(57)【要約】【課題】タイヤの性能劣化を引き起こさずに、タイヤの物理パラメータを精度良くかつ解像度良く計測する。【解決手段】タイヤの物理パラメータを計測するシステムは、センサレイヤーと回路レイヤーを含む。センサレイヤーは回路レイヤーと通信可能に結合されている。センサレイヤーはタイヤに埋め込まれた第１の薄膜フィルムとして構成され、タイヤの物理パラメータに関する信号を提供する。回路レイヤーはタイヤに埋め込まれた第２の薄膜フィルムとして構成され、センサレイヤーから提供された信号を処理する。【選択図】図２Ａ
2012240669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの物理パラメータ計測システムであって、
前記タイヤに埋め込まれる第１の薄膜フィルムとして構成され、前記タイヤの物理パラメータに関する信号を提供するセンサレイヤーと、
前記センサレイヤーと通信可能に結合され、前記タイヤに埋め込まれる第２の薄膜フィルとして構成され、前記センサレイヤーから提供される前記信号を処理する回路レイヤーと、
を含むシステム。
【請求項２】
前記物理パラメータは、遠心力、加速度、内圧、接地圧、温度、サイドウォールの屈曲、応力、歪みの少なくともいずれかである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記センサレイヤーおよび前記回路レイヤーは、前記タイヤのトレッド、ショルダー、またはサイドウォールの一部、の少なくともいずれかに埋め込まれる、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサレイヤーおよび前記回路レイヤーは、前記タイヤのトレッド、ショルダー、またはサイドウォールの一部、の少なくともいずれかに作用する物理パラメータを連続的に計測する、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記回路レイヤーと前記センサレイヤーは無線通信により結合されている、
請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記回路レイヤーは、前記センサレイヤー上に配置され、電気配線によって前記センサレイヤーと通信可能に結合されている、
請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記センサレイヤーは、
前記タイヤの前記物理パラメータに関連する前記信号を生成および出力するセンサモジュールと、
電力供給チャネルを介して前記センサモジュールと結合され、前記電力供給チャネルを介して前記センサモジュールに電力を供給する電源モジュールと、
を含む、
請求項１〜６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記センサレイヤーは、さらに、前記センサモジュールと通信可能に結合され、前記センサモジュールから前記信号を受信し、前記回路レイヤーに当該信号を送信する、第１の通信モジュールを含み、
前記電源モジュールは、第２の電力供給チャネルを介して前記第１の通信モジュールと結合され、前記第２の電力供給チャネルを介して前記第１の通信モジュールに電力を供給する、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記回路レイヤーは、さらに、
前記センサレイヤーから提供された前記信号を処理し、前記センサレイヤーから提供された信号に対応する処理済み信号を生成する、回路モジュールと、
前記回路モジュールと通信可能に結合され、前記処理済み信号を外部の通信装置に送信
する、第２の通信モジュールと、
を含む、
請求項１〜８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２の通信モジュールは、前記センサレイヤーによって提供された信号を受信し、当該信号を信号処理のために回路モジュールに送信する、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
タイヤに埋め込まれた第１および第２の薄膜フィルムを用いて前記タイヤの物理パラメータを計測する方法であって、
前記第１の薄膜フィルムを用いて前記タイヤの物理パラメータに関する第１の信号を生成する工程と、
前記第１の信号を前記第２の薄膜フィルムへ出力する工程と、
前記第２の薄膜フィルムを用いて前記第１の信号を処理して、処理済みの第１の信号を生成する工程と、
前記処理済みの第１の信号を外部装置へ出力する工程と、
を含む方法。
【請求項１２】
前記物理パラメータは、遠心力、加速度、内圧、接地圧、温度、サイドウォールの屈曲、応力、歪みの少なくともいずれかである、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および第２の薄膜フィルムは、前記タイヤのトレッド、ショルダー、またはサイドウォールの一部、の少なくともいずれかに埋め込まれる、
請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記外部装置は、前記処理済みの第１の信号を受信して、当該信号に基づいて、前記タイヤのトレッド、ショルダー、またはサイドウォールの一部、の少なくともいずれかに作用する物理パラメータを計測する、
請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記第１および第２の薄膜フィルムは、前記外部装置と協働して前記物理パラメータを連続的に計測する、
請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の信号を前記第２の薄膜フィルムへ出力する工程は、
前記第１の信号を増幅するステップと、
前記第１の信号をデジタル化するステップと、
前記第１の信号を変調するステップと、
前記第１の信号を高周波帯へ変換するステップと、
前記第１の信号を増幅するステップと、
前記第１の信号を前記第２の薄膜フィルムへ送信するステップと、
を含む、
請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の信号を前記第２の薄膜フィルムへ出力する工程は、
前記第１の信号を変調するステップと、
前記第１の信号を高周波帯へ変換するステップと、
前記第１の信号を増幅するステップと、
前記第１の信号を前記第２の薄膜フィルムへ送信するステップと、
を含む、
請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の信号を処理して、処理済みの第１の信号を前記外部装置へ出力する工程は、
前記第１の信号を増幅するステップと、
前記第１の信号をベースバンド帯へ変換するステップと、
前記第１の信号をデジタル化するステップと、
前記第１の信号を変調するステップと、
前記第１の信号を処理して、前記処理済みの第１の信号を生成するステップと、
前記処理済みの第１の信号を変調するステップと、
前記処理済みの第１の信号を高周波帯へ変換するステップと、
前記処理済みの第１の信号を増幅するステップと、
前記処理済みの第１の信号を前記外部装置へ送信するステップと、
を含む、
請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の信号を処理して、処理済みの第１の信号を前記外部装置へ出力する工程は、
前記第１の信号を増幅するステップと、
前記第１の信号をベースバンド帯へ変換するステップと、
前記第１の信号を処理して、前記処理済みの第１の信号を生成するステップと、
前記処理済みの第１の信号を増幅するステップと、
前記処理済みの第１の信号を前記外部装置へ送信するステップと、
を含む、
請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の信号を処理して、処理済みの第１の信号を前記外部装置へ出力する工程は、
前記第１の信号を増幅するステップと、
前記第１の信号をデジタル化するステップと、
前記第１の信号を処理して、前記処理済みの第１の信号を生成するステップと、
前記処理済みの第１の信号を高周波帯へ変換するステップと、
前記処理済みの第１の信号を増幅するステップと、
前記処理済みの第１の信号を前記外部装置へ送信するステップと、
を含む、
請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理パラメータを計測するためのセンサに関し、特に、自動車のタイヤに影響を与える物理パラメータを計測するためのタイヤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のタイヤは通常、使用中に内的および外的な力の影響を受ける。タイヤの性能を評価するためには、タイヤの種々の物理パラメータ（温度、応力、圧力等）を計測することが望ましい。既存のシステムは、タイヤに１つまたは複数のセンサを埋め込んで、タイヤの物理パラメータを測定している。これらの既存システムでは、様々な理由により、十分な空間解像度や精度でパラメータ計測を行うことが困難である。
【０００３】
第１に、既存システムではセンサはタイヤの接地面だけに埋め込まれる。その結果、パラメータの計測対象はタイヤのトレッドのみに限定される。これらの計測では、タイヤのその他の部分の情報を得ることができない。
【０００４】
第２に、既存システムで使用されるセンサの形状では、タイヤ全体にかかる力を正確に計測することができない（すなわち、センサはタイヤの一部の領域にかかる力しか測定することができない）。例えば、センサのサイズが大きいために、タイヤ内の空間の多くを占めてしまう。その結果、タイヤ全体にかかる力を正確に計測できるだけの十分な数のセンサをタイヤに埋め込むことは不可能である。これらのセンサを必要な数だけ埋め込んだとすると、タイヤの性能が劣化してしまい、車両乗員を危険にさらす可能性がある。
【０００５】
第３に、既存システムで使用されるセンサは、大量に用いる場合には多くの電力を必要とする。既存システムでは、タイヤ全体についての正確なパラメータ計測を行うために必要な量のセンサに対して電力を供給可能な適切な電源が存在しない。
【０００６】
第４に、ごく少数のセンサだけがタイヤ内に埋め込まれるので、ごく少数のパラメータのみしか計測できない。上記のようなセンサの欠点により、これらのシステムにおける計測は、空間解像度および精度が低いものとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような従来技術の欠点を克服できる、タイヤの物理パラメータ計測システムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るシステムは、トレッド（接地部）、ショルダー（トレッドの両端部）、およびサイドウォール（側面）の一部にわたって連続的にタイヤの物理パラメータを計測可能なセンサレイヤーを用いるので、特に有効である。一実施形態では、本発明に係るシステムはセンサレイヤーと回路レイヤーを含む。センサレイヤーは回路レイヤーと通信可能に結合される。センサレイヤーは第１の薄膜フィルムとして構成され、タイヤ内に埋め込まれる。一実施形態では、センサレイヤーは、タイヤのトレッド層、トレッド層とベルトの間、ショルダー、サイドウォールの一部のいずれかまたは複数の部位に埋め込まれる。センサレイヤーはタイヤの物理量に関連する信号を供給する。回路レイヤーは第２の薄膜フィルムとして構成され、タイヤ内に埋め込まれる。回路レイヤーはセンサレイヤーの上（逆であっても良い）に重ねて配置され、したがって回路レイヤーとセンサレイヤーの周囲は少なくとも実質的に一致する。回路レイヤーはセンサレイヤーから供給される信号を
