淺析微型投影的主流技術(shù)及其市場(chǎng)應(yīng)用
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近年來，隨著行業(yè)的發(fā)展，投影機(jī)已不再滿足于當(dāng)前的僅有的教育、商務(wù)、政府采購(gòu)等領(lǐng)域，且伴隨著高清的普及以及微型投影的發(fā)展，目前在家用消費(fèi)行業(yè)中，也扮演著越來越重要的角色。
自上世紀(jì)90年代投影機(jī)誕生以來，直到2005年前后，才有投影機(jī)廠商推出了便攜式投影機(jī)，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)與成本的原因，直到去年便攜投影機(jī)才重新登上投影機(jī)真正的舞臺(tái)，與此同時(shí)隨著3M公司在華爾街作為第一家宣布微型投影的誕生，給投影機(jī)行業(yè)帶來了巨大的震動(dòng)，投影行業(yè)發(fā)展至今，年銷售量大概在800萬臺(tái)左右，與家用電視,MP3等消費(fèi)電子動(dòng)輒幾千萬的量相比，始終無法在量上有很大的飛躍，微型投影的誕生，才讓投影行業(yè)才真正地感覺到家用消費(fèi)電子類市場(chǎng)的近距離。
微型投影釋放了小尺寸手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)大屏幕的潛能，將投影圖像放大到50至100英寸。微光學(xué)機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)器件極大地縮小了移動(dòng)投影儀的體積，甚至可以嵌入纖薄的手機(jī)當(dāng)中。
但手機(jī)并不是微型投影儀唯一的市場(chǎng)。各種移動(dòng)設(shè)備制造商正在為多樣的設(shè)備評(píng)估內(nèi)置微型投影儀，如攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、多媒體播放器、PDA、游戲機(jī)、玩具甚至用于汽車、醫(yī)療、工業(yè)和軍事用途的智能顯示器。由于完整的模塊尺寸僅毫米數(shù)量級(jí)，微投影模塊將逐漸成為下一種常用的電子子系統(tǒng)，就像數(shù)碼照相模塊成為移動(dòng)手機(jī)的標(biāo)配一樣。
“微型投影儀市場(chǎng)真的開始變得瘋狂。”Pacific Media Associates公司分析師William Coggshall表示，“這個(gè)市場(chǎng)發(fā)展很快，現(xiàn)在每年的市場(chǎng)規(guī)模呈三倍增加，不過初始量非常小�！�
事實(shí)上，去年全球投影儀銷售收入僅6,900萬美元，銷售量為22.4萬臺(tái)，但這些數(shù)字到2014年預(yù)計(jì)將增加到17.6億美元和2,380萬臺(tái)，Pacific Media公司透露。
不過，這種微型模塊達(dá)到普及還有很長(zhǎng)的路要走。“今天許多最終用戶微型投影儀的購(gòu)買價(jià)格約200美元——我們認(rèn)為這是足夠低至啟動(dòng)強(qiáng)勁需求的主流價(jià)格點(diǎn)。”Insight Media公司總裁Chris Chinnock表示，“更低的價(jià)格當(dāng)然會(huì)促進(jìn)更多的銷售，但你不會(huì)那么快地看到微投影模塊進(jìn)入每部手機(jī)�！�
“手機(jī)上的相機(jī)模塊在1-2個(gè)美元數(shù)量級(jí)，這是幾乎每部手機(jī)都有相機(jī)模塊的原因。在4至5年的時(shí)間內(nèi)，微型投影儀模塊的價(jià)格可能下降到20至30美元范圍，但仍是很高的價(jià)格點(diǎn)。”
三大主流微投技術(shù)
目前有三種主流的競(jìng)爭(zhēng)性微型投影儀技術(shù)，每種都基于不同的硅片，它們是DLP、硅基液晶(LCOS)和掃描型激光器。
DLP從微機(jī)電系統(tǒng)微鏡陣列反射光線，芯片上有數(shù)千個(gè)數(shù)字鏡片。LCOS從硅片表面上的完整LCD反射光線。激光掃描儀從單個(gè)MEMS微鏡芯片反射光線，這個(gè)芯片將圖像通過光柵掃描反映到屏幕上，非常像以前用電子束通過光柵掃描反映到陰極射線管。
“DLP和LCOS都有可能普及，”Gartner分析師Amy Teng表示，“這兩種技術(shù)都可以使用LED進(jìn)行照明。因此與昂貴的激光照明相比，基于LED的微型投影儀更有可能普及�！�
