蓝色激光的色轮原理了解。

jackxiang 2014-11-2 11:24 | |
背景:在展会上看到一投影机电视,说是用激光色轮实现的,价格昂贵,了解下。
LED光源由于难以实现高亮度,并未实现真正的普及应用,因此更容易实现高亮度的激光光源成为了有力竞争者。

这需要从光的原理谈起,太阳光、白炽灯光、荧光灯光都是复合光,投影机灯泡发出的光线当然也在复合光的范畴之内。复合光总包含了不同演示、不同频率的光线(单频率光线为激光)。色轮通过高速旋转将复合光过滤成红、绿、蓝三原色光。

  色轮的表面是非常薄的金属层,这层金属层采用的是真空镀膜技术,镀膜的厚度根据红绿蓝三色的光谱波长相对应。白色光通过金属镀膜层时,所对应的光谱波长的色彩将透过色轮,其它色彩则被阻挡和吸收,从而完成对白色光的分离和过滤。

  目前单片DLP投影机,色彩与亮度是成倒数关系的,亮度提高,则色彩一定会损失,而色彩提高,亮度一定会降低,这是因为DLP投影机的颜色是通过色轮的RGB三色组合而成的,其光效率只能达到60%。当然,要提高光效率,可以用在色轮上增加一片无色的滤光片来实现。增加无色滤光片后,光效率可以提高20%左右,但由于无色滤光片透过的是白光,叠加在三原色光上,使画面比其原始的表现要明亮些,以至降低了色彩饱和度,使DLP的画面表现的色彩单薄,并且产生抖动或者说是闪烁感。

明基MP724的色轮
明基MP724投影机的色轮

  当然,色轮实现色彩的分离和过滤需要通过色轮的高速工作运转来实现的。据了解,最早的色轮每秒60转,也叫做叫1倍速转速。1倍速色轮RGB每个颜色每秒钟旋转60次,意味着颜色出现的频率是60Hz。有关试验表明,色轮转速为150-250Hz时,很少有人能看到“彩虹效应”,而超过300Hz时,基本上就没有人能够看到了。

  由于转速有限,同时DMD中的微镜的工作原理(DMD工作原理我们会在下一页中进行详细秒速),早期的DLP投影机极易出现彩虹现象。彩虹现象是指观众会看到DLP投影机的画面中物体的边缘有红绿蓝色的拖影。当然,能否看到彩虹现象不仅取决于投影机的性能,还和不同的人眼有关,据调查大部分观众看不到到DLP投影机的彩虹现象,不过对于能看到彩虹现象的观众来说,如此之差的画面表现效果显然是难以接受的。

  为了解决彩虹现象,各大投影机厂商便在色轮上做足了功夫,最简洁有效的方法便是提升色轮的转速。从早期的1倍速提升至目前的6倍速,目前的色轮最高转速已经能达到360转每秒,即360Hz。6倍速的色轮基本上消灭了彩虹现象,但是由于成本和技术的限制,目前大多数投影机采用的还是4倍速色轮。

  除了提升色轮的转速,DLP投影机制造商们还在增加色轮的段数。早期的色轮由红绿蓝三段式组成,不仅容易产生彩虹现象,光的利用率也只有60%左右,这也是为什么早期的DLP投影机亮度始终在几百流明以下徘徊的原因。后来德州仪器和DLP投影机制造商又先后推出了四段式、五段式、六段式、七段式、八段式色轮……那么,增加的段数都是哪些颜色呢?增加色轮的段数又有什么好处呢?

  其中四段式色轮是在传统的三段式色轮增加了一段无色的滤光片,光效率可以提升了20%左右。但是由于无色滤光片透过的是白光,叠加在三原色光上,使画面比其原始的表现要明亮些。这种通过增加无色滤片(通常说法为白色段)的方法虽然增加了投影机的亮度,但是投影机的色彩饱和度却有了明显下降。因为透明滤片经过时,会冲淡前面的色彩,并且会造成有白点闪过的错觉,因此会让人感觉到画面抖动。这也是DLP投影机所被诟病的另外一个问题了——“色彩亮度”偏低。

来自:http://www.pconline.com.cn/projector/special/0912/1989522_1.html

作者:jackxiang@向东博客 专注WEB应用 构架之美 --- 构架之美,在于尽态极妍 | 应用之美,在于药到病除
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