WO2023132274A1 - 電波集束体および窓ガラス - Google Patents

電波集束体および窓ガラス Download PDF

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WO2023132274A1
WO2023132274A1 PCT/JP2022/047596 JP2022047596W WO2023132274A1 WO 2023132274 A1 WO2023132274 A1 WO 2023132274A1 JP 2022047596 W JP2022047596 W JP 2022047596W WO 2023132274 A1 WO2023132274 A1 WO 2023132274A1
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WO
WIPO (PCT)
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radio wave
main surface
focusing
regions
region
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/047596
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English (en)
French (fr)
Inventor
圭祐 新井
健 茂木
章代 野上
Original Assignee
Ａｇｃ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Ａｇｃ株式会社 filed Critical Ａｇｃ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • H01Q15/10—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism comprising three-dimensional array of impedance discontinuities, e.g. holes in conductive surfaces or conductive discs forming artificial dielectric

Definitions

  • the present invention relates to radio wave concentrators and window glass.
  • Patent Literature 1 proposes an antenna device that collects radio waves by providing a converging body on the indoor side of a window to improve reception performance of radio waves indoors.
  • radio waves can be collected at the focal point, but there is no radio wave focusing effect at locations other than the focal point.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide a technique that can improve the radio wave intensity over a wide range indoors or outdoors.
  • a radio wave concentrator is a substrate having a first main surface and a second main surface facing each other; and a radio wave focusing portion provided on the first main surface, the radio wave focusing unit includes a plurality of conductor regions, the plurality of conductor regions are aligned with each other at predetermined intervals;
  • the conductor region has a strip shape with a predetermined width,
  • the radio wave converging body transmits electromagnetic waves incident from the second main surface to the first main surface side and focuses them on a focusing area formed on the first main surface side,
  • the focusing area is formed outside the area where the radio wave focusing section is located in a plan view viewed from a direction directly facing the first main surface.
  • a radio wave concentrator is a substrate having a first main surface and a second main surface facing each other; and a radio wave focusing portion provided on the first main surface, the radio wave focusing unit includes a plurality of band-shaped regions aligned without gaps; The plurality of band-shaped regions have the same width, All or part of the plurality of strip-shaped regions are conductor regions, The conductor region is formed by a unit cell pattern that repeats at a predetermined period, The radio wave converging body transmits electromagnetic waves incident from the second main surface to the first main surface side and focuses them on a focusing area formed on the first main surface side, The focusing region is formed outside the region where the radio wave focusing portion is located in a plan view viewed from a direction directly facing the first main surface, Let n be a natural number of 2 or more, m be a natural number of n or more, and ⁇ be an arbitrary reference phase. ⁇ +2 ⁇ n/m.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a radio wave control system 1 according to one embodiment
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a cross section of a radio wave focusing body according to one embodiment
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a cross section of a window glass including a radio wave concentrator according to one embodiment
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of a cross section of a window glass including a radio wave concentrator according to one embodiment
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a radio wave focusing section 21 according to the first embodiment
  • FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of operation of the radio wave converging body having the radio wave converging unit 21 according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing another example of the radio wave focusing section 21 according to the first embodiment
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of a radio wave focusing section 22 according to a second embodiment
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of operation of a radio wave converging body having a radio wave converging section 22 according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing another example of the radio wave focusing section 22 according to the second embodiment
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a radio wave focusing section 23 according to a third embodiment
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a unit cell pattern 23unit included in a radio wave focusing unit 23 according to the third embodiment
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the principle of operation of a radio wave converging body having a radio wave converging section 23 according to a third embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a simulation model of Example 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an electric field intensity distribution, which is a simulation result of Example 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an electric field intensity distribution, which is a simulation result of Example 2;
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a simulation model of Example 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing an electric field intensity distribution, which is a simulation result (part 1) of Example 3;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of simulation results (part 2) of Example 3;
  • FIG. 11 is a diagram showing a radio wave focusing unit 23 according to example 4;
  • FIG. 10 is a diagram showing an electric field strength distribution, which is a simulation result (part 1) of Example 4;
  • FIG. 10 is a diagram showing a simulation result (part 2) of Example 4, and is
  • a three-dimensional orthogonal coordinate system with three axial directions (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction)
  • the width direction of the wall is the X-axis direction
  • the height direction of the wall is the Z-axis direction
  • the wall thickness direction is the Y-axis direction.
  • the direction from the bottom to the top of the wall is the +Z-axis direction
  • the opposite direction is the -Z-axis direction.
  • the +Y-axis direction is the direction from the outdoors to the indoors
  • the -Y-axis direction is the opposite direction.
  • the +Z-axis direction may be referred to as upward
  • the ⁇ Z-axis direction may be referred to as downward
  • the +Y-axis direction may be referred to as indoor side
  • the ⁇ Y-axis direction may be referred to as indoor side.
  • the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction represent the direction parallel to the X-axis, the direction parallel to the Y-axis, and the direction parallel to Z, respectively.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other.
  • the XY plane, YZ plane, and ZX plane are virtual planes parallel to the X-axis direction and Y-axis direction, virtual planes parallel to the Y-axis direction and Z-axis direction, and virtual planes parallel to the Z-axis direction and X-axis direction, respectively.
  • millimeter wave or “millimeter wave band” includes the quasi-millimeter wave band of 24 GHz to 30 GHz in addition to the frequency band of 30 GHz to 300 GHz.
  • a “radio wave” is a kind of electromagnetic wave, and generally, an electromagnetic wave of 3 THz or less is called a radio wave.
  • electromagnetic waves radiated from base stations or relay stations are referred to as “radio waves”, and electromagnetic waves in general are referred to as “electromagnetic waves”.
  • the same elements may be denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a radio wave control system 1 according to one embodiment of the present invention.
  • a radio wave control system 1 includes a building BD and a radio wave concentrator 3 .
  • the radio wave concentrator 3 is used as a window of the building BD, but it is not limited to this, and may be used as a shelter roof of a bus stop or a station platform.
  • the XY plane is assumed to be a horizontal plane.
  • the walls of the building BD act as shields for millimeter wave band radio waves, and either do not pass such radio waves or attenuate them significantly. Therefore, the millimeter-wave radio waves emitted from the base station pass through the window, not the wall.
  • millimeter wave band radio waves that pass through a window travel straight ahead, so areas other than the line of sight (LOS; Line of Sight) (hereinafter also referred to as "LOS1") of the window are areas where the communication environment is not good. become a zone.
  • LOS1 most of the millimeter waveband radio waves that have passed through the window reach the wall of the building BD without reaching the electronic equipment, and then attenuate significantly or disappear.
  • LOS refers to a straight line of sight when radio waves are perpendicularly incident on the main surface of the radio wave converging body 3 .
  • the radio wave intensity of the radio wave transmitted through the window can be reduced indoors or inside the building BD. It can be improved in a wide range of outdoor areas.
  • the radio wave control system 1 can deliver the radio waves that have entered the radio wave concentrator 3 to the convergence area F that exists outside the LOS 1 and extends in the X-axis direction.
  • the radio waves incident on the radio wave converging body 3 are focused on a convergence region F′ extending in the X-axis direction, which exists in an area within the LOS1 excluding the straight line of sight of the radio wave converging unit 2 (hereinafter also referred to as “LOS2”).
  • LOS2 straight line of sight of the radio wave converging unit 2
  • the radio wave converging unit 2 is provided on the indoor side in FIG. 1, it may be provided on the outdoor side.
  • Fig. 1 the method for improving the radio wave intensity over a wide range indoors when radio waves are radiated from the outdoors has been explained, but it is also possible to improve the radio wave intensity over a wide range outdoors when radio waves are radiated indoors. It is possible as well.
  • the radio waves controlled by the radio wave control system 1 are millimeter wave bands such as the fifth generation mobile communication system (5G), frequency bands of 6 GHz or less (hereinafter also referred to as “Sub-6”), LTE (Long Term Evolution), LTE-A (LTE-Advanced), 0.3 to 30 GHz, or 1 to 30 GHz.
  • the radio waves to be controlled are UMB (Ultra Mobile Broadband), IEEE802.11 (Wi-Fi (registered trademark)), IEEE802.16 (WiMAX (registered trademark)), IEEE802.20, UWB (Ultra-Wideband), Bluetooth (registered trademark), LPWA (Low Power Wide Area). It may be used in any communication system, such as other enhanced communication systems. It should be noted that as the frequency becomes higher, the propagation loss due to reflection and diffraction becomes larger, and the dead zone as described above tends to occur. Therefore, the radio wave control system 1 of the present invention is more suitable for communication handling relatively high frequencies.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cross section of the radio wave focusing body 3.
  • the radio wave focusing body 3 has a base body 40 having a first main surface 401 and a second main surface 402 facing each other, and a radio wave focusing portion 2 provided on the first main surface 401 .
  • the term "principal surface” means a surface perpendicular to the thickness direction of the member.
  • the substrate 40 is made of any material that is transparent to electromagnetic waves at the operating frequency of the radio wave control system 1 and capable of supporting the radio wave focusing section 2 .
  • transparent means that the luminous transmittance is 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 90% or more.
  • the substrate 40 is preferably made of glass.
  • glass commonly available glass may be used, and examples thereof include soda-lime glass, alkali-free glass, Pyrex (registered trademark) glass, and quartz glass.
  • the radio wave focusing body 3 can be used as a window glass.
  • the substrate 40 may be made of resin.
  • resins include acrylic resins (polymethyl methacrylate, etc.), cycloolefin resins, polycarbonate resins, and the like.
  • other members may be laminated. This will be described in detail below with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of a cross section of the window glass 51 including the radio wave concentrator 3.
