JP2021508132A - 嗅覚刺激を生成するためのシステムおよび方法 - Google Patents

嗅覚刺激を生成するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

嗅覚刺激を提供するデバイスまたはシステムが提供され、VRまたはAR環境において実行されるアクションに対応する香りを生成するために使用される圧電振動デバイス、または他のアプリケーションを含む。いくつかの実装形態では、ユーザは、ゲームエンジンによって実行されているゲームプログラム内の1つまたは複数のゲーム素子と相互作用し、その相互作用に応答して、ゲームエンジンは、デバイスの圧電デバイスに、ユーザによって経験される香りを生成させる一連のコマンドを通信し得る。

Description

関連出願
本明細書は、米国特許法第119条(e)項の下で、2017年12月13日に出願された代理人整理番号S2017.70000US00の「SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING OLFACTORY STIMULI」と題する共同所有の米国仮特許出願第62/598,357号の利益を主張し、同仮出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
著作権保護の対象となる資料の通知
本特許文書の資料の一部は、米国および他の国の著作権法に基づく著作権保護の対象となる。著作権の所有者は、米国特許商標庁に公開されているファイルまたは記録に記載されているように、特許文書または特許開示のいずれかによるファクシミリ複製に異議はないが、他の点ではすべての著作権を留保する。これにより、著作権所有者は、連邦規則集第37編1.14条に基づく権利を含むがこれに限定されない、この特許文書を秘密に保持する権利を放棄しない。
歴史的に、他の状況および場所の中でも、劇場、コンピュータ環境などの様々な環境において香りを提供する試みは数多くある。しかしながら、これらの技術の多くは、広く採用されていない。また、香り技術を仮想現実環境に拡張するためのいくつかの試みがなされてきたが、そのような環境において香りをレンダリングする(render)ことができる利用可能な共通のデバイスがないことが理解される。いくつかの実施形態によれば、拡張および/または仮想現実環境内で香り刺激をレンダリングすることができるデバイスが提供される。
そのようなデバイスは、いくつかの実施形態によれば、コンパニオンデバイスとして提供されてもよく、仮想現実(VR)または変更現実(AR)ヘッドセットシステム(たとえば、他のデバイスおよび/またはシステムの中でも、よく知られているHTCバイブ、オキュラスリフト、マイクロソフトホロレンズ、HTCのギアVR)に完全に埋め込まれてもよい。本デバイスは、いくつかの実施形態では、ゲーム(または、コンテンツ配信)エンジン、オペレーティングシステム(たとえば、ウィンドウズ(登録商標)ミックスリアリティ、グーグルデイドリーム)、あるいはARおよび/またはVRコンテンツを生成する他のタイプのコンテンツ配信プロセッサと通信することができるコントローラ(または、他のタイプのプロセッサ)を含み得る。
いくつかの実施形態では、本明細書においてOVR(嗅覚仮想現実)デバイスまたは嗅覚刺激を提供するシステムと呼ばれることがある本デバイスは、香りをレンダリングするために気化媒体を生成するためのエアロゾルジェネレータまたはAGデバイスを含み得る。AGデバイスは、たとえば、VRまたはAR環境において実行されるアクションに対応する香りを生成するために使用される圧電振動デバイスを含み得る。すなわち、いくつかの実装形態では、ユーザはゲームエンジンによって実行されているゲームプログラム内の1つまたは複数のゲーム素子と相互作用し、その相互作用に応答して、ゲームエンジンはOVRデバイスの圧電デバイスに、ユーザによって経験される香りを生成させる一連のコマンドを通信し得る。いくつかの実施形態によれば、ゲームエンジンは、ワイヤレスインターフェース(たとえば、ブルートゥース(登録商標)、Wi-Fiなど)などの1つまたは複数の通信チャネルを介してOVRデバイスに結合される。ゲームエンジン(または、他のタイプのコンテンツプロデューサ)は、シリアルデータのストリームを使用してOVRデバイスと通信し得、OVRデバイスによって受信されると、OVRデバイスの1つまたは複数の圧電素子を動作する香りコマンドに変換され得る。
いくつかの実施形態では、OVRデバイスは、それぞれが香りモジュールを含む1つまたは複数の取外し可能な素子(たとえば、容器または他の素子タイプ)をさらに含む。取外し可能な香りモジュールは、いくつかの実施形態では、ゲームエンジンによって制御され得る1つまたは複数の香りを含み得る。小さな香りモジュールがいくつあってもよく、それぞれが、アドレス指定してユーザに香りをレンダリングするために使用することができる、別個の圧電素子に関連付けられている。香りモジュールは、液体、ゲル、または固体の香り媒体の形態であり得る1つまたは複数の香りを含む素子を使用して構築され得る。
いくつかの実施形態では、マイクロコントローラまたは他のタイプのプロセッサは、対応する取外し可能な香りモジュールと相互作用する気流を制御する圧電デバイスの振幅を制御する。ユーザの嗅覚器官に送達される(deliver)香りの量は、そのような制御を使用してより正確に制御される。また、いくつかの実施形態では、より広い範囲のレンダリングされた香りの強さが結果として生成され得る。
いくつかの実施形態では、香り情報をレンダリングするために使用される圧電素子の1つまたは複数の段階があり得る。以下でさらに説明するように、特定の香りの出力を細かく制御するためにいくつかの素子が使用され得、一方、他の素子は、単独で、あるいはファン素子または他の空気移動デバイスに加えて、主に気流移動を実行するために使用され得る。いくつかの実施形態では、圧電素子は、香り媒体を含む別個の容器を有していてもよく、有していなくてもよい。場合によっては、圧電素子に香り媒体がプリロードされている場合がある。いくつかのタイプの圧電素子は、芯、インサート、または他の媒体を含む素子などの、交換可能な形態の香り媒体を提供し得る。いくつかの実施形態では、圧電駆動デバイスは、液体を細かいメッシュを通して振動させ、エアロゾルまたは他の霧状の出力をユーザの鼻に出力する。
圧電駆動のエアロゾルジェネレータ(AG)は、振動メッシュ技術(VMT)を使用するデバイスなどの、多くの形態をとることがある。たとえば、液体を振動させて、ユーザの鼻の周囲の空気中に散布される微細なミストにするために、指定されたサイズのアパーチャ穴のあるプレートの周囲に形成されたリング型の圧電デバイスが使用され得る。そのようなプレートは、いくつかの実施形態では、平坦であってもよく、形成されていてもよい(ドーム型)。いくつかの実施形態およびアプリケーションタイプでは、穴のサイズは10ミクロン未満であり得る。
管表面に取り付けられた圧電素子表面を有し、穴を有するアパーチャプレートを通じて液体を振動させてミストにするように配列された様々な形状およびサイズの管などの、他の圧電タイプのデバイスが使用され得る。他の配列およびタイプの圧電素子が使用され得ることが理解されるべきである。
いくつかの実施形態では、香り情報をユーザに提供するために、圧電素子の配列(たとえば、アレイ)が使用され得る。そのような配列は、圧電素子の各々を制御するために、コントローラまたは他のデバイスを介して直接アドレス可能であり得る。いくつかの実施形態は、香り出力をユーザに直接提供するために、鼻の近くに配置された圧電素子のアレイを使用する。
いくつかの実施形態では、圧電素子の出力をユーザが受け取ることができるように、ユーザの鼻の近くまたはその周りにチャンバが形成され得る。チャンバは、たとえば、ユーザの鼻を実質的に取り囲み、圧電素子の出力をユーザの鼻に向けるハウジングを使用して形成され得る。いくつかの実施形態では、ハウジングは、既存のヘッドセットデバイスの下側に取り付けられるように適合され得る。
いくつかの実施形態によれば、デバイスは、いくつかの可変状態内で動作することができる複数の圧電素子を含む。そのような状態は、マイクロコントローラなどのプロセッサによって制御され得る。圧電素子は、ユーザの鼻の近くに配置することができるチャネル内の香りを駆動するために使用することができるポンプとして動作し得る。いくつかの実施形態では、これらのチャネルは、ユーザの鼻の中または近くに香りを散布するシステムを取得するために、たとえば、管または導管、空気リザーバ、容器、および他の物理的構造を使用して様々な構成において構成され得る。
説明したように、OVRデバイスは、ゲームエンジンによって提供されるプロセッサおよびシリアル入力を含み得る。いくつかの実施形態では、アプリケーションプログラミングインターフェース(API)は、香り情報を制御および送達するためにゲームおよび他の外部プログラムが使用され得るプログラムインターフェースとして提供され得る。コマンドの特定のシーケンスを送信することによって、OVRデバイスは、容器内に含まれる様々な香り付き媒体の送達を制御することによって、香りの出力を送達することが可能であり得る。オブジェクトまたは環境の現実的な感覚を実現するために、様々な香り付き媒体を単独で、または組み合わせて散布させることができる。いくつかの実施形態では、容器は、液体、固体、さらにはゲルの形態の異なる香り付き媒体を含むように設計することができる。容器はまた、それらがOVRシステムに識別されることを可能にする特定の機能または識別子(たとえば、どのタイプの香り、媒体のレベルなど)を含み得る。いくつかの実施形態では、容器の様々な組合せを様々なゲーム形式に関連付けることができる。いくつかの実施形態では、各容器は、香り付き媒体が枯渇したときに交換されることを意図している。
