WO2022009758A1 - Acoustic field generation device, acoustic field generation method, and acoustic field generation program - Google Patents
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Abstract
The present invention provides an acoustic field generation device comprising: an ultrasonic oscillation element array in which ultrasonic oscillation elements that emit ultrasonic waves are arranged; and a control unit which controls the ultrasonic oscillation element array, wherein the control unit generates a first pressure field with the ultrasonic waves in a first region within a space, and generates a second pressure field with the ultrasonic waves which is in a second region different from the first region within the space and which is different in strength from the first pressure field.
Description
本発明は、音場生成装置、音場生成方法、および音場生成プログラムに関する。
The present invention relates to a sound field generator, a sound field generation method, and a sound field generation program.
トランスデューサーアレイから音響場を生成し、知覚可能フィードバックを生成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１ 特表２０１８－５０７４８５号 A method of generating an acoustic field from a transducer array to generate perceptible feedback is known (for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 Special Table 2018-507485
特許文献１ 特表２０１８－５０７４８５号 A method of generating an acoustic field from a transducer array to generate perceptible feedback is known (for example, Patent Document 1).
音場生成装置は、超音波を発振する超音波発振素子が配列された超音波発振素子アレイを備えてよい。
音場生成装置は、超音波発振素子アレイを制御する制御部を備えてよい。
制御部は、空間内の第１領域に超音波による第１の圧力場を生成し、空間内の第１領域とは異なる第２領域に第１の圧力場と異なる強度の超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成してよい。
第１領域と第２領域は隣接し、隣接する第１領域と第２領域との圧力場の強度差は、予め設定された値よりも大きくてよい。
第１の圧力場の強度は、第１領域内で連続的に変化してよい。
制御部は、時空間変調とは異なる第１の変調で制御した超音波により第１の圧力場を生成し、第１の変調と異なる第２の変調で制御した超音波により第２の圧力場を生成してよい。
第１の変調と第２の変調とは変調方式が異なってよい。
第１の圧力場と第２の圧力場とは同じ変調方式によって生成されてよい。
制御部は、超音波を振幅変調して第１の圧力場を生成してよい。
制御部は、無変調の超音波によって第１の圧力場を生成し、変調した超音波によって第２の圧力場を生成してよい。
制御部は、パルス状の超音波によって第２の圧力場を生成してよい。
制御部は、パルス状の超音波の焦点位置を、パルス時間内に第２領域内の複数個所間で往復運動させてよい。
音場生成装置は、物体の位置を検知する検知部をさらに備えてよい。
制御部は、物体の位置により、第１の圧力場を生成する制御から第２の圧力場を生成する制御へ切り替えてよい。
制御部は、物体の位置により、第１の圧力場の強度を変更してよい。
制御部は、第２の圧力場を生成する物体の位置において、第１の圧力場の強度が最大となってよい。
制御部は、物体の位置にかかわらず、第１の圧力場と第２の圧力場の少なくとも一方を生成してよい。
超音波発振素子アレイは、互いに異なる平面上に複数配置されてよい。
音場生成装置は、空間内に映像を表示する映像表示装置をさらに備えてよい。
制御部は、映像表示装置により表示された映像の位置に第１の圧力場と第２の圧力場の少なくとも一方を重畳して生成してよい。
音場生成方法は、超音波を発振する超音波発振素子が配列された超音波発振素子アレイの振動を制御する制御段階を備えてよい。
制御段階において、空間内の第１領域に超音波による第１の圧力場を生成し、空間内の第１領域とは異なる第２領域に第１の圧力場と異なる強度の超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成してよい。
音場生成プログラムは、コンピュータに、超音波を発振する超音波発振素子が配列された超音波発振素子アレイの振動を制御する制御段階を実行させることにより、超音波による圧力場を提示する音場生成プログラムであって、
制御段階において、空間内の第１領域に超音波による第１の圧力場を生成し、空間内の第１領域とは異なる第２領域に第１の圧力場と異なる強度の超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成してよい。 The sound field generator may include an ultrasonic oscillating element array in which ultrasonic oscillating elements that oscillate ultrasonic waves are arranged.
The sound field generator may include a control unit that controls the ultrasonic oscillating element array.
The control unit generates a first pressure field by sound waves in the first region in the space, and in a second region different from the first region in the space, a spatiotemporal space of ultrasonic waves having a different intensity from the first pressure field. A second pressure field due to modulation may be generated.
The first region and the second region are adjacent to each other, and the strength difference of the pressure field between the adjacent first region and the second region may be larger than the preset value.
The strength of the first pressure field may change continuously within the first region.
The control unit generates the first pressure field by the ultrasonic wave controlled by the first modulation different from the spatiotemporal modulation, and the second pressure field by the ultrasonic wave controlled by the second modulation different from the first modulation. May be generated.
The modulation method may be different between the first modulation and the second modulation.
The first pressure field and the second pressure field may be generated by the same modulation method.
The control unit may amplitude-modulate the ultrasonic waves to generate a first pressure field.
The control unit may generate a first pressure field by unmodulated ultrasonic waves and a second pressure field by modulated ultrasonic waves.
The control unit may generate a second pressure field by pulsed ultrasonic waves.
The control unit may reciprocate the focal position of the pulsed ultrasonic wave between a plurality of locations in the second region within the pulse time.
The sound field generator may further include a detector that detects the position of the object.
The control unit may switch from the control for generating the first pressure field to the control for generating the second pressure field depending on the position of the object.
The control unit may change the strength of the first pressure field depending on the position of the object.
The control unit may maximize the strength of the first pressure field at the position of the object that creates the second pressure field.
The control unit may generate at least one of a first pressure field and a second pressure field regardless of the position of the object.
A plurality of ultrasonic oscillator array may be arranged on different planes.
The sound field generator may further include a video display device that displays video in space.
The control unit may generate by superimposing at least one of the first pressure field and the second pressure field on the position of the image displayed by the image display device.
The sound field generation method may include a control step for controlling the vibration of an ultrasonic oscillating element array in which ultrasonic oscillating elements oscillating ultrasonic waves are arranged.
In the control stage, a first pressure field by sound waves is generated in the first region in space, and a spatiotemporal space of ultrasonic waves having a different intensity from the first pressure field in a second region different from the first region in space. A second pressure field due to modulation may be generated.
The sound field generation program presents a pressure field by ultrasonic waves by causing a computer to execute a control step of controlling the vibration of an ultrasonic oscillating element array in which ultrasonic oscillating elements oscillating ultrasonic waves are arranged. It ’s a generator,
In the control stage, a first pressure field by sound waves is generated in the first region in space, and a spatiotemporal space of ultrasonic waves having a different intensity from the first pressure field in a second region different from the first region in space. A second pressure field due to modulation may be generated.
音場生成装置は、超音波発振素子アレイを制御する制御部を備えてよい。
制御部は、空間内の第１領域に超音波による第１の圧力場を生成し、空間内の第１領域とは異なる第２領域に第１の圧力場と異なる強度の超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成してよい。
第１領域と第２領域は隣接し、隣接する第１領域と第２領域との圧力場の強度差は、予め設定された値よりも大きくてよい。
第１の圧力場の強度は、第１領域内で連続的に変化してよい。
制御部は、時空間変調とは異なる第１の変調で制御した超音波により第１の圧力場を生成し、第１の変調と異なる第２の変調で制御した超音波により第２の圧力場を生成してよい。
第１の変調と第２の変調とは変調方式が異なってよい。
第１の圧力場と第２の圧力場とは同じ変調方式によって生成されてよい。
制御部は、超音波を振幅変調して第１の圧力場を生成してよい。
制御部は、無変調の超音波によって第１の圧力場を生成し、変調した超音波によって第２の圧力場を生成してよい。
制御部は、パルス状の超音波によって第２の圧力場を生成してよい。
制御部は、パルス状の超音波の焦点位置を、パルス時間内に第２領域内の複数個所間で往復運動させてよい。
音場生成装置は、物体の位置を検知する検知部をさらに備えてよい。
制御部は、物体の位置により、第１の圧力場を生成する制御から第２の圧力場を生成する制御へ切り替えてよい。
制御部は、物体の位置により、第１の圧力場の強度を変更してよい。
制御部は、第２の圧力場を生成する物体の位置において、第１の圧力場の強度が最大となってよい。
制御部は、物体の位置にかかわらず、第１の圧力場と第２の圧力場の少なくとも一方を生成してよい。
超音波発振素子アレイは、互いに異なる平面上に複数配置されてよい。
音場生成装置は、空間内に映像を表示する映像表示装置をさらに備えてよい。
制御部は、映像表示装置により表示された映像の位置に第１の圧力場と第２の圧力場の少なくとも一方を重畳して生成してよい。
音場生成方法は、超音波を発振する超音波発振素子が配列された超音波発振素子アレイの振動を制御する制御段階を備えてよい。
制御段階において、空間内の第１領域に超音波による第１の圧力場を生成し、空間内の第１領域とは異なる第２領域に第１の圧力場と異なる強度の超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成してよい。
音場生成プログラムは、コンピュータに、超音波を発振する超音波発振素子が配列された超音波発振素子アレイの振動を制御する制御段階を実行させることにより、超音波による圧力場を提示する音場生成プログラムであって、
制御段階において、空間内の第１領域に超音波による第１の圧力場を生成し、空間内の第１領域とは異なる第２領域に第１の圧力場と異なる強度の超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成してよい。 The sound field generator may include an ultrasonic oscillating element array in which ultrasonic oscillating elements that oscillate ultrasonic waves are arranged.
