UCサンタバーバラ発：光を直接触覚に変換する革新的ディスプレイ技術

カリフォルニア大学サンタバーバラ校（UCSB）の研究チームが、2025年12月に画期的なディスプレイ技術を発表しました。この技術は、従来の振動フィードバック方式とは一線を画し、投影された光を直接、物理的な触覚へと変換します。学際的な協力の成果であるこの進歩により、ユーザーは画面上の動的なグラフィックスを視覚的に捉えるだけでなく、実際に触れて感じることが可能になります。

本研究は、ヨン・ヴィッセル教授の指導の下で開始されました。教授は2021年9月下旬に、画像を形成する光を触れることのできる何かに変えるという挑戦的な課題を掲げました。約1年間のシミュレーションと試行錯誤を経て、2022年12月、大学院生のマックス・リナンダー氏が、単一ピクセルで構成された動作プロトタイプを実証しました。このピクセルは、内蔵された電子回路を一切持たず、低出力のレーザーダイオードの閃光によって駆動されるという驚くべきものでした。

各ピクセルは、フレキシブルなシリコン膜の下にグラファイト層が封入されたマイクロチャンバーとして機能します。プロジェクターからの光がグラファイトに照射されると、光エネルギーが吸収され、瞬時に加熱されます。この熱によりチャンバー内の空気が膨張し、その結果、シリコン膜が外側へ押し出され、触覚として認識できる物理的な膨らみが生成されます。UCSBのカリフォルニアナノシステムズ研究所（California NanoSystems Institute）に拠点を置くRE Touch Labのチームは、この設計の単純さが、複雑性をディスプレイ表面自体から外部のプロジェクターへと移行させることを強調しています。これは、柔軟な触覚表面の実現に向けた道を開くものです。

研究者たちが実演したプロトタイプは、15センチメートル四方の領域に配置された、独立してアドレス指定可能な1511ピクセルのアレイで構成されていました。システムの応答速度は2ミリ秒から100ミリ秒の範囲で測定され、動きを伴う動的な触覚効果を生成するのに十分な速さです。ユーザー調査では、この技術の有効性が高く評価されました。被験者は、物体の動きや回転の方向を特定する際に90%以上の精度を達成し、さらに空間的および時間的なパターンを識別することも可能でした。

この成果は、学術誌『Science Robotics』に掲載されました。これは、複雑な配線やモーターアレイの緻密な組み立てを必要とする従来の触覚インターフェースと比較して、大きな飛躍を意味します。UCSBのチームは、機械工学、電気工学、コンピューター工学の各部門、さらにはメディアアート・テクノロジープログラムからの専門家で構成されていました。彼らは、触覚表面をエネルギー的にパッシブ（受動的）にすることに成功しつつ、ユーザーの皮膚に不快な温度上昇が生じないようシステムを調整しています。

この技術がもたらす潜在的な影響は広範囲に及びます。自動車のタッチスクリーンに物理的な操作感を再現したり、触れることのできるイラストを搭載した電子書籍、さらには複合現実（MR）向けのインテリジェントな建築壁などへの応用が考えられます。光が照明とエネルギー供給を同時に担うため、ディスプレイ表面には内蔵電子回路が不要となります。これにより、現在の高性能レーザービデオプロジェクターを活用すれば、理論上、遥かに大規模なフォーマットへのスケーリングが可能になると期待されています。