JP5036904B2 - 可撓性基板を使用する変位感知 - Google Patents

Description

技術分野
本出願は、一般に電気機械的感知に関し、より詳細には、限定はしないが、角度変位を判定するためのセンサに関する。

背景
センサは、物理的物体の変位を追跡することが望ましい用途でしばしば採用される。例えば、センサは、（例えばロボット工学用途に関して）機械の構成要素の運動、または（例えばビデオゲームや生体力学用途に関して）人の手または何らかの他の身体部位の運動を追跡するために使用されることがある。

いくつかの態様では、所与のセンサで採用される技術は、対応する用途の要件に依存する。比較的低い性能の用途は、一般に、ピエゾ抵抗技術または何らかの他の同様の技術に基づく低コストのセンサを採用する。例えば、比較的低コストのピエゾ抵抗ベースのセンサを使用して、１００Ｈｚ程度の帯域幅を有する運動を粗く感知することができる。

一般に、そのような低コストのセンサは、より高性能の用途では採用することができないことがある。なぜなら、これらのセンサの固有の特性により、そのような用途でのセンサの有用性が制限される傾向がある場合があるからである。例えば、ピエゾセンサは、低周波数ポールゼロダブレット(pole-zero doublet)を有することがあり、これは、整定に時間のかかる構成要素と、使用するうちに時間の経過と共に高まっていくデバイスメモリおよび／またはデバイスの減衰効果とをもたらす。また、ピエゾセンサは、温度の変化に対して比較的敏感であることがある。これらの特性は、さらに、感知される測定値の精度、分解能、および信頼性に悪影響を及ぼすことがある。いくつかの場合には、センサの帯域幅を改良するための試みにおいて、ダブレットを補償するためにフィードバック技法が使用されることがある。しかし、これらの技法は、難しいポールゼロ補償操作を伴うことがある。

より高性能の用途では、ホール効果センサや光センサなど、より正確な、よりロバストな、またはより高い帯域幅のセンサが採用されることがある。しかし、一般に、これらのタイプのセンサは、より低い性能のセンサよりも複雑であり、高価である。

図面の簡単な説明
本開示の例示的特徴、態様、および利点を、詳細な説明、およびそれに続く添付の特許請求の範囲、および添付図面で説明する。

感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 可撓性基板の角度変位を判定することに関連して行われることがある例示的操作を示す流れ図である。 可撓性基板の角度変位に基づいて操作を行うシステムの例示的態様を示す簡略図である。 位相偏移検出を採用する感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 位相偏移検出を採用する別の感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 振幅偏移検出を採用する感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 位相偏移検出および振幅偏移検出を採用する感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 パルス検出を採用する感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 可撓性基板の複数の端部に結合された回路を採用する感知デバイスの例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む別の可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む別の可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む別の可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む別の可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む別の可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む別の可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む別の可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 複数の導体を含む別の可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 可撓性構成要素を結合させるための機械的結合器を含む可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 折畳み可能な部分を含む可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 折畳み可能な部分を含む可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。 折畳み可能な部分を含む可撓性基板の例示的態様を示す簡略図である。

一般的な慣行に従って、図面に示される様々な機構は、一律の縮尺では描かれないことがある。したがって、見やすくするために、様々な機構の寸法が任意に拡大または縮小されることがある。さらに、図面のいくつかは、見やすくするために簡略化されることがある。したがって、図面は、所与の装置または方法の構成要素すべてを示すわけではないことがある。最後に、明細書および図面を通じて、同じ機構を示すために同じ参照番号が使用されることがある。

詳細な説明
以下の説明では、１つまたは複数の例示的実施形態を述べる。本明細書での教示が多様な形態で具現化されることがあり、それらの形態のいくつかは、開示する実施形態のものとは全く異なるように見えることがあることを理解されたい。したがって、本明細書で開示する特定の構造的および機能的詳細は、単に例示にすぎず、本開示の範囲を限定しない。例えば、本明細書での教示に基づいて、本明細書に開示する様々な構造的および機能的詳細を、いかなる他の構造的または機能的詳細からも独立して一実施形態に組み込むことができることを当業者には理解されたい。したがって、任意の開示する実施形態に記載される任意の数の構造的または機能的詳細を使用して装置が実装する、または方法が実施することができる。また、任意の開示する実施形態に記載される構造的または機能的詳細に加えて、またはそれ以外に、他の構造的または機能的詳細を使用して装置を実装する、または方法を実施することができる。

図１Ａは、可撓性基板１０２を含む感知デバイス１００の簡略図である。図１Ｂおよび図１Ｃの側面図に示されるように、可撓性基板１０２を物体１０４（例えば機械または身体部位）に結合させることができ、それにより、物体１０４が移動または変形すると可撓性基板１０２が変位される（例えば基板の撓み）。

図１Ａに示されるように、可撓性基板１０２は、検出器回路１０８（例えば特定用途向け集積回路）に結合された導電体１０６を含むことができる。例示のために、図１Ａにはただ１つの導体１０６のみが示されている。しかし、実際には、可撓性基板１０２は、（例えば図１０Ａ〜図１０Ｃに関連して以下に論じるように）１つまたは複数の導体を含むことがある。

以下により詳細に論じるように、検出器回路１０８は、可撓性基板１０２の変位を判定するために、導体１０６を含む回路における電気的変化を検出する。例えば、可撓性基板１０２の角度変位により、導体１０６に関連する１つまたは複数の物理的特性の変化が生じることがある。この変化により、検出器回路１０８は、導体１０６を通って伝播する電気信号の変化を検出することができる。したがって、検出器回路１０８は、電気信号のこの変化に基づいて、角度変位を判定することができる。

検出器回路１０８は、様々な形で可撓性基板１０２に結合させることができる。例えば、図１Ａに示されるように、検出器回路１０８は、可撓性基板１０２に取り付けることができる。この場合、デバイス１００は、（例えば、検出器回路１０８の周りの領域での可撓性基板１０２の部分の撓みを防止するために）検出器回路１０８を支持する剛性部材１１０（例えばＦＲ−４材料からなる回路板）を含むことがある。別の方法として、検出器回路１０８は、可撓性基板１０２とは異なるアセンブリに取り付けることができ、その際、可撓性基板１０２を検出器回路１０８と結合させるために適切な接続機構を採用することができる。さらに、以下に論じるように、いくつかの実装形態では、検出器回路１０８は、可撓性基板１０２に結合された複数の回路を備えることができる。

次に、可撓性基板の角度変位を判定することに関係する例示的操作を、図２の流れ図に関連してより詳細に説明する。便宜上、図２の操作（または本明細書で論じる、または教示する任意の他の操作）は、特定の構成要素（例えば感知デバイス１００の構成要素）によって行われるものとして説明することがある。しかし、これらの操作は、他のタイプの構成要素によって行うこともでき、また、異なる数の構成要素を使用して行うこともできることを理解されたい。また、本明細書で説明する操作の１つまたは複数は、所与の実装形態で採用されないこともあることを理解されたい。

例示のために、以下の開示では、可撓性基板の角度変位を判定するためにミリメートル波（本明細書では以後、「ミリ波」）回路における電気的変化が検出される一例を述べる。しかし、本明細書での教示は、（例えば何らかの他の周波数帯域内で動作する）他のタイプの回路に適用することもできることを理解されたい。

図２のブロック２０２によって表されるように、検出器回路１０８がミリ波信号（すなわち３０〜３００ＧＨｚの範囲内）を発生し、この信号が導体１０６に結合される。したがって、導体１０６と、検出器回路１０８の一部（例えば導体１０６とインターフェースする部分）とが、全体としてミリ波回路を形成する。いくつかの態様では、ミリ波回路は、１つまたは複数の導電体にミリ波信号を印加することによって提供されることがある。いくつかの態様では、ミリ波回路は、導電体の適切な構成によって提供されることがある。例えば、ミリ波回路は、ミリ波信号を搬送するように構成された導波路（例えば積層導波路）を備えることがある。

