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(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】
(24)【登録日】2023-04-14
(45)【発行日】2023-04-24
(54)【発明の名称】電磁波の到来方向の決定
(51)【国際特許分類】
G01S 3/14 20060101AFI20230417BHJP
G01S 3/04 20060101ALI20230417BHJP
【ＦＩ】
G01S3/14
G01S3/04 C
【請求項の数】
14
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018206221
(22)【出願日】2018-11-01
(65)【公開番号】P2019105625
(43)【公開日】2019-06-27
【審査請求日】2021-10-26
(31)【優先権主張番号】15/802,026
(32)【優先日】2017-11-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ヒラー， ネイサン ディー．
(72)【発明者】
【氏名】ロヘート， クルト
【審査官】山下 雅人
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－００７６４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５３４３２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０２８９８７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６１９８４５０（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】米国特許第０５１６６６９３（ＵＳ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０７１２３８６２（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ３／００－ ３／７４
Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／４２
Ｇ０１Ｓ１３／００－１３／９５
Ｈ０１Ｑ ３／００－ ３／４６
Ｈ０１Ｑ２１／００－２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
到来方向決定のためのシステム（１００）であって、前記システムは、誘電体構造体の第１のペア（１０８）と、誘電体構造体の第２のペア（１１０）とを備える波形検出器（１０２）、及び、
前記波形検出器に入射する電磁波（１０４）の到来方向を決定するように構成された処理回路（１５２）、
を備え、
前記到来方向は、前記電磁波に応答する誘電体構造体の前記第１のペアの相対出力レベルに基づいて、また、前記電磁波に応答する誘電体構造体の前記第２のペアの相対出力レベルに基づいて決定され、
前記波形検出器は更に誘電体基板（１０６）を備え、誘電体構造体の前記第１のペア及び誘電体構造体の前記第２のペアは、前記誘電体基板内に少なくとも部分的に埋め込まれる、システム（１００）。
【請求項2】
前記処理回路に結合された検出回路（１２０）を更に備え、前記検出回路は、前記電磁波に応答する誘電体構造体の前記第１のペアの前記相対出力レベルを示す一又は複数の第１の信号（１４２、１４４）を生成するように、また、前記電磁波に応答する誘電体構造体の前記第２のペアの前記相対出力レベルを示す一又は複数の第２の信号（１４６、１４８）を生成するように構成されており、前記処理回路は前記一又は複数の第１の信号及び前記一又は複数の第２の信号に基づいて、前記電磁波の前記到来方向を決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記検出回路は、前記電磁波に応答して、誘電体構造体の前記第１のペアの第１の誘電体構造体における第１の出力レベルを示す第１の信号（１４２）を、生成するように構成された第１のセンサ（１３２）と、
前記電磁波に応答して、誘電体構造体の前記第１のペアの第２の誘電体構造体における第２の出力レベルを示す第２の信号（１４４）を、生成するように構成された第２のセンサ（１３４）と、
前記電磁波に応答して、誘電体構造体の前記第２のペアの第３の誘電体構造体における第３の出力レベルを示す第３の信号（１４６）を、生成するように構成された第３のセンサ（１３６）と、
前記電磁波に応答して、誘電体構造体の前記第２のペアの第４の誘電体構造体における第４の出力レベルを示す第４の信号（１４８）を、生成するように構成された第４のセンサ（１３８）とを含み、
誘電体構造体の前記第１のペアの前記相対出力レベルは、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づく比率に対応し、
誘電体構造体の前記第２のペアの前記相対出力レベルは、前記第３の信号及び前記第４の信号に基づく比率に対応する、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記処理回路にアクセス可能なメモリ（１５４）を更に備え、前記メモリは、第１の到来角に前記一又は複数の第１の信号の値をマッピングする第１のマッピングデータ（１５６）を保存し、第２の到来角に前記一又は複数の第２の信号の値をマッピングする第２のマッピングデータを保存し、前記処理回路は前記第１のマッピングデータ及び前記第２のマッピングデータに基づいて前記到来方向（１５８）を決定する、請求項２に記載のシステム。
【請求項5】
誘電体構造体の前記第１のペア及び誘電体構造体の前記第２のペアの各誘電体構造体は、前記誘電体基板の相対誘電率よりも大きな相対誘電率を有する、
前記誘電体基板の屈折率よりも大きな屈折率を有する、
前記誘電体基板の外部において延在する部分を含む、
のうちの少なくとも一つである、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
誘電体構造体の前記第１のペア又は誘電体構造体の前記第２のペアのうちの少なくとも１つの誘電体構造体は、ストロンチウムチタニウム（ＳｒＴｉＯ３）を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
誘電体構造体の前記第１のペアは、第１の誘電体構造体（１１２）と、
前記第１の誘電体構造体と位相が実質的に一致する第２の誘電体構造体（１１４）と、
を含み、
誘電体構造体の前記第２のペアは、
第３の誘電体構造体（１１６）と、
前記第３の誘電体構造体と位相が実質的に一致する第４の誘電体構造体（１１８）と、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
誘電体構造体の前記第１のペアは、第１のサイズと第１の形状を有する第１の誘電体構造体（１１２）と、
第２のサイズと第２の形状を有する第２の誘電体構造体（１１４）と、
を含み、前記第１のサイズは前記第２のサイズと実質的に等しく、前記第１の形状は前記第２の形状と幾何学的に相似で、
誘電体構造体の前記第２のペアは、
第３のサイズと第３の形状を有する第３の誘電体構造体（１１６）と、
第４のサイズと第４の形状を有する第４の誘電体構造体（１１８）と、
を含み、前記第３のサイズは前記第４のサイズと実質的に等しく、前記第３の形状は前記第４の形状と幾何学的に相似である、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
誘電体構造体の前記第１のペアは、第１の誘電体構造体（１１２）と、
前記第１の誘電体構造体から閾値距離の範囲内に配置された第２の誘電体構造体（１１４）と、
を含み、前記閾値距離は前記電磁波に対する結合距離に対応し、
誘電体構造体の前記第２のペアは、
第３の誘電体構造体（１１６）と、
前記第３の誘電体構造体から前記閾値距離の範囲内に配置された第４の誘電体構造体（１１８）と、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
誘電体構造体の前記第１のペアは、第１の誘電体構造体（１１２）及び第２の誘電体構造体（１１４）を含み、前記第１の誘電体構造体は第１の軸（２１０）に沿って前記第２の誘電体構造体に揃えられ、誘電体構造体の前記第２のペアは第３の誘電体構造体及び第４の誘電体構造体を含み、前記第３の誘電体構造体は、前記第１の軸と非平行な第２の軸（２１２）に沿って前記第４の誘電体構造体に揃えられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
誘電体構造体の第３のペア（４２２、４２６）と、誘電体構造体の第４のペア（４２４、４２８）とを備える第２の波形検出器を更に備え、前記処理回路は、前記第２の波形検出器（１６２）に入射する第２の電磁波（１６４）の第２の到来方向を決定するように構成され、前記電磁波の前記到来方向は第１の極範囲内及び第１の方位角範囲（１７０）内にあり、前記第２の電磁波の前記第２の到来方向は第２の極範囲内及び第２の方位角範囲（１７２）内にあり、前記第１の極範囲は前記第２の極範囲とは異なり、前記第１の方位角範囲は前記第２の方位角範囲とは異なり、
誘電体構造体の前記第１のペアは、第１の主軸を有する第１の誘電体構造体（４１２）及び第２の主軸を有する第２の誘電体構造体（４１４）を含み、
誘電体構造体の前記第２のペアは、第３の主軸を有する第３の誘電体構造体（４１６）及び第４の主軸を有する第４の誘電体構造体（４１８）を含み、
前記第１の主軸は、前記第２の主軸、前記第３の主軸及び前記第４の主軸と実質的に平行で、
誘電体構造体の前記第３のペアは、第５の主軸を有する第５の誘電体構造体（５３２）及び第６の主軸を有する第６の誘電体構造体（５３４）を含み、
誘電体構造体の前記第４のペアは、第７の主軸を有する第７の誘電体構造体（５３６）及び第８の主軸を有する第８の誘電体構造体（５３８）を含み、
前記第５の主軸は前記第６の主軸、前記第７の主軸、及び前記第８の主軸と実質的に平行で、前記第５の主軸は前記第１の主軸と非平行である、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
到来方向決定の方法（８００）であって、前記方法は、電磁波（１０４）に応答する、波形検出器（１０２）の誘電体構造体の第１のペア（１０８）における相対出力レベルを示す一又は複数の第１の信号（１４２、１４４）を、センサシステムのプロセッサ（１５０）で受信すること（８０２）と、
