Haptische Displays: Berührungen aus dem Nichts

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Dreidimensionale Hologramme sind selbst in Science-Fiction-Filmen noch beeindruckend. Trotzdem kommt schon die vierte Dimension um die Ecke. Mit bloßen Händen lassen sich damit im freien Raum virtuelle Objekte tatsächlich „spüren“.

Das Prinzip ist alt. Und wem schon einmal die Bässe in einem Rockkonzert die Magengegend massiert haben, kennt es. Bei Schallwellen im Frequenzbereich unter 60 Hz sind Tonhöhen- und Lautstärkeempfindung nur schwach ausgeprägt oder fehlen ganz. Dafür werden die Luftdruckschwankungen als Pulsieren und Vibrationen empfunden.

In einem anderen Bereich der Frequenzscala arbeitet eine Technologie, die das Virtuelle „berührungsempfindlich“ machen soll. Ultraschall von 40 kHz erzeugt dabei durch den Schalldruck an Fingerspitzen oder Handflächen ganz gezielt Vibrationen.

Ultrahaptics heißt das System des gleichnamigen Start-ups aus Bristol, das schon bald in der Automobilindustrie, Medizintechnik, Consumer-Elektronik oder auch in Haushaltsgeräten zu finden sein könnte.

 

 

So wäre damit etwa die Bedienung von Touch-Displays in Automobilen erheblich sicherer. Ohne den Blick von der Fahrbahn zu nehmen, würden Fahrer in Zukunft eine Art virtuellen Button mit den Fingern „ertasten“. Jaguar Land Rover und Ultrahaptics arbeiten schon konkret an einer Lösung.

Da dieses haptische Feedback Finger oder Hände im freien Raum auch gezielt „anstupsen“ kann, lässt sich damit Darstellern in virtuellen und erweiterten Wirklichkeiten „Leben“ einhauchen. Was einem dann etwa vor die „Taucherbrillen“ von Oculus oder HTC kommt, kann auch betatscht werden.

 

Ultraschallsensoren aus der Automobilindustrie

Möglich machen das Leap Motion Controller (Bewegungssensoren) und Ultraschallwandler wie etwa der MA40S4S von Murata (Halle A2 Stand 547), der auch in Einparkhilfen vorkommt. Der Bewegungssensor erkennt und verfolgt die frei schwebende Hand des Benutzers. Und mit den Koordinaten sendet ein Array aus Ultraschallwandlern (Sender/Empfänger) gezielt Schallwellen mit einer Frequenz von 40 kHz auf beispielsweise die Fingerspitze einer Hand und erzeugt so die Haptik eines Buttons, Sliders oder Drehknopfs.

Die Einstellungen werden wieder über die Ultraschallwandler an die Elektronik des entsprechendes Gerätes übertragen. Mit den 64 gebündelten Ultraschallwellen von Ultrahaptics sind die Möglichkeiten des Fühlempfindens praktisch unbegrenzt.

Andere Hersteller, andere haptische Displays

Die Haptik hat es auch anderen Herstellern angetan. So sollen Kyocera’s (Halle A3 Stand 241) Touch-Displays zukünftig mechanische Tastendrücke simulieren. Dazu wird über schwache elektrische Impulse der Pacini-Nerv im Finger stimuliert und so das Gefühl eines Tastendrucks erzeugt. Bei weiterem Drücken versetzen Piezoelemente die berührten Oberflächensegmente gezielt in Schwingungen und simulieren so die zweite Phase eines Tastendrucks. Marktreife „in Bälde“.

In den berührungsempfindlichen Displays des japanischen Elektronikkonzerns Fujitsu (Halle B1 Stand 425) lassen Ultraschallmotoren Bereiche des Displays vibrieren. Dadurch können Zonen großer Reibung und glatte Bereiche simuliert werden.

Continental präsentiert das „Haptic Feedback Display“ für den Automotive-Markt. Elektromagnetische Spulen mit zwei Wicklungen lösen beim „Touch“ die für den Anwender deutlich spürbare mechanische Rückmeldung aus und dienen gleichzeitig zur Messung der einwirkenden Kraft. Dabei ist mit bloßem Auge keine mechanische Bewegung zu erkennen, da der „Ausschlag“ nur etwa ein Zehntel Millimeter beträgt. Für den „spürbaren“ Impuls sorgt eine sehr hohe Beschleunigung. Schon 2017 soll das Display in Serie gehen.

Die Konkurrenz bei Bosch (Halle A5 Stand 106) visiert den selben Markt mit einem Touchscreen an, der raue, glatte oder regelmäßige Strukturmuster erzeugen kann und auch auf die Stärke des Fingerdrucks reagiert.

Haptik ist nicht nur ein zutiefst menschliches Bedürfnis. Sie erspart oftmals auch den Blickkontakt, was im „nichtautonomen“ Auto erheblich zur Sicherheit beiträgt. Einen Schritt weiter geht die Ultraschall-Lösung von Ultrahaptics, denn damit könnte das Virtuelle noch wirklicher werden.

 

Wie wirklich sollen virtuelle Wirklichkeiten werden? Halten Sie es für gefährlich oder freuen Sie sich auf die erste Umarmung mit einem Hologramm? Diskutieren Sie mit uns und besuchen Sie die electronica 2016 – eine Messe zum Anfassen.

 

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Haptische Displays (Bild: Ultrahaptics)

Ultraschallwellen lassen die Haut leicht vibrieren und simulieren so eine Berührung. (Bild: Ultrahaptics).