特開 2024-47692 反射板及び反射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024047692

(43)【公開日】2024-04-08

(54)【発明の名称】反射板及び反射装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 15/14 20060101AFI20240401BHJP

   H01Q 3/30 20060101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

H01Q15/14 Z

H01Q3/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022153328

(22)【出願日】2022-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】松野 宏己

(72)【発明者】

【氏名】大戸 琢也

(72)【発明者】

【氏名】岡 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】沖田 光隆

(72)【発明者】

【氏名】松永 和己

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大一

【テーマコード（参考）】

5J020

5J021

【Ｆターム（参考）】

5J020AA03

5J020BA01

5J020BA06

5J020DA02

5J020DA09

5J020DA10

5J021AA05

5J021AA09

5J021AA11

5J021AB06

5J021BA01

5J021GA02

5J021GA08

5J021HA10

(57)【要約】

【課題】反射板の位置による反射波の強度のばらつきを低減する。
【解決手段】反射板１は、入射する電波をそれぞれ異なる位相の反射波として反射する複数の反射素子１１を有しており、複数の反射素子１１が配列された基準方向における複数の反射素子１１の位置と、複数の反射素子１１それぞれによる反射波の位相である反射位相との関係を示す反射位相特性において、複数の反射素子１１の位置の変化に対して反射位相が連続的に変化するように複数の反射素子１１が構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射する電波をそれぞれ異なる位相の反射波として反射する複数の反射素子を有しており、
前記複数の反射素子が配列された基準方向における前記複数の反射素子の位置と、前記複数の反射素子それぞれによる前記反射波の位相である反射位相との関係を示す反射位相特性において、前記複数の反射素子の位置の変化に対して前記反射位相が連続的に変化するように前記複数の反射素子が構成されている、
反射板。

【請求項2】

前記反射板は、それぞれ反射方向が異なる複数の領域を有しており、
前記複数の領域における前記反射位相は、前記複数の反射素子の位置に対して線形に変化する、
請求項１に記載の反射板。

【請求項3】

前記反射位相特性を示す曲線が、円弧の一部である、
請求項１に記載の反射板。

【請求項4】

前記反射板のビーム幅をθ、前記反射板の基準方向の幅を２Ｗ、前記基準方向における位置をｘとした場合に、位置ｘにおける前記反射位相が、

【数1】

により表される、
請求項２に記載の反射板。

【請求項5】

前記反射板が前記反射波を放射する範囲の中心位置における前記反射波の放射方向が、前記基準方向に直交する方向である、
請求項１に記載の反射板。

【請求項6】

前記反射板が前記反射波を放射する範囲の中心位置における前記反射波の放射方向が、前記基準方向に直交する方向と異なる方向である、
請求項１に記載の反射板。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の反射板と、
前記複数の反射素子を制御する制御装置と、
を有し、
前記複数の反射素子のそれぞれは、前記制御装置により印加される電圧により反射波の位相を変化させ、
前記制御装置は、前記反射位相特性の設定を受け付け、受け付けた前記反射位相特性に基づいて決定した電圧を前記複数の反射素子に印加する、
反射装置。

【請求項8】

前記制御装置は、前記反射板が前記反射波を放射する範囲の中心位置における前記反射波の放射方向と前記基準方向との角度の設定を受け付け、受け付けた前記角度にさらに基づいて決定した電圧を前記複数の反射素子に印加する、
請求項７に記載の反射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電波を反射する反射板、及び当該反射板を有する反射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の反射素子を有する反射板が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１４１３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の反射板においては、反射板に含まれる複数の領域のうち、隣接する２つの領域で反射位相が不連続に異なる値になっていた。隣接する２つの領域で反射位相が不連続に異なる値になっていると、１つ目の領域における電波の反射波と２つ目の領域における電波の反射波とが打ち消し合ってしまい、２つの領域の境界位置付近で反射波の電力が小さくなってしまうという問題が生じていた。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、反射板の位置による反射波の強度のばらつきを低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様の反射板は、入射する電波をそれぞれ異なる位相の反射波として反射する複数の反射素子を有しており、前記複数の反射素子が配列された基準方向における前記複数の反射素子の位置と、前記複数の反射素子それぞれによる前記反射波の位相である反射位相との関係を示す反射位相特性において、前記複数の反射素子の位置の変化に対して前記反射位相が連続的に変化するように前記複数の反射素子が構成されている。

【0007】

前記反射板は、それぞれ反射方向が異なる複数の領域を有しており、前記複数の領域における前記反射位相は、前記複数の反射素子の位置に対して線形に変化してもよい。

【0008】

前記反射位相特性を示す曲線が、円弧の一部であってもよい。この場合、前記反射板のビーム幅をθ、前記反射板の基準方向の幅を２Ｗ、前記基準方向における位置をｘとした場合に、位置ｘにおける前記反射位相が、

