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目前,市场上主流的商用及家用投影机主要采用3LCD和DLP技术,这些产品主要使用传统的高压汞灯等光源,这类灯泡光源虽然在亮度上可以满足使用要求,但是在功耗和发热量方面却往往比较惊人,这严重制约了投影机体积的进一步减小,使投影机一直无法摘下“笨重”的帽子。更为重要的是,传统投影机灯泡的使用寿命往往很短,通常使用5000小时左右亮度就可能降至最初的一半,需要进行更换。在使用不当的情况下,灯泡的寿命还可能急剧缩短,而更换灯泡的价格往往较高,因此传统投影机的单位时间使用成本通常高得吓人。即便有些入门级传统投影机的价格已经降至3000元以下,但对于很多普通用户来说仍旧是使用成本偏高。
为了让投影机拥有更大的发展空间,新型固态光源的掌上投影机产品开始出现。事实上,自2008年奥图码推出全球第一款PK101掌上投影机开始,掌上微型投影机就已经开始崭露头角,并掀起了市场上的不小震动,可装在口袋里随身携带的大画面显示设备几乎是每个用户所渴求的。但当时产品在分辨率(480×320)和亮度(10lm)上都存在不足,因此在最近几年并没有成为市场上的主流产品。而经过几年的发展,DMD芯片的上游厂商TI(德州仪器)正式在2011年美国CES上发布了720p的DLP Pico芯片,将掌上微型投影机带入了高清时代。2011年行业内的重量级厂商均纷纷推出了基于该芯片的高亮度产品。而在2012年美国CES,搭载各种DLP Pico技术的新概念投影产品纷纷出现,微型投影进入井喷时代。
解读掌上投影
顾名思义,微型投影机最大的特点就在于体积小巧,今年展示的最小微型投影机已经做到半张名片的大小,厚度也仅为5mm左右,可以直接连接智能手机和平板电脑,将这些设备屏幕中的画面投射出来。微型投影机之所以能够将体积做到那么小,关键在于它采用了与传统投影机完全不同的结构。它更像是3LCD投影机和单片DLP投影机两者结构的结合品。
传统的3LCD投影机采用了3片LCD,每片LCD前都被加入了颜色不同的滤色片,即红、绿、蓝。LCD液晶面板通过控制每个液晶单元旋转来影响光线的通过情况,灯泡的光线通过镜组被分成3束分别穿过3片LCD,并最终被汇聚在一起透过镜头投射出来,当需要在屏幕中央投射一个绿点时,对应绿色滤光膜的LCD面板中央的液晶单元将处于光线通过状态,类似的通过将3片LCD的光线汇聚在一起最终将获得彩色的图像。
而普通DLP投影机的成像原理则与3LCD投影机完全不同,DLP投影机中的DMD芯片实际上是一组排列整齐的小镜子,每个小镜子对应屏幕上的一个像素点,DMD芯片可以控制每个小镜子进行角度上的快速偏转,以将来自于灯泡的光线反射到镜头光路上并最终投射出来。为了加入颜色,投影机内部会有一个色轮在高速旋转,当屏幕中央需要一个绿色点时,要等到色轮中的绿色刚好转到光路中。此时DMD芯片中央的小镜子就会偏转将光线反射出来并在屏幕上呈现出一个绿点,类似地借助色轮上的不同颜色段,最终在屏幕上形成彩色的图像。
无论是3LCD还是单DLP标准的投影机在光路结构上都相对比较复杂,而且两者成像用的液晶面板或DMD芯片体积都相对比较大,通常在0.5~0.6英寸左右,因此它们很难在目前的基础上进一步缩小体积。而微型投影机则取两者之长,它采用了类似3LCD的分色设计和普通DLP投影机的反射式原理,在结构方面微型投影机引入最大的两个改进分别是使用了尺寸更小的DMD芯片和LED固态光源。
