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微型雷射投影机技术与发展趋势分析

2009-12-30 16:30
风频浪劲
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  近年来,随着多媒体手机、行动电视、数位相机与摄影机、电子游戏机、行动式多媒体播放器等行动式电子产品的普及,培养消费者在行动装置上观看多媒体资料的习惯与摄录影,也刺激消费者对于多媒体资料的需求。然而,为携带方便,目前终端产品的萤幕尺寸对于消费者而言还是太小,无法长时间透过荧幕观看多媒体资料,因此,催生微型投影机的商机及需求。

  目前微型雷射投影已被市场研究机构视为下一世代的杀手级应用产品,且其整合的光机电技术,被公认为最有商业价值的新技术开发领域,将对包括手机在内的消费性行动电子产品生态产生重大变化,所以手机一旦内建微型雷射投影机,即可取代传统笨重的投影机,对于生活的便利、商业的需求将会有极大的帮助。 

  雷射光较LED具备更多优势 

  表1为微型投影机相关的技术的整理比较。技术原理其实都很类似,皆是由光源出发,经过模组端诸如微型扫描反射镜(MEM)、硅基液晶(LCoS)、液晶显示器(LCD)或数位微镜装置(DMD)的处理(前者为新技术、后三者为现有技术),再经过光学系统投影到荧幕上,呈现出色彩丰富的平面影像。以上的分类归纳到最顶层源头,大致可由光源部分分为二大类--发光二极管LED与雷射Laser。


表1 微型投影机相关技术比较表


  微型LED投影机成本高、良率低,就DMD来说,需要百万组微振镜,一个镜子只能显示一个画素,设计愈多才能显示更多的画素,造成制程难度与成本增加。且每一款LED投影机光机设计复杂,需要复杂的光学系统进行聚焦,造成体积大、耐摔性差,而不易置入行动电子产品中。微型雷射投影机只需要一片微型扫描镜,即可扫描出很多画素,而且设计的扫描镜,若具更高频与更大角度,就可具备高阶显像的成本优势。再者,其扫描方式的最大好处是没有镜头与对焦问题,投影机任意摆设皆可,雷射光投影出去,在任何的平面上就形成影像,不须如LED投影机还要旋转镜头调整焦距,所以光机架构非常简单,目前微型化于行动电子产品的可能性最高,而且,扫描镜是经由微机电制程批次量制造,可大幅降低成本。 

  另外,在色彩表现与效能消耗方面,雷射光因具有高指向性同调光,在空气中传播时不易被干涉,所以能将光传递至远处,其发光频谱亦较LED窄。雷射的发光频谱半高宽(FWHM)不到1纳米(nm),而LED半高宽却高达50纳米,所以在色彩的表现上,雷射光色纯度较佳,比LED锐利饱满。又雷射的电光转换效率高,与同样的发光波长比较,雷射会将输入的电几乎全部转换成光;LED会将输入的电转换成发光频谱较宽的光,而且还须要靠光学系统收集漫散的光源,LED的光电转换效率明显较差。因此,与LED总体比较起来,雷射作为投影机的光源会比LED有较佳的效率与省电性,且产生的热也比较少,随着红绿蓝(RGB)光三原色到齐,全球将掀起雷射显示的热潮,在未来光电产业中,半导体雷射将具有举足轻重的地位。 

  雷射光源于微型投影架构中扮演重要角色 

  微型雷射光机引擎各个元件设计与摆置如图1所示,主要由RGB雷射源、分光镜(Dichroic)、扫描镜(Scanning Mirror)、基座(Base)四部分组合而成。微型雷射光机引擎运作时,由于分光镜所镀之镀膜层对红光不起反射作用,因此红光会直接穿透两片分光镜;绿光会于到达前一片分光镜时呈90度角反射,而于另一片时呈现穿透状况;蓝光会在到达分光镜时,呈90度角反射,最后,三原色光源呈现溷光状态,到达扫描镜片时,再呈90度角反射而投影到显示屏幕。当扫描镜片开始作动时,会有±10o~±15o的扫描角度(依各家厂商之规格而有所不同),此时,在屏幕上就会由混光的投射点扫描变成二维的混光投射面,达到全彩投影的效果。以下分别介绍微型雷射光机引擎各组成元件。

图1 微型雷射投影的光机引擎架构图

  

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