前記電磁波に応答する、前記波形検出器の誘電体構造体の第２のペア（１１０）における相対出力レベルを示す一又は複数の第２の信号（１４６、１４８）を、前記センサシステムのプロセッサ（１５０）で受信すること（８０４）と、
誘電体構造体の前記第１のペアにおける前記相対出力レベル及び誘電体構造体の前記第２のペアにおける前記相対出力レベルに基づいて、前記プロセッサによって、前記電磁波の到来方向を決定すること（８０６）とを含み、
前記波形検出器は更に誘電体基板（１０６）を備え、誘電体構造体の前記第１のペア及び誘電体構造体の前記第２のペアは、前記誘電体基板内に少なくとも部分的に埋め込まれる、方法（８００）。
【請求項13】
前記電磁波の前記到来方向を決定することは、誘電体構造体の前記第１のペアにおける前記相対出力レベルに基づいて、予測される到来方向の第１の組を決定すること（８０８）と、
誘電体構造体の前記第２のペアにおける前記相対出力レベルに基づいて、予測される到来方向の第２の組を決定すること（８１２）と、
予測される到来方向の前記第１の組と予測される到来方向の前記第２の組との交差に基づいて、前記到来方向を選択すること（８１６）とを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
予測される到来方向の前記第１の組を決定することは、第１のマッピングデータから、予測される到来方向の前記第１の組を取り出すこと（８１０）を含み、前記第１のマッピングデータは、誘電体構造体の前記第１のペアの前記相対出力レベルの値を、予測される到来方向の前記第１の組にマッピングし、予測される到来方向の前記第２の組を決定することは、第２のマッピングデータから、予測される到来方向の前記第２の組を取り出すこと（８１４）を含み、前記第２のマッピングデータは、誘電体構造体の前記第２のペアの前記相対出力レベルの値を、予測される到来方向の前記第２の組にマッピングする、請求項１３に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
本開示は概して、電磁波の到来方向を決定するための装置、システム及び方法に関する。多くの技術が、通信、検出、測距、攻撃又は防御の目的などで電磁波を利用している。このような技術の中には、電磁波の到来方向の決定に依存するものもあれば、電磁波の到来方向の決定によって改良されるものもある。例えば、一部の通信システムは、送信される電磁波の方向制御をもたらすため、或いは、特定の方向からの電磁波を選択的に受信するため、パラボラディッシュなどの指向性アンテナを使用する。このようなアンテナは、アンテナの指し示す（例えば、到来方向の狭い範囲に対応する）方向に沿って、電磁波を集めるように構成されるため、「指向性がある（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）」と言われる。一部の指向性アンテナは、指向性アンテナの指し示す方向を変更できるように再配置可能である。このような再配置可能な指向性アンテナは、電磁波を受信したとき、電磁波の到来方向が再配置可能な指向性アンテナの指し示す方向に対応するため、電磁波の到来方向の推定に使用することができる。一例として、パラボラディッシュを使用する指向性アンテナに関しては、パラボラディッシュだけで、ターゲット電磁波の４分の１波長からターゲット電磁波の１波長の半径を有するように、一般的にサイズ指定される。更に、受信器又は送信器は、信号を送受信するため、パラボラディッシュの焦点に配置される。更に、指向性アンテナが再配置可能な場合には、アクチュエータ、ジンバル、又は他のポインティング支援機器がパラボラディッシュに結合されうる。したがって、再配置可能な指向性アンテナシステムは比較的大きく、重く、高価になりうる。
【0002】
物理的に再配置可能な指向性アンテナではなく、一部のシステムは固定された又は移動可能な放射素子のアレイを使用し、アレイの指示方向を電子的に制御するため、ビーム形成技術を使用する。このようなシステムでは、各放射素子は小さなアンテナ（例えば、導体）で、そのため、各放射素子は電磁波から受け取るエネルギーの一部を再放射する。アレイの放射素子からの再放射は、アレイの検出限界もしくは信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を制限しうるノイズ源、又は非線形信号歪みとなる。更に、このようなアレイは、隣接する放射素子間の間隔がターゲット電磁波の波長の４分の１よりも大きくなるようにサイズ決定されうる。したがって、多くの放射素子を有するアレイは、比較的大きく重くなりうる。また、このようなアレイを電子的に指向するために使用されるビーム形成技術は、計算が複雑になり、各放射素子が、方向を制御するため、位相調整器及び／又は増幅器などのサポートハードウェアを有することが必要となる。
【0003】
したがって、電磁波の到来方向の決定は多くの技術にとって重要であるが、到来方向の決定に利用できるシステムは大型で、重く、複雑及び／又は高価になる傾向がある。
【発明の概要】
【0004】
特定の実施例では、到来方向検出システムは、波形検出器及び処理回路を含む。波形検出器は、誘電体構造体の第１のペア及び誘電体構造体の第２のペアを含む。処理回路は、波形検出器に入射する電磁波の到来方向を決定するように構成されている。到来方向は、電磁波に応答する誘電体構造体の第１のペアの相対出力レベルに基づいて、また、電磁波に応答する誘電体構造体の第２のペアの相対出力レベルに基づいて決定される。
【0005】
別の特定の実施例では、波形検出器は、第２の誘電体構造体の閾値距離内に配置された第１の誘電体構造体を含む、誘電体構造体の第１のペアを含む。波形検出器はまた、第４の誘電体構造体の閾値距離内に配置された第３の誘電体構造体を含む、誘電体構造体の第２のペアも含む。閾値距離は、電磁波に応答する誘電体構造体の第１のペアにおける相対出力レベルが電磁波の到来方向に関係し、また、電磁波に応答する誘電体構造体の第２のペアにおける相対出力レベルが、電磁波の前記到来方向に関係するようになっている。
【0006】
別の特定の実施例では、到来方向決定の方法は、電磁波に応答する波形検出器の誘電体構造体の第１のペアにおける相対出力レベルを示す一又は複数の第１の信号を、センサシステムのプロセッサで受信することを含む。方法はまた、電磁波に応答する波形検出器の誘電体構造体の第２のペアにおける相対出力レベルを示す一又は複数の第２の信号を、センサシステムのプロセッサで受信することも含む。方法はまた、誘電体構造体の第１のペアの相対出力レベル、及び誘電体構造体の第２のペアの相対出力レベルに基づいて、電磁波の到来方向をプロセッサによって決定することも含む。
【0007】
上述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施例で個別に実現されうるか、又は、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細が理解可能な、更に別の実施例において組み合わされうる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】電磁波の到来方向を決定するためのシステムの具体例を示すブロック図である。
【図4A】特定の実装による波形検出器装置を示す様々な図の１つである。
【図4B】特定の実装による波形検出器装置を示す様々な図の１つである。
【図5A】特定の実装による波形検出器装置を示す様々な図の１つである。
【図5B】特定の実装による波形検出器装置を示す様々な図の１つである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本書で使用される様々な専門用語は、特定の実装の説明のためのものにすぎず、実装を限定することは意図されていない。例えば、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限りは、複数形も含むことが意図されている。更に、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」と交換可能に使用されうる。加えて、「その場合（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語は、「そこで（ｗｈｅｒｅ）」と交換可能に使用されうる。本書で使用されるように、「例示的な」は実施例、実装、及び／又は態様を示し、選択又は好ましい実装を限定する又は実装するものとして解釈されるべきではない。本書で使用されているように、構造体、構成要素、操作などの要素を修飾する序数用語（例えば、「第１の」、「第２の」、「第３の」など）は、これ自体がある要素の別の要素に対する優先度又は順序を示すものではなく、（序数用語としての使用を別にして）同じ名前を有する別の要素と区別しているにすぎない。本書で使用されているように、「組（ｓｅｔ）」という用語は、一又は複数の特定の要素を表し、「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」という用語は特定の要素が複数個（例えば、２つ以上）あることを表す。
【0010】
本書に開示の特定の実施例は、結合された誘電体構造体の複数のペアを含む波形検出器を含む。この文脈では、「結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」とは直接接触なしにエネルギーを伝達することを意味する。この意味での結合は「電磁的結合」と称されることもあり、このような専門用語によって、物理的な意味での「結合」（例えば、直接的又は間接的な物理的接触）との混乱を回避しうる。波形検出器の誘電体構造体のペアは、当該ペアの第１の誘電体構造体が、電磁波に応答して、第１の誘電体構造体から第２の誘電体構造体へエネルギーを伝えるため、当該ペアの第２の誘電体構造体と相互作用する場を生成する場合には、「結合されている」（例えば、電磁的に結合されている）と称される。２つの誘電体構造体が結合されているかどうかは、誘電体構造体の相対位置、幾何形状、及び材料特性に依存する。結合された誘電体構造体のペアの相対出力レベルは、エネルギーが生成される電磁波の到来方向を含む多くの要因に依存する。
【0011】
