(57)【要約】【課題】高いアンテナ効率を有し、且つ、フレキシブル性を有するアンテナ装置を提供すること。【解決手段】電磁波に対する透過性及びフレキシブル性を有する筐体２０１と、フレキシブル性を有する導体材料により形成され、筐体２０１の内側壁面のうち第１壁面上に配設された第１アンテナ板２０２と、フレキシブル性を有する導体材料により形成され、筐体２０１の内側壁面のうち第１壁面と対向する第２壁面上に配設された第２アンテナ板２０３と、を備え、電磁波を送受信する際に協働するように、第１アンテナ板２０２と第２アンテナ板２０３とは空気層２０６を挟んで互いに平行に配設されている、アンテナ装置。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波に対する透過性及びフレキシブル性を有する筐体と、
フレキシブル性を有する導体材料により形成され、前記筐体の内側壁面のうち第１壁面上に配設された第１アンテナ板と、
フレキシブル性を有する導体材料により形成され、前記筐体の内側壁面のうち前記第１壁面と対向する第２壁面上に配設された第２アンテナ板と、
を備え、
前記電磁波を送受信する際に協働するように、前記第１アンテナ板と前記第２アンテナ板とは空気層を挟んで互いに平行に配設されている、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記第２アンテナ板上に配設された回路基板と、
前記回路基板の基板面から法線方向に立設して、前記回路基板と前記第１アンテナ板とを電気接続する給電線とを備える、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１アンテナ板は、前記第１壁面内の中心領域に配設され、
前記第２アンテナ板は、前記第２壁面内の中心領域に配設されている、
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１アンテナ板内の中心領域は、第１接着層を介して、前記第１壁面に接着固定された接着領域であり、
前記第１アンテナ板内の外周領域は、前記第１壁面と接着固定されていない非接着領域であり、
前記第２アンテナ板内の中心領域は、第２接着層を介して、前記第２壁面に接着固定された接着領域であり、
前記第２アンテナ板内の外周領域は、前記第２壁面と接着固定されていない非接着領域である、
請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記給電線は、平面視で、前記第１接着層及び前記第２接着層が配設された領域内に重畳して配設されている、
請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
側面視において、前記第１アンテナ板の一端と前記第２アンテナ板の一端とを連結する第１連結部と、前記第１アンテナ板の他端と前記第２アンテナ板の他端とを連結する第２連結部とを備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１アンテナ板、前記第２アンテナ板、前記第１連結部、及び、前記第２連結部は、環形状の一体的な金属部材により形成されている、
請求項６に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩｏＴ化が進む中で、人や機械に情報通信端末を搭載し、様々な情報を収集する取組が注目されている。このような情報通信端末に用いられるアンテナは、様々な箇所に設置されるため小型であるとともにフレキシブル性の高さが求められる。又、人体や金属に近接しても性能が低下しないことが求められる。
【０００３】
一方、常時に情報取集するような場合においては、電池切れが問題となるため、無線により電力供給を行い、その電力により情報通信端末を動作させる方法（無線給電とも称される）がある。このような無線給電を活用した情報通信システムを実現する上で、電波を送受信するための高効率なアンテナが求められる。
【０００４】
以上のことから、フレキシブルかつ人体や金属近傍で高効率に動作するアンテナ装置が必要となる。
【０００５】
従来、単一方向への指向性をもち、高いアンテナ効率を確保し得る平面アンテナが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
図７は、従来技術に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【０００７】
図７に示すアンテナ装置は、パッチアンテナと称されるタイプの平面アンテナである。このアンテナ装置は、互いに対向するように配設された放射板１０１及びグランド板１０２によって構成されている。そして、このアンテナ装置においては、スペーサー１０３により、放射板１０１とグランド板１０２の間を比誘電率が小さい空気層とすることで、アンテナ効率の高効率化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９７２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来技術に係るアンテナ装置は、放射板１０１とグランド板１０２の間が空気層となっているため、高いアンテナ効率を確保することが可能である。しかしながら、かかるアンテナ装置は、スペーサー１０３の存在等に起因してフレキシブル性（湾曲可能であることを意味する。以下同じ）が低いという課題を有する。
【００１０】
