JP2021069029A - 電子機器および電子機器における超音波送受信方法 - Google Patents
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
Description
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電子機器に搭載された超音波送受信装置の構成を示すブロック図である。ここでは、電子機器として複合機を例に挙げて説明する。図1において、複合機1はデジタル複合機またはアナログ複合機であり、例えばコピー機能、スキャン機能、印刷機能等の各種画像形成機能、FAX送受信等の通信機能に加えて、超音波送受信装置3によるユーザ10の位置を特定する機能と、特定された位置に基づいてユーザ10に向けて種々の音声メッセージを送信する機能を有する。
<ユーザの位置検出>
複合機1内に設けた超音波送受信装置3は、超音波を利用して、複合機周辺におけるユーザの存在、およびユーザの位置を特定する。そのため超音波送受信装置3は、超音波送信部として2つのスピーカA,Bと、スピーカA,Bから発せられた超音波がユーザ10に当たって反射した反射波を検知する超音波受信部としてのマイク8を備える。
c1=√(a1 2−b1 2)(a1>b1) …(1)
が成立する。よって、楕円軌跡E1は、
{(x+c1)2/a1 2}+{y2/b1 2}=1 …(2)
と表すことができる。
c2=√(a2 2−b2 2)(a2>b2) …(3)
が成立する。よって、楕円軌跡E2は、
{(x−c2)2/a2 2}+{y2/b2 2}=1 …(4)
と表すことができる。
<ユーザへの音声メッセージ送信>
超音波送受信装置3は、ユーザ10の位置を特定した後、ユーザへ所定の音声メッセージを送信する。そのため制御部5は、信号増幅部A(13)を駆動して、超音波信号生成部15からの周波数fcの超音波をスピーカAより出力する。それとともに、制御部5は重畳部16を駆動して、音声信号生成部17で生成された周波数fsの可聴音声信号と、超音波信号生成部15より出力された周波数fcの超音波とを重畳し、重畳後の信号(周波数fc−s)を、信号増幅部B(14)を介してスピーカBより出力する。
[第2の実施の形態]
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る電子機器に搭載された超音波送受信装置の構成を示すブロック図である。ここでも第1の実施の形態と同様、電子機器として複合機を例に挙げて説明する。複合機51は、デジタル複合機またはアナログ複合機であり、例えばコピー機能、スキャン機能、印刷機能等の各種画像形成機能、FAX送受信等の通信機能と、超音波送受信装置53によるユーザ10の位置を特定する機能と、特定された位置に基づいてユーザ10に向けて音声メッセージを送信する機能を有する。
<ユーザの位置検出>
複合機51内に設けた超音波送受信装置53は、スピーカ47から発せられた超音波がユーザ10に当たって反射した反射波を、2つのマイク48,49で検知することで、複合機の周辺におけるユーザ10の存在、およびその位置を特定する。
<ユーザへの音声メッセージ送信>
超音波送受信装置53は、ユーザ10の位置を特定した後、ユーザへ所定の音声メッセージを送信する。そのため制御部35は、変調部46を駆動して、図10に示す超音波の搬送波73(周波数fc)を、音声信号生成部57より出力された、図10に示す周波数fsの可聴音声信号71で変調(AM変調)し、その変調信号(図10の信号波形75)を、信号増幅部43を介してスピーカ47より出力する。
<変形例1>
例えば、上述した第1の実施の形態において、複合機の原稿読取部の正面側の両端部に配置したスピーカA,Bを水平方向に移動可能にする機構を設け、複合機からユーザまでの距離に応じてスピーカA,B間の距離を変える構成としてもよい。
<変形例2>
上述した第1および第2の実施の形態において、複合機からユーザまでの距離に応じてスピーカの音量を適宜、調整する機構を設けてもよい。例えば、ユーザが複合機から近い位置に居る場合には、スピーカの音量を通常よりも下げ、ユーザが複合機から遠い位置に居る場合には、スピーカの音量を通常よりも上げることで、ユーザ10には、複合機からの距離に応じた、注意喚起等を促すのに適切な音量の音声メッセージを送信することができる。
<変形例3>
上述した第1の実施の形態においてユーザの位置検出を行う際、スピーカAとスピーカBとで、使用する超音波の周波数を異ならせてもよい。例えば、スピーカAより周波数fc1の超音波を出力し、スピーカBより周波数fc2の超音波を出力する。
<変形例4>
上記第1および第2の実施の形態において、ユーザの位置検出を行うときのみ、無指向性のスピーカより超音波を照射し、ユーザに対する音声メッセージの送信時に指向性のスピーカを使用するようにしてもよい。これにより、スピーカからの超音波の照射範囲が広がり、ユーザの位置検出時、スピーカを回転せずにユーザからの反射波を容易に得ることができる。
