電磁波シールド部材及び電磁波シールド装置

【課題】人体に影響のある帯域の電磁波など、所定帯域の電磁波を十分にカット可能で、かつ可視光等のように前記所定帯域とは別帯域の電磁波を１００％近く透過させることができる電磁波シールド部材を提供する。
【解決手段】この電磁波シールド部材２は、所定帯域の電磁波である第１電磁波を遮蔽する遮蔽部３１及び厚み方向に貫通する開口部３２を交互に配設してなる電磁波遮蔽板３と、前記各開口部３２に嵌装され又は各開口部３２に臨む位置に設けられ、前記電磁波遮蔽板３の一方の面から突出する突出体４とを備えてなり、前記突出体４が、前記所定帯域とは別帯域の電磁波である第２電磁波を少なくとも透過させる誘電体で形成され、かつその第２電磁波を集める作用を奏するようにその形態及び配設ピッチが設定されるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定帯域の電磁波をシールドし、それ以外の一部又は全部の帯域の電磁波を透過させる電磁波シールド部材及びそれを用いた電磁波シールド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すように、透光性を有しつつ、電磁波のみを遮断するようにした電磁波シールド部材が知られている。この電磁波シールド部材は、例えばＣＲＴに取り付けられて、視認性を確保しつつも人体に有害な電磁波を遮断するため等に用いられている。例えばこの特許文献１では、透光性を有する板状の透明基体に、互いに隙間を空けて多数の微細な金属片を貼り付け、その金属片によって電磁波を遮断するとともに、それら金属片の隙間から光を透過させることにより透光性を維持するようにしている。
しかしながら、前述の電磁波シールド部材では、確かに光を透過させることはできるものの、金属片が邪魔をして１００％に近い透過率は得られず、５０％程度の透過率が精々である。
【特許文献１】特開平１０−５６２８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明は、人体に影響のある帯域の電磁波など、所定帯域の電磁波を十分にカット可能で、かつ可視光等のように前記所定帯域とは別帯域の電磁波を１００％近く透過させることができる電磁波シールド部材及びそれを用いた電磁波シールド装置を提供すべく図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明に係る電磁波シールド部材は、所定帯域の電磁波である第１電磁波を遮蔽する遮蔽部及び厚み方向に貫通する開口部を交互に配設してなる電磁波遮蔽板と、前記各開口部に嵌装され又は各開口部に臨む位置に設けられ、前記電磁波遮蔽板の一方の面から突出する突出体とを備えてなり、前記突出体が、前記所定帯域とは別帯域の電磁波である第２電磁波を少なくとも透過させる誘電体で形成され、かつその第２電磁波を集める作用を奏するようにその形態及び配設ピッチが設定されていることを特徴とする。
【０００５】
このようなものであれば、電磁波遮蔽板に向かって進み、本来そこで遮蔽あるいは減衰されてしまう第２電磁波が突出体に集まって透過するため、突出体の形態やピッチを適宜設定することにより、第２電磁波を非常に高効率で透過させつつ、第１電磁波のみを電磁波遮蔽板で遮蔽することが可能になる。
【０００６】
本発明の好適な具体的態様としては、前記第２電磁波が可視光のほぼ全領域に亘るものであり、前記第１電磁波が、可視光を含み、あるいは可視光を除いて、それよりも長波長の電磁波であるものを挙げることができる。このようなものであれば、非常に高い透光性、視認性を確保しつつ、赤外線や電波などの長波長の電磁波をカットできる。
【０００７】
第２電磁波を非常に高効率で透過させることが可能であるということは、突出体の形態やピッチの制御で、第２電磁波の透過効率を広いレンジで調整できるということである。具体的には、前記一方の面側からの第２電磁波の透過率を、約０〜９８％で調整可能である。
【０００８】
遮蔽部を電磁波遮蔽のみならず、電極や良好な熱伝導素材として用いることができるようにし、幅広い応用を可能にするには、前記遮蔽部を、電導性を有する金属製のもので形成しておけばよい。また絶縁したければ非電導性の合成樹脂を使用すればよい。
【０００９】
遮蔽部は可視光を遮断するものに限らない。例えば、ＩＴＯ膜や電磁波を遮蔽する合成樹脂などの透光性を有するものであってもよい。
【００１０】
他方の面からも第２電磁波を効率よく透過させるには、電磁波遮蔽板の他方の面から突出する第２突出体を配設し、その第２突出体の配設対応位置に、電磁波遮蔽板を貫通する第２開口部を形成するとともに、前記第２突出体を、前記所定帯域とは別帯域の電磁波である第２電磁波を少なくとも透過させる部材で形成し、かつ前記第２電磁波を集める作用を奏するように、その形態及び配設ピッチを設定しているものが望ましい。
【００１１】
