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Forscher entwickeln 3D-spürbaren Touchscreen

02.05.2019 Eine dehnbare und flexible Folie, mit etwas Abstand zum Display eines Tablets, ermöglicht es, zweidimensionale Abbildungen mit Hilfe eines Stiftes auf dem Tablet dreidimensional spürbar zu machen. Diese Entwicklung ist das Ergebnis einer mehrjährigen Forschungsarbeit von Dr. Ernst Kruijff 'Ernst Kruijff ' in Expertenprofilen nachschlagen vom Institute of Visual Computing (IVC zur Homepage dieses Unternehmens Relation Browser ) der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS zur Homepage dieses Unternehmens Relation Browser ).

 (Bild: Institute of Visual Computing, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg)
Bild: Institute of Visual Computing, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
Im realen Leben explorieren und interagieren wir vielfach mit verschiedenen festen und flexiblen Eigenschaften: feste und weiche Materialen, Umrisse oder sogenannte Texturen, also uneinheitliche Oberflächen. Wir berühren sie mit den Fingern, interagieren aber auch mittels Werkzeugen wie Stift oder Pinsel mit ihnen. Solche Eigenschaften sind allerdings schwierig zu simulieren auf herkömmlichen interaktiven Systemen wie Handy oder Tablet.

Durch den Aufbau des 'Multilayer Haptic Feedback'-System 'FleXuface' soll die Stifteingabe auf ein Tablet nun spürbar gemacht werden, sowohl zweidimensional auf dem Tablet selbst, als auch in 3D, in dem Raum darüber. Somit kann der Nutzer die verschiedenen Texturen und Materialeigenschaften wie etwa durch einen Zeichenstift auf Papier oder den Druck eines Pinsels erleben. Es gibt aber auch weitere Einsatzmöglichkeiten. Ein naheliegendes Beispiel für die Anwendung ist eine Präsentation für eine Gruppe Menschen. Der Redner kann sich auf die Zuhörer und die Leinwand konzentrieren, während er die Bedienknöpfe oder Befehlstasten auf dem Touchscreen seines Tablets fühlen kann, ohne sie unmittelbar in den Blick nehmen zu müssen.

Die motorgesteuerte Oberflächenspannung der Folie spielt bei den unterschiedlichen Arten von Simulationen in mehrfacher Hinsicht eine zentrale Rolle. In Abhängigkeit von der Spannung werden zunächst Erhebungen der Abbildungen auf dem Tablet spürbar - aus einer zweidimensionalen Darstellung wird gefühlt eine dreidimensionale Erfahrung. Zudem kann durch Adaption der Oberfläche der Stift leicht bewegt werden, um beispielsweise die Nutzereingabe zu unterstützen oder zu korrigieren. Somit könnten auch Nutzer zukünftiger Versionen des Systems beim Schreiben lernen, auf der Linie zu bleiben.

Das Material, aus dem abgebildete Dinge bestehen, kann ebenfalls erfühlt werden, denn die Oberfläche vibriert entsprechend der Schwingungen bei der Übertragung in die Textur. Dies kann in Zusammenhang mit Audio geschehen, um Texturen wie Papier nicht nur zu sehen und zu hören, sondern auch zu spüren. Die bisherigen Ergebnisse gehen über den aktuellen Stand der Wissenschaft hinaus, indem zusätzlich untersucht wurde, wie taktile und audiotaktile Signale mit einer flexiblen Nutzeroberfläche kombiniert werden können. Das Besondere ist, dass das System in beide Richtungen, also sowohl in Eingabe wie in Ausgabe funktioniert. Anwender können, so Kruijff, Tasten fühlen und bedienen, Schieberegler bedienen und genau spüren, was eingestellt wird - und alles auch, ohne hinzuschauen. Denkbar ist das System somit auch als Unterstützung für Blinde oder Sehbehinderte.

Bereits 2015 hatte Kyocerca zur Homepage dieses Unternehmens Relation Browser sich einen 3D-spürbaren Touchscreen patentrechtlich schützen lassen. Das technische Prinzip dieses Effektes ist folgendes: Das Gefühl eines echten Tastendrucks wird simuliert aus der Kombination verschiedener Druckempfindungen im Finger. Wird beim Hereindrücken der virtuellen Taste ein bestimmter per Software gesteuerter Triggerwert des Druckes überschritten, wird daraufhin die berührte Oberfläche in gezielter Weise (Frequenz, Wellenform) in Vibration versetzt, womit die zweite Phase des Schaltprozesses simuliert wird. Die 'Haptivity'-Technik simuliert damit über die Nerven der Finger den Eindruck der Betätigung einer mechanischen Taste (Patent Nr. EP2461233B1 zur Homepage dieses Unternehmens Relation Browser , wirksam bis 2030).

(Autor: Joachim Graf )

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