(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射素子により、空洞の中の対象物に、１ＭＨｚ乃至１００ＧＨｚの周波数範囲内の複数の周波数の電磁エネルギを加えるための装置であって、
エネルギ印加区域内の第１の領域及び第２の領域を、前記第１及び第２の領域に加えられる第１の量のＲＦエネルギ及び前記第１の量のエネルギとは異なる第２の量のＲＦエネルギにそれぞれ関連させ、
前記１ＭＨｚ乃至１００ＧＨｚの周波数範囲内の複数の周波数から複数の周波数を選択して、前記第１及び第２の領域にエネルギの印加を向け、
前記エネルギ印加区域に選択された複数の周波数で電磁エネルギをかけることにより、前記第１の量のＲＦエネルギを前記エネルギ印加区域内の前記第１の領域に加え、前記第２の量のＲＦエネルギを前記エネルギ印加区域内の前記第２の領域に加えるために、供給源を調整する、
ように構成されるプロセッサを含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも１個のプロセッサが、前記第１の領域および前記第２の領域の位置を区別するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、前記少なくとも１個のプロセッサが、複数の周波数を逐次的に選択するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも１個のプロセッサが、各領域内で散逸される前記エネルギについての指示に基づいて、前記第１の領域および前記第２の領域にエネルギを加えるように構成されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の装置において、前記供給源が、複数の放射素子により電磁エネルギを供給するように構成され、前記少なくとも１個のプロセッサが、異なる振幅を有するエネルギを少なくとも２つの放射素子に同時に供給するために、前記供給源を調整するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも１個のプロセッサは、前記第１の領域に加えられるエネルギ量が前記第２の領域に加えられるエネルギ量と異なり、前記第１の領域内で吸収されるエネルギが、前記第２の領域内で吸収される前記エネルギと実質的に同じであるよう、前記供給源を制御するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも１個のプロセッサが、
前記エネルギ印加区域内の前記対象物の空間的位置を示す情報を求め、
前記対象物の前記空間的位置の第１のエリアに対応する第１の高強度領域を有するフィールドパターンを励起する第１の周波数を識別し、
前記対象物の前記空間的位置の、前記第１のエリアとは異なる第２のエリアに対応する第２の高強度領域を有する第２のフィールドパターンを励起する周波数を識別し、
前記第１の周波数および前記第２の周波数で電磁エネルギを前記エネルギ印加区域に適用するよう前記供給源を制御する、ように構成されることを特徴とする装置。
【請求項８】
プロセッサにより調整される電磁エネルギの供給源を用いて、空洞の中の対象物に、１ＭＨｚ乃至１００ＧＨｚの周波数範囲内の複数の周波数の電磁エネルギを加えるための方法であって、当該方法が、
前記プロセッサによって、第１の領域に加える第１の量のエネルギ及び第２の領域に加える第２の量のエネルギを割り当てるステップと、
前記プロセッサによって、前記１ＭＨｚ乃至１００ＧＨｚの周波数範囲内の複数の周波数から複数の周波数を選択して、前記第１及び第２の領域にエネルギの印加を向けるステップと、
前記選択した周波数で電磁エネルギをかけることにより、前記第１の量のエネルギを前記第１の領域に加え、前記第２の量のエネルギを前記第２の領域に加えるために、前記供給源を調整するステップと、
を具え、
前記第１の量のエネルギが、前記第２の量のエネルギとは異なることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記第１及び第２の量のエネルギが、前記プロセッサによって決定されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の方法において、
加えることには、前記エネルギ印加区域内に２つ以上の定在波を与えることが含まれ、前記定在波のそれぞれは、少なくとも１つの高強度領域と、少なくとも１つの低強度領域とを有し、高強度領域に関連するフィールド強度は、低強度領域に関連するフィールド強度よりも強く、調整するステップは、少なくとも１つの高強度領域が前記対象物の少なくとも一部の位置に一致する前記定在波の少なくとも１つを選択するステップと、前記選択した前記定在波の少なくとも１つを前記エネルギ印加区域に加えるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れか１項に記載の方法において、当該方法が、
前記エネルギ印加区域内の前記対象物の空間的位置を示す情報を求めるステップと、
前記対象物の前記空間的位置の第１のエリアに対応する第１の高強度領域を有する第１のフィールドパターンを前記エネルギ印加区域内に励起する第１の周波数を識別するステップと、
前記対象物の前記空間的位置の第２のエリアに対応する第２の高強度領域を有する第２のフィールドパターンを前記エネルギ印加区域内に励起する第２の周波数を識別するステップにおいて、前記第１のエリアは前記第２のエリアと異なる、第２のフィールドパターンを識別するステップと、
前記供給源を制御して前記エネルギ印加区域に前記第１のフィールドパターンおよび前記第２のフィールドパターンを適用するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記エネルギ印加区域内の前記第１の領域および前記第２の領域の位置を、前記第１のエリアおよび前記第２のエリアに従って決定するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、前記第１のエリア内で吸収されるエネルギが、前記第２のエリア内で吸収される前記エネルギと実質的に同じであるよう、前記供給源を制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項８乃至１１の何れか１項に記載の方法において、前記第１の領域内で吸収されるエネルギが、前記第２の領域内で吸収される前記エネルギと実質的に同じであるよう、前記供給源を制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８０号明細書、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８１号明細書、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８３号明細書、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８４号明細書、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８５号明細書、および２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８６号明細書の優先権の利益を主張する。これらの出願のそれぞれは、その全体を本明細書に完全に援用する。
【０００２】
本願は、対象物に電磁エネルギを加えるための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
対象物にエネルギを加えるために、電磁波が一般に使用される。概してそのような対象物は、電磁エネルギを受けるように構成される空洞の中に配置される。しかし、電磁場の分布は、対象物の特性（例えば対象物の大きさ）、位置、および向き、ならびにエネルギを加える供給源の特徴に依存することがあるので、電磁エネルギを制御可能な方法で加えることは多くの場合困難である。電磁エネルギ印加装置の一例は、電子レンジである。電子レンジでは、エネルギ源から空気を介して対象物に電磁エネルギを加えるためにマイクロ波が使われる。電磁エネルギは対象物によって吸収され、熱エネルギに変換され、対象物の温度を上昇させる。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一部の例示的態様は、少なくとも１つの放射素子により、エネルギ印加区域内の対象物に、無線周波数（ＲＦ）範囲内の電磁エネルギを加えるための装置を対象とすることができる。この装置は少なくとも１個のプロセッサを含むことができる。その１個または複数個のプロセッサは、第１の所定量のＲＦエネルギをエネルギ印加区域内の第１の領域に加え、第２の所定量のＲＦエネルギをエネルギ印加区域内の第２の領域に加えるために、供給源を調整するように構成することができる。第１の所定量のエネルギは、第２の所定量のエネルギと異なってもよい。本明細書で使用するとき、所定値（例えばエネルギ量）は、エネルギを加える前に（例えばプロセッサによって）決定される値とすることができる。一部の実施形態では、所定値は、エネルギ印加サイクルの開始前に決定することができる。加えて、またはあるいは、所定値は、エネルギ印加サイクル中にプロセッサが決定し、後で同じおよび／または後続のエネルギ印加サイクル内でプロセッサが使用してもよい。決定することには、複数のオプションの中から選択することが含まれ得る。決定は、例えば利用者から、および／またはエネルギ印加区域内の、エネルギ印加区域の周りの、もしくはエネルギ印加区域付近の検出器から受け取られる入力情報に基づいてプロセッサが行うことができる。
【０００５】
少なくとも１個のプロセッサは、第１の領域および第２の領域の位置を決定するように構成することができる。プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の空間的位置を示す情報を求め、対象物の空間的位置の第１のエリアに対応する第１の高強度領域を有する第１のフィールドパターン（ｆｉｅｌｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）を識別し、対象物の空間的位置の第２のエリアに対応する第２の高強度領域を有する第２のフィールドパターンを識別することであって、第１のエリアは第２のエリアと異なる、第２のフィールドパターンを識別するように構成することもできる。
【０００６】
加えて、プロセッサは、エネルギ印加区域内で１つまたは複数の定在波を励起するように構成することができる。定在波のそれぞれは、少なくとも１つの高強度領域と、少なくとも１つの低強度領域とを有することができ、高強度領域に関連するフィールド強度は、低強度領域に関連するフィールド強度よりも強い。プロセッサは、定在波の１つまたは複数の少なくとも１つの高強度領域を対象物の位置に一致させるように構成することができる。さらに、プロセッサは、複数の定在波を励起し、対象物の位置に一致する高強度領域を有する複数の定在波の少なくとも一部を選択するように構成することができる。本明細書で使用するとき、用語「励起する」は、「発生させる」、「作り出す」、および「加える」と置き替えることができる。
【０００７】
本開示の別の態様は、プロセッサによって調整される電磁エネルギ源を使用し、エネルギ印加区域内の対象物に、無線周波数範囲内の電磁エネルギを加えるための方法を対象とすることができる。この方法は、エネルギ印加区域内の第１の領域および第２の領域の位置を決定するステップと、第１の領域に加える第１のエネルギ量および第２の領域に加える第２のエネルギ量を決定するステップと、第１のエネルギ量を第１の領域に加え、第２のエネルギ量を第２の領域に加えるために供給源を調整するステップとを含むことができる。第１のエネルギ量は、第２のエネルギ量と異なってもよい。
【０００８】
本開示の別の態様は、ＲＦエネルギを放射する少なくとも１つの放射素子により、エネルギ印加区域内でターゲット電磁場強度分布を励起するための装置を対象とすることができる。この装置は、プロセッサを含むことができる。プロセッサは、ターゲット電磁場強度分布に基づいて複数の電磁場パターンから１つまたは複数のフィールドパターンを選択し、選択した１つまたは複数のフィールドパターンをエネルギ印加区域内で少なくとも１つの放射素子に励起させるように構成することができる。
【０００９】
本開示の別の態様は、ＲＦエネルギを放射する少なくとも１つの放射素子により、エネルギ印加区域内でターゲット電磁場強度分布を励起する方法を対象とすることができる。この方法は、ターゲット電磁場強度分布に基づき、少なくとも３つの一次独立なフィールドパターンの一次結合が含まれる複数の電磁場パターンから１つまたは複数のフィールドパターンを選択するステップと、重み付けされたフィールドパターンのフィールド強度分布の和がターゲットフィールド強度分布に等しくなるように、選択したフィールドパターンに重み付けするステップと、選択した１つまたは複数のフィールドパターンを、それらの重みに応じてエネルギ印加区域内で励起するステップとを含むことができる。
【００１０】
本開示の一部の実施形態の一側面は、エネルギ印加区域の寸法と一定の関係を有する電磁波を使用することに関する。一部の実施形態では、エネルギ印加区域は空洞とすることができ、空洞に加えられるＥＭ波の波長と、空洞の１つまたは複数の寸法との間には関連性があり得る。以下で詳しく論じるこの関連性を、本明細書では「モーダル条件」と呼ぶ。モーダル条件を満たすように動作する装置を、本明細書では「モーダル装置」と呼び、モーダル装置のエネルギ印加区域または空洞を、本明細書では「モーダル空洞」と呼ぶ。モーダル装置は、モーダル条件を満たさない装置よりも優れた加熱分布またはＥＭエネルギ分布の空間的制御を可能にすることができる。
【００１１】
一部の実施形態は、損失プロファイルの使用および／または構築を含むことができる。損失プロファイルは、エネルギ印加区域または対象物がその体積にわたりエネルギを吸収する能力についての任意の表現を含むことができる。損失プロファイルは、例えば空洞の行列、表、または他の２Ｄや３Ｄの表現もしくはマップによって表すことができ、マップの各部分には、その部分がエネルギを吸収する能力に応じて（例えば記号、斜影線、色などを使い）注釈を付けることができる。エネルギ印加区域の場合、損失プロファイルは、対象物の有無にかかわらず、その体積にわたりそのような表現を含むことができる。
【００１２】
一部の実施形態を、変調空間（ＭＳ）および／または変調空間要素（ＭＳＥ）の概念を用いて以下に説明する。用語「変調空間」または「ＭＳ」は、エネルギ印加区域内のフィールドパターンに影響を及ぼす可能性があるあらゆるパラメータ、およびその全ての組合せを集合的に指すために使用する。そのようなパラメータの例には、エネルギ印加区域に加えられる電磁波の周波数、エネルギ印加区域を画定する特定の壁に関するそのような波の位相、および複数の放射素子を使用する場合、放射素子のそれぞれからエネルギが発せられる相対振幅が含まれ得る。用語「変調空間要素」または「ＭＳＥ」は、変調空間内の変数パラメータの１組の特定の値を指すことができ、例えば９００ＭＨｚの周波数および３０°の位相を有する波の組み合わせられた特徴は、ＭＳＥを形成することができる。用語ＭＳおよびＭＳＥについては以下でより詳しく論じる。
【００１３】
本明細書で使用するとき、マシン（例えばプロセッサ）が、タスクを実行する「ように構成される」（例えば所定のフィールドパターンの印加をもたらすように構成される）と記載される場合、少なくとも一部の実施形態では、マシンが動作中にこのタスクを実行する。同様に、目標とする結果を確立する「ために」（例えば複数の電磁場パターンを対象物に適用するために）タスクが行われると記載される場合、少なくとも一部の実施形態では、そのタスクを実行することにより目標とする結果が達成される。
【００１４】
先の概要は、読者に本発明のいくつかの態様についての非常に簡潔な概要を提供することを単に意図するもので、決して特許請求の範囲を制限するつもりはない。加えて、上記の全体的な説明および以下の詳細な説明はいずれも専ら例示的かつ説明的であり、特許請求の範囲を制限しないことを理解すべきである。
【００１５】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本開示の様々な実施形態および例示的態様を示し、解説とともに本発明の諸原理を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、一部の実施形態による、電磁エネルギを対象物に加えるための装置の概略図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、開示の例示的実施形態による、デカルト座標系における矩形空洞を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、開示の例示的実施形態による、円筒座標系における円筒空洞を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、一部の実施形態の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、一部の実施形態の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、一部の実施形態の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。
【図４Ａ】図４Ａは、一部の実施形態の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一部の実施形態の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、一部の実施形態の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、一部の実施形態の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。
【図５】図５は、一部の実施形態の原理に合致する例示的変調空間を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、一部の実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して周波数変調を実行するように構成される装置の概略図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、一部の実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して周波数変調を実行するように構成される装置の別の概略図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、一部の実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して位相変調を実行するように構成される装置の概略図を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、一部の実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して振幅変調を実行するように構成される装置の概略図を示す。
【図６Ｅ】図６Ｅは、一部の実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して振幅変調を実行するように構成される装置の別の概略図を示す。
【図７】図７は、一部の実施形態による例示的損失プロファイルを示す。
【図８Ａ】図８Ａは、一部の実施形態による、例示的なエネルギ印加区域の離散化方式を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、一部の実施形態による、例示的なエネルギ印加区域の離散化方式を示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、一部の実施形態による、例示的なエネルギ印加区域の離散化方式を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、一部の実施形態による、損失プロファイルを作成する例示的ステップの流れ図を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、一部の実施形態による、エネルギ印加区域の指定領域に指定したエネルギを加えるための例示的方法の流れ図を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、一部の実施形態による、エネルギ印加区域にエネルギを供給するために電磁エネルギ源を調整するように構成されるプロセッサの簡略化したブロック図を示す。
【図１０】図１０は、一部の実施形態による、エネルギ印加区域に電磁エネルギを加えるための例示的方法の流れ図を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、例示的実施形態による、縮退空洞（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅ  ｃａｖｉｔｙ）内の例示的なアンテナ配置／選択方式を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、例示的実施形態による、縮退空洞内の例示的なアンテナ配置／選択方式を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、例示的実施形態による、縮退空洞内の例示的なアンテナ配置／選択方式を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、磁場の大きさについての例示的な正規化曲線を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、磁場の大きさについての例示的な正規化曲線を示す。
【図１３】図１３は、例示的実施形態による、エネルギ印加区域に電磁エネルギを加えるための例示的方法の流れ図を示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、例示的実施形態による縮退空洞を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、例示的実施形態による縮退空洞を示す。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、例示的実施形態による縮退空洞を示す。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、例示的実施形態による縮退空洞を示す。
【図１５】図１５は、例示的実施形態による、エネルギ印加区域に電磁エネルギを加えるための例示的方法の別の流れ図を示す。
【図１６】図１６は、例示的実施形態による、エネルギ印加区域内でターゲット電磁場強度分布を励起する例示的方法の流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、その例を添付図面に示す、本開示の例示的実施形態を詳しく参照する。適切な場合、図面の全体を通して同じ参照番号を使用して同じまたは同様の部分を指す。
【００１８】
ある点では、本開示の一部の実施形態は、エネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための装置および方法を用いることができる。本明細書で使用するとき、用語「装置」は、本明細書に記載の任意のコンポーネントまたはコンポーネント群をその最も広い意味で含むことができる。例えば本明細書で広く使用するとき、「装置」は、例えば図１に示すプロセッサ３０などのプロセッサだけを指すことができる。あるいは「装置」は、プロセッサと１つまたは複数の放射素子との組合せ、プロセッサと、空洞と、１つまたは複数の放射素子との組合せ、プロセッサと電磁エネルギ源との組合せ、プロセッサと、空洞と、１つまたは複数の放射素子と、電磁エネルギ源との組合せ、または本明細書に記載のコンポーネントの他の任意の組合せを含むことができる。
【００１９】
本明細書で使用するとき、用語、電磁エネルギは、これだけに限定されないが無線周波（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、近赤外線、可視光、紫外線などが含まれる電磁スペクトルの任意のまたは全ての部分を含む。場合によっては、加えられる電磁エネルギには、それぞれ３ＫＨｚから３００ＧＨｚの周波数である、１００ｋｍから１ｍｍの波長を有するＲＦエネルギが含まれ得る。場合によっては、より狭い周波数範囲、例えば１ＭＨｚ−１００ＧＨｚ内のＲＦエネルギを加えることができる。例えば、マイクロ波および極超短波（ＵＨＦ）エネルギは、いずれもＲＦ範囲内にある。本明細書では本開示の例をＲＦエネルギを加えることに関連して説明するが、これらの説明はいくつかの例示的原理を示すために行うもので、本発明を電磁スペクトルのどの特定の部分にも限定するつもりはない。