上述のように、本デバイスは、いくつかの実施形態によれば、コンパニオンデバイスとして提供されてもよく、仮想現実(VR)または変更現実(AR)ヘッドセットシステムに完全に埋め込まれてもよい。いくつかの実施形態によれば、OVRデバイスの出力がユーザの鼻の近くに配置されるように、OVRデバイスを様々なヘッドセットシステムに取り付けるための結合デバイスが提供される。他の実施形態では、OVRデバイス機能は、ヘッドセットシステム内に完全に組み込まれ得る。完全に統合されたシステムの一実装形態では、OVR機能を制御するために使用されるコマンドは、ゲームエンジンによって提供されるヘッドセット入力内に統合される。他の実施形態では、そのようなOVRデバイスは、血圧モニタ、触覚フィードバックデバイス、心拍数モニタ、眼球運動モニタ、または他のデバイスなどの他の入力および出力と統合され得ることが理解される。
いくつかの実施形態では、噴霧器は、液体を空気中に散布するために提供される。いくつかの実装形態では、他のタイプの液体の中でも、特に、これに限定されないが、香油および他の流体ベースの香料の小滴を生成するための噴霧流体を生成するためのデバイスが提供される。いくつかの実施形態では、本デバイスは、近位開口部と遠位開口部を有する管を備え、管内の媒体は、アパーチャプレートを介して近位開口部から押し出される。
いくつかの実施形態では、管は、管の面に取り付けられた少なくとも1つの圧電プレートをさらに含む。本デバイスは、管の近位端に取り付けられたアパーチャプレートをさらに含み、管の遠位端は、管の近位端にあるアパーチャプレートに管を通じて流体を供給するための流体供給源に接続される。いくつかの実施形態では、アパーチャプレートは、プレートの厚さを貫通する複数の円錐形アパーチャを含む。
いくつかの実施形態では、本デバイスは、近位開口部と遠位開口部を有する管を備え、流体は遠位端に入り、アパーチャプレートを介して近位開口部から押し出される。いくつかの実施形態では、流体は、管内に存在するか、および/または、デバイスが動作して流体を押し出すときに流体を追加するメカニズムなどによって、遠位端を介して追加され得る。いくつかの実施形態では、デバイスには、管内に流体が配置されている。
少なくとも1つの態様によれば、プロセッサと、プロセッサに制御可能に結合された少なくとも1つの圧電素子と、1つまたは複数の香り付き媒体と、外部コンテンツプロセッサから1つまたは複数のコマンドを受信するように適合されたインターフェースとを備えるシステムであって、プロセッサが、受信した1つまたは複数のコマンドに応答して、1つまたは複数の香り付き媒体を使用して出力香りを送達するように、少なくとも1つの圧電素子を制御するように構成される、システムが提供される。
いくつかの実施形態では、本システムは、1つまたは複数の香り付き媒体のそれぞれを含む1つまたは複数の容器をさらに備える。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の容器はそれぞれ、プロセッサに制御可能に結合された対応する圧電素子を含む。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のコマンドは、特定の香りをレンダリングするように、識別された圧電素子を選択的に制御する少なくとも1つのコマンドを含む。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のコマンドは、ブレンドされた香りをレンダリングするように、2つ以上の圧電素子を選択的に制御する複数のコマンドを含む。
いくつかの実施形態では、本システムは、外部コンテンツプロセッサが少なくとも1つの圧電素子を制御するためのプログラム可能なインターフェースをさらに備える。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のコマンドはそれぞれ、それぞれの香りに関連付けられる持続時間と強度値を指定している。いくつかの実施形態では、本システムはハウジングをさらに備え、ハウジングは、ユーザが着用することができるヘッドセットへの物理的結合を備える。
いくつかの実施形態では、本システムは、嗅覚出力をユーザに送達するハードウェアを含み、物理的結合は、システムの嗅覚出力をユーザの鼻の近くに配置する。いくつかの実施形態では、プロセッサと、少なくとも1つの圧電素子と、1つまたは複数の香り付き媒体と、インターフェースとは、VRまたはARデバイスの一部である。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の香り付き媒体のそれぞれを含む1つまたは複数の容器は、システムから取外し可能である。
いくつかの実施形態では、外部コンテンツプロセッサからのコマンドは、ARまたはVR領域におけるユーザの相互作用に応答して通信される。いくつかの実施形態では、外部コンテンツプロセッサは、ARまたはVR領域における1つまたは複数の素子とのユーザの相互作用に応答して、近接情報をシステムに通信する。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの圧電素子は、近位開口部と遠位開口部を有する管と、管の近位開口部に結合されたアパーチャ素子であって、少なくとも1つのアパーチャを有するアパーチャ素子と、管の表面に取り付けられた圧電素子であって、圧電素子を振動させ、媒体を少なくとも1つのアパーチャに通す管の長さに沿って波を誘導させる電気信号を受信するように適合された圧電素子と備える。いくつかの実施形態では、管は、正方形、三角形、多角形、長方形、および円形の断面形状のうちの少なくとも1つである。いくつかの実施形態では、管は、遠位開口部を通じて媒体を受け入れるように適合される。いくつかの実施形態では、媒体は、固体、液体、およびゲルのうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、管は、散布される液体媒体を送達する芯素子を受け入れるように適合される。いくつかの実施形態では、圧電素子は、管とユニモルフ素子を形成する。
いくつかの態様によれば、香り生成デバイスのインターフェースを介して、レンダリングされる少なくとも1つの香りを定義するデータ要素を受信することと、インターフェースに結合されたプロセッサによって、受信されたデータ要素を処理することと、受信されたデータ要素を処理することに応答して、受信されたデータ要素によって識別された出力香りを送達するように少なくとも1つの圧電素子を制御することとの行為を備える、コンピュータ実装方法が提供される。いくつかの実施形態では、香りレンダリングデバイスは、複数の香り付き媒体を含み、受信されたデータ要素は、レンダリングされる複数の香り付き媒体の中から出力香りを一意に識別する。
いくつかの実施形態では、データ要素はデータのストリームを形成し、本方法は、受信されたデータのストリームを処理する行為をさらに備え、データのストリームは、レンダリングされる複数の香りを定義する。いくつかの実施形態では、レンダリングされる少なくとも1つの香りを定義するデータ要素は、レンダリングされる少なくとも1つの香りに関連付けられる持続時間と強度値を定義し、本方法は、受信されたデータ要素を処理することに応答して、レンダリングされる少なくとも1つの香りに関連付けられる定義された持続時間および強度値に応答する出力香りを送達するように少なくとも1つの圧電素子を制御することをさらに備える。いくつかの実施形態では、レンダリングされる少なくとも1つの香りを定義するデータ要素は開始コマンドを定義し、本方法は、開始コマンドに応答するプロセッサによって、データ要素によって定義される1つまたは複数の香りレンダリングコマンドを処理する行為をさらに備える。
これらの例示的な態様および例の他の態様、例、および利点は、以下で詳細に説明される。さらに、前述の情報および以下の詳細な説明の両方は、様々な態様および例の単なる例示的な例であり、請求される態様および例の性質および特性を理解するための概要またはフレームワークを提供することが意図されることを理解されたい。本明細書に開示される任意の例は、本明細書に開示されるオブジェクト、目的、および必要性の少なくとも1つと一致する任意の方法で任意の他の例と組み合わせることができ、「例」、「いくつかの例」、「代替例」、「様々な例」、「1つの例」、「少なくとも1つの例」、「これ、および他の例」などへの参照は必ずしも相互に排他的ではなく、例に関連して説明された特定の特徴、構造、または特性が少なくとも1つの例に含まれ得ることを示すことを意図している。本明細書におけるそのような用語の出現は、必ずしもすべてが同じ例を指すとは限らない。
少なくとも1つの例の様々な態様は、一定の縮尺で描かれるように意図されていない添付の図面を参照して以下で説明される。図面は、様々な態様および例の説明およびさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するが、特定の例の制限の定義として意図されていない。図面は、本明細書の残りの部分とともに、説明され請求された態様および例の原理および動作を説明するのに役立つ。図面において、様々な図面に示される同一またはほぼ同一の各構成要素は、同様の数字によって表される。明確にするために、すべての図面においてすべての構成要素にラベルが付けられているとは限らない。
