(57)【要約】ディスプレイ装置を提案する。該ディスプレイ装置は、画像表示構成体を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面に画像を表示するための複数のピクセルを備えている。該ディスプレイ装置は更に、複数の音響トランスデューサを備えており、それら複数の音響トランスデューサは、複数の駆動信号により駆動されることで、前記画像表示構成体の前記前面の前方空間に人間の触覚を刺激する音場を形成するものである。また、それら複数の音響トランスデューサは、前記画像表示構成体の背面に配設されている。該ディスプレイ装置は更に、制御回路を備えており、該制御回路は、前記複数の駆動信号のうちの少なくとも１つの駆動信号を、前記画像表示構成体の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成する。【選択図】図１
2020527269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置（１００）において、
画像表示構成体（１１０）を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面（１１２）に画像を表示するための複数のピクセル（１１１−１、１１１−２、…、１１１−ｎ）を備えており、
複数の音響トランスデューサ（１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎ）を備えており、それら複数の音響トランスデューサは、複数の駆動信号（１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎ）により駆動されることで、前記画像表示構成体（１１０）の前記前面（１１２）の前方空間に人間の触覚を刺激する音場（１２１）を形成するものであり、それら複数の音響トランスデューサ（１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎ）は、前記画像表示構成体（１１０）の背面（１１２）に配設されており、
制御回路を備えており、該制御回路は、前記複数の駆動信号（１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎ）のうちの少なくとも１つの駆動信号を、前記画像表示構成体（１１０）の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記制御回路（１３０）は、前記複数の駆動信号（１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎ）における全ての駆動信号を、前記画像表示構成体の前記少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成することを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記音場（１２１）は、前記画像に示されたオブジェクトに関連付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記制御回路（１３０）は、前記複数の駆動信号（１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎ）を、前記画像に示された前記オブジェクトの状態に応じた駆動信号として生成することを特徴とする請求項３記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記制御回路（１３０）は、前記複数の駆動信号（１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎ）を、前記画像表示構成体（１１０）の前記前面からの垂直離隔距離が２ｃｍ以下となる位置に前記音場（１２１）の焦点（１２２）を形成するような駆動信号として生成することを特徴と請求項１乃至４の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記画像表示構成体（１１０）の前記音響特性は、該画像表示構成体（１１０）の音響透過率であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記複数の音響トランスデューサ（１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎ）のうちの少なくとも１つの音響トランスデューサが、２５ｋＨｚ以上の周波数の音波を放射するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記複数の音響トランスデューサ（１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎ）が、前記画像表示構成体１１０の背面１１３にマトリクス状に配列されて配設されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記複数の音響トランスデューサ（１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎ）のうちの少なくとも１つの音響トランスデューサが、ＭＥＭＳ音響トランスデューサとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記複数の音響トランスデューサ（１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎ）のうちの少なくとも１つの音響トランスデューサが、受波した音波に応じた出力信号を送出できるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
ディスプレイ装置（２００）において、
画像表示構成体（２１０）を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面（２１２）に画像を表示するための複数のピクセル（２１１−１、２１１−２、…、２１１−ｎ）を備えており、
複数の音響トランスデューサ（２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎ）を備えており、それら複数の音響トランスデューサは、前記画像表示構成体（２１０）の前記前面（２１２）の前方空間に人間の触覚を刺激する音場（２２１）を形成するものであり、それら複数の音響トランスデューサ（２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎ）は、前記画像表示構成体（２１０）の前記前面（２１２）に配設されており、且つ、波長領域３８０ｎｍ〜７５０ｎｍに含まれる波長の光に対する光透過性を有している、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記複数の音響トランスデューサ（２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎ）のうちの少なくとも１つの音響トランスデューサが、ＭＥＭＳ音響トランスデューサとして構成されていることを特徴とする請求項１１記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記複数の音響トランスデューサ（２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎ）のうちの少なくとも１つの音響トランスデューサが、２５ｋＨｚ以上の周波数の音波を放射するように構成されていることを特徴とする請求項１１又は１２記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
ディスプレイ装置（３００）において、
画像表示構成体（３１０）を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面（３１２）に画像を表示するための複数のピクセル（３１１−１、３１１−２、…、３１１−ｎ）を備えており、それら複数のピクセル（３１１−１、３１１−２、…、３１１−ｎ）は該画像表示構成体（３１０）の支持基板（３１４）の板面上に配設されており、
複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサ（３２０−１、３２０−２、…、３２０−ｎ）を備えており、それら複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサは、複数の駆動信号（３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎ）により駆動されることで、少なくとも前記支持基板（３１４）を物理的に変形させ、前記支持基板（３１４）のその物理的な変形によって、前記画像表示構成体（３１０）の前記前面（３１２）の前方空間に人間の触覚を刺激する音場（３２１）を形成する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサ（３２０−１、３２０−２、…、３２０−ｎ）が、圧電アクチュエータまたは静電アクチュエータであることを特徴とする請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
制御回路（３３０）を更に備えており、該制御回路は、前記複数の駆動信号（３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎ）のうちの少なくとも１つの駆動信号を、前記画像表示構成体（３１０）の少なくとも１つの物理特性に応じた駆動信号として生成することを特徴とする請求項１４又は１５記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記音場（３２１）は、前記画像に示されたオブジェクトに関連付けられており、前記制御回路（３３０）は更に、前記複数の駆動信号（３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎ）を、前記画像に示された前記オブジェクトの状態に応じた駆動信号として生成することを特徴とする請求項１６記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
ディスプレイ装置のためのピクセル（４００）において、
第１駆動信号（４１１）により駆動されて赤色光（４１２）を発する第１サブピクセル（４１０）と、
