(57)【要約】      （修正有）【課題】触覚フィードバックを調整するための方法および装置。触感を提供するのに用いる音場を調整するための方法および装置並びに超音波を用いて触覚フィードバックを作り出す方法を提供する。【解決手段】触覚フィードバック・システムにおいて、超音波トランスデューサの位相アレイを使用して、触覚フィードバック点である共通焦点を有する複数の超音波を発生させるステップと、触覚フィードバック点で可聴音をほとんどまたは全く生成しないように選ばれた波形を使って、超音波の発生を調整するステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサの位相アレイを使用して、触覚フィードバック点である共通焦点を有する複数の超音波を発生させるステップ、および
触覚フィードバック点で可聴音をほとんどまたは全く生成しないように選択された波形を使用して、超音波の生成を調整するステップ
を含む、超音波を使用して触覚フィードバックを作成する方法。
【請求項２】
焦点での急激な圧力変化を回避するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
トランスデューサの位相と振幅との補間を含む波形を用いて超音波の生成を調整するステップを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記補間は、線形補間を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記補間は、多項式補間または三角関数補間を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記補間は、コサイン補簡を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記補間は、パラメトリックスピーカー補間である、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記共通焦点の位置を様々に変えるステップを含む、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記共通焦点の位置は、絶えず変化する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記共通の焦点の位置は、中心の焦点の辺りで振動する、請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
超音波を発して触覚フィードバック点を生成するように配置された複数のトランスデューサを含む位相アレイであって、
触覚フィードバックで超音波が収束する際に、ほとんどまたは全く音を生成しない形状を有する変調波形による超音波を発するように配置されている、位相アレイ
を含む、触覚フィードバック・システム。
【請求項１２】
コントロール・ユニットを含む、請求項１１に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１３】
ドライビング・ユニットを含む、請求項１１または請求項１２に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１４】
前記ドライビング・ユニットは、トランスデューサを作動して超音波を生成するように配置される、請求項１１に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１５】
コントロール信号を前記ドライビング・ユニットに送るように配置されたコントロール・ユニットを含む、請求項１３または請求項１４に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１６】
前記コントロール・ユニットは、メモリを含む、請求項１３から１５のいずれかに記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１７】
前記コントロール・ユニットは、特定の変調波形に従ってトランスデューサの出力を調整するために配置される、請求項１３から請求項１６までのいずれかに記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１８】
前記変調波形は、線形補間である、請求項１７に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１９】
前記変調波形は、多項式補間または三角関数補間を含む、請求項１７に請求される触覚フィードバック・システム。
【請求項２０】
前記変調波形は、コサイン補間である、請求項１７または１８に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項２１】
前記変調波形は、パラボリックスピーカー補間に対応する、請求項１７に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項２２】
一連の命令を含むコンピュータ・プログラムの製品であって、この一連の命令によって、請求項１３から２１のいずれかによる触覚フィードバック・システムに関連があるコントロール・ユニット上で動作する際に、請求項１から１２のいずれかに従う方法のステップが実行されるように、触角フィードバック・システムが機能する、コンピュータ・プログラム製品。
