(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と接続し、電磁波を伝達する電磁波伝達シートであって、
平面形状を規定するエッジ部分が、互いに平行に延在する平行部分を有する２つの長端辺と、互いに平行に延在する平行部分を有し、前記長端辺よりも短い２つの短端辺とからなり、
前記２つの長端辺及び前記２つの短端辺は反射終端であり、
前記２つの短端辺のうち、少なくとも第１の前記短端辺の前記平行部分は、第１の部分と第２の部分とを含み、
前記長端辺の前記平行部分に略平行な方向に伝搬する電磁波には、
前記第１の短端辺の前記第１の部分に向かう進行波と、前記第１の部分で反射し第２の前記短端辺に向かう反射波とで形成される第１の定在波、及び、
前記第１の短端辺の前記第２の部分に向かう進行波と、前記第２の部分で反射し前記第２の短端辺に向かう反射波とで形成される第２の定在波が含まれ、
前記第１の定在波及び前記第２の定在波各々の腹の前記長端辺の前記平行部分に略平行な方向の位置は、互いに、電磁波伝達シート内を伝搬する電磁波の波長の１／４ずれている電磁波伝達シート。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁波伝達シートにおいて、
前記第１の部分は短絡終端となっており、前記第２の部分は開放終端となっている電磁波伝達シート。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁波伝達シートにおいて、
前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記長端辺の前記平行部分に平行な方向の位置が互いに異なる電磁波伝達シート。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁波伝達シートにおいて、
前記長端辺の前記平行部分に平行な方向の前記第１の部分及び前記第２の部分間の距離は、電磁波伝達シート内を伝搬する電磁波の波長の半分をＭ（０以上の整数）倍した値に、前記波長の１／４を加えた値に略等しい電磁波伝達シート。
【請求項５】
請求項４に記載の電磁波伝達シートにおいて、
前記Ｍは０である電磁波伝達シート。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１項に記載の電磁波伝達シートにおいて、
前記第１の部分及び前記第２の部分は、いずれも短絡終端であるか、または、いずれも開放終端である電磁波伝達シート。
【請求項７】
請求項３から６のいずれか１項に記載の電磁波伝達シートにおいて、
前記２つの長端辺及び前記２つの短端辺は反射終端である電磁波伝達シート。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の電磁波伝達シート、
前記電磁波伝達シートの第２の前記短端辺の近傍に設けられた入力部、及び、
前記入力部と接続した交流電源を有する送電装置と、
前記電磁波伝達シート上に配置され、前記電磁波伝達シートの表面から漏洩する電磁波のうち、電界及び磁界の少なくとも一方と結合可能に構成された結合器を有する受電装置と、
を有する電磁波伝送装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電磁波伝送装置において、
前記電磁波伝達シートは、請求項２から７のいずれか１項の構成であり、
前記電磁波伝達シート上における、前記第１の短端辺の前記第１の部分が前記長端辺の前記平行部分に平行な方向に延在した領域を第１シート、前記第１の短端辺の前記第２の部分が前記長端辺の前記平行部分に平行な方向に延在した領域を第２シートとすると、
前記結合器は、前記第１シート及び前記第２シートに跨って配置されている電磁波伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波伝達シート、及び、電磁波伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波を伝達するシート（以下、「電磁波伝達シート」）を用いた電磁波伝送装置においては、電磁波伝達シート内で定在波を生じることによる電磁波伝送の不安定性が以前から問題視されている。【０００３】
特許文献１（特開２００７−２８１６７８号公報）には、電磁波伝達シートの端部に抵抗や電磁波吸収体を配置して電磁波の反射を抑制し、定在波を低減する技術が開示されている。【０００４】
特許文献２（特開２０１０−１１４６９６号公報）には、伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の幅の長さが、当該垂直方向で共振状態となるように、伝達する電磁波の波長の半分の自然数倍に略等しくなっている電磁波伝達シートが記載されている。そして、当該電磁波伝達シートは、伝達する電磁波の進行方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備え、伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８１６７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１４６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に記載の技術の場合、電磁波伝達シートの少なくとも一部の端辺は終端となっているので、電子波エネルギーが吸収・廃棄され、電磁波の伝達効率が低下するという問題がある。【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、電磁波エネルギーが吸収・廃棄されることを抑制しつつ、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送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】
【０００８】
本発明によれば、交流電源と接続し、電磁波を伝達する電磁波伝達シートであって、平面形状を規定するエッジ部分が、互いに平行に延在する平行部分を有する２つの長端辺と、互いに平行に延在する平行部分を有し、前記長端辺よりも短い２つの短端辺とからなり、前記２つの長端辺及び前記２つの短端辺は反射終端であり、前記２つの短端辺のうち、少なくとも第１の前記短端辺の前記平行部分は、第１の部分と第２の部分とを含み、前記長端辺の前記平行部分に略平行な方向に伝搬する電磁波には、前記第１の短端辺の前記第１の部分に向かう進行波と、前記第１の部分で反射し第２の前記短端辺に向かう反射波とで形成される第１の定在波、及び、前記第１の短端辺の前記第２の部分に向かう進行波と、前記第２の部分で反射し前記第２の短端辺に向かう反射波とで形成される第２の定在波が含まれ、前記第１の定在波及び前記第２の定在波各々の腹の前記長端辺の前記平行部分に略平行な方向の位置は、互いに、電磁波伝達シート内を伝搬する電磁波の波長の１／４ずれている電磁波伝達シートが提供される。【０００９】
また、本発明によれば、前記電磁波伝達シート、前記電磁波伝達シートの第２の前記短端辺の近傍に設けられた入力部、及び、前記入力部と接続した交流電源を有する送電装置と、前記電磁波伝達シート上に配置され、前記電磁波伝達シートの表面から漏洩する電磁波のうち、電界及び磁界の少なくとも一方と結合可能に構成された結合器を有する受電装置と、を有する電磁波伝送装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電磁波エネルギーが吸収・廃棄されることを抑制しつつ、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
上述した目的、および、その他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、および、それに付随する以下の図面によって、さらに明らかになる。