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、高いアンテナ効率を有し、且つ、フレキシブル性を有するアンテナ装置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】
【００１１】
前述した課題を解決する主たる本開示は、
電磁波に対する透過性及びフレキシブル性を有する筐体と、
フレキシブル性を有する導体材料により形成され、前記筐体の内側壁面のうち第１壁面上に配設された第１アンテナ板と、
フレキシブル性を有する導体材料により形成され、前記筐体の内側壁面のうち前記第１壁面と対向する第２壁面上に配設された第２アンテナ板と、
を備え、
前記電磁波を送受信する際に協働するように、前記第１アンテナ板と前記第２アンテナ板とは空気層を挟んで互いに平行に配設されている、
アンテナ装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高いアンテナ効率を有し、且つ、フレキシブル性を有するアンテナ装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の外観を示す図
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の内部構成を示す図
【図２】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の変形態様を示す側面図
【図３】本発明の一実施形態に係る第１アンテナ板（及び第２アンテナ板）の筐体への固定方法を示す図
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る第１アンテナ板及び第２アンテナ板の構成を示す図
【図４Ｂ】第１アンテナ板及び第２アンテナ板の構成の他の態様を示す図
【図５】変形例に係るアンテナ装置の構成を示す図
【図６】変形例に係るアンテナ装置の構成の他の態様を示す図
【図７】従来技術に係るアンテナ装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
＜全体構造＞
以下、図１〜図４を参照して、一実施形態に係るアンテナ装置の構成について説明する。本実施形態に係るアンテナ装置は、例えば、無線により、情報や電力を送受信する。尚、アンテナ装置は、例えば、人体や金属などに近接させた状態で使用される。
【００１６】
図１Ａは、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕの外観を示す図である。図１Ｂは、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕの内部構成を示す側面断面図である。
【００１７】
図２は、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕの変形態様を示す側面図である。図２の中央図は、外力が加わっていないときのアンテナ装置Ｕの状態を示し、図２の上図及び下図は、外力が加わったときのアンテナ装置Ｕの状態を示している。
【００１８】
尚、以下では、各構成の位置関係を明確にするため、図１Ｂの上方向を「上方向」と称し、図１Ｂの下方向を「下方向」と称して説明する。
【００１９】
アンテナ装置Ｕは、筐体２０１、第１アンテナ板２０２、第２アンテナ板２０３、回路基板２０４、及び、給電線２０５を備えている。
【００２０】
筐体２０１は、第１アンテナ板２０２、第２アンテナ板２０３、回路基板２０４、及び、給電線２０５を収納する。筐体２０１は、例えば、略直方体形状を呈している。尚、筐体２０１の内部には、収納空間が形成されている。
【００２１】
筐体２０１は、電磁波に対して透過性（第１アンテナ板２０２から外部に電磁波を送信可能、又は、第１アンテナ板２０２が外部から電磁波を受信可能であることを意味する）を有し、且つ、フレキシブル性を有する絶縁材料、例えば、シリコーン等により形成されている。尚、筐体２０１は、フレキシブル性を有しているため、当該筐体２０１の両側を上方又は下方に湾曲させるように外力が作用した際には、当該筐体２０１は、図２の上図及び下図に示すように、湾曲形状に変形する。
【００２２】
第１アンテナ板２０２と第２アンテナ板２０３とは、電磁波を送受信する際に協働するように配設されている。本実施形態では、第１アンテナ板２０２が、放射板として機能し、第２アンテナ板２０３が、グラウンド板として機能して、第１アンテナ板２０２と第２アンテナ板２０３とにより、パッチアンテナを構成する。尚、「協働」とは、両者の間で、電磁波を送受信する際に電磁界結合が形成されることを意味する。
【００２３】
具体的には、第１アンテナ板２０２は、筐体２０１の下面側の内側壁面（本発明の「第１壁面」に相当）上に配設されている。第１アンテナ板２０２は、例えば、長辺がλ／２（但し、λは送信又は受信する電波の波長を表す）の長さを有する矩形状を呈している。
【００２４】
第１アンテナ板２０２の下面には、給電線２０５が接続されている。アンテナ装置Ｕを送信機として使用する場合には、回路基板２０４から給電線２０５を介して、第１アンテナ板２０２に高周波電流が供給される。又、アンテナ装置Ｕを受信機として使用する場合には、給電線２０５を介して、第１アンテナ板２０２から回路基板２０４に高周波電流が供給される。
【００２５】
第２アンテナ板２０３は、筐体２０１の上面側の内側壁面（本発明の「第２壁面」に相当）上に配設されている。第２アンテナ板２０３は、例えば、第１アンテナ板２０２と同形状に形成されている。尚、第２アンテナ板２０３は、例えば、グラウンド板として機能するため、第１アンテナ板２０２が配設された領域よりも広い領域に亘って配設された形状であってもよい。
