作者：王勇競
蘇州巨視光電有限公司總裁、光學(xué)博士 王勇競
隨著智能化和PDA功能的普及與強化，手機已經(jīng)不遜于一臺真正的電腦。以目前一部市價150美元的智能手機為例，其功能已經(jīng)遠遠超過上世紀(jì)90年代價格為2 萬多元的286計算機。這類智能手機已經(jīng)能夠把個人電腦、電話、電視機、數(shù)碼相機、攝像機、錄音機、MP3(音樂播放器)、傳真機、GPS(全球定位系統(tǒng))、游戲機、掃描儀、電子錢包等多種功能集成在一起。然而，此類便攜式電子產(chǎn)品在信息的顯示和共享方面，目前仍依賴于一些不便攜帶且價格昂貴的外部設(shè)備，如筆記本電腦、商業(yè)化的投影機等。尤其是投影設(shè)備，始終給人固定、昂貴、笨重的感覺。2005年前后，一種全新的投影顯示技術(shù)——— 微投影技術(shù)進入了人們的視野，用戶對于低價位(小于300美元)，高性能(分辨率大于 640×480），亮度大于100流明)的微投影儀產(chǎn)生了巨大的需求。
2010年市場規(guī)模將達30億美元
微投影技術(shù)(Microprojector)又名便攜式投影儀技術(shù)、超微投影技術(shù)、“皮口”投影技術(shù)(Picoprojector)，利用此技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品也被形象地稱為掌上投影機、口袋投影機，目前對此尚無中文或英文的統(tǒng)一術(shù)語。
微投影設(shè)備按市場應(yīng)用又可分為，作為其他電子設(shè)備顯示器用的伴侶投影機和集成在其他便攜電子設(shè)備上的集成投影機兩類。根據(jù)筆者多年從事投影技術(shù)研究及設(shè)備開發(fā)的經(jīng)驗來看，把作為其他電子設(shè)備顯示器用的獨立的伴侶投影機，且亮度在50流明以上的譯為“微投影機”，比較合適，而把集成在其他便攜電子設(shè)備上，亮度在50流明以下的集成投影機譯為“超微投影機”為好，二者又可統(tǒng)稱為“微投影技術(shù)”。正如這些術(shù)語所顯示的，這一領(lǐng)域技術(shù)林林總總，發(fā)展遠未成熟，是目前世界信息領(lǐng)域發(fā)展的一個熱點。
微投影儀還包括超便攜式商用投影儀、個人投影儀、手機投影機、玩具投影儀等等。雖然相對商用市場而言，超微投影機市場還僅僅是含苞待放，但這類市場極為龐大的潛在發(fā)展空間已讓中外投影機廠商們激動不已。
富士康、索尼、東芝、愛普生等不少投影機廠商都在為進入即將到來的便攜微投影時代躍躍欲試。美國著名顯示市場研究所InsightMedia預(yù)計，到2010年便攜式微投影儀的市場規(guī)模將從2007年的2700萬美元激增到30億美元。
DLP顯示技術(shù)應(yīng)用最廣泛
光源、顯示芯片和光學(xué)引擎是投影系統(tǒng)的三大關(guān)鍵部件。其中投影光學(xué)系統(tǒng)又稱為“光機”或“光學(xué)引擎”。顯示投影系統(tǒng)的工作機理是：它利用高亮度光源，照射顯示芯片(顯示芯片是邊長為10毫米至30毫米的光電器件)，通過投影光學(xué)系統(tǒng)的放大，把芯片的圖像投射到10英寸至幾百英寸的大屏幕上。微投影技術(shù)是一般投影技術(shù)的延伸，主要是降低亮度的要求，從而大大縮小體積。
按照微投影技術(shù)目前所采用的顯示芯片類型，可以把投影系統(tǒng)分為微機械、HTPSLCD(液晶)、LCOS(硅基液晶)等。按光源技術(shù)來分，又可以分為傳統(tǒng)燈泡、LED(發(fā)光二極管)、激光等。按產(chǎn)生圖像的機制來分，又可以分為成像型、激光掃描型和全息型。在成像型中，又有單顯示芯片式和三顯示芯片式之分。按產(chǎn)生彩色的機制來分，又可以分為空間彩色、時序彩色和角度彩色。
微機械式微投影技術(shù)的主要開發(fā)商有美國德州儀器和美國Microversion。DLP(德州儀器的顯示芯片技術(shù))是應(yīng)用最廣泛的，在普通投影機方面的技術(shù)已相當(dāng)成熟，在微投影機方面也已經(jīng)有樣機推出。Microversion主要開發(fā)激光掃描型技術(shù)，且已有樣機面世。
