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SaltyCedar

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2012139476

2011010259

20110101

20120726

2012139476

20120726

ニンニクの芯取り器具

511018217

高橋　俊和

高橋 俊和

8

A47J 25/00 (20060101), A23N 15/00 (20060101),//A23L 1/212 (20060101)

A47J 25/00 ,A23N 15/00 Z ,A23L 1/212 C

3

0

3

4B016,4B061

4B016 LE03 ,4B016 LG09 ,4B016 LP13 ,4B016 LT10,4B061 AA02 ,4B061 BA03 ,4B061 CB03

【課題】ニンニクの芯は火にかけると焦げやすく美味しくなく、調理時には取り除くが、細く柔らかくニンニク内部で曲がっていて取り出しにくく、堅く細い棒で押し出すと芯からずれて押し出せなく、ニンニクの輸切り後は薄いためニンニクが割れやすく、全ての枚数分を取り除く作業が煩わしかった。本発明は、ニンニクの芯を取るためのニンニクの芯取り器具を提供する。【解決手段】にぎり部の先端に、複数の凸部付さの可撓性アームを設ける。【選択図】図１

【請求項１】にぎり部の先端に、複数の凸部付きのアームを設けたニンニクの芯取り器具。【請求項２】にぎり部は平たん部を持った円柱状であることを特徴とする請求項１記載のニンニクの芯取り器具。【請求項３】アームは可撓性素材からなり、にぎり部の外周縁上に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のニンニクの芯取り器具。

【請求項１】にぎり部の先端に、複数の凸部付きのアームを設けたニンニクの芯取り器具。

【技術分野】【０００１】本発明は、ニンニクの芯を取る器具に関するものである。

【背景技術】【０００２】従来、ニンニクの芯を取るには、主に芯穴からツマヨウジなどの棒で押し出すか、輪切り後に指で芯を押し出して取り出していた。

【発明が解決しようとする課題】【０００３】ニンニクの芯は火にかけると焦げやすく美味しくなく、調理時には取り除くが、細く柔らかくニンニク内部で曲がっていて取り出しにくく、堅く細い棒で押し出すと芯からずれて取り出せなく、ニンニクを輪切り後は薄いためニンニクが割れやすく、全ての枚数分を取り除く作業が煩わしかった。本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。

【課題を解決するための手段】【０００４】にぎり部の先端に、複数の凸部付きのアームを設ける。以上の構成よりなるニンニクの芯取り器具。

【発明の効果】【０００５】従来、無かったニンニクの芯取りを、本発明により安全に簡単に取り出すことができる。

【発明を実施するための形態】【０００７】以下、本発明の実施の形態を説明する。にぎり部（１）の先端にアーム（２）を設け、アーム部に先端から長さの半分以上有する凸部（３）を設ける。にぎり部の形状は円柱状、又は図１に示す通り円柱状で側面の一部に平坦部（４）を持つ事が好ましい。アーム部は可撓性素材、又はステンレス素材を用い、にぎり部の軸中心を外した位置、外周縁上に設ける。また、にぎり部の側面の一部に平坦部分を持たせた場合は、アームは平坦部分近傍に設ける。アーム先端凸部は挿入しやすいように先端部の凸部のみ小さくし（図４参照）、一定の間隔を設けた物と螺旋状の物とがあり、アーム先端からアーム長さの半分以上有している。本発明は以上のような構造である。【０００８】本発明を使用するときは、ニンニクの上部（６）、下部（７）を包丁で切り落し、芯穴が見える状態にして、にぎり部（１）を持ち、凸部（３）がある、アーム（２）を、ニンニクの上部（６）から芯穴に挿入してニンニクの芯（８）を押し出す。このとき、アームがにぎり部の軸中心から外れていることにより、にぎり部を転がすことによって、アームの高さが調整可能となっている。大きさの異なるニンニクにも対応が可能である。

A

2012140217

2011000007

20110101

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2012140217

20120726

ゴミ箱

709007113

小谷　実

小谷 実

8

B65F 1/06 (20060101)

B65F 1/06

3

0

8

3E023

3E023 GA01 ,3E023 GB02 ,3E023 GC05 ,3E023 GD01

【課題】ゴミが溜まり、ゴミ箱からゴミ袋を外す時、ゴミ箱からゴミ袋を容易に取り出せ、かつゴミ袋の容量がいっぱいになるまでゴミを溜めておくことができる機能を有するゴミ箱を提供する。【解決手段】上部に開放口が開放された箱状本体と、その上部に設けられた筒状枠の開放口と投入口が設けられたカラーからなる。カラーはカラー開放口が、本体開放口に対し向き合う方向で、本体に設けられた支持部とカラーに設けられた受け部により立設される。カラーが立設された状態で、本体開放口からカラーの投入口までの幅をＬ、本体の底から本体開放口までの長さをＭとした場合、Ｍ／６≦Ｌ≦２×Ｍとする。【選択図】図４

【請求項１】支持部と上部に開放口が設けられた箱状の本体と、その上に立設された開放口と投入口と受け部が設けられた筒状枠のカラーからなり、カラーはカラー開放口が、本体開放口に対し向き合う方向で、本体の支持部の上にカラーの受け部が乗り、支持部がカラーを支えることにより、カラーは本体の上に立設され、カラーが立設された状態で、本体開放口からカラーの投入口までの高さをＬ、本体の底から本体の開放口までの高さをＭとした場合Ｌは、Ｍ／６≦Ｌ≦２×Ｍとなっており、かつ、本体の開放口の面積をＳ、本体の開放口から投入口までに形成されるカラーの容積をＶとした場合Ｖは、Ｖ≧（Ｍ×Ｓ）／６となることを特徴とするゴミ箱【請求項２】上部に開放口が設けられた箱状本体と、その上部に設置された開放口と投入口が設けられた筒状枠のカラーからなり、カラーはカラー開放口が、本体開放口に対し向き合う方向で、地面に安定した土台に設けられた支柱に取り付けられ、カラーが支柱に取り付けられた状態で、本体の開放口からカラーの投入口までの高さをＬ、本体の底から本体開放口までの高さをＭとした場合Ｍは、Ｍ／６≦Ｌ≦２×Ｍとなっており、かつ、本体開放口の面積をＳ、本体の開放口から投入口までに形成されるカラーの容積をＶとした場合Ｖは、Ｖ≧（Ｍ×Ｓ）／６となることを特徴とするゴミ箱【請求項３】カラーの開放口における内側端部が、本体開放口端部に対し下にあり、かつ本体開放口における内壁面よりも内側にあることを特徴とする請求項１または請求項２のゴミ箱。

【請求項１】支持部と上部に開放口が設けられた箱状の本体と、その上に立設された開放口と投入口と受け部が設けられた筒状枠のカラーからなり、カラーはカラー開放口が、本体開放口に対し向き合う方向で、本体の支持部の上にカラーの受け部が乗り、支持部がカラーを支えることにより、カラーは本体の上に立設され、カラーが立設された状態で、本体開放口からカラーの投入口までの高さをＬ、本体の底から本体の開放口までの高さをＭとした場合Ｌは、Ｍ／６≦Ｌ≦２×Ｍとなっており、かつ、本体の開放口の面積をＳ、本体の開放口から投入口までに形成されるカラーの容積をＶとした場合Ｖは、Ｖ≧（Ｍ×Ｓ）／６となることを特徴とするゴミ箱【請求項２】上部に開放口が設けられた箱状本体と、その上部に設置された開放口と投入口が設けられた筒状枠のカラーからなり、カラーはカラー開放口が、本体開放口に対し向き合う方向で、地面に安定した土台に設けられた支柱に取り付けられ、カラーが支柱に取り付けられた状態で、本体の開放口からカラーの投入口までの高さをＬ、本体の底から本体開放口までの高さをＭとした場合Ｍは、Ｍ／６≦Ｌ≦２×Ｍとなっており、かつ、本体開放口の面積をＳ、本体の開放口から投入口までに形成されるカラーの容積をＶとした場合Ｖは、Ｖ≧（Ｍ×Ｓ）／６となることを特徴とするゴミ箱

【技術分野】【０００１】本発明は、家庭用ゴミ箱に関するものである。

【背景技術】【０００２】ゴミ箱は通常、ゴミ箱の内側の形状に沿った形でビニール製のゴミ袋を入れ、そのゴミ袋の口をゴミ箱の淵にかけ、固定し使用していた。ゴミはそのゴミ箱の中のゴミ袋に入れ、ゴミ箱に対し容量いっぱいになった時点で、ゴミ袋をゴミ箱から外し処分していた。しかし、ゴミ箱の中の形状はゴミ袋の形を拘束してしまい、ゴミ箱に入れていない自由状態のゴミ袋の形状と一致していないため、ゴミがゴミ箱に対しいっぱいになっても、ゴミ袋を外すとゴミ袋に対してはいっぱいになっていなかった。その結果ゴミ袋が容量いっぱいになるまでゴミ袋をゴミ箱から外した状態で、ゴミ袋にゴミを入れて使用していた。この時ゴミ箱は、何も機能していないという欠点があった。【０００３】ゴミ袋が容量いっぱいになるまで使用できるゴミ箱として、何本かの支柱にゴミ袋保持部を備えたものが提案されている（例特許文献１参照）。しかし、この方法ではゴミ袋が側面から見えてしまい、また、ゴミ袋はゴミがたまっていくにしたがい、支柱の間からはみ出してしまい、外観を損ねるという欠点があった。【０００４】また、なるべくゴミ袋の容量いっぱいにゴミが入れられるよう、容量の大きいゴミ箱が市販されているが、ゴミ袋の形状に似せているため、ゴミ箱の高さが、ゴミ袋の高さとほぼ同じになってしまい、高さの高い形状となってしまった。このため、ゴミがいっぱいになった時、ゴミ袋とゴミ箱の側面の接触面積が大きくなり、ゴミ袋を取り出す時、その接触面の抵抗力により取り出しにくく、時にはゴミ袋に穴が開いてしまうこともあった。また、ゴミ袋の手で掴める淵の幅も僅かであり、袋の淵が破けてゴミ袋が取り出せなくなってしまうという欠点があった。また、このようなゴミ箱でも完全にゴミ袋の容量いっぱいになるまで、ゴミを溜めておくことはできなかった。

【発明が解決しようとする課題】【０００６】解決しようとする問題点は、ゴミ袋の容量いっぱいの分量まで、ゴミ箱にゴミ袋をセットしている時点でゴミを溜めておくことができ、かつ、ゴミ袋を容易にゴミ箱から取り出せまた、ゴミが溜まっている際にゴミの入っているゴミ袋が外観上見えることが無い。という機能を有するゴミ箱を提供することにある。

【課題を解決するための手段】【０００７】支持部と上部に開放口が設けられた箱状の本体と、その上に立設された開放口と投入口と受け部が設けられた筒状枠のカラーからなる。カラーはカラー開放口が、本体開放口に対し向き合う方向で、本体の支持部の上に、カラーの受け部が乗り、支持部がカラーを支える事により、カラーは本体の上に立設される。カラーが立設された状態で、本体開放口からカラーの投入口までの高さをＬ、本体の底から本体開放口までの高さをＭとした場合Ｌは、Ｍ／６≦Ｌ≦２×Ｍとなっており、かつ、本体の開放口の面積をＳ、本体の開放口から投入口までに形成されるカラーの容積をＶとした場合Ｖは、Ｖ≧（Ｍ×Ｓ）／６となることを特徴とする。【０００８】または、上部に開放口が設けられた箱状本体と、その上部に設けられた開放口と投入口が設けられた筒状枠のカラーからなる。カラーはカラー開放口が、本体開放口に対し向き合う方向で、地面に安定に設置された土台に設けられた支柱に取り付けられる。カラーが支柱に取り付けられた状態で、本体開放口からカラーの投入口までの高さをＬ、本体の底から本体の開放口までの高さをＭとした場合Ｌは、Ｍ／６≦Ｌ≦２×Ｍとなっており、かつ、本体の開放口の面積をＳ、本体の開放口から投入口までに形成されるカラーの容積をＶとした場合Ｖは、Ｖ≧（Ｍ×Ｓ）／６となることを特徴とする。【０００９】また、カラーの開放口における内側端部が、本体開放口端部に対し下にあり、かつ本体開放口における内壁面よりも内側に成るものである。

【発明の効果】【００１０】本発明のゴミ箱はカラーの高さ分、ゴミ箱本体以上のゴミを入れておく事ができるため、ゴミ袋容量いっぱいの分量まで、ゴミ箱にゴミを入れておくことができる。という利点がある。また、カラーの高さを高くすることにより、本体の高さを低くすることができるため、ゴミ袋とゴミ箱との接触面積が少なくなり、また、本体の高さが低いことから、ゴミ袋の手で掴める幅も十分確保されるため、ゴミがいっぱいになった時、容易にゴミ袋を外すことが可能となった。また、カラーの開放口は本体の内側面よりもさらに内側にあるため、生ゴミなど水分を含んだゴミをカラーまで溜まったゴミの上に入れても、その水分がカラーの壁面を辿り落ち、カラーと本体の隙間から外へ洩れ出すことがない。という利点がある。

【発明を実施するための形態】【００１２】本発明は上部に開放口（１）が開放された箱状のゴミ箱本体（２）と、本体（２）に乗せられたカラー（３）から構成される。カラー（３）は下向きのカラー開放口（４）、投入口（５）が設けられ、上向きの本体開放口（１）とカラー開放口（４）と向き合わせる。カラー開放口（４）の淵に断面が略U字状の溝（６）を設け、溝（６）の底部を受け部（１４）とする。本体開放口（１）の淵（９）を支持部（１３）とし、溝（６）に嵌め、支持部（１３）と受け部（１４）により、カラーを支える。溝（６）一周の形状と本体開放口の淵（９）を同形状にしておき、淵一周に亘って嵌められるようにしておく。カラー開放口（４）における内側端部（１８）は本体開放口（１）の端部に対し下にあり、かつ本体開放口（１）における内壁面よりも内側にある。つまり、カラー開放口の淵の内側の面（１０）は本体（２）の同一の高さにある開放口（１）の内側の面（１１）に対し、さらにその内側に位置することになる。（図２）【００１３】カラーが本体に立設された状態で本体の開放口からカラーの投入口までの高さ、つまり図３では支持部（１３）から投入口（５）までの高さをＬとする。本体の底から本体開放口までの高さをＭとした場合、Ｍ／６≦Ｌ≦２×ＭとなるようＬを設定する。（図３）【００１４】Ｍ／６≦Ｌの条件は横１５０ｍｍ×縦２５０ｍｍ×高さ４５０ｍｍで２０リットル用の一般的なゴミ箱、ほとんど収縮しない生ゴミ、２０リットル用のゴミ袋を使用し、ゴミ袋の淵を５０ｍｍ縛り代とし残し、ゴミ袋が容量いっぱいになるためのカラーの必要な高さを試験した結果より得られた。もし、ゴミ袋の容量が大きい場合でも、それと共に使用するゴミ箱も大きくなるため、それら寸法の比率は変わらず、ゴミ箱の大きさに依らず本式は適用される。【００１５】カラーの容積は、本体の開放口そのままの形状を上方へ延長しＭ／６の高さ分の容積を確保しなければならず、本体開放口の面積をＳ、本体開放口、つまり支持部（１３）から投入口までにカラーにより形成される容積をＶとした場合、Ｖは、Ｖ≧Ｍ×Ｓ／６としなければならない。（図４）【００１６】Ｌ≦２Ｍの条件は、ゴミ袋の高さと本体の高さＭがほぼ同じゴミ箱に、カラーを立設させ、シュレッダーにより発生する紙ゴミを入れ、紙ゴミを圧縮した時、ゴミ袋がいっぱいになるためにはカラーの高さＬは最高どれだけ必要になるのか、試験した結果得られた。シュレッダーのゴミは一般的なゴミの中で最も収縮性があるため、この結果により得られた２Ｍ以上の高さはカラーに必要無いと考える。【００１７】使用時には、ゴミ箱本体（２）の内側にゴミ袋（７）を広げて入れる。ゴミ袋の淵の余った部分は、本体開放口（１）の淵に掛けておく。その上にカラー（３）を支持部（１３）と溝（６）の受け部（１４）を合わせ本体（２）に乗せる。（図３）。この状態で使用し、ゴミ（８）を投入する。ゴミは本体開放口（１）の高さ以上、投入口（５）以下の高さまで投入する。（図５）。ゴミ箱からゴミ袋（７）を取り出すときは、カラー（３）と共に、本体（２）から取り出す。（図６）。ゴミ袋（７）が本体（２）から出される事により、ゴミ袋（７）が横に広がり、容積が開放され増える。カラーにあったゴミ（８）がゴミ袋（７）へ落ちる。（図７）。ゴミ袋からカラーを外し、ゴミ袋（７）の口を縛り処分する。（図８）。【００１８】上部に開放口（１）が設けられた箱状のゴミ箱本体（２）とその上部に設置されたカラー（３）と地面に安定して設置された土台（１５）に設けられた支柱（１２）から構成される。カラーは開放口（４）と投入口（５）が設けられ、上向きの本体開放口（１）とカラー開放口（４）と向き合わせ、支柱（１２）に取り付ける。としてもよい（図９）【００１９】外側にはみ出たゴミ袋（７）を外観上隠せるよう、カラーの略Ｕ字状溝の外側の板（１６）を下方へ長くしてもよい。さらに、その場合、略Ｕ字状の内側の板（１７）は外側の板（１６）よりも下方へ十分に長くすることが好ましい。何故ならば、外側の板（１６）を下方へ長くした場合、カラーを少し持ち上げなければゴミ袋（７）を側方から見ることができない。よってゴミがたまり、処分する際にはゴミ袋（７）とカラー（３）は最初から共に持ち上げることはできず、まずはカラー（３）のみを持ち上げ、ゴミ袋（７）が見えた後、共に持ち上げる事となる。仮に内側の板（１７）が短かければ、カラー（３）のみを持ち上げた時、カラー（３）内のゴミが、本体（２）とカラー（３）の間から、外へこぼれ落ちてしまうことが考えられる。そこで内側の板（１７）を外側の板（１６）に対し、十分長くすることによって、カラーを若干持ち上げても、内側の板（１７）でゴミが外にこぼれ落ちる事を防ぐのである。（図１０）【００２０】ゴミ袋に入るゴミの量の目安として、カラーの内側側面に目盛りを付けられることが自由であることはいうまでもない。【００２１】カラーとゴミ袋が同時に取れ易くなるよう、カラーの外側側面にゴミ袋と同時に掴める凹凸いずれかの取っ手が設けられることが自由であることはいうまでもない。【００２２】また、カラーに開閉可能な蓋が追加されることが、自由であることは、いうまでもない。また、その蓋はゴミ箱に設けられたペダルと、そのペダルの動きを伝える突き上げレバーと繋がっていて、突き上げレバーは、カラーと本体の間で切り離し可能とし、ペダルを踏み、放すことによって、蓋が開閉する機能を有するというものでもよい。また、開閉可能な蓋は地面に対し水平な軸を中心に、板状の蓋が内側に向い回転することにより開く蓋の場合、蓋が可動する範囲内は、ゴミ箱の容積として機能しないため、その投入口の高さは蓋が可動する範囲内で最下点の位置とする。【００２３】本体（２）とカラー（３）を確実に連結させるため、本体（２）もしくはカラー（３）にバックル等結合部を設けることが自由であることはいうまでもない。【００２４】カラーの投入口は上方向以外に、横方向、もしくは斜め上方向など自由であることはいうまでもない。（図１１）【００２５】デザイン性の向上のため、本体の支持部（１３）と受け部（１４）はＬ字状としてもよい。（図１２）【００２６】デザイン性の向上のため、カラー（３）の外側の側面を上に広がるテーパー状にし、そのテーパー面を受け部（１４）とし、本体（２）の支持部（１３）の上に乗せ、カラーを支持してもよい（図１３）【００２７】図では、本発明は上方から見た形状が方形であるが、円、三角形など、その形状が自由であることは、いうまでもない。

A

2012141940

2011010257

20110101

20120726

2012141940

20120726

論理式変換プログラム、ＳＡＴ解法プログラム、及びＳＡＴ難易度評価プログラム

598108076

小林　弘二

小林 弘二

8

G06F 17/10 (20060101)

G06F 17/10 Z

9

0

12

5B056

5B056 BB65 ,5B056 BB95

【課題】充足可能性問題は、その対象となる式の構造により難易度が変わるが、ＳＡＴの式を正規化して効率的に構造を抽出する汎用性の高いＳＡＴ解法が存在しなかった。また、ＣＮＦをＨｏｒｎＣＮＦに効率的に変換するプログラムが存在しなかった。【解決手段】ＣＮＦをその構造に従って解析する。ＣＮＦの共通の変数を持つ項同士の関係を正規化し、順序対やＨｏｒｎＣＮＦ、有向グラフに変換することとした。また、その順序対やＨｏｒｎＣＮＦ、有向グラフに変換したＣＮＦを使用することで効率的にＳＡＴを解くこととした。また、ＣＮＦの計算困難性の重要な点である相補部を持つ項同士の関係からＣＮＦＳＡＴの計算困難性を見積もることとした。【選択図】図１

【請求項１】コンピュータを、入力としてＣＮＦを受け取り、出力として下記の集合の集合を出力するプログラム。ＣＮＦの項を第一成分とし、空集合を第二成分として持つ順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに共通部を持つ項同士について、それぞれの２つの項の組について、片方の項を第一成分として持ち、もう片方の項及びその項の差分部の肯否を入れ替えた項全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして共通部を持つ項全ての項についても同様に作成した順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに相補部を持つ項同士について、その項の浸出項を第一成分として持ち、対象の項及び対象の項の差分部の肯否を入れ替えた項（ただしお互い相補部（共通部）の肯否が一致するものは含まない）全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして異なる浸出部となる項同士の全ての組合せについても同様に作成した順序対。【請求項２】コンピュータを、入力としてＣＮＦを受け取り、出力として下記の集合の集合を出力するプログラム。ＣＮＦの項を第一成分とし、空集合を第二成分として持つ順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに共通部を持つ項同士について、共通項を第一成分として持ち、共通部を持つ項のいずれか一つの項及びその項の差分部の肯否を入れ替えた項全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして共通部を持つ項全ての項についても同様に作成した順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに相補部を持つ項同士について、その項の浸出項を第一成分として持ち、対象の項及び相補項の肯否を入れ替えた項（ただし対象の項の相補部と肯否が一致するものは含まない）全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして異なる浸出部となる項同士の全ての組合せについても同様に作成した順序対。【請求項３】請求項１、２において、ＣＮＦの項を第一成分とし空集合を第二成分として持つ順序対を計算する代わりに、ＣＮＦの項をそのまま順序対の代用として使用して計算を行うプログラム。【請求項４】請求項１、２、３において、空集合を第一成分とし、要素として現れた項それぞれについて、その項及びその項の肯否を入れ替えた項の集合を第二成分として持つ順序対を計算するプログラム。【請求項５】請求項１、２、３、４において、集合の集合を出力する代わりに、下記の項を持つＨｏｒｎＣＮＦを出力するプログラム。順序対に含まれる項に代えてＨｏｒｎＣＮＦの変数とする。順序対に代えて、順序対の第一成分をＨｏｒｎＣＮＦの変数の肯定リテラルとし、順序対の第二成分の要素をＨｏｒｎＣＮＦの変数の否定リテラルとして持つＨｏｒｎＣＮＦの項とする。【請求項６】請求項１、２、３、４において、集合の集合を出力する代わりに、下記の有向グラフを出力するプログラム。順序対の要素を構成するのに代えて、有向グラフの頂点を構成する。順序対を構成するのに代えて、第二成分の集合に含まれる項に対応する頂点から第一成分の項に対応する頂点への有向辺を構成する。【請求項７】請求項１、２、３、４において、集合の集合を出力する代わりに、下記の値を出力するプログラム。順序対の数。順序対に含まれる要素の合計。浸出項の変数の最大値。浸出項の数。空集合から空集合に到達する経路の最短距離、空集合から空集合に到達する経路の最長距離。空集合から空集合に到達する経路の本数。前述をランダムに選択した標本から算出した値。【請求項８】コンピュータを、入力としてＣＮＦを受け取り、出力として下記の値を出力するプログラム。ＣＮＦの項のうち、相補部を持つ項同士の組合せの数。【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６において、データを出力する代わりに、ＣＮＦＳＡＴの計算結果を出力するプログラム。

【請求項１】コンピュータを、入力としてＣＮＦを受け取り、出力として下記の集合の集合を出力するプログラム。ＣＮＦの項を第一成分とし、空集合を第二成分として持つ順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに共通部を持つ項同士について、それぞれの２つの項の組について、片方の項を第一成分として持ち、もう片方の項及びその項の差分部の肯否を入れ替えた項全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして共通部を持つ項全ての項についても同様に作成した順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに相補部を持つ項同士について、その項の浸出項を第一成分として持ち、対象の項及び対象の項の差分部の肯否を入れ替えた項（ただしお互い相補部（共通部）の肯否が一致するものは含まない）全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして異なる浸出部となる項同士の全ての組合せについても同様に作成した順序対。【請求項２】コンピュータを、入力としてＣＮＦを受け取り、出力として下記の集合の集合を出力するプログラム。ＣＮＦの項を第一成分とし、空集合を第二成分として持つ順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに共通部を持つ項同士について、共通項を第一成分として持ち、共通部を持つ項のいずれか一つの項及びその項の差分部の肯否を入れ替えた項全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして共通部を持つ項全ての項についても同様に作成した順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに相補部を持つ項同士について、その項の浸出項を第一成分として持ち、対象の項及び相補項の肯否を入れ替えた項（ただし対象の項の相補部と肯否が一致するものは含まない）全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして異なる浸出部となる項同士の全ての組合せについても同様に作成した順序対。【請求項８】コンピュータを、入力としてＣＮＦを受け取り、出力として下記の値を出力するプログラム。ＣＮＦの項のうち、相補部を持つ項同士の組合せの数。

【技術分野】【０００１】本発明は、コンピュータにて論理式を変換するプログラム、及び充足可能性問題を扱うプログラム、及び充足可能性問題の難易度を評価するプログラムに関する

【背景技術】【０００２】従来、コンピュータでは様々な問題が扱われており、また論理式や充足可能性問題、恒真式問題など論理に関する問題も様々なものが扱われている。【０００３】特にＳＡＴ（充足可能性問題）は、ＮＰ完全問題として非決定性チューリングマシンと等価であることが判明しており、またその応用範囲も広い。そのため、コンピュータで自動的に解決する様々なＳＡＴ解法（ＳＡＴソルバ）が研究・実用化されている。【０００４】ＳＡＴは条件により様々な種類が存在する。特にＣＮＦ（乗法標準形）で構成されたＣＮＦＳＡＴと、３ＣＮＦ（項のリテラルが３つまでに限定されたＣＮＦ）で構成された３ＳＡＴが重要である。ＳＡＴはＣＮＦＳＡＴや３ＳＡＴに変換可能であり（例えば非特許文献３参照）、また変換後のＣＮＦや３ＣＮＦは取り扱いが容易なため、ＳＡＴ解法でも始めにＳＡＴをＣＮＦＳＡＴや３ＳＡＴに変換する手法が用いられている。【０００５】また、特別なＣＮＦの一つとしてＨｏｒｎＣＮＦと２ＣＮＦがある。ＨｏｒｎＣＮＦは各項に０または１の肯定リテラルが存在するＣＮＦである。本出願では１つの肯定リテラルのみからなる項を事実項、肯定リテラルが１つのみで残りが否定リテラルとなる項を規則項、否定リテラルのみからなる項を目的項と呼ぶこととする。また、２ＣＮＦは項の変数が２つまでに限定されたＣＮＦである。本出願ではＨｏｒｎＣＮＦと同様に規則項、目的項を定める。また、ＨｏｒｎＣＮＦには存在しない肯定リテラルを２つ含む項を関連項と呼ぶこととする。なお、式に含まれる全ての変数の肯否を入れ替えることによってＨｏｒｎＣＮＦにすることのできる論理式も存在する。本質的にはＨｏｒｎＣＮＦと同じとなるため、以降ではそのような論理式もＨｏｒｎＣＮＦとして扱う。【０００６】ＨｏｒｎＣＮＦや２ＣＮＦはコンピュータで効率的に充足可能性の判定を行うことが可能（例えばＤＰＬＬアルゴリズム）だが、ＣＮＦからＨｏｒｎＣＮＦや２ＣＮＦに効率的に変換する方法は存在しない。【０００７】またＳＡＴは本質的にコンピュータで計算するのが困難な問題であり、判定するのに問題の規模の指数倍の時間が必要になることがある。また、確率的な乱択アルゴリズムで充足可能なことを求める確率的ＳＡＴ解法もあるが、このようなＳＡＴ解法でも充足不可を判定するのは困難である。そのため、全ての可能性を判定し充足不可を明確化する完全ＳＡＴ解法の効率化が重要となる（例えば特許文献１参照）。またＳＡＴは問題毎に難易度が大幅に異なるため、難易度を評価することも重要となる。【０００８】しかし、従来の完全ＳＡＴ解法や確率的ＳＡＴ解法は、充足可能である条件から式を簡約するＤＰＬＬアルゴリズム（例えば非特許文献１参照）や、可能性のある真理値割当を実際に式に適用する手法などが主であり、問題の構造を活用して効率化する手法は少なかった。また、式の構造そのものに着目してＳＡＴ解法を効率化する手法はあったが（例えば非特許文献２参照）、特定の条件を満たす必要のあるものがほとんどであり応用範囲が狭かった。また、充足解の計算時間を調整することで、充足解を計算する時の負担を軽減する技術（例えば特許文献２参照）があるが、実際に計算を行う必要があるため、必ずしも効率化になるとは限らなかった。そして、ＳＡＴの難易度を効率的に評価する方法も無かったため、計算時間などを効率的に評価する方法も存在しなかった。【０００９】なお、ＳＡＴを効率良く扱うために、ＳＡＴで与えられた式をＳＡＴ解法のために効率の良い形に変更することも重要となるが、そのようなプログラムにおいて、論理式をＨｏｒｎＣＮＦに効率良く変換するプログラムは存在しなかった。

【発明が解決しようとする課題】【００１２】上記の通り、ＳＡＴの構造を活用して効率的に問題を判定する汎用性の高いＳＡＴ解法が存在しなかった。論理式の充足可能性を効率的に求めることのできるＨｏｒｎＣＮＦの形式に変換するプログラムが存在しなかった。ＳＡＴの難易度を効率的に評価するプログラムが存在しなかった。

【課題を解決するための手段】【００１３】上記問題を解決するため、本発明では、コンピュータを、入力としてＣＮＦを受け取り、出力として下記の集合の集合を出力するプログラムとした。ＣＮＦの項を第一成分とし、空集合を第二成分として持つ順序対。順序対の第一成分として出現する項それぞれの、その項のお互いに共通の変数が存在しかつ共通の変数の肯否が全て一致する（本特許ではこの部分を共通部と呼ぶ。また共通部にあるリテラルからなる項を共通項と呼ぶ）項同士について、それぞれの２つの項の組について、片方の項を第一成分として持ち、もう片方の項及びその項の共通部に含まれない部分（本特許では差分部と呼ぶ。また差分部にあるリテラルからなる項を差分項と呼ぶ）の肯否を入れ替えた項の集合を第二成分として持つ順序対。順序対の第一成分として出現する項それぞれの、その項のお互いに共通の変数が存在するがその共通の変数のいずれかの肯否が異なる（本特許ではこの部分を相補部と呼ぶ。また相補部にあるリテラルからなる項を相補項と呼ぶ）項同士について、対象の項の相補部に入らない部分を全て合わせた項（本特許ではこの全ての差分部を集めた部分を浸出部と呼ぶ。また浸出部にあるリテラルからなる項を浸出項と呼ぶ）を第一成分として持ち、対象の項及び対象の項の差分部の肯否を入れ替えた項（ただしお互い共通部の肯否が一致するものは含まない）の集合を第二成分として持つ順序対。空集合を第一成分として持ち、要素として現れた項それぞれについて、その項及びその項の肯否を入れ替えた項の集合を第二成分として持つ順序対。【００１４】上記問題を解決するため、本発明では、コンピュータを、入力としてＣＮＦを受け取り、出力として下記の集合の集合を出力するプログラムとした。ＣＮＦの項を第一成分とし、空集合を第二成分として持つ順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに共通部を持つ項同士について、共通項を第一成分として持ち、共通部を持つ項のいずれか一つの項及びその項の差分部の肯否を入れ替えた項全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして共通部を持つ項全ての項についても同様に作成した順序対。順序対の第一成分として出現する項のうちお互いに相補部を持つ項同士について、その項の浸出項を第一成分として持ち、対象の項及び相補項の肯否を入れ替えた項（ただし対象の項の相補部と肯否が一致するものは含まない）全ての集合を第二成分として持つ順序対。そして異なる浸出部となる項同士の全ての組合せについても同様に作成した順序対。空集合を第一成分として持ち、要素として現れた項それぞれについて、その項及びその項の肯否を入れ替えた項の集合を第二成分として持つ順序対。【００１５】また上記プログラムにおいて、ＣＮＦの項を第一成分とし空集合を第二成分として持つ順序対は入力のＣＮＦから容易に構成可能なため、入力をそのまま使用する場合や、出力に含まない場合がある。【００１６】また上記プログラムにおいて、空集合を第一成分として持ち要素として現れた項それぞれについてその項及びその項の肯否を入れ替えた項の集合を第二成分として持つ順序対は他の順序対から容易に構成可能なため、計算を行わずに出力に含めない場合がある。【００１７】また上記プログラムにおいて、共通部や相補部に対応する順序対において、共通項や相補項に対応する項を持つ場合と持たない場合が混在する場合がある。【００１８】なお集合や順序対の構成は通常プログラムで行われる方法を用いる。項そのものを配列やテーブルなどのレコードで構築する場合もあり、項のデータを別に用意してそのデータへの参照を配列やテーブルなどのレコードで構築する場合もあるが、これらに限らない。【００１９】また上記プログラムにおいて、集合の集合を出力する代わりに、下記の項を持つＨｏｒｎＣＮＦを出力するプログラムとすることがある。順序対に含まれる項に代えてＨｏｒｎＣＮＦの変数とする。順序対に代えて、順序対の第一成分をＨｏｒｎＣＮＦの変数の肯定リテラルとし、順序対の第二成分の要素をＨｏｒｎＣＮＦの変数の否定リテラルとして持つＨｏｒｎＣＮＦの項とする。この場合、第一成分が空集合の順序対には目的項が対応し、第二成分が空集合の順序対には事実項が対応する。第一成分も第二成分も空集合にならない順序対は規則項に対応する。【００２０】このような順序対を構成することで、ＣＮＦの持つ構造を扱いやすい形に再構成するため、ＣＮＦＳＡＴを計算やその難易度の評価を簡単にすることができる。【００２１】なお、ＨｏｒｎＣＮＦは、変数が順序対の項に、項が順序対に対応するため、下記でも暗黙的にその対応関係を用いる場合がある。【００２２】また上記プログラムにおいて、後の計算の容易化のため、同じ変数から構成される項を要素として持つ順序対の集合を用意する場合がある。同様に、同じリテラルから構成される順序対の集合を用意する場合がある。このようにすることで、同じ変数からなる項や同じリテラルからなる項がどの順序対に存在するかを見つけやすくし、計算を容易化する。【００２３】また上記プログラムにおいて、集合の集合を出力する代わりに、下記の有向グラフを出力する場合がある。順序対の要素を構成するのに代えて、有向グラフの頂点を構成する。順序対の第一成分と第二成分を構成するのに代えて、第二成分の集合に含まれる項に対応する頂点から第一成分の項に対応する頂点への有向辺を構成する。この場合、空集合も頂点として存在する。【００２４】なお、有向グラフは、頂点が順序対の項に、辺が順序対に対応するため、下記でも暗黙的にその対応関係を用いる場合がある。【００２５】このグラフは充足性について半順序を持つため、空集合に繋がる有向辺の起点となる頂点（目的項に対応する）を考えた時に、その頂点を終点とする経路（事実項と、それによって確定される規則項に対応する）が全て空集合起点となる場合は充足不可となるため、比較的容易に充足可否を判定することができる。【００２６】また上記プログラムにおいて、集合の集合を出力する代わりに、下記の値を出力する場合がある。順序対の数。順序対に含まれる要素の合計。浸出項の変数の最大値。浸出項の数。空集合から空集合に到達する経路の最短距離、空集合から空集合に到達する経路の最長距離。空集合から空集合に到達する経路の本数。前述をランダムに選択した標本から算出した値。【００２７】また上記問題を解決するため、コンピュータを、ＣＮＦの項のうち、相補部を持つ項同士の組合せの数を出力するとした。【００２８】この結果、ＣＮＦＳＡＴを実際に計算せずに難易度を評価することができる。【００２９】また上記プログラムにおいて、データを出力する代わりに、ＣＮＦＳＡＴを計算してその充足可否や充足条件の計算結果をデータとして出力することもある。【００３０】また、上記プログラムにおいて、論理式を受け取った時はＣＮＦまたは３ＣＮＦに変換することとしたプログラムとすることもある。

【発明の効果】【００３１】本発明により、ＣＮＦの持つ構造を活用して、コンピュータで取り扱いやすいデータ形式、特にＨｏｒｎＣＮＦや半順序を持つ有向グラフの形に変形することが可能となった。またその結果を用いて効率的にＳＡＴをコンピュータで処理することが可能となった。さらに、ＳＡＴの難易度を効率的に評価することが可能となった。

【発明を実施するための形態】【００３３】以下に本発明の実施形態の一つについて、図面に基づき説明する。図１は本発明のプログラムの構成図である。【００３４】本プログラムは以下の構成となる。論理式を受け取りＣＮＦに変換する入力部１１１。入力部１１１から受け取ったＣＮＦを元に、各項の関係を表すデータに変換する変換部１１２。変換したデータを出力する出力部１１３。また、変換部が作成したデータを元に充足可否を判定するＳＡＴ判定部１２１、及びＳＡＴ判定部１２１の結果を出力する判定結果出力部１２２が存在することもある。また、変換部が作成したデータを元にＳＡＴの難易度を評価するＳＡＴ評価部１３１、及びＳＡＴ評価部１３１の結果を出力する評価結果出力部１３２が存在することもある。【００３５】入力部１１１の詳細を説明する。入力部１１１はメモリ、ストレージ、ＩＯ、他のプログラムなど、通常のコンピュータで使用される入出力部からの入力を受け取る。【００３６】受け取った入力が論理式の条件を満たしている場合は入力をＣＮＦに変換して変換部１１２に出力する。プログラムによっては正規化を一段進めて３ＣＮＦに変換する場合もある。論理式からＣＮＦや３ＣＮＦへの変換は通常用いられる方法を用いる（例えば非特許文献３参照）。また、変換部１１２に出力する際に、ＣＮＦや３ＣＮＦを作成するときに付加した変数を識別可能なように渡すことがある。例えば変数にＣＮＦに変換するときに付加した変数、あるいは３ＣＮＦに変換するときに付加した変数であることがわかるように、変数に識別子を付けたり、変数の一覧を別途データとして渡したりすることがある。ＣＮＦを作成するときに付加する変数は肯定リテラルと否定リテラルの数が同数になり、また３ＣＮＦを作成する時に付加する変数は肯定リテラルと否定リテラルがそれぞれ一つの項にしか出てこない。よって、このような特徴を、充足可能性を判定するときに活用することで判定を効率化することができる。【００３７】入力は論理式及び論理式の変数の満たす条件で構成される。論理式や論理式を表すバイナリ列など、通常用いられる論理式の省略形を表現したデータを受け取ることも可能とするが、この内容に制限されない。【００３８】また、入力が論理式の条件を満たしていない場合は入力を拒否する。拒否の方法は通常のプログラムで計算失敗として行われている動作を用いる。例えば判定結果出力部１２２がある場合は充足不可として判定結果出力部１２２に出力する場合や、単に入力を無視する場合などである。また通常のプログラムで行われている動作（特殊な値の出力、例外の発行）なども行うことがあるが、この内容に制限されない。【００３９】変換部１１２の詳細を説明する。変換部１１２は、入力部１１１からの出力としてＣＮＦを受け取ると、ＣＮＦの項を共通の変数を持つ集合に分類する。そして共通の変数を持つ集合のうち、同じ肯否を持つ組合せと異なる肯否を持つ組合せを作成し、それぞれについて順序対を作成する。【００４０】ここで、順序対を作成する代わりに有向グラフを作成する場合がある。有向グラフは順序対の作成と同様の手順にて作成することができる。【００４１】順序対（あるいは有向グラフ）の作成は、下記の手順にて行う。【００４２】まずはＣＮＦから、ＣＮＦの項を第一成分とし、空集合を第二成分として持つ順序対を作成する。この項はＨｏｒｎＣＮＦの事実項に対応する項でもあり、空集合を条件として持つ（無条件に真となる必要のある）条件を意味する。【００４３】ただし、この事実項に対応する順序対はＣＮＦの各項から容易に作成することができるため、ＣＮＦの各項を順序対の第一成分に読み替えて使用する場合もある。また、出力にこの順序対を含まずＣＮＦを含む場合、あるいはまったく含まない場合がある。【００４４】次に、これまでに作成した順序対の第一成分に含まれる項（入力のＣＮＦの項も含む）について、お互いに共通の変数を含む組合せを計算し、その組合せに関係する順序対を計算する。この順序対はＨｏｒｎＣＮＦの規則項に相当する。【００４５】まだ計算を行っていない組合せがある場合、共通の変数の全ての肯否が同じ場合と、共通の変数のいずれかの肯否が異なる場合の、全ての組合せについて順序対の計算を行う。【００４６】まず、共通の変数の全ての肯否が同じ場合の詳細を述べる。この場合、共通項は必ず真偽が同じになるため、ある項で共通部が真となる場合は別の項でも真となり、ある項で共通部が偽となる場合は別の項でも偽となる。この条件をＨｏｒｎＣＮＦの規則項を意識して順序対で構成すると次のようになる。共通部を持つ項同士のうちある項を第一成分とし、別の項の差分部の肯否全ての場合を集めた集合を第二成分とする。【００４７】例えば、順序対の第一成分に（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４）と（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６）があった場合、ある項を（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４）、別の項を（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６）とすると、この時の順序対は（（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２Ｖ￢Ｘ６））となる。当然、ある項を（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６）、別の項を（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４）とした場合も考慮する必要があり、この時の順序対は（（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２Ｖ￢Ｘ４））となる。【００４８】次に、共通の変数のいずれかの肯否が異なる場合の詳細を述べる。この場合、相補項が同時に真となることは無いため、対象の項が全て真になる場合は浸出部のいずれかが真となる。この条件をＨｏｒｎＣＮＦの規則項を意識して順序対で構成すると次のようになる。浸出項を第一成分とし、対象の項及び対象の項の差分部の肯否を入れ替えた項（ただしお互い共通部の肯否が一致するものは含まない）の集合を第二成分とする。この順序対の計算は、お互いに相補部を持つ項の組合せ全ての場合について行う必要がある。【００４９】例えば、順序対の第一成分に（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４）と（Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６）があった場合、この順序対（の一つの例）は（（Ｘ４ＶＸ６），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（￢Ｘ０ＶＸ２ＶＸ４），（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６），（Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６））となる。当然、上記順序対の（￢Ｘ０ＶＸ２ＶＸ４）及び（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６）は恣意的に選択した項であり、この項である必要はない。例えば（（Ｘ４ＶＸ６），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（￢Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６），（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６））（（Ｘ４ＶＸ６），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（￢Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６），（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６），（Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６））などとすることもできる。【００５０】また、３つ以上の項の関係も２つの項の関係と同様に計算する必要がある。例えば、（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４）（Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６）（￢Ｘ０ＶＸ２Ｖ￢Ｘ８）の場合、この順序対（の一つの例）は（（Ｘ４ＶＸ６Ｖ￢Ｘ８），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６），（￢Ｘ０ＶＸ２ＶＸ８），（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ８））となる。当然、この場合でも２つの項の関係をそれぞれ別に計算する必要がある。【００５１】また、上記において効率化のために共通項・相補項を用意してその順序対とすることもできる。例えば上記の共通部については（（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ６），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２Ｖ￢Ｘ６））（（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２Ｖ￢Ｘ４））とすることができ、上記の相補部については（（Ｘ４ＶＸ６），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６），（￢Ｘ０ＶＸ２），（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２））３つの項の場合は（（Ｘ４ＶＸ６Ｖ￢Ｘ８），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２ＶＸ４），（Ｘ０ＶＸ２ＶＸ６），（￢Ｘ０ＶＸ２ＶＸ８），（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２Ｖ））とすることができる。【００５２】全ての第一成分の項の組合せについて順序対の計算を行った後に、次の手順で順序対を計算する。この順序対はＨｏｒｎＣＮＦの目的項に相当する【００５３】これまでに作成した順序対に含まれる項全てについて、その項に含まれるリテラルの肯否全ての組合せの項全てを集めた集合を第二成分とし、空集合を第一成分とする順序対とする。【００５４】例えば、（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２Ｖ）という項が含まれる場合、この順序対は（φ，（Ｘ０ＶＸ２Ｖ），（￢Ｘ０ＶＸ２Ｖ），（Ｘ０Ｖ￢Ｘ２Ｖ），（￢Ｘ０Ｖ￢Ｘ２Ｖ））となる。【００５５】ただし、この目的項に相当する順序対は規則項から容易に作成することができるため、計算しない場合がある。また、出力としてこの順序対を含まない場合がある。前述の事実項に対応する順序対も含まない場合は、規則項に対応する順序対しか出力しないことになる。【００６６】なお、順序対は、順序対を構成する項をそれぞれの変数に、第一成分の項をその対応する変数の肯定リテラルとし、第二成分の集合に含まれる項をそれぞれ対応する変数の否定リテラルとする項に変換することで、容易にＨｏｒｎＣＮＦの項に変換することができる。よって、変換部１１２は順序対を出力する代わりにＨｏｒｎＣＮＦを計算して出力することがある。【００５７】なお、順序対の計算と同様の手順にて有向グラフを作成することができるため、変換部１１２は順序対を計算する代わりに有向グラフを計算して出力することがある。【００５８】また、変換部１１２は後の計算が容易になるよう、順序対（あるいは有向グラフ）に付加的な情報を追加することがある。例えば、同じ変数で構成される項の関係は重要となるため、その項を含む順序対（あるいは頂点）の集合を別途出力することがある。同様に、同じリテラルで構成される項の関係は重要となるため、その項を含む順序対の集合を別途出力することがある（これは有向グラフの頂点と一致する）。【００５９】変換部１１２は、このようにして構成したデータを出力部１１３、ＳＡＴ判定部１２１、ＳＡＴ評価部１３１に出力する。【００６０】出力部１１３の詳細を説明する。出力部１１３は、変換部１１２からの入力を変換したデータを受け取り、他のプログラムなど通常のコンピュータで使用される入出力部への出力を行う。他のプログラムには通常の表示プログラムや演算プログラムなど、様々なプログラムが存在する。変換したデータには、変換結果だけではなく、変換で使用した変数やリテラルの対応関係、データ作成の途中で生成したデータなどを含むことがある。他のプログラムはこのデータを活用してＳＡＴ計算やデータ解析などの処理を行う。また、出力部１１３の出力したデータには、ＳＡＴの潜在的な構造が顕在化された形で表現されているため、このデータを用いることでＳＡＴの構造の解析が容易となっている。そのため、ＳＡＴの難易度の評価を、実際に計算を始める前に見積もることができる。【００６１】ＳＡＴ判定部１２１の詳細を説明する。【００６２】ＳＡＴ判定部１２１は、変換部１１２からデータを受け取ると、データを活用してＨｏｒｎＣＮＦに読み替えて充足可能性を判定する。変換部１１２のデータは、それぞれの部分を読み替えることでＨｏｒｎＣＮＦとして捉えることができる。【００６３】また、変換部１１２から有向グラフを受け取った場合は、空集合に繋がる有向辺の起点となる頂点（目的項に対応する）を考えた時に、その頂点を終点とする経路（事実項と、それによって確定される規則項に対応する）が全て空集合起点となる場合は充足不可となるため、このことを確認することで充足可否を判定することもできる。【００６４】なお、ここで作成した順序対（ＨｏｒｎＣＮＦ、有向グラフ）は、順序対の第一成分の増殖性からもわかるように、ＣＮＦの構造によっては最悪指数規模の規模となり、その規模を小さいものに変換することが本質的にできない。そのため、計算によってはある程度の計算難易度の見積りを行い、必要に応じて計算を打ち切る、あるいはデータ処理の優先順位を付けることが重要となる。【００６５】例えば、後述のＳＡＴ評価部１３１によるＳＡＴ難易度によって、本特許による順序対の構築を行わず、乱択アルゴリズムによる解法に切り替えるなどである。【００６６】ＳＡＴ判定部１２１は、判定結果を判定結果出力部１２２に出力する。【００６７】判定結果出力部１２２の詳細を説明する。判定結果出力部１２２は、ＳＡＴ判定部１２１から判定結果を受け取り、他のプログラムなど通常のコンピュータで使用される入出力部への出力を行う。他のプログラムには通常の表示プログラムや、他の演算プログラムなど、様々なプログラムが存在する。変換したデータには、変換結果だけではなく、変換で使用した変数やリテラルの対応関係、充足可能な真理値割当などの情報を含むことがある。また、そのために入力部１１１や変換部１１２、ＳＡＴ判定部１２１から計算過程・結果のデータを受け取ることがある。【００６８】ＳＡＴ評価部１３１の詳細を説明する。【００６９】ＳＡＴ評価部１３１は、変換部１１２からデータを受け取ると、データの構造から充足可能性の判定難易度を評価する。評価を行った後、その結果を評価結果出力部１３２に出力する。【００７０】前述の通り、ＣＮＦをＨｏｒｎＣＮＦに変換する時のＨｏｒｎＣＮＦの規模は浸出項の構造によって大きく変化する。そこで、ＳＡＴ評価部１３１は変換部１１２から受け取ったデータの浸出項の構造を分析し、ＣＮＦの難易度を評価する。【００７１】この難易度の評価にはいくつか方法がある。具体的には次の通りである。項の数を難易度とする。順序対の数を難易度とする。浸出項の数を難易度とする。浸出項を第一成分とする順序対の数を難易度とする。浸出項の第一成分とする順序対の数を難易度とする。などである。あるいは浸出項の変数の数の最大値を難易度とする、などのこともある。あるいは空集合から空集合に到達する経路の最短距離、空集合から空集合に到達する経路の最長距離。空集合から空集合に到達する経路の本数。などのこともある。またはこれらの評価を重み付きで組合せることで全体の評価を行うこともある。【００７２】また、前述の評価を行う際に、全ての場合について計算を行うのではなく、ランダムに選択した標本から計算することもある。この場合、乱択アルゴリズムなどを活用することがある。【００７３】評価結果出力部１３２の詳細を説明する。評価結果出力部１３２は、ＳＡＴ評価部１３１から評価結果を受け取り、他のプログラムなど通常のコンピュータで使用される入出力部への出力を行う。他のプログラムには通常の表示プログラムや、他の演算プログラムなど、様々なプログラムが存在する。変換したデータには、変換結果だけではなく、変換で使用した変数やリテラルの対応関係、充足可能な真理値割当などの情報を含むことがある。また、そのために入力部１１１や変換部１１２、ＳＡＴ評価部１３１から計算過程・結果のデータを受け取ることがある。【００７４】以下に本発明の別の実施形態について、図面に基づき説明する。図２は本発明のプログラムの構成図である。【００７５】本プログラムは以下の構成となる。論理式を受け取りＣＮＦに変換する入力部２１１。入力部２１１から受け取ったＣＮＦを元に、ＣＮＦＳＡＴの難易度を計算する評価部２１２。評価した結果を出力する出力部２１３。【００７６】入力部２１１は、入力部１１１と同様の機能となる。入力を受け取り、評価部２１２にＣＮＦを出力する。【００７７】出力部２１３は、出力部１１１と同様の機能となる。評価部２１２からデータを受け取り、出力を行う。【００７８】評価部２１２の詳細を説明する。評価部２１２はＣＮＦを受け取ると、ＣＮＦに含まれる項全てについて、それぞれ相補部を含む項同士の組合せの数を求める。その組合せの数を出力部２１３に送る。【００７９】このような構成とすることで、簡易的にＣＮＦＳＡＴの難易度を評価することができる。前述の例よりも難易度判定の精度が落ちるが、前述の例よりもはるかに短い時間で難易度の判定を行うことができる。

A

2012142460

2011000002

20110101

20120726

2012142460

20120726

5220136

20130315

照明光学系、露光装置およびデバイス製造方法

000001007

キヤノン株式会社

100076428

大塚 康徳

辻 俊彦

8

H01L 21/027 (20060101), G03F 7/20 (20060101), G02B 19/00 (20060101), G02B 17/00 (20060101)

H01L 21/30 518 ,G03F 7/20 521 ,H01L 21/30 531A ,G02B 19/00 ,G02B 17/00 Z

10

1

12

2H052,2H087,5F046,5F146

2H052 BA03 ,2H052 BA09 ,2H052 BA12,2H087 KA21 ,2H087 NA02 ,2H087 NA04 ,2H087 TA02,5F046 CB03 ,5F046 CB13 ,5F046 CB23 ,5F046 GB01,5F146 CB03 ,5F146 CB13 ,5F146 CB43 ,5F146 GB11

【課題】照明光学系において、光源からの光の角度分布の不均一性を解消しつつ、均一な光強度分布を高い効率で形成するために有利な技術を提供する。【解決手段】光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系は、前記光源からの光を分割して複数の光束を生成する分割部と、前記分割部によって生成された前記複数の光束の光強度分布のそれぞれを均一化する第１反射型インテグレータと、前記第１反射型インテグレータからの光を集光する集光部と、前記集光部からの光を受けて前記被照明面を照明する第２反射型インテグレータと、前記第２反射型インテグレータと前記被照明面との間に配置される開口絞りとを備え、前記分割部は、前記開口絞りが配置される面に対して、前記光源から前記分割部に提供される光の断面形状とは異なる断面形状を有する光が入射するように、前記複数の光束を生成する。【選択図】図１

【請求項１】光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、前記光源からの光を分割して複数の光束を生成する分割部と、前記分割部によって生成された前記複数の光束の光強度分布のそれぞれを均一化する第１反射型インテグレータと、前記第１反射型インテグレータからの光を集光する集光部と、前記集光部からの光を受けて前記被照明面を照明する第２反射型インテグレータと、前記第２反射型インテグレータと前記被照明面との間に配置される開口絞りとを備え、前記分割部は、前記開口絞りが配置される面に対して、前記光源から前記分割部に提供される光の断面形状とは異なる断面形状を有する光が入射するように、前記複数の光束を生成する、ことを特徴とする照明光学系。【請求項２】前記第１反射型インテグレータは、前記分割部によって生成された前記複数の光束のそれぞれの光強度分布を均一化する複数の反射型インテグレータを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。【請求項３】前記集光部は、前記複数の反射型インテグレータにそれぞれ対応する複数の集光ミラーを含み、各集光ミラーが前記複数の反射型インテグレータのうち対応する反射型インテグレータからの光を集光する、ことを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。【請求項４】前記開口絞りが配置される面に形成される光強度分布が変更されるように前記集光部を駆動する駆動機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。【請求項５】前記分割部と前記第１反射型インテグレータとの間に配置され、前記分割部によって生成された前記複数の光束を平行光束に変換する変換部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学系。【請求項６】前記変換部は、前記分割部によって生成された前記複数の光束をそれぞれ平行光束に変換する複数の凹面ミラーを含む、ことを特徴とする請求項５に記載の照明光学系。【請求項７】前記分割部によって生成される前記複数の光束の進行方向が変更されるように前記分割部を駆動する駆動機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学系。【請求項８】前記分割部は、互いに異なる機能を有する複数の光学部材を含み、各光学部材は、前記光源からの光を分割して前記複数の光束を生成するように構成され、前記複数の光学部材から選択される１つの光学部材が前記光源からの光の光路に挿入される、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学系。【請求項９】基板を露光する露光装置であって、原版を照明するように構成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学系と、前記原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、を備えることを特徴とする露光装置。【請求項１０】請求項９に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、該基板を現像する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

【請求項１】光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、前記光源からの光を分割して複数の光束を生成する分割部と、前記分割部によって生成された前記複数の光束の光強度分布のそれぞれを均一化する第１反射型インテグレータと、前記第１反射型インテグレータからの光を集光する集光部と、前記集光部からの光を受けて前記被照明面を照明する第２反射型インテグレータと、前記第２反射型インテグレータと前記被照明面との間に配置される開口絞りとを備え、前記分割部は、前記開口絞りが配置される面に対して、前記光源から前記分割部に提供される光の断面形状とは異なる断面形状を有する光が入射するように、前記複数の光束を生成する、ことを特徴とする照明光学系。

【技術分野】【０００１】本発明は、照明光学系、露光装置およびデバイス製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】露光装置の解像力を向上させるために、輪帯照明、四重極照明といった変形照明法あるいはＲＥＴ（ＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が用いられる。特にＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）照明光学系においては、ミラーの枚数の増加によって基板に到達する光の強度が低下するので、変形照明のためのミラーユニットを設けずに開口絞りによる切り出しが行なわれている。そのために、開口絞りにより遮光される光束が多くなり、結果的に効率が低い照明となっている。例えば、特許文献１の図１８には、光源からのＥＵＶ光束をミラー１５により平行光束として均一化を施さずにハエの目ミラー２０ａ、２０ｂに入射させる実施例が記載されている。この実施例では、ハエの目ミラー２０ｂの直前に所望の変形照明に対応する開口絞り５０ａ～５０ｆを挿入することによって光束を部分的に遮光することで変形照明を実現している。このような構成では、光源からの光束の角度分布の不均一性がそのまま輪帯の強度分布に反映されてしまうので、変形照明における有効光源分布の均一性が悪くなり、これが解像性能に悪影響を与える。

【発明が解決しようとする課題】【０００４】本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、照明光学系において、光源からの光の角度分布の不均一性を解消しつつ、均一な光強度分布を高い効率で形成するために有利な技術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】【０００５】本発明の１つの側面は、光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系に係り、前記照明光学系は、前記光源からの光を分割して複数の光束を生成する分割部と、前記分割部によって生成された前記複数の光束の光強度分布のそれぞれを均一化する第１反射型インテグレータと、前記第１反射型インテグレータからの光を集光する集光部と、前記集光部からの光を受けて前記被照明面を照明する第２反射型インテグレータと、前記第２反射型インテグレータと前記被照明面との間に配置される開口絞りとを備え、前記分割部は、前記開口絞りが配置される面に対して、前記光源から前記分割部に提供される光の断面形状とは異なる断面形状を有する光が入射するように、前記複数の光束を生成する。

【発明の効果】【０００６】本発明によれば、照明光学系において、光源からの光の角度分布の不均一性を解消しつつ、均一な光強度分布を高い効率で形成するために有利な技術が提供される。

【発明を実施するための形態】【０００８】図１を参照しながら本発明の実施形態の露光装置ＥＸおよび照明光学系ＩＬを説明する。本発明の実施形態の露光装置ＥＸは、光源ＬＳと、照明光学系ＩＬと、投影光学系ＰＯと、原版駆動機構２６と、基板駆動機構２９とを備えている。光源ＬＳは真空容器８に収容されている。照明光学系ＩＬ、投影光学系ＰＯ、原版駆動機構２６および基板駆動機構２９は、露光装置ＥＸの本体を構成し、真空容器３０に収容されている。露光装置ＥＸは、例えば、露光光としてＥＵＶ光を使用するＥＵＶ露光装置として構成されうるが、他の光（例えば、レーザー光）を使用する露光装置として構成されてもよい。ただし、以下では、具体例を提供するために、露光装置ＥＸがＥＵＶ露光装置として構成されている例を説明する。【０００９】光源ＬＳでは、例えば、パルスパワー電源によって駆動されるＣＯ２レーザ等の高出力パルスレーザが発生した光を真空容器８内のプラズマ媒質に照射することによって、プラズマ媒質から高エネルギー密度のプラズマ２を発生させる。プラズマ媒質としては、例えばＳｎ液滴が使用されうる。プラズマ２からの熱輻射によって波長１３．５ｎｍ近辺のＥＵＶ光が発生する。このようなレーザ光を用いたプラズマ生成方式による光源は、レーザ励起型プラズマＥＵＶ光源と呼ばれる。【００１０】別の方式の光源ＬＳとしては、電流供給源であるパルスパワー電源により励起されたパルス電流を放電ヘッダに印加して放電させ、このエネルギーにより電極間のプラズマ媒質から高エネルギー密度のプラズマ２を生成するものがある。このような光源は、放電励起プラズマ型ＥＵＶ光源と呼ばれる。放電励起プラズマ型ＥＵＶ光源の放電励起の方式には、Ｚピンチ、プラズマ・フォーカス、キャピラリー・ディスチャージ等の種々の方式がある。放電励起プラズマ型ＥＵＶ光源におけるプラズマ媒質としては、例えばＸｅガスを挙げることができる。他のプラズマ媒質としては、Ｓｎの蒸気を挙げることができ、この場合、波長１３．５ｎｍ近傍の光パワーを高めることができる。【００１１】プラズマ２から放射されたＥＵＶ光５は、回転楕円ミラーなどの集光ミラー４により、真空容器８と真空容器３０との境界面に設けられたピンホール状のアパーチャ７に集光される。集光ミラー４とアパーチャ７との間には、プラズマ及びその周辺から直接前方へ飛ぶ飛散粒子（デブリ）を除去するフィルタ６ａが配置されるほか、必要に応じて、ＥＵＶ露光に不要な波長成分を除去するフィルタ６ｂが設けられる。光源ＬＳの真空容器８と露光装置本体の真空容器３０とは接続部９で接続されており、必要に応じて差動排気が行なわれる。【００１２】ここで、集光ミラー４は、ＥＵＶ光を効率良く反射するために反射多層膜が基材の上に成膜されて構成されうる。集光ミラー４は、高温のプラズマ２からの放射エネルギーを吸収するので、基板２８の露光中に高温になる。そこで、集光ミラー４の基材は、熱伝導性の高い金属等の材料で構成され、水冷機構などの冷却機構によって冷却される。同様に、後述の照明光学系ＩＬおよび投影光学系ＰＯを構成するミラーについても、ＥＵＶ光を効率良く反射するために反射防止膜が設けられ、基材は熱伝導性の高い金属等の材料で構成され、冷却機構によって冷却されうる。【００１３】照明光学系ＩＬは、アパーチャ７を通過したＥＵＶ光を使って被照明面あるいは原版２６を照明する。以下、照明光学系ＩＬについて例示的に説明する。アパーチャ７を通して光源ＬＳから提供されるＥＵＶ光５は、分割部ＤＩＶに入射する。分割部ＤＩＶは、光源ＬＳからのＥＵＶ光５を分割して複数の光束を生成する。ここで、分割部ＤＩＶは、互いに異なる機能を有する複数の光学部材１０１、１０２、１０３（光学部材１０３については図４参照）を含み、複数の光学部材１０１、１０２、１０３から選択される１つの光学部材が光源ＬＳからのＥＵＶ光の光路に挿入される。図１に示す例では、光学部材１０１が光路に挿入されている。照明光学系ＩＬは、光学部材１０１、１０２、１０３を交換するための操作機構を含みうる。光学部材１０１、１０２、１０３のうち光路に挿入された光学部材１０１は、駆動機構１１に備えられた保持機構によって保持され、駆動機構１１によって駆動される。駆動機構１１は、分割部ＤＩＶによって生成される複数の光束の進行方向が変更されるように、より具体的には、後述の開口絞り２２が配置された面に形成される光強度分布が変更されるように、分割部ＤＩＶ（光学部材１０１、１０２、１０３）を駆動する。【００１４】分割部ＤＩＶによって生成された複数の光束は、任意的な構成要素である変換部１２によってそれぞれ平行光束に変換されうる。変換部１２は、図２～図４に例示されるように、分割部ＤＩＶによって生成された複数の光束をそれぞれ平行光束に変換する複数の凹面ミラー１２ａ～１２ｈを含みうる。分割部ＤＩＶによって生成され変換部１２によって平行光束に変換された複数の光束は、第１反射型インテグレータ１３に入射する。第１反射型インテグレータ１３は、それに入射した複数の光束の光強度分布のそれぞれを均一化する。第１反射型インテグレータ１３は、分割部ＤＩＶによって生成され変換部１２によって平行光束に変換された複数の光束のそれぞれの光強度分布を均一化する複数の反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈを含みうる。なお、図１においては、複数の反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈのうち１３ａ、１３ｅのみが示されている。複数の反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈは、複数の凹面ミラー１２ａ～１２ｈにそれぞれ対応するように配置されうる。【００１５】集光部１４は、第１反射型インテグレータ１３からの光を集光する。集光部１４は、例えば、複数の反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈにそれぞれ対応する複数の集光ミラー１４ａ～１４ｈを含み、各集光ミラーが複数の反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈのうち対応する反射型インテグレータからの光を集光する。なお、図１においては、集光ミラー１４ａ～１４ｈのうち１４ａ、１４ｅのみが示されている。照明光学系ＩＬは、開口絞り２２が配置される面に形成される光強度分布が変更されるように集光部１４を駆動する駆動機構１５を含みうる。駆動機構１５は、複数の集光ミラー１４ａ～１４ｈをそれぞれ駆動する複数のアクチュエータ１５ａ～１５ｈを含みうる。なお、図１においては、アクチュエータ１５ａ～１５ｈのうち１５ａ、１５ｅのみが示されている。【００１６】集光部１５からの光は、平面ミラー１６を介して第２反射型インテグレータ２０に入射する。なお、平面ミラー１６は任意的な構成要素である。第２反射型インテグレータ２０は、図７に例示されるように、複数の円筒ミラーを含みうる。複数の円筒ミラーを有する第２反射型インテグレータ２０にほぼ平行なＥＵＶ光が入射すると、第２反射型インテグレータ２０の表面近傍に複数の線状の２次光源が形成される。該複数の線状の２次光源から放射されるＥＵＶ光の角度分布は円筒面状となる。第２反射型インテグレータ２０に入射したＥＵＶ光は、第２反射型インテグレータ２０の複数の円筒ミラーにより分割されて発散し、開口絞り２２を通過する。ここで、第２反射型インテグレータ２０の複数の円筒ミラーからのＥＵＶ光の一部は、補助ミラー２１ａ、２１ｂによって反射されて開口絞り２２に入射しうる。【００１７】開口絞り２２を通過したＥＵＶ光は、反射多層膜が成膜された球面又は非球面の凸面ミラー２３１、凹面ミラー２３２で構成される円弧変換光学系により円弧状に成形される。円弧状に成形されたＥＵＶ光は、スリット板２５１に形成された円弧スリットを含む領域に均一な照度分布をもつ円弧照明領域を形成する。この円弧照明領域において第２反射型インテグレータ２０の複数の円筒ミラーのそれぞれからの光が重畳されることで、高い効率を得ながら照度の均一性を向上させることができる。即ち、高い効率で均一な円弧照明がなされる。原版駆動機構２６によって保持された反射型原版２５は、スリット板２５１に形成された円弧スリットを通過した円弧状の断面形状を有するＥＵＶ光によって照明される。【００１８】開口絞り２２として、後述する様な種々の開口絞りを用意しておき、不図示のターレット等の開口絞り切替機構によって開口絞りを切り替えることができる。補助ミラー２１ａ、２１ｂは、第２反射型インテグレータ２０における複数の円筒ミラーの配列面に対して垂直に配置された対向する一対の平面ミラーでありうる。開口絞り２２は、第２反射型インテグレータ２０の前記配列面に対して垂直に配置された板部材でありうる。凹面ミラー２３２とスリット板２５１との間には、凸面ミラー２３１、凹面ミラー２３２で構成される円弧変換光学系の像側光束である照明光束２４１を反射型原版２５に向けて折り曲げる平面ミラー２４が配置されうる。平面ミラー２４のミラー面の位置と角度を不図示の駆動機構により微調整することによって、反射型原版２５に対する照明光束２４１の入射角を調整することができる。照明光束２４１を平面ミラー２４によって折り曲げることによって、照明光束２４１による円弧照明領域の円弧の向きが反転する。円弧照明領域の円弧の中心は、投影光学系ＰＯの光軸ＡＸ１に一致する。円弧変換光学系の像側主光線と投影光学系ＰＯの物体側主光線とは、反射型原版２５を反射面として互いに一致する。平面ミラー２４は、円弧変換光学系の配置の自由度を高めるために有用である。【００１９】図１に例示される照明光学系ＩＬでは、分割部ＤＩＶから第２反射型インテグレータ２０までの光学素子の全てが全反射ミラーで構成されうる。ＥＵＶ光を扱う場合、低入射角の場合は多層膜ミラーを用いる必要があるが、高入射角の場合は、単層膜による全反射ミラーを用いることができる。全反射ミラーの方が多層膜ミラーよりも反射率が高いことから、高入射角のミラーやインテグレータを用いることで、より高効率な照明光学系を構成することができる。【００２０】円弧状の断面形状を有するＥＵＶ光で照明された反射型原版２５の回路パターンは、投影光学系ＰＯによって、基板駆動機構２９によって保持された基板２８に投影され、これにより基板２８が露光される。基板駆動機構２９は、基板２８を保持する基板チャックが搭載された基板ステージおよび該基板ステージを駆動する機構を有し、基板２８を６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸およびそれらの軸周り）に関して駆動することができるように構成されている。基板ステージの位置は、レーザ干渉計等の測長器によって計測されうる。投影光学系ＰＯの投影倍率をＭとすると、例えば、反射型原版２５を矢印Ａの方向に速度ｖで走査するとともに基板２８を矢印Ｂの方向に速度ｖ／Ｍで同期走査しながら基板２８のショット領域が走査露光される。【００２１】投影光学系ＰＯは、複数の多層膜反射鏡によって構成され、光軸ＡＸ１に対して軸外の細い円弧状の領域が良好な結像性能をもつように設計されている。投影光学系ＰＯは、反射型原版２５のパターンを基板２８に縮小投影するように構成され、像側（基板側）テレセントリック系となっている。投影光学系ＰＯの物体側（反射型原版側）は、反射型原版２５に入射する照明光束２４１との物理的干渉を避けるために、通常、非テレセントリックな構成となっており、例えば、物体側主光線は、反射型原版２５の法線方向に対して６度ほど傾いている。【００２２】以下、図２～図４を参照しながら分割部ＤＩＶによる光束の分割方法を例示的に説明する。図２（ａ）は、光源ＬＳの側から見た光学部材１０１（分割部ＤＩＶ）および凹面ミラー１２ａ～１２ｈ（変換部１２）を模式的に示している。分割部ＤＩＶとしての光学部材１０１は、光源ＬＳからの光を２分割するために楔形に配置された２つの反射面を有する。該２つの反射面は、全反射ミラーである。変換部１２は、８つの凹面ミラー１２ａ～１２ｈを含む。８つの凹面ミラー１２ａ～１２ｈは、光軸に直交する断面において８角形を構成するように保持機構１１１によって保持されている。保持機構１１１は、分割された光束を遮光しないように配置されている。光源ＬＳからの光を楔形に配置された２つの反射面を有する光学部材１０１によって２分割する場合は、分割によって生成された２つの光束は、８つの凹面ミラー１２ａ～１２ｈのうち２つの凹面ミラーに入射する。【００２３】図２（ａ）に示す例では、該２つの光束は、凹面ミラー１２ａ、１２ｅに入射する。そして、凹面ミラー１２ａ、１２ｅによって反射された２つの光束は、第１反射型インテグレータ１３を構成する複数の反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈのうち凹面ミラー１２ａ、１２ｅに対応する反射型インテグレータ１３ａ、１３ｅに入射する。反射型インテグレータ１３ａ、１３ｅにそれぞれ入射した２つの光束は、反射型インテグレータ１３ａ、１３ｅによってそれぞれ光強度分布が均一化される。反射型インテグレータ１３ａ、１３ｅからの光は、集光部１４を構成する複数の集光ミラー１４ａ～１４ｈのうち反射型インテグレータ１３ａ、１３ｅに対応する集光ミラー１４ａ、１４ｅによって集光される。集光ミラー１４ａ、１４ｅからの光は、平面ミラー１６を介して第２反射型インテグレータ２０に入射する。反射型インテグレータ２０は、凸面ミラー２３１、凹面ミラー２３２および平面ミラー２４を介して反射型原版２５を照明する。【００２４】集光ミラー１４ａ、１４ｅからの光が入射する反射型インテグレータ２０からの光は、図２（ｂ）に例示されるように、開口絞り２２が配置された面に対して、Ｙダイポール照明に相当する光強度分布を形成する。即ち、開口絞り２２が配置された面には、光源ＬＳから分割部ＤＩＶに提供される光の断面形状（典型的には、円形またはリング形）とは異なる断面形状の光強度分布が形成される。これは、光源ＬＳから提供される光を分割部ＤＩＶによって分割することによって実現されている。【００２５】図２（ｃ）は、駆動機構１１によって光学部材１０１を図２（ａ）に示す状態から９０度回転させた状態を模式的に示している。この場合には、光学部材１０１によって生成された２つの光束は、８つの凹面ミラー１２ａ～１２ｈのうち２つの凹面ミラー１２ｃ、１２ｇに入射する。そして、凹面ミラー１２ｃ、１２ｇによって反射された２つの光束は、第１反射型インテグレータ１３を構成する複数の反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈのうち凹面ミラー１２ｃ、１２ｇに対応する反射型インテグレータ１３ｃ、１３ｇに入射する。反射型インテグレータ１３ｃ、１３ｇにそれぞれ入射した２つの光束は、反射型インテグレータ１３ｃ、１３ｇによってそれぞれ光強度分布が均一化される。反射型インテグレータ１３ｃ、１３ｇからの光は、集光部１４を構成する複数の集光ミラー１４ａ～１４ｈのうち反射型インテグレータ１３ｃ、１３ｇに対応する集光ミラー１４ｃ、１４ｇによって集光される。集光ミラー１４ｃ、１４ｇからの光は、平面ミラー１６を介して第２反射型インテグレータ２０に入射する。以上のようにして、集光ミラー１４ｃ、１４ｇからの光が入射する反射型インテグレータ２０からの光は、図２（ｄ）に例示されるように、開口絞り２２が配置された面に対して、Ｘダイポール照明に相当する光強度分布を形成する。【００２６】図３（ａ）は、光源ＬＳの側から見た光学部材１０２（分割部ＤＩＶ）および凹面ミラー１２ａ～１２ｈ（変換部１２）を模式的に示している。分割部ＤＩＶとしての光学部材１０２は、光源ＬＳからの光を４分割するために四角錐型に配置された４つの反射面を有する。該４つの反射面は、全反射ミラーである。光学部材１０２によって生成された４つの光束は、図３（ｂ）に例示されるように、開口絞り２２が配置された面に対して、４重極照明に相当する光強度分布を形成する。即ち、開口絞り２２が配置された面には、光源ＬＳから分割部ＤＩＶに提供される光の断面形状（典型的には、円形またはリング形）とは異なる断面形状の光強度分布が形成される。これは、光源ＬＳから提供される光を分割部ＤＩＶによって分割することによって実現されている。図３（ｃ）は、駆動機構１１によって光学部材１０２を図３（ａ）に示す状態から４５度回転させた状態を模式的に示している。この場合には、図３（ｄ）に例示されるような光強度分布が開口絞り２２が配置された面に形成される。【００２７】図４（ａ）は、光源ＬＳの側から見た光学部材１０３（分割部ＤＩＶ）および凹面ミラー１２ａ～１２ｈ（変換部１２）を模式的に示している。分割部ＤＩＶとしての光学部材１０３は、光源ＬＳからの光を８分割するために八角錐型に配置された８つの反射面を有する。該８つの反射面は、全反射ミラーである。この場合には、変換部１２の８つの凹面ミラー１２ａ～１２ｈ、第１反射型インテグレータ１３の８つの反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈ、集光部１４の８つの集光ミラー１４ａ～１４ｈが使用される。光学部材１０３によって生成された８つの光束は、図４（ｂ）に例示されるように、開口絞り２２が配置された面に対して、輪帯照明に相当する光強度分布を形成する。この実施形態では、分割部ＤＩＶによる分割数を最大で８分割とした例であるが、これよりも大きいか小さい分割数を採用してもよい。【００２８】図８は、第１反射型インテグレータ１３を構成する各反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈの構成例を模式的に示す斜視図である。各反射型インテグレータ１３ａ～１３ｈは、複数の凹面ミラーの配列を有し、各凹面ミラーは全反射ミラーであって、その形状は、例えば、回転放物面やトロイダル面でありうる。【００２９】次に、上記の各種の照明モードにおいて、コヒーレントファクタ（σ）を所望の値に設定する方法を図５及び図６を参照しながら説明する。コヒーレンスファクタ（σ）とは、投影光学系の物体側ＮＡと照明光束のＮＡとの比であり、一般的に小σではコントラストの高い像が得られ、大σではマスクパターンに忠実な像が得られる。図５（ａ）は、図２（ａ）を参照して説明したダイポール照明において、σの値を大きくする方法を模式的に示している。図５（ａ）において、反射型インテグレータ１３ａ、１３ｅからの光は、集光部１４の凹面ミラー１４ａ、１４ｅに入射する。駆動機構１５のアクチュエータ１５ａ、１５ｅによって凹面ミラー１４ａ、１４ｅの間隔が広くなる方向に凹面ミラー１４ａ、１４ｅを駆動する。これにより、図５（ｂ）に例示されるように、開口絞り２２が配置された面における２つの極（ダイポール）の間隔５０２を大きくすることができる。これは、σの値が大きくなることを意味する。これは、四重極照明や輪帯照明においても、同様の方法でσの値を大きくすることができる。【００３０】図６（ａ）は、図２（ａ）を参照して説明したダイポール照明において、σの値を小さくする方法を模式的に示している。図６（ａ）において、反射型インテグレータ１３ａ、１３ｅからの光は、集光部１４の凹面ミラー１４ａ、１４ｅに入射する。駆動機構１５のアクチュエータ１５ａ、１５ｅによって凹面ミラー１４ａ、１４ｅの間隔が狭くなる方向に凹面ミラー１４ａ、１４ｅを駆動する。これにより、図６（ｂ）に例示されるように、開口絞り２２が配置された面における２つの極（ダイポール）の間隔６０２を小さくすることができる。これは、σの値が小さくなることを意味する。これは、四重極照明や輪帯照明においても、同様の方法でσの値を小さくすることができる。【００３１】以上のように、この実施形態によれば、基板に形成すべきパターンに応じて最適な照明モードおよびσ値を基板の面における照度を低下させることなく設定することが可能となる。【００３２】上記の実施形態では、インテグレータ２０として複数の円筒ミラーをもったインテグレータを採用した例を説明したが、低入射角タイプのハエの目ミラーを２枚対向配置させた構成を採用してもよい。しかしながら、高効率化を目的とする場合、上記のように、インテグレータ２０は、全反射の１枚のインテグレータで構成することが優位である。【００３３】次に、図７を参照しながら、第２反射型インテグレータ２０、２枚の補助ミラー２１および開口絞り２２の配置を例示的に説明する。図７において、８０１はインテグレータ２０に入射するＥＵＶ光の中心主光線の方向を示しており、第２反射型インテグレータ２０の中心付近をほぼｙｚ断面内で通過する。位置８０２は、凸面ミラー２３１および凹面ミラー２３２で構成される円弧変換光学系の瞳面のほぼ中心である。図７には、位置８０２を原点としてｘｙｚ座標が記載されている。ｚ軸は、前記円弧変換光学系の共軸ＡＸ２とほぼ一致している。【００３４】補助ミラー２１ａ、２１ｂは、インテグレータ２０の構成要素である円筒ミラーの母線方向に沿うように、また、インテグレータ２０の複数の円筒ミラーの配列面に対して垂直となるように配置されている。図７に示す例では、２枚の補助ミラー２１ａ、２１ｂが開口絞り２２の開口部を挟むように対向して配置されている。２枚の補助ミラー２１ａ、２１ｂの間隔を調整する駆動機構を設けてもよい。開口絞り２２を構成する板部材の面は、インテグレータ２０の複数の円筒ミラーの配列面に対してほぼ垂直に、射出側に配置される。【００３５】有効光源分布の微調整のために、インテグレータ２０の複数の円筒ミラーの配列面に対して厳密に垂直な面から若干（１～２°程度）傾けて開口絞り２２を配置してもよい。このように配列面に対して厳密に垂直な面から若干の傾きを有する場合にも、配列面に対して垂直である範疇に含まれうる。有効光源分布の調整やテレセン度の調整等を可能とするため、インテグレータ２０の複数の円筒ミラーの配列面に対する開口絞り２２の角度を調整する駆動機構を設けてもよい。【００３６】補助ミラー２１ａ、２１ｂを配置したことによって、インテグレータ２０により反射された光の一部を開口絞り２２を通過させ、照明に寄与させることができる。これは、効率よく円弧領域を照明するには有利である。補助ミラーを設置することにより照明系の効率を向上させる方法に関しては、特開２００９－０３２９３８号公報に詳しく述べられている。【００３７】本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス等のデバイスの製造に好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置ＥＸを用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

A

2012142461

2011000003

20110101

20120726

2012142461

20120726

5241862

20130412

露光装置及びデバイスの製造方法

000001007

キヤノン株式会社

100076428

大塚 康徳

酒井 啓太,林 達也,長谷川 敬恭

8

H01L 21/027 (20060101)

H01L 21/30 515D

8

1

14

5F046,5F146

5F046 BA03 ,5F046 CB01 ,5F046 CB24 ,5F046 CB25,5F146 BA03 ,5F146 CB01 ,5F146 CB44 ,5F146 CB45

【課題】回収口での液体の回収に有利な技術を提供する。【解決手段】投影光学系を有し、前記投影光学系及び液体を介して基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体を回収する複数の回収口と、前記複数の回収口に接続されたチャンバと、前記複数の回収口及び前記チャンバを介して前記液体を吸引するポンプと、を有し、前記複数の回収口は、多角形の各辺の頂点間及び各頂点に離散的に配列され、前記複数の回収口のうち前記各頂点に位置する回収口と前記ポンプとの間の圧力差は、前記複数の回収口のうち前記各辺の頂点間に位置する回収口と前記ポンプとの間の圧力差より小さい、ことを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図２

【請求項１】投影光学系を有し、前記投影光学系及び液体を介して基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体を回収する複数の回収口と、前記複数の回収口に接続されたチャンバと、前記複数の回収口及び前記チャンバを介して前記液体を吸引するポンプと、を有し、前記複数の回収口は、多角形の各辺の頂点間及び各頂点に離散的に配列され、前記複数の回収口のうち前記各頂点に位置する回収口と前記ポンプとの間の圧力差は、前記複数の回収口のうち前記各辺の頂点間に位置する回収口と前記ポンプとの間の圧力差より小さい、ことを特徴とする露光装置。【請求項２】前記チャンバと前記ポンプとを接続する回収管を有し、前記チャンバは、前記多角形の各辺に沿って延びた形状を有し、前記回収管は、前記多角形の各頂点の位置に対応する前記チャンバの位置において前記チャンバと接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。【請求項３】前記チャンバの断面の寸法は、前記多角形の辺に沿って頂点から離れるにつれて小さくなる、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。【請求項４】前記複数の回収口のそれぞれと前記チャンバとを接続する流路を有し、前記複数の回収口のうち前記各頂点に位置する回収口と前記チャンバとを接続する流路の長さは、前記複数の回収口のうち前記各辺の頂点間に位置する回収口と前記チャンバとを接続する流路の長さより短い、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。【請求項５】前記複数の回収口のそれぞれと前記チャンバとを接続する流路を有し、前記複数の回収口のうち前記各頂点に位置する回収口と前記チャンバとを接続する流路の断面の寸法は、前記複数の回収口のうち前記各辺の頂点間に位置する回収口と前記チャンバとを接続する流路の断面の寸法より大きい、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。【請求項６】前記チャンバは、それぞれが前記ポンプに接続された複数のチャンバ部を含み、前記複数のチャンバ部のぞれぞれは、前記多角形の各頂点の位置に対応して配置されている、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。【請求項７】前記露光装置は、走査露光装置であり、前記多角形の対角線のうち少なくとも１つの対角線が走査方向又は前記走査方向に直交する方向に沿っている、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置。【請求項８】請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、前記ステップで露光された基板を現像するステップと、を有することを特徴とするデバイスの製造方法。

【請求項１】投影光学系を有し、前記投影光学系及び液体を介して基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体を回収する複数の回収口と、前記複数の回収口に接続されたチャンバと、前記複数の回収口及び前記チャンバを介して前記液体を吸引するポンプと、を有し、前記複数の回収口は、多角形の各辺の頂点間及び各頂点に離散的に配列され、前記複数の回収口のうち前記各頂点に位置する回収口と前記ポンプとの間の圧力差は、前記複数の回収口のうち前記各辺の頂点間に位置する回収口と前記ポンプとの間の圧力差より小さい、ことを特徴とする露光装置。

【技術分野】【０００１】本発明は、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】半導体デバイスなどの製造工程において、投影光学系の最終レンズ（最終面）とウエハ（基板）との間を液体で満たした状態でウエハを露光する露光装置（液浸露光装置）が使用されている。液浸露光装置は、液体を局所的に保持するために、液体を供給及び回収するための液浸ノズルを投影光学系の周囲に有している。【０００３】液浸ノズルは、ウエハを保持するステージを高速で移動させた場合でも、ウエハ上に液体が残留しないように設計される。例えば、液浸ノズルの下面（ウエハに対向する面）において、多角形の頂点に位置する回収口と、各頂点を結ぶ辺の上に位置する回収口とを含む複数の回収口を配置することで、ウエハ上の液体の残留を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。ここで、基板の移動方向に対して２つの回収口を結ぶ線が形成する角度が直角である場合、２つの回収口間にあるメニスカス（液体の縁部）は、基板の移動によって最大の力を受ける。これに対し、当該角度を直角より小さくすれば、２つの回収口間のメニスカスにかかる力を緩和できる。このような原理を特許文献１は利用している。

【発明が解決しようとする課題】【０００５】しかしながら、特許文献１に開示された技術では、多角形の頂点の近傍ではメニスカスに作用する力を緩和できないため、かかる回収口で液体を完全に回収することができず、ウエハ上に液体が漏れ出てしまうことがある。【０００６】本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、回収口での液体の回収に有利な技術を提供することを例示的目的とする。

【課題を解決するための手段】【０００７】上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、投影光学系を有し、前記投影光学系及び液体を介して基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体を回収する複数の回収口と、前記複数の回収口に接続されたチャンバと、前記複数の回収口及び前記チャンバを介して前記液体を吸引するポンプと、を有し、前記複数の回収口は、多角形の各辺の頂点間及び各頂点に離散的に配列され、前記複数の回収口のうち前記各頂点に位置する回収口と前記ポンプとの間の圧力差は、前記複数の回収口のうち前記各辺の頂点間に位置する回収口と前記ポンプとの間の圧力差より小さい、ことを特徴とする。【０００８】本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

【発明の効果】【０００９】本発明によれば、例えば、回収口での液体の回収に有利な技術を提供することができる。

【発明を実施するための形態】【００１１】以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。【００１２】図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、投影光学系とウエハなどの基板との間に供給された液体を介して、ステップ・アンド・スキャン方式（走査露光）で基板を露光する液浸型の露光装置（液浸露光装置）である。但し、露光装置１は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式も適用することができる。【００１３】露光装置１は、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウエハ４０を載置するウエハステージ４５とを有する。また、露光装置１は、測距装置５０と、ステージ制御部６０と、液体供給部７０と、液体回収部８０と、液浸制御部９０と、液浸ノズル１００とを有する。【００１４】照明装置１０は、光源部１２と、照明光学系１４とを含み、転写用のパターンが形成されたレチクル２０を照明する。光源部１２は、本実施形態では、光源として、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを使用する。但し、光源部１２は、ＡｒＦエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザー、水銀ランプやキセノンランプなどのランプを光源として使用してもよい。照明光学系１４は、レチクル２０を照明する光学系であって、例えば、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞りなどを含む。【００１５】レチクル２０は、レチクル搬送系（不図示）によって露光装置１の外部から搬送され、可動のレチクルステージ２５に支持される。レチクル２０（転写用のパターン）から発せられた回折光は、投影光学系３０を介して、ウエハ４０に投影される。レチクル２０とウエハ４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、本実施形態では、走査型の露光装置であるため、レチクル２０とウエハ４０とを縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル２０のパターンをウエハ４０に転写する。なお、露光装置１がステップ・アンド・リピート方式の露光装置である場合には、レチクル２０とウエハ４０とを静止させた状態で露光が行われる。【００１６】レチクルステージ２５は、定盤２７に支持される。レチクルステージ２５は、レチクルチャック（不図示）を介してレチクル２０を保持し、ステージ制御部６０によって制御される。レチクルステージ２５は、リニアモーターなどにより、走査方向（例えば、Ｘ軸方向）に駆動（走査）される。【００１７】投影光学系３０は、レチクル２０のパターンをウエハ４０に投影する光学系である。投影光学系３０は、屈折系、反射屈折系、或いは、反射系を使用することができる。【００１８】ウエハ４０は、ウエハ搬送系（不図示）によって露光装置１の外部から搬送され、可動のウエハステージ４５に保持される。ウエハ４０は、レチクル２０のパターンが転写される基板であって、液晶基板やその他の基板を広く含む。ウエハ４０には、フォトレジストが塗布されている。【００１９】液体保持部４４は、ウエハステージ４５に支持されたウエハ４０の表面とウエハ４０の外側の領域（ウエハステージ４５）とをほぼ同一面にし、液体ＬＷを保持するための板部材である。液体保持部４４は、ウエハ４０の外周付近のショットを露光する際に、ウエハ４０の外側の領域において液体ＬＷを保持する（液膜を形成する）ことを可能にする。【００２０】液体保持部４４の液体ＬＷと接触する面には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のコートを施すとよい。また、液体保持部４４の液体ＬＷと接触する面には、ポリパーフルオロアルコキシエチレンのコートを施してもよい。また、ＰＴＦＥとポリパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）又はその誘導体であるフッ素系樹脂の改質層を施してもよい。ＰＦＡ材料は、一般的に、１００度程度の接触角を有するが、重合比の調整や誘導体又は官能基の導入などによって接触角を改質する（向上させる）ことができる。また、液体保持部４４の液体ＬＷと接触する面には、パーフルオロアルキル基含有シラン（ヘプタデカフルオロデシルシラン）などのシランカップリング剤で表面処理を施してもよい。【００２１】ウエハステージ４５は、定盤４７に支持される。ウエハステージ４５は、ウエハチャック（不図示）を介してウエハ４０を支持する。ウエハステージ４５は、リニアモーターなどにより、ウエハ４０を６つの自由度（ｘ、ｙ、ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚ）において位置決めする機能を有する。ウエハステージ４５は、露光時において、投影光学系３０の焦点面にウエハ４０の表面が常に高精度に合致するように、ステージ制御部６０によって制御される。【００２２】測距装置５０は、レチクルステージ２５の位置及びウエハステージ４５の２次元的な位置を、参照ミラー５２及び５４と、レーザー干渉計５６及び５８とを用いてリアルタイムに計測する。測距装置５０による測距結果は、ステージ制御部６０に伝達される。【００２３】ステージ制御部６０は、レチクルステージ２５及びウエハステージ４５の駆動を制御する。例えば、ステージ制御部６０は、測距装置５０による測距結果に基づいて、位置決めや同期制御のために、レチクルステージ２５及びウエハステージ４５を駆動する。【００２４】液体供給部７０は、投影光学系３０とウエハ４０との間の空間（又は間隙）に液体ＬＷを供給する機能を有する。なお、投影光学系３０とウエハ４０との間の空間は、液体ＬＷを安定して保持し、且つ、除去できる程度、例えば、１ｍｍに設定される。また、液体ＬＷは、露光光の吸収が少なく、石英や蛍石などの屈折系の光学素子と同程度の屈折率を有する。具体的には、液体ＬＷとして、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）、炭化水素化合物などが使用される。【００２５】液体供給部７０は、本実施形態では、精製装置と、脱気装置と、温度制御装置と、供給管７２とを含む。精製装置は、原料液供給源から供給される原料液に含まれる金属イオン、微粒子及び有機物などの不純物を低減し、液体ＬＷを精製する。精製装置で精製された液体ＬＷは、脱気装置に供給される。脱気装置は、例えば、膜モジュールと真空ポンプとで構成され、液体ＬＷに脱気処理を施して液体ＬＷの溶存ガス（酸素や窒素）を低減する。例えば、液体ＬＷに溶存可能なガス量の８０％を除去することで、気泡の発生を抑制し、また、気泡が発生しても即座に液体中に吸収することができる。温度制御装置は、脱気処理が施された液体ＬＷを所定の温度に制御する。【００２６】供給管７２は、液浸ノズル１００、詳細には、液浸ノズル１００に形成された供給口１０１に接続される。液体ＬＷは、供給管７２及び供給口１０１を介して、投影光学系３０とウエハ４０との間の空間に供給される。供給管７２は、液体ＬＷの汚染を防止するために、溶出物質が少ない材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などで構成される。なお、液体ＬＷとして純水以外の液体を使用する場合には、液体ＬＷに対して耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で供給管７２を構成すればよい。【００２７】液体回収部８０は、投影光学系３０とウエハ４０との間の空間に供給された液体ＬＷを回収する機能を有する。液体回収部８０は、本実施形態では、回収管８２と、ポンプ８４と、回収した液体ＬＷを一時的に貯めるタンクとを含む。回収管８２は、液浸ノズル１００、詳細には、液浸ノズル１００に形成されたチャンバ１０４を介して、液浸ノズル１００に形成された回収口１０３に接続される。ポンプ８４は、チャンバ１０４の内部を減圧する減圧源である。ポンプ８４を駆動することによって回収口１０３とポンプ８４との間に圧力差が形成されるため、投影光学系３０とウエハ４０との間の空間に供給された液体ＬＷが回収口１０３及び回収管８２を通して吸引（回収）される。なお、回収管８２は、液体ＬＷの汚染を防止するために、供給管７２を構成する材料と同様な材料で構成される。【００２８】液浸制御部９０は、ウエハステージ４５の現在位置、速度、加速度、目標位置及び駆動方向などの情報をステージ制御部６０から取得し、かかる情報に基づいて、液浸露光に関する制御を行う。例えば、液浸制御部９０は、供給及び回収する液体ＬＷの流量などを指示する制御指令を、液体供給部７０や液体回収部８０に与える。【００２９】液浸ノズル１００は、投影光学系３０の基板側の周囲に配置される。液浸ノズル１００の下面、即ち、ウエハ４０に対向する面には、図２に示すように、複数の供給口１０１及び複数の回収口１０３が形成されている。なお、図２（ａ）は、液浸ノズル１００の上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す液浸ノズル１００のＡ－Ａ断面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す液浸ノズル１００のＢ－Ｂ断面図である。【００３０】供給口１０１は、上述したように、供給管７２に接続され、液体ＬＷを供給するための開口である。供給口１０１は、本実施形態では、投影光学系３０（の光軸）を中心として円環状に配置されているが、四角形や八角形などの多角形状に配置してもよい。また、供給口１０１は、本実施形態では、ピンホール形状やスリット形状を有する開口で構成されるが、かかる開口に多孔質部材を嵌め込んでもよい。多孔質部材は、繊維状や粒状（粉状）の金属材料又は無機材料を焼結した部材である。多孔質部材を構成する材料（少なくとも表面を構成する材料）としては、ステンレス、チタン、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、熱処理によって表面のみにＳｉＯ２を有するＳｉＣなどがある。【００３１】回収口１０３は、上述したように、チャンバ１０４を介して回収管８２に接続され、液体ＬＷを回収するための開口である。なお、回収口１０３は、液体ＬＷと共に液体ＬＷの周囲の気体も回収することによって、漏れ出ようとする液体ＬＷを気体で抑えることができる。回収口１０３は、投影光学系３０の光軸を基準として供給口１０１よりも外側に、且つ、供給口１０１を囲むように形成される。回収口１０３を供給口１０１よりも外側に形成することで、液体ＬＷが周辺部に漏れ出しにくくなる。また、回収口１０３は、本実施形態では、ピンホール形状を有する開口で構成される。【００３２】回収口１０３は、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の各頂点の上に位置する回収口１０３ａと、多角形の各頂点を結ぶ各辺の上（頂点間）に位置する回収口１０３ｂとを含み、液浸ノズル１００の下面において離散的に配列される。図２（ａ）に示すように、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形は、本実施形態では、四角形である（即ち、回収口１０３は四角形状に配置される）が、八角形など他の多角形であってもよい。【００３３】チャンバ１０４は、液浸ノズル１００に形成され、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形（回収口１０３ａの配置形状）に応じた形状、即ち、多角形の各辺に沿って延びた形状を有する。本実施形態では、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形が四角形であるため、チャンバ１０４は四角環状の形状を有する。【００３４】液浸ノズル１００において、図２（ａ）に示すように、ウエハステージ４５の駆動方向に対して回収口１０３を斜めに配置することで、気液界面に働く力が緩和され、液体ＬＷが周辺部に漏れ出しにくくなる。ここで、ウエハステージ４５の駆動方向に対して回収口１０３を斜めに配置することとは、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の対角線のうち少なくとも１つの対角線がウエハステージ４５の駆動方向に沿っていることを意味する。また、ウエハステージ４５の駆動方向は、走査方向や走査方向に直交する方向などのウエハステージ４５が主に駆動する方向を含む。【００３５】ここで、ウエハステージ４５の駆動方向に対して回収口１０３を斜めに配置し、例えば、図２（ａ）に示すように、Ｘ軸プラス方向にウエハステージ４５を駆動する場合を考える。この場合、多角形の頂点に位置する回収口のうち回収口１０３ａでは、液体ＬＷを完全に回収することができず、液体ＬＷが漏れ出てしまうことがある。同様に、Ｘ軸マイナス方向にウエハステージ４５を駆動する場合には、多角形の頂点に位置する回収口のうち回収口１０３ｃでは、液体ＬＷが漏れ出てしまうことがある。また、Ｙ軸マイナス方向にウエハステージ４５を駆動する場合には、多角形の頂点に位置する回収口のうち回収口１０３ｄでは、液体ＬＷが漏れ出てしまうことがある。同様に、Ｙ軸プラス方向にウエハステージ４５を駆動する場合には、多角形の頂点に位置する回収口のうち回収口１０３ｅでは、液体ＬＷが漏れ出てしまうことがある。そこで、以下の各実施形態で説明するように、多角形の各頂点の上に位置する回収口による液体ＬＷの回収能力が多角形の頂点を結ぶ辺の上に位置する回収口による液体ＬＷの回収能力よりも高くなるように、液浸ノズル１００を構成している。換言すれば、多角形の各頂点の上に位置する回収口とポンプ８４との間の圧力差が多角形の各頂点を結ぶ辺の上に位置する回収口とポンプ８４との間の圧力差より小さくなるように、液浸ノズル１００を構成している。以下では、多角形の頂点に位置する回収口のうち回収口１０３ａに関して説明するが、回収口１０３ｃ乃至１０３ｅのそれぞれに関しても同様であることは言うまでもない。【００３６】回収口１０３は、空気のみを回収することを考えた場合に、少なくとも５０Ｌ／分で空気を回収できるようにする必要がある。また、回収口１０３ａによる空気の回収量が、回収口１０３ｂによる空気の回収量（詳細には、最も低い回収量）の１．５倍から２．５倍になるようにする。回収口１０３ａによる空気の回収量が回収口１０３ｂによる空気の回収量の１．５倍よりも低い場合には、回収口１０３ａによる液体ＬＷの回収能力が不十分となるため、多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出しやすくなる。また、回収口１０３ａによる空気の回収量が回収口１０３ｂによる空気の回収量の２．５倍よりも高い場合には、回収口１０３ｂによる液体ＬＷの回収能力が低くなりすぎるため、多角形の頂点から離れた位置から液体ＬＷが漏れ出しやすくなる。【００３７】以下、各実施形態において、液浸ノズル１００の構成を具体的に説明する。＜第１の実施形態＞第１の実施形態では、回収口１０３は、図２（ａ）に示すように、液浸ノズル１００の下面において四角形状に配置され、四角形の２つの対角線がウエハステージ４５の主な駆動方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向に沿っている。また、回収口１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれの直径ｄａ及びｄｂは、１ｍｍである（図２（ｂ）及び図２（ｃ）参照）。回収口１０３ａとチャンバ１０４との距離ｌａ及び回収口１０３ｂとチャンバ１０４との距離ｌｂは、１．５ｍｍである。チャンバ１０４は、四角形の各辺に沿って延びた形状を有し、その断面の寸法は、幅ｗが４ｍｍ、高さｈが３ｍｍである。【００３８】第１の実施形態では、図２（ｂ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各頂点の位置に対応するチャンバ１０４の位置においてチャンバ１０４と接続している。また、図２（ｃ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各辺の位置（即ち、各頂点以外の位置）に対応するチャンバ１０４の位置においてはチャンバ１０４と接続していない。このように、チャンバ１０４は、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の各頂点の位置に対応する位置のみにおいて回収管８２に接続する。これにより、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力損失が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力損失より少なくなるため、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力差が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力差より小さくなる。従って、回収口１０３ａによる液体ＬＷの回収能力が回収口１０３ｂによる液体ＬＷの回収能力よりも高くなり、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことを抑制することができる。【００３９】第１の実施形態の液浸ノズル１００によれば、回収口１０３が多角形状に配置されていても、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことなく、ウエハステージ４５を高速で駆動することができる。例えば、ウエハステージ４５を６００ｍｍ／秒の速度で駆動しても、液体ＬＷが漏れ出すことはなく、生産性の高い露光装置を実現することができる。【００４０】なお、特許文献１には、液浸ノズルの下面に規定される多角形の各辺の位置に対応するチャンバの位置（即ち、図２（ｃ）に示すＢ－Ｂ断面に相当する位置）において回収管を接続した液浸ノズルが開示されている。この場合には、多角形の各頂点の上に位置する回収口と回収管との距離が長くなり、かかる回収口による液体の回収能力が低下するため、上述したように、液体が漏れ出しやすくなってしまう。【００４１】また、特許文献１には、多角形の各頂点の上に位置する回収口による液体の回収能力を向上させるために、多角形の各頂点の近傍の位置に補助的な回収口を配置することも開示している。但し、多角形の各頂点の上に位置する回収口と回収管との距離が長い場合には、補助的な回収口を配置しても、多角形の各頂点の上に位置する回収口による液体の回収能力を十分に向上させることができない。【００４２】更に、特許文献１には、複数の回収口のそれぞれに個別の低圧源（ポンプ）を接続することも開示している。この場合、多角形の各頂点の上に位置する回収口に接続された低圧源の圧力を、多角形の各辺の位置の上に位置する回収口に接続された低圧源の圧力よりも低くすることで、多角形の頂点の位置から液体が漏れ出すことを抑制することが可能である。但し、実際には、複数の回収口と複数の低圧源とをそれぞれ回収管で接続することは、露光装置への実装やコスト面の観点から実現することが難しい。また、回収管ごとに液体と気体との流量比が異なってしまうため、気化熱による液浸ノズルの温度低下が複雑化し、液浸ノズルや液浸ノズルの周辺の投影光学系の温度制御が難しくなる。一方、本実施形態の液浸ノズルは、上述したように、比較的な簡単な構造であり、実装、コスト、気化熱の問題を回避しながら、ウエハ上に液体が漏れ出てしまうことを低減（抑制）することができる。＜第２の実施形態＞図３は、第２の実施形態の液浸ノズル１００の構成を示す概略図であって、図３（ａ）は、図２（ａ）に示す液浸ノズル１００のＡ－Ａ断面図、図３（ｂ）は、図２（ａ）に示す液浸ノズル１００のＢ－Ｂ断面図である。【００４３】第２の実施形態では、回収口１０３は、第１の実施形態と同様に、液浸ノズル１００の下面において四角形状に配置され、四角形の２つの対角線がウエハステージ４５の主な駆動方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向に沿っている。また、回収口１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれの直径ｄａ及びｄｂは、１ｍｍである（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。回収口１０３ａとチャンバ１０４との距離ｌａ及び回収口１０３ｂとチャンバ１０４との距離ｌｂは、１．５ｍｍである。【００４４】チャンバ１０４は、四角形の各辺に沿って延びた形状を有し、その断面の寸法は、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の辺に沿って頂点から離れるにつれて小さくなる。具体的には、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の各頂点の位置に対応する位置では、チャンバ１０４の断面の寸法は、幅ｗａが４ｍｍ、高さｈａが３ｍｍである（図３（ａ）参照）。また、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の各辺の位置に対応する位置では、チャンバ１０４の断面の寸法は、幅ｗｂが２ｍｍ、高さｈｂが１．５ｍｍである（図３（ｂ）参照）。これにより、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力損失が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力損失より少なくなるため、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力差が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力差より小さくなる。従って、回収口１０３ａによる液体ＬＷの回収能力が回収口１０３ｂによる液体ＬＷの回収能力よりも高くなり、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことを抑制することができる。【００４５】第２の実施形態では、図３（ａ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各頂点の位置に対応するチャンバ１０４の位置においてチャンバ１０４と接続している。また、図３（ｂ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各辺の位置（即ち、各頂点以外の位置）に対応するチャンバ１０４の位置においてはチャンバ１０４と接続していない。但し、チャンバ１０４の断面の寸法を変化させることで、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力差を回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力差より十分に大きくすることができる場合には、回収管８２の接続位置は限定されない。【００４６】第２の実施形態の液浸ノズル１００によれば、回収口１０３が多角形状に配置されていても、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことなく、ウエハステージ４５を高速で駆動することができる。例えば、ウエハステージ４５を６００ｍｍ／秒の速度で駆動しても、液体ＬＷが漏れ出すことはなく、生産性の高い露光装置を実現することができる。＜第３の実施形態＞図４は、第３の実施形態の液浸ノズル１００の構成を示す概略図であって、図４（ａ）は、図２（ａ）に示す液浸ノズル１００のＡ－Ａ断面図、図４（ｂ）は、図２（ａ）に示す液浸ノズル１００のＢ－Ｂ断面図である。【００４７】第３の実施形態では、回収口１０３は、第１の実施形態と同様に、液浸ノズル１００の下面において四角形状に配置され、四角形の２つの対角線がウエハステージ４５の主な駆動方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向に沿っている。チャンバ１０４は、四角形の各辺に沿って延びた形状を有し、その断面の寸法は、幅ｗが４ｍｍ、高さｈが３ｍｍである。【００４８】また、回収口１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれの直径ｄａ及びｄｂは、１ｍｍである（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）。回収口１０３ａとチャンバ１０４との距離ｌａは、回収口１０３ｂとチャンバ１０４との距離ｌｂより短くなっている。換言すれば、回収口１０３ａとチャンバ１０４とを接続する流路の長さが回収口１０３ｂとチャンバ１０４とを接続する流路の長さよりも短くなっている。具体的には、回収口１０３ａとチャンバ１０４との距離ｌａは１ｍｍであり、回収口１０３ｂとチャンバ１０４との距離ｌｂは４ｍｍである。【００４９】このように、本実施形態では、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の辺に沿って頂点から離れるにつれて回収口１０３とチャンバ１０４とを接続する流路の長さを長くしている。図４（ａ）に示すように、回収口１０３ａとチャンバ１０４との距離が短い場合には、回収口１０３ａとチャンバ１０４との間の圧力損失が少なくなる。一方、図４（ｂ）に示すように、回収口１０３ｂとチャンバ１０４との距離が長い場合には、回収口１０３ｂとチャンバ１０４との間の圧力損失が多くなる。これにより、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力損失が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力損失より少なくなるため、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力差が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力差より小さくなる。従って、回収口１０３ａによる液体ＬＷの回収能力が回収口１０３ｂによる液体ＬＷの回収能力よりも高くなり、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことを抑制することができる。【００５０】第３の実施形態では、図４（ａ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各頂点の位置に対応するチャンバ１０４の位置においてチャンバ１０４と接続している。また、図４（ｂ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各辺の位置（即ち、各頂点以外の位置）に対応するチャンバ１０４の位置においてはチャンバ１０４と接続していない。但し、回収口１０３とチャンバ１０４との距離を変化させることで、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力差を回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力差より十分に大きくすることができる場合には、回収管８２の接続位置は限定されない。【００５１】第３の実施形態の液浸ノズル１００によれば、回収口１０３が多角形状に配置されていても、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことなく、ウエハステージ４５を高速で駆動することができる。例えば、ウエハステージ４５を６００ｍｍ／秒の速度で駆動しても、液体ＬＷが漏れ出すことはなく、生産性の高い露光装置を実現することができる。＜第４の実施形態＞図５は、第４の実施形態の液浸ノズル１００の構成を示す概略図であって、図５（ａ）は、図２（ａ）に示す液浸ノズル１００のＡ－Ａ断面図、図５（ｂ）は、図２（ａ）に示す液浸ノズル１００のＢ－Ｂ断面図である。【００５２】第４の実施形態では、回収口１０３は、第１の実施形態と同様に、液浸ノズル１００の下面において四角形状に配置され、四角形の２つの対角線がウエハステージ４５の主な駆動方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向に沿っている。チャンバ１０４は、四角形の各辺に沿って延びた形状を有し、その断面の寸法は、幅ｗが４ｍｍ、高さｈが３ｍｍである。【００５３】また、回収口１０３ａとチャンバ１０４との距離ｌａ及び回収口１０３ｂとチャンバ１０４との距離ｌｂは、１．５ｍｍである。回収口１０３ａの直径ｄａは、回収口１０３ｂの直径ｄｂより大きくなっている。具体的には、回収口１０３ａの直径ｄａは２ｍｍ、回収口１０３ｂの直径ｄｂは１ｍｍである（図５（ａ）及び図５（ｂ）参照）。換言すれば、回収口１０３ａとチャンバ１０４とを接続する流路の断面の寸法が回収口１０３ｂとチャンバ１０４とを接続する流路の断面の寸法より大きくなっている。【００５４】このように、本実施形態では、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の辺に沿って頂点から離れるにつれて回収口１０３とチャンバ１０４とを接続する流路の断面の寸法を小さくしている。図５（ａ）に示すように、回収口１０３ａとチャンバ１０４とを接続する流路の断面の寸法が大きい場合には、回収口１０３ａとチャンバ１０４との間の圧力損失が少なくなる。一方、図５（ｂ）に示すように、回収口１０３ｂとチャンバ１０４とを接続する流路の断面の寸法が小さい場合には、回収口１０３ｂとチャンバ１０４との間の圧力損失が多くなる。これにより、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力損失が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力損失より少なくなるため、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力差が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力差より小さくなる。従って、回収口１０３ａによる液体ＬＷの回収能力が回収口１０３ｂによる液体ＬＷの回収能力よりも高くなり、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことを抑制することができる。【００５５】第４の実施形態では、図５（ａ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各頂点の位置に対応するチャンバ１０４の位置においてチャンバ１０４と接続している。また、図５（ｂ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各辺の位置（即ち、各頂点以外の位置）に対応するチャンバ１０４の位置においてはチャンバ１０４と接続していない。但し、回収口１０３とチャンバ１０４とを接続する流路の断面の寸法を変化させることで、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力差を回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力差より十分に大きくすることができる場合、回収管８２の接続位置は限定されない。【００５６】第４の実施形態の液浸ノズル１００によれば、回収口１０３が多角形状に配置されていても、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことなく、ウエハステージ４５を高速で駆動することができる。例えば、ウエハステージ４５を６００ｍｍ／秒の速度で駆動しても、液体ＬＷが漏れ出すことはなく、生産性の高い露光装置を実現することができる。＜第５の実施形態＞図６は、第５の実施形態の液浸ノズル１００の構成を示す概略図である。図６（ａ）は、液浸ノズル１００の上面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す液浸ノズル１００のＡ－Ａ断面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す液浸ノズル１００のＢ－Ｂ断面図、図６（ｄ）は、図６（ａ）に示す液浸ノズル１００のＣ－Ｃ断面図である。【００５７】第５の実施形態において、回収口１０３の直径や配置、及び、チャンバ１０４の断面の寸法は、第４の実施形態と同じである。第４の実施形態の液浸ノズル１００では、チャンバ１０４が連通して形成されているが、第５の実施形態の液浸ノズル１００では、図６（ｃ）に示すＢ－Ｂ断面に相当する位置でチャンバ１０４が分割されている。換言すれば、チャンバ１０４は、それぞれがポンプ８４に接続された複数のチャンバ（チャンバ部）を含み、複数のチャンバのそれぞれは、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の各頂点の位置に対応して配置される。本実施形態では、チャンバ１０４は、図６（ａ）に示すように、第１のチャンバ１０４ａ、第２のチャンバ１０４ｂ、第３のチャンバ１０４ｃ及び第４のチャンバ１０４ｄを含む。【００５８】液浸ノズル１００が隙間や段差を横切る場合、チャンバ１０４の圧力が一時的に高くなり、液体ＬＷの回収能力が低下する可能性がある。このような場合には、本実施形態のように、チャンバ１０４を分割することで、液体ＬＷの回収能力の低下をチャンバ１０４の分割単位内に限定することが可能となる。【００５９】なお、第５の実施形態では、図６（ｂ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各頂点の位置に対応するチャンバ１０４ａ乃至１０４ｄの位置においてチャンバ１０４と接続している。また、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、回収管８２は、液浸ノズル１００の下面に規定される四角形の各辺の位置（即ち、各頂点以外の位置）に対応するチャンバ１０４ａ乃至１０４ｄの位置においてはチャンバ１０４と接続していない。これにより、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力損失が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力損失より少なくなるため、回収口１０３ａとポンプ８４との間の圧力差が回収口１０３ｂとポンプ８４との間の圧力差より小さくなる。従って、回収口１０３ａによる液体ＬＷの回収能力が回収口１０３ｂによる液体ＬＷの回収能力よりも高くなり、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことを抑制することができる。【００６０】第５の実施形態の液浸ノズル１００によれば、回収口１０３が多角形状に配置されていても、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことなく、ウエハステージ４５を高速で駆動することができる。例えば、ウエハステージ４５を６００ｍｍ／秒の速度で駆動しても、液体ＬＷが漏れ出すことはなく、生産性の高い露光装置を実現することができる。【００６１】露光において、光源部１２から発せられた光は、照明光学系１４によってレチクル２０を照明する。レチクル２０のパターンを反映する光は、投影光学系３０によってウエハ４０に結像する。この際、液浸ノズル１００を介して、投影光学系３０とウエハ４０との間に液体ＬＷが供給されると共に、投影光学系３０とウエハ４０との間に供給された液体ＬＷが回収される。液浸ノズル１００は、上述したように、ウエハステージ４５を高速度で駆動したとしても、液浸ノズル１００の下面に規定される多角形の頂点の位置から液体ＬＷが漏れ出すことを抑制することができる。従って、露光装置１は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）を提供することができる。なお、デバイスは、露光装置１を用いてフォトレジスト（感光剤）が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることにより製造される。【００６２】以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

A

2012142462

2011000004

20110101

20120726

2012142462

20120726

5340321

20130816

ミラーおよびその製造方法、露光装置、ならびに、デバイス製造方法

000001007

キヤノン株式会社

100076428

大塚 康徳

正木 文太郎,三宅 明

8

H01L 21/027 (20060101), G03F 7/20 (20060101), G02B 5/08 (20060101)

H01L 21/30 516A ,H01L 21/30 531A ,G03F 7/20 521 ,G02B 5/08 A ,G02B 5/08 C

11

1

14

2H042,5F046,5F146

2H042 DA08 ,2H042 DA12 ,2H042 DA15 ,2H042 DB02 ,2H042 DC02 ,2H042 DE07,5F046 CB02 ,5F046 CB25 ,5F046 DA13 ,5F046 DA26 ,5F046 GB01,5F146 CB02 ,5F146 CB45 ,5F146 DA13 ,5F146 DA26 ,5F146 GB11

【課題】簡単な構成で優れた形状精度を持つミラーを得るために有利な技術を提供する。【解決手段】ミラーの製造方法は、熱により膜厚が変化する形状修正層１２を基板１１の上に配置する第１工程と、第１層、第２層、および、前記第１層と前記第２層との間に配置されて前記第１層を構成する材料と前記第２層を構成する材料との反応を防止するバリア層１６を含む反射層１３を前記形状修正層１２の上に配置する第２工程と、前記第２工程の後に、前記形状修正層１２の膜厚分布を変化させることによって前記反射層１３の形状を目標形状に近づける第３工程とを含み、前記第３工程は、前記形状修正層１２を部分的にアニールする処理を含む。【選択図】図１

【請求項１】熱により膜厚が変化する形状修正層を基板の上に配置する第１工程と、第１層、第２層、および、前記第１層と前記第２層との間に配置されて前記第１層を構成する材料と前記第２層を構成する材料との反応を防止するバリア層を含む反射層を前記形状修正層の上に配置する第２工程と、前記第２工程の後に、前記形状修正層の膜厚分布を変化させることによって前記反射層の形状を目標形状に近づける第３工程と、を含み、前記第３工程は、前記形状修正層を部分的にアニールする処理を含む、ことを特徴とするミラーの製造方法。【請求項２】前記第３工程では、前記反射層の形状を計測する計測工程と、前記計測工程による計測の結果に基づいて前記形状修正層を部分的にアニールするアニール工程とを繰り返す、ことを特徴とする請求項１に記載のミラーの製造方法。【請求項３】前記第３工程において前記形状修正層を部分的にアニールする際の温度および時間が、前記反射層の形状を前記目標形状に近づけるために前記形状修正層の膜厚を変化させるべき量に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のミラーの製造方法。【請求項４】前記形状修正層の部分的なアニールによって前記形状修正層の膜厚とともに前記反射層の膜厚も変化し、前記第３工程では、前記形状修正層の膜厚の変化および前記反射層の膜厚の変化によって前記反射層の形状が前記目標形状に近づくようにアニールを実施する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のミラーの製造方法。【請求項５】前記処理は、レーザ光の照射によって前記形状修正層に熱を与える処理を含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のミラーの製造方法。【請求項６】前記形状修正層は、多層膜である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のミラーの製造方法。【請求項７】前記形状修正層は、単層膜である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のミラーの製造方法。【請求項８】基板と、前記基板の上に配置され形状修正層と、前記形状修正層の上に配置された反射層と、を含み、前記形状修正層は、熱によって膜厚が変化するように構成され、前記反射層は、第１層、第２層、および、前記第１層と前記第２層との間に配置されて前記第１層を構成する材料と前記第２層を構成する材料との反応を防止するバリア層を含む、ことを特徴とするミラー。【請求項９】前記形状修正層は、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｂｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｐａ、Ｕからなるグループから選択される１つの材料である第１材料で構成された第１材料層と、前記グループから選択される１つの材料であって前記第１材料とは異なる第２材料で構成された第２材料層とを含み、前記形状修正層に部分的に与えられる熱によって前記第１材料と前記第２材料とが反応することによって前記形状修正層の厚さ分布が変化する、ことを特徴とする請求項８に記載のミラー。【請求項１０】請求項８又は９に記載のミラーを含む光学系を備え、前記光学系を通して基板を露光するように構成された露光装置。【請求項１１】請求項１０に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、該基板を現像する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

【請求項１】熱により膜厚が変化する形状修正層を基板の上に配置する第１工程と、第１層、第２層、および、前記第１層と前記第２層との間に配置されて前記第１層を構成する材料と前記第２層を構成する材料との反応を防止するバリア層を含む反射層を前記形状修正層の上に配置する第２工程と、前記第２工程の後に、前記形状修正層の膜厚分布を変化させることによって前記反射層の形状を目標形状に近づける第３工程と、を含み、前記第３工程は、前記形状修正層を部分的にアニールする処理を含む、ことを特徴とするミラーの製造方法。【請求項８】基板と、前記基板の上に配置され形状修正層と、前記形状修正層の上に配置された反射層と、を含み、前記形状修正層は、熱によって膜厚が変化するように構成され、前記反射層は、第１層、第２層、および、前記第１層と前記第２層との間に配置されて前記第１層を構成する材料と前記第２層を構成する材料との反応を防止するバリア層を含む、ことを特徴とするミラー。

【技術分野】【０００１】本発明は、ミラーおよびその製造方法、露光装置、ならびに、デバイス製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】ＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）露光装置などの露光装置において、多層膜ミラーおよび斜入射全反射ミラーなどのミラーが使用される。ＥＵＶ領域では屈折率の実部が１より僅かに小さいので、反射面にすれすれにＥＵＶ光を入射させる斜入射においては全反射が起きる。通常、反射面から測って数度以内の斜入射では数十％以上の高い反射率が得られるが、このような斜入射では光学設計上の自由度が小さい。そこで、光学設計上の自由度が高いＥＵＶ光用のミラーとして、光学定数（屈折率）の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜ミラーが有用である。多層膜ミラーであれば、垂直入射に近い入射角で所望の反射率が得られる。【０００３】ＥＵＶ光用の多層膜ミラーは、例えば、精密な面形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデンとシリコンとを交互に積層することで形成される。例えば、モリブデン層の厚さは２ｎｍ、シリコン層の厚さは５ｎｍ、これらの複合膜の積層回数は６０回程度である。２種類の物質の層の厚さを加えたものを膜周期とよぶ。上記の例では、膜周期は２ｎｍ＋５ｎｍ＝７ｎｍである。【０００４】このようなモリブデンとシリコンからなるモリブデン／シリコン多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射させると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。入射角をθ、ＥＵＶ光の波長をλ、膜周期をｄとすると、近似的にはブラッグの式２×ｄ×ｃｏｓθ＝λ・・・（１）の関係を満足するような、λを中心とした狭いバンド幅のＥＵＶ光だけが効率よく反射される。このときのバンド幅は０．６～１ｎｍ程度である。反射率は最大で７０％程度である。図４には、入射角１５度でＥＵＶ光を膜周期７．２ｎｍの多層膜ミラーに入射させたときの反射率の波長依存性が示されている。【０００５】多層膜を構成するモリブデンとシリコンとの界面では、モリブデンとシリコンとが反応しうる。これにより、ピーク反射率を示す波長が変化したり、反射率が低下したりしうる。特許文献１には、モリブデンとシリコンとの間に中間層としてＢ４ＣまたはＳｉＯ２を配置することが開示されている。【０００６】投影光学系を構成するミラーの枚数をｎ、ＥＵＶ光の波長をλとすると許容される形状誤差σ（ｒｍｓ値）はマレシャルの式σ＝λ／（２８×√ｎ）・・・（２）で与えられる。例えば、６枚ミラーでは、波長が１３．５ｎｍであるとすると、許容される形状誤差σは０．２ｎｍである。形状誤差は、基板形状の誤差と膜形状の誤差を含みうる。基板形状および膜形状をともに許容される誤差内に収めることは困難である。特許文献２には、ミラーに取り付けたヒーターで熱膨張によりミラーの形状を補正する技術が提案されている。

【発明が解決しようとする課題】【０００８】特許文献２に記載された技術では、ミラーを常に温度制御する必要があり、また、温度制御機構が不可欠であるためにミラーユニットの構造が複雑になる。【０００９】本発明は、簡単な構成で優れた形状精度を持つミラーを得るために有利な技術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】【００１０】本発明の１つの側面は、ミラーの製造方法に係り、該製造方法は、熱により膜厚が変化する形状修正層を基板の上に配置する第１工程と、第１層、第２層、および、前記第１層と前記第２層との間に配置されて前記第１層を構成する材料と前記第２層を構成する材料との反応を防止するバリア層を含む反射層を前記形状修正層の上に配置する第２工程と、前記第２工程の後に、前記形状修正層の膜厚分布を変化させることによって前記反射層の形状を目標形状に近づける第３工程とを含み、前記第３工程は、前記形状修正層を部分的にアニールする処理を含む。

【発明の効果】【００１１】本発明によれば、簡単な構成で優れた形状精度を持つミラーを得るために有利な技術が提供される。

【発明を実施するための形態】【００１３】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図２を参照しながら本発明の一実施形態の露光装置ＥＸの構成を説明する。ここでは具体例を提供するために露光装置ＥＸがＥＵＶ露光装置として構成された例を説明するが、本発明の露光装置はＥＵＶ露光装置に限定されるものではなく、光学系がミラーを含むあらゆる露光装置に適用可能である。また、本発明のミラーは、ＥＵＶ露光装置などの露光装置の構成部品としてのミラーのみならず、他のあらゆる装置の構成部品として使用されうる。【００１４】露光装置ＥＸは、光源ＬＳ、照明光学系ＩＬ、投影光学系ＰＯ、原版ステージ機構４１２、基板ステージ機構４１５を備える。光源ＬＳは、この実施形態ではＥＵＶ光源である。光源ＬＳは、例えば、ターゲット供給装置４０１から真空容器中に供給されたターゲット材に対してパルスレーザー光源４０２からレーザ光を照射する。これによって高温のプラズマが発生し、該プラズマから放射されるＥＵＶ光（例えば、波長＝１３．５ｎｍ）が取り出される。ターゲット材としては、例えば、金属薄膜、不活性ガス、液滴などを使用することができ、ガスジェット等の方法で真空容器内に供給されうる。生成されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためには、パルスレーザー光源４０２の繰り返し周波数が高い方が良く、通常は数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。【００１５】照明光学系ＩＬは、複数の多層膜ミラー４０３、４０５、４０７とオプティカルインテグレータ４０４とを含みうる。初段の多層膜ミラー４０３は、プラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める。オプティカルインテグレータ４０４は、原版４１４を均一に所定の開口数で照明する。原版４１４と共役な位置には、原版４１４の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ４０６が設けられうる。投影光学系ＰＯは、複数の多層膜ミラー４０８、４０９、４１０、４１１を含みうる。ミラー枚数は少ない方がＥＵＶ光の利用効率が高いが、収差補正が難しくなる。図２に示される例では、４枚のミラーで投影光学系ＰＯが構成されているが、例えば、６枚または８枚のミラーで投影光学系ＰＯが構成してもよい。各ミラーの反射面の形状は、凸面または凹面の球面または非球面である。投影光学系ＰＯの開口数ＮＡは、０．２～０．３程度でありうる。【００１６】原版ステージ機構４１２および基板ステージ機構４１５とは、縮小倍率に比例した速度比で同期して原版４１４および４１７を走査する。ここで、原版４１４又は基板４１７の面に沿った面内における走査方向をＸ軸方向、それに垂直な方向をＹ軸方向、原版４１４および基板４１７の面に垂直な方向をＺ軸方向とする。原版４１４は、原版ステージ機構４１２に搭載された原版チャック４１３によって保持される。原版ステージ機構４１２は、原版４１４をＸ軸方向に高速移動させる機構を有する。原版ステージ機構４１２はまた、原版４１４をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向および各軸の周りの回転方向に関して微動させる位置決め機構を有する。原版４１４の位置と姿勢は、レーザ干渉計４１８によって計測され、その結果に基づいて原版４１４の位置と姿勢が制御される。【００１７】基板４１７は、基板ステージ機構４１５に搭載された基板チャック４１６によって保持される。基板ステージ機構４１５は、原版ステージ機構４１２と同様に、基板４１７をＸ軸方向に高速移動させる機構を有する。基板ステージ機構４１５はまた、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向および各軸の周りの回転方向に関して微動させる位置決め機構を有する。基板４１７の位置と姿勢は、レーザ干渉計４１９によって計測され、その結果に基づいて、基板４１７の位置と姿勢が制御される。基板４１７の１つのショット領域の走査露光が終わると、基板ステージ機構４１５は、基板４１７をＸ軸および／またはＹ軸方向にステップ移動させて次のショット領域を走査露光する。このようにして基板４１７の全てのショット領域が走査露光される。【００１８】次に、図１を参照しながら本発明の第１実施形態のミラーＭ１の構成を説明する。図１に示されるミラーＭ１は、例えば上記の露光装置ＥＸの照明光学系ＩＬおよび／または投影光学系ＰＯのような光学系の構成部品として有用であるが、他の露光装置、または、露光装置以外の他の装置の構成部品としても使用されうる。ミラーＭ１は、基板（基材）１１と、基板１１の上に配置された形状修正層１２と、形状修正層１２の上に配置された反射層１３とを含む。【００１９】基板１１は、例えば、低膨張率ガラスなどのガラス材料、または、シリコンカーバイド等の剛性及び硬度が高く熱膨張率が小さい材料で構成されうる。形状修正層１２は、熱によって膜厚が変化するように構成される。形状修正層１２は、第１材料層１５’と第２材料層１４’とを含み、形状修正層１２に部分的に与えられる熱によって第１材料と第２材料とが反応することによって形状修正層１２の膜厚分布が変化する。第１材料層１５’を構成する第１材料は、例えば、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｂｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｐａ、Ｕからなるグループから選択される１つの材料でありうる。第２材料層１４’を構成する第２材料は、前記グループから選択される１つの材料であって前記第１材料とは異なる材料でありうる。【００２０】反射層１３は、第１層１５、第２層１４、および、第１層１５と第２層１４との間に配置されて、第１層１５を構成する材料と第２層１４を構成する材料との反応を防止するバリア層１６を含む。ここで、第１材料層１５’を構成する材料と第１層１５を構成する材料とは同一材料であり、かつ、第２材料層１４’を構成する材料と第２層１４を構成する材料とは同一材料でありうる。この場合、形状修正層１２と反射層１３とを１つの成膜装置のチャンバ内で基板１１の上に連続的に形成することが容易である。第１材料層１５’を構成する材料と第１層１５を構成する材料とは、典型的にはモリブデン（Ｍｏ）であり、第２材料層１４’を構成する材料と第２層１４を構成する材料とは、典型的にはシリコン（Ｓｉ）である。バリア層１６は、例えば、Ｂ４Ｃ層またはＳｉＯ２層でありうる。【００２１】図３を参照しながらミラーＭ１の製造方法を例示的に説明する。まず、ステップ１では、例えば、低膨張率ガラスなどのガラス材料、または、シリコンカーバイド等の剛性及び硬度が高く熱膨張率が小さい材料で形成された材料基板を準備し、その反射面を研磨等の加工を施して基板１１を得る。【００２２】ステップ２（第１工程）では、基板１１の上に形状修正層１２として形状修正層１２を形成する。形状修正層１２は、例えば、第１材料層１５’としてのモリブデン層と第２材料層１４’としてのシリコン層とを交互に積層して形成することができる。ここで、第１材料層１５’としてのモリブデン層の膜厚をＭ１[ｎｍ]、第２材料層１４’としてシリコン層の膜厚をＳ１[ｎｍ]とすると、Ｍ１＝２ｎｍ、Ｓ１＝５ｎｍ程度でありうる。第１材料層１５’と第２材料層１４’からなる複合膜は、例えば４０回程度積層されうる。形状修正層１２の膜厚は、目標とする修正量の上限で決まる。Ｍ１＝２ｎｍ、Ｓ１＝５ｎｍとして、第１材料層１５’および第２材料層１４’の複合膜を４０回ほど積層することによって、最大で０．７ｎｍ程度の形状の修正をすることができる。目標とする修正量の上限を大きくするためには、積層数を増加させればよい。【００２３】図６には、Ｍ１＝２ｎｍ、Ｓ１＝５ｎｍとして、第１材料層１５’および第２材料層１４’の複合膜を４０回ほど積層して構成された形状修正層１２をアニールしたときの最大膜厚変化量の温度依存性が例示されている。アニールによって第１材料層１５’を構成する材料と第２材料層１４’を構成する材料とが反応し、これによって形状修正層１２の膜厚が減少する。レーザ光の照射などによって形状修正層１２を部分的にアニールすることによって形状修正層１２の膜厚を部分的に変化（減少）させることができる。つまり、レーザ光の照射などによって形状修正層１２を部分的にアニールすることによって形状修正層１２の膜厚分布を調整することができる。アニールによる形状修正層１２の最大膜厚変化量（減少量）は、アニール温度が４４０℃以下であるときは、アニール温度が高いほど大きい。アニールによる形状修正層１２の膜厚変化量（減少量）は、アニール時間とともに増加するが、ある時間（例えば６０分）を超えると飽和する傾向が認められる。【００２４】ステップ３（第２工程）では、形状修正層１２の上に反射層１３を形成する。これにより、形状が未調整のミラーＭ１が形成される。反射層１３は、例えば、第１層１５としてのモリブデン層と、第２層１４としてのシリコン層と、第１層１５と第２層１４との間に配置されるバリア層１６としてのＢ４Ｃ層またはＳｉＯ２層とを積層することで形成されうる。ここで、形状修正層１２の最上層に接する層は、バリア層１６とされうる。第１層１５としてのモリブデン層の膜厚をＭ２[ｎｍ]、第２層１４としてのシリコン層の膜厚をＳ２[ｎｍ]、バリア層１６としてのＢ４Ｃ層の膜厚をＢ２[ｎｍ]とすると、Ｍ２＝２ｎｍ、Ｓ２＝４ｎｍ、Ｂ２＝０．５ｎｍ程度でありうる。第１層１５、第２層１４およびバリア層１６の複合膜が６０回ほど積層されうる。【００２５】一般的に、ＥＵＶ領域で使用するモリブデン／シリコン多層膜ミラーであれば、複合膜を６０回ほど積層することによって、反射層１３よりも下から反射するＥＵＶ光はほとんど無視できる量である。このように、反射層１３を構成する複合層の積層回数は、その下の層である形状修正層１２に変化があっても、反射層１３の反射率に影響を受けない積層回数にされうる。【００２６】ステップ３の後のステップ４～９（第３工程）では、形状修正層１２の膜厚分布を変化させることによって反射層１３の形状を目標形状に近づける。この一連の処理は、形状修正層１２を部分的にアニールする処理を含む。具体的には、ステップ４では、ミラーＭ１の反射層１３の形状を計測する。この計測では、例えば、反射層１３の最表面の形状、または反射層１３の膜厚分布が光干渉を用いて計測されうる。ステップ５では、ステップ４で計測した計測値が目標形状を示す目標値の許容値に収まっているかどうかを評価し、計測値が許容値に収まっていればミラーＭ１が完成したものと判断し、そうでなければ、ステップ６～９を実行する。ここで、許容値は、例えば、目標形状を示す目標値の±０．２ｎｍ以内とされうる。【００２７】ステップ６では、反射層１３の形状を目標形状に近づけるために形状修正層１２を修正すべき位置（修正位置）と、修正すべき量（修正量）とを算出する。図８は、形状修正層１２の膜厚変化量の温度および時間依存性の傾向を示す図である。図８に示されるように、アニールの温度を高くすると、アニールによる形状修正層１２の膜厚変化量（減少量）が増大する。ただし、アニールの温度がある温度を超えると、アニールの温度を高くすると、アニールによる形状修正層１２の膜厚変化量が飽和する。また、アニールの時間を長くすると、アニールによる形状修正層１２の膜厚変化量が増大する。ただし、アニールによる形状修正層１２の膜厚変化量は、ある時間で飽和する。形状修正層１２の修正量は、図８に例示されるような形状修正層１２の温度および時間依存性に基づいて決定されうる。形状修正層１２の温度および時間依存性は、テーブルまたは関数で与えられうる。ここで、１回あたりのアニールによる形状修正層１２の膜厚減少量を目標修正量よりも十分に小さくすれば、形状修正層１２の温度および時間依存性の正確なテーブルまたは関数は不要である。形状修正層１２の修正位置は、ステップ４または８において計測された計測値が許容値に収まっていない位置である。【００２８】ステップ７では、ステップ６で決定された修正位置および修正量に基づいて、ミラーＭ１の当該修正位置に対して当該修正量に応じてレーザ光を照射する。レーザ光の照射によって形状修正層１２の当該修正位置に熱が与えられて、陽該修正位置の膜厚が変化する。形状修正層１２の膜厚の変化は不可逆的であり、レーザ光の照射を停止した後も元には戻らない。【００２９】ここで、反射層１３については、バリア層１６が存在するので、第１層１５の構成材料と第２層１４の構成材料とが反応することによる膜厚の変化は起こりにくい。しかしながら、バリア層１６の厚さや温度によっては、アニールによって反射層１３の膜厚が変化する可能性がある。米国特許第６３９６９００号には、３００℃以上の温度にする場合、熱的安定性を保つにはモリブデンとシリコンとの間のＢ４Ｃ層の膜厚を０．３ｎｍ以上にするべきであることが記載されている。一方、特開２００６－３０８４８３号公報には、Ｂ４Ｃ層の膜厚を増すとモリブデン層が薄くなることで結晶化しにくくなり、反射率が低下することが報告されている。反射率の低下を避けるためにバリア層としてのＢ４Ｃ層の膜厚を０．３ｎｍ以下にする場合には、特に反射層１３の膜厚の変化を考慮することが好ましい。そこで、ステップ６における修正量の算出の際は、形状修正層１２の修正量と反射層１３の修正量との合計の修正量を決定することが好ましい。これにより、形状修正層１２の厚さの変化および反射層１３の厚さの変化の双方によって反射層１３の形状が目標形状に近づくように部分的にアニールを実施することができる。【００３０】ステップ８では、ステップ４と同様にして、ミラーＭ１の反射層１３の形状を計測する。ステップ９では、ステップ８で計測した計測値が目標形状を示す目標値の許容値に収まっているかどうかを評価し、計測値が許容値に収まっていればミラーＭ１が完成したものと判断し、そうでなければ、ステップ６～９を再実行する。【００３１】図５を参照しながら本発明の第２実施形態のミラーＭ２の構成を説明する。第２実施形態のミラーＭ２は、第１実施形態のミラーＭ１の代わりに用いられうる。ここで言及しない事項、例えば、露光装置ＥＸの構成やミラーの製造方法などは、第１実施形態に従いうる。第２実施形態は、第１実施形態で列挙された材料の特定の組み合わせを規定する実施形態として理解することができる。形状修正層１２は、第１材料層１７と第２材料層１４’とを含み、形状修正層１２に部分的に与えられる熱によって第１材料と第２材料とが反応することによって形状修正層１２の厚さ分布が変化する。第２実施形態では、第１材料層１７を構成する材料は、炭素（Ｃ）であり、第２材料層１４’を構成する材料は、シリコン（Ｓｉ）である。形状修正層１２をアニールすることにより、シリコンと炭素との層の界面でシリコンと炭素とが反応してシリコンカーバイドが形成され、形状修正層１２の膜厚が変化する。【００３２】図７を参照しながら本発明の第３実施形態のミラーＭ３の構成を説明する。３実施形態のミラーＭ３は、第１実施形態のミラーＭ１の代わりに用いられうる。ここで言及しない事項、例えば、露光装置ＥＸの構成やミラーの製造方法などは、第１実施形態に従いうる。形状修正層１２は、第１実施形態や第２実施形態のように多層膜で構成されてもよいが、単層膜で形成されてもよい。第３実施形態では、形状修正層１２は、単層のアモルファスシリコン層で構成される。アモルファスシリコンは、１０００Ｋ程度の温度で結晶化し、密度が変化する。この密度変化を用いて形状修正層１２の膜厚を変化させることができる。【００３３】本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス等のデバイスの製造に好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置ＥＸを用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

A

2012142463

2011000005

20110101

20120726

2012142463

20120726

5406861

20131108

露光装置及びデバイス製造方法

000001007

キヤノン株式会社

100076428

大塚 康徳

江本 圭司,原山 智大

8

H01L 21/027 (20060101), G05D 3/12 (20060101)

H01L 21/30 515G ,G05D 3/12 305S

9

1

13

5F046,5F146,5H303

5F046 CC01 ,5F046 CC03 ,5F046 CC13,5F146 CC01 ,5F146 CC03 ,5F146 CC13,5H303 AA06 ,5H303 BB02 ,5H303 BB07 ,5H303 CC01 ,5H303 DD01 ,5H303 EE03 ,5H303 FF03 ,5H303 HH01 ,5H303 KK14 ,5H303 MM05

【課題】パターンの重ね合わせ精度の低下及び露光量の均一性の低下を抑制した走査露光装置を提供する。【解決手段】原版９と基板８とを走査しながら前記基板の複数のショット領域を露光する走査露光装置は、前記基板を保持して移動するステージ１０と、前記ステージの移動を規定する駆動プロファイルに基づいて前記ステージの移動を制御する制御部１５と、を備える。前記駆動プロファイルのうち少なくとも１つのショット領域の露光中の前記ステージの移動を規定する部分は、前記ステージの制御系における共振周波数よりも低い周波数の正弦波から構成されている。【選択図】図１

【請求項１】原版と基板とを走査しながら前記基板の複数のショット領域を露光する走査露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージの移動を規定する駆動プロファイルに基づいて前記ステージの移動を制御する制御部と、を備え、前記駆動プロファイルのうち少なくとも１つのショット領域の露光中の前記ステージの移動を規定する部分は、前記ステージの制御系における共振周波数よりも低い周波数の正弦波から構成されている、ことを特徴とする走査露光装置。【請求項２】前記基板を露光するための光を射出する光源をさらに備え、前記制御部は、各ショット領域を露光する間、前記ステージの速度に応じた光量で前記基板に光を照射するように前記駆動プロファイルに基づいて前記光源を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の走査露光装置。【請求項３】前記制御部は、前記共振周波数よりも低い周波数の正弦波から構成されている前記ステージの加速度プロファイルを取得し、該取得された加速度プロファイルから前記ステージの速度プロファイル及び位置プロファイルを生成し、前記生成された位置プロファイルに基づいて前記ステージの移動を制御し、前記生成された速度プロファイルに基づいて前記光源を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の走査露光装置。【請求項４】前記駆動プロファイルは、前記共振周波数の１／２よりも低い周波数の正弦波から構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の走査露光装置。【請求項５】前記駆動プロファイルは、第１の周波数の正弦波と、該第１の周波数の３倍の周波数と３分の１の振幅を有する正弦波とを合成して構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の走査露光装置。【請求項６】前記ステージの少なくとも１回の往復スキャン動作において、前記制御部は、前記駆動プロファイルに基づいて前記ステージの移動を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の走査露光装置。【請求項７】原版と基板とを走査しながら前記基板の複数のショット領域を露光する走査露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージの移動を規定する駆動プロファイルに基づいて前記ステージの移動を制御する制御部と、を備え、前記駆動プロファイルのうち少なくとも１つのショット領域の露光中の前記ステージの移動を規定する部分は、前記ステージの制御系における共振周波数よりも低い周波数の３つ以下の正弦波を合成してから構成されている、ことを特徴とする走査露光装置。【請求項８】前記走査露光装置は、液浸露光装置である、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の走査露光装置。【請求項９】請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の走査露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記工程で露光された基板を現像する工程と、を含むデバイス製造方法。