【図１】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁波伝送装置の構成を模式的に示した図であり、（ｂ）はその構成のうちの電磁波伝達シートの上面図を模式的に示している。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る、自由端における進行波、反射波、およびそれらの合成により形成される定在波の様子を模式的に示したグラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る、固定端における進行波、反射波、およびそれらの合成により形成される定在波の様子を模式的に示したグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電磁波伝達シート内の第１の短端辺近傍の定在波の様子を示した濃淡図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る電磁波伝送装置の構成うちの電磁波伝達シートの一例の上面図を模式的に示した図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る、第１の短端辺が自由端の場合の、電磁波伝達シート内の進行波、反射波、およびそれらの合成により形成される定在波の様子を模式的に示したグラフである。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る、第１の短端辺が自由端の場合の、電磁波伝達シート内の進行波、反射波、およびそれらの合成により形成される定在波の様子を模式的に示したグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る、第１の短端辺が自由端の場合の、第１の短端辺近傍の電磁波伝達シート内の定在波の様子を示した濃淡図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る、第１の短端辺が固定端の場合の、電磁波伝達シート内の進行波、反射波、およびそれらの合成により形成される定在波の様子を模式的に示したグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る、第１の短端辺が固定端の場合の、電磁波伝達シート内の進行波、反射波、およびそれらの合成により形成される定在波の様子を模式的に示したグラフである。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る電磁波伝送装置の構成うちの、電磁波伝達シートの第１の短端辺の他の一例の上面図を模式的に示した図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る電磁波伝送装置の構成うちの、電磁波伝達シートの第２の短端辺の他の一例の上面図を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本実施形態の電磁波伝送装置は、送電装置と受電装置を有する。
【００１４】
送電装置は、電磁波伝達シートと、当該電磁波伝達シート上に設けられた入力部と、当該入力部に接続した交流電源とを有する。
【００１５】
電磁波伝達シートの平面形状は、略長方形である。すなわち、電磁波伝達シートの平面形状を規定するエッジ部分は、互いに平行に延在する平行部分を有する２つの長端辺と、互いに平行に延在する平行部分を有し、長端辺よりも短い２つの短端辺とからなる。長端辺の平行部分と、短端辺の平行部分の関係は、例えば垂直である。なお、２つの長端辺は、平行部分と異なる部分（例：互いに平行になっていない部分）をさらに有してもよいし、有さなくてもよい。同様に、２つの短端辺は、平行部分と異なる部分（例：互いに平行になっていない部分）をさらに有してもよいし、有さなくてもよい。
【００１６】
入力部は、電磁波伝達シートの外周沿いの４つの端辺（２つの長端辺、及び、２つの短端辺）のうち、１つの短端辺（第２の短端辺）の近傍に設けられている。そして、交流電源の出力が、当該入力部と接続している。
【００１７】
受電装置は、電磁波伝達シート上に配置される。なお、複数の受電装置が電磁波伝達シート上に配置される場合、当該シートの長端辺に沿って配置される。受電装置は、電磁波伝達シートの表面から漏洩する該シート内の電磁波のうち、電界、または磁界の、どちらか一方と主として結合する結合器を有し、当該結合器により電力を受電する。
【００１８】
電磁波伝達シートの４つの端辺は、電磁波吸収媒体を備えない反射終端で構成される。また、第２の短端辺と異なる短端辺（第１の短端辺）は、少なくとも２つの部分から構成される。
【００１９】
ここで、電磁波伝達シート内を長端辺に略平行に伝搬する電磁波のうち、第１の短端辺に向かう進行波と、第１の短端辺で反射され、第２の短端辺に向かう反射波と、から形成される定在波群のうち、第１の短端辺の少なくとも２つの部分の中の少なくとも１つ以上の部分において反射波を生じ、該シートの長端辺に略垂直な線分上で位置が略同一となる定在波を第１の定在波群とする。また、上記定在波群の内、第１の短端辺の少なくとも２つの部分の中の第１の定在波群が反射波を生じる部分と異なる１つ以上の部分において反射波を生じ、該シートの長端辺に略垂直な線分上で位置が略同一となる定在波を第２の定在波群とする。
【００２０】
結合器は、少なくとも第１の定在波群と、第２の定在波群と、の両方から電力を受電する構成であって、第１の定在波群の腹の位置と、第２の定在波群の腹の位置と、の電磁波伝達シートの長端辺に略平行な方向の間隔が、該シート内を長端辺に略平行に伝搬する電磁波の波長の１／４に略等しくなっている。
【００２１】
なお、「電磁波伝達シートの平面形状が略長方形」とは、例えば短端辺が長端辺に垂直な線分形状である長方形状だけでなく、短端辺が凸形状、凹形状、婉曲部などを有する場合であって、長端辺に平行な方向のバラつきの範囲が、長端辺の長さより十分短く、且つ長端辺が短端辺より長い形状も含む概念である。ここで、「十分短い」とは、例えば長端辺の１／４以下の長さであることをいう。また、当業者が電磁波伝達シートを実際に作製する場合には、理想的で完全な直角、完全な直線などは作製公差などにより実現できない。このような状況を鑑みて、略長方形と表記した。以下、略平行、略垂直と表記した理由も同様である。
【００２２】
また、入力部の設置位置の説明において用いた「第２の短端辺の近傍」とは、第２の短端辺と入力部の間隔が電磁波伝達シートの長端辺の長さより十分短い状態を指し、例えば、第２の短端辺と入力部の間隔が電磁波伝達シートの長端辺の１／４以下の長さであることをいう。
【００２３】
また、「定在波の位置」とは、定在波の最大振幅を与える腹の位置や最小振幅を与える節の位置を基準として測定した位置のことを指す。したがって、電磁波伝達シートの長端辺に垂直な線分上で位置が同一な定在波群とは、電磁波伝達シートの長端辺を軸とした場合に腹や節の位置座標が一致する一連の定在波を指す。
【００２４】
さらに、交流電源から出力され、電磁波伝達シート内を伝搬する電磁波の周波数は単一周波数とは限らず、周波数スペクトルは広がり、すなわち帯域幅を持っていてもよい。その場合には、おおむね周波数帯域の中心周波数を代表させて、電磁波伝達シートを伝搬する電磁波の波長とすればよい。あるいは変調波などの場合には搬送波の周波数を基本としてもよい。そのため、上記の定在波においても、腹や節の位置が幅を持ったり、節では振幅が０にならなかったりする。このような状況を鑑みて、定在波群の位置が略同一と表記した。
【００２５】
また、従来から結合器には、ダイポールアンテナにみられるような電界結合器、あるいはループアンテナにみられるような磁界結合器が存在する。これらの結合器は、各々主に電界と結合するか、主に磁界と結合するが、決して電界結合器は全く磁界を受けない、あるいは磁界結合器は全く電界を受けないわけではない。したがって、「前記電磁波伝達シートの表面から漏洩する該シート内の電磁波のうち、電界、または磁界の、どちらか一方と主として結合する結合器」という表現において、「主として」と記載した。
【００２６】
さらに、短絡終端や開放終端を作成した場合に寄生容量や寄生インダクタンス、寄生抵抗などの寄生回路素子成分により、理想的な短絡終端や開放終端を実際には作製できないことは言うまでもない。したがって、本実施形態では、位相は本実施形態の効果を得るのに十分な精度であることを意味している。具体的には、概ね、位相の相違が１８０度の前後２０度以内に収まることを示す。また、波長においても、電磁波伝達シートの作製公差などにより、完全に長さを規定できない場合や、高周波電源から、例えば実施の形態に詳述する変調波を入力した場合に搬送波成分で波長を規定せざるをえないような場合があるため、上記と同じく、本実施形態の効果を得るのに十分な精度である、位相換算で前後２０度以内、即ち前後１／１８波長以内に収まることを意味する。このような理由から、「電磁波の波長の１／４に略等しくなる」という表現を使用している。
【００２７】
特許文献２（特開２０１０−１１４６９６号公報）開示の技術と異なり、本発明によれば、電磁波伝達シートの略長方形を構成する４つの端辺に電磁波吸収媒体を備えないため、電磁波伝達シートの短端辺に平行に進行する電磁波のみならず、長端辺に平行に進行する電磁波においても、電磁波エネルギーが電磁波吸収媒体により吸収・廃棄されることが抑制される。
【００２８】
なお、電磁波伝達シートの４つの端辺のうち、近傍に入力部を設けた第２の短端辺に対向する第１の短端辺においても電磁波吸収媒体を備えず、反射終端とする。したがって、電磁波伝達シートの長端辺に平行に、第２の短端辺から第１の短端辺に向かって電磁波伝達シート内を進行する電磁波は、第１の短端辺で反射され、少なくとも電磁波伝達シートの長端辺に沿って定在波を生じる。
【００２９】
しかしながら、本実施形態では、第１の短端辺は少なくとも２つの部分からなるため、電磁波伝達シートに生じる定在波は、第１の短端辺の各々異なる部分で反射する第１の定在波群及び第２の定在波群に分類することができる。さらに、第１の定在波群の位置と、第２の定在波群の位置と、の電磁波伝達シートの長端辺に略平行な間隔が、該シート内を長端辺に略平行に伝搬する電磁波の波長の１／４に略等しくなる構成を取るため、該シートの長端辺に略垂直な線分上の位置では、一方の定在波群が腹の場合、他方は節となる。したがって、該シートの長端辺に略垂直な線分上で相補的に並ぶ腹と節により、該シートの長端辺に略垂直な線分上で平均化して観察した場合における、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一は緩和される。