処理する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タイヤの性能劣化を引き起こすことなく、タイヤの物理パラメータを精度良くかつ空間解像度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の一実施形態におけるタイヤシステムを説明するブロック図。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態におけるタイヤシステムを説明するブロック図。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態におけるタイヤシステムを説明するブロック図。
【図１Ｄ】本発明の一実施形態におけるタイヤシステムを説明するブロック図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態におけるタイヤの、第２のショルダーから第３のショルダーに至るトレッドの一部についての断面図を示す図。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態におけるタイヤの、第２のショルダーから第３のショルダーに至るトレッドの一部についての断面図を示す図。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態における、サイドウォール、ショルダー、およびトレッド部についての断面図を示す図。
【図２Ｄ】本発明の一実施形態におけるタイヤの、第２のショルダーから第３のショルダーに至るトレッドの一部についての断面図を示す図。
【図３Ａ】本発明の一実施形態におけるセンサレイヤーを示すブロック図。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態におけるセンサレイヤーを示すブロック図。
【図４Ａ】本発明の一実施形態における回路レイヤーを示すブロック図。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態における回路レイヤーを示すブロック図。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態における回路レイヤーを示すブロック図。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態における回路レイヤーを示すブロック図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態におけるセンサレイヤー状に配置された回路レイヤーを示すブロック図。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態におけるセンサレイヤー状に配置された回路レイヤーを示すブロック図。
【図６Ａ】本発明の一実施形態における、タイヤの物理パラメータに関連する信号を提供する方法を示すフローチャート。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態における、タイヤの物理パラメータに関連する信号を提供する方法を示すフローチャート。
【図７Ａ】本発明の一実施形態における、タイヤの物理パラメータに関連する信号を処理する方法を示すフローチャート。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態における、タイヤの物理パラメータに関連する信号を処理する方法を示すフローチャート。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態における、タイヤの物理パラメータに関連する信号を処理する方法を示すフローチャート。
【図８Ａ】本発明の一実施形態における、タイヤの物理パラメータに関連する信号を提供および処理する方法を示すフローチャート。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態における、タイヤの物理パラメータに関連する信号を提供および処理する方法を示すフローチャート。
【図８Ｃ】本発明の一実施形態における、タイヤの物理パラメータに関連する信号を提供および処理する方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付の図面は本発明の複数の実施形態を説明するものであり、実施形態の説明と共に、本発明の原理を説明するために用いられる。以下の説明および添付の図面は本発明を説明するための例示であり、本発明を限定するものではない。図面においては、同様の要素に
は同一の参照符号を付してある。
【００１２】
タイヤの物理パラメータ計測システムおよび方法について説明する。以下では、本発明を十分に理解できるように多くの詳細が説明される。しかしながら、これは説明のためのものであり、当業者であればこれらの詳細無しにも本発明を実施できることは明らかであろう。いくつかの例では、本発明を明確にするために、構造および装置がブロック図の形式で示される。例えば、一実施形態ではシステム動作および特定のハードウェアと関連づけられて本発明が説明される。しかしながら、本発明は、データおよび命令を受信可能な任意のタイプのコンピュータ装置および、サービスを提供する任意の周辺機器に適用可能である。
【００１３】
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」等という用語は、その実施形態と関連づけて説明される特定の特徴・構造・性質が少なくとも本発明の一つの実施形態に含まれることを意味する。「一実施形態における」等という用語は本明細書内で複数用いられるが、これらは必ずしも同一の実施形態を示すものとは限らない。
【００１４】
以下の詳細な説明の一部は、有形（非一時的）なコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたデータビットに対する動作のアルゴリズムおよび記号的表現として提供される。これらのアルゴリズム的な説明および表現は、データ処理技術分野の当業者によって、他の当業者に対して自らの成果の本質を最も効果的に説明するために用いられるものである。なお、本明細書において（また一般に）アルゴリズムとは、所望の結果を得るための論理的な手順を意味する。処理のステップは、物理量を物理的に操作するものである。必ずしも必須ではないが、通常は、これらの量は記憶・伝送・結合・比較およびその他の処理が可能な電気的または磁気的信号の形式を取る。通例にしたがって、これらの信号をビット・値・要素・エレメント・シンボル・キャラクタ・項・数値などとして称することが簡便である
【００１５】
なお、これらの用語および類似する用語はいずれも、適切な物理量と関連付いているものであり、これら物理量に対する簡易的なラベルに過ぎないということに留意する必要がある。以下の説明から明らかなように、特に断らない限りは、本明細書において「処理」「計算」「コンピュータ計算（処理）」「判断」「表示」等の用語を用いた説明は、コンピュータシステムや類似の電子的計算装置の動作および処理であって、コンピュータシステムのレジスタやメモリ内の物理的（電子的）量を、他のメモリやレジスタまたは同様の情報ストレージや通信装置、表示装置内の物理量として表される他のデータへ操作および変形する動作および処理を意味する。
【００１６】
本発明は本明細書で説明される動作を実行する装置にも関する。この装置は要求される目的のための特別に製造されるものであっても良いし、汎用コンピュータを用いて構成しコンピュータ内に格納されるプログラムによって選択的に実行されたり再構成されたりするものであっても良い。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータのシステムバスに接続可能な、例えばフラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク・光ディスク・ＣＤ−ＲＯＭ・ＭＯディスクなど任意のタイプのディスク、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カード、光学式カード、電子的命令を格納するために適した任意のタイプの媒体などの、有形（非一時的）のコンピュータ可読記憶媒体に記憶される
【００１７】
最後に、本明細書において提示されるアルゴリズムおよび表示は特定のコンピュータや他の装置と本来的に関連するものではない。本明細書における説明にしたがってプログラムを有する種々の汎用システムを用いることができるし、また要求された処理ステップを実行するための特定用途の装置を製作することが適した場合もある。これら種々のシステ
ムに要求される構成は、以下の説明において明らかにされる。さらに、 本発明は、任意の特定のプログラミング言語と関連づけられるものではない。本明細書で説明される本発明の内容を実装するために種々のプログラミング言語を利用できることは明らかであろう。
【００１８】
＜システム概要＞
従来の自動車用タイヤなどのタイヤ１００の物理パラメータはタイヤの性能に関する情報を提供するものなので、これらのパラメータをモニタリングすることが好ましい。本明細書において説明される実施形態は、タイヤ１００の物理パラメータを計測して、タイヤ１００全体に作用する力を正確に測定し記憶するためのシステムおよび方法を提供する。
【００１９】
図１Ａは、本発明の一実施形態におけるタイヤシステム１０５を示す図である。タイヤシステム１０５は、タイヤ１００に作用する種々の物理パラメータを計測するように構成される。タイヤシステム１０５によって計測される物理パラメータの例は、遠心力、加速度、内圧、接地圧、温度、サイドウォール・フラックス（屈曲）、応力、歪みなどを含むが、これらに限定される必要はない。図示される実施形態では、タイヤシステム１０５は、通信装置１２４およびデータ処理装置１２６を含む。図１Ａにおいては断面図を用いてタイヤ１００が示されている。タイヤ１００は、無線チャネル１２２を介して通信装置１２４と通信可能に結合されており、通信装置１２４は信号線１３４を介してデータ処理装置１２６と通信可能に結合されている。例えば、タイヤ１００は無線チャネル１２２を介して通信装置１２４に対してタイヤの物理パラメータに関連する信号を伝送し、そして通信装置１２４は信号線１３４を介してデータ処理装置１２６に対してこの信号を中継する。一実施形態では、無線チャネル１２２は、無線パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）や無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）などの無線接続である。信号線１３４は、ＰＡＮやＬＡＮなどの有線または無線の接続である。当業者であれば、他の実施形態では無線チャネル１２２および信号線１３４はＰＡＮおよびＬＡＮの任意の組合せであって良いことが理解できるであろう。一実施形態では、無線チャネル１２２および信号線１３４を介する通信は双方向的である。
【００２０】
