

目前,市場上主流的商用及家用投影機主要采用3LCD和DLP技術,這些產品主要使用傳統的高壓汞燈等光源,這類燈泡光源雖然在亮度上可以滿足使用要求,但是在功耗和發熱量方面卻往往比較驚人,這嚴重制約了投影機體積的進一步減小,使投影機一直無法摘下“笨重”的帽子。更為重要的是,傳統投影機燈泡的使用壽命往往很短,通常使用5000小時左右亮度就可能降至最初的一半,需要進行更換。在使用不當的情況下,燈泡的壽命還可能急劇縮短,而更換燈泡的價格往往較高,因此傳統投影機的單位時間使用成本通常高得嚇人。即便有些入門級傳統投影機的價格已經降至3000元以下,但對于很多普通用戶來說仍舊是使用成本偏高。
為了讓投影機擁有更大的發展空間,新型固態光源的掌上投影機產品開始出現。事實上,自2008年奧圖碼推出全球第一款PK101掌上投影機開始,掌上微型投影機就已經開始嶄露頭角,并掀起了市場上的不小震動,可裝在口袋里隨身攜帶的大畫面顯示設備幾乎是每個用戶所渴求的。但當時產品在分辨率(480×320)和亮度(10lm)上都存在不足,因此在最近幾年并沒有成為市場上的主流產品。而經過幾年的發展,DMD芯片的上游廠商TI(德州儀器)正式在2011年美國CES上發布了720p的DLP Pico芯片,將掌上微型投影機帶入了高清時代。2011年行業內的重量級廠商均紛紛推出了基于該芯片的高亮度產品。而在2012年美國CES,搭載各種DLP Pico技術的新概念投影產品紛紛出現,微型投影進入井噴時代。
解讀掌上投影
顧名思義,微型投影機最大的特點就在于體積小巧,今年展示的最小微型投影機已經做到半張名片的大小,厚度也僅為5mm左右,可以直接連接智能手機和平板電腦,將這些設備屏幕中的畫面投射出來。微型投影機之所以能夠將體積做到那么小,關鍵在于它采用了與傳統投影機完全不同的結構。它更像是3LCD投影機和單片DLP投影機兩者結構的結合品。
傳統的3LCD投影機采用了3片LCD,每片LCD前都被加入了顏色不同的濾色片,即紅、綠、藍。LCD液晶面板通過控制每個液晶單元旋轉來影響光線的通過情況,燈泡的光線通過鏡組被分成3束分別穿過3片LCD,并最終被匯聚在一起透過鏡頭投射出來,當需要在屏幕中央投射一個綠點時,對應綠色濾光膜的LCD面板中央的液晶單元將處于光線通過狀態,類似的通過將3片LCD的光線匯聚在一起最終將獲得彩色的圖像。
而普通DLP投影機的成像原理則與3LCD投影機完全不同,DLP投影機中的DMD芯片實際上是一組排列整齊的小鏡子,每個小鏡子對應屏幕上的一個像素點,DMD芯片可以控制每個小鏡子進行角度上的快速偏轉,以將來自于燈泡的光線反射到鏡頭光路上并最終投射出來。為了加入顏色,投影機內部會有一個色輪在高速旋轉,當屏幕中央需要一個綠色點時,要等到色輪中的綠色剛好轉到光路中。此時DMD芯片中央的小鏡子就會偏轉將光線反射出來并在屏幕上呈現出一個綠點,類似地借助色輪上的不同顏色段,最終在屏幕上形成彩色的圖像。
無論是3LCD還是單DLP標準的投影機在光路結構上都相對比較復雜,而且兩者成像用的液晶面板或DMD芯片體積都相對比較大,通常在0.5~0.6英寸左右,因此它們很難在目前的基礎上進一步縮小體積。而微型投影機則取兩者之長,它采用了類似3LCD的分色設計和普通DLP投影機的反射式原理,在結構方面微型投影機引入最大的兩個改進分別是使用了尺寸更小的DMD芯片和LED固態光源。
超小尺寸DMD芯片是微型投影機體積得以縮小的核心因素,這類產品采用的DMD成像芯片要遠比普通的DMD芯片小很多,例如奧圖碼PK101的DMD芯片尺寸僅為0.17英寸。即便是目前具備高清分辨率的720p微型投影機所采用的DMD芯片也不過有筆尖大小,這樣的體積足以保證投影機廠商能夠制作出裝入口袋的產品。