電磁波の到来方向は、結合されたペアの各誘電体構造体の相対出力レベルに影響する一方で、結合された誘電体構造体の１つのペアの相対出力レベルは、電磁波が単位球面の第１の孤又は大円に沿っているため、電磁波の到来方向を決定するのに十分な情報のみを提供する。誘電体構造体の第２の結合されたペアは、単位球面の第２の孤又は大円に沿った到来方向を決定できるように、波形検出器に追加されうる。第１の孤又は大円と第２の孤又は大円との交差は、電磁波の到来方向に対応する。したがって、誘電体構造体の２つのペアを使用することによって、（３次元直交座標系の単位ベクトルに変換可能な）２つの球面次元で、到来方向の決定が可能になる。したがって、特定の実装では、波形検出器は誘電体構造体の２つのペアを含む。このような実装では、誘電体構造体の第１のペアは、第１の誘電体構造体の結合距離内に配置された第１の誘電体構造体及び第２の誘電体構造体を含む。誘電体構造体の第２のペアは、第３の誘電体構造体の結合距離内に配置された第３の誘電体構造体及び第４の誘電体構造体を含む。このような実装では、誘電体構造体の第１のペアの相対出力レベルは、予測される到来方向の第１の組（例えば、方位角の組及び極角の組）を示し、誘電体構造体の第２のペアの相対出力レベルは、予測される到来方向の第２の組（例えば、方位角の組及び極角の組）を示す。予測される到来方向の第１の組が、予想される到来方向の第２の組に交差する特定の方位角と極角は、電磁波の到来方向に対応する。
【0012】
幾つかの実装では、波形検出器は、誘電体構造体のペアが誘電体基板に埋め込まれた「全誘電体波形検出器」である。このような実装では、全誘電体波形検出器は導電体要素を含まないため、電磁波の再放射が起こらない。電磁波の再放射は、ノイズ、非線形信号歪み、又は干渉の重大な原因になりうる。誘電体構造体を使用することにより、波形検出器は従来のアンテナと比較して、信号対ノイズ特性が改善されている。また、波形検出器は、ターゲット電磁波形の波長よりも大幅に小さくなりうる。例えば、約１メートルの波長を有する電磁波を検出する大きさにされた波形検出器は、ストロンチウムチタニウム（ＳｒＴｉＯ３）結晶ロッドを含む円筒形の誘電体構造体のペアを使用することができ、各ロッドは約１．００インチ（０．０２５４メートル）の直径と約４．００インチ（０．１０２メートル）の長さを有する。この実施例では、結合されたロッドのペアは、互いに約４．００インチ（０．１０２メートル）未満だけ離して、例えば、中心から中心まで約３．５インチ（０．０８９メートル）離して配置されうる。
【0013】
図１は、電磁波の到来方向を決定するためのシステム１００の特定の実施例を示すブロック図である。システム１００は、波形検出器１０２及び波形検出器１０２に関連する検出回路１２０を含む。図１に示した特定の実装では、システム１００はまた、検出回路１２０と通信可能に結合されたコンピューティング装置１５０を含む。この実装では、コンピューティング装置１５０は、処理回路１５２（例えば、プロセッサ）及びメモリ１５４を含む。他の実装では、処理回路１５２は、特別な目的の回路、例えば、特定用途向け集積回路又はフィールドプログラマブルゲートアレイなどを含むか、これらに相当する。処理回路１５２は、以下で更に説明されるように、波形検出器１０２に入射する電磁波１０４の到来方向を決定するように構成されている。
【0014】
波形検出器１０２は、誘電体基板１０６に少なくとも部分的に埋め込まれた、誘電体構造体の第１のペア１０８及び誘電体構造体の第２のペア１１０を含む。図１では、誘電体構造体の第１のペア１０８は、第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４を含む。以下でより詳細に説明するように、第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４は、波形（例えば、電磁波１０４）に由来するエネルギーを、電磁結合によって互いに交換するように構成されている。例えば、第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４は、互いに閾値距離の範囲内に配置され、閾値距離は電磁波１０４に対する結合距離に対応する。第２の誘電体構造体１１４はまた、第１の誘電体構造体１１２と位相が実質的に一致しうる。このような状況で、電磁波がそれぞれ同じ速度で移動する場合には、或いは、一方の誘電体構造体の実効屈折率が他方の誘電体構造体の実効屈折率に等しい場合には、２つの誘電体構造体は「位相が一致」している。
【0015】
誘電体構造体の第２のペア１１０は、第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８を含む。第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８は、電磁波１０４に由来するエネルギーを、電磁結合によって互いに交換するように構成されている。例えば、第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８は、互いに閾値距離（例えば、電磁波１０４に対する結合距離）の範囲内に配置される。第４の誘電体構造体１１８はまた、第３の誘電体構造体１１６と位相が実質的に一致しうる。
【0016】
誘電体構造体の第１のペア１０８及び誘電体構造体の第２のペア１１０は、ペア１０８とペア１１０との間の電磁結合を制限する又はなくすように構成されている。特定の実装では、ペア１０８とペア１１０との間の電磁結合は、ペア１０８とペア１１０との間の距離に基づいて制限される。このような実装では、誘電体構造体の第１のペア１０８は、誘電体構造体の第２のペア１１０から十分に離れており、誘電体構造体の２つのペア１０８と１１０との間で、電磁結合によって交換されるエネルギーはほとんどないか、検出可能なエネルギーはゼロである。例えば、第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４はそれぞれ、第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８の各々から閾値距離よりも遠くに配置される。したがって、誘電体構造体の第１のペア１０８は、誘電体構造体の第２のペア１１０と電磁的に結合されることはない。他の実装では、ペア１０８とペア１１０との間の電磁結合は、図３を参照して更に説明されるように、誘電体構造体の結合特性に基づいて制限される。
【0017】
第１の誘電体構造体１１２は第１の軸に沿って第２の誘電体構造体１１４に揃えられ、第３の誘電体構造体１１６は、第１の軸と非平行な第２の軸に沿って第４の誘電体構造体１１８に揃えられる。誘電体構造体１１２～１１８の各々は、誘電体構造体のペア間で発生する電磁結合に沿った方向に延在する主軸を有する。説明のため、幾つかの実装では、各誘電体構造体１１２～１１８は、円筒（又は、ロッド）形状を有し、その主軸は円筒形状の一方の円形面の中心から、円筒形状の他方の円形面の中心まで延在する。このような実装では、第１の誘電体構造体１１２の主軸は、第２の誘電体構造体１１４の主軸と実質的に（例えば、製造許容誤差の範囲内で）平行で、第３の誘電体構造体１１６の主軸は、第４の誘電体構造体１１８の主軸と実質的に（例えば、製造許容誤差の範囲内で）平行である。第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４が揃えられる第１の軸は、第１の誘電体構造体１１２の主軸及び第２の誘電体構造体１１４の主軸を通って引かれたラインに対応する。同様に、第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８が揃えられる第２の軸は、第３の誘電体構造体１１６の主軸及び第４の誘電体構造体１１８の主軸を通って引かれたラインに対応する。図６及び図７を参照して更に説明されるように、第１の軸を第２の軸に対して非平行に配置することによって、球面座標系の２次元で、電磁波１０４の到来方向を決定することができる。
【0018】
電磁結合を強化するため、第１の誘電体構造体１１２は、サイズ、形状、及び材料特性の点において、第２の誘電体構造体１１４と実質的に（例えば、製造許容誤差範囲内で）同一である。説明のため、第１の誘電体構造体１１２は第１のサイズと第１の形状を有し、第２の誘電体構造体１１４は第２のサイズと第２の形状を有し、第１のサイズは第２のサイズと実質的に等しく、第１の形状は第２の形状と幾何学的に相似である。同様に、電磁結合を強化するため、第３の誘電体構造体１１６は、サイズ、形状、及び材料特性の点において、第４の誘電体構造体１１８と実質的に（例えば、製造許容誤差範囲内で）同一である。説明のため、第３の誘電体構造体１１６は第３のサイズと第３の形状を有し、第４の誘電体構造体１１８は第４のサイズと第４の形状を有し、第３のサイズは第４のサイズと実質的に等しく、第３の形状は第４の形状と幾何学的に相似である。製造を容易にするため、第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４は、第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８と実質的に同一であるが、第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４は、電磁結合によって、第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８とエネルギーを交換しないため、波形検出器１０２が正確かつ効率的に機能するために、このような類似性は必要としない。
【0019】
電磁的な捕捉、誘導、及び結合は、誘電体基板１０６及び誘電体構造体１１２～１１８の特性の差によって影響される。電磁結合を強化するため、誘電体構造体１１２～１１８の各々は、誘電体基板１０６の相対誘電率よりも大きな相対誘電率を有する。更に、電磁結合を強化するため、誘電体構造体１１２～１１８の各々は、誘電体基板１０６の屈折率よりも大きな屈折率を有する。例えば、特定の実装では、誘電体構造体１１２～１１８は、ストロンチウムチタニウム（ＳｒＴｉＯ３）結晶など、高い相対誘電率と高い屈折率を有する材料を含み、誘電体基板１０６は、ポリマー、ガラス、又はシリコンなど、低い相対誘電率と低い屈折率を有する材料を含む。
【0020】
