(57)【要約】  ａ）開口した正面側を有するケースと、ｂ）実質的に閉鎖された側のケースの内側に取り付けられたベースの片面に取り付けられたＭＥＭＳ膜と、ｃ）マイクロホンが感応する動作周波数範囲の少なくとも一部に対し実質的に音響透過性の、正面側を覆うメッシュとを備えたＭＥＭＳマイクロホンが開示される。また、ａ）受信した超音波に応答して信号を発生する少なくとも２つのＭＥＭマイクロホンを含む受信器と、ｂ）上に受信器が載置される測位面で受信器に対して移動する器具であって、受信器に超音波を送信する少なくとも１つの超音波送信器を含む器具と、ｃ）信号を用いて測位面上の器具の位置を追跡するコントローラとを備えた音響測位システムも開示される。【選択図】図９
2010521861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）開口した正面側を有するケースと、
ｂ）実質的に閉鎖された側のケースの内側に取り付けられたベースの片面に取り付けられたＭＥＭＳ膜と、
ｃ）マイクロホンが感応する動作周波数範囲の少なくとも一部に対し実質的に音響透過性の、正面側を覆うメッシュと、
を備えたＭＥＭＳマイクロホン。
【請求項２】
ケース内に取り付けられた増幅器をも含む、請求項１に記載のマイクロホン。
【請求項３】
０ｄＢを１ボルト／パスカルと定義して、マイクロホンが−６０ｄＢ超の感度を有する、２５ｋＨｚより大きい第１周波数がある、請求項１又は２に記載のマイクロホン。
【請求項４】
第１周波数は４０ｋＨｚより大きい、請求項３に記載のマイクロホン。
【請求項５】
第１周波数は７０ｋＨｚより大きい、請求項４に記載のマイクロホン。
【請求項６】
第１周波数は１００ｋＨｚより大きい、請求項５に記載のマイクロホン。
【請求項７】
第１周波数での感度は−５０ｄＢより大きい、請求項３〜６のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項８】
第１周波数での感度は−４０ｄＢより大きい、請求項７に記載のマイクロホン。
【請求項９】
第１周波数での感度は−３０ｄＢより大きい、請求項８に記載のマイクロホン。
【請求項１０】
第１周波数での感度は２０ｋＨｚでのマイクロホンの感度より４０ｄＢ以上低くなることはない、請求項３〜９のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項１１】
第１周波数での感度は２０ｋＨｚでのマイクロホンの感度より３０ｄＢ以上低くなることはない、請求項１０に記載のマイクロホン。
【請求項１２】
第１周波数での感度は２０ｋＨｚでのマイクロホンの感度より２０ｄＢ以上低くなることはない、請求項１１に記載のマイクロホン。
【請求項１３】
第１周波数での感度は、２０ｋＨｚから第１周波数までの周波数のデシベル単位の感度の平均より４０ｄＢ以上低くなることはない、請求項３〜１２のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項１４】
第１周波数での感度は、２０ｋＨｚから第１周波数までの周波数の感度の最大値より４０ｄＢ以上低くなることはない、請求項１３に記載のマイクロホン。
【請求項１５】
２０ｋＨｚから第１周波数までで、少なくとも１０ｋＨｚ超で感度は６ｄＢ以下だけ変動する、請求項３〜１４のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項１６】
２０ｋＨｚから第１周波数までで、少なくとも２０ｋＨｚ超で感度は６ｄＢ以下だけ変動する、請求項１５に記載のマイクロホン。
【請求項１７】
２０ｋＨｚから第１周波数までで、少なくとも４０ｋＨｚ超で感度は６ｄＢ以下だけ変動する、請求項１６に記載のマイクロホン。
【請求項１８】
感度が２０ｋＨｚより上の最良感応周波数から４０ｄＢ以内になる動作周波数の範囲で、メッシュの前の方向に対するマイクロホンの指向感度の変動は３０ｄＢを超えない、請求項１〜１７のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項１９】
前記動作周波数の範囲で、メッシュの前の方向に対するマイクロホンの指向感度の変動は２０ｄＢを超えない、請求項１８に記載のマイクロホン。
【請求項２０】
実質的に固体側は正面側とは反対の後面側であり、ベースはＭＥＭＳ膜を正面側に向けて取り付けられる、請求項１〜１９のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項２１】
ケースは、１辺が２ｍｍの立方体を含む内部空容積を持たない、請求項１〜２０のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項２２】
ケースは、１辺が１．５ｍｍの立方体を含む内部空容積を持たない、請求項２１に記載のマイクロホン。
【請求項２３】
ケースは、１辺が１ｍｍの立方体を含む内部空容積を持たない、請求項２２に記載のマイクロホン。
【請求項２４】
メッシュは７０％未満の充填率を有する、請求項１〜２３のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項２５】
メッシュの実質的に全ての貫通孔は０．６ｍｍ未満の直径を有する、請求項１〜２４のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項２６】
メッシュの貫通孔の中心は実質的に斜方格子状に配列される、請求項１〜２５のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項２７】
２０ｋＨｚより上の周波数と定義される動作周波数の範囲で、２０ｋＨｚより上の最良感応周波数から４０ｄＢ以内の感度を有する少なくとも１つの周波数、およびメッシュの前の１方向に対し、メッシュを除去した場合のマイクロホンに比べて、感度は１０ｄＢ未満だけ低下する、請求項１〜２６のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項２８】
動作周波数の範囲の全ての周波数に対し、メッシュの前の少なくとも１方向に対し、メッシュを除去した場合のマイクロホンに比べて、感度は１０ｄＢ未満だけ低下する、請求項２７に記載のマイクロホン。
【請求項２９】
動作周波数の範囲の少なくとも１つの周波数に対し、メッシュの前の全方向に対し、メッシュを除去した場合のマイクロホンに比べて、感度は１０ｄＢ未満だけ低下する、請求項２７又は２８に記載のマイクロホン。
【請求項３０】
動作周波数の範囲の全ての周波数に対し、メッシュの前の全方向に対し、メッシュを除去した場合のマイクロホンに比べて、感度は１０ｄＢ未満だけ低下する、請求項２９に記載のマイクロホン。
【請求項３１】
正面側はピックアンドプレース操作のために少なくとも１ｍｍ平方の固体領域を含む、請求項１〜３０のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項３２】
正面側はピックアンドプレース操作のための固体領域を含み、ケースは固体領域の下に直接堅固に埋め込まれる、請求項１〜３１のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項３３】
膜はメッシュの後ろ１ｍｍ未満にある、請求項１〜３２のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項３４】
ケースは実質的に対称の面を有し、ＭＥＭＳ膜の中心は、ケースの実質的に対称の面の最大直径の１０％に等しい距離内にある、請求項１〜３３のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項３５】
ケースは、ケースの最大直径の１０％以内でＭＥＭＳ膜の中心を平坦面の中心と位置合わせして、ベースが取り付けられる平坦面を含む、請求項１〜３４のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項３６】
最大直径は７ｍｍ未満である、請求項１〜３５のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項３７】
ａ）受信した超音波に応答して信号を発生する少なくとも２つのＭＥＭマイクロホンを含む受信器と、
ｂ）上に受信器が載置される測位面で受信器に対して移動する器具であって、受信器に超音波を送信する少なくとも１つの超音波送信器を含む器具と、
ｃ）信号を用いて測位面上の器具の位置を追跡するコントローラと、
を備えた音響測位システム。
【請求項３８】
コントローラは、２０ｃｍ／秒未満の任意の速度で移動するときに、少なくとも１５ｃｍ×２０ｃｍの領域で器具の位置を４ｍｍ以内まで追跡する、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
少なくとも１つのマイクロホンは、受信器が測位面上で静止しているときに、ケースの正面側が水平より上を向くように、受信器に取り付けられる、請求項３７又は３８に記載のシステム。
【請求項４０】
マイクロホンの正面側は水平から４５度超だけ上を向く、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
マイクロホンの正面側は水平から４５度未満だけ上を向く、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４２】
