JP7655438B2

JP7655438B2 - リフレクトアレイ、リフレクトアレイ装置およびリフレクトアレイの設計方法

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Publication number: JP7655438B2
Application number: JP2024193617A
Authority: JP
Inventors: 順平今井; 碩芳西山; 慎平近藤; 大輝西村
Original assignee: Toppan Holdings Inc
Current assignee: Toppan Holdings Inc
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2024-11-05
Publication date: 2025-04-02
Anticipated expiration: 2043-03-03
Also published as: JP2024125161A; JP7586369B2; JP7456547B1; EP4679634A1; US20260005445A1; JP2025016702A; CN120752812A; JP7384308B1; WO2024185185A1; JP7798220B2; JP7529176B1; JP2024138059A; JP2024124839A; JP2025083582A; JP2024125223A; JP2024125160A

Description

本発明は、リフレクトアレイ、リフレクトアレイ装置およびリフレクトアレイの設計方法に関する。

社会におけるデジタル化の進展により、無線通信におけるデータ通信速度が飛躍的に向上し、それに伴う電磁波の高周波化が進んでいる。しかし、電磁波は周波数が高くなるにつれて直進性が高くなるため、建物の影等に電磁波が回り込まず、通信ができない領域である不感地帯が生じやすい。
これらの理由から、広範囲における５Ｇ・６Ｇ通信を実現するためには、基地局数を増やす必要がある。しかし、基地局を増やすためには多額のコストを要するため、基地局の数を早急に増やすのは難しい状況にある。近年これらの課題を解決すべく、電磁波の方向を制御する技術が注目を集めている。

このような技術のなかで、十字型の反射素子を用いた反射板が開発されている。特許文献１には、以下の点が開示されている。
メタサーフェス反射板は、誘電体基板、誘電体基板の底面に設けられ、全ての向きの偏波に対しメタサーフェス反射板を透過させない金属グラウンド層、および、アーム長の異なる２種以上の十字型の金属共振器を有する複数のスーパーセルを備える。金属共振器を有するスーパーセルは、誘電体基板の上面に形成され、入射波の垂直偏波および水平偏波を反射させ、所定周波数での電磁波を要求される位相で異常波反射させる回折格子の周期で配列されている。

また、特許文献２には、以下の点が開示されている。
複数の反射素子が基板上に配置され、基板の表面に平行な電界成分を有する第１の偏波及び前記表面に垂直な電界成分を有する第２の偏波を、第１及び第２の所望方向にそれぞれ反射するリフレクトアレーは、複数の反射素子の各々は地板から隔てて設けられたパッチを有し、第１の軸方向に隣接する反射素子のパッチ間のギャップは、第１の偏波が所定の反射位相で反射されるようにギャップの場所に応じた値に設定され、第１の軸に垂直な第２の軸方向に隣接する反射素子のパッチ間のギャップは、第２の偏波が所定の反射位相で反射されるようにギャップの場所に応じた値に設定されている。

特開２０２１－４８４６５号公報特許第５４６９７２４号公報

十字形状を含む素子パターンを備えるリフレクトアレイは、素子パターンに寸法誤差が生じると、各領域における反射位相が設計値から大きく変化する傾向があり、所望方向の反射強度が低下することがある。
このため、リフレクトアレイについて良品率を高めることが難しいといった課題がある。
また、特許文献１および２のいずれにおいても、設計パラメータの設定方法については十分な検討が行われていない。
そこで、本発明では、リフレクトアレイの良品率を向上させる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、代表的な本発明のリフレクトアレイの一つは、反射制御領域を含むリフレクトアレイの設計方法であって、前記反射制御領域の反射特性を設定するステップと、前記反射制御領域のサイズを決定するステップと、前記反射制御領域を分割して単位セルのサイズを決定するステップと、前記単位セルに配置される素子パターンの素子長を決定するステップと、前記素子パターンの素子幅を設計パラメータとして反射位相を導出し、素子幅と反射位相の間の関係を示す解析結果を取得するステップと、前記解析結果に基づいて、所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子幅を選択するステップと、を含む。

本発明によれば、リフレクトアレイの良品率を向上させる技術を提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態における説明により明らかにされる。

図１は、リフレクトアレイの構成を示す図である。図２は、機能層の配置の一例を示す図である。図３は、機能層の配置の他の例を示す図である。図４は、非対称反射を発生させる方向に応じた、単位セルの配置の一例を示す図である。図５は、非対称反射を発生させる方向に応じた、単位セルの配置の一例を示す図である。図６は、非対称反射を発生させる方向に応じた、単位セルの配置の一例を示す図である。図７は、素子パターンの構成を示す図である。図８は、反射制御領域の一例を示す図である。図９は、反射制御領域内においてｘ軸方向の素子長およびｙ軸方向の素子長を変更した場合を示す図である。図１０は、素子パターン形状の例および各素子パターンの幅を示す図である。図１１は、エッチング後の素子パターンの形状の一例を示す図である。図１２は、実施例１に記載のリフレクトアレイのｘｙ平面における構造を示す図である。図１３は、比較例１の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子幅をｗｘ＝ｗｙ＝９．０００ｍｍとし素子長ｌを変化させた場合の反射位相を示す図である。図１４は、比較例１において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射特性を示す図である。図１５は、実施例１の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子長をｌｘ＝ｌｙ＝１５．０００ｍｍとし素子幅ｗを変化させた場合の反射位相を示す図である。図１６は、実施例１において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射パターンを示す図である。図１７は、比較例２の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子幅をｗｘ＝ｗｙ＝１．０００ｍｍとし素子長ｌを変化させた場合の反射位相を示す図である。図１８は、比較例２において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射特性を示す図である。図１９は、実施例２の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子長をｌｘ＝ｌｙ＝３．２５０ｍｍとし素子幅ｗを変化させた場合の反射位相を示す図である。図２０は、実施例２において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射パターンを示す図である。図２１は、比較例３の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子幅をｗｘ＝ｗｙ＝０．５００ｍｍとし素子長ｌを変化させた場合の反射位相を示す図である。図２２は、比較例３において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射特性を示す図である。図２３は、実施例３の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子長をｌｘ＝ｌｙ＝１．７００ｍｍとし素子幅ｗを変化させた場合の反射位相を示す図である。図２４は、実施例３において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射パターンを示す図である。図２５は、比較例４の設計過程のおける単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子幅をｗｘ＝ｗｙ＝０．４００ｍｍとし素子幅ｌを変化させた場合の反射位相を示す図である。図２６は、比較例４において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射特性を示す図である。図２７は、実施例４の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子長をｌｘ＝ｌｙ＝０．９００ｍｍとし素子幅ｗを変化させた場合の反射位相を示す図である。図２８は、実施例４において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射パターンを示す図である。図２９は、実施例５において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、リフレクトアレイの反射特性を示す図である。図３０は、実施例６において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、リフレクトアレイの反射特性を示す図である。図３１は、実施例７において得られたリフレクトアレイの解析結果であり、ｘｚ平面における、リフレクトアレイの反射特性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本開示は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

（用語の説明）
本開示において、「リフレクトアレイ（電磁波反射板）」とは、電磁波を反射させる部材である。入射角度と反射角度が等しい対称反射をさせるものに限らず、入射角度と反射角度が異なる非対称反射をさせるものや、複数の方向に電磁波を散乱させるものや、特定の箇所に電磁波を集めるものを含む。以下の説明において、ｘｙｚ座標系を適用し、ｘｙ平面上にリフレクトアレイが配置されるとする。
また、「反射制御領域」とは、リフレクトアレイを構成する領域の一部を指す。反射制御領域は、その領域に入射した電磁波を所定の方向へ反射させることができる最小の領域である。
そして、リフレクトアレイは、反射制御領域を１つ以上組み合わせて構成される。反射制御領域という場合、電磁波が入射領域に平行な方向にある２次元の領域に加えて、領域に垂直な方向に形成される層構造をも含むものとする。
また、「単位セル」とは、反射制御領域を区分した領域を指す。単位セルには１つの素子パターンが含まれる。
また、「θｉ」は入射波の入射角度を示す。ｘ軸方向の入射角度をθｉｘ、ｙ軸方向の入射角度をθｉｙとする。また、「θｒ」は反射波の反射角度を示す。ｘ軸方向の反射角度をθｒｘ、ｙ軸方向の反射角度をθｒｙとする。
また、ｘ軸方向の角度θｘは、＋ｚ軸方向から＋ｘ軸方向に向かう方向に広がる場合を正の角度（０°から１８０°）によって表し、＋ｚ軸方向から－ｘ軸方向に向かう方向に広がる場合を負の角度（０°から－１８０°）によって表す。同様に、ｙ軸方向の角度θｙは、＋ｚ軸方向から＋ｙ軸方向に向かう方向に広がる場合を正の角度（０°から１８０°）によって表し、＋ｚ軸方向から－ｙ軸方向に向かう方向に広がる場合を負の角度（０°から－１８０°）によって表す。
また、素子長については、ｘ軸方向の素子長はｌｘと表記され、ｙ軸方向の素子長はｌｙと表記される。また、素子幅については、ｘ軸方向の素子幅はｗｘ、ｙ軸方向の素子幅はｗｙと表記される。

［第１実施形態］
（リフレクトアレイの構成）
図１を参照して、リフレクトアレイの構成および素子パターンの構成を説明する。図１は、リフレクトアレイ６の構成を示す図である。リフレクトアレイ６は、複数の素子パターンを平面に周期的に配置し、反射波の方向を所望の値にすることができる。リフレクトアレイ６は、素子パターン（素子）１、誘電体層２、グランド層（地板）３を少なくとも含む。以下の説明において、ｘｙｚ座標系を適用し、ｘｙ平面上にリフレクトアレイ６が配置される。