The sound field generator may include a control unit that controls the ultrasonic oscillating element array.
The control unit generates a first pressure field by sound waves in the first region in the space, and in a second region different from the first region in the space, a spatiotemporal space of ultrasonic waves having a different intensity from the first pressure field. A second pressure field due to modulation may be generated.
The first region and the second region are adjacent to each other, and the strength difference of the pressure field between the adjacent first region and the second region may be larger than the preset value.
The strength of the first pressure field may change continuously within the first region.
The control unit generates the first pressure field by the ultrasonic wave controlled by the first modulation different from the spatiotemporal modulation, and the second pressure field by the ultrasonic wave controlled by the second modulation different from the first modulation. May be generated.
The modulation method may be different between the first modulation and the second modulation.
The first pressure field and the second pressure field may be generated by the same modulation method.
The control unit may amplitude-modulate the ultrasonic waves to generate a first pressure field.
The control unit may generate a first pressure field by unmodulated ultrasonic waves and a second pressure field by modulated ultrasonic waves.
The control unit may generate a second pressure field by pulsed ultrasonic waves.
The control unit may reciprocate the focal position of the pulsed ultrasonic wave between a plurality of locations in the second region within the pulse time.
The sound field generator may further include a detector that detects the position of the object.
The control unit may switch from the control for generating the first pressure field to the control for generating the second pressure field depending on the position of the object.
The control unit may change the strength of the first pressure field depending on the position of the object.
The control unit may maximize the strength of the first pressure field at the position of the object that creates the second pressure field.
The control unit may generate at least one of a first pressure field and a second pressure field regardless of the position of the object.
A plurality of ultrasonic oscillator array may be arranged on different planes.
The sound field generator may further include a video display device that displays video in space.
The control unit may generate by superimposing at least one of the first pressure field and the second pressure field on the position of the image displayed by the image display device.
The sound field generation method may include a control step for controlling the vibration of an ultrasonic oscillating element array in which ultrasonic oscillating elements oscillating ultrasonic waves are arranged.
In the control stage, a first pressure field by sound waves is generated in the first region in space, and a spatiotemporal space of ultrasonic waves having a different intensity from the first pressure field in a second region different from the first region in space. A second pressure field due to modulation may be generated.
The sound field generation program presents a pressure field by ultrasonic waves by causing a computer to execute a control step of controlling the vibration of an ultrasonic oscillating element array in which ultrasonic oscillating elements oscillating ultrasonic waves are arranged. It ’s a generator,
In the control stage, a first pressure field by sound waves is generated in the first region in space, and a spatiotemporal space of ultrasonic waves having a different intensity from the first pressure field in a second region different from the first region in space. A second pressure field due to modulation may be generated.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
The outline of the above invention does not list all the necessary features of the present invention. A subcombination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る音場生成装置１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、音場生成装置１００は、複数の超音波発振素子アレイ１０と、制御部２０と、検知部３０と、映像表示装置４０と、を有する。音場生成装置１００は、複数の超音波発振素子アレイ１０を制御することにより超音波による圧力場（音響放射圧による圧力分布であり、音圧の分布、すなわち音場に対応する）を生成し、複数の超音波発振素子アレイ１０により囲まれた空間内に、人間の皮膚に仮想的な押し込み型のボタンの触覚刺激を提示する。なお、説明の便宜上、人間の皮膚に提示される仮想的な押し込み型のボタンの触覚刺激を仮想ボタン５０と称し、図中でボタンの形状で示す。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a soundfield generation device 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the sound field generation device 100 includes a plurality of ultrasonic oscillation element arrays 10, a control unit 20, a detection unit 30, and an image display device 40. The sound field generation device 100 generates a pressure field by ultrasonic waves (a pressure distribution by acoustic radiation pressure, that is, a sound pressure distribution, that is, corresponding to a sound field) by controlling a plurality of ultrasonic oscillation element arrays 10. In a space surrounded by a plurality of ultrasonic oscillating element arrays 10, a virtual push-type button tactile stimulus is presented to human skin. For convenience of explanation, the tactile stimulus of a virtual push-type button presented on human skin is referred to as a virtual button 50, and is shown in the form of a button in the figure.
図１は、第１の実施形態に係る音場生成装置１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、音場生成装置１００は、複数の超音波発振素子アレイ１０と、制御部２０と、検知部３０と、映像表示装置４０と、を有する。音場生成装置１００は、複数の超音波発振素子アレイ１０を制御することにより超音波による圧力場（音響放射圧による圧力分布であり、音圧の分布、すなわち音場に対応する）を生成し、複数の超音波発振素子アレイ１０により囲まれた空間内に、人間の皮膚に仮想的な押し込み型のボタンの触覚刺激を提示する。なお、説明の便宜上、人間の皮膚に提示される仮想的な押し込み型のボタンの触覚刺激を仮想ボタン５０と称し、図中でボタンの形状で示す。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a sound
図２は、超音波発振素子アレイ１０の構成の一例を示す図である。超音波発振素子アレイ１０は、超音波を発振する超音波発振素子１１を複数個二次元的に配列して、支持体１２で支持したものである。図２に示すように、超音波発振素子アレイ１０の一例は、超音波発振素子１１を直交する２方向に均一に配列した構成を有する。本実施形態において超音波発振素子アレイ１０は、１９２ｍｍの幅を有する正方形の形状である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the ultrasonic oscillating element array 10. The ultrasonic oscillating element array 10 is a structure in which a plurality of ultrasonic oscillating elements 11 that oscillate ultrasonic waves are two-dimensionally arranged and supported by a support 12. As shown in FIG. 2, an example of the ultrasonic oscillating element array 10 has a configuration in which the ultrasonic oscillating elements 11 are uniformly arranged in two orthogonal directions. In the present embodiment, the ultrasonic oscillator array 10 has a square shape having a width of 192 mm.
超音波発振素子１１は、圧電素子、及び、所定の周波数で共振するように設定された共振器から成る。圧電素子に位相制御信号が入力されることで、圧電素子が振動し、共振器から超音波が発振する。なお、図２に示す超音波発振素子アレイ１０は、超音波発振素子１１を直交する２方向に矩形状に配列したものであるが、これに限定はされない。例えば、超音波発振素子アレイ１０は、複数の超音波発振素子１１が円を形成するように二次元的に配列したものでもよい。
The ultrasonic oscillating element 11 includes a piezoelectric element and a resonator set to resonate at a predetermined frequency. When the phase control signal is input to the piezoelectric element, the piezoelectric element vibrates and ultrasonic waves oscillate from the resonator. The ultrasonic oscillating element array 10 shown in FIG. 2 is an array of ultrasonic oscillating elements 11 arranged in a rectangular shape in two directions orthogonal to each other, but is not limited thereto. For example, the ultrasonic oscillating element array 10 may be two-dimensionally arranged so that a plurality of ultrasonic oscillating elements 11 form a circle.
図１に戻り、本実施形態において６個の超音波発振素子アレイ１０が異なる平面上に互いに対向するように配置され、６個の超音波発振素子アレイ１０が取り囲む空間の概ね中央部分に仮想ボタン５０を生成する。互いに対向する超音波発振素子アレイ１０同士の距離は、４００ｍｍである。なお、超音波発振素子アレイ１０の配置、形状、および個数は上記例に限定されない。
Returning to FIG. 1, in the present embodiment, the six ultrasonic oscillating element arrays 10 are arranged so as to face each other on different planes, and a virtual button is located in a substantially central portion of the space surrounded by the six ultrasonic oscillating element arrays 10. Generate 50. The distance between the ultrasonic oscillating element arrays 10 facing each other is 400 mm. The arrangement, shape, and number of the ultrasonic oscillating element arrays 10 are not limited to the above example.