超小尺寸DMD芯片是微型投影机体积得以缩小的核心因素,这类产品采用的DMD成像芯片要远比普通的DMD芯片小很多,例如奥图码PK101的DMD芯片尺寸仅为0.17英寸。即便是目前具备高清分辨率的720p微型投影机所采用的DMD芯片也不过有笔尖大小,这样的体积足以保证投影机厂商能够制作出装入口袋的产品。
微型投影结构上另外的一个特点是采用了LED固态光源,每个微型投影机中都配备了红、绿、蓝3色LED灯珠,它们借助一个简单的X型镜组将光线汇聚在一起投射到DMD芯片上,再经过DMD芯片将光线经过镜头反射至屏幕。LED光源具备高速开关特性,它可以与DMD芯片上镜组的动作相互配合,实现彩色画面。例如同样是在屏幕中央呈现一个绿点,微型投影机中绿色的灯珠会亮起,同时DMD芯片中央的小镜子会相应地偏转一定角度,即可将绿色的光线投射到屏幕上。三色灯珠配合DMD芯片的动作依次亮、灭,最终即可完成画面的呈现。
微投的威力
微型投影机所采用的结构与传统投影机相比具备很多优势。首先微型投影机的工作寿命可以很长,目前的LED光源可以保证正常工作30 000小时以上,这也就意味着在产品的整个生命周期中用户完全不必考虑光源老化更换的问题,用户在使用产品的过程中几乎不会有任何后期灯泡购置成本。另外,由于DMD芯片采用反射式结构,所以镜片的物理特性会十分稳定,不会像LCD面板那样,在长期灯泡高温照射后出现老化发黄、影像成像质量差的现象。这也使得微型投影机不必像3LCD投影机那样需要定期进行空气滤网的清洁和维护。
其次,微型投影要远比采用传统灯泡的投影机“皮实”,传统的灯泡虽然亮度较高,但是在点亮的过程中灯泡的灯丝会处于半熔化状态,在这种状态下灯泡会变得十分脆弱,如果投影机受到震动,灯泡轻则减寿,重则直接损坏。这导致用户在使用过程中要受到很多限制,例如在开启投影机时要等待灯泡预热达到最佳亮度,在关闭投影机时要等待灯泡冷却,而且在关闭投影机后不能马上再次开启。另外,传统投影机无论是吊装还是摆放使用都要放置在一个稳固的地方,因此对使用环境的要求往往十分苛刻。而LED灯珠则完全没有这些问题,我们可以像使用手电筒一样对它进行随意开关,使用中也无需担心震动等因素,用户完全可以根据需要把它随意摆在任何位置,甚至手持也不成问题。
另外,微型投影机具备更好的节能特性,LED灯珠虽然目前在最高亮度上还远不能与普通的高压汞灯相媲美,但是它的发光效率却要比传统灯泡高很多,去年年中LED的发光效率在实验室中已经被提升至231lm/W。发光效率高有着诸多好处,光效高意味着电能可以被更多地转换成光而不是热量,也就是说整个系统的散热负担不会很大,小风扇甚至无风扇都可以保证系统正常工作。因此微型投影机不仅可以将体积做得更小,而且噪音水平也要比传统投影机低很多。高发光效率还会让整个系统的功耗更低,这使得微型投影机可以被设计成采用电池供电,能在移动的过程中使用,也就有机会被集成到各种移动设备中,如手机、笔记本电脑等。
明天不只是投影
结构使微型投影机拥有了无可比拟的小巧体积,不过与体积缩小相比,更重要的是产品体积缩小后,投影产品形态变化上存在无限可能。在微型投影概念的帮助下,投影机将彻底有机会脱离传统的方盒子形态,走入所有需要呈现大尺寸画面的产品中。
