(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド構造体と、
ガイド構造体中に形成された複数の個別の空洞部と、
複数の表面形状要素と、を含み、それぞれの表面形状要素は、略直線状の往復運動のために、それぞれの個別の空洞部内に受け入れられ、
それぞれの表面形状要素は、少なくとも１つの導電経路を有し、
それぞれの空洞部は、該空洞部を横切るように延びる磁界を有しており、
それぞれの空洞部に関連する電気接点をさらに含み、
それぞれの空洞部について、
電気接点は、少なくとも１つの第１側電気接点及び少なくとも１つの第２側電気接点を含み、
少なくとも１つの第１側電気接点は、少なくとも１つの第２側電気接点から、空洞部内のそれぞれの表面形状要素上の導電経路を除いて電気的に絶縁され、
空洞部内のそれぞれの表面形状要素上の少なくとも１つの導電経路は、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動の範囲にわたって、少なくとも１つの第１側電気接点と少なくとも１つの第２側電気接点との間の導通を維持し、
少なくとも１つの第１側電気接点、空洞部内のそれぞれの表面形状要素上の少なくとも１つの導電経路、及び少なくとも１つの第２側電気接点は、協働して空洞部を横切る電気回路の回路セグメントを構成し、
該電気回路は、回路セグメントを指定して、１つまたは複数の選択された回路セグメントに選択的に電流を通電するか、または１つまたは複数の選択された回路セグメントから選択的に電流を除去するために適したコントローラを含み、
選択された１つの回路セグメントに電流を通電すると、通電された電流がそれぞれの空洞部を横切るように延びる磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する、ことを特徴とする多態性表面システム。
【請求項２】
それぞれの空洞部を横切る磁界は、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動に略直交し、
回路セグメントを通じて流れる電流は、空洞部を横切る磁界に略直交し、かつそれぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動にも略直交する、ことを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項３】
コントローラは、選択された１つの回路セグメントに通電される電流を選択的に制御するために適していることを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項４】
全ての空洞部を横切るように１つの磁界が延びることを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項５】
ガイド構造体は、単一の磁界を発生する着磁された強磁性材料を含むことを特徴とする請求項４に記載の多態性表面システム。
【請求項６】
それぞれの空洞部がそれぞれ固有の磁界を備えるように、複数の個別の磁石が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項７】
個々の磁石は、表面形状要素の内部に存在することを特徴とする請求項６に記載の多態性表面システム。
【請求項８】
個々の磁石は、電磁石であることを特徴とする請求項６に記載の多態性表面システム。
【請求項９】
空洞部及び空洞部内に受け入れられた表面形状要素は、規則的な格子状に配列されることを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１０】
それぞれの表面形状要素は、それぞれの長さ、幅、及び厚みを有し、
長さは、それぞれの表面形状要素の略直線状の往復運動に平行な寸法であり、
それぞれの表面形状要素の長さは、その幅よりも実質的に大きく、それぞれの表面形状要素の幅は、その厚みよりも実質的に大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１１】
それぞれの表面形状要素は、略平面状の上面を有するヘッド部を有し、表面形状要素のヘッド部は、協働して多態性表面を構成することを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１２】
表面形状要素上に弾性表面層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１３】
表面形状要素は、磁性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１４】
表面形状要素は、互いに略平行に動くように空洞部内に配列されることを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１５】
空洞部は、流体源とバルブ制御された流体連通状態にあり、
空洞部内に流体が導入され、流体が空洞部内に密封されて、電流が停止された後に空洞部内の表面形状要素が支持されることと、
空洞部から流体が取り出されて表面形状要素が解放されることが、選択的に実行される、ことを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１６】
コントローラは、さらに、それぞれの表面形状要素のそのそれぞれの空洞部に対する直線上の位置を検出するために適していることを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１７】
コントローラは、さらに、略直線状の運動の予想される速度と略直線状の運動の実際の速度とを比較することによって、個々の表面形状要素の略直線状の運動の抵抗を検出するために適していることを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１８】
コントローラは、さらに、表面形状要素の外力の下での運動によってそれぞれの回路セグメントに誘導される電流を検出するために適していることを特徴とする請求項１に記載の多態性表面システム。
【請求項１９】
表面起伏形状を動的に形成するための方法であって、
複数の移動可能な表面形状要素を横切るように少なくとも１つの磁界を印加するステップと、
選択された１つの表面形状要素の近傍の少なくとも１つの磁界を横切るように選択的に電流を通電させるステップと、を含み、
選択されたそれぞれの表面形状要素について、電流が磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素の案内された実質的に直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する、ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
電流は、少なくとも１つの磁界に略直交し、それぞれの選択された表面形状要素の案内された略直線状の運動は、該運動を横切る少なくとも１つの磁界と電流の両方に略直交する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
電流を除去した後に、表面形状要素を定位置に支持するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
それぞれの選択された表面形状要素の近傍の少なくとも１つの磁界を横切って通電する電流を制御して、選択された表面形状要素の案内された略直線状の運動の移動量を制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの磁界は、単一の磁界であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
選択された個別の表面形状要素の近傍の少なくとも１つの磁界を横切るように選択的に電流を通電させるステップは、選択された個別の表面形状要素を横切るように選択的に電流を通電させるステップを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つの磁界は、複数の個別の磁界であり、それぞれの個別の磁界は、それぞれの表面形状要素によって発生することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
選択された個別の表面形状要素の近傍の少なくとも１つの磁界を横切るように選択的に電流を通電させるステップは、選択された個別の表面形状要素を通過させて電流を伝達するステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
ガイド構造体と、
ガイド構造体中に形成された複数の個別の空洞部と、
複数の表面形状要素と、を含み、それぞれの表面形状要素は、それぞれの個別の空洞部内に受け入れられ、
ガイド構造体と、
ガイド構造体中に形成された複数の個別の空洞部と、
複数の表面形状要素と、を含み、それぞれの表面形状要素は、略直線状の往復運動のために、それぞれの個別の空洞部内に受け入れられ、
それぞれの表面形状要素は、それぞれの磁界を発生させ、
それぞれの空洞部を横切って延びる電気回路のそれぞれの回路セグメントをさらに含んでおり、
該電気回路は、回路セグメントを指定して、１つまたは複数の選択された回路セグメントに選択的に電流を通電するか、または１つまたは複数の選択された回路セグメントから選択的に電流を除去するために適したコントローラを含み、
選択された１つの回路セグメントに電流を通電すると、通電された電流が磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する、ことを特徴とする多態性表面システム。
【請求項２８】
それぞれの表面形状要素によって発生する磁界は、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動に略直交し、
回路セグメントを流れる電流は、磁界に略直交し、かつそれぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動にも略直交する、ことを特徴とする請求項２７に記載の多態性表面システム。
【請求項２９】
表面起伏形状を動的に形成するための方法であって、
少なくとも１つの電流を、複数の移動可能な表面形状要素を横切るように通電させるステップと、
少なくとも１つの磁界を選択された表面形状要素を横切るように選択的に印加するステップと、を含み、
それぞれの選択された表面形状要素について、電流が磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素の案内された略直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する、ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
電流は、少なくとも１つの磁界に略直交し、それぞれの選択された表面形状要素の案内された略直線状の運動は、該運動を横切る少なくとも１つの磁界と電流の両方に略直交する、ことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年３月１日に出願された米国特許仮出願第６１／９４６７４０号、２０１４年８月２５日に出願された米国特許仮出願第６２／０４１６３２号、及び２０１５年２月２６日に出願された米国特許出願第１４／６３３１１０号の優先権を主張するものであり、これらの教示は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は、多態性表面システム、すなわち、様々な形状を取り得る可変表面を有するシステム、及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータによる画像処理技術は、過去数十年にわたって劇的に進歩した。現在、コンピュータは、例えばレーザー走査、医療用画像装置、及び他の多くの情報源から精細な三次元画像情報を取得するとともに、三次元画像情報を生成することができる。しかしながら、従来、このような三次元データを提示するコンピュータの能力は制限されていた。多くの場合、このようなデータは、スクリーン上に二次元形式で表示され、この際、データの豊かさの多くが失われる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時、コンピュータは、三次元プリンタ技術によって視覚だけでなく触覚の対象とし得るリアルな三次元モデルを生成することが可能となった。三次元プリンタは、相当の利点を備えるものの、材料の消費が必須であり、かつ印刷された物体が結局は不要であった場合、廃棄物が生じるものである。コンピュータが、三次元データの表現を可能にするために三次元プリンタのみに依存することは、二次元データに関して、コンピュータがプリンタを有しているがモニターを有していないようなものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示には、電子的に制御可能な多態性表面システム、すなわち、三次元情報を表現するための様々な一時的及び／または持続的な起伏（トポグラフィカル）形状を動的にとり得る可変な物理的表面を備えたシステムが記載されている。
【０００６】
一態様において、多態性表面システムは、ガイド構造体と、複数の表面形状要素とを含む。ガイド構造体は、ガイド構造体中に形成された複数の個別の空洞部を有する。それぞれの表面形状要素は、略直線状の往復運動のために、それぞれの個別の空洞部内に受け入れられる。それぞれの表面形状要素は、少なくとも１つの導電経路を有している。それぞれの空洞部は、その空洞部を横切るように延びる磁界を有している。それぞれの空洞部に関連して、電気接点は、少なくとも１つの第１側電気接点及び少なくとも１つの第２側電気接点を含む。少なくとも１つの第１側電気接点は、少なくとも１つの第２側電気接点から、空洞部内のそれぞれの表面形状要素上の導電経路を除いて電気的に絶縁される。空洞部内のそれぞれの表面形状要素上の少なくとも１つの導電経路は、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動の範囲にわたって、少なくとも１つの第１側電気接点と少なくとも１つの第２側電気接点との間の導通を維持する。それぞれの空洞について、少なくとも１つの第１側電気接点、空洞部内のそれぞれの表面形状要素上の少なくとも１つの導電経路、及び少なくとも１つの第２側電気接点は、協働して空洞部を横切る電気回路の回路セグメントを構成する。電気回路は、回路セグメントを指定して、１つまたは複数の選択された回路セグメントに選択的に電流を通電するか、または１つまたは複数の選択された回路セグメントから選択的に電流を除去するために適したコントローラを含む。選択された１つの回路セグメントに電流を通電すると、通電された電流がそれぞれの空洞部を横切るように延びる磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する。
