(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）既知の相対位置および配列を有するトランスデューサーアレイから音響場を生成し、前記音響場はキャリア波および変調波を含み、前記キャリア波は、複数の変調された焦点領域を有しており、該キャリア波は、変調された周波数によって変調され、触覚感覚を生成させる前記変調波を生成し、
ｉｉ）複数の制御ポイントを定義し、前記複数の制御ポイントはそれぞれ、前記トランスデューサーアレイに対する既知の空間関係を有しており、
ｉｉｉ）前記複数の制御ポイントを前記変調された周波数内の前記複数の変調された焦点領域内に適合する複数の領域にセグメント化することにより、前記キャリア波および前記変調波を前記複数の制御ポイントにおいて焦点合わせすることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記音響場は、空中触覚フィードバックシステムによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の領域はそれぞれ、前記変調波の周波数の波長のおよそ半分の直径を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記キャリア波および前記変調波を焦点合わせするステップは、前記複数の変調された焦点領域における前記変調波の位相オフセットを計算することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の制御ポイントのうち少なくとも１つにおいて可聴音を生成することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、以下の６件の米国仮特許出願の利益を主張する。これらの文献全てが参照により組み込まれる。
【０００２】
１．米国仮特許出願第６２／１１８，５４３号（出願日：２０１５年２月２０日）
【０００３】
２．米国仮特許出願第６２／１４１，９３５号（出願日：２０１５年４月２日）
【０００４】
３．米国仮特許出願第６２／１９３，１２５号（出願日：２０１５年７月１６日）
【０００５】
４．米国仮特許出願第６２／１９３，１９４号（出願日：２０１５年７月１６日）
【０００６】
５．米国仮特許出願第６２／２６８，５７３号（出願日：２０１５年１２月１７日）
【０００７】
６．米国仮特許出願第６２／２７５，００２号（出願日：２０１６年１月５日）
【０００８】
本開示は、触覚に基づいたシステムにおける、向上したアルゴリズム処理技術に主に関する。
【背景技術】
【０００９】
音エネルギーの連続分布の使用が公知である。本明細書中、一定範囲の用途（例えば、触覚フィードバック）における音エネルギーの連続分布を「音響場」と呼ぶ。
【００１０】
音響場が内部に存在し得る空間中に１つ以上の制御ポイントを定義することにより音響場を制御することが、公知である。各制御ポイントには、制御ポイントにおける音響場の所望の振幅に等しい振幅値が割り当てられる。その後、トランスデューサーが、制御ポイントそれぞれにおいて所望の振幅を示す音響場を生成するように制御される。人間の皮膚が音響場と相互作用すると、皮膚の振動は、機械受容器が刺激され、信号が神経系を介して脳へ送られることによって解釈される。
【００１１】
空中において用いられる場合、触覚技術は、超音波キャリア周波数においてトランスデューサー上方の空間中のポイント（単数または複数）へ音を集中させることにより、機能する。その後、これは、触覚感覚を生成させる低周波数波により変調される。
【００１２】
それにも関わらず、触覚フィードバックシステムを実世界において実行するには、所望の触覚フィードバック特性をリアルタイムでより良くシミュレートするための処理向上が必要になり得る。公知のシステムの場合、トランスデューサー、音響場およびよって制御ポイントの状態の速い更新率を達成しつつ多数の制御ポイントを同時に考慮することが困難であるため、制約がある。市販のシステムのための、高速かつ効率的な更新が必要とされている。
【００１３】
よって、触覚フィードバックのための多様な向上した処理技術を提供するシステムが所望されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付の図面において、別個の図面を通して類似の参照符号は、同一または機能的に類似のエレメントを指す。これらの図面と以下の詳細な説明は、本明細書に組み込まれかつ本明細書の一部を形成し、特許請求の範囲に記載の発明を含む概念の実施形態をさらに例示し、これらの実施形態の多様な原理および利点を説明する。
【００１５】
図１は、単一のキャリア周波数を生成する一連のデバイスのスナップショットである。
【００１６】
図２は、図１に示す焦点への崩壊作用（disruptive effect）を示す、一連のデバイスのスナップショットである。
【００１７】
図３は、変調周波数が集中する焦点領域の生成を示す、一連のデバイスのスナップショットである。
【００１８】
図４は、音響場のシミュレーションのスライス採取によって得られる同一形状のモンタージュ行である。
【００１９】
図５は、音響場中の触覚フィードバックの実証に用いられる星形状の振幅を示す。
【００２０】
図６は、音響場中の触覚フィードバックの実証に用いられる星形状の位相を示す。
【００２１】
図７は、開示の方法を適用した後における、音響場中の触覚フィードバックの実証に用いられる星形状の振幅を示す。
【００２２】
図８は、開示の方法を適用した後における、音響場中の触覚フィードバックの実証に用いられる星形状の位相を示す。
【００２３】
図９は、単一の焦点の視点からの単一のトランスデューサーの出力の図である。
【００２４】
図１０および図１１は、２つの状態間の単一のトランスデューサーの補間を示す。
【００２５】
当業者であれば、図中のエレメントは、簡潔さおよび明確さのために図示したものであり、必ずしも縮尺通りではないことを理解する。例えば、図中のエレメントのうちいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を深めるため、他のエレメントに相対して誇張されている場合がある。
【００２６】
適切な場合、本開示を当業者が本明細書中の記載の恩恵を受ければ容易に明らかである詳細によって不明瞭にしないために、装置および方法の構成要素を図面中の従来の記号によって示し、本発明の実施形態の理解に関連する特定の詳細のみを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
Ｉ．触覚系における複数の周波数を用いた焦点合わせ
【００２８】
