微型投影综述

lcosguy · 发表于 2009-8-29 07:20:56

信息时代的一次革命
—— 微投影技术的展望
王勇竞（苏州巨视光电有限公司）

上世纪中叶，计算机的发明以及网络技术的出现使人类进入了信息时代；至上世纪末，互联网的出现又将信息时代推上了一个新的高度。人类获取、产生、传输信息的成本急剧降低，信息技术已经深入到生活的每一个方面，大到航空航天，小到衣食住行。信息技术的发展与变迁，其意义丝毫不亚于工业革命。随着智能化和PDA功能的普及与强化，手机的功能已经不逊于一台真正的电脑。以目前一台市价150美元的智能手机为例，其功能已经远远超过1990年时价格为2万多元人民币的286计算机。这类智能手机已经能够把个人电脑、电话、电视机、数码相机、摄像机、录音机、MP3、传真机、GPS、游戏机、扫描仪、电子钱包等多种功能集成在一起。随着个人数码网络规模的扩展，智能手机等微型电子设备将逐渐成为个人数码生活的中心。然而，此类便携式电子产品在信息的显示和共享方面，目前仍依赖于一些不便携带且价格昂贵的外部设备，如笔记本电脑、商业化的投影机等。尤其是投影设备，始终给人固定、昂贵、笨重的感觉。2005年左右，一种全新的投影显示技术——微投影技术进入了人们的视野，用户对于低价位 (<$300)，高性能 (>VGA, >100 lumen)的微投影仪产生了巨大的需求。
微投影技术（Micro projector）又名便携式投影仪技术、超微投影技术、“皮口”投影技术(Pico projector)，利用此技术开发的产品也被形象地称为掌上投影机、口袋投影机，目前对此尚无中文或英文的统一术语。微投影设备按市场应用又可分为，作为其它电子设备显示器用的伴侣投影机和集成在其它便携电子设备上的集成投影机两类。笔者建议，把作为其它电子设备显示器用的独立的伴侣投影机，译为“微投影机，其亮度在一般在50流明以上；而把集成在其它便携电子设备上的集成投影机译为“超微投影机，其亮度在50流明以下；二者又可统称为“微投影技术”。正如这些术语所显示的，这一领域技术林林总总，发展远未成熟，是目前世界信息领域发展的一个热点。
微投影仪市场包括超便携式商用投影仪、个人投影仪、手机投影机、玩具投影仪等等。虽然相对于商用市场而言，超微投影机市场还仅仅是含苞待放，但这类市场极为庞大的潜在发展空间已让中外投影机厂商们激动不已。三星，爱普生富士康、索尼、东芝、等不少投影厂商都在为进入即将到来的便携微投影时代跃跃欲试。美国著名显示市场研究所Insight Media预计，到2010年便携式微投影仪的市场规模将从2007年的2700万美元激增到30亿美元。

