12月8日 – カリフォルニア大学サンタバーバラ校（UC Santa Barbara）の研究者らは、科学誌「Science Robotics」に掲載された最新の研究論文で、新しいディスプレイ技術を実証した。この技術で表示される動的な画像は、視覚的に確認できるだけでなく、物理的に知覚することもできる。この研究では、ミリメートルサイズのピクセルで覆われた超薄型の光電子触覚表面が紹介されている。短いパルス状の光を照射すると、これらのピクセルが膨らみ、触覚で感じられる突起を形成する。
このプロジェクトは、2021年にカリフォルニア大学サンタバーバラ校のヨン・ヴィセル教授が提起したシンプルな疑問から始まった。「画像をレンダリングするために使用される光は、人間の手で知覚できるほど強い機械的反応も生成できるだろうか？」1年間のモデリングと複数の試作失敗を経て、同大学の研究者マックス・リンナンダーは、2022年末に最初の概念実証デバイスの開発に成功した。小型ダイオードレーザーからの光のフラッシュのみで駆動し、電子部品を一切組み込んでいないこのデバイスは、触れると明確で知覚可能な触覚パルスを生成することができる。
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本研究で説明されているディスプレイ全体のアーキテクチャは、この成果に基づいて構築されていることが理解されている。各ピクセルは、薄い表面膜、その下の小さな空気層、および浮遊するグラファイト膜で構成されている。光にさらされると、グラファイト膜は光エネルギーを吸収して急速に熱に変換し、膜の下の空気を膨張させて表面を最大1ミリメートル押し上げる。この変位振幅は、ユーザーが指先で個々のピクセルを正確に特定するのに十分である。
同一のレーザービームがエネルギー供給とピクセルアドレス指定の両方を行うため、パネル全体に内部配線は不要です。高速スキャンシステムによりピクセルアレイを高速で走査し、ピクセルを一つずつアクティブ化することで、連続的な視覚的および触覚的なアニメーションを生成できます。
研究チームは、1,500個以上の独立してアドレス指定可能なピクセルを含むアレイの作製に成功した。これは、ピクセル密度、応答速度、変位振幅のバランスを取るのに苦労していた従来の触覚ディスプレイと比較して、大きな進歩である。応答時間は2～100ミリ秒で、滑らかな輪郭、形状、文字パターンを再現するのに十分である。ユーザーテストでは、参加者は動く刺激を正確に追跡し、空間的な配置を区別し、ピクセルの連続的な活性化によって形成される時間的な情報を認識することができた。
研究者らは、光学的アドレス指定方式のおかげで、この技術は優れた拡張性を備えていると指摘している。より大規模なアレイは、現代のプロジェクターで一般的に使用されている小型の走査レーザーで駆動できる。また、物理的な操作をシミュレートする自動車のヒューマンマシンインターフェースや、読者の手のひらの下で動的に形状が変化する電子テキストや図表など、幅広い潜在的な応用例も想定している。
この研究はまだ試作段階ではあるものの、光エネルギーを高解像度で直接機械的変形に変換することに初めて成功した。カリフォルニア大学サンタバーバラ校の研究チームは、こうして新たな道を切り開いた。将来の触覚ディスプレイは、従来の視覚ディスプレイのように、目で見て指で触覚的に探究できる形式で情報を提供するようになるだろう。
投稿日時：2025年12月10日