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特許7568158リフレクトアレイ、電磁波反射システムおよびリフレクトアレイの設置方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-07
(45)【発行日】2024-10-16
(54)【発明の名称】リフレクトアレイ、電磁波反射システムおよびリフレクトアレイの設置方法
(51)【国際特許分類】
H01Q 15/14 20060101AFI20241008BHJP
【ＦＩ】
H01Q15/14 Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2024114133
(22)【出願日】2024-07-17
(62)【分割の表示】P 2023114298の分割
【原出願日】2023-07-12
【審査請求日】2024-07-18
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000062
【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 尚美
(72)【発明者】
【氏名】西村 大輝
【審査官】白井 亮
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２０－５０９６８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０４８４６５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｑ １５／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発信器から入射しリフレクトアレイで反射した電磁波を受信器で受信するする電磁波反射システムにおける発信器または受信器の設置方法であって、前記リフレクトアレイは、位相を制御する反射制御領域を有し、
前記反射制御領域は、長辺の長さをＬ、反射する電磁波の波長をλ、入射角度をθｉ、反射角度をθｒとした時に、下記の式（１）を満たし、
前記入射角度｜θｉ｜は４５°以上７０°以下の範囲であり、かつ前記入射角度θｉと前記反射角度θｒは下記の式（２）の関係を満たすように、前記発信器または前記受信器を設置する、発信器または受信器の設置方法。
【数1】
【数2】
【請求項2】
前記リフレクトアレイの入射許容角度範囲Δθｉが５．５°より大きく１６°以下の範囲である、請求項１に記載の発信器または受信器の設置方法。
【請求項3】
前記リフレクトアレイは３ＧＨｚ～６０ＧＨｚの電磁波を反射させる、請求項１または２に記載の発信器または受信器の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リフレクトアレイ、電磁波反射システムおよびリフレクトアレイの設置方法に関する。
【背景技術】
【0002】
社会におけるデジタル化の進展により、無線通信におけるデータ通信速度が飛躍的に向上し、それに伴う電磁波の高周波化が進んでいる。しかし、電磁波は周波数が高くなるにつれて直進性が高くなるため、建物の影等に電磁波が回り込まず、通信ができない領域である不感地帯が生じやすい。
これらの理由から、広範囲における５Ｇ・６Ｇ通信を実現するためには、基地局数を増やす必要がある。しかし、基地局を増やすためには多額のコストを要するため、基地局の数を早急に増やすのは難しい状況にある。近年これらの課題を解決すべく、電磁波の方向を制御する技術が注目を集めている。
これらの理由から、広範囲における５Ｇ・６Ｇ通信を実現するためには、基地局数を増やす必要がある。しかし、基地局を増やすためには多額のコストを要するため、基地局の数を早急に増やすのは難しい状況にある。近年これらの課題を解決すべく、電磁波の方向を制御する技術が注目を集めている。
【0003】
このような技術のなかで、電磁波の反射角度を自在に制御するメタマテリアル反射板またはメタサーフェス反射板の開発が盛んに行われている。
メタマテリアル反射板には、電気的制御により入射する電磁波と反射する電磁波の方向を制御するアクティブ反射板と（例えば、特許文献１）、電気的制御機構がなく、設計段階で入射する電磁波と反射する電磁波の方向を決めて、それに基づいて素子の寸法や材料物性の設計を行うパッシブ反射板がある（例えば、特許文献２）。
メタマテリアル反射板には、電気的制御により入射する電磁波と反射する電磁波の方向を制御するアクティブ反射板と（例えば、特許文献１）、電気的制御機構がなく、設計段階で入射する電磁波と反射する電磁波の方向を決めて、それに基づいて素子の寸法や材料物性の設計を行うパッシブ反射板がある（例えば、特許文献２）。
【0004】
特許文献１では、メタマテリアル構造体とメタマテリアル構造体に接続された可変コンデンサによって構成され、メタマテリアル構造体の固定容量と可変コンデンサによる可変容量によって位相が制御される。可変コンデンサの動作は位相制御信号（バイアス電圧）により制御される。これにより、電磁波源から放射された電磁波を任意の方向に反射／散乱させることが可能である。
【0005】
また、特許文献２では、誘電体基板の底面に設けられ、全ての向きの偏波に対しメタサーフェス反射板を透過させない金属グラウンド層、および、アーム長の異なる２種以上の十字型の金属共振器を有する複数のスーパーセルを備えたメタサーフェス反射板が紹介されている。このメタサーフェス反射板は金属共振器の構造によって位相を制御することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第６４３８８５７号
【文献】特開２０２１－４８４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
アクティブ反射板は、入射する電磁波と反射する電磁波の角度を電圧などの変更により制御できるため、発信器と受信器の角度によって適宜角度の調整ができ、実用上の自由度が高い。しかし、位相を制御するための位相制御信号が必要であるため、高価になるという課題がある。
また、パッシブ反射板は、電気的制御機構が無いため安価に作製可能である。しかし、入射する電磁波と反射する電磁波の角度が決まっているため、実用上の自由度が小さいという課題がある。
そこで、本発明では、安価に作製できるパッシブ反射板であり、広い範囲の角度から入射した電磁波を所定の角度に反射させることが出来るリフレクトアレイ、電磁波反射システムおよびリフレクトアレイの設置方法を提供することを目的とする。
また、パッシブ反射板は、電気的制御機構が無いため安価に作製可能である。しかし、入射する電磁波と反射する電磁波の角度が決まっているため、実用上の自由度が小さいという課題がある。
そこで、本発明では、安価に作製できるパッシブ反射板であり、広い範囲の角度から入射した電磁波を所定の角度に反射させることが出来るリフレクトアレイ、電磁波反射システムおよびリフレクトアレイの設置方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するために、代表的な本発明のリフレクトアレイは、 電磁波を反射させるリフレクトアレイであって、前記リフレクトアレイは、位相を制御する反射制御領域を有し、前記反射制御領域は、長辺の長さをＬ、反射する電磁波の波長をλ、入射角度をθｉ、反射角度をθｒとした時に、式（１）（後述）を満たし、前記入射角度｜θｉ｜は４５°以上７０°以下の範囲であり、かつ前記入射角度θｉと前記反射角度θｒは式（２）（後述）の関係を満たし、入射許容角度範囲Δθｉが５．５°より大きく１６°以下の範囲である、リフレクトアレイであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、広い角度範囲から入射した電磁波を所定の角度に反射させることが出来るリフレクトアレイを提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態における説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態における説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本開示は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本開示は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
【0012】
（用語の説明）
図１は、リフレクトアレイの構成を示す図である。図１aはリフレクトアレイ全体の構成を示す図であり、図１ｂは反射制御領域部分を拡大して示した図である。図を参照して本開示のリフレクトアレイの構成に関する用語を説明する。
本開示において、「リフレクトアレイ（電磁波反射板）」とは、位相を制御する反射制御領域を１つ以上有する電磁波を反射させる部材であり、外部からの動力により位相制御を行わない反射板である。入射角度と反射角度が異なる非対称反射をさせるものや、複数の方向に電磁波を散乱させるものや、特定の箇所に電磁波を集めるものを含む。以下の説明において、ｘｙｚ座標系を適用し、ｘｙ平面上にリフレクトアレイが配置されるとする。
外部からの動力による位相制御とは、外部電源が存在し、電圧等を制御することにより位相を制御できるアクティブ反射板のことである。
図１は、リフレクトアレイの構成を示す図である。図１aはリフレクトアレイ全体の構成を示す図であり、図１ｂは反射制御領域部分を拡大して示した図である。図を参照して本開示のリフレクトアレイの構成に関する用語を説明する。
本開示において、「リフレクトアレイ（電磁波反射板）」とは、位相を制御する反射制御領域を１つ以上有する電磁波を反射させる部材であり、外部からの動力により位相制御を行わない反射板である。入射角度と反射角度が異なる非対称反射をさせるものや、複数の方向に電磁波を散乱させるものや、特定の箇所に電磁波を集めるものを含む。以下の説明において、ｘｙｚ座標系を適用し、ｘｙ平面上にリフレクトアレイが配置されるとする。
外部からの動力による位相制御とは、外部電源が存在し、電圧等を制御することにより位相を制御できるアクティブ反射板のことである。
【0013】
また、「反射制御領域」とは、リフレクトアレイを構成する領域の一部を指す。反射制御領域は、その領域に入射した電磁波を所定の方向へ反射させることができる最小の領域である。そして、リフレクトアレイは、反射制御領域を１つ以上組み合わせて構成される。反射制御領域という場合、電磁波が入射領域に平行な方向にある２次元の領域に加えて、領域に垂直な方向に形成される層構造をも含むものとする。１つの反射制御領域内において、複数の単位セルが並んでいる反射制御領域の辺のサイズ（長辺）をＬ、１つの単位セルのみが並んでいる反射制御領域の辺のサイズ（短辺）をＭと定義する。
【0014】
また、「単位セル」とは、反射制御領域を区分した領域を指す。単位セルには１つの素子パターン（素子）が含まれる。単位セルは、１つの反射制御領域内に２つ以上存在する。
【0015】
また、素子長については、ｘ軸方向の素子長はｌｘと表記され、ｙ軸方向の素子長はｌｙと表記される。また、素子幅については、ｘ軸方向の素子幅はｗｘ、ｙ軸方向の素子幅はｗｙと表記される。
【0016】
図２は、ｘｙ平面上にリフレクトアレイが配置した場合の入射角度と反射角度を表す図である。図２を参照して本開示における角度の定義に関する用語を説明する。
また、ｘ軸方向の角度θｘは、＋ｚ軸方向から＋ｘ軸方向に向かう方向に広がる場合を正の角度（０°から１８０°）によって表し、＋ｚ軸方向から－ｘ軸方向に向かう方向に広がる場合を負の角度（０°から－１８０°）によって表す。同様に、ｙ軸方向の角度θｙは、＋ｚ軸方向から＋ｙ軸方向に向かう方向に広がる場合を正の角度（０°から１８０°）によって表し、＋ｚ軸方向から－ｙ軸方向に向かう方向に広がる場合を負の角度（０°から－１８０°）によって表す。
また、ｘ軸方向の角度θｘは、＋ｚ軸方向から＋ｘ軸方向に向かう方向に広がる場合を正の角度（０°から１８０°）によって表し、＋ｚ軸方向から－ｘ軸方向に向かう方向に広がる場合を負の角度（０°から－１８０°）によって表す。同様に、ｙ軸方向の角度θｙは、＋ｚ軸方向から＋ｙ軸方向に向かう方向に広がる場合を正の角度（０°から１８０°）によって表し、＋ｚ軸方向から－ｙ軸方向に向かう方向に広がる場合を負の角度（０°から－１８０°）によって表す。
【0017】
本開示において、「入射角度」とは、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度θｉ、「反射角度」とは、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度θｒである。反射制御領域から反射する電磁波の波長をλとした時に反射制御領域は下記の式（１）を満たすように設計される。
特に設計した時の入射角度と反射角度を特定して示す場合には、設計の入射角度及び反射角度及び反射制御領域の関係を示す「式（１）を満たす」入射角度または反射角度と表現をする。
「入射ずれ角度」とは、式（１）を満たす入射角度を基準（＝０°）として、そこからの入射角度のずれが生じた時のずれの角度を示す。「入射ずれ角度」における角度表現は式（１）を満たす入射角度を基準（＝０°）として、＋ｚ軸方向に向かう方向を正の角度（０°から－１８０°）、－ｚ軸方向に向かう方向を負の角度（０°から－１８０°）として表す。
また、「入射許容角度範囲」Δθiとは、反射制御領域が式（１）を満たす入射角度から入射した電磁波を式（１）を満たす反射角度に反射させる電磁波の反射強度を基準（＝０ｄＢ）として、反射制御領域が入射ずれ角度から入射した電磁波を反射角度に反射させる電磁波の反射強度が、－３ｄＢ以内である入射ずれ角度の角度幅を表す。本開示における「入射許容角度範囲」は反射制御領域を８個用意して、１辺の長さが８Ｌとなるように並べたリフレクトアレイの性能と定義する。しかし、本請求の範囲のリフレクトアレイが「反射制御領域を８個用意して、１辺の長さが８Ｌとなるように並べたリフレクトアレイ」に限定されるものではない。
【数1】
「入射ずれ角度」とは、式（１）を満たす入射角度を基準（＝０°）として、そこからの入射角度のずれが生じた時のずれの角度を示す。「入射ずれ角度」における角度表現は式（１）を満たす入射角度を基準（＝０°）として、＋ｚ軸方向に向かう方向を正の角度（０°から－１８０°）、－ｚ軸方向に向かう方向を負の角度（０°から－１８０°）として表す。
また、「入射許容角度範囲」Δθiとは、反射制御領域が式（１）を満たす入射角度から入射した電磁波を式（１）を満たす反射角度に反射させる電磁波の反射強度を基準（＝０ｄＢ）として、反射制御領域が入射ずれ角度から入射した電磁波を反射角度に反射させる電磁波の反射強度が、－３ｄＢ以内である入射ずれ角度の角度幅を表す。本開示における「入射許容角度範囲」は反射制御領域を８個用意して、１辺の長さが８Ｌとなるように並べたリフレクトアレイの性能と定義する。しかし、本請求の範囲のリフレクトアレイが「反射制御領域を８個用意して、１辺の長さが８Ｌとなるように並べたリフレクトアレイ」に限定されるものではない。
【0018】
本開示において、「電磁波反射システム」とは、発信器、リフレクトアレイ、受信器の３つで構成されている。「発信器」とは、電磁波を発するものまたは電磁波を発するものからきた電磁波を反射させるものを指す。具体的には、無線基地局、移動局、中継器、移動体、通信端末、反射板などがある。
また、「受信器」とは、電磁波を受信するものであり、具体的には、無線基地局、移動局、中継器、移動体、通信端末、反射板などがある。
本開示において、「一次放射」とは、電磁波反射システムにおける発信器から放射される電磁波である。また、「二次放射」とは、電磁波反射システムにおけるリフレクトアレイから放射される電磁波であって、発信器から一次放射された電磁波がリフレクトアレイに入射したことにより生じた電磁波の放射のことを指す。
また、「受信器」とは、電磁波を受信するものであり、具体的には、無線基地局、移動局、中継器、移動体、通信端末、反射板などがある。
本開示において、「一次放射」とは、電磁波反射システムにおける発信器から放射される電磁波である。また、「二次放射」とは、電磁波反射システムにおけるリフレクトアレイから放射される電磁波であって、発信器から一次放射された電磁波がリフレクトアレイに入射したことにより生じた電磁波の放射のことを指す。
【0019】
［第１実施形態］
（リフレクトアレイの構成）
図１、図３を参照して、リフレクトアレイの構成および素子パターンの構成を説明する。図３は、リフレクトアレイ６の層構成の一例を示す図である。図３のリフレクトアレイ６は、複数の素子パターンを平面に周期的に配置し、反射波の方向を所望の値にすることができる。リフレクトアレイ６は、素子パターン（素子）１、誘電体層２、グランド層（地板）３を少なくとも含む。以下の説明において、ｘｙｚ座標系を適用し、ｘｙ平面上にリフレクトアレイ６が配置される。
（リフレクトアレイの構成）
図１、図３を参照して、リフレクトアレイの構成および素子パターンの構成を説明する。図３は、リフレクトアレイ６の層構成の一例を示す図である。図３のリフレクトアレイ６は、複数の素子パターンを平面に周期的に配置し、反射波の方向を所望の値にすることができる。リフレクトアレイ６は、素子パターン（素子）１、誘電体層２、グランド層（地板）３を少なくとも含む。以下の説明において、ｘｙｚ座標系を適用し、ｘｙ平面上にリフレクトアレイ６が配置される。
【0020】
図１bのリフレクトアレイ６は、ｘ軸に沿って電磁波の所定の非対称反射を生じさせるものである。リフレクトアレイ６は少なくとも１つ以上の反射制御領域５を持っている。反射制御領域５には、単位セル４１、４２、４３、…４ｎ（以下、単位セルを特定せずに言う場合には「単位セル４」ともいう。ｎは２以上の正の整数。）が含まれる。単位セル４は、反射制御領域５をｘ軸方向に沿って等間隔に分割した部分である。ｎは、ｘ軸方向において反射制御領域を単位セルに分割する場合の分割数である。単位セル４は正方形であり、単位セル４のサイズ（長さ）をｓとし、反射制御領域５のｘ軸方向のサイズ（長辺）をＬｘ、ｙ軸方向のサイズ（短辺）をＭｙとする場合、ｓ＝Ｌｘ／ｎ＝Ｍｙである。