【０００７】
好適な実施形態において、それぞれの空洞部を横切る磁界は、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動に略直交し、回路セグメントを通じて流れる電流は、空洞部を横切る磁界に略直交し、かつそれぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動にも略直交する。
【０００８】
コントローラは、選択された１つの回路セグメントに通電される電流を選択的に制御するために適している。コントローラは、さらに、それぞれの表面形状要素のそのそれぞれの空洞部に対する直線上の位置を検出するために適しているものであってもよい。コントローラは、さらに、略直線状の運動の予想される速度と略直線状の運動の実際の速度とを比較することによって、個々の表面形状要素の略直線状の運動の抵抗を検出するために適しているものであってもよい。コントローラは、さらに、表面形状要素の外力の下での運動によってそれぞれの回路セグメントに誘導される電流を検出するために適しているものであってもよい。
【０００９】
一実施形態において、全ての空洞部を横切るように１つの磁界が延びるものである。このような実施形態において、ガイド構造体は、単一の磁界を発生する着磁された強磁性材料を含むものであってもよい。別の実施形態において、それぞれの空洞部がそれぞれ固有の磁界を備えるように、複数の個別の磁石が配置されている。このような実施形態において、個々の磁石は、表面形状要素の内部に存在するものであってもよい。別の実施形態において、個々の磁石は、電磁石であってもよい。
【００１０】
幾つかの実施形態において、空洞部及び空洞部内に受け入れられた表面形状要素は、規則的な格子状に配列される。
【００１１】
好ましくは、それぞれの表面形状要素は、それぞれの長さ、幅、及び厚みを有し、長さは、それぞれの表面形状要素の略直線状の往復運動に平行な寸法であり、それぞれの表面形状要素の長さは、その幅よりも実質的に大きく、それぞれの表面形状要素の幅は、その厚みよりも実質的に大きいものである。
【００１２】
幾つかの実施形態において、それぞれの表面形状要素は、略平面状の上面を有するヘッド部を有し、表面形状要素のヘッド部は、協働して多態性表面を構成する。
【００１３】
表面形状要素は、磁性材料を含むものであってもよい。
【００１４】
表面形状要素は、互いに略平行に動くように空洞部内に配列されるものであってもよい。
【００１５】
多態性表面システムは、表面形状要素上に弾性表面層をさらに含むものであってもよい。
【００１６】
幾つかの実施形態において、空洞部は、流体源とバルブ制御された流体連通状態にあり、空洞部内に流体が導入され、流体が空洞部内に密封されて、電流が停止された後に空洞部内の表面形状要素が支持されることと、空洞部から流体が取り出されて表面形状要素が解放されることが、選択的に実行されるものである。
【００１７】
さらなる態様において、多態性表面システムは、ガイド構造体と、ガイド構造体中に形成された複数の個別の空洞部と、複数の表面形状要素とを含む。それぞれの表面形状要素は、略直線状の往復運動のために、それぞれの個別の空洞部内に受け入れられ、それぞれの表面形状要素は、それぞれの磁界を発生させる。電気回路のそれぞれの回路セグメントは、それぞれの空洞部を横切って延び、電気回路は、回路セグメントを指定して、１つまたは複数の選択された回路セグメントに選択的に電流を通電するか、または１つまたは複数の選択された回路セグメントから選択的に電流を除去するために適したコントローラを含んでいる。選択された１つの回路セグメントに電流を通電すると、通電された電流が磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する。
【００１８】
好ましくは、それぞれの表面形状要素によって発生する磁界は、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動に略直交し、回路セグメントを流れる電流は、磁界に略直交し、かつそれぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部内での略直線状の往復運動にも略直交するものである。
【００１９】
表面形状要素の内部に個別の磁石が存在するものであってもよい。
【００２０】
別の態様において、表面起伏形状を動的に形成するための方法は、複数の移動可能な表面形状要素を横切るように少なくとも１つの磁界を印加するステップと、選択された１つの表面形状要素の近傍の少なくとも１つの磁界を横切るように選択的に電流を通電させるステップと、を含み、選択されたそれぞれの表面形状要素について、電流が磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素の案内された実質的に直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する。好ましくは、電流は、少なくとも１つの磁界に略直交し、それぞれの選択された表面形状要素の案内された略直線状の運動は、該運動を横切る少なくとも１つの磁界と電流の両方に略直交するものである。好ましくは、表面形状要素は個別に移動可能であり、かつ電流を通電して移動を発生させるために、個別に選択可能である。
【００２１】
この方法は、さらに、電流を除去した後に、表面形状要素を定位置に支持するステップをさらに含むものであってもよい。
【００２２】
この方法は、それぞれの選択された表面形状要素の近傍の少なくとも１つの磁界を横切って通電する電流を制御して、選択された表面形状要素の案内された略直線状の移動量を制御するステップをさらに含むものであってもよい。
【００２３】
磁界は、単一の磁界であってもよい。そして、選択された個別の表面形状要素の近傍の少なくとも１つの磁界を横切るように選択的に電流を通電させるステップは、選択された個別の表面形状要素を横切るように選択的に電流を通電させるステップを含むものであってもよい。
【００２４】
磁界は、複数の個別の磁界であってもよく、それぞれの個別の磁界は、それぞれの表面形状要素によって発生するものであってもよい。そして、選択された個別の表面形状要素の近傍の少なくとも１つの磁界を横切るように選択的に電流を通電させるステップは、選択された個別の表面形状要素を通過させて電流を伝達するステップを含むものであってもよい。
【００２５】
これらの特徴及び他の特徴は、添付図面を参照する以下の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】図１Ａは、第１の例示的な多態性表面システムを、その多態性表面が略平面状に構成された状態で頂面側から示す等角図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの多態性表面システムを底面側から示す等角図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａの多態性表面システムを頂面側から示す平面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａの多態性表面システムの第１の側面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、図１Ａの多態性表面システムを底面側から示す平面図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、図１Ａの多態性表面システムの第２の側面図である。
【図１Ｇ】図１Ｇは、図１Ａの多態性表面システムを、その多態性表面が非平面状に構成された状態で頂面側から示す等角図である。
【図１Ｈ】図１Ｈは、図１Ａの多態性表面システムを、その多態性表面が非平面状に構成された状態で底面側から示す等角図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１Ａの多態性表面システムの例示的な表面形状要素の側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの表面形状要素を、図２Ａの２Ｂ−２Ｂ線に沿って示した断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａの表面形状要素を、図２Ａの２Ｃ−２Ｃ線に沿って示した断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ｃの部分詳細図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図２Ａの表面形状要素を頂面側から示す等角図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、図２Ａの表面形状要素を底面側から示す等角図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１Ａの多態性表面システムのガイド構造体の一部中の空洞部に受け入れられた、１つの表面形状要素を示す側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの表面形状要素及びガイド構造体の一部を、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線に沿って示した断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂの部分詳細図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ａの表面形状要素及びガイド構造体の一部を、模式的に示したコントローラとの相互接続とともに頂面側から示す等角図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１Ａの多態性表面システムのガイド構造体を頂面側から示す等角図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの部分詳細図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１Ａの多態性表面システムを、例示的な油圧支持システムと組合せて頂面側から示す等角図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの多態性表面システム及び油圧支持システムを底面側から示す等角図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ａの多態性表面システム及び油圧支持システムを頂面側から示す平面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ａの多態性表面システム及び油圧支持システムの第１の側面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ａの多態性表面システム及び油圧支持システムを底面側から示す平面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ａの多態性表面システム及び油圧支持システムの第２の側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図５Ａの多態性表面システム及び油圧支持システムを、図５Ｄの６Ａ−６Ａ線に沿って示した断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの第１の部分詳細図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａの第２の部分詳細図である。
【図７】図７は、例示的なソレノイドセンサのそれぞれの表面形状要素に対する位置を示す図である。
【図８】図８は、例示的な受動マトリクスセンサのそれぞれの表面形状要素に対する位置を示す図である。
【図９】図５Ａの多態性表面システムと油圧支持システムの組合せを含む例示的なコンピュータシステムを示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図１Ａの多態性表面システムの一部を、図５Ａの油圧支持システムの一部と組み合せ、さらに、例示的な補助支持システムの一部と組み合わせて示す側面図であり、単一の表面形状要素を補助支持システムのロック解除状態で示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、表面形状要素、ガイド構造体の一部、油圧支持システムの一部、及び図１０Ａの補助支持システムの一部を、図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線に沿って示す断面図であり、補助支持システムをロック解除状態で示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ｂの部分詳細図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、表面形状要素、ガイド構造体の一部、油圧支持システムの一部、及び図１０Ａの補助支持システムの一部を示す側面図であり、補助支持システムをロック状態で示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、表面形状要素、ガイド構造体の一部、油圧支持システムの一部、及び図１０Ａの補助支持システムの一部を、図１１Ａの１１Ｂ−１１Ｂ線に沿って示す断面図であり、補助支持システムをロック状態で示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図１１Ｂの部分詳細図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第２の例示的な多態性表面システムの一部を、例示的な射出システムが組み込まれた第２の例示的な油圧支持システムの一部と組み合わせて示す側面図であり、ガイド構造体の一部及び射出システムと一体化された１つの表面形状要素を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１２Ａの表面形状要素、ガイド構造体の一部、及び油圧支持システムの一部の、１２Ｂ−１２Ｂ線に沿った断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、図１２Ａの表面形状要素の一部、ガイド構造体の一部、及び油圧支持システムの一部を示す等角図である。
