特許 5871336 アクチュエータアレイにおける個別のアドレス指定およびノイズ低減のための装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871336

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】アクチュエータアレイにおける個別のアドレス指定およびノイズ低減のための装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H04R 19/02 20060101AFI20160216BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   H04R19/02

   H04R3/00 310

【請求項の数】17

【全頁数】61

(21)【出願番号】特願2013-540487(P2013-540487)

(86)(22)【出願日】2011年11月17日

(65)【公表番号】特表2014-502470(P2014-502470A)

(43)【公表日】2014年1月30日

(86)【国際出願番号】IL2011050018

(87)【国際公開番号】WO2012070042

(87)【国際公開日】20120531

【審査請求日】2014年11月14日

(31)【優先権主張番号】61/417,298

(32)【優先日】2010年11月26日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/468,916

(32)【優先日】2011年3月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】310009904

【氏名又は名称】オーディオ ピクセルズ エルティーディー．

【氏名又は名称原語表記】ＡＵＤＩＯ ＰＩＸＥＬＳ ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】エリック，アンドレアス，ハーバー

(72)【発明者】

【氏名】レウィン，ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】カプラン，シェイ

(72)【発明者】

【氏名】ベン サイモン，メイア

(72)【発明者】

【氏名】コーヘン，ユヴァル

【審査官】 下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０１６６７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｒ １９／０２

Ｈ０４Ｒ ３／００ − ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

その少なくとも１つの属性が、周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、音を発生させるための装置であって、
第１および第２の電極の間を移動する移動要素をそれぞれが備え、アクチュエータ要素のＮｒ個の第１のサブセット（Ｒサブセット）と、アクチュエータ要素のＮｃ個の第２サブセット（Ｃサブセット）とを含む、多数の静電アクチュエータ要素であって、前記多数のアクチュエータ要素の第１のパーティショニングで前記Ｎｒ個の第１のサブセット（Ｒサブセット）が得られ、前記多数のアクチュエータ要素の第２のパーティショニングで前記Ｎｃ個の第２のサブセット（Ｃサブセット）が得られる、多数の静電アクチュエータ要素と、
各個々のＲサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の前記移動要素が、前記個々のＲサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の前記移動要素に電気的に接続され、かつ前記個々のＲサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素の前記移動要素から電気的に絶縁されるように、各Ｒサブセットの中のアクチュエータ要素の前記移動要素を相互接続している、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）と、
各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の前記第１の電極が、前記個々のＣサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の前記第１の電極に電気的に接続され、かつ前記個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁されるように、各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の前記第１の電極を相互接続している、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）と、
各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の前記第２の電極が、前記個々のＣサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の前記第２の電極に電気的に接続され、かつ前記個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁されるように、各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の前記第２の電極を相互接続している、第３の複数のＮｃ電気的接続部（Ｂワイヤ）と、
結果として生じる前記移動要素の動きが、ともに標的の音を生成するように、前記第１、第２、および第３の複数の電気的接続部に電気的に接続され、デジタル入力信号を受信し、所定の有限集合の電位の１つを、それぞれ、前記電気的接続部のそれぞれに印加するように動作する、コントローラと、
を備える、装置。

【請求項2】

前記コントローラは、前記デジタル入力信号に従って、前記第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）に、それぞれ、印加するためのＮｒ個組の電位、前記第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）に、それぞれ、印加するための第１のＮｃ個組の電位、および前記第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）に、それぞれ、印加するための第２のＮｃ個組の電位を決定するように動作する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

各移動要素は、前記コントローラによって印加される電位に応答して、前記第２の電極よりも前記第１の電極に近い第１の端位置から、前記第１の電極よりも前記第２の電極に近い第２の端位置まで移動し、そして戻るように動作する、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記所定の有限集合の電位は、第１および第２の有限集合の電位値を含み、
前記Ｎｒ個組の電位が、前記第１の有限集合の電位値から選択され、
前記第１および第２のＮｃ個組の電位が、前記第２の有限集合の電位値から選択される、
請求項２に記載の装置。

【請求項5】

前記第１および第２の有限集合の電位値の少なくとも１つは、厳密に２つの値を有する、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記第１および第２の有限集合の電位値の少なくとも１つは、厳密に３つの値を有する、請求項４に記載の装置。

【請求項7】

前記コントローラは、前記所定の有限集合の電位の１つを、それぞれ、前記第１、第２、および第３の複数の電気的接続部の各メンバーに周期的に適用するように動作する、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記コントローラは、前記デジタル入力信号に従って、前記第１の複数の電気的接続部（Ｒワイヤ）の前記Ｎｒ個のメンバーのそれぞれへの周期的な印加のためのＮｒ個組の電位、前記第２の複数の電気的接続部（Ａワイヤ）の前記Ｎｃ個のメンバーのそれぞれへの周期的な印加のための第１のＮｃ個組の電位、および前記第３の複数の電気的接続部（Ｂワイヤ）の前記Ｎｃ個のメンバーのそれぞれへの周期的な印加のための第２のＮｃ個組の電位を周期的に決定するように動作する、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記Ｎｒ個組、第１のＮｃ個組、および第２のＮｃ個組の電位の印加は、アクチュエーションクロックと同期しており、よって、前記アクチュエーションクロックのサイクルの持続期間にわたって、アクチュエーションクロックの１サイクルにつき１度、周期的かつ同時に、Ｎｒ個組の電位が、前記第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）に印加され、第１のＮｃ個組の電位が、前記第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）に印加され、第２のＮｃ個組の電位が、前記第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）に印加される、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

その少なくとも１つの属性が、周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、音を発生させるための装置を製造するための方法であって、
第１および第２の電極の間を移動する移動要素をそれぞれが備える、多数の静電アクチュエータ要素を提供することであって、
Ｎｒ個の第１のサブセット（Ｒサブセット）への前記多数のアクチュエータ要素の第１のパーティショニングと、
Ｎｃ個の第２のサブセット（Ｃサブセット）への前記多数のアクチュエータ要素の第２のパーティショニングと、を画定することを含む、多数の静電アクチュエータ要素を提供することと、
第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）を介して、各Ｒサブセットの中のアクチュエータ要素の前記移動要素を相互接続することであって、よって、各個々のＲサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の前記移動要素が、前記個々のＲサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の前記移動要素に電気的に接続され、また、前記個々のＲサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素の前記移動要素から電気的に絶縁される、相互接続することと、
第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）を介して、各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の前記第１の電極を相互接続することであって、よって、各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の前記第１の電極が、前記個々のＣサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の前記第１の電極に電気的に接続され、また、前記個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁される、相互接続することと、
第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）を介して、各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の前記第２の電極を相互接続することであって、よって、各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の前記第２の電極が、前記個々のＣサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の前記第２の電極に電気的に接続され、また、前記個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁されるように、相互接続することと、
前記第１、第２、および第３の複数の電気的接続部に電気的に接続され、デジタル入力信号を受信し、所定の有限集合の電位の１つを、それぞれ、前記電気的接続部のそれぞれに印加するように動作し、よって、結果として生じる前記移動要素の動きが、ともに標的の音を生成する、コントローラを提供することと、
を含む、方法。

【請求項11】

各移動要素は、前記コントローラによって印加される電位に応答して、前記第２の電極よりも前記第１の電極に近い第１の端位置から、前記第１の電極よりも前記第２の電極に近い第２の端位置まで移動し、そして戻るように動作し、
アクチュエーションクロックの１サイクルあたり１度、前記コントローラは、その個々のクロックサイクル中に、ｍ１個の移動要素が前記第１の端位置から解放され、ｍ２個の移動要素が前記第２の端位置から解放され、ｍ２−ｍ１＝ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓである場合に、前記個々のクロックサイクル中に前記音が生成されることを特徴とする、ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ数を計算するように動作する、請求項９に記載の装置。

【請求項12】

前記コントローラは、加えて、前記第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）、前記第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）、および前記第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）に、それぞれ、印加されたときに、
●前記第１の端位置からのｋ１個の移動要素の解放、
●前記第２の端位置からのｋ２個の移動要素の解放、
を生じさせるように動作する、印加−有効電位を、クロックの１サイクルあたり１度決定するように動作し、よって、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓに十分に近くなり、所与の印加の目的に十分に近い前記標的の音に類似している音を生成する、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

●各Ｒサブセットは、Ｎｃ個の移動要素を含み、
●各Ｃサブセットは、Ｎｒ個の移動要素を含み、
●Ｒワイヤは、０からＮｒ−１の番号が付けられ、
●ＡワイヤおよびＢワイヤは、０からＮｃ−１の番号が付けられ、
●移動要素には、各移動要素がＮｒ×Ｃサブセット数＋Ｒサブセット数である番号を有するように、番号が付けられ、および
前記コントローラは、各アクチュエーションクロックサイクルで、現在前記Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、連続循環シーケンスを形成し、また、現在前記Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、連続循環シーケンスを形成するように、前記印加−有効電位を選択する、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記コントローラは、計数器、量子化器、ディザー、レベルシフタ、低域通過フィルタおよびサンプルレートコンバータの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項15】

例えば、前記装置の電源が切られたとき等の、前記第１の複数のＮｒ個の電気的接続部、前記第２の複数のＮｃ個の電気的接続部、および前記第３の複数のＮｃ個の電気的接続部に印加される任意の電位の非存在下で、前記移動要素は、前記第１および第２の端位置の間に位置する静止位置に戻り、
前記コントローラは、加えて、前記移動要素の１つ以上を、それらの静止位置から前記第１および第２の端位置まで移動させる手段を備える、請求項３に記載の装置。

【請求項16】

前記コントローラは、１つ以上のアクチュエーションクロックサイクル中にｋ１−ｋ２とｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓとの間の非ゼロの差（アドレス指定エラー）に起因する、アドレス指定ノイズの周波数スペクトルを形成するアドレス指定ノイズシェーピングループを含み、よって、アドレス指定ノイズエネルギーは、関心の周波数帯域の範囲内で低減され、かつ前記関心の帯域の範囲外で増大される、請求項１２に記載の装置。

【請求項17】

前記コントローラは、前記デジタル入力信号が取り得る可能な値の数よりも少ないアクチュエータアレイの中のアクチュエータ要素の数に起因する、量子化ノイズの周波数スペクトルをシェーピングする量子化ノイズシェーピングループを含み、よって、量子化ノイズエネルギーが関心の周波数帯域の範囲内で低減され、かつ前記関心の帯域の範囲外で増大される、請求項１２または１６に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

同時係属出願の参照
「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ａｃｔｕａｔｏｒ ａｒｒａｙｓ」という名称で２０１１年３月２９日に出願された米国特許仮出願第６１／４６８，９１６号、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ａｒｒａｙｓ」という名称で２０１０年１１月２６日に出願された同第６１／４１７，２９８号からの優先権を主張するものである。

【0002】

同時係属出願は、以下も含む。

【0003】

【表1】

【0004】

本発明は、概して、アクチュエータアレイに関し、より具体的には、デジタルラウドスピーカーに関する。

【背景技術】

【0005】

本発明の特定の実施形態に関する従来の技術は、とりわけ、以下の公報で説明されている。

【0006】

例えば、圧力波を発生させるための装置および方法は、例えば、同時係属のＰＣＴ出願国際公開第ＷＯ２００７／１３５６８０号から知られており、デジタルスピーカーデバイスは、例えば、同時係属のＰＣＴ出願国際公開第ＷＯ２００９／０６６２９０号から知られている。

【0007】

従来のノイズシェーピングは、シグマ−デルタ変調とも称され、シグマ−デルタ変調は、Ｒｉｃｈａｒｄ ＳｃｈｒｅｉｅｒおよびＧａｂｏｒ Ｃ．Ｔｅｍｅｓによって「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ Ｄｅｌｔａ−Ｓｉｇｍａ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ」で説明されている。

【0008】

本明細書で述べられる全ての刊行物および特許文献、および本明細書の中で直接的または間接的に引用される刊行物および特許文献の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【発明の概要】

【0009】

ここで開示される主題は、多数の静電アクチュエータ要素（アクチュエータアレイ）を使用して、物理的作用を発生させるための方法および装置を含み、例えば図１Ａ〜１Ｃを参照して本明細書で説明されるように、各アクチュエータ要素は、第１の電極と、第２の電極と、移動要素とを含み、例えば図２および図３を参照して本明細書で説明されるように、第１の電極のサブセット、第２の電極のサブセット、および移動要素のサブセットは、電気的に相互接続される。

【0010】

ここで開示される主題の特定の態様は、「駆動スキーム」であり、すなわち、第１の電極の各電気的に相互接続されたサブセット、第２の電極の各電気的に相互接続されたサブセット、および移動要素の各電気的に相互接続されたサブセットに、所定の有限集合の電圧の１つを印加することによって、１つ以上の選択された移動要素の動きを生じさせる一方で、他の（選択されていない）移動要素の動きを防止するための方法および装置である。いくつかの本発明の態様によれば、駆動スキームによって用いられる異なる駆動電圧の数および／またはそれらの大きさが最小化され、したがって、装置の費用効率が高い実装を容易にする。本発明のさらなる態様によれば、移動要素の動きを起こすための時間単位当たりの機会の数が増大され、したがって、装置の時間分解能が増大し、所望の物理的作用のより正確な発生を容易にする。

【0011】

ここで開示される主題のさらなる態様は、例えば図１３で示されるように、「初期化」であり、すなわち、駆動スキームによって既に用いられている駆動電圧だけを使用して（すなわち、さらなる電圧を必要とすることなく）、アクチュエータアレイ内の全ての移動要素を、既知の有用な開始位置に至らせることである。

【0012】

ここで開示される主題のなおさらなる態様によれば、例えば図１４で示されるように、アクチュエータアレイおよびコントローラを含む装置は、そのアナログ出力が、例えば可聴音等の物理的作用である、デジタル−アナログ変換器の１種として動作する。コントローラは、第１の電極の各電気的に相互接続されたサブセット、第２の電極の各電気的に相互接続されたサブセット、および移動要素の各電気的に相互接続されたサブセットに、アクチュエーションクロックと同期的に、駆動電圧を印加し得、その周波数は、コントローラへのデジタル入力信号がサンプリングされる周波数と異なり得る。

【0013】

ここで開示される主題のさらなる態様は、「要素選択方法」であり、すなわち、例えば図１５〜図２３で示されるように、アクチュエーションクロックの各サイクル中に特定の位置にある、または特定の方向に移動する移動要素の数を、所望の物理的作用の正確な生成を可能にするための目標値に十分に近くなるようにするための方法である。

【0014】

ここで開示される主題のなおさらなる態様は、生成される物理的作用において起こり得る、異なるタイプのノイズの周波数スペクトルをシェーピングするための方法であって、該物理的作用としては、各アクチュエータ要素によって生成される物理的作用の大きさの差に起因する不整合ノイズ、特定の条件下で、要素選択方法が、特定の位置にある、または特定の方向に移動する移動要素の数を目標値にほぼ等しくすることができないことに起因する、アドレス指定ノイズ、および該アクチュエータアレイの中のアクチュエータ要素の数が、デジタル入力信号が取り得る可能な値の数よりも少ないことに起因する、量子化ノイズが挙げられる。

【0015】

本明細書で図示および説明される計算ステップのいずれかまたは全ては、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等に、もしくは、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の再構成可能な回路を使用して、専用の電子部品回路として実装され得ること、または、例えばマイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）または他のタイプのマイクロプロセッサ上で動作するソフトウェアに実装され得ることを認識されたい。

【0016】

上述のデバイスは、任意の従来の有線または無線デジタル通信手段を介して、例えば、有線もしくは携帯電話ネットワーク、またはインターネット等のコンピュータネットワークを介して、通信し得る。

【0017】

本発明の装置は、本発明の特定の実施形態によれば、機械によって実行されたときに、本明細書で図示および説明される本発明の装置、方法、特徴、および機能のいくつかまたは全部を実装する命令のプログラムを含む、または別様には記憶する、機械で読み取り可能なメモリを含み得る。代替として、または加えて、本発明の装置は、本発明の特定の実施形態によれば、任意の従来のプログラミング言語で書かれ得る上述のプログラムと、随意に、本発明の教示に従って随意に構成または起動され得る汎用コンピュータ等が挙げられるが、これに限定されない、プログラムを実行するための機械とを含み得る。本明細書に組み込まれる教示いずれも、適している場合はどこでも、物理的な物体または物質を表す信号上で動作し得る。

【0018】

上述の実施形態、および他の実施形態は、次項で詳細に説明される。

【0019】

本文または図面に存在する任意の商標は、その所有者の所有物であり、本明細書では、単に、本発明の一実施形態がどのように実装され得るのか、という一例を説明または例示するために存在する。

【0020】

別途具体的に提示されない限り、以下の考察から明らかなように、明細書の考察の全体を通して、例えば、「処理する」、「計算する」、「推定する」、「選択する」、「ランク付けする」、「等級付ける」、「算出する」、「判定する」、「発生させる」、「再評価する」、「分類する」、「発生させる」、「生成する」、「ステレオ整合する」、「登録する」、「検出する」、「関連付ける」、「重ねる」、「得る」等の用語の利用は、コンピューティングシステムのレジスタおよび／またはメモリ内での、電子的等の、物理的な量として表されるデータを操作する、および／またはコンピューティングシステムのメモリ、レジスタ、または他のそのような情報記憶デバイス、伝送デバイス、または表示デバイス内で、物理的な量として同様に表される他のデータに変換する、コンピュータもしくはコンピューティングシステム、またはプロセッサもしくは類似の電子コンピューティングデバイスの動作および／または処理を指すことを認識されたい。「コンピュータ」という用語は、限定的でない例として、パーソナルコンピュータ、サーバ、コンピューティングシステム、通信デバイス、プロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等）、および他の電子コンピューティングデバイスが挙げられる、データ処理能力を伴うあらゆる種類の電子デバイスを包含するものであると広く解釈されるべきである。

【0021】

本明細書で別々に列記される要素は、異なる構成要素である必要はなく、代わりに、同じ構造であり得る。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本発明の特定の実施形態は、以下の図面で例示される。

【0023】

【図1A】本発明の特定の実施形態に従う、アクチュエータアレイを形成する際に有用な、両面静電アクチュエータ要素の１つのタイプの断面図である。

【図1B】本発明の特定の実施形態に従う、アクチュエータアレイを形成する際に有用な、両面静電アクチュエータ要素の１つのタイプの断面図である。

【図1C】本発明の特定の実施形態に従う、アクチュエータアレイを形成する際に有用な、両面静電アクチュエータ要素の１つのタイプの断面図である。

【図2】本発明の特定の実施形態に従う、アクチュエータアレイの模式図である。

【図3】本発明の特定の実施形態に従う、アクチュエータアレイの模式図である。

【図4】本発明の特定の実施形態に従う、アクチュエータアレイの模式図である。

【図5】全て本発明の特定の実施形態に従う、種々のアクチュエータアレイがそれに従って動作し得る、駆動スキームを例示する図である。

【図6】全て本発明の特定の実施形態に従う、種々のアクチュエータアレイがそれに従って動作し得る、駆動スキームを例示する図である。

【図7】全て本発明の特定の実施形態に従う、種々のアクチュエータアレイがそれに従って動作し得る、駆動スキームを例示する図である。

【図8】本発明の特定の実施形態を理解する際に有用な表である。

【図9】本発明の特定の実施形態を理解する際に有用なグラフである。

【図10】本発明の特定の実施形態に従って構成され、動作する、アクチュエータアレイの簡略表現図である。

【図11】本発明の特定の実施形態を理解する際に有用な表である。

【図12】本発明の特定の実施形態を理解する際に有用な表である。

【図13】本発明の特定の実施形態を理解する際に有用なグラフである。

【図14】本発明の特定の実施形態に従って構成され、動作する、コントローラ、およびそれによって制御されるアクチュエータアレイの簡略ブロック図である。

【図15】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図16】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図17】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図18】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図19】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図20】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図21】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図22】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図23】本発明の特定の実施形態に従って動作する、要素選択方法をともに形成するプロセスの簡略フローチャートである。

【図24】全て本発明の特定の実施形態に従う、例えば交換手順の後に、種々の位置にあるアクチュエータアレイの簡略表現図である。

【図25】全て本発明の特定の実施形態に従う、例えば交換手順の後に、種々の位置にあるアクチュエータアレイの簡略表現図である。

【図26】全て本発明の特定の実施形態に従う、例えば交換手順の後に、種々の位置にあるアクチュエータアレイの簡略表現図である。

【図27】本発明の特定の実施形態に従って全て構成され、動作する、コントローラおよびそれによって制御されるアクチュエータアレイの簡略ブロック図である。

【図28】本発明の特定の実施形態に従って全て構成され、動作する、コントローラおよびそれによって制御されるアクチュエータアレイの簡略ブロック図である。

【図29】本発明の特定の実施形態に従って全て構成され、動作する、コントローラおよびそれによって制御されるアクチュエータアレイの簡略ブロック図である。

【0024】

本明細書で説明および例示されるコンピュータの構成要素は、例えば、カスタムＶＬＳＩ回路もしくはゲートアレイ等が挙げられるが、これらに限定されない、ハードウェア回路として、またはＦＰＧＡ、マイクロコントローラ、もしくはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等が挙げられるが、これらに限定されない、プログラム可能なハードウェアデバイスとして、または少なくとも１つの無形のコンピュータが読み出し可能な媒体に記憶され、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なソフトウェアプログラムコードとして、またはそれらの任意の好適な組み合わせとして、種々の形態で実装することができる。特定の機能要素は、１つのソフトウェアコードの特定のシーケンスによって、または集合的に作用する、もしくは振る舞う、または関心の機能要素に関して本明細書で説明されるように作用する、複数のソフトウェアコードの特定のシーケンスによって形成され得る。例えば、構成要素は、オブジェクト、手順、機能、ルーチン、およびプログラム等が挙げられるが、これらに限定されない、複数のコードシーケンスを通じて分配され得、典型的に相乗的に動作する複数のコンピュータファイルから起こり得る。

【0025】

データは、１つ以上の異なる場所、異なるネットワークノード、または単一のノードまたは場所にある異なる記憶デバイスで記憶される、１つ以上の無形のコンピュータが読み出し可能な媒体に記憶することができる。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本明細書では、本発明の特定の実施形態に従って、例えば図２を参照して本明細書で図示および説明されるように、その少なくとも１つの属性が、周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、標的の物理的作用を発生させるための装置が提供され、該装置は、
第１および第２の電極の間を移動する移動要素をそれぞれが備え、アクチュエータ要素のＮｒ個の第１のサブセット（Ｒサブセット）と、アクチュエータ要素のＮｃ個の第２のサブセット（Ｃサブセット）とを含む、多数の静電アクチュエータ要素であって、多数のアクチュエータ要素の第１のパーティショニングでＮｒ個の第１のサブセット（Ｒサブセット）が得られ、多数のアクチュエータ要素の第２のパーティショニングでＮｃ個の第２のサブセット（Ｃサブセット）が得られる、多数の静電アクチュエータ要素と、
各Ｒサブセットの中のアクチュエータ要素の移動要素を相互接続し、よって、各個々のＲサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の移動要素が、個々のＲサブセットの中の全ての他のアクチュエータ要素の移動要素に電気的に接続され、また、個々のＲサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素の移動要素から電気的に絶縁される、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）と、
各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の第１の電極を相互接続し、よって、各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の第１の電極が、個々のＣサブセットの中の全ての他のアクチュエータ要素の第１の電極に電気的に接続され、また、個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁される、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）と、
各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の第２の電極を相互接続し、よって、各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の第２の電極が、個々のＣサブセットの中の全ての他のアクチュエータ要素の第２の電極に電気的に接続され、また、個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁される、第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）と、
第１、第２、および第３の複数の電気的接続部に接続され、デジタル入力信号を受信し、所定の有限集合の電位の１つを、それぞれ、電気的接続部のそれぞれに印加するように動作し、よって、結果として生じる移動要素の動きが、ともに所望の物理的作用を生成する、コントローラと、を備える。

