KR20180117100A - 햅틱 시스템의 교정 및 탐지 기술들 - Google Patents

햅틱 시스템의 교정 및 탐지 기술들 Download PDF

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KR20180117100A
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벤자민 존 올리버 롱
미셸 아이오다이스
토마스 앤드류 카터
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울트라햅틱스 아이피 엘티디
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Abstract

복수의 초음파 변환기 어레이로부터 음향장을 생성하기 위한 시스템이 기술되며, 각각의 초음파 변환기 어레이들은 알려진 상대 위치들 및 방향들을 갖는다. 음향장은 반송파 및 변조파를 포함한다. 반송파는 복수의 변조된 초점 영역을 갖는다. 복수의 초음파 변환기 어레이 중 적어도 하나에 대하여 알려진 공간적 관계를 갖는 복수의 제어 포인트가 사용된다. 복수의 초음파 변환기 어레이는 복수의 초음파 변환기 어레이 각각의 상대 위치를 사용하여 교정된다.

Description

햅틱 시스템의 교정 및 탐지 기술들
출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 다음의 2개의 미국 가특허 출원의 이익을 주장하며, 이들 모두는 그 전체가 참조로 포함된다.
1. 2016년 1월 5일에 출원된 일련번호 제62/275,195호;
2. 2016년 12월 23일에 출원된 일련번호 제62/438,587호; 및
3. 2017년 1월 3일에 출원된 일련번호 제15/396,851호.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 햅틱 기반 시스템들에서의 개선된 교정(calibration) 및 탐지(detection) 기술들에 관한 것이다.
햅틱 피드백을 포함하는 다양한 응용들에 대하여, 본 명세서에서 "음향장(acoustic field)"으로 지칭될 소리 에너지(sound energy)의 연속적인 분포를 사용하는 것이 알려져 있다.
음향장이 특정될 수 있는 공간 내에 하나 이상의 제어 포인트를 정의함으로써 음향장을 제어하는 것이 알려져 있다. 각각의 제어 포인트는 그 제어 포인트에서의 음향장의 원하는 진폭과 동일한 진폭 값을 할당받는다. 다음으로, 변환기들은 제어 포인트들의 각각에서 원하는 진폭을 나타내는 음향장을 생성하도록 제어된다. 인간의 피부가 음향장과 상호 작용할 때, 피부의 진동들은 흥분되고 신경계를 통해 뇌에 신호들을 보내는 기계적 수용체들에 의해 해석된다.
공중(mid-air)에서 사용될 때, 햅틱 기술은 초음파 반송 주파수에서의 소리를 변환기들 위의 공간 내의 하나의 포인트 또는 포인트들로 집중시킴으로써 작동한다. 다음으로 이것은 햅틱 감각을 생성하는 저주파 성분을 포함하는 파형에 의해 변조된다.
초음파 음향들의 거동은 거리 측정(range finding) 및 위치 설정(positioning)에 대한 잘 이해된 접근법이다. 따라서, 초음파 햅틱 피드백을 위한 하드웨어 요건이 초음파 위치 설정 시스템의 하드웨어 요건과 상당히 겹친다는 사실로 인해, 햅틱 시스템에서 위치 설정 특성들을 갖는 어레이들을 형성하는 능력이 유리하다.
개별 도면들 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호들이 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 지시하는 첨부 도면들은, 이하의 상세한 설명과 함께, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 형성하고, 청구된 발명을 포함하는 개념들의 실시예들을 더 예시하고, 이들 실시예의 다양한 원리들 및 이점들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 단색의 초음파 반송 주파수에서 출력을 방출하는 초음파 변환기들의 세트의 제1 시뮬레이션을 도시한다.
도 2는 주파수 변조된 초음파 반송 주파수에서 출력을 방출하는 초음파 변환기들의 세트의 제2 시뮬레이션을 도시한다.
