Исследователи создали оптотактильные поверхности для 3D-дисплеев, которые можно видеть и чувствовать

Учёные из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре представили технологию дисплея, которая создаёт динамическую графику, доступную одновременно для зрения и осязания. Исследование было опубликовано в журнале Science Robotics.

Проект начался с простого вопроса, который профессор Йон Визелл задал в 2021 году: может ли тот же свет, который рисует изображение, генерировать механический отклик, достаточно сильный, чтобы его можно было почувствовать? После года моделирования и неудачных прототипов аспирант Макс Линнандер в конце 2022 года создал рабочий прототип. Один пиксель, приводимый в действие только вспышками небольшого лазерного диода и не содержащий встроенной электроники, генерировал чёткий тактильный импульс при прикосновении.

Полная архитектура дисплея, описанная в исследовании, была построена на этой основе. Каждый пиксель состоит из небольшой воздушной полости под тонкой поверхностной мембраной и подвешенной графитовой плёнки. При освещении плёнка поглощает свет и преобразует его в быстрое повышение температуры. Нагретый воздух под мембраной расширяется, выталкивая поверхность наружу на величину до миллиметра.

Точность кончиков пальцев

Это смещение достаточно велико, чтобы пользователи могли с точностью кончиков пальцев обнаруживать отдельные пиксели. Поскольку один и тот же лазерный луч обеспечивает и питание, и адресацию, панель не требует внутренней проводки. Сканирующая система с высокой скоростью перемещает луч по массиву, активируя пиксель за пикселем и формируя непрерывные визуальные и тактильные анимации.

Команда создала массивы с более чем 1500 независимо адресуемых пикселей, что является значительным шагом вперёд по сравнению с предыдущими тактильными дисплеями, которые с трудом сочетали плотность, скорость и амплитуду смещения. Время отклика от 2 до 100 миллисекунд позволяет панелям воспроизводить плавные контуры, формы и символы. В пользовательских тестах участники могли точно отслеживать движущиеся стимулы, различать пространственные структуры и воспринимать временные последовательности, созданные за счёт последовательной активации пикселей.

По словам исследователей, масштабируемость будет естественным следствием оптической схемы адресации. Более крупные массивы могут управляться тем же классом компактных сканирующих лазеров, что используются в современных проекторах. Учёные также указывают на потенциальные применения в автомобильных интерфейсах, имитирующих физические органы управления, и в электронных текстах или схемах, которые меняют форму под рукой читателя.

Хотя работа всё ещё находится на стадии прототипа, преобразование света непосредственно в механическую деформацию с высоким разрешением открывает путь к тактильным дисплеям, которые ведут себя почти как визуальные, представляя информацию в виде узоров, доступных для исследования и глазом, и рукой.

Источник: Tomshardware.com