(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部および前記ホーンアンテナを内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナの内部に充填された誘電体層と；
前記ホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部および前記ホーンアンテナを内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部に接続する高周波（ＲＦ）回路と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部、前記ホーンアンテナおよび前記高周波回路を内蔵する誘電体からなる筐体と；
前記高周波回路と前記筐体とに接続するカバーと；
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
前記筐体と前記カバーとの間に、防水用のパッキンを備えたことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記レンズと前記筐体のレンズ密着面の曲面が異なり、空間の隙間を有したことを特徴とする請求項１、２又は３記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に整合板を装着したことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に、第１の整合板と第２の整合板とを装着したことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記レンズが第１のレンズと第２のレンズとに層状に分割したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記レンズが前記電波の伝搬方向に２分割し、第１のレンズと第２のレンズとに分割したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に誘電体層を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に誘電体層を備え、前記ホーンアンテナの大きさが前記誘電体層の大きさに較べて小なることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
同軸コネクタを有し、この同軸コネクタから高周波信号を入力し、電波を放射する平面アンテナと；
この平面アンテナと接合し、前記電波を伝搬させる誘電体層と；
この誘電体層に接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズに密着し、前記平面アンテナおよび前記誘電体層を内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１３】
前記誘電体層が、誘電体を内含したホーンアンテナであることを特徴とする請求項１２記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記誘電体層が、前記レンズ側に密着する第１の誘電体層と前記平面アンテナに接合する第２の誘電体層とに分割され、前記第１の誘電体層がドーム形状であることを特徴とする請求項１２記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記誘電体層が、前記レンズ側に密着する第１の誘電体層と前記平面アンテナに接合する第２の誘電体層とに分割され、前記第２の誘電体層がドーム形状であることを特徴とする請求項１２記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記レンズが、直径の異なる複数の誘電体平板からなるレンズ板を層状に構成したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記レンズと密着する前記筐体のレンズ密着部分面の厚さを連続的に変化させ、前記筐体をレンズの一部として構成したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記レンズと密着する前記筐体に開口部を設け、前記レンズ周辺部と前記筐体との間に防水用パッキンを装着したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する前記筐体部分が平面状であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項２０】
前記レンズと密着する前記筐体に開口部を設け、前記レンズ周辺部と前記筐体との間に防水用パッキンを装着し、前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項２１】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する部分が平面状の前記筐体との間に整合板を装着したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項２２】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する前記筐体のレンズ密着部分面の厚さを連続的に変化させ電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項２３】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体と内側に凸形状の前記レンズとの間に、整合板を装着したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項２４】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体の中央付近が凹部を有し、前記レンズの中央部が凸部を有し前記筐体の中央付近の凹部と密着することを特徴とする請求項２２又は請求項２３記載のアンテナ装置。
【請求項２５】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体の中央付近が凸部を有し、前記レンズの中央部が凹部を有し前記筐体の中央付近の凸部と密着することを特徴とする請求項２２又は請求項２３記載のアンテナ装置。
