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微型投影光引擎技術 進攻車用HUD、特殊應用市場

  • 洪千惠

微型投影機光引擎發展業者,已開始建構車用HUD的微型投影應用解決方案,目前技術能力可以在曲面玻璃進行動態內容投映,搶食車用電子應用商機。microvision

微型投影技術已趨近成熟,但3C產品整合應用潮流並未帶起應用熱潮,即便出現部分DV、DC整合微型投影應用,加上初期單機版本的微型投影機仍有單價較高、效能有限問題,微型投影光引擎將發展目標轉向高級車HUD應用,為汽車提供全彩投射行車參考資訊應用架構,此外,越來越多的消費性電子產品,相繼推出整合微型投影應用嵌入式應用產品...

微型投影機的主要技術,除了LCoS(Liquid Crystal on Silicon)及數位光源處理DLP(Digital Light Process)兩種外,還有美商Microvision研發的雷射光源掃描式微機電MEMS技術、英商Light Blue Optics發展的全像術雷射投影HLP(Holographic Laser Projection)等。

微型投影光引擎體積小、耗能低,可因應車用需求整合所需的操駕輔助應用設計,改善現有車用HUD的使用限制。3M

雷射、LED混合光源搭配MEMS技術,可讓微型投影光引擎的體積大幅縮小,因應不同的設計整合需求。Microvision

微型投影光引擎體積相當小巧,導入車用電子應用,可以發揮小巧的關鍵應用價值。Microvision

Light Blue Optics的Light Touch微型投影產品,基本上是結合影像投影與虛擬畫面觸控的二合一方案,有別於傳統投影機的應用情境。Light Blue Optics

Light Blue Optics亦有推廣微投影整合人機介面的應用方案,可導入如餐廳的點菜系統應用情境。Light Blue Optics

微型投影相關技術趨於成熟

雖然目前微型投影機技術,在光引擎、光源各方面發展已趨近成熟,但實際上市場在微型投影機的光引擎成本較高,以單機型態推出的微型投影機,不是高亮度、高解析度機型的單價過高,就是強調輕薄、小型化設計的產品在投影畫質與亮度無法滿足商業應用需求;直至2012年之前,微型投影技術一直存在各方面技術發展日趨成熟,但相關應用卻難以打入主流應用的局面。

而微型投影機的普及關鍵,在於光引擎(optical engine)的量產成本是否能透過技術或是導入方案的成本壓縮,而令微型投影機在面對大眾市場挑戰時更具成本優勢,否則現有的各式顯示方案在屏幕成本持續下滑、屏幕尺寸/效能相對提升下,使用者對於市場位置尷尬的微型投影機應用發展,短期內難有大幅度的成長趨勢出線。

過去微型投影技術,因為其技術微縮特性而廣受應用市場期待,但實際上卻受制於成本與技術瓶頸影響期發展速度,原本市場預期在2010年可能為微型投影應用熱潮,但實際上檢視2010年產品出貨表現並不樂觀,一方面是產業對整體市場預測過度期待與樂觀,另一方面是微型投影的實際應用效能仍有相當大改善空間。

模組化設計簡化產品開發難度 便於開發各式創意產品

從成本角度檢視,微型投影光引擎的模組成本,是此項前衛技術能否開花結果的重要關鍵,微型投影機光引擎單價自2009年高於50美元、2011年降到40美元以下,此價格降幅初期僅能在單機型的產品開始出現導入需求,但並未能引爆市場需求,若能將光引擎成本壓低至30美元以下,尤其對於手機應用型態的嵌入式光引擎應用方案,將可讓相關技術在應用市場打開成長動能。

就從供應面觀察,微型投影技術產業的整體成長動能來源,不僅是自光引擎價格下修的成本改善外,光引擎的尺寸縮小、發光效率提升、光引擎散熱熱處理能力...等技術重點改善,也能讓微型投影的應用市場發展加速,甚至是如智慧型手機、數位相機、DV攝影機或是概念正醞釀爆發的車用HUD(head-up display)應用方案,都將會為微型投影的未來應用開創新局。

微型投影創意應用概念發燒

以微型投影的發展路徑檢視,多數的業者產品發想概念,大多是自傳統投影機小型化設計方案為出發,似乎是沒來由地進行產品縮小設計工程,實際上這種微縮設計、相同應用情境的產品設計,會讓產品陷於新/舊產品的比較泥淖,微型投影機若對比常規設計投影機,在技術規格、投影畫面肯定無法相比,也就造成初期單純做單機應用的微型投影機周邊市場發展遲滯的主因。