【数1】

により表されてもよい。

【0009】

前記反射板が前記反射波を放射する範囲の中心位置における前記反射波の放射方向が、前記基準方向に直交する方向であってもよい。前記反射板が前記反射波を放射する範囲の中心位置における前記反射波の放射方向が、前記基準方向に直交する方向と異なる方向であってもよい。

【0010】

本発明の第２の態様の反射装置は、上記の反射板と、前記複数の反射素子を制御する制御装置と、を有し、前記複数の反射素子のそれぞれは、前記制御装置により印加される電圧により反射波の位相を変化させ、前記制御装置は、前記反射位相特性の設定を受け付け、受け付けた前記反射位相特性に基づいて決定した電圧を前記複数の反射素子に印加する。

【0011】

前記制御装置は、前記反射板が前記反射波を放射する範囲の中心位置における前記反射波の放射方向と前記基準方向との角度の設定を受け付け、受け付けた前記角度にさらに基づいて決定した電圧を前記複数の反射素子に印加してもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、反射板の位置による反射波の強度のばらつきを低減することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】反射装置Ｓの概要を説明するための図である。

【図2】反射板１の構成の概要を示す図である。

【図3】反射板１が有する領域Ｒの数Ｐと反射波のビーム幅ＨＰＢＷとの関係を示す図である。

【図4】複数の領域Ｒの反射方向と反射波の強度との関係を示す図である。

【図5】反射板１の反射位相特性の例を示す図である。

【図6】反射板１における角度と反射断面積との関係のシミュレーション結果を示す図である。

【図7】反射板１が有する領域Ｒの数が異なる場合の角度と反射断面積との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［反射装置Ｓの概要］
図１は、反射装置Ｓの概要を説明するための図である。反射装置Ｓは、入射した電波を反射する方向を変化させることができる装置である。反射装置Ｓは、反射板１及び制御装置２を備える。反射板１は、複数の反射素子１１を有する。複数の反射素子１１は、一例として、第１方向と、第１方向に直交する第２方向とに等間隔で配列されている。

【0015】

少なくとも一部の複数の反射素子１１は、入射する電波をそれぞれ異なる位相の反射波として反射する。複数の反射素子１１のそれぞれは、外部装置２により印加される電圧により反射波の位相を変化させる。

【0016】

反射板１は、電波の送信源３（例えば携帯電話網の基地局）から送信された電波を端末４に向けて反射する。端末４が移動する場合、反射板１は、例えば端末４から送信される位置情報に基づいて端末４の位置を認識した制御装置２の制御に基づいて、端末４の位置に向けて電波を反射する。反射板１は、制御装置２から複数の反射素子１１に印加される電圧に基づいて、電波を反射する方向を変化させることができる。

【0017】

制御装置２は、例えばプロセッサと、プロセッサにより決定された電圧を出力する電源と、を有している。制御装置２は、反射板１が有する複数の反射素子１１それぞれに印加する電圧を変化させることにより、複数の反射素子１１それぞれが入射した電波を反射する際の遅延時間を変化させる。複数の反射素子１１が異なるタイミングで電波を反射することにより、複数の反射素子１１が電波を反射するタイミングによって反射波の方向が定まる。

【0018】

図１に示す例の場合、端末４が位置Ａにいる間、制御装置２は、反射板１が位置Ａに向けて電波を反射するように反射板１を制御する。端末４が位置Ｂに移動した場合、制御装置２は、反射板１が位置Ｂに向けて電波を反射するように反射板１を制御する。

【0019】

［反射板１の構成］
図２は、反射板１の構成の概要を示す図である。図２に示すように、反射板１は、それぞれ電波を反射する方向が異なる複数の領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する。図２に示す例において、領域Ｒ１は入射方向に対して５０°の方向に電波を反射し、領域Ｒ２は入射方向に対して６０°の方向に電波を反射し、領域Ｒ３は入射方向に対して７０°の方向に電波を反射する。このように複数の方向に反射板１が電波を反射することで、反射波のビーム幅を広げることができる。

【0020】

図２に示すように、本明細書においては、反射板１において反射方向が変化する基準方向をｘ方向とする。また、本明細書においては、電波の反射方向を、入射方向と反射方向との角度である反射角度により表す。

【0021】

図３は、反射板１が有する領域Ｒの数Ｐと反射波のビーム幅ＨＰＢＷとの関係を示す図である。図３の横軸は反射板１の横幅Ｍｄを示しており、縦軸はビーム幅ＨＰＢＷを示している。ビーム幅と、反射板１が有する領域Ｒの数Ｐと、反射板１の横幅Ｍｄとは、以下の式（１）で表される関係を有する。

