移動(dòng)投影技術(shù)正在蓬勃發(fā)展

作者：Gail Overton

2006年，全球移動(dòng)裝置顯示屏的銷售量超過(guò)十億個(gè)。隨著用戶不斷渴望從手機(jī)等小型移動(dòng)設(shè)備中獲得大屏幕體驗(yàn)，研發(fā)人員對(duì)移動(dòng)投影技術(shù)顯示出了極大的興趣（見(jiàn)圖1）。[1]目前，三菱、三星以及LG電子公司已經(jīng)生產(chǎn)出單機(jī)版“袋裝”投影產(chǎn)品，并且都采用了德州儀器（TI）的數(shù)字光處理（DLP）技術(shù)。市場(chǎng)調(diào)研公司Insight Media的總裁chris Chinnock認(rèn)為，2009年將是嵌入到手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備中的微型投影儀發(fā)展的重要一年。目前，至少有四家主要的制造商正在移動(dòng)投影市場(chǎng)中進(jìn)行著激烈競(jìng)爭(zhēng)：Microvision（美國(guó)）、TI、Explay（以色列）以及Light Blue Optics（LBO，英國(guó)）。日本的Konica-Minolta公司以及佳能公司也在計(jì)劃研發(fā)移動(dòng)投影技術(shù)。

圖1. 對(duì)于那些希望從手
機(jī)這樣的移動(dòng)設(shè)備中獲
得大屏幕視覺(jué)體驗(yàn)的用
戶來(lái)說(shuō)，移動(dòng)投影技術(shù)
能夠?yàn)樗麄兲峁┒喾N收
看選擇。

投影技術(shù)主要包括掃描系統(tǒng)與成像系統(tǒng)。掃描系統(tǒng)采用一個(gè)或多個(gè)反射鏡來(lái)掃描激光束以形成完整的像；成像系統(tǒng)將像從微顯示器傳遞到觀察平面上。在投影技術(shù)領(lǐng)域，每個(gè)制造商都有其獨(dú)特的技術(shù)平臺(tái)，并且都在競(jìng)相爭(zhēng)取盡早上市。

掃描系統(tǒng)
Microvision公司稱其PicoP產(chǎn)品是“世界上最薄并且功耗最低的投影儀”，這主要得益于其采用了一個(gè)以雙軸微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）為基礎(chǔ)的光掃描平臺(tái)用于顯示和像捕獲。通常投影系統(tǒng)使用的MEMS陣列中，一幅像的每個(gè)像素都有一面反射鏡。與此不同，PicoP僅使用一面反射鏡在顯示屏上逐像素掃描成像，從而無(wú)需使用體積較大的投影透鏡。圖像通過(guò)紅、綠、藍(lán)激光二極管生成。Microvision的設(shè)計(jì)理念在于根據(jù)每個(gè)像素的需求調(diào)節(jié)每個(gè)激光二極管的輸出光強(qiáng)，這樣就可以對(duì)輸出的每毫瓦功率進(jìn)行管理，從而顯著降低對(duì)移動(dòng)設(shè)備中其他元件造成的熱效應(yīng)影響。與此相反，其他的一些系統(tǒng)不論顯示什么內(nèi)容，都需要光源連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

基于PicoP產(chǎn)品的移動(dòng)投影設(shè)備能在電池供電的情況下工作兩個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)，同時(shí)還能提供超過(guò)10流明的亮度。

圖2. TI的微型投影儀包
括基于MEMS陣列的DLP芯
片，以進(jìn)行二維圖像投
影。顯示器尺寸可以比
光盤還小，非常適于集
成到手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備中。

PicoP目前已達(dá)到848×480像素的WVGA分辨率和超過(guò)320×240像素的QVGA分辨率。這已經(jīng)接近DVD畫質(zhì)并且足以支持筆記本、iPhone以及互聯(lián)網(wǎng)游戲平臺(tái)等裝置。

2007年7月，Microvision與Motorola簽署協(xié)議，為其手機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)PicoP投影顯示方案。預(yù)計(jì)采用PicoP的附件產(chǎn)品計(jì)劃于2008年下半年開(kāi)始投產(chǎn)，嵌入PicoP的投影模塊將于2009年準(zhǔn)備投產(chǎn)。

DLP技術(shù)
TI的DLP設(shè)備同樣采用了MEMS方式（見(jiàn)圖2）。DLP芯片中包含了一個(gè)MEMS反射鏡陣列，如果有數(shù)字視頻或圖形信號(hào)輸入，RGB順序彩色光源與投影光學(xué)儀器就會(huì)生成圖像，而這個(gè)圖像隨后將被投影到屏幕或其他表面上。單獨(dú)的MEMS反射鏡起到開(kāi)關(guān)作用，能夠打開(kāi)或者關(guān)閉每個(gè)像素。該投影技術(shù)無(wú)需進(jìn)行掃描。由于每個(gè)反射鏡代表一個(gè)離散的像素，因此使用該技術(shù)可能獲得優(yōu)于其他技術(shù)的圖像質(zhì)量。

DLP投影儀具有超薄的緊湊結(jié)構(gòu)，功耗低，并且不存在散斑等缺點(diǎn)，因此非常適用于移動(dòng)投影。此外，由于DLP可以選擇使用激光器或發(fā)光二極管（LED），因此制造商無(wú)需擔(dān)心安全問(wèn)題，甚至不需要使用安全標(biāo)簽。DLP技術(shù)在便攜式投影系統(tǒng)中擁有良好的口碑，其較高的對(duì)比度、快捷的開(kāi)關(guān)速度、較高的光學(xué)效率以及較寬的光頻范圍，使其能夠很容易地拓展到移動(dòng)平臺(tái)中。最近，富士康、Sypro Optics及Young Optics三家廠商擬采用TI的DLP技術(shù)設(shè)計(jì)并制造用于移動(dòng)設(shè)備的投影產(chǎn)品。