  • the window glass 51 includes a substrate 40 made of resin having a first principal surface 401 and a second principal surface 402 facing each other, a radio wave focusing portion 2 provided on the first principal surface 401 , and an adhesive layer 42 . and a glass plate 43 bonded to the second main surface 402 side via the glass plate 43 .
  • FIG. 3B is a diagram showing an example of a cross section of the window glass 52 including the radio wave concentrator 3.
  • the window glass 302 includes a substrate 40 made of resin having a first main surface 401 and a second main surface 402 facing each other, a radio wave focusing section 2 provided on the first main surface 401, and an adhesive layer . and a glass plate 43 adhered to the first main surface 401 side via the glass plate 43 .
  • the adhesive layer 42 is made of any adhesive material that can bond the resin plate 41 and the glass plate 43 together. Note that the thickness of the adhesive layer 42 is not particularly limited as long as it is equal to or greater than the thickness of the radio wave focusing section 2 .
  • the glass plate 43 is made of glass.
  • the glass may be any commonly available glass, such as soda lime glass, alkali-free glass, Pyrex (registered trademark) glass, quartz glass, and the like.
  • the adhesive layer 42 and the glass plate 43 are transparent to electromagnetic waves at the operating frequency of the radio wave control system 1, like the base 40.
  • the radio wave focusing section 2 includes a plurality of conductor regions.
  • the conductor region is made of transparent conductive films such as zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), tin-doped indium oxide (ITO), indium oxide/tin oxide (IZO), titanium nitride (TiN ) and metal nitride films such as chromium nitride (CrN), Low-e (Low emissivity) films for glass, copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), chromium (Cr), nickel ( Ni), gold (Au), platinum (Pt), tin (Sn), and iron (Fe).
  • transparent conductive films such as zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), tin-doped indium oxide (ITO), indium oxide/tin oxide (IZO), titanium nitride (TiN ) and metal nitride films such as chromium nitride (CrN), Low-e (Low emissivity)
  • the thickness of the conductor region is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, still more preferably 5 ⁇ m or more, and particularly preferably 8 ⁇ m or more. If the thickness of the conductor region is 0.1 ⁇ m or more, the sheet resistance value of the conductor region can be reduced.
  • the thickness of the conductor region is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less, still more preferably 30 ⁇ m or less, even more preferably 20 ⁇ m or less, and particularly preferably 15 ⁇ m or less. 1 ⁇ /sq or less is more preferable, and 0.5 ⁇ /sq or less is even more preferable.
  • the conductor region may be obtained by forming the above-described metal material over the entire surface of the region (a so-called metal film formed over the entire surface). It may be obtained by forming into a shape. In the case of the mesh shape, the conductor region can increase the transparency of visible light to such an extent that it is difficult to visually confirm, and the visibility is excellent.
  • the line width of the fine metal wire is preferably 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 5 ⁇ m, even more preferably 1 ⁇ m to 3 ⁇ m. Moreover, the interval between the thin metal wires is preferably 300 ⁇ m to 500 ⁇ m. From the standpoint of strength and manufacturing, an aspect ratio (thickness of fine metal wire/line width of fine metal wire) of 1 or less is preferable.
  • the shape of the opening may be square or rhombic, and in the case of square, square is preferable from the viewpoint of design.
  • the openings may have a random shape obtained by a self-assembly method, in which case moire can be suppressed.
  • the opening ratio of the openings to the entire mesh is preferably 80% or more, more preferably 90% or more. As the aperture ratio is increased, the visible light transmittance of the conductor region can be increased.
  • the conductor region may be composed of a metasurface.
  • metasurface means an artificial surface that controls transmission and reflection characteristics of incident electromagnetic waves.
  • a plurality of conductor regions included in the radio wave focusing unit 2 will be described in more detail below using three embodiments. In the following three embodiments, the case where the electromagnetic wave is incident from the second main surface 402 will be described, but the case where the electromagnetic wave is incident from the first main surface 401 can be similarly described.
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing an example of the radio wave focusing section 21 according to the first embodiment.
  • the radio wave focusing unit 21 includes n (n is a natural number of 2 or more) conductor regions, that is, conductor regions 21-1 to 21-n (hereinafter referred to as Any one of the conductor regions 21-1 to 21-n is also simply referred to as a "first region").
  • the shape of the first region is not annular but strip-shaped defined by straight lines. As shown in FIG. 4A, the line width of the first regions becomes narrower along the +Z-axis direction, and the interval between adjacent first regions becomes narrower.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the principle of operation of the radio wave converging body 31 having the radio wave converging section 21.
  • FIG. 4B as an example, consider a case where an electromagnetic wave (plane wave) is radiated toward the second main surface 402 from an electromagnetic wave generation source S on the second main surface 402 side. If the electromagnetic waves radiated from the source S are spherical waves, the same design is possible by considering the distribution of the incident phases when they are incident on the radio wave concentrator 31 .
  • an electromagnetic wave plane wave
  • an electromagnetic wave incident on the radio wave focusing portion 21 can be focused on a focusing region F1 extending in the X-axis direction, which is separated from the first main surface 401 by a distance f1 in the +Y-axis direction. The conditions at this time will be described below.
  • the distance in the Z-axis direction between the lower side of the conductor region 21-n and the focusing region F1 is D 2n ⁇ 1
  • the distance in the Z-axis direction between the upper side of the conductor region 21-n and the focusing region F1 is Assuming that the distance is D2n and the wavelength of the incident electromagnetic wave is ⁇ , the following equation (1) holds.
  • the lower side is an example of the first side
  • the upper side is an example of the second side.
  • the focusing region F1 is formed below the conductor region 21-1 (in the ⁇ Z-axis direction), but its position is not particularly limited. or outside the LOS.
  • FIG. 4A illustrates the case where the shape of the first region is a band defined by straight lines
  • the shape is not limited as long as the above conditions are satisfied.
  • the shape of the first region may be a strip defined by curved lines.
  • the focusing area F1 has the same shape as the strip defined by the curve, and the first area and the focusing area F 1 in the Z - axis direction satisfies the above formula (1) or (2).
  • the distance f1 may be different in the X-axis direction by changing the Z-direction width of the strip-shaped first region in the X-axis direction while satisfying the expression (1) or (2).
  • the position of the focusing area F1 in the Y-axis direction is different in the X-axis direction.
  • FIG. 5A is a diagram schematically showing an example of the radio wave focusing section 22 according to the second embodiment.
  • the radio wave focusing unit 22 includes n (n is a natural number of 2 or more) conductor regions, that is, conductor regions 22-1 to 22-n (hereinafter referred to as conductor regions 22-1 to conductor Any one of the regions 22-n is also simply referred to as a “second region”).
  • the line widths of the second regions are the same, and the intervals between adjacent second regions are also the same.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the principle of operation of the radio wave converging body 32 having the radio wave converging section 22.
  • FIG. 5B as an example, consider a case where an electromagnetic wave (plane wave) is radiated toward the second main surface 402 from an electromagnetic wave source S on the second main surface 402 side.
  • an electromagnetic wave plane wave
  • the electromagnetic wave incident on the radio wave concentrator 22 can be delivered to the line segment A2 extending in the X-axis direction outside the LOS of the radio wave concentrator 32 .
  • the electromagnetic wave incident on the second main surface 402 is moved within the LOS of the radio wave focusing body 32 and outside the LOS of the radio wave focusing portion 22 by a distance f2 from the first main surface 401 in the +Y-axis direction. It can be focused into a separate, X-axis extending focusing region F2 . The conditions at this time will be described below.
  • the above formula (3) is a conditional expression when the electromagnetic waves transmitted through the radio wave converging section 22 are strengthened by the diffraction grating formed in the radio wave converging section 22 .
  • the above equation (4) is a conditional expression when the electromagnetic wave that has passed through the radio wave focusing portion 22 and the electromagnetic wave that has not passed through the radio wave focusing portion 22 but has simply passed through the substrate 40 strengthen each other.
  • the electromagnetic wave incident on the radio wave focusing portion 22 is refracted by the diffraction grating toward the line segment A2 in the ⁇ direction, and at the same time, it is strengthened with the electromagnetic wave that has passed through the base 40 to form the focusing region F2. do.
  • the position of the focusing area F2 is not particularly limited, and may be within the LOS of the radio wave focusing body 32 or outside the LOS.
  • FIG. 5A illustrates the case where the shape of the second region is a strip defined by straight lines
  • the shape is not limited as long as the lattice constant is constant.
  • the shape of the second region may be a strip defined by curved lines.
  • the intervals (lattice constant d) of the second regions are all the same, and the focusing region F 2 is the curve It has the same shape as the belt shape defined by.
  • FIG. 6A is a diagram schematically showing the radio wave focusing section 23 according to the third embodiment.
  • the radio wave focusing unit 23 includes n (n is a natural number of 2 or more) strip-shaped regions, that is, strip-shaped regions 23-1 to 23-n (hereinafter referred to as strip-shaped regions 23-1 to 23-n) aligned without gaps.
  • ⁇ n is also simply referred to as a “third region”) are arranged without gaps.
  • the widths in the Z-axis direction of the third regions are the same.
  • the third region is a conductor region formed by the unit cell pattern 23unit, or a region that does not contain a metal film (hereinafter also referred to as "metal film non-containing region"). However, in the radio wave focusing portion 23, the number of metal film non-containing regions is 0 or 1. FIG.
  • the conductor area becomes a metasurface.
  • metasurface means an artificial surface that controls transmission and reflection characteristics of incident electromagnetic waves. By controlling at least one of the phase and amplitude of the electromagnetic wave incident on the third region, it is possible to realize radio wave characteristics that do not exist in the natural world.
  • the third region can transmit, reflect, or focus incident electromagnetic waves in a desired direction.
  • the electromagnetic waves transmitted through the band-shaped regions 23-1 to 23-n can have different phases.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example of the unit cell pattern 23unit included in the third area.