超音波発振素子アレイ１０を構成する複数の超音波発振素子１１のそれぞれは、制御部２０によって駆動制御される。複数の超音波発振素子１１のそれぞれから超音波が発振されるが、超音波は山と谷とを有するので、各超音波発振素子１１から出力された超音波は互いに強めあったり、弱めあったりする。制御部２０が、各超音波発振素子１１の発振タイミングを制御することにより、超音波が互いに強めあう位置や、互いに弱めあう位置を調整し、触覚刺激を提示したい位置に複数の超音波発振素子１１から発せられる超音波による圧力が最大になる焦点を形成する。
Each of the plurality of ultrasonic oscillating elements 11 constituting the ultrasonic oscillating element array 10 is driven and controlled by the control unit 20. Ultrasonic waves are oscillated from each of the plurality of ultrasonic oscillating elements 11, but since the ultrasonic waves have peaks and valleys, the ultrasonic waves output from each ultrasonic oscillating element 11 may strengthen or weaken each other. do. By controlling the oscillation timing of each ultrasonic oscillating element 11, the control unit 20 adjusts the position where the ultrasonic waves strengthen each other and the position where the ultrasonic waves weaken each other, and a plurality of ultrasonic oscillating elements at the position where the tactile stimulus is to be presented. It forms a focal point where the pressure from the ultrasonic waves emitted from 11 is maximized.
制御部２０は、複数の超音波発振素子アレイ１０を制御することにより超音波を発生させ、複数の超音波発振素子アレイ１０により囲まれた空間内に超音波による圧力場を生成する制御を行う。制御部２０は、複数の超音波発振素子１１の発振タイミングが決定された位相制御信号を、複数の超音波発振素子１１のそれぞれに入力する。
The control unit 20 controls to generate ultrasonic waves by controlling a plurality of ultrasonic oscillating element arrays 10 and to generate a pressure field by ultrasonic waves in a space surrounded by the plurality of ultrasonic oscillating element arrays 10. .. The control unit 20 inputs a phase control signal in which the oscillation timing of the plurality of ultrasonic oscillating elements 11 is determined to each of the plurality of ultrasonic oscillating elements 11.
検知部３０は、人間の皮膚の位置を検出する素子であり、例えば、ＣＣＤカメラなどの撮像装置が用いられている。第１の実施形態において、検知部３０は人間の指先の位置を検知するものとする。検知部３０は、例えば、６つの超音波発振素子アレイ１０のうち、１つの超音波発振素子アレイ１０に隣接するように配置されて、空間内を移動する指先の画像を撮影する。検知部３０にて撮影された指先の画像が、制御部２０によって解析されて、空間内における指先の３次元位置が検知される。検知部３０は、赤外線のＴｏＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）を用いたデプスセンサであってもよい。
The detection unit 30 is an element that detects the position of human skin, and for example, an image pickup device such as a CCD camera is used. In the first embodiment, the detection unit 30 shall detect the position of a human fingertip. The detection unit 30 is arranged so as to be adjacent to one of the six ultrasonic oscillating element arrays 10 among the six ultrasonic oscillating element arrays 10, and captures an image of a fingertip moving in space. The image of the fingertip taken by the detection unit 30 is analyzed by the control unit 20, and the three-dimensional position of the fingertip in the space is detected. The detection unit 30 may be a depth sensor using an infrared ToF (TimeOfFlight).
映像表示装置４０は、複数の超音波発振素子アレイ１０により囲まれた空間内に空中映像を表示する、いわゆる３次元映像表示器である。図３は、映像表示装置４０の概略構成を示す図である。映像表示装置４０は、例えば、画像出力部４１、ハーフミラー４２および凹面鏡４３を備える。映像表示装置４０は、画像出力部４１から出射した光を、ハーフミラー４２で反射し、凹面鏡４３により空間内に結像する。映像表示装置４０は、図１及び図３に示すように仮想ボタン５０の位置にボタンの像を結像させる。
The image display device 40 is a so-called three-dimensional image display device that displays an aerial image in a space surrounded by a plurality of ultrasonic oscillation element arrays 10. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the video display device 40. The image display device 40 includes, for example, an image output unit 41, a half mirror 42, and a concave mirror 43. The image display device 40 reflects the light emitted from the image output unit 41 by the half mirror 42, and forms an image in space by the concave mirror 43. The image display device 40 forms an image of the button at the position of the virtual button 50 as shown in FIGS. 1 and 3.
図４は、人間の皮膚内の触覚受容器の概略構成を示す断面図である。図４に示すように、人間の皮膚は、表層から内側に向かって、表皮、真皮、皮下組織がある。触覚受容器として、真皮に位置するメルケル触盤とマイスナー小体、及び、皮下組織に位置するパチニ小体がある。これらの触覚受容器それぞれは、超音波の強度が変調する周波数に応じて、反応する量が異なる。メルケル触盤は、静的（すなわち無変調）な圧力場に対して反応する。マイスナー小体は、強度がおよそ２５Ｈｚで振動する動的な圧力場に対して最も大きく反応する。そして、パチニ小体は、強度がおよそ２００Ｈｚで振動する動的な圧力場に対して最も大きく反応する。本発明では、静的（すなわち無変調）な圧力場と、動的な（すなわち上述の振動知覚域で変調した）圧力場が用いられる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of tactile receptors in human skin. As shown in FIG. 4, human skin has an epidermis, a dermis, and a subcutaneous tissue from the surface layer to the inside. Tactile receptors include the Mercel corpuscle and Meissner corpuscle located in the dermis, and the Pacinian corpuscle located in the hypodermis. Each of these tactile receptors responds differently depending on the frequency at which the intensity of the ultrasonic waves is modulated. The Mercel tactile board reacts to a static (ie, unmodulated) pressure field. The Meissner corpuscle responds most to a dynamic pressure field that oscillates at an intensity of approximately 25 Hz. And the Pacinian corpuscle reacts most to a dynamic pressure field where the intensity oscillates at about 200 Hz. In the present invention, a static (that is, unmodulated) pressure field and a dynamic (that is, modulated in the vibration perception region described above) pressure field are used.
第１の実施形態では、押し込み型のボタンやスイッチの押し込みが一定量なされたときに指先に感じる触覚刺激（クリック感ともいう）を再現するために、超音波による圧力場を指先の位置に応じて静的な圧力場から動的な圧力場に切り替え、２つの段階の触覚刺激を提示する。図５は、圧力場が人間の指先に提示する触覚刺激の２つの段階の一例を示す。第１段階は、無変調な超音波による圧力場により指先が感知する程度の触覚刺激を提示する段階であり、第２段階は、変調された超音波による圧力場により指先に振動の触覚刺激を提示する段階である。なお、図５に示すように、第１段階では指先が下方向に移動するに従い無変調な超音波の圧力が高まってボタンを押し込んでいるような触覚刺激を人間の指先に提示する。
In the first embodiment, in order to reproduce the tactile stimulus (also referred to as a click feeling) felt on the fingertip when a push-type button or switch is pressed by a certain amount, an ultrasonic pressure field is applied according to the position of the fingertip. It switches from a static pressure field to a dynamic pressure field and presents two stages of tactile stimuli. FIG. 5 shows an example of two stages of tactile stimulation presented by a pressure field to a human fingertip. The first step is to present the tactile stimulus to the extent that the fingertip senses by the pressure field by unmodulated ultrasonic wave, and the second step is the step to present the tactile stimulus of vibration to the fingertip by the pressure field by the modulated ultrasonic wave. It is the stage to present. As shown in FIG. 5, in the first stage, as the fingertip moves downward, the pressure of the unmodulated ultrasonic wave increases, and a tactile stimulus as if the button is pressed is presented to the human fingertip.
図６は、第１領域および第２領域の圧力場の概略を示す図である。第１段階において提示する圧力場は無変調な超音波により第１領域Ｂに生成され、仮想ボタン５０の存在を感知できる。また、この無変調の圧力場はその中心に近いほど強度が大きいので、仮想ボタン５０を押し込んでいく触覚刺激を与えるための静的で弱い触覚刺激を指先に提示する。無変調な超音波による圧力場は、主にメルケル触盤によって知覚可能である。本実施形態では、４０ｋＨｚの超音波を用いて圧力場を生成する。これによって可聴音は発生しない。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of the pressure fields in the first region and the second region. The pressure field presented in the first stage is generated in the first region B by unmodulated ultrasonic waves, and the presence of the virtual button 50 can be sensed. Further, since the intensity of this unmodulated pressure field is larger as it is closer to the center, a static and weak tactile stimulus for pressing the virtual button 50 is presented to the fingertip. The pressure field due to unmodulated ultrasonic waves is mainly perceptible by the Mercel touch panel. In this embodiment, a pressure field is generated using ultrasonic waves of 40 kHz. As a result, no audible sound is generated.