受信器が測位面上で静止しているときに、マイクロホンの中心は測位面から１０ｍｍ未満だけ上の位置にある、請求項３７〜４１のいずれかに記載のシステム。
【請求項４３】
受信器が測位面上で静止しているときに、マイクロホンの中心は測位面から少なくとも１ｍｍ上の位置にある、請求項３７〜４２のいずれかに記載のシステム。
【請求項４４】
マイクロホンに隣接しかつそれを囲む受信器の表面とマイクロホンの外面とが実質的に面一になるように、少なくとも１つのマイクロホンが受信器に取り付けられる、請求項３７〜４３のいずれかに記載のシステム。
【請求項４５】
受信器の前記表面はマイクロホンの前記外面と実質的に平行である、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
少なくとも１つのマイクロホンに隣接する受信器の表面は、凸状に湾曲する、請求項３７〜４５のいずれかに記載のシステム。
【請求項４７】
測位面上に載置される底面以外の受信器の表面は、水平より下の方向に向けられることは実質的にない、請求項３７〜４６のいずれかに記載のシステム。
【請求項４８】
器具に取り付けられた少なくとも１つの光送信器と、少なくとも１つの光送信器から光を受信して、受信器を器具の少なくとも１つの超音波送信器と同期させる受信器内の少なくとも１つの窓とを備える、請求項３７〜４６のいずれかに記載のシステム。
【請求項４９】
光は赤外線である、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
受信器は、少なくとも１つの窓のうちの第１窓を有する正面側と、第１窓の横方向両側に配置された少なくとも２つのマイクロホンのうちの第１および第２マイクロホンとを含む、請求項４８又は４９に記載のシステム。
【請求項５１】
少なくとも第１マイクロホンは第１窓の前方にあり、それによって、第１窓の視界の一部を遮蔽する、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
受信器はまた、第１マイクロホンに隣接する受信器の第２側部に取り付けられた第２窓をも含み、第２窓は、第１マイクロホンによって遮蔽された第１窓の視界の少なくとも一部を含む視界を有する、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
第２マイクロホンも第１窓の前方にあり、それによって、第１マイクロホンによって遮蔽された部分とは反対側の第１窓の視界の一部が遮蔽され、受信器はまた、第２マイクロホンに隣接する受信器の第３側部に取り付けられた第３窓をも含み、第３窓は、第２マイクロホンによって遮蔽された第１窓の視界の少なくとも一部を含む視界を有する、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
器具に取り付けられた少なくとも１つのＲＦ送信器と、少なくとも１つのＲＦ送信器から無線波を受信して、受信器を器具の少なくとも１つの超音波送信器と同期させる受信器内の少なくとも１つのＲＦ受信要素とを含む、請求項３７〜５３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５５】
マイクロホンのうちの少なくとも１つのマイクロホンの正面側は、受信器の正面側の内面の長さが５ｍｍ未満の受信器の円錐状開口の後ろに、直接または間接的に取り付けられ、前記マイクロホンは、音響ポートを有する実質的に固体正面側と、正面側の内面で音響ポート上に取り付けられたベース上にあり後方を向いたＭＥＭＳ膜とを有する、請求項３７〜４３，４７〜５３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５６】
受信器は、マイクロホンの少なくとも１つを覆う保護グリルを含む、請求項３７〜５５のいずれかに記載のシステム。
【請求項５７】
マイクロホンの少なくとも１つは、請求項１〜３６のいずれかに記載のマイクロホンである、請求項３７〜５４，５６のいずれかに記載のシステム。
【請求項５８】
受信器が測位面上で静止しているときに、器具が追跡される領域内のどこでも器具と対面する受信器の前面は、測位面から１００度超の角度に向けられる、請求項３７〜５７のいずれかに記載のシステム。
【請求項５９】
フレキシブルプリント回路基板を備え、それによってマイクロホンの正面側が内面に取り付けられる、請求項５５に記載のシステム。
【請求項６０】
マイクロホンの正面側は内面に直接取り付けられる、請求項５５に記載のシステム。
【請求項６１】
マイクロホンの正面側は、マイクロホンの縁を少なくとも１ｍｍ超えて延びるプリント回路基板を含み、それによってプリント回路基板の延長部分の裏面は、受信器へのマイクロホンの組立て中にマイクロホンを取り扱うための取付け面となる、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６２】
受信器が測位面上で静止しているときに、グリルは水平反射に対して対称である、請求項５６に記載のシステム。
【請求項６３】
受信器が測位面上で静止しているときに、グリルは垂直反射に対して対称である、請求項５６又は６２に記載のシステム。
【請求項６４】
グリルの充填率は５０％未満である、請求項５２，６２又は６３のいずれかに記載のシステム。
【請求項６５】
グリルのパーツ間の間隔は、コントローラが器具の位置を追跡するために信号の実質的に最も高い周波数成分を使用する場合、超音波音波の半波長より小さい、請求項５２，６２〜６４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６６】
受信器は少なくとも１つのマイクロホンの後ろにエレクトロニクスボードを含み、前記マイクロホンのケースの後部の外面はエレクトロニクスボードへの接続部を含む、請求項３７〜６５のいずれかに記載のシステム。
【請求項６７】
メッシュは導電性材料を含む、請求項１〜３６のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項６８】
コントローラが器具の位置を追跡するために使用する信号の任意の周波数成分に対し、グリルが配置されたマイクロホンの感度は、グリルが除去された場合の感度と比較して、１０ｄＢ未満だけ低下する、請求項５６，６２〜６５のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
この出願は２００７年３月１４日に提出された米国仮特許出願６０／９０６，８１３の１１９（ｅ）の下で利益を主張する。
【０００２】
上記文献の内容は、あたかも本願明細書中に完全に述べられているかのように参考のために組み入れられる。
【０００３】
発明の分野
本発明は、その一部の実施形態で、ＭＥＭＳマイクロホンおよびＭＥＭＳマイクロホンを組み込んだ受信器に関し、さらに詳しくは、音響測位システム用の超音波ＭＥＭＳマイクロホンおよび受信器に関するが、それらに限定されない。
【０００４】
発明の背景
音響測位システム用の超音波センサが必要とされている。そのようなセンサは適度に広い周波数応答および広い角度応答（低い指向性）を有し、高すぎない出力インピーダンスおよび動作電圧を有し、頑丈であり、かつ製造が安価であることが望ましい。
【０００５】
既存の超音波トランスデューサは、Ｐｒｏｗａｖｅ４００ＥＴ０８０のような圧電セラミックトランスデューサ、およびＰｒｏｗａｖｅ５００ＥＳ２９０のような静電型トランスデューサを含む。これらのトランスデューサは２００８年３月１３日にそれぞれｗｗｗ．ｐｒｏｗａｖｅ．ｃｏｍ．ｔｗ／ｅｎｇｌｉｓｈ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｕｔ／ｅｎｃｌｏｓｅ．ｈｔｍおよびｗｗｗ．ｐｒｏｗａｖｅ．ｃｏｍ．ｔｗ／ｅｎｇｌｉｓｈ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｕｔ／ｅｓ．ｈｔｍからダウンロードしたウェブページに記載されている。また、ＰＶＤＦ箔、例えば２００８年３月１３日にｗｗｗ．ｍｅａｓ−ｓｐｅｃ．ｃｏｍ／ｍｙＭｅａｓ／ｓｅｎｓｏｒｓ／ｐｉｅｚｏＳｅｎｓｏｒｓ．ａｓｐからダウンロードしたウェブページに記載されたＭＳＩ  ＵＳ４０ＫＲ‐０１を用いる超音波トランスデューサ、および２００８年３月１３日にｗｗｗ．ａｃｏｐａｃｉｆｉｃ．ｃｏｍ／ａｃｏｐａｃｃａｔ．ｐｄｆからダウンロードしたカタログに記載されたＡｃｏ‐Ｐａｃｉｆｉｃ型式７０１２のような超音波応答を有するエレクトレットマイクロホンもある。
【０００６】
これらの超音波センサはいずれも、音響測位システムに用いるのに完全には満足できない。セラミック超音波トランスデューサは一般的に比較的小さい帯域幅、例えば４０ｋＨｚトランスデューサの場合に２．５ｋＨｚ（１５のＱ）を有するが、２つの共振周波数を有する一部の特別設計トランスデューサは１０ｋＨｚもの高い帯域幅を有する。それらはまた直径が１０ｍｍより大きく、空気中の波長に匹敵するかそれより大きくなる傾向があるので、比較的狭い角度応答を有する。それらはまた高い出力インピーダンスをも有し、複雑な電子回路を必要とし、かつそれらは高温に弱く、それは、手作業組立てが必要でありかつ製造が比較的高価であることを意味する。
【０００７】
静電型超音波トランスデューサも一般的に４０ｋＨｚトランスデューサの場合に１０ｋＨｚ未満の低い帯域幅を有し、通常、直径が２０ｍｍより大きいので、狭い角度応答を有する。それらは高い出力インピーダンスを有し、高電圧、一般に数百ボルトを必要とするので、比較的複雑な回路構成が必要であり、かなりの電力を消費し、大きい空間を占める。それらはまた高温に弱いので、手作業組立てが必要である。