焦点を生成すべきポイントから各トランスデューサーへの距離を計算することにより、単一の焦点を用いた簡単な例を得ることができる。次に、この距離を波長で除算し、その小数部分を周期で乗算することにより、全ての波が共に到着するような遅延を発見する。小型デバイスの場合、超音波キャリア周波数は、所望の焦点距離に対するトランスデューサーにおける変動と比較して短い波長を示す。そのため、焦点合わせが、ポイントにおいて強い信号を確保するために必要となる。小型デバイスの場合、これは、変調周波数の波長の場合は異なる。変調周波数の波長は、所望の焦点距離に対するトランスデューサーの変動と比較して大きいため、変調周波数を簡単に同期させることができる。
【００２９】
例えばＴＶサウンドバーなどの大きな形状因子の場合、この限りではない。変調周波数は、触覚領域から位相が外れて、音響場状態が混合され、フィードバックが弱くなる。多ポイントの焦点合わせ方式をキャリアおよび変調波双方に適用することにより問題を解消することが可能であり、これにより、デバイスから長距離において大きな分離において、複数組の強いフィードバックポイントが生成される。
【００３０】
第１のステップとして、キャリア周波数中の焦点系を複数の領域へセグメント化する。これらの領域は、変調周波数の焦点領域内に適合し得る。これらの直径は、必然的に、変調周波数の波長の半分である。目的は、変調周波数がフィードバック領域内で同相であることを確実にすることであるため、位相および逆位相の両側変調（phase and anti-phase two-sided modulations）双方を変調周波数焦点領域（modulation frequency focal area）内に適合させる必要がある。
【００３１】
次に、システムを適用して、全変調周波数焦点領域について、変調周波数位相オフセット（modulation frequency phase offsets）を生成する。この段階において、キャリア周波数における多ポイント焦点システムのための超音波位相オフセットを通常のものとして解消することが可能になる。変調が同相であるため、変調は、通常、より小さなアレイと同様の挙動をとる。
【００３２】
添付図１〜図３において、音響場のシミュレーションスナップショットを、３つの焦点合わせアプローチの強度を比較可能に評価するために選択している。各図の縁に沿って小さく塗りつぶされた黒丸は、制御ポイントを再現するように構成されたトランスデューサーエレメントを示す。各スナップショット中の挿入円の直径は、変調周波数の波長である。
【００３３】
図１は、（挿入円中に示す）ポイントへ焦点合わせする単一のキャリア周波数を生成するデバイスのスナップショットを示す。このデバイスは、上記の簡単な例を用いて円中心に焦点を生成するように構成される。
【００３４】
図２は、より低周波数の変調を同期的に全トランスデューサーへ適用した場合の、図１に基づいた（挿入円に示す）焦点に対する崩壊作用を示すスナップショットである。これは、トランスデューサーの小型配置構成のための通常のアプローチである。しかし、この場合、変調周波数波長が、制御ポイントから各出射デバイスへの視準距離の差に類似するかまたはこの差よりも小さくなる。その結果、焦点における波のコントラストが低下し、その結果触覚応答が弱くなる。
【００３５】
図３は、提案された解法を示す：本図は、変調周波数が焦点合わせされる（挿入円に示す）焦点領域の生成を示すスナップショットである。これは、提案の変調焦点合わせおよびデバイスへのキャリア周波数の焦点合わせ双方を並列に適用することにより達成され、その結果、焦点における制御ポイントへの強度が回復する。
【００３６】
図３に示すような技術は、キャリアおよび変調周波数の正しい挙動の確保に限定されない。入力可聴音は、例えばフーリエ変換が用いられる場合のようにその成分周波数へ分割する前に、超音波放射に適するようにフィルタリングされ得る。非線形分解を発生させるポイントにおいてこれらの個々の周波数を焦点合わせすることにより、このポイントにおいて音を発生させる。複数の成分周波数が共有される場合、これらの成分周波数を異なる場所において異なる構成において発生させることができ、これにより、複数の音を異なる離散的位置において生成することができる。人間の耳は位相に対して敏感ではないため、システム劣化無く、位相ソルバーを適用することができ、相対位相をランダム化することができる。変更すべきではない構造を暗号化する位相情報と、変更可能な位相情報とを含む周波数間に判定条件があり得る。
【００３７】
ＩＩ．触覚系におけるドミナント固有ベクトルを用いた振幅多重化
【００３８】
ドミナント固有ベクトルを用いた振幅多重化を用いた向上した触覚フィードバックを提供するシステムおよび方法を提供すると、有用である。
【００３９】
Ａ．最適な単一の制御ポイント解（control point solution）
【００４０】
単一の制御ポイントのための最適な解は、線形系Ａｘ＝ｂを代数的に解くことにより、第１の原理から導出することができる。式中、Ａは、波動関数の重ね合わせ（本質的には行ベクトル）の１×ｎ線形系である。このシステムは、位置χｃにおける単一制御ポイントを用いたシステムを反映し、当該ポイントにおける音響場（振幅および位相）の意図される挙動は、複素係数Ｙｃによって表される。
0006771473.tif 000002
［方程式１］
ここで、Ｚ１（χｃ）…Ｚｎ（χｃ）は、エミッタ１、…、ｎからの単一の周波数音放出によって生成される音響場波動関数であり、Ｙ１、…、Ｙｎ（ベクトルｘ）は、この線形系を解く複素活性化係数（complex activation coefficients）である。Ｙｃ（ベクトルｂ）は、この制御ポイントにおける意図される波動関数挙動（振幅および位相）である。
【００４１】
線形系に対する最小ノルム解（この場合、必要な最小活性化振幅を伴う解）は、行列をムーア−ペンローズ一般逆行列で事前乗算することにより、得ることができる。次に、複素線形系Ａｘ＝ｂは、ｘ＝ＡＨ （ＡＡＨ）-1ｂによって得られる最小活性化振幅を伴う解を有する。すると、所与のエミッタｑに対する活性化係数を以下のように表すことができる。
0006771473.tif 000003
［方程式２］
ここで、オーバーラインは複素共役を示す。
【００４２】
Ｂ．特定のトランスデューサーに対する一般エミッタ
【００４３】
各エミッタに対して別個の関数を用いる代わりに、トランスデューサーが自由空間中へ放出する場合、テンプレートトランスデューサー（記載＊）の空間中へ４×４行列変換Ｔｑを用いることにより、各トランスデューサーを表すために単一のテンプレート波動関数を生成することができる。ゼロ位相オフセットおよび単位振幅に対するトランスデューサーの関数は、以下のように表され得る。
0006771473.tif 000004
［方程式３］
よって、トランスデューサーの振幅および位相の変化は、この波動関数を複素定数で乗算することにより、表すことができる。
【００４４】
Ｃ．局在型効果の発見
【００４５】
制御ポイントは、振幅および位相双方を有する。触覚用途の場合、位相は重要ではないため、空間中の制御ポイントにおける所望の振幅を生成するための最良の方法を発見するために用いることができる。
【００４６】
制御ポイント活性化Ｙｃ複素値
0006771473.tif 000005