【請求項２３】
添付の図面の図１および図３から図７のいずれかを参照して実質的に本明細書に記載されるような触角フィードバックを提供する方法。
【請求項２４】
添付の図面の図１および図３から図７のいずれかを参照して実質的に本明細書に記載されるような触角フィードバック・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触感を提供するために、音場を調整するための方法および装置に関する。さらに具体的には、以下に限定されないが、本発明は、ユーザー・エクスペリエンスを向上させるために、触感を提供するための音場の調整を行うための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なインタラクティブな触覚テクノロジーが存在する。それは、ユーザーに触覚情報またはフィードバックを提供するが、多くの場合、インタラクティブスクリーンに表示される視覚情報と組み合わせて提供する。例えば、これまでの触覚フィードバック・デバイスは、変形可能な表面を物理的に変えるために動くピンを含む。ＳｅｎｓＡｂｌｅ  ＰＨＡＮＴＯＭデバイスにあるように、多関節アームに接続されたペンが提供される場合もある。あるいは、触覚フィードバックをユーザーに提供するように作動する１つまたは複数のアクチュエーターを、例えば手袋の形で、ユーザーが身に着ける場合もある。しかし、これらの技術のそれぞれで、ユーザーは、変形可能な表面、ペン、または特別に適合した手袋と物理的に接触することが必要である。そのような要求によって、ユーザーがシステムとインタラクトする際に伴う有用性および自発性は減少する。
【０００３】
ヒトの皮膚での触感は、超音波トランスデューサの位相アレイを使用して空中の標的に音響放射力を及ぼすことによって作り出すことができる。超音波は、トランスデューサによって伝達されるが、その際に、加えられる音響放射力を最大にするために音波が目標地点に同時に到達するよう調整された各トランスデューサによって、位相が出力される。
【０００４】
超音波触覚フィードバック・システムは、システムのユーザーの皮膚上に振動触感を作り出す。集束超音波は、ユーザーの皮膚をわずかに動かすのに充分な力を交点で作り出す。一般に、超音波触覚フィードバック・システムは、皮膚の受容体が感じる閾値を越える、およそ４０ｋＨｚ以上の周波数の超音波を使用する。したがって、ユーザーは、そのような集束超音波の始まりと停止しか検知することができない。皮膚の受容体によって検知できる感覚を提供するために、集束超音波は、受容体の検知できる範囲内のより低い周波数に調整される。この範囲は、一般に１Ｈｚから５００Ｈｚまでである。
【０００５】
この調整の副作用は、超音波が分解し、変調周波数で音を作り出すことである。したがって、２００Ｈｚの変調周波数の触感フィードバックを作り出す際に、２００Ｈｚの音をも生成する。この可聴音は、ユーザーにとってうるさい場合があり、超音波触覚テクノロジーの採用の障壁となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題を軽減しようとするものである。あるいはまたはさらに、本発明は、改善された触覚フィードバック・システムを提供しようとするものである。
【発明を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の態様によって、
超音波トランスデューサの位相アレイを使用して、触覚フィードバック点である共通焦点を有する複数の超音波を発生させるステップ、および
触覚フィードバック点で可聴音をほとんどまたは全く生成しないように選択された波形を使用して、超音波の発生を調整するステップ
を含む、超音波を使用して触覚フィードバックを作り出す方法を提供する。
【０００８】
本方法は、それぞれが触覚フィードバック点である複数の共通焦点を発生させるステップを含んでいてもよい。
【０００９】
触覚フィードバック点で可聴音がほとんどまたは全く生成されないことは、生成される任意の音の大きさと、その任意の音が生成する周波数とを併せた両方に依存する。少々の可聴音が生成され、許容できるものと見なされることがある。触覚フィードバックを作り出すことで生成する音の容認性は、触覚フィードバック点で聞こえるバックグラウンドのノイズに依存する場合がある。ノイズの多い環境では、触覚フィードバック点で生成される音の許容可能なレベルは、静かな環境で生成される音の許容可能なレベルより大きいことがある。そのため、触覚フィードバックを作り出す触覚フィードバック・システムの目的とする用途、およびそのシステムが位置する環境は、音の生成の許容可能なレベルを決定することになる。
【００１０】
高い強度では、超音波は、非線形になる。この非線形の動きは、触覚フィードバックの生成を可能にするが、触覚フィードバック・システムで可聴音が生成される原因にもなる。超音波の非線形性の効果の一例は、その効果を利用して、指向性の高い可聴音をパラメトリックスピーカーによって作り出すことである。この音は、ウェスターベルト方程式のｐ２項の二次導関数によって生成する。
【００１１】
【数１】
2020024709.tif 000003
【００１２】
上式で、ｐは音圧であり、本発明の場合、その音圧は、ある点での瞬間的な音圧とその周囲の音圧との差である。
【００１３】
