微型投影機產品設計關鍵
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微型投影裝置的終端產品設計，主要可以分為Pocket Projector(口袋型投影機)與Pico Projector(微型投影機)，兩者均是採行較一般投影機更小的光機系統，再搭配適合小機構的背光設計，因為有「微型」優勢，因此具備更強之攜帶便利性，甚至可與其他行動產品整合應用，但其設計必須同時考量光學、電學與機構，產品開發的難度頗高...
微型投影機的設計形式之一，為比傳統投影機更小、但維持投影機外型的小機型產品，其體積與重量都經過縮減，礙於投影技術，產品亮度多在200流明上下，一般使用高亮度鹵素燈泡來達到放大投影尺寸的效果，口袋型投影機產品則改用低功耗、高亮度的LED背光設計。
另一種設計形式，為採用極度縮小尺寸的可攜式架構，外觀搭配極度縮小的光機系統，產品可極度薄化約1公分厚度左右，重量亦可達到50公克的輕量，投影光源採取LED或雷射(Laser Diode)光源形式。
微型投影裝置的終端產品設計形式
微型投影裝置的終端產品設計形式，主要分獨立型與嵌入式兩大類。獨立型產品主要有外接式或伴侶式(Companion)設計，這類產品多數必須搭配其他行動裝置進行投影，例如智慧型手機、數位相機、Notebook...等，目前這類產品已有acer、Dell、Optoma、AIPTEK、Explay、3M、Samsung...等業者推出相關產品。
微型投影的嵌入式設計形式(Embedded Projector)，則是運用微型投影裝置的光機模組，搭配適合行動裝置的高效率投影光源以提供微投影功能，整合對象包含智慧型手機、筆記型電腦、數位相機...等，利用內建微投影光機搭配系統端的軔體與系統整合，讓數位產品可以擴充額外的投影應用。目前提供嵌入式投影機解決方案的核心廠商有TI、3M、butterflytechnology、Microvision、Explay...等。
不管是獨立型或嵌入式的微型投影設計方案，產品的運行功耗一直是關鍵問題，因為投射光源的亮度會與光源輸入的電能呈正比，也就是說輸入的電能越高、產生的亮度(流明)也就越大，同時可投射的距離即投影尺寸即可更接近一般投影機的畫面表現。
微投影解決方案的功耗問題
微投影解決方案的功耗問題，一直是該方案能否順利整合為獨立產品或是嵌入不同應用的關鍵。尤其是嵌入式微型投影整合方案，若光機耗能過多，勢必會影響到主體產品的使用體驗！例如行動電話要求的長待機時間，若受到微投影光機系統耗能影響，勢必會成為終端產品開發商在挑選相關解決方案時的取捨關鍵。
目前終端產品開發商對嵌入式微投影解決方案的要求，是必須在功耗1.5W以內達到10流明以上亮度表現，在現有的光機結構中，顯像的晶片功耗大多不成問題，關鍵在於投射光源的功耗控制，成為光機系統能否達到設計要求的最大瓶頸。
微投影解決方案技術形式，主要有DLP(Digital Light Processing)、LCoS(Liquid crystal on silicon)、MOEMS(Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems)微光機電系統...等，其中以DLP技術為基礎的數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device；DMD)為TI主導之微投影技術，LCoS為3M主推，MOEMS技術礙於光機成本較高，發展進程略微落後DLP與LCoS。
DLP數位光源處理技術的應用優勢
DLP數位光源處理技術，為利用微機電晶片為基礎的微投影解決方案，此MEMS也多稱作數位微型反射鏡元件，利用DMD的高速反射性數位光開關，由DMD微晶片上的大量超小型數位光開關排佈形成整個螢幕顯像內容，每個微型光束位開關面積僅14微米，主要由電子信號控制反射角度來產生不同投射畫面的圖像。
DLP是晶片大廠TI開發的專利技術，採DLP技術的投影機一般是由光源、色輪(設有彩色濾光片之轉盤)、DMD微晶片及光學透鏡(投影機鏡頭)所構成。DMD的品質左右了DLP的投影效果，針對不同市場要求，TI亦開發單片、雙片及多片DLP的投影系統。一個DLP系統，基本上可選擇接取數位或類比信號來源，對類比信號而言，必須在DLP預設前端處理，將輸入訊號轉換成數位信號，再透過內插處理形式將圖像轉換成全幀的投影訊號。