図１のリフレクトアレイ６は、ｘ軸に沿って電磁波の所定の非対称反射を生じさせるものである。図１のリフレクトアレイ６は反射制御領域５と同一の反射制御領域がｘ軸方向およびｙ軸方向に複数並べられた構成を有しているところ、図１において、リフレクトアレイ６に含まれる反射制御領域を代表して反射制御領域５を実線で示している。反射制御領域５には、単位セル４_１、４_２、４_３、…４_ｎ（以下、単位セルを特定せずに言う場合には「単位セル４」ともいう。ｎは２以上の正の整数。）が含まれる。単位セル４は、反射制御領域５をｘ軸方向に沿って等間隔に分割した部分である。ｎは、ｘ軸方向において反射制御領域を単位セルに分割する場合の分割数である。単位セル４のｘ軸方向のサイズ（長さ）をｓｘ、ｙ軸方向のサイズをｓｙとし、反射制御領域５のｘ軸方向のサイズをＬｘ、ｙ軸方向のサイズをＬｙとする場合、ｓｘ＝Ｌｘ／ｎ、ｓｙ＝Ｌｙである。なお、図１において、反射制御領域５はｘ軸方向に並んだｎ個の単位セル４によって構成され、リフレクトアレイ６には複数の反射制御領域５が含まれる構成が示されているが、本開示はこのような構成に限定されない。反射制御領域はｙ軸に並ぶ単位セルによって構成されてもよいし、ｘ軸およびｙ軸に並ぶ単位セルを含む構成であってもよい。反射制御領域の構成については後述する。

（素子パターンの構成）
単位セル４の＋ｚ軸方向を向く面には、素子パターンが形成されている。分割数ｎを用いて、単位セル４_１、単位セル４_２、…単位セル４_ｎと表す。単位セル４_１には素子パターン１_１が形成される。単位セル４_２には素子パターン１_２が形成される。単位セル４_３には素子パターン１_３が形成される。単位セル４_ｎには素子パターン１_ｎが形成される。
また、反射制御領域の領域内および同一の反射制御領域が隣接する領域間において、素子パターンは均等な間隔をおいて配置される。具体的には、反射制御領域５の領域内の各素子パターンについて、ｘ軸方向において隣り合う素子パターン同士の最近接間隔の大きさ（以下、「ギャップ」ともいう。）をｇｘとする場合、反射制御領域５の領域内において、素子パターン１_１から１_ｎは、ｇｘの等間隔に配置される。また、反射制御領域５の素子パターン１_ｎとｘ軸方向において反射制御領域５に隣接する反射制御領域５ｘ（破線表示、素子パターン１^ｘ _１が形成された単位セル４^ｘ _１、素子パターン１^ｘ _２が形成された単位セル４^ｘ _２、…素子パターン１^ｘ _ｎが形成された単位セル４^ｘ _ｎを含む。）の素子パターン１^ｘ _１の間のギャップをＧｘとする場合、図１においてはＧｘとｇｘは等しい。
なお、反射制御領域５の素子パターンとｙ軸方向において反射制御領域５に隣接する反射制御領域５ｙ（破線表示、素子パターン１^ｙ _１が形成された単位セル４^ｙ _１、素子パターン１^ｙ _２が形成された単位セル４^ｙ _２、…素子パターン１^ｙ _ｎが形成された単位セル４^ｙ _ｎを含む。）の素子パターンの間のギャップは、図１においては均一でＧｙとして示される。

反射制御領域内において、各素子パターンは、ほかの素子パターンとはわずかずつ異なる形状を有している。ここで、素子パターン１_１から素子パターン１_ｎに示された素子パターンの形状を、クロスパッチということがある。クロスパッチとは、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交した形状を指す。素子パターン１_１は、ｘ軸方向のサイズである素子長ｌｘ１とｙ軸方向のサイズである素子幅ｗｙ１を有する方形パッチと、ｙ軸方向のサイズである素子長ｌｙ１とｘ軸方向のサイズである素子幅ｗｘ１を有する方形パッチが、重心の位置を共通として直交した形状を有する。同様に、素子パターン１_ｎは、素子長ｌｘｎと素子幅ｗｙｎを有する方形パッチと、素子長ｌｙｎと素子幅ｗｘｎを有する方形パッチが、重心の位置を共通として直交した形状を有する。素子長および素子幅の設定方法については後述する。

（各構成の説明、設計方法）
（層の構成）
図２および図３を参照して、リフレクトアレイ６の層構成を説明する。図２および図３は、リフレクトアレイ６の層構成の一例を示す図である。リフレクトアレイ６は、少なくとも素子パターン１、誘電体層２、グランド層３が＋ｚ軸方向から－ｚ軸方向に向かう向きに積層された構成を有している。以下の説明において、素子パターン１、誘電体層２、グランド層３の３層からなる構成を「基本構成」という。実用上、リフレクトアレイ６は基本構成の素子パターン１側あるいはグランド層３側、もしくは両方に各種機能性を有する層（以下、「機能層」ともいう）を単数あるいは複数積層させることが好ましい。以下の説明において、素子パターン１と誘電体層２とグランド層３以外のリフレクトアレイに含まれる層について、層の種類を特定せずに示す場合、「機能層」ということがある。

必要に応じて、素子パターン１と誘電体層２の間、またはグランド層３と誘電体層２の間に、それぞれの密着力を向上させるための層が形成されていてもよい。また、密着力を向上させる用途の他の用途に用いられる層が形成されていてもよい。なお、リフレクトアレイ６の製造過程において生じた中間生成物が層状に形成され、リフレクトアレイ６に残る場合もある。

機能層としては例えば、リフレクトアレイ６が設置される場所の景観に配慮した意匠を施した意匠層や、リフレクトアレイ６を壁や天井等の支持体に容易に設置できるようにするための設置層や、基本構成を保護するための保護層や、各層を積層させるための接着層が挙げられる。

図２は、機能層７の配置の一例を示す図である。素子パターン１側への積層方式は、リフレクトアレイ６ａのように複数の素子パターン１同士の間の空隙を埋めるよう機能層７を積層してもよいし（図２（ａ））、リフレクトアレイ６ｂのように複数の素子パターン１同士の間の空隙を維持したまま素子パターン１の上面に接するよう機能層７を積層してもよいし（図２（ｂ））、リフレクトアレイ６ｃのように素子パターン１の上面と接しないよう機能層７を積層してもよい（図２（ｃ））。なお、リフレクトアレイ６ａから６ｃにおいて機能層７を除いた構成を共通とした場合、リフレクトアレイ６ａから６ｃはそれぞれ異なる反射特性を有する。このため、機能層７の積層方式を変更することによって、リフレクトアレイの特性を変更することも可能である。

図３は、機能層の配置の他の例を示す図である。図３においては、機能層として保護層８、接着層９、意匠層１０、設置層１１の配置例を示す。図３（ａ）は、素子パターン１およびグランド層３を覆うように保護層８が積層され、さらに素子パターン１側には接着層９を介して意匠層１０を、グランド層側には接着層９を介して設置層１１を備えるリフレクトアレイ６ｄを示す。図３（ｂ）は、グランド層側に接着層９を介して設置層１１を備え、素子パターン１側には空隙を隔てて意匠層１０を備えるリフレクトアレイ６ｅを示す。

（反射制御領域）
リフレクトアレイ６は少なくとも１つの反射制御領域を含む。反射制御領域の配置の仕方によって、リフレクトアレイの性質を変更することが可能である。例えば、ある波長の電磁波がある入射角度で入射した場合に、反射方向が共通である反射制御領域を周期的に配置することにより、リフレクトアレイに、単一方向への反射を行う特性を付与することが可能である。また、ある波長の電磁波がある入射角度で入射した場合に、反射方向がそれぞれ異なる反射制御領域を含むリフレクトアレイを構成することにより、複数の方向へ電磁波を散乱させる特性を付与することも可能である。また、反射制御領域ごとに反射方向を所定の角度ずつずらす構成とすることによって、特定の箇所へ電磁波を集める特性を付与することも可能である。設計時に、リフレクトアレイに適用が予定される周波数を、以下「動作周波数」とする。

反射制御領域のｘ軸方向のサイズＬｘは、動作周波数の波長をλ、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘとし、θｉｘ≠－θｒｘの場合、例えば式（１）によって決定される。

また、反射制御領域のｙ軸方向のサイズＬｙは、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｙ軸成分をθｉｙ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｙ軸成分をθｒｙとし、θｉｙ≠－θｒｙの場合、例えば式（２）によって決定される。

（単位セルと反射位相の関係）
図４から図６を参照して、単位セルと反射位相の関係を説明する。図４から図６は、非対称反射を発生させる方向に応じた、単位セルの配置の一例を示す図である。反射制御領域５は少なくとも２つの単位セルを有する。ここで、図４（ａ）はリフレクトアレイ６ｆに入射する電磁波（入射波）の方向およびリフレクトアレイ６ｆから反射する電磁波（反射波）の方向を示す。別の言い方をすると、太い実線で描かれた矢印が波面の進行方向を示しており、リフレクトアレイ６に向かう矢印が入射波の波面の進行方向を示し、リフレクトアレイ６ｆから離れる方向の矢印が反射波の波面の進行方向を示す。また、図４（ｂ）はリフレクトアレイ６ｆをｚ軸方向から見た平面図を示す。図５および図６における（ａ）および（ｂ）も、図４における（ａ）および（ｂ）の関係と同様である。

単位セルは、入射した電磁波を所定の位相差で反射させる作用を有する。反射制御領域内において、それぞれの単位セルが異なる反射位相を示すことから、反射制御領域から発生する反射波の波面である反射波面が入射角度と反射角度が等しくなる場合の反射角度から傾き、入射角度と反射角度が等しくなる対称反射とは異なる反射である非対称反射が実現する。

リフレクトアレイ６ｆにｘ軸方向に沿ってのみ非対称反射を行わせようとする場合（図４（ａ）に示されるようにθｉｘ≠－θｒｘ）には、反射制御領域５ａ内のｘ軸方向に沿って異なる反射位相を示す単位セルが配置される（図４（ｂ））。反射制御領域５ａは、分割数ｎ＝３とし、ｘ軸方向に配置された３つの単位セルを有している。反射制御領域５ａのｘ軸方向のサイズＬｘは式（１）によって決定され、単位セルのｘ軸方向のサイズはＬｘ／３である。この例に代表されるような、反射角のｙ軸成分が対称反射（θｉｙ＝－θｒｙ）の場合、Ｌｙは式（２）によって決定される必要がなく、任意の値をとり得る。しかし、設計のしやすさから、便宜的にＬｘおよび分割数ｎからサイズが決定された正方形の単位セルを用いることとし、ＬｙはＬｘ／３と等しくされる。