【０００８】
ＰＶＤＦを使用する超音波トランスデューサも６から９のＱで低い帯域幅、１０ｍｍより大きい直径、円筒形トランスデューサのｚ軸周りに狭い角度応答、および高い出力インピーダンスを有する。それらは比較的低い感度を有し、構成要素は脆弱であり、保護する必要があり、かつ比較的高い露出表面積のため電気誘導ノイズを拾う傾向がある。静電型トランスデューサおよびセラミックトランスデューサと同様に、それらは高温に弱いので、手作業組立てが必要である。
【０００９】
ほとんどのエレクトレットマイクロホンは約２０ｋＨｚまでしか反応しない。Ａｃｏ‐Ｐａｃｉｆｉｃ型式７０１２のような超音波応答を有するものは非常に高価であり、一般的に実験機器に使用される。それらはまた、上述した他のタイプの超音波トランスデューサほどではないが、約２．２キロオームの比較的高い出力インピーダンスを有し、かつ高温に弱い。
【００１０】
これらの欠点にもかかわらず、超音波トランスデューサを使用する音響測位システムは市販されている。どちらも２００８年３月１３日に、ｗｗｗ．ｅ−ｂｅａｍ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｃｏｍｐｌｅｔｅ．ｈｔｍｌからダウンロードしたウェブページおよびｗｗｗ．ｍｉｍｉｏ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ／ｍｉｍｉｏｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ＿ｄａｔａｓｈｅｅｔ．ｐｄｆからダウンロードしたデータシートに記載された、ｅＢｅａｍ  ａｎｄ  Ｍｉｍｉｏにより販売されるシステムは、セラミック超音波トランスデューサを使用している。２００８年３月１３日にｗｗｗ．ｐｅｇａｔｅｃｈ．ｃｏｍ／Ｕｐｌｏａｄｓ／Ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／Ｓｐｅｃｓ／ＭＮＴ／ＭｏｂｉｌｅＮｏｔｅＴａｋｅｒ．ｐｄｆからダウンロードしたデータシートに記載された、Ｐｅｇａｔｅｃｈにより販売されるシステム、および２００８年３月１３日にｗｗｗ．ｎａｖｉｓｉｓ．ｃｏｍ／ＥＮＧＬＩＳＨ／０２＿ｔｅｃｈ／ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ＿ｎａｖｉｓｉｓ．ｐｈｐ？ｔｍｅｎｕ＝０２からダウンロードされたウェブページに記載された、Ｎａｖｉｓｉｓにより販売されるシステムは、ＰＶＤＦトランスデューサを使用している。これらの製品は全て、手書きをＰＣソフトウェアと対話する一連の座標にデジタル化する。ハンドヘルド器具の内部に超音波送信器が配置される。送信器は電気信号を送信し、それは書込み領域付近に位置する受信器によって受信される。赤外線信号は、超音波受信器内に組み込まれた赤外線受信器を用いて、送信器を受信器に同期させる。
【００１１】
半導体産業で使用される製造技術によって製造された小さく薄いシリコン膜を使用するＭＥＭＳマイクロホンは、市場占有率を急速に増している比較的新しい技術分野である。それらの利点として、小さい占有面積および高さ、耐久性、製造再現性、ならびに静電気およびＲＦ障害に対する相対的イミュニティが挙げられる。しかし、既存のＭＥＭＳマイクロホンは一般的に超音波領域には感応しない。１例として、２００８年３月１３日にｗｗｗ．ｋｎｏｗｌｅｓ．ｃｏｍ／ｓｅａｒｃｈ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｍ＿ｓｕｒｆａｃｅ＿ｍｏｕｎｔ．ｊｓｐからダウンロードしたウェブページに記載された、Ｋｎｏｗｌｅｓ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ型式ＳＰＭＯ１０２がある。
【００１２】
２００８年３月１３日にｗｗｗ．ｍｅｍｓｔｅｃｈ．ｃｏｍ／ｆｉｌｅ／ＭＳＭ２Ｃ−ＲＭ−Ｓ３５４０％２０Ｒｅｖ％２０Ｂ．ｐｄｆからダウンロードしたデータシートに記載された、Ｍｅｍｓｔｅｃｈマイクロホン型式ＭＳＭ２ＲＭ‐Ｓ３５４０は、ケースの正面側の内面でそれ以外は実質的に固体表面における音響ポート上に、膜を正面側からケースの後部の方向に向けて取り付けられた、ＭＥＭＳ膜およびベースを有する。
【００１３】
以下の特許及び公開された特許出願はまた、ＭＥＭＳマイクロホンを記載する：米国特許第６５２２７６２（Ｍｕｌｌｅｎｂｏｒｎ他）、米国公開特許出願２００４／０４６２４５及び２００２／０１０２００４（ともにＭｉｎｅｒｖｉｎｉ）、米国公開特許出願２００７／００７１２６８及び公開ＰＣＴ特許出願ＷＯ  ２００７／０２２１７９（ともにＨａｒｎｅｙ他）、米国特許第７３０１２１２（Ｍｉａｎ他）、米国公開特許出願２００７／２０５４９２（Ｗａｎｇ）、米国公開特許出願２００２／００６７６６３（Ｌｏｅｐｐｅｒｔ他）、米国公開特許出願２００４／０１７００８６（Ｍａｙｅｒ他）及び公開ＰＣＴ特許出願ＷＯ  ２００７／０１８３４３及び２００７／１２９７８７（ともにＳｏｎｇ）。
【発明の概要】
【００１４】
本発明の一部の実施形態の態様は、広い周波数範囲にわたって広い角度応答で超音波に感応するＭＥＭＳマイクロホン、およびそのようなＭＥＭＳマイクロホンを使用する音響測位システムに適した受信器に関する。
【００１５】
したがって、本発明の例示的実施形態では、
ａ）開口した正面側を有するケースと、
ｂ）実質的に閉鎖された側のケースの内側に取り付けられたベースの片面に取り付けられたＭＥＭＳ膜と、
ｃ）マイクロホンが感応する動作周波数範囲の少なくとも一部に対し実質的に音響透過性の、正面側を覆うメッシュと、
を備えたＭＥＭＳマイクロホンを提供する。
【００１６】
任意選択的に、マイクロホンはケース内に取り付けられた増幅器をも含む。
【００１７】
任意選択的に、０ｄＢを１ボルト／パスカルと定義して、マイクロホンが−６０ｄＢ超の感度を有する、２５ｋＨｚより大きい第１周波数がある。
【００１８】
任意選択的に、第１周波数は４０ｋＨｚより大きく、または７０ｋＨｚより大きく、または１００ｋＨｚより大きい。
【００１９】
任意選択的に、第１周波数での感度は−５０ｄＢより大きく、または−４０ｄＢより大きく、または−３０ｄＢより大きい。
【００２０】
任意選択的に、第１周波数での感度は２０ｋＨｚでのマイクロホンの感度より４０ｄＢ以上低くなることはなく、または２０ｋＨｚでの感度より３０ｄＢ以上低くなることはなく、または２０ｋＨｚでの感度より２０ｄＢ以上低くなることはない。
【００２１】
任意選択的に、第１周波数での感度は、２０ｋＨｚから第１周波数までの周波数のデシベル単位の感度の平均より４０ｄＢ以上低くなることはない。
【００２２】
加えてまたは代替的に、第１周波数での感度は、２０ｋＨｚから第１周波数までの周波数の感度の最大値より４０ｄＢ以上低くなることはない。
【００２３】
任意選択的に、２０ｋＨｚから第１周波数までで、少なくとも１０ｋＨｚ超で、または少なくとも２０ｋＨｚ超で、または少なくとも４０ｋＨｚ超で、感度は６ｄＢ以下だけ変動する。
【００２４】
任意選択的に、感度が２０ｋＨｚより上の最良感応周波数から４０ｄＢ以内になる動作周波数の範囲で、メッシュの前の方向に対するマイクロホンの指向感度の変動は３０ｄＢを超えず、または２０ｄＢを超えない。
【００２５】
本発明の実施形態では、実質的に固体側は正面側とは反対の後面側であり、ベースはＭＥＭＳ膜を前面側に向けて取り付けられる。
【００２６】
任意選択的に、ケースは、１辺が２ｍｍの立方体、または１辺が１．５ｍｍの立方体、または１辺が１ｍｍの立方体を含む内部空容積を持たない。
【００２７】
本発明の実施形態では、メッシュは７０％未満の充填率を有する。
【００２８】
任意選択的に、メッシュの実質的に全ての貫通孔は０．６ｍｍ未満の直径を有する。
【００２９】
任意選択的に、メッシュの貫通孔の中心は実質的に斜方格子状に配列される。
【００３０】
任意選択的に、２０ｋＨｚより上の周波数と定義される動作周波数の範囲で、２０ｋＨｚより上の最良感応周波数から４０ｄＢ以内の感度を有する少なくとも１つの周波数、およびメッシュの前の１方向に対し、メッシュを除去した場合のマイクロホンに比べて、感度は１０ｄＢ未満だけ低下する。
【００３１】
任意選択的に、動作周波数の範囲の全ての周波数に対し、メッシュの前の少なくとも１方向に対し、メッシュを除去した場合のマイクロホンに比べて、感度は１０ｄＢ未満だけ低下する。
【００３２】
任意選択的に、動作周波数の範囲の少なくとも１つの周波数に対し、メッシュの前の全方向に対し、メッシュを除去した場合のマイクロホンに比べて、感度は１０ｄＢ未満だけ低下する。
【００３３】
任意選択的に、動作周波数の範囲の全ての周波数に対し、メッシュの前の全方向に対し、メッシュを除去した場合のマイクロホンに比べて、感度は１０ｄＢ未満だけ低下する。
【００３４】
本発明の実施形態では、正面側はピックアンドプレース操作のために少なくとも１ｍｍ平方の固体領域を含む。
【００３５】
任意選択的に、正面側はピックアンドプレース操作のための固体領域を含み、ケースは固体領域の下に直接堅固に埋め込まれる。
【００３６】
任意選択的に、膜はメッシュの後ろ１ｍｍ未満にある。
【００３７】
