(57)【要約】      （修正有）【課題】環境に雑音を発生させることなく触覚により情報を伝達する報知装置を提供する。【解決手段】超音波トランスデューサ１１を面上に複数配列したパラメトリックスピーカ１０から出力される音波による振動により操作者に情報を伝達する報知装置１に於いて、超音波トランスデューサを、超音波帯域に属し、変調信号発生器２２、搬送波発生器２６、変調器２５、増幅器２４、２７、周波数入力器２１、レベル入力器２３を有している駆動装置２０により、周波数差が所定音声帯域に存在する少なくとも２つの異なる周波数成分で駆動し、所定音声帯域と、駆動信号のレベルを、音波が、操作者には聞こえず、触覚により感知される値に設定した。所定音声帯域は、下限可感触閾値レベルが、下限可聴閾値レベルよりも低くなる周波数帯域とし、駆動信号のレベルを、下限可感触閾値レベルより大きく、下限可聴閾値レベルよりも小さくした。【選択図】図２
2015035657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサを面上に複数配列したパラメトリックスピーカから出力される音波による振動により操作者に情報を伝達する報知装置において、
前記超音波トランスデューサを、超音波帯域に属し、周波数差が所定音声帯域に存在する少なくとも２つの異なる周波数成分を有する駆動信号で駆動する駆動装置を有し、
前記所定音声帯域と、前記駆動信号のレベルを、前記音波が、前記操作者には聞こえず、触覚により感知される値に設定した
ことを特徴とする報知装置。
【請求項２】
前記駆動信号は、超音波帯域の搬送波を、前記所定音声帯域の変調信号により変調して得られる信号であることを特徴とする請求項１に記載の報知装置。
【請求項３】
前記駆動信号は、超音波帯域における異なる少なくとも２つの単一周波数の信号であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の報知装置。
【請求項４】
前記周波数差と前記駆動信号のレベルを変化させて、前記超音波トランスデューサから音波を出力した場合に得られる２種の特性であって、該音波を最低限聞き取ることのできる前記駆動信号の下限可聴閾値レベルと前記周波数差との関係を示す可聴周波数特性と、その同一音波を触覚により最低限感知できる前記駆動信号の下限可感触閾値レベルと前記周波数差との関係を示す可感触周波数特性とにおいて、
前記所定音声帯域を、前記下限可感触閾値レベルが、前記下限可聴閾値レベルよりも低くなる周波数帯域とし、
前記報知装置を本動作させる時の前記駆動信号のレベルを、前記下限可感触閾値レベルより大きく、前記下限可聴閾値レベルよりも小さくした
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の報知装置。
【請求項５】
前記所定音声帯域は、５０Ｈｚ以上、３５０Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の報知装置。
【請求項６】
前記所定音声帯域は、８０Ｈｚ以上、２５０Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の報知装置。
【請求項７】
前記駆動信号のレベルを前記操作者による入力により変化させるレベル可変手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の報知装置。
【請求項８】
前記周波数差を前記操作者による入力により変化させる周波数可変手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の報知装置。
【請求項９】
前記操作者の特定部から、電子装置に対する操作指令を非接触で入力する入力装置であって、
前記操作者の人体表面に電磁場を伝搬させる励振器と、
互いに離間して配置され、前記操作者の前記特定部により形成される電磁場を検出する電磁場検出素子と、
前記電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、前記操作者の前記特定部の複数の前記電磁場検出素子に対する動作を検出する動作検出装置と、
前記電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の報知装置を駆動すると共に、前記動作検出装置により前記動作が検出された場合に、その検出値に応じて、前記電子装置に指令信号を出力する制御装置と
を有することを特徴とする入力装置。
【請求項１０】
前記操作者の特定部から、電子装置に対する操作指令を非接触で入力する入力装置であって、
周囲に電磁場を形成する電磁場形成器と、
前記電磁場形成装置の周囲に互いに離間して配設され、前記電磁場形成装置により形成された電磁場を検出する複数の電磁場検出素子と、
複数の前記電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、前記操作者の前記特定部の複数の前記電磁場検出素子に対する動作を検出する動作検出装置と、
前記電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の報知装置を駆動すると共に、前記動作検出装置により前記動作が検出された場合に、その検出値に応じて、前記電子装置に指令信号を出力する制御装置と
を有することを特徴とする入力装置。
【請求項１１】
前記動作検出装置は、複数の前記電磁場検出素子の出力する複数の信号のうち、任意の２つの信号の振幅の和と差の比に基づいて、前記動作を検出することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の入力装置。
【請求項１２】
前記動作検出装置は、複数の前記電磁場検出素子の出力する複数の信号のうち、任意の２つの信号の振幅の位相差に基づいて、前記動作を検出することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作者の特定部（指、手、足、腕、顔などの人体の皮膚の一部）による非接触の操作指令に対して、その操作指令の認知を、指令を与えた特定部に振動で応答するようにした報知装置に関する。
また、非接触による操作指令が確実に実行できるようにした入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置に対して、入力指令を非接触で与える装置として、本出願人は、下記特許文献１、２に開示の技術を開発してきた。特許文献１の装置は、操作者を人体から輻射されない電磁波で励振して、操作者の指先の周囲に形成される近接場を複数の電極で検出して、その電極の検出信号の位相差信号に応じて指先の動作を検出するようにした装置である。