無変調な超音波による第１領域Ｂの圧力場は複数の超音波発振素子アレイ１０により囲まれた空間内の部分領域Ｂ１～Ｂ３に予め生成されている。無変調な超音波による圧力場は、指先の位置によらずに予め生成されている。図６に示すように、無変調な超音波による圧力場の強度は、空間内における部分領域Ｂ１～Ｂ３によって異なっている。図６においてハッチングが最も濃い第３部分領域Ｂ３は、圧力場の強度が最も強い領域であり、ハッチングの濃さが中程度である第２部分領域Ｂ２は、圧力場の強度が中程度である領域であり、ハッチングが最も薄い第１部分領域Ｂ１は、圧力場の強度が最も弱い領域である。なお、無変調な超音波による第１領域Ｂの圧力場の強度は連続的に変化しているが、図６では説明の都合上模式的に３段階で描いている。また、第３部分領域Ｂ３の圧力場の強度と第２部分領域Ｂ２の圧力場の強度との差は、指先で明確に強度差を知覚できるように所定値以上となっている。
The pressure field of the first region B due to the unmodulated ultrasonic waves is generated in advance in the partial regions B1 to B3 in the space surrounded by the plurality of ultrasonic oscillating element arrays 10. The pressure field due to unmodulated ultrasonic waves is pre-generated regardless of the position of the fingertip. As shown in FIG. 6, the intensity of the pressure field due to the unmodulated ultrasonic wave differs depending on the partial regions B1 to B3 in the space. In FIG. 6, the third partial region B3 where the hatching is the strongest is the region where the pressure field strength is the strongest, and the second partial region B2 where the hatching density is medium is the region where the pressure field strength is medium. The first partial region B1, which is a region and has the thinnest hatching, is a region where the strength of the pressure field is the weakest. Although the intensity of the pressure field in the first region B due to the unmodulated ultrasonic waves changes continuously, it is schematically drawn in three stages in FIG. 6 for convenience of explanation. Further, the difference between the strength of the pressure field in the third partial region B3 and the strength of the pressure field in the second partial region B2 is equal to or higher than a predetermined value so that the strength difference can be clearly perceived by the fingertips.
したがって、指先が位置Ａ１に移動したときには第１部分領域Ｂ１に形成された圧力を受けるため弱い触覚刺激を感じる。同様に、指先が位置Ａ２に移動したときには第２部分領域Ｂ２に形成された圧力を受けるため中程度の触覚刺激を感じ、指先が位置Ａ３に移動したときには第３部分領域Ｂ３に形成された圧力を受けるため強い触覚刺激を感じる。
Therefore, when the fingertip moves to the position A1, the pressure formed in the first partial region B1 is received, so that a weak tactile stimulus is felt. Similarly, when the fingertip moves to position A2, the pressure formed in the second partial region B2 is received, so that a moderate tactile stimulus is felt, and when the fingertip moves to the position A3, the pressure formed in the third partial region B3 is felt. I feel a strong tactile stimulus to receive.
このように、指先が下方向に移動するにつれて提示する触覚刺激が強くなるため、ボタンを押下するかのような触覚刺激を指先に与えることができる。以上により、指先に第１段階の無変調な超音波による圧力場を提示する。検知部３０により、指先が位置Ａ３に移動したことを検知すると、制御部は第１段階の無変調の圧力場から、第２段階の変調された圧力場へと切り替える制御を行う。本実施形態における変調された圧力場は、ＬＭ（ｌａｔｅｒａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調された超音波による圧力場である。
In this way, the tactile stimulus presented becomes stronger as the fingertip moves downward, so that the tactile stimulus as if the button is pressed can be given to the fingertip. From the above, the pressure field by the first stage unmodulated ultrasonic wave is presented to the fingertip. When the detection unit 30 detects that the fingertip has moved to the position A3, the control unit controls to switch from the unmodulated pressure field of the first stage to the modulated pressure field of the second stage. The modulated pressure field in the present embodiment is an LM (lateral modulation) modulated ultrasonic pressure field.
第２段階の圧力場は変調された超音波により図６に示す第２領域Ｃに生成され、ボタンを最終位置まで押下したときのクリック感を想起させる振動触覚刺激を指先に対して提示する。変調された超音波による圧力場は、第１段階の無変調の圧力場と比較して強度が強い圧力場である。第２段階の変調された超音波による圧力場によって提示される触覚刺激は、主にパチニ小体によって知覚可能である。なお、第２領域Ｃは第１領域Ｂと部分的に重なるが、領域全体としては互いに異なっている。
The pressure field of the second stage is generated in the second region C shown in FIG. 6 by the modulated ultrasonic wave, and presents a vibrating tactile stimulus reminiscent of the click feeling when the button is pressed to the final position to the fingertip. The pressure field due to the modulated ultrasonic wave is a pressure field having a higher intensity than the unmodulated pressure field of the first stage. The tactile stimuli presented by the second stage modulated ultrasonic pressure field are predominantly perceptible by the Pacinian corpuscle. The second region C partially overlaps with the first region B, but the regions as a whole are different from each other.
図７は、第２領域Ｃの圧力場を生成する超音波のＬＭ変調についての説明図である。ＬＭ変調とは、パルス状の超音波の焦点位置を、パルス時間内に複数個所間で水平方向に往復運動させる時空間変調である。なお、時空間変調による複数個所間の往復運動は水平方向に限らず、仮想ボタンの操作方向に応じて必要な、三次元空間の如何なる方向であっても良い。図７に示すように、本実施形態において、超音波音圧の焦点位置を焦点面内の二つのポイントＰ１およびＰ２間で横方向（指の腹に沿った方向）に往復運動させる。往復運動の振幅Ｌは９ｍｍとし、往復運動の周波数は２５０Ｈｚとする。ＬＭ変調された超音波による触覚刺激の提示時間は４０ｍｓとする。触覚刺激の提示時間が長いと「ブルブル」とした触覚刺激となり、短いと「カチッ」とした触覚刺激になる。なお、往復運動の振幅、周波数および触覚刺激の提示時間は上記例に限定されない。また、３つ以上のポイント間で焦点を移動させてもよい。
FIG. 7 is an explanatory diagram of LM modulation of ultrasonic waves that generate a pressure field in the second region C. LM modulation is a spatiotemporal modulation in which the focal position of a pulsed ultrasonic wave is reciprocated horizontally between a plurality of locations within a pulse time. The reciprocating motion between a plurality of locations due to spatiotemporal modulation is not limited to the horizontal direction, and may be any direction in the three-dimensional space required according to the operation direction of the virtual button. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the focal position of the ultrasonic sound pressure is reciprocated laterally (direction along the pad of the finger) between two points P1 and P2 in the focal plane. The amplitude L of the reciprocating motion is 9 mm, and the frequency of the reciprocating motion is 250 Hz. The presentation time of the tactile stimulus by the LM-modulated ultrasonic wave is 40 ms. If the presentation time of the tactile stimulus is long, the tactile stimulus becomes "bluble", and if it is short, the tactile stimulus becomes "click". The amplitude, frequency and presentation time of the tactile stimulus of the reciprocating motion are not limited to the above examples. Also, the focus may be moved between three or more points.
図８は、第１段階から第２段階の変調された圧力場に切り替えるタイミングを示す図である。図８（ａ）は、無変調の圧力場の強度を示す。ここで、人間の指先が一定の速度で空間内を下降しているものとする。図８（ａ）に示すように、時間の経過とともに、無変調の圧力場の強度が強くなっており、特定の位置を経過すると圧力場の強度が弱くなる。圧力場の強度が最も強くなる位置は、図６における第３部分領域Ｂ３の中心位置である。無変調の圧力場の強度が最も強くなったタイミングにおいて、図８（ｂ）に示すＬＭ変調された圧力場に切り替える。
FIG. 8 is a diagram showing the timing of switching from the first stage to the second stage modulated pressure field. FIG. 8 (a) shows the intensity of the unmodulated pressure field. Here, it is assumed that a human fingertip is descending in space at a constant speed. As shown in FIG. 8A, the strength of the unmodulated pressure field becomes stronger with the passage of time, and the strength of the pressure field becomes weaker after a lapse of a specific position. The position where the strength of the pressure field is the strongest is the central position of the third partial region B3 in FIG. At the timing when the intensity of the unmodulated pressure field becomes the strongest, the pressure field is switched to the LM-modulated pressure field shown in FIG. 8 (b).