【数2】

このように、反射方向が異なる領域Ｒの数が多くなればなるほど反射板１からの反射波のビーム幅を広げることができる。

【0022】

しかしながら、複数の領域Ｒの境界線付近における反射波の位相が異なっていると、隣接する領域Ｒからの反射波が打ち消し合うことにより、反射波の強度が低下してしまうという問題が生じる。図４は、この問題の概要を説明するための図であり、複数の領域Ｒの反射角度と反射波の強度との関係を示している。図４の横軸はそれぞれの領域Ｒの反射角度を示しており、縦軸は反射波の強度に対応する反射断面積を示している。＃１は領域Ｒ１の反射波の強度を示しており、＃２は、領域Ｒ１に隣接する領域Ｒ２の反射波の強度を示している。

【0023】

図４（ａ）に示すように、領域Ｒ１の反射波と領域Ｒ２の反射波とでは、反射角度の中央値が異なっているが、角度と反射断面積との関係は同等である。領域Ｒ１の反射角度と領域Ｒ２の反射角度とが重なる領域において、領域Ｒ１の反射波の位相と領域Ｒ２の反射波の位相とが同じでない場合、領域Ｒ１の反射波と領域Ｒ２の反射波とが打ち消し合う。その結果、図４（ｂ）に示すように、領域Ｒ１の反射角度と領域Ｒ２の反射角度とが重なる領域において反射断面積が小さくなってしまう。

【0024】

この問題を解決するために、反射板１においては、複数の反射素子１１が配列された基準方向における複数の反射素子１１の位置と、複数の反射素子１１それぞれによる反射波の位相である反射位相との関係を示す反射位相特性において、複数の反射素子１１の位置の変化に対して反射位相が連続的に変化するように複数の反射素子１１が構成されていることを特徴とする。反射板１を構成する複数の領域Ｒにおける反射位相は、例えば、複数の反射素子１１の位置に対して線形に変化する。

【0025】

図５は、反射板１の反射位相特性の例を示す図である。図５の横軸は、図２に示した反射板１のｘ方向における位置を示しており、縦軸は反射位相を示している。反射位相は０以上２π未満である。

【0026】

図５（ａ）は、反射板１が４つの領域Ｒを有する場合の反射位相特性を示している。図５（ａ）においては、領域Ｒ１、領域Ｒ２、領域Ｒ３、領域Ｒ４それぞれにおけるｘ方向の位置と反射位相との関係を示す４本の線分が接続されている。隣接する複数の線分が接続されていることから、複数の領域Ｒの境界位置における反射位相が一致しており、複数の反射素子１１の位置の変化に対して反射位相が連続的に変化するように複数の反射素子１１が構成されていることがわかる。反射板１がこのような反射位相特性を有するように構成されていることで、隣接する複数の領域Ｒの境界位置において反射波が打ち消されにくいので、図４（ｂ）に示したような反射断面積の低下を防ぐことができる。

【0027】

複数の反射素子１１は、反射板１が図５（ａ）に示す反射位相特性を有するように予め構成されていてもよいが、本実施の形態においては、反射板１が図５（ａ）に示す反射位相特性を有するように、制御装置２が複数の反射素子１１それぞれに電圧を印加する。反射板１及び制御装置２がこのように構成されていることで、反射板１は、反射位相特性を柔軟に変化させることができる。

【0028】

図５（ｂ）は、反射位相特性を示す曲線が、円弧の一部である場合を例示している。この例は、式（１）における領域Ｒの数Ｐが無限大の場合に相当し、反射板のビーム幅をθ、反射板の基準方向の幅を２Ｗ、基準方向における位置をｘとした場合に、位置ｘにおける反射位相が、以下の式（２）により表される。

【数3】

【0029】

反射板１の反射位相特性を示す曲線が円弧の一部になるように反射板１が構成されていることで、隣接する複数の反射素子１１の反射波が打ち消されないので、広い範囲にわたって反射断面積を同等のレベルに維持することが可能になる。

【0030】

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す例においては、反射板１が反射波を放射する範囲の中心位置における反射波の放射方向が、基準方向に直交する方向（すなわち図５における上向き）であるが、反射板１が反射波を放射する範囲の中心位置における反射波の放射方向が、基準方向に直交する方向と異なる方向であってもよい。