【００３０】
さらに、電磁波伝達シートの長端辺に沿って配置される受電装置に搭載される結合器は、少なくとも第１の定在波群と、第２の定在波群と、の両方から電力を受電する構成を取るため、例え節の部分に結合器の一部分が掛っていても、該シートの長端辺に略垂直な線分上の位置に相補的に並ぶ腹から電力を受電することにより、送電装置から電力を受け取ることができる。
【００３１】
以上の通り、上記の構成によれば、シート内に生じる定在波に起因する電磁波強度の不均一を緩和した状態で、電磁波伝達シートの短端辺に平行に進行する電磁波のみならず、長端辺に平行に進行する電磁波においても、電磁波エネルギーが吸収・廃棄されることを抑制した電磁波伝送装置を提供することができる。
【００３２】
なお、本実施形態の電磁波伝送装置は、電磁波伝達シートの第１の短端辺のうち、第１の定在波群を生じる部分は短絡終端で構成され、且つ、第２の定在波群を生じる部分は開放終端で構成され、第１の短端辺は、電磁波伝達シートの長端辺に略垂直に構成することができる。すなわち、第１の短端辺を構成する少なくとも２つの部分の内、少なくとも１つの部分は短絡終端で構成し、少なくとも１つの他の部分は開放終端で構成する。
【００３３】
このようにした場合、第１の定在波群の腹の位置と、第２の定在波群の腹の位置と、の電磁波伝達シートの長端辺に略平行な方向の間隔が、該シート内を長端辺に略平行に伝搬する電磁波の波長の１／４に略等しくなる。
【００３４】
短絡終端と開放終端では、進行波に対する反射波の位相が１８０度異なる。そして、第１の短端辺は、長端辺に略垂直に構成されるため、第１の定在波群と第２の定在波群とは腹と節の位置を基準とする定在波の位置が、該シートの長端辺に略平行に測って１／４波長互いにずれる。すなわち、第１の定在波群の腹の位置と、第２の定在波群の腹の位置と、の電磁波伝達シートの長端辺に略平行な間隔が、該シート内を長端辺に略平行に伝搬する電磁波の波長の１／４に略等しくなる構成が実現される。したがって、一方が節の場合、他方は腹となるため、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和できる。
【００３５】
また、本実施形態の電磁波伝送装置は、電磁波伝達シートの第１の短端辺のうち、第１の定在波群を生じる部分と、第２の定在波群を生じる部分とが、短絡終端か、開放終端かの同一の種類の反射終端で構成され、且つ、第１の定在波群を生じる部分と、第２の定在波群を生じる部分との、電磁波伝達シートの長端辺に略平行な方向の間隔が、該シートの長端辺に略平行に該シート内を進行する電磁波の波長の半分をＭ（０以上の整数）倍した値に、該波長の１／４を加えた長さに略等しくすることができる。
【００３６】
上述のように構成した場合、定在波の腹と節は１／４波長ごとに交互に現れるため、第１の定在波群の位置と、第２の定在波群の位置と、の電磁波伝達シートの長端辺に略平行な方向の間隔が、該シート内を長端辺に略平行に伝搬する電磁波の波長の１／４に略等しくなる構成を実現できる。すなわち、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和する構成を実現できる。
【００３７】
なお、同一の種類の反射終端とは、定在波を生じさせる当該端部に入射する進行波の位相に対して端部において生じる反射波の位相が十分な精度で同一である、寄生抵抗などの入射波の減衰が十分小さい反射終端を意味する。
【００３８】
また、本実施形態の電磁波伝送装置は、上記Ｍを「０（ゼロ）」とすることができる。
【００３９】
このように構成した場合、電磁波伝達シートの端部の、長端辺に平行に測った幅を、特に前記進行する電磁波の波長のほぼ１／４まで短くできるため、電磁波伝達シートの製造コストを低減でき、その結果電磁波伝送装置の製造コストを低減できる。
【００４０】
また、本実施形態の電磁波伝送装置においては、電磁波伝達シートの４つの端辺を短絡終端で構成することができる。
【００４１】
このように構成した場合、電磁波伝達シートの４つの端辺（短絡終端）からは電磁波が漏洩しない。したがって、周辺環境への電磁波漏洩による影響を少なくできる。また、周辺環境の変化による電磁波伝達シート内の電磁波伝搬の変化も抑制できる。さらに容易に作製しやすいため、安定して、低コストで電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置を提供することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図１は本発明の第２の実施の形態を説明する模式図である。図１（ａ）は本実施の形態の構成を説明する模式図であり、図１（ｂ）はその構成のうち、電磁波伝達シート１０３の上面図を模式的に示している。なお、本実施形態の電磁波伝達シートは略長方形であり、図１（ａ）でＬ＞Ｗの関係を満たすものとする。
【００４３】
図１（ａ）に示されている交流電源１０１は交流電力を出力する。その出力は配線１０２を通して、電磁波伝達シート１０３の入力部１０４に接続される。入力部１０４は、電磁波伝達シート１０３の外周沿いの４つの端辺（２つの長端辺１０８ａ、１０８ｂ、及び、２つの短端辺１０７、１０９）のうち、一つの短端辺１０９（以下、近傍に入力部１０４を設けられた短端辺を「第２の短端辺」という）の近傍に設けられる。このように、交流電源１０１と電磁波伝達シート１０３を含んで、送電装置が構成される。
【００４４】
なお、交流電源１０１が出力する交流電力は単一周波数とは限らず、周波数スペクトルは広がり、すなわち帯域幅を持っていてもよい。その場合には、おおむね周波数帯域の中心周波数を代表させて、電磁波伝達シート１０３を伝搬する電磁波の波長とすればよい。あるいは変調波などの場合には搬送波の周波数を基本としてもよい。
【００４５】
電磁波伝達シート１０３の上面には、電磁波伝達シート１０３の長辺にほぼ平行に並んで受電装置１０５ａ、１０５ｂが配置される。電磁波伝達シート１０３の上面に配置される受電装置の数は１個でもよいが、複数でもよい。本実施の形態では複数配置されるものとする。各受電装置１０５a、１０５ｂには結合器１０６a、１０６ｂが搭載される。電磁波伝達シート１０３を伝搬する電磁波は、シート表面から交流電界、または交流磁界として漏洩しており、各々結合器１０６a、１０６ｂなどを介して受電装置１０５a、１０５ｂに給電することができる。なお、多くの先行文献があるため、電界結合器と磁界結合器についての具体的な構成については、特に詳述しない。
【００４６】
電磁波伝達シート１０３に沿って配置される受電装置１０５a、１０５ｂの順序（第２の短端辺側から受電装置を数えた場合の順序）によらず、受電装置の受電電力を適切な範囲に収めるため、受電装置１０５a、１０５ｂの受電電力は、電磁波伝達シート１０３内部を伝搬する電力より十分小さくすることが望ましい。その場合、図１における電磁波伝達シート１０３の右端の短端辺１０７（入力部１０４が近傍に設けられる短端辺と異なる短端辺：以下、「第１の短端辺」という）に到達する電力は大きくなる。ここで、特許文献２に記載の通りにこの電力を電磁波吸収媒体により吸収・廃棄すると、電力利用効率は極めて低くなってしまう。本実施の形態では、この問題を解決するため、電磁波伝達シート１０３の第１の短端辺１０７を反射終端とし、また、電磁波伝達シート１０３の長端辺１０８ａ、１０８ｂも、おなじく反射終端とする。この構成により、電磁波伝達シート１０３の第１の短端辺１０７に平行に進行する電磁波のみならず、長端辺１０８ａ、１０８ｂに平行に進行する電磁波においても、電磁波エネルギーが吸収・廃棄されることを抑制した電磁波伝送装置を提供することができる。
【００４７】
図１（ｂ）に示した電磁波伝達シート１０３の上面図の通り、本実施の形態においては特に第１の短端辺１０７を、電磁波伝達シート１０３の長端辺１０８ａ、１０８ｂに対して略垂直にし、且つ、少なくとも２つの部分に分けている。そして、当該２つの部分の中の一つの部分は短絡終端とすることにより反射終端とし、他の部分は開放終端とすることにより反射終端とする。
【００４８】
図１（ｂ）においては、第１の短端辺１０７を第１部分１０７ａと第２部分１０７ｂに二分（図中、上下に二分）している。なお、この際、受電装置１０５ａ、１０５ｂが動作するに足る電力を電磁波伝達シート１０３上で得られるならば、第１部分１０７ａと第２部分１０７ｂの長さは、特に等しくなくてもよい。このうち、例えば第１部分１０７ａは短絡終端、第２部分１０７ｂは開放終端とする。なお、ここでいう、短絡終端または開放終端は、完全に寄生容量や寄生インダクタンス、寄生抵抗などの寄生回路素子成分のない理想的な完全反射終端を意味するわけではなく、現実に当業者の作成できる範囲内の反射終端としての短絡終端または開放終端を意味している。
【００４９】