ここで第２開口部は、前記開口部と別の場所に設けてもよいし、重なってもかまわない。またそれら開口部が重なった場合は、突出体と第２突出体とを連続させて１本の棒状のものとし、それが電磁波遮蔽板を貫通して両方の面から突出するような態様にしておけばよい。
【００１２】
突出体が、前記第２電磁波とは別帯域又はそれと一部ないし全部が重なる帯域の第３電磁波を少なくとも透過させる部材で形成されたものであって、複数の突出体を所定エリア内に集合させて配置した突出体群を複数設け、突出体群を一つの部材として見た場合の形態及び突出体群間の配設ピッチを、前記第３電磁波を集める作用を奏するように設定しているものであれば、突出体単体での第２電磁波に対する集光透過作用と、突出体群としての第３電磁波に対する集光透過作用との双方が営まれるため、互いに異なる複数領域の電磁波を透過させたり、あるいはそれら領域を一部重ならせて、大きな波長領域で電磁波を透過させることが可能になる。
【００１３】
また、本発明は、このような電磁波シールド部材を厚み方向に複数積層させるとともに、電磁波シールド部材それぞれが透過可能な電磁波の帯域を一部異ならせるようにしている電磁波シールド装置である。このようなものであれば、逆に透過させたい電磁波の帯域を絞り込むことができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように構成した本発明によれば、電磁波遮蔽板に向かって進み、本来そこで遮蔽あるいは減衰されてしまう第２電磁波が突出体に集まって透過するため、突出体の形態やピッチを適宜設定することにより、第２電磁波を非常に高効率で透過させつつ、第１電磁波のみを電磁波遮蔽板で遮蔽することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の一実施形態につき、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る電磁波シールド部材２は、図１、図２に示すように、遮蔽部３１及び厚み方向に貫通する開口部たる貫通孔３２を交互に配設してなる電磁波遮蔽板３と、各貫通孔３２に嵌装されて前記電磁波遮蔽板３における一方の面から突出する複数の突出体４とを備えたものである。
【００１６】
電磁波遮蔽板３は、金属製（ここではアルミニウム、厚み約０．２μｍ）の板状体であり、その所定領域に亘って、貫通孔３２を、例えば正方格子点上に（縦横に）所定ピッチで設けてなるものである。貫通孔３２以外の部分である遮蔽部３１は、可視領域の光（以下単に光という場合もある）を含むそれ以上の波長の電磁波（赤外線、マイクロ波、電波等）である幅広い帯域の第１電磁波を遮断する。この電磁波遮蔽板３（遮蔽部３１）の他方の面３ａは、光を反射する反射面にしてある。反射態様は、面荒さや色彩などで多様にでき、例えば光を正反射する鏡面にしてもよいし、色彩、凹凸などを付与して光を散乱反射するようにしてもよい。また、この遮蔽部３１は、人体に影響があるなどの所望の電磁波をカットできるものであればよく、例えばＩＴＯ膜や他の合成樹脂などのように可視領域の光を透過させるもので形成してもよい。
【００１７】
突出体４は、第２電磁波である光を少なくとも透過させる素材で形成されており、ここでは円柱状をなすガラス（ＳｉＯ_２）であるが、その他ＩＴＯなど、光を透過させる誘電体で形成すればよい。その径、長さ（高さ）、ピッチは、例えばそれぞれ０．００１〜１．０×１０^５μｍ程度であるが、この突出体４が、電磁波である光を集光し透過させるアンテナとしての機能を発揮でき、かつ所望の光透過率を得られるように適宜設定すればよい。
【００１８】
つまり、この突出体４の径が透過させたい第２電磁波の周波数（波長）を規定し、高さが、突出体４の内部の反射率を前記周波数との関係で定める。また、この突出体４はアンテナ効果による集光作用（電磁波を集める作用）を奏し、そのアンテナ効果が及ぶ範囲を超えてピッチが設定されると、集光作用が及ばない領域が出てくるため、そのピッチによって透過率を定めることができる。具体的には、その径が、透過させたい帯域の光の波長の１．０×１０^ー７〜５．５×１０^５倍、その長さが、透過させたい帯域の光の波長の０．７５×１０^ー７〜４．２×１０^５倍、その配設ピッチが透過させたい帯域の光の波長の０．５５×１０^ー７〜３．２×１０^５倍に設定しておくことが好ましい。
【００１９】
この実施形態において、突出体４は、同じ素材で形成した光透過板５の一方の面から一体に突出させてあり、光透過板５を、電磁波遮蔽板３の他方の面３ａに密着させて層構造とすることにより、突出体４が貫通孔３２を挿通して電磁波遮蔽板３の一方の面よりも突出するとともに、光透過板５が、電磁波遮蔽板３の他方の面３ａを保護するように構成している。
【００２０】
このように構成した電磁波シールド部材２の各面からの光透過特性、反射特性を図３に示す。一方の面側からの光を非常に効率よく透過する一方、外部からの光は反射する。なお、比較のため、貫通孔も突出体も有さない電磁波遮蔽板のみの場合を図４に、突出体を有さない態様の場合を図５に示す。突出体４を有するこの電磁波シールド部材２において、一方の面側からの光透過特性に大きな違いがあることがわかる。