検出器回路１０８は、ミリ波回路用の様々なタイプの信号を提供することができる。例えば、検出器回路１０８は、発振信号、パルス信号、または何らかの他の適切なタイプの信号を発生することができる。

ブロック２０４によって表されるように、ある時点で、可撓性基板１０２が角度変位を受ける。一例として、可撓性基板１０２は、ビデオゲームシステム用のグローブベース制御装置の一部を構成することがある。この場合、使用者の手のある特定の運動（例えば図１Ｃで物体１０４の湾曲によって表される）により、可撓性基板１０２が湾曲する。

可撓性基板１０２の変位は、さらに、ミリ波回路の１つまたは複数の物理的特性に影響を及ぼすことがある。例えば、そのような変位は、１つまたは複数の導体（例えば導体１０６）を通過する信号の伝送経路長を変化させることがある。いくつかの場合には、伝送経路長の変化は、導体の物理的長さの変化を伴うことがある。いくつかの場合には、伝送経路長の変化は、導体の物理的長さではなく、電気経路の長さの変化を伴うことがある。例えば、経路長の変化は、１つまたは複数の導電体の区域間の距離の変化により生じることがある。ここで、信号の経路は、導体のこれらの区域間の間隙にわたる（例えば誘電体材料を介する）信号の結合を伴うことがある。したがって、可撓性基板の変位により、これらの間隙の幅の変化、したがって伝送経路の実効長の変化が生じることがある。

いくつかの実装形態では、可撓性基板の変位により、基板材料の電気的特性が変わることがある。例えば、変位により、機械的に敏感な誘電体の誘電率の変化が引き起こされることがある。これは、さらに、可撓性基板を通る信号の伝播の仕方に影響を及ぼすことがある。いくつかの態様では、可撓性基板の変位は、（例えば位相および／または振幅の変化に対応する）フィルタリング特性の変化を誘発することがある。

伝送線路長の変化をもたらす可撓性基板１０２の変位がどのようにしてミリ波回路の物理的特性に影響を及ぼすことがあるかをさらに例示するために、伝送線路を通る電磁場の伝播に関係する簡単な一例を説明する。本明細書での教示が、伝送線路長を変えるその特定の例に限定されないことを理解されたい。そうではなく、この例は、本明細書での教示がどのようにして特定の動作周波数（例えばミリ波範囲）で特に効果的になりうるかを示すために提供される。伝播する電磁場に関する式は、式１で示される。
ｙ＝Ａｃｏｓ（ｋｘ−ωｔ） 式１
ここで、

であり、
Ａは信号の振幅に対応し、
ｘは伝送線路に沿った距離であり、
ωは周波数であり、
ｔは時間であり、
ｅ_ｒは伝送線路の比誘電率であり、
ｃは光速である。

ｅ_ｒが４であり、動作周波数が５ＧＨｚであると仮定すると、３．７５ｍｍの長さの変化が、π／４の位相偏移を引き起こす。しかし、５０ＧＨｚでは、わずか０．３７５ｍｍの長さの変化が、π／４の位相偏移を引き起こす。したがって、ミリ波範囲で動作するとき、本明細書で教示する技法を使用して、（例えば伝送線路長または電気経路長に影響を及ぼす）ある範囲の可撓性基板の変位を容易に検出することができる。

ブロック２０６によって表されるように、検出器回路１０８は、（例えば連続的に、または特定の期間中に）ミリ波回路を監視し、可撓性基板１０２の変位によりミリ波回路における電気的変化が生じているかどうか判定する。そのような電気的変化は、様々な形態を取ることがある。例えば、可撓性基板１０２の変位は、ミリ波回路（例えば導電体１０６）を通って伝播するミリ波信号の位相、振幅、周波数、パルスタイミングまたは形状、あるいは何らかの他の特性の偏移を引き起こすことがある。いくつかの場合、可撓性基板の変位によって、ミリ波信号の複数の特性（例えば振幅と位相）が同時に影響を及ぼされることがある。

ブロック２０８によって表されるように、検出器回路１０８は、ブロック２０６で検出された電気的変化に基づいて可撓性基板１０２の角度変化を判定する。例えば、電気的パラメータの所与の変化が、（例えば式または表によって）所与の角度変位とマッピングされることがある。したがって、検出器回路１０８は、角度変位の対応するサインを発生することができ、このサインは、検出器回路１０８（例えばメモリデバイス）に記憶されることがあり、かつ／または別の構成要素に提供されることがある。

ブロック２１０によって表されるように、検出器回路１０８によって提供される角度変位情報は、１つまたは複数の指定の用途に使用することができる。例えば、図３に示されるシステム３００では、処理システム３０２（例えば特定用途向け処理システム）が、通信リンク３０４（例えば電気、光、またはワイヤレスリンク）を介して感知デバイス１００（例えば独立型センサ）に結合される。このようにすると、処理システム３０２は、可撓性基板１０２の角度変位に応答して様々な操作を行うことができる。そのような操作のいくつかの例を、以下で説明する。

いくつかの実装形態では、システム３００は、ビデオゲームシステム、仮想現実システム、または何らかの他のタイプの計算システムを備えることができる。この場合、感知デバイス１００は、例えば、制御装置、または何らかの他の形態のユーザインターフェースデバイスを備えることができる。そのようなデバイスは、例えば、使用者が着用する（図３の物体３０６で表される）装置（例えばグローブまたはヘッドギア）、使用者が保持する装置（例えば可撓性制御装置デバイス）、またはある身体運動（例えば、腕、手、および指の運動）を捕捉するための何らかの他の適切な形態を取る装置に組み込むことができる。感知された角度変位に応答して、処理システム３０２は、例えば出力サイン（例えば、可視、可聴、または振動出力）を提供するなどの操作を行うことができる。

いくつかの実装形態では、システム３００は、故障検出システム（例えばワイヤレスセンサネットワーク）を備えることができる。この場合、感知デバイス１００は、例えば、機械的な歪みにより故障する可能性がありえる物体（例えば、図３の物体３０６によって表される機械部品）に結合された（例えば取り付けられた）センサを備えることができる。ここで、システム３００は、物体に対するあるレベルの機械的な歪みに対応する（例えば特定の大きさの）１つまたは複数の角度変位を感知デバイス１００が検出した場合に、故障または故障の可能性のサインを発生することができる。

いくつかの実装形態では、システム３００は、（例えば、身体感知、生物医学的リハビリテーション、アクティブスポーツ機器、メッシュスーツなどに使用される）生体力学システムを備えることがある。ここで、感知デバイス１００は、例えば、（図３の物体３０６で表される）身体部位に取り付けられた（例えば着用された）センサを備えることがある。したがって、システム３００は、人の特定の運動（例えば運動範囲）を追跡することができる。そのような情報は、リハビリテーションの場合に、例えば、人の身体療法の進み具合を決定するために使用することができる。

いくつかの実装形態では、システム３００は、機械的な感知を採用するロボットシステムまたは何らかの他のタイプのシステムを備えることがある。ここで、感知デバイス１００は、例えば、ロボットシステムの（図３の物体３０６によって表される）可動部分に結合された（例えば取り付けられた）センサを備えることがある。したがって、システム３００は、（例えば運動制御装置にフィードバックを提供するために）その部分の特定の運動（例えば角度運動）を追跡することができる。

上述した概要を念頭において、次に、感知デバイスの様々な構成要素の例示的実装形態に関係する追加の詳細を図４〜１４Ｃに関連して取り扱う。いくつかの態様では、図４〜図９は、ミリ波回路用の信号を提供するため、および／またはミリ波回路の信号を感知するために使用することができる（例えば上述した検出器回路１０８と同様の）回路の様々な実装形態に関する。いくつかの態様では、図１０Ａ〜図１４Ｃは、（上述した可撓性基板１０２と同様の）可撓性基板の様々な実装形態に関する。