ここで、図１（ｂ）に示す一点鎖線Ａ−Ａ´より分離された電磁波伝達シート１０３の図中上側部分を「第１シート１０３ａ」とし、下側部分を「第２シート１０３ｂ」と定義する。なお、言うまでもなく、一点鎖線は仮想的なもので、実際には電磁波伝達シート１０３上に存在しない。この領域分けは、あくまで本実施の形態の作用を説明するために用いるものであって、実際のシートには必ずしも必要ではない。
【００５０】
但し、意図的に入力部１０４に到達しない程度に第１の短端辺１０７から切れ込みを入れ、電磁波伝達シート１０３が第１シート１０３ａと第２シート１０３ｂにおおむね分離した状態で動作するようにしてもよい。そのようにすれば、第１シート１０３ａ内に生じる定在波と第２シート１０３ｂに生じる定在波の相互に与える影響を小さくすることができるため、安定的に定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和することができる。
【００５１】
図１（ｂ）では不図示とした結合器１０６a、１０６ｂは、電磁波伝達シート１０３の第１シート１０３a及び第２シート１０３ｂに跨って配置される。例えば、結合器１０６a、１０６ｂが電界結合器の場合、結合器１０６a、１０６ｂは、第１シート１０３a表面から漏洩する電磁波に起因する交流電界と、第２シート１０３ｂ表面から漏洩する電磁波に起因する交流電界の、両方の電界と結合できる。したがって、第１シート１０３a表面からも、第２シート１０３ｂ表面からも、結合器１０６a、１０６ｂなどを介して受電装置１０５a、１０５ｂに給電することができる。なお、本実施の形態では電磁波伝送装置の製造コストを抑制するため、受電装置１個につき１個の結合器を搭載する構成としたが、これに限られるものではない。受電装置には、例えば第１シート１０３a専用の結合器と第２シート１０３ｂ専用の結合器といったように、第１の短端辺１０７を分割した部分の数や定在波群の数に合わせて複数の結合器を１個の受電装置に搭載することもできる。
【００５２】
さらに、本実施の形態では交流電源１０１や入力部１０４の数は、電磁波伝送装置の製造コストを抑制するため各々一個としたが、これに限られるものではない。上記の通り、第１シート１０３a内に生じる節の位置と第２シート１０３ｂに生じる節の位置の相互に与える影響を小さくするため、図１（ｂ）の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿って電磁波伝達シート１０３を上下に完全に切り離し、第１シート１０３aと第２シート１０３ｂを完全に独立して動作させてもよい。この場合、入力部は第１シート１０３aと第２シート１０３ｂとに各々独立に設けることが望ましい。これら独立に設けた入力部への交流電力の入力は、一個の交流電源１０１の出力を分岐して行ってもよいし、あるいは２個の交流電源を用いて各々の入力部に各々の電源から入力してもよい。
【００５３】
本実施の形態では、交流電源１０１から出力され、配線１０２を通して入力部１０４に入力された交流電力は主に第１の短端辺１０７に向かって進行する。ここで、「主に」と記した理由は、長端辺１０８a、１０８ｂで反射されながらｘ方向（図１参照）へ進行する成分と、ｙ方向に進行する成分が合成され、一般的には斜めに進行するが、電磁波伝達シート１０３が略長方形であることから、巨視的に見れば入力部１０４から第１の短端辺１０７に向かう進行波とみなせるためである。
【００５４】
第１の短端辺１０７に到達した交流電力の進行波は、第１部分１０７a（短絡終端）または第２部分１０７ｂ（開放終端）にて反射される。ここで、第１の短端辺１０７は電磁波伝達シート１０３の長端辺１０８ａ、１０８ｂに略垂直であるため、この際、電圧でみれば第１部分１０７a（短絡終端）では固定端反射、第２部分１０７ｂ（開放終端）では自由端反射、電流でみれば第１部分１０７a（短絡終端）では自由端反射、第２部分１０７ｂ（開放終端）では固定端反射となる。すなわち、第１部分１０７a（短絡終端）及び第２部分１０７ｂ（開放終端）は、一方が自由端であれば他方は固定端となる。
【００５５】
上記状況を説明するため、図２に反射端を自由端とした場合における進行波、反射波、およびそれらの合成により形成される定在波の様子を示した。また、図３に反射端を固定端とした場合における進行波、反射波、およびそれらの合成により形成される定在波の様子を示した。
【００５６】
図２と図３の横軸は、電磁波伝達シート１０３内部をｙ方向に進行する電磁波の波長を単位として、図１の原点０からｙ方向に測ったシート上の位置を示している。したがって、図２の自由端と図３の固定端は横軸で０の位置、即ち第１の短端辺１０７に相当する。
【００５７】
図２と図３は各々３個のグラフから構成され、上から進行波の振幅、反射波の振幅、それらを合成した波の振幅をプロットしている。実線のグラフは定在波の最大振幅を与える位相の電磁波の振幅を示し、この位相を基準に、一点鎖線は６０°、二点鎖線は１２０°、破線は１８０°位相が進んだ状態を各々示している。なお、本実施形態の作用を簡単に説明するため、図２と図３では理想的な完全反射終端としてグラフを描いている。完全に寄生容量や寄生インダクタンス、寄生抵抗などの寄生回路素子成分のない理想的な反射終端を実現できないことは周知の事実であり、実際には当業者の作成できる範囲内の反射終端としての短絡終端、または開放終端となる。しかしながら、その実際の反射終端においても、本実施の形態で説明される作用はおおむね再現され、同様の効果が提供されることは言うまでもない。
【００５８】
図２では進行波（一番上のグラフ）は自由端において進行波と同位相で反射され、反射波（真ん中のグラフ）を形成する。その進行波と反射波の合成により、電磁波伝達シート１０３内部にはｙ方向に定在波（一番下のグラフ）を生じる。定在波の腹は自由端、即ち位置座標が０．００（第１の短端辺１０７）に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。一方、節は、位置座標が０．００（第１の短端辺１０７）からｙ方向に−１／４波長、即ち位置座標が−０．２５の点に現れたのち、位置座標がー０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。
【００５９】
図３では進行波（一番上のグラフ）は固定端において進行波と１８０°位相が進んで反射され、反射波（真ん中のグラフ）を形成する。その進行波と反射波の合成により、電磁波伝達シート１０３内部にはｙ方向に定在波（一番下のグラフ）を生じる。定在波の節は固定端、即ち位置座標が０．００（第１の短端辺１０７）に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。一方、腹は、位置座標が０．００（第１の短端辺１０７）からｙ方向に−１／４波長、即ち位置座標が−０．２５の点に現れたのち、位置座標が−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。
【００６０】
さらに詳細に説明するため、図４に第１の短端辺１０７の第１部分１０７aと第２部分１０７ｂ近傍における第１シート１０３a及び第２シート１０３ｂ内の定在波の様子を濃淡図で示した。なお、実験により確認した結果、第１シート１０３a内に生じる定在波と第２シート１０３ｂに生じる定在波の相互に与える影響は十分小さいことが分かったため、図４ではこの影響を無視している。
【００６１】
上下の濃淡図の間に記載した横軸は、電磁波伝達シート１０３内部をｙ方向に進行する電磁波の波長を単位として、図１の原点０（第１の短端辺１０７）からｙ方向に測ったシート上の位置を示している。縦軸は第１シート１０３ａと第２シート１０３ｂのx軸を示す。この図では一例として第１シート１０３ａと第２シート１０３ｂのｘ軸方向のサイズが１波長の場合をプロットした。図中の濃淡は電圧の絶対値の最大振幅を示しており、黒の部分から白の部分になるにつれて電圧の絶対値の最大振幅が大きくなっていることを示している。
【００６２】
前述の通り、第１の短端辺１０７の第１部分１０７aは短絡終端、第２部分１０７ｂは開放終端であり、この図４では電磁波伝達シート１０３の長端辺１０８aと１０８ｂをともに短絡した場合に相当する。その結果、第１シート１０３aでは、図中黒く表わされる節は位置座標が０．００（第１部分１０７a）に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。また、白く表わされる腹は位置座標が−０．２５の点に現れたのち、位置座標が−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。一方、第２シート１０３ｂでは、図中白く表わされる腹は位置座標が０．００（第２部分１０７ｂ）に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。また、黒く表わされる節は位置座標が−０．２５の点に現れたのち、位置座標が−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。
【００６３】
なお、図４では一例として第１シート１０３aと第２シート１０３ｂのx軸方向のサイズが１波長の場合をプロットしたため、Ａ−Ａ´で示された線（第１シート１０３aと第２シート１０３ｂの境界線）では両シートともに節となっている。これにより、第１シート１０３a内に生じる定在波と第２シート１０３ｂに生じる定在波の相互に与える影響を小さくすることができる。但し、本実施形態はこの条件に限られるものではなく、第１シート１０３a内に生じる定在波と第２シート１０３ｂに生じる定在波が相互に影響を与える場合にも適用できることは言うまでもない。