통상의 기술자들은 도면들의 요소들이 단순화 및 명료성을 위해 예시되고 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면들의 요소들 중 일부의 치수는 본 발명의 실시예들의 개선된 이해를 돕기 위해 다른 요소들에 비해 과장될 수 있다.
본 장치 및 방법 컴포넌트들은 도면들에서 종래의 기호들에 의해 적절한 곳에 표현되었고, 본 발명의 실시예들을 이해하는 것과 관련된 특정한 세부 사항들만을 나타내어, 본 명세서의 설명의 혜택을 받는 본 기술분야의 통상의 기술자들에게는 용이하게 명백할 세부 사항들로 본 개시내용을 모호하게 하지 않도록 하였다.
I. 배경
알려진 상대 위치들 및 방향들을 갖는 변환기들의 어레이를 사용하여 음향장을 생성하는 방법은
- 변환기들의 어레이에 대하여 알려진 공간적 관계를 각각 갖는 복수의 제어 포인트를 정의하는 단계;
- 각각의 제어 포인트에 진폭을 할당하는 단계;
- 제어 포인트들의 각각에 대해, 제어 포인트에서 특정 위상을 갖는 할당된 진폭을 갖는 모델링된 음향장을 생성하는 것이 다른 제어 포인트들에서의 모델링된 음향장의 결과적인 진폭 및 위상에 미치는 효과를 나타내는 요소들을 포함하는 행렬을 계산하는 단계;
- 행렬의 고유 벡터들을 결정하는 단계 - 각각의 고유 벡터는 제어 포인트들에서의 모델링된 음향장의 위상들 및 상대 진폭들의 세트를 나타냄 -;
- 세트들 중 하나를 선택하고, 하나 이상의 변환기로 하여금 제어 포인트들에서의 결과적인 음향장의 위상들 및 진폭들이 선택된 세트의 위상들 및 상대 진폭들에 상응하도록 초기 진폭 및 위상을 각각 갖는 음향 파를 출력하게 하기 위해 변환기 어레이를 동작시키는 단계
를 포함할 수 있다.
제어 포인트는 특정 위치의 마커이다. 인접한 제어 포인트들 사이의 거리는 음향장의 음파들이 제어 포인트들 중 하나로부터 위상 이동하여 다음 제어 포인트와 일치하도록 하기에 충분해야 한다. 일부 실시예들에서, 이격 거리는 음향장의 음파들의 파장과 동일할 수 있다.
따라서, 시스템의 일 양태는 제어 포인트들에서 유효한 위상들을 찾기 위해 해를 구할 수 있는 고유 값 문제(eigenproblem)를 공식화하는 것을 포함한다. 본 발명의 실시예들에서 고유 값 문제의 사용은 알려진 방법들과 비교하여 보다 빠르고 보다 예측 가능한 해법 시간을 야기하고, 이는 결국 더 많은 수의 제어 포인트들이 지원될 수 있고, 제어 포인트들의 실시간 업데이트를 가능하게 할 수 있음을 의미한다. 고유 값 문제는 그것 자체가 해법 시간을 변경하는 것이 아니라 제어 포인트들 사이의 위상 관계들의 수정을 통해 해법을 지원한다. 보다 빠르고 보다 예측 가능한 해법 시간은 또한 알려진 방법들과 비교하여 더 큰 볼륨의 음향장이 제어될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 실시예들에서, 변환기 어레이는 임의의 적절한 구성에서 하나 이상의 변환기, 예를 들어, 병렬로 배열된 하나 이상의 2차원 어레이를 포함한다.
제어 포인트에서 할당된 진폭 및 특정 위상을 갖는 모델링된 음향장은 제어 포인트 바로 아래의 가상 변환기에 의해 생성되는 것으로 모델링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가상 변환기는 실제 변환기 어레이의 평면 내에 있을 수 있다. 그러나, 통상의 기술자는 음향장이 가상 변환기들의 다른 배열들에 의해 생성되는 것으로 모델링될 수 있고, 즉 제어 포인트 바로 아래에 위치될 수 있거나 제어 포인트에 대한 다른 공간적 관계를 가질 수 있는 하나 이상의 가상 변환기가 모델링된 음향장을 생성하는 데 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 가상 변환기들의 사용은 룩업 테이블이 미리 계산될 수 있게 한다. 바람직하게는, 가상 변환기들은 변환기 어레이의 변환기들과 일치한다.