として表される。制御ポイントの活性化がその隣接物へ持つ効果を発見するために、振幅および位相オフセットを基準ポイント（例えば、実数直線上の単位振幅）に設定する必要がある。制御ポイントは単位振幅およびゼロ位相オフセットを持つため、この制御ポイントはＣＯとして記載される。
0006771473.tif 000006
を定義すると、制御ポイントＣＯに対するトランスデューサー活性化係数Ｙのベクトルは、以下のように表すことができる。
0006771473.tif 000007
［方程式４］
【００４７】
トランスデューサーＹｑに対する活性化係数が得られると、制御ポイントＣＯから計算された係数を用いたトランスデューサーｑの活性化が別の所与のポイント
0006771473.tif 000008
に与える効果は、
0006771473.tif 000009
として表すことができる。これを用いて、振幅Ａｃの制御ポイントの「活性化」が他の任意の制御ポイントに与える総体的効果は、ポイント
0006771473.tif 000010
における効果合計のように、以下のようになる。
0006771473.tif 000011
［方程式５］
【００４８】
Ｄ．制御ポイント関係行列
【００４９】
多数の制御ポイントを同時に生成するためには、これらの制御ポイントが相互にどう影響するのかを考慮する必要があり、また、これらのポイントが不要な有害な干渉無く恩恵をもたらすような解法を得る必要もある。
【００５０】
検討中のｍ個の制御ポイントそれぞれについての複数組の簡単な単位振幅およびゼロオフセット活性化係数を確立した。これらは、
0006771473.tif 000012
として書かれる。個々の制御ポイントの振幅は、
0006771473.tif 000013
として定義される。ベクトルｋが
0006771473.tif 000014
として定義される場合、制御ポイント関係行列は以下のようになる。
0006771473.tif 000015
［方程式６］
【００５１】
この行列は極めて小さな正方行列であり、ｍ個の制御ポイントが考慮される場合にｍ×ｍ個の入力を有するため、固有系の評価は多数の演算は必要とされない。その場合、固有系
0006771473.tif 000016
は、固有ベクトルｘを有する。この行列の固有ベクトルは、１組の制御ポイント活性化係数が安定したままでありかつ音響場の相対的な変化が無いような干渉を発生させる制御ポイント活性化係数を表す。固有値λが大きい場合、これは利得が大きな１組のポイントを表し、これが小さい場合、これらの制御ポイントの強度は低下する。
【００５２】
固有値を決定するための簡単なアルゴリズムはべき乗法であり、ここで、任意の非ゼロサンプルベクトルを乗算した後、反復的に正規化する。ここでは最大固有値の固有ベクトルに主な関心があるため、利用可能な最も単純な反復で充分である。
0006771473.tif 000017
［方程式７］
【００５３】
行列Ｒによる正規化および乗算を多数回行うことによりこのｘを達成すると、固有ベクトルの重みが不必要に制御ポイントの強度に影響しないように、各複素数が正規化される。その結果、以下の方程式が得られる。
0006771473.tif 000018
［方程式８］
【００５４】
Ｅ．ドミナント固有ベクトルを用いた振幅多重化
【００５５】
各トランスデューサーｑの活性化係数は、出力制御活性化係数（control power activation coefficients）の振幅を線形多重化することにより、表すことができる。
0006771473.tif 000019
［方程式９］
【００５６】
実際のトランスデューサー活性化係数を達成するため、出力レベルを実際のハードウェアによって生成可能な出力レベルまで正規化する必要がある。これは、正しく重み付けされた制御ポイントを生成するように、最大強度によって除算することにより、達成することができる。
0006771473.tif 000020
0006771473.tif 000021
［方程式１０］
【００５７】
あるいは、制御ポイントの相対強度において一定の誤差を受容できる場合、トランスデューサー係数を以下のようにより簡単に正規化することができる。
0006771473.tif 000022
［方程式１１］
これらの解法を用いて、所望の制御ポイントが所望の振幅においてフィールド中に存在するように、物理的トランスデューサーを作動させることができる。
【００５８】
単一の制御ポイントが別のものに与える効果についてのこれらの解法は、制御ポイントの寄与が合計および正規化される状況において最適である。１組の制御ポイントが大きいときに制御ポイントの明白な線型結合がうまく機能しない場合でも、固有系を解き、複素係数を用いることにより、大きな複数組の制御ポイントを以前よりも数百倍も高速に生成することができる。さらに、固有系の解は、これらの解の有用性を従来遠ざけていた線型結合の欠陥を排除する。
【００５９】
Ｆ．試験
【００６０】
複合形状の速度および有効性の差を確認するために、以下により、実行時間分析および音響場シミュレーションが得られる。
【００６１】
表１に示す演算速度試験は、アレイ上方の面内においてランダム生成された１組のポイントについて制御ポイント解を実行するストレス試験アプリケーションを用いて行われた。
【００６２】
表１の左欄は、演算速度試験に用いられる制御ポイントの数を示す。
【００６３】
「新規」と記載されている表１の中央欄は、本明細書中に記載のようなドミナント固有ベクトルを用いた線形制御ポイント振幅多重化（linear control point amplitude multiplexing）を用いて所与の数の制御ポイントを含む音響場を生成するための１組の複合トランスデューサー入力を発見するのにかかるミリ秒数を示す。この演算は、２．５ＧＨｚインテルコアｉ７−４８７０ＨＱＣＰＵを用いてシングルスレッドモードで行われた。
【００６４】
表１の「旧」と記載されている右欄は、ドミナント固有ベクトルを用いたより古い完全線形系を用いて所与の数の制御ポイントを含む音響場を生成するための１組の複合トランスデューサー入力を発見するまでにかかるミリ秒数を示す。この演算は、ＣＰＵ全体を用いて２．５ＧＨｚインテルコアｉ７−４８７０ＨＱＣＰＵを用いて行われた。
【００６５】
【表１】
0006771473.tif 000023
【００６６】
さらなる試験を図４に示す。図４は、音響場のシミュレーションのスライスを採取することにより生成された同一形状の行１０、２０、３０、４０、５０、６０および７０のモンタージュである。灰色レベルは、振幅に対応する。高い振幅のポイントについては、灰色ではなく白色で強調表示している。欄Ａ８０は、正確な形状を生成する線形系解法である「旧」方法の結果を示す。欄Ｂ９０は、ドミナント固有ベクトルの重み付けを用いない振幅多重化である「旧」方法の結果を示す。理解されるように、これにより、低品質の結果が多くの場合において発生する。欄Ｃ１００は、ドミナント固有ベクトルによる重み付けを用いた振幅多重化方法（本明細書中に開示される新規の方法）の結果を示す。
【００６７】