成像系統(tǒng)
Explay公司的納米投影儀采用了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，投影面積可覆蓋7～30英寸。在該投影儀中，移動(dòng)中的視頻信號(hào)被激光二極管和LED的混合光源通過(guò)專利構(gòu)型重新生成視頻信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)光束整形元件和去散斑裝置后（見(jiàn)圖3）被輸送到一臺(tái)微型顯示器上。該顯示器采用微透鏡陣列技術(shù)，能將光調(diào)制器的效率從25%提升到60%，所成的像通常位于投影透鏡的焦點(diǎn)位置。

Explay的混合光源能夠利用現(xiàn)成的低成本綠光二極管泵浦固態(tài)（DPSS）激光器、紅光激光器陣列以及藍(lán)光發(fā)光二極管（價(jià)格僅為藍(lán)光激光器的1/20），以滿足相應(yīng)幀速下開(kāi)/關(guān)調(diào)制的最低要求。高斯光束通過(guò)折射和衍射光束整形之后，形成均勻的矩形光束，并且尺寸與微型顯示器相同。此后，整形光束經(jīng)過(guò)去散斑（EDT）裝置來(lái)消除光束的時(shí)間相干性。折疊及組合光學(xué)元件將光導(dǎo)入微型顯示器，并通過(guò)投影光學(xué)元件投射到屏幕上。Explay的產(chǎn)品能夠達(dá)到1級(jí)人眼安全標(biāo)準(zhǔn)，而其他產(chǎn)品僅能達(dá)到2級(jí)甚至3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3. Explay公司采用
的是將微型顯示器上
的圖像進(jìn)行投影的技
術(shù)。這僅僅是面向移
動(dòng)投影市場(chǎng)的多種技
術(shù)之一。

2007年10月，Explay與韓國(guó)Iljin Display公司簽署了價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的戰(zhàn)略協(xié)議，以加速其個(gè)人投影儀向各種消費(fèi)電子產(chǎn)品中的集成。Iljin Display生產(chǎn)的微型顯示器基于Explay的1-LGD專利技術(shù)。Explay還與醫(yī)療成像公司Luminetix簽署了一項(xiàng)開(kāi)發(fā)一種超小型移動(dòng)投影儀、并將其商品化的合作協(xié)議。據(jù)悉該裝置將成為L(zhǎng)uminetix開(kāi)發(fā)的VeinViewer產(chǎn)品的關(guān)鍵部件。

2007年5月，Explay的首臺(tái)“oio”納米投影儀在美國(guó)加州長(zhǎng)灘（Long Beach）舉辦的顯示器學(xué)會(huì)暨展會(huì)“SID 2007”上首度亮相，預(yù)計(jì)商用產(chǎn)品將于2008年下半年上市。

全息激光投影
LBO公司的微型投影儀采用了一種全新的投影方法——全息激光投影?！叭ⅰ币辉~并不是描述所投影的圖像，而是指投影的方法。LBO的專利算法能夠?qū)⑺璧亩S圖像轉(zhuǎn)化為衍射圖案，即全息圖。這些全息圖在相位調(diào)制硅基液晶（LCOS）微型顯示器上進(jìn)行顯示。當(dāng)使用相干的紅、綠、藍(lán)激光照明這些全息圖時(shí)，所需的二維圖像就能通過(guò)衍射過(guò)程得以形成。 [!--empirenews.page--]

常規(guī)的成像投影系統(tǒng)阻擋光以形成黑暗區(qū)。與之不同，LBO的全息激光投影技術(shù)將光精確地引導(dǎo)到所需的位置。此外，該技術(shù)允許激光器的調(diào)制頻率可以比掃描系統(tǒng)小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這將顯著降低功耗。由于不管距離投影儀多遠(yuǎn)圖像都保持在焦點(diǎn)位置，因此無(wú)需對(duì)聚焦進(jìn)行控制，并且圖像能夠無(wú)失真地投影到曲面或是成一定角度的表面上。投影儀的內(nèi)置投影角（圖像離開(kāi)投影儀出射孔徑的角度）可以超過(guò)100°，從而在距離投影儀出射孔徑很近的位置就能產(chǎn)生很大的圖像，同時(shí)還能達(dá)到人眼可接受的激光安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖4. LBO公司的全息激
光投影系統(tǒng)的尺寸僅為
5cm3。通過(guò)無(wú)線連接到
手機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備的
微型投影儀附件，能夠
顯示移動(dòng)電視畫面。

由于全息圖案并不是所需圖像的等大復(fù)制，因此該系統(tǒng)對(duì)微型顯示器像素失靈的容許度極高，這對(duì)于那些諸如汽車以及飛機(jī)平視顯示器等對(duì)安全要求極高的應(yīng)用至關(guān)重要。LBO還在“SID 2007”上演示了全息方法能夠結(jié)合多種內(nèi)建去散斑技術(shù)。LBO系統(tǒng)也沒(méi)有移動(dòng)部件和投影透鏡。此外，由于特征尺寸越小，衍射效應(yīng)就越有效，因此LBO系統(tǒng)非常適合制造體積小到5cm3的小型光學(xué)設(shè)備（見(jiàn)圖4）。

據(jù)悉LBO最近已投入2600萬(wàn)美元資金來(lái)加速激光投影產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，預(yù)計(jì)首款產(chǎn)品將于2008年第四季度上市。

參考文獻(xiàn)
1. F Moizio, R. Hannigan, C. Manor, C. Chmnock, and E. Buckley, Proc. of SID Mobile Displays 2007, Session V Projection Technology for Mobile Devices, San Diego, CA (Oct. 3. 2007).