激光电视原理

激光电视简介

激光电视(LASER TV)是利用半导体泵浦固态激光工作物质，产生红、绿、蓝三种波长的连续激光作为彩色激光电视的光源，通过电视信号控制三基色激光扫描图像。其色域覆盖率理论上可以高达人眼色域范围的90%以上[1]。这比目前LED电视最高的62%色域覆盖率又提高了一个档次。

色域覆盖率的提高，不仅可以使整个电视画面看起来更加真实、有层次感、通透的感觉，同时画面的清晰度也会随着色彩饱和度的提高有较大幅度的提升。由于采用激光作为电视的背光源，激光电视可以做的更薄，适合家庭使用。激光电视还克服了人眼长时间观看荧光粉产生的荧光色所造成的不适感，而且对人眼没有辐射。

激光电视原理特点

传统的彩色电视机是利用三原色电子光束,按照视频信号的规律逐行打在荧光屏上,使荧光屏形成彩色光斑。利用人眼的残留视觉效应使我们能够看到连续运动的彩色图像,此传统彩色摄像机必须设置阴极摄像管,即使现在超薄彩色电视也必须有液晶显示器、等离子显示器等〔z0l。现在主流的电视种类有CRT电视、液晶电视、等离子电视、背投电视等。cRT电视是一种使用阴极射线管(CathodeRayTube)的显示器,具有可视角度大、色彩还原度高、响应时间极短,价格低等优点。但其庞大笨重的结构成为其发展的瓶颈,而且难以超过29英寸,功耗较大,不符合当前的节能标准,除了特殊场合外,正逐步退出历史舞台。液晶(LcD)电视是采用液晶控制透光度技术的显示器,需要有一个白色背光源,通过控制液晶透光度控制背光透过红绿蓝三色的滤色片来发出不同的颜色。当前大部分的LCD背光源多为冷阴极荧光灯管(CCFL),其组成的色域仅为CRT显示器的70%左右,显示的图像远不如CRT显示器的鲜艳。等离子电视(PDP)是一种利用气体放电的显示装置,大量的等离子腔排列在一起构成屏幕。等离子腔体内部充有氖氛等惰性气体,通电时产生紫外光,激励腔体内的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。具有亮度高,颜色鲜艳,不受电磁干扰的特点,但有烧屏和海拔压强问题,大屏幕时很难做到高分辨率。激光单色性好,色纯度极高,与现有其他显示器(CRT、LCD、PDP等)相比,激光电视具有非常明显的优势,发展前景和潜在的价值巨大。

激光电视技术是 20 世纪 90 年代新兴的新型彩色电视显示技术，由于激光的特性，它比其他显示技术具有更多的优越性：(1)超大屏幕、高亮度;(2)色域宽，高度饱和色彩，可实现最佳色彩转换。色域的大小反映的是颜色系统所能包含的颜色集合的大小。显示设备的色域越宽广,所能显示的色彩越多,画面越生动。显示设备的色域可以直观的反映在国际照明委员会制定的CIE1931色度图上,表现为由基色点包围而成的多边形。图1-1展示了一种宽色域显示设备--激光显示系统和目前视频领域釆用的标准色域ITU-RBT.709/SRGB的色域。由于都是采用三基色系统,所以二者的色域都为三角形。图中最外层的舌形光谱曲线所覆盖的区域表示自然界中可见的全部颜色,可以直观的看到,标准色域覆盖的颜色范围相当狭窄,宽色域显示设备较传统显示设备有不可比拟的显色优势。普通PAL制式下色域覆盖率约为33.2%,而激光显示设备色域大约能达到它的1.9倍。显示设备基色越靠近舌形曲线,色域而积越大,与此相应则要求雄色光谱宽度越窄。

图1-1 CIE1931色度图下的光谱曲线及显示设条色域阁

(3)有无限的焦深，可实现高分辨率，可在不同材质(水幕、雾幕、屏幕等)以及任意形状表面显示，无论激光以任何角度照射银幕，都没有失真[4];(4)高对比度(可达 150,000：1);(5)光纤导光、多通道投影及卫星式分布，光源可与投影头分离，操作方便。因此，它是实现超大屏幕、高清晰度显示最有前途的技术之一，激光投影电视是 21 世纪电视机市场中强有力的竞争者。

激光电视原理及关键技术

激光电视是用彩色激光显示系统代替彩色显像管的电视机。它采用红、绿、蓝三种激光器作为彩色激光电视的光源,经过显示系统进行相应的处理,从而最终将图像显示在屏幕上,再配以伴音构成电视接收机[5]。

根据成像原理的不同,激光电视可以分为投射式和扫描式两种。如图2-1所示

图2-1投射式和扫描式激光电视示意图

投射式激光电视的成像类似于液晶显示的原理,成像原理如图所示。普通投影显示器的光源为普通白光,经过分色棱镜分为三基色,投影式激光电视是把普通光源换成了红、绿、蓝三色激光,再将激光经过准直和扩束之后投射到屏幕上。电视接收机分离出的三基色信号和行场同步信号送到cPu,经过CPu选址,控制液晶各个像素点的光通量,最后在液晶屏幕上成像。

扫描式激光电视与投影式的差别主要在调制方式上。扫描式激光电视利用三基色电视信号直接调制半导体激光器的供电电压或固体激光器发出的激光强弱,已调激光经光合成器合成,投射到扫描装置上,经扫描装置偏转成像。扫描装置受电视同步信号控制。

下面介绍的激光电视机是利用半导体泵浦固态激光工作物质,产生红、绿、蓝三种波长的三种激光作为彩色激光电视的光源,电视信号经过解码后,存储到图像存储系统,分别从图像存储系统中提取亮度和色度信号,信号经过色彩管理系统后得到新的RGB驱动信号并将驱动信号传输给LCOS显示系统,将激光光束直接投影到屏幕显示彩色图像,主要由激光器、色彩管理系统、LCOS显示系统、屏幕等组成[6]。如图所示:

图2-2激光电视成像原理示意图

红、绿、蓝激光器发出的光束经过光学引擎调制后,投射到LCOS空间调制解调器上,电视信号经过DVI标准接口储存到色彩管理系统的缓存器中,色彩管理系统对色彩信号进行处理后,将适合激光显示的色彩信号传递到LCOS显示系统,然后将图像投射到屏幕上。