タイヤ１００はＵ型の壁面を持つ円柱であり、軸（不図示）を中心に回転可能である。例えば、タイヤ１００は本発明にしたがって構成された自動車用タイヤである。タイヤ１００は、車輪に対する衝撃を緩和させるためおよび車両性能を向上させるために、リム１０４に取り付けられる。一実施形態では、タイヤ１００は加重（質量）を支えながら移動や運搬を容易にしたり、機械的な仕事を実行したりする。タイヤ１００のさらなる例は、ソリッドタイヤ、空気タイヤ、セミ空気タイヤ、エアレスタイヤなどを含む。これらの例のいずれにおいても、タイヤ１００は本発明にしたがって構成される。
【００２１】
図１Ａに示される実施例では、タイヤ１００は、ワイヤ１０２、ケーシング１０６、第１のショルダー１０８、第２のショルダー１０９、第３のショルダー１１９、サイドウォール１１０、ベルト１１２，トレッド１１４、トレッドレイヤー１１６、センサレイヤー１１８、回路レイヤー１２０を含む。
【００２２】
ワイヤ１０２は、環状形状のワイヤであり、カーカスコードとも称される。ワイヤ１０２は、タイヤ１００の第１のショルダー１０８に配置され、タイヤ１００をリム１０４に接合する。例えば、ワイヤ１０２はタイヤ１００をリム１０４に保持する鉄製のワイヤである。一実施形態では、ワイヤ１０２は銅や真鍮などの特殊な合金によって被覆される。
【００２３】
ケーシング１０６はタイヤ１００のＵ型壁面内に埋め込まれるＵ型の層であり、カーカスとも称される。ケーシング１０６はワイヤ１０２を包み、第１のショルダー１０８、サイドウォール１１０，第２のショルダー１０９、トレッド１１４および第３のショルダー
１１９を通って、ワイヤ１０２と対称な第２のワイヤ（不図示）まで延びる。ケーシング１０６はタイヤ１００の枠組みとして機能する。例えば、ケーシング１０６は、繊維層またはその他の成型可能な材料の層である。一実施形態では、ケーシング１０６は衝撃を吸収し空気圧および垂直負荷を支持する。
【００２４】
第１のショルダー１０８は、タイヤ１００の内側の端部であり、リム１０４と接触する。第１のショルダー１０８は、ビードとも称される。第１のショルダー１０８はワイヤ１０２の外側に位置する。ケーシング１０６は、第１のショルダー１０８を横断している。例えば、第１のショルダー１０８は、鉄製のワイヤおよび高強度で低柔軟性のゴムによって形成され、タイヤ１００をリム１０４に保持する。一実施形態では、第１のショルダー１０８は、リム１０４が回転した時のリム１０４に対するタイヤ１００の移動を除去するように構成される。
【００２５】
第２のショルダー１０９は、アーチ形状をしたトレッド１１４の外側の端部であり、トレッド１１４とサイドウォール１１０の変わり目である。第２のショルダー１０９は、トレッド１１４とサイドウォール１１０の間で、ケーシング１０６の外側に位置する。例えば、第２のショルダー１０９は、従来の自動車タイヤに見られる従来のショルダーである。
【００２６】
第３のショルダー１１９は、アーチ形状をしたトレッド１１４の外側の端部であり、トレッド１１４と第２のサイドウォール（不図示）の変わり目である。第３のショルダー１１９は、トレッド１１４と第２のサイドウォール（不図示）の間で、ケーシング１０６の外側に位置する。
【００２７】
サイドウォール１１０は、第１のショルダー１０８と第２のショルダー１０９の間の、Ｉ型形状のタイヤ１００の部分である。サイドウォールはケーシング１０６の外側に位置する。例えば、サイドウォール１１０は、自動車タイヤで見られる従来のサイドウォールである。サイドウォール１１０は、走行中の最もたわむ部分であり、一実施形態では、十分な摩耗耐性や環境耐性を提供するように構成される。例えば、サイドウォール１１０にリブやトレッドが設けられる。一実施形態では、サイドウォール１１０は繊維層やコードによって補強されて、さらなる強度や柔軟性が付与される。一実施形態ではコードは鉄製である。
【００２８】
トレッド１１４はタイヤ１００のＵ型壁面の底面部であり、路面と接触する部分である。ケーシング１０６は、トレッド１１４を横断している。一実施形態では、トレッド１１４は溝やパターンが設けられたタイヤの外面部であり、タイヤ１００に摩擦を与える。例えば、トレッド１１４は自動車用タイヤに見られる従来のトレッドである。一実施形態では、トレッド１１４は弾性部材によって形成され、タイヤ１００およびタイヤ１００によって運搬される加重（例えば自動車）に摩擦を与える。例えば、トレッド１１４はゴムやゴム混合合成物から作られる。
【００２９】
トレッドレイヤー１１６は、トレッド１１４の外表面であり、路面と接触する部分である。トレッドレイヤー１１６は、ケーシング１０６から外側にある。例えば、トレッドレイヤー１１６は、自動車用タイヤのコンタクトパッチである。一実施形態では、トレッドレイヤー１１６は弾性部材によって形成される。例えば、トレッドレイヤー１１６は、ゴムまたはゴム混合合成物から作られる。
【００３０】
ベルト１１２はタイヤ１００のＵ型壁の底部に埋め込まれるコードレイヤーである。ベルト１１２はケーシング１０６の外側に位置する。ベルト１１２は、トレッドレイヤー１１６とケーシング１０６の間に配置される。ベルト１１２は、タイヤ１００が軸（不図示
）中心に回転することから発生する全てまたは一部の力を吸収する。例えば、ベルト１１２は、衝撃を和らげ、トレッド１１４がすり減ってケーシング１０６がタイヤ１００の外側に露出することを防止する。一実施形態では、ベルト１１２は、ゴム製の層、鉄製コードの層、第２のゴム製の層から構成される。
【００３１】
センサレイヤー１１８はタイヤ１００内に構成された第１の薄膜フィルムである。１つまたは複数のセンサがこの薄膜フィルム内に埋め込まれる。一実施形態では、第１の薄膜フィルムレイヤー内に構成されるセンサは、１つまたは複数の有機シリコンまたは単結晶シリコンの薄膜トランジスタやダイオードである。一実施形態では、センサレイヤー１１８はマイクロマシン（ＭＥＭＳ：Micro-Electro-Mechanical Systems）や半導体部品を含む。別の実施形態では、センサレイヤー１１８は１つまたは複数の有機シリコンまたは単結晶シリコンの薄膜トランジスタやダイオードとともに、ＭＥＭＳや半導体部品を含む。
【００３２】
一実施形態では、センサレイヤー１１８はナノメートルからマイクロメートルの範囲の厚さを有する。例えば、センサレイヤー１１８は１００ナノメートルから１０００マイクロメートルの範囲の厚さを有する。一実施形態では、センサレイヤー１１８は１ナノメートルから９９９ナノメートルの範囲のナノメートルオーダーの厚さを有する。別の実施形態では、センサレイヤー１１８は１マイクロメートルから１０００マイクロメートルの範囲のマイクロメートルオーダーの厚さを有する。
【００３３】
センサレイヤー１１８は、回路レイヤー１２０と通信可能に結合される。一実施形態では、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０の間の通信は双方向的である。例えば、センサレイヤー１１８はタイヤ１００の物理パラメータに関する信号を生成し、回路レイヤー１２０に送信する。センサレイヤー１１８は、回路レイヤー１２０から制御信号を受信する。一実施形態では、制御信号は回路レイヤー１２０によって生成される。別の実施形態では、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０の間の通信は有線通信であっても無線通信であっても良い。例えば、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０の間の通信はブルートゥースなどのＰＡＮ接続やＬＡＮ接続である。
【００３４】
上述したように、センサレイヤー１１８は、タイヤ１００の物理パラメータを示すデータや情報を含む信号を回路レイヤー１２０に対して提供するように構成される。本明細書では、以下この信号を「パラメータ信号」と称する。一実施形態では、センサレイヤー１１８は、センサレイヤー１１８の１つまたは複数のセンサを用いてパラメータ信号を生成し、そしてこのパラメータ信号を回路レイヤー１２０に送信する。
【００３５】
一実施形態では、センサレイヤー１１８は、タイヤ全体に影響する物理パラメータを計測できるように、タイヤ１００内に配置される。たとえば、多数のセンサレイヤー１１８がタイヤ１００の全周にわたって配置され、タイヤ全体に影響を与える物理パラメータを計測可能とする。あるいは、１つのセンサレイヤー１１８がタイヤ１００の全周にわたって配置されるが、このセンサレイヤー１００に多数のセンサが含まれていることにより、タイヤ１００の全体に影響する物理パラメータを計測可能としてもよい。別の実施形態では、センサレイヤー１１８は、タイヤの７０％から１００％に影響を与える物理パラメータを計測できるように、タイヤ１００内に配置される。センサレイヤー１１８については、図３Ａおよび図３Ｂを用いて後ほど詳しく説明する。
【００３６】
回路レイヤー１２０は、タイヤ１００内に構成された第２の薄膜フィルムレイヤーである。回路レイヤー１２０は、第２の薄膜フィルムレイヤー内に埋め込まれた１つまたは複数の回路を備える。一実施形態では、回路レイヤー１２０内に構成された１つまたは複数の回路は、１つまたは複数の有機シリコンまたは単結晶シリコンの薄膜トランジスタやダイオードである。一実施形態では、回路レイヤー１２０は、以下の（１）、（２）のいず
れかまたは両方を含む。（１）１つまたは複数のマイクロマシン（ＭＥＭＳ）、（２）１つまたは複数の半導体部品。別の実施形態では、回路レイヤー１２０は以下の（１）〜（５）のいずれかまたは複数を含む。（１）１つまたは複数の有機シリコンまたはアモルファス酸化シリコンまたはアモルファスシリコンまたはナノ結晶シリコンの薄膜トランジスタ、（２）１つまたは複数の単結晶薄膜トランジスタ、（３）１つまたは複数のダイオード、（４）１つまたは複数のＭＥＭＳ、（５）１つまたは複数の半導体部品。
【００３７】
回路レイヤー１２０は、サブナノメートルからマイクロメートルの範囲の厚さを有する。例えば、回路レイヤー１２０は１００ナノメートルから１０００マイクロメートルの範囲の厚さを有する。一実施形態では、回路レイヤー１２０は１ナノメートルから９９９ナノメートルの範囲のナノメートルオーダーの厚さを有する。別の実施形態では、回路レイヤー１２０は１マイクロメートルから１０００マイクロメートルの範囲のマイクロメートルオーダーの厚さを有する。
【００３８】
回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８と通信可能に結合される。例えば、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８からパラメータ信号を受信する。回路レイヤー１２０は、無線チャネル１２２を介して通信装置１２４とも通信可能に結合される。例えば、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８から受信したパラメータ信号を処理し、対応する出力信号を生成して、無線チャネル１２２を介して通信装置１２４に出力信号を送信する。一実施形態では、無線チャネル１２２は無線ＰＡＮやＬＡＮ接続などの無線接続である。回路レイヤー１２０については、図４Ａ〜図４Ｄを参照して後ほど詳しく説明する。
【００３９】
図１Ａに示される実施形態では、センサレイヤー１１８はトレッドレイヤー１１６内に埋め込まれ、回路レイヤー１２０はベルト１１２とトレッドレイヤー１１６の間に埋め込まれる。他の実施形態では、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０は、第２のショルダー１０９やサイドウォール１１０やトレッド１１４などタイヤ１００の異なる部分に埋め込まれる、これらの実施形態については、図１Ａ〜図１Ｄおよび図２Ｂ〜図２Ｄを参照して後ほど詳しく説明する。