图表 1 超微投影机的应用

光源、显示芯片和光学引擎是投影系统的三大关键部件。其中投影光学系统又称为“光机”或“光学引擎”。显示投影系统的工作机理是：它利用高亮度光源，照射显示芯片（显示芯片是边长为10至30毫米见方的光电器件），通过投影光学系统的放大，把芯片的图像投射到10英寸至几百英寸的大屏幕上。微投影技术是一般投影技术的延伸，主要是降低亮度的要求，从而大大缩小体积。
按照微投影技术目前所采用的显示芯片类型，可以把投影系统分为微机械、HTPS LCD、LCOS等型式。按光源技术来分，又可以分为传统灯泡、LED、激光等；按产生图像的机制来分，又可以分为成像型、激光扫描型和全息型；在成像型中，又有单显示芯片式和三显示芯片式之分；按产生彩色的机制来分，又可以分为空间彩色、时序彩色和角度彩色。
微机械式微投影技术的主要开发商有美国德州仪器和美国Microversion。德州仪器的DLP是应用最广泛的显示芯片技术，在普通投影机方面的技术已相当成熟，在微投影机方面也已经有样机推出。Microversion主要开发激光扫描型技术，且已有样机面世。日本爱普森和日立为HTPS LCD的主要开发商，拥有相当成熟的普通投影机技术，但在微投影技术方面，由于芯片响应速度的限制，HTPS LCD几乎必须采用三显示芯片式，所以体积较大。日本日立和JVC是LCOS的主要开发商, 他们在高档会议影院投影机方面技术相当成熟。近年来台湾奇景光电（Himax）与美商3M策略联盟，合作推出了LCOS微投影技术解决方案。全息型主要有英国剑桥Blue Light Optics开发，目前尚在实验室阶段。在2008年5月19日至23日美国洛杉矶会议中心的SID 2008世界显示协会会议上，苏州巨视光电有限公司向世界发布了新型角度彩色编码微投影技术。该技术一经推出，便引起了大家的广泛关注。
要解释清楚这些林林总总的技术，各自技术工艺性能的差别，大概需要不止一本专著的篇幅，而对于微投影技术的开发者而言，无非是要解决以下几个问题：
1．采用什么样的显示芯片？
显示芯片是微投影技术的三个核心之一，目前主要有微机械、HTPS LCD、LCOS等型式。各种技术都比较成熟，各自有各自的优缺点，笔者认为他们可能在未来市场共存相当长的时间。
2．采用什么样的光源？
光源是微投影技术的另一核心，目前主要有金属卤素灯、高压弧光灯、LED、激光等几种。其中金属卤素灯成本很低，但亮度也很低，仅适用于低档玩具投影机。高压弧光灯成本低、亮度高、电光效率高，是100流明左右的微投影机的选择。而其缺点在于体积不能进一步减小，不能用于超微投影机。LED 则是未来发展的方向。LED光源具有长寿命、彩色饱和度高、体积小、耐震动、耐冲击、不含有毒物质、低压供电、对人体安全等特点，只是目前其成本控制和亮度方面还略逊于高压弧光灯。但是这一领域发展迅速，预计在三、五年后，LED的成本控制、亮度、电光效率都有望超过高压弧光灯。
3．采用什么样的光机结构？
光机结构是微投影机的灵魂。从投影光学引擎的结构上分，投影系统主要有单片式和三片式等。目前高档光学引擎以三片式为主，系统体积较大，成本也较高。但由于它可以实现较高的光学效率，又具备高画质的性能，因此三片式系统主要是向高阶的专业用途发展，不适合于微投影系统。传统单片式为目前大部分微投影机所采用，其优点是体积小、成本低，缺点是亮度低、效率低、存在彩色显示缺陷(Artifact)，显示质量并不理想。
特别值得指出的是激光光源。激光光源亮度高，在光机结构上相当特殊，必须和特定的光机结构结合使用。目前主要的激光投影光机结构为激光扫描型投影系统，它利用三色激光束在两维方向扫描，并投射出去，形成投影图像。美国Microvision公司是唯一的小型扫描型激光投影仪的开发商。他们利用相互垂直的2轴高速驱动反射镜的MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）模块，实现了小型激光投影仪模块“PicoP”。其优点是，功耗低、体积小、适合于超微投影机；其主要问题是，绿光激光器的成本依然太高，需利用倍频晶体，而且激光散斑也大大降低了投影图像质量。
苏州巨视的新型单片式投影光机技术综合了三片式和单片式光机各自的优点，克服了两者的缺点，是一种理想的投影光机结构。我们技术在性价比方面超过了其它光机结构。在目前市场尚没有真正低价（<$300）高性能（>SVGA）的便携式投影仪之时，我们的技术使之成为了可能，使得便携式投影仪成为手机、DVD、iPod 一样的日常用品，进入千家万户。最终和手机PDA集成在一起的投影仪将使人们摆脱对具体显示器的依赖，实现随时随地的信息处理和共享，彻底改变人们的数码生活。

qdhank · 发表于 2009-9-8 11:09:38

谢谢，学习了一下！！！！！！！

mengfh · 发表于 2009-9-14 16:18:52

激光光源亮度高，在光机结构上相当特殊，必须和特定的光机结构结合使用。目前主要的激光投影光机结构为激光扫描型投影系统，它利用三色激光束在两维方向扫描，并投射出去，形成投影图像。美国Microvision公司是唯一的小型扫描型激光投影仪的开发商。他们利用相互垂直的2轴高速驱动反射镜的MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）模块，实现了小型激光投影仪模块“PicoP”。其优点是，功耗低、体积小、适合于超微投影机；其主要问题是，绿光激光器的成本依然太高，需利用倍频晶体，而且激光散斑也大大降低了投影图像质量。

激光也可以纯粹作为光源使用，配合一般的芯片。

wwzztt3 · 发表于 2009-11-15 18:28:02

不错不借不借，好好好

wwzztt3 · 发表于 2009-11-15 18:30:17

激光作为普通光源使用，如果是照射到微结构，衍射问题怎么解决呢？

jakkyy · 发表于 2009-11-25 16:29:39

不错不错
您的帖子长度不符合要求。当前长度: 8 字节系统限制: 20 到 9999999 字节

候鸟 · 发表于 2009-12-7 22:21:37

学习一下，谢谢大家的讨论与分享…………

yongsohu · 发表于 2011-4-24 04:57:31

微型投影综述

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