輸出未來(lái)大不同

3D打印機(jī)

3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)的工作原理相似，但外觀和采用的打印介質(zhì)卻有很大區(qū)別。同時(shí)，3D打印機(jī)并非為在辦公室內(nèi)使用而設(shè)計(jì)，但幾乎各行各業(yè)都可以從3D打印技術(shù)中受益。

噴墨打印與3D打印的工作原理較為類似，都是利用噴頭來(lái)完成工作。不同的是，3D打印機(jī)的噴頭運(yùn)動(dòng)方向更多，而且采用的打印介質(zhì)不是墨水，是具有一定粘度的物質(zhì)，包括熱塑性塑料、填料型樹脂、低熔點(diǎn)合金，甚至巧克力和奶油等等。以目前已經(jīng)商業(yè)化的MakerBot The Replicator 3D打印機(jī)為例：打印時(shí)，噴頭可以沿著X、Y和Z軸方向移動(dòng)，打印介質(zhì)（通常是熱塑性塑料絲）經(jīng)過(guò)加熱倉(cāng)的加熱，變成熔融體并從噴頭中噴射出來(lái)，并冷卻凝固成型。按照這樣的工作方式，打印一個(gè)3D物體通常需要數(shù)十分鐘到數(shù)小時(shí)不等，物體的數(shù)碼原型可以自行設(shè)計(jì)和復(fù)制，也可以從專業(yè)網(wǎng)站中下載。

3D打印機(jī)的工作模式一般是“逐層打印”，也就是把一個(gè)物體按照某一方向，如Z軸方向，分解為許多平行的層，打印機(jī)的噴頭按照順序把這些層逐步打印和疊加，最后整個(gè)物體就可以被打印出來(lái)。打印機(jī)的精度可以調(diào)節(jié)，目前一些商用型號(hào)的層精度已經(jīng)可以達(dá)到0.01mm/層左右。

3D打印機(jī)的用途

我們常見的打印機(jī)唯一的功能就是打印圖片或文檔，特殊的打印機(jī)還可以打印印刷電路、光罩等。3D打印機(jī)的用途就更廣泛了，可以說(shuō)，只要是能夠設(shè)計(jì)出來(lái)的物件，3D打印機(jī)都可以做出來(lái)，甚至很多令人難以想象的工作，3D打印機(jī)也能夠勝任。

微納米打印

用于精細(xì)加工的3D打印機(jī)可以用相當(dāng)高的速度打印出只有數(shù)百微米尺寸的房屋、橋梁模型和小結(jié)構(gòu)件，精細(xì)度可以達(dá)到納米級(jí)別，無(wú)論是效率還是精度都遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的微雕工藝師。想要達(dá)到這樣高的加工精度，最大的難點(diǎn)在于控制樹脂的固化速度。如果樹脂固化速度太快，就會(huì)堵塞微噴頭；樹脂固化速度太慢，就無(wú)法保持設(shè)計(jì)的形態(tài)。為了解決這一問(wèn)題，科學(xué)家們開發(fā)了“雙光子印刷”技術(shù)。該技術(shù)利用激光照射使光敏型樹脂快速固化，使得已經(jīng)打印的部分不會(huì)因各類微納米尺寸效應(yīng)發(fā)生變化。同時(shí)，利用可調(diào)節(jié)的聚焦透鏡，還可以進(jìn)一步加快打印速度。雙光子印刷技術(shù)發(fā)明之初，打印速度為每秒鐘數(shù)毫米，而2012年3月份，維也納技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家們將這一紀(jì)錄提高到了每秒大約5m——這是其他微納米加工技術(shù)難以企及的速度，當(dāng)然，它能夠加工圖案的復(fù)雜程度同樣也是其他技術(shù)難以企及的。這一技術(shù)還可以用于制造光子晶體等功能性材料。

在某些特殊表面上進(jìn)行微納米尺度的3D打印還可獲得納米尺寸效應(yīng)的幫助，今年6月份，瑞士蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院的科學(xué)家們報(bào)道了使用3D噴墨打印機(jī)在具有毛細(xì)現(xiàn)象的表面上，通過(guò)外加微電場(chǎng)可以形成小于100nm尺寸結(jié)構(gòu)的3D打印技術(shù)，這或許會(huì)為3D晶體管的制造開創(chuàng)嶄新的途徑。