【請求項２６】
前記レンズの両側が凸部であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項２７】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズに密着する前記筐体が平面状で中央付近が凸部を有し、前記レンズの中央部が凹部を有し前記筐体と密着することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項２８】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズに密着する前記筐体が平面状で中央付近が凹部を有し、前記レンズの中央部が凸部を有し前記筐体と密着することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナ装置に関し、特に誘電体よりなる筐体の内側に誘電体よりなる電波レンズを埋め込んだアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の衛星通信等では、誘電体レンズを備えたアンテナ装置が用いられており、設置スペース縮小の観点から装置の小型化が図られている。
【０００３】
図４０は従来のアンテナ装置を示す断面図である。
【０００４】
従来のアンテナ装置は、誘電体よりなるレンズ３００と、導体よりなるホーン３０１と、レンズ３００をホーン３０１に固定するフランジ３０５とから構成されている。
【０００５】
図４０を参照すると、レンズ３００が外気にふれる構造なので、レンズ３００をビス３０４で固定するためフランジ３０５を設けている。さらに、レンズ３００をビス３０４によりビス止めする際に強く締めすぎると、レンズ３００のフランジ３０５の部分にクラックが入るため、ある程度の厚みを持たせている。
【０００６】
また、フランジ３０５とホーン３０１との間に防水用のパッキン３０３が挿入される。レンズ３００やホ−ン３０１の自重を支えるため、ホ−ン３０１のネック部分は適度の強度が必要になる。
【０００７】
レンズ３００をビス止めする際の締めすぎ防止のトルク管理や、ホ−ン３０１との防水用にパッキン３０３を挿入したり、シ−ル剤を塗ったりすることが必要である。
【０００８】
レンズ３００は、レンズ開口が露出しているためレンズが外部環境に曝されることになるが、レンズ部分は通過する電波の伝搬損失を低く抑えるために、低損失な材料を使用している。レンズの低損失材料はＰＣ（ポリカ−ボネイト）に代表されるが、耐環境性があまり優れているといえない。例えば、ＰＣは塩水や薬品に犯されやすく、ソルベントクラックを発生しやすい。また、紫外線により劣化が促進される。そのために、レンズ２００に塗装等を施すのが一般的な対処方法である。塗装に用いる溶剤の選定が適切でないとソルベントクラックの発生要因となる。また、フランジのビス固定やパッキンの当たり面で継続的な応力がかかるため、時間の経過とともにクラックが入りやすい構造となり、耐環境性が要求される。
【０００９】
このようなアンテナ技術の他の一例として、特開平９−３２１５３３号公報記載の「レンズアンテナ」が知られている。
【００１０】
この公報では、円形の電波レンズと、これに結合してレンズアンテナを構成するホーンアンテナとからなり、電波レンズの中央の同心円部に円中形状の凸部を設置し、ホーンアンテナの端部に導波管を結合するフランジを配置した構造のレンズアンテナの技術が記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のアンテナ装置は、レンズをビス等で固定するためフランジ部分が必要なこと、レンズをビス止めする際に強く締めすぎるとレンズのフランジ部分にクラックが入るため、ある程度の厚みとホ−ンのネック部分に適度の強度が必要になるので、レンズ形状や構造が複雑になるという欠点を有している。
【００１２】
レンズの締めすぎ防止のトルク管理や、防水用パッキン挿入、シ−ル剤塗布等の組立、気密検査や目視検査が必要となるので、組立工程が多くなるという欠点を有している。
【００１３】
また、レンズ開口が露出しているためレンズが外部環境に曝されるので、耐環境性に劣るという欠点を有している。
【００１４】
本発明の目的は、簡易構造で、組立工程の低減を図り、耐環境性に優れたアンテナ装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部および前記ホーンアンテナを内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナの内部に充填された誘電体層と；
前記ホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部および前記ホーンアンテナを内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴としている。
【００１７】
導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部に接続する高周波（ＲＦ）回路と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部、前記ホーンアンテナおよび前記高周波回路を内蔵する誘電体からなる筐体と；
前記高周波回路と前記筐体とに接続するカバーと；
を備えたことを特徴としている。
【００１８】
前記筐体と前記カバーとの間に、防水用のパッキンを備えたことを特徴としている。
【００１９】
前記レンズと前記筐体のレンズ密着面の曲面が異なり、空間の隙間を有したことを特徴としている。
【００２０】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に整合板を装着したことを特徴としている。
【００２１】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に、第１の整合板と第２の整合板とを装着したことを特徴としている。
【００２２】
前記レンズが第１のレンズと第２のレンズとに層状に分割したことを特徴としている。
【００２３】
前記レンズが前記電波の伝搬方向に２分割し、第１のレンズと第２のレンズとに分割したことを特徴としている。
【００２４】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に誘電体層を備えたことを特徴としている。