除了芯片和LED或激光照明源外，微型投影儀還需要光學(xué)透鏡進(jìn)行投影和聚焦�！斑@些模塊非常復(fù)雜，涉及機(jī)械、光學(xué)和電子的校準(zhǔn)，”Teng指出，“微投影模塊制造商正致力于改進(jìn)性能�！�
這些模塊“很有可能變成日用品，就像數(shù)碼相機(jī)于移動(dòng)手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)相機(jī)于筆記本一樣，但價(jià)格取決于良率的改進(jìn)和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)張�！盩eng補(bǔ)充道，“一旦一些主要的手持設(shè)備供應(yīng)商采用這種硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且有殺手級(jí)軟件和感興趣的消費(fèi)者，那么增加經(jīng)濟(jì)規(guī)模將有助于推動(dòng)價(jià)格下降�！�
DLP是三種競(jìng)爭(zhēng)性技術(shù)中最成熟的一種。從1997年開始DLP就開始了批量生產(chǎn)，同年美國(guó)電影藝術(shù)和科學(xué)研究院率先選擇這種技術(shù)在奧斯卡頒獎(jiǎng)典禮上投影奧斯卡影片。TI公司則在不斷改進(jìn)DLP，從模擬發(fā)展到數(shù)字，至今交付了2,000萬臺(tái)以上的DLP子系統(tǒng)。DLP還應(yīng)用于全球19,000個(gè)數(shù)字影院設(shè)備中，其中10,000個(gè)設(shè)備提供基于DLP的三維投影。
TI公司的Emmy-winning數(shù)字光處理器(DLP)可以在現(xiàn)代數(shù)字院影中處理亮度高達(dá)3萬流明的圖像，如今經(jīng)過尺寸縮小可用于內(nèi)置10至50流明投影模塊的最精致移動(dòng)手持設(shè)備中。DLP已成功用于手機(jī)中的微投影模塊設(shè)計(jì)：LG公司的eXpo是向美國(guó)移動(dòng)用戶提供的具備可拆卸式微投影配件的首款手機(jī)，三星在韓國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售的W7900則是首款帶內(nèi)置微投影模塊的移動(dòng)手機(jī)(美國(guó)型號(hào)是i8520，有望在今年晚些時(shí)候推出)。
LCOS是第二種最成熟的技術(shù)，已被成功應(yīng)用于背投電視和攝像機(jī)中的直接瀏覽電子取景器以及像頭戴式顯示器之類的近眼裝置。但LCOS的開發(fā)之路并不平坦，而且在交付數(shù)量上也沒達(dá)到DLP的水平。
LCOS工藝“很難把握，有許多LCOS公司倒下便是明證�！盤acific Media公司的Coggshall表示，“LCOS供應(yīng)鏈也很復(fù)雜，從而帶來額外的挑戰(zhàn)。”
雖然DLP和激光掃描儀都依賴于MEMS，但LCOS本質(zhì)是只是另一種CMOS芯片，因此很有希望變得非常便宜，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。出于看好大眾化市場(chǎng)的潛力，Micron科技公司去年收購(gòu)了DisplayTech公司，期望后者的LCOS芯片能夠成為Micron自己日常存儲(chǔ)器芯片業(yè)務(wù)的有效補(bǔ)充。目前為止消息還不錯(cuò)，因?yàn)?M公司不僅選擇向最終用戶銷售基于Micron公司LCOS panel的微型投影儀，而且為其他廠商提供基于LCOS的OEM模塊。
“我們?cè)u(píng)估了所有的競(jìng)爭(zhēng)性微型投影儀技術(shù)，選擇LCOS并不是因?yàn)樗娜魏我粋�(gè)特性，而是因?yàn)樗o我們提供了適合我們市場(chǎng)的最佳成本、效率、亮度和分辨率組合，這個(gè)市場(chǎng)主要是移動(dòng)商業(yè)用戶，他們可以在周末時(shí)將微型投影儀帶回家實(shí)現(xiàn)娛樂活動(dòng)�！�3M公司項(xiàng)目經(jīng)理Gabe Wiebenga表示，“我們也向其他廠商(如天瀚科技)提供OEM模塊�！�
除了商業(yè)和大眾化消費(fèi)市場(chǎng)外，還有一些專業(yè)應(yīng)用可以使所有這三種主要的微型投影儀技術(shù)實(shí)現(xiàn)商用。例如在低端市場(chǎng)，只有幾百個(gè)像素的小型超低價(jià)LCOS顯示板可能在大眾化市場(chǎng)應(yīng)用中流行，如兒童玩具。在高端市場(chǎng)，用于軍事、汽車、工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備的智能顯示器組可以利用激光投影儀的固定焦點(diǎn)(Focus Free)功能在汽車擋風(fēng)玻璃上顯示速度等戰(zhàn)術(shù)或?qū)崟r(shí)控制信息。即使藝術(shù)家也使用固定焦點(diǎn)功能。例如日本藝術(shù)家三上圣子，最近在日本山口藝術(shù)媒體中心展示了一種交互式視頻裝置，這種裝置在機(jī)器人手臂上安裝了6臺(tái)Microvision公司的固定焦點(diǎn)激光掃描儀，這些掃描儀可以將觀眾的活動(dòng)圖像投影到12英尺高的昆蟲眼(insect eye)的多個(gè)面上。 “我們花了很多時(shí)間使顯示器看起來比現(xiàn)有的任何產(chǎn)品更漂亮，亮度和對(duì)比度高，”Microvision公司光學(xué)/光子工程技術(shù)經(jīng)理Maarten Niesten表示，“我們還提供更寬的色域和更多的灰度等級(jí)。用戶可以看清由我們的顯示器投影出來的圖像的每個(gè)微小細(xì)節(jié)。”
今天的大眾化消費(fèi)市場(chǎng)上充斥著很多附加式投影儀——獨(dú)立部件，體積約一副撲克牌大小，可以接到筆記本電腦或智能手機(jī)上。終端用戶版本的獨(dú)立微型投影儀領(lǐng)先供應(yīng)商包括3M、Optoma Technology和臺(tái)灣天瀚科技(Aiptek)公司。3M公司使用Micron公司的LCOS顯示板，Optoma使用DLP，天瀚科技則使用3M公司的LCOS OEM模塊。
Microvision公司最近剛發(fā)布了10流明、549美元的ShowWX產(chǎn)品，這是基于激光而非LED的首款微型投影儀�！拔覀冇性S多分銷商在歐洲，并且與沃達(dá)豐開展了試運(yùn)行。”Microvision公司通信總監(jiān)Matt Nichols表示，“我們的設(shè)計(jì)贏得包括Uniden公司，他們將貼牌制造ShowWX。該公司是在自己的微型投影儀設(shè)計(jì)中使用我們模塊的一家主要OEM商�！�
3M公司最近對(duì)基于LED的微型投影儀進(jìn)行了升級(jí)改造，推出了第二代產(chǎn)品MPro 150。這款產(chǎn)品售價(jià)為395美元，輸出15流明，帶內(nèi)存和一個(gè)Micro-D插槽用于存儲(chǔ)內(nèi)容，還有一個(gè)按鈕菜單系統(tǒng)�！拔覀兪准彝瞥錾逃梦⑿�投影儀的公司，也是首家推出第二代設(shè)備的公司�！�3M公司視覺系統(tǒng)事業(yè)部項(xiàng)目經(jīng)理Steve Saxe指出，“我們的第二代微型投影儀自身就可以存儲(chǔ)投影內(nèi)容，所以用戶不必再攜帶存儲(chǔ)內(nèi)容的筆記本或智能手機(jī)，因?yàn)槟阃耆梢詮奈⑿?a href=http://projector.av-china.com/product-tyy.htm target=_blank>投影儀裝載和顯示任何文件�！�
還有許多供應(yīng)商提供其他微型投影儀型號(hào)——從戴爾到惠普——價(jià)格低至149美元。
“每種微型投影儀技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，它們的適宜性取決于市場(chǎng)或目標(biāo)應(yīng)用�！盜nsight Media公司的Chinnock指出，“MPro 150有非常好的顏色，亮度也比大多數(shù)投影儀高，還具有很好的功能和較高的分辨率。TI有好幾個(gè)芯片組用在Optoma公司的微型投影儀中，這些芯片組主要瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)和視頻應(yīng)用，同樣可以提供漂亮的顏色和取決于具體應(yīng)用的分辨率。Microvision公司推出了首款激光微型投影儀，可以提供相當(dāng)好的顏色和無焦點(diǎn)(no-focus)功能，這對(duì)易用性有很大幫助。”
不同的架構(gòu)