【０００３】
また、下記特許文献２は、特許文献１と同様な装置において、電極による検出信号と基準発振器の出力信号とをＰＬＬにより同期させる回路を設けて、２つの電極で検出される検出信号のＰＬＬ同期信号の位相差により指先の電極間における位置を検出する装置を開示している。この装置では、操作者の操作指令を与える指先が電極に接近していない場合には検出信号はＰＬＬ同期状態ではなく、位置の検出が可能なまで、指先が電極に接近した場合にＰＬＬ同期が確立する。このことを利用して、２つのＰＬＬ回路の出力信号のビート信号をスピーカに出力することで、指先の検出電極への接近の程度を操作者に報知するようにしている。この場合、指先が検出電極から遠方にあれば検出信号の振幅が小さいため、スピーカから音が出力されず、指先が検出電極に接近するに連れて、検出信号の振幅が大きくなり、同期確立前であるのでビート信号が生成されて、スピーカから次第に大きな音が出力される。最後に、指先の位置の検出が可能な状態まで接近すると、検出信号は同期確立状態となるので、２つの検出信号のビート信号は発生しない。したがって、スピーカから音は出力されない。この状態で、操作者は指先の位置により操作を指令することができる。
【０００４】
ところが、操作者に対して音で指先の接近状態を報知すると、その音が雑音となり、快適な操作環境を乱すことになる。そこで、本発明者らは、操作入力に対する応答を、操作指令している指先、手のひらなどに、非接触による振動で与えることを考えた。
【０００５】
指先に振動を与える装置として、特許文献３に記載の装置が知られている。その装置は、７．５ＭＨｚで超音波発生素子を駆動して、アレーの放射パターンを制御することで、任意の圧力パターンで指先などの触覚を刺激する装置である。また、下記特許文献４には、超音波素子を２次元格子状に配置して、任意の音圧パターンを生成して生体に所定の触覚を刺激する装置が開示されている。また、その装置は、パルス変調された超音波を発振する他の超音波素子と、生体からのその超音波の反射波を検出する検出素子を設けて、その反射波の伝搬遅延時間から音圧パターンの受ける生体の位置を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−３６８８０
【特許文献２】特開２０１３−１０５３００
【特許文献３】特開２００３−２９８９８
【特許文献４】特開２０１２−４８３７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３、４の装置では、音圧パターンを発生するために、格子状に配列された各超音波素子を励振するためのそれぞれの信号の位相を精密に制御する必要がある。また、１〜１０ＭＨｚの超音波を発生させており、人間の耳には聞こえないけれども、この帯域での人の触覚は鈍く、感知できる触覚を人に励起させるためには、１００Ｗ／ｃｍ2 程度の大きい出力が必要である。これらのため、上記特許文献３、４の装置は、複雑となり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、本発明の目的は、非接触による操作に対する応答を、環境に騒音を与えない非接触による音波による振動として操作者に与えるようにした報知装置を実現することである。また、本発明の他の目的は、非接触入力に対する応答に、その報知装置を用いることで、操作入力を確実に行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、超音波トランスデューサを面上に複数配列したパラメトリックスピーカから出力される音波による振動により操作者に情報を伝達する報知装置において、超音波トランスデューサを、超音波帯域に属し、周波数差が所定音声帯域に存在する少なくとも２つの異なる周波数成分を有する駆動信号で駆動する駆動装置を有し、所定音声帯域と、駆動信号のレベルを、音波が、操作者には聞こえず、触覚により感知される値に設定したことを特徴とする報知装置である。
【００１０】
パラメトリックスピーカは、超音波トランスデューサを面上に複数配置したスピーカである。配列は一次元配列でも二次元配列であっても良い。配列面は平面でも曲面であっても良い。音声帯域は、一般的には、２０Ｈｚ以上、２０ｋＨｚ以下の可聴周波数帯域をいう。所定音声帯域は、この音声帯域内に存在する所定の周波数帯域をいう。超音波が空気中を伝搬する時に、音波の縦波によって生じる空気の粗状態と密状態との振動周期が異なる結果、非線形効果が発生する。非線形の２次の項から音波の有する周波数成分の差と和の成分（音波のスペクトルの畳み込み積分）が得られる。この現象は超音波の自己復調と言われている。本発明はこの自己復調の性質を利用して、自己復調された結果の信号（周波数差の成分、周波数和の成分のうち周波数差の成分の音波）が、操作者の耳には聞こえず、手のひらや指先などの皮膚の触覚により感知できるように駆動信号の有する周波数成分の周波数差と、駆動信号のレベルを設定するようにしたことが特徴である。本発明では、復調時の超音波帯域の信号の周波数和の成分は、超音波帯域以上の帯域となるので、音声帯域には存在せず可聴成分ではないので問題にはならず、復調時の周波数差の成分のみに注目している。したがって、以下においては、周波数差の成分のみについて記載する。
【００１１】
したがって、駆動信号には、各種の態様が考えられる。駆動信号は、周波数空間（フーリエ変換）において、次の関係を有していれば良い。駆動信号は、超音波帯域内において所定音声帯域の幅を有した連続スペクトルを有した信号、超音波帯域内において、任意の２つの周波数の差が、所定音声帯域内に存在する離散的スペクトルを有した信号、両者を混合したスペクトルを有した信号などである。駆動信号が複数であれば、合成後（加算後）の駆動信号のスペクトルについて上記の関係があれば良い。
【００１２】
駆動信号の典型例は、超音波帯域の搬送波を、少なくとも所定音声帯域にある変調信号により変調して得られる信号である。この場合には、変調信号の周波数帯域が駆動信号の周波数成分における周波数差を与えることになる。変調信号が連続スペクトルであれば、空間の自己復調によりこの連続スペクトルを有した変調信号が復調され、この変調信号が音波として操作者の聴覚、触覚に到達する。また、変調信号を所定音声帯域の単一周波数の正弦波とすると、空間の自己復調によりこの単一正弦波の変調信号が音波として操作者に到達する。同様に、変調信号を周波数差が所定音声帯域にある異なる２つの周波数の正弦波とすると、空間の自己復調によりこの２つの異なる周波数の正弦波、この２つの周波数の差の周波数の正弦波が、音波として操作者に到達することになる。また、駆動信号を変調しない、超音波帯域に属した周波数成分の任意の周波数差が所定音声帯域に存在する異なる周波数の正弦波とした場合には、それらの任意に選択された２つの正弦波の周波数差の正弦波が音波として、操作者に到達する。