【００４０】
上述した実施形態によると、既存システムでは提供不可能な多くの有益な利点を提供できる。第一に、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０は薄膜として構成されているので、センサレイヤー１１８や回路レイヤー１２０として、数百から数千のセンサおよび回路をタイヤ１００に埋め込むことができる。また、これにより測定性能を劣化させることもない。例えば、タイヤ１００に埋め込まれるセンサレイヤー１１８は、１００個から１００万個のセンサを含み、タイヤ１００に埋め込まれる回路レイヤー１２０は１００個から１００万個のトランジスタを含む。
【００４１】
一実施形態では、センサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０は、トレッド１１４、第２のショルダー１０９，サイドウォール１１０のいずれかまたは複数の箇所に関する様々なパラメータを連続的に測定可能なように構成される。図１Ａの実施形態では、１つのみのセンサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０が描かれているが、当業者であれば複数のセンサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０がタイヤに埋め込まれることを認識できるだろう。例えば、センサレイヤー１１８は、成膜、積層、印刷などの一連の処理によって製作され、そしてタイヤ１００内に埋め込まれる。センサレイヤー１１８は、エラストマ層、印刷電極、ポリフッ化ビニリデン−三フッ化エチレン（ＰＶＤＥ−ＴｒＦＥ）層、センサ箔、スペーサ箔、および基板などから構成される。一実施形態では、センサレイヤー１１８は、有線接続や無線接続を介して、回路レイヤー１２０と通信可能に結合される。例えば、センサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０のそれぞれは、アンテナ（例えば、図３Ａおよび図３Ｂの要素３１６や、図４Ａ〜図４Ｄの要素４０４）を有
し、各センサレイヤー１１８が無線通信チャネル（図３Ａおよび図３Ｂに示される信号線３０３などの無線チャネル）を介して回路レイヤー１２０と通信可能に構成される。一実施形態では、アンテナはマイクロスパイラルアンテナである。別の実施形態では、センサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０はそれぞれ送受信機（図３Ａおよび図３Ｂの要素３１４や、図４Ａ〜図４Ｄの要素４０２）を有し、送受信機を使って互いに通信可能に構成される。当業者であれば、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０の間の通信プロトコルを確立して以下で説明される技術を実装可能なことを理解できるであろう。
【００４２】
通信装置１２４はある装置から別の装置へ信号を中継可能な装置である。例えば、通信装置１２４は信号の送信と受信に同じ回路を用いる送受信機である。一実施形態では、通信装置１２４はタイヤ１００からパラメータ信号を受信し、データ処理装置１２６にパラメータ信号を中継する。一実施形態では、通信装置１２４は、有線あるいは無線接続を介して、タイヤ１００やデータ処理装置１２６と通信する。一実施形態では、タイヤ１００とデータ処理装置１２６の間で複数のパラメータ信号を中継するために、複数の通信装置１２４がシステム１０５内で利用される。別の実施形態では、通信装置１２４はデータ処理装置１２６を備える。例えば、通信装置１２４は、タイヤ１００と通信するデータ処理装置１２６のインタフェースである。
【００４３】
一実施形態では、通信装置１２４は、タイヤ１００に隣接した固定位置に配置される。例えば、通信装置１２４は、車輪あるいはその近くに配置される。別の実施形態では、通信装置１２４は車両に搭載される。例えば、通信装置１２４は自動車内部に配置される。
【００４４】
データ処理装置１２６はデータを処理可能な装置である。例えば、データ処理装置１２６は、汎用コンピュータ、電子制御ユニット、車載診断ユニット、マイクロプロセッサ、その他のデータ処理可能な公知なプロセッサベースの電子装置のいずれかである。例示的な実施形態では、データ処理装置１２６は、プロセッサ１２８、メモリ１３０、記憶装置１３２を含む。一実施形態では、プロセッサ１２８、メモリ１３０、および記憶装置１３２は、互いに通信可能に結合される。例えば、プロセッサ１２８、メモリ１３０、および記憶装置１３２は、ペリフェラルバスを介して通信可能に結合される。
【００４５】
プロセッサ１２８はデータ信号を処理するものであり、複合命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）や縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）アーキテクチャ、あるいはこれらの命令セットを組み合わせて実装したアーキテクチャなど種々の計算アーキテクチャを採用できる。図１Ａでは１つのプロセッサのみが示されているが、一実施形態ではデータ処理ユニット１２６は複数のプロセッサを有しても良い。
【００４６】
メモリ１３０は非一時的（non-transitory）なコンピュータ読み取り可能メモリであり、以下で説明される信号処理を行うためにプロセッサ１２８によって実行可能なコンピュータコードやルーチンが格納される。
【００４７】
記憶装置１３２は非一時的なコンピュータ読み取り可能メモリであり、プロセッサ１２８によって実行可能な命令やデータが格納される。一実施形態では、プロセッサ１２８が、メモリ１３０に格納されたコードやルーチンをプロセッサが実行して、信号線１３４経由で通信装置１２４から受信したパラメータ信号を処理してタイヤ１００のパラメータを決定し、決定されたパラメータを示すデータを記憶装置１３２が記憶する。一実施形態では、信号線１３４は無線ＰＡＮやＬＡＮ接続などの無線接続である。
【００４８】
図１Ｂから図１Ｄは、本発明の種々の異なる実施形態にかかるタイヤシステム１０５を説明する図である。図１Ｂから図１Ｄ内の要素は、図１Ａに示される上述の要素と同様の機能を果たすので、これらの説明はここでは繰り返さない。同様の要素には類似の参照符
号を付してある。図１Ａと図１Ｂから図１Ｄとの相違点について以下で説明する。
【００４９】
図１Ｂに示す実施形態では、センサレイヤー１１８がベルト１１２の下の配置されている。センサレイヤー１１８は、ベルト１１２とトレッドレイヤー１１６の間に埋め込まれている。回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８と平行に配置されている。一実施形態では、回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８に重ねて配置される。例えば、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８の上に置かれる。回路レイヤー１２０は、電気配線（例えば、図５Ａ〜図５Ｂにおける信号線５０２）を介してセンサレイヤー１１８と通信可能に結合される。別の実施形態では、回路レイヤー１２０は、ベルト１１２とセンサレイヤー１１８の間に埋め込まれる。回路レイヤー１２０は、ＰＡＮやＬＡＮなどの無線チャネルを介してセンサレイヤー１１８と通信可能に結合される。
【００５０】
図１Ｃに示す実施形態ではセンサレイヤー１１８はベルト１１２の下に配置されており、第２のショルダー１０９およびサイドウォール１１０の一部まで延長している。回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８と平行に配置されている。一実施形態では、回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８に重ねて配置される。例えば、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８の上に置かれる。回路レイヤー１２０は、電気配線を介してセンサレイヤー１１８と通信可能に結合される。薄膜構造を採用してセンサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０をトレッド１１４から第２のショルダー１０９およびサイドウォール１１０まで延長させることで、システム１０５は、トレッド１１４、第２のショルダー１０９およびサイドウォール１１０に働くタイヤ１００のパラメータ（例えば、応力、遠心力など）を計測することができる。
【００５１】
図１Ｄに示す実施形態では、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０の両方がトレッドレイヤー１１６の内部に埋め込まれる。回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８と平行に配置される。一実施形態では、回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８に重ねて配置される。例えば、回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８の上に置かれる。回路レイヤー１２０は、電気配線を介してセンサレイヤー１１８と通信可能に結合される。
【００５２】
＜トレッド＞
図２Ａは、本発明の一実施形態にかかるトレッド１１４の一部断面図を示す。図示された実施形態では、トレッド１１４は図１Ａで示されるタイヤ１００に対応する。センサレイヤー１１８Ａおよび１１８Ｂは、トレッドレイヤー１１６Ａおよび１１６Ｂ内に埋め込まれる。回路レイヤー１２０は、ベルト１１２の下に配置される。一実施形態では、回路レイヤー１２０は、ベルト１１２（不図示）とトレッドレイヤー１１６Ａおよび１１６Ｂの間に埋め込まれる。回路レイヤー１２０は、無線チャネル（例えば、図３Ａおよび図３Ｂの信号線３０３）を介して、センサレイヤー１１８と通信可能に結合される。
【００５３】
図２Ｂは、本発明の一実施形態にかかるトレッド１１４の一部断面図を示す。図示された実施形態では、トレッド１１４は図１Ｂで示されるタイヤ１００に対応する。図示された実施形態では、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０との両方が、ベルト１１２（不図示）とトレッドレイヤー１１６Ａおよび１１６Ｂの間に埋め込まれる。一実施形態では、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８の上に配置される。例えば、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８の上に置かれる。一実施形態では、回路レイヤー１２０は、電気配線（例えば、図５Ａおよび図５Ｂの信号線５０２）を介して、センサレイヤー１１８と通信可能に結合される。
【００５４】
図２Ｃは、本発明の一実施形態にかかるサイドウォール１１０，第２のショルダー１０９およびトレッド１１４の一部断面図を示す。図示された実施形態では、サイドウォール
