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Les secrets du vidéoprojecteur miniature

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Une société japonaise vient de mettre au point un astucieux système de miroir mobile capable de projeter une image. De quoi concevoir un vidéoprojecteur miniaturisé qui pourrait tenir dans un téléphone portable.

Un laser pointe le miroir mobile qui renvoie le point lumineux (via un miroir semi-transparent) vers l'écran de projection. La surface de l'image est balayée comme sur un écran cathodique, pixel par pixel. Crédit : Stanley Electric

Miniaturiser les appareils mobiles, comme les téléphones ou les organiseurs, finit par poser le problème de la taille de l'écran. Comment agrandir l'image sans augmenter l'encombrement de l'appareil ? En la projetant ! Cette idée est manifestement dans l'air. En février 2006, une société australienne présentait un système de projection suffisamment petit pour être intégré à un téléphone.

Aujourd'hui, c'est une entreprise japonaise, Stanley Electric, qui montre un procédé techniquement très astucieux. Le principe repose sur un petit miroir rendu mobile par une série d'éléments déformables par effet piézoélectrique (qui déforme du matériau par un courant électrique). La lumière provient d'un petit laser et se réfléchit sur cette surface, dont les mouvements orientent le faisceau horizontalement et verticalement.

La difficulté, expliquent les concepteurs, est d'obtenir une déviation d'amplitude suffisante et également rapide sur les deux axes. Avec des systèmes piézoélectriques traditionnels, on utilise la fréquence de résonance de la structure vibrante mais il est alors très difficile d'avoir une déformation symétrique en X et en Y. Les ingénieurs de Stanley Electric ont utilisé un matériau piézoélectrique connu, le PZT, une céramique composée de plomb, de zirconium et de titane, pour fabriquer les actuateurs, c'est-à-dire les pièces mobiles commandées électriquement. Afin d'obtenir la symétrie des mouvements, l'équipe a su exploiter un domaine de vibrations en dehors de la fréquence de résonance pour l'un des axes.

Au centre, la surface rectangulaire est un miroir, fixé en deux endroits sur une lame tortueuse constituée d'une série d'actuateurs en PZT, déformables par effet piézo-électrique. Crédit : Stanley Electric

Petits mouvements en série

C'est la forme et le montage des actuateurs qui expliquent cette prouesse. Taillés en forme de petites lames coudées, ils sont fixés les uns à la suite des autres et forment une sorte de route sinueuse. Ce montage en série amplifie considérablement l'amplitude du mouvement, chacun se déformant un peu mais entraînant le suivant. Le miroir est fixé en deux endroits sur deux séries d'actuateurs.

Les actuateurs sont de deux sortes (ici représentés par les couleurs rose et bleue), différant par la composition du PZT. Sous l'effet du courant, chacun se déforme un peu. Monté en série, l'ensemble bouge avec une grande amplitude. Crédit : Stanley Electric

Il peut ainsi bouger suffisamment pour réfléchir la lumière issue du laser en variant les angles dans les deux axes et balayer la surface sur laquelle l'image est projetée. En combinant le contrôle du laser et du miroir, celle-ci est créée point par point. Ingénieux, le procédé n'en est pas encore au stade industriel mais semble prometteur.

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