第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４の配置と特性により、電磁波１０４が誘電体構造体の第１のペア１０８と相互作用するとき、電磁波１０４のエネルギーは第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４によって集められ、第１の誘電体構造体１１２と第２の誘電体構造体１１４との間に結合される。同様に、電磁波１０４が誘電体構造体の第２のペア１１０と相互作用するとき、電磁波１０４のエネルギーは第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８によって集められ、第３の誘電体構造体１１６と第４の誘電体構造体１１８との間に結合される。誘電体構造体のペア１０８とペア１１０との間の電磁結合は、電磁波１０４の到来方向の関数となる（例えば、依存する）。例えば、電磁波１０４が平面波で、電磁波１０４の到来方向が、誘電体構造体の第１のペア１０８の直上である場合には、電磁波１０４は第１の誘電体構造体１１２と第２の誘電体構造体１１４の両方に同時に（かつ、同じ位相で）当たり、電磁結合は平衡状態にある。しかしながら、電磁波１０４が平面波で、第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４のうちの一方に、他方の誘電体構造体よりも先に（かつ、異なる位相で）電磁波１０４が当たるように、電磁波１０４の到来方向に角度がついている場合には、誘電体構造体の第１のペア１０８内の電磁結合は、第１の誘電体構造体１１２又は第２の誘電体構造体１１４のいずれかが有利になるように非平衡状態になる。誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベル（例えば、出力レベル比率）は、誘電体構造体の第１のペア１０８内の電磁結合がどの程度非平衡になっているかを示す。したがって、誘電体構造体の第１のペア１０８の各誘電体構造体１１２、１１４内での出力レベルは、電磁波１０４の予想される到来方向を決定するため、（直接的に又は間接的に）測定可能である。
【0021】
誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルに基づいて決定された予想される到来方向はそれぞれ、特定の２次元（２Ｄ）平面内の到来方向に対応する。誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベル（例えば、出力レベル比率）は、第２の２Ｄ平面内での電磁波１０４の予測される到来方向を決定するように測定可能である。到来方向を２つの非平行２Ｄ平面内で測定することによって、３次元（３Ｄ）到来方向は、２つの２Ｄ到来方向が一致する交差点に基づいて決定可能である。
【0022】
図１に示された実装では、検出回路１２０はセンサシステム１３０を含む。他の実装では、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示された実装では、センサシステム１３０のセンサは波形検出器１０２の一部で、誘電体構造体１１２～１１８に直接物理的に接触するか、電気的に接触する。センサシステム１３０は、電磁波１０４に応答する誘電体構造体１１２～１１８の出力レベル１２２～１２８を測定又は推定するように構成された、複数のセンサ１３２～１３８を含む。図１では、センサシステム１３０は、第１のセンサ１３２、第２のセンサ１３４、第３のセンサ１３６、及び第４のセンサ１３８を含む。第１のセンサ１３２は、電磁波１０４に応答して、第１の誘電体構造体１１２における第１の出力レベル１２２を示す第１の信号１４２を生成するように構成されている。第２のセンサ１３４は、電磁波１０４に応答して、誘電体構造体の第１のペア１０８の第２の誘電体構造体１１４における第２の出力レベル１２４を示す第２の信号１４４を生成するように構成されている。第３のセンサ１３６は、電磁波１０４に応答して、誘電体構造体の第２のペア１１０の第３の誘電体構造体１１６における第３の出力レベル１２６を示す第３の信号１４６を生成するように構成されている。第４のセンサ１３８は、電磁波１０４に応答して、誘電体構造体の第２のペア１１０の第４の誘電体構造体１１８における第４の出力レベル１２８を示す第４の信号１４８を生成するように構成されている。
【0023】
図１は、誘電体構造体１つに対して１つのセンサを示しているが、幾つかの実装では、誘電体構造体の１つのペアに対して１つのセンサが使用されうる。到来方向の決定は、誘電体構造体の第１のペア１０８及び誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルに基づいているため、誘電体構造体の各ペアの１つのセンサは、各誘電体構造体の各出力レベルを別々に検知するのではなく、相対出力レベルをペアで検知することができる。したがって、誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルは（例えば、第１の信号１４２と第２の信号１４４の比率として）算出可能であるか、誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルは測定可能である。
【0024】
センサ１３２～１３８は、接触式センサ又は非接触式センサを含みうる。接触式センサは、対応する誘電体構造体に接続されている（例えば、直接物理的に接続されるか、導電性部材を介して電気的に接続される）。例えば、導電性部材は、誘電体構造体の出力を電気信号に変換することができ、この電気信号は、誘電体構造体の出力レベルを決定するため、センサによって測定される。非接触式センサは、対応する誘電体構造体での変化を測定するため、非接触測定技術を使用する。この変化は誘電体構造体の出力レベルを示すか、その出力レベルに相関している。出力レベルを示すために検出可能な変化の例には、温度変化、寸法の変化（例えば、長さの変化）、振動、又は光学特性（例えば、屈折率、色など）が含まれる。更に別の実施例では、誘電体構造体の出力レベルは、別の構成要素（例えば、誘電体構造体に結合されたインジケータ）の変化を引き起こしうる。この実施例では、センサは他の構成要素の変化を測定することが可能で、その変化は誘電体楮体の出力レベルを示すか、その出力レベルに相関している。
【0025】
図１に示した実装では、センサ１３２～１３８は、出力レベル１２２～１２８を示す信号１４２～１４８をコンピューティング装置１５０に提供する。この実装では、コンピューティング装置１５０の処理回路１５２は、信号１４２～１４８に基づいて、電磁波１０４の到来方向を決定する。例えば、処理回路１５２は、第１の信号１４２及び第２の信号１４４に基づいて、誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルを決定する。処理回路１５２はまた、第３の信号１４６及び第４の信号１４８に基づいて、誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルを決定する。代替的に、センサシステム１３０は、処理回路１５２に対して、ペア１０８の１つの信号とペア１１０の１つの信号を提供することができ、誘電体構造体の特定のペアの信号は、特定のペアの相対出力レベルを示す。説明のため、センサシステム１３０は、（例えば、第１の信号１４２と第２の信号１４４を提供するのではなく）誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルを示す１つの信号を提供してよく、また、（例えば、第３の信号１４６と第４の信号１４８を提供するのではなく）誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルを示す別の信号を提供してもよい。
【0026】
幾つかの実装では、処理回路１５２は、経験的に導かれた公式を使用して、相対出力レベルに基づいて到来方向を計算する。例えば、図２Ａを参照して説明される寸法を有する特定の波形検出器１０２に関して、到来方向は以下の方程式を用いて計算することができる。
ここで、Ｐ２ｎ－１／Ｐ２ｎは結合された誘電体構造体のペアの出力比率で、誘電体構造体の第１の結合されたペアに対してｎ＝１で、誘電体構造体の第２の結合されたペアに対してｎ＝２で、φは方位角で、θは極角である。
【0027】
経験的に導かれた公式は、既知の到来方向からの複数の電磁波を用いて、システム１００を較正することによって決定されうる。代替的に、図１に示した実施例では、処理回路１５２はマッピングデータ１５６を記憶するメモリ１５４に結合されうる。この実施例では、マッピングデータ１５６は、誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルの値（又は、誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルに相関する、或いは相対出力レベルを示す測定値）を第１の到来角にマッピングする第１のマッピングデータを含む。マッピングデータ１５６はまた、誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルの値（例えば、誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルに相関する、或いは相対出力レベルを示す測定値）を、第２の到来角にマッピングする第２のマッピングデータを含む。この実施例では、処理回路１５２は、図６及び図７を参照して説明されるように、第１のマッピングデータ及び第２のマッピングデータに基づいて到来方向データ１５８を決定する。
【0028】
電磁波１０４の到来方向を決定したのち、処理回路１５２又はコンピューティング装置１５０は、到来方向を示す到来方向（ＤＯＡ）データ１５８を生成し、そのＤＯＡデータ１５８を応答システム１６０に送信する。応答システム１６０は、電磁波１０４の到来方向に基づいて応答動作を開始するように構成されている。応答動作の例には、限定するものではないが、通知を発すること（例えば、電磁波１０４の到来方向を示すアイコンを表示すること）、又は装置（例えば、アンテナ又は兵器システム）を到来方向に向けるように操縦命令を発することが含まれる。幾つかの実装では、ＤＯＡデータ１５８に基づいて発せられた操縦命令によって、波形検出器１０２は再配置されうる。例えば、波形検出器１０２は、電磁波１０４が異なる角度で波形検出器に当たるように枢動可能で、測定値の第２の組を取得して到来方向を確認することができる。
【0029】