始めに図４を参照すると、センサ４００が、可撓性基板４０２と、位相検出器４０４とを含む。この例では、位相検出器４０４は、可撓性基板４０２の変位により生じるミリ波回路の信号の位相偏移を検出する。ここで、可撓性基板４０２の生じ得る変位が、破線４０２Ａによって表されている。

位相検出器４０４は、ミリ波回路用のミリ波信号を提供する信号発生器を含む。具体的には、信号発生器は、水晶４１２によって駆動される（電圧制御発振器４１０を含む）位相同期ループ４０８などの同期ループ回路を含む。同期ループ回路は、代わりに遅延同期ループを備えることもある。

位相同期ループ４０８の出力は、可撓性基板４０２の端子４１４に結合される。したがって、ミリ波信号は、端子４１４から、導体４０６を通って、可撓性基板４０２の別の端子４１６に伝播する。

位相検出器４０４は、端子４１６を介して受信されたミリ波信号を処理する信号処理回路を含む。この回路は、ミキサ４１８と、フィルタ４２０（例えば低域フィルタ）と、アナログデジタル変換器４２２と、デジタル信号処理装置４２４とを含む。

したがって、この例では、ミリ波回路は、導体４０６と、導体４０６を取り囲む材料（例えば誘電体）と、端子４１４および４１６と、信号発生器の出力回路と、信号処理回路の入力回路（例えば信号伝達経路を含む）とを備える。したがって、可撓性基板４０２の変位は、ミリ波回路の電気的特性に影響を及ぼすことがあり、これはさらに、信号処理回路によって受信されるミリ波信号の１つまたは複数の特性に影響を及ぼすことがある。

信号処理回路は、端子４１４でのミリ波信号（符号αで表される）と端子４１６でのミリ波信号（符号βで表される）を比較することによって、ミリ波信号のそのような変化を検出するように構成される。例えば、信号処理回路は、ミリ波回路の定在波パターンの位相偏移を検出することができる。ここで、位相同期ループ４０８の出力は、周波数ｆによって表すことができ、α＝ｃｏｓ（ｆｔ）である。可撓性基板４０２が撓むとき、位相偏移が導入されて、β＝ｃｏｓ（ｆｔ＋Φ）となる。ミキサ４１８は、位相偏移Φを表す信号を含む信号成分を出力する。ミキサ４１８の出力は、位相偏移情報を含む信号成分を抽出するためにフィルタ４２０によってフィルタされる。アナログデジタル変換器４２２は、フィルタされた信号をデジタル信号に変換するために、（例えば、位相同期ループ４０８から受信された信号４２６を備える、または信号４２６から導出される）サンプリングクロックＣＬＫを使用する。図４に示されるように、（例えばサンプル当たり「Ｎ」ビットからなる）デジタル信号と、サンプリングクロックＣＬＫとが、デジタル信号処理装置４２４に提供される。デジタル信号処理装置４２４がこのデジタル信号を処理して、可撓性基板４０２の変位に関係するサイン４２８を提供する。

デジタル信号処理装置４２４によって行われる処理は、様々な形態を取ることができる。例えば、いくつかの実装形態では、デジタル信号処理装置４２４は、平均位相偏移、位相偏移の標準偏差、算術平均位相偏移、または何らかの他の所望のパラメータなどの情報を発生するために、経時的な位相偏移情報を獲得することができる。この場合、デジタル信号処理装置４２４は、この情報をサイン４２８として出力することができ、かつ／または後続の処理操作のためにこの情報を使用することができる。

いくつかの実装形態では、デジタル信号処理装置４２４は、可撓性基板４０２の実際の変位を示す情報を発生することができる。例えば、理論的な計算および／または実験的な測定に基づいて、所与の位相変化を所与の角度変位に関連付けることができる。したがって、デジタル信号処理装置４２４は、式、表、または何らかの他の適切な技法を使用して、位相変化に基づく角度変位の適切なサイン４２８（例えば推定値）を出力することができる。

図４の構成要素は、所与の用途に特定の１つまたは複数のパラメータに基づいて構成することができる。例えば、周波数ｆは、撓み角度ごとに最大の電気的な位相変化が観察されるように選択することができる。ここで、（例えば異なる撓み角度に関連付けられる）異なる用途に異なる長さの伝送経路を使用することができる。したがって、周波数ｆは、所与の用途の特定の伝送経路構造に適するように選択することができる。いくつかの場合には、適切な周波数は、可撓性基板を制御して変位させながら、周波数スイープテストを行う（およびシステムの出力を監視する）ことによって識別することができる。また、操作の所望の帯域幅に応じて、サンプリングクロックＣＬＫおよびフィルタ４２０を、対応するナイキスト（Nyquist）サンプリング周波数および帯域幅をサポートするように適合させることができる。

センサ４００の形で構成される感知デバイスは、性能の制約を受けずに、または（例えば上述したような）比較的高コストの他の感知技法を用いずに、可撓性基板の角度変位を判定する（例えば測定する）ための効果的な機構を提供することができる。例えば、センサ４００は、比較的高性能の感知を提供することができる。なぜなら、可撓性基板４０２の比較的急速な変位により生じる位相の変化があればそれを信号処理回路が迅速かつ正確に検出することができるからである。さらに、センサ４００は、比較的一般的で低コストの信号処理構成要素（例えば低電力スケーラブルＣＭＯＳを使用して実装されることがある）と、比較的低コストの可撓性基板（例えばフレックステープ(flex-tape)技術を使用して実装されることがある）とを利用することができる。

図５は、同期ループ回路または外部水晶基準を使用しない位相検出器５０４を含むセンサ５００の一例を示す。ここでは同期ループ回路が採用されないので、センサ５００は、電力消費が比較的大きいことがある分割器回路の使用も回避することができる。その結果、センサ５００は、センサ４００よりも電力消費を減らすことができ、より一層低コストで実装することができる。

位相検出器５０４は、電圧制御発振器５１０からなる信号発生器を採用する。この場合、デジタル信号処理装置５２４は、電圧制御発振器５１０の出力周波数を制御するデジタル信号５３０を提供することができる。ここで、出力周波数は、可撓性基板５０２の所与の変位に関する、関連の信号処理回路によって検出される位相偏移を最大にするように設定することができる。

この例では、発振器５３２が、アナログデジタル変換器５２２用のクロック信号５３４を提供することができる。上述したのと同様にして、クロック信号５３４は、サンプリングクロックＣＬＫを備えることができ、またはサンプリングクロックＣＬＫが導出される信号を備えることができる。やはり上述したように、同期のためにサンプリングクロックＣＬＫをデジタル信号処理装置５２４に提供することができる。一般に、図５の構成要素（例えば、構成要素５０２、５０６、５１０、５１８、５２０、５２２、５２４、および５２８）の構成および他の操作は、図４の対応する構成要素（例えば構成要素４０２、４０６、４１０、４１８、４２０、４２２、４２４、および４２８）と同様でよい。

いくつかの態様では、開ループ動作モードの使用により、センサ５００は、センサ４００よりも温度ドリフトに敏感であることがある。しかし、ミリ波信号の周波数の何らかの変動が生じているときでさえ、依然として比較的正確な感知結果を実現することができる。また、所望の感知精度を実現するために、発振器５３２の動作周波数を厳密に制御する必要はない。したがって、発振器５３２も開ループモードで動作させることができる。要約すると、有利には、センサ５００のアーキテクチャは、電力消費を減らすために精度レベルを犠牲にすることが望まれる用途で採用することができる。