第２駆動信号（４２１）により駆動されて青色光（４２２）を発する第２サブピクセル（４２０）と、
第３駆動信号（４３１）により駆動されて緑色光（４３２）を発する第３サブピクセル（４３０）と、
第４駆動信号（４４１）により駆動されて音波（４４２）を放射する音響トランスデューサ（４４０）と、
を備えていることを特徴とするディスプレイ装置のためのピクセル。
【請求項１９】
ディスプレイ装置（５００）において、
複数の請求項１８記載のピクセル（４００−１、４００−２、…、４００−ｎ）を備えており、それら複数のピクセルは該ディスプレイ装置（５００）の前面（５１２）に画像を表示するものであり、
前記複数のピクセル（４００−１、４００−２、…、４００−ｎ）の夫々に対応した複数の第４駆動信号（４４１−１、４４１−２、…、４４１−ｎ）を生成する制御回路（５３０）を備えており、該制御回路は、前記複数のピクセル（４００−１、４００−２、…、４００−ｎ）の夫々の前記音響トランスデューサが該ディスプレイ装置（５００）の前記前面（５１２）の前方空間に人間の触覚を刺激する音場（５２１）を形成するように、それら複数の第４駆動信号を生成する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記音場（５２１）は、前記画像に示されたオブジェクトに関連付けられており、前記制御回路（５３０）は、前記複数の第４駆動信号（４３１−１、４３１−２、…、４３１−ｎ）を、前記画像に示された前記オブジェクトの状態に応じた駆動信号として生成することを特徴とする請求項１９記載のディスプレイ装置。
【請求項２１】
ディスプレイ装置（６００）において、
画像表示構成体（６１０）を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面（６１２）に画像を表示するための複数のピクセル（６１１−１、６１１−２、…、６１１−ｎ）を備えており、
前記複数のピクセル（６１１−１、６１１−２、…、６１１−ｎ）のうちの少なくとも１つのピクセルは、第１駆動信号（６４１）により駆動されて赤色光（６４２）を発する第１サブピクセル（６４０）と、第２駆動信号（６５１）により駆動されて青色光（６５２）を発する第２サブピクセル（６５０）と、第３駆動信号（６６１）により駆動されて緑色光（６５２）を発する第３サブピクセル（６５０）と、音響透過性領域（６７０）とを備えており、
複数の音響トランスデューサ（６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎ）を備えており、それら複数の音響トランスデューサは、画像表示構成体（６１０）の前面（６１２）の前方空間に人間の触覚を刺激する音場（６２１）を形成するものであり、それら複数の音響トランスデューサ（６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎ）のうちのある１つの音響トランスデューサは、当該音響トランスデューサが音波を放射する領域である当該音響トランスデューサの近傍領域が、少なくとも部分的に、前記音響透過性領域（６７０）とオーバーラップするようにして、前記画像表示構成体（６１０）の背面（６１３）に配設されている、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２２】
前記音響透過性領域（６７０）は空隙部から成ることを特徴とする請求項２１記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は触覚フィードバック機能を備えたディスプレイ装置に関するものである。また特に、実施例はディスプレイ装置及びディスプレイ装置のためのピクセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日常生活に使用されている様々な機器、器具、機械装置（例えば、携帯電話端末、コーヒーメーカー、乗用車など）の操作部には、従前から用いられていた通常の操作部に替わって、コンフィギュレーションを自由に設定できる、手指で操作するグラフィック・ユーザ・インターフェース（いわゆる「タッチパネル」）が多用されるようになった。グラフィック・ユーザ・インターフェースにおいては、昔ながらの操作部材である例えばスライド式調節つまみや回転式調節つまみ（ダイヤル）などを画像で表示することで、直感的な操作を可能にするということが行われている。しかしながら、そのような操作部材を単に画像で表示しただけのグラフィック・ユーザ・インターフェースでは、操作部材に触れたときの感触は得られず、即ち、感触フィードバックは存在しない。そのため、例えば、バーチャルの（即ちグラフィックスで表示された）押ボタンを押下したときや、バーチャルのスライド式調節つまみを上限位置までスライドさせたとき、それに、バーチャルの回転式調節つまみを丁度半回転させたときなどに、これまでしばしば行われていたのは、ときには煩わしく感じられるような音響信号を発生させることや、操作の完了を告げる一瞬の振動を発生させることぐらいであった。
【０００３】
操作方式に人間の触覚を組込む場合に、グラフィックスで表示されたオブジェクト（例えば、押ボタン、スライド式調節つまみなど）の位置や形状の変化に触覚が柔軟に追従できるようにするならば、それは大きな改善となり得る。これを達成するための手段としては、例えば、ディスプレイの表面を物理的に振動させることや、空気中へ超音波を放射することなどの手段を用いることができる。例えば、振動偏位の大きさや音圧の大きさを変化させれば、人間の触覚はその変化を知覚するであろう。また、例えば、人間の手指が感じる抵抗力の大きさを変化させることでも、グラフィックスで表示された（即ちバーチャルの）スイッチなどの状態を表現することができるであろう。
【０００４】
これらのような、視覚チャネルには頼らない、それ以外の感覚チャネルによるフィードバックは、ディスプレイの前でグラフィック・ユーザ・インターフェースに対するインタラクション操作を実行するためにも、また、グラフィック・ユーザ・インターフェースに直接に触れることなくそのインタラクション操作を実行するためにも有意義である。そして、これらのことが特に大きな重要性を持つのは、そのディスプレイが、例えばホログラム・ディスプレイや、３次元ディスプレイなどである場合である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、触覚フィードバック機能を備え得るようにすることが、強く要望されている。
【０００６】
ディスプレイ装置に関する幾つかの実施例は、これを可能にするものである。該ディスプレイ装置は、画像表示構成体を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面に画像を表示するための複数のピクセルを備えている。該ディスプレイ装置は更に、複数の音響トランスデューサを備えており、それら複数の音響トランスデューサは、複数の駆動信号により駆動されることで、前記画像表示構成体の前記前面の前方空間に人間の触覚を刺激する音場を形成するものである。また更に、それら複数の音響トランスデューサは、前記画像表示構成体の背面に配設されている。該ディスプレイ装置は更に、制御回路を備えており、該制御回路は、前記複数の駆動信号のうちの少なくとも１つの駆動信号を、前記画像表示構成体の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成する。
【０００７】
更に、幾つかの実施例は、また別のディスプレイ装置に関するものである。該ディスプレイ装置は、画像表示構成体を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面に画像を表示するための複数のピクセルを備えている。該ディスプレイ装置は更に、複数の音響トランスデューサを備えており、それら複数の音響トランスデューサは、前記画像表示構成体の前記前面の前方空間に人間の触覚を刺激する音場を形成するものである。また、それら複数の音響トランスデューサは、前記画像表示構成体の前記前面に配設されており、且つ、波長領域３８０ｎｍ〜７５０ｎｍに含まれる波長の光に対する光透過性を有している。
【０００８】
更に、幾つかの実施例は、また別のディスプレイ装置に関するものである。該ディスプレイ装置は、画像表示構成体を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面に画像を表示するための複数のピクセルを備えている。それら複数のピクセルは該画像表示構成体の支持基板の板面上に配設されている。該ディスプレイ装置は更に、複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサを備えており、それら複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサは、複数の駆動信号により駆動されることで、少なくとも前記支持基板を物理的に変形させ、前記支持基板のその物理的な変形によって、前記画像表示構成体の前記前面の前方空間に人間の触覚を刺激する音場を形成する。
【０００９】
更に、幾つかの実施例は、ディスプレイ装置のためのピクセルに関するものである。該ピクセルは、第１駆動信号により駆動されて赤色光を発する第１サブピクセルを備えている。該ピクセルは更に、第２駆動信号により駆動されて青色光を発する第２サブピクセルを備えている。該ピクセルは更に、第３駆動信号により駆動されて緑色光を発する第３サブピクセルを備えている。該ピクセルは更に、第４駆動信号により駆動されて音波を放射する音響トランスデューサを備えている。
【００１０】
更に、幾つかの実施例は、複数の前記ピクセルを備えたディスプレイ装置に関するものであり、それら複数のピクセルは、該ディスプレイ装置の前面に画像を表示するものである。該ディスプレイ装置は更に、前記複数のピクセルの夫々に対応した複数の第４駆動信号を生成する制御回路を備えており、該制御回路は、前記複数のピクセルの夫々の前記音響トランスデューサが該ディスプレイ装置の前記前面の前方空間に人間の触覚を刺激する音場を形成するように、それら複数の第４駆動信号を生成する。
【００１１】