【００２１】
したがって、このような電磁波シールド部材２によれば、電磁波遮蔽板３に向かって進み、本来そこで遮蔽あるいは減衰されてしまう光が、集光効果によって突出体４に集光され透過するため、突出体４の形態やピッチを適宜設定することにより、光を非常に高効率で透過させつつ、第１電磁波のみを電磁波遮蔽板３で遮蔽することが可能になる。つまり、非常に高い透光性、視認性を確保しつつ、赤外線や電波などの長波長の電磁波をカットできる。
【００２２】
また、突出体４の形態やピッチの制御で、光の透過効率を広いレンジ（約０〜９８％）で調整できる。
【００２３】
さらにこの例では、電磁波遮蔽板３を、アルミニウム等の金属で形成しているため、これを電極や良好な熱伝導素材として用いることができ、幅広い応用が可能になる。
【００２４】
次に、電磁波シールド部材２の種々の変形態様について説明する。なお、以下の説明中、前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付している。
【００２５】
まず、突出体４の他の形状例を、図６、図７に示す。突出体４は、円柱のみならず多角柱でもよいし、先端が丸みを帯びていてもよい。また多角錐や円錐、台形柱などの角錐形状でもよく、一方向に延びる突条でもよい。要は突出形状であればよく、一部またはそれぞれの形態が互いに異なっても構わない。ピッチがランダムに設定してあってもよい。
【００２６】
また、図８に示すように、突出体４を、異なる屈折率の素材４ａ〜４ｄを用いて高さ方向に積み重ねた多層構造のものにしてもよい。例えば先端の層４ａから順に屈折率の高い層４ｄへとなだらかに多層化した場合、一度入射した光が突出体から放出されにくくなる。また屈折率の層を適切な順に多層化すると、プリズム作用で透過した光が角度によって異なるスペクトルを放ち、光の色に係る質感を変化させることが可能になる。また層数と層の厚みを適宜設定して、目的のスペクトルをさらに効率よく透過させることも可能になる。
【００２７】
図９、図１０は、突出体４を多層構造にしつつ、各層４ａ〜４ｄを中央が上方に膨出する膨出形状にしたものである。図９は、層４ａ〜４ｄの断面形状が三角型、図１０は円弧型である。これら図９、１０のものによれば、図８の平層型のものに比して、スペクトルの制御を行いやすい。また、図１０のものによれば、レンズ形状のために光を突出体４の中央に集められるという効果も奏する。
【００２８】
電磁波遮蔽板３は、前述したように金属でもよいし、その他の素材でも構わない。この電磁波遮蔽板３に他の特性、すなわち電導性やその逆に絶縁性、熱伝導性などを有する部材を用いれば、例えば金属であると、電導性に富むことから電極として利用でき、熱伝導性に富むことから、曇り止めの鏡やガラスに適用できる。また、電磁波遮蔽板３の他方の面３ａを粗い面にするなどして外観を調整し光遮蔽性以外に、デザイン的や光質の観点から素材を選択してもよい。また可視光以外の特定帯域の電磁波を遮断する効果も得られる。
【００２９】
図１１に示すように、電磁波遮蔽板３を多層構造３１ａ〜３１ｄにしてもよい。このことによって、電磁波の遮蔽効果を増大させることができ、また酸化や劣化の防止にも寄与する。
【００３０】
さらに電磁波遮蔽板３は、前記実施形態のように、一枚の板（膜もふくむ）に開口部として貫通孔３２を設けた構成でもよいし、多数の分割された遮蔽部３１が、それぞれ隙間を有して光透過板５に貼り付けられているような構成でもよい。その場合、遮蔽部３１間の隙間が開口部になる。
【００３１】
また、前記実施形態では、一方の面からの光の透過率は１００％に近く、逆に言えばその光の反射率はほぼ０％であったわけだが、例えば光の透過率を下げる方向（光の反射率を上げる方向）に制御するには、その突出体４による光の集光効果が生じる領域よりもピッチを十分に大きくとればよい。その他に、遮蔽部３１の一方の面の形状に工夫を施しても、透過率制御が可能である。具体的には、図１２に示すように、膨出湾曲面にしたり、断面凹形状（断面Ｕ字型やＶ字型）にしたりしたものが考えられる。
【００３２】
光透過板５は必ずしも必要なく、また、図１３に示すように、この光透過板５を突出体４とは異なる部材にしても構わない。図１４は、突出体４が、光透過板５を貫通するように構成した例である。図１５は突出体４の下の光透過板５に孔が貫通している例である。また、光透過板５の他方の面側に電磁波遮蔽板３を配してもよい。
【００３３】
また、突出体４と貫通孔３２とは同径である必要はない。外部からの光の反射率は遮蔽部３１と貫通孔３２との面積比でおおよそ定まるため、その反射率を下げたければ、図１６に示すように、貫通孔３２の径を突出体４の径を大きくすればよく、その逆であれば、図１７に示すように貫通孔３２の径を突出体４の径よりも小さくすればよい。この場合、一方の面からの光の透過率が悪くなるが、それも図９〜図１１のように突出体４を多層構造にするなどして透過率を増減させることが可能である。
