工程师面试

支持广泛的应用程序:
关于激光投影仪的发展和可能性的访谈

2020年10月,爱普生的发明题为“没有闪烁的激光投影机”赢得了日本专利律师协会主席在协会的康托地区发明奖。该奖项是在日本八个地区的每一个(北海道,东北,冈罗,楚鲁,Kinki,Chugoku,Shikoku和Kyushu)中产生杰出的发明,思想或设计的工程师和研发专业人士。

激光投影仪推动了对投影仪应用程序的需求,不仅在办公室和教室,而且在活动大厅的投影映射等用途。我们采访了爱普生激光投影仪的两位研发人员丰田隆(Takashi Toyooka)和Zakoji Makoto Zakoji,询问他们关于这项技术如何在没有闪烁的情况下展现出如此美丽的表情,以及这项技术为视觉交流带来的新可能性。

隆这个

副总裁规划设计部经理

这个

Makoto Zakoji

副总裁规划设计部

Zakoji.

激光源亮度的键,
紧凑和灯的寿命

请告诉我们爱普生激光投影仪的发展是如何开始的。

隆这个

这个我们的第一个目标是建造一个更亮的投影仪。

ELP-3000于1994年开始销售,它与个人电脑相连,创造了会议室大屏幕演示的文化。亮度是用流明来衡量的。该产品的流明为250流明,但会议室必须调暗才能使用。

后来,随着我们在各种技术方面取得进展,投影仪迅速变得更加明亮,首先是1000流明,然后是3000。在3000流明的亮度下,你不再让房间变暗。这改善了会议环境,因为参与者可以很容易地看待讲义,并在投影机正在使用时也要采取备忘录。

不久,放映机找到了新的用途。以前,投影仪最常用的用途是在会议室里放映参考信息和家庭影院里播放视频。但从2010年代开始,用户开始寻找能够投射到活动大厅和礼堂大屏幕上的产品,以及能够为特殊活动投射非常明亮和巨大图像的产品,这些产品具有投影映射等应用程序。

首先,我们通过插入多个大灯来处理亮度问题。但这使得放映机本身相当大。还有其他问题。灯有一定的寿命,必须定期更换,有时灯会在活动中途突然烧坏。

我们解决的解决方案,以确保适当的投影机亮度和尺寸和灯泡寿命是使用激光光源。我们在大约2000年开始开发激光投影仪。此时,激光源非常昂贵,您需要显示图像的三种原色(红色,绿色和蓝色)只是不够亮。但该技术在许多字段中进展,如半导体。这是导致在实现激光投影仪方面的触发器。

elp - 3000

ELP-3000液晶商业投影机实现了高亮度和分辨率

现有的技术和经验解决了闪烁的长期挑战

我知道爱普生的激光投影仪使用了消除闪烁的技术。
什么导致闪烁?你如何解决这个问题?

隆这个

这个问题实际上并不限于光源的类型。投影仪本身并不罕见闪烁问题。甚至一些使用灯具的投影仪都有一个闪烁的问题。这么早在开发激光投影仪的努力下,我们开始测试闪烁解决方案。

最初,我们假设将激光光源与3LCD(液晶显示)技术组合,产生图像的技术将导致闪烁。这是因为当我们将光源与灯投影仪中的液晶显示器组合时,有闪烁。

但是光源和液晶显示器的结合并不是激光投影仪闪烁的唯一原因。

Makoto Zakoji

Zakoji.我们的激光投影仪使用蓝色激光二极管作为光源。我们选择蓝色有几个原因。例如,蓝色激光器的激光二极管(元件)可以产生比其他颜色更亮的光源,但功率更低。但是蓝色激光器不能单独用作投影仪的光源。一个3LCD投影仪需要所有三种原色:蓝色、红色和绿色。你需要3LCD投影仪上的另外两种原色。于是我们尝试使用荧光粉,就像白色发光二极管那样。我们将蓝色激光和照射荧光粉返回的黄色光结合起来产生白光。

如果你用激光照射荧光粉,激光能量会加热该物质。如果你把激光保持在一个点上,荧光粉会变得更热。最终,这种物质会因为温度过高而降解。随着这种物质继续降解,它反射回来的光越来越少,投影仪也失去了亮度。所以在爱普生,我们试着把一个磷光体以圆形的方式放在一个旋转的圆盘上,做成一个磷光轮。这样,激光总是聚焦在不同的部分。当激光不在其上时,磷光轮的部件可以冷却,这有助于控制温度的上升。

磷

这个我们的激光投影仪闪烁的部分原因是荧光粉像这样旋转。

磷光体的厚度可以略微不均匀,或者盘可能会翘曲,或者可能存在磷光体如何粘合到盘中的变化。因此,随着磁盘旋转并且激光束在荧光轮上移动,荧光轮中的这些轻微的误差导致黄光强度反射的强度波动。这导致光以相同的模式闪烁。任何时候你试图制作一些东西,会有很小的错误。你可以最小化它们,但很难完全消除它们。它与荧光轮相同。

