散斑有什么危害和副作用?三色激光投影散斑问题怎么解决

投影网 2023年04月03日 16:48

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大神级投影控

发表于 2023-04-03 | 来自山东

      三色散斑问题,我还是要重点科普一下!
      三色激光在观影过程中会发现有严重的“散斑”情况,也就是画面有明显的“磨砂感”,观看眼睛会酸胀不适,甚至视力受损。这使得观影体验感直线下滑。
      当前市面上常见的激光投影产品主要有两种技术,其一是直接采用激光半导体发光器件产生的激光,其未经过二次处理和修饰,光线直射出镜头进入人眼,被称为原始激光技术,也就是我们常看到的三色激光(全色激光)技术;其二是同样采用激光半导体发光器件产生的激光,但是经过二次处理和修饰后呈现给用户的,被称为先进激光显示技术,以ALPD激光技术为代表。
      我们知道激光是人造光源中最亮的光,也是投影产品最理想的光源。但是激光有其特殊的物理特性,比如波长单一、具有很强的相干性等,因此将激光光源用于投影产品其实是有考究的,需要较高的技术门槛,而如果将未经修饰的原生激光直接呈现给消费者,那会有什么样的体验和影响呢?
      1.散斑“毛玻璃感”问题 飞蚊感挥之不去
      什么是散斑?通常激光照射到粗糙物体表面时,从粗糙物体表面反射或透射的散射光会在传播过程中相干叠加,在空间形成随机无规则分布的亮斑和暗斑,这种现象被称之为激光散斑,呈现出画面磨砂感类似毛玻璃状形态。如下图所示,无散斑(图左)和有散斑(图右)的对比。
      原生激光技术的原理是由三种原生激光器产生的红绿蓝激光,通过时分复用的方式合成彩色图像,其未经过二次光学修饰和处理,简单直接的用于投影产品,从而呈现给消费者肉眼观看。由于激光光源本身的物理特性,其强相干性使得投射光在空间上形成重大的散斑缺陷。
      散斑现象在视网膜上产生的毛玻璃感会严重影响图像的清晰度,降低显示质量,更致命这种情况在任何画面大小和观影距离下都会存在,成为消费者眼球上挥之不去的飞蚊感。
      2.易产生视疲劳 严重者受不可逆伤害
      通常当外界物体反射来的光线在视网膜上形成清晰的物像,物像刺激到了视网膜上的感光细胞产生神经冲动,沿着视觉神经传导大脑皮层的视觉中枢,从而形成视觉。
      人眼在视觉上对不同频率光的灵敏程度是不同的。对不同频率的单色光,根据不同的光功率辐射会产生不同的视觉效应,即明视觉与暗视觉,而人眼视网膜上分布有锥体细胞,在强光刺激下起作用,其为明视觉器官。锥体细胞能分辨物体的细节和颜色,这是明视觉。当处在很暗的环境下,锥状细胞失去活性,杆状细胞起感光功能,这时的视觉叫做暗视觉。下图是明暗视觉对比光视效率差异。
      原生激光光源光谱范围非常狭窄,里面存在频段的光谱画面光功率辐射能量密度集中强烈,且分布不均匀,而人眼的屈光系统对可见和近红外激光有很强的聚焦作用,激光在视网膜上的辐照功率密度相比角膜处将增加105倍以上。
      也就是说,视网膜接受的散斑亮度是其余部分(眼角膜或者皮肤表面)平均亮度的105倍,那么当散斑强度超过一定阈值时,且长时间观看,就会对人眼的角膜、视网膜产生强烈的刺激,从而产生视疲劳,严重者眼球就受到不可逆的伤害。
      据统计,银幕上反射出来的散斑有5%的概率超过3倍平均光强,有0.01%的概率超过9倍平均光强,这样散斑对人眼的伤害是成倍增长的,特别是不利于儿童的用眼健康。明暗相间的颗粒状斑点和某些光谱激光照射,极易引起眼部干涩、发胀,甚至头晕等不适反应,对视觉敏感的人群来说,观看时更会感到难受。下图是未经处理的未经过处理的原生激光(图左),和经过二次光学处理和转换的激光光功率分布对比。很明显可看出两者在光功率的分布情况,经过二次光学处理和转换的先进激光功率密度分布更加均匀,对人眼更加友好。
      3.出现色彩分离 图像边缘彩边清晰可见
      色散产生的原理是不同波长的光在人眼球内的折射率不同,造成光线到达视网膜上的形成图像的时候存在色彩分离现象。
      其主要表现为字体边缘存在彩边,且左右彩色边缘颜色不一致,例如字体左边表现为红色彩边,右边表现为绿色彩边。长时间观看后只要一眨眼,画面就会在眼前出现色彩闪烁的情况,对于佩戴近视眼镜的这类用户观感更为明显。
      (肉眼可见的图像边缘彩边现象)
      4.颜色过度饱和不真实 致人眼判断存误差
      提到投影的色彩,我们会想到色域,它指某种表色模式所能表达的颜色构成的范围区域,也指具体设备,如电视机、投影等能表现的颜色范围。
      自然界中可见光谱的颜色组成了最大的色域空间,该色域空间中包含了人眼所能见到的所有颜色,而未经二次光学处理和转换的原始激光光源是纯粹的人造模拟光源,它所产生的色域中,存在对人眼有危害且容易错误识别的色彩,这样极易造成人眼对色彩的不真实判断,对人眼形成过度使用和开发。此外,画面显示也存在颜色过度艳丽、色彩虚假、色准差等问题,长时间观看眼睛同样会有不适反应。

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