１１０、第２のショルダー１０９およびトレッド１１４は図１Ｃで示されるタイヤ１００に対応する。図示された実施形態では、センサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０は、トレッド１１４から第２のショルダー１０９およびサイドウォール１１０まで延長している。一実施形態では、回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８の上に配置される。例えば、回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８の上に置かれる。一実施形態では、回路レイヤー１２０は、電気配線を介してセンサレイヤー１１８と通信可能に結合される。
【００５５】
図２Ｄは、本発明の別の実施形態にかかるトレッド１１４の一部断面図を示す。図示された実施形態では、トレッド１１４は図１Ｄで示されるタイヤ１００に対応する。図示された実施形態では、センサレイヤー１１８Ａ、１１８Ｂと回路レイヤー１２０Ａ、１２０Ｂは、トレッドレイヤー１１６Ａ、１１６Ｂに埋め込まれる。例えば、センサレイヤー１１８Ａおよび回路レイヤー１２０Ａはトレッドレイヤー１１６Ａ内に埋め込まれ、センサレイヤー１１８Ｂおよび回路レイヤー１２０Ｂはトレッドレイヤー１１６Ｂ内に埋め込まれる。一実施形態では、回路レイヤー１２０Ａはセンサレイヤー１１８Ａの上に配置され、回路レイヤー１２０Ｂはセンサレイヤー１１８Ｂの上に配置される。例えば、回路レイヤー１２０Ａはセンサレイヤー１１８Ａの上に置かれ、回路レイヤー１２０Ｂはセンサレイヤー１１８Ｂの上に置かれる。一実施形態では、回路レイヤー１２０は電気配線を介してセンサレイヤー１１８と通信可能に結合される。
【００５６】
＜センサレイヤーおよび回路レイヤー＞
図３Ａは、本発明の一実施形態にかかるセンサレイヤー１１８のブロック図を示す。センサレイヤー１１８は、信号線３０３を介して回路レイヤー１２０と通信可能に結合される。例えば、信号線３０３は、図４Ａ〜図４Ｄに示される回路レイヤー１２０に接続される。一実施形態では、信号線３０３は有線接続である。別の実施形態では、信号線３０３は無線接続である。例えば、信号線３０３は、ブルートゥースなどのＰＡＮ接続や、ＬＡＮ接続などである。一実施形態では、センサレイヤー１１８は、タイヤ１００の力や温度を計測可能に構成される。センサレイヤー１１８内に設けられたセンサは、タイヤ１００の力や温度（センサへの入力３０１として表現されている）を検出し、力や温度に関連する信号を出力する。例えば、圧力センサはタイヤ１００に作用する応力を検出するものであり、応力に応じてセンサ内を流れる電流が変化する。当業者であれば、センサレイヤー１１８によって測定可能な物理パラメータには、温度、応力、圧力、遠心力などが含まれることを理解できるであろう。一実施形態では、センサレイヤー１１８は、タイヤ１００のパラメータ信号を、信号線３０３を介して回路レイヤー１２０に提供する。例えば、センサレイヤーは、タイヤ１００のパラメータ信号を生成し、生成した信号を信号線３０３を介して回路レイヤー１２０に送信する。
【００５７】
図示される実施形態では、センサレイヤー１１８は、センサモジュール３０２、通信モジュール３１４、制御モジュール３１８、および電源モジュール３２０を含む。ここで、制御モジュール３１８は、センサレイヤー１１８の省略可能な構成であることを示すために、点線の四角形として示してある。センサモジュール３０２、通信モジュール３１４、および制御モジュール３１８は、互いに通信可能に結合されている。一実施形態では、センサモジュール３０２、通信モジュール３１４、および制御モジュール３１８の間の通信は、双方向的である。電源モジュール３２０もまた、電源チャネル３２６Ａ〜３２６Ｃを介して、センサモジュール３０２、通信モジュール３１４、および制御モジュール３１８と通信可能に結合されている。例えば、電源モジュール３２０は、第１，第２および第３の電源チャネル３２６Ａ〜３２６Ｃを介して、センサモジュール３０２、通信モジュール３１４、および制御モジュール３１８に電力を供給する。電源チャネルは電力を供給する。一実施形態では、第１、第２および第３の電源チャネル３２６Ａ、３２６Ｂ、３２６Ｃはセンサレイヤー１１８内の電気配線である。
【００５８】
センサモジュール３０２は、入力３０１を受け取り、入力３０１が表す物理パラメータを計測し、物理パラメータを表すパラメータ信号を出力するよう構成される。センサレイヤー１１８によって出力されるパラメータ信号は、入力３０１を定量化する。図示される実施形態では、センサモジュール３０２は、センサ３０４、第１の増幅器３０６、第２の増幅器３０７、アナログ・デジタル変換器３０８（「ＡＤ変換器３０８」）、デジタル変調器３１０、および周波数変換器３１２を含む。センサモジュール３０２は、通信モジュール３１４および制御モジュール３１８と通信可能に結合されている。例えば、センサモジュール３０２は、通信モジュール３１４にパラメータ信号を出力し、制御モジュール３１８から制御信号を受信する。
【００５９】
センサ３０４は、入力３０１を計測し、計測結果を信号に変換する装置である。センサ３０４の例として、圧力を検知するセンサ、温度を検知するセンサ、音を検知するセンサ、力を検知するセンサ、光を検知するセンサを挙げられるが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、センサ３０４は、薄膜トランジスタ、ＭＥＭＳや半導体部品（もしくは、これら２つ以上の組合せ）から構成される。例えば、センサ３０４は、薄膜トランジスタから構成される圧力センサである。一実施形態では、圧力センサを構成する薄膜トランジスタは、感圧ゴムやアモルファスシリコンなどから作られる。
【００６０】
センサモジュール３０２が１つのみのセンサ３０４を持つものとして説明したが、当業者であればセンサモジュール３０２が複数のセンサ３０４を有しても良いことは理解できるであろう。一実施形態では、複数のセンサ３０４は、タイヤ１００の１つの物理パラメータを測定する同一タイプのセンサとすることができる。例えば、複数のセンサ３０４は、タイヤ１００の圧力を協調して計測するための圧力センサとすることができる。別の実施形態では、複数のセンサ３０４は、タイヤ１００の異なる物理パラメータを計測するための、異なるタイプのセンサとすることができる。例えば、複数のセンサ３０４は、１つまたは複数の圧力センサと１つまたは複数の温度センサを含み、タイヤ１００の圧力と温度を同時に計測可能である。
【００６１】
第１の増幅器３０６および第２の増幅器３０７は、入力信号を増幅できれば任意のものであって構わない。増幅器３０６および３０７の例として、パワーアンプ、真空管アンプ、トランジスタアンプ、オペアンプ、完全差動アンプ、マイクロ波アンプなどを挙げられるが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、第１の増幅器３０６および第２の増幅器３０７は異なるタイプのものとすることができる。例えば、第１の増幅器３０６をオペアンプとし、第２の増幅器３０７をパワーアンプとすることができる。一実施形態では、第１の増幅器３０６および第２の増幅器３０７を単一の増幅器３０６にまとめることができる。例えば、１つの増幅器３０６が、増幅器３０６および３０７の機能を実行する。
【００６２】
図示される実施形態では、第１の増幅器３０６はセンサ３０４から受信した信号を増幅して、ＡＤ変換器３０８に増幅後の信号を出力する。一実施形態では、第１の増幅器３０６はアナログ増幅器である。アナログ増幅器はアナログ信号を増幅する増幅器である。
【００６３】
図示される実施形態では、第２の増幅器３０７は周波数変換器３１２から受信される信号を増幅して、通信モジュール３１４に対して増幅後の信号を送る。一実施形態では、第２の増幅器３０７はパワーアンプである。パワーアンプは、増幅処理における電力効率を重視した増幅器である。別の実施形態では、第２の増幅器３０７は高周波パワーアンプである。
【００６４】
ＡＤ変換器３０８は、アナログ信号をデジタル信号に変換可能な装置である。例えば、
ＡＤ変換器３０８は、アナログ電圧または電流を、その大きさに比例したデジタル信号に変換する電子デバイスである。一実施形態では、ＡＤ変換器３０８は、薄膜センサレイヤー１１８内に埋め込まれた電子回路である。ＡＤ変換器３０８は、増幅器３０６からの入力アナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号はタイヤ１００の物理パラメータに関する情報を含む。ＡＤ変換器３０８は、このデジタル信号をデジタル変調器３１０に出力する。
【００６５】
デジタル変調器３１０は、デジタル信号の変調を実行する装置である。一実施形態では、デジタル変調器３１０は、変調信号に応じて搬送信号の特性を変化させる電子デバイスである。例えば、デジタル変調器３１０は、センサレイヤー１１８内に埋め込まれて、搬送信号の振幅を変調信号に応じて変化させる。図示される実施形態では、変調信号はＡＤ変換器３０８から受け取るデジタル信号であり、搬送信号はサイン波形や矩形パルス列などの周期的な波形である。
【００６６】
一実施形態では、デジタル変調器３１０は、入力デジタル信号に対してデジタルベースバンド変調または伝送路符号などを適用する。例えば、デジタル変調器３１０は、ユニポーラ符号、ハミング符号、ＲＺ（Return to Zero）符号、ＮＲＺ（Non Return to Zero）符号、マンチェスター符号、ＡＭＩ（Alternate Mark Inversion）符号などのいずれかを用いてデジタル信号を変調する。
【００６７】
別の実施形態では、デジタル変調器３１０は、デジタル変調技術を用いてデジタル信号を変調する。例えば、デジタル変調器３１０は、位相変位変調、周波数変位変調、振幅変位変調、オンオフ変調、直角位相振幅変調、連続位相変調、直交周波数分割多重変調、ウェーブレット変調、トレリス符号化変調、拡散スペクトル技術などのいずれかもしくは複数を適用して、デジタル信号を変調する。
【００６８】
デジタル変調器３１０は、変調した信号を周波数変換器３１２へ出力する。変調された信号には、センサ３０４によって計測された入力３０１の物理パラメータを表す情報が含まれる。
【００６９】
周波数変換器３１２は、信号の周波数変換を行う装置である。例えば、周波数変換器３１２は、第１の周波数を有する第１の信号を、第２の周波数を有する第２の信号に変換する。図示される実施形態では、周波数変換器３１２は、デジタル変調器３１０から受け取った変調信号を高周波信号に変換する。高周波信号は、ベースバンド周波数から高周波帯域に周波数が変換された信号である。ここで、ベースバンドは０Ｈｚから周波数変換前の信号が有する最大周波数までの周波数帯域であり、高周波帯域はベースバンドよりも高い周波数の任意の周波数帯域である。周波数変換後の高周波信号は、センサ３０４によって計測された入力３０１の物理パラメータを表す情報を含んでいる。高周波信号は増幅器３０７に入力される。
【００７０】
上述したように、周波数変換器３１２は信号を第２の増幅器３０７に出力し、第２の増幅器３０７は通信モジュール３１４にパラメータ信号を出力する。
【００７１】
通信モジュール３１４は受信信号を送信する装置である。例えば、通信モジュール３１４は、同一の回路で信号の送受信を行う送受信機である。図示される実施形態では、通信モジュールは、センサレイヤー１１８が信号線３０３を介して回路レイヤー１２０と通信するためのインタフェースである。通信モジュール３１４は、制御モジュール３１８およびセンサモジュール３０２と通信可能に結合されている。通信モジュール３１４は、センサモジュール３０２からパラメータ信号を受信し、信号線３０３を介して回路レイヤー１２０にパラメータ信号を通信する。一実施形態では、通信モジュール３１４はアンテナ３
