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公開番号2024166245
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2024153096,2023525349
出願日2024-09-05,2021-06-04
発明の名称触覚伝達システム,触覚伝達装置,触覚伝達プログラム及び触覚伝達方法
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 20060101AFI20241121BHJP(計算;計数)
要約【課題】双方向触覚伝達システムにおける接触信号のハウリング及びループバックを抑制する。
【解決手段】触覚伝達装置3と他の触覚伝達装置3とを有する触覚伝達システム100であって、触覚伝達装置3において発生した振動を計測する振動計測部31と、振動計測部31によって計測された振動から特定される知覚情報を算出する算出部と、算出部によって算出された知覚情報を維持しながら、振動に関する信号を所定の周波数に変換する変換部と、変換部によって変換された変換後の信号を、他の触覚伝達装置3の振動子32に出力振動として出力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】
触覚伝達装置と他の触覚伝達装置とを有する双方向触覚伝達システムであって、
前記触覚伝達装置において発生した振動を計測する振動計測部と、
前記振動計測部によって計測された前記振動から特定される知覚情報を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記知覚情報を維持しながら、前記振動に関する信号を所定の周波数に変換する変換部と、
前記変換部によって変換された変換後の信号を、前記他の触覚伝達装置の振動子に出力振動として出力させる信号出力部と、
を備え、
前記変換部は、前記振動子において出力される振動のループバックが抑制されるように、フィルタ処理によって特定の周波数帯域を減衰させる、
双方向触覚伝達システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記変換部は、前記所定の周波数として、前記触覚伝達装置の筐体の共振周波数以外の周波数に前記信号を変換する、
請求項１に記載の双方向触覚伝達システム。
【請求項３】
前記算出部は、前記振動計測部によって計測された前記振動から特定される包絡線を前記知覚情報として算出し、
前記変換部は、前記算出部によって算出された前記包絡線を維持しながら、前記振動に関する信号を前記所定の周波数がキャリア周波数となるように変換された振幅変調信号として出力し、
前記信号出力部は、前記変換部によって変換された前記振幅変調信号を、前記他の触覚伝達装置の振動子に出力する、
請求項１又は２に記載の双方向触覚伝達システム。
【請求項４】
前記算出部は、前記振動計測部によって計測された前記振動の波形から、刺激の主観的強度を前記知覚情報として算出し、
前記変換部は、前記算出部によって算出された前記主観的強度を維持するように、所定の等価主観的強度マップを利用して前記振動に関する信号を前記所定の周波数に変換する、
請求項１又は２に記載の双方向触覚伝達システム。
【請求項５】
前記算出部は、前記振動計測部によって計測された前記振動から特定される知覚インテンシティを前記知覚情報として算出し、
前記変換部は、前記算出部によって算出された前記知覚インテンシティを維持しながら、前記振動に関する信号を前記信号とは別の周波数をもつ波形に変換する、
請求項１又は２に記載の双方向触覚伝達システム。
【請求項６】
前記算出部は、前記振動計測部によって計測された前記振動に関する信号を所定時間毎に分割し、分割された前記所定時間毎に前記知覚インテンシティを算出する、
請求項５に記載の双方向触覚伝達システム。
【請求項７】
前記変換部は、前記信号の周波数成分のうち特定の周波数帯域の信号については前記知覚インテンシティを調整して前記波形の変換を行う一方、前記特定の周波数帯域以外の信号については前記知覚インテンシティを維持しながら前記信号とは別の周波数をもつ波形に変換を行う、
請求項５又は６に記載の双方向触覚伝達システム。
【請求項８】
前記変換部は、前記信号のうち特定の信号特徴量に基づいて抽出された信号については前記知覚インテンシティを調整して前記波形の変換を行う一方、前記特定の特徴量で抽出されない信号については前記知覚インテンシティを維持しながら前記信号とは別の周波数をもつ波形に変換を行う、