Ｇ．リソースが制約されたシナリオ
【００６８】
上記したアルゴリズムは、３つの段階に分割され得る。第１の段階（「単一のポイント段階」）は、所与の制御ポイント位置について最適な単位振幅およびゼロ位相オフセット制御ポイントを演算し、各単一のポイントについて適切で最適なトランスデューサー活性化ベクトルを保存する。第２の段階（「固有系段階」）は、点乗積を用いて固有系行列を生成し、固有ベクトルへの近似化が得られるまで、これを任意の非ゼロベクトルで乗算する。第３の段階（「組み合わせ段階」）は、単一のポイントそれぞれからのドミナント固有ベクトルの重み付けされた寄与を合計して、物理的トランスデューサーにより所望の音響場を生成するために必要な最終トランスデューサー活性化係数ベクトルを得る。
【００６９】
アルゴリズムを低コストデバイスへ移動可能となる前に、必要な演算操作を理解する必要がある。第１の段階においては、トランスデューサーから放射される音響波のモデルを構築するために、多数の平方根、正弦および余弦評価が必要となる。第２の段階においては、多数の行列乗算が必要となるものの、多数の小型でありかつリソースのコストがかかるベクトル正規化も必要になる。第３の段階においても正規化が必要となる。
【００７０】
各制御ポイントの音響モデルを構築するための演算コストを無くすために、第１の段階において計算されるトランスデューサー入力を事前演算することができる場合がある。制御ポイントの特定の組み合わせは、それらのドミナント固有ベクトルがその後の組み合わせ段階で十分に利用可能となるように、事前演算され得る。事前演算またはキャッシングを、決定されたかまたは指定された「ホットスポット」において行うことができる。これは、必要とされる相互作用の設計に応じて、対またはグループについて達成することができる。トランスデューサー入力の最終寄与がキャッシュされた場合、トランスデューサー活性化係数の空間における補間を１つの事前演算された設定から別のものへの制御ポイントの空間線形運動として知覚することができるよう、これらの最終寄与を充分に近密に構成することができる。
【００７１】
ＩＩＩ．触覚系中の制御ポイントのためのマシン解法への要件の低減
【００７２】
商業的に実行可能なシステムを生成するために、制御ポイントがより小型のマイクロコントローラ上において実行可能でありかつより応答的な更新率を達成して双方向性およびユーザ経験を向上させるように、トランスデューサー出力を計算して多数の制御ポイントを生成する方法を合理化する必要がある。
【００７３】
Ａ．マージされた固有系の計算
【００７４】
制御ポイントの相互の影響を暗号化する固有系を用いて、相互に補強し合う制御ポイント位相構成を決定して、これによりその出力を相対的に増加させ、トランスデューサーアレイ効率を増加させることが可能であることが公知である。
【００７５】
この固有系を以下の行列によって記述することが可能であることが、従来から分かっている。
0006771473.tif 000024
［方程式１２］
ここで、
0006771473.tif 000025
はゼロオフセット活性化係数であり、
0006771473.tif 000026
は、個々の制御ポイントの振幅であり、ベクトルＫは、
0006771473.tif 000027
の省略表現である。
【００７６】
線形系アルゴリズムは、所与の振幅および位相オフセットを伴う１組の制御ポイントを生成する最小ノルム（最低出力要件）のトランスデューサー活性化係数のベクトルを記述する線形方程式のシステムを解くための方法としての後続計算ステップとして用いられ得る。この位相オフセットは、従来は固有系によって演算された場合もある。
【００７７】
この線形系の解を達成する公知の方法は、行列のコレスキー分解を介して行われる。行列をコレスキー分解に適した形式に変換するには、分解を行う前に、この行列をその共役転置によって乗算することにより、半正定値形式（positive semi-definite form）にする必要がある。
【００７８】
個々のトランスデューサー出力サンプルの行列（マトリックス）により最終トランスデューサー活性化係数を計算するために、この形式とした結果を以下のように記述することができる。
0006771473.tif 000028
［方程式１３］
【００７９】
対角行列をトレース
0006771473.tif 000029
でその後乗算することにより、先行する固有系行列Ｒをこの行列Ｃから容易に導出する。これは、ゼロオフセット活性化係数ベクトル
0006771473.tif 000030
の長さと比較して小さな行列であるため、これを１回だけ演算すると、同様に行列Ｃが小さなシステムの振幅多重化により競争力を付与する、線形系技術に対する大きな速度向上が得られる。
【００８０】
Ｂ．帯域幅およびレイテンシの低減のための演算共有
【００８１】
公知の振幅多重化技術において、最終ステップは、（空間中の当該ポイントにおいて全ての個々のトランスデューサーの出力を示す波動関数の共役評価を再度重み付けすることである）最適な解により各係数を乗算することにより、固有ベクトル長さ出力をトランスデューサー活性化係数として再構成することである。トランスデューサー活性化係数の最小ノルム解をコレスキー分解を介して考慮することにより、全ての可能な最適な解が、容易に予測可能な線形のｍ次元空間内に存在する。さらに、これは、この事実を用いて、低帯域幅をブロードキャストする方法を示し、よって既知のトランスデューサー配置構成を制御する１組のデバイスへの低レイテンシソリューションを示す。トランスデューサー配置構成についての直接情報は、送信する必要が無いため、この結果、利用可能な帯域幅において複数桁の増加が可能になり得る。このようにして、通信する必要は無いが高周波数において更新することが可能な音響場を生成するように協働することが可能な大型の複数組の同期デバイスが生成される。更新率周波数が可聴周波数よりも高い場合、これは、市販のシステムにおいて所望される可聴出力低下を可能にする別の機構を提供する。
【００８２】
これは、トランスデューサーエレメントの出力に線形的に関連する線形系により焦点の生成が解決可能であるため、達成可能である。すなわち、シヌソイド変調された制御ポイントの生成および周波数の２倍よりも速い速度でのこれらの更新を行うことにより、ノイズ低減を示すアレイ作製のための正弦トランスデューサー入力信号アプローチ（sinusoidal transducer input signal approach）が実行され得ることを意味する。この方法の場合、複数の周波数を共に使用することができるという利点があるものの、その他のアプローチよりも、ずっと高速の解決速度、より厳密なタイミング要件およびより多くの利用可能な帯域幅が必要であるという欠陥がある。この技術により、このアプローチを埋設システム上において実行することが可能になる。
【００８３】