【請求項１】原版と基板とを走査しながら前記基板の複数のショット領域を露光する走査露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージの移動を規定する駆動プロファイルに基づいて前記ステージの移動を制御する制御部と、を備え、前記駆動プロファイルのうち少なくとも１つのショット領域の露光中の前記ステージの移動を規定する部分は、前記ステージの制御系における共振周波数よりも低い周波数の正弦波から構成されている、ことを特徴とする走査露光装置。【請求項７】原版と基板とを走査しながら前記基板の複数のショット領域を露光する走査露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージの移動を規定する駆動プロファイルに基づいて前記ステージの移動を制御する制御部と、を備え、前記駆動プロファイルのうち少なくとも１つのショット領域の露光中の前記ステージの移動を規定する部分は、前記ステージの制御系における共振周波数よりも低い周波数の３つ以下の正弦波を合成してから構成されている、ことを特徴とする走査露光装置。

【技術分野】【０００１】本発明は、露光装置及びそれを用いたデバイス製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】現在、半導体デバイスの製造装置である露光装置では、光学系に対してマスクとウエハとを走査しながら露光する走査露光装置が主流となっている。走査露光装置では、露光解像度を高くするために、走査中におけるウエハに照射される単位面積あたりの露光量（以下DOSE量と呼ぶ）を一定に維持する必要がある。そのために、パルス光源からの発光量や発光間隔などをウエハの移動速度に応じて適切に設定することが重要である。【０００３】従来の露光装置では、ウエハステージは加速区間、整定区間、等速区間、減速区間の組み合わせで駆動プロファイルが形成されている。ちなみに整定区間とは、ステージの加速が完了してから等速区間に移行するまでの間であり、ステージの位置決め制御偏差が十分に小さくなるまでの過渡区間である。一般な走査露光装置の場合、ウエハ上の露光量を一定に制御しやすい等速区間で露光を行うのが一般的である。等速区間であれば、光源からの光量を一定にするだけで、DOSE量を一定にすることが可能であるためDOSE量制御が高精度に保ちやすいからである。【０００４】露光装置は、露光精度や重ね合わせ精度と同時に生産性の高いことが求められている。この要望に応えるため、これまではステージ駆動部の高出力化を行って、ステージをより高加速、高速に駆動可能にすることで対応してきた。一方で、特許文献１のように、DOSE量を一定にするために光源からの露光量をステージ速度に比例するように変化させながら、加速区間や整定区間、減速区間においても露光を行う露光システムも提案されている。

【発明が解決しようとする課題】【０００６】従来技術における加減速中の露光は、以下のような課題を生じる。つまり、等速区間以外の区間では、ステージ位置に関する制御偏差も大きく、光学系とステージ間の位置決め精度が低いため、重ね合わせ精度が低下する。また、等速区間以外の区間ではステージ速度に関する制御偏差が大きいため、より高精度に露光量を調整するためには、ステージの速度偏差分を加味して制御する必要が生じ、露光量の制御系が複雑になる上に露光量の制御性低下要因が増える。さらに、高精度にDOSE量制御を行うためにステージの速度変化に追従させて光源からの露光量を変化させる必要があるが、ステージの加速区間や減速区間は速度変化率が大きいため、露光量の制御性が低下する。【０００７】本発明は、パターンの重ね合わせ精度の低下及び露光量の均一性の低下を抑制した走査露光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】本発明は、原版と基板とを走査しながら前記基板の複数のショット領域を露光する走査露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージの移動を規定する駆動プロファイルに基づいて前記ステージの移動を制御する制御部と、を備え、前記駆動プロファイルのうち少なくとも１つのショット領域の露光中の前記ステージの移動を規定する部分は、前記ステージの制御系における共振周波数よりも低い周波数の正弦波から構成されている、ことを特徴とする。

【発明の効果】【０００９】本発明によれば、パターンの重ね合わせ精度の低下及び露光量の均一性の低下を抑制した走査露光装置を提供することができる。

【発明を実施するための形態】【００１１】［実施例１］図２は、原版と基板とを走査しながら基板の複数のショット領域を露光する走査露光装置の概略構成を示す図である。走査露光装置ＥＸ１は、照明系ＩＬと原版ステージ駆動部１１と投影光学系７と基板ステージ駆動部１２と測定部１３，１４と制御部１５とを備えている。照明系ＩＬは、例えば、基板８を露光するための光を射出する光源１と前段照明光学系３と開口絞り４と後段照明光学系５とを含む。原版ステージ駆動部１１は、原版６を保持する原版ステージ９を駆動する。投影光学系７は、原版６のパターンの像を基板ステージ１０によって保持された基板８に投影する。基板ステージ駆動部１２は、基板を保持する基板ステージ１０を駆動する。測定部１３は、原版ステージ９の位置、回転及び傾きを測定する。測定部１４は、基板ステージ１０の位置、回転及び傾きを測定する。測定部１３，１４は、例えばレーザ干渉計である。制御部１５は、光源１、測定部１３、原版ステージ駆動部１１、基板ステージ駆動部１２及び測定部１４を制御する。【００１２】光源１から射出された光束２は、前段照明光学系３、開口絞り４及び後段照明光学系５を介して原版６に入射し原版６を照明する。原版６のパターンは、投影光学系７によって基板８に投影される。基板８には、レジスト（感光材料）が塗布されていて、基板８が露光されることによってレジストに潜像が形成される。この潜像は、現像工程を経て物理的なパターン即ちレジストパターンとなる。【００１３】基板８を露光するとき、投影光学系７に対して原版６及び基板８が同期しながら走査される。原版６の走査は、制御部１５による制御の下で、測定部１３によって原版ステージ９の位置を測定しながらその測定結果に基づいて原版ステージ駆動部１１によって原版ステージ９を駆動することによってなされる。基板８の走査は、制御部１５による制御の下で、測定部１４によって基板ステージ１０の位置を測定しながらその測定結果に基づいて基板ステージ駆動部１２によって基板ステージ１０を駆動することによってなされる。制御部１５は、基板ステージ１０及び原版ステージ９（ステージ）の移動を規定する駆動プロファイルに基づいて基板ステージ１０及び原版ステージ９の移動を制御する。【００１４】図８は、基板ステージ１０の移動の軌跡を基板８に対する投影光学系７の相対的な移動として示したものである。基板８には６４個のショット領域が図示されており、ショット領域内の数字はショット領域の番号を示している。またショット領域内の矢印は、露光時の基板ステージ１０の走査移動方向を示しており、点線はショット領域間の基板ステージ１０の移動方向を概略的に示している。例えばショット領域１からショット領域２への移動は、走査方向に関して往復スキャン動作が行われ、走査方向に直交する方向に関して、ショット領域１の露光が完了してから、ショット領域２の露光が開始する直前までの間で図の左側にステップ動作が行われる。【００１５】ここで、従来技術における基板ステージ１０の走査方向の駆動プロファイルと、その駆動プロファイルを適用して加減速中に露光を行った場合の露光タイミングの一例を図７に示す。露光装置は等速区間で基板を露光するため、図７Ａに示すように基板ステージ１０の加減速中の加速度プロファイルは台形形状に近いプロファイルになっている。このような基板ステージ１０の駆動プロファイルでは、図７Ｄに示すように加減速中に大きな基板ステージ１０の位置決め誤差を生じてしまう。台形形状の加速度プロファイルは、低周波から高周波までの複数の正弦波を組み合わせて形成される波形であり、一般的な露光装置で用いられるステージの制御系における共振周波数よりも高い周波数の正弦波成分を含んでいる。そのため、基板ステージ１０の制御性能の観点から駆動プロファイルへの追従性の低下や制御共振による制御偏差の増加により、加減速中の基板ステージ１０の位置決め誤差が大きくなる。【００１６】露光装置に用いられる一般的なステージの位置決め制御の共振周波数は、１００～５００Ｈｚ程度である。従来の露光装置で用いられるように、加速度プロファイルを図７Ａのような台形波形で形成すると、１ｋＨｚ以上の周波数成分を多数含むことになる。また、加速度プロファイルに含まれる高周波成分を低減させるために、加速度プロファイル中の直線間の折れ曲がり部分を滑らかな曲線に変更する技術も一般的に知られている。加速度プロファイル中の直線間の折れ曲がり部分を曲線化することで高周波成分が多少低減する。しかし、加速度プロファイルが直線部分を含む台形形状に近い波形である限り、低周波から基板ステージ１０の共振周波数を超える高周波までの多数の正弦波を含むことには変わりない。【００１７】一般的な露光装置では等速区間中に露光を行うため、加減速中の基板ステージ１０の位置決め誤差やDOSE量制御で、大きな問題は生じない。しかし、基板ステージ１０を加速又は減速しながら露光を行う場合、以下のような３つの課題が生じてしまう。【００１８】第１に、図７のように加減速中のステージの位置決め誤差が大きい従来の駆動プロファイルで加減速中に露光を行うと、パターンの重ね合わせ誤差が大きくなってしまう。そのため、重ね合わせ誤差の低下を抑制できる加減速中露光システムが望まれる。【００１９】第２に、図７のような従来技術におけるステージ駆動プロファイルでは、前述のように加減速中かつ露光中に基板ステージ１０の位置決め誤差が生じてしまう。つまり、基板ステージ１０の加減速中はステージ速度も想定された速度プロファイルからずれている（以下、このずれ量を速度偏差と呼ぶ）ことを意味する。このことから、基板ステージ１０に対して想定している速度プロファイルに基づいて、露光量制御を行っただけでは不十分であり、基板ステージ１０の速度プロファイルからの実際の速度ずれ分も加味して露光量制御を行う必要が生じ、露光量制御系が複雑になる。さらに、制御偏差の増加要因が増えるため、露光量制御が低下する要因となりうる。そのため、少なくとも露光中における加減速中のステージ速度偏差がより小さい加減速中露光システムが望まれている。【００２０】第３に、原版６のパターンを基板上により精度良く形成するためには、DOSE量を均一にする必要があるが、加減速中に露光を行うシステムでは、露光中のステージ速度が変化するため、ステージ速度に応じて露光量を変化させる制御が必要になる。一方で、露光量制御の制御偏差が生じれば、その分パターン形成の精度に影響を与えることになる。特許文献１で開示されているような従来のステージ駆動プロファイルを使って加減速中に露光を行うシステムでは、ステージ加減速中のステージ速度変化率（ステージ加速度に相当）が大きいため露光量制御の制御偏差が生じやすい。そのため、よりパターン形成の精度を向上させるために、露光量の制御追従性がより高い加減速中露光システムが望まれる。【００２１】以上の課題を解決するために、実施例１では図１のようなステージ駆動プロファイルを用いることで加減速中露光システムを構築する。以下に詳細に説明する。図１は、露光動作における走査露光方向のステージ駆動プロファイルと露光タイミングを示している。実施例１では、駆動プロファイルは単一の正弦波のみで構成されている。したがって、実施例１では、ステージの駆動プロファイルの作成負担が少ない。例えば同じ行のショット領域内で毎秒６ショットの速度で処理をしたければ、３Ｈｚの正弦波のみで構成した加速度駆動プロファイルに基づいて、ステージ駆動をすれば良い。【００２２】ステージの速度および位置に関する駆動プロファイルも３Ｈｚの正弦波で表現できる。露光装置におけるステージ制御の共振周波数は１００～５００Ｈｚ程度であり、３Ｈｚの位置駆動プロファイルに対して十分周波数が高いため、加減速中も位置決め誤差をほぼ０に維持しながらステージの位置決め制御が可能である。図１Ｄの位置決め誤差は０とほぼ重なっている様子を表現している。図７Ａ及び図７Ｂで示すように露光するタイミングは、加速度が０となる付近、速度の絶対値が最大となる付近に設定されている。【００２３】従来の露光装置に比べて、露光中の加速度が０となっていないが、本発明の構成によりステージの位置決め誤差がほぼ０となっている。これにより、露光装置としての重ね合わせ精度を維持したまま加減速中の露光を可能にしている。またステージの位置決め誤差がほぼ０であることから、ステージの速度偏差もほぼ０となっている。そのため、DOSE量を一定にするための露光量制御に関して、ステージの速度偏差分を考慮した制御をする必要がない。この関係を示したのが図６である。まず、制御部１５のステージ駆動プロファイル生成部でステージの駆動プロファイルを生成する。従来であれば台形形状の加減速プロファイルであり、本実施例であればステージ制御の共振周波数より低い周波数で構成された正弦波波形である。この駆動プロファイルに基づいて、制御部１５のステージ制御部にステージ位置プロファイル情報が、光源制御部にステージ速度プロファイル情報が送られる。【００２４】従来の駆動プロファイルで加減速中の露光を行った場合は、加減速中にステージ位置プロファイルと実際のステージ位置との間で差が生じてしまうため、その差から計算されるステージの速度偏差情報を光源制御部へ渡す必要がある（図中の点線矢印部）。そして制御部は、ステージ速度プロファイルとステージの速度偏差情報から、実際のステージの速度を算出して基板に照射するDOSE量を一定にするための光量に制御する。【００２５】一方、本発明におけるステージ駆動プロファイルで加減速中の露光を行った場合、加減速中もステージの位置決め偏差および速度偏差がほぼ０となるため、ステージ速度偏差情報を光源制御部に渡す必要がない。つまり、光源制御部は、ステージ駆動プロファイル生成部から渡されるステージ速度プロファイルのみで光量制御を行えばよい。このように、本実施例のステージ駆動プロファイルを用いることで、露光量制御の簡素化が図れるだけでなく、光量制御の偏差発生要因を少なくすることで、光量制御の精度が向上する。これにより、DOSE量の制御精度が向上し、露光装置におけるパターンの転写精度が向上する。【００２６】また、光源制御部は、光量の調整を行っているが、当然ながらステージの速度プロファイルの速度変化率が小さい方が制御性は良くなる。言い換えるとステージの駆動プロファイルを構成する最大周波数が低いほど制御性は良くなると言える。本発明ではステージの駆動プロファイルに含まれる最大周波数を制限することで、従来よりも低い周波数のみを含んだ露光量プロファイルになっているため、光量制御そのものの制御性を高くすることが出来る。以上のように、本実施例のステージ駆動プロファイルを用いた加減速中露光システムを用いれば、前述の３つの課題について改善が出来る。【００２７】実施例１において、制御部１５は、ステージ駆動プロファイル生成部でステージの加速度プロファイルを生成した。しかし、制御部１５は、加速度プロファイルを自ら生成するのではなく、例えば制御部１５外で生成され記憶部に予め格納された加速度プロファイルを取得の上、それを利用することもできる。また、実施例１において、制御部１５は、ステージの位置プロファイルに基づいて基板ステージ１０の位置を制御し、速度プロファイルに基づいて光源１を制御する。しかし、制御部１５は、ステージの位置プロファイル、速度プロファイル及び加速度プロファイルのいずれかに基づいて基板ステージ１０の位置、光源１を制御するように構成してもよい。【００２８】ここで、ステージ制御における共振周波数の定義について明確にしておく。制御分野ではフィードバック制御系に関する閉ループ伝達関数のゲイン特性において、共振周波数が定義されている。図５はステージの位置決め制御に関する閉ループ伝達関数のゲイン特性の概略であり、横軸に周波数（Ｈｚ）で縦軸に閉ループゲイン（ｄＢ）で表している。閉ループゲインの最大値をとる周波数は共振周波数ωＲ、また共振周波数ωＲより高い周波数で閉ループゲインが０ｄＢとなる周波数はゲイン交差周波数ωｐと呼ばれている。【００２９】共振周波数ωＲ近傍の周波数を含む制御指令波形が入ると、制御指令波形に対して振幅が増幅されてステージの位置決めがされてしまうため、制御偏差が大きくなる。また、共振周波数を超えてゲイン交差周波数より高い周波数の制御指令波形が入ると、ステージの位置決めが追従出来なくなってくるために制御偏差が大きくなる方向である。そこで、加減速中の制御偏差量を抑制するために、少なくともステージ制御の共振周波数ωＲよりも低い周波数の制御指令波形を用いる。また、制御偏差抑制の観点で最も好ましいのは、図５のように共振周波数より低い周波数でかつ、閉ループゲインが０ｄＢに近い領域の周波数ωａよりも低い周波数のみを含む駆動プロファイルを用いることである。これにより、共振周波数ωＲの影響がより小さくなり制御偏差、つまりステージの位置決め誤差がより小さくなる。このような周波数ωａは露光装置のステージの位置決め制御系であれば共振周波数ωＲの１／２よりも低い周波数に相当することが経験的に分かっている。【００３０】以上より、加減速中に露光するシステムにおいては、少なくとも露光中のステージ駆動プロファイルはステージ制御系の共振周波数より低い周波数の正弦波で構成されるのが好ましい。さらに、ステージ駆動プロファイルをステージ制御系の共振周波数ωＲの半分より低い周波数の正弦波で構成すれば、さらに良好な効果を得ることが可能である。【００３１】従来技術では、等速区間で露光を行うことを前提にしたシステムであったため、加減速中の位置決め誤差よりも、如何に早く一定の速度まで到達出来るかを優先したステージ駆動プロファイルが用いられてきた。一方、本実施例では、より露光性能を維持しつつ加減速中の露光動作を可能にするために、加減速中の位置決め誤差の抑制を最優先にしたシステムに変更した。その結果として、ステージ制御における共振周波数以下の正弦波で構成した加減速中のステージ駆動プロファイルでステージ駆動させるシステムにしたことが本実施例の最大の特徴である。【００３２】本実施例では図８で示すショットレイアウトにおいて、主に同じ行のショット領域（例えばショット領域１からショット領域５）に対する走査方向に適した駆動プロファイルを説明してきた。同じ行のショット領域に対する走査方向のステージ移動は往復スキャン動作であるため、本実施例の正弦波の加速度プロファイルと対応しやすい。逆に、ショット行を変更する際のステージ移動（例えば図８のショット領域５からショット領域６へのステージ移動）に関しては、本実施例におけるステージ駆動プロファイルをそのまま適用できない。その場合は、なるべく高周波成分を含まないように各ショット行における駆動プロファイル同士を連続的に接続すべきである。【００３３】このように、露光動作におけるすべての区間のステージ駆動プロファイルをステージ制御における共振周波数ωＲ以下の正弦波で構成することを本発明は意図していない。駆動プロファイルのうち、少なくとも１つのショット領域の露光中のステージの移動を規定する部分は、ステージの制御系における共振周波数ωＲよりも低い３つ以下の正弦波から（例えば、これらを合成して）構成されている。ステージの制御系における共振周波数ωＲよりも低い３つ以下の正弦波から構成されている部分は、少なくとも１回の往復スキャン動作におけるステージの移動を規定する部分とすることもできる。【００３４】［実施例２］実施例１では、単一の正弦波で構成したステージ駆動プロファイルの例を示した。しかし、複数の正弦波を合成して駆動プロファイルを構成してもよい。駆動プロファイルの作成負担を軽減するために、駆動プロファイルを構成するために合成する正弦波の数は３つ以下とする。例えば、３つの正弦波から構成した加速度プロファイルは、式１で表現される。加速度プロファイルを１つの正弦波で構成する場合は、式１中の右辺の第２項、第３項が存在せず、第１項（第１の周波数）のみから構成される。加速度プロファイルを２つの正弦波で構成する場合は、式１中の右辺の第３項が存在しない。【００３５】加速度：Ａ×ｃｏｓ(２×π×ｆ）＋（１／ｋ１）×Ａ×ｃｏｓ(２×π×ｋ１×ｆ）＋（１／ｋ２）×Ａ×ｃｏｓ(２×π×ｋ２×ｆ）・・・（１）ここで、Ａはステージの加速度の振幅、πは円周率、ｆはステージの走査動作の基本周波数（Ｈｚ）、ｋ１、ｋ２は互いに異なる３以上の奇数である。【００３６】実施例２では、実施例１と同様に同じ行のショット領域内で毎秒６ショットの速度で処理することを想定して、ｆ＝３Ｈｚで設定している。また、実施例２では、２つの余弦波で駆動プロファイルを構成し、式１右辺の第２項をｋ１＝３で設定し、式１右辺の第３項は存在しない。式１では、図３Ａと対応させるために余弦波で表現しているが、当然ながら正弦波で表現が可能である。実施例２におけるステージの駆動プロファイルを図３に示す。速度プロファイルおよび、位置プロファイルに関しては、加速度プロファイルから適当な初期値を設定することで算出可能である。図３Ｂ及び図３Ｃは、速度および位置プロファイルの初期値０で設定したものが示されている。【００３７】式１の加速度プロファイルに関する特徴について述べる。式１の第１項は、実施例１で示した加速度プロファイルそのものである。式１の第２項が、本実施例の特徴であり、第１項の周波数の３倍の周波数と３分の１の振幅を有する正弦波（もしくは余弦波）であり、第１項と合成されている。これにより、９Ｈｚの正弦波が足されることになるが、ステージの共振周波数（１００Ｈｚ以上）に対して、十分低い周波数である。第２項の正弦波が足されることで、露光中の速度プロファイルが図１Ｂに比べて図３Ｂにおける露光中の速度変化幅が小さくなっている。つまり、露光中にステージ速度に応じて、露光量を変化させる必要があるが、露光量を可変すべき幅を小さくすることが可能になる。これにより、光源制御部の規模、光源の装置規模を小さくすることが可能に出来るため、コストや装置の大きさなどの面で有利である。このように、複数の正弦波を組み合わせた駆動プロファイルで駆動することは、露光中の速度変化幅を抑制できるという利点がある。【００３８】本実施例では、２つの正弦波の組み合わせで駆動プロファイルを作成する例を示したが、露光量制御装置や光源の簡素化のために、ステージ制御の共振周波数以下の範囲で、３つの正弦波を組み合わせることも可能である。その場合、式１中右辺のｋ２＝５の第３項の正弦波（もしくは余弦波）を存在させればよい。【００３９】[実施例３］一般に知られるフーリエ級数の式から、式１のように複数の正弦波を合成することで、露光区間の速度に相当する領域の波形変化幅が小さくなることが知られている。そのため、実施例１では式１を用いて加速度駆動プロファイルを作成する例を示した。しかし、本発明では、複数の正弦波を合成して駆動プロファイルを作成する際に、式１に限定されるものではない。ステージ制御の共振周波数よりも小さい周波数の正弦波であれば、露光量の制御性やステージの制御性の他様々なシステム的な制限で、合成する正弦波の周波数や振幅を選択してもかまわない。本実施例では、式１とは異なる式２で定義される加速度駆動プロファイルの例を示す。【００４０】加速度：Ａ×ｃｏｓ(２×π×ｆ）＋（１／１０）×Ａ×ｃｏｓ(２×π×３×ｆ）・・・（２）ここで、Ａはステージの加速度の振幅、πは円周率、ｆはステージの走査動作の基本周波数（Ｈｚ）である。【００４１】式２では、フーリエ級数の式から導き出される振幅ではなく、速度プロファイルを見ながら、最適な値を決定した一例を示している。式１の振幅部分のｋ１に相当するものが（１／１０）に変更している。式２に基づいたステージの駆動プロファイルを図４（図面一番最後）に示す。露光中の速度プロファイルが図１Ｂや図３Ｂに比べて図４Ｂが直線に近い形状になっている。露光中の速度変化幅も図１Ｂや図３Ｂに比べて小さくなっている。【００４２】つまり、ステージ駆動プロファイルを複数の正弦波で合成する際には、ステージ制御の共振周波数よりも小さい周波数の正弦波であれば、正弦波の振幅や周波数を目的とする意図に応じて自由に設計することは可能である。【００４３】［実施例４］実施例１～３では、主にＫｒＦレーザやＡｒＦレーザ等のエキシマレーザを光源とした露光装置で、いわゆる非液浸タイプの走査露光装置を想定した例を示してきた。しかしながら、液浸露光装置にも適用可能であるばかりでなく、液浸露光装置に適用した場合の特有の効果も期待できる。以下に液浸露光装置に適用した場合の特有の効果について説明する。【００４４】液浸露光装置では、図２に投影光学系７と基板８との間に液膜（不図示）が構成される。さらに、基板８の周辺かつ基板８とほぼ同面となる補助部材（不図示）を設けている。これにより、基板８のエッジ部付近を露光する際にも液膜が投影光学系７と基板８との間に保持される。ここで、通常ステージは基板８のエッジ部を露光する際には、液膜が基板８をはみ出した位置まで移動してしまう。これは、ステージの加減速区間を確保するために必要な助走距離が存在するためである。特に、従来の駆動プロファイルでは、一定速度に達するまで露光が出来ないため、加減速に必要な助走距離が必ず必要となり、基板８からのはみ出し距離が大きい。【００４５】ある条件で従来の駆動プロファイルをもとに計算すると、走査方向に３３ｍｍのショット領域を露光するために、液膜が基板８から８０～１００ｍｍ程度はみ出してしまう可能性がある。このため、液膜を保持するために、液膜のはみ出し量を考慮して補助部材を大きく設計しなくてはならない。しかし、補助部材を大きくすると、ステージが大きくなり装置全体を大きくする必要が生じるため、出来るだけ補助部材を大きくしたくない事情がある。【００４６】一方、本発明ではもともと加減速中に露光するシステムなため、従来技術のような理由での助走距離は発生しない。１ショット領域の露光が終了した後に、走査方向と直交する方向にステージが移動するために必要な時間が生じ、この時間によって走査方向にショット長さ以上の移動距離が発生する。つまり、走査方向と直交する方向のステージ最大加速度を大きくして移動時間を短くすればするほど、露光動作における走査方向のステージ移動距離量を抑制することが可能になる。露光に必要な走査方向のステージ移動距離を小さくすることが可能であるため、液膜のはみ出し量を小さくでき、補助部材の大きさを抑制できる。つまり、液浸露光装置に本発明を適用した場合、露光に必要なステージの助走区間を小さくすることが可能となり、ステージの大きさ、更には、装置全体の大きさを小さくすることが出来る。【００４７】［実施例５］本発明の構成は電子ビーム（ＥＢ）露光装置や液晶露光装置に適用した場合も効果が期待できる。ＥＢ露光装置では、露光量制御は基板８に届く電子の量を制御することで行うことが可能である。電子線で描画しながら、ステージ速度に応じて、電子の量を制御することでDOSE量を一定にすることが出来る。ＥＢ露光装置においても、加減速中に露光を行う場合は、ステージ速度の変化率が小さく、ステージの速度偏差がほぼ０であり、ステージの位置決め誤差が小さいことが望まれる。そのため、実施例１～３で説明した駆動プロファイルを用いて電子線による露光を行うことで、露光量制御性能およびパターンの重ね合わせ精度の低下を抑制した加減速中露光を行うことが可能になる。【００４８】液晶露光装置は、基板８がウエハでなくガラス基板となるだけで、基本的な構成は半導体露光装置と同じである。そのため、実施例１～３と同様な駆動プロファイルを適用して、露光を行うことで同等の効果が期待できることは明らかである。【００４９】［デバイス製造方法］次に、デバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。【００５０】以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

A

2012142464

2011000006

20110101

20120726

2012142464

20120726

5419900

20131129

フィルタ、露光装置及びデバイス製造方法

000001007

キヤノン株式会社

100076428

大塚 康徳

飯塚 直哉,正木 文太郎,三宅 明

8

H01L 21/027 (20060101), G03F 7/20 (20060101)

H01L 21/30 531A ,G03F 7/20 521

10

1

12

5F046,5F146

5F046 CB08 ,5F046 CB23 ,5F046 DA01 ,5F046 GA03 ,5F046 GA14 ,5F046 GB07,5F146 CB08 ,5F146 CB43 ,5F146 DA01 ,5F146 GA03 ,5F146 GA23 ,5F146 GB07

【課題】反射させた光による悪影響を発生させることなく特定の波長の光を選択的に透過させるフィルタを提供する。【解決手段】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、第１方向に沿って間隙をおいて平行に配置された複数の板状部材を含み、前記複数の板状部材のそれぞれの端面によって形成される包絡面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行である。【選択図】図１

【請求項１】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、第１方向に沿って間隙をおいて平行に配置された複数の板状部材を含み、前記複数の板状部材のそれぞれの端面によって形成される包絡面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行である、ことを特徴とするフィルタ。【請求項２】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、少なくとも第１方向に沿って配列された複数の開口を有し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延びる部材を含み、前記部材の端面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行である、ことを特徴とするフィルタ。【請求項３】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、第１方向に沿って間隙をおいて配置された複数の板状部材を含み、前記複数の板状部材のそれぞれの第１端面によって形成される包絡面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行であり、前記複数の板状部材のうち少なくとも一組の隣接する板状部材の前記第１端面における間隙は、前記少なくとも一組の隣接する板状部材の前記第１端面の反対側の第２端面における間隙より大きい、ことを特徴とするフィルタ。【請求項４】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、少なくとも第１方向に沿って配列された複数の開口を有し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延びる部材を含み、前記部材の第１端面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行であり、前記複数の開口のうち少なくとも１つの開口は、前記第１端面の反対側の第２端面よりも前記第１端面において大きい、ことを特徴とするフィルタ。【請求項５】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、少なくとも第１方向に沿って配列された複数の開口を有する端面を含み、前記端面は曲面をなし、前記曲面の曲率中心の前記第１方向における位置は、前記複数の開口の全てを含む１つの領域の前記第１方向における範囲の外側にある、ことを特徴とするフィルタ。【請求項６】前記複数の開口は、少なくとも前記第１方向に沿って間隙をおいて平行に配置された複数の板状部材によって形成されている、ことを特徴とする請求項５に記載のフィルタ。【請求項７】前記複数の開口は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延びる部材が有する開口である、ことを特徴とする請求項５に記載のフィルタ。【請求項８】第１波長を有する第１の光と前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光とを含む光を出射する光源と、前記光の光路外に配置され、前記第１の光を吸収する吸収部材と、前記光源から出射された光のうち前記第１の光を前記吸収部材に向けて反射し、前記光源から出射された光のうち前記第２の光を透過させる請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のフィルタと、を備え、前記フィルタを透過した前記第２の光で基板を露光する、ことを特徴とする露光装置。【請求項９】第１波長を有する第１の光と前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光とを含む光を出射する光源と、前記光の光路外に配置され、前記第１の光を吸収する吸収部材と、複数の開口が少なくとも第１方向に沿って配列された端面を備え、前記端面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行であり、前記光源から出射された光のうち前記第１の光を前記吸収部材に向けて反射し、前記光源から出射された光のうち前記第２の光を透過させるフィルタと、を備え、前記フィルタを透過した前記第２の光で基板を露光する、ことを特徴とする露光装置。【請求項１０】請求項８又は請求項９に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記工程で露光された基板を現像する工程と、を含むデバイス製造方法。

【請求項１】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、第１方向に沿って間隙をおいて平行に配置された複数の板状部材を含み、前記複数の板状部材のそれぞれの端面によって形成される包絡面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行である、ことを特徴とするフィルタ。【請求項２】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、少なくとも第１方向に沿って配列された複数の開口を有し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延びる部材を含み、前記部材の端面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行である、ことを特徴とするフィルタ。【請求項３】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、第１方向に沿って間隙をおいて配置された複数の板状部材を含み、前記複数の板状部材のそれぞれの第１端面によって形成される包絡面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行であり、前記複数の板状部材のうち少なくとも一組の隣接する板状部材の前記第１端面における間隙は、前記少なくとも一組の隣接する板状部材の前記第１端面の反対側の第２端面における間隙より大きい、ことを特徴とするフィルタ。【請求項４】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、少なくとも第１方向に沿って配列された複数の開口を有し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延びる部材を含み、前記部材の第１端面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行であり、前記複数の開口のうち少なくとも１つの開口は、前記第１端面の反対側の第２端面よりも前記第１端面において大きい、ことを特徴とするフィルタ。【請求項５】第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、少なくとも第１方向に沿って配列された複数の開口を有する端面を含み、前記端面は曲面をなし、前記曲面の曲率中心の前記第１方向における位置は、前記複数の開口の全てを含む１つの領域の前記第１方向における範囲の外側にある、ことを特徴とするフィルタ。【請求項９】第１波長を有する第１の光と前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光とを含む光を出射する光源と、前記光の光路外に配置され、前記第１の光を吸収する吸収部材と、複数の開口が少なくとも第１方向に沿って配列された端面を備え、前記端面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行であり、前記光源から出射された光のうち前記第１の光を前記吸収部材に向けて反射し、前記光源から出射された光のうち前記第２の光を透過させるフィルタと、を備え、前記フィルタを透過した前記第２の光で基板を露光する、ことを特徴とする露光装置。

【技術分野】【０００１】本発明は、フィルタ、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】ＥＵＶ（ExtremeUltra-Violet）光源として、プラズマ光源にはレーザープラズマ光源（ＬＰＰ）、放電型プラズマ光源（ＤＰＰ）などのプラズマ光源が用いられる。例えば、ＬＰＰでは、真空容器中に置かれたターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される例えば波長１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用する。ターゲット材としては、金属、不活性ガスなどが用いられる。ターゲットから放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数の高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。また、ターゲットから放射されるＥＵＶ光を効率よく利用するために集光ミラーが設けられている。集光ミラーには、モリブデンとシリコンの膜を交互に６０層ほど積層させた多層膜ミラーや金属をコーティングした斜入射ミラーなどが使用される。照明光学系は、複数の多層膜ミラー、斜入射ミラー、反射型インテグレータ等から構成される。反射型インテグレータはマスクを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。反射型インテグレータには平行化されたＥＵＶ光が入射され、焦点距離ｆの位置に二次光源を作る。【０００３】照明系から供給されたＥＵＶ光は原版であるレチクルで反射され、６～８枚の多層膜ミラーからなる投影光学系で１／４に縮小されて、レジストが塗布されたウエハに照射される。レチクル及びウエハは、それぞれレチクルステージ及びウエハステージに保持され、アライメント光学系で精密に位置合わせ、フォーカス検出光学系で精密にフォーカスされた状態で、縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する。このようにして、レチクルの縮小投影像がウエハ上に結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャン）。こうして、ウエハ全面にレチクルの転写パターンが転写される。【０００４】プラズマ光源は所望のＥＵＶ光だけでなく、赤外領域からＥＵＶまでの不要な光（OutofBand光：以下ＯｏＢ光）も発生する。これらＯｏＢ光はフレアとなってウエハ上の光のコントラストを低減させたり、ウエハを熱膨張させたりする。また、ミラーの熱負荷を増大させるため、特に投影系のミラーに関して問題となる。【０００５】ＯｏＢ光を除去するためにフィルタ（SpectralPurityFilter）を光路に設置して、所望のＥＵＶ光だけを選択的に透過させる方法が、特許文献１及び非特許文献１に開示されている。非特許文献１では、ＯｏＢ光の波長より小さな開口を設け、ＥＵＶ光だけを透過させてＯｏＢ光（赤外光）を反射させる。

【発明が解決しようとする課題】【０００８】しかし、従来のフィルタがＯｏＢ光(赤外光)を上流のミラーに向けて反射させるため、ミラーやチャンバ等の部材を加熱してしまう。また、設計外の光路を通るため照明系だけでなく、投影光学系の光学素子やウエハ上にも迷光となった赤外光が到達し、加熱するという問題がある。【０００９】そこで、本発明は、反射させた光による悪影響を発生させることなく特定の波長の光を選択的に透過させるフィルタ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】【００１０】本発明は、第１波長を有する第１の光を反射し、前記第１波長より短い第２波長を有する第２の光を透過させるフィルタであって、第１方向に沿って間隙をおいて平行に配置された複数の板状部材を含み、前記複数の板状部材のそれぞれの端面によって形成される包絡面は平面をなし、前記平面は前記第１方向と非平行である、ことを特徴とする。

【発明の効果】【００１１】本発明によれば、反射させた光による悪影響を発生させることなく特定の波長の光を選択的に透過させるフィルタを提供することができる。

【発明を実施するための形態】【００１３】本発明の露光装置は、第１波長を有する第１の光と第１波長より短い第２波長を有する第２の光とを含む光を出射する光源と、光源から入射された光のうち、第１の光を反射し、第２の光を透過させるフィルタとを備える。露光装置は、さらに光源から出射された光の光路外に配置され、第１の光を吸収する吸収部材を備える。フィルタで反射された第１の光は、吸収部材に向けて反射される。露光装置は、フィルタを透過した第２の光で基板を露光する。第１の光は例えば赤外光であり、第２の光は例えばＥＵＶ光である。フィルタに入射した第１の光（赤外光）は入射した方向とは異なる方向に反射され、戻り光となることが防げる。フィルタに入射した第２の波長の光（ＥＵＶ光）がフィルタの内壁にけられた損失は最小限に抑えられるようにフィルタが構成される。【００１４】例えば、赤外光の波長より十分に薄い複数の板状部材を、赤外光の波長より十分に小さくかつＥＵＶ光の波長より大きい間隔で互いに平行となるように並べることで、入射する赤外光を反射しＥＵＶ光を透過することができる。このとき反射されるのは入射する赤外光の偏光成分のうち、電気ベクトルが板状部材に平行な偏光であり、電気ベクトルが板状部材に垂直な偏光は透過する。よって、露光装置において、入射する赤外光の偏光が直線偏光あるいは直線偏光に近い場合、１個のフィルタが赤外光の電気ベクトルと板状部材とが平行になるように配置される。偏光状態がランダム又はランダムに近い赤外光が入射する場合、板状部材によるフィルタは２個使用される。２個のフィルタをそれらの板状部材が互いにが直交する関係になるように同一光路中に配置することで、入射した赤外光の全方向成分の偏光を反射することができる。【００１５】フィルタが光の入射方向（第２方向）と直交する第１方向に沿って配置された複数の板状部材で構成されている場合、板状部材の端面によって形成される包絡面は、第１方向と非平行な平面をなすか、又は、光路外に曲率中心を持つ曲面をなす。フィルタが第１方向に沿って配置された複数の開口を有する部材で構成されている場合、前記部材の端面は、やはり、第１方向と非平行な平面をなすか、又は、光路外に曲率中心を持つ曲面をなす。露光装置内に設置したフィルタにより反射された赤外光はチャンバや保持部などの露光装置の構成部材を暖めてしまう。反射された赤外光を吸収する吸収部材を設置することで、赤外光が露光装置の構成部材を暖めてしまうことを防止することができる。吸収部材は露光光の光路外に設置される。フィルタの設置角度は、反射された赤外光が吸収部材へ向かうように決定される。【００１６】露光装置のサイズは小型であることが好ましく、そのためには装置内の各素子がコンパクトであれば配置の自由度が上がるため設計が容易となる。吸収部材のサイズを小さくするためにはフィルタで反射する赤外光を集光する必要がある。フィルタ表面に曲率を持たせることで、フィルタで反射する赤外光を集光して吸収部材へ導くことができる。露光装置内に設置したフィルタへの入射光は必ずしも平行光であるとは限らない。フィルタへの入射光が集光光もしくは発散光であった場合、フィルタへの入射光の角度はフィルタの面内で一定ではない。フィルタを構成する全ての内壁が互いに平行である場合、ある場所で入射光に対して内壁が平行になるように設置すると、その場所以外ではＥＵＶ光がけられてしまうため、ＥＵＶ光の透過率が低下する。そこで、フィルタの各内壁の角度を、その場所での入射光と各々平行にすることで、ＥＵＶ光の透過率の低下を防ぐことができる。以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。【００１７】〔第１実施形態〕図１に基づいて第１実施形態のフィルタ１０について説明する。フィルタ１０は、複数の板状部材１１を赤外光の波長より小さくＥＵＶ光の波長より大きな一定の間隙をおいて平行に並べて配置した構造を有し、正面から見るとスリット状の開口が並んでいる。フィルタ１０は、入射光１２に対して板状部材１１の内壁１１ａが平行となり、入射光１２の入射側の端面１１ｂによって形成される包絡面１１ｃが、入射光の進行方向（第２方向）と非平行な平面をなすように配置されている。つまり、包絡面１１ｃが入射光の進行方向に垂直な面に対して傾くようにフィルタ１０が設置されている。複数の板状部材１１はホルダ１４により支持されている。【００１８】図２はフィルタ１０をＥＵＶ露光装置に搭載した時の、入射光１２とフィルタ１０との関係を模式的に表したものである。照明系の光路中で露光光が平行化されている場所にフィルタ１０を挿入する。図２において左側が照明系の上流側、右側が下流側である。１２は入射光である。フィルタ１０の上流では赤外光とＥＵＶ光が混ざった状態である。フィルタ１０により、赤外光が反射され、ＥＵＶ光が下流の光学系へと導かれる。反射された赤外光１５が迷光となって露光装置を暖めないように、反射された赤外光１５を吸収するための吸収部材１６を露光光の光路外に設置する。ここで入射光１２の作るベクトルと入射点と吸収部材１６を結ぶベクトルで決まる角度を二分するようにフィルタ１０の入射側の包絡面１１ｃにおける法線１３の角度が設定されている。フィルタ１０の内壁１１ａと入射光１２とは平行である。フィルタ１０を挿入したことによる露光光の損失は図１の正面図で示した板状部材１１の端面１１ｂをなす部分にＥＵＶ光が当たる場合だけである。板状部材１１の壁面でＥＵＶ光がけられることがないため、ＥＵＶ光の損失は最小限に抑えられる。【００１９】本実施形態に用いるフィルタ１０は、板状部材１１を並べて配置したものであるため、板状部材１１に平行な偏光成分しか反射することができない。よって、フィルタ１０に入射する赤外光の偏光状態がランダムである場合、同様のフィルタ１０’をもう一枚使用する。２枚目のフィルタ１０’は１枚目のフィルタ１０に対してスリットの長手方向が直交するような向きで、同一光路上に設置される。赤外光を入射光１２とは異なる方向に反射させるため、２枚目のフィルタ１０’も１枚目のフィルタ１０と同様に包絡面が入射光の進行方向に垂直な面に対して傾くようにフィルタ１０が設置されている。。【００２０】フィルタ１０全体のサイズは露光装置中の設置場所のビームサイズと同サイズ以上とするため、例えば３０ｍｍ×３０ｍｍ程度である。フィルタ１０は照明系の光路中で露光光が平行化されている場所に設置される。またこのときフィルタ１０の内壁１１ａと入射光とが平行になるように設置される。図３に示されるように、板状部材１１が配置される間隔をｄ、板状部材１１の厚さをｔ、板状部材１１の幅をｈ、板状部材１１の壁面と入射光１２とがなす角をθとすると、θによるＥＵＶ光の損失は、板状部材１１の射影面積から以下の式のように表すことができる。ｈ*ｔａｎθ／（ｄ－ｔ）・・・（１）【００２１】本実施形態において、板状部材１１の壁面と入射光１２とが角度をなすことによるＥＵＶ光の光量損失が２０％以下であることが好ましい。すなわち、ｄ、ｈ、ｔ、θの関係は（２）式のようになり、θが満たすべき値の範囲は（３）式で表される。ｈ*ｔａｎθ／（ｄ－ｔ）≦０．２・・・（２）θ≦ｔａｎ-1｛０．２＊（ｄ－ｔ）／ｈ｝・・・（３）【００２２】プラズマ光源、特にＣＯ２レーザーを励起レーザーとしたＬＰＰの場合、問題となる赤外光の波長は１０．６μｍである。この波長の赤外光を許容値まで除去するためには、ｄが５μｍ、ｔが０．５μｍ、ｈが５μｍ程度である。よって、（３）式から、θはおよそ１０度以下となることがわかる。ここで図２に基づいて、板状部材の端面１１ｂが形成する包絡面１１ｃにおける法線１３と入射光１２とがなす角度について説明する。平行化された入射光１２の直径をａ、板状部材の端面１１ｂが形成する包絡面１１ｃにおける法線１３と入射光１２がなす角度をφとすると、入射光１２と反射光１５とを分離するために必要なフィルタ１０からの距離ｘは（４）式で表される。ｘ＝ａ/ｔａｎ（２φ）・・・（４）【００２３】本実施形態において、板状部材の端面１１ｂが形成する包絡面１１ｃにおける法線１３と入射光１２とがなす角度φは２０°程度である。入射光１２の直径ａが２５ｍｍであるとき、フィルタ１０の設置位置を上流側の光学素子より３０ｍｍ以上離れた位置とすることで入射光１２と反射された赤外光１５を分離することができる。反射された赤外光１５は露光装置内に設置された吸収部材１６により吸収される。吸収部材１６に吸収される赤外光は数１００Ｗ以上であるため、吸収部材１６からの輻射熱を防ぐための水冷機構が備えられていることが望ましい。【００２４】〔第２実施形態〕図４に基づいて第２実施形態のフィルタ４０について説明する。ここでは第１実施形態との差異についてのみ記述する。図４は第２実施形態におけるフィルタ４０の正面図及び断面図である。第２実施形態におけるフィルタ４０は、複数の開口を有し入射光の進行方向（第２方向）に沿って延びる部材４１の入射光の入射側における端面４１ｃが平面をなすように複数の板状部材が２次元に配置した構造を有している。開口の形状は正四角形とされている。フィルタ４０の開口が２次元に配置されているので赤外光の両偏光を同時に除去することができる。開口の形状は、円形、六角形でも同様の効果が得られる。入射光の入射側における部材４１の端面４１ｃにおける法線４２と各開口の軸４４とは斜めに交わっている。フィルタ４０は例えばＳｉの異方性エッチングで製作する。Ｓｉの異方性エッチングでフィルタを製作し、赤外光を反射するための金属膜を部材４１の表面全体に成膜する。複数の板状部材はホルダ４３により支持されている。【００２５】第２実施形態の露光装置において、フィルタ４０は照明系の光路中で露光光が平行化されている場所に挿入され、開口の軸４４が入射光と平行になるように設置される。このとき開口がアレイ状に配置された部材４１の入射側の端面４１ｃにおける法線４２は、入射光と斜めに交わっている。フィルタ４０の上流側から入射する赤外光とＥＵＶ光は、フィルタ４０により、赤外光は入射した方向とは異なる方向に反射され、ＥＵＶ光は下流の光学系に導かれる。反射された赤外光が迷光となって露光装置を暖めないように、反射された赤外光を吸収するための吸収部材１６を露光光の光路外に設置する。ここで入射光の作るベクトルと入射点と吸収部材１６とを結ぶベクトルで決まる角度を二分するようにフィルタ４０の入射側の端面４１ｃにおける法線の角度が設定されている。【００２６】第２実施形態の露光装置に使用されるフィルタ４０は、開口をアレイ状に配列した構造を有しているため、入射する赤外光の両偏光を同時に反射することができる。て入射する赤外光の偏光状態がランダムであっても、使用するフィルタ４０は１つでよい。【００２７】部材４１のサイズは開口５μｍ、板状部材の厚さ０．５μｍ、長さ５μｍ程度となる。そしてこれらの部材４１を含むフィルタ４０のサイズは、露光装置中の設置場所のビームサイズと同サイズ以上とするため、例えば２００ｍｍ×１００ｍｍ程度である。露光装置において、フィルタ４０は開口の軸４４と入射光とが略平行になるように設置される。第１実施形態と同様に、各開口の軸４４と入射光とが角度をなすことによるＥＵＶ光の光量損失が２０％以下であることが好ましい。すなわち、各開口の軸４４と入射光とがなす角度をθとすると、θが採りうる値は（３）式で表され、θはおよそ１０度以下である。各開口の軸４４と複数の部材４１の入射側の端面４１ｃにおける法線４２とがなす角度は２０°とすることが好ましい。【００２８】〔第３実施形態〕図５に基づいて第３実施形態のフィルタ５０について説明する。図５は第３実施形態におけるフィルタ５０の正面図及び断面図である。フィルタ５０は、板状部材５１を階段状に並べて配置した構造を有している。各板状部材５１は棒状の支持部材５２で固定されている。板状部材５１の壁面５１ａと、板状部材５１の端面が形成する包絡面５１ｃにおける法線５３とが斜めに交わるような形状となっている。第３実施形態のフィルタ５０は板状部材の壁面５１ａが入射光と平行になるように設置される。【００２９】板状部材５１の幅は５μｍ、厚さは０．５μｍ、板状部材５１が配置される間隔は５μｍ程度である。フィルタ５０のサイズは、露光装置中の設置場所のビームサイズと同サイズ以上とするため、例えば３０ｍｍ×３０ｍｍ程度である。第３実施形態の露光装置において、フィルタ５０は板状部材の壁面５１ａと入射光とが略平行になるように設置される。第１実施形態と同様に、各開口の軸５４と入射光とが角度をなすことによるＥＵＶ光の光量損失が２０％以下であることが好ましい。すなわち、各開口の軸５４と入射光とがなす角度をθとすると、θが採りうる値は（３）式で表され、θはおよそ１０度以下である。各開口の軸５４と複数の板状部材５１の入射側の端面の包絡面５１ｃにおける法線５３とがなす角度は２０°とすることが好ましい。【００３０】〔第４実施形態〕図６に基づいて第４実施形態のフィルタ６０について説明する。第４実施形態におけるフィルタ６０は、複数の開口を持つ部材６１を、その第１端面６１ｃが平面をなし、かつ、光路に沿って収束するように配置した形状を有している。図６に示すように、フィルタ６０の各開口の軸６４と複数の部材６１の第１端面６１ｃにおける法線６２とはいずれも斜めに交わっている。第１端面６１ｃにおける隣接する板状部材の間隙は、第１端面６１ｃの反対側の第２端面における隣接する板状部材の間隙より大きい。【００３１】このフィルタ６０を図７に示すように入射光７１が平行化されていない照明系の光路中に挿入する。フィルタ６０への入射光７１の入射角度はフィルタ６０の面内位置により異なるが、局所的に見ると各開口の軸６４はその部材６１への入射光７１と平行である。よってＥＵＶ光は部材６１の壁面６１ａでけられることがないため、ＥＵＶ光の損失は最小となる。フィルタ６０によって反射された赤外光７２は光路外に設置された吸収部材７３に吸収されるため光学素子に悪影響を与えない。【００３２】第４実施形態では各開口の軸６４とその部材６１への入射光７１が平行であったが、必ずしも各開口の軸６４とその部材６１への入射光７１が全ての場所で平行である必要はない。図８のように一部だけが入射光７１と平行であってもよい。例えば開口の軸６４の角度を６４ａと６４ｂの二種類とすることで、各開口の軸６４と入射光７１が平行でない位置では部材６１の壁面６１ａでＥＵＶ光がけられてしまうためＥＵＶ光の透過率が低下するが、フィルタ６０の製作が容易となる。すなわち、少なくとも一組の隣接する板状部材において第１端面における間隙が第２端面における間隙より大きければよい。開口の軸６４と入射光７１とがなす角度の上限値は、第１実施形態の考え方と同様に、部材６１の射影面積から決定され、例えば１０度である。軸６４ａを有する部材と軸６４ｂを有する部材とを別々に製作し、ホルダ６３内で一体化させるといったことが可能となるため、フィルタ６０の製作が容易となる。【００３３】〔第５実施形態〕第５実施形態のフィルタについて説明する。第５実施形態において図６で示される部材６１は複数の板状部材から構成されており、フィルタ６０は、板状部材６１を階段状に並べて配置した構造を有している。フィルタ６０の板状部材の壁面６１ａと、板状部材６１の端面の包絡面６１ｃにおける法線６２とはいずれも斜めに交わっており、壁面６１ａと法線６２とのなす角度は場所により異なっている。【００３４】〔第６実施形態〕図９に基づいて第６実施形態のフィルタ９０について説明する。図９に示すように、フィルタ９０の板状部材９１の端面９１ｃは曲面であり、その曲率中心の第１方向における位置は、複数の開口の全てを含む１つの領域の第１方向における範囲の外側にある。すなわち、端面の法線９２とフィルタの内壁９１ａとはいずれの場所においても斜めに交わっている。このフィルタ９０を図１０に示すように入射光１０３が平行化されている照明系の光路中に挿入する。反射された赤外光１０１はフィルタ９０により集光され、吸収部材１０２で吸収される。反射された赤外光１０１は集光されているため、吸収部材１０２のサイズを小さくすることができる。吸収部材１０２のサイズを小さくすることにより照明系内の設置自由度が上がるため、照明系の設計が容易となる。なお、第６実施形態における複数の板状部材９１の替わりに複数の棒状部材を配置し、複数の開口が一方の端面にのみ存在するようにしてもよい。【００３５】〔第７実施形態〕図１１に基づいて第７実施形態のフィルタ１１０について説明する。図１１に示すように、複数の開口が２次元に沿って配列された部材１１１の端面１１１ｃは曲率を持ち、端面１１１ｃにおける法線１１２とフィルタの内壁１１１ａとはいずれの場所においても斜めに交わっている。【００３６】〔第８実施形態〕図１２に基づいて第８実施形態のフィルタ１２０について説明する。第６実施形態において複数の板状部材はホルダに固定されていたが、第８実施形態においては、複数の板状部材は棒状の支持部材で固定されている。図１２に示すように、フィルタ１２０の各板状部材の端面の包絡面１２１ｃは曲率を持ち、包絡面１２１ｃにおける法線とフィルタの内壁とはいずれの場所においても斜めに交わっている。【００３７】〔デバイスの製造方法〕本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハ（基板）に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、前記工程で露光されたウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。【００３８】以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

A

2012140839

2011010258

20110102

20120726

2012140839

20120726

縁石切下部分危険防止及び保護“蛍”標示板

509223564

白出　敦子

白出 敦子

8

E01F 9/053 (20060101)

E01F 9/053

2

0

4

2D064

2D064 AA11 ,2D064 AA22 ,2D064 BA05 ,2D064 CA02 ,2D064 CA06 ,2D064 DA05 ,2D064 DA09 ,2D064 DA13 ,2D064 DB12 ,2D064 EB23

【課題】取付が簡易でありながら危険標示と保護の機能性をもった道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示を提供する。【解決手段】ゴム製のシ－ト３に反射材４を埋め込んだ道路縁石２、特に縁石切下部分１に用いる危険防止及び保護標示縁石２であり、この反射材４は複数設けられた道路縁石２、特に縁石切下部分１に用いる危険防止及び保護標示である。【選択図】図４

【請求項１】ゴム製のシ－トに反射材を埋め込んだことを特徴とする道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示板である。【請求項２】前記危険防止及び保護標示板は、ゴム製のシ－トに反射材を埋め込み、この反射材は複数設けられたことを特徴とする道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示板である。

【請求項１】ゴム製のシ－トに反射材を埋め込んだことを特徴とする道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示板である。【請求項２】前記危険防止及び保護標示板は、ゴム製のシ－トに反射材を埋め込み、この反射材は複数設けられたことを特徴とする道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示板である。

【技術分野】【０００１】この発明は、道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示の形状に関する。

【背景技術】【０００２】従来の道路縁石に用いる危険防止標示の形状は、図２に示すように、縁石の本体２の上部に器具などが設けられたものである。

【発明が解決しようとする課題】【０００３】しかしながら、以上の技術によれば、形状が突出していたり、特に取り付けするときの工程や工作など手間がかかり、その費用負担が必要だった。そこで、この発明は、取付が簡易でありながら危険標示と保護の機能性をもった道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示の提供をすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】【０００４】以上の課題を解決するために、第一発明は、ゴム製のシ－トに反射材を埋め込んだことを特徴とする道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示板である。また、第二発明は、ゴム製のシ－トに反射材を埋め込み、この反射材は複数設けられたことを特徴とする道路縁石、特に縁石切下部分に用いる危険防止及び保護標示板である。

【発明の効果】【０００５】第一発明、または第二発明によれば、ゴム製シ－トに反射材を埋め込み、複数設けられたので、見やすく危険標示の機能性が視覚的に認識しやすい。

【発明を実施するための形態】【０００７】この発明の一実施形態を、図１に示す。縁石の本体１、２は、主にコンクリ－ト製であり、この本体１、２の表面には、ゴム製のシ－ト３に反射材４が複数埋め込まれ一体的な形状となっている標示板（Ｇ）を５の専用テ－プと６の安定シ－ト板で貼着させることにより実施する。【０００８】「実施形態の効果」この実施形態によれば、反射材の働きで、車を運転するドライバ－や歩行する歩行者にとって、縁石、縁石切り下げ部分があることを視覚的に認識させることになり安全である。反射材４が埋め込まれたシ－ト３はゴム製なので、車や歩行者、物が当たったとしても、縁石本体１、２のコンクリ－トよりも安全である。埋め込みシ－トの形状から、変形されにくく汚れが溜まりにくい。「他の実施形態」図１の実施形態では、シ－トに埋め込まれた反射材は複数の長方形４であったが、他の実施形態では、反射材は円形、直線、正方形、三角などを複数あるいは単体も受けたものでも良い。

S

WO2011083776

2011548994

JP2011050001

20110104

20130513

WO2011083776

20110714

5822729

20151016

発酵乳の製造方法及び乳製品

000006138

株式会社明治

100103539

衡田 直行

石川 冬馬,江並 麻里,山本 昌志

2010001519,20100106,JP

8

A23C 9/123 (20060101), A23C 9/13 (20060101)

A23C 9/123 ,A23C 9/13

8

AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW

0

19

4B001

4B001 AC06 ,4B001 AC31 ,4B001 BC14 ,4B001 EC99

発酵工程後の加熱や添加物の使用などの煩雑な操作を必要とせず、経時的な酸度の上昇やｐＨの低下を抑制し、長期間に亘って、適度な風味（例えば、酸味）を保ち、良好な品質を維持しうる発酵乳の製造方法を提供する。発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、発酵工程の従来の至適温度よりも高い温度である４４～５５℃で発酵させることによって、従来の至適温度で発酵させた場合と比較して、冷蔵保存中における発酵乳含有乳製品の酸度を適度に保持することができる。これにより、発酵乳の酸味が強すぎることに基づく、発酵乳の風味の変化を防止することができる。

【請求項１】発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、４４～５５℃の発酵温度で発酵乳を得る発酵工程を含む、発酵乳の製造方法。【請求項２】上記発酵温度が４４～４９℃である、請求項１に記載の発酵乳の製造方法。【請求項３】上記発酵温度の保持時間が２～２４時間である、請求項１又は２に記載の発酵乳の製造方法。【請求項４】上記乳酸桿菌がラクトバチルス・ブルガリカスであり、かつ、上記乳酸球菌がストレプトコッカス・サーモフィルスである、請求項１～３のいずれか１項に記載の発酵乳の製造方法。【請求項５】請求項１～３のいずれか１項に記載の発酵乳の製造方法によって得られた発酵乳を含む乳製品。【請求項６】上記乳製品が、ドリンクヨーグルト、ソフトヨーグルト、乳酸菌飲料、及びセットタイプヨーグルトから選ばれる一種である、請求項５に記載の乳製品。【請求項７】上記乳製品の調製の終了時から２５日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、この間の上記乳製品の酸度（％）の上昇の幅が０．２５％以下である、請求項５又は６に記載の乳製品。【請求項８】上記乳製品の調製の終了時から２５日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、この間の上記乳製品のｐＨの低下の幅が０．２８以下である、請求項５～７のいずれか１項に記載の乳製品。

【請求項１】発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、４４～５５℃の発酵温度で発酵乳を得る発酵工程を含む、発酵乳の製造方法。

【技術分野】【０００１】本発明は、発酵乳の風味や品質を簡便かつ効率的に改善できる発酵乳の製造方法に関し、特に、前発酵タイプのドリンクヨーグルト、ソフトヨーグルト等の発酵乳含有乳製品の冷蔵保存中における酸度やｐＨの変化を抑制できる発酵乳の製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】発酵乳は「乳等省令」で、乳またはこれと同等以上の無脂乳固形分を含む乳などを乳酸菌または酵母で発酵させ、糊状または液状にしたもの、またはこれらを凍結したものと定義されている。発酵乳の分類では、（ａ）主に容器に充填した後に発酵させ、容器内で固化させたハードヨーグルト（固形状発酵乳、セットタイプヨーグルト）と、（ｂ）大型のタンクなどで発酵させた後にカードを粉砕し、必要に応じて、果肉やソースなどと混合した後に容器に充填したソフトヨーグルト（糊状発酵乳）と、（ｃ）ハードヨーグルトやソフトヨーグルトを均質機などを用いて細かく砕いて、液状の性質を高め、必要に応じて、果肉やソースなどと混合した後に容器に充填したドリンクヨーグルト（液状発酵乳）に大別される。【０００３】日本における発酵乳の成分規格は、無脂乳固形分が８％以上で、かつ、１ｍｌ当たりの乳酸菌の数または酵母の数が１０００万以上と定められている。また、ＦＡＯ（国際連合食糧農業機関）／ＷＨＯ（世界保健機関）によるヨーグルトの国際規格によると、ラクトバチルス・ブルガリカス（Lactobacillusbulgaricus）及びストレプトコッカス・サーモフィルス（Streptococcusthermophilus）の作用によって、乳または乳製品を乳酸発酵して得た凝固乳製品を、ヨーグルトと定義している。【０００４】ヨーグルトなどの発酵乳は、乳酸菌の生菌を含むため、長期間で保存した場合、乳酸菌が生成する乳酸などによって経時的に酸度が上昇し、ｐＨが低下し、製造直後と比べて、風味や品質が変化するという問題がある。この問題を軽減するために、以前より種々の方法が提案されている。【０００５】一例として、ヨーグルト素材組成物に乳酸菌を加え、組成物中の乳の発酵度合を所望のものとしたものを低温に放置したのち、該乳酸菌を高温側発育停止限界温度以上であって完全死滅に至らない温度、時間条件下に加熱し、これを冷却することを特徴とする、乳酸菌の生菌を含むヨーグルトの製造方法が提案されている（特許文献１）。このヨーグルトの製造方法において、乳酸菌がラクトバチルス・ブルガリカスである場合、高温側発育停止温度は５０～５５℃であり、完全死滅条件は例えば６３℃で３０分間である。他の例として、キトサンを含有してなる酸度上昇を抑制した発酵乳が提案されている（特許文献２）。

【発明が解決しようとする課題】【０００７】特許文献１に記載の技術は、発酵工程後に特定の加熱温度と加熱時間で処理するものである。この技術は、加熱条件の調整が煩雑である上、加熱のための熱エネルギーが過剰に必要であり、さらに、加熱温度が高い場合、ヨーグルトの風味が劣化する可能性があるという問題がある。また、特許文献２に記載の技術は、発酵乳には通常含有させないキトサンを、発酵乳の添加物として用いるものである。この技術は、キトサンの添加によって商品力が低下することや、キトサンの風味によって発酵乳の風味が変化する可能性があるなどの問題がある。【０００８】そこで、本発明は、発酵工程後の加熱や添加物の使用などの煩雑な操作を必要とせず、経時的な酸度の上昇やｐＨの低下を抑制し、長期間に亘って、適度な風味（例えば、酸味）を保ち、良好な品質を維持しうる発酵乳の製造方法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】【０００９】本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、発酵工程の従来の至適温度（３８～４３℃程度）よりも高い温度（例えば、４４～４９℃）で発酵させることによって、従来の至適温度で発酵させた場合と比較して、発酵時間を殆ど増大させずに、冷蔵保存中における発酵乳含有物の酸度の上昇及びｐＨの低下を抑制できることを見出した。また、本発明の発酵温度（例えば、４４～４６℃）で発酵させた場合、従来の至適温度で発酵させた場合と比較して、乳酸桿菌や乳酸球菌の生菌数が殆ど変わらず、発酵乳含有乳製品としての市場での商品価値を損なわないことを見出した。さらに、本発明の発酵温度（例えば、４４～５０℃）で発酵させた場合、従来の至適温度で発酵させた場合と比較して、発酵乳含有乳製品の風味や物性（品質）を同等に維持しており、市場での商品価値を損なわないことを見出し、本発明を完成した。【００１０】すなわち、本発明は、以下の［１］～［８］を提供するものである。［１］発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、４４～５５℃の発酵温度で発酵乳を得る発酵工程を含む、発酵乳の製造方法。［２］上記発酵温度が４４～４９℃である、前記の［１］に記載の発酵乳の製造方法。［３］上記発酵温度の保持時間が２～２４時間である、前記の［１］又は［２］に記載の発酵乳の製造方法。［４］上記乳酸桿菌がラクトバチルス・ブルガリカスであり、かつ、上記乳酸球菌がストレプトコッカス・サーモフィルスである、前記の［１］～［３］のいずれかに記載の発酵乳の製造方法。［５］前記の［１］～［４］のいずれかに記載の発酵乳の製造方法によって得られた発酵乳を含む乳製品。［６］上記乳製品が、ドリンクヨーグルト、ソフトヨーグルト、乳酸菌飲料、及びセットタイプヨーグルトから選ばれる一種である、前記の［５］に記載の乳製品。［７］上記乳製品の調製の終了時から２５日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、この間の上記乳製品の酸度（％）の上昇の幅が２５％以下である、前記の［５］又は［６］に記載の乳製品。［８］上記乳製品の調製の終了時から２５日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、この間の上記乳製品のｐＨの低下の幅が０．２８以下である、前記の［５］～［７］のいずれかに記載の乳製品。【００１１】本発明で用いる「発酵乳の原料」とは、生乳（原乳）、全脂乳、脱脂乳、またはホエイなどの乳成分を含む液体である。ここで、生乳とは例えば、牛乳などの獣乳である。発酵乳の原料を構成しうる成分の例としては、生乳、全脂乳、脱脂乳、ホエイの他に、その加工品（例えば、全脂粉乳、全脂濃縮乳、脱脂粉乳、脱脂濃縮乳、練乳、ホエイ粉、クリーム、バター、チーズなど）等が挙げられる。全脂粉乳などの固体原料を用いる場合、水等の液体を加えることによって、液体である発酵乳の原料を調製することができる。なお、発酵乳の原料は、一般的にヨーグルトミックスなどと呼ばれるものであり、乳成分の他に、砂糖、糖類、甘味料、香料、果汁、果肉、ビタミン、ミネラルなどの食品成分または食品添加物などを含むことができる。また、必要に応じて、ペクチン、大豆多糖類、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、寒天、ゼラチンなどの安定剤を含有させてもよい。【００１２】本発明における「発酵乳」とは、（ａ）セットタイプヨーグルト（例えば、プレーンヨーグルトやハードヨーグルト）などの後発酵タイプのヨーグルト、（ｂ）ソフトヨーグルト、ドリンクヨーグルトまたは乳酸菌飲料の製造時の中間品（換言すると、最終製品ではない製造途中の物）であって、発酵工程の終了後であって、かつ、発酵工程の後に添加される副原料を添加する前の物と定義される。また、本発明における「発酵乳」とは、乳成分を含むものであればよく、無脂乳固形分の含有率及び生菌数が限定されるものではない。すなわち、本発明における「発酵乳」とは、無脂乳固形分が８重量％以上のもの（日本の乳等省令で規定する狭義の発酵乳）に限定されず、例えば、無脂乳固形分が３重量％以上、８重量％未満のもの（日本の乳等省令で規定する狭義の乳製品）や、無脂乳固形分が３重量％未満のものを含む。また、本発明における「発酵乳」とは、１ｍｌ当たりの乳酸菌の数が１０００万以上のもの（日本の乳等省令で規定する狭義の発酵乳）に限定されず、１ｍｌ当たりの乳酸菌の数が１０００万未満のものを含む。本明細書において、「発酵乳製品」とは、本発明の製造方法によって得られる発酵乳（例えば、ソフトヨーグルトもしくはドリンクヨーグルトの製造時の中間品）に糖液などの副原料を混合して調製した、ソフトヨーグルトやドリンクヨーグルトなどの前発酵タイプのヨーグルトや、乳酸菌飲料などである。ここで、副原料は、必要に応じて配合される、前記の「発酵乳の原料」の説明で例示した食品成分、食品添加物、または安定剤などを含むことができる。本明細書において、「乳製品」及び「発酵乳製品」は、無脂乳固形分が３重量％以上のもの（日本の乳等省令で規定する狭義の乳製品）に限定されず、３重量％未満のものを含む。本明細書において、「乳製品」は、最終製品であり、セットタイプヨーグルト、ソフトヨーグルト、ドリンクヨーグルト、及び乳酸菌飲料を含む。ここで、「最終製品」とは、消費者が飲食するための状態となった製品であり、後発酵タイプのヨーグルト（セットタイプヨーグルト）の場合には発酵乳であり、ソフトヨーグルト、ドリンクヨーグルト及び乳酸菌飲料の場合には、発酵乳製品である。【００１３】本明細書において「酸度」とは、牛乳関係法令集（乳業団体衛生連絡協議会、平成１６年（２００４年）３月）の５６頁の「５乳及び乳製品の酸度の測定法」による測定値であり、詳細は以下の通りである。すなわち、試料１０ｍｌに同量の炭酸ガスを含まない水を加えて希釈し、指示薬としてフェノールフタレイン液０．５ｍｌを加えて、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム溶液で３０秒間、微紅色の消失しない点を限度として滴定し、その滴定量から試料１００ｇ当たりの乳酸のパーセント量を求め、酸度とする。０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム溶液１ｍｌは、乳酸９ｍｇに相当する。指示薬は、フェノールフタレイン１ｇを５０％エタノールに溶かして、１００ｍｌとする。

【発明の効果】【００１４】本発明によると、発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、発酵工程の従来の至適温度（３８～４３℃程度）よりも高い温度（例えば、４４～４７℃）で発酵させることによって、従来の至適温度で発酵させた場合と比較して、冷蔵保存中における発酵乳含有物（発酵乳または発酵乳製品）の酸度の経時的な上昇を抑制して、酸度を適度に保持することができる。これにより、発酵乳の酸味が強すぎることに基づく、発酵乳の風味の劣化を防止することができる。そして、例えば、発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、従来の至適温度で発酵させた場合に１４日間程度である賞味期限を、本発明の発酵温度で発酵させることで、２０～３０日間程度に延長することができる。【００１５】また、本発明によると、発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、発酵工程の従来の至適温度（３８～４３℃程度）よりも高い温度（例えば、４４～４６℃）で発酵させているにもかかわらず、従来の至適温度で発酵させた場合と比較して、乳酸桿菌や乳酸球菌の生菌数が殆ど変わらず、発酵乳の乳酸桿菌及び乳酸球菌の必要な生菌数を確保することができ、発酵乳含有乳製品としての市場での商品価値を損なうことがない。さらに、本発明の発酵温度（例えば、４４～５０℃）で発酵させた場合、従来の至適温度で発酵させた場合と比較して、最終製品である発酵乳含有乳製品の風味や物性（品質）を同等に維持しており、最終製品としての市場での商品価値を損なうことがない。【００１６】すなわち、本発明によると、発酵工程後の加熱や添加物の使用などの煩雑な操作を必要とせず、経時的な酸度の上昇やｐＨの低下を抑制し、長期間に亘って、適度な風味を保ち、良好な品質を維持しうる発酵乳の製造方法を提供することができる。

【発明を実施するための形態】【００１７】本発明の発酵乳の製造方法は、発酵乳の原料に乳酸桿菌及び乳酸球菌を添加し、４４～５５℃の発酵温度で発酵乳を得る発酵工程を含む。本発明では、発酵温度を従来の至適温度（３８～４３℃程度）よりも高い値（４４～５５℃）に定めているので、当該発酵乳または当該発酵乳を含む発酵乳製品の酸度の増大及びｐＨの低下を抑制することができる。本発明では、前記の高い温度（４４～５５℃）で発酵させることによって、乳酸菌やビフィズス菌などの微生物の活力（活性）や菌数、あるいは発酵乳の原料に含まれる各種の成分などに影響を与えて、例えば、冷蔵保存中における酸度の上昇を抑制すると考えられる。本発明における発酵温度は、発酵乳中の乳酸菌が死滅しないものであればよく、４４～５５℃、好ましくは４４～５０℃、より好ましくは４４～４９℃、さらに好ましくは４４～４８℃、さらに好ましくは４４～４７℃、さらに好ましくは４５～４７℃、さらに好ましくは４５～４６．５℃、最も好ましくは４５～４６℃である。また、本発明において、発酵温度と従来の至適温度範囲（３８～４３℃）の上限値（４３℃）の差は、好ましくは１～１５℃、より好ましくは２～１２℃、さらに好ましくは２～１０℃、さらに好ましくは２～８℃、さらに好ましくは２～７℃、さらに好ましくは２～６℃、さらに好ましくは２～５℃、最も好ましくは２～４℃である。本発明において、前記の発酵温度の保持時間は、風味と物性の良好な発酵乳を効率的に得る観点から、好ましくは２～２４時間、より好ましくは３～１２時間、さらに好ましくは３．５～８時間、最も好ましくは４～６時間である。【００１８】前記のような発酵条件を採用することで、従来の至適温度で発酵させた場合と同様に、発酵乳の微生物（乳酸桿菌や乳酸球菌など）を死滅させず、その必要な生菌数を確保すると共に、従来の至適温度で発酵させた場合と比較して、発酵乳や発酵乳製品の風味や物性（品質）を同等に維持することができる。なお、商業的な規模（換言すると、大容量）で発酵乳を製造する場合、発酵温度を完全に一定の条件に制御することは困難であるため、実際に設定した温度から上下に１～２℃程度の変化を想定して発酵条件を設定すると良い。【００１９】次に、発酵乳の原料にスターターとして添加し混合するための乳酸菌について、説明する。本発明で用いる乳酸桿菌の例としては、ララクトバチルス・ブルガリカス（Lactobacillusbulgaricus）、ラクトバチルス・ラクティス（Lactobacilluslactis）等が挙げられる。本発明で用いる乳酸球菌の例としては、ストレプトコッカス・サーモフィルス（Streptococcusthermophilus）等が挙げられる。本発明において、乳酸桿菌及び乳酸球菌に加えて、他の菌を用いることもできる。他の菌としては、酵母等が挙げられる。本発明で用いる乳酸桿菌及び乳酸球菌の好ましい組み合わせとしては、乳酸桿菌がラクトバチルス・ブルガリカス（ブルガリア菌）であり、かつ乳酸球菌がストレプトコッカス・サーモフィルス（サーモフィルス菌）である組み合わせが挙げられる。この組み合わせは、ヨーグルトに独特の芳醇さと爽やかさを醸し出すため、嗜好性が高く、また、国際規格でヨーグルトと認められているため、本発明において好ましく用いられる。すなわち、乳酸桿菌として、少なくともラクトバチルス・ブルガリカスを使用し、かつ、乳酸球菌として、少なくともストレプトコッカス・サーモフィルスを使用することは、本発明の効果を十分に発揮させる観点から望ましい。なお、本発明では、乳酸桿菌や乳酸球菌として、特異的な性質を有する変異株を使用する必要はなく、汎用の菌株を使用することができる。【００２０】本発明で得られる発酵乳は、発酵乳製品の製造に用いることができる。この場合、発酵乳製品として、ドリンクヨーグルト、ソフトヨーグルト、乳酸菌飲料等が挙げられる。本発明において、最終製品である発酵乳（セットタイプヨーグルト）及び発酵乳製品（ドリンクヨーグルト、ソフトヨーグルト、乳酸菌飲料）の各形態のうち、冷蔵保存中における酸度の上昇やｐＨの低下に伴う、官能的な酸味（風味）の変化は、一般的には、液状のドリンクヨーグルト（前発酵タイプ）及び乳酸菌飲料で最も影響が大きく、次いで、糊状のソフトヨーグルト（前発酵タイプ）で影響が大きく、固形状のセットタイプヨーグルト（後発酵タイプ）では比較的に影響が小さくなる。すなわち、最終製品の形態に拘わらず、本発明の効果は確実に現れるのであるが、酸味の変化を感じやすいドリンクヨーグルトやソフトヨーグルトなどの前発酵タイプの場合、本発明の効果はより顕著である。また、液状のために周囲の環境から特に影響を受け易いドリンクヨーグルトの場合、本発明の効果は最も顕著である。また、日本の乳等省令では発酵乳に分類されないが、ドリンクヨーグルトに近い形態として、乳酸菌飲料類などの乳酸菌（生菌）を含むヨーグルト系の飲料でも、本発明の効果は同様に期待できる。【００２１】本発明の発酵乳の製造方法は、発酵工程の前に殺菌工程などを含むことができる。殺菌工程としては、例えば、１２０～１５０℃、１秒間～６０秒間などの条件で加熱処理するＵＨＴ（超高温）殺菌方法や、８０～１００℃、１０秒間～３０分間などの条件で加熱処理するＨＴＳＴ（高温短時間）殺菌方法などが挙げられる。【００２２】本発明の発酵乳の製造方法は、発酵工程の後に冷却工程、カード破砕工程、副原料添加工程などを含むことができる。冷却工程では例えば、発酵乳を発酵温度から所定の低温（例えば、要冷蔵の表示の条件である１０℃以下など）に低下させる。カード破砕工程では例えば、発酵乳を攪拌や加圧などし、発酵乳カードを微粒化（微細化）して分散させる。なお、カード破砕工程には、発酵乳を均質化し、発酵乳カードを液状化する場合なども含まれる。副原料添加工程では例えば、糖液、果汁、果肉、フルーツプレパレーションなどの発酵乳以外の成分（副原料）を、発酵乳と混合し撹拌する。なお、副原料添加工程には、タンク内などで副原料と発酵乳を混合し撹拌して安定化させる場合も含まれる。【００２３】本発明の発酵乳の製造方法は、通常含まれる工程である、殺菌工程、発酵工程、冷却工程の各工程に加えて、必要に応じて、カード破砕工程、副原料添加工程等の他の工程を含めることができる。カード破砕工程及び副原料添加工程は、いずれか一方の工程のみを含ませてもよいし、両方の工程を含ませてもよい。また、これら両方の工程を含ませる場合、通常、カード破砕工程の後に、副原料添加工程を含ませる。【００２４】本発明で得られる発酵乳または該発酵乳を含む乳製品（以下、「本発明の発酵乳等」ともいう。）を、最終製品の調製の終了時（具体的には、最終製品が発酵乳である場合には、発酵乳の発酵工程の終了時であり、最終製品が発酵乳以外の乳製品である場合には、当該乳製品の調製工程の終了時）から２５日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、当該２５日間の酸度（％）の上昇の幅（換言すると、２５日後の酸度の値から０日後の酸度の値を引いた値）は、好ましくは０．２５％以下、より好ましくは０．２３％以下、さらに好ましくは０．２０％以下、特に好ましくは０．１８％以下である。該値の下限は、特に限定されず、小さければ小さいほど良いが、通常、０．１０％である。また、本発明の発酵乳等を、最終製品の調製の終了時から２５日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、当該２５日後の酸度（％）は、好ましくは０．９８％以下、より好ましくは０．９６％以下、さらに好ましくは０．９３％以下、特に好ましくは０．９１％以下である。該値の下限は、特に限定されないが、通常、０．８０％である。【００２５】本発明の発酵乳等を、最終製品の調製の終了時から１２日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、当該１２日間の酸度（％）の上昇の幅は、好ましくは０．１８％以下、より好ましくは０．１７％以下、さらに好ましくは０．１５％以下、特に好ましくは０．１３％以下である。該値の下限は、特に限定されず、小さければ小さいほど良いが、通常、０．１０％である。また、本発明の発酵乳等を、最終製品の調製の終了時から１２日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、当該１２日後の酸度（％）は、好ましくは０．９１％以下、より好ましくは０．９０％以下、さらに好ましくは０．８８％以下、さらに好ましくは０．８６％以下である。該値の下限は、特に限定されないが、通常、０．８０％である。【００２６】本発明の発酵乳等を、最終製品の調製の終了時から２５日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、当該２５日間のｐＨの低下の幅（換言すると、０日後のｐＨの値から２５日後のｐＨの値を引いた値）は、好ましくは０．２８以下、より好ましくは０．２５以下、さらに好ましくは０．２０以下、特に好ましくは０．１５以下である。該値の下限は、特に限定されず、小さければ小さいほど良いが、通常、０．０５である。本発明の発酵乳等を、最終製品の調製の終了時から２５日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、当該２５日後のｐＨは、好ましくは３．９０以上、より好ましくは３．９５以上、さらに好ましくは４．００以上、特に好ましくは４．０５以上である。該値の上限は、特に限定されないが、通常、４．２０である。【００２７】本発明の発酵乳等を、最終製品の調製の終了時から１２日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、当該１２日間のｐＨの低下の幅は、好ましくは０．２０以下、より好ましくは０．１８以下、さらに好ましくは０．１５以下、特に好ましくは０．１０以下である。該値の下限は、特に限定されず、小さければ小さいほど良いが、通常、０．０５である。本発明の発酵乳等を、最終製品の調製の終了時から１２日間の経過時まで、１０℃の温度下に保存した場合に、当該１２日後のｐＨは、好ましくは３．９５以上、より好ましくは４．００以上、さらに好ましくは４．０５以上、さらに好ましくは４．１０以上である。該値の上限は、特に限定されないが、通常、４．２０である。【００２８】本発明において、前記の好ましい酸度またはｐＨであれば、最終製品である発酵乳含有製品（発酵乳または発酵乳製品）の賞味期限を十分に延長することができる。一方、発酵乳や発酵乳製品では一般的に、酸味を抑制して、風味をマイルドにするため、甘味料などを添加して甘味を増強し、酸味と甘味のバランスにより嗜好性を高めている。この点、本発明では、酸度の上昇及びｐＨの低下を抑制しているため、発酵乳または発酵乳製品に由来する酸味を抑制することができ、甘味料などの添加量を低減することができる。この場合、発酵乳や発酵乳製品の本来の芳醇さと爽かさを維持しつつ、すっきりした酸味の発酵乳や発酵乳製品を提供することができる。【実施例】【００２９】以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、この実施例に限定されないことはいうまでもない。例えば、本発明は、セットタイプヨーグルトにも適用可能である。【００３０】［実施例１；高温（４５℃）で発酵した場合（実験室規模の実験）］脱脂粉乳７０５ｇと、水道水４１９５ｇを混合して、発酵乳の原料（ヨーグルトミックス）を調製し、これを９５℃、１０分間で加熱殺菌した後に、４５℃に冷却した。次に、「明治ブルガリアヨーグルト」（商品名；明治乳業社製）より単離したラクトバチルス・ブルガリカス（Lactobacillusbulgaricus）とストレプトコッカス・サーモフィルス（Streptococcusthermophilus）の混合スターター１００ｇを接種し、タンク内において、４５℃で発酵させ、乳酸の生成によって酸度が１．２０％に到達した、発酵時間が５時間の時点で発酵工程を終了し、次いで１０℃以下に冷却して、発酵乳を得た。なお、後述する従来の至適温度で発酵させた比較例１の場合と比較して、この５時間は発酵時間として、同等であった。【００３１】この得られた発酵乳について、一段加圧を約１０ＭＰａ、二段加圧を約５ＭＰａで均質化して、液状の発酵乳を得た。そして、この液状の発酵乳と糖液（砂糖を５．５質量％、ブドウ糖果糖液糖を１６質量％、ペクチンを０．６質量％で配合した水溶液）を質量比で６：４に混合して、最終製品である発酵乳製品（ドリンクヨーグルト）を得た。得られた発酵乳製品を１０℃で保存し、調製直後の新鮮物を始点として、発酵乳製品の酸度、ｐＨ、粘度、乳酸桿菌と乳酸球菌の生菌数の経時的変化を調べた。なお、乳酸桿菌と乳酸球菌の生菌数は、発酵乳製品の１ｍｌあたりのコロニー数（コロニー形成単位：Colonyformingunit）を計測した数値である。【００３２】［実施例２；高温（４７℃）で発酵した場合（実験室規模の実験）］脱脂粉乳７０５ｇと、水道水４１９５ｇを混合して、発酵乳の原料（ヨーグルトミックス）を調製し、これを９５℃、１０分間で加熱殺菌した後に、４７℃に冷却した。次に、実施例１と同様にして、混合スターター１００ｇを接種し、タンク内において、４７℃で発酵させ、乳酸の生成によって酸度が１．２０％に到達した、発酵時間が５．５時間の時点で発酵工程を終了し、次いで１０℃以下に冷却して、発酵乳を得た。なお、後述する従来の至適温度で発酵させた比較例１の場合と比較して、この５．５時間は発酵時間として、ほぼ同等であった。【００３３】得られた発酵乳について、実施例１と同様にして、最終製品である発酵乳製品（ドリンクヨーグルト）を得た。得られた発酵乳製品について、実施例１と同様にして、発酵乳製品の酸度、ｐＨ、粘度、乳酸桿菌と乳酸球菌の生菌数の経時的変化を調べた。【００３４】［比較例１；従来の至適温度（４３℃）で発酵した場合（実験室規模の実験）］脱脂粉乳７０５ｇと、水道水４１９５ｇを混合して、発酵乳の原料（ヨーグルトミックス）を調製し、これを９５℃、１０分間で加熱殺菌した後に、４３℃に冷却した。次に、実施例１と同様にして、混合スターターを１００ｇで接種し、タンク内において、４３℃で発酵させた。乳酸の生成によって酸度が１．２０％に到達した、発酵時間が５時間の時点で発酵工程を終了し、次いで１０℃以下に冷却して、発酵乳を得た。【００３５】得られた発酵乳について、実施例１と同様にして、最終製品である発酵乳製品（ドリンクヨーグルト）を得た。得られた発酵乳製品について、実施例１と同様にして、発酵乳製品の酸度、ｐＨ、乳酸桿菌と乳酸球菌の生菌数、粘度の経時的変化を調べた。【００３６】実施例１、実施例２、比較例１について、発酵乳製品の酸度、ｐＨ、及び、乳酸桿菌と乳酸球菌の生菌数の経時変化を表１～表４に示した。【００３７】【表１】【００３８】【表２】【００３９】【表３】【００４０】【表４】【００４１】表１及び表２から、従来の至適温度の４３℃で発酵させた比較例１と比較して、高温の４５℃で発酵させた実施例１と、高温の４７℃で発酵させた実施例２では、冷蔵（１０℃以下）保存中における酸度の上昇及びｐＨの低下が抑制されることを確認できた。【００４２】表１及び表２から、比較例１の１２～１７日間の保存に比較して、実施例１と実施例２の２５日間（４週間程度）の保存で、酸度の上昇及びｐＨの低下が抑制されており、本発明により、発酵乳や発酵乳製品の賞味期限を延長できることが分かる。一方、発酵乳や発酵乳製品では一般的に、酸味を抑制し、風味をマイルドにするため、甘味料などを添加して甘味を増強し、酸味と甘味のバランスにより嗜好性を高めている。本発明によれば、酸度の上昇及びｐＨの低下が抑制され、発酵乳や発酵乳製品に由来する酸味を抑制できるため、甘味料などの添加量を低減することができる。この場合、発酵乳や発酵乳製品の本来の芳醇さと爽かさを維持しつつ、すっきりした酸味の発酵乳や発酵乳製品を提供することができる。【００４３】一方、表３及び表４から、従来の至適温度の４３℃で発酵させた比較例１と比較して、高温の４５℃で発酵させた実施例１と、高温の４７℃で発酵させた実施例２では、乳酸桿菌数と乳酸球菌数の経時変化に差異はなかった。そして、実施例１～２のそれぞれで、乳酸菌の生菌数（１ｍｌあたり）が１０００万（１×１０７）ｃｆｕ以上であり、日本における発酵乳の成分の規格を十分に満たしていることを確認できた。また、表には示さなかったが、発酵乳製品の物性（品質）の指標として粘度を調べたところ、従来の至適温度の４３℃で発酵させた比較例１と比較して、高温の４５℃で発酵させた実施例１と、高温の４７℃で発酵させた実施例２では、粘度の経時変化に差異はなかった。つまり、冷蔵（１０℃以下）保存中における粘度の上昇は起こらないことを確認できた。【００４４】実施例１、実施例２、比較例１の結果より、発酵乳や発酵乳製品を調製する際に、従来の至適温度と言われていた発酵温度よりも高い温度である４５～４７℃で発酵させることで、発酵時間を従来と同等にしつつ、発酵乳含有乳製品の規格や商品の価値を十分に満たして、冷蔵保存中における酸の生成を抑制できることが明らかとなった。【００４５】［実施例３；高温（４５～４７℃）で発酵した場合（実機規模の実験）］脱脂粉乳１．４トンと、水道水８．４トンを混合して、発酵乳の原料（ヨーグルトミックス）を調製し、これを９５℃、１０分間で加熱殺菌した後に、約４５℃に冷却した。次に、「明治ブルガリアヨーグルト」より単離したラクトバチルス・ブルガリカス（Lactobacillusbulgaricus）とストレプトコッカス・サーモフィルス（Streptococcusthermophilus）の混合スターター０．２トンを接種し、タンク内において、約４５℃で発酵を開始させ、乳酸の生成によって酸度が１．１０％に到達した、発酵時間が４時間の時点で発酵工程を終了し、次いで１０℃以下に冷却して、発酵乳を得た。なお、後述する従来の至適温度で発酵させた比較例２の場合と比較して、この４時間は発酵時間として、同等であった。発酵時間である４時間の経過時点において、発酵の進行に伴い、発酵温度は約４７℃に到達していた。また、タンク内において、発酵温度は必ずしも均一ではなく、外側部分と内側（中心）部分とでは異なっていた。前記の約４５℃及び約４７℃の温度は、タンク内の最も外側の地点で測定したものである。最も内側の地点（中心点）では、この最も外側の地点よりも温度が２．０℃程度高い。【００４６】この得られた発酵乳について、一段加圧を約１０ＭＰａ、二段加圧を約５ＭＰａで均質化して、液状の発酵乳を得た。そして、この液状の発酵乳と糖液（砂糖を５．５質量％、ブドウ糖果糖液糖を１６質量％、ペクチンを０．６質量％で配合した水溶液）を質量比で６：４に混合して、最終製品である発酵乳製品（ドリンクヨーグルト）を得た。この得られた発酵乳製品を１０℃と５℃で保存し、調製直後の新鮮物を始点として、発酵乳製品の酸度の上昇の幅の経時的変化を調べた。【００４７】［実施例４；高温（４７～４９℃）で発酵した場合（実機規模の実験）］脱脂粉乳１．４トンと、水道水８．４トンを混合して、発酵乳の原料（ヨーグルトミックス）を調製し、これを９５℃、１０分間で加熱殺菌した後に、約４７℃に冷却した。次に、実施例３と同様にして、混合スターター０．２トンを接種し、タンク内において、約４５℃で発酵を開始させ、乳酸の生成によって酸度が１．１０％に到達した、発酵時間が４．７時間の時点で発酵工程を終了し、次いで１０℃以下に冷却して、発酵乳を得た。なお、後述する従来の至適温度で発酵させた比較例２の場合と比較して、この４．７時間は発酵時間として、幾らか延長されていた。発酵時間である４．７時間の経過時点において、発酵の進行に伴い、発酵温度は約４９℃に到達していた。また、タンク内において、発酵温度は必ずしも均一ではなく、外側部分と内側（中心）部分とでは異なっていた。なお、タンク内での測定地点及び温度の差異は、実施例３と同様である。【００４８】この得られた発酵乳について、実施例３と同様にして、最終製品である発酵乳製品（ドリンクヨーグルト）を得た。この得られた発酵乳製品について、実施例３と同様にして、発酵乳製品の酸度の上昇の幅の経時的変化を調べた。【００４９】［比較例２；従来の至適温度（４３～４４℃）で発酵した場合（実機規模の実験）］脱脂粉乳１．４トンと、水道水８．４トンを混合して、発酵乳の原料（ヨーグルトミックス）を調製し、これを９５℃、１０分間で加熱殺菌した後に、約４３℃に冷却した。次に、実施例３と同様にして、混合スターター０．２トンを接種し、タンク内において、約４３℃で発酵を開始させ、乳酸の生成によって酸度が１．１０％に到達した、発酵時間が４時間の時点で発酵工程を終了し、次いで１０℃以下に冷却して、発酵乳を得た。発酵時間である４時間の経過時点において、発酵の進行に伴い、発酵温度は約４４℃に到達していた。また、タンク内において、発酵温度は必ずしも均一ではなく、外側部分と内側（中心）部分とでは異なっていた。なお、タンク内での測定地点及び温度の差異は、実施例３と同様である。【００５０】この得られた発酵乳について、実施例３と同様にして、最終製品である発酵乳製品（ドリンクヨーグルト）を得た。この得られた発酵乳製品について、実施例３と同様にして、発酵乳製品の酸度の上昇の幅の経時的変化を調べた。【００５１】実施例３、実施例４、比較例２について、発酵乳製品の酸度の上昇の幅の経時変化を表５（保存温度：１０℃）と表６（保存温度：５℃）に示した。【００５２】【表５】【００５３】【表６】【００５４】表５及び表６から、比較例２の７～１２日間の保存に比較して、実施例３と実施例４の３６日間（１カ月以上）の保存で、酸度の上昇が抑制されており、本発明により、発酵乳や発酵乳製品の賞味期限を延長できることが分かる。一方、本発明により、酸度の上昇が抑制され、発酵乳や発酵乳製品に由来する酸味を抑制できるため、甘味料などの添加量を低減できる。この場合、発酵乳や発酵乳製品の本来の芳醇さと爽かさを維持しつつ、すっきりした酸味の発酵乳や発酵乳製品を提供できる。【００５５】実施例３及び比較例２について、専門パネラーの１２名で、発酵乳製品の官能評価を実施した。この官能評価では、酸味の強さ、甘味の強さ、後味の良さ、口当たりの良さを評価の項目とし、「２、１、０、－１、－２」の５段階で評価の程度を表現した。ここで、この評価の程度で数値が大きいと、酸味及び甘味については「強い」を意味し、後味及び口当たりについては「良い」を意味する。酸味については、数値が小さいほど良好であり、甘味、後味、口当たりについては、数値が大きいほど良好である。この官能評価における専門パネラーの１２名の平均値の経時変化を表７に示した。【００５６】【表７】【００５７】表７から、比較例２に比較して実施例３で、酸味は弱く、甘味は強く、後味は同等に、口当たりは良く評価されており、本発明により、発酵乳や発酵乳製品の酸味を抑えながら、甘味を増強して、後味を同等に維持しつつ、口当たりを改良できることが分かる。前記の実施例などで実証した内容と同様に、この官能評価からも、本発明により、製造直後の新鮮物だけでなく、冷蔵保存後の保存品においても、発酵乳や発酵乳製品の本来の芳醇さと爽かさを維持しつつ、すっきりした酸味の発酵乳や発酵乳製品を提供できることを確認できた。

S

WO2011083784

2011548998

JP2011050015

20110104

20130513

WO2011083784

20110714

5179673

20130118

液晶表示装置

000005049

シャープ株式会社

100101683

奥田 誠司

山下 祐樹,正楽 明大

2010003076,20100108,JP

8

G02F 1/133 (20060101), G02F 1/1335 (20060101), G09F 9/30 (20060101), G09G 3/36 (20060101), G09G 3/20 (20060101)

G02F 1/133 525 ,G02F 1/1335 505 ,G09F 9/30 390C ,G09G 3/36 ,G09G 3/20 642K ,G09G 3/20 611E

9

AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW

1

20

2H191,2H193,5C006,5C080,5C094

2H191 FA05Y,2H191 FA08Y,2H191 GA19,2H193 ZA04 ,2H193 ZA05 ,2H193 ZC13 ,2H193 ZD16,5C006 AA22 ,5C006 AC27 ,5C006 BB16 ,5C006 FA23 ,5C006 FA56,5C080 AA10 ,5C080 BB05 ,5C080 CC03 ,5C080 DD06 ,5C080 EE30 ,5C080 FF11 ,5C080 JJ04 ,5C080 JJ06,5C094 AA02 ,5C094 BA03 ,5C094 BA43 ,5C094 CA20 ,5C094 CA24 ,5C094 EA04 ,5C094 GA10

本発明は、各画素が４個以上のサブ画素によって規定される液晶表示装置に関する。本発明の液晶表示装置では、複数のサブ画素は、各画素（Ｐ）内でｎ行１列（ｎは４以上の偶数）に配置されている。行方向に沿って隣接する任意の２つの画素（Ｐ）において、同じ色を表示するサブ画素同士は、同じ行に配置されている。列方向に沿って隣接する任意の２つの画素（Ｐ）を第１画素（Ｐ１）および第２画素（Ｐ２）としたとき、複数のサブ画素のうちの半分のサブ画素（Ｒ、Ｇ）は、第１画素（Ｐ１）内においては奇数行に配置され、且つ、第２画素（Ｐ２）内においては偶数行に配置されている。残り半分のサブ画素（Ｂ、Ｙ）は、第１画素（Ｐ１）内においては偶数行に配置され、且つ、第２画素（Ｐ２）内においては奇数行に配置されている。本発明によると、横ストライプ配置を採用してドット反転駆動を行った場合に、表示品位の低下を抑制することができる。

【請求項１】複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素を有し、行方向に延びる複数の走査線および列方向に延びる複数の信号線を有するアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、を備え、前記複数の画素のそれぞれは、互いに異なる色を表示する複数のサブ画素によって規定される液晶表示装置であって、前記複数のサブ画素は、前記複数の画素のそれぞれ内でｎ行１列（ｎは４以上の偶数）に配置されており、前記複数の画素のうちの行方向に沿って隣接する任意の２つの画素において、同じ色を表示するサブ画素同士は、同じ行に配置されており、前記複数の画素のうちの列方向に沿って隣接する任意の２つの画素を第１画素および第２画素としたとき、前記複数のサブ画素のうちの半分のサブ画素は、前記第１画素内においては奇数行に配置され、且つ、前記第２画素内においては偶数行に配置されており、残り半分のサブ画素は、前記第１画素内においては偶数行に配置され、且つ、前記第２画素内においては奇数行に配置されている液晶表示装置。【請求項２】前記複数のサブ画素は、第１の色を表示する第１サブ画素、第２の色を表示する第２サブ画素、第３の色を表示する第３サブ画素および第４の色を表示する第４サブ画素であり、前記第１、第２、第３および第４サブ画素は、前記複数の画素のそれぞれ内で４行１列に配置されている請求項１に記載の液晶表示装置。【請求項３】前記第１サブ画素は、前記第１画素内においては１行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては２行目に配置されており、前記第２サブ画素は、前記第１画素内においては２行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては１行目に配置されており、前記第３サブ画素は、前記第１画素内においては３行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては４行目に配置されており、前記第４サブ画素は、前記第１画素内においては４行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては３行目に配置されている請求項２に記載の液晶表示装置。【請求項４】前記複数のサブ画素は、赤を表示する赤サブ画素、緑を表示する緑サブ画素、青を表示する青サブ画素および黄を表示する黄サブ画素である請求項２または３に記載の液晶表示装置。【請求項５】前記複数のサブ画素は、赤を表示する赤サブ画素、緑を表示する緑サブ画素、青を表示する青サブ画素および白を表示する白サブ画素である請求項２または３に記載の液晶表示装置。【請求項６】前記複数のサブ画素は、第１の色を表示する第１サブ画素、第２の色を表示する第２サブ画素、第３の色を表示する第３サブ画素、第４の色を表示する第４サブ画素、第５の色を表示する第５サブ画素および第６の色を表示する第６サブ画素であり、前記第１、第２、第３、第４、第５および第６サブ画素は、前記複数の画素のそれぞれ内で６行１列に配置されている請求項１に記載の液晶表示装置。【請求項７】前記第１サブ画素は、前記第１画素内においては１行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては２行目に配置されており、前記第２サブ画素は、前記第１画素内においては２行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては１行目に配置されており、前記第３サブ画素は、前記第１画素内においては３行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては４行目に配置されており、前記第４サブ画素は、前記第１画素内においては４行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては３行目に配置されており、前記第５サブ画素は、前記第１画素内においては５行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては６行目に配置されており、前記第６サブ画素は、前記第１画素内においては６行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては５行目に配置されている請求項６に記載の液晶表示装置。【請求項８】前記複数のサブ画素は、赤を表示する赤サブ画素、緑を表示する緑サブ画素、青を表示する青サブ画素、シアンを表示するシアンサブ画素、マゼンタを表示するマゼンタサブ画素および黄を表示する黄サブ画素である請求項６または７に記載の液晶表示装置。【請求項９】ドット反転駆動を行い得る請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。

【請求項１】複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素を有し、行方向に延びる複数の走査線および列方向に延びる複数の信号線を有するアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、を備え、前記複数の画素のそれぞれは、互いに異なる色を表示する複数のサブ画素によって規定される液晶表示装置であって、前記複数のサブ画素は、前記複数の画素のそれぞれ内でｎ行１列（ｎは４以上の偶数）に配置されており、前記複数の画素のうちの行方向に沿って隣接する任意の２つの画素において、同じ色を表示するサブ画素同士は、同じ行に配置されており、前記複数の画素のうちの列方向に沿って隣接する任意の２つの画素を第１画素および第２画素としたとき、前記複数のサブ画素のうちの半分のサブ画素は、前記第１画素内においては奇数行に配置され、且つ、前記第２画素内においては偶数行に配置されており、残り半分のサブ画素は、前記第１画素内においては偶数行に配置され、且つ、前記第２画素内においては奇数行に配置されている液晶表示装置。

【技術分野】【０００１】本発明は、液晶表示装置に関し、特に、各画素が４個以上のサブ画素によって規定される液晶表示装置に関する。

【背景技術】【０００２】現在、液晶表示装置が様々な用途に利用されている。一般的な液晶表示装置では、光の三原色である赤、緑、青を表示する３個のサブ画素によって１個の画素が構成されており、そのことによってカラー表示が可能になっている。【０００３】しかしながら、従来の液晶表示装置は、表示可能な色の範囲（「色再現範囲」と呼ばれる。）が狭いという問題を有している。そこで、液晶表示装置の色再現範囲を広くするために、表示に用いる原色の数を増やす手法が提案されている。【０００４】例えば、特許文献１には、図１３に示すように、赤を表示する赤サブ画素Ｒ、緑を表示する緑サブ画素Ｇおよび青を表示する青サブ画素Ｂに加えて黄を表示する黄サブ画素Ｙを含む４個のサブ画素によって１個の画素Ｐが構成された液晶表示装置８００が開示されている。この液晶表示装置８００では、４個のサブ画素Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙによって表示される赤、緑、青、黄の４つの原色を混色することにより、カラー表示が行われる。【０００５】４つ以上の原色を用いて表示を行うことにより、三原色を用いて表示を行う従来の液晶表示装置よりも色再現範囲を広くすることができる。本願明細書では、４つ以上の原色を用いて表示を行う液晶表示装置を「多原色液晶表示装置」と称し、三原色を用いて表示を行う液晶表示装置を「三原色液晶表示装置」と称する。【０００６】また、特許文献２には、図１４に示すように、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂに加えて白を表示する白サブ画素Ｗを含む４個のサブ画素によって１個の画素Ｐが構成された液晶表示装置９００が開示されている。この液晶表示装置９００では、追加されたサブ画素が白サブ画素Ｗであるので、色再現範囲を広くすることはできないものの、表示輝度を高くすることができる。【０００７】しかしながら、図１３に示した液晶表示装置８００や図１４に示した液晶表示装置９００のように、各画素Ｐを構成するサブ画素を３個から４個に増やすと、信号線の本数が４／３倍に増加してしまう。特許文献３に記載されているように、信号線の本数の増加は、額縁領域の寸法の増加や、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）実装に用いられるＩＣ（フレキシブル基板上に設けられるドライバＩＣ）の個数の増加を招く。そのため、液晶表示装置の外形寸法が増加したり、製造コストが増加したりしてしまう。【０００８】これらの問題を解決するために、特許文献３には、図１５に示すようにサブ画素の配置が従来と異なる液晶表示装置１０００が開示されている。液晶表示装置１０００の各画素Ｐは、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび白サブ画素Ｗによって構成されている。【０００９】ただし、図１３および図１４に示した液晶表示装置８００および９００では１つの画素Ｐを構成する複数のサブ画素が行方向に沿って（つまり一行に）配置されているのに対し、液晶表示装置１０００では、図１５に示すように、１つの画素Ｐを構成する複数のサブ画素が列方向に沿って（つまり一列に）配置されている。そのため、液晶表示装置８００および９００では、各色のカラーフィルタが列方向に延びるストライプ状に設けられるのに対し、液晶表示装置１０００では、各色のカラーフィルタは、行方向に延びるストライプ状に設けられる。本願明細書では、カラーフィルタが列方向に延びるストライプ状に設けられるカラーフィルタ配置を「縦ストライプ配置」と称し、カラーフィルタが行方向に延びるストライプ状に設けられるカラーフィルタ配置を「横ストライプ配置」と称する。【００１０】上述したような横ストライプ配置を採用することにより、縦ストライプ配置を採用した場合に比べて信号線の本数を大幅に減らすことができる。例えば同じ画素数で比較した場合、図１５に示した液晶表示装置１０００では、図１３および図１４に示した液晶表示装置８００および９００に比べて、信号線の本数を１／４に減らすことができる。信号線の本数が大幅に減ることにより、額縁領域の寸法を増加させたり、ＣＯＦ実装に用いられるＩＣの個数を増加させたりする必要がなくなる。そのため、液晶表示装置の外形寸法の増加や、製造コストの増加を防止することができる。

【発明が解決しようとする課題】【００１２】しかしながら、図１５に示した液晶表示装置１０００のように横ストライプ配置を採用すると、ドット反転駆動を行った場合に、縦線状のちらつき（縦ラインフリッカ）が発生し、表示品位が低下してしまう。ドット反転駆動は、液晶層への印加電圧の極性を１サブ画素（１ドット）ごとに反転させる駆動方法である。【００１３】図１６に、三原色液晶表示装置にドット反転駆動を行った場合の各サブ画素への印加電圧の極性を示し、図１７に、液晶表示装置１０００にドット反転駆動を行った場合の各サブ画素への印加電圧の極性を示す。【００１４】三原色液晶表示装置では、図１６に示すように、同色のサブ画素への印加電圧の極性が、行方向に沿って反転する。例えば図１６中の１行目のサブ画素行では、左側から右側に向かうにつれて、赤サブ画素Ｒへの印加電圧の極性は正（＋）、負（－）、正（＋）となり、緑サブ画素Ｇへの印加電圧の極性は負（－）、正（＋）、負（－）となり、青サブ画素Ｂへの印加電圧の極性は正（＋）、負（－）、正（＋）となる。また、三原色液晶表示装置では、同色のサブ画素への印加電圧の極性が、列方向に沿っても反転する。例えば図１６中の１列目のサブ画素列では、上側から下側に向かうにつれて、赤サブ画素Ｒへの印加電圧の極性は正（＋）、負（－）、正（＋）となる。【００１５】これに対し、液晶表示装置１０００では、１個の画素Ｐが４個のサブ画素から構成されているので、図１７に示すように、各サブ画素列で同色のサブ画素への印加電圧の極性が全て同じになってしまう。例えば図１７中の１列目のサブ画素列では、赤サブ画素Ｒおよび青サブ画素Ｂへの印加電圧の極性は全て正（＋）で、緑サブ画素Ｇおよび白サブ画素Ｗへの印加電圧の極性は全て負（－）である。【００１６】このように、列方向で同色のサブ画素への印加電圧の極性が揃ってしまうと、単色表示を行ったときに縦ラインフリッカが発生してしまう。以下、図１８（ａ）および（ｂ）を参照しながら縦ラインフリッカが発生する原因を説明する。【００１７】図１８（ａ）および（ｂ）は、対向電極への印加電圧（対向電圧）Ｖｃｏｍと、画素電極への正極性の書き込み電圧（ドレイン電圧）Ｖｄ１および負極性の書き込み電圧（ドレイン電圧）Ｖｄ２との関係をそれぞれ示している。【００１８】対向電圧Ｖｃｏｍは、図１８（ａ）に示すように、正極性の書き込み電圧Ｖｄ１と負極性の書き込み電圧Ｖｄ２の中間値（センターレベル）に一致するように設定されている。そのため、正極性の書き込み電圧Ｖｄ１が供給されたときの液晶層への印加電圧Ｖ１と、負極性の書き込み電圧Ｖｄ２が供給されたときの液晶層への印加電圧Ｖ２とは等しい。【００１９】ところが、実際には、対向電圧Ｖｃｏｍは、図１８（ｂ）に示すように、正極性の書き込み電圧Ｖｄ１と負極性の書き込み電圧Ｖｄ２の中間値からずれることがある。その場合、正極性の書き込み電圧Ｖｄ１が供給されたときの液晶層への印加電圧Ｖ１と、負極性の書き込み電圧Ｖｄ２が供給されたときの液晶層への印加電圧Ｖ２とが異なってしまう。従って、正極性の書き込み電圧Ｖｄ１が供給されたときと、負極性の書き込み電圧Ｖｄ２が供給されたときとで、サブ画素の輝度が異なってしまう。【００２０】そのため、例えば、図１９に示すように赤サブ画素Ｒのみを点灯させる赤色表示を行った場合、赤サブ画素Ｒへの印加電圧の極性が正であるサブ画素列と、赤サブ画素Ｒへの印加電圧の極性が負であるサブ画素列とで、輝度が異なる。つまり、隣接する２つのサブ画素列は、互いに異なる明るさの縦線を表示することになる。その結果、縦ラインフリッカが視認され、表示品位が低下してしまう。【００２１】本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、各画素が４個以上のサブ画素によって規定される液晶表示装置において、横ストライプ配置を採用したときの表示品位の低下を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】【００２２】本発明による液晶表示装置は、複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素を有し、行方向に延びる複数の走査線および列方向に延びる複数の信号線を有するアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、を備え、前記複数の画素のそれぞれは、互いに異なる色を表示する複数のサブ画素によって規定される液晶表示装置であって、前記複数のサブ画素は、前記複数の画素のそれぞれ内でｎ行１列（ｎは４以上の偶数）に配置されており、前記複数の画素のうちの行方向に沿って隣接する任意の２つの画素において、同じ色を表示するサブ画素同士は、同じ行に配置されており、前記複数の画素のうちの列方向に沿って隣接する任意の２つの画素を第１画素および第２画素としたとき、前記複数のサブ画素のうちの半分のサブ画素は、前記第１画素内においては奇数行に配置され、且つ、前記第２画素内においては偶数行に配置されており、残り半分のサブ画素は、前記第１画素内においては偶数行に配置され、且つ、前記第２画素内においては奇数行に配置されている。【００２３】ある好適な実施形態において、前記複数のサブ画素は、第１の色を表示する第１サブ画素、第２の色を表示する第２サブ画素、第３の色を表示する第３サブ画素および第４の色を表示する第４サブ画素であり、前記第１、第２、第３および第４サブ画素は、前記複数の画素のそれぞれ内で４行１列に配置されている。【００２４】ある好適な実施形態において、前記第１サブ画素は、前記第１画素内においては１行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては２行目に配置されており、前記第２サブ画素は、前記第１画素内においては２行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては１行目に配置されており、前記第３サブ画素は、前記第１画素内においては３行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては４行目に配置されており、前記第４サブ画素は、前記第１画素内においては４行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては３行目に配置されている。【００２５】ある好適な実施形態において、前記複数のサブ画素は、赤を表示する赤サブ画素、緑を表示する緑サブ画素、青を表示する青サブ画素および黄を表示する黄サブ画素である。【００２６】ある好適な実施形態において、前記複数のサブ画素は、赤を表示する赤サブ画素、緑を表示する緑サブ画素、青を表示する青サブ画素および白を表示する白サブ画素である。【００２７】ある好適な実施形態において、前記複数のサブ画素は、第１の色を表示する第１サブ画素、第２の色を表示する第２サブ画素、第３の色を表示する第３サブ画素、第４の色を表示する第４サブ画素、第５の色を表示する第５サブ画素および第６の色を表示する第６サブ画素であり、前記第１、第２、第３、第４、第５および第６サブ画素は、前記複数の画素のそれぞれ内で６行１列に配置されている。【００２８】ある好適な実施形態において、前記第１サブ画素は、前記第１画素内においては１行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては２行目に配置されており、前記第２サブ画素は、前記第１画素内においては２行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては１行目に配置されており、前記第３サブ画素は、前記第１画素内においては３行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては４行目に配置されており、前記第４サブ画素は、前記第１画素内においては４行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては３行目に配置されており、前記第５サブ画素は、前記第１画素内においては５行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては６行目に配置されており、前記第６サブ画素は、前記第１画素内においては６行目に配置され、且つ、前記第２画素内においては５行目に配置されている。【００２９】ある好適な実施形態において、前記複数のサブ画素は、赤を表示する赤サブ画素、緑を表示する緑サブ画素、青を表示する青サブ画素、シアンを表示するシアンサブ画素、マゼンタを表示するマゼンタサブ画素および黄を表示する黄サブ画素である。【００３０】ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、ドット反転駆動を行い得る。

【発明の効果】【００３１】本発明によると、各画素が４個以上のサブ画素によって規定される液晶表示装置において、横ストライプ配置を採用したときの表示品位の低下を抑制することができる。

【発明を実施するための形態】【００３３】以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。【００３４】図１に、本実施形態における液晶表示装置１００を示す。液晶表示装置１００は、図１に示すように、複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素Ｐを有する。【００３５】複数の画素Ｐのそれぞれは、互いに異なる色を表示する複数のサブ画素（「ドット」とも呼ばれる。）によって規定される。各画素Ｐを規定する複数のサブ画素は、具体的には、赤を表示する赤サブ画素Ｒ、緑を表示する緑サブ画素Ｇ、青を表示する青サブ画素Ｂおよび黄を表示する黄サブ画素Ｙである。【００３６】本実施形態における液晶表示装置１００では、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙは、各画素Ｐ内で４行１列に（つまり列方向に沿って）配置されている。【００３７】図２および図３に、液晶表示装置１００のより具体的な構造を示す。図２は、液晶表示装置１００の１個のサブ画素を模式的に示す断面図であり、行方向に沿った断面を示している。図３は、４行３列に配置された１２個のサブ画素（行方向に沿って連続する３個の画素Ｐ）の等価回路図である。【００３８】液晶表示装置１００は、図２に示すように、アクティブマトリクス基板１０と、アクティブマトリクス基板１０に対向する対向基板２０と、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０との間に設けられた液晶層３０とを備える。【００３９】アクティブマトリクス基板１０は、複数のサブ画素のそれぞれに設けられた画素電極１１と、画素電極１１に電気的に接続された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４と、行方向に延びる複数の走査線１２と、列方向に延びる複数の信号線１３とを有する。スイッチング素子として機能するＴＦＴ１４は、対応する走査線１２から走査信号を供給され、対応する信号線１３から表示信号を供給される。【００４０】走査線１２は、絶縁性を有する透明基板（例えばガラス基板）１０ａ上に設けられている。また、透明基板１０ａ上には、行方向に延びる補助容量線１５も設けられている。補助容量線１５は、走査線１２と同じ導電膜から形成されている。補助容量線１５の、サブ画素の中央付近に位置する部分は、他の部分よりも幅が広く、この部分が補助容量対向電極１５ａとして機能する。補助容量対向電極１５ａは、補助容量線１５から補助容量対向電圧（ＣＳ電圧）を供給される。【００４１】走査線１２および補助容量線１５（補助容量対向電極１５ａを含む）を覆うように、ゲート絶縁膜１６が設けられている。ゲート絶縁膜１６上に、信号線１３が設けられている。また、ゲート絶縁膜１６上には、補助容量電極１７も設けられている。補助容量電極１７は、信号線１３と同じ導電膜から形成されている。補助容量電極１７は、ＴＦＴ１４のドレイン電極に電気的に接続されており、ＴＦＴ１４を介して画素電極１１と同じ電圧を供給される。【００４２】信号線１３および補助容量電極１７を覆うように、層間絶縁膜１８が設けられている。層間絶縁膜１８上に、画素電極１１が設けられている。なお、図２に例示している構成では、画素電極１１は、そのエッジ部が層間絶縁膜１８を介して走査線１２および信号線１３に重畳するように形成されているが、勿論、画素電極１１が走査線１２および信号線１３に全く重なっていなくてもよい。【００４３】対向基板２０は、画素電極１１に対向する対向電極２１を有する。対向電極２１は、絶縁性を有する透明基板（例えばガラス基板）２０ａ上に設けられている。対向基板２０は、さらにカラーフィルタ層２３を有する。カラーフィルタ層２３は、赤色の光を透過する赤カラーフィルタ、緑色の光を透過する緑カラーフィルタ、青色の光を透過する青カラーフィルタおよび黄色の光を透過する黄カラーフィルタと、これらのカラーフィルタ間に位置する遮光層（ブラックマトリクス）とを含む。【００４４】液晶層３０は、表示モードに応じて正または負の誘電異方性を有する液晶分子（不図示）を含み、さらに、必要に応じてカイラル剤を含む。アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０の最表面（液晶層３０側の最表面）には、一対の配向膜１９および２９が形成されている。配向膜１９および２９としては、表示モードに応じて水平配向膜または垂直配向膜が設けられる。【００４５】上述した構造を有する液晶表示装置１００では、画素電極１１と、画素電極１１に対向する対向電極２１と、これらの間に位置する液晶層３０とによって液晶容量ＣLCが構成される。つまり、各サブ画素は、アクティブマトリクス基板１０に設けられた画素電極１１と、対向基板２０に設けられ画素電極１１に対向する対向電極２１と、画素電極１１と対向電極２１との間に位置する液晶層３０とを含む。また、補助容量電極１７と、補助容量電極１７に対向する補助容量対向電極１５ａと、これらの間に位置するゲート絶縁膜１６とによって補助容量ＣCSが構成される。なお、補助容量ＣCSの構成は、ここで例示したものに限定されない。例えば、層間絶縁膜１８が比較的薄い場合には、補助容量電極１７を形成せず、画素電極１１と、補助容量対向電極１５ａと、これらの間に位置するゲート絶縁膜１６および層間絶縁膜１８とによって補助容量ＣCSが構成されてもよい。【００４６】本実施形態における液晶表示装置１００では、既に述べたように、各画素Ｐを規定する複数のサブ画素は、画素Ｐ内で４行１列に配置されている。また、図１に示すように、任意のサブ画素行は、同色のサブ画素のみを含んでいる。言い換えると、複数の画素Ｐのうちの行方向に沿って隣接する任意の２つの画素Ｐにおいて、同じ色を表示するサブ画素同士は、同じ行に配置されている。従って、カラーフィルタ層２３に含まれる各色のカラーフィルタは、行方向に延びるストライプ状に設けられている。【００４７】このように、液晶表示装置１００には、横ストライプ配置が採用されている。横ストライプ配置を採用することにより、特許文献３にも記載されているように、信号線の本数を大幅に減らすことができる。そのため、額縁領域の寸法を増加させたり、ＣＯＦ実装に用いられるＩＣの個数を増加させたりする必要がなくなる。そのため、外形寸法の増加や、製造コストの増加を防止することができる。【００４８】また、液晶表示装置１００は、以下に説明する構成を有していることによって、横ストライプ配置が採用されているにもかかわらず、縦ラインフリッカの発生が抑制される。【００４９】本実施形態における液晶表示装置１００では、図１に示すように、複数の画素Ｐのうちの列方向に沿って隣接する任意の２つの画素Ｐを第１画素Ｐ１および第２画素Ｐ２としたとき、第１画素Ｐ１と第２画素Ｐ２とで、サブ画素の配置が異なっている。図１に示す例では、赤サブ画素Ｒは、第１画素Ｐ１内においては１行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては２行目に配置されている。また、青サブ画素Ｂは、第１画素Ｐ１内においては２行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては１行目に配置されている。さらに、緑サブ画素Ｇは、第１画素Ｐ１内においては３行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては４行目に配置されている。そして、黄サブ画素Ｙは、第１画素Ｐ１内においては４行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては３行目に配置されている。【００５０】このように、各画素Ｐを規定する複数のサブ画素のうちの半分のサブ画素は、第１画素Ｐ１内においては奇数行に配置され、且つ、第２画素Ｐ２内においては偶数行に配置されている。また、残り半分のサブ画素は、第１画素Ｐ１内においては偶数行に配置され、且つ、第２画素Ｐ２内においては奇数行に配置されている。【００５１】図４に、液晶表示装置１００においてドット反転駆動を行ったときの各サブ画素の液晶層３０への印加電圧の極性を示す。なお、液晶層３０への印加電圧の極性は、対向電極２１の電位を基準電位とし、画素電極１１に正極性の電圧が供給される場合を正、負極性の電圧が供給される場合を負として示している。【００５２】ドット反転駆動が行われると、図４に示すように、液晶層３０に印加される電圧の極性は、行方向に沿っても列方向に沿っても１サブ画素ごとに反転する。そのため、任意のサブ画素行（同色のサブ画素のみを含む）において、印加電圧の極性が揃う（全て同じになる）ことはない。例えば、図４における１行目の（もっとも上側に位置する）サブ画素行において、赤サブ画素Ｒの液晶層３０への印加電圧は、左側から右側に向かうにつれて、正（＋）、負（－）、正（＋）となる。また、任意のサブ画素列においても、印加電圧の極性が揃う（全て同じになる）ことはない。例えば、図４における１列目の（もっとも左側に位置する）サブ画素列において、赤サブ画素Ｒ（図４中で破線の楕円が付されている赤サブ画素Ｒ）の液晶層３０への印加電圧は、上側から下側に向かうにつれて、正（＋）、負（－）、正（＋）となる。【００５３】上述したように、本実施形態における液晶表示装置１００では、行方向についてだけでなく、列方向についても、同色のサブ画素への印加電圧の極性が揃うことが回避されるので、縦ラインフリッカの発生が抑制される。そのため、縦ラインフリッカの発生に起因する表示品位の低下が抑制される。【００５４】なお、図１に示した液晶表示装置１００では、第２画素Ｐ２におけるサブ画素配置は、第１画素Ｐ１における上側２行のサブ画素の位置を互いに入れ替えるとともに下側２行のサブ画素の位置を互いに入れ替えたものである。つまり、２行ごとに色配列の入れ替えが行われている。本発明は、このような２行ごとに色配列の入れ替えを行う態様に限定されるものではない。例えば、図５に示す液晶表示装置１００Ａのような構成を採用することもできる。【００５５】液晶表示装置１００Ａでは、図５に示すように、赤サブ画素Ｒは、第１画素Ｐ１内においては１行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては４行目に配置されている。また、青サブ画素Ｂは、第１画素Ｐ１内においては２行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては３行目に配置されている。さらに、緑サブ画素Ｇは、第１画素Ｐ１内においては３行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては２行目に配置されている。そして、黄サブ画素Ｙは、第１画素Ｐ１内においては４行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては１行目に配置されている。【００５６】図６に、液晶表示装置１００Ａにおいてドット反転駆動を行ったときの各サブ画素の液晶層への印加電圧の極性を示す。図６に示すように、任意のサブ画素行において、印加電圧の極性が揃うことはない。例えば、図６における１行目のサブ画素行において、赤サブ画素Ｒの液晶層への印加電圧は、左側から右側に向かうにつれて、正（＋）、負（－）、正（＋）となる。また、任意のサブ画素列においても、印加電圧の極性が揃うことはない。例えば、図６における１列目のサブ画素列において、赤サブ画素Ｒ（図６中で破線の楕円が付されている赤サブ画素Ｒ）の液晶層への印加電圧は、上側から下側に向かうにつれて、正（＋）、負（－）、正（＋）となる。【００５７】このように、液晶表示装置１００Ａにおいても、行方向および列方向の両方について、同色のサブ画素への印加電圧の極性が揃うことが回避されるので、縦ラインフリッカの発生が抑制される。そのため、縦ラインフリッカの発生に起因する表示品位の低下が抑制される。このような効果が得られるのは、各画素Ｐを規定する複数のサブ画素のうちの半分のサブ画素が、第１画素Ｐ１内においては奇数行に配置され、且つ、第２画素Ｐ２内においては偶数行に配置されているとともに、残り半分のサブ画素が、第１画素Ｐ１内においては偶数行に配置され、且つ、第２画素Ｐ２内においては奇数行に配置されているからである。【００５８】なお、図１に示した液晶表示装置１００のように、２行ごとに色配列の入れ替えを行う態様の場合、第１画素Ｐ１および第２画素Ｐ２間での同色サブ画素の位置のずれが小さい（いずれの色についても１行分）ので、表示への悪影響が小さいという効果が得られる。【００５９】また、図１および図５には、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙのサイズがすべて同じ場合を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、画素Ｐを規定する複数のサブ画素には、他のサブ画素とサイズの異なるサブ画素が含まれていてもよい。例えば、図７および図８に示すように、赤サブ画素Ｒおよび青サブ画素Ｂが緑サブ画素Ｇおよび黄サブ画素Ｙより大きくてもよい。赤サブ画素Ｒが黄サブ画素Ｙよりも大きいと、国際公開第２００７／１４８５１９号に開示されているように、すべてのサブ画素が同じサイズを有している場合に比べ、明るい赤（明度の高い赤）を表示することができる。【００６０】また、各画素Ｐを規定するサブ画素の種類（組み合わせ）も、上述した例に限定されるものではない。例えば、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂと、シアンを表示するシアンサブ画素とによって各画素Ｐが規定されてもよいし、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂと、マゼンタを表示するマゼンタサブ画素とによって各画素Ｐが規定されてもよい。【００６１】また、図９に示す液晶表示装置２００のように、各画素Ｐが、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂと、白を表示する白サブ画素Ｗとによって規定されてもよい。液晶表示装置２００は、液晶表示装置１００における黄サブ画素Ｙを白サブ画素Ｗに置換したものである。液晶表示装置２００が備える対向基板のカラーフィルタ層の、白サブ画素Ｗに対応する領域には、無色透明な（つまり白色の光を透過する）カラーフィルタが設けられる。液晶表示装置２００では、追加された原色が白であるため、色再現範囲を広くするという効果は得られないが、１個の画素Ｐ全体の表示輝度を向上させることができる。【００６２】液晶表示装置２００においても、各画素Ｐを規定する複数のサブ画素のうちの半分のサブ画素は、第１画素Ｐ１内においては奇数行に配置され、且つ、第２画素Ｐ２内においては偶数行に配置されている。また、残り半分のサブ画素は、第１画素Ｐ１内においては偶数行に配置され、且つ、第２画素Ｐ２内においては奇数行に配置されている。そのため、ドット反転駆動が行われたときに、図１０に示すように、行方向および列方向の両方について、同色のサブ画素への印加電圧の極性が揃うことが回避されるので、縦ラインフリッカの発生が抑制される。そのため、縦ラインフリッカの発生に起因する表示品位の低下が抑制される。【００６３】なお、各画素Ｐを規定する複数のサブ画素は、図１、図５および図９に示したように、４行１列に配置された４個のサブ画素に限定されるものではない。本発明は、各画素Ｐが、当該画素内でｎ行１列（ｎは４以上の偶数）に配置された複数のサブ画素によって規定される液晶表示装置に広く用いられる。【００６４】例えば、図１１に示す液晶表示装置３００のように、各画素Ｐは、６行１列に配置された６個のサブ画素によって規定されてもよい。液晶表示装置３００では、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙに、シアンを表示するシアンサブ画素Ｃおよびマゼンタを表示するマゼンタサブ画素Ｍを加えた６個のサブ画素によって各画素Ｐが規定される。【００６５】液晶表示装置３００では、図１１に示すように、複数の画素Ｐのうちの列方向に沿って隣接する任意の２つの画素Ｐを第１画素Ｐ１および第２画素Ｐ２としたとき、第１画素Ｐ１と第２画素Ｐ２とで、サブ画素の配置が異なっている。【００６６】図１１に示す例では、赤サブ画素Ｒは、第１画素Ｐ１内においては１行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては２行目に配置されている。青サブ画素Ｂは、第１画素Ｐ１内においては２行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては１行目に配置されている。緑サブ画素Ｇは、第１画素Ｐ１内においては３行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては４行目に配置されている。黄サブ画素Ｙは、第１画素Ｐ１内においては４行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては３行目に配置されている。シアンサブ画素Ｃは、第１画素Ｐ１内においては５行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては６行目に配置されている。マゼンタサブ画素Ｍは、第１画素Ｐ１内においては６行目に配置されているのに対し、第２画素Ｐ２内においては５行目に配置されている。【００６７】このように、各画素Ｐを規定する複数のサブ画素のうちの半分のサブ画素は、第１画素Ｐ１内においては奇数行に配置され、且つ、第２画素Ｐ２内においては偶数行に配置されている。また、残り半分のサブ画素は、第１画素Ｐ１内においては偶数行に配置され、且つ、第２画素Ｐ２内においては奇数行に配置されている。【００６８】図１２に、液晶表示装置３００においてドット反転駆動を行ったときの各サブ画素の液晶層への印加電圧の極性を示す。図１２に示すように、任意のサブ画素行（同色のサブ画素のみを含む）において、印加電圧の極性が揃う（全て同じになる）ことはない。例えば、図１２における１行目のサブ画素行において、赤サブ画素Ｒの液晶層への印加電圧は、左側から右側に向かうにつれて、正（＋）、負（－）、正（＋）となる。また、任意のサブ画素列においても、印加電圧の極性が揃う（全て同じになる）ことはない。例えば、図１２における１列目のサブ画素列において、赤サブ画素Ｒ（図１２中で破線の楕円が付されている赤サブ画素Ｒ）の液晶層への印加電圧は、上側から下側に向かうにつれて、正（＋）、負（－）、正（＋）となる。【００６９】このように、液晶表示装置３００においても、行方向および列方向の両方について、同色のサブ画素への印加電圧の極性が揃うことが回避されるので、縦ラインフリッカの発生が抑制される。そのため、縦ラインフリッカの発生に起因する表示品位の低下が抑制される。【００７０】また、液晶表示装置３００では、第２画素Ｐ２におけるサブ画素配置は、第１画素Ｐ１における上側２行のサブ画素の位置を互いに入れ替えるとともに中央２行のサブ画素の位置を互いに入れ替え、さらに、下側２行のサブ画素の位置を互いに入れ替えたものである。つまり、２行ごとに色配列の入れ替えが行われている。そのため、図１に示した液晶表示装置１００と同様に、第１画素Ｐ１および第２画素Ｐ２間での同色サブ画素の位置のずれが小さい（いずれの色についても１行分）ので、表示への悪影響が小さいという効果も得られる。勿論、各画素Ｐが４個のサブ画素によって規定されている場合と同様、各画素Ｐが６個のサブ画素によって規定される場合も、このような２行ごとに色配列の入れ替えを行う態様に限定されるものではない。

S

WO2011083785

2011548999

JP2011050016

20110104

20130513

WO2011083785

20110714

5641444

20141107

ネットワークシステム、及びネットワーク冗長化方法

000004237

日本電気株式会社

100102864

工藤 実

ピラウォン ミナサイ,高島 正徳,飛鷹 洋一,伊澤 徹,佐藤 志穂美

2010000819,20100105,JP

8

H04L 12/713 (20130101)

H04L 12/56 G

10

AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW

1

28

5K030

5K030 GA12 ,5K030 HA08 ,5K030 HD03 ,5K030 JA11 ,5K030 KA05 ,5K030 LB07 ,5K030 MD02

パケットを転送するスイッチと、経路情報を決定する制御サーバが分離されたネットワークシステムにおいて、スイッチが制御サーバから経路情報に基づくフローエントリ登録等に関する制御メッセージを受信する場合に、アウトオブバンド制御チャンネルとインバンド制御チャンネルによる制御チャンネルの冗長化を実現する。具体的には、パケットを転送するスイッチと経路情報を決定する制御サーバが分離されたネットワークシステムにおいて、スイッチと制御サーバ間は、制御メッセージを送受信する制御チャンネルで接続されている。スイッチは、経路情報を決定するために、制御メッセージ専用の経路を利用し、アウトオブバンド制御チャンネルで、制御サーバと接続されるだけではなく、通常のデータ通信と共用の経路を利用し、インバンド制御チャンネルで、他の制御サーバと接続することで、制御チャンネルを冗長化する。

【請求項１】パケットを転送するスイッチと、前記スイッチに対し、アウトオブバンド制御チャンネルを経由して制御メッセージを送信し、経路情報を決定するアウトオブバンド制御サーバと、前記スイッチに対し、インバンド制御チャンネルを経由して制御メッセージを送信し、経路情報を決定するインバンド制御サーバとを含むネットワークシステム。【請求項２】請求項１に記載のネットワークシステムであって、前記アウトオブバンド制御サーバは、前記スイッチとの間で前記アウトオブバンド制御チャンネルを確立する手段と、前記スイッチと前記インバンド制御サーバとの間の前記インバンド制御チャンネル用の経路情報を設定する手段とを具備するネットワークシステム。【請求項３】請求項１又は２に記載のネットワークシステムであって、前記スイッチは、前記インバンド制御サーバとの間で前記インバンド制御チャンネルを確立する手段と、前記アウトオブバンド制御サーバと前記インバンド制御サーバとの双方を用いて、制御サーバの冗長構成を構築する手段とを具備するネットワークシステム。【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項に記載のネットワークシステムであって、前記スイッチは、前記アウトオブバンド制御チャンネルと前記インバンド制御チャンネルとの双方の制御チャンネルの障害を監視する手段と、障害発生時に、前記アウトオブバンド制御チャンネル及び前記インバンド制御チャンネルのうち、アクティブの制御チャンネルから、スタンバイの制御チャンネルに切り替える手段とを更に具備するネットワークシステム。【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一項に記載のネットワークシステムにおいて、スイッチ、アウトオブバンド制御サーバ、並びにインバンド制御サーバのうち少なくとも１つとして使用される計算機。【請求項６】スイッチにより、パケットを転送することと、アウトオブバンド制御サーバから前記スイッチに対し、アウトオブバンド制御チャンネルを経由して制御メッセージを送信し、経路情報を決定することと、インバンド制御サーバから前記スイッチに対し、インバンド制御チャンネルを経由して制御メッセージを送信し、経路情報を決定することとを含むネットワーク冗長化方法。【請求項７】請求項６に記載のネットワーク冗長化方法であって、前記アウトオブバンド制御サーバにより、前記スイッチとの間で前記アウトオブバンド制御チャンネルを確立することと、前記アウトオブバンド制御サーバにより、前記スイッチと前記インバンド制御サーバとの間の前記インバンド制御チャンネル用の経路情報を設定することとを含むネットワーク冗長化方法。【請求項８】請求項６又は７に記載のネットワーク冗長化方法であって、前記スイッチにより、前記インバンド制御サーバとの間で前記インバンド制御チャンネルを確立することと、前記スイッチにより、前記アウトオブバンド制御サーバと前記インバンド制御サーバとの双方を用いて、制御サーバの冗長構成を構築することとを含むネットワーク冗長化方法。【請求項９】請求項６乃至８のいずれか一項に記載のネットワーク冗長化方法であって、前記スイッチにより、前記アウトオブバンド制御チャンネルと前記インバンド制御チャンネルとの双方の制御チャンネルの障害を監視することと、前記スイッチにより、障害発生時に、前記アウトオブバンド制御チャンネル及び前記インバンド制御チャンネルのうち、アクティブの制御チャンネルから、スタンバイの制御チャンネルに切り替えることとを更に含むネットワーク冗長化方法。【請求項１０】請求項６乃至９のいずれか一項に記載のネットワーク冗長化方法を、スイッチ、アウトオブバンド制御サーバ、及びインバンド制御サーバの各々として機能する計算機に実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体。

【請求項１】パケットを転送するスイッチと、前記スイッチに対し、アウトオブバンド制御チャンネルを経由して制御メッセージを送信し、経路情報を決定するアウトオブバンド制御サーバと、前記スイッチに対し、インバンド制御チャンネルを経由して制御メッセージを送信し、経路情報を決定するインバンド制御サーバとを含むネットワークシステム。【請求項６】スイッチにより、パケットを転送することと、アウトオブバンド制御サーバから前記スイッチに対し、アウトオブバンド制御チャンネルを経由して制御メッセージを送信し、経路情報を決定することと、インバンド制御サーバから前記スイッチに対し、インバンド制御チャンネルを経由して制御メッセージを送信し、経路情報を決定することとを含むネットワーク冗長化方法。

【技術分野】【０００１】本発明は、ネットワークシステムに関し、特にパケットを転送するスイッチと経路情報を決定する制御サーバが分離されたネットワークシステムに関する。

【背景技術】【０００２】ネットワークシステムにおける経路制御方式の１つとして、近年、通信機器の制御プロトコルであるオープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）技術を使用した経路制御方式が研究されている。【０００３】オープンフロー技術による経路制御が行われるネットワークシステムでは、ＯＦＣ（ＯｐｅｎＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の制御サーバが、経路情報を決定し、決定された経路情報に従って、ＯＦＳ（ＯｐｅｎＦｌｏｗＳｗｉｔｃｈ）等のスイッチのフローテーブルを操作することにより、スイッチの挙動を制御する。【０００４】フローテーブルとは、所定のマッチ条件（ルール）に適合するパケットに対して行うべき所定の処理（アクション）を定義したフローエントリが登録されるテーブルである。ルールに適合するパケット群（パケット系列）をフローと呼ぶ。フローのルールは、パケットの各プロトコル階層のヘッダ領域に含まれる宛先アドレス（ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＡｄｄｒｅｓｓ）、送信元アドレス（ＳｏｕｒｃｅＡｄｄｒｅｓｓ）、宛先ポート（ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＰｏｒｔ）、送信元ポート（ＳｏｕｒｃｅＰｏｒｔ）のいずれか又は全てを用いた様々な組み合わせにより定義され、区別可能である。なお、上記のアドレスには、ＭＡＣアドレス（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌＡｄｄｒｅｓｓ）やＩＰアドレス（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌＡｄｄｒｅｓｓ）を含むものとする。また、上記に加えて、入口ポート（ＩｎｇｒｅｓｓＰｏｒｔ）の情報も、フローのルールとして使用可能である。【０００５】オープンフロー技術の詳細については、非特許文献１、２に記載されている。【０００６】図１及び図２は、オープンフロー技術による経路制御が行われるネットワークシステムの例として、パケットを転送するスイッチと、経路情報を決定する制御サーバにより構成されるネットワークシステムを示す。図１は、当該ネットワークシステムの最小単位の基本構成を示す。図２は、当該ネットワークシステムの具体的な構成例を示す。【０００７】このネットワークシステムは、制御サーバ１０と、スイッチ２０を含む。【０００８】制御サーバ１０は、経路情報１１を決定し、制御チャンネルを経由して、スイッチ２０のフローテーブル２１上にフローエントリ２２を登録することができる。【０００９】スイッチ２０は、フローテーブル２１を持ち、フローエントリ２２を保存する。また、スイッチ２０は、フローテーブル２１に保存されたフローエントリ２２に基づいて、リンクを経由して、受信したパケットを他のスイッチ２０や端末３０に転送する。【００１０】図３は、フローエントリに登録される情報を示す。フローエントリ２２は、マッチフィールド５１と、プライオリティ５２と、アクション５３を情報として保持する。【００１１】マッチフィールド５１は、パケットのヘッダ情報とフローエントリとのマッチング（照合）に使用される情報であり、ヘッダ情報に含まれる送信元（Ｓｏｕｒｃｅ）や宛先（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）のＭＡＣアドレスやＩＰアドレス、ＶＬＡＮＩＤ（ＶｉｒｔｕａｌＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ－ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）、並びに、物理ポートやアプリケーションポート等に関する情報を持つ。プライオリティ５２は、フローエントリのマッチング順番を決定するための優先順位に関する情報である。アクション５３は、パケットの処理方法（処理内容）に関する情報であり、特定ポートにパケットを送出することやパケットを廃棄することを規定した情報を持つ。【００１２】図４は、パケットのヘッダ情報を示す。パケットは、ＭＡＣヘッダ６１と、ＩＰヘッダ６２と、ＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ６３と、暗号化された制御メッセージ６４をヘッダ情報として保持する。この制御メッセージ６４の例として、オープンフロープロトコルメッセージ（ＯｐｅｎＦｌｏｗＰｒｏｔｏｃｏｌＭｅｓｓａｇｅ）の１つであり、コントローラからスイッチのフローテーブルにエントリを登録するための「ＦｌｏｗＭｏｄ」メッセージ等が考えられる。【００１３】ＭＡＣヘッダ６１は、送信元ＭＡＣアドレス（図４のＳｒｃＭＡＣ）と、宛先ＭＡＣアドレス（図４のＤｓｔＭＡＣ）を持つ。ＩＰヘッダ６２は、送信元ＩＰアドレス（図４のＳｒｃＩＰ）と、宛先ＩＰアドレス（図４のＤｓｔＩＰ）を持つ。ＴＣＰヘッダ６３は、送信元ポート（図４のＳｒｃＰｏｒｔ）と、宛先ポート（図４のＤｓｔＰｏｒｔ）を持つ。【００１４】スイッチ２０は、受信したパケットのパケットヘッダから抽出したヘッダ情報と、フローエントリのマッチフィールド５１とを参照し、これらに含まれる同一項目の情報を照合して一致すれば、当該フローエントリのアクション５３を、そのパケットに対するアクションとして決定する。【００１５】図５において、各フローテーブル内のフローエントリについては、それぞれのフローエントリのプライオリティによりマッチング順番を決定している。【００１６】このように、上記のネットワークシステムにおいては、パケット転送手段としてのスイッチと、経路情報決定手段としての制御サーバが分離され、１台の制御サーバが複数のスイッチの経路情報を決定する構成となっており、スイッチと制御サーバは制御チャンネルで接続されている。このような場合、スイッチと制御サーバ間の通信における遅延や障害を回避するため、制御チャンネルは専用線であると望ましいが、制御チャンネルを専用線にするには、スイッチの専用ポートやネットワークの専用リンクを必要とし、可用性や拡張性が制限される。また、その専用線の制御チャンネルが切断された場合に、スイッチが制御情報を受信することができなくなる。【００１７】関連する技術として、特許文献１（特開２０００－０７８１９４号公報）にネットワークシステムが開示されている。この関連技術では、ネットワークを構成するスイッチは、複数の接続ポートを備えており、これらのポートにネットワークを構成する伝送路、エンドシステム、ネットワークサーバが接続される。【００１８】また、特許文献２（特開２００３－２７３９０７号公報）に自律システム、通信制御方法、サーバ及びルータが開示されている。この関連技術では、自律システムは、他の自律システムと相互にＢＧＰ（ボーダー・ゲートウェイ・プロトコル）に基づく通信を行う機能を持つ複数のＢＧＰルータと、ＢＧＰルータによるＢＧＰ通信を集中制御する単一のサーバと、ＢＧＰに基づく通信機能を持たないがサーバとＢＧＰルータ間の通信を中継するルータとを含んで構成されている。ＢＧＰルータとルータは、サーバからの指示により自機におけるＩＰパケットの経路情報を変更することが可能である。【００１９】また、特許文献３（特開２００７－２５１３４４号公報）に無線通信装置及び無線通信方法が開示されている。この関連技術では、制御情報に含まれる上り制御情報が制御チャンネルに誤りが発生することにより取得することができない場合であっても、当該情報がデータチャンネルにインバンドされていることから、そのインバンドされた上り制御情報を用いて上り送信のためのフレームが生成される。