醫(yī)用領(lǐng)域

醫(yī)用材料或許是目前3D打印最能夠顯示其技術(shù)優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域，由于每個(gè)人的身體條件各不相同，因此人工骨骼、人工牙齒和人造血管并不適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，最好的方法是單獨(dú)定制。通常在醫(yī)院中，訂做一顆與原來(lái)牙齒一模一樣的假牙所需費(fèi)用要達(dá)到數(shù)千元，而定制下顎骨、人工關(guān)節(jié)和整套假肢等組件就更貴得出奇了。如果利用3D打印技術(shù)，就可以先用全息攝影術(shù)拍攝要替換的牙齒和骨骼，形成相應(yīng)的數(shù)字化模型，再用3D打印機(jī)打印出來(lái)，使用的材質(zhì)可以是塑料、陶瓷或者金屬合金等等，比起傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)，3D打印速度不但更快，還能節(jié)約診療費(fèi)用。

除了這些人體中堅(jiān)硬的部分，細(xì)胞等物質(zhì)也可以作為3D打印機(jī)的“墨水”。此前不久，有科學(xué)家“打印”出了人造腎臟——盡管它并不能像真正的腎臟那樣工作，但還是引起了一場(chǎng)不大不小的科學(xué)倫理學(xué)討論：假如有一天，真的能夠使用蛋白質(zhì)、血漿、脂肪和羥基磷灰石（骨骼的主要成分）等人體物質(zhì)打印出一個(gè)大美女來(lái)，是不是算是“復(fù)制”了人類自身呢？即便僅僅能夠打印人類大腦，都有可能會(huì)造成一場(chǎng)災(zāi)難。不過(guò)看起來(lái)，目前我們還不必杞人憂天。

時(shí)尚服飾

近年來(lái)的一些時(shí)裝秀上，模特們經(jīng)常穿著花樣極為復(fù)雜的服飾登場(chǎng)亮相，效果令人驚嘆，實(shí)際上，它們都是由3D打印機(jī)打印而成的。不但服裝能夠打印，鞋、帽子、首飾甚至內(nèi)衣也都可以打印。對(duì)于服裝設(shè)計(jì)師而言，3D打印機(jī)的最大好處是可以很快地把設(shè)計(jì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。特別是那些工藝相當(dāng)復(fù)雜的時(shí)裝或是鞋子，如果由專業(yè)的裁縫或制鞋師手工制作，那么可能要花費(fèi)數(shù)星期的時(shí)間，甚至難以完成，而3D打印機(jī)只要數(shù)分鐘就可以。如果沒(méi)有達(dá)到希望的效果，設(shè)計(jì)師還可以即時(shí)修改設(shè)計(jì)，只要3D打印機(jī)再重新工作一次即可。倫敦皇家藝術(shù)學(xué)院的設(shè)計(jì)師Luc Fusaro還利用3D打印機(jī)制造了“全球最快的跑鞋”，它可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)員雙腳的形狀定制，重量?jī)H有96g，據(jù)稱能夠?qū)⑴馨倜椎乃俣忍嵘?.5%。任何人擁有一臺(tái)3D打印機(jī)，都可以自己DIY這種跑鞋，還有其他服飾，比如一件鏤空套頭衫。不過(guò)，目前用于服飾的3D打印機(jī)僅能使用塑料等適合噴打的材質(zhì)，還難以直接打印皮革、纖維等傳統(tǒng)材料；同時(shí)，在色彩運(yùn)用方面也存在過(guò)于單調(diào)的問(wèn)題，這也使它的應(yīng)用前景受到一定限制。

裝飾設(shè)計(jì)

很多設(shè)計(jì)師已經(jīng)開始利用3D打印技術(shù)來(lái)制造房屋模型和雕塑。一位意大利設(shè)計(jì)師Enrico Dini設(shè)計(jì)了一種帶有數(shù)千個(gè)噴嘴的3D打印機(jī)，利用極細(xì)的石英砂和鎂基膠粘劑逐層打印出雕塑或建筑物。根據(jù)他的實(shí)驗(yàn)，利用3D打印技術(shù)來(lái)造房屋和雕塑的成本僅是傳統(tǒng)建筑方式的1/3～1/2，并且不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量物質(zhì)導(dǎo)致環(huán)境被污染。Enrico Dini希望這種打印機(jī)能夠使用月球塵埃打印出月球基地的建筑。用3D打印機(jī)來(lái)制作雕塑也已經(jīng)被很多現(xiàn)代藝術(shù)家所接受。利用3D打印技術(shù)制作的雕塑在細(xì)節(jié)方面遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)雕塑，特別是生成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。比如想要表現(xiàn)一條環(huán)環(huán)相扣的鐵鏈，傳統(tǒng)的石雕和玉雕師必須特別小心，稍有不慎就會(huì)前功盡棄，而3D打印機(jī)可以毫無(wú)困難地把它打印出來(lái)。