【図１３】図１３は、表面形状要素上に広がる弾性表面層を備えた例示的な図１Ａの多態性表面システムを示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第３の例示的な多態性表面システムの一部を示す第１の側面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの多態性表面システムの一部を示す第２の側面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、図１４Ａの多態性表面システムの一部を頂面側から示す等角図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、図１４Ａの多態性表面システムの一部を底面側から示す等角図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、図１４Ａの多態性表面システムの一部を頂面側から示す平面図である。
【図１４Ｆ】図１４Ｆは、図１４Ａの多態性表面システムの一部を底面側から示す平面図である。
【図１４Ｇ】図１４Ｇは、図１４Ａの例示的な多態性表面システムの表面形状要素を示す第１の側面図である。
【図１４Ｈ】図１４Ｈは、図１４Ｇの表面形状要素を示す第２の側面図である。
【図１４Ｉ】図１４Ｉは、図１４Ｇの表面形状要素を頂面側から示す等角図である。
【図１４Ｊ】図１４Ｊは、図１４Ａの例示的な多態性表面システムの面冠部を底面側から示す平面図である。
【図１４Ｋ】図１４Ｋは、図１４Ｊの面冠部を頂面側から示す平面図である。
【図１４Ｌ】図１４Ｌは、図１４Ｊの面冠部を示す側面図である。
【図１４Ｍ】図１４Ｍは、図１４Ａの例示的な多態性表面システムの第１の側面図である。
【図１４Ｎ】図１４Ｎは、図１４Ａの例示的な多態性表面システムの一部の第２の側面図である。
【図１４Ｏ】図１４Ｏは、図１４Ａの例示的な多態性表面システムの一部を頂面側から示す等角図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第４の例示的な多態性表面システムを頂面側から示す等角図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａの多態性表面システムを底面側から示す等角図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１５Ａの多態性表面システムを頂面側から示す平面図である。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは、図１５Ａの多態性表面システムを示す第１の側面図である。
【図１５Ｅ】図１５Ｅは、図１５Ａの多態性表面システムを底面側から示す平面図である。
【図１５Ｆ】図１５Ｆは、図１５Ａの多態性表面システムを示す第２の側面図である。
【図１５Ｇ】図１５Ｇは、図１５Ａの多態性表面システムのガイド構造体の一部中の空洞部内に受け入れられた単一の表面形状要素を示す側面図である。
【図１５Ｈ】図１５Ｈは、図１５Ｇの表面形状要素及びガイド構造体の一部を、１５Ｈ−１５Ｈ線に沿って示した断面図である。
【図１５Ｉ】図１５Ｉは、図１５Ｈの部分詳細図である。
【図１５Ｊ】図１５Ｊは、図１５Ｇの表面形状要素及びガイド構造体の一部を頂面側から示す等角図であり、コントローラとの相互接続を模式的に示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１Ａの多態性表面システムを含むアセンブリを、図５Ａの油圧支持システムと組み合わせ、アセンブリがリニアアクチュエータによって支持された状態で示す第１の側面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１６Ａのリニアアクチュエータによって支持された図１６Ａのアセンブリを示す第２の側面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、図１６Ａのリニアアクチュエータによって支持された図１６Ａのアセンブリを頂面側から示す等角図である。
【図１７】図１７は、第５の例示的な多態性表面システムの一部及び関連する油圧支持システムを示す切り欠き側面図である。
【図１８】図１８は、表面起伏形状を動的に形成するための方法を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、第６の例示的な多態性表面システムの一部を頂面側から示す等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１Ａから図１Ｆには、例示的な多態性表面システムが示されており、この多態性表面システムには、全体として符号１００が付されている。多態性表面システムは、ガイド構造体１０４と複数の個別の表面形状要素１０８を含む。ガイド構造体１０４中には、複数の個別の空洞部１１２（図４Ａ及び図４Ｂ参照）が形成されている。図示されるように、好適な実施形態において、空洞部１１２は、ガイド構造体１０４を貫通して延びる。それぞれの表面形状要素１０８は、複数の個別の空洞部１１２のうちの１つにそれぞれ滑動自在に受け入れられ、駆動部の内部で直線状の往復滑り運動をする。例示的な実施形態において、表面形状要素の上面１１６は、略正方形であり、協働して多態性表面１２０を構成する。図１Ｇ及び図１Ｈに示すように、個々の表面形状要素１０８のそれぞれの空洞部１１２内での直線上の位置を調整することによって、多態性表面１２０に様々な形状を取らせることができる。
【００２８】
多態性表面システムは、図１Ａから図１Ｆに模式的に示すように、コントローラ１２２を含む。このコントローラは、個々の表面形状要素１０８のそれぞれの空洞部１１２内での直線上の位置を調整するために使用される機構を制御するために適したものである。コントローラ１２２は、例えば、適切にプログラムされたコンピュータもしくはマイクロコントローラ、または他の適切な装置であってもよい。個々の表面形状要素１０８のそれぞれの空洞部１１２内での直線上の位置を調整するために使用される機構の詳細については、後述する。
【００２９】
図示された実施形態において、それぞれの表面形状要素１０８は、略平面状の上面１１６を定めるヘッド部１２４を有しており、表面形状要素１０８のヘッド部１２４は、協働して多態性表面１２０を構成する。他の実施形態において、表面形状要素のヘッド部及びヘッド部によって定められる上面は、略平面状とは異なる他の適切な形状を有するものであってもよい。さらに、後述するように、他の実施形態において、表面形状要素は、ヘッド部が省かれて、代わりに、面冠部と移動自在に結合されており、面冠部が多態性表面１２０を構成するものであってもよい。
【００３０】
図２Ａから図２Ｆには、例示的な表面形状要素１０８がさらに詳細に示されている。それぞれの表面形状要素１０８は、表面形状要素上に少なくとも１つの導電経路１３２を有している。図示された実施形態において、それぞれの表面形状要素１０８の本体部１２８（すなわち、表面形状要素１０８の、空洞部１１２（図２Ａから図２Ｆへの図示は省略する）内で滑動する部分）は、長手方向に離隔された一連の導電経路１３２を有し、これらの一連の導電経路は、本体部１２８の長さＬに沿って延びている。例示的な実施形態において、導電経路１３２は、本体部１２８の長さＬを横切るように本体部１２８の周りに延びるループの形をなすものである。
【００３１】
また、図２Ｂ及び図２Ｄの断面図に示すように、この例示的な実施形態において、それぞれの表面形状要素１０８の本体部１２８は、好ましくは、磁性または着磁性のコア１３６からなる。磁性または着磁性のコア１３６は、絶縁保護層１４０によって囲まれており、絶縁保護層１４０の外面に導電経路１３２が配置される。それぞれの表面形状要素１０８の本体部１２８は、必ずしも磁性コアまたは着磁性のコアを含むものでなくともよい。他の実施形態において、表面形状要素の本体部のコアは、非着磁性材料から形成されるものであってもよい。コアに対して着磁性または磁性材料を使用するか、あるいは非着磁性材料を使用するかの選択は、表面形状要素の磁界源からの相対的な距離による。表面形状要素での磁界の勾配が比較的小さい場合、コアを磁性または着磁性材料から形成することが好ましい、表面形状要素での磁界の勾配が比較的大きい場合、コアを非着磁性材料から形成することが好ましい。コア１３６が非導電性の場合には、保護層１４０が絶縁性を有する必要はない。
【００３２】
図３Ａから図３Ｄには、１つの表面形状要素１０８とガイド構造体１０４の一部を参照して、ガイド構造体１０４と表面形状要素１０８との間の相互関係が示されている。ガイド構造体１０４の一部は、表面形状要素１０８を滑動自在に受け入れる１つの空洞部１１２を含んでいる。
【００３３】
それぞれの空洞部１１２は、それを横切るように延びる磁界を有している。この磁界は、図３Ａ及び図３Ｄにおいて矢印Ｍで模式的に示されており、矢印Ｍの方向は、磁界の方向を示している。図３Ａ及び図３Ｄに示すように、図示された実施形態において、それぞれの空洞部１１２を横切る磁界Ｍは、それぞれの表面形状要素１０８の空洞部１１２内での往復滑り直線運動に対して略直交する。それぞれの表面形状要素１０８の往復滑り直線運動の方向は、両方向矢印Ｓで示されている。矢印Ｓが両方向なのは、この運動が往復運動だからである。図示された実施形態では、全ての空洞部１１２を横切るように単一の磁界Ｍが延びている。これを達成するために、ガイド構造体１０４は、単一の磁界Ｍを発生させる着磁された強磁性材料を含む。図４Ａ及び図４Ｂには、ガイド構造体１０４が単独で示されている。例示的な実施形態において、ガイド構造体は、適切な強磁性材料から成型されるものであってもよい。空洞部は、成型工程の一部として形成されるものであっても、成型工程の後に、例えばドリル加工またはレーザー切断加工によって、形成されるものであってもよい。
【００３４】
別の実施形態において、それぞれの空洞部は、それぞれ固有の磁界を有するものであってもよく、それぞれの空洞部がそれぞれ固有の磁界を備えるように、複数の個別の磁石が配置されるものであってもよい。このような実施形態において、個々の磁石は、表面形状要素の内部に存在するものであってもよい。または、個々の磁石は電磁石であってもよく、この場合、コントローラは、さらに、個々の電磁石が発生する磁界を変化させるために適したものであってもよい。このような実施形態の一例については、図１９に関連させて後述する。
【００３５】
図３Ａから図３Ｄに示すように、それぞれの空洞部１１２内には、電気接点が配置されている。電気接点は、第１側電気接点１４４及び第２側電気接点１４８を含む。それぞれの空洞部１１２について、それぞれの第１側電気接点１４４は、それぞれの第２側電気接点１４８から、空洞部１１２内のそれぞれの表面形状要素１０８上の導電経路１３２を除いて電気的に絶縁されている。空洞部１１２内の表面形状要素１０８上の導電経路１３２は、第１側電気接点１４４と第２側電気接点１４８との間の導通を維持する。
【００３６】
ここで、この文脈で使用される「側」、「第１側」、及び「第２側」という用語は、物理的な意味ではなく、電気的な意味で使用されており、導電経路１３２を渡って流れる電流について、第１側電気接点１４４と第２側電気接点１４８の間をいずれの方向に流れるものであってもよく、電流は、１つの接点（回路の１つの“側”）から他の接点に流れることを意味するものである。したがって、例示された導電経路１３２はループの形をしているが、電流は、導電経路１３２を周回して元の電気接点に戻るのではなく、導電経路１３２を渡って他方の「側」の電気接点に流れるものである。さらに、例示された実施形態において、第１側電気接点１４４は、それぞれの空洞部１１２を介して第２側電気接点１４８の真正面に配置されているが、空洞部内のそれぞれの表面形状要素上の１つまたは複数の導電経路を除いてそれらが互いに電気的に絶縁されている限り、第１側電気接点と第２側電気接点が何らかの特定の物理的配置を取るという要件はない。このような電気的な意味における「側」という用語は、そのような物理的要件を何ら示唆するものではない。したがって、別の実施形態において、複数の第１側電気接点及び／または第２側電気接点があってもよく、電流は、１つまたは複数の第１側電気接点と１つまたは複数の第２側電気接点との間を、導電経路１３２を渡って流れるものであってもよい。
【００３７】
さらに、本体部１２８の長さＬに沿って一連の導電経路１３２が延びるため（図２Ａ参照）、導電経路１３２は、第１側電気接点と第２側電気接点１４８との間の導通を、それぞれの表面形状要素のそれぞれの空洞部１１２内での往復滑り直線運動の範囲にわたって維持するものである。
【００３８】
したがって、第１側電気接点１４４、空洞部１１２内のそれぞれ表面形状要素１０８上の導電経路１３２、及び第２側電気接点１４８は、協働して空洞部１１２を横切る電気回路の回路セグメント１５２を構成する。図３Ｄに示すように、図示された実施形態において、回路セグメント１５２を流れる電流（矢印Ｉで示される）は、空洞部１１２を横切る磁界Ｍに対して略直交し、また、それぞれの表面形状要素１０８のそれぞれの空洞部１１２内での往復滑り直線運動Ｓに対しても略直交する。図３Ａでは、電流Ｉは、紙面に直交し、図３Ｂでは、磁界Ｍは、紙面に直交する。電流Ｉが回路セグメント１５２を通じて流れるとき、電流Ｉは、空洞部１１２を横切る磁界Ｍと相互作用し、表面形状要素の空洞部１１２内での滑り直線運動Ｓを駆動するローレンツ力が発生する。電流Ｉの方向は、表面形状要素１０８の滑り直線運動Ｓの方向を定める。したがって、電流Ｉは、両方向矢印として示されている。
【００３９】