様々な態様を実装することができる分散型コンピュータシステムのブロック図である。 いくつかの実施形態による、例示的な嗅覚刺激システムを示す図である。 いくつかの実施形態による、別の例示的な嗅覚刺激システムを示す図である。 様々な実施形態による、例示的な嗅覚刺激システムの物理的構成を示す図である。 様々な実施形態による、例示的な制御システムを示す図である。 様々な態様による、使用され得る例示的な香り分類情報を示す図である。 様々な態様による、香り情報をレンダリングするための例示的なプロセスを示す図である。 様々な実施形態による、香り情報を通信するための例示的なデータフォーマットを示す図である。 様々な実施形態による、香り情報を通信するための例示的なデータフォーマットを示す図である。 いくつかの実施形態による、例示的なソフトウェアアーキテクチャを示す図である。 いくつかの実施形態による、香りをレンダリングするために使用され得る例示的なデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、様々な香りをレンダリングするために1つまたは複数のデバイスを使用し得る、例示的なデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、様々な香りをレンダリングするために使用され得る別のデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、噴霧流体を生成するためのデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、噴霧流体を生成するためのデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、噴霧流体を生成するためのデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、噴霧流体を生成するためのデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、代替の制御システムを示す図である。 いくつかの実施形態による、別の代替制御システムを示す図である。 いくつかの実施形態による、例示的な嗅覚刺激システムの様々なビューを示す図である。 いくつかの実施形態による、例示的な嗅覚刺激システムの様々なビューを示す図である。 いくつかの実施形態による、例示的な嗅覚刺激システムの様々なビューを示す図である。 いくつかの実施形態による、例示的な嗅覚刺激システムの様々なビューを示す図である。 いくつかの実施形態による、例示的な嗅覚刺激システムの様々なビューを示す図である。 いくつかの実施形態による、噴霧流体を生成するためのデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、噴霧流体を生成するためのデバイスを示す図である。 いくつかの実施形態による、管アセンブリを含む素子のより詳細なビューを示す図である。
いくつかの実装形態によれば、香り情報をユーザにレンダリングすることができるシステムが提供される。たとえば、ARまたはVR環境において香り情報をレンダリングすることができる適切な市販のデバイスはないことが理解される。具体的には、いくつかの実施形態によれば、香り情報をユーザにレンダリングするために既存のARまたはVRヘッドセットとともに使用することができるデバイスを有することが有益であることが理解される。そのような香り情報は、ARまたはVR領域内で実行または経験された活動に応答してゲームエンジンによってレンダリングされ得る。他の実施形態では、そのような機能は、そのようなヘッドセットデバイス内に組み込まれ得る。
図1は、様々な態様を実装することができる分散型コンピュータシステム100のブロック図を示している。具体的には、分散型システム100は、ゲームシステム101、および嗅覚刺激システム102、ならびに場合によっては別個のVR/ARハードウェアを含み、それらの組合せは、情報をユーザ113に通信するために使用される。
具体的には、ゲームシステム101は、ゲームプログラム112、ゲームエンジン111、ゲームコンテンツ110、および通信インターフェース109を含み得る。ゲームシステム101は、たとえば、任意のプロセッサ、コード、およびゲームプログラム(たとえば、ゲームプログラム112)を書くために使用される開発プラットフォームを含み得るゲームエンジン111を使用し得る。特に、様々な実施形態によれば、ゲームプログラムは、嗅覚刺激システムと通信することができるインターフェースにおいて提供され得る。そのようなインターフェースは、たとえば、嗅覚刺激システム102を制御するためのコマンドおよびデータ構造を定義するアプリケーションプログラミングインターフェース(API)を含み得る。さらに、ゲームシステム101は、システム102と通信するために使用することができる1つまたは複数の通信インターフェース109を含み得る。そのようなインターフェースは、たとえば、ワイヤードまたはワイヤレス通信インターフェースを含み得る。
システム102はまた、システム102の機能の動作を制御するプロセッサ104を含み得る。システム102は、香り情報をユーザ(たとえば、ユーザ113)にレンダリングする目的で、1つまたは複数のタイプの香り付き媒体107の送達を制御する1つまたは複数の圧電デバイス(たとえば、圧電デバイス105)を含み得る。圧電デバイス105は、1つまたは複数の送達ハードウェア素子106を介して嗅覚出力を送達し得る。そのような素子は、たとえば、容器、相互接続管、リザーバ、ベンチュリ素子、入口、出口、チャネル、および/または任意の他のアクティブまたはパッシブ送達メカニズムを含み得る。
さらに、上述のように、嗅覚刺激システムは、既存のヘッドセットデバイスの一部として提供されてもよいが、他の実施形態では、嗅覚刺激システムは、既存のVR/ARハードウェア(たとえば、ハードウェア103)の追加デバイスとして提供され得る。これを達成するために、香り出力がユーザ(たとえば、ユーザ113)に提供され得るように嗅覚刺激システムが配置されるように、物理的結合114が提供され得る。
一実施形態によれば、プロセッサ104は、特定の指定された制御機能を実行する特別にプログラムされたマイクロコントローラを含み得る。特定の制御プロセッサおよび回路の一例が、以下で説明する図5に例として示されている。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ(MCU)は、ATmega328p Arduinoタイプのコントローラを含み得る。しかしながら、他のタイプのコントローラが使用され得ることが理解されるべきである。さらに、マイクロコントローラはまた、周波数ジェネレータ、デジタル電位差計、および圧電素子を制御するために使用することができる可変振幅固定周波数電流に電圧を調整するために使用され得る1つまたは複数の演算増幅器などの、いくつかの追加の補助構成要素を含み得る。
図2および図3は、いくつかの実施形態による、嗅覚刺激システムの様々な実装形態を示している。具体的には、図2は、香り情報をユーザ201に提示するために既存のAR/VRハードウェア202とともに使用することができる嗅覚刺激システム200を示している。システム200は、圧電デバイス204を制御するマイクロコントローラ203を含む。圧電デバイス204は、香り媒体を含む取外し可能な容器206を通過した空気を吹き付けるポンプとして機能する。空気および/または香りの粒子は、相互接続管205によって提供されるものなどの1つまたは複数のチャネルを使用して素子間で送られる。
いくつかの実施形態によれば、空気を移動させ、場合によっては液体をチャネルに拡散させるために、圧電構成要素が使用され得る。チャネルは、耐薬品性材料を使用して製造された管を使用して構築され得る(たとえば、いくつかの実施形態では、香り付き媒体内に存在する水およびおそらくは穏やかな量のアルコールの影響に対抗するために耐薬品性材料を使用して製造され得る)。いくつかの実施形態によれば、そのようなチャネル素子は、内部成形および/または印刷された素子であり得る。
(本明細書に記載されている他の素子および実施形態の中でも)取外し可能な容器206はまた、耐薬品性材料で(たとえば、ガラス、プラスチック(PTFE、PEEK、UHMW、PTE、場合によってはHDPE耐薬品性変形)、ステンレス鋼、または他の材料を、単独で、または他の材料と組み合わせて)作製され得る。
さらに、マイクロコントローラ203は、1つまたは複数のインターフェース(たとえば、ワイヤードまたはワイヤレス接続(たとえば、ブルートゥース(登録商標)、Wi-Fi、または他のタイプのワイヤレス通信プロトコル)などの通信インターフェース)を介してゲームシステム207に結合され得る。
図3は、嗅覚刺激システム300の代替の構成を示している。具体的には、システム200と同様に、図3は、香り情報をユーザ301に提示するために既存のAR/VRハードウェア302とともに使用することができる嗅覚刺激システム300を示している。同様に、嗅覚刺激システム300は、マイクロコントローラ303またはゲームシステム(たとえば、ゲームシステム309)へのより多数の圧電デバイス(たとえば、デバイス304、307)インターフェース、および、他の品目の中でもとりわけ、リザーバ(たとえば、空気リザーバ306)、管(たとえば、相互接続管305)、容器(たとえば、香り付き媒体308を含む1つまたは複数の容器)を含む1つまたは複数のチャネル素子を含み得る。特に、本システムは、空気の動きの大部分を提供する主な圧電素子に加えて、より小さい圧電素子が提供される2段階設計を有し得る。