<変形例5>
複合機の設置環境の特徴(例えば、複合機の周辺にある壁、柱、キャビネット等)がユーザの位置検出に影響を及ぼすことが想定される。そこで、上述したユーザの位置検出に先立ち、複合機1の周辺にユーザが居ない状態における、スピーカA,Bより超音波を送信したときの反射波の有無、その度合い等を確認することで、複合機1の設置環境の特徴を事前に把握しておく。そして、実際のユーザの位置検出時に得た反射波の検出結果より、事前に把握した設置環境に起因する反射波を除外する等の演算を行うことで、ユーザの位置検出精度を向上できる。
3,53 超音波送受信装置
5,35 制御部
7,37演算部
8,48,49 超音波受信部(マイク)
10 ユーザ
11,12,47 超音波送信部(スピーカ)
13,14,43 信号増幅部
15,55 超音波信号生成部
17,57 音声信号生成部
18,19,50 回転駆動部
E1,E2 仮想軌跡
Claims (17)
- 複数の装置機能を有する電子機器であって、
超音波を使用して前記電子機器の周辺におけるユーザの存在および位置を特定する特定手段と、
前記特定された位置のユーザのみに対して所定の音声情報を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする電子機器。 - 前記特定手段は、
所定方向へ第1の超音波を放射する第1の放射手段と、
所定方向へ第2の超音波を放射する第2の放射手段と、
前記第1の超音波のユーザからの第1の反射波と、前記第2の超音波のユーザからの第2の反射波とを受信する第1の受信手段と、
前記第1の超音波の放射開始から前記第1の反射波が前記第1の受信手段で受信されるまでの時間と前記超音波の伝搬速度より、前記第1の放射手段から前記ユーザを介して前記第1の受信手段に至るまでの第1の距離を測定する手段と、
前記第2の超音波の放射開始から前記第2の反射波が前記第1の受信手段で受信されるまでの時間と前記超音波の伝搬速度より、前記第2の放射手段から前記ユーザを介して前記第1の受信手段に至るまでの第2の距離を測定する手段と、
前記第1の距離と前記第2の距離とに基づいて、前記2次元平面上における当該電子機器と前記ユーザ間の距離および該ユーザの位置を特定する手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。 - 2次元平面上における前記第1の放射手段および前記第1の受信手段の位置と前記第1の距離とで表わされる前記ユーザの第1の仮想的な軌跡は、前記第1の放射手段と前記第1の受信手段の位置を焦点とする第1の楕円軌跡であり、2次元平面上における前記第2の放射手段および前記第1の受信手段の位置と前記第2の距離とで表わされる前記ユーザの第2の仮想的な軌跡は、前記第2の放射手段と前記第1の受信手段の位置を焦点とする第2の楕円軌跡であり、前記第1の楕円軌跡と前記第2の楕円軌跡との交点を前記ユーザの位置と特定することを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
- 前記送信手段は、
前記特定されたユーザに向けて、前記第1の放射手段より超音波を放射するとともに、前記第2の超音波に可聴信号を重畳した重畳波を前記第2の放射手段より放射することを特徴とする請求項2または3に記載の電子機器。 - 前記第1の距離の測定と、前記第2の距離の測定を時分割で行うことを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
- 前記第1の反射波と前記第2の反射波が受信されない場合、前記送信手段を作動させないことを特徴とする請求項4に記載の電子機器。
- 当該電子機器から前記ユーザまでの距離に応じて前記第1の放射手段と前記第2の放射手段間の距離を変える変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の電子機器。
- 前記変更手段は、当該電子機器から前記ユーザまでの距離が所定値よりも小さい場合、前記第1の放射手段と前記第2の放射手段間の距離を小さくすることを特徴とする請求項7に記載の電子機器。
- 前記変更手段は、当該電子機器から前記ユーザまでの距離が所定値よりも大きい場合、前記第1の放射手段と前記第2の放射手段間の距離を大きくすることを特徴とする請求項7に記載の電子機器。
- 前記特定手段は、
所定方向へ超音波を放射する第3の放射手段と、
前記超音波のユーザからの第3の反射波を受信する第2の受信手段と、
前記超音波のユーザからの第4の反射波を受信する第3の受信手段と、
前記超音波の放射開始から前記第3の反射波が前記第2の受信手段で受信されるまでの時間と前記超音波の伝搬速度より、前記第3の放射手段から前記ユーザを介して前記第2の受信手段に至るまでの第3の距離を測定する手段と、