對(duì)于那些小眾化而且比較繁復(fù)的裝飾品，3D打印也大有用武之地。比如燈罩和燈飾都是非常個(gè)性化的產(chǎn)品，通常一家燈具廠會(huì)同時(shí)生產(chǎn)上百種燈飾，如果使用3D打印技術(shù)來(lái)制造燈飾的話，產(chǎn)品的種類可能會(huì)增加10倍以上。同樣地，人物塑像、動(dòng)漫手辦等等也可以用3D打印機(jī)來(lái)制作。

工具零件

3D打印機(jī)精確到微米級(jí)別的高精度使得它在精密零件加工領(lǐng)域也有了一展身手的可能，那些非標(biāo)準(zhǔn)件和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配件更適合用3D打印機(jī)來(lái)生產(chǎn)。同時(shí)，使用3D打印技術(shù)可以減少原材料消耗，而且能快速、低成本地制造相應(yīng)的元件。2011年7月，YouTube上發(fā)布的一段視頻展示了一位科學(xué)家David Kaplan利用3D打印機(jī)在90min內(nèi)復(fù)制了一只扳手并用扳手緊固螺絲的過(guò)程，這段視頻在很短的時(shí)間內(nèi)下載次數(shù)就超過(guò)了10萬(wàn)次。首先，一只真正的扳手的數(shù)據(jù)被一只精度達(dá)到40μm的掃描儀徹底掃描下來(lái)，并形成扳手的數(shù)字圖像。接下來(lái)，3D打印機(jī)使用一種粉末材質(zhì)（可能是某種熱塑性樹脂）將新的扳手打印出來(lái)，這只扳手的使用方法與普通扳手沒(méi)有任何區(qū)別。

利用3D打印機(jī)還可以自己設(shè)計(jì)和制造零件，甚至是更大的東西。2012年年初有報(bào)道稱，兩位威爾士藝術(shù)家設(shè)計(jì)和制造了一只8立方英尺大的立體風(fēng)箏，這只風(fēng)箏使用了由3D打印機(jī)打印的尼龍連接件來(lái)連接碳纖維輕質(zhì)材料制造的骨架，元件總數(shù)達(dá)到了23 000個(gè)。2011年9月，一款輕便的混合燃料汽車在加拿大亮相，這輛名為“Urbee”汽車的流線型外殼和一些部件就是用3D打印技術(shù)制造的。當(dāng)然，我們也可以用3D打印機(jī)來(lái)打印一些齒輪，然后把它們裝配起來(lái)，組成齒輪組，甚至用一臺(tái)3D打印機(jī)來(lái)制造另一臺(tái)3D打印機(jī)。

3D打印機(jī)的前景

3D打印機(jī)無(wú)疑是一種很酷的設(shè)備。目前已經(jīng)有一些廠商提供面向個(gè)人用戶的3D打印機(jī)，價(jià)格只要數(shù)百美元。一般而言，只要要求不是太高，它總是會(huì)給我們帶來(lái)驚喜。在未來(lái)幾年內(nèi)，3D打印機(jī)想要成為能夠打印3D照片的設(shè)備還不現(xiàn)實(shí)，過(guò)長(zhǎng)的打印時(shí)間，單調(diào)的打印顏色是它的硬傷。不過(guò)對(duì)于那些行業(yè)用戶而言，3D打印機(jī)是非常實(shí)用的工具。

聲音

我常利用CAD軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜的零件，將設(shè)計(jì)檔案?jìng)魉偷?D打印機(jī)，不出幾個(gè)小時(shí)，打印機(jī)就會(huì)打印出這些零件的原型，我可以很方便地看到自己的創(chuàng)意是否可行。

——Leo Stocco 哥倫比亞大學(xué)工程系教授

3D打印，一個(gè)生機(jī)無(wú)限的領(lǐng)域

目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)或用于科研的3D打印機(jī)多種多樣，據(jù)稱全球已經(jīng)有5萬(wàn)臺(tái)以上的3D打印機(jī)。但與其說(shuō)這些設(shè)備是打印機(jī)，還不如說(shuō)它們是使用噴頭工作的制造業(yè)機(jī)器人。那么，它們究竟是像臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦那樣會(huì)普及到千家萬(wàn)戶，還是只是行業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品呢？現(xiàn)在看起來(lái)后者的可能性更大一些。

商業(yè)化的3D打印機(jī)使用的打印耗材以塑料為主，這使得它的應(yīng)用受到一定限制。辦公和家庭用戶的打印內(nèi)容主要是文本和圖片，3D打印機(jī)很難有用武之地。不過(guò)，3D攝影和攝像的發(fā)展也許會(huì)為3D打印提供一定機(jī)遇。比如想要打印一張3D照片，3D打印機(jī)就可以幫上忙。但是在色彩方面，目前的3D打印機(jī)僅能實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)種色彩，想要像普通彩色打印機(jī)那樣打出絢麗多彩的照片還不現(xiàn)實(shí)。

