近年来，随着多媒体手机、行动电视、数位相机与摄影机、电子游戏机、行动式多媒体播放器等行动式电子产品的遍及，造就消费者在行动装置上旁观多媒体资料的习惯与摄录影，也刺激消费者对于多媒体资料的需要。然而，为携带方便，目前终端产品的萤幕尺寸对于消费者而言还是太幼，无法长功夫透过荧幕旁观多媒体资料，因而，催生微型投影机的商机及需要。

　　目前微型雷射投影已被市场钻研机构视为下一世代的杀手级利用产品，且其整合的光机电技术，被公以为最有贸易价值的新技术开发领域，将对蕴含手机在内的消费性行动电子产品生态产生沉大变动，所以手机一旦内建微型雷射投影机，即可取代传统笨沉的投影机，对于生涯的方便、贸易的需要将会有极大的援手。 

　　雷射光较LED具备更多优势 

　　表1为微型投影机有关的技术的整顿比力。技术道理其实都很类似，皆是由光源启程，经过模组端诸如微型扫描反射镜(MEM)、硅基液晶(LCoS)、液晶显示器(LCD)或数位微镜装置(DMD)的处置(前者为新技术、后三者为现有技术)，再经过光学系统投影到荧幕上，出现杰出彩丰硕的平面影像。以上的分类综合到最顶层源头，大体可由光源部门分为二大类--发光二极管LED与雷射Laser。

表1　微型投影机有关技术比力表

　　微型LED投影机成本高、良率低，就DMD来说，必要百万组微振镜，一个镜子只能显示一个画素，设计愈多能力显示更多的画素，造成造程难杜纂成本增长。且每一款LED投影机光机设计复杂，必要复杂的光学系统进行聚焦，造成体积大、耐摔性差，而不易置入行动电子产品中。微型雷射投影机只必要一片微型扫描镜，即可扫描出好多画素，并且设计的扫描镜，若具更高频与更大角度，就可具备高阶显像的成本优势。再者，其扫描方式的最大益处是没有镜头与对焦问题，投影机肆意陈设皆可，雷射光投影出去，在职何的平面上就形成影像，不须如LED投影机还要旋转镜头调整焦距，所以光机架构极度单一，目前微型化于行动电子产品的可能性最高，并且，扫描镜是经由微机电造程批次量造作，可大幅降低成本。 

　　另表，在色彩阐发与效力亏损方面，雷射光因拥有高指向性同调光，在空气中传布时不易被过问，所以能将光传递至远处，其发光频谱亦较LED窄。雷射的发光频谱半高宽(FWHM)不到1纳米(nm)，而LED半高宽却高达50纳米，所以在色彩的阐发上，雷射光色纯度较佳，比LED锐利鼓满。又雷射的电光转换效能高，与同样的发光波长比力，雷射会将输入的电险些全数转换成光；LED会将输入的电转换成发光频谱较宽的光，并且还必要靠光学系统网络漫散的光源，LED的光电转换效能显著较差。因而，与LED总体比力起来，雷射作为投影机的光源会比LED有较佳的效能与省电性，且产生的热也比力少，随着红绿蓝(RGB)光三原色到齐，全球将掀起雷射显示的热潮，在未来光电产业中，半导体雷射将拥有举足轻沉的职位。 

　　雷射光源于微型投影架构中表演沉要角色 

　　微型雷射光机引擎各个元件设计与摆置如图1所示，重要由RGB雷射源、分光镜(Dichroic)、扫描镜(Scanning Mirror)、基座(Base)四部门组合而成。微型雷射光机引擎运作时，由于分光镜所镀之镀膜层对红光不起反射作用，因而红光会直接穿透两片分光镜；绿光会于达到前一片分光镜时呈90度角反射，而于另一片时出现穿透情况；蓝光会在达到分光镜时，呈90度角反射，最后，三原色光源出现溷光状态，达到扫描镜片时，再呈90度角反射而投影到显示屏幕。当扫描镜片起头作动时，会有±10o～±15o的扫描角度(依各家厂商之规格而有所分歧)，此时，在屏幕上就会由混光的投射点扫描造成二维的混光投射面，达到全彩投影的成效。以下别离介绍微型雷射光机引擎各组成元件。

图1　微型雷射投影的光机引擎架构图

　　雷射源

　　半导体雷射拥有体积幼、电光转换效能高、低亏损功率、寿命长及易节造其光输出功率，且调造频率可达10GHz以高等个性，使半导体雷射利用在微型投影机中将不成或缺。其中，各类雷射光中，红光波长为638奈米、绿光波长为532奈米、蓝光波长则为445奈米。

　　分光镜

　　提供雷射源穿透或反射，使三色源能溷光。其中使用的两片分光镜，一片的规格为反射波长485～545奈米、穿透波长570～825奈米，主张是使绿光反射，红光穿透；另一片的规格为反射波长327～488奈米、穿透波长515～850奈米，主张是使蓝光反射，而红光、绿光穿透，最后能达到三色原溷光成效。绿光反射镜与蓝光反射镜的穿透率与波长关係如下图2、3所示，图中的分光镜为Semrock尺度规格产品。

图2　绿光反射镜穿透率与波长关系

图3　蓝光反射镜穿透率与波长关系

　　扫描镜片

　　扫描镜片因拥有大扫描角、高操作频率、结构单一优势，在光机引擎中表演沉要角色，即为将投影点扫描成二维投影面。重要由一个提供水平方向高频扫描的镜面，其旋转轴固定于一个提供垂直方向低频扫描的框架，将雷射光源投射于镜面上，此两个分歧轴向且正交的旋转轴，即可扫描出一个二维的画面，借由旋转轴、镜面与框架的设计即可达成高频扫描需要。

　　基座

　　基座重要的职能除承载雷射源、扫描镜、分光镜三项元件表，最沉要的作用是散热。在如此微幼的光机体积中，热若无法有效散除，则必对雷射源的效能产生沉大影响，亦即温控对雷射源极度沉要。在运作时，须为一靠近常温的定值，且考量光机引擎是装置于密关空间中，由于无法产生对流，因而鳍片将失去散热成效，所以去除鳍片的设计，改由与之接触的大底壳面积散热，并且，以人手的触感能接受的温度为准则，上限为40℃。

　　晶圆级微型雷射投影机为未来趋向

　　因应市场幼型化、薄型化与低成本的需要，而衍生出来的主题技术为半导体绿光雷射与晶圆级光学封装两大类。微型光机引擎为雷射投影模组的主题组件，其规格沉要性直接影响微投影模组的体积、品质(投影亮杜纂尺寸)与组装成本等，组装不良时将产生杂散光而影响投射画面，但太过精密的组装则又将导致成本的增长，而为因应未来内建于行动电子装置的需要，微型化光机体积是最首要的规格要求。 

　　由RGB微型雷射光源、微型扫描镜等各零件组合成微型光机引擎，再整合微机电系统(MEMS)微型光学平台(Optical Bench)、微型准直镜片、微型块状分光镜的可携式微型雷射投影模组，将是未来行动电子装置的沉要卖点。 　(本文作者任职于台湾工研院南分院微系统科技中心)