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2021/12/25
如前一篇文章所提及, 目前微型投影機技術有三大主流, 分別是數位光源處理技術（Digital Light Processing，DLP）、反射式液晶微型投影技術（Liquid Crystal on Silicone，LCoS)及微機電掃描技術 (Scanning MEMS).
三大主流技術簡介
以下就針對三大主流技術做個粗略研究(詳細的光學與作動原理在此則不詳談), 並將三種技術做個綜合比較. 若以成像元件(Image device) 來做分類, 則可分為Pixel Array 與Scanning Mirror 兩種.
Pixel Array技術
Pixel Array包含了兩大主流技術 LCOS與DLP, 而LCOS的技術又可分為Ferro LCOS與traditional LCOS 兩種技術. Ferro LCOS技術的主要代表廠商為Displaytech 與Micron;而traditional LCOS技術的主要代表廠商為國內的Himax與Syndiant. traditional LCOS的技術又再分為兩種: traditional color filter, 簡稱CF LCOS (彩色濾光片法) 與traditional sequential color (色序法) 簡稱CS LCOS. CF LCOS專攻平價機種、量產性高, 目前市面上所量產的機種皆以CF LCOS為主; 而CS LCOS 技術解析度高且色彩鮮豔, 但售價相對較高.
另一主流技術DLP的市佔率則只有LCOS的一半, 發展DLP晶片技術的廠商為TI(德儀). DLP也是採用sequential color (色序法), 其優點為顏色較鮮豔、對比較高, 但技術上提升解析度較為困難(市面上多為480x320 HVGA). DLP晶片的價格大概是同解析度CF LCOS的2~3倍, 耗電也約2~3倍.
我們以下圖一的DLP技術的系統概念圖, 來做個簡單的介紹. 首先RGB 的LED會經由特定的傳遞路徑(經由相關光學鏡片)而照射到DLP 的DMD chip(一些光學成像的演算法與影像都是在此chip中產生), 接著DMD chip上成像光源再被傳送到光機module(光機的功能是將成像均勻的投影出來且能充分發揮DMD面板的高解析度,並提供高畫質的畫面).
DLP技術的系統概念圖 來源:揚明光學
Scanning mirror技術
微機(雷射)電掃描技術則是新技術且起步較晚, 因此市佔率在2008至2009趨近於零, 但預計將是未來成長速度最快的技術.雷射掃描技術的概念非常簡單,用雷射光發出光源打到Mirror(mirror需要一面會上下左右偏轉的鏡子, 而且要每秒幾萬次轉動, 才能將雷射光以夠快的速度打到物體上構成影像)(引述:opus). 接著影像即可被投影到任何物體顯示出來(參考下列圖二)
Scanning mirror技術的系統概念圖 來源:Opus
微型投影機主流技術總表 來源:3M
三種主流技術的比較
在瞭解了微型投影機主流技術種類與市場訊息後, 接下來將微型投影機主流技術做個比較分析,並預估未來幾年的銷售量. 下表一方便我們快速將三種技術做個整體檢視. 三種技術所使用的chip都不同; 在光源部份, DLP與LCOS理論上無論是RGB LED或Laser都可使用; 而實際上目前市面上多使用RGB LED做為光源, 而微機電技術只能使用RGB Laser.
而在光機的設計部分, LCOS需要一大堆光學原件與機構(濾光片,聚焦鏡頭與可調焦聚裝置參考下列圖四)方能投射出影像, 類似LCOS的架構DLP 也需要一大堆光學原件與機構方能投射出影像. 而微機電技術主要是需要除光斑裝置(De-speckle DOE 因使用laser光源影像會有光斑產生), 並不需要一大堆光學原件與機構來做成像. 雖然微機電技術使用的光學與機構件較少, 但因laser光源較貴, 光源具有不確定危險性, 因此目前普及率相當低. 反之, LCOS與DLP
則因相關技術成熟與價格便宜, 目前幾乎成為市場的主流, 但可預期的問題是隨著消費者對解析度的要求愈高, LCOS與DLP兩種技術有可能隨時被微機電技術追過. 解析度的要求愈高, LCOS與DLP兩種技術所使用的晶片尺寸要隨之增大, 但微型投影機的要求就是輕薄短想小, 所以LCOS與DLP的相關廠商正積極尋求應變以確保不會在下一世代競爭中被淘汰. 而微機電技術之所以讓大家引領期盼的是因為laser的光轉換效率高、免對焦且提高解析度並不需要增加晶片尺寸.
