اخترع العلماء شاشة ذات صورة ملموسة – فيديو

قامت جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا (UCSB) بتطوير تقنية رسومات الشاشة التي لا يمكنك رؤيتها فحسب، بل يمكنك أيضًا الشعور بها. تتضخم وحدات البكسل في الشاشة الجديدة وتضيء لإنشاء رسوم متحركة ديناميكية مرئية وملموسة. وفي المستقبل، يمكن أن تشكل هذه التكنولوجيا الأساس لشاشات اللمس المرئية عالية الجودة للسيارات أو الأجهزة المحمولة أو الأسطح التفاعلية في الهندسة المعمارية.

جاءت فكرة الشاشة ذات الصورة الملموسة من رئيس مختبر RE Touch في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، جون فيسيل. وقد أسند هذه المهمة الصعبة إلى طالب الدراسات العليا ماكس ليناندر عندما انضم إلى الفريق في عام 2021.

“كان السؤال بسيطًا للغاية: هل من الممكن تحويل الضوء الذي يشكل الصورة إلى شيء ملموس؟” – قال ليناندر.

وأضاف ويسل: “لم نكن نعرف ما إذا كانت الفكرة قابلة للتنفيذ”. “لكن مجرد احتمال استحالة ذلك – وفكرة السماح للناس “بالشعور بالضوء” – جعل المهمة مثيرة للاهتمام.”

من الفكرة إلى التنفيذ

لقد استغرق الأمر ما يقرب من عام لاختبار الفرضية: لقد عملنا على الأساس النظري وقمنا بتنفيذ النمذجة الحاسوبية. بمجرد أن أصبح لديهم مفهوم قابل للتطبيق، بدأ الباحثون في بناء نماذج أولية. ومرت أشهر دون أي نتائج. أخيرًا، في ديسمبر 2022، دعا ليناندر فيسيل إلى المختبر.

يتذكر قائلاً: “لقد كنت أعمل على هذا لمدة عام. واضطررت إلى المغادرة إلى المطار في غضون ساعات قليلة؛ وكنت قد أطلقت للتو نموذجًا أوليًا آخر”.

وقد أظهر لـ Wisell تصميمًا بسيطًا ولكنه فعال، وهو عبارة عن بكسل واحد يتم تنشيطه بواسطة دفعات قصيرة من الضوء من صمام ثنائي ليزر صغير، دون أي إلكترونيات إضافية.

يقول ويسل: “لقد وضعت إصبعي على البكسل وشعرت بوضوح بنبض ملموس مع كل وميض من الضوء”. – لقد كانت لحظة خاصة. لقد أدركنا أن الفكرة الرئيسية نجحت.”

تم وصف التطور في المجلة الروبوتات العلمية. يعتمد على أسطح عرض رفيعة مع مجموعة من ملليمتر بكسل بصري. يتم التحكم في كل واحد منهم بشكل فردي بواسطة ليزر منخفض الطاقة – ما يسمى بالعنونة البصرية.

يعمل مصدر الضوء نفسه على تشغيل وحدات البكسل، التي تحتوي على تجويف مملوء بالهواء وطبقة رقيقة من الجرافيت المعلق. يسخن الجرافيت تحت الشعاع، وتتوسع فقاعة الهواء، ويتضخم البيكسل بمقدار ملليمتر – وهو ما يكفي للمس بإصبع.

رؤية واللمس في نفس الوقت

تحدث هذه العملية بسرعة كبيرة بحيث يسمح المسح بالليزر المتسلسل لوحدات بكسل متعددة بإنشاء رسومات ديناميكية – معالم وأشكال متحركة ورموز – يمكن رؤيتها والشعور بها في وقت واحد. معدل التحديث مرتفع بما يكفي لجعل الرسوم المتحركة تبدو سلسة، بصريًا ولمسيًا.

نظرًا لأن الضوء يعمل كإضاءة ونقل للطاقة، فإن أسطح العرض لا تتطلب أسلاكًا أو إلكترونيات مدمجة. وبدلاً من ذلك، يقوم ليزر مسح صغير بمسح السطح بسرعة، مما يضيء كل بكسل لجزء من الثانية.

هذه التكنولوجيا قابلة للتطوير: لقد استعرض الفريق بالفعل أجهزة تحتوي على أكثر من 1500 بكسل يمكن التحكم فيها بشكل مستقل، وهي متفوقة بشكل كبير على شاشات اللمس الحالية، كما يتباهى ليناندر. من الممكن أيضًا استخدام تنسيقات أكبر بكثير، بما في ذلك استخدام أجهزة عرض فيديو ليزرية حديثة.

تم اختباره على الناس

قام الباحثون أيضًا بفحص تصورات المستخدم عند التفاعل مع شاشات العرض. وتمكن المشاركون من تحديد موقع وحدات البكسل المضيئة الفردية عن طريق اللمس بدقة ملليمترية، والتعرف بثقة على الصور المتحركة، وتمييز الأنماط المكانية والزمانية بسهولة.

وهكذا، أكدت التجارب بشكل مقنع أن النظام قادر على إعادة إنتاج مجموعة واسعة من الأحاسيس اللمسية.

يمكن لمثل هذه الشاشات المرئية واللمسية أن تجد تطبيقًا في مجموعة متنوعة من المجالات. يتصور Visell أن التكنولوجيا تجعل من الممكن إنشاء شاشات لمس للسيارات تحاكي عناصر التحكم المادية، وأجهزة قراءة إلكترونية تحتوي على رسوم توضيحية تنبض بالحياة على الصفحة التي يمكنك لمسها، وأسطح معمارية للواقع المختلط الذي يطمس الحدود بين العالمين الرقمي والمادي.

ومهما كان المستقبل لهذا التطور، فإنه يقوم على فكرة بسيطة ورائعة: كل ما نراه يمكن الشعور به.