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Experimenteller DIY Color LASER Video Beamer/Projektor

Welche ist die ultimativ einfachste Technik zur Darstellung von TV bzw. Videos?

Die Methode mit rotierenden Spiegeln (LASER-Pointer-TV) kommt dieser zwar nahe, aber es geht eben noch einfacher: mit oszillierenden (vibrierenden, schwingenden) Spiegeln. Seit wann gibt es wohl diesen Ansatz? (Fund: Vibratory Scanner).
Während die Vertikalablenkung mit dieser Technik relativ leicht zu bewerkstelligen ist, fordert die Horizontalablenkung mit ihrer hohen Frequenz heraus. In der dazu reichhaltigen Literatur findet sich das Grundprinzip aktueller Mikrospiegel (MEMS): Ein Torsionspendel schwingt in Resonanz. Die Grundform entspricht einem Kreuz mit einer Antriebs- und einer Befestigungsachse. Nach der Ermittlung geeigneten, ferromagnetischen Stahls und passender Maße (Roark's Formulas...) braucht es etwas Geschick bei der Fertigung.

Ein Farbbild sollte es dann auch sein:

Color-LASER-Video-Beamer - Bild vom Bild

(Das Rauschen in dieser Video-Aufnahme liegt an der geringen Lichtintensität)

Die Strahlen dreier LASER-Pointer-Dioden werden moduliert, zusammengeführt und mit oszillierenden Spiegeln erst horizontal, dann vertikal abgelenkt. Als Projektionsfläche dient fluorogene Folie. Da die Leistung der LASER gering ist, muss zur Bildbetrachtung der Raum abgedunkelt werden, dafür aber ist das Experimentieren relativ ungefährlich (Baujahr 2012).

Für c't Hacks\Make: vom Heise-Verlag habe ich eine detaillierte Bauanleitung verfasst - Ausgabe 3/2014, Artikel "Laser-TV-Projektor" (S.142-151). Es hat mich sehr gefreut, mal als Projekt-Autor für diese Zeitschrift zu agieren.

    [ Bilder zum Vergrößern anklicken ]
Experimenteller Color-LASER-Video-Beamer

Bei Abstand der Displayfolie von einem Meter zur Vertikalablenkung (Festplatte) entspricht die Bildbreite ca. A4-quer. Mit einem Poti kann die entsprechende Bildhöhe eingestellt werden. Die LASER-Strahlen werden über ein dichroitisches Prisma zusammengeführt; die nachfolgende Ablenkung bewirkt ein zeilenweises "Schreiben" des Bildes.

- Das dichroitische Prisma stammt aus einem defekten Projektor.
- LASER-Pointer-Dioden
- Rot (630...680) nm, Grün DPSS (522...542) nm, Violett (395...415) nm


Horizontalablenkung

Color-LASER-Video-Beamer - Horizontalablenkung

Das Torsionspendel (Länge ca. 50 mm) schwingt resonant mit 7.8 kHz.
Der auf dem Zentrum des Torsionspendels fixierte Mini-Ablenk-Spiegel
(3 mm*3 mm) ist aus der Speicherscheibe einer Festplatte geschnitten.

- Rahmen aus Blumenkastenhalterung
- Pendel-Einspannung aus Tor-Langband
- Torsionspendel aus Küchenpalette
- Zwei Ferrite, mit Kupferlackdraht bewickelt


Akustische Abschirmung

Color-LASER-Video-Beamer - Horizontalablenkung - schallabschirmende Schichten

Abwechselnde Schichten aus hartem und weichem Material schirmen den 7.8 kHz Ton ab -
Reflektion an den harten Wänden, Absorption in den weichen Schichten:
Kork, Schaumstoff, Holz der Kastenwand, Waschmaschinenmatte, Hartholz.
Die Vorderwand des Kastens besteht aus einer dicken Plexiglasscheibe.
(Im Kasten ist eine Urversion der Horizontalablenkung zu sehen.)

Color-LASER-Video-Beamer - Schallabschirmung Seite Color-LASER-Video-Beamer - Schallabschirmung vorn

Hartes Holz bildet die Außenhülle.


Vertikalablenkung

Color-LASER-Video-Beamer - Vertikalablenkung

Festplattenaktor mit befestigtem Glas-Spiegel,
aus einem Kosmetikspiegel geschnitten (18 mm*100 mm)
(Diese Vertikalablenkung ist eine frühere Version,
wie man oben sieht, hat sich nicht viel geändert.)

- Ein 17,5er Kalksandstein bildet den Fuß (s.o.).
- Schaumstoff / Schwamm / Gummi als Dämpfer


Schaltungen (1), (2) und (3)

Hochtransparenter Schaltungsaufbau - auf das Prinzip reduziert:
23 Transistoren, (stellbare) Widerstände, Kondensatoren, Bindedraht, Kabel mit Krokoklemmen, Netzteile

Color-LASER-Video-Beamer - Vertikalablenkung - Steuerung

(1) und (2) - Steuerung der Horizontal- und Vertikalablenkung

Mit dem Video-FBAS-Signal (grüne Ltg. ganz links) synchronisierte FlipFlops treiben die Ablenkungseinheiten an und schalten die Verstärker-Einheit für die LASER-Dioden.

Horizontalablenkung (Einrahmung oben): Torsionspendel-TreiberTransistoren mit Kühlkörpern und Ventilatoren, H-Sync-Separator, Rechteck-Oszillator, FlipFlop-Ablenkung, FlipFlop-LASER

Vertikalablenkung (Einrahmung unten): V-Sync-Separator, Rechteck-Oszillator, FlipFlop-Ablenkung, FlipFlop-LASER, Festplattenaktor-TreiberTransistor

Color-LASER-Video-Beamer - Videoverstärker für die drei Dioden

(3) - Verstärker für die drei LASER-Dioden

Die Verstärkereinheit wird von der Ablenkungssteuerung geschaltet. RGB-Signale von einem PAL-Decoder steuern die Helligkeit der drei LASER-Dioden. Ihre Kontraste und Helligkeiten werden mit den Potis aufeinander abgestimmt. Eine Metallklammer kühlt den für die DPSS-LASER-Diode zuständigen Transistor.



Literatur

Optical Scanning II, Proc . SPIE Vol. 4773,pp.27-37 Seattle, Washington, July 2002
Torsional MEMS scanner design for high-resolution display systems,
Hakan Urey , Microvision Inc., 19910 North Creek Pkwy, Bothell, WA 98011, USA

W. C. Young, Roark's Formulas for Stress and Strain
WARREN C. YOUNG, RICHARD G. BUDYNAS, 2002, 7th Edition

Rundfunk und Fernsehen selbst erlebt, Lothar König, Experimentieren und Bauen,
Urania-Verlag Leipzig Jena Berlin, 4. Auflage 1978

Fernsehtechnik ohne Ballast, Einführung in die Schaltungstechnik der Schwarzweiss- und
Farb-Fernsehempfänger, Otto Limann und Horst Pelka, 14. Auflage 1983

Deutsches Fernsehmuseum Wiesbaden

Sehr lesenswerte Dissertation, entdeckt August 2013:
Henrik Specht, MEMS-Laser-Display-System: Analyse, Implementierung und Testverfahrenentwicklung


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Zimmermann@Biologie.Uni-Osnabrueck.De