방법은 행렬의 고유 값들을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 고유 값들은 스케일링 계수들을 나타내며, 서로에 대한 관계에서 스케일링 계수들 중 일부는 상대적으로 높고 스케일링 계수들 중 일부는 상대적으로 낮을 것이다. 방법은 선택된 세트로서, 상대적으로 높은 상응하는 고유 값을 갖는 위상들 및 상대 진폭들의 세트를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 방법은 선택된 세트로서, 가장 높은 상응하는 고유 값을 갖는 위상들 및 상대 진폭들의 세트를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
고유 값들은 그것들이 행렬에 의해 변환될 때 상응하는 고유 벡터들이 어떻게 스케일링하는지를 정의한다. 즉, 고유 값들은 다른 제어 포인트들에서 할당된 진폭을 생성함으로써 야기되는 각각의 제어 포인트에서의 진폭에 대한 간접적 기여들이 고려될 때 제어 포인트들에서의 음향장의 상대 진폭들이 얼마나 커질지를 나타낸다. 따라서 큰 고유 값을 찾는 것은 많은 양의 보강 간섭을 사용하는 상대 진폭들 및 위상들의 상응하는 세트를 표시한다. 그러므로, 행렬의 모든 고유 값들의 상대 값들을 고려하여 비교적 높은 상응하는 고유 값을 갖는 상대 진폭들 및 위상들의 세트를 선택하는 것은, 상대적으로 낮은 고유 값을 선택하는 것에 대해 유리한 점을 갖는데, 왜냐하면 그것이 변환기들에 의한 전력 출력을 보다 효율적으로 사용하기 때문이다.
방법은, 음향 파들(acoustic waves)의 진폭 및 위상이 어떻게 감쇠 및 전파로 인해 공간적으로 변하는지를 정의하는 룩업 기능을 사용하여, 제어 포인트들 중 하나에서 할당된 진폭을 생성하는 것이 다른 제어 포인트들 각각에서의 진폭 및 위상들에 미치는 효과를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 룩업 기능은 진폭 및 위상 변화의 2개의 소스 중 하나 또는 둘 다를 고려할 수 있다. 첫째로는, 변환기로부터의 거리에 따라 증가하는, 변환기에 의해 출력되는 음향 파들의 진폭의 감쇠이고, 둘째로는, 음향 파들이 공간을 통해 전파함에 따라 발생하는 위상의 변화들이다.
이러한 룩업 기능이 사용되는 경우, 감쇠 및 전파로 인한 음파들의 위상의 공간적 변화는 오직 특정 변환기 어레이에 대해 한번만 계산될 필요가 있으며, 이는 음향장을 모델링하는 데 필요한 시간 및 결과적인 음향장의 위상들 및 진폭들을 생성할 변환기들의 초기 진폭 및 위상들을 계산하는 데 필요한 시간을 감소시킨다.
제어 포인트들의 위치들은 음향장에서 볼륨을 차지하는 가상 3차원 형상의 부분들을 정의하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 제어 포인트들은 형상의 가장자리들 상에 또는 형상의 가장자리들에 인접하게 또는 형상의 볼륨 내에 있을 수 있다. 제어 포인트들은 전체의 형상, 또는 보다 바람직하게는 형상의 일부를 정의할 수 있다. 예를 들어, 제어 포인트들은 사용자가 상호 작용하는 형상의 부분만이 정의될 필요가 있는 햅틱 피드백 시스템의 부분으로서 사용자에 의해 감지될 형상을 정의할 수 있거나, 형상은 건조 접착제와 같은 제조 응용들을 위해 음향 방사력이 집중될 수 있는 관심 포인트들을 갖는 제품의 형상일 수 있다.