同様に、リフレクトアレイ６ｇにｙ軸方向に沿ってのみ非対称反射を行わせようとする場合（図５（ａ）に示されるようにθｉｙ≠－θｒｙ）には、反射制御領域５ｂ内のｙ軸方向に沿って異なる反射位相を示す単位セルを配置する（図５（ｂ））。ここで、ｍ（ｍは２以上の正の整数）は、ｙ軸方向において反射制御領域を単位セルに分割する場合の分割数とする。反射制御領域５ｂは、分割数ｍ＝３とし、ｙ軸方向に配置された３つの単位セルを有している。反射制御領域５ｂのｙ軸方向のサイズＬｙは式（２）によって決定され、単位セルのｙ軸方向のサイズはＬｙ／３である。反射角度のｘ軸成分は対称反射であるため、Ｌｘは式（１）によって決定される必要はなく、任意の値をとり得る。しかし、設計のしやすさから、便宜的にＬｙおよび分割数ｍからサイズが決定された正方形の単位セルを用いることとし、ＬｘはＬｙ／３と等しくされる。

図６（ａ）はリフレクトアレイと電磁波の関係を示し、図６（ａ１）は電磁波をｚｘ面に射影した場合を示し、図６（ａ２）は電磁波をｚｙ面に射影した場合を示す。リフレクトアレイ６ｈにｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれの方向にも非対称反射を行わせようとする場合（図６（ａ１）に示されるようにθｉｘ≠－θｒｘかつ図６（ａ２）に示されるようにθｉｙ≠－θｒｙ）には、反射制御領域５ｃ内において、ｘ軸方向には反射位相が異なる単位セルを配置し、また、ｙ軸方向においても反射位相が異なる単位セルを配置する（図６（ｂ））。反射制御領域５ｃは、ｘ軸方向に３つの単位セルを配置しｙ軸方向に３つの単位セルを配置した９つの単位セルを含む。反射制御領域５ｃにおける分割数は、ｘ軸方向の分割数ｎ＝３とｙ軸方向の分割数ｍ＝３を用いて、３×３＝９と表すことも可能である。反射制御領域５ｃのｘ軸方向のサイズＬｘは式（１）によって決定され、ｙ軸方向のサイズＬｙは式（２）によって決定される。単位セルのｘ軸方向のサイズは、Ｌｘとｎから決定され、Ｌｘ／３である。単位セルのｙ軸方向のサイズは、Ｌｙとｍから決定され、Ｌｙ／３である。入射波のｘ軸方向成分およびｙ軸方向成分のいずれも非対称反射する。このため、反射波面の進行方向のｘ軸方向成分は入射波面の進行方向のｘ軸方向成分は異なり、かつ反射波面の進行方向のｙ軸方向成分は入射波面の進行方向のｙ軸方向成分と異なる（図６（ａ））。
なお、ｇｘは、反射制御領域５ｃの領域内における素子パターン間のｘ軸方向のギャップを示す。ｇｙは、反射制御領域５ｃの領域内における素子パターン間のｙ軸方向のギャップを示す。ｘ軸方向において素子パターン間の間隔ｇｘは等しく、また、ｙ軸方向において素子パターン間の間隔ｇｙは等しい。ｇｘとｇｙは異なる場合が示されているが、ｇｘとｇｙは等しくともよい。
また、Ｇｘは、反射制御領域５ｃの素子パターンとｘ軸方向において反射制御領域５ｃに隣接する反射制御領域の素子パターンの間のギャップを示す。Ｇｙは、反射制御領域５ｃの素子パターンとｙ軸方向において反射制御領域５ｃに隣接する反射制御領域の素子パターンの間のギャップを示す。反射制御領域５ｃと同一の反射制御領域がｘ軸方向（またはｙ軸方向）の位置を変えずにｙ軸方向（またはｘ軸方向）に隣接する場合、ｇｘとＧｘは等しく、またｇｙとＧｙは等しい。

（反射制御領域内の反射位相の分布、表面インピーダンスの分布）
反射制御領域内における反射位相の分布は、例えば式（３）、（４）に従うように決定される。ここで、動作周波数の波長をλ（ｍ）、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、ｙ軸成分をθｉｙ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘ、ｙ軸成分をθｒｙ、反射制御領域内のｘ軸と平行な任意の座標ｘ１、ｘ２における反射位相をそれぞれφｘ１、φｘ２とし、座標ｘ１、ｘ２の距離をｄｘ、Φｘ１、Φｘ２の反射位相差をΔΦｘとする。また、ｙ軸と平行な任意の座標ｙ１、ｙ２における反射位相をそれぞれφｙ１、φｙ２とする。反射制御領域にｘ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（３）を満たしていることが好ましく、反射制御領域にｙ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（４）を満たしていることが好ましい。また、反射制御領域がｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれの方向にも非対称反射を行わせようとする場合、式（３）および式（４）のいずれをも満たしていることが好ましい。

また、反射位相ではなく、表面インピーダンスの分布を反射制御領域内に適用することもできる。その場合、表面インピーダンスの分布は例えば式（５）、および式（６）により表される。ここで、Ｚｓｘは反射制御領域のｘ軸方向と平行な表面インピーダンス分布、Ｚｓｙは反射制御領域のｙ軸方向と平行な表面インピーダンス分布、η_１は入射波のインピーダンスとする。また、反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、ｙ軸成分をθｉｙ、反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘ、ｙ軸成分をθｒｙとする。
なお、ｘ１およびｘ２は反射制御領域内の相対座標としてのｘ座標を示し、反射制御領域における任意の座標において基準ｘ＝０をとり得る。同様に、ｙ１およびｙ２は反射制御領域内の相対座標としてのｙ座標を示し、反射制御領域における任意の座標において基準ｙ＝０をとり得る。
また、ｋ_１は反射波の波数である。ｊは虚数単位を示す。反射制御領域にｘ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（５）を満たしていることが好ましく、反射制御領域にｙ軸方向に沿って非対称反射を行わせようとする場合、式（６）を満たしていることが好ましい。また、反射制御領域がｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれの方向にも非対称反射を行わせようとする場合、式（５）および式（６）のいずれをも満たしていることが好ましい。

その他の表面インピーダンスの分布としては、例えば式（７）、および式（８）により表される。反射制御領域がｘ軸方向に沿ってのみ非対称反射を行わせようとする場合、式（７）を満たしていることが好ましく、反射制御領域がｙ軸方向に沿ってのみ非対称反射を行わせようとする場合、式（８）を満たしていることが好ましい。また、反射制御領域がｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれの方向にも非対称反射を行わせようとする場合、式（７）、式（８）を同時に満たしていることが好ましい。

なお、上述の式（３）から式（８）は、反射位相の分布および表面インピーダンスの分布を設計する場合に用いられる設計式の一例を示すものである。本開示はこれら式（３）から式（８）を用いる場合に限定されるものではなく、他の設計式を適宜選択することが可能である。

（素子パターン）
図１、図７から図１０を参照して、素子パターンの詳細を説明する。一般的にリフレクトアレイは、素子パターンによる共振を利用して反射特性を変化させる。ここで、線状または長方形の素子パターン（方形パッチ）は、その長軸に沿った方向の偏波を主に共振させるため、これらを直交させた形状の素子パターンを用いた場合、ＴＥ、ＴＭ両偏波に対応できることが知られている。

本開示のリフレクトアレイにおいて、反射制御領域の分割数ｎ、ｍを増加させるにつれて各単位セルのサイズおよび素子パターンのサイズは小さくなる。共振は、周波数に対して一定の素子パターンのサイズが満たされた場合にのみ生じるため、ｎ、ｍを一定以上増加させた場合、動作周波数における非対称反射の実現が困難になる。一方、ｎ、ｍを増加させるほど、より微小な領域ごとに反射特性を制御できるため、リフレクトアレイの反射特性は理論的な特性に近づく。

本開示のリフレクトアレイにおける素子パターンは、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交した形状のクロスパッチをその形状に含む。ここで、図１に示されるように、クロスパッチを構成するｘ軸方向に長辺を有する方形パッチは長辺のサイズである素子長ｌｘと短辺のサイズである素子幅ｗｙを有し、ｙ軸方向に長辺を有する方形パッチは長辺のサイズである素子長ｌｙおよび短辺のサイズである素子幅ｗｘを有する。したがって、単位セル４ｎにおける素子パターンは、素子長としてｌｘｎ、ｌｙｎを有し、素子幅としてｗｘｎ、ｗｙｎを有する、と表示することが可能である。

図７は、素子パターンの構成を示す図である。単位セルには素子パターンが１つ配置される。単位セル４の素子パターンを構成するクロスパッチは、２つの方形パッチが交差する位置が単位セルの重心と同じであっても良いし（図７（ａ）の単位セル４ａ）、異なっていても良い（図７（ｂ）の単位セル４ｂ、図７（ｃ）の単位セル４ｃ）。これらのクロスパッチの変形は適宜選択することが可能であり、設計の柔軟性や拡張性を高めることができる。

本開示では、素子幅ｗｘ、ｗｙを設計パラメータとして取り扱うこととし、反射制御領域に含まれる各素子パターンは互いに異なる素子幅を有するように設計する。素子幅ｗｘは、最大で素子長ｌｘと等しい値をとるまでの範囲内で変化し、素子幅ｗｙは、最大で素子長ｌｙと等しい値をとるまでの範囲内で変化させることができる。同一素子パターン内の素子幅ｗｘと素子幅ｗｙは、等しい値であっても異なる値であってもよい。異なる値とする場合、ＴＥ、ＴＭ偏波に対する特性をそれぞれ個別に制御することができる。

図８は、反射制御領域の一例を示す図である。図８（ａ）では、同一素子パターン内の素子幅ｗｘとｗｙが等しいケース、図８（ｂ）では素子幅ｗｘとｗｙが異なるケース、の例を示す。この例では、ｎ＝３とし、素子パターン形状は２つの方形パッチが直交した形状のみからなり、ｌｘとｌｙが等しい場合が示されている。一方、反射制御領域内において、素子パターンのｘ軸方向の幅である第一素子幅ｗｘおよび／またはｙ軸方向の幅である第二素子幅ｗｙは、単位セルそれぞれに配置される素子パターン毎に異なる。図８について詳述すると、図８（ａ）の反射制御領域５ｄにおいて、素子パターン１ｄ_１のｘ軸方向の素子幅ｗｘ１はｙ軸方向の素子幅ｗｙ１と等しい。素子パターン１ｄ_２のｘ軸方向の素子幅ｗｘ２はｙ軸方向の素子幅ｗｙ２と等しい。素子パターン１ｄ_３のｘ軸方向の素子幅ｗｘ３はｙ軸方向の素子幅ｗｙ３と等しい。一方、図８（ｂ）の反射制御領域５ｅにおいて、素子パターン１ｅ_１のｘ軸方向の素子幅ｗｘ１はｙ軸方向の素子幅ｗｙ１よりも小さい。素子パターン１ｅ_２のｘ軸方向の素子幅ｗｘ２はｙ軸方向の素子幅ｗｙ２より大きい。素子パターン１ｅ_３のｘ軸方向の素子幅ｗｘ３はｙ軸方向の素子幅ｗｙ３よりも大きい。

