(57)【要約】【課題】センサ装置において、誘電体材料のケースの構造およびセンサ装置における配置を提供すること。【解決手段】電磁波の遮蔽に用いる構造であって、電磁波を送信するアンテナを有するセンサ装置において、センサ装置を覆うケースの一部は、アンテナから放射される電磁波のλ／４の波長だけ離して配置されること。【選択図】  図１
2005283454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波の遮蔽に用いる構造であって、電磁波を送信するアンテナを有するセンサ装置において、該センサ装置を覆うケースの一部は、前記アンテナから放射される電磁波のλ／４の波長だけ離して配置されることを特徴とする電磁波の反射減少構造。
【請求項２】
前記ケースは前記アンテナ特性における半値角内で前記電磁波の放射される方向に対して略直交する面に接する面を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁波の反射減少構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を用いる各種装置において、誘電体で構成される筐体（ケース）の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＰあるいはＡＢＳなどの樹脂材料である誘電体材料は、電磁波が透過すると言われている。そのため、一般に樹脂材料である誘電体材料は、広く電磁波を用いた装置をケーシングする筐体として使用されている。しかし、電磁波の中でも光の波長に近づくにつれて、物体を透過しにくくなっていくことが判っている。そのため、電磁波でも物体の厚みに依存して浸透しにくくなる性質があり、この評価には表皮深さδが用いられる。この表皮深さδは、電磁波の周波数ｆ、真空の透磁率μ０、物体の透磁率μ、物体の導電率σの関数であり、δ＝１／√（π・ｆ・σ・μ０・μ）で表される。
【０００３】
ここで誘電体材料は、上記した導電率σ≒０、つまり物体を透過しやすい性質を有するがいくらかは反射する。
【０００４】
また、電磁波の反射および透過については、下記の非特許文献に記載されている。
【非特許文献１】総合電子出版社  電磁波工学ノート  ３章“電磁波の反射および透過に関する法則”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電磁波を用いて、検知対象物を利用したセンサにおいては、送信する電磁波の出力レベルによっては簡単に定在波が発生してしまう。そのため、誘電体材料をケースに用いた場合、近距離の検知対象物を検出する電磁波センサでは、電磁波が誘電体材料のケースに当たって反射し、その反射量が増大して定在波が発生したままとなるので、真の対象物を検知できなくなってしまう恐れが生じる。
【０００６】
よって、本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、上記センサの送信する電磁波の出力レベルに影響されにくい、誘電体材料のケースの構造およびセンサ装置におけるケース配置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、電磁波の遮蔽に用いる構造であって、電磁波を送信するアンテナを有するセンサ装置において、センサ装置を覆うケースの一部は、アンテナから放射される電磁波のλ／４の波長だけ離して配置されることである。
【０００８】
また、上記の課題を解決するために講じた第２の技術的手段は、ケースはアンテナ特性における半値角内で電磁波の放射される方向に対して略直交する面に接する面を有することである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載した発明によれば、電磁波を用いるセンサ装置において、センサ装置を覆うケースをアンテナから放射される電磁波の１／４波長だけ離して配置するので、ケースの有無に関係しないで検知対象物を検出することが可能となる。そして、ケースに用いる誘電体の材料や厚みに関係しないので、センサ装置にも効果的に誘電体材料のケースを用いることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によれば、ケースはアンテナから放射される方向に対して、略直交する面に接する面を有する。つまり、アンテナから放射される電磁波の入射角は、誘電体のケースに対して略垂直であるので、検知対象物とは異なるものによる定在波が起こりにくい。その結果、真の対象物を検知できなくなってしまう恐れが減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図１はセンサ装置ＳＥＮＡの概要を示す透視平面図である。この図１において、センサ装置ＳＥＮＡは、略直方体のケースＣＡＳＥで、内部に配置される回路やアンテナなどが、外部と接触しないように保護されている。電磁波を放射するホーンアンテナＨＡＮＴは、回路基板ＢＲＤ上に固定されている。ケースＣＡＳＥは誘電体材料ＤＥＭで構成されており、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネ―ト、ポリメタクリル酸メチル、あるいはポリオレフィン系のポリエチレン、あるいはポリプロピレンなどが候補材となる。また仕様に適合できれば、その他の樹脂成形が可能な誘電体材料であってもよい。ホーンアンテナＨＡＮＴから放射される電磁波は、ケースＣＡＳＥを透過して不図示の検知対象物で反射されるように設計される。このため、ホーンアンテナＨＡＮＴの出力面ＯＰＳに略並行して、電磁波が放射される方向に、ケースＣＡＳＥの一面が配置される。このケースＣＡＳＥの面は、ホーンアンテナＨＡＮＴの出力面ＯＰＳから、センサ装置ＳＥＮＡが使用する電磁波の送信周波数の１／４波長（λ）離して配置される。
