(57)【要約】      （修正有）【課題】２Ｄ−ＤＳＴ技術を用いた通信用基板において、基板端面における電磁波の反射、漏洩を防止する通信基板を提供する。【解決手段】第１導電層および第２導電層と、前記両層に電気的に接続された複数の通信素子と、前記両層の間に配置される信号伝達層２３と、を備え、複数の通信素子は無線信号を送受信する機能を有し、前記両層はそれぞれシート状部材で形成されており、且つ信号伝達層２３よりも所定量突出した外周部を有し、前記両層の外周部は、第１導電層と第２導電層とにより略くさび形状の領域が形成されるように互いに近接して配置されている通信用基板２０である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電層および第２導電層と、
前記両層に電気的に接続された複数の通信素子と、
前記両層の間に配置される信号伝達層と、を備え、
前記複数の通信素子は無線信号を送受信する機能を有し、
前記両層はそれぞれシート状部材で形成されており、且つ前記信号伝達層よりも所定量突出した外周部を有し、
前記両層の外周部は、前記第１導電層と前記第２導電層とにより略くさび形状の領域が形成されるように互いに近接して配置されていることを特徴とする通信用基板。
【請求項２】
前記第１導電層の外周部には少なくとも一つの切り欠き部が形成されており、前記第２導電層の外周部には前記第１導電層の外周部の切り欠き部が形成されていない位置に対応するように切り欠き部が形成されており、
前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部とが互いに接触しないように、前記切り欠き部を利用して交差することにより前記略くさび形状の領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の通信用基板。
【請求項３】
前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部とが交差している位置よりもさらに外縁部において、前記第１導電層と前記第２導電層との間に絶縁部材が介挿されていることを特徴とする請求項１または２に記載の通信用基板。
【請求項４】
少なくとも前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部とを覆うような絶縁保護部材を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の通信用基板。
【請求項５】
前記第１導電層と前記第２導電層における前記信号伝達層と反対側の面はそれぞれ絶縁層で覆われており、
前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部は、前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部とが交差している位置よりもさらに外縁部において、前記第１導電層は前記第２導電層を覆う絶縁層へ接触するように、前記第２導電層は前記第１導電層を覆う絶縁層へ接触するように、それぞれ折り返されている状態となっていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の通信用基板。
【請求項６】
前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部の切り欠かれていない部分の形状が、外周方向にいくほど幅が狭くなっていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の通信用基板。
【請求項７】
前記信号伝達層は、誘電体であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の通信用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の通信素子を用いて信号を中継することにより信号を伝達可能な通信用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の素子を用いて信号を中継することにより信号を伝達させる通信装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の通信装置は、第１信号層および第２信号層と、これらの層に電磁的に接続する通信素子と、これらの層の間に配置される誘電層を備える。通信素子は、第１信号層および第２信号層の間で電気的または光学的に電磁場を発生させ、隣接する通信素子は、その電磁場の変化により信号を観測する。通信装置では、個別の配線を形成することなく、複数の素子が信号を中継することにより信号を伝達することができる。
【０００４】
また、導電シートと、該導電シート上に散在され該導電シートを利用して近接した通信モジュールに信号を伝達していく複数の通信モジュールとにより構成される技術は、２次元拡散信号伝送（２Ｄ−ＤＳＴ）テクノロジとして知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４２２２０号公報