図９は、ＬＭ変調のタイミングチャートである。本実施形態において、超音波を周波数が２５Ｈｚのパルス波として出力する。１パルス（４０ｍｓ）内において、超音波音圧の焦点位置は、指先の腹の二つのポイントＰ１，Ｐ２間で５往復する。なお、超音波の振動周波数は、４０ｋＨｚとする。
FIG. 9 is a timing chart of LM modulation. In this embodiment, ultrasonic waves are output as pulse waves having a frequency of 25 Hz. Within one pulse (40 ms), the focal position of the ultrasonic sound pressure reciprocates 5 times between the two points P1 and P2 on the pad of the fingertip. The vibration frequency of the ultrasonic wave is 40 kHz.
制御部２０は、映像表示装置４０が生成した空中映像に、第１段階の無変調の超音波による圧力場と第２段階の変調された超音波による圧力場の少なくとも一方が重畳するように制御する。なお、制御部２０は、映像表示装置４０が生成した空中映像の一部の領域に、第１段階の無変調の圧力場と第２段階の変調された圧力場の少なくとも一つが重畳するように制御してもよい。
The control unit 20 controls so that at least one of the pressure field by the unmodulated ultrasonic wave of the first stage and the pressure field by the modulated ultrasonic wave of the second stage is superimposed on the aerial image generated by the image display device 40. do. The control unit 20 superimposes at least one of the unmodulated pressure field of the first stage and the modulated pressure field of the second stage on a part of the aerial image generated by the image display device 40. You may control it.
第１の実施形態に係る音場生成装置１００によれば、無変調の圧力場と、変調された圧力場とを動的に切り替え、空間内の異なる領域に２段階の異なる触覚刺激を提示する。これは、第１段階と、第２段階とで、異なる空間領域に変調方式が異なる圧力場を生成している一例になっている。さらに、第１段階と、第２段階とで、異なる空間領域に強度が異なる圧力場を生成している一例でもある。これにより、超音波音圧が人間の指先に与える触覚刺激の違いを作り出すことができ、仮想的なボタンの位置を認識させ、当該ボタンを押し込んだクリック感を再現することができる。
According to the sound field generator 100 according to the first embodiment, the unmodulated pressure field and the modulated pressure field are dynamically switched, and two stages of different tactile stimuli are presented in different regions in the space. .. This is an example of generating pressure fields with different modulation methods in different spatial regions in the first stage and the second stage. Further, it is also an example of generating pressure fields having different intensities in different spatial regions in the first stage and the second stage. As a result, it is possible to create a difference in the tactile stimulus given to the human fingertip by the ultrasonic sound pressure, recognize the position of a virtual button, and reproduce the click feeling when the button is pressed.
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、クリック感を再現する触覚刺激を提示するために第１段階を無変調の圧力場とし、第２段階をＬＭ変調された圧力場とした。これに対して、第２の実施形態では、第１段階をＡＭ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調された圧力場とし、第２段階をＬＭ変調された圧力場とする。ＡＭ変調は、超音波の振幅変調である。変調する振幅は数Ｈｚ～２００Ｈｚとする。ＬＭ変調は第１の実施形態において説明したものと同じである。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, the first stage is an unmodulated pressure field and the second stage is an LM-modulated pressure field in order to present a tactile stimulus that reproduces a click feeling. On the other hand, in the second embodiment, the first stage is an AM (amplitude modulation) -modulated pressure field, and the second stage is an LM-modulated pressure field. AM modulation is ultrasonic amplitude modulation. The amplitude to be modulated is several Hz to 200 Hz. The LM modulation is the same as described in the first embodiment.
上記第１の実施形態では、クリック感を再現する触覚刺激を提示するために第１段階を無変調の圧力場とし、第２段階をＬＭ変調された圧力場とした。これに対して、第２の実施形態では、第１段階をＡＭ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調された圧力場とし、第２段階をＬＭ変調された圧力場とする。ＡＭ変調は、超音波の振幅変調である。変調する振幅は数Ｈｚ～２００Ｈｚとする。ＬＭ変調は第１の実施形態において説明したものと同じである。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, the first stage is an unmodulated pressure field and the second stage is an LM-modulated pressure field in order to present a tactile stimulus that reproduces a click feeling. On the other hand, in the second embodiment, the first stage is an AM (amplitude modulation) -modulated pressure field, and the second stage is an LM-modulated pressure field. AM modulation is ultrasonic amplitude modulation. The amplitude to be modulated is several Hz to 200 Hz. The LM modulation is the same as described in the first embodiment.
図１０は、第２の実施形態に係る音場生成装置１０１概略構成を示す図である。図１０に示すように、音場生成装置１０１は、超音波発振素子アレイ１０と、制御部２０と、検知部３０と、映像表示装置４０と、を有する。第２の実施形態に係る音場生成装置１０１は、ひとつの超音波発振素子アレイ１０を用いて底面から６００ｍｍの位置に触覚刺激を提示する。図１０には、超音波発振素子アレイ１０から６００ｍｍの位置に仮想ボタン５１が示されている。なお、第２の実施形態において、検知部３０は人間の手の平の位置を検知するものとする。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the sound field generator 101 according to the second embodiment. As shown in FIG. 10, the sound field generation device 101 includes an ultrasonic oscillation element array 10, a control unit 20, a detection unit 30, and an image display device 40. The sound field generator 101 according to the second embodiment presents a tactile stimulus at a position 600 mm from the bottom surface by using one ultrasonic oscillating element array 10. In FIG. 10, a virtual button 51 is shown at a position 600 mm from the ultrasonic oscillator array 10. In the second embodiment, the detection unit 30 detects the position of the human palm.
図１０において、仮想ボタン５１の上部の第１領域Ｂ４に、第１段階においてＡＭ変調された超音波による圧力場を生成する。仮想ボタン５１の下部の第２領域Ｂ５に、第２段階においてＬＭ変調された超音波による圧力場を生成する。図１０に示すように、ＡＭ変調された超音波による圧力場を生成する第１領域Ｂ４は、ＬＭ変調された超音波による圧力場を生成する第２領域Ｂ５よりも位置が高い。本実施形態において、ＡＭ変調された超音波による圧力場を生成する領域の高さは例えば５０ｍｍとし、ＬＭ変調された超音波による圧力場を生成する領域の高さは例えば１００ｍｍとする。また、ＡＭ変調された超音波による圧力場の強度は、ＬＭ変調された超音波による圧力場の強度の概ね１０分の１の強度とする。
In FIG. 10, an AM-modulated ultrasonic pressure field is generated in the first region B4 above the virtual button 51 in the first stage. An LM-modulated ultrasonic pressure field is generated in the second region B5 below the virtual button 51 in the second stage. As shown in FIG. 10, the first region B4 that generates the pressure field by the AM-modulated ultrasonic wave is higher in position than the second region B5 that generates the pressure field by the LM-modulated ultrasonic wave. In the present embodiment, the height of the region for generating the pressure field by the AM-modulated ultrasonic wave is, for example, 50 mm, and the height of the region for generating the pressure field by the LM-modulated ultrasonic wave is, for example, 100 mm. Further, the strength of the pressure field due to the AM-modulated ultrasonic wave is approximately one tenth of the strength of the pressure field due to the LM-modulated ultrasonic wave.
図１１は、第２の実施形態における圧力場の制御の段階を示す図である。図１１に示すように、第２の実施形態では、探索と操作の２段階の触覚刺激を提示する。探索の段階は、人の手がボタンの位置を能動的に探索する段階であり、ＡＭ変調された超音波による圧力場による弱い触覚刺激を提示する。操作の段階は、人の手が仮想ボタンを押下し操作を完了させる段階であり、ＬＭ変調された超音波による圧力場による強い触覚刺激を提示する。
FIG. 11 is a diagram showing a stage of pressure field control in the second embodiment. As shown in FIG. 11, in the second embodiment, a two-step tactile stimulus of search and operation is presented. The search stage is the stage in which the human hand actively searches for the position of the button, and presents a weak tactile stimulus due to the pressure field of AM-modulated ultrasonic waves. The operation stage is a stage in which a human hand presses a virtual button to complete the operation, and presents a strong tactile stimulus by a pressure field by LM-modulated ultrasonic waves.
図１２は、ＡＭ変調された超音波による圧力場とＬＭ変調された超音波による圧力場の強度の比較を示す図である。図１２に示すように、ＡＭ変調された超音波による圧力場はＬＭ変調された圧力場と比べて音響放射圧の時間平均が２分の１程度の強度の触覚刺激であり、手の平に対して弱い触覚刺激を提示する。なお、音響放射圧は圧力場の強度の指標となるものである。
FIG. 12 is a diagram showing a comparison of the strengths of the pressure field due to AM-modulated ultrasonic waves and the pressure field due to LM-modulated ultrasonic waves. As shown in FIG. 12, the pressure field by the AM-modulated ultrasonic wave is a tactile stimulus with an intensity of about half the time average of the acoustic radiation pressure as compared with the LM-modulated pressure field. Presents a weak tactile stimulus. The acoustic radiation pressure is an index of the strength of the pressure field.