【0031】

図５（ｃ）は、反射板１が反射波を放射する範囲の中心位置における反射波の放射方向が、基準方向に直交する方向（図２におけるｚ軸方向）に対して角度φだけ傾いている反射位相特性を示している。制御装置２は、図５（ｃ）に示すような反射位相特性になるように複数の反射素子１１それぞれに印加する電圧を決定することで、広い範囲にわたって反射断面積を同等のレベルに維持するとともに、反射波の方向を所望の方向に制御することができる。

【0032】

なお、図５に示す図における基準方向は図２に示したｘ軸の方向であるが、基準方向がｙ軸であり、反射位相特性は、ｙ軸方向における反射位相を表す特性であってもよい。また、反射位相特性は、ｘｙ平面内の複数の位置それぞれの反射位相を表す特定であってもよい。

【0033】

［制御装置２の構成］
制御装置２は、反射位相特性の設定を受け付け、受け付けた反射位相特性に基づいて決定した電圧を複数の反射素子１１に印加してもよい。制御装置２は、例えば、ユーザが所望の反射位相特性を設定するための操作画面を表示するディスプレイ、又は外部の装置から送信された設定内容を受信する通信インターフェースを有しており、ユーザにより設定された反射位相特性を示すデータを取得する。制御装置２は、取得したデータに基づいて、複数の反射素子１１それぞれに印加する電圧の値を決定する。制御装置２がこのように構成されていることで、反射板１が、ユーザが所望の反射位相特性になるように電波を反射することが可能になる。

【0034】

制御装置２は、反射板１が反射波を放射する範囲の中心位置における反射波の放射方向と基準方向との角度の設定を受け付け、受け付けた角度にさらに基づいて決定した電圧を複数の反射素子１１に印加してもよい。制御装置２がこのように構成されていることで、反射板１が、図５（ｃ）に示したようにユーザが所望する方向に電波を反射することが可能になる。

【0035】

［シミュレーション結果］
図６は、反射板１における角度と反射断面積との関係のシミュレーション結果を示す図である。図６に示す特性は、反射板１が２つの領域Ｒを有しており、反射角度が４５°である場合の特性を示している。図６における点線は、２つの領域Ｒの境界位置における位相が異なっている場合の反射断面積を示している。点線が示すように、反射角度４５°において反射断面積が低下している。

【0036】

図６における実線は、２つの領域Ｒの境界位置における位相が同じである場合の反射断面積を示している。実線においては、反射角度４５°において反射断面積が低下しておらず、４２．５°から４７．５°の範囲において、反射断面積がほぼ同じレベルに維持されている。

【0037】

図７は、反射板１が有する領域Ｒの数が異なる場合の角度と反射断面積との関係を示す図である。図７（ａ）は、反射板１が３つの領域Ｒを有する場合の反射断面積を示している。図７（ｂ）は、反射板１が４つの領域Ｒを有する場合の反射断面積を示している。

【0038】

図７（ａ）における破線は、３つの領域Ｒの反射角度の中央値が、それぞれ４３°、４５°、４７°である場合を示している。点線は、３つの領域Ｒの反射角度の中央値が、それぞれ４１°、４５°、４８°である場合を示している。実線は、３つの領域Ｒの反射角度の中央値が、それぞれ３９°、４５°、５１°である場合を示している。複数の領域Ｒそれぞれの反射角度の中央値の間隔が大きいほど、反射板１の反射断面積が同等レベルになる角度の幅が大きくなることがわかる。

【0039】

図７（ｂ）における破線は、４つの領域Ｒの反射角度の中央値が、それぞれ３９°、４３°、４７°、５１°である場合を示している。点線は、４つの領域Ｒの反射角度の中央値が、それぞれ３６°、４２°、４８°、５４°である場合を示している。実線は、４つの領域Ｒの反射角度の中央値が、それぞれ３３°、４１°、４９°、５７°である場合を示している。この例においても、複数の領域Ｒそれぞれの反射角度の中央値の間隔が大きいほど、反射板１の反射断面積が同等レベルになる角度の幅が大きくなることがわかる。

【0040】

［反射板１による効果］
以上説明したように、反射板１は、入射する電波をそれぞれ異なる位相の反射波として反射する複数の反射素子１１を有している。そして、複数の反射素子１１が配列された基準方向における複数の反射素子１１の位置と、複数の反射素子１１それぞれによる反射波の位相である反射位相との関係を示す反射位相特性において、複数の反射素子１１の位置の変化に対して反射位相が連続的に変化するように複数の反射素子１１が構成されている。反射板１がこのように構成されていることで、反射板１の位置による反射波の強度のばらつきを低減することができる。

【0041】

なお、本発明により、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGs）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献することが可能となる。

【0042】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0043】

１ 反射板
１１ 反射素子
２ 制御装置
３ 送信源
４ 端末

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】