【００２６】
第１アンテナ板２０２と第２アンテナ板２０３とは、空気層２０６を挟んで互いに平行に配設されている。アンテナ装置Ｕは、当該構成により、高効率なアンテナ動作を実行可能となっている。
【００２７】
第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３は、フレキシブル性を有する導体材料により形成されている。第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３は、例えば、数十〜数百μｍ程度のシート状の材料により構成される（図４Ａ、図４Ｂを参照して後述）。そのため、筐体２０１が湾曲形状に変形した際には、当該筐体２０１の形状に沿って、変形する。
【００２８】
回路基板２０４は、電波の送受信を制御する機能をもっており、送信回路及び／又は受信回路等により構成されている。回路基板２０４は、第２アンテナ板２０３上に配設されている。そして、回路基板２０４は、給電線２０５を介して、第１アンテナ板２０２と電気接続されている。
【００２９】
給電線２０５は、回路基板２０４と第１アンテナ板２０２とを電気接続して、回路基板２０４と第１アンテナ板２０２との間で高周波電流の授受を中継する伝送線路である。給電線２０５は、回路基板２０４の基板面から法線方向に立設する棒状の導体であり、一端が回路基板２０４内の接続端子（図示せず）に接続され、他端が第１アンテナ板２０２の下面側の略中心位置に接続されている。尚、給電線２０５は、同軸線路として構成されてもよい。
【００３０】
アンテナ装置Ｕを使用する際には、筐体２０１の第２アンテナ板２０３が配設された側の外壁面が下面となるように、人体等に取り付けられる。そして、アンテナ装置Ｕは、上方に指向性を有するように構成されている。アンテナ装置Ｕは、電波を送信する際には、第１アンテナ板２０２から上方に向けて電波を送信し、電波を受信する際には、上方から到来する電波を第１アンテナ板２０２にて受信する。
【００３１】
＜第１アンテナ板２０２（第２アンテナ板２０３）の固定方法＞
図３は、第１アンテナ板２０２（及び第２アンテナ板２０３）の筐体２０１への固定方法を示す図である。
【００３２】
第１アンテナ板２０２と筐体２０１とは、第１接着層３０１により、第１アンテナ板２０２の中央領域の１箇所で接着固定されている。又、同様に、第２アンテナ板２０３と筐体２０１とは第２接着層３０２により、第２アンテナ板２０３の中央領域の１箇所で接着固定されている。つまり、第１アンテナ板２０２の外周領域、及び第２アンテナ板２０３の外周領域は、非接着領域となっている。尚、第１アンテナ板２０２の接着領域と第２アンテナ板２０３の接着領域とは、平面視で、同一箇所となっている。
【００３３】
第１接着層３０１及び第２接着層３０２は、例えば、絶縁性の接着材フィルム等、電波に対する透過性を有する材料によって構成される。又、第１接着層３０１及び第２接着層３０２を構成する材料としては、電波に対して波長短縮効果を引き起こさない低誘電率材料が用いられるのが望ましい。
【００３４】
アンテナ装置Ｕを図２の上図又は下図のように曲げると、筐体２０１と第１アンテナ板２０２とは伸縮率が異なるため、その界面に大きな歪応力が働く。特に第１アンテナ板２０２は金属であるため伸縮し難く、界面に働く歪応力によって、第１アンテナ板２０２が破断するおそれがある。又、第２アンテナ板２０３についても、第１アンテナ板２０２と同様のことが言える。
【００３５】
この点、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３の外周領域を非接着領域とすることによって、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３を伸縮自在とすることができる。つまり、これによって、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３を自由に筐体２０１の屈曲に追従できるようにする。
【００３６】
加えて、平面視で、給電線２０５の配設位置を、第１アンテナ板２０２の接着領域及び第２アンテナ板２０３の接着領域と重畳する位置とすることが望ましい。これによって、アンテナ装置Ｕが屈曲動作する際に、給電線２０５に作用する外力を低減し、給電線２０５の断線を抑制することができる。
【００３７】
＜第１アンテナ板２０２（第２アンテナ板２０３）の構成＞
図４Ａは、本実施形態に係る第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３の構成を示す図である。図４Ｂは、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３の構成の他の態様を示す図である。
【００３８】
第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３は、例えば、図４Ａに示すように、金属導体を含む材料により構成され、フレキシブルな導体板Ｔ１のみによって構成される。又、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３は、図４Ｂに示すように、誘電体シートＴ２上に形成されたフレキシブルな導体板Ｔ１によって構成されてもよい。
【００３９】