本発明の実施形態では、ケースは実質的に対称の面を有し、ＭＥＭＳ膜の中心は、ケースの実質的に対称の面の最大直径の１０％に等しい距離内にある。
【００３８】
任意選択的に、ケースは、ケースの最大直径の１０％以内でＭＥＭＳ膜の中心を平坦面の中心と位置合わせして、ベースが取り付けられる平坦面を含む。
【００３９】
任意選択的に、最大直径は７ｍｍ未満である。
【００４０】
任意選択的に、メッシュは導電性材料を含む。
【００４１】
本発明の例示的実施形態では、さらに、
ａ）受信した超音波に応答して信号を発生する少なくとも２つのＭＥＭマイクロホンを含む受信器と、
ｂ）上に受信器が載置される測位面で受信器に対して移動する器具であって、受信器に超音波を送信する少なくとも１つの超音波送信器を含む器具と、
ｃ）信号を用いて測位面上の器具の位置を追跡するコントローラと、
を備えた音響測位システムを提供する。
【００４２】
任意選択的に、コントローラは、２０ｃｍ／秒未満の任意の速度で移動するときに、少なくとも１５ｃｍ×２０ｃｍの領域で器具の位置を４ｍｍ以内まで追跡する。
【００４３】
任意選択的に、少なくとも１つのマイクロホンは、受信器が測位面上で静止しているときに、ケースの正面側が水平より上を向くように、受信器に取り付けられる。
【００４４】
任意選択的に、マイクロホンの正面側は水平から４５度超だけ上を向く。
【００４５】
代替的に、マイクロホンの正面側は水平から４５度未満だけ上を向く。
【００４６】
任意選択的に、受信器が測位面上で静止しているときに、マイクロホンの中心は測位面から１０ｍｍ未満だけ上の位置にある。
【００４７】
任意選択的に、受信器が測位面上で静止しているときに、マイクロホンの中心は測位面から少なくとも１ｍｍ上の位置にある。
【００４８】
本発明の実施形態では、マイクロホンに隣接しかつそれを囲む受信器の表面とマイクロホンの外面とが実質的に面一になるように、少なくとも１つのマイクロホンが受信器に取り付けられる。
【００４９】
任意選択的に、受信器の表面はマイクロホンの外面と実質的に平行である。
【００５０】
任意選択的に、少なくとも１つのマイクロホンに隣接する受信器の表面は、凸状に湾曲する。
【００５１】
任意選択的に、測位面上に載置される底面以外の受信器の表面は、水平より下の方向に向けられることは実質的にない。
【００５２】
本発明の実施形態では、システムはまた、器具に取り付けられた少なくとも１つの光送信器と、少なくとも１つの光送信器から光を受信して、受信器を器具の少なくとも１つの超音波送信器と同期させる受信器内の少なくとも１つの窓とを備える。
【００５３】
任意選択的に、光は赤外線である。
【００５４】
任意選択的に、受信器は、少なくとも１つの窓のうちの第１窓を有する正面側と、第１窓の横方向両側に配置された少なくとも２つのマイクロホンのうちの第１および第２マイクロホンとを含む。
【００５５】
任意選択的に、少なくとも第１マイクロホンは第１窓の前方にあり、それによって、第１窓の視界の一部を遮蔽する。
【００５６】
任意選択的に、受信器はまた、第１マイクロホンに隣接する受信器の第２側部に取り付けられた第２窓をも含み、第２窓は、第１マイクロホンによって遮蔽された第１窓の視界の少なくとも一部を含む視界を有する。
【００５７】
任意選択的に、第２マイクロホンも第１窓の前方にあり、それによって、第１マイクロホンによって遮蔽された部分とは反対側の第１窓の視界の一部が遮蔽され、受信器はまた、第２マイクロホンに隣接する受信器の第３側部に取り付けられた第３窓をも含み、第３窓は、第２マイクロホンによって遮蔽された第１窓の視界の少なくとも一部を含む視界を有する。
【００５８】
代替的に、システムはまた、器具に取り付けられた少なくとも１つのＲＦ送信器と、少なくとも１つのＲＦ送信器から無線波を受信して、受信器を器具の少なくとも１つの超音波送信器と同期させる受信器内の少なくとも１つのＲＦ受信要素とを含む。
【００５９】
本発明の実施形態では、マイクロホンのうちの少なくとも１つのマイクロホンの正面側は、受信器の正面側の内面の長さが５ｍｍ未満の受信器の円錐状開口の後ろに、直接または間接的に取り付けられ、マイクロホンは、音響ポートを有する実質的に固体正面側と、正面側の内面で音響ポート上に取り付けられたベース上にあり後方を向いたＭＥＭＳ膜とを有する。
【００６０】
本発明の実施形態では、受信器は、マイクロホンの少なくとも１つを覆う保護グリルを含む。
【００６１】
任意選択的に、マイクロホンの少なくとも１つは、本発明の実施形態に係るマイクロホンである。
【００６２】
任意選択的に、受信器が測位面上で静止しているときに、器具が追跡される領域内のどこでも器具と対面する受信器の前面は、測位面から１００度超の角度に向けられる。
【００６３】
任意選択的に、システムはフレキシブルプリント回路基板を備え、それによってマイクロホンの正面側が内面に取り付けられる。
【００６４】
代替的に、マイクロホンの正面側は内面に直接取り付けられる。
【００６５】
任意選択的に、マイクロホンの正面側は、マイクロホンの縁を少なくとも１ｍｍ超えて延びるプリント回路基板を含み、それによってプリント回路基板の延長部分の裏面は、受信器へのマイクロホンの組立て中にマイクロホンを取り扱うための取付け面となる。
【００６６】
任意選択的に、受信器が測位面上で静止しているときに、グリルは水平反射に対して対称である。
【００６７】
加えてまたは代替的に、受信器が測位面上で静止しているときに、グリルは垂直反射に対して対称である。
【００６８】
任意選択的に、グリルの充填率は５０％未満である。
【００６９】
任意選択的に、グリルのパーツ間の間隔は、コントローラが器具の位置を追跡するために信号の実質的に最も高い周波数成分を使用する場合、超音波音波の半波長より小さい。
【００７０】
本発明の実施形態では、受信器は少なくとも１つのマイクロホンの後ろにエレクトロニクスボードを含み、マイクロホンのケースの後部の外面はエレクトロニクスボードへの接続部を含む。
【００７１】
任意選択的に、コントローラが器具の位置を追跡するために使用する任意の周波数成分に対し、グリルが配置されたマイクロホンの感度は、グリルが除去された場合の感度と比較して、１０ｄＢ未満だけ低下する。
【００７２】
別途定義されない限り、本書で使用されるすべての技術的用語および／または科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本書に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施形態の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および／または材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、限定であることは意図されない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
本書では本発明のいくつかの実施形態を単に例示し添付の図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の実施形態を例示考察することだけを目的としていることを強調するものである。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。
【００７４】
【図１】本発明の例示的実施形態に係るＭＥＭＳマイクロホンの略側面図（図１ａ）およびメッシュを取り外した状態の略正面図（図１ｂ）である。
【図２】本発明の２つの異なる例示的実施形態に係るＭＥＭＳマイクロホンのメッシュおよび「ピックアンドプレース」領域を示す略正面図である。
【図３】本発明の４つの異なる実施形態に係るＭＥＭマイクロホンのメッシュとその後ろに見えるＭＥＭ膜およびベースを異なる位置にある「ピックアンドプレース」領域と共に示す略図である。
【図４】本発明の例示的実施形態に係るＭＥＭマイクロホン用のメッシュの貫通孔パターンを示す略図である。
【図５】先行技術に係るＭＥＭＳマイクロホンの略側面図（図５ａ）、ケースの裏側を取り外した状態の略背面図（図５ｂ）、略正面図（図５ｃ）、および略背面図（図５ｄ）である。
【図６】本発明の例示的実施形態に係る音響測位システム用のＭＥＭＳマイクロホンを含む受信器の略上面図（図６ａ）および略側面図（図６ｂ）である。
【図７】本発明の別の例示的実施形態に係る音響測位システム用のＭＥＭＳマイクロホンを含む受信器の略上面図である。
【図８】本発明の別の例示的実施形態に係る音響測位システム用のＭＥＭＳマイクロホンを含む受信器の略側面図である。
【図９】本発明の例示的実施形態に係るＭＥＭＳマイクロホンを使用した音響測位システムの略側面図である。
【図１０】本発明の別の例示的実施形態に係る音響測位システム用のＭＥＭＳマイクロホンを含む受信器の略斜視図である。
【図１１】本発明の３つの異なる例示的実施形態に係る音響測位システム用の受信器の正面に取り付けられたＭＥＭマイクロホンの略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
本発明は、その一部の実施形態では、ＭＥＭＳマイクロホンおよびＭＥＭＳマイクロホンを組み込んだ受信器に関し、さらに詳しくは、音響測位システム用の超音波ＭＥＭＳマイクロホンおよび受信器に関するが、それらに限定されない。
【００７６】