請求項５又は６に記載の双方向触覚伝達システム。
【請求項９】
ユーザの前記触覚伝達装置の筐体への接触位置を検出する接触位置検出センサを更に備え、
前記信号出力部は、前記接触位置検出センサによる検出結果に基づき、振動の移動感覚を前記振動子に出力させる、
請求項１～８のいずれか１項に記載の双方向触覚伝達システム。
【請求項１０】
複数の前記振動計測部を備え、
前記信号出力部は、前記複数の振動計測部それぞれからの入力に基づき、振動の移動感覚を前記振動子に出力させる、
請求項１～８のいずれか１項に記載の双方向触覚伝達システム。
（【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、触覚伝達システム，触覚伝達装置，触覚伝達プログラム及び触覚伝達方法に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
電話やビデオ会議、ソーシャルVirtual Reality（ＶＲ）等、遠隔地でも音声や映像でコミュニケーションをとる技術が開発されている。音声や映像に加えて触覚振動を伝達することで今までより高度なコミュニケーションが可能になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
早川裕彦他“高実在感を伴う遠隔コミュニケーションのための双方向型視聴触覚メディア「公衆触覚伝話」の提案”, TVRSJ Vol.25 No.4 pp.412-421, 2020年12月25日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ユーザが筐体を触った際に発生する振動を双方向に伝達する触覚通信では、振動を計測する振動センサと振動を生成するアクチュエータとを同じ筐体に搭載することが望ましい。このとき、入力として加えるユーザと筐体との接触振動は、筐体の固有振動の振幅変調波を中心として現れる。一方、出力として、触覚提示のためにアクチュエータにより筐体を振動させると、やはり筐体の固有振動付近の振動が発生する。
【０００５】
このような触覚の入出力装置を複数、双方向に接続した場合、センサ信号とループバックされてきたアクチュエータの駆動信号とが同じ固有振動付近で駆動されるため、鳴音（ハウリング）現象が生じるおそれがある。
【０００６】
このハウリングを抑制するためには音響信号では、固有振動周波数帯域の信号をバンドパスフィルタ等で抑制する手段が用いられるが、触覚の伝達の場合、伝えるべき触覚情報も同じ帯域に存在するため、ゲインを下げると接触情報の質の低下を招く可能性がある。
【０００７】
１つの側面では、本明細書に記載する技術は、双方向触覚伝達システムにおける接触信号のハウリング及びループバックを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの側面において、双方向触覚伝達システムは、触覚伝達装置と他の触覚伝達装置とを有する触覚伝達システムであって、前記触覚伝達装置において発生した振動を計測する振動計測部と、前記振動計測部によって計測された前記振動から特定される知覚情報を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記知覚情報を維持しながら、前記振動に関する信号を所定の周波数に変換する変換部と、前記変換部によって変換された変換後の信号を、前記他の触覚伝達装置の振動子に出力振動として出力させる信号出力部と、を備え、前記変換部は、前記振動子において出力される振動のループバックが抑制されるように、フィルタ処理によって特定の周波数帯域を減衰させる。
また、別の１つの側面において、双方向触覚伝達システムは、触覚伝達装置と他の触覚伝達装置とを有する触覚伝達システムであって、前記触覚伝達装置において発生した振動を計測する振動計測部と、前記振動計測部によって計測された前記振動から特定される知覚情報を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記知覚情報を維持しながら、前記振動に関する信号を所定の周波数に変換する変換部と、前記変換部によって変換された変換後の信号を、前記他の触覚伝達装置の振動子に出力振動として出力させる信号出力部と、を備え、前記変換部は、前記所定の周波数として、前記触覚伝達装置の筐体の共振周波数以外の周波数に前記信号を変換する。