  • the third region is formed by repeatedly arranging unit cell patterns 23unit having the size of Lunit in the same direction. That is, the repetition period of the center C of the unit cell pattern 23unit is Lunit.
  • the shape of the unit cell pattern 23unit is annular in FIG. 6B, it is not limited to this, and may be, for example, a cross shape, a swastika shape, a rectangular ring shape, a polygonal ring shape, an elliptical ring shape, a patch shape, or the like. may
  • the unit cell pattern 23unit may be a metal film made of the metal material described above, or may be obtained by forming fine metal wires made of the metal material described above into a mesh.
  • Two unit cell patterns 23unit may be stacked in the Y-axis direction. By stacking two of each unit cell pattern 23unit, the amount of change in the phase of the electromagnetic wave that passes through the conductor region (absolute difference between the phase of the electromagnetic wave before passing through the conductor region and the phase of the electromagnetic wave after passing through the conductor region) value) can be greater than ⁇ /2.
  • FIG. 6C is a diagram for explaining the principle of operation of the radio wave converging body 33 having the radio wave converging section 23.
  • FIG. 6C as an example, consider a case where an electromagnetic wave (plane wave) is radiated toward the second main surface 402 from an electromagnetic wave generation source S on the second main surface 402 side. If the electromagnetic wave radiated from the antenna is a spherical wave, it can be similarly designed by considering the phase at the time of incidence.
  • the electromagnetic waves incident on the radio wave concentrator 23 can be delivered to the line segment A3 extending in the X-axis direction outside the LOS of the radio wave concentrator 33.
  • the electromagnetic waves incident on the second main surface 402 are moved within the LOS of the radio wave focusing body 33 and outside the LOS of the radio wave focusing portion 23 by a distance f3 from the first main surface 401 in the +Y-axis direction. It can be focused into a separate, X-axis extending focusing region F3 .
  • the conditions at this time will be described below.
  • it will be shown in a later example that the effect of improving the intensity of the radio waves can be obtained even outside the LOS of the radio wave converging body 33 .
  • the unit cell pattern 23unit is arranged in the third region so that the phase of the electromagnetic wave transmitted through the band-shaped region 23-n is ⁇ +2 ⁇ n/m ( ⁇ : any reference phase, m: any natural number equal to or greater than n). do.
  • one of the third regions may be a metal film-free region as long as the above phase condition is satisfied.
  • the width of the third region in the Z-axis direction is W
  • the angle between the first main surface 401 and the line segment A3 is ⁇
  • the wavelength of the incident electromagnetic wave is ⁇
  • the natural number are s and t, the relationships of the following equations (5) and (6) hold.
  • the above formula (5) is a conditional formula when the electromagnetic wave transmitted through the radio wave focusing section 23 is refracted in the ⁇ direction according to Huygens' principle.
  • the above formula (6) is a conditional expression when the electromagnetic wave that has passed through the radio wave focusing portion 23 and the electromagnetic wave that has not passed through the radio wave focusing portion 23 but has simply passed through the substrate 40 strengthen each other.
  • the electromagnetic wave incident on the radio wave focusing section 23 is refracted by the diffraction grating toward the line segment A3 in the ⁇ direction, and at the same time, it is strengthened with the electromagnetic wave that has passed through the substrate 40 to form the focusing area F3 . do.
  • the radio wave converging section 23 formed of n band-shaped areas has been described, but a plurality of such radio converging sections 23 may be used without gaps. At this time, the values of n and m in each radio wave focusing unit 23 may be different.
  • Example> The inventors of the present invention have verified the above-described first to third embodiments through simulations. The results are shown in Examples 1 to 4 below.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a simulation model of Example 1.
  • the radio wave focusing unit 21 or the wall 70 connected below the radio wave focusing unit 21 ( ⁇ Z axis direction) is installed on the -Y axis direction side.
  • a radio wave (plane wave) is radiated from a radio wave source S.
  • the electric field intensity of radio waves was observed in the focusing region F1 , which is separated from the radio wave focusing portion 21 (or the wall 70) by the distance f1 in the +Y-axis direction and which extends infinitely in the X-axis direction.
  • the model in Example 1 includes three models. Specifically, a model having only the radio wave focusing unit 21 (model A), a model having the radio wave focusing unit 21 and the wall 70 (model B), and a model having only the wall 70 without the radio wave focusing unit 21 (model C).
  • model A a model having only the radio wave focusing unit 21
  • model B a model having the radio wave focusing unit 21 and the wall 70
  • model C a model having only the wall 70 without the radio wave focusing unit 21
  • the thicknesses of the radio wave focusing portion 21 and the wall 70 are virtually zero
  • the radio wave focusing portion 21 extends infinitely in the X-axis direction
  • the wall 70 extends infinitely in the ⁇ Z-axis direction. It is assumed that there is
  • f1 was 150 mm and wavelength ⁇ was 61.2 mm (frequency 4.9 GHz).
  • the radio wave focusing unit 21 is assumed to have n of 11 in FIG. 4A. That is, formed by the conductor regions 21-1 to 21-11 (first region), the line width of the first region becomes narrower along the +Z-axis direction, and the interval between adjacent first regions becomes narrower. and
  • D 1 to D 22 are set according to formula (2). For example, D1 was 100.6 mm and D22 was 809.2 mm.
  • the width of the radio wave focusing portion 21 in the Z-axis direction was set to 708.6 mm (D 22 -D 1 ).
  • the conductor region was obtained by forming a perfect electrical conductor (a metal with zero electrical resistance) over the entire surface of the region.
  • FIG. 8 is a diagram showing an electric field intensity distribution, which is a simulation result of Example 1.
  • the horizontal axis represents the position (Y coordinate) of the focusing area F1 in the Y axis direction when the Y coordinate of the surface of the radio wave focusing section 21 (or wall 70) is zero.
  • the vertical axis indicates the electric field strength at the position of the focusing region F1 .
  • model A and model B having the radio wave focusing portion 21 the electric field intensity was the strongest at the position of the focusing region F1 .
  • model A without wall 70 had a stronger electric field strength.
  • model C which does not have the radio wave focusing portion, no change in the electric field strength was observed at the position of the focusing region F1 .
  • the sub-6 band radio waves incident on the radio wave converging unit 21 are converged on the convergence region F1 existing below the radio wave converging unit 21 ( ⁇ Z axis direction). It was shown that it is possible to
  • Example 2 In Example 2, the wavelength ⁇ was set to 10.7 mm (frequency of 28 GHz), and accordingly the line width and spacing of the first region of the radio wave focusing section 21 were changed. A simulation was performed in the same manner as in Example 1 except that the settings were reset. At this time, in the radio wave converging portion 21, for example, D1 is 40.4 mm, D22 is 221.8 mm, and the width of the radio wave converging portion 21 in the Z-axis direction is 181.4 mm ( D22 - D1 ).
  • FIG. 9 is a diagram showing an electric field intensity distribution, which is a simulation result of Example 2.
  • FIG. 9 shows the electric field intensity distribution at the same height as the focusing area F1 when the Y coordinate of the surface of the radio wave focusing portion 21 (or the wall 70) is zero.
  • model A and model B having the radio wave focusing portion 21 the electric field strength was the strongest at the position of the focusing region F1 .
  • model A without wall 70 had a stronger electric field strength.
  • model C which does not have the radio wave focusing portion, no change in the electric field strength was observed at the position of the focusing region F1 .
  • the millimeter wave band radio waves incident on the radio wave focusing unit 21 are focused on the focusing area F1 existing below ( ⁇ Z axis direction) the radio wave focusing unit 21 . was shown to be possible.
  • Example 3 10A and 10B are diagrams for explaining a simulation model of Example 3.
  • FIG. 10 in the model of Example 3, radio waves (plane waves) were radiated from the radio wave source S installed on the -Y-axis direction side of the radio wave focusing unit 22 . In this way, the electric field intensity of radio waves was observed for each distance in the +Y-axis direction from the radio wave converging section 22 .
  • the thickness of the radio wave converging portion 22 is virtually zero, and the radio wave converging portion 22 extends infinitely in the X-axis direction.
  • the wavelength ⁇ was 10.7 mm (frequency 28 GHz).
  • n in FIG. 5A is assumed to be 6. That is, the conductor regions 22-1 to 22-6 (second regions) are formed, and each second region has a width of 11.1 mm in the Z-axis direction and a lattice constant d of 21.42 mm. . Therefore, the width of the radio wave focusing portion 22 in the Z-axis direction was 118.2 mm.
  • the conductor region was obtained by forming a perfect electrical conductor over the entire surface of the region.
  • FIG. 11A is a diagram showing the electric field intensity distribution, which is the simulation result (Part 1) of Example 3.
  • Part 1 the simulation result of Example 3.
  • the position indicated by the dotted line in the drawing that is, when the Y-coordinate of the surface of the radio wave converging portion 22 is zero, the radio wave converging portion 22 is separated downward by 40.4 mm ( ⁇ Z axis direction). It shows the electric field intensity distribution at height.
  • FIG. 11B is a diagram showing the simulation results (Part 2) of Example 3, showing the electric field intensity distribution.
  • the simulation results of Example 3 (Part 2) are calculated for Models A, B, and C.
  • Model A as shown in FIG. 5B, is a model in which the radio wave focusing portion 22 is provided on the first main surface 401 of the substrate 40, and the substrate 40 is provided in the window of the wall 70 (see FIG. 7). Since the substrate 40 is larger than the radio wave focusing portion 22 in a plan view seen from the +Y-axis direction, there are portions where only the substrate 40 exists on both sides of the radio wave focusing portion 22 in the X-axis direction and the Z-axis direction. The portion where only substrate 40 exists is in line of sight, such as the portion of LOS1 in FIG. 1 excluding LOS2.