【００１３】
駆動信号は、変調した信号であっても、変調しない単一周波数の正弦波であっても良い。また、駆動信号は、単一である必要はなく、複数であっても良い。複数の駆動信号（変調した信号、又は、変調しない信号）を、一つのパラメトリックスピーカに入力させても良い。また、独立した複数のパラメトリックスピーカに、それぞれの駆動信号を入力して、超音波をそれぞれから出力させて、作業者が感知する空間においてその超音波を混合するようにしても良い。独立した複数のパラメトリックスピーカには、一つのパラメトリックスピーカの領域を区分して、それら領域に存在する超音波トランスデューサにそれぞれの駆動信号を入力するようにしても良い。作業者が感知する空間においてそれらの超音波を効率良く混合するには、放物面又は双曲線面の凹面に超音波トランスデューサを配列したり異なるパラメトリックスピーカを配置すれば良い。
【００１４】
駆動信号に変調した信号を用いる場合の変調方式は、振幅変調、周波数変調、位相変調など任意である。振幅変調方式は、搬送波付きのＤＳＢ、搬送波付きのＳＳＢ、搬送波抑圧ＤＳＢが用いられる。搬送波抑圧ＤＳＢで変調信号が単一周波数ωs の正弦波の場合には、搬送波の周波数ωc に対して、ωc ±ωs の２本のスペクトルが存在するので、周波数差は２ωs となり、空間での自己復調により２ωs の音波が得られる。この場合には、２ωs が所定音声帯域に存在すれば良い。搬送波付きのＤＳＢであれば、ωc 、ωc ±ωs の３本のスペクトルが存在するので、ωs 、２ωs の周波数差が得られる。この場合には、少なくともωs 、２ωs の一方が所定音声帯域に存在すれば良い。搬送波抑圧ＳＳＢの場合には、少なくとも異なる２つの周波数成分を有した変調信号を用いる。要するに、超音波に関する空間の非線形特性（複数の駆動信号の積を生じる特性）によって生成される複数の駆動信号の周波数差が所定音声帯域にあるにある周波数の変調信号を用いて、超音波の単一又は異なる周波数の複数の搬送波を変調すれば良い。周波数変調、位相変調の場合には、変調信号が単一周波数の正弦波であっても、駆動信号は周波数空間において、周波数帯域を有している。したがって、この周波数帯域が所定音声帯域内にあれば良い。
【００１５】
周波数差と駆動信号のレベルは、一例として、次のように決定される。周波数差と駆動信号のレベルを変化させて、超音波トランスデューサから音波を出力した場合に得られる２種の特性であって、該音波を最低限聞き取ることのできる駆動信号の下限可聴閾値レベルと周波数差との関係を示す可聴周波数特性特性と、その同一音波を触覚により最低限感知できる駆動信号の下限可感触閾値レベルと周波数差との関係を示す可感触周波数特性とにおいて、所定音声帯域を、下限可感触閾値レベルが、下限可聴閾値レベルよりも低くなる周波数帯域とし、報知装置を本動作させる時の駆動信号のレベルを、下限可感触閾値レベルより大きく、下限可聴閾値レベルよりも小さくする。
【００１６】
空間における非線形効果の自己復調により、音波の２乗が得られる。したがって、自己復調された周波数差を周波数とする音波のレベルは、駆動信号のレベルにより変化させることができる。駆動信号に変調された信号を用いる場合には、搬送波のレベルでも、変調信号のレベルでも、駆動信号のレベルは変化できる。複数の異なる単一周波数の正弦波を駆動信号とする場合には、少なくとも一つの正弦波のレベルを変化させれば、自己復調された音波のレベルは変化できる。
【００１７】
所定音声帯域は、後述するように、５０Ｈｚ以上、３５０Ｈｚ以下とすることが望ましい。さらに望ましくは、所定音声帯域は、８０Ｈｚ以上、２５０Ｈｚ以下である。
また、本放置装置は、駆動信号のレベルを操作者による入力により変化させるレベル可変手段を有することが望ましい。また、本放置装置は、周波数差を操作者による入力により変化させる周波数可変手段を有することが望ましい。これにより、操作者は、装置の調整により環境に雑音を発生させることなく、触覚だけの情報を得ることができる。
【００１８】
上記の報知装置の発明を用いて、次のように非接触の入力装置の発明を得ることができる。
すなわち、第１の入力装置の発明は、操作者の特定部から、電子装置に対する操作指令を非接触で入力する入力装置であって、操作者の人体表面に電磁場を伝搬させる励振器と、互いに離間して配置され、操作者の特定部により形成される電磁場を検出する電磁場検出素子と、電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、操作者の特定部の複数の電磁場検出素子に対する動作を検出する動作検出装置と、電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、報知装置を駆動すると共に、動作検出装置により動作が検出された場合に、その検出値に応じて、電子装置に指令信号を出力する制御装置とを有することを特徴とする入力装置である。
【００１９】
また、他の第２の入力装置の発明は、操作者の特定部から、電子装置に対する操作指令を非接触で入力する入力装置であって、周囲に電磁場を形成する電磁場形成器と、電磁場形成装置の周囲に互いに離間して配設され、電磁場形成装置により形成された電磁場を検出する複数の電磁場検出素子と、複数の電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、操作者の特定部の複数の電磁場検出素子に対する動作を検出する動作検出装置と、電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、報知装置を駆動すると共に、動作検出装置により動作が検出された場合に、その検出値に応じて、電子装置に指令信号を出力する制御装置とを有することを特徴とする入力装置である。
【００２０】
これらの入力装置において、報知装置を駆動するタイミングは、操作者の指、手、足などの特定部が、磁場検出素子に接近して、電磁場検出素子によりそのことが検出された時や、動作検出装置が操作者の特定部の動作を検出した時である。したがって、電磁場検出素子により検出された信号に基づいて、報知装置を駆動するとは、動作検出装置により、電磁場検出素子により検出された信号に基づいて操作者の特定部の動作を検出した信号に基づいて報知装置を駆動する場合を含む。