既存の触覚フィードバック・システムの場合、調整された位相アレイは、単純な方形波のパターンに調整された超音波を生成する。すなわち、アレイは、変調周波数でスイッチを入れたり切ったりする。したがって、ｐ２項は、変調周波数と一致する周波数を有する位相アレイの焦点で、ほぼ方形の波を発生している。超音波の非線形性の崩壊によって発生する方形波は、比較的大きなノイズを作り出すことになり、そのような触覚フィードバック・システムのユーザーに不快感を引き起こす。
【００１４】
可聴ノイズを低減または排除するために、出願人は、音場中にわたって音圧レベルの急激な変化を避けることが必要であることに気付いた。これらの圧力の急激な変化は、上記の方形波の例で実証されたように、非線形の媒体によって振動に変換される。音圧レベルでの変化をなだらかにすることによって、生成される音は、より低くおよび／または聞こえないレベルに引き下げられる場合がある。音圧は、継続的に変更される場合がある。この音圧は、同様に継続している変化率の一次導関数とともに継続的に変化する場合がある。この音圧は、継続している変化率の二次導関数とともに継続的に変化する場合がある。音圧の最大変化率は、いくつかの要因に依存することがあり、そのようなものとしては、音波の周波数についての人間の聴力閾値の変動性、および波が生成されている空気の温度や湿度などの要因が挙げられる。生成されるいかなる音も、触覚フィードバック・システムの目的とする使用のために適度に低くする目的で、触覚フィードバックの発生は「調製される」場合がある。
【００１５】
あるいはまたはさらに、本方法によって生成される音は、非常に短い時間しか続かない場合がある。人間は、ほんの少しの間しか続かない音を知覚しないため、このことによって、生成される音を効果的に聞こえないようにすることができる。
【００１６】
生成される音を低減する可能な方法の１つは、トランスデューサをオフに切り替わることを回避することであり、それによって、方形波の調整の際に、音響エネルギーの放出が０％と１００％との間で急速に切り替わるのを回避する。本方法は、共通焦点の位置を様々に変えるステップを含んでいてもよい。共通焦点の位置は、絶えず変化してもよい。共通焦点の位置は、中心の焦点の辺りで振動してもよい。例えば、位相アレイの位相遅延は、超音波の焦点を変調周波数でのフィードバック点にぼかし、再び焦点を合わせるように変更することができる。位相アレイの個々のトランスデューサによって発された音圧のレベルは、焦点での音圧のレベルと比較して小さく、それゆえ、焦点には依然として音圧の大きな変化が存在することになる。そのため、この解決策は、比較的小さな効果をもたらすことがある。
【００１７】
本方法は、焦点での急激な圧力変化を回避するステップを含んでいてもよい。調整は、トランスデューサの位相と振幅の補間である波形を選択することを含んでいてもよい。詳細な説明では、様々な補間波形、および超音波の非線形性の崩壊によって焦点で生成される波形を表示する。波形は、完全にオンの状態と完全にオフの状態との間で補間されることがある。補間曲線は、どの２つのトランスデューサの位相と振幅構成との間に導き出されてもよい。補間は、線形補間であってもよい。補間は、多項式補間、またはコサイン補間などの三角関数補間であってもよい。補間は、正弦波形が焦点で発生するように配置された、パラメトリックスピーカー補間であってもよい。パラメトリックスピーカー補間は、例えば、パラメトリックスピーカービーム中に正弦波を符号化して歪みを取り除くために使用されるものと同じ方程式に従ってもよい。そのような方程式の一例は、Ｐｏｍｐｅｉ（２００２年）の「Ｓｏｕｎｄ  ｆｒｏｍ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ：  Ｔｈｅ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ａｒｒａｙ  ａｓ  ａｎ  Ａｕｄｉｂｌｅ  Ｓｏｕｎｄ  Ｓｏｕｒｃｅ」、博士論文、マサチューセッツ工科大学：米国、方程式３．９に見出すことができる。補間波形は、先行技術の方形波変調よりも滑らかな波形を焦点で生成することができる。
【００１８】
本発明は、第２の態様によって、
超音波を発して触覚フィードバック点を作り出すように配置された複数のトランスデューサを含む位相アレイであって、
触覚フィードバック点で超音波が収束する際に、ほとんどまたは全く音を生成しない形状を有する変調波形による超音波を発するように配置されている、位相アレイ
を含む、触角フィードバック・システムを提供する。
【００１９】
触覚フィードバック・システムは、コントロール・ユニットを含んでいてもよい。触覚フィードバック・システムは、ドライビング・ユニットを含んでいてもよい。ドライビング・ユニットは、トランスデューサを作動して超音波を生成するように配置されてもよい。コントロール・ユニットは、ドライビング・ユニットにコントロール信号を送るように配置されてもよい。コントロール・ユニットは、メモリを含んでいてもよい。コントロール・ユニットは、特定の変調波形に従って、トランスデューサの出力を調整するように配置されてもよい。変調波形は線形であってもよい。変調波形は、例えば、多項式補間、またはコサイン補間などの三角補間である。変調波形は、パラボリックスピーカー補間に対応していてもよい。コントロール・ユニットは、ＰＣまたは他の適切なコンピュータ・デバイスであってもよい。
【００２０】