【００２０】
同様に、例示目的で、本開示は加熱に使用される電磁エネルギのいくつかの例を含む。この場合もやはり、それらの説明は本開示の例示的原理を示すために行う。説明し、特許請求の範囲に記載する開示の諸実施形態は、エネルギを加えることが温度上昇を招くかどうかに関係なく、エネルギを加えることを伴う様々な製品、ならびに工業プロセス、商業プロセス、および消費者プロセスに利益をもたらすことができる。本明細書で論じるエネルギ印加の核となる発明原理は、加熱以外の、または加熱を含む様々な目的で応用できることを当業者なら理解されよう。例えば、電磁エネルギは、加熱、燃焼、解凍、除霜、調理、乾燥、反応の加速、膨張、蒸発、融合、生物学的プロセスの誘発もしくは変更、治療、凍結もしくは冷却防止、対象物を所望の温度範囲内に保つこと、またはエネルギを加えることが望ましい他の任意の用途のために対象物に加えることができる。
【００２１】
さらに、電磁エネルギが加えられる「対象物」（「装填物」としても知られる）への言及は、特定の形態に限定されない。「対象物」には、実施形態を利用する特定のプロセスにもよるが、液体、固体、またはガスが含まれてもよく、１つまたは複数の異なる段階において、物質の合成物または混合物が含まれてもよい。さらに、用語「対象物」は単数形で示すが、複数のアイテムまたは分離したパーツもしくはコンポーネントを指す場合もある。したがって、非限定的な例として、用語「対象物」は、解凍もしくは調理しようとする食料、乾燥させようとする衣類もしくは他の物質、解凍しようとする凍結物質（例えば臓器）、反応させようとする化学物質、燃焼させようとする燃料もしくは他の可燃性物質、脱水しようとする水和物、膨張させようとするガス、解凍、加熱、沸騰、もしくは蒸発させようとする液体、解凍および／もしくは温めようとする血液もしくは血液成分（例えば血漿や赤血球）、製造しようとする物質、連結しようとする成分、または電磁エネルギをたとえ僅かでも加えたいという望みがある他の任意の物質などの物質を包含することができる。
【００２２】
一部の実施形態によれば、装置または方法は、「エネルギ印加区域」を使用するものであり得る。エネルギ印加区域は、電磁エネルギを加えることができる任意の位置、領域、空所、またはエリアとすることができる。エネルギ印加区域は、ホローを含むことができ、かつ／または液体、固体、ガス、もしくはそれらの組合せで満たす、または部分的に満たすことができる。専ら例として、エネルギ印加区域には、電磁波の存在、伝搬および／または共振を可能にする、エンクロージャの内部、部分的エンクロージャ（例えばベルトコンベヤオーブン）の内部、コンジットの内部、オープン空間、固体または部分的固体が含まれ得る。この区域は永続的なものとすることができ、またはエネルギを加えるために一時的に構成してもよい。解説を簡単にするために、そのような全てのエネルギ印加区域を代わりに空洞と呼ぶことができ、用語「空洞」は、電磁エネルギを加えることができるエリア以外の特定の物理的構造は含意しないと理解される。本明細書で論じるエネルギ印加の核となる発明原理は、様々な形態のエネルギ印加区域にわたり応用できることを当業者なら理解されよう。
【００２３】
エネルギ印加区域は、オーブン、チャンバ、槽、乾燥機、解凍装置、脱水機、炉、キャビネット、反応器、エンジン、化学処理装置や生物学的処理装置、焼却炉、物質造形装置や物質成形装置、コンベヤ、燃焼域、またはエネルギを加えることが望ましい場合がある任意のエリア内に位置することができる。したがって、一部の実施形態に合致して、電磁エネルギ印加区域は（空洞共振器、共振空洞、または単純に略して「空洞」としても知られる）電磁共振器とすることができる。対象物またはその一部がエネルギ印加区域内に位置する場合、電磁エネルギを対象物に加えることができる。
【００２４】
エネルギ印加区域は、その形状の物理的側面がエネルギ印加時に分かっている限り、さもなければ決定可能な、所定の形状を有することができる。
【００２５】
エネルギ印加区域は、エネルギ印加区域内での電磁波の伝搬を可能にするいかなる形状を呈してもよい。例えば、エネルギ印加区域の全てまたは一部が、球形、半球形、矩形、ドーナツ形、円形、三角形、長円形、五角形、六角形、八角形、楕円形、または他の任意の形状もしくは形状の組合せである断面を有することができる。エネルギ印加区域は、閉ざされている、すなわち導体材料によって完全に密閉されている、少なくとも部分的に閉ざされている、または開いている、すなわち閉ざされていない開口部を有し得ることも考えられる。本発明の一般手法は、エネルギ印加区域のある特定の空洞形状、構成、または閉鎖度に限定されないが、一部の応用例では高度の閉鎖が好ましい場合もある。
【００２６】
例として、空洞２０などのエネルギ印加区域を図１に概略的に示し、図１では対象物５０が空洞２０の中に位置する。対象物５０は、エネルギ印加区域の中に完全に位置しなくてもよいことを理解すべきである。つまり、対象物５０の少なくとも一部がエネルギ印加区域の中に位置する場合、対象物５０はエネルギ印加区域の「中にある」とみなされる。
【００２７】
一部の実施形態によれば、エネルギ印加区域は、少なくとも１つの共振波長をサポートすることができる（例えば少なくとも１つの波長の電磁波が、エネルギ印加区域内で共振することができる）。例えば、空洞２０は、所定の周波数範囲（例えばＵＨＦまたはマイクロ波の周波数範囲、例えば３００ＭＨｚから３ＧＨｚ、または１００ＭＨｚから１ＧＨＺ）内で空洞２０を共振可能にする寸法を用いて設計することができる。対象とする用途に応じて、空洞２０の寸法は、電磁スペクトル内の他の周波数範囲内の共振を可能にするように設計することもできる。用語「共振する」または「共振」は、電磁波がエネルギ印加区域内で、ある周波数（「共振周波数」として知られる）において他の周波数よりも大きい振幅で振動する傾向を指す。特定の共振周波数において共振する電磁波は、共振周波数に反比例する、λ＝ｃ／ｆによって求められる対応する「共振波長」を有することができ、ただしλは共振波長であり、ｆは共振周波数であり、ｃはエネルギ印加区域内での電磁波の伝搬速度である。伝搬速度は、波が伝搬する媒体に応じて変わり得る。したがって、エネルギ印加区域が複数の物質を含む場合、ｃを一意に定めることはできない。それでもなお、共振波長は、例えば主成分のｃに基づく推定または種々の成分のｃの平均に基づく推定を使用することや、当技術分野で知られている他の任意の技法を使用することが含まれる、僅かに異なる関係を使用して一意に求めることができる。
【００２８】
エネルギ印加区域がサポートする共振波長の中に、最大共振波長があり得る。最大共振波長は、エネルギ印加区域の形状寸法により一意に求めることができる。一部の実施形態では、所与の任意のエネルギ印加区域の最大共振波長を、当技術分野で知られているように実験的に、数学的に、および／またはシミュレーションにより求め、もしくは推定することができる。例として図２Ａは、長さａ、幅ｂ、および高さｃの寸法を有する矩形空洞２０を示す。空洞２０は複数の共振波長をサポートすることができ、そのうちの最大共振波長をλ０と命名することができる。ａ＞ｂ＞ｃが成立する場合、最大共振波長λ０は、
0005920993.tif 000002
によって与えられる。別の例として、エネルギ印加区域がａ×ａ×ａの寸法を有する立方体の場合、最大共振波長は、
0005920993.tif 000003
によって与えられる。さらに別の例では、図２Ｂに示すように、エネルギ印加区域が半径ａ、長さｄの円筒であり得る。この場合、最大共振波長は、２ａ＞ｄが成立する場合
0005920993.tif 000004
によって与えられ、２ａ＜ｄが成立する場合は
0005920993.tif 000005
によって与えられる。別の例では、エネルギ印加区域が半径ａの球体の場合、最大共振波長は、
0005920993.tif 000006
によって与えられる。
【００２９】
一部の実施形態によれば、装置または方法は、本明細書では略して「供給源」とも呼ばれる、エネルギ印加区域に電磁エネルギを送るように構成される電磁エネルギ源を使用するものであり得る。「供給源」には、電磁エネルギを発生させ、供給するのに適した１つまたは複数の任意のコンポーネント、例えば１つもしくは複数の電源、１つもしくは複数の導波管、および／または１つもしくは複数の放射素子が含まれ得る。一部の実施形態に合致して、電磁エネルギは、所定の波長または周波数における伝搬電磁波（電磁放射としても知られる）の形でエネルギ印加区域に供給することができる。本明細書で使用するとき、「伝搬電磁波」には、共振波、エバネセント波、および他の任意の方法で媒体中を伝わる波が含まれ得る。電磁放射は、相互作用の対象となる物体に伝えられ（またはそうした物体内に散逸され）得るエネルギを運ぶ。
【００３０】
例として、図１に示す実施形態では、供給源が電源１２および放射素子１８の１つまたは複数を含むことができる。図面を簡単にするために、この図の中では供給源を明確に印付けしていない。電源１２は、電磁エネルギを運ぶ電磁波を発生させるように構成することができる。例えば電源１２は、電磁エネルギ発生コンポーネント、例えば所定の波長または周波数において高出力マイクロウェーブ波を発生させるように構成される磁電管を含むことができる。あるいは、または加えて、電源１２は、制御可能な周波数を有する交流波形（例えば交流電圧または交流電流）を発生させるように構成される、電圧制御発振器などの半導体発振器を含むことができる。交流波形には、正弦波、矩形波、パルス波、三角波、またはことによると交番極性を有する別の種類の波形が含まれ得る。あるいは、または加えて、電磁エネルギ源は、電磁場発生器、電磁束発生器、振動電子を発生させるための任意の機構など、他の任意の電源を含むことができる。
【００３１】
一部の実施形態では、この装置は、電源１２によってもたらされる電磁波の１つまたは複数の特性パラメータを制御された方法で修正するように構成される、少なくとも１つの変調器１４を含むことができる。この変調器は、供給源の一部でも一部でなくてもよい。例えば、変調器１４は、振幅（例えば異なる放射素子によって同時に供給される異なる波間の振幅差）、位相、および周波数を含む、周期波形の１つまたは複数のパラメータを修正するように構成することができる。
【００３２】
一部の実施形態では、変調器１４が、交流波形の位相、周波数、および振幅を修正するようにそれぞれ構成される、位相変調器、周波数変調器、および振幅変調器のうちの少なくとも１つを含むことができる。一部の実施形態では、電源１２によってもたらされる交流波形が、時間とともに変化する周波数、変化する位相、および変化する振幅のうちの少なくとも１つを有し得るように、変調器１４を電源１２または供給源の一部として統合することができる。
【００３３】
この装置は、例えば変調器１４が交流波形を修正する前後に、その交流波形を増幅するための増幅器１６も含むことができる。この増幅器は、供給源の一部でも一部でなくてもよい。増幅器１６は、例えば１つまたは複数のパワートランジスタを含む出力増幅器とすることができる。別の例として、増幅器１６は、一次巻線よりも二次巻線において多くの巻数を有する昇圧変圧器とすることができる。他の実施形態では、増幅器１６は、交流／直流／交流変換器などのパワーエレクトロニクス装置とすることもできる。あるいは、または加えて、増幅器１６は、入力信号を所望の水準まで増大するように構成される他の任意の装置（複数可）または回路（複数可）を含むことができる。
【００３４】
この装置は、対象物５０に電磁エネルギを伝達するように構成される少なくとも１つの放射素子１８も含むことができる。この放射素子は、供給源の一部でも一部でなくてもよい。放射素子１８は、対象物５０に電磁エネルギを供給するための、１つもしくは複数の導波管および／または１つもしくは複数のアンテナ（パワーフィードとしても知られる）を含むことができる。例えば、放射素子１８はスロットアンテナを含むことができる。加えて、またはあるいは、放射素子１８は、他の任意の種類または形態の導波管もしくはアンテナ、または電磁エネルギを発することができる他の任意の適切な構造を含むこともできる。
【００３５】
電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８（またはそれらの一部）は別個のコンポーネントとすることができる。あるいは、これらの要素の１つまたは複数の任意の組合せを、単一のコンポーネントとして統合することができる。電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８（またはそれらの一部）は供給源の一部とすることができる。例えば、電磁エネルギを発生させるために磁電管を電源１２として使用することができ、対象物５０にエネルギを伝達するために、その磁電管に導波管を物理的に取り付けることができる。あるいは、または加えて、この放射素子は磁電管から独立していてもよい。同様に、放射素子が例えば発生器から物理的に離れており、または発生器の一部であり、もしくは他の方法で発生器に接続され得る、他の種類の電磁発生器を使用してもよい。
【００３６】
一部の実施形態では、複数の放射素子を設けることができる。それらの放射素子は、エネルギ印加区域を画定する１つまたは複数の表面上に配置することができる。あるいは、放射素子は、エネルギ印加区域の内部および／または外部に配置することができる。放射素子を区域の外部に配置する場合、放射エネルギがエネルギ印加区域に到達することを可能にする要素に放射素子を結合することができる。放射エネルギがエネルギ印加区域に到達することを可能にする要素には、例えば導波管および／またはアンテナが含まれ得る。各放射素子の向きおよび構成は、エネルギ印加区域内の所望のエネルギ分布（エネルギ印加目標と呼ぶこともできる）を得るのに必要であり得るように、互いに異なっても同じでもよい。本明細書で使用するとき、エネルギ印加目標は、どんな所望の空間的エネルギ分布および／または時間の経過に伴うどんな所望の空間的エネルギ蓄積も含むことができる。エネルギ印加目標は、対象物を基準にして、またはより広くはエネルギ印加区域に関連する空間を基準にして定めることができる。さらに、各放射素子の位置、向き、および構成は、対象物５０にエネルギを加える前に決定することができ、またはエネルギの印加中にプロセッサを使用して動的に調節することができる。本開示の諸実施形態は、特定の構造を有する放射素子にも、必ず特定のエリアまたは領域に位置する放射素子にも限定されない。ただし特定の実施形態では、放射素子を特定の場所に配置することができ、かつ／または異なる放射素子から発せられる波の振幅を各放射素子の位置、向き、および／または構成に応じて選択することができる。本明細書では、用語「領域」および「エリア」は、空間または表面積の及ぶある特定の範囲を指すために区別なく使用することを指摘しておく。
【００３７】
電磁エネルギを放射することに加え、１つまたは複数の放射素子１８は、電磁エネルギを受け取るようにも構成することができる。すなわち、本明細書で使用するとき、用語「放射素子」は、任意の構造であって、その構造がエネルギを放射しまたは受け取る目的で初めから設計されたかどうかに関係なく、その構造が何らかの追加機能を果たすかどうかにも関係なく、電磁エネルギを放射することができかつ／または電磁エネルギを受け取ることができる、任意の構造を広く指す。したがって、一部の実施形態による装置または方法は、１つまたは複数の放射素子が受ける電磁波に関連する信号を検出するように構成される、１つまたは複数の検出器を使用するものであり得る。例えば図１に示すように、検出器４０は、受信機として機能している場合に空洞２０から電磁波を受ける放射素子１８に結合することができる。
【００３８】
本明細書で使用するとき、用語「検出器」は、電磁波に関連する１つまたは複数のパラメータを測定し、もしくは感知する電気回路を含むことができる。例えば、そのような検出器には、入射電磁波、反射電磁波、および／または伝達電磁波（「入射出力」、「反射出力」、および「伝達出力」としてもそれぞれ知られる）に関連する出力レベルを検出するように構成される出力計、波の振幅を検出するように構成される振幅検出器、波の位相（例えば２つの放射素子によって同時に発せられる波間の位相差や、他の位相差）を検出するように構成される位相検出器、波の周波数を検出するように構成される周波数検出器、および／または電磁波の特性を検出するのに適した他の任意の回路が含まれ得る。
【００３９】
入射出力は、送信機として機能している放射素子に供給源によって供給され、次いでその送信機が、エネルギ印加区域２０内に放出しまたは印加することができる。入射出力の一部は、対象物によって散逸されまたは吸収され得る（本明細書では「散逸出力」と呼ぶ）。別の部分は、放射素子に反射し得る（本明細書では「反射出力」と呼ぶ）。反射出力には、例えば対象物および／またはエネルギ印加区域により放射素子に跳ね返される出力が含まれ得る。反射出力には、放射素子のポートによって保たれる出力（すなわちアンテナによって発せられるが、区域に流れ込まない出力）も含まれ得る。反射出力および散逸出力以外の残りの入射出力は、受信機として機能している１つまたは複数の放射素子に伝達され得る（本明細書では「伝達出力」と呼ぶ）。エネルギは、空洞壁の中、ドアを通ってなど、他の場所にも漏れることがある。簡単にするために、エネルギのこれらの部分については本明細書では論じない。一部の実施形態では、エネルギのこれらの部分はかなり小さく、無視できる場合があると推定され得る。
【００４０】
一部の実施形態では、検出器は、放射素子が送信機として機能する場合（例えば放射素子がエネルギを放射する場合）に信号が増幅器から放射素子に流れることを可能にし、放射素子が受信機として機能する場合（例えば放射素子がエネルギを受け取る場合）に信号が放射素子から検出器に流れることを可能にするように構成される、方向性結合器を含むことができる。加えて、またはあるいは、この方向性結合器は、流れる信号の出力を測定するようにさらに構成することができる。一部の実施形態では、検出器は、ポート、例えばサーキュレータにおける電圧および／または電流を測定する他の種類の回路も含むことができる。
【００４１】
一部の実施形態によれば、供給源は、所定の波長（λ１で示す）の電磁エネルギをエネルギ印加区域内の対象物に送る（供給する）ように構成することができ、所定の波長は、エネルギ印加区域がサポートする最大共振波長（λ０で示す）の約４分の１よりも大きい。この最大共振波長と、送られる電磁エネルギの波長との間の関係を「モーダル条件」と呼ぶことができる。一部の実施形態では、供給源は、電磁エネルギを１組の所定の波長で空洞２０に供給するように構成することができ、それらの波長のうちの最大波長はλ０である。モーダル条件は、λ１≧λ０／４と特徴付けることができる。他の実施形態では、モーダル条件を満たすために、供給源によって供給される印加電磁エネルギの波長と、エネルギ印加区域がサポートする最大共振波長との間の異なる関係を適用することができる。例えば一部の実施形態では、低次モードが励起されるときモーダル条件が満たされてもよく、例えばｍ×ｎは３０、４０、または５０未満である（ｍおよびｎは、異なる軸、例えばｘやｙにおけるモード数を表す整数である）。供給源は、単一の所定の波長で電磁エネルギを供給する構成に必ずしも限定されない。オプションで、供給源は、電磁エネルギを１組の波長で空洞２０に供給するように構成することができ、それらの波長は、例えばエネルギの印加を始める前に決めておくことができる。供給源が様々な周波数でエネルギを空洞に供給するとき、それらの様々な周波数のうちの最大波長をλ１で示すことができ、モーダル条件は、λ１≧λ０／４と特徴付けることができる。一部の実施形態では、λ１が上限を有することもでき、例えばλ１はλ０以下とすることができる。
【００４２】
あるいは、波長λ１およびλ０と、それらの対応する周波数ｆ１およびｆ０との間には、ｆ１＝ｃ／λ１およびｆ０＝ｃ／λ０が成立する関係があるので、モーダル条件を周波数の観点から表すこともできる。λ０は、エネルギ印加区域内でモードを励起することができる最大共振波長なので、その対応する周波数ｆ０は最低共振周波数である。一部の実施形態では、最大共振波長が前もって分かっている（例えばプロセッサ内にプログラムされている）場合がある。したがって、モーダル条件をｆ１≦４ｆ０として表すことができ、つまりエネルギ印加区域内の最低共振周波数の約４倍よりも低い所定の周波数で電磁エネルギを加えることができる。
【００４３】
さらに、最大共振波長λ０はエネルギ印加区域の寸法と固有の関係を有するので、モーダル条件は、エネルギ印加区域の寸法（複数可）と加えられる波長λ１との間の関係として表すこともできる。例えば、長さａ、幅ｂ、および高さｃのそれぞれを有し、ａ＞ｂ＞ｃが成立する（例えば図２に示す）矩形空洞２０では、モーダル条件は、
0005920993.tif 000007
として表すことができる。別の例として、ａ×ａ×ａの寸法を有する立方体空洞では、モーダル条件は、
0005920993.tif 000008
として表すことができる。別の例として、半径ａの球体空洞では、モーダル条件は、
0005920993.tif 000009
として表すことができる。空洞の寸法とともに「モーダル条件」を満たす波長で動作する装置を本明細書では「モーダル装置」と呼び、その空洞を本明細書では「モーダル空洞」と呼ぶ。一部の実施形態では、モーダル装置は、その空洞のモーダル条件を満たす波長の範囲内でしか動作しないように構成される。一部の実施形態では、この装置は、モーダル条件を満たす波長およびその条件を満たさない波長の両方で動作するように構成することができる。そのような装置をモーダル装置と呼ぶか非モーダル装置と呼ぶかは、その装置が運転される波長によって決まる。
【００４４】
一部の実施形態では、空洞２０は縮退とすることができる。エネルギ印加区域２０は、図１４Ａ−図１４Ｄに示す形状のような縮退形状で構成することができる。単一の周波数を用いて複数の共振モードを励起できるようにするために、後でより詳しく説明する縮退形状を使用することができる。つまり、供給源によって発せられる電磁放射の周波数を一定に保つことができ、しかも２つ以上の別個の共振モードを励起することができる。一部の実施形態では、同じ周波数で励起可能な２つ以上のモードのうちの１つだけを励起するために、エネルギの印加を例えばプロセッサ３０によって制御することができる。この制御は、以下でより詳しく説明するように、例えば特定のモードを励起しかつ／または排除する放射素子を位置決めすることによって行うことができる。
【００４５】
図３Ａおよび図３Ｂに、そのような制御の結果を概念的に例示する。図３Ａが、所定の周波数を用いて達成される１つの共振モード（ＴＥ１０４）を概念化するのに対し、図３Ｂは、同じ所定の周波数を用いて達成される第２の別個の共振モード（ＴＥ４０１）を概念化する。図３Ａおよび図３Ｂは、ＴＥ１０４およびＴＥ４０１それぞれのフィールド強度を示す。図３Ａおよび図３Ｂの例では、周波数を一定に保ちながら、第２のモードを達成するために別の変動要素（例えば位相、相対振幅、またはエネルギを発する放射素子の位置）を変えた。
【００４６】
これらのモードは、エネルギ強度についての予測可能なエリアを示すので、モードを生成して制御する能力は、エネルギ印加区域内で加えられるエネルギを制御可能にする。
【００４７】
一部の実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂのモードを同時に適用することができ、その場合、ｘ軸を基準にした異なる角度で（「ホットスポット」と呼ぶこともできるより強いエネルギ領域を示す）破線領域を得ることができる。例えば２つのモードを等しい振幅で適用した場合、図３Ｃに示すような「斜めの」フィールドパターンを得ることができる。この「斜めの」フィールドパターンは、２つのモードＴＥ１０４およびＴＥ４０１の一次結合である。したがって、図３Ａに示す電場パターンをＥ３Ａで示し、図３Ｂに示す電場パターンをＥ３Ｂで示し、図３Ｃに示す電場パターンをＥ３Ｃで示す場合、Ｅ３Ｃ＝１／２Ｅ３Ａ＋１／２Ｅ３Ｂが成立する。つまり、Ｅ３Ｃは、等しい重みを有するＥ３ＡとＥ３Ｂとを合計することにより得ることができる。図３Ｃは、Ｅ３Ｃのフィールド強度を示す。重みが異なる場合、角度も異なり得る。重みが時間とともに適切な方法で変えられる場合、フィールドパターンはエネルギ印加区域内で回転し得る。例えばＥ３Ｃが、方程式Ｅ３Ｃ＝ｓｉｎ（αｔ）Ｅ３Ａ＋ｃｏｓ（αｔ）Ｅ３Ｂに応じて時間変動する場合、場は、α回／秒の一定の角周波数で回転する。そのようなフィールドパターンの回転は、経時的に一定である組合せを使用して達成可能であり得る加熱よりも均一な、時間平均加熱をエネルギ印加区域内で達成するのに有用であり得る。重みｓｉｎ（αｔ）およびｃｏｓ（αｔ）を経時変化しない定数で置換することで、フィールドパターンを動かなくして、例えば図３Ｃに示すような所望の不均一性を達成することができる。
【００４８】