另一件事是,我们通过一个微小的脉冲来控制激光元件来调节激光投影仪的亮度,这会导致闪烁。我们不仅可以通过控制激光束本身的强度,还可以通过调制脉冲宽度来控制闪烁,从而巧妙地控制图像的相对亮度。

如果在某些条件下,从荧光轮反射回来的光的闪烁周期与激光元件的闪烁周期之间存在干扰,则在闪烁过程中会出现低频成分,使其肉眼可见。这会导致激光投影仪闪烁。经过大量的分析,我们认识到,当圆盘旋转的频率与激光光源脉冲的频率之差小于20hz时,就会发生闪烁。

磷光轮反射的光闪烁的频率取决于圆盘的旋转速度。磷光轮反射的光闪烁的频率取决于圆盘的旋转速度。因此,我们控制了激光光源的脉宽调制频率和磷光轮圆盘的旋转速度的频率,使圆盘的旋转速度和激光光源的脉冲之间的差距始终在20hz以上。
其结果是,激光投影仪可以投射出易于观看、无闪烁的图像。

激光投影仪

激光投影仪扩展图像表达的可能性

所以现在我们有了激光投影仪,不用闪烁就能看到漂亮的图像。
这些投影仪现在在哪里使用?

Makoto Zakoji

Zakoji.激光投影仪的亮度、体积小、使用寿命长使其越来越受欢迎,其用途也在大幅扩大。它们不再局限于会议室和家庭影院。在购物中心这样的地方,你可以看到新的图像表达形式,比如投影映射和数字艺术。

用技术和美国的技术建造的产品

(使用该技术构建的产品及其使用实例)

这个在东京Odaiba,有一个名为“Mori Building Digital Artment Museum:Epson Teamlab无边界”的展览。有大约500个投影仪,这种技术完全覆盖了10,000平方米的空间,图像。这是一个全新的表达世界。在这一规模的展览中,同时使用的许多投影机必须以均匀亮度投影图像。如果没有,图像将没有连续性,大屏幕不会看起来不动,并且被所有360°包围的图像包围的沉浸经验将会丢失。激光光源的高精度可变光控制在这样的设置中具有重要作用。

Epson Teamlab无边框,东京©Teamlab

Zakoji.与传统的灯光投影仪不同,激光投影仪可以放置在任何位置。灯投影仪中的灯只能放置在特定的位置。另一方面,对于激光投影仪,激光元件的位置并不重要,所以投影仪的角度没有限制。所以现在我们可以以任何角度投射图像,甚至是在地板或天花板上,这在以前并不容易做到。这是一个对事件制作至关重要的优势。

这个

爱普生也一直在运行芬达水族馆自2015年起在日本各地的医院和特殊需要学校等机构工作。作为场地的设施的房间有不同的条件,如亮度,结构,大小。此外,还有各种各样的功能,如天花板、墙壁和地板,很容易让观众看到。使用激光投影仪是解决方案之一。即使在一个难以遮挡光线的明亮房间里,也可以投射出明亮、高对比度和清晰的图像。此外,灵活的安装角度使它能够轻松地投射到任何大小的房间的天花板、墙壁、地板上,以匹配观众的视线的角度。

使用激光投影仪可以提供更丰富的视频体验。

芬达水族馆

芬达水族馆

将图像与现实世界相结合
通过投影技术的新视觉交流

你认为激光投影仪的未来应用是什么?有哪些可能性?

隆这个

Zakoji.放映机首先创造了办公室大屏幕演示的文化。然后学校开始使用投影仪,投影仪帮助提供了学习环境,给每个学生一个公平的学习机会。随着应用程序的扩展,它们被用于家庭影院。但是放映机并没有就此止步。它们越来越多地被用于大型展厅的展示、购物中心通过投影映射传递的数字艺术,以及数字标牌等。在这些应用程序中,投影仪可以给人们带来惊喜和娱乐。这些投影仪的背景故事包括光源的发展,正如我们在这次采访中谈到的,但也有一个不断的研发周期,以提高便利性和可靠性,并努力使设备更小更轻。
进入未来,我们还希望为家庭,办公室和购物复合物进行新的应用程序。市场上有“照明型号”产品,例如,使用投影制作商店和产品看起来更具吸引力。我们希望在生活的各个方面使用图像体验,以至于让人欣赏人们,使新的正常更加丰富多彩。
这也是我们希望进一步提升爱普生已经很强大的微显示和投影技术,并进入我们将首屈一指的市场的另一个原因。

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