図６は、上述した例と比較して、いくつかの態様ではさらに低いコストおよび／または複雑さを有することがあるセンサ６００を示す。この例では、センサ６００の構成要素に電力を提供するために、可撓性基板６０２の１つまたは複数の導電体６０６も使用される。具体的には、ＤＣ電源６３６が、可撓性基板６０２の端子６３８に結合され、パワー信号（例えばＤＣ電圧）が、可撓性基板６０２の別の端子６１４を介して検出器６０４に提供される。その結果、可撓性基板６０２を介して電力が提供されることにより、検出器６０４でのピン数を減少させることができる。さらに、この電力分散方式により、上述した例に比べて、検出器６０４に関する配線の複雑さを低くすることができる。

検出器６０４は、端子６１４で提供されたパワー信号を受信するために信号経路６４２に結合されたフィルタ６４０を含む。また、フィルタ６４０は、受信された信号から、非ＤＣ信号があればそれをフィルタ除去（例えば減衰または除去）するように構成される。特に、フィルタ６４０は、ミリ波信号（αで表される）があればそれをフィルタ除去するように構成されることがあり、ミリ波信号は、信号経路６４２に存在することもある。例えば、フィルタ６４０は、ミリ波信号を発生する電圧制御発振器６１０と同じ周波数に調整されたＬ−Ｃタンク回路を備えることができる。このようにして、ミリ波信号の大部分が、電力供給経路を介して検出器構成要素に供給されることなく、ミリ波回路に戻される。

フィルタされたパワー信号（例えばβで表されるＤＣ電圧）は、検出器６０４の構成要素に電力を分散する電力分散回路６４４に提供される。例えば、様々な信号経路または電源プレーン（図示せず）が、以下に述べる信号発生器および信号処理回路構成要素に電力を提供することができる。

検出器６０４は、（例えば、デジタル信号処理装置６２４からの信号６３０によって制御される）ミリ波信号を発生する電圧制御発振器６１０からなる信号発生器を含む。他の実装形態では、信号発生器は、温度変動に対するより良い不感受性を提供するために、図４と同様の水晶および位相同期ループを代わりに組み込むことができる。

方向性結合器６４６が、ミリ波信号をバッファリングして信号経路６４８に信号を提供し、それにより、信号は、コンデンサ６５０を介して信号経路６４２にＡＣ結合される。ミリ波信号は、信号経路６４２から端子６１４に進み、次いで導体６０６に沿って、ＤＣ電源６３６でのＡＣ接地に進む。したがって、この例では、信号経路６４８および６４２と導体６０６とがそれぞれ、ミリ波回路の一部を形成する。方向性結合器６４６は、信号経路６４８での任意の信号が電圧制御発振器６１０の出力に戻るのを防止するために採用される。さらに、コンデンサ６５０は、信号経路６４２でのＤＣ信号が信号経路６４８に結合するのを防止するとともに、ミリ波信号がこれらの信号経路の間を渡ることができるようにするために採用される。

図６の例では、信号処理回路は、ミリ波回路用のミリ波信号の振幅偏移を検出するように構成される。例えば、可撓性基板６０２が変位されるとき、ミリ波回路の実効インピーダンスが変化することがある。その結果、信号経路６４８（例えば発信点）での信号の大きさの変化が生じることがある。

振幅検出器６５２（例えばピーク検出器）がこの振幅偏移を検出し、振幅偏移を表す信号成分を含む信号成分を出力する。振幅検出器６５２の出力は、振幅偏移情報を含む信号成分を抽出するためにフィルタ６２０（例えば低域フィルタ）によってフィルタされる。アナログデジタル変換器６２２は、フィルタされた信号をデジタル信号に変換するために、（例えば、発振器６３２から受信された信号６２６を備える、または信号６２６から導出される）サンプリングクロックＣＬＫを使用する。上述したのと同様に、サンプル当たり「Ｎ」ビットからなるデジタル信号と、サンプリングクロックＣＬＫとが、デジタル信号処理装置６２４に提供される。

デジタル信号処理装置６２４がデジタル信号を処理して、可撓性基板６０２の変位に関係するサイン６２８を提供する。例えば、デジタル信号処理装置６２４は、平均振幅偏移、振幅偏移の標準偏差、算術平均振幅偏移、または何らかの他の所望のパラメータなどの情報を発生するために、経時的な振幅偏移情報を獲得することができる。上述したのと同様に、デジタル信号処理装置６２４は、この振幅情報をサイン６２８として出力することができ、かつ／または後続の処理操作のために（例えば、可撓性基板６０２の実際の変位の推定値を提供するために）この振幅情報を使用することができる。

上述したように、感知デバイスは、可撓性基板の変位を判定するためにミリ波回路に対する複数の電気的変化を検出することができる。例えば、図７は、センサ７００の一例を示し、ここで、検出器７０４は、可撓性基板７０２の変位により生じる位相偏移と振幅偏移の両方を検出することができる。一般に、図７の構成要素（例えば、構成要素７０２、７０６、７１０、７２０、７２２、７２４、７２８、７３２、７３６、７４０、７４４、７４６、および７５０）の動作は、図６の対応する構成要素（例えば、それぞれ構成要素６０２、６０６、６１０、６２０、６２２、６２４、６２８、６３２、６３６、６４０、６４４、６４６、および６５０）と同様でよい。しかし、この場合、信号処理回路は、ミリ波回路のミリ波信号の位相偏移と振幅偏移の両方を検出するために、（振幅検出器６５２ではなく）ミキサ７１８と、関連の方向性結合器７５４（例えばバッファ）とを採用する。

図６に関連して上述したように、可撓性基板の変位の結果、可撓性基板７０２の電気的特性の変化により、信号経路７４８でのミリ波信号の振幅偏移が生じることがある。さらに、電気的特性のこの変化により、信号経路７４８でのミリ波信号の位相偏移が生じることもある。したがって、ミキサ７１８は、信号経路７４８からの信号を、ミリ波回路に供給された元の波形に対応する方向性結合器７５４からの基準信号と組み合わせることができる。その結果生じる、ミキサ７１８によって出力された信号は、２つのミキサ入力信号間の振幅差、および２つのミキサ入力信号間の位相差に関係する信号成分を含む。したがって、図４と同様にして（すなわちΦを含む積項から）位相偏移情報を得ることができる。さらに、２つのミキサ入力信号の振幅に関係する積項から振幅情報を得ることができる。

次いで、この情報を、フィルタ７２０、アナログデジタル変換器７２２、およびデジタル信号処理装置７２４によって処理して、可撓性基板７０２の角度変位に関係する１つまたは複数のサインを提供することができる。すなわち、上述したように、デジタル信号処理装置７２４は、検出された位相偏移、検出された振幅偏移、または推定された角度変位のうちの１つまたは複数のサインを発生することができる。

次に図８を参照すると、いくつかの実装形態で、可撓性基板８０２の変位を判定するために時間領域反射法タイプの技法を採用することができる。例えば、パルス検出器８０４の信号発生器は、可撓性基板８０２の導電体８０６にパルスを提供することができ、それにより、パルス検出器８０４の信号処理回路が、可撓性基板８０２の変位により生じるパルス偏移（例えば、反射されたパルスのタイミングおよび／または形状の変化）を検出する。

パルス検出器８０４の信号発生器は、パルス発生器８１０をトリガするために信号を発生する位相同期ループまたは遅延同期ループ（本明細書では以後、「ＰＬＬ／ＤＬＬ」）８０８を含む。図８に示されるように、ＰＬＬ／ＤＬＬ８０８は、水晶８１２によって駆動することができる。ＰＬＬ／ＤＬＬ８０８は、パルス繰返し周波数で動作することができ、このパルス繰返し周波数は、センサ８００がどれほど迅速に可撓性基板８０２の変位を検出するかに関係付けられる。すなわち、より高いパルス繰返し周波数が、より高い検出帯域幅を反映し、より低いパルス繰返し周波数が、より低い検出帯域幅を反映する。