【００２５】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に誘電体層を備え、前記ホーンアンテナの大きさが前記誘電体層の大きさに較べて小なることを特徴としている。
【００２６】
同軸コネクタを有し、この同軸コネクタから高周波信号を入力し、電波を放射する平面アンテナと；
この平面アンテナと接合し、前記電波を伝搬させる誘電体層と；
この誘電体層に接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズに密着し、前記平面アンテナおよび前記誘電体層を内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴としている。
【００２７】
前記誘電体層が、誘電体を内含したホーンアンテナであることを特徴としている。
【００２８】
前記誘電体層が、前記レンズ側に密着する第１の誘電体層と前記平面アンテナに接合する第２の誘電体層とに分割され、前記第１の誘電体層がドーム形状であることを特徴としている。
【００２９】
前記誘電体層が、前記レンズ側に密着する第１の誘電体層と前記平面アンテナに接合する第２の誘電体層とに分割され、前記第２の誘電体層がドーム形状であることを特徴としている。
【００３０】
前記レンズが、直径の異なる複数の誘電体平板からなるレンズ板を層状に構成したことを特徴としている。
【００３１】
前記レンズと密着する前記筐体のレンズ密着部分面の厚さを連続的に変化させ、前記筐体をレンズの一部として構成したことを特徴としている。
【００３２】
前記レンズと密着する前記筐体に開口部を設け、前記レンズ周辺部と前記筐体との間に防水用パッキンを装着したことを特徴としている。
【００３３】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する前記筐体部分が平面状であることを特徴としている。
【００３４】
前記レンズと密着する前記筐体に開口部を設け、前記レンズ周辺部と前記筐体との間に防水用パッキンを装着し、前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であることを特徴としている。
【００３５】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する部分が平面状の前記筐体との間に整合板を装着したことを特徴としている。
【００３６】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する前記筐体のレンズ密着部分面の厚さを連続的に変化させ電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体を備えたことを特徴としている。
【００３７】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体と内側に凸形状の前記レンズとの間に、整合板を装着したことを特徴としている。
【００３８】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体の中央付近が凹部を有し、前記レンズの中央部が凸部を有し前記筐体の中央付近の凹部と密着することを特徴としている。
【００３９】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体の中央付近が凸部を有し、前記レンズの中央部が凹部を有し前記筐体の中央付近の凸部と密着することを特徴としている。
【００４０】
前記レンズの両側が凸部であることを特徴としている。
【００４１】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズに密着する前記筐体が平面状で中央付近が凸部を有し、前記レンズの中央部が凹部を有し前記筐体と密着することを特徴としている。
【００４２】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズに密着する前記筐体が平面状で中央付近が凹部を有し、前記レンズの中央部が凸部を有し前記筐体と密着することを特徴としている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４４】
図１は本発明のアンテナ装置の一つの実施の形態を示す断面図である。
【００４５】
図１に示す本実施の形態は、誘電体よりなる筐体１と、誘電体よりなるレンズ２と、導体よりなるホ−ン３と、ホ−ン３端部の導波管構造のアンテナ給電部４とから構成されている。ここでホーンとはホーンアンテナを示す。
【００４６】
筐体１を構成する誘電体は、外部の風雨から筐体１内部を保護するために、耐環境性を重視したプラスチック（誘電体）等が用いられる。筐体１の内壁の一部にレンズ２が密着した構造としている。ホ−ン３は、一般に導体よりなるが誘電体より構成し、ホ−ン３の内側または外側の壁面を金属メッキしたものを用いることができる。
図２は、図１のアンテナ装置の動作原理を説明する図である。
【００４７】
なお、図２において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
図２を参照すると、円形導波管を形成しているアンテナ給電部４から入射された電波は、比誘電率がεｒ１で金属導体よりなるホ−ン３に囲まれた内部を伝搬する。アンテナ給電部付近から円錐状のホ−ン３にさしかかると、アンテナ給電部４から入射された電波は焦点１００から左側に放射状に広がる電波１０１となり、矢印の如く伝搬し、比誘電率がεｒ２のレンズ２に至る。レンズ２に入射した電波１０１はレンズ２の内部を伝搬し、比誘電率がεｒ３の誘電体からなる筐体１に至る。筐体１内を伝搬した電波１０１は、筐体１の左側方向に同位相の電波となって放射される。本アンテナ装置から放射される電波１０１の伝搬は、図２の左側からアンテナ給電部４側を観たとき、光がレンズで収束されるがごとく動作している。なお、比誘電率εｒ２のレンズ２と比誘電率εｒ３の筐体１の壁面は、それらの厚みが焦点１００から放射された電波１０１が筐体左側で同位相の平面波となるように調整されている。
【００４９】
