[發(fā)明專利]用于產(chǎn)生聲場(chǎng)的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480025616.2
• 申請(qǐng)日: 2014-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105210390B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托馬斯·安德魯·卡特;本杰明·約翰·奧利弗·朗;斯里拉姆·薩布拉馬尼安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 超級(jí)觸覺(jué)有限公司
• 主分類號(hào): H04S7/00
• 分類號(hào): H04S7/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 楊生平,鐘錦舜

1.一種從具有已知相對(duì)位置和定向的換能器的陣列產(chǎn)生聲場(chǎng)的方法，所述方法包括：

-界定各自具有相對(duì)于換能器的所述陣列的已知空間關(guān)系的多個(gè)控制點(diǎn)；

-將振幅分配到每一控制點(diǎn)；

-計(jì)算包括元素的矩陣，對(duì)于所述控制點(diǎn)中的每一個(gè)，所述元素表示在所述控制點(diǎn)處產(chǎn)生具有所述分配振幅和特定相位的模型化聲場(chǎng)對(duì)其它控制點(diǎn)處的所述模型化聲場(chǎng)的相應(yīng)振幅和相位的影響；

-確定所述矩陣的特征向量，每一特征向量表示所述控制點(diǎn)處的所述模型化聲場(chǎng)的相位和相對(duì)振幅的集合；和

-選擇所述集合之一且操作所述換能器陣列以使所述換能器中的一個(gè)或多個(gè)輸出各自具有初始振幅和相位的聲波，使得所述控制點(diǎn)處的所得聲場(chǎng)的所述相位和振幅對(duì)應(yīng)于選定集合的所述相位和相對(duì)振幅。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括確定所述矩陣的特征值，所述特征值表示縮放因子，所述縮放因子中的一些將相對(duì)高且所述縮放因子中的一些將相對(duì)低，其中具有相對(duì)高對(duì)應(yīng)特征值的相位和相對(duì)振幅的集合被選擇作為所述選定集合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用查找函數(shù)計(jì)算在所述控制點(diǎn)之一處產(chǎn)生所述分配振幅對(duì)所述其它控制點(diǎn)中的每一個(gè)處的所述振幅和相位的所述影響，所述查找函數(shù)界定所述聲波的所述振幅和相位如何在空間上由于衰減和傳播而改變。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括正則化步驟，其中誤差被引入到由所述換能器輸出的所述初始振幅和相位中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述正則化是加權(quán)吉洪諾夫正則化。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中縮放由所述換能器陣列輸出的功率使得輸出所述初始振幅中的最高振幅的所述換能器以實(shí)質(zhì)上全功率操作。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聲波是超聲波。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以介于0.1Hz到500Hz之間的頻率調(diào)制所述聲波。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制點(diǎn)包括所述聲場(chǎng)在其處具有相對(duì)高振幅的第一組控制點(diǎn)和所述聲場(chǎng)在其處相對(duì)于所述第一組控制點(diǎn)處的所述聲場(chǎng)的所述振幅具有相對(duì)低振幅的第二組控制點(diǎn)，所述第二組中的所述控制點(diǎn)與所述第一組控制點(diǎn)相鄰使得在所述聲場(chǎng)的振幅中產(chǎn)生梯度。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中一組一個(gè)或多個(gè)低振幅控制點(diǎn)可以由高振幅控制點(diǎn)支持以界定可保存一組低振幅控制點(diǎn)處的物體的容器。

11.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中選擇所述控制點(diǎn)中的至少一些的位置來(lái)界定所述聲場(chǎng)可以存在于其內(nèi)的體積內(nèi)的虛擬三維形狀的部分。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述控制點(diǎn)被定位在其中物體與所述虛擬形狀交叉的點(diǎn)的區(qū)域中。

13.一種用于產(chǎn)生聲場(chǎng)的設(shè)備，所述設(shè)備包括具有已知相對(duì)位置和定向的換能器的陣列以及數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器被配置來(lái)：

-計(jì)算包括元素的矩陣，對(duì)于各自具有相對(duì)于換能器的所述陣列的已知空間關(guān)系且各自被分配振幅的多個(gè)控制點(diǎn)中的每一個(gè)，所述元素表示在所述控制點(diǎn)處產(chǎn)生具有所述分配振幅和特定相位的模型化聲場(chǎng)對(duì)其它控制點(diǎn)處的所述模型化聲場(chǎng)的相應(yīng)振幅和相位的影響；

-確定所述矩陣的特征向量，每一特征向量表示所述控制點(diǎn)處的所述模型化聲場(chǎng)的相位和相對(duì)振幅的集合；

其中，所述數(shù)據(jù)處理器被配置來(lái)使所述換能器中的一個(gè)或多個(gè)輸出各自具有初始振幅和相位的聲波，使得所述控制點(diǎn)處的所得聲場(chǎng)的所述相位和振幅對(duì)應(yīng)于特征向量集合的所述相位和相對(duì)振幅。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其另外被布置來(lái)確定所述矩陣的特征值，所述特征值表示縮放因子，所述縮放因子中的一些將相對(duì)高且所述縮放因子中的一些將相對(duì)低，其中具有相對(duì)高對(duì)應(yīng)特征值的相位和相對(duì)振幅的集合被選擇作為選定集合。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)處理器被另外布置來(lái)執(zhí)行正則化步驟，其中誤差被引入到由所述換能器輸出的所述初始振幅和相位中。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述正則化是加權(quán)吉洪諾夫正則化。