動作検出装置は、複数の電磁場検出素子の出力する複数の信号のうち、任意の２つの信号の振幅の和と差の比に基づいて、動作を検出することができる。
また、動作検出装置は、複数の電磁場検出素子の出力する複数の信号のうち、任意の２つの信号の振幅の位相差に基づいて、動作を検出するようにしても良い。
【００２１】
上記の入力装置の発明において、電磁場は単一周波数の正弦波、余弦波であっても、これらの波の振幅、位相、周波数などを変調をした信号であっても良い。また、方形波であっても良い。電磁場検出素子は、アンテナや電極である。電磁波を検出するにはアンテナが、近接場を検出するには電極を用いることが望ましい。電磁場検出素子は、第１の入力装置においては、単一であっても、複数であっても良い。電磁場検出素子が一つの場合には、２値指令、すなわち、例えば、装置の電源のオンオフの指令に用いることができる。
【００２２】
第１の入力装置の発明においては、励振器は、人体表面に電磁波を伝搬することができる位置に取り付けられていればよく、人体に直接取り付けられていてもよいし、イスなどの人体と接触する物体に取り付けられていてもよい。この場合には、本装置は、電磁場で励振されている操作者のみの操作に応答することになり、他人の操作を禁止することができる。励振器の発振周波数は、人体表面を電磁場が伝搬することができる周波数帯であればよく、たとえば１〜１００ＭＨｚである。また、本発明における「操作者の特定部」とは、人体のあらゆる箇所を示すものであるが、特に手先などの先端が細くなっている部分がよい。位置測定精度が向上するためである。
【００２３】
電磁場検出素子を直線上に２台配置することで、直線上における操作者の指先などの指示位置や、手のひらの動作を精度良く検出することができる。また、電磁場検出素子を直交する２直線（ｘ軸、ｙ軸）上に、２台づつ配置することで、操作者のｘ軸方向の操作位置と、ｙ軸方向の装置位置とを検出することができる。
【００２４】
第２の入力装置の発明においては、電磁場として、周囲に電磁波として伝搬しないエバネセット波のような伝搬モードを有さない近接場や、アンテナにより放出された電磁波を用いることができる。電磁場として近接場を用いる場合には、電磁場形成器は、電磁場の波長の１／１００程度以下に小さくすれば、電磁場形成器の有する出力電極からの放射モードはなく、エバネセット波による近接場が出力電極の周囲に形成される。励振周波数としては、１〜１００ＭＨｚを用いることができる。したがって、１００ＭＨｚでの励振であれば、出力電極は３ｃｍ以下とすれば良い。出力電極と検出電極との距離は、３０ｃｍ以下、３ｃｍ以上が望ましい。望ましくは、１０ｃｍ以下、３ｃｍ以上を用いることができる。１ＭＨｚでの励振であれば、出力電極は３ｍ以下とすれば良い。また、出力電極と検出電極との関係も、波長程度以下に拡大することができる。
【００２５】
複数の電磁場検出素子の個数は任意である。また、複数の電磁場検出素子は、１組の検出電極については、出力電極を中心として、点対称に設けられるのが望ましい。また、全電磁場検出素子に対しては、電磁場形成器の出力電極を中心として、回転対称に設けられるのが望ましい。また、電磁場検出素子は、偶数であって、２個の電磁場検出素子を１組として、複数組、設けられるのが望ましい。しかし、一つの電磁場検出素子を共通とすると、電磁場検出素子の数は、３以上の奇数であっても良い。
【００２６】
また、電磁場形成器は、電磁波を放射する送信アンテナを有し、電磁場検出素子はその電磁波を受信する複数の受信アンテナで構成しても良い。送信アンテナと複数の受信アンテナとの間に電磁波環境が形成される。その環境に人が手などで動作させると、２つの受信アンテナの出力信号に基づいて、動作の有無を検出することができる。
【００２７】
本発明は、操作者が電子装置に対して非接触で指令する入力装置において、入力装置が操作者の指令を検知できた場合に、上記の報知装置を駆動して、その操作者の操作する指先や手のひらなどに振動を与えることができる。これにより、操作者は、操作状況を確実に把握することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本報知装置の発明によると、超音波の空間の自己復調によりえられた所定音声帯域の信号が操作者の皮膚の触覚を刺激すふることで情報を伝達することができる。この時、操作者の聴覚には音声が聞こえないので周囲に雑音を発生させることがない。また、本報知装置は、非接触による入力装置において、入力に対する応答を操作者に与える装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の報知装置における可聴周波数特性と可感触周波数特性とを示した測定図。
【図２】実施例１の報知装置の構成図。
【図３】実施例１の報知装置による空間での自己復調による音波波形を示した測定図。
【図４】本発明の報知装置を用いた実施例２の入力装置の構成図。
【図５】本発明の報知装置を用いた実施例３の入力装置の構成図。
【図６】実施例３の入力装置の電極部分の断面図。
【図７】実施例３の入力装置の全体を示した平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の具体的な実施例について図面を用いて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３１】
まず、可聴周波数特性と可感触周波数特性とを測定した。
超音波を放射する超音波トランスデューサを平面上に２次元配列したパラメトリックスピーカとして、日本セラミック株式会社製ＡＳ０５０ＢＰＦ１を使用した。そのパラメトリックスピーカは、駆動回路を内臓しており、音声信号を入力する端子がある。パラメトリックスピーカは、４０ｋＨｚの矩形波を搬送波としている。音声信号（変調信号）は、単一周波数の正弦波として、周波数を２０Ｈｚから５００Ｈｚまで変化させた。変調は音声信号を４０ｋＨｚでスイッチングするＡＭ変調であり、搬送波付きＤＳＢ信号が駆動信号となる。超音波トランスデューサからは、ＤＳＢの縦波が前方に放射される。このとき、変調された超音波における空気分子の密状態（圧縮）と粗状態（膨張）とで周期が異なる（粗状態の方が周期が長い）ことによる非線形効果により、超音波が空気中を伝搬する間に包絡線である変調信号（音声信号）が自己復調される。この結果、音声信号は耳に聞こえ、音声信号の振動は皮膚（指先、手のひらなど）で感じられる。