一般に、ホ−ン３の内部は空気であることが多く、このとき比誘電率εｒ１＝１となる。レンズ２は、ＰＣ（ポリカ−ボネイト）やアクリル、テフロン、ポリアミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂等が用いられることが多い。レンズ２は光学レンズのように中央部分で厚みを持っており、伝搬の際の損失を最少におさえるために、比較的低損失の材料が用いられる。レンズ２の材料としてＰＣが用いられる場合、周波数が３０ＧＨｚで、比誘電率εｒ２は、２．８から３．０程度になる。また、筐体１の材料としては、レンズ２同様にＰＣ、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂等が多く用いられるが、この部分はレンズ２の保護を兼ねており、厚みも薄いことから損失より耐候性を重視した材料を用いるのがよい。従って、ＦＲＰやガラスを含有した強化エンジニアプラスチック材料などを用いることが得策である。
【００５０】
図３は本発明のアンテナ装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【００５１】
なお、図３において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
図３を参照すると、ホ−ン３の内部に誘電体層２００を充填している。ホ−ン３内部は比較的大きな空間となり、本アンテナ装置が温度変化の大きな地域の屋外環境に設置される場合には、このホ−ン３内部の空気の水分が結露する場合がある。従って、結露を防ぐためにホ−ン３の内部を発泡スチロ−ルなどの発泡剤やハニカム材等で充填することが有効である。
【００５３】
またこれとは別に、レンズ２と筐体１の材料の比誘電率との関係で、電波１０１が同位相で放射されるように、誘電体層２００の比誘電率εｒ４を選ぶことも有効である。
【００５４】
図４は図１の筐体の正面及び背面を示す図である。
【００５５】
図４（ａ）は筐体の正面図を示し、図４（ｂ）は筐体の背面図を示す。
【００５６】
筐体１の全面裏側にレンズ２が配置されており、レンズ２を筐体１に密着させてホ−ン３で抑える構造である。
【００５７】
図５は、筐体の正面開口が矩形の場合を示す図である。
【００５８】
図５（ａ）は筐体の正面図を示し、図５（ｂ）は筐体の背面図を示す。
【００５９】
なお、図５において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
筐体１の全面は矩形でもレンズ２は光学的には回転対称のレンズとなるので、レンズ２の上側と下側がカットされた形状となる。
【００６１】
図６は、筐体の正面開口が矩形、レンズ外形が楕円形を示す図である。
【００６２】
図６（ａ）は筐体の正面図を示し、図６（ｂ）は筐体の背面図を示す。
【００６３】
なお、図６において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
図６を参照すると、レンズ２は光学的には回転対称の形状となるが、縦方向または横方向について、厳密な電波の収束を期待しない場合や必要な放射パタ−ンを形成するための位相分布が必要な場合を示している。
【００６５】
図７は、レンズの固定方法の詳細を示す図である。
【００６６】
なお、図７において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
レンズ２はホ−ン３により押しつけて固定しており、ホ−ン３は筐体１の内壁に設けられたツメ２０１により固定される。ツメ２０１は、組立時にホ−ン３を押し込み、その際ツメ２０１が僅かに沈み込んでホ−ン３が挿入されたあと、反力で戻るようにしておけば接着剤や固定用ビスは使用せずに済み、かつ組立工数が節約できる利点を有する。
【００６８】
図８は本発明のアンテナ装置の第３の実施の形態を示す断面図である。
【００６９】
なお、図８において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
図８を参照すると、図１のアンテナ給電回路４の部分に、ＲＦ回路６を接続し、カバ−５をつけて、送受信装置として構成している。
【００７１】
筐体１とカバ−５の接合面には、必要に応じてパッキンやシ−ル剤で防水対策を行う。ＲＦ回路６の入出力信号は、筐体１の壁面の外側やカバ−５の面から取り出される。
【００７２】
図９は本発明のアンテナ装置の第４の実施の形態を示す断面図である。
【００７３】
レンズと筐体のレンズ密着面の曲面が異なる場合を示しており、図９（ａ）は両端に空間を有する場合を示し、図９（ｂ）は中央に空間を有する場合を示す。
【００７４】
なお、図９において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
実際のレンズや筐体製造においては、レンズ２の曲面と筐体１のレンズ密着面の曲面を全く同一にすることは不可能で、ミクロ的には必ず図９（ａ）、図９（ｂ）のように空間４７が各々存在することになる。実際の製造では、レンズ２を安定に固定するために、故意に図９（ｂ）のような寸法公差で製造するのが一般的である。
【００７６】
前述の図２の動作原理図のように、電波１０１を光学レンズのように動作させるためには、レンズ２、筐体１と空間４７の比誘電率を考慮する必要がある。しかし、空間４７の電波伝搬距離が充分無視できるほど小さい場合は、これを無視しても問題ない。
【００７７】
図１０は本発明のアンテナ装置の第５の実施の形態を示す断面図である。
【００７８】
なお、図１０において図８に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
レンズ２とホ−ン３との間に、整合板７を付加したものである。一般に、誘電率の異なる媒質を伝搬する場合、その境界面で電波の反射を生じやすいが、整合板７の比誘電率と、厚さを（１），（２）式のように各々選ぶことにより、反射を緩和することができる。すなわち、ホ−ン３内の比誘電率をεｒ１、レンズ２の比誘電率をεｒ２とすると、整合板７の比誘電率εｒ５は（１）式で与えられる。
【００８０】
【数１】
0003613147.tif 000002
【００８１】
また、整合板７の厚さｄは、使用波長をλとして（２）式で与えられる。
【００８２】
【数２】
0003613147.tif 000003
【００８３】
図１１は本発明のアンテナ装置の第６の実施の形態を示す断面図である。
【００８４】
なお、図１１において図１０に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００８５】