この二つの圧力場は、検知部３０が人の手の位置を検知することにより切り替える。検知部３０が第２領域Ｂ５に人の手が移動したことを検知したら、制御部２０はＡＭ変調された超音波による圧力場からＬＭ変調された超音波による圧力場へと切り替える。
The two pressure fields are switched by the detection unit 30 detecting the position of a human hand. When the detection unit 30 detects that the human hand has moved to the second region B5, the control unit 20 switches from the pressure field by the AM-modulated ultrasonic wave to the pressure field by the LM-modulated ultrasonic wave.
第２の実施形態に係る音場生成装置１０１によれば、ＡＭ変調された超音波による圧力場による触覚刺激と、ＬＭ変調された超音波による圧力場による触覚刺激とを空間内の異なる領域に提示する。異なる変調方式により変調されることで、人間に感じられる強度が異なる２段階の触覚刺激を空間内の異なる領域に提示することにより、人間の手の平に与える触覚刺激の違いを作り出すことができ、クリック感を再現することができる。
According to the sound field generator 101 according to the second embodiment, the tactile stimulus by the pressure field by the AM-modulated ultrasonic wave and the tactile stimulus by the pressure field by the LM-modulated ultrasonic wave are applied to different regions in the space. Present. By being modulated by different modulation methods, it is possible to create a difference in the tactile stimulus given to the human palm by presenting two stages of tactile stimuli with different intensities perceived by humans in different areas in space. The feeling can be reproduced.
［変形例１］
上記第１の実施形態では第１領域の圧力場を無変調の超音波による圧力場とし、第２領域の圧力場をＬＭ変調された超音波による圧力場とした。また、上記第２の実施形態では第１領域の圧力場をＡＭ変調された超音波による圧力場とし、第２領域の圧力場をＬＭ変調された超音波による圧力場とした。しかしながら、図１３に示すような他の組み合わせも可能である。 [Modification 1]
In the first embodiment, the pressure field in the first region is a pressure field by unmodulated ultrasonic waves, and the pressure field in the second region is a pressure field by LM-modulated ultrasonic waves. Further, in the second embodiment, the pressure field in the first region is a pressure field by AM-modulated ultrasonic waves, and the pressure field in the second region is a pressure field by LM-modulated ultrasonic waves. However, other combinations as shown in FIG. 13 are also possible.
上記第１の実施形態では第１領域の圧力場を無変調の超音波による圧力場とし、第２領域の圧力場をＬＭ変調された超音波による圧力場とした。また、上記第２の実施形態では第１領域の圧力場をＡＭ変調された超音波による圧力場とし、第２領域の圧力場をＬＭ変調された超音波による圧力場とした。しかしながら、図１３に示すような他の組み合わせも可能である。 [Modification 1]
In the first embodiment, the pressure field in the first region is a pressure field by unmodulated ultrasonic waves, and the pressure field in the second region is a pressure field by LM-modulated ultrasonic waves. Further, in the second embodiment, the pressure field in the first region is a pressure field by AM-modulated ultrasonic waves, and the pressure field in the second region is a pressure field by LM-modulated ultrasonic waves. However, other combinations as shown in FIG. 13 are also possible.
図１３において「無変調」は無変調の圧力場であり、「ＡＭ強」はＡＭ変調された超音波の出力を強くした圧力場であり、「ＬＭ強」はＬＭ変調された超音波の出力を強くした圧力場であり、「ＡＭ弱」はＡＭ変調された超音波の出力を弱くした圧力場であり、「ＬＭ弱」はＬＭ変調された超音波の出力を弱くした圧力場である。図１２において、好ましい組み合わせについて「〇」とし、可能性がある組み合わせについて「△」としている。
In FIG. 13, “unmodulated” is an unmodulated pressure field, “AM strong” is a pressure field in which the output of AM-modulated ultrasonic waves is strengthened, and “LM strong” is the output of LM-modulated ultrasonic waves. "Weak AM" is a pressure field in which the output of AM-modulated sound waves is weakened, and "weak LM" is a pressure field in which the output of LM-modulated sound waves is weakened. In FIG. 12, a preferable combination is indicated by “◯”, and a possible combination is indicated by “Δ”.
図１３に示すように、例えば、第１領域の圧力場を無変調の圧力場とし、第２領域をＡＭ変調された超音波の強度が強い圧力場とすることも可能である。また、第１領域の圧力場をＬＭ変調された超音波の強度が弱い圧力場とし、第２領域をＬＭ変調された超音波の強度が強い圧力場とするように、第１領域の圧力場と第２領域の圧力場とで圧力場の変調方式は変えずに出力の強度（度合い）を変えることも可能である。
As shown in FIG. 13, for example, it is possible to use the pressure field in the first region as an unmodulated pressure field and the second region as a pressure field with strong AM-modulated ultrasonic waves. Further, the pressure field in the first region is such that the pressure field in the first region is a pressure field in which the intensity of the LM-modulated ultrasonic wave is weak and the second region is a pressure field in which the intensity of the LM-modulated ultrasonic wave is strong. It is also possible to change the output intensity (degree) without changing the pressure field modulation method between the pressure field and the pressure field in the second region.
［変形例２］
上記第１の実施形態では図６に示すように無変調な圧力場が所定の位置で所定の圧力になるように予め作りこんでおいた。すなわち、無変調な圧力場を形成する超音波の焦点位置を空間内の予め定められた位置（部分領域Ｂ３の中心位置）としていた。しかしながら、この超音波の焦点位置を検知部３０により取得した人の指先の位置と連動させ、動的に制御してもよい。すなわち、第１段階において超音波の焦点位置およびその圧力場の強度を動的に制御してもよい。例えば、指先が高い位置Ａ１にある場合に超音波の焦点位置をＡ１の位置として０．６（相対値）の大きさの圧力場を生成し、指先が中間の位置Ａ２に来たことを検知部３０で確認したら、超音波の焦点位置をＡ２の位置として０．８（相対値）の大きさの圧力場を生成し、指先が低い位置Ａ３に来たことを検知部３０で確認したら、超音波の焦点位置をＡ３の位置として１．０（相対値）の大きさの圧力場を生成するように制御してもよい。 [Modification 2]
In the first embodiment, as shown in FIG. 6, the unmodulated pressure field is preliminarily created so as to have a predetermined pressure at a predetermined position. That is, the focal position of the ultrasonic wave forming the unmodulated pressure field was set to a predetermined position in the space (center position of the partial region B3). However, the focal position of the ultrasonic wave may be dynamically controlled by interlocking with the position of the fingertip of a person acquired by thedetection unit 30. That is, the focal position of the ultrasonic wave and the intensity of the pressure field thereof may be dynamically controlled in the first stage. For example, when the fingertip is at the high position A1, a pressure field with a magnitude of 0.6 (relative value) is generated with the focal position of the sound wave as the position of A1, and it is detected that the fingertip has come to the intermediate position A2. After confirming with the unit 30, a pressure field having a magnitude of 0.8 (relative value) is generated with the focal position of the sound wave as the position of A2, and when the detection unit 30 confirms that the fingertip has come to the low position A3, The focal position of the sound wave may be controlled to generate a pressure field having a magnitude of 1.0 (relative value) as the position of A3.
上記第１の実施形態では図６に示すように無変調な圧力場が所定の位置で所定の圧力になるように予め作りこんでおいた。すなわち、無変調な圧力場を形成する超音波の焦点位置を空間内の予め定められた位置（部分領域Ｂ３の中心位置）としていた。しかしながら、この超音波の焦点位置を検知部３０により取得した人の指先の位置と連動させ、動的に制御してもよい。すなわち、第１段階において超音波の焦点位置およびその圧力場の強度を動的に制御してもよい。例えば、指先が高い位置Ａ１にある場合に超音波の焦点位置をＡ１の位置として０．６（相対値）の大きさの圧力場を生成し、指先が中間の位置Ａ２に来たことを検知部３０で確認したら、超音波の焦点位置をＡ２の位置として０．８（相対値）の大きさの圧力場を生成し、指先が低い位置Ａ３に来たことを検知部３０で確認したら、超音波の焦点位置をＡ３の位置として１．０（相対値）の大きさの圧力場を生成するように制御してもよい。 [Modification 2]
In the first embodiment, as shown in FIG. 6, the unmodulated pressure field is preliminarily created so as to have a predetermined pressure at a predetermined position. That is, the focal position of the ultrasonic wave forming the unmodulated pressure field was set to a predetermined position in the space (center position of the partial region B3). However, the focal position of the ultrasonic wave may be dynamically controlled by interlocking with the position of the fingertip of a person acquired by the
［変形例３］
なお、上記第１の実施形態では、検知部３０によって指先が所定の位置に移動したことを検知したときに第１領域の圧力場から第２領域の圧力場へと切り替えた。すなわち、検知された指先の位置に応じて、圧力場を第１段階から第２段階へ切り替えた。これに代えて、第１領域の圧力場と第２領域の第２段階の圧力場を常時生成してもよい。すなわち、第１段階から第２段階への切り替えを行わなくてよい。この場合には、検知部３０によって指先の位置を検知しなくてもよい。 [Modification 3]
In the first embodiment, when thedetection unit 30 detects that the fingertip has moved to a predetermined position, the pressure field in the first region is switched to the pressure field in the second region. That is, the pressure field was switched from the first stage to the second stage according to the detected position of the fingertip. Instead of this, a pressure field in the first region and a pressure field in the second stage in the second region may be constantly generated. That is, it is not necessary to switch from the first stage to the second stage. In this case, the detection unit 30 does not have to detect the position of the fingertip.