가상 형상의 가장자리에서 음향장의 진폭의 기울기를 제공하기 위해, 음향장이 상대적으로 높은 진폭을 갖는 제어 포인트들의 그룹 및 음향장이 상대적으로 낮은 진폭을 갖는 제어 포인트들의 그룹을 제공하는 것은, 햅틱 피드백 응용들에서 유리한 점을 제공하는데, 왜냐하면 그것이 음향장의 진폭에서 보다 탐지 가능한 차이를 생성하여 사용자에 의해 보다 보다 쉽게 탐지 가능한 가상 형상의 가장자리를 렌더링하기 때문이다. 또한, 햅틱 피드백의 경우, 상대적으로 낮은 진폭 제어 포인트들은 형상과 접촉하지 않는 사용자의 손 부분들이 형상을 둘러싸고 있는 잔류 초음파를 느낄 수 없음을 보장할 수 있다. 낮은 진폭 제어 포인트들이 없는 경우, 그러한 포인트들의 초음파는 제어되지 않고, 따라서 손이 느낄 수 있는 일부 보강 영역들(constructive areas)이 있을 수 있다.
제어 포인트들 중 적어도 일부는 대상이 가상 형상과 교차하는 포인트들에 위치될 수 있다. 제어 포인트들 중 적어도 일부는 교차 포인트들에 인접하게 위치될 수 있다.
대상, 예를 들어 사용자의 손이 가상 형상과 교차하는 영역 내의 포인트들에서 제어 포인트들을 위치 설정하는 것은, 대상이 상호 작용하는 가상 형상 상의 포인트들에서만 음향장이 제어될 필요가 있다는 유리한 점을 제공하고, 이는 보다 높은 진폭이 이들 제어 포인트들에서 생성될 수 있게 한다. 대상이 가상 형상과 교차하는 포인트들은 대상 추적기에 의해 실시간으로 모니터링될 수 있고, 제어 포인트들은 대상 위치에 응답하여 음향장 내의 상이한 포인트들에 위치될 수 있다.
II. 다중 배열 구성들
복수의 어레이가 단일 셋업에서 사용되는 경우, 위치 설정 특성들을 사용하여 효과적으로 자동화될 수 있는 다수의 요구되는 교정 단계가 있다. 배열들은 종종 제조 부정확성 또는 시스템 클럭의 차이들로 인해 시간 또는 공간에서 틀리게 오프셋될 것이다. 다른 것에 대한 센서들에 입력으로 제공되어온 소스들로서 이용된 초음파 변환기들의 어레이의 출력을 서로 관련시킴으로써, 입력 신호들이 알려진다는 것을 고려하여, 도착 시간 차이(Time Difference of Arrival)(TDOA) 알고리즘을 사용하여 시간 및 공간의 지연이 결정될 수 있다. TDOA는 정확하게 동기화된 시간 기준들을 갖는 물리적으로 분리된 수신국들에서 특정 신호의 도달 시간이 계산되는, 방향 탐지(direction finding) 및 내비게이션에 사용되는 전자 기술이다. 이것은 또한 예를 들어 클럭 드리프트(clock drift)에 의해 야기될 수 있는 시간 오프셋들에 대한 대안적인 보상 방법을 제공하는 데 사용될 수 있다.
시간과 공간의 차이들을 결정하는 것은 새로 연결된 디바이스들을 동적 방식으로 초기화하는 데 사용될 수 있고, 이는 공유될 수 있는 공간 내의 기존의 볼륨 음향장(existing volumetric acoustic field)에 디바이스들을 추가할 수 있게 한다. 대안적으로, 디바이스들이 자유롭게 움직일 수 있거나 힌지(hinge)에 의해 제약되면서 움직일 수 있는 경우, 예를 들어 이 움직임은 움직임이 발생함에 따라 자동적으로 탐지되고 보상되어 복수의 어레이가 서로에 관하여 움직일 때라도 피드백의 손실을 제공하지 않는다. 또한 이것은 어레이들이 단일 상호작용 볼륨의 역할을 할 수 있도록 입력 센서를 포함하는 공통 공간에 어레이들을 동기화하는 데 사용될 수 있다.