【００３４】
図１８は、保護のために突出体４の突出体分の側周囲を、保護部９で覆った形態である。突出体４での集光作用を保つには突出体４の誘電率を周囲よりも大きく、すなわち保護部９の誘電率よりも大きくすることが必要である。また保護部９は突出体４の高さと同じである必要はない。
【００３５】
さらに、前記突出体４の配設されていない隙間に、電磁波遮蔽板３よりも反光源１側に突出する第２突出体４を配設しても構わない。
【００３６】
図１９では、遮蔽部３１に第２突出体４’を設け、その第２突出体４’の配設対応位置に、第２開口部３２’を形成している。このことにより、前記（第１）突出体４と第２突出体４’との配設比率により、この電磁波シールド部材２の内から外及び外から内への光の透過率の設定を任意に行うことができる。
【００３７】
また図２０に示すように、一部又は全部の突出体４と第２突出体４’とを連続させて１本の棒状のものとし、それが電磁波遮蔽板３を貫通して両方の面から突出するような態様にしてもよい。このとき第２開口部３２’は、開口部３２と重なっていると考えればよい。
【００３８】
次に、このような構成の電磁波シールド部材２の利用態様について例示する。
【００３９】
図２１は、室内の窓や壁、天井に電磁波シールド部材２を用いて部屋を覆ったセキュリティ室を示している。部屋の内外での電磁波は遮断されるため、電磁的なセキュリティが保持される。一方、光は、電磁波シールド部材２の一方の面から他方の面３ａに効率よく透過するので、突出体４を部屋の外側に向けて配置すれば、外からは部屋が見にくく、中から外は部屋が見やすいような、構成を実現できる。逆ももちろん可能である。その他、この電磁波シールド部材を用いて、ケーシングを作れば、電磁波遮蔽ボックスとして活用できるし、ブラインドにこの電磁波シールド部材を使用したり、ブラウン管等の画面に取り付けることもできる。赤外領域の光電子倍増管（ＰＭＴ）のノイズカットや、発光素子、受光素子の保護としてこの電磁波シールド部材を用いてもよい。
【００４０】
また、この電磁波シールド部材は、高性能バンドパスフィルタとしても用いることができる。前記実施形態では透過可能な第２電磁波として可視光を挙げていたが、これ以外の波長帯域の電磁波を透過させるように構成することができるからである。
【００４１】
例えば、この電磁波シールド部材を介在させてセンサを設ければ、所定波長の電磁波を検出する電磁波測定器を構成することが可能になる。
【００４２】
また、突出体４を、前記第２電磁波とは別帯域又はそれと一部ないし全部が重なる帯域の第３電磁波を少なくとも透過させる部材で形成するとともに、図２２に示すように、複数の突出体４を所定エリア内に集合させて配置した突出体群４Ａを複数設け、突出体群４Ａを一つの部材として見た場合の形態及び突出体群４Ａ間の配設ピッチを、前記第３電磁波を集める作用を奏するように設定しているものでもよい。
【００４３】
このようなものであれば、突出体４単体での第２電磁波に対する集光透過作用と、突出体群４Ａとしての第３電磁波に対する集光透過作用との双方が営まれるため、第２電磁波と第３電磁波との帯域を異ならせて、図２３に示すように、互いに異なる複数領域の電磁波を透過させることができる電磁波シールド部材２を提供できる。またそれら領域を一部重ならせて、大きな波長領域で電磁波を透過させることも可能になる。
【００４４】
また、図２４に示すように、電磁波シールド部材２を厚み方向に複数積層させるとともに、電磁波シールド部材２それぞれが透過可能な電磁波の帯域を一部異ならせるようにして電磁波シールド装置１を構成してもよい。
【００４５】
このようなものであれば、逆に透過させたい電磁波の帯域を絞り込むことができる。
【００４６】
また、本発明に係る電磁シールド部材は、一方の面から他方の面に透過する光（第２電磁波）と、他方の面から一方の面に透過する光（第２電磁波）との透過率を１００％近くまで自在に設定できるため、照明器のカバーや指示器、あるいは壁や窓等の建築材料としても利用して電磁波シールド効果に加え、デザインや外観上特徴のあるものを創出することも可能になる。
【００４７】
その他、本発明は前述した実施形態や変形例の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態における光射出器を示す全体斜視図。
【図２】同実施形態における電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図３】同実施形態における電磁波シールド部材の光透過率及び光反射率を示す説明図。
【図４】他の電磁波シールド部材での光透過率及び光反射率を示す説明図。
【図５】他の電磁波シールド部材での光透過率及び光反射率を示す説明図。