１６を含む。
【００７２】
アンテナ３１６は、電磁波を送受信する装置である。例えば、アンテナ３１６は、スパイラル・アンテナ、ダイポール・アンテナ、パッチアンテナ・マイクロストリップアンテナなどのいずれかである。一実施形態では、アンテナ３１６は、センサモジュール３０２からパラメータ信号を受信して、信号線３０３を介して回路レイヤー１２０に送信する。別の実施形態では、アンテナ３１６はまた、制御モジュール３１８と回路レイヤー１２０の間で制御信号を交換するための通信インタフェースとして機能する。
【００７３】
図３Ａでは１つのみのアンテナ３１６が示されているが、当業者であれば、通信モジュール３１４に複数のアンテナ３１６を利用できることを理解できるであろう。
【００７４】
制御モジュール３１８は制御信号を生成する装置である。例えば、制御モジュール３１８は、マイクロプロセッサや、制御信号列を発行する専用の状態機械シーケンサーである。図示される実施形態では、制御モジュール３１８はセンサモジュール３０２および通信モジュール３１４を制御する。例えば、制御モジュール３１８は、タイミング信号を生成し、このタイミング信号によってセンサモジュール３０２と通信モジュール３１４を同期させる。一実施形態では、制御モジュール３１８は、センサモジュール３０２および通信モジュール３１４と通信可能に結合されている。例えば、制御モジュール３１８は、センサモジュール３０２および通信モジュール３１４に制御信号を送信し、センサモジュール３０２および通信モジュール３１４からフィードバック情報を受信する。一実施形態では、制御モジュール３１８は、通信モジュール３１４を介して回路レイヤー１２０との間で制御情報を交換する。
【００７５】
電源モジュール３２０は、他のモジュール３０２、３１４、３１８に電力を供給する装置である。例えば、電源モジュール３２０は、センサレイヤー１１８内の従来の電源である。図示される実施形態では、電源モジュール３２０は、発電部３２２と安定器３２４を含む。電源モジュール３２０は、センサモジュール３０２、通信モジュール３１４、制御モジュール３１８と電源チャネル３２６Ａ〜３２６Ｃを介して結合されている。一実施形態では、電源モジュール３２０は、センサレイヤー１１８の全ての部品に電力を供給し、外部電源が不要としている。
【００７６】
発電部３２２は、電力を発生させる装置である。例えば、発電部３２２は、運動エネルギーを電力に変換することで電力を発生させる発電装置である。一実施形態では、発電部３２２は、振動・収縮によって電力を発生させる。別の実施形態では、発電部３２２は、温度差を電力に変換させることで電力を発生させる。このような発電部３２２を採用することで、自動車の走行（タイヤの回転）に伴って電力を発生することが可能となる。
【００７７】
安定器３２４は、出力を一定の電力レベルに保つ装置である。一実施形態では、安定器３２４は、出力を低圧に保つ電圧安定器である。例えば、安定器３２４は直流（ＤＣ）電圧安定器である。安定器３２４は、電源チャネル３２６Ａ〜３２６Ｃを介してセンサレイヤー１１８の各部品に一定の電力を供給する。
【００７８】
一実施形態では、電源モジュール３２０は、図３Ａに示されるセンサレイヤー１１８の各部品に電力を供給するために用いられる。当業者であれば、他の実施形態では外部電源によって、センサレイヤー１１８に電力を供給できることを理解できるであろう。例えば、外部小型バッテリーがセンサレイヤー１１８に電力を供給しても良い。
【００７９】
図３Ｂは、本発明にかかるセンサレイヤー１１８の他の実施形態のブロック図を示す。図３Ｂに示す各要素は、上述した図３Ａに示す各要素と同様の機能を果たすため、ここで
は説明を繰り返さない。同様の要素には、類似の参照符号を付してある。以下では、図３Ａと図３Ｂの違いについて説明する。
【００８０】
図３Ｂに示す実施形態では、センサモジュール３０２が、センサ３０４、アナログ変調器３２８、周波数変換器３１２および増幅器３０７を含んでいる。図３Ａに示す実施形態とは異なり、図３Ｂに示す実施形態では、ＡＤ変換器３０８および増幅器３０６が含まれていない。図示した実施形態では、増幅器３０７が、第１の増幅器３０６、第２の増幅器３０７、もしくは第１の増幅器３０６と第２の増幅器３０７の両方の機能を実現する。
【００８１】
アナログ変調器３２８は、アナログ信号を変調する装置である。例えば、アナログ変調器３２８は、搬送信号の特性をアナログ信号に応じて変化させる電子回路である。搬送信号は、サイン波形や矩形パルス列などの周期的波形である。一実施形態では、アナログ変調器３２８は、両側波帯変調、単側波帯変調、残留側波帯変調、直交振幅変調などの振幅変調を適用して、アナログ信号を変調する、別の実施形態では、アナログ変調器３２８は、周波数変調や位相変調などの角度変調を適用してアナログ信号を変調する。
【００８２】
図３Ａおよび図３Ｂに示されるセンサレイヤー１１８には１つのみのセンサモジュール３０２、通信モジュール３１４、制御モジュール３１８および電源モジュール３２０が示されているが、当業者であれば、他の実施形態では、センサレイヤー１１８はこれらのモジュールの少なくともいずれかについて複数備えていてもよいことを理解できるであろう。例えば、一実施形態では、センサレイヤー１１８は複数のセンサモジュール３０２、複数の通信モジュール３１４、複数の制御モジュール３１８、および複数の電源モジュール３２０を備える。一実施形態では、これら複数のモジュールが、タイヤ１００の異なる物理パラメータを計測するように構成される。例えば、一実施形態では、第１のセンサモジュール３０２、第１の通信モジュール３１４、第１の制御モジュール３１８および第１の電源モジュール３２０がタイヤ１００の圧力に関する第１のパラメータ信号を提供し、第２のセンサモジュール３０２、第２の通信モジュール３１４、第２の制御モジュール３１８および第２の電源モジュール３２０がタイヤ１００の温度に関する第２のパラメータ信号を提供する。別の実施形態では、複数のモジュールがタイヤ１００の同一の物理パラメータを計測するように構成される。
【００８３】
図４Ａは、本発明の一実施形態にかかる回路レイヤー１２０のブロック図を示す。図示される実施形態では、回路レイヤー１２０は、通信モジュール４０２、回路モジュール４０６、制御モジュール４２０を含む。これらの各モジュールは、互いに通信可能に結合されている、ここで、制御モジュール４２０が点線の四角として表されているのは、このモジュールが回路レイヤー１２０において省略可能な要素であることを示すためである。一実施形態では、回路レイヤー１２０は、信号線３０３を介してセンサレイヤー１１８と通信可能に結合されている。信号線３０３を介した通信は双方向的である。例えば、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８から１つまたは複数のパラメータ信号を受信し、受信した信号を信号線３０３を介してセンサレイヤー１１８へ送信する。一実施形態では、信号線３０３は有線接続である。別の実施形態では、信号線３０３は、無線ＰＡＮやＬＡＮ接続などの無線接続である。回路レイヤー１２０は、通信装置１２４とも無線チャネル１２２を介して通信可能に結合されている。例えば、回路レイヤー１２０は、通信装置１２４から信号を受信し、１つまたは複数のパラメータ信号を無線チャネル１２２を介して通信装置１２４へ送信する。一実施形態では、無線チャネル１２２および信号線３０３は、無線ＰＡＮやＬＡＮ接続の任意の組合せである。
【００８４】
通信モジュール４０２は、パラメータ信号を送受信するためのインタフェースである。例えば、通信モジュール４０２は、同一の回路によって信号を送受信する送受信機である。図示される実施形態では、通信モジュール４０２は、回路レイヤー１２０が信号線３０
３を介してセンサレイヤー１１８と通信し、無線チャネル１２２を介して通信装置１２４と通信するためのインタフェースである。一実施形態では、通信モジュール４０２は１つまたは複数のアンテナ４０４Ａ、４０４Ｂを含む。通信モジュール４０２は、回路モジュール４０６および制御モジュール４２０と通信可能に結合されている。
【００８５】
アンテナ４０４Ａおよび４０４Ｂは、図３Ａに示したアンテナ３１６と同様の働きをするので、ここでは説明を繰り返さない。一実施形態では、アンテナ４０４Ａは無線チャネル１２２および信号線３０３を介して信号を受信し、アンテナ４０４Ｂは無線チャネル１２２および信号線３０３を介して信号を送信する。別の実施形態では、アンテナ４０４Ａおよび４０４Ｂともに信号を送受信する。
【００８６】
回路モジュール４０６は、信号処理を行う装置である。例えば、回路モジュール４０６は、薄膜回路であり、センサレイヤー１１８から受信したパラメータ信号を処理する。図示される実施形態では、回路モジュール４０６は、第３および第４の増幅器４０８Ａおよび４０８Ｂ、１つまたは複数の周波数変換器４１０Ａおよび４１０Ｂ、アナログ・デジタル変換器４１２（「ＡＤ変換器４１２」）、デジタル復調器４１４、信号処理プロセッサ４１６、およびデジタル変調器４１８を含む。回路モジュール４０６は通信モジュール４０２および制御モジュール４２０と通信可能に結合されている。
【００８７】
第３および第４の増幅器４０８Ａおよび４０８Ｂ、周波数変換器４１０Ａおよび４１０Ｂ、ＡＤ変換器４１２、およびデジタル変調器４１８は、図３Ａで説明した増幅器３０６および３０７、周波数変換器３１２、ＡＤ変換器３０８、およびデジタル変調器３１０と同様の働きをするので、ここでは説明を繰り返さない。しかしながら、一実施形態では、第３の増幅器４０８Ａは高周波増幅器であり、第４の増幅器４０８Ｂは高周波パワーアンプである。別の実施形態では、周波数変換器４１０Ａは高周波信号をベースバンド信号へ変換し、周波数変換器４１０Ｂはベースバンド信号を高周波信号へ変換する。ここで、ベースバンド信号とは周波数がベースバンドの信号である。当業者であれば、増幅器の数はいくつであっても良いことを理解できるであろう。
【００８８】
デジタル復調器 ４１４は、第１の信号を第２の信号から抽出する装置である。例えば、デジタル復調器４１４は、変調された搬送波信号から変調前の情報を含む信号を抽出する電子回路である。図示される実施形態では、デジタル復調器４１４は、ＡＤ変換器４１２から受信した信号から、タイヤ１００の物理パラメータに関連する情報を抽出する。一実施形態では、デジタル復調器４１４は、デジタル変調器３１０と反対の動作をする。別の実施形態では、デジタル復調器４１４およびデジタル変調器４１８は、変調および復調を実行可能なモデム（変復調器）に統合される。
【００８９】
信号処理プロセッサ４１６は、信号処理を実行可能な装置である。信号処理の例として、フィルタ処理、スムージング処理、適応フィルタ処理、スペクトル解析、特徴抽出、予想、システム識別、圧縮、復元などを挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、信号処理プロセッサ４１６はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）である。例えば、信号処理プロセッサ４１６は、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuits）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、デジタル信号処理に最適化されたその他の専用デジタル信号処理プロセッサなどのいずれかのデジタル回路である。信号処理プロセッサ４１６はデジタル復調器４１４から受信した信号を処理し、処理結果をデジタル変調器４１８へ出力する。