III. 초점들(focus points)을 사용하는 처핑(chirping)
초음파 햅틱 피드백 기술은 순수하게 각각의 변환기로부터의 위상 및 진폭의 단색의 거동에 대해 작동한다. 전통적인 소나(traditional sonar)뿐만 아니라 동물들에 의해 사용되는 반향 위치 측정(echolocation)은 종종 장면에서 마주치는 대상들로부터의 개별 반사들을 고르기 위해 주파수 변조된 성분을 포함한다. 음향 햅틱 피드백의 생성은 일정한 주파수 출력에 의존한다. 주어진 초점에 대해 진폭 변조파의 각각의 부분은 파동들이 초점에 동시에 도달하도록 지연될 수 있다. 햅틱 피드백을 보존하기 위해 파동들은 일반적으로 단색이어야 하지만 이 요건은 잠재적으로 완화될 수 있다. 초점을 생성하기 위해, 파동들은 단지 파동들이 상호 작용하는 시간과 공간에서의 포인트에서 단색일 필요가 있다. 이것은 파동들이 초점에 도달하는 포인트에서 반송 주파수가 동일하기만 하다면 파동들의 반송 주파수가 시간에 따라 주파수 변조될 수 있다는 것을 시사한다. 따라서, 반송 주파수가 진폭 변조된 성분과 동일한 방식으로 변조 및 지연되는 경우, 집중시키는 것은 반송 주파수를 연속적으로 수정하면서 달성될 수 있다. 이 포인트에서 반송 주파수는 주어진 마이크로폰들의 세트에 대해 변환기 어레이의 햅틱 효과를 변경하지 않고서 음향장에서 대상들의 위치를 찾는 데 사용될 수 있는 처핑(chirp) 또는 주파수들의 범위로 수정될 수 있다(처핑은 시간에 따라 주파수가 증가하거나(업-처핑(up-chirp)) 감소(다운-처핑(down-chirp))하는 신호이다.
도 1에는 포인트(11)에 집중된 단색의 초음파 반송 주파수(12)에서 출력을 방출하는 초음파 변환기들의 세트(13)의 제1 시뮬레이션(10)이 도시된다. 도 2에는 집중시키는 것의 기능을 유지하도록 시간에서 오프셋되는 주파수 변조로 인해, 동일한 포인트(21)에서 집중된 채로 유지되는 주파수 변조된 초음파 반송파 신호(frequency-modulated ultrasonic carrier signal)(22)를 방출하는 초음파 변환기들(23)의 제2 시뮬레이션(20)이 도시된다.
IV. 가상 음향 포인트 소스들
햅틱 효과들을 생성할 때, 공간에서의 집중되는 제어 포인트는 저주파 진동으로 변조되고, 그러한 저주파 진동은 보통 진폭 변조된 포인트의 경우 햅틱 피드백을 제공하기 위해 0Hz 내지 500Hz까지 범위의 하나 이상의 주파수로 구성된다. 다른 햅틱 기술들에 대해 이것은 필요하지 않을 수 있고 어떤 형태의 공간-시간 변조로 대체될 수 있다. 또한 100Hz 내지 20kHz까지 범위의 구성 요소들을 갖는 프로세싱된 오디오 신호들은 파라메트릭 오디오(parametric audio)와 동등한 것을 제공하기 위해 포인트들의 상단에서 진폭 변조될 수 있다.
