Insektenauge als Vorbild

Smartphones sind mitunter mühsam zu bedienen, denn das Display ist sehr klein. Künftig soll ein Projektor helfen: Steht das Handy etwa auf dem Tisch, wirft er das Display-Bild großformatig auf die Tischoberfläche. Über die Projektion kann der Nutzer das Smartphone ebenso bedienen wie über den Bildschirm selbst.

Die Urlaubsfotos auf dem Smartphone zu zeigen, ist eine praktische Sache. Will man allerdings Details erkennen, wird es schwierig – das Display ist dafür einfach zu klein. Ein neuartiger LED-Projektor könnte künftig helfen: Man stellt das Smartphone mit einer kleinen Halterung etwa auf den Couchtisch, und es projiziert das Bild auf die Tischplatte: scharf, hell und in DIN A4-Größe. Wollen die Nutzer beispielsweise in das Bild hineinzoomen, können sie wie vom Display gewohnt mit dem Finger über die Projektion wischen – das erzeugte Bild dient ebenso als Bedienfeld wie das Display selbst.

Das Besondere an dem LED-Projektor: Das Bild, beispielsweise das Urlaubsfoto, ist an allen Stellen scharf – auch wenn es unter einem sehr flachen Winkel projiziert wird und die Strahlen somit schräg auf die Fläche treffen. Das verzerrt üblicherweise das Bild und lässt es an einigen Stellen unscharf werden. Die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena, die den Projektor entwickelt haben, konnten dieses Problem jedoch lösen: »Unser Projektor besteht aus hunderten kleiner Mikroprojektoren, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils ein komplettes Bild erzeugen«, sagt Marcel Sieler, Wissenschaftler am IOF. »Die Technologie namens Array-Projektion ist dem natürlichen Facettenauge der Insekten nachempfunden und ermöglicht es erstmals, sehr dünne und helle LED-Projektionssysteme mit einzigartigen Abbildungseigenschaften zu realisieren.« Im einfachsten Fall, also bei der senkrechten Projektion auf eine ebene Oberfläche, wirft jeder dieser kleinen Projektoren das gleiche Bild auf die Fläche. Hunderte von Einzelbildern überlagern sich so zu einem scharfen und hellen Gesamtbild. Steht das Gerät jedoch schräg zur »Leinwand«, projiziert jeder kleine Projektor ein etwas anderes Bild. Wie diese einzelnen Bilder aussehen müssen, um ein scharfes Gesamtbild zu erzeugen, hängt vom Winkel ab, mit dem das Bild projiziert wird und von der Geometrie der »Leinwand«. Denn jeder Projektor des Arrays hat einen etwas anderen Blickwinkel auf die Szenerie. Die hohe Schärfentiefe der Mikrolinsen macht’s möglich: sogar Freiform-Schirmgeometrien sind realisierbar, zum Beispiel gekrümmte Flächen. Die Experten sprechen von »Tailored Focus«, also dem maßgeschneiderten Fokussieren des Projektors. Errechnet werden die einzelnen Bilder von einer Software, die die Forscher entwickelt haben: Der Lagesensor und die Kamera des Smartphones könnten die geometrischen Informationen liefern, die Software berechnet daraus die einzelnen Bilder samt ihrer Schärfeneinstellung.

Die Optiken werden auf Wafern gefertigt, auf denen sich etwa 300 Chips befinden, von denen wiederum jeder 200 Linsen für die Mikroprojektoren beherbergt. »Der Herstellungsprozess ist massentauglich, die Geräte lassen sich daher kostengünstig fertigen«, sagt Sieler. Auch die Sensoren, die dem Smartphone mitteilen, ob und wie der Nutzer die Projektion als Bedienfeld genutzt hat, sind bereits Stand der Technik: »Man projiziert für den Nutzer unsichtbare Infrarotlinien über das Bild. Werden sie durch den Finger des Nutzers durchbrochen, etwa durch eine Wischbewegung, registriert der Sensor dies und wechselt zum nächsten Bild«, erläutert Sieler. Bis die Projektoren auf den Markt kommen, wird es allerdings noch drei bis vier Jahre dauern: Die neuartige Projektionstechnologie fordert hohe Pixeldichten der digitalen Bildgeber.

Auf der Messe Optatec vom 22. bis 25. Mai in Frankfurt stellen die Forscher erstmals einen Prototyp des neuartigen LED-Projektors vor, zunächst für statische Bilder. Er ist nur zwei mal zwei mal zwei Zentimeter groß (Halle 3, Stand D50 + D51).

Fraunhofer IOF; Telefon: 03641 807-369; www.iof.fraunhofer.de