  • a model B is a model in which the radio wave focusing portion 22 is provided on the first main surface 401 of the base 40 , and the base 40 is provided in the window of the wall 70 .
  • the size of the radio wave converging portion 22 in a plan view seen from the +Y axis direction side is equal to the size of the radio wave converging portion 22 of the model A
  • the size of the base 40 of the model B in a plan view seen from the +Y axis direction side. is equal to the size of the radio wave focusing section 22 .
  • the size of the window in the wall 70 of model B in plan view is equal to the size of the substrate 40 .
  • the base 40 and the window are smaller than in model A, and the wall 70 covers the portion where the base 40 and the window are reduced.
  • the walls 70 are larger as the substrate 40 and window are smaller.
  • the model C is a model obtained by removing the radio wave focusing unit 22 from the model B.
  • the radio wave intensity is a value at the position indicating the convergence area F' shown in FIG. This position is in the line of sight (within the LOS) for model A, but is outside the line of sight (out of the LOS) for models B and C due to the enlarged wall 70 .
  • FIG. 11A The results for model A are the same as those shown in FIG. 11A.
  • FIG. 11B differs from FIG. 11A in the scale of the vertical axis.
  • model C has a very low electric field strength, but model B shows a tendency for the electric field strength to increase before and after the position of f 1 (150 mm). From this, it can be confirmed that the electric field strength of the radio wave increases outside the LOS even when the radio wave focusing section 22 as a diffraction grating is used and there is no constructive interaction with the radio waves that do not pass through the radio wave focusing section 22. rice field.
  • Example 4 In Example 4, the simulation was performed in the same manner as in Example 3 except that the radio wave focusing unit 23 was used instead of the radio wave focusing unit 22 .
  • the radio wave focusing unit 23 was as shown in FIG. 12A. 6A (hereinafter, also referred to as “radio wave converging units 231”) are arranged without gaps.
  • the radio wave converging portion 231 was formed of strip regions 23-1 to 23-4 (third regions), and the width W of each third region in the Z-axis direction was 8.03 mm.
  • the band-shaped region 23-4 is a region that does not contain a metal film, and the band-shaped region 23-1 to band-shaped region 23-3 each have an annular unit cell pattern 23unit with a size Lunit of 2.68 mm. was superimposed on two.
  • the unit cell patterns 23unit having the same shape in a plan view viewed from the +Y-axis direction facing the first main surface 401 are provided on the first main surface 401 and the second main surface 402 of the substrate 40, and When viewed from above, the unit cell patterns 23unit on both sides overlap.
  • the outer diameter and inner diameter of the annular unit cell pattern 23unit are set so that the phase of the radio wave transmitted through the band-shaped region 23-n (n: an integer of 1 to 4) satisfies ⁇ +2 ⁇ n/4 ( ⁇ : 0°).
  • the strip region 23-1 has an outer diameter of 1.2 mm and an inner diameter of 1.1 mm
  • the strip region 23-2 has an outer diameter of 1 mm and an inner diameter of 0.9 mm
  • the strip region 23-3 has an outer diameter of 0.74 mm and an inner diameter of 0 .64 mm.
  • the unit cell pattern 23unit was obtained by forming a perfect electrical conductor in the annular shape.
  • FIG. 12B is a diagram showing the electric field intensity distribution, which is the simulation result (Part 1) of Example 4.
  • the wave incident on the radio wave focusing portion 23 is refracted by Huygens' principle.
  • the radio waves that were picked up and the radio waves that simply went straight without being incident on the radio wave converging section 23 strengthened each other at a plurality of Y-coordinates according to the above formulas (5) and (6), and the electric field strength increased.
  • the radio wave focusing unit 23 by using the radio wave focusing unit 23, the electric field intensity of the radio waves of Sub-6 that pass through the radio wave focusing unit 23 can be strengthened at a position below the radio wave focusing unit 23 (in the ⁇ Z-axis direction). was shown to be
  • FIG. 12C is a diagram showing the simulation results (Part 2) of Example 4, showing the electric field intensity distribution.
  • the simulation results of Example 4 (Part 2) are calculated for Models A, B, and C.
  • Models AC are identical to models AC used to obtain the simulation results of FIG. 11B.
  • FIG. 12C The results for model A in FIG. 12C are the same as those shown in FIG. 12B.
  • FIG. 12C differs from FIG. 12B in the scale of the vertical axis.
  • model C has a very low electric field intensity, but model B shows a tendency to increase the overall electric field intensity compared to model C. From this, it can be confirmed that the electric field strength of the radio wave increases outside the LOS even when the radio wave focusing section 23 as a diffraction grating is used and there is no constructive interaction with the radio waves that do not pass through the radio wave focusing section 23. rice field.