對(duì)于從事微納米制造、醫(yī)療、建筑和藝術(shù)、時(shí)尚設(shè)計(jì)等行業(yè)的人士而言，3D打印為他們提供了一種相當(dāng)有力的工具。比起傳統(tǒng)的模壓、注塑、剪裁或其他加工方法，3D打印的精度更高，也沒(méi)有附加的成本，特別適合少量（比如只做一兩個(gè)）產(chǎn)品的制造。

新光源投影機(jī)

光源是投影機(jī)的重要組件之一。近年來(lái)，LED光源發(fā)展勢(shì)頭迅猛，激光光源和混合光源的進(jìn)步也不容小覷。盡管傳統(tǒng)的高壓汞燈光源依然占據(jù)著大部分市場(chǎng)，但未來(lái)無(wú)疑屬于新光源。

眾所周知，目前主流投影機(jī)按照成像元件不同分為3LCD式和DMD式，光路也不相同。針對(duì)光源的白光，前者使用3塊分別覆有紅、綠、藍(lán)色濾色片的LCD屏幕分別負(fù)責(zé)R/G/B光路的成像；而后者用色輪首先將光源的白光分為紅、綠、藍(lán)三色，再投射到DMD上分別成像，但新光源將改變目前的狀態(tài)。

LED光源投影機(jī)

LED（發(fā)光二極管）已經(jīng)成功地成為取代冷陰極熒光燈，成為目前液晶顯示光源的首選。同樣，在投影領(lǐng)域，LED光源經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展，實(shí)力已經(jīng)不可小覷。

用于投影的LED光源則采用紅、綠、藍(lán)三色LED作為光源直接發(fā)出三原色光，然后由棱鏡集中投往前方，并經(jīng)過(guò)成像元件成像的工作方式，這種光源配置方式稱為三基色LED光源。LED光源既不用色輪，也不用濾光片，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。LED光源可以配合DMD元件、3LCD和LCoS元件使用，尤以DMD元件為多，這樣可以發(fā)揮LED光源體積小的優(yōu)勢(shì)。

LED光源的優(yōu)點(diǎn)和缺陷

與超高壓汞燈的白光相比，LED光源不需要色輪預(yù)先分光，光源的光譜純度也更好，因此在色彩表現(xiàn)力上更高一籌。由于省去了色輪等裝置，所以使用LED光源的投影機(jī)尺寸可以做得更小，目前已經(jīng)推出的LED投影機(jī)既有不到500g重的掌上型號(hào)，也有僅有手機(jī)大小的超便攜產(chǎn)品。同時(shí)，LED光源的壽命相當(dāng)長(zhǎng)，目前實(shí)用化的LED光源壽命普遍長(zhǎng)達(dá)2萬(wàn)小時(shí)以上，比超高壓汞燈長(zhǎng)5～10倍，而且亮度衰減也相當(dāng)小。此外，LED投影機(jī)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較為節(jié)電，并可快速開關(guān)機(jī)，使用更為方便。

困擾投影用LED光源的最大問(wèn)題是亮度不足。目前市場(chǎng)上出售的產(chǎn)品亮度基本在1 000lm以下，主流產(chǎn)品大約為500lm左右，一些主打移動(dòng)性的產(chǎn)品亮度僅為200lm～300lm，這與超高壓汞燈光源產(chǎn)品2 000lm的入門指標(biāo)相比還有不少差距，在高亮度需求的商務(wù)及教育領(lǐng)域，LED光源投影機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力十分有限。

綠光LED不斷進(jìn)步

造成LED光源亮度不足的主要原因是目前LED的電-光轉(zhuǎn)換和提取效率較低，特別是綠色LED。綠色LED的主要解決方案是磷化鎵（GaP）半導(dǎo)體材料和銦-鎵-氮/氮化鎵（InGaN/GaN）半導(dǎo)體材料，后者用于藍(lán)光LED時(shí)內(nèi)量子效率可達(dá)80%，而用于綠光LED時(shí)內(nèi)量子效率僅為15%。盡管目前很多采用藍(lán)光（采用GaN）激發(fā)黃色熒光（采用釔釹石榴石，YaG）合成白光方案LED的發(fā)光效率已經(jīng)可以達(dá)到200lm/W以上，但針對(duì)LED投影光源用途，綠光LED是難以繞開的障礙。更為不幸的是，人眼對(duì)綠光敏感程度最高，在LED光源方案中，綠光強(qiáng)度要占到69%才比較合適，因此一般的三色LED配色方案為紅:綠:藍(lán)=3:6:1或3:7:1。這就對(duì)綠光光源提出了較高的要求。