図１１は整合板が２枚の場合を示しており、整合板７の比誘電率をεｒ５、整合板８の比誘電率をεｒ６とすると、整合板７の厚さｄ１、整合板８の厚さｄ２は、それぞれ、使用波長をλとして（３）式で与えられる。
【００８６】
【数３】
0003613147.tif 000004
【００８７】
また、ホーン内部の比誘電率をεｒ１とレンズの比誘電率εｒ２との関係は（４）式が成立するように選定される。
【数４】
0003613147.tif 000005
図１２は本発明のアンテナ装置の第７の実施の形態を示す断面図である。
【００８８】
なお、図１２において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００８９】
図１２はレンズが層状に複数のレンズ９、レンズ１０に層分割されている場合を示している。
【００９０】
図１のレンズ２があまりにも厚くなる場合は、レンズ２を射出成形で精度よく作ることが難しい場合がある。これは成形したレンズを冷却する過程において、内部と外部の温度差でレンズ表面にヒケができ、表面の精度が劣化することが原因である。このような場合、薄いレンズ９，１０を成形して層状に重ねていく方が、精度、コスト、生産性の面から有利な場合が多い。また、既成の平板のプラスチックの外形を切削加工して重ね合わせて使用する場合にも使用できる。
【００９１】
図１３は本発明のアンテナ装置の第８の実施の形態を示す断面図である。
【００９２】
なお、図１３において図１２に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００９３】
図１３を参照すると、レンズを電波の伝搬方向に複数に分割するため、レンズ１１とレンズ１２に分割した場合を示している。
【００９４】
一般に射出成形でレンズを製造する場合、その射出成型器の容量が小さいと製造できるレンズの大きさに制限が生じるが、レンズを２分割またはそれ以上に小さく分割することにより、製造が可能になる。
【００９５】
また、射出成形でレンズを製造する際、レンズが大きくなるとその中央部分の絶対的な厚さが厚くなり、冷却に時間がかかったり、ヒケによって設計通りの精度とならない場合がある。このようなときも、レンズを２分割または３分割と分割することにより、冷却が早く行えるので生産効率および精度の向上が図ることができる。
【００９６】
図１４は本発明のアンテナ装置の第９の実施の形態を示す断面図である。
【００９７】
なお、図１４において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００９８】
図１４を参照すると、レンズ２とホ−ン３との間に誘電体層１３を挿入した場合を示している。レンズ２の固定に際し、図７のような方法をとると、レンズ２や筐体１のレンズ接触面に高い応力やストレスがかかるため、ある程度の伸縮性のある誘電体層１３を挿入することにより、ソフトに固定しようとするものである。誘電体層１３の材料としては、発泡スチロ−ルなどの発泡剤などが用いられる。
【００９９】
図１５は図１４の動作原理を示す説明図である。
【０１００】
なお、図１５において図１４に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１０１】
レンズ２とホ−ン３との間に誘電体層１３を挿入された場合、アンテナ給電部４から入射された電波１０２が、ホ−ン３内部から誘電体層１３を通り、レンズ２、筐体１を経て筐体１の左側に同位相の平面波に変換されて放射される。
【０１０２】
図１６は本発明のアンテナ装置の第１０の実施の形態を示す断面図である。
【０１０３】
なお、図１６において図１４に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１０４】
図１４同様に、レンズ２とホ−ン３の間に誘電体層１３を挿入し、ホ−ン３が小さい場合を示している。図１５の動作原理から理解されるように、誘電体層１３が存在する場合、電波１０２は誘電体層１３で広がるため、ホ−ン３を小さくしても特性に大差が出ない場合がある。この場合、ホ−ン３は小さい方が価格的にも有利である。さらに、本アンテナ装置から放射される電波の放射パタ−ン特性を任意の特性に制御したい場合について、ホ−ン３のサイズや形状を変化させて設計する場合もある。
【０１０５】
図１７は本発明のアンテナ装置の第１１の実施の形態を示す断面図である。
【０１０６】
なお、図１７において図１６に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１０７】
レンズ２への電波の照射手段として、平面アンテナ１４とこれに接続するコネクタ１５を用いた場合を示す。単に電波を照射するための手段で有れば、ホ−ン３である必要はなく、平面アンテナでもかまわない。平面アンテナ１４として円形のマイクロスリップパッチアンテナを用いている。
【０１０８】
図１８は図１７の動作原理を示す説明図である。
【０１０９】
なお、図１８において図１７に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１１０】
レンズ２への電波の照射手段として平面アンテナ１４を用い、コネクタ１５から入力されたＲＦ信号は平面アンテナ１４を給電し、電波１０３を放射状に放射する。電波１０３は、レンズ２と筐体１を通過し、筐体１の左側に同位相の平面波となって放射される。
【０１１１】
図１９は本発明のアンテナ装置の第１２の実施の形態を示す断面図である。
【０１１２】
なお、図１９において図１７に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
図１７との構成上の差異は、平面アンテナ１４で給電し、誘電体１３を含むホーン３を有する点である。
【０１１４】
図２０は平面アンテナの詳細を示す図である。
【０１１５】
図２０（ａ）は平面アンテナの正面図を、図２０（ｂ）は平面アンテナの断面図を、図２０（ｃ）は平面アンテナの背面図を示す。
【０１１６】
ここではマイクロストリップパッチアンテナを用いており、プリント基板１７の上面（左側）に円形のパッチ素子４５が配置され、下面（右側）には、グランド板１８を介して、同軸コネクタ１９が配置されている。給電は、パッチ素子４５の中心よりオフセットした位置の給電点１６に裏側から同軸コネクタ１９により給電される。
【０１１７】
図２１は平面アンテナの他の詳細を示す図である。
【０１１８】
