211service.com
High-Definition TV fra din mobiltelefon
En mobiltelefon, der kan projicere et high-definition tv-billede, kan snart være mulig, siger forskere ved Cornell University, som har udviklet et nyt mikroelektromekanisk system (MEMS) til hurtigt at scanne brede områder med en laser. En projektor baseret på enheden ville være på størrelse med en krone og kunne kaste et meter bredt billede på en overflade kun en halv meter væk.
Et siliciumspejl ophængt af kulfibre kan vibrere meget hurtigt og scanne en laser hen over en overflade hurtigt nok til at tegne billeder i høj opløsning. (Kredit: Michael Thompson, Cornell University)
Nøglen er et lille spejl, omkring en halv millimeter på tværs, ophængt af kulfibre – sammenrullede plader af krystallinsk kulstof, der almindeligvis bruges til at forstærke materialer. Fibrene forstærker vibrationerne fra en piezoelektrisk motor og bevæger spejlet. Denne bevægelse afbøjer en laser i forskellige vinkler, hvilket får den til at feje frem og tilbage over en overflade. Mens den nuværende enhed kun flytter laseren fra side til side, siger forskerne, at den let kan monteres på en scene, der vipper op og ned for at give enheden mulighed for sekventielt at tegne hver linje i et billede ved hjælp af kompleks elektronik, der tænder laseren og slukket, når den rettes hen over skærmen for at skabe de lyse og mørke pixels. En fuldfarveskærm ville blande lys fra røde, grønne og blå lasere.
MEMS-baserede skærme findes allerede i kommercielle produkter. Texas Instruments, baseret i Dallas, TX, for eksempel, har udviklet en chip, der bruger millioner af små spejle, som hver tænder og slukker pixels ved enten at dreje mod eller væk fra en lyskilde (se May the Micro Force Be with You ). Denne chip bruges nu i en række forskellige fjernsyn og filmprojektorer. Et andet firma, Microvision, i Redmond, WA, bruger en MEMS-enhed med et enkelt spejl mere som den, der udvikles hos Cornell, men uden kulfibrene. Virksomheden er ved at udvikle en fuldfarveskærm.
Cornell-forskerne siger, at det, der adskiller deres enhed, er spejlets høje scanningshastighed kombineret med dets evne til at scanne over en vidvinkel. Systemets vidvinkel er gjort mulig, siger Michael Thompson, professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab og en af forskerne på projektet, fordi kulfibrene kan bøjes skarpt uden at gå i stykker, hvilket giver spejlet en bred vifte af bevægelser. Fibrene er også meget stive, hvilket gør, at de kan springe frem og tilbage meget hurtigt. Højhastighedsvibrationer er afgørende for at skabe billeder i høj opløsning. Forskerne rapporterer spejlvibrationsfrekvenser på 35.000 cyklusser i sekundet - nok, siger de, til at scanne et billede med en opløsning på omkring 1280 gange 768 pixels omkring 60 gange i sekundet. De siger, at denne opløsning er sammenlignelig med nogle high-definition-fjernsyn, selvom denne opdateringshastighed – under nogle forhold – kan vise et detekterbart flimmer.
Ming Wu, professor i elektroteknik og datalogi ved University of California, Berkeley, siger, at ud over høje scanningshastigheder afhænger opløsningen af et billede af størrelsen af det anvendte spejl. Tidligere, siger han, har spejle, der er store nok til at producere billeder af høj kvalitet, i skalaen på et par millimeter på tværs, været en udfordring: det er svært at få spejlene til at vibrere hurtigt nok uden at bryde apparatet. Thompson siger, at de hårde kulfibre har givet dem mulighed for at bruge et spejl en halv millimeter på tværs, allerede omkring den nødvendige størrelsesskala. Han tilføjer, at ved at bruge flere kulfibre forventer Cornell-forskerne at kunne øge størrelsen endnu mere.
En central udfordring for de fiberbaserede systemer vil være at holde produktionsomkostningerne nede. Tidligere har forskere typisk forsøgt at lave sådanne enheder udelukkende af silicium for at drage fordel af billig fremstilling.
Tilføjelse af kulfibre til blandingen kan øge omkostningerne. Med dette i tankerne udviklede Thompson og Shayaan Desai, en ph.d.-studerende ved Cornell, som var nøglen til at skabe enheden, en fremstillingsmetode, der bruger traditionel siliciumfremstilling indtil de sidste trin, og introducerede kun kulfibrene i slutningen af processen.
Alligevel er processen endnu ikke pålidelig nok til storskalaproduktion. (I demonstrationssystemet placerede de fibrene manuelt). Wu siger, at succes vil afhænge af, hvor meget nye infrastrukturproducenter skal installere for at inkorporere fibrene.
Thompson siger, at en prototypeprojektor skulle være klar inden for et år, med kommercielle produkter, udviklet af deres startup, Mesmeriz, i Ithaca, NY, sandsynligvis muligt om tre til fem år.