綠光LED的性能決定著LED投影機(jī)的前途，因此主要投影機(jī)LED光源供應(yīng)商，如Luminus和OSRAM（歐司朗）等都不惜投入重金研發(fā)綠光LED。2011年以來(lái)，綠光LED的研發(fā)不斷出現(xiàn)突破，先是OSRAM將自家的綠光LED發(fā)光效率提高了20%，接著在CES 2012上，Luminus發(fā)布了可以將LED投影亮度提高到與2 200lm普通投影同等級(jí)的LED組件，它的主要技術(shù)突破點(diǎn)就在于超亮綠光LED。應(yīng)用同樣的技術(shù)，便攜式投影的5.4mm2綠光LED單元可在3A/mm2的電流密度下輸出3 000lm的亮度，從而將便攜式投影的亮度一舉提高到700lm的水平，比去年的500lm提高了40%。

LED光源投影機(jī)產(chǎn)品

LED投影機(jī)的發(fā)展至今已經(jīng)歷經(jīng)大約3代，目前知名品牌中投身于LED投影機(jī)的主要是歐美、韓國(guó)和臺(tái)灣廠商。第一代產(chǎn)品出現(xiàn)于2008～2009年左右，大多采用德州儀器的DLP Pico DMD芯片，主攻微型投影領(lǐng)域，但在亮度和使用效果上均不能令人滿意。直到2009年，麗訊發(fā)布的H9080FD才真正令人眼前一亮，它采用了Full HD規(guī)格，使用0.95英寸的DMD作為成像元件，對(duì)比度高達(dá)100 000:1，亮度則為800lm，擁有125% NTSC的廣色域，當(dāng)然它10萬(wàn)元以上的售價(jià)也令人咋舌。2010年，三星發(fā)布的F10M將標(biāo)稱亮度紀(jì)錄推進(jìn)到了1 000lm，考慮到它采用了3LCD方案，這應(yīng)該算是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的性能指標(biāo)。這一紀(jì)錄一直保持了將近兩年之久，直到最近才被意大利廠商SIM2的M.150所打破。該機(jī)標(biāo)稱亮度值高達(dá)1 100lm，又支持Full HD投影，因而售價(jià)高達(dá)100 000元。

LED主流和商務(wù)機(jī)型的售價(jià)遠(yuǎn)非一般用戶所能接受，便攜和微型投影才是LED投影機(jī)能夠大顯身手的領(lǐng)域。2011～2012年，便攜投影設(shè)備分為500lm和300lm兩種檔次的產(chǎn)品，而微型投影也能夠達(dá)到100lm以上。500lm和300lm的便攜投影多采用Luminus或OSRAM的相應(yīng)光源方案，比如優(yōu)派的PLED W500（500lm）和麗訊Qumi Q2（300lm）就分別采用了Luminus的相應(yīng)模塊。

激光光源投影機(jī)

激光用于作為顯示設(shè)備的光源已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，盡管激光背投電視從未成為過(guò)市場(chǎng)主流，但它出色的效果曾給我們留下了深刻印象。用于投影的激光光源主要是半導(dǎo)體激光二極管，它的亮度高，單色性好，是非常理想的投影用光源。

目前應(yīng)用于投影機(jī)的激光光源也有兩套工作方案，一種是較為簡(jiǎn)單的單色激光投影技術(shù)，一般采用價(jià)格便宜，功率足夠高的GaN型藍(lán)色激光光源，先經(jīng)過(guò)擴(kuò)散片二次擴(kuò)散后，將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為面光源，然后這束藍(lán)光被分為兩份，一份通過(guò)特殊的色輪分色后，轉(zhuǎn)變?yōu)榧t、綠、黃三色；另一份通過(guò)棱鏡與分色后的光線匯合，形成四色光，這一技術(shù)與傳統(tǒng)的DLP投影類似。另一種是較為復(fù)雜的三基色激光投影技術(shù)，也就是紅、綠、藍(lán)三色激光分別投射，光路類似LED投影，只需要通過(guò)擴(kuò)散片把點(diǎn)光源變成面光源，并經(jīng)過(guò)調(diào)諧以去除串?dāng)_。但由于高功率激光器的微型化甚為困難，因此目前的三基色激光投影均為光機(jī)分離設(shè)計(jì)，重量則高達(dá)數(shù)十千克，耗電量也相當(dāng)大，只有行業(yè)用戶才能選用。

激光光源的優(yōu)點(diǎn)和缺陷

由于激光亮度高，單色性好，因此單色激光光源就可以獲得與主流超高壓汞燈類似的光強(qiáng)，而且色彩、對(duì)比度也好于后者，壽命則同樣可以達(dá)到上萬(wàn)個(gè)小時(shí)，與LED光源一樣具備快速開關(guān)機(jī)能力。用于行業(yè)領(lǐng)域的三基色激光投影機(jī)更能獲得數(shù)萬(wàn)流明的亮度和高達(dá)166%的NTSC比的色域，在高端投影光源方面競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng)。