特に、図3に示される代替構成では、別個の圧電デバイスが、様々な香り付き媒体を含む特定の容器に提供される。マイクロコントローラは、特定の香り付き媒体の送達を制御するために特定の圧電デバイスを起動させるために、選択的に制御され得る。以下でさらに説明するように、ゲームシステムが特定の香りの送達を制御し得るように、特定の圧電デバイスに具体的に対処するコマンドが提供され得る。いくつかの実施形態では、異なる容器は異なる香りを含む。一実装形態では、容器は、それらの情報(たとえば、それらが含む香り、ステータス、媒体のレベルなど)をマイクロコントローラ303と通信するアクティブロジックを含み得る。また、いくつかの実装形態では、容器の集まりまたは個々の容器は、消耗されたときに除去および/または交換され得る。空気リザーバ306は、レンダリングされた出力を提供するために、空気圧が制御された状態で記憶され、個々の容器に選択的に送達されるように提供され得る。
図4は、単独で、または他の実施形態と関連して使用され得る別の例示的なデバイス構成402を示している。たとえば、図4に示されるように、素子402は、物理的ブラケット409を介して既存のAR/VRハードウェア410に接続される。特に、素子402の位置は、嗅覚出力(たとえば、空気/香り出口407)がユーザの鼻(たとえば、ユーザ401の鼻)の近くに配置され得るように調整され得る。図4に示される構成では、素子402は、空気入口404、制限された出口406、圧電空気ポンプ403、およびベンチュリ技術(たとえば、噴霧器ノズル)を含む。具体的には、圧電空気ポンプ403は、チャンバ内の空気入口404から空気を送り出すように動作し、これは、混合物中の媒体を有する香りカートリッジ(たとえば、カートリッジ405)の出力と混合し、制限された出口406を通じてユーザ(たとえば、ユーザ401)の鼻に送り込まれる。
図5は、様々な態様を実装するために使用される制御機能回路内の例示的な回路を示している。たとえば、他の素子の中でも、1つまたは複数のデジタル-アナログ変換器(たとえば、素子510、511)、1つまたは複数のコンパレータ(たとえば、コンパレータ512、513)、演算増幅器(たとえば、演算増幅器514、519)を含むマイクロコントローラ501を設けることができる。上述のように、電流と電圧、および出力ゲート周波数をブーストし、圧電出力段階(たとえば、504)を動作し、次に香りのある出力をレンダリングする圧電メッシュディスク(たとえば、素子503)を制御するために、回路が使用され得る。
マイクロコントローラ501は、情報を通信し、様々な素子(たとえば、ボタン506、LED507)から情報を受信するための1つまたは複数のI/Oポートを含み得る。さらに、マイクロコントローラは、(たとえば、シリアルに形成されたUARTデータを、USB-UARTコンバータ508およびUSBインターフェース509を使用してUSB出力に変換することなどによって)シリアルデータを外部の素子に通信するための素子(たとえば、EUSART522)を含み得る。また、いくつかの実施形態では、本デバイスは、電池(たとえば、電池502)または他の何らかの電力入力を含むことができるそれ自体の電源で動作し得る。
様々な実施形態は、分散システムにおいて香り情報を表す方法、およびそのような情報を符号化および復号する方法に関連し得る。図6は、分散型の通信ネットワークにおいて香り情報を通信するために使用され得る例示的な香り分類情報を含む1つの例示的な実装形態を示している。特に、仮想現実、変更現実、あるいはヘッドセットまたは他のデバイスを使用した遠隔通信デバイスにおいて提供されるようなAR/VR環境において、現実的な経験を作成する場合、匂いのアーキテクチャが非常に重要になり得ることが理解される。
例として表600に示されている様々な実施形態によれば、香り情報を分類または特定する(qualify)ために、様々なタイプの情報が使用され得る。具体的には、特定の香りは、近接情報601、アクティビティ情報602、持続時間情報603、およびアピール情報604を含み得る。
近接
一実装形態では、ユーザまたはプレーヤが匂い物質オブジェクトにどれほど近いか(たとえば、AR/VR環境内で)を表すために、近接情報が使用され得る。一実施形態では、近接設定は、匂いが「オン」であるか「オフ」であるかを決定する。
周囲の環境(基盤)-感情的なトーンを設定することを意図した特定の環境の全体的な匂い
バースト(壁、床、照明、家具)-特定の距離(たとえば、1メートル)内を通過するときに目立つオブジェクト、またはオブジェクトの集まりの匂い
特定(電化製品)-顔から12インチ以内でしか目立たない特定のオブジェクトの匂い
アクティビティ
別の実装形態では、プレーヤが匂いオブジェクトと有している意識的な相互作用のレベルを表すために、アクティビティ情報が使用され得る。意識的な相互作用のレベルは、必ずしもプレーヤとオブジェクトの近接性に直接関連しているわけではないが、一般的に言えば、アクティビティは比例的であり得ることが理解される。
パッシブ-ほとんどのバースト。必ずしも相互作用可能ではないが、物語の雰囲気および予兆を作り出す働きをするオブジェクトを通過することによって活性化される匂い。
アクティブ‐プレーヤが意図的にオブジェクトと相互作用する場合。好奇心のため、または情報を得るため/パズルを解くため
目に見えない‐ボトルや引き出しを開くなどの特定のアクションを実行したときにのみ放出される匂い。この特性により、標準の近接プロトコルを回避することができる
予測的‐予測的な匂いは、角を曲がったところや、閉じたドアの後ろから風に乗って来る匂いである。それらは文字通り予測的(火/煙)であるか、運命の感覚を促進するために常に変化する可能性がある。
因果関係-ユーザが誇張した息を吸い込んだときの影響
持続時間
一実装形態では、ハードウェアにおいて匂いが活性化されている時間を表すために、持続時間情報が使用され得る。
バースト‐バーストは、通常、1つまたは一連の非常に拡散性の高い芳香のあらかじめ定められた時間(たとえば、1秒)の放出である。VR環境をナビゲートすると、異なるバーストをナビゲートすることにもなる。時空を超えて次々と経験する香りのポケットは、視覚的なものと同じくらい豊かな芳香のタペストリを作り出す。
持続-ゆっくりとした継続的な香りの放出により、外部の臭いをブロックするか、潜在意識の反応を引き起こす。非常にかすかな。
起伏のある‐単一の匂いが、より長い期間経験したことを意味したので、嗅覚システムの「慣れ効果」により、設定された予測可能な方法で強度を増減する必要がある。
間隔‐急速なマイクロバーストを変調することによって匂いの強度を模倣する方法。
他のタイプの符号化香り情報が使用されてもよく、いくつかの実施形態は異なるタイプの符号化を使用し得ることが理解されるべきである。
図7は、様々な態様による香り情報をレンダリングするための例示的なプロセスを示している。ブロック701において、プロセス700が始まる。ブロック702において、AR/VRドメイン内の素子に関連して、ユーザの近接性が決定される。たとえば、ゲームコードを実行している間、ゲームエンジンは、環境素子、ゲーム素子、あるいは他の表面またはオブジェクトなどの1つまたは複数の仮想素子に対するユーザの近接性を監視し得る。ブロック703において、本システムは、ユーザと素子との間の決定された近接性に応答して、レンダリングされた香りを決定し得る。たとえば、ユーザがそれに関連付けられる香りを有する表面の特定の近接範囲内にいる場合、実行中のソフトウェアは、ゲームの実行中またはユーザへの他の接触レンダリング中のある時点でユーザに「再生」される香りを決定し得る。ブロック704において、本システムは、レンダリングされる香りを示す制御情報を嗅覚刺激システムに通信する。そのような情報は、レンダリングされる香りの持続時間、強度値、または他の情報などの、任意のタイプの符号化情報を含み得る。上述のように、そのような情報は、コンテンツ提供システムと嗅覚刺激システムとの間のワイヤードまたはワイヤレス通信リンクを介して送信され得る。ブロック705において、嗅覚刺激システムは香りをユーザにレンダリングする。ブロック706において、プロセス700は終了するが、このプロセスは、ユーザがAR/VRコンテンツを経験しているときに連続ループとして機能し得ることが理解される。
図8Aは、様々な実施形態による、香り情報を通信するための例示的なフォーマットを示している。上述のように、嗅覚刺激システムは、匂い情報を伝達する目的でゲームエンジンまたは他のコンテンツ提供システムから送信されたデータストリーム(たとえば、データストリーム800)を受信することが可能であり得る。図示されるように、データストリームは、ユーザにレンダリングされる特定の匂いに対応する1つまたは複数の情報を含み得る。
たとえば、匂いAに対応する情報の一部(たとえば、アイテム801)は、コンテンツプロバイダから嗅覚刺激システムにシリアルに送信され得る。データ要素801は、特定の匂いを特定するいくつかのフィールド、特性、および/または値を含み得る。素子801は、どの匂いが、どの持続時間で、どの程度の強さで再生されるかを識別する特定の情報を含み得る。データ要素801は、香りがどのようにユーザに送達されるかを反映する、符号化された追加情報を含み得る。いくつかの実施形態では、素子801は、匂いAの持続時間/機能803を含む。そのような情報は、持続時間を特定する値、ならびに匂いAの特定の識別を含み得る。さらに、素子801は、識別された匂いの再生された強度を数値的に表す強度値A804を含み得る。本システムは、複数の匂い(たとえば、持続時間/機能B805および強度B情報806を有する匂いB802)を送信することが可能であり得る。
