超音波の話をしよう(6)「集束超音波を広めたい」

超音波の話をしよう(6)「集束超音波を広めたい」

星貴之
星貴之 (ID1529) 公認maker 2014/10/30
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こんにちは。超音波研究者をやっている、名古屋工業大学の星です。

超音波を集束させる装置を使ってあれこれ新しいことをしようとしています。
前回は慶應・杉浦氏との共同研究「Graffiti Fur」を紹介しました。

超音波集束装置の応用を僕がじわじわ広げていくのも研究としてはよいのですが、もっといろいろな人にいろいろな事に使ってもらいたいとも思っています。そのために必要なのは技術的ハードルを下げること。今回は、そのような方向性を志向した事例をふたつ紹介します。

初音ミク誕生祭2013

2013年8月、自称Oculus Riftエバンジェリスト・GOROman氏と超音波集束装置を使って何かできないかお話しする機会がありました。そこで提案されたのがミクさんとのコラボ。ちょうど月末にはミクさん誕生祭。そして生まれた動画が、これだ。

http://www.nicovideo.jp/watch/sm21719244

【初音ミク誕生祭2013】ミクが誕生日にろうそく消しに挑戦するようです

6軸入出力デバイスNovint FalconによりゲームエンジンUnity内のミクさんを手動で操作、そしてミクさんの顔の向きに合わせて超音波を出力しています。ミクさんから離れる方向に(つまり本当にミクさんが吹いているかのように)ろうそくの火が傾くところにリアリティがあります。ろうそくの火を消すだけなら小型の扇風機を使ってもできそうですが、動画にあるような間隔でろうそくが並んでいたら数本まとめて消えてしまうでしょう。1本ずつ消えていくところに、地味に集束超音波の特徴が表れています。

小型超音波集束装置の制御プログラムは(僕のスキル的理由により)C/C++で書かれているのですが、この動画の作製にあたり、GOROman氏がUnityで使えるようにしてくれました。詳しくはGOROman氏のブログ
http://ch.nicovideo.jp/GOROman/blomaga/ar410467
をご参照ください。集束超音波を使うには照射する方向や焦点距離など三次元空間を考慮する必要があるのですが、三次元空間を扱えるUnityと繋がったことで設定が容易になりました。さらにUnityはジェスチャ入力デバイスLeap Motionや、ヘッドマウントディスプレイOculus Rift等にも対応しているため、集束超音波もそれらとすんなり連携できるようになりました。これは捗る。

Do it yourself

第6回ニコニコ学会βシンポジウム・研究してみたマッドネスで発表した研究です。

http://youtu.be/fy6D6ZZ_11A

DIY音響浮揚装置を作ってみた

秋月のパラメトリック・スピーカー実験キット
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-02617/
は、増設キットを含めて振動子100個と、それらを駆動する回路が一緒になった使い勝手の良いキットです。これにスピーカーだけさせておくのはもったいない、もしこれで音響浮揚ができたら面白い、と思って試したら出来た、という研究です。

半球を半分に切ったものを使ったので、両端を合わせれば上下からの超音波焦点がちょうど中央で重なります。また片方(50個)だけでもそこそこの力が出ていて、焦点に手のひらをかざすとふわっとした感じを覚えたり、水面に波紋を立てたりもできます。

この研究をやろうと思ったきっかけは、2014年1月、三次元音響浮遊の動画を公開したあとの稲見先生のツイートでした。
https://twitter.com/drinami/status/422215122128347136
それ以前にも「秋月キットを使って・・・」と考えたことはあったのですが、当時は触覚を想定していたので「出力が足りない」と結論付けていました。しかし音響浮揚には触覚ほどの強度は要らないことに気付き、「もしかしたら・・・」とやってみました。

材料一覧と作り方を記載した型紙を公開しています。
http://star.web.nitech.ac.jp/pdf/140428_DIY.pdf
時間と予算があれば是非。本当は上下を柱で固定できるような振動子アレイ用の球殻を3Dプリンタで出力したり、配線をフレキシブル基板で簡略化したり、オープンソースハードウェアとして公開したりしたいのですが、、、

今のところできていません (T_T)

ということで、今回は集束超音波の民主化を志向した事例について紹介しました。みんなで超音波しようぜ!
ご意見・ご要望などあれば、コメントやメール、ツイッターなどでお知らせいただけると反映するかもです。それではまた☆彡

これまでの連載:星貴之

超音波の話をしよう(5)「Graffiti Fur」
https://media.dmm-make.com/item/2529/

超音波の話をしよう(4)「lapillus bug」
https://media.dmm-make.com/item/2477/

超音波の話をしよう(3)「コロイドディスプレイ」
https://media.dmm-make.com/item/2413/

超音波の話をしよう(2)「集束超音波で遊んでみた」
https://media.dmm-make.com/item/2209/

超音波の話をしよう(1)「不触(さわらず)の誓い」
https://media.dmm-make.com/item/1577/

参考にしてくれた記事

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