盡管激光光源有諸多優(yōu)越特性，但不足之處也非常明顯。首先就是成本偏高，激光二極管陣列的價(jià)格要高于LED元件，這造成即使單色光源的投影機(jī)價(jià)格也相當(dāng)高昂。其次，由于單色藍(lán)激光需要和色輪的其他顏色“合成”紅、黃、綠色，這使得單色激光投影的色彩表現(xiàn)力有所降低，通常僅能達(dá)到90%的NTSC色域覆蓋度，失去了激光投影重要的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，該方案在藍(lán)色段偏色現(xiàn)象較嚴(yán)重，色彩還原性差。另一個(gè)重要的問(wèn)題是高功率綠色半導(dǎo)體激光二極管（如同綠色LED一樣）的實(shí)用化問(wèn)題仍未完全解決，目前大部分方案依然需要二次激發(fā)，也就是用藍(lán)色激光或紅外激光為“原料”產(chǎn)生綠色激光，而GaN型綠色激光二極管的功率只能達(dá)到30mW量級(jí)，這造成了主流尺寸的三基色激光（正面）投影機(jī)遲遲不能面世。直到2012年6月，索尼公司和住友公司才成功研發(fā)出“真正的”小型高功率綠色激光二極管，它是世界上首個(gè)在530nm波長(zhǎng)下輸出功率達(dá)到100mW的產(chǎn)品，這為三基色激光投影小型化打下了基礎(chǔ)。

激光光源和投影機(jī)產(chǎn)品

目前面世的普通尺寸激光投影機(jī)僅有明基LX60ST/LW61ST等幾款，于2012年年初上市。它的光源采用了16顆藍(lán)色GaN激光二極管陣列，亮度值為2 000lm，對(duì)比度高達(dá)80 000:1，能夠?qū)崿F(xiàn)90%以上的NTSC色域覆蓋度。它在經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下功率僅為100W左右，高亮模式下則上升到180W，使用壽命在經(jīng)濟(jì)模式下長(zhǎng)達(dá)20 000h。明基方面聲稱，通過(guò)進(jìn)一步提高激光二極管數(shù)量即可獲得更高的亮度，該公司將在今年第三或第四季度上市使用24顆和32顆激光二極管的產(chǎn)品，光強(qiáng)可以達(dá)到2 500lm～3 000lm，主要面向商務(wù)和教育領(lǐng)域。

三基色投影機(jī)主要用于行業(yè)領(lǐng)域，比如著名的巴可和科視兩家專業(yè)投影機(jī)公司都有各自的激光投影機(jī)解決方案，巴可今年已將激光投影機(jī)的亮度紀(jì)錄提升到55 000lm。我國(guó)的中視中科公司可以提供從10 000lm～50 000lm的激光投影機(jī)解決方案，可以實(shí)現(xiàn)160%以上的NTSC色域覆蓋度，色彩均勻性高達(dá)90%以上。根據(jù)采用的成像元件不同，分辨率可以從Full HD直到Quad HD，光源壽命則在10 000h～20 000h不等。

三基色激光投影模組的小型化和低成本化是它提升競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。2010年，索尼曾經(jīng)推出了小體積的三基色投影光源模塊，采用紅色激光（642nm）LED陣列、藍(lán)光（464nm）LED陣列和SHG二次諧波的綠色激光（532nm）LED陣列搭配，紅光功率為10W、綠光6W、藍(lán)光5W，發(fā)光效率分別為22%、15%和15%，當(dāng)輸入功率為110W時(shí)，可以輸出5 000lm的高亮度光。它的外觀尺寸為152mm×114mm×30.5mm，如果能夠進(jìn)一步小型化，那它的應(yīng)用前景無(wú)疑相當(dāng)廣泛。

混合光源投影機(jī)

前文已經(jīng)提及高功率綠色LED和綠色激光是投影光源的瓶頸，那么，如果能夠結(jié)合激光和LED二者的特點(diǎn)，采用成熟的紅光LED，而用藍(lán)色激光激發(fā)產(chǎn)生綠色激光，并進(jìn)一步利用原有的藍(lán)色激光，這樣則即滿足了RGB三原色，又避免了全部采用激光器造成體積、發(fā)熱量和耗電量過(guò)大的弊端，豈不是兩全其美嗎？這一設(shè)想已經(jīng)在兩年前變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。2010年，卡西歐率先推出了“Green Slim”系列混合光源投影機(jī)，它采用了紅色LED光源模組，用藍(lán)光激光二極管激發(fā)綠色熒光材料，產(chǎn)生綠色激光，與藍(lán)紅兩色共同成像。與LED投影相比，它的光路設(shè)計(jì)略微復(fù)雜，但成像原理基本一致。此后，研究人員又對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，增加獨(dú)立的藍(lán)光LED模塊用于藍(lán)色顯示，而藍(lán)色激光LED專門用于生產(chǎn)綠色激光，這樣不但增加了光源的亮度，而且能夠進(jìn)一步提高綠光的比例，同時(shí)簡(jiǎn)化了光路。