【００９０】
制御モジュール４２０は、制御信号を生成する装置である。例えば、制御モジュール４２０は、コントローラ、マイクロプロセッサ、専用状態機械シーケンサーのいずれかである。図示される実施形態では、制御モジュール４２０は、回路モジュール４０６および通
信モジュール４０２を制御する。例えば、制御モジュール４２０は、タイミング信号を生成し、このタイミング信号によって回路モジュール４０６および通信モジュール４０２を同期する。一実施形態では、制御モジュール４２０は、回路モジュール４０６および通信モジュール４０２と通信可能に結合されている。例えば、制御モジュール４２０は、制御信号を回路モジュール４０６および通信モジュール４０２に送信し、回路モジュール４０６および通信モジュール４０２からフィードバック情報を受信する。別の実施形態では、制御モジュール４２０は、通信モジュール４０２を介してセンサレイヤー１１８および通信装置１２４と制御情報を交換する。
【００９１】
図４Ｂは、本発明の別の実施形態にかかる回路レイヤー１２０のブロック図を示す。図４Ｂの各要素は図４Ａの各要素と同様の働きをするので、ここでは説明を繰り返さない。同様の要素には類似の参照符号を付してある。しかしながら、図４Ａにおけるアンテナ４０４Ａおよび４０４Ｂは、図４Ｂにおいては一つのアンテナ４０４に統合されている。同様に、第３および第４の増幅器４０８Ａおよび４０８Ｂも一つの増幅器４０８に統合され、周波数変換器４１０Ａおよび４１０Ｂも一つの周波数変換器４１０に統合されている。一実施形態では、デジタル変調器４１８およびデジタル復調器４１４は一つのモデムに統合される。
【００９２】
図４Ｃは、本発明の別の実施形態にかかる回路レイヤー１２０のブロック図を示す。図４Ｃの各要素は図４Ａの各要素と同様の働きをするので、ここでは説明を繰り返さない。同様の要素には類似の参照符号を付してある。しかしながら、図４Ｃでは、回路モジュール４０６は、１つまたは複数の第３および第４の増幅器４０８Ａおよび４０８Ｂと、一つまたは複数の周波数変換器４１０Ａおよび４１０Ｂ、およびアナログ信号処理プロセッサ４２２を含む。回路モジュール４０６は、通信モジュール４０２からアナログ形式で受信した信号を、デジタル信号に変換することなく処理する。
【００９３】
アナログ信号処理プロセッサ４２２は、アナログ信号を処理する装置である。例えば、アナログ信号処理プロセッサ４２２は、通信モジュール４０２から受信したアナログ信号を処理する電子回路である。一実施形態では、アナログ信号処理プロセッサ４２２は、通信モジュール４０２からアナログ手段によって受信した信号に対して、フィルタ処理、スムージング処理、適応フィルタ処理、スペクトル解析、特徴抽出、予想、システム識別、圧縮、復元などのうちの１つまたは複数を実行する。
【００９４】
図４Ｄは、本発明の別の実施形態にかかる回路レイヤー１２０のブロック図を示す。図４Ｄの各要素は図４Ｃの各要素と同様の働きをするので、ここでは説明を繰り返さない。同様の要素には類似の参照符号を付してある。しかしながら、図４Ｃにおけるアンテナ４０４Ａおよび４０４Ｂは、図４Ｄでは一つのアンテナ４０４に統合されている。同様に、図４Ｄに示すように、第３および第４の増幅器４０８Ａおよび４０８Ｂも一つの増幅器４０８に統合されており、周波数変換器４１０Ａおよび４１０Ｂも一つの周波数変換器４１０に統合されている。
【００９５】
図４Ａおよび図４Ｂは、図３Ａに示すセンサレイヤー１１８の実施形態によって提供されたパラメータ信号を処理する回路レイヤー１２０を表しており、図４Ｃおよび図４Ｄは、図３Ｂに示すセンサレイヤー１１８によって提供されたパラメータ信号を処理する回路レイヤー１２０を表している。
【００９６】
電源モジュール３２０は図４Ａ〜図４Ｄには示されていないが、当業者であれば回路レイヤー１２０の各部品に電力を供給するための電源モジュール３２０を回路レイヤー１２０が有してもよいことを理解できるであろう。別の実施形態では、回路レイヤー１２０の各部品に電力を供給するために外部電源が用いられる。例えば、回路レイヤー１２０に電
力を供給するために外部小型バッテリーが用いられる。また、例えば、センサレイヤーの電源モジュール３２０から回路レイヤー１２０に電力が供給されても良い。
【００９７】
図４Ａ〜図４Ｄに示される回路レイヤー１２０は１つのみの回路モジュール４０６、１つのみの通信モジュール４０２、および１つのみの制御モジュール４２０を含むように示されているが、当業者であれば、回路レイヤー１２０がこれらのモジュールのそれぞれを複数有しても良いことを理解できるであろう。例えば、回路レイヤー１２０は、第１および第２の通信モジュール４０２、第１および第２の回路モジュール４０６、および第１および第２の制御モジュール４２０を有しても良い。一実施形態では、これら複数のモジュールは、それぞれがタイヤ１００の異なる物理パラメータに関連するパラメータ信号を処理する。例えば、第１の通信モジュール４０２、第１の回路モジュール４０６および第１の制御モジュール４２０がタイヤ１００の圧力に関連するパラメータ信号を処理し、第２の通信モジュール４０２、第２の回路モジュール４０６および第２の制御モジュール４２０がタイヤ１００の温度に関連するパラメータ信号を処理する。別の実施形態では、これら複数のモジュールは、タイヤ１００の同じ物理パラメータに関連するパラメータ信号を処理する。
【００９８】
図５Ａは、本発明の一実施形態にかかるセンサレイヤー１１８の上に配置された回路レイヤー１２０のブロック図を示す。図５Ａに示される各要素は、上記で説明した図３Ａや図３Ｂおよび図４Ａや図４Ｂの各要素と同様の働きをするので、ここでは説明を繰り返さない。同様の要素には類似の参照符号を付してある。
【００９９】
しかしながら、図５Ａに示される実施形態では、回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８の上に配置されている。一実施形態では、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８の上に直接置かれる。センサレイヤー１１８は、回路レイヤー１２０と通信可能に結合されている。例えば、図示される実施形態では、センサレイヤー１１８は、タイヤ１００のパラメータ信号を、信号線５０２を介して回路レイヤー１２０へ送り、センサレイヤー１１８と回路レイヤー１２０は信号線５０８を介して制御情報を交換する。一実施形態では、信号線５０２および５０８は、層間配線である。
【０１００】
一実施形態では、センサレイヤー１１８は、電力供給チャネル５０４を介して回路レイヤー１２０とも結合されている。例えば、センサレイヤー１１８は、電力供給チャネル５０４を介して回路レイヤー１２０へ電力を供給する。一実施形態では、電力供給チャネル５０４は層間配線である。別の実施形態では、外部電源（小型バッテリー）が、センサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０の両方に電力を供給するために用いられる。
【０１０１】
図示される実施形態では、センサレイヤー１１８はセンサモジュール３０２および電源モジュール３２０を含む。センサモジュール３０２はセンサ３０４を含む。一実施形態では、センサ３０４は、タイヤ１００から入力３０１を受信し、入力３０１に基づいてパラメータ信号を生成し、信号線５０２を介してパラメータ信号を回路レイヤー１２０に送る。
【０１０２】
電源モジュール３２０は、センサレイヤー１１８に構成され、電力供給チャネル３２６Ａを介してセンサモジュール３０２と結合されている。一実施形態では、電源モジュール３２０は、電力供給チャネル５０４を介して回路レイヤー１２０と結合されている。例えば、電源モジュール３２０は、電力供給チャネル５０４を介して回路レイヤー１２０へ電力を供給する。
【０１０３】
図示される実施形態では、回路レイヤー１２０は、通信モジュール４０２、回路モジュール４０６、および制御モジュール４２０を含み、これらのモジュールは互いに通信可能
に結合されている、
【０１０４】
回路レイヤー１２０に構成された回路モジュール４０６は、第３および第４の増幅器４０８Ａおよび４０８Ｂ、ＡＤ変換器４１２、信号処理プロセッサ４１６、デジタル変調器４１８、および周波数変換器４１０を含む。回路モジュール４０６内に構成されたこれらの各要素は、図４Ａにおいて説明した各要素と同様の働きをするので、ここでは説明を繰り返さない。
【０１０５】
回路レイヤー１２０内に構成された制御モジュール４２０は、通信モジュール４０２、回路モジュール４０６、およびセンサレイヤー１１８と通信可能に結合されている。一実施形態では、制御モジュール４２０は、信号線５０８を介してセンサレイヤー１１８と制御情報を通信する。一実施形態では、信号線５０８は双方向通信可能な接続である。例えば、制御モジュール４２０は、タイミング信号を送信してセンサレイヤー１１８と同期をとり、センサレイヤー１１８は、制御モジュール４２０に確認信号を返信する。別の実施形態では、制御モジュール４２０は、通信モジュール４０２を介して通信装置１２４と制御信号を交換する。
【０１０６】
図５Ｂは、本発明の別の実施形態にかかるセンサレイヤー１１８の上に配置された回路レイヤー１２０のブロック図を示す。図５Ｂの各要素は、上述した図５Ａの各要素と同様の働きをするので、ここでは説明を繰り返さない。同様の要素には類似の参照符号を付してある。しかしながら、図示される実施形態では、回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８からアナログ形式で受信したパラメータ信号をアナログ形式のまま処理するものであり、したがって、図５Ａで説明したＡＤ変換器４１２、信号処理プロセッサ４１６、およびデジタル変調器４１８は、図５Ｂにおいてはアナログ信号処理プロセッサ４２２およびアナログ変調器５０６で置き換えられている。
【０１０７】
＜処理方法＞
図６Ａは、本発明の一実施形態にかかるタイヤ１００のパラメータ信号を提供する方法を説明するフローチャートを示す。図６Ａの方法は、図３Ａのシステムに対応する。センサ３０４は、タイヤ１００から入力３０１を受信し、入力３０１に基づいてパラメータ信号を生成する（６０２）。生成されたパラメータ信号はアナログ信号である。パラメータ信号は、増幅器３０６に渡される。増幅器３０６は、パラメータ信号を増幅し（６０４）、増幅されたパラメータ信号をＡＤ変換器３０８へ出力する。ＡＤ変換器３０８は、増幅されたパラメータ信号をデジタル化し（６０６）、デジタルパラメータ信号を出力として得る。デジタルパラメータ信号は、ステップ６０２におけるパラメータ信号と同等なものであり、デジタル化されている点が異なるだけである。デジタル変調器３１０は、デジタルパラメータ信号を変調し（６０８）、周波数変換器３１２は、変調されたパラメータ信号を高周波信号へ変換する（６１０）。増幅器３０７は、高周波パラメータ信号を増幅し（６１２）、増幅された信号をアンテナ３１６へ送る。アンテナ３１６は、増幅器３０７から受け取ったパラメータ信号を回路レイヤー１２０へ送信する。一実施形態では、アンテナ３１６はスパイラル・アンテナである。
【０１０８】
