(57)【要約】  反射抑制装置１００は、２つの媒質間での電磁波の反射を抑制するための装置である。反射抑制装置１００は、第１の誘電体層１０と、第２の誘電体層２０と、第１の誘電体層１０及び第２の誘電体層２０の間に位置する中間誘電体層３０とを備える。第１の誘電体層１０及び第２の誘電体層２０は、それぞれ金属層１１または２１を有し、中間誘電体層３０は、その比誘電率が、第１の誘電体層１０の比誘電率及び第２の誘電体層２０の比誘電率の少なくとも一方よりも大きくなるように、形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの媒質間での電磁波の反射を抑制するための装置であって、
第１の誘電体層と、第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層の間に位置する中間誘電体層と、を備え、
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層は、それぞれ、金属層を有し、
前記中間誘電体層は、その比誘電率が、前記第１の誘電体層の比誘電率及び前記第２の誘電体層の比誘電率の少なくとも一方よりも大きくなるように、形成されている、
ことを特徴とする反射抑制装置。
【請求項２】
前記第１の誘電体層の金属層、及び前記第２の誘電体層の金属層のいずれかまたは両方が、渦巻き状に形成されている、
請求項１に記載の反射抑制装置。
【請求項３】
前記第１の誘電体層は、その比誘電率が、前記２つの媒質のうちの比誘電率の小さい方の媒質の比誘電率よりも大きくなるように形成され、
前記第２の誘電体層は、その比誘電率が、前記２つの媒質のうちの比誘電率の大きい方の媒質の比誘電率よりも小さくなるように形成されている、
請求項１または２に記載の反射抑制装置。
【請求項４】
前記第１の誘電体層、前記中間誘電体層、及び前記第２の誘電体層の順に、比誘電率の値が高くなっている、
請求項３に記載の反射抑制装置。
【請求項５】
前記第１の誘電体層を覆う第３の誘電体層と、前記第２の誘電体層を覆う第４の誘電体層と、を更に備え、
前記第３の誘電体層は、その比誘電率が、前記２つの媒質のうちの比誘電率の小さい方の媒質の比誘電率よりも大きく、且つ、前記第１の誘電体層の比誘電率よりも小さくなるように形成され、
前記第４の誘電体層は、その比誘電率が、前記第２の誘電体層の比誘電率よりも大きく、且つ、前記２つの媒質のうちの比誘電率の大きい方の媒質の比誘電率よりも小さくなるように形成されている、
請求項４に記載の反射抑制装置。
【請求項６】
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層が、それぞれ、複数の金属層を有している、
請求項１〜５のいずれかに記載の反射抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒質間の界面での電磁波の反射を抑制する、反射抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地中に埋まった遺跡、地雷等の探査のために、電磁探査法が利用されている。電磁探査法は、地中、水中、構造物内、生体内等の媒質に対して、外部から電磁波を照射し、その反射波を受信することによって媒質内を探査する方法である。電磁探査方法では、探査対象となる媒質内に、それとは異なる導電率、誘電率、透磁率を有する物体が存在していると、照射された電波はその物体で反射されるので、その電磁波を媒質の外で受信することにより、その物体の媒質内での位置（深度）が推定される。【０００３】
また、近年においては、電磁探査法は、地中深くにある鉱物資源の探査、地下水脈の探査といった、広い領域に対する探査にも利用されている。例えば、特許文献１は、空中からの電磁探査法を開示している。特許文献１に開示された電磁探査法では、巨大な送受信アンテナがヘリコプタによってつり上げられた状態で、空中から地中へと電磁波の照射が行なわれる。【０００４】
更に、特許文献１に開示された電磁探査法では、探査精度を高めるため、反射波から得られた測定データから、測定点における比抵抗値が計算され、更に、比抵抗値の変化の割合に着目した解析が行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２０９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電磁探査法を実行する場合、空中から、地中、水中等の媒質内に電磁波を侵入させ、その後、反射波を、媒質内から空中へと射出させる必要があるが、このとき、空中と媒質との界面で、電磁波は反射されてしまう。そして、この界面での反射の反射率は、媒質の誘電率及び導電率が空気と比較して高ければ高い程、更には、媒質と界面との距離が長ければ長い程、大きくなる。【０００７】
このため、上記特許文献１に開示された電磁探査法では、反射率が非常に高く、電磁波の損失が非常に大きくなるという問題が発生している。また、この問題により、上記特許文献１に開示された電磁探査法を実行する場合は、損失を考慮して、大出力で電波の照射を行なう必要がある。【０００８】
