b'\n_START_ARTICLE_\nPantalla t\xc3\xa1ctil de ultrasonidos\n_START_PARAGRAPH_\nLa pantalla t\xc3\xa1ctil de ultrasonidos (del ingl\xc3\xa9s Airborne Ultrasound T\xc3\xa1ctil Display) est\xc3\xa1 dise\xc3\xb1ada para proporcionar reacci\xc3\xb3n t\xc3\xa1ctil en el espacio 3D. La pantalla emite ultrasonido, y produce campos de presi\xc3\xb3n de alta fidelidad en las manos del usuario, sin el uso de guantes o accesorios mec\xc3\xa1nicos.\n_START_SECTION_\nPrototipo\n_START_PARAGRAPH_\nEl prototipo para la producci\xc3\xb3n de est\xc3\xadmulos t\xc3\xa1ctiles consta de una matriz anular de transductores de ultrasonidos, un circuito de 12 canales de amplificaci\xc3\xb3n, y un PC. Con el fin de medir las propiedades b\xc3\xa1sicas de la presi\xc3\xb3n de radiaci\xc3\xb3n ac\xc3\xbastica producidas con el ultrasonido focalizado. El prototipo fue dise\xc3\xb1ado para producir un \xc3\xbanico punto focal a lo largo del centro del eje perpendicular a la superficie de radiaci\xc3\xb3n.\n_START_SECTION_\nMatriz anular\n_START_PARAGRAPH_\nLa figura muestra la matriz anular de transductores de ultrasonidos. Los transductores de ultrasonidos (T4010A1, Nippon Cer\xc3\xa1mica) han sido colocados de forma hexagonal. El di\xc3\xa1metro de cada transductor es de 10 mm. La frecuencia de resonancia del transductor es de 40 kHz. La presi\xc3\xb3n ac\xc3\xbastica emitida por el transductor es de 20 Pa a 300 mm de la superficie de radiaci\xc3\xb3n._NEWLINE_Los transductores que est\xc3\xa1n a la misma distancia del centro de la matriz se conectan para formar una matriz de 12 canales anulares como en la figura anterior. La figura (c) es el dibujo esquem\xc3\xa1tico para explicar la conexi\xc3\xb3n de los transductores. Es posible establecer tres tipos de c\xc3\xadrculos cuyos centros se encuentran en el centro de la matriz como en la figura (c). Los 6 transductores est\xc3\xa1n a la misma distancia del centro de la matriz conectados el\xc3\xa9ctricamente y al mismo tiempo. Debido a las intersecciones entre el hex\xc3\xa1gono y el c\xc3\xadrculo, el n\xc3\xbamero de transductores dispuestos en cada anillo es de 12 o 6 (excepto en el anillo central)._NEWLINE_El retraso de fase del ultrasonido entre los transductores que emiten la se\xc3\xb1al de entrada es normalmente diferente, por lo tanto, antes de la fabricaci\xc3\xb3n de la matriz, se mide la fase de retraso de cada transductor y se seleccionan los que tengan un retraso similar para formar el mismo anillo.\n_START_SECTION_\nSistema\n_START_PARAGRAPH_\nLa figura (a) muestra el diagrama de bloques del sistema. El sistema consta de un PC port\xc3\xa1til con una tarjeta de I/O digital (CSI292144, Interface Corporation), 12_NEWLINE_amplificadores de canal, y la matriz anular. Cada canal de salida de la tarjeta digital es de 40 kHz de onda rectangular. La tasa para cada canal es de 1 Mbps. Por lo tanto, el tiempo de retraso de fase es de 1 microsegundo. La amplitud de la se\xc3\xb1al de conducci\xc3\xb3n es de 15 V.\n_START_SECTION_\nCaracter\xc3\xadsticas\n_START_PARAGRAPH_\nCon el fin de confirmar la viabilidad del prototipo se midieron las siguientes caracter\xc3\xadsticas: la fuerza total que produce, la resoluci\xc3\xb3n espacial de la radiaci\xc3\xb3n de presi\xc3\xb3n y la respuesta frecuencial. Los informes subjetivos en la sensaci\xc3\xb3n t\xc3\xa1ctil tambi\xc3\xa9n se describen.