可以在投影影像上用手指描動操作的超小型投影機

 

最近都是"吳清源棋談"---因為快要寫完了, 所以想要一鼓作氣,  就開始拼命翻.

不過, 今天還是轉換一下氣氛, 來點技術報導吧.

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這是今年船井在CEATEC上展出的技術，看起來很有趣，給大家參考一下。

以下是日經的網址，可以看到實際DEMO的影片：

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20091002/175970/?ST=lifestyle_innovation

 

 

可以在投影影像上用手指描動操作的超小型投影機

2009/10/05

三宅常之＝日經電子

 

具有新型使用者介面之超小型投影機技術問世了。此技術使用了雷射光源式的彩色投影機，來實現在影像顯示功能中加入可以辨認使用者在影像上用手指描動的功能。當使用者在投影影像上用手指描動時，影像就會跟著旋轉或放大、或可以顯示出其他的影像（譯註：DEMO影片請參照原文網址）。有了這種技術，就可以在冰箱的面板、白板或住家的牆壁上使用便宜的觸控面板顯示之附加功能。此技術的試作品會在10月6日開始的「CEATEC JAPAN 2009」來展示。

　此技術是由船井電機與日本信號兩家公司所共同開發的。其中日本信號負責MEMS掃描元件，而船井電機負責系統開發，進而作出試作品（如圖1，圖2）

 

 

圖1

 

圖2

 

在此技術中，使用兩軸方向的MEMS鏡片來掃描三原色的雷射光，而在牆壁等各種面上顯現出影像（如圖3）。這樣子的顯像功能原理和目前市面上的投影機原理相同，但是新加上了可以辨識使用者手指描動的功能（如圖4）。

 

 

圖3

 

 

圖4

 

為了要達成這樣的辨識功能，則必須在影像投影部（Screen部）附近配置有可以判斷光量強弱的感測器（Detector）。當手指在影像上描動時，就會遮住雷射光並使光量強度發生變化，而光量檢測器就可以檢測出此一強度變化。由於雷射光是用MEMS鏡片來做高速掃描，因此就可以由感測器上光被遮斷的時間找出被手指遮住的位置。此外，即使手指是在空中比劃，也可以根據感測器的配置順序關係來做檢測。依此方式就可以簡單作到電影「關鍵報告」中那樣靠手比劃完成操作的使用者介面。

Tony曰: 感覺起來，這個作法和外面射擊式大型電玩的做法很像。

 

　利用這個技術，則不管是什麼場所都可以播放影片與使用手指描動來操作。例如在冰箱或微波爐的全面板上作出比大型彩色觸控面板顯示器更便宜、但卻是同等級的功能。在辦公室中，也可以考慮在白板上加上同樣的功能。

　此次的技術開發雖還在試作階段，但船井電機說最快可能會在2010年中將其商品化。該公司認為這項技術可以用在需要觸控式顯示器卻不想增加成本的用途上，因而期待此技術有普及化的可能性。

 

圖5

 

圖6

 

 

圖7

 

在小型化與雜訊抑制上「贏過LED方式」

 

　船井電機還以此次的試作品為基礎作出了厚度7mm的薄型化超小型投影機模組（如圖5～7），而這樣的厚度就有可能裝在筆記型電腦等攜帶式裝置上。此模組預計在發售時，價格預定會比現在售價200美元左右的主流LED式投影模組便宜。其耗電量一開始規劃是數W，不過現在目標則是修改為1W左右。

　此模組之所以能夠薄形化，主要是靠著日本信號成功的開發出小型的MEMS鏡片掃描裝置。（如圖8～10）。為了做到小型化，還使用了立體的配線技術，即Panasonic電工的「MIPTEC」。這次在試作品的裝配上，為了能把兩片MEMS鏡片與其電磁驅動部（軛鐵與磁石）固定在規定的角度上，必須要從鏡片驅動模組上拉線出來。而利用「MIPTEC」的立體配線技術，就可以將鏡片驅動模組拉出來的配線集中在一處，而可以使用FPC來連結。因此即使和位於模組外殼外的訊號處理LSI連結,也不需要很大的空間。