更に、幾つかの実施例は、また別のディスプレイ装置に関するものである。該ディスプレイ装置は、画像表示構成体を備えており、該画像表示構成体は、該画像表示構成体の前面に画像を表示するための複数のピクセルを備えている。前記複数のピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルは、第１駆動信号により駆動されて赤色光を発する第１サブピクセルを備えている。当該ピクセルは更に、第２駆動信号により駆動されて青色光を発する第２サブピクセルを備えている。当該ピクセルは更に、第３駆動信号により駆動されて緑色光を発する第３サブピクセルと、音響透過性領域とを備えている。該ディスプレイ装置は更に、複数の音響トランスデューサを備えており、それら複数の音響トランスデューサは、画像表示構成体の前面の前方空間に人間の触覚を刺激する音場を形成するものである。更に、それら複数の音響トランスデューサのうちのある１つの音響トランスデューサは、当該音響トランスデューサが音波を放射する領域である当該音響トランスデューサの近傍領域が、少なくとも部分的に、前記音響透過性領域とオーバーラップするようにして、前記画像表示構成体の背面に配設されている。
【００１２】
これより添付図面を参照しつつ、数々の実施例について詳細に説明して行く。添付図面については以下に示す通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ディスプレイ装置の実施例を示した図である。
【図２】ディスプレイ装置の実施例を示した図である。
【図３】ディスプレイ装置の実施例を示した図である。
【図４】ディスプレイ装置のためのピクセルの実施例を示した図である。
【図５】図４に示したピクセルを備えたディスプレイ装置の実施例を示した図である。
【図６】ディスプレイ装置の更に別の実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しつつ様々な構成の実施例について詳細に説明して行く。添付図面は幾つかの実施例を示したものである。尚、理解を容易にするために、添付図面では、線の太さ、層の厚さ、それに領域の広さなどを誇張して描いてある。
【００１５】
添付図面は具体例としての幾つかの実施例を示すものであり、添付図面を参照する以下の説明においては、互いに同一ないし同等の構成要素には同一の参照符号を付すことがある。また、ある構成要素ないしオブジェクトが１つの実施例に複数備えられているか、または１つの図面に複数図示されており、それら複数の構成要素ないしオブジェクトに共通する１つまたは幾つかの特徴を説明する場合には、それら複数の構成要素ないしオブジェクトの集合体を指し示すための参照符号を用いることがある。また、同一の参照符号が付された複数の構成要素ないしオブジェクト、または、集合体を指し示すための参照符号が付された複数の構成要素ないしオブジェクトは、それら複数のものが互いに同一構成であることが、本明細書に明示的に記載されまたは本明細書の記載から必然的帰結として導かれるのでない限り、場合によっては互いに同一構成ではないこともあり得る。
【００１６】
幾つかの実施例を具体例として図面に示し、それらについて本明細書において詳細に説明して行くが、ただし、それら実施例には様々な改変ないし変更を加えることが可能である。実施が可能な形態は、以下に開示する実施例の形態に限定されず、本発明の範囲内において、その機能及び／又は機構の全般において、数多くの改変構成、均等構成、代替構成としての形態を取り得るものである。尚、図面を参照する以下の説明の全体を通して、互いに同一ないし同質の要素には、同一の参照符号を付すようにしている。
【００１７】
また特に、ある要素が別のある要素と「結合」または「連結」されている旨の記載は、必ずしもそれら２つの要素が直接的に結合または連結されていることだけを意味するのではなく、それら２つの要素の間に何らかの別の要素が介在して、それら２つの要素が間接的に結合または連結されている場合をも含むものである。
【００１８】
本明細書に用いられる言語表現は、あくまでも特定の実施例を説明するものであって、一般的な実施例の範囲を規定するものではない。例えば、本明細書において、ある要素が単数的な表現で記載されている場合であっても、その表現は、当該要素が複数存在し得ないことが文脈から明らかである場合を除き、当該要素が複数存在することを排除するものではない。また、本明細書に用いられる「〜を備える」、「〜から成る」などの動詞による表現は、それら動詞の目的語として記載されるところの、特徴要素、数値、ステップ、プロセス、エレメント、及び／又は、構成部材、等々が存在することを意味するものであって、それらとは別の何らかの、特徴要素、数値、ステップ、プロセス、エレメント、構成部材、及び／又は、それらのものの集合体、等々の存在ないし付加を排除するものではない。
【００１９】
本明細書に用いられる全ての用語（技術用語及び学術用語を含む）の意味は、本明細書において当該用語の定義を特に定める場合を除き、実施例に関連した分野の当業者が認識している当該用語の意味に従うものである。また更に、通常用いられている辞書にその意味が定義されている用語であっても、例えば代名詞などでは、当該代名詞が何を指し示しているかを解釈するにあたり、関連技術分野の通常の状況に従う解釈とは異なる意味であることが本明細書に明示されている場合を除き、関連技術分野の通常の状況に従って解釈されるべきものである。
【００２０】
図１にディスプレイ装置１００を示した。ディスプレイ装置１００は画像表示構成体１１０を備えており、この画像表示構成体１１０は、この画像表示構成体１１０の前面１１２に画像を表示するための複数のピクセル１１１−１、１１１−２、…、１１１−ｎを備えている。ディスプレイ装置１００は更に、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎを備えている。それら音響トランスデューサは、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎにより駆動されることで、画像表示構成体１１０の前面１１２の前方空間に人間の触覚を刺激する音場１２１を形成するものである。複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎは、画像表示構成体１１０の背面１１３に配設されている。ディスプレイ装置１００は更に、制御回路１３０を備えており、この制御回路１３０は、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎのうちの少なくとも１つの駆動信号を、画像表示構成体１１０の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成するものである。
【００２１】
ディスプレイ装置１００では、画像表示構成体１１０を介して画像を表示できることに加えて、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎによって形成される音場１２１を介して触覚フィードバックを提供することも可能となっている。複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎのうちの１つまたは幾つかを、画像表示構成体１１０の１つまたは複数の音響特性に応じた駆動の仕方で駆動することにより、画像表示構成体１１０によって引き起こされる、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎから放射される音波に対する音響波形変歪（音波の波形が歪められて変形すること）を、補整する（変歪を抑制する）ことができるのである。換言するならば、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎのうちの１つまたは幾つかに対して、画像表示構成体１１０の１つまたは複数の音響特性に応じた信号改変を施すことにより、画像表示構成体１１０によって引き起こされる、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎから放射される音波に対する音響波形変歪を補整する（変歪を抑制する）ことができるのである。そうすることで、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎを画像表示構成体１１０の背面に配設しても、それら複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎにより画像表示構成体１１０の前面１１２の前方空間に形成される音場１２１が、画像表示構成体１１０から悪影響を受けるのを回避できるのである。
【００２２】
画像表示構成体１１０は、１つまたは複数の制御信号により制御されて、ピクセル方式で画像をアクティブ表示し得るものでありさえすれば、いかなる形態の画像表示構成体であってもよい。その具体例を挙げるならば、画像表示構成体１１０は、例えば発光ダイオードディスプレイであってもよい。またその場合には、個々のピクセルが、１つまたは幾つかの無機発光ダイオード及び／又は有機発光ダイオードで構成されたものであってもよい。或いはまた、個々のピクセルが、制御信号により制御されて各々が赤色光、緑色光、青色光を発する複数の発光ダイオードの組合せから成るものであってもよい。また、画像表示構成体１１０は、個々のピクセルを駆動するための１つまたは幾つかの中間制御回路などの、その他の構成要素を備えているものであってもよい。画像表示構成体１１０のピクセル及びその他の構成要素は、例えば、画像表示構成体１１０の支持基板の板面上に形成ないし配設されていてもよい。ピクセルの個数は、画像表示構成体１１０の大きさによっても、また、画像表示構成体１１０の要求解像度によっても異なったものとなる。画像表示構成体１１０の解像度は、例えば、１２８０×７２０ピクセル、１９２０×１０８０ピクセル、４０９６×２１６０ピクセル、等々の様々な解像度とすることができる。
【００２３】
画像表示構成体１１０の前面１１２というのは、この画像表示構成体１１０の両面のうちの、ディスプレイ装置１００のユーザの方を向いた面のことである。これに対して、画像表示構成体１１０の背面１１３とは、この画像表示構成体１１０の両面のうちの、前面１１２とは反対側の面のことである。
【００２４】
複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎに含まれる個々の音響トランスデューサは、変換デバイスであり、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎ（それらは電気信号である）の各々を、音波、即ち物理的振動波に変換するものである。その変換によって、例えば、画像表示構成体１１２の前面１１２の前方空間の然るべき位置に音圧を発生させることができる。かかる変換を行うためのそれら音響トランスデューサは、例えば、電磁作用、動電作用、静電作用、圧電作用、または圧抵抗作用などを利用して駆動信号を音波に変換し、そしてその音波を放射するように構成されたものとすることができる。