図３Ｃの詳細図に示すように、現時点で好ましい実施形態において、電気接点１４４、１４８（図３Ｃには、代表として第２側電気接点１４８のみが示されている）は、ベース導電層１５６及び低摩擦導電層１６０を含む。低摩擦導電層１６０は、導電経路１３２に係合し、表面形状要素１０８の滑り直線運動Ｓを容易にする。同様に、ガイド構造体１０４中の空洞部１１２の壁部は、適切な低摩擦材料で被覆されていてもよい。
【００４０】
図２Ｅに最良に示されるように、それぞれの表面形状要素１０８は、それぞれの長さＬ、幅Ｗ、及び厚みＴを有している。長さＬは、本体部１２８に沿った寸法であり、それぞれの表面形状要素１０８の往復滑り直線運動に対して平行である。図示から分かるように、それぞれの表面形状要素１０８の長さＬは、その幅Ｗよりも実質的に大きく、それぞれの表面形状要素の幅Ｗは、その厚みＴよりも実質的に大きい。そして、空洞部１１２（図２Ｅへの図示は省略）は、これに対応する形状を有する。表面形状要素１０８に印加される力は、第１側電気接点１４４と第２側電気接点１４８（図２Ｅへの図示は省略）との間の導電経路１３２の長さに比例する。一方、質量（及び重力の作用）は、表面形状要素１０８の体積に比例する。したがって、表面形状要素１０８の厚みＴを小さくすることにより、同量の力を発生させつつ、その力によって動かされるべき質量を小さくすることができる。
【００４１】
ここで、特に図１Ｃ、図１Ｄ、及び図２Ｂには、図示された実施形態において、表面形状要素１０８の本体部１２８は、空洞部１１２内に嵌まるために十分に小さく、一方、ヘッド部１２４の上面１１６は、空洞部１１２を覆うために十分に広いことが示されている。表面形状要素の本体部は、図２Ｂに示される断面形状に限定されるものではなく、略直線状の運動が案内されるように、対応する形状を有する空洞部内に受け入れられ得る任意の断面形状を有するものであってもよい。
【００４２】
製造工程の一例において、１つまたは複数の表面形状要素の本体部は、金属シートから形成されるものであってもよい。金属シートのそれぞれの側に対して、絶縁保護酸化物層が金属上に堆積され、次いで、絶縁保護酸化物層上に均一な導電材料層が堆積され、次いで、導電材料層上にフォトレジスト層が堆積される。次いで、本体部の長さとなる部分を横切る帯状部のパターンが硬化され、未硬化のフォトレジストの帯状部によって分離された一連の硬化されたフォトレジストの帯状部が、帯状のパターンとして形成される。次いで、未硬化のフォトレジストの帯状部が除去され、その下の導電材料が露出される。この導電材料も除去されて、上方に導電材料の帯状部を備え、その導電材料の帯状部の上に硬化されたフォトレジストを備えた酸化物層が残される。次いで、硬化されたフォトレジストが除去される。その結果形成される金属シートは、それぞれの側において、絶縁保護酸化物層を有し、かつ絶縁保護酸化物層上に一連の離隔された導電材料の帯状部が配置されたものとなる。次いで、金属シートから、例えばレーザーにより、本体部を切断することができる。次いで、ヘッド部を本体部に固定することができ、これによって、表面形状要素が完成する。
【００４３】
この表面形状要素において、金属が中心部を構成し、絶縁保護酸化物が絶縁保護層を構成し、一連の離隔された導電材料の帯状部が導電経路を構成する。この実施形態において、導電経路は、ループではなく、本体部のそれぞれの側に設けられた対向する帯状部である。しかし、これは、導電経路が第１側電気接点及び第２側電気接点に係合し、かつ金属の中心部が第１側電気接点及び第２側電気接点から電気的に絶縁されている限り、システムの動作に影響を及ぼさない。あるいは、切断された本体部の縁部を締め付け（すなわち、平坦につぶし）、帯状部を閉じてループにするとともに金属の中心部から電気的に絶縁するものであってもよい。または、適切な絶縁コーティングが、帯状部の切断された縁部に付着されるものであってもよい。
【００４４】
上述したように、多態性表面システム１００は、コントローラ１２２を含む。このコントローラは、個々の表面形状要素１０８のそれぞれの空洞部１１２内での直線上の位置を調整するために使用される機構を制御するために適している。コントローラ１２２は、それぞれの表面形状要素１０８の動きを制御する回路セグメント１４２を含む電気回路の一部である。コントローラ１２２は、回路セグメント１５２を指定して、１つまたは複数の選択的された回路セグメント１５２に電流を通電するか、または、１つまたは複数の選択された回路セグメント１５２から電流を除去するために適している。コントローラ１２２が選択された回路セグメント１５２に電流Ｉを通電すると、通電された電流Ｉはそれぞれの空洞部１１２を横切る磁界Ｍと相互作用し、それぞれの表面形状要素１０８のそれぞれの空洞部１１２内での略直線上の滑り運動Ｓを駆動するローレンツ力が発生する。それぞれの表面形状要素１０８は、供給される電流が表面形状要素１０８の加速度に比例する抵抗器と考えることができる。
【００４５】
コントローラ１２２は、好ましくは、それぞれの回路セグメント１５２、したがってそれぞれの表面形状要素１０８を個別に指定でき、これによって、それぞれの表面形状要素１０８の位置を、他の表面形状要素１０８とは独立に制御可能なものである。コントローラ１２２は、それぞれの回路セグメント１５２に通電される電流を、電流の大きさ及び／または電流の持続時間を制御することによって、制御するものであってもよい。それぞれの表面形状要素１０８の動きを制御するコントローラ１２２及び回路セグメント１５２を含む電気回路は、例えば、コントローラ１２２による個々の表面形状要素１０８の動きの制御を可能とするようなアクティブマトリクス方式の薄膜トランジスタ回路であってもよい。このような回路は、本明細書の開示による知識を有する当業者の能力の範囲内にあるものである。
【００４６】
特に図１Ａ、図１Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂに示されるように、図示された実施形態において、空洞部１１２及び空洞部内に受け入れられた表面形状要素１０８は、規則的な四角形格子状に、かつ表面形状要素１０８が互いに略平行に動くように、配列される。格子状の配列によって、それぞれの回路セグメント１５２（図３Ｄ）がコントローラ１２２によって個別に指定可能であり、かつ第１側電気接点１４４及び第２側電気接点１４８から延びる導電配線１６４（図４Ａ及び図４Ｂ）を電気回路の他の要素と接続することができる電気回路の使用が容易になる。図４Ａ及び図４Ｂでは、図を簡単にするために、導電配線１６４が行き止まり線として図示されており、電気回路の他の構成は省略されている。
【００４７】
空洞部及び表面形状要素は、四角形格子状に配列される必要はなく、または、表面形状要素は、互いに略平行に動くように配列される必要はない。例えば、ガイド構造体は、球形の一部の形を取るものであってもよく、空洞部及び表面形状要素は、球形の中心に向かう向き及び中心から離れる向きに半径方向の往復運動をするように配列されるものであってもよい。
【００４８】
図１Ａから図１Ｈに示す例示的な多態性表面システム１００は、図を簡単にするために、５行５列のマトリクス状に配列された２５個の空洞部１１２及び２５個の表面形状要素１０８を有している。但し、本明細書の教示による多態性表面システムはこの態様に限定されるものではない。多態性表面によって占められる物理的面積を増大させると、生成され得る表面起伏形状の範囲が増大する。単位面積当たりの表面形状要素の数を増大させると、解像度が増大する。この意味で、表面形状要素は、二次元の表示装置における画素の三次元の類似物と考えられる。したがって、表面形状要素の単位面積当たりの数は、所定の応用例において要求される解像度の限度まで、実際上可能な限り大きくする必要がある。したがって、例示した５行５列のマトリクスを超える非常に大きなマトリクスが考慮されている。
【００４９】
好適な実施形態において、コントローラ１２２は、それぞれの回路セグメント１５２を個別に指定して、それぞれの表面形状要素１０８を個別に制御可能なものである。但し、別の実施形態において、コントローラ１２２は、回路セグメント１５２のグループを指定して、表面形状要素１０８のグループを制御するものであってもよい。例えば、空洞部及び表面形状要素が１００行１００列のマトリクス状に配列された多態性表面システムにおいて、コントローラは、対応する空洞部及び表面形状要素が２行２列の配列を構成する回路セグメントのグループを指定するものであってもよい。このような構成において、表面形状要素のヘッド部は、互いに連結されていてもよく、または、一群の表面形状要素が、１つの共通のヘッド部を共有するものであってもよい。
【００５０】
図５Ａから図５Ｆ及び図６Ａから図６Ｃには、多態性表面システム１００の第１の例が、例示的な油圧支持システム５００と組み合わせて示されている。油圧支持システム５００は、支持ブロック５０４を含み、支持ブロック５０４は、この支持ブロックを通じて形成された複数の油圧支持チャネル５１２を有している。油圧支持チャネル５１２は、ガイド構造体１０４を通じて形成された空洞部１１２と位置合わせされている。支持ブロック５０４は、好ましくは、ガイド構造体１０４と密封的に係合する。油圧支持チャネル５１２は、空洞部１１２を有効に延長するものであり、それぞれの表面形状要素１０８の本体部１２８の下側部分は、それぞれの油圧支持チャネル５１２に移動自在に受け入れられる。それぞれの表面形状要素１０８の下端部１７０（すなわち、ヘッド部１２４から離れた側の端部）は、油圧プラグ５７４に嵌め込まれる（図６Ｂ参照）。油圧プラグ５７４は、それぞれの油圧支持チャネル５１２の内面と滑動自在かつ密封的に係合する。それぞれの油圧支持チャネル５１２は、ガイド構造体１０４から離れた側の端部において、反転された円錐台状のバルブ開口部５７６として終端する（図６Ａ及び図６Ｃ）。
【００５１】
特に図６Ａ及び図６Ｃに示すように、支持ブロック５０４のガイド構造体１０４から離れた側の端部には、バルブブロック５７８が移動自在に配置されている。バルブブロック５７８は、アクチュエータ（図示は省略する）に結合される。このアクチュエータは、バルブブロック５７８を、支持ブロック５０４に向かうように及び支持ブロックから離れるように、移動させ、それによって、バルブブロック５７８と支持ブロック５０４との間の可変体積５８６（図６Ｃ）を低減または増大させるものである。可変体積５８６は密封されている。例えば、支持ブロック５０４は、流体密なハウジング（図示は省略する）内に密封的に固定される。バルブブロック５７８は、このハウジング内に滑動自在かつ密封的に受け入れられ、これによって、バルブブロック５７８は、ハウジング内で、支持ブロック５０４に向かうように及び支持ブロック５０４から離れるように、滑動することができる。
【００５２】
このような実施形態において、可変体積５８６は、支持ブロック５０４の面５８８（図６Ｃ）、バルブブロック５７８の面５９０（図６Ｃ）、及び内部でバルブブロック５７８が滑動するハウジングの１つまたは複数の壁によって定められる。バルブブロック５７８は、複数の離隔された円錐形のバルブ部材５８０を備えており、これらのバルブ部材５８０は、支持ブロック５０４の円錐台状のバルブ開口部５７６と位置合わせされて配列されている。それぞれのバルブ部材５８０は、それぞれのバルブ開口部５７６と協働して、それぞれコーンバルブを構成する。コーンバルブ５８２は、可変体積５８６及び流体移送通路５８４を介して、定圧貯留器（図示は省略する）と流体連通する。流体移送通路５８４は、バルブブロック５７８を通じて形成され、可変体積５８６と定圧貯留器との間を連通させる。
【００５３】
バルブブロック５７８を支持ブロック５０４に向かうように移動させると、可変体積５８６が低減する。この際、可変体積内に収容されていた流体は、定圧下で、強制的に油圧支持チャネル５１２内に移動する。バルブブロック５７８が支持ブロック５０４に係合すると、バルブ部材５８０は、バルブ開口部５７６に係合してコーンバルブ５９２を閉止し、油圧支持チャネル５１２内に流体を閉じ込めて、電流が通電されていない場合でも表面形状要素１０８が支持されることになる。バルブブロック５７８を支持ブロック５０４から離れるように移動させると、コーンバルブ５８２が開放され、流体が、油圧支持チャネル５１２から開放されたコーンバルブ５８２を介して可変体積５８６へと逃げることが可能となり、これによって、表面形状要素１０８が、自由に移動するように解放される。
【００５４】
このように、空洞部１１２は、油圧支持チャネル５１２によって延長されているため、流体源とバルブ制御された流体連通状態にあり、（ａ）流体が空洞部１１２／５１２内に導入され、流体が空洞部１１２／５１２内に密封されて、電流が停止された後に空洞部１１２／５１２内の表面形状要素１０８が支持されることと、（ｂ）流体が空洞部１１２／５１２から取り出されて表面形状要素１０８が解放されることとが、選択的に実行される。
【００５５】
ここで、「支持ブロック」及び「バルブブロック」とう用語において、「ブロック」という単語は、これらの構成要素が一体の構造物でなければならないことを意味するものではない。但し、これらの構成要素が一体の構造物である形態は、１つの好適な実施形態である。
【００５６】
任意選択で、多態性表面システムは、油圧支持システム５００に加えて、補助支持システムを備えるものであってもよい。このような補助支持システムの一実施形態について、図１０Ａから図１０Ｃ、及び図１１Ａから図１１Ｃを参照して説明する。これらの図には、例示的な表面形状要素１０８が、油圧支持システム５００及びガイド構造体１０４のそれぞれの部分５００Ｐ及び１０４Ｐと関連させて示されている。図１０Ａから図１０Ｃには、補助支持システムがロック解除状態で示されており、図１１Ａから図１１Ｃには、補助支持システムがロック状態で示されている。図を簡単にするため、図１０Ａから図１０Ｃ、及び図１１Ａから図１１Ｃには、ガイド構造体の部分１０４Ｐのベース導電層、低摩擦導電層、及び電気接点は、示されていない。
【００５７】
図１０Ａから図１０Ｃ、及び図１１Ａから図１１Ｃに示す例示的な補助支持システムは、支持ブロック５０４とガイド構造体１０４の間に介在する弾力性のあるエラストマー膜１００２を含む。エラストマー膜１００２は、それを通じて形成された複数のロック開口部１００４（図１０Ｃ及び図１１Ｃ参照）を有しており、ロック開口部１００４は、それぞれの表面形状要素１０８、空洞部、及び油圧支持チャネル５１２と位置合わせされて配置される。したがって、表面形状要素１０８の本体部１２８は、ロック開口部１００４を通じて延びる。図示を容易にするため、図１０Ａから図１０Ｃ、及び図１１Ａから図１１Ｃでは、エラストマー膜１００２の一部のみが示され、また、１つのロック開口部１００４、表面形状要素１０８、空洞部１１２、及び油圧支持チャネル５１２のみが示されている。
