(2010. június)

 

Az egészen pici projektorok, vagy ahogy manapság mondjuk, a pikoprojektorok kétféle fényforrást használnak: nagyobb részük LED-ekkel működik, néhány gyártó azonban előnyben részesíti a lézert. A lézervetítő ötlete azonban jóval korábbi, amin nem is csodálkozhatunk, hiszen sok előnye van annak, hogy monokromatikus (gyakorlatilag egyetlen hullámhosszon emittált) és koherens R, G, B lézersugarak keverésével tudjuk előállítani a színes képet. A gyakorlati megvalósítás, és főleg az olcsó, piacképes lézerprojektor még ma is csak a miniatűr szegmensben elérhető, és ez is újdonságnak számít.

 

A félreértések elkerülése érdekében máris leszögezzük, hogy a különféle rendezvényeken használt, és olykor szintén „lézerprojektornak” nevezett látványberendezéseket, amelyek hangulati elemként használják a lézert (lézershow) nem soroljuk ide, és nem is foglalkozunk velük.

Előzmények

A képalkotásra használt lézervetítők fejlesztésével Németországban kezdtek komolyan foglalkozni a ’90-es évek közepén. Az ún. LDT-t (Laser Display Technology) az LDT GmbH & Co KG fejlesztette ki nagy anyagi ráfordításokkal, majd első licenszvásárlóként a Schneider Rundfunkwerke AG folytatta az úttörő munkát. Az első menetben egy professzionális célra szánt lézerprojektorban gondolkodtak, de a távlati tervek között szerepelt az olcsó, konzumer termék kifejlesztése is. A remélt üzleti sikerek azonban nem következtek be, a lézerprojektor fejlesztése egyik cégtől a másikig vándorolt (Jenoptik, Rheinmetall stb.), és abban a formában, ahogyan itt bemutatjuk, 1999-ben publikálták. Mindazonáltal az összes alapelv és megoldás, ami itt szerepel, lényegében visszaköszön a mai lézeres (piko) projektorokban. Az persze természetes, hogy a méretek és a megcélzott felhasználás miatt néhány dolog jelentősen módosult, ám a lényeg megmaradt. Ezért érdemes megismerkednünk ezzel az első – a maga idejében csúcstechnikát képviselő – lézerprojektorral.

 

Működési elv

Próbáljuk meg először végiggondolni, hogy mi minden kell egy lézerprojektorhoz, és milyen problémák merülhetnek fel!
Kell mindenekelőtt három lézerforrás az R, G, B alapszínekhez. A kilencvenes évek végén a szilárdtest lézerekkel az infravörös tartományban tudtak hatékonyan lézersugárzást kelteni. Ebből úgy lett látható (vörös, zöld, kék) lézer, hogy a más-más hullámhosszon a közeli infravörös tartományban működő lézerdiódák frekvenciáját megkétszerezték, ugyanis bizonyos kristályok alkalmasak a frekvenciakétszerezésre (nemineáris optika). Ez egyébként megvalósítható speciális szennyezettségű optikai szállal is. Amennyiben az alapszínek eltérnek a hagyományos megjelenítők (pl. képcső) alapszíneitől - és a valóságban a legtöbbször ez a helyzet -, szükség van egy külön „színtranszformációs” fokozatra, amely a lézer-alapszínek alkotta színháromszöget ráigazítja a szabványos színháromszögre.

A három lézer fényerősségét ezután valamilyen módon modulálni kell a megjeleníteni kívánt képtartalommal. Erre többféle módszer van, úgymint az elektrooptikai (a polarizációs sík elforgatása elektromos térrel), az akuszto-optikai (optikai közeg sűrűségének változtatása akusztikus hullámmal), továbbá a belső árammoduláció.
A három modulált lézersugarat optikai úton egyetlen kollineáris sugárrá kell egyesíteni, amelynek színe pillanatról pillanatra követi a forrás adott képpontjának színét a megfelelő R, G, B arányokkal.