\n_START_SECTION_\nFuerza total\n_START_PARAGRAPH_\nLa fuerza total se mide utilizando una balanza electr\xc3\xb3nica. La matriz anular se fij\xc3\xb3 al rev\xc3\xa9s por encima de la balanza enfocando la radiaci\xc3\xb3n hacia la misma. La radiaci\xc3\xb3n de ultrasonidos es continua durante la medici\xc3\xb3n. El punto central de la radiaci\xc3\xb3n se fija en 250 mm por encima de la superficie de la balanza y la distancia entre la superficie de la radiaci\xc3\xb3n y la balanza electr\xc3\xb3nica es tambi\xc3\xa9n, fija en 250 mm. La fuerza resultante fue de 0,8 g, cuando la amplitud de la se\xc3\xb1al de entrada era de 15 V. Y en el caso de que la distancia fuera de 0 mm, la fuerza, medida es de 2,9 GF, que es cercana al valor te\xc3\xb3rico calculado. La fuerza, medida a la distancia de 250 mm y 0 mm es diferente._NEWLINE_La raz\xc3\xb3n es que en el primer caso s\xc3\xb3lo el l\xc3\xb3bulo principal del ultrasonido se centr\xc3\xb3 dentro de la regi\xc3\xb3n de la placa superior de la balanza electr\xc3\xb3nica y el l\xc3\xb3bulo lateral no_NEWLINE_contribuia a la fuerza total. Si bien en este \xc3\xbaltimo caso, todos los ultrasonidos radiados se aplicaron en la placa superior. Por lo tanto, la fuerza medida alrededor del punto focal mejorar\xc3\xada con un m\xc3\xa9todo de enfoque m\xc3\xa1s eficiente.\n_START_SECTION_\nPropiedades temporales y frecuenciales\n_START_PARAGRAPH_\nPara medir las propiedades temporales de la radiaci\xc3\xb3n se midi\xc3\xb3 la presi\xc3\xb3n. Para ello el micr\xc3\xb3fono se coloc\xc3\xb3 en el punto focal, el punto central se fij\xc3\xb3 en ZF = 250 mm y la se\xc3\xb1al de conducci\xc3\xb3n era de 40 kHz de onda rectangular modulada._NEWLINE_Fig. (a) y (b). dispositivo experimental para la medici\xc3\xb3n de la radiaci\xc3\xb3n de presi\xc3\xb3n ac\xc3\xbastica._NEWLINE_Fig. (c) y (d) Propiedades temporales de la presi\xc3\xb3n radiada._NEWLINE_La figura(c) muestra la forma de la onda medida, donde la modulaci\xc3\xb3n es de 80 Hz. El eje vertical representa la presi\xc3\xb3n [Pa] y el eje horizontal representa el tiempo [ms]. Como se observa en la figura, la forma de onda es similar a una onda rectangular, aunque no es perfectamente sim\xc3\xa9trica. Se puede observar que hay una disminuci\xc3\xb3n de la presi\xc3\xb3n radiada a partir de la mitad de cada periodo de la radiaci\xc3\xb3n._NEWLINE_La figura (d) muestra las caracter\xc3\xadsticas de la frecuencia de la presi\xc3\xb3n radiada. El eje horizontal representa la frecuencia de modulaci\xc3\xb3n y el eje vertical representa la ganancia de decibelios de la amplitud de la presi\xc3\xb3n radiada. La ganancia de decibelios se establece en 0 dB a 20 Hz. Hay que tener en cuenta que en esta medici\xc3\xb3n, la frecuencia portadora (la frecuencia del ultrasonido) se fij\xc3\xb3 en 40 kHz, pero la potencia de sonido del ultrasonido fue modulada para cada frecuencia. El aumento a 80 Hz, 1 kHz y 2 kHz fue de 3 dB,_NEWLINE_-4 DB y -12 dB, respectivamente.