【0027】

Ｒサブセットは、同じ数の要素を有し得るが、全てのＲサブセットがそうである必要はないことを認識されたい。同じことがＣサブセットに当てはまる。Ｒサブセットは、全てのＣサブセットと交差する場合もあり、またはそうでない場合もある。

【0028】

特定の実施形態によれば、例えば図２を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、デジタル入力信号に従って、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）に、それぞれ、印加するためのＮｒ個組の電位、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）に、それぞれ、印加するための第１のＮｃ個組の電位、および第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）に、それぞれ、印加するための第２のＮｃ個組の電位を決定するように動作する。

【0029】

特定の実施形態によれば、例えば図２および図１４を参照して本明細書で図示および説明されるように、Ｎｒ個組、第１のＮｃ個組、および第２のＮｃ個組は、第１、第２、および第３の複数の電気的接続部に、それぞれ、該個組を印加することが、多数のアクチュエータ要素の移動要素に、デジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する物理的作用を生成させるように、コントローラによって決定される。

【0030】

特定の実施形態によれば、例えば、図１ｂ〜１ｃを参照して本明細書で図示および説明されるように、各移動要素は、コントローラによって印加される電位に応答して、第２の電極よりも第１の電極に近い第１の端位置から、第１の電極よりも第２の電極に近い第２の端位置まで移動し、そして戻るように動作する。

【0031】

特定の実施形態によれば、例えば図２〜図３を参照して本明細書で図示および説明されるように、アクチュエータ要素の第１のサブセットの任意の個々の１つと、アクチュエータ要素の第２のサブセットの任意の個々の１つとの交差点は、全てが一様な番号のアクチュエータ要素（１つ以上）を含む。

【0032】

特定の実施形態によれば、例えば図４〜図８および図１０〜図１２を参照して本明細書で図示および説明されるように、所定の有限集合の電位は、第１および第２の有限集合の電位値を含み、Ｎｒ個組の電位が、第１の有限集合の電位値から選択され、第１および第２のＮｃ個組の電位が、第２の有限集合の電位値から選択される。第１および第２の有限集合の電位値の少なくとも１つのメンバーは、ゼロ（接地）であり得る。第１および第２の有限集合の電位値のそれぞれは、ゼロ（接地）であるメンバーを含み得る。第１および第２の有限集合の電位値の少なくとも１つは、厳密に２つの値を有し得る。第１および第２の有限集合の電位値のどちらも、厳密に２つの値を有し得る。第１および第２の有限集合の電位値の少なくとも１つは、厳密に３つの値を有し得る。第１の有限集合の電位値の少なくとも１つのメンバーは、第２の有限集合の電位値の少なくとも１つのメンバーに等しくなり得る。第１の有限集合の電位値の少なくとも１つのメンバーは、第２の有限集合の電位値の少なくとも１つのメンバーの値の２倍であり得る。第１の有限集合の電位値の少なくとも１つのメンバーは、第２の有限集合の電位値の少なくとも１つのメンバーと比較して、大きさが等しく、極性が逆であり得る。

【0033】

特定の実施形態によれば、例えば図２および図１４を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、所定の有限集合の電位の１つを、それぞれ、第１、第２、および第３の複数の電気的接続部の各メンバーに周期的に印加するように動作する。コントローラは、デジタル入力信号に従って、第１の複数の電気的接続部（Ｒワイヤ）のＮｒ個のメンバーに、それぞれ、周期的に印加するためのＮｒ個組の電位、第２の複数の電気的接続部（Ａワイヤ）のＮｃ個のメンバーに、それぞれ、周期的に印加するための第１のＮｃ個組の電位、および第３の複数の電気的接続部（Ｂワイヤ）のＮｃ個のメンバーに、それぞれ、周期的に印加するための第２のＮｃ個組の電位を周期的に決定するように動作する。Ｎｒ個組、第１のＮｃ個組、および第２のＮｃ個組の電位の印加は、アクチュエーションクロックと同期し得、よって、アクチュエーションクロックのサイクルの持続期間にわたって、アクチュエーションクロックの１サイクルにつき１度、周期的かつ同時に、Ｎｒ個組の電位が、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）に印加され、第１のＮｃ個組の電位が、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）に印加され、第２のＮｃ個組の電位が、第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）に印加される。

【0034】

特定の実施形態によれば、例えば図１ｂ〜１ｃを参照して本明細書で図示および説明されるように、各移動要素は、コントローラによって印加される電位に応答して、第２の電極よりも第１の電極に近い第１の端位置から、第１の電極よりも第２の電極に近い第２の端位置まで移動し、そして戻るように動作し、そのような動きは、単一のアクチュエーションクロックサイクル以内に完了する。各移動要素は、例えば図９を参照して本明細書で説明されるように、コントローラによって印加される電位に応答して、第２の電極よりも第１の電極に近い第１の端位置から、第２の電極よりも第２の電極に近い第２の端位置まで移動し、そして戻るように動作し、そのような動きは、ｋが正の整数、例えば２（例えば、図９、図１０）以上である、ｋ回のアクチュエーションクロック以内に完了する。

【0035】

特定の実施形態によれば、例えば、図２を参照して本明細書で図示および説明されるように、その少なくとも１つの属性が、周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を発生させるための装置を製造するための製造方法が提供され、該方法は、
第１および第２の電極の間を移動する移動要素をそれぞれが備える、多数の静電アクチュエータ要素を提供することであって、
Ｎｒ個の第１のサブセット（Ｒサブセット）への多数のアクチュエータ要素の第１のパーティショニングと、
Ｎｃ個の第２のサブセット（Ｃサブセット）への多数のアクチュエータ要素の第２のパーティショニングと、を画定することを含む、多数の静電アクチュエータ要素を提供することと、
第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）を介して、各Ｒサブセットの中のアクチュエータ要素の移動要素を相互接続することであって、よって、各個々のＲサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の移動要素が、個々のＲサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の移動要素に電気的に接続され、また、個々のＲサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素の移動要素から電気的に絶縁される、相互接続することと、
第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）を介して、各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の第１の電極を相互接続することであって、よって、各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の第１の電極が、個々のＣサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の第１の電極に電気的に接続され、また、個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁される、相互接続することと、
第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）を介して、各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の第２の電極を相互接続することであって、各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の第２の電極が、個々のＣサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の第２の電極に電気的に接続され、また、個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁されるように、相互接続することと、
第１、第２、および第３の複数の電気的接続部に電気的に接続され、デジタル入力信号を受信し、所定の有限集合の電位の１つを、それぞれ、電気的接続部のそれぞれに印加するように動作し、よって、結果として生じる移動要素の動きが、ともに所望の物理的作用を生成する、コントローラを提供することと、を含む。

【0036】

各移動要素は、例えば図１０、図２４を参照して本明細書で説明されるように、コントローラによって印加される電位に応答して、第２の電極よりも第１の電極に近い第１の端位置から、第１の電極よりも第２の電極に近い第２の端位置まで移動し、そして戻り、
単一のアクチュエーションクロックサイクル中に、多数の移動要素の一部は、それらの端位置の一方を出発するが、まだそれらの端位置のもう一方に到達しておらず、多数の移動要素の他のものは、単一のアクチュエーションクロックサイクルの前のアクチュエーションクロックサイクル中に、それらの端位置のもう一方を出発して、それらの端位置の一方に到達する。

【0037】

特定の実施形態によれば、例えば図１４を参照して本明細書で図示および説明されるように、その少なくとも１つの属性が、周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を発生させるための方法が提供され、該方法は、
第１および第２の電極の間を移動する移動要素をそれぞれが備え、アクチュエータ要素のＮｒ個の第１のサブセット（Ｒサブセット）と、アクチュエータ要素のＮｃ個の第２のサブセット（Ｃサブセット）とを含む、多数の静電アクチュエータ要素であって、多数のアクチュエータ要素の第１のパーティショニングでＮｒ個の第１のサブセット（Ｒサブセット）が得られ、多数のアクチュエータ要素の第２のパーティショニングでＮｃ個の第２のサブセット（Ｃサブセット）が得られる、多数の静電アクチュエータ要素を提供することと、
各Ｒサブセットの中のアクチュエータ要素の移動要素を相互接続し、よって、各個々のＲサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の移動要素が、個々のＲサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の移動要素に電気的に接続され、また、個々のＲサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素の移動要素から電気的に絶縁される、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）を提供することと、
各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の第１の電極を相互接続し、よって、各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の第１の電極が、個々のＣサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の第１の電極に電気的に接続され、また、個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁される、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）を提供することと、
各Ｃサブセットの中のアクチュエータ要素の第２の電極を相互接続し、よって、各個々のＣサブセットの中の任意のアクチュエータ要素の第２の電極が、個々のＣサブセットの中の他の全てのアクチュエータ要素の第２の電極に電気的に接続され、また、個々のＣサブセットの中にない全てのアクチュエータ要素から電気的に絶縁される、第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）を提供することと、
第１、第２、および第３の複数の電気的接続部に電気的に接続され、デジタル入力信号を受信し、所定の有限集合の電位の１つを、それぞれ、電気的接続部のそれぞれに印加するために、コントローラを使用することであって、よって、結果として生じる移動要素の動きが、ともに所望の物理的作用を生成する、コントローラを使用することと、を含む。

【0038】

物理的作用は、以下の属性、すなわち、音量および音の高さを画定する、音であり、デジタル入力信号は、以下の特性、すなわち、振幅および周波数を有し、デジタル入力信号の振幅は、音量に対応し、デジタル入力信号の周波数は、音の高さに対応する。

【0039】

特定の実施形態によれば、例えば図１６を参照して本明細書で図示および説明されるように、移動要素は、コントローラによって印加される電位に応答して、第２の電極よりも第１の電極に近い第１の端位置から、第１の電極よりも第２の電極に近い第２の端位置まで移動し、そして戻るように動作し、
アクチュエーションクロックの１サイクルあたり１度、コントローラは、その個々のクロックサイクル中に、ｍ１個の移動要素が第１の端位置から解放され、ｍ２個の移動要素が第２の端位置から解放され、ｍ２−ｍ１＝ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓである場合に、個々のクロックサイクル中に物理的作用が生成されることを特徴とする、ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ数を計算するように動作する。

【0040】

特定の実施形態によれば、例えば図１５〜図２３を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、加えて、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部（Ｒワイヤ）、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ａワイヤ）、および第３の複数のＮｃ個の電気的接続部（Ｂワイヤ）に、それぞれ、印加されたときに、
● 第１の端位置からのｋ１個の移動要素の解放、
● 第２の端位置からのｋ２個の移動要素の解放、
を生じさせるように動作する、印加−有効電位を、クロックの１サイクルあたり１度決定するように動作し、よって、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓに十分に近くなり、所与の印加の目的に十分に近い標的の物理的作用に類似している物理的作用を生成する。

【0041】

各アクチュエーションクロックサイクルで双方の端位置から解放される移動要素の総数は、端位置の少なくとも１つからゼロ個の要素を解放することによって最小化され得る。

【0042】

特定の実施形態によれば、例えば図２４を参照して本明細書で図示および説明されるように、各アクチュエーションクロックサイクルで、双方の端位置から解放される移動要素の総数は、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる、より大きい総数が存在しない限り、最小化される。典型的に、各アクチュエーションクロックサイクルで、ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓが正またはゼロである場合、ｋ１＝２×ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓおよびｋ２＝ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓである。典型的に、ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓが負である場合、ｋ１＝ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓおよびｋ２＝２×ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓである。

【0043】

特定の実施形態によれば、例えば図１５〜図２３を参照して本明細書で図示および説明されるように、単一のアクチュエーションクロックサイクル中に、多数の移動要素の一部は、それらの端位置の一方を出発するが、まだそれらの端位置のもう一方に到達しておらず、多数の移動要素の他のものは、単一のアクチュエーションクロックサイクルの前のアクチュエーションクロックサイクル中に、それらの端位置のもう一方を出発して、それらの端位置の一方に到達し、印加−有効電位は、単一のアクチュエーションクロックサイクルの前に、それらの端位置の一方から解放された任意の移動要素が、適切なクロックサイクル中に反対側の端位置に到達することを確実にするために、コントローラによって選択される。

【0044】

各移動要素は、コントローラによって印加される電位に応答して、第２の電極よりも第１の電極に近い第１の端位置から、第１の電極よりも第２の電極に近い第２の端位置まで移動し、そして戻るように動作し得、そのような動きは、ｋが正の整数である、ｋ回のアクチュエーションクロックサイクル以内に完了する。

【0045】

特定の実施形態によれば、図４〜図７、図１０、および図２４を参照して本明細書で図示および説明されるように、
● 各Ｒサブセットは、Ｎｃ個の移動要素を含む。
● 各Ｃサブセットは、Ｎｒ個の移動要素を含む。
● Ｒワイヤは、任意に、連続的に、または別様に、０からＮｒ−１の番号が付けられ、それによってＲワイヤの順序を定義する。本明細書で使用される番号付けは、番号が付けられる任意の要素のいかなる物理的なマーキングも含まないことを認識されたい。
● ＡワイヤおよびＢワイヤは、任意に、連続的に、または別様に、０からＮｃ−１の番号が付けられ、それによってＡワイヤおよびＢワイヤの順序を定義する。
● 移動要素には、各移動要素がＮｒ×Ｃサブセット数＋Ｒサブセット数である番号を有するように、番号が付けられる。

【0046】

コントローラは、各アクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、連続循環シーケンスを形成し、また、現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、連続循環シーケンスを形成するように、印加−有効電位を選択し得る。

【0047】

特定の実施形態によれば、例えば図２４を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる他の印加−有効電位が存在する場合を除き、各アクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、単一の連続循環シーケンスを形成し、また、現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、単一の連続循環シーケンスを形成するように、印加−有効電位を選択する。任意のアクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号および現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号が、それぞれ、単一の連続循環シーケンスを形成しないときに、コントローラは、以降のアクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、再度単一の連続循環シーケンスを形成し、また、現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、再度単一の連続循環シーケンスを形成するように、印加−有効電位を選択し得る。任意のアクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号および現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号が、それぞれ、単一の連続循環シーケンスを形成しないときに、コントローラは、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる他の印加−有効電位が存在する場合を除き、以降のアクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、再度単一の連続循環シーケンスを形成し、また、現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、再度単一の連続循環シーケンスを形成するように、印加−有効電位を選択し得る。

【0048】

特定の実施形態によれば、例えば図２４を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、各アクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、Ｓが正の整数である、Ｓ個の連続循環シーケンスを形成し、また、現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、Ｓ個の連続循環シーケンスを形成するように、印加−有効電位を選択し得る。コントローラは、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる他の印加−有効電位が存在する場合を除き、各アクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、Ｓが正の整数である、Ｓ個の連続循環シーケンスを形成し、また、現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、Ｓ個の連続循環シーケンスを形成するように、印加−有効電位を選択し得る。任意のアクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号および現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号が、それぞれ、Ｓ個を超える連続循環シーケンスを形成するときに、コントローラは、以降のアクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、再度Ｓ個だけの連続循環シーケンスを形成し、また、現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、再度Ｓ個だけの連続循環シーケンスを形成するように、印加−有効電位を選択し得る。任意のアクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号および現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号が、それぞれ、Ｓ個を超える連続循環シーケンスを形成するときに、コントローラは、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる他の印加−有効電位が存在する場合を除き、以降のアクチュエーションクロックサイクルで、現在Ａ位置にある全ての移動要素の番号が、再度Ｓ個だけの連続循環シーケンスを形成し、また、現在Ｂ位置にある全ての移動要素の番号も、再度Ｓ個だけの連続循環シーケンスを形成するように、印加−有効電位を選択し得る。

【0049】

特定の実施形態によれば、例えば図１５〜図２３を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、任意のアクチュエーションクロックサイクル中に第１の端位置から解放される任意の移動要素の番号が、第１の端位置から直前に解放された移動要素の番号の直後に続き、Ｎｒ×Ｎｃ−１に到達した後に０に戻るように、印加−有効電位を選択する。コントローラは、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる他の印加−有効電位が存在する場合を除き、任意のアクチュエーションクロックサイクル中に第１の端位置から解放される任意の移動要素の番号が、第１の端位置から直前に解放された移動要素の番号の直後に続き、Ｎｒ×Ｎｃ−１に到達した後に０に戻るように、印加−有効電位を選択し得る。コントローラは、加えて、任意のアクチュエーションクロックサイクル中に第２の端位置から解放される任意の移動要素の番号も、第２の端位置から直前に解放された移動要素の番号の直後に続き、Ｎｒ×Ｎｃ−１に到達した後に０に戻るように、印加−有効電位を選択し得る。コントローラは、加えて、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる他の印加−有効電位が存在する場合を除き、任意のアクチュエーションクロックサイクル中に第２の端位置から解放される任意の移動要素の番号も、第２の端位置から直前に解放された移動要素の番号の直後に続き、Ｎｒ×Ｎｃ−１に到達した後に０に戻るように、印加−有効電位を選択し得る。コントローラは、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる他の印加−有効電位が存在する場合を除き、同じアクチュエーションクロックサイクル中に第１の端位置から解放される全ての移動要素が、全て単一の第１のＣサブセットの中にあるように、印加−有効電位を選択し得る。コントローラは、加えて、ｋ１−ｋ２がｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓにより近くなる他の印加−有効電位が存在する場合を除き、同じアクチュエーションクロックサイクル中に第２の端位置から解放される全ての移動要素が、全て単一の第２のＣサブセットの中にあるように、印加−有効電位を選択し得る。

【0050】

特定の実施形態によれば、例えば図１４を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、要素選択機能とは別に、計数器、ディザーを使用する場合もあり、使用しない場合もある量子化器、少なくとも１つのレベルシフタ、低域通過フィルタ、およびサンプリングレートコンバータのうちのいくつかまたは全てを含む。

【0051】

特定の実施形態によれば、例えば図１３を参照して本明細書で図示および説明されるように、装置の電源が切られたとき等の、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部、および第３の複数のＮｃ個の電気的接続部に印加される任意の電位の非存在下で、移動要素は、第１および第２の端位置の間に位置する静止位置に戻り得、コントローラは、加えて、移動要素の１つ以上を、それらの静止位置から第１および第２の端位置まで移動させる手段を備える。コントローラは、アクチュエータアレイ内の移動要素の全てを同時に、それらの静止位置から第１および第２の端位置の１つまで移動させるように動作し得る。

【0052】

コントローラは、移動要素のいくつかを、それらの静止位置から第１の端位置まで移動させる一方で、同時に、移動要素の他のものを、それらの静止位置から第２の端位置まで移動させるように動作し得る。

【0053】

コントローラは、単一の所定の有限集合の電位を使用して、移動要素の静止位置から第１および第２の端位置の１つまでの動き、および移動要素の第１および第２の端位置の間の動きを生じさせ得る。電位間の差は、移動要素をそれらの静止位置での平衡状態から端位置の１つまで直接移動させるのに不十分な大きさであり得る。コントローラは、所定のシーケンスの電位を、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部、および第３の複数のＮｃ個の電気的接続部の１個以上のメンバーに印加することによって、移動要素の静止位置から第１および第２の端位置までの動きを生じさせ得る。

【0054】

特定の実施形態によれば、例えば図１３を参照して本明細書で図示および説明されるように、所定のシーケンスは、コントローラが、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部、および第３の複数のＮｃ個の電気的接続部のメンバーに印加される電位の１つ以上を繰り返して変化させ、よって、こうした１つ以上の電位の変化が、移動要素を、それらの機械的共振周波数でそれらの静止位置の周囲で振動させる、第１の部分と、コントローラが、第１の複数のＮｒ個の電気的接続部、第２の複数のＮｃ個の電気的接続部、および第３の複数のＮｃ個の電気的接続部のメンバーに、移動させるべき端位置に向かって各移動要素を引き寄せる静電力を最大化する一組の電位を印加する、第２の部分と、を備え得る。コントローラは、移動要素のそれぞれが、反対側の端位置よりも、該移動要素を移動させるべき端位置に近い時点で、前記第１の部分から前記第２の部分への移行が起こるように動作し得る。第１の部分の間の１つ以上の電位の変化は、移動要素の機械的共振周波数の２倍である周波数で周期的に起こり得る。

【0055】

特定の実施形態によれば、例えば図２７を参照して本明細書で図示および説明されるように、アドレス指定ノイズは、１つ以上のアクチュエーションクロックサイクル中にｋ１−ｋ２とｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓとの間の非ゼロの差（アドレス指定エラー）に起因し、該アドレス指定ノイズは、周波数スペクトルを有し、コントローラは、アドレス指定ノイズの周波数スペクトルをシェーピングするように動作する、アドレス指定ノイズシェーピングループを含み、よって、アドレス指定ノイズエネルギーは、関心の周波数帯域の範囲内で低減され、かつ関心の帯域の範囲外で増大される。ノイズシェーピングループは、インパルス応答を有し、アドレス指定ノイズを受容する、ループフィルタを有し、よって、アドレス指定ノイズの周波数スペクトルが、インパルス応答によって決定されるアドレス指定ノイズ伝達関数に従ってシェーピングされ得る。

【0056】

特定の実施形態によれば、例えば図２９を参照して本明細書で図示および説明されるように、量子化ノイズは、デジタル入力信号が取り得る可能な値の数よりも少ないアクチュエータアレイの中のアクチュエータ要素の数に起因し、量子化ノイズは、周波数スペクトルを有し、コントローラは、量子化ノイズの周波数スペクトルをシェーピングするように動作する、量子化ノイズシェーピングループを含み、よって、量子化ノイズエネルギーが関心の周波数帯域の範囲内で低減され、かつ関心の帯域の範囲外で増大される。ノイズシェーピングループは、インパルス応答を有し、量子化ノイズを受容するループフィルタを有し、よって、量子化ノイズの周波数スペクトルが、周波数応答によって決定される量子化ノイズ伝達関数に従ってシェーピングされ得る。

【0057】

特定の実施形態によれば、例えば図２８を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、アドレス指定ノイズおよび量子化ノイズの双方の周波数スペクトルをシェーピングするように動作する、ノイズシェーピングループを含み、よって、アドレス指定ノイズエネルギーおよび量子化ノイズエネルギーがどちらも、関心の周波数帯域の範囲内で低減され、関心の帯域の範囲外で増大される。ノイズシェーピングループは、単一のインパルス応答を有し、アドレス指定ノイズおよび量子化ノイズの合計を受容する、単一のループフィルタを有し得、よって、アドレス指定ノイズおよび量子化ノイズの双方の周波数スペクトルが、単一のインパルス応答によって決定される単一のノイズ伝達関数に従ってシェーピングされる。

