激光光源或将寄予重望，LED光源还能走多远【专题报道】

　　近日，索尼与住友电工联手推出绿光镭射二极管，这是世界上第一个半导体绿色激光二极管，弥补了半导体三色RGB激光显示中绿色的空缺，真正的激光投影机或将推出，LED光源则可能被“放弃”。

　红色和蓝色激光二极管早已商用，高输出功率的绿色激光二极管一直处在研发阶段。传统的GaN基绿色激光器不能实现足够的亮度和波长，只能达到几十毫瓦的输出功率，波长则为520纳米或更低。为克服这些挑战，住友电工与索尼合作发展一个真正的绿色半导体激光器，借鉴住友电气的半极性氮化镓技术，晶体生长，及晶片加工技术，以及索尼的GaN基蓝光激光技术。通过采用新技术和提高整个半导体激光器的生产过程，包括结构设计，晶体生长，晶片加工，和电极配置，住友电工和索尼才能够成功地研发真正的绿色半导体激光器。
　　绿色半导体激光二极管的研发令三基色激光光源完善，住友电工和索尼预计会将这一技术应用于激光投影机。同时，住友电工和索尼还将继续研发，以实现更高功率、更高效率、更高质量的绿色半导体激光二极管。下面，笔者将更详细为大家介绍有关激光光源的技术。

激光显示成像光路示意图

　　激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
　　激光显示是继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的下一代显示技术。激光显示能实现传统显示所达到的所有先进技术指标，如大屏幕、高分辨率、数字化等，而且以激光作为光源，具有波长可选

择性和高光谱亮度等特性，拥有更广的色域，是CRT的两倍。因此能够提供最真实、最丰富、最鲜艳的色彩再现。

　　激光光源与灯炮光源和LED光源完全不同，它们有着极高的光谱纯度：<<1nm;极高的亮度>>106W/mm2str;极好的方向性：<<3mrad;极好的偏振性：>500：1。同时，激光光源也有极高的效率。激光显示将发展成为多平台应用技术，如，手机投影显示，前投影显示，便携投影显示，背投电视等。其大色域、高效率、长寿命等优点，将显示技术发展提供一种选择。

　■　激光投影技术原理：

激光显示色域是传统NTSC色域的两倍以上

　　在这里所谓的激光投影技术分两种，一种是单色光，一种是彩色光。单色光投影技术我们已经很常见了，举个最简单的例子，日常使用的激光笔就是一种单色光投影技术。而有些时候我们还可以在单色激光光线前增加各种各样的格栏，这样就能投射出最简单的激光画面了。

　　另一种彩色激光的原理也并不复杂，通过控制三色激光，构筑整个色彩体系，这与CRT的原理一样，不同的是，CRT通过控制不同的电子枪，实现不同的颜色表现，而激光投影机直接控制光线，效率和效果都大大增强了。

传统投影机只能表现自然界中30%左右的人眼可识别色彩，致使另外70%的色彩无法通过传统显示设备让我们感知。当前的2K数字放映机虽然在色彩及分辨率方面已经接近35mm胶片的质量，但还是有不少电影界人士更欣赏胶片所表现出的丰富色彩及过渡。纯色的LED或激光光源是数字成像的理想光源，激光电影放映机能表现自然界中90%以上的人眼可识别色彩，激光电影放映机能给观者还原出一个更完美的五彩斑斓的真实视界，更好的满足电影的播放需求。

传统投影机会在使用一段时间后随着光源的急剧衰减而使图像变暗变黄(如亮度衰减、色饱和度对比度降低等)，在电影院这些高要求使用场合，即使灯泡仍还在发光，也不得不因此而更换灯泡，造成使用成本居高不下。激光电影放映机所使用的是激光器作为显示光源，其寿命可达10000小时以上，其衰退过程也是缓慢的，使得其输出的画质长期保持高亮度、色饱和度和对比度，画面色彩始终亮丽如新。

目前传统投影机灯泡(氙灯或汞灯)的最高功率可达到6500W-7000W，单机最高可达到33000流明光通量，其灯泡寿命在此条件下最多只能达到500-800小时。而激光光源属于新一代冷光源，不存在发热量过大而使其温度过高的因素，只需通过增加激光器数量，就可以很轻松的将激光投影机单机的光通量达到10000-50000流明以上，且其光源的使用寿命仍然可以达到10000-20000小时以上，使用该技术的影院投影机，可大大降低影院的长期成本，不再有炸灯的风险，并提升影院的档次和性价比。