一方、例えば、地中探査において、空気との界面である地表面に送受信アンテナを接触させれば上記の問題は解消できるとも考えられる。また、送受信アンテナをキャビティで覆い、キャビティと界面である地表面とを共振させながら、キャビティを地表面に接触させることでも、上記の問題は解消できると考えられる。【０００９】
但し、このような態様では、広い領域に対して探査を行なう場合に、送受信アンテナを移動させて対象となる領域を走査する必要があるため、探査にかかる時間及びオペレーションコストが増大してしまう。【００１０】
なお、走査を省くために、対象となる領域に、複数の電磁探査システムを配置することも考えられるが、この場合は、探査にかかる時間は短くできる反面、装置にかかるコストが増大してしまう。【００１１】
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、媒質間の界面での電磁波の反射を抑制して、電磁波の損失を軽減し得る、反射抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一側面における反射抑制装置は、２つの媒質間での電磁波の反射を抑制するための装置であって、
第１の誘電体層と、第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層の間に位置する中間誘電体層と、を備え、
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層は、それぞれ、金属層を有し、
前記中間誘電体層は、その比誘電率が、前記第１の誘電体層の比誘電率及び前記第２の誘電体層の比誘電率の少なくとも一方よりも大きくなるように、形成されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、媒質間の界面での電磁波の反射を抑制して、電磁波の損失を軽減しすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における反射抑制装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における反射抑制装置の金属層の具体的構成の一例を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２における反射抑制装置の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態３における反射抑制装置の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３における反射抑制装置の金属層の具体的構成の一例を示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３における反射抑制装置の他の例の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例における反射抑制装置の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における反射抑制装置について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１における反射抑制装置の構成を示す断面図である。
【００１６】
図１に示す本実施の形態１における反射抑制装置１００は、２つの媒質間での電磁波の反射を抑制するための装置である。２つの媒質間としては、大気と地中との間、大気と水中との間が挙げられる。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態１における反射抑制装置１００は、第１の誘電体層１０と、第２の誘電体層２０と、第１の誘電体層１０及び第２の誘電体層２０の間に位置する中間誘電体層３０とを備えている。
【００１８】
また、第１の誘電体層１０は金属層１１を有し、第２の誘電体層２０は金属層２１を有している。更に、中間誘電体層３０は、その比誘電率が、第１の誘電体層１０の比誘電率及び第２の誘電体層２０の比誘電率の少なくとも一方よりも大きくなるように、形成されている。なお、「誘電体層が金属層を有している」とは、誘電体層がその内部に金属層を含んでいる態様、誘電体層が金属層を被覆している態様、誘電体層に金属層が埋め込まれている態様等をいう。
【００１９】
このような構成により、中間誘電体３０は、金属層１１と金属層２１とを電磁気的に結合させる役割を果たすことになる。そして、第１の誘電体層１０は、一方の媒質と金属層１１とのインピーダンスを整合し、第２の誘電体層２０は、他方の媒質と金属層２１とのインピーダンスを整合する。従って、本実施の形態１における反射抑制装置１００を２つの媒質間に配置すれば、２つの媒質間のインピーダンスの整合が図られる。
【００２０】