 

圖8

 

圖9

 

圖10

 

　

　

抑制Speckle雜訊

 

　此外，船井電機還成功開發了一種技術，能抑制可以說是超小型雷射光源投影模組重大技術缺點的Speckle雜訊。所謂的Speckle雜訊，就是當雷射光照射在螢幕時可以看到的“粗澀”現象，其原因是來自於螢幕上相鄰光束的干涉。普通想要抑制此雜訊，是將粗澀現象在時域上加以平均化，而在螢幕或光源上下工夫。但如果要在被投影的螢幕上作處理，就會使可以投影的場所變少。另外若是在光源上進行調變（Modulation），現行的綠色雷射光是使用SHG雷射作成，而不是直接發振產生的，所以綠色或是帶有綠色系的顏色還是會有粗澀現象的問題。此問題雖然可以改用直接發振型的綠色雷射來解決，但該公司認為此種雷射從發表到真正量產可能還要很長的時間。

　所以船井電機開發了在光源上插入調變元件的技術，成功的抑制了Speckle雜訊。具體來說，此方法就是在雷射光源與MEMS鏡片間放入調變元件。一般的光學調變元件是使用加入電壓來造成折射率等光學特性改變的方法，但船井電機使用的方法並非如此。其具體的手法並未公佈，也不會在這次的CEATEC中作技術解說。

　除此之外，一般來說增加光學元件，就會使整體的光學系統變暗，所以船井電機也考慮到這個問題，而同時在技術上盡量使變暗的程度降到最小。因為雷射光的形狀在發光處是橢圓形而到了遠處會比較接近圓形。所以若直接使用還是橢圓形的雷射光，則投影時要修成圓形，就必須把超出圓形的部分給遮斷掉。但如果加入此光學元件，就可以直接把雷射光的形狀修成圓形，而能充分利用最多的光量。所以雖然加入光學元件後會損失10%左右的光效率，但此光學元件把雷射光修成圓形時可以使整體變亮30%；因此整體來說，反而使系統增加了20%的效率。另外，生產此模組時，還可以活用船井電機在生產DVD錄放影機中的讀寫頭產線。

Tony又曰: 其實不只是生產線，包含前述的光學元件或鏡片驅動部的設計，都有很深的DVD光碟機讀寫頭技術的影子。

 

目標為虛擬式的垂直整合

 

　船井電機此次會開發這樣的雷射投影模組產品，有該公司的技術戰略考量。在該公司中，有積極開發使用獨家技術的裝置與架構來組成產品的計畫。有很多產品是藉著模組化的設計而能光靠採購進來的零件就可以組成成品，因此藉由獨家技術就可以很容易和競爭對手產生差異化。由這個角度所選擇出來的產品，就是此超小型雷射光源投影模組。即使是投影機領域，也還有使用LED或是DLP等原理的投影機，所以該公司判斷要走模組化開發的路線。

　為了能夠結合獨家技術進行開發，對於在電子機器製造商中比較小規模的船井電機來說，其目標就是採取虛擬式的垂直整合。也就是說，雖然基本上從零件裝置到系統成品都是由該公司自行開發，但對於不擅長的零件裝置，就採取部分共同開發的方式。而此計畫的共同開發對象就是日本信號。

　日本信號和系統製造商的船井電機合作，而為了客戶需求作出高性能化的MEMS掃描元件；當然日本信號也可以把此高性能MEMS掃描元件賣給船井電機以外的客戶。但對於船井電機來說，其系統是使用獨家開發的手指檢測與抑制Speckle雜訊技術，所以即使其他公司也採用了日本信號的MEMS掃描元件，其產品還是具有差異化的特徵。