  • radio wave concentrators and glazings of exemplary embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the specifically disclosed embodiments and departs from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.
  • radio wave control system 2 radio wave focusing unit 3
  • radio wave focusing body 40 base 401 first main surface 402 second main surface 41 resin plate 42 adhesive layer 43 glass plates 51, 52 window glasses 21, 22, 23 radio wave focusing unit 21-n, 22-n Conductor region 23-n Strip region 23unit Unit cell pattern

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

屋内又は屋外の広範囲で電波強度を向上させることができる、技術を提供することを目的とする。　電波集束体は、互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、前記電波集束部は複数の導体領域を含み、前記複数の導体領域は互いに所定の間隔で整列し、前記導体領域は所定の幅を持つ帯状の形状を有し、前記電波集束体は、前記第２主面から入射した電磁波を、前記第１主面側へ透過させるとともに前記第１主面側に形成される集束領域に集束させ、前記集束領域は、前記第１主面と正対する方向から見た平面視で、前記電波集束部がある領域よりも外側に形成されたものである。

Description

電波集束体および窓ガラス
　本発明は、電波集束体および窓ガラスに関する。
　従来から、屋内における電波の受信性能を向上させるために、屋外や窓に、アンテナや集束体を設ける構成が知られている。例えば、特許文献１では、窓の屋内側に集束体を設けることで、電波を集めて、屋内における電波の受信性能を向上させるアンテナ装置が提案されている。
特開２００２－２３７７１７号公報
　特許文献１に記載の集束体では、焦点に電波を集めることができるが、焦点以外の場所では、電波の集束効果がなかった。
　そのため、スマートフォンやノートパソコン等の電子機器を、位置を変えて使用したり、複数の位置で同時に使用したりする場合には、電子機器の受信性能が低下することがある。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、屋内又は屋外の広範囲で電波強度を向上させることができる、技術を提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態に係る電波集束体は、
　互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、
　前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、
　前記電波集束部は複数の導体領域を含み、
　前記複数の導体領域は互いに所定の間隔で整列し、
　前記導体領域は所定の幅を持つ帯状の形状を有し、
　前記電波集束体は、前記第２主面から入射した電磁波を、前記第１主面側へ透過させるとともに前記第１主面側に形成される集束領域に集束させ、
　前記集束領域は、前記第１主面と正対する方向から見た平面視で、前記電波集束部がある領域よりも外側に形成されたものである。
　また、本発明の別の実施形態に係る電波集束体は、
　互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、
　前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、
　前記電波集束部は互いに隙間なく整列した複数の帯状領域を含み、
　前記複数の帯状領域は同一の幅を有し、
　前記複数の帯状領域の全部または一部は導体領域であり、
　前記導体領域は所定の周期で繰り返される単位セルパタンにより形成され、
　前記電波集束体は、前記第２主面から入射した電磁波を、前記第１主面側へ透過させるとともに前記第１主面側に形成される集束領域に集束させ、
　前記集束領域は、前記第１主面と正対する方向から見た平面視で、前記電波集束部がある領域よりも外側に形成されたものであり、
　２以上の自然数をｎ、ｎ以上の自然数をｍ、任意の基準位相をφとしたとき、前記互いに隙間なく整列した複数の帯状領域のうちのｎ番目の帯状領域を透過する前記電磁波の位相がφ＋２πｎ／ｍである。
　本発明の一実施形態によれば、屋内又は屋外の広範囲で電波強度を向上させることができる。
一実施形態に係る電波制御システム１を示す模式図である。 一実施形態に係る電波集束体の断面の一例を示す模式図である。 一実施形態に係る電波集束体を含む窓ガラスの断面の一例を示す模式図である。 一実施形態に係る電波集束体を含む窓ガラスの断面の別の一例を示す模式図である。 第１実施形態に係る電波集束部２１の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態に係る電波集束部２１を有する電波集束体の動作原理を説明する図である。 第１実施形態に係る電波集束部２１の別の一例を模式的に示す図である。 第２実施形態に係る電波集束部２２の一例を模式的に示す図である。 第２実施形態に係る電波集束部２２を有する電波集束体の動作原理を説明する図である。 第２実施形態に係る電波集束部２２の別の一例を模式的に示す図である。 第３実施形態に係る電波集束部２３を模式的に示す図である。 第３実施形態に係る電波集束部２３に含まれる単位セルパタン２３unitの一例を示す図である。 第３実施形態に係る電波集束部２３を有する電波集束体の動作原理を説明する図である。 例１のシミュレーションのモデルを説明する図である。 例１のシミュレーション結果である電界強度分布を示す図である。 例２のシミュレーション結果である電界強度分布を示す図である。 例３のシミュレーションのモデルを説明する図である。 例３のシミュレーション結果（パート１）である電界強度分布を示す図である。 例３のシミュレーション結果（パート２）の一例を示す図である。 例４に係る電波集束部２３を示す図である。 例４のシミュレーション結果（パート１）である電界強度分布を示す図である。 例４のシミュレーション結果（パート２）を示す図であり、電界強度分布を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の作用及び効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。
　本明細書では、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の３次元直交座標系を用い、壁の幅方向をＸ軸方向とし、壁の高さ方向をＺ軸方向とし、壁の厚さ方向をＹ軸方向とする。壁の下から上に向かう方向を＋Ｚ軸方向とし、その反対方向を－Ｚ軸方向とする。屋外から屋内に向かう方向を＋Ｙ軸方向とし、その反対方向を－Ｙ軸方向とする。以下の説明において、＋Ｚ軸方向を上といい、－Ｚ軸方向を下という場合があり、＋Ｙ軸方向を屋内側といい、－Ｙ軸方向を屋内側という場合がある。
　Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚに平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。
　また、本明細書において、「ミリ波」または「ミリ波帯」というときは、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数帯域に加えて、２４ＧＨｚ～３０ＧＨｚの準ミリ波帯も含むものとする。「電波」は電磁波の一種であり、一般的に、３ＴＨｚ以下の電磁波は電波と呼ばれている。また、本明細書においては、基地局または中継局から放射された電磁波を「電波」と呼び、電磁波一般について言及するときは「電磁波」と呼ぶ。図中で、同じ要素に同じ符号を付けて、重複する説明を省略する場合がある。
　図１は、本発明の一実施形態に係る電波制御システム１を示す模式図である。電波制御システム１は、建物ＢＤと、電波集束体３とを含む。図１では、電波集束体３は、建物ＢＤの窓として用いられているが、これに限定されず、バス停や駅ホームのシェルターの屋根等に用いられてもよい。なお、図１においては、ＸＹ平面は水平面であるとする。
　一般に、建物ＢＤの壁はミリ波帯の電波にとって遮蔽物となり、そのような電波を通さないか、または大きく減衰させる。そのため、基地局から放射されるミリ波帯の電波は、壁ではなく、窓を通る。通常、窓を透過したミリ波帯の電波はそのまま直進するので、窓の直線見通し内（ＬＯＳ；Line of Sight）（以下、「ＬＯＳ１」ともいう。）を除くエリアは、通信環境が良好でない不感地帯となる。また、ＬＯＳ１においても、窓を透過したミリ波帯の電波のうちの大部分は、電子機器に届くことなく建物ＢＤの壁に到達した後、後大きく減衰するか、消滅する。なお、明細書中、「ＬＯＳ」は、電波集束体３の主面に対し電波が垂直に入射した場合の直線見通し内のことを指すものとする。
　これに対し、電波制御システム１では、電波集束部２を有する電波集束体３を用いることにより、電波集束体３がない場合に比べて、窓を透過した電波の電波強度を建物ＢＤの屋内又は屋外の広範囲で向上させることができる。
　具体的には、電波制御システム１は、電波集束体３に入射した電波を、ＬＯＳ１外に存在する、Ｘ軸方向に延びる集束領域Ｆに届けることができる。または、電波集束体３に入射した電波を、ＬＯＳ１内の、電波集束部２の直線見通し内（以下、「ＬＯＳ２」ともいう。）を除くエリアに存在する、Ｘ軸方向に延びる集束領域Ｆ'に集束させることができる。
　なお、図１においては、電波集束部２は屋内側に設けられているが、屋外側に設けられてもよい。また、図１では、電波が屋外から放射される場合に屋内の広範囲で電波強度を向上させる方法について説明したが、電波が屋内から放射される場合に屋外の広範囲で電波強度を向上させることも同様に可能である。
　ここで、電波制御システム１が制御する電波は、第五世代移動通信システム（５Ｇ）などのミリ波帯や、６ＧＨｚ以下の周波数帯（以下、「Ｓｕｂ－６」ともいう。）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）や、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、を含む０．３～３０ＧＨｚ、または１～３０ＧＨｚであると好適である。あるいは、制御する電波は、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標））、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ（登録商標））、ＩＥＥＥ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-Wideband）、Bluetooth（登録商標）、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）であってもよい。他の拡張された通信システム等のような、任意の通信システムで利用されてよい。なお、周波数が高くなるにつれて、反射や回折による伝搬損失が大きくなり、上述のような不感地帯が発生しやすくなる。このため、本発明の電波制御システム１は、比較的高い周波数を扱う通信に、より好適である。