제어 포인트들과 동일한 위치에서 공중에 추가의 가상 음향 소스들을 생성하기 위해 각각의 제어 포인트로 근-초음파(near-ultrasonic) 및 초음파 추적 신호들을 변조하는 것이 달성될 수 있다. 이러한 소스들은 필드 내의 대상들로부터 반사되어, 기존의 소나, 거리 측정, 및 음향 이미징 기술들이 추적 신호들만 복구되도록 수신 신호들에 필터를 적용함으로써 기능하는 것을 허용한다. 이들 추적 신호들은 변조가 인간 청력의 범위를 넘는 음향 주파수들의 대역들 내에 실질적으로 맞는 결과적인 변조를 달성하는 한, 진폭, 위상, 주파수, 또는 직교에 의한 변조로서 실제로 구현될 수 있다. 대안적으로, 추적 신호는 들을 수 있을 수 있지만, 가청 주파수들에서 방해되지 않도록 설계되며, 이는 그것이 랜덤 잡음 기능과 유사한 특성들을 갖도록 설계함으로써 달성될 수 있다. 각각의 제어 포인트와 관련된 추적 파형은 제어 포인트에서 표현된 주파수들의 혼합으로부터 골라질 수 있도록 적절하게 직교하는 기능들로 이루어진 주파수 구성 요소들 및/또는 신호에서 구별되어야 한다. 각각의 제어 포인트 상부에 추가 주파수들을 사용하는 것은 디바이스 활동의 기간들 동안에도 추적이 계속 작동하는 것을 허용한다.
햅틱이 가능하지 않을 때 또한 사용될 수 있는 제2 능동 스캔 모드가 또한 가능하며, 이는 추적 신호로만 변조된 저전력 제어 포인트들을 사용한다. 이러한 방식으로, 디바이스는 잠재적인 상호 작용들을 탐지하고 정확히 보여주기(pinpoint) 위해 이미징 및 범위 데이터를 수집하면서 공간 탐색을 계속할 수 있다. 이 능동 스캔 모드는 또한 추적 제어 포인트들을 햅틱 제어 포인트들과 별도로, 그러나 햅틱 제어 포인트들과 함께 생성하기 위해 햅틱들과 함께 사용될 수 있다.
제어 포인트를 통해 추적 신호를 생성하기 위해 가상 소스를 사용하는 추가의 유리한 점은 시스템이 장애물들을 모호하게 하는 것에 강건해진다는 것이다. 물리적 소스 변환기들 중 선택된 것으로부터의 출력이 차단되는 경우, 나머지 변환기들은 제어 포인트에 기여하고 이에 따라 가상 소스에 기여하는 채로 남아있을 것이다. 제어 포인트는 또한 장애물들이 피해지는 것을 허용하는 움직임을 경험할 수 있다.
또한, 디바이스는 충분한 충실도로 가상 소스를 재현하기 위해 추적 신호에서 생성된 주파수들의 위상들이 제어 포인트에서 정확하게 복제되는 것을 보장하도록 구성될 수 있다. 또한 비행 시간을 결정하기 위해 필요한 것은, 제어 포인트에서 가상 소스로부터 추적 신호가 언제 '방출되는지' 정확히 알기 위해, 방출로부터 집중 순간까지의 델타 시간을 모니터링하는 것이다. 비행 시간(TOF)은 대상, 입자 또는 음향, 전자기파 또는 다른 파동이 매체를 통해 거리를 이동하는 데 걸리는 시간을 측정하는 다양한 방법들을 기술한다. 이 측정은 시간 표준(예컨대 원자 분수(atomic fountain))에 대해, 주어진 매체를 통한 속도 또는 경로 길이를 측정하는 방식으로서, 또는 입자 또는 매체(예컨대 구성 또는 유속(flow rate))에 관하여 학습하는 방식으로서 사용될 수 있다. 이동하는 대상은 직접적으로(예를 들어, 질량 분석법에서의 이온 검출기) 또는 간접적으로(예를 들어, 레이저 도플러 속도 측정법(laser doppler velocimetry)에서 대상으로부터 산란된 빛) 탐지될 수 있다. 그 점으로부터 가상 소스 위치, 타이밍들 및 방출된 파동들이 알려지고, 따라서 단일 가상 소스로부터 하나 또는 다수의 수신기까지의 비행 시간을 결정하는 전통적인 기술들은 반사들을 삼각측량하고 공간을 이미징하는 데 사용될 수 있다.
