作者：Gail Overton

2006年，全球移動裝置顯示屏的銷售量超過十億個。隨著用戶不斷渴望從手機等小型移動設備中獲得大屏幕體驗，研發(fā)人員對移動投影技術顯示出了極大的興趣（見圖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。市場調(diào)研公司Insight Media的總裁chris Chinnock認為，2009年將是嵌入到手機等移動設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投影市場中進行著激烈競爭：Microvision（美國）、TI、Explay（以色列）以及Light Blue Optics（LBO，英國）。日本的Konica-Minolta公司以及佳能公司也在計劃研發(fā)移動投影技術。

圖1. 對于那些希望從手
機這樣的移動設備中獲
得大屏幕視覺體驗的用
戶來說，移動投影技術
能夠為他們提供多種收
看選擇。

投影技術主要包括掃描系統(tǒng)與成像系統(tǒng)。掃描系統(tǒng)采用一個或多個反射鏡來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。在投影技術領域，每個制造商都有其獨特的技術平臺，并且都在競相爭取盡早上市。

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以雙軸微機電系統(tǒng)（MEMS）為基礎的光掃描平臺用于顯示和像捕獲。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，從而無需使用體積較大的投影透鏡。圖像通過紅、綠、藍激光二極管生成。Microvision的設計理念在于根據(jù)每個像素的需求調(diào)節(jié)每個激光二極管的輸出光強，這樣就可以對輸出的每毫瓦功率進行管理，從而顯著降低對移動設備中其他元件造成的熱效應影響。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)運轉(zhuǎn)。

基于PicoP產(chǎn)品的移動投影設備能在電池供電的情況下工作兩個小時甚至更長，同時還能提供超過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
成到手機等移動設備中。

PicoP目前已達到848×480像素的WVGA分辨率和超過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)游戲平臺等裝置。

2007年7月，Microvision與Motorola簽署協(xié)議，為其手機應用開發(fā)PicoP投影顯示方案。預計采用PicoP的附件產(chǎn)品計劃于2008年下半年開始投產(chǎn)，嵌入PicoP的投影模塊將于2009年準備投產(chǎn)。

DLP技術
TI的DLP設備同樣采用了MEMS方式（見圖2）。DLP芯片中包含了一個MEMS反射鏡陣列，如果有數(shù)字視頻或圖形信號輸入，RGB順序彩色光源與投影光學儀器就會生成圖像，而這個圖像隨后將被投影到屏幕或其他表面上。單獨的MEMS反射鏡起到開關作用，能夠打開或者關閉每個像素。該投影技術無需進行掃描。由于每個反射鏡代表一個離散的像素，因此使用該技術可能獲得優(yōu)于其他技術的圖像質(zhì)量。

DLP投影儀具有超薄的緊湊結構，功耗低，并且不存在散斑等缺點，因此非常適用于移動投影。此外，由于DLP可以選擇使用激光器或發(fā)光二極管（LED），因此制造商無需擔心安全問題，甚至不需要使用安全標簽。DLP技術在便攜式投影系統(tǒng)中擁有良好的口碑，其較高的對比度、快捷的開關速度、較高的光學效率以及較寬的光頻范圍，使其能夠很容易地拓展到移動平臺中。最近，富士康、Sypro Optics及Young Optics三家廠商擬采用TI的DLP技術設計并制造用于移動設備的投影產(chǎn)品。

成像系統(tǒng)
Explay公司的納米投影儀采用了多項創(chuàng)新技術，投影面積可覆蓋7～30英寸。在該投影儀中，移動中的視頻信號被激光二極管和LED的混合光源通過專利構型重新生成視頻信號，該信號通過光束整形元件和去散斑裝置后（見圖3）被輸送到一臺微型顯示器上。該顯示器采用微透鏡陣列技術，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光發(fā)光二極管（價格僅為藍光激光器的1/20），以滿足相應幀速下開/關調(diào)制的最低要求。高斯光束通過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)過去散斑（EDT）裝置來消除光束的時間相干性。折疊及組合光學元件將光導入微型顯示器，并通過投影光學元件投射到屏幕上。Explay的產(chǎn)品能夠達到1級人眼安全標準，而其他產(chǎn)品僅能達到2級甚至3級標準。

圖3. Explay公司采用
的是將微型顯示器上
的圖像進行投影的技
術。這僅僅是面向移
動投影市場的多種技
術之一。

2007年10月，Explay與韓國Iljin Display公司簽署了價值數(shù)百萬美元的戰(zhàn)略協(xié)議，以加速其個人投影儀向各種消費電子產(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。Explay還與醫(yī)療成像公司Luminetix簽署了一項開發(fā)一種超小型移動投影儀、并將其商品化的合作協(xié)議。據(jù)悉該裝置將成為Luminetix開發(fā)的VeinViewer產(chǎn)品的關鍵部件。

2007年5月，Explay的首臺“oio”納米投影儀在美國加州長灘（Long Beach）舉辦的顯示器學會暨展會“SID 2007”上首度亮相，預計商用產(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。“全息”一詞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）微型顯示器上進行顯示。當使用相干的紅、綠、藍激光照明這些全息圖時，所需的二維圖像就能通過衍射過程得以形成。 [!--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將光精確地引導到所需的位置。此外，該技術允許激光器的調(diào)制頻率可以比掃描系統(tǒng)小幾個數(shù)量級，這將顯著降低功耗。由于不管距離投影儀多遠圖像都保持在焦點位置，因此無需對聚焦進行控制，并且圖像能夠無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（圖像離開投影儀出射孔徑的角度）可以超過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，同時還能達到人眼可接受的激光安全標準。

圖4. LBO公司的全息激
光投影系統(tǒng)的尺寸僅為
5cm3。通過無線連接到
手機或其他移動設備的
微型投影儀附件，能夠
顯示移動電視畫面。

由于全息圖案并不是所需圖像的等大復制，因此該系統(tǒng)對微型顯示器像素失靈的容許度極高，這對于那些諸如汽車以及飛機平視顯示器等對安全要求極高的應用至關重要。LBO還在“SID 2007”上演示了全息方法能夠結合多種內(nèi)建去散斑技術。LBO系統(tǒng)也沒有移動部件和投影透鏡。此外，由于特征尺寸越小，衍射效應就越有效，因此LBO系統(tǒng)非常適合制造體積小到5cm3的小型光學設備（見圖4）。

據(jù)悉LBO最近已投入2600萬美元資金來加速激光投影產(chǎn)品的開發(fā)，預計首款產(chǎn)品將于2008年第四季度上市。

參考文獻
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).