これまで説明してきた反射制御領域において、ｘ軸方向の素子長ｌｘは素子パターン毎に等しく、また、ｙ軸方向の素子長ｌｙは素子パターン毎に等しいものであった。ここで、ｌｘとｌｙは等しいものあっても異なっていてもよい。ｌｘとｌｙが異なる場合には、ＴＥ、ＴＭ偏波に対する特性を、素子パターンそれぞれ個別に付与することができる。

図９は、反射制御領域内においてｘ軸方向の素子長およびｙ軸方向の素子長を変更した場合を示す図である。図９（ａ）ではｌｘとｌｙが等しいケース、図９（ｂ）ではｌｘ＞ｌｙのケース、図９（ｃ）ではｌｘ＜ｌｙのケースの例を示す。この例ではｎ＝３とし、素子パターン形状は２つの方形パッチが直交した形状のみからなり、同一素子パターン内のｗｘとｗｙは等しいものとする。具体的には、図９（ａ）の反射制御領域５ｆにおいて、いずれの素子パターンもｘ軸方向の素子長ｌｘを有し、ｙ軸方向の素子長ｌｙを有する。図９（ｂ）の反射制御領域５ｇおよび図９（ｃ）の反射制御領域５ｈにおいても、素子パターン間の素子長ｌｘおよびｌｙは共通である。

ギャップについては、ｇｘのみが反射制御領域内の素子パターン間において等しいケース、ｇｙのみが反射制御領域内の素子パターン間において等しいケース、反射制御領域内の素子パターン間においてｇｘ、ｇｙがそれぞれ等しく、かつｇｘ≠ｇｙのケース、反射制御領域内の素子パターン間においてｇｘ、ｇｙがそれぞれ等しく、かつｇｘ＝ｇｙのケースが挙げられる。

図１０は、素子パターン形状の例および各素子パターンの幅を示す図である。図１０（ａ）は、方形パッチが直交した形状の素子パターン１ａであり、図１０（ｂ）は、一般的にエルサレムクロスと呼ばれる形状の素子パターン１ｂである。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の形状を囲むように円環を配置した素子パターン１ｃである。素子パターン１ａから１ｃにおいて示されるように、２つの方形パッチは重心を共通にして直交しており、素子パターンのｘｙ平面における形状がｘ軸およびｙ軸に対して線対称である。なお、ここでは素子パターンが重心を共通にして直交する場合を示すが、本開示はこれに限定されない。２つの方形パッチは重心を共通とせずに直交していてもよい。

（製造方法）
リフレクトアレイの基本構成の主な製造方法としては、プリント基板等に用いられる銅張積層板または、誘電体層の片面もしくは両面に蒸着法やスパッタ法のドライコーティング、めっき処理やウェットコーティング等により金属膜を形成した誘電体層に対し、切削またはエッチング等を施すことにより素子パターンを形成する。
具体的には、銅張積層板は、例えば、エポキシ等の樹脂をガラスクロス等の基材に含侵させた絶縁体に銅箔を張り合わせたものである。銅張積層板は板状の形状を有しており、板状の形状の絶縁体の両面に銅箔が張り合わされている。一方の面の銅箔を素子パターン１とし、他方の面の銅箔はグランド層３に適用する。絶縁体は誘電体層２に該当する。
誘電体の両面に金属膜を形成する場合、一方の金属膜から素子パターン１を形成し、他方の金属膜はグランド層３に適用する。誘電体は、誘電体層２となる。

図１１は、エッチング後の素子パターンの形状の一例を示す図である。図１１（ａ）は素子パターン１の平面図を示し、図１１（ｂ）から図１１（ｄ）は素子パターン１の断面図を示す。図１１（ａ）に示されるように、素子パターン１は、素子長ｌｘと素子幅ｗｙを有する方形パッチと、素子長ｌｙと素子幅ｗｘを有する方形パッチが直交して形成される。エッチング法には、ドライエッチングやウェットエッチングのいずれの方式を用いてよい。エッチング法を用いた場合、素子パターン１にコーナーラウンディング（図１１（ａ））や、ピンホールが生じることがある。また、素子パターン１の断面視において順テーパー（図１１（ｂ））や逆テーパー（図１１（ｃ））、ラウンディング（図１１（ｄ））が形成されることが想定される。図１１中において素子パターン１の厚みをｔとする。エッチング法を用いた場合、素子パターンの断面形状は、－ｚ軸方向に裾が広がるような形状である順テーパー形状であることが好ましい。順テーパー形状であることにより、素子パターンの表面積が大きくなり、後述する機能層の積層時に機能層との密着力を大きくすることが可能となる。

また、材料や製造工程に起因し、最終製品であるリフレクトアレイに曲率半径Ｒ＝１０ｍ程度の反りが生じることがある。

上記の形状変化が生じた場合においても、メインビームの方向が±５゜変化する程度であれば、リフレクトアレイの反射特性として許容されるものとする。

なお、一般的に切削の場合、素子パターンの寸法誤差は±１００μｍ程度であり、エッチングの場合、素子パターンの寸法誤差は±５０μｍ程度である。

その他の製造方法としては、誘電体層上に素子パターンやグランド層を直接形成する方法があげられる。凸版印刷、平版印刷、凹版印刷、孔版印刷、転写印刷などを用いて印刷する方法や、誘電体層にマスキングテープやマスキング剤等で素子パターン部分以外をマスキング処理し、素子パターンをドライコーティングやめっき処理、塗装やスプレー法を用いることで、形成することもできる。

基本構成への他層（保護層８、接着層９、意匠層１０、設置層１１等の機能層７）の積層では、貼り合わせや印刷・コーティング、押出成型が挙げられ、貼り合わせには例えば、ドライラミネートやウェットラミネート、熱ラミネート、押出ラミネートを用いることが挙げられるが、これに限定されるものではない。

大型サイズのリフレクトアレイが求められる場合、複数枚のリフレクトアレイを並べて一つのリフレクトアレイを構成しても良い。その場合、設置作業を行う場合に、リフレクトアレイ間のｘ軸方向のずれ、ｙ軸方向のずれ、リフレクトアレイ同士の隙間が５ｍｍ程度生じることが想定される。また、個々のリフレクトアレイがｘｙ平面上で５゜程度回転する方向にずれることが想定される。

上記の変化が生じた場合においても、メインビームの方向が±５゜変化する程度であれば、リフレクトアレイの反射特性として許容されるものとする。

（素子パターン）
素子パターンは、表面抵抗値が１００Ω／□以下であることが好ましい。素子パターンに用いる材料としては、無機酸化物材料、金属材料や導電性を有する有機材料など、導電性を有する材料が用いられる。例えば、無機酸化物材料および金属材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛アルミニウム（ＡＺＯ）、酸化ガリウム亜鉛（ＧＺＯ）、酸化スズアンチモン、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ａｇ－Ｃｕ、Ｃｕ－ＡｕおよびＮｉなどが用いられる。また、これらの材料のうちの少なくとも１つを含むナノ粒子、またはナノワイヤーを用いてもよい。導電性を有する有機材料としては、ポリチオフェン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、カーボンナノチューブ、グラフェンなどが挙げられる。特に材料コスト、導電性、製膜性の観点から、ＣｕやＡｌが好ましい。また、ＩＴＯやポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などを用いることにより、透明性を有するリフレクトアレイを作製することもできる。素子パターンの厚みは、例えば、１０ｎｍ以上１８μｍ以下である。柔軟性、成膜性、安定性、シート抵抗値および低コストの観点から、蒸着法により成膜されたものを素子パターンとして用いることが好ましい。

素子パターンの材料は、グランド層と同一のものを用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。なお、例えば、グランド層または素子パターンの少なくとも一方の層がＣｕもしくはＡｌによって形成されることとすることも可能である。Ｃｕは導電性に優れるため、導体損失を低減することができる。Ａｌは密度が小さく軽量でありまたコストが低いため、軽量かつ安価なリフレクトアレイを形成できる。また、少なくとも一方の層の厚みは１μｍ以下とすることができる。１μｍ以下とすることによって可撓性が向上し、リフレクトアレイの曲面等への設置がしやすくなり、また軽量化を実現することが可能となる。

上記材料を用いる形態としては連続膜、メッシュ状、パンチング形状が挙げられる。

素子パターンがメッシュ状である場合、メッシュの線幅は、５μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、６μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。メッシュの線間隔は、５０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下がより好ましい。また、メッシュの線間隔は、動作周波数における波長をλとしたとき、０．５×λ以下であることが好ましく、０．１×λ以下であることがより好ましく、０．０１×λ以下であることがさらに好ましい。メッシュの線間隔が０．５×λ以下であれば性能を担保することができる。また、メッシュの線間隔は、０．００１×λ以上であってもよい。

素子パターンがメッシュ状である場合や、透明導電材料を使用した場合、リフレクトアレイが可視光透過性を示し、設置後の景観を保つことを可能にする。

素子パターンの形態が薄膜の場合、リフレクトアレイの可撓性を向上させることが可能であり、それにより曲面での使用やロールｔｏロールでの生産プロセスを実施することが可能となる

素子パターンを薄膜を用いて形成する場合、その厚みは式（９）から算出される表皮深さよりも大きいことが好ましい。ただし、ｄは表皮深さ、ωは角周波数、μは材料の透磁率、σは材料の導電率である。

