Budúcnosť displejov, ktorú pocítite: Lasery a grafit menia svetlo na 3D pixely
KĽÚČOVÉ ZISTENIA:
-
Displej využíva optotaktilné pixely, ktoré sa fyzicky vysúvajú.
-
Aktivácia prebieha laserom, ktorý zahrieva vzduch pod grafitom.
-
Systém neobsahuje žiadnu elektroniku priamo v pixeloch.
Predstavte si, že prechádzate prstom po obrazovke tabletu a necítite len studené sklo, ale skutočné obrysy hôr na mape. Alebo cítite textúru látky pri nákupe oblečenia či dynamicky sa meniace tlačidlá, ktoré vystúpia z povrchu presne tam, kde ich potrebujete.
Tento scenár, ktorý dlhé roky patril do ríše sci-fi, sa stáva realitou vďaka výskumníkom z Kalifornskej univerzity v Santa Barbare (UCSB). Tím pod vedením profesora Yona Visella vyvinul revolučnú technológiu optotaktilných displejov.
Zdroj foto: UCSB Engineering department
Tieto displeje premieňajú svetlo priamo na mechanický pohyb, čím umožňujú používateľom doslova cítiť digitálny obsah. Základným stavebným kameňom tejto technológie je takzvaný optotaktilný pixel, ktorý je prekvapivo jednoduchý.
Na rozdiel od zložitých motorčekov alebo piezoelektrických prvkov, ktoré sa používajú v dnešných haptických zariadeniach, je tento pixel elegantným riešením. Tvorí ho miniatúrna komôrka s priemerom len niekoľko milimetrov, ktorá je naplnená vzduchom a prekrytá tenkou vrstvou grafitu.
Celé kúzlo spočíva v termodynamike a interakcii svetla s hmotou. Keď na pixel dopadne krátky impulz laserového svetla, grafit absorbuje energiu a okamžite sa zohreje. Toto teplo sa následne prenesie na vzduch uväznený v komôrke pod grafitovou vrstvou. Vplyvom zvýšenej teploty sa vzduch prudko rozpína, čo spôsobí vydutie povrchu.
Expanzia vzduchu vytlačí pružnú grafitovú membránu smerom nahor, čím vytvorí hmatateľný hrbolček. Tento hrbolček sa vysunie až o jeden milimeter nad povrch displeja, čo je dostatočné na to, aby ho prst zreteľne zaznamenal. Celý tento proces je extrémne rýchly a dynamický.
Pixel dokáže zareagovať v priebehu 2 až 100 milisekúnd, čo je porovnateľné s obnovovacou frekvenciou bežných obrazoviek. Vďaka tejto rýchlosti nevníma používateľ len statické hrbolčeky, ale skutočnú taktilnú animáciu. Povrch pod prstami môže pulzovať, vlniť sa alebo vytvárať ilúziu pohybu, podobne ako sa jednotlivé snímky vo videu spájajú do plynulého obrazu.
Zdroj foto: UCSB Engineering department
Jednou z najväčších výhod tohto systému je jeho škálovateľnosť a jednoduchosť výroby. Keďže samotné pixely neobsahujú žiadne drôty, tranzistory ani inú elektroniku, je možné ich vyrobiť veľmi lacno. Energiu aj riadenie zabezpečuje jediný externý zdroj vo forme skenovacieho lasera.
Tento laser kreslí hmatový obraz po povrchu podobne, ako elektrónový lúč kreslil obraz na starých televízoroch. Výskumníci už zostrojili funkčný prototyp, ktorý obsahuje viac ako 1 500 nezávisle ovládaných bodov. To je výrazne viac než ponúkajú akékoľvek porovnateľné hmatové displeje súčasnosti, ktoré sú často obmedzené na malé matice.
Potenciálne využitie tejto technológie je obrovské a siaha do mnohých oblastí. Najvýznamnejší dopad by mohla mať pre zrakovo postihnutých ľudí, ktorým by otvorila nové možnosti interakcie. Súčasné braillovské riadky sú drahé, mechanicky zložité a dokážu zobraziť len jeden riadok textu naraz.
Optotaktilný displej by mohol fungovať ako grafický tablet pre nevidiacich, schopný zobraziť zložité informácie. Dokázal by zobraziť nielen text, ale aj grafy, mapy či geometrické útvary, a to dynamicky v reálnom čase.
Profesor Visell opisuje pocit z displeja nie ako obyčajné nárazy, ale ako animované haptické kvantá. Okrem asistenčných technológií sa otvárajú možnosti aj v automobilovom priemysle či virtuálnej realite.
V moderných autách, kde dotykové displeje nahrádzajú fyzické tlačidlá, chýba vodičom hmatová odozva, čo môže odvádzať pozornosť. Displej, ktorý by dokázal fyzicky vysunúť tlačidlá ovládania len vtedy, keď sa k nim priblíži ruka, by výrazne zvýšil bezpečnosť.
Taktiež v oblasti vzdelávania by mohli ožiť učebnice novým spôsobom. Študenti by si mohli ohmatať reliéf pohorí alebo štruktúru buniek priamo na stránkach digitálnej učebnice. Samozrejme, technológia má pred sebou ešte cestu k masovej výrobe a komerčnému nasadeniu.
Výskumníci musia vyriešiť otázky spojené s odvodom tepla pri dlhodobom používaní a miniaturizáciou pixelov. Napriek tomu publikácia v prestížnom časopise Science Robotics a úspešné testy s používateľmi naznačujú jasný trend. Bariéra medzi digitálnym obrazom a fyzickým dotykom sa definitívne rúca a digitálny svet sa stáva hmatateľným.
PREČO JE TO DÔLEŽITÉ:
Inovácia premosťuje priepasť medzi vizuálnym a hmatovým vnímaním, čo má revolučný potenciál najmä pre nevidiacich používateľov. Ponúka nové možnosti pre bezpečnejšie ovládanie v autách a pohlcujúcejšiu virtuálnu realitu, pričom sľubuje nízke výrobné náklady vďaka absencii elektroniky v pixeloch.
Zdroj: newatlas.com foto: depositphotos.com
Zobrazit Galériu