反而是從新概念重組投影應用的設計方案,顛覆用戶對投影機的應用概念,進而可以創造產品另一種應用期待,也不會讓新技術落入規格與比較之爭。例如,Light Blue Optics將微型投影技術與觸控人機介面進行整合,將微型投影技術方案設計成可以投影虛擬鍵盤、與訊息呈現區域投射在桌面上的Light Touch產品設計,加上Light Touch可以感知用戶的觸按互動,等於用戶可在完全無實體鍵盤環境下透過投影創造出虛擬鍵盤,提供行動裝置可擁有近似實體鍵盤的輸入環境。

Light Touch可產生約10吋WVGA(800 x 480)影像,同時觸控人機介面機制為透過紅外線掃描感應建構技術底層,另單機設計的Light Touch同時內建記憶體、支援MicroSD記憶卡擴充,也可能發展與行動裝置整合的嵌入式應用。

微投影前進汽車產業 為高級車提供HUD應用環境

目前微型投影技術,在早先雷射光源、LED光源、MEMS或是DLP光引擎的核心技術競爭尚還在持續競爭,但微型投影機產品化的壓力卻絲毫不減,早期以單機型態推出的微型投影機在市場銷售並未出現熱潮,發展微型投影光引擎的業者為了擴大市場,已開始將推廣觸角擴及汽車產業,為高級車市場提供彩色HUD抬頭顯示器升級選擇。

HUD抬頭顯示器,在以前是坦克、戰鬥機等戰爭機器,大多會設置在前方或頭盔內的一種微型顯示器,藉以輔助操控者不需低頭、即能檢視操控設備、武器的關鍵控制資訊,一般是以偏光玻璃或投影方式呈現內容。以往這種以戰鬥目的設計的顯示器,可讓操駕者省掉數秒鐘的儀表檢視時間,而這幾秒即為對戰的重要關鍵。

原本針對隨身投影行動商務應用方案開發的微型投影機,一方面微型投影的投射範圍,受限於光引擎的輸出亮度有限,投射範圍約在10~20吋之間,在商務實用性受到考驗,而光引擎業者嘗試將光引擎用於汽車產業,為高級車打造如同戰鬥機、坦克應用的抬頭顯示器,搭配汽車電腦呈現行車資訊,甚至將導航內容直接投射在汽車前擋風玻璃,營造更直覺的行車體驗。

目前微型投影光引擎主流業者,如Microvision、TI已針對現有的微型投影方案,整合車用HUD技術方案,例如TI即相當積極,將旗下光引擎導入Mercedes-Benz、Audi概念車設計方案鐘,在2012 CES展也有展出以DLP技術整合之HUD概念車款。

微型投影車用HUD方案 連機車都能用

而Microvision推出的HUD方案,也有針對GP賽車應用場合製作的更具微小化的賽車頭盔式HUD應用,將投射車況、導航指示、路況訊息集中在頭盔內約1~2吋的HUD投射畫面,相較現有採LCD投射的汽車擋風玻璃型態或是頭盔型的HUD設計方案,因為投射式的微型投影畫面,可依據擋風玻璃或頭盔區度調整投映畫面的效果,針對弧形表面進行呈現比例調整,甚至輕鬆做出超越LCD屏的高亮度投射畫面與3D圖像,突破投影螢幕的材質與表面特性限制。

此外,新一代利用微型投影技術開發的HUD解決方案,因為微型投影機本身即具備完善之動畫投映品質,不管DLP或雷射MEMS微型投影技術,可滿足全動態影像的投射需求,尤其是光學處理投映畫面可在內部影像處理即產生可因應投射曲面微調的映像,可輕鬆導入車用HUD應用需求。

此外,微型投影技術本身耗能相當低,可以選用LED光源或雷射光源,因為投射面相對較小,多數都會優先選擇LED光源為多,整體耗能並不會造成車用電子過度負荷,亦不會影響車行安全。尤其是現有微型投影方案,可以達到5公尺清晰投射畫面,用於車用前擋風玻璃應用綽綽有餘,另外微型投影技術整合之HUD還可清晰呈現儀表板的所有資訊,包含目前車速、油耗、巡航資訊等,減低需低頭檢視行車資料造成危險的可能性,未來還可能結合聲控或手勢控制,與車用娛樂系統進行整合,滿足現代人的科技用車需求。