また、電磁波の反射効率を高めるため、素子パターンによる損失を低減させることが挙げられる。そのため、素子パターンの表面粗さは小さいほうが好ましい。

（誘電体層）
誘電体層には、単体の樹脂の他に、紙やガラス繊維や炭素繊維などに樹脂を含侵させた複合材料の使用が挙げられる。

単体の樹脂には例えば、ポリエチレン（εｒ＝２．２～２．４）、ポリプロピレン（εｒ＝２．０～２．６）、ポリスチレン（εｒ＝２．４～２．６）、ポリ塩化ビニル（εｒ＝２．８～８．０）、ＡＳ樹脂（εｒ＝２．６～３．１）、ＡＢＳ樹脂（εｒ＝２．４～４．１）、ポリエチレンテレフタレート（εｒ＝２．９～３．０）、アクリル樹脂（εｒ＝２．７～４．５）、ウレタン樹脂（εｒ＝４．０～７．１）、エポキシ樹脂（εｒ＝２．５～６．０）、ナイロン（εｒ＝３．０～５．０）、ポリイミド（εｒ＝２．４～２．７）、フッ素樹脂（εｒ＝２．０～２．６）、ポリカーボネート（εｒ＝２．９～８．９）、ポリフェニレンエーテル（εｒ＝２．８～８．２）、ポリフェニレンサルファイド（εｒ＝３．２～４．６）、ポリフッ化ビニリデン（εｒ＝６．４～１０．０）、ポリエチレンナフタレート（εｒ＝２．９）、フェノール樹脂（εｒ＝３．０～１２．０）、シクロオレフィンポリマー（εｒ＝２．３～２．５）等が挙げられる。ここで、εｒは比誘電率を示す。とりわけ、安価で汎用性に優れている点から、ポリエチレンテレフタレ一卜（ＰＥＴ）を用いることが好ましい。また、誘電体層は、単層あるいは複層とすることもできる。また、誘電体層は、上記材料を発泡化した発泡体を使用してもよい。また、発泡体としては、柔軟性の高い発泡体が好ましく用いられる。

複合材料には例えば、紙／フェノール樹脂、紙／エポキシ樹脂、ガラス／エポキシ樹脂、ガラス／フッ素樹脂の複合材料等が挙げられる。

他にも、誘電率調整の観点から、樹脂成分同士、あるいは誘電性化合物と樹脂成分とを含有する混合物の使用が挙げられる。混合物における比誘電率は誘電性化合物の選択およびその含有量に応じて調整可能である。

混合物の比誘電率は例えば、Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｇａｒｎｅｔｔ則を用いて予測可能である。比誘電率εａの誘電体Ａと、比誘電率εｂの誘電体Ｂの混合物において、Ａの体積分率がδａである場合、混合物の比誘電率εｍは式（１０）の関係式によって示される。

誘電性化合物としては、例えばチタン酸バリウム（εｒ＝２５０～２００００）、酸化チタン（εｒ＝８３～１８３）、ジルコン酸チタン酸鉛、タンタル酸ビスマス酸ストロンチウム、ビスマスフェライト等が挙げられる。

透明性を有する誘電体を使用した場合、リフレクトアレイが可視光透過性を示し、設置後の景観を保つことを可能にする。

誘電体層の比誘電率は、１以上２０以下の範囲にあることが好ましく、１以上１０以下の範囲にあることがより好ましく、２以上４以下の範囲にあることがさらに好ましい。比誘電率が上記範囲内であると、リフレクトアレイ１において所望の反射位相特性を得やすい傾向にある。また、誘電正接は０．００００５以上０．０１以下の範囲にあることが好ましく、０．００００５以上０．００１以下の範囲にあることが好ましい。上記範囲内であると、誘電損失の少ないリフレクトアレイ１を作製できる。

誘電体層は、例えば、ダイコーティングやコンマコーティング、グラビアコーティングなどのウェットコーティング、Ｔダイ法やインフレーション法などの溶融押出法、カレンダー製膜法、溶液流延法、熱プレス法などを用いて形成することができる。また、複数の樹脂を多層に押し出してフィルムを製膜する共押出法を用いてもよい。

誘電体層の厚みは、設計周波数により適宜選択される。設計周波数を２８ＧＨｚとした場合、４０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。薄すぎると反射位相の確保が困難となり、リフレクトアレイ１の設計が難しくなる。一方で、厚すぎても、反射位相の確保が困難となる、可撓性がなくなる、リフレクトアレイの総厚が厚くなるなどの傾向があり、省スペース化が難しくなる。このため、誘電体層の厚みは、２５０μｍ以下が好ましい。設計周波数を６０ＧＨｚとした場合、誘電体層の厚みは１０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。設計周波数が１００ＧＨｚ以上になる場合、誘電体層の厚みを数μｍ以上１００μｍ以下程度にすると、リフレクトアレイを設計しやすい。

（グランド層）
グランド層は、リフレクトアレイに到達する電磁波を反射させるために設けられる。また、誘電体層を支持および保護するために用いられる。グランド層の材料として、無機酸化物材料、金属材料や導電性を有する有機材料など、導電性を有する材料が用いられる。

例えば、無機酸化物材料および金属材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛アルミニウム（ＡＺＯ）、酸化ガリウム亜鉛（ＧＺＯ）、酸化スズアンチモン、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ａｇ－Ｃｕ、Ｃｕ－ＡｕおよびＮｉなどが用いられる。また、これらの材料のうちの少なくとも１つを含むナノ粒子、またはナノワイヤーを用いてもよい。導電性を有する有機材料としては、ポリチオフェン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、カーボンナノチューブ、グラフェン等が挙げられる。特に材料コスト、導電性、製膜性の観点から、ＣｕやＡｌが好ましい。また、電磁波を反射させるためにはグランド層の表面抵抗値が１００Ω／□以下であることが望ましく、この条件を満たすことができればＩＴＯやポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などを用いることによって、透明性を有するリフレクトアレイを作製することもできる。

上記材料を用いる形態としては連続膜、メッシュ状、パンチング形状、周期性構造が挙げられる。

ここで、メッシュとは、導体の平面に網目状の透孔（開口）が空いた状態をいう。導体がメッシュ状に形成される場合、メッシュの目は方形であってもよく、菱形であってもよい。メッシュの目を方形に形成する場合、メッシュの目は正方形であることが好ましい。メッシュの目が正方形であれば、意匠性が良い。また、自己組織化法によるランダム形状でもよい。ランダム形状にすることでモアレを防ぐことができる。金属をメッシュ状に加工する場合、金属板のパンチング加工、金属板のエッチング等の方法を採用することが可能である。

グランド層がメッシュ状である場合や、透明導電材料を使用した場合、リフレクトアレイが可視光透過性を示し、設置後の景観を保つことを可能にする。

グランド層がメッシュ状である場合、メッシュの線幅は、５μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、６μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。メッシュの線間隔は、５０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下がより好ましい。また、メッシュの線間隔は、動作周波数における波長をλとしたとき、０．５×λ以下であることが好ましく、０．１×λ以下であることがより好ましく、０．０１×λ以下であることがさらに好ましい。メッシュの線間隔が０．５×λ以下であれば性能を担保することができる。また、メッシュの線間隔は、０．００１×λ以上であってもよい。

グランド層の形成方法として、金属材料を用いる場合であれば、スパッタ法や蒸着法などのドライコーティング、金属材料をインキ化することによりグラビアコーティング、ダイコーティングなどのウェットコーティング、めっき処理などの表面処理、等から選択することが可能である。または、グランド層として、金属板を圧延したものを用いてもよい。無機酸化物材料を用いる場合であれば、グランド層１１の形成方法として、ドライコーティングを選択することができる。有機材料を用いる場合であれば、グランド層１１の形成方法として、ウェットコーティングを選択することができる。また、塗装やスプレー法で形成してもよい。

グランド層の形態がめっき処理や蒸着法等で形成された薄膜の場合、リフレクトアレイの可撓性を向上させることが可能であり、それにより曲面での使用やロールｔｏロールでの生産プロセスを実施することが可能となる。

グランド層の形態が薄膜の場合、その厚みは素子パターンと同様に式（９）から算出される表皮深さよりも大きいことが好ましい。

また、電磁波の反射効率を高めるため、グランド層による損失を低減させることが挙げられる。そのため、グランド層の表面粗さは小さいほうが好ましい。

グランド層の形態が周期性構造である場合、特定の周波数を選択的に反射または透過させる機能が発現し得る。例えば、パッチ状の導電パターンが周期的に配置された構造をグランド層として使用した場合、特定の周波数のみを反射させることが可能となるため、動作周波数以外の周波数を透過させる機能を付与することができる。また、導電材料が存在しない箇所をホールとして周期的に設けた構造を使用した場合、動作周波数を非対称反射させつつ、特定の周波数のみを透過させるリフレクトアレイを設計することが可能である。

（支持体）
リフレクトアレイは支持体に設置される。支持体としては、新規にパネルやポールを設置しても構わないし、既存の看板や壁、天井等を用いても構わない。支持体には、リフレクトアレイの角度を上下あるいは左右方向に調節することができる機構を有することが好ましく、さらに、リフレクトアレイの位置を上下左右に動かす機構を有することがより好ましい。支持体にリフレクトアレイを設置し、リフレクトアレイ装置として用いられる。

（設置層）
設置層はリフレクトアレイを支持体と固定するための層である。例えば、接着層や粘着層、支持体が金属製の場合マグネットの使用が挙げられる。マグネットを使用した場合、リフレクトアレイの位置や角度を容易に変えることができる。

（意匠層）
意匠層は、リフレクトアレイの表面に意匠性を付与するための層である。例えば、壁紙等の建装材に使用する場合では、空間との調和をとるためにさらに意匠層を設けても良い。また、ホワイトボードとして用いる場合には、機能性フィルムを意匠層として使用しても良い。後述の保護層の機能を意匠層に付与しても構わないとする。

（保護層）
保護層には、素子パターンやグランド層の酸化劣化や物理的な傷や剥がれを防ぐため、ガスバリア性や水蒸気バリア性、耐水性、耐摩耗性、耐擦傷性を有するフィルムまたはシートの使用が挙げられる。

リフレクトアレイの屋内での使用を想定した場合、抗菌性、抗ウイルス性、耐汚染性等を有する保護層の使用が好ましい。また、リフレクトアレイの屋外での使用を想定した場合、耐候性が求められるため、ＵＶＡ（紫外線吸収剤）やＨＡＬＳ（光安定剤）を含む層を使用しても良い。

［評価結果（実施例・比較例）］
実施例１－４、比較例１－４については表１、また、実施例５－７については、表２に結果をまとめた。
加えて、図１２は、実施例１のリフレクトアレイのｘｙ平面における構造を示す図である。ただし、図中の寸法の単位はｍｍとする。

（比較例１）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み１．５６４ｍｍのガラス／エポキシ樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は４．５、ｔａｎδは０．０１４とした。

動作周波数を４．８５ＧＨｚとし、狙いの反射特性（目的とする反射特性）をθｉｘ＝－６０°、θｒｘ＝０°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（１）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを７１．３７６ｍｍに決定した。