波形検出器１０２は、方位角の範囲及び極角の範囲から電磁波の到来方向を測定するように使用可能で、これらの範囲は波形検出器１０２の受容円錐（ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ ｃｏｎｅ）１７０を定義する。受容円錐１７０は限られているため、システム１００は、一又は複数の追加の波形検出器、例えば、第２の波形検出器１６２、及び一又は複数の波形検出器を支援する検出回路１６６を含みうる。図１に示した実施例では、第２の波形検出器１６２は、波形検出器１０２とは異なる受容円錐１７２を有する。したがって、波形検出器１０２は、（例えば、受容円錐１７０に対応する）第１の極範囲及び第１の方位角範囲内の電磁波の到来方向の決定に使用可能で、第２の波形検出器１６２は、（例えば、受容円錐１７２に対応する）第２の極範囲及び第２の方位角範囲内の電磁波（例えば、電磁波１６４）の到来方向の決定に使用可能である。この実施例では、第１の極範囲は第２の極範囲とは異なり、第１の方位角範囲は第２の方位角範囲とは異なる。図１は２つの波形検出器１０２、１６２、を示しているが、他の実装では、例えば、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、及び図５Ｂに示した実装では、システム１００は２つ以上の波形検出器を含む。このような実装では、２つ以上の隣り合う波形検出器の受容円錐は、特定の角範囲（例えば、１８０度、３６０度、又はその他のターゲット角範囲）で、連続した視野（例えば、一体化された受容円錐）を提供するため、部分的に重なり合うことができる。
【0030】
図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、図１のシステムの波形検出器１０２の特定の実装を示す図である。図２Ａは、電磁波１０４の波形検出器１０２の特定の実装の斜視図である。図２Ｂは、図２Ａの波形検出器１０２の特定の実装の上面図を示す。図２Ｃは、図２Ａの波形検出器１０２の特定の実装の断面図を示し、断面は図２Ａに示したライン２１０に沿っている。
【0031】
図２Ａでは、電磁波１０４は、ベクトル２０２で示される到来方向を有する平面波として描かれている。ベクトル２０２は、方位角方向（φ、ファイ）２０６の構成要素と極方向（θ、シータ）２０４の構成要素を有する球面座標で表現されうる。
【0032】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃでは、波形検出器１０２は、誘電体構造体の結合されたペア（例えば、第１のペア１０８）として配置された第１の誘電体構造体１１２と第２の誘電体構造体１１４を含む。波形検出器１０２はまた、誘電体構造体の結合されたペア（例えば、第２のペア１１０）として配置された第３の誘電体構造体１１６と第４の誘電体構造体１１８を含む。誘電体構造体１１２～１１８の各々は、各誘電体構造体１１２～１１８の一部が誘電体基板１０６の外部において延在するように、誘電体基板１０６内に埋め込まれる。
【0033】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃに示した実装では、波形検出器１０２はまた、エネルギー吸収層２５０を含む。エネルギー吸収層２５０は、ターゲット波長内の電磁放射を吸収するように構成されている。この実装では、電磁波１０４と誘電体構造体１１２～１１８との相互作用は、ある程度の回折を起こすことがあり、電磁波１０４の到来方向の決定時に干渉を引き起こしうる。エネルギー吸収層２５０は、回折干渉を低減するため、電磁波１０４の回折部分を吸収する。この実装では、各誘電体構造体１１２～１１８は、エネルギー吸収層２５０の開口部を通って延在する。開口部は、波形検出器１０２を形成するために使用される特定の材料に基づいて、また、回折を制限するため、電磁波１０４のターゲット波長に基づいて、経験則的に（例えば、試験又はシミュレーションに基づいて）サイズ決定されうる。
【0034】
波形検出器１０２の幾つかの寸法（Ｄ１～Ｄ７）を図２Ａ及び図２Ｂに示した。寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３は、波形検出器１０２の長さ（Ｄ１）、幅（Ｄ２）、及び厚み（Ｄ３）に対応する。寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３の各々は、電磁波１０４の波長よりも小さい。説明のため、ターゲット電磁波の波長が約１．０メートルの特定の実装では、寸法Ｄ１は約０．４１メートル以下になり、寸法Ｄ２は約０．２３メートル以下になり、また、寸法Ｄ３は約０．１０メートル以下になる。
【0035】
第３の誘電体構造体１１６と第４の誘電体構造体１１８との間の距離は、寸法Ｄ４として表示され、第１の誘電体構造体１１２と第２の誘電体構造体１１４は寸法Ｄ５として表示される。寸法Ｄ４及びＤ５は同じであってもよく、或いは異なっていてもよい。例えば、誘電体構造体１１２～１１８の各々が、他の誘電体構造体１１２～１１８と実質的に同一の場合には、寸法Ｄ４と寸法Ｄ５は同じになりうる。代替的な実施例として、第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４が、第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８と実質的に同一でない場合には、寸法Ｄ４は寸法Ｄ５と異なることがありうる。寸法Ｄ４は、第３の誘電体構造体１１６と第４の誘電体構造体１１８との間の電磁結合を検出可能にしうるほど、十分に小さく、また、寸法Ｄ５は、第１の誘電体構造体１１２と第２の誘電体構造体１１４との間の電磁結合（図２Ｃの領域２３０によって示されるように）を検出可能にしうるほど、十分に小さい。
【0036】
図２Ｂに示したように、寸法Ｄ６は、ペアになっていない２つの誘電体構造体（例えば、この実装では、第２の誘電体構造体１１４と第３の誘電体構造体１１６）の間の最も短い距離に対応する。寸法Ｄ６は、誘電体構造体の第２のペア１１４と第３の誘電体構造体１１６との間で、検出可能な電磁結合はほとんど、或いは全く起こらないほど、十分に大きい（例えば、結合距離よりも大きい）。２つの誘電体構造体の間でどれだけの電磁結合が起こるかは、誘電体構造体間の距離、誘電体構造体の材料特性、誘電体構造体の幾何形状、及びその他の要因に依存する。したがって、誘電体構造体の間隔（寸法Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６に対応する）及び誘電体構造体の長さ（寸法Ｄ７＋図２Ｃに示した寸法Ｄ３に対応する）は、材料、サイズの制約、及びターゲット電磁波の長さの特定の組み合わせに対して、経験則的に（例えば、試験又はシミュレーションによって）決定されうる。
【0037】
図２Ａ及び図２Ｂでは、第１のライン２１０は、第１の誘電体構造体１１２の中心を通って、また、第２の誘電体構造体１１４の中心を通って延在するように示されている。第１のライン２１０は、第１の誘電体構造体１１２と第２の誘電体構造体１１４が、第１のライン２１０に対応する第１の軸に沿って揃っていることを示している。加えて、第２のライン２１２は、第３の誘電体構造体１１６の中心を通って、また、第４の誘電体構造体１１８の中心を通って延在する。第２のライン２１２は、第３の誘電体構造体１１６と第４の誘電体構造体１１８が、第２のライン２１２に対応する第２の軸に沿って揃っていることを示している。図２Ａ及び図２Ｂに示したように、第１のライン２１０は第２のライン２１２に平行ではない。幾つかの実装では、第１のライン２１０は、第２のライン２１２と直角に交差する。図６Ａ～図６Ｃ及び図７Ａ～図７Ｃを参照して更に説明されているように、誘電体構造体のペアを平行でない軸に沿って揃えることは、２つの球面次元での電磁波１０４の到来方向の検出を促進する。
【0038】
図３は、図１のシステムの波形検出器１０２のもう１つの特定の実装の上面図を示す。図３に示された実装は、誘電体構造体１１２～１１８が異なるように配置されている点を除けば、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃに示した実装と同じである。例えば、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃでは、誘電体構造体１１２～１１８は、ライン２１０とライン２１２の交点が誘電体構造体１１２～１１８から離れるように、ほぼＬ字形に配置されている。これとは対照的に、図３では、誘電体構造体１１２～１１８は、ライン２１０とライン２１２の交点が誘電体構造体１１２～１１８の間になるように、ほぼＸ字形に配置されている。図３に示した配置は、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示した波形検出器１０２の実装と比較して、波形検出器１０２のサイズを小さくするように使用可能である。例えば、図３では、寸法Ｄ１及びＤ２は、図２Ａの寸法Ｄ１及びＤ２よりも小さくなりうる。
【0039】
図３に示したようにＸ字形に誘電体構造体１１２～１１８を配置した結果、ペアになっていない２つの誘電体構造体（例えば、第１の誘電体構造体１１２と第４の誘電体構造体１１８）間の距離に対応する寸法Ｄ６は寸法Ｄ４又は寸法Ｄ５よりも小さくなる。したがって、ペアになっていない誘電体構造体は、両者の間の電磁結合を制限するように形成される。例えば、第１の誘電体構造体１１２と第４の誘電体構造体１１８との間で、検出可能な電磁結合はほとんど、或いは全く起こらないように、第１の誘電体構造体１１２の材料、材料特性、及び／又は幾何形状は、第４の誘電体構造体１１８の材料、材料特性、及び／又は幾何形状とは十分に異なりうる。これとは反対に、第１の誘電体構造体１１２と第２の誘電体構造体１１４との間に検出可能な電磁結合が起こるように、第１の誘電体構造体１１２の材料、材料特性、及び／又は幾何形状は、第２の誘電体構造体１１４の材料、材料特性、及び／又は幾何形状と実質的に同一になりうる。同様に、第３の誘電体構造体１１６と第４の誘電体構造体１１８との間に検出可能な電磁結合が起こるように、第３の誘電体構造体１１６の材料、材料特性、及び／又は幾何形状は、第４の誘電体構造体１１８の材料、材料特性、及び／又は幾何形状と実質的に同一になりうる。
【0040】
図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、及び図５Ｂは、図１のシステム１００の波形検出器のマルチアングル実装の様々な図を示している。図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、及び図５Ｂの各々では、波形検出器１０２を他の波形検出器とつないで、又は組み合わせて、１つの波形検出器で検出しうるよりも広い範囲の到来方向で電磁波を検出することができる検出器装置が形成される。