パルス発生器８１０がパルスを発生し、このパルスが可撓性基板の端子８１４に提供される。パルスは、導体８０６まで下流に進み、導体８０６の端点８１６で反射され、導体８０６を通して端子８１４に戻るように反射される。

可撓性基板８０２が角度変位を受けている場合には、この信号経路（例えばミリ波回路）の電気的特性が変化することがあり、それにより、反射されたパルス信号の１つまたは複数の特性に影響を及ぼす。したがって、パルス検出器８０４の信号処理回路は、反射されたパルスのタイミングの変化（例えばパルス位置偏移）および／または反射されたパルスの形状の変化など、回路の電気的変化を検出するように構成されることがある。

図８の信号処理回路は、（αで表される）パルス検出器８０４の出力段階でのすべての信号をフィルタするフィルタ８２４（例えば低域フィルタ）を含む。得られたフィルタされた信号が、アナログデジタル変換器８１８に提供される。ここで、ＰＬＬ／ＤＬＬ８０８は、適切な時間にアナログデジタル変換器８１８をイネーブルにするように構成され、アナログデジタル変換器８１８が、反射されたパルス（任意選択で、送信されたパルス）をサンプリングする。パルス検出器８０４は、バッファ８２０を採用することができ、バッファ８２０は、ＰＬＬ／ＤＬＬ８０８からの信号の少なくとも一部を遅延させて、所望のサンプルタイミングを提供する。

デジタル信号処理装置８２２が、アナログデジタル変換器８１８からのデジタル信号を処理して、可撓性基板８０２の変位に関係するサイン８２８を提供する。例えば、デジタル信号処理装置８２２は、経時的に、送信されたパルスと受信されたパルスとのタイミングを比較して、このパルス間タイミングが変化したかどうかを判定することができる。別の方法として、または追加として、デジタル信号処理装置８２２は、経時的に、受信されたパルスのパルス形状情報（例えば、パルス信号に適用される積分または何らかの他の関数で表される）を比較して、この形状情報が変化したかどうかを判定することができる。上述したのと同様に、デジタル信号処理装置８２２は、平均パルス偏移、パルス偏移の標準偏差、算術平均パルス偏移、または何らかの他の所望のパラメータなどの情報を発生するために、経時的なパルス偏移情報を獲得することができる。また、上述したのと同様に、デジタル信号処理装置８２２は、このパルス偏移情報をサイン８２８として出力することができ、かつ／または後続の処理操作のために（例えば、可撓性基板８０２の実際の変位の推定値を提供するために）この情報を使用することができる。

アナログデジタル変換器８１８によって発生されたデジタル信号情報をバッファリングして、処理のために比較的低い周波数でデジタル信号処理装置８２２に提供することができる。さらに、パルス検出器８０４の閉ループはすべて、比較的低い周波数で動作させることができる。したがって、図８の教示に従って構成された感知デバイスは、比較的低電力のデバイスとして実装することができる。

上述したように、いくつかの実装形態では、検出器構成要素は、可撓性基板の様々な端部に結合させることができる。例えば、図９のセンサ９００に関して示されるように、信号発生器９０４を可撓性基板９０２の一端に結合させることができ、信号処理回路９０８は可撓性基板の別の端部に結合される。この場合、信号処理回路９０８は、その結果生じる、信号発生器９０４によって１つまたは複数の導体９０６を介して信号処理回路９０８に送信された信号の電気的変化に基づいて、可撓性基板の角度変位を判定することができる。そのような実装形態は、例えば、可撓性基板９０２が法外に長く、したがって可撓性基板９０２にわたって信号を送信しかつ返すことが望ましくない用途に関して使用することができる。

様々な実装形態において、信号発生器９０４によって提供される信号は、可撓性基板９０２のいずれかの端部から発することがある。例えば、いくつかの実装形態では、信号発生器９０４は、本明細書で説明するような位相同期ループまたは電圧制御発振器を備えることができ、これが元の信号を発生し、この信号は、１つまたは複数の導体９０６を介して送信される。別の方法として、いくつかの実装形態では、信号処理回路９０８が（例えば図４〜８で上述したような）信号発生器と同じ場所に配置されることがあり、この信号発生器が、元の信号を発生する位相同期ループまたは電圧制御発振器を備えることがある。この場合、まず、元の信号を導体９０６の一部を介して信号発生器９０４に送信することができ、信号発生器９０４は、例えば、増幅器（例えばバッファ）、または受信信号を導体９０６の別の部分を介して信号処理回路９０８に再び送信し返すように構成された何らかの他の適切な構成要素からなる。

次に図１０Ａ〜１４Ｃを参照して、可撓性基板の例示的実装形態のいくつかの態様を取り扱う。特に、図１０Ａ〜１０Ｃは、層状導体を採用する実装形態に関し、図１１Ａ〜１３は、複数の可撓性構成要素を採用する実装形態に関し、図１４Ａ〜１４Ｃは、折畳み可能な構造を採用する実装形態に関する。

図１０Ａは、（例えば、本明細書で説明する検出操作を提供するように構成された）ＡＳＩＣ１００４に結合された可撓性基板１００２を含むセンサ１０００の上面図である。図１０Ｂおよび図１０Ｃの（図１０ＡのＡ−Ａ線からの）側断面図に示されるように、可撓性基板１００２は、１つの層１００２Ａにある導体１００６Ａと、別の層１００２Ｂにある導体１００６Ｂを含む。例えば、導体１００６Ａは、上述したような伝送線路を備えることがあり、導体１００６Ｂは、接地導体（例えばスロット付き接地面）、または（例えば導体１００６Ａでの信号と位相がずれた信号を搬送する）別の伝送線路を備えることがある。ここで、図１０Ｂおよび図１０Ｃの各層１００２Ａおよび１００２Ｂに関して示される網掛けされたブロックは、（例えば図１０Ａに示されるように）その層に関する共通の導体の一部であってよいことを理解されたい。

図１０Ｂは、可撓性基板１００２が比較的平らであるときに、（例えば図１０Ａで垂直線として示されるセグメントに対応する）導体１００６Ａと１００６Ｂの対応する部分の縁部が実質的に位置合わせされていることを示す。したがって、これらの導体部分間に特定のスペーシング関係が存在し、これにより、対応する電気回路（例えばミリ波回路）が特定の電気的特性を有する。

しかし、可撓性基板１００２が角度変位を受けるとき、可撓性基板１００２は、図１０Ｃに示されるように歪められることがある。すなわち、基板１００２のある部分（例えば層）が、可撓性基板１００２の他の部分よりも大きい角度変位を受けることがある。その結果、導体１００６Ａと１００６Ｂの対応する部分の縁部は、スペーシング１００８によって示されるように、もはや実質的に位置合わせされないことがある。その結果、導体部分の間に異なる（例えばより大きな）スペーシングが生じることがあり、それにより、図１０Ｃの対応する電気回路（例えばミリ波回路）が、図１０Ｂの電気回路とは異なる電気的特性を有することがある。例えば、接地面１００６Ｂの「すべり(sliding)」の１つの効果は、信号伝送経路の特性インピーダンスの変化であることがある。

可撓性基板１００２の角度変位により生じる電気的特性のこれらの変動に基づいて、ＡＳＩＣ１００４は、本明細書で教示した信号検出技法を採用して、可撓性基板の現在の角度変位を判定することができる。ここで、上記の構成を採用する可撓性基板を使用することで、ＡＳＩＣ１００４は、異なる層のそれぞれの導体部分間の相互作用により、より高感度で正確な角度変位検出を提供することができる。例えば、所与の角度変位に関して、例えば一層構成のみを採用する可撓性基板に比べて、このタイプの可撓性基板で提供される回路（例えばミリ波回路）で、より大きな電気的変化が生じることがある。

