家用激光投影显示的关键因素分析与研究

摘要

激光显示具有色域范围广、寿命长、效率高、功耗低等优点，被认为是未来家用大屏显示首选之一。但随着家用激光投影设备的逐渐普及，由于激光的高能量、高汇聚性，其显示产品的光安全性不容忽视。其次，虽然激光显示可以再现高饱和度的色彩，但在保证相同功耗的前提下，颜色的饱和度越高，物理测量的亮度水平也会有所降低，往往在较宽色域和高亮度之间有所权衡与折衷。但感知亮度却和色彩饱和度相关，因此需要通过主观感知实验的方法验证激光显示色度与感知亮度的关系，以便优化设计。另外，激光的高相干性带来了激光散斑，也会影响图像的画质。 因此，论文分别从光辐射安全，色度与主观感知亮度关系与激光散斑三方面研究了家用激光投影显示的关键性因素，为优化激光显示设备性能提供了理论依据。其主要内容总结如下： 在光辐射安全方面，论文分析了激光光辐射可能的危害；列举、分析并比对了国内外激光显示光辐射和光生物安全的相关标准；为正确运用激光显示光辐射安全的相关标准提供了参考。 在激光显示色度与主观感知亮度关系方面，论文以单、双色激光投影机为实验设备，通过主观实验，探究了激光显示中色度与感知亮度的关系；经过实验数据分析，建立了感知亮度（B）与物理亮度（L）的关系。在特定色域范围内的等B/L比率线图，能够清楚地反映感知亮度随色度的变化规律，即在物理亮度（L）相同时，感知亮度（B）随饱和度的提高而提高；同等物理亮度和饱和度下，蓝色感知亮度高于红色，红色高于绿色；在物理亮度相同时，所有色光的感知亮度都高于白光。论文也直观地对比了单双色激光投影机的显示效果；为广色域显示设备的设计提供了可行性建议。 最后，在激光散斑研究部分，论文概述了激光散斑的形成原理，分析了单色与彩色散斑目前的评价方法；通过视觉感知实验的设计与实施，探究了激光显示中存在的散斑现象与人眼感知之间关系。主要针对散斑现象对感知亮度的影响，使用Matlab模拟仿真出了散斑程度不同的单色散斑图，通过主观实验发现了人们对散斑图像的亮度感知会受图像上物理亮度分布的影响，主要是受在较大面积范围分布的物理亮度区间的影响。

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