本発明の一部の実施形態の態様は、広い帯域幅にわたって超音波に感応する、メッシュで覆われた開口ケース付きＭＥＭＳマイクロホンに関する。先行技術のＭＥＭＳマイクロホンで使用されるＭＥＭＳ膜は超音波周波数に応答するかもしれないが、大部分の先行技術のＭＥＭＳマイクロホンは２０ｋＨｚ未満の可聴周波数だけのために設計されており、しばしば、マイクロホンを超音波に対し不感応とするように、あるいは広い周波数帯域に感応させないように組み立てられる。広い周波数帯域幅を有することは、広範囲の周波数を使用してマイクロホンからの本体の距離を測定することによって位置のあいまいさを排除することができるので、音響測位システムまたは測距システムに使用されるマイクロホンでは潜在的に有利である。同様に時間領域では、マイクロホンが広い帯域幅を有する場合、短パルスはマイクロホンの延長共鳴を生じないので、短パルスの到達時間を正確に測定することができる。さらに、広い帯域幅を有することにより、２つ以上の直交信号を送信器から受信器へ同時により容易に送信することが可能になるので、潜在的により正確な測定が行なえるようになる。
【００７７】
動作周波数範囲の周波数に対し実質的に音響透過性のメッシュで覆われた開口ケースを有するマイクロホンは、結果的に狭い帯域幅または歪み信号を生じる、共鳴空洞をケースに持たない傾向がある。メッシュは任意選択的に、充分に低い空間充填率および動作範囲の最短波長より小さい貫通孔を有することによって、実質的な音響透過性を達成する。メッシュはまた、機械的損傷の防止をもたらし、かつそれは任意選択的に金属または別の導電性材料から作られるので、ＲＦ干渉および静電放電の防止をもたらすこともある。
【００７８】
一般的にＭＥＭＳマイクロホンは、耐久性の向上、製造反復性の改善、出力インピーダンスの低下、および適切に設計された場合にはより広帯域の周波数応答をはじめ、他のタイプのマイクロホンに勝る多数の潜在的利点を有する。
【００７９】
本発明の実施形態に係るＭＥＭＳマイクロホンは、第１周波数で、例えば少なくとも２５ｋＨｚ、または少なくとも３０ｋＨｚ、または少なくとも４０ｋＨｚ、または少なくとも７０ｋＨｚ、または少なくとも１００ｋＨｚで、例えば少なくとも−６０ｄＢ、または−５０ｄＢ、または−４０ｄＢ、または−３０ｄＢの感度を有する。ここで、０ｄＢの感度は１ボルト／パスカルと定義される。特に明記しない限り、感度は、メッシュが向いている方向から来る音波に対して定義される。第１周波数での感度は、例えば２０ｋＨｚでのマイクロホンの感度より４０ｄＢ未満だけ低く、あるいは２０ｋＨｚと第１周波数との間のデシベル単位の平均感度より低く、あるいは２０ｋＨｚと第１周波数との間のいずれかの周波数の最大感度より低く、あるいは３０ｄＢ未満だけ低く、または２０ｄＢ未満だけ低く、あるいは１０ｄＢ未満だけ低い。２０ｋＨｚより上の動作周波数範囲内で、かつ任意選択的に第１周波数以下で、感度がその前後で６ｄＢ未満だけ変動する少なくとも１つの周波数が１０ｋＨｚ超に、または２０ｋＨｚ超に、または４０ｋＨｚ超に、または８０ｋＨｚ超に存在する。任意選択的に、この動作周波数範囲は、感度が２０ｋＨｚより上の最良感応周波数から４０ｄＢ以内となる範囲である。
【００８０】
マイクロホンは、ケース内部に取り付けられたベース上に取り付けられたＭＥＭＳ膜を含む。ケースは任意選択的に、その内部に取り付けられた増幅器をも有し、それはここでは、前置増幅器、またはマイクロホンのための有用な出力信号を発生する任意の要素をも含むものと定義される。増幅器は、マイクロホンが感応する超音波周波数範囲を含む動作周波数を有する。増幅器の出力インピーダンスは例えば１０００オーム未満、または５００オーム未満である。マイクロホンは、例えば１０ボルト未満、または５ボルト未満の電圧の電力を使用する。
【００８１】
マイクロホンが任意選択的に広い周波数範囲にわたって超音波に対する感応性を維持する１つの方法は、可能な範囲で、周波数範囲の超音波波長に匹敵するかそれより大きいサイズの実質的に密閉された空洞をＭＥＭＳ膜の近くに有することを回避することによる。例えば、最高動作周波数に対し、例えば２ｍｍまたは１．５ｍｍまたは１ｍｍの半波長より大きい幅の立方体容積を含む空所が、ケース内のどこにも存在しないことである。そのような空洞は狭幅共鳴および／または超音波の吸収を導くおそれがある。
【００８２】
本発明の一部の実施形態では、ケースの正面側は完全には開口せず、「ピックアンドプレース」領域、およびメッシュ上の対応する固体領域を含む。「ピックアンドプレース領域」は、マイクロホンへのロボット組立てのためにメッシュをピックアップするためだけでなく、マイクロホンを使用する音響測位システムのようなシステムのロボット組立てのために完成したマイクロホンをピックアップするためにも、使用することができる。
【００８３】
ＭＥＭＳ膜のベースは任意選択的にケースの後面の中心付近に取り付けられ、それは、マイクロホンの感度を方位角方向とは比較的無関係にすることができるという潜在的な利点を有する。本発明の一部の実施形態では、ケースは少なくとも１つの対称面を有し、ベースは対称面の近くに取り付けられる。それは、感度の方向依存性も対称面を中心にほぼ対称になるという潜在的利点を有する。
【００８４】
任意選択的に、マイクロホンの最大寸法は、最高動作周波数または典型的な動作周波数での超音波波長、例えば７ｍｍ未満、または５ｍｍ未満、または４ｍｍ未満に匹敵するかそれより小さい。小さい直径を有することは、マイクロホンがそうした周波数で比較的低い指向性を持ち、広範囲の方向から来る超音波に対しほぼ同等に感応するという潜在的利点を有する。
【００８５】
本発明の一部の実施形態の態様は、少なくとも２つのＭＥＭＳマイクロホンを使用する受信器を有する音響測位システムに関する。システムはまた、測位面上で移動しかつ超音波を送信する器具をも含み、その超音波は受信器によって受信され、測位面上の器具の位置を追跡するためにコントローラによって使用される。コントローラは例えば、適切にプログラムされた外部コンピュータ、または適切にプログラムされ受信器と共に実装されたマイクロプロセッサ、またはマイクロホンデータを用いて器具の位置を算出するように設計されたＡＳＩＣである。該システムは例えば、ペンとして使用される器具による手書きをデジタル化するために使用される。
【００８６】
任意選択的に、コントローラは、少なくとも５ｃｍ平方、または少なくとも１０ｃｍ平方、または少なくとも長さ１５ｃｍ×幅２０ｃｍ、または少なくとも２０ｃｍ平方、または少なくとも５０ｃｍ平方、または少なくとも１００ｃｍ平方、または少なくとも２００ｃｍ平方、または少なくとも４００ｃｍ平方の領域内のどこかにある器具の位置を、たとえそれがこの領域の幅を１秒で移動するときでも、領域の幅の２％以内、または１％以内、または０．５％以内、または０．２％以内、または０．１％以内、または０．０５％以内、または０．０２％以内、または０．０１％以内、または０．００５％以内まで突き止めることができる。そのような測位精度は、例えば２０ｋＨｚから８０ｋＨｚの間の範囲、またはマイクロホンに対して上述した他の可能な範囲のいずれかの周波数の超音波を使用することによって達成される。
【００８７】
任意選択的に、マイクロホンの少なくとも１つは、上述したように音響透過性のメッシュによって覆われた開口ケースを有する。代替的に、Ｍｅｍｓｔｅｃｈ  ＭＳＭ２ＲＭ‐Ｓ３５４０マイクロホンのような適切な先行技術のＭＥＭＳマイクロホンを使用する。
【００８８】
本発明の一部の実施形態では、単一のＭＥＭＳマイクロホンしかなく、システムは器具のレンジを求めるために使用されるだけである。本発明の一部の実施形態では、少なくとも３つのＭＥＭＳマイクロホンがあり、システムは、３次元の器具の位置を求めるために使用される。
【００８９】
受信器は任意選択的に、測位面上に載置される。本書で使用する場合、「上方（ｕｐ）」、「頂部（ｔｏｐ）」、および「より上に（ａｂｏｖｅ）」のような用語は、重力の方向に関係なく、測位面からの法線方向を指し、「より下」、「水平」、および「横方向」のような用語は、「上方（ｕｐ）」のこの定義と相対的に使用される。例えば「水平」方向とは、測位面と平行な方向を意味し、「水平方向より下」とは、まっすぐまたは斜めに測位面の方向を向くことを意味する。
【００９０】
対象範囲の超音波周波数で共鳴する空洞を回避することが潜在的に有利であるマイクロホン自体の設計の場合と同様に、受信器の設計で、マイクロホンと入射超音波との間のそのような空洞を回避し、かつ測位面または受信器の表面を含め、超音波が表面から反射して複数の経路でマイクロホンに到達し得る幾何学的構成を回避することは、潜在的に有利である。この理由から、少なくともある程度上向きのマイクロホンを１つ以上有することが有利であるかもしれない。
【００９１】
任意選択的に、少なくとも１つのマイクロホンはその最高感度の方向が水平より３０度未満だけ、または３０度から４５度の間だけ、または４５度から６０度の間だけ、または６０度超だけ、または８０度超だけ、上になるように向けられる。任意選択的に、マイクロホンの前面の向きの方向は、最高感度の方向に対し例えば３０度以内または１５度以内で実質的に直角であり、かつ任意選択的に、マイクロホンはそれを囲む受信器の表面と、５ｍｍ以内または２．５ｍｍ以内または１ｍｍ以内、または送信器によって送信される最高周波数の半波長以内で実質的に面一である。任意選択的に、マイクロホンの表面は、受信器の表面と例えば３０度以内または１５度以内で実質的に平行である。
【００９２】