第３の態様に従って、本発明は、コンピュータ・プログラム製品を提供する。このコンピュータ・プログラムは、一連の命令を含み、この一連の命令によって、本発明の第２の態様による触覚フィードバック・システムに関連があるコントロール・ユニット上で動作する際に、本発明の第１の態様による方法のステップが実行されるように、触覚フィードバック・システムが機能する。
【００２１】
本発明の一態様に関して説明された特徴は、本発明の他の態様に組み込まれることがあることを当然理解されたい。例えば、本発明の方法は、本発明の装置に関して説明された機能のいずれかを組み入れることがあり、その逆もまた同じである。
【００２２】
本発明の実施形態を、以下の添付の概略図面を参照して、一例としてのみ説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態による触覚フィードバック・システムの概略図である。
【図２】先行技術の方形波の変調パターンと、焦点で作成された合成波形を示す図である。
【図３】本発明の第２の態様による、線形補間変調パターンと、焦点で生成した合成波形とを示す図である。
【図４】本発明の第３の態様による、コサイン補間変調パターンと、焦点で生成した合成波形とを示す図である。
【図５】本発明の第４の態様による、パラメトリックスピーカー補間変調パターンと、焦点で生成した合成的波形を示す図である。
【図６】コサイン補間変調によって焦点で発生した音場を示す図である。
【図７】パラメトリックスピーカー補間変調によって焦点に発生した音場を示す図である。
【図８】方形波変調によって焦点で発生した音場を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本方法の実施形態の一例では、まず、焦点の３Ｄ位置が決定される。位相アレイは、音場を作り出すように配置され、その際に、各トランスデューサの位相および振幅が計算されて、焦点での高圧および周辺範囲での低圧が達成される。次に２つの状態が存在する。第一に焦点の状態、すなわち位相および振幅が計算された状態であり、第二にオフの状態、すなわち位相アレイの全てのトランスデューサが振幅ゼロに設定されている状態である。次いで、フィードバックを調整する際の周波数が、所望のフィードバックの感触に応じて選択される。次に、変調波形が所望の周波数で選択されるが、この変調波形は、焦点で生成された可聴音を最小にするまたは低減するように選択される。変調波形の一例は、コサイン波形である。次いで、変調波形は、次いで、上記で特定された２つの状態の間を補間するためのトランスデューサのオペレーションに適用される。
【００２５】
特定の触覚フィードバック・システムに適用される際の、さらに具体的な例を、図１を参照して以下に記載する。
【００２６】
図１は、トランスデューサ・アレイ１２、スクリーン１４、プロジェクタ１６、ハンドトラッカー２０、ＰＣ２２、ドライビング・ユニット２４、およびユーザーの手２６を含む触覚フィードバック・システム１０の一例を示す。本システム１０は、本発明を説明するために示されており、本発明は、超音波を使用して触覚フィードバックを生成するための特定のシステムに全く制限されない。トランスデューサ・アレイ１２は、スクリーン１４の下に位置し、圧力パターンがスクリーン１４より上の領域に、スクリーン１４を通して伝送されうるように配置される。この具体的な実施形態では、トランスデューサ・アレイは、１６×２０グリッド構成の３２０  ｍｕＲａｔａ  ＭＡ４０Ｓ４Ｓトランスデューサを含む。各トランスデューサ・ユニットは、直径１０ｍｍであり、トランスデューサは、トランスデューサ・アレイ１２の設置面積を最小にするために、それらの間に隙間の無いように配置される。トランスデューサは、大きな音圧（３０ｃｍの距離で２０パスカルの圧力）を生じ、広い指向角（６０度）を有する。トランスデューサは、４０ｋＨｚの周波数で超音波を伝送するように配置される。プロジェクタ１６は、示すように、スクリーン１４の上からスクリーン１４に視覚情報を映すように配置される。代替の一実施形態では、プロジェクタは、トランスデューサ・アレイとスクリーンとの間に置かれてもよく、スクリーンの下から射影が生じる。
【００２７】
ユーザーは、この視覚情報と相互に影響し合い、ユーザーの手２６の動きおよび位置は、ハンドトラッカー２０によって追跡される。この具体的な実施形態では、ハンドトラッカー２０は、ユーザーの指先と手のひらの３次元座標を毎秒最高２００コマで提供するために配置される、Ｌｅａｐ  Ｍｏｔｉｏｎコントローラーである。本システム１０は、ＰＣ２２によって制御される。ＰＣ２２は、プロジェクタ１６に制御データを送信し、ハンドトラッカー２０からユーザーのデータを受信し、トランスデューサ・アレイ１２を駆動するためのドライブ・ユニット２４を制御する。ＰＣ２２は、圧力パターンがトランスデューサ・アレイ１２の上に生成されるように、ドライビング・ユニット２４を制御する。ユーザーの手の動きに応答して、ＰＣ２２は、トランスデューサ・アレイ１２がトランスデューサ・アレイ１２の上に形成された圧力パターンを変えるように、ドライビング・ユニット２４を駆動してもよい。
【００２８】
