JP6151235B2 - 加速度発生装置および情報呈示方法 - Google Patents
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Description
<概要>
まず、実施形態で例示する技術の概要を説明する。
実施形態の加速度発生装置は、支持部と当該支持部に対して加速度運動を行う運動部材とを含む振動子を有する。この振動子は、支持部に対して運動部材が振動することで、所望の音と擬似的な力覚(例えば、牽引力感覚)の両方の呈示を行う。音呈示用のスピーカなどを別途追加する必要がないため、可搬性を損なうことがない。
[第1実施形態]
第1実施形態を説明する。
<構成>
図1に例示するように、本形態の加速度発生装置1は、制御部11、振動子12、音響センサ13、音源信号生成部14、力覚呈示用駆動信号生成部15、フィルタ最適化部16、および適応フィルタ処理部17を有する。
加速度発生装置1の動作を説明する。制御部11(図1)は、各種イベントの生起を監視しながら各部を制御する。所望の力覚を呈示するイベントが発生している間、制御部11は所望の力覚の呈示を指示する力覚呈示制御信号を力覚呈示用駆動信号生成部15に送る。これを受けた力覚呈示用駆動信号生成部15は、この力覚を振動子12に呈示させるための力覚呈示用駆動信号を出力する。力覚呈示用駆動信号は、支持部121に対する永久磁石125(運動部材)の所望の方向の加速度変化と、支持部121に対する永久磁石125の所望の方向の逆方向の加速度変化と、が非対称となるように永久磁石125を周期的に振動させる信号である。この具体例は前述の通りである(図3Aから図3D)。力覚を呈示するイベントの例は、ユーザを目標位置へナビゲーションする際の方向呈示などである。出力された力覚呈示用駆動信号は合成部18に入力される。
前述のように、力覚を呈示しながら音を呈示するためには、力覚の呈示に干渉しないかまたはその干渉が小さい音呈示用駆動信号を用いることが望ましい。擬似的な力覚は低周波数帯域の振動により誘発されることから、力覚の知覚に影響する周波数帯域の上限を人間の主観評価に基づいて見積もることができる。例えば、反転比t1:t2=7msec:Tmse(ただし、T=53,23,19)の力覚呈示用駆動信号を用いて振動子を駆動した場合(図5A)、振動子を把持している人間が感じる牽引力感覚の方向は、確率80%で特定方向に偏る。すなわち、これらの力覚呈示用駆動信号を用いると、所望の向きの力覚を呈示できる。これらの場合の振動子の加速度の振幅周波数特性は図5Bから図5Dのようになる。ただし、図5B,図5C,図5Dは、それぞれT=53,T=23,T=19のときの振幅周波数特性を表している。
第2実施形態では、擬似的な力覚の呈示の有無に応じて適応フィルタを切り替え、入力信号に含まれる音呈示のための成分を切り替える。以下では、これまでに説明した部分については、これまでと同じ参照番号を用いて説明を簡略化する。
図1に例示するように、本形態の加速度発生装置2は、制御部21、振動子12、音響センサ13、音源信号生成部14、力覚呈示用駆動信号生成部15、フィルタ最適化部26、および適応フィルタ処理部27を有する。制御部21、フィルタ最適化部26、および適応フィルタ処理部27は、例えば、前述のコンピュータが所定のプログラムを実行することで構成される。あるいは、プログラムを用いることなく処理機能を実現する電子回路を用いてこれらが構成されてもよい。
加速度発生装置2の動作を説明する。第1実施形態との相違点は、力覚の呈示の有無に応じて適応フィルタ処理部27の適応フィルタが切り替えられる点、およびフィルタ最適化部26でそれらの適応フィルタの最適化が行われる点である。その他の動作は第1実施形態と同じである。以下では、制御部21、適応フィルタ処理部27およびフィルタ最適化部26の動作を中心に説明する。
第3実施形態では、外部に物体が検知された場合に第2モードへの切り替えを行い、所定の周波数以下のアラーム音を発生させる。
<構成>
図1に例示するように、本形態の加速度発生装置3は、制御部31、振動子12、音響センサ13、音源信号生成部34、力覚呈示用駆動信号生成部35、フィルタ最適化部26、適応フィルタ処理部27、距離検出部391、および周辺物検出部392を有する。制御部31、音源信号生成部34、および力覚呈示用駆動信号生成部35は、例えば、前述のコンピュータが所定のプログラムを実行することで構成される。あるいは、プログラムを用いることなく処理機能を実現する電子回路を用いてこれらが構成されてもよい。距離検出部391は、例えば赤外線や超音波を用いた距離センサであり、周辺物検出部392は、例えば、カメラ等である。
加速度発生装置3の動作を説明する。第2実施形態との相違点は、距離検出部391および周辺物検出部392で外部に物体が検知された場合に、音源信号生成部34が所定の周波数以下のアラーム音を発生させるための音源信号を出力し、適応フィルタ処理部27が第2モードへの切り替えを行う点である。その他の動作は第2実施形態と同じである。以下では、制御部31、適応フィルタ処理部27、距離検出部391、および周辺物検出部392の動作を中心に説明する。
本形態では、複数の振動子から選択された一部の振動子のみで力覚を呈示してその合成方向に力覚を呈示し、力覚の呈示を行っていない振動子を用いて最適化を行う。
