移动投影技术正在蓬勃发展

作者：Gail Overton

2006年，全球移动装置显示屏的销售量超过十亿个。随着用户不断渴望从手机等小型移动设备中获得大屏幕体验，研发人员对移动投影技术显示出了极大的兴趣（见图1）。[1]目前，三菱、三星以及LG电子公司已经生产出单机版“袋装”投影产品，并且都采用了德州仪器（TI）的数字光处理（DLP）技术。市场调研公司Insight Media的总裁chris Chinnock认为，2009年将是嵌入到手机等移动设备中的微型投影仪发展的重要一年。目前，至少有四家主要的制造商正在移动投影市场中进行着激烈竞争：Microvision（美国）、TI、Explay（以色列）以及Light Blue Optics（LBO，英国）。日本的Konica-Minolta公司以及佳能公司也在计划研发移动投影技术。

图1. 对于那些希望从手
机这样的移动设备中获
得大屏幕视觉体验的用
户来说，移动投影技术
能够为他们提供多种收
看选择。

投影技术主要包括扫描系统与成像系统。扫描系统采用一个或多个反射镜来扫描激光束以形成完整的像；成像系统将像从微显示器传递到观察平面上。在投影技术领域，每个制造商都有其独特的技术平台，并且都在竞相争取尽早上市。

扫描系统
Microvision公司称其PicoP产品是“世界上最薄并且功耗最低的投影仪”，这主要得益于其采用了一个以双轴微机电系统（MEMS）为基础的光扫描平台用于显示和像捕获。通常投影系统使用的MEMS阵列中，一幅像的每个像素都有一面反射镜。与此不同，PicoP仅使用一面反射镜在显示屏上逐像素扫描成像，从而无需使用体积较大的投影透镜。图像通过红、绿、蓝激光二极管生成。Microvision的设计理念在于根据每个像素的需求调节每个激光二极管的输出光强，这样就可以对输出的每毫瓦功率进行管理，从而显著降低对移动设备中其他元件造成的热效应影响。与此相反，其他的一些系统不论显示什么内容，都需要光源连续运转。

基于PicoP产品的移动投影设备能在电池供电的情况下工作两个小时甚至更长，同时还能提供超过10流明的亮度。

图2. TI的微型投影仪包
括基于MEMS阵列的DLP芯
片，以进行二维图像投
影。显示器尺寸可以比
光盘还小，非常适于集
成到手机等移动设备中。

PicoP目前已达到848×480像素的WVGA分辨率和超过320×240像素的QVGA分辨率。这已经接近DVD画质并且足以支持笔记本、iPhone以及互联网游戏平台等装置。

2007年7月，Microvision与Motorola签署协议，为其手机应用开发PicoP投影显示方案。预计采用PicoP的附件产品计划于2008年下半年开始投产，嵌入PicoP的投影模块将于2009年准备投产。

DLP技术
TI的DLP设备同样采用了MEMS方式（见图2）。DLP芯片中包含了一个MEMS反射镜阵列，如果有数字视频或图形信号输入，RGB顺序彩色光源与投影光学仪器就会生成图像，而这个图像随后将被投影到屏幕或其他表面上。单独的MEMS反射镜起到开关作用，能够打开或者关闭每个像素。该投影技术无需进行扫描。由于每个反射镜代表一个离散的像素，因此使用该技术可能获得优于其他技术的图像质量。

DLP投影仪具有超薄的紧凑结构，功耗低，并且不存在散斑等缺点，因此非常适用于移动投影。此外，由于DLP可以选择使用激光器或发光二极管（LED），因此制造商无需担心安全问题，甚至不需要使用安全标签。DLP技术在便携式投影系统中拥有良好的口碑，其较高的对比度、快捷的开关速度、较高的光学效率以及较宽的光频范围，使其能够很容易地拓展到移动平台中。最近，富士康、Sypro Optics及Young Optics三家厂商拟采用TI的DLP技术设计并制造用于移动设备的投影产品。