微型投影結構上另外的一個特點是采用了LED固態光源,每個微型投影機中都配備了紅、綠、藍3色LED燈珠,它們借助一個簡單的X型鏡組將光線匯聚在一起投射到DMD芯片上,再經過DMD芯片將光線經過鏡頭反射至屏幕。LED光源具備高速開關特性,它可以與DMD芯片上鏡組的動作相互配合,實現彩色畫面。例如同樣是在屏幕中央呈現一個綠點,微型投影機中綠色的燈珠會亮起,同時DMD芯片中央的小鏡子會相應地偏轉一定角度,即可將綠色的光線投射到屏幕上。三色燈珠配合DMD芯片的動作依次亮、滅,最終即可完成畫面的呈現。
微投的威力
微型投影機所采用的結構與傳統投影機相比具備很多優勢。首先微型投影機的工作壽命可以很長,目前的LED光源可以保證正常工作30 000小時以上,這也就意味著在產品的整個生命周期中用戶完全不必考慮光源老化更換的問題,用戶在使用產品的過程中幾乎不會有任何后期燈泡購置成本。另外,由于DMD芯片采用反射式結構,所以鏡片的物理特性會十分穩定,不會像LCD面板那樣,在長期燈泡高溫照射后出現老化發黃、影像成像質量差的現象。這也使得微型投影機不必像3LCD投影機那樣需要定期進行空氣濾網的清潔和維護。
其次,微型投影要遠比采用傳統燈泡的投影機“皮實”,傳統的燈泡雖然亮度較高,但是在點亮的過程中燈泡的燈絲會處于半熔化狀態,在這種狀態下燈泡會變得十分脆弱,如果投影機受到震動,燈泡輕則減壽,重則直接損壞。這導致用戶在使用過程中要受到很多限制,例如在開啟投影機時要等待燈泡預熱達到最佳亮度,在關閉投影機時要等待燈泡冷卻,而且在關閉投影機后不能馬上再次開啟。另外,傳統投影機無論是吊裝還是擺放使用都要放置在一個穩固的地方,因此對使用環境的要求往往十分苛刻。而LED燈珠則完全沒有這些問題,我們可以像使用手電筒一樣對它進行隨意開關,使用中也無需擔心震動等因素,用戶完全可以根據需要把它隨意擺在任何位置,甚至手持也不成問題。
另外,微型投影機具備更好的節能特性,LED燈珠雖然目前在最高亮度上還遠不能與普通的高壓汞燈相媲美,但是它的發光效率卻要比傳統燈泡高很多,去年年中LED的發光效率在實驗室中已經被提升至231lm/W。發光效率高有著諸多好處,光效高意味著電能可以被更多地轉換成光而不是熱量,也就是說整個系統的散熱負擔不會很大,小風扇甚至無風扇都可以保證系統正常工作。因此微型投影機不僅可以將體積做得更小,而且噪音水平也要比傳統投影機低很多。高發光效率還會讓整個系統的功耗更低,這使得微型投影機可以被設計成采用電池供電,能在移動的過程中使用,也就有機會被集成到各種移動設備中,如手機、筆記本電腦等。
明天不只是投影
結構使微型投影機擁有了無可比擬的小巧體積,不過與體積縮小相比,更重要的是產品體積縮小后,投影產品形態變化上存在無限可能。在微型投影概念的幫助下,投影機將徹底有機會脫離傳統的方盒子形態,走入所有需要呈現大尺寸畫面的產品中。
就像我們前邊所說,目前微型投影機的兩個關鍵短板已經逐步補足,在TI的努力下,DLP Pico在保持小巧體積的情況下像素密度不斷提高,高清分辨率已經完全能夠滿足絕大多數日常使用的需求;另外,LED固態光源的每瓦亮度正在不斷提升,目前掌上型投影機的最大亮度已經達到500lm,這樣的亮度水平在室內拉上窗簾的情況下已經完全可以滿足使用需求。因此,目前市場上的微型投影機產品已經具備了較高的實用價值。一些設計思路巧妙的產品已經打開了一定市場,例如作為iPhone手機背夾的微型投影機,在2011年上市后就受到了很多iPhone用戶的熱捧。
