Британські та японські інженери створили об'ємний дисплей, що працює на основі акустичної левітації. За виведення зображення в ньому відповідає невелика кулька, що переміщується по робочій зоні ультразвуковими випромінювачами, і підсвічується високошвидкісним проектором. Крім того, пристрій може відтворювати звуки, а також створювати тактильний відгук, коли користувач підносить палець до дисплея, розповідають автори статті в.
Оскільки в науковій фантастиці часто використовуються об'ємні дисплеї, зображення в яких парить у повітрі, інженери давно працюють над створенням подібних технологій у реальному житті. Як правило, об'ємні екрани працюють завдяки оптичним ефектам. Наприклад, серед таких розробок можна виділити канадський екран світлового поля для телеконференцій і американський настільний 3D-екран, що працює завдяки лентикулярному растру.
Однак такі технології створюють ефект об'єму всередині екрану, але не дають відчуття, що зображення парить у повітрі. Для такого ефекту інженери кілька років тому запропонували використовувати акустичну левітацію. Вона працює завдяки тому, що масив ультразвукових випромінювачів створює стоячі хвилі і стабільні області зі зниженим і підвищеним тиском, здатні фіксувати невеликі предмети, наприклад, полістирольні кульки. Британські інженери вже використовували цей ефект, фіксуючи в повітрі масив з кульок, здатних повертатися потрібним кольором до спостерігача, або підвішуючи невеликий напівпрозорий шматочок тканини, на який проектується зображення.
У новій роботі інженери під керівництвом Срірама Субраманьяна (Sriram Subramanian) з Сассекського університету створили екран, в якому одна сферична частинка здатна створювати в реальному часі об'ємне кольорове зображення. В основі пристрою лежать два масиви ультразвукових випромінювачів (16 на 16), розташованих один навпроти одного: внизу і вгорі над робочою зоною. У верхній частині збоку від масиву випромінювачів також встановлений світлодіодний проектор.
Принцип роботи дисплея заснований на тому, що пристрій швидко переміщує область зниженого тиску, в якій левітує полістирольна кулька, і підсвічує її кольором, що змінюється залежно від положення кульки в просторі. На демонстраційному ролику можна бачити, що дисплей дозволяє відображати видимі в реальному часі торичний вузол і змахуючий крилами метелик. На ролику також можна бачити більш вражаючі приклади, такі як левитуючу модель Землі, однак ці кадри були зняті на набагато більшій витримці і людина нездатна побачити їх неозброєним поглядом.
Експерименти показали, що дисплей може розганяти кульку до швидкості 3,75 метра в секунду на прямій і до 0,75 метра в секунду, коли вона відмальовує крайні і кутові деталі на зображенні.
Крім відображення об'ємних зображень дисплей також здатний створювати чутний для людини звук і виробляти тактильний відгук. Для цього параметри звуку на випромінювачах коригуються таким чином, щоб крім основної пастки, яка використовується для левітації кульки, формувати збоку від неї ще одну область зі зміненим тиском. Розміщуючи палець, користувач може відчути відгук екрану.
Автори відзначають, що характеристики видимого неозброєним поглядом зображення, в тому числі розмір, можна поліпшити, використовуючи більш точну модель руху частинки, а також більш яскравий проектор. Крім того, більш точна модель дозволить виділити більшу частку робочого циклу випромінювачів на вторинну пастку, і тим самим посилити тактильний відгук.
Існує ще одна технологія створення об'ємного зображення в повітрі, що розвивається японськими інженерами. Вони пропонують використовувати для цього лазерні випромінювачі, що створюють у повітрі мікрокаплі плазми, що світяться. Переміщуючи область світіння, прототип пристрою здатний створювати невеликі об'ємні фігури прямо в повітрі, причому до них можна доторкнутися пальцем.