【発明を実施するための形態】【００２８】＜第１実施形態＞以下に、本発明の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。【００２９】［基本構成］図６Ａ、図６Ｂに示すように、本発明のネットワークシステムは、アウトオブバンド制御サーバ１００と、スイッチ２００と、インバンド制御サーバ３００を含む。【００３０】アウトオブバンド制御サーバ１００は、スイッチ情報管理部１１０と、冗長制御サーバ管理部１２０と、制御チャンネル接続部１３０と、制御メッセージ処理部１４０と、経路情報１５０を備える。【００３１】スイッチ２００は、制御サーバ情報管理部２１０と、制御チャンネル接続部２３０と、制御メッセージ処理部２４０と、フローテーブル２６０を備える。【００３２】インバンド制御サーバ３００は、スイッチ情報管理部３１０と、冗長制御サーバ管理部３２０と、制御チャンネル接続部３３０と、制御メッセージ処理部３４０と、経路情報３５０を備える。【００３３】アウトオブバンド制御サーバ１００、スイッチ２００、並びにインバンド制御サーバ３００は、計算機内外の各装置の制御、データの生成や処理、及びプログラムの実行を行う機能を有する。例えば、アウトオブバンド制御サーバ１００がパケットを転送する経路外にあり、スイッチ２００及びインバンド制御サーバ３００がパケットを転送する経路上にある場合も考えられる。このとき、アウトオブバンド制御サーバ１００は、アウトオブバンド方式で、制御メッセージのみをスイッチに送信し、インバンド制御サーバ３００は、インバンド方式で、制御メッセージとデータとをスイッチに送信するものでも良い。【００３４】スイッチ情報管理部１１０、冗長制御サーバ管理部１２０、制御サーバ情報管理部２１０、スイッチ情報管理部３１０、並びに冗長制御サーバ管理部３２０は、パケットを保持する機能を有する。【００３５】冗長制御サーバ管理部１２０、制御チャンネル接続部１３０、制御チャンネル接続部２３０、冗長制御サーバ管理部３２０、並びに制御チャンネル接続部３３０は、ネットワークを介して、外部とパケットの送受信を行う機能を有する。【００３６】制御メッセージ処理部１４０、制御メッセージ処理部２４０、並びに制御メッセージ処理部３４０は、制御メッセージの生成や処理を行う機能を有する。【００３７】［ハードウェアの例示］アウトオブバンド制御サーバ１００、及びインバンド制御サーバ３００の例として、ＰＣ（パソコン）、アプライアンス（ａｐｐｌｉａｎｃｅ）、ワークステーション、メインフレーム、スーパーコンピュータ等の計算機を想定している。アウトオブバンド制御サーバ１００、及びインバンド制御サーバ３００は、基本的に同じ構成であると望ましい。【００３８】スイッチ２００の例として、オープンフロースイッチを想定している。オープンフロースイッチとして使用可能な機器の例として、ルータ、スイッチングハブ等の中継機器や、ゲートウェイ、プロキシ、ファイアウォール並びにロードバランサ等の中継用の計算機等が考えられる。例えば、スイッチ２００は、マルチレイヤスイッチ（ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｓｗｉｔｃｈ）でも良い。マルチレイヤスイッチは、サポートするＯＳＩ参照モデルの層毎に、更に細かく分類されている。主な種別としては、ネットワーク層（第３層）のデータを読むレイヤ３スイッチ、トランスポート層（第４層）のデータを読むレイヤ４スイッチ、アプリケーション層（第７層）のデータを読むレイヤ７スイッチ（アプリケーションスイッチ）がある。【００３９】アウトオブバンド制御サーバ１００、スイッチ２００、並びにインバンド制御サーバ３００は、物理マシン上に構築された仮想マシン（ＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ（ＶＭ））でも良い。【００４０】アウトオブバンド制御サーバ１００、スイッチ２００、並びにインバンド制御サーバ３００、及び制御メッセージ処理部１４０、制御メッセージ処理部２４０、並びに制御メッセージ処理部３４０のデータ処理機能やプログラム実行機能を実現するハードウェアの例として、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコントローラ、或いは、同様の機能を有する半導体集積回路（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ（ＩＣ））等が考えられる。【００４１】スイッチ情報管理部１１０、冗長制御サーバ管理部１２０、制御サーバ情報管理部２１０、スイッチ情報管理部３１０、並びに冗長制御サーバ管理部３２０のデータ保持機能、及び経路情報１５０、フローテーブル２６０、並びに経路情報３５０を保持するデータ保持機能を実現するハードウェアの例として、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等の半導体記憶装置、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等の補助記憶装置、又は、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）やＳＤメモリカード（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌｍｅｍｏｒｙｃａｒｄ）等のリムーバブルディスクや記憶媒体（メディア）等が考えられる。なお、上記のデータ保持機能を実現するハードウェアは、計算機本体に内蔵された記憶装置に限らず、周辺機器（外付けＨＤＤ等）や外部のサーバ（Ｗｅｂサーバやファイルサーバ等）に設置された記憶装置、或いは、ＤＡＳ（ＤｉｒｅｃｔＡｔｔａｃｈｅｄＳｔｏｒａｇｅ）、ＦＣ－ＳＡＮ（ＦｉｂｒｅＣｈａｎｎｅｌ－ＳｔｏｒａｇｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＮＡＳ（ＮｅｔｗｏｒｋＡｔｔａｃｈｅｄＳｔｏｒａｇｅ）、ＩＰ－ＳＡＮ（ＩＰ－ＳｔｏｒａｇｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）でも良い。【００４２】冗長制御サーバ管理部１２０や冗長制御サーバ管理部３２０、及び、制御チャンネル接続部１３０、制御チャンネル接続部２３０、並びに制御チャンネル接続部３３０の通信機能を実現するハードウェアの例として、ＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ）等のネットワークアダプタや、アンテナ等の通信装置、接続口（コネクタ）等の通信ポート等が考えられる。また、ネットワークの例として、インターネット、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ）、ＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、バックボーン（Ｂａｃｋｂｏｎｅ）、ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）回線、固定電話網、携帯電話網、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ａ）、３Ｇ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、専用線（ｌｅａｓｅｌｉｎｅ）、ＩｒＤＡ（ＩｎｆｒａｒｅｄＤａｔａＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、シリアル通信回線、データバス等が考えられる。【００４３】但し、実際には、これらの例に限定されない。【００４４】［構成の詳細］アウトオブバンド制御サーバ１００は、スイッチ情報管理部１１０に、アウトオブバンド配下スイッチ情報１１１として、事前に自分が管理しているスイッチの情報（スイッチＩＤ等）を登録する。更に、アウトオブバンド制御サーバ１００は、ネットワーク上にある他の制御サーバの情報を登録する。アウトオブバンド制御サーバ１００は、冗長制御サーバ管理部１２０を利用し、他の制御サーバに、インバンド制御サーバ３００としてサービスを提供することが可能かを問い合わせる。アウトオブバンド制御サーバ１００は、他の制御サーバからサービス提供可能の通知がある場合、その相手（他の制御サーバ）から受信した証明書を利用し、当該他の制御サーバをインバンド制御サーバ３００として、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の暗号化通信経路を確立する。更に、アウトオブバンド制御サーバ１００は、制御メッセージ処理部１４０を利用し、経路情報１５０に基づいて、フローエントリ登録等に関する制御メッセージを生成し、制御チャンネル接続部１３０を経由して、制御メッセージをスイッチ２００に送信する。【００４５】スイッチ２００は、主にアウトオブバンド制御サーバの情報２１１から制御メッセージを受信しているため、制御サーバ情報管理部２１０に、少なくともアウトオブバンド制御サーバの情報２１１を登録する。スイッチ２００は、制御チャンネル接続部２３０を利用して、既知のアウトオブバンド制御サーバ１００に接続要求を送信する。スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から受信した証明書を基づいて、スイッチ２００とアウトオブバンド制御サーバ１００間の共通鍵（共有鍵）を作成し、暗号化通信経路とアウトオブバンド制御チャンネルを確立する。ここでは、リンクとして使用されるスイッチ２００のデータ転送用のネットワークと、アウトオブバンド制御チャンネルとして使用されるスイッチ２００とアウトオブバンド制御サーバ１００間のネットワークは、別々のネットワークであるものとする。スイッチ２００は、アウトオブバンド制御チャンネルを、制御メッセージ専用の通信経路として利用する。【００４６】スイッチ２００とアウトオブバンド制御サーバ１００間にアウトオブバンド制御チャンネルが確立できたら、アウトオブバンド制御サーバ１００から配下のスイッチ２００に対して、インバンド制御サーバ３００の情報２１２を通知し、スイッチ２００のフローテーブル２６０に、インバンド制御サーバ３００へのパケット転送を定義したフローエントリを登録する。このフローエントリは、制御メッセージ用フローエントリ２６１となり、プライオリティが最優先で、スイッチ２００内部のフローテーブルからエージングアウトしないことを設定される。すなわち、アウトオブバンド制御サーバ１００は、配下のスイッチ２００のフローテーブル２６０に、インバンド制御サーバ３００へパケットを転送して経路情報を問い合わせる旨のフローエントリを登録する。インバンド制御サーバ３００がパケット転送経路上にある場合、インバンド制御サーバ３００は、スイッチ２００にとっては、パケットの転送先であり、制御サーバでもある。【００４７】スイッチ２００は、受信したパケットのヘッダ情報と、この制御メッセージ用のフローエントリを利用して、他の通信データと混在している制御メッセージのパケットを抽出することで、自分宛の通信か、制御メッセージの中継かを判断する。また、スイッチ２００は、受信したパケットのヘッダ情報と、この制御メッセージ用のフローエントリを、スイッチ２００とインバンド制御サーバ３００との通信用の経路を決定する際にも使用する。【００４８】図７は、スイッチ２００のフローテーブル２６０に登録される制御メッセージ用フローエントリ２６１の例を示す。ここでは、制御メッセージ用フローエントリ２６１の例として、フローエントリ４０１～４０４を示す。フローエントリ４０１は、インバンド制御サーバ３００への接続用のフローエントリである。フローエントリ４０２は、インバンド制御サーバ３００からスイッチ２００宛のフローエントリである。フローエントリ４０３は、インバンド制御サーバ３００からスイッチ２００中継用のフローエントリである。フローエントリ４０４は、インバンド制御サーバ３００用のフローエントリである。【００４９】アウトオブバンド制御サーバ１００は、アウトオブバンド制御チャンネルを利用して、制御メッセージ用のフローエントリ４０１～４０４を配下のスイッチ２００のフローテーブル２６０に登録する。【００５０】アウトオブバンド制御サーバ１００は、インバンド制御サーバ３００への接続用のフローエントリ４０１のマッチフィールドに、インバンド制御サーバの宛先ＩＰアドレス（ＳｒｃＩＰ）と制御メッセージ用のＴＣＰポート（ＳｒｃＰｏｒｔ）を記録したものを、配下のスイッチ２００のフローテーブル２６０に登録する。スイッチ２００は、パケットヘッダから抽出した情報を、優先的にフローエントリのマッチフィールドとマッチングさせることで、インバンド制御サーバ３００へのパケットを特定し、そのパケットをインバンド制御サーバ３００へ送信する。逆に、インバンド制御サーバ３００からのパケットを特定する場合には、フローエントリ４０２、４０３のマッチフィールドに、インバンド制御サーバ３００の送信元ＩＰアドレス（ＳｒｃＩＰ）と送信元の制御メッセージ用のＴＣＰポート（ＳｒｃＰｏｒｔ）が記録されるため、スイッチ２００は、混在している通信データのパケットに基づいて、自分宛か、制御メッセージの中継かを判断することができる。【００５１】図８は、スイッチ２００内部の構成の詳細を示す。ここでは、特に、スイッチ２００内部のフローテーブル２６０と、制御メッセージ用フローエントリ２６１、データプレーン用フローエントリ２６２の構成を示す。なお、図８で新たに示されたフロー転送部２７０は、制御メッセージのパケットと、他のパケットが混在したデータトラフィックを受信し、フローテーブル２６０内のフローエントリに基づいて、それぞれのパケットを転送する。また、インターフェース２８０は、アウトオブバンド制御チャンネル用の専用ポートと、インバンド制御チャンネル用の汎用ポートを有する。【００５２】図８では、アウトオブバンド制御チャンネルを経由する制御メッセージは、インターフェース２８０の専用ポートを経由して、フローテーブル２６０内のフローエントリとマッチングせず、直接に制御チャンネル接続部２３０へ送信される。しかし、インバンド制御チャンネルを経由する制御メッセージは、インターフェース２８０の汎用ポートを経由して、他のパケットと混在してスイッチ２００のフロー転送部２７０に到着する。このとき、スイッチ２００は、高優先の制御メッセージ用フローエントリ２６１を利用して、制御メッセージを特定し、自分宛の制御チャンネル接続部２３０に転送するか、その制御メッセージを中継するかを判断する。【００５３】スイッチ２００は、制御サーバ情報管理部２１０にあるインバンド制御サーバ３００の情報（ＩＰアドレス等）と、制御メッセージ処理部２４０を利用して、制御チャンネル接続部２３０を経由して、インバンド制御サーバ３００へ接続を要求する。インバンド制御サーバ３００は、スイッチ２００の認証を行い、許可されたスイッチ２００に対し、証明書を送信する。スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００から受信した証明書から、スイッチ２００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵を作成し、暗号化通信経路とインバンド制御チャンネルを確立する。インバンド制御サーバ３００は、インバンド配下スイッチ情報３１２として、スイッチの情報をスイッチ情報管理部３１０に保存する。【００５４】スイッチ２００は、主にアウトオブバンド制御サーバ１００から経路情報に基づくフローエントリ登録等に関する制御メッセージを受信しながら、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００の状態を監視する。スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００の状態が異常を検出した場合、即時に、インバンド制御サーバ３００へ切り替えることができる。【００５５】図９は、スイッチ情報管理部１１０やスイッチ情報管理部３１０に登録されるスイッチ情報の例を示す。ここでは、スイッチ情報管理部１１０に登録されるスイッチ情報として説明する。スイッチ情報管理部１１０は、アウトオブバンド配下スイッチ情報１１１と、インバンド配下スイッチ情報１１２を持つ。アウトオブバンド配下スイッチ情報１１１は、スイッチＩＤ１１１１、１１１２と、証明書・公開鍵１１１３を含む。インバンド配下スイッチ情報１１２は、スイッチＩＤ１１２１、１１２２と、サーバ・サーバ間の共通鍵１１２３を含む。【００５６】図１０は、制御サーバ情報管理部２１０に登録される制御サーバ情報の例を示す。制御サーバ情報管理部２１０は、アウトオブバンド制御サーバの情報２１１と、インバンド制御サーバの情報２１２を持つ。アウトオブバンド制御サーバの情報２１１は、制御サーバのＭＡＣアドレス２１１１と、制御サーバのＩＰアドレス２１１２と、制御サーバのＴＣＰポート番号２１１３と、サーバ・スイッチ間の共通鍵２１１４を含む。インバンド制御サーバの情報２１２は、制御サーバのＭＡＣアドレス２１２１と、制御サーバのＩＰアドレス２１２２と、制御サーバのＴＣＰポート番号２１２３と、サーバ・スイッチ間の共通鍵２１２４を含む。【００５７】次に、図１１～図１８に示すタイムチャートを使用して、本発明のネットワークシステムにおけるサーバ等の動作を説明する。【００５８】［アウトオブバンド制御サーバ側の動作］図１１は、アウトオブバンド制御サーバ１００側の動作を示す。【００５９】（１）ステップＳ１０１アウトオブバンド制御サーバ１００は、インバンド制御サーバ３００を選択する。【００６０】（２）ステップＳ１０２アウトオブバンド制御サーバ１００は、選択したインバンド制御サーバ３００への接続を要求する。ここでは、アウトオブバンド制御サーバ１００は、選択したインバンド制御サーバ３００に、冗長制御サーバとしてのサービス提供を依頼する。【００６１】（３）ステップＳ１０３アウトオブバンド制御サーバ１００は、インバンド制御サーバ３００から許可の応答があるか確認する。ここでは、アウトオブバンド制御サーバ１００は、インバンド制御サーバ３００から証明書を受信した場合、インバンド制御サーバ３００から許可の応答があったと判断する。【００６２】（４）ステップＳ１０４アウトオブバンド制御サーバ１００は、インバンド制御サーバ３００から許可の応答がなかった場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、他のインバンド制御サーバ３００を選択し、改めて、選択したインバンド制御サーバ３００への接続を要求する。【００６３】（５）ステップＳ１０５アウトオブバンド制御サーバ１００は、インバンド制御サーバ３００から許可の応答があった場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、インバンド制御サーバ３００からの証明書を利用して、共通鍵を作成し、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の暗号化通信経路を確立する。【００６４】（６）ステップＳ１０６アウトオブバンド制御サーバ１００は、インバンド制御サーバ３００に、配下のスイッチの情報（スイッチＩＤ）と、作成した共通鍵を通知する。【００６５】（７）ステップＳ１０７アウトオブバンド制御サーバ１００は、当該インバンド制御サーバ３００の情報を配下のスイッチ２００に通知する。【００６６】（８）ステップＳ１０８アウトオブバンド制御サーバ１００は、スイッチ２００のフローテーブル２６０に、制御メッセージ用フローエントリ２６１を登録する。【００６７】［インバンド制御サーバ側の動作］図１２は、インバンド制御サーバ３００側の動作を示す。【００６８】（１）ステップＳ２０１インバンド制御サーバ３００は、他の制御サーバからインバンド制御サーバ３００としての接続要求を受信する。ここでは、要求元の制御サーバは、アウトオブバンド制御サーバ１００とする。インバンド制御サーバ３００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から、冗長制御サーバとしてのサービス提供依頼を受信する。【００６９】（２）ステップＳ２０２インバンド制御サーバ３００は、要求元の制御サーバに対し、インバンド制御サーバ３００として接続許可するかどうかを判断する。【００７０】（３）ステップＳ２０３インバンド制御サーバ３００は、要求元の制御サーバに対し、インバンド制御サーバ３００として接続許可しない場合、要求元の制御サーバに接続拒否を通知する。【００７１】（４）ステップＳ２０４インバンド制御サーバ３００は、要求元の制御サーバに対し、インバンド制御サーバ３００として接続許可する場合、要求元の制御サーバに接続許可を通知し、証明書を送信する。【００７２】（５）ステップＳ２０５インバンド制御サーバ３００は、要求元の制御サーバから共通鍵を受信し、暗号化通信経路とサーバ・サーバ間の通信経路を確立する。ここでは、インバンド制御サーバ３００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から、アウトオブバンド制御サーバ１００で作成された共通鍵を受信し、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の暗号化通信経路を確立する。【００７３】（６）ステップＳ２０６また、インバンド制御サーバ３００は、相手の制御サーバから受信したスイッチの情報を保存する。ここでは、インバンド制御サーバ３００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から、配下のスイッチ２００を示すスイッチＩＤを受信し、管理する。なお、インバンド制御サーバ３００は、共通鍵とスイッチの情報（スイッチＩＤ）を同じタイミングで受信するようにしても良い。【００７４】［アウトオブバンド制御チャンネルの確立］図１３は、スイッチ２００が既知のアウトオブバンド制御サーバ１００に対して、ＴＣＰセッションを確認し、サーバから受信した証明書を利用して、公開鍵を生成し、暗号化通信経路とアウトオブバンド制御チャンネルを確立する際の動作を示す。【００７５】（１）ステップＳ３０１スイッチ２００は、既知のアウトオブバンド制御サーバ１００に対して、ＴＣＰセッションを確立する。【００７６】（２）ステップＳ３０２スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から証明書を受信し、アウトオブバンド制御サーバ１００とスイッチ２００間の共通鍵を作成する。【００７７】（３）ステップＳ３０３スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００とスイッチ２００間の暗号化通信経路を確立する。【００７８】（４）ステップＳ３０４スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００に接続要求を送信する。【００７９】（５）ステップＳ３０５スイッチ２００は、アウトオブバンド制御チャンネルを確立することができるか確認する。ここでは、スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から、接続許可の応答があれば、アウトオブバンド制御チャンネルを確立することができると判断する。スイッチ２００は、アウトオブバンド制御チャンネルを確立することができない場合、最初からやり直す。【００８０】（６）ステップＳ３０６スイッチ２００は、アウトオブバンド制御チャンネルを確立することができる場合、アウトオブバンド制御サーバ１００とスイッチ２００間のアウトオブバンド制御チャンネルを確立する。【００８１】［インバンド制御チャンネルの確立］図１４は、スイッチ２００がアウトオブバンド制御チャンネルを確立した後、インバンド制御チャンネルを確立する際の動作を示す。【００８２】（１）ステップＳ４０１スイッチ２００は、スイッチ２００とアウトオブバンド制御サーバ間に、アウトオブバンド制御チャンネルを確立する。この手順については、図１３に示す。【００８３】（２）ステップＳ４０２スイッチ２００は、アウトオブバンド制御チャンネルが確立した後、アウトオブバンド制御サーバ１００に、インバンド制御サーバ３００の情報と、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵を要求する。【００８４】（３）ステップＳ４０３スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から、候補のインバンド制御サーバ３００の情報を受信する。【００８５】（４）ステップＳ４０４スイッチ２００は、その候補のインバンド制御サーバ３００に対し、自分のスイッチＩＤと、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵を送信し、インバンド制御サーバ３００に接続要求する。【００８６】（５）ステップＳ４０５スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００への接続が許可されたか確認する。ここでは、スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００から接続許可の応答を受信した場合、インバンド制御サーバ３００への接続が許可されたと判断する。【００８７】（６）ステップＳ４０６スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００から接続許可の応答を受信しなかった場合（ステップＳ４０５でＮｏ）、アウトオブバンド制御サーバ１００に「インバンド制御チャンネル確立不可」の旨を通知し、改めて、他のインバンド制御サーバ３００の情報を要求する。【００８８】（７）ステップＳ４０７スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００から接続許可の応答を受信した場合（ステップＳ４０５でＹｅｓ）、スイッチ２００とインバンド制御サーバ３００間の暗号化通信経路を確立する。ここでは、スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００から、接続許可の応答として証明書を受信し、スイッチ２００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵を作成し、作成された共通鍵により、スイッチ２００とインバンド制御サーバ３００間の暗号化通信経路を確立する。【００８９】（８）ステップＳ４０８スイッチ２００は、スイッチ２００とインバンド制御サーバ３００間のインバンド制御チャンネルを確立する。【００９０】［インバンド制御サーバへのスイッチ情報の登録］図１５は、インバンド制御サーバ３００のスイッチ２００の情報の登録の際の動作を示す。【００９１】（１）ステップＳ５０１インバンド制御サーバ３００は、配下のスイッチ２００からインバンド制御チャンネル確立の要求を受信する。【００９２】（２）ステップＳ５０２インバンド制御サーバ３００は、スイッチ２００から要求を受信した際、スイッチ情報管理部３１０に、スイッチ２００の情報が登録されているか確認する。ここで、以前、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００の間に、スイッチ２００の情報（スイッチＩＤ）を交換しているため、そのスイッチ２００の情報（スイッチＩＤ）と、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵を参照して、スイッチ２００の情報（スイッチＩＤ）の登録を受け入れるかを判断する。【００９３】（３）ステップＳ５０３インバンド制御サーバ３００は、スイッチ２００の情報（スイッチＩＤ）が登録されていない場合（ステップＳ５０２でＮｏ）、スイッチ２００に対して、接続拒否を通知する。【００９４】（４）ステップＳ５０４インバンド制御サーバ３００は、スイッチ２００の情報（スイッチＩＤ）が登録されている場合（ステップＳ５０２でＹｅｓ）、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵が正しいか確認する。【００９５】（５）ステップＳ５０５インバンド制御サーバ３００は、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵が正しくない場合（ステップＳ５０４でＮｏ）、スイッチ２００に対して、接続拒否を通知する。【００９６】（６）ステップＳ５０６インバンド制御サーバ３００は、アウトオブバンド制御サーバ１００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵が正しい場合（ステップＳ５０４でＹｅｓ）、スイッチ２００に対して、接続許可を通知し、証明書を送付する。【００９７】（７）ステップＳ５０７インバンド制御サーバ３００は、証明書の送付に対する応答として、スイッチ２００からスイッチ２００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵を受信し、スイッチ２００とインバンド制御サーバ３００間の共通鍵により、暗号化通信経路を確立する。【００９８】（８）ステップＳ５０８インバンド制御サーバ３００は、スイッチ２００とインバンド制御サーバ３００間のインバンド制御チャンネルを確立する。【００９９】［アウトオブバンド制御サーバとインバンド制御サーバの切り替え］図１６Ａ、図１６Ｂは、スイッチ２００が、アウトオブバンド制御サーバ１００からインバンド制御サーバ３００への切り替え、或いはインバンド制御サーバ３００からアウトオブバンド制御サーバ１００への切り替えを行う際の動作を示す。【０１００】（１）ステップＳ６０１スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００及びインバンド制御サーバ３００の各々と接続した後、主にアウトオブバンド制御サーバ１００から制御メッセージを受信する。【０１０１】（２）ステップＳ６０２スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００に対し、定期的に、状態監視用メッセージを送信する。【０１０２】（３）ステップＳ６０３スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から状態監視用メッセージに対する応答があるか確認する。スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から応答がある場合（ステップＳ６０３でＹｅｓ）、アウトオブバンド制御サーバ１００から状態監視に関する制御メッセージを受信する。【０１０３】（４）ステップＳ６０４スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から応答がない場合（ステップＳ６０３でＮｏ）、アウトオブバンド制御サーバ１００が異常状態であると判断し、インバンド制御サーバ３００を選択し、選択したインバンド制御サーバ３００への切り替えを準備する。【０１０４】（５）ステップＳ６０５スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００に対し、切り替え通知を送信し、接続開始を要求し、インバンド制御サーバ３００へ接続する。【０１０５】（６）ステップＳ６０６スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００へ接続した時点で、インバンド制御サーバ３００から制御メッセージを受信することになる。スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００から制御メッセージを受信する。【０１０６】（７）ステップＳ６０７なお、インバンド制御サーバ３００に接続中のスイッチ２００でも、定期的に、アウトオブバンド制御サーバ１００に対し、状態監視用メッセージを送信する。【０１０７】（８）ステップＳ６０８スイッチ２００は、状態監視用メッセージに対し、アウトオブバンド制御サーバ１００から応答があるか確認する。スイッチ２００は、応答の有無により、アウトオブバンド制御サーバ１００の状態を確認し、アウトオブバンド制御サーバ１００が復旧したかを確認する。【０１０８】（９）ステップＳ６０９スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から応答があり、復旧したことが確認できた場合（ステップＳ６０８のＹｅｓ）、スイッチ２００は即時にアウトオブバンド制御サーバ１００に切り戻し、アウトオブバンド制御サーバ１００から制御メッセージを受信する。【０１０９】（１０）ステップＳ６１０スイッチ２００は、アウトオブバンド制御サーバ１００から応答がなく、復旧したことが確認できない場合（ステップＳ６０８のＮｏ）、インバンド制御サーバ３００に対し、状態監視用メッセージを送信する。【０１１０】（１１）ステップＳ６１１スイッチ２００は、状態監視用メッセージに対し、インバンド制御サーバ３００から応答があるか確認する。スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００から応答がある場合（ステップＳ６１１でＹｅｓ）、インバンド制御サーバ３００から状態監視に関する制御メッセージを受信する。また、スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００から応答がない場合（ステップＳ６１１でＮｏ）、インバンド制御サーバ３００が異常状態だと判断し、他のインバンド制御サーバ３００を選択し、選択したインバンド制御サーバ３００への切り替えを準備する。【０１１１】［制御メッセージ用フローエントリのマッチング］図１７は、インバンド制御サーバ３００宛に、スイッチ２００上に登録される制御メッセージ用フローエントリのマッチングの仕組みを示す。【０１１２】（１）ステップＳ７０１アウトオブバンド制御サーバ１００は、スイッチ２００に対し、インバンド制御サーバ３００の情報を送信し、インバンド制御サーバ３００へのフローエントリを登録する。その登録されたフローエントリは、制御メッセージ用フローエントリとなる。スイッチ２００は、インバンド制御サーバ３００への制御メッセージを生成し、制御メッセージのパケットを送信する。【０１１３】（２）ステップＳ７０２スイッチ２００は、その制御メッセージのパケットのヘッダから抽出した検索キーを利用し、高優先の制御メッセージ用フローエントリとマッチングを行う。【０１１４】（３）ステップＳ７０３スイッチ２００は、制御メッセージのパケットのヘッダから抽出した検索キーが、高優先の制御メッセージ用フローエントリとマッチするか確認する。【０１１５】（４）ステップＳ７０４スイッチ２００は、マッチした場合（ステップＳ７０３でＹｅｓ）、制御メッセージを、インバンド制御サーバ３００へ送信する。【０１１６】（５）ステップＳ７０５スイッチ２００は、マッチしなかった場合（ステップＳ７０３でＮｏ）、制御メッセージのパケットのヘッダから抽出した検索キーが、他の制御メッセージ用フローエントリとマッチするか確認する。ここでは、スイッチ２００は、制御メッセージのパケットのヘッダから抽出した検索キーを利用し、先にマッチングを行った制御メッセージ用フローエントリの次に高優先の制御メッセージ用フローエントリとマッチングを行う。スイッチ２００は、マッチした場合、制御メッセージを、当該制御メッセージ用フローエントリに対応する制御サーバへ送信する。スイッチ２００は、制御メッセージのパケットのヘッダから抽出した検索キーとマッチする制御メッセージ用フローエントリが存在しない場合、当該制御メッセージのパケットを破棄しても良い。【０１１７】［パケット群からの制御メッセージの抽出］図１８は、スイッチ２００上のフローテーブル上に、パケットと混載している制御メッセージを抽出する制御メッセージ用フローエントリのマッチングの仕組みを示す。【０１１８】（１）ステップＳ８０１スイッチ２００は、パケットを受信する。【０１１９】（２）ステップＳ８０２スイッチ２００は、受信したパケットのヘッダから抽出した検索キーを利用し、高優先の制御メッセージ用フローエントリとマッチングを行う。【０１２０】（３）ステップＳ８０３スイッチ２００は、受信したパケットのヘッダから抽出した検索キーが、高優先の制御メッセージ用フローエントリとマッチするか確認する。【０１２１】（４）ステップＳ８０４スイッチ２００は、マッチしなかった場合（ステップＳ８０３でＮｏ）、受信したパケットのヘッダから抽出した検索キーが、他の制御メッセージ用フローエントリとマッチするか確認する。ここでは、スイッチ２００は、受信したパケットのヘッダから抽出した検索キーを利用し、先にマッチングを行った制御メッセージ用フローエントリの次に高優先の制御メッセージ用フローエントリとマッチングを行う。スイッチ２００は、マッチした場合、制御メッセージを、当該制御メッセージ用フローエントリに対応する制御サーバへ送信する。スイッチ２００は、受信したパケットのヘッダから抽出した検索キーとマッチする制御メッセージ用フローエントリが存在しない場合、当該受信したパケットを破棄しても良い。【０１２２】（５）ステップＳ８０５スイッチ２００は、マッチした場合（ステップＳ８０３でＹｅｓ）、そのパケットが制御メッセージであるものと判断し、宛先が自分宛であるか確認する。【０１２３】（６）ステップＳ８０６スイッチ２００は、宛先が自分宛でない場合（ステップＳ８０５でＮｏ）、宛先に基づいて、他のスイッチへ制御メッセージを中継する。【０１２４】（７）ステップＳ８０７スイッチ２００は、宛先が自分宛である場合（ステップＳ８０５でＹｅｓ）、自分宛の制御メッセージを、自身の制御メッセージ処理部２４０に転送する。【０１２５】＜第２実施形態＞以下に、本発明の第２実施形態について説明する。スイッチ２００は、制御メッセージ処理のプロトコルにおいて、ＴＣＰの送信先ポート番号、又は送信元ポートが規定される場合（例えば、ＴＣＰポート番号が９９９９）、制御メッセージ検出用フローエントリを用いて、流れているデータトラフィックから制御メッセージを抽出することができる。【０１２６】その制御メッセージを自分のアウトオブバンド制御サーバに送信し、アウトオブバンド制御サーバは、制御メッセージのヘッダから、他の制御サーバの送信元ＩＰアドレスを抽出でき、他の制御サーバへの接続試行を行うことができる。【０１２７】＜本発明の特徴＞本発明は、パケットを転送するスイッチと経路を決定する制御サーバにおいて、アウトオブバンド制御サーバとインバンド制御サーバによって、制御チャンネルの冗長化を実現するものである。【０１２８】本発明は、スイッチに対し、アウトオブバンド制御サーバから、インバンド制御サーバへ制御メッセージ用フローエントリを登録する仕組みとなっている。【０１２９】本発明では、アウトオブバンド制御サーバとインバンド制御サーバの間でスイッチＩＤを交換する。【０１３０】また、本発明では、インバンド制御サーバが他のスイッチを登録する。【０１３１】更に、本発明では、制御メッセージ用フローエントリを用いて、パケットと混在している制御メッセージを抽出する。【０１３２】本発明は、パケット転送手段（スイッチ）と経路情報決定手段（制御サーバ）が分離されたネットワークシステム等で利用することができる。【０１３３】本発明においては、スイッチが主のアウトオブバンド制御サーバから制御メッセージを受信しながら、データトラフィックのネットワークを経由し、他の制御サーバをインバンド制御サーバとして利用することができる。【０１３４】また、本発明においては、スイッチに対し、アウトオブバンド制御サーバから事前に接続依頼したインバンド制御サーバの情報を登録することで、スイッチは、信頼できる他の制御サーバ（インバンド制御サーバ）へ接続できる。【０１３５】また、本発明においては、インバンド制御サーバは、事前に他のアウトオブバンド制御サーバからスイッチＩＤ及びサーバ・サーバ間の共通鍵を受信し、保存することで、スイッチから接続要求されたときに、当該スイッチの認証を行うことができる。【０１３６】また、本発明においては、アウトオブバンド制御サーバからスイッチのフローテーブル用に対し、高優先度の制御メッセージ用フローエントリを登録することで、スイッチは、データトラフィックと混在している制御メッセージを抽出することができる。【０１３７】また、本発明においては、制御メッセージ用のフローエントリにより、制御メッセージが優先的にマッチングされ、スイッチの制御メッセージ処理部への送信することができ、また、他のスイッチへの優先的に制御メッセージを中継することができる。【０１３８】また、本発明においては、スイッチは、監視しているアウトオブバンド制御サーバに障害が発生した場合、一旦、アウトオブバンド制御サーバからインバンド制御サーバへ切り替え、インバンド制御サーバから制御メッセージを受信するが、常時、切り替え前のアウトオブバンド制御サーバを監視することで、アウトオブバンド制御サーバが復旧したとき、即時に切り替え戻すことができる。【０１３９】＜まとめ＞以上のように、本発明は、パケットを転送するスイッチと、経路情報を決定する制御サーバが分離されたネットワークシステムにおいて、スイッチが制御サーバから経路情報に基づくフローエントリ登録等に関する制御メッセージを受信する場合に、アウトオブバンド制御チャンネルとインバンド制御チャンネルによる制御チャンネルの冗長化を実現する構成にしたことを特徴としている。【０１４０】図１において、パケットを転送するスイッチと経路を決定する制御サーバを構成するデータプレーンとコントロールプレーンの分離したネットワークシステムを示す。ここで、スイッチと制御サーバ間では、制御メッセージを送受信する制御チャンネルで接続されている。【０１４１】図５において、スイッチは経路情報を決定するために、アウトオブバンド制御チャンネルで制御サーバとの接続されることだけではなく、通常のデータ通信用の経路を利用し、ネットワーク経由で、他の制御サーバと接続することができるインバンド制御チャンネルを構築することで、制御チャンネルを冗長する。なお、アウトオブバンド制御チャンネルでは、制御メッセージ専用の通信路を利用する。また、インバンド制御チャンネルでは、通信データと制御メッセージで同じ通信路を共同利用する。【０１４２】このようにして、本発明では、スイッチが、アウトオブバンド制御チャンネルとインバンド制御チャンネルにより制御メッセージを送受信するので、制御チャンネルの冗長化を実現することができる。【０１４３】図６Ａ、図６Ｂは、パケットを転送するスイッチと経路情報を管理・決定する制御サーバから構成になるネットワークシステムを示す。【０１４４】スイッチは、初期設定で主に制御メッセージを受信する制御サーバと接続するためには、データ転送用のネットワークとは別に、アウトオブバンド制御チャンネルで接続され、スイッチにとって、その制御サーバは、アウトオブバンド制御サーバとなる。【０１４５】アウトオブバンド制御サーバは、ネットワーク上に存在している既知又は設定される他の制御サーバに制御チャンネルの冗長構成を依頼する。依頼された他の制御サーバは、スイッチにとって、インバンド制御サーバとなる。【０１４６】アウトオブバンド制御サーバは、冗長制御サーバ管理部を利用して、アウトオブバンド制御サーバとインバンド制御サーバ間の暗号化通信経路を構築、その経路を通じて、自分が管理しているスイッチの情報を相手のインバンド制御サーバに通知する。【０１４７】更に、アウトオブバンド制御サーバは、自分が管理しているスイッチに対し、インバンド制御サーバの情報を通知する。【０１４８】スイッチは、アウトオブバンド制御サーバから受信したインバンド制御サーバの情報を基に、インバンド制御サーバに対し、スイッチの登録を依頼する。インバンド制御サーバは、事前にアウトオブバンド制御サーバから受信したスイッチの情報を基に、スイッチの認証を行い、スイッチを登録する。スイッチは、インバンド制御サーバから登録された後、主に制御メッセージを受信するアウトオブバンド制御サーバと共に、インバンド制御サーバの状態を監視する。【０１４９】スイッチは、常時監視しているアウトオブバンド制御サーバから応答がない場合、アウトオブバンド制御サーバに異常が発生したこと判断し、アウトオブバンド制御サーバからインバンド制御サーバへ切り替えし、インバンド制御サーバから制御メッセージを受信する。【０１５０】このようにして、スイッチは、主に受信したアウトオブバンド制御サーバと他の制御サーバ（インバンド制御サーバ）から冗長された制御チャンネルから制御メッセージを受信することができる。【０１５１】＜補足＞本発明の特徴は、アウトオブバンド制御チャンネルとインバンド制御チャンネルによる冗長構成と、アウトオブバンド制御チャンネルからのインバンド制御チャンネルの接続性の確立と、アウトオブバンド制御チャンネルとインバンド制御チャンネルの選択と、アウトオブバンド制御チャンネルとインバンド制御チャンネルの切り替えの方式にある。【０１５２】本発明では、アウトオブバンド制御サーバが、スイッチとアウトオブバンドで制御チャンネルを構成・確立し、スイッチとインバンド制御サーバ間の制御チャンネル用の経路情報（フローテーブル）を設定する。【０１５３】そして、スイッチが、インバンド制御サーバとの制御チャンネルを構成・確立し、アウトオブバンド制御サーバとインバンド制御サーバで（双方を用いて）、制御サーバの冗長構成を構築する。また、スイッチが、制御チャンネルの障害を監視して、障害発生時にアクティブ（主系・本番系）の制御チャンネルから、スタンバイ（待機系・予備系）の制御チャンネルに切り替える。【０１５４】以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。【０１５５】なお、本出願は、日本出願番号２０１０－０００８１９に基づく優先権を主張するものであり、日本出願番号２０１０－０００８１９における開示内容は引用により本出願に組み込まれる。

S

WO2011083786

2011549000

JP2011050019

20110104

20130513

WO2011083786

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5743906

20150515

2014006918

通信制御システム、及び通信制御方法

000004237

日本電気株式会社

100102864

工藤 実

高島 正徳,飛鷹 洋一,伊澤 徹

2010001292,20100106,JP

8

H04L 12/701 (20130101)

H04L 12/56 100Z

10

AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW

1

21

5K030

5K030 HA08 ,5K030 HC01 ,5K030 HD03 ,5K030 KA05 ,5K030 LB05

制御サーバーからの通信機器の遠隔制御を行うシステムの場合、制御サーバーから通信機器の転送テーブルにエントリを書き込むタイミングによっては、トラフィックのループや廃棄が意図せず発生する可能性がある。そこで、制御サーバー１０１が行った通信機器１０２に対する転送テーブルのエントリの登録・書換・削除に対して、通信機器１０２で制御サーバー１０１からの制御指示内容の検証を行い、通信機器１０２でその検証結果を保持し、制御サーバー１０１がその検証結果を取得し、複数の通信機器１０２からの検証結果を基にして、一連の制御が実行可能かどうか判断した後に、複数の通信機器１０２での実行を促す。

【請求項１】受信したトラフィックと、転送テーブルに登録されたエントリとをマッチングし、当該トラフィックに包含される情報と当該エントリに包含される情報とが一致すると、当該トラフィックを、当該エントリに規定された経路に転送する複数の通信機器と、前記複数の通信機器の各々が持つ転送テーブルにエントリを登録し、前記各通信機器に対して経路情報を決定する制御サーバーとを含み、前記各通信機器は、前記制御サーバーからの一連の制御指示に対して、前記制御サーバーからの制御指示内容の検証を行い、検証結果を保持し、前記制御サーバーは、前記各通信機器から検証結果を取得し、前記各通信機器からの検証結果を基にして、前記各通信機器において一連の制御が実行可能かどうか判断し、一連の制御が実行可能であれば、前記各通信機器に対して一連の制御の実行を促す通信制御システム。【請求項２】請求項１に記載の通信制御システムであって、前記各通信機器は、前記制御サーバーからの一連の制御指示に従って、一旦、一連の制御を実行し、前記制御サーバーは、前記制御サーバーからの制御指示内容が異常であると判断した場合、前記各通信機器に対して、実行結果のロールバックの実行を促す通信制御システム。【請求項３】請求項１又は２に記載の通信制御システムであって、前記各通信機器は、前記制御サーバーから、転送テーブルへの新規エントリの追加指示の制御命令を受け取った際、前記転送テーブルを参照し、前記転送テーブルに空きエントリがあるかどうかを確認し、空きエントリがある場合、前記転送テーブルに包括・一部包括関係にあるエントリがあるかどうかを確認し、包括・一部包括関係にあるエントリがある場合、当該エントリの優先度を確認し、前記制御サーバーからの制御命令を実行する通信制御システム。【請求項４】請求項３に記載の通信制御システムであって、前記各通信機器は、空きエントリがない場合、もしくは包括・一部包括関係にあるエントリの有無を確認した場合、一連の制御を待機状態にして、前記制御サーバーからの指示を待ち、前記制御サーバーから新たな制御命令を受け取り、新たな制御命令が処理実行である場合、前記制御サーバーからの制御命令に従って、前記転送テーブルにエントリを追加し、新たな制御命令がロールバック指示である場合、前記制御サーバーからの制御命令に従って、前記転送テーブルにはエントリを追加せず、ロールバック関数に従った処理を行う通信制御システム。【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一項に記載の通信制御システムにおいて、通信機器及び制御サーバーのいずれかとして使用される計算機。【請求項６】制御サーバーから、複数の通信機器の各々が持つ転送テーブルにエントリを登録し、前記各通信機器に対して経路情報を決定することと、前記各通信機器において、受信したトラフィックと、転送テーブルに登録されたエントリとをマッチングし、当該トラフィックに包含される情報と当該エントリに包含される情報とが一致すると、当該トラフィックを、当該エントリに規定された経路に転送することと、前記各通信機器において、前記制御サーバーからの一連の制御指示に対して、前記制御サーバーからの制御指示内容の検証を行い、検証結果を保持することと、前記制御サーバーにおいて、前記各通信機器から検証結果を取得し、前記各通信機器からの検証結果を基にして、前記各通信機器において一連の制御が実行可能かどうか判断し、一連の制御が実行可能であれば、前記各通信機器に対して一連の制御の実行を促すこととを含む通信制御方法。【請求項７】請求項６に記載の通信制御方法であって、前記各通信機器において、前記制御サーバーからの一連の制御指示に従って、一旦、一連の制御を実行することと、前記制御サーバーにおいて、前記制御サーバーからの制御指示内容が異常であると判断した場合、前記各通信機器に対して、実行結果のロールバックの実行を促すこととを更に含む通信制御方法。【請求項８】請求項６又は７に記載の通信制御方法であって、前記各通信機器において、前記制御サーバーから、転送テーブルへの新規エントリの追加指示の制御命令を受け取った際、前記転送テーブルを参照し、前記転送テーブルに空きエントリがあるかどうかを確認することと、空きエントリがある場合、前記転送テーブルに包括・一部包括関係にあるエントリがあるかどうかを確認することと、包括・一部包括関係にあるエントリがある場合、当該エントリの優先度を確認することと、前記制御サーバーからの制御命令を実行することとを更に含む通信制御方法。【請求項９】請求項８に記載の通信制御方法であって、前記各通信機器において、空きエントリがない場合、もしくは包括・一部包括関係にあるエントリの有無を確認した場合、一連の制御を待機状態にして、前記制御サーバーからの指示を待つことと、前記制御サーバーから新たな制御命令を受け取ることと、新たな制御命令が処理実行である場合、前記制御サーバーからの制御命令に従って、前記転送テーブルにエントリを追加することと、新たな制御命令がロールバック指示である場合、前記制御サーバーからの制御命令に従って、前記転送テーブルにはエントリを追加せず、ロールバック関数に従った処理を行うこととを更に含む通信制御方法。【請求項１０】請求項６乃至９のいずれか一項に記載の通信制御方法を、通信機器及び制御サーバーのいずれかとして機能する計算機に実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体。

【請求項１】受信したトラフィックと、転送テーブルに登録されたエントリとをマッチングし、当該トラフィックに包含される情報と当該エントリに包含される情報とが一致すると、当該トラフィックを、当該エントリに規定された経路に転送する複数の通信機器と、前記複数の通信機器の各々が持つ転送テーブルにエントリを登録し、前記各通信機器に対して経路情報を決定する制御サーバーとを含み、前記各通信機器は、前記制御サーバーからの一連の制御指示に対して、前記制御サーバーからの制御指示内容の検証を行い、検証結果を保持し、前記制御サーバーは、前記各通信機器から検証結果を取得し、前記各通信機器からの検証結果を基にして、前記各通信機器において一連の制御が実行可能かどうか判断し、一連の制御が実行可能であれば、前記各通信機器に対して一連の制御の実行を促す通信制御システム。【請求項６】制御サーバーから、複数の通信機器の各々が持つ転送テーブルにエントリを登録し、前記各通信機器に対して経路情報を決定することと、前記各通信機器において、受信したトラフィックと、転送テーブルに登録されたエントリとをマッチングし、当該トラフィックに包含される情報と当該エントリに包含される情報とが一致すると、当該トラフィックを、当該エントリに規定された経路に転送することと、前記各通信機器において、前記制御サーバーからの一連の制御指示に対して、前記制御サーバーからの制御指示内容の検証を行い、検証結果を保持することと、前記制御サーバーにおいて、前記各通信機器から検証結果を取得し、前記各通信機器からの検証結果を基にして、前記各通信機器において一連の制御が実行可能かどうか判断し、一連の制御が実行可能であれば、前記各通信機器に対して一連の制御の実行を促すこととを含む通信制御方法。

【技術分野】【０００１】本発明は、通信制御システムに関し、特にパケットを転送する通信機器と経路情報を決定する制御サーバーが分離された通信制御システムに関する。

【背景技術】【０００２】ＴＣＰ／ＩＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ／ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）やＩＥＥＥ８０２．１におけるネットワークの経路制御は、通信機器間での経路情報の交換による自律的な経路制御が行われる手法が一般的である。【０００３】一方で、通信機器間の自律的な経路制御では、通信機器間の経路情報が一時的な不一致となることで、ネットワークの信頼性が低下する問題があった。【０００４】この問題に対応する手法として、特許文献１（ＵＳ２００６／００９２９７４Ａ１）に、通信機器から制御部を分離して、その制御部を実装した制御サーバーから、制御部のない複数の通信機器を遠隔で制御する手法が開示されている。また、制御サーバーで複数の通信機器の経路を制御することにより、複数の通信機器間で経路情報を交換することによる自律的な経路制御より、信頼性の高い経路制御が実現できることも知られている。【０００５】また、非特許文献１には、制御サーバーから通信機器を制御するプロトコルとして、オープンフロープロトコル（ＯｐｅｎＦｌｏｗＰｒｏｔｏｃｏｌ）が開示されている。オープンフロープロトコルによると、通信機器は、フローテーブルと呼ばれる転送テーブルを有し、制御サーバーは、通信機器の転送テーブルにエントリ（ｅｎｔｒｙ）を追加・書換・削除することができる。【０００６】なお、フローテーブルとは、所定のマッチ条件（ルール）に適合するパケットに対して行うべき所定の処理（アクション）を定義したエントリが登録されるテーブルである。ルールに適合するパケット群（パケット系列）をフローと呼ぶ。フローのルールは、パケットの各プロトコル階層のヘッダ領域に含まれる宛先アドレス（ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＡｄｄｒｅｓｓ）、送信元アドレス（ＳｏｕｒｃｅＡｄｄｒｅｓｓ）、宛先ポート（ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＰｏｒｔ）、送信元ポート（ＳｏｕｒｃｅＰｏｒｔ）のいずれか又は全てを用いた様々な組み合わせにより定義され、区別可能である。なお、上記のアドレスには、ＭＡＣアドレス（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌＡｄｄｒｅｓｓ）やＩＰアドレス（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌＡｄｄｒｅｓｓ）を含むものとする。また、上記に加えて、入口ポート（ＩｎｇｒｅｓｓＰｏｒｔ）の情報も、フローのルールとして使用可能である。【０００７】また、通信機器は、所定の検索情報について、通信機器を経由するトラフィックと、転送テーブルに登録されたエントリをマッチングし、両方に含まれる検索情報（例えば宛先ＩＰアドレス）が一致すると、当該トラフィックをエントリに従った経路に転送する。オープンフロープロトコル等を用いて、ネットワークの経路制御を制御サーバーから行うことが可能である。【０００８】しかしながら、制御サーバーからの通信機器の遠隔制御を行う場合、既知の手法により、通信機器が交換することによって発生する経路情報の発振の抑制は可能となるが、制御サーバーから通信機器の転送テーブルにエントリを書き込むタイミングによっては、トラフィックのループや廃棄が意図せず発生する可能性がある。【０００９】例えば、制御サーバーで計算された転送経路に関係なく任意の通信機器の転送テーブルにエントリを書く場合について説明する。【００１０】図１を例にとると、通信機器１０２Ａにおいて、検索情報として、ある転送テーブルのエントリが通信機器１０２Ｂを出力先として登録された時に、既に通信機器１０２Ｂにおいて、その検索情報を包含する転送テーブルのエントリが通信機器１０２Ａを出力先として登録されている場合、条件に一致するトラフィックは、通信機器１０２Ａと通信機器１０２Ｂの間で何度も往復することになる。【００１１】例えば、通信機器１０２Ａにおいて、検索情報として、宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．０．１／３２」（「／３２」は、ネットワークアドレス長を示す）をヘッダ情報に持つパケットは通信機器１０２Ｂを出力先とする旨のエントリが登録されたとする。このとき、既に、通信機器１０２Ｂにおいて、宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．０．０／８」をヘッダ情報に持つパケットは通信機器１０２Ａを出力先とする旨のエントリが登録されている場合、ＩＰアドレス「１９２．１６８．０．１／３２」宛のトラフィックは、通信機器１０２Ａと通信機器１０２Ｂの間で何度も往復することになる。【００１２】また、例えば、制御サーバーで計算された転送経路に関係なく任意の通信機器１０２の転送テーブルにエントリを書く場合について説明する。【００１３】図１を例にとると、通信機器１０２Ａにおいて、ある転送テーブルのエントリが通信機器１０２Ｂを出力先として登録した後に、通信機器１０２Ｂにおいて、新規の転送テーブルのエントリが登録できない場合、条件に一致するトラフィックは、通信機器１０２Ｂで廃棄されることになる。【００１４】例えば、通信機器１０２Ａにおいて、検索情報として宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．０．１／３２」をヘッダ情報に持つパケットは通信機器１０２Ｂを出力先とする旨のエントリが登録された後に、通信機器１０２Ｂにおいて、新規の転送テーブルのエントリが登録できない場合、ＩＰアドレス「１９２．１６８．０．１／３２」宛のトラフィックは、通信機器１０２Ｂで廃棄されることになる。【００１５】非特許文献１のオープンフロープロトコルにより制御される転送テーブルは、図３に示す通り、検索優先度が存在する。トラフィックは、低い検索優先度のエントリの検索情報に一致するとしても、より高い検索優先度のエントリの検索情報に一致する場合、より高い検索優先度のエントリに従って、転送される。【００１６】また、例えば、トラフィックを受信する端末側に近い通信機器１０２から、通信経路を逆順に辿るように通信機器１０２に対して転送テーブルにエントリを登録する場合について説明する。【００１７】図１を例にとると、通信機器１０２Ｄ、１０２Ｂ、１０２Ａの順に通信テーブルのエントリが登録される。しかし、既に、通信機器１０２Ｂの転送テーブルにおいて、新たに登録されるエントリの検索情報を包含する転送テーブルのエントリが、新たに登録されるエントリより高い検索優先度で登録されているとする。この場合、通信機器１０２Ｂにおいて、検索情報として低い検索優先度で通信機器１０２Ｄを出力先として新たなエントリが登録されても、新たに登録されたエントリは、トラフィックの検索結果には使用されないため、通信機器１０２Ａにおいて、検索情報として通信機器１０２Ｂを出力先としてエントリが登録されると、条件に一致するトラフィックは、通信機器１０２Ａと１０２Ｂの間で何度も往復することになる。【００１８】例えば、通信機器１０２Ｂの転送テーブルにおいて、既に、ＩＰアドレス「１９２．１６８．０．０／８」宛のトラフィックに関するエントリが、新たに登録されるエントリより高い検索優先度で登録されているとする。この場合、通信機器１０２Ｂにおいて、検索情報として、宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．０．１／３２」をヘッダ情報に持つパケットは低い検索優先度で通信機器１０２Ｄを出力先とする旨の新たなエントリが登録されても、新たに登録されたエントリは、トラフィックの検索結果には使用されないため、通信機器１０２Ａにおいて、検索情報として、宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．０．１／３２」をヘッダ情報に持つパケットは通信機器１０２Ｂを出力先とする旨のエントリが登録されると、条件に一致するトラフィックは、通信機器１０２Ａと１０２Ｂの間で何度も往復することになる。

【発明を実施するための形態】【００２７】＜第１実施形態＞以下に、本発明の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。【００２８】［ネットワークシステムの構成］図１は、本発明が実施されるネットワークシステムの構成例を示すものである。このネットワークシステムは、制御サーバー１０１と、通信機器１０２と、端末１０３を含む。ここでは、通信機器１０２として、通信機器１０２Ａ～１０２Ｄを示す。また、端末１０３として、端末１０３Ａ、１０３Ｂを示す。【００２９】制御サーバー１０１は、端末１０３間のエンド間の通信経路を、通信機器１０２から収集したトポロジー（ｔｏｐｏｌｏｇｙ：接続形態）構成情報を基に計算し、端末１０３間のトラフィックを転送するためのエントリを、通信機器１０２の転送テーブルに対して登録する。また、制御サーバー１０１は、トポロジー構成情報の変化や使用可能帯域の変化等による経路の変更を基に、通信機器１０２の転送テーブルのエントリの書換や削除等を行う。【００３０】通信機器１０２（通信機器１０２Ａ～１０２Ｄ）は、ネットワークトポロジーを構成しており、ネットワークのエンド間のトラフィックを伝送する。通信機器１０２の転送テーブルは、ネットワークを流れるトラフィックの検索情報とその一致したトラフィックの転送先を指定したエントリで構成され、制御サーバー１０１から制御される。【００３１】端末１０３（端末１０３Ａ、１０３Ｂ）は、エンド間のトラフィックの送受信を行う。【００３２】［ハードウェアの例示］制御サーバー１０１の例として、ＰＣ（パソコン）、シンクライアントサーバー、アプライアンス（ａｐｐｌｉａｎｃｅ）、ワークステーション、メインフレーム、スーパーコンピュータ等の計算機を想定している。【００３３】通信機器１０２の例として、オープンフロースイッチを想定している。オープンフロースイッチとして使用可能な機器の例として、ルータ、スイッチングハブ等の中継機器や、ゲートウェイ、プロキシ、ファイアウォール並びにロードバランサ等の中継用の計算機等が考えられる。例えば、通信機器１０２は、マルチレイヤスイッチ（ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｓｗｉｔｃｈ）でも良い。マルチレイヤスイッチは、サポートするＯＳＩ参照モデルの層毎に、更に細かく分類されている。主な種別としては、ネットワーク層（第３層）のデータを読むレイヤ３スイッチ、トランスポート層（第４層）のデータを読むレイヤ４スイッチ、アプリケーション層（第７層）のデータを読むレイヤ７スイッチ（アプリケーションスイッチ）がある。【００３４】端末１０３の例として、ＰＣ、シンクライアント端末、アプライアンス、ワークステーション、メインフレーム、スーパーコンピュータ等の計算機、又は、携帯電話機、カーナビ（カーナビゲーションシステム）、ガジェット（電子機器）、携帯ゲーム機、家庭用ゲーム機、双方向テレビ、デジタルチューナー、デジタルレコーダー、情報家電（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｈｏｍｅａｐｐｌｉａｎｃｅ）、ＯＡ（ＯｆｆｉｃｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器等が考えられる。端末１０３は、車両や船舶、航空機等の移動体に搭載されていても良い。【００３５】なお、制御サーバー１０１、通信機器１０２、及び端末１０３は、物理マシン上に構築された仮想マシン（ＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ（ＶＭ））でも良い。【００３６】制御サーバー１０１、通信機器１０２、及び端末１０３の各々を接続するネットワークの例として、インターネット、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ）、ＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、バックボーン（Ｂａｃｋｂｏｎｅ）、ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）回線、固定電話網、携帯電話網、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ａ）、３Ｇ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、専用線（ｌｅａｓｅｌｉｎｅ）、ＩｒＤＡ（ＩｎｆｒａｒｅｄＤａｔａＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、シリアル通信回線、データバス等が考えられる。【００３７】但し、実際には、これらの例に限定されない。【００３８】［通信機器の構成］図２は、通信機器１０２の構成例を示すものである。通信機器１０２は、制御サーバーインタフェース部１０２１と、トランザクション管理部１０２２と、テーブル操作部１０２３と、テーブル検索部１０２４と、転送テーブル１０２５と、データ転送部１０２６と、インタフェース１０２７を備える。ここでは、インタフェース１０２７として、インタフェース１０２７Ａ、１０２７Ｂを示す。【００３９】制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御サーバー１０１との制御チャネルを終端して、制御サーバー１０１からの制御命令を取り出したり、実行結果を返送したり、トランザクション（ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ）結果に対する問い合わせの受付・返送をしたりする。なお、トランザクションとは、関連する複数の処理を一つの処理単位としてまとめたものである。この制御命令の例として、オープンフロープロトコルメッセージ（ＯｐｅｎＦｌｏｗＰｒｏｔｏｃｏｌＭｅｓｓａｇｅ）の１つであり、コントローラからスイッチのフローテーブルにエントリを登録するための「ＦｌｏｗＭｏｄ」メッセージ等が考えられる。【００４０】トランザクション管理部１０２２は、制御命令毎にトランザクションとして保持し、その実行結果やその命令に対する検証結果を保持し、制御サーバー１０１からの問い合わせに対して応答したり、トランザクションの実行命令に対して実行したりする。実行待ちのトランザクションを実行する手法には、広く一般に使用されている２フェーズコミットの手法を使用することができる。【００４１】テーブル操作部１０２３は、転送テーブル１０２５に対してエントリの登録・書換・削除を実行するブロックである。【００４２】テーブル検索部１０２４は、トランザクション管理部１０２２からの命令に従って、転送テーブル１０２５の登録済みエントリに対して、新規エントリが包含関係や一部包含関係になっていないか、包含・一部包含関係のエントリがそのエントリに対して、高・低の検索優先度のいずれかを確認し、その結果をトランザクション管理部１０２２に返す。【００４３】転送テーブル１０２５は、図３に示す通り、エントリは番号で管理されており、その番号の順に検索優先度が決まっている、また、図４のような検索情報（例えば、送信元・送信先ＩＰアドレス）、出力ポート等の情報を有する。ここでは、転送テーブル１０２５は、エントリ番号と、送信元ＩＰアドレスと、送信先ＩＰアドレスと、出力ポートの情報を有する。出力ポートは、インタフェース１０２７（インタフェース１０２７Ａ、１０２７Ｂ）を示す。【００４４】データ転送部１０２６は、インタフェース１０２７（インタフェース１０２７Ａ、１０２７Ｂ）から入力されたトラフィックから検索キーを抽出し、その検索キーを転送テーブル１０２５に対して検索実行し、その検索結果に従ってトラフィックを転送する。【００４５】インタフェース１０２７（インタフェース１０２７Ａ、１０２７Ｂ）は、通信機器１０２の通信用のインタフェースであり、図１のように他の通信機器１０２や端末１０３と接続を行い、トラフィックの受信と送信を行う。【００４６】ここでは、制御サーバーインタフェース部１０２１、トランザクション管理部１０２２、テーブル操作部１０２３、テーブル検索部１０２４、転送テーブル１０２５、データ転送部１０２６は、プログラムで駆動される処理装置等のハードウェアと、そのハードウェアを駆動して所望の処理を実行させるプログラム等のソフトウェアと、そのソフトウェアや各種データを格納する記憶装置によって実現されるものとする。但し、実際には、これらの例に限定されない。【００４７】上記の処理装置の例として、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコントローラ、或いは、同様の機能を有する半導体集積回路（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ（ＩＣ））等が考えられる。但し、実際には、これらの例に限定されない。【００４８】上記の記憶装置の例として、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等の半導体記憶装置、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等の補助記憶装置、又は、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）やＳＤメモリカード（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌｍｅｍｏｒｙｃａｒｄ）等のリムーバブルディスクや記憶媒体（メディア）等が考えられる。但し、実際には、これらの例に限定されない。【００４９】また、制御サーバーインタフェース部１０２１、データ転送部１０２６、及びインタフェース１０２７は通信機能を持つ。制御サーバーインタフェース部１０２１、データ転送部１０２６、及びインタフェース１０２７の通信機能を実現するハードウェアの例として、ＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ）等のネットワークアダプタや、アンテナ等の通信装置、接続口（コネクタ）等の通信ポート等が考えられる。但し、実際には、これらの例に限定されない。【００５０】［転送テーブルへのエントリ登録の際の動作（待機あり）］図６を用いて、通信経路の一貫性を保つための動作について説明する。【００５１】ここでは、制御サーバー１０１は、通信機器１０２に、図４の形式のエントリーデータを送信する。通信機器１０２は、受信したエントリーデータを転送テーブル１０２５に格納する。【００５２】（１）ステップＳ１０１通信機器１０２において、制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御サーバー１０１から、制御チャネル経由で、新規エントリの追加指示の制御命令を受け取り、トランザクション管理部１０２２に渡す。トランザクション管理部１０２２は、制御命令に含まれるトランザクション番号をキーに、図５のトランザクション状態テーブルに状態を検証待ちとして登録する。ここでは、トランザクション状態テーブルは、コントローラＩＤと、トランザクション番号と、制御命令と、状態と、ロールバック方法の情報を有する。コントローラＩＤは、制御サーバーの識別情報である。制御サーバー１０１が１台しかなく一意に特定できる場合、コントローラＩＤの情報はなくても良い。トランザクション状態テーブルの検証待ちトランザクションを、検証中の状態に変更して、転送テーブル１０２５のエントリをテーブル検索部１０２４に送付する。【００５３】（２）ステップＳ１０２テーブル検索部１０２４は、転送テーブル１０２５を参照し、転送テーブル１０２５に空きエントリがあるかどうかを確認する。テーブル検索部１０２４は、空きエントリがある場合、ステップＳ１０４の処理へ移行する。また、テーブル検索部１０２４は、空きエントリがない場合、ステップＳ１０３の処理へ移行する。【００５４】（３）ステップＳ１０３テーブル検索部１０２４は、空きエントリがない場合、転送テーブル１０２５に空きエントリがないことを、トランザクション管理部１０２２に通知する。トランザクション管理部１０２２は、状態を空きエントリなしとして、ステップＳ１０６の処理へ移行し、トランザクションを待機状態にする。【００５５】（４）ステップＳ１０４テーブル検索部１０２４は、空きエントリがある場合、転送テーブル１０２５に包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）かどうかを確認する。テーブル検索部１０２４は、包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）場合、当該エントリの優先度も確認する。テーブル検索部１０２４は、包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）場合、ステップＳ１０５の処理へ移行する。また、テーブル検索部１０２４は、包括関係や一部包括関係にあるエントリがない（コンフリクトがない）場合、ステップＳ１０６の処理へ移行し、トランザクションを待機状態にする。【００５６】（５）ステップＳ１０５テーブル検索部１０２４は、包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）場合、包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）ことを、トランザクション管理部１０２２に通知する。トランザクション管理部１０２２は、状態を包括・一部包括関係あり（コンフリクトあり）として、ステップＳ１０６の処理へ移行し、トランザクションを待機状態にする。【００５７】（６）ステップＳ１０６テーブル検索部１０２４は、トランザクションを待機状態にして、制御サーバー１０１からの指示を待つ。制御サーバー１０１は、自動的に、トランザクション番号をキーに、処理検証結果を確認し、その結果を基に制御サーバー１０１内で判断を行う。このとき、トランザクション完了を、通信機器１０２から制御サーバー１０１に通知することも可能である。【００５８】（７）ステップＳ１０７制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御サーバー１０１から、制御チャネル経由で、新たな制御命令を受け取り、トランザクション管理部１０２２に渡す。制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御サーバー１０１からの制御命令に従って処理を行う。制御命令が処理実行であれば、ステップＳ１０８の処理へ移行する。制御命令がロールバック指示であれば、ステップＳ１０９の処理へ移行する。【００５９】（８）ステップＳ１０８制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御命令が処理実行である場合、制御サーバー１０１からの制御命令に従って、転送テーブル１０２５にエントリを反映させる。【００６０】（９）ステップＳ１０９制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御命令がロールバック指示である場合、制御サーバー１０１からの制御命令に従って、転送テーブル１０２５にはエントリを反映させず、登録されたロールバック関数に従った処理を行う。【００６１】＜第２実施形態＞本実施形態では、図６のステップＳ１０６、ステップＳ１０７において、トランザクション番号を制御のＩＮＤＥＸ（索引）とする代わりに、転送テーブル１０２５のエントリを制御のＩＮＤＥＸとする。【００６２】転送テーブルのエントリとは、ＩＰアドレス等の検索情報である。同じ検索情報が存在すると特定が難しくなるため、転送テーブルのエントリ（検索情報）には重複しない情報を使用すると好適である。【００６３】これにより、トランザクション番号を省略することが可能になる。【００６４】＜第３実施形態＞本実施形態では、図７に示す通り、トランザクション管理部１０２２は、空きエントリがない場合や、包括関係や一部包括関係にあるエントリがない（コンフリクトがない）場合に、処理を待機するのではなく、そのまま制御命令を実行する。この場合、実行した結果、処理検証結果を確認でき、ロールバックすることも可能である。【００６５】［転送テーブルへのエントリ登録の際の動作（待機なし）］図７を用いて、本実施形態において、通信経路の一貫性を保つための動作について説明する。なお、図７のステップＳ２０１～Ｓ２０５は、図６のステップＳ１０１～Ｓ１０５と同じである。【００６６】（１）ステップＳ２０１通信機器１０２において、制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御サーバー１０１から、制御チャネル経由で、新規エントリの追加指示の制御命令を受け取り、トランザクション管理部１０２２に渡す。トランザクション管理部１０２２は、制御命令に含まれるトランザクション番号をキーに、図５のトランザクション状態テーブルに状態を検証待ちとして登録する。トランザクション状態テーブルの検証待ちトランザクションを、検証中の状態に変更して、転送テーブルのエントリをテーブル検索部１０２４に送付する。【００６７】（２）ステップＳ２０２テーブル検索部１０２４は、転送テーブル１０２５を参照し、転送テーブル１０２５に空きエントリがあるかどうかを確認する。テーブル検索部１０２４は、空きエントリがある場合、ステップＳ２０４の処理へ移行する。また、テーブル検索部１０２４は、空きエントリがない場合、ステップＳ２０３の処理へ移行する。【００６８】（３）ステップＳ２０３テーブル検索部１０２４は、空きエントリがない場合、転送テーブル１０２５に空きエントリがないことを、トランザクション管理部１０２２に通知する。トランザクション管理部１０２２は、状態を空きエントリなしとして、ステップＳ２０６の処理へ移行する。【００６９】（４）ステップＳ２０４テーブル検索部１０２４は、空きエントリがある場合、転送テーブル１０２５に包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）かどうかを確認する。なお、テーブル検索部１０２４は、包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）場合、当該エントリの優先度も確認する。テーブル検索部１０２４は、包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）場合、ステップＳ２０５の処理へ移行する。また、テーブル検索部１０２４は、包括関係や一部包括関係にあるエントリがない（コンフリクトがない）場合、ステップＳ２０６の処理へ移行する。【００７０】（５）ステップＳ２０５テーブル検索部１０２４は、包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）場合、包括関係や一部包括関係にあるエントリがある（コンフリクトがある）ことを、トランザクション管理部１０２２に通知する。トランザクション管理部１０２２は、状態を包括・一部包括関係あり（コンフリクトあり）として、ステップＳ２０６の処理へ移行する。【００７１】（６）ステップＳ２０６制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御サーバー１０１からの制御命令に従って処理を行う。制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御命令が処理実行である場合、制御サーバー１０１からの制御命令に従って、転送テーブル１０２５にエントリを反映させる。また、制御サーバーインタフェース部１０２１は、制御命令がロールバック指示である場合、制御サーバー１０１からの制御命令に従って、転送テーブル１０２５にはエントリを反映させず、登録されたロールバック関数に従った処理を行う。制御サーバー１０１は、トランザクション番号をキーに、処理検証結果を確認し、その結果を基に制御サーバー１０１内で判断を行う。このとき、トランザクション完了を、通信機器１０２から制御サーバー１０１に通知することも可能である。【００７２】＜第４実施形態＞本実施形態では、図８に示す通り、通信機器１０２は、複数の制御サーバー１０１（制御サーバー１０１Ａ、１０１Ｂ）から制御を受ける。この場合、図９に示す通りのトランザクション状態テーブルになる。本実施形態では、トランザクションは、「コントローラＩＤ」と「トランザクション番号」の組で管理される。コントローラＩＤは、制御サーバーの識別情報である。ここでは、制御サーバー１０１ＡのコントローラＩＤを「１」とし、制御サーバー１０１ＢのコントローラＩＤを「２」とする。【００７３】＜第５実施形態＞本実施形態では、トランザクション番号には、制御サーバー１０１がイニシエーター（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）となるトランザクションに関しては、制御サーバー１０１が独自に生成した番号を使用し、通信機器１０２がイニシエーターとなるトランザクションについては、通信機器１０２が独自に生成した番号を使用する。通信機器１０２がイニシエーターとなるトランザクションの例として、インタフェースの状態の変化や、トラフィック受信を制御サーバー１０１へ通知するトランザクション等がある。【００７４】＜第６実施形態＞本実施形態では、制御サーバー１０１が複数の通信機器１０２群を制御するため、制御サーバー１０１がイニシエーターとなって行うトランザクションも、通信機器１０２がイニシエーターとなって行うトランザクションも、制御サーバー１０１では、通信機器１０２とトランザクション番号の組で管理される。【００７５】＜第７実施形態＞本実施形態では、通信機器１０２は、トランザクション番号を独自に生成し、通信機器１０２のＩＤが変更されたときや、接続先制御サーバー１０１が変更されたときには、トランザクション番号を新たに振り直す。このとき、トランザクション番号には、ランダムな番号を使用する。【００７６】＜第８実施形態＞本実施形態では、通信機器１０２は、同一トランザクションの実行に複数の処理が存在するとき、それらの複数の処理の順序を守って処理を行う。【００７７】＜追記＞なお、上記の各実施形態は、組み合わせて実施することも可能である。【００７８】＜まとめ＞以上のように、本発明は、通信機器と分離された制御サーバーから通信機器の転送テーブルを追加・書換・削除することにより、端末間のトラフィックの認可・経路・ＱｏＳ等を制御する通信システムにおいて、一貫性を保って複数の通信機器の転送テーブルに対する操作を行うことにより、端末間の通信の接続性を確保するための通信機器の制御方式に関する。【００７９】本発明は、制御サーバーからの通信機器の転送テーブルのエントリ等の登録・書換・削除を行うときに、通信機器間での状態不一致を抑止し、意図しないトラフィックのループや廃棄をなくし、通信の信頼性を向上することを目的とする。【００８０】本発明の手法では、制御サーバー１０１が行った通信機器１０２に対する転送テーブルのエントリの登録・書換・削除やインタフェースのＵＰ／ＤＯＷＮの制御等の制御指示に対して、通信機器１０２で制御サーバー１０１からの制御指示内容の検証を行い、通信機器１０２でその検証結果を保持し、制御サーバー１０１がその検証結果を取得し、複数の通信機器１０２からの検証結果を基にして、一連の制御が実行可能かどうか判断した後に、複数の通信機器１０２での実行を促す。【００８１】もしくは、制御サーバー１０１からの指示に従って、通信機器１０２はいったん実行し、制御サーバー１０１は制御命令が異常であると判断した場合、通信機器１０２に対して、実行結果をロールバックする。【００８２】以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。【００８３】なお、本出願は、日本出願番号２０１０－００１２９２に基づく優先権を主張するものであり、日本出願番号２０１０－００１２９２における開示内容は引用により本出願に組み込まれる。

S

WO2011086952

2011549954

JP2011050008

20110104

20130520

WO2011086952

20110721

5549681

20140530

動画像符号化データの表示方法、装置及び通信システム

000002130

住友電気工業株式会社

100088155

長谷川 芳樹

藤田 康仁,畑 洋一,後藤 由光,柿井 俊昭

2010006046,20100114,JP

8

H04N 7/26 (20060101)

H04N 7/13 A

11

AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW

1

23

5C159

5C159 LB07 ,5C159 MA00 ,5C159 PP04 ,5C159 PP14 ,5C159 RF23 ,5C159 SS08 ,5C159 TA07 ,5C159 TA76 ,5C159 TB04 ,5C159 TC00 ,5C159 TC12 ,5C159 TC22 ,5C159 TD12 ,5C159 UA05

本発明は、動画像の画質劣化を可能な限り回避する一方で伝送エラーに起因した映像品質の劣化を観察者に認識されないよう隠蔽する動画像符号化データの表示方法等に関する。当該表示方法は、復号化すべき対象画像フレームと廃棄すべき対象画像フレームを、エラー回復処理等の画像復元処理と並行して行われるエラー判定(32)を経て選別し、選別された対象画像フレームのみを復号化(33)する。所定の表示装置へは、復号化された対象画像フレームのみをフレームレートを調節しながら順次表示(34)していく。

【請求項１】それぞれが圧縮された複数の画像フレームの符号化データにより構成されるとともに所定の伝送手段を介して配信される動画像符号化データの表示方法であって、前記伝送手段を介して前記複数の画像フレームの符号化データを順次受信していく受信工程と、受信された画像フレームのうち単位時間当たりに表示されるべき対象画像フレームであって所定のフレーム間隔で配置された対象画像フレームの符号化データそれぞれについて、伝送エラーに起因したデータ欠損率を計算し、得られた計算結果に基づいて、前記対象画像フレームそれぞれのうちから復号化すべき対象画像フレームを選別する選別工程と、前記選別工程において選別された対象画像フレームの符号化データのみを復号化する復号化工程と、前記復号化工程において復号化された対象画像フレームのフレーム数に基づいてフレームレートを調整しながら、該対象画像フレームを所定の表示装置に表示していく表示工程と、を備えた動画像符号化データの表示方法。【請求項２】前記対象画像フレームの符号化データの受信完了までの間、受信した符号化データに含まれる欠損データの再送リクエストが行われることを特徴とする請求項１記載の動画像符号化データの表示方法。【請求項３】前記選別工程において、前記データ欠損率の計算結果とともに、受信されたデータ間の連続性に基づいて、前記対象画像フレームそれぞれのうちから復号化すべき対象画像フレームが選別されることを特徴とする請求項１又は２記載の動画像符号化データの表示方法。【請求項４】前記選別工程において、復号化の対象から除外された対象画像フレームのうち少なくともいずれかについて、再送リクエストが行われることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載の動画像符号化データの表示方法。【請求項５】前記表示工程におけるフレームレートの調整では、単位時間当たりに表示されるべき対象画像フレームの、時間軸上の位置を変更することなく、前記選別工程において選別されなかった対象画像フレームが廃棄されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の動画像符号化データの表示方法。【請求項６】前記表示工程におけるフレームレートの調整では、前記復号化工程において復号化された対象画像フレームが、それぞれのフレーム間隔が一致するよう前記単位時間内に均等配置されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の動画像符号化データの表示方法。【請求項７】前記受信工程において受信される前記対象画像フレームの符号化データは、優先順位の異なる複数種類の情報を含み、前記対象画像フレームの符号化データは、該優先順位の高い情報から順に配信されることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項記載の動画像符号化データの表示方法。【請求項８】前記対象画像フレームのうち隣接する対象画像フレーム間を比較することにより画素移動を検知し、画素移動が検知された対象画像フレームのフレームデータにおける空間領域に、前記選別工程における選別基準値を決定するための重み付けをすることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項記載の動画像符号化データの表示方法。【請求項９】前記再送リクエストの対象となった欠損データに相当する符号化データは、他の送信予定の符号化データに優先して配信されることを特徴とする請求項２記載の動画像符号化データの表示方法。【請求項１０】それぞれが圧縮された複数の画像フレームの符号化データにより構成された動画像符号化データを、所定の伝送手段を介して取り込むための入出力部と、前記入出力部を介して取り込まれた動画像符号化データを一旦格納するためのメモリと、請求項１～９のいずれか一項記載の動画像符号化データの表示方法を実行するための制御部と、表示部と、を備えた表示装置。【請求項１１】それぞれが圧縮された複数の画像フレームの符号化データにより構成されるとともに所定の伝送手段を介して配信される動画像符号化データのための通信システムであって、請求項７～９のいずれか一項記載の動画像符号化データの表示方法に基づいて、動画像符号化データを配信する送信手段と、請求項１～６記載の動画像符号化データの表示方法を実施する受信手段と、を備えた通信システム。

【請求項１】それぞれが圧縮された複数の画像フレームの符号化データにより構成されるとともに所定の伝送手段を介して配信される動画像符号化データの表示方法であって、前記伝送手段を介して前記複数の画像フレームの符号化データを順次受信していく受信工程と、受信された画像フレームのうち単位時間当たりに表示されるべき対象画像フレームであって所定のフレーム間隔で配置された対象画像フレームの符号化データそれぞれについて、伝送エラーに起因したデータ欠損率を計算し、得られた計算結果に基づいて、前記対象画像フレームそれぞれのうちから復号化すべき対象画像フレームを選別する選別工程と、前記選別工程において選別された対象画像フレームの符号化データのみを復号化する復号化工程と、前記復号化工程において復号化された対象画像フレームのフレーム数に基づいてフレームレートを調整しながら、該対象画像フレームを所定の表示装置に表示していく表示工程と、を備えた動画像符号化データの表示方法。

【技術分野】【０００１】本発明は、有線、無線を問わず既存のネットワークなどを介して配信される動画像符号化データの表示技術に関し、特に、表示装置に表示される映像の伝送エラーに起因した画質劣化を隠蔽可能にする方法、装置及び通信システムに関するものである。

【背景技術】【０００２】近年、高速データ通信技術の発展に伴い、既存のネットワークを介した動画像データなど大容量データの送受信がネットワーク利用者単位で可能になってきた。しかしながら、大容量データの送受信は、勢いトラフィックの増大を招いてしまうため、一部のネットワーク利用者によってネットワーク資源が占有される状況を招いてしまう。このような状況は、ネットワーク利用者全体がネットワーク資源を享受することを困難にするため、通信事業者、サービスプロバイダ等では、伝送チャネルごとに帯域制限を加えることで、ネットワーク資源が一部のネットワーク利用者に占有されないような運用が実施されている。【０００３】一方、ディジタル信号処理技術の発展に伴い、制限された帯域幅の伝送チャネルを介してより効率的なデータ伝送を可能にするため、動画圧縮技術も盛んに研究されている。特に、このような動画圧縮技術には、Ｍｏｔｉｏｎ－ＪＰＥＧ、Ｍoｔｉｏｎ－ＪＰＥＧ２０００、Ｈ２６４などが知られており、送信側において画像フレームごとの圧縮（符号化）が行われる一方、受信側では圧縮された画像フレームごとに復号化していくことで、モニタ等への動画像表示を可能にしている。【０００４】しかしながら、ネットワークを利用した動画像配信サービスなどでは、通信品質等の劣化に起因した伝送エラーが頻繁に発生する。この場合、受信側で再生されたモニタ映像にはブロックノイズ等が発生するなど、明らかな画質劣化が生じてしまう。そのため、以下の特許文献１～３には、動画像配信サービスにおいて伝送エラーが発生した場合でも、送信側から受信側への動画像データの再送処理や、正常に受信されなかった動画像データに対するエラー回復処理を実行することで、可能な限り動画像データ再生時の画質劣化を防ぐための技術が開示されている。

【発明が解決しようとする課題】【０００６】発明者らは、従来の動画像符号化データに対する表示技術、特にエラー補償技術（エラー隠蔽技術ともいう）について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上述の特許文献１～３に記載された技術は、動画像符号化データの送受信において伝送エラーが発生した場合でも、再送処理や、エラー回復処理（誤り訂正、フレーム間予測による補間など）などの画像復元処理を実行することにより、可能な限りモニタ表示される動画像の画質劣化を防ぐことを主目的とした技術ではある。しかしながら、最終的に回復できない場合には画質劣化を伴いながら配信された動画像をモニタ等に表示することとなる。そのため、モニタ映像にはブロックノイズ等が発生するなど、明らかな画質劣化が観察者に認識される。特に、実際の動画像符号化データの送受信では、その対応可能な範囲超えるデータ劣化が生じてしまうため、表示画像の品質劣化は避けられないという課題があった。【０００７】本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、可能な限り画像復元処理により動画像データ再生時の画質劣化を回避する一方、伝送エラーに起因した表示映像の画質劣化を観察者に認識されないよう隠蔽する動画像符号化データの表示方法、装置及び通信システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】【０００８】一般に、一定レベル以上のフレームレートを持つ動画像データの品質が劣化する場合、観察者には、画質自体の劣化よりもフレームレートの低下の方が、より認識しづらいことが知られている。本発明は、このような観察者の視覚特性に着目して完成されたものであり、可能な限り再送処理、エラー回復処理等の画像復元処理を実行しつつ、表示される映像の画質劣化を観察者に認識させることなく、効果的に伝送エラーに起因したデータ欠損等を隠蔽することを可能にする。具体的に、本発明に係る通信システムは、ネットワークへ接続されたサーバなどの受信手段と、端末装置などの受信手段を備え、それぞれが圧縮された複数の画像フレームの符号化データにより構成されるとともに所定の伝送手段を介して配信される動画像符号化データを処理対象とする。特に受信手段で行われる表示方法（本発明に係る動画像符号化データの表示方法）は、配信される複数の画像フレームの符号化データを順次受信していく受信工程と、受信された複数の画像フレームのうち単位時間当たりに表示されるべき複数の対象画像フレームから復号化対象とすべき画像フレームを順次選別していく選別工程と、復号化工程と、表示工程を備える。なお、本発明は、動画像符号化データの表示に際し、単独で適用されてもよく、また、従来のエラー隠蔽技術と組み合わせて適用されてもよい。【０００９】選別工程は、単位時間当たりに表示されるべき対象画像フレームであって所定のフレーム間隔で配置された対象画像フレームの符号化データそれぞれについて、伝送エラーに起因したデータ欠損率を計算し(エラー判定)、対象画像フレームそれぞれのうち復号化すべき対象画像フレームを、得られた計算結果に基づいて選別する。復号化工程は、選別工程において選別された対象画像フレームの符号化データのみを復号化する。したがって、選別工程では、選別されなかった対象画像フレーム（一定レベル以下にデータ品質が劣化したことにより復号化対象とならなかった対象画像フレーム）については廃棄される。また、表示工程は、復号化工程において復号化された対象画像フレームのフレーム数に基づいてフレームレートを調整しながら、該対象画像フレームを所定の表示装置に表示していく。【００１０】上述のように本発明によれば、一定品質以上の画像フレームを、フレームレートを調整しながら所定の表示装置に表示していくことにより、表示映像の画質劣化を効果的に隠蔽することが可能になる。また、本願発明に係る表示方法と従来のエラー隠蔽技術とを組み合わせた構成では、エラー判定により本来であれば復号化対象とならない対象フレームであっても許容範囲内であれば、従来のエラー隠蔽技術によりエラー回復させることにより復号化対象となり得る。この場合、廃棄される動画像フレームのフレーム数を減らせるため、本発明による隠蔽効果を更に向上させることが可能になる。【００１１】なお、本発明に係る動画像符号化データの表示方法において、対象画像フレームの符号化データの受信完了までの間、受信した符号化データに含まれる欠損データの再送リクエストが行われるのが好ましい。欠損データを解消するための再送リクエストにより復号化可能なデータを受信することが出来れば、画像復元処理や破棄の判断が不要になる。結果的に、復号化可能なデータを受信した時点で欠損データの数を低減させることが可能になるからである。通常、１つの像フレームはパケット単位で送受信されるが、ここで、「符号化データの受信完了」時点とは、例えば、対象画像フレームの最終パケット受信時、次の対象画像フレームの先頭パケット受信時、タイムアウト時などによって決定されればよい。また、再送リクエストを受けた欠損データに相当する符号化データは、他の送信予定の符号化データに優先して配信されるのが好ましい。再送リクエストの対象となった欠損データに相当する符号化データ（配信前においては復号化可能な正常な符号化データ）の再送が遅れると、次以降の画像フレームの復号化処理の遅延を招くからである。【００１２】本発明に係る動画像符号化データの表示方法の選別工程において、データ欠損率の計算結果とともに、受信されたデータ間の連続性に基づいて、対象画像フレームそれぞれのうちから復号化すべき対象画像フレームが選別されてもよい。データ欠損率が許容範囲外となった符号化データであっても、受信データの連続性が一定以上確保されたデータであれば、同フレーム内の他の受信データやフレーム間予測などによってロス隠蔽、データ補完などが可能な程度の情報が十分得られるからである。【００１３】また、本発明に係る動画像符号化データの表示方法の選別工程において、復号化の対象から除外された対象画像フレームのうち少なくともいずれかについて、再送リクエストを行ってもよい。破棄対象となった画像フレームであっても、その画像特性によっては再度データ欠損率が許容範囲に収まるまで再送リクエストを行うことが妥当な場合もあり得るからである。【００１４】本発明に係る動画像符号化データの表示方法において、表示工程におけるフレームレートの調整では、単位時間当たりに表示されるべき対象画像フレームの、時間軸上の位置を変更することなく、選別工程において選別されなかった対象画像フレームのみが廃棄される。ただし、選別工程により複数の画像フレームが連続して廃棄されると、表示される対象画像フレームのフレーム間隔が広がってしまい、観察者に対象画像フレームのスキップ表示が認識されてしまう。このような場合におけるフレームレートの調整では、復号化工程において復号化された対象画像フレームが、それぞれのフレーム間隔が一致するよう単位時間内に均等配置されるのが好ましい。何れのフレームレート調整によっても、上述のように、表示される対象画像フレームは品質劣化がないか少ないため、観察者の視覚特性により表示される映像の画質劣化を効果的に隠蔽することが可能になる。【００１５】本発明に係る動画像符号化データの表示方法は、対象画像フレームのうち隣接する対象画像フレーム間を比較することにより画素移動を検知し、画素移動が検知された対象画像フレームのフレームデータにおける空間領域に、選別工程における選別基準値を決定するための重み付けを行うことも可能である。なお、画素移動が検知される空間領域は、観察者に視認される可能性の高い領域であり、可能な限り、表示されるべき対象画像フレームの廃棄を回避するのが好ましい。そのため、画素移動が検知された対象画像フレームについて、他の対象画像フレームよりも選別基準値を低くするよう、差別化するのが好ましい。【００１６】本発明に係る動画像符号化データの表示方法において、受信工程で受信される対象画像フレームの符号化データは、優先順位の異なる複数種類の情報を含む。また、対象画像フレームの符号化データは、該優先順位の高い情報から順に配信される。1つの画像フレームが複数の送信パケットに分割される際、より重要性（画像復号化への寄与度）の高い情報から優先的に送信することで、回復の可能性が高くなるからである。また、優先順位としては、例えば、画質、解像度、色コンポーネント、位置（空間領域）の順とするなどの予め送信側で決定されているものとする。【００１７】本発明に係る表示装置は、上述のように構成された動画像符号化データの表示方法を実現するための装置であり、少なくとも、入出力部と、メモリと、制御部と、表示部を備える。具体的に、入出力部は、それぞれが圧縮された複数の画像フレームの符号化データにより構成された動画像符号化データを、所定の伝送手段を介して取り込む。メモリは、入出力部を介して取り込まれた動画像符号化データを一旦格納する。制御部は、上述のように構成された動画像符号化データの表示方法（本発明に係る動画像符号化データの表示方法）を実行する。表示部は、制御部により調整されたフレームレートで、復号化された対象画像フレームを順次表示していく。【００１８】なお、本発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。【００１９】また、本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、本発明の範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。

【発明の効果】【００２０】本発明に係る動画像符号かデータの表示方法、装置及び通信システムによれば、可能な限りエラー回復処理等により動画像データ再生時の画質劣化を回避しながら、劣化画像フレームのみを廃棄するとともに表示用のフレームレートを調整しながら復号化された画像フレームを順次所定の表示装置に表示していく。そのため、廃棄される劣化画像フレームを最小限に抑制しつつ表示映像の画質劣化が効果的に隠蔽され得る。

【発明を実施するための形態】【００２２】以下、本発明に係る動画像符号化データの表示方法、表示装置及び通信システムの各実施形態を、図１～図８を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。【００２３】図１は、本発明に係る動画像符号化データの表示方法の一実施形態を実現するためのシステム構成（本発明に係る通信システム）の一例を説明するための概念図である。本発明の表示対象となる動画像符号化データは、図１に示されたように、通信システムにおいて、動画像符号化データの送信手段であるサーバ２０からネットワーク１０を介して該動画像符号化データの受信手段である各端末装置３０（図中、端末Ａおよび端末Ｂで示す）に配信され、それぞれが圧縮された複数の画像フレームの符号化データにより構成されている。なお、図１に示された通信システムにおいて、ネットワーク１０に接続された端末装置のうち何れかが、コンテンツ配信を制御するサーバとして機能し、他の端末装置３０が受信用端末装置（本発明に係る表示装置）として機能する。【００２４】サーバ２０は、複数種類の配信用コンテンツが格納されたデータベース２１（図中、Ｄ／Ｂで示す）を備えており、このＤ／Ｂ２１から読み出された映像データを画像フレームごとに圧縮することで（符号化２２）、動画像符号化データが生成される。サーバ２０は、このように生成された動画像符号化データ（複数の分割された送信パケット）を、ネットワーク１０を介して、配信要求のあった端末装置３０（例えば端末Ａ）に配信する（送信２３）。なお、サーバ２０では、端末Ａからの再送リクエストを受信し（リクエスト受信２４）、送信パケットの送信順序を調節する。【００２５】サーバ２０から配信される動画像符号化データは、例えば、画質、解像度、色コンポーネント、位置の順に予め優先順位が決定されており、サーバ２０は、動画像符号化データとして、この優先順位の高い送信パケットから順に端末Ａへ配信する（送信２３）。【００２６】一方、端末Ａでは、ネットワーク１０を介してサーバ２０から送信された動画像符号化データを受信し（受信３１）、単位時間当たりに表示されるべき対象画像フレームの選別および廃棄を行う（エラー判定３２）。端末Ａでは、選別された対象画像フレームの復号化を行った後（復号化３３）、表示用のフレームレートを調整しながら所定の表示装置に順次表示していく（表示３４）。なお、端末Ｂにおいても端末Ａと同様の表示制御が行われる。また、エラー判定３２は、復号化３３の前、復号化３３の最中、また、復号化３３の終了後の何れもタイミング行われてもよい。【００２７】また、端末Ａでは、対象画像フレームの符号化データの受信完了までの間、欠損データの数を低減させるため、受信した符号化データに含まれる欠損データの再送リクエストが行われる（リクエスト送信３５）。ここで、「符号化データの受信完了」時点とは、例えば、対象画像フレームの最終パケット受信時、次の対象画像フレームの先頭パケット受信時、タイムアウト時などによって決定される。一方、サーバ２０では、再送リクエストを受けた欠損データを含む送信パケットを、他の送信パケットに優先して配信する（送信２３）。【００２８】図２は、図１に示された端末装置３０（本発明に係る表示装置であって、図１中の端末Ａ、端末Ｂそれぞれに相当する）の具体的な構造を示す図である。図２に示された端末装置は、情報処理部３００と、表示用モニタ４００により構成され、情報処理部３００は、入出力部３１０（Ｉ／Ｏ）と、制御部３２０と、描画部３３０と、入出力部３４０と、メモリ３５０を備える。【００２９】具体的に、Ｉ／Ｏ３１０は、ネットワーク１０を介して動画像符号化データを取り込むためのインターフェースである。また、Ｉ／Ｏ３４０は、外部入力装置であるキーボード４１０やマウス（ポインティングデバイス）４２０のインターフェースである。メモリ３５０は、Ｉ／Ｏ３１０を介して取り込まれた動画像符号化データ、本発明に係る動画像符号化データの表示方法を実行するためのプログラム、各種制御データ等が格納される。制御部３２０は、メモリ３５０に格納されているプログラム（本発明に係る動画像符号化データの表示方法を実行するためのプログラム）を実行する。描画部３３０は、制御部３２０が復号化した画像フレームを順次表示用モニタ４００に表示させる画像プロセッサであり、制御部３３０からの表示制御信号に従って、所定のフレームレートで復号化された画像データを表示用モニタ４００に表示していく。【００３０】上述のような構造を有する端末装置３０において表示制御の対象となる動画像符号化データの構造を図３に示す。なお、図３は、表示対象となる動画像符号化データの構造を説明するための図である。【００３１】動画像データ自体は、図３の領域（ａ）に示されたように、時間軸上において一定間隔（フレーム間隔）を空けて配置された複数の画像フレームｆｎ（ｎ＝０、１，２、…）により構成されており、これら複数の画像フレームｆ０～ｆｎ＋１それぞれを圧縮（符号化）することにより動画像符号化データが得られる。なお、フレームレート単位時間Ｔ中に配置された表意されるべき画像フレームのフレーム数で規定される。【００３２】図３の領域（ｂ）には、一例としてMotion-JPEG2000の画像フレーム、すなわち、画像フレームｆｎのフレームデータの構造が示されている。画像フレームｆｎは、複数種類の階層的スケーラビリティにより構成されており、各スケーラビリティとしては、色コンポーネントＡ、Ｂ、Ｃ、画質Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、解像度Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、空間領域Ａ３、Ｂ３、Ｃ３が指定されている。図１に示された端末Ａにおけるエラー判定３２では、画像フレームｆｎにおける各スケーラビリティ（色コンポーネント成分、画質成分、解像度成分、空間領域）に対して重みづけを施したデータ欠損率を設定し、その設定されたデータ欠損率を判定基準として、復号化すべき画像フレームの選別が行われる。ここで、データ欠損率は、各スケーラビリティについて、エラー判定の対象となった全成分数に対する伝送エラー等に起因して欠落した成分数の比で定義される。【００３３】具体的に、エラー判定３２から復号化３３までの選別工程を、図４及び図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。【００３４】まず、この選別工程では、単位時間Ｔ当りに表示されるべき画像フレームを対象とし、順次対象となる画像フレームを変更しながら主にエラー判定が行われる（ステップＳＴ４４０、ＳＴ４４１）。なお、図４のフローチャートでは、各スケーラビリティのエラー判定ステップとして入れ子構造が採用されているが、説明の都合上、対象となるスケーラビリティごとに独立にエラー判定が行われるよう説明する。したがって、以下の説明内容と図４のフローチャートに実質的な差異はない。【００３５】対象となった各画像フレームについては、対象色コンポーネントのデータ欠損率が判定される（ステップＳＴ４０１）。このステップＳＴ４０１における判定は、エラー判定の対象である画像フレームのフレームデータを構成する色コンポーネント全てについて順次行われる（ステップＳＴ４１４、ＳＴ４２４）。この間、計算されたデータ欠損率が予め重み付けされた判定値Ｌ１と等しいか、あるいは、判定値Ｌ１を超えた場合、データ連続性の確認が行われる（ステップＳＴ４０１ａ）。対象色コンポーネントのエラー判定において、データ欠損が許容値未満である場合、又は、データ欠損率が許容値以上であってもデータ補間に必要な情報が確保できる程度のデータ連続性が確認できた場合には、他のスケーラビリティとして、画質成分のエラー判定が行われる。一方、対象色コンポーネントのエラー判定において、データ欠損率、データ連続性の双方について画像復元が不能と判断された場合には（Ｊ１）、破棄判定処理Ｓ１００が行われる。【００３６】画質成分のデータ欠損率判定（ステップＳＴ４０２）も、エラー判定の対象である画像フレームを構成するフレームデータのうち画質成分全てについて順次行われる（ステップＳＴ４１３、ＳＴ４２３）。この間、計算されたデータ欠損率が予め重み付けされた判定値Ｌ２と等しいか、あるいは、判定値Ｌ２を超えた場合、データ連続性の確認が行われる（ステップＳＴ４０２ａ）。対象画質成分のエラー判定において、データ欠損が許容未満である場合、又は、データ欠損率が許容値以上であってもデータ補間に必要な情報が確保できる程度のデータ連続性が確認できた場合には、他のスケーラビリティとして、解像度成分のエラー判定が行われる。一方、対象画質成分のエラー判定において、データ欠損率、データ連続性の双方について画像復元が不能と判断された場合には（Ｊ２）、破棄判定処理Ｓ１００が行われる。【００３７】解像度成分のデータ欠損率判定（ステップＳＴ４０３）も、エラー判定の対象である画像フレームを構成するフレームデータのうち解像度成分全てについて順次行われる（ステップＳＴ４１２、ＳＴ４２２）。この間、計算されたデータ欠損率が予め重み付けされた判定値Ｌ３と等しいか、あるいは、判定値Ｌ３を超えた場合、データ連続性の確認が行われる（ステップＳＴ４０３ａ）。対象解像度成分のエラー判定において、データ欠損が許容未満である場合、又は、データ欠損率が許容値以上であってもデータ補間に必要な情報が確保できる程度のデータ連続性が確認できた場合には、他のスケーラビリティとして、空間領域成分のエラー判定が行われる。一方、対象解像度成分のエラー判定において、データ欠損率、データ連続性の双方について画像復元が不能と判断された場合には（Ｊ３）、破棄判定処理Ｓ１００が行われる。【００３８】さらに、空間領域（位置）成分のデータ欠損率判定（ステップＳＴ４０４）も、エラー判定の対象である画像フレームを構成するフレームデータのうち解像度成分全てについて順次行われる（ステップＳＴ４１１、ＳＴ４２１）。この間、計算されたデータ欠損率が予め重み付けされた判定値Ｌ４と等しいか、あるいは、判定値Ｌ４を超えた場合、データ連続性の確認が行われる（ステップＳＴ４０４ａ）。対象空間領域成分のエラー判定において、データ欠損が許容未満である場合、又は、データ欠損率が許容値以上であってもデータ補間に必要な情報が確保できる程度のデータ連続性が確認できた場合には、他のスケーラビリティとして、空間領域成分のエラー判定が行われる。一方、対象解像度成分のエラー判定において、データ欠損率、データ連続性の双方について画像復元が不能と判断された場合には（Ｊ４）、破棄判定処理Ｓ１００が行われる。【００３９】図５に示されたように、破棄判定処理Ｓ１００では、データ欠損状態が判定される（ステップＳＴ５０１）。判定結果Ｊ１～Ｊ４のいずれかに基づいてステップＳＴ５０１が行われる場合、色コンポーネント、画質成分、解像度成分、空間領域成分の少なくともいずれかが破棄基準を満たしていることになる。しかしながら、画質成分、解像度成分はエラー判定をクリアしているような場合、実用上十分な品質の画像復号化が可能となる。このような場合には、処理を合流点Ｊ１０へ移す。さらに、ステップＳＴ５０１において画像復元不可能と判定された場合でも、フレーム受信完了前であったり、また、画像フレームの特性によっては各コンポーネントが許容値に達していなくとも許容値に達するまで再送リクエストを行った方がよい場合もある。そこで、ステップＳＴ５０２では、再送リクエストの必要性が判断され（ステップＳＴ５０２）、再送リクエストが必要と判断されればリクエスト送信（図１のリクエスト送信３５）を行い（ステップＳＴ５０３）、処理を合流点へ移す。一方、ステップＳＴ５０２において、再送リクエスト不要と判断した場合には、当該対象画像フレームは破棄され（ステップＳＴ５０４）、処理が合流点Ｊ１０へ移ことになる。【００４０】以上の各スケーラビリティのエラー判定においてデータ欠損率が許容範囲内（設定値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４未満）であること、データ連続性が確認されたこと等の諸条件を満たした画像フレームのみが選別され、続けて復号化が行われる（ステップＳＴ４５０）。【００４１】なお、上述のエラー判定では、スケーラビリティごとに予め重み付けされた判定値（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を設定したが、この重み付けを動的に変更することも可能である。例えば図６の領域（ａ）に示されたように、連続する画像フレームｆｎ、ｆｎ－１間を比較することにより画素Ａの移動を検知し、この画素移動が検知された対象画像フレームｆｎのフレームデータにおける空間領域に、選別工程における選別基準値を決定するための重み付けが行われてもよい。【００４２】具体的には、図６の領域（ｂ）のフローチャートに示されたように、連続する画像フレームｆｎ、ｆｎ－１間を比較することにより、画素ＡがＶ１だけ移動したことが検知されると、この移動量Ｖ１と予め設定された判定値Ｌ５を比較し（ステップＳＴ６０１）、移動量Ｖ１が判定値Ｌ５以上であれば、重み付け動作として、対象画像フレームのフレームデータを構成する空間領域のエラー判定時に利用される判定値Ｌ４を変更する（ステップＳＴ６０２）。特に、画素移動が検知される空間領域は、観察者に視認される可能性の高い領域であり、可能な限り、表示されるべき対象画像フレームの廃棄を回避するのが好ましい。そのため、図６の領域（ｂ）のフローチャートで示された重み付け工程が実行されることにより、画素Ａの移動が検知された対象画像フレームｆｎは、他の対象画像フレームよりも判定値（選別基準値）を低くするよう、差別化される。【００４３】なお、エラー判定方法としては、上述のようなエラー判定（色、画質、解像度、空間の順で判定するもの、図４参照）以外に、例えば、これら各スケーラビリティの判定を異なる順序で行うことも可能である。また、スケーラビリティ毎にエラー判定を行うだけでなく、各スケーラビリティのデータ欠損率の累積値を求め、この累積データ欠損率を基にエラー判定することとしてもよい。さらには、ＰＳＮＲやＳＳＩＭなどの画質評価指標が用いられてもよい。【００４４】次に、本発明に係る動画像符号化データの表示方法におけるフレームレートの調整方法について図７及び図８を用いて詳細に説明する。上述のように、本発明に係る動画像符号化データの表示方法は、観察者の映像劣化認識がフレームレートの増減よりも表示映像の画質劣化に敏感であるという知見に基づいて完成されたものであり、フレーム間隔の変動（単位時間Ｔ当りの表示すべき画像フレームのうち実際に選別される画像フレーム数の変動に連動する）に基づいて、種々のフレームレート調整が行われる。【００４５】例えば、図７には、一部の画像フレームの廃棄に伴うフレーム間隔の最大値が比較的小さい場合のフレームレート調整が示されている。具体的には、図７の領域（ａ）に示されたように、単位時間Ｔ内にフレーム間隔Δｔで均等配置された複数の画像フレームｆ０～ｆ１０の表示制御（フレームレート：１１／Ｔ）において、選別工程により画像フレームｆ１、ｆ６が廃棄された場合、復号化されるべき画像フレームｆ０、ｆ２～ｆ５、ｆ７～ｆ１０の、単位時間Ｔ当りの最大フレーム間隔は２Δｔと、比較的小さいため、図７の領域（ｂ）に示されたように、単純に廃棄された画像フレームｆ１、ｆ６を間引きした状態で復号化された画像フレームｆ０、ｆ２～ｆ５、ｆ７～ｆ１０が順次表示用モニタ４００（図２参照）に表示されていく（フレームレート：９／Ｔ）。【００４６】一方、図８の領域（ａ）に示されたように、連続する複数の画像フレームが廃棄された場合、単位時間Ｔ当りに表示されるべき画像フレームの最大フレーム間隔は大きくなってしまう。例えば、図８の領域（ａ）の場合、単位時間Ｔ内にフレーム間隔Δｔで均等配置された複数の画像フレームｆ０～ｆ１０の表示制御（フレームレート：１１／Ｔ）において、選別工程により画像フレームｆ１、～ｆ３、ｆ６～ｆ７が廃棄された場合、復号化されるべき画像フレームｆ０、ｆ４～ｆ５、ｆ８～ｆ１０の、単位時間Ｔ当りの最大フレーム間隔は３Δｔと、比較的大きくなる。この場合、図７の領域（ｂ）に示されたフレームレート調整が行われると、観察者に対象画像フレームのスキップ表示が認識されてしまう。したがって、図８の領域（ａ）に示されたように、復号化されるべき画像フレーム間のフレーム間隔が大きくなる場合には、図８の領域（ｂ）に示されたように、復号化された対象画像フレームが、それぞれのフレーム間隔が一致するよう単位時間内に均等配置（フレーム間隔：Δｔ’）されるのが好ましい（フレームレート：６／Ｔ）。なお、図７及び図８それぞれに示された何れのフレームレート調整によっても、フレームレートの調整のみが行われ、表示される対象画像フレームは品質劣化がないか少ないため、観察者の視覚特性により表示される映像の品質劣化を効果的に隠蔽することが可能になる。なお、フレームレート調整については、エラー判定工程の後であれば、復号化の前、後のいずれの段階においても行うことは可能である。【００４７】以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。

S

WO2011096154

2011552673

JP2011000001

20110104

20130610

WO2011096154

20110811

5678345

20150116

色素増感太陽電池およびその製造方法

000006644,504174135

新日鉄住金化学株式会社,国立大学法人九州工業大学

100112771

内田 勝

早瀬 修二,河野 充,山口 能弘

2010022148,20100203,JP

8

H01M 14/00 (20060101), H01L 31/04 (20060101)

H01M 14/00 P ,H01L 31/04 Z

8

AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW

0

34

5F151,5H032

5F151 AA14,5H032 AA06 ,5H032 AS06 ,5H032 AS16 ,5H032 BB02 ,5H032 BB05 ,5H032 BB07 ,5H032 BB10 ,5H032 CC16 ,5H032 EE01 ,5H032 EE07 ,5H032 EE16 ,5H032 EE18 ,5H032 HH04 ,5H032 HH05 ,5H032 HH06

透明導電膜に換えて集電電極を用いる技術において、電池の作製作業が簡易で、また集電電極の厚みを望ましい薄さにすることができる色素増感太陽電池およびその製造方法を提供する。色素増感太陽電池１０は、太陽光の入射側に設けられる透明基板１２と、透明基板１２と対向して設けられ、カソード極とされる導電性基板１４と、多孔質半導体層１６と、集電極とされる多孔質導電性金属層１８と、多孔質絶縁層２０を備える。多孔質導電性金属層１８は、多孔質絶縁層２０に成膜される０．３μｍ～１００μｍの厚みの層であり、多孔質半導体層１６の透明基板１２とは反対側に接触して配置され、アノード極とされる。多孔質絶縁層２０は、多孔質導電性金属層１８の多孔質半導体層１６とは反対側に配置され、多孔質絶縁層２０に対向して導電性基板１４が配置される。

【請求項１】透明基板と、カソード極となる導電性基板と、該透明基板と該導電性基板の間に、該透明基板に近接してまたは接触して配置され色素を吸着した多孔質半導体層と、該多孔質半導体層の該透明基板とは反対側に接触して配置されアノード極となる多孔質導電性金属層と、該多孔質導電性金属層の該多孔質半導体層とは反対側に配置される多孔質絶縁層を備え、電解質が封入されてなる色素増感太陽電池であって、該多孔質導電性金属層が該多孔質絶縁層に成膜されてなり、０．３μｍ～１００μｍの厚みを有することを特徴とする色素増感太陽電池。【請求項２】前記多孔質導電性金属層が、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる１種または２種以上の金属材料で形成されてなることを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。【請求項３】前記多孔質絶縁層がガラス繊維成形体からなることを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。【請求項４】前記透明基板および導電性基板がいずれもフレキシブル基板であり、前記多孔質導電性金属層および前記多孔質絶縁層が、いずれも前記多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料からなることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。【請求項５】前記多孔質導電性金属層および前記多孔質絶縁層のそれぞれの材料がいずれも３５０℃以上の融点を有することを特徴とする請求項４記載の色素増感太陽電池。【請求項６】前記多孔質絶縁層が１００μｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項４記載の色素増感太陽電池。【請求項７】多孔質絶縁層の上に、成膜法によりアノード極とされる０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層を設ける工程と、多孔質絶縁層に対向してカソード極とされる導電性基板を設ける工程と、多孔質導電性金属層に接して多孔質半導体層を設ける工程と、を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。【請求項８】多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料からなる多孔質絶縁層の上に、成膜法によりアノード極とされる、多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料からなる０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層を設ける工程と、多孔質導電性金属層の上に多孔質半導体層の材料であるペーストを設ける工程と、ペーストおよび多孔質導電性金属層の設けられた多孔質絶縁層を加熱して、ペーストを焼成することで多孔質半導体層を形成する工程と多孔質半導体層の側を向けて多孔質絶縁層にフレキシブル透明基板を対向配置する工程と、多孔質半導体層の側を外にして多孔質絶縁層にカソード極とされるフレキシブル導電性基板を対向配置する工程と、を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。

【請求項１】透明基板と、カソード極となる導電性基板と、該透明基板と該導電性基板の間に、該透明基板に近接してまたは接触して配置され色素を吸着した多孔質半導体層と、該多孔質半導体層の該透明基板とは反対側に接触して配置されアノード極となる多孔質導電性金属層と、該多孔質導電性金属層の該多孔質半導体層とは反対側に配置される多孔質絶縁層を備え、電解質が封入されてなる色素増感太陽電池であって、該多孔質導電性金属層が該多孔質絶縁層に成膜されてなり、０．３μｍ～１００μｍの厚みを有することを特徴とする色素増感太陽電池。【請求項７】多孔質絶縁層の上に、成膜法によりアノード極とされる０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層を設ける工程と、多孔質絶縁層に対向してカソード極とされる導電性基板を設ける工程と、多孔質導電性金属層に接して多孔質半導体層を設ける工程と、を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。【請求項８】多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料からなる多孔質絶縁層の上に、成膜法によりアノード極とされる、多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料からなる０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層を設ける工程と、多孔質導電性金属層の上に多孔質半導体層の材料であるペーストを設ける工程と、ペーストおよび多孔質導電性金属層の設けられた多孔質絶縁層を加熱して、ペーストを焼成することで多孔質半導体層を形成する工程と多孔質半導体層の側を向けて多孔質絶縁層にフレキシブル透明基板を対向配置する工程と、多孔質半導体層の側を外にして多孔質絶縁層にカソード極とされるフレキシブル導電性基板を対向配置する工程と、を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。

【技術分野】【０００１】本発明は、色素増感太陽電池およびその製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】色素増感太陽電池は、湿式太陽電池あるいはグレッツェル電池等と呼ばれ、シリコン半導体を用いることなくヨウ素溶液に代表される電気化学的なセル構造を持つ点に特徴がある。一般的には、透明な導電性ガラス板（透明導電膜を積層した透明基板）に二酸化チタン粉末等を例えば４５０℃以上の温度で焼付け、これに色素を吸着させて形成したチタニア層等の多孔質半導体層と導電性ガラス板（導電性基板）からなる対極の間に電解液としてヨウ素溶液等を配置した、簡易な構造を有する。【０００３】色素増感太陽電池の発電メカニズムは、以下のとおりである。受光面である透明な導電性ガラス板面から入射した光を、多孔質半導体層に吸着された色素が吸収し、電子励起を引き起こし、その励起した電子が半導体へと移動し、導電性ガラスへと導かれる。ついで、対極に戻った電子はヨウ素などの電解液を介して電子を失った色素へと導かれ、色素が再生される。【０００４】色素増感太陽電池は、材料が安価であり、作製に大掛かりな設備を必要としないことから、低コストの太陽電池として注目されている。色素増感太陽電池のさらなる低コスト化のため、例えば高価な透明導電膜を省略することが検討されている。【０００５】透明導電膜を省略する方法の一つとして、導電性金属からなる配線を光照射側となる透明基板の上に施すことが検討されている。しかし、この場合、入射光の一部は金属配線部分に遮られることとなり、光電変換効率の低下を伴う。【０００６】この点を改善するものとして、例えば、孔を有する集電電極として線径が１μｍ～１０ｍｍの金網を用い、この金網に多孔質半導体層の材料であるペーストを塗布し、ペーストを焼成して多孔質半導体層を形成した後に、透明導電膜を持たないガラス製透明基板に多孔質半導体層の側を向けて金網を配置する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術によれば、ガラス製透明基板に換えて樹脂製のフレキシブル透明基板を用いる場合においても、ペーストの焼成温度が樹脂の耐熱温度である例えば１５０℃以下の温度に制限されることがなく、ペーストを適切な温度で焼成して望ましい多孔質半導体層を得ることができる。しかしながら、集電電極として予め加工形成された金網あるいはその他の有孔板等を用いると、金網等を配置して色素増感太陽電池を作製する作業が煩雑になるものと思われる。また、金網等の厚みを薄くすることには限界があるため、金網等の厚みが厚いことに起因し、電解質が金網等を介して多孔質半導体層に移動する際の拡散抵抗が大きくなり、これにより光電変換効率の低下を来たすおそれも考えられる。【０００７】これに対して、ガラス等の透明基板上に形成された半導体層（多孔質半導体層）に、マスク等を用いてパターニングしながら厚み１～１００μｍ程度の集電体層（集電電極）を成膜する方法も検討されている（例えば特許文献２参照）。この方法によれば、集電体層として所望の薄膜を容易に形成することができる。しかしながら、この技術では、ガラス製透明基板に換えて樹脂製のフレキシブル透明基板を用いる場合に、ペーストの焼成温度が樹脂の耐熱温度である例えば１５０℃以下の温度に制限されるおそれがあり、また、透明基板とともに対極もフレキシブル基板とすると、色素増感太陽電池を使用中に屈曲した集電体層と対極が短絡するおそれもある。

【発明が解決しようとする課題】【０００９】解決しようとする問題点は、上記した特許文献１のように透明導電膜に換えて集電電極として金網等を用いる技術において、色素増感太陽電池の作製作業が煩雑になる点および集電電極の厚みを望ましい薄さにすることに限界がある点である。

【課題を解決するための手段】【００１０】本発明に係る色素増感太陽電池は、透明基板と、カソード極となる導電性基板と、該透明基板と該導電性基板の間に、該透明基板に近接してまたは接触して配置され色素を吸着した多孔質半導体層と、該多孔質半導体層の該透明基板とは反対側に接触して配置されアノード極となる多孔質導電性金属層と、該多孔質導電性金属層の該多孔質半導体層とは反対側に配置される多孔質絶縁層を備え、電解質が封入されてなる色素増感太陽電池であって、該多孔質導電性金属層が、該多孔質絶縁層に成膜されてなり、０．３μｍ～１００μｍの厚みを有することを特徴とする。【００１１】また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記多孔質導電性金属層が、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる１種または２種以上の金属材料で形成されてなることを特徴とする。【００１２】また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記多孔質絶縁層がガラス繊維成形体からなることを特徴とする。【００１３】また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記透明基板および導電性基板がいずれもフレキシブル基板であり、前記多孔質導電性金属層および前記多孔質絶縁層が、いずれも前記多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料からなることを特徴とする。【００１４】また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記多孔質導電性金属層および前記多孔質絶縁層のそれぞれの材料がいずれも３５０℃以上の融点を有することを特徴とする。【００１５】また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記多孔質絶縁層が１００μｍ以下の厚みを有することを特徴とする。【００１６】また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、多孔質絶縁層の上に、成膜法によりアノード極とされる０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層を設ける工程と、多孔質絶縁層に対向してカソード極とされる導電性基板を設ける工程と、多孔質導電性金属層に接して多孔質半導体層を設ける工程と、を有することを特徴とする。【００１７】また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、好ましくは、多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料からなる多孔質絶縁層の上に、成膜法によりアノード極とされる、多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料からなる０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層を設ける工程と、多孔質導電性金属層の上に多孔質半導体層の材料であるペーストを設ける工程と、ペーストおよび多孔質導電性金属層の設けられた多孔質絶縁層を加熱して、ペーストを焼成することで多孔質半導体層を形成する工程と多孔質半導体層の側を向けて多孔質絶縁層にフレキシブル透明基板を対向配置する工程と、多孔質半導体層の側を外にして多孔質絶縁層にカソード極とされるフレキシブル導電性基板を対向配置する工程と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】【００１８】本発明に係る色素増感太陽電池は、アノード極となる多孔質導電性金属層が多孔質絶縁層に成膜された０．３μｍ～１００μｍの厚みの層であるので、集電電極として金網等を用いる技術に比べて、色素増感太陽電池の作製作業の煩雑さが少なく、また、電解質が金網等を介して多孔質半導体層に移動する際のように拡散抵抗が大きくなって光電変換効率の低下を来たすおそれがない。また、本発明に係る色素増感太陽電池は、透明基板および導電性基板としてフレキシブル基板を用いる場合において、０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層および多孔質絶縁層を多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料で形成するので、色素増感太陽電池を屈曲させて使用する際に、多孔質絶縁層が介在することにより、多孔質導電性金属層が導電性基板と接触して短絡を生じるおそれがない。また、多孔質半導体層を多孔質導電性金属層の上に形成して焼成した後に透明基板と接合することにより、多孔質半導体層の焼成不足に起因する不都合を生じるおそれがない。また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、多孔質絶縁層の上に、成膜法によりアノード極とされる０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層を設けるので、集電電極の厚みが望ましい薄さである本発明に係る色素増感太陽電池を好適に得ることができる。また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、フレキシブル透明基板およびフレキシブル導電性基板を用いる場合において、０．３μｍ～１００μｍの厚みの多孔質導電性金属層および多孔質絶縁層として多孔質半導体層の焼成温度以上の耐熱性を有する材料を用い、多孔質半導体層を多孔質導電性金属層上に形成して焼成した後にフレキシブル透明基板と接合するので、フレキシブル基板を用いた本発明に係る色素増感太陽電池を好適に得ることができる。

【発明を実施するための形態】【００２０】本発明の実施の形態について、以下に説明する。【００２１】図１に模式的に示すように、本実施の形態に係る色素増感太陽電池１０は、透明基板１２と、導電性基板１４と、多孔質半導体層１６と、多孔質導電性金属層１８と、多孔質絶縁層２０を備える。色素増感太陽電池１０は、封止材（スペーサ）２２で封止され、電解質２４が封入される。透明基板１２は、太陽光の入射側に設けられる基板である。導電性基板１４は、透明基板１２と対向して設けられ、カソード極とされる。多孔質半導体層１６は、透明基板１２と導電性基板１４の間に、透明基板１２に近接してまたは接触して配置される。多孔質半導体層１６は色素を吸着する。多孔質導電性金属層１８は、多孔質絶縁層２０に成膜される０．３μｍ～１００μｍの厚みの層であり、多孔質半導体層１６の透明基板１２とは反対側に接触して配置され、アノード極とされる。多孔質絶縁層２０は、多孔質導電性金属層１８の多孔質半導体層１６とは反対側に、導電性基板１４と対向して配置される。多孔質導電性金属層１８と多孔質絶縁層２０は、いずれも、多孔質半導体層１６に吸着した色素と導電性基板１４との間での電解質のイオン拡散によって電荷を良好に移動させるために、多孔質に形成される。ここで、多孔質導電性金属層１８および多孔質絶縁層２０に形成される孔は、凹部状のものではなく、層の両表面に連通するものをいう。【００２２】透明基板１２および導電性基板１４の基台（以下に説明する導電膜等を形成するためのベースとなる基板）は、例えば、ガラス板であってもよく、あるいは屈曲性を有する樹脂板（フレキシブル透明基板およびフレキシブル導電性基板）であってもよい。屈曲性を有する樹脂板の材料樹脂は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド、硬化アクリル樹脂、硬化エポキシ樹脂、硬化シリコーン樹脂、各種エンジニアリングプラスチックス、メタセシス重合で得られる環状ポリマ等が挙げられる。導電性基板１４は、上記の基台に導電膜を設け、さらに、導電膜の電解質(電解液)に向けた面には、例えば白金膜等の触媒膜を設ける。導電膜は、例えば、ＩＴＯ（スズをドープしたインジウム膜）であってもよく、またＦＴＯ（フッ素をドープした酸化スズ膜）であってもよく、あるいはまたＳｎＯ２膜等であってもよい。また、導電性基板１４は、導電膜を設けずに、基台に白金膜等の触媒膜のみを設けたものでもよい。この場合、触媒膜が導電膜として作用する。透明基板１２および導電性基板１４の厚みは、いずれも特に限定するものではなく、それぞれ、例えば１０μｍ～１ｍｍ程度とすることができる。【００２３】多孔質半導体層１６は、半導体材料として、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯまたはＳｎＯ２等の適宜の金属酸化物を用いることができるが、このうちＴｉＯ２が好ましい。多孔質半導体層１６は、その厚みを特に限定するものではないが、好ましくは、通常よりも大きな１４μｍ以上の厚みとする。なお、多孔質半導体層１６が通常の厚みを有する場合にも本発明を好適に適用できることは勿論である。太陽光の変換効率を向上させる方法のひとつとして、多孔質半導体層の厚みを厚くして太陽光の吸収効率を上げる方法が考えられる。しかしながら、電子拡散長が多孔質半導体層の厚み寸法を超えてしまうと、それ以上多孔質半導体層の厚みを厚くしても効果がなく、逆に開放電圧が低下し、変換効率が低下する問題がある。これに対して、本実施の形態に係る色素増感太陽電池１０によれば、電解質が集電層として作用する多孔質導電性金属膜１８を介して多孔質半導体層１６に移動し、多孔質半導体層１６内を電子が容易に移動し、また、導電性金属膜１８から電解質２４への電荷移動抵抗が大きく、逆電子移動が起こりにくいため、多孔質半導体層１６の厚みを例えば１４μｍ以上に厚くした場合においても高い変換効率を得ることができる。多孔質半導体層１６の厚みの上限は得られる変換効率の値等に応じて適宜設定されるが、例えば、４０μｍ程度である。焼成されるＴｉＯ２の微粒子の粒径は特に限定するものではないが、１ｎｍ～１００ｎｍ程度が好ましい。また、多孔質半導体層１６の多孔質導電性金属層１８に接する部分は多孔質半導体層１６の多孔質導電性金属層１８に対するカバレッジ率を高めるために例えば粒径が５０μｍ程度の微粒子を用いて比較的粗な層とし、一方、これに積層する多孔質半導体層１６側の部分は、粒径が例えば１０～３０ｎｍ程度の小さな微粒子を用いて多孔性の高い層とする積層構造とすることが好ましい。【００２４】多孔質半導体層１６は、上記の半導体材料が３００℃以上、好ましくは３５０℃以上、さらに好ましくは４００℃以上の温度で焼成されたものである。一方、焼成温度の上限は特にないが、多孔質半導体層１４の材料の融点よりは十分に低い温度とし、好ましくは５５０℃以下の温度とする。また、多孔質半導体層１６の材料としてチタン酸化物（チタニア）を用いる場合、ルチル結晶に移行しない程度の温度で、チタン酸化物の導電性が高いアナターゼ結晶の状態で焼成することが好ましい。多孔質半導体層１６は、薄層に設けた上記の半導体材料を焼成した後、さらに薄層を設けて焼成する操作を繰り返して所望の厚みとすると、好適である。多孔質半導体層１６は、フレキシブル透明基板１２と接触していても、接触していなくてもどちらでもよいが、両者の間隔はなるべく短いほうがよい。【００２５】多孔質半導体層１６に吸着される色素は、４００ｎｍ～１０００ｎｍの波長に吸収を持つものであり、例えば、ルテニウム色素、フタロシアニン色素などの金属錯体、シアニン色素などの有機色素を挙げることができる。【００２６】多孔質導電性金属層１８は、前記したように成膜法により多孔質絶縁層２０に形成される。成膜法は、塗布法やスパッタリング等の薄膜形成方法を用いることができる。塗布法の場合、マスクを用いた印刷法を用いることは、所望の孔をより確実に形成するために好ましい一態様である。多孔質絶縁層２０に薄膜に形成される多孔質導電性金属層１８は、多孔質絶縁層２０の孔に対応して多孔質である。形成される孔は、前記したように凹部状のものではなく、層の両表面に連通するものをいう。孔は、貫通孔であってもよく、また多孔質導電性金属層１８の内部の連結孔であってもよく、さらにまたこれら貫通孔および連結孔が複合したものであってもよい。多孔質導電性金属層１８の材料は、適度の導電性を有するものである限り耐熱性の条件を特に限定するものではないが、透明基板１２としてフレキシブル透明基板を用いおよび導電性基板１４としてフレキシブル導電性基板を用いる場合は、多孔質導電性金属層１８の材料として、多孔質半導体層１６の焼成温度以上の耐熱性を有するものであって、好ましくは３５０℃以上の融点を有し、さらに好ましくは４００℃以上の融点を有するものを用いる。多孔質導電性金属層１８の材料は、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる１種または２種以上の金属材料またはこれらの化合物であると、電解質中の電荷輸送イオンとして用いられるヨウ素に対する耐食性の良好な導電性金属層を得ることができて好ましい。このとき、これらの金属材料の微粒子が凝集あるいは焼結して得られる多孔質導電性金属層１８は、微粒子間に連結孔を有する。導電性金属層１８の厚みは、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下であり、少なくとも０．３μｍ以上である。導電性金属層１８の厚みが１００μｍを大きく超えると、導電性金属層の内部を通過する電解質の拡散抵抗が大きすぎて、電解質の移動が阻害されるおそれがある。一方、導電性金属層１８の厚みが０．３μｍよりもさらに小さいと、電気抵抗が増加して電極として適当でない。このように厚みの小さい多孔質導電性金属層１８は、多孔質絶縁層２０に成膜する方法で好適にかつ容易に実現することができ、また、このとき、多孔質絶縁層２０が支持体としての役割を果たすことで、多孔質導電性金属層１８は厚みを小さくしても剛性を確保することができる。【００２７】多孔質絶縁層２０の孔の形態は、多孔質絶縁層２０を貫通する貫通孔および多孔質絶縁層２０内部の連結孔のいずれであってもよく、また貫通孔および連結孔が複合したものであってもよい。貫通孔の場合、開口率は例えば３０％以上程度あればよい。また、多孔質絶縁層２０は、多孔質導電性金属層１８の場合と同様に、電解質の拡散抵抗の増加を軽減する観点から、上記のように適度の多孔質であるとともに薄膜に形成される多孔質導電性金属層１８の支持体として一定程度の剛性を確保できる限度で厚みが薄いことが望ましい。このような、多孔質性と薄い厚みで剛性を得ることができるものである限り、多孔質絶縁層２０は、非晶質でも結晶質でも良く、例えばアルミ陽極酸化膜、アルミナ繊維成形体等の適宜の材料を用いることができるが、ガラス繊維成形体であるとより好ましい。多孔質絶縁層２０の材料は、多孔質導電性金属層１８と同様に、耐熱性の条件を特に限定するものではないが、透明基板１２としてフレキシブル透明基板を用いおよび導電性基板１４としてフレキシブル導電性基板を用いる場合は、多孔質絶縁層２０の材料として、多孔質半導体層１６の焼成温度以上の耐熱性を有するものであって、好ましくは３５０℃以上の融点を有し、さらに好ましくは４００℃以上の融点を有するものを用いる。また、多孔質絶縁層２０の材料は、電解質の溶媒やヨウ素に対して耐薬品性があるものが好ましい。このような性質を有するものであって、かつ十分な開口を有するものとして、多孔質絶縁層２０の材料として上記のガラス繊維成形体を用いることが好ましい。ガラス繊維成形体は、ガラス繊維を織ったガラスクロス、ガラス繊維を適宜の手段で結合させたシートであるガラス不織布、またはガラス繊維を漉いて紙状にしたガラスペーパー（不織布の一部の態様のものはガラスペーパーに含まれる。）等を用いることができる。なお、このとき、多孔質絶縁層２０および多孔質導電性金属層１８を貫通する貫通孔を機械加工等の適宜の方法で形成することも好ましい態様である。これらのガラス繊維成形体は、交差する繊維間に例えば１μｍ～１ｍｍ程度のいわば目開きがあり、ガラス繊維成形体の内部で連結孔を有する。そして、ガラス繊維成形体に成膜する多孔質導電性金属層１８は、ガラス繊維上に薄膜に形成される（図４参照）。多孔質絶縁層２０の厚みは、電解質の拡散抵抗の増加を来たすものでない限り特に限定するものではない。ただし、電解質の拡散性および色素増感太陽電池のフレキシブル性を十分に確保するという観点で、好ましくは、厚みは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下である。また、材料に応じて剛性が確保できるものである限り、厚みの下限は特になく、例えば１μｍ程度とすることができる。【００２８】電解質２４は、ヨウ素、リチウムイオン、イオン液体、t-ブチルピリジン等を含むものであり、例えばヨウ素の場合、ヨウ化物イオンおよびヨウ素の組み合わせからなる酸化還元体を用いることができる。酸化還元体は、これを溶解可能な適宜の溶媒を含む。電解質の注入方法は特に限定されないが、封止材の一部をシールせずに開口部にしておき、その開口部から電解質を注入し、開口部をシールすることもできる。また、フレキシブル導電性基板１４の一部に予め開口部を設けておき、そこから電解質を注入した後に開口部をシールすることもできる。【００２９】以上説明した構造を有する本実施の形態に係る色素増感太陽電池１０は、アノード極となる多孔質導電性金属層１８が多孔質絶縁層２０に成膜されたものであるので、集電電極として金網等を用いる技術に比べて、色素増感太陽電池の作製作業の煩雑さが少なく、集電電極の厚みを望ましい薄さに形成することができる。また、導電性金属層１８の厚みが０．３μｍ～１００μｍと小さいので、電解質が金網等を介して多孔質半導体層に移動する際のように拡散抵抗が大きくなって光電変換効率の低下を来たすおそれがない。また、本実施の形態に係る色素増感太陽電池１０は、透明基板１２としてフレキシブル透明基板を用いおよび導電性基板１４としてフレキシブル導電性基板を用いる場合において、多孔質導電性金属層１８および多孔質絶縁層２０を多孔質半導体層１６の焼成温度以上の耐熱性を有する材料で形成するので、色素増感太陽電池１０を屈曲させて使用する際に、多孔質絶縁層２０が介在することにより、多孔質導電性金属層１８が導電性基板１４と接触して短絡を生じるおそれがない。また、多孔質半導体層１６を多孔質導電性金属層１８の上に形成して焼成した後に透明基板１２と接合することにより、多孔質半導体層１６の焼成不足に起因する不都合を生じるおそれがない。【００３０】つぎに、上記本実施の形態に係る色素増感太陽電池１０の製造方法として好適な本実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法について説明する。なお、各図において、各構成要素については図１で対応するものと同一の参照符号を付す。【００３１】まず、本実施の形態の第一の例に係る色素増感太陽電池の製造方法について、図２Ａ～図２Ｃを参照して説明する。【００３２】本実施の形態の第一の例に係る色素増感太陽電池の製造方法は、多孔質絶縁層２０の上にアノード極となる厚みが０．３μｍ～１００μｍの多孔質導電性金属層１８を設ける工程（工程２Ａ図２Ａおよび図２Ｂ参照）と、多孔質絶縁層２０に対向してカソード極とされる導電性基板１４を設ける工程（工程２Ｂ図２Ｃ参照）と、多孔質導電性金属層１８に接して多孔質半導体層１６を設ける工程（工程２Ｃ図２Ｃ参照）を有する。【００３３】工程２Ａでは、多孔質絶縁層２０は例えば予め調製したガラスクロス等の所望の開口率を有するものを用いる。このとき、ガラスクロス等に必要に応じて機械加工等の適宜の方法で貫通孔を合わせて形成してもよい。多孔質絶縁層２０の上に設ける多孔質導電性金属層１８は、塗布法や薄膜形成法によって厚みが０．３μｍ～１００μｍの薄膜に形成する（図２Ｂ参照）。前者の塗布法の場合、多孔質絶縁層２０の上に多孔質導電性金属層１８の材料である金属粒子のペーストを印刷し、加熱、乾燥し、さらに焼成する。このとき、マスクを用いて開口を形成してもよい。一方、後者の薄膜形成法の場合、例えばスパッタリングにより多孔質絶縁層１８を形成する。また、このとき、多孔質絶縁層２０および多孔質導電性金属層１８に必要に応じて機械加工等の適宜の方法で貫通孔を合わせて形成してもよい。工程２Ｂは、工程２Ａに引き続いて行ってもよく、また、例えば工程２Ｃの後や、さらには透明基板１２を形成した後に最終工程として行ってもよい。工程２Ｃにおいて、多孔質半導体層１６は、透明基板１２の上に設けてもよく、また、多孔質導電性金属層１８の上に設けてもよい。多孔質半導体層１６は、ＴｉＯ２等の微粒子のペーストで薄膜を形成した後に焼成する操作を繰り返して所望の厚みの膜にすると好ましい。また、多孔質半導体層１６は、多孔質導電性金属層１８に接する部分は相対的に大きな粒径の微粒子を用いて比較的粗な層とし、一方、これに積層する透明基板１２側の部分は、相対的に小さな粒径の微粒子を用いて多孔性の高い層とする積層構造とすることが好ましい。焼成して得られる多孔質半導体層１６を構成する微粒子の表面に、色素を吸着する。吸着の方法は、例えば、多孔質半導体層１６を形成し、多孔質導電性金属層１８の設けられた多孔質絶縁層２０を色素溶液に浸し微粒子表面に色素を化学吸着させるいわゆる含浸法によって行うことができる。【００３４】工程２Ｃにおいて、透明基板１２の上に多孔質半導体層１６を設ける場合、透明基板１２の上に塗布法等により設ける多孔質半導体層１６の材料であるペーストを焼成することで多孔質半導体層１６を形成し、その後、多孔質半導体層１６の側を多孔質導電性金属層１８の側に向けて透明基板１２と多孔質絶縁層２０を接合する。一方、多孔質導電性金属層１８の上に多孔質半導体層１６を設ける場合、多孔質導電性金属層１８の上に多孔質半導体層１６の材料であるペーストを設け（図３Ｃ参照）、ペーストおよび多孔質導電性金属層１８の設けられた多孔質絶縁層２０を加熱して、ペーストを焼成することで多孔質半導体層１６を形成し、多孔質半導体層１６の側を向けて多孔質絶縁層２０に透明基板１２を対向配置する。【００３５】これらの各層（各部材）が、スペーサ２２で封止され、電解質２４が注入されることで色素増感太陽電池が完成する。【００３６】本実施の形態の第一の例に係る色素増感太陽電池の製造方法により、集電電極の厚みが望ましい薄さである本実施の形態に係る色素増感太陽電池を好適に得ることができる。すなわち、集電電極として金網等を用いる技術に比べて、作製作業の煩雑さが少なく、集電電極の厚みを望ましい薄さに形成した色素増感太陽電池を得ることができる。また、導電性金属層１８の厚みが０．３μｍ～１００μｍと小さいので、電解質が金網等を介して多孔質半導体層に移動する際のように拡散抵抗が大きくなって光電変換効率の低下を来たすおそれがない色素増感太陽電池を得ることができる。【００３７】つぎに、本実施の形態の第二の例に係る色素増感太陽電池の製造方法について、図３Ａ～図３Ｄを参照して説明する。【００３８】本実施の形態の第二の例に係る色素増感太陽電池の製造方法は、多孔質絶縁層２０の上にアノード極となる厚みが０．３μｍ～１００μｍの多孔質導電性金属層１８を設ける工程（工程３Ａ図３Ａおよび図３Ｂ参照）と、多孔質導電性金属層１８の上に多孔質半導体層の材料であるペーストを設ける工程（工程３Ｂ図３Ｃ参照）と、ペーストおよび多孔質導電性金属層１８の設けられた多孔質絶縁層２０を加熱して、ペーストを焼成することで多孔質半導体層１６を形成する工程（工程３Ｃ図３Ｃ参照）と、多孔質半導体層１６の側を向けて多孔質絶縁層２０にフレキシブル透明基板１２を対向配置する工程（工程３Ｄ図３Ｄ参照）と、多孔質半導体層１６の側を外にして多孔質絶縁層２０にカソード極となるフレキシブル導電性基板１４を対向配置する工程（工程３Ｅ図３Ｄ参照）と、を有する。ここで、工程３Ｄおよび工程３Ｅは、工程３Ｃの後に順次行われてもよいが、工程３Ｃの後に工程３Ｅを行い、その後に工程３Ｄを行ってもよい。【００３９】工程３Ａでは、第一の例の工程２Ａの場合と同様にして、多孔質絶縁層２０および多孔質導電性金属層１８を形成する。工程３Ｂでは、第一の例の工程３Ｂの場合と同様にして、塗布法等の適宜の方法により、多孔質導電性金属層１８の上に多孔質半導体層１６の材料であるペーストを設ける。工程３Ｃでは、ペーストおよび多孔質導電性金属層１８の設けられた多孔質絶縁層２０を加熱して、ペーストを３００℃以上の温度で焼成する。この段階では、フレキシブル透明基板１２およびフレキシブル導電性基板１４のいずれも形成されていないため、多孔質導電性金属層１８の設けられた多孔質絶縁層２０の融点を下回るものである限り、加熱、焼成温度には制限がない。焼成して得られる多孔質半導体層１６を構成する微粒子の表面に、色素を吸着する。これにより、十分に焼成された多孔質半導体層１６を得ることができる（以上、図３Ｃ参照）。工程３Ｄでは、多孔質半導体層１６の側を樹脂シート等からなるフレキシブル透明基板１２に向けて多孔質絶縁層２０にフレキシブル透明基板１２を対向配置する。すなわち、多孔質半導体層１６がフレキシブル透明基板１２に接し、あるいは近接するように、多孔質半導体層１６および多孔質導電性金属層１８の設けられた多孔質絶縁層２０とフレキシブル透明基板１２を配置する（図３Ｄ参照）。工程３Ｅでは、多孔質半導体層１６の側を外にして多孔質絶縁層２０に樹脂シート等からなるフレキシブル導電性基板１４を対向配置する。多孔質絶縁層２０とフレキシブル導電性基板１４は、両者の間に適量の電解質２４を注入できる限り、適宜近接して設けてもよい。これらの各層（各部材）が、スペーサ２２で封止され、電解質２４が注入されることで色素増感太陽電池が完成する。【００４０】本実施の形態の第二の例に係る色素増感太陽電池の製造方法により、フレキシブル基板を用いた本実施の形態に係る色素増感太陽電池を好適に得ることができる。すなわち、屈曲させて使用する際に、多孔質絶縁層が介在することにより、多孔質導電性金属層が導電性基板と接触して短絡を生じるおそれがない色素増感太陽電池を得ることができる。また、多孔質半導体層の焼成不足に起因する不都合を生じるおそれがない色素増感太陽電池を得ることができる。【実施例】【００４１】以下、本発明の実施例について説明する。本発明はこの実施例に限定されるものではない。【００４２】（実施例１）Ti粒子（大阪チタニウム社製）とターピネオールとエチルセルロースを主成分とするECビヒクル（日新化成株式会社製EC-200FTD）を混合し、Ti粒子のペーストを作製した。厚み15μm、直径約8μmのガラス繊維からなるガラスクロス（旭化成イーマテリアルズ株式会社製空隙率４５％）の20mm×25mmの範囲に上記作製したTi粒子ペーストをスクリーン印刷し、乾燥後、400℃で1時間Ar雰囲気下で焼成し、ガラスクロスの片面に約20μmの厚みのTi粒子層を形成し、Ti粒子シート基板を得た。Ti粒子層を形成し、Ti粒子シート基板のＳＥＭ写真を図４に示す。Ti粒子シート基板の焼成後のTi粒子層の上の5mm×20mmの範囲にチタニアペースト（商品名NanoxideD、ソーラロニクス社製）を印刷し、乾燥後、400℃で30分空気中で焼成した。焼成後のチタニア上に、さらにチタニアペーストを印刷、焼成する操作を合計4回繰り返し、Ti粒子層の片面に12μmの厚みのチタニア層を形成した。N719色素（ソーラロニクス社製）のアセトニトリルとt-ブチルアルコールの混合溶媒溶液に、作製したチタニア層付きTi粒子シート基板を70時間含浸させ、チタニア表面に色素を吸着した。吸着後の基板（チタニア層付きTi粒子シート基板）はアセトニトリルとt-ブチルアルコールの混合溶媒で洗浄した。厚み125μmのポリエチレンナフタレート（PEN）からなる透明樹脂シートと色素吸着した基板の色素吸着チタニア層側が向き合うように、厚み60μmの半硬化樹脂シート（SX1170-60、ソーラロニクス社製）を挟んで、115℃で接着して積層し、積層板を得た。その際、半硬化樹脂シートはチタニア層に接触しないよう、チタニア層を囲むように配置し、また、後に電解液が注入できるように約1mm程度の隙間を2ヶ所設けた。厚み125μmのPENからなる透明樹脂シートの片面に透明導電膜であるITOが積層してある透明導電膜付き透明樹脂シートのITO側に、約40nmの厚みのPtをスパッタの手法で積層したシートのPt側が上記の積層板のガラスクロス側と向き合うように、上記半硬化樹脂シートを挟んで積層板に透明樹脂シートを積層し、115℃で接着した。約1mmの隙間からヨウ素、LiIからなるアセトニトリル溶媒の電解液を注入して、有効平面寸法（電池として機能する領域の平面寸法）が5mm×20ｍｍで厚みが約０．４mmの色素増感太陽電池を作製した。得られた色素増感太陽電池の光電変換性能を、100mW/cm2の強度の疑似太陽光（山下電装社製擬似太陽光装置使用）を透明樹脂シート側から照射したときのIV曲線を測定して調べた。光電変換効率は4.4%であった。なお、上記色素増感太陽電池を長手方向中央でＲ（曲率半径）＝１５ｍｍに折り曲げた状態とし、上記条件でIV曲線を測定したところ、色素増感太陽電池の光電変換効率は4.4%であった。【００４３】（実施例２）ガラスクロスの代わりに、直径1～5μmのガラス繊維からなる厚み50μmの不織布であるガラスペーパー（空隙率９０％）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で色素増感太陽電池を作製した。得られた色素増感太陽電池の光電変換効率は4.1%であった。なお、上記色素増感太陽電池を長手方向中央でＲ（曲率半径）＝１５ｍｍに折り曲げた状態とし、上記条件でIV曲線を測定したところ、色素増感太陽電池の光電変換効率は4.1%であった。【００４４】（実施例３）厚み15μmのガラスクロスの20mm×25mmの範囲にマスクを用いてスパッタリングする手法で厚み400nmのTi膜を形成した。形成したTi膜の上の5mm×20mmの範囲にチタニアペースト（商品名NanoxideD、ソーラロニクス社製）を印刷し、乾燥後、400℃で30分空気中で焼成した。以降、実施例１と同様の方法で色素増感太陽電池を作製した。約1mmの隙間からヨウ素、LiIからなるアセトニトリル溶媒の電解液を注入して色素増感太陽電池を作製した。得られた色素増感太陽電池の光電変換効率は3.8%であった。なお、上記色素増感太陽電池を長手方向中央でＲ（曲率半径）＝１５ｍｍに折り曲げた状態とし、上記条件でIV曲線を測定したところ、色素増感太陽電池の光電変換効率は3.8%であった。【００４５】（比較例１）厚み125μmのPENからなる透明樹脂シートの片面に透明導電膜であるITOが積層してある透明導電膜付き透明樹脂シートのITO側の5mm×20mmの範囲に、チタニアペースト（商品名NanoxideD、ソーラロニクス社製）を印刷し、乾燥後、150℃で30分空気中で焼成した。焼成後のチタニア上に、さらにチタニアペーストを印刷、焼成する操作を合計4回繰り返し、透明導電膜付き透明樹脂シートの片面に12μmの厚みのチタニア層を形成した。N719色素（ソーラロニクス社製）のアセトニトリルとt-ブチルアルコールの混合溶媒溶液に、作製したチタニア層付きシート基板を70時間含浸させ、チタニア表面に色素を吸着した。吸着後の基板はアセトニトリルとt-ブチルアルコールの混合溶媒で洗浄した。チタニア層付きシート基板のチタニア側と、厚み125μmのPENからなる透明樹脂シートの片面に透明導電膜であるITOが積層してある透明導電膜付き透明樹脂シートのITO側に、約40nmの厚みのPtをスパッタの手法で積層したシートのPt側が向き合うように、厚み60μmの半硬化樹脂シート（SX1170-60、ソーラロニクス社製）を挟んで積層し、115℃で接着した。その際、半硬化樹脂シートはチタニア層に接触しないよう、チタニア層を囲むように配置し、また、後に電解液が注入できるように約1mm程度の隙間を2ヶ所設けた。得られた色素増感太陽電池の光電変換効率は0.1%であった。【００４６】（参考例１）約20μmの厚みのTi粒子層に換えてガラスクロスの片面に約150μmの厚みのTi粒子層を形成したほかは、実施例１と同様に色素増感太陽電池を作製した。得られた色素増感太陽電池の光電変換効率は2.1%であった。【００４７】（参考例２）厚み400nmのTi膜に換えて厚み200ｎｍの厚みのＴｉ膜を作製したほかは、実施例３と同様に色素増感太陽電池を作製した。得られた色素増感太陽電池の光電変換効率は0.1%であった。【００４８】（参考例３）厚み15μmのガラスクロスに換えて厚み200μmのガラスクロスを使用したほかは、実施例１と同様に色素増感太陽電池を作製した。得られた色素増感太陽電池の光電変換効率は3.3%であった。なお、上記色素増感太陽電池をＲ（曲率半径）＝１５ｍｍに折り曲げた状態とし、上記条件でIV曲線を測定したところ、色素増感太陽電池の光電変換効率は1.7%であった。また、色素増感太陽電池の外観を確認したところ、電解液の漏れが確認された。【００４９】（参考例４）厚み15μmのガラスクロスに換えて厚み500μmのガラスクロスを使用したほかは、実施例１と同様に色素増感太陽電池を作製した。得られた色素増感太陽電池の光電変換効率は2.8%であった。なお、上記色素増感太陽電池を長手方向中央でＲ（曲率半径）＝１５ｍｍに折り曲げた状態とし、上記条件でIV曲線を測定したところ、色素増感太陽電池の光電変換効率は1.5%であった。また、色素増感太陽電池の外観を確認したところ、電解液の漏れが確認された。