その性質上、電磁場は、エネルギ印加区域内において不均等なフィールドパターンで分布する傾向がある。つまり、エネルギ印加区域内の電場強度の空間的分布は不均等であり得る。フィールドパターンは、ある期間にわたり空間内でほぼ安定していても、ある期間にわたり知られている方法で空間的に変化してもよい。フィールドパターンは、本明細書では「ホットスポット」と呼ぶ、（フィールドの振幅における最大または最小に対応する）比較的高振幅の電場強度を有するエリアをもたらすことができる。ホットスポットの例を図４Ａ−図４Ｂの斜線部分によって示す。フィールドパターンは、本明細書では「コールドスポット」と呼ぶ、比較的低振幅の電場強度（例えばゼロ値またはほぼゼロ値）を有するエリアももたらすことができる。コールドスポットの例を図４Ａ−図４Ｂの非斜線部分によって示す。図４Ａ−図４Ｂは、はっきりした明確な境界を有するホットスポットを図式的に示すが、実際には強度はホットスポットとコールドスポットとの間でより段階的な方法で変わることを指摘しておく。フィールドパターン自体は、（後で論じるように）エネルギ印加区域の物理的特性および寸法を含む多くの要素の関数であり得る。比較的高振幅の電場強度は、第１の閾値よりも高いものとすることができ、比較的低振幅の電場強度は、第２の閾値よりも低いものとすることができる。第２の閾値は、第１の閾値と同じでも異なってもよい。一部の実施形態では、閾値よりも低いフィールド強度がエネルギを対象物に事実上伝えることができないように、閾値をあらかじめ設定することができる。ただし、対象物へのエネルギ伝達は、ゼロでないフィールド強度を有するフィールドパターンの領域に一致する対象物の全域において生じることができ、必ずしもホットスポットに一致するエリアに限定されないことを指摘しておく。対象物が加熱される程度は、とりわけその対象物が暴露されるフィールド強度および暴露時間に依存し得る。例えば第２の閾値は、フィールド強度の最小値に近いように選択することができる。本明細書で使用するとき、用語「振幅」は、「大きさ」と置き替えることができる。
【００４９】
エネルギ印加区域内では、特定の領域が、何らかのフィールドパターンの比較的高振幅の電場強度（ホットスポット）、および他の何らかのフィールドパターンの比較的低振幅の電場強度（コールドスポット）によって覆われ得る。フィールドパターンは、エネルギ印加区域の被選択領域にエネルギの印加または送出を向けるために選択的に選ぶことができる。各フィールドパターンにおいて強い／弱いフィールド強度が不均一に分布するので、作業体積内の任意の２つの領域へのエネルギ印加は互いに区別することができる。したがって一部の実施形態によれば、供給源は、例えば図４Ａ−図４Ｂの非斜線部分によって示すように、コールドスポットをエネルギ印加区域の所定のエリア内で引き起こす方法で電磁エネルギを加えるように構成することができる。
【００５０】
図４Ａおよび図４Ｂに示すモーダル空洞６０では、それぞれが複数の高振幅の強度を有するエリア（ホットスポット）６２および６４（斜線部分）、ならびに低振幅の強度を有するエリア（コールドスポット、非斜線部分）を有するようにフィールドパターンを励起することができる。様々な「モード」を所与のモーダル空洞内で励起することができる。モードとは、互いに一次独立であり、互いに直交する１組の空間的なフィールドパターンである。本明細書で述べるとき、エネルギ印加区域を覆う２つのモードに関連する２つの場の内積の積分がゼロの場合、２つのフィールドパターンは互いに直交する。モードまたはモードの組合せ（すなわち一般的なフィールドパターン）は、伝搬、エバネセント、および共振が含まれる任意の知られている種類のものとすることができる。一部の実施形態では、励起されるフィールドパターンが、主に共振モードの組合せを含む。
【００５１】
エネルギ印加区域内で励起することができるどんなフィールドパターンも、モードの一次結合として数学的に表すことができる。そのモードは、無限数のエバネセントモードと、有限数の伝搬モード（その一部は共振モードとすることができる）とを含むことができる。概して、モーダル空洞では非モーダル空洞よりも少ない伝搬モードが励起され得る。すなわち、モーダル空洞は概して非モーダル空洞よりも少ない伝搬モードをサポートすることができる。この場合もやはり、サポートされる伝搬モードの一部は共振モードであり得る。本質的に、エバネセントモードは、フィールドパターンを励起するのに使用される総出力（またはエネルギ）のうちのごく小さな割合の出力（またはエネルギ）しか有さず、総出力（およびエネルギ）の大部分は伝搬モードによって実行される。
【００５２】
図４Ａおよび図４Ｂでは、エネルギを対象物６６だけに印加し、対象物６８へのエネルギ印加は避けたいという思いで図示のように対象物６６および６８をエネルギ印加区域６０内に配置する場合、図４Ａのフィールドパターンを選択することができる。あるいは、エネルギを対象物６８に印加し、対象物６６へのエネルギ印加は避けたい場合、図４Ｂのフィールドパターンを選択することができる。
【００５３】
したがって、ある点では、エネルギ印加区域内の特定のエリアに加える電場強度の振幅を意図的に調整するために、一部の態様は（例えばＭＳＥを選択することにより）目的を持ってフィールドパターンを選択するものであり得る。対象物の一部へのエネルギ印加を避けたい場合、その部分を比較的低振幅の電場強度を有するエリア（コールドスポット）と位置合わせすることができるので、これらのエリアは制御されたエネルギ印加を可能にすることができる。あるいはこの装置は、より少なく加熱する部分においてコールドスポットを達成するように動作させることができる（例えばその部分と位置合わせされるエリアにおいて比較的低振幅の電場強度を有する電磁場を励起することができる）。例えば、図４Ａに示すフィールドパターンを励起すると決めることにより、対象物６８の加熱を避けることができるのに対し、図４Ｂに示すフィールドパターンを励起すると決めることにより、対象物６８を加熱することができる。したがって、対象物の一部にエネルギを加えたい場合、その部分を比較的高振幅の電場強度を有するエリアと位置合わせすることができる。
【００５４】
利用者が対象物６６に対象物６８の２倍の量のエネルギを加えたい場合、図４Ａおよび図４Ｂの両方のフィールドパターンを使用することができ、持続時間と出力との積が、図４Ａに示すパターンが図４Ｂに示すパターンの２倍あるような持続時間と出力で２つのパターンを適用する。例えば、図４Ａに示すパターンを適用する持続時間を、図４Ｂに示すパターンを適用する持続時間の２倍とすることができ、出力レベルは同じとすることができる。別の例では、図４Ａに示すパターンを、同じ時間にわたり２倍の出力レベルで適用することができる（対象物６６および６８と重なる２つの斜線部分において場が同様の強度を有すると仮定する）。フィールド強度が斜線部分内で異なる場合、強度の差を考慮に入れてもよい。様々なパターンの電磁場を加える相対的な強度および持続時間は、図４Ａおよび図４Ｂのフィールドパターンを同時にまたは逐次的に励起することによって制御することができる。
【００５５】
図１に戻り、図１は、一部の実施形態による、電磁エネルギを対象物に加えるための装置の概略図である。図１の装置は、エネルギ印加区域内の高振幅の電磁場強度（電磁場における最大および最小に対応する−ホットスポット）および低振幅の電磁場強度（コールドスポット）の分布と強度を制御するように構成することができ、したがってエネルギ印加区域内の任意の２つ（またはそれ以上）の所与の領域に、指定した異なる量のエネルギを加える。そのような制御は、（後で説明するように）「ＭＳＥ」を選択することによって得ることができる。ＭＳＥ選択肢の選択は、エネルギ印加区域の領域内でエネルギがどのように分布する（例えば空間的に分布する）のかに影響し得る。モーダル条件が満たされていない場合、ＭＳＥを制御することにより所望のエネルギ印加分布を達成するのはより困難な場合がある。モーダル条件はＭＳＥの制御と組み合わせて使用することができるが、モーダル条件は、たとえＭＳＥの制御とともに使用しなくても利益をもたらすことができる。逆に、たとえモーダル条件が満たされていなくてもＭＳＥの制御は適用することができる。
【００５６】
上述のように、用語「変調空間」または「ＭＳ」は、エネルギ印加区域内のフィールドパターンに影響を及ぼす可能性があるあらゆるパラメータ、およびその全ての組合せを集合的に指すために使用する。一部の実施形態では、ＭＳは、使用できる可能な全てのコンポーネントおよび（他のコンポーネントに対して絶対的または相対的な）それらのあり得る設定、ならびにそれらのコンポーネントに関連する調節可能なパラメータを含むことができる。例えば、ＭＳには、複数の変数パラメータ、アンテナの数、アンテナの配置および／または向き（修正可能な場合）、使用可能な帯域幅、１組の使用可能な全ての周波数およびその任意の組合せ、出力設定、位相等が含まれ得る。ＭＳは、１つのパラメータ（例えば周波数だけもしくは位相だけに限定される一次元ＭＳ、または別の単一パラメータ）から２つのパラメータ（例えばともに同じＭＳ内の変動周波数および振幅）またはそれ以上に及ぶ、任意の数の可能な変数パラメータを有することができる。
【００５７】
エネルギ印加区域に関連するＭＳの例には、エネルギ印加区域の寸法および形状、ならびにエネルギ印加区域を構成する物質が含まれ得る。エネルギ源に関連するＭＳＥの例には、加えられるエネルギの振幅、周波数、および位相が含まれ得る。放射素子に関連するＭＳＥの例には、放射素子の種類、数、大きさ、形状、構成、向き、および配置が含まれ得る。
【００５８】
ＭＳに関連する各変数パラメータをＭＳの次元と呼ぶ。例として、図５は、周波数（Ｆ）、位相（φ）、および振幅（Ａ）として示す３つの次元を有する三次元変調空間１００を示す。つまり、ＭＳ１００内では、エネルギ印加中に電磁波の周波数、位相、および振幅を変調することができる一方で、エネルギ印加中、他の全てのパラメータはあらかじめ定め、固定しておくことができる。ＭＳは、エネルギ印加中に１つのパラメータだけが変更される一次元、または複数のパラメータが変更される他の任意のより高次元でもよい。
【００５９】
上でさらに述べたように、用語「変調空間要素」または「ＭＳＥ」は、ＭＳにおける変数パラメータの１組の特定の値を指すことができる。したがって、ＭＳは、可能な全てのＭＳＥの集合とみなすこともできる。例えば、２つのＭＳＥは、複数の放射素子に供給されるエネルギの相対振幅において互いに異なることができる。例えば、図５は、三次元ＭＳ１００内のＭＳＥ１０１を示す。ＭＳＥ１０１は、特定の周波数Ｆ（ｉ）、特定の位相φ（ｉ）、および特定の振幅Ａ（ｉ）を有する。これらのＭＳＥ変数の１つが変わるなら、その新たな組が別のＭＳＥを定める。例えば、（３ＧＨｚ、３０°、１２Ｖ）と（３ＧＨｚ、６０°、１２Ｖ）とは２つの異なるＭＳＥだが、位相成分だけが変化している。
【００６０】
これらのＭＳパラメータの異なる組合せは、エネルギ印加区域にわたる異なるフィールドパターン、および対象物を基準にした異なるエネルギ分布パターンをもたらすことができる。エネルギ印加区域内で特定のフィールドパターンを励起するために逐次的に、または同時に実行することができる複数のＭＳＥを、「エネルギ送出方式」と集合的に呼ぶことができる。例えば、エネルギ送出方式は、３つのＭＳＥ（Ｆ（１）、φ（１）、Ａ（１））、（Ｆ（２）、φ（２）、Ａ（２））、（Ｆ（３）、φ（３）、Ａ（３））からなる場合がある。実質的に無数のＭＳＥがあるので、実質的に無数の異なるエネルギ送出方式があり、結果として実質的に無数の異なるフィールドパターンが任意の所与のエネルギ印加区域内でもたらされる（とはいえ、異なるＭＳＥは時として極めて類似の、それどころか同一のフィールドパターンをもたらすことがある）。当然ながら、異なるエネルギ送出方式の数は、部分的に、利用可能なＭＳＥの数の関数であり得る。本開示は、その最も広い意味において、いかなる特定の数のＭＳＥまたはＭＳＥの組合せにも限定されない。むしろ、使用できるオプションの数は、意図する用途、所望の制御レベル、ハードウェアまたはソフトウェアの分解能やコストなどの要因に応じて、僅か２つから、設計者が望むだけの数とすることができる。例えば、エネルギ印加区域内のフィールドパターンのより繊細な設計を可能にし得る、より多数の異なるフィールドパターンを励起することは、より多数のＭＳＥを必要とする場合がある。そのような場合、少なくとも３つのＭＳＥ、例えば３つ、４つ、または５つのＭＳＥが必要であり得る。一部の実施形態では、ＭＳＥの数が非常に多い場合があるが、励起するためにそれらのうちのごく少数しか使用されないことがある。例えば、４００個の異なる周波数を利用できる場合があり、所与のエネルギ印加サイクルではそのうちの５つしか使用されないことがある。これらの５つの周波数は、例えばエネルギ印加区域内で異なる共振モードの励起をもたらすＭＳＥであり得る。
【００６１】
本明細書で使用するとき、用語「エネルギ印加サイクル」は、エネルギの印加を始める瞬間から印加を終える瞬間まで、例えば電磁エネルギ源をオンにしてからその電磁エネルギ源をオフにするまでに経過する時間とすることができる、エネルギ印加プロセス中に繰り返し生じ得る任意の持続時間とすることができる。例えばエネルギ印加サイクルは、特定のＭＳＥを適用する持続時間とすることができる。別の例では、エネルギ印加サイクルは、ＭＳＥ群を適用する時間とすることができる。一部の実施形態では、エネルギ印加サイクルは、ＭＳＥの掃引（ｓｗｅｅｐ）開始で始まり、同じ掃引の終了で終わることができる。一部の実施形態では、エネルギ印加サイクルは、継続的であろうとなかろうとその間エネルギが印加される、エネルギ印加区域からのフィードバックの２つの読取値間の持続時間とすることができる。一部の実施形態では、エネルギ印加サイクルは、約１分を下回る持続時間を有することができる。一部の実施形態では、エネルギ印加サイクルは、約１秒を下回る持続時間を有することができる。エネルギ印加サイクルの持続時間は、所望のエネルギ送出方式に応じて選択することができる。エネルギ印加サイクルの間、エネルギ印加区域内の領域に加えるエネルギ量を変えるために、プロセッサは、出力、印加時間、またはそれらの組合せを変えることができる。別の例では、ある領域に加えるエネルギ量を変えるために、プロセッサは１組のＭＳＥを変えることができる。一部の実施形態では、エネルギ印加サイクル中にエネルギ印加区域に複数回エネルギを加えるように、少なくとも１個のプロセッサを構成することができる。例えば、エネルギ印加サイクル中に所定のエネルギ送出量を達成するために、複数のＭＳＥを選択して領域群にエネルギを加えることができる。これらのＭＳＥに対応するフィールドパターンは、互いに重なり合う場合がある。この場合、重複している領域は、複数のＭＳＥが適用されるとき複数のエネルギ印加を受けることができる。
【００６２】
本発明の装置または方法は、プロセッサを使用するものであり得る。本明細書で使用するとき、用語「プロセッサ」は、１つまたは複数の命令を実行する電気回路を含むことができる。例えば、そのようなプロセッサには、１つもしくは複数の集積回路、マイクロチップ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の全てもしくは一部、または命令を実行し、もしくは論理演算を行うのに適した他の回路が含まれ得る。
【００６３】
プロセッサが実行する命令は、例えばプロセッサ内にあらかじめロードすることができ、またはＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、磁気媒体、フラッシュメモリ、他の永久、固定、もしくは揮発性メモリ、プロセッサに命令を提供できる他の任意の機構など、別個のメモリユニット内に記憶してもよい。プロセッサ（複数可）は、特定用途向けにカスタマイズすることができ、または一般用途向けに構成し、様々なソフトウェア命令を実行することにより、様々な機能を実行することができる。
【００６４】
複数のプロセッサを使用する場合、その全てを同様の構造のものとすることができ、または互いに電気的に接続されもしくは分離された異なる構造のものとすることができる。それらのプロセッサは、別個の回路でも、単一の回路に組み込んでもよい。複数のプロセッサを使用する場合、それらのプロセッサは、独立にまたは共同して動作するように構成することができる。それらのプロセッサは、電気的に、磁気的に、光学的に、音響的に、機械的に、無線で、またはプロセッサ間で少なくとも１つの信号を伝達できるようにする他の任意の方法で結合することができる。
【００６５】
供給源を調整することを唯一の目的として、単一のまたは複数のプロセッサを設けることができる。あるいは、他の機能を提供することに加えて供給源を調整する機能を有する、単一のまたは複数のプロセッサを設けることができる。例えば、供給源を調整するために使用するのと同じプロセッサ（複数可）を、供給源以外のコンポーネントに追加の制御機能を与える制御回路にも組み込むことができる。
【００６６】
現在開示している諸実施形態に合致して、プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物に複数の電磁場パターンを適用するように構成することができる。用語「フィールドパターン」は、エネルギ印加区域内の電場強度の空間的分布を指すことができる。フィールドパターンは、ある期間にわたり空間内でほぼ安定していても、ある期間にわたり知られている（または知られていない）方法で空間的に変化してもよい。エネルギが分布するパターンは、エネルギ印加区域の物理的特性、エネルギ源の制御可能な側面、ならびに／または放射素子の種類、構成、向き、および配置の関数であり得る。さらに、エネルギが分布するパターンは、場を変える構造（例えばフィールド調節要素、誘電体レンズ、および／または装填物）の存在など、他の変動要素の影響を受ける場合がある。フィールド調節要素は、電磁場に摂動を与えることが知られている物質で作られた任意の要素とすることができる。例えば、金属、他の導体、誘電体、金属を伴う誘電体負荷（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｏａｄ  ｗｉｔｈ  ｍｅｔａｌｓ）など。一部の実施形態では、対象物がフィールド調節要素の役目を果たす場合がある。フィールド調節要素は、エネルギ印加区域内で励起されるフィールドに影響を及ぼすように（例えば放射素子の１つまたは複数から対象物内に電磁エネルギを選択的に方向付けるように）制御できる任意の要素を指すこともできる。
【００６７】
どんなエネルギ印加区域でも、例えば周波数、位相、および／もしくは振幅または１つもしくは複数のエネルギ源を変えることにより、１つまたは複数の放射素子の種類、構成、数、および／または配置を変えることにより、ＦＡＥ（フィールド調節要素）を調節することにより、誘電体レンズを調節することにより、または他の手段により１組の既知のフィールドパターンを達成することができる。
【００６８】
一部の実施形態によれば、第１の所定量のエネルギを第１の領域に加え、第２の所定量のエネルギをエネルギ印加区域内の第２の領域に加えるために供給源を調整するように、少なくとも１個のプロセッサを構成することができる。第１の所定量のエネルギおよび第２の所定量のエネルギは、ゼロ以外の任意のエネルギ量とすることができる。一部の実施形態では、第１の所定量のエネルギと第２の所定量のエネルギとが互いに異なる。
【００６９】
本明細書では、ならびに本開示および特許請求の範囲の中の他の場所では、ある目的を達成するために処置を取るようにプロセッサを構成する場合、そのプロセッサを動作させることは、少なくとも一部の実施形態で、または演算時間の少なくとも一部でその目的を達成する。したがって、一部の実施形態では、第１のゼロ以外のエネルギ量が第１の領域に送られ、第２のゼロ以外のエネルギ量がエネルギ印加区域内の第２の領域に送られるよう供給源を調整するように、少なくとも１個のプロセッサを構成することができ、第１の量と第２の量とは異なる。
【００７０】
第１のエネルギ量と第２のエネルギ量との差は有意であるものとすることができ、例えばエネルギ量の１つは、もう１つのエネルギ量よりも少なくとも２０％大きくてもよい。一部の実施形態では、この差は少なくとも３０％、少なくとも５０％、または少なくとも１００％である。一部の実施形態では、この差が、上記に列挙した差よりも大きくまたは上記に列挙した差の中間にある。
【００７１】
例として、および本明細書の以下でより詳しく説明するように、ホットスポットと呼ばれる既知のエネルギ強度エリアを有するフィールドパターンを選択することができる。したがって、ホットスポットをエネルギ印加区域内のある領域と位置合わせし、その領域内にホットスポットを有しながら特定のエネルギ量をＥＭ波によって加えることにより、第１のゼロ以外の指定のエネルギ量を第１の領域に加えることができる。異なるホットスポット位置を有する別のフィールドパターンが選択される場合、その第２のフィールドパターンは、第２の指定のゼロ以外のエネルギ量を第２の領域に加えることをもたらすことができる。本明細書でも説明するように、異なる領域に異なる指定のエネルギ量を加えるために、異なるＭＳＥおよび／またはＭＳＥの組合せを選択することができる。いずれの例でも、加えられるエネルギ量を制御することは、特定のフィールドパターンもしくはＭＳＥを選択することにより、および／または例えば出力レベル、特定の条件の間に出力を加える持続時間、もしくは上記のものの組合せを制御することにより達成することができる。プロセッサは、所望のエネルギ送出方式を達成するためにそのような選択を行うことができる。
【００７２】
用語「領域」は、セル、部分体積、下位区分、離散的な部分空間、エネルギ印加区域の任意のサブセットであって、そのサブセットがどのように離散化されるのかは関係ない、任意のサブセットなど、エネルギ印加区域の任意の部分を含むことができる。ある特定の例では、エネルギ印加区域が２つの領域を含むことができる。別の例では、エネルギ印加区域が３つ以上の領域を含むことができる。これらの領域は互いに重複してもしなくてもよく、各領域の大きさは同じでも同じでなくてもよい。
【００７３】
あるいは、または加えて、第１の領域および第２の領域の位置をあらかじめ定めるように、少なくとも１個のプロセッサを構成することができる。これは例えば、区域内の対象物の位置に関する情報を提供する、エネルギ印加区域からの自己反映的フィードバックによって行うことができる。他の実施形態では、これはイメージングによって達成することができる。一部の実施形態では、これは装置を運転する利用者が提供する１つまたは複数の入力によって達成することができる。一部の実施形態では、これらの領域は対象物の様々な部分に対応することができ、異なるターゲット電磁エネルギ量を対象物のそれらの様々な部分に加えることができる。各領域内で実際に散逸されるエネルギ量は、その領域におけるフィールド強度および／またはその特定の領域における対象物の対応する部分の吸収特性に依存し得る。本明細書では、用語「散逸」および「吸収」を区別なく使用する。あるいは、または加えて、この所定の位置は、エネルギ印加区域内の対象物を参照することなしに、フィールドパターンの既知の形状寸法の関数であり得る。一部の実施形態では、利用者またはその少なくとも１個のプロセッサ以外の装置が、第１の領域および第２の領域の位置をあらかじめ定めてもよい。
【００７４】
この２つの領域は、エネルギ印加区域内で互いに隣接して位置することができる。例えば、エネルギ印加区域は、対象物または対象物の一部によって占有される領域と、その対象物または一部とは異なるエリアを画定する別の領域とを含むことができる。一部の実施形態では、これらの２つの領域が互いに隣接し、境界で区切られてもよい。例えば、第１の領域は加熱するゼリードーナツの範囲内にあることができ、第２の領域はそのゼリードーナツの範囲外にあることができる。別の例では、エネルギ印加区域は、対象物の中の異なるエネルギ吸収特性を有する２つの領域を含むことができる。例えば、第１の領域はゼリードーナツの内側にあるジャムを主に含むことができ、第２の領域は主にパン生地を含むことができる。ジャムとパン生地のエネルギ吸収特性は異なるので、それらの２つの領域において異なる電場強度を有するフィールドパターンを励起するのが有益であり得る。２つの領域の局所的フィールド強度およびエネルギ吸収特性の違いに基づき、それらの領域のそれぞれにおける散逸エネルギをあらかじめ定めることができる。したがって、エネルギを印加するための適切なエネルギ送出方式を構築するためのＭＳＥを選択し制御することにより、対象物の中の異なる領域にわたり、散逸エネルギを希望通りにほぼ等しくまたは異なるようにすることができる。
【００７５】
