Nuovi schermi per leggere senza occhiali

Schermi per cellulari, tablet e computer in grado di compensare i difetti di vista dell’utente consentiranno di fare a meno degli occhiali da lettura.

Immagine sfocata che simula ciò che vedrebbe un utente con difetti di vista: 1. su uno schermo privo di correzioni; 2. su uno schermo a campo di luce (non descritto in questo articolo); 3. sul nuovo schermo a correzione presentato dai ricercatori del MIT; 4. in una simulazione di correzione ideale. [Immagine: Fu-Chung Huang/MIT]

Immagine sfocata che simula ciò che vedrebbe un utente con difetti di vista: 1. su uno schermo privo di correzioni; 2. su uno schermo a campo di luce (non descritto in questo articolo); 3. sul nuovo schermo a correzione presentato dai ricercatori del MIT; 4. in una simulazione di correzione ideale. [Immagine: Fu-Chung Huang/MIT]

Non sarebbe comodo se a mettersi gli occhiali, anziché noi, fosse il nostro telefono?

Un gruppo di ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology) e dell’Università di Berkeley in California hanno sviluppato uno schermo per dispositivi elettronici che si adatta ai difetti di vista di chi lo usa. Perché ciò sia possibile, ovviamente, oltre allo schermo adatto occorre anche un software adeguato.

I difetti di vista sono dati da una discrepanza tra la distanza focale dell’occhio, ossia l’intervallo spaziale in cui esso è in grado di mettere a fuoco, e la distanza effettiva dell’oggetto. Il nuovo schermo, di fatto, simula un’immagine alla corretta distanza focale, che verrebbe percepita come sfocata da un occhio sano.

Come funziona

Il meccanismo sfruttato è simile a quello che permette la visione di film in 3D: sullo schermo vengono proiettate due immagini leggermente differenti e sfasate per ciascuno dei due occhi; l’uso di occhiali speciali fa sì che ciascun occhio veda solo l’immagine a lui destinata. Questo crea l’illusione delle tre dimensioni.

Sono già stati sviluppati, proprio da ricercatori al MIT, degli schermi che consentono la visione tridimensionale senza uso di occhiali.

La correzione dei difetti di vista si effettua in maniera simile: in tal caso occorre produrre immagini distinte e non allineate per le diverse parti della pupilla.

La difficoltà data da questa tecnica è legata al fatto che rappresentare più immagini diverse sullo stesso schermo significa impiegare più pixel (unità fondamentali in cui si divide la superficie di un display) per un solo punto dell’immagine finale. In pratica, l’immagine che deve essere percepita dalla parte destra della pupilla viene spostata un po’ verso sinistra, viceversa quella per la parte sinistra della pupilla sarà leggermente spostata verso destra. Un numero maggiore di immagini sfasate consente di adattare ancora di più lo schermo alla vista.

Il fatto di dover impiegare un gruppo di pixel fisici per riprodurre un solo punto dell’immagine reale fa sì che la risoluzione dello schermo diminuisca notevolmente.

I ricercatori del MIT hanno risolto questo problema in maniera analoga a quanto fatto dai colleghi che hanno sviluppato la tecnologia 3D. In pratica, si sono resi conto che c’è una notevole ridondanza tra le varie immagini richieste per simulare i differenti angoli di visione e che, pertanto, ogni singolo pixel fisico può partecipare contemporaneamente alla formazione delle immagini per vari angoli visuali. In questo modo la perdita in risoluzione è molto più modesta.

Le immagini da riprodurre sullo schermo sono gestite e calcolate a seconda del difetto di vista dell’utente tramite un programma dedicato.

Prototipo del nuovo schermo. Una maschera che contiene una matrice di fori (sinistra) è montata di fronte allo schermo touch di un iPod Apple (in basso a destra). Lo schermo emette luce con una risoluzione angolare sufficientemente alta affinché almeno due delle immagini sovrapposte raggiungano la pupilla dell’osservatore umano. Questo effetto è illustrato in alto a destra: numeri differenti sono visibili da diverse direzioni. [Immagine: Fu-Chung Huang/MIT]

Prototipo del nuovo schermo. Una maschera che contiene una matrice di fori (sinistra) è montata di fronte allo schermo touch di un iPod Apple (in basso a destra). Lo schermo emette luce con una risoluzione angolare sufficientemente alta affinché almeno due delle immagini sovrapposte raggiungano la pupilla dell’osservatore umano. Questo effetto è illustrato in alto a destra: numeri differenti sono visibili da diverse direzioni. [Immagine: Fu-Chung Huang/MIT]

Prototipo e future versioni

Nel prototipo realizzato dai ricercatori lo schermo è ricoperto da una sottile maschera che presenta una finissima matrice di fori. Grazie ad essa ogni parte dell’occhio vede i pixel dell’immagine che le è destinata, mentre gli altri le sono invisibili.