音波の振幅と位相を計算するために、各音響トランスデューサは、所望の圧力パターンが作り出されるように伝送されなければならず、ガブリロフによって提案されたものから適応されたアルゴリズム（「Ｔｈｅ  ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｆｏｃａｌ  ｒｅｇｉｏｎｓ  ｏｆ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｐｒｏｂｌｅｍｓ  ｏｆ  ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｒｅｃｅｐｔｏｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｂｙ  ｆｏｃｕｓｅｄ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ」、Ｌ．Ｒ．Ｇｒａｖｒｉｌｏｖ、２００８年、Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、第５４巻、第２号、２６９〜２７８頁、印刷ＩＳＳＮ１０６３−７７１０）を使用してもよい。ボリューム測定ボックスが、トランスデューサ・アレイ１２の上に規定される。ボックスの中には、複数の制御点が規定される。この制御点は、最高圧力値であることが望まれる点、または最小圧力値であることが望まれる点を表してもよい。圧力値は、制御点で投射するトランスデューサ・アレイ１２によって発された超音波の強度を最大または最小にすることによって、最大化または最小化される
【００２９】
アルゴリズムは、トランスデューサ・アレイ１２の上で規定されたボリューム以内で作り出され得る所望の圧力パターンのそれぞれを得るために必要な、トランスデューサ・アレイ１２中の各トランスデューサの出力をモデル化するために使われる。アルゴリズムは、３つのステップに分けることができる。
【００３０】
第一に、単独のトランスデューサによって発生した音場が計算されて、モデル化された大きなボリュームを作成する。それによって、現実のトランスデューサ・アレイ中の各トランスデューサの位置、位相、および振幅についてサンプル・トランスデューサを相殺し、これらの値を組み合わせることによって、モデル化されたボリューム内の任意の点の位相および振幅を決定することができる。
【００３１】
第二に、必要な分布を制御点が取るように、トランスデューサ・アレイの上の３次元ボリュームに制御点が規定される。制御点は、最大強度または最小強度（ヌル点としても知られる）の点であってもよい。３次元の位置に加えて、所望の最大制御点の変調周波数が指定されてもよい。第三に、最適な位相が、最小限の標準ソルバーを用いて計算され、その結果、得られる音場は、制御点によって指定される音場に可能な限り近いものとなる。制御点への最適な集束を作り出す１つ以上の解があるが、いくつかの解は、他のものよりも高い強度を作り出す。それゆえ、最高の強度を作り出す解を見付けるために、解は反復的に発生される。
【００３２】
本発明の態様による方法は、必要な触感を生成する変調周波数を得ることを含む。例えば、比較的遅い１６Ｈｚの変調周波数は、遅くかつ脈打つ感覚をもたらす。より高い２００Ｈｚの変調周波数は、ほぼ連続的な感触を生成する。次いで、この周波数で変調波形が選択されるが、その変調波形は、フィードバック点で可聴音をほとんどまたは全く生成しない。変調波形は、上記のように計算された必要な位相および振幅の波形に基づき、補間を含んでいてもよい。
【００３３】
図２から図６は、左側に、超音波トランスデューサによって発された超音波に適用されている変調波形を表すグラフを示す。図の右側のグラフは、超音波トランスデューサの焦点で作り出された可聴波形を表す。概して、振幅が大きくなるほど、焦点で作り出されたフィードバック波はより大きなギザギザとなり、生成される音は、より大きなものとなる。
【００３４】
先行技術では、超音波の変調は、図２の左側のグラフに示されるように、単純な方形の波形に対応する。その波形では、トランスデューサのアレイは、変調周波数で、単純に電源が入ったり切れたりする。図２の右側のグラフは、方形波変調パターンを使用する際の、超音波トランスデューサの焦点で生成された波形を示す。明らかであるように、波形は滑らかには程遠く、また、波形の振幅は比較的高い。このことによって、大きくかつ苛立たしい可能性のある音が、触覚フィードバック・システムの焦点で生成されることになる。
【００３５】
図３は、代替的な変調波形を示しており、この波形では、線形補間に従って超音波が変化する。図３の右側のグラフに見られるように、焦点で生成された波形は、図２に示された波形よりも滑らかであり、著しく小さな振幅を有する。それにより、焦点で生成された音は、方形波変調に比べて低減される。
【００３６】
図４は、代替的な変調波形を示しており、この波形では、超音波がコサイン補間に従って変化する。図４の右側のグラフに見られるように、焦点で生成された波形は、図２に示された波形より滑らかであり、著しく小さな振幅を有する。それにより、焦点で生成された音は、方形波変調に比べて低減される。
【００３７】
図５は、代替的な変調波形を示しており、この波形では、超音波がパラメトリックスピーカー補間に従って変化する。図５の右側のグラフに見られるように、焦点で生成された波形は、図２に示された波形より滑らかであり、著しく小さな振幅を有する。それにより、焦点で生成された音は、方形波変調に比べて低減される。
【００３８】