【0058】

特定の実施形態によって、例えば図２９を参照して本明細書で図示および説明されるように、アドレス指定ノイズは、１つ以上のアクチュエーションクロックサイクル中にｋ１−ｋ２とｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓとの間の非ゼロの差（アドレス指定エラー）に起因し、アドレス指定ノイズは、アドレス指定ノイズスペクトルを有し、本装置はまた、デジタル入力信号が取り得る可能な値の数よりも少ないアクチュエータアレイの中のアクチュエータ要素の数に起因する、量子化ノイズも受け、量子化ノイズは、量子化ノイズスペクトルを有し、コントローラは、アドレス指定ノイズの周波数スペクトルをシェーピングするように動作する、アドレス指定ノイズシェーピングループと、量子化ノイズの周波数スペクトルをシェーピングするように動作する、量子化ノイズシェーピングループとを含み、よって、アドレス指定ノイズエネルギーおよび量子化ノイズエネルギーがどちらも、それぞれの関心の周波数帯域の範囲内で低減され、関心の帯域の範囲外で増大される。アドレス指定ノイズシェーピングループは、第１のインパルス応答を有し、アドレス指定ノイズを受容する、第１のループフィルタを有し得、量子化ノイズシェーピングループは、第２のインパルス応答を有し、量子化ノイズを受容する、第２のループフィルタを有し得、よって、アドレス指定ノイズの周波数スペクトルが、第１のインパルス応答によって決定される第１のノイズ伝達関数に従ってシェーピングされ、量子化ノイズの周波数スペクトルが、第２のインパルス応答によって決定される第２のノイズ伝達関数に従ってシェーピングされる。

【0059】

特定の実施形態によれば、例えば図１３を参照して本明細書で図示および説明されるように、第２の部分の持続期間は、移動要素の機械的共振周期（Ｔｒｅｓ）の少なくとも半分である。一組の電位は、所定の有限集合の電位から選択され得、第２の部分の間、変化しない。

【0060】

特定の実施形態によれば、例えば図２４を参照して本明細書で図示および説明されるように、コントローラは、各アクチュエーションクロックサイクルで、
ＲワイヤＲ０〜Ｒ（Ｎｒ−１）のそれぞれに印加される電位を制御する、Ｎｒ個のＲ信号ｒ０〜ｒ（Ｎｒ−１）、
ＡワイヤＡ０〜Ａ（Ｎｃ−１）のそれぞれに印加される電位を制御する、Ｎｃ個のＡ信号ａ０〜ａ（Ｎｃ−１）、および
ＢワイヤＢ０〜Ｂ（Ｎｃ−１）のそれぞれに印加される電位を制御する、Ｎｃ個のＢ信号ｂ０〜ｂ（Ｎｃ−１）、を生成する。

【0061】

Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、Ａワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当ては固定され得、よって、例えば、
Ｒ信号ｒ０〜ｒ（Ｎｒ−１）のそれぞれが、常時同じＲワイヤを制御し、
Ａ信号ａ０〜ａ（Ｎｃ−１）のそれぞれが、常時同じＡワイヤを制御し、
Ｂ信号ｂ０〜ｂ（Ｎｃ−１）のそれぞれが、常時同じＢワイヤを制御する。

【0062】

随意に、コントローラは、装置の動作中に、Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、ならびに／またはＡワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てを変化させる。

【0063】

Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、ならびに／またはＡワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てにおける変化は、周期的に起こり得る。

【0064】

Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、ならびに／またはＡワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てにおける変化は、アクチュエーションクロックと同期的に起こり得る。

【0065】

Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、ならびに／またはＡワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てにおける変化は、その後に移動要素が端位置の１つから解放される順序を変更し得る。

【0066】

Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、ならびに／またはＡワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てにおける変化は、各アクチュエータ要素によって生成される物理的作用の大きさの差に起因する不整合ノイズの周波数スペクトルをシェーピングし得、よって、装置によって生成される物理的作用が、全体として、標的の物理的作用に密に類似する。不整合ノイズの周波数スペクトルをシェーピングすることは、例えば、不整合ノイズの周波数スペクトルのピークの大きさを低減することを含み得る。

【0067】

典型的に、Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、ならびに／またはＡワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てにおける変化は、Ｒワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤに印加されるいかなる電位のいかなる即時の変化ももたらさない。

【0068】

典型的に、Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、ならびに／またはＡワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てにおける変化は、アクチュエータアレイ内の任意の移動要素の位置のいかなる即時の変化ももたらさない。

【0069】

「即時の」という用語は、Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当て、ならびに／またはＡワイヤに対するＡ信号の割り当て、およびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てにおける変化が実質的に同時に起こることを指す。

【0070】

Ｒワイヤに対するＲ信号の割り当てにおける変化は、２つのＲ信号を交換することを含み得る、よって、第１のＲ信号によって以前に制御された第１のＲワイヤが、第２のＲ信号によって制御されるようになり、第２のＲ信号によって以前に制御された第２のＲワイヤが、第１のＲ信号によって制御されるようになる。

【0071】

コントローラは、複数組の交換可能なＲ信号を識別し、複数組の交換可能なＲ信号の少なくとも１つが２つ以上のメンバーを有する場合に、Ｒワイヤに対するＲ信号の新しい割り当てを決定するように動作し得る。

【0072】

コントローラは、複数組の交換可能なＲ信号を識別するように動作し、よって、１組の交換可能なＲ信号の中の任意の特定のＲ信号について、そのＲワイヤが特定のＲ信号によって現在制御されている、Ｒサブセットの中の移動要素、およびそのＲワイヤが同じ組の交換可能なＲ信号の中の別のＲ信号によって現在制御されている全てのＲサブセット中の移動要素が、全て同じ位置にあり、かつ（運動中であれば）同じ方向に移動している。

【0073】

コントローラは、複数組の交換可能なＲ信号を識別するように動作し、よって、１組の交換可能なＲ信号の中の任意の特定のＲ信号について、および０からＮｃ−１まで（Ｎｃ−１を含む）の任意の番号ｉについて、Ｃサブセットｉと、そのＲワイヤが特定のＲ信号によって現在制御されているＲサブセットとの交差点にある移動要素は、Ｃサブセットｉと、そのＲワイヤが同じ組の交換可能なＲ信号の中の任意の他のＲ信号によって現在制御されている任意の他のＲサブセットとの交差点にある移動要素と同じ位置にあり、かつ（運動中であれば）同じ方向に移動している。

【0074】

コントローラは、Ｒワイヤに対するＲ信号の新しい割り当てを決定するために、疑似乱数発生器を用い得る。

【0075】

Ａワイヤに対するＡ信号の割り当ておよびＢワイヤに対するＢ信号の割り当てにおける変化は、２つのＡ信号およびそれぞれのＢ信号を交換することを含み得、よって、例えば、第１のＡ信号および第１のＢ信号によって、それぞれ、以前に制御された第１のＡワイヤおよび第１のＢワイヤが、第２のＡ信号および第２のＢ信号によって、それぞれ、制御されるようになり、第２のＡ信号および第２のＢ信号によって、それぞれ、以前に制御された第２のＡワイヤおよび第２のＢワイヤが、第１のＡ信号および第１のＢ信号によって、それぞれ、制御されるようになる。

【0076】

コントローラは、複数組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号を識別するように動作し得、複数組の交換可能なＡ信号の少なくとも１つおよびそれぞれのＢ信号は、Ａワイヤに対するＡ信号の新しい割り当て、およびＢワイヤに対するそれぞれのＢ信号の新しい割り当てを決定するために、２つ以上のメンバーを有する。

【0077】

コントローラは、複数組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号を識別するように動作し、よって、１組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号の中の任意の特定のＡ信号および特定のＢ信号について、そのＡワイヤおよびＢワイヤが、それぞれ、特定のＡ信号および特定のＢ信号によって現在制御されている、Ｃサブセットの中の移動要素、およびそのＡワイヤおよびＢワイヤが同じ組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号の中の別のＡ信号およびそのそれぞれのＢワイヤによって現在制御されている、全てのＣサブセットの中の移動要素が、全て同じ位置にあり、かつ（運動中であれば）同じ方向に移動している。

【0078】

コントローラは、複数組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号を識別するように動作し、よって、１組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号の中の任意の特定のＡ信号および特定のＢ信号について、および０からＮｒ−１まで（Ｎｒ−１を含む）の任意の番号ｉについて、Ｒサブセットｉと、そのＡワイヤおよびＢワイヤが特定のＡ信号および特定のＢ信号によって、それぞれ、現在制御されている、Ｃサブセットとの交差点にある移動要素は、Ｒサブセットｉと、そのＡワイヤおよびＢワイヤが同じ組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号の中のＡ信号およびそのそれぞれのＢ信号の１つによって現在制御されている、任意の他のＣサブセットとの交差点にある移動要素と同じ位置にあり、かつ（運動中であれば）同じ方向に移動している。

【0079】

コントローラは、Ａワイヤに対するＡ信号の新しい割り当て、およびＢワイヤに対するそれぞれのＢ信号の新しい割り当てを決定するために、疑似乱数発生器を用いる。

【0080】

コントローラは、複数組の交換可能なＲ信号を識別するように動作し得、よって、１組の交換可能なＲ信号の中の各特定のＲ信号について、該特定のＲ信号によって制御されるＲワイヤに現在印加されている電位は、同じ組の交換可能なＲ信号の中の任意の他のＲ信号によって制御される任意のＲワイヤに現在印加されている電位と同じである。

【0081】

コントローラは、複数組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号を識別するように動作し得、よって、一組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号の中の特定のＡ信号およびそれぞれのＢ信号について、該特定のＡ信号およびそれぞれのＢ信号によって制御されるＡワイヤおよびそれぞれのＢワイヤに現在印加されている電位は、同じ組の交換可能なＡ信号およびそれぞれのＢ信号の中の任意の他のＡ信号およびそれぞれのＢ信号によって制御される任意のＡワイヤおよびそれぞれのＢワイヤに現在印加されている電位と同じである。

【0082】

「現在」という用語は、以下の時点での発生を含むことを意図する：
● コントローラが、交換可能な組の「識別」を行った、または
● コントローラが、交換可能な組の「識別」を行った、アクチュエーションクロックサイクル中、または
● 現在のアクチュエーションクロックサイクル中

【0083】

ここで、本発明を適用することができる両面静電アクチュエータ要素の１つのタイプの断面図である、図１Ａ〜１Ｃを参照する。アクチュエータ要素は、フレキシャまたはばね等の好適なベアリング１５０によってアクチュエータ要素の固定部に機械的に接続される、移動要素１２０を含む。ベアリング１５０は、移動要素１２０がそれに沿って進行することができる軸１２５を画定し、移動要素１２０が別の方向に進行することを防止し、また、移動要素１２０の静止位置を画定する。アクチュエータ要素はさらに、移動要素１２０の両側に配置される、２つの電極１３０および１４０を備え、以下、それぞれ、「Ａ電極」および「Ｂ電極」と称する。移動要素１２０は、スペーサ１８０および１９０によって、電極１３０および１４０から分離される。ディンプル２１０および２２０は、それぞれ、電極１３０および１４０の表面に形成され、移動要素１２０に対面する。

【0084】

図１Ａは、移動要素１２０と電極１３０および１４０のどちらとの間にも、いかなる電圧も印加されていない状態で、その静止位置にある移動要素１２０を示す。

【0085】

移動要素とどちらかの電極との間に電圧を印加すると、移動要素をその電極に向かって引き寄せる静電力が生成され、この静電力の大きさは、印加される電圧の大きさに比例し、かつ移動要素１２０とそれぞれの電極との対向面間の分離距離の２乗に反比例する。同時に、その静止位置から離れる移動要素１２０の任意の動きは、ベアリング１５０に、移動要素１２０をその静止位置に向かって引き戻すばね力を該移動要素に働かせる。移動要素１２０はまた、長期間にわたる信頼性を改善するため等の実用的な理由から、自然に起こり得るか、または意図的に導入され得る、減衰力または摩擦力等の、他の力による影響も受け得る。しかしながら、そのようなさらなる力は、本発明の目的には必要とされない。移動要素１２０は、それに作用する全ての力の合計がゼロである平衡位置に到達し得るか、または図１Ｂおよび１Ｃを参照して説明されるようにラッチされ得る。

【0086】

図１Ｂは、Ａ電極１３０にできるだけ近く、かつＢ電極１４０からできるだけ離れた、以下「Ａ位置」とも称される、第１の端位置にラッチされた移動要素１２０を示す。典型的に、移動要素１２０は、電圧Ｖ_ＡがＡ電極１３０と移動要素１２０との間に印加され、移動要素１２０をＡ電極１３０に向かって引き寄せる、以下「Ａ力」とも称される静電力を発生させた結果として、この位置に到達する。移動要素１２０がＡ電極１３０に接近するにつれて、Ａ力は、移動要素１２０と電極１３０との対向面間の分離距離の２乗に反比例して増大するが、移動要素１２０をその静止位置に向かって引き戻すばね力は、その静止位置からの該移動要素の偏差に比例して増大する。ベアリング１５０のばね定数、およびＶ_Ａの範囲に応じて、Ａ力およびばね力が等しい軸１２５に沿って臨界点が存在し得、移動要素１２０のＡ電極１３０に向かう任意のさらなる進行は、ばね力よりも迅速にＡ力を増大させる。移動要素１２０がこの臨界点を僅かでも超えて移動し、Ｖ_Ａが一定のままであると仮定した場合、移動要素１２０がディンプル２１０と接触するまで、力の平衡が、該移動要素をＡ電極１３０に向かって加速させる。このプロセスは、以下「ラッチング」と称される。ラッチングの後、移動要素１２０をこの位置に保持するのに十分なＶ_Ａの大きさ（以下、「保持電圧」と称される）は、移動要素１２０のＡ位置へのラッチングを達成するのに十分なＶ_Ａの大きさ（以下、「ラッチング電圧」と称される）よりも小さい。

【0087】

移動要素１２０がＡ位置でラッチされ、第２の電圧Ｖ_ＢがＢ電極１４０と移動要素１２０との間に印加されたとき、Ｖ_Ｂに起因する静電力は、等しい大きさのＶ_Ａに起因するＡ力よりも大きさがはるかに小さい。したがって、非ゼロＶ_Ｂの存在は、移動要素１２０をＡ位置にラッチし続けるのに十分な保持電圧の大きさを僅かだけしか増大させない。

【0088】

その後、Ｖ_Ａが保持電圧よりも低くなると、Ａ力の大きさがばね力よりも小さくなり、移動要素１２０を、Ａ位置からその静止位置に向かって移動させる。このプロセスは、以下「解放」と称される。Ｖ_ＡおよびＶ_Ｂがどちらもゼロに等しくなると、移動要素１２０は、その振動の周波数で、その静止位置の周辺で振動する。該周波数は、以下該移動要素の「機械的共振周波数」とも称され、主に、移動要素１２０の質量およびベアリング１５０（減衰を無視する）のばね定数によって決定され、振動の振幅は、摩擦、空気減衰、または他のエネルギー損失のため、徐々に減少する。代替として、十分な大きさの非ゼロＶ_Ｂの存在下で、移動要素１２０は、Ｂ電極１４０にできるだけ近く、Ａ電極１３０からできるだけ離れた、以下「Ｂ位置」とも称される、第２の端位置にラッチされる。

【0089】

本発明の一実施形態によれば、コントローラは、移動要素１２０が常時Ａ位置もしくはＢ位置のいずれかにあるように、またはこれらの２つの位置の間を移行するようにＶ_ＡおよびＶ_Ｂを調整し得る。すなわち、通常動作中に、移動要素１２０は、２つの端位置を除いて、その静止位置または任意の他の位置に決して定着しない。

【0090】

２つの端位置間での移行中に、移動要素１２０がその静止位置に到達したときに、該移動要素は、電極１３０および１４０に対する非ゼロ運動エネルギーおよび直線速度を有し、したがって、その運動エネルギーがベアリング１５０によって吸収されるまで、その新しい端位置に向かって進行し続ける。その新しい端位置により近い位置から移動要素１２０をラッチするには、移動要素１２０をその静止位置の平衡状態からその同じ端位置にラッチするよりも小さい静電力を必要とするので、端位置間の移行のためのラッチ電圧は、静止位置からラッチするためのラッチ電圧よりも低い。

【0091】

ディンプル２１０の目的は、空隙２４０を維持することであり、それによって、空隙を伴わない場合よりも容易に、空気が電極１３０の中の穴２７０を通って、移動要素１２０と第１の電極１３０との間の空間の中に流れることを可能にし、それによって、Ａ位置からの移動要素１２０のより速い解放を容易にする。ディンプル２１０が電気的絶縁材料を含む場合、それらは、電極１３０から移動要素１２０を絶縁する役割も果たす。ディンプル２１０が導電性材料を含む場合、移動要素１２０および電極１３０の少なくとも１つを電気的絶縁材料で被覆する等の、電気的絶縁のいくつかの他の手段が用いられ得る。

【0092】

図１Ｃは、電極１４０にできるだけ近く、電極１３０からできるだけ離れてＢ位置でラッチされた、移動要素１２０を示す。移動要素１２０のＢ位置へのラッチングおよびＢ位置からの解放は、図１Ｂを参照して上で説明したものと類似した様式で達成され、Ａ電極１３０およびＢ電極１４０の役割、Ｖ_ＡおよびＶ_Ｂの役割、およびＡ力およびＢ力の役割が逆になる。ディンプル２２０および空隙２５０の機能は、上で説明したディンプル２１０および空隙２４０の機能に類似している。特定の実施形態において、アクチュエータ要素の幾何学形状は、移動要素１２０の平面に関して実質的に対称的であり、Ａ位置に対するものと実質的に等しい、Ｂ位置に対する保持電圧およびラッチング電圧をもたらす。代替として、アクチュエータ要素の幾何学形状は、非対称的であってもよい。例えば、スペーサ１８０および１９０は、厚さが異なってもよく、その結果、Ａ位置およびＢ位置について、それぞれ、２つの異なるラッチング電圧がもたらされ、および／またはディンプル２１０および２２０は、高さが異なってもよく、その結果、２つの異なる保持電圧がもたらされる。

【0093】

図１Ａ〜１Ｃで示されるようなアクチュエータ要素を製作するための好適な材料および製造技術、ならびに密接に関連したタイプのアクチュエータ要素は、２０１１年９月１５日に公開された共同所有の国際公開第ＷＯ２０１１／１１１０４２号（「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｐｌａｔｅ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｗｈｏｓｅ Ｍｏｖｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ Ａｒｅ Ｄｒｉｖｅｎ Ｏｎｌｙ Ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｕｓｅｆｕｌ ｉｎ Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ」）で論じられている。

【0094】

本発明は、いかなる特定の材料または製造技術にも依存しない。

【0095】

電圧Ｖ_ＡおよびＶ_Ｂの極性は、これらの電圧の極性に関わらず、どちらの静電力も同じであるので、アクチュエータ要素の動作に影響を及ぼすことなく、逆にすることができることを認識されたい。

【0096】

本明細書で図示および説明されるデバイスの水平に対する配向は、示されるようなものである必要はない。例えば、図１Ａ〜１Ｃの装置は、示されるように層が水平であるように配置されてもよく、または例えば、層が垂直であるように配置されてもよい。また、装置は、横倒しにセットしてもよく、または、所望であれば、逆さにするのではなく、移動要素１２０が電極層１４０の最上部にあるように、反転させてもよい。特定の実施形態によれば、ベアリング１５０によって移動要素に及ぼされる力、および電極（単数または複数）によって発生する静電力は、重力より何桁も大きいので、重力は、無視することができる。

【0097】

本発明の装置は、通常、空気中で動作するが、そうとは限らず、代替として、例えば、該装置は、任意の他の好適な媒体中で動作し得るので、「空隙」という用語は、単に一例として使用される。

【0098】

図１Ａ〜１Ｃで示されるディンプルは本発明の目的には必要とされないことも認識されたい。さらに、ディンプルは、電極２１０および２２０の代わりに移動要素１２０の表面に形成することができ、または例えば２０１１年９月１５日に公開された共同所有の国際公開第ＷＯ２０１１／１１１０４２号（「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｐｌａｔｅ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｗｈｏｓｅ Ｍｏｖｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ Ａｒｅ Ｄｒｉｖｅｎ Ｏｎｌｙ Ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｕｓｅｆｕｌ ｉｎ Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ」）の図２で表されるような機械的リミッタがディンプルの代わりに使用され得る。

【0099】

図２は、例えば、複数の静電アクチュエータ要素１１０を備える、本発明の特定の実施形態に従うアクチュエータアレイの模式図であり、例えば、図１Ａ〜１Ｃを参照して本明細書で図示および説明されるタイプであり得る。

【0100】

アクチュエータ要素１１０は、以下「Ｒサブセット」と称され、その移動要素が電気的に相互接続される、Ｎｒ個の第１のサブセットにパーティショニングされ、その結果、以下「Ｒワイヤ」と称される、１組のＮｒ個の相互接続部４００をもたらす。加えて、アクチュエータ要素１１０はまた、以下「Ｃサブセット」と称され、そのＡ電極およびＢ電極が、それぞれ、電気的に相互接続される、Ｎｃ個の第２のサブセットにもパーティショニングされ、その結果、以下「Ａワイヤ」と称される、Ａ電極のための第１の１組のＮｃ個の相互接続部４１０、および以下「Ｂワイヤ」と称される、Ａ電極のための第２の１組のＮｃ個の相互接続部４２０をもたらす。

【0101】

図ではＮｒもＮｃも３個であるが、サブセットは、任意の数のアクチュエータ要素を含み得る。特定の実施形態において、全てのＲサブセットは、Ｎｃ個のアクチュエータ要素を含み、全てのＣサブセットは、Ｎｒ個のアクチュエータ要素を含み、そしてアレイ移動要素の総数は、Ｎｒ×Ｎｃ個である。図２において、Ｒサブセットは、横列で配設され、Ｃサブセットは、縦列で配設されているが、アクチュエータ要素の任意の他のレイアウトも使用され得る。

【0102】

各Ｒワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤは、コントローラ５０にも接続される。したがって、アレイとコントローラ５０との間の電気的相互接続部の総数はＮｒ＋２Ｎｃであるが、各アクチュエータ要素のための専用の相互接続部による実装は、より多くのそのような相互接続部を用い得る。例えば、各移動要素について別々の相互接続部を提供すると、各Ａ電極および各Ｂ電極は、３×Ｎｒ×Ｎｃ個の相互接続部を用い得る。代替として、例えば２０１１年９月１５日に公開された共同所有の国際公開第ＷＯ２０１１／１１１０４２号（「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｐｌａｔｅ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｗｈｏｓｅ Ｍｏｖｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ Ａｒｅ Ｄｒｉｖｅｎ Ｏｎｌｙ Ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｕｓｅｆｕｌ ｉｎ Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ」）で説明されているように、各移動要素のための別々の相互接続部に、全てのＡ電極および全てのＢ電極のそれぞれについて１つの共有接続部を加えて提供することで、（Ｎｒ×Ｎｃ）＋２個の相互接続部を用い得る。

【0103】

説明されているタイプのアクチュエータアレイは、例えば２０１１年９月１５日に公開された共同所有の国際公開第ＷＯ２０１１／１１１０４２号（「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｐｌａｔｅ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｗｈｏｓｅ Ｍｏｖｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ Ａｒｅ Ｄｒｉｖｅｎ Ｏｎｌｙ Ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｕｓｅｆｕｌ ｉｎ Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ」）で説明されているようなＭＥＭＳ製作技術を使用して、例えば、シリコンもしくは他の半導体の単一のモノリシックダイ上に、または特定の金属上に製造され得る。