LCoS投影機的光路系統 來源: http://www.electronictechnology.com/tc/mgad.php?sublnk=article&mcontentid=2691&contentid=NDM1XzEwL2luZGV4Lmh0bWw
微型投影機主流技術的比較 來源:Opus
市售微型投影機種類
市面上的微型投影機顧名思義指的是掌上型投影設備,它可以是完整單機型態的獨立投影設備(companion ), 也可以嵌入式模組形式(embedded)運用於其他手持裝置中(參考下圖五). 根據DisplaySearch的報告指出,目前微型投影機市場主要由單機型態(companion)的投影設備所主導,單機型投影機可以連接到其他設備,也可以有更多的整合功能. 該機構預估獨立型微型投影機於2018年出貨量將達4,500萬台(參考下圖六), 出貨金額達89億美元. 而如果嵌入式微型投影機能在功耗、尺寸、亮度和價格得到改善, DisplaySearch預估嵌入式微型投影機出貨量有機會於2014年超越獨立型微型投影機, 並在2018年達到9,700萬台出貨量、出貨金額50億美元的市場規模.(引述DisplaySearch)
微型投影機的種類 來源: Opus
2009~2018年微型投影機市場預估 (單位：百萬台) 來源：DisplaySearch Pocket Projector Technology and Market Forecast Report
三種主流技術的策略聯盟
在市場銷售方面, 三星（Samsung）於2009年5月推出首款微型投影手機, (Samsung採用DLP 解決方案), 接著日系相機大廠尼康（Nikon）於2009年9月也發表全球首款內建微型投影功能的數位相機(Nikon採用LCOS- Himax 解決方案). 從原本山寨市場到今天國際大廠紛紛搶推, 微型投影技術應用再下一城. 為搶得先機, 大廠間的策略聯盟計畫也紛紛出現, 目前全球微型投影技術大概分成三大陣營:
奇景的LCOS技術, 奇景與3M、天翰攜手合作, 目前已有多款機種量產.
(請參考http://www.aiptek.tw/c1.php?bid=16)
TI的DLP技術, 則是與揚明光學合作目前已有多款機種量產.
(請參考http://www.optoma.com.tw/Product/products_mobile.aspx)
Microvision是採用MEMS技術, 與亞光結盟.
(請參考http://www.microvision.com/pico_projector_displays/index.html)
微型投影機三大陣營介紹來源：經濟日報 2009/08/13
結論:
三大陣營微型投影機的產品各有其優劣, 如單單以價格方面為考量, 採用微機電製程的產品應該非常沒有價格競爭力(雖然有解析度高與免對焦等優點); 而採用DLP 解決方案的產品, 雖然其價格最為便宜, 但解析度與相關功能實在是太陽春了, 可以當做入門款, 但不建議購買. 三者之中當以採用LCOS技術的產品, 最符合消費者的需求, 因其價格適中且功能相當齊全. 不過, 個人想法僅供參考囉~ 畢竟產品的選購見仁見智, 視個人需求而定.
無可否認的, 微型投影機的機會逐漸成熟, 前幾年微型投影機含光機、電路設計等整個模組的價格還要300美元（約新台幣10000元）以上, 其售價比一支手機還貴. 現今模組價格大約已落到150美元附近, 且單機投影機的價格大約已落到300美元附近, 因此消費者慢慢較能接受.如以手機銷售的歷史經驗當作參考,幾年前數位相機模組降到20美元後, 照相手機開始大量普及, 因此許多研究機構都預估未來二年內微型投影機模組也有機會掉到這個價位區間內, 除了可帶動單機式放量量產外且可望帶動單嵌入式微型投影機普及.
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