就像我们前边所说,目前微型投影机的两个关键短板已经逐步补足,在TI的努力下,DLP Pico在保持小巧体积的情况下像素密度不断提高,高清分辨率已经完全能够满足绝大多数日常使用的需求;另外,LED固态光源的每瓦亮度正在不断提升,目前掌上型投影机的最大亮度已经达到500lm,这样的亮度水平在室内拉上窗帘的情况下已经完全可以满足使用需求。因此,目前市场上的微型投影机产品已经具备了较高的实用价值。一些设计思路巧妙的产品已经打开了一定市场,例如作为iPhone手机背夹的微型投影机,在2011年上市后就受到了很多iPhone用户的热捧。
不过与之相比,更令人振奋的是,微型投影产业化分工的态势正在逐渐形成。过去,投影机领域由于牵涉到大量的光学设计,具有较高的技术壁垒,因此投影机往往都是由这一领域的传统厂商生产,产品形态相对单一,应用领域也比较狭窄,早期的微型投影机产品也都是由这些厂商设计和生产。但是在2012年美国CES上我们看到这种格局正在被慢慢打破,随着微型投影技术的逐渐成熟,这一领域开始出现不生产成品而是借助TI的DMD芯片生产基本成像模块的厂商。也就是将DMD芯片、LED灯珠和镜头成像单元封装在一个模块中,制成行业内常说的“光机”。
“光机”模块的出现能够大幅增加微型投影机市场中的玩家,行业内所有具备消费数码产品设计能力的厂商借助这种独立的“光机”模块都可以轻易地进入这一领域。它们只需要使用这种标准的模块即可获得稳定的投影质量,只需围绕这种标准“光机”模块进行外围功能和外形设计,即可制作出功能各异的具备投影功能的数码产品,因此今年我们已经看到一些消费数码产品的生产厂商如爱国者推出了自己的投影机产品。标准化生产和使用“光机”带来的另外一个好处是微型投影机模块的价格能够快速走低,这使得目前的传统产品融入投影功能后成本不会提升太多,也就能够更容易地被消费者所接受。
总之,在TI和LED光源厂商的努力之下,微型投影产品正在迎来新的发展阶段,产品的成熟度和实用价值正在逐步提高,价格也正在变得更合理。2011年年中上市的一些高清微型投影机在售价上已经达到甚至低于目前的传统投影机。由于微型投影机具备光源无需后期更换的先天优势,因此在价格上的优势也开始显露出来。随着模块化光机行业的发展,未来将有更多玩家加入其中,微型投影机也将呈现出更多的形态和样式,投影二字的概念也将被重新定义。
“跟据我们的预测,2012年新一代投影机(接近500lm)的全球市场规模将比2011年翻一番。”
——William Coggshall博士 投影机市场研究机构PMA总裁
声音
随着微型投影机产品的日趋成熟,Pico产品的种类将逐渐发展和扩大。并且,随着制造商可获得的DLP Pico芯片的选择增多,它们将为消费者提供更多令人兴奋的产品。我们非常自豪能够率先为各类消费者提供让内容变得更实用、更具娱乐性的方案。我们能够取得这样的成就与我们的品牌商和合作伙伴有着密不可分的关系,通过与他们的合作,消费者几乎能够随处发现DLP Pico技术,几乎每天都能够使用这项技术。
——Frank J. Moizio 德州仪器
DLP微型投影事业部经理
多彩微投影
微型投影机在形态上早已摆脱了传统投影机方方正正的概念,在2012年美国CES上各种新概念的投影产品令人眼前一亮。
1. 集成Android系统的微型投影机可以直接联网播放各种在线视频;
2. 尼康集成投影机的数码相机可以直接将刚拍好的照片投影出来;
3. 附带投影功能的键盘,可以连接iPhone等设备,将手机变成一个高效办公设备;
4. 集成投影功能的手机在体积上已经与目前的主流手机区别不大;
5. 可装在iPhone背面的投影机,在不进行投影时,投影机内部的电池还可以为手机充电;
