JP7192813B2 - User interface device - Google Patents

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本明細書に開示する技術は、立体音響を提供するためのユーザインターフェース装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a user interface device for providing stereophonic sound.

特許文献1には、コンテンツに合わせてライブラリから触覚情報を選択し、選択された触覚に応じた振動覚をユーザに提示する技術が開示されている。複数のスピーカを備えた、立体音響を提示するユーザインターフェース装置が知られている。なお、関連する技術が特許文献1に開示されている。 Patent Literature 1 discloses a technique of selecting tactile information from a library according to content and presenting a user with a vibration sense corresponding to the selected tactile sense. A user interface device that presents stereophonic sound and is equipped with a plurality of speakers is known. A related technique is disclosed in Patent Document 1.

特許第6530496号公報Japanese Patent No. 6530496

複数のスピーカを備えた、立体音響を提示するユーザインターフェースにおいて、スピーカとスピーカとの間の位置では、音源定位が明確にならず、立体音響に不連続感が生じてしまう。 In a user interface that presents stereophonic sound and is equipped with a plurality of speakers, sound source localization is not clear at positions between speakers, resulting in discontinuity in stereophonic sound.

本明細書に開示するユーザインターフェース装置は、ユーザが位置する基準点の周囲に配置されている複数のスピーカを備える。ユーザインターフェース装置は、基準点からみて複数の方向に配置されている複数の振動子を備える。複数の振動子は、基準点に位置しているユーザの体表に接触可能な態様で配置されている。ユーザインターフェース装置は、複数のスピーカから出力される音波を制御するとともに複数の振動子の振動を制御する制御部を備える。制御部は、複数のスピーカから出力する音波の基準点からみた音源方向を特定する。制御部は、複数の振動子のうちから、音源方向に対応する特定振動子を選択する。制御部は、音波の出力時に、出力する音波に基づいた振動を特定振動子に出力させる。 The user interface device disclosed herein comprises a plurality of speakers arranged around a reference point where a user is located. A user interface device includes a plurality of transducers arranged in a plurality of directions when viewed from a reference point. A plurality of transducers are arranged in such a manner that they can come into contact with the user's body surface located at the reference point. A user interface device includes a control unit that controls sound waves output from a plurality of speakers and controls vibrations of a plurality of transducers. The control unit identifies the sound source direction of sound waves output from the plurality of speakers as seen from a reference point. The control unit selects a specific transducer corresponding to the direction of the sound source from among the plurality of transducers. The control unit causes the specific vibrator to output vibration based on the output sound wave when the sound wave is output.

本明細書のユーザインターフェース装置では、ある音を出力する際に、基準点からみた音源方向を特定する。音源方向に対応する特定振動子を、複数の振動子のうちから選択する。そして、スピーカからの音の出力時に、出力する音に基づいて、特定振動子を振動させる。これにより、特定振動子の存在する方向に音源定位が位置するように、ユーザを認識させることができる。ユーザに振動触覚を提示することで、音源位置を明確にすることができるため、立体音響の空間解像度を高めることが可能となる。 The user interface device of the present specification specifies the direction of the sound source as seen from the reference point when outputting a certain sound. A specific transducer corresponding to the sound source direction is selected from among a plurality of transducers. Then, when sound is output from the speaker, the specific vibrator is vibrated based on the output sound. As a result, the user can be made to recognize that the sound source is localized in the direction in which the specific vibrator exists. By presenting the vibrotactile sensation to the user, the position of the sound source can be clarified, so the spatial resolution of the stereophonic sound can be improved.

制御部は、音源方向を時間的に制御してもよい。制御部は、音源方向の移動に応じて、特定振動子の選択を切り替えてもよい。制御部は、切り替えた特定振動子を振動させてもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。 The control unit may temporally control the direction of the sound source. The control unit may switch the selection of the specific transducer according to the movement of the sound source direction. The control unit may vibrate the switched specific vibrator. Details of the effect will be described in Examples.

ユーザインターフェース装置は、ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部をさらに備えていてもよい。制御部は、取得した生体情報に基づいて、複数の振動子から出力させる振動の強度を調整してもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。 The user interface device may further include a biometric information acquisition unit that acquires biometric information of the user. The control unit may adjust the intensity of vibrations output from the plurality of vibrators based on the acquired biological information. Details of the effect will be described in Examples.

生体情報は、ユーザの体重であってもよい。制御部は、体重が重くなることに応じて、複数の振動子から出力させる振動の強度を高く調整してもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。 The biometric information may be the weight of the user. The control unit may adjust the intensity of the vibration output from the plurality of vibrators to be higher as the body weight increases. Details of the effect will be described in Examples.

生体情報取得部は、ユーザのまばたきの状態を監視可能なカメラを備えていてもよい。生体情報は、まばたきの状態に基づいて演算されたユーザの覚醒度であってもよい。制御部は、覚醒度が低くなることに応じて、複数の振動子から出力させる振動の強度を高く調整してもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。 The biometric information acquisition unit may include a camera capable of monitoring the blinking state of the user. The biometric information may be the user's arousal level calculated based on the blinking state. The control unit may adjust the intensity of vibration output from the plurality of vibrators to be higher as the arousal level becomes lower. Details of the effect will be described in Examples.