混合光源投影機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺陷

毫無(wú)疑問(wèn)，混合光源投影機(jī)結(jié)合了激光和LED光源的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也避免了它們最大的缺陷。在最為重要的亮度指標(biāo)上，混合光源投影機(jī)目前已經(jīng)能夠達(dá)到4 000lm以上的亮度值，完全可以與超高壓汞燈產(chǎn)品相提并論。混合光源模組的壽命普遍長(zhǎng)達(dá)20 000h以上，快速開關(guān)機(jī)等功能也完全能夠?qū)崿F(xiàn)。更為可貴的是，混合光源投影機(jī)的價(jià)格盡管依然高于普通投影機(jī)，但卻不像高端LED投影和激光投影那樣高不可攀，目前在美國(guó)亞馬遜商城中卡西歐Green Slim XJ-A155V的售價(jià)約為1 250美元，這是大部分消費(fèi)者可接受的價(jià)格。

混合光源同樣存在色彩偏差的問(wèn)題，它的色彩控制是3種光源中最難實(shí)現(xiàn)的。一些評(píng)測(cè)報(bào)告反映混合光源投影機(jī)的圖像過(guò)分濃艷，這是由于人眼對(duì)綠色最為敏感造成的。同時(shí)由于色彩偏向綠-藍(lán)方向，導(dǎo)致混合光源投影機(jī)的色彩還原能力偏低，色域指標(biāo)也不佳。目前在售的型號(hào)大部分沒(méi)有標(biāo)注色域，只有少數(shù)產(chǎn)品標(biāo)稱為85%的NTSC色域覆蓋度，好于傳統(tǒng)的超高壓汞燈產(chǎn)品，但還比不上三基色LED光源。

混合光源投影機(jī)產(chǎn)品

目前在混合光源投影領(lǐng)域成就最為突出的無(wú)疑是卡西歐公司，該公司2012年共提供超薄型、高亮型、標(biāo)準(zhǔn)型和短焦型共大約10款混合光源投影機(jī)產(chǎn)品，售價(jià)從數(shù)百美元到兩千美元以上。進(jìn)入2012年以來(lái)，其他企業(yè)也開始發(fā)力混合光源投影機(jī)，優(yōu)派公司的Pro9000在CES 2012上曝光，它是一款1 600lm、Full HD規(guī)格的產(chǎn)品。宏碁公司則在2012年7月份剛剛發(fā)布了兩款混合光源投影機(jī)，分別是面向家用的K750和面向商用的K520，前者同樣是一款Full HD投影機(jī)，標(biāo)稱分辨率達(dá)到100 000:1，也在CES 2012上進(jìn)行過(guò)展示。奧圖碼公司推出了ZX210ST、ZW210ST兩款混合光源投影機(jī)，它們都是面向教育市場(chǎng)的短焦機(jī)型。松下公司也將在今年第四季度推出兩款混合光源投影機(jī)，色彩均勻性達(dá)到90%的專業(yè)水準(zhǔn)是它們的亮點(diǎn)。此外，其他廠商也在考慮跟進(jìn)混合光源機(jī)型。

新光源投影機(jī)的前景

新光源投影機(jī)的大量推出和實(shí)用化給沉寂已久的投影機(jī)市場(chǎng)帶來(lái)了新的活力。其中，LED光源投影機(jī)將會(huì)主要面向便攜和集成市場(chǎng)，未來(lái)在平板電腦、數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)以及手機(jī)上集成投影也將成為趨勢(shì)，這為L(zhǎng)ED光源投影機(jī)提供了廣闊的發(fā)展前景。混合光源投影機(jī)則主要面向主流市場(chǎng)，根據(jù)PMA（太平洋媒體協(xié)會(huì)）的分析報(bào)告，混合光源投影在2012年的市場(chǎng)增長(zhǎng)將達(dá)到50%，2013～2015年還將保持40%以上的高增長(zhǎng)率。CHIP認(rèn)為，未來(lái)混合光源投影機(jī)將會(huì)取代超高壓汞燈投影機(jī)的主流地位。激光投影機(jī)則受限于模塊的尺寸和價(jià)格，依然只能在高端市場(chǎng)和行業(yè)市場(chǎng)發(fā)力。