6. 酷似变形金刚的投影机,折起来只有手机大小,展开后可以连接iPhone,提供投影和手机支架等功能;
7. 仅有半张名片那么大的超小型投影机,预计今年将在国内上市;
8. 专为iPad等平板设备设计的投影产品,三角形的造型还可以作为平板电脑的支架使用;
9. 投影机将不再只是作为一个独立模块存在,随着微型投影机价格的下降,未来的投影模块可能被集成到各种设备中,比如儿童玩具。
为了让投影机拥有更大的发展空间,新型固态光源的掌上投影机产品开始出现。事实上,自2008年奥图码推出全球第一款PK101掌上投影机开始,掌上微型投影机就已经开始崭露头角,并掀起了市场上的不小震动,可装在口袋里随身携带的大画面显示设备几乎是每个用户所渴求的。但当时产品在分辨率(480×320)和亮度(10lm)上都存在不足,因此在最近几年并没有成为市场上的主流产品。而经过几年的发展,DMD芯片的上游厂商TI(德州仪器)正式在2011年美国CES上发布了720p的DLP Pico芯片,将掌上微型投影机带入了高清时代。2011年行业内的重量级厂商均纷纷推出了基于该芯片的高亮度产品。而在2012年美国CES,搭载各种DLP Pico技术的新概念投影产品纷纷出现,微型投影进入井喷时代。
解读掌上投影
顾名思义,微型投影机最大的特点就在于体积小巧,今年展示的最小微型投影机已经做到半张名片的大小,厚度也仅为5mm左右,可以直接连接智能手机和平板电脑,将这些设备屏幕中的画面投射出来。微型投影机之所以能够将体积做到那么小,关键在于它采用了与传统投影机完全不同的结构。它更像是3LCD投影机和单片DLP投影机两者结构的结合品。
传统的3LCD投影机采用了3片LCD,每片LCD前都被加入了颜色不同的滤色片,即红、绿、蓝。LCD液晶面板通过控制每个液晶单元旋转来影响光线的通过情况,灯泡的光线通过镜组被分成3束分别穿过3片LCD,并最终被汇聚在一起透过镜头投射出来,当需要在屏幕中央投射一个绿点时,对应绿色滤光膜的LCD面板中央的液晶单元将处于光线通过状态,类似的通过将3片LCD的光线汇聚在一起最终将获得彩色的图像。
而普通DLP投影机的成像原理则与3LCD投影机完全不同,DLP投影机中的DMD芯片实际上是一组排列整齐的小镜子,每个小镜子对应屏幕上的一个像素点,DMD芯片可以控制每个小镜子进行角度上的快速偏转,以将来自于灯泡的光线反射到镜头光路上并最终投射出来。为了加入颜色,投影机内部会有一个色轮在高速旋转,当屏幕中央需要一个绿色点时,要等到色轮中的绿色刚好转到光路中。此时DMD芯片中央的小镜子就会偏转将光线反射出来并在屏幕上呈现出一个绿点,类似地借助色轮上的不同颜色段,最终在屏幕上形成彩色的图像。
无论是3LCD还是单DLP标准的投影机在光路结构上都相对比较复杂,而且两者成像用的液晶面板或DMD芯片体积都相对比较大,通常在0.5~0.6英寸左右,因此它们很难在目前的基础上进一步缩小体积。而微型投影机则取两者之长,它采用了类似3LCD的分色设计和普通DLP投影机的反射式原理,在结构方面微型投影机引入最大的两个改进分别是使用了尺寸更小的DMD芯片和LED固态光源。
超小尺寸DMD芯片是微型投影机体积得以缩小的核心因素,这类产品采用的DMD成像芯片要远比普通的DMD芯片小很多,例如奥图码PK101的DMD芯片尺寸仅为0.17英寸。即便是目前具备高清分辨率的720p微型投影机所采用的DMD芯片也不过有笔尖大小,这样的体积足以保证投影机厂商能够制作出装入口袋的产品。