また、リフレクトアレイ６のサイズは反射制御領域５のサイズと個数により決定される。例えばｘ軸方向に非対称反射させるリフレクトアレイであって、ｘ軸方向に反射制御領域５が８個、ｙ軸方向に６個並ぶ場合、リフレクトアレイ６のｘ軸方向のサイズは８Ｌｘ、ｙ軸方向のサイズは６Ｍｙとなる。リフレクトアレイ６は、非対称反射させる方向に並ぶ反射制御領域の個数によって反射パターンが変化する。つまり図１ｂにおいては、ｘ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数によって反射パターンが変わるが、ｙ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数は反射パターンに影響しない。ｘ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数が多くなるほど、リフレクトアレイの反射パターンは細くなる。ｙ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数は反射強度に影響を与え、ｙ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数が多くなるほど、反射強度が大きくなる。
なお、図１において、反射制御領域５はｘ軸方向に並んだｎ個の単位セル４によって構成され、リフレクトアレイ６には複数の反射制御領域５が含まれる構成が示されているが、本開示はこのような構成に限定されない。反射制御領域はｙ軸に並ぶ単位セルによって構成されてもよいし、ｘ軸およびｙ軸に並ぶ単位セルを含む構成であってもよい。反射制御領域の構成については後述する。
また、リフレクトアレイ６のサイズは反射制御領域５のサイズと個数により決定される。例えばｘ軸方向に非対称反射させるリフレクトアレイであって、ｘ軸方向に反射制御領域５が８個、ｙ軸方向に６個並ぶ場合、リフレクトアレイ６のｘ軸方向のサイズは８Ｌｘ、ｙ軸方向のサイズは６Ｍｙとなる。リフレクトアレイ６は、非対称反射させる方向に並ぶ反射制御領域の個数によって反射パターンが変化する。つまり図１ｂにおいては、ｘ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数によって反射パターンが変わるが、ｙ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数は反射パターンに影響しない。ｘ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数が多くなるほど、リフレクトアレイの反射パターンは細くなる。ｙ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数は反射強度に影響を与え、ｙ軸方向に並ぶ反射制御領域の個数が多くなるほど、反射強度が大きくなる。
なお、図１において、反射制御領域５はｘ軸方向に並んだｎ個の単位セル４によって構成され、リフレクトアレイ６には複数の反射制御領域５が含まれる構成が示されているが、本開示はこのような構成に限定されない。反射制御領域はｙ軸に並ぶ単位セルによって構成されてもよいし、ｘ軸およびｙ軸に並ぶ単位セルを含む構成であってもよい。反射制御領域の構成については後述する。
【0021】
（素子パターンの構成）
単位セル４の＋ｚ軸方向を向く面には、素子パターンが形成されている。分割数ｎを用いて、単位セル４１、単位セル４２、…単位セル４ｎと表す。単位セル４１には素子パターン１１が形成される。単位セル４２には素子パターン１２が形成される。単位セル４３には素子パターン１３が形成される。単位セル４ｎには素子パターン１ｎが形成される。
単位セル４の＋ｚ軸方向を向く面には、素子パターンが形成されている。分割数ｎを用いて、単位セル４１、単位セル４２、…単位セル４ｎと表す。単位セル４１には素子パターン１１が形成される。単位セル４２には素子パターン１２が形成される。単位セル４３には素子パターン１３が形成される。単位セル４ｎには素子パターン１ｎが形成される。
【0022】
図１の反射制御領域内において、各素子パターンは、ほかの素子パターンとはわずかずつ異なる形状を有している。ここで、素子パターン１１から素子パターン１ｎに示された素子パターンの形状を、クロスパッチということがある。クロスパッチとは、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交した形状を指す。素子パターン１１は、ｘ軸方向のサイズである素子長ｌｘ１とｙ軸方向のサイズである素子幅ｗｙ１を有する方形パッチと、ｙ軸方向のサイズである素子長ｌｙ１とｘ軸方向のサイズである素子幅ｗｘ１を有する方形パッチが、重心の位置を共通として直交した形状を有する。同様に、素子パターン１ｎは、素子長ｌｘｎと素子幅ｗｙｎを有する方形パッチと、素子長ｌｙｎと素子幅ｗｘｎを有する方形パッチが、重心の位置を共通として直交した形状を有する。
【0023】
（各構成の説明、設計方法）
（層の構成）
図３を参照して、リフレクトアレイ６の層構成を説明する。リフレクトアレイ６は、少なくとも素子パターン１、誘電体層２、グランド層３が＋ｚ軸方向から－ｚ軸方向に向かう向きに積層された構成を有している。以下の説明において、素子パターン１、誘電体層２、グランド層３の３層からなる構成を「基本構成」という。実用上、リフレクトアレイ６は基本構成の素子パターン１側あるいはグランド層３側、もしくは両方に各種機能性を有する層（以下、「機能層」ともいう）を単数あるいは複数積層させることが好ましい。以下の説明において、素子パターン１と誘電体層２とグランド層３以外のリフレクトアレイに含まれる層について、層の種類を特定せずに示す場合、「機能層」ということがある。
（層の構成）
図３を参照して、リフレクトアレイ６の層構成を説明する。リフレクトアレイ６は、少なくとも素子パターン１、誘電体層２、グランド層３が＋ｚ軸方向から－ｚ軸方向に向かう向きに積層された構成を有している。以下の説明において、素子パターン１、誘電体層２、グランド層３の３層からなる構成を「基本構成」という。実用上、リフレクトアレイ６は基本構成の素子パターン１側あるいはグランド層３側、もしくは両方に各種機能性を有する層（以下、「機能層」ともいう）を単数あるいは複数積層させることが好ましい。以下の説明において、素子パターン１と誘電体層２とグランド層３以外のリフレクトアレイに含まれる層について、層の種類を特定せずに示す場合、「機能層」ということがある。
【0024】
必要に応じて、素子パターン１と誘電体層２の間、またはグランド層３と誘電体層２の間に、それぞれの密着力を向上させるための層が形成されていてもよい。また、密着力を向上させる用途の他の用途に用いられる層が形成されていてもよい。なお、リフレクトアレイ６の製造過程において生じた中間生成物が層状に形成され、リフレクトアレイ６に残る場合もある。
【0025】
機能層としては例えば、リフレクトアレイ６が設置される場所の景観に配慮した意匠を施した意匠層や、リフレクトアレイ６を壁や天井等の支持体に容易に設置できるようにするための設置層や、基本構成を保護するための保護層や、各層を積層させるための接着層が挙げられる。
【0026】
（反射制御領域）
リフレクトアレイ６は少なくとも１つの反射制御領域を含む。反射制御領域の配置の仕方によって、リフレクトアレイの性質を変更することが可能である。例えば、ある波長の電磁波がある入射角度で入射した場合に、反射方向が共通である反射制御領域を周期的に配置することにより、リフレクトアレイに、単一方向への反射を行う特性を付与することが可能である。また、ある波長の電磁波がある入射角度で入射した場合に、反射方向がそれぞれ異なる反射制御領域を含むリフレクトアレイを構成することにより、複数の方向へ電磁波を散乱させる特性を付与することも可能である。また、反射制御領域ごとに反射方向を所定の角度ずつずらす構成とすることによって、特定の箇所へ電磁波を集める特性を付与することも可能である。設計時に、リフレクトアレイに適用が予定される周波数を、以下「動作周波数」とする。
リフレクトアレイ６は少なくとも１つの反射制御領域を含む。反射制御領域の配置の仕方によって、リフレクトアレイの性質を変更することが可能である。例えば、ある波長の電磁波がある入射角度で入射した場合に、反射方向が共通である反射制御領域を周期的に配置することにより、リフレクトアレイに、単一方向への反射を行う特性を付与することが可能である。また、ある波長の電磁波がある入射角度で入射した場合に、反射方向がそれぞれ異なる反射制御領域を含むリフレクトアレイを構成することにより、複数の方向へ電磁波を散乱させる特性を付与することも可能である。また、反射制御領域ごとに反射方向を所定の角度ずつずらす構成とすることによって、特定の箇所へ電磁波を集める特性を付与することも可能である。設計時に、リフレクトアレイに適用が予定される周波数を、以下「動作周波数」とする。
【0027】
反射制御領域のｘ軸方向のサイズＬｘは、動作周波数の波長をλ、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘとし、θｉｘ≠－θｒｘの場合、例えば式（３）によって決定される
。
。
【数2】
【0028】
また、反射制御領域のｙ軸方向のサイズＬｙは、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｙ軸成分をθｉｙ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｙ軸成分をθｒｙとし、θｉｙ≠－θｒｙの場合、例えば式（４）によって決定される。
【数3】
【0029】
特に式（３）と式（４）のｘｙ軸成分の区別をしない場合には、上述した式（１）のように表す。
【数4】
【0030】
（単位セルと反射位相の関係）
図４、図５を参照して、単位セルと反射位相の関係を説明する。図４、図５は、非対称反射を発生させる方向に応じた、単位セルの配置の一例を示す図である。反射制御領域５は少なくとも２つの単位セルを有する。ここで、図４（ａ）はリフレクトアレイ６ｆに入射する電磁波（入射波）の方向およびリフレクトアレイ６ｆから反射する電磁波（反射波）の方向を示す。別の言い方をすると、太い実線で描かれた矢印が波面の進行方向を示しており、リフレクトアレイ６に向かう矢印が入射波の波面の進行方向を示し、リフレクトアレイ６ｆから離れる方向の矢印が反射波の波面の進行方向を示す。また、図４（ｂ）はリフレクトアレイ６ｆをｚ軸方向から見た平面図を示す。図５における（ａ）および（ｂ）も、図４における（ａ）および（ｂ）の関係と同様である。
図４、図５を参照して、単位セルと反射位相の関係を説明する。図４、図５は、非対称反射を発生させる方向に応じた、単位セルの配置の一例を示す図である。反射制御領域５は少なくとも２つの単位セルを有する。ここで、図４（ａ）はリフレクトアレイ６ｆに入射する電磁波（入射波）の方向およびリフレクトアレイ６ｆから反射する電磁波（反射波）の方向を示す。別の言い方をすると、太い実線で描かれた矢印が波面の進行方向を示しており、リフレクトアレイ６に向かう矢印が入射波の波面の進行方向を示し、リフレクトアレイ６ｆから離れる方向の矢印が反射波の波面の進行方向を示す。また、図４（ｂ）はリフレクトアレイ６ｆをｚ軸方向から見た平面図を示す。図５における（ａ）および（ｂ）も、図４における（ａ）および（ｂ）の関係と同様である。
【0031】
単位セルは、入射した電磁波を所定の位相差で反射させる作用を有する。反射制御領域内において、それぞれの単位セルが異なる反射位相を示すことから、反射制御領域から発生する反射波の波面である反射波面が入射角度と反射角度が等しくなる場合の反射角度から傾き、入射角度と反射角度が等しくなる対称反射とは異なる反射である非対称反射が実現する。
【0032】
リフレクトアレイ６ｆにｘ軸方向に沿ってのみ非対称反射を行わせようとする場合（図４（ａ）に示されるようにθｉｘ≠－θｒｘ）には、反射制御領域５ａ内のｘ軸方向に沿って異なる反射位相を示す単位セルが配置される（図４（ｂ））。反射制御領域５ａは、分割数ｎ＝３とし、ｘ軸方向に配置された３つの単位セルを有している。反射制御領域５ａのｘ軸方向のサイズ（長辺）Ｌｘは式（３）によって決定され、単位セルのｘ軸方向のサイズはＬｘ／３である。反射角度のｙ軸成分は対称反射であるため、反射制御領域の短辺のサイズMｙは任意の値をとり得る。しかし、設計のしやすさから、便宜的にＬｘおよび分割数ｍからサイズが決定された正方形の単位セルを用いることとし、MｙはＬｘ／３と等しくされる。
【0033】
同様に、リフレクトアレイ６ｇにｙ軸方向に沿ってのみ非対称反射を行わせようとする場合（図５（ａ）に示されるようにθｉｙ≠－θｒｙ）には、反射制御領域５ｂ内のｙ軸方向に沿って異なる反射位相を示す単位セルを配置する（図５（ｂ））。ここで、ｍ（ｍは２以上の正の整数）は、ｙ軸方向において反射制御領域を単位セルに分割する場合の分割数とする。反射制御領域５ｂは、分割数ｍ＝３とし、ｙ軸方向に配置された３つの単位セルを有している。反射制御領域５ｂのｙ軸方向のサイズＬｙは式（４）によって決定され、単位セルのｙ軸方向のサイズはＬｙ／３である。反射角度のｘ軸成分は対称反射であるため、反射制御領域の短辺のサイズＭｘは任意の値をとり得る。しかし、設計のしやすさから、便宜的にＬｙおよび分割数ｍからサイズが決定された正方形の単位セルを用いることとし、ＭｘはＬｙ／３と等しくされる。
【0034】
（反射制御領域内の反射位相の分布、表面インピーダンスの分布）
反射制御領域内における反射位相の分布は、例えば式（５）に従うように決定される。ここで、動作周波数の波長をλ（ｍ）、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、ｙ軸成分をθｉｙ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘ、ｙ軸成分をθｒｙ、反射制御領域内のｘ軸と平行な任意の座標ｘ１、ｘ２における反射位相をそれぞれφｘ１、φｘ２とし、座標ｘ１、ｘ２の距離をｄｘ、Φｘ１、Φｘ２の反射位相差をΔΦｘとする。また、ｙ軸と平行な任意の座標ｙ１、ｙ２における反射位相をそれぞれφｙ１、φｙ２とする。反射制御領域にｘ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（５）を満たしていることが好ましく、反射制御領域にｙ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（６）を満たしていることが好ましい。
反射制御領域内における反射位相の分布は、例えば式（５）に従うように決定される。ここで、動作周波数の波長をλ（ｍ）、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、ｙ軸成分をθｉｙ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘ、ｙ軸成分をθｒｙ、反射制御領域内のｘ軸と平行な任意の座標ｘ１、ｘ２における反射位相をそれぞれφｘ１、φｘ２とし、座標ｘ１、ｘ２の距離をｄｘ、Φｘ１、Φｘ２の反射位相差をΔΦｘとする。また、ｙ軸と平行な任意の座標ｙ１、ｙ２における反射位相をそれぞれφｙ１、φｙ２とする。反射制御領域にｘ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（５）を満たしていることが好ましく、反射制御領域にｙ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（６）を満たしていることが好ましい。
【数5】
【数6】
【0035】
また、反射位相ではなく、表面インピーダンスの分布を反射制御領域内に適用することもできる。その場合、表面インピーダンスの分布は例えば式（７）、および式（８）により表される。ここで、Ｚｓｘは反射制御領域のｘ軸方向と平行な表面インピーダンス分布、Ｚｓｙは反射制御領域のｙ軸方向と平行な表面インピーダンス分布、η１は入射波のインピーダンスとする。また、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、ｙ軸成分をθｉｙ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘ、ｙ軸成分をθｒｙとする。
なお、ｘ１およびｘ２は反射制御領域内の相対座標としてのｘ座標を示し、反射制御領域における任意の座標において基準ｘ＝０をとり得る。同様に、ｙ１およびｙ２は反射制御領域内の相対座標としてのｙ座標を示し、反射制御領域における任意の座標において基準ｙ＝０をとり得る。
また、ｋ１は反射波の波数である。ｊは虚数単位を示す。反射制御領域にｘ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（７）を満たしていることが好ましく、反射制御領域にｙ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（８）を満たしていることが好ましい。
なお、ｘ１およびｘ２は反射制御領域内の相対座標としてのｘ座標を示し、反射制御領域における任意の座標において基準ｘ＝０をとり得る。同様に、ｙ１およびｙ２は反射制御領域内の相対座標としてのｙ座標を示し、反射制御領域における任意の座標において基準ｙ＝０をとり得る。
また、ｋ１は反射波の波数である。ｊは虚数単位を示す。反射制御領域にｘ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（７）を満たしていることが好ましく、反射制御領域にｙ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（８）を満たしていることが好ましい。
【数7】
【数8】
【0036】
その他の表面インピーダンスの分布としては、例えば式（９）、および式（１０）により表される。反射制御領域がｘ軸方向に沿ってのみ非対称反射を行わせようとする場合、式（９）を満たしていることが好ましく、反射制御領域がｙ軸方向に沿ってのみ非対称反射を行わせようとする場合、式（１０）を満たしていることが好ましい。
【数9】
【数10】
【0037】
なお、上述の式（５）から式（１０）は、反射位相の分布および表面インピーダンスの分布を設計する場合に用いられる設計式の一例を示すものである。本開示はこれら式（５）から式（１０）を用いる場合に限定されるものではなく、他の設計式を適宜選択することが可能である。
