WO2023153328A1 - フレネルゾーンプレートレンズ、フレネルゾーンプレートレンズ一体型窓ガラス、及びフレネルゾーンプレートレンズ付き窓ガラス - Google Patents

フレネルゾーンプレートレンズ、フレネルゾーンプレートレンズ一体型窓ガラス、及びフレネルゾーンプレートレンズ付き窓ガラス Download PDF

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WO2023153328A1
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WO
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fresnel zone
zone plate
plate lens
wavelength
film
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Application number
PCT/JP2023/003568
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English (en)
French (fr)
Inventor
健 茂木
章代 野上
圭祐 新井
政洋 岸
Original Assignee
Ａｇｃ株式会社
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/23—Oxides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens

Definitions

  • the present invention relates to a Fresnel zone plate lens, a Fresnel zone plate lens-integrated window glass, and a window glass with a Fresnel zone plate lens.
  • the 5th generation (5G) mobile communication standard includes a band below 6 GHz called “sub-6” and a band from 24.2 to 29.5 GHz called “millimeter wave band".
  • the millimeter wave band in particular is attenuated significantly at boundaries such as glass and walls, making it difficult for radio waves to penetrate indoors from outdoors.
  • a Low-E film is sometimes provided for the purpose of heat shielding, etc. on the window glass.
  • the Low-E film is made of a conductive film, the low-E film cuts off radio waves in the millimeter wave band and the Sub-6 band on window glass provided with the Low-E film. to prevent entry into the house from
  • Patent Document 1 As shown in FIG. 1, a Fresnel zone platen diagram ( It has been proposed to improve the reception sensitivity of indoor radio waves by focusing the radio waves to a single point in the room by installing a radio wave lens called FZPL) inside the window on which the Low-E film is formed.
  • FZPL radio wave lens
  • a substrate a transmitting portion formed in the conductive film on the base and transmitting radio waves; a shielding portion formed on the conductive film on the base and having a lower degree of radio wave transmission than the transmitting portion;
  • a Fresnel zone plate lens FZPL that focuses radio waves of a first wavelength ⁇ 1 at a focal point by the transmitting portions and the shielding portions that are alternately arranged concentrically,
  • the transmitting section provides a Fresnel zone plate lens having an FSS (frequency selective plate) structure that transmits radio waves of the first wavelength ⁇ 1.
  • a glass plate on which a Low-E film is formed A transparent portion formed on the glass plate where no Low-E film exists and transmits radio waves, and a low-E film formed on the glass plate and having a lower degree of radio wave transmission than the transparent portion.
  • a Fresnel zone plate lens that has a shielding portion and focuses radio waves of a first wavelength ⁇ 1 at a focus by the transmitting portion and the shielding portion that are alternately arranged concentrically, The Fresnel zone plate lens is formed on the same plane as the Low-E film outside the Fresnel zone plate lens area.
  • the Fresnel zone plate lens can reduce the installation space, suppress the radio wave blocking action of the conductive film, and improve the radio wave reception sensitivity.
  • FIG. 1 is a perspective view of an FZPL integrated windowpane according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Side cross-sectional explanatory drawing of the FZPL integrated windowpane in 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 4 is an illustration of several examples of frontal configurations of FZPLs
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the FZPL integrated window glass of the first configuration example of the first embodiment
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the FZPL integrated window glass of the second configuration example of the first embodiment
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the FZPL integrated window glass of the third configuration example of the first embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing examples of photographs taken of the FZPL integrated windowpane of the first configuration example, the second configuration example, and the third configuration example;
  • FIG. 11 is a side cross-sectional explanatory view of the FZPL-equipped window glass in the first configuration example of the second embodiment; Sectional drawing of the windowpane with FZPL of the 2nd structural example of 2nd Embodiment. Sectional drawing of the windowpane with FZPL of the 3rd structural example of 2nd Embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an analysis model simulating Comparative Example 1, Comparative Example 2, and a first configuration example in Example 1; 16 is a graph showing simulated gains for analysis model 1, analysis model 2, and analysis model 3 of FIG. 15; 10 is a table showing various characteristics of analysis models 4, 5, and 6 imitating the first configuration example, the second configuration example, and the third configuration example in Example 2; FIG. 18 is a graph showing the gain near the focal point simulated with the analysis models 4, 5, and 6 of FIG. 17 with a set wavelength of 28 GHz; FIG.
  • 11 shows analysis models 7, 8, 9, and 10 in Example 3, in which the state of the Low-E film is changed;
  • 20 is a graph showing transmission characteristics simulated for analytical models 7 to 10 of FIG. 19;
  • 10 is a table showing various characteristics of analysis models 11 and 6 imitating the first configuration example and the third configuration example in Example 4;
  • 22 is a graph showing transmission characteristics simulated for analytical models 11 and 6 of FIG. 21;
  • 5 is a table summarizing the film retention rate, solar heat gain rate, and performance of the first configuration example, the second configuration example, the third configuration example, and the comparative example 1 of Example 5;
  • 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 outdoor side.
  • the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction represent directions parallel to the X-axis, directions parallel to the Y-axis, and directions parallel to the Z-axis, 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 an outdoor base station or relay station 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. 2 is a perspective view of the FZPL integrated windowpane in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of the FZPL integrated glazing in the first embodiment of the present invention.
  • the Fresnel zone plate lens (Fresnel Zone Plate Lens: hereinafter referred to as FZPL) according to the first embodiment of the present invention is formed integrally with the glass plate 10 as the window glass 30. It is As the window glass 30, the glass plate 10 on which the FZPL is integrally formed is not limited to the window glass of the building supported by the wall part 80, but may be the roof of the shelter of the bus stop or station platform, the rear glass of the car, or the like. .
  • the walls of buildings act as shields for millimeter wave band radio waves, and either do not transmit radio waves or greatly attenuate them. Therefore, the radio waves radiated from the outdoor base station BS enter the room through the window glass, not through the wall. Since radio waves that pass through the window glass travel straight ahead, the areas outside the line of sight (LOS) become blind zones where the communication environment is not good, making it difficult to receive radio waves.
  • LOS line of sight
  • the FZPL1 functioning as a phase adjustment plate, radio wave concentrator, and frequency selection plate is integrally formed with the glass plate 10.
  • the FZPL 1 is composed of a uniform residual portion 22 that is a shielding portion and an exposed portion 23 that is a transmission portion in which the outer surface 11 of the glass plate 10 is exposed.
  • the radio waves emitted from the outdoor base station BS and incident on the window glass 30 are collected at a predetermined focal point F, and can A wireless device 90 or the like called Premises Equipment (customer's premises equipment) receives radio waves.
  • Premises Equipment customer's premises equipment
  • a millimeter wave band such as a fifth generation mobile communication system (5G) is preferable.
  • the 5th generation 5th generation
  • millimeter wave band 24.2 to 29.5 GHz
  • sub-6 a band of less than 6 GHz
  • there are countries where more than two bands are allocated.
  • the millimeter wave band with a high attenuation rate is set as the design wavelength for FZPL to focus
  • the Sub-6 band radio waves with a lower frequency than the target radio wave
  • the target radio wave is blocked. It is desirable to focus the target radio wave without
  • the radio wave of the first frequency which is the target radio wave (radio wave to be focused) of the FZPL
  • the radio wave of the second frequency which is the radio wave to be transmitted
  • the target radio wave is the Sub-6 band
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A Long Term Evolution-Advanced
  • 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), etc.
  • the frequency radio wave may be set to a radio wave lower than the first frequency radio wave.
  • the windowpane 30 according to the first embodiment of the present invention is coated with a Low-E film (Low Emissivity Coating) 20, which is a transparent conductive film, on the surface of the glass plate 10.
  • Low-E glass also known as low-emissivity glass
  • a Low-E film 20 is coated on the outdoor surface (outer surface) 11 of the glass plate 10 .
  • the Low-E film 20 has an out-of-region Low-E film 21 in which the FZPL1 is not formed, and a homogeneous remaining portion 22 that constitutes a shielding portion of the FZPL1.
  • the Fresnel zone plate lens 1 is directly formed on the Low-E film 20, and by coating the glass plate 10 with the Low-E film 20, the window glass is a window glass in which the FZPL is integrally constructed.
  • the FZPL of this embodiment is a window glass that is Low-E glass on the same plane as the Low-E film by processing a part of the Low-E glass coated on one surface of the glass plate. is configured integrally with
  • the glass plate 10 that constitutes the windowpane 30 may be a commonly available glass, such as soda-lime glass, alkali-free glass, aluminosilicate glass, Pyrex (registered trademark) glass, quartz glass, or the like.
  • the Low-E film 20 coated on the glass plate 10 is composed of, for example, a multilayer film in which one or more silver layers, which are metals exhibiting low-emission performance, and metal oxides that protect them are laminated.
  • the Low-E film 20 is a permeable film, it is not limited to being colorless and transparent, and may be colored and transparent.
  • the colored and transparent Low-E film 20 may be slightly colored such as green, silver, blue, or blue-gray when viewed from a distance.
  • the windowpane 30 is a single-layered glass made of one glass plate.
  • the window glass may be a multi-layered glass in which two glass plates are opposed to each other with a space therebetween, or a multi-layered glass having three or more sheets.
  • the FZPL 1 is directly configured on the outdoor side by processing the Low-E film 20 coated on the glass plate on the outdoor side of the window glass 30.
  • the FZPL may be constructed directly on the indoor side by processing a Low-E film coated on a glass plate.
  • the inner surface where two glass plates are arranged to face each other may be coated with a Low-E film.
  • FZPL1 is configured.
  • the FZPL is formed on the same plane as the surface of the glass plate coated with the Low-E film.
  • the height of the FZPL1 integrally formed on the window glass 30 of the building from the ground is preferably 1 to 30 m, particularly preferably 2 to 10 m, from the viewpoint of radio wave efficiency.
  • the FZPL is directly formed on the window glass by processing the Low-E film coated on the glass plate in the window glass.
  • the FZPL may be directly formed on the window glass by processing another conductive film coated with .
  • the conductive film from which the FZPL is formed by partially processing may be, for example, a colored conductive film for advertisement coated on a glass plate.
  • transparent conductive films such as zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO2), tin-doped indium oxide (ITO), indium oxide/tin oxide (IZO), metals such as titanium nitride (TiN) and chromium nitride (CrN) It may be nitride.
  • the Low-E film or the above conductive film may be formed on the glass plate by adhesion instead of coating.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the FZPL.
  • FIG. 4(a) is a plan view showing the FZPL1
  • FIG. 4(b) is a perspective view showing the FZPL1 and the focus.
  • C indicates the center of FZPL1
  • F indicates the focus
  • A indicates the central axis.
  • a central axis A is an axis passing through the center C of FZPL1 and parallel to the Y axis.
  • a focal point F is located on the central axis A. Let the distance between the center C and the focal point F be the focal length D.
  • FZPL areas that transmit radio waves and areas that reflect (shield) radio waves are periodically arranged according to the wavelength of radio waves to be focused.
  • the FZPL1 is concentrically formed around the center C with an annular shielding portion (also referred to as a conductor portion or reflection portion) S (S1 to S6) and an annular transmitting portion T (T1 to T6). are provided alternately.
  • the shielding portions S1 to S6, which have a lower degree of radio wave transmission than the transmitting portion T, are Fresnel zones arranged at positions determined based on the wavelength ⁇ at the predetermined frequency f and the focal length D with respect to the center C. be.
  • the shielding portions S1 to S6 and the transmitting portions T1 to T6 are hexaply, respectively, and are twelfth-order Fresnel zones.
  • the shielding portions S1 to S6 are all annular conductors, they have an end on the inner peripheral side (inner peripheral end) and an end on the outer peripheral side (outer peripheral end).
  • the inner peripheral end is a circular end located on the inner periphery of the annular conductor
  • the outer peripheral end is a circular end located on the outer periphery of the annular conductor.
  • the radial distance (inner radius) between the inner peripheral end of the shielding portion S1 and the center C is half the inner diameter of the shielding portion S1, and the distance between the outer peripheral end of the shielding portion S1 and the center C
  • the directional distance (outer radius) is half the outer diameter of the shielding portion S1. This also applies to the shielding portions S1 to S6.
  • r1 be the radial distance (inner radius) between the inner peripheral end of the shielding portion S1 and the center C
  • r2 be the distance (outer radius) between the outer peripheral end of the shielding portion S1 and the center C
  • r3 be the radial distance (inner radius) between the inner peripheral end of the shielding portion S2 and the center C
  • r4 be the radial distance (outer radius) between the outer peripheral end of the shielding portion S2 and the center C.