図６、７および８は、５つの点源から焦点が作り出された際に、異なる変調波形から生成された音声波形の音場を示す。フィールド全体にわたる様々な点での波形は、比較のために強調されている。図６は、コサイン補間を表し、図７は、パラメトリックスピーカー補間を表し、図８は、方形波変調法を表す。見られるように、図６は、最も滑らかかつ最も均一なフィールドを示す。図７は、図８に示されるものよりかなり滑らかでより均一であるとはいえ、図６ほど滑らかではなく均一ではない図を示す。したがって、取り上げたその他のものと比較して、コサイン補間が最適な変調を提供することは明らかである。検討の際に、当業者は、コサイン補間と同等かまたはそれよりも良好に機能する代替の変調波形を発見する可能性があるが、それは一方で、やはり本発明の範囲内にある。
【００３９】
本発明は、特定の実施形態を参照して記載および例示されているが、本発明は、本明細書に特に例示されない多様な変形に対して向けられるものであることが、当業者によって認識されよう。
【００４０】
以上の記載では、既知の、明白な、または予見可能な等価物を有した完全体または構成部分に言及されている場合、そのような等価物は、個々に規定されたものであるかのように本明細書中に組み込まれる。参照は、本発明の真の範囲を決定するために特許請求の範囲に行われるべきであり、そのようないかなる等価物も含むようにその範囲は解釈されるべきである。好ましい、有利な、便利な、またはそのようなものとして記載されている本発明の完全体または機能は、任意選択的なものであり、個別の請求項の範囲を制限しないこともまた、読み手によって認識されよう。さらに、そのような任意選択的な完全体または機能は、本発明の一部の実施形態で生じうる利益である一方で、望ましいものではないことがあり、それゆえ、その他の実施形態では存在しない場合がある。
【図１】
2020024709.tif 000004
【図２】
2020024709.tif 000005
【図３】
2020024709.tif 000006
【図４】
2020024709.tif 000007
【図５】
2020024709.tif 000008
【図６】
2020024709.tif 000009
【図７】
2020024709.tif 000010
【図８】
2020024709.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月18日(2019.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサの位相アレイを使用して、触覚フィードバック点である共通焦点を有する複数の超音波を発生させるステップ、および
触覚フィードバック点で可聴音をほとんどまたは全く生成しないように選択された波形を使用して、超音波の生成を調整するステップ
を含む、超音波を使用して触覚フィードバックを作成する方法。
【請求項２】
焦点での急激な圧力変化を回避するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
トランスデューサの位相と振幅との補間を含む波形を用いて超音波の生成を調整するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記補間は、線形補間を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記補間は、多項式補間または三角関数補間を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記補間は、コサイン補簡を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記補間は、パラメトリックスピーカー補間である、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記共通焦点の位置を様々に変えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記共通焦点の位置は、絶えず変化する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記共通の焦点の位置は、中心の焦点の辺りで振動する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
超音波を発して中空の触覚フィードバック点を生成するように配置された複数のトランスデューサを含む位相アレイであって、
前記中空の触覚フィードバック点で超音波が収束する際に、ほとんどまたは全く音を生成しない形状を有する変調波形による超音波を発するように配置されている、位相アレイ
を含む、触覚フィードバック・システム。
【請求項１２】
コントロール・ユニットを含む、請求項１１に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１３】
ドライビング・ユニットを含む、請求項１１に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１４】
前記ドライビング・ユニットは、トランスデューサを作動して超音波を生成するように配置される、請求項１３に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１５】
コントロール信号を前記ドライビング・ユニットに送るように配置されたコントロール・ユニットを含む、請求項１４に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１６】