日本愛普生和日立為HTPSLCD的主要開發(fā)商，擁有相當(dāng)成熟的普通投影機技術(shù)，但在微投影技術(shù)方面，由于芯片響應(yīng)速度的限制，HTPSLCD必須采用三顯示芯片式，所以體積較大。
日本日立和JVC是LCOS的主要開發(fā)商，他們在高檔會議影院投影機方面技術(shù)相當(dāng)成熟。近年來奇景光電(Himax)與3M策略聯(lián)盟，合作推出了LCOS微投影技術(shù)解決方案。其中，全息型主要由英國劍橋BlueLightOptics開發(fā)，目前尚在實驗室階段。在2008年5月19日至23日美國洛杉磯會議中心的SID2008世界顯示協(xié)會會議上，蘇州巨視光電有限公司也向世界發(fā)布了新型角度彩色編碼微投影技術(shù)。該技術(shù)一經(jīng)推出，便引起了大家的廣泛關(guān)注。
光機結(jié)構(gòu)是微投影機的靈魂
要解釋清楚這些林林總總的技術(shù)，各自技術(shù)工藝性能的差別，表述下來大概需要不止一本專著的篇幅，而對于微投影技術(shù)的開發(fā)者而言，無非是要解決以下幾個問題。
首先是采用什么樣的顯示芯片。顯示芯片是微投影技術(shù)的三個核心之一，目前主要有微機械、HTPSLCD、LCOS等。這些技術(shù)都比較成熟，各有各的優(yōu)缺點，筆者認(rèn)為他們可能在未來市場共存相當(dāng)長的時間。
其次是采用什么樣的光源。光源是微投影技術(shù)的另一核心，目前主要有金屬鹵素?zé)簟⒏邏夯」鉄?、LED（發(fā)光二極管）、激光等幾種。其中金屬鹵素?zé)舫杀竞艿?，但亮度也很低，僅適用于低檔玩具投影機。高壓弧光燈成本低、亮度高、電光效率高，是100流明左右的微投影機的選擇。而其缺點在于體積不能進一步減小，不能用于超微投影機。LED則是未來發(fā)展的方向。LED光源具有長壽命、彩色飽和度高、體積小、耐震動、耐沖擊、不含有毒物質(zhì)、低壓供電、對人體安全等特點，只是目前其成本控制和亮度方面還略遜于高壓弧光燈。但是這一領(lǐng)域發(fā)展迅速，預(yù)計在三五年后，LED的成本控制、亮度、電光效率都有望超過高壓弧光燈。
再次是采用什么樣的光機結(jié)構(gòu)。光機結(jié)構(gòu)是微投影機的靈魂。從投影光學(xué)引擎的結(jié)構(gòu)上分，投影系統(tǒng)主要有單片式和三片式等。目前高檔光學(xué)引擎以三片式為主，系統(tǒng)體積較大，成本也較高。但由于它可以實現(xiàn)較高的光學(xué)效率，又具備高畫質(zhì)的性能，因此三片式系統(tǒng)主要是向高階的專業(yè)用途發(fā)展，不適合于微投影系統(tǒng)。傳統(tǒng)單片式是目前大部分微投影機所采用的技術(shù)，其優(yōu)點是體積小、成本低，缺點是亮度低、效率低、存在彩色顯示缺陷(Artifact)，顯示質(zhì)量并不理想。[!--empirenews.page--]
特別值得指出的是激光光源。激光光源亮度高，在光機結(jié)構(gòu)上相當(dāng)特殊，必須和特定的光機結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。目前主要的激光投影光機結(jié)構(gòu)為激光掃描型投影系統(tǒng)，它利用三色激光束在兩維方向掃描，并投射出去，形成投影圖像。美國Microvision公司是唯一的小型掃描型激光投影儀的開發(fā)商。他們利用相互垂直的2軸高速驅(qū)動反射鏡的MEMS(微機電系統(tǒng)MicroElectroMechanicalSystems)模塊，實現(xiàn)了小型激光投影儀模塊“PicoP”。其優(yōu)點是，功耗低、體積小、適合于超微投影機；其主要問題是，綠光激光器的成本依然太高，需利用倍頻晶體，而且激光散斑也大大降低了投影圖像質(zhì)量。
下載文檔