【0038】
（リフレクトアレイの設計方法）
リフレクトアレイの設計方法について説明する。ここで一例として説明するのは、同一の反射制御領域がｘ軸方向に複数並べられたリフレクトアレイの設計方法である。同一の反射制御領域がｙ軸方向に複数並べられたリフレクトアレイやｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれの方向にも非対称反射を行わせようとするリフレクトアレイについても同様の方法で設計可能である。
リフレクトアレイの設計方法について説明する。ここで一例として説明するのは、同一の反射制御領域がｘ軸方向に複数並べられたリフレクトアレイの設計方法である。同一の反射制御領域がｙ軸方向に複数並べられたリフレクトアレイやｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれの方向にも非対称反射を行わせようとするリフレクトアレイについても同様の方法で設計可能である。
【0039】
（設計方法１）
設計方法１では、素子長と素子パターン間のギャップを固定して、素子幅を変化させることで素子パターンの位相を制御する設計方法である。この方法では、後述する設計方法２、３と比較して素子幅の変化に伴う位相の変化がなだらかであるため、製造工程の中で素子形状に変化が生じても製品の性能を確保しやすいメリットがある。
（ステップ１）まず、狙いとする反射特性（動作周波数、入射角度および反射角度）を設定する。
（ステップ２）続いて、式（３）を用いて、反射制御領域のサイズＬｘを決定する。
（ステップ３）続いて、反射制御領域のサイズＬｘをｎ分割する。単位セルのサイズが決定する。
（ステップ４）続いて、単位セルに収まる範囲で、素子パターンの素子長ｌｘを決定する。素子パターンは単位セル内に偏りなく均等に配置されるため、結果として、素子パターンの間のギャップｇｘも決定される。
（ステップ５）続いて、素子幅ｗｘを設計パラメータとして単位セルの反射位相を解析する。素子パターンの素子幅ｗｘを設計パラメータとして反射位相を導出し、単位セルにおける素子幅と反射位相の間の関係を示す解析結果を取得する。
（ステップ６）続いて、狙いとする反射制御領域の反射特性を実現するための理想的な反射位相またはインピーダンスを式（５）から式（１０）を用いて算出し、上記解析結果に基づいて所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子幅ｗｘを選択する。
（ステップ７）続いて、反射制御領域を少なくとも１つ含むよう、リフレクトアレイを形成する。リフレクトアレイについて反射特性を解析する。
（ステップ８）なお、ステップ７の解析結果を踏まえ、目的の反射角度のＲＣＳがさらに高まるように、また、目的角度以外のＲＣＳが小さくなるよう、最適化手法を用いて素子幅ｗｘをさらに微調整することも可能である。
設計方法１では、素子長と素子パターン間のギャップを固定して、素子幅を変化させることで素子パターンの位相を制御する設計方法である。この方法では、後述する設計方法２、３と比較して素子幅の変化に伴う位相の変化がなだらかであるため、製造工程の中で素子形状に変化が生じても製品の性能を確保しやすいメリットがある。
（ステップ１）まず、狙いとする反射特性（動作周波数、入射角度および反射角度）を設定する。
（ステップ２）続いて、式（３）を用いて、反射制御領域のサイズＬｘを決定する。
（ステップ３）続いて、反射制御領域のサイズＬｘをｎ分割する。単位セルのサイズが決定する。
（ステップ４）続いて、単位セルに収まる範囲で、素子パターンの素子長ｌｘを決定する。素子パターンは単位セル内に偏りなく均等に配置されるため、結果として、素子パターンの間のギャップｇｘも決定される。
（ステップ５）続いて、素子幅ｗｘを設計パラメータとして単位セルの反射位相を解析する。素子パターンの素子幅ｗｘを設計パラメータとして反射位相を導出し、単位セルにおける素子幅と反射位相の間の関係を示す解析結果を取得する。
（ステップ６）続いて、狙いとする反射制御領域の反射特性を実現するための理想的な反射位相またはインピーダンスを式（５）から式（１０）を用いて算出し、上記解析結果に基づいて所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子幅ｗｘを選択する。
（ステップ７）続いて、反射制御領域を少なくとも１つ含むよう、リフレクトアレイを形成する。リフレクトアレイについて反射特性を解析する。
（ステップ８）なお、ステップ７の解析結果を踏まえ、目的の反射角度のＲＣＳがさらに高まるように、また、目的角度以外のＲＣＳが小さくなるよう、最適化手法を用いて素子幅ｗｘをさらに微調整することも可能である。
【0040】
（設計方法２）
設計方法２では、素子幅を固定して、素子長を変化させることで素子パターンの位相を制御する設計方法である。
（ステップ１）まず、狙いとする反射特性（動作周波数、入射角度および反射角度）を設定する。
（ステップ２）続いて、式（３）を用いて、反射制御領域のサイズＬｘを決定する。
（ステップ３）続いて、反射制御領域のサイズＬｘをｎ分割する。単位セルのサイズが決定する。
（ステップ４）続いて、単位セルに収まる範囲で、素子パターンの素子幅ｗｘを決定する。
（ステップ５）続いて、素子長ｌｘを設計パラメータとして単位セルの反射位相を解析する。素子パターンの素子長ｌｘを設計パラメータとして反射位相を導出し、単位セルにおける素子長と反射位相の間の関係を示す解析結果を取得する。
（ステップ６）続いて、狙いとする反射制御領域の反射特性を実現するための理想的な反射位相またはインピーダンスを式（５）から式（１０）を用いて算出し、上記解析結果に基づいて所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子長ｌｘを選択する。
（ステップ７）続いて、反射制御領域を少なくとも１つ含むよう、リフレクトアレイを形成する。リフレクトアレイについて反射特性を解析する。
（ステップ８）なお、ステップ７の解析結果を踏まえ、目的の反射角度のＲＣＳがさらに高まるように、また、目的角度以外のＲＣＳが小さくなるよう、最適化手法を用いて素子長ｌｘをさらに微調整することも可能である。
設計方法２では、素子幅を固定して、素子長を変化させることで素子パターンの位相を制御する設計方法である。
（ステップ１）まず、狙いとする反射特性（動作周波数、入射角度および反射角度）を設定する。
（ステップ２）続いて、式（３）を用いて、反射制御領域のサイズＬｘを決定する。
（ステップ３）続いて、反射制御領域のサイズＬｘをｎ分割する。単位セルのサイズが決定する。
（ステップ４）続いて、単位セルに収まる範囲で、素子パターンの素子幅ｗｘを決定する。
（ステップ５）続いて、素子長ｌｘを設計パラメータとして単位セルの反射位相を解析する。素子パターンの素子長ｌｘを設計パラメータとして反射位相を導出し、単位セルにおける素子長と反射位相の間の関係を示す解析結果を取得する。
（ステップ６）続いて、狙いとする反射制御領域の反射特性を実現するための理想的な反射位相またはインピーダンスを式（５）から式（１０）を用いて算出し、上記解析結果に基づいて所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子長ｌｘを選択する。
（ステップ７）続いて、反射制御領域を少なくとも１つ含むよう、リフレクトアレイを形成する。リフレクトアレイについて反射特性を解析する。
（ステップ８）なお、ステップ７の解析結果を踏まえ、目的の反射角度のＲＣＳがさらに高まるように、また、目的角度以外のＲＣＳが小さくなるよう、最適化手法を用いて素子長ｌｘをさらに微調整することも可能である。
【0041】
（設計方法３）
設計方法３では、素子幅と素子長の両方を変化させることで素子パターンの位相を制御する設計方法である。この設計方法は、設計方法１、２で行うと十分な反射位相変化幅が十分に確保できない時に有効である。
（ステップ１）まず、狙いとする反射特性（動作周波数、入射角度および反射角度）を設定する。
（ステップ２）続いて、式（３）を用いて、反射制御領域のサイズＬｘを決定する。
（ステップ３）続いて、反射制御領域のサイズＬｘをｎ分割する。単位セルのサイズが決定する。
（ステップ４）続いて、素子幅ｗｘと素子長ｌｘを設計パラメータとして単位セルの反射位相を解析する。素子パターンの素子幅ｗｘと素子長ｌｘを設計パラメータとして反射位相を導出し、単位セルにおける素子幅ｗｘと素子長ｌｘと反射位相の間の関係を示す解析結果を取得する。
（ステップ５）続いて、狙いとする反射制御領域の反射特性を実現するための理想的な反射位相またはインピーダンスを式（５）から式（１０）を用いて算出し、上記解析結果に基づいて所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子幅ｗｘと素子長ｌｘを選択する。
（ステップ６）続いて、反射制御領域を少なくとも１つ含むよう、リフレクトアレイを形成する。リフレクトアレイについて反射特性を解析する。
（ステップ７）なお、ステップ７の解析結果を踏まえ、目的の反射角度のＲＣＳがさらに高まるように、また、目的角度以外のＲＣＳが小さくなるよう、最適化手法を用いて素子幅ｗｘと素子長ｌｘをさらに微調整することも可能である。
設計方法３では、素子幅と素子長の両方を変化させることで素子パターンの位相を制御する設計方法である。この設計方法は、設計方法１、２で行うと十分な反射位相変化幅が十分に確保できない時に有効である。
（ステップ１）まず、狙いとする反射特性（動作周波数、入射角度および反射角度）を設定する。
（ステップ２）続いて、式（３）を用いて、反射制御領域のサイズＬｘを決定する。
（ステップ３）続いて、反射制御領域のサイズＬｘをｎ分割する。単位セルのサイズが決定する。
（ステップ４）続いて、素子幅ｗｘと素子長ｌｘを設計パラメータとして単位セルの反射位相を解析する。素子パターンの素子幅ｗｘと素子長ｌｘを設計パラメータとして反射位相を導出し、単位セルにおける素子幅ｗｘと素子長ｌｘと反射位相の間の関係を示す解析結果を取得する。
（ステップ５）続いて、狙いとする反射制御領域の反射特性を実現するための理想的な反射位相またはインピーダンスを式（５）から式（１０）を用いて算出し、上記解析結果に基づいて所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子幅ｗｘと素子長ｌｘを選択する。
（ステップ６）続いて、反射制御領域を少なくとも１つ含むよう、リフレクトアレイを形成する。リフレクトアレイについて反射特性を解析する。
（ステップ７）なお、ステップ７の解析結果を踏まえ、目的の反射角度のＲＣＳがさらに高まるように、また、目的角度以外のＲＣＳが小さくなるよう、最適化手法を用いて素子幅ｗｘと素子長ｌｘをさらに微調整することも可能である。
【0042】
（素子パターン）
図１、図６、図７を参照して、素子パターンの詳細を説明する。ここでは、クロスパッチ形状に関する詳細な説明を行うが、素子パターン形状はこれに限定されない。例えば、円形形状や、長方形形状、正方形形状であってもよい。
一般的にリフレクトアレイは、素子パターンによる共振を利用して反射特性を変化させる。ここで、線状または長方形の素子パターン（方形パッチ）は、その長軸に沿った方向の偏波を主に共振させるため、これらを直交させた形状の素子パターンを用いた場合、ＴＥ、ＴＭ両偏波に対応できることが知られている。
図１、図６、図７を参照して、素子パターンの詳細を説明する。ここでは、クロスパッチ形状に関する詳細な説明を行うが、素子パターン形状はこれに限定されない。例えば、円形形状や、長方形形状、正方形形状であってもよい。
一般的にリフレクトアレイは、素子パターンによる共振を利用して反射特性を変化させる。ここで、線状または長方形の素子パターン（方形パッチ）は、その長軸に沿った方向の偏波を主に共振させるため、これらを直交させた形状の素子パターンを用いた場合、ＴＥ、ＴＭ両偏波に対応できることが知られている。
【0043】
本開示のリフレクトアレイにおいて、反射制御領域の分割数ｎ、ｍを増加させるにつれて各単位セルのサイズおよび素子パターンのサイズは小さくなる。共振は、周波数に対して一定の素子パターンのサイズが満たされた場合にのみ生じるため、ｎ、ｍを一定以上増加させた場合、動作周波数における非対称反射の実現が困難になる。一方、ｎ、ｍを増加させるほど、より微小な領域ごとに反射特性を制御できるため、リフレクトアレイの反射特性は理論的な特性に近づく。
【0044】
本開示のリフレクトアレイにおける素子パターンは、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交した形状のクロスパッチをその形状に含む。ここで、図１ｂに示されるように、クロスパッチを構成するｘ軸方向に長辺を有する方形パッチは長辺のサイズである素子長ｌｘと短辺のサイズである素子幅ｗｙを有し、ｙ軸方向に長辺を有する方形パッチは長辺のサイズである素子長ｌｙおよび短辺のサイズである素子幅ｗｘを有する。したがって、単位セル４ｎにおける素子パターンは、素子長としてｌｘｎ、ｌｙｎを有し、素子幅としてｗｘｎ、ｗｙｎを有する、と表示することが可能である。
【0045】
図６は、素子パターンの構成を示す図である。単位セルには素子パターンが１つ配置される。単位セル４の素子パターンを構成するクロスパッチは、２つの方形パッチが交差する位置が単位セルの重心と同じであっても良いし（図６（ａ）の単位セル４ａ）、異なっていても良い（図６（ｂ）の単位セル４ｂ、図６（ｃ）の単位セル４ｃ）。これらのクロスパッチの変形は適宜選択することが可能であり、設計の柔軟性や拡張性を高めることができる。
【0046】
本開示では、素子幅ｗｘ、ｗｙを設計パラメータとして取り扱うこととし、反射制御領域に含まれる各素子パターンは互いに異なる素子幅を有するように設計する。素子幅ｗｘは、最大で素子長ｌｘと等しい値をとるまでの範囲内で変化し、素子幅ｗｙは、最大で素子長ｌｙと等しい値をとるまでの範囲内で変化させることができる。同一素子パターン内の素子幅ｗｘと素子幅ｗｙは、等しい値であっても異なる値であってもよい。異なる値とする場合、ＴＥ、ＴＭ偏波に対する特性をそれぞれ個別に制御することができる。
【0047】
これまで説明してきた反射制御領域において、ｘ軸方向の素子長ｌｘは素子パターン毎に等しく、また、ｙ軸方向の素子長ｌｙは素子パターン毎に等しいものであった。ここで、ｌｘとｌｙは等しいものあっても異なっていてもよい。ｌｘとｌｙが異なる場合には、ＴＥ、ＴＭ偏波に対する特性を、素子パターンそれぞれ個別に付与することができる。
【0048】
素子パターンは、表面抵抗値が１００Ω／□以下であることが好ましい。素子パターンに用いる材料としては、無機酸化物材料、金属材料や導電性を有する有機材料など、導電性を有する材料が用いられる。例えば、無機酸化物材料および金属材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ａｇ－Ｃｕ、Ｃｕ－ＡｕおよびＮｉなどが用いられる。また、これらの材料のうちの少なくとも１つを含むナノ粒子、またはナノワイヤーを用いてもよい。導電性を有する有機材料としては、ポリチオフェン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、カーボンナノチューブ、グラフェンなどが挙げられる。特に材料コスト、導電性、製膜性の観点から、ＣｕやＡｌが好ましい。また、ＩＴＯやポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などを用いることにより、透明性を有するリフレクトアレイを作製することもできる。素子パターンの厚みは、例えば、１０ｎｍ以上１８μｍ以下である。柔軟性、成膜性、安定性、シート抵抗値および低コストの観点から、蒸着法により成膜されたものを素子パターンとして用いることが好ましい。
【0049】
素子パターンの材料は、後述するグランド層と同一のものを用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。なお、例えば、グランド層または素子パターンの少なくとも一方の層がＣｕもしくはＡｌによって形成されることとすることも可能である。Ｃｕは導電性に優れるため、導体損失を低減することができる。Ａｌは密度が小さく軽量であり、またコストが低いため、軽量かつ安価なリフレクトアレイを形成できる。また、少なくとも一方の層の厚みは１μｍ以下とすることができる。１μｍ以下とすることによって可撓性が向上し、リフレクトアレイの曲面等への設置がしやすくなり、また軽量化を実現することが可能となる。
【0050】
上記材料を用いる形態としては連続膜、メッシュ状、パンチング形状が挙げられる。
【0051】
ここで、メッシュとは、導体の平面に網目状の透孔（開口）が空いた状態をいう。導体がメッシュ状に形成される場合、メッシュの目は方形であってもよく、菱形であってもよい。メッシュの目を方形に形成する場合、メッシュの目は正方形であることが好ましい。メッシュの目が正方形であれば、意匠性が良い。また、自己組織化法によるランダム形状でもよい。ランダム形状にすることでモアレを防ぐことができる。金属をメッシュ状に加工する場合、金属板のパンチング加工、金属板のエッチング等の方法を採用することが可能である。
【0052】
素子パターンがメッシュ状である場合や、透明導電材料を使用した場合、リフレクトアレイが可視光透過性を示し、設置後の景観を保つことを可能にする。
【0053】
素子パターンがメッシュ状である場合、メッシュの線幅は、５μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、６μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。メッシュの線間隔は、５０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下がより好ましい。また、メッシュの線間隔は、動作周波数における波長をλとしたとき、０．５×λ以下であることが好ましく、０．１×λ以下であることがより好ましく、０．０１×λ以下であることがさらに好ましい。メッシュの線間隔が０．５×λ以下であれば性能を担保することができる。また、メッシュの線間隔は、０．００１×λ以上であってもよい。
【0054】