層状導体は、様々な形で可撓性基板に組み込まれることがある。例えば、いくつかの実装形態では、可撓性基板は、３つ以上の導体層を利用することがある。さらに、可撓性基板は、特定の歪特性（例えば、導体変位対角度変位）を提供する材料から構成されることがあり、それにより、角度変位の検出に関する所望のレベルの感度および精度を提供する。いくつかの実装形態では、層状導体は、互いに対して摺動する（それにより上と同様の結果を実現する）別個の構成要素として実装することができる。これらの場合には、構成要素は、ガイド、キャリア、または何らかの他の機械的結合器によって一体に結合させることができる。

図１１Ａ〜図１３は、下位構成要素（例えばそれ自体可撓性基板）を備える可撓性基板のいくつかの例を示す。例えば、図１１Ａの上面図によって示されるように、可撓性基板１１００（例えば基板サブアセンブリ）は、下位構成要素１１０２および下位構成要素１１０４からなる。

図１１Ｂの側面図は、下位構成要素１１０２の端部が、下位構成要素１１０４の端部の上に位置することを示す。下位構成要素１１０２の下にある下位構成要素１１０４の最左端は、図１１Ａにおいて破線１１０６Ａで示される。

可撓性基板１１００の各下位構成要素１１０２または１００４は、１つまたは複数の導電体を含むことがある。例えば、下位構成要素１１０２は、導体１１０８Ａ、１１１０Ａ、および１１１２Ａを含み、下位構成要素１１０４は、導体１１０８Ｂ、１１１０Ｂ、および１１１２Ｂを含む。ここで、導体１１１０Ａおよび１１１０Ｂは、信号用の伝送線路を備えることがあり、導体１１０８Ａ、１１１２Ａ、１１０８Ｂ、および１１１２Ｂは、接地導体を備えることがある。破線１１１４Ａは、導体１１０８Ｂ、１１１０Ｂ、および１１１２Ｂの端部が下位構成要素１１０２の端部の下に位置することを示す。ここで、図１１Ａおよび図１１Ｂの構成において、一方の下位構成要素の導体が他方の下位構成要素の導体に重ならないこともあることを見ることができる。すなわち、この場合、（例えば導体１１０８Ａと導体１１０８Ｂの間、導体１１１０Ａと導体１１１０Ｂの間など）異なる下位構成要素の導体間の信号（例えばミリ波信号）の伝達は、あったとしてもほとんどないことがある。

以下により詳細に論じるように、下位構成要素１１０２と下位構成要素１１０４は、可撓性基板１１００が角度変位を受けるときにこれらの下位構成要素が互いに対して摺動できるように一体に結合される。例えば、可撓性基板１１００が、図１１Ｄに示されるように平坦な形状にされるとき、各下位構成要素１１０２または１１０４の端部は、他方の下位構成要素に向かって摺動することができる。したがって、この場合、下位構成要素１１０２と下位構成要素１１０４の端部は、図１１Ｄに示されるように、かつ図１１Ｃに破線１１０６Ｂで示されるように、より大きく重なる。

図１１Ｃに破線１１１４Ｂで示されるように、このとき、導体１１０８Ｂ、１１１０Ｂ、および１１１２Ｂの端部は、それぞれ導体１１０８Ａ、１１１０Ａ、および１１１２Ａの端部の下に位置する。したがって、この場合、異なる下位構成要素の導体間（例えば導体１１０８Ａと導体１１０８Ｂの間、導体１１１０Ａと導体１１１０Ｂの間など）により良い信号結合が生じ得る。

上述したことから、導体の重なり具合の変化の度合いは、可撓性基板１１００が変位される度合いに依存することがあることを理解されたい。さらに、異なる下位構成要素の導体間のスペーシングの対応する変化、および／または導体によって形成される伝送経路の全長の対応する変化により、これらの導体を含む電気回路（例えばミリ波回路）の電気的特性の変化が生じることがある。したがって、検出器（図示せず）は、これらの変化した電気的特性に基づいて、本明細書で教示した信号検出技法を採用して、可撓性基板１１００の現在の角度変位を判定することができる。有利には、上述した摺動して重なり合う可撓性基板の使用により、比較的小さい可撓性基板を使用して比較的高感度で変位検出を実現することができる。そのような可撓性基板は、例えば、グローブベースのセンサなど、着用可能であり湾曲する用途で採用することができる。

いくつかの態様では、可撓性基板の導体は、可撓性基板の変位の検出を容易にするように構成することができる。例えば、図１１Ａおよび図１１Ｃに示されるように、導体１１１０Ａは、先細りの端部を有することができる。すなわち、この形状は、そうではなく例えば導体１１１０Ａが角形の端部を有する場合と比べて、導体１１１０Ａと導体１１１０Ｂの端部が互いに近づくときに回路に関する電気的特性の異なる（例えば、よりなだらかな）変化を提供することができる。

図１２Ａ〜図１２Ｄは、不定形状の導体（例えば導波路）を採用する可撓性基板１２００を示す。図１１Ａ〜図１１Ｄと同様に、可撓性基板１２００は、可撓性下位構成要素１２０２および可撓性下位構成要素１２０４からなる。可撓性下位構成要素１２０２は、導体１２０８Ａ、１２１０Ａ、および１２１２Ａを含み、可撓性下位構成要素１２０４は、導体１２０８Ｂ、１２１０Ｂ、および１２１２Ｂを含む。ここで、導体１２１０Ａおよび１２１０Ｂ（例えば信号導体）は、それぞれの部分１２１６Ａおよび１２１６Ｂで不定形状である。

可撓性基板１２００が、図１２Ｂの形状から図１２Ｄの平坦形状にされるとき、可撓性下位構成要素１２０２および１２０４の端部は、それぞれ図１２Ａおよび図１２Ｃの破線１２０６Ａおよび１２０６Ｂによって示されるように、より大きく重なることがある。その結果、図１２Ｃの破線１２１４によって示されるように、端部が互いに重なり合うように動くにつれて、不定形部分１２１６Ａと不定形部分１２１６Ｂが、互いにより近づくことがある。その結果、可撓性基板１２００がある度合いの角度変位を受けるときに、関連の回路（例えばミリ波回路）の電気的特性は比較的複雑に変化することがある。したがって、検出器（例えばデジタル信号処理装置）は、電気的特性のこれらの複雑な変化を検出するように構成されることがあり、可撓性基板１２００の現在の角度変位を、例えば複雑な導体を採用しない手法よりも高い精度および／または高い感度で特徴付ける。

複数の下位構成要素を備える（例えば上述したような）可撓性基板は、機械的結合器、または下位構成要素を一体に保持しながら下位構成要素が互いに対して移動できるように下位構成要素を結合させるための何らかの他の適切な機構を含むことができる。例えば、図１３の簡略化された図面では、下位構成要素１３０２および１３０４を備える可撓性基板１３００は、少なくとも下位構成要素１３０２と下位構成要素１３０４の端部を結合させるための機械的結合器１３０６を含む。例えば、機械的結合器１３０６は、スリーブ状の構造を備えることがあり、この構造は、下位構成要素１３０２および１３０４の周縁の周りを覆うが、これらの下位構成要素の少なくとも１つが可撓性基板１３００の長手方向軸に沿って比較的直線状に（例えば矢印１３０８によって示されるように）摺動できるようにする。いくつかの実装形態では、機械的結合器１３０６は、下位構成要素１３０２および１３０４のそれぞれに結合された可撓性張力構造（図示せず）を含むことがあり、この構造は、何らかの相対移動を可能にするが、特定の点を越える移動を制限する。