【００６４】
以上図面で示した通り、第１の短端辺１０７の状態が自由端（第２部分１０７ｂ）である場合と、固定端（第１部分１０７ａ）である場合を比較すると、原点Oからy方向に測ったシート上の位置座標が同じ場合、一方が腹の場合には他方に節が、一方が節の場合には他方に腹が現れる。すなわち、第１の短端辺１０７が短絡終端（第１部分１０７a）となっている第１シート１０３ａと、開放終端（第２部分１０７ｂ）となっている第２シート１０３ｂとを比較すると、原点Oからy方向に測ったシート上の位置座標が同じ場合、一方が腹の場合には他方が節に、一方が節の場合は他方が腹になる。このように、第１の短端辺１０７を一種類の反射終端とした場合と比較して、本実施の形態では第１シート１０３aと第２シート１０３ｂで相補的に腹と節が現れるため、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置を提供できる。
【００６５】
さらに前述の通り、電磁波伝達シート１０３の長端辺１０８a、１０８ｂに沿って配置される受電装置１０５a、１０５bに搭載される結合器１０６a、１０６ｂは、第１シート１０３aと第２シート１０３ｂに跨って配置され、第１シート１０３aと第２シート１０３ｂの両方から電力を受電できる。したがって、例え第１シート１０３aと第２シート１０３ｂの一方が節の部分に、結合器１０６a、１０６ｂの一部が掛っていても、該シートの長辺（端部１０８a、１０８ｂ）に略垂直な線分上の位置に相補的に並ぶ、他方のシートの腹から電力を受電することにより、送電装置から電力を受け取ることができる。
【００６６】
さらに、電磁波伝達シート１０３の外周沿いの４つの端辺（２つの長端辺１０８ａ、１０８ｂ、及び、２つの短端辺１０７、１０９）に電磁波吸収媒体を備えないため、電磁波の進行方向に垂直方向のみならず、電磁波の進行方向においても、電磁波エネルギーが吸収・廃棄されることを抑制した電磁波伝送装置を提供することができる。
【００６７】
また、前述の通り、入力部１０４を第１シート１０３a及び第２シート１０３ｂ各々に独立して設け、これら独立に設けた入力部１０４への交流電力の入力は、例えば２個の交流電源を用いて行う場合、あるいは１個の交流電源１０１の出力を分岐して行う場合、一般的に第１シート１０３aと第２シート１０３ｂ内部で生じている各々の定在波は独立の位相となる。例えば、図２と図３に実線で示した基準位相の実現される時刻は、第１シート１０３aと第２シート１０３ｂとで各々異なる。しかしながら、第１シート１０３aと第２シート１０３ｂ内部で生じている各々の定在波の位置、特に腹の位置と節の位置は前記位相に依存しない。したがって、入力部１０４や電源の個数にかかわらず、本実施形態の効果が得られる。
【００６８】
また、第１の短端辺１０７で反射され、入力部１０４に戻ってきた反射電力を交流電源１０１に戻すこともできる。さらに前記反射電力を、サーキュレータなどのデバイスを使用して進行波電力と分離、回収することも可能である。このような構成にすると、電力利用効率を高めることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、第１の短端辺１０７を第１部分１０７aと第２部分１０７ｂの２つの部分に分け、一方を短絡終端、他方を開放終端としたが、構成はこれに限らない。
【００７０】
例えば、図１（ｂ）における第１の短端辺１０７を上から奇数個の部分に分け、上から短絡終端と開放終端を交互に配置してもよい。この場合、例えば電磁波伝達シート１０３の長端辺１０８a、１０８ｂをともに短絡し、長端辺１０８a、１０８ｂから漏洩する電磁波や、電磁波伝達シート１０３の周囲から当該シート内に侵入する電磁波の影響をなくし、安定な動作を確保できる。その長端辺１０８a、１０８ｂの延長として、これらと繋がる第１の短端辺１０７の上下端部も短絡終端とすることができる。その場合、さらに電磁波の漏洩しやすい、電磁波伝達シート１０３の角の部分も容易にシールドできる。
【００７１】
または、図１（ｂ）における第１の短端辺１０７を奇数個の部分に分け、上から開放終端と短絡終端を交互に配置し、長端辺１０８a、１０８ｂをともに開放してもよい。この場合、短絡と異なり開放は電磁波伝達シート１０３を切り出した状態でよいため、低コストで製造できる。
【００７２】
あるいは、図１（ｂ）における第１の短端辺１０７を偶数部分に分け、上から短絡終端と開放終端を交互に配置し、合わせて長端辺１０８aは短絡終端、長端辺１０８ｂは開放終端としてもよい。
【００７３】
同様に電源の数や入力部１０４の数も、前述の通り、本実施形態の効果を同様に得られる様々な構成が考えられ、第１の短端辺１０７を奇数個の部分に分けた場合、それに応じて入力部１０４の個数や交流電源の個数を様々に変えることもできる。
【００７４】
なお、入力部１０４に近接する電磁波伝達シート１０３の第２の短端辺１０９（図１（ｂ）参照）も短絡してもよい。その場合、交流電源１０１から入力部１０４を通して電磁波伝達シート１０３に効率よく電力を送るため、インピーダンス整合するように電磁波伝達シート１０３上の入力部１０４の配置位置を少し第１の短端辺１０７側に向かって移動させ、さらに必要に応じてスタブなどの整合回路を設けるといった設計を行うことが望ましい。このような設計をすれば、電磁波伝送装置の動作に問題を生じることなく、電磁波伝達シート１０３の第２の短端辺１０９も短絡でき、さらに周辺環境と電磁波伝達シート１０３内の電磁波伝搬の相互依存性を弱くすることができる。なお、第２の短端辺１０９は開放してもよい。この場合、短絡処理が不要のため、電磁波伝達シート１０３を低コストに製造できる。
【００７５】
さらに、第１の短端辺１０７同様、第２の短端辺１０９も、短絡終端と開放終端の組み合わせとしてもよい。この場合、第１の短端辺１０７と第２の短端辺１０９との反射終端の構成を対称性の低い構成とすることが望ましい。さらに望ましくは、第１の短端辺１０７と第２の短端辺１０９との反射終端の構成を、線対称でも回転対称でもない構成とすることが望ましい。そうすれば、意図しない節の出現をさらに抑制でき、さらに定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置を提供できる。例えば、ｎ、ｍを１以上の異なる奇数であって、互いに素とすると、上述のように第１の短端辺１０７をｎ分割、第２の短端辺１０９はｍ分割し、上から短絡終端と開放終端を交互に配置する構成を取ることができる。この場合、第１の短端辺１０７と第２の短端辺１０９の分割数が異なり、且つ分割数が互いに素であるため、第１の短端辺１０７と第２の短端辺１０９との反射終端の構成を、線対称でも回転対称でもない構成とすることができる。
【００７６】
さらに、反射終端は短絡終端と開放終端に限定されない。特許文献２（特開２０１０−１１４６９６号公報）にシート１０３の構造の記載がある通り、電磁波伝達シート１０３表面の絶縁フィルム直下にあるメッシュ状導体部と、電磁波伝達シート１０３下部にグランド面として配置されたシート状導体部との間に、インダクターやキャパシターを挿入して接続することにより、短絡終端や開放終端と比較して進行波に対する反射波の位相差を０度や１８０度ではない状態にすることもできる。なお、この電磁波伝達シート１０３表面の絶縁フィルム直下にあるメッシュ状導体部を、電磁波伝達シート１０３下部にグランド面として配置されたシート状導体部に短絡した場合、反射終端は短絡終端となり、当該メッシュ状導体部を、電磁波伝達シート１０３下部にグランド面として配置されたシート状導体部と絶縁した場合、反射終端は絶縁終端となる。
【００７７】
特許文献２（特開２０１０−１１４６９６号公報）には上記絶縁フィルムは樹脂等からなる保護層と記載されている。このようなインダクターやキャパシターの第１の短端辺１０７への装荷により、例えば短絡終端と開放終端とは異なる、反射終端の組み合わせであって、前述の短絡終端と開放終端の組み合わせと同様、腹と節が相補的に並ぶ構成を実現できる。
【００７８】
さらにこのようなインダクターやキャパシターの第１の短端辺１０７への装荷により、定在波の位置を自由に操作できる。すなわち、定在波の腹と節の位置を自由に配置できる。このようにすれば、第１の短端辺１０７を固定端と自由端の２種類のみで構成した場合に、緩和されてなお残る電磁波強度の不均一、即ちリップルをこのような構成を利用することによりさらに低減できる。例えば、本実施の形態では、一例として、第１の短端辺１０７を第１部分１０７aと第２部分１０７ｂに二分したが、さらに多数に分割し、その端部をインダクターやキャパシターを装荷した反射終端とすることができる。短絡終端と開放終端の組み合わせで残存する受電電力の低下する位置に、このような構成によりさらに腹を追加すれば、さらに定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置を提供できる。
【００７９】