素子パターンがメッシュ状である場合や、透明導電材料を使用した場合、リフレクトアレイが可視光透過性を示し、設置後の景観を保つことを可能にする。
【0055】
素子パターンの形態が薄膜の場合、リフレクトアレイの可撓性を向上させることが可能であり、それにより曲面での使用やロールｔｏロールでの生産プロセスを実施することが可能となる
【0056】
素子パターンの形態が薄膜を用いて形成する場合、その厚みは式（１１）から算出される表皮深さの２倍よりも大きいことが好ましい。ただし、ｄは表皮深さ、ωは角周波数、μは材料の透磁率、σは材料の導電率である。式（１１）から算出される表皮深さの２倍よりも薄い場合には導体に入射した電磁波の一部が透過し、反射効率が悪くなる。
また、より好ましくは式（１１）から算出される表皮深さの２倍よりも大きく、かつそれに近しい厚みであることが好ましい。式（１１）から算出される表皮深さの２倍より十分に大きい厚みをもつ素子パターンは、表皮効果により導体の表面部分に電流が集中し、中心部分はほとんど電流が流れていない状態になる。そのため、式（１１）の表皮深さの２倍より大きい厚みを持っていても電力伝送特性は大きく変わらない。式（１１）から算出される表皮深さの２倍に近い値であるほど、十分な電力伝送特性を備えることができ、かつ材料費を抑えて作製できる。
また、より好ましくは式（１１）から算出される表皮深さの２倍よりも大きく、かつそれに近しい厚みであることが好ましい。式（１１）から算出される表皮深さの２倍より十分に大きい厚みをもつ素子パターンは、表皮効果により導体の表面部分に電流が集中し、中心部分はほとんど電流が流れていない状態になる。そのため、式（１１）の表皮深さの２倍より大きい厚みを持っていても電力伝送特性は大きく変わらない。式（１１）から算出される表皮深さの２倍に近い値であるほど、十分な電力伝送特性を備えることができ、かつ材料費を抑えて作製できる。
【数11】
【0057】
また、電磁波の反射効率を高めるため、素子パターンによる損失を低減させることが挙げられる。そのため、素子パターンの表面粗さは小さいほうが好ましい。高い周波数では、表皮効果の影響で導体の表面部分に電流が集中し、導体表面の電流密度が高くなっている。そのため、表面粗さの影響を受けやすく、表面粗さが大きいと導体損失が大きくなる。特に、表皮深さより大きい表面粗さを持つ場合に、導体損失は著しく大きくなる。したがって、導体損失を抑えるために表面粗さは小さい方が好ましい。
【0058】
（誘電体層）
誘電体層には、単体の樹脂の他に、紙やガラス繊維や炭素繊維などに樹脂を含侵させた複合材料の使用が挙げられる。
誘電体層には、単体の樹脂の他に、紙やガラス繊維や炭素繊維などに樹脂を含侵させた複合材料の使用が挙げられる。
【0059】
誘電体層の比誘電率は、１以上２０以下の範囲にあることが好ましく、１以上１０以下の範囲にあることがより好ましく、２以上４以下の範囲にあることがさらに好ましい。比誘電率が上記範囲内であると、リフレクトアレイ１において所望の反射位相特性を得やすい傾向にある。また、誘電正接は０．００００５以上０．０１以下の範囲にあることが好ましく、０．００００５以上０．００１以下の範囲にあることが好ましい。上記範囲内であると、誘電損失の少ないリフレクトアレイ１を作製できる。
【0060】
単体の樹脂には例えば、ポリエチレン（εｒ＝２．２～２．４）、ポリプロピレン（εｒ＝２．０～２．６）、ポリスチレン（εｒ＝２．４～２．６）、ポリ塩化ビニル（εｒ＝２．８～８．０）、ＡＳ樹脂（εｒ＝２．６～３．１）、ＡＢＳ樹脂（εｒ＝２．４～４．１）、ポリエチレンテレフタレート（εｒ＝２．９～３．０）、アクリル樹脂（εｒ＝２．７～４．５）、ウレタン樹脂（εｒ＝４．０～７．１）、エポキシ樹脂（εｒ＝２．５～６．０）、ナイロン（εｒ＝３．０～５．０）、ポリイミド（εｒ＝２．４～２．７）、フッ素樹脂（εｒ＝２．０～２．６）、ポリカーボネート（εｒ＝２．９～８．９）、ポリフェニレンエーテル（εｒ＝２．８～８．２）、ポリフェニレンサルファイド（εｒ＝３．２～４．６）、ポリフッ化ビニリデン（εｒ＝６．４～１０．０）、ポリエチレンナフタレート（εｒ＝２．９）、フェノール樹脂（εｒ＝３．０～１２．０）、シクロオレフィンポリマー（εｒ＝２．３～２．５）等が挙げられる。ここで、εｒは比誘電率を示す。とりわけ、安価で汎用性に優れている点から、ポリエチレンテレフタレ一卜（ＰＥＴ）を用いることが好ましい。また、誘電体層は、単層あるいは複層とすることもできる。また、誘電体層は、上記材料を発泡化した発泡体を使用してもよい。また、発泡体としては、柔軟性の高い発泡体が好ましく用いられる。
【0061】
複合材料には例えば、紙／フェノール樹脂、紙／エポキシ樹脂、ガラス／エポキシ樹脂、ガラス／フッ素樹脂の複合材料等が挙げられる。
【0062】
誘電率調整の観点から、樹脂成分同士、あるいは誘電性化合物と樹脂成分とを含有する混合物の使用が挙げられる。混合物における比誘電率は誘電性化合物の選択およびその含有量に応じて調整可能である。
【0063】
混合物の比誘電率は例えば、Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｇａｒｎｅｔｔ則を用いて予測可能である。比誘電率εａの誘電体Ａと、比誘電率εｂの誘電体Ｂの混合物において、Ａの体積分率がδａである場合、混合物の比誘電率εｍは式（１２）の関係式によって示される。
【数12】
【0064】
誘電性化合物としては、例えばチタン酸バリウム（εｒ＝２５０～２００００）、酸化チタン（εｒ＝８３～１８３）、ジルコン酸チタン酸鉛、タンタル酸ビスマス酸ストロンチウム、ビスマスフェライト等が挙げられる。
【0065】
透明性を有する誘電体を使用した場合、リフレクトアレイが可視光透過性を示し、設置後の景観を保つことを可能にする。
【0066】
誘電体層の厚みは、設計周波数により適宜選択される。設計周波数を２８ＧＨｚとした場合、４０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。薄すぎると反射位相の確保が困難となり、リフレクトアレイ１の設計が難しくなる。一方で、厚すぎても、反射位相の確保が困難となる、可撓性がなくなる、リフレクトアレイの総厚が厚くなるなどの傾向があり、省スペース化が難しくなる。このため、誘電体層の厚みは、２５０μｍ以下が好ましい。設計周波数を６０ＧＨｚとした場合、誘電体層の厚みは１０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。設計周波数が１００ＧＨｚ以上になる場合、誘電体層の厚みを数μｍ以上１００μｍ以下程度にすると、リフレクトアレイを設計しやすい。
【0067】
誘電体層は、例えば、ダイコーティングやコンマコーティング、グラビアコーティングなどのウェットコーティング、Ｔダイ法やインフレーション法などの溶融押出法、カレンダー製膜法、溶液流延法、熱プレス法などを用いて形成することができる。また、複数の樹脂を多層に押し出してフィルムを製膜する共押出法を用いてもよい。
【0068】
（グランド層）
グランド層は、リフレクトアレイに到達する電磁波を反射させるために設けられる。グランド層の材料として、無機酸化物材料、金属材料や導電性を有する有機材料など、導電性を有する材料が用いられる。
グランド層は、リフレクトアレイに到達する電磁波を反射させるために設けられる。グランド層の材料として、無機酸化物材料、金属材料や導電性を有する有機材料など、導電性を有する材料が用いられる。
【0069】
例えば、無機酸化物材料および金属材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ａｇ－Ｃｕ、Ｃｕ－ＡｕおよびＮｉなどが用いられる。また、これらの材料のうちの少なくとも１つを含むナノ粒子、またはナノワイヤーを用いてもよい。導電性を有する有機材料としては、ポリチオフェン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、カーボンナノチューブ、グラフェン等が挙げられる。特に材料コスト、導電性、製膜性の観点から、ＣｕやＡｌが好ましい。また、電磁波を反射させるためにはグランド層の表面抵抗値が１００Ω／□以下であることが望ましく、この条件を満たすことができればＩＴＯやポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などを用いることによって、透明性を有するリフレクトアレイを作製することもできる。
【0070】
上記材料を用いる形態としては連続膜、メッシュ状、パンチング形状、周期性構造が挙げられる。
【0071】
ここで、メッシュとは、導体の平面に網目状の透孔（開口）が空いた状態をいう。導体がメッシュ状に形成される場合、メッシュの目は方形であってもよく、菱形であってもよい。メッシュの目を方形に形成する場合、メッシュの目は正方形であることが好ましい。メッシュの目が正方形であれば、意匠性が良い。また、自己組織化法によるランダム形状でもよい。ランダム形状にすることでモアレを防ぐことができる。金属をメッシュ状に加工する場合、金属板のパンチング加工、金属板のエッチング等の方法を採用することが可能である。
【0072】
グランド層がメッシュ状である場合や、透明導電材料を使用した場合、リフレクトアレイが可視光透過性を示し、設置後の景観を保つことを可能にする。
【0073】
グランド層がメッシュ状である場合、メッシュの線幅は、５μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、６μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。メッシュの線間隔は、５０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下がより好ましい。また、メッシュの線間隔は、動作周波数における波長をλとしたとき、０．５×λ以下であることが好ましく、０．１×λ以下であることがより好ましく、０．０１×λ以下であることがさらに好ましい。メッシュの線間隔が０．５×λ以下であれば性能を担保することができる。また、メッシュの線間隔は、０．００１×λ以上であってもよい。
【0074】
グランド層の形成方法として、金属材料を用いる場合であれば、スパッタ法や蒸着法などのドライコーティング、金属材料をインキ化することによりグラビアコーティング、ダイコーティングなどのウェットコーティング、めっき処理などの表面処理、等から選択することが可能である。または、グランド層として、金属板を圧延したものを用いてもよい。無機酸化物材料を用いる場合であれば、グランド層１１の形成方法として、ドライコーティングを選択することができる。有機材料を用いる場合であれば、グランド層１１の形成方法として、ウェットコーティングを選択することができる。また、塗装やスプレー法で形成してもよい。
【0075】
グランド層の形態がめっき処理や蒸着法等で形成された薄膜の場合、リフレクトアレイの可撓性を向上させることが可能であり、それにより曲面での使用やロールｔｏロールでの生産プロセスを実施することが可能となる。
【0076】
グランド層の形態が薄膜の場合、その厚みは素子パターンと同様に式（１１）から算出される表皮深さよりも大きいことが好ましい。
【0077】
また、電磁波の反射効率を高めるため、グランド層による損失を低減させることが挙げられる。そのため、グランド層の表面粗さは小さいほうが好ましい。
【0078】
グランド層の形態が周期性構造である場合、特定の周波数を選択的に反射または透過させる機能が発現し得る。例えば、パッチ状の導電パターンが周期的に配置された構造をグランド層として使用した場合、特定の周波数のみを反射させることが可能となるため、動作周波数以外の周波数を透過させる機能を付与することができる。また、導電材料が存在しない箇所をホールとして周期的に設けた構造を使用した場合、動作周波数を非対称反射させつつ、特定の周波数のみを透過させるリフレクトアレイを設計することが可能である。
【0079】
（製造方法）
リフレクトアレイの基本構成の主な製造方法としては、プリント基板等に用いられる銅張積層板または、誘電体層の片面もしくは両面に蒸着法やスパッタ法のドライコーティング、めっき処理やウェットコーティング等により金属膜を形成した誘電体層に対し、切削またはエッチング等を施すことにより素子パターンを形成する。
具体的には、銅張積層板は、例えば、エポキシ等の樹脂をガラスクロス等の基材に含侵させた絶縁体に銅箔を張り合わせたものである。銅張積層板は板状の形状を有しており、板状の形状の絶縁体の両面に銅箔が張り合わされている。一方の面の銅箔を素子パターン１とし、他方の面の銅箔はグランド層３に適用する。絶縁体は誘電体層２に該当する。
誘電体の両面に金属膜を形成する場合、一方の金属膜から素子パターン１を形成し、他方の金属膜はグランド層３に適用する。誘電体は、誘電体層２となる。
リフレクトアレイの基本構成の主な製造方法としては、プリント基板等に用いられる銅張積層板または、誘電体層の片面もしくは両面に蒸着法やスパッタ法のドライコーティング、めっき処理やウェットコーティング等により金属膜を形成した誘電体層に対し、切削またはエッチング等を施すことにより素子パターンを形成する。
具体的には、銅張積層板は、例えば、エポキシ等の樹脂をガラスクロス等の基材に含侵させた絶縁体に銅箔を張り合わせたものである。銅張積層板は板状の形状を有しており、板状の形状の絶縁体の両面に銅箔が張り合わされている。一方の面の銅箔を素子パターン１とし、他方の面の銅箔はグランド層３に適用する。絶縁体は誘電体層２に該当する。
誘電体の両面に金属膜を形成する場合、一方の金属膜から素子パターン１を形成し、他方の金属膜はグランド層３に適用する。誘電体は、誘電体層２となる。
【0080】
図７は、エッチング後の素子パターンの形状の一例を示す図である。図７（ａ）は素子パターン１の平面図を示し、図７（ｂ）から図７（ｄ）は素子パターン１の断面図を示す。図７（ａ）に示されるように、素子パターン１は、素子長ｌｘと素子幅ｗｙを有する方形パッチと、素子長ｌｙと素子幅ｗｘを有する方形パッチが直交して形成される。エッチング法には、ドライエッチングやウェットエッチングのいずれの方式を用いてよい。エッチング法を用いた場合、素子パターン１にコーナーラウンディング（図７（ａ））や、ピンホールが生じることがある。また、素子パターン１の断面視において順テーパー（図７（ｂ））や逆テーパー（図７（ｃ））、ラウンディング（図７（ｄ））が形成されることが想定される。図７中において素子パターン１の厚みをｔとする。エッチング法を用いた場合、素子パターンの断面形状は、－ｚ軸方向に裾が広がるような形状である順テーパー形状であることが好ましい。順テーパー形状であることにより、素子パターンの表面積が大きくなり、後述する機能層の積層時に機能層との密着力を大きくすることが可能となる。
【0081】
なお、一般的に切削の場合、素子パターンの寸法誤差は±１００μｍ程度であり、エッチングの場合、素子パターンの寸法誤差は±５０μｍ程度である。
【0082】
その他の製造方法としては、誘電体層上に素子パターンやグランド層を直接形成する方法があげられる。凸版印刷、平版印刷、凹版印刷、孔版印刷、転写印刷などを用いて印刷する方法や、誘電体層にマスキングテープやマスキング剤等で素子パターン部分以外をマスキング処理し、素子パターンをドライコーティングやめっき処理、塗装やスプレー法を用いることで、形成することもできる。
【0083】
基本構成への他層（保護層、接着層、意匠層、設置層等の機能層）の積層では、貼り合わせや印刷・コーティング、押出成型が挙げられ、貼り合わせには例えば、ドライラミネートやウェットラミネート、熱ラミネート、押出ラミネートを用いることが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0084】
（入射角度と反射角度の関係）
入射角度とは、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度θｉ、反射角度とは、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度θｒである。反射制御領域から反射する電磁波の波長をλとした時に反射制御領域は下記の式（１）を満たすように設計される。
リフレクトアレイにおける入射角度は、－７０°以上－４５°以下または＋４５°以上＋７０°以下であることが好ましい。｜θｉ｜が大きいほど、リフレクトアレイは入射許容角度範囲が広くなり、この角度範囲から入射した電磁波を反射角度方向に反射させることができる。
入射角度とは、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度θｉ、反射角度とは、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度θｒである。反射制御領域から反射する電磁波の波長をλとした時に反射制御領域は下記の式（１）を満たすように設計される。
【数13】
【0085】
リフレクトアレイにおける反射角度は、式（２）を満たす必要がある。
この範囲においてリフレクトアレイは広い範囲の角度から入射した電磁波を反射角度方向に反射させることができる。より好ましくは、反射角度θｒが－３０°以上＋３０°以下であることが好ましく、さらに好ましくは－２０°以上＋２０°以下であることが好ましい。反射角度が０°に近いほど広い範囲の角度から入射した電磁波を反射角度方向に反射させることができ、広い入射許容角度範囲を確保できる。
【数14】
【0086】
（入射許容角度範囲）
入射ずれ角度は、式（１）を満たす入射角度を基準（＝０°）として、そこからの入射角度のずれが生じた時の入射角度を示す。入射ずれ角度における角度表現は式（１）を満たす入射角度を基準（＝０°）として、＋ｚ軸方向に向かう方向を正の角度（０°から－１８０°）、－ｚ軸方向に向かう方向を負の角度（０°から－１８０°）として表す。
また、入射許容角度範囲は、反射制御領域が式（１）を満たす入射角度から入射した電磁波を式（１）を満たす反射角度に反射させる電磁波の反射強度を基準（＝０ｄＢ）として、反射制御領域が入射ずれ角度から入射した電磁波を反射角度に反射させる電磁波の反射強度が、－３ｄＢ以内である入射ずれ角度の角度幅を表す。－３ｄＢは電力が基準に対して半分になることを示している。－３ｄＢの基準は、アンテナの業界では指向性を示す基準として用いられ、その範囲では十分に通信可能とされている。