反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは２３．７９２ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンにおいては素子長のみが異なるとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｘ２＝ｗｘ３＝ｗｙ１＝ｗｙ２＝ｗｙ３＝９．０００ｍｍとした。
なお、表１および表２、以降の説明における図および文章において、反射制御領域５内に含まれる単位セルを、単位セル１、単位セル２、…単位セルｐ（ｐは１以上分割数ｎ以下の整数）と表し、単位セルｐにおいて、ｘ軸方向の素子長をｌｘｐ、ｙ軸方向の素子長をｌｙｐ、ｘ軸方向の素子幅をｗｘｐ、ｙ軸方向の素子幅をｗｙｐとする。ただし、ｌｘｐとｌｙｐが等しい場合には添え字ｘ、ｙを省略し、ｗｘｐとｗｙｐが等しい場合には添え字ｘ、ｙを省略し、単位セルを特定しない場合には添え字ｐを省略することがある。

はじめに、素子長ｌに対する単位セルの反射位相を、Ａｎｓｙｓ製の有限要素法解析ソフトウェア（ＨＦＳＳ）を用いて解析した。図１３は、比較例１の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子幅をｗｘ＝ｗｙ＝９．０００ｍｍとし素子長ｌを変化させた場合の反射位相を示す図である。素子長ｌが変化するにつれて反射位相が変化した。なお、図１３において、横軸の素子長ｌは、ｘ軸方向の素子長ｌｘかつｙ軸方向の素子長ｌｙを示す。以降の説明においても、素子長ｌおよび反射位相の図は、図１３と同じ条件を示す。

次に、単位セルの解析結果を踏まえ、式（７）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝１４．７５０ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ＝１１．４１２ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝１５．２３７ｍｍとした。ここで決定した各素子パターンの素子長ｌを寸法誤差無とした。

リフレクトアレイ６は、単位セルをｘ軸方向およびｙ軸方向に１２個×１２個で配置しｘｙ平面におけるサイズは２８５．５０４ｍｍ角とした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝－６０゜、θｉｙ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。

寸法誤差による反射特性への影響を把握するため、切削加工による寸法誤差を想定し、リフレクトアレイ６の各素子パターンの素子長ｌをそれぞれ０．１００ｍｍずつ大きくした場合についても、同様に解析を行った。

図１４は、比較例１において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射特性を示す図である。ただし、図１４の横軸は反射角度θｒｘ、縦軸はＲＣＳ（レーダー反射断面積）とした。ＲＣＳは実質的に反射波の強度に対応する値である。寸法誤差無のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－６０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは７．０６ｄＢｓｍであった。一方、寸法誤差有のリフレクトアレイ６においては、θｒｘ＝０゜方向への反射が生じたものの、そのＲＣＳは６．８７ｄＢｓｍであり、寸法誤差によるＲＣＳの変化は－０．１８ｄＢｓｍであった。

（実施例１）
素子パターン形状以外が比較例１に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。素子パターン形状としては、反射制御領域５内の各素子パターンの素子幅のみが異なるとし、具体的には各素子パターンの素子長はｌｘ１＝ｌｘ２＝ｌｘ３＝ｌｙ１＝ｌｙ２＝ｌｙ３＝１５．０００ｍｍとし、同一素子パターン内の素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。素子幅ｗに対する単位セルの反射位相および、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。

図１５は、実施例１の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子長をｌｘ＝ｌｙ＝１５．０００ｍｍとし素子幅ｗを変化させた場合の反射位相を示す図である。図１５において、横軸の素子幅ｗは、ｘ軸方向の素子幅ｗｘかつｙ軸方向の素子幅ｗｙを示す。以降の説明においても、素子幅ｗおよび反射位相の図は、図１５と同じ条件を示す。素子幅が変化するにつれて反射位相が変化した。また、素子幅に対する反射位相の傾きは、素子長を変化させた比較例１の図１３の場合と比較し、緩やかであった。例えば、反射位相を１２０°から－１２０°に変化するまでに、比較例１においては素子長ｌをおよそ１３．５ｍｍから１６ｍｍの間の２．５ｍｍだけ変化させる必要があるのに対し、実施例１においては素子長ｗをおよそ５ｍｍから１１ｍｍの間の６ｍｍだけ変化させる必要がある。これはつまり、同程度の寸法誤差が生じた場合、素子幅を設計パラメータとして用いる本発明の方が、単位セルにおける反射位相の変化幅が少なく、結果としてリフレクトアレイ６としての反射特性の変化が小さくなる。

素子幅ｗはそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝８．３０６ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝１．３０５ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝９．６０８ｍｍと決定した。図１６は、実施例１において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射パターンを示す図である。寸法誤差無のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝－６０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは７．０３ｄＢｓｍであった。また、寸法誤差有のリフレクトアレイ６においても、θｒｘ＝０゜方向への反射が生じ、そのＲＣＳは７．０２ｄＢｓｍであった。したがって、寸法誤差によるＲＣＳの変化は－０．０２ｄＢｓｍであり、比較例１に記載した素子長を設計パラメータとしたリフレクトアレイ６と比較し、寸法誤差による反射強度の低下を抑えることができた。

なお、設計方法について具体的に説明する。ここで説明するのは、同一の反射制御領域がｘ軸方向およびｙ軸方向に複数並べられたリフレクトアレイの設計方法である。
（ステップ１）まず、狙いとする反射特性（動作周波数、入射角度および反射角度）を設定する。
（ステップ２）続いて、式（１）および式（２）を用いて、反射制御領域のサイズＬｘおよびＬｙを決定する。ｘ軸方向にのみ非対称反射をする場合は式（１）によってＬｘを決定し、Ｌｙが任意のサイズとする。また、ｙ軸方向にのみ非対称反射をする場合、式（２）によってＬｙを決定し、Ｌｘは任意のサイズとする。
（ステップ３）続いて、反射制御領域のサイズＬｘをｎ分割、Ｌｙをｍ分割する。単位セルのサイズが決定する。
（ステップ４）続いて、単位セルに収まる範囲で、素子パターンの素子長ｌｘおよびｌｙを決定する。素子パターンは単位セル内に偏りなく均等に配置されるため、結果として、素子パターンの間のギャップｇｘおよびｇｙも決定される。
（ステップ５）続いて、素子幅ｗを設計パラメータとして単位セルの反射位相を解析する。図１５に示されるように、素子パターンの素子幅ｗｘおよびｗｙを設計パラメータとして反射位相を導出し、単位セルにおける素子幅と反射位相の間の関係を示す解析結果を取得する。
（ステップ６）続いて、狙いとする反射制御領域の反射特性を実現するための理想的な反射位相またはインピーダンスを式（３）から式（８）を用いて算出し、上記解析結果に基づいて所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子幅ｗを選択する。実施例１の場合では３つの素子幅が選択され、３つの単位セルを含む反射制御領域が設定される。
（ステップ７）続いて、反射制御領域を少なくとも１つ含むよう、リフレクトアレイを形成する。リフレクトアレイについて反射特性を解析する。
（ステップ８）なお、ステップ７の解析結果を踏まえ、目的の反射角度のＲＣＳがさらに高まるように、また、目的角度以外のＲＣＳが小さくなるよう、最適化手法を用いて素子幅ｗｘ、ｗｙをさらに微調整することも可能である。

（比較例２）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とした。

動作周波数を２７．２ＧＨｚとし、狙いの反射特性をθｉｘ＝３３°、θｒｘ＝０°θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（１）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを２０．２３８ｍｍに決定した。

反射制御領域６の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは６．７４６ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンは素子長のみが異なるとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｘ２＝ｗｘ３＝ｗｙ１＝ｗｙ２＝ｗｙ３＝１．０００ｍｍとした。

はじめに、素子長ｌに対する単位セルの反射位相を、ＨＦＳＳを用いて解析した。図１７は、比較例２の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子幅をｗｘ＝ｗｙ＝１．０００ｍｍとし素子長ｌを変化させた場合の反射位相を示す図である。素子長が変化するにつれて反射位相が変化した。

次に、単位セルの解析結果を踏まえ、式（７）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれ、ｌｘ１＝ｌｙ１＝３．３９０ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝３．７０９ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝３．０６７ｍｍとした。ここで決定した各素子パターンの素子長ｌを寸法誤差無とした。

リフレクトアレイ６は、単位セルをｘ軸方向およびｙ軸方向に９個×９個で配置しｘｙ平面におけるサイズは６０．７１４ｍｍ角とした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝３３゜、θｉｙ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。

図１８は、比較例２において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射特性を示す図である。寸法誤差無のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝３３゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは０．２２ｄＢｓｍであった。一方、寸法誤差有のリフレクトアレイ６においては、θｒｘ＝０゜方向への反射が生じたものの、そのＲＣＳは－０．７１ｄＢｓｍであり、寸法誤差によるＲＣＳの変化は－０．９４ｄＢｓｍであった。

（実施例２）
素子パターン形状以外が比較例２に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。素子パターン形状としては、反射制御領域６内の各素子パターンの素子幅のみが異なるとし、具体的には各素子パターンの素子長はｌｘ１＝ｌｘ２＝ｌｘ３＝ｌｙ１＝ｌｙ２＝ｌｙ３＝３．２５０ｍｍとし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。素子幅ｗに対する単位セルの反射位相および、寸法誤差有／無のリフレクトアレイの反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。

図１９は、実施例２の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子長をｌｘ＝ｌｙ＝３．２５０ｍｍとし素子幅ｗを変化させた場合の反射位相を示す図である。素子幅が変化するにつれて反射位相が変化した。また、素子幅に対する反射位相の傾きは、素子長を変化させた比較例２の図１７の場合と比較し、緩やかであった。例えば、反射位相を６０°から－１２０°に変化するまでに、比較例２においては素子長ｌをおよそ３．２ｍｍから３．５ｍｍの間の０．３ｍｍだけ変化させる必要があるのに対し、実施例２においては素子長ｗをおよそ０．６ｍｍから２．４ｍｍの間の１．８ｍｍだけ変化させる必要がある。これはつまり、同程度の寸法誤差が生じた場合、素子幅を設計パラメータとして用いる実施例２の方が、単位セルにおける反射位相の変化幅が少なく、結果としてリフレクトアレイ６としての反射特性の変化が小さくなる。

素子幅はそれぞれｗｘ１＝ｗｙ１＝１．５８２ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝２．９５５ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝０．３１９ｍｍと決定した。図２０は、実施例２において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射パターンを示す図である。寸法誤差無のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝３３゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは０．２６ｄＢｓｍであった。また、寸法誤差有のリフレクトアレイ６においても、θｒｘ＝０゜方向への反射が生じ、そのＲＣＳは０．１８ｄＢｓｍであった。したがって、寸法誤差によるＲＣＳの変化は－０．０８ｄＢｓｍであり、比較例２に記載した素子長を設計パラメータとしたリフレクトアレイ６と比較し、寸法誤差による反射強度の低下を抑えることができた。

