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微投影機體積持續微縮 滿足行動裝置整合需求

  • 洪千惠

使用3M光機設計方案製成之單功能微型投影機,未來以多媒體裝置的高度整合應用為主。3M

微投影技術越來越成熟,高度集成型態設計的投影光機,在功能性、投射圖像品質已達到一定程度優化,加上微投影光機的高度整合設計,目前僅要極小的機構空間就能完成整合目標,加上高度整合的設計方案,相關業者甚至只需預留模組空間、同時注意散熱設計,即可開發具微投影功能的新穎行動裝置...

顯示技術一向是行動裝置的關鍵設計,尤其是影音內容整合度較高的視聽娛樂產品,如MP4、智慧型手機、PMP等,以智慧型行動電話的整合趨勢是朝大尺寸跨界應用設計為主,像是Galaxy Note的5.3吋顯示螢幕手機,就以接近Tablet螢幕尺寸搭配手機功能獲得市場青睞。

微型投影設備可分單機型與嵌入式設計方案,單機型因為效能略低於常規投影機,單價也會較常規產品低廉。aaxa

以微機電為基礎的投影技術,因運用雷射光源,因此裝置具免調焦、光效率高等優點,較DLP需採輔助光源之投影技術,能呈現更高對比的畫面投映效果。Microvision

以MEMS搭配雷射掃描設計方案,微型投影光機模組尺寸可以做得更小。 (MicroVision)

但除了螢幕持續加大外,另一方面也有資訊、娛樂3C開始導入新穎的微投影光機,讓設備可以在不需一昧要求整合大螢幕的前提下,也能達到無螢幕限制的應用條件。要達到無螢幕勝有螢幕的設計方案,選擇微投影光機(Micro Projector)整合方案,即可讓數位相機、DV攝影機,甚至行動電話,可以輕易投映近20吋的高畫質影像。

常見行動裝置設計方案,多數設計是以導入LCD螢幕,甚至更前衛的AMOLED螢幕為主,尤其是PMP或是其他具影音處理應用的電子設備,一定能在機身找到一片顯示螢幕,但實際上整合螢幕並非最佳設計,因為螢幕越大代表設備的尺寸也必須加大,這會造成為了提升結構強度,機身勢必無法進行薄化設計,而大螢幕也會帶來更多耗電,增加裝置耗能。

採平面顯示方案看起來是行動裝置必備顯示方案,但目前更趨成熟的微投影光機模組,也將把這個刻板印象打破,尤其是IC與光學處理技術持續精進,微投影光機已可辦到僅需2~5c.c.體積就能把關鍵料件整合,可以輕易因應數位相機、DV攝影機的投影功能導入設計方案,未來手機、PMP甚至筆記型電腦,都有機會出現功能結合微投影光機的產品。

Laser Scan、DLP、LCoS 微投影技術選擇多元

尤其以嵌入式整合應用為前提所開發的微投影光機設計方案,微投影光機模組持續降低模組耗電量,同時光機尺寸獲得大幅壓縮,加上雷射投影、LED光源投影等節能技術加持,讓目前的微投影光機的設計成熟度持續增加,也吸引更多重點業者投入,包括Texas Instruments主導的DLP(Digital Light Processing)微投影解決方案、3M推展之LCoS(Liquid crystal on silicon)微投影解決方案,與Microvision主推導入Laser Scan的雷射微投影技術,實際上,台灣的應用產品多數以TI的DLP技術為主。

而微型投影技術方案,可搭配光機、控制模組形成一個投影系統, 相關方案採取相對純粹的模組化設計,光機除了投影就沒其他的功能擴充形式,而這也讓光機的應用型態定義更趨完整,即整合方僅需專心處理原有裝置的既定功能,至於微投影加值功能只要選對光機系統,在產品段直接預留升級空間即可,在設計導入微投影光機的開發難度相當低。

嵌入式光機設計方案優點多

現有微投影光機,為因應嵌入整合的功能模組設計,光機本身將所有固定零組件,全都整合在單一模塊,連光學透鏡均採固定嵌合組裝形式,將早期微投影光機區分光源段、影像處理段的小幅分離模組設計,改用高度整合型態組合,這在產品量產時可以維持更具模組化、體積微縮效益的產品設計,當投影功能出現錯誤,也可在線上快速更換、維修。

而針對嵌入整合目的設計的微型投影光機模組,整體設計也相對單純,模組外部僅預留視訊輸入處理軟板線路,同時預留供電線路,由於光機本身會產生一定程度的熱度,而光機為了讓功能更單純,多半沒有整合主動散熱,產品開發時必須針對實際的整合現況與機構空間,在設計時追加微型風扇或是其他主/被動散熱設計,來處理投影光機模組的散熱需求。

除了高度微縮與嵌入式光機解決方案外,目前投影光機的實踐技術方案,已有LCoS、DLP、Laser Scan雷射投影MEMS技術。LCoS、DLP為傳統投影技術的微縮設計產物,轉換微型投影光機設計方案後,原有標準投影機會用到的鹵素強光燈泡,為了達到微型攜帶式應用設計,必須改用LED混光或是白光LED搭配投射呈現影像。

但在投影距離、投映畫質與光機微縮成果方面,以Laser掃描搭配MEMS光處理器的應用方案,在整體表現的投影效果相對較佳,因為雷射投影為利用MEMS在矽晶片上製作可電子驅動反射鏡面結構,亦可將整個光機結構模組化設計再搭配雷射光源整合,投射畫面即以紅、綠、藍光半導體雷射直接透過MEMS電子控制鏡片反射投出,由於成像為雷射光束直接逐點反射,形成逐線、逐面的掃描畫面,因此整體光機省卻光學透鏡對焦結構,可讓光機尺寸縮得更小巧,同時投射畫面之色飽和度相對更具競爭力。