【００２５】
こうして放射する音波は、可聴周波数領域を超えた周波数を有する音波とすることができる。その場合に、例えば、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎのうちの少なくとも１つの音響トランスデューサを、２５ｋＨｚ以上、４０ｋＨｚ以上、６０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ以上、または更にそれ以上の周波数の音波を放射するように構成された音響トランスデューサとするのもよい。そうすることで、当該音響トランスデューサは超音波を生成することとなり、その超音波は、人間の触覚を刺激する音場１２１を形成することができ、これが可能であるのは、超音波は位置的に精密な調節ができるからであり、また、その超音波は人間の可聴周波数領域を超えた周波数を有している。図１から明らかなように、例えば、人は音場１２１の中へ手指を入れることで手指の触覚が刺激され、それによって触覚フィードバックを感知することができる。従ってここでいう音場１２１とは、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎからの夫々の音波が、その空間の内部に広がり、それら音波が（あるいは強め合い、あるいは弱め合いながら）互いに重畳するところの、前面１１２の前方空間をいうものである。
【００２６】
ディスプレイ装置１００を、小型の機器ないし装置（例えば、携帯電話端末、ラップトップ型コンピュータ、タブレット型コンピュータなど）にも採用可能にするには、ディスプレイ装置１００の構成部品を、特に占有容積の小さな部品とすべきである。それゆえ、例えば、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎのうちの少なくとも１つの音響トランスデューサを、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）として構成された音響トランスデューサ、即ち、ＭＥＭＳ音響トランスデューサとするのもよい。そのようなＭＥＭＳ音響トランスデューサは、半導体材料（例えばシリコンなど）で製作することができる。
【００２７】
複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎは、画像表示構成体１１０の背面１１３に広範に分布させて配設するようにすることも可能である。例えば、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎを、画像表示構成体１１０の背面１１３に２次元的な配列で配設するのもよい。例えば、幾つかの実施例では、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎが、画像表示構成体１１０の背面１１３にマトリクス状に配列されて配設されている。換言するならば、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎが、並列的な複数の列を成すようにして配設されている。
【００２８】
制御回路１３０は、プロセッサ、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（画像処理装置）、コンピュータ、コンピュータシステム、ＡＳｉＣ（特定用途向け集積回路）、ＩＣ（集積回路）、ＳｏＣ（システムオンチップ）、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）、または、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などのハードウェア上において、本明細書に記載する基本概念に従って複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎを制御するためのソフトウェアを走らせるように構成したものとすることができる。更に、制御回路１３０を、１つまたは幾つかのメモリを備えたものとして、そのメモリに、例えば、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎを制御するためのソフトウェアや、その他のデータなどを格納できるようにするのもよい。記述のごとく、制御回路１３０は、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎの夫々に対応した複数の制御信号を外部から受取るかまたは自ら生成し、そして、それら制御信号に信号改変を施すことで、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎを生成することができる。換言するならば、制御回路１３０は、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎの夫々に対応した複数の制御信号に、画像表示構成体１１０の少なくとも１つの音響特性に応じた信号修正を施すことで、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎを生成することができる。また、その信号修正は、デジタル処理によって行うようにしてもよく、アナログ処理によって行うようにしてもよい。
【００２９】
ここでいう画像表示構成体１１０の少なくとも１つの音響特性とは、この画像表示構成体１１０と音波との相互関係を表すところの、この画像表示構成体１１０の特性である。例えば、画像表示構成体１１０の、ここでいう少なくとも１つの音響特性として、この画像表示構成体１１０の音響透過率が採用されることもある。この音響透過率は、音波が画像表示構成体１１０を透過する程度を表す量である。音響透過率の高い部位では、音波は全く或いは殆ど音響波形変歪作用を受けることなく画像表示構成体１１０を透過するが、音響透過率の低い部位では、透過する音波が画像表示構成体１１０から強い音響波形変歪作用を受け、場合によっては音波が透過不能となることもある。
【００３０】
画像表示構成体１１０の前面１１２に表示する画像は、静止画を成す画像であることもあり、また、時間的に連続して表示する一連の画像（即ち動画）の１コマを成す画像であることもある。
【００３１】
そして更に、音場１２１を、画像表示構成体１１０の前面１１２に表示されている画像に示されたオブジェクトに関連付けることが可能である。ここでいうオブジェクトは、基本的に、表示されている画像に示されるいかなるオブジェクトをも含むものである。その具体例を挙げるならば、例えば、ここでいうオブジェクトは、表示されている画像に示された、スイッチ、押ボタン、スライド式調節つまみ、それに回転式調節つまみなどであり得る。
【００３２】
かかる関連付けに関連して、制御回路１３０は、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎを、画像に示されたオブジェクトの状態に応じた駆動信号として生成することができるものとされている。そうすることで、音場１２１を、画像に示されたオブジェクトの状態に適合させることができる。例えば、画像に示されたオブジェクトが、画像表示構成体１１０の前面１１２に平行な平面内で移動するとき、制御回路１３０は、そのオブジェクトの移動に合わせて複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎを生成することで、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎにより形成される音場１２１を、そのオブジェクトの移動に合わせて画像表示構成体１１０の前面１１２に平行な平面内で移動させることができる。またその際には、例えば、制御回路１３０は、画像に示されたオブジェクトの位置に合わせて複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎを生成することで、画像に示されたオブジェクトの位置に合わせて音場１２１の焦点１２２の位置を調節することができる。尚、ここでいう焦点１２２とは、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎの夫々から放射される複数の音波の少なくとも一部分どうしが、音場１２１の中のある点（位置）において互いに重畳し、その重畳した結果として当該点（位置）に発生する音圧ないし音圧変化が人間の触覚に意図した刺激を与える得るような、音場１２１の中の点（位置）をいうものである。尚、１つのオブジェクトに１つの焦点を対応付けるようにしてもよく、１つのオブジェクトに複数の焦点を対応付けるようにしてもよい。また、複数の焦点を、画像に示された複数のオブジェクトに対応付けるようにしてもよい。
【００３３】
一例として、画像に示されたオブジェクトがバーチャルの押ボタンであり、ユーザが行うユーザ入力操作がその押ボタンの押下操作であるという場合には、例えば、音場１２１の焦点１２２から画像表示構成体１１０の前面１１２までの垂直距離を変化させることによって、押下操作が行われたことを触覚によりユーザに感知させることができる。この場合には、ユーザは、音場１２１の焦点１２２から画像表示構成体１１０の前面１１２までの垂直距離によって、バーチャルの押ボタンが押下された状態にあるか否かを知ることができるのである。
【００３４】
また、画像に示されたオブジェクトがバーチャルの回転式調節つまみであるという場合には、例えば、音場１２１の焦点１２２がその回転運動に追従する（即ち当該焦点も円運動をする）ようにすればよい。そして、そのバーチャルの回転式調節つまみが回転限度位置に到達したときに、その回転式調節つまみの回転限度位置に対応した位置で音場１２１の焦点１２２の移動を停止させることで、限度位置に到達したことを触覚によりユーザに感知させることができる。また更に、回転限度位置に到達したときに、例えば音圧または音圧変化を強めることによって、回転限度位置への到達を知らせるようにするのもよい。
【００３５】