最小ノルムの線形系解法（linear system solution）は、１組の制御ポイントを音響場内に再現する最低出力トランスデューサー活性化係数ベクトルを得る方法である。最小ノルムコレスキー分解方法を用いて線形系Ａｘ＝ｂを解くには、ＡＨｚ＝ｘを代入することにより、解に従う方程式ＡＡＨｚ＝ｂを生成する。この新規な解ベクトル（solution vector）ｚは、ｍ次元空間中の複素ベクトルであり、ずっと小型でありながら、解法を完全に記述する。行列ＡＨの行は、最適な単一の制御ポイント解に比例するトランスデューサー活性化ベクトルに対応することが公知であるため、固有系および振幅多重化技術からの出力をこのベクトル空間に所属するベクトルとして解釈することも可能になる。任意の解システムからのその結果のベクトルをこのより小さなベクトル空間中へ投影させ、この解法から恩恵を得てもよい。
【００８４】
このより小さなベクトルは、帯域幅に制約があるリンクを介した送信により適している。リンクの遠端上において、さらなるより可撓性の低いパイプラインがこの縮小したベクトルをｘ解の関連部位に復元した後、これをトランスデューサーエレメントへ変換および出力することができる。
【００８５】
これは、パイプラインの非可撓性部分上に行列ＡＨの適切なブロックを再現するために例えば制御ポイントの座標を送信することにより、達成することができる。その場合、これは、解ベクトルｚの対応するエレメントについての実数成分および虚数成分によって導かれる３Ｄ座標を送信することを示し得る。これから、行列ＡＨのブロックが再構築され、各トランスデューサーについての複素活性化係数が演算および出力され得る。
【００８６】
Ｃ．トランスデューサーベクトルのディメンショナリティ低減
【００８７】
前のセクションにおいて記載のように、トランスデューサーの数、よってゼロオフセット活性化係数ベクトル
0006771473.tif 000031
の長さが、大きくなり得る。上記した固有系および半正定値Ｃ行列は、次元数がトランスデューサーカウントからｍまで大幅に低減した結果である。
【００８８】
コレスキー分解は方程式Ａｘ＝ｂをとり、ディメンショナリティに起因して、ｘ＝ＡＨｚとしたｘベクトルの再構築によって導かれるＡＡＨｚ＝ｂである解ｚを生成する。第１のステップのｚの演算は、デシメートまたは簡略化されたトランスデューサーセットを仮定して構築することができる。その場合、これら２つのステップは、Ａ行列全体を用いてｘ＝ＡＨｚによって導かれる（Ａ´）（Ａ´）Ｈｚ＝ｂとなる。この簡略化されたＡ´は、例えばすべての第２のトランスデューサーについての情報を含み得るか、これを演算して共にグループ化されかつ単一の単位として作動するトランスデューサーをモデル化するように演算され得る。
【００８９】
よって、性能の若干の低下と引き替えに速度アップを提供するために、トランスデューサーの数を低減することができる。係数データをトランスデューサー出力により近接するより低可撓性のパイプライン上の並列異種の処理上へ移動した後、トランスデューサーのフルカウントを計算し、解法手順において後で付加することができる。
【００９０】
ＩＶ．触覚系における変調パターンの焦点合わせおよびグループ分けされたトランスデューサー
【００９１】
単一の周波数の音響場を生成するための最適条件が、各トランスデューサーの初期状態を示すために活性化係数を割り当てることにより、実現され得る。フィールドはモノクロであるため、これらの複素値活性化係数（complex-valued activation coefficients）は、キャリア周波数の音響場を「常に」一意に定義する。しかし、触覚フィードバックを生成するためには、潜在的により低い周波数の信号によってフィールドを変調する必要がある。例えば、２００Ｈｚ振動触覚効果を達成するために、４０ｋＨｚの音響場を２００Ｈｚ周波数で変調することができる。そのため、モデルが複雑化する。なぜならば、トランスデューサー活性化のパターンが「常に」維持されるという仮定が崩れるからである。その結果、各トランスデューサーと所与の制御ポイントとの間の経路長さが充分に異なる場合、これらの波が制御ポイントにおいて正しく一致しなくなる。換言すれば、これらの波は制御ポイントに異なるタイミングで到着し、意図したように干渉しなくなる。これは、経路長さの変化がより小さいかまたは変調波が非常に低周波数のものである場合、それほど深刻な問題ではない。しかし、その結果、触覚的に感じられるような当該制御ポイントの出力およびデフィニションを低減する空間−時間エイリアシング（spatial-temporal aliasing）が発生する。
【００９２】
これを改善するために、キャリアおよび変調波双方の二重焦点合わせを生成するために第２の焦点合わせ解法を用いることが可能であることが公知である。しかし、第２の焦点合わせを、可聴のクリック音およびポップ音の形式における不連続性を発生させないフィールドへ適用する簡単な方法が存在していない。また、これは、変調波中に識別可能な周波数が存在しない状況には容易に適用することもできない。
【００９３】
得られた複素数値からのオフセット時間を演算するために、変調周波数のための第２の焦点合わせの「活性化係数」を用いることができる。このオフセットは、各トランスデューサーに対して平滑に補間することができるため、第２の焦点合わせを利用することができかつ可聴アーチファクトの無い出力を得ることができる。
【００９４】
変調内容は周波数が相対的に低いため、経路長さの差が小さなトランスデューサーをグループ分けすると、有用なトレードオフを得ることができ、その結果、第２の焦点合わせの演算および実行双方の複雑さが低減する。キャリア周波数生成のために共通ベースクロックを共有する別個のデバイス上にこれらのトランスデューサーが取り付けられると、変調波出力のためのパターンクロックを生成することができる。各グループについて演算された時間オフセットを、平滑な時間伸縮関数として各グループ分けのためのパターンクロックへ付加することができる。
【００９５】
先に開示されているように、デバイス中には制御ポイント毎の位置データがパターン毎に存在する（「被約表現（reduced representation）」）ため、この位置情報を用いて、各個々の制御ポイントへの簡単な飛行時間をリアルタイムで演算することができる。その結果、各被約制御ポイント表現（reduced control point representation）によって示されるトランスデューサー活性化パターンの補間ノードは、制御ポイントに正しい時間に到着するために、デバイス上においてタイムスロット単位で柔軟にリスケジュールされる。このリスケジューリングは、トランスデューサー毎またはグループ分け毎に達成することができる。
【００９６】