【0104】

図３は、本発明の特定の実施形態に従うアクチュエータアレイの模式図であり、図２に示されるアレイに類似しているが、Ｒサブセットは、横列と一致しておらず、また、Ｃサブセットは、縦列と一致していない。アレイは、６４個のアクチュエータ要素１１０を備え、８つのＲサブセットおよび４つのＣサブセットにパーティショニングされている。各Ｒサブセットは、それぞれ、Ｒ０からＲ７にラベル付けされた、１個のＲワイヤを有し、各Ｃサブセットは、それぞれ、Ａ０からＡ３およびＢ０からＢ３にラベル付けされた、１個のＡワイヤおよび１個のＢワイヤ有する。１個のＲサブセットおよび１個のＣサブセットの交差点毎に、２個のアクチュエータ要素を含む。Ｒサブセット毎に、１つの横列からの４つのアクチュエータ要素、および別の横列からの４個のアクチュエータ要素を含む。例えば、ＲワイヤＲ１と関連付けられるＲサブセット１は、先頭の横列の左側半分、および先頭からの２番目の横列の右側半分を含む。Ｃサブセット毎に、２個の隣接する縦列の全てのアクチュエータ要素を含む。例えば、ＡワイヤＡ１およびＢワイヤＢ１と関連付けられるＣサブセット１は、左から３番目および４番目の縦列を含む。

【0105】

本発明に従って構成されるアクチュエータアレイは、任意のパターンでレイアウトされるそれらのアクチュエータ要素を有し得、また、１個のＲサブセットおよび１個のＣサブセットの各交差点で、任意の数のアクチュエータ要素を有し得る。特定の実施形態は、各当該交差点で同じ数のアクチュエータ要素を有する。

【0106】

単一の、特定のアクチュエータ要素の「ラッチング電圧」および「保持電圧」という用語は、上で図１Ｂを参照して定義した。以下、これらの用語は、そのアクチュエータ要素の全てが全く同一でなくてもよい、アクチュエータアレイについて定義される。加えて、「解放電圧」という用語も、下で使用するために定義される。

● 「ラッチング電圧」Ｖ_Ｌとは、移動要素が対向する端位置から解放された後に、図１Ｂを参照して説明したそのＡ位置またはＢ位置のどちらかに、アレイ内の移動要素のいずれも確実にラッチするのにちょうど十分な大きさの電圧を意味する。このアクチュエータアレイのためのラッチング電圧は、典型的に、図１Ｂを参照して上で定義した個々のアクチュエータ要素のためのラッチング電圧よりも僅かに高いが、その理由は、例えば以下の通りである。（１）個々のアクチュエータ要素の幾何学形状が製造許容差により変動し得るので、各個々のアクチュエータ要素が、僅かに異なるラッチング電圧を有し得る。ここで定義されるＶ_Ｌは、典型的に、定義上はそれらの全てを超える。（２）同様に、アクチュエータ要素の幾何学形状における非対称性が、そのＡ位置およびＢ位置について、それぞれ、２つの異なるラッチング電圧を生成し得る。この場合には、典型的に、ここで定義されるＶ_Ｌは、２つのうちの高い方を超える。（３）アクチュエータアレイの意図された使用に依存して、アクチュエータ要素１１０が、それらの移動要素１２０に対するさらなる力を生成し得る環境条件、例えば、機械的な衝撃（例えば、携帯／手持ち型用途の場合）、磁界、または気流にさらされる。ラッチングを信頼できるものとするために、ここで定義されるＶ_Ｌは、典型的に、アレイが設計された環境条件下で、そのようなさらなる力に打ち勝つのに十分である。
● 「保持電圧」Ｖ_Ｈとは、２つの端位置のどちらかに、アレイ内の移動要素のいずれも保持するのにちょうど十分な大きさの電圧を意味する。この保持電圧は、典型的に、「ラッチング電圧」に関して上で説明したものと同じ理由で、図１Ｂを参照して定義した個々のアクチュエータ要素のための保持電圧よりも僅かに高くなる。
● 「解放電圧」Ｖ_Ｒとは、その大きさが、アレイ内のアクチュエータ要素のいずれも、その２つの端位置のどちらかから解放するのにちょうど十分に低い電圧を意味する。理想的なアクチュエータ要素に関して、Ｖ_ＲとＶ_Ｈとの間の差は、極小である。しかしながら、実際のアレイでは、「ラッチング電圧」に関して上で説明した製造許容差、非対称性、および環境条件のため、Ｖ_ＲとＶ_Ｈとの間に有限の差がある。

【0107】

本発明は、特定の実施形態によれば、いかなる個々のアクチュエータ要素もどちらかの端位置にラッチさせないために、十分に低い大きさのアクチュエータアレイの保持電圧Ｖ_Ｈを用いる。

【0108】

図４は、図２で示されるアクチュエータアレイに類似して、４個のＲサブセットおよび４個のＣサブセットにパーティショニングされた、１６個のアクチュエータ要素を備える、本発明の特定の実施形態に従うアクチュエータアレイの簡略表現図である。Ｒワイヤは、Ｒ０からＲ３にラベル付けされ、Ａワイヤは、Ａ０からＡ３にラベル付けされ、Ｂワイヤは、Ｂ０からＢ３にラベル付けされている。各四角は、１つのアクチュエータ要素１１０を表す。以下「選択された要素」とも称され、１１１にラベル付けされた、Ｒサブセット１とＣサブセット２との交差点に位置するアクチュエータ要素は、現在、Ａ位置にラッチされており、Ｂ位置に移動することになっている。したがって、この実施例でのコントローラ５０のタスクは、適切な電位をアレイのＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤに印加することであり、よって、選択された要素が、Ａ位置から解放され、Ｂ位置にラッチされる一方で、以下「選択されていない要素」とも称される、アレイ内の他の全てのアクチュエータ要素を、現在該要素がある２つの端位置のうちのどちらかにラッチし続ける。図４の各四角の中で、最上部の線は、これを達成するのに十分な大きさのＶ_Ａを指し、最下部の線は、これを達成するのに十分な大きさのＶ_Ｂを指す。選択された要素について、Ｖ_Ａの大きさは、解放電圧Ｖ_Ｒ以下であり、Ｖ_Ｂの大きさは、ラッチング電圧Ｖ_Ｌ以上である。一方で、全ての選択されていない要素について、Ｖ_ＡおよびＶ_Ｂの大きさは、保持電圧Ｖ_Ｈ以上である。

これは、以下によって達成することができる。

● 以下「選択されたＲワイヤ」とも称され、この場合にはＲ１である、選択された要素に接続されたＲワイヤに第１の電圧Ｖ_ＲＳ（「選択されたＲ電圧」）を印加し、一方で、他の全てのＲワイヤに第２の電圧Ｖ_ＲＵ（「選択されていないＲ電圧」）を印加し（このプロセスは、以下、ＲワイヤまたはＲワイヤと関連付けられたＲサブセットを「選択すること」と称される）、そして、
● 以下「解放ワイヤ」とも称され、この場合にはＡ２である、選択された要素がそこから解放される電極に接続されたＡワイヤまたはＢワイヤに第３の電圧Ｖ_ＣＲ（「解放Ｃ電圧」）を印加し、一方で、以下「ラッチングワイヤ」とも称され、この場合にはＢ２である、選択された要素がそこにラッチされる電極に接続されたＡワイヤまたはＢワイヤに第４の電圧Ｖ_ＣＬ（「ラッチングＣ電圧」）を印加し、また、以下集合的に「選択されていない」ＡワイヤおよびＢワイヤとも称される、他の全てのＡワイヤおよび他の全てのＢワイヤに第５の電圧Ｖ_ＣＵ（「選択されていないＣ電圧」を印加する（このプロセスは、以下Ｃサブセットを「選択すること」と称され、解放ワイヤと、ラッチングワイヤとを含むＣサブセットは、「選択されたＣサブセット」と称される）。

【0109】

図５〜８を参照して下で説明される「駆動スキーム」は、Ｒワイヤ、Ａワイヤ、及びＢワイヤに適切な電圧を印加するように動作し、よって、以下の６つの条件が満たされる。

１．｜Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＣＲ｜≦Ｖ_Ｒ
この条件を満たすことは、その現在のラッチされた位置から、選択された要素を成功裏に解放することを確実にする。特定の実施形態では、以下「解放電極」とも称される、現在移動要素がラッチされている電極から離れる、該移動要素の加速を最大化することが必要であり得る。この場合には、この静電力を低減することだけとは対照的に、移動要素を解放電極に引き寄せる静電力を完全に排除するように、｜Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＣＲ｜＝０Ｖとなることが好ましくなり得る。
２．｜Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＣＬ｜≧Ｖ_Ｌ
この条件を満たすことは、選択された要素をその新しい端位置に成功裏にラッチすることを確実にする。
３．｜Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＣＵ｜≧Ｖ_Ｈ
この条件を満たすことは、選択されたＲサブセットに位置する、いかなる選択されていないアクチュエータ要素の解放も防止する。
４．｜Ｖ_ＲＵ−Ｖ_ＣＲ｜≧Ｖ_Ｈ
この条件を満たすことは、選択されたＣサブセットの中に位置し、選択された要素と同じ位置で現在ラッチされている、いかなる選択されていないアクチュエータ要素の解放も防止する。
５．｜Ｖ_ＲＵ−Ｖ_ＣＬ｜≧Ｖ_Ｈ
この条件を満たすことは、選択されたＣサブセットの中に位置し、選択された要素の現在の位置の反対側の端位置でラッチされている、いかなる選択されていないアクチュエータ要素の解放も防止する。
６．｜Ｖ_ＲＵ−Ｖ_ＣＵ｜≧Ｖ_Ｈ
この条件を満たすことは、任意の選択されていないＲサブセットと任意の選択されていないＣサブセットとの交差点に位置し、２つの端位置のどちらかでラッチされている、選択されていないアクチュエータ要素の解放を防止する。

【0110】

本明細書で説明される方法はまた、Ｂ位置からＡ位置までアクチュエータ要素を移動させるためにも使用され得、その場合には、解放ワイヤがＢワイヤであり、ラッチングワイヤがＡワイヤである。例えば、選択された要素１１１がＢ位置にある場合、該要素は、Ｒ１にＶ_ＲＳを、Ａ２にＶ_ＣＬを、そして、Ｂ２にＶ_ＣＲを印加することによって、Ａ位置に移動させられ得る。２つ以上のＲサブセットおよび／または２つ以上のＣサブセットを同時に選択することは、任意の選択されたＲサブセットと任意の選択されたＣサブセットとの交差点に位置する全てのアクチュエータ要素を選択するので、本方法はまた、２つ以上の移動要素を一方の端位置からもう一方に移動させるためにも使用され得る。例えば、移動要素が最初にＡ位置にあると仮定すると、Ｒ２およびＲ３にＶ_ＲＳを、Ｂ０およびＢ１にＶ_ＣＬを、またＡ０およびＡ１にＶ_ＣＲを印加することで、図４の左下四半部にある全ての移動要素が、Ａ位置からＢ位置に移動する。その移動要素が既にＢ位置にある任意の選択されたアクチュエータ要素は、Ｂ位置でラッチされたままである。

【0111】

特定の実施形態において、その間に移動要素が一方の端位置からもう一方に移動する時間（移動要素の第１の端位置からの解放および第２の端位置へのラッチングを含む）は、選択された要素の共振周期Ｔ_ｒｅｓの約半分である。ここで、Ｔ_ｒｅｓは、図１Ｂを参照して上で説明した機械的共振周波数の逆数である。そのような動きに費やされる時間は、例えば顕著な摩擦または減衰がある場合に、Ｔ_ｒｅｓ／２よりも若干長くなり得、または、例えばＶ_ＲＳ−Ｖ_ＣＬの大きさが該動きを有意に加速するのに十分に高い場合、該時間は、Ｔ_ｒｅｓ／２よりも若干早くなる。しかしながら、特定の実施形態において、それは、Ｔ_ｒｅｓ／２に近い。

【0112】

移動要素の成功裏のラッチングを確実にするために、選択されたＲワイヤへのＶ_ＲＳの印加、解放ワイヤへのＶ_ＣＲの印加、およびラッチングワイヤへのＶ_ＣＬの印加は、アレイ内の最も遅い移動要素が動きを完了するのに十分長く（製造許容差に起因する変動を許容する）、すなわち、典型的にＴ_ｒｅｓ／２よりも僅かに長く持続するようにタイミングが計られる。この時間が経過した後、選択された要素は、その新しい位置でラッチされ、選択されたＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤは、典型的に、選択されていない状態になり、すなわち、コントローラは、以前に選択されたＲワイヤにＶ_ＲＵを印加し、以前のラッチングワイヤおよび解放ワイヤにＶ_ＣＵを印加する。コントローラは、次いで、他のＲサブセットおよび／またはＣサブセットを選択することによってそれらの端位置の間で他の移動要素を移動させ得る。特定の実施形態において、Ｒワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤに印加される電圧は全て、その周波数が、典型的に、移動要素の機械的共振周波数の２倍よりも僅かに低い、以下「アクチュエーションクロック」と称されるクロックに従ってサンプリングされる。

【0113】

図５は、以下「駆動スキーム１」と称されるものに従って動作する、図４のアクチュエータアレイを例示する。駆動スキーム１は、以下を特徴とする。
● Ｖ_ＲＳ＝Ｖ_ＣＲ≧Ｖ_Ｈ
● Ｖ_ＲＵ＝０
● Ｖ_ＣＬ≧Ｖ_Ｌ＋Ｖ_ＲＳ
● Ｖ_ＣＵ≧２×Ｖ_ＲＳ

【0114】

図５の各四角の範囲内で、最上部の線は、Ｖ_Ａの大きさを指し、最下部の線は、Ｖ_Ｂの大きさを指す。この駆動スキームは、図４を参照して上で説明した６つの条件を満たし、また、以下の数多くのさらなる有用な特性を有することが分かる。例えば、
● 任意の数のＲサブセットおよび任意の数のＣサブセットが選択され得、任意の選択されたＲサブセットと任意の選択されたＣサブセットとの交差点に位置する全てのアクチュエータ要素が選択され、他の全てのアクチュエータは、選択されない。
● 所望の新しい位置（例えば、この例では、Ｂ位置）で既にラッチされている、任意の移動要素は、その位置に残る。したがって、駆動スキーム１は、全てがそれら移動要素を必ずしも同じ位置でラッチしていない可能性があるか、またはその現在ラッチされている位置が未知であり得る、アクチュエータ要素のサブセットを制御するために使用することができる。
● それは、上の６つのうちの第１の条件よりも厳しいバージョンを満たし（｜Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＣＲ｜＝０Ｖ）、それによって、選択された要素がそれらの現在ラッチされている位置から解放される時間を最小化する。

【0115】

任意の所望のＲサブセット（単数または複数）の選択を可能にするために、駆動スキーム１を実装しているコントローラは、各Ｒワイヤ４００に２つの電圧（Ｖ_ＲＳまたはＶ_ＲＵ）のどちらかを印加するように動作する。同様に、任意の所望のＣサブセット（単数または複数）の選択を可能にするために、および各Ａワイヤおよび各Ｂワイヤを、解放ワイヤ、ラッチングワイヤ、または所与の時点で選択されていないワイヤのいずれかとすることができるので、そのようなコントローラは、各Ａワイヤ４１０および各Ｂワイヤ４２０に、３つの電圧（Ｖ_ＣＲ、Ｖ_ＣＬ、またはＶ_ＣＵ）のいずれかを印加するように動作する。

図６は、以下「駆動スキーム２」と称されるものに従って動作する、図４および図５のアクチュエータアレイを例示する。この駆動スキームは、以下を特徴とする。
● Ｖ_ＲＳ＝Ｖ_ＣＲ≧Ｖ_Ｈ
● Ｖ_ＲＵ＝０
● Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ≧Ｖ_Ｌ＋Ｖ_ＲＳ

【0116】

２つの駆動スキーム間の差異は、Ｖ_ＣＵの最小の大きさが２×Ｖ_ＨからＶ_Ｌ＋Ｖ_Ｈまで増大されたことである。定義上は（図４を参照して上で説明したように）Ｖ_ＬがＶ_Ｈよりも大きいので、駆動スキーム２は６つの条件を満たす。駆動スキーム２を実装しているコントローラは、各Ａワイヤ４１０および各Ｂワイヤ４２０に、２つだけの電圧（Ｖ_ＣＲまたはＶ_ＣＬ／Ｖ_ＣＵ）のどちらかを印加することが可能であるという利点を有し、各ＡワイヤおよびＢワイヤが３つの異なる電圧を取る可能性がある駆動スキーム１と比較して、複雑さおよびコストの低減をもたらす。

【0117】

駆動スキーム２の下で、選択されていないＣサブセットの中の選択されていないアクチュエータ要素のＶ_ＡおよびＶ_Ｂの大きさは、駆動スキーム１によるものよりも高く、また、選択されていない要素をそれらの現在の端位置でラッチし続けるために必要とされるものよりも高いが、駆動スキーム１の下で既に起こっている最高のＶ_ＡおよびＶ_Ｂほど高くない（Ｖ_ＣＬとＶ_ＲＵとの差に等しく、選択されていないＲサブセットと選択されたＣサブセットとの交差点に位置するアクチュエータ要素で起こる）。これは、一般的に欠点ではない。

【0118】

図７は、以下「駆動スキーム３」と称されるものに従って動作する、図４〜図６のアクチュエータアレイを例示する。駆動スキーム３は、以下を特徴とする。
● Ｖ_ＲＳ＝Ｖ_ＣＲ＝０
● Ｖ_ＲＵ＝≦−Ｖ_Ｈ
● Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ≧Ｖ_Ｌ

【0119】

これは、全てのアクチュエータ要素において、駆動スキーム２と同じＶ_ＡおよびＶ_Ｂを生成する。しかしながら、駆動スキーム２と比較して、全てのＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤに印加される電圧から、Ｖ_Ｈが減じられている。

【0120】

全てのＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧に対して任意の他の所与の電圧を加えるまたは減じることでも、駆動スキーム２に等しい駆動スキームをもたらすことを認識されたい。さらに、任意の駆動スキームにおける駆動電圧の極性は、Ｖ_ＡおよびＶ_Ｂが駆動スキーム２の下での場合と同じ大きさを保持する限り、アクチュエータアレイの動作に影響を及ぼすことなく、逆にされ得る。例えば、以下「駆動スキーム４」と称される以下の駆動スキームは、駆動スキーム２および３に等しい。

● Ｖ_ＲＳ＝Ｖ_ＣＲ≦−Ｖ_Ｈ
● Ｖ_ＲＵ＝０
● Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ≦−（Ｖ_Ｌ＋Ｖ_ＲＳ）

同様に、以下「駆動スキーム５」と称される以下の駆動スキームは、駆動スキーム２〜４に等しい。

● Ｖ_ＲＳ＝Ｖ_ＣＲ＝０
● Ｖ_ＲＵ≧Ｖ_Ｈ
● Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ≦−Ｖ_Ｌ

【0121】

図８は、駆動スキーム１〜５の表形式での概要である。

【0122】

図９は、軸１２５に沿ったその偏差の関数としての、およびＡ電極１３０に向かって、図１Ａ〜１Ｃを参照して説明されるように構成される移動要素１２０に作用する、静電力およびばね力のグラフである。図９の実施例において、スペーサ１８０および１９０の厚みは、３μｍである。水平軸は、その静止位置からＡ電極に向かう移動要素の偏差を表し、負の値は、Ａ電極から離れてＢ電極に向かう偏差を示す。Ａ力、Ｂ力、ばね力（それぞれ、図１Ｂ、１Ｃおよび、１Ａを参照して上で説明したもの）および合計力は、垂直軸上にプロットされる。

【0123】

図９の実施例において、Ｖ_ＢおよびしたがってＢ力もゼロであるが、Ｖ_Ａは、非ゼロであり、非ゼロのＡ力を生成する。したがって、移動要素１２０に及ぼされる合計力は、Ａ力とばね力との合計である。移動要素１２０に作用する合計力がゼロである、２つの平衡点があることが分かる。第１の平衡点は、静止位置の近く、すなわち図９のグラフの原点の僅かに右側にあり、安定した平衡である。すなわち、移動要素１２０が、平衡点のいずれの側に対して短い距離離れている場合、該移動要素に作用する力のバランスが、それを第１の平衡点に向かって移動させる。第２の平衡点は、Ａ電極により近く、約２μｍの偏差がある、不安定な平衡である。移動要素１２０が、この第２の平衡点からよりもＡ電極１３０からさらに短い距離離れると、該移動要素に作用する力のバランスは、それを第１の平衡点に向かって移動させる。移動要素１２０が、第２の平衡点までよりもＡ電極１３０まで短い距離近づくと、該移動要素に作用する力のバランスは、それをＡ電極に向かって移動させ、Ａ位置でラッチさせる。

【0124】

下で説明される駆動スキームは、アクチュエータ要素のその２つの端位置間での選択された要素の運動が、適時に異なる地点で、異なる影響によって支配され得る実施形態に好適である。

【0125】

選択された要素がその現在ラッチされている位置から解放された直後に、ベアリング１５０によってその移動要素に及ぼされるばね力は、その運動を支配し、その新しい場所に向かって該移動要素を推進する。上で説明した駆動スキームのいずれかの下で、移動要素１２０をその以前のラッチされていた位置に向かって引き戻す静電力は、ゼロである。上で論じた駆動スキームは、ラッチング電極に向かって移動要素１２０を引き寄せる静電力を提供するが、所望の運動は、ばね力単独で達成することができるので、この静電力は、実際には、この時点では必要とされない。いずれの場合でも、移動要素１２０がラッチング電極から比較的遠くにあるので、静電力は、存在したとしても、この時点では比較的弱い。したがって、静電力を生成するラッチング電極と移動要素１２０との間の電圧（Ｖ_ＣＬ−Ｖ_ＲＳ）は、この時点では重要でなく、アクチュエータアレイの動作に実質的に影響を及ぼすことなく変更され得る。

【0126】

選択された要素の移動要素１２０がラッチング電極に接近するにつれて、ベアリング１５０によって該移動要素に及ぼされるばね力は、現在の進行方向に抵抗し、大きさが増大する。この時点で、ラッチング電極に向かって移動要素１２０を引き寄せる静電力が、ラッチングを達成するために用いられる。したがって、成功裏のラッチングは、ラッチング電極と移動要素１２０との間の電圧（Ｖ_ＣＬ−Ｖ_ＲＳ）が、ばね力ならびに摩擦力または減衰力等の任意の他の抵抗力に打ち勝つのに十分に高い大きさであることに依存する。一方では、移動要素１２０が解放電極から比較的遠くにあるので、この時点で、解放電極と移動要素１２０との間に印加される任意の電圧（Ｖ_ＣＲ−Ｖ_ＲＳ）は、移動要素１２０を解放電極に向かって引き戻す、比較的小さい静電力だけしか生成しない。したがって、電圧Ｖ_ＣＲ−Ｖ_ＲＳは、この時点では重要でなく、アクチュエータアレイの動作に実質的に影響を及ぼすことなく変更され得る。

【0127】

軸１２５の中間部分、移動要素１２０の静止位置周辺では、ばね力および２つの静電力の大きさは、比較的小さい。選択された要素の移動要素１２０がこの領域にあるときには、その以前のラッチされていた位置から解放されて以降に獲得される運動量のため、該移動要素は、主に運動状態にある。