  • r5 be the radial distance (inner radius) between the inner peripheral end of the shielding portion S3 and the center C
  • r6 be the radial distance (outer radius) between the outer peripheral end of the shielding portion S3 and the center C.
  • r7 be the radial distance (inner radius) between the inner peripheral end of the shielding portion S4 and the center C
  • r8 be the radial distance (outer radius) between the outer peripheral end of the shielding portion S4 and the center C.
  • r9 be the radial distance (inner radius) between the inner peripheral end of the shielding portion S5 and the center C
  • r10 be the radial distance (outer radius) between the outer peripheral end of the shielding portion S5 and the center C.
  • r11 be the radial distance (inner radius) between the inner peripheral end of the shielding portion S6 and the center C
  • r12 be the radial distance (outer radius) between the outer peripheral end of the shielding portion S6 and the center C.
  • the radial distance rk can be expressed by the following formula (2).
  • the radial distance rk is assigned to the radial distance between the inner and outer peripheral ends of each shielding portion and the center C as r1, ..., rk (k is an even number of 4 or more) in order from the inside .
  • the radial distances rk where k is an odd number are the distances for the inner peripheral ends, and those where k is an even number are the distances for the outer peripheral ends.
  • the positions of the shielding parts S1 to S6 with respect to the center C are determined by the positions of the inner peripheral end and the outer peripheral end.
  • the positions of the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the shielding parts S1 to S6 are determined by Equation (2), and Equation (2) includes the wavelength ⁇ of the radio wave of the predetermined frequency f focused by the FZPL1 and the focal length D of the FZPL1 and the value k. Therefore, the positions of the shielding portions S1, S2, S3, S4, S5, and S6 are positions determined based on the wavelength ⁇ and the focal length D at the predetermined frequency f.
  • the shielding units S1 to S6 refract the radio waves that have passed through the FZPL1 toward the focal point F, and block the radio waves that have the opposite phase at the focal point F.
  • the radio waves of a predetermined frequency f are directed to the focal point of the focal length D. Focus on F.
  • the radial width of the shielding portion becomes narrower toward the outer side than the shielding portion S1 on the center C side, and the outer side of the interval between the shielding portions (S1, S2) adjacent in the radial direction on the center C side. , the interval between the shielding portions (S5, S6) adjacent to each other in the radial direction becomes narrower. Further, the radio waves are converged toward the focal point F at a larger angle toward the outer shielding portion than the shielding portion S1 on the center C side.
  • the value k of the radial distance rk is treated as the order k from the center C side.
  • a Fresnel zone lens with such a configuration realizes a lens function by blocking waves other than waves that are in phase at the focal point as described above. Also, the lower the frequency (longer the wavelength), the larger the radius even with the same number of zones. The more zones you have, the more radio waves you can collect.
  • FIG. 5 shows several examples of the front configuration of the FZPL.
  • FIG. 5(a) shows FZPL1 whose central portion is the transmitting portion
  • FIG. 5(b) shows FZPL1 ⁇ whose central portion is the shielding portion.
  • FIG. 4 an example of a Fresnel zone plate lens having a transmission portion at the center as shown in FIG. 5(a) was explained. , the center of which may be the concealed portion S.
  • a Fresnel zone plate lens forms a so-called metasurface.
  • metasurface is meant an artificial surface that controls the transmission and reflection properties of incident electromagnetic waves. By controlling at least one of the phase and amplitude of the electromagnetic wave incident on the shielding portion (conductor portion), it is possible to realize optical characteristics that do not exist in nature.
  • a Fresnel zone plate lens can transmit, reflect, or focus (concentrate) incident electromagnetic radiation in a desired direction.
  • the shielding portion is a uniform (uniform, solid) conductor portion without holes or gaps, and the transmission portion is an example of a first configuration example in which no conductor exists.
  • the shielding portion may not be homogeneous, and a grooved conductor portion may remain in the transmitting portion. Details of the FZPL of the first embodiment of the present invention will be described below.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the FZPL integrated windowpane 30 of the first structural example of the first embodiment.
  • the shielding portions S1, S2, and S3 are homogeneous remaining portions 22 where the Low-E film 20 remains homogeneously without holes or gaps, similar to the out-of-region Low-E film 21 where the FZPL is not formed.
  • the transmission portions T1, T2, T3, and T4 are formed by exposed portions 23 in which the Low-E film is hollowed out and the outer surface 11 of the glass plate 10 is exposed.
  • the film in the portion where the radio waves of the first wavelength are to be transmitted is peeled off (decoated), and the film in the portion where the radio wave of the first wavelength is to be reflected (shielded) is homogenized. Remaining. Therefore, in this configuration example, the FZPL can be formed only by partially decoating the transmissive portion, so that the FZPL-integrated window glass can be realized by simple processing.
  • the FZPL is formed by processing a part of the Low-E film, as shown in FIG. Without being affected by the blocking of the window glass, the FZPL integrally configured with the window glass indoors, the radio waves of the first wavelength are focused by the shielding part S and the transmission part T, and the radio waves of the second wavelength are focused by the transmission part T can be passed through.
  • the window glass and the FZPL are integrally configured, compared to a configuration in which the FZPL is arranged apart from the window glass, the FZPL arrangement space inside the window glass is unnecessary.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the FZPL integrated windowpane 30A of the second configuration example of the first embodiment.
  • the transmission part has no Low-E film (decoating), and the shielding part remains homogeneous. Therefore, the decoating may reduce the heat shielding properties of the Low-E glass in the transmissive portion. In addition, there is a possibility that contrast will occur between the decoated part where there is nothing and the film remaining part that remains homogeneously, and when viewed from a predetermined distance, the annular shape of the shielding part S of the FZPL will be visible, and the scenery will deteriorate.
  • the transmission parts T1, T2, T3, and T4 are formed of a Low-E film processed into a frequency selective surface FSS (Frequency Selective Surface) structure.
  • FSS Frequency Selective Surface
  • the Low-E film of the FSS structure that constitutes the transmitting portions T1, T2, T3, and T4 is a small grid portion 24 having a fine grid shape (a mesh shape, a unit shape in which the mesh is placed in a grid pattern). shows an example.
  • FIG. 7 shows an example in which the transmitting portion T has a lattice shape with vertical and horizontal slits in order to select the frequency to be transmitted.
  • the FSS shape is not limited to this configuration.
  • it may be a slit in only one direction, vertical or horizontal, only in the direction of polarized waves to be transmitted.
  • an oblique ⁇ 45° slit may be used.
  • an FSS structure in which a slit such as a Jerusalem cross type, which is a substantially cross shape, is inserted or in which the Jerusalem cross type remains as a floating island may be used.
  • the shielding portions S1, S2, and S3 in this configuration example are formed by homogeneous remaining portions 22 in which the Low-E film 20A remains homogeneously like the out-of-region Low-E film 21 other than the FZPL. It is Therefore, the Low-E film 20A of this configuration example includes an out-of-band Low-E film 21 in which the FZPL2 is not formed, a homogeneous remaining portion 22 that constitutes a shielding portion of the FZPL2, and a small grid portion 24 that constitutes a transmission portion. have.
  • the transmitting part T (T1, T2, T3, T4) of the FZPL2 of this configuration example realizes an FSS structure by a unit shape with lattice slits in two directions. It is preferable that the perimeter of the unit shape of the FSS structure of the transmission portion T is 1/100 to 1 times the first wavelength ⁇ 1 and 1/600 to 1/6 times the second wavelength ⁇ 2. be.
  • the transmitting part T configured in this manner can transmit the millimeter wave band (for example, 28 GHz) that is the first wavelength ⁇ 1 to the Sub-6 band (for example, 3.0 GHz) that is the second wavelength ⁇ 2 lower than the first wavelength. 3 GHz) can also be selectively transmitted.
  • the shielding portion S and the transmission portion T can focus the radio waves of the first wavelength indoors, and the transmission portion T can transmit the radio waves of the second wavelength.
  • the ring shape of the FZPL2 is larger than that of the first configuration example.
  • the boundary between the shielding portion S and the transmitting portion T becomes difficult to see, and a decrease in heat shielding properties can be suppressed.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the FZPL integrated windowpane 30B of the third configuration example of the first embodiment.
  • the homogenous remaining portion 22 of the FZPL reflects frequencies other than the frequency to be focused, so it slightly hinders the penetration of radio waves of the second wavelength, which are radio waves of a frequency other than the desired frequency. There was a risk that I would lose it.
  • the shielding portions S1, S2, and S3 are formed of a Low-E film processed into a frequency selective surface FSS structure, which has characteristics different from those of the transmitting portion.
  • the FSS structure of the shielding portion S is formed by vertical and horizontal slits in a grid shape (mesh shape), and is formed by a large grid portion 25 having a larger repeating unit shape than the transmitting portion T. ing.
  • the transmission portions T1, T2, T3, and T4 are formed by the small grid portions 24, which are Low-E films processed into a grid-like FSS structure, as in the second configuration example.
  • the shielding part S realizes an FSS structure with a unit shape having lattice-like slits in two directions.
  • the perimeter of the unit shape of the FSS structure of the shielding portion S (total of the four sides of the square) is 1/4 to 2 times the first wavelength ⁇ 1, and 1/25 to 1/2 the second wavelength ⁇ 2. Four times is preferred.
  • the shielding part S has a lattice shape with vertical and horizontal slits to select the frequency to be transmitted.
  • the FSS shape is not limited to this configuration.
  • it may be a slit in only one direction, vertical or horizontal, only in the direction of polarized waves to be transmitted.
  • an oblique ⁇ 45° slit may be used.
  • an FSS structure in which a slit such as a Jerusalem cross type, which is a substantially cross shape, is inserted or in which the Jerusalem cross type remains as a floating island may be used.
  • the transmitting portion T realizes an FSS structure by a unit shape having lattice-like slits in two directions, and the perimeter of the unit shape is 1/100 of the first wavelength ⁇ 1. It is preferably 1/600 to 1/6 times the second wavelength ⁇ 2.
  • the Low-E film 20B of this configuration example includes an out-of-band Low-E film 21 in which the FZPL3 is not formed, a large grid portion 25 that constitutes the shielding portion of the FZPL3, and a small grid portion 24 that constitutes the transmission portion. have. Therefore, in the FZPL 3 of this configuration example, since the Low-E film remains in a square pattern in both the transmission portion and the shielding portion, the annular shielding portion S and the transmission portion T of the FZPL 3 are more than the first configuration example. It becomes difficult to see the boundary between
  • both the transmitting portion T and the shielding portion S have a grid-like FSS structure.
  • the transmission part T has a wavelength of a second frequency (for example, a Sub-6 band with a center frequency of 3.3 GHz) as well as radio waves with a wavelength of a first frequency (for example, a millimeter wave band with a center frequency of 28 GHz).
  • a second frequency for example, a Sub-6 band with a center frequency of 3.3 GHz
  • radio waves with a wavelength of a first frequency for example, a millimeter wave band with a center frequency of 28 GHz.
  • the shielding portion S is configured to block radio waves of the first frequency and transmit radio waves of the second frequency.
  • the low-e E-glass can be FZPLed.
  • one frequency (first frequency) focused by FZPL is set to a millimeter wave band (for example, 6 GHz to 100 GHz), another frequency Sub 6 band (400 MHz to 6 GHz), it is expected that the reception sensitivity for millimeter wave band radio waves will be improved without shielding Sub-6 band radio waves in the shielding portion S.
  • Fig. 9 shows images of the FZPL-integrated window glass of the first configuration example, the second configuration example, and the third configuration example, taken from a position 1.0 m away.
  • FIG. 9 None of the FZPL integrated window glasses 30, 30A, and 30B shown in FIG. 9 is coated with the out-of-band Low-E film 21.
  • the FZPL1 of the first configuration example uses a Fresnel order of 12, and the FZPL2 and FZPL3 of the second and third configuration examples use a Fresnel order of 11.
  • the annular shielding portion S of the FZPL1 can be visually recognized at a distance of 1.0 m.
  • FIGS. 9B and 9C in the FZPL integrated window glasses 30A and 30B of the second configuration example and the third configuration example, the blocking portion S and the transmitting portion T are difficult to see.
  • FIG. 10 is a perspective view of an FZPL-equipped window glass (laminate-equipped window glass) 300 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a side sectional explanatory view of the FZPL-equipped windowpane 300 in the first configuration example of the second embodiment.