図8Bは、様々な実施形態による、香り情報を通信するための別の例示的なフォーマットを示している。上述のように、図8Aを参照して上述したシステムと同様に、嗅覚刺激システムは、匂い情報を伝達する目的でゲームエンジンまたは他のコンテンツ提供システムから送信されたデータストリーム(たとえば、データストリーム810)を受信することが可能であり得る。図示されるように、データストリームは、ユーザにレンダリングされる特定の匂いに対応する1つまたは複数の情報を含み得る。特に、データストリーム810は、香りが必要なときに嗅覚刺激システムに通信される異なるフォーマットであり得、その結果、データが継続的に送信されず、香りが存在すべきでないときに処理される必要がない。そのようなフォーマットでは、データストリーム810(たとえば、データの部分的なストリームまたは有限のストリング)は、嗅覚刺激システムに送信され得る。
データ810は、メッセージの開始時に現れ、残りのバイトおよびデータのストリングまたは部分ストリームの処理を開始するように嗅覚刺激システム(たとえば、嗅覚刺激システムを動作するマイクロコントローラ)に対して示す開始バイト811を含み得る。休止状態では、嗅覚刺激システムのマイクロコントローラは、常に開始バイト(あるいは、他のヘッダタイプまたは指示)を受信し得る。メッセージの第2の部分は、ストリーム内の香りの数を示し、ストリームがどれくらいの長さになるかを示すコマンドの数812を含む。データ要素812に続くのは、レンダリングされるべき実際の香り指示(たとえば、香りA、香りBなど)である。香りの指示の各々は、たとえば、香りラベルまたは指定(たとえば、データ要素813内に配置された香りAの符号化された形態)、香りの機能状態(たとえば、データ要素814において符号化された香りの強度、送達パターンなど)、および香りの持続時間(たとえば、素子815)を含む。レンダリングされる様々な香りの各々は、データストリーム内に符号化されたそれぞれの機能および持続時間情報を含み得る。
匂い情報は、現実的な環境を提供する目的で、エンティティ間でリアルタイムに通信され得ることが理解されるべきである。そのような情報は、AR/VR環境情報と並行して送信されてもよく、いくつかの実施形態では、そのような情報を同期させる調整プロトコルがあり得る。
図9は、様々な実施形態による、例示的なソフトウェアアーキテクチャを示している。具体的には、ゲームプログラム902およびゲームエンジン903は、嗅覚API901を介して嗅覚刺激システム904と通信することが可能であり得る。嗅覚API901は、ゲームプログラム902が嗅覚刺激システム904と通信し得る機能、インターフェース、およびパラメータを提供し得る。さらに、いくつかの実施形態では、情報はOVRシステムから受信され得るという点で、APIを通じた通信は双方向であり得る。たとえば、OVRシステムのステータスは、通信されてもよく、コンテンツ提供アプリケーションにとって可視であってもよい。たとえば、OVRシステムが機能しているかどうか、適切で適したレベルの媒体を有しているかどうかなどが、別のコンピューティングエンティティに提供され得る。
実際の例では、誰かがVRにおいてオブジェクトに遭遇すると、ゲームソフトウェア/ゲームのドライバ側で物事が発生し、次いで、ゲームのハードウェア/ファームウェア側で物事が起こる。ソフトウェア側では、プレーヤはそのオブジェクトとの近さに基づいてオブジェクトと相互作用する。ユーザがオブジェクトに接近すると、ゲームエンジンにおいて値が生成される。壁や風の効果などの他のオブジェクトがその近接値を歪める可能性がある。
次いで、値(修正されているかどうかに関係なく)がAPIによって文字列にフォーマットされる。次いで、その文字列は、USBまたはブルートゥース(登録商標)またはLAN/WAN/Wi-Fi、あるいは任意の他のデジタルワイヤードまたはワイヤレス通信リンクを介してマイクロコントローラに渡される。例示的な一実装形態では、本システムは、USBを介して接続される。列の長さは、香りの多さによって決定される。いくつかの実施形態では、レンダリングされる香りが多いほど、デジタル接続を介して送信されるデータ文字列は長くなる。
次いで、ハードウェア側では、文字列がマイクロコントローラに中継され、(たとえば、コントローラのメモリに常駐している)ファームウェアによって解釈される。ファームウェアは、匂いが送達されるモードを選択し、次いで、最後に、ソフトウェア側から生成された近接値に基づく圧電値システムで振幅を実行する。一実装形態では、プロセス全体が毎秒約10〜100回実行され、ユーザがVR環境およびその環境内のあらかじめ定められたオブジェクトまたはタグ付きオブジェクトと相互作用するときに香りの振幅を更新する。VRオブジェクトは、ゲームデザイナによるゲームの開発中、またはゲームプレイ中のコンピュータビジョンアルゴリズムの使用によるゲームのコンパイル後にタグ付けすることができる。
本システム、機械的実装形態、ソフトウェア、および制御は、単独で、または他の機能と組み合わせて使用可能ないくつかの機能を有し得ることが理解されるべきである。たとえば、別の実装形態では、本システムは、「褐色の匂い」または以前の匂いを再生することの副産物として生成される残留臭を制限することが可能であり得る。褐色の匂いを除去するプロセスの一例は、いくつかの方法を含む。この第1の方法は、散布性が高く、表面にあまり付着しない香りの公式と制御された噴霧サイズの使用を含む。これにより、比較的短時間で香りが消えることが確実になる。第2のプロセスは、パッシブ高圧エリアを作成する香りカートリッジの近くの出口サイズのオリフィスを制限することを含む。これは、圧電デバイスが静止状態にあるときに、追加の香り分子または霧状の塊が出口から出ないようにするために、パッシブゲートとして機能する。本質的に、この機能は香り送達メカニズムのブレーキとして機能する。第3の機能は、粒子の放出サイズ(名目上20〜2umサイズ)の制御を維持することである。粒子サイズの維持は、たとえば、VMT、ベンチュリ、および/または他の散布メカニズムを通じて達成され得る。他の機能は、他の実装形態に従って提供され得ることが理解されるべきである。
図10は、いくつかの実施形態による、香りをレンダリングするために使用され得る別の例示的なデバイスを示している。たとえば、図10は、香り情報をレンダリングするために使用され得る圧電デバイス1000を示している。デバイス1000は、図11に例として示されているような個人用香りレンダリングデバイスにおいて使用され得るように、サイズが比較的小さい(たとえば、直径が1〜2cm、または他のサイズ)場合がある。デバイス1000は、形状が円形であり得、香りが放出されるエリア1001を含み得る。デバイス1000は、デバイス内に埋め込まれた香り媒体を含んでもよく、あるいはデバイスは、チャネルまたはリザーバから(たとえば、液体形態で)香り物質を受け取ることができる。デバイス1000は、1つまたは複数の電気リード(たとえば、リード1002)を通じて起動信号を提供することによって動作され得る。
図11は、いくつかの実施形態による、様々な香りをレンダリングするために1つまたは複数のデバイスを使用し得る、例示的なデバイス1102を示している。具体的には、デバイス1102は、図10に例として示されるものなどの1つまたは複数の圧電素子を受け取るように適合され得る。さらに、デバイス1102は、AR/VRヘッドセット(たとえば、AR/VRハードウェア202)に接続するように適合され得る。たとえば、デバイス1102は、取付けプレート1101を介してAR/VRヘッドセットに取り付けるように適合され得る。デバイス1102は、ねじ、マウント、接着要素、または同様の要素などの1つまたは複数の取付け素子を介してヘッドセットに取り付けられ得る。デバイス1102は、1つまたは複数の開口部1103を含み得、それを通じて香りがレンダリングされる。デバイスはヘッドセットの下面近くに取り付けられてよいため、デバイス1102の開口部はユーザの鼻の近くに配置され得る。デバイス1102は、開口部が実質的にユーザの鼻の近くのエリアの周りに配置されるように弧状であり得る。
図12は、いくつかの実施形態による、様々な香りをレンダリングするために使用され得る別のデバイス1200を示している。デバイス1102と同様に、デバイス1200は、弧状であってもよく、AR/VRヘッドセットに取り付けられるように適合されてもよい。また、デバイス1200は、1つまたは複数の圧電素子(たとえば、圧電素子1201)を受け入れるように適合され得る。いくつかの実施形態では、そのような素子は、形状が長方形であってもよく、図13A〜図13Dに関して以下で論じられるように、それらは、流体を霧化し、噴霧流体を管の端部からユーザの鼻に向かって噴射するように構成され得る。いくつかの圧電素子は、デバイス1200の弧に配列され得る。素子は、保持素子1202によってチャネル(たとえば、チャネル1203)において保持され得る。いくつかの実施形態では、保持素子は、素子およびそれらの振動効果を、互いに、およびデバイス1200の主ハウジングから分離するために、ゴム様材料を使用して製造され得る。いくつかの実施形態では、圧電素子はいくつかの保持素子の間に挟まれ、それによって圧電素子をそれぞれのチャネル内に配置し、保持する。圧電素子は、異なる香りをレンダリングするように適合され得る。素子の各々は、特定の選択された素子に起動信号を送信するコントローラによって選択的に活性化され得る。
