微型投影發(fā)展迅猛 仍需解決三大問題

作者：王勇競(jìng)

蘇州巨視光電有限公司總裁、光學(xué)博士 王勇競(jìng)

隨著智能化和PDA功能的普及與強(qiáng)化，手機(jī)已經(jīng)不遜于一臺(tái)真正的電腦。以目前一部市價(jià)150美元的智能手機(jī)為例，其功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上世紀(jì)90年代價(jià)格為2 萬多元的286計(jì)算機(jī)。這類智能手機(jī)已經(jīng)能夠把個(gè)人電腦、電話、電視機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、錄音機(jī)、MP3(音樂播放器)、傳真機(jī)、GPS(全球定位系統(tǒng))、游戲機(jī)、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(jià)格昂貴的外部設(shè)備，如筆記本電腦、商業(yè)化的投影機(jī)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(jìn)入了人們的視野，用戶對(duì)于低價(jià)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(chǎng)規(guī)模將達(dá)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(jī)、口袋投影機(jī)，目前對(duì)此尚無中文或英文的統(tǒng)一術(shù)語。

微投影設(shè)備按市場(chǎng)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(jī)和集成在其他便攜電子設(shè)備上的集成投影機(jī)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(yàn)來看，把作為其他電子設(shè)備顯示器用的獨(dú)立的伴侶投影機(jī)，且亮度在50流明以上的譯為“微投影機(jī)”，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(jī)譯為“超微投影機(jī)”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(yuǎn)未成熟，是目前世界信息領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。

微投影儀還包括超便攜式商用投影儀、個(gè)人投影儀、手機(jī)投影機(jī)、玩具投影儀等等。雖然相對(duì)商用市場(chǎng)而言，超微投影機(jī)市場(chǎng)還僅僅是含苞待放，但這類市場(chǎng)極為龐大的潛在發(fā)展空間已讓中外投影機(jī)廠商們激動(dòng)不已。

富士康、索尼、東芝、愛普生等不少投影機(jī)廠商都在為進(jìn)入即將到來的便攜微投影時(shí)代躍躍欲試。美國著名顯示市場(chǎng)研究所InsightMedia預(yù)計(jì)，到2010年便攜式微投影儀的市場(chǎng)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(jī)”或“光學(xué)引擎”。顯示投影系統(tǒng)的工作機(jī)理是：它利用高亮度光源，照射顯示芯片(顯示芯片是邊長(zhǎng)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(jī)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(jī)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(jī)制來分，又可以分為空間彩色、時(shí)序彩色和角度彩色。

微機(jī)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(jī)方面的技術(shù)已相當(dāng)成熟，在微投影機(jī)方面也已經(jīng)有樣機(jī)推出。Microversion主要開發(fā)激光掃描型技術(shù)，且已有樣機(jī)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(jī)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?cè)诟邫n會(huì)議影院投影機(jī)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(shí)驗(yàn)室階段。在2008年5月19日至23日美國洛杉磯會(huì)議中心的SID2008世界顯示協(xié)會(huì)會(huì)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(jī)結(jié)構(gòu)是微投影機(jī)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(duì)于微投影技術(shù)的開發(fā)者而言，無非是要解決以下幾個(gè)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(gè)核心之一，目前主要有微機(jī)械、HTPSLCD、LCOS等。這些技術(shù)都比較成熟，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，筆者認(rèn)為他們可能在未來市場(chǎng)共存相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)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(jī)。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(jī)的選擇。而其缺點(diǎn)在于體積不能進(jìn)一步減小，不能用于超微投影機(jī)。LED則是未來發(fā)展的方向。LED光源具有長(zhǎng)壽命、彩色飽和度高、體積小、耐震動(dòng)、耐沖擊、不含有毒物質(zhì)、低壓供電、對(duì)人體安全等特點(diǎn)，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(jì)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(jī)結(jié)構(gòu)。光機(jī)結(jié)構(gòu)是微投影機(jī)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(shí)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(jī)所采用的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低，缺點(diǎn)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(jī)結(jié)構(gòu)上相當(dāng)特殊，必須和特定的光機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。目前主要的激光投影光機(jī)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(dòng)反射鏡的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng)MicroElectroMechanicalSystems)模塊，實(shí)現(xiàn)了小型激光投影儀模塊“PicoP”。其優(yōu)點(diǎn)是，功耗低、體積小、適合于超微投影機(jī)；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。