任意選択的に、受信器は、測位面に載置している底面を除き、水平方向より下の方向に向けられた表面を持たない。任意選択的に、受信器は、３０度未満だけ、または３０度から４５度の間だけ、または４５度から６０度の間だけ、または６０度超だけ水平より上の方向に向けられた前面を有する。上向きの角度に向けられた前面を有すると、受信器は超音波を上向きに反射する傾向があるので、それらは異なる経路でマイクロホンに逆反射しない。
【００９３】
任意選択的に、マイクロホンの少なくとも１つに隣接する受信器の表面は凸状に湾曲し、超音波が器具から直接マイクロホンに向かって来ない場合には、それによってマイクロホンを避けて超音波を反射させる。本発明の一部の実施形態では、器具が測位面の測位範囲内にあるときに、器具内の送信器の視線内に存在し得る受信器の表面の全ての部分が、送信される最高周波数の超音波の半波長未満だけ、例えば５ｍｍまたは２．５ｍｍまたは１ｍｍ未満だけそのような表面から変位する特徴を任意選択的に除き、平坦または凸状である。
【００９４】
本発明の一部の実施形態では、器具は光、例えば赤外線を送信し、受信器は、器具の超音波送信器を受信器と同期させるために、光を受信する少なくとも１つの窓を有する。代替的に、同期は、器具によって送信されかつ受信器内のＲＦ受信器によって受信される無線波によって行なわれる。本発明の一部の実施形態では、器具および受信器は同期されないが、同期無しでも器具の位置を決定するために使用される追加マイクロホンが存在する。
【００９５】
任意選択的に、受信器は、横方向両側をマイクロホンで囲まれた１つのそのような窓を真中に持つ前面を有する。一部の実施形態では、マイクロホンの１つまたは両方が窓の前方に位置し、したがって窓の視界を部分的に遮蔽する。任意選択的に、マイクロホンの反対側で、前面に隣接して受信器の片側または両側に、遮蔽された視界の一部を含む視界を有する別のそのような窓が存在する。
【００９６】
本発明の一部の実施形態では、特にマイクロホンがケースの実質的に中実の前面に音響ポートを含むタイプの設計である場合に、マイクロホンは受信器の円錐状開口の後ろに取り付けられる。本書で使用する場合、「円錐状開口」は、錐台のような円錐または角錐の切頭部分の形の開口を含む。
【００９７】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳しく説明する前に、本発明は、その適用において、下記の説明に示されるか、および／または図面において例示される構成要素および／または方法の組み立ておよび構成の細部に必ずしも限定されないことを理解しなければならない。本発明は他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実行されることが可能である。
【００９８】
ここで図面を参照すると、図１ａはＭＥＭＳマイクロホン１００の側面断面図を示す。ケース１０２は任意選択的に、任意選択的にプリント回路基板（ＰＣＢ）を含む固体後面を有する。ＭＥＭＳ膜１０４は、ケース１０２の後面に取り付けられたベース１０６に取り付けられ、増幅器１０８もケース１０２の後面のベース１０６の下に取り付けられる。ケース１０２は、マイクロホンが受信するように設計された周波数範囲の超音波を充分に透過するように設計された、図３ａ〜３ｄおよび４でさらに詳述するメッシュ１１０で覆われる。任意選択的に、ＭＥＭＳ膜１０４は、メッシュの後ろにあまり離れずに、例えばメッシュからマイクロホンの最高動作周波数の半波長以内に、またはメッシュから１ｍｍ以内に、またはメッシュから０．５ｍｍ以内に位置する。ＭＥＭＳ膜をメッシュ１１０に近接して配置することにより、マイクロホンの動作周波数範囲でメッシュと膜との間に共鳴容積が形成されることが回避される。
【００９９】
任意選択的に、メッシュは、マイクロホンの動作周波数の範囲の少なくとも一部分では、それを通過する超音波に対する影響が比較的少ない。例えば、メッシュを取り除いた場合のマイクロホンの特徴と比較して、メッシュは、動作周波数の範囲の少なくとも１つの周波数に対して、マイクロホンの最高感度の方向から来る音に対して、またはメッシュの前方の任意の方向から来る音に対して、マイクロホンの感度の１０ｄＢ未満の損失を引き起こす。任意選択的に、これは動作周波数範囲の、例えば２０ｋＨｚから７０ｋＨｚの間の、または上述した他の範囲の全ての周波数に対して当てはまる。任意選択的に、動作周波数の範囲は、２０ｋＨｚより高い任意の周波数の最高感度の４０ｄＢ以内の感度を有する２０ｋＨより上の範囲である。
【０１００】
マイクロホン１００の全体寸法は、例えば高さが３ｍｍから６ｍｍの間、厚さが１ｍｍから２ｍｍの間、幅が２．５ｍｍから５ｍｍの間である。例示的実施形態では、マイクロホンはＫｎｏｗｌｅｓ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ型式ＳＰＭ０１０２ＭＥＭＳマイクロホンと同じ寸法で、高さ４．７２ｍｍ、幅３．７６ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍである。
【０１０１】
図１ｂは、メッシュ１１０が取り外されたマイクロホン１００を正面から示す。マイクロホンが超音波に対し広帯域応答を有するために、ＭＥＭＳ膜１０４は任意選択的に膜１１０に近接する。任意選択的に、共鳴空洞の形成を防止するために、マイクロホンの内部、特にＭＥＭＳ膜付近には、空所が比較的わずかしか無い。例えば１辺が１ｍｍの立方体を保持するのに充分な大きさの空所、または１辺が０．８ｍｍの立方体を保持するのに充分な大きさの空所、または１辺が１．２ｍｍの立方体を保持するのに充分な大きさの空所は無い。任意選択的に、この理由から、領域１１２は密実に充填される。ベース１０６およびＭＥＭＳ膜１０４は任意選択的に、マイクロホン１００の指向感度が方位角に非常に依存するのを防止するために、正面から見て分かるようにケース１０２の中心付近に位置する。マイクロホン１００の寸法はマイクロホンが使用される周波数範囲の超音波の波長に匹敵するかそれより小さいので、マイクロホン１００の指向感度はまた、マイクロホンの前面に対する角度にも比較的依存しない。
【０１０２】
図２ａは、マイクロホン１００と同様のＭＥＭＳマイクロホン２０２のメッシュ２１０がそれを覆っている状態の正面図である。マイクロホン２０２の前面の一部は固体「ピックアンドプレース」領域２１２である。特に領域２１２が固体である場合、その下の領域、図１ｂの領域１１２を充填して、そこに共鳴空洞が形成されるのを防止することは、潜在的に有利である。図２ｂは、底部付近で例えば増幅器１０８の上にピックアンドプレース領域２１６を持ち、その下に共鳴空洞が無いようにした、代替的マイクロホン２１４を示す。代替的に、ピックアンドプレース領域はＭＥＭＳ膜が実質的に及ばないどこかに位置し、その下の容積は充填される。任意選択的に、「ピックアンドプレース」領域はその最小寸法が１ｍｍまたは２ｍｍ未満であり、あるいはその最大寸法が１ｍｍまたは２ｍｍまたは３ｍｍまたは４ｍｍ未満であり、あるいはマイクロホンの前面の面積の１０％未満、または面積の２０％未満、または面積の３０％未満にわたる。
【０１０３】
図３ａは、例えばマイクロホン２１４のために使用することのできる円形貫通孔を有するメッシュ３００を示す。メッシュは任意選択的に、マイクロホン１００またはマイクロホン２０２またはマイクロホン２１４の前面の寸法に等しい高さおよび幅、例えば高さ４．７２ｍｍ×幅３．７６ｍｍを有する。領域２１６のようなピックアンドプレース領域を提供する任意選択的に高さ１ｍｍ×幅１．３ｍｍの固体領域３０２には貫通孔が無い。ＭＥＭＳ膜１０４付きのベース１０６はメッシュ３００の後ろに見える。図３ｂ、３ｃ、および３ｄは、メッシュ３０４、３０６、および３０８を有する代替的設計を示す。これらのメッシュでは、領域３０２が異なる位置にあり、徐々にＭＥＭＳ膜に近づいている。
【０１０４】
メッシュ３００および図示する他のメッシュデザインは、貫通孔が各々最高動作周波数の超音波の半波長より小さいので、対象周波数の超音波を充分に透過し、貫通孔はメッシュの領域のかなりの割合を占め、メッシュ３００の場合は約３５％を占めるので、空間充填率は６５％になる。任意選択的に、メッシュの空間充填率は７０％未満、または６０％未満、または５０％未満、または４０％未満、または３０％未満、または２０％未満である。
【０１０５】
８０ｋＨｚの空気中の超音波の波長は例えば約４ｍｍである一方、メッシュ３００の貫通孔は直径が０．４ｍｍであり、それは半波長より小さい。任意選択的に、貫通孔は最高動作周波数の波長を２πで割った値より小さい直径である。任意選択的に、貫通孔は０．７ｍｍ、または０．６ｍｍ、または０．５ｍｍ、または０．４ｍｍ、または０．３ｍｍより小さい。メッシュ３００の貫通孔間の最も狭い距離、０．１５ｍｍは充分に大きいので、例えばメッシュを破ることなく比較的安価に製造することができる。任意選択的に、メッシュは最高動作周波数の波長の４分の１より細く、例えば０．３ｍｍ、または０．２ｍｍ、または０．１ｍｍ、または０．０５ｍｍより細い。
【０１０６】
任意選択的に、貫通孔は、円形または六角形または長方形の形状であり、例えばそれらの中心は斜方格子状に、例えば正方格子、または蜂の巣のような等辺三角格子、または長方形格子状に配列される。
【０１０７】