ＭＳＥの選択は、エネルギ印加区域の領域内でエネルギがどのように分布するのかに影響し得る。エネルギ印加区域内の異なる所定領域に対して異なるターゲット電磁エネルギ量を加えるために、プロセッサは、１つまたは複数のＭＳＥを制御して、エネルギ印加区域内の特定の所定領域にエネルギを向けるフィールドパターンを達成することができる。定在波をもたらすＭＳＥの選択は、さらなる制御策を提供することができ、それは定在波が、先に説明した予測可能かつ明確に定められた「高強度領域」（ホットスポット）および「低強度領域」（コールドスポット）を示す傾向があるからであり、高強度領域は、低強度領域と容易に区別可能なエネルギ濃度を示し得る。ホットスポットの例を図４Ａ−図４Ｄの斜線部分によって示す。コールドスポットの例を図４Ａ−図４Ｄの非斜線部分によって示す。用語「コールドスポット」は、加えられるエネルギが完全にないことを必ずしも必要としないことを理解すべきである。むしろ、コールドスポットは、ホットスポットに比べて強度が弱いエリアも指すことができる。つまり、高強度領域内では、フィールド強度の振幅が低強度領域内のフィールド強度の振幅よりも大きい。したがって、高強度領域内の出力密度は、低強度領域内の出力密度よりも高い。空間的位置の出力密度およびフィールド強度は、その位置に配置される対象物に電磁エネルギを送り、または加える能力に関係する。したがって、エネルギの送出率または伝達率は、低強度領域内のものよりも高強度領域内の方が高い。すなわち、エネルギ印加区域内の高強度領域および／または低強度領域を制御することにより、プロセッサは、特定の空間的位置へのエネルギの送出または印加を制御することができる。高強度領域および低強度領域のそのような制御は、ＭＳＥを制御することによって達成することができる。
【００７６】
さらに一部の実施形態では、ＭＳＥは、そのＭＳＥによってもたらされるエネルギ印加区域内のエネルギの励起を特徴付ける、ホットスポットおよびコールドスポットの位置に応じて選択することができる。例えば、一部の実施形態では、電磁エネルギ源により、およびそれぞれが少なくとも１つの高強度領域と少なくとも１つの低強度領域とを有する複数のフィールドパターンを使用し、エネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための装置が提供される。上記で説明したように、高強度領域に関連するフィールド強度は、低強度領域に関連するフィールド強度よりも強い。
【００７７】
この装置は、２つのフィールドパターンを識別するように構成される少なくとも１個のプロセッサを含むことができる。第１のフィールドパターンは、対象物の空間的位置の第１のエリアおよび／またはエネルギ印加区域の第１のエリアに対応する、第１の高強度領域を有することができる。第２のフィールドパターンは、対象物の空間的位置の第２のエリアおよび／またはエネルギ印加区域の第２のエリアに対応する、第２の高強度領域を有することができる。第１のエリアまたは第２のエリアは、相互排他的であり得る。
【００７８】
第１のフィールドパターンおよび第２のフィールドパターンの識別は、例えばどちらのフィールドパターンのホットスポットがエリアの１つに位置するのかを突き止めるために、使用可能なＭＳＥの１つによって励起できる各フィールドパターンに関連する空間的エネルギ分布を、２つのエリアの空間的位置と比較することによるものとすることができる。加えて、またはあるいは、識別は、ホットスポットが所望の通りに位置するフィールドパターンを所与のフィールドパターンから選択することを含み得る。他の実施形態では、識別は、１つまたは複数のソフトウェア命令によって決定されたフィールドパターンを選択することを含み得る。
【００７９】
対象物の空間的位置は、プロセッサによって求めることができる。例えば、プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の空間的位置を示す情報を求めるように構成することができる。
【００８０】
プロセッサは、第１のエリアおよび第２のエリアにエネルギを加えるために、供給源を制御してエネルギ印加区域に第１のフィールドパターンおよび第２のフィールドパターンを適用するようにさらに構成することができる。
【００８１】
一部の実施形態では、電磁エネルギ源により、およびそれぞれが少なくとも１つの高強度領域と少なくとも１つの低強度領域とを有する複数のフィールドパターンを使用することにより、エネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための装置が提供され、高強度領域に関連するフィールド強度は、低強度領域に関連するフィールド強度よりも強い。この装置は、エネルギ印加区域の第１のエリアに対応する第１の高強度領域を有する第１のフィールドパターンを識別し、エネルギ印加区域の第２のエリアに対応する第２の高強度領域を有する、第１のフィールドパターンとは異なる第２のフィールドパターンを識別することであって、第１のエリアおよび第２のエリアは対象物の少なくとも一部に少なくとも部分的に重なる、第２のフィールドパターンを識別し、第１のエリアおよび第２のエリアにエネルギを加えるために、供給源を制御して第１のフィールドパターンおよび第２のフィールドパターンを適用するように構成される、少なくとも１個のプロセッサを含むことができる。
【００８２】
プロセッサは、第１のエリアに加えられるエネルギ量が第２のエリアに加えられるエネルギ量と異なるよう、供給源を制御するように構成することができる。あるいは、または加えて、プロセッサは、第１のエリア内で吸収または散逸されるエネルギが、第２のエリア内で吸収または散逸されるエネルギと実質的に同じであるよう、供給源を制御するように構成することができる（これにより、第１のエリアおよび第２のエリア内で吸収または散逸されるエネルギは２０％より小さく、例えば１０％より小さく異なる）。
【００８３】
制御可能なＭＳＥ変動要素には、伝達される電磁波の振幅、位相、および周波数、各放射素子の位置、向き、および構成、またはこれらのパラメータの何れかの組合せ、もしくはフィールドパターンに影響を及ぼす可能性がある他のパラメータのうちの１つまたは複数が含まれ得る。図１に示すように、例えば例示的プロセッサ３０は、電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８などの様々なコンポーネントに電気的に結合することができる。電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８の１つまたは複数は、供給源のコンポーネントであり得る。プロセッサ３０は、これらのコンポーネントの１つまたは複数を調整する命令を実行するように構成することができる。例えば、プロセッサ３０は、電源１２が供給する出力レベルを調整することができる。プロセッサ３０は、例えば増幅器の中の１つまたは複数のトランジスタを切り替えることにより、増幅器１６の増幅度も調整することができる。あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、増幅器が所望の波形を出力するように、増幅器１６のパルス幅変調制御を行うことができる。プロセッサ３０は、変調器１４によって実行される変調を調整することができ、代わりに、または加えて、各放射素子１８の位置、向き、および構成の少なくとも１つを電気機械装置などにより調整することができる。そのような電気機械装置は、放射素子１８の１つまたは複数の向きまたは位置を回転させ、旋回させ、移動し、スライドし、もしくは他の方法で変えるための、モーターまたは他の可動構造を含むことができる。プロセッサ３０は、エネルギ印加区域内のフィールドパターンを変えるために、区域内に位置するあらゆるフィールド調節要素を調整するようにさらに構成することができる。例えば、フィールド調節要素は、放射素子からの電磁エネルギを選択的に方向付けるように構成することができ、または送信機として働く放射素子を、受信機として働く１つまたは複数の他の放射素子に、結合を減らすために同時に適合させるように構成することができる。
【００８４】
一部の実施形態では、一連の期間のそれぞれについて交流波形の位相が数度（例えば１０度）増加するように、放射素子によって発せられる交流波形に対して所定の時間遅延シーケンスを実行するよう位相変調器を制御することができる。あるいは、または加えて、プロセッサは、エネルギ印加区域からのフィードバックに基づいて波形を動的におよび／または適応的に変調することができる。例えば、プロセッサ３０は、空洞２０から受けた電磁エネルギ量を示すアナログまたはデジタルフィードバック信号を検出器４０から受け取るように構成することができ、プロセッサ３０は、受け取ったフィードバック信号に基づいて次の期間のための位相変調器における時間遅延を動的に決定することができる。
【００８５】
プロセッサは、エネルギ印加区域に供給される少なくとも１つの電磁波の周波数を変えるために、周波数変調器を調整するように構成することもできる。そのような周波数変調器は、交流波形の周波数を調節するように構成することができる。例として、この周波数変調器は、図６Ａに概略的に示す発振器２２などの半導体発振器とし、所定の周波数で振動する交流波形を発生させるように構成することができる。所定の周波数は、入力される電圧、電流、または他のアナログもしくはデジタル信号（複数可）に関連することができる。例えば電圧制御発振器は、入力電圧に比例する周波数で波形を発生させるように構成することができる。
【００８６】
一部の実施形態に合致して、プロセッサ３０は、経時変化する周波数の交流波形を発生させるために、発振器２２を調整するように構成することができる。例えば、発振器２２は、正弦波信号ｃｏｓ［ω（ｔ）・ｔ］を発生させることができる。交流信号は増幅器２４によって増幅することができ、放射素子、例えばアンテナ３２および３４に空洞２０内で周波数変調電磁波を励起させることができる。
【００８７】
一部の実施形態では、プロセッサ３０は、所定の周波数帯域内の様々な周波数で振動する交流波形を発生させるために、発振器２２を調整するように構成することができる。オプションで、発振器２２は、波形を逐次的に発生させるように調整することもできる。
【００８８】
一部の実施形態では、所定の周波数帯域には作業周波数帯域が含まれてもよく、プロセッサは、周波数のサブセットを含む作業周波数帯域の一部の中の周波数においてエネルギの印加を引き起こすように構成することができる。作業周波数帯域のこの一部は、選択された周波数の集合とすることができ、その理由は、その集合は全体として所望の目標を達成し、そのサブセットが目標を達成するなら帯域内の他の周波数を使用する必要性は減るからである。作業周波数帯域（またはその一部）を識別すると、プロセッサは、その作業周波数帯域またはその一部の中の各周波数において出力を逐次的に加えることができる。この逐次プロセスは、「周波数掃引」と呼ぶことができる。そのような実施形態では、各周波数を供給方式（例えばＭＳＥの特定の選択）に関連させることができる。一部の実施形態では、プロセッサ３０は、検出器４０によって与えられるフィードバック信号に基づいて、例えば周波数帯域からの１つまたは複数の周波数を含むエネルギ送出方式を選択し、選択したエネルギ送出方式に従ってそれらの選択された周波数において交流波形を逐次的におよび／または同時に発生させるために、発振器２２を調整するように構成することができる。
【００８９】
あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、アンテナ３２および３４によって加えられるエネルギ量をフィードバック信号に基づいて調節するために、増幅器２４を調整するように構成することができる。一部の実施形態に合致して、検出器４０は、特定の周波数でエネルギ印加区域から反射されるエネルギ量を検出することができ、反射されるエネルギが大きい場合、その周波数において加えられるエネルギ量を大きくするようにプロセッサ３０を構成することができる。つまり、プロセッサ３０は、反射されるエネルギが特定の周波数で大きい場合、その周波数のエネルギをより長期にわたり１つまたは複数のアンテナに加えさせるように構成することができる。あるいは、プロセッサ３０は、反射されるエネルギが特定の周波数で小さい場合、その周波数のエネルギをより長期にわたり１つまたは複数のアンテナに加えさせるように構成することができる。
【００９０】
図６Ｂに示すように、一部の実施形態は、異なる周波数の交流波形を発生させるために、発振器２２および２６など、複数のＥＭエネルギ発生コンポーネントを有する供給源を含むことができる。別々にもたらされるこれらの交流波形は、増幅器２４および２８のそれぞれによって増幅することができる。その結果、空洞２０に２つの異なる周波数の電磁波をいつでもアンテナ３２および３４に同時に加えさせることができる。これらの２つの周波数のそれぞれは経時変化してもよい。図６Ｂには専ら例示目的で２つの発振器を示すが、３つ以上の発振器（および／または３つ以上の増幅器、および／または３つ以上のアンテナ）を使用できると考えられる。
【００９１】
一部の実施形態では、プロセッサは、エネルギ印加区域に供給される２つの電磁波間の位相差を変えるために、位相変調器を調整するように構成することができる。一部の実施形態では、電磁エネルギ源は、複数の位相で電磁エネルギを供給するように構成することができ、プロセッサは、その複数の位相のサブセットにおいてエネルギの印加を引き起こすように構成することができる。例として、位相変調器は、図６Ｃに示す移相器５４などの移相器を含むことができる。移相器５４は、空洞２０内で交流波形の時間遅延を制御可能な方法で引き起こし、交流波形の位相を例えば０−３６０度遅らせるように構成することができる。移相器５４は、連続可変の移相または時間遅延をもたらすように構成されるアナログ移相器を含むことができ、または１組の離散的な移相もしくは時間遅延をもたらすように構成されるデジタル移相器を含むことができる。
【００９２】
図６Ｃに示すような一部の実施形態に合致して、発振器２２が発生させた交流信号を２つの交流信号（例えば分割信号）に分けるために、分配器５２を設けることができる。プロセッサ３０は、２つの分割信号間の位相差が時間とともに変化し得るよう、様々な時間遅延を逐次的に引き起こすために、移相器５４を調整するように構成することができる。この逐次プロセスは、「位相掃引」と呼ぶことができる。先に説明した周波数掃引と同様に、位相掃引は、所望のエネルギ印加目標を達成するために選択される作業位相のサブセットを伴うことができる。
【００９３】
例えば所望のエネルギ印加目標を達成するために、周波数および位相のサブセットを選択し、掃引できるのと同様に、あまりにも多くのＭＳＥのサブセットが選択され、掃引される。より広くは、プロセッサ３０は、様々なＭＳＥで、例えば様々な周波数、位相、振幅、および／または放射素子の選択で波形を逐次的に発生させるために、供給源を調整するように構成することができる。本明細書では、そのような逐次プロセスを「ＭＳＥ掃引」と呼ぶ。逐次的に掃引されるＭＳＥは、必ずしも互いに関係しなくてもよい。むしろ、それらのＭＳＥ変動要素はＭＳＥごとに著しく異なることができる（または論理的に関連していてもよい）。一部の実施形態では、ＭＳＥ変動要素が、ことによるとそれらの間に関係がない状態で、ＭＳＥ間で著しく異なり得る。しかし全体として、作業ＭＳＥのグループは所望のエネルギ印加目標を達成する。
【００９４】
プロセッサは、エネルギ印加区域に供給される少なくとも１つの電磁波の振幅を変えるために、振幅変調器を調整するように構成することができる。一部の実施形態では、電磁エネルギ源は、複数の振幅で電磁エネルギを供給するように構成することができ、プロセッサは、その複数の振幅のサブセットにおいてエネルギの印加を引き起こすように構成することができる。例として、振幅変調器は、別の変調信号を使って搬送波の振幅を調整するように構成される、図６Ｄに示すミキサ４２などのミキサ回路を含むことができる。例えば、発振器２２は、高周波の交流信号を発生させるように構成することができ、発振器２６は、低周波の交流信号を発生させるように構成することができる。この２つの交流信号は、高周波で振動する１つの交流信号へとミキサ４２によって混合することができ、混合された交流信号の振幅は、低周波の交流信号に応じて変わり得る。例えば、高周波信号が正弦波信号ｃｏｓ［ω１・ｔ］であり、低周波信号が別の正弦波信号ｃｏｓ［ω２・ｔ］の場合、混合された信号はｃｏｓ［ω１・ｔ］ｃｏｓ［ω２・ｔ］となり得る。次いで、混合された信号を増幅器４４によって増幅することができ、これにより、アンテナ３２および３４は増幅された波形で電磁波を印加することができる。
【００９５】
一部の実施形態に合致して、振幅変調器は、例えば図６Ｅに示す移相器５４および５６など、１つまたは複数の移相器を含むことができる。一部の実施形態によれば、振幅変調は、２つ以上の移相電磁波を組み合わせることによって実施することができる。例えば、分配器５２は、発振器２２が発生させた交流信号を、正弦波ｃｏｓ［ωｔ］など、２つの交流信号に分けることができる。それらの信号は単一の信号から分割されるので、分割された２つの交流信号は、ほぼ同じ周波数を共有することができる。分割された一方の交流信号は、移相器５４により位相αにわたってシフトすることができ、これによりこの交流信号はｃｏｓ［ωｔ＋α］となる。分割された他方の交流信号は、移相器５６により位相−α（すなわち３６０°−α）にわたってシフトすることができ、これによりこの交流信号はｃｏｓ［ωｔ−α］となる。
【００９６】
図６Ｅに示すように、移相交流信号は増幅器２４および２８のそれぞれによって増幅することができ、このようにして、共有の交流波形を有する電磁波をアンテナ３２および３４に励起させることができる。アンテナによって励起される２つの電磁波が、三角関数の公式ｃｏｓ［ωｔ−α］＋ｃｏｓ［ωｔ＋α］＝２ｃｏｓ（α）ｃｏｓ（ωｔ）による振幅変調波を形成し得るように、アンテナ３２および３４を互いから所定の距離に配置することができる。提供する他の例と同様に、図６Ｅも例示的である。他の実施形態に同様の原理を適用するために、１つ、２つ、またはそれ以上の移相器を使用できることを理解すべきである。
【００９７】
一部の実施形態では、供給源は、電磁エネルギを複数の放射素子によって供給するように構成することができ、プロセッサは、異なる振幅を有するエネルギを少なくとも２つの放射素子に同時に供給するために、供給源を調整するように構成することができる。例えば図６Ｅは、空洞２０に電磁エネルギを加えるために、２つのアンテナ３２および３４を使用できることを示す。発振器２２は、分配器５２によって分割され、移相器５４および５６によって移相され、２つの増幅器２４および２８によって別々に増幅される信号を出力することができる。プロセッサ３０は、例えば分割信号を様々な増幅率で増幅し、それにより異なる振幅を有する増幅信号をもたらすために、ならびにそれらの信号を２つのアンテナ３２および３４に同時に供給するために、増幅器２４および２８を個々に制御することができる。２つのアンテナのそれぞれに供給される２つの増幅信号をＡ１ｃｏｓ（ωｔ）およびＡ２ｓｉｎ（ωｔ）で表すことができ、Ａ１およびＡ２は２つの信号の振幅であり、Ａ１＝ｃｏｓ（α）およびＡ２＝ｓｉｎ（α）のように変えるためにプロセッサ３０によって制御することができる。三角関数の公式によれば、２つの増幅信号の結合は、Ａ１ｃｏｓ（ωｔ）＋Ａ２ｓｉｎ（ωｔ）＝ｃｏｓ（α）ｃｏｓ（ωｔ）＋ｓｉｎ（α）ｓｉｎ（ωｔ）＝ｃｏｓ（ωｔ−α）である。したがって、プロセッサは、アンテナのそれぞれに供給される個々の信号の振幅を制御することにより、空洞に供給される結合信号の位相を制御することができる。図６Ｅは例示的であり、他の実施形態では他の構成を使用できることを理解すべきである。例えば一部の実施形態では、分割信号のうちの１つだけをシフトするために移相器を１つだけ使用することができる。他の一部の実施形態では、分配器５２を使用する代わりに、信号を同時に提供するために複数の信号発生器を使用することができる。他の一部の実施形態では、信号のさらなる制御を行うために、追加のアンテナおよび増幅器を使用することができる。
【００９８】
図６Ａ−図６Ｅは、周波数変調、位相変調、および振幅変調を変えるための回路を示すが、一部の実施形態によれば、複数のＭＳＥ変動要素の制御を可能にするために、これらの回路のコンポーネントを組み合わせることができる。さらに、多くの放射素子（例えば３−５０個の放射素子）を使用することができ、回路は、放射素子を選択的に使用することにより、ＭＳＥの組合せを選ぶことができる。専ら例として、３つの放射素子Ａ、Ｂ、およびＣを有する装置では、振幅変調を放射素子ＡおよびＢを使って行うことができ、位相変調を放射素子ＢおよびＣを使って行うことができ、周波数変調を放射素子ＡおよびＣを使って行うことができる。オプションで、振幅を一定に保つことができ、放射素子の１つまたは複数をオン・オフすることにより場の変化を引き起こすことができる。さらに、アンテナ３２および３４は、これらのアンテナの位置または向きを変えさせ、それによりフィールドパターンの変化をもたらす装置を含むことができる。当業者なら、組合せは事実上無限にあり、本発明は、ある特定の制御の組合せに限定されず、むしろ１つまたは複数のＭＳＥを変えることでフィールドパターンを変えることができるという考えを反映することを理解されよう。
【００９９】
ＭＳＥの選択を変えることは、フィールドパターンおよび（空間および／または時間にわたるフィールドパターンの和とすることができる）エネルギ分布の著しい変化をもたらし得るが、エネルギ分布は、選択されたＭＳＥの組合せに基づいて予測することができる。この予測可能性は、所望のエネルギ分布を達成するためにＭＳＥの組合せを選択できるようにする。
【０１００】
一部の実施形態では、プロセッサは、第１の領域内で吸収されるエネルギが、第２の領域内で吸収されるエネルギとほぼ同じであるよう、供給源を制御するように構成することができる。例えば、プロセッサは１つまたは複数のＭＳＥを選択し、１つまたは複数の高強度領域（ホットスポット）を第１の領域および第２の領域に一致させることにより、第１の領域および第２の領域にエネルギを加えることができる。プロセッサは、２つの領域の吸収特性および１つまたは複数の高強度領域に関連するフィールド強度を求めることができる。所与の領域内で吸収されるエネルギは、その領域内の吸収特性およびフィールド強度に関係するので、プロセッサは、第１の領域および第２の領域内でほぼ均一のエネルギ吸収を達成するために、エネルギ印加の出力および／または持続時間を制御することができる。
【０１０１】
ＭＳＥの任意の所与の組合せに由来するエネルギ分布（例えばフィールドパターン）は、例えば試験、シミュレーション、または解析計算によって求めることができる。試験による手法を使用し、センサ（例えば小さなアンテナ）をエネルギ印加区域内に配置して、ＭＳＥの所与の組合せに由来するエネルギ分布を測定することができる。次いで、その分布を、例えばルックアップテーブル内に記憶することができる。シミュレート手法では、ＭＳＥの組合せを仮想的な方法で検査できるように、仮想モデルを構築することができる。例えば、エネルギ印加区域のシミュレーションモデルは、シミュレーションエンジンおよび／またはプログラムに入力される１組のＭＳＥに基づいてコンピュータ内で実行することができる。エネルギ印加区域内のフィールド分布を数値的に計算するために、ＣＳＴ  ＧｅｒｍａｎｙによるＣＳＴや、Ａｎｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．ＵＳＡによるＨＦＳＳなどのシミュレーションエンジンを使用することができる。結果として生じるフィールドパターンは、イメージング技法を使用して視覚化しても、デジタルデータとしてコンピュータ内に記憶してもよい。このようにして、ＭＳＥと結果として生じるフィールドパターンとの間の相関関係を確立することができる。このシミュレート手法は、前もって十分に行い、分かった組合せをルックアップテーブル内に記憶することができ、またはこのシミュレーションは、エネルギ印加操作中に必要に応じて行うことができる。
【０１０２】
同様に、試験およびシミュレーションの代替策として、選択されたＭＳＥの組合せに基づくエネルギ分布を予測するために、解析モデルに基づいて計算を行ってもよい。例えば、既知の寸法を有するエネルギ印加区域の形状を所与として、所与のＭＳＥに対応する基本フィールドパターンを解析的方程式から計算することができる。次いで、「モード」としても知られるこの基本フィールドパターンを使用して、それ自体との一次結合または他の分かっているモードとの一次結合により所望のフィールドパターンを構築することができる。シミュレート手法と同様に、この解析的手法も前もって、およびルックアップテーブル内に記憶された既知の組合せで十分に適用することができ、またはエネルギ印加操作中に必要に応じて行うことができる。
【０１０３】
一部の実施形態によれば、プロセッサは、エネルギ印加区域内の少なくとも２つの領域に所定量のエネルギを加えるように構成することができる。エネルギは、エネルギ印加区域内の対象物の既知の特性に基づきあらかじめ定めることができる。例えば、同じ物理的特性を共有する製品（例えば全く同じハンバーガのパテ）を繰り返し加熱する専用オーブンの場合、２つ以上の既知のフィールドパターンに対応する異なる既知のエネルギ量を加えるように、プロセッサをあらかじめプログラムすることができる。プロセッサは、フィールドパターンに応じて、異なるエネルギ量を加えることができる。つまり、加えられるフィールドパターンに応じて、エネルギを印加する出力および／または持続時間を変えることができる。加えられる所定量のエネルギとフィールドパターンとの間のこの相関関係は、先に論じたように試験、シミュレーション、または解析によって求めることができる。