成像系统
Explay公司的纳米投影仪采用了多项创新技术，投影面积可覆盖7～30英寸。在该投影仪中，移动中的视频信号被激光二极管和LED的混合光源通过专利构型重新生成视频信号，该信号通过光束整形元件和去散斑装置后（见图3）被输送到一台微型显示器上。该显示器采用微透镜阵列技术，能将光调制器的效率从25%提升到60%，所成的像通常位于投影透镜的焦点位置。

Explay的混合光源能够利用现成的低成本绿光二极管泵浦固态（DPSS）激光器、红光激光器阵列以及蓝光发光二极管（价格仅为蓝光激光器的1/20），以满足相应帧速下开/关调制的最低要求。高斯光束通过折射和衍射光束整形之后，形成均匀的矩形光束，并且尺寸与微型显示器相同。此后，整形光束经过去散斑（EDT）装置来消除光束的时间相干性。折叠及组合光学元件将光导入微型显示器，并通过投影光学元件投射到屏幕上。Explay的产品能够达到1级人眼安全标准，而其他产品仅能达到2级甚至3级标准。

图3. Explay公司采用
的是将微型显示器上
的图像进行投影的技
术。这仅仅是面向移
动投影市场的多种技
术之一。

2007年10月，Explay与韩国Iljin Display公司签署了价值数百万美元的战略协议，以加速其个人投影仪向各种消费电子产品中的集成。Iljin Display生产的微型显示器基于Explay的1-LGD专利技术。Explay还与医疗成像公司Luminetix签署了一项开发一种超小型移动投影仪、并将其商品化的合作协议。据悉该装置将成为Luminetix开发的VeinViewer产品的关键部件。

2007年5月，Explay的首台“oio”纳米投影仪在美国加州长滩（Long Beach）举办的显示器学会暨展会“SID 2007”上首度亮相，预计商用产品将于2008年下半年上市。

全息激光投影
LBO公司的微型投影仪采用了一种全新的投影方法——全息激光投影。“全息”一词并不是描述所投影的图像，而是指投影的方法。LBO的专利算法能够将所需的二维图像转化为衍射图案，即全息图。这些全息图在相位调制硅基液晶（LCOS）微型显示器上进行显示。当使用相干的红、绿、蓝激光照明这些全息图时，所需的二维图像就能通过衍射过程得以形成。 [!--empirenews.page--]

常规的成像投影系统阻挡光以形成黑暗区。与之不同，LBO的全息激光投影技术将光精确地引导到所需的位置。此外，该技术允许激光器的调制频率可以比扫描系统小几个数量级，这将显著降低功耗。由于不管距离投影仪多远图像都保持在焦点位置，因此无需对聚焦进行控制，并且图像能够无失真地投影到曲面或是成一定角度的表面上。投影仪的内置投影角（图像离开投影仪出射孔径的角度）可以超过100°，从而在距离投影仪出射孔径很近的位置就能产生很大的图像，同时还能达到人眼可接受的激光安全标准。

图4. LBO公司的全息激
光投影系统的尺寸仅为
5cm3。通过无线连接到
手机或其他移动设备的
微型投影仪附件，能够
显示移动电视画面。

由于全息图案并不是所需图像的等大复制，因此该系统对微型显示器像素失灵的容许度极高，这对于那些诸如汽车以及飞机平视显示器等对安全要求极高的应用至关重要。LBO还在“SID 2007”上演示了全息方法能够结合多种内建去散斑技术。LBO系统也没有移动部件和投影透镜。此外，由于特征尺寸越小，衍射效应就越有效，因此LBO系统非常适合制造体积小到5cm3的小型光学设备（见图4）。

据悉LBO最近已投入2600万美元资金来加速激光投影产品的开发，预计首款产品将于2008年第四季度上市。

参考文献
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).