（比較例３）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．２００ｍｍのＰＴＦＥを用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．０６、ｔａｎδは０．０００７とした。

動作周波数を６０ＧＨｚとし、狙いの反射特性をθｉｘ＝０°、θｒｘ＝４５°θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式１を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを７．０６５ｍｍに決定した。

反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは２．３５５ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンは素子幅のみが異なるとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｘ２＝ｗｘ３＝ｗｙ１＝ｗｙ２＝ｗｙ３＝０．５００ｍｍとした。

はじめに、素子長ｌに対する単位セルの反射位相を、ＨＦＳＳを用いて解析した。図２１は、比較例３の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子幅をｗｘ＝ｗｙ＝０．５００ｍｍとし素子長ｌを変化させた場合の反射位相を示す図である。素子長が変化するにつれて反射位相が変化した。

次に、単位セルの解析結果を踏まえ、式（７）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれｌｘ１＝ｌｙ１＝１．８４４ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝１．５８１ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝１．７５３ｍｍとした。ここで決定した各素子パターンの素子長ｌを寸法誤差無とした。

リフレクトアレイ６は、単位セルをｘ軸方向およびｙ軸方向に２７個×２７個で配置しｘｙ平面におけるサイズは６３．５８５ｍｍ角とした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝０゜、θｉｙ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。

寸法誤差による反射特性への影響を把握するため、切削加工による寸法誤差を想定し、上記リフレクトアレイ６の各素子パターンの素子長ｌをそれぞれ０．１００ｍｍずつ大きくした場合についても、同様に解析を行った。

図２２は、比較例３において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射特性を示す図である。寸法誤差無のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝４５゜方向に反射し、そのＲＣＳは７．４０ｄＢｓｍであった。一方、寸法誤差有のリフレクトアレイにおいては、θｒｘ＝０゜方向への反射が生じたものの、そのＲＣＳは５．１２ｄＢｓｍであり、寸法誤差によるＲＣＳの変化は－２．２８ｄＢｓｍであった。

（実施例３）
素子パターン形状以外が比較例３に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。素子パターン形状としては、反射制御領域５内の各素子パターンの素子幅のみが異なるとし、具体的には各素子パターンの素子長はｌｘ１＝ｌｘ２＝ｌｘ３＝ｌｙ１＝ｌｙ２＝ｌｙ３＝１．７００ｍｍとし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３とした。素子幅ｗに対する単位セルの反射位相および、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。

図２３は、実施例３の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子長をｌｘ＝ｌｙ＝１．７００ｍｍとし素子幅ｗを変化させた場合の反射位相を示す図である。素子幅が変化するにつれて反射位相が変化した。また、素子幅に対する反射位相の傾きは、素子長を変化させた比較例３の図２１の場合と比較し、緩やかであった。例えば、反射位相を１２０°から－１２０°に変化するまでに、比較例３においては素子長ｌをおよそ１．５ｍｍから１．８ｍｍの間の０．３ｍｍだけ変化させる必要があるのに対し、実施例３においては素子長ｗをおよそ０．１ｍｍから１．５ｍｍの間の１．４ｍｍだけ変化させる必要がある。これはつまり、同程度の寸法誤差が生じた場合、素子幅を設計パラメータとして用いる実施例３の方が、単位セルにおける反射位相の変化幅が少なく、結果としてリフレクトアレイ６としての反射特性の変化が小さくなる。

素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１＝１．３６２ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝０．１４２ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝０．８５７ｍｍとした。図２４は、実施例３において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射パターンを示す図である。寸法誤差無のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝４５゜方向に反射し、そのＲＣＳは７．４６ｄＢｓｍであった。また、寸法誤差有のリフレクトアレイ６においても、θｒｘ＝０゜方向への反射が生じ、そのＲＣＳは７．４６ｄＢｓｍであった。したがって、寸法誤差によるＲＣＳの変化は０．００ｄＢｓｍであり、比較例３に記載した素子長を設計パラメータとしたリフレクトアレイ６と比較し、寸法誤差による反射強度の低下を抑えることができた。

（比較例４）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．００２ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．０５０ｍｍのＰＥＴを用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は３．０３、ｔａｎδは０．００４７６とした。

動作周波数を１００ＧＨｚとし、狙いの反射特性をθｉｘ＝０°、θｒｘ＝４５°、θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式１を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを４．２４０ｍｍに決定した。

反射制御領域５の分割数を４とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは１．０６０ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンは素子長のみが異なるとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｙ１、ｌｘ２＝ｌｙ２、ｌｘ３＝ｌｙ３、ｌｘ４＝ｌｙ４とし、素子幅はｗｘ１＝ｗｘ２＝ｗｘ３＝ｗｙ１＝ｗｙ２＝ｗｙ３＝０．４００ｍｍとした。

はじめに、素子長ｌに対する単位セルの反射位相を、ＨＦＳＳを用いて解析した。図２５は、比較例４の設計過程のおける単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子幅をｗｘ＝ｗｙ＝０．４００ｍｍとし素子幅ｌを変化させた場合の反射位相を示す図である。素子長が変化するにつれて反射位相が変化した。

次に、単位セルの解析結果を踏まえ、式（７）のインピーダンス分布に従うよう各単位セルにおける素子長ｌを決定した。素子長ｌはそれぞれ、ｌｘ１＝ｌｙ１＝０．９２９ｍｍ、ｌｘ２＝ｌｙ２＝０．９５９ｍｍ、ｌｘ３＝ｌｙ３＝０．８６２ｍｍ、ｌｘ４＝ｌｙ４＝０．９１０ｍｍとした。ここで決定した各素子パターンの素子長ｌを寸法誤差無とした。

リフレクトアレイ６は、単位セルをｘ軸方向およびｙ軸方向に１２個×１２個で配置しｘｙ平面におけるサイズは１２．７２０ｍｍ角とした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝０゜、θｉｙ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。

図２６は、比較例４において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射特性を示す図である。寸法誤差無のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝４５゜方向に反射し、そのＲＣＳは－１７．５ｄＢｓｍであった。一方、寸法誤差有のリフレクトアレイ６においては、θｒｘ＝０゜方向への反射が生じたものの、そのＲＣＳは－２９．９ｄＢｓｍであり、寸法誤差によるＲＣＳの変化は－１２．３４ｄＢｓｍであった。

（実施例４）
素子パターン形状以外が比較例４に記載のリフレクトアレイと同様であるリフレクトアレイを用意した。素子パターン形状としては、反射制御領域５内の各素子パターンの素子幅のみが異なるとし、具体的には各素子パターンの素子長はｌｘ１＝ｌｘ２＝ｌｘ３＝ｌｙ１＝ｌｙ２＝ｌｙ３＝０．９００ｍｍとし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１、ｗｘ２＝ｗｙ２、ｗｘ３＝ｗｙ３、ｗｘ４＝ｗｙ４とした。素子幅ｗに対する単位セルの反射位相および、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射特性をＨＦＳＳを使用して解析した。

図２７は、実施例４の設計過程における単位セルの解析結果であり、素子パターンの素子長をｌｘ＝ｌｙ＝０．９００ｍｍとし素子幅ｗを変化させた場合の反射位相を示す図である。素子幅が変化するにつれて反射位相が変化した。また、素子幅に対する反射位相の傾きは、素子長を変化させた比較例４の図２５の場合と比較し、緩やかであった。例えば、反射位相を１２０°から－１２０°に変化するまでに、比較例４においては素子長ｌをおよそ０．８５ｍｍから０．９５ｍｍの間の０．１ｍｍだけ変化させる必要があるのに対し、実施例４においては素子長ｗをおよそ０．２ｍｍから０．６５ｍｍの間の０．４５ｍｍだけ変化させる必要がある。これはつまり、同程度の寸法誤差が生じた場合、素子幅を設計パラメータとして用いる実施例４の方が、単位セルにおける反射位相の変化幅が少なく、結果としてリフレクトアレイ６としての反射特性の変化が小さくなる。

素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１＝０．５３２ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝０．６５６ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝０．１７３ｍｍ、ｗｘ４＝ｗｙ４＝０．４５６ｍｍとした。図２８は、実施例４において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、寸法誤差有／無のリフレクトアレイ６の反射パターンを示す図である。寸法誤差無のリフレクトアレイ６では、θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝４５゜方向に反射し、そのＲＣＳは－１７．４ｄＢｓｍであった。また、寸法誤差有のリフレクトアレイにおいても、θｒｘ＝０゜方向への反射が生じ、そのＲＣＳは－１９．９ｄＢｓｍであった。したがって、寸法誤差によるＲＣＳの変化は－２．５１ｄＢｓｍであり、比較例４に記載した素子長を設計パラメータとしたリフレクトアレイと比較し、寸法誤差による反射強度の低下を抑えることができた。

（実施例５）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成に対し、素子パターン側に０．５００ｍｍの空隙を介して図２（ｃ）の方式で厚み０．０９８ｍｍの意匠層１０を積層し、リフレクトアレイ６ｃを構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層２の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とし、意匠層１０の比誘電率の実部は２．７０、ｔａｎδは０．００６０とした。

動作周波数を２７．２ＧＨｚとし、狙いの反射特性をθｉｘ＝３３°、θｒｘ＝０°θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式１を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを２０．２３８ｍｍに決定した。

反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは６．７４６ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンは素子幅のみが異なるとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｘ２＝ｌｘ３＝ｌｙ１＝ｌｙ２＝ｌｙ３＝３．２５０ｍｍとし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１＝１．５８２ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝２．９５５ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝０．３１９ｍｍとした。

リフレクトアレイ６ｃは、単位セルをｘ軸方向およびｙ軸方向に９個×９個で配置しｘｙ平面におけるサイズは６０．７１４ｍｍ角とした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝３３゜、θｉｙ＝０゜でリフレクトアレイ６ｃに照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。

図２９は、実施例５において得られたリフレクトアレイ６ｃの解析結果であり、ｘｚ平面における、リフレクトアレイ６ｃの反射特性を示す図である。θｉｘ＝３３゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは０．２３ｄＢｓｍであった。