  • a Fresnel zone plate lens (hereinafter referred to as FZPL) 4, which is a laminate in which a Fresnel zone plate lens layer is formed by a Low-E film 60 on a base 50, is not integrally formed with glass. Furthermore, it is attached to the glass plate 10 by the adhesive layer 40 .
  • the area facing the FZPL 4 is the opening area 26 in the Low-E film 20C coated on the glass plate 10C.
  • the FZPL 4 in this embodiment includes a substrate 50 that is a substrate having a first principal surface (indoor-side surface) 51 and a second principal surface 52 facing each other, and a Low- It has an E membrane 60 .
  • the “principal surface” is a surface orthogonal to the thickness direction of the substrate 50 .
  • the base 50 transmits radio waves incident from the second principal surface 52 to the first principal surface 51 .
  • the Low-E film 60 may be provided on the second main surface 52 of the substrate 50 .
  • the substrate 50 is transparent to radio waves of the first frequency, which is the operating frequency of the FZPL 4, and is transparent to radio waves of the second frequency. material. “Transparent” means that the transmittance is 40% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and still more preferably 70% or more.
  • a resin base material is used for the base 50 .
  • acrylic resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polymethyl methacrylate, cycloolefin resins, polycarbonate resins, and the like can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the substrate 50 is a disk-shaped substrate having the same outer edge as the outer edge of the FZPL4. When the substrate is made of resin, plate-shaped, sheet-shaped or film-shaped resin can be used.
  • a homogeneous pattern 61 which is a conductor, is composed of a homogeneous Low-E film 60 without holes or gaps, which is the same as the Low-E film 20C on the glass plate 10C.
  • the adhesive layer 40 is transparent to radio waves of the first frequency, which are the operating frequencies of the FZPL4, and radio waves of the second frequency. made of material.
  • the meaning of “transparent” of the adhesive layer 40 is the same as that of the substrate 50 .
  • the FZPL4 which is a laminate, is formed separately from the glass plate 10C, and is attached to the glass plate 10C with the adhesive layer 40. Therefore, for example, the FZPL function can be added later by decorating the Low-E film at the position facing the FZPL 4 to the existing Low-E glass and attaching the FZPL 4 .
  • the shape of the FZPL formed on the Low-E film is the same as in the first embodiment, but the Low-E film is The difference is that the substrate to be coated is not the glass plate 10 but a substrate (substrate) 50 adhered to the glass plate.
  • FZPL4 is arranged to face opening region 26 from which Low-E film 20C on glass plate 10C is removed.
  • the front configuration of the Low-E film 60 in FZPL4 according to the first configuration example of the second embodiment is the same as that of FZPL1 shown in FIG. 6(a).
  • the shielding portion S is formed by a uniform pattern 61 in which the Low-E film 60 on the substrate 50 is uniformly formed without holes or gaps.
  • the transmitting portion T is formed by an exposed portion 62 in which the Low-E film is hollowed out and the indoor surface 51 of the substrate 50 is exposed.
  • the FZPL 4 is arranged so as to face the opening region 26 from which the Low-E film 20C is removed on the glass plate 10C. , indoors, the shielding portion S and the transmission portion T of the FZPL 4 can focus the radio waves of the first wavelength, and the transmission portion S can transmit the radio waves of the second wavelength.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a window glass 300A with FZPL in a second configuration example of the second embodiment.
  • the front configuration of the Low-E film 60A in the FZPL5 according to the second configuration example of the second embodiment is the same as that of the FZPL2 shown in FIG. 7(a).
  • the transmitting portion T is formed by a Low-E film 60A processed into a grid-like FSS structure.
  • FIG. 12 shows an example in which the Low-E film of the FSS structure that constitutes the transmitting portion T is a small grid portion 63 having a fine grid shape.
  • the perimeter of the unit shape of the FSS structure of the transmission portion T is 1/100 to 1 times the first wavelength ⁇ 1 and 1/600 to 1/6 times the second wavelength ⁇ 2. and is suitable.
  • the shielding part S is formed by a uniform pattern 61 in which the Low-E film 60A on the base 50A is uniformly formed without holes or gaps, as in FIG.
  • the FZPL 5 is arranged so as to face the opening region 26 from which the Low-E film 20C on the glass plate 10C has been removed, so it is not affected by the blocking of radio waves by the Low-E film 20C.
  • the shielding portion S and the transmission portion T of the FZPL 5 can focus the radio waves of the first wavelength, and the transmission portion T can transmit the radio waves of the second wavelength.
  • the transmissive part T has an FSS configuration, thereby suppressing the loss of heat shielding properties and scenery due to the Low-E film.
  • An FZPL 5 having a heat shielding property is provided so as to face the portion where the heat shielding property is lost due to the opening region 26 from which the Low-E film 20C is removed on the outdoor glass plate 10C.
  • the Low-E films 20C and 60A continuously exist in the FZPL-equipped windowpane 300A as a whole when viewed from the indoor side, so that deterioration of the heat shielding property can be suppressed without significantly impairing the scenery.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a FZPL-equipped window glass 300B of the third configuration example of the second embodiment.
  • the front configuration of the Low-E film 60B in the FZPL 6 according to the third configuration example of the second embodiment is the same as that of the FZPL 3 shown in FIG. 8(a).
  • the shielding portion S is formed of a Low-E film 60B processed into an FSS structure, which has different characteristics from the transmitting portion.
  • the FSS structure of the shielding section S is formed by vertical and horizontal slits, and is formed by a large grid section 64 having a larger repeating unit shape than the transmission section.
  • the perimeter of the unit shape of the FSS structure of the shielding portion S is 1/4 to 2 times the first wavelength ⁇ 1 and 1/25 times the second wavelength ⁇ 2 ⁇ 1/4 times is preferred.
  • the transmitting portion T is formed by a small grid portion 63, which is a Low-E film processed into a grid-like FSS structure, as in the second configuration example.
  • the FZPL 6 is arranged to face the opening region 26 from which the Low-E film 20C is removed on the glass plate 10C, and in the FZPL 6, the shielding portion S and the transmitting portion T are made into the FSS configuration. . Therefore, without being affected by the blocking of radio waves by the Low-E film 20C, the radio waves of the first wavelength are focused by the shielding part S and the transmitting part T of the FZPL 6 indoors, and are blocked by the transmitting part T and the FSS structure. A radio wave of the second wavelength can be transmitted by the suppressed shielding portion S.
  • the second configuration example and the third configuration example are good for visibility from a distance and suppression of heat shielding reduction as shown in FIG.
  • the second configuration example, and the FZPL 6 of the third configuration example are particularly preferable.
  • the Low-E film is completely hollowed out in the region (opening region) facing the FZPL 4 (5, 6) in the Low-E coating glass (10C+20C), and the Low-E film does not exist.
  • the area facing the FZPL 4 (5, 6) may be a transmission part composed of small squares that transmit the radio waves of the first and second frequencies. .
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a window glass with FZPL (window glass with laminate) 3000 of Modification 1 of the second embodiment.
  • the area facing the FZPL 4 (5, 6) is an open transmission area (second transmission part) 27 of Low-E glass, and is formed on the outer surface 11D of the glass plate 10D as shown in FIG.
  • the Low-E film 20D that constitutes the opening transmission region 27 on the glass plate 10D to which the FZPL 4 (5, 6) is attached suppresses the reduction in visibility and heat shielding from a distance. is suppressed more than hollowing.
  • the mounting type FZPL in the second embodiment may be any of the FZPLs 4, 5, and 6 of the first configuration example, the second configuration example, and the third configuration example.
  • the conductive films that constitute the FZPL layers of the FZPLs 5 and 6 are Low- It does not have to be an E film.
  • the conductive films 60A and 60B constituting the FZPL in the FZPLs 5 and 6 are transparent conductive films such as zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO2), tin-doped indium oxide (ITO), and indium oxide/tin oxide (IZO).
  • a metal nitride such as titanium nitride (TiN) or chromium nitride (CrN).
  • Example 1 Comparison with Comparative Example
  • 15A and 15B are diagrams showing analysis models imitating Comparative Examples 1 and 2, and a first configuration example in Example 1.
  • FIG. 1 Comparison with Comparative Example
  • FZPL 1 configured by homogeneous pattern 22 configured by Low-E film 20 and exposed portion 23 was formed on the outer surface of glass plate 10 .
  • FIG. 16 is a graph showing simulated gains for analytical model 1, analytical model 2, and analytical model 3 of FIG.
  • the gain is about +10 dB at the focal length of 50 mm.
  • FIG. 17 is a table showing various characteristics of analysis models 4, 5, and 6 imitating the first configuration example, the second configuration example, and the third configuration example in example 2.
  • FIG. 17 is a table showing various characteristics of analysis models 4, 5, and 6 imitating the first configuration example, the second configuration example, and the third configuration example in example 2.
  • the analysis model 4 is the FZPL imitating the first configuration example
  • the analysis model 5 is the FZPL imitating the second configuration example
  • the analysis model 6 is the FZPL imitating the third configuration example.
  • the unit lattice of the small squares constituting the transmission portions of the second configuration example and the third configuration example has a side of 1/50 wavelength with respect to 28 GHz which is the first wavelength ⁇ 1. , and the circumference is set to 1/12.5 wavelength.
  • the unit lattice of the large grid portion constituting the shielding portion of the third configuration example is set to 1/5 wavelength per side and 4/5 wavelength per side with respect to 28 GHz, which is the first wavelength ⁇ 1. It is set to 1/45 wavelength on one side and 4/45 wavelength on the circumference with respect to 3.3 GHz which is the second wavelength ⁇ 2.
  • FIG. 18 is a graph showing the gain near the focal point simulated with the analysis models 4, 5, and 6 of FIG. 17 with the set wavelength of 28 GHz.
  • the gain is 10 dB or more in any analysis model at the focal length of 300 mm. Therefore, it can be said that the radio waves are well focused as the FZPL in any configuration.
  • Example 3 Transmittance characteristics for each state of Low-E film on glass (for each slit interval)
  • Example 3 Transmittance characteristics for each state of Low-E film on glass (for each slit interval)
  • FIG. 19 is a diagram showing analytical models 7, 8, 9, and 10 in which the state of the Low-E film is changed in Example 3.
  • the FZPL is not formed with the Low-E film, and the entire surface of one surface of the glass plate is uniformly in each state.
  • the entire surface of the glass plate is coated with a homogeneous Low-E film.
  • the entire surface of the glass plate is coated with a low-E film in the form of small squares with a slit pitch of 0.2 mm.
  • the entire surface of the glass plate is coated with a low-E film in the form of large squares with a slit pitch of 2 mm.
  • the glass plate is plain glass that is not coated with a Low-E film.
  • FIG. 20 is a graph showing simulated transmission characteristics for analytical models 7 to 10 in FIG.
  • the transmission characteristic is -10 dB or more, it can be said that the radio wave in that band is transmitted.
  • the analysis model 7 of the Low-E film that is uniform over the entire surface, there is no region where the transmission coefficient S21 is -10 dB or more in the entire range of 0 GHz to 40 GHz, and radio waves are not transmitted.
  • the transmission coefficient S21 is -10 dB or more in the entire range of 0 GHz to 40 GHz, and radio waves are transmitted.
  • the analysis model 8 coated with a small square Low-E film with a slit pitch of 0.2 mm on the entire surface has a transmission coefficient S21 of -10 dB or more in the entire range of 0 GHz to 40 GHz, and does not transmit radio waves. ing.
  • the transmission coefficient S 21 is -10 dB or more, and -5 dB or more to 0 dB.
  • the low-E film in the form of small squares with a slit pitch of 0.2 mm functions as an FSS that transmits radio waves of the first wavelength and the second wavelength.
  • the transmission coefficient S21 gradually decreases in the range of 0 GHz to 40 GHz. Therefore, at 0 to 6 GHz, which is the second wavelength ⁇ 2 in the Sub-6 band, where the wave should be transmitted, the transmission coefficient is greater than ⁇ 10 dB, and radio waves of ⁇ 5 dB to 0 dB are transmitted. Moreover, the transmission coefficient is less than -10 dB at 26 to 29 GHz, which is the first wavelength ⁇ 1 at which radio waves are to be focused.
  • the large square Low-E film with a slit pitch of 2 mm functions as an FSS that does not transmit radio waves of the first wavelength but transmits radio waves of the second wavelength.
  • FIG. 21 is a table showing various characteristics of the analysis models 11 and 6 imitating the first configuration example and the third configuration example in Example 4.
  • FIG. 21 is a table showing various characteristics of the analysis models 11 and 6 imitating the first configuration example and the third configuration example in Example 4.
