Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре создали передовую технологию дисплея, сочетающую визуальное восприятие и тактильные ощущения. Новая система позволяет пользователям не только видеть изображения, но и ощущать их контуры пальцами в виде тактильных выпуклостей. Это достижение может привести к существенному изменению способов взаимодействия людей с экранами – от мобильных устройств до автомобильных панелей управления и поверхностей в «умных» зданиях.
Изначально проект возник благодаря вопросу, который профессор Йон Визел задал аспиранту Максу Линнандеру в 2021 году: возможно ли превратить свет, создающий изображение, в нечто, что можно потрогать? Ученые сомневались в том, удастся ли реализовать эту идею, но сама перспектива позволить людям «ощущать свет» казалась весьма привлекательной. После нескольких месяцев теоретических изысканий и моделирования прорыв произошел в декабре 2022 года, когда Линнандер создал прототип, состоящий всего из одного пикселя, управляемого лазерным диодом. Профессор Визел рассказывает о том моменте: прикоснувшись пальцем к пикселю, он отчетливо почувствовал тактильный толчок при каждом вспышке света, что стало подтверждением правильности основной идеи.
Технология предполагает использование тонких дисплейных поверхностей, на которых расположены оптотактильные пиксели миллиметрового размера. Каждый пиксель включает в себя воздушную полость и натянутую тонкую графитовую плёнку. Воздействие света на плёнку приводит к её быстрому нагреву, что вызывает расширение воздуха под ней и приподнимает поверхность примерно на миллиметр, формируя ощутимую выпуклость. Для подсветки и активации используется маломощный сканирующий лазер, который быстро перемещается по дисплею, активируя каждый пиксель на короткое время. В конструкции экрана отсутствуют провода и встроенная электроника, а частота обновления достаточно велика для создания плавных анимаций, которые воспринимаются как зрением, так и осязанием. Разработчики уже создали панели с более чем 1500 независимо управляемых пикселей и заявляют, что с использованием современных систем проекции возможно создание и более крупных версий.
Тестирование, проведенное среди пользователей, продемонстрировало способность участников определять положение пикселей с точностью до миллиметра, выявлять направление их перемещения и распознавать тактильные текстуры. Полученные данные открывают перспективные возможности для разработки контента, воспринимаемого осязанием. Технология базируется на физических принципах, восходящих к экспериментам Александра Белла в XIX веке, который использовал модулированный солнечный свет для создания звуковых вибраций в воздушных трубках. В настоящее время аналогичные физические явления лежат в основе современного цифрового интерфейса. В дальнейшем разработка может быть применена в тактильных элементах управления автомобилем, электронных книгах с физически ощутимыми иллюстрациями или интерактивных архитектурных поверхностях. Исследователи полагают, что основной принцип заключается в следующем: всё, что отображается на экране, в конечном итоге можно будет и ощутить.
Подробное описание исследования представлено в научном журнале .