なお、上記第１の実施形態では、検知部３０によって指先が所定の位置に移動したことを検知したときに第１領域の圧力場から第２領域の圧力場へと切り替えた。すなわち、検知された指先の位置に応じて、圧力場を第１段階から第２段階へ切り替えた。これに代えて、第１領域の圧力場と第２領域の第２段階の圧力場を常時生成してもよい。すなわち、第１段階から第２段階への切り替えを行わなくてよい。この場合には、検知部３０によって指先の位置を検知しなくてもよい。 [Modification 3]
In the first embodiment, when the
また、本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
In addition, various embodiments of the present invention may be described with reference to flowcharts and block diagrams, where the block serves (1) the stage of the process in which the operation is performed or (2) the role of performing the operation. It may represent a section of the device it has. Specific stages and sections are implemented by dedicated circuits, programmable circuits supplied with computer-readable instructions stored on a computer-readable medium, and / or processors supplied with computer-readable instructions stored on a computer-readable medium. It's okay. Dedicated circuits may include digital and / or analog hardware circuits, and may include integrated circuits (ICs) and / or discrete circuits. Programmable circuits are memory elements such as logical AND, logical OR, logical XOR, logical NAND, logical NOR, and other logical operations, flip flops, registers, field programmable gate arrays (FPGAs), programmable logic arrays (PLA), etc. May include reconfigurable hardware circuits, including, etc.
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
The computer readable medium may include any tangible device capable of storing instructions executed by the appropriate device, so that the computer readable medium having the instructions stored therein is specified in a flow chart or block diagram. It will be equipped with a product that contains instructions that can be executed to create means for performing the operation. Examples of the computer-readable medium may include an electronic storage medium, a magnetic storage medium, an optical storage medium, an electromagnetic storage medium, a semiconductor storage medium, and the like. More specific examples of computer-readable media include floppy (registered trademark) disks, diskettes, hard disks, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), erasable programmable read-only memory (EPROM or flash memory), Electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), static random access memory (SRAM), compact disk read-only memory (CD-ROM), digital versatile disk (DVD), Blu-ray (RTM) disk, memory stick, integrated A circuit card or the like may be included.
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
Computer-readable instructions are assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine-dependent instructions, microcode, firmware instructions, state-setting data, or object-oriented programming such as Smalltalk, JAVA®, C ++, etc. Includes either source code or object code written in any combination of one or more programming languages, including languages, and traditional procedural programming languages such as the "C" programming language or similar programming languages. good.
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
Computer-readable instructions are used locally or to a local area network (LAN), wide area network (WAN) such as the Internet, to a general purpose computer, a special purpose computer, or the processor or programmable circuit of another programmable data processing device. ) May execute computer-readable instructions to create means for performing the operations specified in the flowchart or block diagram. Examples of processors include computer processors, processing units, microprocessors, digital signal processors, controllers, microcontrollers, and the like.
図１４は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
FIG. 14 shows an example of a computer 2200 in which a plurality of aspects of the present invention may be embodied in whole or in part. The program installed on the computer 2200 can cause the computer 2200 to function as an operation associated with the device according to an embodiment of the present invention or as one or more sections of the device, or the operation or the one or more. Sections can be run and / or the computer 2200 can be run a process according to an embodiment of the invention or a stage of such process. Such a program may be run by the CPU 2212 to cause the computer 2200 to perform certain operations associated with some or all of the blocks of the flowcharts and block diagrams described herein.
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
The computer 2200 according to this embodiment includes a CPU 2212, a RAM 2214, a graphic controller 2216, and a display device 2218, which are interconnected by a host controller 2210. The computer 2200 also includes input / output units such as a communication interface 2222, a hard disk drive 2224, a DVD-ROM drive 2226, and an IC card drive, which are connected to the host controller 2210 via the input / output controller 2220. There is. The computer also includes legacy input / output units such as ROM 2230 and keyboard 2242, which are connected to the input / output controller 2220 via an input / output chip 2240.
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
The CPU 2212 operates according to the programs stored in the ROM 2230 and the RAM 2214, thereby controlling each unit. The graphic controller 2216 acquires the image data generated by the CPU 2212 in a frame buffer or the like provided in the RAM 2214 or itself so that the image data is displayed on the display device 2218.
通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
The communication interface 2222 communicates with other electronic devices via the network. The hard disk drive 2224 stores programs and data used by the CPU 2212 in the computer 2200. The DVD-ROM drive 2226 reads the program or data from the DVD-ROM 2201 and provides the program or data to the hard disk drive 2224 via the RAM 2214. The IC card drive reads programs and data from the IC card and / or writes programs and data to the IC card.
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
The ROM 2230 stores in it a boot program or the like executed by the computer 2200 at the time of activation, and / or a program depending on the hardware of the computer 2200. The input / output chip 2240 may also connect various input / output units to the input / output controller 2220 via a parallel port, serial port, keyboard port, mouse port, and the like.
プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
The program is provided by a computer-readable medium such as a DVD-ROM 2201 or an IC card. The program is read from a computer-readable medium, installed on a hard disk drive 2224, RAM 2214, or ROM 2230, which is also an example of a computer-readable medium, and executed by the CPU 2212. The information processing described in these programs is read by the computer 2200 and provides a link between the program and the various types of hardware resources described above. The device or method may be configured to implement the manipulation or processing of information in accordance with the use of computer 2200.
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
For example, when communication is executed between the computer 2200 and an external device, the CPU 2212 executes a communication program loaded in the RAM 2214, and performs communication processing on the communication interface 2222 based on the processing described in the communication program. You may order. Under the control of the CPU 2212, the communication interface 2222 reads and reads transmission data stored in a transmission buffer processing area provided in a recording medium such as a RAM 2214, a hard disk drive 2224, a DVD-ROM 2201, or an IC card. The data is transmitted to the network, or the received data received from the network is written to the reception buffer processing area provided on the recording medium.
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
Further, the CPU 2212 makes the RAM 2214 read all or necessary parts of the file or the database stored in the external recording medium such as the hard disk drive 2224, the DVD-ROM drive 2226 (DVD-ROM2201), and the IC card. Various types of processing may be performed on the data on the RAM 2214. The CPU 2212 then writes back the processed data to an external recording medium.
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
Various types of information such as various types of programs, data, tables, and databases may be stored in recording media and processed. The CPU 2212 describes various types of operations, information processing, conditional judgment, conditional branching, unconditional branching, and information retrieval described in various parts of the present disclosure with respect to the data read from the RAM 2214. Various types of processing may be performed, including / replacement, etc., and the results are written back to RAM 2214. Further, the CPU 2212 may search for information in a file, database, or the like in the recording medium. For example, when a plurality of entries each having an attribute value of the first attribute associated with the attribute value of the second attribute are stored in the recording medium, the CPU 2212 specifies the attribute value of the first attribute. Search for an entry that matches the condition from the plurality of entries, read the attribute value of the second attribute stored in the entry, and associate it with the first attribute that satisfies the predetermined condition. The attribute value of the second attribute obtained may be acquired.
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
The program or software module described above may be stored on or on a computer-readable medium near the computer 2200. Also, a recording medium such as a hard disk or RAM provided in a dedicated communication network or a server system connected to the Internet can be used as a computer readable medium, thereby providing the program to the computer 2200 over the network. do.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the claims that embodiments with such modifications or improvements may also be included in the technical scope of the invention.
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
The order of execution of operations, procedures, steps, steps, etc. in the equipment, system, program, and method shown in the claims, description, and drawings is particularly "before" and "prior to". It should be noted that it can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the claims, the description, and the operation flow in the drawings are explained using "first", "next", etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. is not it.