【0128】

上で説明した実施形態において、図４を参照して上で説明した「６つの条件」の最初の２つの一方または双方を、以下のように緩和することができる。
１．｜Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＣＲ−｜≦Ｖ_Ｒ（典型的に、｜Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＣＲ｜＝０Ｖ）
動きの初期の間だけ、すなわち解放中、およびその直後。
２．｜Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＣＬ｜≧Ｖ_Ｌ
動きの後期の間だけ、すなわちラッチング中、およびその直前。

【0129】

元の６つの条件の変更されていない条件３〜６とともに、これらの２つの条件は、以下、「緩和された条件」と称される。これらの緩和された条件に基づいて、一方の端位置からもう一方への移動要素の動き（移動要素の第１の端位置からの解放および第２の端位置へのラッチングを含む）は、２つ以上のフェーズに分割することができ、よって、選択されたＲ電圧および選択されたＣ電圧の少なくとも１つが、フェーズ間で変動する。

【0130】

例えば、以下「駆動スキーム６」とも称される、下で説明される駆動スキームは、２つのフェーズを使用し、以下を保持する。
● Ｖ_ＲＳは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１：Ｖ_ＲＳ＝Ｖ_ＣＲ
○ フェーズ２：Ｖ_ＲＳ＝０
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＲＵ＝０
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＲ≧Ｖ_Ｈ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ≧最大（Ｖ_Ｌ、２×Ｖ_Ｈ）

【0131】

これは、駆動スキーム２上の変形物とみなすことができ、その違いは次の通りである。（ａ）選択されたＲサブセットは、駆動スキーム２にあるように全体を通してではなく、フェーズ１の間にだけ選択される。（ｂ）ラッチングＣ電圧Ｖ_ＣＬおよび選択されていないＣ電圧Ｖ_ＣＵは、駆動スキーム２の場合よりも低い。この最後の点は、駆動スキーム２と比較して、よりコスト効率的にコントロール回路を実装することを可能にするので、駆動スキーム６の利点である。

【0132】

駆動スキーム６のアクチュエーションクロック周波数（図４を参照して上で説明したもの）は、典型的に、同じアクチュエータアレイで使用される、上で説明した駆動スキーム１〜５等の、単一フェーズの駆動スキームのアクチュエーションクロック周波数の２倍である。

【0133】

駆動スキーム６において、全てのＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧からＶ_Ｈを減じることで、以下「駆動スキーム７」と称される、電気的に等価なスキームが得られる。
● Ｖ_ＲＳは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１：Ｖ_ＲＳ＝０
○ フェーズ２：Ｖ_ＲＳ＝Ｖ_ＲＵ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＲＵ≦−Ｖ_Ｈ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＲ＝０
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ≧最大（Ｖ_Ｌ、−２×Ｖ_ＲＵ）＋Ｖ_ＲＵ

【0134】

駆動スキーム７は、これまで説明した他の全ての駆動スキームよりも、最大駆動電圧（この場合には、Ｖ_ＣＬ／Ｖ_ＣＵ）が低いという利点を有する。しかしながら、正および負の双方の駆動電圧を用いるという、不利な点もある。

【0135】

図１０は、図４〜図７で示されるアクチュエータアレイに類似して、４個のＲサブセットおよび２個のＣサブセットにパーティショニングされた、８個のアクチュエータ要素を備える、本発明の特定の実施形態に従うアクチュエータアレイの簡略表現図である。Ｒワイヤは、Ｒ０からＲ３にラベル付けし、Ａワイヤは、Ａ０からＡ１にラベル付けされ、Ｂワイヤは、Ｂ０からＢ１にラベル付けされている。各四角は、１つのアクチュエータ要素１１０を表す。以下「選択された要素」とも称される、１１１にラベル付けした、Ｒサブセット１とＣサブセット１との交差点に位置するアクチュエータ要素は、現在、Ａ位置にラッチされており、Ｂ位置に移動することになっている。

【0136】

アクチュエータアレイは、以下「駆動スキーム８」と称される駆動スキームに従って動作し、逆の極性の２つの駆動電圧、すなわち、正の駆動電圧＋Ｖ_Ｄおよび負の駆動電圧−Ｖ_Ｄを使用する。双方の駆動電圧の大きさは、保持電圧Ｖ_Ｈよりも大きく、かつラッチング電圧Ｖ_Ｌの半分である（すなわちＶ_Ｄ＝最大（Ｖ_Ｌ／２、Ｖ_Ｈ）。駆動スキーム８は、さらに以下を特徴とする。
● Ｖ_ＲＳは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１：Ｖ_ＲＳ＝０Ｖ
○ フェーズ２：Ｖ_ＲＳ＝−Ｖ_Ｄ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＲＵ＝−Ｖ_Ｄ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＲ＝０Ｖ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ＝＋Ｖ_Ｄ

【0137】

図１０の各四角内で、最上部の線は、Ｖ_Ａの大きさを指し、最下部の線は、Ｖ_Ｂの大きさを指す。この駆動スキームは、図９を参照して上で説明した「緩和された条件」を満たし、さらに、これまで説明した駆動スキームに勝る以下の利点のうちのいくつかまたは全てを提供することが分かる。
● ＋Ｖ_Ｄおよび−Ｖ_Ｄは、同じ大きさを有するので、反転チャージポンプ等の比較的単純で低コストの回路を使用して、一方をもう一方から発生させることができるが、これまで論じた他の駆動スキームでは、概して、駆動電圧の大きさが異なり、したがって、これらの駆動スキームの駆動電圧を発生させることは、通常、スイッチモードＤＣ−ＤＣ変換器等の、より複雑で高価な回路を用いることになる。
● Ｖ_Ｈ＜Ｖ_Ｌ／２の場合、用いられる最大駆動電圧（この場合には、Ｖ_ＣＬ／Ｖ_ＣＵ）は、これまで説明した他の全ての駆動スキームよりも低い。
駆動スキーム８は、駆動スキーム６および７に等しくない。例えば、
● 選択されたＣワイヤと選択されていないＲワイヤとの交差点に位置し、解放側でラッチされている、選択されていない要素の場合、それらの移動要素をそれらの現在の位置で保持するために使用されるＶ_ＡおよびＶ_Ｂは、どちらのフェーズの間でも、駆動スキーム６／７と駆動スキーム８との間で異なる。
● 選択されていないＣワイヤと選択されていないＲワイヤとの交差点に位置する、選択されていない要素の場合、それらの移動要素をそれらの現在の位置で保持するために使用されるＶ_ＡおよびＶ_Ｂは、フェーズ１の間だけ、駆動スキーム６／７と駆動スキーム８との間で異なる。
● 選択された要素について、ラッチングワイヤとそれらの移動要素との間の電圧は、フェーズ１の間だけ、駆動スキーム６／７と駆動スキーム８との間で異なる。
● 選択された要素について、解放ワイヤとそれらの移動要素との間の電圧は、フェーズ２の間だけ、駆動スキーム６／７と駆動スキーム８との間で異なる。

【0138】

上記の駆動スキームは、通常動作中の任意の所与の時点で、コントローラが、Ａ位置からＢ位置まで１つ以上のアクチュエータ要素を移動させるか、もしくはＢ位置からＡ位置まで１つ以上のアクチュエータ要素を移動させるか、またはいかなるアクチュエータ要素も移動させないことが想定され得る。しかしながら、駆動スキーム８に関しては、以下の条件下で、Ａ位置からＢ位置まで１つ以上のアクチュエータ要素を移動させる一方で、同時にＢ位置からＡ位置まで１つ以上のアクチュエータ要素も移動させることも可能である。
● 移動要素は、それぞれのＲサブセットが選択された場合にだけ解放することができるので、移動させるべき全てのアクチュエータ要素が、選択されたＲサブセットの中に位置する。
● それらのＡ位置からそれらのＢ位置まで移動させるべきアクチュエータ要素は、それらのＢ位置からそれらのＡ位置まで移動させるべきアクチュエータ要素と同じＣサブセットの中に位置させることができない。これは、駆動スキーム８の下では、ラッチングＣ電圧（Ｖ_ＣＬ＝＋Ｖ_Ｄ）が解放Ｃ電圧（Ｖ_ＣＲ＝０Ｖ）と異なり、単一のＡワイヤまたはＢワイヤの双方を、同時にラッチングワイヤおよび解放ワイヤにすることができなくなるからである。

【0139】

要約すると、駆動スキーム８の下で、アクチュエータ要素が全て同じＲサブセットの中にあるが、異なるＣサブセットの中にある場合、該アクチュエータ要素を同時に反対方向に移動させることが可能である。

【0140】

駆動スキーム３および６に関して上で説明したように、全てのＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧に対して所与の電圧を加えるまたは減じることで、駆動スキーム８に等しい駆動スキームをもたらす。例えば、全てのＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧にＶ_Ｄを加えることで、以下を特徴とする、以下「駆動スキーム９」と称される変形物が得られる。
● Ｖ_ＲＳは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１：Ｖ_ＲＳ＝Ｖ_Ｄ
○ フェーズ２：Ｖ_ＲＳ＝０Ｖ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＲＵ＝０Ｖ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＲ＝Ｖ_Ｄ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ＝２×Ｖ_Ｄ

【0141】

駆動スキーム９は、コントローラから負電圧を排除し、これは、コントローラを実装するために使用される技術に依存して、そのコストを低減し得る。より高い駆動電圧２×Ｖ_Ｄは、より低い駆動電圧Ｖ_Ｄの大きさの厳密に２倍であるので、電圧倍加チャージポンプ等の比較的単純で低コストの回路を使用して、より低い駆動電圧からより高い駆動電圧を発生させることが可能になるが、これまで論じた他の駆動スキームは、概して、駆動電圧の間に２：１の比率を有さず、したがって、これらの駆動スキームの駆動電圧を発生させることは、通常、スイッチモードＤＣ−ＤＣ変換器等の、より複雑で高価な回路を用いることになる。コントローラ回路を実装するために使用される技術に応じて、倍加チャージポンプの使用は、スキーム８と同様に反転チャージポンプを使用することと比較して、コントローラのコストを増大または低減させ得る。

【0142】

駆動スキーム８は、本明細書で論じられる他の全ての駆動スキームのように、任意のサイズのアクチュエータアレイ（すなわち、任意の数のＲサブセットおよびＣサブセット、ならびにＲサブセットとＣサブセットとの各交差点の、任意の数のアクチュエータ要素）とともに使用できることを認識されたい。単に簡潔にするために、図２〜図７および図１０では、少数のＲサブセットおよびＣサブセットを選択している。実際には、図１０に示されるような４×２マトリクスのアクチュエータ要素は、それぞれ、各移動要素のための専用の接続部、ならびに全てのＡ電極および全てのＢ電極のための２つの共通接続部を伴う実装と比較して、アクチュエータアレイとコントローラ５０との間の電気的接続の数を低減せず、したがって、そのようなマトリクスの構築においていかなる利点もない。しかしながら、より大きいアレイ寸法の場合は、接続部の数が、（ＮｒＮｃ＋２個からＮｒ＋２×Ｎｃ個まで）飛躍的に低減される。また、駆動スキーム６〜９における駆動電圧の極性は、駆動スキーム４および５を参照して上で説明したように、アクチュエータアレイの動作に影響を及ぼすことなく、逆にされ得ることも認識されたい。さらに、２つを超えるフェーズを伴う駆動スキームは、図９を参照して上で説明した「緩和された条件」も満たすことになると考察することができることを認識されたい。

【0143】

駆動スキーム１〜９において、以下「アクチュエーション時間Ｔ_ａ」とも称される、一方の端位置から移動要素を解放し、反対側の端位置で該移動要素をラッチする時間は、主に、移動要素１２０の質量およびベアリング１５０によって該移動要素に及ぼされるばね力によって決定され、また、移動要素１２０の共振周期Ｔ_ｒｅｓの半分にほぼ等しく、ここで、Ｔ_ｒｅｓは、図１Ｂを参照して上で説明した機械的共振周波数の逆数である。これは、特定の目的に対する装置の適合性を制限し得る。例えば、装置が音波または超音波を生成するために使用される場合、アクチュエーション時間Ｔ_ａは、典型的に、（ナイキストサンプリング定理に従って）発生させる最も高い音波または超音波周波数の期間の半分よりも短い。さらに、（例えば、図２７〜図２９を参照して下で説明されるような、ノイズシェーピングループで）オーバーサンプリングが使用される場合、オーバーサンプリング率を増大させるために、アクチュエーション時間を最小にすることが望ましい。アクチュエーション時間を低減する１つの方法は、移動要素１２０の質量を低減することである。しかしながら、機械的安定性および信頼性に対する応用特有の要件は、この重量を低減することができる程度を制限し得る。別の選択肢はベアリング１５０のばね係数を増大させることであるが、これは、用いられる駆動電圧の大きさが増大するという不利な点を有する。

【0144】

駆動スキーム６〜９等のマルチフェーズ駆動スキームを使用して制御されるアクチュエータアレイの場合、この問題に対する代替的手法は、フェーズを重ねることである。例えば、駆動スキーム８は、２組のアクチュエータ要素の同時の動きを可能にし、よって、第１組のアクチュエータ要素が、上で説明したようにフェーズ１にある一方で、第２の組のアクチュエータ要素は、フェーズ２にある。このプロセスは、以下、「倍速アドレス指定」とも称される。倍速アドレス指定は、各動きを完了する総時間には影響を及ぼさないが、倍速アドレス指定は、移動要素を解放する単位時間あたりの機会の数を２倍にする。その結果、アクチュエータアレイによって生成される物理的作用を、適時により正確に制御することができる。例えば、アクチュエータアレイが音波または超音波を生成する場合、生成することができる最大周波数が２倍になり、オーバーサンプリングが使用される場合、オーバーサンプリング率は、事実上２倍になる。この効果は、アクチュエーション時間Ｔ_ａをＴ_ｒｅｓ／２からＴ_ｒｅｓ／４に低減することと同様であるが、アクチュエータ要素の機械的特性におけるいかなる変化も伴わない。しかしながら、一方がフェーズ１にあり、もう一方がフェーズ２にあるように、２つの要素が同時に運動しているときはいつでも、以下「倍速規則」と称される、以下の２つの条件を保持する。

１．駆動スキーム８は、各フェーズにおいて異なる電圧（フェーズ１での０Ｖに対して、フェーズ２での、および選択されていないＲワイヤの−Ｖ_Ｄ）を選択されたＲワイヤに印加するので、２つの要素は、同じＲサブセットの中にあることができない。
２．２つの要素が反対方向に移動している場合、該要素は、異なるＣサブセットにある。これは、駆動スキーム８で、解放ワイヤおよびラッチングワイヤに異なる電圧（双方のフェーズにおいて、解放ワイヤの０Ｖに対して、ラッチングワイヤの＋Ｖ_Ｄ）を印加するからである。

【0145】

第２の倍速規則は、以下を特徴とする、以下「駆動スキーム１０」とも称される、修正した駆動スキームを使用して取り除くことができる。
● Ｖ_ＲＳは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１：Ｖ_ＲＳ＝０Ｖ
○ フェーズ２：Ｖ_ＲＳ＝−Ｖ_Ｄ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＲＵ＝−Ｖ_Ｄ
● Ｖ_ＣＲは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１：Ｖ_ＣＲ＝０Ｖ
○ フェーズ２：Ｖ_ＣＲ＝＋Ｖ_Ｄ
● 双方のフェーズにおいてＶ_ＣＬ＝Ｖ_ＣＵ＝＋Ｖ_Ｄ

【0146】

駆動スキーム１０は、フェーズ２における解放Ｃ電圧が０Ｖではなく＋Ｖ_Ｄであり、これが、フェーズ２におけるラッチングＣ電圧と同じであるという点で、駆動スキーム８と異なる。その結果、ＡワイヤおよびＢワイヤを、フェーズ１にある移動要素の解放ワイヤとする一方で、同時に、フェーズ２にある別の移動要素のラッチングワイヤとして作用させることが可能になる。しかしながら、この駆動スキームは、成功裏のラッチングを確実にするために、僅かに高い駆動電圧を用い得、および／またはそれ以外の同じ条件下でラッチングする時間を僅かに増大させ得る。

【0147】

図１１は、駆動スキーム６〜１０の表形式での概要である。

【0148】

図１２は、いくつかのさらなる可能な２フェーズの駆動スキームの概要である。これらは、フェーズ２におけるＶ_ＣＲに対する３つの異なる選択肢（０、＋Ｖ_Ｄ、および「無関係」すなわち、０または＋Ｖ_Ｄのどちらか）を、フェーズ１におけるＶ_ＣＬに対する同じ３つの選択肢と組み合わせることによって求めることができ、合計で９つの組み合わせが得られ、そのうちの７つを図１２に示す（残りの２つの組み合わせは、図１１で示される駆動スキーム８および１０である）。各駆動スキームは、異なる１組の「倍速規則」をもたらす（駆動スキーム８および１０について上で説明したもの）。示される駆動スキームのいくつかは、成功裏の解放およびラッチングを確実にするために、Ｖ_Ｄのわずかな調整を用い得る。

【0149】

Ｖ_ＣＲおよびＶ_ＣＬの一方または双方が同じフェーズにおいて０または＋Ｖ_Ｄであり得る、駆動スキーム１１、１４、１５、１６、および１７等の、「無関係」条件を含む駆動スキームは、所望の物理的作用を生成するために、Ｒワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧を選択する際に、より多くの自由度を提供する。その結果、そのような駆動スキームは、所望の物理的作用のより正確な生成を可能にし得、および／またはＲワイヤ、Ａワイヤ、及びＢワイヤの電圧を決定するプロセスを単純化し得る。しかしながら、そのような駆動スキームの下でアクチュエータ要素によって生成される物理的作用は、それぞれの電圧が０であるか、＋Ｖ_Ｄであるかに依存して僅かに変動し得る。用途に応じて、この変動は、より高い正確さという利点を上回る不利な点を表す場合もあり、表さない場合もある。

【0150】

「倍速アドレス指定」は、図１０を参照して上で説明した。いくつかの実施形態において、本方法は、例えば倍速アドレス指定よりも高い速度を達成するために外挿され得、３倍速、４倍速、またはｋ倍速のアドレス指定に一般化され得る。本発明の特定の実施形態に従うｋ倍速アドレス指定は、ｋ個のフェーズ（ｋは、正の整数）を伴う駆動スキーム、および同じアクチュエータアレイによる単一フェーズの駆動スキームが、その端位置の一方から反対側の端位置までの移動要素の運動を達成するよりもｋ倍速いアクチュエーションクロックを使用する。駆動スキーム８から導き出される潜在的に有用な駆動スキームは、以下の特徴のうちのいくつかまたは全部を共有する。
● 最初のフェーズにおいてＶ_ＲＳ＝０、最後フェーズにおいて−Ｖ_Ｄ。
● 全てのフェーズにおいてＶ_ＲＵ＝−Ｖ_Ｄ。
● 最初のフェーズにおいてＶ_ＣＲ＝０。
● 最初のフェーズにおいてＶ_ＣＬ＝＋Ｖ_Ｄ。
● 全てのフェーズにおいてＶ_ＣＵ＝＋Ｖ_Ｄ。

これらの駆動スキーム間の差異としては、以下のうちの１つ以上が挙げられる。
● 中間フェーズ（すなわち、最初でも最後でもない任意のフェーズ）におけるＶ_ＲＳの値。可能な値としては、０、−Ｖ_Ｄ、および「無関係」（すなわち、０または−Ｖ_Ｄのいずれか）を含む。
● 最初のフェーズ以外のフェーズにおけるＶ_ＣＲの値。可能な値としては、０、＋Ｖ_Ｄ、および「無関係」（すなわち、０または＋Ｖ_Ｄ）を含む。
● 最後のフェーズ以外のフェーズにおけるＶ_ＣＬの値。可能な値としては、０、＋Ｖ_Ｄ、「無関係」（すなわち、０または＋Ｖ_Ｄ）を含む。

【0151】

一例として、以下「駆動スキーム１８」と称される、１つの可能な４倍速駆動スキームは、以下を特徴とする。
● Ｖ_ＲＳは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１および２：Ｖ_ＲＳ＝０Ｖ
○ フェーズ３および４：Ｖ_ＲＳ＝−Ｖ_Ｄ
● 全てのフェーズにおいてＶ_ＲＵ＝−Ｖ_Ｄ
● Ｖ_ＣＲは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１〜３：Ｖ_ＣＲ＝０Ｖ
○ フェーズ４：Ｖ_ＣＲ＝０Ｖまたは＋Ｖ_Ｄ（「無関係」）
● Ｖ_ＣＲは、以下のようにフェーズ間で変動する。
○ フェーズ１：Ｖ_ＣＲ＝０Ｖまたは＋Ｖ_Ｄ（「無関係」）
○ フェーズ４：Ｖ_ＣＲ＝＋ＶＤ
● 全てのフェーズにおいてＶ_ＣＵ＝＋Ｖ_Ｄ

【0152】

図１０を参照して上で説明したように、より高速なアドレス指定の主要な利点は、アクチュエータアレイによって生成される物理的作用を、適時に、より正確に制御できることである。一方で、より高速なアドレス指定はまた、所望の物理的作用を生成するためにＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧を決定するプロセス（以下、「アドレス指定方法」と称する）を難しくもする。倍速またはより高速なアドレス指定方法によれば、各アクチュエーションクロックサイクルに対するＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧が、典型的に、以前のアクチュエーションクロックサイクルで解放されたが、まだそれらの新しい位置に到達していない任意の移動要素が正しくラッチされるように選択されるのに対して、単速アドレス指定方法によれば、全ての動きが単一のアクチュエーションクロックサイクル以内に完了するので、Ｒワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧の選択に対するいかなるそのような制約もない。その結果、倍速またはより高速なアドレス指定方法は、典型的に、所望の物理的作用を生成するために各アクチュエーションクロックサイクルで利用可能な自由度がより少なくなる。用途によっては、この潜在的に不利な点は、より高速なアドレス指定の利点を上回る場合もあり、またはそうでない場合もある。

【0153】

任意のより高速な駆動スキームにおいて、全ての駆動電圧に対して任意の所与の電圧を加えるもしくは減じること、または全ての駆動電圧の極性を逆にすることは、元の駆動スキームに電気的に等しい駆動スキームをもたらすことを認識されたい。さらに、より高速な駆動スキームはまた、（例えば、上で示した駆動スキーム６または７のより高速バージョンとして）非対称駆動電圧を使用しても、または（例えば、上で示した駆動スキーム１のより高速バージョンとして）２つを超える非ゼロの駆動電圧を使用しても考案され得ることを認識されたい。

【0154】

図１３は、上で説明した駆動スキーム８を使用したアクチュエータアレイの中の１つ以上のアクチュエータ要素の初期化に対する電圧波形、および結果として生じる移動要素１２０のその静止位置からの偏差のグラフである。

【0155】

本明細書の「初期化」とは、図２〜図４を参照して上で説明したもの等の、静電アクチュエータのアレイ内のいくつかまたは全てのアクチュエータ要素を、例えば電源投入の直後に、それらの端位置の１つにラッチするプロセスを指す。装置の電源が切られたときに、移動要素は、それらの静止位置において平衡であるので、初期化プロセスは、典型的に、静止位置からのラッチングを達成するが、通常動作中に、移動要素は、常時、以前に反対側の端位置にラッチされ、次いでそこから解放された後に、新しい端位置にラッチされる。図３を参照して上で定義したラッチング電圧Ｖ_Ｌは、後者の場合にラッチングを達成するために十分なだけであり、静止位置からのラッチングには十分でない。その結果、典型的に移動要素とラッチング電極との間でＶ_Ｌに等しい電圧を発生する、上記の駆動スキームは、必ずしも移動要素をそれらの静止位置から直接的にラッチングすることが可能であるというわけではない。これは、典型的に、これらの駆動スキームを使用できるようになる前に、別個の初期化手順で最初に達成される。