図13A〜図13Dは、いくつかの実施形態による、噴霧流体を生成するためのデバイスを示している。具体的には、図13A〜図13Dは、噴霧流体を生成するためのデバイスのいくつかの実施形態を示している。本デバイスは、幅(W)、深さ(T)、および長さ(L)の断面形状を有する長方形の管(1301)を備える。圧電プレート(1303)は、管の幅(W)にわたって取り付けられている。いくつかの実施形態では、圧電プレート(1303)は、接着剤、エポキシ、はんだ、または他の接着剤を介して長方形の管(1301)に取り付けられ得る。長方形の管が示されているが、他の形状の管(たとえば、円形、三角形、正方形など)が使用され得ることが理解されるべきである。
アパーチャプレート(1302)が管(1301A)の端に取り付けられ、第2の端(1302B)が開いており、流体を受け取り、管を通じて流体をアパーチャプレート(1302)に供給するように構成されている。圧電プレート(1303)は、管の共振周波数に等しい周波数で、および霧状の液滴の流れを生成するために十分な振幅で、電気信号を生成する回路に接続されている。電気信号は、いくつかの実施形態では、圧電プレート1303の接点に印加される交流信号であり得る。
一実施形態では、管は真鍮で作られ、幅は6.35mm、奥行きは3.125mm、長さは40mmで、共振周波数は50,000Hzである。しかしながら、他の寸法、構成、および共振周波数が使用され得ることが理解されるべきである。いくつかの実施形態では、圧電素子と管は、アクティブ層(たとえば、圧電素子)と非アクティブ層(たとえば、管表面)を含むユニモルフデバイスを形成する。一実装形態は、形状が長方形または正方形の管を含む。いくつかの従来の圧電素子では、液体を送達するためにピンチ/圧搾メカニズムを使用し得るが、本明細書に開示されるいくつかの実施形態では、媒体(たとえば、液体)は、圧電素子によって誘発される垂直音響波を介してエアロゾル化される。
いくつかの実装形態では、媒体がプレートと接触する方法はいくつかある。
ハウジング内で自由-液体は管内で自由になり、アパーチャプレートの反対側の端でキャップされて内部を密閉する。振動パターンにより、液体がプレートと接触する。
芯-芯が管内に配置され、液体でキャップされて、振動と連動して液体をプレートに移動させるために正しい毛管作用を行わせる。いくつかの実施形態では、芯は、管内のエリアを満たすように形作られてもよい(たとえば、長方形、管状、または正方形の形状)。いくつかの実装形態では、芯の素子は交換可能なアイテムであってもよく、交換するためにアクセス可能であってもよい。芯はまた、散布される液体を保持するリザーバの一部であってもよく、それに結合されてもよい。いくつかの実施形態では、芯は、たとえば、とりわけ、天然繊維および/または綿、ポリエチレン、ナイロン、金属、グラフェンを含む合成繊維から作製された双方向または一方向芯素材であり得る。
カートリッジ-カスタムデザインのカートリッジは、管とプレートへの接続ポイントを使用して、管の背面に挿入される。カートリッジは、芯または芯の特性を有する素材を使用してもしなくてもよい。
図14は、いくつかの実施形態による、代替の制御システムを示している。具体的には、1つまたは複数の代替制御システムは、圧電デバイスがアレイに配列された1つまたは複数の管構造を含むいくつかの実施形態において使用され得る。回路は、たとえば、図5に関して上述したシステムと同様に動作し得、同様の機能を実行する。具体的には、(たとえば、受信したコマンドのストリーム内で)どの香りに対処するかに応じて、(たとえば、アレイ内の)異なる圧電素子を選択的に活性化するために、デバイスドライバ回路が使用され得る。
具体的には、一般に図14に示されるドライバ回路内で、マイクロコントローラは、選択された圧電素子を駆動するために電力が大幅に増幅される周波数を生成する。増幅された電力信号の活性化を制御するために、スイッチが使用され得る。信号自体は、たとえば、50%のデューティサイクルを有する固定周波数の信号であり得る。しかしながら、信号のパラメータ(たとえば、信号波形の形状、長さ、高さ、パターンなど)は、香りの生成の異なる強度および長さ(たとえば、持続時間)を生成するために選択的に変更され得ることが理解されるべきである。さらに、正の信号を含むDC信号が使用されてもよく、あるいは、正の信号および負の信号の両方からなるAC信号が使用されてもよいことが理解されるべきである。
図14は、電池(たとえば、電池1403)、マイクロコントローラ(たとえば、MCU1401)、電力変換「ブースト」(たとえば、ブーストデバイスA、ブーストB(素子1404A、1404B)を介する)、およびスイッチングアレイ(たとえば、スイッチングアレイ1405)を含むいくつかのサブ構成要素を含む一般的な回路設計を示している。任意で、MCUからのロジックをより高いまたはより低い電力レベルに駆動し、スイッチングアレイを駆動するために、ドライバまたはコンパレータ(たとえば、素子1402などのMOSFETコンパレータ)が使用され得る。また、任意で、第2のロジックレベル電圧を駆動するために使用される電源を提供するために、2次電力変換が使用されてもよい。スイッチングアレイ1405は、シリアル信号を受信し、その信号を特定のチャネルの作動に変換するように適合される。スイッチアレイから来る各チャネルは、個々のエアロゾルジェネレータ(たとえば、ジェネレータ1406)の各々を駆動するために使用される。いくつかの実施形態では、アレイは、エアロゾルジェネレータをリアルタイムに駆動できるように、適切な電圧と電流に対して十分に高速で評価されている必要がある。
図15は、いくつかの実施形態による、別の代替制御システムを示している。具体的には、図15は、電池(たとえば、電池1503)、マイクロコントローラ(たとえば、MCU1501)、電力変換「ブースト」(たとえば、ブーストデバイスA、ブーストB(素子1504A、1504B)を介する)、ブリッジMOSFET(たとえば、素子1506)、およびスイッチングアレイ(たとえば、スイッチングアレイ1507)を含むいくつかのサブ構成要素を含む一般的な回路設計を示している。任意で、MCUからのロジックをより高いまたはより低い電力レベルに駆動し、スイッチングアレイおよび/またはブリッジMOSFETを駆動するために、ドライバまたはコンパレータ(たとえば、素子1502などのMOSFETコンパレータ)が使用され得る。いくつかの実施形態では、コンデンサ/インダクタなどの任意の個別共振構成要素(たとえば、個別共振構成要素1506)は、さらなる電力増幅および信号平滑化のために使用することができる。図15に示される回路では、ブリッジMOSFETは、マイクロコントローラから(典型的には、デューティサイクルとタイミング調整された周波数の形で)信号を受け取り、次いで、その信号をより高い電力レベルに増幅する。次いで、スイッチングアレイがチャネルを開き、ハーフブリッジからの電力信号が、共振構成要素の支援/増幅によりエアロゾルジェネレータを作動させることができる。
図16A〜図16Eは、いくつかの実施形態による、例示的な嗅覚刺激システムの様々なビューを示している。図16Aにおいて、図1を参照して上述したものと同様のいくつかの異なる構成要素を含むL字型ハウジングを含む、例示的な嗅覚刺激システム1600が示されている。具体的には、システム1600は、1つまたは複数の圧電素子を含み、いくつかの実施形態では、圧電素子は、管型エアロゾルジェネレータ(たとえば、素子1602)の形をとる。
いくつかの実施形態では、素子は、管アレイ1601内に配列される。圧電素子は、図14〜図15を参照して上述したものなどの1つまたは複数の回路素子を含むPCB1603に電気的に接続され得る。システム1600は、1つまたは複数の構成要素に電力を供給し、1つまたは複数のエアロゾルジェネレータによる香りの生成を駆動するために使用され得る信号を生成するために使用される電池1604を含み得る。管アレイ1601の出力は、チャンバ1605に隣接して配置され得る。以下でさらに説明するように、ユーザの鼻は、管アレイの1つまたは複数の出力を受け取るために、チャンバの開口部内に配置され得る。いくつかの実施形態では、個々の管、それらの媒体、および/またはアレイは、(たとえば、消耗した媒体を更新するために)取外し可能で交換可能なアイテムであり得る。
システムの反対側に、チャンバ1605から香りを除去するために使用される排気口1607があり得る。排気口の出力の近くに、システム1600の外部からチャンバに空気を出し入れするように構成することができるファン素子1606(または、他の空気移動デバイス)が配置され得る。特に、チャンバから香りを取り除き、外気をエアロゾルジェネレータのうちの1つまたは複数によって生成される香りと混合することは有用であり得る。
図16Bは、システム1600と同様のデバイス1610を示し、それによって、カバー1611がデバイス1600内の素子を囲む。カバー1611は、1つまたは複数の取付け素子1612を介してハウジングの残りの部分に取り付けられる。カバー1611はチャンバを囲み、それによって外気が排気口1613を介して入力されるか、または排気口1613を介してチャンバから香りが除去される。