＜電波集束体＞
　図２は、電波集束体３の断面の一例を示す模式図である。電波集束体３は、互いに対向する第１主面４０１と第２主面４０２とを有する基体４０と、第１主面４０１に設けられた電波集束部２とを有する。なお、明細書中、「主面」とは、部材の厚み方向と直交する面を意味する。
［基体］
　基体４０は、電波制御システム１の動作周波数の電磁波に対して透明、かつ、電波集束部２を担持することができる任意の材料で形成されている。なお、明細書中、「透明」とは、視感透過率が６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、更に好ましくは９０％以上であることを意味する。
　このような観点から、基体４０は、ガラスであることが好ましい。ガラスとしては、一般に入手可能なガラスでよく、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、石英ガラスなどが挙げられる。このとき、電波集束体３は、窓ガラスとして用いることが可能である。
　また、基体４０は、樹脂であってもよい。樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂（ポリメチルメタクリレート等）、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。このとき、電波集束体３を窓ガラスとして用いるために、更に他の部材を積層してもよい。以下、このことについて、図３Ａおよび図３Ｂを用いて詳細に説明する。
　図３Ａは、電波集束体３を含む窓ガラス５１の断面の一例を示す図である。窓ガラス５１は、互いに対向する第１主面４０１と第２主面４０２とを有する樹脂で構成される基体４０と、第１主面４０１に設けられた電波集束部２と、接着層４２を介して第２主面４０２側に接着されたガラス板４３とを有する。
　図３Ｂは、電波集束体３を含む窓ガラス５２の断面の一例を示す図である。窓ガラス３０２は、互いに対向する第１主面４０１と第２主面４０２とを有する樹脂で構成される基体４０と、第１主面４０１に設けられた電波集束部２と、接着層４２を介して第１主面４０１側に接着されたガラス板４３とを有する。
　接着層４２は、樹脂板４１とガラス板４３とを接着することのできる任意の接着材料で形成される。なお、接着層４２の厚みは、電波集束部２の厚み以上であれば特に限定されない。
　ガラス板４３は、ガラスで構成される。ガラスは、一般に入手可能なガラスでよく、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、石英ガラスなどであってよい。
　なお、接着層４２およびガラス板４３は、基体４０と同様、電波制御システム１の動作周波数の電磁波に対して透明である。
［電波集束部］
　電波集束部２は、複数の導体領域を含む。
　導体領域は、基体４０に適用する観点から、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化スズ（ＩＺＯ）などの透明導電膜、窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化クロム（ＣｒＮ）などの金属窒化膜、Ｌｏｗ－ｅ（Ｌｏｗ　ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）ガラス用のＬｏｗ－ｅ膜、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）などの金属薄膜から選択される少なくとも１つを含むことが好ましい。
　導体領域の厚みは、０．１μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましく、８μｍ以上が特に好ましい。導体領域の厚みが０．１μｍ以上であれば、導体領域のシート抵抗値を小さくすることができる。
　導体領域の厚みは、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以下が更に好ましく、２０μｍ以下がより更に好ましく、１５μｍ以下が特に好ましい
　導体領域のシート抵抗値は、５Ω／ｓｑ以下が好ましく、１Ω／ｓｑ以下がより好ましく、０．５Ω／ｓｑ以下が更に好ましい。
　導体領域は、上述の金属材料を当該領域全面に形成して得られるもの（いわゆる全面に形成された金属膜）であってよく、上述の金属材料で構成される金属細線を当該領域全面にメッシュ状に形成して得られるものであってもよい。メッシュ状である場合、導体領域は、目視では確認が難しいほど可視光の透過性を高めることができ、視認性に優れる。
　上記金属細線の線幅は１μｍ～１０μｍが好ましく、１μｍ～５μｍがより好ましく、１μｍ～３μｍが更に好ましい。また、金属細線同士の間隔は、３００μｍ～５００μｍが好ましい。なお、アスペクト比（金属細線の厚さ／金属細線の線幅）が１以下であれば、強度および製造面の観点から好ましい。
　メッシュ状の導体領域において、その開口部の形状は、方形または菱形であってよく、方形の場合は、意匠性の観点から正方形が好ましい。また、開口部は、自己組織化法によって得られるランダム形状であってもよく、この場合モアレを抑制することができる。
　メッシュ状の導体領域において、メッシュ全体に対する開口部の開口率は８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。開口率を大きくするほど、導体領域の可視光の透過率を高くすることができる。
　また、導体領域はメタサーフェスで構成されていてもよい。ここで、「メタサーフェス」とは、入射電磁波の透過特性や反射特性を制御する人工表面を意味する。第３実施形態で後述する第３領域に入射する電磁波の位相と振幅の少なくとも一方を制御することで、自然界に存在しない電波特性を実現することも可能である。
　以下、電波集束部２が含む複数の導体領域について、３つの実施形態を用いてより詳細に説明する。なお、以下の３つの実施形態では、電磁波が第２主面４０２から入射した場合について説明するが、電磁波が第１主面４０１から入射した場合も同様に説明することができる。
　（第１実施形態）
　図４Ａは、第１実施形態に係る電波集束部２１の一例を模式的に示す図である。図４Ａに示すように、電波集束部２１は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の導体領域、すなわち、互いに所定の間隔で整列する導体領域２１－１～導体領域２１－ｎ（以下、導体領域２１－１～導体領域２１－ｎのうちのいずれか１つを、単に「第１領域」ともいう。）により形成された、フレネルレンズ状のパタンである。ただし、図４Ａにおいては、一般的なフレネルレンズとは異なり、第１領域の形状は円環状ではなく、直線で画定された帯状である。図４Ａに示すように、＋Ｚ軸方向に沿って第１領域の線幅は細くなり、隣接する第１領域同士の間隔は狭くなる。
　図４Ｂは、電波集束部２１を有する電波集束体３１の動作原理を説明する図である。図４Ｂでは、一例として、第２主面４０２側にある電磁波の発生源Ｓから、第２主面４０２に対し電磁波（平面波）が放射された場合を考える。発生源Ｓから放射される電磁波が球面波の場合は、電波集束体３１に入射する際の入射位相の分布を考慮すれば、同様に設計可能である。
　図４Ａ、Ｂの場合、電波集束部２１に入射した電磁波を、第１主面４０１から＋Ｙ軸方向に距離ｆ１だけ離れた、Ｘ軸方向に延びる集束領域Ｆ１に集束させることができる。以下、このときの条件について説明する。
　図４Ａに示すように、導体領域２１－ｎの下辺と集束領域Ｆ１とのＺ軸方向の距離をＤ２ｎ－１、導体領域２１－ｎの上辺と集束領域Ｆ１とのＺ軸方向の距離をＤ２ｎとし、入射電磁波の波長をλとすると、下記（１）式の関係が成り立つ。下辺は第１辺の一例であり、上辺は第２辺の一例である。
　　Ｄｎ ２＝ｎｆ１λ　　・・・（１）
　なお、上記（１）式はｎが小さい値であるときの近似式であって、ｎが十分に大きい値であるときは、下記（２）式を用いた方が精度は高くなる。
　　Ｄｎ ２＝ｎｆ１λ＋（ｎλ／２）２　　・・・（２）
　図４Ａ、Ｂに示すように、集束領域Ｆ１は、導体領域２１－１よりも下方（－Ｚ軸方向）に形成されるが、その位置は特に限定されず、電波集束体３１のＬＯＳ内であっても、ＬＯＳ外であってもよい。
　なお、図４Ａには、第１領域の形状が直線で画定された帯状である場合について説明したが、上記の条件を満たす限り、その形状は限定されない。例えば、図４Ｃのように、第１領域の形状が曲線で画定された帯状であってもよい。この場合、集束領域Ｆ１は、当該曲線で画定された帯状と同一の形状となり、Ｘ軸の任意の位置におけるＹＺ平面（例えば、図４Ｃ中の点線部）において、第１領域と集束領域Ｆ１とのＺ軸方向の距離Ｄｎは、上記（１）式または（２）式を満たす。
　また、Ｘ軸方向において帯状の第１領域のＺ方向の幅を式（１）または式（２）を満たしながら変えることによって、距離ｆ１がＸ軸方向において異なる構成であってもよい。この場合、集束領域Ｆ１のＹ軸方向の位置がＸ軸方向において異なることになる。
　（第２実施形態）
　図５Ａは、第２実施形態に係る電波集束部２２の一例を模式的に示す図である。電波集束部２２は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の導体領域、すなわち、互いに所定の間隔で整列する導体領域２２－１～導体領域２２－ｎ（以下、導体領域２２－１～導体領域２２－ｎのうちのいずれか１つを、単に「第２領域」ともいう。）により形成された、回折格子状のパタンである。第２領域の線幅はそれぞれ同一であり、隣接する第２領域同士の間隔もそれぞれ同一である。
　図５Ｂは、電波集束部２２を有する電波集束体３２の動作原理を説明する図である。図５Ｂでは、一例として、第２主面４０２側にある電磁波の発生源Ｓから、第２主面４０２に対し電磁波（平面波）が放射された場合を考える。
　図５Ａ、Ｂの場合、電波集束部２２に入射した電磁波を、電波集束体３２のＬＯＳ外にある、Ｘ軸方向に延びる線分Ａ２に届けることができる。また、これと同時に、第２主面４０２に入射した電磁波を、電波集束体３２のＬＯＳ内かつ電波集束部２２のＬＯＳ外であって、第１主面４０１から＋Ｙ軸方向に距離ｆ２だけ離れた、Ｘ軸方向に延びる集束領域Ｆ２に集束させることができる。以下、このときの条件について説明する。
　図５Ａ、Ｂに示すように、隣接する第２領域の中心同士のＺ軸方向の間隔（格子定数）をｄ、第１主面４０１と線分Ａ２とのなす角をθとし、入射電磁波の波長をλ、自然数をｓ、ｔとすると、以下の（３）式および（４）式の関係が成り立つ。
　　ｄｓｉｎθ＝ｓλ　　・・・（３）
　　ｆ２／ｃｏｓθ－ｆ２＝ｔλ　　・・・（４）
　上記（３）式は、電波集束部２２に形成された回折格子により、電波集束部２２を透過した電磁波同士が強め合うときの条件式である。上記（４）式は、電波集束部２２を透過した電磁波と、電波集束部２２を透過せず単に基体４０を透過した電磁波とが強め合うときの条件式である。
　このようにして、電波集束部２２に入射した電磁波は、回折格子によりθ方向にある線分Ａ２に向けて屈折すると同時に、単に基体４０を透過した電磁波と強め合い、集束領域Ｆ２を形成する。
　なお、集束領域Ｆ２の位置は特に限定されず、電波集束体３２のＬＯＳ内であっても、ＬＯＳ外であってもよい。
　なお、図５Ａには、第２領域の形状が直線で画定された帯状である場合について説明したが、格子定数が一定である限り、限定されない。例えば、図５Ｃのように、第２領域の形状が曲線で画定された帯状であってもよい。この場合、Ｘ軸の任意の位置におけるＹＺ平面（例えば、図５Ｃ中の点線部）において、それぞれの第２領域の間隔（格子定数ｄ）は全て同一であり、集束領域Ｆ２は、当該曲線で画定された帯状と同一の形状となる。
　（第３実施形態）