【００１２】
図２に別の実施の形態を示す概略側面図を示す。図２に示すように、センサ装置ＳＥＮＡを覆うケースＣＡＳＥの形状は、図１のように略直方体には限定されず、ホーンアンテナＨＡＮＴから放射される電磁波が、誘電体材料ＤＥＭで構成されるケースＣＡＳＥを透過するように、ホーンアンテナＨＡＮＴの出力面ＯＰＳに対するケースＣＡＳＥの面が、放射される電磁波の放射方向に対して、略直交するように配置されればよい。そのため、検知対象物で反射する電磁波の反射波が透過する必要のない面は、電磁波の放射に対しても略直交する必要はない。
【００１３】
電磁波を放射するアンテナの形状は、図１で示したホーンアンテナＨＡＮＴに限定されない。図３では、本発明が適用できるアンテナの種類を示す。図３（ａ）、および（ｂ）に示すように、スロットアンテナＳＡＮＴやパッチアンテナＰＡＮＴにおいても、アンテナに対するケースＣＡＳＥの面が、各アンテナのアンテナ部ＡＰから１／４波長離されて設置されれば、同様に機能する。特にパッチアンテナＰＡＮＴにおいては、指向性が自由に変えられるので、電磁波の放射方向に自由度が増す。また、スロットアンテナＳＡＮＴの場合には、ダイポールアンテナ同様に指向性の広がりが大きいため、ケースＣＡＳＥの面は、できる限り電磁波が放射される方向に直交するように配置されるのが好ましい。
【００１４】
図４には、センサ装置ＳＥＮＡから放射される電磁波の波長（λ）と、ケースＣＡＳＥの有無、および、厚みが異なる誘電体材料をケースＣＡＳＥに用いる場合の違いを示す。図４（１）はケースＣＡＳＥのない場合、（２）はケースの厚みが２ｍｍの場合、また、（３）はケースの厚みが５ｍｍの場合の正常値と誤検知を示す。尚、このときの電磁波の周波数は１０．５２５ＧＨｚである。図４にて判るように、ケースＣＡＳＥの有無に関わらず、センサ装置ＳＥＮＡが発する電磁波の波長の１／４波長（λ）においては、正常に検知されているが、ケースＣＡＳＥがない場合でも、３／４波長（λ）などでは，定在波の影響を受けて誤検知を生じることが判る。また、誘電体のケースＣＡＳＥでアンテナを覆った場合には、ケースＣＡＳＥの厚みによって、誤検知を生じる距離が異なることも判る。またこの表から、センサ装置ＳＥＮＡから出力される電磁波の出力が高くなれば、正常に検知できる距離も広がることが判っている。つまり、ケースＣＡＳＥの厚みとの関係で、放射電磁波の１／４波長（λ）以下に配置しても、正常に検知できる。
【００１５】
ケースＣＡＳＥが特に電磁波の１／４波長（λ）よりも厚い場合には、入射される電磁波がケースＣＡＳＥの影響を受けて減衰することも判っている。そのため、以上の考察により、用いる電磁波の出力に応じて、ケースＣＡＳＥの厚みを検討することが好ましい。図５は一例として、電磁波がケースＣＡＳＥに入射する角度を変化させた場合の、検知および誤検知の具合を示す。
【００１６】
以上の実験結果に基づいて、図６あるいは図７のように、アンテナの出力面ＯＰＳとケースＣＡＳＥの配置を工夫してもよい。図６においては、ケースは誘電体ＤＥＭで構成されれば、異なる素材で層状になっていても構わない。この結果、
例えば防水が必要な環境においては、外側に配置されるケースＣＡＳＥに用いる誘電体材料ＤＥＭを内側とは変えて、コーティングするなどの工夫も考えられる。
【００１７】
また、アンテナの出力面ＯＰＳにケースＣＡＳＥの一部が接しても、電磁波は影響を受けにくいので、図７のようにセンサ装置ＳＥＮＡを構成してもよい。このような構造とすることで、センサ装置ＳＥＮＡのアンテナＡＮＴが固定される基板ＢＲＤの位置決めが容易となるので、組み付け性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略平面図。
【図２】別の実施の形態を示す概略側面図。
【図３】本発明が適用できるアンテナ。
【図４】入射角が略９０°の場合、放射周波数と誤検知の関係を示す表。
【図５】放射電磁波が反射する場合の関係を示す表。
【図６】別の実施の形態を示す概略側面図。
【図７】別の実施の形態を示す概略側面図。
【符号の説明】
【００１９】
ＡＰ      アンテナ部
ＨＡＮＴ  ホーンアンテナ
ＣＡＳＥ  ケース
ＤＥＭ    誘電体
ＯＰＳ    出力面
ＳＥＮＡ  センサ装置
【図１】
2005283454.tif 000003
【図２】
2005283454.tif 000004
【図３】
2005283454.tif 000005
【図４】
2005283454.tif 000006
【図５】
2005283454.tif 000007
【図６】
2005283454.tif 000008
【図７】
2005283454.tif 000009