【００３２】
超音波トランスデューサの配列面である放射面の前方２ｃｍの位置に手のひらを置いて、ある周波数の変調信号のレベルを変化させて、振動を感じる下限の閾値レベルを下限可感触閾値レベルとして測定した。下限可感触閾値レベルは変調信号のピークツーピーク電圧である。この変調信号の周波数を２０Ｈｚから５００Ｈｚまで走査して、順次、下限可感触閾値レベルを測定して、可感触周波数特性Ａを得た。
【００３３】
超音波トランスデューサの放射面の前方２ｃｍの位置に手のひらを位置させるとき、操作者の耳は、放射面の前方４０ｃｍ程度に位置する。よって、超音波トランスデューサの放射面に垂直な前方４０ｃｍの位置に耳を置いて、同様に、ある周波数の変調信号のレベルを変化させて、音が聞こえる下限の閾値レベルを下限可聴閾値レベルとして測定した。下限可聴閾値レベルは変調信号のピークツーピーク電圧である。この変調信号の周波数を２０Ｈｚから５００Ｈｚまで走査して、順次、下限可聴閾値レベルを測定して、可聴周波数特性Ｂを得た。
【００３４】
測定した可感触周波数特性Ａと可聴周波数特性Ｂを、図１に示す。この特性から明らかなように、操作者には聞こえないが、指先や手のひらなどの皮膚で振動を感じることのできる変調信号の周波数帯域が存在する。すなわち、変調信号の周波数が３０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下の範囲の時に、下限可感触閾値レベルが、下限可聴閾値レベルよりも低くなることが分かった。このことは、本願発明者が初めて発見した事実である。
【００３５】
本発明は、この発見した特性に基づいて成されたものであり、下限可感触閾値レベルが、下限可聴閾値レベルよりも低くなる帯域の周波数と、下限可感触閾値レベル以上、下限可聴閾値レベル以下の範囲のレベルに、変調信号の周波数とレベルを選択している。このようにすれば、環境に雑音を発生させることなく、皮膚の感触により入力に対する応答などの情報を操作者に伝達させることができる。下限可感触閾値レベルと下限可聴閾値レベルの分離余裕を考慮すると、図１の特性から、変調信号の望ましい周波数範囲（所定音声帯域）は、５０Ｈｚ以上、３５０Ｈｚ以下である。さらに、望ましい周波数範囲（所定音声帯域）は、８０Ｈｚ以上、２５０Ｈｚ以下である。この周波数範囲は、変調信号のレベルにして０．０２Ｖ以上の余裕がある範囲である。
【００３６】
変調信号の周波数を伝達する情報とすれば、操作者に指先や手のひらなどの皮膚に感じる振動の周波数により伝達情報を認識することができる。
【００３７】
図２は、実施例１に係る報知装置の構成を示した図である。
報知装置１は、多数の超音波トランスデューサ１１を面上に格子状の稠密構造に配置したパラメトリックスピーカ１０と、超音波トランスデューサ１１を駆動する駆動装置２０とを有している。本実施例では、パラメトリックスピーカ１０は超音波トランスデューサ１１を配列したもので、駆動信号ＳD を駆動装置２０から入力して、各超音波トランスデューサ１１に駆動信号ＳD を分配する回路のみが内臓されている。
【００３８】
駆動装置２０は、変調信号発生器２２、搬送波発生器２６、変調器２５、増幅器２４、２７、周波数入力器２１、レベル入力器２３を有している。変調信号発生器２２は、周波数入力器２１から入力された周波数ωに応じた周波数の正弦波sin(ωt)を増幅器２４に出力する。増幅器２４はレベル入力器２３から入力されたレベルａに応じて、正弦波sin(ωt)を増幅して、ａsin(ωt)を変調信号Ｓ1 として、変調器２５に出力する。ただし、0 <a≦1 である。また、搬送波発生器２６は、超音波帯域にある４０ｋＨｚの正弦波Esin( ωc ｔ）の搬送波Ｓ2 を変調器２５に出力している。変調器２５は、マルチプレクサであり、変調信号Ｓ1 のオフセット信号ａsin(ωt)+1と搬送波Ｓ2 との積であるE [ ａsin(ωt)+1]sin( ωc ｔ）を、増幅器２７に出力する。したがって、この変調器２５は、変調度a の搬送波付きＤＳＢ−ＡＭ変調器である。増幅器２７は、この信号を増幅して駆動信号ＳD をパラメトリックスピーカ１０に出力している。したがって、駆動信号ＳD は、搬送波付き両側帯波（ＤＳＢ）であり、周波数成分は、ωc 、ωc ±ωの３本の線スペクトルである。操作者は、周波数入力器２１の設定周波数ωとレベル入力器２３の設定レベルａとを可変設定することで、耳には聞こえず、手、指、顔、足などの特定部において振動を感知できるように調整することができる。なお、レベルは、搬送波のレベルE を変化させるようにしても良い。もちろん、搬送波のレベルE と変調信号のレベルa とを共に変化させるようにしても良い。
【００３９】
駆動信号ＳD により、全ての超音波トランスデューサ１１は、同一位相で駆動される。すると、超音波トランスデューサ１１の前方に向けて、縦波の超音波平面波E [ ａsin(ωt)+1]sin( ωc ｔ）が放出される。この超音波平面波は空間の非線形効果により、自己復調されて、ｂsin(ωt)、csin(2ωt)の所定音声帯域の縦波となり、操作者の特定部に至る。ｂ、c は、伝搬による減衰を考慮した音波の振幅である。なお、変調度a を小さくすれば、c の値は、小さくできる。このｂsin(ωt)は、復調された変調信号Ｓ1 である。この時の自己復調された音波をスピーカで受信して、電気に変換した信号波形を図３（ａ）に示す。変調信号Ｓ1 の周波数ω／２πは１２０Ｈｚ、搬送波の周波数ωC ／２πは４０ｋＨｚである。復調された１２０Ｈｚの音波は、図１の特性から分かるように、下限可感触閾値レベルが、下限可聴閾値レベルよりも低くなる周波数である。また、変調信号Ｓ1 の振幅ａは、下限可感触閾値レベル以上、下限可聴閾値レベル以下の範囲の値に設定されている。この結果、復調された音波は、操作者の耳には聞こえず、パラメトリックスピーカ１０の前方に位置する操作者の指先、手のひらになどの皮膚には、１２０Ｈｚの振動として検知される。
【００４０】
このようにして、本実施例の報知装置１は、雑音を発生させることなく、操作者の感触により情報を伝達させることができる。変調信号Ｓ1 の周波数を伝達すべき情報に応じて変化させれば、操作者は、皮膚の感じる周波数により、伝達された情報を知ることができる。また、変調信号Ｓ1 を単一の正弦波ではなく、所定音声帯域に含まれる一定幅の連続スペクトルとしても良い。この連続スペクトルの形状により、操作者は受ける振動を識別でき、ことなる情報を伝達することができる。
【００４１】