ユーザインターフェース装置は、周波数を変化させた振動覚をユーザの体表に与え、ユーザ体表を振動が伝搬する際の周波数特性を示す伝搬関数を取得する伝搬関数取得部を備えていてもよい。制御部は、伝搬関数の逆関数のフィルタを用いて、複数の振動子から出力させる振動の強度を調整してもよい。効果の詳細は、実施例で説明する。 The user interface device may include a propagation function acquisition unit that gives the user's body surface a sense of vibration with a varied frequency and acquires a propagation function that indicates frequency characteristics when the vibration propagates on the user's body surface. The control unit may adjust the intensity of vibrations output from the plurality of vibrators using a filter of an inverse function of the propagation function. Details of the effect will be described in Examples.

ユーザインターフェース装置は、基準点に配置されているシートをさらに備えていてもよい。複数の振動子は、シートの座面および背面に配置されていてもよい。 The user interface device may further comprise a sheet positioned at the reference point. A plurality of vibrators may be arranged on the seating surface and the back surface of the seat.

複数の振動子は、ユーザが装着可能な被服に配置されていてもよい。 A plurality of vibrators may be arranged on clothing that can be worn by the user.

立体音響システム1の概略構成を説明する図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a stereophonic sound system 1; FIG. 立体音響システム1を上方から見たときの配置図である。1 is a layout diagram of the stereophonic sound system 1 viewed from above; FIG. 立体音響について説明する図である。It is a figure explaining a stereophonic sound. フィルタ設定処理を説明するフローチャートである。6 is a flowchart for explaining filter setting processing; 伝搬関数および逆伝搬関数の一例である。It is an example of a propagating function and a backpropagating function.

(立体音響システム1の概略構成)
図1を用いて、立体音響システム1の概略構成を説明する。図2に、立体音響システム1を上方から見たときの配置図を示す。図2では、着座状態のユーザ2を点線で示している。図1および図2では、正面をy方向、左右方向をx方向、鉛直上方を+z方向としている。
(Schematic configuration of stereophonic sound system 1)
A schematic configuration of the stereophonic sound system 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a layout of the stereophonic sound system 1 viewed from above. In FIG. 2, the user 2 in a seated state is indicated by a dotted line. 1 and 2, the front is the y direction, the left and right directions are the x direction, and the vertically upward direction is the +z direction.

立体音響システム1は、空間において立体的な音響を提示するためのシステムである。立体音響システム1は、スピーカ11~14、シート20、制御部40、監視カメラ50を備えている。スピーカ11~14は、ユーザ2の基準点RPの周囲に配置されている。基準点RPは、本実施例では、人体の重心位置(へその位置)である。 The stereophonic sound system 1 is a system for presenting stereophonic sound in space. The stereophonic sound system 1 includes speakers 11 to 14, a seat 20, a control section 40, and a monitoring camera 50. FIG. The speakers 11 to 14 are arranged around the user's 2 reference point RP. The reference point RP is the position of the center of gravity of the human body (the position of the navel) in this embodiment.

シート20は、座面20sおよび背面20bを備えている。背面20bには、振動子21~24および加速度センサ32が埋め込まれている。座面20sには、振動子25~28、荷重センサ31、加速度センサ32が埋め込まれている。図2に示すように、振動子21~28は、基準点RPからみて複数の方向に配置されている。振動子21~28は、シート20に埋め込まれていることで、着座しているユーザ2の体表に接触可能な態様で配置されている。荷重センサ31は、ユーザ2の生体情報である体重を取得する部位である。加速度センサ32は、ユーザ体表を振動が伝搬する際の周波数特性を示す伝搬関数を取得する部位である。 The seat 20 has a seat surface 20s and a back surface 20b. Vibrators 21 to 24 and an acceleration sensor 32 are embedded in the rear surface 20b. Vibrators 25 to 28, a load sensor 31, and an acceleration sensor 32 are embedded in the seat surface 20s. As shown in FIG. 2, the transducers 21-28 are arranged in a plurality of directions when viewed from the reference point RP. The vibrators 21 to 28 are embedded in the seat 20 and arranged in such a manner that they can come into contact with the body surface of the seated user 2 . The load sensor 31 is a part that acquires the weight, which is the biological information of the user 2 . The acceleration sensor 32 is a part that acquires a propagation function that indicates frequency characteristics when vibration propagates on the user's body surface.

