211service.com
High-Definition TV vanaf uw mobiele telefoon
Een mobiele telefoon die een high-definition televisiebeeld kan projecteren, zou binnenkort mogelijk kunnen zijn, zeggen onderzoekers van Cornell University die een nieuw micro-elektromechanisch systeem (MEMS) hebben ontwikkeld voor het snel scannen van grote gebieden met een laser. Een projector op basis van het apparaat zou ongeveer zo groot zijn als een dubbeltje en zou een beeld van een meter breed kunnen werpen op een oppervlak op slechts een halve meter afstand.
Een siliciumspiegel opgehangen aan koolstofvezels kan zeer snel trillen en scant een laser snel genoeg over een oppervlak om afbeeldingen met een hoge resolutie te tekenen. (Credit: Michael Thompson, Cornell University)
De sleutel is een kleine spiegel van ongeveer een halve millimeter breed, opgehangen aan koolstofvezels - opgerolde platen van kristallijn koolstof die gewoonlijk worden gebruikt om materialen te versterken. De vezels versterken de trillingen van een piëzo-elektrische motor, waardoor de spiegel beweegt. Deze beweging buigt een laser onder verschillende hoeken af, waardoor deze heen en weer over een oppervlak zwaait. Hoewel het huidige apparaat de laser alleen heen en weer beweegt, zeggen de onderzoekers dat het eenvoudig kan worden gemonteerd op een podium dat op en neer kantelt, zodat het apparaat elke lijn van een afbeelding achtereenvolgens kan tekenen, met behulp van complexe elektronica die de laser aanzet en uit wanneer deze over het scherm wordt gericht om de lichte en donkere pixels te creëren. Een kleurendisplay zou het licht van rode, groene en blauwe lasers mengen.
Op MEMS gebaseerde displays bestaan al in commerciële producten. Texas Instruments, gevestigd in Dallas, TX, heeft bijvoorbeeld een chip ontwikkeld die gebruikmaakt van miljoenen kleine spiegeltjes, die elk pixels aan- en uitzetten door naar of van een lichtbron af te draaien (zie May the Micro Force Be with You ). Deze chip wordt nu gebruikt in verschillende televisies en filmprojectoren. Een ander bedrijf, Microvision, in Redmond, WA, gebruikt een MEMS-apparaat met enkele spiegel dat meer lijkt op het apparaat dat wordt ontwikkeld bij Cornell, maar zonder de koolstofvezels. Het bedrijf ontwikkelt een full-color display.
De Cornell-onderzoekers zeggen dat hun apparaat zich onderscheidt door de hoge scansnelheid van de spiegel, gecombineerd met het vermogen om over een brede hoek te scannen. De groothoek van het systeem wordt mogelijk gemaakt, zegt Michael Thompson, een professor materiaalwetenschappen en techniek en een van de onderzoekers van het project, omdat de koolstofvezels scherp kunnen buigen zonder te breken, waardoor de spiegel een breed bewegingsbereik heeft. De vezels zijn ook erg stijf, waardoor ze heel snel heen en weer kunnen veren. Trillingen met hoge snelheid zijn essentieel voor het maken van afbeeldingen met een hoge resolutie. De onderzoekers rapporteren spiegeltrillingsfrequenties van 35.000 cycli per seconde - genoeg, zeggen ze, om een beeld met een resolutie van ongeveer 1280 bij 768 pixels ongeveer 60 keer per seconde te scannen. Ze zeggen dat deze resolutie vergelijkbaar is met sommige high-definition televisies, hoewel deze verversingssnelheid - onder bepaalde omstandigheden - een waarneembare flikkering kan vertonen.
Ming Wu, hoogleraar elektrotechniek en computerwetenschappen aan de University of California, Berkeley, zegt dat de resolutie van een afbeelding niet alleen afhangt van hoge scansnelheden, maar ook van de grootte van de gebruikte spiegel. In het verleden, zegt hij, waren spiegels die groot genoeg waren om afbeeldingen van hoge kwaliteit te produceren, op de schaal van enkele millimeters, een uitdaging: het is moeilijk om de spiegels snel genoeg te laten trillen zonder het apparaat te breken. Thompson zegt dat ze dankzij de stevige koolstofvezels een spiegel van een halve millimeter breed konden gebruiken, al ongeveer de benodigde schaal. Hij voegt eraan toe dat door meer koolstofvezels te gebruiken, de Cornell-onderzoekers verwachten de maat nog meer te kunnen vergroten.
Een belangrijke uitdaging voor de op glasvezel gebaseerde systemen is het laag houden van de productiekosten. In het verleden hebben onderzoekers typisch geprobeerd om dergelijke apparaten puur uit silicium te maken om te profiteren van goedkope productie.
Het toevoegen van koolstofvezels aan de mix kan de kosten verhogen. Met dit in gedachten ontwikkelden Thompson en Shayaan Desai, een doctoraatsstudent aan Cornell die de sleutel was tot het maken van het apparaat, een productiemethode die traditionele siliciumfabricage gebruikt tot de laatste stappen, waarbij de koolstofvezels pas aan het einde van het proces werden geïntroduceerd.
Toch is het proces nog niet betrouwbaar genoeg voor grootschalige productie. (In het demonstratiesysteem plaatsten ze de vezels handmatig). Wu zegt dat het succes zal afhangen van hoeveel nieuwe infrastructuurfabrikanten moeten installeren om de vezels op te nemen.
Thompson zegt dat een prototypeprojector binnen een jaar klaar moet zijn, met commerciële producten, ontwikkeld door hun startup, Mesmeriz, in Ithaca, NY, waarschijnlijk binnen drie tot vijf jaar.