Große Bilder aus kleinem Gerät Laserprojektor in der Westentasche

Die Methode der Laserprojektion löst das Problem der schwachen Helligkeit von Mini-Projektoren. Das ging bisher auf Kosten einer hohen Leistungsaufnahme - ein Ausweg scheint aber in Sicht.

Die Bildprojektion mittels Laserstrahlen hat in Großsystemen einen hohen Entwicklungsstand erreicht und kommt zunehmend auch in Kleingeräten zur Anwendung. Die Art und Weise, wie der Laserstrahl die Bildfläche durchläuft, ist hier allerdings grundsätzlich anders.

Der tägliche Gebrauch von Tablet und Smartphone verleitet uns vielleicht dazu zu denken, dass ein großes Bild auch immer ein großes Gerät erfordert. Was also tun, wenn man nur ein kleines Gerät in der Tasche mit sich herumtragen möchte, aber ein großes Bild sehen will? Wenn es nur um das Betrachten und nicht um die Interaktion via Touch-Bedienung geht, dann kann es auch einfach an die Wand projiziert werden. Solche Geräte – je nach Hersteller Mikro-, Nano- oder Pikoprojektor genannt – gibt es seit einigen Jahren in Hülle und Fülle. Der Trend geht dahin, diese Funktion auch gleich mit ins Smartphone einzubauen. Das Prinzip basiert meist auf LCoS (Flüssigkristall auf Silizium) oder DMD (Mikrospiegel-Array); als Strahlungsquellen dienen entweder LEDs oder Laserdioden, wobei die drei Farben Rot, Grün und Blau sequenziell dargestellt werden.

Die Geräte funktionieren im Prinzip gut, ihr genereller Engpass ist aber die schwache Helligkeit. Wenn das Bild halbwegs erkennbar sein soll, dann muss der Raum völlig abgedunkelt werden. Da die Lichtquelle mit Abstand den größten Teil der gesamten Leistung benötigt, kann nicht einfach eine stärkere verwendet werden. Das würde die Betriebszeit pro Akkuladung zu sehr verkürzen und ein größerer Akku hätte ein größeres Bauvolumen zur Folge – zwei Faktoren, die schädlich für den Verkaufserfolg eines Produkts sind.

Einen Ausweg bietet ein grundsätzlich anderes Prinzip, das mit deutlich weniger Betriebsleistung auskommt: Laserprojektion (Laser Beam Scanning, LBS). Ein Laserstrahl wird zeilenweise über die Bildfläche geführt, in etwa vergleichbar mit dem Elektronenstrahl in einer Bildröhre, und dabei dem Bildinhalt entsprechend moduliert. In der Praxis werden die von drei Laserdioden erzeugten Einzelstrahlen über dichroitische Spiegel zusammengeführt und dann gemeinsam abgelenkt. Die Leistungsaufnahme ist proportional zum erzeugten Lichtstrom: bei weißer Bildfläche maximal, bei schwarzer Null. Je nach Bildinhalt lässt sich auf diese Weise einiges an Betriebsleistung einsparen. Im Gegensatz dazu leuchtet bei LCoS und DMD die Lichtquelle ständig mit voller Stärke; das nicht benötigte Licht wird entweder im Flüssigkristall absorbiert oder aus dem Strahlengang herausgelenkt. Ein weiterer Vorteil des Lasers ist, dass der Strahl nicht fokussiert werden muss. Das projizierte Bild ist immer scharf und das auch auf unebenen Flächen.

Das Prinzip als solches ist seit Langem bei Großprojektoren in Gebrauch, zum Beispiel von LDT [1]. Zur Strahlablenkung dienen hier schnell rotierende mechanische Drehspiegel. Leider sind diese nicht miniaturisierbar. Für Kleinstgeräte kommt deshalb nur eine andere Lösung in Frage: Kippspiegel in MEMS-Bauform aus einkristallinem Silizium, nur wenige mm groß. Es gibt zwei Möglichkeiten: entweder zwei Spiegel mit jeweils einachsiger Bewegung orthogonal zueinander oder ein einziger zweidimensional beweglicher Spiegel. Die letztere Methode scheint sich durchzusetzen. Entwicklungen in dieser Richtung sind vielerorts im Gange; bereits in Serie produziert beispielsweise die Firma Microvision in den USA [2].