【特許文献２】特開２００５−２４５９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２Ｄ−ＤＳＴ技術を用いている特許文献１に記載のような通信装置においては、通信素子から発信された電磁波は、隣接する通信素子だけではなく、誘電層の端部、すなわち、通信装置の端部にまで到達する場合も生じうる。
【０００７】
もし、通信装置の端部が開放状態であり、装置外部に対して誘電層が露出していれば、電磁波の漏洩が懸念される。また、通信装置の端部が何らかの手段で塞がれていたとしても、今度は電磁波が反射してしまう。電磁波が誘電層の端部で反射されると、通信素子が不要な電磁波を検出する場合も生じるので、通信素子の受信性能の劣化が懸念される。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、２Ｄ−ＤＳＴ技術を用いた通信用基板において、基板端面における電磁波の反射、漏洩を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明では、第１導電層および第２導電層と、前記両層に電気的に接続された複数の通信素子と、前記両層の間に配置される信号伝達層と、を備え、前記複数の通信素子は無線信号を送受信する機能を有し、前記両層はそれぞれシート状部材で形成されており、且つ前記信号伝達層よりも所定量突出した外周部を有し、前記両層の外周部は、前記第１導電層と前記第２導電層とにより略くさび形状の領域が形成されるように互いに近接して配置されていることを特徴とする通信用基板を提供する。
【００１０】
したがって、本発明では、電磁波（無線信号）を伝達する信号伝達層を挟む２つの導電層が、外周部付近において、ほぼくさび形状の領域を形成する。すなわち、導電層により、基板の周囲にくさび形状の領域を有する電波吸収体が形成されるため、通信素子から発信される電磁波は減衰され、その結果反射および漏洩が防止される。
【００１１】
また、本発明に係る通信用基板では、前記第１導電層の外周部には少なくとも一つの切り欠き部が形成されており、前記第２導電層の外周部には前記第１導電層の外周部の切り欠き部が形成されていない位置に対応するように切り欠き部が形成されており、前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部とが互いに接触しないように、前記切り欠き部を利用して交差することにより前記略くさび形状の領域が形成されていることを特徴とする。したがって、本発明では、電磁波（無線信号）を伝達する信号伝達層を挟む２つの導電層が、外周部付近において、切り欠き部を交互に組み合わせることにより、巨視的なくさび形状の領域を形成する。２つの導電層が接触することなく巨視的なくさび形状の領域を形成することができる。すなわち、導電層により、基板の周囲にくさび形状の領域を有する電波吸収体が形成されるため、通信素子から発信される電磁波は減衰され、その結果反射および漏洩が防止される。
【００１２】
また、本発明の通信用基板では、前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部とが交差している位置よりもさらに外縁部において、前記第１導電層と前記第２導電層との間に絶縁部材が介挿されている。また、少なくとも前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部とを覆うような絶縁保護部材を設けてもよい。
【００１３】
或いは、前記第１導電層と前記第２導電層における前記信号伝達層と反対側の面はそれぞれ絶縁層で覆われており、前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部は、前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部とが交差している位置よりもさらに外縁部において、前記第１導電層は前記第２導電層を覆う絶縁層へ接触するように、前記第２導電層は前記第１導電層を覆う絶縁層へ接触するように、それぞれ折り返されている状態とする構成としてもよい。
【００１４】
また、前記第１導電層の外周部と前記第２導電層の外周部の切り欠かれていない部分の形状が、外周方向にいくほど幅が狭くなるようにしてもよい。また、前記信号伝達層は、誘電体である。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明では、２Ｄ−ＤＳＴ技術を用いた通信用基板において、基板端面における電磁波の反射、漏洩を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明に係る通信用基板について説明する。
【００１７】
図１は、通信用基板１の概略図である。通信用基板１は、通信チップ１０と、基板２０とを有する。また、通信用基板１には制御装置３０が接続される。制御装置３０は、通信用基板１全体を制御する機能を有する。通信用基板１は、例えば、カプセル内視鏡の被験者の着衣に用いられる（特許文献１参照）。そして、通信チップ１０は、カプセル内視鏡からの無線画像信号を受信することができるように、基板２０から突出するように配置されている。本発明の実施形態においては、通信用基板１および制御装置３０は、主にカプセル内視鏡の被験者の着衣に用いられるものとして説明を行うが、それらの実施に限定されるものではない。有線の回路なしで、通信チップ１０を介して信号を伝送していくという通信用基板１の特徴は、様々な情報の伝送手段として利用可能である。