　図６Ａは、第３実施形態に係る電波集束部２３を模式的に示す図である。電波集束部２３は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の帯状領域、すなわち、互いに隙間なく整列する帯状領域２３－１～帯状領域２３－ｎ（以下、帯状領域２３－１～帯状領域２３－ｎのうちのいずれか１つを、単に「第３領域」ともいう。）が隙間なく並ぶことにより形成される。第３領域のＺ軸方向の幅は、それぞれ同一である。
　第３領域は、単位セルパタン２３unitにより形成される導体領域、または、金属膜を含まない領域（以下、「金属膜非含有領域」ともいう。）である。ただし、電波集束部２３において、金属膜非含有領域の個数は、０または１である。
　第３領域が単位セルパタン２３unitにより形成される導体領域である場合、当該導体領域はメタサーフェスとなる。ここで、「メタサーフェス」とは、入射電磁波の透過特性や反射特性を制御する人工表面を意味する。第３領域に入射する電磁波の位相と振幅の少なくとも一方を制御することで、自然界に存在しない電波特性を実現することも可能である。第３領域によって、入射電磁波を所望の方向に透過、反射、または集束できる。
　具体的には、例えば、Ｌunit、単位セルパタン２３unitの形状、単位セルパタン２３unitを構成する上述の金属材料の種類など適宜調整することにより、当該導体領域を透過する電磁波の位相を変化させることができる。これにより、帯状領域２３－１～帯状領域２３－ｎを透過した電磁波が、それぞれ異なる位相を有するようにすることができる。
　図６Ｂは、第３領域に含まれる単位セルパタン２３unitの一例を示す図である。第３領域は、Ｌunitのサイズを有する単位セルパタン２３unitを同じ向きで繰り返し配置することにより形成されている。すなわち、単位セルパタン２３unitの中心Ｃの繰り返し周期はＬunitである。
　単位セルパタン２３unitの形状は、図６Ｂでは円環状であるが、これに限定されず、例えば十字形状、カギ十字状、矩形リング状、多角形のリング状、楕円リング状、パッチ形状等などであってもよい。
　単位セルパタン２３unitは、上述の金属材料で構成される金属膜であってよく、または上述の金属材料で構成される金属細線をメッシュ状に形成して得られるものであってよい。
　それぞれの単位セルパタン２３unitは、Ｙ軸方向に２つ重ねられてもよい。それぞれの単位セルパタン２３unitを２つ重ねることで、当該導体領域を透過する電磁波の位相の変化量（当該導体領域を透過する前の電磁波の位相と、透過した後の電磁波の位相との差の絶対値）をπ／２超にすることが可能となる。
　図６Ｃは、電波集束部２３を有する電波集束体３３の動作原理を説明する図である。図６Ｃでは、一例として、第２主面４０２側にある電磁波の発生源Ｓから、第２主面４０２に対し電磁波（平面波）が放射された場合を考える。アンテナから放射される電磁波が球面波の場合は、入射時の位相を考慮すれば同様に設計可能である。
　図６Ａ～Ｃの場合、電波集束部２３に入射した電磁波を、電波集束体３３のＬＯＳ外にある、Ｘ軸方向に延びる線分Ａ３に届けることができる。また、これと同時に、第２主面４０２に入射した電磁波を、電波集束体３３のＬＯＳ内かつ電波集束部２３のＬＯＳ外であって、第１主面４０１から＋Ｙ軸方向に距離ｆ３だけ離れた、Ｘ軸方向に延びる集束領域Ｆ３に集束させることができる。以下、このときの条件について説明する。なお、電波集束体３３のＬＯＳ外であっても、電波の強度は向上する効果は得られることを後の実施例で示す。
　図６Ａにおいて、帯状領域２３－ｎを透過した電磁波の位相がφ＋２πｎ／ｍ（φ：任意の基準位相、ｍ：ｎ以上の任意の自然数）となるように、第３領域に単位セルパタン２３unitを配置する。このとき、上記の位相の条件を満たす限り、第３領域のうちの１つが金属膜非含有領域であってもよい。
　このとき、図６Ａ、Ｂに示すように、第３領域のＺ軸方向の幅をＷ、第１主面４０１と線分Ａ３とのなす角をθとし、入射電磁波の波長をλ、自然数をｓ、ｔとすると、下記（５）式および（６）式の関係が成り立つ。
　　ｍＷｓｉｎθ＝λ　　・・・（５）
　　　　ｆ３／ｃｏｓθ－ｆ３＝ｔλ　　・・・（６）
　上記（５）式は、電波集束部２３を透過した電磁波が、ホイヘンスの原理によりθ方向に屈折するときの条件式である。上記（６）式は、電波集束部２３を透過した電磁波と、電波集束部２３を透過せず単に基体４０を透過した電磁波とが強め合うときの条件式である。
　このようにして、電波集束部２３に入射した電磁波は、回折格子によりθ方向にある線分Ａ３に向けて屈折すると同時に、単に基体４０を透過した電磁波と強め合い、集束領域Ｆ３を形成する。
　なお、図６Ａでは、ｎ個の帯状領域から形成された電波集束部２３について説明したが、このような電波集束部２３を、複数個隙間なく並べて用いてもよい。このとき、各電波集束部２３におけるｎおよびｍの値は、それぞれ異なっていてもよい。
＜実施例＞
　本発明者らは、シミュレーションにより、上述の第１～第３実施形態を検証した。以下の例１～例４にその結果を示す。
（例１）
　図７は、例１のシミュレーションのモデルを説明する図である。図７に示すように、例１のモデルでは、電波集束部２１、または電波集束部２１の下方（－Ｚ軸方向）に接続された壁７０に対し、これらの－Ｙ軸方向側に設置された電波の発生源Ｓから電波（平面波）を放射した。このようにして、電波集束部２１（または壁７０）から＋Ｙ軸方向に距離ｆ１だけ離れた、Ｘ軸方向に無限に延びる集束領域Ｆ１における、電波の電界強度を観察した。
　例１のモデルは、３通りのモデルを含む。具体的には、電波集束部２１のみを有するモデル（モデルＡ）、電波集束部２１と壁７０とを有する（モデルＢ）、および電波集束部２１を有さず壁７０のみを有するモデル（モデルＣ）を含む。これらのモデルにおいて、電波集束部２１および壁７０の厚みは仮想的にゼロであるとし、電波集束部２１はＸ軸方向に無限に延びており、壁７０は－Ｚ軸方向に無限に延びているものとする。
　例１のシミュレーションにおいては、ｆ１は１５０ｍｍ、波長λは６１．２ｍｍ（周波数４．９ＧＨｚ）とした。
　また、電波集束部２１は、図４Ａのｎが１１であるものとした。すなわち、導体領域２１－１～導体領域２１－１１（第１領域）により形成され、＋Ｚ軸方向に沿って第１領域の線幅は細くなり、隣接する第１領域同士の間隔は狭くなるものとした。ここで、Ｄ１～Ｄ２２は、（２）式に従って設定した。例えば、Ｄ１は１００．６ｍｍ、Ｄ２２は８０９．２ｍｍであった。電波集束部２１のＺ軸方向の幅は、７０８．６ｍｍ（Ｄ２２－Ｄ１）とした。なお、導体領域は、完全電気導体（電気抵抗がゼロである金属）を当該領域全面に形成して得られるものであった。
　図８は、例１のシミュレーション結果である電界強度分布を示す図である。なお、図８では、横軸は、電波集束部２１（または壁７０）の表面のＹ座標をゼロとしたときの集束領域Ｆ１のＹ軸方向における位置（Ｙ座標）を表す。縦軸は、集束領域Ｆ１の位置における電界強度を示す。
　図８から明らかなように、電波集束部２１を有するモデルＡおよびモデルＢでは、集束領域Ｆ１の位置で最も電界強度が強くなっていた。モデルＡとモデルＢとでは、壁７０を有さないモデルＡのほうがより電界強度が強かった。一方で、電波集束部を有さないモデルＣでは、集束領域Ｆ１の位置での電界強度の変化が見られなかった。
　このように、電波集束部２１を用いることで、電波集束部２１に入射したＳｕｂ－６帯の電波を、電波集束部２１よりも下方（－Ｚ軸方向）に存在する集束領域Ｆ１に集束させることが可能であることが示された。
（例２）
　例２では、波長λを１０．７ｍｍ（周波数２８ＧＨｚ）とし、これに伴って電波集束部２１の第１領域の線幅および間隔を変更した、すなわち、Ｄ１～Ｄ２２を（２）式に従って設定し直したこと以外は、例１と同様にしてシミュレーションを実施した。このとき、電波集束部２１において、例えばＤ１は４０．４ｍｍ、Ｄ２２は２２１．８ｍｍであり、電波集束部２１のＺ軸方向の幅は１８１．４ｍｍ（Ｄ２２－Ｄ１）とした。
　図９は、例２のシミュレーション結果である電界強度分布を示す図である。なお、図９では、図８と同様、電波集束部２１（または壁７０）の表面のＹ座標をゼロとしたときの、集束領域Ｆ１と同じ高さにおける電界強度分布を示している。
　図９から明らかなように、電波集束部２１を有するモデルＡおよびモデルＢでは、集束領域Ｆ１の位置で最も電界強度が強くなっていた。モデルＡとモデルＢとでは、壁７０を有さないモデルＡのほうがより電界強度が強かった。一方で、電波集束部を有さないモデルＣでは、集束領域Ｆ１の位置での電界強度の変化が見られなかった。
　このように、電波集束部２１を用いることで、電波集束部２１に入射したミリ波帯の電波を、電波集束部２１よりも下方（－Ｚ軸方向）に存在する集束領域Ｆ１に集束させることが可能であることが示された。
（例３）
　図１０は、例３のシミュレーションのモデルを説明する図である。図１０に示すように、例３のモデルでは、電波集束部２２に対し、その－Ｙ軸方向側に設置された電波の発生源Ｓから電波（平面波）を放射した。このようにして、電波集束部２２からの＋Ｙ軸方向の距離ごとの、電波の電界強度を観察した。なお、例３のモデルにおいて、電波集束部２２の厚みは仮想的にゼロであり、電波集束部２２はＸ軸方向に無限に延びているものとする。
　例３のシミュレーションにおいては、波長λは１０．７ｍｍ（周波数２８ＧＨｚ）とした。
　また、電波集束部２２は、図５Ａのｎが６であるものとした。すなわち、導体領域２２－１～導体領域２２－６（第２領域）により形成され、それぞれの第２領域のＺ軸方向の幅は１１．１ｍｍ、格子定数ｄは２１．４２ｍｍであるものとした。従って、電波集束部２２のＺ軸方向の幅は１１８．２ｍｍであった。なお、導体領域は、完全電気導体を当該領域全面に形成して得られるものであった。
　図１１Ａは、例３のシミュレーション結果（パート１）である電界強度分布を示す図である。なお、図１１Ａでは、図中の点線の位置、すなわち、電波集束部２２の表面のＹ座標をゼロとしたときの、電波集束部２２から４０．４ｍｍだけ下方（－Ｚ軸方向）に離れた高さにおける電界強度分布を示している。
　図１１Ａから明らかなように、電波集束部２２を有する例３のモデルでは、電波集束部２２から４０．４ｍｍだけ下方に離れた高さにおいて、電波集束部２２に入射して回折格子により屈折した電波と、電波集束部２２に入射せずに単に直進した電波とが、上記（３）式および（４）式に従って、複数のＹ座標において強め合い、電界強度が強くなっていた。
　このように、電波集束部２２を用いることで、電波集束部２２に入射したミリ波帯の電波の電界強度を、電波集束部２２よりも下方（－Ｚ軸方向）の位置において強めることが可能であることが示された。
　図１１Ｂは、例３のシミュレーション結果（パート２）を示す図であり、電界強度分布を示す。例３のシミュレーション結果（パート２）は、モデルＡ、Ｂ、及びＣについて計算した結果である。モデルＡは、図５Ｂに示すように、基体４０の第１主面４０１に電波集束部２２を設けたモデルであり、基体４０は壁７０（図７参照）の窓に設けられている。基体４０は＋Ｙ軸方向側から見た平面視で電波集束部２２よりも大きいため、Ｘ軸方向及びＺ軸方向における電波集束部２２の両側には、基体４０のみが存在する部分がある。基体４０のみが存在する部分は、図１におけるＬＯＳ１のうちのＬＯＳ２を除いた部分のように、直線見通し内である。
　モデルＢは、基体４０の第１主面４０１に電波集束部２２を設けたモデルであり、基体４０は壁７０の窓に設けられている。電波集束部２２の＋Ｙ軸方向側から見た平面視でのサイズはモデルＡの電波集束部２２のサイズと等しく、かつ、モデルＢの基体４０の＋Ｙ軸方向側から見た平面視でのサイズは、電波集束部２２のサイズと等しい。モデルＢの壁７０の窓の平面視におけるサイズは、基体４０のサイズと等しい。モデルＢでは、基体４０及び窓がモデルＡよりも小さくなっており、基体４０及び窓が小さくなった部分は、壁７０が覆っている。モデルＢでは、基体４０及び窓が小さくなった分だけ、壁７０が大きくなっている。