その後、各制御ポイントは、最適な位置を発見するために、タイムラインに沿って前後に浮動する能力を有する。そのため、同一パターン中の異なる制御ポイントが若干異なる時間に放射されると、多数の制御ポイントを含むパターンが時間的に分割され得る。その後、これらの制御ポイントをこの新規の配置構成において再度組み合わせて、その結果、元々解かれたものと異なるキャリア周波数トランスデューサー活性化係数の組が得られる。直観に反した方法で、その結果、制御ポイントの空間局在型グループ分けのための時間座標の影響が除去されたため、初期トランスデューサー活性化係数の解法に必要な「全時間」の仮定がより良好に保存される。空間局在型制御ポイントグループ分けを提示すると、分散されたグループ分けよりもより自己強化型の利得を提供する解法が得られる点において恩恵があることが公知であり、この場合、制御ポイント適合性計算の有効性がより重要となりかつより良く保存される。
【００９７】
このアプローチの重要な結果として、任意の変調エンベロープが使用可能になり、平滑な第２の焦点合わせが得られる点がある。純粋な周波数は不要になる。これを用いて、より定義されたパラメトリックオーディオを複数の空間標的と共に生成することができ、また、歪みの小さなより明確かつより質感のある触覚キューを提供することができる。
【００９８】
Ｖ．触覚系におけるフーリエドメイン解法の事前処理
【００９９】
１つ以上の制御ポイントを空間中に定義するための代替例として、２次元（２Ｄ）スライスにおいて定義された形状を代替的に音響場内に構築することができる。これは、トランスデューサーアレイをホログラフィック板として取り扱うことにより、達成される。ホログラフィック板の標準モデルは、微小サイズのトランスデューサーの無限板に相当するものとして挙動するように、構成され得る。その場合、その板に対して平行な面内に配置された任意の所与の２Ｄ複合圧力分布（2D complex pressure distribution）のための公知の簡単な解法がある。このような複合圧力値によって定義された形状を構築することと、所与の平面距離において逆トランスデューサー回折積分と共にこれを畳み込むこととにより、これが達成される。この解法は、２Ｄ高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって効率的に得ることができる。最後に、無限板のための複素数値解法（complex-valued solution）を用いて、同じ結果を生成しようとしている類似の複素係数により、各場合において最も近接した実際のトランスデューサーを活性化させることができる。このようにして、その後、物理的な１組のトランスデューサーを制御して、所与の距離において形状を示す音響場を生成することができる。
【０１００】
このアプローチの１つの大きな欠陥は、１組のポイントの代わりに形状を生成するため、出力が弱くなり、無限のアレイも必要になることである。より高出力を生成しかつより実際的な制約を使用するように、この技術を変更可能にして、このアプローチにより、形状全体の音響活性化を商業的な実行可能性に近づけることができる。
【０１０１】
Ａ．制御領域関係行列
【０１０２】
フーリエ法を用いて形状を生成する前に、所与の形状を領域に分割することができる。フィードバックの「領域」を生成するための最適な方法は、活性化された相互に同時に向上した隣接領域を追求できるときを決定することである。そのためには、各領域が相互に影響し合う様態を考慮し、不要な有害な干渉ではなく有用な干渉を発生させる解法を発見することが重要である。
【０１０３】
制御ポイントと同様に、検討中のｍ個の制御領域それぞれに対して、複数組の簡単な単位振幅およびゼロオフセット活性化係数がある。これらの活性化係数と、離散的トランスデューサーモデルにおいて必要とされるものとの間の重要な差として、トランスデューサーが微小であるため、点乗積合計（dot product sum）が積分になる。
【０１０４】
各領域内の複合値圧力を任意の基準内において事前定義することにより、これを解法における検討対象から除去することができる。この領域の事前定義に対して選択肢は多数有るものの、最も有効に機能するために、実数値のまたは一定の位相として定義され得る（しかし、局所的位相変動（local phase variations）を示さないかまたは示す場合もある）。このような事前定義において、各領域は、モザイク状形状、画素、ブロッブ、補間カーネルまたはより複雑な形状として定義され得る。
【０１０５】
（制御ポイントと同様の）これらの領域を定義すると、検討中のｍ個の制御領域それぞれについて、複数組の簡単な単位振幅およびゼロオフセット活性化係数が定義される。簡単な単位振幅およびゼロオフセット活性化係数を発見するために、次のステップとして、ｍ個の制御領域それぞれについてフーリエ２Ｄ面形状問題（Fourier 2D plane shape problem）を解く。その結果、ホログラフィック板（微小トランスデューサーの無限板）を記述する２Ｄ関数が得られ、その結果、各制御領域の活性化の効果間の類似性が記述される。その場合、目的は、各領域が近隣同士で相互に強化するような構成を発見することである。ここで、単位係数を用いた各領域に対するこれらの「トランスデューサー活性化係数」が、複素値関数として表される。
0006771473.tif 000032
［方程式１４］
【０１０６】
個々の制御領域の振幅は、以下のようになる。
0006771473.tif 000033
［方程式１５］
【０１０７】
ベクトルｋが下記のように定義される場合、
0006771473.tif 000034
、
［方程式１６］
【０１０８】
次に、制御ポイント関係行列と同様に、制御領域関係行列（control regions relations matrix）は、以下のように表され得る。
0006771473.tif 000035
［方程式１７］
0006771473.tif 000036
。
【０１０９】
例えばこれらのドメインを制限することにより、これらの積分のうちいくつかを近似する必要があり得る。これらの積分を実際のトランスデューサーグリッドの空間において行うこともでき、これにより、通常の固有系に対するＲのデフィニションが有効に低下する。次に、このＲは、形状全体のフーリエ解析（変換）を試行する前に各領域を事前乗算するための最適な係数を決定するための固有系となる。この行列は正方行列であり、ｍ個の制御領域が検討される場合にｍ×ｍ個の入力を有するため、固有系評価の演算時間は、定義された領域の数に依存する。その場合、この行列の固有ベクトルは、各制御領域内のポイント振幅が安定したままでありかつ音響場の相対的変化を発生させないような干渉が得られる制御領域活性化係数を表す。固有値λが大きい場合、これは、利得増加を促進させる１組の係数を示す。これは、制御領域をフーリエ解法技術と共に用いる場合において、特に重要である。
【０１１０】
Ｂ．結果
【０１１１】
この技術を評価するため、ビットマップ方式の黒白画像を生成し、白色画素を単位振幅および位相領域に変換することにより、各領域が画素正方形を占有する大きな星形状を構築した。この星は、トランスデューサーが無限板内に配置されかつ微小サイズであることを仮定する。
【０１１２】
星の振幅を図５に示す。星の位相を図６に示す。公知の２ＤＦＦＴ法を用いて、事前処理無しにこの出力を生成した。
【０１１３】