リフレクトアレイは、入射角度の絶対値｜θｉ｜が大きくなるほど入射許容角度範囲を大きくすることができる。また、入射角度の絶対値｜θｉ｜が大きい範囲では、入射ずれ角度が正の値であるほうが入射許容角度範囲は大きくなり、より広い入射許容角度範囲を確保することができる。これは、発信器からリフレクトアレイを見たリフレクトアレイの見かけ上の面積が小さくなるため、リフレクトアレイに当たるエネルギー量が少なく、それに伴う反射電力が小さくなると考えられる。
入射許容角度範囲Δθiは、５．５°より大きく１６°以下であることが好ましい。５
．５°よりも小さい入射許容角度範囲の場合には、発信器から放射される電磁波の方向を正確に把握する必要がある。また、発信器にビームフォーミングを有するアンテナを使用する場合にも、ビームフォーミングの角度精度を高くするためにはより多くのアンテナ素子を配置する必要があり、発信器の大面積化及び高コスト化につながる。また、１６°以上の入射許容角度範囲だと、発信器以外からの電波源を反射させてしまい、それが位相を乱す原因になることがある。
入射ずれ角度は、式（１）を満たす入射角度を基準（＝０°）として、そこからの入射角度のずれが生じた時の入射角度を示す。入射ずれ角度における角度表現は式（１）を満たす入射角度を基準（＝０°）として、＋ｚ軸方向に向かう方向を正の角度（０°から－１８０°）、－ｚ軸方向に向かう方向を負の角度（０°から－１８０°）として表す。
また、入射許容角度範囲は、反射制御領域が式（１）を満たす入射角度から入射した電磁波を式（１）を満たす反射角度に反射させる電磁波の反射強度を基準（＝０ｄＢ）として、反射制御領域が入射ずれ角度から入射した電磁波を反射角度に反射させる電磁波の反射強度が、－３ｄＢ以内である入射ずれ角度の角度幅を表す。－３ｄＢは電力が基準に対して半分になることを示している。－３ｄＢの基準は、アンテナの業界では指向性を示す基準として用いられ、その範囲では十分に通信可能とされている。
リフレクトアレイは、入射角度の絶対値｜θｉ｜が大きくなるほど入射許容角度範囲を大きくすることができる。また、入射角度の絶対値｜θｉ｜が大きい範囲では、入射ずれ角度が正の値であるほうが入射許容角度範囲は大きくなり、より広い入射許容角度範囲を確保することができる。これは、発信器からリフレクトアレイを見たリフレクトアレイの見かけ上の面積が小さくなるため、リフレクトアレイに当たるエネルギー量が少なく、それに伴う反射電力が小さくなると考えられる。
入射許容角度範囲Δθiは、５．５°より大きく１６°以下であることが好ましい。５
．５°よりも小さい入射許容角度範囲の場合には、発信器から放射される電磁波の方向を正確に把握する必要がある。また、発信器にビームフォーミングを有するアンテナを使用する場合にも、ビームフォーミングの角度精度を高くするためにはより多くのアンテナ素子を配置する必要があり、発信器の大面積化及び高コスト化につながる。また、１６°以上の入射許容角度範囲だと、発信器以外からの電波源を反射させてしまい、それが位相を乱す原因になることがある。
【0087】
（電磁波反射システム）
図８を参照して、電磁波反射システムおよびリフレクトアレイの設置方法の例を説明する。図８は、リフレクトアレイを用いた電磁波反射システムの一例を示す図である。説明のしやすさから、図８を例に説明しているが、電磁波反射システムの使用環境はこれに限定されない。
図８の例に示すように、発信器から放射される電磁波は、遮蔽物５００があった場合に、遮蔽物などにより遮断され、直接受信器まで電磁波を届けることが出来ない。高い周波数であるほど電磁波は直進性が高いため、遮蔽物の裏側に回り込んで電磁波を届けることが難しくなる。ここで、リフレクトアレイを用いることで、発信器から一次放射された電磁波がリフレクトアレイに当たり、リフレクトアレイから二次放射された電磁波が受信器に当たることにより、発信器から受信器まで電磁波を届けることが出来る。
一般的に、パッシブ反射板を用いる場合において、電磁波反射システムを構築する際は、事前に使用環境を確認して、パッシブ反射板の設置場所と入射角度と反射角度を計算し、それをもとにパッシブ反射板の設計を行う。この場合、事前の確認が正確でなければ、最大効果を発揮することができない。また、パッシブ反射板の設置の際に、正確な角度調整が必要である。
ここで、本開示のリフレクトアレイを用いることで、式（２）を満たす入射角度と反射角度の範囲内において、入射ずれ角度が発生してもリフレクトアレイに入射する電磁波を反射角度方向に反射させることができ、入射許容角度範囲を広く取ることができるので、電磁波反射システムの構築が容易になる。
図８を参照して、電磁波反射システムおよびリフレクトアレイの設置方法の例を説明する。図８は、リフレクトアレイを用いた電磁波反射システムの一例を示す図である。説明のしやすさから、図８を例に説明しているが、電磁波反射システムの使用環境はこれに限定されない。
図８の例に示すように、発信器から放射される電磁波は、遮蔽物５００があった場合に、遮蔽物などにより遮断され、直接受信器まで電磁波を届けることが出来ない。高い周波数であるほど電磁波は直進性が高いため、遮蔽物の裏側に回り込んで電磁波を届けることが難しくなる。ここで、リフレクトアレイを用いることで、発信器から一次放射された電磁波がリフレクトアレイに当たり、リフレクトアレイから二次放射された電磁波が受信器に当たることにより、発信器から受信器まで電磁波を届けることが出来る。
一般的に、パッシブ反射板を用いる場合において、電磁波反射システムを構築する際は、事前に使用環境を確認して、パッシブ反射板の設置場所と入射角度と反射角度を計算し、それをもとにパッシブ反射板の設計を行う。この場合、事前の確認が正確でなければ、最大効果を発揮することができない。また、パッシブ反射板の設置の際に、正確な角度調整が必要である。
ここで、本開示のリフレクトアレイを用いることで、式（２）を満たす入射角度と反射角度の範囲内において、入射ずれ角度が発生してもリフレクトアレイに入射する電磁波を反射角度方向に反射させることができ、入射許容角度範囲を広く取ることができるので、電磁波反射システムの構築が容易になる。
【0088】
（リフレクトアレイの設置方法）
リフレクトアレイの設置場所は、設置スペースを取らない点から、リフレクトアレイは壁等に沿って設置されることが好ましい。具体的には、図８において、壁２００と壁２０１への設置が想定される。壁２００に設置されるリフレクトアレイを６１、壁２０１に設置されるリフレクトアレイを６2とする。リフレクトアレイ６１は、式（２）を満たす設置方法であり、リフレクトアレイ６2は、式（２）を満たさない設置方法である。リフレクトアレイ６2の設置方法は、発信器とリフレクトアレイ６2の位置関係を決定するために高い精度が必要になり、設置位置にずれが生じた場合、受信器が受信できる電力は大幅に変わってしまう。壁２００にリフレクトアレイ６１を設置することにより、入射許容角度範囲が広くなり、この角度範囲から入射する電磁波を安定した反射強度で受信器の方向へ反射することができる。実用上を考慮すると、例えば、施工時におけるリフレクトアレイの設置位置精度が緩和され、施工が容易になる。また、発信器にビームフォーミングを有するアンテナを使用する場合、ビームフォーミングの精度も緩和することができる効果が期待できる。
リフレクトアレイの設置場所は、設置スペースを取らない点から、リフレクトアレイは壁等に沿って設置されることが好ましい。具体的には、図８において、壁２００と壁２０１への設置が想定される。壁２００に設置されるリフレクトアレイを６１、壁２０１に設置されるリフレクトアレイを６2とする。リフレクトアレイ６１は、式（２）を満たす設置方法であり、リフレクトアレイ６2は、式（２）を満たさない設置方法である。リフレクトアレイ６2の設置方法は、発信器とリフレクトアレイ６2の位置関係を決定するために高い精度が必要になり、設置位置にずれが生じた場合、受信器が受信できる電力は大幅に変わってしまう。壁２００にリフレクトアレイ６１を設置することにより、入射許容角度範囲が広くなり、この角度範囲から入射する電磁波を安定した反射強度で受信器の方向へ反射することができる。実用上を考慮すると、例えば、施工時におけるリフレクトアレイの設置位置精度が緩和され、施工が容易になる。また、発信器にビームフォーミングを有するアンテナを使用する場合、ビームフォーミングの精度も緩和することができる効果が期待できる。
【0089】
（支持体）
リフレクトアレイは支持体に設置される。図９は支持体に設置したリフレクトアレイの一例を示す図である。支持体としては、既存の看板や壁、天井、窓ガラス等を用いても構わないし、新規にパネルやポールを設置しても構わない。設置スペースを取らない点から、図９（ａ）のように、既存の看板や壁、天井、窓ガラス等に張り付けて使用することが好ましい。さらに、空間との調和をとるために意匠層を設けたり、素子やグランド層をメッシュにすることで透明性を付与することもできる。また、図９（ｂ）のように、新規にパネルやポールを設置する場合には、リフレクトアレイの角度を上下あるいは左右方向に調節することができる機構を有することが好ましく、さらに、リフレクトアレイの位置を上下左右に動かす機構を有することがより好ましい。支持体にリフレクトアレイを設置し、リフレクトアレイ装置として用いられる。
リフレクトアレイは支持体に設置される。図９は支持体に設置したリフレクトアレイの一例を示す図である。支持体としては、既存の看板や壁、天井、窓ガラス等を用いても構わないし、新規にパネルやポールを設置しても構わない。設置スペースを取らない点から、図９（ａ）のように、既存の看板や壁、天井、窓ガラス等に張り付けて使用することが好ましい。さらに、空間との調和をとるために意匠層を設けたり、素子やグランド層をメッシュにすることで透明性を付与することもできる。また、図９（ｂ）のように、新規にパネルやポールを設置する場合には、リフレクトアレイの角度を上下あるいは左右方向に調節することができる機構を有することが好ましく、さらに、リフレクトアレイの位置を上下左右に動かす機構を有することがより好ましい。支持体にリフレクトアレイを設置し、リフレクトアレイ装置として用いられる。
【0090】
（設置層）
設置層はリフレクトアレイを支持体と固定するための層である。例えば、接着層や粘着層、支持体が金属製の場合マグネットの使用が挙げられる。
設置層はリフレクトアレイを支持体と固定するための層である。例えば、接着層や粘着層、支持体が金属製の場合マグネットの使用が挙げられる。
【0091】
（意匠層）
意匠層は、リフレクトアレイの表面に意匠性を付与するための層である。例えば、壁紙等の建装材に使用する場合では、空間との調和をとるためにさらに意匠層を設けても良い。また、ホワイトボードとして用いる場合には、機能性フィルムを意匠層として使用しても良い。後述の保護層の機能を意匠層に付与しても構わないとする。
意匠層は、リフレクトアレイの表面に意匠性を付与するための層である。例えば、壁紙等の建装材に使用する場合では、空間との調和をとるためにさらに意匠層を設けても良い。また、ホワイトボードとして用いる場合には、機能性フィルムを意匠層として使用しても良い。後述の保護層の機能を意匠層に付与しても構わないとする。
【0092】
（保護層）
保護層には、素子パターンやグランド層の酸化劣化や物理的な傷や剥がれを防ぐため、ガスバリア性や水蒸気バリア性、耐水性、耐摩耗性、耐擦傷性を有するフィルムまたはシートの使用が挙げられる。
保護層には、素子パターンやグランド層の酸化劣化や物理的な傷や剥がれを防ぐため、ガスバリア性や水蒸気バリア性、耐水性、耐摩耗性、耐擦傷性を有するフィルムまたはシートの使用が挙げられる。
【0093】
リフレクトアレイの屋内での使用を想定した場合、抗菌性、抗ウイルス性、耐汚染性等を有する保護層の使用が好ましい。また、リフレクトアレイの屋外での使用を想定した場合、耐候性が求められるため、ＵＶＡ（紫外線吸収剤）やＨＡＬＳ（光安定剤）を含む層を使用しても良い。
【0094】
［評価結果（実施例・比較例）］
実施例１－４、比較例１－４については表１、また、実施例５－１０、比較例５－１０については、表２に結果をまとめた。ここで使用する比較例は、本開示のリフレクトアレイが特定の入射角度において広い入射許容角度範囲を持つことを示すために、同じリフレクトアレイで式（２）を満たす場合と満たさない場合を比較している。
表１、表２の設置容易性は、リフレクトアレイの設置誤差がどの程度許容されるかを示す指標である。発信器とリフレクトアレイの距離が５ｍあるときに、リフレクトアレイを４５ｃｍ動かしても受信電力の低下が－３ｄＢ以内である場合を〇、－３ｄＢより大きく受信電力が低下する場合を×とする。リフレクトアレイを動かす方向は、ｘ軸方向に非対称反射させる反射板である場合、ｘ軸に沿って平行移動させることとする。
受信安定性は、発信器を動かした時における式（１）を満たす反射角度における受信電力の安定性を示す指標である。発信器を入射ずれ角度が変化するように動かし、反射角度における受信電力が－３ｄＢとなるときの角度幅（すなわち入射許容角度範囲）が５．５°以下の場合を受信電力が安定しない状態として×と判断し、５．５°より大きく１６°以下の場合を受信電力が安定する状態として〇と判断する。
実施例１－４、比較例１－４については表１、また、実施例５－１０、比較例５－１０については、表２に結果をまとめた。ここで使用する比較例は、本開示のリフレクトアレイが特定の入射角度において広い入射許容角度範囲を持つことを示すために、同じリフレクトアレイで式（２）を満たす場合と満たさない場合を比較している。
表１、表２の設置容易性は、リフレクトアレイの設置誤差がどの程度許容されるかを示す指標である。発信器とリフレクトアレイの距離が５ｍあるときに、リフレクトアレイを４５ｃｍ動かしても受信電力の低下が－３ｄＢ以内である場合を〇、－３ｄＢより大きく受信電力が低下する場合を×とする。リフレクトアレイを動かす方向は、ｘ軸方向に非対称反射させる反射板である場合、ｘ軸に沿って平行移動させることとする。
受信安定性は、発信器を動かした時における式（１）を満たす反射角度における受信電力の安定性を示す指標である。発信器を入射ずれ角度が変化するように動かし、反射角度における受信電力が－３ｄＢとなるときの角度幅（すなわち入射許容角度範囲）が５．５°以下の場合を受信電力が安定しない状態として×と判断し、５．５°より大きく１６°以下の場合を受信電力が安定する状態として〇と判断する。
【表1】
【表2】
【0095】
（実施例１）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
【0096】
動作周波数を２８ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝－４５°、θｒｘ＝０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（３）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを１５．１４２ｍｍに決定した。
【0097】
反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは３．７８５ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長及び素子幅が異なり、同じ素子パターン内においてはｘ軸方向とｙ軸方向の素子長と素子幅が同じとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。
なお、表１および表２、以降の説明における図および文章において、反射制御領域５内に含まれる単位セルを、単位セル１、単位セル２、…単位セルｐ（ｐは１以上分割数ｎ以下の整数）と表し、単位セルｐにおいて、ｘ軸方向の素子長をｌｘｐ、ｙ軸方向の素子長をｌｙｐ、ｘ軸方向の素子幅をｗｘｐ、ｙ軸方向の素子幅をｗｙｐとする。ただし、ｌｘｐとｌｙｐが等しい場合には添え字ｘ、ｙを省略し、ｗｘｐとｗｙｐが等しい場合には添え字ｘ、ｙを省略し、単位セルを特定しない場合には添え字ｐを省略することがある。
なお、表１および表２、以降の説明における図および文章において、反射制御領域５内に含まれる単位セルを、単位セル１、単位セル２、…単位セルｐ（ｐは１以上分割数ｎ以下の整数）と表し、単位セルｐにおいて、ｘ軸方向の素子長をｌｘｐ、ｙ軸方向の素子長をｌｙｐ、ｘ軸方向の素子幅をｗｘｐ、ｙ軸方向の素子幅をｗｙｐとする。ただし、ｌｘｐとｌｙｐが等しい場合には添え字ｘ、ｙを省略し、ｗｘｐとｗｙｐが等しい場合には添え字ｘ、ｙを省略し、単位セルを特定しない場合には添え字ｐを省略することがある。
【0098】
素子幅ｗと素子長ｌそれぞれに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。素子幅ｗまたは素子長ｌが１．４００ｍｍの場合において素子幅ｗまたは素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化することを確認した。
【0099】
次に、前記で得られた単位セルの反射位相の解析結果を踏まえ、式（９）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝３．８００ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝３．０００ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝１．４００ｍｍ、素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝１．４００ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝１．４００ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝１．１００ｍｍとした。
【0100】
リフレクトアレイ６は、反射制御領域をｘ軸方向およびｙ軸方向に８個×６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは１２１．１２ｍｍ×９０．８４０ｍｍとした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝－４５゜、θｒｘ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。