目前的微型投影儀要么使用基于顯示板的架構(gòu)，要么使用掃描式架構(gòu)�；陲@示板的投影儀引擎在硅片(LCOS或DLP顯示板)上對(duì)整個(gè)屏幕編碼。基于掃描的系統(tǒng)工作在對(duì)顯示器進(jìn)行逐行掃描的光柵模式下，使用微鏡將光源偏轉(zhuǎn)到特定像素位置。
在顯示板陣營(yíng)，TI是DLP芯片的唯一供應(yīng)商，但有許多老公司和新創(chuàng)企業(yè)正在制造LCOS顯示板。除了Micron外，還包括Aurora Systems有限公司、臺(tái)灣奇景光電(HiMax)公司和Syndiant公司。
DLP采用二元微鏡組成的圖像陣列，這些微鏡可以映射整幅畫面，并且只需翻轉(zhuǎn)與相關(guān)像素有關(guān)的鏡子就能隨機(jī)改變畫面的任意部分。
同樣，在使用LCOS芯片時(shí)，整個(gè)畫面可以同時(shí)被映射到微型液晶顯示器上，并隨機(jī)更新。 在掃描式陣營(yíng)，有提供單鏡雙軸掃描儀的Microvision和以色列Maradin Technologies公司，還有提供雙鏡單軸掃描儀的以色列bTendo公司。去年美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司透露正在開發(fā)基于激光器的微型投影儀。TI公司也有激光掃描技術(shù)，主要用于打印設(shè)備，不過今后也可能用于激光微型投影儀。
“根據(jù)流行需求我們選擇了DLP，但任何時(shí)候需要時(shí)我們也能做掃描鏡�！盩I公司新興市場(chǎng)業(yè)務(wù)經(jīng)理Frank Mozio表示，“當(dāng)我們啟動(dòng)微型投影儀業(yè)務(wù)時(shí)，我們同時(shí)使用帶激光器的掃描鏡和由LED提供照明的DLP創(chuàng)建原型，用戶最喜歡的是DLP/LED解決方案�！�
微型投影儀的其他主要元件就是光源——LED或微型激光器。目前LED比激光器要便宜得多，因此供不應(yīng)求。雖然激光器的亮度比LED高，但使用高強(qiáng)度LED的最亮微型投影儀在電池供電的設(shè)備(如Optoma的PK301)上也可以產(chǎn)生高達(dá)50流明的亮度。
對(duì)基于顯示板的微型投影儀來說，LED可以是白色的，用于基于彩色濾波器的顯示板(它們會(huì)把全部三種顏色同時(shí)投影到屏幕上)；也可以是紅、藍(lán)和綠三種LED，用于顏色連續(xù)的顯示板(這種顯示板在RGB三種顏色中循環(huán)，用一種顏色照明整個(gè)顯示板)。顏色連續(xù)的顯示板依賴于人類眼腦系統(tǒng)對(duì)紅、藍(lán)、綠三種顏色的平均，這三種顏色切換非�？�(360Hz)，因此看不出分離效果。
Micron公司向3M公司提供用獨(dú)特鐵電液晶代替?zhèn)鹘y(tǒng)向列液晶的顏色連續(xù)型LCOS，能在100ms內(nèi)完成紅、綠、藍(lán)圖像層的切換，而傳統(tǒng)LCD的切換時(shí)間在1ms以上。
激光器可以用來照明基于顯示板或掃描儀的微型投影儀。例如，Syndiant公司(與香港應(yīng)用科技研究院合作開發(fā))的LCOS顯示板就是由固定焦點(diǎn)的激光器提供照明，并已用于上海三鑫科技的微型投影儀模塊。這種微型投影儀模塊尺寸為39×24×7.8mm。相比之下，Microvision公司的激光掃描引擎尺寸為40×20×7mm。
激光器也能用來照明DLP顯示板，一些三菱電視機(jī)就是采用這樣的方式。
“我們不關(guān)心照明方式，設(shè)計(jì)者可以將LED或激光器與DLP一起使用，具體取決于用戶。”TI公司的Mozio指出。
基于顯示板和基于掃描儀的微型投影儀對(duì)激光器速度有不同的要求。照明DLP或LCOS顯示板只是意味著以360Hz速度從容地開關(guān)激光器。然而，對(duì)基于掃描儀的設(shè)計(jì)來說，激光器必須針對(duì)顯示器上的每個(gè)像素進(jìn)行脈沖式開關(guān)，結(jié)果導(dǎo)致MHz級(jí)的速度要求，而越快的激光器價(jià)格越貴。
綠色微型激光器是最近才推向市場(chǎng)的(來自康寧和歐司朗光學(xué)半導(dǎo)體公司)，在2011年前可能一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，而且價(jià)格奇貴。
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文章來源：中國(guó)投影網(wǎng)