  • the analysis model 11 is FZPL1 imitating the first configuration example
  • the analysis model 6 is FZPL3 imitating the third configuration example.
  • the analytical model 11 differs from the analytical model 4 in that the shielding portion is formed of a copper film.
  • FIG. 22 is a graph showing simulated transmission characteristics for analytical models 6 and 11 in FIG.
  • the transmission coefficient S 21 is +10 dB or more in both analysis models 6 and 11 near the focal length of 300 mm. Focuses radio waves.
  • the transmission coefficient S 21 is approximately -1 dB in the analysis model 6 imitating the configuration example 3, and in the analysis model 11 imitating the configuration example 1 , the transmission coefficient S 21 is approximately ⁇ 5 dB.
  • the transmission characteristics of radio waves in the Sub-6 band are slightly reduced. This is because, as shown in FIG. 20, the radio waves in the Sub-6 band pass through the transmitting portion of the plain glass that constitutes the FZPL1, but do not pass through the shielding portion composed of the homogeneous Low-E film. be.
  • the analysis model 6 showed an example in which the transmission coefficient at 3.3 GHz was -1 dB, but it is possible to improve the transmission loss of the glass by acting like a matching layer.
  • FZPL3 can transmit radio waves of the second wavelength with positive values. Therefore, the FZPL 3 of the third configuration example can transmit the second wavelength by -5 dB or more to 3 dB.
  • FIG. 23 is a table summarizing the film retention rate, the solar heat gain rate, and the performance of the first configuration example, the second configuration example, the third configuration example, and the comparative example 1 of Example 5.
  • FIG. 23 is a table summarizing the film retention rate, the solar heat gain rate, and the performance of the first configuration example, the second configuration example, the third configuration example, and the comparative example 1 of Example 5.
  • the solar heat gain rate is an index that indicates the heat shielding performance and indicates the rate at which solar radiation is taken into the room through the glass. Glass with a small solar heat gain rate is effective for heat shielding and cooling load reduction.
  • Low-E films 2 silver layers and 3 silver layers, and the 3 silver layers have higher heat shielding performance, ie, a lower solar heat gain rate.
  • FZPL was prepared and various performances were measured.
  • FIG. 24 is a graph showing the solar heat gain rate of two Low-E films and three Low-E films in FIG. For each layer in FIG. 24, the points are the actual measurement points, and the lines are the lines connecting the approximate straight lines to the actual measurement points.
  • plain glass has the highest solar heat gain rate, and as shown in the comparative example, the state of uniform Low-E (no decoating) is the highest solar heat gain. low rate.
  • the effect of lowering the solar heat gain rate due to the Low-E film on plain glass is also 50% compared to the overall homogeneous Low-E.
  • the film retention rate is 70% to 99%.
  • the third configuration example is preferable.

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Abstract

本発明は、配置スペースを縮小しながら、導電膜による電波の遮断作用を抑制して、電波の受信感度を改善する、フレネルゾーンプレートレンズであって、基体１０と、基体１０上の導電膜２０に形成され、電波を透過させる透過部Ｔと、基体１０上の導電膜２０に形成され、透過部Ｔよりも電波の透過度合いが低い遮蔽部Ｓとを有し、同心円状に交互に配置された透過部Ｔと遮蔽部Ｓとによって、第１の波長λ１の電波を焦点で集束させるフレネルゾーンプレートレンズ（ＦＺＰＬ）２であって、透過部Ｔは、第１の波長λ１の電波を透過させるＦＳＳ（周波数選択板）構造である。

Description

フレネルゾーンプレートレンズ、フレネルゾーンプレートレンズ一体型窓ガラス、及びフレネルゾーンプレートレンズ付き窓ガラス
　本発明は、フレネルゾーンプレートレンズ、フレネルゾーンプレートレンズ一体型窓ガラス、及びフレネルゾーンプレートレンズ付き窓ガラスに関する。
　第５世代（５Ｇ）と呼ばれる移動体通信規格では、「ｓｕｂ－６」と呼ばれる６ＧＨｚ未満の帯域と、「ミリ波帯」と呼ばれる２４．２～２９．５ＧＨｚの帯域が含まれる。これらの電波のうち、特にミリ波帯は、ガラスや壁といった境界での減衰が大きく、電波が屋外から屋内へと侵入するのが困難となってしまった。
　また、窓ガラスに対して遮熱等を目的としたLow-E膜が設けられることがある。しかし、Low-E膜は導電膜で出来ているため、Low-E膜が設けられた窓ガラスでは、Low-E膜によってミリ波帯及びＳｕｂ―６帯の電波が遮断されて、電波の屋外から屋内への侵入を妨げることになる。
　そこで、Low-E膜が形成された窓に対しても、ミリ波帯の電波を屋外から屋内へ侵入させるために、特許文献１には、図１に示すように、フレネルゾーンプレートレン図（ＦＺＰＬ）という電波レンズを、Low-E膜が形成された窓の内側に設けることで、室内の一点に電波を集束させることにより、屋内の電波の受信感度を改善させることが提案されている。
米国特許出願公開第２０２０/０４０８９７３号明細書
　しかし、特許文献１の方法では、屋内側にＦＺＰＬを設けても、その外側で導電膜であるLow-E膜による電波の遮断作用が残るため、受信感度の改善効果が低かった。また、ＦＺＰＬは、窓から離れて配置されるため、大きな配置スペースが必要となる。
　そこで、本発明は上記事情に鑑み、配置スペースを縮小でき、導電膜による電波の遮断作用を抑制して、電波の受信感度を改善することができる、フレネルゾーンプレートレンズの提供を目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一態様では、
　基体と、
　前記基体上の導電膜に形成され、電波を透過させる透過部と、
　前記基体上の導電膜に形成され、前記透過部よりも電波の透過度合いが低い遮蔽部とを有し、
　同心円状に交互に配置された前記透過部と前記遮蔽部とによって、第１の波長λ１の電波を焦点で集束させるフレネルゾーンプレートレンズ（ＦＺＰＬ）であって、
　前記透過部は、前記第１の波長λ１の電波を透過させるＦＳＳ（周波数選択板）構造である
　フレネルゾーンプレートレンズ、を提供する。
　また、本発明の他の態様では、
　Low-E膜が形成されたガラス板と、
　前記ガラス板上でLow-E膜が存在しない露出部で形成され、電波を透過させる透過部と、前記ガラス板上のLow-E膜に形成され、前記透過部よりも電波の透過度合いが低い遮蔽部とを有し、同心円状に交互に配置された前記透過部と前記遮蔽部とによって、第１の波長λ１の電波を焦点で集束させるフレネルゾーンプレートレンズとを含み、
　前記フレネルゾーンプレートレンズは、前記フレネルゾーンプレートレンズ域外のLow-E膜と同一平面上に形成されている
　フレネルゾーンプレートレンズ一体型窓ガラス、を提供する。
　一態様によれば、フレネルゾーンプレートレンズによって、配置スペースを縮小でき、導電膜による電波の遮断作用を抑制して、電波の受信感度を改善することができる。
従来例における、ＦＺＰＬとLow-E窓ガラスの配置構成を示す斜視図。 本発明の第１実施形態におけるＦＺＰＬ一体型窓ガラスの斜視図。 本発明の第１実施形態における、ＦＺＰＬ一体型窓ガラスの側面断面説明図。 ＦＺＰＬの構成の一例を示す図。 ＦＺＰＬの正面構成の複数の例の説明図。 第１実施形態の第１構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラスの説明図。 第１実施形態の第２構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラスの説明図。 第１実施形態の第３構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラスの説明図。 第１構成例、第２構成例、第３構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラスを撮影した写真の例を示す図。 本発明の第２実施形態におけるＦＺＰＬ付き窓ガラスの斜視図。 第２実施形態の第１構成例における、ＦＺＰＬ付き窓ガラスの側面断面説明図。 第２実施形態の第２構成例のＦＺＰＬ付き窓ガラスの断面図。 第２実施形態の第３構成例のＦＺＰＬ付き窓ガラスの断面図。 第２実施形態の変形例１のＦＺＰＬ付き窓ガラスの断面図。 例１における、比較例１、比較例２、および第１構成例を模した解析モデルを示す図。 図１５の解析モデル１、解析モデル２、解析モデル３に対して、シミュレーションした利得を示すグラフ。 例２において、第１構成例、第２構成例、第３構成例を模した、解析モデル４、５、６の各種特性を示す表。 図１７の解析モデル４、５、６で、２８ＧＨｚを設定波長としてシミュレーションした焦点付近の利得を示すグラフ。 例３における、Low-E膜の状態を変えた解析モデル７、８、９、１０を示す図。 図１９の解析モデル７～１０に対してシミュレーションした透過特性を示すグラフ。 例４において、第１構成例、第３構成例を模した、解析モデル１１、６の各種特性を示す表。 図２１の解析モデル１１、６に対してシミュレーションした透過特性を示すグラフ。 例５の第１構成例、第２構成例、第３構成例、比較例１の膜残存率と日射熱取得率、性能をまとめた表。 図２３のLow-E膜２層と、Low-E膜３層の日射熱取得率を示すグラフ。
