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 「Haptics(ハプティクス)」と呼ばれる新しい触覚提示技術は、人の幸福を増加させる可能性を秘めているのではないかと考えている。今回、超音波スピーカーアレーによって触覚を提供する、英Ultraleap(ウルトラリープ)の「STRATOS Inspire」を紹介する。スピーカーアレーによって空間内の特定の場所に音圧を作ることで皮膚にモノが当たった感覚を作り出す、空中ハプティクス装置である。

 Ultraleapは2013年に創業し、英国ブリストルに本社を置く。現在は米国にも拠点を置く従業員150人ほどの非上場企業である。創業当初は「Ultrahaptics」という社名だったが、ジェスチャー入力センサーなどを手掛ける米Leap Motion(リープモーション)を19年に買収し、社名変更した。21年にオンラインサービス大手の中国テンセントから5000万米ドルの投資を受けて話題になった。

「STRATOS Inspire」の製品外観
「STRATOS Inspire」の製品外観
(写真:Ultraleap)
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「STRATOS Inspire」を各方向から見た様子
「STRATOS Inspire」を各方向から見た様子
(写真:フォーマルハウト・テクノ・ソリューションズ)
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 STRATOS Inspireは、パソコンのタッチパッドを大きくしたような形状の製品である。大きさは横430mm×縦188mm×高さ54mmで、重量は3kgを超える。専用のスタンドを使うなどして、ディスプレーの手前に置いて使用する例が多いようだ。

「STRATOS Inspire」のスペック
「STRATOS Inspire」のスペック
(図:フォーマルハウト・テクノ・ソリューションズ)
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4つの冷却ファンと金属きょう体で発熱対策

「STRATOS Inspire」のトップカバーを外した内部の様子
「STRATOS Inspire」のトップカバーを外した内部の様子
USBハブやLeap Motionは動かないように押さえのプレートとともにネジ止めされていた。(写真:フォーマルハウト・テクノ・ソリューションズ)
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 製品表面の下側には小さな窓のような部分があり、赤外線式のジェスチャー入力センサー「Leap Motion」がはめ込まれている。超音波で触覚を提示する際に、ユーザーの手の位置を取得するために用いているとみられる。手との距離に応じて超音波に強弱を付けることで、凹凸のある物体に触っているような感覚を得られるようにしていると推定される。

 内部に搭載する主な基板は3枚である。加えて外見は一般的なUSBハブが、ベースプレートの内側に取り付けられていた。Leap Motionや周辺機器などを接続できるようにするために搭載したと思われる。

 きょう体の左右2カ所には冷却ファンユニットが設置されている。それぞれ、直径38mmのファンを2つ横に並べて一体とした冷却ファンユニットである。きょう体の片側が吸気口、片側が排気口となっていて、きょう体の内部を風が通り抜けるような設計だとみられる。きょう体のベースプレートは金属製で、底部にはヒートシンクもあり、動作中の内部はかなり高温になることを示唆している。

分解したところ
分解したところ
上から、トップカバー、Leap Motion、超音波スピーカー基板、2個1組の冷却ファンが2ユニット(左端と右端)、コネクター基板(中央左)、制御基板(中央右)、USBハブの基板、ベースプレート。(写真:スタジオキャスパー)
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256個の超音波スピーカーを2ペアずつ制御

 表面のトップカバーを外すと、直径1cmほどのツブツブが一面を覆っている。これは256個の超音波スピーカーで、1個のスピーカーの直径は9.89mm、高さは7.13mmである。それぞれが超音波を発し、実際に稼働させたときには手を近づけると空気が「プシュッ」と当たるような軽い衝撃を感じた。

超音波スピーカー基板のA面
超音波スピーカー基板のA面
超音波スピーカーが片面に256個搭載されている。(写真:スタジオキャスパー)
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超音波スピーカーを拡大した様子
超音波スピーカーを拡大した様子
1つ1つの形は円柱状で、個々のスピーカーのサイズは直径1cm以下である。(写真:スタジオキャスパー)
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 超音波スピーカー基板のB面には32個の米Texas Instruments(テキサス・インスツルメンツ、TI)製8ビットシフトレジスターや、128個の米Littelfuse(リテルヒューズ、元IXYS)製Ultra MOSFET駆動ICなどが搭載されている。MOSFET1個当たり超音波スピーカー2個を管理していると推測される。

超音波スピーカー基板のB面
超音波スピーカー基板のB面
約170個の小型電子部品がずらりと実装されている。(写真:スタジオキャスパー)
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 超音波スピーカー基板のほかには、FPGAなど制御系ICを搭載する制御基板や、外部接続用のコネクター基板を搭載する。