【００１８】
通信チップ１０は、基板２０上に散在されており、それぞれの通信チップ１０は、他の通信チップ１０或いは制御装置３０と通信可能である。なお、本発明の実施形態においては、全通信チップ１０が制御装置３０と通信可能であるように構成されている。通信チップ１０は後述するように基板２０内のみ伝達可能な無線信号により通信を行う。通信チップ１０の通信可能範囲は、基板２０内に円状に広がる２次元的な領域となる。したがって、通信チップ１０により発信される無線信号は、他の通信チップ１０や通信制御装置３０だけではなく、基板２０の端部にも到達し得る。
【００１９】
図２は、通信チップ１０の機能ブロック図である。通信用基板１が例えば、カプセル内視鏡の被験者の着衣に用いられる場合、各通信チップ１０には、カプセル内視鏡からの無線画像信号を受信するためのアンテナが設けられる。その無線画像信号を受信した通信チップ１０から制御装置３０へと画像信号が伝送される。例えば、通信チップ１０は画像信号をデジタル化し、パケットとして伝送することができる。
【００２０】
通信チップ１０は、当該通信チップ１０全体の制御を司る制御部１１と、当該通信チップ１０の各種データが記憶されるメモリ１２と、他の通信チップ１０或いは制御装置３０との通信を果たす為の通信部１３、所定周波数の電波の送受信を行うアンテナ１４とを有する。例えば、通信チップ１０は、アンテナ１４によりカプセル内視鏡からの無線画像信号を受信することができる。また、通信チップ１０は、通信部１３により、無線信号を送受信することができる。
【００２１】
図３は、制御装置３０の機能ブロック図である。制御装置３０は、制御部３０の機能を司る制御部３１と、制御装置３０および通信用基板１の電源として機能する電源３２と、通信チップ１０と通信する為の通信部３３と、各種制御用プログラムや取得した情報が記憶されるメモリ３４と、取得した画像信号をモニタで表示できるよう処理を加える信号処理部３５と、外部機器との接続及び当該外部機器への情報の出力をする為のインターフェイス部３６とを有する。各通信チップ１０において取得された画像信号等の情報は、この制御装置３０の制御に集約される。
【００２２】
図４は、通信用基板１の部分断面図であり、端部付近を示したものである。基板２０は、第１絶縁層２１と、電源層２２と、誘電体層２３と、グランド層２４と、第２絶縁層２５と、第３絶縁層２６とを有する。基板２０に含まれる各層は可撓性を有している。なお、誘電体層２３および第３絶縁層２６はある程度剛性を有していても良い。
【００２３】
第１絶縁層２１と第２絶縁層は絶縁性を有するシート状部材である。電源層２２とグランド層２４は、導電性を有するシート状部材である。或いは、導電性メッシュ等の部材である。誘電体層２３は、電源層２２およびグランド層２４と密着するように挟持されている。本発明の実施形態では、通信用基板１内の通信チップ１０により出力される無線信号（電磁波）が制御装置３０に到達することができる程度に、誘電体層２３の誘電率が設定されている。
【００２４】
また、電源層２２および第１絶縁層２１には、通信チップ１０を配置するための開口部が設けられている。すなわち、通信チップ１０は、電源層２２および第１絶縁層２１を貫通して、誘電体層２３に接するように配置されている。そして、通信チップ１０は、電極１５、電極１６を有し、電極１５が電源層２２に、電極１６がグランド層２４にそれぞれ接続されている。通信チップ１０は、電源層２２およびグランド層２４を介して、制御装置３０から電源供給を受ける。また、通信チップ１０の通信部１３は、誘電体層２３に接する位置に設けられており、誘電体層２３に無線信号を送信しおよび誘電体層２３から無線信号を受信することができる。
【００２５】
基板２０のうち、誘電体層２３よりも外縁側の部位を外周部２０ａと称すものとする。なお、図４は、外周部２０ａの一端のみ示している。例えば、基板２０が四角形状であれば、外周部２０ａは４箇所存在する。
【００２６】
以下、説明上の便宜を図るため、第１絶縁層２１と電源層２２をあわせて上層１２２と称すものとし、また、グランド層２４と第２絶縁層２５をあわせて下層１２４と称すものとする。
【００２７】
外周部２０ａには層交差部２０ｂが形成されている。層交差部２０ｂとは、上層１２２と下層１２４とが、図４の断面に垂直な方向からみて交差している部分をいう。層交差部２０ａよりも基板２０の外周側では、第１絶縁層２１と第２絶縁層２５がそれぞれ、電源層２２とグランド層２４よりも、基板２０の厚み方向内側に配置される。そして、第１絶縁層２１と第２絶縁層２５の間には、第１絶縁層２１と第２絶縁層２５を固定する目的で第３絶縁層２６が設けられている。第３絶縁層２６は、基板２０の外周縁に沿って延びた形状を有する。また、第３絶縁層２６は、層交差部２０ｂにおける、上層１２２と下層１２４の形状を維持することができる。