Ⅴ. 결론
전술한 실시예들의 다양한 특징들은 개선된 햅틱 시스템의 다수의 변형들을 생성하도록 선택되고 결합될 수 있다.
전술한 명세서에서는, 특정 실시예들이 설명되었다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자는 아래 청구항들에서 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형들 및 변경들이 이루어질 수 있음을 이해한다. 따라서, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 이러한 모든 수정들은 본 교시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
이익들, 이점들, 문제의 해법들, 및 임의의 이익, 이점, 또는 해법이 발생하거나 더 두드러지게 할 수 있는 임의의 요소(들)는 임의의 또는 모든 청구항들의 중요한, 필수적인, 또는 본질적인 특징들 또는 요소들로 해석되어서는 안 된다. 본 발명은 본 출원의 계류 중에 이루어진 임의의 보정들을 포함하는 첨부된 청구항들 및 발행된 청구항들의 모든 균등물들에 의해서만 한정된다.
또한 본 명세서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등과 같은 관계 용어들은 하나의 엔티티 또는 액션을 또 다른 엔티티 또는 액션과 구별하기 위해서만 사용되며, 반드시 그러한 엔티티들 또는 액션들 간에 임의의 실제의 그러한 관계 또는 순서를 요구하거나 암시하는 것은 아니다. 용어 "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "갖는다(has)", "갖는(having)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "함유한다(contains)", "함유하는(containing)" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 커버하도록 의도되며, 따라서 요소들의 목록을 포괄하거나 갖거나 포함하거나 함유하는 프로세스, 방법, 물건 또는 장치는 그러한 요소들만을 포함하는 것이 아니라, 명시적으로 나열되지 않거나 그러한 프로세스, 방법, 물건 또는 장치에 고유한 다른 요소들을 포함할 수 있다. 요소 뒤에 "~을 포괄한다", "~을 갖는다", "~을 포함한다", "~을 함유한다"가 나오는 것은, 추가의 제약이 없다면, 그 요소를 포괄하거나 갖거나 포함하거나 함유하는 프로세스, 방법, 물건 또는 장치 내의 추가의 동일한 요소의 존재를 배제하지 않는다. 단수 형태("a" 및 "an")의 용어는 본 명세서에서 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 하나 이상으로서 정의된다. "실질적으로", "본질적으로", "대략적으로", "약"이라는 용어들 또는 그것의 임의의 다른 버전은 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 것과 유사한 것으로 정의된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "결합"이라는 용어는 접속으로서 정의되지만, 반드시 직접적이고 반드시 기계적일 필요는 없다. 소정 방식으로 "구성"되는 디바이스 또는 구조는 적어도 그런 방식으로 구성되지만, 나열되지 않은 방식으로 구성될 수도 있다.
본 개시내용의 요약서는 독자가 기술적인 개시내용의 특성을 신속하게 확인할 수 있게 하기 위해 제공된다. 이것은 청구항의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 또한, 전술한 상세한 설명에서는, 개시내용의 간소화를 위해 다양한 특징이 다양한 실시예에서 함께 그룹화되는 것을 알 수 있다. 이 개시 방법은 청구된 실시예가 각각의 청구항에 명시적으로 기재된 것보다 많은 특징을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이하의 청구항들이 반영하는 바와 같이, 발명의 주제는 단일의 개시된 실시예의 모든 특징보다 적은 특징에 있다. 따라서, 이하의 청구항은 이에 의해 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 개별적으로 청구되는 주제로서 독립적인 것이다.