【0101】
入射許容角度範囲を把握するために、－６５°≦θｉｘ≦－２５°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0102】
図１０は、実施例１において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。ただし、図１０の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳ（レーダー反射断面積）とした。ＲＣＳは実質的に反射波の強度に対応する値である。実施例１のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－４５゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－０．０２ｄＢｓｍであった。
【0103】
（比較例１）
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例１に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－４５°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例１に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－４５°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
【0104】
入射許容角度範囲を把握するために、－２０°≦θｉｘ≦２０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0105】
図１１は、比較例１において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。実施例１のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝－４５゜方向に反射し、そのＲＣＳは－０．２８ｄＢｓｍであった。
【0106】
図１２は、実施例１と比較例１それぞれの入射角度を変化させた時における特定の反射角度θｒｘで受信できる電力変化量の比較結果である。図１２の横軸は入射ずれ角度、縦
軸は入射ずれ角度＝０°であるときのＲＣＳを０ｄＢとした時のＲＣＳの変化量とした。
具体的には、実施例１において、入射ずれ角度＝０°の時はθｉｘ＝－４５°であり、－６５°≦θｉｘ≦－２５°変化させた時の角度を図１２の横軸に－２０°≦入射ずれ角度≦２０°で示している。縦軸はθｒｘ＝０°におけるＲＣＳ（－０．０２ｄＢｓｍ）を０ｄＢとして、入射ずれ角度＝０°と比較してどの程度ＲＣＳが変化しているかを示す。これは、反射角度地点での受信電力がどの程度変化したかを示していることと同義である。また、比較例１において、入射ずれ角度＝０°の時はθｉｘ＝０°であり、－２０°≦θｉｘ≦２０°変化させた時の角度を図１２の横軸に－２０°≦入射ずれ角度≦２０°で示している。縦軸はθｒｘ＝－４５°におけるＲＣＳ（－０．２８ｄＢｓｍ）を０ｄＢとして、入射ずれ角度＝０°と比較してどの程度ＲＣＳが変化しているかを示す。また、－３ｄＢの点線は入射許容角度範囲の規定を示す線である。
軸は入射ずれ角度＝０°であるときのＲＣＳを０ｄＢとした時のＲＣＳの変化量とした。
具体的には、実施例１において、入射ずれ角度＝０°の時はθｉｘ＝－４５°であり、－６５°≦θｉｘ≦－２５°変化させた時の角度を図１２の横軸に－２０°≦入射ずれ角度≦２０°で示している。縦軸はθｒｘ＝０°におけるＲＣＳ（－０．０２ｄＢｓｍ）を０ｄＢとして、入射ずれ角度＝０°と比較してどの程度ＲＣＳが変化しているかを示す。これは、反射角度地点での受信電力がどの程度変化したかを示していることと同義である。また、比較例１において、入射ずれ角度＝０°の時はθｉｘ＝０°であり、－２０°≦θｉｘ≦２０°変化させた時の角度を図１２の横軸に－２０°≦入射ずれ角度≦２０°で示している。縦軸はθｒｘ＝－４５°におけるＲＣＳ（－０．２８ｄＢｓｍ）を０ｄＢとして、入射ずれ角度＝０°と比較してどの程度ＲＣＳが変化しているかを示す。また、－３ｄＢの点線は入射許容角度範囲の規定を示す線である。
【0107】
図１２の結果から、入射許容角度範囲は実施例１が６．２°、比較例１が４．２°であった。設置容易性を確認した結果、実施例１ではリフレクトアレイが４５ｃｍ動いても式（１）を満たす受信角度の方向では受信電力の変化が－３ｄＢ以内だったのに対し、比較例１では－３ｄＢより大きく変化した。また、受信安定性を確認した結果、実施例１では入射許容角度範囲が５．５°より大きい範囲で受信電力が安定しているのに対し、比較例１では入射許容角度範囲が５．５°以下の範囲で受信電力が安定しなかった。
【0108】
（実施例２）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
【0109】
動作周波数を２８ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝－５０°、θｒｘ＝０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（３）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを１３．９７７ｍｍに決定した。
【0110】
反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは４．６５９ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長及び素子幅が異なり、同じ素子パターン内においてはｘ軸方向とｙ軸方向の素子長と素子幅が同じとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。
【0111】
素子幅ｗと素子長ｌそれぞれに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。素子幅ｗまたは素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化することを確認した。
【0112】
次に、前記で得られた単位セルの反射位相の解析結果を踏まえ、、式（９）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝３．７９０ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝２．７７５ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝２．０６５ｍｍ、素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝２．３０３ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝２．２１７ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝２．０２４ｍｍとした。
【0113】
リフレクトアレイ６は、反射制御領域をｘ軸方向およびｙ軸方向に８個×６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは１１１．８１６ｍｍ×２７．９５４ｍｍとした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝－５０゜、θｒｘ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。
【0114】
入射許容角度範囲を把握するために、－７０°≦θｉｘ≦－３０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0115】
図１３は、実施例２において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。ただし、図１３の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳとした。実施例２のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－５０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－１．８２ｄＢｓｍであった。
【0116】
（比較例２）
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例２に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－５０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例２に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－５０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
【0117】
入射許容角度範囲を把握するために、－２０°≦θｉｘ≦２０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0118】
図１４は、比較例２において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。実施例２のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝－５０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－１．８９ｄＢｓｍであった。
【0119】
図１５は、実施例２と比較例２それぞれの入射角度を変化させた時における特定の反射角度θｒｘで受信できる電力変化量の比較結果である。
【0120】
図１５の結果から、入射許容角度範囲は実施例２が７．４°、比較例２が４．５°であった。設置容易性を確認した結果、実施例２ではリフレクトアレイが４５ｃｍ動いても式（１）を満たす受信角度の方向では受信電力の変化が－３ｄＢ以内だったのに対し、比較例２では－３ｄＢより大きく変化した。また、受信安定性を確認した結果、実施例２では入射許容角度範囲が５．５°より大きい範囲で受信電力が安定しているのに対し、比較例２では入射許容角度範囲が５．５°以下の範囲で受信電力が安定しなかった。
【0121】
（実施例３）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
【0122】
動作周波数を２８ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝－６０°、θｒｘ＝０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（３）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを１２．３６３ｍｍに決定した。
【0123】
反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは４．１２１ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長及び素子幅が異なり、同じ素子パターン内においてはｘ軸方向とｙ軸方向の素子長と素子幅が同じとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。
【0124】
素子幅ｗと素子長ｌそれぞれに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。素子幅ｗまたは素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化することを確認した。
【0125】
次に、前記で得られた単位セルの反射位相の解析結果を踏まえ、、式（９）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝２．０５１ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝３．６１４ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝２．８１５ｍｍ、素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝１．４２７ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝１．５２１ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝１．６９９ｍｍとした。
【0126】
リフレクトアレイ６は、反射制御領域をｘ軸方向およびｙ軸方向に８個×６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは９８．９０４ｍｍ×２４．７２６ｍｍとした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝－６０゜、θｒｘ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。
【0127】
入射許容角度範囲を把握するために、－８０°≦θｉｘ≦－４０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0128】
図１６は、実施例３において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。ただし、図１６の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳとした。実施例３のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－６０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－６．１４ｄＢｓｍであった。
【0129】
（比較例３）
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例３に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－６０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例３に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－６０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
【0130】
入射許容角度範囲を把握するために、－２０°≦θｉｘ≦２０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0131】
図１６は、比較例３において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。実施例３のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝－６０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－６．２２ｄＢｓｍであった。
【0132】
図１７は、実施例３と比較例３それぞれの入射角度を変化させた時における特定の反射角度θｒｘで受信できる電力変化量の比較結果である。
【0133】
図１８の結果から、入射許容角度範囲は実施例３が１０．８°、比較例３が５．１°であった。設置容易性を確認した結果、実施例３ではリフレクトアレイが４５ｃｍ動いても式（１）を満たす受信角度の方向では受信電力の変化が－３ｄＢ以内だったのに対し、比較例３では－３ｄＢより大きく変化した。また、受信安定性を確認した結果、実施例３では入射許容角度範囲が５．５°より大きい範囲で受信電力が安定しているのに対し、比較例３では入射許容角度範囲が５．５°以下の範囲で受信電力が安定しなかった。
【0134】
（実施例４）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
【0135】
動作周波数を２８ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝－７０°、θｒｘ＝０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（３）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを１１．３９４ｍｍに決定した。
【0136】
反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは３．７９８ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長及び素子幅が異なり、同じ素子パターン内においてはｘ軸方向とｙ軸方向の素子長と素子幅が同じとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。
【0137】
素子幅ｗと素子長ｌそれぞれに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。素子幅ｗまたは素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化することを確認した。
【0138】
次に、前記で得られた単位セルの反射位相の解析結果を踏まえ、、式（９）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝２．３５３ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝３．３０８ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝２．７８６ｍｍ、素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝１．５００ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝１．５００ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝１．５００ｍｍとした。