このため、一方の媒質中で出射された電波は、反射抑制装置１００を通過することで、他方の媒質で反射され難くなる。本実施の形態１における反射抑制装置１００によれば、媒質間の界面での電磁波の反射を抑制し、電磁波の損失を軽減できる。
【００２１】
続いて、図２を用いて、本実施の形態１における反射抑制装置１００の構成についてより具体的に説明する。図２は、本発明の実施の形態１における反射抑制装置の金属層の具体的構成の一例を示す平面図である。
【００２２】
まず、本実施の形態１において、第１の誘電体層１０、第２の誘電体層２０、及び中間誘電体層３０の形成材料は、誘電体となり得る材料であれば特に限定されるものではない。これらの誘電体の形成材料の具体例としては、樹脂材料、ゴム材料、セラミック材料等が挙げられる。また、各誘電体の形成材料は、単一の材料で形成されていても良いし、複数の材料を含むコンポジット材料であっても良い。
【００２３】
ここで、反射抑制装置１００が対応する２つの媒質が、媒質Ａと媒質Ｂとであり、媒質Ａの比誘電率ａが媒質Ｂの比誘電率ｂよりも小さいとする（比誘電率ａ＜比誘電率ｂ）。この場合、第１の誘電体層１０は、その比誘電率Ｒ１が、２つの媒質のうちの比誘電率の小さい方の媒質Ａの比誘電率ａよりも大きくなるように形成され、第２の誘電体層２０は、その比誘電率Ｒ２が、２つの媒質のうちの比誘電率の大きい方の媒質Ｂの比誘電率ｂよりも小さくなるように形成されているのが良い。
【００２４】
更に、本実施の形態１では、媒質Ａの比誘電率ａと媒質Ｂの比誘電率ｂとの差が大きいほど、媒質Ａ、第１の誘電体層１０、中間誘電体層３０、第２の誘電体層２０、及び媒質Ｂの順に、比誘電率の値が高くなっているのが良い（ａ＜Ｒ１＜Ｒｍ（中間誘電体層の比誘電率）＜Ｒ２＜ｂ）。但し、本実施の形態１では、第１の誘電体層１０の比誘電率Ｒ１と、第２の誘電体層２０の比誘電率Ｒ２とは、同一の値であっても良い。この場合であっても、電磁波の反射抑制効果を得ることができる。
【００２５】
また、本実施の形態１では、金属層１１及び金属層２１の形状は、特に限定されるものではなく、具体例としては、シート状、櫛歯状、渦巻き状等が挙げられる。但し、中間誘電体層３０による金属層１１と金属層２１との電磁気的な結合効果を高める点からは、金属層１１及び金属層２１のいずれかまたは両方が、渦巻き状に形成されているのが良い。
【００２６】
図２は、渦巻き状に形成された金属層１１及び金属層２１を示している。また、図２の例では、中間誘電体層３０による結合効果を高めるために、金属層１１と金属層２１とで巻方向が互いに逆となっている。
【００２７】
また、図２に示す端子１１ａと端子２１ａとの間、または端子１１ｂと端子２１ｂとの間には、負荷が挿入されていても良い。この場合、負荷の値を変えることによって、反射抑制装置１００を通過する電波の周波数特性及び通過量を調整することが可能となる。
【００２８】
（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２における反射抑制装置について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態２における反射抑制装置の構成を示す断面図である。
【００２９】
図３に示すように、本実施の形態２における反射抑制装置１１０は、実施の形態１における反射抑制装置１００と同様に、第１の誘電体層１０、第２の誘電体層２０、中間誘電体層３０、金属層１１及び金属層２１を備えている。但し、本実施の形態２では、反射抑制装置１１０は、以下の点で、実施の形態１における反射抑制装置１００と異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
【００３０】
図３に示すように、本実施の形態２における反射抑制装置１１０は、第１の誘電体層１０を覆う第３の誘電体層４０と、第２の誘電体層２０を覆う第４の誘電体層５０とを更に備えている。
【００３１】
第３の誘電体層４０は、その比誘電率Ｒ３が、２つの媒質のうちの比誘電率の小さい方の媒質Ａの比誘電率ａよりも大きく、且つ、第１の誘電体層１０の比誘電率Ｒ１よりも小さくなるように形成されている。第４の誘電体層５０は、その比誘電率Ｒ４が、第２の誘電体層２０の比誘電率Ｒ２よりも大きく、且つ、２つの媒質のうちの比誘電率の大きい方の媒質Ｂの比誘電率ｂよりも小さくなるように形成されている。
【００３２】
また、本実施の形態２において、第３の誘電体層４０及び第４の誘電体層５０の形成材料も、第１の誘電体層１０、第２の誘電体層２０、及び中間誘電体層３０と同様に、誘電体となり得る材料であれば特に限定されるものではない。第３の誘電体層４０及び第４の誘電体層５０の形成材料の具体例としても、樹脂材料、ゴム材料、セラミック材料等が挙げられる。また、第３の誘電体層４０及び第４の誘電体層５０の形成材料も、単一の材料で形成されていても良いし、複数の材料を含むコンポジット材料であっても良い。
【００３３】
更に、本実施の形態２では、媒質Ａの比誘電率ａと媒質Ｂの比誘電率ｂとの差が大きいほど、媒質Ａ、第３の誘電体層４０、第１の誘電体層１０、中間誘電体層３０、第２の誘電体層２０、第４の誘電体層５０、及び媒質Ｂの順に、比誘電率の値が高くなっているのが良い（ａ＜Ｒ３＜Ｒ１＜Ｒｍ＜Ｒ２＜Ｒ４＜ｂ）。但し、本実施の形態２では、第３の誘電体層４０の比誘電率Ｒ３と、第４の誘電体層５０の比誘電率Ｒ４とは、同一の値であっても良い。