Nella futura versione commerciale molto probabilmente questa maschera sarà eliminata e sostituita dalla tecnologia usata per i 3D, ossia la sovrapposizione di sottili schermi a cristalli liquidi. Inoltre potrà essere incluso un programma in grado di misurare i difetti di vista dell’utente e impostare di conseguenza le correzioni da apportare allo schermo.

Questa tecnologia potrà essere applicata a telefoni cellulari, palmari, tablet e computer, nonché a dispositivi GPS da usare in auto, in modo che il guidatore possa limitarsi ad usare lenti per vedere a distanza (se necessario), senza preoccuparsi dei problemi di vista da vicino.

I ricercatori del MIT hanno diffuso un video per presentare il nuovo schermo.

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Batterie molto più flessibili, sottili e ‘stampate’ per l’elettronica di consumo

L’introduzione di batterie flessibili, ricaricabili, economiche e fabbricabili con stampanti 3D potrebbe rivoluzionare l’industria dell’elettronica di consumo, nonché dei dispositivi medici e dei sensori ambientali.

Un foglio di batterie prodotte dalla Imprint Energy.

Una giovane impresa californiana, chiamata Imprint Energy, si sta specializzando nella produzione di batterie stampate ultrasottili, flessibili e ricaricabili, destinate all’impiego per le apparecchiature elettroniche che soffrono delle limitazioni date dalle batterie tradizionali a ioni di litio (usate nei computer portatili e nei telefoni cellulari).

L’idea nasce dagli studi condotti da una giovane ricercatrice, Christine Ho, durante il suo dottorato all’Università di Berkeley. Conseguito il titolo, Ho fonda nel 2010 la Imprint Energy con dei colleghi, al fine di commercializzare la sua invenzione.

Lo sviluppo di dispositivi elettronici sottili e ultraleggeri è oggigiorno limitato principalmente dalle dimensioni e dal peso delle batterie. Il litio in esse impiegato è un elemento instabile, che reagisce facilmente con l’acqua; è altamente infiammabile e leggermente esplosivo se esposto all’aria. Di conseguenza, esso deve essere isolato ermeticamente dall’ambiente esterno e per far ciò occorre usare un imballaggio che risulta abbastanza ingombrante e pesante.

Tali vincoli volumetrici e di peso possono essere eliminati sostituendo il litio con lo zinco, metallo molto più stabile, che non necessita spessi rivestimenti di protezione. Le batterie a litio, però, impiegano normalmente elettroliti allo stato liquido: ciò non va bene nel caso dello zinco, il quale in presenza di tali sostanze produce delle strutture inerti a ramo che crescono gradualmente fino a mettere in contatto i due elettrodi e rendere non funzionante la batteria.

La tecnologia sviluppata dalla ricercatrice Ho, in collaborazione con dei colleghi in Giappone, si basa sull’uso di un polimero solido al posto di elettroliti liquidi.

Le batterie realizzate con tale tecnologia (registrata con il nome di ZincPolyTM) sono dunque molto sottili e leggere, in quanto non richiedono un packaging voluminoso, sono ricaricabili come quelle a litio, però molto più sicure grazie alla stabilità del metallo usato.

Esse, inoltre, sono stampabili, ossia sono realizzabili semplicemente depositando strati di materiale -sotto forma di inchiostro- su un substrato di vetro, formando così dei fogli che vengono poi assemblati in celle. La possibilità di usare stampanti 3D per la fabbricazione rende il processo poco costoso e molto versatile, in quanto può facilmente essere realizzata la forma richiesta dall’utente.

Già in passato sono state proposte delle batterie stampate (non si tratta dunque di una invenzione di Ho e colleghi), però erano dispositivi usa-e-getta, mentre la tecnologia usata dalla Imprint Energy permette la produzione di batterie ricaricabili.

Processo di fabbricazione di una batteria stampata: un sottilissimo ago depone strati di materiale. [Video: Jennifer Lewis, Harvard University]

Processo di fabbricazione di una batteria stampata: un sottilissimo ago depone strati di materiale. [Video: Jennifer Lewis, Harvard University]

L’azienda si è già assicurata sei milioni di dollari di finanziamento da parte di partner industriali, interessati alle numerose applicazioni possibili.

Se è vero che l’impiego immediato di queste batterie ultrasottili e flessibili è l’elettronica di consumo, sicuramente il settore medico potrà giovarsene: data la loro non tossicità (a differenza di quelle a litio), potrebbero essere usate per alimentare dispositivi inseriti direttamente nel corpo o a stretto contatto con esso (per monitorare lo stato di salute di pazienti). Altre potenziali applicazioni, poi, vanno dalla realizzazione di etichette “intelligenti”, per tracciare confezioni di cibo, a quella di sensori ambientali.

Secondo i fondatori della Imprint Energy, in meno di un paio di anni i primi prodotti commerciali basati sulle loro batterie a zinco saranno sul mercato.