211service.com
Telewizor HD z telefonu komórkowego
Naukowcy z Cornell University, którzy opracowali nowy system mikroelektromechaniczny (MEMS) do szybkiego skanowania szerokich obszarów za pomocą lasera, mogą wkrótce stać się telefonem komórkowym, który może wyświetlać obraz telewizyjny o wysokiej rozdzielczości. Projektor oparty na urządzeniu byłby wielkości dziesięciocentówki i mógłby rzucić obraz o szerokości jednego metra na powierzchnię tylko pół metra dalej.
Lustro krzemowe zawieszone na włóknach węglowych może bardzo szybko wibrować, skanując laser po powierzchni wystarczająco szybko, aby rysować obrazy w wysokiej rozdzielczości. (Źródło: Michael Thompson, Uniwersytet Cornella)
Kluczem jest małe lusterko o średnicy około pół milimetra, zawieszone na włóknach węglowych – zwiniętych arkuszach krystalicznego węgla powszechnie używanego do wzmacniania materiałów. Włókna wzmacniają drgania silnika piezoelektrycznego, poruszając zwierciadłem. Ten ruch odchyla laser pod różnymi kątami, powodując jego przesuwanie się tam iz powrotem po powierzchni. Podczas gdy obecne urządzenie przesuwa laser tylko na boki, naukowcy twierdzą, że można je łatwo zamontować na scenie, która przechyla się w górę i w dół, aby umożliwić urządzeniu sekwencyjne rysowanie każdej linii obrazu za pomocą złożonej elektroniki, która włącza laser i wyłączony, gdy jest skierowany na ekran, aby utworzyć jasne i ciemne piksele. Pełnokolorowy wyświetlacz miesza światło z czerwonego, zielonego i niebieskiego lasera.
Wyświetlacze oparte na MEMS istnieją już w produktach komercyjnych. Na przykład firma Texas Instruments z siedzibą w Dallas w Teksasie opracowała chip, który wykorzystuje miliony maleńkich lusterek, z których każde włącza i wyłącza piksele, obracając się w kierunku lub od źródła światła (patrz Niech Micro Force Be with You ). Ten chip jest obecnie używany w różnych telewizorach i projektorach filmowych. Inna firma, Microvision, z Redmond w stanie Waszyngton, używa urządzenia MEMS z pojedynczym lustrem, bardziej podobnego do tego opracowywanego w Cornell, ale bez włókien węglowych. Firma opracowuje pełnokolorowy wyświetlacz.
Naukowcy z Cornell twierdzą, że to, co wyróżnia ich urządzenie, to duża prędkość skanowania lustra połączona z jego zdolnością do skanowania pod szerokim kątem. Szeroki kąt systemu jest możliwy, mówi Michael Thompson, profesor materiałoznawstwa i inżynierii oraz jeden z badaczy biorących udział w projekcie, ponieważ włókna węglowe mogą się ostro zginać bez pękania, dając lusterku szeroki zakres ruchu. Włókna są również bardzo sztywne, co pozwala im bardzo szybko podskakiwać do przodu i do tyłu. Szybkie wibracje są niezbędne do tworzenia obrazów o wysokiej rozdzielczości. Naukowcy podają, że częstotliwość drgań lustra wynosi 35 000 cykli na sekundę – wystarczająca, jak mówią, do zeskanowania obrazu o rozdzielczości około 1280 na 768 pikseli około 60 razy na sekundę. Mówią, że ta rozdzielczość jest porównywalna z niektórymi telewizorami wysokiej rozdzielczości, chociaż ta częstotliwość odświeżania może – w pewnych warunkach – wykazywać wykrywalne migotanie.
Ming Wu, profesor elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, mówi, że oprócz dużych prędkości skanowania rozdzielczość obrazu zależy od rozmiaru użytego lustra. Jak mówi, w przeszłości lustra na tyle duże, by generować obrazy wysokiej jakości, w skali kilku milimetrów, stanowiły wyzwanie: trudno jest sprawić, by lustra wibrowały wystarczająco szybko bez uszkodzenia aparatu. Thompson mówi, że twarde włókna węglowe pozwoliły im na użycie lustra o średnicy pół milimetra, już w wymaganej skali rozmiarów. Dodaje, że dzięki zastosowaniu większej ilości włókien węglowych naukowcy z Cornell spodziewają się, że będą w stanie jeszcze bardziej zwiększyć rozmiar.
Kluczowym wyzwaniem dla systemów opartych na włóknach będzie obniżenie kosztów produkcji. W przeszłości naukowcy zazwyczaj próbowali wytwarzać takie urządzenia wyłącznie z krzemu, aby wykorzystać niedrogą produkcję.
Dodanie do mieszanki włókien węglowych może zwiększyć koszty. Mając to na uwadze, Thompson i Shayaan Desai, doktorant w Cornell, który był kluczem do stworzenia urządzenia, opracowali metodę produkcji, która wykorzystuje tradycyjną produkcję krzemu aż do ostatnich etapów, wprowadzając włókna węglowe dopiero na końcu procesu.
Jednak proces ten nie jest jeszcze wystarczająco niezawodny do produkcji na dużą skalę. (W systemie demonstracyjnym włókna umieszczali ręcznie). Wu mówi, że sukces będzie zależał od tego, ile nowej infrastruktury muszą zainstalować producenci nowej infrastruktury, aby włączyć włókna.
Thompson twierdzi, że prototyp projektora powinien być gotowy w ciągu roku, a komercyjne produkty opracowane przez ich start-up Mesmeriz w Ithaca w stanie Nowy Jork będą prawdopodobnie możliwe w ciągu trzech do pięciu lat.