制御部40は、CPU41とメモリ42とを備える。CPU41は、メモリ42に格納されているプログラムに従って、様々な処理を実行する。メモリ42は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ等によって構成される。本実施例では、制御部40は、スピーカ11~14から出力される音波を制御するとともに、振動子21~28の振動を制御する。 The control unit 40 has a CPU 41 and a memory 42 . The CPU 41 executes various processes according to programs stored in the memory 42 . The memory 42 is composed of a volatile memory, a nonvolatile memory, or the like. In this embodiment, the control unit 40 controls the sound waves output from the speakers 11-14 and controls the vibrations of the vibrators 21-28.

監視カメラ50は、ユーザの状態を監視するカメラである。監視内容の具体例としては、ユーザ2のまばたきの回数、瞼を閉じている時間、頭部の位置などが挙げられる。 The monitoring camera 50 is a camera that monitors the state of the user. Specific examples of monitoring contents include the number of times the user 2 blinks, the length of time the eyelids are closed, the position of the head, and the like.

(音源位置の高解像度化)
図3を用いて、本実施例の立体音響について説明する。図3は、図2と同様に、立体音響システム1を上方から見たときの配置図である。立体音響システム1では、基準点RPを取り囲むようにスピーカ11~14が配置されている。これにより、基準点RPの周囲360°の任意の位置の音源定位を行うことが可能である。また立体音響システム1は、ある音源定位を行う際に、基準点RPからみた方向を特定する。そして、音源方向に対応する特定振動子を、振動子21~28のうちから1つ以上選択する。選択したスピーカから音を出力すると同時に、出力する音と同様の波形で、特定振動子を振動させる。これにより、特定振動子の存在する方向に音源が存在することを、ユーザに認識させることができる。音源位置を明確にすることができるため、立体音響の空間解像度を高めることが可能となる。
(Increased resolution of sound source position)
Stereophonic sound in this embodiment will be described with reference to FIG. Similar to FIG. 2, FIG. 3 is a layout diagram of the stereophonic sound system 1 viewed from above. In the stereophonic system 1, speakers 11 to 14 are arranged so as to surround the reference point RP. This makes it possible to perform sound source localization at any position within 360° around the reference point RP. Further, the stereophonic system 1 identifies the direction viewed from the reference point RP when performing certain sound source localization. Then, one or more of the transducers 21 to 28 are selected as specific transducers corresponding to the direction of the sound source. Sound is output from the selected speaker, and at the same time, a specific vibrator is vibrated with a waveform similar to that of the output sound. This allows the user to recognize that the sound source exists in the direction in which the specific vibrator exists. Since the sound source position can be clarified, the spatial resolution of stereophonic sound can be improved.

これは、ファントムセンセーションという心理物理現象を用いたものである。ファントムセンセーションとは、触知覚において皮膚上2点の振動刺激を与えた場合に刺激が融合し、振動位置を知覚する現象である。また、2点の振動刺激の強度比によって、強度の強い方に知覚位置が偏ることが知られている。そのため少ない振動刺激点を用いる場合においても、強度比を変化させることで、様々な知覚位置をユーザに認識させることができる。また本実施例の立体音響システム1では、音源だけでなく振動を用いて方向を補間することを実施し、立体音響の不連続感を抑制している。以上により、特定振動子の存在する方向に音源位置が存在することを、ユーザに認識させることが可能となる。 This is based on a psychophysical phenomenon called phantom sensation. Phantom sensation is a phenomenon in tactile sensation in which, when vibration stimuli are applied to two points on the skin, the stimuli are fused and the vibration position is perceived. Also, it is known that the perceived position is biased toward the stronger intensity depending on the intensity ratio of the two points of vibration stimulation. Therefore, even when a small number of vibration stimulation points are used, the user can be made to recognize various perceptual positions by changing the intensity ratio. Further, in the stereophonic sound system 1 of this embodiment, not only the sound source but also the vibration is used to interpolate the direction, thereby suppressing the sense of discontinuity of the stereophonic sound. As described above, it is possible for the user to recognize that the sound source is located in the direction in which the specific vibrator exists.

具体例を用いて説明する。音源位置SL1の音をスピーカから出力する場合には、基準点RPからみた音源位置SL1の方向である音源方向D1が特定される。音源方向D1に対応する振動子27および28が選択され、振動子27および28に同一強度の振動が出力される。これにより、基準点RPと、振動子27および28の中点と、を結んだ音源方向D1に音源位置SL1が位置していることを、ユーザに認識させることができる。 A specific example will be used for explanation. When the sound of the sound source position SL1 is output from the speaker, the sound source direction D1, which is the direction of the sound source position SL1 viewed from the reference point RP, is specified. The vibrators 27 and 28 corresponding to the sound source direction D1 are selected, and vibrations of the same intensity are output to the vibrators 27 and 28 . This allows the user to recognize that the sound source position SL1 is located in the sound source direction D1 connecting the reference point RP and the midpoints of the transducers 27 and 28 .