図４は、メッシュの領域の約７８％を占めるので空間充填率がわずか約２２％となる、正六角形の貫通孔が蜂の巣模様に配列されたメッシュ４００の一部を示す。六角形の貫通孔はメッシュ３００の円形貫通孔と同様に直径が０．４ｍｍであるが、隣接する貫通孔間の間隔はわずか０．０５ｍｍである。メッシュは例えば厚さ０．０５ｍｍのステンレス鋼から作られる。任意選択的に、どのメッシュデザインでも、例えばケースの側面を覆うメッシュを縁取る固体領域と、中央の穿孔領域とがある。縁取り領域は機械的強度および剛性をメッシュにもたらし、それは、メッシュを破ることなくまたは歪めることなくケースにより多く組み付けることができるという潜在的利点を有する。
【０１０８】
図５ａ〜５ｄは、代替的な先行技術の設計のＭＥＭＳマイクロホン５００を示す。これを示すのは、図１１ａ〜１１ｃで下述するように、それもまた音響測位システムに使用するのに適しているからである。マイクロホン５００は「Ｅｘｏｘ」型設計として知られており、例えばＭｅｍｓｔｅｃｈマイクロホン型式ＭＳＭ２ＲＭ‐Ｓ３５４０に類似している。図５Ａは側面図を示す。ＭＥＭＳ膜１０４付きのベース１０６および増幅器１０８は、音響ポート５０４を除いて実質的に固体であり任意選択的にプリント回路基板を含む、ケースの前面５０２に取り付けられる。ベース１０６は、ＭＥＭＳ膜１０４を前面５０２とは反対の方向に向けて、音響ポート５０４の上に取り付けられる。ベース１０６の内部には空所があり、超音波がＭＥＭＳ膜１０４に到達するためにそこを通過するが、この空所は、その寸法が対象となる超音波周波数の空気中の波長より充分に低いので、対象周波数に対して共鳴空洞を形成しない。ケースはまた、任意選択的に同じくプリント回路基板を含む実質的に固体の後面５０６、および側面５１０をも含む。任意選択的に後面５０６は、音響測位システム用の受信器にマイクロホン５００を取り付けるために使用されるＰＣＢパッド５０８を有しており、それについては下述する。図５ｂは、ＭＥＭＳ膜１０４、ベース１０６、および増幅器１０８が見えるように後面５０６を取り外したマイクロホン５００の背面からの図を示す。図５ｃはマイクロホン５００を正面から示し、前面５０２および音響ポート５０４が見える。図５ｄは、後面５０６が取り付けられたマイクロホン５００を背後から示し、パッド５０８が見える。
【０１０９】
図６ａは、音響測位システム用の受信器６００の上面図を示す。システムは光、例えば赤外線を使用して、位置を追跡される器具（図示せず）内の超音波送信器に受信器を同期させる。光学窓６０２は、測位システムが動作しているときに器具と対面する受信器６００の前面の中心に位置する。任意選択的に、窓６０２は、使用される光、例えば赤外線の波長を優先的に透過する。
【０１１０】
ＭＥＭＳマイクロホン６０４および６０６は窓６０２の両側で、窓６０２より前方に位置する。マイクロホンを前方に配置することは、器具から来るほとんど全ての超音波が、受信器６００の残部から反射しまたはそれと相互作用して複数の経路をもたらすことなく、マイクロホンに直接到達するという潜在的な利点を有する。しかし、マイクロホン６０４および６０６は窓６０２の両側の視界の一部を遮蔽する。任意選択的に、追加の窓６０８および６１０が受信器６００の両側に前面に隣接して配置され、窓６０８および６１０は、マイクロホン６０４および６０６によって遮蔽された窓６０２の視界の少なくとも一部を含む視界を提供する。
【０１１１】
図６ｂは受信器６００の側面図である。任意選択的に、マイクロホン６０４を含む受信器６００の前面は、水平より上の斜角、例えば約３０度を向くように定置される。この定置は、受信器６００の前面に到達するがマイクロホンには到達しない超音波を上向きに反射させるので、それらが異なる経路でマイクロホンに反射する結果をもたらさない。超音波のかなりの部分を器具内の送信器から複数の経路でマイクロホンに到達させると、器具の位置の追跡に誤差を招くおそれがある。
【０１１２】
図７は、異なる設計の受信器７００を示す。受信器７００では、受信器の前面に、２つのＭＥＭＳマイクロホン７０４および７０６によって囲まれた窓７０２、例えば赤外線窓が存在するが、ＭＥＭＳマイクロホンは窓７０２の前方には位置せず、窓７０２の視界を遮蔽しない。両側に追加の窓は存在しない。本発明の他の実施形態では、１つのマイクロホンが第１窓の前方に位置し、その視界の一部を遮蔽し、反対側にあるマイクロホンは第１窓の前方に位置せず、その視界を遮蔽しない。任意選択的に、片側に、例えばマイクロホンが第１窓の視界を遮蔽する側に、追加の窓が存在する。
【０１１３】
図８は、本発明の異なる実施形態に係る受信器８００の側面図を示す。受信器８００では、マイクロホン８０２は実質的に上方を向いている。任意選択的に、図８の側面図ではマイクロホン８０２の背後にあるので見えない別のマイクロホンもまた、実質的に上方を向いている。任意選択的に、マイクロホン８０２は、受信器８００の底部のプリント回路基板８０４に取り付けられる。マイクロホン８０２、および任意選択的にもう１つのマイクロホンも比較的低い位置にあるので、高い位置、例えば表面８０６上にある窓の視界を遮蔽しない。表面８０６は任意選択的に斜め上方に向けられるので、超音波をマイクロホン８０２に逆反射しない。マイクロホン８０２の最高感度の方向は任意選択的にまっすぐ上であるが、マイクロホン８０２は波長に匹敵するかそれより小さい寸法を有するので、広角視野を有するため、マイクロホン８０２は、横から、図８では左側から来る超音波に対しても依然としてかなりの感度を有する。任意選択的に、マイクロホン８０２は、特にその表面と平行な方向に対して、または特に図８でその左側に対して、感度が増強されるように設計される。代替的に、マイクロホン８０２は無指向性マイクロホンである。
【０１１４】
図９は音響測位システム用の受信器９００の側面図を示す。筆記用器具９０２は１枚の紙のような測位面９０４上を移動し、受信器９００の前面上のＭＥＭＳマイクロホン９０６に超音波を送信する。一般的に、図１０について下述するように、図９では図面の平面内に存在しないので示されないが、例えばマイクロホン９０６の背後に、第２ＭＥＭＳマイクロホンが存在することもある。
【０１１５】
経路９０８をたどる超音波は、器具９０２から直接マイクロホン９０６に到達する。経路９１０をたどる超音波は、マイクロホン９０６の上の受信器９００にぶつかり、受信器９００の前面のマイクロホンに隣接する凸状湾曲部分から跳ね返る。凸状湾曲は反射波を上方に向かわせ、かつ発散させるので、それがマイクロホン９０６の方に逆反射し、経路９０８をたどる超音波とは異なる経路でマイクロホンに到達することは起こりそうにない。経路９１２をたどる超音波もまたマイクロホン９０６には当たらず、受信器９００の前面のマイクロホンの下から測位面９０４に向かって反射し、かつ器具９０２に向かって逆反射する。
【０１１６】
マイクロホンの下で受信器から跳ね返った後マイクロホンに逆戻りする超音波のパワーを最小化するため、かつ経路９０８に沿って直接マイクロホン９０６に達する超音波と、測位面９０４から跳ね返った後マイクロホン９０６に達する超音波との間の経路長の差を最小化するためにも、マイクロホン９０６は、受信器９００の底面および測位面９０４に適度に近接して配置される。しかし、超音波が表面９０４のバンプまたは他の凹凸に影響されることなくマイクロホン９０６に到達することができるように、マイクロホン９０６は測位面９０４に近接し過ぎないように配置される。任意選択的に、マイクロホン９０６の前面の中心、またはマイクロホン内のＭＥＭＳ膜の中心は、受信器９００の底部から１０ｍｍまたは５ｍｍまたは２ｍｍより大きく、または測位システムに使用される実質的に最高周波数の場合の波長の半分より大きく上に配置されない。任意選択的に、マイクロホン９０６の前面の中心、またはマイクロホン内のＭＥＭＳ膜の中心は、受信器９００の底面からまたは測位面の凹凸から少なくとも１ｍｍまたは２ｍｍ上に配置される。
【０１１７】
任意選択的に、マイクロホン９０６の表面は受信器９００の前面と面一である。これは、受信器９００の前面に到達する超音波がマイクロホン９０６自体に到達しない限り、マイクロホン９０６と実質的に相互作用しないという潜在的利点を有する。ｋ空間については、超音波の平面波に対するマイクロホン９０６の応答は、マイクロホンにおける波とマイクロホンに隣接する位置における波との間の位相差にあまり大きく依存せず、せいぜいマイクロホン前後の位相差に依存するだけである。マイクロホン９０６の直径は一般的に、音響測位システムによって使用される周波数の超音波の波長に匹敵するかそれ未満であるので、これはマイクロホン９０６が広い角度応答を有することを意味する。重要な共鳴空洞または他の共鳴効果がマイクロホン９０６内で発生しない範囲で、マイクロホンの有効サイズは、ＭＥＭＳ膜の直径にすぎないかもしれず、角度応答はもっと広くなるかもしれない。広い角度応答を有することにより、測位システムをより広い範囲の測位面にわたって動作させ、かつ／または受信器を測位面の使用可能な領域により近接させて動作させることが潜在的に可能になり、それはシステムの電力要件を低減させかつ／またはシステムの精度を改善するかもしれない。
【０１１８】