【0156】

１つの可能な解決策は、結果として生じるラッチング電極と移動要素との間の電圧の大きさが、移動要素をそれらの静止位置から直接的にラッチするのに十分大きくなるように、選択されたＲ電圧および／またはラッチングＣ電圧の大きさを増大させることである。しかしながら、より高い駆動電圧は、コントローラ回路の実装をより高コストにし得、および／または通常動作中の装置の電力消費を増大させ得る。別の可能な解決策は、初期化だけに対してより高い電圧を使用し、通常動作に対してはより低い駆動電圧に戻すことである。しかしながら、さらなる電圧は、コントローラに複雑さを加え得る。例えば、駆動スキーム８に従って動作するコントローラは、典型的に、２つの駆動電圧（０または−Ｖ_Ｄ）のうちの１つを各Ｒワイヤに印加し、２つの駆動電圧（０または＋Ｖ_Ｄ）のうちの１つを各ＡワイヤおよびＢワイヤに印加することだけが可能であるのに対して、さらなるより高い駆動電圧を伴う修正バージョンは、３つの異なる電圧の間で、Ｒワイヤ、ならびに／またはＡワイヤおよびＢワイヤを切り替えなければならない。

【0157】

図１３で例示される初期化手順は、移動要素の機械的共振の長所を利用し、その結果として、より高い、またはさらなる駆動電圧を用いない。図１３において、Ｔ_Ｒｅｓは、移動要素１２０の共振周期、すなわち、図１Ｂを参照して上で説明した、該移動要素の機械的共振周波数の逆数を指す。Ｖ_ＣＳＡは、選択されたＡワイヤ、すなわち、初期化されるアクチュエータ要素を含むＣサブセットのＡワイヤに印加される電圧を指す。同様に、Ｖ_ＣＳＢは、選択されたＢワイヤに印加される電圧を指す。また、Ｖ_ＲＳは、選択されたＲワイヤ、すなわち、初期化されるアクチュエータ要素を含むＲサブセットのＲワイヤに印加される電圧を指す。グラフの下部分では、典型的な移動要素１２０がその静止位置から離れてＡ位置に向かう偏差を、時間とともにプロットしている。

【0158】

図１３で例示される初期化手順は、典型的に、第１および第２のフェーズを備える。第１のフェーズにおいて、コントローラは、選択されたＲワイヤに０Ｖの電圧を印加し、以下「選択されていないＲワイヤ」とも称される、任意の他のＲワイヤに負の駆動電圧−Ｖ_Ｄを印加する（すなわち、Ｖ_ＲＳ＝０、Ｖ_ＲＵ＝−Ｖ_Ｄ）。同時に、コントローラは、Ｖ_ＣＳＡおよびＶ_ＣＳＢを、それぞれ、正の駆動電圧＋Ｖ_Ｄおよび０Ｖに交互に設定し、これらの電圧の間で周期的に切り替え、よって、＋Ｖ_Ｄが選択されたＡワイヤに印加され、０ＶがそれぞれのＢワイヤに印加されたとき、およびその逆のときにはいつでも、２つの方形波を作成し、その周波数は、移動要素１２０の、図１Ｂを参照して説明した、機械的共振周波数に実質的に等しく、また１８０度位相が異なり、その一方で、正の駆動電圧＋Ｖ_Ｄも任意の他のＡワイヤおよびＢワイヤに常に印加する。これは、移動要素１２０を、その静止位置周辺で振動させ、その振動の振幅が時間とともに段階的に増大する。特定の実施形態において、この第１のフェーズの持続期間は、移動要素１２０の共振周期Ｔ_ｒｅｓの半分の整数倍に、共振周期の４分の１を加えたものに実質的に等しく（すなわち、Ｔ_{ｐｈａｓｅ１}≒（０．５×Ｎｉ＋０．２５）×Ｔ_ｒｅｓ（Ｎｉは整数））、最大振動振幅に到達することを可能にするのにちょうど十分な長さである。したがって、第１フェーズの終了時に、移動要素１２０は、その静止位置の近くにあり、２つの電極のうちの１つに向かって（図１３の場合、Ａ電極に向かって）進行している。図１３に示される模擬の実施例において、第１のフェーズの持続期間は、６＋４分の１の共振期間（すなわちＮｉ＝１２）である。しかしながら、最適なＮｉは、アクチュエータ要素の機械的特性および減衰に依存することを認識されたい。初期化手順の第２のフェーズにおいて、コントローラは、選択されたＲワイヤを含む全てのＲワイヤに負の駆動電圧−Ｖ_Ｄを印加する一方で、全てのＡワイヤおよびＢワイヤを、第１のフェーズの終了時にそれらに印加されている電圧と常に同じ電圧に保つ。

【0159】

第１のフェーズから第２のフェーズへのＶ_ＲＳの変化は、移動要素１２０とラッチング電極（すなわち、該移動要素がそれに向かって進行している電極）との間の電圧を増大させ、よって、移動要素の運動量と組み合わせた、結果として生じる静電力は、ベアリング１５０によって及ぼされるばね力に打ち勝つのに十分であり、移動要素１２０が、ラッチング電極に十分近い位置に到達して、図１Ｂを参照して説明したように、２つの端位置のうちの１つ（図１３の場合、Ａ位置）へのラッチングを達成することを可能にする。この第２のフェーズの持続期間は、典型的に、ラッチングを達成するのに十分であり、典型的に、半共振周期と全共振周期との間である。移動要素をＡ位置ではなくＢ位置にラッチするための初期化手順について、その手順は、上で説明した通りであり、Ｖ_ＣＳＡおよびＶ_ＣＳＢの波形が逆になる。また、異なる波長異なる波長をそれぞれのＡワイヤおよびＢワイヤに印加することによって、単一の初期化で、一部のＣサブセットの移動要素をＡ位置にラッチし、同時に、他のＣサブセットの移動要素をＢ位置にラッチすることも可能である。

【0160】

類似の初期化手順を、上で説明した他の駆動スキームのために考案することができる。例えば、全てのＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤの電圧にＶ_Ｄを加えることで、駆動スキーム９で既に示されている駆動電圧だけを使用する、初期化手順が得られる。

【0161】

初期化中には、いかなる選択されていないＲサブセットまたはＣサブセットもある必要はなく、アクチュエータアレイの中の全ての移動要素が実質的に同じ機械的共振周波数を有する場合、アレイ全体を同時に初期化することができることを認識されたい。一方で、機械的共振周波数が実質的に変動するアクチュエータアレイの場合、初期化手順は、異なる機械的共振周波数に調整された信号タイミングで、複数回繰り返され得る。初期化手順はまた、例えば非常に強い機械的衝撃の結果として、例えば以前にラッチングに失敗した可能性のある任意の移動要素を明確な位置に戻すために、電源投入後以外の時点でも使用できることも認識されたい。

【0162】

図１４は、コントローラ５０と、アクチュエータアレイ１００とを備える、本発明の一実施形態の簡略ブロック図である。この特定の実施形態は、アクチュエータアレイ１００内の移動要素によって生成される物理的作用が、任意の時点で、各端位置にある移動要素の数によって主に決定される、および特定の移動要素が各端位置にあることに応じた物理的作用の変動が、無視できるものであるか、もしくは装置が使用される用途に無関係である、または代替として、物理的作用が、どの特定の移動要素が動きを実行するかどうかに関わらず、任意の時点で、一方の端位置からもう一方の端位置まで移動する移動要素の数によって主に決定される、という仮定に依存する。後者は、個々のアクチュエータ要素によって生成される物理的作用が圧力パルスである場合に当てはまり、装置全体によって生成される全体的な物理的作用は、可聴音であり、アクチュエータアレイの物理的寸法は、再生されている最も高い音声周波数の波長よりも大幅に小さい（より大きい、またはより広い間隔のアクチュエータアレイについては、国際公開第ＷＯ２００７／１３５６７８号（「Ｄｉｒｅｃｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｐｅａｋｅｒ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｈａｖｉｎｇ ａ ｄｅｓｉｒｅｄ ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ ｐａｔｔｅｒｎ」）で説明されるように、結果として生じる可聴音は、指向性であり得る）。その場合、装置全体は、本質的に、そのアナログ出力が（大部分のＤＡＣのように、電圧または電流ではなく）音圧である、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）である。

【0163】

コントローラ５０は、周期的にサンプリングされるデジタルオーディオ信号６００を受信し、Ｒワイヤ４００、Ａワイヤ４１０、およびＢワイヤ４２０に印加される電圧を調整し、アクチュエータアレイ１００内のアクチュエータ要素に、それらの２つの端位置間を移動させ、それによって、オーディオ信号７０によって表される可聴音を再生させる。この特定の実施形態において、コントローラ５０は、例えば下で説明するように、低域通過フィルタ５１０と、サンプリングレートコンバータ５２０と、計数器５３０と、量子化器５４０と、要素セレクタ５５０と、高電圧ドライバ５６０とを備える。

【0164】

低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５１０は、デジタルオーディオ信号６００を受信し、低域通過フィルタ処理した信号６１０を生成する。ＬＰＦの目的は、音量制御である。ＬＰＦは、当技術分野でよく知られているが、概して、従来のラウドスピーカーに基づく音声再生システムの音量制御には使用されない。しかしながら、アクチュエータアレイに基づく音声再生システムでは、小音量での改善された低音応答をもたらし得るので、従来の方法ではなくＬＰＦを音量制御に使用することが有利であり得る。これは、国際公開第ＷＯ２００７／１３５６７９号（「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｖｏｌｕｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｐｅａｋｅｒｓ」）で詳細に説明されている。

【0165】

ＬＰＦは随意であり、いかなる音量制御も必要なければ、または小音量での低音応答が不十分であるという不利な点にも関わらず、音量制御が従来の方法によって達成されるのであれば、省略してもよい。代替として、ＬＰＦは、装置全体がその中に埋め込まれる、より大きいシステムの別の部分に実装されてもよく、例えば、ＬＰＦは、消費者電子デバイスのマルチメディアプロセッサＩＣ（集積回路）における信号処理アルゴリズムとして動作させてもよい。ＰＣＴ出願公開第ＷＯ２００７／１３５６７９号（「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｖｏｌｕｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｐｅａｋｅｒｓ」）で説明されているように、ＬＰＦは、典型的に、そのコーナー周波数より上で、６ｄＢ／オクターブの傾斜を有する。上で参照した出願で説明されるＬＰＦの他の特性は、本発明には重要でない。

【0166】

サンプリングレートコンバータ（ＳＲＣ）５２０は、低域通過フィルタ処理した信号６１０のサンプリングレートを、要素セレクタ５５０が動作するアクチュエーションクロック周波数に整合させ、再サンプリングした信号６２０を生成する。デジタルオーディオ信号６００の、したがって、低域通過フィルタ処理された信号６１０のサンプリングレートは、用途に依存する。例えば、デジタル電話は、典型的に、８ｋＨｚまたは１６ｋＨｚのサンプリングレートを使用するが、消費者オーディオデバイスでのデジタル音楽再生に一般的に使用されるサンプリングレートとしては、４４．１ｋＨｚおよび４８ｋＨｚが挙げられる。一方で、アクチュエーションクロック周波数は、図４、図９、および図１２を参照して上で説明したように、アクチュエータ要素の機械的特性および駆動スキームで使用されるフェーズの数（ｋ）によって決定付けられ、典型的に、デジタルオーディオコンテンツのための典型的なサンプリングレートに等しくなく（典型的に、それよりも高く）、したがって、サンプリングレート変換が用いられる。サンプリングレート変換は、当技術分野でよく知られており、装置の実装の詳細は、装置の音声の忠実性全体に影響を及ぼし得るが、重要ではない。ＳＲＣは、随意であり、オーディオ信号６００が、アクチュエーションクロック速度に等しいサンプリングレートでコントローラ５０に送達されるのであれば、省略してもよい。ＳＲＣはまた、装置全体がその中に埋め込まれる、より大きいシステムの別の部分に実装され得る。

【0167】

計数器５３０は、再サンプリングされた信号６２０の範囲を、アクチュエータアレイ１００の解像度に整合させ、所望の音を生成するために、任意の所与の時点で、Ａ位置にあるべきアクチュエータ要素の数、または代替として、Ｂ位置にあるべき要素の数を直接的に表す、スケーリングされた信号６３０を生成する。例えば、デジタルオーディオ信号は、１６ビット解像度を伴う２の補数形式であり得、よって、その値は、−３２７６８から＋３２７６７の間で変動させることができる。一方で、アクチュエータアレイ１００の範囲は、それが含むアクチュエータ要素の数に１を足したものに等しい。例えば、３２個のＲサブセットおよび３２個のＣサブセットを伴う、すなわち１０２４個のアクチュエータ要素を含むアクチュエータアレイにおいて、Ａ位置にある移動要素の数は、１０２５個の異なる値（０〜１０２４、Ｂ位置についても同じ）を取ることができる。アクチュエータアレイの範囲は、典型的に、再サンプリングされた信号の範囲よりも小さく、したがって、スケーリングが用いられる。スケーリングは、典型的に、再サンプリングされた信号を第１の定数で乗算し、第２の定数を加えることによって達成される。上述の例において、第１の定数は、１／６４であり得、第２の定数は、５１２であり得る。計数器は随意であり、再サンプリングされた信号６２０およびアクチュエータアレイ１００の範囲が整合するのであれば、省略してもよい。

【0168】

量子化器５４０は、スケーリングされた信号６３０を量子化し、Ａ状態（またはＢ状態）にある移動要素の数が常時整数であるという事実を考慮する。その出力は、量子化された信号６４０であり、整数値だけを取る。量子化は、当技術分野でよく知られている。量子化された信号は、例えば、少数部分を切り捨てた、スケーリングされた信号６３０の切り捨てバージョンであり得る。代替として、量子化器は、装置の性能を高めるために、ディザリングを使用し得る。ディザリングは、当技術分野でよく知られており、とりわけ、アナログ−デジタルおよびデジタル−アナログ変換器で一般的に使用される。ディザリングは、例えば、切り捨ての前に、四角形または三角形確率分布関数（ＰＤＦ）による疑似ランダム信号を、スケーリングされた信号６３０に加えることによって達成され得る。量子化器は随意であり、例えば、再サンプリングされた信号６２０の解像度がアクチュエータアレイ１００の解像度未満であれば、省略してもよい。

【0169】

要素セレクタ５５０は、Ａ位置にあるアクチュエータ要素の数（または代替として、Ｂ位置にある要素の数）を、量子化された信号６４０によって表される数に等しくするか、またはできる限り近づけるために、任意の時点で、量子化された信号６４０を受信し、該信号から、どの駆動電圧を各Ｒワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤに印加すべきかを示す、アレイ駆動信号６５０を決定する。１つ以上の特定のアクチュエータ要素を、それらの２つの端位置の間で移動させるための方法、すなわち、駆動スキームを、図４〜１２を参照して上で説明した。任意の所与の時点での各アクチュエータ要素の状態および量子化された信号に応じて、Ａ位置（またはＢ位置）における所望の移動要素の数を得る、２つ以上の方法があり得る。したがって、任意の所与の時点でどの特定のアクチュエータ要素を選択するかを決定するために、種々の異なる要素選択方法が用いられ得る。要素選択方法は、図１５〜図２４を参照して下で説明される。

【0170】

高電圧ドライバ５６０は、いずれの駆動スキームの使用下であっても、駆動信号６５０の電圧レベルを、アクチュエータアレイ１００によって用いられる駆動電圧に変換し、これらの駆動電圧を、Ｒワイヤ４００、Ａワイヤ４１０、およびＢワイヤ４２０に印加する。高電圧ドライバは、例えば、複数の従来のレベルシフト回路として実装され得る。アクチュエータ要素の機械的寸法に応じて、駆動電圧は、数十または数百ボルトの大きさを有し得るが、デジタル電子回路は、典型的に、１０ボルトをはるかに下回る供給電圧を使用する。さらに、図５〜図１２を参照して上で説明した全ての駆動スキームは、少なくとも３つの異なる駆動電圧（例えば、図１０を参照して説明した駆動スキーム８は、ＡワイヤおよびＢワイヤについて＋Ｖ_Ｄおよび０、Ｒワイヤについて−Ｖ_Ｄおよび０）を用いるが、デジタル回路は、概して、２つの異なるレベル（論理的に高い／低い）だけしか使用しない。例えば、駆動スキーム８が使用される場合、要素セレクタ５５０からの「高」出力および「低」出力は、Ｒワイヤについて、それぞれ、−Ｖ_Ｄおよび０に変換され、ＡワイヤおよびＢワイヤについて、それぞれ、＋Ｖ_Ｄおよび０に変換され得る。したがって、レベルシフトが用いられる。レベルシフト回路は、当技術分野で知られている。

【0171】

低域通過フィルタリング、サンプリングレート変換、およびスケーリングといった機能は、図１４で示される順序で行われる必要はなく、装置の機能に影響を及ぼすことなく、任意の順序で行われ得ることを理解されたい。さらに、図１４の構成要素は、異なる方法で物理的にパーティショニングされ得る。例えば、これらに限定されないが、ＬＰＦ、ＳＲＣ、量子化器、および要素セレクタのそれぞれは、汎用マイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラ上で、またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）上で動作するアルゴリズムとして、またはハードワイヤード電子回路として実装され得る。コントローラ５０の任意の電子回路形成部分は、１つ以上の集積回路（ＩＣ）に集積される場合もあり、または集積されない場合もあり、また、アクチュエータアレイ１００とともに、もしくは他のシステム構成要素とともに共通パッケージ化され得、または独立型の構成要素として実装され得る。

【0172】

図１５〜図２３は、図１４のもの等の装置の中の要素セレクタで使用され得る、要素選択方法をともに形成するプロセスを示す、簡略フローチャートである。図１５〜図２３の要素選択方法は、上で説明した駆動スキーム８に基づいており、すなわち、移動要素の一方の端位置からもう一方への動きが、２回のアクチュエーションクロックサイクル以内に完了すると仮定している。必要な変更を加えて、他の駆動スキームが基礎として代替的に使用され得ることを認識されたい。

【0173】

図１５の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ１５１０：図１３を参照して説明される初期化手順を行い、全てのそれらの異動要素を伴う全てのＣサブセットの一部（典型的に、半分）をＡ位置（「満杯」）に残し、全てのそれらの移動要素を伴う他のＣサブセットをＢ位置（「空」）に残す。初期化手順は、全てのＲ信号、Ａ信号、およびＢ信号を「オフ」にした状態で終了する。
ステップ１５２０：番号ｄが付けられたＲサブセットが存在するように、番号ｄ（例えば、任意の数）を選択する。
ステップ１５３０：番号ｅが付けられたＣサブセットが空であるように、番号ｅ（例えば、任意の数）を選択する。
ステップ１５４０：番号ｆが付けられたＲサブセットが存在するように、番号ｆ（例えば、任意の数）を選択する。
ステップ１５５０：番号ｇが付けられたＣサブセットが満杯であるように、番号ｇ（例えば、任意の数）を選択する。
ステップ１５６０：現在Ａ位置にある移動要素の数に内部変数Ｎａを初期化する。
ステップ１５７０：アクチュエーションクロックの１サイクルにつき１度、（例えば、図１６の通りに）メインループを実行する。

【0174】

図１６の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ１６１０：要素セレクタの入力信号（所望の物理的作用を生成するためにＡ位置にあるべき移動要素の数を表す）と、Ａ位置にある要素の実際の数（内部変数Ｎａ）との差ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓを計算する。
ステップ１６２０：ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓがゼロの場合は、図２３の方法を行う。
ステップ１６３０：ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓが正の場合は、図１７の方法を行う。
ステップ１６４０：ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓが負の場合は、図１８の方法を行う。
ステップ１６５０：次のアクチュエーションクロックサイクルで、ステップ１６１０に戻る。

【0175】

図１７の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ１７１０：最後のアクチュエーションクロックサイクル中に、任意のＡ信号またはｂ（ｅ）以外の任意のＢ信号が「オン」であった場合：図２３を参照されたい。
ステップ１７２０：最後のアクチュエーションクロックサイクル中に、いかなるＡ信号も、ｂ（ｅ）以外のいかなるＢ信号も「オン」でなかった場合、以下の動作のうちのいくつかまたは全てを行う：
Ａ：ｂ（ｅ）を「オン」にし、他の全てのＡ信号およびＢ信号を「オフ」にする。
Ｂ：以前のアクチュエーションクロックサイクル中にｄからｄ＋ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１の間の番号が付けられた任意のＲ信号が「オン」であった場合：図１８の方法を行う。
Ｃ：以前のアクチュエーションクロックサイクル中に、ｄからｄ＋ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１の間の番号が付けられたいかなるＲ信号も「オン」でなかった場合：図１９の方法を行う。
ステップ１７３０：現在「オン」であるＲ信号の数だけＮａをインクリメントする。
ステップ１７４０：（例えば、図１６の通りに）メインループのステップ１６５０へジャンプする。

【0176】

図１８の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ１８１０：以前のアクチュエーションクロックサイクル中に「オフ」であった、ｄから最小番号が付けられたＲ信号まで（最小番号が付けられたＲ信号を含む）の番号が付けられた全てのＲ信号を「オン」にする（該当する場合）。
ステップ１８２０：他の全てのＲ信号を「オフ」にする。
ステップ１８３０：現在「オン」であるＲ信号の数だけｄをインクリメントする。
ステップ１８４０：図１７のステップ１７３０へジャンプする。

【0177】

図１９の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ１９１０：ｄ＋ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ＞Ｎｒである場合、以下の動作のうちのいくつかまたは全てを行う：
Ａ：ｄからＮｒ−１まで（Ｎｒ−１を含む）の番号が付けられた全てのＲ信号を「オン」にする。
Ｂ：他の全てのＲ信号を「オフ」にする。
Ｃ：ｄ＝０に設定する。
Ｄ：ｅ＝Ｎｃ−１である場合、ｅ＝０に設定し、そうでなければｅを１だけインクリメントする。
ステップ１９２０：ｄ＋ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１＜Ｎｒである場合、以下の動作のうちのいくつかまたは全てを行う：
Ａ：ｄからｄ＋ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１まで（ｄ＋ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１を含む）の番号が付けられた全てのＲ信号を「オン」にする。
Ｂ：他の全てのＲ信号を「オフ」にする。
Ｃ：ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓだけｄをインクリメントする。
ステップ１９３０：図１７のステップ１７３０へジャンプする。

【0178】

図２０の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ２０１０：最後のアクチュエーションクロックサイクル中に、任意のＢ信号またはａ（ｇ）以外のＡ信号が「オン」であった場合：図２３の方法を行う。
ステップ２０２０：最後のアクチュエーションクロックサイクル中に、いかなるＢ信号も、ａ（ｇ）以外のいかなるＡ信号も「オン」でなかった場合、以下の動作のうちのいくつかまたは全てを行う：
Ａ：ａ（ｇ）を「オン」にし、他の全てのＡ信号およびＢ信号を「オフ」にする。
Ｂ：以前のアクチュエーションクロックサイクル中に、ｆからｆ−ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１の間の番号が付けられたＲ信号が「オン」であった場合：図２１の方法を行う。
Ｃ：以前のアクチュエーションクロックサイクル中に、ｆからｆ−ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１の間の番号が付けられたいかなるＲ信号も「オン」でなかった場合：図２２の方法を行う。
ステップ２０３０：現在「オン」であるＲ信号の数だけＮａをデクリメントする。
メインループのステップ１６５０（図１６）へジャンプする。