不過與之相比,更令人振奮的是,微型投影產業化分工的態勢正在逐漸形成。過去,投影機領域由于牽涉到大量的光學設計,具有較高的技術壁壘,因此投影機往往都是由這一領域的傳統廠商生產,產品形態相對單一,應用領域也比較狹窄,早期的微型投影機產品也都是由這些廠商設計和生產。但是在2012年美國CES上我們看到這種格局正在被慢慢打破,隨著微型投影技術的逐漸成熟,這一領域開始出現不生產成品而是借助TI的DMD芯片生產基本成像模塊的廠商。也就是將DMD芯片、LED燈珠和鏡頭成像單元封裝在一個模塊中,制成行業內常說的“光機”。
“光機”模塊的出現能夠大幅增加微型投影機市場中的玩家,行業內所有具備消費數碼產品設計能力的廠商借助這種獨立的“光機”模塊都可以輕易地進入這一領域。它們只需要使用這種標準的模塊即可獲得穩定的投影質量,只需圍繞這種標準“光機”模塊進行外圍功能和外形設計,即可制作出功能各異的具備投影功能的數碼產品,因此今年我們已經看到一些消費數碼產品的生產廠商如愛國者推出了自己的投影機產品。標準化生產和使用“光機”帶來的另外一個好處是微型投影機模塊的價格能夠快速走低,這使得目前的傳統產品融入投影功能后成本不會提升太多,也就能夠更容易地被消費者所接受。
總之,在TI和LED光源廠商的努力之下,微型投影產品正在迎來新的發展階段,產品的成熟度和實用價值正在逐步提高,價格也正在變得更合理。2011年年中上市的一些高清微型投影機在售價上已經達到甚至低于目前的傳統投影機。由于微型投影機具備光源無需后期更換的先天優勢,因此在價格上的優勢也開始顯露出來。隨著模塊化光機行業的發展,未來將有更多玩家加入其中,微型投影機也將呈現出更多的形態和樣式,投影二字的概念也將被重新定義。
“跟據我們的預測,2012年新一代投影機(接近500lm)的全球市場規模將比2011年翻一番。”
——William Coggshall博士 投影機市場研究機構PMA總裁
聲音
隨著微型投影機產品的日趨成熟,Pico產品的種類將逐漸發展和擴大。并且,隨著制造商可獲得的DLP Pico芯片的選擇增多,它們將為消費者提供更多令人興奮的產品。我們非常自豪能夠率先為各類消費者提供讓內容變得更實用、更具娛樂性的方案。我們能夠取得這樣的成就與我們的品牌商和合作伙伴有著密不可分的關系,通過與他們的合作,消費者幾乎能夠隨處發現DLP Pico技術,幾乎每天都能夠使用這項技術。
——Frank J. Moizio 德州儀器
DLP微型投影事業部經理
多彩微投影
微型投影機在形態上早已擺脫了傳統投影機方方正正的概念,在2012年美國CES上各種新概念的投影產品令人眼前一亮。
1. 集成Android系統的微型投影機可以直接聯網播放各種在線視頻;
2. 尼康集成投影機的數碼相機可以直接將剛拍好的照片投影出來;
3. 附帶投影功能的鍵盤,可以連接iPhone等設備,將手機變成一個高效辦公設備;
4. 集成投影功能的手機在體積上已經與目前的主流手機區別不大;
5. 可裝在iPhone背面的投影機,在不進行投影時,投影機內部的電池還可以為手機充電;
6. 酷似變形金剛的投影機,折起來只有手機大小,展開后可以連接iPhone,提供投影和手機支架等功能;
7. 僅有半張名片那么大的超小型投影機,預計今年將在國內上市;
8. 專為iPad等平板設備設計的投影產品,三角形的造型還可以作為平板電腦的支架使用;
9. 投影機將不再只是作為一個獨立模塊存在,隨著微型投影機價格的下降,未來的投影模塊可能被集成到各種設備中,比如兒童玩具。