S

WO2011096240

2011552715

JP2011050004

20110104

20130610

WO2011096240

20110811

5692097

20150213

生体情報計測器、携帯端末装置、生体情報計測方法およびプログラム

000004237

日本電気株式会社

100106909

棚井 澄雄

篠田 茂樹,佐々木 康弘,酒井 浩,高橋 尚武

2010024456,20100205,JP

8

A61B 5/16 (20060101), A61B 5/01 (20060101), A61B 5/00 (20060101), A61B 5/0245 (20060101)

A61B 5/16 300A ,A61B 5/00 101E ,A61B 5/00 N ,A61B 5/02 320A

9

AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW

0

40

4C017,4C038,4C117

4C017 AA02 ,4C017 AA16 ,4C017 AA20 ,4C017 AB02,4C038 PP03 ,4C038 PQ06 ,4C038 PS00,4C117 XB01 ,4C117 XB18 ,4C117 XC26 ,4C117 XD16 ,4C117 XE06 ,4C117 XE13 ,4C117 XE23 ,4C117 XG01 ,4C117 XG06 ,4C117 XG13

本発明の生体情報計測器は、生体情報を計測するセンサと、予め設定された規格化情報に基づいて前記生体情報の値を変換することにより、前記生体情報を規格化する規格化回路と、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内における予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成回路とを具備する。

【請求項１】生体情報を計測するセンサと、予め設定された規格化情報に基づいて前記生体情報の値を変換することにより、前記生体情報を規格化する規格化回路と、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内における予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成回路と、を具備する生体情報計測器。【請求項２】複数の前記センサと、前記センサの各々が計測する前記生体情報を規格化する複数の前記規格化回路と、前記生体情報または前記規格化された生体情報の各々について、前記信頼性情報を生成する複数の前記信頼性情報生成回路と、前記信頼性情報に基づいて、前記規格化された複数の前記生体情報を、信頼性が高い生体情報ほど大きい重みで加重平均する加重平均回路と、を具備する請求項１に記載の生体情報計測器。【請求項３】前記生体情報計測器は、複数種類の前記センサを具備して複数種類の前記生体情報を計測し、前記加重平均回路は、前記規格化された複数種類の生体情報の加重平均を算出する、請求項２に記載の生体情報計測器。【請求項４】前記信頼性情報生成回路は、前記複数のセンサが計測した前記生体情報の値の増減を判定し、前記生体情報の値が共に増加または無変化であると判定した場合および前記生体情報の値が共に減少または無変化であると判定した場合は、より高い信頼性を示す前記信頼性情報を生成し、１つの前記生体情報の値が増加し他の１つの前記生体情報の値が減少すると判定した場合は、より低い信頼性を示す前記信頼性情報を生成する請求項２または請求項３に記載の生体情報計測器。【請求項５】請求項３に記載の生体情報計測器を具備する携帯端末装置であって、前記複数種類のセンサは、発汗量を計測する発汗センサと、心拍数を計測する心拍数センサとを含み、前記加重平均回路は、規格化された前記発汗量と、規格化された前記心拍数と、を含む前記規格化された複数種類の生体情報の加重平均を算出し、前記携帯端末装置は、前記加重平均に基づいて被計測者の運動負荷を判定する運動負荷判定回路と、判定した前記運動負荷を表示する表示回路と、を具備する携帯端末装置。【請求項６】複数の前記センサと、前記センサの各々が計測する前記生体情報を規格化する複数の前記規格化回路と、前記生体情報または前記規格化された生体情報の各々について、前記信頼性情報を生成する複数の前記信頼性情報生成回路と、を具備する請求項１に記載の生体情報計測器を具備する携帯端末装置であって、前記複数のセンサは、発汗量を計測する発汗センサと、体温を計測する体温センサとを含み、前記携帯端末装置は、前記発汗量と前記発汗量の信頼性情報と前記体温と前記体温の信頼性情報とに基づいて被計測者の心理状態を判定する心理状態判定回路と、判定した前記心理状態を表示する表示回路と、を具備する携帯端末装置。【請求項７】前記心理状態判定部が判定した前記心理状態を示す心理状態情報を他の端末装置に送信する送信回路をさらに具備する請求項６に記載の携帯端末装置。【請求項８】生体情報を計測する計測ステップと、前記生体情報の値を予め設定された規格化情報に基づいて変換することにより、前記生体情報の各々を規格化する規格化ステップと、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内かつ予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成ステップと、を具備する生体情報計測方法。【請求項９】コンピュータに、生体情報を計測する計測ステップと、前記生体情報の値を予め設定された規格化情報に基づいて変換することにより、前記生体情報の各々を規格化する規格化ステップと、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内かつ予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成ステップと、を実行させるためのプログラム。

【請求項１】生体情報を計測するセンサと、予め設定された規格化情報に基づいて前記生体情報の値を変換することにより、前記生体情報を規格化する規格化回路と、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内における予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成回路と、を具備する生体情報計測器。【請求項８】生体情報を計測する計測ステップと、前記生体情報の値を予め設定された規格化情報に基づいて変換することにより、前記生体情報の各々を規格化する規格化ステップと、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内かつ予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成ステップと、を具備する生体情報計測方法。【請求項９】コンピュータに、生体情報を計測する計測ステップと、前記生体情報の値を予め設定された規格化情報に基づいて変換することにより、前記生体情報の各々を規格化する規格化ステップと、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内かつ予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成ステップと、を実行させるためのプログラム。

【技術分野】【０００１】本発明は、生体情報計測器、携帯端末装置、生体情報計測方法およびプログラムに関する。

【背景技術】【０００２】心拍数や呼吸数などの生体情報を計測することにより、被計測者の健康状態等、抽象的な状態を判定し通知する幾つかのサービスが提案されている。例えば、特許文献１では、心電図や心拍数のデータから被計測者の健康状態を推定し、被計測者が緊急事態に陥っていると判定すると緊急通報を行う携帯情報端末機器が示されている。特許文献２では、体温や脈拍や血圧から被計測者の健康状態を推定し、さらには、体の左側と右側とにおける体温や脈拍や血圧の差に基づいて脳卒中や心筋梗塞のおそれを推定する生体情報監視システムが示されている。接触型のセンサを用いて生体情報を計測する場合、センサ端子の剥離等により計測異常が生じるおそれがある。このため、計測が正しく行われているか否かの判定が重要となる。例えば、特許文献３では、人体情報を測定する情報通信端末において、電極間の電流を検知した場合に被計測者の人体が検知部に接触していると判定する方法や、心拍数や血圧が所定の範囲内にある場合に被計測者の人体が検知部に接触していると判定する方法が示されている。特許文献４では、血圧測定装置において、計測を複数回行って、１回目の計測値と２回目の計測値との差異があまりに大きい場合に測定ミス等があったと判定する方法が示されている。

【発明が解決しようとする課題】【０００４】しかしながら、これらの方法を用いた場合、一定の計測値が得られているが、実際は計測異常であるような場合に、健康状態等の適切な判定を行えないおそれがある。例えば、センサ端子の部分剥離の場合、センサの計測値は０とはならず、小さい値の生体情報を計測することが考えられる。この場合に、特許文献３に示される、電流を検出する方法では、センサが人体に接触している部分が存在するために電流が検出され、計測異常を検出できないおそれがある。特許文献３に示される、心拍数や血圧が所定の範囲内にあるか否かによる方法では、センサ端子の部分剥離後の計測値が所定の範囲内にある場合は、計測異常を検出できない。特許文献４に示される、１回目の計測値と２回目の計測値との差異による方法では、センサ端子の部分剥離前後で、計測値の差異が大きくない場合には、計測異常を検出できない。特に、運動中の発汗量を計測する場合など、生体情報の値が増加する場合は、センサ端子の部分剥離前後で、計測値の差異が大きくない場合が生じ易い。従って、これらの異常判定方法を上記の健康状態等の判定に用いた場合、一定の計測値が得られているが、実際は計測異常であるような場合に適切に判定を行えないおそれがある。【０００５】本発明は、このような事情を考慮してなされた。本発明の目的の一例は、一定の計測値が得られているが、実際は計測異常であるような場合にも、より適切に生体情報を計測できる生体情報計測器、生体情報計測方法およびプログラムや、その生体情報に基づいて、被計測者の状態をより適切に判定できる携帯端末装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】【０００６】［１］この発明は上述した課題を解決するためになされた。本発明の一態様による生体情報計測器は、生体情報を計測するセンサと、予め設定された規格化情報に基づいて前記生体情報の値を変換することにより、前記生体情報を規格化する規格化回路と、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内における予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成回路と、を具備する。【０００７】［２］上述の生体情報計測器は、複数の前記センサと、前記センサの各々が計測する前記生体情報を規格化する複数の前記規格化回路と、前記生体情報または前記規格化された生体情報の各々について、前記信頼性情報を生成する複数の前記信頼性情報生成回路と、前記信頼性情報に基づいて、前記規格化された複数の前記生体情報を、信頼性が高い生体情報ほど大きい重みで加重平均する加重平均回路と、を具備してもよい。【０００８】［３］上述の生体情報計測器において、前記生体情報計測器は、複数種類の前記センサを具備して複数種類の前記生体情報を計測し、前記加重平均回路は、前記規格化された複数種類の生体情報の加重平均を算出してもよい。【０００９】［４］上述の生体情報計測器において、前記信頼性情報生成回路は、前記複数のセンサが計測した前記生体情報の値の増減を判定し、前記生体情報の値が共に増加または無変化であると判定した場合および前記生体情報の値が共に減少または無変化であると判定した場合は、より高い信頼性を示す前記信頼性情報を生成し、１つの前記生体情報の値が増加し他の１つの前記生体情報の値が減少すると判定した場合は、より低い信頼性を示す前記信頼性情報を生成してもよい。【００１０】［５］本発明の一態様による携帯端末装置は、上述の生体情報計測器を具備し、前記複数種類のセンサは、発汗量を計測する発汗センサと、心拍数を計測する心拍数センサとを含み、前記加重平均回路は、規格化された前記発汗量と、規格化された前記心拍数と、を含む前記規格化された複数種類の生体情報の加重平均を算出し、前記携帯端末装置は、前記加重平均に基づいて被計測者の運動負荷を判定する運動負荷判定回路と、判定した前記運動負荷を表示する表示回路と、を具備する。【００１１】［６］本発明の一態様による携帯端末装置は、複数の前記センサと、前記センサの各々が計測する前記生体情報を規格化する複数の前記規格化回路と、前記生体情報または前記規格化された生体情報の各々について、前記信頼性情報を生成する複数の前記信頼性情報生成回路と、を具備する上述の生体情報計測器を具備し、前記複数のセンサは、発汗量を計測する発汗センサと、体温を計測する体温センサとを含み、前記携帯端末装置は、前記発汗量と前記発汗量の信頼性情報と前記体温と前記体温の信頼性情報とに基づいて被計測者の心理状態を判定する心理状態判定回路と、判定した前記心理状態を表示する表示回路と、を具備する。【００１２】［７］上述の携帯端末装置は、前記心理状態判定部が判定した前記心理状態を示す心理状態情報を他の端末装置に送信する送信回路をさらに具備してもよい。【００１３】［８］本発明の一態様による生体情報計測方法は、生体情報を計測する計測ステップと、前記生体情報の値を予め設定された規格化情報に基づいて変換することにより、前記生体情報の各々を規格化する規格化ステップと、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内かつ予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成ステップと、を具備する。【００１４】［９］本発明の一態様によるプログラムは、コンピュータに、生体情報を計測する計測ステップと、前記生体情報の値を予め設定された規格化情報に基づいて変換することにより、前記生体情報の各々を規格化する規格化ステップと、前記生体情報または前記規格化された生体情報について、予め定められた時間内かつ予め定められた値以上の変化量を検出し、前記変化量が大きいほど低い信頼性を示す信頼性情報を生成する信頼性情報生成ステップと、を実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】【００１５】本発明によれば、一定の計測値が得られているが、実際は計測異常であるような場合にも、より適切に生体情報を計測でき、その生体情報に基づいて、被計測者の状態をより適切に判定できる。

【発明を実施するための形態】【００１７】＜第１の実施形態＞以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における携帯電話機（携帯端末装置）１の概略構成を示す構成図である。図１において、携帯電話機１は、生体情報計測器１１と、運動負荷判定回路１４１と、表示回路１４２とを具備する。生体情報計測器１１は、センサ１１１および１２１と、規格化情報メモリ１１２および１２２と、規格化回路１１３および１２３と、生体情報メモリ１１４および１２４と、信頼性情報生成回路１１５および１２５と、加重平均回路１３１とを具備する。携帯電話機１は、被計測者が通話を行う際などに音声信号を電気信号に変換する音声処理回路や、他の電話機等との通信を行う通信回路など、図１に示す以外の部分も具備する。【００１８】生体情報計測器１１は、被計測者（携帯電話機１のユーザ）の発汗量を計測し、計測した発汗量に基づいて、被計測者の運動負荷（運動を行うことにより身体にかかる負荷）を示す指標を生成する。センサ１１１および１２１は、それぞれ発汗センサであり、被計測者の発汗量を計測し、計測した発汗量に応じた電流を出力する。規格化回路１１３は、センサ１１１が出力する電流値の規格化を行うことにより発汗量を算出する。「規格化」とは、センサが計測したデータを、処理対象の単位のデータに変換することである。規格化の詳細については後述する。規格化回路１２３は、センサ１２１が出力する電流値の規格化を行うことにより発汗量を算出する。規格化情報メモリ１１２は、規格化回路１１３が規格化を行うための情報である規格化情報を記憶する。規格化情報メモリ１２２は、規格化回路１２３が規格化を行うための情報である規格化情報を記憶する。【００１９】生体情報メモリ１１４は、規格化回路１１３が算出した発汗量を、予め定められた時間分記憶する。生体情報メモリ１２４は、規格化回路１２３が算出した発汗量を、予め定められた時間分記憶する。信頼性情報生成回路１１５は、生体情報メモリ１１４が記憶する発汗量に基づいて、センサ１１１が計測したデータの信頼性を示す信頼性情報を生成する。信頼性情報生成回路１２５は、生体情報メモリ１２４が記憶する発汗量に基づいて、センサ１２１が計測したデータの信頼性を示す信頼性情報を生成する。加重平均回路１３１は、規格化回路１１３および１２３が算出した発汗量を、それぞれ信頼性情報生成回路１１５および１２５が生成した信頼性情報に基づいて重み付けし、重み付けした発汗量の平均値を算出する。運動負荷判定回路１４１は、加重平均回路１３１が算出した発汗量の平均値に基づいて、被計測者の運動負荷が適切か、あるいは過度の負荷かを判定する。表示回路１４２は、液晶パネル等の表示画面を具備し、運動負荷判定回路１４１の判定結果を表示する。【００２０】図２Ａおよび図２Ｂは、携帯電話機１の外形を示す外形図である。図２Ｃは、携帯電話機１の断面を示す断面図である。図２Ａは、携帯電話機１の表側の外形図である。図２Ａにおいて、携帯電話機１は、表示画面１８１と、操作ボタン１８２と、スピーカ１８３とを具備する。表示画面１８１は、液晶パネル等の表示画面であり、運動負荷判定回路１４１が判定した運動負荷を表示する。操作ボタン１８２は、テンキー等の押ボタンを具備し、被計測者の操作入力を受け付ける。スピーカ１８３は、通話相手の会話等の音声を出力する。図２Ｂは、携帯電話機１の裏側の外形図である。図２Ｂにおいて、携帯電話機１は、センサ端子１９１および１９２を具備する。センサ端子１９１と１９２とは、それぞれ、センサ１１１と１２１とが発汗量を計測するための端子である。図２Ｃは、携帯電話機１を図２ＢのＡ‐Ａ’線に沿って切断した断面図である。図２Ｂに示すように、センサ端子１９１および１９２は、携帯電話機１の裏面に突起している。被計測者は、センサ端子１９１および１９２が被計測者の掌に接触するように携帯電話機１を持つ。この状態で被計測者が発汗すると、センサ１１１および１２１の各々を流れる電流値が変化する。センサ１１１および１２１は、これらの電流を出力する。【００２１】次に、規格化回路１１３および１２３が行う規格化について説明する。図３Ａ～３Ｃは、規格化回路１１３が、電流値を発汗量に変換する変換関数の例を示す図である。図３Ａ～３Ｃの横軸は、センサ１１１が出力する電流値を示す。図３Ａ～３Ｃの縦軸は、規格化回路１１３が算出する発汗量を示す。以下、図３Ａに示す変数関数の例について説明する。例えば、室温が摂氏２０度など、被計測者が運動を行う環境と同様の環境において、被計測者が運動を行っていない平常時の発汗量と、所定の負荷の運動を行ったときの発汗量とを予め計測しておく。この場合において、平常時の発汗量を、規格化された発汗量の基準値「１」とし、所定の負荷の運動時の発汗量を「３」とする変換関数を決定しておく。具体的には、例えば、規格化情報メモリ１１２が、センサ１１１の特性に応じた関数を予め記憶しておく。この関数は、センサ１１１の出力する電流値が入力されると、規格化された発汗量を出力する関数である。この関数は、関数の出力値が「１」となる入力値を示すパラメータと、関数の出力値が「３」となる入力値を示すパラメータとの、２つのパラメータを持つ。このような関数の例を式（１）に示す。【００２２】【数式１】【００２３】平常時に、被計測者が操作ボタン１８２から、平常時の発汗量の計測を指示する操作入力を行うと、規格化情報生成回路（不図示）が、センサ１１１が出力する電流値を読み取り、関数の出力値が「１」となる入力値を示すパラメータに、読み取った電流値（平常時の計測値Ｖ１）を書き込む。また、被計測者が、所定の負荷の運動を行っている状態で、操作ボタン１８２から、所定の負荷の運動をおこなったときの発汗量の計測を指示する操作入力を行うと、規格化情報生成回路が、センサ１１１が出力する電流値を読み取り、関数の出力値が「３」となる入力値を示すパラメータに、読み取った電流値（所定負荷運動時の計測値Ｖ２）を書き込む。これにより、平常時の発汗量を「１」とし、所定の負荷の運動をおこなったときの発汗量を「３」とする、センサ１１１の特性に応じた変換関数が得られる。規格化情報メモリ１１２が、この変換関数を記憶しておく。規格化回路１１３は、規格化情報メモリ１１２が記憶する変換関数に基づいて、規格化された発汗量を算出する。【００２４】規格化情報メモリ１２２も、規格化情報メモリ１１２と同様に、関数の出力値が「１」となる入力値を示すパラメータと、関数の出力値が「３」となる入力値を示すパラメータとの、２つのパラメータを持ち、センサ１２１の特性に応じた関数を予め記憶しておく。規格化情報生成回路１２５は、規格化情報メモリ１１２が記憶する関数のパラメータにセンサ１１１が出力する電流値を書き込む際に、センサ１２１が出力する電流値も読み取り、規格化情報メモリ１２２が記憶する関数のパラメータに、読み取った電流値（平常時の計測値Ｖ１および所定負荷運動時の計測値Ｖ２）を書き込む。これにより、平常時の発汗量を「１」とし、所定の負荷の運動をおこなったときの発汗量を「３」とする、センサ１２１の特性に応じた変換関数が得られる。規格化情報メモリ１２２が、この変換関数を記憶しておく。規格化回路１２３は、規格化情報メモリ１２２が記憶する変換関数に基づいて、規格化された発汗量を算出する。【００２５】生体情報計測器１１が、この規格化を行うことにより、被計測者毎の個人差にかかわらず、計測値から被計測者の状態を判定することができる。また、センサ毎の特性のばらつきと、後述するように、複数種類の生体情報を計測する場合の生体情報の単位の違いとにかかわらず、複数のセンサによる計測値を比較できる。すなわち、発汗量から運動負荷を判定する際に、発汗量のより少ない被計測者と、発汗量のより多い被計測者とでは、センサが計測した発汗量が同じ場合でも、発汗量のより少ない被計測者のほうが、より高い負荷の運動中であることが考えられる。規格化回路１１３が、例えば発汗量をミリリットル（ｍｌ）単位で算出するなど、被計測者にかかわらない絶対的な発汗量を算出するのではなく、被計測者の平常時の発汗量を基準とした相対的な発汗量を算出している。このため、算出した発汗量に基づいて、被計測者の特性に応じて適切に運動負荷を判定できる。また、規格化情報メモリ１１２と１２２とが、それぞれセンサ１１１と１２１との特性に応じた変換関数を記憶している。このため、例えば、同じ発汗量に対してセンサ１１１と１２１とが互いに異なる値の電流を出力するなど、センサの特性によりセンサ毎に測定値のばらつきが生じる場合でも、センサの特性に応じて適切に発汗量を算出できる。【００２６】規格化情報メモリ１１２および１２２が記憶する変換関数や、規格化回路１１３および１２３が算出する発汗量は、上述のものに限らない。例えば、図３Ｂに示すように、規格化情報メモリ１１２および１２２が、電流値を５段階の発汗量に変換する関数を記憶し、規格化回路１１３および１２３が、発汗量を示す５段階のレベルを算出するようにしてもよい。例えば、発汗量がレベル３の場合は運動負荷が中程度であると判定するなど、発汗量のレベルに基づいて、被計測者の運動負荷を判定できる。生体情報計測器１１が発汗量をミリリットル単位にて計測する場合について図３Ｃを参照して説明する。この場合は、図３Ｃに示すように、規格化情報メモリ１１２および１２２は、電流値をミリリットル単位の発汗量に変換する関数を記憶する。規格化回路１１３および１２３は、発汗量をミリリットル単位にて算出する。この場合、規格化回路１１３および１２３は、センサ毎の特性のばらつきに応じた発汗量を算出する規格化を行う。【００２７】次に、信頼性情報生成回路１１５および１２５が算出する信頼性情報について説明する。図４Ａ～４Ｃは、発汗量の計測が正常に行われた場合の信頼性情報の例を示す図である。図４Ａは、発汗量の計測が正常に行われた場合に、規格化回路１１３が算出する発汗量の例を示す図である。図４Ａにおいて、横軸は時刻ｔを示し、縦軸は発汗量Ｗを示す。図４Ａに示す例では、被計測者は時刻ｔ１に運動を開始し、時刻ｔ２に運動を終了している。運動開始前の発汗量は、平常時の値「１」であり、運動開始後は発汗量が増加している。運動終了後は、発汗量が減少し、時間の経過により平常時の値「１」に戻っている。【００２８】図４Ｂは、図４Ａにおける発汗量の変化量の絶対値｜ｄＷ／ｄｔ｜を示す図である。図４Ｂにおいて、横軸は時刻ｔを示し、縦軸は発汗量の変化量の絶対値｜ｄＷ／ｄｔ｜を示す。図４Ｂに示す基準値ｃは、発汗量の計測が正常に行われた場合の、発汗量の変化量の絶対値の最大値よりも大きな値である。図４Ｃは、図４Ａの発汗量に対して信頼性情報生成回路１１５が算出する信頼性情報を示す図である。図４Ｃにおいて、横軸は時刻ｔを示し、縦軸は信頼性情報Ｒの値を示す。信頼性情報は、例えば、式（２）を用いて算出できる。【００２９】【数式２】【００３０】式（２）は、基準値ｃ以上となった変化量の絶対値の積分を算出し、算出した値が０のときに信頼性情報Ｒが１となり、算出した値が大きくなるにつれて信頼性情報Ｒが小さくなる関数である。このように、発汗量が急激に変化した場合に値が小さくなる信頼性情報を算出することにより、この信頼性情報を重みとして用いて、各センサの計測値から算出される生体情報を加重平均できる。センサ端子の部分剥離などの計測異常により、生体情報の値が急激に変化すると、重み（信頼性情報の値）が小さくなる。このため、計測異常が検出されない生体情報の重みを相対的に大きくして加重平均を行うことができ、より正確に生体情報を算出できる。信頼性情報は、０以上かつ１以下の値を取り、値が大きいほど、規格化回路１１３が算出した発汗量の信頼性が高いことを示す。図４Ｂに示すように、発汗量の変化量の絶対値が基準値ｃ未満の場合は、信頼性情報の値は「１」のままである。【００３１】図５Ａ～５Ｃは、発汗量の計測中にセンサ端子１９１が部分剥離した場合の信頼性情報の例を示す図である。図５Ａは、発汗量の計測中にセンサ端子１９１が部分剥離した場合に、規格化回路１１３が算出する発汗量の例を示す図である。図５Ａに示す場合においては、図４Ａと同様に、時刻ｔ１における運動開始後は発汗量が増加している。しかしながら、時刻ｔ３にてセンサ端子１９１が部分剥離し、発汗量（規格化回路１１３の算出値）が減少している。センサ端子１９１の部分剥離は、例えば、被計測者が携帯電話機１を握りなおし、握りなおした後の状態では、センサ端子１９１の一部が掌と非接触となることにより生じる。センサ端子１９１の部分剥離の後、時刻ｔ２における運動終了後は発汗量が減少し、センサ端子が部分剥離している。このため、平常時の値「１」よりも小さい発汗量で定常状態となっている。【００３２】図５Ｂは、図５Ａにおける発汗量の変化量の絶対値｜ｄＷ／ｄｔ｜を示す図である。センサ端子が部分剥離した場合は、運動による発汗量の変化よりも急激に発汗量が変化する。このため、図５Ｂの例では、センサ端子１９１が部分剥離した時刻ｔ３において、基準値ｃ以上の変化が示されている。図５Ｃは、図５Ａの発汗量に対して信頼性情報生成回路１１５が算出する信頼性情報を示す図である。センサ端子が部分剥離する前の状態では、信頼性情報の値は「１」となっている。これに対し、センサ端子が部分剥離し、図５Ｂに示すように、発汗量の変化量の絶対値が基準値ｃ以上となった後は、信頼性情報の値は「１」よりも小さい値となっている。図５Ｂのように、基準値ｃを定めておき、この基準値ｃ以上となった変化量を検出することは、予め定められた時間内における予め定められた値以上の変化量を検出することに相当する。すなわち、基準値ｃは、発汗量／時間の次元で設定されるので、ある時間内に、ある発汗量以上の変化があったことを検出する。【００３３】次に、携帯電話機１の動作について説明する。図６は、携帯電話機１が、被計測者の生体情報を計測して運動負荷を判定し表示する処理手順を示すフローチャートである。被計測者がセンサ端子１９１および１９２を掌に接触させ、操作ボタン１８２から運動負荷の判定を指示する操作入力を行うと、携帯電話機１は、図６の処理を開始する。まず、センサ１１１および１２１が、被計測者の生体情報として、発汗量を計測し、計測した発汗量に応じた電流を出力する（ステップＳ１）。次に、規格化回路１１３は、センサ１１１が出力する電流と、規格化情報メモリ１１２が予め記憶する、上述のように平常時の発汗量を「１」とする変換関数とに基づいて、規格化された発汗量を算出する。規格化回路１１３は、算出した発汗量を生体情報メモリ１１４に書き込み、また、加重平均回路１３１に出力する。同様に、規格化回路１２３は、センサ１２１が出力する電流と、規格化情報メモリ１２２が予め記憶する変換関数とに基づいて、規格化された発汗量を算出する。規格化回路１２３は、算出した発汗量を生体情報メモリ１２４に書き込み、また、加重平均回路１３１に出力する（以上、ステップＳ２）。【００３４】信頼性情報生成回路１１５は、規格化回路１１３が算出する発汗量を生体情報メモリ１２４から読み出し、読み出した発汗量の変化量の絶対値を算出し、図４Ａ～図５Ｃで説明したように、発汗量が所定の基準値以上に大きく変化する場合に、この、基準値以上の変化がない場合の信頼性情報よりも小さい値となる信頼性情報を生成する。信頼性情報生成回路１１５は、生成した信頼性情報を加重平均回路１３１に出力する。同様に、信頼性情報生成回路１２５は、規格化回路１２３が算出する発汗量に基づいて信頼性情報を生成し、生成した信頼性情報を加重平均回路１３１に出力する（以上、ステップＳ３）。加重平均回路１３１は、信頼性情報生成回路１１５が生成する信頼性情報を、規格化回路１１３が算出する発汗量の重みとし、信頼性情報生成回路１２５が生成する信頼性情報を、規格化回路１２３が算出する発汗量の重みとして、規格化回路１１３が算出する発汗量と規格化回路１２３が算出する発汗量との加重平均を算出する（ステップＳ４）。【００３５】運動負荷判定回路１４１は、加重平均回路１３１が算出する発汗量（の加重平均）に基づいて、被計測者の運動負荷を判定する（ステップＳ５）。例えば、運動負荷判定回路１４１は、運動負荷レベルの境界における発汗量を示す閾値定数ｋ１およびｋ２を予め記憶しておく。加重平均回路１３１が算出する発汗量が定数ｋ１以下の場合は、運動負荷判定回路１４１は、適切な運動負荷のレベルである「正常」と判定する。加重平均回路１３１が算出する発汗量が定数ｋ１よりも大きく定数ｋ２以下の場合は、運動負荷判定回路１４１は、やや過度の運動負荷のレベルである「負荷中」と判定する。加重平均回路１３１が算出する発汗量が定数ｋ２よりも大きい場合は、運動負荷判定回路１４１は、過度の運動負荷のレベルである「負荷大」と判定する。表示回路１４２は、運動負荷判定回路１４１が判定した運動負荷を表示する。これにより、被計測者は、表示回路１４２が表示する運動負荷を参考にして、適度な負荷で運動を行える。【００３６】次に、携帯電話機１が行う運動負荷の判定の結果について説明する。表１は、正常に計測が行われた場合における、発汗量の計測結果と運動負荷の判定結果とを示す表である。【００３７】【表１】【００３８】表１では、温度および湿度が一定の部屋で十分安静にした後、被計測者が一定時間踏み台昇降を行った際の、踏み台昇降開始から１分、５分、１０分および１５分経過時における、センサ１１１とセンサ１２１との各々により計測される発汗量（規格化された値）と、携帯電話機１による判定結果とが示されている。併せて、同表に示す発汗量に基づいて、加重平均を行わずに、両センサ値の差が予め定められた値以上になるとエラーと判定する方法による判定結果が参考結果１に示されている。また、センサ１１１による計測値のみを用いて判定を行う方法による判定結果が参考結果２に示されている。表１の発汗量は、図３Ａ～３Ｃで説明したように、被計測者の平常状態における計測データで規格化した値である。判定結果の「正常」は、身体能力に適した運動量であることを示す。「負荷中」は、身体能力に対して、やや過度の負荷であることを示す。「負荷大」は、身体能力に対して、過度の負荷であることを示す。表１において、「＊＊」は、測定確度が大きいことを示す。「＊」は、測定確度が小さいことを示す。表２～８における表記も表１と同様の意味である。表１に示すように、正常に計測が行われた場合は、いずれの判定方法によっても適切な判定結果が得られる。このように、正常に計測が行われた場合においては、携帯電話機１による判定では、複数のセンサによる計測結果を平均して判定を行う点で、センサの精度による測定誤差の影響が小さくなり、より確度の高い計測を行える。【００３９】表２は、センサ端子の部分剥離による計測異常が生じた場合における、発汗量の計測結果と運動負荷の判定結果とを示す表である。【００４０】【表２】【００４１】表２における計測条件は、表１の場合と同様である。表２の場合においては、１分経過時から５分経過時までの間に、センサ端子１９１の部分剥離が生じている。このため、５分、１０分および１５分経過時においては、センサ１１１による計測値が小さくなる計測異常が生じている。その結果、加重平均を算出しない参考結果１では、センサ１１１による計測値とセンサ１２１による計測値との差が大きいために負荷の判定が行われず、「エラー」となっている。センサ１１１による計測値のみを用いる参考結果２では、センサ端子の部分剥離のために「負荷中」と判定する閾値以上に計測結果が大きくならず、いずれの経過時間においても「正常」との判定結果となっている。すなわち、１０分経過時は「負荷中」と判定すべきところが「正常」と判定されている。また、１５分経過時は「負荷大」と判定すべきところが「正常」と判定されている。このように、いずれも不適切な判定結果が示されている。これに対して、携帯電話機１による判定では、センサ端子１９１の部分剥離時の計測値の急激な減少を検出してセンサ１１１による計測値の信頼性情報が小さく算出される。これにより、部分剥離後も適切な判定結果が示されている。このように、片方のセンサに計測異常が生じた場合においては、携帯電話機１による判定では、重み付けの補正を行って判定結果に対する計測異常データの寄与度を小さくすることにより、計測エラーとならず、かつ、適切に判定することができる。【００４２】以上のように、生体情報計測器１１は、生体情報の急激な変化を検出することにより、センサ端子の部分剥離等の計測異常を検出し、検出した計測異常に応じた信頼性情報を生成する。このため、生体情報計測器１１は、この信頼性情報に基づいて生体情報の重み付け平均を算出し、より正確な生体情報を計測できる。これにより、携帯電話機１は、生体情報計測器１１が計測する生体情報を用いて、被計測者の運動負荷をより適切に判定できる。特に、携帯電話機等の携帯端末装置では、小型化およびコストダウンの要求により、複雑な構造を有する高価なセンサを実装できない。また、携帯端末装置の持ち方がユーザの癖や使用時の状況によって大きく異なる。このため、生体情報を計測する際に計測異常が生じる可能性が高い。上述した携帯電話機１では、センサ１１１および１２１に小型かつ低コストのセンサを用いることができる。また、携帯電話機１では、信頼性情報に基づいて複数の生体情報の加重平均を算出することで、より正確な生体情報を計測し、被計測者の運動負荷をより適切に判定できる。【００４３】センサ１１１および１２１は、上述した発汗センサに限らない。センサ１１１および１２１は、例えば、心拍数を計測する心拍センサであってもよい。心拍数の変化を計測することにより、上述した発汗量の計測の場合と同様に、被計測者の運動負荷を判定できる。また、携帯電話機１が具備するセンサの数は上述した２つに限らない。携帯電話機１が３つ以上のセンサを具備する場合も、上記と同様に信頼性情報を生成し、加重平均をとることで、生体情報の計測精度を高め、運動負荷を適切に判定できる。携帯電話機１が、上述した、生体情報の変化量により計測異常を検出する方法と、他の計測異常を検出する方法とを併用するようにしてもよい。例えば、生体情報の値が予め定められた閾値以下の場合に計測異常であると判定することにより、計測開始前からセンサ端子が剥離している場合等を検出できる。携帯電話機１は、この計測異常を検出した場合に、該当する生体情報の信頼性情報の値を小さくすることができる。あるいは、携帯電話機１がエラーを表示するようにしてもよい。【００４４】上記では、本実施形態に係る携帯電話機について説明したが、これに限らない。本実施形態は、例えば、パームトップパソコン（PermTopPersonalComputer）など、他の携帯端末装置に適用してもよい。本実施形態は、腕時計に適用してもよいし、運動器具に適用してもよいし、ベルト等で人体に固定する生体情報計測専用の機器に適用してもよい。生体情報メモリ１１４が、センサ１１１が出力し規格化される前の生体情報を記憶し、信頼性情報生成回路１１５が、この生体情報に基づいて信頼性情報を生成するようにしてもよい。特に、前述したように、規格化回路１１３が発汗量のレベルを出力する場合は、規格化後の生体情報からは、センサ１１１が出力する生体情報の急激な変化を検出することができない。したがって、この場合は、生体情報メモリ１１４が、センサ１１１が出力し規格化される前の生体情報を記憶し、信頼性情報生成回路１１５が、この生体情報に基づいて信頼性情報を生成する必要がある。生体情報メモリ１２４および信頼性情報生成回路１２５についても同様である。【００４５】＜第２の実施形態＞第１の実施形態では、携帯電話機が、同じ種類の生体情報を計測する複数のセンサを具備する場合について説明した。これに対して、本実施形態では、携帯電話機が、互いに異なる種類の生体情報を計測する複数のセンサを具備する場合について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態における携帯電話機（携帯端末装置）２の概略構成を示す構成図である。図７において、携帯電話機２は、生体情報計測器２１と、運動負荷判定回路１４１と、表示回路１４２とを具備する。生体情報計測器２１は、センサ１１１および２２１と、規格化情報メモリ１１２および２２２と、規格化回路１１３および１２３と、生体情報メモリ１１４および１２４と、信頼性情報生成回路１１５および１２５と、加重平均回路１３１とを具備する。図７において、図１の各部に対応し、その機能も同一である部分には同一の符号（１１１～１１５、１２３～１２５、１３１、１４１、１４２）を付し、説明を省略する。携帯電話機１と同様、携帯電話機２は、被計測者が通話を行う際などに音声信号を電気信号に変換する音声処理回路や、他の電話機等との通信を行う通信回路など、図７に示す以外の部分も具備する。センサ１１１、２２１のセンサ端子の配置は、それぞれ図２Ｂおよび２Ｃのセンサ端子１９１、１９２と同様である。【００４６】センサ２２１は、心拍センサであり、被計測者の心拍数を計測する。規格化情報メモリ２２２は、規格化回路１２３が規格化を行うための情報である規格化情報を記憶する。規格化情報メモリ２２２が記憶する規格化情報は、センサ２２１が計測する心拍数を規格化するための関数である。規格化情報メモリ２２２が記憶する規格化情報は、平常時の心拍数を、規格化された心拍数の基準値「１」に変換する。また、規格化情報メモリ２２２が記憶する規格化情報は、前述した、規格化情報メモリ１１２が発汗量を「３」とする所定の負荷の運動時における心拍数を、規格化された心拍数「３」に変換する。このように、発汗量および心拍数など、複数種類の生体情報を、被計測者の平常時の生体情報や、所定の負荷の運動時における生体情報など、共通の基準に基づいて規格化することにより、生体情報の種類の違いによる単位の違いにかかわらず、複数種類の生体情報を比較できる。【００４７】次に、携帯電話機２が行う運動負荷の判定の結果について説明する。表３は、正常に計測が行われた場合における、発汗量および心拍数の計測結果と運動負荷の判定結果とを示す表である。【００４８】【表３】【００４９】表３では、温度および湿度が一定の部屋で十分安静にした後、被計測者が一定時間踏み台昇降を行った際の、踏み台昇降開始から１分、５分、１０分および１５分経過時における、センサ１１１により計測される発汗量（規格化された値）とセンサ２２１により計測される心拍数（規格化された値）と、携帯電話機２による判定結果とが示されている。併せて、表３に示す発汗量および心拍数に基づいて、加重平均を行わずに、両センサ値の差が予め定められた値以上になるとエラーと判定する方法による判定結果が参考結果１に示されている。また、センサ１１１による計測値のみを用いて判定を行う方法による判定結果が参考結果２に示されている。表１の場合と同様、表３の発汗量および心拍数は、被計測者の平常状態における計測データで規格化した値である。判定結果の「正常」、「負荷中」「負荷大」および「＊＊」、「＊」の表記は、表１で説明したのと同様の意味である。表３の、１０分経過時において、携帯電話機２の判定結果と参考結果１とは「負荷大」となっているのに対して、参考結果２は「負荷中」となっている。これは、運動負荷の増大と発汗量の増加との間に時間差が生じ、発汗量のみに基づく参考結果２では、運動負荷の増大が充分に反映されず「負荷中」となったためである。これに対して、運動負荷の増大と心拍数の増加との間の時間差は小さいため、発汗量に加えて心拍数も用いる携帯電話機２の判定結果と参考結果１とでは、運動負荷の増大を適切に反映して「負荷大」との判定がなされている。他の経過時間においては、いずれの判定方法によっても適切な判定結果が得られている。【００５０】このように、正常に計測が行われた場合においては、携帯電話機２による判定では、複数種類のセンサによる計測結果を平均して判定を行う点で、生体情報の種類毎の特性や個人差の影響が小さくなり、より精度の高い判定を行える。例えば、上述した１０分経過時のように、生体情報の種類によっては、運動負荷の変化が生体情報の変化に反映されるまでに時間差が生じる場合がある。複数種類の生体情報を計測することにより、この、時間差による影響を受けにくくできる。あるいは、例えば、発汗量の少ない被計測者の場合、運動を行っても発汗量の変化が小さく、この発汗量のみに基づいて運動負荷を判定すると精度が低くなることが考えられる。このような場合に、発汗量の計測に加えて心拍数の計測も行うことにより、運動負荷に応じた変化のより大きい計測値が得られ、より精度の高い判定を行うことができる。【００５１】表４は、センサ端子の部分剥離による計測異常が生じた場合における、発汗量および心拍数の計測結果と運動負荷の判定結果とを示す表である。【００５２】【表４】【００５３】表４における計測条件は、表３の場合と同様である。表４においては、１分経過時から５分経過時までの間に、センサ端子の部分剥離が生じている。このため、５分、１０分および１５分経過時においては、センサ１１１による計測値が小さくなる計測異常が生じている。その結果、加重平均を算出しない参考結果１では、センサ１１１による計測値とセンサ２２１による計測値との差が大きいために負荷の判定が行われず、「エラー」となっている。また、センサ１１１による計測値のみを用いる参考結果２では、センサ端子の部分剥離のために「負荷中」と判定する閾値以上に計測結果が大きくならず、いずれの経過時間においても「正常」との判定結果となっている。すなわち、１０分経過時および１５分経過時において、いずれも「負荷大」と判定すべきところが「正常」と判定されており、不適切な判定結果が示されている。これに対して、携帯電話機２による判定では、センサ端子の部分剥離時の計測値の急激な減少を検出してセンサ１１１による計測値の信頼性情報が小さく算出される。これにより、部分剥離後も適切な判定結果が示されている。このように、片方のセンサに計測異常が生じた場合においては、携帯電話機１による判定では、重み付けの補正を行って判定結果に対する計測異常データの寄与度を小さくしている。その結果、計測エラーとならず、かつ、適切に判定することができる。【００５４】＜第３の実施形態＞図８は、本発明の第３の実施形態における携帯電話機（携帯端末装置）３の概略構成を示す構成図である。図８において、携帯電話機３は、生体情報計測器３１と、運動負荷判定回路１４１と、表示回路１４２とを具備する。生体情報計測器３１は、センサ１１１および２２１と、規格化情報メモリ１１２および２２２と、規格化回路１１３および１２３と、生体情報メモリ１１４および１２４と、信頼性情報生成回路３１５および３２５と、加重平均回路１３１とを具備する。図８において、図１の各部に対応し、その機能も同一である部分には同一の符号（１１１～１１４、２２１、２２２、１２３、１２４、１３１、１４１、１４２）を付し、説明を省略する。携帯電話機１と同様、携帯電話機３は、被計測者が通話を行う際などに音声信号を電気信号に変換する音声処理回路や、他の電話機等との通信を行う通信回路など、同図に示す以外の部分も具備する。センサ１１１、２２１のセンサ端子の配置は、それぞれ図２のセンサ端子１９１、１９２と同様である。【００５５】信頼性情報生成回路３１５は、第１の実施形態の信頼性情報生成回路１１５（図１）が生成する信頼性情報に、規格化回路１１３が算出する生体情報の増減と規格化回路１２３が算出する生体情報の増減との異同を加味した信頼性情報を生成する。具体的には、信頼性情報生成回路３１５は、生体情報メモリ１１４から規格化された発汗量を読み出し、現時点において、この発汗量が増加しているか減少しているかを判定する。同様に、信頼性情報生成回路３１５は、生体情報メモリ１２４から規格化された心拍数を読み出し、現時点において、この心拍数が増加しているか減少しているか無変化であるかを判定する。【００５６】信頼性情報生成回路３１５が、生体情報メモリ１１４から読み出した発汗量と生体情報メモリ１２４から読み出した心拍数とが、共に増加または無変化であると判定した場合、あるいは、共に減少または無変化であると判定した場合について説明する。この場合、信頼性情報生成回路３１５は、第２の実施形態で説明した、生体情報の変化量に基づく信頼性情報の値に、「０．３」を加算した値を信頼性情報として算出する。例えば、図４Ｂのように、生体情報の変化量が基準値ｃ以下の場合は、生体情報の変化量に基づく信頼性情報の値は「１」であり、信頼性情報生成回路３１５は、信頼性情報の値として「１．３」を算出する。信頼性情報生成回路３１５が、生体情報メモリ１１４から読み出した発汗量が増加し、生体情報メモリ１２４から読み出した心拍数が減少していると判定した場合について説明する。この場合、信頼性情報生成回路３１５は、第２の実施形態で説明した、生体情報の変化量に基づく信頼性情報の値に、「０．１」を加算した値を信頼性情報として算出する。信頼性情報生成回路３１５が、生体情報メモリ１１４から読み出した発汗量が減少し、生体情報メモリ１２４から読み出した心拍数が増加していると判定した場合について説明する。この場合、信頼性情報生成回路３１５は、第２の実施形態で説明した、生体情報の変化量に基づく信頼性情報の値に、「０」を加算した値、すなわち何も加算しない値を信頼性情報として算出する。【００５７】このように、複数の生体情報が同様の増減傾向を示す場合は、被計測者の運動負荷を反映して生体情報の値が変化していることが考えられ、これらの値を用いることにより、運動負荷をより適切に判定できることが期待できる。一方、複数の生体情報が互いに異なる増減傾向を示す場合は、いずれかの生体情報の値の変化は、被計測者の運動負荷を反映していないことになり、この生体情報の値は、例えば、センサ端子の剥離が徐々に生じているなど、計測異常を生じている可能性がある。そこで、これらの生体情報の増減傾向を信頼性情報に加味する。この際、センサ端子の剥離が徐々に生じている場合や、センサの故障により感度が徐々に鈍くなる場合など、値が減少する生体情報の信頼性が低いことが考えられる。そこで、上述したように、値が減少する生体情報に対しては、値が増加する生体情報の信頼性よりも小さい値の信頼性情報を加算する。もっとも、例えば、発汗量などの生体情報が運動負荷の増減に遅れて増減する場合など、運動負荷が減少した後に、遅れて生体情報の値が増加することも考えられる。そうすると、値が増加する生体情報が必ずしも信頼性情報が高くない場合もある。そこで、生体情報の増減傾向による信頼性情報は、第２の実施形態で説明した、生体情報の変化量に基づく信頼性情報に対して、比較的小さい値とする。【００５８】次に、携帯電話機３が行う運動負荷の判定の結果について説明する。表５は、正常に計測が行われた場合における、発汗量および心拍数の計測結果と運動負荷の判定結果とを示す表である。【００５９】【表５】【００６０】表５では、温度および湿度が一定の部屋で十分安静にした後、被計測者が一定時間踏み台昇降を行った際の、踏み台昇降開始から１分、５分、１０分および１５分経過時における、センサ１１１により計測される発汗量（規格化された値）とセンサ２２１により計測される心拍数（規格化された値）と、携帯電話機３による判定結果とが示されている。併せて、同表に示す発汗量および心拍数に基づいて、加重平均を行わずに、両センサ値の差が予め定められた値以上になるとエラーと判定する方法による判定結果が参考結果１に示されている。また、センサ１１１による計測値のみを用いて判定を行う方法による判定結果が参考結果２に示されている。表１の場合と同様、表５の発汗量および心拍数は、被計測者の平常状態における計測データで規格化した値である。判定結果の「正常」、「負荷中」「負荷大」および「＊＊」、「＊」の表記は、表１で説明したのと同様の意味である。表３で説明したのと同様、表５の、１０分経過時において、参考結果２は、運動負荷の増大と発汗量の増加との間の時間差のために、運動負荷の増大が充分に反映されず「負荷中」となっている。他の経過時間においては、いずれの判定方法によっても適切な判定結果が得られている。【００６１】このように、正常に計測が行われた場合においては、携帯電話機３による判定では、携帯電話機２の場合と同様、複数種類のセンサによる計測結果を平均して判定を行う点で、生体情報の種類毎の特性や個人差の影響が小さくなり、より精度の高い判定を行える。【００６２】表６は、センサ端子の部分剥離による計測異常が生じた場合における、発汗量および心拍数の計測結果と運動負荷の判定結果とを示す表である。【００６３】【表６】【００６４】表６における計測条件は、表５の場合と同様である。表６においては、１分経過時から５分経過時までの間に、センサ端子の部分剥離が生じている。このため、５分、１０分および１５分経過時においては、センサ１１１による計測値が小さくなる計測異常が生じている。その結果、加重平均を算出しない参考結果１では、センサ１１１による計測値とセンサ２２１による計測値との差が大きいために負荷の判定が行われず、「エラー」となっている。また、センサ１１１による計測値のみを用いる参考結果２では、センサ端子の部分剥離のために「負荷中」と判定する閾値以上に計測結果が大きくならず、いずれの経過時間においても「正常」との判定結果となっている。すなわち、１０分経過時および１５分経過時において、いずれも「負荷大」と判定すべきところが「正常」と判定されており、不適切な判定結果が示されている。これに対して、携帯電話機３による判定では、センサ端子の部分剥離時の計測値の急激な減少を検出してセンサ１１１による計測値の信頼性情報が小さく算出される。これにより、部分剥離後も適切な判定結果が示されている。このように、片方のセンサに計測異常が生じた場合においては、携帯電話機１による判定では、重み付けの補正を行って判定結果に対する計測異常データの寄与度を小さくしている。その結果、計測エラーとならず、かつ、適切に判定することができる。【００６５】生体情報計測器３１が３つ以上のセンサを具備するようにしてもよい。本実施形態の方法は、生体情報計測器３１が３つ以上のセンサを具備する場合に特に有効である。例えば、生体情報計測器３１が、発汗量センサと心拍数センサと呼吸数センサとを具備するようにしてもよい。この場合に、心拍数と呼吸数が減少し、発汗量が増加していれば、発汗量は、心拍数や呼吸数よりも運動による影響を受けにくく、運動負荷が減少した後に、運動負荷が大きい状態の影響が発汗量に遅れて生じたことが考えられる。そうすると、同様に減少傾向を示す心拍数および呼吸数の信頼性を高くし、これらとは異なり増加傾向を示す発汗量の信頼性を低くすることにより、現在の運動負荷に応じたより適切な判定を行えることが期待できる。このように、３つ以上のセンサが計測する生体情報において、他と異なる増減傾向を示すものが存在する場合は、多数決により、同じ増減傾向を示す生体情報の信頼性を高くすることで、より適切な判定を行えることが期待できる。生体情報計測器３１が、同じ種類の生体情報を計測するセンサを具備するようにしてもよい。この場合は、例えばセンサの故障により他のセンサと異なる増減傾向を示す生体情報の信頼性を低くすることができ、より適切な判定を行えることが期待できる。【００６６】＜第４の実施形態＞図９は、本発明の第４の実施形態における携帯電話機（携帯端末装置）４の概略構成を示す構成図である。図９において、携帯電話機４は、生体情報計測器４１と、表示回路４４２と、心理状態判定回路４４３と、データベース４４４と、通信回路（送信回路）４４５とを具備する。生体情報計測器４１は、センサ１１１および４２１と、規格化情報メモリ４１２および４２２と、規格化回路１１３および１２３と、生体情報メモリ１１４および１２４と、信頼性情報生成回路１１５および１２５とを具備する。携帯電話機４は、携帯電話機９と通信を行う。携帯電話機９は、表示回路９４２と、通信回路９４５とを具備する。図９において、図１の各部に対応し、その機能も同一である部分には同一の符号（１１１、１１３～１１５、１２３～１２５）を付し、説明を省略する。携帯電話機４は、被計測者が通話を行う際などに音声信号を電気信号に変換する音声処理回路等、図９に示す以外の部分も具備する。【００６７】センサ４２１は、体温センサであり、被計測者の体温を計測する。規格化情報メモリ４１２は、センサ１１１が計測した発汗量を規格化するための規格化情報を記憶する。被計測者の平常時の発汗量を「１」とし、予め定められた言葉および声量で威圧された場合など、所定の緊張状態における発汗量を「５」とする関数が予め決定される。規格化情報メモリ４１２は、この関数を規格化情報として記憶する。規格化情報メモリ４２２は、センサ４２１が計測した体温を規格化するための規格化情報を記憶する。規格化情報メモリ４１２の場合と同様に、被計測者の平常時の体温を「１」とし、予め定められた言葉および声量で威圧された場合など、所定の緊張状態における体温を「５」とする関数が予め決定される。規格化情報メモリ４２２は、この関数を規格化情報として記憶する。【００６８】データベース４４４は、心理状態判定回路４４３が心理状態を判定する際に用いる、生体情報と心理状態情報との対応表を予め記憶している。例えば、データベース４４４が記憶する心理状態情報は、被計測者が落ち着いていることを示す「安静」または被計測者が緊張していることを示す「緊張」のいずれかの値をとる。データベース４４４は、発汗量と体温とそれぞれの信頼性情報との、一定の範囲毎に、当該範囲と「安静」または「緊張」とを対応付けて記憶する。これにより、発汗量と体温とそれぞれの信頼性情報との値が定まれば、それらの値に対応付けられた心理状態情報をデータベース４４４から読み出すことができる。心理状態判定回路４４３は、規格化回路１１３が算出する規格化された発汗量と、信頼性情報生成回路１１５が生成する発汗量の信頼性情報と、規格化回路１２３が算出する規格化された体温と、信頼性情報生成回路１２５が生成する体温の信頼性情報とに基づいて、判定を行う。すなわち、心理状態判定回路４４３は、これらの情報に基づいて、被計測者が落ち着いているか、あるいは緊張状態にあるかの心理状態を判定する。心理状態判定回路４４３は、データベース４４４を参照して、これらの発汗量や体温や各々の信頼性情報に対応付けられた心理状態情報を読み出すことにより、被計測者の心理状態を判定する。表示回路４４２は、スピーカを具備し、心理状態判定回路４４３が判定した心理状態を音声にて表示する。本実施形態では、被計測者が携帯電話機４を用いて通話を行っている際に、心理状態判定回路４４３が心理状態を判定する。この場合、被計測者は携帯電話機４の表示画面を見ることができないため、表示回路４４２は、心理状態を音声にて表示する。携帯電話機９は、携帯電話機４が送信する心理状態情報を受信して表示する。通信回路９４５は、携帯電話機４の通信回路４４５が送信する心理状態情報を受信し、受信した心理状態情報を表示回路９４２に出力する。表示回路９４２は、液晶パネル等の表示画面を具備し、通信回路９４５から出力される心理状態情報を表示画面に表示する。表示回路９４２が表示回路４４２と同様にスピーカを具備し、通信回路９４５から出力される心理状態情報を音声にて表示するようにしてもよい。【００６９】図１０Ａおよび図１０Ｂは、携帯電話機４の外形を示す外形図である。図１０Ｃは、携帯電話機４の断面を示す断面図である。図１０Ａは、携帯電話機４の表側の外形図である。図１０Ａにおいて、携帯電話機４は、表示画面１８１と、操作ボタン１８２と、スピーカ１８３と、センサ端子１９３および１９４とを具備する。図１０Ａにおいて、図２Ａの各部に対応し、その機能も同一である部分には同一の符号（１８１～１８３）を付し、説明を省略する。スピーカ１８３は、表示回路４４２が具備するスピーカである。センサ端子１９３は、センサ１１１が発汗量を計測するための端子である。センサ端子１９４は、センサ４２１が体温を計測するための端子である。図１０Ｂは、携帯電話機４の裏側の外形図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、センサ端子１９４は、携帯電話機１の側面に突起している。被計測者は、センサ端子１９４が被計測者の指に接触するように携帯電話機４を持つ。この状態で被計測者が発汗すると、センサ１１１を流れる電流値が変化する。センサ１１１は、この電流を出力する。図１０Ｃは、携帯電話機４を図１０ＡのＢ‐Ｂ’線に沿って切断した断面図である。図１０Ａおよび図１０Ｃに示すように、センサ端子１９３は、携帯電話機４の表面に突起している。被計測者は、センサ端子１９３が被計測者の顔に接触するように携帯電話機４を持ち、通話を行う。この状態で、センサ４２１は、被計測者の体温として接触部分の温度を計測する。【００７０】次に、携帯電話機４が行う心理状態の判定の結果について説明する。表７は、正常に計測が行われた場合における、発汗量および体温の計測結果と心理状態の判定結果とを示す表である。【００７１】【表７】【００７２】表７では、温度および湿度が一定の部屋で十分安静にした後、被計測者が１０分間の通話を行った際の、通話開始から１分、５分および１０分経過時における、センサ１１１により計測される発汗量（規格化された値）とセンサ４２１により計測される体温（規格化された値）と、携帯電話機４による判定結果とが示されている。併せて、表７に示す発汗量および体温に基づいて、加重平均を行わずに、両センサ値の差が予め定められた値以上になるとエラーと判定する方法による判定結果が参考結果１に示されている。また、センサ１１１による計測値のみを用いて判定を行う方法による判定結果が参考結果２に示されている。表７の計測において、通話開始後５分前後において、被計測者の通話相手は、被計測者に対して緊張を与えるために怒気をはらんだ強い口調で会話を行っている。表１の場合と同様、表７の発汗量および体温は、被計測者の平常状態における計測データで規格化した値である。判定結果の「安静」は、被計測者が落ち着いた心理状態にあることを示し、「緊張」は、被計測者が緊張した心理状態にあることを示す。表７において、「＊＊」は、測定確度が大きいことを示す。「＊」は、測定確度が小さいことを示す。表７に示すように、正常に計測が行われた場合は、いずれの判定方法によっても適切な判定結果が得られる。このように、正常に計測が行われた場合においては、携帯電話機４による判定では、複数種類のセンサによる計測結果を用いて判定を行っている。このため、生体情報の種類毎の特性や個人差の影響が小さくなり、より精度の高い判定を行える。【００７３】表８は、センサ端子の部分剥離による計測異常が生じた場合における、発汗量および体温の計測結果と心理状態の判定結果とを示す表である。【００７４】【表８】【００７５】表８における計測条件は、表７の場合と同様である。表８においては、１分経過時から５分経過時までの間に、センサ端子の部分剥離が生じている。このため、５分および１０分経過時においては、センサ１１１による計測値が小さくなる計測異常が生じている。その結果、加重平均を算出しない参考結果１では、５分および１０分経過時において、センサ１１１による計測値とセンサ４２１による計測値との差が大きいために心理状態の判定が行われず、「エラー」となっている。また、センサ１１１による計測値のみを用いる参考結果２では、５分経過時において、センサ端子の部分剥離のために「緊張」と判定する閾値以上に計測結果が大きくならず、「安静」という不適切な判定結果となっている。これに対して、携帯電話機４による判定では、センサ端子の部分剥離時の計測値の急激な減少を検出してセンサ１１１による計測値の信頼性情報が小さく算出される。これにより、部分剥離後も適切な判定結果が示されている。このように、片方のセンサに計測異常が生じた場合においては、携帯電話機４による判定では、重み付けの補正を行って判定結果に対する計測異常データの寄与度を小さくしている。その結果、計測エラーとならず、かつ、適切に判定することができる。【００７６】以上のように、携帯電話機４が、被計測者の心理状態を判定して通話相手の携帯電話機９に送信することにより、従来のメッセージや音楽等の送信に加えて、通話者の心理状態という新たな情報を通知できる。また、心理状態判定回路４４３が、心理状態情報に基づいてさらに被計測者の会話の信用度を判定して通話相手の携帯電話機９に送信することにより、会話の信用度を表示するサービスを提供できる。あるいは、心理状態判定回路４４３が、被計測者の心理状態として通話相手に対する好意度を判定して表示回路４４２に表示し、また、通話相手の携帯電話機９に送信することにより、通話者同士の相性診断サービスを提供できる。このように、携帯電話機４が被計測者の心理状態を判定することにより、さまざまなサービスを提供できる。【００７７】心理状態判定回路４４３およびデータベース４４４が、携帯電話機４の外部にあってもよい。例えば、サーバ装置（不図示）が心理状態判定回路４４３およびデータベース４４４を具備してもよい。この場合、サーバ装置が、携帯電話機４から生体情報や信頼性情報を受信すると、心理状態判定回路４４３が、受信した生体情報や信頼性情報に対応付けられた心理状態情報を、データベース４４４から読み出す。サーバ装置は読み出した心理状態情報を携帯電話機４に送信し、携帯電話機４の表示回路４４２が、受信した心理状態情報を受信する。データベース４４４を携帯電話機４の内部にある場合、携帯電話機４の大きさの制約によりデータベース４４４の記憶容量が制限される。これに対して、データベース４４４を携帯電話機４の外部にある場合は、データベース４４４が、より大きな記憶容量を備えることができる。これにより、上述した発汗量および体温に加えて、心拍数にも基づいて心理状態を判定するなど、より多くの種類の生体情報を用いてより適切な心理状態判定を行える。あるいは、データベース４４４が、生体情報や信頼性情報のより細かい範囲毎に心理状態情報を記憶するなど、より詳細に心理状態判定を行える。さらに、心理状態判定回路４４３およびデータベース４４４を携帯電話機４の外部に設けることにより、複数の携帯電話機が心理状態判定回路４４３やデータベース４４４を共有できる。これにより、データベース４４４が記憶する対応表を更新することにより、複数の携帯電話機が用いる対応表を一度に更新できるなど、対応表の管理が容易になる。【００７８】表示回路４４２や９４２が、上述した音声表示以外の方法で、心理状態情報を表示するようにしてもよい。例えば、表示回路４４２が表示画面を具備し、通話終了後に心理状態情報を視覚的に表示するようにしてもよい。例えば、表示画面に被計測者のアバタ（Avatar、仮想的な化身）を表示し、アバタの顔の表情により心理状態を表現するようにしてもよい。【００７９】携帯電話機１～４の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含む。「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含む。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。上記プログラムは、前述した機能の一部を実現しても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現してもよい。【００８０】以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。【００８１】この出願は、２０１０年２月５日に出願された日本出願特願２０１０－０２４４５６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。

S

WO2011099313

2011553771

JP2011050012

20110104

20130613

WO2011099313

20110818

5533889

20140509

ＣＭＰ研磨液及び研磨方法

000004455

日立化成株式会社

100088155

長谷川 芳樹

南 久貴,天野倉 仁,安西 創

2010030351,20100215,JP

8

H01L 21/304 (20060101), B24B 37/00 (20120101)

H01L 21/304 622D ,H01L 21/304 622X ,B24B 37/00 H

9

AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW

1

29

3C058,5F057

3C058 AA07 ,3C058 CA05 ,3C058 CB03 ,3C058 CB10 ,3C058 DA02 ,3C058 DA12 ,3C058 DA17,5F057 AA14 ,5F057 AA28 ,5F057 BA22 ,5F057 BB26 ,5F057 CA12 ,5F057 DA03 ,5F057 EA01 ,5F057 EA06 ,5F057 EA07 ,5F057 EA08 ,5F057 EA09 ,5F057 EA16 ,5F057 EA17 ,5F057 EA21 ,5F057 EA22 ,5F057 EA23 ,5F057 EA24 ,5F057 EA31

本発明のＣＭＰ研磨液は、第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する。本発明の研磨方法は、パラジウム層を有する基板の当該パラジウム層と研磨布との間にＣＭＰ研磨液を供給しながら、少なくともパラジウム層を研磨布で研磨する工程を備え、ＣＭＰ研磨液が、第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する。

【請求項１】第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する、ＣＭＰ研磨液。【請求項２】前記酸化剤として過酸化水素、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩及び過硫酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を含有する、請求項１に記載のＣＭＰ研磨液。【請求項３】前記砥粒が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア及びセリアからなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１又は２に記載のＣＭＰ研磨液。【請求項４】前記砥粒の含有量がＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．１～１０質量％である、請求項１～３のいずれか一項に記載のＣＭＰ研磨液。【請求項５】パラジウム層を研磨するための請求項１～４のいずれか一項に記載のＣＭＰ研磨液。【請求項６】パラジウム層を有する基板の当該パラジウム層と研磨布との間にＣＭＰ研磨液を供給しながら、少なくとも前記パラジウム層を前記研磨布で研磨する工程を備え、前記ＣＭＰ研磨液が、第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する、研磨方法。【請求項７】前記ＣＭＰ研磨液が、前記酸化剤として過酸化水素、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩及び過硫酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を含有する、請求項６に記載の研磨方法。【請求項８】前記砥粒が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア及びセリアからなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項６又は７に記載の研磨方法。【請求項９】前記砥粒の含有量が前記ＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．１～１０質量％である、請求項６～８のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項１】第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する、ＣＭＰ研磨液。【請求項６】パラジウム層を有する基板の当該パラジウム層と研磨布との間にＣＭＰ研磨液を供給しながら、少なくとも前記パラジウム層を前記研磨布で研磨する工程を備え、前記ＣＭＰ研磨液が、第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する、研磨方法。

【技術分野】【０００１】本発明は、ＣＭＰ研磨液及び研磨方法に関する。

【背景技術】【０００２】近年、半導体集積回路（ＬＳＩ）の高集積化、高性能化に伴って、新たな微細加工技術が開発されている。化学機械研磨（ＣＭＰ）法もその一つであり、ＬＳＩ製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜層の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線形成において頻繁に利用される技術となっている（例えば、下記特許文献１参照）。【０００３】微細加工技術としては、あらかじめ溝部（凹部）及び隆起部（凸部）が形成された絶縁膜上に金属層を堆積して溝部に金属層を埋め込み、次いで、隆起部上に堆積した金属層（溝部以外の金属層）をＣＭＰにより除去して埋め込み配線を形成する、いわゆるダマシン法が採用されている（例えば、下記特許文献２参照）。【０００４】金属層に対するＣＭＰの一般的な方法は、円形の研磨定盤（プラテン）上に研磨布（研磨パッド）を貼り付け、研磨布表面を研磨液で浸し、基体の金属層が形成された面を研磨布表面に押し付けて、その裏面から所定の圧力（以下、「研磨圧力」という。）を金属層に加えた状態で研磨定盤を回し、研磨液と隆起部上の金属層との機械的摩擦によって隆起部上の金属層を除去するものである。【０００５】ＣＭＰに用いられる金属用の研磨液は、一般的に酸化剤及び固体砥粒を含有しており、必要に応じて酸化金属溶解剤、保護膜形成剤（金属防食剤）を更に含有している。酸化剤を含有する研磨液を用いたＣＭＰの基本的なメカニズムは、まず酸化剤によって金属層表面が酸化されて酸化層が形成され、その酸化層が固体砥粒によって削り取られることにより、金蔵層が研磨されるものと考えられている。【０００６】このような研磨方法では、溝部上に堆積した金属層表面の酸化層は、研磨布にあまり触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないが、隆起部上に堆積した金属層表面の酸化層は、研磨布に触れて削り取りが進む。そのため、ＣＭＰの進行とともに、凸部上の金属層が除去されて基体表面は平坦化される（例えば、下記非特許文献１参照）。【０００７】ＣＭＰ研磨液については、研磨される対象物質によって含有成分が異なることが知られている。例えば、基板に形成された窒化チタン又は窒化タンタル等からなる層を研磨対象とするＣＭＰ研磨液として、保護膜形成剤、有機酸を含有する研磨液が知られている（例えば、下記特許文献３参照）。【０００８】また、銅からなる層に適用するＣＭＰ研磨液として、例えば２－キノリンカルボン酸を含有するＣＭＰ研磨液が知られている（例えば、下記特許文献４参照）。更に、ニッケルからなる層に適用するＣＭＰ研磨液として、例えば砥粒、有機酸、酸化剤を含有するＨＤＤ磁気ヘッド用ＣＭＰ研磨液が知られている（例えば、下記特許文献５参照）。

【発明が解決しようとする課題】【００１１】ところで、近年、ＬＳＩの構造が更に多様化しており、用いられる金属も多様化している。このため、このようなＬＳＩを製造する際に用いられるＣＭＰ研磨液には、様々な金属に対して良好な研磨速度を有するものが求められている。【００１２】例えば、近年、ワイヤボンディング実装方式において、コスト低減を目的として、これまで用いられてきた金ワイヤに代えて、銅ワイヤが採用される動きがある。その際には、信頼性を向上させるため、ボンディングパッドにパラジウム層（又はパラジウム合金層）を用いることが検討されている。【００１３】一方、半導体素子の高集積化に伴い多ピン化、狭ピッチ化、薄型実装化が要求されている。更に、半導体素子と配線基板間での配線遅延やノイズの防止も重要な課題となっている。このため、半導体素子と配線基板との接続方式は、ワイヤボンディングを主体とした実装方式に替わりフリップチップ実装方式が広く採用されてきている。【００１４】そして、このフリップチップ実装方式においては、半導体素子の電極端子上に突起電極を形成し、この突起電極を介して半導体素子を配線基板上に形成された接続端子に一括して接合するはんだバンプ接続法が広く使用されている。このようなフリップチップ実装方式においても、突起電極部分にパラジウム層（又はパラジウム合金層）を設けることが検討されている。【００１５】パラジウムは、一般に白金やルテニウム等と共に「貴金属」に分類される。貴金属層に適用するＣＭＰ研磨液としては、例えば、硫黄化合物を含有するＣＭＰ研磨液、ジケトン、窒素含有複素環化合物又は両性イオン化合物の何れかを含有するＣＭＰ研磨液、白金族系金属の酸化物を含有するＣＭＰ研磨液が知られている（例えば、特許文献６、７、８参照）。また、白金等の貴金属を研磨するための研磨液として、特別な酸化剤又は化学エッチャントを含まず、研磨材（砥粒）としてのアルミナと、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マグネシウム、亜鉛及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の金属のイオンとを含む研磨液が知られている（例えば、特許文献９参照）。【００１６】しかし、パラジウム層をＣＭＰによって研磨することはこれまで充分に検討されていないため、前記のワイヤボンディング実装方式やフリップチップ実装方式は大規模な実用化には至っていない。本発明者らの知見によれば、パラジウム層は酸化されにくい上に硬度が高いため、特許文献３、４、５の研磨液を用いてパラジウム層を研磨することが非常に困難であることが判明した。また、貴金属を研磨するための特許文献６、７、８の研磨液では、白金やルテニウムの層が研磨できるとされているが、同様の研磨液によりパラジウム層を研磨しても研磨が充分に進行しないことが判明した。さらに、特許文献９の研磨液では、白金が研磨できるとされているが、同様の研磨液によりパラジウム層を研磨しても研磨が充分に進行しないことが判明した。【００１７】そこで、本発明は、少なくともパラジウム層の研磨速度を、従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることができるＣＭＰ研磨液及び研磨方法を提供することを目的とする。【００１８】また、ワイヤボンディング実装方式において、ボンディングパッドにパラジウム層とニッケル層とを併用することが検討されている。さらに、フリップチップ実装方式において、パラジウム層と絶縁膜層との間にニッケル層がアンダーバリアメタル層として設けられる場合がある。これらの場合、パラジウム層を研磨できるだけでなくニッケル層も研磨できるＣＭＰ研磨液が必要とされる。【００１９】そこで、本発明は、少なくともパラジウム層及びニッケル層の研磨速度を、従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることができるＣＭＰ研磨液及び研磨方法を提供することを目的とする。【００２０】また、フリップチップ実装方式において、パラジウム層と絶縁膜層との間に、タンタル層、ルテニウム層、チタン層、コバルト層等の金属層が下地金属層として設けられる場合がある。この場合、パラジウム層を研磨できるだけでなく、下地金属層として用いられる金属層も研磨できるＣＭＰ研磨液が必要とされる。【００２１】そこで、本発明は、少なくともパラジウム層と下地金属層として用いられる金属層とを研磨できると共に、パラジウム層の研磨速度を、従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることができるＣＭＰ研磨液及び研磨方法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】【００２２】本発明は、第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する、ＣＭＰ研磨液を提供する。【００２３】本発明のＣＭＰ研磨液によれば、少なくともパラジウム層の研磨速度を、従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることが可能であり、所望の研磨速度で研磨することができる。このような特性は、国際公開第２００３／０３８８８３号パンフレットや国際公開第２０００／０３９８４４号パンフレット等において具体的に開示されているＣＭＰ研磨液を使用した場合と比較しても格段に優れるものである。【００２４】また、本発明のＣＭＰ研磨液によれば、パラジウム層の研磨速度と共にニッケル層の研磨速度を、金属塩を含まない従来のＣＭＰ研磨液と比較して向上させることができる。さらに、本発明のＣＭＰ研磨液によれば、パラジウム層の研磨速度を従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることができると共に、下地金属層として用いられる金属層（例えばルテニウム層、タンタル層、チタン層及びコバルト層）を良好な研磨速度で研磨することができる。【００２５】なお、本発明において、特に断りがない限り、「パラジウム層」とは、パラジウムからなる層の他、パラジウムを含有する金属（例えばパラジウム合金、その他のパラジウム化合物）からなる層を含むものとする。【００２６】本発明において、特に断りがない限り、「ニッケル層」とは、ニッケルからなる層の他、ニッケルを含有する金属（例えばニッケル合金、その他のニッケル化合物）からなる層を含むものとする。【００２７】本発明において、特に断りがない限り、「ルテニウム層」とは、ルテニウムからなる層の他、ルテニウムを含有する金属（例えばルテニウム合金、その他のルテニウム化合物）からなる層を含むものとする。【００２８】本発明において、特に断りがない限り、「タンタル層」とは、タンタルからなる層の他、タンタルを含有する金属（例えば窒化タンタル、タンタル合金、その他のタンタル化合物）からなる層を含むものとする。【００２９】本発明において、特に断りがない限り、「チタン層」とは、チタンからなる層の他、チタンを含有する金属（例えば窒化チタン、チタン合金、その他のチタン化合物）からなる層を含むものとする。【００３０】本発明において、特に断りがない限り、「コバルト層」とは、コバルトからなる層の他、コバルトを含有する金属（例えば窒化コバルト、コバルト合金、その他のコバルト化合物）からなる層を含むものとする。【００３１】本発明において、特に断りがない限り、「Ｍ合金（Ｍは金属名を示す）」とは、合金中の金属Ｍの存在割合が５０ｍｏｌ％以上である合金をいう。例えば、「パラジウム合金」とは、合金中のパラジウムの存在割合が５０ｍｏｌ％以上である合金をいう。【００３２】本発明のＣＭＰ研磨液は、酸化剤として過酸化水素、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩及び過硫酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。これにより、パラジウム層及びニッケル層に対する研磨速度を更に向上させることができると共に、下地金属層として用いられる金属層に対する良好な研磨速度を得ることができる。【００３３】砥粒は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア及びセリアからなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。【００３４】砥粒の含有量は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．１～１０質量％であることが好ましい。ＣＭＰ研磨液中の砥粒の含有量をこのような範囲とすることで、削り取り作用を高く保持すると同時に、粒子が凝集沈降することを抑制することができる。【００３５】本発明のＣＭＰ研磨液は、パラジウム層を研磨するためのＣＭＰ研磨液であってもよい。【００３６】本発明は、パラジウム層を有する基板の当該パラジウム層と研磨布との間にＣＭＰ研磨液を供給しながら、少なくともパラジウム層を研磨布で研磨する工程を備え、ＣＭＰ研磨液が、第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する、研磨方法を提供する。【００３７】本発明の研磨方法によれば、少なくともパラジウム層の研磨速度を、従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることが可能であり、所望の研磨速度で研磨することができる。【００３８】また、本発明の研磨方法によれば、パラジウム層の研磨速度と共にニッケル層の研磨速度を、金属塩を含まない従来のＣＭＰ研磨液と比較して向上させることができる。さらに、本発明の研磨方法によれば、パラジウム層の研磨速度を従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることができると共に、下地金属層として用いられる金属層を良好な研磨速度で研磨することができる。そのため、本発明の研磨方法によれば、パラジウム層に加えてニッケル層、下地金属層を有する基板におけるこれらの層を、前記ＣＭＰ研磨液を用いて一つの研磨工程で研磨することができる。【００３９】本発明の研磨方法において、ＣＭＰ研磨液は、酸化剤として過酸化水素、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩及び過硫酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。【００４０】本発明の研磨方法において、砥粒は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア及びセリアからなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。【００４１】本発明の研磨方法において、砥粒の含有量は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．１～１０質量％であることが好ましい。ＣＭＰ研磨液中の砥粒の含有量をこのような範囲とすることで、削り取り作用を高く保持すると同時に、粒子が凝集沈降することを抑制することができる。

【発明の効果】【００４２】本発明によれば、少なくともパラジウム層の研磨速度を、従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることが可能であり、所望の研磨速度で研磨することが可能なＣＭＰ研磨液及び研磨方法を提供することができる。【００４３】また、本発明によれば、少なくともパラジウム層及びニッケル層の研磨速度を、従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることが可能なＣＭＰ研磨液及び研磨方法を提供することができる。【００４４】また、本発明によれば、少なくともパラジウム層と下地金属層として用いられる金属層とを研磨できると共に、パラジウム層の研磨速度を、従来のＣＭＰ研磨液を用いた場合よりも向上させることが可能なＣＭＰ研磨液及び研磨方法を提供することができる。

【発明を実施するための形態】【００４６】以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。本実施形態のＣＭＰ研磨液は、金属塩と、１，２，４－トリアゾールと、リン酸類と、酸化剤と、砥粒とを含有する。【００４７】（金属塩）金属塩は、第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩である。金属塩としては、第８及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩が好ましい。また、これらの金属塩は水和物であっても構わない。金属塩はＣＭＰ研磨液中で電離し、金属イオンを生じ、これがパラジウム層、ニッケル層の研磨速度を向上させる効果を有する。このため、金属塩はＣＭＰ研磨液に溶解していることが好ましい。【００４８】第８族の金属を含む金属塩としては、鉄を含む金属塩が好ましい。鉄を含む金属塩としては、例えば、塩化鉄（ＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）、酢酸鉄（ＩＩ）、乳酸鉄（ＩＩ）、しゅう酸鉄（ＩＩ）、しゅう酸鉄（ＩＩＩ）、ヘキサシアノ鉄（ＩＩ）酸カリウム、ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウムがより好ましく、硝酸鉄（ＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩ）が更に好ましい。【００４９】第１１族の金属を含む金属塩としては、銅及び銀からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩が好ましい。銅を含む金属塩としては、例えば、塩化銅（Ｉ）、塩化銅（ＩＩ）、硝酸銅（ＩＩ）、硫酸銅（ＩＩ）、酢酸銅（ＩＩ）、乳酸銅（ＩＩ）、しゅう酸銅（ＩＩ）、酒石酸銅（ＩＩ）、安息香酸銅（ＩＩ）がより好ましく、硝酸銅（ＩＩ）、硫酸銅（ＩＩ）が更に好ましい。銀を含む金属塩としては、例えば、塩化銀、硝酸銀、硫酸銀がより好ましく、硝酸銀が更に好ましい。【００５０】第１２族の金属を含む金属塩としては、亜鉛を含む金属塩が好ましい。亜鉛を含む金属塩としては、例えば、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛、乳酸亜鉛がより好ましく、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛が更に好ましい。【００５１】第１３族の金属を含む金属塩としては、アルミニウム及びガリウムからなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩が好ましい。アルミニウムを含む金属塩としては、例えば、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、カリウムアルミニウムミョウバン、アンモニウムアルミニウムミョウバン、アルミン酸カリウム、アルミン酸ナトリウムがより好ましく、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、カリウムアルミニウムミョウバン、アンモニウムアルミニウムミョウバン、アルミン酸カリウムが更に好ましい。ガリウムを含む金属塩としては、例えば、塩化ガリウム、硝酸ガリウム、硫酸ガリウムがより好ましく、硝酸ガリウムが更に好ましい。【００５２】前記金属塩の中でも、水に溶解できるものが好ましい。また、前記金属塩の中でも、金属層に対する腐食を防止できる点で、塩化物、ナトリウム塩以外の金属塩が好ましい。前記金属塩は、１種類を単独で用いても２種類以上を混合して用いてもよい。なお、後述するリン酸類としてＣＭＰ研磨液がリン酸金属塩を含有する場合、第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属塩としては、リン酸金属塩以外の金属塩が好ましく用いられる。【００５３】金属塩の含有量は、金属イオンがＣＭＰ研磨液１ｋｇにつき１×１０－５～１０ｍｏｌとなる量が好ましい。この金属イオンの含有量が１×１０－５ｍｏｌ以上であれば、パラジウム層及びニッケル層に対する更に良好な研磨速度を得ることができる。このような観点から、金属イオンの含有量の下限値は、５×１０－５ｍｏｌ以上であることがより好ましく、１×１０－４ｍｏｌ以上であることが更に好ましく、２×１０－４ｍｏｌ以上であることが極めて好ましい。また、金属イオンの含有量が１０ｍｏｌ以下であれば、金属イオンの含有量に対してパラジウム層及びニッケル層の研磨速度が飽和することを抑制することができる。このような観点から、金属イオンの含有量の上限値は、８ｍｏｌ以下であることがより好ましく、６ｍｏｌ以下であることが更に好ましく、５ｍｏｌ以下であることが極めて好ましい。【００５４】（１，２，４－トリアゾール）ＣＭＰ研磨液は、錯化剤として１，２，４－トリアゾールを含有する。錯化剤は、金属に配位し錯体を形成することができる物質である。１，２，４－トリアゾールは、後述するリン酸類と共に、パラジウムに対して錯体を形成すると考えられ、ここで形成された錯体が研磨されやすいために良好な研磨速度が得られるものと推定される。また、含窒素化合物であればパラジウムと錯体を形成できると考えられるが、本発明者らの検討によれば、１，２，４－トリアゾール以外の化合物では、パラジウム層に対する研磨速度を向上させることはできない。例えば、１，２，４－トリアゾールに代えて、構造の類似する１，２，３－トリアゾールや、３－アミノ－１，２，４－トリアゾールを使用しても、パラジウム層に対する良好な研磨速度を得ることは難しい。【００５５】１，２，４－トリアゾールの含有量は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．００１～２０質量％であることが好ましい。この含有量が０．００１質量％以上であれば、ＣＭＰによるパラジウム層の研磨速度が更に向上する傾向がある。このような観点から、１，２，４－トリアゾールの含有量の下限値は、０．０１質量％以上であることがより好ましく、０．０５質量％以上であることが更に好ましい。また、１，２，４－トリアゾールの含有量が２０質量％以下であれば、１，２，４－トリアゾールの含有量に対してパラジウム層の研磨速度が飽和することが抑制される傾向がある。このような観点から、１，２，４－トリアゾールの含有量の上限値は、１５質量％以下であることがより好ましく、１２質量％以下であることが更に好ましく、１０質量％以下であることが極めて好ましい。【００５６】（リン酸類）ＣＭＰ研磨液は、リン酸類を含有する。リン酸類は、後述する酸化剤によって酸化された金属を、錯化及び／又は溶解することによって金属層の研磨を促進すると考えられ、パラジウムに対する酸化金属溶解剤としての機能を有するものと推定される。【００５７】パラジウムに対する酸化金属溶解剤としての機能を有する化合物としては、種々の無機酸、有機酸等が考えられるが、本発明者らの検討によれば、リン酸類以外の酸では、パラジウム層に対する良好な研磨速度を得ることは難しい。【００５８】リン酸類とは、リン酸及びリン酸骨格をもつ他の類似化合物群（リン酸、亜リン酸及び次亜リン酸、並びにこれらの縮合体）を示し、これらの塩も包含する。リン酸類の具体例としては、リン酸、次リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、テトラメタリン酸、ヘキサメタリン酸、ピロ亜リン酸、ポリリン酸、トリポリリン酸等が挙げられる。リン酸類の塩の例としては、リン酸鉄（ＩＩ）、リン酸銅（ＩＩ）、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム等のリン酸金属塩のように、陽イオンとリン酸類の陰イオンとの塩が挙げられる。陽イオンとしては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、パラジウム、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、錫、アンモニウム等のイオンが挙げられる。リン酸類の陰イオンとしては、例えば、リン酸イオン、亜リン酸イオン、次亜リン酸イオン、ピロリン酸イオン、ピロ亜リン酸イオン、トリメタリン酸イオン、テトラメタリン酸イオン、ヘキサメタリン酸イオン、ポリリン酸イオン、トリポリリン酸イオン、その他の縮合リン酸イオンが挙げられる。リン酸類の塩は、１個の金属と２個の水素を有する第一塩、２個の金属と１個の水素を有する第二塩、３個の金属を有する第三塩のいずれでもよく、酸性塩、アルカリ性塩、中性塩のいずれでもよい。これらのリン酸類は、１種類を単独で用いても２種類以上を混合して用いてもよい。【００５９】リン酸類の含有量は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．００１～２０質量％であることが好ましい。リン酸類の含有量が０．００１質量％以上であれば、ＣＭＰによるパラジウム層、ニッケル層、下地金属層の研磨速度が更に向上する傾向がある。このような観点から、リン酸類の含有量の下限値は、０．０１質量％以上であることがより好ましく、０．０２質量％以上であることが更に好ましい。また、リン酸類の含有量が２０質量％以下であれば、リン酸類の含有量に対してパラジウム層の研磨速度が飽和することが抑制される傾向がある。このような観点から、リン酸類の含有量の上限値は、１５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることが更に好ましい。【００６０】なお、リン酸類は、上述のとおり陽イオンとリン酸類の陰イオンとの塩でもよく、その陽イオンは金属イオンでもよい。この場合、リン酸塩の陽イオンとしての金属イオンも、パラジウム層の研磨速度に寄与する金属イオンとなり得る。従って、リン酸類として第８、１１、１２及び１３族からなる群より選択される少なくとも一種の金属の金属塩を使用する場合は、リン酸類の含有量と金属イオンの含有量とがそれぞれ前記の範囲を満たすことが好ましい。【００６１】（酸化剤）ＣＭＰ研磨液に含まれる酸化剤は、基体に層を形成する等のために用いられる金属に対する酸化剤である。酸化剤としては、金属を酸化しうる酸化剤として知られているものが使用できる。酸化剤としては、具体的には、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩及び過硫酸塩からなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、その中でも過酸化水素が更に良好な研磨速度が得られる点でより好ましい。過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩及び過硫酸塩としては、アンモニウム塩、カリウム塩が挙げられる。これらの酸化剤は、１種類を単独で又は２種類以上混合して用いることができる。【００６２】基体（基板）が、集積回路用素子を含むシリコン基板である場合は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染を抑制する観点から、不揮発成分を含まない酸化剤が好ましい。但し、適用対象の基体が、半導体素子を含まないガラス基板等である場合は、不揮発成分を含む酸化剤であっても差し支えない。【００６３】酸化剤の含有量は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．０５～２０質量％であることが好ましい。酸化剤の含有量が０．０５質量％以上であれば、金属が充分に酸化されてパラジウム層の研磨速度が更に向上する傾向があり、また、ニッケル層や下地金属層も研磨する必要がある場合は、それらの研磨速度も更に向上する傾向がある。このような観点から、酸化剤の含有量は、０．１質量％以上であることがより好ましい。また、酸化剤の含有量が２０質量％以下であれば、研磨面に荒れが生じにくくなる傾向がある。このような観点から、酸化剤の含有量は、１５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることが更に好ましい。【００６４】（砥粒）砥粒としては、具体的には、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ、ヒュームドアルミナ、遷移アルミナ等のアルミナ、ジルコニア、チタニア、セリアなどが挙げられ、中でもアルミナ及びシリカが好ましく、研磨速度を高速に保ちながら研磨傷の発生を抑制できる点で、シリカがより好ましく、コロイダルシリカが更に好ましい。これらの砥粒は、１種類を単独で又は２種類以上混合して用いることができる。【００６５】砥粒の含有量は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．１～１０質量％であることが好ましい。砥粒の含有量が０．１質量％以上であれば、物理的な削り取り作用が更に向上し、ＣＭＰによる研磨速度が更に大きくなる傾向がある。このような観点から、砥粒の含有量は、０．２質量％以上であることがより好ましい。また、砥粒の含有量が１０質量％以下であれば、粒子が凝集沈降することを抑制できる傾向にある。このような観点から、砥粒の含有量は、８質量％以下であることがより好ましい。また、ＣＭＰ研磨液が１０質量％を超える量の砥粒を含有しても、含有量に見合うほど研磨速度が増加しない傾向がある。このような現象は、パラジウム層の研磨速度において顕著に見られる傾向がある。【００６６】砥粒の平均一次粒子径は、平坦性及び研磨後に被研磨面に残る傷の発生を抑制できる点で、３００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１５０ｎｍ以下であることが更に好ましく、１００ｎｍ以下であることが極めて好ましい。また、平均一次粒子径の下限としては、特に制限はないが、物理的な削り取り作用を更に向上させることができる点で、１ｎｍ以上であることが好ましく、３ｎｍ以上であることがより好ましく、５ｎｍ以上であることが更に好ましい。【００６７】「平均一次粒子径」とは、ＢＥＴ比表面積から算出できる粒子の平均直径をいい、ガス吸着法による吸着比表面積（ＢＥＴ比表面積という、以下同じ）の測定から、以下の式（１）により算出される。Ｄ１＝６／（ρ×Ｖ）・・・（１）式（１）において、Ｄ１は平均一次粒子径（単位：ｍ）、ρは粒子の密度（単位：ｋｇ／ｍ３）、Ｖは粒子のＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）を示す。【００６８】より具体的には、まず砥粒を真空凍結乾燥機で乾燥し、この残分を乳鉢(磁性、１００ｍｌ)で細かく砕いて測定用試料とする。次に、ユアサアイオニクス（株）製のＢＥＴ比表面積測定装置（製品名オートソーブ６）を用いて、測定用試料のＢＥＴ比表面積Ｖを測定し、上記式（１）より一次粒子径Ｄ１（単位：ｍ）を算出する。なお、粒子がコロイダルシリカの場合には粒子の密度ρは、「ρ＝２２００（ｋｇ／ｍ３）」である。従って、ＢＥＴ比表面積Ｖ（ｍ２／ｇ）を測定することにより、以下の式（２）に基づき一次粒子径Ｄ１を求めることができる。Ｄ１＝２．７２７×１０－６／Ｖ（ｍ）＝２７２７／Ｖ（ｎｍ）・・・（２）【００６９】砥粒の平均二次粒子径は、５～５００ｎｍであることが好ましい。平坦性が向上する点で、平均二次粒子径の上限値は、３００ｎｍ以下であることがより好ましく、２００ｎｍ以下であることが更に好ましく、１００ｎｍ以下であることが極めて好ましい。また、砥粒によるメカニカルな反応層（酸化層）の除去能力を充分に確保でき、研磨速度が更に速くなる点で、平均二次粒子径の下限値は、７ｎｍ以上であることがより好ましい。【００７０】「平均二次粒子径」とは、ＣＭＰ研磨液中の砥粒の平均二次粒子径をいい、例えば、光回折散乱式粒度分布計（例えば、ＣＯＵＬＴＥＲＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製の「ＣＯＵＬＴＥＲＮ４ＳＤ」）を用いて測定することができる。【００７１】（金属防食剤）ＣＭＰ研磨液は、金属防食剤を更に含有することもできる。金属防食剤は、金属層のエッチングを抑止し、ディッシングに対する特性を向上させる化合物である。【００７２】金属防食剤としては、具体的には例えば、イミン、アゾール（但し、１，２，４－トリアゾールを除く）及びメルカプタンを挙げることができる。上記の金属防食剤の中でも、金属層のエッチング速度の抑制と金属層の研磨速度の向上とを更に高度に両立できる観点から、含窒素環状化合物が好適である。これらの金属防食剤は、１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。【００７３】イミンは、具体的には、ジチゾン、クプロイン（２，２’－ビキノリン）、ネオクプロイン（２，９－ジメチル－１，１０－フェナントロリン）、バソクプロイン（２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）、キュペラゾン（ビスシクロヘキサノンオキサリルヒドラゾン）等を挙げることができる。【００７４】アゾールは、具体的には、ベンズイミダゾール－２－チオール、トリアジンジチオール、トリアジントリチオール、２－［２－（ベンゾチアゾリル）］チオプロピオン酸、２－［２－（ベンゾチアゾリル）］チオブチル酸、２－メルカプトベンゾチアゾール、１，２，３－トリアゾール、２－アミノ－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール、３，５－ジアミノ－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール、ベンゾトリアゾール、１－ヒドロキシベンゾトリアゾール、１－ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、２，３－ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾール、４－ヒドロキシベンゾトリアゾール、４－カルボキシル－１Ｈ－ベンゾトリアゾール、４－カルボキシル－１Ｈ－ベンゾトリアゾールメチルエステル、４－カルボキシル－１Ｈ－ベンゾトリアゾールブチルエステル、４－カルボキシル－１Ｈ－ベンゾトリアゾールオクチルエステル、５－ヘキシルベンゾトリアゾール、［１，２，３－ベンゾトリアゾリル－１－メチル］［１，２，４－トリアゾリル－１－メチル］［２－エチルヘキシル］アミン、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ビス［（１－ベンゾトリアゾリル）メチル］ホスホン酸、テトラゾール、５－アミノ－テトラゾール、５－メチル－テトラゾール、１－メチル－５－メルカプトテトラゾール、１－Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチル－５－テトラゾール等を挙げることができる。【００７５】メルカプタンは、具体的には、ノニルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等を挙げることができる。【００７６】ＣＭＰ研磨液が金属防食剤を含有する場合、金属防食剤の含有量は、１，２，４－トリアゾールとリン酸類とによる研磨速度の向上効果を損なわない範囲であることが好ましく、エッチングの抑制と研磨速度の向上とを更に高度に両立する観点から、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で０．００５～２．０質量％であることが好ましい。金属防食剤の含有量は、より高いエッチング性能を得ることができる点で、０．０１質量％以上であることがより好ましく、０．０２質量％以上であることが更に好ましい。また、金属防食剤の含有量は、好適な研磨速度を得やすくなる点で、１．０質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることが更に好ましい。【００７７】（水溶性ポリマ）ＣＭＰ研磨液は、研磨後の平坦性を向上できる点で、水溶性ポリマを更に含有することができる。前記の観点から、水溶性ポリマの重量平均分子量は、５００以上であることが好ましく、１５００以上であることがより好ましく、５０００以上であることが更に好ましい。水溶性ポリマの重量平均分子量は、特に制限されないが、優れた溶解性の観点から、５００万以下が好ましい。一方、重量平均分子量が５００未満では、高い研磨速度が発現しにくい傾向にある。【００７８】なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができ、より具体的には下記のような条件で測定することができる。使用機器：日立Ｌ－６０００型〔株式会社日立製作所製〕カラム：ゲルパックＧＬ－Ｒ４２０＋ゲルパックＧＬ－Ｒ４３０＋ゲルパックＧＬ－Ｒ４４０〔日立化成工業株式会社製計３本〕溶離液：テトラヒドロフラン測定温度：４０℃流量：１．７５ｍｌ／ｍｉｎ．検出器：Ｌ－３３００ＲＩ〔株式会社日立製作所製〕【００７９】重量平均分子量が５００以上の水溶性ポリマとしては、ＣＭＰ研磨液の成分の溶解性が低下せず、直ちに砥粒が凝集しなければ特に制限はないが、具体的には、多糖類、ポリカルボン酸化合物、ビニルポリマ、ポリエーテル等を挙げることができる。これらは１種類を単独で又は２種類以上を混合して用いることができる。なお、水溶性ポリマは、単一のモノマーからなるホモポリマーであってもよく、２つ以上のモノマーからなる共重合体（コポリマー）であってもよい。【００８０】上記水溶性ポリマとして使用する多糖類としては、例えばアルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、カードラン及びプルラン等を挙げることができる。【００８１】また、上記水溶性ポリマとして使用するポリカルボン酸化合物としては、例えば、ポリアクリル酸化合物及びその塩、ポリカルボン酸及びその塩、ポリカルボン酸エステル及びその塩、及びこれらの共重合体を挙げることができる。【００８２】なお、上記「ポリアクリル酸化合物」とは、アクリル酸骨格を有する単量体を含む原料を重合して得られる高分子化合物として定義され、アクリル酸骨格を有する単量体のホモポリマーでもよいし、複数のアクリル酸骨格を有する単量体の共重合体（コポリマー）でもよい。また、アクリル酸骨格を有する単量体と、他の重合可能な単量体との共重合体でもよい。【００８３】前記「ポリアクリル酸化合物」とその塩の具体例としては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド等のホモポリマー、アクリル酸－メタクリル酸共重合体、アクリル酸－アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸－アクリルアミド共重合体等のコポリマー、これらコポリマーのアンモニウム塩などが挙げられる。なお、「ポリアクリル酸化合物」が塩である場合、全てのカルボン酸が塩を形成してもよいし、一部のカルボン酸のみが塩を形成してもよい。【００８４】ポリカルボン酸及びその塩の具体例としては、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリアミド酸、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ（ｐ－スチレンカルボン酸）及びポリグリオキシル酸等が挙げられる。【００８５】更に、上記水溶性ポリマとして使用するビニルポリマとしては、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリアクロレイン等を挙げることができる。また、上記水溶性ポリマとして使用するポリエーテルとしては、ポリエチレングリコール等を挙げることができる。【００８６】上記水溶性ポリマの化合物を使用するときは、適用する基体が半導体集積回路用シリコン基板等の場合は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染を抑制する観点から、酸又はそのアンモニウム塩が望ましい。但し、基体がガラス基板等である場合はその限りではない。【００８７】ＣＭＰ研磨液が水溶性ポリマを含有する場合、水溶性ポリマの含有量は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で５質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましい。この含有量が５質量％以下であると、砥粒の凝集を抑えることができる。【００８８】（水）ＣＭＰ研磨液は、水を含むことができる。水としては、特に制限されないが、脱イオン水、イオン交換水、超純水等が好ましい。ＣＭＰ研磨液における水の含有量は、上記含有成分の含有量の残部でよい。なお、ＣＭＰ研磨液は、必要に応じて水以外の溶媒、例えばエタノール、グリコール、アセトン、エステル等の極性溶媒等を更に含有してもよい。【００８９】（ｐＨ）ＣＭＰ研磨液のｐＨは、パラジウム層のＣＭＰ研磨速度を更に向上させることができるという観点から、１以上１２以下であることが好ましい。所定のＣＭＰ研磨速度を確保できる傾向があり、更に実用的なＣＭＰ研磨液となり得ることから、ＣＭＰ研磨液のｐＨの上限は、６以下であることがより好ましく、５以下であることが更に好ましく、４以下であることが極めて好ましく、３未満であることが特に好ましい。【００９０】ＣＭＰ研磨液のｐＨは、ｐＨメーター（例えば、電気化学計器株式会社製、型番ＰＨＬ－４０）で測定することができる。ｐＨの測定値としては、標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：４．０１（２５℃）；中性りん酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ６．８６（２５℃））を用いて、２点校正した後、電極をＣＭＰ研磨液に入れて、２分以上経過して安定した後の値を採用することができる。【００９１】（ＣＭＰ研磨液の調製及び使用方法）上述した各成分を組み合わせて含有するＣＭＰ研磨液は、例えば、（Ａ）通常タイプ、（Ｂ）濃縮タイプ、及び（Ｃ）２液タイプに分類でき、タイプによってそれぞれ調製法及び使用法が相違する。（Ａ）通常タイプは、研磨時に希釈等の前処理をせずに酸化剤を添加するだけでそのまま使用できる研磨液である。（Ｂ）濃縮タイプは、保管や輸送の利便性を考慮し、（Ａ）通常タイプと比較して含有成分を濃縮した研磨液である。（Ｃ）２液タイプは、保管時や輸送時には一定の成分を含む液Ａと、他の成分を含む液Ｂとに分けた状態としておき、使用に際してこれらの液Ａ及び液Ｂを混合して使用する研磨液である。【００９２】（Ａ）通常タイプは、金属塩、１，２，４－トリアゾール、リン酸類、砥粒及び必要に応じてその他の成分を、主な分散媒である水に溶解又は分散させることによって得ることができる。例えば、研磨液１００質量部に対して、金属塩の含有量０．００５質量部、１，２，４－トリアゾールの含有量０．５質量部、リン酸類の含有量５質量部、砥粒の含有量１０質量部となる研磨液９００ｇを調製するには、研磨液全量９００ｇを基準として１，２，４－トリアゾール５ｇ、リン酸５０ｇ、金属塩０．０５ｇ、砥粒１００ｇ、残部が水となるように配合量を調整すればよい。使用に際しては酸化剤（例えば過酸化水素）を事前に添加する。酸化剤の含有量を３質量部とするときは、研磨液９００ｇに対して３０質量％過酸化水素水１００ｇを混合し、調整すればよい。【００９３】（Ｂ）濃縮タイプは、使用直前に含有成分が所望の含有量となるように水で希釈され、酸化剤が添加される。希釈後には、（Ａ）通常タイプと同程度の液状特性（例えばｐＨや砥粒の粒径等）及び研磨特性（例えばパラジウム膜の研磨速度）が得られるまで、任意の時間にわたって攪拌を行ってもよい。このような（Ｂ）濃縮タイプでは、濃縮の度合いに応じて容積が小さくなるため、保管及び輸送にかかるコストを減らすことができる。【００９４】濃縮倍率は、１．５倍以上が好ましく、２倍以上がより好ましく、３倍以上が更に好ましく、５倍以上が極めて好ましい。濃縮倍率が１．５倍以上であると、１．５倍未満の場合と比較して保管及び輸送に関するメリットが得られやすい傾向にある。他方、濃縮倍率は、４０倍以下が好ましく、２０倍以下がより好ましく、１５倍以下が更に好ましい。濃縮倍率が４０倍以下であると、４０倍を超える場合と比較して砥粒の凝集を抑制しやすい傾向にある。【００９５】（Ｂ）濃縮タイプの研磨液を使用する際には、水による希釈の前後でｐＨが変化する。そこで、（Ａ）通常タイプと同じｐＨの研磨液を（Ｂ）濃縮タイプから調製するには、水との混合によるｐＨ上昇を考慮に入れ、濃縮タイプの研磨液のｐＨを予め低めに設定しておけばよい。例えば、二酸化炭素が溶解した水（ｐＨ：約５．６）を使用し、ｐＨ４．０の（Ｂ）濃縮タイプの研磨液を１０倍に希釈した場合、希釈後の研磨液はｐＨが４．３程度にまで上昇する。【００９６】（Ｃ）２液タイプは、液Ａ及び液Ｂを適切に分けることで、（Ｂ）濃縮タイプと比較して砥粒の凝集を回避できるという利点がある。ここで、液Ａ及び液Ｂにそれぞれ含有せしめる成分は任意である。例えば、砥粒と酸等とを含むスラリを液Ａとし、他方、金属イオンと必要に応じて配合される他の成分とを含む溶液を液Ｂとすることができる。この場合、液Ａにおける砥粒の分散性を高めるため、任意の酸又はアルカリを液Ａに配合し、ｐＨ調整を行ってもよい。【００９７】（Ｃ）２液タイプの研磨液は、混合すると、砥粒の凝集等によって研磨特性が比較的短時間で低下する傾向にある成分の組み合わせの場合に有用である。なお、保管及び輸送にかかるコスト削減の観点から、液Ａ及び液Ｂの少なくとも一つを濃縮タイプとしてもよい。この場合、研磨液を使用する際に、液Ａと液Ｂと水と酸化剤とを混合すればよい。液Ａ又は液Ｂの濃縮倍率、ｐＨは任意であり、最終的な混合物が液状特性及び研磨特性の点で（Ａ）通常タイプの研磨液と同程度にできればよい。【００９８】（研磨方法）以上説明したＣＭＰ研磨液を用いることで、基板の研磨が可能となる。すなわち、本実施形態の研磨方法は、パラジウム層を有する基板の当該パラジウム層側に研磨布を対向配置し、パラジウム層と研磨布との間にＣＭＰ研磨液を供給しながら、少なくともパラジウム層を研磨布で研磨する工程を備える。本実施形態の研磨方法は、パラジウム層を研磨する工程を備えていればよく、パラジウム層と共にニッケル層や下地金属層を同時に研磨してもよく、パラジウム層とニッケル層や下地金属層とを逐次的に研磨してもよい。パラジウム層と共にニッケル層や下地金属層を同時に研磨する場合には、パラジウム層と共にニッケル層や下地金属層が被研磨面に露出していればよい。【００９９】本実施形態の研磨方法を適用するに当たり、基板の裏面（被研磨面と反対の面）に所定の圧力を加えて基板の被研磨面を研磨定盤の研磨布に押し付けた状態で、被研磨面と研磨布との間にＣＭＰ研磨液を供給しながら、基板と研磨定盤とを相対的に動かすことによって被研磨面を研磨することが好ましい。【０１００】研磨装置としては、例えば、回転数を変更可能なモータ等が取り付けてあり、研磨布（パッド）を貼り付け可能な定盤と、基板を保持するホルダーとを有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨布としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等が使用できる。研磨条件としては、基板が飛び出さないように定盤の回転速度を、２００ｒｐｍ以下の低回転にすることが好ましい。【０１０１】基板へ加える圧力（研磨圧力）は、４～１００ｋＰａであることが好ましく、基板面内の均一性及びパターンの平坦性の見地から、６～６０ｋＰａであることがより好ましい。前記ＣＭＰ研磨液を用いることにより、低い研磨圧力において高い研磨速度でパラジウム層を研磨することができる。低い研磨圧力で研磨が可能であるということは、研磨層の剥離、チッピング、小片化、クラッキング等の防止や、パターンの平坦性の観点から重要である。【０１０２】研磨している間、研磨布には、ＣＭＰ研磨液をポンプ等で連続的に供給することができる。この供給量としては、研磨布の表面が常にＣＭＰ研磨液で覆われる量であることが好ましい。研磨終了後の基板は、流水中で良く洗浄後、スピンドライヤ等を用いて基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。【０１０３】研磨されるパラジウム層は、パラジウムを含む層であればよい。パラジウム層中のパラジウム含有量は、パラジウム層の全質量に対し、通常４０～１００質量％、好ましくは６０～１００質量％の範囲である。【０１０４】本実施形態のＣＭＰ研磨液の効果が最も発揮される基板は、パラジウム層を有する基板である。シリコンウエハ等の半導体ウエハ上に、少なくとも絶縁膜層（層間絶縁膜）、ニッケル層、パラジウム層がこの順に形成された基板に対しても、本実施形態のＣＭＰ研磨液を好適に使用することができる。なお、絶縁膜層とニッケル層の間には、下地金属層が形成されていてもよい。【０１０５】下地金属層は、絶縁膜層へ導電性物質が拡散することを防ぐ層である。下地金属層を形成する材料としては、タンタル、タンタル合金、窒化タンタル等のタンタル化合物；ルテニウム、ルテニウム合金、窒化ルテニウム等のルテニウム化合物；チタン、チタン合金、窒化チタン等のチタン化合物；コバルト、コバルト合金、窒化コバルト等のコバルト化合物；タングステン、タングステン合金、窒化タングステン等のタングステン化合物などが挙げられる。下地金属層は、これらの１種からなる単層構造であってもよく、２種以上の層からなる積層構造であってもよい。【０１０６】絶縁膜層は、ＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜等の無機絶縁膜、オルガノシリケートグラス及び全芳香環系Ｌｏｗ－ｋ膜等のＬｏｗ－ｋ膜から選択される少なくとも１種が挙げられる。【０１０７】以下、ＣＭＰ研磨液を用いる研磨方法を、図面を参照しながら説明する。図１は、突起電極を有する基板の製造方法の第１実施形態を示す断面図であり、この製造方法の工程の一部に前記研磨方法が適用される。【０１０８】図１（ａ）に示す基板１０は、シリコン基板（シリコンウエハ）１と、シリコン基板１上に形成された凹凸面を有する絶縁膜層２と、絶縁膜層２の凹凸面に沿って配置されて凹凸面を被覆するアンダーバリアメタル層３とを備えている。なお、このアンダーバリアメタル層３がパラジウム層に相当する。このような基板１０のアンダーバリアメタル層３を、ＣＭＰ研磨液を用いて研磨する。すなわち、アンダーバリアメタル層３と研磨布との間に、金属塩、１，２，４－トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を少なくとも含有するＣＭＰ研磨液を供給しながら、絶縁膜層２の凸部上に形成されたアンダーバリアメタル層３を研磨布で研磨する。【０１０９】このような研磨により、絶縁膜層２の凸部上に形成されたアンダーバリアメタル層３が除去されて、絶縁膜層２の凸部が露出する。図１（ｂ）は、このような研磨で得られる基板を示す断面図である。【０１１０】次に、絶縁膜層２の凹部上に形成されたアンダーバリアメタル層３が露出するように、アンダーバリアメタル層３が除去された絶縁膜層２の凸部上に電解メッキ法等の方法によりレジストパターン４を形成する。図１（ｃ）は、レジストパターン４が形成された基板を示す断面図である。【０１１１】次に、レジストパターン４が形成された基板における凹部に、突起電極５を形成し、絶縁膜層２の表面から突出させる。図１（ｄ）は、突起電極５が形成された基板を示す断面図である。最後に、レジストパターン４を除去することにより、シリコン基板１上に突起電極５が形成された基板を得ることができる。図１（ｅ）は、このようにして得られた突起電極５を有する基板を示す断面図である。なお、突起電極５としては、一般的に金、銀、銅、ニッケルや半田等の材料が使用される。【０１１２】図２は、突起電極を有する基板の製造方法の第２実施形態を示す断面図であり、この製造方法の工程の一部においても前記研磨方法が適用される。但し、図２においては、研磨前の基板２０（図２（ａ））と、最終的に得られる突起電極を有する基板（図２（ｂ））のみを示しており、この間のＣＭＰ研磨、レジストパターン形成、突起電極形成、レジストパターン除去の各工程は、第１実施形態と同様に行なわれる。【０１１３】図２（ａ）に示す基板２０は、シリコン基板１と、シリコン基板１上に形成された凹凸面を有する絶縁膜層２と、絶縁膜層２の凹凸面に沿って配置されて凹凸面を被覆する下地金属層６と、絶縁膜層２の凹凸面に沿って下地金属層６上に形成されたアンダーバリアメタル層３と、を備えている。なお、このアンダーバリアメタル層３がパラジウム層に相当する。なお、下地金属層６は、絶縁膜層２へのアンダーバリアメタル層３の成分の拡散抑制や、絶縁膜層２とアンダーバリアメタル層３の密着性向上を目的として形成される。【０１１４】このような基板２０のアンダーバリアメタル層３及び下地金属層６を、ＣＭＰ研磨液を用いて研磨する。すなわち、基板２０と研磨布の間に、金属塩、１，２，４－トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を少なくとも含有するＣＭＰ研磨液を供給しながら、基板２０を研磨布で研磨して、絶縁膜層２の凸部上に形成されたアンダーバリアメタル層３及び下地金属層６を研磨布で研磨する。このような研磨により、絶縁膜層２の凸部上に形成されたアンダーバリアメタル層３及び下地金属層６が除去されて、絶縁膜層２の凸部が露出する。そして、このようにして得られた基板に対して、第１実施形態と同様に、レジストパターン形成、突起電極形成、レジストパターン除去を行なうことで、図２（ｂ）に示す、シリコン基板１上に突起電極５が形成された基板を得ることができる。【０１１５】図３は、突起電極を有する基板の製造方法の第３実施形態を示す断面図であり、この製造方法の工程の一部においても前記研磨方法が適用される。但し、図３においては、研磨方法適用前の基板３０（図３（ａ））と、最終的に得られる突起電極を有する基板（図３（ｂ））のみを示しており、この間のＣＭＰ研磨、レジストパターン形成、突起電極形成、レジストパターン除去の各工程は、第１実施形態と同様に行なわれる。【０１１６】図３（ａ）に示す基板３０は、シリコン基板１と、シリコン基板１上に形成された凹凸面を有する絶縁膜層２と、絶縁膜層２の凹凸面に沿って配置されて凹凸面を被覆する下地金属層６と、絶縁膜層２の凹凸面に沿って下地金属層６上に形成された第１のアンダーバリアメタル層３ａと、第１のアンダーバリアメタル層３ａ上に形成された第２のアンダーバリアメタル層３ｂと、を備えている。なお、この第１のアンダーバリアメタル層３ａ又は第２のアンダーバリアメタル層３ｂがパラジウム層に相当する。第１のアンダーバリアメタル層３ａ、第２のアンダーバリアメタル層３ｂのうちパラジウム層とは異なる層は、例えばニッケル層である。【０１１７】このような基板３０の第１のアンダーバリアメタル層３ａ、第２のアンダーバリアメタル層３ｂ及び下地金属層６を、ＣＭＰ研磨液を用いて研磨する。すなわち、基板３０と研磨布の間に、金属塩、１，２，４－トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を少なくとも含有するＣＭＰ研磨液を供給しながら、基板３０を研磨布で研磨して、絶縁膜層２の凸部上に形成された第１のアンダーバリアメタル層３ａ、第２のアンダーバリアメタル層３ｂ及び下地金属層６を研磨布で研磨する。このような研磨により、絶縁膜層２の凸部上に形成された第１のアンダーバリアメタル層３ａ、第２のアンダーバリアメタル層３ｂ及び下地金属層６が除去されて、絶縁膜層２の凸部が露出する。そして、このようにして得られた基板に対して、第１実施形態と同様に、レジストパターン形成、突起電極形成、レジストパターン除去を行なうことで、図３（ｂ）に示す、シリコン基板１上に突起電極５が形成された基板を得ることができる。【０１１８】図３における第１のアンダーバリアメタル層をニッケル層とし、第２のアンダーバリアメタル層をパラジウム層とした例（アンダーバリアメタルが２層からなる構造）を図４に示す。【０１１９】図４（ａ）に示す基板４０は、シリコン基板１１上に設けられた絶縁膜層１２の凹凸面上に、下地金属層１３、ニッケル層１４及びパラジウム層１５がこの順に形成されてなるものである。ＣＭＰ研磨液を用いて、下地金属層１３、ニッケル層１４及びパラジウム層１５を研磨し、図４（ｂ）に示すように、絶縁膜層１２の凸部を露出させることができる。【０１２０】ＣＭＰ研磨液を用いる研磨方法の他の例としては、基板４０における絶縁膜層１２の凸部上に存在するパラジウム層１５を研磨してニッケル層１４を露出させる第１の研磨工程と、絶縁膜層１２の凸部上に存在するニッケル層１４及び下地金属層１３と、絶縁膜層１２の凹部の一部を埋め込んでいるパラジウム層１５とを研磨して、絶縁膜層１２の凸部を露出させる第２の研磨工程とを含む研磨方法が挙げられる。第１及び第２の研磨工程のうち少なくとも第１の研磨工程でＣＭＰ研磨液を用いることができる。【実施例】【０１２１】以下、実施例により本発明を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【０１２２】＜実験１＞（ＣＭＰ研磨液作製方法）実施例１～１５及び比較例１～１５で用いるＣＭＰ研磨液は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で、砥粒としてコロイダルシリカ（平均一次粒子径１５ｎｍ、平均二次粒子径４３ｎｍ、固形分（砥粒含有量に相当）２０質量％：扶桑化学工業株式会社製ＰＬ－３［商品名］）を１０質量％、金属塩として表１，２に示す化合物を０～０．０８８質量％（金属分として５０ｐｐｍ。なお、ｐｐｍとは質量比である。以下同じ。）、酸化金属溶解剤として表１，２に示す化合物を０～５質量％、錯化剤として表１，２に示す化合物を０～０．５質量％、酸化剤として３０％過酸化水素水を１０質量％、残部に純水を含有するように調製した。砥粒以外の含有成分を純水に溶解し、ここに砥粒を混合、撹拌してＣＭＰ研磨液を調製した。これらのＣＭＰ研磨液を用いて下記の研磨条件で被研磨基板の研磨を行った。【０１２３】比較例１６で用いるＣＭＰ研磨液は、ＣＭＰ研磨液の全質量基準で、１．５ｍｍｏｌ／ｋｇの亜鉛を含む硫酸亜鉛（亜鉛として９６ｐｐｍ）と、α－アルミナ約６０質量％及びヒュームドアルミナ約４０質量％を含むアルミナ砥粒３質量％とを含有し、残部に純水を含有するように調製した。比較例１６で用いるＣＭＰ研磨液は、砥粒以外の含有成分を純水に溶解し、硝酸でｐＨを３に調整した後、砥粒が均一に分散するまで５分撹拌して調製した。【０１２４】（液状特性評価：ｐＨ測定）測定温度：２５±５℃測定装置：電気化学計器株式会社製、型番ＰＨＬ－４０測定方法：標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：４．０１（２５℃）；中性りん酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ６．８６（２５℃））を用いて２点校正した後、電極を研磨液に入れて、２分以上経過して安定した後のｐＨを上記測定装置により測定した。【０１２５】（ＣＭＰ研磨条件）研磨装置：Ｍｉｒｒａ（ＡＰＰＬＩＥＤＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製）ＣＭＰ研磨液流量：２００ｍＬ／分被研磨基板：厚さ０．３μｍのパラジウム層をシリコン基板上にスパッタ法で形成した基板研磨布：独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂（ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、型番ＩＣ１０００）研磨圧力：２９．４ｋＰａ（４ｐｓｉ）基板と研磨定盤との相対速度：３６ｍ／分研磨時間：１分洗浄：ＣＭＰ処理後、超音波水による洗浄を行った後、スピンドライヤで乾燥させた。【０１２６】（研磨品評価項目）研磨速度：前記条件で研磨及び洗浄したパラジウム層の研磨速度（パラジウム研磨速度：ＰｄＲＲ）を次式より求めた。（ＰｄＲＲ）＝（研磨前後でのパラジウム層の膜厚差（ｎｍ））／（研磨時間（分））研磨前後でのパラジウム層の膜厚差は、パラジウム層の電気抵抗値から換算して求めた。【０１２７】実施例１～１５及び比較例１～１５におけるＣＭＰ研磨液のｐＨ及びパラジウム研磨速度を表１及び表２に示す。【０１２８】【表１】【０１２９】【表２】【０１３０】また、比較例１６におけるＣＭＰ研磨液のｐＨは３．０であり、パラジウム研磨速度は４ｎｍ／分であった。【０１３１】以下、表１及び表２に示す結果について詳しく説明する。実施例１では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硝酸鉄（ＩＩ）・９水和物０．０２６質量％（鉄として５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり９．０×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例１のパラジウム研磨速度は７８ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１３２】実施例２では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硫酸鉄（ＩＩ）・７水和物０．０２５質量％（鉄として５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり９．０×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例２のパラジウム研磨速度は８７ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１３３】実施例３では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硝酸銅・３水和物０．０１９質量％（銅として５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり７．９×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例３のパラジウム研磨速度は７０ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１３４】実施例４では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硫酸銅０．０１３質量％（銅として５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり７．９×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例４のパラジウム研磨速度は６７ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１３５】実施例５では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硝酸銀０．００８質量％（銀として５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり４．６×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例５のパラジウム研磨速度は７３ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１３６】実施例６では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硝酸亜鉛・６水和物０．０２３質量％（亜鉛として５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり７．６×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例６のパラジウム研磨速度は７３ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１３７】実施例７では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硫酸亜鉛０．０１３質量％（亜鉛として５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり７．６×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例７のパラジウム研磨速度は７４ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１３８】実施例８では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を酢酸亜鉛０．０１４質量％（亜鉛として５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり７．６×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例８のパラジウム研磨速度は７２ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１３９】実施例９では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硝酸アルミニウム・９水和物０．０７０質量％（アルミニウムとして５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり１．９×１０－３ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例９のパラジウム研磨速度は８５ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１４０】実施例１０では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硫酸アルミニウム０．０５８質量％（アルミニウムとして５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり１．９×１０－３ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例１０のパラジウム研磨速度は７２ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１４１】実施例１１では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を乳酸アルミニウム０．０５５質量％（アルミニウムとして５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり１．９×１０－３ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例１１のパラジウム研磨速度は８６ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１４２】実施例１２では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩をカリウムアルミニウムミョウバン０．０８８質量％（アルミニウムとして５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり１．９×１０－３ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例１２のパラジウム研磨速度は６８ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１４３】実施例１３では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩をアンモニウムアルミニウムミョウバン０．０８４質量％（アルミニウムとして５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり１．９×１０－３ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例１３のパラジウム研磨速度は７０ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１４４】実施例１４では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩をアルミン酸カリウム０．０１８質量％（アルミニウムとして５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり１．９×１０－３ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例１４のパラジウム研磨速度は７１ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１４５】実施例１５では、ＣＭＰ研磨液の作製において、金属塩を硝酸ガリウム・ｎ水和物０．０２２質量％（ガリウムとして５０ｐｐｍ、ＣＭＰ研磨液１ｋｇ当たり７．２×１０－４ｍｏｌ）、酸化金属溶解剤をリン酸５質量％、錯化剤を１，２，４－トリアゾール０．５質量％とした。実施例１５のパラジウム研磨速度は８７ｎｍ／分であり、比較例１～１５より高い値を示した。【０１４６】比較例１１及び１３では、ＣＭＰ研磨液が酸化金属溶解剤としてリン酸を含有するが、パラジウム研磨速度は非常に低いことが確認された。また、比較例１のように、リン酸に加えて錯化剤として１，２，４－トリアゾールを含有することにより、パラジウム研磨速度が向上するものの、実施例１～１５より低い値であった。【０１４７】また、比較例１６で用いたＣＭＰ研磨液は、特許文献９において亜鉛イオンを含む実施例３Ｆに準ずるＣＭＰ研磨液である。比較例１６では、パラジウム研磨速度は、実施例１～１５より低い値であった。【０１４８】一方、実施例１～１５では、比較例１で用いられているリン酸、１，２，４－トリアゾールに加えて、特定の金属塩を含有することにより、更にパラジウム研磨速度を向上させることができた。【０１４９】＜実験２＞実施例７、実施例１１及び比較例１１で使用したＣＭＰ研磨液を用いて下記所定の基板を研磨し、本発明の研磨液がパラジウム以外の金属を研磨できることを確認した。被研磨基板を下記の各基板に変えた以外は実験１と同様にして研磨を行い、研磨速度を求めた。【０１５０】ニッケル基板：厚さ０．３μｍのニッケル層をシリコン基板上に形成した基板タンタル基板：厚さ０．３μｍの窒化タンタル層をシリコン基板上に形成した基板チタン基板：厚さ０．３μｍのチタン層をシリコン基板上に形成した基板コバルト基板：厚さ０．３μｍのコバルト層をシリコン基板上に形成した基板ルテニウム基板：厚さ０．３μｍのルテニウム層をシリコン基板上に形成した基板【０１５１】各基板に対する研磨速度の測定結果を表３に示す。実施例７、実施例１１及び比較例１１で使用したＣＭＰ研磨液を用いた評価結果を、それぞれ実施例７－２、実施例１１－２及び比較例１１－２と示す。なお、表３において、ＮｉＲＲはニッケル層の研磨速度を、ＴａＮＲＲは窒化タンタル層の研磨速度を、ＴｉＲＲはチタン層の研磨速度を、ＣｏＲＲはコバルト層の研磨速度を、ＲｕＲＲはルテニウム層の研磨速度を、それぞれ示す。【０１５２】【表３】【０１５３】表３から明らかなように、ニッケル層の研磨速度は、金属塩を含まない状態でも所定の研磨速度を有するが、金属塩を含むことにより更に向上した。また、ルテニウム層の研磨速度は、金属塩を含むことにより若干向上した。また、窒化タンタル層、チタン層及びコバルト層の研磨速度は、金属塩を含まない状態でも所定の研磨速度を有し、金属塩を添加しても殆ど変化しなかった。【０１５４】また、実施例１～６、８～１０、１２～１５のＣＭＰ研磨液を用いて、ニッケル層をシリコン基板上に形成した基板と、窒化タンタル層をシリコン基板上に形成した基板とをそれぞれ研磨したところ、優れた研磨速度で研磨を行うことができた。これにより、本発明のＣＭＰ研磨液であれば、パラジウム層に加えて、ニッケル層等のアンダーバリアメタル層や窒化タンタル層等の下地金属層を良好に研磨可能であることが確認された。したがって、本発明のＣＭＰ研磨液であれば、図４（ａ）に示すような下地金属層１３、ニッケル層１４及びパラジウム層１５を有する基板を研磨して図４（ｂ）に示すような構造を得る工程に使用することができる。

A

2012034331

2011000245

20110104

20120216

2012034331

20120216

5162677

20121221

マッシュルーム構造を有する装置

392026693

株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ

100070150

伊東 忠彦

丸山 珠美,古野 辰男,小田 恭弘,沈 紀▲ユン▼,大矢 智之

2010043572,20100226,JP,2010156254,20100708,JP

8

H01Q 15/14 (20060101)

H01Q 15/14 Z

14

1

70

5J020

5J020 AA03 ,5J020 BA01 ,5J020 DA03 ,5J020 DA04

【課題】多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供すること。【解決手段】複数個のマッシュルーム構造を有する装置が使用される。複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、第２パッチは、少なくとも第１パッチと容量結合する無給電素子である。【選択図】図２Ａ

【請求項１】複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子である、装置。【請求項２】前記複数個のうち所定数個のマッシュルーム構造が、ある線に沿って並べられ、前記複数個のうち別の所定数個のマッシュルーム構造が、別の線に沿って並べられ、前記ある線に沿っているマッシュルーム構造の第１パッチと、前記別の線に沿っているマッシュルーム構造の第１パッチとの間の隙間が、前記ある線及び別の線に沿って徐々に変化している、請求項１記載の装置。【請求項３】ある線に沿って並べられている所定数個のマッシュルーム構造のうち、隣接するマッシュルーム構造の第１パッチ同士の間の隙間が、前記ある線に沿って徐々に変化している、請求項１記載の装置。【請求項４】前記隙間を決める隣接する第１パッチの内の一方の端から、該一方の第１パッチの基準線までの距離が、隣接する他方の第１パッチの端から、該他方の第１パッチの基準線までの距離に等しく、複数のマッシュルーム構造に対する基準線間の距離が一定に保たれている、請求項３記載の装置。【請求項５】前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造各々の第１パッチは、互いに等しいサイズであり、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の中心間距離は、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の中心間距離と異なる、請求項３記載の装置。【請求項６】前記ある線に沿って隣接している第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線と、前記ある線に沿って隣接している第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線との間の距離が、前記ある線に沿って並んでいる複数のマッシュルーム構造に対して一定に保たれている、請求項３記載の装置。【請求項７】前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造のうち、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差が、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差に等しい、請求項２ないし６の何れか１項に記載の装置。【請求項８】少なくとも前記ある線に沿って並べられた前記所定数個のマッシュルーム構造を含むアレイが、同一平面内に複数個反復的に並べられている、請求項１ないし７の何れか１項に記載の装置。【請求項９】前記接地プレート、前記第１パッチ及び前記第２パッチに対して平行に距離を隔てて設けられ、無給電素子として機能する１つ以上のパッチをさらに有する、請求項１ないし８の何れか１項に記載の装置。【請求項１０】第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第２群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【請求項１１】当該装置がさらに第３群の複数のマッシュルーム構造を有し、前記第３群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、請求項１０記載の装置。【請求項１２】前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチをなす２層の内の１層と同一平面に設けられ、前記３層の内の別の１層が、前記２層の内の別の１層と同一平面に設けられている、請求項１０又は１１に記載の装置。【請求項１３】第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【請求項１４】前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の１層と同一平面に設けられ、前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の別の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の別の１層と同一平面に設けられている、請求項１３記載の装置。

【請求項１】複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子である、装置。【請求項１０】第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第２群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【請求項１３】第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。

【技術分野】【０００１】本発明は、マッシュルーム構造を有する装置に関連する。このような装置は、電波を特定の方向に反射させるリフレクタだけでなく、電波を送受信する際のアンテナや、特定の周波数を減衰させるフィルタ等にも使用可能である。

【背景技術】【０００２】移動通信において、電波の経路に建物等の障害物が存在すると、受信レベルが劣化してしまう。このため、その建物と同程度以上の高所に反射板（リフレクタ）を設け、電波が届きにくい場所に反射波を送る技術がある。反射板により電波を反射する際、垂直面内における電波の入射角が比較的小さかった場合、反射板は電波を所望方向に向けることが困難になってしまう（図１）。一般に、電波の入射角と反射角は等しいからである。この問題に対処するため、地面を覗き込むように反射板を傾斜させることが考えられる。そのようにすると、反射板に対する入射角及び反射角を大きくすることができ、到来波を所望方向に向けることができる。しかしながら、電波を遮るような建物と同程度に高い場所の反射板を、地面側に傾けて設置することは、安全性の観点からは好ましくない。このような観点から、電波の入射角が比較的小さかったとしても、所望方向に反射波を向けることが可能なリフレクタが望まれている。【０００３】そのようなリフレクタとして、半波長程度の素子を周期的に並べた構造が存在するが、そのような構造は、かなり大型になってしまう。これに対して、半波長よりも小さな素子を多数並べたリフレクトアレイが近年注目されている。そのようなリフレクトアレイの一例は、マッシュルーム構造を有するリフレクトアレイである。【０００４】マッシュルーム構造を用いたリフレクトアレイは、等価回路におけるインダクタンスＬとキャパシタンスＣとを調整して共振周波数を調整することで、反射位相を制御し、電波が反射する方向を制御する。共振周波数を調整する方法としては、ビアの位置をパッチの中心からずらす方法（これについては、非特許文献１参照。）、パッチのサイズを変える方法（これについては、非特許文献２参照。）、バラクタダイオードを用いて電圧を変更する方法（これについては、非特許文献３参照。）等がある。

【発明が解決しようとする課題】【０００６】多数の素子を用いて所望の方向に電波を向けるリフレクトアレイを実現するには、所定の反射位相を与える素子を整列させる必要がある。理想的には、パッチサイズのような何らかの構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相が、－πラジアンから＋πラジアンまでの全範囲（２πラジアン＝３６０度）にわたって変化することが望ましい。【０００７】しかしながら、上記の何れの方法を用いたとしても、所与の周波数における反射位相のレンジは広範囲にわたるものではない、という問題がある。【０００８】本発明の課題は、多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズのような構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】【０００９】開示される発明の一形態は、複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子である、装置である。

【発明の効果】【００１０】開示される発明によれば、多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズのような構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供することができる。

