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[原创] 激光显示技术的瓶颈之激光散斑

[原创] 激光显示技术的瓶颈之激光散斑

当一束激光照射到具有漫射特性的粗糙表面上时,在反射光的空间中用一个白色的屏去接收光总可以看到一些斑点。这就是激光散斑现象。

• 经透镜成象形成的散斑是主观散斑 。在自由空间传播形成的散斑叫做客观散斑。 在显示中,这种laser speckle 使图像质量明显下降,现在还没有好的方法完全根除。
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激光显示的挑战不光如此,下面是我的个人见解,请指教:

§2.2.2 激光显示的挑战

1. 高功率RGB 激光器的获得

传统的氩离子激光器(Argon-ion lasers)能耗大(超过100 kW),维护复杂、体积大。

如果RGB(Red Green Blue)LD(Laser Diode)能直接应用于激光显示,那么激光家庭影院的梦将成为现实 。理想的家庭影院的单色能耗为数百微瓦到一瓦。在数字影院,行星天文馆或者飞行模拟等应用领域,理想的是单色5W到20W的能耗。要实现上述要求,还有一定的距离。

2. 高亮度引起的闪烁

如2.1.2-2所述,高亮度使得显示装置要达到80~90Hz以上的频率,才不会有闪烁产生。系统的调制和偏转像素速率是一定的,克服闪烁要增加显示影像的频率,这就制约了高分辨率的获得。要同时达到高分辨率和高的显示频率,这就相应的对显示系统的调制、偏转提出很高的要求,增加了系统的技术难度和成本。

3. 高相干引起的散斑效应

由于激光的相干特性使得屏幕显示中出现了散斑(当高相干光反射或透射粗糙面,粗糙度超过1/4λ时就会产生随机的光强分布花纹),这大大影响了活动影像再现的清晰度。要解决这个问题,使得光学和屏幕系统变得复杂。

4. 彩色影像的获得

由于光路中不同色彩的光程不同,为了让不同的色彩准确且同步的投影到一个像素点上;这就需要复杂的像差、色差消除和机械光学的色彩同步。

表2-5 不同波长激光眼损伤部位

波长分区

波长范围(nm)

主要损伤部位

紫外激光

180-400

角膜、晶状体

可见激光

400-700

视网膜、脉络膜

近红外激光

700-1400

视网膜、脉络膜、晶状体

中、远红外激光

1400-

角膜

5. 激光显示安全

由于激光的特性,可使能量在空间和时间上高度集中。通过眼的屈光介质聚焦在视网膜上形成影像,而使视网膜上的能量密度较角膜上入射能量密度提高 ~ ;激光单色性好,在眼底的色差小。上述特点致使极低的激光能量照射即可引起眼角膜或视网膜的损伤(表2-5)。

经过计算4.9 x 107 cd/m2是眼睛的极限光照亮度。在获得高亮度激光显示特别是视网膜直接投影显示时,必须考虑到人眼的视觉安全,激光束聚焦后的亮度甚至会超过太阳。合格性的评估是对显示器的一系列视觉曝光量进行的,包括单个像素、单一扫描线、单个图帧、10s内以及扩展期限的连续视觉曝光量。对于大多数扫描的激光显示器来说,最坏的曝光情况是扩展期间连续显示的最大允许曝光量。这样,最大允许曝光量帮助确定激光功率,而扫描镜运行监视技术提供实现安全运行的方法。例如,可在由两个扫描器产生的动态反馈信号中断时关闭激光器,或者自动地调节未调制激光束使之变细,以便在不影响显示对比度和灰度级的情况下,对亮度进行控制。

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请问楼上的资料从哪里查到的?谢谢!

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我的资料是从网上收集,加上我的导师的指导总结出来的.以下是我的论文的相关参考文献,希望能对感兴趣的朋友有帮助!!

参考文献

1 (日)大石严等主编;白玉林,王毓仁译.显示技术基础.北京:科学出版社,2003. 51~193

2 Mehrdad Ketabchi et al. Polygonal sanner subsystem for laser display. SPIE Vol. 3131, pp.21

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4 刘文学,王 涛,姚建铨. 激光电视高速扫描系统的设计与研究. 激光杂志 Vol. 24.No. 5.75~77(2003).