いくつかの実装形態では、可撓性基板１３００は、その構成要素の相対移動を容易にするように構成されることがある。例えば、機械的結合器１３０６ならびに下位構成要素１３０２および１３０４の１つまたは複数が、コーティング、外層、または被覆層（例えばテフロン（登録商標）または何らかの他の適切な材料からなる）を含むことがあり、これは、１つの下位構成要素が、別の構成要素（例えば別の下位構成要素および／または機械的結合器１３０６）の表面に接して容易に摺動できるようにする。別の方法として、これらの構成要素の１つまたは複数がそのような材料から構成されることがある（例えば、可撓性下位構成要素１３０２および１３０４は、テフロン（登録商標）誘電体媒体を使用して実装されることがある）。

いくつかの実装形態では、可撓性基板は、角度変位を受けるときに（例えばアコーディオンと同様に）折り畳まれるように構成されることがある。例えば、可撓性基板１４００の一部分を示す図１４Ａの上面図を参照すると、可撓性基板１４００は、破線１４０２Ａ、１４０２Ｂ、および１４０２Ｃに沿って折り畳まれるように構成される。図１４Ｂは、可撓性基板１４００がある量の角度変位を受けている（例えば、図示しないが、可撓性基板１４００が撓められている）場合の図１４Ａに対応する側面図を示す。図１４Ｃは、可撓性基板１４００があまり角度変位を受けていない（例えば、可撓性基板１４００が撓められない）場合の側面図を示す。

また、図１４Ａは、可撓性基板１４００の左側が、可撓性基板１４００の右側にある導体１４０４Ｂ、１４０６Ｂ、および１４０８Ｂに対応する導体１４０４Ａ、１４０６Ａ、および１４０８Ａを含むことを示す。例えば、導体１４０６Ａおよび１４０６Ｂは、信号用の伝送線路を備えることがあり、導体１４０４Ａ、１４０８Ａ、１４０４Ｂ、および１４０８Ｂは、接地導体を備えることがある。

図１４Ａおよび図１４Ｂの構成では、可撓性基板１４００の左側と右側にある導体は、比較的離隔されている。その結果、（例えば、導体１４０６Ａと導体１４０６Ｂの間、導体１４０４Ａと導体１４０４Ｂの間など）可撓性基板１４００の左側と右側の導体間の信号（例えばミリ波信号）の伝達は、あったとしてもほとんどないことがある。

対照的に、図１４Ｃの構成では、対応する左側と右側の導体の端部は、互いにより近づいている。その結果、この場合には、左側と右側の導体間（例えば、導体１４０６Ａと導体１４０６Ｂの間、導体１４０４Ａと導体１４０４Ｂの間）で、より大きな信号伝達が生じることがある。

したがって、導体の重なり具合または近接具合の変化の度合いは、可撓性基板が変位される度合いに依存することがあることを見て取ることができる。ここでも、導体間のスペーシングのそのような変化および／または伝送経路の全長のそのような変化は、これらの導体を含む電気回路（例えばミリ波回路）の電気的特性の対応する変化を引き起こすことがある。したがって、検出器は、これらの電気的特性の変動に基づいて、本明細書で教示した信号検出技法を採用して、可撓性基板の現在の角度変位を判定することができる。

図１４におけるような折畳みまたは湾曲を採用する可撓性基板は、様々な形で実装することができる。例えば、可撓性基板は、その長さに沿って、１つまたは複数の湾曲部の列（例えば４つ以上の湾曲部）を含むことがある。また、可撓性基板の湾曲部を形成するために様々な技法を使用することができる。例えば、所望の折り線に沿って一連の穴を形成するために、レーザ穴あけまたは何らかの他の適切な技法を使用することができる。さらに、湾曲は、湾曲が望まれる領域においてより薄いまたはより低い剛性の材料を使用することによって実現されることがある。

本明細書での教示に関連して採用することができる可撓性基板は、様々な形態を取ることがある。例えば、基板は、例えばポリイミド、液晶ポリマー、ポリエステルベースの誘電体、または何らかの他の適切な材料を含む様々な材料からなることがある。さらに、基板に１つまたは複数の導体を提供するために様々な技法を使用することができる。例えば、導体は、基板内に埋め込む、基板の表面に取り付ける、または何らかの他の形で基板と結合させることができる。したがって、複数の層を有するものとして本明細書で説明した基板は、個別の層から形成されることがあり、または単一の構成要素として形成されることもある（例えば、異なる「層」が、様々な層下位構成要素ではなく基板の異なる領域に関係する場合）。

本明細書での教示に基づいて、開示した実施形態に様々な修正を組み込むことができることを理解されたい。例えば、１つの図に記載された構成要素の１つまたは複数（例えば、水晶、電圧制御発振器、複数の導体を備える可撓性基板など）を、別の図に示される実装形態で使用することができる。また、特に上述したもの以外の様々なタイプの感知回路、信号発生器回路、可撓性基板、導電体を、本明細書での教示に従って採用することもできる。

さらに、本明細書での教示は、様々な周波数の信号を使用する感知デバイスで採用することができる。いくつかの実装形態では、可撓性基板の角度変位は、５０〜１００ＧＨｚの範囲（例えばポイントツーポイント(point-to-point)ワイヤレスシステムに関して指定されたライセンス不要の６０ＧＨｚ帯域、およびその範囲内での他のワイヤレス帯域を含む）内の信号の使用によって判定されることがある。いくつかの実装形態では、可撓性基板の角度変位は、ミリ波範囲未満の信号の使用によって判定されることがある。

さらに、本明細書で教示した感知デバイスは、信号の周波数の偏移または何らかの他の特性を検出するように構成されることがあることを理解されたい。一例として、ミリ波回路は、信号発生器の発振回路の周波数を設定するために使用される回路を備えることがある。この場合、可撓性基板の変位は、ミリ波回路の電気的特性（例えば、キャパシタンス、インダクタンス、および抵抗の１つまたは複数）の変化を引き起こすことがある。その結果、この変位が、発振回路の動作周波数の対応する変化を引き起こすことがある。このとき、検出器の信号処理回路（例えば、周波数検出器として構成された検出器回路１０８）は、そのような周波数の偏移を検出するように構成することができる。

また、可撓性基板の変位によって引き起こされる回路パラメータの変化は、様々な形で実現することができる。例えば、上述したように、可撓性基板は、機械的に敏感な誘電体を組み込むことがあり、それにより、可撓性基板の変位によって誘電率が変化する。また、可撓性基板は、可撓性基板が変位される際に信号特性（例えば位相および／または振幅）を変える導波路パターンを採用することがある。例えば、そのようなパターンは、可撓性基板が変位されるときに生じる位相差を増幅することがある。

また、本明細書で説明した様々な構造および機構を、様々な形で、様々な装置を使用して実装することもできることを理解されたい。例えば、デバイスは、処理装置、制御装置、状態機械、論理、またはこれらの構成要素のうちの１つまたは複数の何らかの組合せによって実装することができる。

いくつかの実施形態では、説明した機構または構成要素のうちの１つまたは複数を実装するために、１つまたは複数の処理デバイスで、命令を含むコード（例えば、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェアなど）を実行することができる。コードおよび関連のコンポーネント（例えばコードによる、またはコードを実行するためのデータ構造および他のコンポーネント）は、処理デバイスが読み取ることができる適切なデータメモリ（例えば、一般に、コンピュータ可読媒体と呼ばれる）に記憶することができる。

本明細書で開示したプロセスにおいて列挙したブロックの順序は、単に適切な手法の一例にすぎない。したがって、本発明の開示の範囲内で、そのようなブロックに関連する操作を並び替えることができる。同様に、添付の方法クレームは、例示的順序で操作を表すが、表された特定の順序に必ずしも限定されない。