【０１０４】
別の例として、フィールドパターンと加えられるエネルギ量との間の相関関係は、問題となる対象物のエネルギ吸収プロファイルによって求めることができる。つまり、対象物の体積全体にわたるエネルギ吸収能力が求められると、所望の目標を達成するために、エネルギを制御された方法でその対象物に加えることができる。例えば、目標が対象物の体積にわたりエネルギを均一に加えることである場合、プロセッサは、均一のエネルギ印加をもたらすＭＳＥの組合せを選ぶことができる。その一方で、不均一のエネルギ印加を望む場合、プロセッサは、所望の不均一のエネルギ分布を達成するために、フィールドパターンが異なる状態で所定量のエネルギを加えることができる。
【０１０５】
一部の実施形態によれば、プロセッサは、エネルギ印加区域内で所定のフィールドパターンを引き起こすように構成することができ、そのフィールドパターンは少なくとも１つの高強度領域および少なくとも１つの低強度領域を有し、プロセッサは、その少なくとも１つの高強度領域をエネルギ印加区域内の対象物の位置に一致させるように構成することができる。用語「所定のフィールドパターン」は、ＭＳＥに由来するどんな実際のまたは予測されるフィールドパターンでもよい。所定のフィールドパターンは、予期されるフィールドパターンの近似とすることができ、例えばエネルギ印加区域内に装填物または対象物がある状態で、もしくはない状態で、計算、シミュレーション、または測定を行うことによって得ることができる。測定値は、例えばエネルギ印加区域内に設けられる１つまたは複数のセンサもしくは検出器からの１つまたは複数の入力を検出することにより、その場で、例えば加熱工程の間に得ることができる。これらの入力または測定値は、実際のフィールドパターンを予測するために使用することができる。対象物（複数可）の存在はフィールドパターンをいくらか変える可能性があるので、エネルギ印加プロセスの間にエネルギ印加区域内に１つまたは複数の対象物が位置する場合、エネルギ印加区域内の実際のフィールドパターンは、予測されるフィールドパターンと全く同じではない場合がある。しかし、ホットスポット／コールドスポットの位置やフィールド強度など、フィールドパターンの主な特徴は予測とほぼ同じであり得る。したがって、エネルギ印加区域内に１つまたは複数の対象物があるかどうかにかかわらず、ＭＳＥとフィールドパターンとの間の関係は依然として保たれ得る。
【０１０６】
一部の実施形態に合致して、フィールドパターンの計算は、エネルギ印加区域内の対象物の存在を考慮することなしに行うことができる。これは、エネルギ印加区域内の対象物の存在が区域内のフィールドパターンの強度分布を実質的に変えないという想定に基づき得る（「ボルン近似」として知られる）。ボルン近似は、エネルギを加える前に対象物の位置、大きさ、および電磁特性が未知の場合にとりわけ有用であり得る。対象物の特性があらかじめ分かっている場合、対象物を考慮してフィールドパターンの計算を行ってもよい。装填物（対象物）が全エネルギ印加区域を満たし、誘電的に均質である場合、フィールドの計算またはシミュレーションは比較的簡単であり得る。
【０１０７】
満たされていない領域の影響を無視できる場合、装填物がほぼ全エネルギ印加区域を満たしているとみなすことができる。例えば、ほぼ全エネルギ印加区域を満たしている装填物は、その区域の少なくとも８０％、８５％、または９０％を満たし得る。一部の実施形態では、装填物が、例えば放射素子（例えばＲＦ供給部）、検出器、温度計、または装置の動作に有用であり得る他の機器で占有され得る一部の排除体積を除き、全区域を満たすことができる。ほぼ満たされたエネルギ印加区域内には、例えば空洞の角において、対象物で満たされていない多少の周縁部の体積があってもよい。
【０１０８】
均質の装填物の一例は、誘電体境界がないものである。誘電体境界とは、それぞれが著しく異なる誘電率（εｒ）を有する２つの領域を分ける線または面である。それらの領域それぞれの特有の大きさは、装填物内の少なくとも約一波長程度であり得る。装填物内の波長は、領域を分ける線または面の両側の波長間の平均によって概算することができる。誘電率の差は、例えば差が約１０％以上のものである場合に有意とみなすことができる。均質の装填物の一例は水塊である。水塊の異なる部分が（例えば不均一の加熱が原因で）異なる温度にある場合、それらの異なる部分の誘電率は異なり得ることを指摘しておく。この差が１０％を超える場合、その水塊は不均質であり得る。
【０１０９】
水中油の（または他の任意の２つの物質の）懸濁液は、油滴（または他の懸濁媒体の粒子）が、全体として懸濁液の中でＭＳＥの周波数における波長より小さい（例えば波長の１０分の１より小さい）ことを条件に、均質とみなすことができる。これは、油と水の誘電率における大きな差にもかかわらず当てはまることができる。
【０１１０】
ＭＳＥと予測されるフィールドパターンとの間の関係をとりわけ十分に保つことができる別の事例は、例えば可分空洞内の可分装填物の場合である。可分装填物とは、均質物質でできた少なくとも１つの完全な層を含む装填物である。均質性および実質的に装填することの概念は、上記で説明したように理解することができる。各層は、空洞壁（複数可）および可分空洞内の２つの平行な断面的誘電体境界によって境界をつけることができる。可分空洞とは、その中で励起される電場Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ）を、ｘ、ｙ平面におけるフィールドとｚ方向におけるフィールドとの積、すなわちＥ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｅ（ｘ，ｙ）Ｅ（ｚ）として表すことができる空洞であり、ｚはフィールドが伝搬する方向である。可分空洞には、例えば長方形の箱、円筒、直角三角形の底を有する角柱、または分割された円筒の形を有する空洞が含まれる。可分装填物の一例は、例えば層状のケーキとすることができ、各層は均質であり、ケーキの周縁部において空洞壁に接触する。
【０１１１】
先に述べたように「ホットスポット」としても知られる「高強度領域」は、電磁場強度が周囲の領域よりもかなり高い領域を指す。高強度領域は、電磁力が集中する領域と言うことができる。したがって、高強度領域では、電磁波から対象物への電磁エネルギ伝達が周囲のエリアよりも効果的である。同様に、先に述べたように「コールドスポット」としても知られる「低強度領域」は、電磁場強度が周囲の領域よりもかなり低い領域を指す。したがって、低強度領域では、電磁エネルギ伝達が実質的に非効果的である。例えば図４Ｃに示すように、プロセッサは、エネルギ印加区域２０内に２つの高強度領域８４を有するフィールドパターンを引き起こすように構成することができる。エネルギ印加区域２０内の高強度領域８４以外のエリアは、低強度領域と呼ぶことができる。図４Ｃに示すフィールドパターンはあらかじめ定めることができ、その結果、２つの高強度領域８４の位置を前もって知ることができる。対象物８２は、エネルギ印加区域２０内に位置することができ、電磁エネルギを吸収する能力があり得る。後でより詳しく説明するように、プロセッサは、高強度領域８４を対象物８２の位置に一致させるように構成することができる。
【０１１２】
対象物８２の位置が事前に分かっている状況では、プロセッサは１つまたは複数のＭＳＥを選択して、少なくとも１つの高強度領域が対象物の位置に一致し得る、対応する既知のフィールドパターンを引き起こすことができる。対象物の位置が事前に分からない場合、後でより詳しく論じるように、プロセッサは、空洞内で吸収されるエネルギを示すフィードバックを受け取ることができる。少なくとも１つの高強度領域が対象物の位置に一致する場合、エネルギ印加区域内で吸収されるエネルギ量は、高強度領域が対象物の位置に一致しないエネルギ印加区域内で吸収されるエネルギよりもかなり大きい可能性がある。プロセッサはこのことをフィードバックによって知り、その後、少なくとも１つの高強度領域を対象物の位置に一致させるために、エネルギ印加区域内でより大きなエネルギ吸収をもたらすＭＳＥを選択することができる。
【０１１３】
一部の実施形態では、対象物にエネルギを加えるために低強度領域を使用することもできる。例えば、対象物の少なくとも一部が１つまたは複数の高強度領域の到達可能エリアの外側にある場合、１つまたは複数の低強度領域を使用して対象物に電磁エネルギを伝達することにより、制御可能なエネルギ印加は依然として達成可能であり得るが、そのようなエネルギ伝達は高強度領域を使用するほど効率的および／または高速でない場合がある。この場合プロセッサは、高強度領域で使用される制御と同様の方法で、対象物と低強度領域との間の重なりを制御することができる。さらに、（特定の種類の食品などの）特定の物質では、加熱し過ぎるのを避けるためにより低い強度でエネルギを加えることが望ましい場合がある。
【０１１４】
また一部の実施形態によれば、プロセッサは、エネルギ印加区域内で少なくとも１つの定在波を励起するように構成することができ、その定在波は少なくとも１つの高強度領域および少なくとも１つの低強度領域を有し、高強度領域に関連するフィールド強度は、低強度領域に関連するフィールド強度よりも強く、プロセッサは、少なくとも１つの定在波の高強度領域を対象物の位置に一致させるように構成される。例えば、電磁波がエネルギ印加区域内に加えられ、その区域の境界（例えば空洞壁）から反射される場合、定在波は、加えられた波と反射された波との相互作用によって確立することができる。この相互作用により、定在波は、電磁場強度の局所的最大および最小に由来する、高強度領域（ホットスポット）および低強度領域を示すことができる。例えば、図４Ｃは高強度領域８４を示す。先に論じたように、対象物の位置が分かっている場合、プロセッサは、高強度領域を対象物８２の位置に一致させる定在波を励起するＭＳＥを選択するように構成することができる。
【０１１５】
一部の実施形態によれば、プロセッサは、複数の定在波を励起するように構成することができ、対象物の位置または対象物の少なくとも一部に一致する高強度領域を有する、その複数の定在波の少なくとも一部を選択するようにさらに構成される。例えばプロセッサは、対象物８２に一致する高強度領域８４を有する第１の定在波に対応する、図４ＣのフィールドパターンをもたらすＭＳＥを選択するように構成することができる。その後、プロセッサは、同じく対象物８２に一致する高強度領域８６を有する第２の定在波に対応する、図４ＤのフィールドパターンをもたらすＭＳＥを選択するように構成することができる。
【０１１６】
２つの定在波を使用することにより、および／または（例えば反射によって）吸収量を求めるための検出器を使用することにより、プロセッサは、対象物の位置および対象物の吸収特性に関するより多くの情報を得ることができる。例えば、図４Ｃに示す定在波しか利用できなかった場合、プロセッサは、対象物８２の位置が２つの垂直な高強度領域８４によって覆われるエリア内にあることしか求めることができない。同様に、図４Ｄに示す定在波しか利用できなかった場合、プロセッサは、対象物８２の位置が２つの水平な高強度領域８６によって覆われるエリア内にあることしか求めることができない。しかし、複数の定在波を使用する場合、プロセッサは、対象物が図４Ｄに示す高強度領域８４および８６の交差部分によって覆われるエリア内にあることを求めることができ、図４Ｄでは破線が図４Ｃの高強度領域８４に対応する。この場合、プロセッサは、対象物が領域８４および８６の交差部分によって覆われるエリア内にあることを求めることができ、これにより、より優れた分解能を達成する。追加の定在波を使用するにつれて、分解能は改善され得る。
【０１１７】
対象物の体積全体にわたるエネルギ吸収能力を、「損失プロファイル」として表すことができる。用語「損失」には、エネルギ印加区域内から（例えば放射を行っている放射素子に、または受信機として働く他の放射素子に）跳ね返されない任意の電磁エネルギが含まれ得る。用語「損失」は、誘電損失も指すことができる。例えば損失には、（εσ”によって示す）イオン伝導による電磁損失、（εｄ”によって示す）双極子回転による電磁損失、および／またはこれらのもしくは他の損失成分の組合せが含まれてもよく、総損失は、例えば
ε”＝εｄ”＋εσ”＝εｄ”＋σ’／（ωε０）  （１）
によって示すことができ、下付き文字ｄおよびσは、双極子回転およびイオン伝導それぞれの寄与率を表し、σ’は導電率であり、ωは角周波数であり、ε０は自由空間または真空の誘電率である。以下、略記として総損失を「σ」によって示す場合がある。ただし本明細書で使用するとき、用語「損失」は、あらゆる種類の吸収率の寄与を包含するよう広く使用する。
【０１１８】
例として、電磁エネルギを吸収する対象物がエネルギ印加区域内に位置する場合、損失は、その対象物の電磁エネルギ吸収能力に相当することができる。あるいは、損失は、エネルギ印加区域内に何らかの対象物が位置するかどうかにかかわらず、エネルギ印加区域の境界上の電磁エネルギ損失に相当することができる。
【０１１９】
損失は、そのプロファイル（例えば損失プロファイル）によって特徴付けることができる。パターン、イメージ、分布等と呼ぶこともできる用語プロファイルには、エネルギ印加区域内の損失の任意の空間的分布が含まれ得る。エネルギ印加区域内のエネルギ損失の分布に関する情報を伝えるために、損失プロファイルは様々な方法で表すことができる。例えば、損失プロファイルは、イメージング、解析学、値計算法、タブラチュア、またはエネルギ損失の分布もしくは空間的分布を反映可能な他の任意のメカニズムを使って表すことができる。
【０１２０】
イメージとしてまたは任意のイメージング技法を使用して表される場合、損失プロファイルは、白黒画像、グレースケール画像、カラー画像、表面状態画像、体積画像、または他の任意のグラフィカル表現の形態を呈することができる。グラフィックの観点から言えば、損失プロファイルは、例えば二次元、三次元、および／または四次元で表すことができ、次元の１つは損失を表し、残りの次元（複数可）はその損失が関連する空間的位置を表す。一部の実施形態では、次元の１つに沿って損失の時間発展が表される。一部の実施形態では、グラフィカルプロファイルが時間変動し、それにより追加の次元を使用できるようにすることができる。一部の実施形態では、１つの次元に沿った様々な値を様々な色が表すことができ、例えばより暗い色はより高い損失を表すことができる。タブラチュアで表される場合、損失プロファイルは、物理的空間とその空間内の特定の位置で吸収されるエネルギとの間の相関関係を含むテーブルの形態を呈することができる。別の例では、損失プロファイルは、紙またはフィルム上に印刷されたイメージもしくはテーブル、または物理的マテリアルで作られたモデルとすることができる。
【０１２１】
解析的に表される場合、損失プロファイルは、例えば１つまたは複数の方程式によって書くことができる。例えば、そのような方程式は、時間、空間（例えばデカルト空間のｘ、ｙ、およびｚ座標）、出力、位相、周波数、またはエネルギ損失と相関があり得る他の任意の変動要素のうちの１つまたは複数の関数として書くことができる。数値的に表される場合、損失プロファイルは、いくつかのまたは一連の数として表すことができる。
【０１２２】
表現方法にかかわらず、損失プロファイルは、デジタル形式および／またはアナログ形式で表すことができる。例えば損失プロファイルは、プロセッサにとってアクセス可能なメモリ内に記憶されるデジタルファイルとすることができる。
【０１２３】
例として、損失プロファイルは、図７に示すような２Ｄ画像とすることができる。図７に示す２Ｄ画像は、解説を簡単にするための単純化した例であることを理解すべきである。この単純化した２Ｄ画像に関して以下に説明するのと同じ概括的原理が、３Ｄ表現および４Ｄ表現にも等しく当てはまる。２Ｄ空間の脈絡では、エネルギ印加区域の大きさは体積ではなくエリアによって特徴付けられることも理解すべきである。
【０１２４】
図７は、エネルギ印加区域８１０の損失プロファイル８２０を示す。エネルギ印加区域と同じ形状および／または大きさを有しても有さなくてもよい損失プロファイル８２０は、区域８１０内のエネルギの損失（例えば吸収および／または散逸）を特徴付けることができる。損失プロファイルは、エネルギ印加区域内の損失（σ）の空間的分布を反映することができる。例えば、エネルギ印加区域８１０内に対象物８３０が位置する場合、損失プロファイルは、その対象物のエネルギ吸収特性を反映することができる。損失プロファイルは、エネルギ印加区域とは独立に得ることができ、またはエネルギ印加区域の特性を考慮に入れることによって得ることができる。一例では、損失プロファイルは、既知の対象物についてあらかじめ得ることができる。別の例では、損失プロファイルは、エネルギ印加区域内に位置する任意の対象物について動的に得ることができる。一部の実施形態では、初期損失プロファイルをあらかじめ取得し、特定の対象物にエネルギを加えるときにオプションで更新することができる。
【０１２５】
例として、損失プロファイル８２０とエネルギ印加区域８１０とは、重ね合せ、位置決め、マッピング、相関、ズーミング、または他の任意の関連した方法によって関連付けることができる。例えば、区域８１０と損失プロファイル８２０の形状および大きさが同一の場合、エネルギ印加区域８１０および損失プロファイル８２０は重ね合せによって関連付けることができる。
【０１２６】
エネルギ印加区域の損失プロファイルは、あらかじめ定めることができる。あるいは、または加えて、少なくとも１個のプロセッサは、エネルギ印加区域内に配置される任意の所与の対象物の損失プロファイルを求めるように構成することができる。そのような割り出しは、例えば所与の対象物８３０またはエネルギ印加区域８１０の損失プロファイル８２０を動的に作成するための、図９Ａの流れ図９００に記載するような一連のステップを実施するプロセッサによって達成することができる。
【０１２７】
供給源は、エネルギ印加区域内に複数の異なる電磁場パターンを発生させるように構成することができ、プロセッサは、エネルギ印加区域の指定領域にエネルギを選択的に加えるために、その複数のパターンから少なくとも１つのパターンを選択するように構成することができる。図９Ａのステップ９２０に示すように、プロセッサは、プロセスで使用するための１組のＭＳＥを決定することができる。例えば、プロセッサは、複数の周波数にわたってＥＭエネルギを供給するように電磁エネルギ源を制御することができる。この場合、複数の周波数は、このプロセスにおける制御可能なＭＳＥ変動要素の役目を果たすことができる。先に論じたように、ＭＳＥは既知のフィールドパターンに相関することができる。したがって、１組のＭＳＥを決定することにより、プロセッサは区域内で励起される１組の既知のフィールドパターンを決定することができる。プロセッサは、電磁エネルギを供給するためのＭＳＥを一つずつ選択し、それにより、その選択したＭＳＥに対応する、区域内で励起される１つのフィールドパターンを選択するように構成することもできる。
【０１２８】
１組の所定のフィールドパターンから、制御されたＥＭフィールドパターンをエネルギ印加区域内に構築する方法を「ＥＭ空間フィルタリング」と名付ける。用語「フィルタリング」は、空間的位置およびそのフィールド強度を、１組の既知のＥＭフィールドパターンの観点から区別する能力を指す。変調空間は、制御可能なＭＳＥを１組の所定のフィールドパターンと相関させるので、ＭＳＥによってどんなフィールドパターンも表すことができる。所与のフィールドパターンを達成するために、複数のＭＳＥ（またはＭＳＥの組合せ）が使用可能であり得ることを理解すべきである。したがって、特定のフィールドパターンを達成するためのＭＳＥの選択は、例えばＥＭエネルギを加えるのが望ましい位置に基づき、応用例によって決めることができる。
【０１２９】
ＭＳＥは一連の変動要素によって表すことができるので、単一の変動要素または複数の変動要素を変更することによりＭＳＥを変えることができる。例として、プロセッサは、２つの周波数ｆ１およびｆ２、ならびに２つの振幅Ａ１およびＡ２においてＥＭエネルギを供給するようにエネルギ源を制御することができる。この場合、使用可能なＭＳＥは、［（ｆ１，Ａ１）、（ｆ１，Ａ２）、（ｆ２，Ａ１）、（ｆ２，Ａ２）］であり得る。つまりプロセッサは、第１の量のＥＭエネルギを周波数ｆ１および振幅Ａ１において、第２の量のＥＭエネルギを周波数ｆ１および振幅Ａ２において、第３の量のＥＭエネルギを周波数ｆ２および振幅Ａ１において、第４の量のＥＭエネルギを周波数ｆ２および振幅Ａ２において供給するようにエネルギ源を制御することができる。したがって、使用可能なＭＳＥを以下のように行列形式で表すことが便利であり得る。
［（ｆ１，Ａ１），（ｆ１，Ａ２）
（ｆ２，Ａ１），（ｆ２，Ａ２）］
【０１３０】
この例では、２つの周波数および２つの振幅しか利用できないと仮定されるので、ＭＳＥ行列は２×２行列である。当然、より多くの周波数および振幅を利用できる場合、ＭＳＥ行列もそれに応じて大きくなる。例えば、１０個の周波数と５個の振幅を利用できる場合、ＭＳＥ行列は１０×５行列になり、この行列の各行は同じ周波数値を有するが異なる振幅値を有し、この行列の各列は同じ振幅値を有するが異なる周波数値を有する。より多くのまたはより少ない種類の制御可能なＭＳＥパラメータを利用できる場合、ＭＳＥ行列の次元がそれに応じて変わり得ることも明らかである。例えば、特定の実装形態において、ＥＭエネルギの位相（φ）も制御される場合、ＭＳＥ行列は、行列の各成分が（ｆｉ，Ａｊ，φｋ）の形を取る３Ｄ行列になる。ここで、下付き文字ｉ、ｊ、およびｋは、使用可能な周波数、振幅、および位相それぞれの添え字を表す。行列の大きさはＮｆ×ＮＡ×ＮＰとして表すことができ、Ｎｆ、ＮＡ、およびＮＰは、制御可能な周波数、振幅、および位相それぞれの使用可能な数を表す。同様に、制御可能なパラメータを１つしか使用できない場合、行列は１Ｄベクトルに縮退する。
【０１３１】
周波数、振幅、および位相に加え、エネルギ印加区域内のフィールドパターンを効果的に変えることができる任意の制御可能なパラメータをＭＳの一部とすることができる。例えば、エネルギ印加区域にＥＭエネルギを放射しまたは印加するための放射素子の数を、１組の追加の制御可能なパラメータ、または言い換えればＭＳに加えられる追加の次元とすることができる。別の例では、１つまたは複数の放射素子の配置／位置／向きを、機械的、電気的、または他の適切な手段により空間内で物理的に変えることができる。この場合、１つまたは複数の放射素子の配置／位置／向きが、ＭＳに加えられる追加の次元であり得る。または、放射素子のアレイを設けることができ、アレイ内の特定の放射素子または放射素子のサブセットを選択することにより、所望の配置／位置／向きを達成することができる。さらに、１つまたは複数の放射素子の配置／位置／向きは、上述の２つの方法の組合せによって調節することができる。さらに別の例では、エネルギ印加区域内に導電構造などのフィールド調節要素（ＦＡＥ）を設けることができ、ＦＡＥの配置／位置／向きを放射素子の方法と同様の方法で調節することができる。プロセッサは、特定の用途に応じて、あり得るＭＳＥ選択肢の全ての中で１組の適切なＭＳＥを決定できることを理解すべきである。
【０１３２】
少なくとも１個のプロセッサは、エネルギ印加区域の少なくとも一部の表現を２つ以上の領域に分割するように構成することができる。その表現は、例えば値の配列とすることができ、各値は、エネルギ印加区域の異なる部分の特徴を表す。これらの値は、これらの値によって特徴付けられる領域に関連すると言うことができる。特徴には、例えば位置、誘電特性、フィールド強度、その部分に加えられる電磁エネルギ量などが含まれ得る。以下、エネルギ印加区域の分割および／または対象物の分割へのいかなる言及も、その表現を分割することを指すことができる。分割は、例えば領域のそれぞれに関連する値に異なる規則を適用することにより、第１の領域の一部だけをまとめて参照し、第２の領域をまとめて異なるように参照すること等により示すことができる。
【０１３３】
一部の実施形態では、ステップ９３０で、プロセッサが、エネルギ印加区域（例えば区域８１０）を複数の領域に分割するための離散化方式を決定することができる。用語、離散化は、例えば分割、分離、および区分化と呼ぶこともできる。一部の実施形態では、少なくとも１個のプロセッサは、エネルギ印加区域の一部を少なくとも２つの領域、例えば第１の領域および第２の領域に分割するように構成することができる。一部の実施形態では、プロセッサは、対象物の吸収特性とは独立に、エネルギ印加区域の少なくとも一部を分割するように構成することができる。一部の実施形態では、少なくとも１個のプロセッサは、対象物に加えられるエネルギとは独立に、エネルギ印加区域の一部を分割するように構成することができる。例えば、エネルギ印加区域の複数の領域への離散化は、対象物の特性および対象物に加えられるエネルギに関係なくあらかじめ定めることができる。場合によっては、プロセッサは、例えばルックアップテーブル、メモリ内に記憶された情報、またはプロセッサ内で符号化された情報により、所定の離散化情報を取得することができる。あるいは離散化は、少なくとも１個のプロセッサ、例えば図１に示すプロセッサ３０を使用して動的に行うことができる。図８Ａ−図８Ｃは、エネルギ印加区域２０の例示的な離散化を示す。