また、変調信号Ｓ1 をａ1sin( ω1t) ＋ａ2sin( ω2t) の異なる周波数ω1 とω2 の正弦波の和としても良い。例えば、周波数ω1 ／２πを１２０Ｈｚ、周波数ω2 ／２πを１２２Ｈｚとする。変調方式は搬送波付きのＤＳＢ変調とする。いずれの周波数も所定音声帯域（５０Ｈｚ以上、３５０Ｈｚ以下、又は、８０Ｈｚ以上、２５０Ｈｚ以下）に属する。この場合には、自己復調後の音波のスペクトルは、ベースバンドにおいて、ω2 −ω1 、ω1 、ω2 、２ω1 、２ω2 の５本のスペクトルとなる。ただし、ω2 −ω1 、２ω1 、２ω2 の３成分は、それぞれの変調信号の変調度ａ1 、ａ2 を小さく設定すれば、ω1 、ω2 の成分に対して、小さくすることができる。上記搬送波付きＤＳＢ変調された信号を駆動信号として、超音波トランスデューサ１１を駆動して、スピーカで受信した時の信号波形を図３（ｂ）に示す。この場合には、自己復調では、主として（振幅の大きい信号）、１２０Ｈｚと１２２Ｈｚの正弦波が得られる。したがって、図３（ｂ）に示すように、周波数１２１Ｈｚ（１２０Ｈｚと１２２Ｈｚの平均周波数）を１Ｈｚの信号で、変調度１で振幅変調した信号が得られていることが分かる。操作者の皮膚は、１２１Ｈｚの振動の強さに、振幅の絶対値（強度）として、２Ｈｚの脈動を感じる。このとき、駆動信号ＳD のレベルは、１２０Ｈｚ、１２２Ｈｚの音波が耳では聞こえないレベルに設定されている。周波数２Ｈｚは、図１の特性から分かるように、所定音声帯域には存在せず、聴覚も触覚も感知し難い周波数であが、操作者は、触覚して感知できる１２１Ｈｚを、２Ｈｚの脈動として検知することができる。なお、搬送波を抑圧しないＤＳＢ変調を用いた場合には、自己復調後の音波のスペクトルは、２ω1 、２ω2 の２成分となる。上記の例でいえば、２４２Ｈｚの正弦波を、変調度１で２Ｈｚの正弦波でＤＳＢ変調した信号と等価となる。また、搬送波を抑圧しないＤＳＢ変調の場合には、正確には、さらに、２ω1 、２ω2 の成分（変調度に応じた強度）も自己復調後の音波に含まれることになる。
【００４２】
また、変調器２５を用いずに、４０ｋＨｚの正弦波sin(ωC1ｔ）と、４０．１２ｋＨｚの正弦波sin(ωC2ｔ）との２本の搬送波を駆動信号ＳD として、パラメトリックスピーカ１０に出力するようにしても良い。この場合には、空間による自己復調により、ωC2−ωC1の周波数１２０Ｈｚの正弦波sin(ωC2−ωC1)tの音波が得られる。このようして、耳には聞こえず、触覚で検知できる音波として情報を操作者に伝達することができる。
【実施例２】
【００４３】
実施例２の装置は、上記実施例１の報知装置１を用いた非接触により各種の指令を電子装置に与える入力装置４である。図４において、操作者の身体は、励振器３１により励振される。直線上には、離間して配置された電磁場検出素子である電極５０Ａ、５０Ｂが配設されている。励振器３１の発振周波数は、電磁場が人体表面を伝搬することができる周波数であり、１〜１００ＭＨｚである。励振器３１は、操作者が着座した椅子を励振することで、操作者を励振し、人体表面に電磁場を伝搬させ、操作者の手４０から近接場が周囲に形成される。又は、励振器３１は、直接、操作者の身体、腕、手を直接励振するものであっても良い。
【００４４】
電極５０Ａ、５０Ｂは、励振器３１によって人体表面を伝搬する電磁場を電気信号として受信するものである。電極５０Ａには、動作検出装置６０の増幅器５１Ａ、バンドパスフィルタ５２Ａ、ログ増幅器５３Ａが接続されている。電極５０Ｂには、動作検出装置６０の増幅器５１Ｂ、バンドパスフィルタ５２Ｂ、ログ増幅器５３Ｂが接続されている。バンドパスフィルタ５２Ａ、５２Ｂは、励振器３１の発振周波数帯のみを透過するものであり、ログ増幅器５３Ａ、５３Ｂは、それぞれバンドパスフィルタ５２Ａ、５２Ｂからの電気信号を対数増幅するものである。
【００４５】
また、動作検出装置６０は、加算器５４、減算器５５、除算器５６を有している。加算器５４、減算器５５にはそれぞれ、ログ増幅器５３Ａとログ増幅器５３Ｂの出力が接続されている。加算器５４は、ログ増幅器５３Ａからの電気信号Ｖａとログ増幅器５３Ｂからの電気信号Ｖｂとを加算して出力するものであり、減算器５５は、ログ増幅器５３Ａからの電気信号Ｖａからログ増幅器５３Ｂからの電気信号Ｖｂを減算して出力するものである。また、加算器５４の出力と減算器５５の出力は除算器５６に接続されている。除算器５６は、減算器５５からの電気信号を加算器５４からの電気信号で除算して出力するものである。除算器５６の出力は、増幅器５７、ローパスフィルタ５８を介して出力される。
【００４６】
このローパスフィルタ５８から出力される電気信号の電圧値Ｖｐは、ログ増幅器５３Ａからの電気信号Ｖａの電圧値をＶａ、ログ増幅器５３Ｂからの電気信号Ｖｂの電圧値をＶｂとすれば、Ｖｐ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）である。電圧値Ｖｐは、電極５０Ａと電極５０Ｂとを結ぶ線分上の操作者の手（指先）４０の位置に応じて変化する値である。例えば、電極５０Ａと電極５０Ｂとを結ぶ線分の中点に手（指先）４０が位置するとＶａ＝Ｖｂとなり、Ｖｐ＝０となる。また、操作者の手（指先）４０の位置が電極５０Ａの直上に位置するとて、Ｖａは最大値、Ｖｂは小さい値となる。したがって、電圧値Ｖｐは正の最大値となる。逆に、操作者の手（指先）４０の位置が電極５０Ｂの直上に位置するとて、Ｖｂは最大値、Ｖａは小さい値となる。したがって、電圧値Ｖｐは負で絶対値が最大値となる。このようにして、電圧値Ｖｐを測定することで操作者の手（指先）４０の位置を測定することができる。また、手４０を電極５０Ａと電極５０Ｂとの間で、大きく動かせば、電圧値Ｖｐは大きく変動することになり、操作者の動作を検出することができる。
【００４７】
なお、電圧差を電圧和で除算せずに電圧差のみでも位置検出は可能であるが、手４０の高さ（電極５０Ａ、５０Ｂの配置面に垂直な方向の手の位置）によって位置検出の感度にばらつきが生じるため、電圧和で除算することで感度のばらつきを抑え、より高感度に位置検出ができるようにしている。
【００４８】
ローパスフィルタ５８の出力する電圧値Ｖｐは制御装置６５のＡ／Ｄ変換器６１に入力している。Ａ／Ｄ変換器６１は、電圧値Ｖｐをディジタル信号に変換して、制御すべき電子装置６３に出力する。電子装置６３は、このディジタル信号、すなわち、電圧値Ｖｐを制御入力とする。例えば、電圧値Ｖｐが２回急速に変動すれば、電源オン、３回急速に変動すれば、電源オフ、電圧値Ｖｐが徐々に正に向けて増加する場合には、音量の増大、温度の上昇、ウインドウの開動作などの制御量を増加させ、電圧値Ｖｐが徐々に負に向けて減少する場合には、音量の増大、温度の低下、ウインドウの閉動作などの制御量を減少させる。