更に、音場１２１の焦点１２２は、画像表示構成体１１０の前面１１２に近接した位置に形成することも、そこから多少離隔した位置に形成することも可能であるそれには、例えば、制御回路１３０が、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎを、画像表示構成体１１０の前面１１２からの垂直離隔距離が２ｃｍ以下、１ｃｍ以下、５ｍｍ以下、或いはそれより更に短い距離となる位置に音場１２１の焦点１２２を形成するような、複数の駆動信号として生成するようにすればよい。また、制御回路１３０が、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎを、画像表示構成体３１０の前面３１２からの垂直離隔距離が１ｃｍ以上、２ｃｍ以上、５ｃｍ以上、１０ｃｍ以上、或いはそれより更に長い距離となる位置に音場１２１の焦点１２２を形成するような、複数の駆動信号として生成するようにすればよい。
【００３６】
更に、制御回路１３０が、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎのうちの１つまたは幾つかを、画像表示構成体１１０の前面１１２に設けられた基板（不図示）の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成するようにするとよい。そうすることで、画像表示構成体１１０とユーザとの間に存在する当該基板（これは例えばガラス基板などの支持層を成す基板である）によって引き起こされる、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎから放射される音波に対する音響波形変歪を、補整することができる。
【００３７】
更に、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎのうちの１つまたは幾つかを、音響情報の取得のために利用するのもよい。そうすることで、例えば、ユーザの身体で反射した反射音波を検出することによって、ユーザのジェスチャを認識することが可能となる。更に、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎのうちの少なくとも１つの音響トランスデューサを、受波した音波に応じた出力信号を送出できるように構成された音響トランスデューサとするのもよい。その出力信号に、更に、制御回路１３０またはその他の処理回路が信号処理を施すようにするのもよい。幾つかの実施例では、例えば、適宜の駆動シーケンスを実行することによって、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎのうちの１つまたは幾つかが、音場の形成を行うための動作と、音響情報の取得を行うための動作との間で、動作の切り替えが行われるようにしている。
【００３８】
図１に示したディスプレイ装置１００では、複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎが、画像表示構成体１１０の背面に配設されている。これに対して、図２に示したディスプレイ装置２００では、複数の音響トランスデューサが、画像表示構成体の前面に、即ちユーザの方を向いた面に配設されている。
【００３９】
ディスプレイ装置２００は画像表示構成体２１０を備えており、この画像表示構成体２１０は、この画像表示構成体２１０の前面２１２に画像を表示するための複数のピクセル２１１−１、２１１−２、…、２１１−ｎを備えている。ディスプレイ装置２００は更に、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎを備えている。それら音響トランスデューサは、画像表示構成体２１０の前面２２１の前方空間に人間の触覚を刺激する音場２２１を形成するものである。複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎは、画像表示構成体２１０の前面２１２に配設されており、且つ、波長領域３８０ｎｍ〜７５０ｎｍに含まれる波長の光に対して透明であり、即ちその波長領域の光に対する光透過性を有している。
【００４０】
ディスプレイ装置１００と同様に、このディスプレイ装置２００でも、画像表示構成体２１０を介して画像を表示できることに加えて、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎによって形成される音場２２１を介して触覚フィードバックを提供することも可能となっている。複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎが可視光領域における光透過性を有しているため、それら複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎを画像表示構成体２１０の前面２１２に配設することができるのである。これによって、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎから放射される音波が、画像表示構成体２１０による音響波形変歪を被らずに済むものとなっている。そのため、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎを駆動する上で、画像表示構成体２１０による音響は形変歪を考慮することが不要となっている。
【００４１】
画像表示構成体２１０は、図１に関連して説明した画像表示構成体１１０と、略々同一構成のものとすることが可能である。
【００４２】
上で説明した複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎと同様に、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎのうちの１つまたは幾つかの音響トランスデューサを、ＭＥＭＳ音響トランスデューサとして構成されたものとするのもよい。また、それら複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎを、２５ｋＨｚ以上、４０ｋＨｚ以上、６０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ以上、または更にそれ以上の周波数の音波を放射するように構成された音響トランスデューサとするのもよい。
【００４３】
複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎに含まれる個々の音響トランスデューサは、所定の波長領域内の光に対する光透過性を有しており、そのため、当該波長領域内の光は殆ど妨げられることなく音響トランスデューサを透過することができる。例えば、音響トランスデューサに入射する所定の波長領域内の光の入射光量の４０％以上、５０％以上、６０％以上、または７０％以上がその音響トランスデューサを透過するならば、その音響トランスデューサは当該波長領域における光透過性を有すると見なすことができる。
【００４４】
複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎに、３８０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長領域における光透過性を付与するには、トランスデューサの基体を成す基板をガラス（例えばホウケイ酸ガラスなど）から成るものとし、そこに形成する電極をインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から成るものとするとよい。更に、音響トランスデューサを、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）またはＩＴＯから成るメンブレンで構成したものとするのもよい。ただし、自明のことであるが、以上に挙げた材料は単に具体例を提示したものに過ぎず、その他の光透過性材料を用いることも可能である。
【００４５】
ディスプレイ装置１００と同様に、このディスプレイ装置２００でも、音場２２１を、画像表示構成体２１０の前面２１２に表示されている画像に示されたオブジェクトに関連付けることが可能である。これを可能とするために、ディスプレイ装置２００は、複数の駆動信号を、表示されている画像に示されたオブジェクトの状態に応じた駆動信号として生成することができる制御回路（不図示）を備えている。これによって、音場２２１を、画像に示されたオブジェクトの状態に適合したものとすることが可能となっている。
【００４６】
更に、このディスプレイ装置２００でも、音場２２１の焦点２２２は、画像表示構成体２１０の前面２１２に近接した位置に形成することも、そこから多少離隔した位置に形成することも可能である。それには、例えば、ディスプレイ装置２００の制御回路が、画像表示構成体２１０の前面２１２からの垂直離隔距離が２ｃｍ以下、１ｃｍ以下、５ｍｍ以下、或いはそれより更に短い距離となる位置に音場２２１の焦点２２２を形成するような、複数の駆動信号を生成するようにすればよい。或いはまた、この制御回路が、画像表示構成体２１０の前面２１２からの垂直離隔距離が１ｃｍ以上、２ｃｍ以上、５ｃｍ以上、１０ｃｍ以上、或いはそれより更に長い距離となる位置に音場２２１の焦点２２２を形成するような、複数の駆動信号を生成するようにすればよい。
【００４７】
幾つかの実施例では、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎが基板（不図示）によって覆われており、即ち、それら複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎが、当該基板と画像表示構成体２１０との間に配設されている。ここでいう基板とは、例えば支持層を成す基板などである。このような場合には、制御回路が、複数の駆動信号のうちの１つまたは幾つかを、当該基板の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成するようにすればよい。そうすることで、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎとユーザとの間に存在する当該基板によって引き起こされる、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎから放射される音波に対する音響波形変歪を、補整することが可能となる。
【００４８】
更に、ディスプレイ装置１００の複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎに関して上で説明したのと同様に、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎのうちの少なくとも１つの音響トランスデューサを、受波した音波に応じた出力信号を送出できるように構成された音響トランスデューサとするのもよい。