Ezen a ponton következik talán a legnehezebb feladat: a lézersugarat a képalkotási szabványoknak megfelelően vízszintesen és függőlegesen el kell téríteni a kép kirajzolásához, ezt pedig – szemben az elektromágneses térrel jól kezelhető elektronnyalábbal (l. képcső) – csakis optikai úton lehet megtenni. Kell tehát egy optika eltérítő egység, amelynek kimenetén megjelenik a vetítési felületet pásztázó lézersugár.

Szemben tehát a hagyományos projektorokkal (amelyek a klasszikus kivetítési elv szerint a készülék belsejében képpontokból építenek fel egy viszonylag kisméretű képet, majd ezt egy optikai rendszer segítségével vetítik ki), a lézerprojektorok esetében a kép közvetlenül a vetítőfelületen jön létre, a pillanatról pillanatra változó színes lézersugár segítségével.
Nézzük ezek után a konkrét megvalósítást!

A „klasszikus” lézerprojektor

Az LDT esetében a bejövő analóg képjelet digitalizálták, majd közbenső tárolóra vezették. Ezt követően színtranszformációra került sor, amely az RGB lézerek színtere és a TV/videó rendszer közötti színkompatibilitásról gondoskodott. A transzformált RGB adatokat a lézermodulátorra vezették, ahol azok amplitúdómoduláció segítségével R, G, B csatornánként optikai információvá alakultak. A 3 lézersugarat kollineáris lézersugárrá fogták össze, és fényvezetővel juttatták el az ún. „vetítőfejhez”, ami nem más, mint az eltérítő egység. Itt történt a lézersugár eltérítése mind vízszintes, mind pedig függőleges irányban.

A vetítőfejet, azaz az optikai eltérítő (pásztázó) egységet persze egybe lehetett volna építeni a többi egységgel, de ekkor egy meglehetősen termetes, nehezen mozgatható szerkezetet kaptak volna. Ezért a fejet, amely önmagában kb. 4 kg volt, elválasztották a lézermodulátortól, a bemeneti modultól és az egyéb elektronikai egységektől. Az egyesített RGB lézersugár optikai kábelen érkezett a vetítőfejbe. A vízszintes eltérítéshez forgó poligon-tükröt alkalmaztak, 1300/s fordulatszámmal. Az ebből adódó sorfrekvencia 32 kHz. Az alkalmazott rendszer karbantartási igénytől mentesen, zajmentesen és csekély teljesítményfelvétellel üzemelt. Nagyobb sorfrekvencia előállításához eltérő konstrukciójú forgó poligon-tükör szükséges. A poligon-tükröt galvanométer-tükör követi, amely a függőleges eltérítést végzi. Látnoki módon ezen lézerprojektor megalkotói megfogalmazták azt a véleményt, hogy a jövőben mind a galvanométer-tükröt, mind pedig a poligon-tükröt várhatóan mikro-elektromechanikai megoldások fogják felváltani. Mint látni fogjuk, ez be is következett.
Az LDT lézerprojektor vázlata itt látható:

A különválasztott lézermodulátorból és vetítőfejből (eltérítő/pásztázó egységből) álló lézeres videovetítő rendszer. A két egységet akár 30 m hosszú optikai kábellel lehet összekötni, így a 4 kg-os vetítőfej rugalmasan elhelyezhető . A mai pikoprojektoroban az ábrán látható összes modul néhány köbcentiméternyi helyet foglal el

A bemutatott projektornak, de általánosan a lézervetítésnek van néhány lehengerlő előnye:
- Közelítőleg végtelen mélységélesség, ami abban nyilvánul meg, hogy a vetítőfelület egyenetlenségeitől, görbületeitől függetlenül állandóan éles kép előállítására képes, és nem szükséges élességállítás.
- A hagyományos projektorokénál nagyobb színkészlet (color gamut).
- Rendkívül nagy elérhető kontraszt.
A konkrét megoldásnak sok más előnye is van (szabadon forgatható projekciós fej, akár 30 m távolság a lézerforrás és a fej között stb.), ezek azonban a pikoprojektoroknál már nem jelennek meg. A jövőben persze elképzelhető a nagyobb méretű és teljesítményű lézervetítők megjelenése, és akkor ezek az előnyök újra érvényesülhetnek.