【００４９】
制御装置６５は報知装置１を駆動するための装置でもある。制御装置６５は、Ａ／Ｄ変換器６１、閾値判定回路６２Ａ、閾値判定回路６２Ｂ、ＡＮＤ回路６４とを有している。ログ増幅器５３Ａからの電気信号Ｖａは、閾値判定回路６２Ａに入力し、ログ増幅器５３Ｂからの電気信号Ｖｂは、閾値判定回路６２Ｂに入力している。閾値判定回路６２Ａは、電気信号Ｖａの絶対値が所定の閾値を越えると、制御信号Ｃa をＡＮＤ回路６４に出力し、閾値判定回路６２Ｂは、電気信号Ｖｂの絶対値が所定の閾値を越えると、制御信号Ｃb をＡＮＤ回路６４に出力している。そして、ＡＮＤ回路６４の出力する起動信号Ｓs は報知装置１に入力している。したがって、電圧値Ｖａと電圧値Ｖｂとが共に閾値を越えた場合に、報知装置１に起動信号Ｓs が出力される。すなわち、操作者の手４０が電極５０Ａ、電極５０Ｂに接近すると、制御信号Ｃa 、Ｃb が出力されて、操作者による指令が正確に入力され得る状態( 電極５０Ａ、５０Ｂに接近した状態）となる。
【００５０】
報知装置１は、制御装置６５から起動信号Ｓs が入力されると、操作者の手４０は、操作入力の可能な状態に位置していると判断され、パラメトリックスピーカ１０から、実施例１により変調された超音波が出力される。これにより、操作者は手（指先）４０の皮膚の触覚により、１２０Ｈｚの振動を感じることができる。このとき、耳にはこの音波は実施例１で説明したように聞こえない。したがって、周囲に雑音を放出することなく、操作者は、振動を感じつつ、手を電極５０Ａと電極５０Ｂとの間で、左右に動かすなどの動作を行えば、操作者は確実に動作による指令が入力装置４に入力されていることを認識することができる。これにより、操作者は多数回の入力動作の繰返しをしなくと済む。また、誤入力が防止される。
【００５１】
この装置において、駆動装置６０からは、電子装置６３を制御するための指令入力Ｖｐを、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）で与えている。しかし、電極５０Ａと電極５０Ｂの検出する信号Ｖａ、Ｖｂの位相差を指令入力Ｖｐとしても良い。位相差は、電極５０Ａと電極５０Ｂと手４０との距離差を表している。また、電極５０Ａと電極５０Ｂは、直線（ｘ軸）上に２つ設けているが、この直線（ｘ軸）に直交する直線（ｙ軸）上に、他の２つの電極を設けても良い。この場合には、ｘ軸方向の動作とｙ軸方向の動作とを検出することができる。さらには、操作者の特定部を指先とすると、４つの電極の配置されている面上の（ｘ，ｙ）座標を指令することができる。
【実施例３】
【００５２】
本実施例３の入力装置５は、実施例２の入力装置４と異なり、人体を励振するのではなく、出力電極と検出電極が配置されており、操作者の指先が電磁場を乱すことで、操作者による動作により指令を電子装置に与える装置である。
図５は、実施例３に係る入力装置５の構成図である。直径４ｃｍの円板状の出力電極７２は、円の中心に設けられている。出力電極７２の直径は０．５ｃｍ以上、５ｃｍ以下とすることができる。出力電極７２は励振器７１により励振される。円周上に、１組の検出電極である第１検出電極７０Ａ、第２検出電極７０Ｂと、他の１組の検出電極である第１検出電極７０Ｃ、第２検出電極７０Ｄとが設けられている。第１検出電極７０Ａと第２検出電極７０Ｂとを結ぶ線分（ｘ軸）の中点に出力電極７２が位置し、第１検出電極７０Ｃと第２検出電極７０Ｄとを結ぶ線分（ｙ軸）の中点に出力電極７２が位置している。また、第１検出電極７０Ａと第２検出電極７０Ｂとを結ぶ線分と、第１検出電極７０Ｃと第２検出電極７０Ｄとを結ぶ線分とは直交している。すなわち、各検出電極７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄは、出力電極７２を中心として、９０°の回転対称の位置に設けられている。また、各検出電極７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄの外縁は、直径１０ｃｍの円周に接している。この円周の直径は出力電極７２を中心として近接場が形成される範囲であれば任意である。１０ｃｍ〜６０ｃｍ程度を用いることができる。
【００５３】
出力電極７２及び電磁場検出素子である各検出電極７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄは、図６に示すように構成されている。図６は図５におけるｘ軸での断面図である。樹脂基板４４の上面には、出力電極７２、第１検出電極７０Ａ、第２検出電極７０Ｂに対応して、相互に絶縁分離された銅薄膜４５、４６Ａ、４６Ｂが形成されている。銅薄膜４５、４６Ａ、４６Ｂは、それぞれ、中心ピン４７、４８Ａ、４８Ｂに接続されており、樹脂基板４４の裏面の全面には同軸ケーブルの外被導体に接続さたアース銅薄膜４３が設けられている。また、外導体がアース銅薄膜４３に接合し、中心ピン４７、４８Ａ、４８Ｂを内在したコネクタ４１、４２Ａ、４２Ｂが設けられている。コネクタ４１に接続された図示しない同軸ケーブルを介して励振器７１から入力された信号により出力電極７２の銅薄膜４５が励振される。出力電極７２とこの電極を励振する励振器７１により電磁場形成器が構成されている。また、第１検出電極７０Ａ、第２検出電極７０Ｂの銅薄膜４６Ａ、４６Ｂで検出される電磁場による信号は、コネクタ４２Ａ、４２Ｂに接続された図示しない同軸ケーブルを介して、図４に示す動作検出装置６０と同一構成のｘ軸用の動作検出装置６０ｘに伝送される。また、出力電極７２、第１検出電極７０Ａ、第２検出電極７０Ｂが存在しない樹脂基板４４の領域には、実施例１のパラメトリックスピーカ１０が埋め込まれている。
【００５４】
第１検出電極７０Ｃと第２検出電極７０Ｄも、第１検出電極７０Ａと第２検出電極７０Ｂと同様に形成されており、それらの検出電極７０Ｃ、７０Ｄは、図４に示す動作検出装置６０と同一構成のｙ軸用の動作検出装置６０ｙに接続されている。すなわち、本実施例３は、実施例２の図４に示す動作検出装置６０がｘ軸用とｙ軸用と２つ設けられている。それらの動作検出装置の回路構成は実施例２と同一である。
【００５５】
出力電極７２には励振器７１が接続されている。励振器７１の発振周波数は、１〜１００ＭＨｚである。本実施例では、周波数は１０．７ＭＨｚとした。出力電極７２の直径は、励振する電磁場の波長の１／１００以下が望ましい。周波数１０．７ＭＨｚの波長は２８ｍであるが、この波長に対して、１／１００、すなわち、直径２８ｃｍ以下となると、電磁波の放射が起こらない。この結果、出力電極１２の周囲には、伝搬しないエバネセット波による近接場が形成される。