【0041】
図４Ａは、検出器装置４００の斜視図を示し、図４Ｂは検出器装置４００の側面図を示す。図４Ａ及び図４Ｂでは、複数の波形検出器１０２、４０２、４０４は、３次元（３Ｄ）オブジェクトの外面（又は凸面）に配置される。図４Ａ及び図４Ｂに示した実装では、３Ｄオブジェクトは立方体であるが、他の実装では、波形検出器１０２、４０２、４０４は、４面体、ピラミッド形、８面体、１２面体、２０面体、球形、円筒形などの他の３Ｄオブジェクトの面又は表面に配置されうる。
【0042】
図４Ａ及び図４Ｂの波形検出器１０２、４０２、４０４は、少なくとも２つの誘電体構造体ペアを含む。例えば、波形検出器４０２は、結合されたペアとして配置された誘電体構造体４１２及び４１４、並びに別の結合されたペアとして配置された誘電体構造体４１６及び４１８を含む。加えて、波形検出器４０４は、結合されたペアとして配置された誘電体構造体４２２及び４２４、並びに別の結合されたペアとして配置された誘電体構造体４２６及び４２８を含む。特定の実装では、波形検出器４０２及び波形検出器４０４はそれぞれ、波形検出器１０２の（例えば、追加の例の）複製である。したがって、波形検出器４０２、４０４は、波形検出器１０２と同じ特性と構造を有するが、３Ｄオブジェクトの異なる面上に配置される結果として、波形検出器１０２とは異なる受容円錐（及び、互いに異なる受容円錐）を有する。
【0043】
図４Ａ及び図４Ｂは、３Ｄオブジェクトの面上に配置された３つの波形検出器１０２、４０２、４０４を示しているが、検出器装置４００は、４つ以上の波形検出器又は２つ以下の波形検出器を含む。例えば、検出器装置４００は、３Ｄオブジェクトの反対側の面又は隣接する面に２つの波形検出器を含む。別の実施例では、検出器装置４００は、３Ｄオブジェクトの各面に波形検出器を含みうる。３Ｄオブジェクトが面を含まない場合には（例えば、３Ｄオブジェクトが球形の場合には）、３Ｄオブジェクト上の異なる法線方向を有する部分に２つ以上の波形検出器が配置される。更に、幾つかの実装では、１つの面又は表面上に、２つ以上の波形検出器が配置されうる。例えば、１つの面又は表面は、第１の波長範囲内の電磁波を検出するように構成された第１の波形検出器、及び、第２の波長範囲内の電磁波を検出するように構成された第２の波形検出器を含んでよく、第１の波長範囲は第２の波長範囲とは異なる（例えば、部分的にだけ重なるか、重ならない）。
【0044】
図４Ｂに示した実装では、センサ４３２は、検出器装置４００の本体内の誘電体構造体４１２～４１８に結合されており、センサ４３０は、検出器装置４００の本体内の誘電体構造体４２２～４２８に結合されている。更に、図４Ｂには示していないが、センサ１３２～１３８は、検出器装置４００の本体内の誘電体構造体１１２～１１８に結合されている。例えば、検出器装置４００の本体は、図１の誘電体基板１０６を含むか、図１の誘電体基板１０６から形成されうる。この実施例では、センサ１３２～１３８、４３０、及び４３２は、誘電体基板内に埋め込まれ、各誘電体構造体に接触している。
【0045】
図５Ａ及び図５Ｂでは、複数の波形検出器１０２、５０２、５０４、５０６が、３次元（３Ｄ）オブジェクトの内面（又は凹面）に配置され、検出器装置５００を形成する。図５Ａ及び図５Ｂに示した実装では、３Ｄオブジェクトは４つの面を含むが、他の実装では、３Ｄオブジェクトは５つ以上又は３つ以下の面を含む。更に、図５Ａ及び図５Ｂでは３Ｄオブジェクトの面は実質的に平面として示されているが、３Ｄオブジェクトは（平面の代わりに、或いは平面に加えて）曲面を含み、波形検出器１０２、５０２、５０４、５０６のうちの２つ以上は曲面の上に配置されている。
【0046】
図５Ａ及び図５Ｂの各波形検出器１０２、５０２、５０４、５０６は、少なくとも２つの誘電体構造体ペアを含む。例えば、波形検出器５０２は、結合されたペアとして配置された誘電体構造体５１２及び５１４、並びに別の結合されたペアとして配置された誘電体構造体５１６及び５１８を含む。加えて、波形検出器５０４は、結合されたペアとして配置された誘電体構造体５２２及び５２４、並びに別の結合されたペアとして配置された誘電体構造体５２６及び５２８を含む。更に、波形検出器５０６は、結合されたペアとして配置された誘電体構造体５３２及び５３４、並びに別の結合されたペアとして配置された誘電体構造体５３６及び５３８を含む。特定の実装では、波形検出器５０２、５０４、５０６はそれぞれ、波形検出器１０２の（例えば、追加の例の）複製である。したがって、波形検出器５０２、５０４、５０６は、波形検出器１０２として同じ特性と構造を有し、３Ｄオブジェクトの異なる面上に配置される結果として、波形検出器１０２とは異なる受容円錐（また、互いに異なる受容円錐）を有する。
【0047】
図５Ａ及び図５Ｂに示されている特定の実装では、波形検出器１０２と波形検出器５０２の異なる配向は図５Ｂに示されている。図５Ｂの各誘電体構造体１１４～１１８、５１２～５１６は、ライン５４０～５４２で示されているように、（誘電体基板１０６の第１サイドの）第１の面から（誘電体基板１０６の第２サイドの）第２の面まで延在する主軸を有する。例えば、ライン５４０は第２の誘電体構造体１１４の主軸を通るラインに対応し、ライン５４２は第３の誘電体構造体１１６の主軸を通るラインに対応し、ライン５４６は第４の誘電体構造体１１８の主軸を通るラインに対応する。図５Ｂには示していないが、第１の誘電体構造体１１２の主軸を通って延在するラインは、（例えば、図５Ｂに示した）ライン５４０に揃うことになる。更に、ライン５４８は誘電体構造体５１２の主軸を通るラインに対応し、ライン５５０は誘電体構造体５１４の主軸を通るラインに対応し、ライン５５２は誘電体構造体５１６の主軸を通るラインに対応する。図５Ｂには示していないが、誘電体構造体５１８の主軸を通って延在するラインは、（例えば、図５Ｂに示した）ライン５５２に揃うことになる。ライン５４０～５４６は互いに平行である。更に、ライン５４８～５５２は互いに平行である。しかしながら、ライン５４０～５４６はライン５４８～５５２とは平行でない。
【0048】
図６Ａ～６Ｃ及び図７Ａ～７Ｃは、波形検出器１０２に入射する電磁波の２つの例と、波形検出器１０２の誘電体構造体ペアでの出力レベルに基づいて、各電磁波の到来方向を決定することを示している。図６Ａは、誘電体構造体の第１のペア１０８を形成するように配置された第１の誘電体構造体１１２及び第２の誘電体構造体１１４を示し、また、誘電体構造体の第２のペア１１０を形成するように配置された第３の誘電体構造体１１６及び第４の誘電体構造体１１８を示す。誘電体構造体のペア１０８、１１０の互いの配置に関する詳細は、図６Ａでは省略されている。したがって、図６Ａの波形検出器１０２は、図２Ａ及び図２Ｂに示したＬ字形に従って配置され、別のパターンでは、図３に示したＸ字形に従って配置されうる。図７Ａは、図６Ａに示した波形検出器と同じ波形検出器１０２を示している。
【0049】
図６Ａ及び図７Ａのどちらにおいても、各誘電体構造体１１２～１１８の出力レベルは、各誘電体構造体１１２～１１８内の垂直線によって示されており、線の数が多いほど出力が高いことを示す。例えば、図６Ａでは、誘電体構造体１１２～１１８の出力レベルは等しく、各誘電体構造体１１２～１１８は同じ数の垂直線を有する。しかしながら、図７Ａでは、誘電体構造体１１２～１１８の出力レベルは同じではなく、第３の誘電体構造体１１６は、他の誘電体構造体１１２、１１４、１１８よりも少ない数の垂直線を有し、第１の誘電体構造体１１２、第２の誘電体構造体１１４は、第４の誘電体構造体１１８よりも少ない数の垂直線を有する。
【0050】
図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、及び図７Ｂは、誘電体構造体の各ペア１０８、１１０の相対出力レベルを表す補助として、各誘電体構造体１１２～１１８の中心線を示している。ライン６０２は第１の誘電体構造体１１２の中心線で、ライン６０４は第２の誘電体構造体１１４の中心線で、ライン６０６は第３の誘電体構造体１１６の中心線で、ライン６０８は第４の誘電体構造体１１８の中心線である。
【0051】
図６Ａ及び図６Ｂは、第１の電磁波に応答する図１のシステム１００の波形検出器１０２の出力レベルを表す図である。図６Ｃは、図６Ａ及び図６Ｂの出力レベルを示す情報を、第１の電磁波の到来方向にマッピングするマッピングデータを示す図である。図６Ａ及び図６Ｂでは、第１の電磁波の到来方向は、波形検出器１０２の表面の法線に対して平行である（例えば、第１の電磁波の到来方向は、φ＝０°及びθ＝０°である）。別の言い方をするならば、第１の電磁波は波形検出器１０２の直上から来ている。
【0052】
図７Ａ及び図７Ｂは、第２の電磁波に応答する図１のシステム１００の波形検出器１０２の出力レベルを表す図である。図７Ｃは、図７Ａ及び図７Ｂの出力レベルを示す情報を、第２の電磁波の到来方向にマッピングするマッピングデータを示す図である。図７Ａ及び図７Ｂでは、第２の電磁波の到来方向は、波形検出器の表面の法線に対して非平行である。図７Ａ～７Ｃに示した具体例では、以下で更に説明するように、第２の電磁波の到来方向は、φ＝２０°及びθ＝２０°である。
【0053】
図６Ｂ及び図７Ｂは、誘電体構造体の各ペア１０８、１１０に対する出力レベル（例えば、出力レベル比率）を示すグラフを含む。例えば、図６Ｂでは、第１のグラフ６１０は、第１の電磁波に応答して、第１の誘電体構造体１１２の第１の出力レベルを示すライン６１４、並びに、第１の電磁波に応答して、第２の誘電体構造体１１４の第２の出力レベルを示すライン６１６を含む。ライン６１４の曲線下方の領域及びライン６１６の曲線下方の領域はほぼ等しく、第１の誘電体構造体１１２の第１の出力レベルが第２の誘電体構造体１１４の第２の出力レベルにほぼ等しいことを示している。比率で表すと、第１の電磁波に応答する誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルは、およそ１．０である。
【0054】
加えて、図６Ｂでは、第２のグラフ６２０は、第１の電磁波に応答して、第３の誘電体構造体１１６の第３の出力レベルを示すライン６２４、並びに、第１の電磁波に応答して、第４の誘電体構造体１１８の第４の出力レベルを示すライン６２４を含む。ライン６２４の曲線下方の領域及びライン６２６の曲線下方の領域はほぼ等しく、第３の誘電体構造体１１６の第３の出力レベルが第４の誘電体構造体１１８の第４の出力レベルにほぼ等しいことを示している。比率で表すと、第１の電磁波に応答する誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルは、およそ１．０である。