前記コントロール・ユニットは、メモリを含む、請求項１２に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１７】
前記コントロール・ユニットは、特定の変調波形に従ってトランスデューサの出力を調整するために配置される、請求項１２に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１８】
前記変調波形は、線形補間である、請求項１７に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１９】
前記変調波形は、多項式補間または三角関数補間を含む、請求項１７に請求される触覚フィードバック・システム。
【請求項２０】
前記変調波形は、コサイン補間である、請求項１７に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項２１】
前記変調波形は、パラボリックスピーカー補間に対応する、請求項１７に記載の触覚フィードバック・システム。
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月23日(2019.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサの位相アレイを使用して、触覚フィードバック点である共通焦点を有する複数の超音波を発生させるステップ、および
触覚フィードバック点で可聴音をほとんどまたは全く生成しないように選択された波形を使用して、超音波の生成を調整するステップ
を含む、超音波を使用して触覚フィードバックを作成する方法。
【請求項２】
焦点での急激な圧力変化を回避するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
トランスデューサの位相と振幅との補間を含む波形を用いて超音波の生成を調整するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記補間は、線形補間を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記補間は、多項式補間または三角関数補間を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記補間は、コサイン補間を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記補間は、パラメトリックスピーカー補間である、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記共通焦点の位置を様々に変えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記共通焦点の位置は、絶えず変化する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記共通の焦点の位置は、中心の焦点の辺りで振動する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
超音波を発して空中の触覚フィードバック点を生成するように配置された複数のトランスデューサを含む位相アレイであって、
前記空中の触覚フィードバック点で超音波が収束する際に、ほとんどまたは全く音を生成しない形状を有する変調波形による超音波を発するように配置されている、位相アレイ
を含む、触覚フィードバック・システム。
【請求項１２】
コントロール・ユニットを含む、請求項１１に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１３】
ドライビング・ユニットを含む、請求項１１に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１４】
前記ドライビング・ユニットは、トランスデューサを作動して超音波を生成するように配置される、請求項１３に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１５】
コントロール信号を前記ドライビング・ユニットに送るように配置されたコントロール・ユニットを含む、請求項１４に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１６】
前記コントロール・ユニットは、メモリを含む、請求項１２に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１７】
前記コントロール・ユニットは、特定の変調波形に従ってトランスデューサの出力を調整するために配置される、請求項１２に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１８】
前記変調波形は、線形補間である、請求項１７に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項１９】
前記変調波形は、多項式補間または三角関数補間を含む、請求項１７に請求される触覚フィードバック・システム。
【請求項２０】
前記変調波形は、コサイン補間である、請求項１７に記載の触覚フィードバック・システム。
【請求項２１】
前記変調波形は、パラボリックスピーカー補間に対応する、請求項１７に記載の触覚フィードバック・システム。
【外国語明細書】
2020024709000001.pdf