次に、１つの領域への焦点合わせの効果が別のものへの焦点合わせへ影響することを考慮に入れて、次のステップにおいて、音響場内における再生のためのより実際的な候補のための領域配置構成の固有系を用いて、空間を検索する。固有系を何回か繰り返した後、各領域解法の局所的効果について通知されたため、２ＤＦＦＴ解法は大きく異なるようにみえる。この解法を用いた星の振幅を図７に示す。星の位相を図８に示す。
【０１１４】
星は縁においてデフィニションを失っているものの、この解法は、隣接領域が相互に影響し合う様態を考慮に入れる。この解法は、実際のトランスデューサーシステムに適用された場合、一定の位相解法またはこのように選ばれていない解法の場合よりもずっと高い忠実度を示す。なぜならば、トランスデューサーアレイの構造と、各個々のトランスデューサーに起因して発生する音響場間の相互作用と、隣接領域同士が相互に持つ影響とが、行列の公式化において全て考慮に入れられているからである。
【０１１５】
ＶＩ．動的な解空間サンプリング（Dynamic Solution Space Sampling）
【０１１６】
音響場において、１つ以上の制御ポイントが定義され得る。これらの制御ポイントを信号によって振幅変調することにより、振動触覚フィードバックが空中に発生する。フィードバックを発生させるための別の方法として、振幅が変調されていない制御ポイントを生成し、振幅が変調されていない代わりに、空間周囲に制御ポイントを移動させて、感知することが可能な空間−時間変調（spatio-temporal modulation）を生成する。いずれの場合も、可聴ノイズ回避のために、空間および時間における音響場変化を平滑にする必要がある。そのため、システムの有効状態の挙動が制約されるため、高リソースの直接的計算技術の代わりに、計算に必要なリソースを減少させるための先行状態からの摂動を用いる。これは、コンピュータ処理リソースが希少資源である埋設システムにおいて、特に重要である。
【０１１７】
Ａ．摂動解（perturbed solutions）としての制御ポイント経路
【０１１８】
ポイントを生成し、このポイントを振幅変調無く移動させると、空気中に経路が触覚的に作動し得る。このポイントの移動を静かに行う必要が有る場合、このポイントは音響場をその都度小デルタだけ変化させる必要がある。これが意味するところは、これを行うためには、このポイントは、明確な運動を平滑に行うためには、充分に小さな距離インクリメントを可能にする必要があるということである。すなわち、任意の１つのトランスデューサーからの位相および振幅が平滑な曲線も近似する必要があることを意味しており、摂動技術についての多くの可能性が示される。
【０１１９】
Ｂ．摂動距離、振幅およびサンプリング計算
【０１２０】
トランスデューサー中点ｐから、サンプル時間ｔにおける焦点
0006771473.tif 000037
への簡単な飛行時間を計算する場合において、位相および振幅がルックアップテーブルを介して決定されない場合、距離を計算する必要がある。これらの間のベクトルを
0006771473.tif 000038
として定義すると、位相および角度依存振幅を得るために２つの量を決定する必要がある。位相は、平方根を含む
0006771473.tif 000039
の倍数として決定することができる。直接的評価アプローチが無いため、平方根を埋設ハードウェアにおいて計算するのは困難である。多項式評価などの解法を得るためにより直接的なアプローチを用いる代わりに、ニュートンラフソン法または他の反復アプローチを用いることができる。しかし、解法の摂動性に起因して、先行計算
0006771473.tif 000040
の結果を用いて、次の平方根近似化をシードすることができる。この運動が時間的に連続していると仮定すると、量
0006771473.tif 000041
は、その迅速な収束が得られるほど充分に小さくなり、そのため、シードされていない計算に必要な繰り返しの一部のみしか必要でなくなる。その結果、演算時間が節減され、被約表現状態の復元が、以前よりもずっと高速で進行することが可能になる。同等に、同様の方法を用いて、リソースを消費する動作の他の場合も回避することができる。他のこのような計算も、これらの量が位相空間の連続性へ接続される限り、同様に恩恵を受ける。その結果、振幅決定に必要な
0006771473.tif 000042
や、サンプリングデルタの記述に必要な
0006771473.tif 000043
などの評価を、他のそれほどリソース集中型ではない算術演算を用いて精緻化することができる。これらの場合のうち多くにおいて、完全に反復的な手順を先に行うことは、高価でありかつサポートされた動作に容易に専念した場合よりも多くの演算能力が必要になり、不経済である。
【０１２１】
Ｃ．動的なサンプリング
【０１２２】
図９は、単一の焦点の視点からの単一のトランスデューサー（図下側において大型ドットとして示す）の出力の図である。焦点を波長のごく一部だけ任意の方向に移動させると、距離変化に対して既知の上限のみが発生する。これは、ポイントへの焦点合わせに必要な位相変化の上限も示す。
【０１２３】
空気中において移動された焦点は、活性化係数をトランスデューサーにおいて変化させる。焦点をトランスデューサーから遠位またはトランスデューサーへ近位に半波長だけ移動させると、大まかにいってπが当該トランスデューサーが示す位相へ加算されるかまたは当該トランスデューサーが示す位相から減算される。焦点が一定距離において静止しているかまたは音響波面に対して平行移動している場合、その位相は運動時にほとんど変化しない。焦点の時間的進展における２つの段階を示す複素平面内の解空間中の短距離だけ空間的に離れた既知のポイント（例えば、ｔおよびｔ＋δ）間を補間するとき、その補間が、焦点の線形移動からどの程度離れているかを明確にする最悪の場合の焦点合わせ誤差を推測することができる。この誤差は、隣接する焦点スナップショット間の距離が波長の半分未満まで短くなると共に、急速に低下する。これをさらに考慮して、デバイスへの解空間の被約表現サンプルが送られると、（一時的挙動ではなく）焦点が移動した空間距離のインクリメントに基づいて、音響場ＣＦＬのような安定条件が定義され得る。数学においては、クーラン−フリードリックス−レビー（ＣＦＬ）条件は、特定の偏微分方程式（通常は、双曲偏微分方程式）を差分法により数値的に解く際に、収束に必要な条件である。
【０１２４】
ＣＦＬ条件は本質的には、システムがどれくらい速く移動できるかを記述する。すなわち、双曲ＰＤＥシステムは、単一のステップにおいてグリッド間隔によって定義される速度よりも高速で移動させることはできない。そうでないと、誤差が伝播し得、無限になる可能性がある。そのため、制御ポイントが経路に沿って移動している場合、ＣＦＬ条件に類似する誤差境界条件（error-bound condition）を計算して、最悪の場合の誤差を閾値未満に保持しつつ、（典型的には波長未満である）単一のステップにおいて移動可能な最大距離を表すことができる。そうすると、軌道に沿ったこれらのステップポイントにおける制御ポイントについて、ソルバー結果（ｚベクトル）／固有系結果／トランスデューサー活性化（ｘベクトル）（のうちいずれかまたは全て）を演算することが可能になり、また、各ステップが間の任意のポイントにおける制御ポイントを得るためにこれらの結果間を補間することができる。また、最悪の場合の誤差境界が、プロセス終了時において生成されるトランスデューサー係数のいずれかについて既知であるので、初めから安心できる。