微型投影结构上另外的一个特点是采用了LED固态光源,每个微型投影机中都配备了红、绿、蓝3色LED灯珠,它们借助一个简单的X型镜组将光线汇聚在一起投射到DMD芯片上,再经过DMD芯片将光线经过镜头反射至屏幕。LED光源具备高速开关特性,它可以与DMD芯片上镜组的动作相互配合,实现彩色画面。例如同样是在屏幕中央呈现一个绿点,微型投影机中绿色的灯珠会亮起,同时DMD芯片中央的小镜子会相应地偏转一定角度,即可将绿色的光线投射到屏幕上。三色灯珠配合DMD芯片的动作依次亮、灭,最终即可完成画面的呈现。
微投的威力
微型投影机所采用的结构与传统投影机相比具备很多优势。首先微型投影机的工作寿命可以很长,目前的LED光源可以保证正常工作30 000小时以上,这也就意味着在产品的整个生命周期中用户完全不必考虑光源老化更换的问题,用户在使用产品的过程中几乎不会有任何后期灯泡购置成本。另外,由于DMD芯片采用反射式结构,所以镜片的物理特性会十分稳定,不会像LCD面板那样,在长期灯泡高温照射后出现老化发黄、影像成像质量差的现象。这也使得微型投影机不必像3LCD投影机那样需要定期进行空气滤网的清洁和维护。
其次,微型投影要远比采用传统灯泡的投影机“皮实”,传统的灯泡虽然亮度较高,但是在点亮的过程中灯泡的灯丝会处于半熔化状态,在这种状态下灯泡会变得十分脆弱,如果投影机受到震动,灯泡轻则减寿,重则直接损坏。这导致用户在使用过程中要受到很多限制,例如在开启投影机时要等待灯泡预热达到最佳亮度,在关闭投影机时要等待灯泡冷却,而且在关闭投影机后不能马上再次开启。另外,传统投影机无论是吊装还是摆放使用都要放置在一个稳固的地方,因此对使用环境的要求往往十分苛刻。而LED灯珠则完全没有这些问题,我们可以像使用手电筒一样对它进行随意开关,使用中也无需担心震动等因素,用户完全可以根据需要把它随意摆在任何位置,甚至手持也不成问题。
另外,微型投影机具备更好的节能特性,LED灯珠虽然目前在最高亮度上还远不能与普通的高压汞灯相媲美,但是它的发光效率却要比传统灯泡高很多,去年年中LED的发光效率在实验室中已经被提升至231lm/W。发光效率高有着诸多好处,光效高意味着电能可以被更多地转换成光而不是热量,也就是说整个系统的散热负担不会很大,小风扇甚至无风扇都可以保证系统正常工作。因此微型投影机不仅可以将体积做得更小,而且噪音水平也要比传统投影机低很多。高发光效率还会让整个系统的功耗更低,这使得微型投影机可以被设计成采用电池供电,能在移动的过程中使用,也就有机会被集成到各种移动设备中,如手机、笔记本电脑等。
明天不只是投影
结构使微型投影机拥有了无可比拟的小巧体积,不过与体积缩小相比,更重要的是产品体积缩小后,投影产品形态变化上存在无限可能。在微型投影概念的帮助下,投影机将彻底有机会脱离传统的方盒子形态,走入所有需要呈现大尺寸画面的产品中。
就像我们前边所说,目前微型投影机的两个关键短板已经逐步补足,在TI的努力下,DLP Pico在保持小巧体积的情况下像素密度不断提高,高清分辨率已经完全能够满足绝大多数日常使用的需求;另外,LED固态光源的每瓦亮度正在不断提升,目前掌上型投影机的最大亮度已经达到500lm,这样的亮度水平在室内拉上窗帘的情况下已经完全可以满足使用需求。因此,目前市场上的微型投影机产品已经具备了较高的实用价值。一些设计思路巧妙的产品已经打开了一定市场,例如作为iPhone手机背夹的微型投影机,在2011年上市后就受到了很多iPhone用户的热捧。
