最新微型投影技术与产品特点分析

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商品详细描述
2010年至今,微型投影技术随着DLPLCoS显示技术在制作工艺的深度发展,尤其是DLP研发出720p级别的微型DMD芯片,与LED、混合激光光源的技术突破,使得微型投影显示设备的输出亮度从最初的仅为510流明,提升到如今配备投影功能的数码设备的2030流明,而微型投影机更达到300550流明,真正进入实用阶段,能适应更多复杂的光线环境。微型投影设备根据不同的应用与体积,可以分为具备微型投影功能的数码设备、手持式微型投影机、口袋式微型投影机以及便携式微型投影机。
  微型投影技术两种主要的核心显示芯片技术
  微型显示芯片技术是微型投影技术的关键,目前主要包括DLPLCoS两大类,前者属于机械式微镜技术,后者则为反射式液晶技术。凭借在物理分辨率上的优势,DLP已经成为微型投影设备所采用的主要核心技术。
DLP为数字光处理技术Digital Light Processing的英文缩写,也称为空间光线调节器,由美国T.I德州仪器公司所研发,至今所有民用级别的DLP显示设备都是由它提供。DLP技术的核心为DMD数字微镜芯片。DMD是在半导体芯片上布置一个由无数块微镜片所组成的矩阵,每一块微镜片控制画面成像中的一个像素,也就是说微镜片的数量等于画面的物理分辨率。DMD芯片的工作原理是纯机械的方式,芯片上的微镜片会随着输入信号的变化而改变镜片的倾斜角度,从而形成开与关两种状态,使得DMD芯片反射出的光线呈现出黑白过渡之间的各种灰度,从而形成画面。
 DLP技术进入微型投影领域的时间并不长,从2009年德州仪器开始推出DLP Pico微型芯片,到2011年在CES大展上推出全新的DLP Pico HD高清微型芯片,分辨率从最初的800×600提升至1280×800,可以轻松应对720p的高清显示需要,让微型投影设备进入到高清时代。在此以后的两年多时间里,不少厂商开始推出基于这款微型芯片的高清微型投影机,配合新式的固态光源技术,亮度方面取得了重大突破,另外还加入无线流媒体传输与3D投影等功能,也推进了微型投影的多元化发展。
对于LCoS技术,在此也作简单分析,毕竟市场上仍然有不少采用该款芯片的微型投影设备。LCoS为光硅晶技术Liquid Crystal On Silicon的全称,实际上就是反射式液晶技术。相对于玻璃基板的透射式液晶技术LCDLCoS的基板为半导体材料硅。而相比DLP技术,由于采用标准液晶封装工艺,可通过玻璃印刷实现电路制造,成本的优势是非常明显的,良品率也更高。此外,发热量小也是另外一个重要优势,特别在手持式微型投影设备上更为突出。因此分辨率不高的微型投影设备几乎都采用LCoS技术。LcoS的工作原理是通过微电路控制电压使液晶发生扭转,通过液晶对偏振光的控制,实现色阶与灰阶的变化而形成图像。这是一种对反射光的控制方式,类似于DLP技术,开口率方面远大于液晶,效能更高。
固态光源技术将微型投影设备带到实用阶段
  现在的微型投影设备已经全面采用固态光源技术,包括LED与激光混合LED光源,彻底解决了早期微型投影机采用传统高压水银灯光源导致发热量与功耗大等问题。应用面最广的LED光源分为两大类,分别是RGB 三色LED系统与白光LED光源。
RGB 三色LED固态光源系统由蓝光LED、红光LED以及绿光LED组成白光系统,通过三种原色光合成白光,具有极高的光纯度以及广阔的色域范围特性,是一种光学特性非常出色的光源系统,常见于主流的微型投影机中。如今,RGB三色LED固态光源之中,红光与绿光LED光源已经能够达到1000流明左右的亮度,而真正的限制是蓝光LED光源的亮度,往往只能达到500流明左右。
目前绝大部分的微型投影机都采用Luminus Devices所研发的LED固态光源元件,其中应用最为广泛的包括PT-39PT54两种三色LED光源系统。PT-39的发光面积为2.09mm×1.87mm,红绿蓝三色波长分别为623nm525nm460nm,驱动电流为9.8A,蓝光的输出亮度范围是250-400流明。PT-54的发光面积为2.7mm×2.0mm,红绿蓝三色波长分别为623nm525nm460nm,驱动电流为13.5A,蓝光的输出亮度范围是275-480流明。由此,可以发现为什么现在输出亮度最高的微型投影机仍然停留在500流明的水平。而三色LED光源技术的采用也让单片式DLP投影解决方案能够放弃使用色轮,解决了色彩在色轮转动时出现的影像残留问题,也就是著名的彩虹现象
白光LED光源是通过单一发光单元发出较短波长的光,再用磷光剂把部分或全部光转化成一种或多种其他颜色的光也就是波长较长的光,当所有光混合起来后就形成了白光。相对而言,白光LED光源的色域要小于三色LED固态光源,但制造成本较低,体积较小,常用于嵌入式的微投系统与低端的微型投影设备。值得注意的是,部分光源厂商也开始将独立的三色LED发光芯片组合成单个白光LED固态光源,内部往往还包括W(白光)芯片。目前这种光源的尺寸较大,不适用于微型投影之中,但已能在新一代家居节能照明系统担负重要职责。
LED混合激光光源则是针对LED固态光源输出亮度较低的问题而推出的,将LED固态光源平均数百流明的可用亮度提高到上千流明的水平,不过由于置入了激光部分的光源,功耗方面有所提升,体积方面也较大,主要应用于体积稍大的微型投影设备中。Casio(卡西欧)是最早涉及这种LED与激光混合光源的厂家,技术上是将红光LED光源与蓝色激光源结合起来,同时利用色轮的方式将蓝光部分转为绿光,最终成为白光。而Mitsubishi(三菱)则是最近开始这方面研究的厂家,与卡西欧不同的是,绿光部分是通过SHG第二次谐波生成技术,将红外线的二分之一波长的光线提炼出来制成绿光。这两种LED混合激光光源都采用了蓝光激光光源来代替发光效能不佳的蓝光LED,大幅度提高了整体输出亮度。
 
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