【０１３４】
少なくとも１個のプロセッサは、再帰的でもそうでなくてもよいアルゴリズムを使用することにより、エネルギ印加区域の一部を少なくとも２つの領域に分割するように構成することができる。例えばプロセッサは、空間を等しい大きさおよび形状の、ある数の領域へと任意に離散化することができる。オプションで、あらかじめ定めた方法で離散化を適用することができ、例えばこれにより、領域の数は、対象物が配置される可能性が最も高いエネルギ印加区域のエリアにおいてより密になり、エネルギ印加区域の縁部付近ではよりまばらになる。一部の実施形態では、離散化は、装填物に関する情報に従う。
【０１３５】
例えばプロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の位置に関する情報、およびオプションで、（例えば所与の体積が水によって占有されており、別の体積が一切れのパンによって占有されていることを明らかにする）それらの対象物の誘電特性の空間的分布に関する情報を（例えばユーザ入力により）受け取ることができる。本質的に均一の誘電特性によって特徴付けられる各体積（上記の例では水またはパン）は、離散化のために１つの領域として定めることができる。ときには、均一の誘電特性および不ぞろいの形の対象物を、それぞれがより規則的な形を有するいくつかの領域に離散化することができる。
【０１３６】
あるいは、または加えて、離散化は、様々な領域に加えられるエネルギ量に従って設定することができる。例えば、所与の体積に沿って温度勾配が要求される場合、この体積を多くの領域に離散化して、所要の温度勾配をもたらすＭＳＥの組合せを識別することを容易にすることができる。加えて、またはあるいは、離散化方式は、所要の計算時間および／または利用者によって要求される精度および信頼性、および／または以下の方程式４および／または方程式５の数学的解の安定性を考慮して選ぶことができる。例えば、離散的領域の数が多すぎると、数学的解の安定性が低下する可能性がある。その一方で、離散的領域の数が少なすぎる場合、解を見つけるのが全く不可能になり得る。一部の実施形態では、プロセッサは、領域の数が最小である第１の離散化方式から開始することができ、解があり得ないと分かる場合、領域の数を増やすことができる。解があり得る場合、それらの方程式が解かれる。解が十分正確でない（例えば得たエネルギとターゲットエネルギとの差が、許容される上限に近い）場合、より多くの領域に離散化することを使用できる。領域の数の代わりに、またはそれに加えて、一部の実施形態では、プロセッサは、領域間の境界の形および／または位置を変えるように構成することができる。離散化方式または離散化方式を変えることの代わりに、またはそれに加えて、不安定性に大きく貢献するが解に小さく貢献する方程式を組から削除し、縮小した１組の方程式を解くことができる。一次方程式の組を数値的に解くための他の方法が当業者には明らかになる。
【０１３７】
あるいは、または加えて、プロセッサは、各ＭＳＥに対応する各フィールドパターン内の各高強度領域の座標を知ることができ、またはそうした座標であらかじめプログラムすることができる。これは、先に論じたように、ＭＳＥが予測可能なホットスポットを有する予測可能なパターンをもたらし得るので達成可能である。したがって、特定のＭＳＥ条件の間（例えば特定のＭＳＥが励起されるとき）の吸収率を示すフィードバックを検出器が受け取ったという指示をプロセッサが受け取ると、プロセッサは、そのＭＳＥ条件に対応するホットスポットの１つの中に対象物が位置しているに違いないと判断することができる。プロセッサは、このプロセスを繰り返して、または再帰アルゴリズムを使用して対象物についてさらなる情報を得ることができる。フィードバックを得るために検査する（例えば励起される）ＭＳＥが多ければ多いほど、プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の位置および／または吸収特性に関するますます多くの情報を知ることができる。様々なＭＳＥを使った一連のそのような測定にわたり、プロセッサは、空間内の対象物の位置および／または対象物の各離散的領域の吸収特性を反復的に絞り込むことができる。
【０１３８】
上記の内容は、エネルギ印加区域内の対象物の位置および／または誘電特性の情報を、プロセッサがどのように取得できるのかについての一例に過ぎない。離散化方式は、エネルギ印加区域を複数の領域としてプロセッサに表現させるための任意の適切な方法を含むことができる。一部の実施形態では、それらの領域の大きさはほぼ等しいものとすることができる。複数の領域（例えば２つ以上の領域）を（例えば図８Ａに示すように）等しい大きさの領域に離散化することができるが、例えば離散化領域の大きさまたは形状が均一かどうか、および離散化が任意の認識可能なパターンをもたらすかどうかにかかわらず、本発明は、その最も広い意味であらゆる種類の離散化を予期する。
【０１３９】
少なくとも１個のプロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物に基づいて、エネルギ印加区域の一部を複数の領域に分割するように構成することができる。例えば、対象物８３０が単一の領域を占有するような方法でエネルギ印加区域８１０を分割することができる。別の例では、図７に示すように、対象物８３０が複数の領域を占有するような方法でエネルギ印加区域８１０を分割することができる。離散化方式は、これだけに限定されないが、所望の分解能、損失プロファイルの特性、および使用可能なフィールドパターンが含まれる多くの要素に依存し得る。例えば、対象物８３０の大きさがＳＬであり、所望の分解能が、少なくとも１００個の領域をその対象物が含むことを要求し得る場合、各領域の平均的大きさは、例えばＳＬ／１００とすることができる。この場合、異なる領域の大きさは同じでも同じでなくてもよい。対象物の特定の位置では、分割領域の大きさが他の位置よりも小さい場合がある。すなわち、領域の密度は、対象物の全体にわたって異なることができる。あるいは、または加えて、領域の密度は、エネルギ印加区域の全体にわたって異なることができる。例えば、分割方式は、エネルギを印加する対象である、エネルギ印加区域内の対象物の一部に領域が一致するかどうかに応じて、またはその領域が、対象物のどの部分も位置しない区域の領域に一致するかどうか、もしくはエネルギを印加する対象ではない対象物の一部を含む領域に一致するかどうかに応じて変わり得る（後者の２つの領域のそれぞれは「空所区域」と名付けることができる）。例えば、ある方式では、空所区域全体を単一の領域として扱うことができる。別の例示的方式では、空所区域を、非空所区域と同様の方法で複数の領域に分割することができる。この場合、対象物の空間占有にかかわらず、分割はエネルギ印加区域全体の中で行うことができる。あるいは、空所区域および非空所区域について分割を別々に行ってもよい。さらに別の例では、空所区域を非空所区域と異なる方法で複数の領域に分割することができる。例えば、空所区域内の領域の平均的大きさは、非空所区域内の領域の平均的大きさよりも大きい場合がある。すなわち、空所区域内の領域の密度は、非空所区域内の領域の密度よりも低い場合がある。図８Ｃに示すように、離散化は、エネルギ印加区域の一部の部分ではより密だが、他の領域ではよりまばらとすることができる。一部の実施形態では、離散化がより密な領域は加熱しようとする対象物の領域とすることができ、離散化がより分散した領域は対象物が存在しない領域とすることができる。
【０１４０】
これらの領域は、規則的な形または不ぞろいの形のものとすることができる。例えば３Ｄの場合、領域は、図８Ａに示すように規則的な立方体または長方形であり得る。あるいはこの領域は、特定のニーズに応じてどんな不ぞろいの形でもよい。例えば、図８Ｂに示すように、エネルギ印加区域をある程度無作為な領域に分割することができる。一部の実施形態では、エネルギ印加区域の一部分を規則的な形の領域に分割し、別の部分を不ぞろいの形の領域に分割する。
【０１４１】
少なくとも１個のプロセッサは、損失プロファイルを使用してエネルギ印加区域を複数の領域（例えば第１の領域および第２の領域）に分割するように構成することができる。例えば、エネルギ印加区域の分割は、エネルギ印加区域の損失プロファイルに関係し得る。損失プロファイルを構築するための例示的プロセスを図９Ａに関して解説し、エネルギ印加区域８１０は、それぞれがほぼ同じ真四角の形を有する複数の領域に分割することができる。図７に示すように、領域Ｎは、左上角から右下角に１，２，３，．．．，Ｎｄとラベル付けすることができる。複数の領域を占有することができる対象物８３０は、異なる損失パラメータσａおよびσｂを有する２種類の物質を含むことができる。図７に示す例では、領域Ｒａが損失パラメータσａを有し、領域Ｒｂは損失パラメータがσｂの物質を有する。この特定の例では、対象物の外側だがエネルギ印加区域の内側にある空所領域Ｒ０は損失パラメータσ０を有する。このプロセスの目的は、σａ、σｂ、およびσ０によって特徴付けられる実損失プロファイルに近い、エネルギ印加区域８１０内の損失プロファイルを作成することである。この目的を達成するために、プロセッサは、各領域（１からＮｄ）に未知の損失パラメータσｉ（ｉ＝１，２，３，．．．，Ｎｄ）を割り当てることができる。そのような離散化されたσｉは、分解能がＮｄによって特徴付けられる、実損失プロファイルの数値表現である。例えば、Ｎｄが大きい場合、エネルギ印加区域内には多数の領域があり、各領域の大きさは小さくなる。
【０１４２】
図７に示すように、エネルギ印加区域８１０内にＥＭエネルギを加えるために、２つの放射素子８４０（アンテナなど）を設けることができる。ステップ９２０で決定したＭＳＥが、例えば２つの放射素子８４０間の位相差だと仮定して、ＭＳＥは［θ１，θ２，．．．θＮｍ］で表すことができる。先に論じたように、各ＭＳＥは、エネルギ印加区域８１０内の既知のフィールドパターンに対応することができる。エネルギ印加区域はＮｄ個の領域に離散化されているので、各ＭＳＥθｊについて、対応する既知のフィールドパターンを、一連の局所的電場強度［Ｉ１ｊ，Ｉ２ｊ，Ｉ３ｊ，．．．，ＩＮｄｊ］によって表すことができる。区域の特定の領域における電場強度は、その領域における電場振幅の２乗に比例する。したがって、全てのＭＳＥについて、フィールドパターンを以下のように行列形式で集合的に書くことができる。
［Ｉ１１，Ｉ２１，Ｉ３１，．．．，ＩＮｄ１；
Ｉ１２，Ｉ２２，Ｉ３２，．．．，ＩＮｄ２；
．．．
Ｉ１Ｎｍ，Ｉ２Ｎｍ，Ｉ３Ｎｍ，．．．，ＩＮｄＮｍ］
Ｉ行列と呼ぶこの行列は、ＭＳＥおよび離散化を決定した後で求めてもよい。
【０１４３】
ステップ９４０で、プロセッサはＭＳＥ（例えば選択したＭＳＥ）を適用することができ、それにより、エネルギ印加区域内に加えられるようにＥＭエネルギを制御することができる。さらにステップ９４０では、適用するＭＳＥごとに、エネルギ印加区域内のエネルギ損失を測定することができる。例えば、そのようなエネルギ損失は、放射素子から加えられるエネルギ量（例えば入射エネルギ）を、同じ放射素子が受け取るエネルギ量（例えば反射エネルギ）および／または他の放射素子が受け取るエネルギ量（例えば伝達エネルギ）と比較することによって測定することができる。加えられるエネルギと受け取られるエネルギとの差は、エネルギ印加区域内のエネルギ損失に一致し得る。一例では、各ＭＳＥを適用する時間は同じとすることができる。この場合、エネルギ損失を出力損失Ｐとして表すことができ、出力損失Ｐは、エネルギ印加区域に加えられ、そこから受け取られる出力から求めることができる。各ＭＳＥ（θｊ）について、出力損失Ｐｊは、以下のように局所的強度Ｉｉｊに関係することができる。
１／２（σ１Ｉ１ｊ＋σ２Ｉ２ｊ＋．．．＋σＮｄＩＮｄｊ）＝Ｐｊ  （２）
【０１４４】
したがって、全てのＭＳＥについて、測定した出力損失Ｐ、行列Ｉ、および未知の損失プロファイルσが以下の方程式を満たすことができる。
１／２σＩ＝Ｐ  （３）
【０１４５】
ステップ９５０で、測定した出力損失Ｐおよび既知の行列Ｉから、上記の方程式（３）の行列を構築することができる。未知の損失プロファイルσは、数学的に解くことができる。例えば、σは、以下のように行列Ｉを反転させ、その反転させた行列ＩにベクトルＰを掛けることによって解くことができる。
σ＝２ＰＩ−１  （４）
【０１４６】
上記の方程式を解くことができる場合（ステップ９６０：はい）、損失プロファイルσを作成でき、このプロセスは終了する（ステップ９８０）。方程式を解くことができない場合（ステップ９６０：いいえ）、または方程式系が数学的に不良条件、不良設定、および／または特異な場合、プロセッサはステップ９７０を実行することができ、ステップ９７０では、プロセスがステップ９４０に戻りながら、ＭＳＥおよび／または離散化方式を修正することができる。これらの方程式を解くと損失プロファイルσを得ることができ、損失プロファイルの精度は、方程式の解の質によって決まる。
【０１４７】
上記の記述では、図９Ａに全体的に示した方法が、一部の実施形態に従い、どのように損失プロファイルσを求められるようにするのかを説明した。図９Ｂに示す方法は、一部の実施形態に従い、エネルギ印加区域の指定領域に指定したエネルギを加えることを可能にし得る。
【０１４８】
ステップ９１５Ｂで、プロセッサは、ターゲットエネルギ分布、例えば２つの領域（例えば図７に示す領域ＲａおよびＲｂ）および各領域に加えるターゲットエネルギの定義を決定することができる。この決定は、例えば、インターフェイスを介して入力を読み取ることによって、例えば機械可読タグ、例えばバーコードおよび／またはＲＦＩＤタグを読み取ることによって実行することができる。一部の実施形態では、ターゲットエネルギ分布を求めるために、プロセッサが入力をさらに処理する。例えば、インターフェイスから受け取られる情報は、エネルギ印加区域内の異なるエリア内に配置される対象物の種類に関係することができ、プロセッサはこの情報を処理してエネルギ印加区域の様々な領域に加えるターゲットエネルギ量を求めることができる。
【０１４９】
ステップ９２０Ｂで、図９Ａのステップ９２０に関して説明したようにＭＳＥを決定することができる。
【０１５０】
ステップ９３０Ｂで、離散化方式を決定することができる。オプションで、この方式は、図９Ａに関連して上述したように決定することができる。一部の実施形態では、この離散化方式は、ステップ９１５Ｂで決定したターゲットエネルギ分布を考慮に入れて決定することができる。例えば、領域ＲａまたはＲｂとそれらの領域の周囲との間の境界は、これらの領域の他の部分よりも多かれ少なかれ密に離散化することができ、領域ＲａまたはＲｂの外側の領域は、領域ＲａまたはＲｂ等よりもまばらに離散化することができる。決定した離散化方式および決定したターゲットエネルギ分布はともに、エネルギ印加区域内の領域ｒｊごとのターゲットエネルギＥｊを定めることができる。
【０１５１】
ステップ９５０Ｂで、ターゲットエネルギ分布を得るためにＭＳＥのそれぞれを適用すべき、持続時間および／または出力を計算するための方程式を構築することができる。各領域ｒｊに加えられるエネルギＥｊは、ＭＳＥθｉの１つにより領域ｒｊにそれぞれ送られる、エネルギ量の和によって与えることができる。そのような各エネルギ量はＥｊｉとして表すことができる。Ｅｊｉは、領域ｒｊ内で対応するＭＳＥθｉによって励起されるフィールド強度Ｉｊｉ、ならびにＭＳＥθｉを適用する持続時間および／または出力を定める重みａｉによって決まる。したがって、全てのＭＳＥによって領域ｒｊに加えられるエネルギは、
Ｅｊ＝ａ１Ｉｊ１＋ａ２Ｉｊ２＋．．．ａＫＩｊＫ  （５）
によって与えることができ、Ｋは使用可能なＭＳＥの数である。
【０１５２】
方程式（５）は、各領域ｒｊにおいて構築することができる。重みａ１からａＫは、複数の領域に対応する複数の方程式に基づいて解くことができる。つまり、各領域ｒｊ内のターゲットエネルギＥｊおよびフィールド強度ベクトルＩｊ１からＩｊＫが分かっていると、既知の数学的方法を使用して重みベクトルａ１からａＫを解くことができる。重みａｉは、例えばＭＳＥθｉを適用し得る出力に比例することができる。一部の実施形態では、重みは、ＭＳＥθＩを適用する持続時間に比例することができる。
【０１５３】
ステップ９６０Ｂで、プロセッサは、１組の方程式を解くことができるかどうかを判定することができる。解くことができる場合（ステップ９６０Ｂ：はい）、それらの方程式を解くことができ（ステップ９６５Ｂ）、解いたａｉの値に従ってエネルギ印加区域にエネルギを加えることができる（ステップ９８０Ｂ）。このようにして、領域ＲａおよびＲｂのそれぞれに加えられるエネルギは、少なくとも方程式の解の質に依存する精度限界の範囲内で、ステップ９１５において決定した通りとすることができる。
【０１５４】
ステップ９６０Ｂで、方程式を解くことができないと判定される場合（ステップ９６０Ｂ：いいえ）、ステップ９７０Ｂで、プロセッサは、適用されるＭＳＥおよび／または離散化方式を修正することができる。次いで、新たな方程式を構築することができ、この１組の新たな方程式の可解性を検査することができる。このプロセスは、方程式が解けるまで、または取得したエネルギ分布を得ることができないとプロセッサが決定するまで（その場合、利用者はしかるべくプロンプトで指示され得る）継続することができる。
【０１５５】
図９Ｂに記載の方法は、エネルギ印加区域内に対象物がある場合に実行することができる。オプションで、領域ＲａおよびＲｂは、エネルギ印加区域内の異なるアイテム、例えばスープおよび肉それぞれの領域に一致することができる。
【０１５６】
プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の空間的位置を示す情報を求めることができる。損失プロファイルσは、エネルギ印加区域内の損失特性またはエネルギ吸収性のマップを提供する。対象物は多くの場合、エネルギ印加区域内の空所部分とは異なる損失特性を有し得る。したがって、エネルギ印加区域内の損失特性分布を分析することにより、プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の空間的位置を損失プロファイルから求めることができる。そのような情報は、例えば適切な離散化方式を決定することによりエネルギ印加を制御するために、および／またはターゲットエネルギ分布を決定するために使用することができる。
【０１５７】
あるいは、プロセッサは、既知のフィールドパターンから対象物の空間的位置を求めることができる。例えば、プロセッサは、エネルギ印加区域内での１つまたは複数の高強度領域および低強度領域の位置が分かっている既知のフィールドパターンを発生させるために、供給源を調整することができる。プロセッサは、エネルギ印加区域内に電磁エネルギを供給し、エネルギ印加区域からの反射エネルギを解析することができる。エネルギ印加区域内でのエネルギ損失が低いことを示し得る、反射エネルギが大きい場合、プロセッサは、１つまたは複数の高強度領域内に対象物が位置していない可能性があると判断することができる。その一方で、エネルギ印加区域内でのエネルギ損失が高いことを示し得る、反射エネルギが小さいことをプロセッサが突き止める場合、プロセッサは、１つまたは複数の高強度領域内に対象物が位置し、または少なくとも部分的に位置している可能性があると判断することができる。そのような解析により、プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の位置を示す情報を求めることができる。
【０１５８】
一部の実施形態によれば、プロセッサは、エネルギ印加区域内で複数の異なる電磁場パターンを選択的に励起するために供給源を制御するように構成することができ、プロセッサは、それらの複数のパターンから少なくとも１つのパターンを選択するように構成することができる。例えば、プロセッサは、適用する複数のＭＳＥを選択することができ、その複数のＭＳＥのそれぞれはエネルギ印加区域内で異なるフィールドパターンを発生させることができる。これらのＭＳＥを適用することにより、エネルギ印加区域内で複数のフィールドパターンを励起することができる。複数のフィールドパターンは、互いに結合してもしなくてもよい。フィールドパターンが結合しない場合、複数のＭＳＥのそれぞれは単一のフィールドパターンに対応することができる。したがって、ＭＳＥを選択することにより、プロセッサは少なくとも１つのフィールドパターンを選択することができる。
【０１５９】
一部の実施形態によれば、プロセッサは、複数の異なる電磁場パターンを逐次的に選択するように構成することができる。例えば、プロセッサは、プロセッサが逐次的に選択可能な様々な制御可能なパラメータを含む１組のＭＳＥを選択することができる。一部の実施形態では、複数の周波数をＭＳＥとして選ぶことができ、各周波数は異なるフィールドパターンに対応することができる。この場合、プロセッサは、その複数のものから周波数を逐次的に選択し、それによりエネルギ印加区域内で複数の異なるフィールドパターンを発生させることができる。
【０１６０】
一部の実施形態によれば、プロセッサ（または装置内の別のプロセッサ）は、少なくとも１つのパターンを計算するように構成することができる。先に論じたように、フィールドパターンは、試験、シミュレーション、または解析計算および／もしくは数値計算が含まれる数学的計算によって「計算する」ことができる。プロセッサは、エネルギを加える前にフィールドパターンを計算することができ、またはエネルギ印加プロセスの一部としてその場で計算を行ってもよい。この計算は、エネルギ印加区域および／または適用されるＭＳＥの既知の特性、ならびに／または実時間測定結果に基づくことができる。
【０１６１】
一部の実施形態によれば、少なくとも１個のプロセッサは、第１の領域の位置と第２の領域の位置とを区別するように構成することができる。用語「区別する」は、異なる空間的位置をプロセッサが制御された方法で判別し、差別化し、識別し、または他の方法で分けることを指す。例えば、図７に示すように、エネルギ印加区域８１０は複数の領域１，２，３，．．．，Ｎｄを含むことができ、プロセッサは例えば領域１と領域２を区別するように構成することができる。これらの２つの領域は、プロセッサによって異なるように識別することができ、かつ／またはプロセッサに接続されるメモリユニット内の異なる位置に記憶されるアドレスを有することができる。
【０１６２】
一部の実施形態によれば、プロセッサは、エネルギを一定の時間にわたり各ＭＳＥによって加えるように構成することができ、その時間は、別のＭＳＥによってエネルギが加えられる時間と同じでも同じでなくてもよい。例えば一部の実施形態では、全てのＭＳＥを（例えばエネルギ源および／または供給源に接続されもしくは埋め込まれる増幅器の技術的限界によって決定される）最大可能出力で適用することができ、時間を最大可能出力で掛けた積が、特定のＭＳＥに対応する係数（例えば重み）に比例する（または一部の実施形態では等しい）ように、様々なＭＳＥの間で時間は異なり得る。
【０１６３】
同様に一部の実施形態では、プロセッサは、エネルギを一定の出力で各ＭＳＥによって加えるように構成することができ、その出力は、別のＭＳＥによってエネルギが加えられる出力と同じでも同じでなくてもよい。例えば一部の実施形態では、全てのＭＳＥを固定持続時間にわたって適用することができ、時間を出力で掛けた積が、特定のＭＳＥに対応する係数に比例し、または一部の実施形態では等しくなり得るように、出力は異なり得る。一部の実施形態では、所与のＭＳＥにより一定のエネルギ量を加えるために、持続時間および出力の両方を調節しまたは設定することができ、例えば出力の最大値および時間の最小値を設定することができ、その最小値以上の時間にわたり、その最大値以下の出力でエネルギを加えることができる。
【０１６４】
図９Ｃは、一部の実施形態による、所与のターゲットエネルギ分布に応じてエネルギ印加区域にエネルギを加えるために、電磁エネルギ源５０Ｃを調整するように構成されるプロセッサ３０Ｃの簡略化したブロック図を示す。プロセッサ３０Ｃは、プロセッサ３０を含むことができ、プロセッサ３０と同一とすることができ、またはプロセッサ３０の一部とすることができる。さらに、またはあるいは、プロセッサ３０Ｃは、プロセッサ３０に加えて別個のプロセッサとすることができる。
【０１６５】
プロセッサ３０Ｃは、データを記憶するための記憶域３２Ｃ、およびデータ、例えば記憶域３２Ｃの中に記憶されたデータを処理するためのいくつかの処理モジュールを含むことができる。記憶域またはその一部は、プロセッサ３０Ｃに統合することができ、またはプロセッサ３０Ｃと通信する外部コンポーネントとしてもよい。
【０１６６】
オプションで、記憶域３２Ｃは、インターフェイスを介して例えばターゲットエネルギ分布を受け取るための、インターフェイス１０Ｃに接続することができる。オプションで、記憶域３２Ｃは、ターゲットエネルギ分布を記憶するための記憶空間３４Ｃを含むことができる。記憶空間３４Ｃは、連続的でもセグメント化されていてもよく、またはデータを電子的に記憶する技術分野で知られている他の任意の構成を有してもよい。
