Падаючі скляні частинки перетворили на всебічний екран

Японські інженери створили екран, що складається з потоку падаючих скляних частинок, що відображають проектоване на них зображення. Така проекційна поверхня дозволяє отримати більш яскраве і чітке зображення, а також домогтися кращих кутів огляду порівняно з потоком водяних крапель, часто використовуваних для тієї ж мети, розповідають автори статті, яка буде представлена на конференції HCII 2019.

Інженери не один десяток років працюють над створенням екранів, здатних виводити зображення, що «парує в повітрі». На сьогоднішній день запропоновано багато різних підходів до створення таких екранів, але масового поширення вони не отримали. Існують проекти екранів, в яких ілюзія об'єму створюється за допомогою лентикулярного растру або світлорозсіювальних панелей, наприклад, в екранах світлового поля. Також є і більш прості екрани, що дозволяють створити зображення в повітрі за допомогою його проекції на падаючий потік води або щільний водяний пар. Однак такі екрани мають деякі недоліки, в тому числі низьку чіткість, малий кут огляду і нестабільність зображення в разі екранів, що використовують потік пари.

Інженери під керівництвом Йоіті Отіай (Yoichi Ochiai) з Університету Цукуби створили новий потоковий екран, але в якості матеріалу в ньому використовуються не дрібні краплі води, а скляні сфери. Для того, щоб домогтися більш якісного зображення, інженери вибрали прозорі скляні частинки з діаметром від одного до 45 мікрометрів. На їх поверхню за допомогою термічного напилення був нанесений тонкий шар алюмінію, причому таким чином, що половина частинки виявлялася покритою металом, а друга половина залишалася чистою. Завдяки цьому при потраплянні світла під деякими кутами частинки поводяться як катафот, відображаючи промені назад, під іншими відбивають їх на інший кут, а при попаданні світла на зовнішній шар алюмінію вони виступають в якості звичайного дифузного відбивача, розсіюючи світло в довільному напрямку:

Система складається з двох компонентів: пристрої, що подає частинки, а також проектора, що виводить зображення з комп'ютера на потік частинок. Пристрій для створення потоку влаштовано досить просто: у ньому встановлена ємність з частинками, в нижній частині якої розташовується невелика щілина, шириною якої керує електромотор. Автори зазначають, що пристрій має досить велику витрату частинок, тому пристрій бажано доповнити компонентом для повернення матеріалу нагору. Наприклад, при розмірі щілини 1 на 50 міліметрів кілограма частинок вистачає на хвилину роботи.

Експерименти показали, що екран на базі скляних частинок набагато менш схильний до деградації зображення при зміні кута огляду. Крім того, дослідження на добровольцях показало, що вони вище оцінюють якість зображення на такому екрані, ніж при використанні екрану на базі штучного диму або туману.

У 2015 році суміжна група інженерів представила повноцінний об'ємний екран, що створює «парне в повітрі» зображення, яке, до того ж, можна помацати. Принцип роботи екрану полягає у створенні в повітрі мікрокапель плазми, що випромінюють у видимому діапазоні.