【００５８】
支持ブロック５０４及びガイド構造体１０４は、互いに接近または離隔するように相対的に移動自在であり、このような移動を実行するために適切なアクチュエータ（図示は省略する）を備えるものであってもよい。図１０Ａから図１０Ｃに示すように、補助支持システムがロック解除状態にあるとき、エラストマー膜１００２は、比較的に未圧縮の状態にあり、ロック開口部１００４の内面１００６は、表面形状要素１０８から離れている（図１０Ｃ参照）。これによって、表面形状要素１０８は、空洞部１１２及び油圧支持チャネル５１２に沿って自由に移動できる。
【００５９】
支持ブロック５０４及びガイド構造体１０４を互いに接近するように移動させると、エラストマー膜１００２は（図１０Ｃに示す状態と比較して）圧縮され、弾性変形する。これによって、ロック開口部１００４の内面１００６に内側への膨らみが生じ、表面形状要素１０８の本体部１２８に係合する（図１１Ｃ参照）。これがロック状態（図１１Ａから図１１Ｃ）であり、この状態において、変形したエラストマー膜１００２は、表面形状要素１０８の本体部１２８を把持し、本体部１２８に摩擦力が作用する。これによって、表面形状要素１０８は、エラストマー膜１００２が圧縮されている限り、定位置にロックされる。図１０Ａから図１０Ｃに示すように、支持ブロック５０４及びガイド構造体１０４を互いに離れるように移動させ、補助支持システムをロック解除状態に戻すと、エラストマー膜１００２はその未圧縮形状に戻ることが可能となり、表面形状１０８は、空洞部１１２及び油圧支持チャネル５１２に沿って移動するように解放される。
【００６０】
例示的な補助システムは、油圧支持を提供するためにバルブブロック５７８が支持ブロックに向かって移動している間に、表面形状要素１０８を定位置に固定するために使用されるものであってもよい。また、例示的な補助システムは、漏出を防止するものであってもよい。
【００６１】
本開示には、多態性表面の別の構造も含まれる。この多態性表面は、表面形状要素の個別の（電気制御ではなく）油圧制御に基づく。上述した油圧支持システム５００と同様の油圧支持構造体を、例えば表面形状要素について可変体積と油圧支持チャネルとの間の流体連通を制御する個別に制御可能なバルブを使用することによって、この目的のために適合させることができる。
【００６２】
本明細書に記載された多態性表面システム、特に油圧支持システムに結合された多態性表面システムは、成型作業のために適したものとすることができる。コントローラは、多態性表面が所望の表面起伏形状を取るように、表面形状要素の動きを指令することができ、この多態性表面を、型穴の全てまたは一部として機能させることができる。この工程を容易にし、かつ成型される材料の表面要素形状間での漏れを防止するために、多態性表面は、さらに、弾性表面層を含むものであってもよい。弾性表面層は、成型される材料に対して不浸透性の弾性かつ柔軟な材料からなり、表面形状要素上に広がるものである。この表面層は、表面形状要素に固定されるものであってもよい。図１３には、表面形状要素１０８上に広がる弾性表面層１３７２を備えた例示的な多態性表面システム１００が示されている。弾性表面層１３７２は、表面形状要素１０８のヘッド部１２４に固定されている。本明細書に記載された多態性表面システムを成型作業の応用例で使用する場合、表面形状要素のヘッド部は、表面形状要素（特に、その本体部）への熱伝導を制限し、それによって消磁及び他の損傷を防止するために、絶縁材料から形成されるか、または、絶縁層もしくは絶縁キャップ部を備えることが好ましい。
【００６３】
本明細書に記載された多態性表面システムは、「中空の」表面形状要素を備えることによって、成型作業への応用例にさらに適したものとすることができる。「中空の」表面形状要素は、材料を型穴内に供給するために、表面形状要素を通じて形成されたそれぞれの内腔部を有するものである。有効には、多態性表面システムは、射出要素として機能するように構成された表面形状要素の配列であってもよい。必ずしも全ての表面要素がそれを通じて形成された内腔部を有していなくともよい。幾つかの実施形態において、表面形状要素の部分集合のみが、内腔部を有するものであってもよい。
【００６４】
図１２Ａから図１２Ｃには、第２の例示的な多態性表面システム１２１０８が、第２の例示的な油圧支持システム１２５００及びガイド構造体１０４のそれぞれの一部１２５００Ｐ及び１０４Ｐと関連させて示されている。図１２Ａから図１２Ｃに示すガイド構造体１０４は、上述したガイド構造体１０４と同一であるため、同じ参照番号が付されている。
【００６５】
図１２Ａから図１２Ｃに示す第２の例示的な多態性表面システム１２１０８は、上述した第１の例示的な多態性表面システム１０８と同様のものであり、同様の特徴を示すために、追加の接頭文字「１２」を除いて同様の参照番号が使用される。図１２Ａから図１２Ｃに示す第２の例示的な表面形状要素１２１０８は、射出要素として機能するために適している点で、第１の例示的な表面形状要素１０８と異なっている。表面形状要素１２１０８を通じて、その長手方向に円筒状の内腔部１２０２（図１２Ｂ）が延びている。表面形状要素１２１０８は、油圧プラグを含まないか、または環状の油圧プラグを含んでおり、内腔部１２０２を塞がないように構成される。他の実施形態において、内腔部は、円筒形以外の他の適切な形状を有するものであってもよい。
【００６６】
第２の例示的な油圧支持システム１２５００も、第１の例示的な油圧支持システム５００と同様のものであり、同様の特徴を示すために、追加の接頭文字「１２」を除いて同様の参照番号が使用される。第２の例示的な油圧支持システム１２５００は、射出システムに適合するように変更されている点で、第１の例示的な油圧支持システム５００と異なっている。
【００６７】
第２の例示的な油圧支持システム１２５００のそれぞれの円錐形のバルブ部材１２５８０から、針状の射出部１２０４（図１２Ｂ）が延びている。射出部１２０４は、円錐形のバルブ部材１２５８０と同軸に配置され、それぞれのバルブ開口部１２５７６及び油圧支持チャネル１２５１２を通じて表面形状要素１２１０８の内腔部１２０２内へと、バルブ部材１２５８０の上方に延びている。射出部１２０４は、表面形状要素１２１０８の内腔部１２０２内に滑動自在かつ密封的に受け入れられるサイズ及び形状に構成される。このため、射出部１２０４の直径は、油圧支持チャネル５１２の直径よりも小さくなければならない。したがって、射出部１２０４の外面と油圧支持チャネル５１２の内面との間に、環状間隙１２０６（図１２Ｂ）が存在し、表面形状要素１２１０８の本体部の一部が、環状間隙１２０６内に滑動自在かつ密封的に受け入れられる。
【００６８】
環状間隙１２０６は、可変体積１２５８６と流体連通しており、これによって、バルブブロック１２５７８を支持ブロック１２５０４に向かうように動かすと、可変体積１２５８６が低減し、可変体積１２５９６内に収容されていた流体が、強制的に環状間隙１２０６内に移動する。図１２Ａから図１２Ｃに示すように、バルブブロック１２５７８が支持ブロック１２５０４に係合すると、バルブ部材１２５８０は、バルブ開口部１２５７６に係合してコーンバルブ１２５８２を閉止し、流体を環状間隙１２０６内に閉じ込めて、表面形状要素１２１０８が支持されることになる。バルブブロック１２５７８が支持ブロック１２５０４から離れるように動くと、コーンバルブ１２５８２は開放されて、流体が環状間隙１２０６から逃げることが可能となり、表面形状要素１２１０８は、自由に動くように解放される。
【００６９】
射出部１２０４は、射出部１２０４を通じて長手方向に延びる射出用内腔部１２０８（図１２Ｂ）を有している。射出用内腔部１２０８は、円錐形のバルブ部材１２５８０を通じてバルブブロック１２５７８内へと、下方にも延びている。そして、射出用内腔部１２０８は、バルブブロック１２５７８内に形成された流体配管網１２１０と流体連通する。これによって、様々な流体を、バルブブロック１２５７８、円錐形のバルブ部材１２５８０、及び射出用内腔部１２０８を通じて表面形状要素１２１０８の内腔部１２０２へ、そして、流体開口部１２１２を通じて表面形状要素１２１０８のヘッド部１２１２４へ、ポンプで汲み上げることができる。
【００７０】
ここで、流体配管網１２１０、射出用内腔部１２０８、及び表面形状要素１２１０８の内腔部１２０２は、可変体積１２５８６と流体連通しておらず、また、射出部１２０４と油圧支持チャネル１２５１２の間の環状間隙１２０６と流体連通していないことに留意されたい。したがって、図示された実施形態において、流体配管網１２１０は、バルブブロック１２５７８を通じて延び、射出用内腔部１２０８は、円錐形のバルブ部材１２５８０を通じてバルブブロック１２５７８へ延びているが、射出システムは、油圧支持システム１２５００とは機能的に分離及び区別される。
【００７１】
図示を容易にするために、唯一の例示的な射出可能な表面形状要素１２１０８が、（射出システムに適合する）第２の例示的な油圧支持システム１２５００及びガイド構造体１０４の関連する部分１２５００Ｐ及び１０４Ｐとともに示されている。しかし、上記の説明から容易に分かるように、完全な油圧支持システム１２５００及びガイド構造体１０４と組み合わせて組み立てられた複数の射出可能な表面形状要素１２１０８が、射出可能な多態性表面システムを構成するものである。
【００７２】
一実施形態において、２つの対向する射出可能な多態性表面システムが、所望の形状の型穴を有する型の２つの半分をなすように構成することもでき、または、単一の射出可能な多態性表面システムを、型の静的な半分またはプレートと対向するように配置することもできる。この際、射出可能な表面形状要素は、流体配管網を介して、成型される液体材料の液源と流体連通している。閉じられた対向する多態性表面によって構成された型を使用することによって、射出可能な表面形状要素の内腔部を通じて型穴内に材料を射出し、型穴を充填することができる。この種の構成は、１つの射出可能な多態性表面システムまたは型の対向する半分を構成する２つの射出可能な多態性表面システムに限定されない。多態性表面システムは、多面体の型の面を構成するように配置することもできる。したがって、物体を成型する１つの方法には、少なくとも１つの多態性表面を配置して少なくとも１つの型穴を形成すること、及び、１つまたは複数の多態性表面システムの少なくとも１つの表面形状要素を通じて形成された内腔部を通じて、材料を型穴内に射出することが含まれる。型の構成は、１つまたは複数の射出可能な多態性表面システムと、１つまたは複数の射出可能ではない多態性表面システムとを組合せてもよいものである。
【００７３】
同様の実施形態において、異なる射出可能な表面形状要素が、流体配管網を介して異なる材料源に流体連通状態で結合されるものであってもよい。これによって、１つまたは複数の多態性表面システムによって形成された型穴内に、様々に異なる材料を供給することが可能となる。例えば、射出可能な表面形状要素の第１のグループは、少なくとも１つの第１の材料源と流体連通し、射出可能な表面形状要素の第２のグループは、第１の材料とは異なる第２の材料の少なくとも１つの材料源と流体連通する。この構成によって、多層物体の成型が可能になる。例えば、第１の形状を有する第１の型穴を１つまたは複数の多態性表面システムによって形成し、この第１の型穴内に第１の材料を射出し、固化させる（任意選択で能動的に冷却する）ものであってもよい。そして、第２の形状を有する第２の型穴を、１つまたは複数の多態性表面システムによって形成し、この第２の型穴内に第２の材料を射出するものであってもよい。
【００７４】
第１の材料から形成された中間生成物は、第１の型穴を形成する第１の構成と第２の型穴を形成する第２の構成との間で１つまたは複数の多態性表面システムを移行する間、及び、第２の型穴内に第２の材料を射出する間の両方において、表面形状要素の部分集合によって所望の位置及び向きに維持されるものであってもよい。第２の材料が、中間生成物が第２の型穴内で所望の向きを維持する程度に十分に固化され、かつ表面形状要素の部分集合の後退によって形成される間隙を埋める程度にまだ十分に非粘性的であるとき、表面形状要素の部分集合を後退させることができる。任意選択で、表面形状要素の部分集合は、射出可能な表面形状要素であり、表面形状要素が後退するとき、間隙内に第２の材料を供給可能なものであってもよい。
【００７５】
上述した構成及び方法は、２種類の材料及び２つの一連の型穴に限定されるものではなく、必要な変更を加えて、３種類、４種類、またはより多種類の材料、及び３つ、４つ、またはより多数の一連の型穴に対して拡張することができる。また、個々の層は、先行する工程で形成された中間生成物を完全に囲い込む必要はなく、このような層は、先行する工程で形成された物体の表面の一部のみを覆うものであってもよい。例えば、金属強化材が、複数のプラスチック層の間のプラスチック部品の一部内に、またはプラスチック部品の表面上に射出されるものであってもよい。また、射出可能な表面形状要素を使用して、完成品の一部を構成することが意図されていない流体を射出するものであってもよい。例えば、表面の一部を強化するかまたは表面に構造を付与するために、まだ融けている物体の表面の一部に対して、空気または不活性ガスを射出して、表面の一部に差応力を印加するものであってもよい。さらに、幾つかの実施形態において、射出可能な表面形状要素を介して真空引きを実行するものであってもよく、これによって、適切な冷却流体を、第１の組の射出可能な表面形状要素を介して流し、第２の組の射出可能な表面形状要素を介して抜き取ることができる。射出可能な表面形状要素に対する真空の適用は、概念的には負の射出と考えることができる。
【００７６】
中空のまたは射出可能な表面形状要素を有する多態性表面システムは、成型作業以外のさらなる応用例において使用することもできる。このような応用例の１つは、印刷である。この応用例において、多態性の表面要素は、所望の印刷面として構成されるものであってもよく、中空の表面形状要素の内腔部を通じてインクを供給することによって、その印刷面に連続的にインクが付着されるものであってもよく、これによって、連続的にインクが付着された面が維持される。多態性表面システムを使用することにより、動的に変化可能な印刷面を提供することが可能となり、この印刷面を、オフセット印刷またはダイレクト印刷で使用することができる。中空の表面形状要素を有する多態性表面システムの他の応用例には、内腔部を介して真空引きすることができる真空成型、木材の蒸気成型、及び潤滑剤の適用が含まれる。