【００４９】
ディスプレイ装置１００及びディスプレイ装置２００はいずれも、複数の音響トランスデューサを画像表示構成体の外面に取り付けた構造のものである。これに対して、画像表示構成体それそれ自体を、音場を形成するための音波の発生源として利用することも可能である。そのような構造としたものが、図３に示すディスプレイ装置３００である。
【００５０】
ディスプレイ装置３００は画像表示構成体３１０を備えており、この画像表示構成体３１０は、この画像表示構成体３１０の前面３１２に画像を表示するための複数のピクセル３１１−１、３１１−２、…、３１１−ｎを備えている。それら複数のピクセル３１１−１、３１１−２、…、３１１−ｎは、画像表示構成体３１０の支持基板３１４の板面上に配設されている。更に、ディスプレイ装置３００は、複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−１、３２０−２、…、３２０−ｎを備えている。それらエレクトロメカニカル・トランスデューサは、複数の駆動信号３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎにより駆動されることで、少なくとも支持基板３１４を物理的に変形させ、支持基板３１４のその物理的な変形によって、画像表示構成体３１０の前面３１２の前方空間に人間の触覚を刺激する音場３２１を形成する。
【００５１】
上で説明した２つのディスプレイ装置と同様に、このディスプレイ装置３００でも、画像表示構成体３１０を介して画像を表示できることに加えて、支持基板３１４の物理的な変形によって形成される音場３２１を介して触覚フィードバックを提供することも可能となっている。一方、このディスプレイ装置３００では、音場を形成するために、外部の音響トランスデューサを必要としておらず、それが不要であるのは、画像表示構成体３１０それ自体が音波発生源として機能するからである。
【００５２】
画像表示構成体３１０は、その殆どの部分を、先に説明した画像表示構成体１１０及び画像表示構成体２１０と同一の構成とすることができるが、ただし、この画像表示構成体３１０には支持基板３１４が付加されている。
【００５３】
この画像表示構成体３１０が、複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−１、３２０−２、…、３２０−ｎによって、どのように励振されるかについての具体的な一例を、図３中の部分図Ａに示したエレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎを参照して以下に説明する。部分図Ａは、ディスプレイ装置３００の一部分を拡大して示した図である。図３から明らかなように、複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−１、３２０−２、…、３２０−ｎは、画像表示構成体３１０の支持基板３１４の板面上に配設することができ、より詳しくは、この画像表示構成体３１０の背面に配設することができる。
【００５４】
エレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎは、電気エネルギを機械エネルギに変換するトランスデューサである。例えば、エレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎは、印加された電圧または供給された電流に応じて物理的な運動ないし変形を発生するものであってもよい。この変換プロセスは、例えば、圧電作用または静電作用などによって発生するものである。そのため、幾つかの実施例では、エレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎとして、圧電アクチュエータまたは静電アクチュエータを用いるようにしている。
【００５５】
例えば、エレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎは、駆動信号３３１−ｎにより駆動されることで、図３に矢印で示したように、その長さが変化するものとするのもよい。エレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎが支持基板３１４の板面上に固定されているため、エレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎの長さが変化すると、支持基板３１４が部分的に変形する（例えば図３に示すように湾曲する）。支持基板３１４のみならず、画像表示構成体のその他の構成要素も、エレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎによって変形させられるようにするのもよい。このことを図３では、ピクセルの変形３１１−ｎー３、３１１−ｎー２、…、３１１−ｎによって示している。このようにして、少なくとも支持基板３１４を、エレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−ｎによってある周波数で反復して変形させることができ、それによって画像表示構成体３１０が励振されて音波を放射することになる。
【００５６】
複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−１、３２０−２、…、３２０−ｎによって複数の位置で画像表示構成体３１０を励振することで、この画像表示構成体３１０から複数の音波を放射させるように励振することができ、放射されたそれら複数の音波は、画像表示構成体３１０の前面３１２の前方空間において、互いに重畳して、人間の触覚を刺激する音場３２１を形成する。
【００５７】
複数の駆動信号３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎを生成するために、ディスプレイ装置３００が更に制御回路３３０を備えているようにするとよい。例えば、制御回路３３０は、複数の駆動信号３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎのうちの少なくとも１つの駆動信号を、画像表示構成体３１０の少なくとも１つの物理特性に応じた駆動信号として生成するものとするとよい。そうすることで、最終的に形成される音場が、画像表示構成体３１０による音響波形変歪のために歪んだ音場とならぬように、支持基板３１４に発生する変形（即ち、画像表示構成体３１０に発生する変形）を、この画像表示構成体３１０に適合させることが可能となる。尚、ここでいう少なくとも１つの物理特性とは、画像表示構成体３１０の変形性能に関連した物理特性である。そのような物理特性には、例えば、画像表示構成体３１０またはその構成要素の、ねじり弾性係数、引張弾性係数、せん断弾性係数、圧縮弾性係数、材料係数、膨張係数、縦収縮係数などがある。
【００５８】
尚、複数のエレクトロメカニカル・トランスデューサ３２０−１、３２０−２、…、３２０−ｎが、複数の駆動信号３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎによって駆動されて、少なくとも支持基板３１４を変形させることで、画像表示構成体３１０の前面３２１の前方空間に、２５ｋＨｚ以上、４０ｋＨｚ以上、６０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ以上、または更にそれ以上の周波数の音波が放射されるようにすることができる。
【００５９】
ディスプレイ装置１００及びディスプレイ装置２００と同様に、このディスプレイ装置３００でも、音場３２１を、表示されている画像に示されたオブジェクトに関連付けることが可能である。これを可能とするために、制御回路３３０は、複数の駆動信号３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎを、表示されている画像に示されたオブジェクトの状態に応じた駆動信号として生成することができるものとされている。これについては上述した実施例と同様であるので、重複説明を避けるべく、そちらの説明を参照されたい。
【００６０】
更に、このディスプレイ装置３００でも、音場３２１の焦点３２２は、画像表示構成体３１０の前面３１２に近接した位置に形成することも、そこから多少離隔した位置に形成することも可能である。それには、例えば、制御回路３３０が、複数の駆動信号３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎを、画像表示構成体３１０の前面３１２からの垂直離隔距離が２ｃｍ以下、１ｃｍ以下、５ｍｍ以下、或いはそれより更に短い距離となる位置に音場３２１の焦点３２２を形成するような、複数の駆動信号として生成するようにすればよい。或いはまた、この制御回路が、それら複数の駆動信号を、画像表示構成体３１０の前面３１２からの垂直離隔距離が１ｃｍ以上、２ｃｍ以上、５ｃｍ以上、１０ｃｍ以上、或いはそれより更に長い距離となる位置に音場３２１の焦点３２２を形成するような、複数の駆動信号として生成するようにすればよい。
【００６１】
更に、制御回路３３０が、複数の駆動信号３３１−１、３３１−２、…、３３１−ｎのうちの１つまたは幾つかを、画像表示構成体３１０の前面３１２に設けられた基板（不図示）の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成するようにするとよい。そうすることで、画像表示構成体３１０とユーザとの間に存在する当該基板（これは例えばガラス基板などの支持層を成す基板である）によって引き起こされる、複数の画像表示構成体３１０から放射される音波に対する音響波形変歪を、補整することができる。
【００６２】
更に、ディスプレイ装置１００の複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎに関して上で説明したのと同様に、複数の音響トランスデューサ３２０−１、３２０−２、…、３２０−ｎのうちの少なくとも１つの音響トランスデューサを、受波した音波に応じた出力信号を送出できるように構成された音響トランスデューサとするのもよい。
【００６３】