【図６】本発明の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図７】本発明の他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図８】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図９】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１０】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１１】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１２】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１３】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１４】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１５】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１６】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１７】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１８】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図１９】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図２０】本発明のさらに他の変形例に係る電磁波シールド部材の内部構造を示す部分断面図。
【図２１】本発明に係る電磁波シールド部材を適用したセキュリティ室を示す概略図。
【図２２】本発明の他の実施形態に係る電磁波シールド部材を示す概略斜視図。
【図２３】同実施形態でのフィルタ効果を定性的に示すグラフ。
【図２４】本発明のさらに他の実施形態に係る電磁波シールド装置を示す模式的側面図。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・電磁波シールド装置
２・・・電磁波シールド部材
３・・・電磁波遮蔽板
３１・・・遮蔽部
３２・・・開口部（貫通孔）
３２’・・・第２開口部
３ａ・・・他方の面
４・・・突出体
４’・・・第２突出体
４Ａ・・・突出体群

【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定帯域の電磁波である第１電磁波を遮蔽する遮蔽部及び厚み方向に貫通する開口部を交互に配設してなる電磁波遮蔽板と、前記各開口部に嵌装され又は各開口部に臨む位置に設けられ、前記電磁波遮蔽板の一方の面から突出する突出体とを備えてなり、前記突出体が、前記所定帯域とは別帯域又はそれと一部ないし全部が重なる帯域の第２電磁波を少なくとも透過させる部材で形成され、かつその第２電磁波を集める作用を奏するようにその形態及び配設ピッチが設定されていることを特徴とする電磁波シールド部材。
【請求項２】
前記第２電磁波が可視光のほぼ全領域に亘るものであり、前記第１電磁波が、可視光よりも長波長の電磁波である透光性を有した請求項１記載の電磁波シールド部材。
【請求項３】
前記一方の面側からの第２電磁波の透過率が、約０〜９８％である請求項１又は２記載の電磁波シールド部材。
【請求項４】
前記遮蔽部が金属又は合成樹脂製のものである請求項１〜３いずれか記載の電磁波シールド部材。
【請求項５】
前記遮蔽部がＩＴＯ膜などの透光性を有するものである請求項１〜４いずれか記載の電磁波シールド部材。
【請求項６】
電磁波遮蔽板の他方の面から突出する第２突出体を配設し、その第２突出体の配設対応位置に、電磁波遮蔽板を貫通する第２開口部を形成するとともに、前記第２突出体が、前記所定帯域とは別帯域又はそれと一部ないし全部が重なる帯域の第２電磁波を少なくとも透過させる部材で形成され、かつ前記第２電磁波を集める作用を奏するように、その形態及び配設ピッチを設定していることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の電磁波シールド部材。
【請求項７】
突出体が、前記第２電磁波とは別帯域又はそれと一部ないし全部が重なる帯域の第３電磁波を少なくとも透過させる部材で形成されたものであって、
複数の突出体を所定エリア内に集合させて配置した突出体群を複数設け、突出体群を一つの部材として見た場合の形態及び突出体群間の配設ピッチを、前記第３電磁波を集める作用を奏するように設定している請求項１〜６いずれか記載の電磁波シールド部材。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の電磁波シールド部材を厚み方向に複数積層させるとともに、電磁波シールド部材それぞれが透過可能な電磁波の帯域を一部異ならせるようにしている電磁波シールド装置。

【図１】