　　2012年第一季度，明基BenQ率先推出了一款基于激光光源技术的商教投影机LX60ST/LW61ST，该机器配备了业界领先的蓝核光引擎技术，该光引擎由激光二极管发光组件，分色处理光路及短焦镜头组成，LX60ST/LW61ST具有2000流明的高亮度输出，是当时主流品牌在国内发布的唯一一台纯激光投影机，具有超长的光源寿命，艳丽的色彩和高达80000:1的对比度。明基蓝核光引擎采用的是业界最新的高亮蓝色激光二极管模组取代了传统的热灯泡光源。从实际的投影效果来看，蓝核光引擎投射的画面色彩艳丽，字迹锐利，将DLP细节丰富的优势和LCD色彩艳丽的特点合二为一。

　　另外凭着激光模组先天的长寿优势，LX60ST/LW61ST的蓝核光引擎可提供10000/20000小时(标准/节能)的使用寿命，而且在长期的使用中，激光模组亮度的衰减远慢于普通热灯泡，约合传统光源2-3倍，具有划时代的进步意义。

　　明基这款投影机采用了蓝色激光作为主光源，这也是为什么其称为“蓝核光”的缘故。蓝色激光发出的光线通过色轮分色为红绿蓝三色，然后三色投射在DMD芯片上，从形成人眼所看到的图像。当然由于激光是点光源，所以该系统也有扩散片、光管等等构造，从而将激光扩束使用。
　　不仅如此，明基还将增强的SmartEco advanced智能节能技术应用于蓝核光引擎激光投影机。在开启SmartEco advanced模式后，LX60ST/LW61ST会智能判断输入信号的明暗程度，并根据其明暗变化曲线来调节激光模组的亮度输出，从而在不损失画质的前提下智能省电。正是如此，蓝核光引擎最高可节省90%的能耗，使维护和拥有投影机的总成本大幅下降,同时也绿色环保,保护地球环境。

　　混合型光源激光投影机是指将激光光源与LED光源结合的投影机，第一个将LED光源与激光光源结合的是卡西欧公司。激光的加入是为了对LED光源中最弱的蓝光源进行补充，提升光源整体的亮度和饱和度。这样一来，卡西欧不但把灯泡寿命做到20000小时，而且亮度也能做到3500流明，做到了亮度和灯泡寿命达到了平衡。除了卡西欧公司，目前优派、奥图码也已经推出自己的混合型光源投影机。

优派篇：2012年4月19日，美国优派在京展示了一款创新产品——采用激光、LED混合光源的投影机，这款产品定位直指家庭影院市场。不过目前这款产品还处于工程样品阶段，相关的技术、外形等尚未确定，最终命名型号还不得而知。
　　这款产品采用三色光源系统，包括：蓝色激光光源、红色LED光源及蓝色LED光源，然后通过相应技术将蓝色激光转换为绿色色源，从而实现红蓝绿的RGB的三原色。亮度方面，这款产品具备多亮度模式，可实现800、1000、1200、1600流明的不同亮度，以应对多种环境的需求；20000小时的灯泡寿命，免去用户更换灯泡的后顾之忧。
　　优派方面表示，这款产品将于今年7月份上市；在今年8、9月份会推出针对教育市场的短焦型激光混合光源投影机，亮度将实现2000流明。在12月份还会推出具备3D显示技术的混合光源投影机。

奥图码篇：2012年6月，Optoma 推出了两款无灯泡短焦投影机ZX210ST与 ZW210ST，采用LED与激光混合光源，面向需要长时间使用投影机的教育应用市场。LED与激光混合光源的灯源寿命至少两万小时，对使用者来说，省去了更换灯泡耗材的费用，而环保灯源具有低耗能的特性，除了节能减碳之外更节省电费支出。此两款投影机亮度为2000流明，解析度分别为XGA(1024×768)和WXGA(1280×800)，对比度高达100000:1，在不需完全遮光的环境下，提供高画质、明亮而鲜艳的影像品质输出。而且它们还采用短焦镜头设计，ZX210ST与ZW210ST只要80公分投影距离可分别投影60吋、70吋大画面，此机种的另一特色为随开即用，超快速开机时间、零秒关机，省时又有效率。ZX/ZW210ST配备完整输出入讯源接口，包括HDMI、VGA、S-Video、Wi-Fi、úSB、RJ45等，可连结笔电、游戏机与多媒体播放器，同时也配备有SD卡读取插槽，不需连结电脑即可播放影像内容。