 
A mai lézerprojektorok

A lézeres pikoprojektorok (és a pikoprojektorok általában) a legújabb technológiát képviselik, és ismét bebizonyítják a régi igazságot, miszerint a nagy dolgok néha igen kicsiben készülnek. Ezek az apró vetítők mobilkészülékekbe kerülhetnek beépítésre, miközben szinte bárhol képesek relatíve nagyképernyős megjelenítésre, persze egyelőre korlátozott fényerővel. Írásunk további része a Microvision cég PicoP nevű képengine-jéről szól, amely kéttengelyű (biaxiális) MEMS pásztázó lézertechnológiát használ. Hogy mi a kéttengelyű MEMS pásztázó eszköz? – az írásból rövidesen kiderül.

A más elven működő pikoprojektorokhoz képest nagy előny (mint ahogy arról már volt szó), hogy a pásztázó lézeres pikoprojektoroknak nincs kötött fókusza, azaz tetszőleges térbeli alakzatra is ugyanúgy éles kép vetíthető, mint egy teljesen sík felületre. A lehetséges alkalmazások száma szinte végtelen. A nagyobb formátumú mobil eszközökben való általános használatának elterjedése mellett a pikoprojektorok rögtönzött üzleti bemutatók vagy tudományos megbeszélések vizuális elemeként is igen hasznosak lehetnek. A szakértők a pikoprojektorok gyors elterjedését jósolják. A lézeres pikoprojektor-technológia jelenlegi első számú fejlesztője, a Microvision cég elérhetővé tette a PicoP Evaluation Kit (PEK) nevű termékét és támogatási szolgáltatását, amely az ún. PicoP képengine-en alapuló fejlesztés.


A Microvision PicoP Evaluation Kit-je
 
A PEK minden szükséges elemet tartalmaz, amely a különféle lézeralapú pikoprojekciós eszközök tanulmányozásához és tervezéséhez szükséges, beleértve a kijelzőket, érintkezés nélküli mérőeszközöket és capture alkalmazásokat.
A következőkben részletes leírás következik a PicoP képengine technológiáról.

 

Pásztázó lézer

Az alább mellékelt ábra bemutatja a Microvision PicoP működési vázlatát. Az elvi felépítés igen egyszerű, egy vörös, egy zöld és egy kék lézerből áll, melyek amúgy is koherens fényét egy-egy lencse (ezek nincsenek rajta a sematikus ábrán) fogja össze nagyon kis apertúrájú nyalábokká. A három lézer fényét ezután optikai úton egyesítik, így modulálatlan állapotban fehér fénynyaláb jön létre.

Egy egyszerű síktükörrel a fénysugarat egy „kéttengelyű” MEMS (Microelectromechanical Systems) pásztázó tükörre („szkenner”) vetítik, amely a rasztert rajzolja fel, azaz a lézersugár optikai eltérítését végzi. Ez az integrált elektromechanikai-optikai eszköz, pontosabban a benne lévő tükröcske függőleges és vízszintes tengely körül is igen finom, vezérelt mozgásra képes.

Az alapszínekre bontott képtartalom az RGB lézersugarakat modulálja képpontról képpontra, természetesen az egyesített nyaláb mozgatásával, eltérítésével szinkronban. A teljes vetítő engine (IPM - Integrated Photonics Module) mindössze 7 mm magas és 5 cm³ a teljes térfogata.