図16Cは、図16A〜図16Bに示されるものと同様のデバイスの3次元ビューを示している。具体的には、図16Cは、図示されるように、アレイ内に配置された12個の異なるエアロゾルジェネレータを含む3次元管アレイ1621を示すデバイス1620を示す。いくつかの実施形態では、管は互いに振動的に分離されているため、1つの管において発生した振動がアレイ内の別の管に大きく変換されることはない。デバイス1620のハウジングは、ユーザの鼻が配置される空洞1623を含むいくつかの開口部を含む。図示されるように、PCB1622および管アレイ1621は、デバイスの反対側に位置する排気口1624の反対側に配置される。図16Dは、ハウジングおよび開口部に対するPCBおよび管アレイの相対的配置を示すデバイス(ここではデバイス1630として示される)の別のビューを示している。図16Eは、(たとえば、デバイス1630としての)デバイスの別のビューを示し、それによって、外部ハウジングおよび可視素子のみが見られる。より明確に見ることができるように、ハウジング1632は、ユーザの鼻が配置され得る空洞1631を形成する。さらに、デバイス1630は、デバイスがユーザの鼻の近くに配置されるように、1つまたは複数の方法によってAR/VRヘッドセットに取り付けられ得る取付け面1633を含む。図16A〜図16Eに示される素子(たとえば、PCB素子、管アレイなど)は、様々な図面の間で同様または同じアイテムであり得るが、本明細書で説明されるような他の素子で置き換えられ得ることが理解されるべきである。
図17A〜図17Bは、いくつかの実施形態による、噴霧流体を生成するためのデバイスを示している。具体的には、図17Aは、図13A〜図13Dに関して上述したデバイスと機能が同様の丸管デバイス1700を示している。デバイス1700は、長さ(L1)および直径(D1)を有する管1702を含み得る。圧電スリーブが円筒管の端に取り付けられており、この素子は長さ(L2)と直径(D2)を有している。いくつかの実施形態では、圧電スリーブは、接着剤、エポキシ、はんだ、または他の接着剤を介して円筒管に取り付けられ得る。
長方形の実施形態と同様に、アパーチャプレート(たとえば、メッシュプレート1703)が管の端に取り付けられ、第2の端が開いており、流体を受け取り、管を通じて流体をアパーチャプレートに供給するように構成されている。圧電素子は、管の共振周波数に等しい周波数で、霧状の液滴の流れを生成するために十分な振幅で電気信号を生成する回路に接続されている。電気信号は、いくつかの実施形態では、圧電素子の接点に印加される交流信号であり得る(たとえば、正電荷1704が圧電層に印加され、負電荷1705が管に印加されることを介して)。
一実施形態では、管は真鍮で作られ、直径は4.76mm、および長さは35mmであり、実質的に100〜300KHzの範囲の共振周波数を有する。圧電素子の直径は6.4mm、長さは6.4mmであり得る。しかしながら、他の寸法、構成、および共振周波数が使用され得ることが理解されるべきである。たとえば、特定のデバイスが機能し得る周波数の範囲は、比較的低い周波数(たとえば、20kHz)から比較的高い値(たとえば、1GHz)まで変化し得る。上述の例示的な円管デバイスを使用して、共振周波数は、100〜300KHzの範囲であると決定され得る。一般的に言えば、管のサイズが小さくなると周波数が高くなるが、共振周波数はいくつかの要因に依存し、デバイスのテストから発見的に決定することができることが理解されるべきである。
いくつかの実施形態では、圧電素子と管は、アクティブ層(たとえば、圧電素子)と非アクティブ層(たとえば、管表面)を含むユニモルフデバイスを形成する。いくつかの従来の圧電素子では、液体を送達するためにピンチ/圧搾メカニズムを使用し得るが、本明細書に開示されるいくつかの実施形態では、媒体(たとえば、液体)は、圧電素子によって誘発される垂直音響波を介してエアロゾル化される。特定の寸法を有する特定の形状のデバイスが図示されているが、異なる寸法を有する他の形状の素子が使用され得ることが理解されるべきである。
図18は、いくつかの実施形態による、管アセンブリを含む素子のより詳細なビューを示している。具体的には、図18は、管アセンブリ1801内の1つまたは複数の圧電ベースの管を選択的に活性化させるために使用される電力および制御回路を有するPCB1802を含む素子1800を示している。管の各々(たとえば、管1805)は、取付け構造1803に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、管は、他の管素子から振動的に分離するために取り付けられている。場合によっては、スペーサまたは他の素子が管素子を分離し得る。いくつかの実施形態では、各管の圧電素子(たとえば、圧電素子1804)は、隣接する管によって位置的に分離されるが、共通の電気接続によって(たとえば、別個のPCBを介して)取り付けられる。場合によっては、取付け構造から各管を分離する分離素子があり得る。
他のアプリケーション
そのようなデバイスは、ゲームおよびエンターテインメントのアプリケーションにおいて使用され得るが、そのようなシステムは、たとえば、以下のような、ゲーム/エンターテインメントエリア外の多くの異なるアプリケーションにおいて有用であり得ることも理解されたい。
認知行動療法(認知行動療法士は、露出療法やバーチャルリアリティなどを含むトラウマ経験を通じて患者が作業するのを支援するために、いくつかの技法を使用する)。戦争や性的外傷によるPTSDなどの状態は、匂いという1つの理由で克服するのが最も難しいことが認識されており、これらの経験は私たちの脳に組み込まれている。独自で精選された芳香をVRでのセラピーに統合することによって、何千人もの人々が通常の生活を送り、通常の関係を持つのを助けることができる。
遠隔手術。人々の嗅覚は、他のすべての感覚を組み合わせた場合よりも迅速かつ効率的に機能することを理解されたい。VRは、外科医が複雑な手術を遠隔に実行することを可能にする独自の機能を有するが、複雑な手順の間、オブジェクトの2D感覚を効果的に提供するだけである。匂いで外科医の重要なエリアの感覚を増強することによって、外科医が視覚面を壊す必要なく、エラーの可能性を減らすことができる。
視力障害。視覚障害者がVRまたはARに参加するには、様々なシステムが視力以外の感覚を利用する必要がある。
法医学。加害者を識別する目撃者は危険なほど不正確であり、暗黙のバイアスの影響を受ける。匂い、記憶、および感情の間の直接的な関連のため、VRは匂いと結びついて、容疑者の識別、犯罪現場の分析、陪審裁判のより強力で、公平で、より公正な方法を作成し得る。
治療用途。オフィス、チーム、家族、および人間関係の生産性は、人々が落ち着き、休息し、またリフレッシュしたときに劇的に向上する。たとえば、香りで強化された拡張現実における10分間は、瞑想、睡眠、または1時間のマインドフルネスと同じ利点を提供することができる。
スポーツ医学。VRキックにおけるトレーニングは心身の反応を開始する(すなわち、香りのトレーニングほど速くて強力に「パブロフの反応」を作成できるものはない)。アスリートがたとえばツールドフランスのようなイベントのためにVRにおいてトレーニングしているとき、実際の競技中に再現される心拍数、テストステロン、さらには痛み/快楽反応を増減させる芳香性刺激が作成され得る。
パイロット。航空学と戦闘がより技術的に進歩するにつれ、制御とフィードバックをパイロットにとってより直感的にするあらゆる機会が最も重要である。パイロットが計器に注意を払うか、あるいは目を離す必要がある瞬間、より重要な視覚的手がかりは壊滅的なイベントを引き起こす可能性があることが理解される。さらに、ストレスの多い戦闘状況では、ためらいのない迅速な意思決定が重要である。匂いは前頭前野によって処理される前に脳の辺縁系(戦闘または飛行)部分を刺激するため、嗅覚の合図を利用したVRトレーニングシミュレーションが、応答時間を延ばし、焦点を維持し、現実の状況においてストレス応答を減少させることが理解される。
感覚と環境条件の移調(transposing)。たとえば、温度、湿度、放射、無香の有毒ガスなどの環境の情報。人間にとって危険または有毒な環境におけるrov探査は、視覚と粗雑なロボット工学に過度に依存している。OVRシステムに変換および通信することができる香りの検出機能を備えたVR/ARインターフェースを利用することによって、深海、放射性サイト、洞窟などを探索する機能が提供され得る。具体的には、人間のオペレータは、かつてないほど有意義な方法でリアルタイムにデータを受信して解釈することができる。
宇宙アプリケーション。宇宙飛行士は、ガンマ線、X線、酸素、および二酸化炭素のレベルなどの、知覚の端にある物理現象を感知できる必要があることが多く、これらの環境の体験を実現するために、OVRシステムが使用され得る。
この技術には他の用途があり、本発明は本明細書で提供される例に限定されないことが理解されるべきである。たとえば、いくつかの実施形態は、映画または他の体験であり得る一般的な娯楽において使用され得る。さらに、いくつかの実施形態は、旅行、ビジネス、教育/トレーニング、テレプレゼンス、および瞑想などの分野に適用され得る。
このように、本発明の少なくとも1つの実施形態のいくつかの態様を説明してきたが、様々な変更、修正、および改善が当業者には容易に思い浮かぶことが理解されるべきである。そのような変更、修正、および改善は、本開示の一部であることが意図されており、本発明の趣旨および範囲内にあることが意図されている。したがって、前述の説明および図面は、例としてのみのものである。
100 分散型コンピュータシステム
101 ゲームシステム
102 嗅覚刺激システム