【０１６７】
一部の実施形態では、記憶域３２Ｃは、エネルギ印加区域またはその一部の損失プロファイルを記憶するための記憶空間３６Ｃも有することができる。損失プロファイルは、インターフェイス１０Ｃから記憶空間３６Ｃに送ることができる。あるいは、または加えて、本明細書に記載するように損失プロファイルを構築し、その損失プロファイルを記憶空間３６Ｃの中に記憶するように、図１のプロセッサ３０（または別のプロセッサ）を構成することができる。
【０１６８】
オプションで、記憶域３２Ｃは、利用可能なＭＳＥおよび記憶されている利用可能なＭＳＥのそれぞれに関連するフィールドパターンを記憶することができる、記憶空間３７Ｃも有することができる。様々なＭＳＥに関連するフィールドパターンは、空のエネルギ印加区域および／または標準的な装填物が中に入ったエネルギ印加区域を用いて得られるパターンとすることができる。オプションで、これらのフィールドパターンは、利用可能なＭＳＥのうちで使用することができるＭＳＥの初期推定に、および／またはターゲットとして与えられるエネルギ分布と同様のエネルギ分布をもたらすことができる最初のＭＳＥの組合せを構築するために使用することができる。オプションで、記憶域３２Ｃは、動作中にエネルギ印加区域内で得た（例えば測定しまたは検出した）エネルギ分布を記憶するための記憶空間３８Ｃも有することができる。
【０１６９】
プロセッサ３０Ｃは、ＭＳＥ決定モジュール４２Ｃを含むことができる。このモジュールは、（オプションで適当なソフトウェアを実行することにより）所与の任意の動作段階において（例えばＥＭ加熱プロセス中に）、利用可能なＭＳＥのどれを使用すべきか決定するように構成することができる。一部の実施形態では、利用可能なＭＳＥの１つまたは複数をデフォルトで使用することができ、ＭＳＥ決定モジュール４２Ｃを省略することができる。他の実施形態では、ＭＳＥ決定モジュール４２Ｃは、どのＭＳＥを使用するのかを例えばターゲットエネルギ分布に基づいて決定することができる。そのような場合、ＭＳＥ決定モジュール４２Ｃは、記憶空間３４Ｃの中に記憶されたターゲットエネルギ分布データを取り出すことができる。場合によっては、ターゲットエネルギ分布が、記憶空間３７Ｃの中の１つまたは複数のＭＳＥに関連するフィールドパターンに概して似ている場合、ＭＳＥ決定モジュール４２Ｃは、そのＭＳＥを他のＭＳＥに優先して使用することができる。例えば、ターゲットエネルギ分布がエネルギ印加区域の中心において比較的大きい値を有し、エネルギ印加区域の周縁においてはるかに小さい値を有する場合、ＭＳＥ決定モジュール４２Ｃは、エネルギ印加区域の中心付近に最大強度を有するフィールドパターンに関連する１つまたは複数のＭＳＥを選択し、区域の周縁に集中するフィールドパターンに関連するＭＳＥをより少なく選択することができる。あるいは、または加えて、ＭＳＥ決定モジュール４２Ｃは、励起および／または制御が比較的容易なＭＳＥを選択し、より容易に励起されるＭＳＥが満足のいく結果をもたらさない場合にのみ他のＭＳＥを選択することができる。
【０１７０】
オプションで、ＭＳＥ決定モジュール４２Ｃを制御モジュール６０Ｃに接続することができ、制御モジュール６０Ｃは、供給源５０Ｃを制御して選択されたＭＳＥを励起し、オプションで、その励起の結果としてエネルギ印加区域内で得られるエネルギ分布を測定することができる。電源、変調器、増幅器、および／または放射素子（複数可）（またはそれらの一部）、例えば図１に示す電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８は、供給源５０Ｃの一部であり得る。測定は、１つまたは複数の検出器４０Ｃによって行うことができる。供給源５０Ｃおよび検出器４０Ｃは、実際は同じパーツ内に具体化することができ、例えば必ずしも同時でなくてもエネルギ印加区域にエネルギを供給し、励起されたフィールドパターンを測定するために、同じ放射素子を使用できることを指摘しておく。測定結果は、記憶空間３８Ｃ内に記憶することができる。
【０１７１】
プロセッサ３０Ｃは、エネルギ印加区域を、例えば図８Ａまたは図８Ｂに示すような領域へと論理的に分割するように構成される、離散化モジュール４４Ｃも含むことができる。オプションで、離散化モジュール４４Ｃは、記憶空間３６Ｃ内に記憶された損失プロファイルに従ってエネルギ印加区域を分割することができる。例えば、モジュール４４Ｃは、同様の損失によって特徴付けられる体積が単一領域内に含まれるようにエネルギ印加区域を分割することができる。この場合モジュール４４Ｃは、記憶空間３６Ｃからデータを取り出すことができる。あるいは、または加えて、離散化モジュール４４Ｃは、ターゲットエネルギ分布に従ってエネルギ印加区域を分割することができる。例えば、モジュール４４Ｃは、ターゲット分布を満たすためにより急激なエネルギ変化が必要な場所でより密に区域を分割することができる。この場合、離散化モジュール４４Ｃは、記憶空間３４Ｃからデータを取り出すことを許可され得る。
【０１７２】
プロセッサ３０Ｃは、例えばターゲットエネルギ分布に一致するエネルギ分布をもたらし得る、エネルギ印加方式を得るために解かれる方程式（５）を構築するように構成される、方程式構築モジュール４６Ｃも含むことができる。方程式構築モジュール４６Ｃは、離散化モジュール４４Ｃがエネルギ印加区域を分割した各領域において、モジュール４２Ｃによって選択されるＭＳＥのそれぞれのフィールド強度を定めることができ、記憶空間３８Ｃに記憶された測定結果を考慮に入れることができる。
【０１７３】
モジュール４６Ｃが方程式を構築すると、方程式求解モジュール４８Ｃは、例えばそれ自体が数値解析の分野で知られている適切な数値戦略を適用することにより、その方程式を解こうと試みることができる。方程式を解くことができる場合、モジュール４８Ｃは制御モジュール６０Ｃをトリガして、その解に応じたフィールドパターンをエネルギ印加区域内で励起するように供給源５０Ｃを調整することができる。一部の実施形態では、結果として生じるエネルギ分布を検出器４０Ｃによって測定し、記憶空間３８Ｃ内に保存し、比較モジュール５２Ｃによりターゲットエネルギ分布と比較することができる。比較が満足のいくものでない場合、比較モジュール５２Ｃは、モジュール４２Ｃおよび／またはモジュール４４Ｃをトリガして、選択されたＭＳＥおよび／または離散化を修正することができる。その方程式が解けないことを方程式求解モジュール４８Ｃが見出す場合、モジュール４８Ｃは、モジュール４２Ｃおよび／またはモジュール４４Ｃをトリガして、選択されたＭＳＥおよび／または離散化を修正することができる。
【０１７４】
一部の実施形態では、所望のエネルギ印加プロファイルを達成するために、各ＭＳＥによって送られるエネルギ量をあらかじめ定めておくことができる。例えば、エネルギ印加プロファイルは、対象物の全体にわたり均一のもしくはほぼ均一のエネルギ印加を要求し、または第１のエネルギ量を対象物の第１の領域に送り、第２のエネルギ量を対象物の第２の領域に送る、制御された不均一エネルギ印加を要求する場合がある。出力制御と時間制御は、相互排他的でないことに留意されたい。出力レベルおよび印加時間の両方を調整することにより、所望のエネルギ印加プロファイルを達成することができる。
【０１７５】
一部の実施形態は、各領域内で散逸されるエネルギに基づいて、第１の領域および第２の領域にエネルギを加えるように構成されるプロセッサも含むことができる。先に論じたように、このプロセッサは、エネルギ印加区域の各領域内のエネルギ散逸特性を表す、エネルギ印加区域の損失プロファイルを取得することができる。損失プロファイルを取得することには、例えば図９Ａに要約した方法により損失プロファイルを再構築することが含まれ得る。あるいは損失プロファイルは、例えばメモリからまたはインターフェイスを介して取り出すことができる。
【０１７６】
任意の所与の領域内で吸収されるエネルギは損失プロファイルの関数なので、プロセッサは、その領域に関連するエネルギ散逸特性に関する情報に基づいて各領域へのエネルギ印加を制御することができる。例えば、エネルギ印加の目標がエネルギの均一の吸収を達成することである場合、プロセッサは、例えば供給源を制御して、より高いエネルギ散逸を有する領域により低い出力を加え、より低いエネルギ散逸を有する別の領域により高い出力を加えることができる。あるいは、プロセッサは供給源を制御して、より高いエネルギ散逸率を有する領域に対してより短い持続時間にわたり出力を加え、より低いエネルギ散逸率を有する領域に対してより長い持続時間にわたり出力を加えてもよい。別の例では、目標が、エネルギの不均等な吸収であり得る。この場合、プロセッサは、各領域が吸収するエネルギがこの目標に一致するように、異なるエネルギ散逸特性を有する様々な領域に加える所望のエネルギ量を決定することができる。
【０１７７】
一部の実施形態によれば、プロセッサは、各領域に加えられまたは各領域内で吸収されるターゲット総エネルギに基づいて、第１の領域および第２の領域にエネルギを加えるように構成することができる。例えば、エネルギ印加区域内の所与の領域が何らかの所与のフィールドパターンのホットスポットによって覆われる場合、プロセッサは、それらの所与のフィールドパターンに対応するＭＳＥを使用することにより、その領域に加えられるエネルギの合計（総エネルギ）が所望の量に達するようにその領域にエネルギを加えて、エネルギ印加目標を達成することができる。
【０１７８】
一部の実施形態では、少なくとも１個のプロセッサが複数の周波数にわたりエネルギを加えるように構成される場合、加えられるエネルギ量は周波数に依存し得る。少なくとも１個のプロセッサが複数の位相にわたりエネルギを加えるように構成される場合、加えられるエネルギ量は位相に依存し得る。同様に、少なくとも１個のプロセッサが複数の振幅にわたりエネルギを加えるように構成される場合、加えられるエネルギ量は振幅に依存し得る。加えられるエネルギ量の周波数、位相、および／または振幅依存性は、エネルギ印加サイクルごとに異なり得る。例えば、エネルギ印加区域からフィードバックを受け取るたびに、プロセッサは、周波数、位相、および／または振幅依存性をそのフィードバックに従って決定することができる。ある周波数を有する波によって加えられるエネルギ量が、別の周波数を有する波によって加えられるエネルギ量と異なり得る場合、そのエネルギ量は周波数に依存するとみなされ、さらに、同じ周波数の波は同じエネルギ量を加えることができる。同様に、ある位相を有する波によって加えられるエネルギ量が、別の位相を有する波によって加えられるエネルギ量と異なり得る場合等、そのエネルギ量は位相に依存するとみなされる。プロセッサは、所与の周波数、位相、または振幅（もしくは相対振幅）をそれぞれ有する１つまたは複数の電磁波を励起することにより、所与の周波数、位相、または振幅（もしくは相対振幅）によってエネルギを加えることができる。
【０１７９】
一部の実施形態では、プロセッサは、電磁波の周波数、位相、および／または振幅を掃引してＭＳＥを変えることにより、エネルギ印加区域内のフィールドパターンを変えることができる。フィールドパターンが変わると、高強度領域および低強度領域の位置、形状、および／またはフィールド強度も変わり得る。このようにして、プロセッサのＭＳＥの選択により（例えば周波数、位相、および／または振幅などの変動要素を変えることにより）、対象物へのエネルギ送出（印加）を変えることができる。プロセッサは、ある領域に加えられるエネルギ量をエネルギ印加サイクルの間、複数回変えるように構成することができる。
【０１８０】
一部の例示的実施形態では、プロセッサは、エネルギ印加区域にエネルギを繰返し加えるように供給源を調整することができる。例えば、プロセッサは、あるＭＳＥを適用し、その対応するフィールドパターンを所定の期間にわたりエネルギ印加区域内で励起し、次いで別のＭＳＥを適用し、別のフィールドパターンを別の所定の期間にわたりエネルギ印加区域内で励起することができる。エネルギを印加する持続時間および／またはエネルギを印加するペースは異なり得る。例えば一部の実施形態では、エネルギを１秒当たり１２０回エネルギ印加区域に加えることができる。より速いペース（例えば２００／秒、３００／秒）またはより遅いペース（例えば１００／秒、２０／秒、２／秒、１／秒、３０／分）を使用してもよい。エネルギを加えるペースは一定でも不定でもよいことを当業者なら理解されよう。
【０１８１】
一部の実施形態では、ある期間の間、１組のＭＳＥを逐次的に適用することができる（本明細書では「ＭＳＥスキャニング」と呼ぶ）。本明細書で使用するとき、「ＭＳＥスキャニング」は、「ＭＳＥ掃引」と置き替えることができる。「スキャニング」および「掃引」はどちらも、一次元または多次元においてＭＳＥを変えることを含み得る。例えば、一次元スキャニングは、周波数、位相、または振幅だけを変えることによりＭＳＥを変えることを指すことができる。多次元スキャニングは、周波数、位相、および振幅、またはＭＳＥに含まれ得る他の任意の変動要素のうちの２つ以上を変えることにより、ＭＳＥを変えることを指すことができる。ＭＳＥスキャニングは、所定のペースで、または所定間隔の後で繰り返してもよい。ときには、一連の１回または複数回のスキャンを、例えば０．５秒おきもしくは５秒おきに、または他の任意のペースで実行することができる。異なるスキャンにおけるＭＳＥの選択は、同じでも同じでなくてもよい。
【０１８２】
所与のエネルギ量（例えば所定のジュール数またはキロジュール数、例えば１０ｋＪ以下や１ｋＪ以下、または数百ジュールさらには１００Ｊ以下）が、装填物内にまたは（例えば１００ｇなどの重量や、装填物の５０％などのパーセンテージにより）装填物の所与の部分内に加えられ、もしくは散逸された後、新たなスキャンを実行することができる。一部の事例では、エネルギ量が、可読タグ（例えば、ことによると前もってのスキャニング情報または事前設定を有するＲＦ／バーコード）などの他の手段を使用して、または温度センサを使用することでもたらされる。
【０１８３】
一部の実施形態では、エネルギを印加するペースまたはスキャニングのペースは、エネルギ印加またはスキャン間のスペクトル情報の変化率に依存し得る。例えば、散逸および／または周波数の変化の閾値（例えば和積分（ｓｕｍ  ｉｎｔｅｇｒａｌ）における１０％の変化）を規定することができ、または例えばテーブルを使用して、様々な変化率を様々なエネルギ印加／スキャンのペースに関連付けることができる。別の例では、決定されるのは、エネルギ印加／スキャン間の変化率である（例えばエネルギ印加／スキャン間の平均変化が最後の２回のエネルギ印加／スキャン間の変化よりも小さい場合）。そのような変化を使用して、エネルギ印加／スキャン間の期間をエネルギ印加プロセス中に１回または複数回調節することができる。オプションで、またはあるいは、システムの変化（例えば対象物または対象物を保持するための構造の移動）がエネルギ印加／スキャンのペースに影響を及ぼす場合がある（典型的には大きな変化はペースを速め、小さな変化または変化がない場合ペースは落ちる）。
【０１８４】
図１０は、一部の実施形態による、エネルギ印加区域に電磁エネルギを加えるための方法の例示的流れ図９００Ｘである。ステップ９０２Ｘで、エネルギ印加区域内に対象物を配置することができる。一部の実施形態は、このステップを省略することがあり、エネルギ印加区域内に対象物があれば有効である。エネルギ印加区域は、１つまたは複数の共振波長における電磁共振をサポートすることができる。例えば、それぞれが２０ｃｍに等しい３つの次元−長さ、幅、および高さを有する立方体とすることができる空洞２０の中に、対象物５０（またはその一部）を配置でき、最大共振波長の波長は
0005920993.tif 000010
によって与えられる。最大共振波長ならびに対応する最低共振波長は、様々な周波数の波で空洞を掃引し、空洞内の吸収を検出することにより実験的に見出すこともできる。第１の吸収ピーク（または反射ディープ（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｄｅｅｐ））は、最低共振周波数および空洞によってサポートされる最も長い共振波長に対応することができる。
【０１８５】
ステップ９０４Ｘで、空洞２０に電磁エネルギを加える周波数または１組の周波数を決定することができる。例えば所定の波長が、エネルギ印加区域によってサポートされる最大共振波長の１／４を超える場合、区域内のモーダル条件を満たす特定の周波数（または波長）でエネルギを加えるように供給源を構成することができる。上記の例では、約７ｃｍである
0005920993.tif 000011
を超える波長でのみエネルギを加えるように供給源を構成することができる。そのような波長は、約４．３ＧＨｚより小さい周波数に対応する。実施形態にもよるが、先に説明したように、１つまたは複数の所定の周波数で交流波形を発生させるために、特定の磁電管または半導体発振器を使用することができる。一部の実施形態では、ステップ９０４Ｘは省略してもよい。例えば一部の実施形態では、モーダル条件を満たしても満たさなくてもよい既知の周波数でエネルギを加えるように電磁エネルギ源を構成することができ、ステップ９０４Ｘは省略することができる。一部の実施形態では、エネルギ印加区域の寸法を、例えば空洞の壁を移動することによって制御するようにプロセッサを構成することができ、これらの寸法が変わるたびにステップ９０４Ｘを実行することができる。
【０１８６】
ステップ９０６Ｘで、区域内の特定の領域に加えるターゲットエネルギ量を決定することができる。あるいは、または加えて、対象物内のターゲットエネルギ散逸パターンを決定することができる。例えば、対象物内の少なくとも２つの領域に加える異なるターゲットエネルギ量を決定することができる。これらの領域および異なるエネルギ量は、対象物の既知の特性に応じて利用者が指定してもよい。一部の実施形態では、これらの領域および加えられまたは散逸される異なるエネルギ量は、対象物上に配置される可読タグ（例えばＲＦ／バーコード）など、他の手段によって指定することができる。あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、対象物の位置および対象物内のエネルギ吸収特性を感知するように構成することができる。次いでプロセッサ（例えばプロセッサ３０または３０Ｃ）は、ターゲットエネルギ量を加えるべき領域を決定することができる。例えば図１に関連して、プロセッサ３０は、放射素子１８が取得し、検出器４０が検出したフィードバック信号を使用して対象物５０の特性を求めることができる。
【０１８７】
ステップ９０８Ｘで、決定したターゲットエネルギ量または対象物内のターゲットエネルギ散逸パターンに基づいてこの区域に電磁エネルギを加えるために、適切なＭＳＥまたは２つ以上のＭＳＥを含む適切なエネルギ送出方式を選択することができる。例えば、プロセッサ３０は、区域内に伝達する電磁波の周波数、位相、振幅、またはそれらの任意の組合せを決定することができる。
【０１８８】
ステップ９１０Ｘで、プロセッサは、選択した１つまたは複数のＭＳＥに従ってエネルギを加えるために供給源を調整することができる。プロセッサは、エネルギ印加区域内でターゲットエネルギ分布を達成するために、１つまたは複数のＭＳＥに関連する様々なパラメータを制御し、供給源の様々なコンポーネントを調整することができる。例示的制御を、図１および図６Ａ−図６Ｅに関して記載した。プロセッサは、エネルギを加えるためにＭＳＥを使用する時間および出力も調整することができる。
【０１８９】
一部の実施形態では、エネルギ印加区域内の放射素子の配置に従って特定のモードを励起するために、放射素子を選択することができる。放射素子の位置は、所望のモードを効果的に励起するように、および／または不所望のモードを排除するように選択することができる。一部の実施形態のこのおよび他のオプションの特徴を、図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ａおよび１２Ｂに関して以下で説明する。
【０１９０】
モードを排除する概念を図１１Ａおよび図１１Ｂに関して示し、これらの図面は、空洞１８００内で励起可能な２つのモード１８０２および１８０６のＸ−Ｙ断面を示す。モード１８０２は、ＴＭ１１モードであり、モード１８０６は、ＴＭ２１モードである。モードＴＭ１１は、より低い遮断周波数ｆ１１以上のあらゆる周波数において励起可能とすることができ、ＴＭ２１は、より高い遮断周波数ｆ２１以上のあらゆる周波数において励起可能とすることができる。したがって、ｆ１１とｆ２１との間の中間周波数において、ＴＭ２１を励起することなしにＴＭ１１を励起することができるが、ＴＭ２１を励起できてＴＭ１１は励起できない周波数はない。したがって、ＴＭ２１を励起することなしにｆ２１よりも高い周波数でＴＭ１１を励起したい場合、ＴＭ２１を排除しなければならない可能性がある。本解説では、モードを排除することを、モードの励起を阻止する、または実質上減少させると言うことができる。
【０１９１】
一部の実施形態では、不所望のモードのヌルにまたはその近くに位置し、所望のモードの最大にまたはその近くに位置する放射素子を励起用に選択することにより、所望のモードを励起することができ、不所望のモードを同時に排除することができる。モードのヌルとは、モードのフィールド強度が永続的に（またはあらゆる位相において）ゼロであるエネルギ印加区域内の任意の位置であり、モードの最大とは、モードのフィールド強度があらゆる位相において（またはあらゆる時点において）全体的な最大値に達する任意の位置である。あるモードのヌルに配置される放射素子は（適用される周波数にかかわらず）そのモードを励起せず、ヌルの近くに配置される放射素子はそのモードを僅かにしか励起できない。例えば、図１１Ｂの線１８０３は、モードＴＭ２１のヌルポイントの集まりである。線１８０３は、ｚ軸に沿って進む平面の断面である。本明細書では、この平面を平面１８０３と呼ぶ。平面１８０３のいかなる箇所に配置される放射素子も、ｆ２１よりも高い周波数においてでさえ、モードＴＭ２１を励起することはできない。
【０１９２】
図１１Ｂの点１８０９は線１８０３上にあり、したがってモードＴＭ２１のヌルである。点１８０９は、ｚ軸に沿って進む線の断面である。本明細書では、この線を線１８０９と呼ぶ。平面１８０３内の線１８０９はモードＴＭ１１（１８０２）のヌルではないので、モード１８０２は線１８０９に位置する放射素子によって励起することができる。実際には、放射素子は、モード１８０６を励起することなしに平面１８０３上のどこにでも位置することができる。同様に、放射素子は、モード１８０６を励起することなしにモード１８０２を励起するために、線１８０９上のどこにでも位置することができる。しかし、一部の実施形態では、放射素子をＸＹ平面内の位置において空洞の上底（および／または下底）に配置することができる。
【０１９３】
モードを排除するためのもう１つの方法は、２つ以上の位置に配置される２つ以上の放射素子を使用することを含むことができ、排除しようとするモードの電場の大きさは逆符号のものである。例えば、図１２Ａは、線１８０５に沿ったモード１８０６の電場の（正規化した）大きさを示す。図示のように、（平面１８０３内の点である）ｘ＝０．５のとき、フィールドはゼロであり、ｘ＝０．２５のときフィールドは＋１であり、ｘ＝０．７５のときフィールドは−１である。したがって一部の実施形態では、一方がｘ＝０．２５にあり、他方がｘ＝０．７５（またはフィールドが逆符号および等しい大きさを有する他の任意の２点）にある２つの放射素子を選択して、互いを打ち消し合うために同じ振幅および位相においてＲＦ波を放射し、それにより不所望のモードを排除することができる。２つの放射素子の位置におけるフィールドが逆符号および異なる絶対値を有する場合、例えば各放射素子の位置におけるフィールドと振幅との積の和がゼロであるようにそれらのフィールドの振幅が調整される場合、不所望のモードを排除するためにそれらは依然として使用することができる。上記の解説は、Ｘ軸に沿った様々な点に焦点を当てたが、様々なｙ値および／またはｚ値を有する点についても同様の考察が当てはまり得ることを指摘しておく。
【０１９４】
一部の実施形態では、２つのアンテナを介してエネルギを発することによって所望のモードを励起することができ、それらのアンテナは、互いに逆平行に方向付けられ、または互いに平行に方向付けられるが互いに１８０°位相がずれた波を発し、フィールドパターンが逆符号を有する箇所に位置する。同様に、一部の実施形態では、２つのアンテナを介してエネルギを発することによってモードを排除することができ、それらのアンテナは、互いに逆平行に方向付けられ、または互いに平行に方向付けられるが互いに１８０°位相がずれた波を発し、フィールドパターンが同じ符号を有する箇所に位置する。
【０１９５】