なお、上記のインダクターやキャパシーは、例えば可変コイルやバリコン、トリマーキャパシターのような可変素子であってもよい。この場合、製造後も、必要に応じてインダクタンスやキャパシタンスを調整することにより、定在波の位置を調整できる。
【００８０】
電磁波伝達シート１０３の短辺の幅Ｗ（第１の短端辺１０７及び第２の短端辺１０９の長さ）は特に限定されないが、図４に一例を示したように、長端辺１０８a、１０８ｂの反射終端の種類を同じにした場合には、電磁波伝達シート１０３の短辺の幅Ｗを、電磁波伝達シート１０３内部をx方向に伝搬する電磁波の波長の半分の自然数倍に略等しくしてもよい。これにより、電磁波伝達シート１０３の長端辺１０８a、１０８ｂにおいて電磁波が反射されることにより横幅方向で共振状態となり、電磁波伝達シート１０３の電磁界の横幅方向の分布が安定する。したがって、電磁波伝達シート１０３から漏洩する電界、または磁界分布も安定する。
【００８１】
なお、略等しくすると表現した理由は、電磁波伝達シート１０３を伝搬する電磁波の周波数スペクトルは広がり、すなわち帯域幅を持っていてもよく、その場合には電磁波伝達シート１０３を伝搬する電磁波が単一波長では表せないためである。このような場合は、おおむね周波数帯域の中心周波数に該当する波長を代表させて、電磁波伝達シート１０３を伝搬する電磁波の波長とすればよい。あるいは変調波などの場合には搬送波の周波数に対応する波長としてもよい。なお、電磁波伝達シート１０３の長端辺１０８a、１０８ｂにおいて電磁波が反射されることにより横幅方向で共振状態とするために、前記のように電磁波伝達シート１０３の２つの長端辺１０８a、１０８ｂの終端方法を一方は短絡、他方は開放のように異なる反射終端とし、短辺の幅を電磁波の１／４波長の奇数倍に略等しくしてもよい。この場合、上記と同様の効果が得られる。
【００８２】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態に係る電磁波伝送装置の構成のうち、略長方形の電磁波伝達シート４０３の一例の上面図を模式的に示した図である。なお、本実施形態の電磁波伝送装置のその他の構成は、第１の実施の形態に準じるものとする。
【００８３】
図５の電磁波伝達シート４０３の略長方形を構成する４つの端辺（２つの長端辺４０８ａ、４０８ｂ、及び、２つの短端辺４０７、４０９）のうち、第２の短端辺４０９の近傍に入力部４０４が設けられる。そして、入力部４０４には、不図示の交流電源の出力が接続される。なお、交流電源の出力する交流電力は単一周波数とは限らず、周波数スペクトルは広がりを持つ、すなわち帯域幅を持っていてもよい。その場合には、おおむね周波数帯域の中心周波数を代表させて、電磁波伝達シート４０３を伝搬する電磁波の波長とすればよい。あるいは変調波などの場合には搬送波の周波数を基本としてもよい。
【００８４】
電磁波伝達シート４０３に沿って配置される複数の受電装置の順序によらず、受電装置の受電電力を適切な範囲に収めるためには、受電装置の受電電力は電磁波伝達シート４０３を伝搬する電力より、十分小さくすることが望ましい。その場合、図５における電磁波伝達シート４０３の第１の短端辺４０７に到達する電力は大きくなり、この電力を単に電磁波吸収媒体により吸収・廃棄すると、電力利用効率は極めて低くなってしまう。本実施の形態では、この問題を解決するため、電磁波伝達シート４０３の第１の短端辺４０７を反射終端とし、略長方形の電磁波伝達シート４０３の２つの長端辺４０８ａ、４０８ｂも、おなじく反射終端とする。
【００８５】
図５に示した電磁波伝達シート４０３の上面図の通り、本実施の形態においては、入力部４０４が近傍に位置する第２の短端辺４０９に対向する第１の短端辺４０７は３つの部分（第１部分４０７ａ、第２部分４０７ｂ、第３部分４０７ｃ）から構成される。このうち、第１部分４０７ａと第２部分４０７ｂの間の長端辺４０８ａ、４０８ｂと平行な方向（図５に示すy方向）の間隔は、長端辺４０８ａ、４０８ｂに平行に電磁波伝達シート４０３内を進行する電磁波の波長λの１／４に略等しくする。なお、以下に説明する本実施の形態の作用は、このｙ方向の間隔が、電磁波の波長λの半分をＭ（０以上の整数）倍した値に、波長λの１／４を加えた長さに略等しい場合においても成立するが、１／４波長に略等しくした場合、特に電磁波伝達シート４０３の端部のy方向の幅を短くできる。ここで、略等しくするとは、先に述べたとおり、波長が代表値にすぎない場合や、電磁波伝達シート４０３の製造公差などを考慮したものである。
【００８６】
第１の短端辺４０７の第１部分４０７ａ、第２部分４０７ｂ、第３部分４０７ｃは全て、短絡終端か、開放終端かの同一の種類の終端とする。
【００８７】
ここで、図５に示す一点鎖線Ｂ−Ｂ´、及び、Ｃ−Ｃ´より分離された電磁波伝達シート４０３の３つの領域各々を、図中上から順に、「第１シート４０３ａ」、「第３シート４０３ｃ」、「第２シート４０３ｂ」と定義する。一点鎖線Ｂ−Ｂ´、及び、Ｃ−Ｃ´は、電磁波伝達シート４０３の長端辺４０８ａ、４０８ｂに平行であり、各々、第１の短端辺４０７の第１部分４０７ａと第３部分４０７ｃの間、及び、第３部分４０７ｃと第２部分４０７ｂの間に位置する。なお、言うまでもなく、一点鎖線は仮想的なもので、実際には電磁波伝達シート４０３上に存在しない。この領域分けは、あくまで本実施の形態の作用を説明するために用いるものであって、実際のシートには必ずしも必要ではない。
【００８８】
但し、意図的に入力部４０４に到達しない程度に第１の短端辺４０７から切れ込みを入れ、電磁波伝達シート４０３がおおむね三つの部分に分離した状態で動作するようにしてもよい。そのようにすれば、第１シート４０３ａ内に生じる節の位置と第２シート４０３ｂに生じる節の位置の相互に与える影響を小さくすることができるため、安定的に定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和することができる。なお、この際、受電装置が動作するに足る電力を電磁波伝達シート４０３上で得られるならば、第１の短端辺４０７の第１部分４０７ａ、第２部分４０７ｂ、及び、第３部分４０７ｃの、電磁波伝達シート４０３の長端辺４０８ａ、４０８ｂに略垂直な方向の長さは、等しくなくてもよい。
【００８９】
図５では不図示とした結合器は、第１の実施の形態同様、第１シート４０３ａ、第２シート４０３ｂ、第３シート４０３ｃに跨って配置される。結合器が電界結合器の場合、当該結合器は、各々のシート表面から漏洩する電磁波に起因する交流電界、または交流磁界と結合する。したがって、第１シート４０３ａ、第２シート４０３ｂ、第３シート４０３ｃ全てから、結合器を介して受電装置に給電することができる。なお、本実施形態で受電装置１個につき搭載する結合器の数は１個以上であれば、特に制限はない。例えば分割した部分の数や定在波群の数に合わせて専用の結合器を用意し、１個の受電装置に搭載してもよい。
【００９０】
さらに、本実施形態では電磁波伝達シート４０３に設ける入力部４０４の数や、その入力部４０４に接続する交流電源の数は、各々一個に限られるものではない。例えば、第１シート４０３ａ、第２シート４０３ｂ、第３シート４０３ｃ各々に生じる定在波の間で相互に与える影響を小さくするため、図５の一点鎖線Ｂ−Ｂ´とＣ−Ｃ´に沿って、電磁波伝達シート４０３を完全に切り離し、第１シート４０３ａ、第２シート４０３ｂ、第３シート４０３ｃを完全に独立して動作させてもよい。この場合、入力部４０４はシートごとに独立に設けることが望ましい。これら独立に設けた入力部４０４への交流電力の入力は、一個の交流電源の出力を分岐して行ってもよいし、あるいは３個の交流電源を用いて各々の入力部に各々の電源から入力してもよい。
【００９１】
本実施の形態では、不図示の交流電源から出力され、入力部４０４に入力された交流電力は主に第１の短端辺４０７に向かって進行する。ここで、「主に」と記した理由は、長端辺４０８ａ、４０８ｂで反射されながらx方向（図５参照）へ進行する成分と、ｙ方向に進行する成分が合成され、一般的には斜めに進行するが、電磁波伝達シート４０３が略長方形であることから、巨視的に見れば入力部４０４から第１の短端辺４０７に向かう進行波とみなせるためである。
【００９２】
第１の短端辺４０７の第１部分４０７ａ、第２部分４０７ｂ、及び、第３部分４０７ｃ各々に到達した交流電力の進行波は、各々反射される。第１の短端辺４０７が短絡終端の場合、電圧でみれば固定端反射、電流で見れば自由端反射する。逆に第１の短端辺４０７が開放終端の場合、電圧でみれば自由端反射、電流で見れば固定端反射する。したがって、以下の動作の説明では、まず自由端反射の場合を説明し、次に固定端反射の場合を説明する。
【００９３】
本実施の形態の動作を説明するため、第１の短端辺４０７の第１部分４０７ａでの自由端反射の振幅を説明するグラフを図６に、第２部分４０７ｂでの自由端反射の振幅を説明するグラフを図７に示す。図６、図７はともに３個のグラフから構成され、各々上から進行波の振幅、反射波の振幅、それらを合成した波の振幅をプロットしている。横軸は、電磁波伝達シート４０３内部をy方向に進行する電磁波の波長λを単位として、図５の原点Oからy方向に測った電磁波伝達シート４０３上の位置を示している。実線のグラフは定在波の最大振幅を与える位相の電磁波の振幅を示し、この位相を基準に、一点鎖線は６０°、二点鎖線は１２０°、破線は１８０°位相が進んだ状態を各々示している。
