Падающие стеклянные частицы превратили во всесторонний экран

Японские инженеры создали экран, состоящий из потока падающих стеклянных частиц, отражающих проецируемое на них изображение. Такая проекционная поверхность позволяет получить более яркое и четкое изображение, а также добиться лучших углов обзора по сравнению с потоком водяных капель, часто используемых для той же цели, рассказывают авторы статьи, которая будет представлена на конференции HCII 2019.

Инженеры не один десяток лет работают над созданием экранов, способных выводить изображение, «парящее в воздухе». На сегодняшний день предложено много различных подходов к созданию таких экранов, но массового распространения они не получили. Существуют проекты экранов, в которых иллюзия объема создается с помощью лентикулярного растра или светорассеивающих панелей, к примеру, в экранах светового поля. Также есть и более простые экраны, позволяющие создать изображение в воздухе с помощью его проекции на падающий поток воды или плотный водяной пар. Однако такие экраны обладают некоторыми недостатками, в том числе низкой четкостью, малым углом обзора и нестабильностью изображения в случае экранов, использующих поток пара.

Инженеры под руководством Ёити Отиай (Yoichi Ochiai) из Университета Цукубы создали новый потоковый экран, но в качестве материала в нем используются не мелкие капли воды, а стеклянные сферы. Для того, чтобы добиться более качественного изображения, инженеры выбрали прозрачные стеклянные частицы с диаметром от одного до 45 микрометров. На их поверхность с помощью термического напыления был нанесен тонкий слой алюминия, причем таким образом, что половина частицы оказывалась покрытой металлом, а вторая половина оставалась чистой. Благодаря этому при попадании света под некоторыми углами частицы ведут себя как катафот, отражая лучи обратно, под другими отражают их на другой угол, а при попадании света на внешний слой алюминия они выступают в качестве обычного диффузного отражателя, рассеивая свет в произвольном направлении:

Система состоит из двух компонентов: устройства, подающего частицы, а также проектора, выводящего изображение с компьютера на поток частиц. Устройство для создания потока устроено достаточно просто: в нем установлена емкость с частицами, в нижней части которой располагается небольшая щель, шириной которой управляет электромотор. Авторы отмечают, что устройство имеет достаточно большой расход частиц, поэтому устройство желательно дополнить компонентом для возвращения материала наверх. К примеру, при размере щели 1 на 50 миллиметров килограмма частиц хватает на минуту работы.

Эксперименты показали, что экран на базе стеклянных частиц гораздо менее подвержен деградации изображения при изменении угла обзора. Кроме того, исследование на добровольцах показало, что они выше оценивают качество изображения на таком экране, чем при использовании экрана на базе искусственного дыма или тумана.

В 2015 году смежная группа инженеров представила полноценный объемный экран, создающий «парящее в воздухе» изображение, которое, к тому же, можно потрогать. Принцип работы экрана заключается в создании в воздухе микрокапель плазмы, излучающих в видимом диапазоне.

Григорий Копиев