【発明を実施するための形態】【００１２】以下の観点から、本発明を説明する。【００１３】１．概要２．第１構造２．１マッシュルーム構造２．２リフレクトアレイ２．２．１反射角４５度のリフレクトアレイ２．２．２反射角７０度のリフレクトアレイ２．３第１パッチ及び第２パッチの相互関係２．４より一般的な多層マッシュルーム構造３．第２構造４．第３構造５．変形例５．１パッチ配列５．２垂直制御５．３第１構造を利用した場合（反射角４５度）５．４第１構造を利用した場合（反射角７０度）５．５第２構造を利用した場合（反射角４５度）５．６改良された第２構造による垂直制御５．７ビアなし構造６．製造方法７．組み合わせ構造７．１組み合わせ方７．２第２構造と第３構造の組み合わせ７．３水平制御４５度（その１）７．４水平制御４５度（その２）７．５垂直制御４５度７．６改良された第２構造と第３構造の組み合わせ【実施例１】【００１４】＜１．概要＞リフレクトアレイの反射位相は、共振周波数において０になり、共振周波数は等価回路におけるインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣにより調整できる。したがって、所与の周波数における反射位相は、インダクタンスＬ及び／又はキャパシタンスＣを調整することで制御できる。後述の実施例による第１構造は、キャパシタンスに着目している。【００１５】第１構造によるリフレクトアレイは、１つの地板（接地プレート）と、該地板に配列された複数のマッシュルーム構造と、該マッシュルーム構造の上に配列された無給電アレイによって形成される。無給電アレイの働きにより、マッシュルーム構造を近似する並列共振モデルのキャパシタンスの値を例えば２倍にすることができる。すなわち、隣接するマッシュルーム構造間のギャップ（第１パッチ同士の隙間）によるキャパシタンスに加えて、第２パッチ同士の隙間に生じるキャパシタンスにより、全体のキャパシタンスを増やすことができる。キャパシタンスは、隣接する第１パッチ同士の隙間及び／又は隣接する第２パッチ同士の隙間のサイズを変えることにより制御できる。したがって、第１及び第２パッチのサイズ（すなわち、ギャップのサイズ）を変化させることで、キャパシタンスを制御できる範囲が広くなり、ひいては反射位相が変化する範囲を広くすることができる。【００１６】後述の実施例による第２構造は、インダクタンスに着目している。マッシュルーム構造のインダクタンスＬは、接地プレートからパッチまでの距離（ビアホールの長さ）ｔに近似的に比例する。したがって、接地プレート及びパッチ間の距離が異なるマッシュルーム構造は、反射位相に対しても異なる動作を行う。接地プレート及びパッチ間の距離ｔが異なるマッシュルームを組み合わせることで、ある距離又は厚みの場合には実現できなかった反射位相を実現できるようになる。【００１７】後述の実施例による第３構造は、第１構造と同様にキャパシタンスに着目しているが、第１構造とは異なり、複数のパッチが並列には配置されていない。その代わり、より大きなキャパシタンスを得るため、隣接するマッシュルーム構造のパッチ同士は、同一平面内で隙間を空けるだけでなく、互いに異なる平面に存在することが許容される（距離を隔てて重なることが許容される）。これにより、製造限界等に起因して実現できなかったキャパシタンスを達成できるようになり、ひいては反射位相のレンジを拡大できる。【００１８】＜２．第１構造＞＜＜２．１マッシュルーム構造＞＞図２Ａは、本実施例において使用可能なマッシュルーム構造を示す。図２Ａには２つのマッシュルーム構造が示されている。このようなマッシュルーム構造の素子を多数並べることで、リフレクトアレイを形成することができる。ただし、本発明はリフレクトアレイに限定されず、アンテナやフィルタ等のような他の用途にも使用可能である。【００１９】図２Ａには、接地プレート２１、ビアホール２２、第１パッチ２３及び第２パッチ２４が示されている。【００２０】接地プレート２１は、多数のマッシュルーム構造に対して共通の電位を供給する導体である。図２ＡにおけるΔｘ及びΔｙは、隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔に等しい。Δｘ及びΔｙは、マッシュルーム構造１つ分に対応する接地プレート２１のサイズを表す。一般に、接地プレート２１は、多数のマッシュルーム構造が並んだアレイと同程度に大きい。【００２１】ビアホール２２は、接地プレート２１と第１パッチ２３とを電気的に短絡するために設けられる。第１パッチ２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。第１パッチ２３は、接地プレート２１に対して平行に距離ｔを隔てて設けられ、ビアホール２２を介して接地プレート２１に短絡される。【００２２】第２パッチ２４も接地プレート２１に対して平行に設けられるが、第１パッチ２３よりもさらに距離を隔てて設けられる。第１パッチ２３は接地プレート２１に電気的に結合されている。しかしながら、第２パッチ２４は接地プレート２１に電気的には接続されていない無給電素子である。左側の第１パッチ２３及び右側の第１パッチ２３は容量結合している。同様に、左側の第２パッチ２４及び右側の第２パッチ２４も容量結合している。さらに、並列的に配置された第１パッチ２３及び第２パッチ２４も容量結合している。後述するように、第２パッチ２４は、第１パッチ２３と接地プレート２１との間に設けられてもよい。【００２３】一例として、第１パッチ２３は、接地プレート２１から１．６ｍｍ隔てて設けられ、第１パッチ２３及び第２パッチ２４の間には、誘電率が４．４であり、厚みが０．８ｍｍであり、ｔａｎδが０．０１８の誘電体層が設けられている。【００２４】なお、図示の例においてパッチは、第１及び第２の２つしか示されていないが、３つ以上のパッチが用意されてもよい。例えば、第２パッチ２４に対してさらに距離を隔てた無給電素子である第３パッチが用意されてもよい。【００２５】図３は、図２Ａに示したマッシュルーム構造を二次元的に並べた場合の概略平面図を示す。このように、マッシュルーム構造を一定の規則にしたがって多数並べることで、例えばリフレクトアレイを形成することができる。リフレクトアレイの場合、紙面に垂直な方向（ｚ軸）から電波が到来し、ｘｚ面内でｚ軸に対して角度αを有する方向に電波が反射する。【００２６】図４は、図３の個々のマッシュルーム構造の配置を説明するための図を示す。線ｐに沿って一列に並んだ４つの第１パッチ２３と、その列に隣接して線ｑに沿って並んだ４つの第１パッチ２３とが右側に示されている。左側は、第１パッチ２３上に距離を隔てて設けられる第２パッチ２４を示す。パッチの数は任意である。図２Ａ、図３、図４に示す例において、第１パッチ２３及び第２パッチ２４は、同じサイズを有するが、このことは本発明に必須でなく、異なるサイズが使用されてもよい。しかしながら、マッシュルーム構造の容量を約２倍にすること等の観点からは、第１パッチ２３及び第２パッチ２４は、同じサイズであることが望ましい。【００２７】本実施例では、線ｐに沿っているマッシュルーム構造の第１パッチ２３と、別の線ｑに沿っているマッシュルーム構造の第１パッチ２３との間の隙間（ギャップ）が、線ｐ及びｑに沿って徐々に変化している。【００２８】図３及び図４に示す例の場合、紙面の上下方向（例えば、図４における線ｐ）に沿って並んでいる或る素子（マッシュルーム構造）による反射波と、その線に沿ってその素子に隣接する素子による反射波は、互いに所定の量だけ位相がずれている。そのような性質を有する素子を多数並べることで、リフレクトアレイを形成することができる。【００２９】図５は、ｘ軸方向に並んだマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮに対して、ｚ軸∞方向から電波が到来し、反射される様子を模式的に示す。反射波は、入射方向（ｚ軸方向）に対して角度αをなすとする。ビアホール間の間隔がΔｘであったとすると、隣接する素子による反射波の位相差Δφ及び反射角αは次式を満たす。【００３０】Δφ＝ｋ・Δｘ・ｓｉｎαα＝ｓｉｎ-1［（λΔφ）／（２πΔｘ）］ただし、ｋは波数であり、２π／λに等しい。λは電波の波長である。波長に比べて十分大きなリフレクトアレイを構成するには、Ｎ個のマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮの全体による反射位相差Ｎ・Δφが、３６０度（２πラジアン）になるように、隣接する素子同士の位相差Δφを設定したものを繰り返し並べるとよい。例えば、Ｎ＝２０の場合、Δφ＝３６０／２０＝１８度である。したがって、隣接する素子との反射位相差が１８度であるように素子を設計し、それらを２０個並べたものを繰り返し並べることにより、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。【００３１】図６は、図２Ａ、図３、図４に示すマッシュルーム構造の等価回路を示す。図６左側に示されるように、線ｐに沿って並ぶマッシュルーム構造の第１パッチ２３と、線ｑに沿って並ぶマッシュルーム構造の第１パッチ２３との間のギャップに起因して、キャパシタンスＣが存在する。同様に、マッシュルーム構造の第２パッチ２４に起因して、キャパシタンスＣ'が存在する。さらに、線ｐに沿って並ぶマッシュルーム構造のビアホール２２、及び線ｑに沿って並ぶマッシュルーム構造のビアホール２２に起因して、インダクタンスＬが存在する。したがって、隣接するマッシュルーム構造の等価回路は、図６右側に示されるような回路になる。すなわち、等価回路において、インダクタンスＬと、キャパシタンスＣと、別のキャパシタンスＣ'とは、並列に接続されている。キャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスＺｓ及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００３２】【数式１】数式（１）において、ε0は真空の誘電率を表し、εrは第１パッチ同士の間に介在する材料の比誘電率を表す。Δｙはｙ軸方向のビアホール間隔を表す。Ｗｙはｙ軸方向の第１パッチの長さを表す。したがって、Δｙ－Ｗｙは、隣接する第１パッチ同士の隙間（ギャップ）の大きさを表す。このため、arccosh関数の引数は、ビアホール間隔Δｙとギャップとの比率を表す。数式（２）において、μはビアホール同士の間に介在する材料の透磁率を表し、ｔは第１パッチ２３の高さ（接地プレート２１から第１パッチ２３までの距離）を表す。数式（３）において、ωは角周波数を表し、ｊは虚数単位を表す。簡明化のためＣ'＝Ｃとしているが、このことは必須ではない。数式（４）において、ηは自由空間インピーダンスを表し、Φは位相差を表す。【００３３】図７は、マッシュルーム構造の第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。ただし、この場合のマッシュルーム構造は、図２Ａの構造とは異なり、第２パッチ２４が設けられていない従来のマッシュルーム構造である。すなわち、接地プレートに対して第１パッチが距離ｔを隔てて設けられているだけの構造である。図７には、３種類の距離ｔの各々について、第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ16は、距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は、距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ32は、距離ｔが３．２ｍｍである場合のグラフを表す。なお、隣接するビアホール同士の間隔Δｙは２．４ｍｍである。【００３４】グラフｔ16の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．９ｍｍに変化する場合、反射位相は１４０度から１２０度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．９ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、０度程度になる。【００３５】グラフｔ24の場合も同様に、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．６ｍｍに変化する場合、反射位相は１２０度から９０に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．６ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－９０度程度に達する。【００３６】グラフｔ32の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍに変化する場合、反射位相は１００度から－１２０度に徐々に減少している。【００３７】このように、従来構造の場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させたとしても、反射位相の調整可能な範囲は、最も大きなt32の場合でさえ、＋１００度～－１２０度の高々２２０度程度でしかない。【００３８】図８は、図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造の第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。接地プレート２１に対して第１パッチ２３が距離ｔを隔てて設けられ、さらに第２パッチ２４も設けられている。図８には、３種類の距離ｔの各々について、第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ08は、距離ｔが０．８ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ16は、距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は、距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。なお、隣接するビアホール同士の間隔Δｙは２．４ｍｍである。【００３９】グラフｔ08の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．８ｍｍに変化する場合、反射位相は１６０度から１５０度に僅かにしか減少していないが、サイズＷｙが１．８ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、１０度程度になる。【００４０】グラフｔ16の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．７ｍｍに変化する場合、反射位相は１３５度から６０に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．７ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－１５０度程度に達する。【００４１】グラフｔ24の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍに変化する場合、反射位相は１００度から－１５０に徐々に減少している。【００４２】このように、本実施例の第１構造において、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させた場合、反射位相の調整可能な範囲は、最も大きなt16の場合、＋１３５度～－１５０度のように２８５度にも及ぶ。本実施例によれば、図２Ａに示されるように第１パッチ２３に加えて第２パッチ２４を設けることで、反射位相の調整可能な範囲を拡大することができる。【００４３】＜＜２．２リフレクトアレイ＞＞図５を参照しながら説明したように、隣接する素子との反射位相差が所定値であるように素子を設計し、それらを並べることで、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。例えば、１８度ずつ反射位相差が異なる２０個の素子を並べることで、リフレクトアレイが形成されてもよい。このようなリフレクトアレイを形成する場合、図７や図８のようなパッチサイズと反射位相差の相互関係に基づいて、素子のサイズが決定される。【００４４】従来構造でリフレクトアレイを設計する場合、図７のグラフt32を参照しながら設計が行われる。例えば、反射位相０度の素子のパッチサイズＷｙは、１．９ｍｍであり、反射位相＋１８度の素子のパッチサイズＷｙは１．８ｍｍであり、反射位相＋３６度の素子のパッチサイズＷｙは１．７ｍｍであること等が判明する。第１パッチの高さｔとして、３．２ｍｍの場合を選んだのは、それが最も広い反射位相のレンジを示したからである。このようにして割り出されたサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。この場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させたとしても、位相差の最大値は高々２２０度である。位相差の最大値は理想的には３６０度（＝２πラジアン）である。その結果、所望の位相差を実現する素子全てをリフレクトアレイに設けることはできず、リフレクトアレイの特性は、理想的なものから幾分逸脱したものになる。【００４５】本実施例の第１構造によりリフレクトアレイを設計する場合、図８のグラフt16を参照しながら設計が行われる。例えば、反射位相０度の素子のパッチサイズＷｙは、１．９ｍｍであり、反射位相＋１８度の素子のパッチサイズＷｙは１．７５ｍｍであり、反射位相＋３６度の素子のパッチサイズＷｙは１．７ｍｍであること等が判明する。第１パッチの高さｔとして、１．６ｍｍの場合を選んだのは、それが最も広い反射位相のレンジを示したからである。このようにして割り出されたパッチサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。この場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させた場合、位相差の最大値は２８５度にも及び、理想的な３６０度（＝２πラジアン）に近づく。その結果、所望の位相差を実現する素子を、より多くリフレクトアレイに設けることができ、リフレクトアレイの特性は、理想的なものに近づく。後述するように、所定の条件の下で４５度の方向に反射するリフレクトアレイを実現する際、反射位相差が１８度ずつ異なる素子が、理想的には２０個必要になる。本実施例の場合、実際にこのうち１４個（２０個の７割）も作成できた。これに対して従来構造の場合、位相差の最大値が高々２２０度であるため、理論的には２２０度÷１８度≒１２．２から最大でも１２個しか作成することができず、実用的に作成できるのは４個程度にとどまる。【００４６】＜＜２．２．１反射角４５度のリフレクトアレイ＞＞図９は、第１構造を利用したリフレクトアレイの部分断面図を示す。リフレクトアレイは、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の３つの導電層と、各導電層間の誘電体層とを有する。一例として、導電層は例えば銅を含む材料で構成されている。また、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８である材料で構成されている。Ｌ１層及びＬ２層間には０．８ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ２層及びＬ３層間には１．６ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ１層は図２Ａにおける第２パッチ２４に対応する。Ｌ２層は図２Ａにおける第１パッチ２３に対応する。Ｌ３層は接地プレート２１に対応する。したがって、Ｌ２層及びＬ３層間の貫通孔はビアホール２２に対応する。【００４７】図１０は、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の平面図を概略的に示す。図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、１４×１３０個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電波を入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向の両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には２０個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約等の理由により１４個の素子が使用されている。このため、ｘ軸方向の１周期４８ｍｍ（＝２．４×２０）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図１０及び図１１において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。帯又は列を複数個並べてサイズを適宜調整できることは、水平方向（x軸方向）に電波を反射させる用途だけでなく、後述するような垂直方向に電波を反射させる用途にも応用可能である。第１構造だけでなく、後述の第２構造、第３構造さらには組み合わせ構造にも応用可能である。【００４８】図１１は図１０のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行に関し、ｘ軸方向に１４個の素子が並んでいる。Ａ部はＬ２層の一部なので、１４個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これらｘ軸方向に並んでいる１４個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有するように設計されている。【００４９】図１２は、それら１４個の素子の寸法（パッチサイズＷｙ）と反射位相の具体的な数値例を示す。図中、「設計位相」は、理想的な設計値を示し、「実際の位相」は、実現できた実際の位相を示す。図１３は、ＦＲ４基板を用いて作成されたマッシュルーム構造の素子に関する具体的な数値例を示す。図１２及び図１３に示される数値例は、電界が図１０のy軸方向を向いて、Z軸方向から入射する電波を、偏波面に対して横方向、すなわち図１０のx軸の方向に、４５度の角度で反射させる、水平制御の観点から決定されている。【００５０】図１４は、従来構造及び本実施例の第１構造によるリフレクトアレイ（グラフＡ、Ｂ）各々に対する特性比較例（水平制御の遠方散乱界の比較例）を示す。いずれのリフレクトアレイも、電波の到来方向に対して、水平－４５度の方向に電波を反射するように設計されている。この場合において、電波の周波数は８．８GHz（＝ｃ／λ）であり、隣接する素子同士の反射位相差Δφは１８度（＝３６０／２０）であり、素子間の寸法Δｘは２．４ｍｍであるとする。この場合、反射角αは、図５を参照しながら説明したように、α＝ａｒｃｓｉｎ［（λΔφ）／（２πΔｘ）］＝ａｒｃｓｉｎ（λ8.8GHz・１８度／（２π・２．４mm））≒４５．２１度となる。このため、グラフＡもＢも－４５度において大きなピークを示している。－４５度以外の方向に反射する電波は、不要反射波である。グラフＡにより示されているように、従来構造の場合、－４５度だけでなく、０度、＋４５度、６０度等の方向にも大きな反射が生じている。さらに、＋７０度ないし＋１５０度にかけて比較的高いレベルの反射も観測されている。これに対して、グラフＢに示されるように、本実施例の第１構造の場合、０度、＋４５度、＋６０度、＋７０度ないし＋１５０度等における不要反射波は、かなり抑制されていることが分かる。【００５１】図１５は、図１４のグラフＢ（本実施例の場合のグラフ）に関する遠方放射界を極座標形式で示す。【００５２】図１６は、本実施例の第１構造を使用したリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って１４個の素子（第１構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、ｚ軸方向から電波が到来し、ｚ軸に対して、ZX面上にθ＝－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【００５３】＜＜２．２．２反射角７０度のリフレクトアレイ＞＞図１０～図１６（図１３を除く）に示した数値例は、入射方向に対して水平４５度の方向に反射させる観点から選ばれていた。本実施例は、４５度に限定されず、任意の方向に電波を反射するリフレクトアレイを形成できる。【００５４】図１７は、入射方向に対して水平７０度の方向に反射させるリフレクトアレイにおける導電層Ｌ１層～Ｌ３層を示す。Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の層構造は、図９に示したものと同じである。この例の場合、ｙ軸方向に伸びる９列の帯の１つは、１１×１２８個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。隣接する素子同士の反射位相差は、２４度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には１５個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、設計上の制約などの理由により１１個の素子が使用されている。このため、ｘ軸方向の１周期３６ｍｍ（＝２．４×１５）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図１７及び図１８において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【００５５】図１８は図１７のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行に関し、ｘ軸方向に１１個の素子が並んでいる。１１個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これらｘ軸方向に並ぶ１１個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（２４度＝３６０度／１５）を有する。【００５６】図１９は、それら１１個の素子の寸法（パッチサイズＷｙ）と反射位相の具体的な数値例を示す。図中、「設計位相」は、理想的な設計値を示し、「使用パッチの位相」は、実現できた実際の位相を示す。なお、この設計例においても図１３に示される数値が使用されている（ただし、ｘ軸方向の１サイクル長は３６ｍｍである。）。【００５７】＜＜２．３第１及び第２パッチの相互関係＞＞ところで、図２Ａでは説明の簡明化のために第１パッチ２３と、無給電素子の第２パッチ２４のｘ方向及びｙ方向の寸法は同じであることを前提とした。しかしながら、このことは本実施例に必須ではなく、第１パッチ２３の寸法と、無給電素子の第２パッチ２４の寸法は異なってもよい。【００５８】図２０は、図２Ａと同様に、第１パッチ２３の上に第２パッチが設けられているマッシュルーム構造を、具体的な数値例とともに示す。図２０には、第１及び第２パッチ間の寸法を変化させた場合、並びに第２パッチの面積を変化させた場合に、反射位相を従来よりもどの程度拡大できたかを示す表も示されている。表において、第１及び第２パッチ間の間隔が、０．４ｍｍの場合と０．８ｍｍの場合とが比較されている。また、第２パッチが第１パッチと同じサイズの場合（サイズ１倍）と、第２パッチが第１パッチを９５％に縮小したものである場合（サイズ０．９５倍）とが比較されている。表に示されているように、間隔を０．８ｍｍとし、第２パッチを縮小しなかった場合（サイズ１倍）に、反射位相の拡大効果は最も大きくなった（＋３９．３度）。なお、反射位相の拡大効果は、基準となるマッシュルーム構造に対するものである。基準マッシュルーム構造とは、パッチが多層化されていない従来構造である図２Ａでは第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１から遠く隔たっていたが、このことも本実施例に必須ではない。第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が接地プレート２１に近くてもよい。【００５９】図２１は、図２Ａと同様に、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１から遠く隔たっている場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。第１及び第２パッチの位置関係が逆の場合については、図２２を参照しながら説明される。図２１のシミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例を示す。基準マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、約１６７．４度の範囲にわたって反射位相を変えることができる。これに対して、本実施例による多層マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが１．６ｍｍの場合に、約１７９．７度の範囲にわたって反射位相を変えることができ、反射位相のレンジを約１２．３度拡大できている。図２１においてDSPAGで示される値（パッチの高さ又はビアの高さ）を３．２ｍｍとし、第１及び第２パッチ間の距離Dsb－2の値を０．４ｍｍとした場合において、無給電素子の第２パッチを第１パッチと同じサイズにした場合、ギャップを介して隣接する第１パッチ同士の間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。これに対して、無給電素子の第２パッチを第１パッチの０．５倍のサイズにした場合、第１及び第２パッチ間でのみキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６０】図２２は、図２Ａとは異なり、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１に近い場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。図において、ビアホールが第２パッチを貫通しているが、電気的な接続はされておらず、給電はされていない。シミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例を示す。このような構造で図示の寸法の場合、基準マッシュルーム構造による反射位相のレンジの方が、多層マッシュルーム構造の場合よりも広いことが分かった。図２２においてDsとして示される値（第１及び第２パッチ間の距離）を０．４ｍｍとし、第２パッチの面積が第１パッチの面積の何倍であるかを示す量SCを０．５とした場合、主に、第１及び第２パッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を３．２ｍｍとし、SCを１．０とした場合、主に、ギャップを介して隣接するパッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を０．４ｍｍとし、SＣを１．０とした場合、ギャップを介して隣接する第１パッチ間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６１】図２３も、図２Ａとは異なり、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１に近い場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例示す。基準マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、約１６７．４度の範囲にわたって反射位相を変えることができる。これに対して、本実施例による多層マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが１．６ｍｍの場合に、約１７８．６度の範囲にわたって反射位相を変えることができ、反射位相のレンジを約１１．２度拡大できた。図２３においてDsとして示される値（第１及び第２パッチ間の距離）を０．４ｍｍとし、第２パッチの面積が第１パッチの面積の何倍であるかを示す量SCを０．５とした場合、主に、第１及び第２パッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を３．２ｍｍとし、SCを１．０とした場合、主に、ギャップを介して隣接するパッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を０．４ｍｍとし、SCを１．０とした場合、ギャップを介して隣接するパッチ間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６２】＜２．４より一般的な多層マッシュルーム構造＞図２Ａ等に示されているマッシュルーム構造のパッチは、第１及び第２の２つしか備えていないが、上述したように、このことは本発明に必須ではない。接地プレート上に３つ以上のパッチが多層化されていてもよい。【００６３】図２Ｂは、接地プレート上にｎ個のパッチL1、L2、L3、...Lnが並列的に多層化されているマッシュルーム構造を示す。最下位の層L0は接地プレートに対応する。図２Ｂに示されている構造は、図２Ａに示されているマッシュルーム構造の代わりに使用可能である。後述する多の構造におけるマッシュルーム構造として使用されてもよい。図示の例では、各パッチのｘ軸方向及びｙ軸方向の寸法は、それぞれWx及びWyであるとして揃っているが、このことも必須ではない。適切な如何なるサイズが使用されてもよい。また、多層化されているパッチ間の間隔t、t1、t2、...も一律に揃っている必要はない。説明の便宜上、接地プレート上のパッチL1～Lnは全て同じサイズWx及びWyを有し、多層化されているパッチ間の間隔は互いに等しいものとする。したがって、同一平面内で隣接するパッチ同士の隙間（ギャップ）は、どの層においても等しい。【００６４】図２Ｃは図２Ｂに示されるマッシュルーム構造の概略構造（左）及び等価回路図（右）を示す。同一平面内で互いにギャップを隔てて隣接するパッチによりキャパシタンスが生じる。この点は図２Ａの構造と同じであり、そのようなキャパシタンスが、多層化されている層毎に得られる。図２Ｂの構造の場合、L1～Lnのｎ個の平面すなわちｎ個の層において、キャパシタンスが層毎に発生する。このため、等価回路は、図２Ｃ右側に示すような回路図になる。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－nω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。【００６５】図２Ｄは、マッシュルーム構造のパッチ数（レイヤ数）が異なる様々な構造各々について、パッチサイズWy及び反射位相の関係をシミュレーションした結果を示す。図中、「1－Layer」とあるのは、接地プレート上に１層のパッチしか存在しない従来構造に対するシミュレーション結果を示す。従来構造の場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に１層のパッチしか存在しない構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、丸印でプロットされている。図中、「2－Layer」は、接地プレート上に2層のパッチが存在する図２Ａの構造に対するシミュレーション結果を示す。上述したように、この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－2ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に２層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、四角印でプロットされている。【００６６】「3－Layer」は、接地プレート上に3層のパッチが存在する図２Ｂの構造に対するシミュレーション結果を示す。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－3ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に３層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、逆三角印でプロットされている。【００６７】「4－Layer」は、接地プレート上に4層のパッチが存在する図２Ｂの構造に対するシミュレーション結果を示す。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－4ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に４層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、三角印でプロットされている。【００６８】各グラフを参照するに、Zs＝（jωL）／（1－nω2LC）に基づく実線と、有限要素法による計算結果は、比較的一致していることがわかる。これは、マッシュルーム構造のパッチをｎ層に多層化することで、容量が近似的にｎ倍に増えることを意味する。したがって、マッシュルーム構造のパッチを多層化することで、容量を制御することができる。【００６９】図示の例によれば、多層化する層数（レイヤ数）が増えた場合、パッチサイズが大きくなるにつれて、Zsの計算式と有限要素法のシミュレーション結果との間のずれが大きくなっている。これは、マッシュルーム構造のレイヤ数が増えるにつれて、マッシュルーム構造全体を１つの集中素子として取り扱うことが妥当でなくなることを示す。したがって、レイヤ数が多い場合、及びパッチサイズが大きくい場合、Zsの理論式（Zs＝（jωL）／（1－nω2LC））よりも、有限要素法等による実際のシミュレーション結果に基づいて設計することが好ましい。【００７０】＜３．第２構造＞上記の第１構造は、無給電素子のパッチを付加してパッチを多層化することで、キャパシタンスＣを増やしていた。本実施例の第２構造は、キャパシタンスＣではなくインダクタンスＬに着目する。【００７１】図２４は、第２構造で使用可能なマッシュルーム構造を示す。図２４には、接地プレート１２１、ビアホール１２２、パッチ１２３が示されている。【００７２】接地プレート１２１は、多数のマッシュルーム構造に対して共通の電位を供給する導体である。Δｘ及びΔｙは、隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔を示す。Δｘ及びΔｙは、マッシュルーム構造１つ分に対応する接地プレート１２１のサイズを表す。一般に、接地プレート１２１は、多数のマッシュルーム構造が並んだアレイと同程度に大きい。【００７３】ビアホール１２２は、接地プレート１２１とパッチ１２３とを電気的に短絡するために設けられる。パッチ１２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。パッチ１２３は、接地プレート１２１に対して平行に距離ｔを隔てて設けられ、ビアホール１２２を介して接地プレート１２１に短絡される。一例として、パッチ１２３は、接地プレート１２１から１．６ｍｍ隔てて設けられている。【００７４】図２５は、ｘ軸方向に並んだマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮに対して、ｚ軸∞方向から電波が到来し、反射される様子を模式的に示す。反射波は、入射方向（ｚ軸方向）に対して角度αをなすとする。ビアホール間の間隔がΔｘであったとすると、隣接するマッシュルーム構造（素子）による反射波の位相差Δφ及び反射角αは次式を満たす。【００７５】Δφ＝ｋ・Δｘ・ｓｉｎαα＝ａｒｃｓｉｎ［（λΔφ）／（２πΔｘ）］ただし、ｋは波数であり、２π／λに等しい。λは電波の波長である。Ｎ個のマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮの全体による反射位相差Ｎ・Δφが、３６０度（２πラジアン）になるように、隣接する素子同士の位相差Δφが設定される。例えば、Ｎ＝２０の場合、Δφ＝３６０／２０＝１８度である。したがって、隣接する素子との反射位相差が１８度であるように素子を設計し、それらを２０個並べることで、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。【００７６】図２６は、図２４に示すマッシュルーム構造の等価回路を示す。図２６左側に示されるように、あるマッシュルーム構造のパッチ１２３と、ｙ軸方向に隣接するマッシュルーム構造のパッチ１２３との間のギャップに起因して、キャパシタンスＣが存在する。さらに、あるマッシュルーム構造のビアホール１２２及びｙ軸方向に隣接するマッシュルーム構造のビアホール１２２に起因して、インダクタンスＬが存在する。したがって、隣接するマッシュルーム構造の等価回路は、図２６右側に示されるような回路になる。すなわち、等価回路において、インダクタンスＬとキャパシタンスＣは、並列に接続されている。キャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスZs及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００７７】【数式２】数式（５）において、ε0は真空の誘電率を表し、εrはパッチ同士の間に介在する材料の比誘電率を表す。Δｙはビアホール間の間隔を表す。Ｗｙはパッチのサイズを表す。したがって、Δｙ－Ｗｙは、ギャップの大きさを表す。数式（６）において、μはビアホール同士の間に介在する材料の透磁率を表し、ｔはビアホール１２２の高さ（接地プレート１２１からパッチ１２３までの距離）を表す。数式（７）において、ωは角周波数を表し、ｊは虚数単位を表す。数式（８）において、ηは自由空間インピーダンスを表し、Φは位相差を表す。【００７８】上記の数式（５）を参照するに、インダクタンスＬは、パッチ１２３の高さ（接地プレート１２１及びパッチ１２３間の距離）に比例している。したがって、図２４に示されるようなマッシュルーム構造において、パッチ１２３の高さｔを変えることで、インダクタンスＬ、すなわち共振周波数を変えることができる。【００７９】図２７は、図２４に示すようなマッシュルーム構造のパッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。図中、実線は理論値を示し、丸印でプロットされているものは有限要素法解析によるシミュレーション値を示す。図２７には、４種類の高さｔの各々について、パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ02は距離ｔが０．２ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ08は距離ｔが０．８ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ16は距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。ビアホール間隔Δｙは、一例として２．４ｍｍである。【００８０】グラフｔ02の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化しても、反射位相は１８０度のままである。【００８１】グラフｔ08の場合も、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化しても、反射位相は１６２度のままである。【００８２】グラフｔ16の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．１ｍｍに変化する場合、反射位相は１４４度から１２６度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが２．１ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、シミュレーション値（丸印）で５４度及び理論値（実線）で０度に達する。【００８３】グラフｔ24の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．７ｍｍに変化する場合、反射位相は１１７度から９０度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．７ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－９０度に達する。【００８４】このように、マッシュルーム構造におけるパッチの高さｔが異なる場合、パッチのサイズを変えることで実現できる反射位相の範囲も変わる。したがって、マッシュルーム構造の素子を並べてリフレクトアレイを実現する場合、パッチ高さｔが異なる構造を組み合わせることで、反射位相が適切に変化するマッシュルーム構造の列を実現でき、反射特性が優れたリフレクトアレイを実現することができる。【００８５】本実施例の第２構造によるリフレクトアレイを設計する場合、図２７のグラフt02、ｔ08、t16、t24を参照し、所望の反射位相を実現するパッチサイズを決定する。例えば、t＝２．４ｍｍのグラフｔ24においてパッチサイズＷｙを２．２ｍｍにすることで、反射位相０度の素子を実現し、ｔ＝２．４ｍｍのグラフｔ24においてパッチサイズＷｙを２ｍｍにすることで反射位相７２度を実現し、ｔ＝１．６ｍｍにおいてパッチサイズＷｙを１ｍｍにすることで、反射位相１４４度を実現することができる。このようにして割り出されたパッチサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。【００８６】図２８は、パッチ高さが異なるマッシュルーム構造が並んでいる様子を模試的に示す。図示の例では、パッチ高さとしてｔ１、ｔ２及びｔ３の３種類がある。例えばｔ＝ｔ１のような特定のパッチ高さだけであった場合、反射位相が徐々に変化するマッシュルーム構造を十分な数だけ用意することができないかもしれない。しかしながら、ｔ＝ｔ２及びｔ３のパッチ高さの構造も併用することで、設計の自由度が広がり、適切な反射位相の素子を実現しやすくなる。【００８７】図２８に示す例では、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチが、同一平面に存在するように形成されている。しかしながら、このことは本発明に必須でなく、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチは、同一平面に存在しなくてもよい。【００８８】図２９は、接地プレートからパッチまでの高さが異なる複数のマッシュルーム構造について、接地プレート１２１が共通に設けられている様子を示す。その代わり、全てのパッチ１２３が同一平面には存在していない。【００８９】図３０は、さらに別の例を示す。図２８に示す例と同様に、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチが、同一平面に存在するように形成されている。図２８では接地プレートが多層に形成されていたのに対して、図３０では、接地プレートは多層には形成されていない。言い換えれば、ある接地プレートの下側に、別の接地プレートが存在しないように、接地プレートが適宜除去されている。このような構造は、接地プレートに起因する不要な反射を抑制する観点から好ましい。【００９０】＜４．第３構造＞上記の第１構造は、無給電パッチを付加して複数のパッチを互いに並列的に多層化することで、キャパシタンスＣを増やしていた。本実施例の第３構造は、ギャップを規定するパッチ同士の位置関係を工夫することで、キャパシタンスＣを増やす。第３構造においても図２４に示されるようなマッシュルーム構造が使用されてよい。すなわち、接地プレート１２１に対して、距離ｔを隔ててパッチ１２３が設けられ、パッチ１２３はビアホール１２２を介して接地プレート１２１に短絡されている。隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔は、それぞれΔｘ及びΔｙである。パッチ１２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。あるいは、第３構造において、図２Ａや図２Ｂに示すようなマッシュルーム構造が使用されてもよい。その場合、パッチ１２３に加えて、第２パッチ２４が設けられる。説明の簡明化のため、第３構造は、図２４に示されるようなマッシュルーム構造を使用するものとする。【００９１】図２５を参照しながら説明したように、マッシュルーム構造の素子Ｍ１～ＭＮをｘ軸方向に並べ、各素子による反射波の位相差が、ある関係を満たすようにすることで、反射波を所望の方向に向けることができる。【００９２】図２４に示すようなマッシュルーム構造の場合、等価回路は図２６に示されるような回路であった。したがって、等価回路のキャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスZs及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００９３】【数式３】各数式における記号は第２構造において説明したとおりである。【００９４】数式（５）を参照するに、Δｙ－Ｗｙは、隣接するパッチ同士の隙間（ギャップ）の大きさを表す。したがって、arccosh関数の引数は、ビアホール間隔Δｙと、ギャップとの比率を表す。【００９５】図３１は、図２４に示されるようなマッシュルーム構造に対するキャパシタンスＣと反射位相の関係を示すシミュレーション結果である。シミュレーションは、キャパシタンスとインダクタンスは独立に変化することを仮定して行われた。図示の例では、パッチ高さｔの値が、０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、１．２ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ及び３．２ｍｍである場合の各々について、キャパシタンスＣと反射位相との関係のシミュレーション結果が示されている。図３１から分かるように、＋１８０度ないし－１８０度の全範囲にわたって反射位相を実現するには、キャパシタンスのレンジが広くなければならないことが分かる。【００９６】上記の数式（５）によれば、マッシュルーム構造におけるキャパシタンスＣは、ギャップ（Δｙ－Ｗｙ）が狭くなるにつれて、より大きな値になる。逆に言えば、キャパシタンスＣを大きくするには、ギャップを狭くする必要がある。しかしながら、主に製造工程上の制約に起因して、非常に狭いギャップを高精度に製造することは容易ではない。例えば、０．１ｍｍ未満のギャップを高精度に製造することは容易でない。このため、このマッシュルーム構造を使用する従来技術の場合、大きなキャパシタンスの値を実現できない、という問題があった。【００９７】図３２は、本実施例の第３構造の概念図を示す。３つの平行な線ｐ１～ｐ３の各々に沿ってマッシュルーム構造が整列している。説明の便宜上、列数及びマッシュルーム構造数をそれぞれ３つにしているが、列数やマッシュルーム構造数が、実際にはさらに大きな値になることは当業者にとって明らかである。便宜上、線ｐｉに沿って整列しているパッチをpijと書くことにする。パッチp13及びp23は、最も広いギャップを隔てて隣接している。同様に、パッチp23及びp33も最も広いギャップを隔てて隣接している。このため、これらのパッチpi3（i＝１～３）により形成されるキャパシタンスＣ3は、小さな値になる。パッチp12及びp22は、より狭いギャップを隔てて隣接している。同様に、パッチp22及びp32も狭いギャップを隔てて隣接している。このため、これらのパッチpi2（i＝１～３）により形成されるキャパシタンスＣ2は、Ｃ3より大きな値になる。パッチpi1及びpi2（i＝１～３）の各々は、同一平面内に設けられている。これに対して、パッチp11及びp21は、同一平面内ではなく、異なる平面内に位置し、距離を隔てて互いに一部重なっている。同様に、パッチp21及びp31も、同一平面内ではなく、異なる平面内に位置し、距離を隔てて互いに一部重なっている（パッチp11及びp31は同一平面内にある）。このため、これらのパッチpi1により形成されるキャパシタンスＣ1は、Ｃ2より大きな値になる。このように第３構造では、隣接する少なくとも一部のパッチ同士が距離を隔てて互いに重なることで、単に同一平面でギャップを形成していた場合よりも、大きなキャパシタンスを実現できるようにする。【００９８】図３３は、第３構造におけるパッチの位置関係を平面図（左側）及び断面図（右側）により示している。便宜上、７行３列の形式にパッチが並んでいるが、行数及び列数は任意である。従来の構造と同様に、第４行ないし第７行のパッチの場合、隣接する列のパッチ同士が同一平面内で隙間（ギャップ）を形成している。従来は、同一平面内におけるギャップを狭く形成する際の製造限界に起因して、例えば第４行ないし第７行のような位置関係のマッシュルーム構造のみを利用して、リフレクトアレイを形成せざるを得なかった。このため、さらに大きな容量に対応する反射位相が必要であったとしても、そのような反射位相をもたらすマッシュルーム構造を得ることはできなかった。例えば、図２７において、パッチ長さＷｙは、２．３ｍｍが上限になっている。パッチ同士の間隔Δｙは、２．４ｍｍであるので、パッチ長さＷｙが２．３ｍｍの場合、ギャップは、Δｙ－Ｗｙ＝０．１ｍｍとなり、パッチ長さの上限は、実現可能なギャップの長さに対応する。【００９９】これに対して、第１行ないし第３行のパッチの場合、隣接する列のパッチ同士は、同一平面にはない。図示の例の場合、第１行から第３行に属するパッチの内、第２列に属するパッチの高さは、第１列及び第３列に属するパッチの高さより高い。これにより、隣接する列のパッチ同士が、より大きな容量を形成することができる。隣接する列のパッチ同士は重なることが許容されるので、パッチ長さＷｙは、２Δｙ未満であれば、Δｙ以上でもよい。代替例として、第２列のパッチの高さが、第１及び第３列のパッチの高さより低くなっていてもよい。【０１００】図２７の右下側に示されているグラフOVは、重なりを許容することでパッチ長さＷｙを２．３ｍｍ以上に延長した場合のシミュレーション結果を示す。隣接するパッチに対して重なりを許容することで、従来の限界であった－９０度を超えて、ほぼ－１８０度に達する反射位相を実現できることが分かる。このように第３構造によれば、達成可能な反射位相のレンジを拡大することができる。【０１０１】ところで、図３２や図３３に示されているように、隣接する列のパッチ同士の重なりを許容する場合、隣接するパッチの接地プレートからの距離（高さ）ｔは、厳密には同一でない。上記の数式（６）によれば、パッチの高さｔは、インダクタンスＬに影響する（Ｌ＝μｔ）。したがって、あるパッチ高さｔに関するパッチ長さＷｙと反射位相の関係を示すグラフ（例えば、t24）と、重なりを許容した場合のパッチ長さＷｙと反射位相の関係を示すグラフ（OV）は、厳密には連続的にならない。前提とするパッチ高さが厳密には異なり、それに応じて共振周波数が変わるからである。しかしながら、第３構造において、重なっているパッチ同士のパッチ高さの相違が、比較的小さい場合、図２７に示されるように、グラフt24とグラフOVは、連続的になる。ただし、これらのグラフを連続的にすること（すなわち、隣接するパッチ高さの相違が無視できる程度に小さいこと）は、本実施例において必須ではない。グラフOVとして示されるグラフが、グラフt24から離れた位置にあったとしても、適切な反射位相が設計可能であればよいからである。【０１０２】＜５．変形例＞＜＜５．１パッチ配列＞＞第１ないし第３構造における上記のパッチは、ビアが並んでいる線（図４のｐ、ｑ、図３３の列）に対して対称的に形成されていた。そして、ｙ軸方向のパッチサイズＷｙをその線に沿って徐々に変えることで、広狭様々なギャップが形成されていた。しかしながら、このようなパッチの並べ方は本発明に必須ではなく、様々なパッチ配列が考えられる。【０１０３】例えば、図３４Ａに示すようにして、パッチ及びギャップが形成されてもよい。ｘ軸方向にＷｘの長さを有するパッチp11、p12、p13、p14が、y軸方向に間隔Δｙを隔てて並んでいる。第１のパッチp11は、ｙ軸方向に2Wy1の長さを有する。第２のパッチp12は、ｙ軸方向にWy1＋Wy2の長さを有する。第３のパッチp13は、ｙ軸方向にWy2＋Wy3の長さを有する。第４のパッチp14は、ｙ軸方向にWy3＋Wy4の長さを有する。したがって、第１及び第２のパッチ間の隙間（ギャップ）は、Δｙ－2Wy1＝gy1である。同様に、第２及び第３のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy2＝gy2である。第３及び第４のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy3＝gy3である。４つのパッチp11、p12、p13、p14は、それぞれ異なる寸法を有するが、パッチ同士の間の中心間距離は、全て等しい（Δｙ）。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチの中心間距離Δｙに対して次式を満たす必要がある。【０１０４】ΔΦ＝k・Δy・sinαここで、ｋは波数を表す（ｋ＝2π／λ）。【０１０５】図３５は、図３４Ａに示されるようなパッチ及びギャップを形成することで、リフレクトアレイを形成した場合の概念的な平面図を示す。図３５に示されているパッチは、不図示のビアホールを介して接地プレートに接続されている。【０１０６】＜＜５．２垂直制御＞＞図３、図４、図１１、図１８及び図３３の構造では、電界がy軸方向を向いてZ軸方向から入射する波は、電界の方向に対して横方向、すなわちx軸方向に反射する（水平制御）。これに対して、図３４Ａ、Ｂ及び図３５の構造においては、電界がy軸方向を向いてZ軸方向から入射する波は、電界と同じ方向すなわちy軸方向に反射する（垂直制御）。言い換えれば、電波を反射させたい方向に沿って、素子同士の間の位相差を変化させることで（例えば、キャパシタンスC及び／又はインダクタンスLを変化させることで）、入射する電波を所望の方向に反射させることができる。説明の便宜上、ｚ軸から入射した電波を、ｘ軸方向に反射させる場合が水平制御と言及され、ｙ軸方向に反射させる場合が垂直制御と言及されているが、水平及び垂直は便宜的な相対的な概念である。【０１０７】＜＜５．３第１構造を利用した場合（反射角４５度）＞＞図３６は、電波を反射するリフレクトアレイを形成する際、第１構造が使用されている様子を示す部分断面図を示す。図示の層構造は、図９において説明したものと同じである。ただし、図３４Ａ、Ｂ及び図３５に示されるようなパッチ及びギャップの形成法が使用されている点が異なる。リフレクトアレイは、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の３つの導電層と、各導電層間の誘電体層とを有する。一例として、導電層は例えば銅を含む材料で構成されている。また、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８である材料で構成されている。Ｌ１層及びＬ２層間には０．８ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ２層及びＬ３層間には１．６ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ１層は図２Ａにおける第２パッチ２４に対応する。Ｌ２層は図２Ａにおける第１パッチ２３に対応する。Ｌ３層は接地プレート２１に対応する。したがって、Ｌ２層及びＬ３層間の貫通孔はビアホール２２に対応する。【０１０８】図３７は、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の平面図を概略的に示す。図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。この点は、図１０と同じである。図示の例の場合、ｘ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、１５×１３１個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がy軸方向を向いてZ軸から入射する波をy軸方向、すなわち垂直方向に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｘ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、帯のｙ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には２０個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約等の理由により１５個の素子が使用されている。このため、ｙ軸方向の１周期４８ｍｍ（＝２．４×２０）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図３７及び図３８において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１０９】図３８は図３７のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの列（ｙ軸方向）に関し、１５個の素子が並んでいる。１５個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これら１５個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。【０１１０】図３９は、ｙ軸方向に用意する素子数を１２個にした場合の数値例を示す。図３９に示す数値例も、電波の入射方向に対して４５度の角度で反射波を形成するためのものである。【０１１１】＜＜５．４第１構造を利用した場合（反射角７０度）＞＞図３７～図３９に示した数値例は、電波を入射方向に対して４５度の方向に反射させる観点から決定されていた。本実施例は、４５度に限定されず、任意の方向に電波を反射するリフレクトアレイを形成できる。【０１１２】図４０は、電波を入射方向に対して７０度の方向に反射させるリフレクトアレイにおけるＬ１層、Ｌ２層及びＬ３層を示す。Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の層構造は、図９及び図３６に示したものと同じである。この例の場合、ｘ軸方向に伸びる９列の帯の１つは、１２×１２９個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。隣接する素子同士の反射位相差は、２４度であるように設計されている。すなわち、ｘ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｙ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には１５個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約などの理由により１２個の素子が使用されている。このため、ｙ軸方向の１周期３６ｍｍ（＝２．４×１５）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図４０及び図４１において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１１３】図４１は図４０のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの列（ｙ軸方向）に関し、１２個の素子が並んでいる。１２個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これら１２個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（２４度＝３６０度／１５）を有する。【０１１４】図４２に示す数値例も、電波の入射方向に対して７０度の角度で反射波を形成するためのものである。ただし、１つの列（ｙ軸方向）に関して１２個ではなく、１１個の素子を並べることで、リフレクトアレイを形成した場合の数値例である。【０１１５】＜＜５．５第２構造を利用した場合（反射角４５度）＞＞図３６ないし図４２に示した数値例は、電波を反射するリフレクトアレイが第１構造を用いて形成された場合の例である。以下、第２構造を用いて、電波を反射するリフレクトアレイを形成する例を説明する。【０１１６】図４３は、マッシュルーム構造のパッチ高さｔが４種類存在するリフレクトアレイの概略斜視図を示す。多数の素子の一部分しか描かれていないことに留意を要する。リフレクトアレイの全体的な平面図は、図３５に示したものと同様である。【０１１７】図４４は、層構造を示す断面図である。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８であるＦＲ４基板である。１層目と２層目は０．２ｍｍ隔たっている。１層目と３層目は０．８ｍｍ隔たっている。１層目と４層目は１．６ｍｍ隔たっている。１層目と５層目は２．４ｍｍ隔たっている。【０１１８】図４５Ａは、１層目ないし５層目における導電層の位置（影の付いた部分）を示す。１層目の場合、第１ないし第１３の素子各々に対応する１３個のパッチが示されている。図中、ｙ軸方向に並ぶ１３個の丸印はビアホールに対応する。便宜上、右から順に第１、第２、...第１３の素子と言及する。図４６Ａは、１層目における１３個のパッチのサイズを示す。２層目の場合、第１の素子に対応する場所に、長さPy1を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy1は２．４ｍｍである。３層目の場合、第１及び第２の素子に対応する場所に、長さPy2を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy2は４．８ｍｍである。４層目の場合、第１ないし第５の素子に対応する場所に、長さPy3を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy3は１２ｍｍである。５層目の場合、第１ないし第１３の全素子に対応する場所に、長さPy4を有する導電層が設けられている。一例としてPy4は３１．２ｍｍである。【０１１９】＜＜５．６改良された第２構造による垂直制御＞＞第２構造の等価回路を示す図２６を参照しながら説明したように、隣接するマッシュルーム構造同士の間には、近似的にL＝μtの大きさのインダクタンスが発生する。Lはインダクタンスを示し、μは材料の透磁率を示し、tはビアの高さを示す。この場合、隣接するマッシュルーム構造のビアの高さはともに等しい。図２８にはビアの高さが異なるマッシュルーム構造が並べられている。実線の左回りの矢印で示されているインダクタンスL1、L3、L5については、それぞれμ×t1、μ×t2、μ×t3の大きさの値になることが予想される。しかしながら、破線の左回りの矢印で示されているインダクタンスL2、L4の場合、接地プレートに段差があり、隣接するビアの高さが相違している。このため、この付近で発生するインダクタンスを、透磁率μとビアの高さｔの積により近似することは適切でなくなってしまう。同様なことは、図29及び図30におけるL2、L4についても当てはまる。インダクタンスを透磁率とビアの高さの積で近似できないことは、マッシュルーム構造を多数並べてリフレクタ等を作成する際に、設計を困難にしてしまう。ビアの高さが複数種類存在する第２構造により、垂直制御（図３４Ａ－Ｄ）を行う場合、この不都合は特に顕著になる。【０１２０】図４５Ｂは、上記の問題に対処するように改良された第２構造を用いて垂直制御を行う場合の平面図及び断面図を示す。図３４Ａに示されるようなパッチ配列が使用されているが、他の配列法が使用されてもよい。１層目ないし５層目に示されている太い線分は、その部分が導電性の材料であることを示す。１層目における導電性の材料は、パッチを構成する。２層目ないし５層目は接地プレートを構成する。各層を横切るように、５つのビアがパッチ各々に対して存在している。ビアと接地プレートが交わっている部分は、電気的に接続されている。図中、C1、C2、C3、C4はパッチ同士の間に発生するキャパシタンスを示す。図２８においては「ＥＸ」で示されているように、接地プレートの端（又は縁）は、ビアを超えて延在し、隣接する素子同士の中間に位置している。これに対して、図４５Ｂに示す例の場合、接地プレートの端は、ビアを超えて延在しておらず、ビアの位置において終端されている。これにより、L1、L2、L3、L4のどのインダクタンスについても、隣接するビアの高さは等しく、発生するインダクタンスは、透磁率とビアの高さの積により適切に近似できる。なお、接地プレートの端はビアの位置において実質的に終端されていればよく、製造工程等の都合により接地プレートの端がビアを僅かに超えていてもよい。【０１２１】＜５．６ビアなし構造＞上記の様々なマッシュルーム構造やパッチ配列において、１つ以上のパッチの内の１つと、接地プレートは、ビアホールを介して電気的に接続又は短絡されていた。しかしながら、このことは、リフレクトアレイを実現する場合には必須ではない。マッシュルーム構造がリフレクタアレイとして使用され、入射波を所望の方向に反射させる際、ビアホールは、直接的には作用していないからである。ただし、ビアホールの高さ（パッチ高さ）tは、インダクタンスL（＝μt）に関連し、インダクタンスLはマッシュルーム構造の共振周波数ωに影響するので、ビアホールの有無は、パッチの寸法やギャップ等を設計する際には必ず考慮しなければならない。逆に、ビアホールを設けないこととし、接地プレート及び１つ以上のパッチ同士の容量等に基づいて、パッチ及びリフレクタアレイを設計することも可能である。【０１２２】例えば、第１構造によるマッシュルーム構造は、パッチを多層化することで容量を制御できるので（C→nC）、ビアホールが存在しなかったとしても、入射波を適切に反射させることはできる（図４６Ｂ）。【０１２３】第２構造によるマッシュルーム構造の場合、パッチ及び接地プレート間の距離を変えるとインダクタンスLが変化することに着目していた（L＝μt）。したがって、ビアホールが存在しなかった場合、上記の議論のようなインダクタンスは得られない。しかしながら、第２構造においてビアホールが存在しなかった場合に、パッチ及び接地プレート間の容量をさらに考慮して設計することが考えられる（図４６Ｃ）。パッチ及び接地プレート間の容量は、近似的にそれらの間の距離に反比例する。したがって、隣接するパッチ同士の隙間に起因する容量に加えて、パッチ及び接地プレート間の距離に依存する容量をも考慮することで、隣接するパッチ同士の反射位相差に相応しいパッチを設計することができる。【０１２４】第３構造によるマッシュルーム構造は、パッチ同士の重なりを許容することで容量を制御しているので、第１構造の場合と同様に、ビアホールが存在しなかったとしても、入射波を適切に反射させることができる（図４６Ｄ）。【０１２５】図４６Ｂ－Ｄにおいて、隣接するパッチ同士の間隔は、図示の便宜上等間隔であるように描かれているが、このことは本発明に必須ではなく、パッチ同士の間隔は、具体的な製品用途に応じて様々に設定される。図４６Ｅは、上記の第２構造において、ビアがなく、パッチ同士の間隔が均等ではない様子を強調して示している。パッチ同士の間隔が均等であってもなくてもよいことは、第２構造だけでなく、第１及び第３構造についても当てはまる。【０１２６】さらに、水平制御（ｘ方向に反射させる制御）及び垂直制御（ｙ方向に反射させる制御）を行う際にも、ビアがないマッシュルーム構造を使用することができる。【０１２７】図３４Ｂは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合のパッチ配列例を示す。ただし、図３４Ｂに示すパッチ配列法は、ビアがあるマッシュルーム構造についても適用可能である。図示の例場合、４つのパッチp11、p12、p13、p14は、すべて同じ寸法を有する。すなわち、ｘ軸方向にWx及びｙ軸方向に2Wyのサイズをそれぞれが有する。この点、隣接するパッチのサイズが異なっている図３４Ａに示される配列法と異なる。ただし、図３４Ｂに示すパッチ配列法の場合、隣接するパッチ同士の中心間距離は、同一ではない。第１のパッチp11と第２のパッチp12との間の中心間距離Δy1は、Δy1＝Wy＋gy1＋Wy＝2Wy＋gy1である。第２のパッチp12と第３のパッチp13との間の中心間距離Δy2は、Δy2＝Wy＋gy2＋Wy＝2Wy＋gy2である。第３のパッチp13と第４のパッチp14との間の中心間距離Δy3は、Δy3＝Wy＋gy3＋Wy＝2Wy＋gy3である。パッチ同士の間の隙間は、図３４Ａのパッチ配列と同様に、gy1、gy2、gy3、...のように変化している。【０１２８】図３４Ｂに示すパッチ配列例の場合、４つのパッチp11、p12、p13、p14は、すべて同じ寸法を有するが、パッチ同士の中心間距離は、場所によって異なる。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合も、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチの中心間距離Δyiに対して次式を満たす必要がある。【０１２９】ΔΦ＝k・Δyi・sinαここで、ｋは波数を表し（ｋ＝2π／λ）、Δyiは、場所によって異なるパッチの中心間距離を表す（i＝1，2，...）。【０１３０】図３４Ｃは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合の別のパッチ配列例を示す。図３４Ａと同様に、４つのパッチp12、p13、p14、p15は、それぞれ異なる寸法を有するが、パッチ同士の間の中心間距離は、全て等しい（Δｙ）。図３４Ａに示す例とは異なり、ビアは設けられていない。これらのパッチは、ｘ軸方向にＷｘの長さを有する。第１のパッチp12は、ｙ軸方向にWy1＋Wy2の長さを有する。第２のパッチp13は、ｙ軸方向にWy2＋Wy3の長さを有する。第３のパッチp14は、ｙ軸方向にWy3＋Wy4の長さを有する。第４のパッチp15は、ｙ軸方向にWy4＋Wy5の長さを有する。したがって、第１及び第２のパッチ間の隙間（ギャップ）は、Δｙ－2Wy2＝gy2である。同様に、第２及び第３のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy3＝gy3である。第３及び第４のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy4＝gy4である。したがって、基準線同士の間の距離は、Δyに等しく、一定に保たれる。基準線の位置は、図３４Ａにおけるビアが設けられていた点（点を通る直線）に対応する。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチ間隔Δｙに対して次式を満たす必要がある。【０１３１】ΔΦ＝k・Δy・sinαここで、ｋは波数を表す（ｋ＝2π／λ）。【０１３２】ところで、マッシュルーム構造にビアが有る場合、パッチの寸法を決める基点としてビアの位置を使用することができる。しかしながら、ビアが無いマッシュルーム構造の場合、そのような基点はない。【０１３３】図３４Ｄは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合の別のパッチ配列例を示す。図３４Ｃと同様に、４つのパッチp12、p13、p14、p15は、それぞれ異なる寸法を有する。図示の例の場合、第１のパッチと隣接する第２のパッチと間のギャップ（隙間）を二等分した中心線と、第２のパッチと隣接する第３のパッチとの間のギャップを二等分した中心線との間の距離が、全て等しく設定されている（Δｙ）。一般に、ｉ番目のパッチと（ｉ＋１）番目のパッチとの間のギャップは、gyiとして表現され、ギャップを二等分した中心は、Giとして表現される。ｉ番目のパッチのｙ軸方向の寸法Wyiは、Δy－（gyi－1）／2－gyi／2として算出される。例えば、Wy2＝Δy－gy1／2－gy2／2として算出される。このようにギャップの中心を基点とすることで、ビアが無い場合のパッチの寸法を簡易に算出することができる。【０１３４】＜６．製造方法＞第１ないし第３構造及び変形例の構造は、当該技術分野で既知の適切な如何なる方法で製造されてもよい。何れの構造を製造する場合にも、金属層と誘電体層とが積層された構造が基礎になる。例えば、表裏に銅の導電層が形成されているプリント基板（例えば、誘電率が４．４であるガラスエポキシ基板（FR4））を２枚重ねてプレスすることで、金属層が３層存在する構造が得られる。この場合において、プリプレグのような樹脂基板を複数枚重ねることで、所望の厚みの誘電体層を形成することができる。【０１３５】例えば、最下位の金属層を接地プレートとし、中間の金属層を第１パッチとし、最上位の金属層を第２パッチとすることで、図２Ａに示されるような第１構造のマッシュルーム構造を製造してもよい。【０１３６】また、最下位の金属層及び最上位の金属層を第１のマッシュルーム構造に使用し、中間の金属層及び最上位の金属層を第２のマッシュルーム構造に使用することで、図２８及び図３０に示すような第２構造を製造してもよい。最上位の金属層及び最下位の金属層を第１のマッシュルーム構造に使用し、中間の金属層及び最下位の金属層を第２のマッシュルーム構造に使用することで、図２９に示すような第２構造を製造してもよい。【０１３７】また、隣接するパッチが重ならないマッシュルーム構造について、最上位及び中間（又は中間及び最下位）の金属層を使用する一方、隣接するパッチが重なるマッシュルーム構造について、最上位、中間及び最下位の金属層を使用することで、図３２及び図３３に示すような第３構造を製造してもよい。【０１３８】＜７．組み合わせ構造＞＜＜７．１組み合わせ方＞＞上記の第１ないし第３構造及び変形例の構造は、単独で使用されてもよいし、組み合わせて使用されてもよい。第１構造、第２構造、第３構造及び変形例等の項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。概して、第１構造は、無給電素子を付加して複数のパッチを並列的に多層化することでキャパシタンスを増やしている。第２構造はパッチ高さを複数種類用意することでインダクタンスを調整している。第３構造は隣接するパッチが重なることを許容することでキャパシタンスを増やしている。したがって、第１構造、第２構造及び第３構造のうち２つ以上を組み合わせることで、キャパシタンス及び／又はインダクタンスをさらに変化させ、反射位相のレンジをさらに拡大できるようになる。【０１３９】例えば、図４７の上側に示されるように、１つのアレイが２つの領域Ｒ１、Ｒ２に区分けされ、領域Ｒ１及びＲ２のそれぞれにおいて異なる構造が使用されてもよい。アレイは、ｘ軸方向にＮｘ個及びｙ軸方向にＮｙ個のマッシュルーム構造を含む。マッシュルーム構造は、図２Ａの構造でもよいし、図２４の構造でもよい。アレイをｘ軸方向及び／又はｙ軸方向に反復することで、所望の大きさのリフレクトアレイを実現できる。【０１４０】図４７においてＲ１及びＲ２を形成する構造として、第１構造と第２構造、第１構造と第３構造、第２構造と第３構造の組み合わせ、及び第１－３構造全ての組み合わせが考えられる。さらには、図４７の下側に示されるように、１つのアレイが３つの領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３に区分けされ、これらの領域の少なくとも２つが異なる構造を使用してもよい。３つの領域が全て異なる構造を使用してもよい。アレイ内における領域の分け方は、図示のものに限定されず、適切な如何なる仕方で分けられてもよい。【０１４１】さらに、図４７に示したように領域毎に異なる構造を使用するだけでなく、１つのマッシュルーム構造における組み合わせも考えられる。【０１４２】図４８は、パッチを多層化する第１構造と、パッチ高さが異なるものを併用する第２構造との組み合わせを示す。これは、キャパシタンス及びインダクタンスの双方を調整する観点から好ましい。【０１４３】図４９Ａは、パッチを多層化する第１構造と、隣接するパッチの重なりを許容する第３構造との組み合わせを示す。これは、キャパシタンスをさらに大きくする観点から好ましい。第２構造と第３構造を組み合わせることや、第１ないし第３構造全てを組み合わせることも可能である。【０１４４】一例として、図４９Ｂは、ビアがない第１構造と第２構造を組み合わせた構造を示す。また、図４９Ｃは、ビアがない第２構造と第３構造を組み合わせた構造を示す。このように様々な構造が可能である。【０１４５】＜＜７．２第２構造と第３構造の組み合わせ＞＞第２構造と第３構造の組み合わせについて、説明する。【０１４６】図５０は、１つのアレイの中で、紙面右側の第２構造の領域と紙面左側の第３構造の領域とを組み合わせた場合の様子を示す。第２構造におけるパッチ高さ又はビア高さｔについては、２．４ｍｍ、１．６ｍｍ及び０．１（又は０．２）ｍｍの選択肢がある。第３構造におけるパッチ高さは、２．３ｍｍ及び２．４ｍｍ（又は２．２ｍｍ及び２．４ｍｍ）である。したがって、図示の構造は、以下の構造に分解して考えることができる。【０１４７】（Ａ）基板の厚みｔが０．１ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｂ）基板の厚みｔが０．２ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｃ）基板の厚みｔが１．６ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｄ）基板の厚みｔが２．４ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｅ）基板の厚みｔが２．３ｍｍ及び２．４ｍｍで重なりを許容したマッシュルーム構造及び（Ｆ）基板の厚みｔが２．２ｍｍ及び２．４ｍｍで重なりを許容したマッシュルーム構造。【０１４８】図５１ないし図５４は、上記の（Ａ）ないし（Ｄ）の各構造に対するシミュレーション結果を示す。図５５は、（Ａ）ないし（Ｄ）に加えて、（Ｅ）及び（Ｆ）の各構造に対するシミュレーション結果を示す。概してこれらは図２７を参照しながら説明したものに対応する。図５６は、（Ａ）ないし（Ｆ）に加えて、基板の厚みｔが０．８ｍｍのマッシュルーム構造についてのシミュレーション結果も示している。図５７は、図５５及び図５６に関し、（Ｅ）及び（Ｆ）の構造をシミュレーションする場合のモデルを示す。【０１４９】＜＜７．３水平制御４５度（その１）＞＞図５８は、第２構造及び第３構造の組み合わせによるリフレクトアレイの平面図を示す。このリフレクトアレイは、図５６に示されるようなパッチサイズＷｙ、反射位相及び基板厚みｔの相互関係にしたがって、作成されたものである。構造の詳細については、後述する。概して、ｘ軸方向に沿って左から７つのマッシュルーム構造により第３構造が形成されている。第３構造は、パッチ高さが２．４ｍｍのマッシュルーム構造と、パッチ高さが２．３ｍｍのマッシュルーム構造との重なりを許容することで形成されている。パッチ高さが２．４ｍｍの８つのマッシュルーム構造と、パッチ高さが１．６ｍｍの３つのマッシュルーム構造と、パッチ高さが０．８ｍｍのマッシュルーム構造とで第２構造が形成されている。そして、図中右端の位置に２．４ｍｍ幅の金属板が設けられている。この金属板とパッチの隙間は０．０５ｍｍである。金属板は、０．１ｍｍの厚みのマッシュルーム構造の代わりに使用されている。図５１に示されるように、基板の厚みが０．１ｍｍのマッシュルーム構造は、パッチサイズＷｙによらず、ほぼ１８０度の反射位相をもたらすので、金属板で代用できる。また、パッチ間のｘ方向における隙間は０．１ｍｍである。【０１５０】図５９は、図５８に示される各素子の具体的な寸法を示す。「設計位相」とは設計上求められる理想的な位相であり、「位相」の欄に示される数値が実際に実現される位相である。これらの数値は、リフレクトアレイが、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように設計されている。【０１５１】図６０は、ｘ軸方向に沿って並ぶ素子各々による反射位相の値を示す。これらの値はｚ＝λ／２（半波長）における値である。概して、－３００度から＋６０度に至るほぼ３６０度の全範囲にわたって、各素子に反射位相を適切に設定できていることが分かる。【０１５２】図６１は、シミュレーションにおける解析モデルを示し、このモデルをｚ軸方向から見たものが、図５８に相当する。【０１５３】図６２は、図５６に示されるグラフの内、図５８及び図６１のシミュレーションのモデルに使用された基板（ｔ＝０．８ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ、２．３＆２．４ｍｍ）に関するグラフを示す。さらに、図６２には、金属板に対応する点も示されている。【０１５４】図６３は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図６３に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる。さらに、２層マッシュルーム構造だけによる場合の指向性（図１５）と比較して、不要方向への放射がかなり抑制されていることが分かる。【０１５５】図６４は、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って約２０個の素子（第２又は第３構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、電波の到来方向であるｚ軸に対して－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【０１５６】図５８に部分的に示されているリフレクトアレイの構造を詳細に説明する。【０１５７】図６５は、第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。紙面の左右方向に１９個のビアホールが並び、便宜的な番号が右から順に付けられている。ビアホールの各々は１つの素子（マッシュルーム構造）に対応する。５つの導電層が誘電体層を介して積層され、最上位層から順にＬ１層、Ｌ２層、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層として示されている。導電層は例えば銅を含む材料で形成されてもよい。誘電体層は、FR4基板やガラスエポキシ樹脂基板等により形成されてもよい。一例として、ビアホールの直径は、０．５ｍｍである。【０１５８】１番目の素子は、マッシュルーム構造ではなく、金属板により形成されている。１番目の素子をマッシュルーム構造で構成する場合、基板の厚み（ビアホールの高さ）が０．１ｍｍであることを要する。しかしながら、このように薄い基板を用いて形成されるマッシュルーム構造の反射位相は、図５１に示されているように、パッチサイズによらずほぼ１８０度であるので、１番目の素子は金属板で代用できる。２番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ３層を接地プレートとしている。３番目ないし５番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ４層を接地プレートとしている。６番目ないし１３番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ５層を接地プレートとしている。１４番目ないし２０番目の素子は、第３構造によるものである。この場合、Ｌ１層及びＬ２層が、一部重なっている２つのパッチに対応する。Ｌ５層は、これら１３番目ないし２０番目の素子における接地プレートである。一例として、Ｌ１層及びＬ２層間の距離は０．１ｍｍであり、Ｌ１層及びＬ３層間、Ｌ３層及びＬ４層、そしてＬ４層及びＬ５層間は、それぞれ０．８ｍｍである。また、ビアの直径は０．５ｍｍである。【０１５９】図６６は、Ｌ１層及びＬ２層の平面図を概略的に示す。図６７は、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層の平面図を概略的に示す。図２４に示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、２０×１３０個の素子を含んでいる。図中の数字は寸法（ミリメートル）の一例であり、素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がy軸方向の偏波をx軸方向（水平方向）に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図６６ないし図７３において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１６０】図６８は図６６のＬ１層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行（ｘ軸方向）に関し、２０個の素子に対応する部分が示されている。２０個の素子に対応する部分の内、第２ないし第２０の素子に対応する部分の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有するパッチ１２３（図２４）に対応する。１番目の素子（右側）は金属板で代用されている。これらｘ軸方向に並ぶ素子の各々は、隣接する素子同士との間で所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。図示のパッチサイズの数値は、図５９に示しているものに対応する。【０１６１】図６９は図６６のＬ１層において「Ａ部」及び「Ａ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。【０１６２】図７０は図６６のＬ２層において「Ｂ部」及び「Ｂ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。ｘ軸方向に沿う１つの行に着目すると、左から７つのパッチが並んでいる。これらは、パッチ同士の重なりが許容される第３構造において、Ｌ１層のパッチと重なるＬ２層のパッチに対応する。【０１６３】図７１は図６７のＬ３層において「Ｃ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ３層は、１番目及び２番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７１の右側に示されている。【０１６４】図７２は図６７のＬ４層において「Ｄ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ４層は、３番目ないし５番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７２の右側に示されている。【０１６５】図７３は図６７のＬ５層において「Ｅ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ５層は、６番目ないし２０番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７３に示されている。【０１６６】＜＜７．４水平制御４５度（その２）＞＞図７４も、図５８と同様に、第２構造及び第３構造の組み合わせを含むリフレクトアレイの構成例を示す。ただし、図中左側の第３構造におけるビアの高さが２．４ｍｍと２．２ｍｍの組み合わせである点、及び右側の第２構造において、金属板ではなく厚みが０．２ｍｍの基板を使用している点が主に異なる。これに応じて、各素子の寸法は、図７５に示されるように、図５９におけるものと若干異なる。【０１６７】図７６は、図５６に示されるグラフの内、図７４のシミュレーションのモデルに使用された基板（ｔ＝０．８ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ、２．２＆２．４ｍｍ）に関するグラフを示す。【０１６８】図７７は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図７７に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる。さらに、２層マッシュルーム構造だけによる場合の指向性（図１５）と比較して、不要方向への放射がかなり抑制されていることが分かる。【０１６９】図７８は、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って約２０個の素子（第２又は第３構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、電波の到来方向であるｚ軸に対して－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【０１７０】図７４に部分的に示されているリフレクトアレイの構造を詳細に説明する。【０１７１】図７９は、第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。概して図６５と同様であるが、１番目の素子がマッシュルーム構造として設けられている点、及びＬ１層及びＬ２層が、１番目の素子と、１４番目ないし２０番目の素子とで共通している点、Ｌ１層及びＬ２層間の距離が０．２ｍｍである点が、主に異なる。【０１７２】１番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ２層を接地プレートとしている。２番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ３層を接地プレートとしている。３番目ないし５番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ４層を接地プレートとしている。６番目ないし１３番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ５層を接地プレートとしている。１４番目ないし２０番目の素子は、第３構造によるものである。この場合、Ｌ１層及びＬ２層が、一部重なっている２つのパッチに対応する。Ｌ５層は、これら１３番目ないし２０番目の素子における接地プレートである。一例として、Ｌ１層及びＬ２層間の距離は０．２ｍｍであり、Ｌ１層及びＬ３層間、Ｌ３層及びＬ４層、そしてＬ４層及びＬ５層間は、それぞれ０．８ｍｍである。また、ビアの直径は０．５ｍｍである。【０１７３】上述したように、Ｌ１層及びＬ２層は、１番目の素子と、１４番目ないし２０番目の素子とで共通している。これは、１番目の素子のＬ１層と１４番目ないし２０番目の素子のＬ１層とが、同じ基板上に形成できることを意味する。さらに、１番目の素子のＬ２層と１４番目ないし２０番目の素子のＬ２層も、同じ基板上に形成できる。これにより、リフレクトアレイの構造の簡易化及び製造工程の簡易化等を図ることができる。図示の例では、Ｌ１層及びＬ２層が双方の構造で共通しているが、第２構造及び第３構造において、Ｌ１層ないしＬ５層のうち、（可能であるならば）どの層が共通していてもよい。このように、異なる構造を組み合わせる場合において、複数の導電層のうちの１つ以上を共通にすることは、第２及び第３構造間だけでなく、他の構造間で行われてもよい。例えば、第１構造と第２構造を組み合わせた構造、第１構造と第３構造を組み合わせた構造において、Ｌ１層ないしＬ５層の内の１つ以上が共通していてもよい。【０１７４】図８０は、Ｌ１層及びＬ２層の平面図を概略的に示す。図８１は、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層の平面図を概略的に示す。図２４に示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、２０×１３０個の素子を含んでいる。図中の数字は寸法（ミリメートル）の一例であり、素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がx軸方向の偏波をｘ軸方向（垂直方向）に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、Y軸方向に伸びる20個分の素子間隔（２．４ｍｍ×20）は、20個分の素子間隔の両端で反射位相が２π変化するように設計されている。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図８０ないし図８７において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１７５】図８２は図８０のＬ１層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行（ｘ軸方向）に関し、２０個の素子に対応する部分が示されている。２０個の素子に対応する部分に含まれている矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有するパッチ１２３（図２４）に対応する。これらの素子の各々は、隣接する素子同士との間で所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。図示のパッチサイズの数値は、図７５に示しているものに対応する。【０１７６】図８３は図８０のＬ１層において「Ａ部」及び「Ａ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。【０１７７】図８４は図８０のＬ２層において「Ｂ部」及び「Ｂ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。ｘ軸方向に沿う１つの行に着目すると、左から７つのパッチが並んでいる。これらは、パッチ同士の重なりが許容される第３構造において、Ｌ１層のパッチと重なるＬ２層のパッチに対応する。【０１７８】図８５は図８１のＬ３層において「Ｃ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ３層は、１番目及び２番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８５の右側に示されている。【０１７９】図８６は図８１のＬ４層において「Ｄ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ４層は、３番目ないし５番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８６の右側に示されている。【０１８０】図８７は図８１のＬ５層において「Ｅ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ５層は、６番目ないし２０番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８７に示されている。【０１８１】＜＜７．５垂直制御４５度＞＞図５８ないし図８７では、電界に対して水平方向に反射させる観点から、リフレクトアレイの構造及びシミュレーション例が説明されてきた。しかしながら、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイは、電界に対して垂直方向に反射させるように設計することもできる。【０１８２】図８８は、マッシュルーム構造のパッチ高さｔが４種類存在する第２構造と、隣接するパッチ同士の重なりを許容する第３構造とを有するリフレクトアレイの概略斜視図を示す。多数の素子の一部分しか描かれていないことに留意を要する。【０１８３】図８９は、層構造を示す断面図である。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、tanδが０．０１８であるＦＲ４基板である。１層目と２層目は０．２ｍｍ隔たっている。１層目と３層目は０．８ｍｍ隔たっている。１層目と４層目は１．６ｍｍ隔たっている。１層目と５層目は２．４ｍｍ隔たっている。【０１８４】図９０は、１層目ないし５層目における導電層の位置（影の付いた部分）を示す。図中、ｙ軸方向に並ぶ２０個の丸印はビアホールに対応する。便宜上、右から順に第１、第２、...第２０の素子と言及する。１層目の場合、第１ないし第２０の素子各々に対応するパッチが示されている。第１３ないし第２０の素子は、パッチ同士の重なりを許容しているので、パッチ高さが異なるもの（第１４、第１６、第１８、第２０）は１層目には現れていない。２層目の場合、第１の素子に対応する場所に、長さPy1を有する導電層が設けられ、かつ第１４、第１６、第１８及び第２０の素子のパッチが設けられている。他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy1は２．４ｍｍである。図９１は、１層目及び２層目における２０個のパッチのサイズを示す。３層目の場合、第１及び第２の素子に対応する場所に、長さPy2を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy2は４．８ｍｍである。４層目の場合、第１ないし第５の素子に対応する場所に、長さPy3を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy3は１２ｍｍである。５層目の場合、第１ないし第１３の全素子に対応する場所に、長さPy4を有する導電層が設けられている。一例としてPy4は３１．２ｍｍである。【０１８５】図９２は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図９２に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる（図示の例の場合、－４３度の方向に１８．５５ｄＢの反射波が得られている。）。【０１８６】＜＜７．６改良された第２構造と第３構造の組み合わせ＞＞「５．６改良された第２構造による垂直制御」のセクションにおいて説明したように、第２構造において発生するインダクタンスを正確に規定する観点からは、接地プレートがビアの位置において実質的に終端していることが好ましい。以下の説明において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１８７】図９３は、改良された第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、tanδが０．０１８であるＦＲ４基板である。図示の層構造は、概して、図７９、図８９等の構造と同様であるが、３層目及び４層目において「EX'」として示されているように、接地プレートがビアの位置で実質的に終端している点が大きく異なる。図７９、図８９等の構造の場合、接地プレートの端がビアの位置で実質的に終端しておらず、隣接する素子同士の間に接地プレートの端が存在し、接地プレートの段差が形成されている。なお、製造工程上の理由により、「EX'」で示されている部分において、接地プレートの端がビアを少しだけ超えて延在しているが、これは、素子同士の間で発生するインダクタンスに実質的な影響を及ぼすものではない。【０１８８】図９４Ａは、図９３に示すＬ１層の平面図を示す。図示の構造の場合、図９３に示す２０個の素子が並んでいる構造（約４８ｍｍ）が、ｙ軸方向に２回反復され、ｘ軸方向に４０回反復されているが、素子（ビア）の数、ｙ軸方向の反復数及びｘ軸方向の反復数は単なる一例に過ぎず、適切な如何なる数値が使用されてもよい。図９４Ｂは、図９４Ａに示すＬ１層の「Ａ部」を詳細に示す。【０１８９】図９５Ａは、図９３に示すＬ２層の平面図を示す。図９５Ｂは、図９５Ａに示すＬ２層の「Ｂ部」を詳細に示す。「Ｂ部」は「Ａ部」の下側に位置する。Ｌ２層ないしＬ５層は接地プレートを構成する。図９５Ａ、図９５Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。【０１９０】図９６Ａは、図９３に示すＬ３層の平面図を示す。図９６Ｂは、図９６Ａに示すＬ３層の「Ｃ部」を詳細に示す。「Ｃ部」は「Ａ部」及び「Ｂ部」の下側に位置する。図９６Ａ、図９６Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。【０１９１】図９７Ａは、図９３に示すＬ４層の平面図を示す。図９７Ｂは、図９７Ａに示すＬ４層の「Ｄ部」を詳細に示す。「Ｄ部」は「Ａ部」、「Ｂ部」及び「Ｃ部」の下側に位置する。図９７Ａ、図９７Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。【０１９２】図９８Ａは、図９３に示すＬ５層の平面図を示す。図９８Ｂは、図９８Ａに示すＬ５層の「Ｅ部」を詳細に示す。「Ｅ部」は「Ａ部」、「Ｂ部」、「Ｃ部」及び「Ｄ部」の下側に位置する。【０１９３】次に、改良された第２構造と第３構造の組み合わせについてのシミュレーション結果を示す。シミュレーションでは、図９９Ａ及び図９９Ｂに示されるような垂直制御を行う２つの構造が比較された。何れの構造も、改良された第２構造を使用し、接地プレートはビアの位置において終端している。しかしながら、パッチの設計が異なっている。図９９Ａの構造は、図３４Ａに示されるように、隣接するパッチが同じサイズを有する。これに対して、図９９Ｂの構造は、図３４Ｂに示されるように、ビアを中心として対称的なパッチが使用されている。【０１９４】図９９Ｃは、２つの構造各々の遠方放射界のシミュレーション結果を示す。電場がｙ軸方向を向いている電波がｚ軸∞方向から到来し、－４５度の方向に反射されるように、図９９Ａ、Ｂの構造は設計されている。ビームの大きさ又は強度は、所望方向（－４５度）における値により規格化されている。何れの構造も、所望方向に大きな反射ビームを形成している。＋４５度付近において、図９９Ｂの構造は、比較的大きな不要反射ビームを形成している。これに対して、図９９Ａの構造は、そのような不要反射ビームを適切に抑制できている。さらに、０度方向の鏡面反射ビームについても、図９９Ａの構造は、図９９Ｂの構造よりも不要反射ビームを小さく抑制できる。したがって、垂直制御の場合、図９９Ｂの構造よりも、図９９Ａの構造の方が好ましい。【０１９５】次に、接地プレートがビアの位置で終端していることが、ビアの高さが異なる構造を使用して垂直制御及び水平制御を行う場合にどのように影響するかを説明する。【０１９６】図１００Ａは、第２構造を含む構造により垂直制御を行う構造を示す。パッチの長さを図１００Ａに示すように、所望のLC共振の得られるLとCの対をｙ軸方向に配列することが可能である。上述のように、値の異なるLとCの組み合わせを配列する場合、接地プレートはビアの位置において終端していることが望ましい。図１００Ａには、概略平面図と、ｘ軸方向の断面図及びｙ軸方向の断面図が示されている。ｙ軸方向に沿って、パッチの層である１層目と、４つの接地プレート（２層目ないし５層目）とが存在し、「EX」として示されているように、接地プレートの２層目、３層目及び４層目の端は、隣接する素子同士の間にある。このため、ｙ軸方向に並ぶ素子において、適切な値のインダクタンスを発生させることが困難になってしまう。ｘ軸方向に並ぶ素子同士の間にもインダクタンスは発生する。しかしながら、電場がｙ軸方向を向いている電波を所望方向に反射させる場合、ｙ軸方向に並ぶ素子同士により発生するインダクタンスの方が重要である。このため、上述したように、接地プレートの端がビアの位置において終端するように、改善すべきである。【０１９７】図１００Ｂは、第２構造を含む構造により水平制御を行う構造を示す。水平制御の場合、図１００Ｂのように、所望のLC共振の得られるLとCの対をｘ軸方向に配列することが可能である。図１００Ｂにも、概略平面図と、ｘ軸方向の断面図及びｙ軸方向の断面図が示されている。水平制御の場合、ｘ軸方向の断面に複数の接地プレートが現れる。ｘ軸方向に沿って、パッチの層である１層目と、３つの接地プレート（２層目ないし４層目）とが存在し、「EX」として示されているように、２層目及び３層目の接地プレートの端は、隣接する素子同士の間にある。このため、ｘ軸方向において、適切な値のインダクタンスを発生させることは困難になってしまう。しかしながら、上述したように、電場がｙ軸方向の電波を反射させる場合、ｙ軸方向に並ぶ素子同士により発生するインダクタンスの方が重要である。ｙ軸方向沿って並ぶ素子の場合、隣接する素子のビアの高さは同じなので、発生するインダクタンスＬは、透磁率μとビアの高さtの積（L＝μt）により想定される値になる。このため、水平制御の場合は、垂直制御の場合よりも、接地プレートの段差の影響は深刻ではない。すなわち、ｘ軸方向の断面図に示されているように、接地プレートがビアの位置において終端していなくても、ｙ軸方向の断面図に示されているように、ギャップをはさむビアどうしの地板はつながっているため、所望のインダクタンスL1、L2、L3を得ることができる。ただし、当然ではあるが、図１００Ｂの構造においても、ｘ軸方向に延びる接地プレートが、ビアの位置において終端するようにすることで、設計どおりの動作をさらに期待することができる。【０１９８】以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず適切な如何なる数式が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。【０１９９】以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。【０２００】（Ｍ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子である、装置。【０２０１】（Ｍ２）前記複数個のうち所定数個のマッシュルーム構造が、ある線に沿って並べられ、前記複数個のうち別の所定数個のマッシュルーム構造が、別の線に沿って並べられ、前記ある線に沿っているマッシュルーム構造の第１パッチと、前記別の線に沿っているマッシュルーム構造の第１パッチとの間の隙間が、前記ある線及び別の線に沿って徐々に変化している、Ｍ１記載の装置。【０２０２】（Ｍ３）ある線に沿って並べられている所定数個のマッシュルーム構造のうち、隣接するマッシュルーム構造の第１パッチ同士の間の隙間が、前記ある線に沿って徐々に変化している、Ｍ１記載の装置。【０２０３】（Ｍ４）前記隙間を決める隣接する第１パッチの内の一方の端から、該一方の第１パッチの基準線までの距離が、隣接する他方の第１パッチの端から、該他方の第１パッチの基準線までの距離に等しく、複数のマッシュルーム構造に対する基準線間の距離が一定に保たれている、Ｍ３記載の装置。【０２０４】（Ｍ５）前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造各々の第１パッチは、互いに等しいサイズであり、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の中心間距離は、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の中心間距離と異なる、Ｍ３記載の装置。【０２０５】（Ｍ６）前記ある線に沿って隣接している第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線と、前記ある線に沿って隣接している第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線との間の距離が、前記ある線に沿って並んでいる複数のマッシュルーム構造に対して一定に保たれている、Ｍ３記載の装置。【０２０６】（Ｍ７）前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造のうち、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差が、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差に等しい、Ｍ２ないしＭ６の何れか１項に記載の装置。【０２０７】（Ｍ８）少なくとも前記ある線に沿って並べられた前記所定数個のマッシュルーム構造を含むアレイが、同一平面内に複数個反復的に並べられている、Ｍ１ないしＭ７の何れか１項に記載の装置。【０２０８】（Ｍ９）前記接地プレート、前記第１パッチ及び前記第２パッチに対して平行に距離を隔てて設けられ、無給電素子として機能する１つ以上のパッチをさらに有する、Ｍ１ないしＭ８の何れか１項に記載の装置。【０２０９】（Ａ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、あるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【０２１０】（Ａ２）前記あるマッシュルーム構造におけるパッチと、前記別のマッシュルーム構造におけるパッチとが、同一平面内に設けられている、Ａ１記載の装置。【０２１１】（Ａ３）前記あるマッシュルーム構造における接地プレートと、前記別のマッシュルーム構造における接地プレートは、多層構造には形成されていない、Ａ２記載の装置。（Ａ４）前記あるマッシュルーム構造における接地プレートと、前記別のマッシュルーム構造における接地プレートとが、同一平面内に設けられている、Ａ１記載の装置。【０２１２】（Ａ５）（Ａ１）の装置において、（Ｍ２）～（Ｍ９）の特徴を備えた装置。【０２１３】（Ｂ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２１４】（Ｂ２）（Ｂ１）の装置において、（Ｍ２）～（Ｍ９）の特徴を備えた装置。【０２１５】（Ｃ１）Ｍ＋Ａ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第２群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【０２１６】（Ｃ２）Ｍ＋Ａ＋Ｂ当該装置がさらに第３群の複数のマッシュルーム構造を有し、前記第３群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、Ｃ１記載の装置。【０２１７】（Ｃ３）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチをなす２層の内の１層と同一平面に設けられ、前記３層の内の別の１層が、前記２層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ１又はＣ２に記載の装置。【０２１８】（Ｃ４）Ｍ＋Ｂ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２１９】（Ｃ５）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の１層と同一平面に設けられ、前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の別の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ４記載の装置。【０２２０】（Ｃ６）Ａ＋Ｂ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記マッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第１群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第１群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なり、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２２１】（Ｃ７）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチをなす２層の内の１層が、前記２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の１層と同一平面に設けられ、前記２層の内の別の１層が、前記３層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ６記載の装置。

A

2012034332

2011000246

20110104

20120216

2012034332

20120216

5236754

20130405

マッシュルーム構造を有する装置

392026693

株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ

100070150

伊東 忠彦

丸山 珠美,古野 辰男,小田 恭弘,沈 紀▲ユン▼,大矢 智之

2010043573,20100226,JP,2010156255,20100708,JP

8

H01Q 15/14 (20060101), H01P 1/00 (20060101)

H01Q 15/14 Z ,H01P 1/00 Z

14

0

70

5J011,5J020

5J011 CA24,5J020 AA03 ,5J020 BA15 ,5J020 BA17 ,5J020 DA01

【課題】多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供すること。【解決手段】複数個のマッシュルーム構造を有する装置が使用される。複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、あるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる。【選択図】図２８

【請求項１】複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、あるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【請求項２】前記あるマッシュルーム構造におけるパッチと、前記別のマッシュルーム構造におけるパッチとが、同一平面内に設けられている、請求項１記載の装置。【請求項３】前記あるマッシュルーム構造における接地プレートと、前記別のマッシュルーム構造における接地プレートは、多層構造には形成されていない、請求項２記載の装置。【請求項４】前記あるマッシュルーム構造における接地プレートと、前記別のマッシュルーム構造における接地プレートとが、同一平面内に設けられている、請求項１記載の装置。【請求項５】前記複数個のうち所定数個のマッシュルーム構造が、ある線に沿って並べられ、前記複数個のうち別の所定数個のマッシュルーム構造が、別の線に沿って並べられ、前記ある線に沿っているマッシュルーム構造のパッチと、前記別の線に沿っているマッシュルーム構造のパッチとの間の隙間が、前記ある線及び別の線に沿って徐々に変化している、請求項１記載の装置。【請求項６】ある線に沿って並べられている所定数個のマッシュルーム構造のうち、隣接するマッシュルーム構造のパッチ同士の間の隙間が、前記ある線に沿って徐々に変化している、請求項１記載の装置。【請求項７】前記隙間を決める隣接する第１パッチの内の一方の端から、該一方の第１パッチの基準線までの距離が、隣接する他方の第１パッチの端から、該他方の第１パッチの基準線までの距離に等しく、複数のマッシュルーム構造に対する基準線間の距離が一定に保たれている、請求項６記載の装置。【請求項８】前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造各々のパッチは、互いに等しいサイズであり、前記第１及び第２のマッシュルーム構造のパッチ同士の中心間距離は、前記第２及び第３のマッシュルーム構造のパッチ同士の中心間距離と異なる、請求項６記載の装置。【請求項９】前記ある線に沿って隣接している第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線と、前記ある線に沿って隣接している第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線との間の距離が、前記ある線に沿って並んでいる複数のマッシュルーム構造に対して一定に保たれている、請求項６記載の装置。【請求項１０】前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造のうち、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差が、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差に等しい、請求項５ないし９の何れか１項に記載の装置。【請求項１１】少なくとも前記ある線に沿って並べられた前記所定数個のマッシュルーム構造を含むアレイが、同一平面内に複数個反復的に並べられている、請求項１ないし１０の何れか１項に記載の装置。【請求項１２】前記接地プレート及び前記パッチに対して平行に距離を隔てて設けられ、無給電素子として機能する１つ以上のパッチをさらに有する、請求項１ないし１１の何れか１項に記載の装置。【請求項１３】第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記マッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第１群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第１群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なり、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【請求項１４】前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチをなす２層の内の１層が、前記２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の１層と同一平面に設けられ、前記２層の内の別の１層が、前記３層の内の別の１層と同一平面に設けられている、請求項１３記載の装置。

【請求項１】複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、あるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【請求項１３】第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記マッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第１群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第１群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なり、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。

【技術分野】【０００１】本発明は、マッシュルーム構造を有する装置に関連する。このような装置は、電波を特定の方向に反射させるリフレクタだけでなく、電波を送受信する際のアンテナや、特定の周波数を減衰させるフィルタ等にも使用可能である。

【背景技術】【０００２】移動通信において、電波の経路に建物等の障害物が存在すると、受信レベルが劣化してしまう。このため、その建物と同程度以上の高所に反射板（リフレクタ）を設け、電波が届きにくい場所に反射波を送る技術がある。反射板により電波を反射する際、垂直面内における電波の入射角が比較的小さかった場合、反射板は電波を所望方向に向けることが困難になってしまう（図１）。一般に、電波の入射角と反射角は等しいからである。この問題に対処するため、地面を覗き込むように反射板を傾斜させることが考えられる。そのようにすると、反射板に対する入射角及び反射角を大きくすることができ、到来波を所望方向に向けることができる。しかしながら、電波を遮るような建物と同程度に高い場所の反射板を、地面側に傾けて設置することは、安全性の観点からは好ましくない。このような観点から、電波の入射角が比較的小さかったとしても、所望方向に反射波を向けることが可能なリフレクタが望まれている。【０００３】そのようなリフレクタとして、半波長程度の素子を周期的に並べた構造が存在するが、そのような構造は、かなり大型になってしまう。これに対して、半波長よりも小さな素子を多数並べたリフレクトアレイが近年注目されている。そのようなリフレクトアレイの一例は、マッシュルーム構造を有するリフレクトアレイである。【０００４】マッシュルーム構造を用いたリフレクトアレイは、インダクタンスLとキャパシタンスCとを調整することで、共振周波数を調整し、これにより反射位相を制御して電波が反射する方向を制御する。共振周波数を調整する方法としては、ビアの位置をパッチの中心からずらす方法（これについては、非特許文献１参照。）、パッチのサイズを変える方法（これについては、非特許文献２参照。）、バラクタダイオードを用いて電圧を変更する方法（これについては、非特許文献３参照。）等がある。

【発明が解決しようとする課題】【０００６】多数の素子を用いて所望の方向に電波を向けるリフレクトアレイを実現するには、所定の反射位相を与える素子を整列させる必要がある。理想的には、パッチサイズのような何らかの構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相が、－πラジアンから＋πラジアンまでの全範囲（２πラジアン＝360度）を網羅できることが望ましい。【０００７】しかしながら、上記の何れの方法を用いたとしても、所与の周波数における反射位相は広範囲にわたるものではない、という問題がある。【０００８】本発明の課題は、多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズのような構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】【０００９】開示される発明の一形態は、複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、あるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置である。

【発明の効果】【００１０】開示される発明によれば、多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズのような構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供することができる。

【発明を実施するための形態】【００１２】以下の観点から、本発明を説明する。【００１３】１．概要２．第１構造２．１マッシュルーム構造２．２リフレクトアレイ２．２．１反射角４５度のリフレクトアレイ２．２．２反射角７０度のリフレクトアレイ２．３第１パッチ及び第２パッチの相互関係２．４より一般的な多層マッシュルーム構造３．第２構造４．第３構造５．変形例５．１パッチ配列５．２垂直制御５．３第１構造を利用した場合（反射角４５度）５．４第１構造を利用した場合（反射角７０度）５．５第２構造を利用した場合（反射角４５度）５．６改良された第２構造による垂直制御５．７ビアなし構造６．製造方法７．組み合わせ構造７．１組み合わせ方７．２第２構造と第３構造の組み合わせ７．３水平制御４５度（その１）７．４水平制御４５度（その２）７．５垂直制御４５度７．６改良された第２構造と第３構造の組み合わせ【実施例１】【００１４】＜１．概要＞リフレクトアレイの反射位相は、共振周波数において０になり、共振周波数は等価回路におけるインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣにより調整できる。したがって、所与の周波数における反射位相は、インダクタンスＬ及び／又はキャパシタンスＣを調整することで制御できる。後述の実施例による第１構造は、キャパシタンスに着目している。【００１５】第１構造によるリフレクトアレイは、１つの地板（接地プレート）と、該地板に配列された複数のマッシュルーム構造と、該マッシュルーム構造の上に配列された無給電アレイによって形成される。無給電アレイの働きにより、マッシュルーム構造を近似する並列共振モデルのキャパシタンスの値を例えば２倍にすることができる。すなわち、隣接するマッシュルーム構造間のギャップ（第１パッチ同士の隙間）によるキャパシタンスに加えて、第２パッチ同士の隙間に生じるキャパシタンスにより、全体のキャパシタンスを増やすことができる。キャパシタンスは、隣接する第１パッチ同士の隙間及び／又は隣接する第２パッチ同士の隙間のサイズを変えることにより制御できる。したがって、第１及び第２パッチのサイズ（すなわち、ギャップのサイズ）を変化させることで、キャパシタンスを制御できる範囲が広くなり、ひいては反射位相が変化する範囲を広くすることができる。【００１６】後述の実施例による第２構造は、インダクタンスに着目している。マッシュルーム構造のインダクタンスＬは、接地プレートからパッチまでの距離（ビアホールの長さ）ｔに近似的に比例する。したがって、接地プレート及びパッチ間の距離が異なるマッシュルーム構造は、反射位相に対しても異なる動作を行う。接地プレート及びパッチ間の距離ｔが異なるマッシュルームを組み合わせることで、ある距離又は厚みの場合には実現できなかった反射位相を実現できるようになる。【００１７】後述の実施例による第３構造は、第１構造と同様にキャパシタンスに着目しているが、第１構造とは異なり、複数のパッチが並列には配置されていない。その代わり、より大きなキャパシタンスを得るため、隣接するマッシュルーム構造のパッチ同士は、同一平面内で隙間を空けるだけでなく、互いに異なる平面に存在することが許容される（距離を隔てて重なることが許容される）。これにより、製造限界等に起因して実現できなかったキャパシタンスを達成できるようになり、ひいては反射位相のレンジを拡大できる。【００１８】＜２．第１構造＞＜＜２．１マッシュルーム構造＞＞図２Ａは、本実施例において使用可能なマッシュルーム構造を示す。図２Ａには２つのマッシュルーム構造が示されている。このようなマッシュルーム構造の素子を多数並べることで、リフレクトアレイを形成することができる。ただし、本発明はリフレクトアレイに限定されず、アンテナやフィルタ等のような他の用途にも使用可能である。【００１９】図２Ａには、接地プレート２１、ビアホール２２、第１パッチ２３及び第２パッチ２４が示されている。【００２０】接地プレート２１は、多数のマッシュルーム構造に対して共通の電位を供給する導体である。図２ＡにおけるΔｘ及びΔｙは、隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔に等しい。Δｘ及びΔｙは、マッシュルーム構造１つ分に対応する接地プレート２１のサイズを表す。一般に、接地プレート２１は、多数のマッシュルーム構造が並んだアレイと同程度に大きい。【００２１】ビアホール２２は、接地プレート２１と第１パッチ２３とを電気的に短絡するために設けられる。第１パッチ２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。第１パッチ２３は、接地プレート２１に対して平行に距離ｔを隔てて設けられ、ビアホール２２を介して接地プレート２１に短絡される。【００２２】第２パッチ２４も接地プレート２１に対して平行に設けられるが、第１パッチ２３よりもさらに距離を隔てて設けられる。第１パッチ２３は接地プレート２１に電気的に結合されている。しかしながら、第２パッチ２４は接地プレート２１に電気的には接続されていない無給電素子である。左側の第１パッチ２３及び右側の第１パッチ２３は容量結合している。同様に、左側の第２パッチ２４及び右側の第２パッチ２４も容量結合している。さらに、並列的に配置された第１パッチ２３及び第２パッチ２４も容量結合している。後述するように、第２パッチ２４は、第１パッチ２３と接地プレート２１との間に設けられてもよい。【００２３】一例として、第１パッチ２３は、接地プレート２１から１．６ｍｍ隔てて設けられ、第１パッチ２３及び第２パッチ２４の間には、誘電率が４．４であり、厚みが０．８ｍｍであり、ｔａｎδが０．０１８の誘電体層が設けられている。【００２４】なお、図示の例においてパッチは、第１及び第２の２つしか示されていないが、３つ以上のパッチが用意されてもよい。例えば、第２パッチ２４に対してさらに距離を隔てた無給電素子である第３パッチが用意されてもよい。【００２５】図３は、図２Ａに示したマッシュルーム構造を二次元的に並べた場合の概略平面図を示す。このように、マッシュルーム構造を一定の規則にしたがって多数並べることで、例えばリフレクトアレイを形成することができる。リフレクトアレイの場合、紙面に垂直な方向（ｚ軸）から電波が到来し、ｘｚ面内でｚ軸に対して角度αを有する方向に電波が反射する。【００２６】図４は、図３の個々のマッシュルーム構造の配置を説明するための図を示す。線ｐに沿って一列に並んだ４つの第１パッチ２３と、その列に隣接して線ｑに沿って並んだ４つの第１パッチ２３とが右側に示されている。左側は、第１パッチ２３上に距離を隔てて設けられる第２パッチ２４を示す。パッチの数は任意である。図２Ａ、図３、図４に示す例において、第１パッチ２３及び第２パッチ２４は、同じサイズを有するが、このことは本発明に必須でなく、異なるサイズが使用されてもよい。しかしながら、マッシュルーム構造の容量を約２倍にすること等の観点からは、第１パッチ２３及び第２パッチ２４は、同じサイズであることが望ましい。【００２７】本実施例では、線ｐに沿っているマッシュルーム構造の第１パッチ２３と、別の線ｑに沿っているマッシュルーム構造の第１パッチ２３との間の隙間（ギャップ）が、線ｐ及びｑに沿って徐々に変化している。【００２８】図３及び図４に示す例の場合、紙面の上下方向（例えば、図４における線ｐ）に沿って並んでいる或る素子（マッシュルーム構造）による反射波と、その線に沿ってその素子に隣接する素子による反射波は、互いに所定の量だけ位相がずれている。そのような性質を有する素子を多数並べることで、リフレクトアレイを形成することができる。【００２９】図５は、ｘ軸方向に並んだマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮに対して、ｚ軸∞方向から電波が到来し、反射される様子を模式的に示す。反射波は、入射方向（ｚ軸方向）に対して角度αをなすとする。ビアホール間の間隔がΔｘであったとすると、隣接する素子による反射波の位相差Δφ及び反射角αは次式を満たす。【００３０】Δφ＝ｋ・Δｘ・ｓｉｎαα＝ｓｉｎ-1［（λΔφ）／（２πΔｘ）］ただし、ｋは波数であり、２π／λに等しい。λは電波の波長である。波長に比べて十分大きなリフレクトアレイを構成するには、Ｎ個のマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮの全体による反射位相差Ｎ・Δφが、３６０度（２πラジアン）になるように、隣接する素子同士の位相差Δφを設定したものを繰り返し並べるとよい。例えば、Ｎ＝２０の場合、Δφ＝３６０／２０＝１８度である。したがって、隣接する素子との反射位相差が１８度であるように素子を設計し、それらを２０個並べたものを繰り返し並べることにより、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。【００３１】図６は、図２Ａ、図３、図４に示すマッシュルーム構造の等価回路を示す。図６左側に示されるように、線ｐに沿って並ぶマッシュルーム構造の第１パッチ２３と、線ｑに沿って並ぶマッシュルーム構造の第１パッチ２３との間のギャップに起因して、キャパシタンスＣが存在する。同様に、マッシュルーム構造の第２パッチ２４に起因して、キャパシタンスＣ'が存在する。さらに、線ｐに沿って並ぶマッシュルーム構造のビアホール２２、及び線ｑに沿って並ぶマッシュルーム構造のビアホール２２に起因して、インダクタンスＬが存在する。したがって、隣接するマッシュルーム構造の等価回路は、図６右側に示されるような回路になる。すなわち、等価回路において、インダクタンスＬと、キャパシタンスＣと、別のキャパシタンスＣ'とは、並列に接続されている。キャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスＺｓ及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００３２】【数式１】数式（１）において、ε0は真空の誘電率を表し、εrは第１パッチ同士の間に介在する材料の比誘電率を表す。Δｙはｙ軸方向のビアホール間隔を表す。Ｗｙはｙ軸方向の第１パッチの長さを表す。したがって、Δｙ－Ｗｙは、隣接する第１パッチ同士の隙間（ギャップ）の大きさを表す。このため、arccosh関数の引数は、ビアホール間隔Δｙとギャップとの比率を表す。数式（２）において、μはビアホール同士の間に介在する材料の透磁率を表し、ｔは第１パッチ２３の高さ（接地プレート２１から第１パッチ２３までの距離）を表す。数式（３）において、ωは角周波数を表し、ｊは虚数単位を表す。簡明化のためＣ'＝Ｃとしているが、このことは必須ではない。数式（４）において、ηは自由空間インピーダンスを表し、Φは位相差を表す。【００３３】図７は、マッシュルーム構造の第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。ただし、この場合のマッシュルーム構造は、図２Ａの構造とは異なり、第２パッチ２４が設けられていない従来のマッシュルーム構造である。すなわち、接地プレートに対して第１パッチが距離ｔを隔てて設けられているだけの構造である。図７には、３種類の距離ｔの各々について、第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ16は、距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は、距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ32は、距離ｔが３．２ｍｍである場合のグラフを表す。なお、隣接するビアホール同士の間隔Δｙは２．４ｍｍである。【００３４】グラフｔ16の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．９ｍｍに変化する場合、反射位相は１４０度から１２０度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．９ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、０度程度になる。【００３５】グラフｔ24の場合も同様に、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．６ｍｍに変化する場合、反射位相は１２０度から９０に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．６ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－９０度程度に達する。【００３６】グラフｔ32の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍに変化する場合、反射位相は１００度から－１２０度に徐々に減少している。【００３７】このように、従来構造の場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させたとしても、反射位相の調整可能な範囲は、最も大きなt32の場合でさえ、＋１００度～－１２０度の高々２２０度程度でしかない。【００３８】図８は、図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造の第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。接地プレート２１に対して第１パッチ２３が距離ｔを隔てて設けられ、さらに第２パッチ２４も設けられている。図８には、３種類の距離ｔの各々について、第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ08は、距離ｔが０．８ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ16は、距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は、距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。なお、隣接するビアホール同士の間隔Δｙは２．４ｍｍである。【００３９】グラフｔ08の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．８ｍｍに変化する場合、反射位相は１６０度から１５０度に僅かにしか減少していないが、サイズＷｙが１．８ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、１０度程度になる。【００４０】グラフｔ16の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．７ｍｍに変化する場合、反射位相は１３５度から６０に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．７ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－１５０度程度に達する。【００４１】グラフｔ24の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍに変化する場合、反射位相は１００度から－１５０に徐々に減少している。【００４２】このように、本実施例の第１構造において、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させた場合、反射位相の調整可能な範囲は、最も大きなt16の場合、＋１３５度～－１５０度のように２８５度にも及ぶ。本実施例によれば、図２Ａに示されるように第１パッチ２３に加えて第２パッチ２４を設けることで、反射位相の調整可能な範囲を拡大することができる。【００４３】＜＜２．２リフレクトアレイ＞＞図５を参照しながら説明したように、隣接する素子との反射位相差が所定値であるように素子を設計し、それらを並べることで、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。例えば、１８度ずつ反射位相差が異なる２０個の素子を並べることで、リフレクトアレイが形成されてもよい。このようなリフレクトアレイを形成する場合、図７や図８のようなパッチサイズと反射位相差の相互関係に基づいて、素子のサイズが決定される。【００４４】従来構造でリフレクトアレイを設計する場合、図７のグラフt32を参照しながら設計が行われる。例えば、反射位相０度の素子のパッチサイズＷｙは、１．９ｍｍであり、反射位相＋１８度の素子のパッチサイズＷｙは１．８ｍｍであり、反射位相＋３６度の素子のパッチサイズＷｙは１．７ｍｍであること等が判明する。第１パッチの高さｔとして、３．２ｍｍの場合を選んだのは、それが最も広い反射位相のレンジを示したからである。このようにして割り出されたサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。この場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させたとしても、位相差の最大値は高々２２０度である。位相差の最大値は理想的には３６０度（＝２πラジアン）である。その結果、所望の位相差を実現する素子全てをリフレクトアレイに設けることはできず、リフレクトアレイの特性は、理想的なものから幾分逸脱したものになる。【００４５】本実施例の第１構造によりリフレクトアレイを設計する場合、図８のグラフt16を参照しながら設計が行われる。例えば、反射位相０度の素子のパッチサイズＷｙは、１．９ｍｍであり、反射位相＋１８度の素子のパッチサイズＷｙは１．７５ｍｍであり、反射位相＋３６度の素子のパッチサイズＷｙは１．７ｍｍであること等が判明する。第１パッチの高さｔとして、１．６ｍｍの場合を選んだのは、それが最も広い反射位相のレンジを示したからである。このようにして割り出されたパッチサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。この場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させた場合、位相差の最大値は２８５度にも及び、理想的な３６０度（＝２πラジアン）に近づく。その結果、所望の位相差を実現する素子を、より多くリフレクトアレイに設けることができ、リフレクトアレイの特性は、理想的なものに近づく。後述するように、所定の条件の下で４５度の方向に反射するリフレクトアレイを実現する際、反射位相差が１８度ずつ異なる素子が、理想的には２０個必要になる。本実施例の場合、実際にこのうち１４個（２０個の７割）も作成できた。これに対して従来構造の場合、位相差の最大値が高々２２０度であるため、理論的には２２０度÷１８度≒１２．２から最大でも１２個しか作成することができず、実用的に作成できるのは４個程度にとどまる。【００４６】＜＜２．２．１反射角４５度のリフレクトアレイ＞＞図９は、第１構造を利用したリフレクトアレイの部分断面図を示す。リフレクトアレイは、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の３つの導電層と、各導電層間の誘電体層とを有する。一例として、導電層は例えば銅を含む材料で構成されている。また、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８である材料で構成されている。Ｌ１層及びＬ２層間には０．８ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ２層及びＬ３層間には１．６ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ１層は図２Ａにおける第２パッチ２４に対応する。Ｌ２層は図２Ａにおける第１パッチ２３に対応する。Ｌ３層は接地プレート２１に対応する。したがって、Ｌ２層及びＬ３層間の貫通孔はビアホール２２に対応する。【００４７】図１０は、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の平面図を概略的に示す。図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、１４×１３０個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電波を入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向の両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には２０個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約等の理由により１４個の素子が使用されている。このため、ｘ軸方向の１周期４８ｍｍ（＝２．４×２０）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図１０及び図１１において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。帯又は列を複数個並べてサイズを適宜調整できることは、水平方向（x軸方向）に電波を反射させる用途だけでなく、後述するような垂直方向に電波を反射させる用途にも応用可能である。第１構造だけでなく、後述の第２構造、第３構造さらには組み合わせ構造にも応用可能である。【００４８】図１１は図１０のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行に関し、ｘ軸方向に１４個の素子が並んでいる。Ａ部はＬ２層の一部なので、１４個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これらｘ軸方向に並んでいる１４個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有するように設計されている。【００４９】図１２は、それら１４個の素子の寸法（パッチサイズＷｙ）と反射位相の具体的な数値例を示す。図中、「設計位相」は、理想的な設計値を示し、「実際の位相」は、実現できた実際の位相を示す。図１３は、ＦＲ４基板を用いて作成されたマッシュルーム構造の素子に関する具体的な数値例を示す。図１２及び図１３に示される数値例は、電界が図１０のy軸方向を向いて、Z軸方向から入射する電波を、偏波面に対して横方向、すなわち図１０のx軸の方向に、４５度の角度で反射させる、水平制御の観点から決定されている。【００５０】図１４は、従来構造及び本実施例の第１構造によるリフレクトアレイ（グラフＡ、Ｂ）各々に対する特性比較例（水平制御の遠方散乱界の比較例）を示す。いずれのリフレクトアレイも、電波の到来方向に対して、水平－４５度の方向に電波を反射するように設計されている。この場合において、電波の周波数は８．８GHz（＝ｃ／λ）であり、隣接する素子同士の反射位相差Δφは１８度（＝３６０／２０）であり、素子間の寸法Δｘは２．４ｍｍであるとする。この場合、反射角αは、図５を参照しながら説明したように、α＝ａｒｃｓｉｎ［（λΔφ）／（２πΔｘ）］＝ａｒｃｓｉｎ（λ8.8GHz・１８度／（２π・２．４mm））≒４５．２１度となる。このため、グラフＡもＢも－４５度において大きなピークを示している。－４５度以外の方向に反射する電波は、不要反射波である。グラフＡにより示されているように、従来構造の場合、－４５度だけでなく、０度、＋４５度、６０度等の方向にも大きな反射が生じている。さらに、＋７０度ないし＋１５０度にかけて比較的高いレベルの反射も観測されている。これに対して、グラフＢに示されるように、本実施例の第１構造の場合、０度、＋４５度、＋６０度、＋７０度ないし＋１５０度等における不要反射波は、かなり抑制されていることが分かる。【００５１】図１５は、図１４のグラフＢ（本実施例の場合のグラフ）に関する遠方放射界を極座標形式で示す。【００５２】図１６は、本実施例の第１構造を使用したリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って１４個の素子（第１構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、ｚ軸方向から電波が到来し、ｚ軸に対して、ZX面上にθ＝－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【００５３】＜＜２．２．２反射角７０度のリフレクトアレイ＞＞図１０～図１６（図１３を除く）に示した数値例は、入射方向に対して水平４５度の方向に反射させる観点から選ばれていた。本実施例は、４５度に限定されず、任意の方向に電波を反射するリフレクトアレイを形成できる。【００５４】図１７は、入射方向に対して水平７０度の方向に反射させるリフレクトアレイにおける導電層Ｌ１層～Ｌ３層を示す。Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の層構造は、図９に示したものと同じである。この例の場合、ｙ軸方向に伸びる９列の帯の１つは、１１×１２８個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。隣接する素子同士の反射位相差は、２４度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には１５個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、設計上の制約などの理由により１１個の素子が使用されている。このため、ｘ軸方向の１周期３６ｍｍ（＝２．４×１５）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図１７及び図１８において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【００５５】図１８は図１７のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行に関し、ｘ軸方向に１１個の素子が並んでいる。１１個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これらｘ軸方向に並ぶ１１個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（２４度＝３６０度／１５）を有する。【００５６】図１９は、それら１１個の素子の寸法（パッチサイズＷｙ）と反射位相の具体的な数値例を示す。図中、「設計位相」は、理想的な設計値を示し、「使用パッチの位相」は、実現できた実際の位相を示す。なお、この設計例においても図１３に示される数値が使用されている（ただし、ｘ軸方向の１サイクル長は３６ｍｍである。）。【００５７】＜＜２．３第１及び第２パッチの相互関係＞＞ところで、図２Ａでは説明の簡明化のために第１パッチ２３と、無給電素子の第２パッチ２４のｘ方向及びｙ方向の寸法は同じであることを前提とした。しかしながら、このことは本実施例に必須ではなく、第１パッチ２３の寸法と、無給電素子の第２パッチ２４の寸法は異なってもよい。【００５８】図２０は、図２Ａと同様に、第１パッチ２３の上に第２パッチが設けられているマッシュルーム構造を、具体的な数値例とともに示す。図２０には、第１及び第２パッチ間の寸法を変化させた場合、並びに第２パッチの面積を変化させた場合に、反射位相を従来よりもどの程度拡大できたかを示す表も示されている。表において、第１及び第２パッチ間の間隔が、０．４ｍｍの場合と０．８ｍｍの場合とが比較されている。また、第２パッチが第１パッチと同じサイズの場合（サイズ１倍）と、第２パッチが第１パッチを９５％に縮小したものである場合（サイズ０．９５倍）とが比較されている。表に示されているように、間隔を０．８ｍｍとし、第２パッチを縮小しなかった場合（サイズ１倍）に、反射位相の拡大効果は最も大きくなった（＋３９．３度）。なお、反射位相の拡大効果は、基準となるマッシュルーム構造に対するものである。基準マッシュルーム構造とは、パッチが多層化されていない従来構造である図２Ａでは第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１から遠く隔たっていたが、このことも本実施例に必須ではない。第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が接地プレート２１に近くてもよい。【００５９】図２１は、図２Ａと同様に、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１から遠く隔たっている場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。第１及び第２パッチの位置関係が逆の場合については、図２２を参照しながら説明される。図２１のシミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例を示す。基準マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、約１６７．４度の範囲にわたって反射位相を変えることができる。これに対して、本実施例による多層マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが１．６ｍｍの場合に、約１７９．７度の範囲にわたって反射位相を変えることができ、反射位相のレンジを約１２．３度拡大できている。図２１においてDSPAGで示される値（パッチの高さ又はビアの高さ）を３．２ｍｍとし、第１及び第２パッチ間の距離Dsb－2の値を０．４ｍｍとした場合において、無給電素子の第２パッチを第１パッチと同じサイズにした場合、ギャップを介して隣接する第１パッチ同士の間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。これに対して、無給電素子の第２パッチを第１パッチの０．５倍のサイズにした場合、第１及び第２パッチ間でのみキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６０】図２２は、図２Ａとは異なり、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１に近い場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。図において、ビアホールが第２パッチを貫通しているが、電気的な接続はされておらず、給電はされていない。シミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例を示す。このような構造で図示の寸法の場合、基準マッシュルーム構造による反射位相のレンジの方が、多層マッシュルーム構造の場合よりも広いことが分かった。図２２においてDsとして示される値（第１及び第２パッチ間の距離）を０．４ｍｍとし、第２パッチの面積が第１パッチの面積の何倍であるかを示す量SCを０．５とした場合、主に、第１及び第２パッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を３．２ｍｍとし、SCを１．０とした場合、主に、ギャップを介して隣接するパッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を０．４ｍｍとし、SＣを１．０とした場合、ギャップを介して隣接する第１パッチ間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６１】図２３も、図２Ａとは異なり、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１に近い場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例示す。基準マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、約１６７．４度の範囲にわたって反射位相を変えることができる。これに対して、本実施例による多層マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが１．６ｍｍの場合に、約１７８．６度の範囲にわたって反射位相を変えることができ、反射位相のレンジを約１１．２度拡大できた。図２３においてDsとして示される値（第１及び第２パッチ間の距離）を０．４ｍｍとし、第２パッチの面積が第１パッチの面積の何倍であるかを示す量SCを０．５とした場合、主に、第１及び第２パッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を３．２ｍｍとし、SCを１．０とした場合、主に、ギャップを介して隣接するパッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を０．４ｍｍとし、SCを１．０とした場合、ギャップを介して隣接するパッチ間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６２】＜２．４より一般的な多層マッシュルーム構造＞図２Ａ等に示されているマッシュルーム構造のパッチは、第１及び第２の２つしか備えていないが、上述したように、このことは本発明に必須ではない。接地プレート上に３つ以上のパッチが多層化されていてもよい。【００６３】図２Ｂは、接地プレート上にｎ個のパッチL1、L2、L3、...Lnが並列的に多層化されているマッシュルーム構造を示す。最下位の層L0は接地プレートに対応する。図２Ｂに示されている構造は、図２Ａに示されているマッシュルーム構造の代わりに使用可能である。後述する多の構造におけるマッシュルーム構造として使用されてもよい。図示の例では、各パッチのｘ軸方向及びｙ軸方向の寸法は、それぞれWx及びWyであるとして揃っているが、このことも必須ではない。適切な如何なるサイズが使用されてもよい。また、多層化されているパッチ間の間隔t、t1、t2、...も一律に揃っている必要はない。説明の便宜上、接地プレート上のパッチL1～Lnは全て同じサイズWx及びWyを有し、多層化されているパッチ間の間隔は互いに等しいものとする。したがって、同一平面内で隣接するパッチ同士の隙間（ギャップ）は、どの層においても等しい。【００６４】図２Ｃは図２Ｂに示されるマッシュルーム構造の概略構造（左）及び等価回路図（右）を示す。同一平面内で互いにギャップを隔てて隣接するパッチによりキャパシタンスが生じる。この点は図２Ａの構造と同じであり、そのようなキャパシタンスが、多層化されている層毎に得られる。図２Ｂの構造の場合、L1～Lnのｎ個の平面すなわちｎ個の層において、キャパシタンスが層毎に発生する。このため、等価回路は、図２Ｃ右側に示すような回路図になる。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－nω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。【００６５】図２Ｄは、マッシュルーム構造のパッチ数（レイヤ数）が異なる様々な構造各々について、パッチサイズWy及び反射位相の関係をシミュレーションした結果を示す。図中、「1－Layer」とあるのは、接地プレート上に１層のパッチしか存在しない従来構造に対するシミュレーション結果を示す。従来構造の場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に１層のパッチしか存在しない構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、丸印でプロットされている。図中、「2－Layer」は、接地プレート上に2層のパッチが存在する図２Ａの構造に対するシミュレーション結果を示す。上述したように、この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－2ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に２層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、四角印でプロットされている。【００６６】「3－Layer」は、接地プレート上に3層のパッチが存在する図２Ｂの構造に対するシミュレーション結果を示す。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－3ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に３層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、逆三角印でプロットされている。【００６７】「4－Layer」は、接地プレート上に4層のパッチが存在する図２Ｂの構造に対するシミュレーション結果を示す。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－4ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に４層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、三角印でプロットされている。【００６８】各グラフを参照するに、Zs＝（jωL）／（1－nω2LC）に基づく実線と、有限要素法による計算結果は、比較的一致していることがわかる。これは、マッシュルーム構造のパッチをｎ層に多層化することで、容量が近似的にｎ倍に増えることを意味する。したがって、マッシュルーム構造のパッチを多層化することで、容量を制御することができる。【００６９】図示の例によれば、多層化する層数（レイヤ数）が増えた場合、パッチサイズが大きくなるにつれて、Zsの計算式と有限要素法のシミュレーション結果との間のずれが大きくなっている。これは、マッシュルーム構造のレイヤ数が増えるにつれて、マッシュルーム構造全体を１つの集中素子として取り扱うことが妥当でなくなることを示す。したがって、レイヤ数が多い場合、及びパッチサイズが大きくい場合、Zsの理論式（Zs＝（jωL）／（1－nω2LC））よりも、有限要素法等による実際のシミュレーション結果に基づいて設計することが好ましい。【００７０】＜３．第２構造＞上記の第１構造は、無給電素子のパッチを付加してパッチを多層化することで、キャパシタンスＣを増やしていた。本実施例の第２構造は、キャパシタンスＣではなくインダクタンスＬに着目する。【００７１】図２４は、第２構造で使用可能なマッシュルーム構造を示す。図２４には、接地プレート１２１、ビアホール１２２、パッチ１２３が示されている。【００７２】接地プレート１２１は、多数のマッシュルーム構造に対して共通の電位を供給する導体である。Δｘ及びΔｙは、隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔を示す。Δｘ及びΔｙは、マッシュルーム構造１つ分に対応する接地プレート１２１のサイズを表す。一般に、接地プレート１２１は、多数のマッシュルーム構造が並んだアレイと同程度に大きい。【００７３】ビアホール１２２は、接地プレート１２１とパッチ１２３とを電気的に短絡するために設けられる。パッチ１２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。パッチ１２３は、接地プレート１２１に対して平行に距離ｔを隔てて設けられ、ビアホール１２２を介して接地プレート１２１に短絡される。一例として、パッチ１２３は、接地プレート１２１から１．６ｍｍ隔てて設けられている。【００７４】図２５は、ｘ軸方向に並んだマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮに対して、ｚ軸∞方向から電波が到来し、反射される様子を模式的に示す。反射波は、入射方向（ｚ軸方向）に対して角度αをなすとする。ビアホール間の間隔がΔｘであったとすると、隣接するマッシュルーム構造（素子）による反射波の位相差Δφ及び反射角αは次式を満たす。【００７５】Δφ＝ｋ・Δｘ・ｓｉｎαα＝ａｒｃｓｉｎ［（λΔφ）／（２πΔｘ）］ただし、ｋは波数であり、２π／λに等しい。λは電波の波長である。Ｎ個のマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮの全体による反射位相差Ｎ・Δφが、３６０度（２πラジアン）になるように、隣接する素子同士の位相差Δφが設定される。例えば、Ｎ＝２０の場合、Δφ＝３６０／２０＝１８度である。したがって、隣接する素子との反射位相差が１８度であるように素子を設計し、それらを２０個並べることで、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。【００７６】図２６は、図２４に示すマッシュルーム構造の等価回路を示す。図２６左側に示されるように、あるマッシュルーム構造のパッチ１２３と、ｙ軸方向に隣接するマッシュルーム構造のパッチ１２３との間のギャップに起因して、キャパシタンスＣが存在する。さらに、あるマッシュルーム構造のビアホール１２２及びｙ軸方向に隣接するマッシュルーム構造のビアホール１２２に起因して、インダクタンスＬが存在する。したがって、隣接するマッシュルーム構造の等価回路は、図２６右側に示されるような回路になる。すなわち、等価回路において、インダクタンスＬとキャパシタンスＣは、並列に接続されている。キャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスZs及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００７７】【数式２】数式（５）において、ε0は真空の誘電率を表し、εrはパッチ同士の間に介在する材料の比誘電率を表す。Δｙはビアホール間の間隔を表す。Ｗｙはパッチのサイズを表す。したがって、Δｙ－Ｗｙは、ギャップの大きさを表す。数式（６）において、μはビアホール同士の間に介在する材料の透磁率を表し、ｔはビアホール１２２の高さ（接地プレート１２１からパッチ１２３までの距離）を表す。数式（７）において、ωは角周波数を表し、ｊは虚数単位を表す。数式（８）において、ηは自由空間インピーダンスを表し、Φは位相差を表す。【００７８】上記の数式（５）を参照するに、インダクタンスＬは、パッチ１２３の高さ（接地プレート１２１及びパッチ１２３間の距離）に比例している。したがって、図２４に示されるようなマッシュルーム構造において、パッチ１２３の高さｔを変えることで、インダクタンスＬ、すなわち共振周波数を変えることができる。【００７９】図２７は、図２４に示すようなマッシュルーム構造のパッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。図中、実線は理論値を示し、丸印でプロットされているものは有限要素法解析によるシミュレーション値を示す。図２７には、４種類の高さｔの各々について、パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ02は距離ｔが０．２ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ08は距離ｔが０．８ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ16は距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。ビアホール間隔Δｙは、一例として２．４ｍｍである。【００８０】グラフｔ02の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化しても、反射位相は１８０度のままである。【００８１】グラフｔ08の場合も、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化しても、反射位相は１６２度のままである。【００８２】グラフｔ16の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．１ｍｍに変化する場合、反射位相は１４４度から１２６度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが２．１ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、シミュレーション値（丸印）で５４度及び理論値（実線）で０度に達する。【００８３】グラフｔ24の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．７ｍｍに変化する場合、反射位相は１１７度から９０度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．７ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－９０度に達する。【００８４】このように、マッシュルーム構造におけるパッチの高さｔが異なる場合、パッチのサイズを変えることで実現できる反射位相の範囲も変わる。したがって、マッシュルーム構造の素子を並べてリフレクトアレイを実現する場合、パッチ高さｔが異なる構造を組み合わせることで、反射位相が適切に変化するマッシュルーム構造の列を実現でき、反射特性が優れたリフレクトアレイを実現することができる。【００８５】本実施例の第２構造によるリフレクトアレイを設計する場合、図２７のグラフt02、ｔ08、t16、t24を参照し、所望の反射位相を実現するパッチサイズを決定する。例えば、t＝２．４ｍｍのグラフｔ24においてパッチサイズＷｙを２．２ｍｍにすることで、反射位相０度の素子を実現し、ｔ＝２．４ｍｍのグラフｔ24においてパッチサイズＷｙを２ｍｍにすることで反射位相７２度を実現し、ｔ＝１．６ｍｍにおいてパッチサイズＷｙを１ｍｍにすることで、反射位相１４４度を実現することができる。このようにして割り出されたパッチサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。【００８６】図２８は、パッチ高さが異なるマッシュルーム構造が並んでいる様子を模試的に示す。図示の例では、パッチ高さとしてｔ１、ｔ２及びｔ３の３種類がある。例えばｔ＝ｔ１のような特定のパッチ高さだけであった場合、反射位相が徐々に変化するマッシュルーム構造を十分な数だけ用意することができないかもしれない。しかしながら、ｔ＝ｔ２及びｔ３のパッチ高さの構造も併用することで、設計の自由度が広がり、適切な反射位相の素子を実現しやすくなる。【００８７】図２８に示す例では、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチが、同一平面に存在するように形成されている。しかしながら、このことは本発明に必須でなく、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチは、同一平面に存在しなくてもよい。【００８８】図２９は、接地プレートからパッチまでの高さが異なる複数のマッシュルーム構造について、接地プレート１２１が共通に設けられている様子を示す。その代わり、全てのパッチ１２３が同一平面には存在していない。【００８９】図３０は、さらに別の例を示す。図２８に示す例と同様に、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチが、同一平面に存在するように形成されている。図２８では接地プレートが多層に形成されていたのに対して、図３０では、接地プレートは多層には形成されていない。言い換えれば、ある接地プレートの下側に、別の接地プレートが存在しないように、接地プレートが適宜除去されている。このような構造は、接地プレートに起因する不要な反射を抑制する観点から好ましい。【００９０】＜４．第３構造＞上記の第１構造は、無給電パッチを付加して複数のパッチを互いに並列的に多層化することで、キャパシタンスＣを増やしていた。本実施例の第３構造は、ギャップを規定するパッチ同士の位置関係を工夫することで、キャパシタンスＣを増やす。第３構造においても図２４に示されるようなマッシュルーム構造が使用されてよい。すなわち、接地プレート１２１に対して、距離ｔを隔ててパッチ１２３が設けられ、パッチ１２３はビアホール１２２を介して接地プレート１２１に短絡されている。隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔は、それぞれΔｘ及びΔｙである。パッチ１２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。あるいは、第３構造において、図２Ａや図２Ｂに示すようなマッシュルーム構造が使用されてもよい。その場合、パッチ１２３に加えて、第２パッチ２４が設けられる。説明の簡明化のため、第３構造は、図２４に示されるようなマッシュルーム構造を使用するものとする。【００９１】図２５を参照しながら説明したように、マッシュルーム構造の素子Ｍ１～ＭＮをｘ軸方向に並べ、各素子による反射波の位相差が、ある関係を満たすようにすることで、反射波を所望の方向に向けることができる。【００９２】図２４に示すようなマッシュルーム構造の場合、等価回路は図２６に示されるような回路であった。したがって、等価回路のキャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスZs及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００９３】【数式３】各数式における記号は第２構造において説明したとおりである。【００９４】数式（５）を参照するに、Δｙ－Ｗｙは、隣接するパッチ同士の隙間（ギャップ）の大きさを表す。したがって、arccosh関数の引数は、ビアホール間隔Δｙと、ギャップとの比率を表す。【００９５】図３１は、図２４に示されるようなマッシュルーム構造に対するキャパシタンスＣと反射位相の関係を示すシミュレーション結果である。シミュレーションは、キャパシタンスとインダクタンスは独立に変化することを仮定して行われた。図示の例では、パッチ高さｔの値が、０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、１．２ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ及び３．２ｍｍである場合の各々について、キャパシタンスＣと反射位相との関係のシミュレーション結果が示されている。図３１から分かるように、＋１８０度ないし－１８０度の全範囲にわたって反射位相を実現するには、キャパシタンスのレンジが広くなければならないことが分かる。【００９６】上記の数式（５）によれば、マッシュルーム構造におけるキャパシタンスＣは、ギャップ（Δｙ－Ｗｙ）が狭くなるにつれて、より大きな値になる。逆に言えば、キャパシタンスＣを大きくするには、ギャップを狭くする必要がある。しかしながら、主に製造工程上の制約に起因して、非常に狭いギャップを高精度に製造することは容易ではない。例えば、０．１ｍｍ未満のギャップを高精度に製造することは容易でない。このため、このマッシュルーム構造を使用する従来技術の場合、大きなキャパシタンスの値を実現できない、という問題があった。【００９７】図３２は、本実施例の第３構造の概念図を示す。３つの平行な線ｐ１～ｐ３の各々に沿ってマッシュルーム構造が整列している。説明の便宜上、列数及びマッシュルーム構造数をそれぞれ３つにしているが、列数やマッシュルーム構造数が、実際にはさらに大きな値になることは当業者にとって明らかである。便宜上、線ｐｉに沿って整列しているパッチをpijと書くことにする。パッチp13及びp23は、最も広いギャップを隔てて隣接している。同様に、パッチp23及びp33も最も広いギャップを隔てて隣接している。このため、これらのパッチpi3（i＝１～３）により形成されるキャパシタンスＣ3は、小さな値になる。パッチp12及びp22は、より狭いギャップを隔てて隣接している。同様に、パッチp22及びp32も狭いギャップを隔てて隣接している。このため、これらのパッチpi2（i＝１～３）により形成されるキャパシタンスＣ2は、Ｃ3より大きな値になる。パッチpi1及びpi2（i＝１～３）の各々は、同一平面内に設けられている。これに対して、パッチp11及びp21は、同一平面内ではなく、異なる平面内に位置し、距離を隔てて互いに一部重なっている。同様に、パッチp21及びp31も、同一平面内ではなく、異なる平面内に位置し、距離を隔てて互いに一部重なっている（パッチp11及びp31は同一平面内にある）。このため、これらのパッチpi1により形成されるキャパシタンスＣ1は、Ｃ2より大きな値になる。このように第３構造では、隣接する少なくとも一部のパッチ同士が距離を隔てて互いに重なることで、単に同一平面でギャップを形成していた場合よりも、大きなキャパシタンスを実現できるようにする。【００９８】図３３は、第３構造におけるパッチの位置関係を平面図（左側）及び断面図（右側）により示している。便宜上、７行３列の形式にパッチが並んでいるが、行数及び列数は任意である。従来の構造と同様に、第４行ないし第７行のパッチの場合、隣接する列のパッチ同士が同一平面内で隙間（ギャップ）を形成している。従来は、同一平面内におけるギャップを狭く形成する際の製造限界に起因して、例えば第４行ないし第７行のような位置関係のマッシュルーム構造のみを利用して、リフレクトアレイを形成せざるを得なかった。このため、さらに大きな容量に対応する反射位相が必要であったとしても、そのような反射位相をもたらすマッシュルーム構造を得ることはできなかった。例えば、図２７において、パッチ長さＷｙは、２．３ｍｍが上限になっている。パッチ同士の間隔Δｙは、２．４ｍｍであるので、パッチ長さＷｙが２．３ｍｍの場合、ギャップは、Δｙ－Ｗｙ＝０．１ｍｍとなり、パッチ長さの上限は、実現可能なギャップの長さに対応する。【００９９】これに対して、第１行ないし第３行のパッチの場合、隣接する列のパッチ同士は、同一平面にはない。図示の例の場合、第１行から第３行に属するパッチの内、第２列に属するパッチの高さは、第１列及び第３列に属するパッチの高さより高い。これにより、隣接する列のパッチ同士が、より大きな容量を形成することができる。隣接する列のパッチ同士は重なることが許容されるので、パッチ長さＷｙは、２Δｙ未満であれば、Δｙ以上でもよい。代替例として、第２列のパッチの高さが、第１及び第３列のパッチの高さより低くなっていてもよい。【０１００】図２７の右下側に示されているグラフOVは、重なりを許容することでパッチ長さＷｙを２．３ｍｍ以上に延長した場合のシミュレーション結果を示す。隣接するパッチに対して重なりを許容することで、従来の限界であった－９０度を超えて、ほぼ－１８０度に達する反射位相を実現できることが分かる。このように第３構造によれば、達成可能な反射位相のレンジを拡大することができる。【０１０１】ところで、図３２や図３３に示されているように、隣接する列のパッチ同士の重なりを許容する場合、隣接するパッチの接地プレートからの距離（高さ）ｔは、厳密には同一でない。上記の数式（６）によれば、パッチの高さｔは、インダクタンスＬに影響する（Ｌ＝μｔ）。したがって、あるパッチ高さｔに関するパッチ長さＷｙと反射位相の関係を示すグラフ（例えば、t24）と、重なりを許容した場合のパッチ長さＷｙと反射位相の関係を示すグラフ（OV）は、厳密には連続的にならない。前提とするパッチ高さが厳密には異なり、それに応じて共振周波数が変わるからである。しかしながら、第３構造において、重なっているパッチ同士のパッチ高さの相違が、比較的小さい場合、図２７に示されるように、グラフt24とグラフOVは、連続的になる。ただし、これらのグラフを連続的にすること（すなわち、隣接するパッチ高さの相違が無視できる程度に小さいこと）は、本実施例において必須ではない。グラフOVとして示されるグラフが、グラフt24から離れた位置にあったとしても、適切な反射位相が設計可能であればよいからである。【０１０２】＜５．変形例＞＜＜５．１パッチ配列＞＞第１ないし第３構造における上記のパッチは、ビアが並んでいる線（図４のｐ、ｑ、図３３の列）に対して対称的に形成されていた。そして、ｙ軸方向のパッチサイズＷｙをその線に沿って徐々に変えることで、広狭様々なギャップが形成されていた。しかしながら、このようなパッチの並べ方は本発明に必須ではなく、様々なパッチ配列が考えられる。【０１０３】例えば、図３４Ａに示すようにして、パッチ及びギャップが形成されてもよい。ｘ軸方向にＷｘの長さを有するパッチp11、p12、p13、p14が、y軸方向に間隔Δｙを隔てて並んでいる。第１のパッチp11は、ｙ軸方向に2Wy1の長さを有する。第２のパッチp12は、ｙ軸方向にWy1＋Wy2の長さを有する。第３のパッチp13は、ｙ軸方向にWy2＋Wy3の長さを有する。第４のパッチp14は、ｙ軸方向にWy3＋Wy4の長さを有する。したがって、第１及び第２のパッチ間の隙間（ギャップ）は、Δｙ－2Wy1＝gy1である。同様に、第２及び第３のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy2＝gy2である。第３及び第４のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy3＝gy3である。４つのパッチp11、p12、p13、p14は、それぞれ異なる寸法を有するが、パッチ同士の間の中心間距離は、全て等しい（Δｙ）。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチの中心間距離Δｙに対して次式を満たす必要がある。【０１０４】ΔΦ＝k・Δy・sinαここで、ｋは波数を表す（ｋ＝2π／λ）。【０１０５】図３５は、図３４Ａに示されるようなパッチ及びギャップを形成することで、リフレクトアレイを形成した場合の概念的な平面図を示す。図３５に示されているパッチは、不図示のビアホールを介して接地プレートに接続されている。【０１０６】＜＜５．２垂直制御＞＞図３、図４、図１１、図１８及び図３３の構造では、電界がy軸方向を向いてZ軸方向から入射する波は、電界の方向に対して横方向、すなわちx軸方向に反射する（水平制御）。これに対して、図３４Ａ、Ｂ及び図３５の構造においては、電界がy軸方向を向いてZ軸方向から入射する波は、電界と同じ方向すなわちy軸方向に反射する（垂直制御）。言い換えれば、電波を反射させたい方向に沿って、素子同士の間の位相差を変化させることで（例えば、キャパシタンスC及び／又はインダクタンスLを変化させることで）、入射する電波を所望の方向に反射させることができる。説明の便宜上、ｚ軸から入射した電波を、ｘ軸方向に反射させる場合が水平制御と言及され、ｙ軸方向に反射させる場合が垂直制御と言及されているが、水平及び垂直は便宜的な相対的な概念である。【０１０７】＜＜５．３第１構造を利用した場合（反射角４５度）＞＞図３６は、電波を反射するリフレクトアレイを形成する際、第１構造が使用されている様子を示す部分断面図を示す。図示の層構造は、図９において説明したものと同じである。ただし、図３４Ａ、Ｂ及び図３５に示されるようなパッチ及びギャップの形成法が使用されている点が異なる。リフレクトアレイは、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の３つの導電層と、各導電層間の誘電体層とを有する。一例として、導電層は例えば銅を含む材料で構成されている。また、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８である材料で構成されている。Ｌ１層及びＬ２層間には０．８ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ２層及びＬ３層間には１．６ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ１層は図２Ａにおける第２パッチ２４に対応する。Ｌ２層は図２Ａにおける第１パッチ２３に対応する。Ｌ３層は接地プレート２１に対応する。したがって、Ｌ２層及びＬ３層間の貫通孔はビアホール２２に対応する。【０１０８】図３７は、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の平面図を概略的に示す。図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。この点は、図１０と同じである。図示の例の場合、ｘ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、１５×１３１個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がy軸方向を向いてZ軸から入射する波をy軸方向、すなわち垂直方向に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｘ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、帯のｙ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には２０個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約等の理由により１５個の素子が使用されている。このため、ｙ軸方向の１周期４８ｍｍ（＝２．４×２０）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図３７及び図３８において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１０９】図３８は図３７のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの列（ｙ軸方向）に関し、１５個の素子が並んでいる。１５個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これら１５個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。【０１１０】図３９は、ｙ軸方向に用意する素子数を１２個にした場合の数値例を示す。図３９に示す数値例も、電波の入射方向に対して４５度の角度で反射波を形成するためのものである。【０１１１】＜＜５．４第１構造を利用した場合（反射角７０度）＞＞図３７～図３９に示した数値例は、電波を入射方向に対して４５度の方向に反射させる観点から決定されていた。本実施例は、４５度に限定されず、任意の方向に電波を反射するリフレクトアレイを形成できる。【０１１２】図４０は、電波を入射方向に対して７０度の方向に反射させるリフレクトアレイにおけるＬ１層、Ｌ２層及びＬ３層を示す。Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の層構造は、図９及び図３６に示したものと同じである。この例の場合、ｘ軸方向に伸びる９列の帯の１つは、１２×１２９個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。隣接する素子同士の反射位相差は、２４度であるように設計されている。すなわち、ｘ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｙ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には１５個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約などの理由により１２個の素子が使用されている。このため、ｙ軸方向の１周期３６ｍｍ（＝２．４×１５）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図４０及び図４１において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１１３】図４１は図４０のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの列（ｙ軸方向）に関し、１２個の素子が並んでいる。１２個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これら１２個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（２４度＝３６０度／１５）を有する。【０１１４】図４２に示す数値例も、電波の入射方向に対して７０度の角度で反射波を形成するためのものである。ただし、１つの列（ｙ軸方向）に関して１２個ではなく、１１個の素子を並べることで、リフレクトアレイを形成した場合の数値例である。【０１１５】＜＜５．５第２構造を利用した場合（反射角４５度）＞＞図３６ないし図４２に示した数値例は、電波を反射するリフレクトアレイが第１構造を用いて形成された場合の例である。以下、第２構造を用いて、電波を反射するリフレクトアレイを形成する例を説明する。【０１１６】図４３は、マッシュルーム構造のパッチ高さｔが４種類存在するリフレクトアレイの概略斜視図を示す。多数の素子の一部分しか描かれていないことに留意を要する。リフレクトアレイの全体的な平面図は、図３５に示したものと同様である。【０１１７】図４４は、層構造を示す断面図である。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８であるＦＲ４基板である。１層目と２層目は０．２ｍｍ隔たっている。１層目と３層目は０．８ｍｍ隔たっている。１層目と４層目は１．６ｍｍ隔たっている。１層目と５層目は２．４ｍｍ隔たっている。【０１１８】図４５Ａは、１層目ないし５層目における導電層の位置（影の付いた部分）を示す。１層目の場合、第１ないし第１３の素子各々に対応する１３個のパッチが示されている。図中、ｙ軸方向に並ぶ１３個の丸印はビアホールに対応する。便宜上、右から順に第１、第２、...第１３の素子と言及する。図４６Ａは、１層目における１３個のパッチのサイズを示す。２層目の場合、第１の素子に対応する場所に、長さPy1を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy1は２．４ｍｍである。３層目の場合、第１及び第２の素子に対応する場所に、長さPy2を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy2は４．８ｍｍである。４層目の場合、第１ないし第５の素子に対応する場所に、長さPy3を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy3は１２ｍｍである。５層目の場合、第１ないし第１３の全素子に対応する場所に、長さPy4を有する導電層が設けられている。一例としてPy4は３１．２ｍｍである。【０１１９】＜＜５．６改良された第２構造による垂直制御＞＞第２構造の等価回路を示す図２６を参照しながら説明したように、隣接するマッシュルーム構造同士の間には、近似的にL＝μtの大きさのインダクタンスが発生する。Lはインダクタンスを示し、μは材料の透磁率を示し、tはビアの高さを示す。この場合、隣接するマッシュルーム構造のビアの高さはともに等しい。図２８にはビアの高さが異なるマッシュルーム構造が並べられている。実線の左回りの矢印で示されているインダクタンスL1、L3、L5については、それぞれμ×t1、μ×t2、μ×t3の大きさの値になることが予想される。しかしながら、破線の左回りの矢印で示されているインダクタンスL2、L4の場合、接地プレートに段差があり、隣接するビアの高さが相違している。このため、この付近で発生するインダクタンスを、透磁率μとビアの高さｔの積により近似することは適切でなくなってしまう。同様なことは、図29及び図30におけるL2、L4についても当てはまる。インダクタンスを透磁率とビアの高さの積で近似できないことは、マッシュルーム構造を多数並べてリフレクタ等を作成する際に、設計を困難にしてしまう。ビアの高さが複数種類存在する第２構造により、垂直制御（図３４Ａ－Ｄ）を行う場合、この不都合は特に顕著になる。図４５Ｂは、上記の問題に対処するように改良された第２構造を用いて垂直制御を行う場合の平面図及び断面図を示す。図３４Ａに示されるようなパッチ配列が使用されているが、他の配列法が使用されてもよい。１層目ないし５層目に示されている太い線分は、その部分が導電性の材料であることを示す。１層目における導電性の材料は、パッチを構成する。２層目ないし５層目は接地プレートを構成する。各層を横切るように、５つのビアがパッチ各々に対して存在している。ビアと接地プレートが交わっている部分は、電気的に接続されている。図中、C1、C2、C3、C4はパッチ同士の間に発生するキャパシタンスを示す。図２８においては「ＥＸ」で示されているように、接地プレートの端（又は縁）は、ビアを超えて延在し、隣接する素子同士の中間に位置している。これに対して、図４５Ｂに示す例の場合、接地プレートの端は、ビアを超えて延在しておらず、ビアの位置において終端されている。これにより、L1、L2、L3、L4のどのインダクタンスについても、隣接するビアの高さは等しく、発生するインダクタンスは、透磁率とビアの高さの積により適切に近似できる。なお、接地プレートの端はビアの位置において実質的に終端されていればよく、製造工程等の都合により接地プレートの端がビアを僅かに超えていてもよい。＜５．６ビアなし構造＞上記の様々なマッシュルーム構造やパッチ配列において、１つ以上のパッチの内の１つと、接地プレートは、ビアホールを介して電気的に接続又は短絡されていた。しかしながら、このことは、リフレクトアレイを実現する場合には必須ではない。マッシュルーム構造がリフレクタアレイとして使用され、入射波を所望の方向に反射させる際、ビアホールは、直接的には作用していないからである。ただし、ビアホールの高さ（パッチ高さ）tは、インダクタンスL（＝μt）に関連し、インダクタンスLはマッシュルーム構造の共振周波数ωに影響するので、ビアホールの有無は、パッチの寸法やギャップ等を設計する際には必ず考慮しなければならない。逆に、ビアホールを設けないこととし、接地プレート及び１つ以上のパッチ同士の容量等に基づいて、パッチ及びリフレクタアレイを設計することも可能である。【０１２０】例えば、第１構造によるマッシュルーム構造は、パッチを多層化することで容量を制御できるので（C→nC）、ビアホールが存在しなかったとしても、入射波を適切に反射させることはできる（図４６Ｂ）。【０１２１】第２構造によるマッシュルーム構造の場合、パッチ及び接地プレート間の距離を変えるとインダクタンスLが変化することに着目していた（L＝μt）。したがって、ビアホールが存在しなかった場合、上記の議論のようなインダクタンスは得られない。しかしながら、第２構造においてビアホールが存在しなかった場合に、パッチ及び接地プレート間の容量をさらに考慮して設計することが考えられる（図４６Ｃ）。パッチ及び接地プレート間の容量は、近似的にそれらの間の距離に反比例する。したがって、隣接するパッチ同士の隙間に起因する容量に加えて、パッチ及び接地プレート間の距離に依存する容量をも考慮することで、隣接するパッチ同士の反射位相差に相応しいパッチを設計することができる。【０１２２】第３構造によるマッシュルーム構造は、パッチ同士の重なりを許容することで容量を制御しているので、第１構造の場合と同様に、ビアホールが存在しなかったとしても、入射波を適切に反射させることができる（図４６Ｄ）。【０１２３】図４６Ｂ－Ｄにおいて、隣接するパッチ同士の間隔は、図示の便宜上等間隔であるように描かれているが、このことは本発明に必須ではなく、パッチ同士の間隔は、具体的な製品用途に応じて様々に設定される。図４６Ｅは、上記の第２構造において、ビアがなく、パッチ同士の間隔が均等ではない様子を強調して示している。パッチ同士の間隔が均等であってもなくてもよいことは、第２構造だけでなく、第１及び第３構造についても当てはまる。【０１２４】さらに、水平制御（ｘ方向に反射させる制御）及び垂直制御（ｙ方向に反射させる制御）を行う際にも、ビアがないマッシュルーム構造を使用することができる。【０１２５】図３４Ｂは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合のパッチ配列例を示す。ただし、図３４Ｂに示すパッチ配列法は、ビアがあるマッシュルーム構造についても適用可能である。図示の例場合、４つのパッチp11、p12、p13、p14は、すべて同じ寸法を有する。すなわち、ｘ軸方向にWx及びｙ軸方向に2Wyのサイズをそれぞれが有する。この点、隣接するパッチのサイズが異なっている図３４Ａに示される配列法と異なる。ただし、図３４Ｂに示すパッチ配列法の場合、隣接するパッチ同士の中心間距離は、同一ではない。第１のパッチp11と第２のパッチp12との間の中心間距離Δy1は、Δy1＝Wy＋gy1＋Wy＝2Wy＋gy1である。第２のパッチp12と第３のパッチp13との間の中心間距離Δy2は、Δy2＝Wy＋gy2＋Wy＝2Wy＋gy2である。第３のパッチp13と第４のパッチp14との間の中心間距離Δy3は、Δy3＝Wy＋gy3＋Wy＝2Wy＋gy3である。パッチ同士の間の隙間は、図３４Ａのパッチ配列と同様に、gy1、gy2、gy3、...のように変化している。【０１２６】図３４Ｂに示すパッチ配列例の場合、４つのパッチp11、p12、p13、p14は、すべて同じ寸法を有するが、パッチ同士の中心間距離は、場所によって異なる。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合も、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチの中心間距離Δyiに対して次式を満たす必要がある。【０１２７】ΔΦ＝k・Δyi・sinαここで、ｋは波数を表し（ｋ＝2π／λ）、Δyiは、場所によって異なるパッチの中心間距離を表す（i＝1，2，...）。【０１２８】図３４Ｃは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合の別のパッチ配列例を示す。図３４Ａと同様に、４つのパッチp12、p13、p14、p15は、それぞれ異なる寸法を有するが、パッチ同士の間の中心間距離は、全て等しい（Δｙ）。図３４Ａに示す例とは異なり、ビアは設けられていない。これらのパッチは、ｘ軸方向にＷｘの長さを有する。第１のパッチp12は、ｙ軸方向にWy1＋Wy2の長さを有する。第２のパッチp13は、ｙ軸方向にWy2＋Wy3の長さを有する。第３のパッチp14は、ｙ軸方向にWy3＋Wy4の長さを有する。第４のパッチp15は、ｙ軸方向にWy4＋Wy5の長さを有する。したがって、第１及び第２のパッチ間の隙間（ギャップ）は、Δｙ－2Wy2＝gy2である。同様に、第２及び第３のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy3＝gy3である。第３及び第４のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy4＝gy4である。したがって、基準線同士の間の距離は、Δyに等しく、一定に保たれる。基準線の位置は、図３４Ａにおけるビアが設けられていた点（点を通る直線）に対応する。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチ間隔Δｙに対して次式を満たす必要がある。【０１２９】ΔΦ＝k・Δy・sinαここで、ｋは波数を表す（ｋ＝2π／λ）。【０１３０】ところで、マッシュルーム構造にビアが有る場合、パッチの寸法を決める基点としてビアの位置を使用することができる。しかしながら、ビアが無いマッシュルーム構造の場合、そのような基点はない。【０１３１】図３４Ｄは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合の別のパッチ配列例を示す。図３４Ｃと同様に、４つのパッチp12、p13、p14、p15は、それぞれ異なる寸法を有する。図示の例の場合、第１のパッチと隣接する第２のパッチと間のギャップ（隙間）を二等分した中心線と、第２のパッチと隣接する第３のパッチとの間のギャップを二等分した中心線との間の距離が、全て等しく設定されている（Δｙ）。一般に、ｉ番目のパッチと（ｉ＋１）番目のパッチとの間のギャップは、gyiとして表現され、ギャップを二等分した中心は、Giとして表現される。ｉ番目のパッチのｙ軸方向の寸法Wyiは、Δy－（gyi－1）／2－gyi／2として算出される。例えば、Wy2＝Δy－gy1／2－gy2／2として算出される。このようにギャップの中心を基点とすることで、ビアが無い場合のパッチの寸法を簡易に算出することができる。【０１３２】＜６．製造方法＞第１ないし第３構造及び変形例の構造は、当該技術分野で既知の適切な如何なる方法で製造されてもよい。何れの構造を製造する場合にも、金属層と誘電体層とが積層された構造が基礎になる。例えば、表裏に銅の導電層が形成されているプリント基板（例えば、誘電率が４．４であるガラスエポキシ基板（FR4））を２枚重ねてプレスすることで、金属層が３層存在する構造が得られる。この場合において、プリプレグのような樹脂基板を複数枚重ねることで、所望の厚みの誘電体層を形成することができる。【０１３３】例えば、最下位の金属層を接地プレートとし、中間の金属層を第１パッチとし、最上位の金属層を第２パッチとすることで、図２Ａに示されるような第１構造のマッシュルーム構造を製造してもよい。【０１３４】また、最下位の金属層及び最上位の金属層を第１のマッシュルーム構造に使用し、中間の金属層及び最上位の金属層を第２のマッシュルーム構造に使用することで、図２８及び図３０に示すような第２構造を製造してもよい。最上位の金属層及び最下位の金属層を第１のマッシュルーム構造に使用し、中間の金属層及び最下位の金属層を第２のマッシュルーム構造に使用することで、図２９に示すような第２構造を製造してもよい。【０１３５】また、隣接するパッチが重ならないマッシュルーム構造について、最上位及び中間（又は中間及び最下位）の金属層を使用する一方、隣接するパッチが重なるマッシュルーム構造について、最上位、中間及び最下位の金属層を使用することで、図３２及び図３３に示すような第３構造を製造してもよい。【０１３６】＜７．組み合わせ構造＞＜＜７．１組み合わせ方＞＞上記の第１ないし第３構造及び変形例の構造は、単独で使用されてもよいし、組み合わせて使用されてもよい。第１構造、第２構造、第３構造及び変形例等の項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。概して、第１構造は、無給電素子を付加して複数のパッチを並列的に多層化することでキャパシタンスを増やしている。第２構造はパッチ高さを複数種類用意することでインダクタンスを調整している。第３構造は隣接するパッチが重なることを許容することでキャパシタンスを増やしている。したがって、第１構造、第２構造及び第３構造のうち２つ以上を組み合わせることで、キャパシタンス及び／又はインダクタンスをさらに変化させ、反射位相のレンジをさらに拡大できるようになる。【０１３７】例えば、図４７の上側に示されるように、１つのアレイが２つの領域Ｒ１、Ｒ２に区分けされ、領域Ｒ１及びＲ２のそれぞれにおいて異なる構造が使用されてもよい。アレイは、ｘ軸方向にＮｘ個及びｙ軸方向にＮｙ個のマッシュルーム構造を含む。マッシュルーム構造は、図２Ａの構造でもよいし、図２４の構造でもよい。アレイをｘ軸方向及び／又はｙ軸方向に反復することで、所望の大きさのリフレクトアレイを実現できる。【０１３８】図４７においてＲ１及びＲ２を形成する構造として、第１構造と第２構造、第１構造と第３構造、第２構造と第３構造の組み合わせ、及び第１－３構造全ての組み合わせが考えられる。さらには、図４７の下側に示されるように、１つのアレイが３つの領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３に区分けされ、これらの領域の少なくとも２つが異なる構造を使用してもよい。３つの領域が全て異なる構造を使用してもよい。アレイ内における領域の分け方は、図示のものに限定されず、適切な如何なる仕方で分けられてもよい。【０１３９】さらに、図４７に示したように領域毎に異なる構造を使用するだけでなく、１つのマッシュルーム構造における組み合わせも考えられる。【０１４０】図４８は、パッチを多層化する第１構造と、パッチ高さが異なるものを併用する第２構造との組み合わせを示す。これは、キャパシタンス及びインダクタンスの双方を調整する観点から好ましい。【０１４１】図４９Ａは、パッチを多層化する第１構造と、隣接するパッチの重なりを許容する第３構造との組み合わせを示す。これは、キャパシタンスをさらに大きくする観点から好ましい。第２構造と第３構造を組み合わせることや、第１ないし第３構造全てを組み合わせることも可能である。【０１４２】一例として、図４９Ｂは、ビアがない第１構造と第２構造を組み合わせた構造を示す。また、図４９Ｃは、ビアがない第２構造と第３構造を組み合わせた構造を示す。このように様々な構造が可能である。【０１４３】＜＜７．２第２構造と第３構造の組み合わせ＞＞第２構造と第３構造の組み合わせについて、説明する。【０１４４】図５０は、１つのアレイの中で、紙面右側の第２構造の領域と紙面左側の第３構造の領域とを組み合わせた場合の様子を示す。第２構造におけるパッチ高さ又はビア高さｔについては、２．４ｍｍ、１．６ｍｍ及び０．１（又は０．２）ｍｍの選択肢がある。第３構造におけるパッチ高さは、２．３ｍｍ及び２．４ｍｍ（又は２．２ｍｍ及び２．４ｍｍ）である。したがって、図示の構造は、以下の構造に分解して考えることができる。【０１４５】（Ａ）基板の厚みｔが０．１ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｂ）基板の厚みｔが０．２ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｃ）基板の厚みｔが１．６ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｄ）基板の厚みｔが２．４ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｅ）基板の厚みｔが２．３ｍｍ及び２．４ｍｍで重なりを許容したマッシュルーム構造及び（Ｆ）基板の厚みｔが２．２ｍｍ及び２．４ｍｍで重なりを許容したマッシュルーム構造。【０１４６】図５１ないし図５４は、上記の（Ａ）ないし（Ｄ）の各構造に対するシミュレーション結果を示す。図５５は、（Ａ）ないし（Ｄ）に加えて、（Ｅ）及び（Ｆ）の各構造に対するシミュレーション結果を示す。概してこれらは図２７を参照しながら説明したものに対応する。図５６は、（Ａ）ないし（Ｆ）に加えて、基板の厚みｔが０．８ｍｍのマッシュルーム構造についてのシミュレーション結果も示している。図５７は、図５５及び図５６に関し、（Ｅ）及び（Ｆ）の構造をシミュレーションする場合のモデルを示す。【０１４７】＜＜７．３水平制御４５度（その１）＞＞図５８は、第２構造及び第３構造の組み合わせによるリフレクトアレイの平面図を示す。このリフレクトアレイは、図５６に示されるようなパッチサイズＷｙ、反射位相及び基板厚みｔの相互関係にしたがって、作成されたものである。構造の詳細については、後述する。概して、ｘ軸方向に沿って左から７つのマッシュルーム構造により第３構造が形成されている。第３構造は、パッチ高さが２．４ｍｍのマッシュルーム構造と、パッチ高さが２．３ｍｍのマッシュルーム構造との重なりを許容することで形成されている。パッチ高さが２．４ｍｍの８つのマッシュルーム構造と、パッチ高さが１．６ｍｍの３つのマッシュルーム構造と、パッチ高さが０．８ｍｍのマッシュルーム構造とで第２構造が形成されている。そして、図中右端の位置に２．４ｍｍ幅の金属板が設けられている。この金属板とパッチの隙間は０．０５ｍｍである。金属板は、０．１ｍｍの厚みのマッシュルーム構造の代わりに使用されている。図５１に示されるように、基板の厚みが０．１ｍｍのマッシュルーム構造は、パッチサイズＷｙによらず、ほぼ１８０度の反射位相をもたらすので、金属板で代用できる。また、パッチ間のｘ方向における隙間は０．１ｍｍである。【０１４８】図５９は、図５８に示される各素子の具体的な寸法を示す。「設計位相」とは設計上求められる理想的な位相であり、「位相」の欄に示される数値が実際に実現される位相である。これらの数値は、リフレクトアレイが、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように設計されている。【０１４９】図６０は、ｘ軸方向に沿って並ぶ素子各々による反射位相の値を示す。これらの値はｚ＝λ／２（半波長）における値である。概して、－３００度から＋６０度に至るほぼ３６０度の全範囲にわたって、各素子に反射位相を適切に設定できていることが分かる。【０１５０】図６１は、シミュレーションにおける解析モデルを示し、このモデルをｚ軸方向から見たものが、図５８に相当する。【０１５１】図６２は、図５６に示されるグラフの内、図５８及び図６１のシミュレーションのモデルに使用された基板（ｔ＝０．８ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ、２．３＆２．４ｍｍ）に関するグラフを示す。さらに、図６２には、金属板に対応する点も示されている。【０１５２】図６３は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図６３に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる。さらに、２層マッシュルーム構造だけによる場合の指向性（図１５）と比較して、不要方向への放射がかなり抑制されていることが分かる。【０１５３】図６４は、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って約２０個の素子（第２又は第３構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、電波の到来方向であるｚ軸に対して－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【０１５４】図５８に部分的に示されているリフレクトアレイの構造を詳細に説明する。【０１５５】図６５は、第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。紙面の左右方向に１９個のビアホールが並び、便宜的な番号が右から順に付けられている。ビアホールの各々は１つの素子（マッシュルーム構造）に対応する。５つの導電層が誘電体層を介して積層され、最上位層から順にＬ１層、Ｌ２層、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層として示されている。導電層は例えば銅を含む材料で形成されてもよい。誘電体層は、FR4基板やガラスエポキシ樹脂基板等により形成されてもよい。一例として、ビアホールの直径は、０．５ｍｍである。【０１５６】１番目の素子は、マッシュルーム構造ではなく、金属板により形成されている。１番目の素子をマッシュルーム構造で構成する場合、基板の厚み（ビアホールの高さ）が０．１ｍｍであることを要する。しかしながら、このように薄い基板を用いて形成されるマッシュルーム構造の反射位相は、図５１に示されているように、パッチサイズによらずほぼ１８０度であるので、１番目の素子は金属板で代用できる。２番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ３層を接地プレートとしている。３番目ないし５番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ４層を接地プレートとしている。６番目ないし１３番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ５層を接地プレートとしている。１４番目ないし２０番目の素子は、第３構造によるものである。この場合、Ｌ１層及びＬ２層が、一部重なっている２つのパッチに対応する。Ｌ５層は、これら１３番目ないし２０番目の素子における接地プレートである。一例として、Ｌ１層及びＬ２層間の距離は０．１ｍｍであり、Ｌ１層及びＬ３層間、Ｌ３層及びＬ４層、そしてＬ４層及びＬ５層間は、それぞれ０．８ｍｍである。また、ビアの直径は０．５ｍｍである。【０１５７】図６６は、Ｌ１層及びＬ２層の平面図を概略的に示す。図６７は、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層の平面図を概略的に示す。図２４に示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、２０×１３０個の素子を含んでいる。図中の数字は寸法（ミリメートル）の一例であり、素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がy軸方向の偏波をx軸方向（水平方向）に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図６６ないし図７３において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１５８】図６８は図６６のＬ１層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行（ｘ軸方向）に関し、２０個の素子に対応する部分が示されている。２０個の素子に対応する部分の内、第２ないし第２０の素子に対応する部分の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有するパッチ１２３（図２４）に対応する。１番目の素子（右側）は金属板で代用されている。これらｘ軸方向に並ぶ素子の各々は、隣接する素子同士との間で所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。図示のパッチサイズの数値は、図５９に示しているものに対応する。【０１５９】図６９は図６６のＬ１層において「Ａ部」及び「Ａ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。【０１６０】図７０は図６６のＬ２層において「Ｂ部」及び「Ｂ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。ｘ軸方向に沿う１つの行に着目すると、左から７つのパッチが並んでいる。これらは、パッチ同士の重なりが許容される第３構造において、Ｌ１層のパッチと重なるＬ２層のパッチに対応する。【０１６１】図７１は図６７のＬ３層において「Ｃ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ３層は、１番目及び２番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７１の右側に示されている。【０１６２】図７２は図６７のＬ４層において「Ｄ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ４層は、３番目ないし５番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７２の右側に示されている。【０１６３】図７３は図６７のＬ５層において「Ｅ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ５層は、６番目ないし２０番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７３に示されている。【０１６４】＜＜７．４水平制御４５度（その２）＞＞図７４も、図５８と同様に、第２構造及び第３構造の組み合わせを含むリフレクトアレイの構成例を示す。ただし、図中左側の第３構造におけるビアの高さが２．４ｍｍと２．２ｍｍの組み合わせである点、及び右側の第２構造において、金属板ではなく厚みが０．２ｍｍの基板を使用している点が主に異なる。これに応じて、各素子の寸法は、図７５に示されるように、図５９におけるものと若干異なる。【０１６５】図７６は、図５６に示されるグラフの内、図７４のシミュレーションのモデルに使用された基板（ｔ＝０．８ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ、２．２＆２．４ｍｍ）に関するグラフを示す。【０１６６】図７７は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図７７に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる。さらに、２層マッシュルーム構造だけによる場合の指向性（図１５）と比較して、不要方向への放射がかなり抑制されていることが分かる。【０１６７】図７８は、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って約２０個の素子（第２又は第３構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、電波の到来方向であるｚ軸に対して－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【０１６８】図７４に部分的に示されているリフレクトアレイの構造を詳細に説明する。【０１６９】図７９は、第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。概して図６５と同様であるが、１番目の素子がマッシュルーム構造として設けられている点、及びＬ１層及びＬ２層が、１番目の素子と、１４番目ないし２０番目の素子とで共通している点、Ｌ１層及びＬ２層間の距離が０．２ｍｍである点が、主に異なる。【０１７０】１番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ２層を接地プレートとしている。２番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ３層を接地プレートとしている。３番目ないし５番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ４層を接地プレートとしている。６番目ないし１３番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ５層を接地プレートとしている。１４番目ないし２０番目の素子は、第３構造によるものである。この場合、Ｌ１層及びＬ２層が、一部重なっている２つのパッチに対応する。Ｌ５層は、これら１３番目ないし２０番目の素子における接地プレートである。一例として、Ｌ１層及びＬ２層間の距離は０．２ｍｍであり、Ｌ１層及びＬ３層間、Ｌ３層及びＬ４層、そしてＬ４層及びＬ５層間は、それぞれ０．８ｍｍである。また、ビアの直径は０．５ｍｍである。【０１７１】上述したように、Ｌ１層及びＬ２層は、１番目の素子と、１４番目ないし２０番目の素子とで共通している。これは、１番目の素子のＬ１層と１４番目ないし２０番目の素子のＬ１層とが、同じ基板上に形成できることを意味する。さらに、１番目の素子のＬ２層と１４番目ないし２０番目の素子のＬ２層も、同じ基板上に形成できる。これにより、リフレクトアレイの構造の簡易化及び製造工程の簡易化等を図ることができる。図示の例では、Ｌ１層及びＬ２層が双方の構造で共通しているが、第２構造及び第３構造において、Ｌ１層ないしＬ５層のうち、（可能であるならば）どの層が共通していてもよい。このように、異なる構造を組み合わせる場合において、複数の導電層のうちの１つ以上を共通にすることは、第２及び第３構造間だけでなく、他の構造間で行われてもよい。例えば、第１構造と第２構造を組み合わせた構造、第１構造と第３構造を組み合わせた構造において、Ｌ１層ないしＬ５層の内の１つ以上が共通していてもよい。【０１７２】図８０は、Ｌ１層及びＬ２層の平面図を概略的に示す。図８１は、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層の平面図を概略的に示す。図２４に示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、２０×１３０個の素子を含んでいる。図中の数字は寸法（ミリメートル）の一例であり、素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がx軸方向の偏波をｘ軸方向（垂直方向）に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、Y軸方向に伸びる20個分の素子間隔（２．４ｍｍ×20）は、20個分の素子間隔の両端で反射位相が２π変化するように設計されている。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図８０ないし図８７において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１７３】図８２は図８０のＬ１層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行（ｘ軸方向）に関し、２０個の素子に対応する部分が示されている。２０個の素子に対応する部分に含まれている矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有するパッチ１２３（図２４）に対応する。これらの素子の各々は、隣接する素子同士との間で所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。図示のパッチサイズの数値は、図７５に示しているものに対応する。【０１７４】図８３は図８０のＬ１層において「Ａ部」及び「Ａ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。【０１７５】図８４は図８０のＬ２層において「Ｂ部」及び「Ｂ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。ｘ軸方向に沿う１つの行に着目すると、左から７つのパッチが並んでいる。これらは、パッチ同士の重なりが許容される第３構造において、Ｌ１層のパッチと重なるＬ２層のパッチに対応する。【０１７６】図８５は図８１のＬ３層において「Ｃ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ３層は、１番目及び２番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８５の右側に示されている。【０１７７】図８６は図８１のＬ４層において「Ｄ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ４層は、３番目ないし５番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８６の右側に示されている。【０１７８】図８７は図８１のＬ５層において「Ｅ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ５層は、６番目ないし２０番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８７に示されている。【０１７９】＜＜７．５垂直制御４５度＞＞図５８ないし図８７では、電界に対して水平方向に反射させる観点から、リフレクトアレイの構造及びシミュレーション例が説明されてきた。しかしながら、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイは、電界に対して垂直方向に反射させるように設計することもできる。【０１８０】図８８は、マッシュルーム構造のパッチ高さｔが４種類存在する第２構造と、隣接するパッチ同士の重なりを許容する第３構造とを有するリフレクトアレイの概略斜視図を示す。多数の素子の一部分しか描かれていないことに留意を要する。【０１８１】図８９は、層構造を示す断面図である。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、tanδが０．０１８であるＦＲ４基板である。１層目と２層目は０．２ｍｍ隔たっている。１層目と３層目は０．８ｍｍ隔たっている。１層目と４層目は１．６ｍｍ隔たっている。１層目と５層目は２．４ｍｍ隔たっている。【０１８２】図９０は、１層目ないし５層目における導電層の位置（影の付いた部分）を示す。図中、ｙ軸方向に並ぶ２０個の丸印はビアホールに対応する。便宜上、右から順に第１、第２、...第２０の素子と言及する。１層目の場合、第１ないし第２０の素子各々に対応するパッチが示されている。第１３ないし第２０の素子は、パッチ同士の重なりを許容しているので、パッチ高さが異なるもの（第１４、第１６、第１８、第２０）は１層目には現れていない。２層目の場合、第１の素子に対応する場所に、長さPy1を有する導電層が設けられ、かつ第１４、第１６、第１８及び第２０の素子のパッチが設けられている。他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy1は２．４ｍｍである。図９１は、１層目及び２層目における２０個のパッチのサイズを示す。３層目の場合、第１及び第２の素子に対応する場所に、長さPy2を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy2は４．８ｍｍである。４層目の場合、第１ないし第５の素子に対応する場所に、長さPy3を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy3は１２ｍｍである。５層目の場合、第１ないし第１３の全素子に対応する場所に、長さPy4を有する導電層が設けられている。一例としてPy4は３１．２ｍｍである。【０１８３】図９２は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図９２に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる（図示の例の場合、－４３度の方向に１８．５５ｄＢの反射波が得られている。）。＜＜７．６改良された第２構造と第３構造の組み合わせ＞＞「５．６改良された第２構造による垂直制御」のセクションにおいて説明したように、第２構造において発生するインダクタンスを正確に規定する観点からは、接地プレートがビアの位置において実質的に終端していることが好ましい。以下の説明において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。図９３は、改良された第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、tanδが０．０１８であるＦＲ４基板である。図示の層構造は、概して、図７９、図８９等の構造と同様であるが、３層目及び４層目において「EX'」として示されているように、接地プレートがビアの位置で実質的に終端している点が大きく異なる。図７９、図８９等の構造の場合、接地プレートの端がビアの位置で実質的に終端しておらず、隣接する素子同士の間に接地プレートの端が存在し、接地プレートの段差が形成されている。なお、製造工程上の理由により、「EX'」で示されている部分において、接地プレートの端がビアを少しだけ超えて延在しているが、これは、素子同士の間で発生するインダクタンスに実質的な影響を及ぼすものではない。図９４Ａは、図９３に示すＬ１層の平面図を示す。図示の構造の場合、図９３に示す２０個の素子が並んでいる構造（約４８ｍｍ）が、ｙ軸方向に２回反復され、ｘ軸方向に４０回反復されているが、素子（ビア）の数、ｙ軸方向の反復数及びｘ軸方向の反復数は単なる一例に過ぎず、適切な如何なる数値が使用されてもよい。図９４Ｂは、図９４Ａに示すＬ１層の「Ａ部」を詳細に示す。図９５Ａは、図９３に示すＬ２層の平面図を示す。図９５Ｂは、図９５Ａに示すＬ２層の「Ｂ部」を詳細に示す。「Ｂ部」は「Ａ部」の下側に位置する。Ｌ２層ないしＬ５層は接地プレートを構成する。図９５Ａ、図９５Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。図９６Ａは、図９３に示すＬ３層の平面図を示す。図９６Ｂは、図９６Ａに示すＬ３層の「Ｃ部」を詳細に示す。「Ｃ部」は「Ａ部」及び「Ｂ部」の下側に位置する。図９６Ａ、図９６Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。図９７Ａは、図９３に示すＬ４層の平面図を示す。図９７Ｂは、図９７Ａに示すＬ４層の「Ｄ部」を詳細に示す。「Ｄ部」は「Ａ部」、「Ｂ部」及び「Ｃ部」の下側に位置する。図９７Ａ、図９７Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。図９８Ａは、図９３に示すＬ５層の平面図を示す。図９８Ｂは、図９８Ａに示すＬ５層の「Ｅ部」を詳細に示す。「Ｅ部」は「Ａ部」、「Ｂ部」、「Ｃ部」及び「Ｄ部」の下側に位置する。次に、改良された第２構造と第３構造の組み合わせについてのシミュレーション結果を示す。シミュレーションでは、図９９Ａ及び図９９Ｂに示されるような垂直制御を行う２つの構造が比較された。何れの構造も、改良された第２構造を使用し、接地プレートはビアの位置において終端している。しかしながら、パッチの設計が異なっている。図９９Ａの構造は、図３４Ａに示されるように、隣接するパッチが同じサイズを有する。これに対して、図９９Ｂの構造は、図３４Ｂに示されるように、ビアを中心として対称的なパッチが使用されている。図９９Ｃは、２つの構造各々の遠方放射界のシミュレーション結果を示す。電場がｙ軸方向を向いている電波がｚ軸∞方向から到来し、－４５度の方向に反射されるように、図９９Ａ、Ｂの構造は設計されている。ビームの大きさ又は強度は、所望方向（－４５度）における値により規格化されている。何れの構造も、所望方向に大きな反射ビームを形成している。＋４５度付近において、図９９Ｂの構造は、比較的大きな不要反射ビームを形成している。これに対して、図９９Ａの構造は、そのような不要反射ビームを適切に抑制できている。さらに、０度方向の鏡面反射ビームについても、図９９Ａの構造は、図９９Ｂの構造よりも不要反射ビームを小さく抑制できる。したがって、垂直制御の場合、図９９Ｂの構造よりも、図９９Ａの構造の方が好ましい。次に、接地プレートがビアの位置で終端していることが、ビアの高さが異なる構造を使用して垂直制御及び水平制御を行う場合にどのように影響するかを説明する。図１００Ａは、第２構造を含む構造により垂直制御を行う構造を示す。パッチの長さを図１００Ａに示すように、所望のLC共振の得られるLとCの対をｙ軸方向に配列することが可能である。上述のように、値の異なるLとCの組み合わせを配列する場合、接地プレートはビアの位置において終端していることが望ましい。図１００Ａには、概略平面図と、ｘ軸方向の断面図及びｙ軸方向の断面図が示されている。ｙ軸方向に沿って、パッチの層である１層目と、４つの接地プレート（２層目ないし５層目）とが存在し、「EX」として示されているように、接地プレートの２層目、３層目及び４層目の端は、隣接する素子同士の間にある。このため、ｙ軸方向に並ぶ素子において、適切な値のインダクタンスを発生させることが困難になってしまう。ｘ軸方向に並ぶ素子同士の間にもインダクタンスは発生する。しかしながら、電場がｙ軸方向を向いている電波を所望方向に反射させる場合、ｙ軸方向に並ぶ素子同士により発生するインダクタンスの方が重要である。このため、上述したように、接地プレートの端がビアの位置において終端するように、改善すべきである。図１００Ｂは、第２構造を含む構造により水平制御を行う構造を示す。水平制御の場合、図１００Ｂのように、所望のLC共振の得られるLとCの対をｘ軸方向に配列することが可能である。図１００Ｂにも、概略平面図と、ｘ軸方向の断面図及びｙ軸方向の断面図が示されている。水平制御の場合、ｘ軸方向の断面に複数の接地プレートが現れる。ｘ軸方向に沿って、パッチの層である１層目と、３つの接地プレート（２層目ないし４層目）とが存在し、「EX」として示されているように、２層目及び３層目の接地プレートの端は、隣接する素子同士の間にある。このため、ｘ軸方向において、適切な値のインダクタンスを発生させることは困難になってしまう。しかしながら、上述したように、電場がｙ軸方向の電波を反射させる場合、ｙ軸方向に並ぶ素子同士により発生するインダクタンスの方が重要である。ｙ軸方向沿って並ぶ素子の場合、隣接する素子のビアの高さは同じなので、発生するインダクタンスＬは、透磁率μとビアの高さtの積（L＝μt）により想定される値になる。このため、水平制御の場合は、垂直制御の場合よりも、接地プレートの段差の影響は深刻ではない。すなわち、ｘ軸方向の断面図に示されているように、接地プレートがビアの位置において終端していなくても、ｙ軸方向の断面図に示されているように、ギャップをはさむビアどうしの地板はつながっているため、所望のインダクタンスL1、L2、L3を得ることができる。ただし、当然ではあるが、図１００Ｂの構造においても、ｘ軸方向に延びる接地プレートが、ビアの位置において終端するようにすることで、設計どおりの動作をさらに期待することができる。【０１８４】以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず適切な如何なる数式が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。【０１８５】以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。【０１８６】（Ｍ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子である、装置。【０１８７】（Ｍ２）前記複数個のうち所定数個のマッシュルーム構造が、ある線に沿って並べられ、前記複数個のうち別の所定数個のマッシュルーム構造が、別の線に沿って並べられ、前記ある線に沿っているマッシュルーム構造の第１パッチと、前記別の線に沿っているマッシュルーム構造の第１パッチとの間の隙間が、前記ある線及び別の線に沿って徐々に変化している、Ｍ１記載の装置。【０１８８】（Ｍ３）ある線に沿って並べられている所定数個のマッシュルーム構造のうち、隣接するマッシュルーム構造の第１パッチ同士の間の隙間が、前記ある線に沿って徐々に変化している、Ｍ１記載の装置。【０１８９】（Ｍ４）前記隙間を決める隣接する第１パッチの内の一方の端から、該一方の第１パッチの基準線までの距離が、隣接する他方の第１パッチの端から、該他方の第１パッチの基準線までの距離に等しく、複数のマッシュルーム構造に対する基準線間の距離が一定に保たれている、Ｍ３記載の装置。【０１９０】（Ｍ５）前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造各々の第１パッチは、互いに等しいサイズであり、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の中心間距離は、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の中心間距離と異なる、Ｍ３記載の装置。【０１９１】（Ｍ６）前記ある線に沿って隣接している第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線と、前記ある線に沿って隣接している第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線との間の距離が、前記ある線に沿って並んでいる複数のマッシュルーム構造に対して一定に保たれている、Ｍ３記載の装置。【０１９２】（Ｍ７）前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造のうち、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差が、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差に等しい、Ｍ２ないしＭ６の何れか１項に記載の装置。【０１９３】（Ｍ８）少なくとも前記ある線に沿って並べられた前記所定数個のマッシュルーム構造を含むアレイが、同一平面内に複数個反復的に並べられている、Ｍ１ないしＭ７の何れか１項に記載の装置。【０１９４】（Ｍ９）前記接地プレート、前記第１パッチ及び前記第２パッチに対して平行に距離を隔てて設けられ、無給電素子として機能する１つ以上のパッチをさらに有する、Ｍ１ないしＭ８の何れか１項に記載の装置。【０１９５】（Ａ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、あるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【０１９６】（Ａ２）前記あるマッシュルーム構造におけるパッチと、前記別のマッシュルーム構造におけるパッチとが、同一平面内に設けられている、Ａ１記載の装置。【０１９７】（Ａ３）前記あるマッシュルーム構造における接地プレートと、前記別のマッシュルーム構造における接地プレートは、多層構造には形成されていない、Ａ２記載の装置。（Ａ４）前記あるマッシュルーム構造における接地プレートと、前記別のマッシュルーム構造における接地プレートとが、同一平面内に設けられている、Ａ１記載の装置。【０１９８】（Ａ５）（Ａ１）の装置において、（Ｍ２）～（Ｍ９）の特徴を備えた装置。【０１９９】（Ｂ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２００】（Ｂ２）（Ｂ１）の装置において、（Ｍ２）～（Ｍ９）の特徴を備えた装置。【０２０１】（Ｃ１）Ｍ＋Ａ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第２群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【０２０２】（Ｃ２）Ｍ＋Ａ＋Ｂ当該装置がさらに第３群の複数のマッシュルーム構造を有し、前記第３群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、Ｃ１記載の装置。【０２０３】（Ｃ３）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチをなす２層の内の１層と同一平面に設けられ、前記３層の内の別の１層が、前記２層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ１又はＣ２に記載の装置。【０２０４】（Ｃ４）Ｍ＋Ｂ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２０５】（Ｃ５）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の１層と同一平面に設けられ、前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の別の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ４記載の装置。【０２０６】（Ｃ６）Ａ＋Ｂ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記マッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第１群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第１群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なり、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２０７】（Ｃ７）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチをなす２層の内の１層が、前記２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の１層と同一平面に設けられ、前記２層の内の別の１層が、前記３層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ６記載の装置。

