科学家开发出可以触摸和听到的全息图

现有的全息显示器无需佩戴眼镜即可创建 3D 视觉内容，但它们的响应时间和视觉暂留能力有限。

现在，苏塞克斯大学和东京理科大学的研究人员开发了一种动画 3D 全息图，不仅提供视觉，还提供听觉和触觉的 3D 内容。

更具体地说，他们已经展示了使用超声波的悬浮体积显示。它被称为多模态声学陷阱显示 (MATD)。该系统以声学方式捕获粒子并用 RGB 光照亮它以控制其颜色。

该装置由两个超声波换能器阵列组成，它们产生声波以漂浮并控制一个两毫米宽的微小聚苯乙烯珠。

为了同时提供听觉和触觉内容，MATD 使用时分复用技术和二级陷波、幅度调制和相位最小化。

珠在水平和垂直方向分别以高达 3.75 m/s 和 8.75 m/s 的速度移动，提供比现有光学或声学全息技术更优越的粒子操纵能力。

当 LED 将红色、绿色和蓝色的光照射在珠子上时，它会在三个维度上描绘出物体的形状。随着珠子的移动，一个快速变化的 LED 使显示屏沐浴在光线中以产生颜色。

由于珠子的移动速度快于人眼可以追踪的速度，因此观众可以看到一个完整的 3D 形状。不涉及视错觉（它会欺骗大脑看到将 2D 对象转换为 3D 对象）。

并且由于全息图像实际上存在于 3D 空间中，因此可以从各个角度观看而不会降低质量。更重要的是，该技术不会造成眼睛疲劳。

参考：自然 | DOI:10.1038/s41586-019-1739-5

除了产生视觉效果外，换能器还会使珠子以产生声波的频率振动。可以调整这些振动以在整个听觉范围内产生声波。这意味着移动的珠子可以生成一张说话的脸的图像，它也可以作为一个小扬声器，让脸也说话。

还可以通过产生超声波使显示器具有触觉。例如，如果观众将手靠近全息图像，就可以感觉到蝴蝶扇动的翅膀。

图片来源：自然

本研究中开发的原型可以在 10 厘米宽的空气立方体内产生图像。总而言之，它让我们更接近体积显示，提供虚拟内容的完整感官再现。

在不久的将来，可以制作更强大的换能器来生成更大的动画并使用多个珠子，但同时编排多个珠子的照明将具有挑战性。

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该技术能够以声场频率 (40 kHz) 对声学陷阱进行定位和调幅，并为多模态 3D 显示打开了新的大门。它还为高速、非接触式操作物质提供了机会，可应用于生物医学和计算制造。

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