熒光色輪新進(jìn)步：滾筒熒光色輪技術(shù)探究

    激光熒光色輪技術(shù)既然是激光光源投影產(chǎn)品的最主流技術(shù)路線，也就能吸引眾多廠商開(kāi)發(fā)出不同特色的產(chǎn)品。到目前為止，這些差異產(chǎn)品大致可以分為三大類：

    第一代產(chǎn)品：激光藍(lán)光+紅綠熒光粉、直接投射藍(lán)光色輪。這種產(chǎn)品是用紅綠熒光粉實(shí)現(xiàn)紅色和綠色兩種原色；但是藍(lán)色部分直接采用藍(lán)色激光光源。產(chǎn)品的好處在于成本最低，且能保持藍(lán)色激光部分的“激光原味”。不過(guò)，其缺點(diǎn)也很顯著。在早期藍(lán)色激光都采用半導(dǎo)體泵浦固體激光器。這種激光器出光光譜寬度為3納米左右，光譜范圍窄能量集中，且波長(zhǎng)多為455納米段，比較一般的藍(lán)色光源更為偏向紫外波段。這些特性使得第一代激光熒光技術(shù)，在采用半導(dǎo)體泵浦固體激光器條件下，產(chǎn)品畫面會(huì)有藍(lán)色偏紫的現(xiàn)象，和較強(qiáng)的激光散斑。

    第二代激光熒光技術(shù)，改進(jìn)了藍(lán)光部分效果。采用激光藍(lán)光熒光粉，而不是直接使用藍(lán)色激光。即，第二代熒光色輪是全熒光粉色輪，不再有藍(lán)色透明部分。這可以顯著改善第一代產(chǎn)品最終顯示畫面的偏紫和激光散斑問(wèn)題。同時(shí)，這一時(shí)期，廠商還在色輪上額外加入黃色、或者白色熒光粉區(qū)間，進(jìn)而由此提高整個(gè)光源的輸出亮度水平。

    以上兩種熒光色輪技術(shù)，有一個(gè)共同的缺陷：即，激光光源的出光是很小的一個(gè)光斑，接近線光源。很小的出光橫截面積導(dǎo)致了熒光色輪上只有很窄的一部分扇形區(qū)域參與光色彩轉(zhuǎn)化。這部分區(qū)域長(zhǎng)期高強(qiáng)度接受激光照射，色度、亮度衰減更為劇烈。如何解決色輪上窄扇區(qū)的超強(qiáng)度工作和老化問(wèn)題，是激光熒光顯示技術(shù)進(jìn)步的一大難題。

    這個(gè)難題的解決有三個(gè)方案：第一個(gè)是研發(fā)壽命更長(zhǎng)、能量損傷低的熒光粉產(chǎn)品。但是，這一方案無(wú)疑意味著很多嶄新的工作，全新材料的開(kāi)發(fā)也未必能夠成功。技術(shù)、產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)巨大。第二個(gè)方案是在色輪和激光器之間增加光學(xué)系統(tǒng)，擴(kuò)大激光光斑的截面積。這個(gè)方案沒(méi)有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，不過(guò)會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的光學(xué)復(fù)雜度和成本，同時(shí)也并沒(méi)有根本上解決激光光斑集中照射色輪有限扇區(qū)的問(wèn)題。

    解決這個(gè)問(wèn)題的第三個(gè)方案就是本文的主角：激光熒光滾筒色輪。其原理是，讓激光光斑在色輪上的照射區(qū)間能夠改變。進(jìn)而大幅提升色輪熒光涂覆部分的有效工作面積。同時(shí)，不同工作面積還可以“輪流休息”。兩項(xiàng)作用結(jié)合在一起，起到徹底改善熒光體工作工況過(guò)強(qiáng)、過(guò)集中的問(wèn)題。在降低了熒光體工作強(qiáng)度、提升了熒光色輪壽命的背景下，也可以采用更強(qiáng)輸出的激光器件，在額定壽命不變的背景下，大幅提升光源亮度水平。

    這種由視美樂(lè)首先開(kāi)發(fā)出的滾筒色輪的設(shè)計(jì)非常精巧：色輪被制作成一個(gè)滾筒狀，可以垂直軸向旋轉(zhuǎn)，亦同時(shí)平行軸向移動(dòng)——后者使得激光光斑可以遍歷整個(gè)色輪的每一份面積。在熒光滾筒色輪上，激光沿軸向入射后，在色輪中心軸前方由反射鏡90度折射，轉(zhuǎn)向滾筒面——即與傳統(tǒng)色輪技術(shù)比較，滾筒色輪的出入光線成90度角，而不是一般色輪的出入方向一致。

    視美樂(lè)熒光滾筒色輪采用與一般色輪一樣的垂直軸向旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)、軟件算法和硬件芯片；其平行軸向移動(dòng)，不需要復(fù)雜數(shù)字控制系統(tǒng)，僅以預(yù)設(shè)慢速周期運(yùn)動(dòng)即可。這一設(shè)計(jì)幾乎不增加額外的控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)，能夠兼容以黃色、白色熒光粉段增加整體出光亮度的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠融入任何既有的色輪投影系統(tǒng)設(shè)備之中。

    當(dāng)然，熒光滾筒色輪技術(shù)也有其缺點(diǎn)：如，畢竟增加了另一方向的運(yùn)動(dòng)，使得系統(tǒng)機(jī)械復(fù)雜度略有提升；再例如產(chǎn)品的體積也會(huì)較傳統(tǒng)色輪有所增加；同時(shí)，進(jìn)出光方向的改變，也意味著整個(gè)投影機(jī)內(nèi)部布局、散熱結(jié)構(gòu)的調(diào)整。好在，這些影響都不嚴(yán)重，且更難以抵消熒光滾筒技術(shù)，在單位色輪面積上能量耐受力的強(qiáng)化，整體熒光色輪系統(tǒng)壽命近10-20倍的提升。

    最為重要的是，視美樂(lè)這一發(fā)明，完全采用的是成熟技術(shù)和產(chǎn)品，在技術(shù)、工藝、成本成熟性上具有天然優(yōu)勢(shì)。