　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軸方向を屋外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軸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、以下の説明で、「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。以下では、屋外の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。
　＜第１実施形態＞
　図２は、本発明の第１実施形態におけるＦＺＰＬ一体型窓ガラスの斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態における、ＦＺＰＬ一体型窓ガラスの側面断面図である。
　図２、図３に示すように、本発明の第１実施形態に係るフレネルゾーンプレートレンズ（Fresnel Zone Plate Lens:以降、ＦＺＰＬとする）は、窓ガラス３０として、ガラス板１０と一体的に形成されている。窓ガラス３０として、ＦＺＰＬが一体形成されるガラス板１０は、壁部８０に支持された建物の窓ガラスに限られず、バス停や駅ホームのシェルターの屋根、車の背面ガラス等であってもよい。
　ここで、一般的に、建物の壁はミリ波帯の電波にとって遮蔽物となり、電波を通さないか、または大きく減衰させる。そのため、屋外の基地局ＢＳから放射される電波は、壁ではなく、窓ガラスを通って屋内に入る。そして窓ガラスを透過した電波はそのまま直進するため、建物の屋内では、直線見通し内（ＬＯＳ：Line of Sight）を除くエリアは、通信環境が良好でない不感地帯となって、電波を受信しにくい。
　そこで、本実施形態の窓ガラスでは、図２、図３に示すように、位相調整板、電波集束体、及び周波数選択板として機能するＦＺＰＬ１を、ガラス板１０と一体的に形成する。本実施形態では、ＦＺＰＬ１は、遮蔽部である均質残存部２２と、ガラス板１０の外側表面１１が露出した透過部である露出部２３によって構成されている。
　これにより、ＦＺＰＬ１が一体形成された窓ガラス３０では、屋外の基地局ＢＳから放射され、窓ガラス３０に入射した電波を、所定の焦点Ｆに集約し、屋内のスマートフォンや中継機やCPE（Customer Premises Equipment：顧客内構内設備）と呼ばれる無線機器９０等に電波を受信させる。
　ここで、一般的に、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、このような不感地帯が発生しやすくなるため、本発明のＦＺＰＬが選択的に集束させる周波数の電波は、第五世代移動通信システム（５Ｇ）などのミリ波帯であると好適である。
　なお、第５世代（５Ｇ）と呼ばれる移動体通信規格では、「ミリ波帯」と呼ばれる２４．２～２９．５ＧＨｚと、「ｓｕｂ－６」と呼ばれる６ＧＨｚ未満の帯域とを少なくとも含む、２つ又は３つ以上の帯域が割り当てられる国がある。これらの電波のうち、減衰率が高いミリ波帯をＦＺＰＬの集束させる設計波長にした場合も、集束したい周波数以外の電波であるＳｕｂ－６帯（目的の電波よりも周波数が低い電波）を阻害することなく、目的の電波を集束させることが望まれる。
　なお、本例では、ＦＺＰＬの目的の電波（集束させる電波）である第１の周波数の電波を、ミリ波帯、透過させる電波である第２の周波数の電波を、Ｓｕｂ－６帯として説明するが、本発明の他の例として、目的の電波を、Ｓｕｂ―６帯、ＬＴＥ（Long Term Evolution）や、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、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）等に設定し、第２の周波数の電波を、第１の周波数の電波よりも低い電波に設定してもよい。
　図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る、窓ガラス３０は、透明導電膜であるLow-E膜（Low Emissivity Coating（低放射膜））２０がガラス板１０の表面にコーティングされた、Low-Eガラスである。Low-Eガラスは、低放射ガラスともいい、熱線反射機能を有するコーティング層である透明導電膜（Low-E膜）がコーティングされた窓ガラスである。本例では、ガラス板１０の屋外側の表面（外側表面）１１にLow-E膜２０が、コーティングされている。
　本実施形態では、Low-E膜２０は、ＦＺＰＬ１が形成されていない域外Low-E膜２１、及びＦＺＰＬ１の遮蔽部を構成する均質残存部２２を有している。このように、Low-E膜２０を加工することで、Low-E膜２０にフレネルゾーンプレートレンズ１が直接形成され、そのLow-E膜２０がガラス板１０にコーティングされることで、窓ガラスは、ＦＺＰＬが一体構成された窓ガラスとなる。
　言い換えると、本実施形態のＦＺＰＬは、ガラス板の一面にコーティングされた、Low-Eガラスの一部を加工することで、Low-E膜と同一平面上に、Low-Eガラスである窓ガラスと一体的に構成されている。
　窓ガラス３０を構成するガラス板１０は、一般的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、アルミノシリケートガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、石英ガラス等を用いることができる。
　また、ガラス板１０にコーティングされたLow-E膜２０は、例えば、低放射性能を発揮する金属である１又は複数の銀層と、それを保護する酸化金属を重ねた多層膜で構成されている。Low-E膜２０は、透過可能な膜であるが、無色透明に限られず、有色透明であってもよい。例えば、有色透明のLow-E膜２０は、遠目で見て、グリーン系、シルバー系、ブルー系、ブルーグレー系など、わずかに色が付加されていてもよい。
　また、図２、図３では、窓ガラス３０は、１枚のガラス板で構成された単層ガラスである例を示しているが、ＦＺＰＬ１が部分的に形成されたLow-E膜がコーティングされる窓ガラスは、空間をあけて２枚のガラス板が対向配置している複層ガラス、あるいは、３枚以上の複層ガラスであってもよい。
　図２、図３では、窓ガラス３０において、屋外側のガラス板にコーティングされたLow-E膜２０を加工することで、ＦＺＰＬ１を屋外側に直接構成する例を示しているが、屋内側のガラス板にコーティングされたLow-E膜を加工することで、ＦＺＰＬを屋内側に直接構成してもよい。さらに、窓ガラスが複層ガラスの場合、２枚のガラス板が対向配置される内側の面に、Low-E膜をコーティングしてもよく、その場合は、対向配置される内側の面に、ＦＺＰＬ１が構成される。いずれの場合も、本実施形態のＦＺＰＬ一体型窓ガラスでは、ＦＺＰＬは、ガラス板上のLow-E膜がコーティングされた面と同一平面上に形成される。
　ここで、本実施形態では、建物の窓ガラス３０上に一体構成されるＦＺＰＬ１の、地上からの高さは、電波の効率性の点で、１～３０ｍが好ましく、２～１０ｍが特に好ましい。
　本実施形態では、窓ガラスにおいて、ガラス板にコーティングされたLow-E膜を加工することで、ＦＺＰＬを窓ガラスに直接構成する例を説明したが、本実施形態の他の例として、ガラス板にコーティングされた他の導電膜を加工することで、ＦＺＰＬを窓ガラスに直接形成してもよい。一部を加工することによってＦＺＰＬが構成される導電膜は、例えば、ガラス板にコーティングされた広告用の有色導電膜であってもよい。この他、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）等の金属窒化物、であっても良い。
　あるいは、Low-E膜や、上記の導電膜を、コーティングに代えて、接着によって、ガラス板上に形成してもよい。
　＜フレネルレンズの基本構成＞
　ここで、本発明のＦＺＰＬで共通する基本構成について説明する。図４は、ＦＺＰＬの構成の一例を示す図である。図４では、ＦＺＰＬ１の遮蔽部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５のみを示し、ガラス板に相当する構成を省略する。図４（ａ）はＦＺＰＬ１を示す平面図であり、図４（ｂ）はＦＺＰＬ１と焦点を示す斜視図である。図４において、ＣはＦＺＰＬ１の中心を示し、Ｆは焦点を示し、Ａは中心軸を示す。中心軸Ａは、ＦＺＰＬ１の中心Ｃを通りＹ軸に並行な軸である。焦点Ｆは中心軸Ａ上に位置する。中心Ｃと焦点Ｆとの間の距離を、焦点距離Ｄとする。
　ＦＺＰＬの基本的な構成として、集束したい電波の波長に合わせて電波を透過する領域と反射（遮蔽）する領域とを、周期的に配置する。詳しくは、ＦＺＰＬ１は、中心Ｃのまわりに、同心円状に、円環状の遮蔽部（導体部、反射部ともいう）Ｓ（Ｓ１～Ｓ６）と、円環状の透過部Ｔ（Ｔ１～Ｔ６）とが交互に設けられている。
　透過部Ｔよりも電波の透過度合いが低い遮蔽部Ｓ１～Ｓ６は、中心Ｃに対して、所定の周波数ｆにおける波長λと焦点距離Ｄとに基づいて決まる位置に配置されているフレネル輪帯である。図４に示すＦＺＰＬの例では、遮蔽部Ｓ１～Ｓ６及び透過部Ｔ１～Ｔ６は、それぞれ六重であるため、１２次のフレネル輪帯である。
　ここで、遮蔽部Ｓ１～Ｓ６は、すべて円環状の導体であるため、内周側の端部（内周端）と、外周側の端部（外周端）とを有する。内周端は、円環状の導体の内周上に位置する円周状の端部であり、外周端は、円環状の導体の外周上に位置する円周状の端部である。
　遮蔽部Ｓ１の内周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（内半径）は、遮蔽部Ｓ１の内径の１／２であり、遮蔽部Ｓ１の外周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（外半径）は、遮蔽部Ｓ１の外径の１／２である。これは、遮蔽部Ｓ１～Ｓ６についても同様である。
　遮蔽部Ｓ１の内周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（内半径）をｒ１、遮蔽部Ｓ１の外周端と中心Ｃとの間の距離（外半径）をｒ２とする。遮蔽部Ｓ２の内周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（内半径）をｒ３、遮蔽部Ｓ２の外周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（外半径）をｒ４とする。遮蔽部Ｓ３の内周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（内半径）をｒ５、遮蔽部Ｓ３の外周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（外半径）をｒ６とする。遮蔽部Ｓ４の内周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（内半径）をｒ７、遮蔽部Ｓ４の外周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（外半径）をｒ８とする。遮蔽部Ｓ５の内周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（内半径）をｒ９、遮蔽部Ｓ５の外周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（外半径）をｒ１０とする。遮蔽部Ｓ６の内周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（内半径）をｒ１１、遮蔽部Ｓ６の外周端と中心Ｃとの間の径方向の距離（外半径）をｒ１２とする。
　ＦＺＰＬ１において、上記のフレネル輪帯までのそれぞれの、距離ｒ１～ｒ１２をｒｋ（ｋ＝１～１２の整数）とし、ＦＺＰＬ１の焦点距離Ｄと、ＦＺＰＬ１が集束する周波数ｆの電波の波長λとを用いると、次式（１）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　式（１）を変形すると、径方向距離ｒｋは次式（２）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　このように、ＦＺＰＬ１のＮ個の円環状の遮蔽部Ｓ１～Ｓ６の内側からｍ（ｍは１からＮ（Ｎは３以上の整数）のうちの任意の整数）番目の遮蔽部が、ｋ＝２ｍ－１番目の内半径と、ｋ＝２ｍ番目の外半径とを有し、２ｍ－１番目の内半径と２ｍ番目の外半径とを径方向距離ｒｋと表すと、径方向距離ｒｋについて式（２）が成立する。径方向距離ｒｋは、各遮蔽部の内周端及び外周端と中心Ｃとの間の径方向の距離を内側から順番にｒ１、・・・、ｒｋ（ｋは４以上の偶数）と割り振られる。径方向距離ｒｋのうち、ｋが奇数の径方向距離ｒｋは内周端についての距離であり、ｋが偶数のものは外周端についての距離である。
　遮蔽部Ｓ１～Ｓ６の中心Ｃに対する位置は、内周端及び外周端の位置によって決まる。遮蔽部Ｓ１～Ｓ６の内周端及び外周端の位置は、式（２）によって決まり、式（２）には、ＦＺＰＬ１が集束させる所定の周波数ｆの電波の波長λと、ＦＺＰＬ１の焦点距離Ｄと、値ｋとが含まれる。このため、遮蔽部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、及びＳ６の位置は、所定の周波数ｆにおける波長λと焦点距離Ｄとに基づいて決まる位置である。
