Mikrospiegelaktor

Datei:DLP.Chip.jpg

Mikrospiegelarray (Digital Micromirror Device, kurz DMD) von Texas Instruments

Ausschnitt aus einem defekten DLP-Chip eines Acer P1265 (1024 × 768). Jeder Mikrospiegel entspricht einem Pixel.

Ein Mikrospiegelaktor (englisch Digital Micromirror Device, abgekürzt DMD) ist ein mikroelektromechanisches Bauelement zur dynamischen Modulation von Licht. Durch den miniaturisierten Aufbau und die optomechatronischen Eigenschaften gehört er zur Gruppe der MEMS beziehungsweise MOEMS. Eine verbreitete Anwendung ist etwa die Bildprojektion in Beamern, speziell den DLP-Projektoren.

Typen

Es wird bei Mikrospiegelaktoren zwischen sogenannten Mikroscannern (englisch {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}, oder auch {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}) und Flächenlichtmodulatoren (englisch {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}, SLM) unterschieden.

Bei Mikroscannern erfolgt die Modulation eines Strahlenbündels an einem kontinuierlich bewegten Einzelspiegel. Licht kann streifend über eine Projektionsfläche geführt bzw. „gescannt“ werden. Einsatz finden Mikroscanner in Projektionsdisplays, Barcodescannern, Endoskopie, der Spektroskopie und vielen Anwendungen mehr.
Bei Flächenlichtmodulatoren erfolgt die Modulation des Lichtes über eine Spiegelmatrix. Die einzelnen Spiegel nehmen im Zeitverlauf diskrete Auslenkungen an. Hierdurch wird die Ablenkung von Teilstrahlen bzw. eine phasenschiebende Wirkung erzielt. Mithilfe einer matrixförmigen Anordnung können Mikrospiegelaktoren das Licht einer starken Lichtquelle so ablenken, dass ein Bild projiziert wird. Beispiele für Flächenlichtmodulatoren sind das {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} (DMD), welche die technologische Basis von Produkten wie {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} (DLP) darstellen. DLPs, eine Marke von Texas Instruments (TI), werden unter anderem in Kinos mit digitalen Filmprojektoren eingesetzt. Erste DMDs wurden 1987 bei TI von Larry Hornbeck und William Ed Nelson entwickelt.<ref>{{#if:2014-03-26|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:https://web.archive.org/web/20140326143301/http://www.dlp.com/technology/dlp-history/default.aspx%7C{{#if:DLP History|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://web.archive.org/web/20140326143301/http://www.dlp.com/technology/dlp-history/default.aspx}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=DLP History}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.dlp.com/technology/dlp-history/default.aspx%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C1}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=DLP History}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.dlp.com/technology/dlp-history/default.aspx}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=DLP History}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:1Texas Instrumentshttps://web.archive.org/web/20140326143301/http://www.dlp.com/technology/dlp-history/default.aspx{{#if: 2011-12-23 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Prinzip

Datei:Prinzip DMD.svg

Prinzipielle Funktionsweise der Lichtablenkung eines Mikrospiegelaktors.

Die Mikrospiegelaktoren bestehen in der Regel aus matrixförmig angeordneten Einzelelementen, bei dem der einzelne Mikrospiegel aus einer verkippbaren spiegelnden Fläche mit einer Kantenlänge von wenigen Mikrometern besteht;<ref name="beamerstation">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:Wolfgang Kaufmann|Wolfgang Kaufmann: }}{{#if:|{{#if:DLP-Technik|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=DLP-Technik}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://beamerstation.de/dlp-technik.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=DLP-Technik}}}}%7C[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://beamerstation.de/dlp-technik.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=DLP-Technik}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:BeamerStation.de{{#if: 2021-05-27 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Aufwendigere Geräte nutzen für jede der drei Grundfarben einen eigenen Mikrospiegel; in typischen Heimkinogeräten zeigt ein Mikrospiegel sequentiell die RGB-Farbauszüge. Ein vor dem Spiegel rotierendes Farbrad färbt die Auszüge wie gefordert ein – viele Zuschauer nehmen dies als Farbflackern und Regenbogenkanten im Bild störend wahr.

Anwendungen

Die Technologie wird seit längerem bei DLP-Projektoren (unter anderem für besonders leistungsfähige Videoprojektoren) und Rückprojektionsbildschirmen verwendet.<ref name="es" /> Des Weiteren können sie für 2D-Scanner-Spiegel (beispielsweise bei Kassenautomaten) oder gar für Maskenbelichter in der Halbleiterfertigung eingesetzt werden.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Advanced light-control chipsets – Anwendungen|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Advanced light-control chipsets – Anwendungen}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.ti.com/de-de/dlp-chip/advanced-light-control/applications.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Advanced light-control chipsets – Anwendungen}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.ti.com/de-de/dlp-chip/advanced-light-control/applications.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Advanced light-control chipsets – Anwendungen}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Texas Instruments{{#if: 2021-05-27 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Mikrospiegelaktoren zur Lichtlenkung könnten in Zukunft auch in der Gebäudetechnik Verwendung finden: Die Spiegel sollen dabei zwischen den beiden Scheiben einer Isolierverglasung installiert werden und lassen sich wie oben beschrieben elektrostatisch schalten. Die Beleuchtung im Raum (Stärke und Richtung) würde dann von der Stellung der Spiegel abhängen. Diese Technologie lässt sich zwar bereits im Labormaßstab mit kleinen Prototypen anwenden,<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> allerdings fehlt für den kommerziellen Einsatz noch eine großskalierte Herstellungsmethode der Spiegel.<ref name="Photonik_2009-2_p28">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Die Mikrospiegelaktor-basierte DLP wird außerdem im industriellen Bereich für die Additive Fertigung eingesetzt.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Das Verfahren funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie die Stereolithografie, jedoch wird als Lichtquelle ein DLP-Projektor verwendet. Im Selbstbau kann sich dazu durchaus auch ein handelsüblicher Beamer oder LCD-Bildschirm eignen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Übersicht der aktuellen 3D-Druckverfahren|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Übersicht der aktuellen 3D-Druckverfahren}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://3druck.com/3d-druck-grundkurs/uebersicht-3d-druckverfahren/#32_Digital_Light_Processing_DLP%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Übersicht der aktuellen 3D-Druckverfahren}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://3druck.com/3d-druck-grundkurs/uebersicht-3d-druckverfahren/#32_Digital_Light_Processing_DLP}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Übersicht der aktuellen 3D-Druckverfahren}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Was ist 3D-Druck? – Der 3D-Druck Grundkurs3Druck.com2019{{#if: 2021-05-30 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Des Weiteren findet die Technik kommerzielle Verwendung in Mikroskopen für die neurowissenschaftliche Forschung zur optogenetischen Kontrolle der Aktivität von Nervenzellen durch Photostimulation.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Mightex Polygon1000-G: Lichtleitergekoppelter Pattern-Illuminator|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Mightex Polygon1000-G: Lichtleitergekoppelter Pattern-Illuminator}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://science-products.com/de/shop/883/434/microscopes-optical/photostimulation/polygon1000-g#dmd%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Mightex Polygon1000-G: Lichtleitergekoppelter Pattern-Illuminator}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://science-products.com/de/shop/883/434/microscopes-optical/photostimulation/polygon1000-g#dmd}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Mightex Polygon1000-G: Lichtleitergekoppelter Pattern-Illuminator}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Science Products GmbH2020{{#if: 2021-05-27 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Literatur

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