図２１（ａ）は平面アンテナの正面図を、図２１（ｂ）は平面アンテナの断面図を、図２１（ｃ）は平面アンテナの背面図を示す。
【０１１９】
平面アンテナ１４としてスロットアンテナを用いており、プリント基板１７の上面（左側）にグランド板１８が配置され、その中心部にスロット素子２０が配置されている。一方、プリント基板１７の下側（右側）には、マイクロストリップライン２１が配置されており、プリント基板１７を介して、スロット素子２０を給電している。
【０１２０】
図２２は本発明のアンテナ装置の第１３の実施の形態を示す断面図である。
【０１２１】
なお、図２２において図１７に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
図１７の構成に対して誘電体層１３が、誘電体層２２と誘電体層２３とに分割されており、誘電体層２２はド−ム形状またはレンズ２と同等の形状である。誘電体層２２は、レンズ２のみでの収束効果が十分でない場合に用いる。
【０１２３】
図２３は図２２の動作原理を示す説明図である。
【０１２４】
なお、図２３において図２２に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１２５】
平面アンテナ１４より放射状に放射された電波１０４は、誘電体層２３、誘電体層２２、レンズ２、筐体１を経て筐体１の左側に、同位相の平面波として放射される。
【０１２６】
図２４は本発明のアンテナ装置の第１４の実施の形態を示す断面図である。
【０１２７】
なお、図２４において図２２に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１２８】
誘電体層２２が平面アンテナ１４側に装着されている場合を示している。
【０１２９】
図２５は図２４の動作原理を示す説明図である。
【０１３０】
なお、図２５において図２４に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１３１】
平面アンテナ１４より放射状に放射された電波１０４は、誘電体層２２、誘電体層２３、レンズ２、筐体１を経て筐体１の左側に、同位相の平面波として放射される。
【０１３２】
図２６は本発明のアンテナ装置の第１５の実施の形態を示す断面図である。
【０１３３】
なお、図２６において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１３４】
図１のレンズ２を複数の誘電体平板からなるレンズ板２４，２５，２６，２７，２８で構成した場合を示す。レンズアンテナとして高い能率を望まない場合は、本構造とすることで平板の誘電体板を構成できるので、安価なアンテナ装置となる。これらのレンズ板は、筐体１の曲面部分とホ−ン３で自然に固定され、何ら位置決めや固定の必要もなく、簡易かつ安価に製造できる。また、レンズ板２４〜２８を比較的低い比誘電率の材料で構成し、レンズ板２５、レンズ板２７のように徐々に内層にいくにしたがって比誘電率の高い材料を用いると、レンズ表面における反射の度合いが軽減され、かつレンズ板２４〜レンズ板２８までのト−タルの厚さを薄く構成できるメリットもある。なお、レンズ板２４〜レンズ板２８の壁面について、壁面１０８のような形状にすることでアンテナとしての放射能率が良くなる。
【０１３５】
図２７は本発明のアンテナ装置の第１６の実施の形態を示す断面図である。
【０１３６】
なお、図２７において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１３７】
筐体のレンズ密着部の面の厚さを連続的に変化させ、レンズの一部として利用するような筐体２９を有する場合を示す。電気的な動作原理としては、筐体２９の曲面とレンズ２とを合成したものをひとつのレンズとして考えることができる。
【０１３８】
図２８は本発明のアンテナ装置の第１７の実施の形態を示す断面図である。
【０１３９】
なお、図２８において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１４０】
図１の筐体１の左側面の一部がない場合を示している。電波放射面の一部に穴が空いた形状の筐体３０に、防水目的のパッキン３１をはさんでレンズ２がはめ込まれている構造である。レンズ２が外気に露出しているので、レンズ２の耐久性は改善されないが、構造が簡単で、組立工数の削減等には有効な構造である。また一般的には、耐久性を重視して損失が大きめな材料に選定されるので、筐体１部分を電波が通過しないため、より低損失なアンテナ装置が実現できる。
【０１４１】
図２９は本発明のアンテナ装置の第１８の実施の形態を示す断面図である。
【０１４２】
なお、図２９において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１４３】
レンズ３２の形状が、内側に凸形状のレンズを用いている場合を示す。
【０１４４】
図３０は図２９の動作原理を示す説明図である。
【０１４５】
なお、図３０において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１４６】
アンテナ給電部４から入力された電波１０５は、ホ−ン３内部を放射状に伝搬し、レンズ３２、筐体１を経て、筐体１の左側に同位相の平面波として放射される。
【０１４７】
図３１は本発明のアンテナ装置の第１９の実施の形態を示す断面図である。
【０１４８】
なお、図３１において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１４９】
レンズ３２の一部が、露出している場合を示している。
【０１５０】
図３２は本発明のアンテナ装置の第２０の実施の形態を示す断面図である。
【０１５１】
なお、図３２において図３１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１５２】
レンズ３２と筐体３３との間に整合板７が挿入された場合を示す。
【０１５３】
図３３は本発明のアンテナ装置の第２１の実施の形態を示す断面図である。
【０１５４】
なお、図３３において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１５５】
電波放射面に凸状の筐体レンズ部３４を有する筐体４８にレンズ３２をはめ込んだ構成としている。
【０１５６】
図３４は本発明のアンテナ装置の第２２の実施の形態を示す断面図である。