【００３４】
このように、本実施の形態２では、第３の誘電体層４０及び第４の誘電体層５０が形成されているため、金属層１１及び金属層２１が、媒質である水、大気等によって浸食されてしまう事態の発生が抑制される。
【００３５】
また、媒質Ａと金属層１１とのインピーダンスの整合は、第１の誘電体層１０だけでなく、第３の誘電体層４０によっても行なわれる。媒質Ｂと金属層２１とのインピーダンスの整合は、第２の誘電体層２０だけでなく、第４の誘電体層５０によっても行なわれる。このため、本実施の形態２によれば、媒質間の界面での電磁波の反射抑制効果と、電磁波の損失軽減効果とをより高めることができる。
【００３６】
（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３における反射抑制装置について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態３における反射抑制装置の構成を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態３における反射抑制装置の金属層の具体的構成の一例を示す平面図である。
【００３７】
図４に示すように、本実施の形態３における反射抑制装置１２０は、実施の形態１における反射抑制装置１００と同様に、第１の誘電体層１０、第２の誘電体層２０、及び中間誘電体層３０を備えている。但し、本実施の形態２では、反射抑制装置１２０は、以下の点で、実施の形態１における反射抑制装置１００と異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
【００３８】
図４に示すように、本実施の形態３では、第１の誘電体層１０及び第２の誘電体層２０は、それぞれ、複数の金属層を有している。具体的には、第１の誘電体層１０は、金属層１２とその下層に位置する金属層１３とを有している。また、第２の誘電体層２０は、金属層２２とその下層に位置する金属層２３とを有している。
【００３９】
このように、本実施の形態３では、第１の誘電体層１０及び第２の誘電体層２０それぞれに複数の金属層が設けられている。複数の金属層を用いることで、導電体のインダクタンス、金属間のキャパシタンスで構成されるフィルターが多段化し、通過特性（Ｑ値）を落とすことなく、広帯域が図れる。このため、反射抑制装置１２０を通過する電波の周波数帯域を拡大することができる
【００４０】
また、図５に示すように、本実施の形態３においては、金属層１２、金属層１３、金属層２２及び金属層２３は、中間誘電体層３０による結合効果を高めるためにいずれも渦巻き状に形成されている。更に、中間誘電体層３０による結合効果をいっそう高めるために、金属層１２と金属層１３との間、金属層２２と金属層２３との間で巻方向が互いに逆となっている。
【００４１】
また、本実施の形態３では、反射抑制装置１２０を通過する電波の周波数特性及び通過量を調整するため、同じ誘電体層に存在する金属層間で負荷が挿入されていても良い。具体的には、第１の誘電体層１０においては、端子１２ａと端子１３ａとの間、または端子１２ｂと端子１３ｂとの間に、負荷が挿入されていても良い。また、第２の誘電体層２０においては、端子２２ａと端子２３ａとの間、または端子２２ｂと端子２３ｂとの間に、負荷が挿入されていても良い。
【００４２】
また、本実施の形態３においても、実施の形態２と同様に、第３の誘電体層４０と第４の誘電体層５０とが設けられていても良い。図６は、本発明の実施の形態３における反射抑制装置の他の例の構成を示す断面図である。
【実施例】
【００４３】
続いて、本発明の反射抑制装置の実施例について図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施例における反射抑制装置の周波数特性を示す図である。本実施例では、図３に示した反射抑制装置１１０を下記に示すように実際に作成した。【００４４】
本実施例では、まず、ROGERS製duroid6010（比誘電率10.1）を用いて、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚み２．５４ｍｍの中間誘電体層３０を作成した。次に、中間誘電体層３０の一方の主面に、渦巻き状の金属層１１（巻き数：５０回、線幅１ｍｍ、線間１ｍｍ）を配置し、金属層１１が覆われるように、縦及び横が同サイズで、厚みが０．６２５ｍｍのROGERS製duroid6006（比誘電率6.1）を配置して、第１の誘電体層１０を形成した。【００４５】
また、中間誘電体層３０の他方の主面にも、渦巻き状の金属層２１（巻き数：５０回、線幅１ｍｍ、線間１ｍｍ）を配置し、金属層２１が覆われるように、縦及び横が同サイズで、厚みが０．６２５ｍｍのROGERS製duroid6006（比誘電率6.1）を配置して、第２の誘電体層２０を形成した。本実施例において、第１の誘電体層１０と第２の誘電体層２０とは、同じ形成材料によって同じサイズで、形成されている。【００４６】