【0055】
図６Ｃのマッピングデータ１５６は、第１のマッピングデータ６３０及び第２のマッピングデータ６４０を含む。マッピングデータ１５６は、誘電体構造体１０８、１１０の相対出力レベルを示すデータを、到来方向に対応する角度の組（例えば、φ、θ）にマッピングする。電磁波の到来方向は、第１のマッピングデータ６３０と第２のマッピングデータ６４０が交差する角度の組によって示される。例えば、図６Ｃでは、第１のマッピングデータ６３０は、誘電体構造体の第１のペア１０８に対する出力レベル比率１．０が角度のペア（０、０）、（１０、１０）、（２０、２０）、（３０、３０）、又は（４０、４０）に対応することを示し、第２のマッピングデータ６４０は、誘電体構造体の第２のペア１１０に対する出力レベル比率１．０が角度のペア（２０、－２０）、（１０、－１０）、（０、０）、（－１０、１０）、及び（－２０、２０）に対応することを示している。したがって、第１のマッピングデータ６３０と第２のマッピングデータ６４０は角度のペア（０、０）で交差（又は、一致）し、第１の電磁波の到来方向が、φ＝０°及びθ＝０°に対応する方向であることを示している。
【0056】
別の実施例として、図７Ｂでは、第１のグラフ７１０は、第２の電磁波に応答して、第１の誘電体構造体１１２の第１の出力レベルを示すライン７１４、並びに、第２の電磁波に応答して、第２の誘電体構造体１１４の第２の出力レベルを示すライン７１６を含む。ライン７１４の曲線下方の領域及びライン７１６の曲線下方の領域はほぼ等しく、第１の誘電体構造体１１２の第１の出力レベルが第２の誘電体構造体１１４の第２の出力レベルにほぼ等しいことを示している。比率で表すと、第２の電磁波に応答する誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルは、およそ１．０である。
【0057】
加えて、図７Ｂでは、第２のグラフ７２０は、第２の電磁波に応答して、第３の誘電体構造体１１６の第３の出力レベルを示すライン７２４、並びに、第２の電磁波に応答して、第４の誘電体構造体１１８の第４の出力レベルを示すライン７２６を含む。ライン７２４の曲線下方の領域はライン７２６の曲線下方の領域よりも小さく、第３の誘電体構造体１１６の第３の出力レベルが第４の誘電体構造体１１８の第４の出力レベルよりも低いことを示している。比率で表すと、第２の電磁波に応答する誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルは、およそ０．６である。
【0058】
図７Ｃでは、第１のマッピングデータ６３０は、誘電体構造体の第１のペア１０８に対する出力レベル比率１．０が角度のペア（０、０）、（１０、１０）、（２０、２０）、（３０、３０）、又は（４０、４０）に対応することを示し、第２のマッピングデータ６４０は、誘電体構造体の第２のペア１１０に対する出力レベル比率０．６が角度のペア（３０、０）、（３０、１０）、（２０、２０）、（１０、３０）、又は（０、４０）に対応することを示している。したがって、第１のマッピングデータ６３０と第２のマッピングデータ６４０は角度のペア（２０、２０）で交差（又は、一致）し、第２の電磁波の到来方向が、φ＝２０°及びθ＝２０°に対応する方向であることを示している。
【0059】
誘電体構造体のペア１０８、１１０の出力レベルを示すデータは、直接的に又は間接的に測定された出力レベルを含みうること、或いは、光学特性の変化（例えば、屈折率の変化）、寸法の変化（例えば、伸長）など、出力レベルに相関する測定値を含みうることに留意すべきである。
【0060】
図８は、図１のシステム１００の動作方法８００の特定の実施例を示すフロー図である。例えば、方法８００は図１の処理回路１５２によって実行されうる。方法８００は８０２で、電磁波に応答して、波形検出器の誘電体構造体の第１のペアにおける相対出力レベルを示す一又は複数の第１の信号を（例えば、センサシステムのプロセッサで）受信することを含む。例えば、一又は複数の第１の信号は第１の信号１４２及び第２の信号１４４に対応し、２つの信号は共に誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルを示す。代替的に、幾つかの実装では、検出回路１２０は、誘電体構造体の第１のペア１０８の相対出力レベルを示す１つの信号を、コンピューティング装置１５０に送信しうる。
【0061】
方法８００はまた８０４で、電磁波に応答して、波形検出器の誘電体構造体の第２のペアにおける相対出力レベルを示す一又は複数の第２の信号を（例えば、センサシステムのプロセッサで）受信することを含む。例えば、一又は複数の第２信号は第３の信号１４６及び第４の信号１４８に対応し、２つの信号は共に誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルを示す。代替的に、幾つかの実装では、検出回路１２０は、誘電体構造体の第２のペア１１０の相対出力レベルを示す１つの信号を、コンピューティング装置１５０に送信しうる。
【0062】
方法８００はまた８０６で、誘電体構造体の第１のペアの相対出力レベル及び誘電体構造体の第２のペアの相対出力レベルに基づいて、電磁波の到来方向を決定することを含む。特定の実装では、電磁波の到来方向を決定することは、８０８で、誘電体構造体の第１のペアの相対出力レベルに基づいて、予測される到来方向の第１の組を決定することを含む。例えば、図６Ｃ及び図７Ｃを参照して説明されているように、予測される到来方向の第１の組は、８１０で、予測される到来方向の第１の組を第１のマッピングデータから取り出すことによって決定され、第１のマッピングデータは、誘電体構造体の第１のペアの相対出力レベルの値を、予測される到来方向の第１の組にマッピングする。
【0063】
この実装では、電磁波の到来方向の決定はまた８１２で、誘電体構造体の第２のペアの相対出力レベルに基づいて、予測される到来方向の第２の組を決定することを含む。例えば、図６Ｃ及び図７Ｃを参照して説明されているように、予測される到来方向の第２の組は、８１４で、予測される到来方向の第２の組を第２のマッピングデータから取り出すことによって決定され、第２のマッピングデータは、誘電体構造体の第２のペアの相対出力レベルの値を、予測される到来方向の第２の組にマッピングする。この実装では、方法８００は更に８１６で、予測される到来方向の第１の組と予測される到来方向の第２の組との交差に基づいて到来方向を選択することを含む。
【0064】
更に、本開示は以下の条項による実施例を含む。
【0065】
条項１． 到来方向決定のためのシステムであって、前記システムは、誘電体構造体の第１のペア、誘電体構造体の第２のペアを備える波形検出器と、前記波形検出器に入射する電磁波の到来方向を決定するように構成された処理回路とを備え、前記到来方向は、前記電磁波に応答する誘電体構造体の前記第１のペアの相対出力レベルに基づいて、また、前記電磁波に応答する誘電体構造体の前記第２のペアの相対出力レベルに基づいて決定される、システム。
【0066】
条項２． 前記処理回路に結合された検出回路を更に備え、前記検出回路は、前記電磁波に応答する誘電体構造体の前記第１のペアの前記相対出力レベルを示す一又は複数の第１の信号を生成するように、また、前記電磁波に応答する誘電体構造体の前記第２のペアの前記相対出力レベルを示す一又は複数の第２の信号を生成するように構成されており、前記処理回路は前記一又は複数の第１の信号及び前記一又は複数の第２の信号に基づいて、前記電磁波の前記到来方向を決定する、条項１に記載のシステム。
【0067】
条項３． 前記検出回路は、前記電磁波に応答して、誘電体構造体の前記第１のペアの第１の誘電体構造体における第１の出力レベルを示す第１の信号を、生成するように構成された第１のセンサと、前記電磁波に応答して、誘電体構造体の前記第１のペアの第２の誘電体構造体における第２の出力レベルを示す第２の信号を、生成するように構成された第２のセンサと、前記電磁波に応答して、誘電体構造体の前記第２のペアの第３の誘電体構造体における第３の出力レベルを示す第３の信号を、生成するように構成された第３のセンサと、前記電磁波に応答して、誘電体構造体の前記第２のペアの第４の誘電体構造体における第４の出力レベルを示す第４の信号を、生成するように構成された第４のセンサとを含み、誘電体構造体の前記第１のペアの前記相対出力レベルは、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づく比率に対応し、誘電体構造体の前記第２のペアの前記相対出力レベルは、前記第３の信号及び前記第４の信号に基づく比率に対応する、条項２に記載のシステム。
【0068】
条項４． 前記処理回路にアクセス可能なメモリを更に備え、前記メモリは、第１の到来角に前記一又は複数の第１の信号の値をマッピングする第１のマッピングデータを保存し、第２の到来角に前記一又は複数の第２の信号の値をマッピングする第２のマッピングデータを保存し、前記処理回路は前記第１のマッピングデータ及び前記第２のマッピングデータに基づいて前記到来方向を決定する、条項２に記載のシステム。
【0069】
条項５． 前記波形検出器は更に誘電体基板を備え、誘電体構造体の前記第１のペア及び誘電体構造体の前記第２のペアは、前記誘電体基板内に少なくとも部分的に埋め込まれる、条項１に記載のシステム。
【0070】
条項６． 誘電体構造体の前記第１のペア及び誘電体構造体の前記第２のペアの各誘電体構造体は、前記誘電体基板の相対誘電率よりも大きい相対誘電率を有する、条項５に記載のシステム。
【0071】
条項７． 誘電体構造体の前記第１のペア及び誘電体構造体の前記第２のペアの各誘電体構造体は、前記誘電体基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する、条項５に記載のシステム。
【0072】
条項８． 誘電体構造体の前記第１のペア及び誘電体構造体の前記第２のペアの各誘電体構造体は、前記誘電体基板の外部において延在する部分を含む、条項５に記載のシステム。
【0073】
条項９． 誘電体構造体の前記第１のペア又は誘電体構造体の前記第２のペアのうちの少なくとも１つの誘電体構造体は、ストロンチウムチタニウム（ＳｒＴｉＯ３）を含む、条項１に記載のシステム。
【0074】