【0179】

図２１の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ２１１０：以前のアクチュエーションクロックサイクル中に「オフ」であった、ｆから最小番号が付けられたＲ信号まで（最小番号が付けられたＲ信号を含む）の番号が付けられた全てのＲ信号を「オン」にする（該当する場合）。
ステップ２１２０：他の全てのＲ信号を「オフ」にする。
ステップ２１３０：現在「オン」であるＲ信号の数だけｆをインクリメントする。
ステップ２１４０：図２０のステップ２０３０へジャンプする。

【0180】

図２２の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ２２１０：ｆ−ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ＞Ｎｒである場合：
Ａ：ｆからＮｒ−１まで（Ｎｒ−１を含む）の番号が付けられた全てのＲ信号を「オン」にする。
Ｂ：他の全てのＲ信号を「オフ」にする。
Ｃ：ｆ＝０に設定する。
Ｄ：ｇ＝Ｎｃ−１である場合、ｇ＝０に設定し、そうでなければｇを１だけインクリメントする。
ステップ２２２０：ｆ−ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ≦Ｎｒである場合、以下の動作のうちのいくつかまたは全てを行う：
Ａ：ｆからｆ−ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１まで（ｆ−ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ−１を含む）の番号が付けられた全てのＲ信号を「オン」にする。
Ｂ：他の全てのＲ信号を「オフ」にする。
Ｃ：ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓだけｆをインクリメントする。
ステップ２２３０：図２０のステップ２０３０へジャンプする。

【0181】

図２３の方法は、典型的に、例えば下で示されるように好適に順序付けられる、以下のステップのうちのいくつかまたは全てを含む。
ステップ２３１０：全てのＲ信号を「オフ」にする。
ステップ２３２０：以前のアクチュエーションクロックサイクル中に、Ｎａが変化した場合、以下の動作のうちのいくつかまたは全てを行う：
Ａ：以前のアクチュエーションクロックサイクル中に「オン」であった全てのＡ信号またはＢ信号を「オン」のままにする。
Ｂ：他の全てのＡ信号およびＢ信号を「オフ」にする。
ステップ２３３０：以前のアクチュエーションクロックサイクル中に、Ｎａが変化しなかった場合、全てのＡ信号および全てのＢ信号を「オフ」にする。
ステップ２３４０：戻る

【0182】

概して、図１５〜図２３の要素選択方法は、アクチュエーションクロックに従ってサンプリングした単一の入力信号を受信し、該入力信号は、例えば図１４の信号６４０等の量子化器の出力であり得る。Ｎｒ個のＲサブセットおよびＮｃ個のＣサブセットを伴うアクチュエータアレイについて、図１５〜図２３の要素選択方法は、各Ｒサブセットが、Ｎｃ個の移動要素を含み、各ＣサブセットがＮｒ個の移動要素を含むと仮定している。本方法は、アクチュエータアレイの各Ｒワイヤに印加されるべき電圧を示す、ｒ０〜ｒ（Ｎｒ−１）の番号が付けられたＮｒ個のＲ信号と、各Ａワイヤに印加されるべき電圧を示す、ａ０〜ａ（Ｎｃ−１）の番号が付けられたＮｃ個のＡ信号と、各Ａワイヤに印加されるべき電圧を示す、ｂ０〜ｂ（Ｎｃ−１）の番号が付けられたＮｃ個のＢ信号とから成る、Ｎｒ＋２×Ｎｃ個の単一ビットアレイ駆動信号を生成する。これらは、例えば、図１４で示されるように高電圧ドライバに送給され得る。これらの信号のそれぞれが、同じ番号のそれぞれのＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤを制御すると仮定している。信号が「オン」であるときに、それぞれのワイヤに印加される電圧は０Ｖであり、信号が「オフ」であるときに、その電圧は、−Ｖ_Ｄ（Ｒワイヤについて）または＋Ｖ_Ｄ（ＡワイヤおよびＢワイヤについて）である。

【0183】

図１５〜図２３の要素選択方法によって制御されるアクチュエータアレイの各アクチュエーションサイクルでＡ位置にある要素の数は、以下の場合に、本方法の入力信号に密に近似する。
１．ｅが、決してｇに等しくならない（ｅおよびｇは図１５で定義されている）。
２．本方法の入力信号のスルーレートが、アクチュエーションクロックの１サイクルあたりＮｒ／２未満である。

【0184】

ｅとｇとが等しくなった場合、コントローラは、単一のＣサブセットのＡワイヤおよびＢワイヤに０Ｖを印加し得るが、これは、そのＣサブセットの中の移動要素を、もう一方の端位置でラッチさせることなく、一方の端位置から解放させることになるので、駆動スキーム８の下では許容されない。ｅとｇとが等しくなることは、例えば、少なくとも１つのＣサブセットが「満杯」である（すなわち、全てのその移動要素がＡ位置にある）こと、および少なくとも１つのＣサブセットが「空」である（全ての移動要素がＢ位置にある）ことを確実にすることによって防止することができる。図１４で示される装置において、これは、例えば、量子化器出力信号６４０（すなわち、図１５〜図２３の要素選択方法への入力）の値が常時Ｎｒを超え、かつＮｒ×（Ｎｃ−１）未満であるように、計数器５３０を設計することによって達成され得る。代替として、入力信号を、他の場所で、例えば、図１５〜図２３の要素選択方法の改良バージョン内で制限してもよい。

【0185】

図１５〜図２３の要素選択方法のスルーレート制限は、図１５〜図２３の要素選択方法が、同じアクチュエーションクロックサイクルで２つ以上のＣサブセット内の移動要素を決して解放しないことから生じる。入力信号が、アクチュエーションクロックの１サイクルあたりＮｒ／２を超えて増大または減少しない限り、Ａ位置にある要素の数は、必ずしもアクチュエーションクロックサイクル毎に入力信号に全く等しいとは限らないが、それでも密に近似する。入力信号がより急速に変化する場合、入力信号とＡ位置にある要素の数との間の差（以下、「アドレス指定エラー」と称される）が、２回を超えるアクチュエーションクロックサイクルを通じて蓄積される。そのような場合、図１５〜図２３の要素選択方法は、反復２サイクルパターンに入り、１サイクルおきに、移動要素のＣサブセット全体が、端位置から解放され、その後に、いかなる移動要素も解放されず、かつ以前に解放された移動要素がラッチされるサイクルが続く。この２サイクルパターンの短いバーストはまた、スルーレートがＮｒ／２未満であるが、それに近い場合にも起こり得る。

【0186】

図１５〜図２３の要素選択方法は、各アクチュエーションクロックサイクル中に、少数のステップだけを実行し、少量のメモリだけを用いる。その記憶データは、変数ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、Ｎａと、それ自体の出力の以前の値、すなわち、アレイ駆動信号の値ｒ０〜ｒ（Ｎｒ−１）、ａ０〜ａ（Ｎｃ−１）、およびｂ０〜ｂ（Ｎｃ−１）とを含む。図１５〜図２３の要素選択方法は、その情報が内部変数ｄ、ｅ、ｆ、およびｇによって暗示されるので、各移動要素の位置を個々に記録しない。

【0187】

上で説明した駆動スキーム１〜７および９〜１８等の他の駆動スキームについて、図１５〜図２３の要素選択方法に類似する要素選択方法も考案することができる（駆動スキーム８の論理スーパーセット、例えば駆動スキーム１１、１５、および１７は、そのまま図１５〜図２３の要素選択方法に対応する）ことを認識されたい。そのような類似方法の複雑さは、異なる電圧の数、および駆動スキームで使用されるフェーズの数（ｋ）の関数である。上で説明した駆動スキーム１〜５等の単一フェーズの駆動スキームとともに使用するための類似方法は、１回のアクチュエーションクロックサイクル中に解放される全ての移動要素が、次のアクチュエーションクロックサイクルが始まる前に既にラッチされているので、典型的に、アクチュエーションクロックの１サイクルあたり、図１５〜図２３の要素選択方法よりも少ないステップを実行する。その反対に、例えば４フェーズの駆動スキーム１８等のより高速な駆動スキームとともに使用するための類似方法は、典型的に、アクチュエーションクロックの１サイクルあたり、図１５〜図２３の要素選択方法よりも多くのステップを実行する。その理由は、より高速な駆動スキームの下では、１回のアクチュエーションクロックサイクル中の任意の移動要素の解放が、３回のアクチュエーションクロックサイクルの後に、解放された移動要素を反対側の端位置にラッチするための要件を生じさせ、特定のＲワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤに対する特定の電圧が必要とされ、それによって、コントローラが利用可能な自由度を低減させるからである。

【0188】

さらに、任意の所与の駆動スキームについて、図１５〜図２３の要素選択方法といかなる類似点も持たない要素選択方法を考案することも可能であることを認識されたい。例えば、「ブルートフォース」方法は、駆動スキームによって許容されるアレイ駆動信号値の可能な組み合わせ毎に、次のクロックサイクルで各移動要素の位置を計算し、生成されたアドレス指定エラー等の基準、および／または所与の用途で関連し得る他の基準に従って、アレイ駆動信号値の最適な組み合わせを選択し得る。

【0189】

図２４は、図２および図４で示されるアクチュエータアレイに類似して、８個のＲサブセットおよび８個のＣサブセットにパーティショニングされた、６４個アクチュエータ要素を備える、本発明の特定の実施形態に従うアクチュエータアレイの簡略表現図である。Ｒワイヤは、Ｒ０からＲ７にラベル付けされ、Ａワイヤは、Ａ０からＡ７にラベル付けされ、Ｂワイヤは、Ｂ０からＢ７にラベル付けされている。各四角は、１つのアクチュエータ要素を表す。

【0190】

図２４において、アクチュエータ要素は、下の式に従って番号が付けられ、
要素番号＝Ｒサブセットの数×Ｃサブセット番号＋Ｒサブセット番号
図２４では、１６進表記でラベル付けされている。図２４で陰影を付け、１６から２Ｂまでの番号を付けた２２個の移動要素は、Ａ位置にあり、図２４で陰影を付けていない残りの移動要素は、Ｂ位置にある。

【0191】

これは、図１５〜図２３の要素選択方法によって制御されるアクチュエータアレイの典型的な状況である。この実施例において、図１５〜図２３の要素選択方法の内部変数の値は、下の通りである：
● Ｎａ＝２２
● ｄ＝４
● ｅ＝５
● ｆ＝６
● ｇ＝２
図２４から、Ａ位置にある一組の移動要素（以下、「Ａ組」と称される）の番号が、（図２４に従って１６進表記で）１６から２Ｂまでの連続シーケンスを形成することが分かる。同様に、Ｂ位置にある一組の移動要素（以下、「Ｂ組」と称される）の番号も、２Ｃから１５までの連続シーケンスを形成し、３Ｆ（最も高い番号が付けられた移動要素）から循環して００に戻る。図１５〜図２３の要素選択方法は、Ａ組およびＢ組がどちらも、最も高い番号が付けられた移動要素から最も低い番号が付けられた番号まで循環する（以下、「連続循環シーケンス」と称される）場合もあり、またはそうでない場合もある、そのような連続シーケンスを常時形成するという、特性を有する。図１５〜図２３の要素選択方法は、この特性に依存して、Ｎｒ×Ｎｃマトリクスデータ構造を用いることなく、移動要素の位置を記録する。

【0192】

図２４の状況において、図１５〜図２３の要素選択方法への入力値が増大した場合、Ｂ位置から解放されるべき次の移動要素は、それらの番号付けに従って昇順で、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ等である。同様に、図１５〜図２３の要素選択方法への入力値が減少した場合、Ａ位置から解放されるべき次の移動要素は、それらの番号付けに従って昇順で、１６、１７、１８等である。特定の応用例では、図１５〜図２３の要素選択方法の場合のように、要素選択方法が常時同じ順序で移動要素を解放することが望ましくない場合がある。その理由の１つは、不整合エラーに起因する不整合ノイズ、すなわち、各移動要素によって生成される物理的作用の大きさの差であり、これは、例えば、製造許容差に起因し得、またはそれらの製造後のある時点で、移動要素が機械的に損傷を受けることに起因し得る。移動要素が常時同じ順序で解放される場合、（入力信号に応じた）そのような不整合ノイズのスペクトルは、不整合ノイズエネルギーが、入力信号に含まれない特定の周波数に集中するようなものであり得る。この現象は、シグマ−デルタデジタル−アナログ変換器でよく知られており、そのようなデジタル−アナログ変換器によって再生される可聴音に、入力信号には存在しない可聴音を含ませ得る。例えば、音声用途において不整合ノイズを聞き取り難くするか、さらには聞こえなくするように、不整合ノイズの周波数スペクトルをシェーピングするための種々の方法が当技術分野で知られている。一般的に「データ加重平均化」（ＤＷＡ）と称される１つのそのような方法は、周波数スペクトル全体にわたってほぼ均等に不整合ノイズエネルギーを分配、すなわち、それを「白色化」する。本発明の特定の実施形態に従う要素選択方法は、アクチュエーションクロックサイクルで、Ａ位置から２×ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ個の移動要素を解放し、Ｂ位置からｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ個の移動要素を解放し（ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓは、正である）、そして、アクチュエーションクロックサイクルで、Ｂ位置から２×ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ個の移動要素を解放し、Ａ位置からｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ個の移動要素を解放することによって（ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓは、正である）、ＤＷＡを実装し得る。しかしながら、典型的に従来のデジタル−アナログ変換器の場合のように、各電気的接続部を１つの特定の要素専用とするのではなく、典型的に電気的接続部をアクチュエータアレイの中のアクチュエータ要素の間で共有するという事実から、ＤＷＡを実装した当該の要素選択方法は、複雑であり得（すなわち、各アクチュエーションクロックサイクルで多数のステップを実行し得）、および／または当該の要素選択方法によって制御されるアクチュエータアレイにおいて、各アクチュエーションサイクルでＡ位置にある要素の数は、ＤＷＡを実装していない要素選択方法によるものほど本方法の入力信号に密に近似し得ない。

【0193】

ここで、図１５〜図２３の要素選択方法および図１５〜図２３の要素選択方法に基づく方法とともに直接的に使用することができる、不整合ノイズの周波数スペクトルを「白色化」するための方法を説明する。図１５〜図２３の方法は、Ｒ信号ｒ０〜ｒ（Ｎｒ−１）、Ａ信号ａ０〜ａ（Ｎｃ−１）、およびＢ信号ｂ０〜ｂ（Ｎｃ−１）のそれぞれが、アクチュエータアレイのそれぞれのＲワイヤ、Ａワイヤ、またはＢワイヤを制御すると仮定している。しかしながら、例えば、Ｒ信号ｒ４がＲ４以外のＲワイヤを制御するように、またはＡ信号ａ０およびＢ信号ｂ０が、それぞれ、Ａ０以外のＡワイヤおよびＢ０以外のＢワイヤを制御するように、これらの割り当てが変更された場合、図１５〜図２３の要素選択方法が移動要素を解放する順序が変わる。繰り返して（例えば、アクチュエーションクロックの１サイクルあたり１度）Ｒワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤに対するアレイ駆動信号のそのような割り当てを変えさせることによって、移動要素が解放される順序が擬似ランダムになり、したがって、周波数スペクトル全体にわたってより均一に不整合ノイズエネルギーを分配する。

【0194】

以下の例において、Ｒ’（ｉ）は、Ｒ信号ｒ（ｉ）によって現在制御されているＲワイヤを示し、Ａ’（ｉ）は、Ａ信号ａ（ｉ）によって現在制御されているＡワイヤを示し、Ｂ’（ｉ）は、Ｂ信号ｂ（ｉ）によって現在制御されているＢワイヤを示す。図２４で表される状況において、Ｒ信号ｒ４およびｒ５は、アクチュエータアレイの中のいかなる移動要素の位置にも影響を及ぼすことなく、ｒ４がＲ’５（この場合には、Ｒ５）を制御し、ｒ５がＲ’４（この場合には、Ｒ４）を制御するように交換され得る。ｒ４およびｒ５を交換した後に、Ｂ位置から解放される次の移動要素は２Ｄであるが、交換する前は、２Ｃであった。同様に、ｒ６およびｒ７は、ｒ６がＲ’７を制御し、ｒ７がＲ’６を制御するように交換され得、その結果、移動要素１６ではなく１７が、Ａ位置から解放されるべき次の移動要素になる。Ｒ信号ｒ０〜ｒ３のいずれか２つも、アクチュエータアレイの中のいかなる移動要素の位置にも影響を及ぼすことなく、交換され得る。全体として、図２４で表される状況では、任意のメンバーを任意の他のメンバーと交換することができる、３組のＲ信号、すなわち、｛ｒ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３｝、｛ｒ４，ｒ５｝、および｛ｒ６，ｒ７｝がある。しかしながら、これらの組の１つからの任意のＲ信号を、別の組からの任意のＲ信号と交換することは、図１５〜図２３の要素選択方法の動作を阻害し得、その結果、もはや所望の物理的作用を生成しない装置をもたらす。Ａ信号およびＢ信号は、類似して交換され得る。例えば、図２４で表される状況において、Ａ信号ａ６およびａ１は、ａ６がＡ’１（この場合には、Ａ１）を制御し、ａ１がＡ’６（この場合には、Ａ６）を制御するように、出力割り当て変えることによって交換され得る。２つのＡ信号が交換されるときには常に、それぞれのＢ信号も交換され、例えば上で説明した場合では、ｂ６がＢ’１（この場合には、Ｂ１）を制御し、ｂ１がＢ’６（この場合には、Ｂ６）を制御するように、出力割り当てが変えられる。この交換の後、Ｃサブセット５が満杯になった後に、将来のアクチュエーションクロックサイクルでＢ位置から解放されるべき次の要素は、Ｃサブセット６の中の移動要素３０ではなく、Ｃサブセット１の中の移動要素０８である。Ａ信号は、Ｂ信号と交換されない、すなわち、Ａ信号は、常時Ａワイヤを制御し、Ｂ信号は、常時Ｂワイヤを制御する。図２４で表される状況において、そのメンバーが、図１５〜図２３の要素選択方法の動作を阻害することなく、互いに交換され得る、２組のＡ信号、すなわち、｛ａ０，ａ１，ａ６，ａ７｝および｛ａ３，ａ４｝があり、Ｂ信号についても同様である。ａ２、ａ５、ｂ２、またはｂ５のいずれも、図１５〜図２３の要素選択方法の動作を阻害することなく、任意の他のＣサブセットと交換することはできない。

【0195】

上の例における｛ｒ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３｝の組等の、交換され得る２つを超えるＲ信号の組について、本発明の特定の実施形態に従うコントローラは、例えば擬似ランダム数発生器を使用して、交換すべき１対のＲ信号を選択し得る。代替として、Ｒ’０、Ｒ’１、Ｒ’２、およびＲ’３に対するｒ０、ｒ１、ｒ２、およびｒ３の割り当ては、ｒ０、ｒ１、ｒ２、およびｒ３のそれぞれが、ＲワイヤＲ’０、Ｒ’１、Ｒ’２、およびＲ’３のうちの厳密に１つを制御するように、任意の他の方法によってスクランブルしてもよい。同様に、上の例において、コントローラは、｛ａ０，ａ１，ａ６，ａ７｝の組の中の任意の一対のＡ信号、および交換するためそれぞれの対のＢ信号を選択し得、またはａ０、ａ１、ａ６、およびａ７のそれぞれがＡワイヤＡ０、Ａ’１、Ａ’６、およびＡ’７のうちの厳密に１つを制御し、かつそれぞれのＢ出力がそれぞれのＢワイヤを制御するように、出力割り当てを変え得る。

【0196】

典型的に、任意の２つのＲ信号ｒ（ｉ）およびｒ（ｊ）は、全てのｍ（０≦ｍ＜Ｎｃ）について、ＲワイヤＲ’（ｉ）のＲサブセットとＣサブセットｍとの交差点にある移動要素が、Ｒ’（ｊ）のサブセットとＣサブセットｍとの交差点にある移動要素と同じ位置にあり、かつ（運動中であれば）同じ方向に移動している場合に、交換され得る。

【0197】

典型的に、任意の２つのＡ信号ａ（ｉ）およびａ（ｊ）ならびにそれぞれのＢ信号ｂ（ｉ）およびｂ（ｊ）は、全てのｍ（０≦ｍ＜Ｎｃ）について、ＲサブセットｍとＡワイヤＡ’（ｉ）およびＢワイヤＢ’（ｉ）のＣサブセットとの交差点にある移動要素が、ＲサブセットｍとＡ’（ｊ）およびＢ’（ｊ）のＣサブセットとの交差点にある移動要素と同じ位置にあり、かつ（運動中であれば）同じ方向に移動している場合に、交換され得る。

【0198】

図１５〜図２３の要素選択方法によれば、大部分のＣサブセットは、任意の所与のクロックサイクル中に、満杯であるか、または空である。その結果、図１５〜図２３の要素選択方法を使用した場合、任意の２つのＡ信号ａ（ｉ）およびａ（ｊ）ならびにそれぞれのＢ信号ｂ（ｉ）およびｂ（ｊ）は、（括弧を使用して、論理演算子の優先順位を示したときに）（ｅ＜ｉ＜ｇかつｅ＜ｊ＜ｇ）または（（ｉ＞ｅもしくはｉ＜ｇ）かつ（ｊ＞ｅもしくはｊ＜ｇ））のいずれかである場合に、交換され得る。

【0199】

ここで、アドレス指定エラーを低減し、かつ過渡応答を改善する（例えば、コントローラが、各アクチュエーションクロックサイクルで、より多数の移動要素を解放することを可能にする）ための、図１５〜図２３の要素選択方法に対する改良点を説明する。図２４において、図１５〜図２３の要素選択方法が、現在のアクチュエーションクロックサイクル中にＡ位置から解放することができる、移動要素の最大数は、２個（図２４で、１６および１７の番号が付けられた要素）である。したがって、ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓが２を超えた場合、現在のアクチュエーションクロックサイクル中のアドレス指定エラーは、非ゼロとなる。同様に、図１５〜図２３の要素選択方法が、図２４の状況で単一のアクチュエーションクロックサイクル中に、Ｂ位置から解放することができる、移動要素の最大数は、４個（図２４で、２Ｃ〜２Ｆの番号が付けられた要素）であり、したがって、−４未満のｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ値も、（ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ＞２の場合と比較して、逆の極性である）非ゼロのアドレス指定エラーを生成することになる。これらの場合、アドレス指定エラーは、図１５〜図２３の要素選択方法が、同じアクチュエーションクロックサイクルで、２つ以上のＣサブセット内のいかなる移動要素も解放しない、という事実の直接的な結果である。そのような場合には、単一のアクチュエーションサイクル中に、２つ以上のＣサブセット内の移動要素を解放することを可能にするように、図１５〜図２３の要素選択方法の改良バージョンを使用することによって、アドレス指定エラーが排除され得る。例えば、ｎｅｔ＿ｍｏｖｅｓ＝６である場合、厳密に６個の移動要素は、次のＣサブセットにスキップし、Ｂ６および任意の６個のＲワイヤに０Ｖを印加することによって、またはＲ２〜Ｒ５、Ｂ５、およびＢ６に０Ｖを印加することによって（８個の移動要素を選択するが、移動要素２Ａおよび２Ｂが既にＡ位置にあるという事実を利用する）、Ｂ位置から解放され得る。代替として、Ｒ４〜Ｒ７、Ａ２、Ｂ５、およびＢ６に０Ｖを印加し、それによって、Ｂ位置から８個の移動要素（２Ｃ〜２Ｆ、および３４〜３７）を解放し、同時にＡ位置から２個の移動要素（１６および１７）を解放することによって、同じ物理的作用を達成してもよい。しかしながら、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ４〜Ｒ７、Ｂ５、およびＢ６に０Ｖを印加すると、６個ではなく１０個の移動要素（２Ｃ〜３１、および３４〜３７）が解放されるので、異なる物理的作用を生成し得ることに留意されたい。上で説明した可能な解決策のそれぞれは、もはや連続循環シーケンス形成しないように、Ａ組の連続性を壊す。その結果、これらの状況におけるアドレス指定エラーを排除する要素選択方法は、典型的に、図１５〜図２３の要素選択方法よりも複雑である。そのような方法は、例えば、Ａ組およびＢ組をＳ個の連続循環シーケンスに分割し、図１５〜図２３の要素選択方法のｄ、ｅ、ｆ、およびｇに類似した４×Ｓ個の内部変数を用いて、各連続循環シーケンスを記録し得る。代替として、連続循環シーケンスの数を、アドレス指定エラーを最小化するという必要に応じて経時的に変動させてもよく、または、いかなる連続循環シーケンスにも関係なく、各アクチュエータ要素の位置を記録する、要素選択方法を考案してもよい。