図６Ｂは、本発明の別の実施形態にかかるタイヤ１００のパラメータ信号を提供する方法を説明するフローチャートを示す。図６Ｂの方法は、図３Ｂのシステムに対応する。センサ３０４は、入力３０１を受信して、３０１パラメータ信号を生成する（６０２）。生成された信号はアナログ信号であり、タイヤ１００の物理パラメータについての情報を含む。アナログ変調器３２８は、アナログパラメータ信号を変調し（６０８）、変調されたパラメータ信号を周波数変換器３１２に出力する。周波数変換器３１２は、変調されたパラメータ信号を高周波パラメータ信号に変換する（６１０）。増幅器３０７は、高周波パラメータ信号を増幅し（６１２）、増幅されたパラメータ信号をアンテナ３１６へ送る。
一実施形態では、増幅器３０７は高周波パワーアンプである。アンテナ３１６は、増幅されたパラメータ信号を回路レイヤー１２０へ送信する（６１４）。一実施形態では、アンテナ３１６はスパイラル・アンテナである。
【０１０９】
図７Ａおよび７Ｂは、本発明の一実施形態にかかるタイヤ１００のパラメータ信号を処理する方法を説明するフローチャートを示す。図７Ａおよび７Ｂの方法は、図４Ａのシステムに対応する。回路レイヤー１２０内に構成されたアンテナ４０４Ａは、センサレイヤー１１８からパラメータ信号を受信する（７０２）。一実施形態では、第３のアンテナ４０４Ａはスパイラル・アンテナである。一実施形態では、受信されたパラメータ信号は高周波パラメータ信号である。第３の増幅器４０８Ａは、受信信号を増幅し（７０４）、周波数変換器４１０Ａへ増幅された信号を送る。一実施形態では、第３の増幅器４０８Ａは高周波増幅器である。周波数変換器４１０Ａは、増幅された高周波信号をベースバンド信号へ変換する（７０６）。ベースバンド信号は、タイヤ１００の物理パラメータについての情報を含む。一実施形態では、ベースバンド信号はアナログ信号である。ＡＤ変換器４１２は、ベースバンド信号をデジタル信号へデジタル化する（７０８）。デジタル信号は、タイヤ１００の物理パラメータについての情報を含む。デジタル復調器４１４は、デジタル信号を復調し（７１０）、復調信号を出力として生成する。信号処理プロセッサ４１６は、復調信号を処理する（７１２）。復調信号に対する処理は、フィルタ処理、スムージング処理、適応フィルタ処理、スペクトル解析、特徴抽出、予想、システム識別、圧縮、復元の少なくとも１つが含まれる。一実施形態では、信号処理プロセッサ４１６はデジタルシグナルプロセッサである。信号処理プロセッサ４１６は、出力信号を生成し、この出力信号をデジタル変調器４１８へ転送する。
【０１１０】
図７Ｂに移って、デジタル変調器４１８は、信号処理プロセッサ４１６の出力信号を変調する（７１４）。一実施形態では、デジタル復調器４１４およびデジタル変調器４１８一つのモデムに統合されている。周波数変換器４１０Ｂは、変調信号を高周波信号へ変換する（７１６）。一実施形態では、周波数変換器４１０Ａおよび４１０Ｂは、一つの周波数変換器４１０に統合されている。第４の増幅器４０８Ｂは、高周波信号を増幅し（７１８）、増幅された信号をアンテナ４０４Ｂへ転送する。一実施形態では、第４の増幅器４０８Ｂは、高周波パワーアンプである。別の実施形態では、第３および第４の増幅器４０８Ａおよび４０８Ｂは一つの増幅器４０８に統合されている。アンテナ４０４Ｂは増幅された信号を通信装置１２４へ送信する（７２０）。一実施形態では、アンテナ４０４Ｂはスパイラル・アンテナである。別の実施形態では、アンテナ４０４Ａおよび４０４Ｂは一つのアンテナ４０４に統合されている。
【０１１１】
図７Ｃは、本発明の一実施形態にかかるタイヤ１００のパラメータ信号を処理する方法を説明するフローチャートを示す。図７Ｃの方法は、図４Ｃのシステムに対応する。ステップ７０２〜ステップ７０６は図７Ａにおけるステップ７０２〜ステップ７０６と同様の処理なので、ここでは説明を繰り返さない。図７Ｃのステップ７１２で、アナログ信号処理プロセッサ４２２はステップ７０６から受信した信号を処理し、処理結果をステップ７１６へ渡す。信号処理には、フィルタ処理、スムージング処理、適応フィルタ処理、スペクトル解析、特徴抽出、予想、システム識別、圧縮、復元の少なくとも１つが含まれる。ステップ７１６〜ステップ７２０は、図７Ｂのステップ７１６〜ステップ７２０と同様の処理内容であるので、ここでは説明を繰り返さない。
【０１１２】
図８Ａおよび８Ｂは、本発明の一実施形態にかかるタイヤ１００のパラメータ信号を提供および処理する方法を説明するフローチャートを示す。図８Ａおよび８Ｂの方法は、図５Ａのシステムに対応する。図８Ａにおいて、センサレイヤー１１８内に構成されたセンサ３０４が、タイヤ１００の物理パラメータ（例えば、圧力、応力、遠心力、温度など）に関連する入力３０１を受信し、センサレイヤー１１８が入力３０１に基づいてパラメー
タ信号を生成する（８０２）。センサ３０４は、パラメータ信号を回路レイヤー１２０内に構成された増幅器４０８Ａに送る。第３の増幅器４０８Ａは、この信号を増幅し（８０４）増幅された信号をＡＤ変換器４１２へ送る。一実施形態では、第３の増幅器４０８Ａはアナログ増幅器である。ＡＤ変換器４１２は、増幅された信号をデジタル信号にデジタル化し（８０６）、信号処理プロセッサ４１６がデジタル信号を処理する（８０８）。一実施形態では、信号処理プロセッサ４１６はデジタルシグナルプロセッサである。デジタル信号の処理には、フィルタ処理、スムージング処理、適応フィルタ処理、スペクトル解析、特徴抽出、予想、システム識別、圧縮、復元の少なくとも１つが含まれる。デジタル変調器４１８は、ステップ８０８における処理結果を変調し（８１０）、変調信号を生成する。
【０１１３】
図８Ｂに移って、周波数変換器４１０は、変調信号を高周波信号へ変換する（８１２）。第４の増幅器４０８Ｂは高周波信号を増幅する（８１４）。一実施形態では、第４の増幅器４０８Ｂは高周波パワーアンプである。別の実施形態では、第３および第４の増幅器４０８Ａおよび４０８Ｂ一つの増幅器に統合される。第４の増幅器４０８Ｂは、増幅された信号をアンテナ４０４へ送る。一実施形態では、アンテナ４０４はスパイラル・アンテナである。アンテナ４０４は増幅された信号を通信装置へ送信する（８１６）。
【０１１４】
図８Ｃは、本発明の一実施形態にかかるタイヤ１００のパラメータ信号を提供および処理する方法を説明するフローチャートを示す。図８Ｃの方法は、図５Ｂのシステムに対応する。ステップ８０２〜ステップ８０４は図８Ａにおけるステップ８０２〜ステップ８０４と同様の処理なので、ここでは説明を繰り返さない。ステップ８０８で、アナログ信号処理プロセッサ４２２は、ステップ８０４からアナログ形式で受信した信号を処理し、出力信号をアナログ変調器５０６へ送る。アナログ変調器５０６は、ステップ８０８から受信した信号を変調する（８１０）。ステップ８１２〜ステップ８１６は、上述した図８Ａおよび図８Ｂにおけるステップ８１２〜ステップ８１６と同様の処理なので、ここでは説明を繰り返さない。
【０１１５】
上述された本発明の様々な実施形態は、従来技術では提供されない多くの利点をもたらす。例えば、センサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０は、１００ナノメートルから１０００マイクロメートルのナノメートルオーダーの厚さを持つので、タイヤ１００に複数のセンサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０をタイヤに埋め込むことができる。複数のセンサレイヤー１１８および回路レイヤー１２０は、検知可能な性能劣化を引き起こすことなく、タイヤ１００の各部分に作用する物理パラメータを協調的に計測することができる。
【０１１６】
一実施形態では、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８と平行に置かれる。回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８の上に重畳される。例えば、回路レイヤー１２０は、センサレイヤー１１８の上に配置される。センサレイヤー１１８は、層間電気配線を介して回路レイヤー１２０と通信可能に結合される。電気配線を介して通信を行うことで、無線通信のためのアンテナやその他の送受信回路を排除でき、したがってタイヤ１００に埋め込む回路の数を減らせるので、電気配線を介する通信は有益である。
【０１１７】
別の実施形態では、センサレイヤー１１８は電源モジュール３２０を含む。電源モジュール３２０は、センサレイヤー１１８に電力を供給する。回路レイヤー１２０はセンサレイヤー１１８の上に配置される。電源モジュール３２０もまた、層間電気配線を介して回路レイヤー１２０に電力を供給する。外部電源を用いず内部の電源モジュールから電力供給を行うことで、数百から数千個のセンサおよびトランジスタがタイヤ１００に埋め込まれる場合の電力不足の問題を回避することができる。
【０１１８】
上記の本発明の各実施形態の説明は、本発明の説明を目的としたものであり、開示された実施形態が本発明の全てではないし、本発明を上記の実施形態に限定するものでもない。本発明は、上記の開示にしたがって、種々の変形が可能である。本発明の範囲は上述の実施形態に限定解釈されるべきではなく、特許請求の範囲にしたがって解釈されるべきである。本発明の技術に詳しいものであれば、本発明はその思想や本質的特徴から離れることなくその他の種々の形態で埋め込むことが可能であることを理解できるであろう。同様に、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様に関する名前付けや分割方法は必須なものでものないし重要でもない。また、本発明やその特徴を実装する機構は異なる名前や分割方法や構成を備えていても構わない。さらに、当業者であれば、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアもしくはこれらの組合せとして実装できることを理解できるであろう。また、本発明をソフトウェアとして実装する場合には、モジュールなどの各要素は、どのような様式で実装されても良い。例えば、スタンドアローンのプログラム、大きなプログラムの一部、異なる複数のプログラム、静的あるいは動的なリンクライブラリー、カーネルローダブルモジュール、デバイスドライバー、その他コンピュータプログラミングの当業者にとって既知な方式として実装することができる。さらに、本発明の実装は特定のプログラミング言語に限定されるものではないし、特定のオペレーティングシステムや環境に限定されるものでもない。以上のように、上記の本発明の説明は限定的なものではなく例示的なものであり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲にしたがって定められる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2012240669.tif 000004
【図１Ｃ】
2012240669.tif 000005
【図１Ｄ】
2012240669.tif 000006
【図２Ａ】
2012240669.tif 000007
【図２Ｂ】
2012240669.tif 000008
【図２Ｃ】
2012240669.tif 000009
【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2012240669.tif 000019
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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