図7Aに例示するように、本形態の情報呈示装置4は、第1実施形態で説明した加速度発生装置1と同じ構成を持つ3個の加速度発生装置1−1〜1−3、およびそれらを制御する制御部41を有する。図7Bに例示するように、加速度発生装置1−1〜1−3の振動子12−1〜12−3は板状の基部42の一方の板面側に固着され、それぞれの振動子12−1〜12−3にはピックアップである音響センサ13−1〜13−3が固着されている。
制御部41は、3個の加速度発生装置1−1〜1−3の一部または全部を第1実施形態と同じ方法で駆動させ、それらの組み合わせに応じた方向に擬似的な力覚を呈示する。このとき、加速度発生装置1−1〜1−3のうち、擬似的な力覚の呈示を行っていない加速度発生装置1−i(ただし、i∈{1,2,3})において、第1実施形態で説明した適応フィルタの最適化を行う。ここで振動子12−1〜12−3の構造はすべて同一であるため、いずれかの加速度発生装置1−iで最適化された適応フィルタをすべての加速度発生装置1−1〜1−3に対して適用することも可能である。また、加速度発生装置1−1〜1−3のうち、擬似的な力覚の呈示を行っている加速度発生装置1−iでは第1実施形態の適応フィルタを用い、擬似的な力覚の呈示を行っていない加速度発生装置1−iでは第2実施形態で説明した第2モードの適応フィルタを用いてもよい。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、所望の向きの力覚の呈示を行う振動子の振動波形の主要な周波数成分(ピーク)の上限を「第1範囲」の上限とし、その「第1範囲」の上限の値に応じて適応フィルタが切り替えられてもよい。例えば、「第2範囲」の下限の値がこの「第1範囲」の上限の値の増加に対して広義単調増加(例えば、単調増加)する関係にあってもよい。これにより、力覚の呈示のために使用されない周波数をより有効に音の呈示のために利用できる。また、振動子12の振動を検知するセンサによって得られた情報に基づいて上記のピークの上限(第1範囲の上限)を検出し、検知したピークの上限に応じて第2範囲の下限が設定されてもよい。また、適用フィルタの最適化が事前処理で成されるのであれば、加速度発生装置がフィルタ最適化部や音響センサを備えなくてもよい。
4 情報提供装置
Claims (6)
- 支持部と当該支持部に対して加速度運動を行う運動部材とを含み、前記支持部に対して前記運動部材が振動することで、所望の音と擬似的な力覚の両方の呈示を行う振動子、を有し、
入力信号に応じて前記支持部に対する前記運動部材の加速度が変化し、
前記支持部に対する前記運動部材の所望の方向の加速度変化と、前記支持部に対する前記運動部材の前記所望の方向の逆方向の加速度変化と、が非対称となるように前記運動部材を周期的に振動させる力覚呈示用駆動信号と、前記支持部に対して前記運動部材を振動させて所望の音を発生させる音呈示用駆動信号と、を合成した合成信号を、前記入力信号とし、
前記力覚呈示用駆動信号は、第1範囲の周波数成分を含む振動波形で前記運動部材を振動させる信号であり、
前記音呈示用駆動信号は、前記第1範囲の周波数成分が当該第1範囲よりも周波数の高い第2範囲の周波数成分に比べて抑圧された振動波形で前記運動部材を振動させる信号である、加速度発生装置。 - 請求項1の加速度発生装置であって、
前記合成信号を前記入力信号とする第1モードと、前記第1範囲および前記第2範囲の両方の周波数成分を含む振動波形で前記運動部材を振動させて所望の音を発生させる第2音呈示用駆動信号を前記入力信号とする第2モードと、の切り替えを行う加速度発生装置。 - 請求項2の加速度発生装置であって、
外部に物体が検知された場合に前記第2モードへの切り替えを行い、所定の周波数以下のアラーム音を発生させる前記第2音呈示用駆動信号を前記入力信号とする、加速度発生装置。 - 請求項1から3の何れかの加速度発生装置であって、
前記音呈示用駆動信号は、前記第2範囲の周波数成分を含む振動波形で前記運動部材を振動させるための第2周波数範囲で前記振動子の周波数特性の逆特性を持ち、かつ、前記第1範囲の周波数成分を含む振動波形で前記運動部材を振動させるための第1周波数範囲を抑圧する、適応フィルタを音源信号に適用して得られた信号である、加速度発生装置。 - 請求項4の加速度発生装置であって、
前記適応フィルタは、最適化用信号に前記適応フィルタを適用して得られる最適化用駆動信号を前記入力信号とした前記振動子からの音の観測信号と、前記最適化用信号と、の誤差を最小化する最適化処理によって得られ、
前記最適化用信号は、前記第2周波数範囲に比べて前記第1周波数範囲が抑圧された信号である、加速度発生装置。 - 振動子が支持部と当該支持部に対して加速度運動を行う運動部材とを含み、前記支持部に対して前記運動部材が振動することで、所望の音と擬似的な力覚の両方の呈示を行い、
入力信号に応じて前記支持部に対する前記運動部材の加速度が変化し、
前記支持部に対する前記運動部材の所望の方向の加速度変化と、前記支持部に対する前記運動部材の前記所望の方向の逆方向の加速度変化と、が非対称となるように前記運動部材を周期的に振動させる力覚呈示用駆動信号と、前記支持部に対して前記運動部材を振動させて所望の音を発生させる音呈示用駆動信号と、を合成した合成信号を、前記入力信号とし、
前記力覚呈示用駆動信号は、第1範囲の周波数成分を含む振動波形で前記運動部材を振動させる信号であり、
前記音呈示用駆動信号は、前記第1範囲の周波数成分が当該第1範囲よりも周波数の高い第2範囲の周波数成分に比べて抑圧された振動波形で前記運動部材を振動させる信号である、情報呈示方法。
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