A

2012034333

2011000247

20110104

20120216

2012034333

20120216

5162678

20121221

マッシュルーム構造を有する装置

392026693

株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ

100070150

伊東 忠彦

丸山 珠美,古野 辰男,小田 恭弘,沈 紀▲ユン▼,大矢 智之

2010043574,20100226,JP,2010156256,20100708,JP

8

H01Q 15/14 (20060101)

H01Q 15/14 Z

9

0

69

5J020

5J020 AA03 ,5J020 BA04 ,5J020 BA16 ,5J020 BD03 ,5J020 DA03

【課題】多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供すること。【解決手段】複数個のマッシュルーム構造を有する装置が使用される。複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる。【選択図】図３２

【請求項１】複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【請求項２】前記複数個のうち所定数個のマッシュルーム構造が、ある線に沿って並べられ、前記複数個のうち別の所定数個のマッシュルーム構造が、別の線に沿って並べられ、前記ある線に沿っているマッシュルーム構造のパッチと、前記別の線に沿っているマッシュルーム構造のパッチとの間の隙間が、前記ある線及び別の線に沿って徐々に変化している、請求項１記載の装置。【請求項３】ある線に沿って並べられている所定数個のマッシュルーム構造のうち、隣接するマッシュルーム構造のパッチ同士の間の隙間が、前記ある線に沿って徐々に変化している、請求項１記載の装置。【請求項４】前記隙間を決める隣接する第１パッチの内の一方の端から、該一方の第１パッチの基準線までの距離が、隣接する他方の第１パッチの端から、該他方の第１パッチの基準線までの距離に等しく、複数のマッシュルーム構造に対する基準線間の距離が一定に保たれている、請求項３記載の装置。【請求項５】前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造各々のパッチは、互いに等しいサイズであり、前記第１及び第２のマッシュルーム構造のパッチ同士の中心間距離は、前記第２及び第３のマッシュルーム構造のパッチ同士の中心間距離と異なる、請求項３記載の装置。【請求項６】前記ある線に沿って隣接している第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線と、前記ある線に沿って隣接している第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線との間の距離が、前記ある線に沿って並んでいる複数のマッシュルーム構造に対して一定に保たれている、請求項３記載の装置。【請求項７】前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造のうち、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差が、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差に等しい、請求項２ないし６の何れか１項に記載の装置。【請求項８】少なくとも前記ある線に沿って並べられた前記所定数個のマッシュルーム構造を含むアレイが、同一平面内に複数個反復的に並べられている、請求項１ないし７の何れか１項に記載の装置。【請求項９】前記接地プレート及び前記パッチに対して平行に距離を隔てて設けられ、無給電素子として機能する１つ以上のパッチをさらに有する、請求項１ないし８何れか１項に記載の装置。

【請求項１】複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。

【技術分野】【０００１】本発明は、マッシュルーム構造を有する装置に関連する。このような装置は、電波を特定の方向に反射させるリフレクタだけでなく、電波を送受信する際のアンテナや、特定の周波数を減衰させるフィルタ等にも使用可能である。

【背景技術】【０００２】移動通信において、電波の経路に建物等の障害物が存在すると、受信レベルが劣化してしまう。このため、その建物と同程度以上の高所に反射板（リフレクタ）を設け、電波が届きにくい場所に反射波を送る技術がある。反射板により電波を反射する際、垂直面内における電波の入射角が比較的小さかった場合、反射板は電波を所望方向に向けることが困難になってしまう（図１）。一般に、電波の入射角と反射角は等しいからである。この問題に対処するため、地面を覗き込むように反射板を傾斜させることが考えられる。そのようにすると、反射板に対する入射角及び反射角を大きくすることができ、到来波を所望方向に向けることができる。しかしながら、電波を遮るような建物と同程度に高い場所の反射板を、地面側に傾けて設置することは、安全性の観点からは好ましくない。このような観点から、電波の入射角が比較的小さかったとしても、所望方向に反射波を向けることが可能なリフレクタが望まれている。【０００３】そのようなリフレクタとして、半波長程度の素子を周期的に並べた構造が存在するが、そのような構造は、かなり大型になってしまう。これに対して、半波長よりも小さな素子を多数並べたリフレクトアレイが近年注目されている。そのようなリフレクトアレイの一例は、マッシュルーム構造を有するリフレクトアレイである。【０００４】マッシュルーム構造を用いたリフレクトアレイは、インダクタンスLとキャパシタンスCとを調整することで、共振周波数を調整し、これにより反射位相を制御して電波が反射する方向を制御する。共振周波数を調整する方法としては、ビアの位置をパッチの中心からずらす方法（これについては、非特許文献１参照。）、パッチのサイズを変える方法（これについては、非特許文献２参照。）、バラクタダイオードを用いて電圧を変更する方法（これについては、非特許文献３参照。）等がある。

【発明が解決しようとする課題】【０００６】多数の素子を用いて所望の方向に電波を向けるリフレクトアレイを実現するには、所定の反射位相を与える素子を整列させる必要がある。理想的には、パッチサイズのような何らかの構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相が、－πラジアンから＋πラジアンまでの全範囲（２πラジアン＝360度）を網羅できることが望ましい。【０００７】しかしながら、上記の何れの方法を用いたとしても、所与の周波数における反射位相は広範囲にわたるものではない、という問題がある。【０００８】本発明の課題は、多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズのような構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】【０００９】開示される発明の一形態は、複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置である。

【発明の効果】【００１０】開示される発明によれば、多数のマッシュルーム構造を有する装置に利用可能な構造であって、パッチサイズのような構造パラメータの所定のレンジに対して、反射位相のレンジが広い構造を提供することができる。

【発明を実施するための形態】【００１２】以下の観点から、本発明を説明する。【００１３】１．概要２．第１構造２．１マッシュルーム構造２．２リフレクトアレイ２．２．１反射角４５度のリフレクトアレイ２．２．２反射角７０度のリフレクトアレイ２．３第１パッチ及び第２パッチの相互関係２．４より一般的な多層マッシュルーム構造３．第２構造４．第３構造５．変形例５．１パッチ配列５．２垂直制御５．３第１構造を利用した場合（反射角４５度）５．４第１構造を利用した場合（反射角７０度）５．５第２構造を利用した場合（反射角４５度）５．６改良された第２構造による垂直制御５．７ビアなし構造６．製造方法７．組み合わせ構造７．１組み合わせ方７．２第２構造と第３構造の組み合わせ７．３水平制御４５度（その１）７．４水平制御４５度（その２）７．５垂直制御４５度７．６改良された第２構造と第３構造の組み合わせ【実施例１】【００１４】＜１．概要＞リフレクトアレイの反射位相は、共振周波数において０になり、共振周波数は等価回路におけるインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣにより調整できる。したがって、所与の周波数における反射位相は、インダクタンスＬ及び／又はキャパシタンスＣを調整することで制御できる。後述の実施例による第１構造は、キャパシタンスに着目している。【００１５】第１構造によるリフレクトアレイは、１つの地板（接地プレート）と、該地板に配列された複数のマッシュルーム構造と、該マッシュルーム構造の上に配列された無給電アレイによって形成される。無給電アレイの働きにより、マッシュルーム構造を近似する並列共振モデルのキャパシタンスの値を例えば２倍にすることができる。すなわち、隣接するマッシュルーム構造間のギャップ（第１パッチ同士の隙間）によるキャパシタンスに加えて、第２パッチ同士の隙間に生じるキャパシタンスにより、全体のキャパシタンスを増やすことができる。キャパシタンスは、隣接する第１パッチ同士の隙間及び／又は隣接する第２パッチ同士の隙間のサイズを変えることにより制御できる。したがって、第１及び第２パッチのサイズ（すなわち、ギャップのサイズ）を変化させることで、キャパシタンスを制御できる範囲が広くなり、ひいては反射位相が変化する範囲を広くすることができる。【００１６】後述の実施例による第２構造は、インダクタンスに着目している。マッシュルーム構造のインダクタンスＬは、接地プレートからパッチまでの距離（ビアホールの長さ）ｔに近似的に比例する。したがって、接地プレート及びパッチ間の距離が異なるマッシュルーム構造は、反射位相に対しても異なる動作を行う。接地プレート及びパッチ間の距離ｔが異なるマッシュルームを組み合わせることで、ある距離又は厚みの場合には実現できなかった反射位相を実現できるようになる。【００１７】後述の実施例による第３構造は、第１構造と同様にキャパシタンスに着目しているが、第１構造とは異なり、複数のパッチが並列には配置されていない。その代わり、より大きなキャパシタンスを得るため、隣接するマッシュルーム構造のパッチ同士は、同一平面内で隙間を空けるだけでなく、互いに異なる平面に存在することが許容される（距離を隔てて重なることが許容される）。これにより、製造限界等に起因して実現できなかったキャパシタンスを達成できるようになり、ひいては反射位相のレンジを拡大できる。【００１８】＜２．第１構造＞＜＜２．１マッシュルーム構造＞＞図２Ａは、本実施例において使用可能なマッシュルーム構造を示す。図２Ａには２つのマッシュルーム構造が示されている。このようなマッシュルーム構造の素子を多数並べることで、リフレクトアレイを形成することができる。ただし、本発明はリフレクトアレイに限定されず、アンテナやフィルタ等のような他の用途にも使用可能である。【００１９】図２Ａには、接地プレート２１、ビアホール２２、第１パッチ２３及び第２パッチ２４が示されている。【００２０】接地プレート２１は、多数のマッシュルーム構造に対して共通の電位を供給する導体である。図２ＡにおけるΔｘ及びΔｙは、隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔に等しい。Δｘ及びΔｙは、マッシュルーム構造１つ分に対応する接地プレート２１のサイズを表す。一般に、接地プレート２１は、多数のマッシュルーム構造が並んだアレイと同程度に大きい。【００２１】ビアホール２２は、接地プレート２１と第１パッチ２３とを電気的に短絡するために設けられる。第１パッチ２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。第１パッチ２３は、接地プレート２１に対して平行に距離ｔを隔てて設けられ、ビアホール２２を介して接地プレート２１に短絡される。【００２２】第２パッチ２４も接地プレート２１に対して平行に設けられるが、第１パッチ２３よりもさらに距離を隔てて設けられる。第１パッチ２３は接地プレート２１に電気的に結合されている。しかしながら、第２パッチ２４は接地プレート２１に電気的には接続されていない無給電素子である。左側の第１パッチ２３及び右側の第１パッチ２３は容量結合している。同様に、左側の第２パッチ２４及び右側の第２パッチ２４も容量結合している。さらに、並列的に配置された第１パッチ２３及び第２パッチ２４も容量結合している。後述するように、第２パッチ２４は、第１パッチ２３と接地プレート２１との間に設けられてもよい。【００２３】一例として、第１パッチ２３は、接地プレート２１から１．６ｍｍ隔てて設けられ、第１パッチ２３及び第２パッチ２４の間には、誘電率が４．４であり、厚みが０．８ｍｍであり、ｔａｎδが０．０１８の誘電体層が設けられている。【００２４】なお、図示の例においてパッチは、第１及び第２の２つしか示されていないが、３つ以上のパッチが用意されてもよい。例えば、第２パッチ２４に対してさらに距離を隔てた無給電素子である第３パッチが用意されてもよい。【００２５】図３は、図２Ａに示したマッシュルーム構造を二次元的に並べた場合の概略平面図を示す。このように、マッシュルーム構造を一定の規則にしたがって多数並べることで、例えばリフレクトアレイを形成することができる。リフレクトアレイの場合、紙面に垂直な方向（ｚ軸）から電波が到来し、ｘｚ面内でｚ軸に対して角度αを有する方向に電波が反射する。【００２６】図４は、図３の個々のマッシュルーム構造の配置を説明するための図を示す。線ｐに沿って一列に並んだ４つの第１パッチ２３と、その列に隣接して線ｑに沿って並んだ４つの第１パッチ２３とが右側に示されている。左側は、第１パッチ２３上に距離を隔てて設けられる第２パッチ２４を示す。パッチの数は任意である。図２Ａ、図３、図４に示す例において、第１パッチ２３及び第２パッチ２４は、同じサイズを有するが、このことは本発明に必須でなく、異なるサイズが使用されてもよい。しかしながら、マッシュルーム構造の容量を約２倍にすること等の観点からは、第１パッチ２３及び第２パッチ２４は、同じサイズであることが望ましい。【００２７】本実施例では、線ｐに沿っているマッシュルーム構造の第１パッチ２３と、別の線ｑに沿っているマッシュルーム構造の第１パッチ２３との間の隙間（ギャップ）が、線ｐ及びｑに沿って徐々に変化している。【００２８】図３及び図４に示す例の場合、紙面の上下方向（例えば、図４における線ｐ）に沿って並んでいる或る素子（マッシュルーム構造）による反射波と、その線に沿ってその素子に隣接する素子による反射波は、互いに所定の量だけ位相がずれている。そのような性質を有する素子を多数並べることで、リフレクトアレイを形成することができる。【００２９】図５は、ｘ軸方向に並んだマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮに対して、ｚ軸∞方向から電波が到来し、反射される様子を模式的に示す。反射波は、入射方向（ｚ軸方向）に対して角度αをなすとする。ビアホール間の間隔がΔｘであったとすると、隣接する素子による反射波の位相差Δφ及び反射角αは次式を満たす。【００３０】Δφ＝ｋ・Δｘ・ｓｉｎαα＝ｓｉｎ-1［（λΔφ）／（２πΔｘ）］ただし、ｋは波数であり、２π／λに等しい。λは電波の波長である。波長に比べて十分大きなリフレクトアレイを構成するには、Ｎ個のマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮの全体による反射位相差Ｎ・Δφが、３６０度（２πラジアン）になるように、隣接する素子同士の位相差Δφを設定したものを繰り返し並べるとよい。例えば、Ｎ＝２０の場合、Δφ＝３６０／２０＝１８度である。したがって、隣接する素子との反射位相差が１８度であるように素子を設計し、それらを２０個並べたものを繰り返し並べることにより、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。【００３１】図６は、図２Ａ、図３、図４に示すマッシュルーム構造の等価回路を示す。図６左側に示されるように、線ｐに沿って並ぶマッシュルーム構造の第１パッチ２３と、線ｑに沿って並ぶマッシュルーム構造の第１パッチ２３との間のギャップに起因して、キャパシタンスＣが存在する。同様に、マッシュルーム構造の第２パッチ２４に起因して、キャパシタンスＣ'が存在する。さらに、線ｐに沿って並ぶマッシュルーム構造のビアホール２２、及び線ｑに沿って並ぶマッシュルーム構造のビアホール２２に起因して、インダクタンスＬが存在する。したがって、隣接するマッシュルーム構造の等価回路は、図６右側に示されるような回路になる。すなわち、等価回路において、インダクタンスＬと、キャパシタンスＣと、別のキャパシタンスＣ'とは、並列に接続されている。キャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスＺｓ及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００３２】【数式１】数式（１）において、ε0は真空の誘電率を表し、εrは第１パッチ同士の間に介在する材料の比誘電率を表す。Δｙはｙ軸方向のビアホール間隔を表す。Ｗｙはｙ軸方向の第１パッチの長さを表す。したがって、Δｙ－Ｗｙは、隣接する第１パッチ同士の隙間（ギャップ）の大きさを表す。このため、arccosh関数の引数は、ビアホール間隔Δｙとギャップとの比率を表す。数式（２）において、μはビアホール同士の間に介在する材料の透磁率を表し、ｔは第１パッチ２３の高さ（接地プレート２１から第１パッチ２３までの距離）を表す。数式（３）において、ωは角周波数を表し、ｊは虚数単位を表す。簡明化のためＣ'＝Ｃとしているが、このことは必須ではない。数式（４）において、ηは自由空間インピーダンスを表し、Φは位相差を表す。【００３３】図７は、マッシュルーム構造の第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。ただし、この場合のマッシュルーム構造は、図２Ａの構造とは異なり、第２パッチ２４が設けられていない従来のマッシュルーム構造である。すなわち、接地プレートに対して第１パッチが距離ｔを隔てて設けられているだけの構造である。図７には、３種類の距離ｔの各々について、第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ16は、距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は、距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ32は、距離ｔが３．２ｍｍである場合のグラフを表す。なお、隣接するビアホール同士の間隔Δｙは２．４ｍｍである。【００３４】グラフｔ16の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．９ｍｍに変化する場合、反射位相は１４０度から１２０度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．９ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、０度程度になる。【００３５】グラフｔ24の場合も同様に、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．６ｍｍに変化する場合、反射位相は１２０度から９０に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．６ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－９０度程度に達する。【００３６】グラフｔ32の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍに変化する場合、反射位相は１００度から－１２０度に徐々に減少している。【００３７】このように、従来構造の場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させたとしても、反射位相の調整可能な範囲は、最も大きなt32の場合でさえ、＋１００度～－１２０度の高々２２０度程度でしかない。【００３８】図８は、図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造の第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。接地プレート２１に対して第１パッチ２３が距離ｔを隔てて設けられ、さらに第２パッチ２４も設けられている。図８には、３種類の距離ｔの各々について、第１パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ08は、距離ｔが０．８ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ16は、距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は、距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。なお、隣接するビアホール同士の間隔Δｙは２．４ｍｍである。【００３９】グラフｔ08の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．８ｍｍに変化する場合、反射位相は１６０度から１５０度に僅かにしか減少していないが、サイズＷｙが１．８ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、１０度程度になる。【００４０】グラフｔ16の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．７ｍｍに変化する場合、反射位相は１３５度から６０に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．７ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－１５０度程度に達する。【００４１】グラフｔ24の場合、第１パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍに変化する場合、反射位相は１００度から－１５０に徐々に減少している。【００４２】このように、本実施例の第１構造において、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させた場合、反射位相の調整可能な範囲は、最も大きなt16の場合、＋１３５度～－１５０度のように２８５度にも及ぶ。本実施例によれば、図２Ａに示されるように第１パッチ２３に加えて第２パッチ２４を設けることで、反射位相の調整可能な範囲を拡大することができる。【００４３】＜＜２．２リフレクトアレイ＞＞図５を参照しながら説明したように、隣接する素子との反射位相差が所定値であるように素子を設計し、それらを並べることで、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。例えば、１８度ずつ反射位相差が異なる２０個の素子を並べることで、リフレクトアレイが形成されてもよい。このようなリフレクトアレイを形成する場合、図７や図８のようなパッチサイズと反射位相差の相互関係に基づいて、素子のサイズが決定される。【００４４】従来構造でリフレクトアレイを設計する場合、図７のグラフt32を参照しながら設計が行われる。例えば、反射位相０度の素子のパッチサイズＷｙは、１．９ｍｍであり、反射位相＋１８度の素子のパッチサイズＷｙは１．８ｍｍであり、反射位相＋３６度の素子のパッチサイズＷｙは１．７ｍｍであること等が判明する。第１パッチの高さｔとして、３．２ｍｍの場合を選んだのは、それが最も広い反射位相のレンジを示したからである。このようにして割り出されたサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。この場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させたとしても、位相差の最大値は高々２２０度である。位相差の最大値は理想的には３６０度（＝２πラジアン）である。その結果、所望の位相差を実現する素子全てをリフレクトアレイに設けることはできず、リフレクトアレイの特性は、理想的なものから幾分逸脱したものになる。【００４５】本実施例の第１構造によりリフレクトアレイを設計する場合、図８のグラフt16を参照しながら設計が行われる。例えば、反射位相０度の素子のパッチサイズＷｙは、１．９ｍｍであり、反射位相＋１８度の素子のパッチサイズＷｙは１．７５ｍｍであり、反射位相＋３６度の素子のパッチサイズＷｙは１．７ｍｍであること等が判明する。第１パッチの高さｔとして、１．６ｍｍの場合を選んだのは、それが最も広い反射位相のレンジを示したからである。このようにして割り出されたパッチサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。この場合、第１パッチＷｙを０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化させた場合、位相差の最大値は２８５度にも及び、理想的な３６０度（＝２πラジアン）に近づく。その結果、所望の位相差を実現する素子を、より多くリフレクトアレイに設けることができ、リフレクトアレイの特性は、理想的なものに近づく。後述するように、所定の条件の下で４５度の方向に反射するリフレクトアレイを実現する際、反射位相差が１８度ずつ異なる素子が、理想的には２０個必要になる。本実施例の場合、実際にこのうち１４個（２０個の７割）も作成できた。これに対して従来構造の場合、位相差の最大値が高々２２０度であるため、理論的には２２０度÷１８度≒１２．２から最大でも１２個しか作成することができず、実用的に作成できるのは４個程度にとどまる。【００４６】＜＜２．２．１反射角４５度のリフレクトアレイ＞＞図９は、第１構造を利用したリフレクトアレイの部分断面図を示す。リフレクトアレイは、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の３つの導電層と、各導電層間の誘電体層とを有する。一例として、導電層は例えば銅を含む材料で構成されている。また、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８である材料で構成されている。Ｌ１層及びＬ２層間には０．８ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ２層及びＬ３層間には１．６ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ１層は図２Ａにおける第２パッチ２４に対応する。Ｌ２層は図２Ａにおける第１パッチ２３に対応する。Ｌ３層は接地プレート２１に対応する。したがって、Ｌ２層及びＬ３層間の貫通孔はビアホール２２に対応する。【００４７】図１０は、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の平面図を概略的に示す。図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、１４×１３０個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電波を入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向の両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には２０個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約等の理由により１４個の素子が使用されている。このため、ｘ軸方向の１周期４８ｍｍ（＝２．４×２０）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図１０及び図１１において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。帯又は列を複数個並べてサイズを適宜調整できることは、水平方向（x軸方向）に電波を反射させる用途だけでなく、後述するような垂直方向に電波を反射させる用途にも応用可能である。第１構造だけでなく、後述の第２構造、第３構造さらには組み合わせ構造にも応用可能である。【００４８】図１１は図１０のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行に関し、ｘ軸方向に１４個の素子が並んでいる。Ａ部はＬ２層の一部なので、１４個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これらｘ軸方向に並んでいる１４個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有するように設計されている。【００４９】図１２は、それら１４個の素子の寸法（パッチサイズＷｙ）と反射位相の具体的な数値例を示す。図中、「設計位相」は、理想的な設計値を示し、「実際の位相」は、実現できた実際の位相を示す。図１３は、ＦＲ４基板を用いて作成されたマッシュルーム構造の素子に関する具体的な数値例を示す。図１２及び図１３に示される数値例は、電界が図１０のy軸方向を向いて、Z軸方向から入射する電波を、偏波面に対して横方向、すなわち図１０のx軸の方向に、４５度の角度で反射させる、水平制御の観点から決定されている。【００５０】図１４は、従来構造及び本実施例の第１構造によるリフレクトアレイ（グラフＡ、Ｂ）各々に対する特性比較例（水平制御の遠方散乱界の比較例）を示す。いずれのリフレクトアレイも、電波の到来方向に対して、水平－４５度の方向に電波を反射するように設計されている。この場合において、電波の周波数は８．８GHz（＝ｃ／λ）であり、隣接する素子同士の反射位相差Δφは１８度（＝３６０／２０）であり、素子間の寸法Δｘは２．４ｍｍであるとする。この場合、反射角αは、図５を参照しながら説明したように、α＝ａｒｃｓｉｎ［（λΔφ）／（２πΔｘ）］＝ａｒｃｓｉｎ（λ8.8GHz・１８度／（２π・２．４mm））≒４５．２１度となる。このため、グラフＡもＢも－４５度において大きなピークを示している。－４５度以外の方向に反射する電波は、不要反射波である。グラフＡにより示されているように、従来構造の場合、－４５度だけでなく、０度、＋４５度、６０度等の方向にも大きな反射が生じている。さらに、＋７０度ないし＋１５０度にかけて比較的高いレベルの反射も観測されている。これに対して、グラフＢに示されるように、本実施例の第１構造の場合、０度、＋４５度、＋６０度、＋７０度ないし＋１５０度等における不要反射波は、かなり抑制されていることが分かる。【００５１】図１５は、図１４のグラフＢ（本実施例の場合のグラフ）に関する遠方放射界を極座標形式で示す。【００５２】図１６は、本実施例の第１構造を使用したリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って１４個の素子（第１構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、ｚ軸方向から電波が到来し、ｚ軸に対して、ZX面上にθ＝－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【００５３】＜＜２．２．２反射角７０度のリフレクトアレイ＞＞図１０～図１６（図１３を除く）に示した数値例は、入射方向に対して水平４５度の方向に反射させる観点から選ばれていた。本実施例は、４５度に限定されず、任意の方向に電波を反射するリフレクトアレイを形成できる。【００５４】図１７は、入射方向に対して水平７０度の方向に反射させるリフレクトアレイにおける導電層Ｌ１層～Ｌ３層を示す。Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の層構造は、図９に示したものと同じである。この例の場合、ｙ軸方向に伸びる９列の帯の１つは、１１×１２８個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。隣接する素子同士の反射位相差は、２４度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には１５個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、設計上の制約などの理由により１１個の素子が使用されている。このため、ｘ軸方向の１周期３６ｍｍ（＝２．４×１５）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図１７及び図１８において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【００５５】図１８は図１７のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行に関し、ｘ軸方向に１１個の素子が並んでいる。１１個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これらｘ軸方向に並ぶ１１個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（２４度＝３６０度／１５）を有する。【００５６】図１９は、それら１１個の素子の寸法（パッチサイズＷｙ）と反射位相の具体的な数値例を示す。図中、「設計位相」は、理想的な設計値を示し、「使用パッチの位相」は、実現できた実際の位相を示す。なお、この設計例においても図１３に示される数値が使用されている（ただし、ｘ軸方向の１サイクル長は３６ｍｍである。）。【００５７】＜＜２．３第１及び第２パッチの相互関係＞＞ところで、図２Ａでは説明の簡明化のために第１パッチ２３と、無給電素子の第２パッチ２４のｘ方向及びｙ方向の寸法は同じであることを前提とした。しかしながら、このことは本実施例に必須ではなく、第１パッチ２３の寸法と、無給電素子の第２パッチ２４の寸法は異なってもよい。【００５８】図２０は、図２Ａと同様に、第１パッチ２３の上に第２パッチが設けられているマッシュルーム構造を、具体的な数値例とともに示す。図２０には、第１及び第２パッチ間の寸法を変化させた場合、並びに第２パッチの面積を変化させた場合に、反射位相を従来よりもどの程度拡大できたかを示す表も示されている。表において、第１及び第２パッチ間の間隔が、０．４ｍｍの場合と０．８ｍｍの場合とが比較されている。また、第２パッチが第１パッチと同じサイズの場合（サイズ１倍）と、第２パッチが第１パッチを９５％に縮小したものである場合（サイズ０．９５倍）とが比較されている。表に示されているように、間隔を０．８ｍｍとし、第２パッチを縮小しなかった場合（サイズ１倍）に、反射位相の拡大効果は最も大きくなった（＋３９．３度）。なお、反射位相の拡大効果は、基準となるマッシュルーム構造に対するものである。基準マッシュルーム構造とは、パッチが多層化されていない従来構造である図２Ａでは第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１から遠く隔たっていたが、このことも本実施例に必須ではない。第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が接地プレート２１に近くてもよい。【００５９】図２１は、図２Ａと同様に、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１から遠く隔たっている場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。第１及び第２パッチの位置関係が逆の場合については、図２２を参照しながら説明される。図２１のシミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例を示す。基準マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、約１６７．４度の範囲にわたって反射位相を変えることができる。これに対して、本実施例による多層マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが１．６ｍｍの場合に、約１７９．７度の範囲にわたって反射位相を変えることができ、反射位相のレンジを約１２．３度拡大できている。図２１においてDSPAGで示される値（パッチの高さ又はビアの高さ）を３．２ｍｍとし、第１及び第２パッチ間の距離Dsb－2の値を０．４ｍｍとした場合において、無給電素子の第２パッチを第１パッチと同じサイズにした場合、ギャップを介して隣接する第１パッチ同士の間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。これに対して、無給電素子の第２パッチを第１パッチの０．５倍のサイズにした場合、第１及び第２パッチ間でのみキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６０】図２２は、図２Ａとは異なり、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１に近い場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。図において、ビアホールが第２パッチを貫通しているが、電気的な接続はされておらず、給電はされていない。シミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例を示す。このような構造で図示の寸法の場合、基準マッシュルーム構造による反射位相のレンジの方が、多層マッシュルーム構造の場合よりも広いことが分かった。図２２においてDsとして示される値（第１及び第２パッチ間の距離）を０．４ｍｍとし、第２パッチの面積が第１パッチの面積の何倍であるかを示す量SCを０．５とした場合、主に、第１及び第２パッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を３．２ｍｍとし、SCを１．０とした場合、主に、ギャップを介して隣接するパッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を０．４ｍｍとし、SＣを１．０とした場合、ギャップを介して隣接する第１パッチ間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６１】図２３も、図２Ａとは異なり、第１パッチ２３よりも第２パッチ２４の方が、接地プレート２１に近い場合の構造と、その構造に対するシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果は、パッチサイズＷｙが１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍである場合の各々について、基準マッシュルーム構造による反射位相と、本実施例の多層マッシュルーム構造による反射位相との比較例示す。基準マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、約１６７．４度の範囲にわたって反射位相を変えることができる。これに対して、本実施例による多層マッシュルーム構造の場合、パッチサイズＷｙが１．６ｍｍの場合に、約１７８．６度の範囲にわたって反射位相を変えることができ、反射位相のレンジを約１１．２度拡大できた。図２３においてDsとして示される値（第１及び第２パッチ間の距離）を０．４ｍｍとし、第２パッチの面積が第１パッチの面積の何倍であるかを示す量SCを０．５とした場合、主に、第１及び第２パッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を３．２ｍｍとし、SCを１．０とした場合、主に、ギャップを介して隣接するパッチ間において、キャパシタンスを増やす効果が認められた。Dsの値を０．４ｍｍとし、SCを１．０とした場合、ギャップを介して隣接するパッチ間と、第１及び第２パッチ間との双方でキャパシタンスを増やす効果が認められた。【００６２】＜２．４より一般的な多層マッシュルーム構造＞図２Ａ等に示されているマッシュルーム構造のパッチは、第１及び第２の２つしか備えていないが、上述したように、このことは本発明に必須ではない。接地プレート上に３つ以上のパッチが多層化されていてもよい。【００６３】図２Ｂは、接地プレート上にｎ個のパッチL1、L2、L3、...Lnが並列的に多層化されているマッシュルーム構造を示す。最下位の層L0は接地プレートに対応する。図２Ｂに示されている構造は、図２Ａに示されているマッシュルーム構造の代わりに使用可能である。後述する多の構造におけるマッシュルーム構造として使用されてもよい。図示の例では、各パッチのｘ軸方向及びｙ軸方向の寸法は、それぞれWx及びWyであるとして揃っているが、このことも必須ではない。適切な如何なるサイズが使用されてもよい。また、多層化されているパッチ間の間隔t、t1、t2、...も一律に揃っている必要はない。説明の便宜上、接地プレート上のパッチL1～Lnは全て同じサイズWx及びWyを有し、多層化されているパッチ間の間隔は互いに等しいものとする。したがって、同一平面内で隣接するパッチ同士の隙間（ギャップ）は、どの層においても等しい。【００６４】図２Ｃは図２Ｂに示されるマッシュルーム構造の概略構造（左）及び等価回路図（右）を示す。同一平面内で互いにギャップを隔てて隣接するパッチによりキャパシタンスが生じる。この点は図２Ａの構造と同じであり、そのようなキャパシタンスが、多層化されている層毎に得られる。図２Ｂの構造の場合、L1～Lnのｎ個の平面すなわちｎ個の層において、キャパシタンスが層毎に発生する。このため、等価回路は、図２Ｃ右側に示すような回路図になる。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－nω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。【００６５】図２Ｄは、マッシュルーム構造のパッチ数（レイヤ数）が異なる様々な構造各々について、パッチサイズWy及び反射位相の関係をシミュレーションした結果を示す。図中、「1－Layer」とあるのは、接地プレート上に１層のパッチしか存在しない従来構造に対するシミュレーション結果を示す。従来構造の場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に１層のパッチしか存在しない構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、丸印でプロットされている。図中、「2－Layer」は、接地プレート上に2層のパッチが存在する図２Ａの構造に対するシミュレーション結果を示す。上述したように、この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－2ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に２層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、四角印でプロットされている。【００６６】「3－Layer」は、接地プレート上に3層のパッチが存在する図２Ｂの構造に対するシミュレーション結果を示す。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－3ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に３層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、逆三角印でプロットされている。【００６７】「4－Layer」は、接地プレート上に4層のパッチが存在する図２Ｂの構造に対するシミュレーション結果を示す。この場合、表面インピーダンスZsは、（jωL）／（1－4ω2LC）として、近似的に取り扱うことができる。この表面インピーダンスZsに基づいて、反射位相を計算した場合のグラフが、図中、実線で表現されている。これに対して、そのような数式によらず、接地プレート上に４層のパッチが存在する構造を、有限要素法でシミュレーションした場合の結果が、三角印でプロットされている。【００６８】各グラフを参照するに、Zs＝（jωL）／（1－nω2LC）に基づく実線と、有限要素法による計算結果は、比較的一致していることがわかる。これは、マッシュルーム構造のパッチをｎ層に多層化することで、容量が近似的にｎ倍に増えることを意味する。したがって、マッシュルーム構造のパッチを多層化することで、容量を制御することができる。【００６９】図示の例によれば、多層化する層数（レイヤ数）が増えた場合、パッチサイズが大きくなるにつれて、Zsの計算式と有限要素法のシミュレーション結果との間のずれが大きくなっている。これは、マッシュルーム構造のレイヤ数が増えるにつれて、マッシュルーム構造全体を１つの集中素子として取り扱うことが妥当でなくなることを示す。したがって、レイヤ数が多い場合、及びパッチサイズが大きくい場合、Zsの理論式（Zs＝（jωL）／（1－nω2LC））よりも、有限要素法等による実際のシミュレーション結果に基づいて設計することが好ましい。【００７０】＜３．第２構造＞上記の第１構造は、無給電素子のパッチを付加してパッチを多層化することで、キャパシタンスＣを増やしていた。本実施例の第２構造は、キャパシタンスＣではなくインダクタンスＬに着目する。【００７１】図２４は、第２構造で使用可能なマッシュルーム構造を示す。図２４には、接地プレート１２１、ビアホール１２２、パッチ１２３が示されている。【００７２】接地プレート１２１は、多数のマッシュルーム構造に対して共通の電位を供給する導体である。Δｘ及びΔｙは、隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔を示す。Δｘ及びΔｙは、マッシュルーム構造１つ分に対応する接地プレート１２１のサイズを表す。一般に、接地プレート１２１は、多数のマッシュルーム構造が並んだアレイと同程度に大きい。【００７３】ビアホール１２２は、接地プレート１２１とパッチ１２３とを電気的に短絡するために設けられる。パッチ１２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。パッチ１２３は、接地プレート１２１に対して平行に距離ｔを隔てて設けられ、ビアホール１２２を介して接地プレート１２１に短絡される。一例として、パッチ１２３は、接地プレート１２１から１．６ｍｍ隔てて設けられている。【００７４】図２５は、ｘ軸方向に並んだマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮに対して、ｚ軸∞方向から電波が到来し、反射される様子を模式的に示す。反射波は、入射方向（ｚ軸方向）に対して角度αをなすとする。ビアホール間の間隔がΔｘであったとすると、隣接するマッシュルーム構造（素子）による反射波の位相差Δφ及び反射角αは次式を満たす。【００７５】Δφ＝ｋ・Δｘ・ｓｉｎαα＝ａｒｃｓｉｎ［（λΔφ）／（２πΔｘ）］ただし、ｋは波数であり、２π／λに等しい。λは電波の波長である。Ｎ個のマッシュルーム構造Ｍ１～ＭＮの全体による反射位相差Ｎ・Δφが、３６０度（２πラジアン）になるように、隣接する素子同士の位相差Δφが設定される。例えば、Ｎ＝２０の場合、Δφ＝３６０／２０＝１８度である。したがって、隣接する素子との反射位相差が１８度であるように素子を設計し、それらを２０個並べることで、角度αの方向に電波を反射するリフレクトアレイを実現することができる。【００７６】図２６は、図２４に示すマッシュルーム構造の等価回路を示す。図２６左側に示されるように、あるマッシュルーム構造のパッチ１２３と、ｙ軸方向に隣接するマッシュルーム構造のパッチ１２３との間のギャップに起因して、キャパシタンスＣが存在する。さらに、あるマッシュルーム構造のビアホール１２２及びｙ軸方向に隣接するマッシュルーム構造のビアホール１２２に起因して、インダクタンスＬが存在する。したがって、隣接するマッシュルーム構造の等価回路は、図２６右側に示されるような回路になる。すなわち、等価回路において、インダクタンスＬとキャパシタンスＣは、並列に接続されている。キャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスZs及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００７７】【数式２】数式（５）において、ε0は真空の誘電率を表し、εrはパッチ同士の間に介在する材料の比誘電率を表す。Δｙはビアホール間の間隔を表す。Ｗｙはパッチのサイズを表す。したがって、Δｙ－Ｗｙは、ギャップの大きさを表す。数式（６）において、μはビアホール同士の間に介在する材料の透磁率を表し、ｔはビアホール１２２の高さ（接地プレート１２１からパッチ１２３までの距離）を表す。数式（７）において、ωは角周波数を表し、ｊは虚数単位を表す。数式（８）において、ηは自由空間インピーダンスを表し、Φは位相差を表す。【００７８】上記の数式（５）を参照するに、インダクタンスＬは、パッチ１２３の高さ（接地プレート１２１及びパッチ１２３間の距離）に比例している。したがって、図２４に示されるようなマッシュルーム構造において、パッチ１２３の高さｔを変えることで、インダクタンスＬ、すなわち共振周波数を変えることができる。【００７９】図２７は、図２４に示すようなマッシュルーム構造のパッチのサイズＷｙと反射位相との関係を示す。図中、実線は理論値を示し、丸印でプロットされているものは有限要素法解析によるシミュレーション値を示す。図２７には、４種類の高さｔの各々について、パッチのサイズＷｙと反射位相との関係を表すグラフが示されている。ｔ02は距離ｔが０．２ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ08は距離ｔが０．８ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ16は距離ｔが１．６ｍｍである場合のグラフを表す。ｔ24は距離ｔが２．４ｍｍである場合のグラフを表す。ビアホール間隔Δｙは、一例として２．４ｍｍである。【００８０】グラフｔ02の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化しても、反射位相は１８０度のままである。【００８１】グラフｔ08の場合も、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．３ｍｍまで変化しても、反射位相は１６２度のままである。【００８２】グラフｔ16の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから２．１ｍｍに変化する場合、反射位相は１４４度から１２６度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが２．１ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、シミュレーション値（丸印）で５４度及び理論値（実線）で０度に達する。【００８３】グラフｔ24の場合、パッチのサイズＷｙが０．５ｍｍから１．７ｍｍに変化する場合、反射位相は１１７度から９０度に緩慢にしか減少していないが、サイズＷｙが１．７ｍｍより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズＷｙが２．３ｍｍの場合に、反射位相は、－９０度に達する。【００８４】このように、マッシュルーム構造におけるパッチの高さｔが異なる場合、パッチのサイズを変えることで実現できる反射位相の範囲も変わる。したがって、マッシュルーム構造の素子を並べてリフレクトアレイを実現する場合、パッチ高さｔが異なる構造を組み合わせることで、反射位相が適切に変化するマッシュルーム構造の列を実現でき、反射特性が優れたリフレクトアレイを実現することができる。【００８５】本実施例の第２構造によるリフレクトアレイを設計する場合、図２７のグラフt02、ｔ08、t16、t24を参照し、所望の反射位相を実現するパッチサイズを決定する。例えば、t＝２．４ｍｍのグラフｔ24においてパッチサイズＷｙを２．２ｍｍにすることで、反射位相０度の素子を実現し、ｔ＝２．４ｍｍのグラフｔ24においてパッチサイズＷｙを２ｍｍにすることで反射位相７２度を実現し、ｔ＝１．６ｍｍにおいてパッチサイズＷｙを１ｍｍにすることで、反射位相１４４度を実現することができる。このようにして割り出されたパッチサイズのパッチを並べることで、リフレクトアレイを実現することができる。【００８６】図２８は、パッチ高さが異なるマッシュルーム構造が並んでいる様子を模試的に示す。図示の例では、パッチ高さとしてｔ１、ｔ２及びｔ３の３種類がある。例えばｔ＝ｔ１のような特定のパッチ高さだけであった場合、反射位相が徐々に変化するマッシュルーム構造を十分な数だけ用意することができないかもしれない。しかしながら、ｔ＝ｔ２及びｔ３のパッチ高さの構造も併用することで、設計の自由度が広がり、適切な反射位相の素子を実現しやすくなる。【００８７】図２８に示す例では、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチが、同一平面に存在するように形成されている。しかしながら、このことは本発明に必須でなく、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチは、同一平面に存在しなくてもよい。【００８８】図２９は、接地プレートからパッチまでの高さが異なる複数のマッシュルーム構造について、接地プレート１２１が共通に設けられている様子を示す。その代わり、全てのパッチ１２３が同一平面には存在していない。【００８９】図３０は、さらに別の例を示す。図２８に示す例と同様に、接地プレートからの高さが異なる複数のパッチが、同一平面に存在するように形成されている。図２８では接地プレートが多層に形成されていたのに対して、図３０では、接地プレートは多層には形成されていない。言い換えれば、ある接地プレートの下側に、別の接地プレートが存在しないように、接地プレートが適宜除去されている。このような構造は、接地プレートに起因する不要な反射を抑制する観点から好ましい。【００９０】＜４．第３構造＞上記の第１構造は、無給電パッチを付加して複数のパッチを互いに並列的に多層化することで、キャパシタンスＣを増やしていた。本実施例の第３構造は、ギャップを規定するパッチ同士の位置関係を工夫することで、キャパシタンスＣを増やす。第３構造においても図２４に示されるようなマッシュルーム構造が使用されてよい。すなわち、接地プレート１２１に対して、距離ｔを隔ててパッチ１２３が設けられ、パッチ１２３はビアホール１２２を介して接地プレート１２１に短絡されている。隣接するマッシュルーム構造におけるビアホール間のｘ軸方向の間隔及びｙ軸方向の間隔は、それぞれΔｘ及びΔｙである。パッチ１２３は、ｘ軸方向にＷｘの長さを有し、ｙ軸方向にＷｙの長さを有する。あるいは、第３構造において、図２Ａや図２Ｂに示すようなマッシュルーム構造が使用されてもよい。その場合、パッチ１２３に加えて、第２パッチ２４が設けられる。説明の簡明化のため、第３構造は、図２４に示されるようなマッシュルーム構造を使用するものとする。【００９１】図２５を参照しながら説明したように、マッシュルーム構造の素子Ｍ１～ＭＮをｘ軸方向に並べ、各素子による反射波の位相差が、ある関係を満たすようにすることで、反射波を所望の方向に向けることができる。【００９２】図２４に示すようなマッシュルーム構造の場合、等価回路は図２６に示されるような回路であった。したがって、等価回路のキャパシタンスＣ、インダクタンスＬ、表面インピーダンスZs及び反射係数Γは、次のように表すことができる。【００９３】【数式３】各数式における記号は第２構造において説明したとおりである。【００９４】数式（５）を参照するに、Δｙ－Ｗｙは、隣接するパッチ同士の隙間（ギャップ）の大きさを表す。したがって、arccosh関数の引数は、ビアホール間隔Δｙと、ギャップとの比率を表す。【００９５】図３１は、図２４に示されるようなマッシュルーム構造に対するキャパシタンスＣと反射位相の関係を示すシミュレーション結果である。シミュレーションは、キャパシタンスとインダクタンスは独立に変化することを仮定して行われた。図示の例では、パッチ高さｔの値が、０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、１．２ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ及び３．２ｍｍである場合の各々について、キャパシタンスＣと反射位相との関係のシミュレーション結果が示されている。図３１から分かるように、＋１８０度ないし－１８０度の全範囲にわたって反射位相を実現するには、キャパシタンスのレンジが広くなければならないことが分かる。【００９６】上記の数式（５）によれば、マッシュルーム構造におけるキャパシタンスＣは、ギャップ（Δｙ－Ｗｙ）が狭くなるにつれて、より大きな値になる。逆に言えば、キャパシタンスＣを大きくするには、ギャップを狭くする必要がある。しかしながら、主に製造工程上の制約に起因して、非常に狭いギャップを高精度に製造することは容易ではない。例えば、０．１ｍｍ未満のギャップを高精度に製造することは容易でない。このため、このマッシュルーム構造を使用する従来技術の場合、大きなキャパシタンスの値を実現できない、という問題があった。【００９７】図３２は、本実施例の第３構造の概念図を示す。３つの平行な線ｐ１～ｐ３の各々に沿ってマッシュルーム構造が整列している。説明の便宜上、列数及びマッシュルーム構造数をそれぞれ３つにしているが、列数やマッシュルーム構造数が、実際にはさらに大きな値になることは当業者にとって明らかである。便宜上、線ｐｉに沿って整列しているパッチをpijと書くことにする。パッチp13及びp23は、最も広いギャップを隔てて隣接している。同様に、パッチp23及びp33も最も広いギャップを隔てて隣接している。このため、これらのパッチpi3（i＝１～３）により形成されるキャパシタンスＣ3は、小さな値になる。パッチp12及びp22は、より狭いギャップを隔てて隣接している。同様に、パッチp22及びp32も狭いギャップを隔てて隣接している。このため、これらのパッチpi2（i＝１～３）により形成されるキャパシタンスＣ2は、Ｃ3より大きな値になる。パッチpi1及びpi2（i＝１～３）の各々は、同一平面内に設けられている。これに対して、パッチp11及びp21は、同一平面内ではなく、異なる平面内に位置し、距離を隔てて互いに一部重なっている。同様に、パッチp21及びp31も、同一平面内ではなく、異なる平面内に位置し、距離を隔てて互いに一部重なっている（パッチp11及びp31は同一平面内にある）。このため、これらのパッチpi1により形成されるキャパシタンスＣ1は、Ｃ2より大きな値になる。このように第３構造では、隣接する少なくとも一部のパッチ同士が距離を隔てて互いに重なることで、単に同一平面でギャップを形成していた場合よりも、大きなキャパシタンスを実現できるようにする。【００９８】図３３は、第３構造におけるパッチの位置関係を平面図（左側）及び断面図（右側）により示している。便宜上、７行３列の形式にパッチが並んでいるが、行数及び列数は任意である。従来の構造と同様に、第４行ないし第７行のパッチの場合、隣接する列のパッチ同士が同一平面内で隙間（ギャップ）を形成している。従来は、同一平面内におけるギャップを狭く形成する際の製造限界に起因して、例えば第４行ないし第７行のような位置関係のマッシュルーム構造のみを利用して、リフレクトアレイを形成せざるを得なかった。このため、さらに大きな容量に対応する反射位相が必要であったとしても、そのような反射位相をもたらすマッシュルーム構造を得ることはできなかった。例えば、図２７において、パッチ長さＷｙは、２．３ｍｍが上限になっている。パッチ同士の間隔Δｙは、２．４ｍｍであるので、パッチ長さＷｙが２．３ｍｍの場合、ギャップは、Δｙ－Ｗｙ＝０．１ｍｍとなり、パッチ長さの上限は、実現可能なギャップの長さに対応する。【００９９】これに対して、第１行ないし第３行のパッチの場合、隣接する列のパッチ同士は、同一平面にはない。図示の例の場合、第１行から第３行に属するパッチの内、第２列に属するパッチの高さは、第１列及び第３列に属するパッチの高さより高い。これにより、隣接する列のパッチ同士が、より大きな容量を形成することができる。隣接する列のパッチ同士は重なることが許容されるので、パッチ長さＷｙは、２Δｙ未満であれば、Δｙ以上でもよい。代替例として、第２列のパッチの高さが、第１及び第３列のパッチの高さより低くなっていてもよい。【０１００】図２７の右下側に示されているグラフOVは、重なりを許容することでパッチ長さＷｙを２．３ｍｍ以上に延長した場合のシミュレーション結果を示す。隣接するパッチに対して重なりを許容することで、従来の限界であった－９０度を超えて、ほぼ－１８０度に達する反射位相を実現できることが分かる。このように第３構造によれば、達成可能な反射位相のレンジを拡大することができる。【０１０１】ところで、図３２や図３３に示されているように、隣接する列のパッチ同士の重なりを許容する場合、隣接するパッチの接地プレートからの距離（高さ）ｔは、厳密には同一でない。上記の数式（６）によれば、パッチの高さｔは、インダクタンスＬに影響する（Ｌ＝μｔ）。したがって、あるパッチ高さｔに関するパッチ長さＷｙと反射位相の関係を示すグラフ（例えば、t24）と、重なりを許容した場合のパッチ長さＷｙと反射位相の関係を示すグラフ（OV）は、厳密には連続的にならない。前提とするパッチ高さが厳密には異なり、それに応じて共振周波数が変わるからである。しかしながら、第３構造において、重なっているパッチ同士のパッチ高さの相違が、比較的小さい場合、図２７に示されるように、グラフt24とグラフOVは、連続的になる。ただし、これらのグラフを連続的にすること（すなわち、隣接するパッチ高さの相違が無視できる程度に小さいこと）は、本実施例において必須ではない。グラフOVとして示されるグラフが、グラフt24から離れた位置にあったとしても、適切な反射位相が設計可能であればよいからである。【０１０２】＜５．変形例＞＜＜５．１パッチ配列＞＞第１ないし第３構造における上記のパッチは、ビアが並んでいる線（図４のｐ、ｑ、図３３の列）に対して対称的に形成されていた。そして、ｙ軸方向のパッチサイズＷｙをその線に沿って徐々に変えることで、広狭様々なギャップが形成されていた。しかしながら、このようなパッチの並べ方は本発明に必須ではなく、様々なパッチ配列が考えられる。【０１０３】例えば、図３４Ａに示すようにして、パッチ及びギャップが形成されてもよい。ｘ軸方向にＷｘの長さを有するパッチp11、p12、p13、p14が、y軸方向に間隔Δｙを隔てて並んでいる。第１のパッチp11は、ｙ軸方向に2Wy1の長さを有する。第２のパッチp12は、ｙ軸方向にWy1＋Wy2の長さを有する。第３のパッチp13は、ｙ軸方向にWy2＋Wy3の長さを有する。第４のパッチp14は、ｙ軸方向にWy3＋Wy4の長さを有する。したがって、第１及び第２のパッチ間の隙間（ギャップ）は、Δｙ－2Wy1＝gy1である。同様に、第２及び第３のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy2＝gy2である。第３及び第４のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy3＝gy3である。４つのパッチp11、p12、p13、p14は、それぞれ異なる寸法を有するが、パッチ同士の間の中心間距離は、全て等しい（Δｙ）。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチの中心間距離Δｙに対して次式を満たす必要がある。【０１０４】ΔΦ＝k・Δy・sinαここで、ｋは波数を表す（ｋ＝2π／λ）。【０１０５】図３５は、図３４Ａに示されるようなパッチ及びギャップを形成することで、リフレクトアレイを形成した場合の概念的な平面図を示す。図３５に示されているパッチは、不図示のビアホールを介して接地プレートに接続されている。【０１０６】＜＜５．２垂直制御＞＞図３、図４、図１１、図１８及び図３３の構造では、電界がy軸方向を向いてZ軸方向から入射する波は、電界の方向に対して横方向、すなわちx軸方向に反射する（水平制御）。これに対して、図３４Ａ、Ｂ及び図３５の構造においては、電界がy軸方向を向いてZ軸方向から入射する波は、電界と同じ方向すなわちy軸方向に反射する（垂直制御）。言い換えれば、電波を反射させたい方向に沿って、素子同士の間の位相差を変化させることで（例えば、キャパシタンスC及び／又はインダクタンスLを変化させることで）、入射する電波を所望の方向に反射させることができる。説明の便宜上、ｚ軸から入射した電波を、ｘ軸方向に反射させる場合が水平制御と言及され、ｙ軸方向に反射させる場合が垂直制御と言及されているが、水平及び垂直は便宜的な相対的な概念である。【０１０７】＜＜５．３第１構造を利用した場合（反射角４５度）＞＞図３６は、電波を反射するリフレクトアレイを形成する際、第１構造が使用されている様子を示す部分断面図を示す。図示の層構造は、図９において説明したものと同じである。ただし、図３４Ａ、Ｂ及び図３５に示されるようなパッチ及びギャップの形成法が使用されている点が異なる。リフレクトアレイは、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の３つの導電層と、各導電層間の誘電体層とを有する。一例として、導電層は例えば銅を含む材料で構成されている。また、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８である材料で構成されている。Ｌ１層及びＬ２層間には０．８ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ２層及びＬ３層間には１．６ｍｍの厚さの誘電体層が介在している。Ｌ１層は図２Ａにおける第２パッチ２４に対応する。Ｌ２層は図２Ａにおける第１パッチ２３に対応する。Ｌ３層は接地プレート２１に対応する。したがって、Ｌ２層及びＬ３層間の貫通孔はビアホール２２に対応する。【０１０８】図３７は、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の平面図を概略的に示す。図２Ａに示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。この点は、図１０と同じである。図示の例の場合、ｘ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、１５×１３１個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がy軸方向を向いてZ軸から入射する波をy軸方向、すなわち垂直方向に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｘ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、帯のｙ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には２０個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約等の理由により１５個の素子が使用されている。このため、ｙ軸方向の１周期４８ｍｍ（＝２．４×２０）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図３７及び図３８において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１０９】図３８は図３７のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの列（ｙ軸方向）に関し、１５個の素子が並んでいる。１５個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これら１５個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。【０１１０】図３９は、ｙ軸方向に用意する素子数を１２個にした場合の数値例を示す。図３９に示す数値例も、電波の入射方向に対して４５度の角度で反射波を形成するためのものである。【０１１１】＜＜５．４第１構造を利用した場合（反射角７０度）＞＞図３７～図３９に示した数値例は、電波を入射方向に対して４５度の方向に反射させる観点から決定されていた。本実施例は、４５度に限定されず、任意の方向に電波を反射するリフレクトアレイを形成できる。【０１１２】図４０は、電波を入射方向に対して７０度の方向に反射させるリフレクトアレイにおけるＬ１層、Ｌ２層及びＬ３層を示す。Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の層構造は、図９及び図３６に示したものと同じである。この例の場合、ｘ軸方向に伸びる９列の帯の１つは、１２×１２９個の素子を含んでいる。素子間の間隔は２．４ｍｍである。隣接する素子同士の反射位相差は、２４度であるように設計されている。すなわち、ｘ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｙ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。理想的には１５個の素子により、反射位相が２π変化することが望ましいが、製造上の制約などの理由により１２個の素子が使用されている。このため、ｙ軸方向の１周期３６ｍｍ（＝２．４×１５）の中で、素子が形成されていない領域が存在する。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図４０及び図４１において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１１３】図４１は図４０のＬ２層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの列（ｙ軸方向）に関し、１２個の素子が並んでいる。１２個の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有する第１パッチ２３（図２Ａ）に対応する。これら１２個の素子の各々は、隣接する素子と所定の位相差（２４度＝３６０度／１５）を有する。【０１１４】図４２に示す数値例も、電波の入射方向に対して７０度の角度で反射波を形成するためのものである。ただし、１つの列（ｙ軸方向）に関して１２個ではなく、１１個の素子を並べることで、リフレクトアレイを形成した場合の数値例である。【０１１５】＜＜５．５第２構造を利用した場合（反射角４５度）＞＞図３６ないし図４２に示した数値例は、電波を反射するリフレクトアレイが第１構造を用いて形成された場合の例である。以下、第２構造を用いて、電波を反射するリフレクトアレイを形成する例を説明する。【０１１６】図４３は、マッシュルーム構造のパッチ高さｔが４種類存在するリフレクトアレイの概略斜視図を示す。多数の素子の一部分しか描かれていないことに留意を要する。リフレクトアレイの全体的な平面図は、図３５に示したものと同様である。【０１１７】図４４は、層構造を示す断面図である。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、ｔａｎδが０．０１８であるＦＲ４基板である。１層目と２層目は０．２ｍｍ隔たっている。１層目と３層目は０．８ｍｍ隔たっている。１層目と４層目は１．６ｍｍ隔たっている。１層目と５層目は２．４ｍｍ隔たっている。【０１１８】図４５Ａは、１層目ないし５層目における導電層の位置（影の付いた部分）を示す。１層目の場合、第１ないし第１３の素子各々に対応する１３個のパッチが示されている。図中、ｙ軸方向に並ぶ１３個の丸印はビアホールに対応する。便宜上、右から順に第１、第２、...第１３の素子と言及する。図４６Ａは、１層目における１３個のパッチのサイズを示す。２層目の場合、第１の素子に対応する場所に、長さPy1を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy1は２．４ｍｍである。３層目の場合、第１及び第２の素子に対応する場所に、長さPy2を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy2は４．８ｍｍである。４層目の場合、第１ないし第５の素子に対応する場所に、長さPy3を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy3は１２ｍｍである。５層目の場合、第１ないし第１３の全素子に対応する場所に、長さPy4を有する導電層が設けられている。一例としてPy4は３１．２ｍｍである。【０１１９】＜＜５．６改良された第２構造による垂直制御＞＞第２構造の等価回路を示す図２６を参照しながら説明したように、隣接するマッシュルーム構造同士の間には、近似的にL＝μtの大きさのインダクタンスが発生する。Lはインダクタンスを示し、μは材料の透磁率を示し、tはビアの高さを示す。この場合、隣接するマッシュルーム構造のビアの高さはともに等しい。図２８にはビアの高さが異なるマッシュルーム構造が並べられている。実線の左回りの矢印で示されているインダクタンスL1、L3、L5については、それぞれμ×t1、μ×t2、μ×t3の大きさの値になることが予想される。しかしながら、破線の左回りの矢印で示されているインダクタンスL2、L4の場合、接地プレートに段差があり、隣接するビアの高さが相違している。このため、この付近で発生するインダクタンスを、透磁率μとビアの高さｔの積により近似することは適切でなくなってしまう。同様なことは、図29及び図30におけるL2、L4についても当てはまる。インダクタンスを透磁率とビアの高さの積で近似できないことは、マッシュルーム構造を多数並べてリフレクタ等を作成する際に、設計を困難にしてしまう。ビアの高さが複数種類存在する第２構造により、垂直制御（図３４Ａ－Ｄ）を行う場合、この不都合は特に顕著になる。【０１２０】図４５Ｂは、上記の問題に対処するように改良された第２構造を用いて垂直制御を行う場合の平面図及び断面図を示す。図３４Ａに示されるようなパッチ配列が使用されているが、他の配列法が使用されてもよい。１層目ないし５層目に示されている太い線分は、その部分が導電性の材料であることを示す。１層目における導電性の材料は、パッチを構成する。２層目ないし５層目は接地プレートを構成する。各層を横切るように、５つのビアがパッチ各々に対して存在している。ビアと接地プレートが交わっている部分は、電気的に接続されている。図中、C1、C2、C3、C4はパッチ同士の間に発生するキャパシタンスを示す。図２８においては「ＥＸ」で示されているように、接地プレートの端（又は縁）は、ビアを超えて延在し、隣接する素子同士の中間に位置している。これに対して、図４５Ｂに示す例の場合、接地プレートの端は、ビアを超えて延在しておらず、ビアの位置において終端されている。これにより、L1、L2、L3、L4のどのインダクタンスについても、隣接するビアの高さは等しく、発生するインダクタンスは、透磁率とビアの高さの積により適切に近似できる。なお、接地プレートの端はビアの位置において実質的に終端されていればよく、製造工程等の都合により接地プレートの端がビアを僅かに超えていてもよい。【０１２１】＜５．６ビアなし構造＞上記の様々なマッシュルーム構造やパッチ配列において、１つ以上のパッチの内の１つと、接地プレートは、ビアホールを介して電気的に接続又は短絡されていた。しかしながら、このことは、リフレクトアレイを実現する場合には必須ではない。マッシュルーム構造がリフレクタアレイとして使用され、入射波を所望の方向に反射させる際、ビアホールは、直接的には作用していないからである。ただし、ビアホールの高さ（パッチ高さ）tは、インダクタンスL（＝μt）に関連し、インダクタンスLはマッシュルーム構造の共振周波数ωに影響するので、ビアホールの有無は、パッチの寸法やギャップ等を設計する際には必ず考慮しなければならない。逆に、ビアホールを設けないこととし、接地プレート及び１つ以上のパッチ同士の容量等に基づいて、パッチ及びリフレクタアレイを設計することも可能である。【０１２２】例えば、第１構造によるマッシュルーム構造は、パッチを多層化することで容量を制御できるので（C→nC）、ビアホールが存在しなかったとしても、入射波を適切に反射させることはできる（図４６Ｂ）。【０１２３】第２構造によるマッシュルーム構造の場合、パッチ及び接地プレート間の距離を変えるとインダクタンスLが変化することに着目していた（L＝μt）。したがって、ビアホールが存在しなかった場合、上記の議論のようなインダクタンスは得られない。しかしながら、第２構造においてビアホールが存在しなかった場合に、パッチ及び接地プレート間の容量をさらに考慮して設計することが考えられる（図４６Ｃ）。パッチ及び接地プレート間の容量は、近似的にそれらの間の距離に反比例する。したがって、隣接するパッチ同士の隙間に起因する容量に加えて、パッチ及び接地プレート間の距離に依存する容量をも考慮することで、隣接するパッチ同士の反射位相差に相応しいパッチを設計することができる。【０１２４】第３構造によるマッシュルーム構造は、パッチ同士の重なりを許容することで容量を制御しているので、第１構造の場合と同様に、ビアホールが存在しなかったとしても、入射波を適切に反射させることができる（図４６Ｄ）。【０１２５】図４６Ｂ－Ｄにおいて、隣接するパッチ同士の間隔は、図示の便宜上等間隔であるように描かれているが、このことは本発明に必須ではなく、パッチ同士の間隔は、具体的な製品用途に応じて様々に設定される。図４６Ｅは、上記の第２構造において、ビアがなく、パッチ同士の間隔が均等ではない様子を強調して示している。パッチ同士の間隔が均等であってもなくてもよいことは、第２構造だけでなく、第１及び第３構造についても当てはまる。【０１２６】さらに、水平制御（ｘ方向に反射させる制御）及び垂直制御（ｙ方向に反射させる制御）を行う際にも、ビアがないマッシュルーム構造を使用することができる。【０１２７】図３４Ｂは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合のパッチ配列例を示す。ただし、図３４Ｂに示すパッチ配列法は、ビアがあるマッシュルーム構造についても適用可能である。図示の例場合、４つのパッチp11、p12、p13、p14は、すべて同じ寸法を有する。すなわち、ｘ軸方向にWx及びｙ軸方向に2Wyのサイズをそれぞれが有する。この点、隣接するパッチのサイズが異なっている図３４Ａに示される配列法と異なる。ただし、図３４Ｂに示すパッチ配列法の場合、隣接するパッチ同士の中心間距離は、同一ではない。第１のパッチp11と第２のパッチp12との間の中心間距離Δy1は、Δy1＝Wy＋gy1＋Wy＝2Wy＋gy1である。第２のパッチp12と第３のパッチp13との間の中心間距離Δy2は、Δy2＝Wy＋gy2＋Wy＝2Wy＋gy2である。第３のパッチp13と第４のパッチp14との間の中心間距離Δy3は、Δy3＝Wy＋gy3＋Wy＝2Wy＋gy3である。パッチ同士の間の隙間は、図３４Ａのパッチ配列と同様に、gy1、gy2、gy3、...のように変化している。【０１２８】図３４Ｂに示すパッチ配列例の場合、４つのパッチp11、p12、p13、p14は、すべて同じ寸法を有するが、パッチ同士の中心間距離は、場所によって異なる。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合も、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチの中心間距離Δyiに対して次式を満たす必要がある。【０１２９】ΔΦ＝k・Δyi・sinαここで、ｋは波数を表し（ｋ＝2π／λ）、Δyiは、場所によって異なるパッチの中心間距離を表す（i＝1，2，...）。【０１３０】図３４Ｃは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合の別のパッチ配列例を示す。図３４Ａと同様に、４つのパッチp12、p13、p14、p15は、それぞれ異なる寸法を有するが、パッチ同士の間の中心間距離は、全て等しい（Δｙ）。図３４Ａに示す例とは異なり、ビアは設けられていない。これらのパッチは、ｘ軸方向にＷｘの長さを有する。第１のパッチp12は、ｙ軸方向にWy1＋Wy2の長さを有する。第２のパッチp13は、ｙ軸方向にWy2＋Wy3の長さを有する。第３のパッチp14は、ｙ軸方向にWy3＋Wy4の長さを有する。第４のパッチp15は、ｙ軸方向にWy4＋Wy5の長さを有する。したがって、第１及び第２のパッチ間の隙間（ギャップ）は、Δｙ－2Wy2＝gy2である。同様に、第２及び第３のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy3＝gy3である。第３及び第４のパッチ間のギャップは、Δｙ－2Wy4＝gy4である。したがって、基準線同士の間の距離は、Δyに等しく、一定に保たれる。基準線の位置は、図３４Ａにおけるビアが設けられていた点（点を通る直線）に対応する。これらのパッチを用いてリフレクタアレイを作成する場合、図５及び図２５において説明したように、隣接するパッチとの間で所定の位相差ΔΦを実現する必要がある。この位相差ΔΦは、電波の反射角α及びパッチ間隔Δｙに対して次式を満たす必要がある。【０１３１】ΔΦ＝k・Δy・sinαここで、ｋは波数を表す（ｋ＝2π／λ）。【０１３２】ところで、マッシュルーム構造にビアが有る場合、パッチの寸法を決める基点としてビアの位置を使用することができる。しかしながら、ビアが無いマッシュルーム構造の場合、そのような基点はない。【０１３３】図３４Ｄは、ビアがないマッシュルーム構造を用いて垂直制御を行う場合の別のパッチ配列例を示す。図３４Ｃと同様に、４つのパッチp12、p13、p14、p15は、それぞれ異なる寸法を有する。図示の例の場合、第１のパッチと隣接する第２のパッチと間のギャップ（隙間）を二等分した中心線と、第２のパッチと隣接する第３のパッチとの間のギャップを二等分した中心線との間の距離が、全て等しく設定されている（Δｙ）。一般に、ｉ番目のパッチと（ｉ＋１）番目のパッチとの間のギャップは、gyiとして表現され、ギャップを二等分した中心は、Giとして表現される。ｉ番目のパッチのｙ軸方向の寸法Wyiは、Δy－（gyi－1）／2－gyi／2として算出される。例えば、Wy2＝Δy－gy1／2－gy2／2として算出される。このようにギャップの中心を基点とすることで、ビアが無い場合のパッチの寸法を簡易に算出することができる。【０１３４】＜６．製造方法＞第１ないし第３構造及び変形例の構造は、当該技術分野で既知の適切な如何なる方法で製造されてもよい。何れの構造を製造する場合にも、金属層と誘電体層とが積層された構造が基礎になる。例えば、表裏に銅の導電層が形成されているプリント基板（例えば、誘電率が４．４であるガラスエポキシ基板（FR4））を２枚重ねてプレスすることで、金属層が３層存在する構造が得られる。この場合において、プリプレグのような樹脂基板を複数枚重ねることで、所望の厚みの誘電体層を形成することができる。【０１３５】例えば、最下位の金属層を接地プレートとし、中間の金属層を第１パッチとし、最上位の金属層を第２パッチとすることで、図２Ａに示されるような第１構造のマッシュルーム構造を製造してもよい。【０１３６】また、最下位の金属層及び最上位の金属層を第１のマッシュルーム構造に使用し、中間の金属層及び最上位の金属層を第２のマッシュルーム構造に使用することで、図２８及び図３０に示すような第２構造を製造してもよい。最上位の金属層及び最下位の金属層を第１のマッシュルーム構造に使用し、中間の金属層及び最下位の金属層を第２のマッシュルーム構造に使用することで、図２９に示すような第２構造を製造してもよい。【０１３７】また、隣接するパッチが重ならないマッシュルーム構造について、最上位及び中間（又は中間及び最下位）の金属層を使用する一方、隣接するパッチが重なるマッシュルーム構造について、最上位、中間及び最下位の金属層を使用することで、図３２及び図３３に示すような第３構造を製造してもよい。【０１３８】＜７．組み合わせ構造＞＜＜７．１組み合わせ方＞＞上記の第１ないし第３構造及び変形例の構造は、単独で使用されてもよいし、組み合わせて使用されてもよい。第１構造、第２構造、第３構造及び変形例等の項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。概して、第１構造は、無給電素子を付加して複数のパッチを並列的に多層化することでキャパシタンスを増やしている。第２構造はパッチ高さを複数種類用意することでインダクタンスを調整している。第３構造は隣接するパッチが重なることを許容することでキャパシタンスを増やしている。したがって、第１構造、第２構造及び第３構造のうち２つ以上を組み合わせることで、キャパシタンス及び／又はインダクタンスをさらに変化させ、反射位相のレンジをさらに拡大できるようになる。【０１３９】例えば、図４７の上側に示されるように、１つのアレイが２つの領域Ｒ１、Ｒ２に区分けされ、領域Ｒ１及びＲ２のそれぞれにおいて異なる構造が使用されてもよい。アレイは、ｘ軸方向にＮｘ個及びｙ軸方向にＮｙ個のマッシュルーム構造を含む。マッシュルーム構造は、図２Ａの構造でもよいし、図２４の構造でもよい。アレイをｘ軸方向及び／又はｙ軸方向に反復することで、所望の大きさのリフレクトアレイを実現できる。【０１４０】図４７においてＲ１及びＲ２を形成する構造として、第１構造と第２構造、第１構造と第３構造、第２構造と第３構造の組み合わせ、及び第１－３構造全ての組み合わせが考えられる。さらには、図４７の下側に示されるように、１つのアレイが３つの領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３に区分けされ、これらの領域の少なくとも２つが異なる構造を使用してもよい。３つの領域が全て異なる構造を使用してもよい。アレイ内における領域の分け方は、図示のものに限定されず、適切な如何なる仕方で分けられてもよい。【０１４１】さらに、図４７に示したように領域毎に異なる構造を使用するだけでなく、１つのマッシュルーム構造における組み合わせも考えられる。【０１４２】図４８は、パッチを多層化する第１構造と、パッチ高さが異なるものを併用する第２構造との組み合わせを示す。これは、キャパシタンス及びインダクタンスの双方を調整する観点から好ましい。【０１４３】図４９Ａは、パッチを多層化する第１構造と、隣接するパッチの重なりを許容する第３構造との組み合わせを示す。これは、キャパシタンスをさらに大きくする観点から好ましい。第２構造と第３構造を組み合わせることや、第１ないし第３構造全てを組み合わせることも可能である。【０１４４】一例として、図４９Ｂは、ビアがない第１構造と第２構造を組み合わせた構造を示す。また、図４９Ｃは、ビアがない第２構造と第３構造を組み合わせた構造を示す。このように様々な構造が可能である。【０１４５】＜＜７．２第２構造と第３構造の組み合わせ＞＞第２構造と第３構造の組み合わせについて、説明する。【０１４６】図５０は、１つのアレイの中で、紙面右側の第２構造の領域と紙面左側の第３構造の領域とを組み合わせた場合の様子を示す。第２構造におけるパッチ高さ又はビア高さｔについては、２．４ｍｍ、１．６ｍｍ及び０．１（又は０．２）ｍｍの選択肢がある。第３構造におけるパッチ高さは、２．３ｍｍ及び２．４ｍｍ（又は２．２ｍｍ及び２．４ｍｍ）である。したがって、図示の構造は、以下の構造に分解して考えることができる。【０１４７】（Ａ）基板の厚みｔが０．１ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｂ）基板の厚みｔが０．２ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｃ）基板の厚みｔが１．６ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｄ）基板の厚みｔが２．４ｍｍのマッシュルーム構造、（Ｅ）基板の厚みｔが２．３ｍｍ及び２．４ｍｍで重なりを許容したマッシュルーム構造及び（Ｆ）基板の厚みｔが２．２ｍｍ及び２．４ｍｍで重なりを許容したマッシュルーム構造。【０１４８】図５１ないし図５４は、上記の（Ａ）ないし（Ｄ）の各構造に対するシミュレーション結果を示す。図５５は、（Ａ）ないし（Ｄ）に加えて、（Ｅ）及び（Ｆ）の各構造に対するシミュレーション結果を示す。概してこれらは図２７を参照しながら説明したものに対応する。図５６は、（Ａ）ないし（Ｆ）に加えて、基板の厚みｔが０．８ｍｍのマッシュルーム構造についてのシミュレーション結果も示している。図５７は、図５５及び図５６に関し、（Ｅ）及び（Ｆ）の構造をシミュレーションする場合のモデルを示す。【０１４９】＜＜７．３水平制御４５度（その１）＞＞図５８は、第２構造及び第３構造の組み合わせによるリフレクトアレイの平面図を示す。このリフレクトアレイは、図５６に示されるようなパッチサイズＷｙ、反射位相及び基板厚みｔの相互関係にしたがって、作成されたものである。構造の詳細については、後述する。概して、ｘ軸方向に沿って左から７つのマッシュルーム構造により第３構造が形成されている。第３構造は、パッチ高さが２．４ｍｍのマッシュルーム構造と、パッチ高さが２．３ｍｍのマッシュルーム構造との重なりを許容することで形成されている。パッチ高さが２．４ｍｍの８つのマッシュルーム構造と、パッチ高さが１．６ｍｍの３つのマッシュルーム構造と、パッチ高さが０．８ｍｍのマッシュルーム構造とで第２構造が形成されている。そして、図中右端の位置に２．４ｍｍ幅の金属板が設けられている。この金属板とパッチの隙間は０．０５ｍｍである。金属板は、０．１ｍｍの厚みのマッシュルーム構造の代わりに使用されている。図５１に示されるように、基板の厚みが０．１ｍｍのマッシュルーム構造は、パッチサイズＷｙによらず、ほぼ１８０度の反射位相をもたらすので、金属板で代用できる。また、パッチ間のｘ方向における隙間は０．１ｍｍである。【０１５０】図５９は、図５８に示される各素子の具体的な寸法を示す。「設計位相」とは設計上求められる理想的な位相であり、「位相」の欄に示される数値が実際に実現される位相である。これらの数値は、リフレクトアレイが、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように設計されている。【０１５１】図６０は、ｘ軸方向に沿って並ぶ素子各々による反射位相の値を示す。これらの値はｚ＝λ／２（半波長）における値である。概して、－３００度から＋６０度に至るほぼ３６０度の全範囲にわたって、各素子に反射位相を適切に設定できていることが分かる。【０１５２】図６１は、シミュレーションにおける解析モデルを示し、このモデルをｚ軸方向から見たものが、図５８に相当する。【０１５３】図６２は、図５６に示されるグラフの内、図５８及び図６１のシミュレーションのモデルに使用された基板（ｔ＝０．８ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ、２．３＆２．４ｍｍ）に関するグラフを示す。さらに、図６２には、金属板に対応する点も示されている。【０１５４】図６３は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図６３に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる。さらに、２層マッシュルーム構造だけによる場合の指向性（図１５）と比較して、不要方向への放射がかなり抑制されていることが分かる。【０１５５】図６４は、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って約２０個の素子（第２又は第３構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、電波の到来方向であるｚ軸に対して－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【０１５６】図５８に部分的に示されているリフレクトアレイの構造を詳細に説明する。【０１５７】図６５は、第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。紙面の左右方向に１９個のビアホールが並び、便宜的な番号が右から順に付けられている。ビアホールの各々は１つの素子（マッシュルーム構造）に対応する。５つの導電層が誘電体層を介して積層され、最上位層から順にＬ１層、Ｌ２層、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層として示されている。導電層は例えば銅を含む材料で形成されてもよい。誘電体層は、FR4基板やガラスエポキシ樹脂基板等により形成されてもよい。一例として、ビアホールの直径は、０．５ｍｍである。【０１５８】１番目の素子は、マッシュルーム構造ではなく、金属板により形成されている。１番目の素子をマッシュルーム構造で構成する場合、基板の厚み（ビアホールの高さ）が０．１ｍｍであることを要する。しかしながら、このように薄い基板を用いて形成されるマッシュルーム構造の反射位相は、図５１に示されているように、パッチサイズによらずほぼ１８０度であるので、１番目の素子は金属板で代用できる。２番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ３層を接地プレートとしている。３番目ないし５番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ４層を接地プレートとしている。６番目ないし１３番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ５層を接地プレートとしている。１４番目ないし２０番目の素子は、第３構造によるものである。この場合、Ｌ１層及びＬ２層が、一部重なっている２つのパッチに対応する。Ｌ５層は、これら１３番目ないし２０番目の素子における接地プレートである。一例として、Ｌ１層及びＬ２層間の距離は０．１ｍｍであり、Ｌ１層及びＬ３層間、Ｌ３層及びＬ４層、そしてＬ４層及びＬ５層間は、それぞれ０．８ｍｍである。また、ビアの直径は０．５ｍｍである。【０１５９】図６６は、Ｌ１層及びＬ２層の平面図を概略的に示す。図６７は、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層の平面図を概略的に示す。図２４に示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、２０×１３０個の素子を含んでいる。図中の数字は寸法（ミリメートル）の一例であり、素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がy軸方向の偏波をx軸方向（水平方向）に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、ｙ軸方向に伸びる１つの帯（列）は、ｘ軸方向における両端で反射位相が２π変化するように設計されている。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図６６ないし図７３において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１６０】図６８は図６６のＬ１層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行（ｘ軸方向）に関し、２０個の素子に対応する部分が示されている。２０個の素子に対応する部分の内、第２ないし第２０の素子に対応する部分の矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有するパッチ１２３（図２４）に対応する。１番目の素子（右側）は金属板で代用されている。これらｘ軸方向に並ぶ素子の各々は、隣接する素子同士との間で所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。図示のパッチサイズの数値は、図５９に示しているものに対応する。【０１６１】図６９は図６６のＬ１層において「Ａ部」及び「Ａ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。【０１６２】図７０は図６６のＬ２層において「Ｂ部」及び「Ｂ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。ｘ軸方向に沿う１つの行に着目すると、左から７つのパッチが並んでいる。これらは、パッチ同士の重なりが許容される第３構造において、Ｌ１層のパッチと重なるＬ２層のパッチに対応する。【０１６３】図７１は図６７のＬ３層において「Ｃ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ３層は、１番目及び２番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７１の右側に示されている。【０１６４】図７２は図６７のＬ４層において「Ｄ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ４層は、３番目ないし５番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７２の右側に示されている。【０１６５】図７３は図６７のＬ５層において「Ｅ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図６５に示されているように、Ｌ５層は、６番目ないし２０番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図７３に示されている。【０１６６】＜＜７．４水平制御４５度（その２）＞＞図７４も、図５８と同様に、第２構造及び第３構造の組み合わせを含むリフレクトアレイの構成例を示す。ただし、図中左側の第３構造におけるビアの高さが２．４ｍｍと２．２ｍｍの組み合わせである点、及び右側の第２構造において、金属板ではなく厚みが０．２ｍｍの基板を使用している点が主に異なる。これに応じて、各素子の寸法は、図７５に示されるように、図５９におけるものと若干異なる。【０１６７】図７６は、図５６に示されるグラフの内、図７４のシミュレーションのモデルに使用された基板（ｔ＝０．８ｍｍ、１．６ｍｍ、２．４ｍｍ、２．２＆２．４ｍｍ）に関するグラフを示す。【０１６８】図７７は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図７７に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる。さらに、２層マッシュルーム構造だけによる場合の指向性（図１５）と比較して、不要方向への放射がかなり抑制されていることが分かる。【０１６９】図７８は、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイによる反射波の等位相面を示す。ｘ軸に沿って約２０個の素子（第２又は第３構造のマッシュルーム構造）が並んでおり、電波の到来方向であるｚ軸に対して－４５度の方向に電波が反射している。等位相面の法線は、ｚ軸に対して－４５度の方向を向いており、この方向に反射波が適切に進んでいることが分かる。【０１７０】図７４に部分的に示されているリフレクトアレイの構造を詳細に説明する。【０１７１】図７９は、第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。概して図６５と同様であるが、１番目の素子がマッシュルーム構造として設けられている点、及びＬ１層及びＬ２層が、１番目の素子と、１４番目ないし２０番目の素子とで共通している点、Ｌ１層及びＬ２層間の距離が０．２ｍｍである点が、主に異なる。【０１７２】１番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ２層を接地プレートとしている。２番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ３層を接地プレートとしている。３番目ないし５番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ４層を接地プレートとしている。６番目ないし１３番目の素子は、Ｌ１層をパッチとし、Ｌ５層を接地プレートとしている。１４番目ないし２０番目の素子は、第３構造によるものである。この場合、Ｌ１層及びＬ２層が、一部重なっている２つのパッチに対応する。Ｌ５層は、これら１３番目ないし２０番目の素子における接地プレートである。一例として、Ｌ１層及びＬ２層間の距離は０．２ｍｍであり、Ｌ１層及びＬ３層間、Ｌ３層及びＬ４層、そしてＬ４層及びＬ５層間は、それぞれ０．８ｍｍである。また、ビアの直径は０．５ｍｍである。【０１７３】上述したように、Ｌ１層及びＬ２層は、１番目の素子と、１４番目ないし２０番目の素子とで共通している。これは、１番目の素子のＬ１層と１４番目ないし２０番目の素子のＬ１層とが、同じ基板上に形成できることを意味する。さらに、１番目の素子のＬ２層と１４番目ないし２０番目の素子のＬ２層も、同じ基板上に形成できる。これにより、リフレクトアレイの構造の簡易化及び製造工程の簡易化等を図ることができる。図示の例では、Ｌ１層及びＬ２層が双方の構造で共通しているが、第２構造及び第３構造において、Ｌ１層ないしＬ５層のうち、（可能であるならば）どの層が共通していてもよい。このように、異なる構造を組み合わせる場合において、複数の導電層のうちの１つ以上を共通にすることは、第２及び第３構造間だけでなく、他の構造間で行われてもよい。例えば、第１構造と第２構造を組み合わせた構造、第１構造と第３構造を組み合わせた構造において、Ｌ１層ないしＬ５層の内の１つ以上が共通していてもよい。【０１７４】図８０は、Ｌ１層及びＬ２層の平面図を概略的に示す。図８１は、Ｌ３層、Ｌ４層及びＬ５層の平面図を概略的に示す。図２４に示されるようなマッシュルーム構造により１つの素子が形成され、その素子が行列形式に配置されている。図示の例の場合、ｙ軸方向に伸びる７列の帯の１つは、２０×１３０個の素子を含んでいる。図中の数字は寸法（ミリメートル）の一例であり、素子間の間隔は２．４ｍｍである。図示のリフレクトアレイは、電界がx軸方向の偏波をｘ軸方向（垂直方向）に入射方向に対して４５度の角度で反射させるように設計されており、隣接する素子同士の反射位相差は１８度であるように設計されている。すなわち、Y軸方向に伸びる20個分の素子間隔（２．４ｍｍ×20）は、20個分の素子間隔の両端で反射位相が２π変化するように設計されている。このような帯又は列を複数個反復的に並べることで、より大きなサイズのリフレクトアレイを実現できる。なお、図８０ないし図８７において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１７５】図８２は図８０のＬ１層において「Ａ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。１つの行（ｘ軸方向）に関し、２０個の素子に対応する部分が示されている。２０個の素子に対応する部分に含まれている矩形の１つ１つは、Ｗｘ及びＷｙのサイズを有するパッチ１２３（図２４）に対応する。これらの素子の各々は、隣接する素子同士との間で所定の位相差（１８度＝３６０度／２０）を有する。図示のパッチサイズの数値は、図７５に示しているものに対応する。【０１７６】図８３は図８０のＬ１層において「Ａ部」及び「Ａ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。【０１７７】図８４は図８０のＬ２層において「Ｂ部」及び「Ｂ'部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。ｘ軸方向に沿う１つの行に着目すると、左から７つのパッチが並んでいる。これらは、パッチ同士の重なりが許容される第３構造において、Ｌ１層のパッチと重なるＬ２層のパッチに対応する。【０１７８】図８５は図８１のＬ３層において「Ｃ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ３層は、１番目及び２番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８５の右側に示されている。【０１７９】図８６は図８１のＬ４層において「Ｄ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ４層は、３番目ないし５番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８６の右側に示されている。【０１８０】図８７は図８１のＬ５層において「Ｅ部」として示されている領域（帯又は列の一部）を詳細に示す。図７９に示されているように、Ｌ５層は、６番目ないし２０番目の素子に対する接地プレートを提供する。この接地プレートが、図８７に示されている。【０１８１】＜＜７．５垂直制御４５度＞＞図５８ないし図８７では、電界に対して水平方向に反射させる観点から、リフレクトアレイの構造及びシミュレーション例が説明されてきた。しかしながら、第２構造及び第３構造を組み合わせたリフレクトアレイは、電界に対して垂直方向に反射させるように設計することもできる。【０１８２】図８８は、マッシュルーム構造のパッチ高さｔが４種類存在する第２構造と、隣接するパッチ同士の重なりを許容する第３構造とを有するリフレクトアレイの概略斜視図を示す。多数の素子の一部分しか描かれていないことに留意を要する。【０１８３】図８９は、層構造を示す断面図である。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、tanδが０．０１８であるＦＲ４基板である。１層目と２層目は０．２ｍｍ隔たっている。１層目と３層目は０．８ｍｍ隔たっている。１層目と４層目は１．６ｍｍ隔たっている。１層目と５層目は２．４ｍｍ隔たっている。【０１８４】図９０は、１層目ないし５層目における導電層の位置（影の付いた部分）を示す。図中、ｙ軸方向に並ぶ２０個の丸印はビアホールに対応する。便宜上、右から順に第１、第２、...第２０の素子と言及する。１層目の場合、第１ないし第２０の素子各々に対応するパッチが示されている。第１３ないし第２０の素子は、パッチ同士の重なりを許容しているので、パッチ高さが異なるもの（第１４、第１６、第１８、第２０）は１層目には現れていない。２層目の場合、第１の素子に対応する場所に、長さPy1を有する導電層が設けられ、かつ第１４、第１６、第１８及び第２０の素子のパッチが設けられている。他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy1は２．４ｍｍである。図９１は、１層目及び２層目における２０個のパッチのサイズを示す。３層目の場合、第１及び第２の素子に対応する場所に、長さPy2を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy2は４．８ｍｍである。４層目の場合、第１ないし第５の素子に対応する場所に、長さPy3を有する導電層が設けられ、他の場所において導電層は設けられていない。一例としてPy3は１２ｍｍである。５層目の場合、第１ないし第１３の全素子に対応する場所に、長さPy4を有する導電層が設けられている。一例としてPy4は３１．２ｍｍである。【０１８５】図９２は、上記のようにして形成されたリフレクトアレイの遠方放射界を示す。リフレクトアレイは、入射波に対して、－４５度の方向に反射を形成するように、上記の数値を利用して設計されている。図９２に示されているように、約－４５度の方向に反射波が適切に向いていることが分かる（図示の例の場合、－４３度の方向に１８．５５ｄＢの反射波が得られている。）。【０１８６】＜＜７．６改良された第２構造と第３構造の組み合わせ＞＞「５．６改良された第２構造による垂直制御」のセクションにおいて説明したように、第２構造において発生するインダクタンスを正確に規定する観点からは、接地プレートがビアの位置において実質的に終端していることが好ましい。以下の説明において、具体的な寸法の詳細は本発明に本質的ではないので伏せている。【０１８７】図９３は、改良された第２構造の領域と第３構造の領域とを含むリフレクトアレイの層構造を示す。図示されているように、１層目ないし５層目の５つの層が、少なくとも一部に導電層を含む層として使用され、それらの間には誘電体層が介在している。一例として、誘電体層は、比誘電率が４．４であり、tanδが０．０１８であるＦＲ４基板である。図示の層構造は、概して、図７９、図８９等の構造と同様であるが、３層目及び４層目において「EX'」として示されているように、接地プレートがビアの位置で実質的に終端している点が大きく異なる。図７９、図８９等の構造の場合、接地プレートの端がビアの位置で実質的に終端しておらず、隣接する素子同士の間に接地プレートの端が存在し、接地プレートの段差が形成されている。なお、製造工程上の理由により、「EX'」で示されている部分において、接地プレートの端がビアを少しだけ超えて延在しているが、これは、素子同士の間で発生するインダクタンスに実質的な影響を及ぼすものではない。【０１８８】図９４Ａは、図９３に示すＬ１層の平面図を示す。図示の構造の場合、図９３に示す２０個の素子が並んでいる構造（約４８ｍｍ）が、ｙ軸方向に２回反復され、ｘ軸方向に４０回反復されているが、素子（ビア）の数、ｙ軸方向の反復数及びｘ軸方向の反復数は単なる一例に過ぎず、適切な如何なる数値が使用されてもよい。図９４Ｂは、図９４Ａに示すＬ１層の「Ａ部」を詳細に示す。【０１８９】図９５Ａは、図９３に示すＬ２層の平面図を示す。図９５Ｂは、図９５Ａに示すＬ２層の「Ｂ部」を詳細に示す。「Ｂ部」は「Ａ部」の下側に位置する。Ｌ２層ないしＬ５層は接地プレートを構成する。図９５Ａ、図９５Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。【０１９０】図９６Ａは、図９３に示すＬ３層の平面図を示す。図９６Ｂは、図９６Ａに示すＬ３層の「Ｃ部」を詳細に示す。「Ｃ部」は「Ａ部」及び「Ｂ部」の下側に位置する。図９６Ａ、図９６Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。【０１９１】図９７Ａは、図９３に示すＬ４層の平面図を示す。図９７Ｂは、図９７Ａに示すＬ４層の「Ｄ部」を詳細に示す。「Ｄ部」は「Ａ部」、「Ｂ部」及び「Ｃ部」の下側に位置する。図９７Ａ、図９７Ｂに示されているように、接地プレートの端又は縁は、ビアの位置において終端されている。【０１９２】図９８Ａは、図９３に示すＬ５層の平面図を示す。図９８Ｂは、図９８Ａに示すＬ５層の「Ｅ部」を詳細に示す。「Ｅ部」は「Ａ部」、「Ｂ部」、「Ｃ部」及び「Ｄ部」の下側に位置する。【０１９３】次に、改良された第２構造と第３構造の組み合わせについてのシミュレーション結果を示す。シミュレーションでは、図９９Ａ及び図９９Ｂに示されるような垂直制御を行う２つの構造が比較された。何れの構造も、改良された第２構造を使用し、接地プレートはビアの位置において終端している。しかしながら、パッチの設計が異なっている。図９９Ａの構造は、図３４Ａに示されるように、隣接するパッチが同じサイズを有する。これに対して、図９９Ｂの構造は、図３４Ｂに示されるように、ビアを中心として対称的なパッチが使用されている。【０１９４】図９９Ｃは、２つの構造各々の遠方放射界のシミュレーション結果を示す。電場がｙ軸方向を向いている電波がｚ軸∞方向から到来し、－４５度の方向に反射されるように、図９９Ａ、Ｂの構造は設計されている。ビームの大きさ又は強度は、所望方向（－４５度）における値により規格化されている。何れの構造も、所望方向に大きな反射ビームを形成している。＋４５度付近において、図９９Ｂの構造は、比較的大きな不要反射ビームを形成している。これに対して、図９９Ａの構造は、そのような不要反射ビームを適切に抑制できている。さらに、０度方向の鏡面反射ビームについても、図９９Ａの構造は、図９９Ｂの構造よりも不要反射ビームを小さく抑制できる。したがって、垂直制御の場合、図９９Ｂの構造よりも、図９９Ａの構造の方が好ましい。【０１９５】次に、接地プレートがビアの位置で終端していることが、ビアの高さが異なる構造を使用して垂直制御及び水平制御を行う場合にどのように影響するかを説明する。【０１９６】図１００Ａは、第２構造を含む構造により垂直制御を行う構造を示す。パッチの長さを図１００Ａに示すように、所望のLC共振の得られるLとCの対をｙ軸方向に配列することが可能である。上述のように、値の異なるLとCの組み合わせを配列する場合、接地プレートはビアの位置において終端していることが望ましい。図１００Ａには、概略平面図と、ｘ軸方向の断面図及びｙ軸方向の断面図が示されている。ｙ軸方向に沿って、パッチの層である１層目と、４つの接地プレート（２層目ないし５層目）とが存在し、「EX」として示されているように、接地プレートの２層目、３層目及び４層目の端は、隣接する素子同士の間にある。このため、ｙ軸方向に並ぶ素子において、適切な値のインダクタンスを発生させることが困難になってしまう。ｘ軸方向に並ぶ素子同士の間にもインダクタンスは発生する。しかしながら、電場がｙ軸方向を向いている電波を所望方向に反射させる場合、ｙ軸方向に並ぶ素子同士により発生するインダクタンスの方が重要である。このため、上述したように、接地プレートの端がビアの位置において終端するように、改善すべきである。【０１９７】図１００Ｂは、第２構造を含む構造により水平制御を行う構造を示す。水平制御の場合、図１００Ｂのように、所望のLC共振の得られるLとCの対をｘ軸方向に配列することが可能である。図１００Ｂにも、概略平面図と、ｘ軸方向の断面図及びｙ軸方向の断面図が示されている。水平制御の場合、ｘ軸方向の断面に複数の接地プレートが現れる。ｘ軸方向に沿って、パッチの層である１層目と、３つの接地プレート（２層目ないし４層目）とが存在し、「EX」として示されているように、２層目及び３層目の接地プレートの端は、隣接する素子同士の間にある。このため、ｘ軸方向において、適切な値のインダクタンスを発生させることは困難になってしまう。しかしながら、上述したように、電場がｙ軸方向の電波を反射させる場合、ｙ軸方向に並ぶ素子同士により発生するインダクタンスの方が重要である。ｙ軸方向沿って並ぶ素子の場合、隣接する素子のビアの高さは同じなので、発生するインダクタンスＬは、透磁率μとビアの高さtの積（L＝μt）により想定される値になる。このため、水平制御の場合は、垂直制御の場合よりも、接地プレートの段差の影響は深刻ではない。すなわち、ｘ軸方向の断面図に示されているように、接地プレートがビアの位置において終端していなくても、ｙ軸方向の断面図に示されているように、ギャップをはさむビアどうしの地板はつながっているため、所望のインダクタンスL1、L2、L3を得ることができる。ただし、当然ではあるが、図１００Ｂの構造においても、ｘ軸方向に延びる接地プレートが、ビアの位置において終端するようにすることで、設計どおりの動作をさらに期待することができる。【０１９８】以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず適切な如何なる数式が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。【０１９９】以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。【０２００】（Ｍ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子である、装置。【０２０１】（Ｍ２）前記複数個のうち所定数個のマッシュルーム構造が、ある線に沿って並べられ、前記複数個のうち別の所定数個のマッシュルーム構造が、別の線に沿って並べられ、前記ある線に沿っているマッシュルーム構造の第１パッチと、前記別の線に沿っているマッシュルーム構造の第１パッチとの間の隙間が、前記ある線及び別の線に沿って徐々に変化している、Ｍ１記載の装置。【０２０２】（Ｍ３）ある線に沿って並べられている所定数個のマッシュルーム構造のうち、隣接するマッシュルーム構造の第１パッチ同士の間の隙間が、前記ある線に沿って徐々に変化している、Ｍ１記載の装置。【０２０３】（Ｍ４）前記隙間を決める隣接する第１パッチの内の一方の端から、該一方の第１パッチの基準線までの距離が、隣接する他方の第１パッチの端から、該他方の第１パッチの基準線までの距離に等しく、複数のマッシュルーム構造に対する基準線間の距離が一定に保たれている、Ｍ３記載の装置。【０２０４】（Ｍ５）前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造各々の第１パッチは、互いに等しいサイズであり、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の中心間距離は、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の中心間距離と異なる、Ｍ３記載の装置。【０２０５】（Ｍ６）前記ある線に沿って隣接している第１及び第２のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線と、前記ある線に沿って隣接している第２及び第３のマッシュルーム構造の第１パッチ同士の隙間を二分する中心線との間の距離が、前記ある線に沿って並んでいる複数のマッシュルーム構造に対して一定に保たれている、Ｍ３記載の装置。【０２０６】（Ｍ７）前記ある線に沿って順に並んでいる第１、第２及び第３のマッシュルーム構造のうち、前記第１及び第２のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差が、前記第２及び第３のマッシュルーム構造の各々から反射される電波の位相差に等しい、Ｍ２ないしＭ６の何れか１項に記載の装置。【０２０７】（Ｍ８）少なくとも前記ある線に沿って並べられた前記所定数個のマッシュルーム構造を含むアレイが、同一平面内に複数個反復的に並べられている、Ｍ１ないしＭ７の何れか１項に記載の装置。【０２０８】（Ｍ９）前記接地プレート、前記第１パッチ及び前記第２パッチに対して平行に距離を隔てて設けられ、無給電素子として機能する１つ以上のパッチをさらに有する、Ｍ１ないしＭ８の何れか１項に記載の装置。【０２０９】（Ａ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、あるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【０２１０】（Ａ２）前記あるマッシュルーム構造におけるパッチと、前記別のマッシュルーム構造におけるパッチとが、同一平面内に設けられている、Ａ１記載の装置。【０２１１】（Ａ３）前記あるマッシュルーム構造における接地プレートと、前記別のマッシュルーム構造における接地プレートは、多層構造には形成されていない、Ａ２記載の装置。（Ａ４）前記あるマッシュルーム構造における接地プレートと、前記別のマッシュルーム構造における接地プレートとが、同一平面内に設けられている、Ａ１記載の装置。【０２１２】（Ａ５）（Ａ１）の装置において、（Ｍ２）～（Ｍ９）の特徴を備えた装置。【０２１３】（Ｂ１）複数個のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記複数個のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２１４】（Ｂ２）（Ｂ１）の装置において、（Ｍ２）～（Ｍ９）の特徴を備えた装置。【０２１５】（Ｃ１）Ｍ＋Ａ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第２群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なる、装置。【０２１６】（Ｃ２）Ｍ＋Ａ＋Ｂ当該装置がさらに第３群の複数のマッシュルーム構造を有し、前記第３群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、Ｃ１記載の装置。【０２１７】（Ｃ３）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチをなす２層の内の１層と同一平面に設けられ、前記３層の内の別の１層が、前記２層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ１又はＣ２に記載の装置。【０２１８】（Ｃ４）Ｍ＋Ｂ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記第１群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられた第１パッチと、前記接地プレートに対して平行に、前記第１パッチに至る距離とは異なる距離を隔てて設けられた第２パッチとを有し、前記第２パッチは、少なくとも前記第１パッチと容量結合する無給電素子であり、前記第２群の複数のマッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２１９】（Ｃ５）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の１層と同一平面に設けられ、前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート、第１パッチ及び第２パッチをなす３層の内の別の１層が、前記第２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ４記載の装置。【０２２０】（Ｃ６）Ａ＋Ｂ第１群及び第２群の複数のマッシュルーム構造を有する装置であって、前記マッシュルーム構造の各々は、接地プレートと、前記接地プレートに対して平行に距離を隔てて設けられたパッチとを有し、前記第１群に属するあるマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離は、前記第１群に属する別のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチ間の距離と異なり、前記第２群に属する隣接するマッシュルーム構造双方のパッチは、同一平面内で互いに隙間を形成し、隣接する別のマッシュルーム構造双方のパッチは、少なくとも一部が多層に重なる位置関係でそれぞれ異なる平面に設けられる、装置。【０２２１】（Ｃ７）前記第１群のマッシュルーム構造における接地プレート及びパッチをなす２層の内の１層が、前記２群のマッシュルーム構造における接地プレート及び前記異なる平面に設けられるパッチをなす３層の内の１層と同一平面に設けられ、前記２層の内の別の１層が、前記３層の内の別の１層と同一平面に設けられている、Ｃ６記載の装置。

A

2012079283

2011000282

20110104

20120419

2012079283

20120419

光学式ポインティング機能と指紋認識機能とが統合された電子装置及びその制御システムの操作方法

503098551

一品光学工業股▲ふん▼有限公司

100107962

入交 孝雄

游 騰健,周 進益,李 宇▲き▼,徐 三偉

099133375,20100930,TW

8

G06F 3/033 (20060101), G06F 1/32 (20060101)

G06F 3/033 310Y ,G06F 1/00 332B

6

1

8

5B011,5B087

5B011 DA06 ,5B011 EA10 ,5B011 LL05 ,5B011 LL11,5B087 AA03 ,5B087 AB10 ,5B087 AE09 ,5B087 BC12 ,5B087 BC16 ,5B087 BC26 ,5B087 BC32 ,5B087 DD10

【課題】光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを具えた電子装置の提供。【解決手段】光学式ポインティンデバイス１３１と指紋認識装置１３２とを備え、電源入力により指紋認識モードにして、指紋認識機能を実行し、イメージセンサ１１からの画像信号を入出力インターフェース１６を指紋画像を保存するデータベースに伝送し、データベースの一致判断により入出力インターフェースから電力制御ユニット１５、電力供給ユニットを経て、第１回路１４１から指紋認識装置の電源をオフにし、光学式ポインティングデバイスへの第２回路をオンとして、光学式ポインティングモードに切り替得る。【選択図】図１

【請求項１】光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置であって、レンズ群を備えたイメージセンサ、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット、電力供給ユニット、電力制御ユニット、入出力インターフェース、及び複数の手の指紋画像を保存するデータベースからなり、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、光学式ポインティングデバイス及び指紋認識装置を備え、該指紋認識装置は、上記イメージセンサからの指紋画像を信号化して、入出力インターフェースを介して、複数の手の指紋画像を保存するデータベースへ伝送し、該データベースは伝送された指紋画像を保存された指紋画像と比較して照合し、その結果を入出力インターフェースを介して電力制御ユニットへ伝送し、電力制御ユニットはその結果に基づいて電力供給ユニットを介して、指紋認識装置に電力を供給する第１の回路、及び光学式ポインティングデバイスへ電力を供給する第２の回路をそれぞれ開閉するように構成され、前記電力制御ユニットにより、前記第１の回路がオンに、前記第２の回路がオフに制御されたとき、前記第１の回路を介して前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力が供給されることにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、指紋認識装置として作動する前記指紋認識モードとなり、前記電力制御ユニットにより、前記第１の回路がオフに、前記第２の回路がオンに制御されたとき、前記第２の回路を介して前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力が供給されることにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、光学式ポインティングデバイスとして作動する前記光学式ポインティングモードとなることを特徴とする光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置。【請求項２】前記第１の回路及び前記第２の回路は、それぞれスイッチを有し、前記電力制御ユニットは、前記第１の回路及び前記第２の回路の前記各スイッチをオン又はオフに制御することにより、前記第１の回路及び前記第２の回路のオン／オフを制御することを特徴とする請求項１記載の電子装置。【請求項３】光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置であって、レンズ群を備えたイメージセンサ、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット、電力供給ユニット、電力制御ユニット、入出力インターフェース、及び複数の手の指紋画像を保存するデータベースからなり、ユーザの手の指紋画像を検出すると共に、その指紋画像を光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに伝送する該イメージセンサと、光学式ポインティングモード及び指紋認識モードの２つの動作モードを有し、前記イメージセンサと接続され、前記イメージセンサから伝送された手の指紋画像データを受信すると共に、前記画像データを前記入出力インターフェースに伝送し、光学式ポインティングモードのとき、光学式ポインティングデバイスとして作動してポインタ又はカーソルを移動させ、指紋認識モードのとき、指紋認識装置としてユーザの手の指紋画像を認識するように作動する光学式ポインティング及び指紋認識ユニットと、電源から供給される電力を受信すると共に、第１の回路及び第２の回路を介し、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を供給し、前記第１の回路及び前記第２の回路が前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに別々に接続されることにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を別々に供給するために動作する電力供給ユニットと、前記電力供給ユニット中の第１の回路及び第２の回路を制御することにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットを光学式ポインティングモード又は指紋認識モードに制御するために動作し、前記第１の回路をオンに、前記第２の回路をオフに制御したとき、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、指紋認識モードとなり、指紋認識装置として動作し、前記第１の回路をオフに、前記第２の回路をオンに制御したとき、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、前記光学式ポインティングモードとなり、光学式ポインティングデバイスとして動作させる電力制御ユニットと、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットからの手の指紋画像データを受信すると共に、前記画像データを前記データベース中に伝送して処理を行うために動作する入出力インターフェースと、複数の手の指紋画像データが保存され、データの比較及び演算処理を行うために動作するデータベースと、を備え、ユーザの指紋画像と保存された指紋画像データとが一致したとき、前記データベースは、前記入出力インターフェースに信号を発信し、前記入出力インターフェースから前記電力制御ユニットに前記信号が伝送されることにより、前記第１の回路をオフに、前記第２の回路をオンに制御し、これにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、光学式ポインティングデバイスとして動作することを特徴とする電子装置。【請求項４】前記第１の回路及び前記第２の回路は、それぞれスイッチを有し、前記電力制御ユニットは、前記第１の回路及び前記第２の回路の前記各スイッチをオン又はオフに制御することにより、前記第１の回路及び前記第２の回路のオン／オフを制御することを特徴とする請求項４記載の電子装置。【請求項５】レンズ群をさらに備え、前記レンズ群は、ユーザの手の指紋画像を前記イメージセンサに焦点を結ぶ少なくとも１つのレンズを有することを特徴とする請求項４記載の電子装置。【請求項６】請求項１～３又は請求項４～６記載の光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置の操作方法であって、第１の回路及び第２の回路を準備するステップと、前記第１の回路をオンにし、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を供給することにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットを指紋認識装置として動作するステップと、ユーザの手の指紋画像と内蔵された手の指紋画像とが一致したとき、前記第１の回路をオフにするステップと、前記第２の回路をオンにし、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を供給することにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットを光学式ポインティングデバイスとして動作するステップと、からなり、前記第１の回路及び前記第２の回路は、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに別々に接続され、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を供給するために動作し、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、指紋認識装置又は光学式ポインティングデバイスとして動作することを特徴とする請求項１～３又は請求項４～６記載の光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置の操作方法。

【請求項１】光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置であって、レンズ群を備えたイメージセンサ、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット、電力供給ユニット、電力制御ユニット、入出力インターフェース、及び複数の手の指紋画像を保存するデータベースからなり、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、光学式ポインティングデバイス及び指紋認識装置を備え、該指紋認識装置は、上記イメージセンサからの指紋画像を信号化して、入出力インターフェースを介して、複数の手の指紋画像を保存するデータベースへ伝送し、該データベースは伝送された指紋画像を保存された指紋画像と比較して照合し、その結果を入出力インターフェースを介して電力制御ユニットへ伝送し、電力制御ユニットはその結果に基づいて電力供給ユニットを介して、指紋認識装置に電力を供給する第１の回路、及び光学式ポインティングデバイスへ電力を供給する第２の回路をそれぞれ開閉するように構成され、前記電力制御ユニットにより、前記第１の回路がオンに、前記第２の回路がオフに制御されたとき、前記第１の回路を介して前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力が供給されることにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、指紋認識装置として作動する前記指紋認識モードとなり、前記電力制御ユニットにより、前記第１の回路がオフに、前記第２の回路がオンに制御されたとき、前記第２の回路を介して前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力が供給されることにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、光学式ポインティングデバイスとして作動する前記光学式ポインティングモードとなることを特徴とする光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置。【請求項３】光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置であって、レンズ群を備えたイメージセンサ、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット、電力供給ユニット、電力制御ユニット、入出力インターフェース、及び複数の手の指紋画像を保存するデータベースからなり、ユーザの手の指紋画像を検出すると共に、その指紋画像を光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに伝送する該イメージセンサと、光学式ポインティングモード及び指紋認識モードの２つの動作モードを有し、前記イメージセンサと接続され、前記イメージセンサから伝送された手の指紋画像データを受信すると共に、前記画像データを前記入出力インターフェースに伝送し、光学式ポインティングモードのとき、光学式ポインティングデバイスとして作動してポインタ又はカーソルを移動させ、指紋認識モードのとき、指紋認識装置としてユーザの手の指紋画像を認識するように作動する光学式ポインティング及び指紋認識ユニットと、電源から供給される電力を受信すると共に、第１の回路及び第２の回路を介し、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を供給し、前記第１の回路及び前記第２の回路が前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに別々に接続されることにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を別々に供給するために動作する電力供給ユニットと、前記電力供給ユニット中の第１の回路及び第２の回路を制御することにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットを光学式ポインティングモード又は指紋認識モードに制御するために動作し、前記第１の回路をオンに、前記第２の回路をオフに制御したとき、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、指紋認識モードとなり、指紋認識装置として動作し、前記第１の回路をオフに、前記第２の回路をオンに制御したとき、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、前記光学式ポインティングモードとなり、光学式ポインティングデバイスとして動作させる電力制御ユニットと、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットからの手の指紋画像データを受信すると共に、前記画像データを前記データベース中に伝送して処理を行うために動作する入出力インターフェースと、複数の手の指紋画像データが保存され、データの比較及び演算処理を行うために動作するデータベースと、を備え、ユーザの指紋画像と保存された指紋画像データとが一致したとき、前記データベースは、前記入出力インターフェースに信号を発信し、前記入出力インターフェースから前記電力制御ユニットに前記信号が伝送されることにより、前記第１の回路をオフに、前記第２の回路をオンに制御し、これにより、前記光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、光学式ポインティングデバイスとして動作することを特徴とする電子装置。

【技術分野】【０００１】本発明は、光学式ポインティング機能と指紋認識機能とが統合された電子装置及びその制御システムの操作方法に関し、特に、制御システムにより、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットへの電力供給を制御する電子装置及びその操作方法に関する。

【背景技術】【０００２】従来の携帯電話又はＰＤＡなどの電子製品に使用される光学式ポインティングデバイスは、ポインタ（ｐｏｉｎｔｅｒ）又はカーソル（ｃｕｒｓｏｒ）をユーザが必要とする位置に移動させ、電子装置の機能を実行するために使用される。この種の従来技術としては、特許文献１、特許文献２及び特許文献３が公開されている。【０００３】科学技術が進歩するに伴い、単一の電子製品に複数の機能が統合されるようになった。例えば特許文献４においては、光学式ポインティング機能及び指紋認識機能が統合されたコンピュータシステムが開示されている。【０００４】上述の光学式ポインティング機能及び指紋認識機能が統合された電子装置は、ユーザによって光学式ポインティング機能又は指紋認識機能が使用されるまで、電子装置に電力が供給され続ける。即ち、電子装置の２つの機能の待機状態を維持するために、電子装置に電力が供給され続けるため、電子装置を使用するときの消費電力が非常に多くなる。この電子装置が携帯型の電子装置の場合、電池の消耗量が多くなるため、使用時可能な間が短縮されてしまい、電力を供給するために電池交換を頻繁に行う必要があり、非常に不便である。

