Het Nederlandse Holst Centre heeft samen met het Japanse bedrijf Asahi Kasei een technologie ontwikkeld die touchscreens laat werken, maar dan zonder aanraking. Dit heeft als voordeel dat verschillende gebruikers elkaar niet meer kunnen besmetten.
Sta jij te huiveren bij de vettige knopjes van een pinautomaat? Of bij een vies beeldscherm van de kaartjesautomaat op het station? Het zijn voorbeelden van apparaten waar dagelijks honderden, zo niet duizenden mensen met hun vingers aan zitten.
Voorheen was dat wellicht alleen een probleem voor mensen met smetvrees. Sinds de coronapandemie echter zijn meer mensen zich ervan bewust dat ziekten ook via het aanraken van oppervlakken kunnen worden doorgegeven. Als we die touchscreens in de openbare ruimte zouden kunnen vermijden, zou dat wel handig zijn.
Een soort touchscreen
Onderzoeksinstituut Holst Centre laat nu zien hoe dat moet. Het presenteert een techniek waarmee een gewoon display wordt omgetoverd in een soort touchscreen, maar dan eentje dat je niet hoeft aan te raken om de knoppen op het scherm ‘in te drukken’ of de muisaanwijzer te verplaatsen.
Het nieuwe beeldscherm reageert op bewegingen van een vinger of kan met een lichtpen worden aangestuurd. Het display is het resultaat van een samenwerking van drie jaar, waarbij een medewerker van het grote Japanse bedrijf Asahi Kasei in Eindhoven bij het Holst Centre werkte.
Hoe werkt dat?
Ster van de show is een doorzichtige beeldsensor die over een bestaand beeldscherm heen wordt gelegd. Deze sensor detecteert nabij infraroodlicht (near infrared, NIR) dat van een lichtpen afkomt. Afhankelijk van waar het lichtje zich bevindt, valt er veel of weinig van het onzichtbare licht op de sensor.
‘De sensor zet het licht om in een elektrisch signaal. Elektronica verwerkt dat signaal verder tot bruikbare input voor de software die het beeldscherm aanstuurt’, vertelt programmamanager Albert van Breemen van Holst Centre.
Beweeg de lichtpen en de cursor op het beeldscherm beweegt mee. Beweeg de pen een klein stukje naar het scherm toe en een virtuele knop wordt ingedrukt. Deze video laat dat goed zien (let op, hij is 200 MB groot):
Zo transparant mogelijk
Omdat de sensor vóór het display moet staan, moet hij zo transparant mogelijk zijn. Dat heeft Holst Centre voor elkaar gekregen door een raster van koperbaantjes te gebruiken met grote openingen ertussen. ‘Deze structuur is onzichtbaar voor het oog, maar functioneert wel prima als sensor’, zegt Van Breemen.
Bovenop de koperstructuur heeft Holst Centre nog een paar dunne laagjes aangebracht. De transparantie van het geheel is nu zo’n 70 procent, maar dat getal moet in vervolgonderzoek nog verder omhoog kunnen, denkt Van Breemen.
Baantjes koper
Het printen van de beeldsensor uit baantjes koper van enkele micrometers breed is de expertise van Asahi Kasei. Van het Holst Centre komt de expertise hoe daarop de andere laagjes moeten worden aangebracht, én hoe dit proces op te schalen is richting het produceren van grotere aantallen. ‘Ook brachten wij de kennis in van de software en de algoritmen die je nodig hebt om dit goed te laten werken’, aldus Van Breemen.
Vingers
Het infraroodlicht dat de sensor opvangt, kan zoals beschreven dus komen van een externe lichtbron. Maar de onderzoekers hebben ook een versie van het beeldscherm gebouwd, waarbij die niet nodig is. Rond de beeldsensor zetten ze een frame met kleine lampjes. Die zenden licht uit dat op vingers weerkaatst. ‘Verder werkt het systeem dan hetzelfde als bij de lichtpen. Het licht valt op de beeldsensor, alleen komt het licht nu van een vinger of hand’, aldus Van Breemen.
'Demonstrators'
Het contactloze display zal nog niet morgen in de winkel liggen. Holst Centre heeft samen met Asahi Kasei laten zien dat dit principe werkt, en twee ‘demonstrators’ gebouwd. Nu is het aan – vermoedelijk – een derde partij om de technologie op te pakken en door te ontwikkelen tot een product dat in grote aantallen kan worden vervaardigd.
‘Zoals gezegd kan de transparantie van het koperpatroon, de beeldsensor, nog verder omhoog. Elke procent verbetering is welkom. En verder moet het systeem nog een stukje robuuster worden gemaakt, zodat het praktisch altijd goed werkt.’
Meer details heeft het onderzoeksteam beschreven in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Electronics (open access, dus gratis toegankelijk).
Openingsfoto: demonstratie van het speciale beeldscherm dat met een lichtpen te bedienen is, dus zonder aanraken. Foto Holst Centre.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.