 Az egyszerű kialakításnak számos előnye van. A lényeg az, hogy (a pásztázó rész kivételével) az optikai engine mindig csak egyetlen képpont előállításával foglalkozik. A három lézer meghajtása (modulálása) pontról pontra létrehozza a megfelelő kevert színt, kiváló minőségben, az RGB lézerekkel elérhető színtartományban. Az alapszínek nem szekvenciálisan váltják egymást (mint pl. az egychipes DLP projektorokban), hanem egyidejűleg jelennek meg.
A hatásfok magas, mivel a lézerek csak annyi energiát fogyasztanak, amennyi az adott képpontokhoz éppen szükséges. A működési elvből következően a kontraszt is magas lesz, ugyanis a fekete pixelek esetében a lézerek teljesen ki vannak kapcsolva. A pixelprofilt úgy alakították ki, hogy nagy felbontású, gyakorlatilag végtelen fókuszú és nem pixeles jellegű lesz a kép. A pixelről pixelre történő képalkotás – mint említettük – magas optikai hatékonyságot is hoz magával, szemben a hagyományos projektortechnológiákkal. Az egyszerű optomechanikai kialakítás „ára” viszont a meglehetősen komplex elektronika. Úgy is fogalmazhatunk, hogy a megjelenítés komplexitása az elektronika felé tolódott el. A képpontok pontos elhelyezése (vagyis a vízszintes és függőleges eltérítés vezérlése), és a lézersugarak képpontonkénti modulációja (meghajtás) ugyanis az elektronikára hárul.

Végtelen fókusztávolság

A Microvision PicoP engine-ben nincs vetítőobjektív. A vetített lézersugár közvetlenül a MEMS pásztázó eszközből lép ki és hozza létre a képet a projektorral szemben, bármilyen felületen, amelyet a sugárnyaláb elér. A kilépő sugár éppen csak annyira széttartó, hogy a képméret növekedését megfelelően kövesse a képpontok méretének növekedése. Az eredmény pedig egy tetszőleges távolságban éles kép.

 

Képalkotás a pásztázó lézerprojektorral. Ez az ábra lényegében a lézeres pikoprojektor optikai rendszerének egyszerűsített vázlata, és nem tünteti fel a videovezérlő, MEMS-meghajtó stb. elektronikai egységeket

 

 A lézervetítés különlegessége abból ered, hogy a kép vetítésének feladatát megosztják a kis apertúrájú, egyetlen képpontot reprezentáló, élesre állítást nem igénylő kvázi-koherens fénynyaláb és a kétdimenziós MEMS eltérítő-pásztázó egység között, amely a képet az egyedi képpontokból felrajzolja. A gyakorlatban a MEMS pásztázó egysége egy igen gyorsan működő optikai eltérítő rendszer, amely vízszintesen 43°-os eltérítésre képes.

A hagyományos (nem koherens fénnyel dolgozó) projektoroknál a vetítőobjektívnek kompromisszumot kell létrehoznia a mélységélesség, az elfogadható fényerő és vetítési távolsággal megfelelően változó képméret között, miközben a teljes fénymodulátor eszköz (LCD, DLP stb.) képét egyszerre kell kivetítenie. A mélységélesség így meglehetősen kicsi marad, és az élesség pontos beállítására igen érzékeny a rendszer. A fent leírt működési elvből következően a lézerprojektornál – első hallásra bármilyen meglepő – ez a probléma fel sem vetődik. Csupán azt kell szem előtt tartani (és a lézerforrást közvetlenül követő optikai rendszert ennek megfelelően megtervezni), hogy a vetítési távolság növelésével a pixelméret pontosan lineárisan növekedjen – ekkor a kép mindig éles lesz, bármilyen élességállítás nélkül. 

 
A felhasználó számára a fent mondottak azt jelentik, hogy a hagyományos projektor élességét állandóan utána kell állítani, ha megváltozik a vetítési távolság, és a kép egyes részei életlenek lesznek, ha olyan felületre kell vetíteni, mely nem egyenletes távolságban van a készüléktől. Ilyen lehet pl. egy sík felület is, ha a vetítés iránya nem pontosan merőleges, de egy tetszőleges, háromdimenziós felület is.

A lézerek

A vörös és a kék lézerek pontosan ugyanolyanok, mint amilyeneket napjainkban az optikai lemezmeghajtókban használnak. A hullámhossz-követelmények egy kissé másként alakulnak, de az alapvető technológia azonos: GaAlInP vörös, és GaN kék lézerdióda.