前記超音波の放射開始から前記第4の反射波が前記第3の受信手段で受信されるまでの時間と前記超音波の伝搬速度より、前記第3の放射手段から前記ユーザを介して前記第3の受信手段に至るまでの第4の距離を測定する手段と、
前記第3の距離と前記第4の距離とに基づいて、前記2次元平面上における当該電子機器と前記ユーザ間の距離および該ユーザの位置を特定する手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。 - 2次元平面上における前記第3の放射手段および前記第2の受信手段の位置と前記第3の距離とで表わされる前記ユーザの第3の仮想的な軌跡は、前記第3の放射手段と前記第2の受信手段の位置を焦点とする第3の楕円軌跡であり、2次元平面上における前記第3の放射手段および前記第3の受信手段の位置と前記第4の距離とで表わされる前記ユーザの第4の仮想的な軌跡は、前記第3の放射手段と前記第3の受信手段の位置を焦点とする第4の楕円軌跡であり、前記第3の楕円軌跡と前記第4の楕円軌跡との交点を前記ユーザの位置と特定することを特徴とする請求項10に記載の電子機器。
- 前記超音波を搬送波として可聴音声信号で変調する手段をさらに備え、
前記送信手段は、前記特定されたユーザに向けて、前記変調された信号波を前記第3の放射手段より放射することを特徴とする請求項10または11に記載の電子機器。 - 前記第3の距離の測定と、前記第4の距離の測定を同時に行うことを特徴とする請求項10に記載の電子機器。
- 前記第3の反射波と前記第4の反射波が受信されない場合、前記送信手段を作動させないことを特徴とする請求項12に記載の電子機器。
- 前記超音波の放射手段は、複数の超音波発音素子からなるパラメトリックスピーカであることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の電子機器。
- 電子機器における超音波の送受信方法であって、
異なる2方向から第1の超音波と第2の超音波を放射する第1の放射工程と、
前記第1の超音波のユーザからの第1の反射波と、前記第2の超音波のユーザからの第2の反射波とを受信する受信工程と、
前記第1の超音波の放射開始から前記第1の反射波が受信されるまでの時間と前記超音波の伝搬速度より、前記第1の超音波の送信点から前記ユーザを介して受信点に至るまでの第1の距離を測定する工程と、
前記第2の超音波の放射開始から前記第2の反射波が受信されるまでの時間と前記超音波の伝搬速度より、前記第2の超音波の送信点から前記ユーザを介して受信点に至るまでの第2の距離を測定する工程と、
2次元平面上における前記第1の超音波の送信点および受信点の位置と前記第1の距離とで表わされる前記ユーザの第1の仮想軌跡と、2次元平面上における前記第2の超音波の送信点および受信点の位置と前記第2の距離とで表わされる前記ユーザの第2の仮想軌跡とに基づいて、前記2次元平面上における前記電子機器と前記ユーザ間の距離および該ユーザの位置を特定する工程と、
前記第2の超音波に可聴信号を重畳した重畳波を生成する工程と、
前記特定されたユーザに向けて前記第1の超音波と前記重畳波を放射する工程と、
を備え、
前記特定された位置のユーザのみに対して前記重畳波に重畳された前記可聴信号を聴取可能にすることを特徴とする電子機器における超音波送受信方法。 - 電子機器における超音波の送受信方法であって、
所定方向へ超音波を放射する放射工程と、
前記超音波のユーザからの第1の反射波を受信する工程と、
前記超音波のユーザからの第2の反射波を受信する工程と、
前記超音波の放射開始から前記第1の反射波が受信されるまでの時間と前記超音波の伝搬速度より、前記超音波の送信点から前記ユーザを介して受信点に至るまでの第1の距離を測定する工程と、
前記超音波の放射開始から前記第2の反射波が受信されるまでの時間と前記超音波の伝搬速度より、前記超音波の送信点から前記ユーザを介して受信されるまでの第2の距離を測定する工程と、
2次元平面上における前記超音波の送信点および前記第1の反射波の受信点の位置と前記第1の距離とで表わされる前記ユーザの第1の仮想軌跡と、2次元平面上における前記超音波の送信点および前記第2の反射波の受信点の位置と前記第2の距離とで表わされる前記ユーザの第2の仮想軌跡とに基づいて、前記2次元平面上における前記電子機器と前記ユーザ間の距離および該ユーザの位置を特定する工程と、
前記超音波を搬送波として可聴音声信号で変調する工程と、
前記特定されたユーザに向けて、前記変調された信号波を放射する工程と、
を備え、
前記特定された位置のユーザのみに対して前記可聴音声信号を聴取可能にすることを特徴とする電子機器における超音波送受信方法。
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