不过与之相比,更令人振奋的是,微型投影产业化分工的态势正在逐渐形成。过去,投影机领域由于牵涉到大量的光学设计,具有较高的技术壁垒,因此投影机往往都是由这一领域的传统厂商生产,产品形态相对单一,应用领域也比较狭窄,早期的微型投影机产品也都是由这些厂商设计和生产。但是在2012年美国CES上我们看到这种格局正在被慢慢打破,随着微型投影技术的逐渐成熟,这一领域开始出现不生产成品而是借助TI的DMD芯片生产基本成像模块的厂商。也就是将DMD芯片、LED灯珠和镜头成像单元封装在一个模块中,制成行业内常说的“光机”。
“光机”模块的出现能够大幅增加微型投影机市场中的玩家,行业内所有具备消费数码产品设计能力的厂商借助这种独立的“光机”模块都可以轻易地进入这一领域。它们只需要使用这种标准的模块即可获得稳定的投影质量,只需围绕这种标准“光机”模块进行外围功能和外形设计,即可制作出功能各异的具备投影功能的数码产品,因此今年我们已经看到一些消费数码产品的生产厂商如爱国者推出了自己的投影机产品。标准化生产和使用“光机”带来的另外一个好处是微型投影机模块的价格能够快速走低,这使得目前的传统产品融入投影功能后成本不会提升太多,也就能够更容易地被消费者所接受。
总之,在TI和LED光源厂商的努力之下,微型投影产品正在迎来新的发展阶段,产品的成熟度和实用价值正在逐步提高,价格也正在变得更合理。2011年年中上市的一些高清微型投影机在售价上已经达到甚至低于目前的传统投影机。由于微型投影机具备光源无需后期更换的先天优势,因此在价格上的优势也开始显露出来。随着模块化光机行业的发展,未来将有更多玩家加入其中,微型投影机也将呈现出更多的形态和样式,投影二字的概念也将被重新定义。
“跟据我们的预测,2012年新一代投影机(接近500lm)的全球市场规模将比2011年翻一番。”
——William Coggshall博士 投影机市场研究机构PMA总裁
声音
随着微型投影机产品的日趋成熟,Pico产品的种类将逐渐发展和扩大。并且,随着制造商可获得的DLP Pico芯片的选择增多,它们将为消费者提供更多令人兴奋的产品。我们非常自豪能够率先为各类消费者提供让内容变得更实用、更具娱乐性的方案。我们能够取得这样的成就与我们的品牌商和合作伙伴有着密不可分的关系,通过与他们的合作,消费者几乎能够随处发现DLP Pico技术,几乎每天都能够使用这项技术。
——Frank J. Moizio 德州仪器
DLP微型投影事业部经理
多彩微投影
微型投影机在形态上早已摆脱了传统投影机方方正正的概念,在2012年美国CES上各种新概念的投影产品令人眼前一亮。
1. 集成Android系统的微型投影机可以直接联网播放各种在线视频;
2. 尼康集成投影机的数码相机可以直接将刚拍好的照片投影出来;
3. 附带投影功能的键盘,可以连接iPhone等设备,将手机变成一个高效办公设备;
4. 集成投影功能的手机在体积上已经与目前的主流手机区别不大;
5. 可装在iPhone背面的投影机,在不进行投影时,投影机内部的电池还可以为手机充电;
6. 酷似变形金刚的投影机,折起来只有手机大小,展开后可以连接iPhone,提供投影和手机支架等功能;
7. 仅有半张名片那么大的超小型投影机,预计今年将在国内上市;
8. 专为iPad等平板设备设计的投影产品,三角形的造型还可以作为平板电脑的支架使用;
9. 投影机将不再只是作为一个独立模块存在,随着微型投影机价格的下降,未来的投影模块可能被集成到各种设备中,比如儿童玩具。