条項１０． 誘電体構造体の前記第１のペアは、第１の誘電体構造体、及び、前記第１の誘電体構造体と位相が実質的に一致する第２の誘電体構造体を含む、条項１に記載のシステム。
【0075】
条項１１． 誘電体構造体の前記第２のペアは、第３の誘電体構造体、及び、前記第３の誘電体構造体と位相が実質的に一致する第４の誘電体構造体を含む、条項１０に記載のシステム。
【0076】
条項１２． 誘電体構造体の前記第１のペアは、第１のサイズと第１の形状を有する第１の誘電体構造体、及び、第２のサイズと第２の形状を有する第２の誘電体構造体を含み、前記第１のサイズは前記第２のサイズと実質的に等しく、前記第１の形状は前記第２の形状と幾何学的に相似である、条項１に記載のシステム。
【0077】
条項１３． 誘電体構造体の前記第２のペアは、第３のサイズと第３の形状を有する第３の誘電体構造体、及び、第４のサイズと第４の形状を有する第４の誘電体構造体を含み、前記第３のサイズは前記第４のサイズと実質的に等しく、前記第３の形状は前記第４の形状と幾何学的に相似である、条項１２に記載のシステム。
【0078】
条項１４． 誘電体構造体の前記第１のペアは、第１の誘電体構造体、及び、前記第１の誘電体構造体から閾値距離の範囲内に配置された第２の誘電体構造体を含み、前記閾値距離は前記電磁波に対する結合距離に対応する、条項１に記載のシステム。
【0079】
条項１５． 誘電体構造体の前記第２のペアは、第３の誘電体構造体、及び、前記第３の誘電体構造体から閾値距離の範囲内に配置された第４の誘電体構造体を含む、条項１４に記載のシステム。
【0080】
条項１６． 誘電体構造体の前記第１のペアは、第１の誘電体構造体及び第２の誘電体構造体を含み、前記第１の誘電体構造体は第１の軸に沿って前記第２の誘電体構造体に揃えられ、誘電体構造体の前記第２のペアは第３の誘電体構造体及び第４の誘電体構造体を含み、前記第３の誘電体構造体は、前記第１の軸と非平行な第２の軸に沿って前記第４の誘電体構造体に揃えられる、条項１に記載のシステム。
【0081】
条項１７． 誘電体構造体の第３のペアと誘電体構造体の第４のペアを備える第２の波形検出器を更に備え、前記処理回路は、前記第２の波形検出器に入射する第２の電磁波の第２の到来方向を決定するように構成され、前記電磁波の前記到来方向は第１の極範囲内及び第１の方位角範囲内にあり、前記第２の電磁波の前記第２の到来方向は第２の極範囲内及び第２の方位角範囲内にあり、前記第１の極範囲は前記第２の極範囲とは異なり、前記第１の方位角範囲は前記第２の方位角範囲とは異なる、条項１に記載のシステム。
【0082】
条項１８． 誘電体構造体の前記第１のペアは、第１の主軸を有する第１の誘電体構造体及び第２の主軸を有する第２の誘電体構造体を含み、誘電体構造体の第２のペアは、第３の主軸を有する第３の誘電体構造体及び第４の主軸を有する第４の誘電体構造体を含み、前記第１の主軸は、前記第２の主軸、前記第３の主軸及び前記第４の主軸と実質的に平行で、誘電体構造体の前記第３のペアは、第５の主軸を有する第５の誘電体構造体及び第６の主軸を有する第６の誘電体構造体を含み、誘電体構造体の前記第４のペアは、第７の主軸を有する第７の誘電体構造体及び第８の主軸を有する第８の誘電体構造体を含み、前記第５の主軸は、前記第６の主軸、前記第７の主軸及び前記第８の主軸と実質的に平行で、前記第５の主軸は前記第１の主軸と非平行である、条項１７に記載のシステム。
【0083】
条項１９． 第２の誘電体構造体から閾値距離の範囲内に配置された第１の誘電体構造体を備える誘電体構造体の第１のペアと、第４の誘電体構造体から閾値距離の範囲内に配置された第３の誘電体構造体を備える誘電体構造体の第２のペアとを備える波形検出器であって、前記閾値距離は、電磁波に応答した、前記電磁波に応答する誘電体構造体の第１のペアにおける相対出力レベルが、前記電磁波の到来方向に関係し、また、前記電磁波に応答した誘電体構造体の前記第２のペアにおける相対出力レベルが、前記電磁波の前記到来方向に関係するようになっている、波形検出器。
【0084】
条項２０． 誘電体基板を更に備え、誘電体構造体の前記第１のペア及び誘電体構造体の前記第２のペアは、前記誘電体基板内に少なくとも部分的に埋め込まれる、条項１９に記載の波形検出器。
【0085】
条項２１． 前記第１の誘電体構造体、前記第２の誘電体構造体、前記第３の誘電体構造体、及び前記第４の誘電体構造体の各々は、前記誘電体基板の相対誘電率よりも大きな相対誘電率を有する、条項２０に記載の波形検出器。
【0086】
条項２２． 前記第１の誘電体構造体、前記第２の誘電体構造体、前記第３の誘電体構造体、及び前記第４の誘電体構造体の各々は、前記誘電体基板の屈折率よりも大きな屈折率を有する、条項２０に記載の波形検出器。
【0087】
条項２３． 前記第１の誘電体構造体、前記第２の誘電体構造体、前記第３の誘電体構造体、及び前記第４の誘電体構造体の各々は、前記誘電体基板の外部において延在する部分を含む、条項２０に記載の波形検出器。
【0088】
条項２４． 前記第１の誘電体構造体、前記第２の誘電体構造体、前記第３の誘電体構造体、及び前記第４の誘電体構造体の各々は、ストロンチウムチタニウム（ＳｒＴｉＯ３）を含む、条項１９に記載の波形検出器。
【0089】
条項２５． 前記第１の誘電体構造体は前記第２の誘電体構造体と位相が実質的に一致し、前記第３の誘電体構造体は前記第４の誘電体構造体と位相が実質的に一致する、条項１９に記載の波形検出器。
【0090】
条項２６． 前記閾値距離は前記電磁波に対する結合距離に対応する、条項１９に記載の波形検出器。
【0091】
条項２７． 前記第１の誘電体構造体は第１の軸に沿って第２の誘電体構造体に揃えられ、前記第３の誘電体構造体は、前記第１の軸と非平行な第２の軸に沿って前記第４の誘電体構造体に揃えられる、条項１９に記載の波形検出器。
【0092】
条項２８． 前記第１の誘電体構造体、前記第２の誘電体構造体、前記第３の誘電体構造体、及び前記第４の誘電体構造体の主軸は実質的に平行である、条項１９に記載の波形検出器。
【0093】
条項２９． 第５の誘電体構造体と第６の誘電体構造体を備える誘電体構造体の第３のペア、及び、第７の誘電体構造体と第８の誘電体構造体を備える誘電体構造体の第４のペアを更に備え、前記第５の誘電体構造体、前記第６の誘電体構造体、前記第７の誘電体構造体、及び前記第８の誘電体構造体の主軸は実質的に平行で、前記第１の誘電体構造体、前記第２の誘電体構造体、前記第３の誘電体構造体、及び前記第４の誘電体構造体の主軸とは非平行である、条項２８に記載の波形検出器。
【0094】
条項３０． 到来方向決定の方法であって、前記方法は、電磁波に応答する、波形検出器の誘電体構造体の第１のペアにおける相対出力レベルを示す一又は複数の第１の信号を、センサシステムのプロセッサで受信することと、電磁波に応答する、波形検出器の誘電体構造体の第２のペアにおける相対出力レベルを示す一又は複数の第２の信号を、センサシステムのプロセッサで受信することと、誘電体構造体の前記第１のペアにおける前記相対出力レベル及び誘電体構造体の前記第２のペアにおける前記相対出力レベルに基づいて、前記プロセッサによって、前記電磁波の到来方向を決定することとを含む、方法。
【0095】
条項３１． 前記電磁波の前記到来方向を決定することは、誘電体構造体の前記第１のペアにおける前記相対出力レベルに基づいて、予測される到来方向の第１の組を決定することと、誘電体構造体の前記第２のペアにおける前記相対出力レベルに基づいて、予測される到来方向の第２の組を決定することと、予測される到来方向の第１の組と予測される到来方向の第２の組との交差に基づいて、前記到来方向を選択することとを含む、条項３０に記載の方法。
【0096】
条項３２． 予測される到来方向の前記第１の組を決定することは、第１のマッピングデータから、予測される到来方向の前記第１の組を取り出すことを含み、前記第１のマッピングデータは、誘電体構造体の前記第１のペアの前記相対出力レベルの値を、予測される到来方向の前記第１の組にマッピングし、予測される到来方向の前記第２の組を決定することは、第２のマッピングデータから、予測される到来方向の前記第２の組を取り出すことを含み、前記第２のマッピングデータは、誘電体構造体の前記第２のペアの前記相対出力レベルの値を、予測される到来方向の前記第２の組にマッピングする、条項３１に記載の方法。
【0097】
上述の実施形態は例示的なものであり、本開示を限定するものではない。本開示の原則により、多数の修正例及び変形例が可能になることを理解されたい。
【0098】
本書に記載の実施例の図は、様々な実装の構造の概略的な理解をもたらすことを意図している。これらの例示は、本書に記載の構造又は方法を利用する装置及びシステムの、要素及び特徴の全ての網羅的な説明としての役割を果たすことを意図するものではない。本開示を精査することで、当業者には、他の多くの実施例が自明となりうる。本開示の範囲を逸脱することなく構造的及び論理的な置換及び変更がなされうるように、他の実施形態が利用され、本開示から導かれうる。例えば、方法ステップが図に示されているものとは異なる順序で実行されうるか、又は、一又は複数の方法ステップが省略されうる。したがって、本開示及び図は、限定的というよりは、むしろ例示的なものと見なされるべきである。
【0099】
更に、本書では特定の実施例を例示し、説明してきたが、同一又は類似の結果を実現するよう設計された任意の後続の構成を、図示の特定の実施例と置き換えてよいことを理解されたい。この開示は、様々な実施例の、あらゆる後続の適応例又は変形例を対象とすることを意図している。本明細書を精査することで、上記の実施例の組み合わせ、及び、本書では具体的に説明していないその他の実施例が、当業者には自明となろう。
【0100】
本開示の「要約書」は、それが、特許請求の範囲又は意味を解釈する又は限定するために使用されるわけではないとの理解のもとに、提出されるものである。加えて、上記の「発明を実施するための形態」では、本開示を簡潔にする目的で、様々な特徴がひとまとめにグループ化されているか、又は、単一の実施例において説明されていることがある。この開示は、特許請求される実施例が各請求項に明示的に記載されているもの以外の特徴を要するという意図を反映していると、解釈すべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映しているように、特許請求される主題は、開示されている実施例のいずれについても、その全ての特徴よりも狭義に向けられうる。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】