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July 2022

激光光源投影仪扩大了光的可能性

  • “梦想水族园”是爱普生社会支持活动的一个实例。在墙面上投射出鱼类和水母在眼前游动的影像。
  • 站在激光光源投影仪前的丰冈隆史(左)和座光寺诚(右)
  • 光的三原色。红色、绿色和蓝色重叠变成白色。黄色和蓝色重叠也变成白色。
  • 粘贴在圆盘上的黄色荧光体。把蓝色的激光光源光对准此处,即可反射出黄色的光。
  • 利用激光光源投影仪向建筑物投影的CG图
“梦想水族园”是爱普生社会支持活动的一个实例。在墙面上投射出鱼类和水母在眼前游动的影像。

可投放明亮、漂亮影像的轻量小巧激光光源投影仪,正在扩大着在社会各种场景中影像呈现的可能性。

站在激光光源投影仪前的丰冈隆史(左)和座光寺诚(右)

“投影仪”是把电脑显示器上显示的资料、电视节目和网络视频等影像放大并投放到屏幕上的投放机器。投影仪被广泛用于学校的授课、学术会议和新闻发布会等各种场景,但近年来其用途也扩展到了娱乐领域。例如,通过公共观赏大屏幕观看体育赛事、博物馆和美术馆中的数字艺术、室外活动中的光雕投影等,不论室内、室外,用途广泛。在娱乐领域,作为投影仪受到瞩目的是由精工爱普生株式会社(以下简称“爱普生”)开发出的使用了激光光源的高亮度高画质投影仪。

这款投影仪的一个重大特点是,使用单一颜色的激光光源能够表现出五彩缤纷的颜色。目前普遍使用的主流投影仪是液晶投影仪。液晶投影仪的工作原理是在投放影像时,先把从灯管发出的白色光分解成红色、绿色和蓝色,透过各自颜色专用的液晶屏后,进行合成并投放。只要把光的三原色进行组合,就可以制造出各种颜色的光(参照图)。

光的三原色。红色、绿色和蓝色重叠变成白色。黄色和蓝色重叠也变成白色。

大约30年前,使用这种方式的投影仪在投放市场之初,主要用于在会议室投放资料,或者家庭影院。然而,2010年代以来,液晶投影仪也开始应用于较大规模会场的巨屏、光雕投影等活动中。因此,能够搭载多个较大灯管,可以投放出更明亮、更大影像的液晶投影仪被制造出来了。但是,由于需要多个大灯,所以投影仪的尺寸相应变大。另外,以灯管为光源的投影仪也需要定期更换灯管,投影仪在安装时,必须是安装在一个固定和平放的位置。为了解决这些难题,使用激光光源的投影仪被研发出来。

该公司视觉产品事业部的丰冈隆史谈道:“我们开发出的激光光源投影仪的特点是,使用了比灯管更明亮、寿命也更长的蓝色激光。但是,仅靠蓝色激光无法作为投影仪的光源使用,还需要使用蓝色激光制造三原色中的红色和绿色。”

粘贴在圆盘上的黄色荧光体。把蓝色的激光光源光对准此处,即可反射出黄色的光。

如果只是使用红色和绿色的激光光源倒还简单,但这样投影仪的尺寸也会变大,成本随之增加。同时还无法实现便宜且具备优越性能的白色激光光源。我们面临的巨大挑战就是如何仅依靠蓝色的激光光源制造出多彩颜色。

于是,丰冈隆史以及座光寺诚等人的研究团队想出的是,从蓝色光源出发做出白光。只要能够做出白光,就可以从中分离出红光和绿光。研究团队为做出白光所想到的方案是利用荧光体。荧光体是一种对准光即可反射出其他颜色光的物质。研究团队使用了对准蓝色激光即可发出黄光的荧光体。把黄光与蓝光进行组合,就可以制造出白光。

如此一来,研究团队成功做出了白光。只是,还存在一个缺点:激光持续对准荧光体的一点,荧光体会出现温度升高进而品质恶化的现象。于是他们开发出了一种技术,让粘贴了荧光体的圆盘转动,这样激光就不会持续对准一个点。

利用激光光源投影仪向建筑物投影的CG图

最终完成的投影仪具有传统的以灯管为光源的投影仪所不具备的众多优点。首先,激光光源非常明亮,在大会堂和大讲堂的大型屏幕上也可以投放出清晰的影像。并且通过使用激光光源,能够有效地使光通过小型液晶面板,使得投影仪主机机身更加小巧。另外,由于激光光源的使用寿命非常长,因此也能够降低运行成本和环境负荷。而且,由于投影仪可以在安装在任何有需要的位置而对投放的角度也没有限制,使得影像覆盖整个空间成为可能,这也为数字艺术和其他形式的文化艺术的发展做出了贡献。这一点得到了高度评价,“使用单一颜色激光光源的高光亮高画质投影仪的发明”在2021年度的全国发明表彰(公益社团法人发明协会主办)中获得了“内阁总理大臣奖”。

爱普生在一项名为“梦想水族园”的社会支持活动中使用这款投影仪。将鱼类、水母、植物等摇曳的动态影像投射在墙壁和屏幕上,致力于为受众供一种刺激性体验,现在主要在医院和有特殊需求的学校等地开展该项活动。

可投放明亮漂亮的影像,且机身轻量小巧的激光光源投影仪,相信未来将会被应用于各种场景吧。

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激光光源投影仪基本结构:影像投影结构的CG图