【００７７】
射出可能な多態性表面システムの別の応用例は、三次元印刷である。射出可能な表面形状要素の第１のグループを、少なくとも１つの第１の材料源と流体連通状態で結合し、表面形状要素の第２のグループを、少なくとも１つの第２の材料源と流体連通状態で結合し、等々により、２種類またはそれより多種類の材料を使用する同時三次元印刷が可能になる。
【００７８】
加えて、１つまたは複数の射出可能な表面形状要素に真空を適用することにより、１つまたは複数の射出可能な表面形状要素を、例えば生物学の標本採取で使用されるロボットアーマチャにおいて、１つまたは複数の標本源から流体を抜き取るために使用するものであってもよい。このような実施形態において、１つまたは複数の射出可能な表面形状要素は、適切な鋭利な針状のヘッド部を備えるものであってもよい。
【００７９】
さらに、本明細書に記載された多態性表面システムは、迅速なプロトタイプ製作に応用することもできる。多態性表面システムが所望の表面起伏形状を取るように、コントローラに表面形状要素の動きを指令させることによって、所望の製品またはその一部の初期試験のための一時的な模型を迅速に生成することができる。例えば、多態性表面システムが十分な解像度を有し、かつ弾性表面層を含む場合、多態性表面システムを、初期的な風洞試験のために自動車の車体形状案に適合するように構成することができる。本明細書に記載された多態性表面システムによって生成される一時的な模型は、様々な部品の相互の適合の試験のために使用されるものであってもよい。
【００８０】
好適な実施形態において、コントローラ１２２は、さらに、それぞれの表面形状要素１０８のそのそれぞれの空洞部１１２に対する直線上の位置を検出するために適している。この目的を達成するために、コントローラ１２２に結合されるセンサが、ガイド構造体１０４に組み込まれるか、または、そうでなければガイド構造体１０４と関連させて配置されるものであってもよい。このようなセンサは、センサの位置を通過して移動する磁界の勾配の結果として、インダクタを通じて発生する電流を測定するものであってもよい（すなわち、それぞれの表面形状要素１０８の本体部１２８は、電流を発生させる）。
【００８１】
図７には、例示的なソレノイドセンサ７９２の、それぞれの表面形状要素１０８に対する位置が示されている。ソレノイドセンサ７９２は、螺旋状の電線を含む。この電線は、それぞれの空洞部１１２（図７への図示は省略する）を取り囲み、かつその長手方向に沿って延びるガイド構造体１０４（図７への図示は省略する）中に埋め込まれており、それによって、螺旋が表面形状要素１０８の本体部１２８を緩く取り囲むように構成される。表面形状要素１０８の本体部１２８が空洞部１１２内で動くと、運動の方向に応じてソレノイドセンサ７９２内で正または負の電流が発生し、発生する電流量は、表面形状要素１０８の運動の速度に比例する。発生した電流は、表面形状要素１０８の空洞部１１２に対する直線上の位置を判別するために、コントローラ１２２によって検出及び解析することができる。
【００８２】
ソレノイドセンサの代わりに、受動的なマトリクス状の配列が、コントローラ１２２に結合され、コントローラ１２２がそれぞれの表面形状要素１０８のそのそれぞれの空洞部１１２に対する直線上の位置を検出することを可能にするために使用されるものであってもよい。図８には、例示的な受動マトリクスセンサ７９４の、それぞれの表面形状要素１０８に対する位置が示されている。受動マトリクスセンサ７９４は、導電線層７９６が積層されたメッシュを含む。この導電線層は、それぞれの空洞部１１２（図８への図示は省略する）を取り囲み、かつその長手方向に沿って延びるガイド構造体１０４（図８への図示は省略する）中に埋め込まれており、それによって、一連の導電線層７９６が表面形状要素１０８の本体部１２８を緩く取り囲むように構成される。ソレノイドセンサ７９２（図７）と同様に、表面形状要素１０８の本体部１２８の空洞部１１２内での運動は、特定の導電線層７９６に電流を誘導し、この電流を、コントローラ１２２（図８への図示は省略する）によって検出することができる。
【００８３】
但し、ソレノイドセンサ７９２のように、それぞれの表面形状要素１０８の運動が個別に検出される代わりに、受動的なマトリクス状の配列では、それぞれの導電性層７９６の開始位置及び終了位置における電流を測定することによって、全ての表面形状要素１０８の運動が同時に検出される。コントローラ１２２は、それぞれの表面形状要素１０８の速度及び位置を数学的に決定するための行列解法アルゴリズムが実装されているものであってもよい。
【００８４】
他の実施形態において、それぞれの表面形状要素１０８のそのそれぞれの空洞部１１２に対する直線上の位置は、レーザー測距または音響測距の使用により、表面形状要素１０８の下端部（すなわち、ヘッド部１２４とは反対側の端部）からの反射を検出することで、検出されるものであってもよい。
【００８５】
本明細書に記載された多態性表面システムが、表面形状要素の運動を検出するためのソレノイドセンサ７９２または受動マトリクスセンサ７９４のようなセンサを含んでいる場合、コントローラは、さらに、滑り直線運動の予想される速度と滑り直線運動の実際の速度とを比較することによって、個々の表面形状要素の滑り直線運動の抵抗を検出するために適しているものであってもよい。これによって、本明細書に記載された多態性表面システムを、物体の表面起伏形状を測定する測定装置として使用することが可能となる。コントローラが表面形状要素を後退させ（すなわち、表面形状要素のヘッド部がガイド構造体に可能な限り近接するように配置し）、測定対象の物体は、後退した表面形状要素によって形成された多態性表面上に配置されるものであってもよい。次いで、コントローラは、表面形状要素を伸長させる（すなわち、表面形状要素のヘッド部がガイド構造体から離れるように移動させる）ものであってもよい。表面形状要素が測定対象の物体の表面に係合すると、物体の物理的抵抗のため、表面形状要素の運動の速度が低下する。この検出された運動速度の低下は、コントローラによって物体の存在の指標として検出され、それによって物体の表面起伏形状の地図を作製することができる。
【００８６】
一実施形態において、表面形状要素１０８のコア１３６（図２Ｂ及び図２Ｄ）が磁性または着磁性の場合、コントローラ１２２は、受動測定モードで機能し、それぞれの表面形状要素１０８の外力の下での運動によってそれぞれの回路セグメント１５２に誘導される電流を検出するために適しているものであってもよい。このような実施形態において、多態性表面システムは、物体の表面起伏形状を測定するために使用されるものであってもよい。例えば、図５Ａから図５Ｆ、及び図６Ａから図６Ｃに示す構成において、油圧支持システム５００は、多態性表面１２０が図示されるように略平面状になるように、表面形状要素１０８を支持するものであってもよい。次いで、測定対象の物体が多態性表面１２０上に配置されるものであってもよく、物体の質量によって幾つかの表面形状要素１０８がバルブブロック５７８に向かって移動し、多態性表面１２０が測定対象の物体の形状を取ることになる。表面形状要素１０８が、測定対象の物体の形状に応じて様々な距離だけ移動する結果、それぞれの回路セグメント１５２（図３Ｄ）を通過して様々な電流が誘導される。そして、これらの電流は、コントローラ１２２によって検出され、物体の表面の多態性表面１２０に係合している部分の三次元模型が生成されるものであってもよい。
【００８７】
物体の表面起伏形状を測定することに加えて、多態性表面システムは、物体の表面の機械的特性の試験を実行するために適するものであってもよい。これを達成するために、表面形状要素１０８が物体の表面に対抗するように駆動され、表面形状要素１０８によって印加される力と、センサ要素によって与えられる表面形状要素１０８の移動（位置）とを関連付けることによって、衝突の効果が測定されるものであってもよい。一実施形態において、表面形状要素１０８を試験対象の物体と接触するように配置し、移動を測定しながら一定の力を印加するか、または、逆に、印加される力を測定しながら一定の速度での移動を達成するものであってもよい。所定の表面形状要素１０８によって発生する力は、その表面形状要素１０８の１つまたは複数の導電経路１３２を通じて流れる電流の関数であり、それぞれの表面形状要素１０８の位置は、適切なセンサ構成（例えば、上述したようなセンサ構成）によって判別することができる。加えて、表面の特性の測定値が、表面形状要素１０８を、測定対象の物体の表面に対抗させて、それらの間に衝突が発生するように駆動することによって取得されるものであってもよい。表面形状要素１０８を、測定対象の物体の表面と接触及び離隔するように、振動数を変動させながらまたは表面形状要素１０８が物体の表面と衝突するときの速度を変動させながら、振動または脈動させることによって、表面の、（剪断速度に依存する）非ニュートン的特性も判別することができる。
【００８８】
図１４Ａから図１４Ｏには、表面多態性システムの第３の例示的な実施形態が示されている。多態性表面システムは、全体として１４１００の参照番号で示される。図１４Ａから図１４Ｏに示す第３の例示的な多態性表面システム１４１００は、第１の多態性表面システム１００と同様に機能する。すなわち、磁界と相互作用する電流によって、表面形状要素１４１０８の案内された実質的に直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する。したがって、追加の接頭文字「１４」を除いて、対応する参照番号は、対応する特徴を示している。さらに、第３の例示的な多態性表面システム１４１００の表面形状要素１４１０８は、ヘッド部が無く、六角形の面冠部１４２４に旋回自在に結合されている。図１４Ｌから図１４Ｏに示すように、面冠部１４２４は、協働して多態性表面１４１２０を構成する。図１４Ａから図１４Ｆには、第３の例示的な多態性表面システム１４１００の、３つの表面形状要素１４１０８を含む部分と、ガイド構造体１４１０４の一部１４１４０Ｐが示されている。図１４Ｇから図１４Ｉには、例示的な表面形状要素１４１０８が示され、図１４Ｊから図１４Ｌには、面冠部１４２４が示され、図１４Ｍから図１４Ｎには、多態性表面システム１４１００の全体が示されている。
【００８９】
図１４Ａから図１４Ｄ、及び図１４Ｆに示すように、３つの表面形状要素１４１０８は、それぞれの面冠部１４２４に結合されている。それぞれの表面形状要素１４１０８は、単一の面冠部１４２４のみに結合される。それぞれの表面形状要素１４１０８が単一の面冠部１４２４のみに結合されているため、それぞれの面冠部１４２４の範囲は３つの表面形状要素１４１０８を覆うものであるけれども、それぞれの面冠部１４２４の位置及び向きを、他のそれぞれの面冠部１４２４の位置及び向きとは独立に設定することができる。
【００９０】
表面形状要素１４１０８は、それぞれの表面形状要素１４１０８が、ヘッド部１２４の代わりに、球体１４２８で終端する角（つの）形上端部１４２６を有する点を除いて、第１の実施形態における表面形状要素１０８と同様のものである。それぞれの面冠部１４２４は、正六角形の形状を有し、略平面状の上面１４１６を有し、その下面１４４６に半径方向に配列された３つの部分環状溝１４４２を有する。部分環状溝１４４２は、１２０度の間隔を置いて配置されている。それぞれの球体１４２８は、それぞれ１つの部分環状溝１４４２に滑動自在に受け入れられ、これによって、部分環状溝１４４２に沿って滑動可能であるとともに、部分環状溝１４４２内で旋回可能である。このように、それぞれの表面形状要素１４１０８の角形上端部１４２６と球体１４２８との組み合わせは、ボールスタッドを形成し、それぞれの部分環状溝１４４２と協働して、滑動する玉継ぎ手を形成する。
【００９１】
それぞれの面冠部１４２４の垂直位置は、その面冠部１４２４が結合される３つの表面形状要素１４１０８の平均の垂直位置によって定まる。それぞれの面冠部１４２４の向きは、その面冠部１４２４が結合される３つの表面形状要素１４１０８の垂直位置の間の相対的な差によって定まる。表面形状要素１４１０８を面冠部１４２４に形成された部分環状溝１４４２内で滑動させることによって、表面形状要素１４１０８を面冠部１４２４に結合する代わりに、表面形状要素は、弾性変形可能な膜によって面冠部に結合されるものであってもよい。
【００９２】
図１５Ａから図１５Ｊには、全体として１５１００の参照番号で示された第４の例示的な多態性表面システムが示されている。第４の例示的な多態性表面システム１５１００は、全体的な構造において、第１の多態性表面システム１００と同様のものである。したがって、追加の接頭文字「１５」を除いて、対応する参照番号は、対応する特徴を示している。第１の多態性表面システム１００と同様に、第４の例示的な多態性表面システム１５１００は、磁界と相互作用する電流によって、表面形状要素１５１０８の案内された実質的に直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生するように、機能する。但し、第４の例示的な多態性表面システム１５１００の、ローレンツ力を発生させるために使用される構造は、後述するように、第１の多態性表面システム１００の対応する構造とは異なっている。図１５Ａから図１５Ｆには、多態性表面システム１５１００の全体が示されている。第４の例示的な多態性表面システム１５１００の、単一の表面形状要素１５１０８とガイド構造体１５１０４の一部１５１０４Ｐとを含む部分の詳細は、図１５Ｇから図１５Ｊに示されている。
【００９３】
第４の例示的な多態性表面システム１５１００は、ガイド構造体１５１０４と、複数の表面形状要素１５１０８を含む。ガイド構造体１５１０４は、ガイド構造体内に形成された複数の個別の空洞部１５１１２を含む。それぞれの表面形状要素１５１０８は、それぞれの空洞内１５１１２内での案内された略直線状の往復運動（図中、矢印Ｓで示される）のために、それぞれ１つの個別の空洞部１５１１２内に滑動自在に受け入れられる。それぞれの表面形状要素１５１０８は、それぞれの磁界を発生させるものである。その磁界の方向は、矢印Ｍで示されている。例えば、表面形状要素１５１０８は、磁界Ｍを発生する適切な着磁された強磁性材料から形成されるか、またはそれを含むものであってもよい。
【００９４】