【発明の効果】
【０００９】
１つの側面として、双方向触覚伝達システムにおける接触信号のハウリング及びループバックを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態における双方向触覚伝達システムのハードウェア構成例を模式的に示すブロック図である。
（ａ），（ｂ）は図１に示した双方向触覚伝達システムのソフトウェア構成例を模式的に示すブロック図である。
（ａ）は図２に示した信号入力処理部の第１の例を示すブロック図であり、（ｂ）は図２に示した信号出力処理部の第１の例を示すブロック図である。
（ａ）は図２に示した信号入力処理部の第２の例を示すブロック図であり、（ｂ）は図２に示した信号出力処理部の第２の例を示すブロック図である。
（ａ）は図２に示した信号入力処理部の第３の例を示すブロック図であり、（ｂ）は図２に示した信号出力処理部の第３の例を示すブロック図である。
（ａ）～（ｃ）は図３，図４に示した周波数変換部による周波数変換処理を説明するためのグラフである。
スルーアウトプット（信号を無処理で出力したとき）での振幅の計測結果を例示するグラフである。
図１に示した双方向触覚伝達システムにおいてIntensity Segment Modulation（ＩＳＭ）を利用した場合のハウリングの抑制結果を例示するテーブルである。
（ａ）はスルーアウトプットの場合の出力振動の計測結果を例示するグラフであり、（ｂ）はＩＳＭを利用した場合の出力振動の計測結果を例示するグラフである。
環境設置型の振動入出力デバイスの第１の例を示す図である。
環境設置型の振動入出力デバイスの第２の例を示す図である。
環境設置型の振動入出力デバイスの第３の例を示す図である。
リストバンド型の振動入出力デバイスを示す図である。
抱き枕型の振動入出力デバイスを示す図である。
ツール取り付け型の振動入出力デバイスを示す図である。
実施形態としての端末の構成例を模式的に示すブロック図である。
（ａ）～（ｃ）はＩＳＭ処理を簡単に説明するグラフである。
ヒトによる振動の弁別可能性を示すグラフである。
図１８に示したグラフで示されている弁別可能性を判断するために実施した強制三選択肢弁別実験で使用した振動のサンプル波形である。
図１６に示した端末によるセグメント毎の変換前後の信号の波形を示すグラフである。
補正エネルギーの計算に用いられる振幅閾値Tfを表すグラフである。
補正エネルギーの計算に用いられる指数閾値bを表すグラフである。
図１６に示した端末における窓関数の利用を説明する図である。
図１６に示した端末における低周波と高周波との合成例を説明するグラフである。
図１６に示した端末による変換前後の信号の波形の具体例を示すグラフである。
図１６に示した端末におけるＩＳＭ部の機能構成例を説明するブロック図である。
図１６に示した端末における振動波形の生成処理の第１の実施例を説明するブロック図である。
図２６に示したエネルギー制御処理の詳細を説明するブロック図である。
図１６に示した端末における振動波形の生成処理の第２の実施例として、図２６に示したエネルギー制御処理における低周波成分の分離処理を説明するブロック図である。
（ａ）～（ｃ）は波形を強調せずにＩＳＭに従い振動を生成する例を説明するグラフである。
（ａ）～（ｃ）は音源から３０００Ｈｚ以上の高周波成分を強調して分離する第１の例を説明するグラフである。
（ａ）～（ｃ）は音源から３０００Ｈｚ以上の高周波成分を強調して分離する第２の例を説明するグラフである。
（ａ）～（ｃ）は音源から１０００Ｈｚ以下の低周波成分を強調して分離する例を説明するグラフである。
図２６に示したエネルギー制御処理の第１変形例を説明するブロック図である。
図２６に示したエネルギー制御処理の第２変形例を説明するブロック図である。
図２６に示したエネルギー合成処理の詳細を説明するブロック図である。
図２６に示した補正した振動波形の生成処理の詳細を説明するブロック図である。
図１に示した双方向触覚伝達システムにおいて複数の振動装置を用いる場合のＤＡＣの構成例を示すブロック図である。
図１に示した双方向触覚伝達システムにおいて単一の振動装置を用いる場合のＤＡＣの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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