図１０は、図９の受信器９００と同様の音響測位システム用の受信器１０００を示す。受信器１０００はマイクロホン１００２および１００４を有する。少し間隔を置いた２つのマイクロホンを有することにより、音響測位システムが、送信器と２つのマイクロホンの各々との間の時間遅延または位相差を測定することによって、超音波を送信する用具の２次元位置を決定することが可能になる。任意選択的に、マイクロホン１００２は保護グリル１００６を有し、マイクロホン１００４は保護グリル１００８を有する。任意選択的に、１つまたは両方のグリルは水平および／または垂直反射に対して対称であり、それは各マイクロホンの指向感度の対称性を高めるという潜在的利点を有する。各グリルのパーツ、およびそれらの間の空間は任意選択的に全て、測位システムによって使用される周波数範囲の超音波波長と比較して小さく、グリルは任意選択的に、そのマイクロホンの前の領域の比較的小さい部分をカバーする。これらの設計上の特徴により、グリルは超音波に対してほぼ透過的であり、マイクロホンは依然として、その表面が受信器の表面と面一であるという音響的利点を有することができる。特に、器具の位置を追跡するためにコントローラによって使用される周波数に対するマイクロホンの感度は、グリルによって１０ｄＢ未満だけ低減される。グリルはマイクロホン、特にＭＥＭＳ膜の例えば鋭利な物体による損傷を防止することができる。これは、マイクロホンが受信器の表面またはその近くに位置する場合に特に有用である。
【０１１９】
本書に記載する通り、受信器に取り付けられたマイクロホンの前面は、たとえそれが保護グリルカバーを有する場合でも、保護グリルが無い状態で面一または実質的に面一であるならば、依然として受信器の周囲表面と「面一」または「実質的に面一」であるとみなされる。
【０１２０】
図１１ａ、１１ｂ、および１１ｃは、図５ａ〜５ｄで上述した通り、音響測位システム用の受信器におけるＭＥＭＳマイクロホン５００の様々な取り付け方を示す。マイクロホン５００は、ＭＥＭＳ膜のベースおよび増幅器が取り付けられたプリント回路基板から任意選択的に作られる前面５０２を有する。マイクロホン５００の内側のベースは、前面５０２の音響ポート５０４の上に取り付けられる。図１１ａ〜１１ｃに示す３つの構成の全てにおいて、受信器の前壁１１００は、任意選択的に頂点が音響ポート５０４に位置する円錐状開口１１０２を有するように図示される。任意選択的に、円錐状開口は少なくとも６０度または９０度または１２０度の開き角を有する。任意選択的に、開口の全長は、測位システムによって使用される実質的に最高周波数の音の半波長未満である。そのような大きい開口を使用し、かつ／またはそのような短い開口を使用することは、器具からの超音波が複数の経路によってマイクロホンに到達せず、または開口に定在波が形成されるという潜在的利点を有する。
【０１２１】
図１１ａでは、マイクロホン５００の前面５０２は、前壁１１００の内面に直接取り付けられた別のフレキシブルプリント回路基板１１０４に取り付けられる。プリント回路基板１１０４は音響ポート５０４および円錐状開口１１０２と同心の開口を有し、それは任意選択的に直径がそれらの間の中間であり、円錐状開口１１０２の比較的なだらかな延長を形成する。
【０１２２】
図１１ｂでは、マイクロホン５００の前面５０２がより長く、一部分１１０６がマイクロホン５００の上縁より上に延び、前面５０２は前壁１１００のうち面に直接取り付けられる。
【０１２３】
図１１ｃで、マイクロホン５００の前面５０２は前壁１１００の内面に直接取り付けられ、マイクロホン５００の裏面に別のプリント回路基板１１０８が存在する。
【０１２４】
図１１ａのフレキシブルプリント回路基板１１０４、図１１ｂの延長部分１１０６、および図１１ｃのプリント回路基板１１０８は全て任意選択的に、マイクロホン５００が例えばロボットにより前壁１１００の内面に取り付けられる間、それを保持するのを助けるために使用される。加えてまたは代替的に、基板１１０４、延長部分１１０６、および基板１１０８は任意選択的に、マイクロホンと、任意選択的に受信器１０００の内側でマイクロホンの後部に位置する図面には示さないエレクトロニクスボードとの間に、接続を設けるために使用される。エレクトロニクスボードは任意選択的に、それが受信器内に位置する場合はコントローラを備え、かつ／またはコントローラが受信器の外にある場合には外部コントローラへの接続部を備え、かつ／またはコントローラの出力を提供するためのケーブルまたはワイヤレス装置への接続部を備える。
【０１２５】
本書で使用する場合、用語「約」は±１０％を示す。
【０１２６】
用語「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの同根語は、「含むが、それらに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」ことを意味する。この用語は、用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」および用語「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」を包含する。
【０１２７】
表現「から本質的になる」は、さらなる成分および／または工程が、主張される組成物または方法の基本的かつ新規な特徴を実質的に変化させない場合にだけ、組成物または方法がさらなる成分および／または工程を含み得ることを意味する。
【０１２８】
本書で使用される場合、単数形態（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の参照物を包含する。例えば、用語「化合物（ａ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）」または用語「少なくとも１つの化合物」は、その混合物を含めて、複数の化合物を包含し得る。
【０１２９】
本開示を通して、本発明の様々な態様が範囲形式で提示され得る。範囲形式での記載は単に便宜上および簡潔化のためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈すべきでないことを理解しなければならない。従って、範囲の記載は、具体的に開示された可能なすべての部分範囲、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値を有すると見なさなければならない。例えば、１〜６などの範囲の記載は、具体的に開示された部分範囲（例えば、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６など）、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値（例えば、１、２、３、４、５および６）を有すると見なさなければならない。このことは、範囲の広さにかかわらず、適用される。
【０１３０】
数値範囲が本書で示される場合には常に、示された範囲に含まれる任意の言及された数字（分数または整数）を含むことが意味される。第１の示された数字および第２の示された数字「の範囲である／の間の範囲」という表現、および、第１の示された数字「から」第２の示された数「まで及ぶ／までの範囲」という表現は、交換可能に使用され、第１の示された数字と、第２の示された数字と、その間のすべての分数および整数とを含むことが意味される。
【０１３１】
明確にするため別個の実施形態で説明されている本発明の特定の特徴が、単一の実施形態に組み合わせて提供されることもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施形態で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで、あるいは本発明の他の記載される実施形態において好適なように提供することもできる。種々の実施形態の文脈において記載される特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしに動作不能である場合を除いては、それらの実施形態の不可欠な特徴であると見なされるべきではない。
【０１３２】
本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更および変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更および変形すべてを包含するものである。
【０１３３】
本書で挙げた刊行物、特許および特許出願はすべて、個々の刊行物、特許および特許出願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本書に援用するものである。さらに、本願で引用または確認したことは本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。節の見出しが使用されている程度まで、それらは必ずしも限定であると解釈されるべきではない。
【図１】
2010521861.tif 000003
【図２】
2010521861.tif 000004
【図３】
2010521861.tif 000005
【図４】
2010521861.tif 000006
【図５】
2010521861.tif 000007
【図６】
2010521861.tif 000008
【図７】
2010521861.tif 000009
【図８】
2010521861.tif 000010
【図９】
2010521861.tif 000011
【図１０】
2010521861.tif 000012
【図１１】
2010521861.tif 000013
【国際調査報告】
2010521861.tif 000014
2010521861.tif 000015
2010521861.tif 000016
2010521861.tif 000017
2010521861.tif 000018