Проектор размером всего со спичечный коробок и сверхплоская камера - такие мощные мини-приложения теперь стали возможными благодаря недавно разработанной технологии. Микроскопически малые массивы наноструктурированных линз обеспечивают четкие изображения с яркими цветами при записи или проецировании.
Lights off - прожектор включен. Лекционные залы, помещения для совещаний и семинаров по-прежнему должны быть затемнены, если докладчик хочет показать презентацию на экране. В результате внимание слушателей уменьшается при освещении, а усталость распространяется. Новая технология обещает выход из положения: проекторы не только маленькие, легкие и могут использоваться где угодно, они также светят так ярко, что изображения можно четко видеть даже в залитой солнцем комнате.
Мини-куб проецирует четкие изображения
Изображение, которое будет освещать стену стенда Fraunhofer на выставке nano tech 2011 в Токио с 16 по 18 февраля, создано крошечным светящимся кубом. Этот прототип нового проектора состоит из оптики размером одиннадцать на одиннадцать миллиметров и толщиной всего три миллиметра, через которую светит мощный светодиод. Картинка четкая, цвета яркие. Нанотехнологии делают это возможным.
Особенность новой проекционной технологии в том, что изображение уже интегрировано в микрооптику - пиксели размером около ста нанометров хранятся в хромированном слое, расположенном под массив линз», - объясняет Марсель Зилер, физик из Фраунгоферовского института прикладной оптики и точного машиностроения IOF в Йене.«Подобный микрочип имеет около 250 микролинз, и под каждой из них есть микроизображение. Если их все вместе проецировать на стену, создается высококачественная общая картина, при этом проектор чрезвычайно миниатюрен».
Майя уже знали рецепт
Для изготовления этих линз идеально подходит специальный состав материала: органические соединения углерода с водородом и кислородом заключены в неорганическую матрицу из оксида кремния или титана. Это предотвращает химические изменения хранимого пластика с течением времени. Это делает их нечувствительными к механическим и термическим нагрузкам.
Кстати, рецепт стабилизации чувствительных соединений очень старый: даже майя смешивали свой натуральный голубой краситель индиго, который обычно быстро выгорает на солнце, с глиняным минералом палыгорскитом, чтобы сделать его прочным. В результате синий цвет, которым украшали стены домов и храмов, сохранился более тысячи лет. Метод майя оказался эффективным, но был довольно грубым по сравнению с современными методами.
«Сегодня мы можем контролировать химическую связь между неорганической матрицей и интегрированными органическими функциями органической матрицы с нанометровой точностью», - сообщает Пополл. «Материальное развитие - это только одна сторона медали. При изготовлении линз форма и необходимая для этого технология также играют решающую роль. Только благодаря тесному сотрудничеству между химиками и физиками Фраунгофера стало возможным производить матрицы, подложки и компоненты, из которых можно изготавливать чрезвычайно плоскую и в то же время высококачественную оптику».
От проектора к камере
В междисциплинарной группе, в которой исследователи материалов, разработчики технологий и дизайнеры работают вместе, исследователи Фраунгофера также разработали проектор, который едва ли больше спичечного коробка. С его помощью лекционные презентации, видеоклипы или фильмы с мобильного телефона или ноутбука можно проецировать на ближайшую свободную стену в любое время и в любом месте - дома, в офисе или в дороге. Еще одно приложение, которое также будет представлено в Токио: суперплоские камеры, идеально подходящие для наблюдения за помещением или производством в открытых местах.
Ультраплоская микрооптика, которую IOF изготавливает из наших материалов, имеет огромный рыночный потенциал, потому что она позволяет использовать множество новых приложений - от мини-камер до мини-излучателей и мини-прожекторов. -сенсоры», - говорит Майкл Попалл из Института исследования силикатов Фраунгофера ISC в Вюрцбурге. «Качественный скачок, достигнутый в производстве за последние несколько месяцев, сравним с переходом от классических ламповых телевизоров к HDTV».
Разрешение теперь почти такое же высокое, как у высококачественной стеклянной оптики, при значительно меньших требованиях к материалам и пространству. Поскольку новый материал обеспечивает массовое производство, как пластиковые детали, затраты также низки.