而在投影畫面經數位化後，送往DMD的資訊為針對每個像素直接映射在DMD進行精確作動，期間控制DMD的為精確數位化控制程序，DLP系統針對每個鏡片進行電子化定址，DMD陣列每個鏡片以靜電方式進行傾斜控制，微鏡片的傾斜角度則利用脈衝寬度調制(Pulse Width Modulation；PWM)方式進行控制，一般的DMD鏡片可進行每秒多達1,000次以上的開關控制，DLP搭配光學系統，將投射光作用於DMD上反射，透過光學透鏡與顏色濾鏡處理後，即可投射出數位圖像。DLP技術已日趨成熟，加上TI投注大量開發資源，讓DLP光機、關鍵DMD晶片持續微縮，目前持續取得Pico Projector領先地位。
LCoS微投影技術具結構簡單、成本低廉效益
反射式矽基液晶LCoS，是整合DMD與LCD所衍生的投影技術，其顯像原理相當近似LCD技術，目前主導業者以美商3M、Himax為主。LCoS微投影解決方案，其最大的應用潛力在於嵌入式整合，尤其是整合於手機的內建功能！
在討論LCoS微投影技術之前，不得不拿同樣採行液晶晶格控制顯像的3LCD技術來比較，LCoS也是在液晶板之下再加CMOS晶片，來供其電路基板運用。LCoS在成本方面較具市場優勢，但3LCD投影技術由於採光穿透形式來進行投影成像，投影光源容易造成光衰減問題，尤其3LCD技術在LCD板的透光率不佳時，即直接影響投射的畫面亮度，微投影應用多半要求較高的投射光源功率，投射光的效能受限，自然成為3LCD技術的應用瓶頸。
相反地，LCoS投影技術在光的利用效率與畫面解析度表現，均比3LCD來得高，加上CMOS晶片的製造技術也相對穩定、成熟，並維持高良率，使LCoS整體的元件成本低廉許多。LCoS投影技術的光利用效率可達40%或更高，但3LCD可能僅有3~10%。
此外，LCoS光學引擎因為光機的相關零件較為簡易，產製或是組裝方面具成本優勢，且LCoS體積小巧，易於與嵌入式產品整合，例如LCoS可將驅動IC等週邊電子電路全數整合在COMS基板，減少光機的搭配IC數目與封裝成本，同時讓應用產品的整機體積變得更小。
LCoS另外亦具備輸出高解析度圖像優勢，目前可以達到SXGA等級(1,280×1,024)的水準。因為LCoS的晶體與驅動電路都整合在矽基板上，同時設置於反射面下方，因此元件不會佔據表面面積，只有每個呈現像素間隙佔用開口表面面積，同時不會有如同穿透式LCD之TFT、導線佔用開口面積的結構問題，使LCoS投影技術的解析度、開口率都比穿透式LCD板形式的投影技術來得高許多。
一般來說，LCoS投影元件，在製作上可分半導體COMS製程與液晶面板貼合封裝製程的前、後兩道製造程序。前一道程序的半導體部分，採COMS製作形式，元件良率可以達到90%以上水準；後一道製程的LCD液晶面板貼合封裝部分，目前相關製程技術亦相對成熟，良率的改善比率高於DLP的關鍵零組件DMD晶片製程，有機會藉由低成本、高良率、較佳的解析度與較小的光機體積等優勢，成為微投影市場的重要解決方案。
另一個重要的關鍵在於解決方案的成本問題，目前HTPS-LCD由Sony及Epson擁有專利權，而DLP投影技術目前為TI主推，由TI獨家擁有專利權，相較之下，LCoS無專利權的問題限制，這也讓LCoS核心光機的開發吸引更多廠家投入，進一步形成良性競爭，成為微投影技術快速發展的基礎條件。目前在LCoS微投影市場較活躍的業者有Aurora Systems、Displaytech、Hitachi、Himax、JVC、Sony、Varitronix...等。
雷射投影減省光學器件 投射畫面免對焦、高亮度/對比
除了DLP、LCoS外，目前另一個熱門的微投影技術即「雷射」投影技術！雷射(laser)微投影技術原理是利用顯示元件，直接將雷射投射在投影幕上，由於是直接的雷射輸出，因此沒有LCD面板的老化、光衰問題，同時也少了DLP需設置色輪的結構設計，這代表光機將可大幅減少光學器件，甚至可以精簡到不需要過多的光學設計，光機甚至可以壓縮到僅火柴盒尺寸。光機大幅縮減體積的優勢，即代表可因應更多樣的嵌入式產品設計要求，例如智慧型手機、PDA、掌上遊戲機，甚至是車載設備近來熱門的HUD(head-up display)。