【００２８】
図５は基板２０の部分断面斜視図であり、図６は上層１２２および下層１２４の形状を示す図である。なお、両図において通信チップ１０の図示は省略している。また、図５は、上層１２２と下層１２４と誘電体層２３とをそれぞれ分離して示しているが、説明の都合上そのように図示しているのみであって、実際にはそれらは接触している。
【００２９】
外周部２０ａでは、上層１２２および下層１２４は、すだれ状に切り欠かれた形状を有している。上層は凸部１２２ａと凹部１２２ｂとを有する。下層は凸部１２４ａと凹部１２４ｂとを有する。外周部２０ａでは、上層１２２の凸部１２２ａが下層１２４の凹部１２４ｂに、上層１２２の凹部１２２ｂが下層１２４の凸部１２４ａにそれぞれ対応するように形成されている。したがって、層交差部２０ｂでは、図５に示すように上層１２２と下層１２４とを互い違いに交差して配置可能である。
【００３０】
なお、上層１２２および下層１２４では、凸部の幅は対向する層の凹部の幅よりも若干狭くなるように形成されている。すなわち、上層１２２の凸部１２２ａの幅は下層１２４の凹部１２４ｂの幅よりも狭く、下層１２４の凸部１２４ａの幅は上層１２２の凹部１２２ｂの幅よりも狭くなるように形成されている。このようにすることにより、層交差部２０ｂにおいて、電源層２２とグランド層２４とが接触せず、ショートを防止することができる。
【００３１】
また、上層１２２の凸部１２２ａにおいて、電源層２２の幅を第１絶縁層２１の幅よりも若干狭くして電源層２２が内側に配置されるように構成されていてもよい。同様に、下層１２４の凸部１２４ａにおいて、グランド層２４の幅を第２絶縁層２５の幅よりも若干狭くしてグランド層２４が内側に配置されるように構成されていてもよい。そのようにすれば、層交差部２０ｂにおいて、上層１２２の凸部１２２ａと下層１２４の凸部１２４ａが接触したとしても、電源層２２とグランド層２４とが接触せずショートを防止することができる。
【００３２】
図７は、通信用基板１における電磁波に対する効果を説明するための図である。通信用基板１では、電波暗室等に用いられる電波吸収体の原理を利用している。電波吸収体は居一般的にピラミッド形状やくさび形状を有している。例えば、くさび形状の電波吸収体が複数配列されている電波暗室では、くさび形状の電波吸収体の間に形成されるくさび形状の領域により電波を次第に吸収することができる。また、一般的に電波吸収体は、有機発泡体にカーボン等の導電性材料を混合または含浸させることにより形成されている。
【００３３】
通信用基板１では、通信チップ１０の通信部１３から電磁波Ｅが出力される。電磁波Ｅは、誘電体層２３中を平面的に伝播する。通信用基板１では、層交差部２０ｂは巨視的に見れば、上層１２２と下層１２４とにより、くさび形状の領域が形成されている。すなわち、例えば、本発明の実施形態では、通信チップ１０による無線信号は２．４ＧHz帯域を使用しているためその波長は１２５ｍｍ程度である。また、通信用基板１を被験者の着衣として使用する場合には、基板１０のサイズは６００ｍｍ×３００ｍｍ程度となる。したがって、使用される波長よりも小さい数ｍｍから数ｃｍの幅の凸部１２２ａ（１２４ａ）を形成すれば、巨視的には、層交差部２０ｂはくさび形状の領域とみなすことができる。
【００３４】
さらに、電源層２２およびグランド層２４は導電材料で形成されているため、層交差部２０ｂに形成されるくさび形状の領域により電磁波Ｅを吸収することができる。よって、通信用基板１の周囲に層交差部２０ｂを形成すれば、電磁波Ｅの漏洩および反射を防止することができる。
【００３５】
図８は、本発明の通信用基板の第二の実施形態を示す図である。図８では、図４から図７に示す通信用基板１と同一の部材については同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００３６】
通信用基板２０１は、通信用基板１に絶縁保護部材２０２を設けた構成を有する。絶縁保護部材２０２は、基板２０の外縁に沿って延びており外周部２０ａを完全に覆うような形状を有している。絶縁保護部材２０２は、例えば樹脂等により成型された部材であってある程度の剛性を有していても良い。通信用基板２０１では、絶縁保護部材２０２を用いることにより、電源層２２およびグランド層２４が通信用基板２０１の外部に露出しない。また、層交差部２０ｂの上層１２２と下層１２４の形状を保つことができる。
【００３７】
図９は、本発明の通信用基板の第三の実施形態を示す図である。図９においても、図８同様、図４から図７に示す通信用基板１と同一の部材については同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００３８】
通信用基板３０１は、通信用基板１において第３絶縁層２６を省略した構成となる。すなわち、層交差部２０ｂにおいて、上層１２２および下層１２４それぞれの凸部１２２ａおよび凸部１２４ａが、所定の曲率をもって、１８０度折り返されるよう構成されている。凸部１２２ａの先端付近は下層１２４の表面に、凸部１２４ａの先端付近は上層１２２の表面にそれぞれ貼り付けられる。なお、層交差部２０ｂでは、上層１２２および下層１２４により形成されるくさび形状の領域が失われることがないように、凸部１２２ａおよび凸部１２４ａが折り返されている。このような構成とすれば、電源層２２およびグランド層２４が、通信用基板３０１の最表面に配置されず、第１絶縁層２１および第２絶縁層２５により覆われる。