103 ハードウェア
104 プロセッサ
105 圧電デバイス
106 送達ハードウェア素子
107 香り付き媒体
109 通信インターフェース
110 ゲームコンテンツ
111 ゲームエンジン
112 ゲームプログラム
113 ユーザ
114 物理的結合
200 嗅覚刺激システム
201 ユーザ
202 AR/VRハードウェア
203 マイクロコントローラ
204 圧電デバイス
205 相互接続管
206 取外し可能な容器
207 ゲームシステム
300 嗅覚刺激システム
301 ユーザ
302 AR/VRハードウェア
303 マイクロコントローラ
304 デバイス
305 相互接続管
306 空気リザーバ
307 デバイス
308 香り付き媒体
309 ゲームシステム
401 ユーザ
402 デバイス構成
402 素子
403 圧電空気ポンプ
404 空気入口
405 カートリッジ
406 制限された出口
407 空気/香り出口
409 物理的ブラケット
410 AR/VRハードウェア
501 マイクロコントローラ
502 電池
503 素子
504 圧電出力段階
506 ボタン
507 LED
508 USB-UARTコンバータ
509 USBインターフェース
522 EUSART
601 近接情報
602 活動情報
603 持続時間情報
604 アピール情報
700 プロセス
701 ブロック
702 ブロック
703 ブロック
704 ブロック
705 ブロック
706 ブロック
800 データストリーム
801 データ要素
802 匂いB
803 匂いAの持続時間/機能
804 強度値A
805 持続時間/機能B
806 強度B情報
810 データストリーム
811 開始バイト
812 コマンドの数
813 データ要素
814 データ要素
815 素子
901 嗅覚API
902 ゲームプログラム
903 ゲームエンジン
904 嗅覚刺激システム
1000 圧電デバイス
1001 エリア
1002 リード
1101 取付けプレート
1102 デバイス
1103 開口部
1200 デバイス
1201 圧電素子
1202 保持素子
1203 チャネル
1301 長方形の管
1303 圧電板
1401 MCU
1402 素子
1403 電池
1404A 素子
1404B 素子
1405 スイッチングアレイ
1406 ジェネレータ
1502 素子
1503 電池
1501 MCU
1504A 素子
1504B 素子
1506 素子
1506 個別共振構成要素
1507 スイッチングアレイ
1600 嗅覚刺激システム
1601 管アレイ
1602 素子
1603 PCB
1604 電池
1605 チャンバ
1606 ファン素子
1607 排気口
1610 デバイス
1611 カバー
1612 取付け素子
1613 排気口
1620 デバイス
1621 3次元管アレイ
1622 PCB
1623 空洞
1624 排気口
1630 デバイス
1631 空洞
1632 ハウジング
1633 取付け面
1700 管デバイス
1702 管
1703 メッシュプレート
1704 正電荷
1705 負電荷
1800 素子
1801 管アセンブリ
1802 PCB
1803 取付け構造
1804 圧電素子
1805 管

Claims (24)

  1. プロセッサと、
    前記プロセッサに制御可能に結合された少なくとも1つの圧電素子と、
    1つまたは複数の香り付き媒体と、
    外部コンテンツプロセッサから1つまたは複数のコマンドを受信するように適合されたインターフェースと
    を備えるシステムであって、前記プロセッサが、前記受信した1つまたは複数のコマンドに応答して、前記1つまたは複数の香り付き媒体を使用して出力香りを送達するように前記少なくとも1つの圧電素子を制御するように構成される、システムが提供される、システム。
  2. 前記システムが、前記1つまたは複数の香り付き媒体のそれぞれを含む1つまたは複数の素子をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記1つまたは複数の素子がそれぞれ、前記プロセッサに制御可能に結合された対応する圧電素子を含む、請求項2に記載のシステム。
  4. 前記1つまたは複数のコマンドが、特定の香りをレンダリングするように、識別された圧電素子を選択的に制御する少なくとも1つのコマンドを含む、請求項3に記載のシステム。
  5. 前記1つまたは複数のコマンドが、ブレンドされた香りをレンダリングするように2つ以上の圧電素子を選択的に制御する複数のコマンドを含む、請求項3に記載のシステム。
  6. 前記システムが、前記外部コンテンツプロセッサが前記少なくとも1つの圧電素子を制御するためのプログラム可能なインターフェースをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記1つまたは複数のコマンドがそれぞれ、それぞれの香りに関連付けられる持続時間と強度値を指定している、請求項1に記載のシステム。
  8. 前記システムがハウジングをさらに備え、前記ハウジングが、ユーザが着用することができるヘッドセットへの物理的結合を備える、請求項1に記載のシステム。
  9. 前記システムが、嗅覚出力を前記ユーザに送達するハードウェアを含み、前記物理的結合が、前記システムの前記嗅覚出力を前記ユーザの鼻の近くに配置する、請求項8に記載のシステム。
  10. 前記プロセッサと、前記少なくとも1つの圧電素子と、前記1つまたは複数の香り付き媒体と、前記インターフェースとが、VRまたはARデバイスの一部である、請求項1に記載のシステム。
  11. 前記1つまたは複数の香り付き媒体のそれぞれを含む前記1つまたは複数の素子が、前記システムから取外し可能である、請求項2に記載のシステム。
  12. 外部コンテンツプロセッサからの前記コマンドが、ARまたはVR領域におけるユーザの相互作用に応答して通信される、請求項1に記載のシステム。
  13. 前記外部コンテンツプロセッサが、前記ARまたはVR領域における1つまたは複数の素子との前記ユーザの相互作用に応答して、近接情報を前記システムに通信する、請求項12に記載のシステム。
  14. 前記少なくとも1つの圧電素子が、
    近位開口部と遠位開口部を有する管と、
    前記管の前記近位開口部に結合されたアパーチャ素子であって、少なくとも1つのアパーチャを有するアパーチャ素子と、
    前記管の表面に取り付けられた圧電素子であって、前記圧電素子を振動させ、媒体を前記少なくとも1つのアパーチャに通す前記管の長さに沿って波を誘導させる電気信号を受信するように適合された圧電素子と
    を備える、請求項1に記載のシステム。
  15. 前記管が、正方形、三角形、多角形、長方形、および円形の断面形状のうちの少なくとも1つである、請求項14に記載のシステム。
  16. 前記管が、前記遠位開口部を通じて前記媒体を受け入れるように適合される、請求項14に記載のシステム。
  17. 前記媒体が、固体、液体、およびゲルのうちの少なくとも1つを含む、請求項14に記載のシステム。
  18. 前記管が、散布される液体媒体を送達する芯素子を受け入れるように適合される、請求項14に記載のシステム。
  19. 前記圧電素子が、前記管とユニモルフ素子を形成する、請求項14に記載のシステム。
  20. 香り生成デバイスのインターフェースを介して、レンダリングされる少なくとも1つの香りを定義するデータ要素を受信することと、
    前記インターフェースに結合されたプロセッサによって、前記受信されたデータ要素を処理することと、
    前記受信されたデータ要素を処理することに応答して、前記受信されたデータ要素によって識別された出力香りを送達するように少なくとも1つの圧電素子を制御することと
    の行為を備える、コンピュータ実装方法。
  21. 前記香りレンダリングデバイスが、複数の香り付き媒体を含み、前記受信されたデータ要素が、レンダリングされる前記複数の香り付き媒体の中から前記出力香りを一意に識別する、請求項20に記載のコンピュータ実装方法。
  22. 前記データ要素がデータのストリームを形成し、前記方法が、受信されたデータのストリームを処理する行為をさらに備え、前記データのストリームが、レンダリングされる複数の香りを定義する、請求項20に記載のコンピュータ実装方法。
  23. レンダリングされる少なくとも前記1つの香りを定義する前記データ要素が、レンダリングされる前記少なくとも1つの香りに関連付けられる持続時間と強度値を定義し、前記方法が、前記受信されたデータ要素を処理することに応答して、レンダリングされる前記少なくとも1つの香りに関連付けられる前記定義された持続時間および強度値に応答する出力香りを送達するように少なくとも1つの圧電素子を制御することをさらに備える、請求項20に記載のコンピュータ実装方法。
  24. レンダリングされる少なくとも前記1つの香りを定義する前記データ要素が開始コマンドを定義し、前記方法が、前記開始コマンドに応答する前記プロセッサによって、前記データ要素によって定義される1つまたは複数の香りレンダリングコマンドを処理する行為をさらに備える、請求項20に記載のコンピュータ実装方法。
JP2020551779A 2017-12-13 2018-12-13 嗅覚刺激を生成するためのシステムおよび方法 Pending JP2021508132A (ja)

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