電気回路のそれぞれの回路セグメント１５１５２が、それぞれの空洞部１５１１２を横切るように延びている。図示された実施形態において、それぞれの回路セグメントは、第１側電気接点１５１１４、第２側電気接点１５１４８、及び、空洞部１５１１２を横切って延びる少なくとも１つの導電性架橋路１５１３２を含む。導電性架橋路１５１３２は、第１側電気接点１５１４４と第２側電気接点１５１４８とが互いに導通するように接続する。したがって、第１側電気接点１５１４４、空洞部１５１１２内の導電性架橋路１５１３２、及び第２側電気接点１５１４８は、協働して回路セグメント１５１５２を構成する。電気回路は、さらに、コントローラ１５１２２を含んでいる。コントローラ１５１２２は、回路セグメントを個別に指定して、１つまたは複数の選択的された回路セグメント１５１５２に選択的に電流を通電するか、または、１つまたは複数の選択された回路セグメント１５２から選択的に電流を除去するために適している。
【００９５】
図１５Ｊに示すように、図示された実施形態において、回路セグメント１５１５２を通じて流れる電流（矢印Ｉで示される）は、空洞部１５１１２を横切る磁界Ｍに略直交し、また、表面形状要素１５１０８のそれぞれの空洞部１５１１２内での直線状の往復滑り運動Ｓにも略直交する。図１５Ｇにおいて、磁界Ｍは紙面に直交し、図１５Ｈにおいて、電流Ｉは紙面に直交する。選択された１つの回路セグメント１５１５２に電流を通電すると、通電された電流Ｉは、回路セグメント１５１５２を通じて流れ、それぞれの空洞部１５１１２を横切るそれぞれの磁界Ｍと相互作用して、それぞれの表面形状要素１５１０８の空洞部１５１１２内での案内された略直線状の運動Ｓを駆動するローレンツ力が発生する。表面形状要素１５１０８の滑り直線運動の方向は、電流Ｉの方向によって定まる。したがって、電流Ｉは、両方向矢印として示されている。
【００９６】
図１５Ｉに詳細に示すように、現時点で好適な実施形態において、それぞれの表面形状要素１５１０８は、着磁された強磁性体のコア１５１３６を含む。コア１５１３６は、絶縁保護層１５１４０によって取り囲まれており、絶縁保護層１５１４０は、好ましくは、低摩擦材料である。同様に、ガイド構造体１５１０４の空洞部１５１１２の壁は、適切な低摩擦材料でコーティングされているものであってもよい。
【００９７】
第４の例示的な多態性表面システム１５１００は、例えば、非限定的な例として、油圧支持システム及び／または補助支持システムと組み合わせることによって、または、面冠部を使用することによって、または、射出機能または弾性表面層を付加することによって、変更され、本明細書に記載された他の構造または配置構成と統合されるものであってもよい。
【００９８】
図示し、かつ上述したような種類の多態性表面システムを複数個含んだ集合的多態性表面構成も考えられる。集合的多態性表面構成において、それぞれの多態性表面システムは、それぞれの個別のリニアアクチュエータによって支持され、このリニアアクチュエータによって、多態性表面システムの全体が、個々の表面形状要素の運動とは独立に、かつ集合的多態性表面構成中の他の多態性表面システムとは独立に、略直線状に移動するものであってもよい。好適な実施形態において、多態性表面システム及びそのそれぞれの個別のリニアアクチュエータは、多態性表面システムの略直線状の運動が、それぞれのリニアアクチュエータによって駆動されたときに、表面形状要素の略直線状の運動と平行となるように構成される。リニアアクチュエータは、本明細書に記載された原理に従って構築されるローレンツ力アクチュエータであってもよく、または、従来のソレノイドアクチュエータもしくはモーター付き歯車駆動式アクチュエータであってもよい。図１６Ａから図１６Ｃには、第１の例示的な多態性表面システム１００を含むアセンブリ１６００が、例示的な油圧支持システム５００と組み合わせて示されており、アセンブリ１６００は、リニアアクチュエータ１６０２によって支持されている。
【００９９】
複数のリニアアクチュエータ、したがってそれによって支持された複数の多態性表面システム１００は、整列して配置されるものであってもよい。したがって、集合的多態性表面構成は、個々の直線運動可能な多態性表面システム１００の配列からなるものであってもよい。この際、多態性表面システム１００の直線運動は、互いに平行であり、かつ表面形状要素１０８の直線運動に平行である。
【０１００】
集合的多態性表面構成の使用によって、個別の多態性表面システム１００と比べて、拡張された表面起伏形状の範囲を提供することが可能となる。単一の多態性表面システム１００の表面起伏形状の範囲は、個々の表面形状要素１０８の運動の範囲によって制限され、起伏形状の変動がこの範囲を超える表面を正確にモデル化することはできない。集合的多態性表面構成を使用することによって、リニアアクチュエータを、より大きなまたはより全般的な表面起伏形状の位置調整のために使用し、一方、表面形状要素１０８を、より小さなまたはより精細な表面起伏形状の位置調整のために使用することができるため、この制限が除かれるものである。
【０１０１】
特定の実施形態において、本明細書に記載された多態性表面システム及び集合的多態性表面構成は、色を付加することによって拡張されるものであってもよい。このような実施形態の最も簡単な例として、表面形状要素１０８のヘッド部１２４上に画像を投影する適切なプロジェクタが配置されるものであってもよい。この投影は、Folmer 等著、”inFORM: Dynamic Physical Affordances and Constraints through Shape and Object Actuation” （２０１３年１０月８〜１１日開催の UIST’13, The 26th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology で提出された論文）、（２０１４年）CHI’14 に記載されている方法と同様の方法で実施される。
【０１０２】
別の実施形態において、表面形状要素は、適切な透明材料（例えば、適切なガラスまたはプラスチック）から形成され、かつ、表面形状要素のヘッド部に到達する光を除いて実質的に内部全反射が達成されるように構成され、それによって、それぞれの表面形状要素が、光ファイバーケーブルと同様に、導光体として機能するものであってもよい。発光装置（例えば、発光ダイオードまたはレーザー）の配列を、表面形状要素に光を供給するように配置することができる。例えば、発光装置の配列は、多態性表面システムのガイド構造体の下方に配置されるものであってもよい。そして、透明な表面形状要素は、供給された光を表面形状要素のヘッド部に伝播し、これによって、表面形状要素のヘッド部上に画像が生成される。表面形状要素の所望の屈折率は、材料の選択によって、または、表面形状要素の縁部を適切な反射クラッド層でコーティングすることによって、実現することができる。後者の場合、クラッド層の外側に、薄い高透磁性層に沿って導電層が配置される。
【０１０３】
図１７には、第５の例示的な多態性表面システム１７１００及び関連する油圧支持システムのそれぞれの一部１７１０４Ｐ、１７５００Ｐが示されている。多態性表面システム１７１００及び油圧支持システム１７５００は、第１の例示的な多態性表面システム１００及び油圧支持システム５００と同様のものであり、接頭文字「１７」を除いて同様の参照番号は、同様の特徴を示している。第５の例示的な多態性表面システム１７１００及び関連する油圧支持システム１７５００は、表面形状要素１７１０８を通じてその上面１７１１６へ光を伝播するために適している点で、第１の例示的な多態性表面システム１００及び油圧支持システム５００と異なっている。光源（ブロック１７００として模式的に示される）は、バルブブロック１７５７８中の穴部１７０４を通じて延びる光ファイバー１７０２に結合され、油圧支持チャネル１７５１２を通じて表面形状要素１７１０８の下端部に光が伝播される。油圧支持チャネル１７５１２の内面には、油圧支持チャネルに沿った光の伝播を促進するために、反射材料がコーティングされるものであってもよい。使用される油圧流体は、適切な屈折率を有するように選択される。
【０１０４】
表面形状要素１７１０８は、十分な内部反射（好ましくは、実質的に全反射）を実現する透明材料を含み、これによって、表面形状要素１７１０８の下端部で受け取られた光は、表面形状要素１７１０８の上面１７１１６に伝播され、上面１７１１６上で見えることになる。したがって、表面形状要素１７１０８の上面１７１１６は、画素として機能するものであり、それぞれの表面形状要素に様々に異なる色の光を伝播することによって、表面形状要素によって構成される多態性表面上に画像を表示することができる。それぞれの表面形状要素１７１０８の上面１７１１６は、色に加えて、Ｘ、Ｙ、及びＺの位置を有しているため、上面１７１１６は、ボクセルと考えることができ、上面への配色を使用して三次元画像を生成するために使用することができる。例えば、第５の例示的な多態性表面システムは、色付きの起伏形状の地図を表示するために使用されるものであってもよい。他の実施形態において、油圧支持システムと関連しない多態性表面システムが、表面形状要素を通じてその上面へ光を伝播させるために適しているものであってもよい。
【０１０５】
多態性表面システムのコントローラ（例えば、コントローラ１２２、１５１２２）は、例えば、適切にプログラムされたコンピュータもしくはマイクロコントローラ、または、他の適切な装置、または、適切にプログラムされたコンピュータとマイクロコントローラもしくは他の適切な装置との組合せであってもよい。例えば、多態性表面システムは、プラグラムされたコンピュータと通信可能に結合されたマイクロコントローラを含むものであってもよい。したがって、本明細書に記載された多態性表面システムは、コンピュータによって生成された指示に対して応答して、コンピュータシステムに保存されるかまたはコンピュータシステムによって生成された三次元情報を表す起伏形状を生成するものであってもよい。このコンピュータシステムは、コントローラの役割を果たすものであってもよく、またはコントローラと通信するものであってもよい。
【０１０６】
図９に、本明細書に記載された多態性表面システムと関連させて実現されるコンピュータシステムの例が、ブロック図として示されている。図示されたコンピュータシステムは、全体として参照番号９００で示されており、ディスプレイ９０２、キーボート９０４Ａ及びポインティングデバイス９０４Ｂである入力装置、コンピュータ９０６、並びに、コンピュータ９０６に結合された外部装置９０８を含む。コンピュータ９０６に結合された外部装置９０８のうちの１つには、上述したように、多態性表面システム１００と油圧指示システム５００とが、組合せとして、含まれる。ポインティングデバイス９０４Ｂはマウスとして描かれているが、他の種類のポインティングデバスが使用されるものであってもよい。一実施形態において、本明細書に記載された多態性表面システムが入力デバイスとして使用されるものであってもよい。例えば、幾つかの実施形態において、多態性表面システムは、動的に適合可能なキーボード及び／またはポインティングデバイスとして機能するものであってもよい。単一のコンピュータシステムに対して複数の多態性表面システムが結合されるものであってもよい。
【０１０７】
コンピュータ９０６は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）９１０のような１つまたは複数のプロセッサまたはマイクロプロセッサを含むものであってもよい。ＣＰＵ９１０は、算術計算を実行し、内部記憶装置９１２に保存されたソフトウェアを実行する機能を制御する。内部記憶装置は、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／またはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）であり、追加の記憶装置の場合もある９１４。追加の記憶装置９１４は、例えば、マスメモリストレージ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ（ＣＤ及びＤＶＤを含む）、磁気ディスクドライブ、磁気テープドライブ（ＬＴＯ、ＤＬＴ、ＤＡＴ、及びＤＣＣを含む）、フラッシュドライブ、プログラムカートリッジ及びビデオゲーム装置が備えるようなカートリッジインタフェース、ＥＰＲＯＭまたはＰＲＯＭのような取り外し可能なメモリチップ、ホログラフィックストレージのような新たなストレージメディア、または、同様の周知のストレージメディアを含むものであってもよい。追加の記憶装置９１４は、コンピュータ９０６の物理的な内部に存在するものであってもよく、または、図９に示すように外部にあるものであってもよく、または両方であってもよい。
【０１０８】
コンピュータシステム９００は、コンピュータプログラムまたは他の指令がロードされることを可能にする他の同様の手段を含むものであってもよい。このような手段は、例えば、コンピュータシステム９００と外部システム及びネットワークとの間でソフトウェアおよびデータが送信されることを可能にする通信インタフェース９１６を含むものであってもよい。通信インタフェース９１６の例は、モデム、イーサネット（登録商標）カードのようなネットワークインタフェース、無線通信インタフェース、または、シリアル通信ポートもしくはパラレル通信ポートを含むものであってもよい。通信インタフェースを介して送信されるソフトウェア及びデータは、信号の形をとるものであり、その信号は、電子信号、音響信号、電磁信号、光信号、または通信インタフェース９１６によって受信可能な他の信号であってもよい。一実施形態において、第１のコンピュータシステムに結合された第１の多態性表面装置で受信された入力は、適切なネットワークを介して第２のコンピュータシステムに送信され、第２のコンピュータシステムに結合された第２の多態性表面装置で表示されるものであってもよい。このような通信は、双方向であってもよく、また、例えば、遠隔医療を容易にするために使用されるものであってもよい。
【０１０９】
コンピュータ９０６の入出力は、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース９１８によって管理される。このＩ／Ｏインタフェース９１８は、ディスプレイ９０２、キーボード９０４Ａ、多態性表面システム１００と油圧支持システム５００との組み合わせを含む外部装置９０８、及び、コンピュータシステム９００の他のこのような構成要素の制御を管理する。コンピュータ９０６は、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）９２０も含んでいる。ＧＰＵは、算術計算の計算目的のために、ＣＰＵ９１０の補助として、または、ＣＰＵ９１０の代わりに、使用されるものであってもよい。