【００５６】
第１検出電極７０Ａ、第２検出電極７０Ｂは、出力電極７２の周囲に形成された周波数１０．７ＭＨｚ、波長２８ｍの近接場を電気信号として受信する電極である。
【００５７】
このようにして、ｘ軸方向の指先３０の動作により、ｘ軸用の動作検出装置６０ｘのローパスフィタルタ５８からは、Ｖｐｘ＝（Ｖａｘ−Ｖｂｘ）／（Ｖａｘ＋Ｖｂｘ）の信号が出力され、制御装置６５によりディジタル化される。ただし、Ｖａｘ、Ｖｂｘは、それぞれ、ｘ軸用動作検出装置６０ｘのログ増幅器５３Ａ、ログ増幅器５３Ｂの出力信号ある。Ｖｐｘは、ｘ軸上の指先３０の位置を表している。また、ｙ軸方向の指先３０の動作により、ｙ軸用の動作検出装置６０ｙのローパスフィタルタ５８からは、Ｖｐｙ＝（Ｖａｙ−Ｖｂｙ）／（Ｖａｙ＋Ｖｂｙ）の信号が出力され、制御装置６５によりディジタル化される。ただし、Ｖａｙ、Ｖｂｙは、それぞれ、ｙ軸用動作検出装置６０ｙのログ増幅器５３Ａ、ログ増幅器５３Ｂの出力信号である。Ｖｐｙはｙ軸上の指先３０の位置を表している。
【００５８】
操作者の指先３０が、４つの検出電極７０Ａ〜７０Ｄが形成する内部空間上を、移動すると、出力電極７２の周囲に形成された近接場が、指先３０による吸収や反射により、指先３０の位置に応じて、変調を受ける。第１検出電極７０Ａ、第２検出電極７０Ｂで検出される電気信号は、操作者の指先３０の位置と第１検出電極７０Ａ、第２検出電極７０Ｂとの相対的な距離に応じて振幅が異なる。また、他の組である第１検出電極７０Ｃと、第２検出電極７０Ｄとの組により検出される信号についても同様なことが言える。結局、図５において、４つの検出電極７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄで構成される平面上の指先３０の位置（ｘ，ｙ）座標を検出することができる。
【００５９】
例えば、図７に示すように、入力装置５により指先３０の平面上の位置により入力された（ｘ，ｙ）座標は、ｘ軸用動作検出装置６０ｘによりｘ座標が検出され、ｙ軸用動作検出装置６０ｙによりｙ座標が検出される。そして、制御装置６５からディジタル値の（ｘ，ｙ）座標が、液晶画面１１０に出力されて、その画面上に、入力された位置を表示することができる。これにより、操作者は、指先３０による位置指令（ｘ，ｙ）を確認することができる。
【００６０】
なお、指先３０が各検出電極７０Ａ〜７０Ｄから遠く離れた位置にある場合には、出力電極７２により形成される近接場は影響を受けない。したがって、Ｖａｘ＝Ｖｂｘ＝Ｖａｙ＝Ｖｂｙが成立するので、Ｖｐｘ＝Ｖｐｙ＝０である。これに対して、操作者の指先３０が、各検出電極７０Ａ〜７０Ｄに接近すると、各検出電極７０Ａ〜７０Ｄの検出電圧に比例した信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄの振幅が、指先３０により近接場が遮蔽されるので、指先３０の位置に応じて低下する。それぞれ、閾値より低下した場合にＬレベルの制御信号Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄが出力される。そして、ＡＮＤ回路６４による制御信号Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，ＣｄのＡＮＤにより起動信号Ｓs が制御装置６５から報知装置１に出力される。すなわち、信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄの何れか１つの信号が閾値より低下している期間、起動信号Ｓs が制御装置６５から報知装置１に出力され続ける。報知装置１は、起動信号Ｓs が入力されている期間、音波をパラメトリックスピーカ１０から出力する。これにより操作者は、動作入力が可能な状態を指先に感じる振動により検知することができる。この結果、誤入力が防止される。
【００６１】
なお、制御装置６５から出力される報知装置１の起動信号Ｓs は、上記のローパスフィルタ５８の出力信号Ｖｐｘ、Ｖｐｙの何れか一方が、所定の閾値を越えている間、出力するようにしても良い。出力信号Ｖｐｘ、Ｖｐｙが閾値を越えるている場合には、指先３０による動作指令があったことを意味するので、このタイミングで、起動信号Ｓs を出力するようにしても良い。
【００６２】
本実施例においても、ｘ座標は、第１検出電極７０Ａの検出電圧に比例した信号Ｖａと第２検出電極７０Ｂの検出電圧に比例した信号Ｖｂとの位相差で決定し、ｙ座標は、第１検出電極７０Ｃの検出電圧に比例した信号Ｖｃと第２検出電極７０Ｄの検出電圧に比例した信号Ｖｄとの位相差で決定しても良い。
【実施例４】
【００６３】
実施例３の出力電極７２の代わりに放射アンテナ、第１検出電極７０Ａ、第２検出電極７０Ｂの代わりに、受信アンテナとしても良い。この場合には、放射アンテナと複数の受信アンテナとを１〜２ｍ程度に離間させる。放射アンテナから電磁波を放射させると、放射アンテナと複数の受信アンテナとの間の空間は電磁波の伝送路となる。この空間において、手のひらを、握る、開くなどの大きな動作を行うと、複数の受信アンテナで受信される信号間の振幅の差や位相の差が、その動作に応じて変動する。この変動を、実施例２、３と同様に、操作者による電子装置への指令入力とすることができる。また、報知装置１へ起動信号Ｓs を出力する期間は、実施例３と同様に、複数の受信アンテナの少なくとも一つのアンテナの検出信号のレベルが所定の閾値より低下している期間とする。又は、出力信号Ｖｐｘ、Ｖｐｙが閾値を越えるている場合には、操作者の特定部による動作指令があったことを意味するので、このタイミングで、起動信号Ｓs を出力するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、聴覚には聞こえず、皮膚への振動により情報を操作者に伝達する報知装置や、非接触での入力装置において入力状態を操作者に応答する装置に応用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…報知装置
１０…パラメトリックスピーカ
１１…超音波トランスデューサ
２０…駆動装置
６０…動作検出装置
６５…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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