高档光机目前以三片式为主。三片式是将光源经分光棱镜将光束分为红、蓝、绿光后,再分别将光束投射入三片显示芯片,将投射出的三色影像经过合光系统加以结合形成彩色影像。就Nikon设计的IBM 4-Cube光机架构来看,由于三片式LCOS光机除了需要三片面板外,并需要结合多项的分光、合光光学系统,因此体积较大、成本也较高。不过由于可以达到较高的光学效率,又具备高画质的特性,因此三片式主要是朝高阶的专业用途发展,主要的产品以JVC的多款投影机为主。三片式需要三个投影芯片,成本高、体积大、系统复杂,不可能适用于微投影系统。
图1 三片式LCOS光机结构
单片式色轮(Color Wheel)光学引擎则是以快速旋转的色轮将白光形成循序的红、蓝、绿光,并将三原色光与驱动程式产生的红、蓝、绿画面,同步形成分色影像,再藉由人眼视觉暂留的特性,最后在人脑产生彩色的投影画面。类似的技术有:Displaytech发表的Field Sequential Color、Philip所采用的Scrolling Color-Rotating Prism架构等。
单片式的最大优点就是因为面板数仅需一片,加上分光、合光的系统架构比较简单,因此在成本上较具竞争优势,而且光机的空间也相对较小。然而目前在技术上面临一些困难,以Color Wheel而言,白光经偏极化后的光源仅为先前的1/3,亮度明显降低,此外,由于LCOS面板得在红、蓝、绿画面快速的切换下合成影像,因此面板反应速度的要求更高,使得生产的难度也相形提高。目前大部分微投影机都采用这一结构。但单片式亮度低,需要转动部件或集成的彩色滤光片,体积较大,可靠性差,或存在彩色显示缺陷(Artifact),显示质量并不理想。
图2 德州仪器的单片式光机
美国Microvision公司是唯一的小型扫描型激光投影仪的开发商。他们利用一种以垂直相交的2轴高速驱动反射镜的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)模块,实现了小型激光投影仪模块“PicoP”。其主要问题是:绿光激光器的成本依然太高,必须利用倍频晶体,而且激光散斑也大大降低了现实质量。
由于目前市场上投影光机结构的特性,现阶段无法做到真正低价(<$300)高性能(>SVGA,>200 lumen)的便携式投影仪。
巨视光电的新型单片式微投影光机技术综合了三片式和单片式光机各自的优点,克服了各自的缺点,是一种理想的投影光机结构。目前我们已经完成第一代样机设计,完成原理性演示,验证了这一革命性投影结构的可行性,并就该技术已经申请了三项相关美国专利。下一步,我们将优化系统,进一步缩小驱动电路板和投影透镜体积,并降低产品成本。
由于现存投影光机结构特性,现阶段无法实现低价高性能便携式投影仪。巨视光电的技术使得在目前元件价格的基础上,这一产品成为可能。使得便携式投影仪成为手机,DVD,iPod一样的日常用品,进入千家万户。最终和手机PDA集成在一起的投影仪将使人们摆脱对具体显示器的依赖,实现随时随地的信息处理和共享,彻底改变人们的数码生活。