【発明が解決しようとする課題】【０００６】本発明は、制御システムが光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに供給される電力を制御することにより、消費電力を低減し、電子装置の使用時間を延長することができる光学式ポインティング機能と指紋認識機能とが統合された電子装置及びその制御システムの操作方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】【０００７】本発明は、光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置を提供するものである。本発明の電子装置は、制御システムを有する。制御システムは、光学式ポインティングモードにおいて、光学式ポインティングデバイスとして使用され、指紋認識モードにおいて、指紋認識装置として使用される光学式ポインティング及び指紋認識ユニットと、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに別々に接続され、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を供給する第１の回路及び第２の回路と、第１の回路及び第２の回路と接続され、第１の回路及び第２の回路のオン／オフを制御する電力制御ユニットと、を備える。第１の回路がオンに、第２の回路がオフに制御されたとき、第１の回路を介して光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力が供給されることにより、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットが指紋認識モードとなる。第１の回路がオフに、第２の回路がオンに制御されたとき、第２の回路を介して光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力が供給されることにより、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットが光学式ポインティングモードとなる。【０００８】本発明は、さらに、光学式ポインティング機能と指紋認識機能とを備えた電子装置の制御システムの操作方法を提供するものである。本発明の操作方法は、第１の回路及び第２の回路を準備するステップと、第１の回路をオンにし、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を供給することにより、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットを指紋認識装置として使用するステップと、ユーザの手の指紋画像と内蔵された手の指紋画像とが一致したとき、第１の回路をオフにするステップと、第２の回路をオンにし、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに電力を供給することにより、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットを光学式ポインティングデバイスとして使用するステップと、からなる。第１の回路及び第２の回路は、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットに別々に接続され、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットは、指紋認識装置又は光学式ポインティングデバイスとして使用される。

【発明の効果】【０００９】本発明は、電力制御ユニットが第１の回路又は第２の回路の何れかをオンに制御することにより、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットが指紋認識装置として使用されるとき、光学式ポインティングデバイスとして使用されるのに必要な電力を自動的にオフにすることができる上、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットが光学式ポインティングデバイスとして使用されるとき、指紋認識装置として使用されるのに必要な電力を自動的にオフにすることができる。これにより、消費電力を有効に節約することができ、コストを有効に節約したり、電子装置の使用時間を有効に延長させることができる。

【発明を実施するための形態】【００１１】図１を参照する。本実施形態による光学式ポインティング機能と指紋認識機能とが統合された電子装置１は、レンズ群１０、イメージセンサ１１及び制御システム１２から構成され、ユーザに光学式ポインティング機能及び指紋認識機能を提供する。【００１２】レンズ群１０は、電子装置１中に配置される。レンズ群１０は、少なくとも１つのレンズを具え、ユーザの手の指紋画像をイメージセンサ１１に焦点を結ぶために使用される。【００１３】イメージセンサ１１は、電子装置１中に配置される。イメージセンサ１１は、光導電材料からなる光センサ（例えばＣＣＤセンサ）であり、ユーザの手の指紋画像により、その画像を電子信号に変換して制御システム１２に伝送するために使用される。【００１４】制御システム１２は、電子装置１中に配置され、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３、電力供給ユニット１４、電力制御ユニット１５、入出力インターフェース１６及びデータベース１７を有する。【００１５】光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３は、イメージセンサ１１及び入出力インターフェース１６に接続され、イメージセンサ１１からの電子信号を受信すると共に、その電子信号を入出力インターフェース１６に伝送するために使用される。光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３は、光学式ポインティングモード及び指紋認識モードの２つの作動モードを有する。光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３は、光学式ポインティングモードのとき、光学式ポインティングデバイス１３１として作動し、ポインタ又はカーソルを移動操作させる。また、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３は、指紋認識モードのとき、指紋認識装置１３２として作動し、ユーザの手の指紋を認識する。光学式ポインティングデバイス１３１及び指紋認識装置１３２の機能に関する技術及び操作方式は、従来技術を利用したものであるため、ここでは詳説しない。【００１６】電力供給ユニット１４は、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３に別々に接続される第１の回路１４１及び第２の回路１４２を有する。電力供給ユニット１４は、電源（図示せず）から電力を供給され、第１の回路１４１及び第２の回路１４２を介して光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３に電源を供給する。図１に示すように、第１の回路１４１及び第２の回路１４２は、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３に別々に接続されており、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３に電力を別々に供給する。ここで、本実施形態において、電源の配置位置は限定されず、電子装置１外の外部電源又は電子装置１内の内部電源とすることができる。【００１７】電力制御ユニット１５は、電力供給ユニット１４及び入出力インターフェース１６に接続され、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３を光学式ポインティングモード又は指紋認識モードに制御する。電力制御ユニット１５の制御方法は、第１の回路１４１及び第２の回路１４２をオン又はオフに制御することにより、電力を第１の回路１４１又は第２の回路１４２の何れかから光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３に供給し、これにより、光学式ポインティングモード又は指紋認識モードに制御するものである。例えば、第１の回路１４１をオンに、第２の回路１４２をオフに制御したとき、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３は、指紋認識モードとなり、指紋認識装置１３２として作動する。また、第１の回路１４１をオフに、第２の回路１４２をオンに制御したとき、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３は、光学式ポインティングモードとなり、光学式ポインティングデバイス１３１として作動する。【００１８】入出力インターフェース１６は、電力制御ユニット１５及びデータベース１７に接続され、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３からの電子信号を受信すると共にその電子信号をデータベース１７に伝送して処理を行う。【００１９】データベース１７は、データの演算処理を行う機能を備えると共に、複数の手の指紋画像を保存する。データベース１７は、保存された複数の手の指紋画像とユーザの手の指紋画像とを比較し、ユーザ本人であるか否かを判断する。ユーザの手の指紋画像が保存された手の指紋画像と符合したとき、データベース１７は、入出力インターフェース１６に信号を発信すると共に、その信号を入出力インターフェース１６から電力制御ユニット１５に伝送する。これにより、第１の回路１４１をオフに、第２の回路１４２をオンに制御し、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３を光学式ポインティングモードに切り替え、光学式ポインティングデバイス１３１として使用可能とする。上述の制御方式により、電子装置１の消費電力を有効に節約することができる。【００２０】図２を参照する。図２に示すように、第１の回路１４１及び第２の回路１４２には、スイッチ１４３，１４４がそれぞれ配置される。電力制御ユニット１５は、２つのスイッチ１４３，１４４をオン又はオフに制御することにより、第１の回路１４１及び第２の回路１４２のオン／オフを制御する。本実施形態において、スイッチ１４３，１４４は、何れも単極スイッチであるが、これのみに限定されず、従来の各種スイッチ又はロジック回路に使用されるスイッチを本発明に運用することができる。【００２１】図１及び図３を同時に参照する。本発明の制御システムの操作方法は、下記のステップからなる。【００２２】ステップ２１：電子装置１をオンにする。【００２３】ステップ２２：電力制御ユニット１５が電力供給ユニット１４中の第１の回路１４１をオンに、第２の回路１４２をオフに制御する。これにより、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３を指紋認識モードにし、指紋認識機能を実行する。【００２４】ステップ２３：レンズ群１０、イメージセンサ１１及び入出力インターフェース１６により、ユーザの手の指紋画像をデータベース１７に伝送し、データベース１７中において画像の比較処理を行う。【００２５】ステップ２４：データベース１７中には、少なくとも１組の指紋画像データが内蔵されており、データベース１７がユーザの手の指紋画像とデータベース１７に内蔵された指紋画像データとを比較する。【００２６】ステップ２５：ユーザの手の指紋画像とデータベース１７に内蔵された指紋画像データとが一致したとき、比較結果が「ＹＥＳ」と表示され、ステップ２６を実行する。ユーザの指紋画像とデータベース１７に内蔵された指紋画像データとが異なる場合、比較結果が「ＮＯ」と表示され、ステップ２３に戻る。【００２７】ステップ２６：電力制御ユニット１５が入出力インターフェース１６を介してデータベース１７から伝送された信号を受信したとき、電力制御ユニット１５は、第１の回路１４１をオフに、第２の回路１４２をオンに制御する。【００２８】ステップ２７：電力制御ユニット１５が第２の回路１４２をオンに制御したとき、光学式ポインティング及び指紋認識ユニット１３は、指紋認識機能を終了して光学式ポインティングモードとなり、光学式ポインティング機能を実行する。【００２９】ステップ２８：ユーザが操作するポインタのデータがイメージセンサ１１及び入出力インターフェース１６を介してデータベース１７に伝送され、データ処理が行われる。【００３０】ステップ２９：光学式ポインティング機能の操作が終了したか否かを判断する。ユーザが光学式ポインティング機能の操作を終了した後、操作終了が「ＹＥＳ」と表示され、ステップ３０を実行して電子装置１をオフにし、電子装置１の使用を終了する。ユーザが光学式ポインティング機能の操作を終了していないとき、操作終了が「ＮＯ」と表示され、ステップ２８に戻り、ユーザによるポインタの操作が継続される。【００３１】ステップ３０：電子装置１をオフにする。【００３２】本発明は、電力制御ユニットが第１の回路又は第２の回路の何れかをオンに制御することにより、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットが指紋認識装置として使用されるとき、光学式ポインティングデバイスとして使用されるのに必要な電力を自動的にオフにすると共に、光学式ポインティング及び指紋認識ユニットが光学式ポインティングデバイスとして使用されるとき、指紋認識装置として使用されるのに必要な電力を自動的にオフにする。これにより、消費電力を有効に節約することができ、コストを有効に節約したり、電子装置の使用時間を有効に延長させることができる。

A

2012087283

2011000267

20110104

20120510

2012087283

20120510

5400808

20131101

アクリル酸エステルエマルジョンの無乳化剤重合方法

511004933

展華化学工業股▲ふん▼有限公司

100107962

入交 孝雄

廖 徳章,胡 継光,張 志▲い▼

099135164,20101015,TW

8

C08F 2/22 (20060101)

C08F 2/22

4

1

14

4J011

4J011 AA05 ,4J011 AA08 ,4J011 AA10 ,4J011 AB02 ,4J011 AB09 ,4J011 BA03 ,4J011 BA08 ,4J011 BB01 ,4J011 BB02 ,4J011 BB09 ,4J011 BB17 ,4J011 KA27 ,4J011 KB02 ,4J011 KB05 ,4J011 KB06 ,4J011 KB08 ,4J011 KB09 ,4J011 KB14 ,4J011 KB22 ,4J011 KB29

【課題】粒径が均一に分散し、塗膜外観に優れ、貯蔵安定性、浸透性、塗工性、耐水性、引張強度及び耐摩耗性に優れたアクリル酸エステルエマルジョンの無乳化剤重合方法の提供。【解決手段】純水４０～６０ｗｔ％と、炭素‐炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体（Ａ）２～９ｗｔ％と、メタクリル酸アルキルエステル又はアクリル酸アルキルエステル単量体（Ｂ）４０～５０ｗｔ％とからなる反応系を０．２～２．０ｗｔ％の無機アルカリ溶液でｐＨが９．０～１３．０範囲内に調整し、そして、硫酸塩の過酸化物開始剤０．２～１．０ｗｔ％で乳化重合し、反応終期に、得られた水性樹脂エマルジョンのｐＨを有機アミン化合物で７．０～９．５に調整する。【選択図】図１

【請求項１】（１）純水４０～６０ｗｔ％と、炭素‐炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体Ａ２～９ｗｔ％と、メタクリル酸アルキルエステル又はアクリル酸アルキルエステル単量体Ｂ４０～５０ｗｔ％とを主成分とする反応系において、（２）０．２～２．０ｗｔ％の無機アルカリ溶液によって反応系のｐＨを９．０～１３．０に調整する工程と、（３）反応系の温度を７０～９５℃に維持しながら、１５０～３００ｒｐｍの回転速度で３０分間攪拌し、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムからなる群より選ばれた１種以上のもの０．２～１．０ｗｔ％を開始剤として乳化重合する工程と、（４）反応終期において、アンモニア水、トリメチルアミン、モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、２－アミノ－２－メチルプロパノールからなる群より選ばれた１種以上の有機アミン化合物で、得られた水性樹脂エマルジョンのｐＨを７．０～９．５に調整し、粒径が１００～１３０ｎｍで、均一で微細に分散した水性アクリル重合体を得る工程とからなることを特徴とすアクリル酸エステルエマルジョンの無乳化剤重合方法。【請求項２】前記炭素‐炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体Ａが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸及びクロトン酸からなる群より選ばれた１種以上である請求項１に記載の重合方法。【請求項３】前記メタクリル酸アルキルエステル又はアクリル酸アルキルエステル単量体Ｂが、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ－ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ－ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ－ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔ－ブチル、アクリル酸２－エチルヘキシル、メタクリル酸２－エチルヘキシル、ラウリルメタクリレート、アクリロニトリルからなる群より選ばれた１種以上である請求項１に記載の重合方法。【請求項４】前記無機アルカリ溶液が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸三ナトリウムからなる群より選ばれた１種以上である請求項１に記載の重合方法。

【請求項１】（１）純水４０～６０ｗｔ％と、炭素‐炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体Ａ２～９ｗｔ％と、メタクリル酸アルキルエステル又はアクリル酸アルキルエステル単量体Ｂ４０～５０ｗｔ％とを主成分とする反応系において、（２）０．２～２．０ｗｔ％の無機アルカリ溶液によって反応系のｐＨを９．０～１３．０に調整する工程と、（３）反応系の温度を７０～９５℃に維持しながら、１５０～３００ｒｐｍの回転速度で３０分間攪拌し、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムからなる群より選ばれた１種以上のもの０．２～１．０ｗｔ％を開始剤として乳化重合する工程と、（４）反応終期において、アンモニア水、トリメチルアミン、モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、２－アミノ－２－メチルプロパノールからなる群より選ばれた１種以上の有機アミン化合物で、得られた水性樹脂エマルジョンのｐＨを７．０～９．５に調整し、粒径が１００～１３０ｎｍで、均一で微細に分散した水性アクリル重合体を得る工程とからなることを特徴とすアクリル酸エステルエマルジョンの無乳化剤重合方法。

【技術分野】【０００１】本発明は、水性アクリル酸エステルエマルジョンの重合方法に関し、特にアクリル酸エステルエマルジョンの無乳化剤重合方法に関して、環境保全無公害の水分散性アクリル酸エステルエマルジョンを提供し、その樹脂エマルジョンは粒径が小さく、均一に分散し、外観が優れ、比重が水よりやや大きく、酸価が低く、貯蔵安定性に優れ、浸透性が良好で、工事しやすい。その乾燥塗膜は耐水性が良好で、引張強度及び耐摩耗性に優れている。

【背景技術】【０００２】従来において、アクリル酸エステルエマルジョンは、アクリル酸系単量体を水溶液中で低分子量乳化剤を用いて乳化重合反応させ、単量体、水及び／又は溶媒、開始剤、乳化剤に対して、乳化剤の作用及び機械的攪拌下で、単量体が水又は他の溶媒中に分散して乳濁液になってラジカル重合を行うことにより得られる。しかしながら、固体ポリマーを得ようとする場合は、解乳化、洗浄、脱水、乾燥等のような多工程が必要になるため、生産コストが高くなるだけでなく、得られた重合体製品における乳化剤などの不純物の完全な除去が困難であるため、電気的性能などに影響を与え、望ましくない。【０００３】また、得られたエマルジョンを乾燥させる時、乳化剤が重合体から滲出しやすく、アクリル酸エステルエマルジョンの表面を汚染して他の材料との接着強度を低下させるため、同じく望ましくない。【０００４】乳化剤の乳化重合反応への関与による問題点を解決するために、特許文献１では、ポリエチレングリコールオクチルフェニルエーテル（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｏｃｔｙｌｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｒ）、ポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールデシルフェニルエーテルなど非イオン界面活性剤を用いてアクリル酸エステルエマルジョンを合成することが記載されている。これは環境汚染の防止に役立つが、これらの環境ホルモンの化合物は人体に有害で、使用制限等が論議されている。【０００５】通常、乳化重合を行うとき、水相での単量体の溶解度が小さいため、液滴がミセル（ｍｉｃｅｌｌｅ）に移動し難く、アセトン又はイソプロピルアルコールなどの有機溶剤を添加して溶解を助けなければならない。共乳化剤を添加して高速攪拌下で、単量体を水中でミクロン級の単量体液滴に分散させて主な重合サイトを提供するミニエマルジョンの重合により単量体の溶けにくい問題を解決することも試みられた。【０００６】前記ミニエマルジョン重合法では単量体の溶けにくい問題をうまく解決できる。油溶性開始剤を用いて液滴中で単量体を直接重合させ、単量体の液滴からミセルへの移動が不要となり、直接に液滴中で核生成されることで、単量体の溶解しない問題を避けた。【０００７】イオン型界面活性剤及び長鎖脂肪アルコール又は長鎖アルカンからなる複合乳化剤を用いて、単量体がミニエマルジョン中で安定なナノ液滴（３０～５００ｎｍ）を形成することも提案された。イオン型界面活性剤及び複合乳化剤による浸透圧が単量体の大液滴と小液滴との圧力差を相殺して、異なるサイズの液滴間の単量体の拡散を低下させたため、小液滴の安定性が大幅に向上され、ミニエマルジョンが十分な動的安定性を獲得し、水、油、界面活性剤及び助剤により熱力学的に安定した乳濁液が自然に形成される。【０００８】然しながら、重合中において、反応系における水、溶媒、乳化剤及び乳化助剤又は重合反応温度の変化に伴って、界面活性剤分子は溶液中で、親水、親油基から生成されたミセルの相互転換によって水中油Ｏ／Ｗ、油中水Ｗ／Ｏ及び両連続型（ｂｉｃｏｎｔｉｎｕｅ）Ｂ．Ｃの３種類の構造になることで、平均粒径が小さく、表面張力が低く、濡れ性及び浸透性に非常に優れ、安定性がより良好な重合体マイクロエマルジョンになる。【０００９】特許文献２では、反応性乳化剤、スチレン類及び／又は（メタ）アクリル酸アルキルエステル（Ｂ）並びにアクリル酸及び／又はメタクリル酸アニオン性単量体（Ｃ）を主成分として構成される高分子乳化剤の存在下に、粘着付与剤樹脂を乳化して得られる粘着付与剤樹脂エマルジョンと、アクリル酸エステル系重合体エマルジョン及び／又は粘着剤用ラテックスとを含有してなる水性粘着剤組成物が記載されている。【００１０】しかしながら、前記反応性乳化剤（Ａ）とは、分子中に炭素‐炭素二重結合を有する、親水基と疎水基とを有する界面活性剤であって、使用割合が単量体構成成分の１０～５０ｗｔ％を占めるものを指し、さらに粘着付与剤樹脂の反応への関与が必要になる。【００１１】どのようにすれば乳化剤の反応への関与による問題を避けられるか、反応中に乳化剤を全く添加しないか、又は微量の乳化剤（濃度が臨界ミセル濃度ＣＭＣより小さい）のみを添加するようなエマルジョン重合又は得られた重合体の一部が高分子乳化剤の特徴を持っていることが乳化重合の傾向である。これは、即ち通常の乳化剤を添加しないソープフリー乳化重合であって、表面が清潔で単一分散したラテックス粒子が得られるとともに、環境に対する乳化剤の影響を避けることができる。【００１２】その他に、特許文献１では、アクリル酸エステルエマルジョンを合成するとき、水溶性増粘樹脂を乳化剤の代わりに用いてエマルジョン重合を行うことにより、アクリル酸エステルエマルジョンの凍結安定性が向上され、凍結後の解凍時に再使用が可能で、一回の合成でこれらの物性をすべて満足させることにより工程を効果的に短縮させることが記載されている。然しながら、用いられた増粘樹脂が水溶性であるため、得られたラテックス膜が耐水性に欠け、塗料に適さない。

【発明が解決しようとする課題】【００１４】耐水性の問題を解決するためには、ラテックス膜中の電解質及び他の低分子の含有量に関連するラテックスのコロイドの安定性から着手する必要がある。ラテックスのコロイドの安定性は、主に界面活性オリゴマーによって決定され、ラテックスのコロイド表面の電荷密度が大きければ大きいほど、安定性が良好である。コロイド表面の安定性はラテックスのコロイド粒子表面の親水性に依存し、親水性が大きければ大きいほど、安定性が良好である。これは、ラテックスのコロイドの極性によって粒子表面と水相界面とが相互作用して界面のＧｉｂｂｓ自由エネルギーが低下され、乳化液のコロイド粒子の安定性が向上されるからである。【００１５】非イオン界面活性剤の採用による汚染を防止すること、乳化助剤で単量体の溶けにくい問題を解決すること、及び通常の乳化剤を添加しないソープフリー乳化重合を行い、乳化重合の際の小液滴の安定性を高め、界面活性オリゴマーでラテックスのコロイドの安定性を高めることで、表面が清潔で単一分散したラテックス粒子を得るとともに、環境に対する乳化剤の影響を避けることが本発明が解決しようとする課題である。【００１６】上記解決しようとする課題に鑑み、本発明の目的は、平均粒径が均一で、濡れ性と浸透性が非常に優れ、安定性のより良好な重合体マイクロエマルジョンを合成することにある。

【課題を解決するための手段】【００１７】本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、純水４０～６０ｗｔ％と、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体Ａ２～９ｗｔ％と、メタクリル酸アルキルエステル又はアクリル酸アルキルエステル単量体Ｂ４０～５０ｗｔ％とを主成分としてなる反応系に対して、有機溶媒又は溶解助剤又は両性溶媒などを使わずに、まず０．２～２．０ｗｔ％の無機アルカリ溶液でｐＨを所定の範囲（好ましくは９．０～１３．０で、より好ましくは１１．０～１３．０である）に調整し、開始剤を添加して無乳化剤重合反応を行い、反応終期にｐＨ調整剤の有機アミン化合物を添加してｐＨを７．０～９．５（好まくは８．０～９．０である）に調整することで、粒径が１００～１３０ｎｍで、均一で狭く分散した重合体エマルジョンが得られることを見出して、本発明を完成するに至った。環境保全無公害の水分散性アクリル酸エステルエマルジョンを提供でき、その樹脂エマルジョンは粒径が小さく、均一に分散し、塗膜外観が優れ、比重が水よりやや大きく、酸価が低くて、貯蔵安定性に優れ、浸透性が良好で、塗装しやすい。その乾燥塗膜は耐水性が良好で、引張強度及び耐摩耗性に優れている。【００１８】本発明において、エマルジョンを重合するときに、水中で、アクリル酸単量体を無機アルカリ類で溶解して、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体を溶解してアルカリ性水溶液にすることで、重合体分子鎖（親油）の末端に親水性イオン基を形成し、硫酸塩系過酸化物を開始剤としてマイクロスフェアの表面に帯電層を形成してエマルジョンを安定化させる。【００１９】通常の乳化方法に用いられるアクリル酸単量体は水相中での溶解度が小さいため、単量体が液滴からミセルに移動し難く、従来の乳液重合方法を用いる場合、安定したアクリル酸エステルエマルジョンを得るのは困難のため、工業化において通常添加する有機溶媒（例えばアセトン又はイソプロピルアルコールなど）で可溶化しなければならない。本発明においては、得られた水性アクリル酸エステルエマルジョンの塗膜性能を考慮して、有機溶剤を用いなかった。【００２０】本発明に用いられる開始剤として、通常の過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素の過酸化物からなる群より選ばれた１種以上のものを開始剤として開始してもよいが、好ましくは、過硫酸ナトリウム（以下、Ｎａ２Ｓ２Ｏ８と略す）、過硫酸カリウム（以下、Ｋ２Ｓ２Ｏ８と略す）、過硫酸アンモニウム（以下、（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８と略す）のような硫酸塩の過酸化物である。【００２１】単量体分子は水中で開始剤により重合を開始し、鎖延長速度が速く、生成された重合体の分子量がある臨界値に達すると、水相から析出して初期ラテックス粒子を形成する。これらの粒子の表面の電荷密度が低く、粒子間の静電反発力が不足であるため、粒子が安定し、互いに集合して、安定したラテックス粒子を生成し、重合体分子鎖（親油）及びその末端基のイオン基（親水）から形成したエステル類は陰イオン乳化剤の特性を持って親水親油基を有し、無乳化剤乳化効果を達成することでき、重合で得られたエステル類に陰イオン乳化剤の特性を持たせ、無乳化剤エマルジョン重合の乳化効果を達成する。【００２２】本発明の方法において、無機アルカリの添加により、乳化重合反応に関与する単量体が極性基を生成してマイクロスフェアの表面に帯電層を形成し、エマルジョンを安定化させることで、得られたラテックスのコロイド粒子が表面に親水基を有して、従来の乳化剤を代替する。【００２３】反応中に乳化剤を全く添加せず、（メタ）アクリル酸アルキルエステル（Ｂ）と、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体（Ａ）とを主成分として重合反応を行うことで、得られた重合体の一部が高分子乳化剤の特徴を有し、反応終期に、得られた水性樹脂エマルジョンのｐＨを有機アミン化合物で７．０～９．５に調整し、得られた水性樹脂エマルジョンの酸価が３．５～６．５ｍｇＫＯＨ／ｇで低い。さらに、無乳化剤乳化重合を行う時、親油性重合体分子鎖の末端に親水性イオン基を形成し、得られたラテックスのコロイド粒子のマイクロスフェアの表面に帯電層を形成してエマルジョンを安定化させる。【００２４】本発明に用いられる無機アルカリとして、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水素化カルシウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、リン酸三ナトリウムからなる群より選ばれた１種以上であってもよいが、好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸三ナトリウムの１種以上である。このような無機アルカリは、それと反応する、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体が広いｐＨ範囲で高い親水性及び陰イオン特性を持ち、親油性重合体分子鎖の末端に親水性イオン基を形成するようにすることで、得られたラテックスのコロイド粒子のマイクロスフェア表面に帯電層を形成して安定のエマルジョンが得られる。【００２５】本発明において、水中の炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸、又はマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ムコン酸（２，４－ヘキサジエン二酸）などのジカルボン酸が挙げられ、硫酸塩の過酸化物を開始剤として、無機アルカリでカルボン酸単量体を溶解して親水性高分子樹脂を得、得られた重合体の一部が高分子乳化剤の特徴を持っているため、通常の界面活性剤を代替でき、反応中で乳化剤を全く添加せず、カルボン酸単量体を水中で無乳化剤乳化重合を行わせ、重合体分子鎖の親油性末端に親水性イオン基を形成し、マイクロスフェア表面に帯電層を形成して、エマルジョンを安定化させる。【００２６】本発明に用いられる炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体（Ａ）は、使用割合が反応系の２～９ｗｔ％を占め、その使用割合が２ｗｔ％未満である場合、得られた該共重合体の乳化性が低下し泡立ちが多くなるが、９ｗｔ％を超えると、該共重合体の疏水性が過大となり、乳化性が悪くなる。単量体（Ｂ）の使用割合は４０～５０ｗｔ％であって、その使用割合が４０ｗｔ％未満である場合、得られた該共重合体の乳化性が低下するが、５０ｗｔ％を超えると、該共重合体の親水性が過大となり、得られた樹脂エマルジョンの性能、特に耐水性が低下する。【００２７】本発明に用いられる無機アルカリは、それと反応する、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体に広いｐＨ範囲で高度の親水性及び陰イオン特性を持たせ、親油性重合体分子鎖の末端に親水性イオン基を形成させることで、得られたラテックスのコロイドのマイクロスフェア表面に帯電層を形成して安定のエマルジョンが得られ、優れた乳化性能を有するものであり、その酸価は特に制限されないが、中和時の共重合体固形分の酸価が通常３．５～６．５ｍｇＫＯＨ／ｇ前後とするのが好ましい。【００２８】本発明に用いられるアクリル単量体は、得られる水性アクリル酸エステルエマルジョンの粘着性、該エマルジョンの粘度又は安定性等を考慮して適宜決定され、各々の該ガラス転移温度（Ｔｇ）を所定の範囲にするものである。アクリル単量体のＴｇを-２０～２０℃に、好ましくは-５～１０℃にする。【００２９】水性アクリル酸エステルエマルジョンの固形分を４０～５０％にすることが好ましく、水性エマルジョンの製造時の粘度を容易に抑制できる他、凝集強さが向上し、得られた水性アクリル酸エステルエマルジョンに有機溶媒が含まれない。【００３０】本発明の方法に適用するアクリル単量体は特に制限されないが、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体Ａとしては、例えばアクリル酸（ａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄ、以下ＡＡｃと略す）、メタクリル酸（methａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄ、以下ＭＡＡｃと略す）、フマル酸（ｆｕｍａｒｉｃａｃｉｄ）、イタコン酸（ｉｔａｃｏｎｉｃａｃｉｄ、以下ＩＴＡと略す）及びクロトン酸（ｃｒｏｔｏｎｉｃａｃｉｄ、以下ＣＴＡと略す）からなる群より選ばれた１種以上が挙げられる。【００３１】メタクリル酸アルキルエステル又はアクリル酸アルキルエステル単量体Ｂとしては、例えばメタクリル酸メチル（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、以下ＭＭＡと略す）、メタクリル酸エチル（ｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＥＭＡ）、メタクリル酸ｎ－ブチル（ｎ－ｂｕｔｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ｎ－ＢＭＡ）、メタクリル酸イソブチル（ｉ－ｂｕｔｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ｉ－ＢＭＡ）、メタクリル酸ｔ－ブチル（ｔ－ｂｕｔｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ｔ－ＢＭＡ）、アクリル酸メチル（ｍｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ、ＭＡ）、アクリル酸エチル（ｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ、ＥＡ）、アクリル酸ｎ－ブチル（ｎ－ｂｕｔｙｌａｃｒｙｌａｔｅ、以下ｎ－ＢＡと略す）、アクリル酸イソブチル（ｉ－ｂｕｔｙｌａｃｒｙｌａｔｅ、以下はｉ－ＢＡと略す）、アクリル酸ｔ－ブチル（ｔ－ｂｕｔｙｌａｃｒｙｌａｔｅ、ｔ－ＢＡ）、アクリル酸２－エチルヘキシル（２－ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌｓｃｒｙｌａｔｅ、以下２－ＥＨＡと略す）、メタクリル酸２－エチルヘキシル（２－ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、２－ＥＨＭＡ）、ラウリルメタクリレート（ｌａｕｒｉｃｍｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ、ＬＭＡ）、アクリロニトリル（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ、ＡＮ）、メタクリロニトリル（ｍｅｔｈｙｌａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ、ＭＡＮ）からなる群より選ばれた１種以上のものが挙げられる。必要に応じて、酢酸ビニルエステル、スチロール等のアクリル酸エステル系単量体以外の単量体を併用してもよい。【００３２】本発明の方法により得られたアクリル樹脂エマルジョンは、貯蔵安定性が良好で、従来の方法により得られたものと比べて耐熱性、粘着強度、凝集強さ、塗布性に優れ、該樹脂エマルジョンに有機溶媒が含まれないため、塗料として用いられる場合、安全衛生面に優れている。特に、耐熱性、粘着強度、凝集強さに対する要求が高い製品における溶媒残留の規格が厳しい建築材料に最適に用いられる。【００３３】本発明における単量体分子は水中で開始剤により重合を開始するため、鎖延長速度が速く、生成された重合体の分子量がある臨界値に達すると、水相から析出して初期ラテックス粒子を形成する。これらの粒子表面の電荷密度が低く、粒子間の静電反発力が不足であるため、粒子が安定し、互いに集合して、安定したラテックス粒子を生成して親油性重合体分子鎖の末端基に親水性イオン基を形成し、生成されたエステル類が陰イオン乳化剤の特性を持ち、無乳化剤エマルジョン重合の乳化効果を達成することで、重合で得られた重合体エステルに陰イオン乳化剤の特性を持たせ、無乳化剤エマルジョン重合の乳化効果を達成する。【００３４】本発明の方法においてｐＨ調整剤として用いられる有機アミン化合物としては、アンモニア（ａｍｍｏｎｉａ、以下ＮＨ４ＯＨと略す）、トリメチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ、以下ＴＭＡと略す）、ジエチルアミン（Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ、ＤＥＡ）、トリエチルアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ、ＴＥＡ）、モノエタノールアミン（ｍｏｎｏｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、以下ＭＥＴＡと略す）、ジエタノールアミン（ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、ＤＥＴＡ）、ジメチルエタノールアミン（ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、以下ＤＭＥＡと略す）、ジエチルエタノールアミン（ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、ＤＥＥＡ）、イソプロピルエタノールアミン（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、以下ＩＰＥＡと略す）、２－アミノ－２－メチルプロパノール（２－ａｍｉｎｏ－２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐａｎｏｌ、ＡＭＰ）、２‐ジメチルアミノ‐２‐メチルプロパノール（２－ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ－２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐａｎｏｌ、ＤＭＡＭＰ）、モルホリン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ、ＭＯＲ）、ｎ－メチルモルホリン（ｎ－ｍｅｔｈｙｌｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ、ＮＭＲ）、ｎ－エチルモルホリン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ、ＮＥＭ）等が挙げられる。うち好ましいのはアンモニア、トリメチルアミン、ジメチルエタノールアミン、２－アミノ－２－メチルプロパノール等である。【００３５】本発明の方法により乳化重合して得られた、表面に高い親水性と良好な安定性を持つラテックスのコロイド粒子により、平均粒径が小さく、表面張力が低く、濡れ性と浸透性に非常に優れ、安定性のより良好な重合体エマルジョンを合成する。【００３６】本発明に係わる無乳化剤アクリル酸エステルエマルジョンの重合方法であって、純水４０～６０ｗｔ％と、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体（Ａ）２～９ｗｔ％と、メタクリル酸アルキルエステル又はアクリル酸アルキルエステル単量体（Ｂ）４０～５０ｗｔ％とからなる反応系を反応槽に入れ、反応系を０．２～２．０ｗｔ％の無機アルカリ液でｐＨを９．０～１３．０の範囲内に調整し、そして硫酸塩の過酸化物開始剤０．２～１．０ｗｔ％で乳化重合し、反応終期に、得られた水性樹脂エマルジョンのｐＨを有機アミン化合物で７．０～９．５の範囲内に調整する。得られた水性樹脂エマルジョンは粒径が約１００～１３０ｎｍで、均一に分散し、外観が優れ、酸価が３．５～６．５ｍｇＫＯＨ／ｇで低く、比重が約１．０７で水よりやや大きく、貯蔵安定性に優れ、浸透性が良好で、塗装しやすい。その乾燥塗膜は耐水性が良好で、引張強度及び耐摩耗性に優れている。【００３７】蒸留水を秤取し（重合反応に関与する反応物の４０～６０ｗｔ％の蒸留水を入れる）、約１５０～３００ＲＰＭの回転速度で攪拌し、７０℃～９５℃に維持した後、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体及び無機アルカリ液を添加し、２０～３０分間で所定の温度になったとき、開始剤を添加し、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルの単量体を２．０～４．５時間で徐々に滴加し、温度及び回転速度を維持しながら約２～３時間引き続き反応させる。加熱器を停止させるが、引き続き攪拌して自然降温させる。４０℃まで降温した後、ｐＨ調整剤である有機アミン化合物を水で希釈して、ｐＨが８．０～９．０になるまで約１５分間徐々に添加して、重合反応を終了させる。得られた水性アクリル酸エステルエマルジョンの平均粒径が小さい（マイクロスフェアの粒径ｄが１００～１３０ｎｍである）。

【発明の効果】【００３８】本発明の方法によって乳化重合して得られた、表面に高い親水性及び良好な安定性を持つラテックスのコロイド粒子により、平均粒径が均一で、濡れ性及び浸透性に非常に優れ、安定性のより良好な重合体マイクロエマルジョンを合成した。【００３９】本発明の方法で無乳化剤エマルジョン重合を達成させたのは、粒径の均一な重合体粒子を効果的に合成できるからで、通常、不均一重合反応に適用する。不均一重合としては、水を溶媒とする乳化重合と有機液体を溶媒とする分散重合がある。いずれの重合においても、石鹸類又は高分子安定剤などの分散剤を大量添加するため、合成後の後処理問題、又は産物に不純物が残留する問題がある。各々の合成方法は、他の方法で代替しがたい特徴を有し、この特徴を開発すべきである。乳化剤の反応への関与による問題点を避けるように、本発明の方法においては、反応中に乳化剤を全く添加せず、純水４０～６０ｗｔ％と、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するカルボン酸単量体（Ａ）２～９ｗｔ％と、メタクリル酸アルキルエステル又はアクリル酸アルキルエステル単量体（Ｂ）４０～５０ｗｔ％とからなる反応系を０．２～２ｗｔ％の無機アルカリ液でｐＨを９．０～１３．０に調整することで、高分子乳化剤の特徴を有させ、そして硫酸塩の過酸化物開始剤を用いて乳化重合し、反応終期に、得られた水性樹脂エマルジョンのｐＨを有機アミン化合物で７．０～９．５に調整した。これにより表面の清潔で、単一分散したラテックス粒子を得られるとともに、環境に対する乳化剤の影響を回避した。【００４０】近年、ますます高まる環境問題又は医療・生物技術に関する応用あるいはさまざまな機能性材料の開発の観点から、環境保全型製造方法の開発あるいは高純度重合体粒子の合成方法の開発が期待されている。【００４１】粒径が均一のいわゆる単分散性粒子の合成としては、無乳化剤乳化重合があり、この重合法は水を溶媒とし、石鹸類を添加しないクリーンな製造工程を有することを特徴としている。従って、重合が単純になり、単量体／開始剤／水からなる最も簡単な形式になる。通常、粒子合成方法における最も大きい課題は、制御可能な粒径の範囲にあって、本発明に係る無乳化剤乳化重合方法により粒径１００～１３０ｎｍで、均一に分散したエマルジョンが得られることで、制御可能な粒径範囲の拡大も期待されている。

【発明を実施するための最良の形態】【００４３】［試験方法］［エマルジョンの物性］１．平均粒径ｄ、粒径分布及び標準偏差（ｓｄ）．分散系数Ｄ得られたエマルジョン重合体に対して、ＭＡＳＴＥＲＳＩＺＥＲ－２０００（ＭＡＮＥＲＮ社製）を用いてレーザー回折法によってマイクロスフェアの粒径分布曲線を得、平均粒子径ｄ、粒径分布及び標準偏差（ｓｄ）．を測定し、分散系数Ｄは下記式で算出した。Ｄ＝ｓｄ／ｄ．得られたエマルジョン重合体のマイクロスフェアの粒径分布曲線からマイクロスフェアの粒径の分布状況を直接的に得た。２．ガラス転移温度Ｔｇ（℃）示差走査熱量計（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｃａｎｎｉｎｇｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒｓ、ＤＳＣ）（ＭＥＴＴＬＥＲ－ＴＯＬＥＤＯ計器社製）でＴｇ点を測定した。３．酸価得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ５６０１第２部第１節に規定された方法によって試験を行った。４．比重得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ７２３２に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。５．ｐＨ値得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ０４００第１２部第１０節に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。６．貯蔵安定性得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ５６００第２部第７節に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。７．凍結安定性得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ５６００第２部第６節に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。【００４４】［エマルジョンの塗膜の物性］１．引張強度得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ６２５１に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。２．引裂き強度得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ６２５２に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。３．伸び率得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ６２５１に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。４．塗膜の硬度得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ６２５３に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。５．３日間の吸水率得られたエマルジョン用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ７１１２に規定された方法によって試料を調製して試験を行った。【００４５】［エマルジョンの作業性］得られたエマルジョンを用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ａ１１８１に規定された方法によって、骨材（ＣＡ－４００）との混合性、密着性、リコート性を観測した。◎は良好な結果、×は悪い結果を表す。電解質安定性について、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ６９３５第２節に規定された方法によって試験を行った。【００４６】以下、実施例を挙げて、本発明に係る無乳化剤アクリルエステルエマルジョンの重合方法について詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。【００４７】[実施例１～５について]実施例１～３に用いられるカルボン酸単量体は全て炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するモノカルボン酸であるが、異なる無機アルカリを用いた。実施例４～５においては、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するモノカルボン酸と、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有する異なるジカルボン酸との混合物を用いた。得られた水性アクリル酸エステルエマルジョンの基本組成及びエマルジョンの物性、塗膜の物性及びエマルジョンの作業性を表１に示した。【００４８】[実施例１～５について]実施例１～３に用いられるカルボン酸単量体は全て炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するモノカルボン酸であるが、異なる無機アルカリを用いた。実施例４～５においては、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するモノカルボン酸と、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有する異なるジカルボン酸との混合物を用いた。得られた水性アクリル酸エステルエマルジョンの基本組成及びエマルジョンの物性、塗膜の物性及びエマルジョンの作業性を表１に示した。【００４９】[実施例１～５]表１に示す基本組成を基準にする（１）反応槽に無機アルカリ溶液０．２～２．０ｗｔ％を入れ、蒸留水（まず重合反応に関与する反応物の４０～６０ｗｔ％の蒸留水を添加する）を秤取し、１５０～３００ＲＰＭの回転速度で攪拌し、７０～９５℃に維持した。（２）アクリル酸、メタクリル酸又はクロトン酸及びイタコン酸単量体（全単量体の２～９ｗｔ％を占める）などのカルボン酸単量体（Ａ）を添加した。（３）約２０分間で所定の温度になり、硫酸塩の過酸化物開始剤０．２～１．０ｗｔ％を添加した後、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ－ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ｎ－フチル、アクリル酸２－エチルヘキシル（全単量体の約４０～５０ｗｔ％を占める）などのアクリル酸アルキルエステル単量体（Ｂ）を２．０～４．５時間で徐々に滴加し、温度及び回転速度を維持しながら、約２～３時間引き続き反応させた。（４）加熱器を停止させるが、引き続き攪拌して自然降温させた。４０℃まで降温した後、水でｐＨ調整剤を希釈し、ｐＨが８．０～９．０になるまで約１５分間徐々に添加した。反応終了後に水性アクリル酸エステルエマルジョンを得た。その組成成分及び得られたアクリル水性アクリル酸エステルエマルジョン及び乾燥塗膜の物性を表１に示した。得られた重合体マイクロスフェアの粒径分布曲線からマイクロスフェアの粒径の分布状況を直接的に得て、代表図を図１に示した。【００５０】［エマルジョンの作業性］実施例１～５から得られた無乳化剤のアクリル樹脂６８．２ｗｔ％と、コンクリート、珪砂などの骨材１１．４ｗｔ％とを組み合わせて、さまざまな充填粉体１１．４ｗｔ％、着色剤６．８ｗｔ％とともに床板材の製品に製造し、これらの混合性、密着性、リコート性を検証した。【００５１】［比較例１～４］表２に示すような基本組成によって、実施例１～５と同じ方法で水性アクリル酸エステルエマルジョンを合成した。その組成成分及び得られたアクリル水性アクリル酸エステルエマルジョン及び乾燥塗膜の物性を表２に示した。〔実施例におけるエマルジョンの組成、エマルジョンの物性、エマルジョンの作業性及び塗膜の物性〕【００５２】【表１】【００５３】【表２】【００５４】表１から分かるように、本発明の方法により得られた水性アクリル酸エステルエマルジョンは、実施例５における低いガラス転移温度（－９．００℃）と、実施例３における高いガラス転移温度（８．４８℃）という差異があるが、塗膜製品の物性要求に応じて調整して使ってもよい。実施例３における水性アクリル酸エステルエマルジョンのドライフィルムは硬度が硬いため、面塗料に適用する。本発明の方法により得られた水性アクリル酸エステルエマルジョンの塗膜は高い物理的特性及び低い吸水性を持っているため、各種類の建物の防水工事に適用する。【００５５】本発明の方法により得られた水性アクリル樹脂エマルジョンは、用いたカルボン酸単量体（Ａ）が、炭素－炭素二重結合の重合性官能基を有するモノカルボン酸及び／またはジカルボン酸であるにもかかわらず、異なる無機アルカリ溶液を用いて無乳化剤乳化重合を行うことができ、得られた水性アクリル酸エステルエマルジョンの貯蔵安定性及び凍結安定性が良好であるため、さまざまな作業環境に適応する。有機溶剤を含まないので、塗料として用いられる場合、安全衛生に優れている。特に、高い粘着強さ及び機械的強さが要求される製品における溶剤残留の規格が厳しい建築材料に最適に用いられる。【００５６】比較例１～２において過量のカルボン酸を用いたため、得られたエマルジョンは酸価が高くて吸水率が上昇し、比較例１～２で平均粒径１１５ｎｍのエマルジョンが得られるが、その貯蔵安定性及び凍結安定性が悪く、骨材との混合性は良好であるが、密着性及びリコート性が悪いため、さまざまな塗装条件に対対応できない。比較例３～４における酸価が本発明により得られたものと同じように低く、得られたエマルジョンの貯蔵安定性や凍結安定性が良好であるが、通常の乳化剤ＣＭＣ（１２Ｒ）でエマルジョン重合を行って得られたエマルジョンの粒径が大きくなり、塗膜の３日間吸水率が上昇し、骨材との混合性、密着性及びリコート性も悪いため、さまざまな塗装条件に対応できない。

A

2012136007

2011010255

20110104

20120719

2012136007

20120719

起立体

398030045

有限会社アリエルトレーディング

松田 要,新谷 聰

2010285108,20101206,JP

8

B42D 1/00 (20060101), B42D 15/02 (20060101), G09F 1/08 (20060101)

B42D 1/00 H ,B42D 15/02 511A ,G09F 1/08 G

6

0

9

2C005

2C005 XA01 ,2C005 XB04

【課題】ノート・カタログ・地図に、起立体を後付けして簡単に取り付け、それらノートやガイドブックなどに驚きや印象や楽しさや広告などの機能を付加させる。【解決手段】第１起立片と、縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、第１取付片において、縦折線の下端を基点としてある角度で形成されている第１側端縁と、第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、第２取付片において、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度の第２側端縁とからなり、第１取付片と第２取付片とを開閉シート上に取り付けて起立した状態において、第１横折線と第２横折線と、第１横折線と第１側端縁と、第２横折線と第２側端縁と、がなす角度の合計が略１８０度となるように設定している。【選択図】図５

【請求項１】開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で第１取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなる、ことを特徴とする起立体。【請求項２】第１取付片と第２取付片との両取付片の裏面あるいは表面のどちらか一方の面に粘着剤を設けたことを特徴とする請求項１記載の起立体。【請求項３】開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で直線に第２取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなり、第１横折線と第２横折線とを谷折りし、縦折線を山折りして、開かれた開閉シートに第１取付片と第２取付片とを取り付けて起立体が起立した状態において、第１横折線と第２横折線とがなす角度と、第１横折線と第１側端縁とがなす角度と、第２横折線と第２側端縁とがなす角度と、の合計が略１８０度となるように設定したことを特徴とする起立体。【請求項４】第１取付片の裏側と第２取付片との裏側に粘着剤を設けたことを特徴とする請求項３記載の起立体。【請求項５】開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で直線に第１取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなり、第１横折線と第２横折線とを山折りし、縦折線を山折りして、開かれた開閉シートに第１取付片と第２取付片とを取り付けて起立体が起立した状態において、第１横折線と第１側端縁とがなす角度と第２横折線と第２側端縁とがなす角度を足した角度との合計が第１横折線と第２横折線とがなす角度に等しくなるように設定したことを特徴とする起立体。【請求項６】第１取付片の表側と第２取付片との表側に粘着剤を設けたことを特徴とする請求項５記載の起立体。

【請求項１】開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で第１取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなる、ことを特徴とする起立体。【請求項３】開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で直線に第２取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなり、第１横折線と第２横折線とを谷折りし、縦折線を山折りして、開かれた開閉シートに第１取付片と第２取付片とを取り付けて起立体が起立した状態において、第１横折線と第２横折線とがなす角度と、第１横折線と第１側端縁とがなす角度と、第２横折線と第２側端縁とがなす角度と、の合計が略１８０度となるように設定したことを特徴とする起立体。【請求項５】開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で直線に第１取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなり、第１横折線と第２横折線とを山折りし、縦折線を山折りして、開かれた開閉シートに第１取付片と第２取付片とを取り付けて起立体が起立した状態において、第１横折線と第１側端縁とがなす角度と第２横折線と第２側端縁とがなす角度を足した角度との合計が第１横折線と第２横折線とがなす角度に等しくなるように設定したことを特徴とする起立体。

【技術分野】【０００１】本発明は、開閉シートを開いて平面にすると立ち上がり、閉じると開閉シートに収納される起立体に関する。

【背景技術】

【発明が解決しようとする課題】【０００４】そこで、開閉機能を持ったノート・日記・カタログ・チラシ・地図・ガイドブックなどに、大きさや形の違う起立体を後付けとして簡単に取り付けることが出来れば、それら開閉機能のあるノートやガイドブックなどに驚きや印象や楽しさや宣伝広告などの機能がさらに付加されると考えた。また取り付け取り外しができる起立体であれば、昼夜・季節などの違いを表現できることになる。さらに取り付け位置と形状によるが起立体は立体式インデックスや立体式付箋として利用できるとも考えた。このような機能のある起立体を試作して試行錯誤した結果、開閉折線が設けられている開閉シートを開いて平面にすると立ち上がり閉じると開閉シートに収納されるように取り付けるためには、その取り付け位置や角度などが適切でないとうまくいかないことが分かった。さらに、例えば地図上に書かれた道路の直角交差点に立つ建物であればその建物である起立体は直角に開いて取り付けられるのが望ましく、さらに地図上の建物の隅が４５度であれば起立体も４５度に開いて起立されるのが望ましい。さらに、裏と表に印刷することで昼夜・季節などによる変化を一個の起立体で表現したいとも考えた。目印もない箇所に正確に起立片を取り付けるのはなかなか難しいことが明らかになった。起立体の起立片は裏表が利用できるので、裏の図は夜で表の図は昼間、あるいは季節による変化など両面が使用できるように、貼って剥がせるようにするとさらに驚きや変化がえられると考えた。【０００５】本発明は、前述の課題に着目してなされたものであって、開閉部が設けられているノート・日記・カタログ・チラシ・地図・ガイドブックなどの起立体の付いていない箇所に所定条件を満たすよう簡単に取り付けられて、開くと起立し閉じると収納される起立体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】請求項１記載の起立体は、開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で第１取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなっている。【０００６】請求項２の起立体は、請求項１記載の起立体の第１取付片と第２取付片との両取付片の裏面あるいは表面のどちらか一方の面に粘着剤を設けている。【０００７】請求項３の起立体は、開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で直線に第２取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなり、第１横折線と第２横折線とを谷折りし、縦折線を山折りして、開かれた開閉シートに第１取付片と第２取付片とを取り付けて起立体が起立した状態において、第１横折線と第２横折線とがなす角度と、第１横折線と第１側端縁とがなす角度と、第２横折線と第２側端縁とがなす角度と、の合計が略１８０度となるように設定している。【０００８】請求項４の起立体は、請求項３記載の起立体の第１取付片の裏側と第２取付片との裏側に粘着剤を設けている。【０００９】請求項５の起立体は、開閉シートに取り付けて、開閉シートを開くことで起立し閉じることで収納されるシート状の起立体であって、第１起立片と、縦方向の縦折線を介して第１起立片に連接した第２起立片と、第１起立片の下端に縦折線に対してある角度で設けた第１横折線を介して連接した第１取付片と、縦折線の下端を基点としてある角度で直線に第１取付片に形成されている第１側端縁と、縦折線に対して第１横折線と対称な角度で第２起立片の下端に設けた第２横折線を介して連接した第２取付片と、縦折線に対して第１側端縁と対称な角度で縦折線の下端を基点として第２取付片に形成されている第２側端縁とからなり、第１横折線と第２横折線とを山折りし、縦折線を山折りして、開かれた開閉シートに第１取付片と第２取付片とを取り付けて起立体が起立した状態において、第１横折線と第１側端縁とがなす角度と第２横折線と第２側端縁とがなす角度を足した角度との合計が第１横折線と第２横折線とがなす角度に等しくなるように設定している。【００１０】請求項６の起立体は、請求項５記載の起立体の第１取付片の表側と第２取付片との表側に粘着剤を設けている。

【発明の効果】【００１１】請求項１記載の起立体は、第１取付片と第２取付片との両取付片の裏面あるいは表面のどちらか一方の面に粘着剤を設けることで、請求項１記載のこれら手段により、縦折線の下端を開閉折線に合わせて、縦折線に対して起立体の第１起立片と第２起立片との開き角度が所定値となるように、第１取付片と第２取付片とを開閉シートに取り付けることができる。これにより、起立体の設けられていない開閉機能のあるノート・日記・カタログ・チラシ・地図・ガイドブックなどに、大きさや形の違う起立体であっても第１起立片と第２起立片との開き角度が所定の角度として取り付けることができる。そのために、それら開閉機能のあるノートやガイドブックなどに驚きや印象や楽しさや広告などの機能が付加されるようになる。【００１２】請求項２記載の起立体は、請求項１記載の起立体の効果のほかに、取付片に粘着剤を予め設けているので更に取り付け易くなる。また、再剥離再貼付可能な粘着剤とすることで起立体の変更が楽になるとともに、例えば裏と表に印刷して両方の図柄が楽しめるようにもなる。さらに、インデックス・付箋などとして利用できる形状に起立体をすることで、立体式インデックス・立体式付箋などとして利用できるようにもなる。【００１３】請求項３記載の起立体は、第１取付片と第２取付片との裏側に糊や粘着剤を後から設けることで、請求項３記載のこれら手段により、縦折線の下端を開閉折線に合わせて、第１側端縁と第２側端縁はともに縦折線と略直角に置くことで、縦折線に対して起立体の第１起立片と第２起立片と開き角度が所定値となるように起立体を容易に開閉シートに取り付けることができる。これにより、起立体の設けられていない開閉機能のあるノート・日記・カタログ・チラシ・地図・ガイドブックなどに、大きさや形の違う起立体の第１起立片と第２起立片との開き角度が所定の角度として簡単に取り付けることができる。そのために、それら開閉機能のあるノートやガイドブックなどに驚きや印象や楽しさや広告などの機能が簡単に付加されるようになる。【００１４】請求項４記載の起立体は、請求項３記載の起立体の効果のほかに、取付片に粘着剤を予め設けているので更に取り付け易くなる。また、再剥離再貼付可能な粘着剤とすることで起立体の変更が楽になるとともに、例えば裏と表に印刷して両方の図柄が楽しめるようにもなる。【００１５】請求項５記載の起立体は、第１取付片と第２取付片との表側に糊や粘着剤を後から設けることで、請求項３記載のこれら手段により、縦折線の下端を開閉折線に合わせて、第１横折線と第２横折線とを山折りし、縦折線を山折りして、第１側端縁と第２側端縁とを合わせることで、縦折線に対して起立体の第１起立片と第２起立片と開き角度が所定値となるように起立体を容易に開閉シートに取り付けることができる。これにより、起立体の設けられていない開閉機能のあるノート・日記・カタログ・チラシ・地図・ガイドブックなどに、大きさや形の違う起立体の第１起立片と第２起立片との開き角度が所定の角度として簡単に取り付けることができる。そのために、それら開閉機能のあるノートやガイドブックなどに驚きや印象や楽しさや広告などの機能が付加されるようになる。【００１６】請求項６記載の起立体は、請求項５記載の起立体の効果のほかに、取付片に粘着剤を予め設けているので更に取り付け易くなる。また、再剥離再貼付可能な粘着剤とすることで起立体の変更が楽になるとともに、例えば裏と表に印刷して両方の図柄が楽しめるようにもなる。

【発明を実施するための形態】【実施例】【００１８】実施例を図１・図２・図３・図４・図５・図６に基づいて説明する。実施例は、開閉シート（Ｂ）に起立体（Ａ）を取り付けたときに、開閉シート（Ｂ）に対して略垂直に起立し、第１起立片（１１）と第２起立片（１５）との角度が略９０度となる例である。図１は、実施例のものの起立体（Ａ）を表側から見たときの平面図であって、略四角形の１枚の紙シートに切り抜くと同時に折り線を設けたものである。すなわち、紙シートの縦幅より少し短く紙シートの中心に上端から縦に縦折線（１９）を設け、その縦折線（１９）の下端からほぼ直角に第１横折線（１２）と第２横折線（１６）を左右両側に設けている。更に縦折線（１９）の下端から紙シート下端に向けて左右対称に角度４５度に直線で切り抜いてある。そうすることで、第１取付片（１３）と第２取付片（１７）とが形成され、それぞれの第１側端縁（１４）と第２側端縁（１８）とが形成されている。このようにすることで、第１横折線（１２）と第１側端縁（１４）とがなす角度が４５度となり、また第２横折線（１６）と第２側端縁（１８）とがなす角度が４５度となっている。この図１には表示されていないが、第１取付片（１３）と第２取付片（１７）の裏には貼って剥がせる貼着剤（２０）を設けている。【００１９】図２は、実施例の起立体（Ａ）を裏側から見たときの図である。第１取付片（１３）と第２取付片（１７）には図１において表示されていないが貼って剥がせる貼着剤（２０）を設けている。図３は、起立体（Ａ）を取り付ける開閉シート（Ｂ）であって、開いた状態を示していて、そのほぼ中心に縦方向に開閉折線（３０）が設けられている。図４は、第１横折り線（１２）と第２横折線（１７）とを谷折りにし、縦折線（１９）を山折りとした時の起立体（Ａ）を、開いた開閉シート（Ｂ）に取り付けた状態を上側から見たときの図である。第１起立片（１１）と第２起立片（１５）との角度が９０度となって取り付けられている。次に取り付け方を説明する。図１に示した起立体（Ａ）の状態から、縦折線（１９）を山折りし、次に第１横折線（１２）と第２横折線（１６）ともに略直角まで谷折りする。次に開閉折線（３０）の上に縦折線（１９）の下端を合わせてから第１側端縁（１４）が開閉折線（３０）に対して直角になるようにして第１取付片（１３）の裏に設けた帖着剤（２０）を開閉シート（Ｂ）に取り付ける。次に第２側端縁（１８）が開閉折線（３０）に対して直角になるようにして第２取付片（１７）の裏に設けた帖着剤（２０）を開閉シート（Ｂ）に取り付ける。こうすることで第１起立片（１１）と第２起立片（１５）との開き角度が所定角度の９０度となって起立体（Ａ）を開閉シート（Ｂ）取り付けることができる。【００２０】図５は、図４の立体図である。【００２１】図６は、図１に示した第１横折線（１２）と第２横折線（１７）とを谷折りにし、縦折線（１９）も谷折りとしたときの起立体（Ａ）を、開いた開閉シート（Ｂ）に取り付けた状態を上側から見たときの図である。この時の取り付け方法を説明する。図１に示した起立体（Ａ）の状態から、第１横折線（１２）と第２横折線（１６）ともに略直角まで谷折りし、次に縦折線（１９）を谷折りする。そして第１側端縁（１４）を開閉折線（３０）と重なるように合わせて、第１取付片（１３）の裏に設けた帖着剤（２０）を開閉シート（Ｂ）に取り付ける。次に第２側端縁（１８）が開閉折線（３０）と重なるように合わせて、第２取付片（１７）の裏に設けた帖着剤（２０）を開閉シート（Ｂ）に取り付ける。こうすることで、第１起立片（１１）と第２起立片（１５）は両方とも裏面が手前に現れることになり、第１起立片（１１）と第２起立片（１５）との開き角度が所定の９０度となって起立体（Ａ）が開閉シート（Ｂ）取り付けられる。【００２２】起立体（Ａ）の第１起立片（１１）と第２起立片（１５）の両面にそれぞれ違う図柄に、例えば表に昼の写真、裏には夜の写真などにしておけば、それぞれの写真を利用できるので、楽しさが増す。この図柄が広告であれば広告面積が広くなるとともに効果も強くなる。【００２３】なお、本発明は前述した実施形態に限るものではない。実施例では紙シートを使用しているが紙シート以外の材料シートであってもよい。また、実施例においては、第１横折線と第２横折線とが縦折線の下端からほぼ直角に形成されているが、それら角度は実施例に限定されるものではない。さらに実施例においては起立片が左右対称であるが、起立片は色々な大きさや形状が可能である。また、第１起立片と第２起立片の外側編の一方あるいは両方に凸片を設けた起立片として開閉シートの上端近くに取り付けることにより開閉シートを閉じると凸片がインデックスとして利用できるようにもなる。また、実施例においては粘着剤として貼って剥がせるタイプを使用しているが、糊・固着タイプなど固定できるものでもよい。第１起立片と第２起立片とには、会社のロゴや宣伝用の印刷が可能で、この発明の起立体は販促・宣伝用にも利用できる。実施例においては、第１横折線と第１側端縁とのなす角度が４５度、第２横折線と第２側端縁とのなす角度が４５度となっているが、この角度に限定されるものではない。また、第１横折線と第１側端縁とは直線で形成されているが、直線にかぎることはなく、例えば、波形状であってもその波形状の多数の先端部分を線で繋げた時に直線的になっていればよい。第１起立片と第２起立片との開き角度の所定角度が１２０度の起立体である場合には、第１横折線と第１側端縁とのなす角度を３０度、第２横折線と第２側端縁とのなす角度を３０度とすることで、その所定角度である１２０度が実現できる。

A

2012139188

2011000041

20110104

20120726

2012139188

20120726

釣り用ルアー

710014188

山本　学

山本 学

8

A01K 85/02 (20060101)

A01K 85/00 P

2

0

6

2B307

2B307 BA46 ,2B307 BA70

【課題】釣り針を、魚を針がかりさせる為の理想的な位置に保持しつつ、ルアー本体のいずれにおいても装着でき、ルアーのアクション性および消音性を向上させるとともに、根掛かり等を防止できるルアーを提供する。【解決手段】本願のルアーは、ルアー本体１に設けられたフックアイ３に、フック用リング４を介して釣り針５を装着し、その一端を部材取り付け部６に嵌挿された釣り針連結部材８に装着して構成され、ルアー本体１の先端には、釣り糸を連結するためのラインアイ２が設けられているのである。【選択図】図１

【請求項１】ルアー本体に設けられたフックアイに取り付けられた釣り針の一端を、ルアー本体に一時的に装着する為の着脱可能な釣り針連結部材をルアー本体に取り付けていることを特徴とするルアー。【請求項２】ルアー本体に、着脱可能な釣り針連結部材を取り付ける為の部材取り付け部を持ち、その部材取り付け部に釣り針連結部材の一方を取り付け、他方に釣り針の一端を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のルアー。

【請求項１】ルアー本体に設けられたフックアイに取り付けられた釣り針の一端を、ルアー本体に一時的に装着する為の着脱可能な釣り針連結部材をルアー本体に取り付けていることを特徴とするルアー。

【技術分野】【０００１】本発明は、ルアーに関し、特にルアー本体の表面に装着される釣り針の状態を調整できるように構成してなるルアーに関するものである

【背景技術】【０００２】従来からルアーを用いた釣りが盛んに行われている。ルアーには小魚に似せた形のものが多く、ルアー本体に設けられるフック用リングに、略円環状の釣り針基部を挿通させ、その釣り針の向きが自在に変化できるように垂下させる構成のものがある（特許文献１）。釣り針がその向きを自在に変化できるように構成する目的は、水中での釣り針の向きが一様とならず、釣りの対象魚による捕食に際し、釣り針が広い角度で待ち受けることができるためである。しかしながら、対象魚による捕食に対して広角的に待ち受けることができる反面、根掛かりの原因となる海底または湖底等の海藻や水草等に対しても広角的に作用することとなり、海底または湖底等に接近するポイントでの使用は、根掛かりのリスクを負うものとなっていた。【０００３】また、上記構成のルアーに於いて、ルアー泳動時と静止時では、釣り針の針先の向きが異なる為、魚がルアーを捕食した時の針がかりを難くしている可能性があった。【０００４】そして、釣り針を垂下させる構成は、ルアーのリーリング時及びアクション時において、水中で釣り針が遊動することになり、この時発生する音が対象魚の捕食に少なからず影響を与えている可能性があった為、釣り針を一時的にルアー本体に装着させる構成が考えられ、そのような構成の従来技術としては、ルアー本体の表面に板状部材を突出して設け、この板状部材の一部にフック取付孔を貫設し、このフック取付孔にダブルフック型の釣り針を挿通して、板状部材に凸設された突起部に装着する方法（特許文献２）や、トリプルフックを用いた、ルアー本体に釣り針の胴部が納まる程度の凹部を設け、この凹部の底面近傍におけるルアー本体に磁石を設け、釣り針を磁性体で構成するものがあった（特許文献３）。

【発明が解決しようとする課題】【０００６】上記従来技術（特許文献１）のように構成されたルアーに於いて、釣り針を垂下させる構成は対象魚による捕食に対して広角的に待ち受けることができる反面、根掛かりの原因となる海底または湖底等の海藻や水草等に対しても広角的に作用することとなり、海底または湖底等に接近するポイントでの使用は、根掛かりのリスクを負うものとなっていた。また、ルアー泳動時と静止時では、釣り針の針先の向きが異なる為、魚がルアーを捕食した時の針がかりを難くしている可能性があった。【０００７】そして、釣り針を垂下させる構成は、ルアーのリーリング時及びアクション時において、水中で釣り針が遊動することになり、この時発生する音が対象魚の捕食に少なからず影響を与えている可能性があった為、上記従来技術（特許文献２）に於ける、ダブルフックを一時的にルアー本体に固定する構成が考えられたが、この方法に於いては、ルアーにトリプルフックを使用することができないことや、ダブルフックを固定する為の金具をルアー本体に固定している為、磨耗等で金具が劣化しても容易に交換することができなかった。また、ルアー本体に一時固定された釣り針の一端がルアー本体より外れるときの難易度を調整することが難しかった。【０００８】上記従来技術のうち、後者（特許文献３）は、ルアー本体にトリプルフックを固定する方法であり、ルアー本体の背部から魚が捕食しようとするときにも当該魚をヒットさせるためのルアーであって、通常の円環状のリングに釣り針を連結するときには、釣り針が背部において自由に動くこととなるため、釣り針とルアー本体が同調せず、ルアーの動きを妨げることとなるのを防止することを目的としたものであった。従って、上記構成の釣り針が配置されるべき個所は、ルアー本体の背部に限られていた。【０００９】本発明の目的は前記欠点に鑑み、ルアーに取り付けられた釣り針の、海底または湖底等の海藻や水草等に対しての根がかりを防止すると共に、ルアー泳動時、静止時にかかわらず、対象魚がルアーを捕食したときに、釣り針が対象魚の口に適切に掛かるよう、釣り針の位置を調整することのできるルアーを提供することである。【００１０】また、釣り針連結部材をルアー本体に嵌挿し、釣り針の一端を釣り針連結部材に装着することで、ルアー本体と釣り針が接触することによる接触音の発生を軽減し、消音性を向上させることで、対象魚に警戒心を抱かせることなく、対象魚にルアーを捕食させることのできるルアーを提供することである。【００１１】そして、釣り針をルアー本体表面のいずれにも取り付けることができ、対象魚が釣り針に掛かり暴れると、釣り針の一端がルアー本体より離れることで通常の釣り針の遊動性を確保し、釣り針から魚が外れてしまうことを回避することのできるルアーを提供することである。【００１２】さらに、対象魚の大きさや、釣り場の状況に合わせて装着された釣り針の一端がルアー本体より外れるときの難易度を調整できるルアーを提供することである。

【課題を解決するための手段】【００１３】本発明の請求項１は、ルアー本体に設けられたフックアイに取り付けられた釣り針の一端を、ルアー本体に一時的に装着する為の着脱可能な釣り針連結部材をルアー本体に取り付けたことを要旨とするものである。本発明の請求項２は、ルアー本体に着脱可能な釣り針連結部材の取り付け部を持ち、その取り付け部に釣り針連結部材の一方を取り付け、他方に釣り針の一端を取り付けたことを要旨とするものである。

【発明の効果】【００１４】釣り針の一端をルアー本体に取り付けられた釣り針連結部材に一時装着することで、根がかりを防止すると共に、釣り人がルアーを操作し泳動または静止させている時も、釣り針の針先が対象魚を針がかりさせる為の適切な方向を保持することができる為、対象魚がルアーを捕食したときに、より理想的な針がかりを実現することができるのである。また、ルアー本体と釣り針が接触することによる接触音の発生を防止することができ、消音性を向上させることができる。これにより、対象魚に警戒を抱かせることなく、対象魚にルアーを捕食させることが可能となるのである。【００１５】そして、釣り針をルアー本体表面のいずれにも取り付けることができ、魚が釣り針に掛かれば、釣り針の一端がルアー本体より離れることで通常の釣り針の遊動性を確保し、釣り針から魚が外れてしまうことを回避することができるのである。【００１６】さらに、ルアー本体に嵌挿した釣り針連結部材の着脱が容易であり、加工が容易な素材を使用している為、対象魚の大きさや釣り場の状況に合わせて、釣り針連結部材に一時装着された釣り針の一端がルアー本体より外れるときの難易度を容易に調整できるのである。

【発明を実施するための形態】【００１８】図１(a)及び図１(b)に於いて,ルアー本体１は釣り糸９を取り付けるためのラインアイ２が設けられている。ルアー本体１は釣り針連結部材８を嵌挿する為に凹設した部材取り付け部６が設けられている。ルアー本体１は部材取り付け部６に釣り針連結部材８を嵌挿する為に凸設した突起部７を有しているが、突起部７を設けずに釣り針連結部材８を嵌挿してもよい。また、部材取り付け部６を設けずに突起部７をルアー本体１表面に凸設し、そこに釣り針連結部材８を嵌挿してもよい。ルアー本体１はフック用リング４を取り付ける為のフックアイ３が設けられている。フックアイ３にはフック用リング４を介して釣り針５を取り付けているが、フック用リング４の代わりに、対象とする魚を釣り上げることのできる強度を持つ釣り糸、ワイヤー、仕掛け糸、ゴム、ピアノ線等を使用して取り付けてもよい。釣り針連結部材８は、ルアー本体１の取り付け部６に嵌挿されていて、釣り針５の一端を装着することができる。釣り針連結部材８は、筒状に形成されていて、釣り針５の一端を装着することができるが、釣り針５の一端を装着することのできる形状であれば、筒状でなくともよい。釣り針連結部材８は、釣り針５の一端を装着している状態で、釣り針５に魚が掛かり、魚がルアー本体１より離れようと暴れると、釣り針５の一端が釣り針連結部材８より外れるよう、プラスチック等を加工した弾性のある素材を用いるのが好ましい。また、釣り針連結部材８にプラスチック等を加工した弾性のある素材を用いることで、人力での部材取り付け部６又は突起部７への着脱が容易になるのである。釣り針連結部材８にはプラスチック等を加工した、人力での加工に容易な素材を用いるのが好ましく、人力での加工に容易な素材を用いることで、ハサミやニッパー等を用いて釣り針連結部材８の長さを調整したり、切れ目を入れたりする事ができ、釣り針連結部材８に装着された釣り針５の一端が、釣り針連結部材より外れるときの難易度を調整することが容易になる為、対象魚の大きさや釣り場の状況に応じて、より詳細な調整が可能となるのである。図1に示すように、釣り針５にはトリプルフックを用いてその一端を釣り針連結部材８に装着しているが、シングルフックやダブルフックに釣り針連結部材８に装着する為の取り付け部を設けて装着してもよい。【００１９】上記のようにルアーが構成されると、釣り人がルアーを操作し泳動または静止させている時も、釣り針の針先が常に一定の方向を向くことで、海底または湖底等の海藻や水草等に対しての根がかりを防止すると共に、対象魚を針がかりさせる為の適切な位置を保持することができる為、対象魚がルアーを捕食したときに、より理想的な針がかりを実現することができるのである。また、釣り針の一端をルアー本体に一時装着することで、ルアー本体と釣り針が接触することによる接触音の発生を防止することができ、消音性を向上させることができる。これにより、対象魚に警戒心を抱かせることなく、対象魚にルアーを捕食させることが可能となるのである。そして、魚が釣り針にかかり、ルアー本体より離れようと暴れると、釣り針の一端が釣り針連結部材より外れることで通常の釣り針の遊動性を確保し、釣り針から魚が外れてしまうことを回避することができるのである。さらに、釣り針連結部材がルアー本体に着脱可能で、加工が用意な為、対象魚の大きさや、釣り場の状況に合わせて、釣り針連結部材に一時装着された釣り針の一端が、釣り針連結部材より外れるときの難易度を容易に調整することができるのである。【００２０】本発明の実施形態は上記のとおりであるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様をとることができる。例えば、上記実施形態では、ルアー本体１の腹部側の１個所に設けられる釣り針５について、その一端をルアー本体に一時的に装着する構成としたものを示したが、数量または位置等は、ルアーの種類によって適宜変更することができる。そして、背部と腹部とが区別されないルアーでは、背部および腹部のいずれについても一時的な装着が可能な構成とすることができるほか、背後からの捕食が予想される魚を釣りの対象とする場合には、尾部に設ける釣り針５についても、同じくその一端をルアー本体に一時的に装着する構成とすることも可能である。

A

2012139189

2011000048

20110104

20120726

2012139189

20120726

5855830

20151218

成型ポテトチップス用乳化剤製剤及びそれを用いた成型ポテトチップスの製造方法

390010674

理研ビタミン株式会社

鈴木 敏和,林 有香

8

A23L 1/217 (20060101)

A23L 1/217

3

0

9

4B016

4B016 LC02 ,4B016 LE01 ,4B016 LG06 ,4B016 LK02

【課題】特徴のある軽い食感を成型ポテトチップスに付与し得る成型ポテトチップス用乳化剤製剤及びそれを用いた成型ポテトチップスの製造方法を提供する。【解決手段】溶融した二種以上のグリセリン脂肪酸エステル（例えば、反応モノグリセライド及びグリセリン有機酸エステル）を－１９６～１５℃の温度条件下で噴霧し、冷却固化して得られる成型ポテトチップス用乳化剤製剤、および該成型ポテトチップス用乳化剤製剤を成型ポテトチップス原料に添加して生地を調製する工程を含むことを特徴とする成型ポテトチップスの製造方法。【選択図】なし

【請求項１】溶融した二種以上のグリセリン脂肪酸エステルを－１９６～１５℃の温度条件下で噴霧し、冷却固化して得られる成型ポテトチップス用乳化剤製剤。【請求項２】前記二種以上のグリセリン脂肪酸エステルは、少なくとも反応モノグリセライド及びグリセリン有機酸エステルであることを特徴とする請求項１記載の成型ポテトチップス用乳化剤製剤。【請求項３】請求項１又は２記載の成型ポテトチップス用乳化剤製剤を成型ポテトチップス原料に添加して生地を調製する工程を含むことを特徴とする成型ポテトチップスの製造方法。

【請求項１】溶融した二種以上のグリセリン脂肪酸エステルを－１９６～１５℃の温度条件下で噴霧し、冷却固化して得られる成型ポテトチップス用乳化剤製剤。

【技術分野】【０００１】本発明は、成型ポテトチップス用乳化剤製剤及びそれを用いた成型ポテトチップスの製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】生のじゃがいもを原料とするポテトチップスは、原料じゃがいもの大きさや形によって得られる製品が不揃いになったり、原料じゃがいもに含まれる還元糖やアミノ酸量の多少によって、製品の色調にバラツキが生じるという問題がある。そこで、このような問題を解消するため、乾燥マッシュポテトなどを主原料とする成型ポテトチップスが開発され、製品化されている。【０００３】このような成型ポテトチップスの技術分野では、多様化する消費者の嗜好に対応するため、軽い歯ざわりの食感を有する成型ポテトチップスがこれまでに種々開発されている。【０００４】例えば、ＨＬＢ７～１５のポリグリセリン脂肪酸エステルを添加することを特徴とする成型ポテトチップスおよびポテトスナック菓子（特許文献１参照）、リゾレシチンを含有することを特徴とするポテトチップスおよびポテト菓子（特許文献２参照）などが知られている。【０００５】しかし、消費者の嗜好の多様化に伴い、単に軽いだけでなく更に特徴ある食感が付与された成型ポテトチップスが求められている。

【発明が解決しようとする課題】【０００７】本発明は、特徴のある軽い食感を成型ポテトチップスに付与し得る成型ポテトチップス用乳化剤製剤及びそれを用いた成型ポテトチップスの製造方法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】本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討を行った結果、二種類のグリセリン脂肪酸エステルを特定の方法で一剤化して得られる乳化剤製剤に、崩壊感のある軽い歯ざわりを成型ポテトチップスに付与する効果を見出し、この知見に基づいて本発明を成すに至った。【０００９】すなわち、本発明は、（１）溶融した二種以上のグリセリン脂肪酸エステルを－１９６～１５℃の温度条件下で噴霧し、冷却固化して得られる成型ポテトチップス用乳化剤製剤、（２）前記二種類のグリセリン脂肪酸エステルは、少なくとも反応モノグリセライド及びグリセリン有機酸エステルであることを特徴とする前記（１）記載の成型ポテトチップス用乳化剤製剤、（３）前記（１）又は（２）記載の成型ポテトチップス用乳化剤製剤を成型ポテトチップス原料に添加して生地を調製する工程を含むことを特徴とする成型ポテトチップスの製造方法、から成っている。

【発明の効果】【００１０】本発明の成型ポテトチップス用乳化剤製剤を使用することにより、もろい食感（即ち、口の中で崩壊するような歯ざわり）を有する成型ポテトチップスを製造できる。

【発明を実施するための形態】【００１１】本発明で用いられるグリセリン脂肪酸エステルとしては、例えばグリセリンと脂肪酸とのエステル化反応生成物、グリセリンと脂肪酸とのエステル交換反応生成物、グリセリン有機酸脂肪酸エステル、グリセリン酢酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル及びポリグリセリン縮合リシノール酸エステルから選ばれる二種以上のものが挙げられ、好ましくはグリセリンと脂肪酸とのエステル化反応生成物及びグリセリン有機酸脂肪酸エステルである。【００１２】グリセリンと脂肪酸とのエステル化反応生成物としては、反応モノグリセライドが好ましく用いられる。この反応モノグリセライドは、グリセリンと脂肪酸とのエステル化生成物、またはグリセリンと油脂（トリグリセライド）とのエステル交換反応生成物から未反応のグリセリンを可及的に除去したものであって、モノグリセライド（グリセリンモノ脂肪酸エステル）、ジグリセライド（グリセリンジ脂肪酸エステル）及びトリグリセライド（グリセリントリ脂肪酸エステル）を含有する混合物である。該反応モノグリセライド１００％中のモノグリセライドの含有量は、通常約４０～６０％である。【００１３】本発明で用いられる反応モノグリセライドの原料として用いられる脂肪酸としては、好ましくは食用可能な動植物油脂を起源とする炭素数６～２４の直鎖の飽和脂肪酸（例えば、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸など）などが挙げられ、より好ましくはパルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などである。【００１４】本発明で用いられる反応モノグリセライドの製法としては、例えば、グリセリンと油脂のエステル交換反応による製法、グリセリンと脂肪酸とのエステル化反応による製法が挙げられる。これら製法の概略を、以下の（１）および（２）に示す。【００１５】（１）エステル交換反応による反応モノグリセライドの製法例えば、攪拌機、加熱用のジャケット、邪魔板などを備えた通常の反応容器に、グリセリンおよび油脂を２：１のモル比で仕込み、通常触媒として、例えば水酸化ナトリウムを加えて攪拌混合し、窒素ガス雰囲気下、例えば約１８０～２６０℃、好ましくは約２００～２５０℃で、約０．５～１５時間、好ましくは約１～３時間加熱してエステル化反応する。反応圧力条件は、常圧下または減圧下が好ましい。得られた反応液は、グリセリン、モノグリセライド、ジグリセライド、トリグリセライドなどを含む混合物である。反応終了後、反応液中に残存する触媒を中和し、次に反応液を、好ましくは、減圧下で蒸留して残存するグリセリンを留去し、必要であれば脱塩、脱色、ろ過などの処理を行い、最終的に、モノグリセライドを約４０～６０％含む反応モノグリセライドを得る。【００１６】（２）エステル化反応による反応モノグリセライドの製法例えば、攪拌機、加熱用のジャケット、邪魔板などを備えた通常の反応容器にグリセリン及び脂肪酸を１：１のモル比で仕込み、必要に応じ酸またはアルカリを触媒として添加し、窒素または二酸化炭素などの任意の不活性ガス雰囲気下で、例えば約１８０～２６０℃の範囲、好ましくは約２００～２５０℃で約０．５～５時間、好ましくは約１～３時間加熱してエステル化反応を行う。得られた反応液は、グリセリン、モノグリセライド、ジグリセライド、トリグリセライドなどを含む混合物である。反応終了後、反応液中に残存する触媒を中和し、次に反応液を、好ましくは、減圧下で蒸留して残存するグリセリンを留去し、必要であれば脱塩、脱色、ろ過などの処理を行い、最終的に、モノグリセライドを約４０～６０％含む反応モノグリセライドを得る。【００１７】反応モノグリセライドとしては、例えば、ポエムＰ－２００（製品名；モノグリセライド含量約５２％；理研ビタミン社製）、ポエムＶ－２００（製品名；モノグリセライド含量約５０％；理研ビタミン社製、）およびポエムＢ－２００（製品名；モノグリセライド含量約４７％；理研ビタミン社製）などが商業的に製造・販売されており、本発明ではこれらを用いることができる。【００１８】上記グリセリン有機酸脂肪酸エステルとしては、例えば、グリセリンコハク酸脂肪酸エステル、グリセリン酢酸脂肪酸エステル、グリセリン乳酸脂肪酸エステル、グリセリンクエン酸脂肪酸エステル、グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルなどが挙げられ、好ましくはグリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルである。【００１９】グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルは、通常グリセリンモノ脂肪酸エステル（別称：モノグリセライド）とジアセチル酒石酸若しくはジアセチル酒石酸の酸無水物との反応、またはグリセリンとジアセチル酒石酸と脂肪酸との反応により得ることができる。【００２０】グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルの製法の概略は以下の通りである。即ち、グリセリンモノ脂肪酸エステルを溶融し、これにジアセチル酒石酸の酸無水物を加え、温度１２０℃前後で約９０分間反応する。グリセリンモノ脂肪酸エステルとジアセチル酒石酸の酸無水物との比率はモル比で１／１～１／２が好ましい。さらに、反応中は生成物の着色、臭気を防止するために、反応器内を不活性ガスで置換する方が好ましい。得られたグリセリンモノ脂肪酸エステルとジアセチル酒石酸の酸無水物との反応物は、グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルの他に、ジアセチル酒石酸、未反応のグリセリンモノ脂肪酸エステル、その他を含む混合物である。【００２１】上記グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルを構成する脂肪酸としては、食用可能な動植物油脂を起源とする脂肪酸であれば特に制限はなく、例えばカプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、エルカ酸等の群から選ばれる一種あるいは二種以上の混合物が挙げられ、好ましくはステアリン酸を約５０質量％以上含有する脂肪酸又は脂肪酸混合物である。【００２２】グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルとしては、例えばポエムＷ－７０（理研ビタミン社製）などが商業的に製造・販売されており、本発明ではこれを用いることができる。【００２３】本発明の成型ポテトチップス用乳化剤製剤は、二種以上のグリセリン脂肪酸エステルを融点以上に加熱して溶融・混合し、得られた溶融物を－１９６～１５℃、好ましくは－１９６～０℃、更に好ましくは－１９６～－２０℃の温度条件で噴霧冷却することにより製造される。【００２４】溶融温度は、グリセリン脂肪酸エステルとして、反応モノグリセライド及びグリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルを用いる場合、通常約８０～１００℃である。【００２５】二種以上のグリセリン脂肪酸エステルの比率は、使用するグリセリン脂肪酸エステルの種類などにより異なり一様ではないが、例えば反応モノグリセライドとグリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルとの比率は質量比で１０／９０～９０／１０が好ましく、３０／７０～７０／３０がより好ましい。【００２６】噴霧冷却は、例えば、一般的な噴霧冷却装置を使用し、該溶融物を例えば冷却した気体の充填された塔内に噴霧することにより実施される。塔内の気体を冷却するために液体窒素を用いる場合、液体窒素は塔内の上段、中段および下段のいずれから注入しても良く、また２箇所以上から注入しても良い。噴霧には加圧式噴霧ノズルや回転円盤式噴霧ノズルなどが用いられ、好ましくは加圧式噴霧ノズルである。噴霧された溶液は冷却されて粉末となって塔下部に落下し捕集される。得られる粉末の平均粒子径は、好ましくは約５０～１０００μｍ、より好ましくは約１００～５００μｍである。【００２７】更に、上記噴霧冷却で得られた粉末同士の付着を抑制するため、粉末１００質量部に流動化剤約５～１７質量部を加えて混合することが好ましく行われる。流動化剤としては、例えば、第三リン酸カルシウム、軽質無水ケイ酸、二酸化ケイ素、酸化チタン、タルクなどが挙げられる。【００２８】本発明の成型ポテトチップスの製造方法は、成型ポテトチップス原料に上記成型ポテトチップス用乳化剤製剤を添加して生地を調製する工程を含むものである。【００２９】成型ポテトチップスを製造するための原料（成型ポテトチップス原料）としては、通常乾燥マッシュポテトが用いられる。乾燥マッシュポテトには、その形状によりフレーク状と粒状のものがあり、それぞれポテトフレークおよびポテトグラニュールなどと呼称されることがある。更に所望により、でんぷん、加工でんぷん、α化でんぷんなどのでんぷん類；小麦粉、米粉またはコーンフラワーなどの穀粉類；粉末油脂、チーズ粉末、糖類、食塩、香辛料、調味料、香料、酸味料、甘味料、色素などを配合しても良い。【００３０】成型ポテトチップスの生地は、上述した乾燥マッシュポテト等に適量の水を加えて混捏することにより調製される。成型ポテトチップス用乳化剤製剤は混捏の工程で添加されることが好ましい。好ましくは、成型ポテトチップス用乳化剤製剤と、乾燥マッシュポテト等の水以外の成型ポテトチップス原料とを予め粉体混合したものに適量の水を加えて混捏する。【００３１】本発明の成型ポテトチップス用乳化剤製剤の添加量は、成型ポテトチップス用乳化剤製剤と、乾燥マッシュポテト、水等の成型ポテトチップス原料とから得られる生地全体、すなわち生地１００質量％中、約０．１～１０質量％の範囲である。【００３２】得られた生地をローラーで圧延してシート状とすることにより、生地シートが得られる。生地シートの厚さは、通常約０．４～２．５ｍｍの範囲で適宜選択される。【００３３】該生地シートは、所望の最終製品のサイズおよび形状、例えば円形、長円形、三角形、正方形などに型を抜いて成型され、フライヤーでフライされる。また、フライ前に、予め成型された生地を、熱風乾燥、遠赤外線乾燥またはマイクロウェーブによる乾燥など公知の方法により乾燥し、水分含量を調整しても良い。また、成型された生地は、上下を金網で挟み込んだ状態でフライされるのが好ましい。フライに用いられる油は、通常フライ油として用いられている食用油脂であれば良く、特に制限はない。フライ油の温度は約１５０～２０５℃、好ましくは約１６０～１９０℃である。フライ時間は、通常１０～１８０秒程度である。なお、フライ油の温度およびフライ時間は、得られる成型ポテトチップスの色調や水分量を基準に適宜決定される。例えば、得られる成型ポテトチップスの表面積の５０％以上が黄茶色（JISZ8102:2001「物体色の色名」に採録されている慣用色名）となるようにフライ油の温度およびフライ時間を設定することができる。また、フライ油の温度およびフライ時間は、得られる成型ポテトチップスの水分量が３％以下、好ましくは２％以下になるように適宜調整することが、保存性や食感などの点で好ましい。【００３４】該成型ポテトチップスには、所望により、糖類、食塩、香辛料、粉末醤油、調味料、香料、酸味料、甘味料などをまぶすなどの方法で調味付けが行われても良い。【００３５】以下、実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【実施例】【００３６】［実施例］（１）成型ポテトチップス用乳化剤製剤の製造反応モノグリセライド（商品名：ポエムＰ－２００；理研ビタミン社製）２．５ｋｇをタンクに仕込み９５℃で溶融し、これにグリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステル（商品名：ポエムＷ－７０；理研ビタミン社製）２．５ｋｇを加え、９５℃で溶融・混合した。得られた溶融液を、塔内部の空気が送風温度－２０℃で冷却された噴霧冷却装置（試験機）に供給して噴霧冷却し、冷却固化した乳化剤の粒子を塔下部で回収した。該粉末の収量は４．８ｋｇ、その平均粒子径は約３００μｍであった。得られた粉末と第三リン酸カルシウム０．５３ｋｇとを混合（いわゆる粉々混合）し、成型ポテトチップス用乳化剤製剤（実施例品）５．３３ｇを得た。【００３７】（２）成型ポテトチップスの製造ポテトフレーク（ギャバン社製）３９．６ｇ、ポテトグラニュール（ギャバン社製）３９．６ｇ、馬鈴薯澱粉（幸田商店社製）３９．６ｇ、食塩１．２ｇおよび成型ポテトチップス用乳化剤製剤（実施例品）０．６６５ｇを３０℃で１分間混合し、混合物をニーダー（商品名：レディースニーダーＫＮ－３０；大正電機社製）に入れ、３０℃のイオン交換水９５．０ｇを加えて３０℃で３分間混捏した。得られた生地をローラーで約２．２ｍｍの厚さに圧延し、直径２．８ｍｍの円形セルクルで型抜きしたものを１６５℃のショートニング（商品名：フライメート；ミヨシ油脂社製）により該生地の表面積の５０％以上が黄茶色（JISZ8102:2001「物体色の色名」に採録されている慣用色名。以下同じ。）となるまでフライし、成型ポテトチップス（試作品１）を得た。得られた成型ポテトチップスの水分量は１．８９％であった。【００３８】［比較例１］（１）成型ポテトチップス用乳化剤製剤の製造反応モノグリセライド（商品名：ポエムＶ－２００；理研ビタミン社製）５２．５ｇ、グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステル（商品名：ポエムＷ－７０；理研ビタミン社製）５２．５ｇ、デキストリン（商品名：パインデックス＃２；松谷化学社製）４２０ｇ、イオン交換水９７５ｇを加え混合し、混合液の温度を７０℃とした後にクレアミックス（エムテクニック社製）を用いて７０００ｒｐｍで３分撹拌して均一な水分散液を調製した。得られた水分散液をスプレードライヤ（型式：Ｌ－８ｉ；大川原化工機社製）を使用して、噴霧乾燥（送風温度１５０℃、排風出口温度９０℃）し、成型ポテトチップス用乳化剤製剤（比較例品１）３００ｇを得た。得られた成型ポテトチップス用乳化剤製剤の水分量は２．６２％であり、乳化剤含有量は１８．６％であった。【００３９】（２）成型ポテトチップスの製造ポテトフレーク（ギャバン社製）３９．６ｇ、ポテトグラニュール（ギャバン社製）３９．６ｇ、馬鈴薯澱粉（幸田商店社製）３９．６ｇ、食塩１．２ｇおよび成型ポテトチップス用乳化剤製剤（比較例品１）３．２４ｇを３０℃で１分間混合し、混合物をニーダー（商品名：レディースニーダーＫＮ－３０；大正電機社製）に入れ、３０℃のイオン交換水９５．０ｇを加えて３０℃で３分間混捏した。得られた生地をローラーで約２．２ｍｍの厚さに圧延し、直径２．８ｍｍの円形セルクルで型抜きしたものを１６５℃のショートニング（商品名：フライメート；ミヨシ油脂社製）により該生地の表面積の５０％以上が黄茶色となるまでフライし、成型ポテトチップス（試作品２）を得た。得られた成型ポテトチップスの水分量は１．１３％であった。【００４０】［比較例２］（１）成型ポテトチップス用乳化剤製剤の製造反応モノグリセライドを噴霧冷却することにより製造された市販の粉末状の乳化剤製剤（商品名：ポエムＰ－２００；理研ビタミン社製）９０ｇと第三リン酸カルシウム１０ｇとを粉々混合し、成型ポテトチップス用乳化剤製剤（比較例品２）１００ｇを得た。【００４１】（２）成型ポテトチップスの製造ポテトフレーク（ギャバン社製）３９．６ｇ、ポテトグラニュール（ギャバン社製）３９．６ｇ、馬鈴薯澱粉（幸田商店社製）３９．６ｇ、食塩１．２ｇおよび乳化剤製剤（比較例品２）０．６６５ｇを３０℃で１分間混合し、混合物をニーダー（商品名：レディースニーダーＫＮ－３０；大正電機社製）に入れ、３０℃のイオン交換水９５．０ｇを加えて３０℃で３分間混捏した。得られた生地をローラーで約２．２ｍｍの厚さに圧延し、直径２．８ｍｍの円形セルクルで型抜きしたものを１６５℃のショートニング（商品名：フライメート；ミヨシ油脂社製）により該生地の表面積の５０％以上が黄茶色となるまでフライし、成型ポテトチップス（試作品３）を得た。得られた成型ポテトチップスの水分量は１．９８％であった。【００４２】［比較例３］（１）成型ポテトチップス用乳化剤製剤の製造グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステル（商品名：ポエムＷ－７０；理研ビタミン社製）９０ｇ、第三リン酸カルシウム１０ｇと混合して、小型粉砕機（型番：ＳＭ－１Ｃ；ＡＳＯＮＥ社製）を用いて「スピード５」で粉砕し、成型ポテトチップス用乳化剤製剤（比較例品３）９０ｇを得た。【００４３】（２）成型ポテトチップスの製造ポテトフレーク（ギャバン社製）３９．６ｇ、ポテトグラニュール（ギャバン社製）３９．６ｇ、馬鈴薯澱粉（幸田商店社製）３９．６ｇ、食塩１．２ｇおよび乳化剤製剤（比較例品３）０．６６５ｇを３０℃で１分間混合し、混合物をニーダー（商品名：レディースニーダーＫＮ－３０；大正電機社製）に入れ、３０℃のイオン交換水９５．０ｇを加えて３０℃で３分間混捏した。得られた生地をローラーで約２．２ｍｍの厚さに圧延し、直径２．８ｍｍの円形セルクルで型抜きしたものを１６５℃のショートニング（商品名：フライメート；ミヨシ油脂社製）により該生地の表面積の５０％以上が黄茶色となるまでフライし、成型ポテトチップス（試作品４）を得た。得られた成型ポテトチップスの水分量は１．４８％であった。【００４４】［対照例］ポテトフレーク（ギャバン社製）３９．６ｇ、ポテトグラニュール（ギャバン社製）３９．６ｇ、馬鈴薯澱粉（幸田商店社製）３９．６ｇ、食塩１．２ｇを３０℃で１分間混合し、混合物をニーダー（商品名：レディースニーダーＫＮ－３０；大正電機社製）に入れ、３０℃のイオン交換水９５．０ｇを加えて３０℃で３分間混捏した。得られた生地をローラーで約２．２ｍｍの厚さに圧延し、直径２．８ｍｍの円形セルクルで型抜きしたものを１６５℃のショートニング（商品名：フライメート；ミヨシ油脂社製）により該生地の表面積の５０％以上が黄茶色となるまでフライし、成型ポテトチップス（試作品５）を得た。得られた成型ポテトチップスの水分量は１．５３％であった。【００４５】[官能評価試験]実施例および比較例１～３で得た成型ポテトチップス（試作品１～４）について、下記表１に示す評価基準に従い、食べたときのもろい食感（口の中で崩壊するような歯ざわり）を評価した。官能試験は１０名のパネラーで行い、１０名の評点の合計点を結果とした。結果を表２に示した。【００４６】【表１】【００４７】【表２】【００４８】表２から明らかなように、本発明の成型ポテトチップス用乳化剤製剤を用いて製造した成型ポテトチップスは、比較例のものに比べてもろい食感を有していた。【００４９】[物性評価試験]実施例、比較例１～３および対照例で得た成型ポテトチップス（試作品１～５）についてテクスチャーアナライザー（英弘精機社製）を用いた物性評価試験を実施した。試験では、円筒形のステンレス製の台（直径２．３ｍｍ、高さ４６．０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍ）に成型ポテトチップスを置き、テクスチャーアナライザーの球状（直径５ｍｍ）アダプターの先端が該成型ポテトチップスの中心部に接触した状態から該アダプターの速度１０ｍｍ／ｓで成型ポテトチップスに侵入し、侵入開始から成型ポテトチップスが破断するまでの時間を測定して破断歪とした。この破断歪が小さいほど、もろい食感である可能性が高いことを示す。結果を表３に示した。【００５０】【表３】【００５１】表３から明らかなように、本発明の成型ポテトチップス用乳化剤製剤を用いて製造した成型ポテトチップスは、他のものに比べて破断歪が最も小さく、上記官能評価試験の結果にほぼ対応していた。

A

2012139190

2011000071

20110104

20120726

2012139190

20120726

5876653

20160129

根菜収穫機

000171746

株式会社ササキコーポレーション

100086184

安原 正義

三戸 実,樋口 健夫

8

A01D 25/04 (20060101)

A01D 25/04

3

0

10

2B072

2B072 AA06 ,2B072 BA07 ,2B072 BA23 ,2B072 CB09

【課題】根菜収穫機で引き抜いた根菜に付着した土を効率的に排除する。【解決手段】ヘラ１０２は、栽培畝Ｗに列状に栽培されているゴボウＲ等の根菜の近傍を進行して、この根菜を地表面ＧＬに向けて浮き上がらせる。引上搬送部１０３は、ヘラ１０２よりもトラクタ５１の進行方向の後方側に位置し、ヘラ１０２により浮き上がった根菜の上部を把持して、根菜を引き抜き、ストッカ１０４まで搬送する。土除去体２０１は、引上搬送部１０３よりもトラクタ５１の進行方向の前方側に位置し、根菜とともに浮き上がった根菜上方側部の土壌を崩す。【選択図】図１

【請求項１】列状に栽培されている根菜の近傍を進行して前記根菜を浮き上がらせる掘上体と、前記掘上体よりも進行方向後方側に位置し、前記掘上体により浮き上がった根菜の上部を把持して前記根菜を引き抜き搬送する引上搬送部と、前記引上搬送部よりも進行方向前方側に位置し、前記掘上体により根菜とともに浮き上がった根菜上方側部の土壌を崩すとともに排除する土除去体と、を備える根菜収穫機。【請求項２】前記土除去体は、車幅方向に交差する面に沿って揺動する、請求項１記載の根菜収穫機。【請求項３】前記土除去体には、除去された土を根菜から遠ざけるウイングが取付けられている、請求項１又は２記載の根菜収穫機。

【請求項１】列状に栽培されている根菜の近傍を進行して前記根菜を浮き上がらせる掘上体と、前記掘上体よりも進行方向後方側に位置し、前記掘上体により浮き上がった根菜の上部を把持して前記根菜を引き抜き搬送する引上搬送部と、前記引上搬送部よりも進行方向前方側に位置し、前記掘上体により根菜とともに浮き上がった根菜上方側部の土壌を崩すとともに排除する土除去体と、を備える根菜収穫機。

【技術分野】【０００１】本発明は、畝に沿って列状に栽培されているゴボウ等の長尺の根菜を収穫する根菜収穫機に関する。

【背景技術】【０００２】従来、畝に沿って列状に栽培されているゴボウ等の長尺の根菜に対して、この根菜の近傍の土を掘り上げて土とともに根菜を浮き上がらせ、プーリにより回転する一対の挟持ベルト（挟持部）で浮き上がらせた根菜を挟持搬送しストッカに投入して収穫を行う根菜収穫機が普及している（例えば、特許文献１）。挟持ベルトの始端部では、浮き上がらせた土壌が挟持ベルトやプーリに乗りあがり、一対の挟持ベルトの間や挟持ベルトとプーリとの間に土が詰まって、挟持部の搬送性能を低下させる。さらに、挟持部の前端は地面の中に位置付けられており、引き抜かれた根菜類に付着した土のみならず根菜が浮かび上がる際に隆起した畝の土が挟持部に入り込んでしまう。【０００３】この点、特許文献１に記載の長根菜収穫機では、土くずし排土体６、６が、両挟持ベルト４、４の前部に設けられた左右一対の回転体７、７の各偏心位置８、８にそれぞれ設けられる。特許文献１によれば、土くずし排土体６が、搬送される長根菜に付着した泥土を崩して排出し、ベルト４とプーリ１０との間、又は両挟持ベルト４、４の間に泥土が詰まるのを大巾に減少させ、引き抜き搬送部５の機能が良好となり、作業性を向上させることができる、とされる。

【発明が解決しようとする課題】【０００５】特許文献１の長根菜収穫機に備わる土くずし排土体６は、回転体７の中心から偏心した位置に設けられている。このため、土くずし排土体６は、引き抜かれた根菜類に付着した土が常に接触できるわけではない。また、土くずし排土体６は、挟持ベルト４、４の挟持始端と同位置にある。このため、挟持ベルト４、４の挟持始端部には、崩されていない塊状の固い土が常に当接して、根菜の挟持が妨げられる。【０００６】本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、根菜収穫機で根菜とともに浮き上がらせた土による根菜収穫機の機能低下を防ぐことを目的とする。

【課題を解決するための手段】【０００７】本発明の根菜収穫機は、（ａ）列状に栽培されている根菜の近傍を進行して前記根菜を浮き上がらせる掘上体と、（ｂ）前記掘上体よりも進行方向後方側に位置し、前記掘上体により浮き上がった根菜の上部を把持して前記根菜を引き抜き搬送する引上搬送部と、（ｃ）前記引上搬送部よりも進行方向前方側に位置し、前記掘上体により根菜とともに浮き上がった根菜上方側部の土壌を崩すとともに排除する土除去体と、を備える。

【発明の効果】【０００８】本発明によれば、掘上体により土とともに浮き上がった根菜の側部の土を土除去体が崩すとともに排除し、この状態で根菜の首部が引上搬送部に把持される。これにより、引上搬送部に入り込む土の量が減少する。したがって、根菜収穫機で根菜とともに浮き上がった土による根菜収穫機の引上搬送部の機能低下を防ぐことができる。

【発明を実施するための形態】【００１０】実施の一形態を、図１ないし図１１に基づいて説明する。本実施の形態は、根菜がゴボウである場合の実施例である。【００１１】図１は、根菜収穫機１０１の左側面図である。図２は、根菜収穫機１０１の左断面図である。根菜収穫機１０１は、圃場に形成された栽培畝Ｗに列状に栽培されているゴボウＲを収穫するためのものである。根菜収穫機１０１は、トラクタ５１の後方側に設けられた三点リンク機構５２に連結される。根菜収穫機１０１は、掘上部としてのヘラ１０２と引上搬送部１０３とストッカ１０４と土除去体２０１を備える。トラクタ５１が栽培畝Ｗに沿って走行すると、ヘラ１０２がゴボウＲとこのゴボウＲの周辺の土Ｓとを地表面ＧＬに向けて浮き上がらせる。引上搬送部１０３は、ヘラ１０２の後方かつ上方に配置され、ヘラ１０２によって浮き上がったゴボウＲの上部を把持し、ゴボウＲを栽培畝Ｗから引き抜いて根菜収穫機１０１の後方側に搬送する。ストッカ１０４は、引上搬送部１０３の後方かつ下方に配置され、引上搬送部１０３により搬送されたゴボウＲを収納する。ストッカ１０４に収納されたゴボウＲの重量が所定以上になると、ストッカ１０４の底部が開き、収納されたゴボウＲがまとまった状態で地表面ＧＬに落下する。【００１２】本実施の形態では、ヘラ１０２によりゴボウＲともに浮き上がった土Ｓを土除去体２０１により崩して柔らかくするとともに排除して、その後にゴボウＲが引上搬送部１０３に把持される。【００１３】図３は、根菜収穫機１０１の平面図である。図４は、根菜収穫機１０１の背面図である。なお、図３や図４では、根菜収穫機１０１の構成の一部のみが示され、その他の部分は省略されている。図１～図４を参照する。根菜収穫機１０１は、固定フレーム１１１を備える。固定フレーム１１１は、三点リンク機構５２に連結される。【００１４】固定フレーム１１１には、車幅方向Ａに延びる横パイプ１１２が含まれる。横パイプ１１２の外周には、支持パイプ１１２ａが摺動自在に取付けられる。この支持パイプ１１２ａは、移動フレーム１１３の一部をなしている。移動フレーム１１３の後端部には、支軸１１３ａを介して回動フレーム１１３ｂが回動自在に設けられる。支持パイプ１１２ａは、固定フレーム１１１に固着された油圧シリンダ１１２ｂによって車幅方向Ａに動かされる。支持パイプ１１２ａの摺動に伴って、支持パイプ１１２ａと移動フレーム１１３と回動フレーム１１３ｂとが一緒に車幅方向Ａにスライドする。【００１５】回動フレーム１１３ｂには、ビーム１１４が取付けられる。ビーム１１４は、上下方向に延びる長尺をなす。ビーム１１４は、その下方部分が上方部分に対して前方かつ車幅方向Ａの内側に位置するように傾斜し、回動フレーム１１３ｂに対し固定される。【００１６】ヘラ１０２は、ビーム１１４の下端に取付けられる。ヘラ１０２は、後方に向かうにつれて上昇するよう傾斜し、平面視において前後方向に延び、正面視において逆八字状をなしている。ヘラ１０２の前方側の端部には、刃状部１０２ａが形成されている。【００１７】移動フレーム１１３の上方には、入力軸１１５ａや上下移動体１１５ｂ、ユニバーサルジョイント１１５ｃ等の、動力を伝達したり分岐したりする機構が配置される。この機構は、カバー１１５に覆われる。上下移動体１１５ｂは、入力軸１１５ａの回転力を受けて上下に動く。【００１８】入力軸１１５ａは、平面視において、カバー１１５から根菜収穫機１０１の前方側に突出している。入力軸１１５ａは、ユニバーサルジョイント（図示せず）を介して、トラクタ５１に備わるＰＴＯ軸（図示せず）に取付けられる。トラクタ５１から入力軸１１５ａには、動力が入力伝達される。この動力の一部により、上下移動体１１５ｂを介して、回動フレーム１１３ｂが、支軸１１３ａを中心に上下方向（図１や図２に示される矢印Ｒ１の方向）に回動する。回動フレーム１１３ｂの回動に伴って、ビーム１１４やヘラ１０２も矢印Ｒ１の方向に回動する。入力軸１１５ａの上方には、入力軸カバー１１６ｂが設けられる。入力軸カバー１１６ｂは、カバー１１５の一部をなす。【００１９】ユニバーサルジョイント１１５ｃは、入力軸１１５ａに入力された動力の一部を引上搬送部１０３に伝達し、引上搬送部１０３を駆動する。ユニバーサルジョイント１１５ｃは、所望の長さに伸縮できるようになっている。【００２０】入力軸１１５ａの下方には、ゲージホイール１１９及び椀状の排土ディスク１２０が配置される。ゲージホイール１１９も排土ディスク１２０も、固定フレーム１１１に取付けられる。ゲージホイール１１９は、地表面ＧＬ上を走行し、根菜収穫機１０１の姿勢を一定にする。ゲージホイール１１９によって、地表面ＧＬに対し排土ディスク１２０が突き刺さる深さが調整される。【００２１】移動フレーム１１３の後方部分は上方に延びていて、そこからは、保持フレーム１１８が延びている。保持フレーム１１８は、引上搬送部１０３を保持し、移動フレーム１１３とともに車幅方向Ａ方向にスライド移動する。詳細には、引上搬送部１０３は、車幅方向Ａに並んで対向する一対の挟持ベルト１２２を含む。挟持ベルト１２２は、無端であり、前方に位置する従動プーリ１２３と後方に位置する駆動プーリ１２４とに掛け渡され、側面視において後方に向け次第に上昇するよう延びている。また、挟持ベルト１２２は、従動プーリ１２３と駆動プーリ１２４との間に位置する複数の支持プーリ１２５により張られている。従動プーリ１２３と駆動プーリ１２４と支持プーリ１２５とは、保持フレーム１１８に保持されている。【００２２】駆動プーリ１２４は、ユニバーサルジョイント１１５ｃに連結されており、入力軸１１５ａから入力されユニバーサルジョイント１１５ｃを介して伝達される動力により回転し、図３に示す方向Ｒ２に向けて従動プーリ１２３を回転させる。【００２３】保持フレーム１１８は、ストッカ１０４も保持している。ストッカ１０４は、籠状をなしていて、ガイド輪１２７と、複数の受杆１２８と、スプリング（図示せず）とを備える。受杆１２８は、ストッカ１０４の短手方向に延び、下方に動くように回動自在になっていいて、スプリングによって略水平方向に向けられ、ストッカ１０４の底部として機能している。ガイド輪１２７は、ストッカ１０４の前方に配置される。ガイド輪１２７は、引上搬送部１０３により搬送されるゴボウＲに当接し、鉛直にぶら下がるゴボウＲを傾ける（図１参照）。引上搬送部１０３の終端でゴボウＲの上部が放出されると、ゴボウＲは、ストッカ１０４内に貯留され、受杆１２８上に載置される。貯留されたゴボウＲが一定量貯留されると、受杆１２８がゴボウＲの重さによって下方に回動する。これにより、ストッカ１０４からは、貯留されたゴボウＲが、一定量ずつまとめて放出される。【００２４】ここで、本実施の形態では、挟持ベルト１２２が、図３に示すように、平面視において、根菜収穫機１０１の後方端が、前方端に対して車幅方向Ａに所定距離（例えば、栽培畝Ｗ一個分）だけ偏位するよう、根菜収穫機１０１の進行方向に対して斜めに延びている。そして、ストッカ１０４は、平面視において、挟持ベルト１２２の長さ方向に延びるよう、根菜収穫機１０１の進行方向に対して斜め（例えば、略４０度）に向けられている。【００２５】保持フレーム１１８からは、ガイドアーム１２９が延びている。ガイドアーム１２９は、保持フレーム１１８の前方側の端部の上面から上方に延び、途中で屈曲する。保持フレーム１１８の先端部は、従動プーリ１２３の上面の近傍に位置する。この先端部には、ガイドプレート１３０が取付けられている。ガイドプレート１３０は、従動プーリ１２３と平行に延び、正面視において八字状をなしている。ガイドプレート１３０は、従動プーリ１２３や挟持ベルト１２２への土や異物の噛み込みを防止する。【００２６】図５は、土除去体２０１の左側面図である。図６は、土除去体２０１の背面図である。図７は、図６におけるＢ部分を平面視で見た図である。土除去体２０１は、ビーム１１４に固定的に取付けられて引上搬送部１０３よりも進行方向前方側に位置し、ビーム１１４から根菜収穫機１０１の後方かつ下方に延び、屈曲して鉛直に下方に延びる部材である。土除去体２０１は、金属等の剛体により形成され、栽培畝Ｗから浮き上がった土壌を崩して排土するために充分な強度を有する。【００２７】土除去体２０１は、ビーム１１４に取付けられる本体部２０２を有する。本体部２０２には、第１ウイング２０８と、第２ウイング２０９と、第３ウイング２１０とが固定的に取付けられている。【００２８】本体部２０２は、車幅方向Ａの厚さが略均一の板状をなし、側面視「く」字状に見える。本体部２０２の前方側の端部には、ボルト等によりビーム１１４に取付けられるための取付部２０３を有する。取付部２０３から後方側には、本体部２０２の一部をなす傾斜部２０４が延びている。傾斜部２０４は、後方側が僅かに下がるよう水平方向に対して２０度～３０度の角度で傾斜する。傾斜部２０４の後端側は下方に屈曲して、そこから本体部２０２の一部をなす垂直部２０５が延びている。垂直部２０５の長さは、傾斜部２０４の長さの略二倍である。垂直部２０５の前方側の側面には、平面視において前方側に先細りする刃状部２０６が形成されている。刃状部２０６は、垂直部２０５の下端まで延びている。【００２９】第１ウイング２０８は、前方に向かうにつれて下がるように傾斜する板状をなす。第１ウイング２０８は、垂直部２０５の後端面から前方側に延びる矩形部２０８ａを含む。矩形部２０８ａの前方側には、平面視略三角形の先端部２０８ｂが隣接している。先端部２０８ｂは、刃状部２０６の下方に位置する。先端部２０８ｂの水平方向に対する傾斜角は、矩形部２０８ａの水平方向に対する傾斜角よりも小さい。先端部２０８ｂの前方側の先端には、刃状部２０８ｃが形成されている。【００３０】第２ウイング２０９は、平面視において、後方に向かうにつれて垂直部２０５から離反するよう延び、前方側が凹になるように僅かに曲がっている板状をなす。第２ウイング２０９は、垂直部２０５の車幅方向Ａの一方の側面（例えば、左側面）で、垂直部２０５の上下方向の略中央から、側面視で見て後方に向かうにつれて上がるように延びている。第２ウイング２０９の前方側の端面には、刃状部２０９ａが形成されている。【００３１】第３ウイング２１０は、第１ウイング２０８の垂直部２０５の車幅方向Ａの他方の側面（例えば、右側面）で、第２ウイング２０９の付け根と同じ高さに設けられる。第３ウイング２１０は、第１ウイング２０８を車幅方向Ａに二分したものと同じ形状を有する。第３ウイング２１０の前方側の先端には、刃状部２１０ａが形成されている。【００３２】図８は、栽培畝Ｗ内を進行する土除去体２０１の背面図である。図１、図３、図４及び図８を参照する。土除去体２０１は、ビーム１１４に固定的に取付けされ、ヘラ１０２の後方部分の上方、かつ、引上搬送部１０３よりも前方側に位置付けられる。このとき、本体部２０２は、ヘラ１０２の上方に位置する。また、第２ウイング２０９は、車幅方向Ａの外側に向けられる。土除去体２０１は、ビーム１１４に取付けられることにより、支軸１１３ａの回動に伴って、ビーム１１４やヘラ１０２とともに支軸１１３ａを中心に矢印Ｒ１の方向に回動し、車幅方向Ａに交差する面Ｃに沿って揺動する。【００３３】このような根菜収穫機１０１を用いて栽培畝Ｗで栽培されているゴボウＲを収穫する際、トラクタ５１の操作によって、根菜収穫機１０１に備わるヘラ１０２の刃状部１０２ａが、栽培畝Ｗに植わっているゴボウＲの根際の近傍に位置付けられる。【００３４】続いて、トラクタ５１が走行すると、根菜収穫機１０１がトラクタ５１に牽引されて前方に進み、ヘラ１０２がゴボウＲの根際の地中を進行し、周囲の土ＳとともにゴボウＲを浮き上がらせる。浮き上がったゴボウＲには土Ｓが付着しており、ゴボウＲと土Ｓとからなる土塊Ｓ１がヘラ１０２の上に載る。土塊Ｓ１のうち、ゴボウＲの周囲の土Ｓの一部（図８中、符号Ｓ２で示される部分）は、土除去体２０１により崩されて柔らかくなるとともに排除される。このとき、第１ウイング２０８は、前方が下になるように傾斜していて、土除去体２０１よりも下方にある土を膨軟にするのに有利である。また、第３ウイング２１０は、本体部２０２よりもゴボウＲに近い位置にある土Ｓを膨軟にする。また、第２ウイング２０９は、排除された土ＳをゴボウＲから遠くに退ける。さらに、土除去体２０１は、支軸１１３ａを中心に回動するので、ゴボウＲに付着する土Ｓが崩されて効率良く排除される。【００３５】続いて、ヘラ１０２によって浮き上がり土除去体２０１によって土Ｓを排除されたゴボウＲの上部が、引上搬送部１０３の挟持ベルト１２２に把持される。このとき、ガイドプレート１３０は、従動プーリ１２３や挟持ベルト１２２への土や異物の噛み込みを防止する。上部を把持されたゴボウＲは、引上搬送部１０３によって後方に搬送され、ストッカ１０４に投入される。【００３６】トラクタ５１が進行するに従って、ゴボウＲは、上記のように次々と引き抜かれストッカ１０４に貯留される。ゴボウＲがストッカ１０４に一定量貯留されると、ゴボウＲはまとまって地表面ＧＬに落下する。トラクタ５１に追従する作業者は、地表面ＧＬ上のゴボウＲを拾い上げて伴走車（図示せず）に積み込む。【００３７】このように、本実施の形態の根菜収穫機１０１では、ヘラ１０２により浮き上がったゴボウＲに付着した土Ｓが土除去体２０１により膨軟化され排除され、続いて、ゴボウＲの上部が挟持ベルト１２２に把持される。これにより、挟持ベルト１２２の間や挟持ベルト１２２とプーリ（従動プーリ１２３、駆動プーリ１２４、支持プーリ１２５）との間に入り込む土Ｓの量が減少する。したがって、根菜収穫機１０１で引き抜かれたゴボウＲに付着している土Ｓによる根菜収穫機１０１の機能低下が防がれる。【００３８】なお、本実施の形態では、ヘラ１０２がビーム１１４に取付けられて揺動するようになっているが、別の実施の形態として、ヘラ１０２が固定フレーム１１１に固定取付されていて揺動しないようになっていてもよい。【００３９】また、本実施の形態では、根菜がゴボウである場合について示したが、本実施の形態の根菜収穫機１０１を、他の長根植物を列状に栽培させた栽培畝に適用できることは言うまでもない。

A

2012139191

2011000138

20110104

20120726

2012139191

20120726

5750796

20150529

珪藻類の検出方法

304028726

国立大学法人　大分大学

瀬尾泰久

8

C12Q 1/68 (20060101)

C12Q 1/68 A

7

0

24

4B063

4B063 QA01 ,4B063 QA13 ,4B063 QA18 ,4B063 QQ05 ,4B063 QQ17 ,4B063 QQ18 ,4B063 QQ19 ,4B063 QR32 ,4B063 QR55 ,4B063 QR62 ,4B063 QS25 ,4B063 QS32 ,4B063 QS39 ,4B063 QX02

【課題】珪藻類被殻の有無を直接又は珪藻類被殻をトラップしたＤＮＡから間接的に検出する、安全で簡便な珪藻類検出方法の提供。【解決手段】カオトロピックイオン存在溶液中に珪藻類被殻と共にシリカコートビーズを又はこれに短鎖ＤＮＡをコーティングして容れ、短鎖ＤＮＡコーティングビーズの場合はそのまま結合させ、シリカコートビーズの場合はそのまま或いは長鎖ＤＮＡ、ビオチン・蛍光標識ＤＮＡ、コーティング短鎖ＤＮＡとは配列の異なる短鎖ＤＮＡ又は無標識ＤＮＡを添加して珪藻類被殻に不可逆的に結合してＢ/Ｆ分離洗浄し当該ＤＮＡを染色して検鏡し、或いは前記解離した珪藻類被殻に結合した短鎖ＤＮＡや長鎖ＤＮＡをPCR増幅して検量線を得て、珪藻類被殻を定量的に検出し、又は前記解離した珪藻類被殻に結合したビオチン・蛍光標識ＤＮＡの蛍光強度を測定して珪藻類被殻を定量的に検出する珪藻類の検出方法。【選択図】図１

【請求項１】カオトロピックイオン存在溶液中でシリカコートビーズに、ＤＮＡを介して又は異なるＤＮＡで挟んで珪藻類被殻をトラップして、珪藻類被殻の有無を直接又は珪藻類被殻をトラップしたＤＮＡから間接的に検出することを特徴とする珪藻類の検出方法。【請求項２】カオトロピックイオン存在溶液中にシリカコートビーズと長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後にＢ/Ｆ分離洗浄して未反応長鎖ＤＮＡや夾雑物を洗い流し、次いで加水してシリカコートビーズ表面から長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を解離させて珪藻類被殻のみを取り出し検鏡することを特徴とする請求項１に記載の珪藻類の検出方法。【請求項３】カオトロピックイオン存在溶液中にシリカコートビーズと長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後に第一回目のＢ/Ｆ分離洗浄して未反応長鎖ＤＮＡや夾雑物を洗い流し、次いでビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡを添加してこれを珪藻類被殻に不可逆的に結合させて染色して後、第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、次いで加水してシリカコートビーズ表面から珪藻類被殻をビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡに結合した状態で長鎖ＤＮＡとは個別に解離させて、ビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡに結合している珪藻類被殻を検鏡することを特徴とする請求項１に記載の珪藻類の検出方法。【請求項４】カオトロピックイオン存在溶液中にシリカコートビーズと長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後に第一回目のＢ/Ｆ分離洗浄して未反応長鎖ＤＮＡや夾雑物を洗い流し、次いで未標識の短鎖ＤＮＡを添加してこれを珪藻類被殻に結合させて第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄した後、珪藻類被殻に結合した未標識短鎖ＤＮＡを染色すると共に加水してシリカコートビーズから長鎖ＤＮＡ、珪藻類被殻結合の未標識短鎖ＤＮＡを解離してこれ等を取り出して検鏡観察することを特徴とする請求項１に記載の珪藻類の検出方法。【請求項５】カオトロピックイオン存在溶液中に短鎖ＤＮＡをコーティングしたシリカコートビーズと珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後にＢ/Ｆ分離洗浄し、次いで長鎖ＤＮＡを添加しこれを短鎖ＤＮＡに結合した珪藻類被殻に結合させ、次いで加水して被殻に結合した長鎖ＤＮＡのみを解離して取り出しそれをPCR増幅して検量線を得て珪藻類を定量的に検出することを特徴とする請求項１に記載の珪藻類の検出方法。【請求項６】カオトロピックイオン存在溶液中に短鎖ＤＮＡをコーティングしたシリカコートビーズに珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後に第一回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、次いで前記短鎖ＤＮＡとは配列の異なる短鎖ＤＮＡを添加しこれを珪藻類被殻に不可逆的に結合させた後に第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、シリカコートビーズと共にこれに付着している珪藻類被殻を結合の短鎖ＤＮＡを取り出してPCR増幅して検量線を得て珪藻類を定量的に検出することを特徴とする請求項１に記載の珪藻類の検出方法。【請求項７】カオトロピックイオン存在溶液中に短鎖ＤＮＡをコーティングしたシリカコートビーズに珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後に第一回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、次いでビオチン・蛍光標識した短鎖ＤＮＡを添加してこれを珪藻類被殻に不可逆的に結合させて後、第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、次いで基質を添加して染色しシリカコートビーズに付着した珪藻類被殻に結合のビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡを取り出し、蛍光強度を測定して珪藻類を定量的に検出することを特徴とする請求項１に記載の珪藻類の検出方法。

【請求項１】カオトロピックイオン存在溶液中でシリカコートビーズに、ＤＮＡを介して又は異なるＤＮＡで挟んで珪藻類被殻をトラップして、珪藻類被殻の有無を直接又は珪藻類被殻をトラップしたＤＮＡから間接的に検出することを特徴とする珪藻類の検出方法。

【技術分野】【０００１】本発明は珪藻類の検出方法に関するものである。

【背景技術】【０００２】従来、珪藻類の観察や分類法として、珪藻類の特徴であるケイ酸質の被殻を顕微鏡下で観察する方法が用いられてきた。このケイ酸質の被殻には、種ごとに特有の形態や殻面、殻面上の文様が形成されており、これを一般の光学顕微鏡下で観察することによって属や種を分類する。しかし、被殻は弁当箱の蓋と実のように組み合わさっており、そのなかに核や葉緑体などの細胞成分が入っているため、採取したそのままの状態で観察したのでは、それぞれの種に固有な被殻の特徴まで見分けることは困難である。このため、珪藻類の観察には、まず、被殻の内部に含まれる核や葉緑体をはじめとした有機物を取り除くためにクリーニングという操作を行うのが一般的である。【０００３】この被殻のクリーニング方法としては、濃硫酸や硝酸を使う壊機法、1294123916390_0.htm#重クロム酸カリ、1294123916390_1.htm#UV、1294123916390_2.htm#焼灼、1294123916390_3.htm#ブリーチ、1294123916390_4.htm#パイプユニッシュなどがあり、目的や設備の状況にあわせて使い分けられる。なかでも、パイプユニッシュ法は、誰でも手軽に簡単な操作で実施でき、且つ、安全面でも問題がないため、学校などの実習として、教育現場でも取り入れられている。被殻のクリーニング終了後、プレパラート上に展開乾燥し適当な封入剤で封入し観察する。被殻は、プレパラートやカバーグラスと同じガラス質であるため、屈折率の小さな封入剤の元では観察できなくなる。一般的にはStyrax、Hyrax、Pleuraxなどの高屈折率の封入剤が使われる。このような珪藻類被殻の観察方法は、生物学や水質環境化学の分野だけでなく、他のさまざまな分野で応用されている。特に、法医学の分野では、古くから溺死の証明方法として多用されてきた歴史がある。【０００４】法医学における溺死証明法とは、溺水中に存在するプランクトンが肺胞壁を通過して大循環系に入り、全身の臓器に移行することを診断の根拠としたものである。解剖によって取り出された心臓や肺臓、肝臓、腎臓、脾臓などの各臓器を濃硝酸とともに加熱して有機物を壊機し、残存した無機質の中に含まれる珪藻類の被殻を顕微鏡下で観察証明することによって生前に溺水を吸引したことを証明する。ただし、この方法では、肺以外の臓器ではその密度の低さから検出が困難である場合も多く、各臓器あたり数個以下の被殻しか検出されないケースも多数存在する。さらに、炭粉や脂質などの残存夾雑物により、顕微鏡下での観察が困難なケースもしばしば経験する。また、そもそも珪藻の被殻がガラス質であるためプレパラート上での観察が難しいなど、多くの問題点が指摘されている。【０００５】これらの問題を解決するためにこれまで数多くの研究が行われ、報告されているが、その方向性は二つに大別することができる。第一には、溺水中に含まれる珪藻類以外の微小異物を検出証明する方法である。溺水中に含まれるバクテリアなどの微生物を主要臓器や血液中から培養証明する方法（1294123916390_5.Pubmed_RVAbstractPlus,1294123916390_6.Pubmed_RVAbstractPlus,1294123916390_7.Pubmed_RVAbstractPlusetal.ForensicSciInt2008）、肺に特異的に存在するサーファクタントプロテインＤをマーカーとしたサンドイッチ酵素免疫測定法（KamadaS,1294123916390_8.Pubmed_RVAbstractPlusetal.ForensicSciInt2000）などがこれにあたる。第二には、珪藻の検出法自体に改良を加えるもので、プロテアーゼ処理による臓器の可溶化、壊機法の改良などがあげられる。これに加え、珪藻類をはじめとするプランクトンのＤＮＡを、直接ＰＣＲ法などで特異的に増幅して証明する研究なども進められている。しかし、先に述べた珪藻類以外の微小異物の証明法は、優れた方法ではあるもののその手法における特殊性が高く、特定の機関でしか実施できない汎用性に欠けるものが多い。さらに、珪藻検出法の改良も様々な問題点の抜本的な解決には至っていない。【０００６】＜従来の珪藻類検出方法とその問題点＞従来、珪藻類の形態的な検出は、被殻をクリーニングした後そのままプレパラート上に封入して顕微鏡で観察するのみであるため、被殻以外の夾雑物の影響を排除することは不可能である。特に、河川や湖沼、海中の堆積物などから採取した大量の珪藻類をパイプユニッシュ法などでクリーニングしても、微細な土砂などの異物も同時に処理しているため、顕微鏡下での被殻の形態観察に支障を来すことも少なくない。また、浮遊珪藻類が減少する夏期や冬期の水中から珪藻類を観察するためには大量の水を濾過したり、遠心分離したりして珪藻類を濃縮する必要があり、このとき水中にある他の浮遊物も同時に濃縮されることとなり、堆積物からのものと同じ結果となる。現在、水中などに浮遊する珪藻類を特異的、選択的に抽出、精製する方法は存在しない。海洋堆積物の生物起源ケイ素量の定量法として、珪藻被殻を直接計測する方法の他に、粒子密度差を利用した分離法及びＸ線回析法、モリブデンブルー比色法、アルカリ抽出法など様々な方法が用いられている。血液中のケイ酸量を定量する方法として、ケイ酸をモリブデン錯体として薄層クロマトグラフィーで分離定量する方法などが報告されている。しかし、これらの定量法は、多大な労量を必要とする上、特異性に欠ける面もあるばかりでなく、低感度であるため分析には多量の試料が必要となる。したがって、僅かな量の水や、時には数個以下の珪藻類しか存在しない溺死体の臓器などから珪藻類を検出、定量することは困難である。【０００７】そこで本発明は、壊機された珪藻類をより簡便に、より高精度に検出する方法を提供するものである。珪藻類のもつ最大の特徴は、ケイ酸質よりなる被殻を有し優れた耐酸性を持つことであり、第一に壊機法はこの特性を利用した検出法である。本発明者は、このケイ酸質の被殻がもつもう一つの特徴に注目した。二酸化ケイ素（SiO2）を含むガラス質のものは、古くからカオトロピックイオンの存在下で、ＤＮＡやＲＮＡ、一部のタンパク質などを非特異的に吸着する性質を有することが知られていた。さらに、この吸着は、水などの低極性の環境下で容易に解離する特性をもつ。最近では、グラスファイバーを固相として使うＤＮＡの精製法が開発され、多くのＤＮＡ抽出キットにこの基本原理が応用されている。本発明は、ガラス質の持つこれらの基本原理がケイ酸質でできている珪藻類の被殻にもそのまま当てはまることを利用したものである。

【発明が解決しようとする課題】【０００９】本発明は、第一に、珪藻類被殻の観察のために従来行われてきたクリーニング操作の後、残存する土砂や無機物などの夾雑物を取り除き、被殻を特異的、選択的に精製し、観察する方法を提供するものである。通常、被殻を観察するためには、クリーニング後数度の水による洗浄過程を経てプレパラートを作製する。その際の洗浄操作は、比重の重い被殻を遠心分離によって試験管の管底に集め、上清を捨て、再度被殻を浮遊させると同時にクリーニング液を希釈し、再び遠心分離して集めるという過程の繰り返しである。しかし、この操作では、被殻と同程度、或いは、より比重の重い夾雑物を取り除くことはできない。この欠点を補うため、本発明では、ケイ酸質である被殻が持つ、カオトロピックイオンの存在下でＤＮＡを特異的に吸着する特徴を利用し、被殻のみを特異的、選択的に精製する方法を提供する。この操作は、同じ性質を持つシリカをコートした磁性ビーズとともに行い、被殻のクリーニング、洗浄操作後に行われる。具体的には、クリーニングした被殻を濃度既知のカオトロピックイオンを含む溶液中に容れ、そこにＤＮＡとシリカビーズを加え、シリカビーズを固相として加えたＤＮＡを介して被殻を固相に結合させる。【００１０】カオトロピックイオンの存在下で珪藻類被殻やシリカコートビーズに吸着させるＤＮＡの種類は問われない。たとえば、ヒトゲノムＤＮＡでも構わないし、λファージＤＮＡや各種電気泳動用のＤＮＡマーカーなどの市販されているものを使用可能である。また、固相として使われるシリカビーズは磁性ビーズに限るものではない。カオトロピックイオンの存在下でＤＮＡを吸着・解離する特性を持つものであればよい。一般的には、粒径０．１～１０μｍ程度の市販のビーズを使用することが可能であるし、２～４ミリ程度のピンセットで操作可能なものでもよい。一方で、この操作を水中に浮遊する珪藻類を集めるために実施することもできる。被殻は珪藻類の外殻にあたるので、水中に浮遊した状態の珪藻類の被殻を、ＤＮＡを使って磁性ビーズにトラップすれば、浮遊する珪藻類を、夾雑物を除いた状態で濃縮して集めることができる。集めた珪藻類は、クリーニング後常法により顕微鏡下で観察することが可能である。【００１１】また、光学顕微鏡による被殻の観察は、クリーニング及び洗浄した被殻をプレパラート上に展開し、乾燥固定した後、適当な封入剤で封入し観察するが、被殻は、プレパラートやカバーグラスと同じガラス質であるため、屈折率の小さな封入剤の元では観察できない。一般的にはStyrax、Hyrax、Pleuraxなどの高屈折率の封入剤が使われるが、これらの高屈折率の封入剤を使っても顕微鏡下で被殻を発見、観察することは容易ではない。特に、法医学的な溺死証明の場合など、そもそも含有する珪藻類の数が少なければ、被殻の発見自体が困難である。この問題を解決するためには、一般の顕微鏡観察で多用される染色法を導入できればよい。例えば、被殻が、一般的な組織染色のように赤や青、或いは、蛍光色素で染色されれば、たとえ数が少なくても顕微鏡下での発見、観察が行いやすくなるものと考える。【００１２】そこで、第二に、シリカをコートした磁性ビーズに被殻のみを特異的に結合させ、次いで、ビオチン、蛍光標識したＤＮＡをビーズにトラップされた被殻に再度結合し、被殻に結合したビオチン、蛍光標識したＤＮＡを既存の染色法を使って染色することによって、間接的に被殻を染色した状態で観察する方法を提供する。カオトロピックイオンの存在下で被殻及びシリカコトートビーズに結合したＤＮＡは、１Ｋｂｐ以上であれば、水などの低極性の溶液に置換すればその結合は容易に解離する。しかし、１００ｂｐ以下の短鎖ＤＮＡの結合の場合、その解離特性は著しく低い。これらのＤＮＡ結合特性を組み合わせれば、ＤＮＡをシリカビーズにトラップしたり、溶出することが可能である。１００ｂｐ以下の短鎖ＤＮＡの種類は問われない。たとえば、メンブレンのブロッキング剤として使われるサケ精子ＤＮＡや各種電気泳動用のＤＮＡマーカーなど市販されているものを使用可能であるし、あらかじめビオチンやFITCなどの蛍光色素を標識したマーカーなども市販されている。さらに、ビオチンやFITCなどの蛍光色素を標識したオリゴヌクレオチドを合成して使用することもできる。【００１３】第三に、珪藻類被殻を定量的に検出する方法を提供する。これは、被殻にＤＮＡを特異的に結合させた後、シリカをコートした磁性ビーズでＤＮＡが結合した状態の被殻のみをとりだし、被殻に結合したＤＮＡを定量的に測定することによって行われる。結合したＤＮＡの定量法には、酵素標識抗体法やＰＣＲ法、リアルタイムＰＣＲ法などが含まれる。被殻に結合するＤＮＡ量が一定であれば、被殻の量と結合したＤＮＡ量は比例関係になることを利用した測定法である。従来行われてきた、二酸化ケイ素から遊離したケイ素量を測定する定量法に比べ、結合したＤＮＡをＰＣＲ法により数百万倍に増幅して測定出来るため、著しく高感度化が図れ、理論的には一分子の被殻でも測定可能である。

【課題を解決するための手段】【００１４】本発明の特徴とする基本技術条件は、「カオトロピックイオン存在溶液中でシリカコートビーズに、ＤＮＡを介して又は異なるＤＮＡで挟んで珪藻類被殻をトラップして、珪藻類被殻の有無を直接又は珪藻類被殻をトラップしたＤＮＡから間接的に検出することを特徴とする珪藻類の検出方法」である。この基本技術条件の具体例は、次の方法(1)～(6)の通りである。(1)、図１に記載のように、カオトロピックイオン存在溶液中にシリカコートビーズと長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後にＢ/Ｆ分離洗浄して未反応長鎖ＤＮＡや夾雑物を洗い流し、次いで加水してシリカコートビーズ表面から長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を解離させて珪藻類被殻のみを取り出し検鏡することを特徴とする珪藻類の検出方法。ここで、シリカコートビーズの核を磁性金属製球にすることにより前記Ｂ/Ｆ分離洗浄後の排液の際に図１の(4)に示すように、磁石で長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を付着させたのみを容器内に保持して未反応長鎖ＤＮＡや夾雑物を含む排液を略（ほぼ）全量を効率よく迅速に容器外に排出することができる。また加水解離後には、図１の(7)(8)に示すようにシリカコートビーズのみを容器内に保持して解離した珪藻類被殻のみを略（ほぼ）全量を効率よく水と共に容器外に取り出して検鏡することができる。【００１５】(2)、図２に記載のように、カオトロピックイオン存在溶液中にシリカコートビーズと長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後に第一回目のＢ/Ｆ分離洗浄して未反応長鎖ＤＮＡや夾雑物を洗い流し、次いでビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡを添加してこれを珪藻類被殻に不可逆的に結合させて染色して後、第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、次いで加水してシリカコートビーズ表面から珪藻類被殻をビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡに結合した状態で長鎖ＤＮＡとは個別に解離させて、ビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡに結合している珪藻類被殻を検鏡することを特徴とする珪藻類の検出方法。ここで、シリカコートビーズの核を磁性金属製球にすることにより前記第一回目及び第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄後の排液の際に、磁石で長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻、又は長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻と短鎖ＤＮＡを付着させシリカコートビーズのみを容器内に保持して排液を略（ほぼ）全量を効率よく迅速に容器外に排出することができる。また図２の(11)と(12)に示すように加水解離後に、シリカコートビーズのみを容器内に保持してビーズから解離した長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻と短鎖ＤＮＡの連結体を略（ほぼ）全量を効率よく水と共に容器外に取り出して検鏡観察することができる。【００１６】(3)、図３に記載のように、カオトロピックイオン存在溶液中にシリカコートビーズと長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後に第一回目のＢ/Ｆ分離洗浄して未反応長鎖ＤＮＡや夾雑物を洗い流し、次いで未標識の短鎖ＤＮＡを添加してこれを珪藻類被殻に結合させて第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄した後、珪藻類被殻に結合した未標識短鎖ＤＮＡを染色すると共に加水してシリカコートビーズから長鎖ＤＮＡ、珪藻類被殻結合の未標識短鎖ＤＮＡを解離してこれ等を取り出して検鏡観察することを特徴とする珪藻類の検出方法。ここで、シリカコートビーズの核を磁性金属製球にすることにより前記第一回目及び第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄後の排液の際に、磁石で長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻、又は長鎖ＤＮＡと珪藻類被殻と未標識短鎖ＤＮＡを付着させたシリカコートビーズのみを容器内に保持して排液を略（ほぼ）全量を効率よく迅速に容器外に排出することができる。また図３の(11)と(12)に示すように加水解離後に、シリカコートビーズのみを容器内に保持してビーズから解離した長鎖ＤＮＡ、珪藻類被殻と染色した未標識短鎖ＤＮＡとの連結体を略（ほぼ）全量を効率よく水と共に容器外に取り出して検鏡観察することができる。【００１７】(4)、図４に記載のように、カオトロピックイオン存在溶液中に短鎖ＤＮＡをコーティングしたシリカコートビーズと珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後にＢ/Ｆ分離洗浄し、次いで長鎖ＤＮＡを添加しこれを短鎖ＤＮＡに結合した珪藻類被殻に結合させ、次いで加水して被殻に結合した長鎖ＤＮＡのみを解離して取り出しそれをPCR増幅して検量線を得て珪藻類を定量的に検出することを特徴とする珪藻類の検出方法。ここで、シリカコートビーズの核を磁性金属製球にすることにより前記Ｂ/Ｆ分離洗浄後の排液の際に、磁石で短鎖ＤＮＡに結合した珪藻類被殻が付着しているシリカコートビーズのみを容器内に保持して排液を略（ほぼ）全量を効率よく迅速に容器外に排出することができる。また図４の(7)と(8)に示すように加水解離後に、シリカコートビーズを短鎖ＤＮＡに結合した珪藻類被殻と共に容器内に保持して、ビーズから解離した長鎖ＤＮＡを略（ほぼ）全量を効率よく水と共に容器外に取り出してPCR増幅して検量線を得て珪藻類を定量的に精度よく検出することができる。【００１８】(5)、図５に記載のように、カオトロピックイオン存在溶液中に短鎖ＤＮＡをコーティングしたシリカコートビーズに珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後に第一回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、次いで前記短鎖ＤＮＡとは配列の異なる短鎖ＤＮＡを添加しこれを珪藻類被殻に不可逆的に結合させた後に第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、シリカコートビーズと共にこれに付着している珪藻類被殻を結合の短鎖ＤＮＡを取り出してPCR増幅して検量線を得て珪藻類を定量的に検出することを特徴とする珪藻類の検出方法。ここで、シリカコートビーズの核を磁性金属製球にすることにより前記第一回目及び第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄後の排液の際に、磁石で短鎖ＤＮＡに結合した珪藻類被殻が付着しているシリカコートビーズ又は、コーティイング短鎖ＤＮＡと珪藻類被殻と添加短鎖ＤＮＡが付着しているシリカコートビーズのみを容器内に保持して排液を略（ほぼ）全量を効率よく迅速に容器外に排出することができる。【００１９】(6)、図６に記載のように、カオトロピックイオン存在溶液中に短鎖ＤＮＡをコーティングしたシリカコートビーズに珪藻類被殻を容れてこれ等を結合させた後に第一回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、次いでビオチン・蛍光標識した短鎖ＤＮＡを添加してこれを珪藻類被殻に不可逆的に結合させて後、第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄し、次いで基質を添加して染色しシリカコートビーズに付着した珪藻類被殻に結合のビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡを取り出し、蛍光強度を測定して珪藻類を定量的に検出することを特徴とする珪藻類の検出方法。ここで、シリカコートビーズの核を磁性金属製球にすることにより前記第一回目及び第二回目のＢ/Ｆ分離洗浄後の排液の際に、短鎖ＤＮＡに結合した珪藻類被殻が付着しているシリカコートビーズ又は、コーティイング短鎖ＤＮＡとビオチン・蛍光標識の短鎖ＤＮＡと珪藻類被殻とが付着しているシリカコートビーズのみを磁石で容器内に保持して排液を略（ほぼ）全量を効率よく迅速に容器外に排出することができる。【００２０】但し、本発明において、PCR増幅とは、好熱菌の耐熱性ＤＮＡポリメラーゼを利用したポリメラーゼ連鎖反応polymerasechainreactionによるＤＮＡの増幅技術を言う。（：ＤＮＡ鎖長の違いによる変性とアニーリングの違いを利用して、温度の上下を繰り返すだけでＤＮＡ合成を繰り返し、ＤＮＡを増幅する）【００２１】又、本発明において、Ｂ/Ｆ分離洗浄とは、Bound/Free分離洗浄のことで、ＤＮＡの結合反応後、先ず、結合に使ったカオトロピック溶液（例えば４モル、塩酸グアニヂン）を捨て、その後、同濃度のカオトロピック溶液を１０倍量加えて未反応のＤＮＡと夾雑物を捨てる、さらに、７０％エタノールで２度洗浄し、その後は、７０％エタノールを完全に捨て、被殻の結合したビーズのみを残すことを言う。【００２２】又、本発明の前記(1)、(2)、(4)において、Ｂ/Ｆ分離洗浄の後で加水する場合は、当該加水により、シリカビーズ及び被殻に結合したＤＮＡを遊離（解離）するために行い、前記(3)、(5)、(6)において、加水しない場合は、Ｂ／Ｆ分離洗浄の操作後に、ビーズのみが残るため、ＰＣＲを行うときはＰＣＲ反応液、ビオチン、蛍光測定の場合は、それらの測定に適したバッファーを添加する。【００２３】又、本発明において染色とは、一般的な組織染色で使われるフォイルゲン反応、ヌクレアーファーストレッドなどの核酸染色法、Mupid(R)Blueなどの一般的なＤＮＡの染色剤による染色法、各種蛍光染色剤による染色法、タンパク質やＤＮＡの高感度染色法として知られる銀染色法などその他公知の染色法を言う。

