空間を飛び回る極小サイズのLED光源、東大などが開発

2018年1月10日 17:14

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手で触れる空中ディスプレイに向けた発光画素へのルシオラの適用例。空中に英語の”L”の文字を描画した。写真の露光時間20秒。(画像:東京大学発表資料より)

手で触れる空中ディスプレイに向けた発光画素へのルシオラの適用例。空中に英語の”L”の文字を描画した。写真の露光時間20秒。(画像:東京大学発表資料より)[写真拡大]

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 超音波収束ビームを利用し、空中を浮遊・移動する、直径4ミリメートルという極小のLED光源が開発された。その名は「Luciola(ルシオラ)」。研究開発に携わったのは、東京大学、科学技術振興機構(JST)、慶應義塾大学などからなる共同研究グループである。

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 このシステムは電池を必要としない。無線給電による受信回路を、専用ICとして持っている。それによって小型化と軽量化に成功したのだ。なお、浮いているのは超音波の力によってである。

 これは広義には3次元映像用の空中ディスプレイの一種だ。昨今盛んに研究されているものであるが、究極のディスプレイとして期待されている。ただ、鏡を用いたものが主流であり、三次元映像に「触れられる」という新しいタイプのものに対する研究需要があった。

 ルシオラの実現に必要なものは、空中を浮遊・移動させるための技術と、その浮遊物体であるLEDにエネルギーを供給する技術、その二つであった。

 超音波収束ビームは具体的にどのように供給されているかというと、40キロヘルツ、つまり可聴域外の音波を発する17個×17個の2次元格子状の17センチメートル四方の超音波アレーを2台、20センチメートルの距離をおいて対置させる。そしてその両者の間の空間の一点に、超音波ビームを収束させるのである。

 このビームの焦点に物体を差し入れると、空中浮遊を起こすことができる。さらに位相制御によって焦点を動かすと、ミリメートル単位の精度で精密に操作することも可能である。

 なお、空中移動する小型電子回路内蔵発光体が開発されたのは、これが史上初めてのことであるという。

 なお、研究の詳細は、Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies (IMWUT)にオンライン掲載されている。(藤沢文太)

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