音波放射機能を画像表示構成体に組込んで一体化することも可能である。そのようにしたものを示したのが図４であり、同図にはディスプレイ装置のピクセル４００が図示されている。ピクセル４００は、第１駆動信号４１１により駆動されて赤色光４１２を発する第１サブピクセル４１０を備えている。また、ピクセル４００は、第２駆動信号４２１により駆動されて青色光４２２を発する第２サブピクセル４２０を備えている。更に、ピクセル４００は、第３駆動信号４３１により駆動されて緑色光４３２を発する第３サブピクセル４３０を備えている。これらに加えて更に、ピクセル４００は、第４駆動信号４４１により駆動されて音波を放射する音響トランスデューサ４４０を備えている。
【００６４】
ピクセル４００は、赤色光４１２、緑色光４２２、及び青色光４３２を発することによって視覚情報を表示できると共に、音波４４２を放射することによって触覚情報を提供することができるものとなっている。このように音響トランスデューサ４４０をピクセル４００に一体的に組み込むことによって、触覚フィードバック機能を備えたディスプレイ装置の全体としての構造を簡明化することができる。
【００６５】
３つのサブピクセル４１０、４２０、４３０は、夫々、赤色光、青色光、緑色光を発する発光ダイオードで構成するようにしてもよい。また別法として、３つのサブピクセル４１０、４２０、４３０の、そのいずれをも、青色光を発する発光ダイオードとし、ただし、サブピクセル４１０とサブピクセル４３０は、その青色光の発光ダイオード加えて更に、その発光ダイオードの青色光を、夫々、赤色光に変換する変換素子と緑色光に変換する変換素子を備えているようにしてもよい。発光ダイオードとしては、例えば、有機半導体材料から成るものを用いてもよく、無機半導体材料から成るものを用いてもよい。ピクセル４００は、赤色光４１２、緑色光４２２、及び青色光４３２の加色混合によって、数多くの色値（即ち混合色）を呈し得るものとなっている。
【００６６】
幾つかの実施例においては、音響トランスデューサ４４０を、ＭＥＭＳ音響トランスデューサとして構成されたものとしている。また更に、音響トランスデューサ４４０を、２５ｋＨｚ以上、４０ｋＨｚ以上、６０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ以上、または更にそれ以上の周波数の音波を放射するように構成された音響トランスデューサとするのもよい。
【００６７】
更に、ディスプレイ装置１００の複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎに関して上で説明したのと同様に、音響トランスデューサ４４０を、受波した音波に応じた出力信号を生成することができるように構成された音響トランスデューサとするのもよい。
【００６８】
かかるピクセル４００を組込んだディスプレイ装置５００を図５に示した。ディスプレイ装置５００は、各々が図４に関連して説明した構成を有する、複数のピクセル４００−１、４００−２、…、４００−ｎを備えている。それら複数のピクセル４００−１、４００−２、…、４００−ｎは、ディスプレイ装置５００の前面５１２に画像を表示するためのものである。ディスプレイ装置５００は更に、それら複数のピクセル４００−１、４００−２、…、４００−ｎの夫々に対応した複数の第４駆動信号４４１−１、４４１−２、…、４４１−ｎを生成する制御回路５３０を備えており、この制御回路５３０は、複数のピクセル４００−１、４００−２、…、４００−ｎの夫々の音響トランスデューサによって、ディスプレイ装置５００の前面５１２の前方空間に人間の触覚を刺激する音場５２１が形成されるように、それら複数の第４駆動信号４４１−１、４４１−２、…、４４１−ｎを生成するものである。
【００６９】
ディスプレイ装置５００は、画像を表示できることに加えて、複数のピクセル４００−１、４００−２、…、４００−ｎの夫々の音響トランスデューサにより形成される音場５２１を介して触覚フィードバックを提供することも可能となっている。
【００７０】
ディスプレイ装置１００、２００、及び３００と同様に、このディスプレイ装置５００でも、音場５２１を、ないしは音場５２１における焦点５２２の位置を、表示されている画像に示されたオブジェクトに関連付けることが可能である。これを可能とするために、制御回路５３０は、複数の第４駆動信号を、表示されている画像に示されたオブジェクトの状態に応じた駆動信号として生成することができるものとされている。
【００７１】
幾つかの実施例では、複数のピクセル４００−１、４００−２、…、４００−ｎが基板（不図示）によって覆われている。換言するならば、幾つかの実施例では、音波が当該基板を透過してディスプレイ装置５００の前面の前方空間へ放射されるようになっている。ここでいう基板とは、例えば支持層を成す基板などである。このような場合には、制御回路５３０が、複数の第４駆動信号４４１−１、４４１−２、…、４４１−ｎのうちの１つまたは幾つかの第４駆動信号を、当該基板の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成するようにするとよい。そうすることで、複数のピクセル４００−１、４００−２、…、４００−ｎとユーザとの間に存在する当該基板によって引き起こされる、それら複数のピクセル４００−１、４００−２、…、４００−ｎから放射される音波に対する音響波形変歪を、補整することができる。
【００７２】
更に、このディスプレイ装置５００でも、音場５２１の焦点５２２は、ディスプレイ装置５００の前面５１２に近接した位置に形成することも、そこから多少離隔した位置に形成することも可能である。それには、例えば、制御回路５３０が、複数の第４駆動信号４４１−１、４４１−２、…、４４１−ｎを、ディスプレイ装置５００の前面５１２からの垂直離隔距離が２ｃｍ以下、１ｃｍ以下、５ｍｍ以下、或いはそれより更に短い距離となる位置に音場５２１の焦点５２２を形成するような、複数の駆動信号として生成するようにすればよい。或いはまた、制御回路５３０が、それら複数の駆動信号を、ディスプレイ装置５００の前面５１２からの垂直離隔距離が１ｃｍ以上、２ｃｍ以上、５ｃｍ以上、１０ｃｍ以上、或いはそれより更に長い距離となる位置に音場５２１の焦点５２２を形成するような、複数の駆動信号として生成するようにすればよい。
【００７３】
図６に、更に別のディスプレイ装置６００を示した。ディスプレイ装置６００は画像表示構成体６１０を備えている。画像表示構成体６１０は、この画像表示構成体６１０の前面６１２に画像を表示するための複数のピクセル６１１−１、６１１−２、…、６１１−ｎを備えている。複数のピクセル６１１−１、６１１−２、…、６１１−ｎのうちの少なくとも１つのピクセル（ここではそれをピクセル６１１−ｎとする）は、第１駆動信号６４１により駆動されて赤色光６４２を発する第１サブピクセル６４０を備えている。また、当該ピクセルは、第２駆動信号６５１により駆動されて青色光６５２を発する第２サブピクセル６５０を備えている。更に、当該ピクセルは、第３駆動信号６６１により駆動されて緑色光６６２を発する第３サブピクセル６６０を備えると共に、音波の透過を許容する音響透過性領域６７０を備えている。ディスプレイ装置６００は更に、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎを備えており、それら複数の音響トランスデューサは、画像表示構成体６１０の前面６１２の前方空間に人間の触覚を刺激する音場６２１を形成するものである。複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎのうちの、ある１つの音響トランスデューサ（例えば音響トランスデューサ６２０−ｎ）は、当該音響トランスデューサが音波を放射する領域である当該音響トランスデューサの近傍領域が、少なくとも部分的に、ピクセルの音響透過性領域６７０とオーバーラップするようにして、画像表示構成体６１０の背面６１３に配設されている。
【００７４】
上で説明した幾つものディスプレイ装置と同様に、このディスプレイ装置６００でも、画像表示構成体６１０を介して画像を表示できることに加えて、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎにより形成される音場６２１を介して触覚フィードバックを提供することも可能となっている。また、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎのうちの、ある１つの音響トランスデューサから放射される音波は、ピクセルの音響透過性領域６７０と画像表示構成体６１０の背面６１３に配設されている音響トランスデューサとが互いに位置合わせされていることから、画像表示構成体６１０による音響波形変歪を被らずに済むものとなっている。そのため、音響トランスデューサを駆動する上で、画像表示構成体６１０による音響波形変歪を考慮することが不要となっている。
【００７５】
更に、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎのうちのその他の音響トランスデューサについても、それら音響トランスデューサの各々が音波を放射する領域であるそれら音響トランスデューサの各々の近傍領域が、少なくとも部分的に、複数のピクセル６１１−１、６１１−２、…、６１１−ｎのうちの各々のピクセルの音響透過性領域６７０とオーバーラップするようにして、画像表示構成体６１０の背面６１３に配設するようにするとよい。そうすることで、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎから放射される夫々の音波のいずれもが、画像表示構成体６１０による音響波形変歪を免れることができる。
【００７６】
ピクセルの音響透過性領域６７０とは、当該ピクセルの全領域のうちの、音波が音響波形変歪作用を殆どまたは全く受けることなる透過できる領域である。この音響透過性領域６７０は、例えば、空隙部（孔部、開口部、スリット部など）から成るものとするのもよい。画像表示構成体６１０が、例えば支持基板などのその他の構成要素を備えている場合には、その構成要素の全領域のうちの、ピクセルの音響透過性領域６７０とオーバーラップする領域もまた、音響透過性領域とするのがよい。音響透過性領域を除いたその他の点については、画像表示構成体６１０は、上で説明した画像表示構成体１１０と略々同一構成としてもよい。
【００７７】
上で説明した数々の実施例と同様に、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎのうちの１つまたは幾つかの音響トランスデューサを、ＭＥＭＳ音響トランスデューサとして構成されたものとするのもよい。また、それら複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎを、２５ｋＨｚ以上、４０ｋＨｚ以上、６０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ以上、または更にそれ以上の周波数の音波を放射するように構成された音響トランスデューサとするのもよい。