【発明の効果】【００２４】本発明の珪藻類の検出方法は、シリカ質にＤＮＡが容易に結合することに着目し、これを珪藻類被殻との接合剤にして、珪藻類被殻をＤＮＡに容易にトラップして珪藻類被殻の有無を直接又はトラップしたＤＮＡから間接的に検出する手法で、簡易で安全で迅速確実で安価な検出方法である。【００２５】表１には本発明方法を纏めてあるが、本発明方法は、カオトロピックイオン存在溶液中に珪藻類被殻と共に、Ａ.シリカコートビーズと長鎖ＤＮＡを添加して結合させて後Ｂ／Ｆ分離洗浄する。又はＢ.短鎖ＤＮＡをコーティングしたシリカコートビーズを添加して結合させて後Ｂ／Ｆ分離洗浄する。次いでＡの場合はそのまま加水解離し、或いはビオチン・蛍光標識ＤＮＡを添加して加水解離する。Ｂの場合は、長鎖ＤＮＡ、又はコーティング短鎖ＤＮＡとは配列の異なる短鎖ＤＮＡ又はビオチン・蛍光標識ＤＮＡを又は無標識ＤＮＡを添加して当該ＤＮＡを珪藻類被殻に不可逆的に結合してＢ／Ｆ分離洗浄する。次いで、Ａの場合は前記解離した珪藻類被殻単体又はビオチン・蛍光標識ＤＮＡに結合した珪藻類被殻を検境し、Ｂの場合は前記解離した珪藻類被殻に結合した当該ＤＮＡを染色して検鏡し又は当該ＤＮＡをPCR増幅して検量線を得て、珪藻類被殻を定量的に精度良く検出し、又は前記解離した珪藻類被殻に結合したビオチン・蛍光標識ＤＮＡの蛍光強度を測定して珪藻類被殻定量的に精度良く検出するものである。【００２６】この検出方法により、従来方法に比較して次の優れた具体的な作用効果を呈する。１．方法(1)の効果（意義）従来、珪藻類被殻のクリーニング後、直接プレパラート上に展開乾燥して顕微鏡下で観察するのみであったが、この検出法を採用することにより、残存夾雑物により検鏡、発見が難しかった珪藻類被殻を清浄な状態で観察することができるようになった。特に、溺死の証明においては、炭粉、変成した脂肪質などの検鏡を妨げていたものがほとんど見あたらない。個数既知の被殻を使った実験では、ほぼ１００％の回収率を示すことから、被殻は添加した当該ＤＮＡを介してシリカコートビーズにほぼ完全に結合しているものと思われる。加えて、洗浄操作後の水の添加により、被殻は完全に添加水中に遊離せられるものと考えられた。特に、シリカコートビーズに磁性ビーズを使えば、被殻をトラップした状態での洗浄操作に磁石を使ってビーズを集めることができるので、操作手技による損失を防ぐことができる。本法は、操作が極めて簡単で短時間の処理で十分にその効果を発揮できることから、非常に有用性が高いものと考えられる。【００２７】２．方法(2)と(3)の効果（意義）従来、珪藻類被殻のクリーニング後、直接プレパラート上に展開乾燥して顕微鏡下で観察するのみであったが、この検出法を採用することにより、残存夾雑物により検鏡、発見が難しかった珪藻類被殻を清浄な状態で観察することができるようになった。特に、溺死の証明においては、炭粉、変成した脂肪質などの検鏡を妨げていたものがほとんど見あたらないばかりでなく、染色された被殻を顕微鏡下で探すだけでよいので、検鏡にかかる時間が大幅に短縮され、写真撮影時のフォーカス設定も容易であった。被殻に結合したビオチン、蛍光標識したＤＮＡは既存の染色法を使って染色することによって、間接的に被殻を染色した状態で観察することができる。標識されたビオチンは、アルカリフォスファターゼやベータガラクトシダーゼ、ペルオキシダーゼなどの酵素を標識したスレプトアビジンとそれぞれの酵素に対応した基質とによって染色される。当該ＤＮＡの標識に使われるのはビオチンのみでなく、ジゴキシゲニンでもよい。短鎖ＤＮＡの蛍光標識には様々な蛍光色素が使用可能であるが、特にFITCなどが一般的であり、この場合、そのまま蛍光顕微鏡による観察が可能である。また、被殻に未標識の短鎖ＤＮＡを結合しても、結合した短鎖ＤＮＡを、一般的な組織染色で使われるフォイルゲン反応、ヌクレアーファーストレッドなどの核酸染色法により染色することができる。さらに、Mupid(R)Blueなどの一般的なＤＮＡの染色剤によっても染色することができるだけでなく、各種蛍光染色剤も使用できる。また、タンパク質やＤＮＡの高感度染色法として知られる銀染色法なども適用できる。被殻はすでに染色されているので、一般的な低屈折率の封入剤を使って、永久標本として保存することが可能である。【００２８】３．方法(4)の効果（意義）充分量の短鎖ＤＮＡをあらかじめコートしたシリカコートの磁性ビーズと配列既知の長鎖ＤＮＡを使って被殻をサンドイッチすることが可能であった。これは、ポリクローナル抗体や複数種類のモノクローナル抗体を使って抗原をサンドイッチして定量的に検出する非競合法と同じ原理を有する。２次的に反応する配列既知の長鎖ＤＮＡの量は、固相となる磁性ビーズに結合した被殻の量に比例して増加する。洗浄により未反応の長鎖ＤＮＡを取り除いた後、加水して長鎖ＤＮＡを水中に遊離することができる。長鎖ＤＮＡは配列が既知であるため、あらかじめターゲットとなる領域に対してプライマーを合成しておくことができる。遊離した長鎖ＤＮＡを鋳型としてＰＣＲ反応を行い、増幅されたＤＮＡ量の定量を行えば、間接的に固相に結合した被殻の量を測定することができる。このとき、あらかじめ被殻の量を顕微鏡検査により定量してある標準液に対しても同様の操作を行い、検量線を作製する。この方法を使えば、単純なＰＣＲ法を用いた実験でも、数十個単位の被殻を定量的に検出することが可能であった。さらに高感度なリアルタイムＰＣＲ法などを導入すれば、数個単位、理論的には１個の被殻でも検出可能である。また、固相となる磁性シリカビーズは、ｐＨの変化によって当該ＤＮＡを吸着し、溶出する性質を持つメルク社のMagPrep(R)Silicaなども使用可能である。このMagPrep(R)Silicaは、酸性条件下でＤＮＡを吸着し、pH８以上のアルカリ条件下でＤＮＡを遊離する性質を持つので、中性の水を使ってもＤＮＡは遊離することはないため、固相の洗浄、保存に適している。【００２９】４．方法(5)の効果（意義）磁性金属球にシリカコートしたシリカコートビーズ（磁性ビーズとも言う）に充分量の短鎖ＤＮＡをあらかじめコートし、これに配列既知の短鎖ＤＮＡを使って被殻をコート短鎖ＤＮＡとサンドイッチすることが可能である。これは、ポリクローナル抗体や複数種類のモノクローナル抗体を使って抗原をサンドイッチして定量的に検出する非競合法と同じ原理を有する。２次的に反応する配列既知の短鎖ＤＮＡの量は、固相となる前記の磁性ビーズに結合した被殻の量に比例して増加する。洗浄により未反応の短鎖ＤＮＡを取り除いた後、固相にトラップされた被殻と２次的に結合した短鎖ＤＮＡをそのまま別のチューブに移し、ＰＣＲ反応を行う。２次的な短鎖ＤＮＡは配列が既知であるため、あらかじめターゲットとなる領域に対してプライマーを合成しておくことができる。また、固相にあらかじめ結合する短鎖ＤＮＡとは配列の全く異なるものを使用する。固相として使う短鎖ＤＮＡをコートしたシリカコートビーズは、粒径が２～４μlであるため、これらと一緒にＰＣＲ反応を行っても、反応の妨げにはならない。ＰＣＲ増幅されたＤＮＡ量の定量を行えば、間接的に固相に結合した被殻の量を測定することができる。このとき、あらかじめ被殻の量を顕微鏡検査により定量してある標準液に対しても同様の操作を行い、検量線を作製する。サンドイッチする２次的な短鎖ＤＮＡは、長鎖ＤＮＡよりも分子量（分子構造）が小さいため、被殻に結合する量は、長鎖ＤＮＡよりも多くなることが実証されている。したがって、さらに高感度なリアルタイムＰＣＲ法などを導入すれば、数個単位、理論的には１個の被殻でも検出可能である。【００３０】５．方法(6)の効果（意義）充分量の短鎖ＤＮＡをあらかじめコートしたシリカコートの磁性ビーズとビオチン、蛍光標識した短鎖ＤＮＡを使って被殻をサンドイッチすることが可能である。これは、ポリクローナル抗体や複数種類のモノクローナル抗体を使って抗原をサンドイッチして定量的に検出する非競合法と同じ原理を有する。２次的に反応するビオチン、蛍光標識した短鎖ＤＮＡの量は、固相となる磁性ビーズに結合した被殻の量に比例して増加する。洗浄により未反応のビオチン、蛍光標識した短鎖ＤＮＡを取り除いた後、固相にトラップされた被殻と２次的に結合した短鎖ＤＮＡに標識されたビオチン、蛍光量を適当な基質、或いは、測定装置を使って測定する。被殻に結合したビオチン、蛍光標識したＤＮＡは既存の発色法を使って測定することができる。標識されたビオチンは、アルカリフォスファターゼやベータガラクトシダーゼ、ペルオキシダーゼなどの酵素を標識したスレプトアビジンとそれぞれの酵素に対応した基質とを組み合わせて使用される。蛍光基質を使った蛍光測定法の方が一般的にはより高感度に測定できるビオチン、蛍光標識した短鎖ＤＮＡの量の定量を行えば、間接的に固相に結合した被殻の量を測定することができる。このとき、あらかじめ被殻の量を顕微鏡検査により定量してある標準液に対しても同様の操作を行い、検量線を作製する。また、固相となる磁性シリカビーズは、ｐＨの変化によってＤＮＡを吸着し、溶出する性質を持つメルク社のMagPrep(R)Silicaなども使用可能である。このMagPrep(R)Silicaは、酸性条件下でＤＮＡを吸着し、pH８以上のアルカリ条件下でＤＮＡを遊離する性質を持つので、中性の水を使ってもＤＮＡは遊離することはないため、固相の洗浄、保存に適している。さらに、被殻に結合した短鎖ＤＮＡも水中には遊離しないため、ビオチンや蛍光色素、或いは、各種酵素を標識したストレプトアビジンなどを変性させることなく穏和な条件下で反応を完成させ、測定することができる。

【発明を実施するための形態】【００３２】本発明の前記各検出の方法(1)～(6)を実施するための態様は次の表1及び図１～図６に記載の通りである。尚、シリカコートビーズを単にシリカビーズと略称する。【００３３】【表１】【実施例１】【００３４】本例は前記特徴の方法(1)の実施例であり、具体的な技術条件と効果を表２にて紹介する。【００３５】【表２】【実施例２】【００３６】本例は前記特徴の方法(2)と(3)の実施例であり、具体的な技術条件と効果を表３にて紹介する。【００３７】【表３】【実施例３】【００３８】本例は前記特徴の方法(4)の実施例であり、具体的な技術条件と効果を表４にて紹介する。【００３９】【表４】【実施例４】【００４０】本例は前記特徴の方法(5)の実施例であり、具体的な技術条件と効果を表５にて紹介する。【００４１】【表５】【実施例５】【００４２】本例は前記特徴の方法(6)の実施例であり、具体的な技術条件と効果を表６にて紹介する。【００４３】【表６】

A

2012139192

2011000231

20110104

20120726

2012139192

20120726

米の加工食品の製造方法

505099509

伊藤　榮子

100089196

梶 良之

伊藤 榮子

8

A23L 1/10 (20060101)

A23L 1/10 E

3

0

7

4B023

4B023 LE11 ,4B023 LP20 ,4B023 LT64

【課題】炊き上げたままの米飯は引き伸ばしにくい。【解決手段】炊飯工程において炊いた米飯を、切断工程においてチョッパー等を使用して飯粒ごとに切断する。その後、引き伸ばし工程において、のし棒などを使用して米飯を引き伸ばす。切断せずに引き伸ばす場合と比べて容易に加工できる。【選択図】図１

【請求項１】米を加水しつつ加熱して軟化した軟化米とする工程と、前記軟化米を米粒ごとに切断する工程と、切断された前記軟化米を引き伸ばす工程とを備えていることを特徴とする米の加工食品の製造方法。【請求項２】前記切断する工程において、半分に切断された米粒が全体にまんべんなく分布する程度に前記軟化米を切断することを特徴とする請求項１に記載の米の加工食品の製造方法。【請求項３】前記切断する工程が、内部に回転刃を設けた容器内に前記軟化米を収容する工程と、前記回転刃を回転させて前記軟化米を米粒ごとに切断する工程とを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の米の加工食品の製造方法。

【請求項１】米を加水しつつ加熱して軟化した軟化米とする工程と、前記軟化米を米粒ごとに切断する工程と、切断された前記軟化米を引き伸ばす工程とを備えていることを特徴とする米の加工食品の製造方法。

【技術分野】【０００１】本発明は、米の加工食品の製造方法、特に、引き伸ばす工程を含む米の加工食品の製造方法に関する。

【背景技術】【０００２】特許文献１には、米菓子を製造する際、炊き上げた米飯を棒などで圧縮して成形することが開示されている。

【発明が解決しようとする課題】【０００４】炊き上げたままの米飯は薄く引き伸ばそうとしても固まってしまい、引き伸ばすのが困難である。【０００５】本発明の目的は、炊き上げた米を引き伸ばしやすくする米の加工食品の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】【０００６】本発明の米の加工食品の製造方法は、米を加水しつつ加熱して軟化した軟化米とする工程と、前記軟化米を米粒ごとに切断する工程と、切断された前記軟化米を引き伸ばす工程とを備えている。

【発明の効果】【０００７】炊き上げた軟化米を米粒ごとに切断すると、薄く引き伸ばしやすくなる。

【発明を実施するための形態】【０００９】本発明の一実施形態に係る米の加工食品の製造方法について説明する。本実施形態においては米を原料とした煎餅状の菓子を製造することを想定しているが、本発明の適用は特に煎餅や菓子に限定されない。本実施形態は、図１に示すように、（１）材料の準備工程、（２）炊飯工程、（３）切断工程、（４）引き伸ばし工程、（５）焼き上げ工程を備えている。（１）～（５）の各工程の内容は以下のとおりである。【００１０】（１）米を研ぎ、水、調味料等を加えて所定の時間置く。米に加える水の量は、ご飯として食べるために米を炊く際より多く、米の重量の２～３倍程度である。（２）所定の時間水に漬けて置いた米を、炊飯器等を使用して炊き上げる。これによって米が軟化し、米飯状になる。この状態が本発明における「軟化米」に対応する。以下においては、「米飯種」と呼称する。米を加水・加熱することにより軟化させるのであれば、炊く他、蒸すなどでもよい。（３）炊き上げた米飯種をチョッパーやフードプロセッサ等を使用して飯粒（米粒）ごとに切断する。切断は、半分に切断された飯粒が米飯種全体にまんべんなく分布する程度まで行う。（４）飯粒が切断された米飯種を、のし棒などを用いて１～３ｍｍ程度の厚さになるまで平らに引き伸ばす。その後、完全に冷めるまで放置する。（５）平らになった米飯種を好みの形、大きさに切り分けた後、オーブンで焦げ目がつくまで焼き上げる。なお、米飯種を加熱して硬化させる工程であれば、オーブンで焼く他、油で揚げるなどでもよい。【００１１】以上において、切断工程により、米飯種中の飯粒が半分程度に切断される。引き伸ばし工程においては、飯粒同士が粘着しつつ圧縮され、凝縮する。このとき、細かく切断されて小さくなった飯粒が、より大きい飯粒同士を繋ぐつなぎの役割を果たす。これにより、米飯種全体が適度な柔軟性を持ちつつ飯粒同士が粘着する。したがって、飯粒の形状を残しつつ、米飯種全体が一体化し、薄く引き伸ばされる。そして、焼き上げ工程においてちょうどよいさくさくとした食感に焼き上がる。これに対し、切断工程において飯粒を細かくし過ぎると、完成品が、焼き過ぎた餅の表面のように、ばりばりとした焼き上がりとなってしまう。一方、米粒を大きく残し過ぎると、米飯種に柔軟性がなく、引き伸ばしが困難になり、完成品の食感も悪い。【００１２】以下、本製造方法を適用して実施した主な実施例について説明する。（第１の実施例）［材料］粳白米１５０ｇ、乾燥大豆５０～１００ｇ、水４００ｍｌ、食塩少々。［工程］米を研ぎ、米１５０ｇに対して水４００ｍｌになるように米、水、食塩を加えたものを１時間ほど置く。これを炊飯器で炊き上げた後、２０分程度蒸らす。大豆は、水煮したものを米飯に混ぜ合わせる。なお、火の通った大豆と米飯とが混ざった状態にするのであれば、大豆と米飯とを合わせるのにどのような工程を採用してもよい。これを、図２に示すチョッパー１００に入れる。チョッパー１００は、円筒形状の容器１０２とカッター１１０とを有している。カッター１１０は、回転軸１１１とこれに固定された２枚の回転刃１１２とを有している。装置本体のスイッチを介して回転軸１１１を回転させると、各回転刃１１２が矢印Ａに沿って水平に沿って回転する。容器１０２内に米飯種を入れた後、カッター１１０を所定の回数だけ回転させ、飯粒と大豆を共に切断する。この際、所定の回数の半分程度までカッター１１０を回転させた後、一旦カッター１１０の回転を止め、全体を攪拌した後、残りの回転数分カッター１１０を回転させる。これにより、米飯種全体がまんべんなく飯粒ごとに切断される。なお、本実施例では、チョッパー１００として、日立クッキングカッターＦＶ－Ｃ１を使用した。【００１３】チョッパー１００から米飯種を取り出し、オーブンシート上に載せる。そして、その上からさらにオーブンシートをかぶせ、そのオーブンシートの上からのし棒で米飯種を１．５ｍｍ程度の厚さまで平らに引き伸ばす。その後、米飯種から湯気が出なくなるまで完全に冷ます。米飯種が冷めたら、図３に示すように、米飯種の生地Ｓを破線に沿って切り分ける。生地Ｓを切り分けた後、下に敷いたオーブンシートごと１８０度ほどに予熱したオーブンに入れる。そして、生地Ｓをオーブンで３０分少々焼き上げる。焼き上がったら冷ました後、切り目に沿って切り分ける。【００１４】（第２の実施例）［材料］粳白米１５０ｇ、乾燥昆布（かけら）１０～２０ｇ、水４００ｍｌ、食塩少々。［工程］米飯種を引き伸ばす前のいずれかの工程において昆布を種に混ぜる。その他は第１の実施例と同様である。［第１の実施例との比較］食味、風味の点で昆布が大豆とは異なるが、それ以外の食感は同様である。【００１５】（第３の実施例）［材料］第１の実施例と同様である。［工程］米を研ぎ、水、食塩を加えて一晩置いた後、炊き上げる。その他は第１の実施例と同様である。［第１の実施例との比較］比較上、炊き上がった米飯種が軟らかく、チョッパーにかけても刃が飯粒をうまく捉えられない上、成形しづらい。完成品も、米の味が薄く、硬いばりばりした焼き上がりとなる。【００１６】（第４の実施例）［材料］粳白米１５０ｇ、水２００ｍｌ。その他は第１の実施例と同様である。［工程］第１の実施例と同様である。［第１の実施例との比較］比較上、炊き上がった米飯種が硬く、チョッパーにかけても刃の切れが悪い。完成品は米の味がするが、全体が硬い仕上がりになる。【００１７】（第５の実施例）［材料］粳白米と糯白米を１０対１の割合で混合したものを合計で１５０ｇ。その他は第１の実施例と同様である。［工程］第１の実施例と同様である。［第１の実施例との比較］比較上、完成品の全体が硬いばりばりした焼き上がりになる。また、もち臭がする。【００１８】（第６の実施例）［材料］第１の実施例と同様である。［工程］米を研ぎ、水、食塩を加えて１時間置いた後、炊き上げる。一方、水煮した大豆を包丁で荒微塵にした後、炊き上がった米飯に混ぜ、米飯種とする。その後の工程は第１の実施例と同様である。［第１の実施例との比較］比較上、完成品において米と大豆が一体となっておらず、食味、風味の点で調和があまり取れていない。【００１９】（第７の実施例）［材料］［工程］乾燥大豆を使用しないこと以外は第１の実施例と同様である。この実施例においては、チョッパーにかけた直後の米飯種を写真撮影した。その結果が図４（ａ）及び図４（ｂ）である。図４（ａ）に示すように、米飯種全体では多くの粒が半分に切断されており、半分に切断された飯粒が全体にまんべんなく分布している。図４（ｂ）は、半分に切断された飯粒と全く切断されていない飯粒とを米飯種から抽出して並べた写真である。【００２０】（比較例）以下、上述の実施例に対する比較例について説明する。［材料］第１の実施例と同様である。［工程］チョッパー１００を使用しない。つまり、炊き上げた米飯種をそのまま引き伸ばす。その他は第１の実施例と同じである。［第１の実施例との比較］米飯種に柔軟性がなく、１．５ｍｍ程度の厚さまで引き伸ばすには非常に手間がかかり困難である。

A

2012139193

2011000285

20110104

20120726

2012139193

20120726

融合タンパク質

504176911,000201641,507013280

国立大学法人大阪大学,全国農業協同組合連合会,松浦　善治

100158366

井戸 篤史

松浦 善治,嶋 亮一,矢野 良治

8

C12N 15/09 (20060101), C07K 14/08 (20060101), C07K 19/00 (20060101), C12N 7/06 (20060101), A61K 38/00 (20060101), A61K 39/00 (20060101), A61P 31/00 (20060101)

C12N 15/00 ZNAA ,C07K 14/08 ,C07K 19/00 ,C12N 7/06 ,A61K 37/02 ,A61K 39/00 H ,A61P 31/00

10

0

17

4B024,4B065,4C084,4C085,4H045

4B024 AA01 ,4B024 BA33 ,4B024 CA07 ,4B024 DA02 ,4B024 DA06 ,4B024 EA02,4B065 AA96X,4B065 AA96Y,4B065 AB01 ,4B065 AC20 ,4B065 CA24 ,4B065 CA45,4C084 AA02 ,4C084 AA07 ,4C084 BA02 ,4C084 BA22 ,4C084 BA23 ,4C084 BA41 ,4C084 CA01 ,4C084 CA53 ,4C084 MA52 ,4C084 MA55 ,4C084 MA57 ,4C084 MA59 ,4C084 MA65 ,4C084 NA10 ,4C084 NA13 ,4C084 NA14 ,4C084 ZB332,4C084 ZB352,4C085 AA03 ,4C085 AA04 ,4C085 CC21 ,4C085 GG02 ,4C085 GG03 ,4C085 GG08 ,4C085 GG10,4H045 AA11 ,4H045 AA30 ,4H045 BA10 ,4H045 BA41 ,4H045 CA02 ,4H045 DA86 ,4H045 EA31 ,4H045 FA74

【課題】ドラッグキャリアに利用されるＥ型肝炎ウイルス様粒子として、発現量が多く、効率的に生産できるＥ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と異種タンパク質との融合タンパク質を提供する。【解決手段】Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質に少なくとも１種の異種タンパク質が挿入された融合タンパク質であって、前記異種タンパク質が挿入される位置が、前記Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質がＥ型肝炎ウイルス様粒子を形成した際に前記Ｅ型ウイルス様粒子の粒子表面となる領域にある、前記Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と異種タンパク質との融合タンパク質。【選択図】図１

【請求項１】Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質に少なくとも１種の異種タンパク質が挿入された融合タンパク質であって、前記異種タンパク質が挿入される位置が、前記Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質がＥ型肝炎ウイルス様粒子を形成した際に該Ｅ型ウイルス様粒子の粒子表面となる領域にある、前記Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と前記異種タンパク質との融合タンパク質【請求項２】前記Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質が、Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の一部のアミノ酸を欠失させたものであり、前記異種タンパク質が、挿入される位置が以下の（ａ）～（ｄ）のいずれかである、請求項１に記載の融合タンパク質（ａ）前記Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から４８４番目のアミノ酸と４８５番目のアミノ酸との間に相当する位置（ｂ）前記Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から４８８番目のアミノ酸と４８９番目のアミノ酸との間に相当する位置（ｃ）前記Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から５３３番目のアミノ酸と５３４番目のアミノ酸との間に相当する位置（ｄ）前記Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から５５５番目のアミノ酸と５５６番目のアミノ酸との間に相当する位置【請求項３】前記Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質が、以下の（ｅ）～（ｇ）のいずれかである、請求項１又は２に記載の融合タンパク質（ｅ）配列番号：１に示すアミノ酸配列を含むタンパク質（ｆ）配列番号：１に示すアミノ酸配列において１又は数個のアミノ酸が欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルスのキャプシドタンパク質になり得るタンパク質（ｇ）配列番号：１に示すアミノ酸配列に対して８０％以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルスのキャプシドタンパク質になり得るタンパク質【請求項４】前記Ｅ型肝炎ウイルス粒子構成タンパク質が、以下の（ｈ）～（ｊ）のいずれかである、請求項１～３いずれか一項に記載の融合タンパク質（ｈ）配列番号：２に示すアミノ酸配列を含むタンパク質（ｉ）配列番号：２に示すアミノ酸配列において１又は数個のアミノ酸が欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子を形成し得るタンパク質（ｊ）配列番号：２に示すアミノ酸配列に対して８０％以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子を形成し得るタンパク質【請求項５】前記異種タンパク質が５個～２０個のアミノ酸から構成される、請求項１～４いずれか一項に記載の融合タンパク質【請求項６】前記異種タンパク質が免疫原性を有する、請求項１～５いずれか一項に記載の融合タンパク質【請求項７】前記融合タンパク質は、複数の該融合タンパク質が会合してウイルス様粒子を形成し得るものである、請求項１～６いずれか一項に記載の融合タンパク質【請求項８】請求項１～７いずれか一項に記載の融合タンパク質が複数会合して構成されたウイルス様粒子【請求項９】請求項１～７いずれか一項に記載の融合タンパク質をコードする遺伝子を含み、前記融合タンパク質を発現させる発現ベクター【請求項１０】請求項１～７に記載の融合タンパク質、及び／又は請求項８に記載のウイルス様粒子を含む医薬組成物

【請求項１】Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質に少なくとも１種の異種タンパク質が挿入された融合タンパク質であって、前記異種タンパク質が挿入される位置が、前記Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質がＥ型肝炎ウイルス様粒子を形成した際に該Ｅ型ウイルス様粒子の粒子表面となる領域にある、前記Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と前記異種タンパク質との融合タンパク質

【技術分野】【０００１】本発明は、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と異種タンパク質との融合タンパク質に関する。

【背景技術】【０００２】ヒトや動物に対する感染症の拡大が世界的な問題となっており、効果的な治療薬やワクチンを実用化するため、医薬成分を効率的に送達する技術が注目されている。特に、経皮、経口、経鼻等、容易な投与経路で治療・予防効果を発揮する送達技術の開発が行われている。これまで開発された送達技術としては、リポソームを利用したもの（特許文献１参照）、アミノ酸誘導体のキャリア化合物を利用したもの（特許文献２参照）や、胃粘膜傷害性らせん菌を利用したもの（特許文献３参照）等が存在する。【０００３】近年、Ｅ型肝炎ウイルスの遺伝子がクローニングされた。さらに、Ｅ型肝炎ウイルスのキャプシドタンパク質の一部のアミノ酸を欠失させて発現させることで、Ｅ型肝炎ウイルスに対する免疫原性を有する中空粒子、すなわちＥ型肝炎ウイルス様粒子を得ることができるという報告がなされている（特許文献４及び５参照）。Ｅ型肝炎ウイルスは粘膜から感染するため、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子は、ドラッグキャリアとして経鼻投与や経口投与が可能な医薬組成物への応用が期待される。【０００４】Ｅ型肝炎ウイルス様粒子をドラッグキャリアに利用する研究としては、ＨＩＶのエピトープをウイルス様粒子構成タンパク質のＣ末端に挿入して融合タンパク質を生産した例（非特許文献１）があり、ウエスタンブロット法により融合タンパク質の発現が確認されている。

【発明が解決しようとする課題】【０００７】非特許文献１に記載された方法では、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と異種タンパク質との融合タンパク質の発現が確認されるものの、その発現量は著しく少なかった。効率的に融合タンパク質を生産するためには、異種タンパク質を挿入する方法を検討する必要があった。

【課題を解決するための手段】【０００８】本発明者らは、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子の結晶構造解析を行うことで融合タンパク質の効率的な生産が可能な異種タンパク質の挿入位置を見出した。さらに、該挿入位置に異種タンパク質を挿入することで、大量に発現し、ウイルス様粒子を形成し得る融合タンパク質を得ることに成功した。【０００９】すなわち、本発明は、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質に少なくとも１種の異種タンパク質が挿入された融合タンパク質であって、異種タンパク質が挿入される位置が、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質がＥ型肝炎ウイルス様粒子を形成した際に該Ｅ型ウイルス様粒子の粒子表面となる領域にある、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と異種タンパク質との融合タンパク質を提供する。【００１０】また、本発明が提供する別の融合タンパク質は、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質が、Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の一部のアミノ酸を欠失させたものであり、異種タンパク質が、挿入される位置が以下の（ａ）～（ｄ）のいずれかである。（ａ）は、Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から４８４番目のアミノ酸と４８５番目のアミノ酸との間に相当する位置であり、（ｂ）は、Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から４８８番目のアミノ酸と４８９番目のアミノ酸との間に相当する位置であり、（ｃ）は、Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から５３３番目のアミノ酸と５３４番目のアミノ酸との間に相当する位置であり、（ｄ）はＥ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から５５５番目のアミノ酸と５５６番目のアミノ酸との間に相当する位置である。【００１１】また、本発明が提供する別の融合タンパク質は、Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質が、以下の（ｅ）～（ｇ）のいずれかである。（ｅ）は、配列番号：１に示すアミノ酸配列を含むタンパク質であり、（ｆ）は、配列番号：１に示すアミノ酸配列において１又は数個のアミノ酸が欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルスのキャプシドタンパク質になり得るタンパク質であり、（ｇ）は、配列番号：１に示すアミノ酸配列に対して８０％以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルスのキャプシドタンパク質になり得るタンパク質である。【００１２】また、本発明が提供する別の融合タンパク質は、Ｅ型肝炎ウイルス粒子構成タンパク質が、以下の（ｈ）～（ｊ）のいずれかである。（ｈ）は、配列番号：２に示すアミノ酸配列を含むタンパク質であり、（ｉ）は、配列番号：２に示すアミノ酸配列において１又は数個のアミノ酸が欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子を形成し得るタンパク質であり、（ｊ）は、配列番号：２に示すアミノ酸配列に対して８０％以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子を形成し得るタンパク質である。【００１３】また、本発明が提供する融合タンパク質は、異種タンパク質が５個～２０個のアミノ酸から構成されるものであってもよく、異種タンパク質が免疫原性を有するものであってもよい。【００１４】また、本発明が提供する別の融合タンパク質は、複数の該融合タンパク質が会合してウイルス様粒子を形成し得るものであり、本発明は、融合タンパク質が複数会合して構成されたウイルス様粒子も提供する。【００１５】さらに、本発明は、融合タンパク質、及び／又はウイルス様粒子を含む医薬組成物や、融合タンパク質をコードする遺伝子を含み、融合タンパク質を発現させる発現ベクターを提供する。

【発明の効果】【００１６】本発明の融合タンパク質は、ヒト又は動物に対して異種タンパク質に対する特異的抗体の産出を誘導するため、感染症の治療及び／又は予防を目的とした医薬組成物に利用することができる。また、本発明の融合タンパク質は、複数が会合してウイルス様粒子を形成し、粘膜からヒト又は動物の体内へ到達することができる。したがって、経鼻投与や経口投与が可能な医薬組成物に用いることができる。さらに、本発明の融合タンパク質の発現量は非常に多いため、分子生物学的手法で大量の融合タンパク質を得ることができる。【００１７】また、本発明の融合タンパク質は、異種タンパク質に対する特異的抗体と併せて、Ｅ型肝炎ウイルスに対する特異的抗体の産出も誘導するため、複数の感染症の治療及び／又は予防が可能な多価ワクチンとしての利用が可能である。

【発明を実施するための形態】【００１９】以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００２０】本明細書におけるアミノ酸の番号は、特に言及しない限り、Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質におけるＮ末端のアミノ酸を１として、Ｃ末端方向に１ずつ増加する番号で表す。Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質のアミノ酸を示す番号であっても、Ｅ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質におけるＮ末端のアミノ酸に相当するアミノ酸を１として、Ｃ末端方向に１ずつ増加する番号で表す。【００２１】Ｅ型肝炎ウイルス（以下、「ＨＥＶ」と略すこともある。）はＲＮＡをゲノムとして有するウイルスである。ＨＥＶは、４つの遺伝子型（Genotype）に分類されるが、本発明ではいずれの遺伝子型のＨＥＶを用いることもできる。ＨＥＶのゲノムは、ＯＲＦ１、ＯＲＦ２、ＯＲＦ３の３つのＯＲＦを含んでいる。ＨＥＶのキャプシドタンパク質はＯＲＦ２によってコードされる。【００２２】配列番号：１に示すアミノ酸配列は、遺伝子型３のＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるキャプシドタンパク質のアミノ酸配列の一例であり、６６０個のアミノ酸からなる。また、他のＨＥＶキャプシドタンパク質の例として、配列番号：１に示すアミノ酸配列において１又は数個のアミノ酸が欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルスのキャプシドタンパク質になり得るタンパク質、配列番号：１に示すアミノ酸配列に対して８０％以上、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルスのキャプシドタンパク質になり得るタンパク質、が挙げられる。【００２３】Ｅ型肝炎ウイルス様粒子（以下、「ＨＥＶ様粒子」、又は「ＨＥＶ―ＬＰ」と略すこともある。）とは、ＨＥＶの免疫原性を有する中空粒子である。ＨＥＶのキャプシドタンパク質の一部のアミノ酸を欠失させると、発現されるタンパク質が会合してＨＥＶ―ＬＰを形成する。この、ＨＥＶ―ＬＰを形成するタンパク質をＥ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質（以下、「ＨＥＶ様粒子構成タンパク質」、又は「ＨＥＶ―ＬＰ構成タンパク質」と略すこともある。）という。【００２４】ＨＥＶ―ＬＰ構成タンパク質は、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の一部のアミノ酸を欠失させてなる。欠失されるアミノ酸は、Ｎ末端側の領域及び／又はＣ末端側の領域を構成するアミノ酸であり得る。上記のＮ末端側の領域は、好ましくは１００番目乃至１２０番目のアミノ酸からＮ末端側の領域であり、より好ましくは、Ｎ末端のアミノ酸から１１１番目のアミノ酸までを含む領域である。【００２５】また、上記のＣ末端側の領域は、好ましくは６００番目乃至６５９番目のアミノ酸からＣ末端側の領域であり、より好ましくは、６０９番目のアミノ酸からＣ末端のアミノ酸までを含む領域である。【００２６】配列番号：２のアミノ酸配列が示すタンパク質は、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質の一例であり、ＨＥＶのＯＲＦ２によってコードされるキャプシドタンパク質のうち、Ｎ末端～１１１番目のアミノ酸及び６０９番目～Ｃ末端のアミノ酸を欠失させたものである。【００２７】また、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質の他の一例は、配列番号：２に示すアミノ酸配列において１又は数個のアミノ酸が欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子を形成し得るタンパク質、配列番号：２に示すアミノ酸配列に対して８０％以上、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子を形成し得るタンパク質も、Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質、が挙げられる。【００２８】本発明者らが行ったＨＥＶ―ＬＰの結晶構造解析によると、ＨＥＶ―ＬＰは、６０個のＨＥＶ―ＬＰ構成タンパク質が会合してなる多量体の粒子であり、５回軸、３回軸及び２回軸を持つ略正二十面体の構造を有する。さらに、本発明者らは、ＨＥＶ―ＬＰ構成タンパク質が会合してＨＥＶ―ＬＰを構成した際、ＨＥＶ―ＬＰの粒子表面に局在するＨＥＶ―ＬＰ構成タンパク質の領域を特定した。【００２９】本発明の融合タンパク質においては、少なくとも１種の異種タンパク質が、ＨＥＶ―ＬＰ構成タンパク質がＨＥＶ―ＬＰを構成した際に粒子表面となる領域に挿入される。ＨＥＶ―ＬＰ構成タンパク質における上記の領域は、好ましくは、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から４８４番目～４８５番目のアミノ酸からなる領域であり、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の４８８番目～４８９番目のアミノ酸からなる領域であり、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の５３３番目～５３４番目のアミノ酸からなる領域であり、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の５５５番目～５５６番目のアミノ酸からなる領域である。【００３０】図１はＨＥＶ―ＬＰの立体構造を示した。図中、上記のアミノ酸からなる領域を黒で表示し、それ以外の領域を灰色で表示した。Ａは、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から４８４番目～４８５番目のアミノ酸からなる領域を、Ｂは、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の４８８番目～４８９番目のアミノ酸からなる領域を、Ｃは、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の５３３番目～５３４番目のアミノ酸からなる領域を、Ｄは、ＨＥＶのＯＲＦ２にコードされるタンパク質の５５５番目～５５６番目のアミノ酸からなる領域をそれぞれ黒く示したものである。図１を参照すれば、これらの領域がＨＥＶ―ＬＰの粒子表面にあることがわかる。【００３１】したがって、本発明において用いられる異種タンパク質は、ＨＥＶ―ＬＰ構成タンパク質のうち、以下の（ａ）～（ｄ）いずれかの位置に挿入することができる。（ａ）はＥ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から４８４番目のアミノ酸と４８５番目のアミノ酸の間に相当する位置であり、（ｂ）はＥ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から４８８番目のアミノ酸と４８９番目のアミノ酸の間に相当する位置であり、（ｃ）はＥ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から５３３番目のアミノ酸と５３４番目のアミノ酸の間に相当する位置であり、（ｄ）はＥ型肝炎ウイルスのＯＲＦ２にコードされるタンパク質のＮ末端から５５５番目のアミノ酸と５５６番目のアミノ酸の間に相当する位置である。これらの領域に異種ポリペプチドを挿入することにより、ウイルス様粒子を形成し得る融合タンパク質を得ることができる。また、本発明の融合タンパク質の発現量は非常に高い。【００３２】また、本発明の融合タンパク質は複数が会合してウイルス様粒子を構成し得る。ウイルス様粒子を構成する融合タンパク質の数は限定されないが、ＨＥＶ―ＬＰと同様に６０個の融合タンパク質が会合して構成されることが好ましい。【００３３】本発明において用いられる異種タンパク質とは、Ｅ型肝炎ウイルス以外の種に由来するタンパク質又はポリペプチドをいう。異種タンパク質は、任意の細菌又はウイルス由来のタンパク質を用いることができる。異種タンパク質は免疫原性を有することが好ましく、エピトープであることがより好ましい。エピトープとは、特異的抗体の抗原結合部分が相互作用する部分であり、抗原決定基とも呼ばれる。【００３４】ＨＥＶ―ＬＰと任意のエピトープとの融合タンパク質は、人又は動物に投与されることで、人又は動物の体内で任意のエピトープに相互作用する特異的抗原の産出を促す。したがって、任意の細菌又はウイルスに対する感染防御効果や治療効果を発揮することができる。また、融合タンパク質は、Ｅ型肝炎ウイルスの免疫原性を有する場合があるためＥ型肝炎ウイルスに相互作用する特異的抗原の産出も同時に誘導する多価ワクチンに利用することができる。【００３５】本発明において用いられる少なくとも１種の異種タンパク質は、３個～３０個のアミノ酸から構成されることが好ましく、５個～２０個のアミノ酸から構成されることがより好ましく、８個～１８個のアミノ酸から構成されることがさらに好ましい。また、グリシン、アラニン及び／又はセリン等のアミン酸から構成されるSpacer配列を異種ポリペプチドのＮ末端側及び／又はＣ末端側に併せて挿入してもよい。【００３６】本発明の融合タンパク質は、融合タンパク質のアミノ酸配列をコードするＤＮＡの塩基配列を作製し、これを発現させることで得ることができる。タンパク質の発現には、無細胞系や、細胞を用いた系、大腸菌、酵母菌等の微生物を用いた系等を選択することができるが、バキュロウイルス及び昆虫細胞を用いたタンパク質発現系を用いることが好ましい。哺乳類の細胞に近い糖鎖修飾が行われる点や、分子量の大きいタンパク質の発現が可能である点等が利点として挙げられる。【００３７】また、本発明は上記の融合タンパク質をコードする遺伝子を含み、上記融合タンパク質を発現させる発現ベクターを含む。発現ベクターとしては、プラスミドやウイルス等を用いることが可能である。特に、Autographacalifornicanuclearpolyhedorsisvirus（AcNPV）や、Bombyxmorinuclearpolyhedorsisvirus（BmNPV）等のバキュロウイルスを用いることが好ましい。また、発現ベクターに用いるバキュロウイルスを感染させる昆虫細胞として、ＳＦ９細胞、Ｔｎ５細胞等を用いることができる。さらに、昆虫細胞ではなく、カイコ等、昆虫そのものを用いることも可能である。【００３８】バキュロウイルス及び昆虫細胞の発現系を用いて本発明の融合タンパク質を得る方法の一例を概説する。まず、本発明の融合タンパク質のアミノ酸配列をコードする塩基配列を含むＤＮＡを得て、ＰＣＲ法により増幅する。この増幅産物を、バキュロウイルストランスファーベクターに挿入して発現ベクターを作製する。さらに、この発現ベクターを、リン脂質混合物等の遺伝子導入剤を用いて昆虫細胞に導入すると、本発明の融合タンパク質をコードする遺伝子を有する組換えバキュロウイルスを得ることができる。【００３９】上述のようにして得た組換えバキュロウイルスを昆虫細胞に感染させ、昆虫細胞を２４時間～７２時間振盪培養すると、培養上清に放出された本発明の融合タンパク質を得ることができる。必要に応じて、本発明の融合タンパク質を含む培養上清に対し、フィルター濾過、遠心分離、濃縮、精製等の処理を行ってもよい。【００４０】本発明の融合タンパク質は、ヒトや動物に投与することにより、異種タンパク質及び／又はＥ型肝炎ウイルスに対する特異的抗体の産出を誘導することができる。したがって、本発明の融合タンパク質は感染症の予防及び／又は治療を目的とする医薬組成物に利用することができる。本発明は、上記の融合タンパク質を含む医薬組成物を提供する。【００４１】本発明の融合タンパク質を含む医薬組成物は、静脈投与、筋肉投与、経口投与、経鼻投与等、さまざまな方法で投与することが可能である。特に、本発明の融合タンパク質は粘膜から吸収されるため、医薬組成物の経口投与、経鼻投与が可能である点が優れている。【００４２】本発明の融合タンパク質を含む医薬組成物はアジュバントを含んでもよい。アジュバントとしては、バキュロウイルス、昆虫細胞、フロイトアジュバント、ヘモゾイン等を用いることができる。【実施例】【００４３】さらに実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。【００４４】実施例１．Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と異種タンパク質（Spacer-Flag-Spacer）との融合タンパク質の作製HEVG32712株由来ORF2を用いて、HEV-LP構成タンパク質と異種タンパク質との融合タンパク質の作製を行った。実施例１における異種タンパク質を配列番号：３に示した。該異種タンパク質は、N末端側からC末端側に向かって順にSpacer配列（アミノ酸配列：Gly-Gly-Gly-Ser）、Flagタグ配列（アミノ酸配列：Asp-Tyr-Lys-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys）、及びSpacer配列（アミノ酸配列：Gly-Gly-Gly-Ser）により構成されるものである。また、実施例１における融合タンパク質は、HEV-LP構成タンパク質におけるHEVのORF2にコードされるタンパク質のN末端から555番目のアミノ酸と556番目のアミノ酸との間に相当する位置に、該異種タンパク質が挿入されたものである。【００４５】まず、HEVG32712由来ORF2（配列番号：４）の5’末端から334番目～1824番目の塩基のDNAを表１に示すプライマーを用いてPCR法により増幅した。PCR法は、95℃・１分間、57℃・1分間、72℃・2分間を１サイクルとし、これを30サイクル繰り返す条件で行った。【００４６】【表１】【００４７】上記の方法により得られたPCR産物をpFastBac-1vector（Invitrogen社）に設けられたマルチクローニングサイト（MCS）のBamHIサイト及びXhoIサイトに挿入しコンストラクトを作製した。以下、該コンストラクトを「pFastBac-HEVLPコンストラクト」と呼称する。【００４８】pFastBac-HEVLPコンストラクトを鋳型として、PCR法を用いて、HEVのORF2の5’末端から334番目～1665番目の塩基のDNAと、HEVのORF2の5’末端から1666番目～1824番目の塩基のDNAとを増幅した。PCR法では、それぞれのDNAについて表２に示したプライマーを用いた。334番目～1665番目の塩基対のPCR産物は、5’末端にBamH1サイト、3’末端にSalIサイトをプライマーに付加した。また、1666番目～1824番目の塩基対のPCR産物は5’末端にXbaIサイト、3’末端にXhoIサイトをプライマーに付加した。PCR法は、95℃・１分間、57℃・1分間、72℃・2分間を１サイクルとし、これを30サイクル繰り返した。【００４９】【表２】【００５０】上記の方法により得られた334番目～1665番目の塩基対のPCR産物を、pFastBac-1vector（Invitrogen社）に設けられたマルチクローニングサイト（MCS）のBamHIサイト及びSalIサイトに挿入し、さらに、1666番目～1824番目の塩基対のPCR産物を、FastBac-1vector（Invitrogen社）に設けられたマルチクローニングサイト（MCS）のXbaIサイト及びXhoIサイトに挿入した。このように、HEVのORF2の5’末端から1665番目の塩基の位置にSalIを、1666番目の塩基の位置にXbaIの制限酵素サイトを有するコンストラクトを作製した。以下、該コンストラクトを「pFastBac-HEVLP-1665/1666」と呼称する。【００５１】pFastBac-HEVLP-1665/1666コンストラクトに配列番号：９に示す塩基配列からなるDNAを挿入することで、本発明の融合タンパク質をコードするコンストラクトを作製した。以下、該コンストラクトを「pFastBac-HEVLP-Spacer-Flag-Spacer」と呼称する。配列番号：１１に示す塩基配列は、Flagタグ配列の両端にスペーサを配置した異種タンパク質をコードし、5’末端にXhoIサイト、3’末端にNheIサイトを有したものである。【００５２】pFastBac-HEVLP-Spacer-Flag-Spacerコンストラクトを大腸菌DH10Bac（Invitrogen社）に導入して形質転換を行った。ブルーセレクション法を用いて形質転換された大腸菌を回収しBacmidを調製した。得られたBacmidを、Unifector（B-bridge社製）を用いて昆虫細胞Sf9細胞に遺伝子導入して培養し、組換えバキュロウイルスを発現させた。培養4日後の培養上清を回収して組換えバキュロウイルスを得た。【００５３】さらに、該培養上清に含まれる組換えバキュロウイルスを昆虫細胞Tn5細胞に感染させ、実施例１の融合タンパク質を発現させた。感染から７日後に実施例１の融合タンパク質を含む上清を回収した。Tn5細胞溶解物（celllysate）及びTn5細胞培養上清（supernatant）に含まれるタンパク質をSDS-PAGEで分離し、クーマシーブルー染色を行った。結果を図２に示す。図２中、「１」と示したレーンはTn5細胞融解物、「２」と示したレーンはTn5細胞培養上清である。Tn5細胞溶解物及びTn5細胞培養上清に実施例１の融合タンパク質の発現が確認された。【００５４】該Tn5細胞培養上清を9,600rpm、40分の条件で遠心することで組換えバキュロウイルスを除去した。さらに28,000rpm、3時間の条件で遠心することで実施例１の融合タンパク質が含まれる沈殿を回収した。【００５５】上記の沈殿を10重量％～40重量％の勾配に調製したスクロース密度勾配遠心分離（3,500rpm,2時間）により分画し、各画分に含まれるタンパク質をSDS-PAGEで分離し、クーマシーブルーにより染色して実施例１の融合タンパク質の存在を確認した。結果を図３に示す。実施例１の融合タンパク質が含まれる画分５から画分８までを回収し、透析膜を用いてPBSで一晩透析した後、100MWの限外ろ過により濃縮することで該融合タンパク質を精製した。該融合タンパク質は、複数が会合してウイルス様粒子を形成していると考えられる。【００５６】さらに、実施例１の融合タンパク質について、該融合タンパク質が形成するウイルス様粒子の粒子表面に異種タンパク質が挿入されていることを、免疫沈降法を用いて確認した。【００５７】実施例１の融合タンパク質が形成するウイルス様粒子（以下、「HEV-LP-Spacer-Flag-Spacer」と呼称する。）、抗Flag抗体（マウスIgG）、及びProteinG-Sepharose（登録商標，ＧＥヘルスケア社）beadsを４℃の条件で１時間撹拌した。遠心によりbeadsを集め、ライシスバッファで洗浄し得られた上清、及び免疫沈降前の上清について抗HEV抗体を用いたウエスタンブロッティング法による検出を行った。さらに、対照としてHEV-LP-Spacer-Flag-Spacerの代わりにHEV-LPを用いて同様の処理を行った。【００５８】結果を図４に示す。HEV-LP-Spacer-Flag-Spacerはウエスタンブロッティング法により検出されたが、HEV-LPは検出されなかった。したがって、HEV-LP-Spacer-Flag-Spacerは抗Flag抗体と結合して免疫沈降法により回収されており、挿入された異種タンパク質に含まれるFlagタグ配列はウイルス様粒子表面に存在することが明らかとなった。【００５９】実施例２．Ｅ型肝炎ウイルス様粒子構成タンパク質と日本脳炎ウイルス由来タンパク質との融合タンパク質の作製さらに、実施例２として、異種タンパク質として日本脳炎ウイルスNakayama株のエピトープのうち、337番目～345番目（配列番号：１０）の9アミノ酸からなるタンパク質を有する融合タンパク質を作製した。実施例２の融合タンパク質は、HEV-LP構成タンパク質におけるHEVのORF2にコードされるタンパク質のN末端から555番目のアミノ酸と556番目のアミノ酸との間に相当する位置に、該異種タンパク質が挿入されたものである。【００６０】実施例１と同様の方法によりpFastBac-HEVLP-1665/1666コンストラクトを作製した。該コンストラクトに配列番号：１１に示す塩基配列からなるDNAを挿入して実施例２の融合タンパク質をコードするコンストラクトを作製した。以下、該コンストラクトを「pFastBac-HEVLP-JEV」と呼称する。配列番号：１１に示す塩基配列は、日本脳炎ウイルスNakayama株の337番目～345番目のタンパク質をコードし、5’末端にSalIサイト、3’末端にXbaIサイトを有したものである。【００６１】実施例１と同様の方法によりpFastBac-HEVLP-JEVを大腸菌に形質導入してBacmidを得て、さらに該BacmidをSf9細胞に導入して組換えバキュロウイルスを得て、さらに該組換えバキュロウイルスをTn5細胞に感染させて実施例２の融合タンパク質を得た。また、同様の方法で異種タンパク質と融合していないHEV-LP構成タンパク質を得た。Tn5細胞溶解物（celllysate）及びTn5細胞培養上清（supernatant）に含まれるタンパク質をSDS-PAGEで分離し、クーマシーブルー染色を行った結果を図５に示す。【００６２】図５中、「１」と示したレーンはHEV-LP構成タンパク質が含まれるTn5細胞融解物、「２」と示したレーンはHEV-LP構成タンパク質とJEVとの融合タンパク質が含まれるTn5細胞融解物、「３」と示したレーンは、HEV-LP構成タンパク質が含まれるTn5細胞培養上清、「４」と示したレーンは、HEV-LP構成タンパク質と日本脳炎ウイルスのエピトープとの融合タンパク質が含まれるTn5細胞培養上清である。Tn5細胞溶解物及びTn5細胞培養上清に実施例２の融合タンパク質の発現が確認された。【００６３】該Tn5細胞培養上清を9,600rpm、40分の条件で遠心することで組換えバキュロウイルスを除去した。さらに28,000rpm、3時間の条件で遠心することで実施例２の融合タンパク質が含まれる沈殿を回収した。【００６４】上記の沈殿を10重量％～40重量％の勾配に調製したスクロース密度勾配遠心分離（3,500rpm,2時間）により分画し、各画分に含まれるタンパク質をSDS-PAGEで分離し、クーマシーブルーにより染色して実施例２の融合タンパク質の存在を確認した。結果を図６に示す。実施例２の融合タンパク質に含まれる画分４から画分８までを回収し、透析膜を用いてPBSで一晩透析した後、100MWの限外ろ過により濃縮することで該融合タンパク質を精製した。該融合タンパク質は、複数が会合してウイルス様粒子を形成していると考えられる。【００６５】さらに、透過型電子顕微鏡を用いて実施例２の融合タンパク質が形成するウイルス様粒子（以下、「HEV-LP-JEV」と呼称する。）を観察した。精製した本実施例の融合タンパク質をネガティブ染色により染色し透過型電子顕微鏡で撮影した画像、及び同様の方法でHEV-LPを撮影した画像を図７に示す。本実施例の融合タンパク質が複数会合してウイルス様粒子を形成していることが確認された。

A

2012139431

2011000020

20110104

20120726

2012139431

20120726

手に着用する運動具

394004011

柴田　耕作

須山 聖一

8

A63B 71/14 (20060101)

A63B 71/14 Z

2

0

7

【課題】階段、平坦な場所で、四肢移動運動するとき、手のひら、指、手首に加わる衝撃力を緩和し、手首の保護と手首の動きの安定をはかる。【解決手段】四肢移動運動において手に着用する運動具であって、滑り止め層２とクッション層４とを備えた底部１と、上部に面ファスナー９を有する開閉部を備えた外装部６と、インナー部５と、グリップ部１０とを具備し、外装部６は、下部周縁部を前記滑り止め層の上面周縁部とクッション層４との間に沿って接着し、インナー部５は、指を個別に、若しくは親指を除く残りの指を纏めて覆い、外装部６の内壁に密着し、グリップ部１０は、半球状であって、前記底部のほぼ中央にあって、クッション層４と一体に形成するか若しくはクッション層４上面に着設し、面ファスナー９で、前記開閉部において手首上部を繋締し、インナー部５の手のひらでグリップ部１０を把持できるようにした。【選択図】図３

【請求項１】四肢移動運動時に手に着用する運動具であって、接地面に滑り止めの突起をもつ天然ゴムまたは合成ゴムの素材よりなる滑り止め層と前記滑り止め層に接着したポリウレタン系の素材よりなるクッション層とを備えた底体と、前記手の手首上部を緊締する面ファスナーを有する開閉部を備え下部周縁部を前記滑り止め層の上面周縁部と前記クッション層との間に沿って逢着または接着した可撓性のある素材よりなる外装部と、前記手の５本の各指を個別に、若しくは親指を除く残りの指を一体に収納し、前記外装部の内壁に密着した繊維性素材よりなるインナー部と、前記底体のほぼ中央にあり、前記クッション層と一体に形成するか若しくは前記クッション層上面に固着してなる半球状部材よりなるグリップ部と、を具備し、前記インナー部に収納された前記手の掌部で、前記グリップ部を把握し、前記底体を把持する把持手段を有することを特徴とする手に着用する運動具。【請求項２】前記グリップ部は、吸排気部を備えた空気溜部よりなり、前記インナー部に収納された前記手の掌部で前記吸排気部から供給された空気圧によって膨張した前記空気溜部を把握し、前記底体を把持する把持手段を有する請求項１に記載の手に着用する運動具。

【請求項１】四肢移動運動時に手に着用する運動具であって、接地面に滑り止めの突起をもつ天然ゴムまたは合成ゴムの素材よりなる滑り止め層と前記滑り止め層に接着したポリウレタン系の素材よりなるクッション層とを備えた底体と、前記手の手首上部を緊締する面ファスナーを有する開閉部を備え下部周縁部を前記滑り止め層の上面周縁部と前記クッション層との間に沿って逢着または接着した可撓性のある素材よりなる外装部と、前記手の５本の各指を個別に、若しくは親指を除く残りの指を一体に収納し、前記外装部の内壁に密着した繊維性素材よりなるインナー部と、前記底体のほぼ中央にあり、前記クッション層と一体に形成するか若しくは前記クッション層上面に固着してなる半球状部材よりなるグリップ部と、を具備し、前記インナー部に収納された前記手の掌部で、前記グリップ部を把握し、前記底体を把持する把持手段を有することを特徴とする手に着用する運動具。

【技術分野】【０００１】本発明は、四肢移動運動において使用する運動具であって、手に着用する運動具に関するものである。

【背景技術】【０００２】図５（ａ）は、人が両足両手を使って階段を移動する動態を表現した説明図である。登山で、急峻な岩登りなどで薦められている４点支持の方法と同じ原理である。長い階段を上るとき、手首、掌、指に負担がかっている。図５（ｂ）は、人が両足両手を使って平地を移動する動態を表現した説明図である。平坦な場所で移動運動をしてみると、短時間でも手首、掌、指に異常な力が働き、負担がかっていることが判る。【０００３】この負担を軽減し、手首や掌を衝撃から守るために工夫が必要となる。手首の安定と保護を目的として、ゴルフ、野球などのスポーツで使用されているリストバンドがある。また、掌や指の保護を目的として、重量級の作業を行うとき、使用されている特殊手袋がある。図５（ａ）、（ｂ）で示した如く、四肢移動運動においては、両足と同様に両手を交互に接面する。両手は、保護のためにリストバンドや特殊手袋を使用することが出来るが、リストバンドのみでは、掌、指を保護するには充分でない。特殊手袋のみでは、接面時に手首に加わる衝撃の緩和、手首の安定に疑問が残る。【０００４】また、手袋の掌や足袋の裏に保護シートを貼り付け手足を保護することを目的とする保護シートが開示されている（特許文献１参照）。手袋や足袋にこの保護シートを貼り付けた程度では、手首の安定に疑問が残る。【０００５】グリップ力を高め足にかかる衝撃力を緩和する目的の靴下が開示されている（特許文献２参照）。この特許文献２の技術要件による手袋が提供されるとしても、その手袋単体では、接面時に手首に加わる衝撃の緩和、手首の安定に疑問が残る。【０００６】足首サポート部を設け、履き口用の開閉部の閉鎖手段として面ファスナーを設けた水中用シューズが開示されている（特許文献３）。この特許文献３による技術要件を利用するとしても、四肢移動運動においては、接面時に手首の安定化では不十分である。【０００７】靴の内部に空気袋を設けた技術文献は多数見出される。例えば、転倒防止、骨格矯正（特許文献４）、衝撃緩和（特許文献５）を目的として、靴の内部に空気袋を設けた技術が開示されている。運動の中心軸を保持することを目的として、ゴルフシューズに空気袋を設けた技術が開示されている（特許文献６）。いずれも、手に着用するとき、空気袋を手で把持出来る構造は示唆されていない。

【発明が解決しようとする課題】【０００９】階段、平坦な場所で、四肢移動するときには、掌を床面につける。そのとき、手首、掌、指に異常な力がかかる。その衝撃力は、足に加わる衝撃力とほぼ等しいので、足に履く運動靴と同等の機能を持ち、かつ手に着用したとき手で把持出来る運動具の実現が望まれた。

【課題を解決するための手段】【００１０】第一の発明の四肢移動運動時に手に着用する運動具は、滑り止め層とクッション層とを備えた底体と、手首上部を繋締する面ファスナーを有する開閉部を備えた外装部と、前記手の５本の各指を個別に、若しくは親指を除く残りの指を一体に収納し、前記外装部の内壁に密着したインナー部と、前記底体のほぼ中央にあり、前記クッション層と一体に形成するか若しくは前記クッション層上面に固着してなる半球状部材よりなるグリップ部と、を具備し、前記インナー部に収納された前記手の掌部で、前記グリップ部を把握し、前記底体を把持する把持手段を有することを特徴とする。【００１１】第二の発明は、前記グリップ部が、吸排気部を備えた空気溜部よりなり、前記インナー部に収納された前記手の掌部で前記吸排気部から供給された空気圧によって膨張した前記空気溜部を把握し、前記底体を把持する把持手段を有することを特徴とする。

【発明の効果】【００１２】本発明の手に着用する運動具は、上記に記述した如く構成されているので、人がこの運動具を着用して、四肢移動運動中、手が床面に接面するとき、掌部で物を掴むようにすることが出来、その結果、手首の動きは安定になると同時に、掌、手首に加わる衝撃は緩和され、楽に体重を支え且つ次の動作に移り易くすることが出来る。

【発明を実施するための形態】【００１４】図１は、本発明の運動具Ａを右手Ｂに着用した場合の運動具Ａの一部切り欠き使用状態図である。本発明の運動具Ａは、滑り止め層２とクッション層４とを備えた底体１と、上部に面ファスナー９を有する開閉部８を備えた外装部６と、インナー部５と、グリップ部とよりなる。図２は、手に着用する運動具Ａの正面図である。【００１５】図３は、請求項１に係るグッリプ部１０を用いた運動具Ａの断面図であり、図２のＡ－Ａ断面図である。外装部６は、外装部６の下部周縁部７を滑り止め層２の上面周縁部３とクッション層４との間に沿って接着する。インナー部５は、５本の指を個別に若しくは親指を除く４本の指を纏めて覆い、外装部６の内面に密着する。グリップ部１０は、半球状であって、底体１のほぼ中央にあって、クッション層４と一体に形成するか若しくはクッション層４上面に着設する。【００１６】図４は、請求項２に係るグッリプ部１０を用いた運動具Ａの断面図である。グリップ部１０は、吸排気部１１を備えた球状の空気溜部１２であり、底体１のほぼ中央にあって、クッション層４の上面に着設する。吸排気部１１は、空気導入管１３、逆流防止弁１４、空気吹き込み口１５とよりなり、空気溜部１２への吸排気を司る。【００１７】面ファスアー９で、開閉部８において手首上部を繋締し、インナー部５の掌にあたる部分でグリップ部１０を把握出来るようにした。【００１８】本明細書に記載の外形を表す数値は一例であり概略値である。使用する利用者の手の大きさによって変わる。左手用、右手用、男子用、女子用で外形が変わることは言うまでもない。また、使用素材は一例である。図３に示すように、本発明の手Ｂに着用する運動具Ａの底体１の大きさは、長さ１５ｃｍ横幅１０ｃｍであり、天然ゴムまたは合成ゴムの素材よりなり接地面となる裏面に滑り止めのための突起を有する厚さ約５ｍｍの滑り止め層２とポリウレタン系樹脂の素材よりなる厚さ８ｍｍのクッション層４とを接着してなる。クッション層４を滑り止め層２に接着する前に、外装部６の下部周縁部７を滑り止め層２の上面周縁部３に沿って接着する。滑り止め層２は、運動中の滑りを防ぎ、掌と指に加わる衝撃を和らげ、クッション層４は、掌、手首に加わる一次の衝撃を緩和する役割を担う。【００１９】外装部６は、手首の動きを拘束しないようにするため、ポリエステル系樹脂の繊維素材を使用し、大きさは手首上部まで覆う長さ大凡２０ｃｍであって、手首部分から上部が開閉出来るようにした開閉部８と、開閉部８に面ファスナー９とを備える。図２は、手Ｂに着用する運動具Ａの正面図であり、面ファスナー９で開閉部８を閉じた図である。運動具Ａを着用し、面ファスナー９で開閉部８を閉じたとき、外装部６は、手首を保持する役割を果たす。【００２０】図３は、底体１にグリップ部１０を設けた事例の運動具の断面図である。汎用の靴底の「土踏まず」にあたる箇所に突起を設けることは公知の事実である。この公知の突起は歩行中足の裏から体に刺激を与えようとすることを目的としている。本発明は、この「土踏まず」の突起の機能とは異なり、グリップ部を掌で、包み込むように把持し、接面感触を確かなものとすることを目的としている。そのため、グリップ部１０は、直径５乃至は８ｃｍの半球状であって、ポリウレタン系樹脂の素材よりなるスポンジが望ましく、底体１のほぼ中央にあって、クッション層４に接着してなる。グリップ部１０は、掌、手首に加わる二次の衝撃を緩和すると同時に手首の安定の役割を担うことを目的としている。運動が激しくなければ、手首に加わる一次衝撃は、クッション層のみで吸収されるが、運動の程度に応じて、グリップ部１０の形状は、半球状のほか椀状とすることもありうる。【００２１】本発明の運動具Ａを使用するとき、インナー部５は、吸水速乾性で抗菌性のある繊維性素材よりなる生地を用い、図３に示すように、外装部６の内壁に密着する。また、予め手Ｂに装着してから、運動具Ａを着用してもよい。また、インナー部５は、５本の指をまとめた形式でもよく、親指と残りの４本の指をまとめた形式でも利用出来る。【００２２】図４は、グリップ部１０に空気溜１２を有する運動具の断面図である。空気吹き込み口１５から吹き込まれた空気は、逆流防止弁１４、空気導入管１３を通して空気溜部１２に到る。空気溜部１２は、ポリエステル系の合成樹脂若しくは天然ゴムよりなり、手で把握したとき、摩擦があるように、表面に起毛術を施す。空気圧は、手に着用したとき手で把握出来る目安として硬球テニスボール程度の堅さが望ましい。また、空気溜部１２は、掌の中で、空気圧を得て、膨張するので、掌を押し上げ、手の甲は、インナー部５を介して、外装部６の内面に密着する。手は確実に運動具に保持される。四肢移動運動中手首と掌の安定の効果が得られる。【００２３】手に着用する運動具は、単に健康維持増進のためのみならず、補強と軽量化をはかり競技用としても利用出来る。またインナー部にギブスを使用して、運動不足解消などリハビリ分野でも利用出来る。

A

2012139432

2011000024

20110104

20120726

2012139432

20120726

5317225

20130719

引き出し

307010384

網矢　ハル子

網矢 ハル子

8

A47B 17/03 (20060101), A47B 13/00 (20060101)

A47B 17/03 ,A47B 13/00 Z

1

1

7

3B053

3B053 NP05 ,3B053 NP08 ,3B053 NQ07

【課題】従来の、テーブルには引き出しが付いてなかった。そこで、本発明の引き出しは、テーブルの補強板をそのままに、スイングするように取り付けたことで、強度を落とさない引き出しである。【解決手段】箱（１）に連結棒（２）を介して取付部（４）に蝶着してあり、その箱（１）を平行に保つため、箱（１）は補助棒（３）を介して取付部（４）に取り付けたことで、テーブル（５）の下部の補強板（５ａ）を、下に越えて引き出す。【選択図】図１

【請求項１】箱（１）は、連結棒（２）を介して取付部（４）に蝶着してあり、該箱（１）を平行に保つため、該箱（１）は補助棒（３）を介して該取付部（４）に取り付けたことで、テーブル（５）の下部の補強板（５ａ）を、下に越えて引き出すことを特徴とする引き出し。

【請求項１】箱（１）は、連結棒（２）を介して取付部（４）に蝶着してあり、該箱（１）を平行に保つため、該箱（１）は補助棒（３）を介して該取付部（４）に取り付けたことで、テーブル（５）の下部の補強板（５ａ）を、下に越えて引き出すことを特徴とする引き出し。

【技術分野】【０００１】本発明は、テーブルの下の補強板をそのままに、引き出しを取り付ける、引き出しに関するものである。

【背景技術】【０００２】従来のテーブルは、一般的に食事をするための台で、掃除のとき容易に移動できるように、重量を軽く作っていた。しかし強度は、机などと比べると、強固な物が要求されていた。それは、火傷するほど熱い物が乗るため、危険を排除しなければならなかった。したがって、テーブルの補強は、テーブルの天板に足を取り付け、その足を補強板で囲うのが、一般的であった。【０００３】また引き出しを付たものには机があった。その机は、一般的に据え付けるものであり、移動は年に数回であるため、重量を軽くする必要がなかった。また、机の上には本などしか乗せないため、余り強度が必要ではなかった。したがって、引き出しを取り付けるため、補強板に変わる補強が必要であったが、テーブルと比べると、補強の強度はあまり必要ではなかった。

【発明が解決しようとする課題】【０００５】従来のテーブルは掃除などのため、毎日移動さすために軽量に作らなければならなかった。また、その割りには強度が要求されていたため、一般的には引き出しが付いてなかった。しかし、物を入れる所がないと、薬などの、食事と一緒に食べたり、飲む物は、テーブルの上に置き、片付かなかった。また、机のように引き出しを取り付けると、強度が落ち、重たくなっていた。【０００６】そこで、本発明の引き出しは、テーブル（５）の補強板（５ａ）をそのままに、テーブル（５）の天板（５ｂ）の底面に取付部（４）を取り付け、連結棒（２）を介して箱（１）を蝶着してある。そして、箱（１）を引っ張ると、補強板（５ａ）を越えて箱（１）の中身を取り出すことができる、引き出しを提供するものである。

【課題を解決するための手段】【０００７】上記目的を達成するために、本発明の引き出しは、箱（１）に連結棒（２）を、軸（２ａ）を介して回転自在に取付部（４）てあり、該連結棒（２）の反対側は、取付部（４）に軸（２ａ）とねじりコイルバネ（２ｂ）を介して該連結棒（２）に回転自在に取り付けてある。その箱（１）を、平行に保つため、箱（１）の奥の端には、補助棒（３）を軸（２ａ）を介して回転自在に取り付け、補助棒（３）の反対側には、取付部（４）を軸（２ａ）を介して回転自在に取り付けた。このことで、天板（５ｂ）の下部の補強板（５ａ）を、下に越えて引き出すことで目的を達成した。

【発明の効果】【０００８】本発明の引き出しは、次のような効果がある。（イ）普段は、テーブルの補強板に隠れているので邪魔にならない。（ロ）箱を引っ張るとスイングして、テーブルの外へ出て、物を出し入れすことができる。（ハ）箱を引っ張るとスイングして、テーブルの外へ出て、補強板に取り付けたフックに引っ掛けることで、その位置を維持する。（ニ）テーブルの補強板は、そのままなので、強度は変わらない。（ホ）バネが付いているので、手を放すと引っ込む。（ヘ）箱に重たい物を中に入れたときは、ゴムを取り付けると良い。（ト）テーブルには、両方に引き出しを取り付けることができる。

【発明を実施するための最良の形態】【００１０】本発明の引き出しは、テーブル（５）の補強板（５ａ）を加工することなく、引き出しを取り付けるのが利点である。つまり、テーブル（５）の強度は変わらないから、テーブル（５）を設計した人の意思を守る。そして、そのテーブル（５）に引き出しがあることで、ちょっとした物を片付けることができる。【００１１】その引き出しは、箱（１）の中央部分に連結棒（２）を蝶着して、取り付ける。そして、その連結棒（２）の反対の端は、取付部（４）に蝶着してあり、蝶着した軸（２ａ）には、ねじりコイルバネ（２ｂ）を取付部（４）と連結棒（２）の間に挟み、ねじりコイルバネ（２ｂ）は、しまう方に力が加わっている。【００１２】そして補助棒（３）は、その箱（１）を平行に保つため、箱（１）の奥の端に、補助棒（３）を介し、取付部（４）に蝶着して取り付けたことで、箱（１）は平行を保ち、スイングをしてテーブル（５）の下部の補強板（５ａ）を、下に越えて引き出す。しかし、中へ乗せる荷物の、重さが重い時は、連結棒（２）と同様に、補助棒（３）と取付部（４）の間に、ねじりコイルバネ（２ｂ）を取り付けると良い。【００１３】引き出された引き出しは、鉤状のフック（５ｃ）を、手前の補強板（５ａ）の裏に取り付け、連結棒（２）をフック（５ｃ）に引っ掛けることで、引き出した状態を維持する。したがって、連結棒（２）と補助棒（３）は、左右に動く程度の、余裕が必要である。【００１４】さらに、フック（５ｃ）に引っ掛けた引き出しは、凡そ半分が外へ出ており、斜めに奥を見渡せる状態にあるので、引き出した箱（１）の中へ、物をしまうことができる。その奥は、手が届くぎりぎりの位置にあるため、手前の方に良く使用する物を置くと良い。【００１５】使用状態から、邪魔にならないように移動するときは、引っ掛けのフック（５ｃ）を外すと、箱（１）はねじりコイルバネ（２ｂ）の力で、箱（１）を引上げると邪魔にならない、テーブル（５）の下に戻る。【００１６】さらに、箱（１）の手前にゴム（６）を取り付け、箱（１）の後ろにあたる補強板（５ａ）に、ゴム（６）のもう一方の端を取り付けることで、さらに重たい物を箱（１）の中に入れることができる。【００１７】その引き出しの向こう側に、同じく引き出しを取り付けると、両側から引き出しを取り出すことができる。そのとき、真向かいでは引き出し同志が接触するので、正面を避け、筋向かいに取り付けると良い。【実施例１】【００１８】本発明の引き出しを、図面を参照して説明する。図１は、本発明の引き出しを、側面から見た一部断面図である。テーブル（５）は、横幅８０センチの、全長１２００センチで、図面には横幅８０センチの部分が書かれている。そして、その引き出しは、薬など軽い物をしまうため、最大２キログラムの物を入れるように作った。【００１９】したがって、取付部（４）は２０ミリのアルミ製の等辺山形鋼を、４０センチに２本使用した。連結棒（２）と補助棒（３）は、３ミリの厚みの２センチのアルミ製の平鋼を、２０センチに４本切って使用した。箱（１）は、ホームセンターで市販されているプラスチック製の籠で、横幅が３０センチ、縦が５２センチ、高さが１０センチの物を用意した。【００２０】その取付部（４）は、２０ミリのアルミ製の等辺山形鋼を、４０センチにねじ釘（４ａ）で止めるための穴を４か所開ける。そして、その穴をねじ釘（４ａ）で止めるが、その前に等辺山形鋼と、天板（５ｂ）との取り付け面に、接着剤などで接着するとよい。それはねじ釘（４ａ）だけでは、長年使用しているうちに振動で緩むことがあるので、接着した。その反対側の、等辺山形鋼の面の、両端から５センチの所に連結棒（２）用の、φ６の穴を開ける。そして、３０センチの間を開けて、補助棒（３）用の穴を開ける。そして、φ６の軸（２ａ）を通して、連結棒（２）と補助棒（３）を繋ぐ。なお軸（２ａ）は、ボルトとナットを使用すると良い。ナットは、余裕をもって取り付けるのがよいため、緩み止めに接着剤を使用した。【００２１】また、連結棒（２）と補助棒（３）は同じ物で、３ミリの厚みの２センチのアルミ製の平鋼を、２０センチに４本切り、両端から１センチのところに、φ６の穴を全部で８か所開ける。したがって、連結棒（２）及び補助棒（３）がスイングする半径は、１８センチになる。【００２２】箱（１）は、プラスチック製の籠で、縦が５２センチの左から２０センチの所に連結棒（２）用の穴を開け、左から５０センチ部分に、補助棒（３）用のφ６の穴を開け、全部で４か所開けて、連結棒（２）と補助棒（３）を取り付けるために用意した。そして、その箱（１）は取っ手や、つるの持ち手が具備されているものが、望ましい。【００２３】図２は、引き出しだけを図面に書いた斜視図であり、その図は引き出しを、引き出した状態で、点線は手を放して、元の状態に戻った所である。その手を放すと、元の状態に戻る理由は、取付部（４）と連結棒（２）の間に、ねじりコイルバネ（２ｂ）が具備されており、その説明は図３によって行う。【００２４】その時ねじりコイルバネ（２ｂ）は、図３のテーブルの底を見上げた、蝶着部の上面図のように、連結棒（２）と取付部（４）を軸（２ａ）が介在して、その軸（２ａ）にねじりコイルバネ（２ｂ）が巻き付いて、取付部（４）と連結棒（２）を左回りにねじりコイルバネ（２ｂ）が作用している。しかし、連結棒（２）だけのねじりコイルバネ（２ｂ）では、維持できない程の物を、しまうことが予想できるときは、補助棒（３）にもねじりコイルバネ（２ｂ）を取り付ける。【実施例２】【００２５】使用例に付いて、取付部（４）の軸（２ａ）を、時計の針の中心として、図１で説明すると、その図は箱（１）を引っ張り出して、箱（１）の中に入った物を、出し入れできる状態である。連結棒（２）と補助棒（３）は、７時を刺しており、手を放すとねじりコイルバネ（２ｂ）が作用して、点線の位置に戻るため、左側の補強板（５ａ）の、内側に鉤フック（５ｃ）を取り付け、そのフック（５ｃ）に引っ掛けて、その状態を保つ。【００２６】そのフック（５ｃ）は、テーブル（５）の補強板（５ａ）の裏に２個取り付け、両方の連結棒（２）を引っ掛けるため、フック（５ｃ）の先は右を向いてる。したがって、図６のように、左に寄せると引っ掛かり、右に戻すとロックが解除される。そして、図１のように手を放すと、勢いよく点線の状態になるので、ゆっくりと戻し、連結棒（２）と補助棒（３）は点線の、４時の状態になる。その点線は、作動していない状態で、補強板（５ａ）の影に隠れているので、補強板（５ａ）と殆ど同じ高さにあるので、邪魔にならない。【実施例３】【００２７】連結棒（２）と補助棒（３）にねじりコイルバネ（２ｂ）を取り付け、さらにそれでも下に下がる程の、重量を乗せたときは、図４の側面図のように、ゴム（６）を右側の補強板（５ａ）に取り付ける。もう一方を、箱（１）の左端に取り付け、ゴム（６）の引っ張る張力によって、元の位置に戻して、点線で現したようになる。または、物を許容重量以上に、箱（１）の中に入れた時、完全にはしまった状態にはならず、それを補助するためにゴム（６）を取り付けた。ちなみに、ゴム（６）の変わりにコイルバネを用いたが、コイルバネは伸び縮みのおり、箱（１）の角へコイルバネが接触して、音がするため、ゴム（６）の方が良い。【実施例４】【００２８】また、図５のテーブル（５）を下から見上げた上面図のように、１個のテーブル（５）で、２個の引き出しを取り付けることが望ましい。そのとき、中央の取付部（４）は両取付部（４ｂ）に変えた方が、１個所の取り付けでよいため、左右２個の箱（１）の設置が簡単である。その両取付部（４ｂ）は、等辺山形鋼を２個合わせたような形の、溝形鋼の形をしている。その溝形鋼を使用すると、２個の引き出しを１個の部品として、関連性を持たせることができる。

A

2012139433

2011000027

20110104

20120726

2012139433

20120726

検出装置、検出方法およびプログラム

000002185

ソニー株式会社

100095957

亀谷 美明

中野 裕章,井野 浩幸,村松 広隆

8

A61B 5/0404 (20060101), A61B 5/0245 (20060101), A61B 5/0472 (20060101), A61B 5/0456 (20060101)

A61B 5/04 310H ,A61B 5/02 321D ,A61B 5/04 312Q ,A61B 5/04 312R

16

0

20

4C017,4C027

4C017 AA02 ,4C017 AA09 ,4C017 AA19 ,4C017 AC15 ,4C017 BC08 ,4C017 BC11,4C027 AA02 ,4C027 BB03 ,4C027 FF01 ,4C027 FF02 ,4C027 GG01 ,4C027 GG02 ,4C027 GG05 ,4C027 GG09 ,4C027 GG18 ,4C027 HH03 ,4C027 KK03

【課題】生体信号から迅速かつ高い精度によりピークを検出する。【解決手段】時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出する第１算出部１３１と、生体信号に対して所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出する第２算出部１３２と、第１算出部１３１により算出された第１移動平均量と第２算出部１３２により算出された第２移動平均量とに基づいて、生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出する第３算出部１３３と、を備える、検出装置１０が提供される。【選択図】図３

【請求項１】時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出する第１算出部と、前記生体信号に対して前記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出する第２算出部と、前記第１算出部により算出された前記第１移動平均量と前記第２算出部により算出された前記第２移動平均量とに基づいて、前記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出する第３算出部と、を備える、検出装置。【請求項２】前記検出装置は、前記第３算出部により算出された前記ピーク候補時間帯と前記生体信号とに基づいて、前記生体信号がピークに達する時刻をピーク時刻として検出する検出部、をさらに備える、請求項１に記載の検出装置。【請求項３】前記検出部は、少なくとも２つの前記ピーク時刻を検出し、検出した前記２つのピーク時刻の間隔をピーク間隔として算出する、請求項２に記載の検出装置。【請求項４】前記検出部は、算出した前記ピーク間隔に基づいて、前記所定の第２時間幅を更新する、請求項３に記載の検出装置。【請求項５】前記検出部は、算出した前記ピーク間隔に基づいて、前記生体信号がピークに達する単位時間当たりの回数をピーク頻度として算出する、請求項３に記載の検出装置。【請求項６】前記第３算出部は、前記第１算出部により算出された前記第１移動平均量が前記第２算出部により算出された前記第２移動平均量を超える時間帯を、前記ピーク候補時間帯として算出する、請求項１に記載の検出装置。【請求項７】前記検出装置は、前記生体信号に対してバンドパスフィルタを適用することにより前記生体信号のピークを強調するフィルタ部、をさらに備える、請求項１に記載の検出装置。【請求項８】前記第１算出部は、ＱＲＳ幅より狭い時間幅を前記所定の第１時間幅として、前記第１移動平均量を順次に算出する、請求項１に記載の検出装置。【請求項９】前記第１算出部は、０．１２秒よりも狭い時間幅を前記所定の第１時間幅として、前記第１移動平均量を順次に算出する、請求項１に記載の検出装置。【請求項１０】前記第２算出部は、ＲＲ周期の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅を前記所定の第２時間幅として、前記第２移動平均量を順次に算出する、請求項１に記載の検出装置。【請求項１１】前記第２算出部は、０．８秒の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅を前記所定の第２時間幅として、前記第２移動平均量を順次に算出する、請求項１に記載の検出装置。【請求項１２】前記検出部は、算出した前記ピーク幅の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅により、前記所定の第２時間幅を更新する、請求項４に記載の検出装置。【請求項１３】前記検出部は、算出した前記ピーク幅が所定の範囲内であれば、算出した前記ピーク幅の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅により、前記所定の第２時間幅を更新し、算出した前記ピーク幅が所定の範囲外であれば、前記所定の第２時間幅の更新を制限する、請求項４に記載の検出装置。【請求項１４】前記検出部は、算出した前記ピーク幅が過去に算出した１または複数のピーク幅の平均値を基準とした所定の範囲内であれば、算出した前記ピーク幅の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅により、前記所定の第２時間幅を更新し、算出した前記ピーク幅が前記過去に算出した１または複数のピーク幅の平均値を基準とした所定の範囲外であれば、前記所定の第２時間幅の更新を制限する、請求項４に記載の検出装置。【請求項１５】時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出するステップと、前記生体信号に対して前記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出するステップと、前記第１移動平均量と前記第２移動平均量とに基づいて、前記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出するステップと、を含む、検出方法。【請求項１６】コンピュータを、時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出する第１算出部と、前記生体信号に対して前記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出する第２算出部と、前記第１算出部により算出された前記第１移動平均量と前記第２算出部により算出された前記第２移動平均量とに基づいて、前記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出する第３算出部と、を備える、検出装置として機能させるためのプログラム。

【請求項１】時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出する第１算出部と、前記生体信号に対して前記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出する第２算出部と、前記第１算出部により算出された前記第１移動平均量と前記第２算出部により算出された前記第２移動平均量とに基づいて、前記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出する第３算出部と、を備える、検出装置。【請求項１５】時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出するステップと、前記生体信号に対して前記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出するステップと、前記第１移動平均量と前記第２移動平均量とに基づいて、前記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出するステップと、を含む、検出方法。【請求項１６】コンピュータを、時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出する第１算出部と、前記生体信号に対して前記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出する第２算出部と、前記第１算出部により算出された前記第１移動平均量と前記第２算出部により算出された前記第２移動平均量とに基づいて、前記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出する第３算出部と、を備える、検出装置として機能させるためのプログラム。

【技術分野】【０００１】本発明は、検出装置、検出方法およびプログラムに関する。

【背景技術】【０００２】従来、生体信号からピークを検出する手法としては、例えば、心電波形からピークを検出して心拍を得る手法において様々な手法が提案されている。例えば、生体信号の波形と理想波形との相互相関に基づいて生体信号からピークを強調する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、心電波形が個人によって差があり、この手法を適用した場合、人によっては心電波形からピークを検出することが困難である場合が存在する。【０００３】このような問題を解決するため、様々な手法が提案されている。その１つとして、上記特許文献１に記載の技術では、理想波形のもとになるテンプレートを固定にしていたのに対し、このテンプレートを逐次更新することにより個人差を低減する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この手法により、個性的な心電波形からのピーク検出も可能となった。また、２つ目として、畳み込み積分により生体信号のピークを強調する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

【発明が解決しようとする課題】【０００５】しかしながら、特許文献２に記載の技術では、例えば、心電波形と相関性のあるテンプレートがデータベースに存在しない場合に、心電波形と相関性のあるテンプレートが生成されるまで待機されることとなり、ピーク検出に時間がかかるという問題点があった。そのため、当該技術は、時間をかけることができる測定には適用し得るが、携帯端末などでのウェルネスサービスで使用するような簡易な測定や、心電認証（例えば、特表２００８－５１８７０９号公報参照）のようなアプリケーションによる測定などといった、時間をあまりかけることができない測定には適用し難い。【０００６】また、特許文献３に記載の技術では、ウェアラブル機器による測定を想定しており、装着されたウェアラブル機器の２点において心電波形を測定すると、筋電などによる大きなノイズを心電波形のＱＲＳ波と同じ周波数成分をもったノイズとして検出してしまうという問題があった。このノイズ成分も強調してしまうと、ピークの誤検出の原因となってしまう。【０００７】そこで、本発明は、生体信号から迅速かつ高い精度によりピークを検出することが可能な、新規かつ改良された技術を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】【０００８】本発明のある実施形態によれば、時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出する第１算出部と、上記生体信号に対して上記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出する第２算出部と、上記第１算出部により算出された上記第１移動平均量と上記第２算出部により算出された上記第２移動平均量とに基づいて、上記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出する第３算出部と、を備える、検出装置が提供される。【０００９】上記検出装置は、上記第３算出部により算出された上記ピーク候補時間帯と上記生体信号とに基づいて、上記生体信号がピークに達する時刻をピーク時刻として検出する検出部、をさらに備えることとしてもよい。【００１０】上記検出部は、少なくとも２つの上記ピーク時刻を検出し、検出した上記２つのピーク時刻の間隔をピーク間隔として算出することとしてもよい。【００１１】上記検出部は、算出した上記ピーク間隔に基づいて、上記所定の第２時間幅を更新することとしてもよい。【００１２】上記検出部は、算出した上記ピーク間隔に基づいて、上記生体信号がピークに達する単位時間当たりの回数をピーク頻度として算出することとしてもよい。【００１３】上記第３算出部は、上記第１算出部により算出された上記第１移動平均量が上記第２算出部により算出された上記第２移動平均量を超える時間帯を、上記ピーク候補時間帯として算出することとしてもよい。【００１４】上記検出装置は、上記生体信号に対してバンドパスフィルタを適用することにより上記生体信号のピークを強調するフィルタ部、をさらに備えることとしてもよい。【００１５】上記第１算出部は、０．１２秒よりも狭い時間幅を上記所定の第１時間幅として、上記第１移動平均量を順次に算出することとしてもよい。【００１６】上記第２算出部は、０．８秒の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅を上記所定の第２時間幅として、上記第２移動平均量を順次に算出することとしてもよい。【００１７】上記検出部は、算出した上記ピーク幅の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅により、上記所定の第２時間幅を更新することとしてもよい。【００１８】上記検出部は、算出した上記ピーク幅が所定の範囲内であれば、算出した上記ピーク幅の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅により、上記所定の第２時間幅を更新し、算出した上記ピーク幅が所定の範囲外であれば、上記所定の第２時間幅の更新を制限することとしてもよい。【００１９】上記検出部は、算出した上記ピーク幅が過去に算出した１または複数のピーク幅の平均値を基準とした所定の範囲内であれば、算出した上記ピーク幅の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅により、上記所定の第２時間幅を更新し、算出した上記ピーク幅が上記過去に算出した１または複数のピーク幅の平均値を基準とした所定の範囲外であれば、上記所定の第２時間幅の更新を制限することとしてもよい。【００２０】本発明の他の実施形態によれば、時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出するステップと、上記生体信号に対して上記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出するステップと、上記第１移動平均量と上記第２移動平均量とに基づいて、上記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出するステップと、を含む、検出方法が提供される。【００２１】本発明の他の実施形態によれば、コンピュータを、時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅により第１移動平均量を順次に算出する第１算出部と、上記生体信号に対して上記所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅により第２移動平均量を順次に算出する第２算出部と、上記第１算出部により算出された上記第１移動平均量と上記第２算出部により算出された上記第２移動平均量とに基づいて、上記生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出する第３算出部と、を備える、検出装置として機能させるためのプログラムが提供される。

【発明の効果】【００２２】以上説明したように、本発明によれば、生体信号から迅速かつ高い精度によりピークを検出することが可能である。

【発明を実施するための形態】【００２４】以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。【００２５】また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための形態」を説明する。１．実施形態１－１．心電波形の区分点１－２．検出装置の外観の一例１－３．検出装置の機能構成１－４．生体信号の波形の一例１－５．バンドパスフィルタ適用後の波形１－６．所定の第１時間幅および所定の第２時間幅１－７．所定の第１時間幅を用いた第１移動平均量算出手法１－８．第１移動平均量の時間変化１－９．所定の第２時間幅を用いた第２移動平均量算出手法１－１０．第１移動平均量および第２移動平均量の時間変化１－１１．ピーク候補時間帯算出手法１－１２．検出装置により実行される処理の一例１－１３．検出装置により実行される処理の他の一例１－１４．所定の第２時間幅を更新する詳細処理の例２．変形例３．まとめ【００２６】＜１．実施形態＞［１－１．心電波形の区分点］図１は、本発明の実施形態に適用し得る心電波形の区分点を示す図である。まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態に適用し得る心電波形の区分点について説明する。【００２７】本発明の実施形態に係る検出装置によれば、生体信号が検出される。生体信号は、例えば、周期的な心電波形として検出することが可能である。本実施形態においては、検出装置が生体信号として心電波形を検出する例について具体的に説明する。しかしながら、検出装置により検出される生体信号は、心電波形以外のものであってもよく、脈波形であってもよい。心電波形は、例えば、図１に示すように、主に、Ｐ波，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波，Ｔ波，Ｕ波を有する波形である。心電波形からピークを検出する場合には、Ｒ波を検出することが目的であり、Ｒ－Ｒ間隔は、一般的に心拍（心拍数など）を算出するために用いられる。【００２８】［１－２．検出装置の外観の一例］図２は、本発明の実施形態に係る検出装置の外観の一例を示す図である。図２を参照しながら、本発明の実施形態に係る検出装置の外観の一例について説明する。【００２９】図２に示すように、本発明の実施形態に係る検出装置１０は、例えば、ユーザの生体信号を検出するセンサ２１０、ユーザからの操作情報の入力を受け付ける入力装置２５１，２５２，２５３、表示領域２７０などを備えるものである。センサ２１０により検出された生体信号は、検出装置１０の内部に入力され、検出装置１０による各種演算に使用される。入力装置２５１，２５２，２５３により入力が受け付けられた操作情報は、検出装置１０の内部に入力され、検出装置１０により操作情報に基づいた各種処理が実行される。表示領域２７０には、検出装置１０により得られた演算結果や処理結果が表示される。図２には、演算結果の例として、表示領域２７０に心拍数が表示されている例が示されている。【００３０】［１－３．検出装置の機能構成］図３は、本発明の実施形態に係る検出装置１０の機能構成を示す図である。図３を参照しながら、本発明の実施形態に係る検出装置１０の機能構成について説明する。【００３１】図３に示すように、検出装置１０は、少なくとも、第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３を備えるものである。その他、検出装置１０は、必要に応じて、センサ部１１０、フィルタ部１１１、Ａ／Ｄ変換部１１２、バッファ部１２１、検出部１３４、制御部１４０、入力部１５０、記憶部１６０、出力部１７０などを備えるものである。【００３２】第１算出部１３１は、時系列に沿って入力される生体信号に対して所定の第１時間幅（以下、「第１ウィンドウ幅」とも言う。）により第１移動平均量を順次に算出する機能を有するものである。生体信号の種類は、上記したように、特に限定されるものではない。また、生体信号が検出装置１０に入力される周期は、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示した各波の幅よりも十分に小さい時間（例えば、０．１秒よりも短い時間）毎に入力され得るものである。第１算出部１３１が第１移動平均量を算出する周期についても、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示した各波の幅よりも十分に小さい時間（例えば、０．１秒よりも短い時間）毎に算出され得るものである。第１算出部１３１による第１移動平均量の算出手法の詳細については、後に説明する。【００３３】第２算出部１３２は、生体信号に対して所定の第１時間幅よりも大きい所定の第２時間幅（以下、「第２ウィンドウ幅」とも言う。）により第２移動平均量を順次に算出する機能を有するものである。第２算出部１３２が第２移動平均量を算出する周期についても、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示した各波の幅よりも十分に小さい時間（例えば、０．１秒よりも短い時間）毎に算出され得るものである。第２算出部１３２による第２移動平均量の算出手法の詳細についても、後に説明する。【００３４】第３算出部１３３は、第１算出部１３１により算出された第１移動平均量と第２算出部１３２により算出された第２移動平均量とに基づいて、生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出する機能を有するものである。第３算出部１３３がピーク候補時間帯を算出する周期についても、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示した各波の幅よりも十分に小さい時間（例えば、０．１秒よりも短い時間）毎に算出され得るものである。さらには、第３算出部１３３は、算出時刻が略同一となるような２つの移動平均量（第１移動平均量と第２移動平均量）に基づいて、ピーク候補時間帯を算出する。第３算出部１３３によるピーク候補時間帯の算出手法の詳細についても、後に説明する。【００３５】検出部１３４は、第３算出部１３３により算出されたピーク候補時間帯と生体信号とに基づいて、生体信号がピークに達する時刻をピーク時刻として検出する機能を有するものである。検出部１３４がピーク時刻を算出する周期についても、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示した各波の幅よりも十分に小さい時間（例えば、０．１秒よりも短い時間）毎に算出され得るものである。検出部１３４は、第３算出部１３３によりピーク候補時間帯を算出される度にピーク時刻を検出してもよい。検出部１３４によるピーク時刻の検出手法の詳細についても、後に説明する。【００３６】センサ部１１０は、生体信号を検出する機能を有するものである。センサ部１１０は、図２に示したセンサ２１０により構成される場合には、ユーザの身体に接触されることにより、ユーザから生体信号を直接的に検出することができる。また、センサ部１１０は、他の手法により（例えば、他の装置から生体信号を受信することにより）生体信号を検出することも可能である。センサ部１１０により検出された生体信号は、第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３、検出部１３４などに、直接的または間接的に出力され得る。【００３７】フィルタ部１１１は、生体信号に対してフィルタを適用する機能を有するものである。フィルタ部１１１は、例えば、生体信号をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）にかけることにより、生体信号のうちでピーク部分の周波数帯域以外の部分をカットすることができる。すなわち、フィルタ部１１１は、生体信号に対してバンドパスフィルタを適用することにより生体信号のピークを強調することができる。生体信号に対してバンドパスフィルタを適用した結果については、後に説明する。【００３８】Ａ／Ｄ変換部１１２は、生体信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する機能を有するものである。Ａ／Ｄ変換部１１２により変換されて得られたデジタル信号は、生体信号として、第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３、検出部１３４などに、直接的または間接的に出力され得る。第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３、検出部１３４などがデジタル信号を扱う場合には、Ａ／Ｄ変換部１１２が有する機能により、第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３、検出部１３４などにおいて、各種の演算を行うことが可能となる。【００３９】バッファ部１２１は、生体信号を蓄積しておくことが可能であり、バッファ部１２１により蓄積されている生体信号は、第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３、検出部１３４などにより、必要に応じて、取得され得る。バッファ部１２１は、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などのメモリにより構成されものである。【００４０】制御部１４０は、検出装置１０の内部の各機能ブロックによる動作を制御する機能を有するものである。制御部１４０は、例えば、入力部１５０により受け付けられた操作情報に応じた処理を実行することが可能である。入力部１５０により受け付けられた操作情報に応じた処理としては、例えば、入力装置２５１が押下されることにより操作情報の入力が受け付けられた場合には、前画面に遷移する処理などが想定される。【００４１】また、入力部１５０により受け付けられた操作情報に応じた処理として、例えば、入力装置２５２が押下されることにより操作情報の入力が受け付けられた場合には、心拍数の測定を開始する処理などが想定される。また、入力部１５０により受け付けられた操作情報に応じた処理として、例えば、入力装置２５３が押下されることにより操作情報の入力が受け付けられた場合には、次画面に遷移する処理などが想定される。【００４２】入力部１５０は、ユーザから操作情報の入力を受け付ける機能を有するものである。入力部１５０は、例えば、入力装置などにより構成されるものであり、例えば、操作信号を入力するためのボタン、キーボード、マウスなどにより構成される。入力部１５０は、入力装置２５１を含んでいてもよく、入力装置２５２を含んでいてもよく、入力装置２５３を含んでいてもよい。入力部１５０により入力が受け付けられた操作情報は、制御部１４０に出力される。【００４３】第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３、検出部１３４、制御部１４０などは、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＡＭなどにより構成され、ＣＰＵが記憶部１６０によって記憶されているプログラムをＲＡＭに展開して実行することによりその機能が実現されるものである。しかし、このような構成に限らず、第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３、検出部１３４、制御部１４０などは、専用のハードウェアにより構成されることとしてもよい。【００４４】記憶部１６０は、コンピュータを検出装置１０として機能させるための各種プログラムを記憶することが可能である。記憶部１６０が記憶する各種プログラムは、例えば、第１算出部１３１、第２算出部１３２、第３算出部１３３、検出部１３４、制御部１４０などの機能を実現するために使用される。記憶部１６０は、例えば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）などといった記憶装置により構成される。【００４５】出力部１７０は、制御部１４０の制御によりユーザに対して情報（検出情報）を出力する機能を有するものである。出力部１７０は、例えば、出力装置などにより構成されるものであり、例えば、ディスプレイ、スピーカーなどにより構成される。出力部１７０がディスプレイにより構成される場合には、出力部１７０は、例えば、図２に示した表示領域２７０に情報（検出情報）を表示させることができる。【００４６】［１－４．生体信号の波形の一例］図４は、同実施形態に係る検出装置１０に入力される生体信号の波形の一例を示す図である。図４を参照しながら、本発明の実施形態に係る検出装置１０に入力される生体信号の波形の一例について説明する。【００４７】本実施形態においては、図４に示すような波形として、時系列に沿って検出装置１０に生体信号が入力された場合を例として説明する。波形の縦軸は、入力された生体信号の電位を示しており、波形の横軸は、時間を示している。【００４８】［１－５．バンドパスフィルタ適用後の波形］図５は、本発明の実施形態に係るフィルタ部１１１により生体信号に対してバンドパスフィルタが適用されて得られた波形の一例を示す図である。図５を参照しながら、本発明の実施形態に係るフィルタ部１１１により生体信号に対してバンドパスフィルタが適用されて得られた波形の一例について説明する。【００４９】フィルタ部１１１により、生体信号に対してバンドパスフィルタが適用されると、図５に示すように、生体信号のうちでピーク部分の周波数成分以外の部分がカットされ得る。図４に示した波形と比較して、図５に示した波形では、低域の周波数成分がカットされており、図１に示したＱＲＳ成分（Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波）が強調されているのがわかる。【００５０】［１－６．所定の第１時間幅および所定の第２時間幅］図６は、図５に示した波形と所定の第１時間幅および所定の第２時間幅との関係を示す図である。図６を参照しながら、図５に示した波形と所定の第１時間幅および所定の第２時間幅との関係について説明する。【００５１】図６に示したように、第１算出部１３１は、例えば、一般的なユーザの心電波形のうちでＱ波からＳ波までに相当する時間（以下、「ＱＲＳ幅」とも言う。）よりも狭い時間幅を第１ウィンドウ幅として、第１移動平均量を順次に算出することができる。このような狭い時間幅を第１ウィンドウ幅とすることにより、ピーク部分が維持された移動平均量を算出することができる。図６には、このように第１ウィンドウ幅が設定された第１ウィンドウＦが示されている。なお、一般的なユーザの心電波形のうちでＱ波からＳ波までに相当する時間は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１２秒程度である。【００５２】また、図６に示したように、第２算出部１３２は、例えば、一般的なユーザの心電波形のうちでＲ波からＲ波までに相当する時間（以下、「ＲＲ値」「ＲＲ周期」などとも言う。）の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅を第２ウィンドウ幅として、第２移動平均量を順次に算出することができる。このような時間幅を第２ウィンドウ幅とすることにより、Ｒ波が１つだけ第２ウィンドウに含まれる場合（例えば、図６に示した第２ウィンドウＧ１）とＲ波が２つ第２ウィンドウに含まれる場合（例えば、図６に示した第２ウィンドウＧ０）とを区別することができる。なお、一般的なユーザのＲＲ値は、特に限定されるものではないが、例えば、０．８秒程度である。【００５３】［１－７．所定の第１時間幅を用いた第１移動平均量算出手法］図７は、本発明の実施形態に係る第１算出部１３１により生体信号から所定の第１時間幅を用いて第１移動平均量を算出する手法について説明するための図である。図７を参照しながら、本発明の実施形態に係る第１算出部１３１により生体信号から所定の第１時間幅を用いて第１移動平均量を算出する手法について説明する。【００５４】上記したように、第１算出部１３１は、時系列に沿って入力される生体信号に対して第１ウィンドウ幅により第１移動平均量を順次に算出することができる。例えば、第１移動平均量算出時刻（ｔ＝Ｎ）から第１ウィンドウ幅だけ過去に遡った時刻（ｔ＝１）までをＮ－１等分した場合に、第１算出部１３１は、それぞれの時刻における電位を用いて、以下に示す式（１）に基づいて、電力量ＷＮを第１移動平均量として算出することができる。【００５５】【数式１】・・・（１）【００５６】また、例えば、第１移動平均量算出時刻（ｔ＝Ｎ）から第１ウィンドウ幅だけ過去に遡った時刻（ｔ＝１）までを無限に分割したと仮定した場合には、第１算出部１３１は、以下に示す式（２）に基づいて、電力量ＷＮを第１移動平均量として算出することができる。【００５７】【数式２】・・・（２）【００５８】しかしながら、上に示した式（１）または（２）に基づく第１移動平均量の算出手法は、一例に過ぎないため、第１算出部１３１による第１移動平均量の算出手法は、上に示した式（１）または（２）に限定されるものではない。【００５９】［１－８．第１移動平均量の時間変化］図８は、本発明の実施形態に係る第１算出部１３１により算出された第１移動平均量の時間変化を示す図である。図８を参照しながら、本発明の実施形態に係る第１算出部１３１により算出された第１移動平均量の時間変化について説明する。【００６０】ここでは、特に、第１ウィンドウＦと上に示した式（１）とに基づいて算出された第１移動平均量が時間軸に沿って図８に示されている。このように算出された第１移動平均量（図８に示した電力量ＷＮ）は、図８に示すように、ピーク部分が維持されているのがわかる。【００６１】［１－９．所定の第２時間幅を用いた第２移動平均量算出手法］図９は、本発明の実施形態に係る第２算出部１３２により生体信号から所定の第２時間幅を用いて第２移動平均量を算出する手法について説明するための図である。図９を参照しながら、本発明の実施形態に係る第２算出部１３２により生体信号から所定の第２時間幅を用いて第２移動平均量を算出する手法について説明する。【００６２】上記したように、第２算出部１３２は、時系列に沿って入力される生体信号に対して第２ウィンドウ幅により第２移動平均量を順次に算出することができる。例えば、第２移動平均量算出時刻（ｔ＝ｎ）から第２ウィンドウ幅だけ過去に遡った時刻（ｔ＝１）までをｎ－１等分した場合に、第２算出部１３２は、それぞれの時刻における電位を用いて、式（３）に基づいて、電力量Ｗｎを第２移動平均量として算出することができる。【００６３】【数式３】・・・（３）【００６４】また、例えば、第２移動平均量算出時刻（ｔ＝ｎ）から第２ウィンドウ幅だけ過去に遡った時刻（ｔ＝１）までを無限に分割したと仮定した場合には、第２算出部１３２は、以下に示す式（４）に基づいて、電力量Ｗｎを第２移動平均量として算出することができる。【００６５】【数式４】・・・（４）【００６６】しかしながら、上に示した式（３）または（４）に基づく第２移動平均量の算出手法は、一例に過ぎないため、第２算出部１３２による第２移動平均量の算出手法は、上に示した式（３）または（４）に限定されるものではない。【００６７】上記したように、第２算出部１３２は、例えば、ＲＲ値の１．２倍以上であり、かつ、１．５倍以下の時間幅を第２ウィンドウ幅として、第２移動平均量を順次に算出することができる。このような時間幅を第２ウィンドウ幅とすることにより、Ｒ波が１つだけ第２ウィンドウに含まれる場合（例えば、図９に示した第２ウィンドウＧ１には、Ｒ１だけが含まれている）とＲ波が２つ第２ウィンドウに含まれる場合（例えば、図９に示した第２ウィンドウＧ０には、Ｒ０およびＲ１が含まれている）とを区別することができる。【００６８】より詳細には、Ｒ波が１つだけ第２ウィンドウに含まれる場合には、相対的に第２移動平均量（電力量Ｗｎ）は小さくなるはずであり、Ｒ波が２つ第２ウィンドウに含まれる場合には、相対的に第２移動平均量（電力量Ｗｎ）は大きくなるはずである。【００６９】［１－１０．第１移動平均量および第２移動平均量の時間変化］図１０は、本発明の実施形態に係る第１算出部１３１により算出された第１移動平均量と第２算出部１３２により算出された第２移動平均量との時間変化を示す図である。図１０を参照しながら、本発明の実施形態に係る第１算出部１３１により算出された第１移動平均量と第２算出部１３２により算出された第２移動平均量との時間変化について説明する。【００７０】図１０には、特に、第１算出部１３１により算出された第１移動平均量が電力量ＷＮとして示され、第２算出部１３２により算出された第２移動平均量が電力量Ｗｎとして示されている。図１０に示すように、ピークに相当する部分（例えば、図１に示したＲ波に相当する部分）においては、第２移動平均量（電力量Ｗｎ）が下がっているのがわかる。一方、ノイズに相当すると想定される部分においては、第２移動平均量（電力量Ｗｎ）が下がっていないのがわかる。【００７１】これは、ピーク部分における第２移動平均量に使用される第２ウィンドウには、ピーク部分が１つしか入らないために第２移動平均量が低く算出されるが、ノイズに相当すると想定される部分においては、ピーク部分が２つ入るため、第２移動平均量が高く算出されるためである。【００７２】［１－１１．ピーク候補時間帯算出手法］図１１は、本発明の実施形態に係る第３算出部１３３により第１移動平均量と第２移動平均量とに基づいてピーク候補時間帯を算出する手法について説明するための図である。図１１を参照しながら、本発明の実施形態に係る第３算出部１３３により第１移動平均量と第２移動平均量とに基づいてピーク候補時間帯を算出する手法について説明する。【００７３】上述したように、第３算出部１３３は、第１移動平均量（電力量ＷＮ）と第２移動平均量（電力量Ｗｎ）とに基づいて、生体信号がピークに達する時刻を含んだ時間帯であるピーク候補時間帯を算出することができる。より詳細には、図１１に示すように、第３算出部１３３は、第１算出部１３１により算出された第１移動平均量が第２算出部１３２により算出された第２移動平均量を超える時間帯を、ピーク候補時間帯として算出することができる。図１１には、第１移動平均量（電力量ＷＮ）が第２移動平均量（電力量Ｗｎ）を超えている時間帯が「１（ｈｉｇｈ）」として示され、その他の時間帯が「０（ｌｏｗ）」として示されている。【００７４】上記したように、検出部１３４は、第３算出部１３３により算出されたピーク候補時間帯（例えば、電力量ＷＮが電力量Ｗｎを超える時間帯）と生体信号とに基づいて、生体信号がピークに達する時刻をピーク時刻として検出することができる。より具体的には、検出部１３４は、１または複数のピーク候補時間帯のそれぞれにおける電位の最大値をピーク値として検出するとともに、電位がピーク値に達する時刻をピーク時刻として検出することができる。【００７５】検出部１３４は、少なくとも２つのピーク時刻を検出し、検出した２つのピーク時刻の間隔をピーク間隔として算出することも可能である。検出装置１０が生体信号として心電波形を検出した場合には、ピーク間隔は、ＲＲ値として算出され得るものである。また、検出部１３４は、算出したピーク間隔に基づいて、生体信号がピークに達する単位時間当たりの回数をピーク頻度として算出することも可能である。検出装置１０が生体信号として心電波形を検出した場合には、ピーク間隔は、心拍数として算出され得るものである。【００７６】［１－１２．検出装置により実行される処理の一例］図１２は、本発明の実施形態に係る検出装置１０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１２を参照しながら、本発明の実施形態に係る検出装置１０により実行される処理の流れの一例について説明する。【００７７】図１２に示すように、検出装置１０のセンサ部１１０は、生体信号の入力を受け付け、フィルタ部１１１は、センサ部１１０により入力が受け付けられた生体信号に対してＢＰＦによるピーク強調を行う（ステップＳ１０１）。しかしながら、このステップＳ１０１は、上記したように必須のものではない。ＢＰＦによりノイズ除去（ステップＳ１０２）がなされた生体信号は、ステップＳ１０６におけるピーク算出において使用される。【００７８】第１算出部１３１は、生体信号に基づいて、第１ウィンドウにより電力量移動平均値ＷＮを算出する（ステップＳ１０３）。続いて、第２算出部１３２は、生体信号に基づいて、第２ウィンドウにより電力量移動平均値Ｗｎを算出する（ステップＳ１０４）。第１算出部１３１により算出された電力量移動平均値ＷＮと第２算出部１３２により算出された電力量移動平均値Ｗｎとは、第３算出部１３３に出力されて使用される。【００７９】第３算出部１３３は、第１算出部１３１により算出された電力量移動平均値ＷＮと第２算出部１３２により算出された電力量移動平均値Ｗｎとに基づいて、第３ウィンドウを設定する（ステップＳ１０５）。上記した例では、第３ウィンドウは、ＷｎよりもＷＮのほうが大きい時間帯の生体信号に対して設定される「１（ｈｉｇｈ）」に相当する。検出部１３４は、第３ウィンドウにより生体信号からピーク値を算出する（ステップＳ１０６）。【００８０】［１－１３．検出装置により実行される処理の他の一例］図１３は、本発明の実施形態に係る検出装置１０により実行される処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。図１３を参照しながら、本発明の実施形態に係る検出装置１０により実行される処理の流れの他の一例について説明する。【００８１】図１３に示した処理は、図１２に示した処理に対して、ステップＳ１０７およびステップＳ１０８が追加されている点において、図１２に示した処理と異なっている。したがって、ステップＳ１０７およびステップＳ１０８について説明する。【００８２】検出部１３４は、第３ウィンドウにより生体信号から算出したピーク値に達する時刻に基づいて、ピーク間隔（例えば、ＲＲ値）を算出する（ステップＳ１０７）。検出部１３４は、算出したピーク間隔（例えば、ＲＲ値）に基づいて、第２ウィンドウ幅を設定することができる（ステップＳ１０８）。より詳細には、第２ウィンドウ幅は、例えば、記憶部１６０により記憶されており、検出部１３４は、記憶部１６０により記憶されている第２ウィンドウ幅を更新することにより、第２ウィンドウ幅を設定することができる。その場合、例えば、第２算出部１３２は、記憶部１６０により記憶されている第２ウィンドウ幅を取得して、取得した第２ウィンドウ幅に基づいて電力量移動平均値Ｗｎを算出することができる。【００８３】［１－１４．所定の第２時間幅を更新する詳細処理の例］図１４は、本発明の実施形態に係る第３算出部１３３により所定の第２時間幅を更新する詳細処理の流れの例を示すフローチャートである。図１４を参照しながら、本発明の実施形態に係る第３算出部１３３により所定の第２時間幅を更新する詳細処理の流れの例について説明する。【００８４】図１４に示すように、検出部１３４は、ステップＳ１０７において算出されたＲＲ値に所定の定数（例えば、１．２～１．５）を乗じ、乗じた結果得られた値により第２ウィンドウ幅を更新することができる（ステップＳ１０８Ａ）。検出部１３４は、例えば、記憶部１６０により記憶されている第２ウィンドウ幅を更新することができる。【００８５】また、検出部１３４は、第２ウィンドウ幅を更新する前に、第２ウィンドウ幅を更新するべきか否かを判定するようにしてもよい。例えば、検出部１３４は、条件（テンプレートＲＲ値－Ｘ≦算出したＲＲ値≦テンプレートＲＲ値＋Ｘ）を満たすか否かを判断してもよい（ステップＳ１０８Ｂ１）。検出部１３４は、当該条件を満たさない場合には、第２ウィンドウ幅を更新しない（第２ウィンドウ幅の更新を制限する）こととしてもよい（ステップＳ１０８Ｂ２）。【００８６】また、検出部１３４は、当該条件を満たす場合には、ステップＳ１０７において算出されたＲＲ値に所定の定数（例えば、１．２～１．５）を乗じ、乗じた結果得られた値により第２ウィンドウ幅を更新するとともに、テンプレートＲＲ値を更新することとしてもよい（ステップＳ１０８Ｂ３）。検出部１３４により使用されるテンプレートＲＲ値およびＸは、例えば、あらかじめ記憶部１６０に記憶させておくことができる。【００８７】また、例えば、検出部１３４は、条件（過去Ｙ回の算出ＲＲ値の平均値－Ｘ≦算出したＲＲ値≦過去Ｙ回の算出ＲＲ値の平均値＋Ｘ）を満たすか否かを判断してもよい（ステップＳ１０８Ｃ１）。検出部１３４は、当該条件を満たさない場合には、第２ウィンドウ幅を更新しない（第２ウィンドウ幅の更新を制限する）こととしてもよい（ステップＳ１０８Ｃ２）。【００８８】また、検出部１３４は、当該条件を満たす場合には、ステップＳ１０７において算出されたＲＲ値に所定の定数（例えば、１．２～１．５）を乗じ、乗じた結果得られた値により第２ウィンドウ幅を更新することとしてもよい（ステップＳ１０８Ｃ３）。検出部１３４により使用されるＸは、例えば、あらかじめ記憶部１６０に記憶させておくことができる。過去Ｙ回の算出ＲＲ値の平均値は、例えば、検出部１３４により算出され、記憶部１６０に記憶させておくことができる。【００８９】＜２．変形例＞以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。【００９０】＜３．まとめ＞本発明の実施形態によれば、第１ウィンドウ幅および第２ウィンドウ幅を用いて、生体信号から迅速かつ高い精度によりピークを検出することが可能である。また、ウィンドウ幅を適応的に更新することにより、個人差によって心拍数が極端に早い場合や、極端に遅い場合などにも、本実施形態に係る検出装置１０により奏する効果を維持することができる。【００９１】また、生体信号の１波目が入力された時点において生体信号からピーク値を検出することが可能となる。さらに、生体信号のうちピーク部分以外の部分に似たような周波数成分をもったノイズが発生した場合であっても、有効にピークを検出することができる。すなわち、本実施形態によれば、ピーク間隔を考慮したスレッショルドを設定し、設定したスレッショルドに基づいてピークを検出できるため、ピーク検出の精度が向上するという効果を奏する。

A

2012139434

2011000065

20110104

20120726

2012139434

20120726

吸込口体および電気掃除機

000003078,502285664,503376518

株式会社東芝,東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社,東芝ホームアプライアンス株式会社

110001380

特許業務法人東京国際特許事務所

真野 文樹,森下 篤至,原田 健司,市川 洋光,渡邉 満

8

A47L 9/04 (20060101)

A47L 9/04 A

6

0

12

3B061

3B061 AA06 ,3B061 AA24 ,3B061 AD05 ,3B061 AD13

【課題】吸込口体の操作力の増大を抑制しつつ、単に払拭するよりも効率的に被掃除面を磨き上げることの可能な吸込口体および電気掃除機を提案する。【解決手段】吸込口体２６は、底面に吸込口２８を有する吸込口本体３２と、吸込口本体３２に回転自在に軸支される軸部５７と軸部５７の径方向へ延びる線形状の毛ブラシ５８とを有して吸込口２８に配置される回転清掃体２９と、袋形状を有し毛ブラシ５８を覆って回転清掃体２９と回転一体化する円筒面状の清掃面６５ａを有する着脱自在な袋状回転清掃体６５と、を備える。【選択図】図７

【請求項１】底面に吸込口を有する吸込口本体と、前記吸込口本体に回転自在に軸支される軸部と前記軸部の径方向へ延びる線形状または板形状の第一清掃部材とを有して前記吸込口に配置される回転清掃体と、袋形状を有し前記第一清掃部材を覆って前記回転清掃体と回転一体化する円筒面状の清掃面を有する着脱自在な第二清掃体と、を備えたことを特徴とする吸込口体。【請求項２】前記第二清掃体は、前記回転清掃体が通り抜け自在であり、かつ開口径を絞ると前記第一清掃部材の抜け出しを抑制可能な開口を有することを特徴とする請求項１に記載の吸込口体。【請求項３】前記第二清掃体は、回転方向に対して傾斜した網目状の凹凸を有することを特徴とする請求項１または２に記載の吸込口体。【請求項４】前記凹凸は、織物、編物、不織布または樹脂製フィルムで形成された格子であることを特徴とする請求項３に記載の吸込口体。【請求項５】前記第二清掃体は、袋形状の表裏で網目の異なる前記網目状の凹凸を有することを特徴とする請求項３または４に記載の吸込口体。【請求項６】請求項１から５のいずれか１項に記載の吸込口体を備えたことを特徴とする電気掃除機。

【請求項１】底面に吸込口を有する吸込口本体と、前記吸込口本体に回転自在に軸支される軸部と前記軸部の径方向へ延びる線形状または板形状の第一清掃部材とを有して前記吸込口に配置される回転清掃体と、袋形状を有し前記第一清掃部材を覆って前記回転清掃体と回転一体化する円筒面状の清掃面を有する着脱自在な第二清掃体と、を備えたことを特徴とする吸込口体。

【技術分野】【０００１】本発明に係る実施形態は、吸込口体および電気掃除機に関する。

【背景技術】【０００２】底面に吸込口を有する吸込口本体と、吸込口本体に回転自在に軸支された軸部と軸部の径方向へ延びる板形状のブレード（または、軸部の径方向へ延びる線状の毛ブラシ）とを有して吸込口に配置される回転清掃体と、を備えた吸込口体が知られている。【０００３】ブレードや毛ブラシは、回転清掃体の回転にともなって旋回し、じゅうたんやフローリングなどの被掃除面を掻き上げて塵埃を除去する。【０００４】ところで、ブレードや毛ブラシは、軸部の周囲に複数設けられているが、それぞれのブレードは被掃除面に対して線状に接触し、それぞれの毛ブラシは被掃除面に対して点状に接して塵埃を掻き上げる。このため、ブレードや毛ブラシは、凹凸の少ないフローリングのような被掃除面を磨き上げたような状態に掃除することが難しい。【０００５】そこで、回転清掃体の他に、被掃除面を臨む平面を有する台座と、台座に設けられた織布、不織布、編布およびティッシュペーパなどの払拭部材と、を備えた吸込口体が知られている。

【発明が解決しようとする課題】【０００７】台座の平面に払拭部材を備えた電気掃除機は、ブレードや毛ブラシに比べて被掃除面に大きな接触部分を有するので凹凸の少ないフローリングのような被掃除面を磨き上げたような状態に掃除することが可能になる。【０００８】しかしながら、払拭部材の接触面積の拡大は、吸込口体を前後移動させるために必要な操作力の増加を招き、しかも払拭部材の接触面の至る所に通気孔を設けて塵埃を吸い込もうとすれば、吸込口体の前後移動に要する操作力はさらに増大する。すなわち、吸込口体の前後移動に要する操作力は、払拭部材と被掃除面との摩擦によって支配される。【０００９】そこで、本発明は、吸込口体の操作力の増大を抑制しつつ、単に払拭するよりも効率的に被掃除面を磨き上げることの可能な吸込口体および電気掃除機を提案する。

【課題を解決するための手段】【００１０】前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る吸込口体は、底面に吸込口を有する吸込口本体と、前記吸込口本体に回転自在に軸支される軸部と前記軸部の径方向へ延びる線形状または板形状の第一清掃部材とを有して前記吸込口に配置される回転清掃体と、袋形状を有し前記第一清掃部材を覆って前記回転清掃体と回転一体化する円筒面状の清掃面を有する着脱自在な第二清掃体と、を備えたことを特徴とする。【００１１】また、本発明の実施形態に係る電気掃除機は、前記吸込口体を備えたことを特徴とする。

【発明を実施するための形態】【００１３】本発明に係る電気掃除機の実施形態について図１から図９を参照して説明する。【００１４】図１は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示した斜視図である。【００１５】図１に示すように、電気掃除機１は、いわゆるキャニスタ型の電気掃除機である。電気掃除機１は、被掃除面上を走行する掃除機本体２と、掃除機本体２に着脱自在に接続された管部３と、を備える。【００１６】掃除機本体２は、本体ケース５と、本体ケース５の両側方に軸支された一対の車輪６と、本体ケース５に着脱自在に装着された塵埃分離集塵部７と、塵埃分離集塵部７に連通された電動送風機８と、主に電動送風機８の運転を制御する本体制御部９と、電動送風機８に電力を導く電源コード１１と、を備える。【００１７】本体ケース５は、塵埃分離集塵部７に連通された本体接続口１２を有する。【００１８】車輪６は、大径の走行輪である。【００１９】塵埃分離集塵部７は、電動送風機８が発生させる負圧によって電気掃除機１に吸い込まれる含塵空気（塵埃を含んだ空気）から塵埃を分離し、捕集する。【００２０】本体制御部９は、予め設定された複数の運転モードを有する。また、本体制御部９は、管部３から読み取る操作信号に対応する任意の運転モードを複数の運転モードから択一的に選択し、選択した運転モードにしたがって電動送風機８を運転する。それぞれの運転モードは、管部３から読み取る操作信号に対応付けて互いに異なる入力値（電動送風機８の入力値）を有するよう設定される。【００２１】電源コード１１は、自由端部に電源プラグ１６を備える。【００２２】管部３は、電動送風機８の運転にともない掃除機本体２から作用する負圧によって、被掃除面から含塵空気を吸い込み掃除機本体２に案内する。管部３は、掃除機本体２の本体接続口１２に着脱自在に接続された接続管１９と、接続管１９に連通された集塵ホース２１と、集塵ホース２１に連通された手元操作管２２と、手元操作管２２から突出させて設けられた把持部２３と、把持部２３に設けられた操作部２４と、手元操作管２２に着脱自在に接続され連通された延長管２５と、延長管２５に着脱自在に接続された吸込口体２６と、を備える。【００２３】集塵ホース２１は、可撓で細長い略円筒状を有する。集塵ホース２１の一端は、接続管１９に接続される。集塵ホース２１は、接続管１９を介して掃除機本体２の内部に連通する。【００２４】手元操作管２２の一端は、集塵ホース２１の他端に設けられる。手元操作管２２は、接続管１９および集塵ホース２１を介して掃除機本体２の内部に連通する。【００２５】把持部２３は、電気掃除機１のユーザが把持して電気掃除機１を操作するものである。把持部２３は、手元操作管２２に設けられる。【００２６】操作部２４は、それぞれの運転モードに対応するスイッチを備える。具体的には、操作部２４は、電動送風機８の運転停止操作を受け取る停止スイッチ２４ａと、電動送風機８の運転開始操作を受け取る起動スイッチ２４ｂと、を備える。起動スイッチ２４ｂは、弱運転スイッチ（図示省略）、中運転スイッチ（図示省略）および強運転スイッチ（図示省略）を別個に備える構成にしても良い。電気掃除機１のユーザは、操作部２４を操作して電動送風機８の運転モードを択一的に選択できる。【００２７】延長管２５は、伸縮可能な細長略円筒状に形成される。延長管２５は、複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造を有する。延長管２５の一端は、手元操作管２２の他端に着脱自在に接続される。延長管２５は、接続管１９、手元操作管２２および集塵ホース２１を介して掃除機本体２の内部に連通する。【００２８】吸込口体２６は、延長管２５の他端に着脱自在に接続される。また、吸込口体２６は、木床やカーペットなどの被掃除面上を走行自在な構造を有するとともに、走行状態において被掃除面に対向する底面に吸込口２８を有する。さらに、吸込口体２６は、吸込口体２６に軸支され吸込口２８に配置された回転清掃体２９と、回転清掃体２９を回転駆動させる電動機３１と、を備える。吸込口体２６は、延長管２５、手元操作管２２および集塵ホース２１を介して掃除機本体２の内部に連通する。【００２９】電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂで運転開始操作を受け取ると電動送風機８の運転を開始して掃除機本体２の内部に負圧（吸込負圧）を発生する。この負圧は、本体接続口１２から集塵ホース２１と手元操作管２２と延長管２５とを経て吸込口体２６の吸込口２８に作用する。吸込口２８に作用した負圧によって、電気掃除機１は、被掃除面に溜まった塵埃を空気とともに吸込口２８から吸い込んで被掃除面を掃除する。このとき、電気掃除機１は、吸込口２８に吸い込んだ含塵空気を塵埃分離集塵部７によって空気と塵埃とに分離し、分離した塵埃を捕集する。他方、分離された空気は、塵埃分離集塵部７を通過して電動送風機８に吸い込まれた後、掃除機本体２から排気される。【００３０】吸込口体２６についてさらに詳述する。【００３１】図２は、本発明の実施形態に係る吸込口体を示した斜視図である。【００３２】図２に示すように、吸込口体２６は、略直方体形状の箱状の吸込口本体３２と、吸込口本体３２の後部に設けられた接続管部３３と、を備える。【００３３】ここで、吸込口体２６の前進方向（図２中、実線矢Ｘ）を前方、その反対方向を後方とする。また、吸込口体２６を床面などの略水平な被掃除面に配置させた状態で、後から前を見たときの左側（図２中、実線矢Ｙ）を左方、その反対方向を右方とする。さらに、吸込口体２６の前後方向および左右方向に直交する右手座標系の＋Ｚ方向を上方とし、その反対方向を下方とする。【００３４】吸込口本体３２は、平面視において前後方向に短辺、左右方向に長辺を有する長方形状のケース体３５を備える。ケース体３５は、上方が開放された箱状の下ケース３６と、下ケース３６を覆う上ケース３７および蓋ケース３８と、を備える。【００３５】接続管部３３は、吸込口本体３２の後部側の幅方向略中央部に配置される。また、接続管部３３は、吸込口本体３２に軸支された回転接続管部３９と、回転接続管部３９に軸支された揺動接続管部４１と、を備える。【００３６】回転接続管部３９は、吸込口本体３２によって吸込口体２６の前後方向に沿う軸（Ｘ軸に一致する軸またはＸ軸に平行な軸）回りに回動自在に軸支される。【００３７】揺動接続管部４１は、回転接続管部３９に揺動自在に設けられる。すなわち、揺動接続管部４１は、回転接続管部３９の回転軸（Ｘ軸に一致する軸またはＸ軸に平行な軸）に直交する軸回りに揺動自在に軸支される。また、揺動接続管部４１の自由端部は、延長管２５の自由端部に着脱自在に接続される。【００３８】図３は、本発明の実施形態に係る吸込口体の内部を示した斜視図である。なお、図３は、上ケース３７および蓋ケース３８を除去して示した図である。【００３９】図３に示すように、吸込口体２６の下ケース３６は、上方が開放された箱状体であり、回転清掃体２９が収容された吸込室４２、電動機３１が収容された機械室４３および吸込口体制御部４５が収容された制御室４６を区画する内壁４７を備える。【００４０】なお、上ケース３７は機械室４３および制御室４６の上方に覆い被さり、蓋ケース３８は吸込室４２の上方に覆い被さる。【００４１】吸込室４２は吸込口体２６の前半部に区画され、機械室４３は吸込口体２６の左側後半部から左側部に渡って区画され、制御室４６は吸込口体２６の右側後半部に区画される。機械室４３と制御室４６とは離隔されている。【００４２】吸込室４２は、吸込口体２６底面の吸込口２８に連続する空間であり、吸込口体２６の幅方向に延びる空間である。【００４３】回転清掃体２９は、吸込口体２６の幅方向に回転軸を向けて着脱自在に保持されており、吸込室４２から取り出すことができる。【００４４】電動機３１は、吸込室４２の後方左寄りに配置される。電動機３１は、回転子（図示省略）および固定子（図示省略）を覆う略円筒形状の外郭４８と、回転子と回転一体の出力軸３１ａと、を備える。外郭４８は中心線（円筒形状部の中心線）を吸込口体２６の幅方向に向ける。出力軸３１ａは、回転子と回転一体な軸であり、外郭４８の中心線と略同軸上にあって外郭４８の一方の底部から吸込口体２６の左側壁の内側に向けて延びる。【００４５】吸込口体制御部４５は、掃除機本体２から接続管１９、集塵ホース２１、手元操作管２２および延長管２５を介して供給される電力によって電動機３１を運転する。【００４６】吸込口体２６は、吸込室４２と接続管部３３（より詳しくは、回転接続管部３９）とを連通するラッパ形状の連通管４９と、電動機３１を機械室４３に弾性支持する弾性支持部５１と、機械室４３にあって吸込室４２に収容された回転清掃体２９に接続する第一プーリ５２と、電動機３１の出力軸３１ａに回転一体に固定された第二プーリ５３と、第一プーリ５２と第二プーリ５３との間に巻掛けられたベルト５５と、を備える。【００４７】連通管４９は、機械室４３と制御室４６との間にあり、機械室４３と制御室４６とを隔てる。【００４８】弾性支持部５１は、電動機３１の運転にともなう振動がケース体３５に伝わらないよう絶縁する。弾性支持部５１は、シリコンゴムなどのゴム弾性体またはバネなどの弾性体であり、電動機３１の外郭４８とケース体３５との間に介在する。弾性支持部５１は、電動機３１の出力軸３１ａの延長方向に離間された一対の防振部材５６ａ、５６ｂを有する。防振部材５６ａ、５６ｂは、円筒形状の外郭４８のそれぞれの端部を支持する。【００４９】第一プーリ５２、第二プーリ５３およびベルト５５は、電動機３１の駆動力を回転清掃体２９に伝達する。【００５０】第一プーリ５２は、カップリング（図示省略）によって回転清掃体２９に接続される。【００５１】ベルト５５は、機械室４３内であって吸込口体２６の左側部の前側から後側に渡って延び、第一プーリ５２および第二プーリ５３を介して電動機３１と回転清掃体２９との間で動力を伝達する。【００５２】図４は、本発明の実施形態に係る吸込口体の回転清掃体を示した斜視図である。【００５３】図５は、本発明の実施形態に係る吸込口体の回転清掃体を示した縦断面図である。【００５４】図６は、本発明の実施形態に係る吸込口体の回転清掃体を示した横断面図である。【００５５】図４から図６に示すように、吸込口体２６の回転清掃体２９は、吸込口本体３２に回転自在に軸支される軸部５７と、軸部５７の径方向へ延びる線形状の毛ブラシ５８（第一清掃部材）と、軸部５７の径方向へ延びる板形状のブレード５９（第一清掃部材）と、軸部５７の両自由端部に設けられた軸受部６１と、を備える。【００５６】軸部５７は、円筒形状の基部６２と、基部６２の径外方向に突出して毛ブラシ５８またはブレード５９の起端を保持する腕部６３と、を備える。腕部６３は、基部６２の周方向に見て略均等に配置され、基部６２の長手軸方向に見て螺旋形状を有する。【００５７】それぞれの毛ブラシ５８は、軸部５７の腕部６３に保持された起端と、回転清掃体２９の径方向に突出した先端と、を有する。毛ブラシ５８の全体は、軸部５７の回転中心線方向に延びる螺旋壁状に並ぶ。【００５８】ブレード５９は、軸部５７の腕部６３に保持された起端と、回転清掃体２９の径方向に突出した先端と、を有するシリコンゴムの板状体である。また、ブレード５９は、軸部５７の回転中心線方向へ螺旋壁状に延びる。【００５９】毛ブラシ５８およびブレード５９は軸部５７の周囲を交互に囲み、これらの先端は回転清掃体２９の回転にともなって円筒状の軌跡を描く。【００６０】なお、第一清掃部材としての毛ブラシ５８およびブレード５９は、いずれか一方のみ（すなわち、毛ブラシ５８のみ、またはブレード５９のみ）であってもよい。【００６１】軸受部６１は、軸部５７に対して回転自在であり、ケース体３５に回転清掃体２９を回転自在、かつ着脱自在に保持する。【００６２】なお、回転清掃体２９の回転にともなって、ブレード５９は被掃除面に対して線状に接触し、毛ブラシ５８は被掃除面に対して点状に接して塵埃を掻き上げる。このため、毛ブラシ５８およびブレード５９は、凹凸の少ないフローリングのような被掃除面を磨き上げたような状態に掃除することが難しい。【００６３】そこで、本実施形態に係る吸込口体２６は、回転清掃体２９の他に、袋状回転清掃体６５を備える。【００６４】図７は、本発明の実施形態に係る吸込口体の袋状回転清掃体を示した斜視図である。【００６５】図８は、本発明の実施形態に係る吸込口体の袋状回転清掃体を示した縦断面図である。【００６６】図９は、本発明の実施形態に係る吸込口体の袋状回転清掃体を示した横断面図である。【００６７】図７から図９に示すように、吸込口体２６は、袋形状を有し、毛ブラシ５８およびブレード５９を覆って回転清掃体２９と回転一体化する円筒面状の清掃面６５ａを有する着脱自在な袋状回転清掃体６５（第二清掃体）を備える。【００６８】袋状回転清掃体６５は、回転清掃体２９の回転にともなって毛ブラシ５８およびブレード５９の先端が描く円筒状の軌跡に沿うような円筒面状の清掃面６５ａを有する略円筒形状の袋体である。袋状回転清掃体６５は、織物、編物、不織布または樹脂製フィルムを袋形状に織り、編み、もしくは縫製したものであり、裏返して使用することができる（所謂、リバーシブルである）。【００６９】また、袋状回転清掃体６５は、回転清掃体２９が通り抜け自在であり、かつ開口径を絞ると毛ブラシ５８およびブレード５９の抜け出しを抑制可能な開口６５ｂを有する。袋状回転清掃体６５は、開口６５ｂの縁に沿った環状のゴム紐（図示省略）や、ひも（図示省略）を備え、開口６５ｂを絞る。袋状回転清掃体６５は、開口６５ｂに回転清掃体２９を貫き通して毛ブラシ５８およびブレード５９を覆い、開口６５ｂを絞ることによって回転清掃体２９に装着される。他方、袋状回転清掃体６５は、開口６５ｂを緩めて、開口６５ｂから回転清掃体２９を抜き取ることによって回転清掃体２９から取り外される。【００７０】さらに、袋状回転清掃体６５は、回転方向に対して傾斜した網目状の凸部６６を有する。凸部６６は、織物、編物、不織布または樹脂製フィルムで形成された格子であり、織ったり、編んだり、縫ったりしたものでも良く、シート状もしくはフィルム状のものでも良い。袋状回転清掃体６５は、袋形状の表裏で網目の異なる網目状の凸部６６ａ、６６ｂを有する。なお、凸部６６は、袋状回転清掃体６５の裏表いずれかのみにあっても良い。【００７１】吸込口体２６は、回転清掃体２９に袋状回転清掃体６５を覆い被せると、毛ブラシ５８およびブレード５９に代えて袋状回転清掃体６５の清掃面６５ａを回転させることができる。清掃面６５ａは、毛ブラシ５８およびブレード５９の起端から先端に係る長さ（所謂、毛足の長さ）による弾力性（所謂、腰の強さ）によって被清掃面にしっかりと接地するとともに、吸込口体２６の幅方向へ略一直線に接地する（図９）。そして、清掃面６５ａは、毛ブラシ５８およびブレード５９のように回転にともなって設置箇所が断続することが無く、清掃面６５ａの全幅に渡って、常に被掃除面に接する。これらによって、吸込口体２６は、従来の電気掃除機のように払拭部材を被掃除面に擦り合わせるよりも極めて効率的、かつ効果的に被掃除面を磨き上げることができる。【００７２】また、吸込口体２６は、電動機３１によって清掃面６５ａを吸込口体２６の走行速度に比べて高速に回転するので、従来の電気掃除機のように払拭部材と被掃除面との摩擦によって操作力が増大することなく、比較的に軽い力で前後移動でき、操作性が向上できる。【００７３】さらに、袋状回転清掃体６５は、織物、編物、不織布または樹脂製フィルムを用いて形成されるため、被掃除面上の水分によって破れたりすることはない。【００７４】さらにまた、袋状回転清掃体６５は、開口６５ｂを絞って毛ブラシ５８およびブレード５９が袋外に抜け出さないよう、しっかりと回転清掃体２９に装着できるので、回転清掃体２９の回転にともなって吸込口体２６内に巻き込まれたり、吸い込まれたりすることがない。【００７５】また、袋状回転清掃体６５は、清掃面６５ａの凸部６６によって被掃除面をよりきれいに磨き上げることができる。【００７６】さらに、袋状回転清掃体６５は、表裏を使用できるので、粗磨き用の面と仕上げ磨き用の面とを備えるように構成したり、表裏を交換したりすることで長寿命に使用できる。【００７７】したがって、本実施形態に係る電気掃除機１および吸込口体２６によれば、吸込口体２６の操作力の増大を抑制しつつ、単に払拭するよりも効率的に被掃除面を磨き上げることができる。【００７８】なお、本発明に係る電気掃除機１は、キャニスタ型の電気掃除機１に限らず、アップライト型、スティック型、ハンディ型あるいは自律型などの電気掃除機１であってもよい。【００７９】本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

A

2012139435

2011000077

20110104

20120726

2012139435

20120726

電子内視鏡

306037311

富士フイルム株式会社

100075281

小林 和憲

鳥居 雄一

8

A61B 1/00 (20060101), A61B 1/06 (20060101), A61B 1/04 (20060101)

A61B 1/00 300Y ,A61B 1/06 B ,A61B 1/04 372 ,A61B 1/00 300D

6

0

11

4C061,4C161

4C061 CC06 ,4C061 DD03 ,4C061 FF40 ,4C061 FF46 ,4C061 FF47 ,4C061 GG01 ,4C061 NN01 ,4C061 QQ02 ,4C061 QQ04 ,4C061 QQ07 ,4C061 QQ09 ,4C061 RR05 ,4C061 RR26 ,4C061 WW17,4C161 CC06 ,4C161 DD03 ,4C161 FF40 ,4C161 FF46 ,4C161 FF47 ,4C161 GG01 ,4C161 NN01 ,4C161 QQ02 ,4C161 QQ04 ,4C161 QQ07 ,4C161 QQ09 ,4C161 RR05 ,4C161 RR26 ,4C161 WW17

【課題】十分な照明光量を確保して照明むらの発生を防止するとともに、挿入部先端部を小径化する。【解決手段】内視鏡挿入部の先端部１６ａには、観察窓２６、一対の第１照明窓４８ａ，４８ｂ、一対の第２照明窓４９ａ，４９ｂが設けられている。第１照明窓４８ａ，４８ｂは、観察窓２６の中心を通る対称軸Ｌに対して線対称の位置に配されている。第２照明窓４９ａ，４９ｂは、第１照明窓４８ａ，４８ｂと共通の対称軸Ｌに対して線対称の位置に配されている。第１照明窓４８ａ，４８ｂ、第２照明窓４９ａ，４９ｂは、互いに並列に配されている。第１照明窓４８ａ，４８ｂの外径は、第２照明窓４９ａ，４９ｂの外径よりも大きく形成され、照明光を広範囲に配光する。【選択図】図３

【請求項１】被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端に配され、被検体の像光を取り込むための観察窓と、前記観察窓から取り込まれた光を光電変換することにより前記被検体内を撮像する撮像素子と、被検体に照明光を照射する第１照明部であり、前記観察窓を間に挟んで両側に配置される一対の第１照明窓を有する第１照明部と、前記第１照明部とは分光分布の異なる照明光を照射する第２照明部であり、前記観察窓を間に挟んで両側に配置される一対の第２照明窓を有する第２照明部とを備え、前記第１照明窓は、前記第２照明窓より広範囲に配光することを特徴とする電子内視鏡。【請求項２】前記第１照明窓は、前記第２照明窓より外径が大きいことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡。【請求項３】前記第１照明窓は、照明光を拡散する屈折力を有する拡散レンズであることを特徴とする請求項１または２記載の電子内視鏡。【請求項４】前記第１及び第２照明窓の一方からは、白色光を照射し、他方からは前記白色光とは分光分布の異なる特殊光を照射することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電子内視鏡。【請求項５】前記第１照明窓は、前記観察窓の中心を通る対称軸に対して線対称に配置され、前記第２照明窓は、前記第１照明窓と並列に配されるとともに、前記対称軸に対して線対称に配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電子内視鏡。【請求項６】前記第１照明窓は、前記観察窓の中心を通る第１対称軸に対して線対称に配置され、前記第２照明窓は、前記第１対称軸と交差し、前記観察窓の中心を通る第２対称軸に対して線対称に配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電子内視鏡。

【請求項１】被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端に配され、被検体の像光を取り込むための観察窓と、前記観察窓から取り込まれた光を光電変換することにより前記被検体内を撮像する撮像素子と、被検体に照明光を照射する第１照明部であり、前記観察窓を間に挟んで両側に配置される一対の第１照明窓を有する第１照明部と、前記第１照明部とは分光分布の異なる照明光を照射する第２照明部であり、前記観察窓を間に挟んで両側に配置される一対の第２照明窓を有する第２照明部とを備え、前記第１照明窓は、前記第２照明窓より広範囲に配光することを特徴とする電子内視鏡。

【技術分野】【０００１】本発明は、被検体内を観察するため、照明光を被検体内の観察範囲に照射する電子内視鏡に関する。