【０１２５】
次に、デバイスへ送られた状態を特定の距離を越えていない離隔しているポイントへ焦点合わせする必要がある条件を用いて、解空間を周期的にサンプリングする必要性を低減しつつ、距離および他の演算量の摂動解についての要件が確実に満たされる。
【０１２６】
Ｄ．多項式サンプリング
【０１２７】
図１０および図１１は、単一のトランスデューサー（各図下部において大きなドットとして図示）の２つの状態間における補間を示す。ここで、破線は、距離の線形補間である。各トランスデューサーからの音響場線は、破線に影響する。破線におけるトランスデューサー間の曲率変化に起因して、中間補間状態における焦点はずれが発生する。高次多項式を用いると、状態が実線を追随することが可能になり、焦点合わせ効果が保持される。
【０１２８】
このアプローチは、さらに採用され得る。上記した安定条件の制限部分は、状態補間が複合空間（complex space）において行われる点である。仮に、これを距離／振幅空間へ再配置した場合、空間変換に起因してアクセスが悪化するが、焦点はずれ量が低下すると思われる。しかし、焦点が一定の線または多項式軌道上のフィールドを通じて移動する際のトランスデューサーの振幅および距離の変化を記述するより高次の多項式曲線を生成することにより、距離／振幅空間への再配置を増加させることができる。距離値を容易に位相へ変換することが可能であるため、被約表現の様態で状態間に線形または多項式セグメントを生成することが可能になり、経路に沿った焦点はずれも極めて小さくなる。その結果、複雑な形状の記述に必要なデバイス状態の更新率のさらなる低減が可能になる。これは、例えば勾配を計算するかまたは制限内の正しい経路に収束する級数展開を行うことにより、達成することができる。２つの関数の重み付けされた混合を用い、１つは開始点を正確に表しかつ間隔を近似し、もう１つは終了点を正確に表しかつ間隔を近似するようにしても、有用であり得る。このようにして、開始点および終了点を正確にしつつ、中央間隔の良好な近似化が得られる関数を生成することができる。
【０１２９】
ＶＩＩ．結論
【０１３０】
上記実施形態の多様な特徴は、向上した触覚系の多数の変形例が得られるように選択および組み合わせることができる。
【０１３１】
上記明細書において、特定の実施形態について述べてきた。しかし、当業者であれば、以下の特許請求の範囲中に記載のような発明の範囲から逸脱することなく多様な改変および変更が可能であることを理解する。よって、本明細書および図は、限定的なものではなく例示的なものとしてみなされるべきであり、このような改変は全て、本教示の範囲内に収まるものとして意図される。
【０１３２】
恩恵、利点、問題の解決法、ならびに任意の恩恵、利点または解決法をもたらし得るかまたはより顕著にさせ得る任意のエレメント（単数または複数）は、上記の特許請求の範囲のうち一部または全ての重要な、必須のまたは本質的な特徴またはエレメントとして解釈されるべきではない。本発明は、本出願の係属時に行われる任意の補正および発行された特許請求の範囲の全ての均等物を含む添付の特許請求の範囲のみによって定義されるものである。
【０１３３】
さらに、本明細書において、関連用語（例えば、第１および第２、上および下）は、ひとえに１つのものまたは動作を別のものまたは動作と区別するために用いられるものであり、このような関係または順序を当該ものまたは動作間に要求または暗示するものでは必ずしもない。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｈａｓ」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｓ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」などの用語またはそれらの他の任意のバリエーションは、エレメントのリストを含むプロセス、方法、物または装置が、当該エレメントのみでなく、当該プロセス、方法、物または装置に対して明示的にリストされていないかまたは固有ではない他のエレメントも含み得るように、非排他的に網羅するものとして意図される。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ…ａ」、「ｈａｓ…ａ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ…ａ」、「ｃｏｎｔａｉｎｓ…ａ」の後に続くエレメントは、さらなる制約無く、当該エレメントを含むプロセス、方法、物または装置中のさらなる同一のエレメントの存在を除外しない。「ａ」および「ａｎ」という用語は、本明細書中他に明記無き限り、１つ以上のものを指す。「実質的に」、「本質的に」、「およそ」、「約」などの用語または他の任意の変形例は、当業者が理解する意味に近い意味で定義される。本明細書中において用いられるような「結合された」とは、接続されたものとして定義されるが、必ずしも直接的または機械的な接続を指さない。特定の様態で「構成された」デバイスまたは構造は、少なくともそのような様態で構成されるが、羅列されていない様態でも構成され得る。
【０１３４】
本開示の要約は、読者が本技術開示の内容を容易に理解できるようにするためのものであり、特許請求の範囲の範囲または意味を解釈または制限するために用いられるものではないとの理解と共に提出される。加えて、上記の詳細な説明において、本開示の合理化のため、多様な特徴が多様な実施形態において一緒にグループ分けされることが分かる。この開示の方法は、特許請求の範囲の実施形態に各請求項に明示的に記載された特徴よりも多数の特徴が必要であるという意図を反映したものと解釈されるべきではない。そうではなく、下記の特許請求の範囲に反映するように、本発明は、単一の開示の実施形態の全特徴未満の中に存在する。よって、以下の特許請求の範囲は、詳細な説明中に組み込まれるものであり、各請求項は、別個の発明として独立した存在である。
【図１】
0006771473.tif 000044
【図２】
0006771473.tif 000045
【図３】
0006771473.tif 000046
【図４】
0006771473.tif 000047
【図５】
0006771473.tif 000048
【図６】
0006771473.tif 000049
【図７】
0006771473.tif 000050
【図８】
0006771473.tif 000051
【図９】
0006771473.tif 000052
【図１０】
0006771473.tif 000053
【図１１】
0006771473.tif 000054