【００９４】
なお、本実施形態の作用を簡単に説明するため、図６と図７では理想的な完全反射終端としてグラフを描いている。完全に寄生容量や寄生インダクタンス、寄生抵抗などの寄生回路素子成分のない理想的な反射終端を実現できないことは周知の事実であり、実際には当業者の作成できる範囲内の反射終端としての短絡終端、または開放終端となる。しかしながら、その実際の反射終端においても、本実施の形態で説明される作用はおおむね再現され、本実施形態の効果が提供されることは言うまでもない。
【００９５】
図６では第１部分４０７ａの自由端において進行波は同位相で反射され、反射波を形成する。その進行波と反射波の合成により、電磁波伝達シート４０３内部にはy方向に定在波を生じる。定在波の腹は自由端、即ち位置座標が０．００の位置に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。一方、節は、位置座標が−０．２５の点に現れたのち、位置座標が−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。
【００９６】
図７では第２部分４０７ｂの自由端において進行波は同位相で反射され、反射波を形成する。その進行波と反射波の合成により、電磁波伝達シート４０３内部にはy方向に定在波を生じる。第２部分４０７ｂは原点Oからy方向に０．２５の位置にあるため、定在波の腹は位置座標が０．２５の位置に現れたのち、位置座標が−０．２５、−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。一方、節は、位置座標が０．００の点に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。
【００９７】
従って、第１部分４０７ａと第２部分４０７ｂを自由端とする電磁波伝達シート４０３では、原点Oからy方向に測った電磁波伝達シート４０３上の位置座標が同じ場合、一方が腹の場合には他方が節に、一方が節の場合には他方が腹になる。このように、第１の短端辺４０７を一種類の反射終端とした場合と比較して、本実施の形態では、第１部分４０７ａと第２部分４０７ｂで相補的に腹と節が現れるため、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置を提供できる。さらに電磁波伝達シート４０３の４つの端辺に電磁波吸収媒体を備えないため、電磁波の進行方向に垂直方向のみならず、電磁波の進行方向においても、電磁波エネルギーが吸収・廃棄されることを抑制した電磁波伝送装置を提供することができる。
【００９８】
さらに詳細に説明するため、図８に、第１部分４０７ａ近辺の第１シート４０３ａ、及び、第２部分４０７ｂ近辺の第２シート４０３ｂ各々内の定在波の様子を濃淡図で示した。なお、実験により確認した結果、第１シート４０３ａ内に生じる定在波と第２シート４０３ｂに生じる定在波の相互に与える影響は十分小さいことが分かったため、この図８ではこの影響を無視している。上下の濃淡図の間に記載した横軸は、電磁波伝達シート４０３内部をy方向に進行する電磁波の波長を単位として、図５の原点Oからy方向に測ったシート上の位置を示している。縦軸は第１シート４０３ａ及び第２シート４０３ｂのx軸を示す。この図では一例として、第１シート４０３ａ及び第２シート４０３ｂのx軸方向のサイズが半波長の場合をプロットした。図中の濃淡は電圧の絶対値の最大振幅を示しており、黒の部分から白の部分になるにつれて電圧の絶対値の最大振幅が大きくなっていることを示している。
【００９９】
前述の通り、第１部分４０７ａと第２部分４０７ｂは開放終端されており、この図８では電磁波伝達シート４０３の長端辺４０８ａ、４０８ｂをともに短絡した場合に相当する。その結果、第１シート４０３ａでは、白く表された腹は位置座標が０．００（第１部分４０７ａ）に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。また、黒く表された節は位置座標が−０．２５の点に現れたのち、位置座標が−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。一方、第２シート４０３ｂでは、白く現わされた腹は位置座標が０．２５（第２部分４０７ｂ）に現れたのち、位置座標が−０．２５、−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。また、黒く表わされる節は位置座標が０．００の点に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。
【０１００】
なお、図８では一例として第１シート４０３ａ及び第２シート４０３ｂのx軸方向のサイズが半波長の場合をプロットしたが、本実施形態はこの条件に限られるものではなく、第１シート４０３ａ内に生じる定在波と第２シート４０３ｂに生じる定在波が相互に影響を与える場合にも適用できることは言うまでもない。
【０１０１】
次に固定端反射の場合を説明する。第１部分４０７ａでの固定端反射の振幅を説明するグラフを図９に、第２部分４０７ｂでの固定端反射の振幅を説明するグラフを図１０に示す。図９、１０ともに３個のグラフから構成され、各々上から進行波の振幅、反射波の振幅、それらを合成した波の振幅をプロットしている。横軸は、電磁波伝達シート４０３内部をy方向に進行する電磁波の波長を単位として、図５の原点Oからy方向に測った電磁波伝達シート４０３上の位置を示している。実線のグラフは定在波の最大振幅を与える位相の電磁波の振幅を示し、この位相を基準に、一点鎖線は６０°、二点鎖線は１２０°、破線は１８０°位相が進んだ状態を各々示している。なお、本実施形態の作用を簡単に説明するため、図９と図１０では理想的な完全反射終端としてグラフを描いている。完全に寄生容量や寄生インダクタンス、寄生抵抗などの寄生回路素子成分のない理想的な反射終端を実現できないことは周知の事実であり、実際には当業者の作成できる範囲内の反射終端としての短絡終端、または開放終端となる。しかしながら、その実際の反射終端においても、本実施の形態で説明される作用はおおむね再現され、同様の効果が提供されることは言うまでもない。
【０１０２】
図９では第１部分４０７ａの固定端において進行波は１８０度位相回転して反射され、反射波を形成する。その進行波と反射波の合成により、第１シート４０３ａ内部にはy方向に定在波を生じる。定在波の節は固定端、即ち位置座標が０．００の位置に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。一方、腹は、位置座標が−０．２５の点に現れたのち、位置座標が−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。
【０１０３】
図１０では第２部分４０７ｂの固定端において進行波は１８０度位相回転して反射され、反射波を形成する。その進行波と反射波の合成により、第２シート４０３ｂ内部にはy方向に定在波を生じる。第２シート４０３ｂの終端は原点Oからy方向に０．２５の位置にあるため、定在波の節は位置座標が０．２５の位置に現れたのち、位置座標が−０．２５、−０．７５、−１．２５と半波長ごとに現れる。一方、腹は、位置座標が０．００の点に現れたのち、位置座標が−０．５０、−１．００、−１．５０と半波長ごとに現れる。
【０１０４】
従って、第１部分４０７ａと第２部分４０７ｂ各々を右端とする第１シート４０３ａ及び第２シート４０３ｂでは、原点Oからy方向に測ったシート上の位置座標が同じ場合、一方が腹の場合には他方が節に、一方が節の場合には他方が腹になる。このように、第１の短端辺４０７を一種類の反射終端とした場合と比較して、本実施の形態では第１シート４０３ａ及び第２シート４０３ｂで相補的に腹と節が現れるため、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置を提供できる。
【０１０５】
さらに前述の通り、電磁波伝達シート４０３の長端辺４０８ａ、４０８ｂに沿って配置される受電装置に搭載される結合器は、第１シート４０３ａ、第２シート４０３ｂ、及び、第３シート４０３ｃに跨って配置され、各々から電力を受電できる。したがって、例え第１シート４０３ａ及び第２シート４０３ｂの一方が節の部分に、結合器の一部が掛っていても、電磁波伝達シート４０３の長端辺４０８ａ、４０８ｂに略垂直な線分上の位置に相補的に並ぶ、他方のシートの腹から電力を受電することにより、送電装置から電力を受け取ることができる。
【０１０６】
さらに電磁波伝達シート４０３の４つの端辺に電磁波吸収媒体を備えないため、電磁波の進行方向垂直方向のみならず、電磁波の進行方向においても、電磁波エネルギーが吸収・廃棄されることを抑制した電磁波伝送装置を提供することができる。
【０１０７】