　遮蔽部Ｓ１～Ｓ６は、ＦＺＰＬ１を透過した電波を焦点Ｆに向けて屈折させるとともに、焦点Ｆで逆位相になる電波を遮ることで、レンズ効果によって所定の周波数ｆの電波を焦点距離Ｄの焦点Ｆに集束させる。
　ＦＺＰＬでは、中心Ｃ側の遮蔽部Ｓ１よりも外側の遮蔽部になるほど、径方向の幅が狭くなり、中心Ｃ側で径方向において隣り合う遮蔽部（Ｓ１、Ｓ２）同士の間隔よりも、外側で径方向において隣り合う遮蔽部（Ｓ５、Ｓ６）同士の間隔の方が狭くなる。また、中心Ｃ側の遮蔽部Ｓ１よりも、外側の遮蔽部になるほど、大きな角度で焦点Ｆに向かって電波を集束させる。
　ＦＺＰＬでは、径方向距離ｒｋの値ｋを中心Ｃ側からの順番ｋとして取り扱う。ＦＺＰＬでは、ｋ＝１及び２で特定される遮蔽部Ｓ１や、ｋ＝３及び４で特定される遮蔽部Ｓ２のように、中心Ｃに近い側（中央側）でｋの値が低い遮蔽部を含むことが、焦点Ｆにおける高い電界強度を得るために有効的であることが分かっている。すなわち、ＦＺＰＬの遮蔽部Ｓ１及びＳ２の付近を通過する電波の方が、遮蔽部Ｓ３～Ｓ６の付近と通過する電波よりも、焦点Ｆにおける電界強度への寄与が大きい。
　このような構成のフレネルゾーンレンズは、上述のように焦点において、同相となる波以外を遮ることで、レンズ機能を実現している。また、低周波数（長波長）程、同じゾーン数でも半径が大きくなる。ゾーン数が多いほど集められる電波は多くなる。
　図５に、ＦＺＰＬの正面構成の複数の例を示す。図５（ａ）は中心部が透過部であるＦＺＰＬ１を示し、図５（ｂ）は中心部が遮蔽部であるＦＺＰＬ１αを示す。図４では、図５（ａ）のように中心が透過部であるフレネルゾーンプレートレンズの例を説明したが、本発明のフレネルゾーンプレートレンズの正面構成は、図５（ｂ）に示すように、中心が隠蔽部Ｓであってもよい。
　フレネルゾーンプレートレンズは、所謂メタサーフェスを形成する。「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。遮蔽部（導体部）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光学特性を実現することも可能である。フレネルゾーンプレートレンズによって、入射電磁波を所望の方向に透過、反射、または集束（集光）できる。
　なお、図４、図５では、ＦＺＰＬにおいて、遮蔽部は孔や隙間がなく均質（均一、ベタ状）の導体部であり、透過部は導体が存在しないくりぬき部である第１構成例の例を示したが、本発明のＦＺＰＬにおいて、遮蔽部は均質状でなくてもよく、透過部において溝が形成された導体部が残っていてもよい。下記、本発明の第１実施形態のＦＺＰＬの詳細について説明する。
　＜第１実施形態の第１構成例＞
　図６は、第１実施形態の第１構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラス３０の説明図である。
　本構成例では、ＦＺＰＬ１において、遮蔽部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、ＦＺＰＬが形成されていない域外Low-E膜２１と同様に、Low-E膜２０が孔や隙間なく均質に残る均質残存部２２によって形成されている。一方、透過部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、Low-E膜がくりぬかれ、ガラス板１０の外側表面１１が露出した露出部２３によって形成されている。
　即ち、本構成例のLow-E膜２０によって構成されたＦＺＰＬ１では、第１の波長の電波を透過させたい部分の膜を剥がし（デコート）し、反射（遮蔽）をさせる部分の膜が均質に残っている。そのため、本構成例では、部分的な透過部のデコートのみでＦＺＰＬが形成できるため、簡単な加工でＦＺＰＬ一体型窓ガラスが実現できる。
　また、本構成例では、Low-E膜の一部を加工することでＦＺＰＬを形成するため、図１のように、ＦＺＰＬに対して、電波を妨害するLow-E膜が存在しないため、電波の遮断の影響を受けずに、窓ガラスと一体構成されたＦＺＰＬによって、屋内において、遮蔽部Ｓ及び透過部Ｔによって第１の波長の電波を集束させ、透過部Ｔによって第２の波長の電波を透過させることができる。
　さらに、窓ガラスとＦＺＰＬとが一体的に構成されるため、窓ガラスに対してＦＺＰＬが離れて配置される構成と比較して、窓ガラスの内側における、ＦＺＰＬ配置スペースが不要となる。
　＜第１実施形態の第２構成例＞
　図７は、第１実施形態の第２構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラス３０Ａの説明図である。
　第１構成例のＦＺＰＬでは、透過部はLow-E膜が何もなく（デコートし）、遮蔽部は均質に残っている。そのため、デコートされていることで、透過部においてLow-Eガラスの遮熱性を低下させてしまうおそれがある。また、何もないデコート部と均質に残る膜残存部にコントラストが発生し、所定の距離から見た際に、ＦＺＰＬの遮蔽部Ｓの円環形状が視認できてしまい、景観が悪化する可能性がある。
　そこで、本構成例のＦＺＰＬ２では、透過部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、周波数選択表面ＦＳＳ(Frequency Selective Surface)構造に加工されたLow-E膜によって形成されている。図７では、透過部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を構成するＦＳＳ構造のLow-E膜は細かいマス目形状（メッシュ形状、メッシュが格子状に入った単位形状）の小マス目部２４である例を示している。
　なお、図７では、透過部Ｔとして、透過させる周波数を選択させるために、縦横スリットが入った格子状である例を示したが、ミリ波およびＳｕｂ６帯の両方を透過させるＦＳＳであれば、ＦＳＳ形状はこの構成に限定されない。例えば、透過させる偏波の方向のみの、縦又は横方向の一方向のみのスリットであってもよい。あるいは、斜め±45°のスリットでも良い。さらに、略十字型であるエルサレムクロス型等のスリットが入った、又はエルサレムクロス型が浮島として残る、ＦＳＳ構造でも良い。
　また、本構成例における、遮蔽部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、図６と同様に、ＦＺＰＬ以外の域外Low-E膜２１と同様にLow-E膜２０Ａが均質に残る、均質残存部２２によって形成されている。よって、本構成例のLow-E膜２０Ａは、ＦＺＰＬ２が形成されていない域外Low-E膜２１と、ＦＺＰＬ２の遮蔽部を構成する均質残存部２２と、透過部を構成する小マス目部２４を有している。
　本構成例のＦＺＰＬ２の透過部Ｔ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）は、２方向に格子状にスリットが入った単位形状によって、ＦＳＳ構造を実現している。透過部ＴのＦＳＳ構造の単位形状の周長が第１の波長λ１の１／１００倍～１倍であって、第２の波長λ２の１／６００倍～１／６倍であると好適である。このように構成された、透過部Ｔは、第１の波長λ１であるミリ波帯（例えば２８ＧＨｚ）も、第１の波長よりも低い第２の波長λ２であるＳｕｂ―６帯（例えば３．３ＧＨｚ）も、選択的に透過させることができる。
　そのため、窓ガラスと一体構成されたＦＺＰＬ２によって、屋内において、遮蔽部Ｓ及び透過部Ｔによって、第１の波長の電波を集束させ、透過部Ｔによって第２の波長の電波を透過させることができる。
　ここで、本構成例のＦＺＰＬ２では、透過部Ｔを構成する小マス目部２４に、マス目状にLow-E膜が、残っているため、第１構成例よりも、ＦＺＰＬ２の円環状の遮蔽部Ｓと透過部Ｔとの境界が、視認しにくくなるとともに、遮熱性の低下を抑制できる。
　＜第１実施形態の第３構成例＞
　図８は、第１実施形態の第３構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラス３０Ｂの説明図である。
　第１構成例、第２構成例における、ＦＺＰＬの均質残存部２２は集束したい周波数以外も反射しているため、所望の周波数以外の電波である第２の波長の電波の侵入を、少し阻害してしまうおそれがあった。
　そこで、本構成例では、ＦＺＰＬにおいて、遮蔽部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、透過部とは異なる特性を有する、周波数選択面ＦＳＳ構造に加工されたLow-E膜によって形成されている。本例では、遮蔽部ＳのＦＳＳ構造は、縦横のスリットによってマス目形状(メッシュ形状)が形成され、透過部Ｔよりも繰り返し単位形状が大きい、大マス目部２５によって形成された例を示している。
　また、本構成例では、透過部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、第２構成例同様に、格子状のＦＳＳ構造に加工されたLow-E膜である、小マス目部２４によって形成されている。
　詳しくは、遮蔽部Ｓは、２方向に格子状にスリットが入った単位形状によって、ＦＳＳ構造を実現している。遮蔽部ＳのＦＳＳ構造の単位形状の周長（正方形の四辺の合計）が第１の波長λ１の１／４倍～２倍であって、第２の波長λ２の１／２５倍～１／４倍であると好適である。
　なお、図８では、遮蔽部Ｓとして、透過させる周波数を選択させるために、縦横スリットが入った格子状である例を示したが、Ｓｕｂ―６帯を透過させ、ミリ波帯を遮蔽させるＦＳＳであれば、ＦＳＳ形状はこの構成に限定されない。例えば、透過させる偏波の方向のみの、縦又は横方向の一方向のみのスリットであってもよい。あるいは、斜め±45°のスリットでも良い。さらに、略十字型であるエルサレムクロス型等のスリットが入った、又はエルサレムクロス型が浮島として残る、ＦＳＳ構造でも良い。
　また、透過部Ｔは、第２構成例と同様に、２方向に格子状にスリットが入った単位形状によって、ＦＳＳ構造を実現し、単位形状の周長が第１の波長λ１の１／１００倍～１倍であって第２の波長λ２の１／６００倍～１／６倍であると好適である。
　本構成例のLow-E膜２０Ｂは、ＦＺＰＬ３が形成されていない域外Low-E膜２１と、ＦＺＰＬ３の遮蔽部を構成する大マス目部２５と、透過部を構成する小マス目部２４を有している。したがって、本構成例のＦＺＰＬ３において、透過部、遮蔽部ともに、マス目状に、Low-E膜が残っているため、第１構成例よりも、ＦＺＰＬ３の円環状の遮蔽部Ｓと透過部Ｔとの境界が、視認しにくくなる。
　本構成例では、透過部Ｔおよび遮蔽部Ｓともに、マス目状のＦＳＳ構造である。透過部Ｔは、第１の周波数（例えば、２８ＧＨｚを中心周波数とするミリ波帯）の波長の電波も、第２の周波数（例えば、３．３ＧＨｚを中心周波数とするＳｕｂ―６帯）の波長の電波も通す構成である。一方、遮蔽部Ｓは、第１の周波数の電波は通さず、第２の周波数の電波は通す構成である。
　したがって、本構成例では、透過部と、遮蔽部の両方ともに、ＦＳＳ構成を使うことによりLow-E膜の遮熱性と景観を損なわず、また集束したい周波数以外の電波を阻害することなくLow-EガラスをＦＺＰＬ化することができる。このように設定することで、第３構成例では、ＦＺＰＬで集束させる周波数（第１の周波数）を１つ、ミリ波帯（例えば、６ＧＨｚ～１００ＧＨｚ）に設定すると、他の周波数であるＳｕｂ６帯（４００ＭＨｚ～６ＧＨｚ）において、遮蔽部Ｓにおいて、Ｓｕｂ―６帯の電波の遮蔽を発生させずに、ミリ波帯の電波の受信感度の改善が見込まれる。
　図９は、第１構成例、第２構成例、第３構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラスを、1.0ｍ離れた位置から撮影した撮影画像である。
　なお、撮影対象である、窓ガラスの一例として、ガラス板１０のサイズは、300ｍｍ×300ｍｍ、厚さ0.55ｍｍ、ＦＺＰＬの焦点距離Ｄ＝300ｍｍであって、Low-E膜は、Ａｇ層膜厚２層を使用した。なお、図９に示す、ＦＺＰＬ一体型窓ガラス３０、３０Ａ、３０Ｂにおいて、域外Low-E膜２１はいずれもコーティングされていない。
　第１構成例のＦＺＰＬ１では、フレネル次数１２のものを使用し、第２構成例、第３構成例のＦＺＰＬ２、ＦＺＰＬ３では、フレネル次数１１を使用した。
　図９（ａ）に示すように、第１構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラス３０では、1.0ｍ離れた状態で、ＦＺＰＬ１の円環状の遮蔽部Ｓを視認可能である。図９（ｂ）、図９（ｃ）に示すように、第２構成例、第３構成例のＦＺＰＬ一体型窓ガラス３０Ａ、３０Ｂは、遮蔽部Ｓおよび透過部Ｔは視認しにくい。
　＜第２実施形態＞
　なお、上記実施形態では、ＦＺＰＬを、窓ガラスにコーティングされたLow-E膜と同一平面上に構成する例を説明したが、ＦＺＰＬを、ガラス板に接着層によって貼りつけることによって、ガラス板とは一体形成せずに、ＦＺＰＬをガラス板に取り付けてもよい。
　図１０は、本発明の第２実施形態におけるＦＺＰＬ付き窓ガラス（積層体付き窓ガラス）３００の斜視図である。図１１は、第２実施形態の第１構成例における、ＦＺＰＬ付き窓ガラス３００の側面断面説明図である。
　本実施形態では、基体５０上に、Low-E膜６０によってフレネルゾーンプレートレンズ層が形成された積層体であるフレネルゾーンプレートレンズ（以降、ＦＺＰＬ）４は、ガラスと一体的には構成されずに、接着層４０によって、ガラス板１０に貼り付けられている。
　また、本実施形態の窓ガラス３００では、ガラス板１０ＣにコーティングされたLow-E膜２０Ｃにおいて、ＦＺＰＬ４に対向する領域が、開口領域２６となっている。