A pikoprojektoroknak azonban zöld lézerre is szükségük van. A lézerprojektorok által támasztott igény előtt a zöld lézereket nem használták semmilyen tömegalkalmazásban. A PicoP zöld lézereinek technológiája a telekom iparág kiforrott infravörös lézertechnológiáján alapul. A robusztus, a közeli infravörös tartományban sugárzó lézerdiódákat, melyeknek igen magas a modulációs sávszélességük, egy frekvenciakétszerező kristállyal, általában periodikusan polarizált lítium-niobáttal kombinálták, így egy olyan zöld lézer lett az eredmény, amelyet közvetlenül lehet modulálni. A feltörekvő pikoprojektor szegmensre tekintettel számos cég, köztük a Corning és az OSRAM is nekilátott a megfelelő zöld lézerek gyártásának felfuttatásához.

A lézerek hullámhosszának kiválasztását két alapvető megfontolás befolyásolja. Az egyik az, hogy az emberi szem miként érzékeli a különféle hullámhosszakat (láthatósági függvény). Ez egy nagyjából Gauss-görbéhez hasonlító függvény, amelynek csúcsa a zöld hullámhossztartományban van, de a kék és a vörös felé jelentősen esik. Az, hogy a vörösből és a kékből mennyi kell a fehéregyensúlyhoz, erős függést mutat a hullámhossztól. Pl. a szem érzékenysége kétszeresére növekszik, ha 650 nm-ről (a DVD meghajtókban használt hullámhossz) 635 nm-re állunk át a vörös tartományban. Ezzel válik lehetővé, hogy a szükséges lézerteljesítményt azonos mértékben csökkentsük, így alacsonyabb energiafelhasználású készüléket építhetünk. A kék lézert viszont minél nagyobb hullámhosszúságúra célszerű választani, ugyanilyen okból. Jelenleg ezek hullámhossza 440 – 445 nm, azonban amint a lézerek fejlődése ezt lehetővé teszi, a 460 – 470 nm lehet az ideális választás.

A másik megfontolás a színterjedelem vagy színkészlet (color gamut). Mivel a szem világosságérzékenysége a zöldben a legerősebb, a zöldet ennek figyelembe vételével kell megválasztani. Az 530 nm-es hullámhossz jó választás a gamut értékének maximalizálásához.
A lézerek közvetlen modulációjának képessége a pikoprojektor technológia lelke. A WVGA kép közepén (itt a leggyorsabb az eltérítés) lévő képpontok megjelenítési ideje 20 ns nagyságrendben van, a lézereket tehát 100 MHz körüli modulációs sávszélességgel kell vezérelni.

Az elektronika

A működés jobb megértéséhez elengedhetetlen a különféle funkcionális egységek és kapcsolatuk legalább vázlatos magyarázata a tömbvázlat alapján, különös tekintettel az elektronika megnövekedett szerepére. (Megjegyezzük, hogy bár a MEMS eltérítő egység hihetetlenül magas technológiai szintet képviselő, igen kifinomult eszköz, azonban ez esetben készen kapjuk, ezért tekinthetjük az optikai rendszert egyszerűnek.)

 

A PicoP lézerprojektor engine tömbvázlata az elektronikai egységekkel

 

A MEMS meghajtó ASIC

A sorok, illetve a teljes kép kirajzolása igen érdekes. A lézersugár vízszintes eltérítése a MEMS eszköz rezgő tükre segítségével történik, éspedig úgy, hogy a MEMS Drive ASIC (ASIC = alkalmazás-specifikus IC, azaz cél-IC) a rezonanciafrekvenciáján szinuszos jellel gerjeszti a függőleges tengelye mentén oldalirányban szinuszosan billegő tükröt. A visszavert lézersugár a kép felső középső pontjáról indul, és a fentiek szerint szinuszos trajektórián mozog. Az eltérítés sebessége tehát vízszintes irányban nem állandó, hanem a kép közepén mozog a sugár a leggyorsabban, a kép szélén pedig lelassul, majd megfordul. Ez teljesen szokatlan, és eltérő az általánosan használt lineáris vízszintes eltérítési/letapogatási módszerektől.

