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創世紀初,混沌不明,上帝說:要有光!於是,天地間第一道曙光誕生,光明與黑暗交替,光與影交錯,自此,進入光明的世代,隨著人們細緻的觀察及無限的創意,在光影的變化間,竟將無限的巧思轉化成投影機這種充滿想像空間的產品,藉由光線的藝術,投影出人們各種的渴望,至此,不妨讓我們放下一切惱人的思緒,一同搭乘時光機來回顧投影機的誕生歷程!

數位狂潮第10期 / 文:黃耀論

投影機的起源

光影的應用,在真正的投影機上市之前,所產生的應用產品叫作幻燈機,據民間軼聞的說法,最早可追溯到中國漢朝,漢武帝最寵愛的妃子李夫人死後,漢武帝傷心欲絕,道士李少翁知道漢武帝十分思念李夫人,便宣稱他能讓李夫人回來跟漢武帝一聚,漢武帝聽後便急召李少翁進宮施法,道士進宮後,要了夫人生前的衣服,準備淨室,中間掛著薄紗幕,幕裡點著蠟燭,果然,通過燈光的照映,李夫人的影子投映在薄紗幕上,只見她側著身子,慢慢走過來後,一下子就在紗幕消失,其實,李少翁表演的是最早幻燈機的應用,即中國傳統的皮影戲,應用得當,後續深得漢武帝重用,更官封文成大將軍,此為最早關於投影的記載。除古書軼聞的描述外,我們亦有實際的文物可佐證,如皮影戲、走馬燈,這些世界文化遺產,可說是最早投影機的雛形。

Nikon於2009年推出的第一台LED投影相機

投影機的演變

真正意義上的第一台投影機是在1640年的英國,一個名叫奇瑟的耶穌教會教士發明了一種叫作魔法燈的幻燈機,運用鏡頭及鏡子反射光線的原理,將一連串圖片反射在牆面上,在當時是十分了不起的發明,許多民眾爭相一睹究竟,不過對當時的社會而言,是太新的創意及發明,不被當時的政府所容許,在被指控為妖術禁止後就無疾而終了。

後續隨著工業革命的快速發展,幻燈機也進入工業化時代,從1845年開始,光源的發展也從初始的燭光改為油燈、汽燈,最後改用電光源,為了提高畫面的品質及亮度,在光源光路上加凹面反射鏡,光源的加大使得整機容易過熱,為了散熱,在幻燈機中開始第一次加入散熱結構;二戰後,隨著第三次科技革命,電腦的發明、積體電路的大量應用,使得投影機的發展進入數位化時代。1989年,Epson及Sony 發展出投影機核心LCD液晶面板的技術,同年,世界上第一台液晶投影機,由Epson的VJP-2000揭開序幕,自此LCD投影機稱霸市場10多年,直到1995年,Focus推出世界第一款LCOS投影機,再過一年1996年,TI推出DLP數位投影機,投影機產業進入不同技術的爭鳴時代,LCOS技術在初期時被看好,但發展四年後,因良率過低無法有效改善而退出市場,至今發展成LCD及DLP各佔50%的均衡態勢。接下來讓我們簡單介紹這幾種投影產業的主流技術:

LCD技術:

1968年,美國RCA公司科學家G.H.Heilmeier根據動態散射效應,將液晶作成顯示裝置(LiquidCrystalDisplay,LCD),形成LCD產業的雛形,可是並沒有商品化產品,直到1989年,Epson的VJP-2000將此技術應用到投影機產業,盡管是當時的最新技術,但此單片式的LCD結構存在性能及色彩方面的缺憾,開口率及解析度都很低,直到1996年推出3LCD的技術,在穩定性及色彩都有突破,才開始奠定Epson稱霸市場的基礎,而後Sony也加入3LCD的研發及生產,開始擴大整個市場的佔有率。

Nikon於今年8月正式發表了第三代投影相機 S1200pj,內建了更高亮度的 20流明投影機,最大可投射出 60吋大的螢幕畫面

DLP技術:

1987年,美國TI公司LarryHornbeck研發出第一顆數位顯微鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD),直到1996年,數位光學處理技術(Digital Light Processing,DLP)的組合下,正式推出第一台DLP投影機,比第一台LCD投影機晚了7年,DLP的核心技術是由好幾十萬片極微小鏡片組成的數位微投影系統,這些小鏡片順著光源前後傾斜,反射出亮或暗的光線,並經過色輪過濾組合後投射出彩色圖像,由於其微小化反射鏡片的特性,讓整體投影機可作的更小,再加上其微機電系統在畫質的穩定性跟對比度上都佔有相對優勢,於是,許多輕便型的DLP投影機陸續搶市,TI開始在市場站穩腳跟,並在2006年首次拿下投影機市場超過五成的市佔,自此開始與LCD陣營平分整個投影市場。

LCOS技術:

TI的DLP及Sony/Epson的LCD技術持續瓜分日益成長的投影機市場,眼紅的其他廠商開始努力研發其他技術,以期能分一杯羹,在1995年開始投入研究,很快地,JVC開發出名為D-ILA的LCOS專利技術,並在1999年推出世界上第一台LCOS投影機,LCOS(Liquid Crystalon Silicon)是一個從LCD延伸出來的技術,可看為是DLP及LCD兩家之長的改良技術,其基本原理跟LCD技術相似,區別在於它是利用跟DLP一樣的反射式架構,2001年生產LCOS產品的廠家甚至高達9家,可是4年後,由於LCOS面板良率過低,不能降低成本,導致量產受挫,此技術便逐漸停頓,而後慢慢淡出傳統投影機市場。

LED微投影機崛起

2008年開始,LED光源的突破,為成長趨緩的傳統投影機市場注入一波強心針,其主要特點為利用LED(Light Emiting Doide,發光二極體)的特性,在電流的激發下,使能階產生變化,在其能階變換時釋放出不同波長的光,而後被光學原件再轉成投影機用的有效光源,相較於傳統投影機汞燈的設計,LED投影機可作的更小,使用壽命更長(可達2~3萬小時,而一般汞燈投影機僅2~3千小時),且可瞬間開關機,讓整個產品的設計有更大的想像空間。

Nikon於2009年便善用LED光源的特性及LCOS的技術推出全世界第一台LED投影相機,讓使用者可在拍照後,可立即用內建的微投影,把剛拍完的照片投射出來跟朋友分享,讓數位相機的使用情境更完整,可隨拍隨分享。因微投影的流行,使原本退出市場的LCOS技術再度復出,相較於DLP及LCD兩種主流技術,其具有高解析度,高光效率,及高色彩飽和度的特性,成為搭配LED微投影機的最佳技術。

行動投影新趨勢

受益於LED微投影技術的突破,即使亮度尚未達可接受的水準,但其極微小化的光學模組設計及低耗電的特性,在人們無限的想像下,產生許多有創意的產品,如與手機、Notebook、相機結合的投影手機、投影筆電、投影相機,亦或是與地圖GPS結合的導航投影機,也有直接搭配在手腕且可觸控的多功能手觸投影機,許多精彩創意讓人們更加享受到隨時行動投影的便利性。

走在光影交錯的林蔭小路,思緒閃過投影歷史發展的漫漫長路,不禁對科技的神奇,及各種創意的發想感到驚嘆!展望未來,對投影的發展及應用充滿信心及期待,只要我們常懷天馬行空的想像力及創意,相信不久的將來必可體驗到更多令人驚豔的行動投影產品!

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