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Télévision haute définition depuis votre téléphone portable
Un téléphone portable capable de projeter une image de télévision haute définition pourrait bientôt être possible, déclarent des chercheurs de l'Université Cornell qui ont développé un nouveau système microélectromécanique (MEMS) pour balayer rapidement de vastes zones avec un laser. Un projecteur basé sur l'appareil aurait à peu près la taille d'une pièce de dix cents et pourrait projeter une image d'un mètre de large sur une surface à seulement un demi-mètre de distance.
Un miroir en silicium suspendu par des fibres de carbone peut vibrer très rapidement, balayant un laser sur une surface assez rapidement pour dessiner des images haute résolution. (Crédit : Michael Thompson, Université Cornell)
La clé est un petit miroir, d'environ un demi-millimètre de diamètre, suspendu par des fibres de carbone - des feuilles de carbone cristallin enroulées couramment utilisées pour renforcer les matériaux. Les fibres amplifient les vibrations d'un moteur piézoélectrique, déplaçant le miroir. Ce mouvement dévie un laser sous différents angles, le faisant balayer d'avant en arrière sur une surface. Alors que l'appareil actuel ne déplace le laser que d'un côté à l'autre, les chercheurs disent qu'il peut être facilement monté sur une scène qui s'incline vers le haut et vers le bas pour permettre à l'appareil de tracer séquentiellement chaque ligne d'une image, en utilisant une électronique complexe qui allume le laser et désactivé lorsqu'il est dirigé sur l'écran pour créer les pixels clairs et sombres. Un écran couleur mélangerait la lumière des lasers rouges, verts et bleus.
Les affichages basés sur MEMS existent déjà dans les produits commerciaux. Texas Instruments, basé à Dallas, TX, par exemple, a développé une puce qui utilise des millions de petits miroirs, dont chacun allume et éteint les pixels en se tournant vers ou en s'éloignant d'une source lumineuse (voir May the Micro Force Be with You ). Cette puce est maintenant utilisée dans une variété de téléviseurs et de projecteurs de cinéma. Une autre société, Microvision, à Redmond, WA, utilise un dispositif MEMS à miroir unique qui ressemble davantage à celui développé à Cornell, mais sans les fibres de carbone. La société développe un écran couleur.
Les chercheurs de Cornell disent que ce qui distingue leur appareil est la vitesse de balayage élevée du miroir, combinée à sa capacité à balayer sur un grand angle. Le grand angle du système est rendu possible, explique Michael Thompson, professeur de science et d'ingénierie des matériaux et l'un des chercheurs du projet, car les fibres de carbone peuvent se plier fortement sans se casser, donnant au miroir une large plage de mouvement. Les fibres sont également très rigides, ce qui leur permet de rebondir très rapidement. Les vibrations à grande vitesse sont essentielles pour créer des images haute résolution. Les chercheurs signalent des fréquences de vibration de miroir de 35 000 cycles par seconde – assez, disent-ils, pour numériser une image avec une résolution d'environ 1280 par 768 pixels environ 60 fois par seconde. Ils disent que cette résolution est comparable à certains téléviseurs haute définition, bien que ce taux de rafraîchissement puisse – dans certaines conditions – montrer un scintillement détectable.
Ming Wu, professeur d'ingénierie électrique et d'informatique à l'Université de Californie à Berkeley, explique qu'en plus des vitesses de balayage élevées, la résolution d'une image dépend de la taille du miroir utilisé. Dans le passé, dit-il, les miroirs assez grands pour produire des images de haute qualité, à l'échelle de quelques millimètres de diamètre, ont été un défi : il est difficile de faire vibrer les miroirs assez vite sans casser l'appareil. Thompson dit que les fibres de carbone résistantes leur ont permis d'utiliser un miroir d'un demi-millimètre de diamètre, déjà à peu près à l'échelle de taille nécessaire. Il ajoute qu'en utilisant plus de fibres de carbone, les chercheurs de Cornell s'attendent à pouvoir augmenter encore plus la taille.
Un défi majeur pour les systèmes à base de fibre sera de réduire les coûts de fabrication. Dans le passé, les chercheurs ont généralement essayé de fabriquer de tels dispositifs uniquement à partir de silicium pour tirer parti d'une fabrication peu coûteuse.
L'ajout de fibres de carbone au mélange pourrait augmenter les coûts. Dans cet esprit, Thompson et Shayaan Desai, un doctorant à Cornell qui a joué un rôle clé dans la création de l'appareil, ont développé une méthode de fabrication qui utilise la fabrication traditionnelle du silicium jusqu'aux dernières étapes, en introduisant les fibres de carbone uniquement à la fin du processus.
Pourtant, le processus n'est pas encore assez fiable pour une fabrication à grande échelle. (Dans le système de démonstration, ils ont placé les fibres manuellement). Wu affirme que le succès dépendra de la quantité de nouvelles infrastructures que les fabricants doivent installer pour incorporer les fibres.
Thompson dit qu'un prototype de projecteur devrait être prêt d'ici un an, avec des produits commerciaux, développés par leur startup, Mesmeriz, à Ithaca, NY, probablement possible dans trois à cinq ans.