科技賦予新內(nèi)容

3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)打印技術(shù)既有共性，又有區(qū)別，但不可否認(rèn)的是，3D打印機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展給打印機(jī)領(lǐng)域提供了嶄新的機(jī)遇，由此帶來(lái)的行業(yè)市場(chǎng)增長(zhǎng)更是令人興奮。它可打印非常精細(xì)的3D物體，這使得它擁有更為廣泛的用途，成為日漸萎縮的傳統(tǒng)平面紙張打印之后新的業(yè)界亮點(diǎn)。而新光源也為投影機(jī)領(lǐng)域帶來(lái)了光源壽命和圖像質(zhì)量的革命，未來(lái)投影機(jī)也許會(huì)像電視機(jī)一樣普及，而各類移動(dòng)平臺(tái)也將把投影作為標(biāo)配。這些都是IT科技為傳統(tǒng)產(chǎn)品帶來(lái)的嶄新內(nèi)容。

作為最具代表性的AO（辦公自動(dòng)化）設(shè)備，無(wú)論是打印機(jī)還是投影機(jī)，他們所扮演的角色都是還原和輸出創(chuàng)造的內(nèi)容，它們表現(xiàn)能力的增強(qiáng)，無(wú)疑給內(nèi)容創(chuàng)作帶來(lái)了更廣闊的空間，好似3D顯示設(shè)備的成熟，回頭來(lái)加速3D內(nèi)容制作的普及。

在靜態(tài)的打印領(lǐng)域，提高還原真實(shí)度是發(fā)展重點(diǎn)，過(guò)去的數(shù)十年中其努力的方向是色彩和精度，今天已經(jīng)拓展到形狀，而未來(lái)直接“打印”色彩真實(shí)、逼真細(xì)膩的實(shí)物，與3D實(shí)景掃描相結(jié)合，實(shí)物傳真指日可待。同為常見輸出設(shè)備，投影機(jī)在真實(shí)還原之余綠色環(huán)保是另一大新議題，今天的技術(shù)提升要著眼于此，特別是新光源均力求控制功耗、延長(zhǎng)壽命，與當(dāng)今社會(huì)需求導(dǎo)向相符。

聲音

宏碁采用激光＋LED的混合光源方式，主要是看中它綜合性能的優(yōu)勢(shì)，尤其是整機(jī)的色彩表現(xiàn)。如果單純采用LED光源，產(chǎn)品的亮度和體積上很難平衡；而采用激光光源技術(shù)，雖然亮度能夠做上去，但是色彩上總有缺陷。市面上已出現(xiàn)的激光投影機(jī)藍(lán)色光源的技術(shù)弊端是偏色現(xiàn)象嚴(yán)重，無(wú)法達(dá)到優(yōu)質(zhì)的色彩還原水平，這是苛求色彩的家庭影院產(chǎn)品無(wú)法接受的。

——林明立 宏碁公司投影機(jī)全球資深產(chǎn)品經(jīng)理

光源——投影機(jī)之肺

眾所周知，成像元件算是投影機(jī)最核心的部件，而光源則是投影機(jī)中僅次于成像元件的部分。投影機(jī)的成像質(zhì)量，特別是色彩質(zhì)量很大部分取決于光源的品質(zhì)，也就是光譜特性。而光源的亮度則決定著使用者的體驗(yàn)，商用投影機(jī)亮度需要達(dá)到

2 000lm以上才能有較為令人滿意的效果。同時(shí)，光源的價(jià)格高昂，原裝燈泡價(jià)格普遍達(dá)到千元以上，占投影機(jī)成本的20%甚至更多；而它們的設(shè)計(jì)壽命僅為2 000h～4 000h，即使采用延壽設(shè)計(jì)的超高壓汞燈型光源也僅有6 000h。這使得光源的革新顯得勢(shì)在必行。

第一代投影機(jī)光源普遍為鹵鎢燈，它的體積較大，整體光譜偏黃，因此早期投影機(jī)在色彩方面受人詬病較多。同時(shí)，鹵鎢燈的壽命普遍只有2 000h左右，功率較高但光轉(zhuǎn)化效率低，發(fā)熱量也很大，因此目前在主流機(jī)型中已經(jīng)絕跡。目前市場(chǎng)上還有一些替換用鹵鎢燈出售，價(jià)格也并不便宜。

第二代投影機(jī)光源是超高壓汞燈，以飛利浦的UHP燈泡和愛普生的UHE燈泡為代表。超高壓汞燈的體積較小，壽命也得到了一定延長(zhǎng)，但光譜特性依然不佳。同時(shí)，超高壓汞燈的功率和發(fā)熱量也相當(dāng)大，投影機(jī)使用后需經(jīng)過(guò)散熱階段才能完全關(guān)閉。目前，以LED光源為代表的第三代光源已經(jīng)開始走上舞臺(tái)，它們的表現(xiàn)則受到廣泛的關(guān)注。