本明細書で説明する構成要素および機構は、様々な形で接続または結合させることができる。これが行われる様式は、一部には、その構成要素が他の構成要素から分離されているかどうか、およびその分離の仕方に依存することがある。いくつかの実施形態では、図面に引き出し線で表される接続または結合のいくつかは、集積回路内にある、回路板上にある、または個別のワイヤとして実装される、または何らかの他の形で実装されることがある。

本明細書で論じた信号は、様々な形態を取ることがある。例えば、いくつかの実施形態では、信号は、ワイヤを介して伝送される電気信号、光ファイバや空気など光学媒体を介して伝送される光パルス、または空気などの媒体を介して伝送されるＲＦ波などを含むことがある。さらに、複数の信号を、本発明では総称して信号と呼ぶこともある。上で論じた信号は、データの形態を取ることもある。例えば、いくつかの実施形態では、あるアプリケーションプログラムが別のアプリケーションプログラムに信号を送信することがある。そのような信号は、データメモリに記憶されることがある。

また、「第１」、「第２」などの表記を使用する本明細書での要素への言及は、一般に、それらの要素の量または順序を限定しないことを理解されたい。そうではなく、これらの表記は、２つ以上の要素または要素の例を区別する好都合な方法として本明細書で使用することがある。したがって、第１および第２の要素への言及は、そこで要素が２つしか採用することができない、または第１の要素が何らかの形で第２の要素に先行しなければならないことは意味しない。また、特に指示がない限り、一組の要素が、１つまたは複数の要素を備えることもある。

いくつかの例示的実施形態を上で詳述し、添付図面に示したが、そのような実施形態は、本明細書での教示の例示にすぎず、限定ではないことを理解されたい。特に、本明細書での教示を多様な装置および方法に適用することができることを理解されたい。したがって、本明細書で教示した例示の実施形態および他の実施形態に、広範な発明の範囲から逸脱することなく様々な修正形態が施されることがあることを理解されたい。上のことに鑑みて、本明細書での教示は、開示した特定の実施形態または構成に限定されず、添付の特許請求の範囲の範囲内にあるいかなる変更、適合、または修正をも網羅することを意図されていることを理解されたい。

Claims (18)

1. 角度変位を判定するための装置であって、
   ミリ波回路の少なくとも１つの導電体を含む可撓性基板と、
   前記ミリ波における電気的変化に基づいて、前記可撓性基板の角度変位のサインを発生するように構成された信号処理回路と
   を備える装置。
2. 前記電気的変化が、ミリ波信号の周波数変化に関係し、
   前記信号処理回路が、前記ミリ波回路に結合され、前記周波数変化を示す出力信号を提供するように構成された周波数検出器を備える
   請求項１に記載の装置。
3. 前記電気的変化が、反射されたパルス信号のタイミングおよび／または形状に関係し、
   前記信号処理回路が、前記ミリ波回路に結合され、前記反射されたパルス信号の前記タイミングおよび／または形状を示す出力信号を提供するように構成されたパルス検出器を備える
   請求項１に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの導電体が、第１の組の導電体と第２の組の導電体を備え、前記可撓性基板が、
   前記第１の組の導電体を含む第１の可撓性下位構成要素と、
   前記第２の組の導電体を含む第２の可撓性下位構成要素と、
   前記第１の可撓性下位構成要素が前記第２の可撓性下位構成要素に対して移動することができるように前記第１の可撓性下位構成要素と前記第２の可撓性下位構成要素を結合させるように構成された機械的結合器と
   を備え、
   前記第１および第２の組の導電体が、それぞれ前記第１および第２の可撓性下位構成要素内に位置されて、前記第１の組の導電体の第１の端部から前記第２の組の導電体の第２の端部へのミリ波信号の結合を可能にする
   請求項１に記載の装置。
5. 前記機械的結合器が、前記可撓性基板の長手方向軸に沿った前記第２の可撓性下位構成要素に対する前記第１の可撓性下位構成要素の実質的に直線状の変位を可能にするようにさらに構成される請求項４に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの導電体が複数の導電体を備え、
   前記導電体が、前記導電体のうちの第１の導電体の第１の端部から前記導電体のうちの第２の導電体の第２の端部にミリ波信号を結合させることができるように位置決めされ、
   前記第１および第２の端部に隣接する前記可撓性基板の少なくとも一部分が、折り畳まれるように構成された
   請求項１に記載の装置。
7. 前記ミリ波回路用のミリ波信号を発生するように構成された信号発生器をさらに備える請求項１に記載の装置。
8. 前記信号発生器が、同期ループ回路を備える請求項７に記載の装置。
9. 前記同期ループ回路が、水晶駆動位相同期ループを備える請求項８に記載の装置。
10. 前記信号発生器が、前記ミリ波回路用のミリ波信号を提供するように構成された方向性結合器を備え、
    前記信号処理回路が、前記ミリ波信号の振幅変化を検出するように構成された
    請求項７に記載の装置。
11. 前記信号処理回路が、さらに前記ミリ波信号の位相変化を検出するように構成され、かつミキサを備え、前記ミキサが、
    前記ミリ波回路の前記ミリ波信号を受信するように結合され、
    別の方向性結合器から別のミリ波信号を受信するように結合され、かつ
    前記振幅変化および前記位相変化を示す出力信号を提供するように構成された
    請求項１０に記載の装置。
12. 前記信号処理回路が、ミキサを備え、前記ミキサが、
    前記ミリ波回路の第１の端子から第１の信号を受信するように結合され、
    前記ミリ波回路の第２の端子から第２の信号を受信するように結合され、かつ
    前記第１の信号と前記第２の信号の位相差を示す信号を提供するように構成された
    請求項１に記載の装置。
13. 前記信号処理回路が、
    フィルタされた信号を提供するために前記ミキサによって提供される信号をフィルタするように構成されたフィルタと、
    前記フィルタされた信号に基づいてデジタル信号を提供するように構成されたアナログデジタル変換器と、
    角度変位のサインを提供するために前記デジタル信号を処理するように構成されたデジタル信号処理装置とを備える
    請求項１２に記載の装置。
14. 前記電気的変化が、ミリ波信号の位相変化に関係し、
    前記信号処理回路が、前記ミリ波回路に結合され、前記位相変化を示す出力信号を提供するように構成された位相検出器を備える
    請求項１、４〜９、１２及び１３のいずれかに記載の装置。
15. 前記電気的変化が、ミリ波信号の振幅変化に関係し、
    前記信号処理回路が、前記ミリ波回路に結合され、前記振幅変化を示す出力信号を提供するように構成された振幅検出器を備える
    請求項１及び４〜１０のいずれかに記載の装置。
16. 前記少なくとも１つの導電体が、第１の導体と第２の導体を備え、
    前記可撓性基板の第１の層が前記第１の導体を含み、
    前記可撓性基板の第２の層が前記第２の導体を含み、
    前記可撓性基板の角度変位により、前記第１の導体の少なくとも１つの縁部が前記第２の導体の少なくとも１つの縁部に対して変位し、それにより前記電気的変化を誘発するように、前記可撓性基板内で前記第１および第２の導体が向きを定められる
    請求項１〜３、７〜１１及び１２〜１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記第１の導体の前記少なくとも１つの縁部が第１の複数の縁部を備え、
    前記第２の導体の前記少なくとも１つの縁部が第２の複数の縁部を備え、
    前記第１の複数の縁部と前記第２の複数の縁部が実質的に平行である
    請求項１６に記載の装置。
18. 前記第１の導体の前記少なくとも１つの縁部が、前記第１の導体の第１の端部を備え、
    前記第２の導体の前記少なくとも１つの縁部が、前記第２の導体の第２の端部を備え、
    前記第１の導体の少なくとも１つの縁部の変位が、前記可撓性基板の長手方向軸に沿った前記第２の端部に対する前記第１の端部の実質的に直線状の変位を含む
    請求項１６に記載の装置。

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