同様に、音源位置SL2の音をスピーカから出力する場合には、音源方向D2に対応する振動子26が選択され、振動が出力される。これにより、基準点RPと振動子26とを結んだ音源方向D2に音源位置SL2が位置していることを、ユーザに認識させることができる。 Similarly, when outputting the sound of the sound source position SL2 from the speaker, the vibrator 26 corresponding to the sound source direction D2 is selected and vibration is output. This allows the user to recognize that the sound source position SL2 is positioned in the sound source direction D2 that connects the reference point RP and the transducer 26 .

また音源位置SL3の音をスピーカから出力する場合には、音源方向D3に対応する振動子24および26が選択され、振動子24および26に同一強度の振動が出力される。これにより、基準点RPと、振動子24および26の中点と、を結んだ音源方向D3に音源位置SL3が位置していることを、ユーザに認識させることができる。 When the sound of the sound source position SL3 is to be output from the speaker, the transducers 24 and 26 corresponding to the sound source direction D3 are selected, and vibrations of the same intensity are output to the transducers 24 and 26. FIG. This allows the user to recognize that the sound source position SL3 is positioned in the sound source direction D3 connecting the reference point RP and the midpoints of the transducers 24 and 26 .

すなわち本実施例の立体音響システム1では、振動子21~28を用いて立体音響を実現することで、実際に配置されているスピーカ11~14に加えて、仮想的にスピーカ61~68を配置したことになる。スピーカ間の間隔を密にすることができるため、立体音響の空間解像度を高めることができる。 That is, in the stereophonic sound system 1 of the present embodiment, by realizing stereophonic sound using the transducers 21 to 28, speakers 61 to 68 are virtually arranged in addition to the speakers 11 to 14 that are actually arranged. I did. Since the distance between the speakers can be increased, the spatial resolution of stereophonic sound can be increased.

なお、図3の仮想的なスピーカ61~68は一例である。前述したファントムセンセーションの原理により、2点の振動刺激の強度比によって知覚位置は自由に設定できる。従って、仮想的なスピーカで基準点RPの全周を隙間なく取り囲むことが可能である。 Note that the virtual speakers 61 to 68 in FIG. 3 are an example. According to the principle of the phantom sensation described above, the perceived position can be freely set by the intensity ratio of the vibration stimulation at two points. Therefore, it is possible to completely surround the reference point RP with virtual speakers.

(音源位置の移動処理)
また、制御部40は、音源方向を時間的に制御する。音源方向の移動に応じて、特定振動子の選択を切り替え、切り替えた特定振動子を振動させる。これにより、仮想的な音源位置の移動を滑らかに移動させることができる。
(Processing for moving sound source position)
Further, the control unit 40 temporally controls the direction of the sound source. The selection of the specific vibrator is switched according to the movement of the sound source direction, and the switched specific vibrator is vibrated. As a result, the virtual sound source position can be moved smoothly.

具体例を用いて説明する。仮想的な音源位置が、音源位置SL2からSL4へ移動する場合を考える(矢印Y1およびY2)。音源位置SL2では、振動子26が選択され、振動子26が振動する。音源位置SL2からSL3へ移動する場合(矢印Y1)には、振動子26および24の両方が選択される。音源位置が、音源位置SL3に近づくにつれて、振動子26の振動が弱くなるとともに振動子24の振動が強くなる。そして、音源位置SL3に到達すると、振動子26と24の振動強度が同一となる。 A specific example will be used for explanation. Consider the case where the virtual sound source position moves from sound source position SL2 to SL4 (arrows Y1 and Y2). At the sound source position SL2, the vibrator 26 is selected and vibrates. When moving from sound source position SL2 to SL3 (arrow Y1), both transducers 26 and 24 are selected. As the sound source position approaches the sound source position SL3, the vibration of the vibrator 26 weakens and the vibration of the vibrator 24 increases. Then, when the sound source position SL3 is reached, the vibration intensities of the vibrators 26 and 24 become the same.

音源位置が、音源位置SL3からSL4へ移動する場合(矢印Y2)には、音源位置SL4に近づくにつれて、振動子24の振動が強くなるとともに振動子26の振動が弱くなる。そして、音源位置SL4に到達すると、振動子24のみが選択され振動するとともに、振動子26の振動は停止する。これにより、音源位置がSL2からSL4へ移動(矢印Y1およびY2)することに応じて、振動覚が振動子26から振動子24へ移動する(矢印Y0)。前述したファントムセンセーションにより、音源位置が移動していることを、ユーザに認識させることが可能となる。 When the sound source position moves from the sound source position SL3 to SL4 (arrow Y2), the vibration of the vibrator 24 becomes stronger and the vibration of the vibrator 26 becomes weaker as it approaches the sound source position SL4. Then, when the sound source position SL4 is reached, only the vibrator 24 is selected and vibrates, and the vibration of the vibrator 26 stops. As a result, the sense of vibration moves from the vibrator 26 to the vibrator 24 (arrow Y0) in accordance with the movement of the sound source position from SL2 to SL4 (arrows Y1 and Y2). The phantom sensation described above enables the user to recognize that the sound source position is moving.