１０ 超音波発振素子アレイ、１１ 超音波発振素子、１２ 支持体、２０ 制御部、３０ 検知部、４０ 映像表示装置、５０，５１ 仮想ボタン、１００，１０１ 音場生成装置、２２００ コンピュータ、２２０１ ＤＶＤ－ＲＯＭ、２２１０ ホストコントローラ、２２１２ ＣＰＵ、２２１４ ＲＡＭ、２２１６ グラフィックコントローラ、２２１８ ディスプレイデバイス、２２２０ 入／出力コントローラ、２２２２ 通信インタフェース、２２２４ ハードディスクドライブ、２２２６ ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ、２２３０ ＲＯＭ、２２４０ 入／出力チップ、２２４２ キーボード、Ｂ１～Ｂ５ 領域、Ａ１～Ａ３ 位置、Ｐ１，Ｐ２ 焦点位置
10 ultrasonic oscillating element array, 11 ultrasonic oscillating element, 12 support, 20 controller, 30 detector, 40 video display device, 50, 51 virtual buttons, 100, 101 sound field generator, 2200 computer, 2201 DVD- ROM, 2210 host controller, 2212 CPU, 2214 RAM, 2216 graphic controller, 2218 display device, 2220 input / output controller, 2222 communication interface, 2224 hard disk drive, 2226 DVD-ROM drive, 2230 ROM, 2240 input / output chip, 2242. Keyboard, B1 to B5 area, A1 to A3 position, P1, P2 focus position
Claims (18)
- 超音波を発振する超音波発振素子が配列された超音波発振素子アレイと、
前記超音波発振素子アレイを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、空間内の第１領域に前記超音波による第１の圧力場を生成し、前記空間内の前記第１領域とは異なる第２領域に前記第１の圧力場と異なる強度の前記超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成する、音場生成装置。 An ultrasonic oscillating element array in which ultrasonic oscillating elements that oscillate ultrasonic waves are arranged, and
A control unit that controls the ultrasonic oscillating element array and
Equipped with
The control unit generates a first pressure field by the sound wave in the first region in the space, and has a strength different from that of the first pressure field in a second region different from the first region in the space. A sound field generator that generates a second pressure field by spatiotemporal modulation of sound waves. - 前記第１領域と前記第２領域は隣接し、隣接する前記第１領域と前記第２領域との圧力場の強度差は、予め設定された値よりも大きい、請求項１に記載の音場生成装置。 The sound field according to claim 1, wherein the first region and the second region are adjacent to each other, and the strength difference of the pressure field between the adjacent first region and the second region is larger than a preset value. Generator.
- 前記第１の圧力場の強度は、前記第１領域内で連続的に変化する、請求項１または２に記載の音場生成装置。 The sound field generator according to claim 1 or 2, wherein the strength of the first pressure field changes continuously in the first region.
- 前記制御部は、時空間変調とは異なる第１の変調で制御した前記超音波により前記第１の圧力場を生成し、前記第１の変調と異なる第２の変調で制御した前記超音波により前記第２の圧力場を生成する請求項１から３のいずれか一項に記載の音場生成装置。 The control unit generates the first pressure field by the ultrasonic wave controlled by the first modulation different from the spatiotemporal modulation, and by the ultrasonic wave controlled by the second modulation different from the first modulation. The sound field generator according to any one of claims 1 to 3, which generates the second pressure field.
- 前記第１の変調と前記第２の変調とは変調方式が異なる請求項４に記載の音場生成装置。 The sound field generator according to claim 4, wherein the first modulation and the second modulation have different modulation methods.
- 前記第１の圧力場と前記第２の圧力場とは同じ変調方式によって生成される請求項１に記載の音場生成装置。 The sound field generator according to claim 1, wherein the first pressure field and the second pressure field are generated by the same modulation method.
- 前記制御部は、前記超音波を振幅変調して前記第１の圧力場を生成する請求項４または５に記載の音場生成装置。 The sound field generator according to claim 4 or 5, wherein the control unit is amplitude-modulated with the ultrasonic waves to generate the first pressure field.
- 前記制御部は、無変調の前記超音波によって前記第１の圧力場を生成し、変調した前記超音波によって前記第２の圧力場を生成する請求項４または６に記載の音場生成装置。 The sound field generator according to claim 4 or 6, wherein the control unit generates the first pressure field by the unmodulated ultrasonic wave, and generates the second pressure field by the modulated ultrasonic wave.
- 前記制御部は、パルス状の前記超音波によって前記第２の圧力場を生成する請求項８に記載の音場生成装置。 The sound field generation device according to claim 8, wherein the control unit generates the second pressure field by the pulsed ultrasonic waves.
- 前記制御部は、前記パルス状の超音波の焦点位置を、パルス時間内に前記第２領域内の複数個所間で往復運動させる請求項９に記載の音場生成装置。 The sound field generation device according to claim 9, wherein the control unit reciprocates the focal position of the pulsed ultrasonic wave between a plurality of locations in the second region within the pulse time.
- 物体の位置を検知する検知部をさらに備え、
前記制御部は、前記物体の位置により、前記第１の圧力場を生成する制御から前記第２の圧力場を生成する制御へ切り替える請求項１から１０のいずれか一項に記載の音場生成装置。 It also has a detector that detects the position of an object.
The sound field generation according to any one of claims 1 to 10, wherein the control unit switches from a control for generating the first pressure field to a control for generating the second pressure field depending on the position of the object. Device. - 前記制御部は、前記物体の位置により、前記第１の圧力場の強度を変更する請求項１１に記載の音場生成装置。 The sound field generator according to claim 11, wherein the control unit changes the strength of the first pressure field according to the position of the object.
- 前記制御部は、前記第２の圧力場を生成する前記物体の位置において、前記第１の圧力場の強度が最大となる請求項１２に記載の音場生成装置。 The sound field generating device according to claim 12, wherein the control unit maximizes the strength of the first pressure field at the position of the object that generates the second pressure field.
- 前記制御部は、前記物体の位置にかかわらず、前記第１の圧力場と前記第２の圧力場の少なくとも一方を生成する請求項１１から１３のいずれか一項に記載の音場生成装置。 The sound field generation device according to any one of claims 11 to 13, wherein the control unit generates at least one of the first pressure field and the second pressure field regardless of the position of the object.
- 前記超音波発振素子アレイは、互いに異なる平面上に複数配置された請求項１から１４のいずれか一項に記載の音場生成装置。 The sound field generator according to any one of claims 1 to 14, wherein the ultrasonic oscillating element array is arranged in a plurality of planes different from each other.
- 前記空間内に映像を表示する映像表示装置をさらに備え、
前記制御部は、前記映像表示装置により表示された映像の位置に前記第１の圧力場と前記第２の圧力場の少なくとも一方を重畳して生成する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の音場生成装置。 Further equipped with a video display device for displaying video in the space,
One of claims 1 to 15, wherein the control unit superimposes at least one of the first pressure field and the second pressure field on the position of the image displayed by the image display device. The sound field generator described in. - 超音波を発振する超音波発振素子が配列された超音波発振素子アレイの振動を制御する制御段階を備え、
前記制御段階において、空間内の第１領域に前記超音波による第１の圧力場を生成し、前記空間内の前記第１領域とは異なる第２領域に前記第１の圧力場と異なる強度の前記超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成する、音場生成方法。 It is equipped with a control stage that controls the vibration of the ultrasonic oscillating element array in which the ultrasonic oscillating elements that oscillate ultrasonic waves are arranged.
In the control stage, a first pressure field by the sound wave is generated in a first region in the space, and a second region different from the first region in the space has a strength different from that of the first pressure field. A sound field generation method for generating a second pressure field by spatiotemporal modulation of sound waves. - コンピュータに、
超音波を発振する超音波発振素子が配列された超音波発振素子アレイの振動を制御する制御段階を実行させることにより、超音波による圧力場を提示する音場生成プログラムであって、
前記制御段階において、空間内の第１領域に前記超音波による第１の圧力場を生成し、前記空間内の前記第１領域とは異なる第２領域に前記第１の圧力場と異なる強度の前記超音波の時空間変調による第２の圧力場を生成する、音場生成プログラム。 On the computer
A sound field generation program that presents a pressure field by ultrasonic waves by executing a control step that controls the vibration of an ultrasonic oscillating element array in which ultrasonic oscillating elements that oscillate ultrasonic waves are arranged.
In the control stage, a first pressure field by the sound wave is generated in a first region in the space, and a second region different from the first region in the space has a strength different from that of the first pressure field. A sound field generation program that generates a second pressure field by spatiotemporal modulation of sound waves.
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