導体板Ｔ１としては、銅板又はアルミ板等が用いられる。又、誘電体シートＴ２としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂又はポリイミド樹脂等が用いられる。
【００４０】
誘電体シートＴ２への導体板Ｔ１の形成方法としては、導体箔の貼り付け、導電性ペーストの印刷、メッキなどが挙げられるが、これに限られるものではない。又、導体板Ｔ１の形状については、長方形としているが、使用する波長（周波数）や必要とする放射特性によって種々に変形可能である。
【００４１】
＜効果＞
以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、電磁波に対する透過性及びフレキシブル性を有する筐体２０１と、フレキシブル性を有する導体材料により形成され、筐体２０１の内側壁面のうち第１壁面上に配設された第１アンテナ板２０２と、フレキシブル性を有する導体材料により形成され、筐体２０１の内側壁面のうち第１壁面と対向する第２壁面上に配設された第２アンテナ板２０３と、を備え、電磁波を送受信する際に協働するように、第１アンテナ板２０２と第２アンテナ板２０３とは空気層２０６を挟んで互いに平行に配設されている。
【００４２】
従って、高いアンテナ効率を有し、且つ、フレキシブル性を有するアンテナ装置Ｕを実現することが可能となる。
【００４３】
＜変形例＞
図５は、変形例に係るアンテナ装置Ｕの構成を示す図である。図６は、変形例に係るアンテナ装置Ｕの構成の他の態様を示す図である。
【００４４】
変形例に係るアンテナ装置Ｕは、側面視で、第１アンテナ板２０２の一端と第２アンテナ板２０３の一端とを連結する第１連結部４０１ａと、第１アンテナ板２０２の他端と第２アンテナ板２０３の他端とを連結する第２連結部４０１ｂとを備える。
【００４５】
第１連結部４０１ａ及び第２連結部４０１ｂは、第１アンテナ板２０２の一端と第２アンテナ板２０３の一端との位置関係及び第１アンテナ板２０２の他端と第２アンテナ板２０３の他端との位置関係の変動を規制する。
【００４６】
ここでは、第１連結部４０１ａ及び第２連結部４０１ｂは、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３と一体的に形成されている。つまり、第１アンテナ板２０２、第２アンテナ板２０３、第１連結部４０１ａ及び第２連結部４０１ｂは、環状（ここでは、側面視で楕円形状）の一体的な金属導体によって形成されている。
【００４７】
変形例に係るアンテナ装置Ｕにおいて、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３は、例えば、平面視で、矩形状を呈している。そして、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３は、第１連結部４０１ａと第２連結部４０１ｂの間の距離がλ／２（但し、λは送信又は受信する電波の波長を表す）の長さを有する。そして、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３は、いずれも放射板として機能し、他方側をグラウンド板としてパッチアンテナと同様に電波を放射する。
【００４８】
上記実施形態（図３を参照）のように、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３を、第１接着層３０１及び第２接着層３０２により、部分的に筐体２０１と接着固定した場合、筐体２０１が屈曲動作する際、第１アンテナ板２０２と第２アンテナ板２０３との間の距離が変化する。そして、それに伴いアンテナ装置Ｕとしての動作も変化するおそれがある。
【００４９】
本変形例に係るアンテナ装置Ｕは、かかる状態の発生を抑制するものであり、第１連結部４０１ａ及び第２連結部４０１ｂにより、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３を一体的に形成することによって、筐体２０１が屈曲動作する際にも、第１アンテナ板２０２と第２アンテナ板２０３との間の距離の変化を抑制する。これによって、安定したアンテナの動作を可能とする。
【００５０】
尚、変形例に係るアンテナ装置Ｕにおいては、第１アンテナ板２０２及び第２アンテナ板２０３の両方を放射板として機能させる。かかる観点から、回路基板２０４からアンテナ板（第１アンテナ板２０２又は第２アンテナ板２０３）への給電方法としては、上記実施形態と同様に、第２アンテナ板２０３上に配設された回路基板２０４から給電線２０５により第１アンテナ板２０２に給電する態様としてもよいが、図６に示すように、回路基板２０４から給電線２０５により第２アンテナ板２０３に給電する態様としてもよい。
【００５１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本願発明のフレキシブルアンテナは、様々な情報収集を行うＩｏＴシステムの無線送受信用アンテナとして、様々な利用シーンで幅広く活用することができる。  
【符号の説明】
【００５３】
２０１  筐体
２０２  第１アンテナ板
２０３  第２アンテナ板
２０４  回路基板
２０５  給電線
２０６  空気層
３０１  第１接着層
３０２  第２接着層
４０１ａ  第１連結部
４０１ｂ  第２連結部
Ｔ１  導体板
Ｔ２  誘電体シート
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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