なお、立体音響の進行方向のベクトル(矢印Y1およびY2)と、振動覚の進行方向のベクトル(矢印Y0)とが近い(同位相)である必要がある。換言すると、両ベクトルの内積が大きいことが望ましい。これにより、仮想的な音源位置が滑らかに移動しているように、ユーザに認識させることが可能となる。 It should be noted that the vector in the traveling direction of the stereophonic sound (arrows Y1 and Y2) and the vector in the traveling direction of the vibrosense (arrow Y0) need to be close (in phase). In other words, it is desirable that the inner product of both vectors is large. This makes it possible for the user to recognize that the virtual sound source position is moving smoothly.

(フィルタ設定処理)
振動覚を用いた立体音響では、ユーザの認識に個人差が生じてしまう。本実施例の立体音響システム1では、この個人差を埋めるために、振動子の振動強度やスピーカの音響出力を調整するフィルタ設定を備えている。図4のフローチャートを用いて、フィルタ設定処理を説明する。この処理は、制御部40のCPU41が、メモリ42内のプログラムに従って実行する。図4のフローは、立体音響システム1のスイッチをオンにすることで、開始される。
(filter setting process)
Stereophonic sound using vibratory sense causes individual differences in user recognition. The stereophonic system 1 of this embodiment has filter settings for adjusting the vibration intensity of the vibrator and the acoustic output of the speaker in order to compensate for this individual difference. Filter setting processing will be described with reference to the flowchart of FIG. This processing is executed by the CPU 41 of the control unit 40 according to the program in the memory 42 . The flow of FIG. 4 is started by turning on the stereophonic sound system 1 .

S10において、スイープ測定を用いた振動子のフィルタ設定を行う。具体的に説明する。第1段階として、周波数を変化させたスイープ振動覚(例:正弦波状の振動刺激の周波数をスイープする)をユーザ2の体表に与え、体表を伝搬した振動を加速度センサ32で計測する。振動覚は、振動子21~28を用いて与えることができる。これにより、ユーザ体表を振動が伝搬する際の周波数特性を示す、伝搬関数を取得することができる。換言すると、低音域から高音域まで振動子を振動させた場合の、体表の振動の伝わり具合をグラフ化する。図5に、伝搬関数PFの一例を示す。横軸が振動周波数であり、縦軸が振動の伝搬強度である。周波数の変化範囲は、可聴域(約20~20000Hz)であってもよい。 In S10, filter setting of the transducer using sweep measurement is performed. A specific description will be given. As a first step, a sweep vibration sensation with a varying frequency (eg, sweeping the frequency of sinusoidal vibration stimulus) is given to the body surface of the user 2, and the acceleration sensor 32 measures the vibration propagating on the body surface. The vibratory sensation can be given using the vibrators 21-28. Thereby, it is possible to obtain a propagation function that indicates frequency characteristics when vibration propagates on the user's body surface. In other words, the transmission of vibrations on the body surface is graphed when the vibrator is vibrated from a low frequency range to a high frequency range. FIG. 5 shows an example of the propagation function PF. The horizontal axis is the vibration frequency, and the vertical axis is the propagation intensity of the vibration. The frequency variation range may be in the audible range (approximately 20-20000 Hz).

第2段階として、伝搬関数PFの逆関数である逆伝搬関数BFを求める(図5点線)。逆伝搬関数BFは、伝搬関数PFの逆形状のグラフである。第3段階として、逆伝搬関数BFに従って、振動子から振動を与える。これにより、可聴域の全周波数帯域において、一定出力の振動覚をユーザに与えることができる。また逆伝搬関数BFを、振動子21~28の各々ごとに設定することで、身体の様々な部位に、一定出力の振動覚を提示することができる。 As a second step, the inverse propagation function BF, which is the inverse function of the propagation function PF, is obtained (dotted line in FIG. 5). The backpropagation function BF is the graph of the inverse shape of the propagation function PF. As a third step, vibration is given from the vibrator according to the backpropagation function BF. As a result, it is possible to give the user a sense of vibration with a constant output in the entire frequency band of the audible range. Also, by setting the back propagation function BF for each of the vibrators 21 to 28, it is possible to present a constant output vibratory sensation to various parts of the body.

S20において、生体情報(身長)を用いたスピーカのフィルタ設定を行う。身長が異なると、着座したユーザの耳の位置とスピーカとの相対位置も異なる。そのため、両者間の相対位置に合わせて、スピーカからの音響出力を調整する。例えば、座高が高くなるほどスピーカと耳との距離が大きくなるため、座高が高くなるほど音響出力を大きくするようにフィルタを設定してもよい。座高は、監視カメラ50で検出した頭部の位置に基づいて算出してもよい。 In S20, speaker filter setting using biological information (height) is performed. Different heights result in different relative positions between the ears of a seated user and the speaker. Therefore, the sound output from the speaker is adjusted according to the relative position between them. For example, since the distance between the speaker and the ear increases as the sitting height increases, the filter may be set so that the acoustic output increases as the sitting height increases. The sitting height may be calculated based on the position of the head detected by the surveillance camera 50 .