5 O. Solgaard, F. S. A. Sandejas, and D. M. Bloom, Deformable grating optical modulator, Optics Letters, vol. 17, pp. 688-690 (1992).

6 (日)大石严,大越孝敬等编著. 图像显示. 1984,6

7 R. Apte, F. Sandejas, V. Banyai, and D. Bloom, Grating Light Valves for High Resolution Displays, Solid State Sensors and Actuators Workshop, June (1994).

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11 吕秀品,冯克成,刘伟奇. 光学相控阵扫描激光电视的设计. 汕头大学学报(自然科学版) Vol.18 No.1,2003.2. 43~47

12 汪成为著. 人类认识世界的帮手——虚拟现实. 北京:清华大学出版社;广州:暨南大学出版社,2000.5

13 Michael Tidwell:A Virtual Retinal Display For Augmenting Ambient Visual Environments. Human Interface Technology Laboratory http://www.hitl.washington.edu/publications/tidwell/index.html

14 裴昌幸等. 电视原理与现代电视系统. 西安:西安电子科技大学出版社,1997. 18~38

15 李景镇主编. 光学手册. 西安:陕西科学技术出版社,1986. 779~811

16 郁道银,谈恒英主编. 工程光学. 北京:机械工业出版社,1999.4. 64~91

17张以谟等. 近期信息处理中光电子技术的发展趋势. http://www.863.org.cn/863_95/active/atv014.html

18 Yoshiko Hara. Sony display sports 3,000:1 contrast ratio. EE Times 2002 http://www.eetimes.com/

19 Peter F. Moulton et. HIGH-POWER RGB LASER SOURCE FOR DISPLAYS. Presented at the IMAGE 2002 Conference Scottsdale, Arizona 8-12 July 2002

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21 Alphose Chapanis and Hasely, "Luminance of Equally Bright Colors," J. Opt. Soc. Am. 45, No.1, 1, January 1955

22 吴桂英.激光投影电视. 光机电信息 Vol. 15. No. 6. 1998

23 Deter; Christhard. Projection system for projecting a color video picture and transformation optical system for same. 美国专利,5,694,180 ,1997-12-2

24 赵振明等. 双光束扫描激光电视系统设计. 光学精密工程. Vol.9 No.1 2001-2. pp19~22

25 Deter; Christhard. Video projection system for projecting more than one picture. 美国专利,6,309,072,2001-10-30

26 Helsel; Mark P. et al. Frequency tunable resonant scanner with auxiliary arms. 美国专利,6,654,158 2003-11-25

27 http://www.mvis.com/ Microision公司

28 John R. Lewis. In the Eye of the Beholder:Scanning light beams to the retina could revolutionize displays for everything from cellphones to games. IEEE Spectrum. 2004-5.

29 Thompson; E. Earle; DeMond; Thomas W. Digitized color video display system 美国专利,5,192,946,1993-3-9

30 D.M. Bloom. The Grating Light Valve: revolutionizing display technology. Silicon Light Machines. http:// www.siliconlight.com

31 Alexander Payne et al. Enabling high data-rate imaging applications with Grating Light ValveTM technology. Presented at Photonics West 2004 - Micromachining and Microfabrication Symposium January 26, 2004, San Jose, CA, USA. http:// www.siliconlight.com

32 王本,沈树群编著. 激光扫描和光盘技术. 北京:北京邮电学院出版社, 1990. 97~100

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当然还有其它的资料,总之,有兴趣的朋友上网找,能找到大多数(中文的比较少)

另外,SPIE,SID论文集,特别是SPIE的有关projection display的论文专题有很多!!

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激光散斑很难根除哦。。。要么就发展多模激光,模式越多,相干长度越短,越不容易产生散斑,要么就彻底破坏照射在屏幕上的激光位相,成为不相干光。而且最讨厌的是,即使你是近视眼或者远视眼,你都可以清楚的看到散斑,哪怕你看不清楚图象。这个散斑是空间不定域的,不是只在屏幕上。。。。

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散斑确实难以根除,头痛。

大家有什么好办法,对了,大家是那里的??

希望为中国的显示事业尽份力。:)

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厉害啊,这正是我要的。

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thanks for your information

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Kodak有一些关于这方面的技术,其他公司也还有非常多Decoherent的办法,实不实用另说了,呵呵
以前混投影的,现在改混干涉仪!

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