【００３９】
図１０および図１１は、本発明の通信用基板の第四の実施形態を示す図である。図１０は、通信用基板４０１の一部を示す部分断面斜視図であり、図４から図７に示す通信用基板１と同一の部材については同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００４０】
通信用基板４０１は、基板４２０と、通信チップ１０（不図示）とを有する。そして、基板４２０は、上層４２２と、下層４２４と、誘電体層２３と、第３絶縁層２６とを有する。上層４２２は、上層１２２の外周部２０ａの形状のみ変更したものであり、同様に下層４２４も下層１２４の外周部２０ａの形状のみ変更したものである。
【００４１】
図１１は、図６同様、上層４２２および下層４２４の形状を示す図である。上層４２２は、端部に三角凸部４２２ａと凹部４２２ｂとを有する。また、下層４２４も、端部に三角凸部４２４ａと凹部４２４ｂとを有する。通信用基板４０１では、上層４２２の三角凸部４２２ａが下層４２４の凹部４２４ｂに、上層４２２の凹部４２２ｂが下層４２４の三角凸部４２４ａにそれぞれ対応するように形成されている。したがって、通信用基板４０１の層交差部４２０ｂでは、図１０に示すように上層４２２と下層４２４とを互い違いに交差して配置可能である。このような構成とすれば、層交差部４２０ｂにおいて、三角凸部４２２ａと４２４ｂとが接触しない。
【００４２】
なお、上述の通信用基板２０１、３０１においても、通信用基板４０１の構成を採用することができる。すなわち、凸部１２２ａおよび凸部１２４ａを三角凸部４２２ａおよび三角凸部４２４ａに置換すればよい。
【００４３】
また、通信用基板４０１においても、通信用基板２０１において採用した絶縁保護部材２０２の実施が可能であり、通信用基板３０１において採用した凸部の折り返しの実施が可能である。
【００４４】
２Ｄ−ＤＳＴ技術を用いた通信用基板では、誘電体層を上下から２枚の導電層でサンドイッチし、誘電体層内で電磁波を伝播させる。通信素子による電磁波の伝送帯域は主に２．４ＧHzが使用される。通信用基板周辺部において、端面が露出していると、電磁波が漏洩してしまう。一方、基板端面で電磁波が反射を起こすとマルチパスなどにより信号の劣化が懸念される。
【００４５】
また、２．４ＧHz帯域を使用しているためその波長は１２５ｍｍ程度である。一方、人体が着用することを前提としている通信用基板のサイズは６００ｍｍ×３００ｍｍ程度であり、基板サイズが１／２λ×Ｎ（整数）となる可能性が高い。そのため、基板外周部で電磁波の反射が発生した場合の悪影響は非常に大きい。本発明に係る通信用基板では、基板の端面における電磁波の反射を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態の通信用基板１の概略図である。
【図２】通信チップ１０の機能ブロック図である。
【図３】制御装置３０の機能ブロック図である。
【図４】通信用基板１の断面図である。
【図５】基板２０の部分断面斜視図である。
【図６】上層１２２および下層１２４の形状を示す図である。
【図７】電磁波の減衰（吸収）を模式的に示す図である。
【図８】本発明の通信用基板の第二の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の通信用基板の第三の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の通信用基板の第四の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の通信用基板の第四の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，２０１，３０１，４０１  通信用基板
１０  通信チップ
２０  基板
２１  第１絶縁層
２２  電源層
２３  誘電体層
２４  グランド層
２５  第２絶縁層
２６  第３絶縁層
３０  制御装置
２０２  絶縁保護部材
【図１】
2008053337.tif 000003
【図２】
2008053337.tif 000004
【図３】
2008053337.tif 000005
【図４】
2008053337.tif 000006
【図５】
2008053337.tif 000007
【図６】
2008053337.tif 000008
【図７】
2008053337.tif 000009
【図８】
2008053337.tif 000010
【図９】
2008053337.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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