　　制造激光投影机，至少需要两个条件：首先是实现三种颜色的激光；其次是需要能够实现激光的逐点扫描，但目前在这两方面都有不小的问题。
　　首先制约激光投影技术发展的根本原因在于一直没有合适的固态绿色激光可用。绿色激光波长大约540nm，红色激光通过一个按照正弦波振荡的石英，实现频率的倍增，从而获得绿色激光。由于这种方式对环境温度要求比较高，因而输出不够稳定，同时绿色激光模块较大且成本很高。
　　在扫描方面，目前技术很多。其中著名的一种是Symbol公司的技术，该技术用高频率的棱状反射玻璃，通过高速旋转实现水平的扫描，从而构成水平像素，而垂直方向则通过速度较低的镜片实现。最终的成像因为没有镜头，也不需要额外的光源设备，拥有十分自由的成像模式，即可远可近，不需要对焦，还能够在不规则的平面投影，这项技术具有很大的潜力。在扫描方式这个问题上，还有很多不同的方案，上面提到的只是其中一种。

·奥图码在台湾发布两款激光混合光源投影机
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·颠覆传统投影开创光源新时代明基LX60ST激光短焦投影机
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　　安全性：现在制约激光投影机最大的问题，就是安全隐患，特别是在开放空间，这一问题更加严重。还是以最简单的激光笔为例，激光笔里边就是一个半导体激光器，前面有一个光学镜头用来聚焦。所有人都知道是不能将激光头的光线直接照射眼睛，这是由于激光能量相当集中，因此对人体非常有害。比如用于剧院的Vanadate激光，功率最大可以达到20W，光通量达到5000lum，属于四类激光，如果有好事者拿一个透镜，就有可能把一定距离的东西烧坏。一个150mw的激光在1米以外可以很容易烧坏我们通常用的塑料薄膜袋，一些工业用的切割机床激光功率也不过如此。

　　光源可以说是制约投影机发展的重要因素，尤其在投影机分辨率和体积的问题都已经得到解决的前提下，投影光源的问题已经亟待解决。如果投影机光源的问题得到解决，相信家庭投影机的数量将成几何式的增长。光源问题一旦解决，阻止投影机成为大众消费品的最大拦路虎便迎刃而解。
　　如今，索尼与住友成功研发半导体绿色激光光源，将实现真正地激光光源投影机。这也预示着激光投影时代的到来，在激光面前，任何其他显示设备只能甘拜下风。在色彩、寿命、可靠性等诸方面，激光拥有无与伦比的优势。
从2012年投影机市场动态可以看出，投影新光源已经加快了更新换代的步伐，传统光源投影机的市场正逐步被新光源投影机抢占。LED、激光、混合光源，投影机新光源的主力军，在投影市场中，我们不难发现，它们的市场定位都非常“有序”。
历经时间的考验，在个人移动应用领域取得较好的成绩，当下已经到了量产普及的阶段；而作为2012年杀入投影市场的新光源投影机，未来的发展被更多的人看好，但最能让激光投影机大有作为的，还属超高亮度工程投影市场；在LED光源投影占领个人移动演示，与激光光源投影冲击高端工程投影市场的两极化状态下，LED+激光混合光源投影机，成为中端商务和教育市场中最有市场的竞争者，更加合理的价格、较为大众化的主流演示性能，将快速成为投影市场中的中流砥柱。
投影业界一直在寻找可以替代传统灯泡的光源，LED光源也被看作投影替代光源的新一代，尤其是在2009年，采用LED光源投影产品有了突飞猛进的发展，但LED亮度不高的诟病一直未被解决，而激光作为点光源，能够实现高亮度。尤其是在索尼与住友成功研发半导体绿色激光之后，LED或许将无生存之地，“下一代”光源可能未成功就将面临淘汰。

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