Claims (20)

  1. 방법으로서,
    i) 알려진 상대 위치들 및 방향들을 갖는 초음파 변환기 어레이로부터 음향장(acoustic field)을 생성하는 단계 - 상기 음향장은 복수의 파동 부분(wave portions)을 갖는 반송파 및 변조파를 포함하고, 상기 반송파는 복수의 변조된 초점 영역을 가짐 -;
    ii) 복수의 제어 포인트를 정의하는 단계 - 상기 복수의 제어 포인트의 각각은 상기 초음파 변환기 어레이들에 대하여 알려진 공간적 관계를 가짐 -;
    iii) 상기 복수의 파동 부분이 상기 제어 포인트들 중 하나에 거의 동시에 도달하도록 상기 복수의 파동 부분을 지연시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변조파는 진폭 변조를 사용하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변조파는 주파수 변조를 사용하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반송파가 주파수들의 범위 내로 처핑(chirp)하도록 상기 반송파를 수정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반송파는 상기 음향장 내에서 대상의 위치를 찾는 데 사용되는, 방법.
  6. 방법으로서,
    i) 알려진 상대 위치들 및 방향들을 각각 갖는 복수의 초음파 변환기 어레이로부터 음향장을 생성하는 단계 - 상기 음향장은 반송파 및 변조파를 포함하고, 상기 반송파는 복수의 변조된 초점 영역을 가짐 -;
    ⅱ) 복수의 제어 포인트를 정의하는 단계 - 상기 복수의 제어 포인트의 각각은 상기 복수의 초음파 변환기 어레이 중 적어도 하나에 대하여 알려진 공간적 관계를 가짐 - ; 및
    iii) 상기 복수의 초음파 변환기 어레이 각각의 상대 위치를 사용하여 상기 복수의 초음파 변환기 어레이를 교정(calibrating)하는 단계
    를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 변환기 어레이를 교정하는 단계는 또한 상기 복수의 초음파 변환기 어레이 중 하나를 복수의 초음파 변환기의 다른 하나로부터의 신호들의 수신기로서 사용하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 변환기 어레이를 교정하는 단계는 또한 도달 시간 차이 알고리즘을 사용하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 변환기 어레이를 교정하는 단계는 클럭 드리프트(clock drift)를 보상하는, 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 변환기 어레이 중 하나는 힌지(hinge)에 의해 상기 복수의 초음파 변환기 중 다른 것에 연결되는, 방법.
  11. 방법으로서,
    i) 알려진 상대 위치들 및 방향들을 각각 갖는 복수의 초음파 변환기 어레이로부터 음향장을 생성하는 단계 - 상기 음향장은 반송파 및 변조파를 포함하고, 상기 반송파는 복수의 변조된 초점 영역을 가짐 -;
    ⅱ) 복수의 제어 포인트를 정의하는 단계 - 상기 복수의 제어 포인트의 각각은 상기 복수의 초음파 변환기 어레이 중 적어도 하나에 대하여 알려진 공간적 관계를 가짐 -; 및
    iii) 상기 복수의 제어 포인트들 중 적어도 하나로부터 나오는 오디오 효과를 생성하기 위해 진폭 변조파를 사용하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 변조파는 진폭 변조를 사용하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 변조파는 공간-시간 변조를 사용하는, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 변조파는 상기 복수의 제어 포인트들 중 적어도 하나에서 사람들이 들을 수 있는 주파수에서 파라메트릭 오디오를 생성하기 위해 진폭 변조를 사용하는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 반송파는 상기 음향장 내에서 대상의 위치를 찾는 데 사용되는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 대상은 대상 속성들을 가지고, 상기 반송파는 상기 대상 속성들을 측정하는 데 사용되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 변조파는 사람들이 들을 수 없는 주파수에서 진폭 변조를 사용하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 변조파는 사람들이 들을 수 있는 주파수에서 진폭 변조를 사용하는, 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 대상 속성들의 측정은 상기 반송파의 주파수의 위상들을 사용하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 대상 속성들의 상기 측정은 또한 비행 시간 결정(time-of-flight determination)을 사용하는, 방법.
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