【0200】

アドレス指定エラーが、特定の要素選択方法の限度に起因せず、むしろ、使用される要素選択方法に関係なく不可避である状況も起こり得ることを認識されたい。例えば、図２４のアクチュエータアレイにおいて、全ての移動要素がＡ位置にある場合、単一のアクチュエーションクロックサイクル中に、厳密に１１個の移動要素を解放することができない。概して、アクチュエータアレイがＮｒ個のＲサブセットおよびＮｃ個のＣサブセットを有する場合、ＰをＮｒおよびＮｃの双方よりも大きい素数とすれば、厳密にＰ個の移動要素を解放することができない。

【0201】

図２５は、例えば図２４を参照して説明したように、以下のアレイ駆動信号が交換された後の、図２４のアクチュエータアレイを示す。
● Ｒ信号ｒ４およびｒ５
● Ｒ信号ｒ６およびｒ７
● Ａ信号ａ１およびａ６
● Ｂ信号ｂ１およびｂ６

【0202】

全ての移動要素は、図２４と同じ位置にある。しかしながら、図２５において、Ｂ位置から解放されるべき次の６個の移動要素は、２Ｄ、２Ｃ、２Ｆ、２Ｅ、０８、および０９（の順序で）あるが、図２４において、Ｂ位置から解放されるべき次の６個の移動要素は、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、３０、および３１である。

【0203】

図２４では、０≦ｉ＜Ｎｒである全てのｉについて、Ｒ’（ｉ）がＲ（ｉ）であり、０≦ｊ＜Ｎｃである全てのｊについて、Ａ’（ｊ）がＡ（ｊ）であり、Ｂ’（ｊ）がＢ（ｊ）であるが、これはもはや図２５の事例ではない。アレイ駆動信号が、アクチュエーションクロックサイクル毎に周期的に交換されるときに、Ｒワイヤ、Ａワイヤ、およびＢワイヤに対するアレイ駆動信号の割り当ては、疑似ランダムになる。

【0204】

図２６は、図２４と比較して異なる位置にある多数の移動要素を伴う、図２４のアクチュエータアレイを示す。

【0205】

図２４と異なり、図２６の各四角の中の番号は、現在それを制御しているアレイ駆動信号に関して定義される、各移動要素の仮想要素番号である。
仮想要素番号＝Ｎｒ×Ａ信号番号＋Ｒ信号番号

【0206】

図２６から、Ａ組の要素番号は、図２４を参照して説明したように、連続循環シーケンスを形成しないが、Ａ組の仮想要素番号は、連続循環シーケンスを形成することが分かる。さらに、図２６のＡ組の仮想要素番号は、図２４と同じである。その結果、図１５〜図２３の要素選択方法の全ての内部変数（図１５〜図２３を参照して上で説明した、ｄ、ｅ、ｆ、およびｇ）は、図２６の状況、および図２４の状況において同じ値を有する。実際には、図１５〜図２３の要素選択方法の動作に関する限り、２つの状況は同一である。

【0207】

図２７は、コントローラ５０と、アクチュエータアレイ１００とを備える、本発明の特定の実施形態に従う装置の簡略ブロック図である。コントローラ５０は、要素セレクタ５５０と、高電圧ドライバ５６０とを含み、その機能は、図１４を参照して上で説明している。アドレス指定エラーの非存在下で、Ａ位置にあるアクチュエータアレイ１００内の移動要素の番号は、要素セレクタ５５０の入力信号６０１によって表される番号に等しい。ノイズシェーピングループ６０は、内部に要素セレクタ５５０が配置され、また、ループフィルタ５５３、２つの加算器５４１および５５２、ならびにインバータ（すなわち、−１によるデジタル乗算）５５１も備える。要素セレクタ５５０は、実際にＡ位置にある移動要素の番号を表すさらなる信号６５１を発生させる（信号６０１と対照的に、所望の物理的作用を生成するためにＡ位置にあるべき移動要素の番号を表す）。加算器５５２およびインバータ５５１は、要素セレクタ５５０の入力信号６０１からこの信号を減じ、要素セレクタ５５０によって導入されるアドレス指定エラーを表す、エラー信号６５３を発生させる。ループフィルタ５５３は、エラー信号６５２をフィルタ処理し、結果として生じるフィルタ処理したエラー信号６５３は、ループ入力信号６００に加えられて、要素セレクタ５５０のための入力信号６０１を発生させる。

【0208】

アドレス指定エラーが入力信号６００と相関していないと仮定すれば、ループの信号伝達関数（ＳＴＦ）は、１つであり、一方で、そのノイズ伝達関数（ＮＴＦ）は、以下によって与えられる：
ＮＴＦ ＝１−Ｈ_ｅ［ｚ］
ここで、Ｈ_ｅ［ｚ］は、ｚドメインの中のループフィルタ６１のインパルス応答である。好適なＨ_ｅ［ｚ］を伴うループフィルタを設計することで、関心の周波数帯域内で高利得（「帯域内利得」）を有し、この周波数帯域外で低利得（「帯域外利得」）を有する、ＮＴＦを得ることができる。その結果、（アドレス指定エラーに起因する）アドレス指定ノイズの周波数スペクトルは、アクチュエータアレイ１００によって生成される物理的作用が、ノイズシェーピングループ６０を伴わないものによる結果よりも少ない、関心の周波数帯域内のアドレス指定ノイズを含むように成形される。

【0209】

例えばデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）およびアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）で、量子化ノイズの周波数スペクトルをシェーピングするための類似したノイズシェーピングループは、当技術分野で知られており、一般的に、「シグマ−デルタ変調器」および「デルタ−シグマ変調器」と称される。従来のシグマ−デルタ変調器のためのループフィルタを設計するための方法は、当技術分野で知られている。

【0210】

従来のシグマ−デルタ変調器および本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループの双方におけるループフィルタの設計目標は、典型的に、所望のＮＴＦを得ることと、ノイズシェーピングループが、無条件で安定である（すなわち、一般に望ましくない、入力信号の中に存在しない振動を生成しない）こと、または特定の条件下で安定であることを確実にすることとを含む。ループフィルタのインパルス応答の関数としてＮＴＦを予測するための、または、所望のＮＴＦに近似するループフィルタ応答を見つけ出すための従来の方法も、本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループに使用され得る。

【0211】

しかしながら、従来のシグマ−デルタ変調器が安定かどうかを予測するための、または安定性を確実にするループフィルタのインパルス応答を選択するための従来の方法は、必ずしも本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループに好適であるとは限らない。本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループの安定性は、使用される要素選択方法に依存する。例えば、図１５〜図２３を参照して上で説明した図１５〜図２３の要素選択方法は、入力信号が高いスルーレートを有する場合に、反復２サイクルパターンに入り、アクチュエーションクロック周波数の半分の振動を生成する。アドレス指定ノイズシェーピングループを加えることは、ノイズシェーピングループを伴わない類似した装置よりも長く、当該の振動を持続させる。その結果、要素セレクタが図１５〜図２３の要素選択方法を使用するアドレス指定ノイズシェーピングループは、比較的容易に不安定になる。図２４を参照して説明した図１５〜図２３の要素選択方法に関する変形例等の、他の要素選択方法によれば、ループは、より広い範囲の入力信号に対して安定した状態を維持する。

【0212】

さらに、本発明に従うアドレス指定ノイズシェーピングループの安定性はまた、アドレス指定エラーと入力信号との間の相関の程度にも依存し得る。上で述べたように、本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループは、いかなるそのような相関もないと仮定している。同様に、従来のシグマ−デルタ変調器は、量子化エラーが入力信号と相関していないという仮定に依存する。実際には、どちらのタイプのエラーも、典型的に、入力信号とのある程度の相関を呈する。従来のシグマ−デルタ変調器および本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループはどちらも、それぞれの相関が、無視できる程度に低いと仮定している。しかしながら、使用される要素選択方法に応じて、本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループにおけるアドレス指定エラーと入力信号との間の相関の程度は、従来のシグマ−デルタ変調器における量子化ノイズと入力信号との間の相関よりも高くなり得る。

【0213】

概して、本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループの安定性は、使用されるループフィルタのインパルス応答および要素選択方法の双方に依存する。特定の入力信号について、ループの安定性は、例えばＭＡＴＬＡＢ等のソフトウェアパッケージで、ノイズシェーピングループ全体をシミュレーションすることによって検査され得る。所与の要素選択方法について、ループは、ループフィルタ５５３が短い滑らかなインパルス応答を有する場合に、安定する可能性がより高い。例えば、ループフィルタ５５３が、ｚドメインにおいて、ｂ０＋ｂ１ｚ＾−１＋ｂ２ｚ＾−２＋ｂ３ｚ＾−３＋．．．＋ｂ（ｎ）ｚ＾−ｎとして与えられる伝達関数を伴う有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである場合、ループは、ｎが低く、かつ０≦ｉ＜ｎについて｜ｂ（ｉ）−ｂ（ｉ＋１）｜が低ければ、安定する可能性がより高い。一例として、本発明の特定の実施形態に従うアドレス指定ノイズシェーピングループは、０．５ｚ＾−１＋０．５ｚ＾−２のインパルス応答を伴うループフィルタを使用したときに、特定の入力信号について安定であり得、また、ｚ＾−１＋０ｚ＾−２のインパルス応答を伴うループフィルタを使用したときに、同じ入力信号について不安定であり得る。

【0214】

ノイズシェーピングループの種々の異なるトポロジは、当技術分野で知られている。図２７の実施例は、「エラーフィードバック」として知られているトポロジを示しているが、これは単なる一例に過ぎず、任意の他のループトポロジが使用され得る。当技術分野で知られているノイズシェーピングループトポロジとしては、フィードバック、カスケード、およびマルチステージトポロジの代わりに、またはそれに加えてフィードフォワードを使用する、「単一フィードバック」トポロジが挙げられるが、これに限定されない。

【0215】

図２７は、ノイズシェーピングループ６０が、少なくとも１つのアクチュエーションクロックサイクルの遅延を含むと仮定している。例えば、エラー信号６５３がまだ遅延を含んでおらず、かつループフィルタ５５３が、ｚドメインにおいて、ｂ０＋ｂ１ｚ＾−１＋ｂ２ｚ＾−２＋ｂ３ｚ＾−３＋．．．＋ｂ（ｎ）ｚ＾−ｎとして与えられる伝達関数を伴う有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである場合、ｂ０は、典型的にゼロである。代替として、遅延は、要素セレクタ５５０、インバータ５５１、および／または加算器５５２のうちのいくつかまたは全てから派生した当然の副産物、またはこれらに対する意図的な付加物であり得る。

【0216】

ループフィルタ、およびしたがってＮＴＦは、任意の順序であり得、低域通過、帯域通過、または高域通過等の任意の特性を有し得る。

【0217】

信号伝達関数（ＳＴＦ）は、１つであり得る。代替として、用途に応じて、非平坦な周波数応答を伴うＳＴＦが望ましくなり得、および／またはその作用は、非平坦な周波数応答を伴う他のシステム構成要素によって相殺され得る。非平坦なＳＴＦを伴うノイズシェーピングループのアーキテクチャは、当技術分野でよく知られている。

【0218】

図２７以降に記載の全ての本文において、「Ａ位置」という語句は、装置の動作を根本的に変化させることなく、「Ｂ位置」と置き換えられ得る。

【0219】

本発明の特定の実施形態に従うコントローラは、例えば図１４を参照して説明される低域通過フィルタ、サンプリングレートコンバータ、計数器、および量子化器のうちの１つ以上と併せて、図２７以降の図で示される、ノイズシェーピングループを含み得る。

【0220】

図２８は、図２７の実施形態に類似しているが、量子化ノイズならびにアドレス指定ノイズに印加されるノイズシェーピングを伴う、本発明の別の実施形態の簡略ブロック図である。本発明の範囲内の量子化器の使用は、図１４を参照して上で説明した。量子化ノイズまたは量子化エラーは、量子化器の入力とその出力との間の差を指す。図２８において、（図２７のエラー信号６５３がアドレス指定エラーだけしか表さないのに対して）エラー信号６５８は、量子化エラーおよびアドレス指定エラーの合計を表し、したがって、ノイズシェーピングループ６０のノイズ伝達関数（ＮＴＦ）が、（図２７にあるようなアドレス指定ノイズだけのものとは対照的に）量子化ノイズおよびアドレス指定ノイズに適用される。その結果、入力信号７０は、より正確に再生することができ、および／またはアクチュエータ要素の数を、量子化ノイズシェーピングを行うことなく可能となる数よりも少なくすることができる。

【0221】

図２９は、本発明のさらなる実施形態の簡略ブロック図である。図２７および図２８のように、装置は、コントローラ５０とアクチュエータアレイ１００とを含み、コントローラ５０は、ノイズシェーピングループ６０を特徴とする。ノイズシェーピングは、量子化ノイズおよびアドレス指定ノイズに適用される。しかしながら、単一のループフィルタが双方のタイプのノイズに使用される図２８とは対照的に、図２９では、２つのタイプのノイズが別々に処理される。加算器５４２およびインバータ５４１はともに、量子化器の入力信号６０３からの量子化された信号６４０を減じ、それによって、量子化エラーを表す信号６４２を生成する。この信号は、第１のループフィルタ５４３によってフィルタ処理されて、フィルタ処理された量子化ノイズ信号６４３を生成し、加算器５３５によって入力信号６００に加えられる。同様に、加算器５５２およびインバータ５５１はともに、量子化された信号６４０によって表される、Ａ位置にある所望の移動要素の数から、信号６５１によって表される、Ａ位置にある実際の移動要素の数を減じ、アドレス指定エラーを表す信号６５２を生成する。この信号は、第２のループフィルタ５５３によってフィルタ処理されて、フィルタ処理されたアドレス指定ノイズ信号６５３を生成し、フィルタ処理された量子化ノイズ信号６４３とともに、入力信号６００に加えられる。

【0222】

アドレス指定ノイズの特性は、以下の状況のいずれかまたは全てにおいて、量子化ノイズの特性と異なり得る。
● アドレス指定ノイズは、量子化ノイズよりも高いピーク振幅を有し得、狭い範囲の値（典型的に、ディザーによるものよりも広くなり得るが、量子化器がディザリングを使用しない場合、±０．５の最下位ビット）に制限される。
● これらのタイプのノイズのスペクトルは、異なり得る。例えば、量子化ノイズは、図１４を参照して説明されるように、三角形確率関数によるディザーを使用することによって、量子化器においてシェーピングされ得る。これは、ノイズシェーピングループに入る前に、信号の中の主に高周波に既に集中させた、量子化ノイズエネルギーをもたらす。この手法は、当技術分野、例えばデルタ−シグマデータ変換器の分野でよく知られている。同じ手法をアドレス指定ノイズに適用すると、図２７を参照して説明したように、アドレス指定ノイズシェーピングループを不安定にし得、したがって、望ましくない場合がある。
● 図２７を参照して説明されるように、アドレス指定ノイズは、量子化ノイズよりも高い程度で入力信号７０との相関を呈し得、したがって、より長くあまり滑らかでないインパルス応答が提供され得る量子化ノイズとは対照的に、短く滑らかなインパルス応答を伴うループフィルタが、ループの安定性を維持するために提供され得る。

【0223】

量子化ノイズおよびアドレス指定ノイズについて、それぞれ、２つの別個のループフィルタ５４３および５５３の使用は、例えば、ループフィルタ５４３について比較的長いインパルス応答を伴う有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを使用して、量子化ノイズの積極的なシェーピングを組み合わせることを可能にし、また、例えば、ループフィルタ５５３についてより短いインパルス応答を伴うＦＩＲを使用して、アドレス指定ノイズのより保守的なシェーピングを組み合わせることを可能にする。より一般的には、各ノイズのタイプが用途の要求を満たすように、異なるＮＴＦを実装することができる。

【0224】

本明細書で図示および説明される個々のアドレス指定方法および装置は、特に両面静電アクチュエータのアレイに有用である。本明細書で図示および説明されるノイズ低減方法および装置は、本明細書で図示および説明されるアレイ等が挙げられるが、これに限定されない、多種多様なアレイで有用である。

【0225】

別々の実施形態に照らして説明される本発明の特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供され得る。その反対に、簡潔さのために単一の実施形態に照らしてまたは特定の順序で説明される方法ステップを含む本発明の特徴は、別々に、または任意の好適な部分的組み合わせ、もしくは異なる順序で提供され得る。

【0226】

コンピュータ制御のセンサ、出力デバイスもしくはディスプレイ、プロセッサ、データストレージ、およびネットワークのいずれかまたは全ては、必要に応じて、本明細書で図示および説明される方法および装置のいずれかを実装するために使用され得る。

【0227】

「必須の」、「所要の」、「必要である」、および「しなければならい」等の用語は、明確にするために、本明細書で説明される特定の実装または用途の文脈の範囲内で行われる実装の選択を指すが、代替の実装において、同じ要素は、必須ではない、および不要である場合があり、または完全に排除される場合さえあり得るので、限定することを意図したものではないことを認識されたい。

【0228】

プログラムおよびデータを含む、本発明のソフトウェア構成要素は、所望であれば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、およびＥＥＰＲＯＭを含む、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）の形態で実装され得、または種々の種類のディスク、種々の種類のカード、およびＲＡＭ等が挙げられるが、これらに限定されない、任意の他の好適な、典型的に、非一時的なコンピュータが読み出し可能な媒体に記憶され得ることを認識されたい。ソフトウェアとして本明細書で説明される構成要素は、代替として、所望であれば従来の手法を使用して、ハードウェアに全体的または部分的に実装され得る。その反対に、ハードウェアとして本明細書で説明される構成要素は、代替として、所望であれば従来の手法を使用して、ソフトウェアに全体的または部分的に実装され得る。

【0229】

本発明の範囲には、とりわけ、任意の好適な順序で、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全てを行うための、コンピュータが読み出し可能な命令を担持する電磁信号と、任意の好適な順序で、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全てを行うための、機械が読み出し可能な命令と、任意の好適な順序で、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全てを行うために、機械が実行可能な命令のプログラムを実体的に具現化する、機械が読み出し可能なプログラム記憶デバイスと、任意の好適な順序で、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全てを行うための、その中に組み込まれる、実行可能コード等のコンピュータが読み出し可能なプログラムコードを有する、および／またはコンピュータが読み出し可能なプログラムコードを含む、コンピュータが使用可能な媒体を備える、コンピュータプログラム製品と、任意の好適な順序で行った時に、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全てによってもたらされる、任意の技術的効果と、任意の好適な順序で、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全てを単独で、または組み合わせて行うようにプログラムされる、任意の適切な装置もしくはデバイス、またはそれらの組み合わせと、それぞれが、プロセッサ、および協働する入力デバイス、ならびに／または出力デバイスを含み、本明細書で図示および説明される任意のステップをソフトウェアで行うように動作する、電子デバイスと、任意の好適な順序で、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全てを実行するように、コンピュータまたは他のデバイスを構成させる、ディスクまたはハードドライブ等の情報記憶デバイスまたは物理レコードと、ダウンロードされる前またはされた後に、例えばメモリ内、またはインターネット等の情報ネットワーク上に予め記憶されるプログラムであって、任意の好適な順序で、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全て、そのようにアップロードまたはダウンロードする方法、ならびにそのように使用するためのサーバ（単数または複数）および／またはクライアント（単数または複数）を含むシステムを具現化する、プログラムと、単独で、またはソフトウェアと連動して、任意の好適な順序で、本明細書で図示および説明される方法のいずれかのステップのいずれかまたは全てを行う、ハードウェアと、を含む。本明細書で説明される任意のコンピュータが読み出し可能な、または機械が読み出し可能な媒体は、非一時的なコンピュータが読み出し可能な、または機械が読み出し可能な媒体を含むことを意図している。

【0230】

本明細書で説明される任意の計算または他の形態の分析は、好適なコンピュータ化された方法によって行われ得る。本明細書で説明される任意のステップは、コンピュータに実装され得る。本明細書で図示および説明される本発明は、（ａ）本明細書で説明される課題のいずれか、またはその目的のいずれかに対する解答を特定するために、コンピュータ化された方法を使用することであって、該解答は、随意に、本明細書で説明される課題または目的に肯定的な様式で影響を与える、本明細書で説明される決定、動作、製品、サービス、または任意の他の情報のうちの少なくとも１つを含む、コンピュータ化された方法を使用することと、（ｂ）解答を出力することと、を含み得る。

【0231】

本発明の範囲は、本明細書で具体的に説明される構造および機能に限定されず、また、本明細書で説明される構造を得るための、または機能を行うための能力を有するデバイスも含むことを意図しており、よって、デバイスのユーザが該能力を使用し得ない場合であっても、そのように所望する場合には、デバイスを修正して該構造または機能を得ることができる。

【0232】

別々の実施形態に照らして説明される本発明の特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供され得る。

【0233】

その反対に、簡潔にするために、単一の実施形態に照らしてまたは特定の順序で説明される方法ステップを含む本発明の特徴は、別々に、もしくは任意の好適な部分的組み合わせで、または異なる順序で提供され得、「例えば（ｅ．ｇ．）」は、本明細書で、限定することを意図しない特定の実施例の意味で使用される。図面のいずれかにおいて連結されて示されるデバイス、装置、またはシステムは、実際には、特定の実施形態において単一のプラットフォームに統合され得、または光ファイバー、イーサネット、無線ＬＡＮ、ＨｏｍｅＰＮＡ、電力線通信、携帯電話、ＰＤＡ、ブラックベリーＧＰＲＳ、ＧＰＳを含む衛星、または他の移動体配信等が挙げられるが、これらに限定されない、任意の適切な有線または無線連結を介して連結され得る。本明細書で図示および説明される説明および図面において、システムおよびそのサブユニットとして説明または例示される機能は、その中の方法およびステップとして提供することもでき、また、その中の方法およびステップとして説明または例示される機能は、システムおよびそのサブユニットとして提供することもできることを認識されたい。図中の種々の要素を例示するために使用される尺度は、提示を明確にするために単に例示的および／または適切なものに過ぎず、限定することを意図するものではない。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】