科学者は、触れて聞くことができるホログラムを作成します

• 研究者は、超音波を使用して浮揚する体積表示を実演します。
• ホログラムは、視覚的、聴覚的、触覚的な3Dコンテンツを提供します。
• 超音波トランスデューサーのアレイを使用して音波を生成し、小さなポリスチレンビーズを浮かせて制御します。

既存のホログラフィックディスプレイは、眼鏡を必要とせずに3Dビジュアルコンテンツを作成できますが、応答時間と視覚の持続性に制限があります。

現在、サセックス大学と東京理科大学の研究者は、視覚だけでなく聴覚と触覚の3Dコンテンツを提供するアニメーション3Dホログラムを開発しました。

より具体的には、彼らは超音波を使用した空中浮揚体積表示を実証しました。これは、マルチモーダル音響トラップディスプレイ（MATD）と呼ばれます。システムは粒子を音響的にトラップし、RGB光で粒子を照らしてその色を制御します。

セットアップ

セットアップは、超音波トランスデューサーの2つのアレイで構成されており、音波を生成して、幅2mmの小さなポリスチレンビーズを浮かせて制御します。

聴覚と触覚のコンテンツを同時に配信するために、MATDは、二次トラップによる時分割多重化、振幅変調、および位相最小化を使用します。

ビーズは、水平方向と垂直方向にそれぞれ最大3.75 m / sと8.75m / sの速度で移動し、既存の光学的または音響ホログラフィ技術よりも優れた粒子操作機能を提供します。

LEDがビーズ上で赤、緑、青の光を照らすと、オブジェクトの形状を3次元でトレースします。ビーズが動くと、急速に変化するLEDがディスプレイを光に浸し、色を生成します。

ビーズは人間の目が追跡できる速度よりも速い速度で動くため、視聴者は完成した3次元形状を見ることができます。目の錯覚はありません（脳をだまして2Dオブジェクトを3Dオブジェクトに変換するのを見てもらいます）。

また、ホログラフィック画像は実際には3D空間に存在するため、品質を低下させることなくあらゆる角度から見ることができます。さらに重要なことに、このテクニックは目の疲れを引き起こしません。

参照：自然| DOI：10.1038 / s41586-019-1739-5

トランスデューサーは、視覚効果を生み出すだけでなく、音波を生成する周波数でビーズを振動させます。これらの振動を調整して、聴力の全範囲にわたって音波を生成することができます。これは、動くビーズが話している顔の画像を生成する可能性があることを意味します。これは小さなスピーカーとしても機能するため、顔も話します。

超音波を発生させることにより、ディスプレイを触覚的にすることも可能です。たとえば、蝶の羽ばたきは、視聴者がホログラフィック画像に十分に近づいたときに感じることができます。

画像クレジット：Nature

この研究で開発されたプロトタイプは、幅10センチメートルの空気の立方体の内部で画像を生成できます。要約すると、ボリュームディスプレイに近づき、仮想コンテンツの完全な感覚的再現を提供します。

次は何ですか？

近い将来、より強力なトランスデューサーを作成して、より大きなアニメーションを生成し、複数のビーズを使用できるようになりますが、複数のビーズの照明を一度に振り付けするのは困難です。

読む：より良いホログラムの代替案

この技術は、音場周波数レート（40 kHz）での音響トラップの位置決めと振幅変調を可能にし、マルチモーダル3Dディスプレイの新しい扉を開きます。また、生物医学や計算による製造への応用により、物質を高速で非接触で操作する機会も提供します。