Une nouvelle technologie d'affichage haptique crée des graphismes 3D que vous pouvez voir et ressentir.
infohightech ·
Des chercheurs de l'Université de Californie à Santa Barbara ont inventé une technologie d'affichage permettant de créer des graphismes à la fois visuels et haptiques, c'est-à-dire perceptibles au toucher. Les écrans sont composés de minuscules pixels qui se dilatent et créent des reliefs lorsqu'ils sont éclairés, permettant ainsi l'affichage d'animations graphiques dynamiques visibles et tactiles. Cette technologie pourrait un jour permettre la création d'écrans tactiles visuo-haptiques haute définition pour l'automobile, l'informatique mobile ou encore les murs architecturaux intelligents.
Max Linnander , doctorant au sein du laboratoire RE Touch du professeur de génie mécanique Yon Visell , a dirigé les recherches, qui ont été publiées ce mois-ci dans la revue Science Robotics .
Visell a lancé un défi à Linnander dès son arrivée à l'UCSB, fin septembre 2021. « La question était assez simple : la lumière qui forme une image pourrait-elle être convertie en quelque chose de perceptible ? », a déclaré Linnander.
« Nous ne savions pas si c’était faisable », a ajouté Visell. « La possibilité que ce soit impossible — et l’idée même de permettre aux gens de se sentir légers — a rendu la question irrésistible. »
L'équipe a passé près d'un an à tester son idée, travaillant sur les fondements théoriques et réalisant des simulations informatiques. Disposant d'un concept viable, elle a alors commencé à développer des prototypes en laboratoire. Les mois passèrent sans succès.
En décembre 2022, Linnander a invité Visell au laboratoire. « Je travaillais sur ce projet depuis un an. Je devais partir pour l'aéroport quelques heures plus tard et je venais de finaliser mon dernier prototype », a-t-il expliqué. Il a montré à Visell son prototype simple et fonctionnel : un pixel unique, excité par de brefs éclairs lumineux provenant d'une petite diode laser, sans aucun autre composant électronique.
« J’ai posé le doigt sur le pixel et j’ai ressenti une nette pulsation tactile à chaque clignotement », se souvient Visell. « C’était un moment particulier, celui où nous avons su que l’idée de base pouvait fonctionner. »
Yon Visell dirige le RE Touch Lab, où sont menées des recherches fondamentales et appliquées sur l'avenir des technologies interactives, en mettant l'accent sur l'haptique, la robotique et l'électronique, y compris les nouvelles opportunités en matière d'interaction homme-machine, d'augmentation sensorimotrice, de robotique souple et d'interaction dans...
Au cœur de cette technologie se trouvent des surfaces d'affichage ultra-minces intégrant des matrices de pixels optotactiles millimétriques. Chaque pixel est contrôlé individuellement par la lumière projetée par un laser de faible puissance, une forme d'adressage optique. Cette même source lumineuse alimente les pixels, qui contiennent une cavité remplie d'air et un film de graphite suspendu. Ce film absorbe la lumière incidente et sa température augmente rapidement, chauffant ainsi l'air emprisonné. L'air se dilate et la surface supérieure du pixel se déforme vers l'extérieur jusqu'à un millimètre, créant une légère protubérance au-dessus du pixel illuminé.
Le processus est si rapide que le balayage successif d'un faisceau lumineux sur de nombreux pixels produit des graphismes dynamiques — contours, formes en mouvement, personnages — que l'on peut à la fois voir et ressentir. La fréquence de rafraîchissement est suffisamment élevée pour que les animations paraissent et se ressentent en continu, comme sur les écrans vidéo classiques.
Puisque la lumière assure à la fois l'éclairage et l'alimentation électrique, les surfaces d'affichage ne nécessitent aucun câblage ni électronique intégrée. Un petit laser de balayage parcourt la surface à grande vitesse, illuminant chaque pixel pendant une fraction de seconde.
Cette technologie est également évolutive : l’équipe a présenté des dispositifs dotés de plus de 1 500 pixels adressables indépendamment, soit bien plus que les écrans tactiles comparables connus à ce jour, a déclaré Linnander. Des formats beaucoup plus grands sont envisageables, a-t-il ajouté, notamment des écrans utilisant des vidéoprojecteurs laser modernes.
Les chercheurs ont également étudié la perception des utilisateurs lors de leurs interactions avec les écrans. Grâce au toucher, les participants à leur étude ont pu localiser avec précision, au millimètre près, chaque pixel illuminé, percevoir avec exactitude les graphismes en mouvement et distinguer aisément les motifs spatiaux et temporels. Les chercheurs soulignent que ces résultats démontrent la capacité du système à produire une grande variété de contenus tactiles.
Bien que les résultats de l'équipe se distinguent des technologies d'affichage précédentes, Visell a souligné que l'idée de convertir la lumière en action mécanique trouve des précédents notables. Au XIXe siècle, Alexander Graham Bell et d'autres chercheurs ont utilisé la lumière solaire concentrée, modulée par les pales d'un ventilateur rotatif, pour produire du son dans des tubes à essai remplis d'air. Les mêmes principes physiques qui sous-tendent les pixels optotactiles ont désormais été appliqués à une technologie d'affichage numérique.
Ces dispositifs visuo-tactiles pourraient trouver des applications dans de nombreux domaines. Visell imagine que cette technologie pourrait servir à créer des écrans tactiles automobiles imitant les commandes physiques, des livres électroniques avec des illustrations tangibles qui prennent vie sur la page, et des surfaces architecturales pour la réalité mixte, faisant ainsi le lien entre les mondes numérique et physique.
Quel que soit l'avenir, la technologie inventée par son équipe incarne une idée simple et fascinante : tout ce que vous voyez, vous pouvez aussi le ressentir.
Le système optotactile actuellement en fonctionnement. Département d'ingénierie de l'UCSB