【0139】
リフレクトアレイ６は、反射制御領域をｘ軸方向およびｙ軸方向に８個×６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは９１．１５２ｍｍ×２２．７８８ｍｍとした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝－７０゜、θｒｘ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。
【0140】
入射許容角度範囲を把握するために、－９０°≦θｉｘ≦－５０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0141】
図１９は、実施例４において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。ただし、図１９の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳとした。実施例４のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－７０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－１５．５６ｄＢｓｍであった。
【0142】
（比較例４）
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例４に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－７０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例４に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－７０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
【0143】
入射許容角度範囲を把握するために、－２０°≦θｉｘ≦２０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0144】
図２０は、比較例４において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。実施例４のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝－７０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－１５．５６ｄＢｓｍであった。
【0145】
図２１は、実施例４と比較例４それぞれの入射角度を変化させた時における特定の反射角度θｒｘで受信できる電力変化量の比較結果である。
【0146】
図２１の結果から、入射許容角度範囲は実施例４が１５．３°、比較例４が５．５°であった。設置容易性を確認した結果、実施例４ではリフレクトアレイが４５ｃｍ動いても式（１）を満たす受信角度の方向では受信電力の変化が－３ｄＢ以内だったのに対し、比較例４では－３ｄＢより大きく変化した。また、受信安定性を確認した結果、実施例４では入射許容角度範囲が５．５°より大きい範囲で受信電力が安定しているのに対し、比較例４では入射許容角度範囲が５．５°以下の範囲で受信電力が安定しなかった。
【0147】
実施例１－４、比較例１－４の結果から、式（２）を満たす範囲において、大きな入射許容角度範囲になることが分かった。図２２に実施例の場合、式（１）を満たす入射角度の絶対値と入射許容角度範囲の関係図、比較例の場合、式（１）を満たす反射角度の絶対値と入射許容角度範囲の関係図を示す。図２２の結果から、本実施例において、入射許容角度範囲は｜θｉ｜が大きくなるにつれて入射許容角度範囲が大きくなることが分かった。
【0148】
実施例５－７及び比較例５－７を用いて、周波数による依存性を確認する。
（実施例５）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み１．５６４ｍｍのガラス／エポキシ樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は４．５、ｔａｎδは０．０１４とした。
（実施例５）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み１．５６４ｍｍのガラス／エポキシ樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は４．５、ｔａｎδは０．０１４とした。
【0149】
動作周波数を４．８５ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝－７０°、θｒｘ＝０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（３）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを６５．７８０ｍｍに決定した。
【0150】
反射制御領域５の分割数を４とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは１６．４４５ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長及び素子幅が異なり、同じ素子パターン内においてはｘ軸方向とｙ軸方向の素子長と素子幅が同じとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３、ｌｘ４＝ｌｙ４とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３、ｗｘ４＝ｗｙ４とした。
【0151】
素子幅ｗと素子長ｌそれぞれに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。素子幅ｗまたは素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化することを確認した。
【0152】
次に、前記で得られた単位セルの反射位相の解析結果を踏まえ、、式（９）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝１４．０００ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝１４．０００ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝１４．０００ｍｍ、ｌｘ４＝ｌｙ４＝１４．０００ｍｍ素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝８．３０３ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝５．８８７ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝１１．５３８ｍｍ、ｗｘ４＝ｗｙ４＝９．４００ｍｍとした。
【0153】
リフレクトアレイ６は、反射制御領域をｘ軸方向およびｙ軸方向に８個×６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは２０６．２４０ｍｍ×３８．６７０ｍｍとした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝－７０゜、θｒｘ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。
【0154】
入射許容角度範囲を把握するために、－９０°≦θｉｘ≦－５０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0155】
図２３は、実施例５において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。ただし、図２３の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳとした。実施例５のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－７０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは２．１３ｄＢｓｍであった。
【0156】
（比較例５）
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例５に記載のリフレクトアレイと同様である
リフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－７０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例５に記載のリフレクトアレイと同様である
リフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－７０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
【0157】
入射許容角度範囲を把握するために、－２０°≦θｉｘ≦２０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0158】
図２４は、比較例５において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。実施例５のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝－７０゜方向に反射し、そのＲＣＳは２．０７ｄＢｓｍであった。
【0159】
図２５は、実施例５と比較例５それぞれの入射角度を変化させた時における特定の反射角度θｒｘで受信できる電力変化量の比較結果である。
【0160】
図２５の結果から、入射許容角度範囲は実施例５が１５．４°、比較例５が５．５°であった。設置容易性を確認した結果、実施例５ではリフレクトアレイが４５ｃｍ動いても式（１）を満たす受信角度の方向では受信電力の変化が－３ｄＢ以内だったのに対し、比較例５では－３ｄＢより大きく変化した。また、受信安定性を確認した結果、実施例５では入射許容角度範囲が５．５°より大きい範囲で受信電力が安定しているのに対し、比較例５では入射許容角度範囲が５．５°以下の範囲で受信電力が安定しなかった。
【0161】
（実施例６）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．２００ｍｍのフッ素樹脂の材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．０６、ｔａｎδは０．０００７とした。
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．２００ｍｍのフッ素樹脂の材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．０６、ｔａｎδは０．０００７とした。
【0162】
動作周波数を６０ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝－４５°、θｒｘ＝０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（３）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを７．０６５ｍｍに決定した。
【0163】
反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは２．３５５ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長及び素子幅が異なり、同じ素子パターン内においてはｘ軸方向とｙ軸方向の素子長と素子幅が同じとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。
【0164】
素子幅ｗと素子長ｌそれぞれに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。素子幅ｗまたは素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化することを確認した。
【0165】
次に、前記で得られた単位セルの反射位相の解析結果を踏まえ、、式（９）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝１．７００ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝１．７００ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝１．７００ｍｍ、ｌｘ４＝ｌｙ４＝１４．０００ｍｍ素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝１．３６２ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝１．７４１ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝１．５３８ｍｍとした。
【0166】
リフレクトアレイ６は、反射制御領域をｘ軸方向およびｙ軸方向に８個×６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは６２．１８４ｍｍ×１５．５４６ｍｍとした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝－４５゜、θｒｘ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。
【0167】
入射許容角度範囲を把握するために、－６５°≦θｉｘ≦－２５°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0168】
図２６は、実施例６において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。ただし、図２６の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳとした。実施例６のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－４５゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－６．８６ｄＢｓｍであった。
【0169】
（比較例６）
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例６に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－４５°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例６に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－４５°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
【0170】
入射許容角度範囲を把握するために、－２０°≦θｉｘ≦２０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0171】
図２７は、比較例６において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。比較例６のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝－４５゜方向に反射し、そのＲＣＳは－６．９４ｄＢｓｍであった。
【0172】
図２８は、実施例６と比較例６それぞれの入射角度を変化させた時における特定の反射角度θｒｘで受信できる電力変化量の比較結果である。
【0173】
図２８の結果から、入射許容角度範囲は実施例６が６．１°、比較例６が４．２°であった。設置容易性を確認した結果、実施例６ではリフレクトアレイが４５ｃｍ動いても式（１）を満たす受信角度の方向では受信電力の変化が－３ｄＢ以内だったのに対し、比較例６では－３ｄＢより大きく変化した。また、受信安定性を確認した結果、実施例６では入射許容角度範囲が５．５°より大きい範囲で受信電力が安定しているのに対し、比較例６では入射許容角度範囲が５．５°以下の範囲で受信電力が安定しなかった。
【0174】
（実施例７）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．２００ｍｍのフッ素樹脂の材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．０６、ｔａｎδは０．０００７とした。
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．２００ｍｍのフッ素樹脂の材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．０６、ｔａｎδは０．０００７とした。
【0175】
動作周波数を６０ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝－７０°、θｒｘ＝０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（３）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを５．３１６ｍｍに決定した。
【0176】