\n_START_SECTION_\nAplicaciones\n_START_PARAGRAPH_\nLa pantalla t\xc3\xa1ctil de ultrasonidos est\xc3\xa1 dise\xc3\xb1ada para proporcionar un est\xc3\xadmulo t\xc3\xa1ctil a los usuarios de modelado 3D, videojuegos, etc. El sistema est\xc3\xa1 compuesto por la pantalla t\xc3\xa1ctil de ultrasonidos y un sistema de seguimiento de la mano. La pantalla t\xc3\xa1ctil ejerce la radiaci\xc3\xb3n de presi\xc3\xb3n sobre las manos del usuario cuando se "tocan" objetos virtuales en 3D. Cada transductor de la matriz est\xc3\xa1 excitado de manera que el ultrasonido emitido produce un \xc3\xbanico punto focal. La c\xc3\xa1mara mide la posici\xc3\xb3n de la mano y la respuesta t\xc3\xa1ctil se proporciona cuando la mano est\xc3\xa1 en contacto con el objeto virtual._NEWLINE_El sistema de seguimiento de manos utilizado en el prototipo es un sistema simple compuesto de una sola c\xc3\xa1mara. Sin embargo, si la pantalla t\xc3\xa1ctil de ultrasonido, se combina con la m\xc3\xa1s sofisticada tecnolog\xc3\xada de seguimiento de la mano como Grimage, ser\xc3\xada un sistema de interacci\xc3\xb3n t\xc3\xa1ctil m\xc3\xa1s pr\xc3\xa1ctico. Tambi\xc3\xa9n se espera que mediante la combinaci\xc3\xb3n de la radiaci\xc3\xb3n de presi\xc3\xb3n ac\xc3\xbastica y los objetos gr\xc3\xa1ficos en 3D con pantallas estereosc\xc3\xb3picas, aumente la realidad de los objetos 3D virtuales.\n_START_SECTION_\nHolograf\xc3\xada 3D t\xc3\xa1ctil\n_START_PARAGRAPH_\nDurante varias d\xc3\xa9cadas se han visto en las pel\xc3\xadculas de ciencia ficci\xc3\xb3n pantallas que proyectaban im\xc3\xa1genes flotando en el espacio.\xe2\x80\x8b Recientemente, est\xc3\xa1n atrayendo mucha atenci\xc3\xb3n como tecnolog\xc3\xada prometedora en el \xc3\xa1mbito de la se\xc3\xb1alizaci\xc3\xb3n digital y de la televisi\xc3\xb3n, y muchos tipos de pantallas hologr\xc3\xa1ficas est\xc3\xa1n siendo propuestos y desarrollados. Podemos ver un objeto virtual como si realmente estuviera flotando frente a nosotros. Pero esta experiencia incre\xc3\xadble se desglosa en el momento en que intentamos alcanzarlo, porque no se siente en la mano._NEWLINE_El objetivo de la \xe2\x80\x9cholograf\xc3\xada 3D t\xc3\xa1ctil\xe2\x80\x9d\xe2\x80\x8b es a\xc3\xb1adir informaci\xc3\xb3n t\xc3\xa1ctil a la imagen flotando en 3D. Uno de los mayores problemas es la manera de presentar una sensaci\xc3\xb3n t\xc3\xa1ctil. Gracias a la radiaci\xc3\xb3n de ultrasonidos de la matriz de transductores, la presi\xc3\xb3n ac\xc3\xbastica radiada se aplica sobre la piel del usuario. Aunque la sensaci\xc3\xb3n t\xc3\xa1ctil est\xc3\xa9 producida por la pantalla t\xc3\xa1ctil de ultrasonidos,\xe2\x80\x8b se necesita de la experiencia de contacto con objetos reales de la naturaleza._NEWLINE_El sistema desarrollado no s\xc3\xb3lo puede hacer que varios objetos virtuales sean visuales, sino tambi\xc3\xa9n que la sensaci\xc3\xb3n t\xc3\xa1ctil se actualice sobre la base de datos digitales. Es \xc3\xbatil para los videojuegos, 3D CADs, etc._NEWLINE_La imagen muestra una demo en la que las gotas de lluvia caen desde arriba. Cuando la gota de lluvia cae en la palma del usuario, se siente la sensaci\xc3\xb3n t\xc3\xa1ctil creada por el ultrasonido. En otra demostraci\xc3\xb3n, se ve y siente una peque\xc3\xb1a pelota que hace botar con su palma el usuario.'