　本実施形態における、ＦＺＰＬ４は、互いに対向する第１主面（屋内側表面）５１と第２主面５２を有する基板である基体５０と、基体５０の第１主面５１に設けられたLow-E膜６０を有する。ここで、「主面」とは、基体５０の厚さ方向と直交する面である。基体５０は、第２主面５２から入射した電波を第１主面５１へ透過させる。また、Low-E膜６０は基体５０の第２主面５２に設けられていても良い。
　基体５０は、ＦＺＰＬ４の動作周波数である第１の周波数の電波に対して透明であって、さらに第２の周波数の電波に対して透明、かつ、Low-E膜６０を担持することのできる任意の材料で形成されている。「透明」とは、透過率が４０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上であることをいう。一例として、基体５０に樹脂基材を用いる。上記の条件を満たす樹脂材料として、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などを用いることができる。また、基体５０は、ＦＺＰＬ４の外縁と同じ外周縁を有する円盤状の基板である。また、基板が樹脂である場合、板状、シート状またはフィルム状の樹脂を用いることができる。
　導体部である均質パターン６１は、ガラス板１０Ｃ上のLow-E膜２０Ｃと同じ、孔や隙間なく均質なLow-E膜６０によって構成される。
　接着層４０は、ＦＺＰＬ４の動作周波数である第１の周波数の電波と、第２の周波数の電波に対して透明、かつ、ガラス板１０Ｃと、ＦＺＰＬ４の基体５０を接着することのできる任意の接着材料で形成されている。接着層４０の「透明」の意味は、基体５０の「透明」と同じである。
　本実施形態は、例えば、積層体であるＦＺＰＬ４をガラス板１０Ｃと別体として形成し、接着層４０でガラス板１０Ｃに貼り付ける。そのため、例えば、既存のLow-Eガラスに対して、ＦＺＰＬ４の対向位置のLow-E膜をデコートして、ＦＺＰＬ４を装着することで、後からＦＺＰＬの機能を付加することができる。
　第２実施形態における、第１構成例、第２構成例、第３構成例では、Low-E膜に形成されるＦＺＰＬの形状は、第１実施形態と同様であるが、Low-E膜がコーティングされる基体が、ガラス板１０ではなく、ガラス板に接着された基板（基体）５０である点が異なる。
　＜第２実施形態の第１構成例＞
　図１０、図１１を参照して、第２実施形態では、ＦＺＰＬ４は、ガラス板１０Ｃ上のLow-E膜２０Ｃが取り除かれた、開口領域２６に対向するように配置される。
　第２実施形態の第１構成例に係る、ＦＺＰＬ４におけるLow-E膜６０の正面構成は、図６（ａ）に示す、ＦＺＰＬ１と同様である。
　そのため、図１１を参照して、ＦＺＰＬ４において、遮蔽部Ｓは、基体５０上のLow-E膜６０が、孔や隙間なく均質に形成された均質パターン６１によって形成されている。一方、透過部Ｔは、Low-E膜がくりぬかれ、基体５０の室内側表面５１が露出した露出部６２によって形成されている。
　本構成例では、ＦＺＰＬ４は、ガラス板１０Ｃ上でLow-E膜２０Ｃが取り除かれた開口領域２６に対向するように配置されるため、Low-E膜２０Ｃによる電波の遮断の影響を受けずに、屋内において、ＦＺＰＬ４の遮蔽部Ｓと透過部Ｔによって第１の波長の電波を集束させ、透過部Ｓによって第２の波長の電波を透過させることができる。
　＜第２実施形態の第２構成例＞
　図１２は、第２実施形態の第２構成例のＦＺＰＬ付き窓ガラス３００Ａの断面図である。第２実施形態の第２構成例に係る、ＦＺＰＬ５におけるLow-E膜６０Ａの正面構成は、図７（ａ）に示す、ＦＺＰＬ２と同様である。
　そのため、図１２を参照して、積層体であるＦＺＰＬ５において、透過部Ｔは、格子状のＦＳＳ構造に加工されたLow-E膜６０Ａによって形成されている。図１２では、透過部Ｔを構成するＦＳＳ構造のLow-E膜は細かいマス目形状の小マス目部６３である例を示している。詳しくは、透過部ＴのＦＳＳ構造の単位形状の周長が第１の波長λ１の１／１００倍～１倍であって、第２の波長λ２の１／６００倍～１／６倍であると好適である。
　そして、遮蔽部Ｓは、図１１と同様に基体５０Ａ上のLow-E膜６０Ａが、孔や隙間なく均質に形成された均質パターン６１によって形成されている。
　本構成例でも、ＦＺＰＬ５は、ガラス板１０Ｃ上のLow-E膜２０Ｃが取り除かれた開口領域２６に対向するように配置されるため、Low-E膜２０Ｃによる、電波の遮断の影響を受けずに、屋内において、ＦＺＰＬ５の遮蔽部Ｓ及び透過部Ｔにより第１の波長の電波を集束させ、透過部Ｔにより、第２の波長の電波を透過させることができる。
　さらに、本構成例では、ＦＺＰＬ５において、透過部Ｔを、ＦＳＳ構成にすることによりLow-E膜による遮熱性と景観の損失を抑制している。そして、屋外側のガラス板１０Ｃ上のLow-E膜２０Ｃが取り除かれた開口領域２６によって遮熱性を失った部分に対向するように、遮熱性を有するＦＺＰＬ５が設けられる。そのため、ＦＺＰＬ付き窓ガラス３００Ａ全体として、屋内側から見てLow-E膜２０Ｃ、６０Ａが連続的に存在するため、あまり景観を損なわずに、遮熱性の低下を抑制することができる。
　＜第２実施形態の第３構成例＞
　図１３は、第２実施形態の第３構成例のＦＺＰＬ付き窓ガラス３００Ｂの断面図である。第２実施形態の第３構成例に係る、ＦＺＰＬ６におけるLow-E膜６０Ｂの正面構成は、図８（ａ）に示す、ＦＺＰＬ３と同様である。
　そのため、図１３を参照して、積層体であるＦＺＰＬ６において、遮蔽部Ｓは、透過部とは異なる特性を有する、ＦＳＳ構造に加工されたLow-E膜６０Ｂによって形成されている。本例では、遮蔽部ＳのＦＳＳ構造は、縦横のスリットによってマス目が形成され、透過部よりも繰り返し単位形状が大きい、大マス目部６４によって形成された例を示している。詳しくは、遮蔽部ＳのＦＳＳ構造の単位形状の周長（正方形の四辺の合計）が第１の波長λ１の１／４倍～２倍であって、第２の波長λ２の１／２５倍～１／４倍であると好適である。
　また、透過部Ｔは、第２構成例同様に、格子状のＦＳＳ構造に加工されたLow-E膜である、小マス目部６３によって形成されている。
　本構成例では、ＦＺＰＬ６は、ガラス板１０Ｃ上でLow-E膜２０Ｃが取り除かれた開口領域２６に対向するように配置され、かつＦＺＰＬ６において、遮蔽部Ｓおよび透過部Ｔを、ＦＳＳ構成にする。そのため、Low-E膜２０Ｃによる電波の遮断の影響を受けずに、屋内において、ＦＺＰＬ６の遮蔽部Ｓと透過部Ｔによって第１の波長の電波を集束させ、透過部ＴとＦＳＳ構成により遮断が抑制された遮蔽部Ｓによって第２の波長の電波を透過させることができる。
　また、上述の図９で示したような遠方からの視認性、及び遮熱性の低減抑制は、第２構成例、第３構成例が良好であるため、第２実施形態の取り付け型のＦＺＰＬは、第２構成例、第３構成例のＦＺＰＬ５、６であると特に好適である。
　（第２実施形態の変形例１）
　上記第２実施形態では、Low-Eコーティングガラス（１０Ｃ＋２０Ｃ）におけるＦＺＰＬ４（５、６）と対向する領域（開口領域）は、Low-E膜が完全にくり抜かれ、Low-E膜が存在しない例を示したが、Low-Eガラスにおいて、ＦＺＰＬ４（５、６）と対向する領域は、第１と第２の周波数の電波を透過する小マス目部で構成される透過部であってもよい。
　図１４は、第２実施形態の変形例１のＦＺＰＬ付き窓ガラス（積層体付き窓ガラス）３０００の断面図である。本例では、ＦＺＰＬ４（５、６）と対向する領域は、Low-Eガラスの開口透過領域（第２の透過部）２７であって、ガラス板１０Ｄの外側表面１１Ｄ上に図７（ａ）の小マス目部２４と同様の構成のLow-E膜が存在する。
　そのため、本変形例では、ＦＺＰＬ４（５、６）が取り付けられる対象となるガラス板１０Ｄ上の開口透過領域２７を構成するLow-E膜２０Ｄによって、遠方からの視認性、及び遮熱性の低減抑制が、くりぬく場合よりも抑止される。これにより、本変形例では、第２実施形態における取り付け型のＦＺＰＬは、第１構成例、第２構成例、第３構成例のＦＺＰＬ４、５、６のいずれであってもよい。
　（第２実施形態の変形例２）
　なお、図１０～図１３に示す第２実施形態では、Low-Eガラスに対して、一部Low-E膜をくりぬいて、ＦＺＰＬを装着する例を説明したが、特に、第２構成例、第３構成例に係るＦＺＰＬ５、６は、遠方からの視認性が良好であるため、Low-Eガラスでない素ガラスに対して装着してもよい。
　さらに、第２構成例、第３構成例のＦＺＰＬ構成を有するＦＺＰＬ５、６を、Low-Eガラスでない素ガラスに対して装着する場合、ＦＺＰＬ５、６のＦＺＰＬ層を構成する導電膜は、Low-E膜でなくてもよい。その場合、ＦＺＰＬ５、６においてＦＺＰＬを構成する導電膜６０Ａ、６０Ｂ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）などの透明導電膜、窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化クロム（ＣｒＮ）等の金属窒化物で形成されていることが望ましい。
　＜＜実験例＞＞
　本発明者らは、ＦＺＰＬ一体型窓ガラスを模した、解析モデルを作成し、それぞれの解析モデルにおけるＦＺＰＬの利得、透過係数等の各種性能を比較検討した。
　（例１：比較例との比較）
　図１５は、例１における、比較例１、比較例２、および第１構成例を模した解析モデルを示す図である。
　比較例１となる解析モデル１では、ガラス板１０Ｘの外側表面上に、一面にLow-E膜２０Ｘをコーティングし、ＦＺＰＬを設けない構成とした。
　比較例２となる解析モデル２では、ガラス板１０Ｙの外側表面上に、一面にLow-E膜２０Ｘをコーティングし、内側表面に、均質パターン２８と、露出部２９によって構成されたLow-E膜２０ＹでＦＺＰＬ９を形成した。
　構成例１を模した解析モデル３では、ガラス板１０の外側表面上に、Low-E膜２０によって構成された均質パターン２２と、露出部２３によって構成された、ＦＺＰＬ１を形成した。
　各種寸法は、下記の通りである。
ガラス板１０Ｘ、１０Ｙ、１０のサイズ：100mm×100mm
ガラス板１０Ｘ、１０Ｙ、１０の厚み：4 mm
Low-E膜２０Ｘ、２０Ｙ、２０の表面抵抗値：R_s=2.65 Ω/□
解析モデル２、解析モデル３のＦＺＰＬ９、１の設計値：28 GHz
解析モデル２、３のＦＺＰＬ９、１の焦点距離：50 mm
解析モデル２、３のＦＺＰＬ９、１のゾーン数：3
とした。
　図１６は、図１５の解析モデル１、解析モデル２、解析モデル３に対して、シミュレーションした利得を示すグラフである。
　図１６に示すように、一面にLow-E膜２０Ｘがコーティングされた、解析モデル１では、電波を通しにくく、どの距離においても、全体的に利得が低い。解析モデル２では、焦点距離である５０ｍｍにおいて、解析モデル１よりは、利得が改善しているが、それでも、－３０ｄＢと低い。
　これに対して、第１構成例を模した解析モデル３では、焦点距離である５０ｍｍにおいて、利得は、+１０ｄＢ程度となる。
　このグラフにより、本発明の第１構成例を模した解析モデル３のようにLow-E膜を加工して、ＦＺＰＬを形成することで、解析モデル２のように、Low-E膜に加えて、ＦＺＰＬを設ける場合よりも、Low-E膜によって減少した利得の改善効果が大幅に高いといえる。
　（例２：第１の波長（設定波長）での各構成例毎の利得）
　図１７は、例２において、第１構成例、第２構成例、第３構成例を模した、解析モデル４、５、６の各種特性を示す表である。
　図１７において、解析モデル４は第１構成例を模したＦＺＰＬであり、解析モデル５は第２構成例を模したＦＺＰＬであり、解析モデル６は第３構成例を模したＦＺＰＬである。
　解析モデル４、５、６の各種寸法は、
ガラス板のサイズ：300mm×300mm
ガラス板の厚み：0.55mm
Low-E膜の表面抵抗：R_s=2.65 Ω/□
ＦＺＰＬの設計波長：28 GHz
ＦＺＰＬの焦点距離：300 mmとした。
　なお、本例における、第２構成例および第３構成例の透過部を構成する小マス目部の単位格子は、第１の波長λ１である２８ＧＨｚに対して１辺１／５０波長であって、周長１／１２．５波長に設定されている。
　また、第３構成例の遮蔽部を構成する大マス目部の単位格子は、第１の波長λ１である２８ＧＨｚに対して１辺１／５波長であって、周長４／５波長に設定され、第２の波長λ２である３．３ＧＨｚに対して１辺１／４５波長であって周長４／４５波長に設定されている。
　図１８は、図１７の解析モデル４、５、６で、２８ＧＨｚを設定波長としてシミュレーションした焦点付近の利得を示すグラフである。
　図１８に示すように、ＦＺＰＬで電波を集束させる対象となる設定波長である第１の波長λ１（２８ＧＨｚ）では、焦点距離である３００ｍｍにおいて、どの解析モデルも利得は１０ｄＢ以上である。そのため、いずれの構成でもＦＺＰＬとして良好に電波を集束させている、といえる。
　（例３：ガラス上のLow-E膜の状態毎（スリット間隔毎）の透過特性）
　次に、ガラス板上に、ＦＺＰＬを構成せずに、Low-E膜の状態を変えて、透過特性についてシミュレーションした。
　図１９は、例３における、Low-E膜の状態を変えた解析モデル７、８、９、１０を示す図である。
今回の解析モデル７～１０の各種寸法は、
ガラス板のサイズ：300mm×300mm
ガラス板の厚み：0.55mm
Low-E膜の表面抵抗：R_s=2.65Ω/□
である。
　本例の解析モデルでは、図１９に示すように、Low-E膜でＦＺＰＬを形成せずに、ガラス板の一方の面の全面に一律に、それぞれの状態としている。