【０１１０】
コンピュータシステム９００の様々な構成要素は、直接的に、または適切なバスに結合することによって、互いに結合されている。
【０１１１】
本明細書において、「コンピュータシステム」という用語は、何らかの特定の種類のコンピュータシステムに限定されず、サーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォンのようなネットワーク化された移動無線通信コンピュータ装置、タブレットコンピュータ、及び、他の種類のコンピュータシステムを含むものである。
【０１１２】
本明細書に記載された装置は、表面起伏形状を動的に形成する方法を例示的かつ非限定的に実現するものである。この方法は、複数の移動可能な表面形状要素を横切るように少なくとも１つの磁界を印加するステップと、選択された表面形状要素の近傍の１つまたは複数の磁界を横切るように電流を選択的に通過させるステップと、を含む。この際、電流は、１つまたは複数の磁界に略直交する。この結果、それぞれの選択された表面形状要素について、電流は、磁界と相互作用し、それぞれの表面形状要素案内された略直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する。特定の実施形態において、それぞれの選択された表面形状要素の案内された略直線状の運動は、１つまたは複数の磁界と選択された表面形状要素を横切る電流の両方に略直交する。好ましくは、表面形状要素は、個別に移動可能であり、かつ、移動を発生させる電流を通電するために個別に選択可能である。この方法は、さらに、電流を除去した後に、表面形状要素を定位置に支持するステップを含むものであってもよい。この方法は、さらに、選択された表面形状要素の案内された略直線状の運動の移動量を制御するために、それぞれの選択された表面形状要素を横切って通電される電流を制御するステップを含むものであってもよい。
【０１１３】
この方法の幾つかの実施形態、例えば、この方法の第１の例示的な多態性表面システム１００を使用した実施形態において、単一の磁界が存在するものであってもよい。第１の例示的な多態性表面システム１００において、選択された個々の表面形状要素の近傍の磁界を横切るように電流を選択的に通過させるステップは、それぞれの表面形状要素１０８上のそれぞれの導電経路１３２によって、選択された表面形状要素を横切るように選択的に電流を通電することによって達成される。したがって、図１Ａから図４Ｂは、上述した方法の１つの実施形態を示すものである。
【０１１４】
この方法の他の実施形態、例えば、この方法の第４の例示的な多態性表面システム１５１００を使用した実施形態において、複数の個別の磁界が存在するものであってもよい。この際、それぞれの個別の磁界は、それぞれの表面形状要素によって発生する。第４の例示的な多態性表面システム１５１００において、導電架橋路１５１３２によって、選択された個々の表面形状要素を通過させて電流を伝達することにより、電流は、選択された個別の表面形状要素の近傍の磁界を横切るように選択的に通過する。したがって、図１５Ａから図１５Ｊは、上述した方法の別の実施形態を示すものである。
【０１１５】
別の方法において、複数の個別の移動可能表面形状要素に一定の電流を通電し、磁界は、選択された表面形状要素を横切るように選択的に印加されるものであってもよい。この際、磁界は、好ましくは、電流の方向に略直交し、これによって、それぞれの選択された表面形状要素について、電流と磁界が相互作用して、それぞれの表面形状要素の案内された略直線状の運動を駆動する力が発生する。それぞれの表面形状要素の案内された略直線状の運動は、好ましくは、磁界と電界の両方に略直交する。
【０１１６】
図１８には、表面起伏形状を動的に形成するための別の方法１８００を示すフローチャートである。ステップ１８０２において、少なくとも１つの電流が、複数の移動可能な表面形状要素を横切るように通電される。全ての表面形状要素を横切るように、単一の電流が通電されるものであってもよい。代わりに、それぞれの個別の表面形状要素または表面形状要素のグループは、独立した電流を受け取るものであってもよい。ステップ１８０４において、少なくとも１つの磁界が、選択された表面形状要素を横切るように選択的に印加される。これによって、それぞれの表面形状要素について、電流が磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素の案内された略直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する。
【０１１７】
これは、例えば、特定の表面形状要素を横切る電流を変動させてその差動を生成する間に、全ての表面形状要素に対して単一の磁界を選択的に印加することによって達成されるものであってもよい。あるいは、個々の表面形状要素または表面形状要素のグループに対して異なる磁界を、差動を生成するために磁界の強さを変動させて印加する間に、表面形状要素を横切るように一定の電流を通過させることによって達成されるものであってもよい。好ましくは、図１８に示す方法１８００において、電流は、少なくとも１つの磁界に直交し、それぞれの表面形状要素の略直線状の運動は、少なくとも１つの磁界と電流の両方に略直交する。１つまたは複数の磁界を印加するために、１つまたは複数の電磁石が使用されるものであってもよい。一実施形態において、電磁石は、ガイド構造体中の、表面形状要素が受け入れられるそれぞれの空洞部の近傍に埋め込まれた個別のコイルを含むものであってもよい。
【０１１８】
図１９は、方法１８００を実施するために使用することができる第６の例示的な多態性表面システム１９１００の一部を示す等角図である。第６の例示的な多態性表面システム１９１００は、ガイド構造体と複数の表面形状要素１０８を含む。ガイド構造体は、ガイド構造体中に形成された複数の個別の空洞部１９１１２を有している。第６の例示的な多態性表面システム１９１００で使用される表面形状要素１０８は、第１の例示的な多態性表面システム１００で使用される表面形状要素１０８と同一のものであるため、同一の参照番号が付されている。それぞれの表面形状要素１０８は、それぞれの個別の空洞部１９１１２内に受けいれられ、空洞部１９１１２内で略直線状の往復運動をするものである。図１９に示す第６の例示的な多態性表面システム１９１００の一部は、図示を簡単にするために、２つの表面形状要素１０８及び２つの空洞部１９１１２を含んでいる。それぞれの空洞部１９１１２には電気接点が関連付けられている。それぞれの空洞部について、電気接点は、第１側電気接点１９１４４及び第２側電気接点１９１４８を含む。他の実施形態において、それぞれの空洞部は、複数の第１側電気接点及び／または複数の第２側電気接点を有するものであってもよい。第１側電気接点１９１４４は、空洞部内の表面形状要素１０８を除いて、第２側電気接点１９１４８から電気的に絶縁されている。空洞部内の表面形状要素１０８は、それぞれの表面形状要素１０８のそれぞれの空洞部１９１１２内での略直線状の往復運動の範囲にわたって、第１側電気接点１９１４４と第２側電気接点１９１７との間の導通を維持する。
【０１１９】
第１側電気接点１９１４４、空洞部１９１１２内のそれぞれの表面形状要素１０８、第２側電気接点１９１４８は、協働して空洞部１９１２２を横切る電気回路の回路セグメントを構成する。ガイド構造体１９１０５中の空洞部１９１２２の近傍には、電磁コイル１９０２が埋め込まれており、この電磁コイルは、それぞれの空洞部１９１１２を横切る磁界を印加するように配置される。例えば、電磁コイル１９０２は、空洞部１９１１２の近傍のスロット部内に配置され、適切な絶縁エポキシを使用して定位置に密封されるものであってもよい。図１９に模式的に示すように、電磁コイル１９０２にはコントローラ１９１２２が結合され、このコントローラ１９１２２は、電磁コイル１９０２を励磁するために、電磁コイル１９０２を指定して、１つまたは複数の選択された電磁コイル１９０２に選択的に電流を通電する、及び、１つまたは複数の選択された電磁コイル１９０２から選択的に電流を除去するために適しており、これによって、それぞれの空洞部１９１１２を横切る磁界が発生する。
【０１２０】
表面形状要素１０８を横切る電流は、それぞれの空洞部１９１１２を横切るように印加された磁界と相互作用して、それぞれの表面形状要素１０８のそれぞれの空洞部１９１１２内での略直線状の運動を駆動するローレンツ力が発生する。好適な実施形態において、コントローラ１９１２２は、それぞれの表面形状要素１０８を個別に制御するために、それぞれの電磁コイル１９０２を個別に指定可能なものである。他の実施形態において、コントローラ１９１２２は、電磁コイル１９０２のグループを指定して、表面形状要素１０８のグループを制御するものであってもよい。コントローラ１９１２２は、電流の大きさ及び／または電流の持続時間を制御することによって、それぞれの電磁コイル１９０に通電される電流を制御するものであってもよく、それによって、磁界の大きさ及び／または持続時間を制御するものであってもよい。任意選択で、コントローラ１９１２２は、さらに、回路セグメント１９１５２に通電される電流を変動させるために、回路セグメント１９１５２に結合されるものであってもよい（図１９への図示は省略する）。
【０１２１】
以上、例示によって、現時点で好適な特定の実施形態を説明した。請求項の範囲から逸脱することなく、多くの修正及び変更が可能なことは、当業者には明らかである。
【図１Ａ】
0006475748.tif 000002
【図１Ｂ】
0006475748.tif 000003
【図１Ｃ】
0006475748.tif 000004
【図１Ｄ】
0006475748.tif 000005
【図１Ｅ】
0006475748.tif 000006
【図１Ｆ】
0006475748.tif 000007
【図１Ｇ】
0006475748.tif 000008
【図１Ｈ】
0006475748.tif 000009
【図２Ａ】
0006475748.tif 000010
【図２Ｂ】
0006475748.tif 000011
【図２Ｃ】
0006475748.tif 000012
【図２Ｄ】
0006475748.tif 000013
【図２Ｅ】
0006475748.tif 000014
【図２Ｆ】
0006475748.tif 000015
【図３Ａ】
0006475748.tif 000016
【図３Ｂ】
0006475748.tif 000017
【図３Ｃ】
0006475748.tif 000018
【図３Ｄ】
0006475748.tif 000019
【図４Ａ】
0006475748.tif 000020
【図４Ｂ】
0006475748.tif 000021
【図５Ａ】
0006475748.tif 000022
【図５Ｂ】
0006475748.tif 000023
【図５Ｃ】
0006475748.tif 000024
【図５Ｄ】
0006475748.tif 000025
【図５Ｅ】
0006475748.tif 000026
【図５Ｆ】
0006475748.tif 000027
【図６Ａ】
0006475748.tif 000028
【図６Ｂ】
0006475748.tif 000029
【図６Ｃ】
0006475748.tif 000030
【図７】
0006475748.tif 000031
【図８】
0006475748.tif 000032
【図９】
0006475748.tif 000033
【図１０Ａ】
0006475748.tif 000034
【図１０Ｂ】
0006475748.tif 000035
【図１０Ｃ】
0006475748.tif 000036
【図１１Ａ】
0006475748.tif 000037
【図１１Ｂ】
0006475748.tif 000038
【図１１Ｃ】
0006475748.tif 000039
【図１２Ａ】
0006475748.tif 000040
【図１２Ｂ】
0006475748.tif 000041
【図１２Ｃ】
0006475748.tif 000042
【図１３】
0006475748.tif 000043
【図１４Ａ】
0006475748.tif 000044
【図１４Ｂ】
0006475748.tif 000045
【図１４Ｃ】
0006475748.tif 000046
【図１４Ｄ】
0006475748.tif 000047
【図１４Ｅ】
0006475748.tif 000048
【図１４Ｆ】
0006475748.tif 000049
【図１４Ｇ】
0006475748.tif 000050
【図１４Ｈ】
0006475748.tif 000051
【図１４Ｉ】
0006475748.tif 000052
【図１４Ｊ】
0006475748.tif 000053
【図１４Ｋ】
0006475748.tif 000054
【図１４Ｌ】
0006475748.tif 000055
【図１４Ｍ】
0006475748.tif 000056
【図１４Ｎ】
0006475748.tif 000057
【図１４Ｏ】
0006475748.tif 000058
【図１５Ａ】
0006475748.tif 000059
【図１５Ｂ】
0006475748.tif 000060
【図１５Ｃ】
0006475748.tif 000061
【図１５Ｄ】
0006475748.tif 000062
【図１５Ｅ】
0006475748.tif 000063
【図１５Ｆ】
0006475748.tif 000064
【図１５Ｇ】
0006475748.tif 000065
【図１５Ｈ】
0006475748.tif 000066
【図１５Ｉ】
0006475748.tif 000067
【図１５Ｊ】
0006475748.tif 000068
【図１６Ａ】
0006475748.tif 000069
【図１６Ｂ】
0006475748.tif 000070
【図１６Ｃ】
0006475748.tif 000071
【図１７】
0006475748.tif 000072
【図１８】
0006475748.tif 000073
【図１９】
0006475748.tif 000074