（実施例６）
素子パターン１およびグランド層３に厚み０．０１８ｍｍの銅を、誘電体層２に厚み０．７６４ｍｍのガラス／フッ素樹脂の複合材料を用いた基本構成に対し、図２（ａ）の方式で厚み０．０６０ｍｍのポリイミド系の保護層８を積層し、リフレクトアレイ６ａを構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層の比誘電率の実部は２．６、ｔａｎδは０．００２５とし、保護層８の比誘電率の実部は３．２３、ｔａｎδは０．０１４４とした。

反射制御領域５の分割数を３とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは６．７４６ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンは素子幅のみが異なるとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｘ２＝ｌｘ３＝ｌｙ１＝ｌｙ２＝ｌｙ３＝３．０００ｍｍとし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１＝１．７０３ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝２．９８６ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝０．０７５ｍｍとした。

リフレクトアレイ６ａは、単位セルをｘ軸方向およびｙ軸方向に９個×９個で配置しｘｙ平面におけるサイズは６０．７１４ｍｍ角とした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝３３゜、θｉｙ＝０゜でリフレクトアレイに照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。

図３０は、実施例６において得られたリフレクトアレイ６ａの解析結果であり、ｘｚ平面における、リフレクトアレイ６ａの反射特性を示す図である。θｉｘ＝３３゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝０゜方向に反射し、そのＲＣＳは０．１７ｄＢｓｍであった。

（実施例７）
素子パターンおよびグランド層に厚み０．００２ｍｍの銅を、誘電体層に厚み０．０５０ｍｍのポリスチレンを用いた基本構成のリフレクトアレイ６を構成した。ただし、銅の導電率は５．８×１０＾７ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍとし、誘電体層の比誘電率の実部は２．４７、ｔａｎδは０．０００６４４とした。

動作周波数を２８ＧＨｚとし、狙いの反射特性をθｉｘ＝０°、θｒｘ＝４５°θｉｙ＝θｒｙ＝０°に設定し、式（１）を使用して反射制御領域５のｘ軸方向のサイズＬｘを１５．１４０ｍｍに決定した。

反射制御領域５の分割数を４とし、単位セルのｘ軸方向およびｙ軸方向のサイズは３．７８５ｍｍとした。素子パターンの形状は、ｘｙ平面において、２つの方形パッチが直交したクロスパッチとした。ここで、反射制御領域５内の各素子パターンは素子幅のみが異なるとし、具体的には素子長はｌｘ１＝ｌｘ２＝ｌｘ３＝ｌｙ１＝ｌｙ２＝ｌｙ３＝３．４５０ｍｍとし、素子幅はｗｘ１＝ｗｙ１＝２．６９７ｍｍ、ｗｘ２＝ｗｙ２＝２．８９２ｍｍ、ｗｘ３＝ｗｙ３＝２．４６０ｍｍ、ｗｘ４＝ｗｙ４＝２．６３９ｍｍとした。

リフレクトアレイ６は、単位セルをｘ軸方向およびｙ軸方向に１６個×１６個で配置しｘｙ平面におけるサイズは６０．５６０ｍｍ角とした。ｙ軸と平行の偏波をθｉｘ＝０゜、θｉｙ＝０゜でリフレクトアレイ６に照射した際の反射特性について、ＨＦＳＳを用いて解析した。

図３１は、実施例７において得られたリフレクトアレイ６の解析結果であり、ｘｚ平面における、リフレクトアレイ６の反射特性を示す図である。θｉｘ＝０゜で入射した電磁波が所望のθｒｘ＝４５゜方向に反射し、そのＲＣＳは－５．９１ｄＢｓｍであった。

（作用・効果）
素子幅を設計パラメータとすることによって、設計パラメータに基づく位相変化を小さくすることができ、寸法誤差に対する反射特性の低下を抑制することができる。結果として、リフレクトアレイの良品率を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

［その他の実施形態］
本発明の内容となり得る態様を以下に述べる、ただしこれに限られるものではない。
（態様１）
少なくとも素子パターン、誘電体層、グランド層をこの順に積層したリフレクトアレイであって、
前記リフレクトアレイは少なくとも１つの反射制御領域を含み、
前記反射制御領域は少なくとも第１単位セルおよび第２単位セルを含み、
前記第１単位セルには第１素子パターンが配置され、
前記第２単位セルには、前記第１素子パターンの形状とは異なる形状を有する第２素子パターンが配置され、
前記第１単位セルにおける反射特性は、前記第２単位セルにおける反射特性とは異なることを特徴とするリフレクトアレイ。
（態様２）
前記第１素子パターンおよび第２素子パターンは、第１方向における長さである素子長と前記第１方向に垂直な第２方向における長さである素子幅を有しており、
前記第１素子パターンの素子長である第１素子長と前記第２素子パターンの素子長である第２素子長は同じ長さであり、
前記第１素子パターンの素子幅である第１素子幅と前記第２素子パターンの素子幅である第２素子幅に応じて、前記反射制御領域の反射位相が設定される
ことを特徴とする態様１に記載のリフレクトアレイ。
（態様３）
意匠層を備える態様１または態様２に記載のリフレクトアレイ。
（態様４）
保護層を備える態様１から態様３のいずれか１つに記載のリフレクトアレイ。
（態様５）
支持体に、態様１から態様４のいずれか１つに記載のリフレクトアレイを設けたリフレクトアレイ装置。
（態様６）
少なくとも素子パターン、誘電体層、グランド層をこの順に積層したリフレクトアレイの設計方法であって、
前記リフレクトアレイは少なくとも１つの反射制御領域を含み、
前記反射制御領域は少なくとも第１単位セルおよび第２単位セルを含み、
前記第１単位セルには第１素子パターンが１つ配置され、
前記第２単位セルには、前記第１素子パターンの形状とは異なる形状を有する第２素子パターンが配置され、
前記第１単位セルにおける反射特性は、前記第２単位セルにおける反射特性とは異なるように設定される、
ことを特徴とするリフレクトアレイの設計方法。

１、１_１―１_ｎ、１ｄ_１―１ｄ_３、１ｅ_１―１ｅ_３、１ａ―１ｃ、１^ｘ _１―１^ｘ _ｎ、１^ｙ _１―１^ｙ _ｎ素子パターン、
２誘電体層、
３グランド層、
４、４_１－４_ｎ、４ａ―４ｃ、４^ｘ _１－４^ｘ _ｎ、４^ｙ _１－４^ｙ _ｎ単位セル、
５、５ａ―５ｈ、５ｘ、５ｙ反射制御領域、
６、６ａ―６ｈリフレクトアレイ、
７機能層、
８保護層、
９接着層、
１０意匠層、
１１設置層

Claims

反射制御領域を含むリフレクトアレイの設計方法であって、
前記反射制御領域の反射特性を設定するステップと、
前記反射制御領域のサイズを決定するステップと、
前記反射制御領域を分割して単位セルのサイズを決定するステップと、
前記単位セルに配置される素子パターンの素子長を決定するステップと、
前記素子パターンの素子幅を設計パラメータとして反射位相を導出し、素子幅と反射位相の間の関係を示す解析結果を取得するステップと、
前記解析結果に基づいて、所望の反射位相またはインピーダンスを実現する素子幅を選択するステップと、を含む
ことを特徴とするリフレクトアレイの設計方法。
前記選択するステップにおいて、複数個の素子幅が選択され、
前記単位セルのサイズを決定するステップにおいて、前記反射制御領域は前記複数個に分割される、
ことを特徴とする請求項１に記載のリフレクトアレイの設計方法。
前記リフレクトアレイを形成し、前記形成されたリフレクトアレイの反射特性を解析するステップと、
前記解析結果を踏まえて、前記素子幅を微調整するステップと、をさらに含む
ことを特徴とする請求項２に記載のリフレクトアレイの設計方法。
前記反射制御領域のサイズを決定するステップにおいて、
前記反射制御領域のｘ軸方向のサイズＬｘは、動作周波数の波長をλ、前記反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、前記反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘとし、θｉｘ≠－θｒｘの場合、式（１）によって決定され、
また、前記反射制御領域のｙ軸方向のサイズＬｙは、前記反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｙ軸成分をθｉｙ、前記反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｙ軸成分をθｒｙとし、θｉｙ≠－θｒｙの場合、式（２）によって決定される
ことを特徴とする請求項１に記載のリフレクトアレイの設計方法。
前記単位セルのサイズを決定するステップにおいて、
前記単位セルのサイズは、前記Ｌｘをｎ（ｎは２以上の正の整数。）分割、前記Ｌｙをｍ（ｍは２以上の正の整数）分割して決定される
ことを特徴とする請求項４に記載のリフレクトアレイの設計方法。
前記素子幅を選択するステップにおいて、
動作周波数の波長をλ（ｍ）、前記反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、ｙ軸成分をθｉｙ、前記反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘ、ｙ軸成分をθｒｙとし、
前記反射制御領域内のｘ軸と平行な任意の座標ｘ１、ｘ２における反射位相をそれぞれφｘ１、φｘ２とし、座標ｘ１、ｘ２の距離をｄｘ、φｘ１、φｘ２の反射位相差をΔφｘとし、ｙ軸と平行な任意の座標ｙ１、ｙ２における反射位相をそれぞれφｙ１、φｙ２とし、座標ｙ１、ｙ２の距離をｄｙ、φｙ１、φｙ２の反射位相差をΔφｙとする場合、
式（３）または式（４）を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載のリフレクトアレイの設計方法。
前記素子幅を選択するステップにおいて、
Ｚｓｘは前記反射制御領域のｘ軸方向と平行な表面インピーダンス分布、Ｚｓｙは前記反射制御領域のｙ軸方向と平行な表面インピーダンス分布、η１は入射波のインピーダンスとし、
前記反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、ｙ軸成分をθｉｙ、前記反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘ、ｙ軸成分をθｒｙとし、
ｋ１は反射波の波数とし、ｊは虚数単位をとする場合、
式（５）または式（６）を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載のリフレクトアレイの設計方法。
前記素子幅を選択するステップにおいて、
Ｚｓｘは前記反射制御領域のｘ軸方向と平行な表面インピーダンス分布、Ｚｓｙは前記反射制御領域のｙ軸方向と平行な表面インピーダンス分布、η１は入射波のインピーダンスとし、
前記反射制御領域に入射する電磁波の入射角度のｘ軸成分をθｉｘ、ｙ軸成分をθｉｙ、前記反射制御領域から反射する電磁波の反射角度のｘ軸成分をθｒｘ、ｙ軸成分をθｒｙとし、
ｋ１は反射波の波数とし、ｊは虚数単位をとする場合、
式（７）または式（８）を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載のリフレクトアレイの設計方法。