Новости: Оптика и электроника (рубрикатор)

HDTV в мобильном телефоне

Кремниевое зеркало, подвешенное на углеродных волокнах. (Michael Thompson, Cornell University)

Скоро мобильные телефоны смогут проецировать изображения высокой четкости. Об этом заявляют исследователи из Cornell University, разработавние новую микроэлектромеханическую систему (MEMS) для быстрого сканирования обширных областей лазером. Разработанный на ее основе проектор будет размером с монету и сможет создавать изображение метровой ширины с расстояния 50 см.

Ключевым элементом представленной MEMS является полумиллиметровое зеркальце, которое подвешено на углеродных волокнах, состоящих из скрученных чешуек кристаллического углерода и обычно применяемых для армирования материалов. Волокна усиливают колебания пьезоэлектрического моторчика и двигают зеркало, которое отклоняет лазерный луч на различные углы. Пока устройство может лишь перемещать луч из стороны в сторону, однако исследователи утверждают, что оно может быть легко размещено платформе, способной наклоняться и обеспечивать развертку. Под управлением комплексной электроники в определенные моменты лазер будет включаться и выключаться, чтобы создавать светлые и темные пиксели. В полноцветном проекторе будут использоваться лазеры трех цветов – красного, зеленого и синего.

Проекторы, разработанные при помощи технологии MEMS, уже существуют в виде готовой продукции. Например, в Texas Instruments (Dallas, TX) был разработан чип, использующий миллионы крошечных зеркал, каждое из которых выключает пиксели просто путем выхода из зоны прохождения луча света. Это устройство применяется в разнообразных телевизионных проекторах. Компания Microvision (Redmond, WA) в свое время также предложила MEMS с одним зеркалом, но без применения углеродных волокон.

Разработчики из Cornell University обещают, что их проектор будет отличаться высокой скоростью, в совокупности с возможностью широкоугольного сканирования, которая стала доступной благодаря способности углеродных волокон довольно сильно изгибаться, не ломаясь, и поворачивать зеркало в большем интервале углов. А жесткость волокон обеспечивает высокую частоту колебаний. Высокочастотные вибрации необходимы для создания изображений высокого разрешения. Исследователи сообщают о частоте в 35000 циклов в секунду, что позволяет сканировать изображение 1280*768 px около 60 раз в секунду.

Однако кроме высоких скоростей сканирования, разрешение получаемой картинки зависит также и от размера зеркала. Зеркало, способное создать качественное изображение, должно иметь ширину несколько миллиметров, и его сильные вибрации могут разрушить устройство. Углеродные волокна, благодаря своей прочности, уже позволяют использовать зеркала в полмиллиметра шириной, а рост числа волокон даст возможность увеличивать размеры зеркал и далее.

Большой проблемой описываемых MEMS является их стоимость, так как углеродные волокна не позволяют применять традиционные кремниевые технологии. Все же был предложен метод, в котором углеродные волокна внедряются в устройство на заключительном этапе технологического процесса. Пока их устанавливают вручную, и успех во многом будет зависеть от автоматизации. Однако исследователи планируют уже через год представить прототип проектора, а через 3-5 лет приступить к выпуску коммерческой продукции.