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公開番号2024147729
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-16
出願番号2024114775,2023525348
出願日2024-07-18,2021-06-04
発明の名称振動分配制御装置,振動分配制御プログラム及び振動分配制御方法
出願人国立大学法人東北大学
代理人弁理士法人真田特許事務所
主分類G06F 3/01 20060101AFI20241008BHJP(計算;計数)
要約【課題】ヒトに対して複数の周波数を含む任意の振動波形を特定の位置に存在するように提示し、体感のリアリティを向上させる。
【解決手段】複数の振動子31における振動を制御する振動分配制御装置であって、ある位置にある任意波形の振動源Pに係る信号を所定時間毎に分割する時間分割制御部と、時間分割制御部によって分割された所定時間毎に、複数の振動子31のそれぞれに対する振動源Pとの距離及び方位に応じて信号のエネルギーに対して所定の減衰式を適用すると共に信号のエネルギーを複数の振動子31に分配して、信号を別の周波数をもつ波形に変換する制御部と、制御部による変換後の信号を出力して、変換後の信号から生成される出力振動を複数の振動子31を用いてヒトに体感させる信号出力部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
任意の位置に存在する振動源を複数の振動子によって生成する振動分配制御装置であって、
前記振動源の振動波形から知覚インテンシティを算出する算出部と、
前記振動源の方位角及び前記複数の振動子の配置位置に応じて前記知覚インテンシティを前記複数の振動子のそれぞれに分配する分配部と、
前記分配部で分配された情報に基づいて、前記複数の振動子における振動を制御して出力する信号出力部と、
を備える振動分配制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記算出部は、前記複数の振動子によって得られる振動像に依拠して求められる知覚原点と、前記振動源との距離に応じて減衰する情報とを用いて、前記知覚原点における前記知覚インテンシティを算出し、
前記分配部は、前記方位角及び前記配置位置に基づいて決まる分配係数を用いて、前記知覚原点において算出した前記知覚インテンシティを前記複数の振動子のそれぞれに分配する、
請求項１に記載の振動分配制御装置。
【請求項３】
複数の振動子における振動を制御する振動分配制御装置であって、
ある位置にある任意波形の振動源に係る信号を所定時間毎に分割する時間分割制御部と、
前記時間分割制御部によって分割された前記所定時間毎に、前記複数の振動子のそれぞれに対する前記振動源との方位角に応じて前記信号のエネルギーを前記複数の振動子に分配して、前記信号を前記信号とは別の周波数をもつ波形に変換する制御部と、
前記制御部による変換後の前記信号を出力して、前記変換後の信号から生成される出力振動を前記複数の振動子を用いてヒトに体感させる信号出力部と、
を備える、振動分配制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の振動子のそれぞれに対する前記振動源との距離に応じて前記信号のエネルギーに対して所定の減衰式を適用する、
請求項３に記載の振動分配制御装置。
【請求項５】
前記所定の減衰式及び前記信号のエネルギーの分配は、前記複数の振動子の幾何的配置によって定まる知覚原点と前記複数の振動子との距離及び方位角に応じて定められる、
請求項４に記載の振動分配制御装置。
【請求項６】
前記出力振動は、前記ヒトの複数の異なる身体部位に対して、前記複数の振動子の組み合わせと前記知覚原点とを個別に定義することで、前記ヒトに体感させられる、
請求項５に記載の振動分配制御装置。
【請求項７】
前記減衰式は、前記振動源から前記知覚原点までの伝播経路の物理特性に応じて定められ、前記信号のエネルギーを減衰させることによって前記振動源までの距離感を前記ヒトに体感させる、
請求項５又は６に記載の振動分配制御装置。
【請求項８】
前記振動源は、人工的な振動源である、
請求項３～７のいずれか一項に記載の振動分配制御装置。
【請求項９】
前記振動源は、前記ヒトの身体の表面上又は内部に位置する、
請求項３～８のいずれか一項に記載の振動分配制御装置。
【請求項１０】
前記振動源は、前記ヒトの身体から離隔した点に位置する、
請求項３～５のいずれか一項に記載の振動分配制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載する技術は、振動分配制御装置，振動分配制御プログラム及び振動分配制御方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
振動子を用いて、数百Ｈｚの高周波まで含む幅広い周波数の振動を再現することで対象との衝突や、擦った際のリアルな触感を提示できることが知られている。
【０００３】
一方、少ない振動子によって、人工現実感として、仮想的な位置の振動を体感させる技術が求められている。既存技術として、複数の振動子の強度差によって、身体上、あるいは、両手で把持する物体上に、振動源の存在を知覚させる現象としてファントムセンセーション（ＰＳ）が知られている。
【０００４】
ＰＳの他に、振動子間の刺激時間差によって、振動源が動くような錯覚を与える仮現運動が知られている。
【０００５】
仮現運動のような体感はＰＳの位置を動かすことによっても体感させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
米国特許公報第９，８８０，６２１号
特開２０２１－６５８７２号公報
【非特許文献】
【０００７】
Israr, Ali & Poupyrev, Ivan.「Tactile Brush: Drawing on skin with a tactile grid display」Conference on Human Factors in Computing Systems - Proceedings. 2019-2028，２０１１年５月
Kim, Y., Lee, J. & Kim, G.J. 「Extending “out of the body” tactile phantom sensations to 2D and applying it to mobile interaction.」 Pers Ubiquit Comput 19, 1295-1311，２０１５年１２月
Syunsuke Tawa, Hikaru Nagano, Yuichi Tazaki & Yasuyoshi Yokokohji「Extended phantom sensation: vibrotactile-based movement sensation in the area outside the inter-stimulus」 Advanced Robotics, 35:5, 268-280，２０２１年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のＰＳの生成手法では、振動子の強度差は、正弦波あるいは矩形波のような単純な振動波形（周波数と振幅とで表現できるもの）に対して実験的・経験的に提示位置に対する振幅比の関数を決めており、複数の周波数を含む任意の振動波形をもつ振動源を表現することができない。
【０００９】
また、従来のＰＳは身体上に複数の振動子を接触させ、振動子間に振動を定位させるものがほとんどである。一部の研究では、振動子を結ぶ直線上で、振動子の外側に定位させることを報告しているが、振動子の外側で2次元あるいは3次元上に振動を定位させる技術は実現されていない。
【００１０】
１つの側面では、本明細書に記載する技術は、ヒトに対して複数の周波数を含む任意の振動波形を特定の位置に存在するように提示し、体感のリアリティを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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