図１２Ｂは、線１８０５に沿ったモード１８０２の電場の（正規化した）大きさを示す。図示のように、このフィールドはｘ＝０．５のとき最大であり、ｘ＝０．２５のときのフィールドは、ｘ＝０．７５のときのフィールドに（大きさおよび符号のいずれにおいても）等しい。したがって、同じ振幅および位相において発する、一方がｘ＝０．２５にあり、他方がｘ＝０．７５にある２つのアンテナがモード１８０２を励起する傾向にあり得る。しかし、互いに逆平行に方向付けられ、または互いに平行に方向付けられるが互いに１８０°位相がずれている２つのアンテナは、モード１８０２を排除することができる。その結果、アンテナおよび位相の後者の組合せは、モードＴＭ２１を励起することができ、モードＴＭ１１を排除する。
【０１９６】
一部の実施形態では、所望のおよび／または不所望のモードが共振モードである。共振モードは、電磁波の周波数ｆが、エネルギ印加区域の寸法に当技術分野で知られている方法で一致する場合に励起することができる。例えば、矩形空洞であるエネルギ印加区域では、本明細書ではｈｚと呼ぶ、電磁波が伝搬する寸法が、Ｎ＊（λ／２）に等しい場合に共振モードを励起することができ、Ｎは整数（例えば０、１、２、３）であり、λは、方程式λ＝ｃ／ｆによって与えられる波長であり、ｃは空洞内の光速度である。共振モードは、通常３つの指数で印付けされ、３番目の指数はＮである。
【０１９７】
単一共振モードが所与の周波数で励起される場合、励起によって運ばれる出力の大部分は共振モードによって運ばれる可能性があり、伝搬またはエバネセントとすることができる他のモードは、無視してもよい場合がある出力のほんの一部を運び得る。したがって、単一共振モードが励起される場合、非共振モードを排除する必要はほとんど、または全くない可能性がある。
【０１９８】
例えば、ｈｚ＝ｃ／ｆ２１が成立する（すなわちＮ＝２である）場合、アンテナおよび周波数はモードＴＭ２１を励起するように選択することができ、モードＴＭ１１は印加周波数において励起可能であり得るが、共振モードＴＥ２１２によって運ばれる出力量に比べてモードＴＭ１１は僅かな出力量しか運べないので、例えばモードＴＭ１１を排除する必要はほとんどない可能性がある。
【０１９９】
したがって一部の実施形態では、ターゲットフィールド強度分布を達成するために共振モードを使用することができる。これにより、十分な帯域幅および周波数制御を条件として、励起されるモードの制御が容易になり得る。
【０２００】
一部の実施形態では、縮退空洞を使用することにより、モードの励起を（例えば帯域幅および周波数制御の要件を緩和することで）さらに容易にすることができる。縮退空洞とは、少なくとも１つの遮断周波数が、同じ一群の２つ以上のモード（例えば２つのＴＥモード）の遮断周波数である空洞である。同様に、各共振周波数（最も低いものを除くこともある）は、同じ一群の２つ以上の共振モードを励起することができる。縮退空洞の一部の形状には、例えば円筒や球体が含まれ得る。
【０２０１】
一部の実施形態では、１つの所望の共振モードおよび１つまたは複数の不所望の共振モードが同じ周波数で励起される場合があり、不所望のモードは上述のように排除することができる。例えば、図１２Ｂ内の１８０６としてその断面を示すモードＴＭ２１２を励起するのと同じ周波数が、図１１Ｃ内の１８０８としてその断面を示すモードＴＭ２１２も励起することができる。しかし、この励起が、モード１８０６のヌルではない、モード１８０８のヌルに位置する放射素子による場合、モード１８０８しか励起することができない。例えば、放射素子が図１１Ｂおよび図１１Ｃに示す点１８０９において、周波数ｆ１２＝ｆ２１で放射する場合、モード１８０８しか励起することができない。
【０２０２】
したがって、一部の実施形態によれば、複数のモード（例えば３、４、５、６、７またはそれ以上の数のモード）を励起し、所与の各事例において複数のモードのどれを効果的に励起するのかを制御し得る装置が提供される。この装置は、ある事例において複数のモードのどれを効果的に励起すべきかを決定するように構成され、その決定したモードだけを効果的に励起し得る励起方式を選択できる、プロセッサを含むことができる。所定のモードを効果的に励起でき、他のモードを排除できるように、励起方式には、例えば励起に関与する放射素子を識別すること（およびオプションで、非選択放射素子を切り詰めること）、２つ以上選択された放射素子間の位相差を設定すること、およびそれらの間の振幅差を設定することが含まれ得る。一部の実施形態では、例えば第１の所定量のエネルギをエネルギ印加区域内の第１の領域に加え、第２の所定量のエネルギをエネルギ印加区域内の第２の領域に加えるために所定のフィールドパターンを励起するよう、励起すべきモードを決定するようにプロセッサを構成することができ、第１の所定量のエネルギは第２の所定量のエネルギと異なってもよい。
【０２０３】
一部の実施形態は、対象物に電磁エネルギを加えるための方法をさらに含むことができる。そのようなエネルギ印加方法は、例えば図１３の流れ図に記載のものなど、プロセス９００Ｙの一連のステップを実施する少なくとも１個のプロセッサによって実施することができる。
【０２０４】
図１３の方法９００Ｙは、縮退エネルギ印加区域内に対象物を配置することを含むことができる（ステップ９０２Ｙ）。例えば、空洞２０内に対象物５０（またはその一部）を配置することができる。一部の実施形態では、空洞２０には、図２および図１４Ａ−図１４Ｄに示すような縮退空洞が含まれ得る。ただし、一部の実施形態では、この方法は、エネルギ印加区域内に既に配置されている対象物に対して実施することができる。あるいは、エネルギ印加区域は縮退空洞を含まなくてもよい。
【０２０５】
この方法は、エネルギ印加区域内で励起する基本モードを決定することをさらに含むことができる。例えば、図１１Ａに示すように、モード１８０２が、励起しようとする所望の基本モードであり得る。基本モードは、例えばインターフェイスを介して命令を受け取ることにより、決定すべきモードをルックアップテーブル内で見つけることにより、または励起すべきモードを他の任意の方法で決めることにより、決定することができる。一部の実施形態では、例えば第１の所定量のエネルギをエネルギ印加区域内の第１の領域に加え、第２の所定量のエネルギをエネルギ印加区域内の第２の領域に加えるために所定のフィールドパターンを励起するよう、励起すべきモードを決定するようにプロセッサを構成することができ、第１の所定量のエネルギは第２の所定量のエネルギと異なる。
【０２０６】
ステップ９０６Ｙで、アンテナ配置／選択方式を決定することができる。アンテナの選択は、例えば選択されていないあらゆるアンテナに出力を与えないことによって実行することができる。アンテナの配置は、特定のモードの励起では所定とすることができ、またはエネルギ印加プロセス中に動的に決定してもよい。所望のアンテナの配置は、アンテナアレイ内の１つまたは複数のアンテナを選択することによっても達成することができる。プロセッサ３０は、励起しまたは排除すべき特定のモードに応じて選択方式を決定することができる。
【０２０７】
この方法は、エネルギ印加区域内で１つまたは複数のモードを効果的に励起し得る、所定の周波数で電磁エネルギを加えることをさらに含むことができる（ステップ９０８Ｙ）。例えば、プロセッサ３０は、１つまたは複数の所定の周波数で電磁エネルギを加えるために供給源を調整することができる。一部の実施形態では、供給源は、エネルギ印加区域の共振周波数でエネルギを加えるように構成することができる。
【０２０８】
ステップ９１０Ｙで、プロセッサ３０は、エネルギ印加区域内で基本モードを励起するために供給源を調整することができる。例えば、特定の位置にある一定のアンテナまたはアンテナの組合せによって電磁エネルギを供給することにより、基本モードを指定した純度で励起することができ、１つまたは複数の他のモードを排除することができる。純度は、例えばそのモードにおいてエネルギ印加区域に加えられる出力の一部によって定めることができる。
【０２０９】
図１５は、エネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための別の例示的プロセス１０００を示す。ステップ１００２で、上記に記載したステップ９０２Ｙと同様に、縮退でもそうでなくてもよいエネルギ印加区域内に対象物を配置することができる。一部の実施形態では、この方法は、エネルギ印加区域内に既に配置されている対象物に対して実施することができ、配置することはこの方法のステップではない。
【０２１０】
ステップ１００４で、プロセッサ３０は、エネルギ印加区域に電磁エネルギを加えることができる周波数または１組の周波数を決定することができる。一部の実施形態では、プロセッサ３０は、エネルギ印加区域に電磁エネルギを加えることができるＭＳＥまたは１組のＭＳＥを決定することができる。一部の実施形態では、プロセッサ３０は、区域の形状寸法に基づいて、およびオプションで、またはあるいは、区域からの様々な周波数におけるエネルギ反射およびエネルギ伝達の実験値にも基づいて、エネルギ印加区域に関連する最低共振周波数を最初に決定することができる。次いで、プロセッサ３０は、その最低共振周波数に基づいて１つまたは複数の周波数、例えば最低共振周波数以上の１つまたは複数の周波数を決定することができる。他の実施形態では、プロセッサ３０は、例えば共振周波数をモード指数および空洞寸法に関連させる方程式に基づいて、エネルギ印加区域の共振周波数として周波数を決定することができる。加えて、またはあるいは、共振周波数は、区域から受け取る出力を解析することによって決定することができる。プロセッサ３０は、インターフェイスを介して受け取る入力、例えばユーザ入力、インターネットからの入力、または他の情報源からの入力に基づいて周波数を決定してもよい。一部の実施形態では、１つまたは複数の周波数もしくはＭＳＥはあらかじめ決めることができ、ステップ１００４は省略することができる。
【０２１１】
ステップ１００６で、プロセッサ３０は、選択した各周波数における１つまたは複数のアンテナ配置／選択方式を決定することができる。例えば、プロセッサ３０は、選択した周波数のそれぞれに対応する所望の基本モードを決定し、その所望の基本モードを励起するための、および／または１つもしくは複数の不所望のモードを排除するための適切なアンテナ位置を決定することができる。一部の実施形態では、アンテナ配置／選択方式はあらかじめ決めることができ、ステップ１００６は省略することができる。
【０２１２】
ステップ１００８で、プロセッサ３０は、エネルギ印加区域内の所望のエネルギ印加プロファイルまたはエネルギ送出プロファイルに対応する、ターゲットエネルギ送出パターンまたはターゲットフィールドパターンを決定することができる。ターゲットエネルギ送出プロファイルは、対象物に送出可能なエネルギの分布を含むことができる。一部の実施形態では、ターゲットエネルギ送出プロファイルは、対象物および／またはエネルギ印加区域の異なる領域に関連するエネルギ吸収特性もしくは他の特性に基づいて決定することができる。一部の実施形態では、ターゲットエネルギ送出プロファイルは、対象物および／またはエネルギ印加区域の異なる領域において異なるエネルギ量を含むことができる。例えば、エネルギ印加区域内に配置された皿が片側に野菜を、反対側に肉を含む場合、より大量のエネルギを野菜よりも肉に送出し、または印加するようにターゲットエネルギ送出プロファイルを決定することができる。
【０２１３】
所望のエネルギ送出プロファイルは、所望のエネルギ量を空洞内の特定の位置に順次加えることができる１つまたは複数のターゲットフィールドパターンもしくは所望のフィールドパターンを発生させるための、１つまたは複数のＭＳＥを操作することによって達成することができる。つまり、それぞれの連続したフィールドパターンの印加は、エネルギ印加区域内の特定の位置に一定量のエネルギを加えることができる。一連のフィールドパターンの印加後、エネルギ印加区域内の対象物または領域に加えられるエネルギの全体的な正味の時間積分量が、所望のエネルギ送出プロファイルに一致し得る。
【０２１４】
一部の実施形態では、エネルギ印加区域内の領域、およびそれらの領域に加える特定のエネルギ量を、利用者が、例えば対象物の既知の特性に応じて指定することができる。あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、対象物の位置および／または対象物内のエネルギ吸収特性を感知するように構成することができる。次いで、プロセッサ３０は、エネルギを加える領域、および各領域に加えるべきターゲットエネルギ量を決定することができる。例えば図１に戻り、プロセッサ３０は、放射素子１８および検出器４０を使って取得したフィードバック信号を使用して、対象物５０の特性を求めることができる。次いで、プロセッサ３０は、対象物５０に対応する体積に（または対象物５０の様々な部分にさえ）一定量のエネルギを与え、対象物５０を取り囲む体積に別の量のエネルギを与えるためのエネルギ送出プロファイルをコンパイルすることができる。その後、プロセッサ３０は、所望のエネルギ送出プロファイルを可能にするために適用する、フィールドパターンの組合せを決定することになる。
【０２１５】
一部の実施形態では、図８Ａ−図８Ｃに示すような離散化方式を使用し、空洞２０の離散化に応じてターゲットエネルギ送出プロファイルを離散化することができる。
【０２１６】
ステップ１０１０で、プロセッサ３０は、ターゲットエネルギ送出プロファイルまたはターゲットフィールドパターンを達成するために、区域内で励起するモードの重みを決定することができる。一部の実施形態では、プロセッサ３０は、ターゲットエネルギ送出プロファイルまたはターゲットフィールドパターンを達成するために、区域内で適用するＭＳＥの重みを決定することができる。ステップ１００４で決定する周波数またはＭＳＥ、およびステップ１００６で決定するアンテナ配置／選択の各組合せをエネルギ送出方式と呼ぶことができる。各エネルギ送出方式は、対象物にエネルギを送出するよう供給源を調整するために実行されるとき、エネルギ印加区域内でモードまたはモードの組合せを励起することができる。プロセッサ３０は、試験、シミュレーション、または解析計算によってこれらのモードのフィールド分布を予測することができる。例えば、様々なモードを離散化された方法で記録するＩ行列を構築することができる。
【０２１７】
ステップ１０１２で、プロセッサ３０は、決定したエネルギ送出方式（例えば周波数および／または他のＭＳＥ、ならびにオプションでアンテナ配置および／または選択方式の組合せ）および重みに従って対象物にエネルギを加えるために供給源を調整することができる。例えば、供給源は、図６Ａから図６Ｅに関して説明したように調整することができる。
【０２１８】
モードを励起しまたは排除するためにアンテナの位置を利用することは、空間的に制御されたエネルギ送出技法の雑音排除性および分解能を著しく高めることができる。所望のまたは不所望のモードに対して特定の位置に配置される１つまたは複数のアンテナを使用することにより、エネルギの送出を制御するためのさらなる自由度を得ることができる場合がある。
【０２１９】
一部の実施形態は、エネルギ印加区域内でターゲット電磁場強度分布を励起するための装置を含むことができる。ターゲット電磁場強度分布は、多数のモードまたは他の一次独立なフィールドパターンの一次結合とすることができるので、ほぼ「任意」であり得る。例えば、この装置は、エネルギ印加区域内で５つのモードを励起するように構成することができる。各モードが０から１の間の重みを有し得ることを考えると、様々な一次結合は、何千もの異なるフィールド強度分布をもたらし得る。例えば、５つのモードのそれぞれに関連付けることができる使用可能な重みの数が５の場合、異なる一次結合の数は約３０００個である。使用できるモード数の例には、１より大きい任意の数が含まれる。ただし、より多くのモード数は、より多様性のあるターゲットフィールド強度分布によりうまく適合することを可能にするので、より多くのモード数が有利であり得る。その一方で、多数のモードを、それぞれ比較的純粋な形で励起することはより困難であり得る。したがって一部の実施形態では、使用可能なモード数は３から１０の間、例えば３、４、５、６または７とすることができる。
【０２２０】
一部の実施形態では、ターゲットフィールド強度分布が不均一な場合があり、例えばターゲットフィールド強度分布は、第１の領域に第１のフィールド強度を含み、第２の領域に第２のフィールド強度を含む場合がある。２つの領域内のフィールド強度の差は、閾値より大きくてもよい。例えばその差は、１０％超、２０％超、５０％超、またはさしあたっての印加に有意味であり得る他の任意の差とすることができる。
【０２２１】
一部の実施形態では、この装置はプロセッサ（例えばプロセッサ３０または３０Ｃ）を含むことができ、そのプロセッサは、所与のターゲットフィールド強度分布を励起する際に発生する、プロセッサが使用可能な複数の電磁場パターンから１つまたは複数のフィールドパターンを動作中に選択することができる。通常、各ＭＳＥがフィールドパターンに関連するように、使用可能なフィールドパターンは、使用可能なＭＳＥに依存することができる。フィールドパターンまたは対応するＭＳＥは、ターゲット電磁場強度分布に基づいてプロセッサが選択することができる。例えば、プロセッサは、重み付けされたフィールドパターンの和が、少なくとも指定した何らかの許容差の範囲内でターゲットフィールド強度分布に等しくなるように、様々なフィールドパターンに重みを割り当てることができる。選択されるフィールドパターンは、ある最低閾値よりも大きい重みを有するものだけとすることができる。一部の実施形態では、モードを、例えばそれらのモードの対称特性とターゲット分布の対称特性との間の比較に基づいてまず選択し、選択したモード、例えば十分な対称性を有するモードだけを選択し、重み付けすることができる。
【０２２２】
一部の実施形態では、プロセッサは、選択したフィールドパターンの励起を、オプションでそれらの重みに応じて引き起こすことができる。フィールドパターンをその重みに応じて励起することには、フィールドパターンのそれぞれを、重みに比例した期間、重みに比例した出力レベルで、出力レベルと持続時間との積（出力掛ける時間）が重みに比例する出力レベルでおよび持続時間にわたり、または他の方法で励起することが含まれ得る。例えば持続時間と重みとの間の比例係数は、全てのモードについて同じであり得る。
【０２２３】
一部の実施形態では、プロセッサが、ターゲットフィールド強度分布を決定することができる。例えば、プロセッサは、ターゲットフィールド強度分布に関するインジケータをインターフェイス経由で受け取ることができる。インジケータは、例えばエネルギ印加区域内で加熱しようとする対象物の特性評価を含むことができ、プロセッサは、それらの特性評価に応じて構成されるルックアップテーブルを使用してターゲットフィールド強度を決定することができる。別の例では、プロセッサは、所望のフィールド強度分布を受け取り、それを例えば平滑化によりターゲットフィールド強度分布に変換することができる。一部の実施形態では、プロセッサは、対象物に関連する１つまたは複数の可読タグ（例えばＲＦＩＤやバーコード等）により、ターゲットフィールド強度分布またはその指示を得ることができる。
【０２２４】
一部の実施形態では、フィールドパターンを励起するためにプロセッサがいくつかの放射素子を使用できてもよく、プロセッサは、選択されたフィールドパターンのそれぞれを励起するために、それらのうちの１つまたは複数を選択することができる。一部の実施形態では、使用可能な放射素子の数は、使用可能なモードの数と少なくとも同数である。例えば、３つのモードを励起するために、３つ以上の放射素子を使用可能とすることができる。モードごとに少なくとも１つの放射素子を有することは、排除されない場合放射素子によりエネルギ印加区域内で励起され得る、不所望のモードを排除する際に有用であり得る。
【０２２５】
モード（または他の一次独立なフィールドパターン）の選択は、例えば使用可能な放射素子の位置に基づくことができる。オプションで、その選択は、上述の位置に、および例えば上記で論じたように放射素子の位置において励起されるフィールドパターンのフィールド値に基づくことができる。一部の実施形態では、ターゲットフィールド強度分布を得るために励起されるフィールドパターンは、あらかじめ決まっている。例えばプロセッサは、使用可能なモードの１つにそれぞれが対応するＭＳＥの事前設定を有することができ、励起されるあらゆるフィールドパターンは、それらのモードの一次結合とすることができる。様々なモードに重みを割り当てると、プロセッサは、割り当てられた重みを有する事前設定されたＭＳＥを電磁源に掃引させ、それによりエネルギ印加区域内でターゲットフィールド強度分布を励起することができる。
【０２２６】
図１６は、一部の実施形態による、エネルギ印加区域内でターゲット電磁場強度分布を励起する方法１６００の流れ図である。図示のように、方法１６００は、ステップ１６０２に示すように１つまたは複数のフィールドパターンを選択するステップを含むことができる。この選択は、ターゲット電磁場強度分布に基づくことができる。この選択は、複数の電磁場パターンからであり得る。電磁場パターンは、あらかじめ定めておくことができる。加えて、またはあるいは、電磁場パターンは、少なくとも３つのモードまたは他の一次独立なフィールドパターンを含むことができる。オプションで、電磁場パターンは、３つのモードの何らかの一次結合も含む。一部の実施形態では、ステップ１６０２はプロセッサによって実行される。
【０２２７】
方法１６００は、選択したフィールドパターンに重み付けするステップ（１６０４）も含むことができる。例えば第１の所定量のエネルギをエネルギ印加区域内の第１の領域に加え、第２の所定量のエネルギをエネルギ印加区域内の第２の領域に加えるために、この重み付けは、重み付けされたフィールドパターンのフィールド強度分布の和がターゲットフィールド強度分布に等しくなるものとすることができる。一部の実施形態では、第１の所定量のエネルギは、第２の所定量のエネルギと異なってもよい。
【０２２８】
方法１６００は、選択した１つまたは複数のフィールドパターンを励起するステップ（１６０６）も含むことができる。この励起は、フィールドパターンの重みに準拠することができる。このプロセスは、励起するステップ１６０６の一部として、選択したフィールド強度分布のそれぞれを励起するための、１つまたは複数の放射素子を選択するステップをオプションで含むことができる。この選択は、選択される（または選択されない）放射素子の位置に基づくことができ、一部の実施形態では、この位置と、前述の位置におけるフィールドパターンの場の値との間の関係にも基づくことができる。
【０２２９】
上記の例示的実施形態の説明では、本開示を簡素化するために様々な特徴を単一の実施形態にまとめた。この開示方法は、特許請求の範囲が、各請求項の中で明確に列挙するよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈すべきでない。むしろ、添付の特許請求の範囲が反映するように、本発明の諸態様は上記に開示した単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴にある。このため、各請求項が別個の実施形態として独立した状態で、添付の特許請求の範囲をこの例示的実施形態の説明に組み込む。さらに、本明細書を検討し、本開示を実践することにより、特許請求の範囲から逸脱することなく、開示したシステムおよび方法に様々な修正および変更を加えられることが当業者に明らかになる。したがって、本明細書および各例は専ら例示的とみなされることを意図し、本開示の真の範囲は添付の特許請求の範囲およびその等価物によって示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0005920993.tif 000016
【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0005920993.tif 000019
【図４Ｃ】
0005920993.tif 000020
【図４Ｄ】
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【図５】
0005920993.tif 000022
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
0005920993.tif 000030
【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
0005920993.tif 000033
【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
0005920993.tif 000039
【図１２Ｂ】
0005920993.tif 000040
【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
0005920993.tif 000043
【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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