　詳しくは、解析モデル７では、均質なLow-E膜をガラス板の全面にコーティングしている。解析モデル８では、スリットピッチ０．２ｍｍの小マス目状のLow-E膜を、ガラス板の全面にコーティングしている。解析モデル９では、スリットピッチ２ｍｍの大マス目状のLow-E膜を、ガラス板の全面にコーティングしている。解析モデル１０では、ガラス板に対してLow-E膜をコーティングしない、素ガラスである。
　図２０は、図１９の解析モデル７～１０に対してシミュレーションした透過特性を示すグラフである。
　一般的に透過特性は、－１０ｄＢ以上であれば、その帯域の電波を透過させているといえる。全面均質なLow-E膜の解析モデル７では、０ＧＨｚ～４０ＧＨｚの全域において、透過係数Ｓ２１が、－１０ｄＢ以上となる領域がなく、電波を透過させていない。
　一方、全面素ガラスである解析モデル１０では、０ＧＨｚ～４０ＧＨｚの全域において、透過係数Ｓ２１が、－１０ｄＢ以上であり、電波を透過させている。
　また、全面スリットピッチ０．２ｍｍの小マス目状のLow-E膜がコーティングされた解析モデル８は、０ＧＨｚ～４０ＧＨｚの全域において、透過係数Ｓ２１が、－１０ｄＢ以上であり、電波を透過させている。特に、電波を集束させたい、第１の波長λ１となる、２６～２９ＧＨｚと、電波を透過させたい、Ｓｕｂ－６帯である第２の波長λ２となる０～６ＧＨｚのいずれも、透過係数Ｓ２１が、－１０ｄＢ以上であって、さらには－５ｄＢ以上０ｄＢである。
　そのため、スリットピッチ０．２ｍｍの小マス目状のLow-E膜は、第１の波長および第２の波長に対して電波を透過させるＦＳＳとして機能するといえる。
　一方、全面スリットピッチ２ｍｍの大マス目状のLow-E膜がコーティングされた解析モデル８は、０ＧＨｚ～４０ＧＨｚの範囲において、透過係数Ｓ２１が徐々に減少していく。そのため、波を透過させたい、Ｓｕｂ－６帯である第２の波長λ２となる０～６ＧＨｚでは、透過係数が、－１０ｄＢよりも大きく、－５ｄＢ以上０ｄＢ以下電波を透過させている。また、電波を集束させたい、第１の波長λ１となる、２６～２９ＧＨｚでは、透過係数が、－１０ｄＢよりも小さくなる。
　そのため、スリットピッチ２ｍｍの大マス目状のLow-E膜は、第１の波長に対して電波を透過させずに、第２の波長に対して電波を透過させるＦＳＳとして機能するといえる。
　（例４：第１の波長、第２の波長での透過特性）
　図２１は、例４において、第１構成例、第３構成例を模した、解析モデル１１、６の各種特性を示す表である。
　図２１において、解析モデル１１は第１構成例を模したＦＺＰＬ１であり、解析モデル６は第３構成例を模したＦＺＰＬ３である。
　なお解析モデル１１は、解析モデル４とは異なり、遮蔽部は銅膜で形成されている。
　図２２は、図２１の解析モデル６、１１に対してシミュレーションした透過特性を示すグラフである。
　図２２に示すように、ＦＺＰＬの設計波長に設定されたミリ波帯の２８ＧＨｚでは、焦点距離である３００ｍｍ付近において、解析モデル６、１１ともに、透過係数Ｓ２１は、+１０ｄＢ以上であるため、電波を集束させている。
　一方、Ｓｕｂ６帯の３．３Ｇｚでは、焦点距離である３００ｍｍ付近において、構成例３を模した解析モデル６では、透過係数Ｓ２１はおおよそ－１ｄＢであり、構成例１を模した解析モデル１１では、透過係数Ｓ２１はおおよそ－５ｄＢである。
　詳しくは、焦点距離である３００ｍｍ付近において、解析モデル１１のＦＺＰＬ１では、３．３ＧＨｚを例とするＳｕｂ－６帯の電波の透過特性が少し低下している。上述の図２０に示したように、Ｓｕｂ－６帯の電波は、ＦＺＰＬ１を構成する、素ガラスの透過部は透過するが、均質なLow-E膜で構成される遮蔽部を透過しないためである。
　一方、解析モデル６のＦＺＰＬ３では、透過部と遮蔽部ともにＦＳＳ加工を施すことで、解析モデル６では、Ｓｕｂ－６帯の電波の透過特性の低下が最小限である。上述の図２０に示したように、Ｓｕｂ－６帯の電波は、ＦＺＰＬ３を構成する、小マス目部の透過部を透過し、大マス目部の遮蔽部も透過するためである。
　なお、本シミュレーションでは、解析モデル６は、３．３ＧＨｚの透過係数は、－１ｄＢである例を示したが、ガラスの透過損を、整合層的に働いて改善することも可能であり、その場合は、ＦＺＰＬ３は第２の波長の電波を正の値で透過させることができる。そのため、第３構成例のＦＺＰＬ３は、第２の波長を、－５ｄＢ以上～３ｄＢ透過させることができる。
　（例５：比較例及び構成例毎の性能まとめ）
　図２３は、例５の第１構成例、第２構成例、第３構成例、比較例１の膜残存率と日射熱取得率、性能をまとめた表である。
　ここで、日射熱取得率は、遮熱性能を示す、ガラスを通して室内に日射を取り込む割合を示す指標である。遮熱、冷房負荷低減のためには、日射熱取得率の小さいガラスが有効である。また、Low-E膜は銀２層と、銀３層の２種類があり、銀３層の方が、遮熱性能が高い、即ち日射熱取得率が低い。それぞれの膜について、ＦＺＰＬを作成して各種性能を測定した。
　図２４は、図２３のLow-E膜２層と、Low-E膜３層の日射熱取得率を示すグラフである。なお、図２４の各層について、点は実測点であり、線は実測点に対して、近似直線をつないだ線である。
　図２３の表、及び図２４のグラフに示すように、素ガラスは、最も日射熱取得率が高く、比較例に示すように全面均質Low-E（デコートなし）の状態が、最も日射熱取得率が低い。
　また、第１構成例では、透過部はLow-E膜がくりぬかれて存在しないため、膜が残存する部位が遮蔽部のみになり、図２３に示すように、膜残存率（ｆｉｌｍ　ｒａｔｅ）が０．５（＝５０％）になる。
　その場合、図２４に示すように、素ガラスに対する、Low-E膜による日射熱取得率の低下効果も全面均質Low-Eと比較して５０％になってしまう。
　したがって、Low-E膜による日射熱取得率という遮熱性能の低下を抑制するために、膜残率は、７０％～９９％であると好適であり、そのためには、ＦＺＰＬは、第２構成例、第３構成例であると好適である。
　以上、本発明の例示的な実施の形態のフレネルゾーンプレートレンズについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の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。
　本国際出願は２０２２年２月８日に出願された日本国特許出願第２０２２－０１８３０９号に基づく優先権を主張するものであり、２０２２－０１８３０９号の全内容を本国際出願に援用する。
１，２，３　フレネルゾーンプレートレンズ（ＦＺＰＬ）
４，５，６　フレネルゾーンプレートレンズ（ＦＺＰＬ、積層体）
１０，１０Ａ，１０Ｂ　ガラス板（基体）
１０Ｃ，１０Ｄ　ガラス板
１１　外側表面
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ　Low-E膜（導電膜）
２１　域外Low-E膜
２２　均質残存部（均質パターン）
２３　露出部
２４　小マス目部
２５　大マス目部
２６　開口領域
２７　開口透過領域（第２の透過部）
３０，３０Ａ，３０Ｂ　ＦＺＰＬ一体型窓ガラス（窓ガラス）
５０，５０Ａ，５０Ｂ　基体
６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ　Low-E膜（導電膜）
６１　均質パターン（導体部）
６２　露出部
６３　小マス目部
６４　大マス目部
８０　壁部
９０　スマートフォン
３００，３００Ａ，３００Ｂ　ＦＺＰＬ付き窓ガラス（窓ガラス、積層体付き窓ガラス）
３０００　ＦＺＰＬ付き窓ガラス（窓ガラス、積層体付き窓ガラス）

Claims (18)

  1. 　基体と、
    　前記基体上の導電膜に形成され、電波を透過させる透過部と、
    　前記基体上の導電膜に形成され、前記透過部よりも電波の透過度合いが低い遮蔽部とを有し、
    　同心円状に交互に配置された前記透過部と前記遮蔽部とによって、第１の波長λ１の電波を焦点で集束させるフレネルゾーンプレートレンズ（ＦＺＰＬ）であって、
    　前記透過部は、前記第１の波長λ１の電波を透過させるＦＳＳ（周波数選択板）構造である
    　フレネルゾーンプレートレンズ。
  2. 　前記透過部のＦＳＳ構造は第１の波長λ１の電波を－５ｄＢ以上透過させる
    　請求項１に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  3. 　ＦＺＰＬの遮蔽部は、ＦＳＳ構造である
    　請求項１に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  4. 　前記遮蔽部のＦＳＳ構造は、前記第１の波長λ１の電波を－１０ｄＢ以上透過させない
    　請求項３に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  5. 　前記透過部のＦＳＳ構造および前記遮蔽部のＦＳＳ構造は、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の電波を、－５ｄＢ以上０ｄＢ以下透過させる
    　請求項３に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  6. 　当該フレネルゾーンプレートレンズは、前記第２の波長の電波を－５ｄＢ以上～３ｄＢ透過させる
    　請求項５に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  7. 　前記透過部のＦＳＳ構造は、２方向スリットが入ったマス目構造であって、単位形状の周長が、前記第１の波長λ１の１／１００倍～１倍であって、前記第２の波長λ２の１／６００倍～１／６倍である
    　請求項５に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  8. 　前記遮蔽部のＦＳＳ構造は、２方向スリットが入ったマス目構造であって、単位形状の周長が、前記第１の波長λ１の１／４倍～２倍であって、前記第２の波長λ２の１／２５倍～１／４倍である
    　請求項５に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  9. 　前記第１の波長λ１が６ＧＨｚ～１００ＧＨｚであり、
    　前記第２の波長λ２が４００ＭＨｚ～６ＧＨｚである
    　請求項５に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  10. 　前記ＦＳＳ構造は、偏波方向に合せた１方向のみのスリットが入った構造である
    　請求項１に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  11. 　前記ＦＳＳ構造は、導電膜の膜残存率（ｆｉｌｍ　ｒａｔｅ）が７０％～９９％である
    　請求項１に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  12. 　ＦＺＰＬのフレネル輪帯が４次以上形成されている
    　請求項１に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  13. 　前記導電膜は、Low-E膜である
    　請求項１に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  14. 　前記基体は、ガラスまたは樹脂である
    　請求項１に記載のフレネルゾーンプレートレンズ。
  15. 　前記基体は、導電膜が形成された窓ガラスであって、
    　請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の前記フレネルゾーンプレートレンズは、前記フレネルゾーンプレートレンズ域外の導電膜と同一平面上に形成されている
    　フレネルゾーンプレートレンズ一体型窓ガラス。
  16. 　請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のフレネルゾーンプレートレンズと、
    　導電膜が形成されたガラス板と、を有し、
    　前記フレネルゾーンプレートレンズは、前記ガラス板に取りつけられ、
    　前記ガラス板の、前記フレネルゾーンプレートレンズが対向する領域では、前記導電膜は、前記第１の波長λ１の電波を透過させるＦＳＳ（周波数選択板）構造である
    　フレネルゾーンプレートレンズ付き窓ガラス。
  17. 　請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のフレネルゾーンプレートレンズと、
    　前記導電膜が形成されたガラス板と、を有し、
    　前記フレネルゾーンプレートレンズは、前記ガラス板に取りつけられ、
    　前記ガラス板の、前記フレネルゾーンプレートレンズが対向する領域の少なくとも一部は、前記導電膜は存在しない
    　フレネルゾーンプレートレンズ付き窓ガラス。
  18. 　Low-E膜が形成されたガラス板と、
    　前記ガラス板上でLow-E膜が存在しない露出部で形成され、電波を透過させる透過部と、前記ガラス板上のLow-E膜に形成され、前記透過部よりも電波の透過度合いが低い遮蔽部とを有し、同心円状に交互に配置された前記透過部と前記遮蔽部とによって、第１の波長λ１の電波を焦点で集束させるフレネルゾーンプレートレンズとを含み、
    　前記フレネルゾーンプレートレンズは、前記フレネルゾーンプレートレンズ域外のLow-E膜と同一平面上に形成されている
    　フレネルゾーンプレートレンズ一体型窓ガラス。
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