雷射投影技術原理為利用雷射光元的高聚焦特性，再搭配MOEMS來進行光源的偏向掃描處理，將雷射的點光源轉換成掃描線，同時進階處理為面的顯像。以Explay開發的OIO微型投影機為例，其微投影技術即以雷射投影為基礎，在色彩3原色的紅光與綠光，採用半導體雷射器為光源設計，由於藍光半導體雷射器成本較高，改用LED光源來替代藍色雷射器，因為R、G、B三色光若全部使用LED，會影響光機設計的小型化，以成本相對較低的紅光與綠光雷射處理，搭配部分藍光LED改善3原色的混光效果，其光機尺寸也能達到最佳化的要求。
但使用雷射投影也具有一定程度的危險性，雖然微投影機的設計在於直接向投影幕進行畫面投射，但也難保使用者不會把微投影機的投射畫面投向人眼，因為雷射的光束能量、亮度對眼睛具一定程度之危險性，若使用不慎將造成眼睛傷害，因此多數雷射微投影設備將半導體雷射器的安全性設定為1級，即直接以目視雷射微投影機的輸出光線也不會造成眼睛傷害的亮度水準。
雷射微投影機的開發關鍵在於「光源」的選擇，其設計可採行「雷射」或是LED，目前推出的量產機種多以雷射光源為多，因為雷射的光波範圍僅1~2nm(LED光波範圍為10~20nm)，投影畫面可達到更高色彩飽和度，即便部分業者嘗試以LED取代雷射光源，但LED的光學效率比雷射略差，光電轉換率有限、耗電量大，尤其是綠光LED在色彩表現方面顯得差強人意。
然而半導體雷射器輸出的亮度相當高，同時光學效率可以達到近80%，耗電量僅1~5W，比LED光源器件耗能低。半導體雷射器的尺寸相當小，加上雷射具免對焦、減省繁複光學透鏡的元件與組裝成本，整體光機尺寸可以有效微縮，適合嵌入式產品的整合要求。
但比較可惜的是，半導體雷射器輸出的畫面，會出現半導體雷射器特有的光斑(laser spot)現象，容易讓掃描出來的畫面出現模糊、不夠銳利的成像，影響使用體驗。為改善半導體雷射器的光斑現象，光機開發商多半透過獨家技術進行改善，例如，Explay即以EDT(Explay Despeckling Technology)技術改善雷射掃描畫面易有移動光斑點的雜訊問題，去除雷射掃描畫面的光斑現象效果顯著，目前多數搭配半導體雷射器的微投影光機，畫面輸出大多沒有模糊感。
Microvision是另一家開發半導體雷射器光源基礎微投影機解決方案的知名公司，所開發的PicoP微投影引擎體積僅有數c.c.，可以輕易與手機、PDA、平板電腦進行嵌入整合。PicoP的微投影引擎主要是以MEMS微型掃描器晶片、紅/綠/藍3色雷射光源、光學器件組成，PicoP微投影引擎同時亦包含驅動電路以控制MEMS作動。
Microvision所採行的是單晶片設計之Single Micro-mirror Laser Scanning Display Technology(微鏡雷射掃描顯示技術)，運作形式是以MEMS型態的掃描微鏡控制系統，進行雷射光束反射與導向，而PicoP微投影引擎為利用單一雷射光束搭配掃描微鏡，使單點雷射顯示「面」的掃描影像。
避開常規市場直接競爭 微投影仍以嵌入式設計為主流
微型投影機在近幾年發展下來，相關解決方案日趨成熟，彼此間的光機整合幅度相當高，多數已完整囊括光源、微投影技術核心、光學透鏡、控制電路...等功能，對終端產品整合業者而言，僅需要考量光機尺寸、整合成本與輸出效果差異，而目前的解決方案已有清晰的高、中、低端解決方案，在應用產品端也逐漸形成新的整合趨勢。
微投影機若是採獨立型產品或是伴侶式設計，與一般正規投影設備的輸出表現無法相提並論，也會因傳統投影機競爭而壓縮其市場表現；微型投影機若以單機形式進入市場，勢必無法與常規投影機進行競爭，目前較大的機會在於與各式行動裝置整合的嵌入式方案。
不管是DLP、LCoS還是雷射微投影技術，均已發展各自的嵌入式解決方案，其設計採單一光機型態的極度整合，將發展微投影必備的光源、核心顯示晶片、光學透鏡與控制晶片...等整合成一微投影光電模組，對產品開發業者而言，僅需在現有產品機構設計中預留光機的位置，同時追加相應的散熱與控制線路，即可讓旗下產品擁有次世代微投影功能。未來，嵌入式應是微投影產品的重要型態，也會在解析度、投影亮度、電池續航力等性能指標進行改善，以因應市場所需。