A rezonanciafrekvencia a WVGA (848 x 480) felbontású egységekben 18 kHz körüli. A MEMS Drive ASIC és a MEMS tükör érzékelői között visszacsatolás van, amelynek alapján az IC a rendszert rezonanciában tartja, továbbá az eltérítés amplitúdóját is állandó értéken tartja. „Sorkioltás” csak a szinuszhullámok (a sorok) elején és végén van, ugyanis a folytonos szinuszhullám vége túlnyúlik a kép szélén.

A képraszter kirajzolása. A lézersugár a "sorvisszafutás" alatt is rajzolja a képet, azaz nincs a hagyományos értelemben vett sorkioltás (csak a sorok legelején és legvégén). A függőleges eltérítés a hagyományos módon, fűrészjellel vezérelve történik.

Ha a tükör csak függőleges tengely körül rezegne, egyetlen sort látnánk a képen – igaz, a lézersugár sebessége a szinuszfüggvénynek megfelelően gyorsulna-lassulna. Természetes azonban függőleges eltérítés is van, éspedig a tükör vízszintes tengely körüli egyenletes mozgatásával. Így rajzolódhatnak ki a képen függőleges irányban a szinuszgörbe alakját követő „vízszintes” sorok.  

Mint látjuk, a különlegeség a hagyományos (pl. képcsöves) sorkirajzoláshoz képest, hogy a sorok futása szinuszgörbe alakot követ, és egy hullámperiódus alatt két sor (fél + egész + fél) rajzolódik ki.
A függőleges eltérítés, azaz a tükör vízszintes tengely körüli mozgatása hagyományos fűrészjel vezérléssel történik, hogy a sorok függőleges irányban egyenletes sebességgel rajzolódjanak. A képkioltás a szokásos módon a fűrészjel visszafutása alatt következik be.  

A fent leírt megoldásnak két áldásos hatása is van. Az egyik, hogy a rezonancia fenntartása jóval kevesebb energiát igényel, mintha más frekvenciával kellene mozgatni a tükröt, a másik pedig, hogy a sorvisszafutás alatt nincs kioltva a lézersugár, ez pedig a hatásfokot (a fényerőt) adott lézerteljesítmény mellett gyakorlatilag megkétszerezi a hatásfokot.

A Video ASIC

A videoprocesszor RGB és YUV (NTSC/PAL) jelet egyaránt fogad. A beépített képtároló lehetővé teszi, hogy a képet az egység megszabadítsa a jellegzetes képhibáktól. A gammakorrekció és a színtérkonverzió pedig lehetővé teszi, hogy a színeket az RGB lézerek által meghatározott széles színtartományhoz pontosan hozzáigazítsák. A méretező engine az alacsonyabb felbontású videotartalmat alakítja át a kívánt felbontásra.

A saját fejlesztésú Virtual Pixel Synthesis (VPS) engine nagyfelbontású interpolációt használ a bemeneti képpontoknak a szinuszos pályát kirajzoló képsorokhoz való illesztéséhez. A VPS engine látványos példája annak, hogyan kerülnek át az eddig optikailag megvalósított funkciók az elektronikába a pásztázó lézertechnológia elveinek megfelelően. A bemeneti képpontok egy nagyfelbontású, virtuális koordináta-rácsra kerülnek. Amellett, hogy a VPS engine szubpixel pontossággal átpozícionálja a videoinformációt a szinuszos trajektória mentén való letapogatásnak megfelelően, a képminőséget is optimalizálja. A fényerő egyenletességét is a VPS engine biztosítja.
Az esetleges optikai torzítások (bár itt nincs vetítőobjektív) szintén kiküszöbölhetőek a VPS engine segítségével, a megfelelő képpontok átpozícionálásával. A VPS engine egyben lehetővé teszi az egyes színek szerinti független képpont-pozícionálást is. Ez leegyszerűsíti a gyári alapbeállítást is, amelynek során a három lézernyalábot tökéletes fedésbe állítják egymással. Ez a képesség felhasználható egyes kromatikus hibák kiküszöbölésére is, ha a PicoP technológiát nagyobb optikai berendezésekben használják fel.

