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Aus dem Büro sind Beamer nicht mehr wegzudenken. Doch beim Sprung in die Wohnzimmer tun sich die Geräte schwer. Laute Lüfter und Lampen mit kurzer Lebensdauer schrecken Privatnutzer bislang ab. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena arbeitet gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme und dem Leuchtmittel-Hersteller Osram an Beamern der nächsten und übernächsten Generation, die auch für Privatanwender interessant sein werden.
Den ersten Schritt hin zum Beamer für jedermann machen Geräte mit Leuchtdioden (LED) als Lichtquelle. Die Fraunhofer-Forscher haben dazu einen speziell für LEDs optimierten Kollimator entwickelt, die das Licht bündelt und parallel ausrichtet, so dass die Projektionsfläche gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Der Vorteil: LED-Beamer sind klein, haben eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer, brauchen wegen ihrer geringen Wärmeentwicklung keinen Lüfter und verbrauchen so wenig Strom, dass sie sich auch per Akku betreiben lassen. Mittlerweile sind die ersten Beamer mit der Fraunhofer-Technik auf dem Markt – beispielsweise der Samsung SP-P300ME. Im Akku-Betrieb wirft das Gerät bis zu zweieinhalb Stunden lang 800 mal 600 Bildpunkte an die Wand und wiegt dabei gerade einmal 680 Gramm. Noch zierlicher ist der Voigtländer DLP 200, der auf der Grundfläche einer Postkarte auf 450 Gramm Kampfgewicht bringt.
Doch es geht noch kleiner. Andreas Bräuer, Leiter des Abteilung für Mikrooptik beim Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, bemisst die Dimension künftiger Beamer nicht mehr in Länge mal Breite mal Höhe, sondern in Kubikzentimetern – in sehr wenigen Kubikzentimetern. Der Schlüssel dazu sind Laser-Beamer, die schon deshalb konkurrenzlos kompakt bauen, weil sie kein Projektionsobjektiv brauchen. Sie zeichnen systembedingt immer scharfe Bilder. Sie sollen, so das Ziel von Bäurer und seinen Mitarbeitern, etwa so groß werden wie das Netzteil für ein Notebook.
Einen Demonstrator mit einfarbig rotem Laserlicht konnte das Fraunhofer-Team schon in zwei Kubikzentimetern unterbringen – allerdings ohne Elektronik, die noch in einem separaten Gehäuse steckte. „Doch wenn wir Laser und Optik schon auf diesem Raum unterbringen, dann glaubt uns auch jeder, dass wir später auch die Elektronik entsprechend klein bekommen“, sagt Bräuer. Später sollen in einem vergleichbaren Raum drei farbige Laser (rot, grün und blau) untergebracht werden.
Ein weiterer Vorteil der Laser-Beamer: sie benötigen keinen teuren Multispiegel-Chip (Digital Micromirror Device, DMD). Das senkt ebenso wie das fehlende Objektiv die Kosten. Zur Bilderzeugung dient ein einziger Spiegel, der elektrostatisch in zwei Richtungen bewegt werden kann. Über diesen Spiegel wird der zusammengeführte Strahl der drei Laser Punkt für Punkt über die Projektionsfläche geführt. Das Ganze geschieht mit einer Frequenz von 50 Megahertz. Um Helligkeitsunterschiede darzustellen, wird die Intensität der Laser moduliert. Die Stromaufnahme der Laser-Beamer liegt laut Bräuer im Bereich der LED-Beamer.
Was den Entwicklern jedoch noch Sorge macht, ist der grüne Laser. Rote Laser gibt es schon lange; sie stecken als Massenprodukt in jedem CD-Spieler. Die Entwicklung blauer Laser wurde durch die Entwicklung des DVD-Nachfolgers Blu-ray angetrieben. Sie nähern sich nun der Erschwinglichkeit. Nur serienreife grüne Laser lassen noch auf sich warten. Bei Halbleiter-Lasern bestimmt die chemische Zusammensetzung des Halbleiter-Materials die Farbe des entstehenden Laserlichts. Anders aus für Rot und Blau existiert für Grün jedoch kein sinnvoll einzusetzender Halbleiter. Die Entwickler behelfen sich deshalb damit, das Licht eines herkömmlichen Infrarot-Lasers durch einen optischen Kristall zu schicken, der dessen Frequenz verdoppelt.
Dieser zusätzliche Schritt verschlechtert allerdings den Wirkungsgrad. Das bedeutet, dass die Leistung, mit der der grüne Laser betrieben werden muss, im Vergleich zu seinen roten und blauen Kollegen relativ hoch ist. Das hat wiederum zur Folge, dass sich feine Helligkeitsabstufungen schlechter steuern lassen. „Wir müssen beim grünen Laser große Strommengen und hohe Frequenzen sehr fein modulieren“, sagt Projektmitarbeiter Peter Schreiber vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik. Üblicherweise wird zur Modulation ein optisches Element zwischen Laser und bildgebendem Schwingspiegel eingesetzt. Das möchten die Fraunhofer-Forscher vermeiden, um Baugröße und Wirkungsgradverlust nicht noch weiter in die Höhe zu treiben. Deshalb arbeiten sie mit ihrem Partner Osram an einer elektronischen Steuerung, die bei der Stromaufnahme des Lasers einsetzt und auf diese Weise dessen Helligkeit regelt. Dieses Verfahren ist jedoch noch im Laborstadium. Die Serienreife erwartet Schreiber „in wenigen Jahren“.
Für einfarbige Laser-Beamer gibt es bereits jetzt spezielle Anwendungsmöglichkeiten, zum Beispiel die Projektion eines virtuellen Armaturenbretts auf die Windschutzscheibe eines Autos. Kompakte, akkubetriebene farbige Laser-Beamer könnten sich jedoch als Universal-Werkzeug der Unterhaltungselektronik erweisen, das Handys und Notebooks zu mobilen Kinos macht.
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