勢讓激光投影機的畫面能夠保持一致性，投影畫面的一致性能夠超過90%。

這一切造就了最好的投影品質，我形容激光的畫面如同流動的清水，那么清澈而透亮，是目前顯示設備中最好的。但是因為目前的采集設備和輸出設備都是按照傳統(tǒng)光源光譜特性設計和調整的，所以在某些方面，激光替換上去會有過飽和的情況出現(xiàn)。比如紅色就是如此。傳統(tǒng)的采集設備能夠表現(xiàn)不錯的紅，但是輸出的時候紅的衰減比較厲害，燈泡的光譜在紅端以熱能喪失比較多，所以在信號上會做增強。而RGB激光的紅，本來就要超越一般燈泡，再加上電路的處理，那就有些過飽和。紅和藍兩色，其實是激光的殺手锏，它們的生動程度與否就會影響輸出設備的表現(xiàn)力; 綠光的主要貢獻在于提供足夠的照度。

色域大戰(zhàn)

在主觀上，我們已經看到了激光投影機的強大威力。這次中視中科準備的是一臺Barco的電影投影機，更換了激光光源，通過光纖把模塊與投影機連接起來。相比傳統(tǒng)的燈泡，激光模塊體積(主要是散熱模塊)還有些大，但是在效率上已經無與倫比了。Barco的這臺電影投影機采用氙燈，燈泡的功率4KW，標稱壽命 1000小時，更換成本接近3萬元，鏡頭投射光通量大概15000lm。中視中科的激光模塊只需要100瓦左右，就能夠實現(xiàn)12000lm左右的投射亮度，壽命超過兩萬小時，兩相比較，高下層分已不言自明。

中視中科這3年來，已經讓激光模塊的每瓦成本降低到了10倍，隨著技術的改進和市場應用的展開，仍然有很大的下降空間。而一個投射2000lm的投影機，只需要20W左右的激光就行了，成本是可以接受的。如果投影機專門為激光光源進行設計的話，激光功率還可以適當降低。當然了，這種光源分離的方式，大幅度提高了投影機的靈活度，比如要制作不同亮度的投影機變得很簡單，而不會受到設備早期設計的限制，甚至可以在后期進行提高也沒有問題。

激光投影機的另外一個好處就是長期能夠保持投影的穩(wěn)定性，激光模塊的壽命為兩萬小時，是真正的長壽命低衰減的光源。像氣體的汞燈和氙燈因為其中摻有雜質，色溫控制不可能完美，也不可能像激光這么穩(wěn)定。

有人擔心，激光這么大功率是不是有危險。我不小心透過投影機的鏡頭往里面看，沒有不適應，激光已經被擴散，光的強度已經比激光束大幅度下降。但是打在視網膜上，我們能感受到那種衍射，這是傳統(tǒng)光源沒有的。直視激光投影機光束給我的感受要溫和得多，也讓我意外。同時我注意到在投影機鏡頭前的溫度已經非常低，通過光纖，激光的熱早被隔絕，而且擴散之后，光的功率密度大幅度下降，溫度自然降低了，直視也沒有問題了。

從測試結果我們可以看到，激光的色域已經大大超越傳統(tǒng)顯示設備，是激光投影能夠如此清亮動人的根本原因。配合我們一塊測試的技術人員說，實際上純激光出來測試的色域更大，但是經過Barco投影機之后，可能在信號上做了一些均衡，即便測試結果沒有200%的NTSC覆蓋率，已經相當驚人了，實測超過了 170%。

在對比度方面，改造后的Barco這款投影機對比度大約為2500∶1，正是因為原生的高對比度，測試的機器在表現(xiàn)單色的時候，因為顏色很純正，飽和度高而且層次好，這樣的色彩生動而且有動感。在大場景的時候，因為對比度高，加上單色的純正，所以大場景的顏色感覺也很好，長時間看也不累。

激光也要唱主角

激光顯示設備的到來，提高了顯示設備的門檻，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，擁有無與倫比的優(yōu)勢，而且在光源端實現(xiàn)了數(shù)字控制，這一點與LED類似。

固態(tài)激光的前端也跟LED類似，不過經過放大環(huán)節(jié)以及聲光晶體的頻率調制，控制好輸出光的波長。LED則是利用基板直接發(fā)光，產品沒有那么復雜，而控制起來也簡單，包含外圍電路也簡單得多。現(xiàn)在LED背光顯示已經逐步走向市場，LED背光電視和LED光源的投影機已經可以買得到。而激光的顯示產品，現(xiàn)在成本上還比較高昂，目標客戶還局限在行業(yè)端。

國外與中視中科的同期的產品還有幾家，產品還局限在實驗室階段。與中視中科最相近的是Colorvision的激光系統(tǒng)，但是功率無法匹敵，他們只做到了45W左右，而中視中科的模塊可以組合成超過100W。而且，中國豐富的稀土資源，讓中國在激光領域有獨特的優(yōu)勢。

現(xiàn)在的問題是，產業(yè)環(huán)境沒有啟動，而上游的芯片產量比較低，沒有達到規(guī)模產能，所以綜合成本比較高。等上下游產業(yè)鏈構筑完成的時候，激光的未來會相當光明，而且隨著成本繼續(xù)降低，激光顯示的普及恐怕就真的到來了。以普通的亮度計算，2000lm的產品就可以在使用成本上比現(xiàn)在的投影機低，而在使用過程中無需擔心更換燈泡等類似的問題，最重要的是，這個投影產品能夠一直保持這種一致性到壽命的終點，這是除激光之外沒有任何一種光源可以做到的。

激光本身能做的事情絕不僅限于顯示。在景觀照明以及特定的醫(yī)療領域，甚至美容，都能夠看到激光大顯身手。連續(xù)式激光進入投影領域證明了這個產品的成熟，而站在潮頭浪尖的中視中科顯然比國內其他擁有類似創(chuàng)新技術的公司在全球的地位更高，在推出這個產品的這一刻，已經站在了世界的前端，足以笑傲江湖了。

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