211service.com
Högupplöst TV från din mobiltelefon
En mobiltelefon som kan projicera en högupplöst tv-bild kan snart vara möjlig, säger forskare vid Cornell University som har utvecklat ett nytt mikroelektromekaniskt system (MEMS) för att snabbt skanna breda områden med laser. En projektor baserad på enheten skulle vara ungefär lika stor som en krona och kunde gjuta en meter bred bild på en yta bara en halv meter bort.
En kiselspegel upphängd av kolfibrer kan vibrera mycket snabbt och skanna en laser över en yta tillräckligt snabbt för att rita högupplösta bilder. (Kredit: Michael Thompson, Cornell University)
Nyckeln är en liten spegel, ungefär en halv millimeter tvärs över, upphängd av kolfibrer – upprullade ark av kristallint kol som vanligtvis används för att förstärka material. Fibrerna förstärker vibrationerna i en piezoelektrisk motor och flyttar spegeln. Denna rörelse avleder en laser i olika vinklar, vilket gör att den sveper fram och tillbaka över en yta. Medan den nuvarande enheten bara flyttar lasern från sida till sida, säger forskarna att den enkelt kan monteras på en scen som lutar upp och ned för att tillåta enheten att sekventiellt rita varje linje i en bild med hjälp av komplex elektronik som sätter på lasern och av när den riktas över skärmen för att skapa ljusa och mörka pixlar. En fullfärgsskärm skulle blanda ljus från röda, gröna och blå lasrar.
MEMS-baserade displayer finns redan i kommersiella produkter. Texas Instruments, baserat i Dallas, TX, till exempel, har utvecklat ett chip som använder miljontals små speglar, som var och en slår på och av pixlar genom att antingen vrida sig mot eller bort från en ljuskälla (se May the Micro Force Be with You ). Detta chip används nu i en mängd olika tv-apparater och filmprojektorer. Ett annat företag, Microvision, i Redmond, WA, använder en MEMS-enhet med en spegel mer lik den som utvecklas hos Cornell, men utan kolfibrer. Företaget utvecklar en fullfärgsskärm.
Cornell-forskarna säger att det som skiljer deras enhet är spegelns höga skanningshastighet, kombinerat med dess förmåga att skanna över en vidvinkel. Systemets vidvinkel är möjlig, säger Michael Thompson, materialvetenskap och ingenjörsprofessor och en av forskarna i projektet, eftersom kolfibrerna kan böjas skarpt utan att gå sönder, vilket ger spegeln ett brett rörelseområde. Fibrerna är också väldigt styva, vilket gör att de springer fram och tillbaka väldigt snabbt. Höghastighetsvibrationer är avgörande för att skapa högupplösta bilder. Forskarna rapporterar spegelvibrationsfrekvenser på 35 000 cykler per sekund – tillräckligt, säger de, för att skanna en bild med en upplösning på cirka 1280 gånger 768 pixlar cirka 60 gånger i sekunden. De säger att den här upplösningen är jämförbar med vissa högupplösta TV-apparater, även om denna uppdateringsfrekvens kan – under vissa förhållanden – visa ett detekterbart flimmer.
Ming Wu, professor i elektroteknik och datavetenskap vid University of California, Berkeley, säger att förutom höga skanningshastigheter beror upplösningen på en bild på storleken på spegeln som används. Tidigare, säger han, har speglar som är tillräckligt stora för att producera högkvalitativa bilder, i en skala av några millimeter tvärs över, varit en utmaning: det är svårt att få speglarna att vibrera tillräckligt snabbt utan att gå sönder apparaten. Thompson säger att de tuffa kolfibrerna har gjort det möjligt för dem att använda en spegel på en halv millimeter tvärs över, redan ungefär den storleksskalan som behövs. Han tillägger att genom att använda fler kolfibrer räknar Cornell-forskarna med att kunna öka storleken ännu mer.
En viktig utmaning för de fiberbaserade systemen kommer att vara att hålla nere tillverkningskostnaderna. Tidigare har forskare vanligtvis försökt att göra sådana enheter rent av kisel för att dra fördel av billig tillverkning.
Att lägga till kolfibrer i blandningen kan öka kostnaderna. Med detta i åtanke utvecklade Thompson och Shayaan Desai, en doktorand vid Cornell som var nyckeln till att skapa enheten, en tillverkningsmetod som använder traditionell kiseltillverkning fram till de sista stegen, och introducerade kolfibrerna först i slutet av processen.
Ändå är processen ännu inte tillräckligt tillförlitlig för storskalig tillverkning. (I demonstrationssystemet placerade de fibrerna manuellt). Wu säger att framgången kommer att bero på hur mycket ny infrastrukturtillverkare måste installera för att införliva fibrerna.
Thompson säger att en prototypprojektor borde vara klar inom ett år, med kommersiella produkter, utvecklade av deras startup, Mesmeriz, i Ithaca, NY, troligen möjliga inom tre till fem år.