そして、第１の誘電体層１０、第２の誘電体層２０、及び中間誘電体層３０による積層体の前面をアクリル樹脂（厚み５ｍｍ）で被覆して、第３の誘電体層４０と第５の誘電体層５０とを形成した。本実施例において、第３の誘電体層４０と第４の誘電体層５０とは、共にアクリル樹脂によって形成されている。【００４７】
次に、得られた反射抑制装置１１０を水面に配置し、水上５０ｃｍの位置に受電アンテナを設置し、水深５０ｃｍの位置に送電アンテナを設置して、水中から大気中へと電磁波を照射した。また、電磁波の照射は、反射抑制装置１１０において金属層１１と金属層２１との間に負荷（５０オーム）を挿入した場合と、挿入していない場合（負荷オープン）とに分けて行なった。更に、比較例として、反射抑制装置１１０を設置しない場合においても、同様に電磁波の照射を行なった。結果は、図７に示す通りである。【００４８】
図７に示すように、本実施例の反射抑制装置１１０を用いた場合は、電磁波の反射が抑制され、電磁波の損失が軽減されていることが分かる。また、金属層１１と金属層２１との間に負荷を挿入することによって、電波の周波数特性及び通過量の調整が可能となる。【００４９】
上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する（付記１）〜（付記６）によって表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。【００５０】
（付記１）
２つの媒質間での電磁波の反射を抑制するための装置であって、
第１の誘電体層と、第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層の間に位置する中間誘電体層と、を備え、
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層は、それぞれ、金属層を有し、
前記中間誘電体層は、その比誘電率が、前記第１の誘電体層の比誘電率及び前記第２の誘電体層の比誘電率の少なくとも一方よりも大きくなるように、形成されている、
ことを特徴とする反射抑制装置。【００５１】
（付記２）
前記第１の誘電体層の金属層、及び前記第２の誘電体層の金属層のいずれかまたは両方が、渦巻き状に形成されている、
付記１に記載の反射抑制装置。【００５２】
（付記３）
前記第１の誘電体層は、その比誘電率が、前記２つの媒質のうちの比誘電率の小さい方の媒質の比誘電率よりも大きくなるように形成され、
前記第２の誘電体層は、その比誘電率が、前記２つの媒質のうちの比誘電率の大きい方の媒質の比誘電率よりも小さくなるように形成されている、
付記１または２に記載の反射抑制装置。【００５３】
（付記４）
前記第１の誘電体層、前記中間誘電体層、及び前記第２の誘電体層の順に、比誘電率の値が高くなっている、
付記３に記載の反射抑制装置。【００５４】
（付記５）
前記第１の誘電体層を覆う第３の誘電体層と、前記第２の誘電体層を覆う第４の誘電体層と、を更に備え、
前記第３の誘電体層は、その比誘電率が、前記２つの媒質のうちの比誘電率の小さい方の媒質の比誘電率よりも大きく、且つ、前記第１の誘電体層の比誘電率よりも小さくなるように形成され、
前記第４の誘電体層は、その比誘電率が、前記第２の誘電体層の比誘電率よりも大きく、且つ、前記２つの媒質のうちの比誘電率の大きい方の媒質の比誘電率よりも小さくなるように形成されている、
付記４に記載の反射抑制装置。【００５５】
（付記６）
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層が、それぞれ、複数の金属層を有している、
付記１〜５のいずれかに記載の反射抑制装置。【００５６】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
媒質間の界面での電磁波の反射を抑制して、電磁波の損失を軽減することができる。本発明は、比誘電率が大きく異なる媒質間で一方の媒質から他方の媒質へと電磁波を入射させる必要がある分野、例えば、電磁探査等に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  第１の誘電体層
１１、１２、１３  金属層
２０  第２の誘電体層
２１、２２、２３  金属層
３０  中間誘電体層
４０  第３の誘電体層
５０  第４の誘電体層
１００  反射抑制装置（実施の形態１）
１１０  反射抑制装置（実施の形態２）
１２０  反射抑制装置（実施の形態３）
【図１】
2018179379.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018179379.tif 000009
【国際調査報告】
2018179379.tif 000010
2018179379.tif 000011
2018179379.tif 000012
2018179379.tif 000013