A digitális videokódolásból a lézermeghajtáshoz való leképezést az Adaptive Laser Drive (ALD) rendszer végzi a Laser Drive ASIC egységben. Az ALD egy zárt hurkú rendszer, amely optikai visszacsatolást használ az egyes lézerektől, hogy aktív beavatkozással ellensúlyozza azok karakterisztikáinak változását a hőmérséklet és az életkor függvényében. Ez biztosítja az optimális fényerő-, szín- és szürkeárnyalati jellemzőket.

A biaxiális (kéttengelyű) MEMS pásztázóegység

 

A kéttengelyű MEMS pásztázóegység hagyományos szilícium-megmunkálási technológiával készül. A WVGA pikoprojektor pásztázóegységének kb. 1 mm méretű tükre van, amely 43,2°×24,3° vetítési szögben képes képet alkotni.


A MEMS pásztázóegység fizikai felépítése. A lézersugár vízszintes és függőleges eltérítését is a kb. 1 mm-es rezgő/billenő tükör végzi, persze a nagyon kifinomult elektronikával vezérelve

A pásztázóegység mozgótekercses pozícionálást használ egyetlen meghajtó tekerccsel, amelyet a vízszintes pásztázókereten láthatunk a fényképen, mindössze két meghajtó hozzávezetéssel. Az egyetlen tekercs leegyszerűsíti a MEMS pásztázóegység gyártását és csökkenti a szükséges csatlakozások számát is. A MEMS lapkát egy apró mágnesekkel szerelt házban helyezik el, amelyek a pásztázási szöghöz képest kb. 45 fokban elhelyezkedő mágneses teret állítanak elő. Az egyetlen, összetett meghajtó jel tartalmazza a gyors vízszintes pásztázás tükörmozgató vezérlőjelét a rezonanciafrekvencián és a 60 Hz-es fűrészjelet a függőleges eltérítéshez.

A MEMS pásztázó mechanikai kialakítása csak a két merőleges pásztázási irány szerinti mozgást tesz lehetővé. A mechanikus szűrés, amelyet a különböző tömegek és rugalmassági-merevségi értékek eredményeznek a függőleges és vízszintes mozgás során, szétválasztják a vezérlőjelet a frekvenciatartalom szerint a 18 kHz-es rezonanciafrekvenciára és a 60 Hz-es fűrészjelre. A piezorezisztív érzékelők adják a visszajelzést a tükör pozíciójáról a MEMS vezérlő ASIC-nek, így  a zárt hurkú vezérlés pontossága és a megfelelő tükörpozíció biztosítható.

Hogyan tovább?

 

A pikoprojektorok első generációja már 2009-ben piacra került. Ezek a szuperapró, alacsony fogyasztású vetítőrendszerek megnyitják az utat a mobileszközök felé, így az információ egyre könnyebben lesz a mobil eszközökön is elérhető és megosztható.
A pásztázó lézervetítés működési elve utat mutat a jövő nagyobb felbontású megoldásai felé is anélkül, hogy a méretnek növekednie kellene. Szemben a rögzített képpontokkal dolgozó projektorokkal, ahol a nagyobb felbontás a képmodulátor chip felbontásának növelését jelenti, az egyetlen képponttal és egyetlen pásztázó (eltérítő) tükörrel dolgozó PicoP engine felépítése ugyanolyan marad akkor is, ha a vetített kép felbontása növekszik, eltekintve a tükör rezonanciafrekvencia, és ennek megfelelően az elektronikus paraméterek változtatásától. Újra hangsúlyozzuk, hogy a lézerprojektoroknál sokkal több probléma megoldható elektronikusan, mint a más elven működő vetítőknél.

(Források:

"Lézeres vetítéstechnika" , Videopraktika 1999/10. szám,

"Scanned Laser Pico projectors" - a Microvision közleménye, 2010)

 

Nagy Árpád
jehu@projektor.hu