【０１５７】
なお、図３４において図３３に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１５８】
レンズ３２と、電波放射面に筐体４８が有する凸状の筐体レンズ部３４との間に、整合板７を挟み込んだ形で挿入した場合を示している。
【０１５９】
図３５は本発明のアンテナ装置の第２３の実施の形態を示す断面図である。
【０１６０】
なお、図３５において図３３に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１６１】
凹状の筐体レンズ部３６と凸部を持つレンズ３５とを組み合わせた場合を示している。本構成は、レンズ３５の横ズレを防止する方法として有効である。
【０１６２】
図３６は本発明のアンテナ装置の第２４の実施の形態を示す断面図である。
【０１６３】
なお、図３６において図３５に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１６４】
凸状の筐体レンズ部３８と凹部を持つレンズ３７とを用いた場合を示す。
【０１６５】
図３７は本発明のアンテナ装置の第２５の実施の形態を示す断面図である。
【０１６６】
なお、図３７において図３６に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１６７】
本構成は、両側が凸状のレンズ３９を筐体４８の筐体レンズ部４０に密着させた場合を示す。
【０１６８】
図３８は本発明のアンテナ装置の第２６の実施の形態を示す断面図である。
【０１６９】
なお、図３８において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１７０】
平面状の筐体の凸部４２と凹部を持つレンズ４１を用いた場合を示し、レンズ４１の横ズレを防止する方法として有効である。
【０１７１】
図３９は本発明のアンテナ装置の第２７の実施の形態を示す断面図である。
【０１７２】
なお、図３９において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１７３】
平面状の筐体の凹部４４と凸部を持つレンズ４３を用いた場合を示す。
【０１７４】
上述の通り、誘電体の筐体の内側に誘電体の電波レンズを埋め込んだレンズアンテナである。誘電体よりなる筐体の内側の壁面に誘電体よりなるレンズを配置し、円錐形状のホ−ンアンテナでレンズを固定し、導波管構造のホ−ン端部より給電し、レンズアンテナとして用いている。開口面の形状は、円状である必要はなく、矩形の開口でもよい。
【０１７５】
一般に誘電体レンズを用いたレンズアンテナは、レンズ２部分を外気にふれる構造とするのが一般的であるが、この方法はレンズ２をビス等で固定するため、フランジ部分を設けなければならず、レンズ形状が複雑となる。さらに、レンズをビス止めする際に強く締めすぎると、レンズのフランジ部分にクラックが入るためある程度の厚みも必要になる。しかし、本発明では、レンズ２は内側から入れ込むだけで、ホ−ン３により固定する構造となっているので、レンズ２にフランジやビス穴を設ける必要はなく簡単な構造としている。
【０１７６】
また、一般にレンズ２をビス止めする際の締めすぎ防止のトルク管理や、ホ−ン３との防水のためにパッキンを入れたり、シ−ル剤を塗ったりする必要があるため組立が複雑で工程が多く、組立費用（工数）が多くかかるが、これに対し本発明では、ビス止めやシ−ルの作業が発生せず、組立作業に要する時間は大幅に削減可能となる。
【０１７７】
本発明の構造では、ホ−ンについて自重をささえる強度が必要で直径が小さくなっている部分は強固に作る必要があるが、筐体１が鋳型で安くできる上、ホ−ン３も強い強度を必要としない。
【０１７８】
一般に、レンズ開口が露出している場合、レンズは通過する電波の伝搬損失を低く抑えるために低損失な材料を使用する。レンズの低損失材料は、ＰＣ（ポリカ−ボネイト）やＡＢＳ等が用いられるが、耐環境性があまり優れているといえない。例えば、ＰＣは塩水や薬品に犯されやすく、ソルベントクラックが発生しやすい。しかし、本発明では、筐体１が外部環境からレンズ２を守っているので、筐体１の材料として多少電波損失が大きくても耐環境性の良好な材料を使用し、内部に配置しているレンズ２は耐環境性より電気性能を重視した材料を選択することができる。筐体１の壁厚は厚くないので多少損失の大きな材料を選んでもインパクトは少なく、逆に内部のレンズ２について電気特性重視の損失の少ない材料を選定できるので、結局、ト−タルの損失（電気性能）も耐環境性も本発明の方が有利になる。
【０１７９】
なお、アンテナをある周波数で設計し、後に他の用途で少し周波数をずらして使用したい場合などにおいては、設計を初めから行う必要がなく、整合板７、８の厚さを調整して対応することが可能である。
【０１８０】
また、以前設計製造したレンズがある場合は、それを流用し、その後方にレンズを付加してやれば対応可能である。
【０１８１】
さらにまた、レンズ自身が大きく射出成型器の容量が足らない場合は、レンズを２分割して対応することができる。
【０１８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアンテナ装置は、レンズにフランジやビス穴を設ける必要がなく、またビス止めやシ−ルのトルク管理作業が発生せず、防水のためにパッキンを入れたりシ−ル剤を塗ったりする必要がないので、アンテナ構造を簡単にでき、また組立作業に要する時間は大幅に削減できるという効果を有している。
【０１８３】
耐環境性の良好な材料の筐体が外部環境からレンズを保護しているので、耐環境性、電気性能に優れたアンテナ特性が得られるという効果を有している。
【０１８４】
また、アンテナ構造である周波数の設計は、整合板の厚さを調整して対応することができるので、周波数設計に融通性があるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のアンテナ装置の動作原理を説明する図である。
【図３】本発明のアンテナ装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図１の筐体の正面及び背面を示す図である。
【図５】筐体の正面開口が矩形の場合を示す図である。
【図６】筐体の正面開口が矩形、レンズ外形が楕円形を示す図である。
【図７】レンズの固定方法の詳細を示す図である。