S30において、生体情報(体重)を用いた振動子のフィルタ設定を行う。具体的に説明する。体重によって、振動伝搬が変化する。そのため、体重に応じて、振動子の振動強度を調整する。例えば、体重が重くなるほど振動が伝搬しにくくなるため、体重が重い人ほど振動強度が高くなるようにフィルタを設定してもよい。ユーザ2の体重は、荷重センサ31によって測定することができる。 In S30, filter setting of the vibrator using the biological information (weight) is performed. A specific description will be given. Vibration propagation changes with body weight. Therefore, the vibration intensity of the vibrator is adjusted according to the weight. For example, the heavier the person, the more difficult it is for the vibration to propagate, so the filter may be set so that the heavier the person, the higher the vibration intensity. The weight of user 2 can be measured by load sensor 31 .

S40において、バイオフィードバックを用いた、振動子およびスピーカのフィルタ設定を行う。ユーザ2の覚醒度が低い状態(眠気を感じている状態)では、聴覚や触覚が低下する。そのため、覚醒度に応じて音響出力や振動強度を調整するためのフィルタ設定を行う。 At S40, filter settings for transducers and speakers are performed using biofeedback. When the user 2 is in a state of low arousal (a state of feeling drowsy), hearing and tactile sensation are lowered. Therefore, filter settings are made to adjust the acoustic output and vibration intensity according to the degree of arousal.

具体的に説明する。監視カメラ50を用いて、ユーザのまばたきの状態を常に監視する。例えば、所定時間で目を閉じている時間の割合(閉眼率)、まばたきの回数、などを監視する。そして、監視結果に基づいて、ユーザの覚醒度を算出する。例えば、閉眼率が高いほど、覚醒度が低いと算出する。覚醒度が低いほど、振動子の振動強度を高くするとともに、スピーカの音響出力を大きくするように、フィルタ設定を行う。 A specific description will be given. A monitoring camera 50 is used to constantly monitor the blinking state of the user. For example, the percentage of time the eyes are closed in a predetermined period of time (eye closure rate), the number of blinks, and the like are monitored. Then, the user's arousal level is calculated based on the monitoring result. For example, it is calculated that the higher the eye closure rate is, the lower the wakefulness is. Filter settings are made so that the lower the arousal level, the higher the vibration intensity of the vibrator and the louder the sound output of the speaker.

S60において、S10~S40で設定したフィルタ設定に基づいて、振動子21~28から振動を出力するとともに、スピーカ11~14から音響を出力する。 At S60, based on the filter settings set at S10-S40, vibrations are output from the vibrators 21-28, and sound is output from the speakers 11-14.

S70において、監視カメラ50で監視中の覚醒度に、変化が発生したか否かを判断する。肯定判断される場合(S70:YES)には、S80へ進み、変化後の覚醒度に基づいてフィルタ設定を再調整する。そしてS60へ戻る。一方、否定判断される場合(S70:NO)には、S90へ進む。 In S70, it is determined whether or not the arousal level being monitored by the monitoring camera 50 has changed. If the determination is affirmative (S70: YES), the process proceeds to S80, and the filter setting is readjusted based on the changed wakefulness level. Then, the process returns to S60. On the other hand, if the determination is negative (S70: NO), the process proceeds to S90.

S90において、立体音響システム1のスイッチがオフにされたか否かを判断する。否定判断される場合(S90:NO)にはS60へ戻り、肯定判断される場合(S90:YES)にはフローを終了する。 At S90, it is determined whether or not the stereophonic system 1 has been switched off. If the determination is negative (S90: NO), the process returns to S60, and if the determination is positive (S90: YES), the flow ends.

(効果)
立体音響システムにおいて、スピーカ間の距離が離れてしまうと、仮想的な音源位置が移動する場合に滑らかに移動しない場合がある。これを、立体音響の不連続感と定義する。本実施例の立体音響システム1では、音源位置の移動に追従するように、ユーザに与える振動覚を移動させることができる(図3、矢印Y0、Y1、Y2参照)。前述したファントムセンセーションの原理により、音源位置の移動を滑らかにユーザに認識させることができる。立体音響の不連続感を抑制することが可能となる。
(effect)
In a stereophonic sound system, when the distance between the speakers increases, the virtual sound source position may not move smoothly. This is defined as stereophonic discontinuity. In the stereophonic sound system 1 of this embodiment, the sense of vibration given to the user can be moved so as to follow the movement of the sound source position (see arrows Y0, Y1, and Y2 in FIG. 3). The principle of phantom sensation described above allows the user to smoothly recognize the movement of the sound source position. It is possible to suppress the discontinuity of stereophonic sound.