【００７８】
上で説明した数々のディスプレイ装置と同様に、このディスプレイ装置６００でも、音場６２１を、画像表示構成体６１０の前面６１２に表示されている画像に示されたオブジェクトに関連付けることが可能である。これを可能とするために、ディスプレイ装置６００は、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎを駆動するための複数の駆動信号を、表示されている画像に示されたオブジェクトの状態に応じた駆動信号として生成することができるようにした制御回路（不図示）を備えている。これによって、音場６２１を、画像に示されたオブジェクトの状態に適合したものとすることが可能となっている。
【００７９】
更に、このディスプレイ装置６００でも、音場６２１の焦点６２２は、画像表示構成体６１０の前面６１２に近接した位置に形成することも、そこから多少離隔した位置に形成することも可能である。それには、例えば、ディスプレイ装置６００の制御回路が、画像表示構成体６１０の前面６１２からの垂直離隔距離が２ｃｍ以下、１ｃｍ以下、５ｍｍ以下、或いはそれより更に短い距離となる位置に音場６２１の焦点６２２を形成するような、複数の駆動信号を生成するようにすればよい。或いはまた、この制御回路が、画像表示構成体６１０の前面６１２からの垂直離隔距離が１ｃｍ以上、２ｃｍ以上、５ｃｍ以上、１０ｃｍ以上、或いはそれより更に長い距離となる位置に音場６２１の焦点６２２を形成するような、複数の駆動信号を生成するようにすればよい。
【００８０】
更に、ディスプレイ装置６００の制御回路が、複数の駆動信号のうちの１つまたは幾つかを、画像表示構成体６１０の前面６１２に設けられた基板（不図示）の少なくとも１つの音響特性に応じた駆動信号として生成するようにするとよい。そうすることで、画像表示構成体６１０とユーザとの間に存在する当該基板（これは例えばガラス基板などの支持層を成す基板である）によって引き起こされる、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎから放射される音波に対する音響波形変歪を、補整することができる。
【００８１】
更に、ディスプレイ装置１００の複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎに関して上で説明したのと同様に、複数の音響トランスデューサ６２０−１、６２０−２、…、６２０−ｎのうちの少なくとも１つの音響トランスデューサを、受波した音波に応じた出力信号を送出できるように構成された音響トランスデューサとするのもよい。
【００８２】
以上、説明したように、本開示に係る数々の実施例は、特に、視覚的な構成要素と音響的な構成要素とを重ね合わせて一体化した構成に関するものである。また、それら２つの構成要素の夫々の特質を互いに協調させ調和させたものである。そして、かかる構成によって、アクティブ視覚ディスプレイの前方空間に、空間的及び時間的に可変の音圧場を形成し得るようにしたものである。
【００８３】
より具体的には、例えば、複数の音響トランスデューサをアクティブ視覚ディスプレイの背面に２次元配列で配設した構成とすることも可能である。この構成とする場合には、個々の超音波音響トランスデューサの駆動態様に補正を加えることで、駆動視覚ディスプレイの音響特性を原因とする音場の変歪を抑制するようにするとよい。或いはまた、個々の超音波音響トランスデューサを、視覚ディスプレイの音響特性に合わせて設計したものとするのもよく、その場合には特に、その視覚ディスプレイが、当該視覚ディスプレイの背面に配設される当該超音波音響トランスデューサにとっての、音響適合化層として機能するように、当該音響トランスデューサを設計するようにするのもよい。また、例えば、複数の超音波音響トランスデューサを１つにまとめて、超音波音響トランスデューサ・アレイの形態として製作するようにするのもよい。またその場合には、当該超音波音響トランスデューサ・アレイを、マイクロシステム技術を用いて製作したものとするのもよい。
【００８４】
或いはまた、複数の超音波音響トランスデューサをアクティブ視覚ディスプレイの前面に２次元配列で配設した構成とすることも可能である。この構成とする場合には、個々の超音波音響トランスデューサを光透過性材料で製作したものとすればよい。
【００８５】
或いはまた、アクティブ視覚ディスプレイそれ自体を音波発生源として利用する構成とすることも可能である。この構成とする場合には、例えば、隣り合うものどうしが音響的に絶縁された複数の超音波音響トランスデューサによって、当該視覚ディスプレイの背面に音波発生源構造を一体的に構築するなどすればよい。
【００８６】
これらの構成とすることで、視覚ディスプレイの前方空間に、時間的及び位置的に可変の音圧場を形成することができ、その音圧場を利用して触覚フィードバックを提供することができる。また、これらの構成によれば、視覚表示システムと音響システムとを、最適に調和させて単一のユニットとすることができる。また、平板状の構造であるため、視覚ディスプレイの厚さを非常に薄くすることができる。更に加えて、視覚ディスプレイの周縁部に、超音波音響トランスデューサを配置するためのスペースを確保する必要もない。
【００８７】
以上に提案したディスプレイ装置は、例えば、様々な端末（例えば、スマートフォン、ラップトップ型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、等々）にも、また、コンピュータ・グラフィックス出力装置（例えば、コンピュータ・ゲーム機など）にも、更には、コオペラティブ・ロボティクスにも好適に利用し得るものである。
【００８８】
本明細書の以上の記載、特許請求の範囲の記載、それに添付図面により開示されている数々の特徴は、様々な構成形態の実施例を実現する際に、個々の特徴を単独で実施例に組込むこともでき、また、幾つかの特徴を任意に組合わせて実施例に組込むことも可能なものであり、如何なる組込み方をするにせよ、それら数々の特徴は重要な意味を持つものである。
【００８９】
以上に装置を説明することを通して数多くの局面について論じたが、容易に理解されるように、それら局面はいずも、説明した装置に対応する方法の局面でもある。従って、ある１つの装置におけるある１つのブロック乃至はある１つの構成要素は、当該装置に対応する１つの方法における１つの方法ステップ乃至は方法ステップ中の１つの特徴としても理解されるべきものである。逆もまた同じであり、ある１つの方法ステップを説明することを通して論じた、或いは、ある方法ステップそのものとして論じた数々の局面は、方法に対応する装置における１つのブロック、又はある１つの細部構造、又はある１つの特徴としても理解されるべきものである。
【００９０】
以上に記載した数々の実施例は、あくまでも本発明の原理を明らかにするためのものである。当業者であれば、本明細書に記載した数々の構成並びに細部構造に改変を加えることにも、また、それらを別の形態で実施することにも想到すると考えられる。それゆえ、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の記載によってのみ規定されるものであって、実施例の説明並びに解説のために提示した個々の具体的な特徴によって規定されるものではない。
【図１】
2020527269.tif 000003
【図２】
2020527269.tif 000004
【図３】
2020527269.tif 000005
【図４】
2020527269.tif 000006
【図５】
2020527269.tif 000007
【図６】
2020527269.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月10日(2020.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
複数の音響トランスデューサ１２０−１、１２０−２、…、１２０−ｎに含まれる個々の音響トランスデューサは、変換デバイスであり、複数の駆動信号１３１−１、１３１−２、…、１３１−ｎ（それらは電気信号である）の各々を、音波、即ち物理的振動波に変換するものである。その変換によって、例えば、画像表示構成体１１０の前面１１２の前方空間の然るべき位置に音圧を発生させることができる。かかる変換を行うためのそれら音響トランスデューサは、例えば、電磁作用、動電作用、静電作用、圧電作用、または圧抵抗作用などを利用して駆動信号を音波に変換し、そしてその音波を放射するように構成されたものとすることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ディスプレイ装置２００は画像表示構成体２１０を備えており、この画像表示構成体２１０は、この画像表示構成体２１０の前面２１２に画像を表示するための複数のピクセル２１１−１、２１１−２、…、２１１−ｎを備えている。ディスプレイ装置２００は更に、複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎを備えている。それら音響トランスデューサは、画像表示構成体２１０の前面２１２の前方空間に人間の触覚を刺激する音場２２１を形成するものである。複数の音響トランスデューサ２２０−１、２２０−２、…、２２０−ｎは、画像表示構成体２１０の前面２１２に配設されており、且つ、波長領域３８０ｎｍ〜７５０ｎｍに含まれる波長の光に対して透明であり、即ちその波長領域の光に対する光透過性を有している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2020527269.tif 000009
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2020527269.tif 000010
【国際調査報告】
2020527269.tif 000011
2020527269.tif 000012
2020527269.tif 000013
2020527269.tif 000014
2020527269.tif 000015
2020527269.tif 000016
2020527269.tif 000017
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