【図８】本発明のアンテナ装置の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図９】本発明のアンテナ装置の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】本発明のアンテナ装置の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】本発明のアンテナ装置の第６の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】本発明のアンテナ装置の第７の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】本発明のアンテナ装置の第８の実施の形態を示す断面図である。
【図１４】本発明のアンテナ装置の第９の実施の形態を示す断面図である。
【図１５】図１４の動作原理を示す説明図である。
【図１６】本発明のアンテナ装置の第１０の実施の形態を示す断面図である。
【図１７】本発明のアンテナ装置の第１１の実施の形態を示す断面図である。
【図１８】図１７の動作原理を示す説明図である。
【図１９】本発明のアンテナ装置の第１２の実施の形態を示す断面図である。
【図２０】平面アンテナの詳細を示す図である。
【図２１】図２１は平面アンテナの他の詳細を示す図である。
【図２２】本発明のアンテナ装置の第１３の実施の形態を示す断面図である。
【図２３】図２２の動作原理を示す説明図である。
【図２４】本発明のアンテナ装置の第１４の実施の形態を示す断面図である。
【図２５】図２４の動作原理を示す説明図である。
【図２６】本発明のアンテナ装置の第１５の実施の形態を示す断面図である。
【図２７】本発明のアンテナ装置の第１６の実施の形態を示す断面図である。
【図２８】本発明のアンテナ装置の第１７の実施の形態を示す断面図である。
【図２９】本発明のアンテナ装置の第１８の実施の形態を示す断面図である。
【図３０】図２９の動作原理を示す説明図である。
【図３１】本発明のアンテナ装置の第１９の実施の形態を示す断面図である。
【図３２】本発明のアンテナ装置の第２０の実施の形態を示す断面図である。
【図３３】本発明のアンテナ装置の第２１の実施の形態を示す断面図である。
【図３４】本発明のアンテナ装置の第２２の実施の形態を示す断面図である。
【図３５】本発明のアンテナ装置の第２３の実施の形態を示す断面図である。
【図３６】本発明のアンテナ装置の第２４の実施の形態を示す断面図である。
【図３７】本発明のアンテナ装置の第２５の実施の形態を示す断面図である。
【図３８】本発明のアンテナ装置の第２６の実施の形態を示す断面図である。
【図３９】本発明のアンテナ装置の第２７の実施の形態を示す断面図である。
【図４０】従来のアンテナ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１    筐体
２    レンズ
３    ホーン
４    アンテナ給電部
５    カバー
６    ＲＦ回路
７，８    整合板
９，１０    レンズ
１１，１２    レンズ
１３    誘電体層
１４    平面アンテナ
１５    コネクタ
１６    給電点
１７    プリント基板
１８    グランド板
１９    同軸コネクタ
２０    スロット素子
２１    マイクロストリップライン
２２，２３    誘電体層
２４，２５，２６，２７，２８    レンズ板
２９    筐体
３０    筐体
３１    パッキン
３２    レンズ
３３    筐体
３４    筐体レンズ部
３５    レンズ
３６    筐体レンズ部
３７    レンズ
３８    筐体レンズ部
３９    レンズ
４０    筐体レンズ部
４１    レンズ
４２    筐体の凸部
４３    レンズ
４４    筐体の凹部
４５    パッチ素子
４７    空間
４８    筐体
１００    焦点
１０１    電波
１０２，１０３，１０４，１０５    電波
１０８    壁面
２００    誘電体層
２０１    ツメ
３００    レンズ
３０１    ホーン
３０３    パッキン
３０４    ビス
３０５    フランジ
【図１】
0003613147.tif 000006
【図２】
0003613147.tif 000007
【図３】
0003613147.tif 000008
【図４】
0003613147.tif 000009
【図５】
0003613147.tif 000010
【図６】
0003613147.tif 000011
【図７】
0003613147.tif 000012
【図８】
0003613147.tif 000013
【図９】
0003613147.tif 000014
【図１０】
0003613147.tif 000015
【図１１】
0003613147.tif 000016
【図１２】
0003613147.tif 000017
【図１３】
0003613147.tif 000018
【図１４】
0003613147.tif 000019
【図１５】
0003613147.tif 000020
【図１６】
0003613147.tif 000021
【図１７】
0003613147.tif 000022
【図１８】
0003613147.tif 000023
【図１９】
0003613147.tif 000024
【図２０】
0003613147.tif 000025
【図２１】
0003613147.tif 000026
【図２２】
0003613147.tif 000027
【図２３】
0003613147.tif 000028
【図２４】
0003613147.tif 000029
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
0003613147.tif 000038
【図３４】
0003613147.tif 000039
【図３５】
0003613147.tif 000040
【図３６】
0003613147.tif 000041
【図３７】
0003613147.tif 000042
【図３８】
0003613147.tif 000043
【図３９】
0003613147.tif 000044
【図４０】
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