立体音響システムにおいて、スピーカとユーザとの間に物体が存在していると、その物体によって音響伝搬が阻害されるため、立体音響の効果が低減してしまう(オクルージョン問題)。例えば図3に示す空間において、基準点RPの左側(-x方向側)に、点線で示す物体OBが存在する場合を考える。物体OBは、例えば空間が車室内である場合には、助手席に着座している同乗者である。この場合、スピーカ12および13から基準点RPへの音響伝搬が、物体OBによって阻害されてしまう。するとオクルージョン問題により、例えば、仮想的な音源位置が前後や左右に移動する際に、音源位置の移動が不連続的にユーザに認識されてしまう場合がある。しかし本明細書の技術では、スピーカ12および13から出力される音波と同様の波形およびタイミングで、物体OBが存在している方向の振動子21、23、25、27を振動させることができる。すなわち、振動触覚により、仮想的な音源の移動方向をユーザに提示することができる。これにより、物体OBにより阻害されることなく、仮想的な音源位置の移動をユーザに認識させることができるため、音源位置の移動の不連続感を緩和することが可能となる。 In a stereophonic system, if an object exists between the speaker and the user, the object impedes sound propagation, thus reducing the effect of stereophonic sound (occlusion problem). For example, in the space shown in FIG. 3, consider the case where an object OB indicated by a dotted line exists on the left side (-x direction side) of the reference point RP. The object OB is, for example, a passenger sitting in the front passenger seat if the space is the interior of the vehicle. In this case, sound propagation from speakers 12 and 13 to reference point RP is blocked by object OB. Then, due to the occlusion problem, for example, when the virtual sound source position moves back and forth or left and right, the user may perceive the movement of the sound source position discontinuously. However, according to the technology of this specification, it is possible to vibrate the transducers 21, 23, 25, and 27 in the direction in which the object OB exists with the same waveform and timing as the sound waves output from the speakers 12 and 13. FIG. That is, it is possible to present the moving direction of the virtual sound source to the user by vibrotactile sensation. As a result, the user can recognize the movement of the virtual sound source position without being obstructed by the object OB, so that the sense of discontinuity in the movement of the sound source position can be alleviated.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as of the filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

(変形例)
本実施例では、振動子がシート20に配置されている形態を説明したが、この形態に限られない。振動子は、ユーザの体表に接触可能な態様で配置されていれば、どのような配置態様であってもよい。例えば、ユーザが装着可能な被服に振動子が配置されている態様においても、本実施例で説明した効果を発揮することが可能である。
(Modification)
In this embodiment, the form in which the vibrator is arranged on the seat 20 has been described, but the form is not limited to this. The vibrator may be arranged in any manner as long as it is arranged in such a manner that it can contact the user's body surface. For example, even in a mode in which the vibrator is arranged on clothing that can be worn by the user, it is possible to exhibit the effects described in this embodiment.

本実施例における、スピーカおよび振動子の配置数や配置位置は一例である。 The numbers and positions of arrangement of the speakers and transducers in this embodiment are examples.

本実施例では、水平方向(図1~図2のxy平面方向)の音源位置について説明したが、この形態に限られない。高さ方向(z方向)へ複数のスピーカや振動子を配置することで、高さ方向の音源位置についても、本実施例で説明した効果を発揮することが可能である。 In this embodiment, the sound source position in the horizontal direction (xy plane direction in FIGS. 1 and 2) has been described, but the present invention is not limited to this form. By arranging a plurality of speakers and vibrators in the height direction (z direction), it is possible to achieve the effects described in this embodiment also regarding the sound source position in the height direction.

身長、座高、体重などの生体情報は、センサによって取得する形態に限られない。ユーザによる生体情報の入力を受け付けることで取得したり、不図示のサーバ等から通信によって取得する形態であってもよい。 Biological information such as height, sitting height, weight, etc. is not limited to being acquired by a sensor. The biometric information may be acquired by receiving the biometric information input by the user, or may be acquired through communication from a server (not shown) or the like.

バイオフィードバック(S40)のための測定対象は、まばたき状態に限られない。例えば、心拍数、体温、血圧、などの各種の生体情報を測定してもよい。 The measurement target for biofeedback (S40) is not limited to the blinking state. For example, various biological information such as heart rate, body temperature, blood pressure, etc. may be measured.

本実施例の立体音響システム1を適用する空間は、車両に限られず、様々な空間に適用可能である。 The space to which the stereophonic sound system 1 of this embodiment is applied is not limited to vehicles, and can be applied to various spaces.