なお、第３部分４０７ｃは長端辺４０８ａ、４０８ｂと垂直ではないため、上記のようなきれいな定在波にはならず、反射波の位相がさらに分散されるため、さらに電磁波強度の不均一を緩和することに役立つ。なお、図示した通り、第３部分４０７ｃは直線状ではなく曲線状であるが、このようにして、反射波の位相が分散される量に重みを付けることにより、さらに電磁波強度の不均一を緩和することができる。例えば、上記のように第１シート４０３ａと第２シート４０３ｂで相補的に腹と節が現れる構成を取った場合であって、その漏れ電界、または磁界を１個の結合器で受電する場合には、第１シート４０３ａと第２シート４０３ｂ内で生じている定在波の位相にも依存するが、一例として位置座標で−０．３７５、−０．８７５、−１．３７５といった１／８波長を基本とし、−３／８波長、−７／８波長、−１１／８波長で電磁波強度の小さい部分を生じやすい。したがって、第３部分４０７ｃにおいて、第１部分４０７ａと第２部分４０７ｂのy方向の間隔λ／４のさらに半分、λ／８の位置座標で特に第３部分４０７ｃのx方向の長さが長くなる構成が望ましい。この場合、先ほどの電磁波強度の小さい部分を、x方向の長さを長くした第３部分４０７ｃの一部分の定在波の腹で補うことができる。したがって、さらに定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和することができる。
【０１０８】
また、前述の通り、第１シート４０３ａ、第２シート４０３ｂ、及び、第３シート４０３ｃ各々独立に入力部４０４を設け、これら独立に設けた入力部４０４への交流電力の入力は、例えば３個の交流電源を用いて行う場合、あるいは１個の交流電源の出力を分岐して行う場合、２個の交流電源のうち１個の交流電源の出力を２分岐して合計３出力用意して行う場合など、一般的に第１シート４０３ａ、第２シート４０３ｂ、及び、第３シート４０３ｃ内部で生じている各々の定在波は独立の位相となる。例えば、図６と図７に実線で示した基準位相の実現される時刻は、第１シート４０３ａと、第２シート４０３ｂと、で各々異なる。しかしながら、第１シート４０３ａ、及び、第２シート４０３ｂの内部で生じている各々の定在波の位置、特に腹の位置と節の位置は位相に依存しない。したがって、入力部や電源の個数にかかわらず、本実施形態の効果が得られる。
【０１０９】
なお、第１の短端辺４０７で反射され、入力部４０４に戻ってきた反射電力を交流電源に戻すこともできる。さらに上記反射電力を、サーキュレータなどのデバイスを使用して進行波電力と分離、回収することも可能である。このような構成にすると、電力利用効率を高めることができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、第１の短端辺４０７を第１部分４０７ａ、第２部分４０７ｂ、及び、第３部分４０７ｃの３つの部分に分けたが、構成はこれに限らない。他の例として、図１１に電磁波伝達シート５０３の略長方形を構成する４つの端辺のうち、第１の短端辺に相当する部分様態を示す。この場合は、第１の短端辺５０７における長端辺と平行な方向（ｙ方向：図中、左右方向）の長さは、長端辺に平行に電磁波伝達シート５０３内を進行する電磁波の波長λの３／４に略等しくし、凹凸形状を複雑にしている。このように、y方向の間隔の条件を守りながら、複雑な形状とすることで、さらに定在波を抑制でき、電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置を提供できる。
【０１１１】
同様に電源の数や入力部の数も、前述の通り、本実施形態の効果を同様に得られる様々な構成が考えられ、図１１のように第１の短端辺５０７の分割数を変更した場合、それに応じて入力部の個数や交流電源の個数を様々に変えることもできる。
【０１１２】
なお、第１の短端辺同様、第２の短端辺（入力部が近傍に位置する短端辺）も複数の部分から構成してもよい。例えば図１２に示すように、第２の短端辺６０９の長端辺と平行な方向（ｙ方向：図中、左右方向）長さは、長端辺に平行に電磁波伝達シート６０３内を進行する電磁波の波長λの１／４に略等しくし、凹凸形状を複雑にしている。この場合、第１の短端辺と第２の短端辺の反射終端の構成を対称性の低い構成とすることが望ましい。さらに望ましくは、第１の短端辺と第２の短端辺の反射終端の構成を、線対称でも回転対称でもない構成とすることが望ましい。そうすれば、意図しない節の出現をさらに抑制でき、さらに定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一を緩和した電磁波伝送装置を提供できる。さらに図１２では、３個の入力部６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃを設けている。
【０１１３】
さらに、本実施形態においては、反射終端は短絡終端と開放終端に限定されない。特許文献２（特開２０１０−１１４６９６号公報）に電磁波伝達シートの構造の記載がある通り、電磁波伝達シート４０３表面の絶縁フィルム直下にあるメッシュ状導体部と電磁波伝達シート４０３下部にグランド面として配置されたシート状導体部の間にインダクターやキャパシターを挿入して接続することにより、短絡終端や開放終端と比較して進行波に対する反射波の位相差を０度や１８０度ではない反射終端を実現できる。なお、特許文献２（特開２０１０−１１４６９６号公報）には上記絶縁フィルムは樹脂等からなる保護層と記載されている。このようなインダクターやキャパシターの第１部分４０７ａ、第２部分４０７ｂ、第３部分４０７ｃへの装荷により、これら３つの右端で同一種類の反射終端、例えば短絡終端や開放終端とは異なる、反射終端であって、腹と節が相補的に並ぶ構成を実現できる。さらにこのようなインダクターやキャパシターの第１部分４０７ａ、第２部分４０７ｂ、第３部分４０７ｃへの装荷により、定在波の位置を自由に操作できる。なお、上記のインダクターやキャパシターは、例えば可変コイルやバリコン、トリマーキャパシターのような可変素子であってもよい。この場合、製造後も、必要に応じてインダクタンスやキャパシタンスを調整することにより、定在波の位置を調整できる。
【０１１４】
電磁波伝達シート４０３の短端辺の幅W（長端辺に垂直な方向の幅）は特に限定されないが、図８に一例を示したように、長端辺４０８ａ、４０８ｂの反射終端の種類を同じにした場合には、電磁波伝達シート４０３の短端辺の幅Wを、電磁波伝達シート４０３内部をx方向に伝搬する電磁波の波長の半分の自然数倍に略等しくしてもよい。これにより、電磁波伝達シート４０３の長端辺４０８ａ、４０８ｂにおいて電磁波が反射されることにより横幅方向で共振状態となり、電磁波伝達シート４０３の電磁界の横幅方向の分布が安定する。したがって、電磁波伝達シート４０３から漏洩する電界、または磁界分布も安定する。
【０１１５】
なお、略等しくすると表現した理由は、電磁波伝達シート４０３を伝搬する電磁波の周波数スペクトルは広がり、すなわち帯域幅を持っていてもよく、その場合には電磁波伝達シート４０３を伝搬する電磁波が単一波長では表せないためである。このような場合は、おおむね周波数帯域の中心周波数に該当する波長を代表させて、電磁波伝達シート４０３を伝搬する電磁波の波長とすればよい。あるいは変調波などの場合には搬送波の周波数に対応する波長としてもよい。なお、電磁波伝達シート４０３の長端辺４０８ａ、４０８ｂにおいて電磁波が反射されることにより横幅方向で共振状態とするために、前記のように電磁波伝達シート４０３の２つの長端辺４０８ａ、４０８ｂの終端方法を一方は短絡、他方は開放と異なる反射終端とし、短端辺の幅を電磁波の１／４波長の奇数倍に略等しくしてもよい。この場合、上記と同様の効果が得られる。
【０１１６】
さらに、本実施の形態の電磁波伝達シート４０３の略長方形を構成する４つの端辺は全て短絡終端とすることができる。この構成により、端辺部から漏洩する電磁波や電磁波伝達シート４０３周囲から当該シート内に侵入する電磁波の影響をなくし、安定な動作を確保できる。
【０１１７】
また、電磁波伝達シート４０３の略長方形を構成する４つの端辺は全て開放終端としてもよい。この構成の場合、端辺から漏洩する電磁波や電磁波伝達シート４０３周囲から当該シート内に侵入する電磁波の影響があるが、一方で電磁波伝達シート４０３端部はシートを切り出したままの状態でよく、終端処理が不要になり、低コストに製造できる。なお、ここでいう、短絡終端、または開放終端は完全に寄生容量や寄生インダクタンス、寄生抵抗などの寄生回路素子成分のない理想的な完全反射終端を意味するわけではなく、現実に当業者の作成できる範囲内の反射終端としての短絡終端、または開放終端を意味している。
【０１１８】
なお、電界結合器と磁界結合器については、従来例などに詳述されているため、本実施形態では特にその実現方法を詳述することはしない。さらに、図示していないが、インピーダンス整合回路やアイソレータ、保護回路、制御回路などは必要に応じて適宜挿入される。
【０１１９】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例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。
【０１２０】
この出願は、２０１２年２月３日に出願された日本特許出願特願２０１２−２２５０６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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