　モデルＣは、モデルＢから電波集束部２２を取り除いたモデルである。なお、電波強度は、図１に示す集束領域Ｆ'を示す位置における値である。この位置は、モデルＡでは直線見通し内（ＬＯＳ内）であるが、モデルＢ及びＣでは、大きくなった壁７０があるため、直線見通し外（ＬＯＳ外）である。
　モデルＡについての結果は、図１１Ａに示す結果と同一である。図１１Ｂは、図１１Ａと縦軸のスケールが異なる。
　図１１Ｂにおいて、モデルＣは電界強度が非常に低いが、モデルＢは、ｆ１（１５０ｍｍ）の位置の前後において、電界強度が増大する傾向を示した。このことから、回折格子としての電波集束部２２を用いて、電波集束部２２を透過していない電波との強め合いがない場合においても、ＬＯＳ外において電波の電界強度が増大することを確認できた。
（例４）
　例４では、電波集束部２２の代わりに電波集束部２３を用いたこと以外は、例３と同様にしてシミュレーションを実施した。
　ここで、電波集束部２３は、図１２Ａに示すものであった。すなわち、図６Ａのｎが４であるもの（以下、「電波集束部２３１」ともいう。）を３つ隙間なく並べたものとした。電波集束部２３１は、帯状領域２３－１～帯状領域２３－４（第３領域）により形成され、それぞれの第３領域のＺ軸方向の幅Ｗは８．０３ｍｍであった。また、帯状領域２３－４は金属膜非含有領域であり、帯状領域２３－１～帯状領域２３－３は、円環状でありサイズＬunitが２．６８ｍｍである単位セルパタン２３unitを、それぞれＹ軸方向に２つ重ねたものであった。すなわち、＋Ｙ軸方向から第１主面４０１と正対する方向から見た平面視で同一形状を有する単位セルパタン２３unitを基体４０の第１主面４０１及び第２主面４０２に有し、＋Ｙ軸方向から見て両面の単位セルパタン２３unitは重なっている。
　また、帯状領域２３－ｎ（ｎ：１～４の整数）を透過した電波の位相がφ＋２πｎ／４（φ：０°）を満たすように、円環状である単位セルパタン２３unitの外径および内径は、帯状領域２３－１においては外径１．２ｍｍ、内径１．１ｍｍ、帯状領域２３－２においては外径１ｍｍ、内径０．９ｍｍ、帯状領域２３－３においては外径０．７４ｍｍ、内径０．６４ｍｍとした。なお、単位セルパタン２３unitは、完全電気導体を当該円環状に形成して得られるものであった。
　図１２Ｂは、例４のシミュレーション結果（パート１）である電界強度分布を示す図である。
　図１２Ｂから明らかなように、電波集束部２３を有する例４のモデルでは、電波集束部２３から４０．４ｍｍだけ下方に離れた高さにおいて、電波集束部２３に入射してホイヘンスの原理により屈折した電波と、電波集束部２３に入射せずに単に直進した電波とが、上記（５）式および（６）式に従って、複数のＹ座標において強め合い、電界強度が強くなっていた。
　このように、電波集束部２３を用いることで、電波集束部２３を透過するＳｕｂ－６の電波の電界強度を、電波集束部２３よりも下方（－Ｚ軸方向）の位置において強めることが可能であることが示された。
　図１２Ｃは、例４のシミュレーション結果（パート２）を示す図であり、電界強度分布を示す。例４のシミュレーション結果（パート２）は、モデルＡ、Ｂ、及びＣについて計算した結果である。モデルＡ～Ｃは、図１１Ｂのシミュレーション結果を得るために用いたモデルＡ～Ｃと同一である。
　図１２ＣにおけるモデルＡについての結果は、図１２Ｂに示す結果と同一である。図１２Ｃは、図１２Ｂと縦軸のスケールが異なる。
　図１２Ｃにおいて、モデルＣは電界強度が非常に低いが、モデルＢは、モデルＣに比べて全体的に電界強度が増大する傾向を示した。このことから、回折格子としての電波集束部２３を用いて、電波集束部２３を透過していない電波との強め合いがない場合においても、ＬＯＳ外において電波の電界強度が増大することを確認できた。
　以上、本開示の例示的な実施形態の電波集束体および窓ガラスについて説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　なお、本国際出願は、２０２２年１月６日に出願した日本国特許出願２０２２－０００９９９に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
１　　　　　　電波制御システム
２　　　　　　電波集束部
３　　　　　　電波集束体
４０　　　　　　基体
４０１　　　　　　第１主面
４０２　　　　　　第２主面
４１　　　　　　樹脂板
４２　　　　　　接着層
４３　　　　　　ガラス板
５１，５２　　　　窓ガラス
２１，２２，２３　　電波集束部
２１－ｎ，２２－ｎ　　導体領域
２３－ｎ　　　　帯状領域
２３unit　　　　単位セルパタン

Claims (14)

  1. 　互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、
    　前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、
    　前記電波集束部は複数の導体領域を含み、
    　前記複数の導体領域は互いに所定の間隔で整列し、
    　前記導体領域は所定の幅を持つ帯状の形状を有し、
    　前記電波集束体は、前記第２主面から入射した電磁波を、前記第１主面側へ透過させるとともに前記第１主面側に形成される集束領域に集束させ、
    　前記集束領域は、前記第１主面と正対する方向から見た平面視で、前記電波集束部がある領域よりも外側に形成されたものである、電波集束体。
  2. 　互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、
    　前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、
    　前記電波集束部は複数の導体領域を含み、
    　前記複数の導体領域は互いに所定の間隔で整列し、
    　前記導体領域は所定の幅を持つ帯状の形状を有し、
    　前記電波集束体は、前記第１主面から入射した電磁波を、前記第２主面側へ透過させるとともに前記第２主面側に形成される集束領域に集束させ、
    　前記集束領域は、前記第２主面と正対する方向から見た平面視で、前記電波集束部がある領域よりも外側に形成されたものである、電波集束体。
  3. 　前記複数の導体領域は、前記幅が次第に増大または減少するように整列する、請求項１または２に記載の電波集束体。
  4. 　前記複数の導体領域は互いに同一の間隔で整列し、前記幅は同一である、請求項１または２に記載の電波集束体。
  5. 　前記複数の導体領域は、前記幅が前記複数の導体領域の延在方向において異なる形状を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電波集束体。
  6. 　互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、
    　前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、
    　前記電波集束部は互いに隙間なく整列した複数の帯状領域を含み、
    　前記複数の帯状領域は同一の幅を有し、
    　前記複数の帯状領域の全部または一部は導体領域であり、
    　前記導体領域は所定の周期で繰り返される単位セルパタンにより形成され、
    　前記電波集束体は、前記第２主面から入射した電磁波を、前記第１主面側へ透過させるとともに前記第１主面側に形成される集束領域に集束させ、
    　前記集束領域は、前記第１主面と正対する方向から見た平面視で、前記電波集束部がある領域よりも外側に形成されたものであり、
    　２以上の自然数をｎ、ｎ以上の自然数をｍ、任意の基準位相をφとしたとき、前記互いに隙間なく整列した複数の帯状領域のうちのｎ番目の帯状領域を透過する前記電磁波の位相がφ＋２πｎ／ｍである、電波集束体。
  7. 　互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、
    　前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、
    　前記電波集束部は互いに隙間なく整列した複数の帯状領域を含み、
    　前記複数の帯状領域は同一の幅を有し、
    　前記複数の帯状領域の全部または一部は導体領域であり、
    　前記導体領域は所定の周期で繰り返される単位セルパタンにより形成され、
    　前記電波集束体は、前記第１主面から入射した電磁波を、前記第２主面側へ透過させるとともに前記第２主面側に形成される集束領域に集束させ、
    　前記集束領域は、前記第２主面と正対する方向から見た平面視で、前記電波集束部がある領域よりも外側に形成されたものであり、
    　２以上の自然数をｎ、ｎ以上の自然数をｍ、任意の基準位相をφとしたとき、前記互いに隙間なく整列した複数の帯状領域のうちのｎ番目の帯状領域を透過する前記電磁波の位相がφ＋２πｎ／ｍである、電波集束体。
  8. 　前記電波集束部は、前記第１主面に加えて、前記第２主面にも設けられている、請求項６又は７に記載の電波集束体。
  9. 　互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、
    　前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、
    　前記電波集束部は整列した複数の帯状領域を含み、
    　前記複数の帯状領域は導体領域であり、
    　前記電波集束体は、前記第１主面から入射した電磁波を、前記第２主面側へ透過させるとともに前記第２主面側に形成される集束領域に集束させ、
    　前記複数の帯状領域の第１辺（下辺）と前記集束領域との距離をＤ２ｎ－１、前記複数の帯状領域の第２辺（上辺）と集束領域Ｆ１とのＺ軸方向の距離をＤ２ｎとし、入射電磁波の波長をλとすると、下記（１）式又は下記（２）式の関係が成り立つ、電波集束体。
    　　Ｄｎ ２＝ｎｆ１λ　　・・・（１）
    　　Ｄｎ ２＝ｎｆ１λ＋（ｎλ／２）２　　・・・（２）
  10. 　互いに対向する第１主面と第２主面とを有する基体と、
    　前記第１主面に設けられた電波集束部と、を有する電波集束体であって、
    　前記電波集束部は整列した複数の帯状領域を含み、
    　前記複数の帯状領域は同一の幅を有し、
    　前記複数の帯状領域は導体領域であり、
    　前記電波集束体は、前記第１主面から入射した電磁波を、前記第２主面側へ透過させるとともに前記第２主面側に形成される集束領域に集束させ、
    　前記複数の帯状領域のうちの隣接する帯状領域の中心同士のＺ軸方向の間隔をｄ、前記複数の帯状領域によって電磁波が屈折する方向をθ、入射電磁波の波長をλ、自然数をｓとすると、下記の（３）式の関係が成り立つ、電波集束体。
    　　ｄｓｉｎθ＝ｓλ　　・・・（３）
  11. 　前記導体領域は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化スズ（ＩＺＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）および鉄（Ｆｅ）で構成される群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電波集束体。
  12. 　前記電磁波は０．３ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数を有する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電波集束体。
  13. 　前記基体がガラスである請求項１～１２のいずれか１項に記載の電波集束体を有する、窓ガラス。
  14. 　前記基体が樹脂である請求項１～１２のいずれか１項に記載の電波集束体と、
    　樹脂層を介して前記第１主面側または前記第２主面側に接着されたガラス板とを有する、窓ガラス。
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