高檔光機目前以三片式為主。三片式是將光源經分光棱鏡將光束分為紅、藍、綠光后,再分別將光束投射入三片顯示芯片,將投射出的三色影像經過合光系統加以結合形成彩色影像。就Nikon設計的IBM 4-Cube光機架構來看,由于三片式LCOS光機除了需要三片面板外,并需要結合多項的分光、合光光學系統,因此體積較大、成本也較高。不過由于可以達到較高的光學效率,又具備高畫質的特性,因此三片式主要是朝高階的專業用途發展,主要的產品以JVC的多款投影機為主。三片式需要三個投影芯片,成本高、體積大、系統復雜,不可能適用于微投影系統。

圖1 三片式LCOS光機結構
單片式色輪(Color Wheel)光學引擎則是以快速旋轉的色輪將白光形成循序的紅、藍、綠光,并將三原色光與驅動程式產生的紅、藍、綠畫面,同步形成分色影像,再藉由人眼視覺暫留的特性,最后在人腦產生彩色的投影畫面。類似的技術有:Displaytech發表的Field Sequential Color、Philip所采用的Scrolling Color-Rotating Prism架構等。
單片式的最大優點就是因為面板數僅需一片,加上分光、合光的系統架構比較簡單,因此在成本上較具競爭優勢,而且光機的空間也相對較小。然而目前在技術上面臨一些困難,以Color Wheel而言,白光經偏極化后的光源僅為先前的1/3,亮度明顯降低,此外,由于LCOS面板得在紅、藍、綠畫面快速的切換下合成影像,因此面板反應速度的要求更高,使得生產的難度也相形提高。目前大部分微投影機都采用這一結構。但單片式亮度低,需要轉動部件或集成的彩色濾光片,體積較大,可靠性差,或存在彩色顯示缺陷(Artifact),顯示質量并不理想。

圖2 德州儀器的單片式光機
美國Microvision公司是唯一的小型掃描型激光投影儀的開發商。他們利用一種以垂直相交的2軸高速驅動反射鏡的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)模塊,實現了小型激光投影儀模塊“PicoP”。其主要問題是:綠光激光器的成本依然太高,必須利用倍頻晶體,而且激光散斑也大大降低了現實質量。
由于目前市場上投影光機結構的特性,現階段無法做到真正低價(<$300)高性能(>SVGA,>200 lumen)的便攜式投影儀。
巨視光電的新型單片式微投影光機技術綜合了三片式和單片式光機各自的優點,克服了各自的缺點,是一種理想的投影光機結構。目前我們已經完成第一代樣機設計,完成原理性演示,驗證了這一革命性投影結構的可行性,并就該技術已經申請了三項相關美國專利。下一步,我們將優化系統,進一步縮小驅動電路板和投影透鏡體積,并降低產品成本。
由于現存投影光機結構特性,現階段無法實現低價高性能便攜式投影儀。巨視光電的技術使得在目前元件價格的基礎上,這一產品成為可能。使得便攜式投影儀成為手機,DVD,iPod一樣的日常用品,進入千家萬戶。最終和手機PDA集成在一起的投影儀將使人們擺脫對具體顯示器的依賴,實現隨時隨地的信息處理和共享,徹底改變人們的數碼生活。