1:立体音響システム 11~14:スピーカ 20:シート 21~28:振動子 31:荷重センサ 32:加速度センサ 40:制御部 41:CPU 42:メモリ 50:監視カメラ 1: Stereophonic system 11-14: Speaker 20: Seat 21-28: Vibrator 31: Load sensor 32: Acceleration sensor 40: Control unit 41: CPU 42: Memory 50: Surveillance camera

Claims (6)

ユーザが位置する基準点の周囲に配置されている複数のスピーカと、
前記基準点からみて複数の方向に配置されている複数の振動子であって、前記基準点に位置しているユーザの体表に接触可能な態様で配置されている前記複数の振動子と、
前記複数のスピーカから出力される音波を制御するとともに前記複数の振動子の振動を制御する制御部と、
ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部であって、ユーザのまばたきの状態を監視可能なカメラを備えている前記生体情報取得部と、
を備え、
前記生体情報は、前記まばたきの状態に基づいて演算されたユーザの覚醒度であり、
前記制御部は、
前記複数のスピーカから出力する音波の前記基準点からみた音源方向を特定し、
前記複数の振動子のうちから、前記音源方向に対応する特定振動子を選択し、
前記音波の出力時に、出力する音波に基づいた振動を前記特定振動子に出力させ
前記覚醒度が低くなることに応じて、前記複数の振動子から出力させる振動の強度を高く調整する、
ユーザインターフェース装置。
a plurality of speakers positioned around a reference point where the user is located;
a plurality of vibrators arranged in a plurality of directions when viewed from the reference point, the plurality of vibrators being arranged in a manner capable of contacting the user's body surface positioned at the reference point;
a control unit that controls sound waves output from the plurality of speakers and controls vibrations of the plurality of transducers;
a biometric information acquisition unit that acquires biometric information of a user, the biometric information acquisition unit including a camera capable of monitoring the blinking state of the user;
with
The biological information is a user's arousal level calculated based on the blinking state,
The control unit
Identifying a sound source direction of sound waves output from the plurality of speakers viewed from the reference point,
selecting a specific transducer corresponding to the direction of the sound source from among the plurality of transducers;
causing the specific vibrator to output vibration based on the sound wave to be output when the sound wave is output ;
Adjusting the intensity of the vibration output from the plurality of oscillators to a higher level according to the lowering of the arousal level;
User interface device.
ユーザが位置する基準点の周囲に配置されている複数のスピーカと、
前記基準点からみて複数の方向に配置されている複数の振動子であって、前記基準点に位置しているユーザの体表に接触可能な態様で配置されている前記複数の振動子と、
前記複数のスピーカから出力される音波を制御するとともに前記複数の振動子の振動を制御する制御部と、
周波数を変化させた振動覚をユーザの体表に与え、ユーザ体表を振動が伝搬する際の周波数特性を示す伝搬関数を取得する伝搬関数取得部と、
を備え、
前記制御部は、
前記複数のスピーカから出力する音波の前記基準点からみた音源方向を特定し、
前記複数の振動子のうちから、前記音源方向に対応する特定振動子を選択し、
前記音波の出力時に、出力する音波に基づいた振動を前記特定振動子に出力させ
前記伝搬関数の逆関数のフィルタを用いて、前記複数の振動子から出力させる振動の強度を調整する、
ユーザインターフェース装置。
a plurality of speakers positioned around a reference point where the user is located;
a plurality of vibrators arranged in a plurality of directions when viewed from the reference point, the plurality of vibrators being arranged in a manner capable of contacting the user's body surface positioned at the reference point;
a control unit that controls sound waves output from the plurality of speakers and controls vibrations of the plurality of transducers;
a propagation function acquisition unit that gives a user's body surface a sense of vibration with a varied frequency and acquires a propagation function that indicates frequency characteristics when the vibration propagates on the user's body surface;
with
The control unit
identifying a sound source direction of sound waves output from the plurality of speakers as seen from the reference point;
selecting a specific transducer corresponding to the direction of the sound source from among the plurality of transducers;
causing the specific transducer to output vibration based on the sound wave to be output when the sound wave is output ;
Adjusting the intensity of the vibration output from the plurality of oscillators using a filter of the inverse function of the propagation function;
User interface device.
前記制御部は、
前記音源方向を時間的に制御し、
前記音源方向の移動に応じて、前記特定振動子の選択を切り替え、
切り替えた前記特定振動子を振動させる、請求項1または2に記載のユーザインターフェース装置。
The control unit
temporally controlling the direction of the sound source;
switching the selection of the specific transducer according to the movement of the sound source direction;
3. The user interface device according to claim 1, wherein the switched specific vibrator is vibrated.
前記生体情報は、ユーザの体重であり、
前記制御部は、前記体重が重くなることに応じて、前記複数の振動子から出力させる振動の強度を高く調整する、請求項に記載のユーザインターフェース装置。
the biometric information is the weight of the user;
2. The user interface device according to claim 1 , wherein said control unit adjusts the intensity of vibrations output from said plurality of vibrators to be higher as said body weight increases.
前記基準点に配置されているシートをさらに備えており、
前記複数の振動子は、前記シートの座面および背面に配置されている、請求項1~の何れか1項に記載のユーザインターフェース装置。
further comprising a sheet positioned at the reference point;
The user interface device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the plurality of vibrators are arranged on the seating surface and the back surface of the seat.
前記複数の振動子は、ユーザが装着可能な被服に配置されている、請求項1~の何れか1項に記載のユーザインターフェース装置。 The user interface device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the plurality of vibrators are arranged on clothing wearable by the user.
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