反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは１．７７２ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長及び素子幅が異なり、同じ素子パターン内においてはｘ軸方向とｙ軸方向の素子長と素子幅が同じとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。
【0177】
素子幅ｗと素子長ｌそれぞれに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。素子幅ｗまたは素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化することを確認した。
【0178】
次に、前記で得られた単位セルの反射位相の解析結果を踏まえ、、式（９）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝１．３１０ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝１．５７０ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝１．４５９ｍｍ、素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝１．１００ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝１．１００ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝１．１００ｍｍとした。
【0179】
リフレクトアレイ６は、反射制御領域をｘ軸方向およびｙ軸方向に８個×６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは４２．５２８ｍｍ×１０．６３２ｍｍとした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝－７０゜、θｒｘ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。
【0180】
入射許容角度範囲を把握するために、－９０°≦θｉｘ≦－５０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0181】
図２９は、実施例７において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。ただし、図２９の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳとした。実施例７のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－７０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－８．８４ｄＢｓｍであった。
【0182】
（比較例７）
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例７に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－７０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例７に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝０°、θｒｘ＝－７０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
【0183】
入射許容角度範囲を把握するために、－２０°≦θｉｘ≦２０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0184】
図３０は、比較例７において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。比較例７のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝－７０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－８．８９ｄＢｓｍであった。
【0185】
図３１は、実施例７と比較例７それぞれの入射角度を変化させた時における特定の反射角度θｒｘで受信できる電力変化量の比較結果である。
【0186】
図３１の結果から、入射許容角度範囲は実施例７が１５．１°、比較例７が５．４°であった。設置容易性を確認した結果、実施例７ではリフレクトアレイが４５ｃｍ動いても式（１）を満たす受信角度の方向では受信電力の変化が－３ｄＢ以内だったのに対し、比較例７では－３ｄＢより大きく変化した。また、受信安定性を確認した結果、実施例７では入射許容角度範囲が５．５°より大きい範囲で受信電力が安定しているのに対し、比較例７では入射許容角度範囲が５．５°以下の範囲で受信電力が安定しなかった。
【0187】
実施例１（比較例１）と実施例６（比較例６）、及び実施例４（比較例４）と実施例５（比較例５）、実施例７（比較例７）との比較から、周波数によって入射許容角度範囲に大きな違いは無いことが分かった。
【0188】
実施例８と比較例８を用いて、反射角度による影響を確認する。
（実施例８）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
（実施例８）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。
【0189】
動作周波数を２８ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝７０°、θｒｘ＝―３０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（３）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを２４．３４８ｍｍに決定した。
【0190】
反射制御領域５の分割数を６とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは４．０５８ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長及び素子幅が異なり、同じ素子パターン内においてはｘ軸方向とｙ軸方向の素子長と素子幅が同じとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３、ｌｘ４＝ｌｙ４、ｌｘ５＝ｌｙ５、ｌｘ６＝ｌｙ６とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３、ｗｘ４＝ｗｙ４、ｗｘ５＝ｗｙ５、ｗｘ６＝ｗｙ６とした。
【0191】
素子幅ｗと素子長ｌそれぞれに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。素子幅ｗまたは素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化することを確認した。
【0192】
次に、前記で得られた単位セルの反射位相の解析結果を踏まえ、、式（９）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝２．８９７ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝３．０７９ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝３．６２１ｍｍ、ｌｘ４＝ｌｙ４＝１．８８５ｍｍ、ｌｘ５＝ｌｙ５＝２．５３０ｍｍ、ｌｘ６＝ｌｙ６＝２．７４３ｍｍ、素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝１．５００ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝１．５００ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝１．５００ｍｍ、ｗｘ１＝ｗｙ１＝１．５００ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝１．５００ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝１．５００ｍｍとした。
【0193】
リフレクトアレイ６は、反射制御領域をｘ軸方向およびｙ軸方向に８個×６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは１９４．７８４ｍｍ×１４６．００８ｍｍとした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝７０゜、θｒｘ＝－３０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。
【0194】
入射許容角度範囲を把握するために、５０°≦θｉｘ≦９０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0195】
図３２は、実施例８において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。ただし、図３２の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳとした。実施例８のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝７０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝－３０゜方向に反射し、そのＲＣＳは－１．１９ｄＢｓｍであった。
【0196】
（比較例８）
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例８に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝－３０°、θｒｘ＝７０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
入射角度θｉｘと反射角度θｒｘ以外実施例８に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。入射角度θｉｘと反射角度θｒｘはそれぞれθｉｘ＝－３０°、θｒｘ＝７０°とした。リフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。
【0197】
入射許容角度範囲を把握するために、－２０°≦θｉｘ≦２０°の範囲で２°間隔ずつ変化させた場合についても同様に解析を行った。
【0198】
図３３は、比較例８において得られたリフレクトアレイ６の解析結果である。比較例８のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－３０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝７０゜方向に反射し、そのＲＣＳはー１．８６ｄＢｓｍであった。
【0199】
図３４は、実施例８と比較例８それぞれの入射角度を変化させた時における特定の反射角度θｒｘで受信できる電力変化量の比較結果である。
【0200】
図３４の結果から、入射許容角度範囲は実施例８が８．３°、比較例８が２．５°であった。設置容易性を確認した結果、実施例８ではリフレクトアレイが４５ｃｍ動いても式（１）を満たす受信角度の方向では受信電力の変化が－３ｄＢ以内だったのに対し、比較例８では－３ｄＢより大きく変化した。また、受信安定性を確認した結果、実施例８では入射許容角度範囲が５．５°より大きい範囲で受信電力が安定しているのに対し、比較例８では入射許容角度範囲が５．５°以下の範囲で受信電力が安定しなかった。
【0201】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。本発明の内容となり得る態様を以下に述べる、ただしこれに限られるものではない。
（態様１）
電磁波を反射させるリフレクトアレイであって、前記リフレクトアレイは、位相を制御する反射制御領域を有し、前記反射制御領域は、長辺の長さをＬ、反射する電磁波の波長をλ、入射角度をθｉ、反射角度をθｒとした時に、下記の式（１）を満たし、
前記入射角度｜θｉ｜は４５°以上７０°以下の範囲であり、かつ前記入射角度θｉと前記反射角度θｒは下記の式（２）の関係を満たし、入射許容角度範囲Δθｉ が５．５°より大きく１６°以下の範囲である、リフレクトアレイ。
（態様２）
前記リフレクトアレイは誘電体層の片面に素子があり、誘電体層の素子とは反対側の面にグランド層を有している態様１に記載のリフレクトアレイ。
（態様３）
前記素子がクロスパッチ構造である態様２に記載のリフレクトアレイ。
（態様４）
前記リフレクトアレイは３ＧＨｚ～６０ＧＨｚの電磁波を反射させる態様１から３のいずれか一つに記載のリフレクトアレイ。
（態様５）
発信器から一次放射された電磁波が前記リフレクトアレイに当たり、前記リフレクトアレイから二次放射された電磁波を受信器に届ける電磁波反射システムであって、前記リフレクトアレイが態様１～４のいずれか一つに記載のリフレクトアレイである、電磁波反射システム。
（態様６）
電磁波を反射させるリフレクトアレイの設置方法であって、
前記リフレクトアレイは、位相を制御する反射制御領域を有し、
前記反射制御領域は、長辺の長さをＬ、反射する電磁波の波長をλ、入射角度をθｉ、反射角度をθｒとした時に、下記の式（１）を満たし、
前記入射角度θｉは４５°以上７０°以下の範囲であり、かつ前記入射角度θｉと前記反射角度θｒは下記の式（２）の関係を満たすように、前記リフレクトアレイを支持体に固定する、前記リフレクトアレイの設置方法。
（態様７）
態様６に記載の前記リフレクトアレイは、態様１から４のいずれか一つに記載のリフレクトアレイである、リフレクトアレイの設置方法。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。本発明の内容となり得る態様を以下に述べる、ただしこれに限られるものではない。
（態様１）
電磁波を反射させるリフレクトアレイであって、前記リフレクトアレイは、位相を制御する反射制御領域を有し、前記反射制御領域は、長辺の長さをＬ、反射する電磁波の波長をλ、入射角度をθｉ、反射角度をθｒとした時に、下記の式（１）を満たし、
前記入射角度｜θｉ｜は４５°以上７０°以下の範囲であり、かつ前記入射角度θｉと前記反射角度θｒは下記の式（２）の関係を満たし、入射許容角度範囲Δθｉ が５．５°より大きく１６°以下の範囲である、リフレクトアレイ。
【数15】
【数16】
前記リフレクトアレイは誘電体層の片面に素子があり、誘電体層の素子とは反対側の面にグランド層を有している態様１に記載のリフレクトアレイ。
（態様３）
前記素子がクロスパッチ構造である態様２に記載のリフレクトアレイ。
（態様４）
前記リフレクトアレイは３ＧＨｚ～６０ＧＨｚの電磁波を反射させる態様１から３のいずれか一つに記載のリフレクトアレイ。
（態様５）
発信器から一次放射された電磁波が前記リフレクトアレイに当たり、前記リフレクトアレイから二次放射された電磁波を受信器に届ける電磁波反射システムであって、前記リフレクトアレイが態様１～４のいずれか一つに記載のリフレクトアレイである、電磁波反射システム。
（態様６）
電磁波を反射させるリフレクトアレイの設置方法であって、
前記リフレクトアレイは、位相を制御する反射制御領域を有し、
前記反射制御領域は、長辺の長さをＬ、反射する電磁波の波長をλ、入射角度をθｉ、反射角度をθｒとした時に、下記の式（１）を満たし、
前記入射角度θｉは４５°以上７０°以下の範囲であり、かつ前記入射角度θｉと前記反射角度θｒは下記の式（２）の関係を満たすように、前記リフレクトアレイを支持体に固定する、前記リフレクトアレイの設置方法。
【数17】
【数18】
態様６に記載の前記リフレクトアレイは、態様１から４のいずれか一つに記載のリフレクトアレイである、リフレクトアレイの設置方法。
【符号の説明】
【0202】
１、１１―１ｎ、１ｄ１―１ｄ３、１ｅ１―１ｅ３、１ａ―１ｃ、１ｘ
１―１ｘ
ｎ、１ｙ
１―１ｙ ｎ 素子パターン、
２ 誘電体層、
３ グランド層、
４、４１－４ｎ、４ａ―４ｃ、４ｘ １－４ｘ ｎ、４ｙ １－４ｙ ｎ 単位セル、
５ 反射制御領域、
６、６１―６２ リフレクトアレイ、
２００、２０１ 壁、
３００ 発信器、
４００ 受信器、
５００ 遮蔽物、
５０１ ビル（遮蔽物）、
６００ 支持体
６０１ 支持体位置調整治具
１―１ｙ ｎ 素子パターン、
２ 誘電体層、
３ グランド層、
４、４１－４ｎ、４ａ―４ｃ、４ｘ １－４ｘ ｎ、４ｙ １－４ｙ ｎ 単位セル、
５ 反射制御領域、
６、６１―６２ リフレクトアレイ、
２００、２０１ 壁、
３００ 発信器、
４００ 受信器、
５００ 遮蔽物、
５０１ ビル（遮蔽物）、
６００ 支持体
６０１ 支持体位置調整治具
【要約】 （修正有）
【課題】本発明では、広い角度範囲から入射する電磁波を特定の反射角度に反射させることのできるリフレクトアレイ、電磁波反射システムおよびリフレクトアレイの設置方法を提供する。
【解決手段】リフレクトアレイは、位相を制御する反射制御領域を有し、前記反射制御領域は長辺の長さをＬ、反射する電磁波の波長をλ、入射角度をθｉ、反射角度をθｒとした時に、下記の式（１）を満たし、前記入射角度｜θｉ｜は４５°以上７０°以下の範囲であり、かつ、前記入射角度θｉと前記反射角度θｒは下記の式（２）の関係を満たし、入射許容角度範囲Δθｉが５．５°より大きく１６°以下の範囲であることを特徴とする。
【選択図】図８
【解決手段】リフレクトアレイは、位相を制御する反射制御領域を有し、前記反射制御領域は長辺の長さをＬ、反射する電磁波の波長をλ、入射角度をθｉ、反射角度をθｒとした時に、下記の式（１）を満たし、前記入射角度｜θｉ｜は４５°以上７０°以下の範囲であり、かつ、前記入射角度θｉと前記反射角度θｒは下記の式（２）の関係を満たし、入射許容角度範囲Δθｉが５．５°より大きく１６°以下の範囲であることを特徴とする。
【選択図】図８
【図1a】
【図1b】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】