アンテナ装置及び通信装置
【課題】アンテナ面積を小さくし、少なくとも半球面方向の指向性の制御が可能であり、電波の伝搬距離をより遠くにできるアンテナ装置及びそのアンテナ装置を用いた通信装置を提供すること。
【解決手段】平面アンテナ素子２を平行軸８を中心に回動させて指向性方向を平面７に垂直な方向（図４中のＡ方向）から当該平面７に平行な方向（図４中のＣ方向）までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸１９を中心に３６０度回動させることとした。従って、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。
【解決手段】平面アンテナ素子２を平行軸８を中心に回動させて指向性方向を平面７に垂直な方向（図４中のＡ方向）から当該平面７に平行な方向（図４中のＣ方向）までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸１９を中心に３６０度回動させることとした。従って、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性を有するアンテナ装置及びそのアンテナ装置を用いた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器、特に携帯電話機や携帯情報端末に用いられたアンテナは無指向性のもが多かったが、通信の大容量高速化に伴いアンテナの利得向上が求められるようになった。
【０００３】
そのため、アンテナに指向性を持たせると共にその指向性を制御する方法として複数のアンテナ素子を用いるアンテナアレイ等が考えられたが、アンテナ素子間隔がある程度必要なためアンテナ自体が大きくなってしまう点や指向性制御が複雑になってしまう等の問題があった。
【０００４】
そこで、例えば複数のアンテナ素子と、そのアンテナ素子の隣接する素子同士を接続・非接続状態に制御するスイッチとを含むアンテナ装置であって、そのスイッチの制御によりアンテナ指向性の制御をすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−５１５７２号公報（段落[００１２]、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載のアンテナ装置では、アンテナ素子間隔が狭くなったとは言え、やはり複数のアンテナ素子が必要で面積を広く取ると共に電波の伝搬距離が落ちるという問題がある。
【０００６】
また、例えば半球面の全てでアンテナの指向性方向を可変して満たすことは難しいし、多数のスイッチを用いるためその制御も必ずしも容易ではないという問題も考えられる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、アンテナ面積を小さくし、少なくとも半球面方向の指向性の制御が可能であり、電波の伝搬距離をより遠くにできるアンテナ装置及びそのアンテナ装置を用いた通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、指向性を有する平面アンテナ素子と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な平行軸を中心として少なくとも９０度回動可能に保持する保持部と、前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記平行軸に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動可能に、前記保持部を保持するベース部とを具備することを特徴とする。ここで、「指向性」とは、放射電波や受信電波が最も強くなる方向を有することをいい、「平面アンテナ素子」とは例えばパッチアンテナ等をいう。
【０００９】
本発明では、例えば平面アンテナ素子を回動させて指向性方向を平面に垂直な方向から当初の平面に平行な方向までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸を中心に３６０度回動させることで、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。
【００１０】
また、平面アンテナ素子を回動させることで指向性方向を制御することとしたので、アレイアンテナのように複数のアンテナ素子を必要とせず、アンテナ装置の面積を小さくできると共に電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことが可能となる。
【００１１】
一方、平面アンテナ素子の回動方向を、単に平行軸を中心とする方向と平面に平行でその平行軸に直交する軸を中心とする方向とにすると、従来の同平面上MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)アクチュエータだと、最大回動範囲が限られている。
【００１２】
その結果、平面アンテナ素子の指向性方向を例えば半球面上の全てに向けることができず、不足する可変方向を補うために複数の平面アンテナ素子が必要となり、アンテナ装置の面積を小さくすることができないと共に、その伝搬距離も落ちてしまうこととなる。
【００１３】
これに対し、平面アンテナ素子の回動方向を平行軸と、平面に平行でなく、かつ、平行軸に直角な方向の直角方向軸とを中心とすることにより、十分な角度に当該平面アンテナ素子を回動できる。
【００１４】
本発明の一の形態によれば、前記平面アンテナ素子は、前記平行軸に重なる一辺を有することを特徴とする。これにより、より平面アンテナの回動を安定的にすることができる。
【００１５】
本発明の一の形態によれば、前記保持部は、一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な可動部を有し、前記平面アンテナ素子は、前記他端側で回動自在に保持されており、前記可動部の湾曲により前記一辺側が前記ベース部から離れることで前記平行軸を中心として回動するものであることを特徴とする。これにより、最初は例えば平面アンテナ素子の平面が垂直向きであるが、保持部の他端側がベース部から立上るにつれて平面アンテナ素子も一辺側が引き起こされるように、平行軸を中心として回動させることが可能となる。更に可動部を湾曲させて完全に平面の向きを９０度回動させることもできる。
【００１６】
ここで、可動部としては例えば「Bimorph方式ポリマーアクチュエータ」があるが、これに限られるものではなく熱による部材の変形や、静電力、圧電、電気化学反応等による変形のBimorph方式で回動させ、駆動するものでもよい。また、Bimorph方式ではないアクチュエータでもよい。例えばユニモルフ方式でもよい。
【００１７】
本発明の他の形態に係るアンテナ装置は、指向性を有する平面アンテナ素子と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な第１の平行軸を中心として一方向回りに少なくとも９０度回動可能に保持する第１の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記第１の平行軸と平行な第２の平行軸を中心として前記一方向回りと反対回りに少なくとも９０度回動可能に保持する第２の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記第１及び第２の平行軸方向に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも１８０度回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持するベース部とを具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明では、第１の平行軸を中心とする一方向回りと第２の平行軸を中心とする反対回りとを合わせて１８０度回動させることとしたので、１／２円周上に平面アンテナ素子の指向性方向を可変させることができる。また、その可変範囲である１／２円周を直角方向軸を中心に１８０度回動させることで、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。したがって、ベース部を３６０度回動できない場合でも少なくとも１８０度回動できれば平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できる。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記平面アンテナ素子は、前記第１の平行軸に重なる一辺とその一辺に離間して対向し前記第２の平行軸に重なる他辺とを有することを特徴とする。これにより、例えば最初平面アンテナ素子の指向性方向をベース部に対し垂直向きにすると、第１の平行軸を中心として回動させる場合と第２の平行軸を中心として回動させる場合とで当該指向性方向を一方向回りと反対回りに容易に回動可能となる。
【００２０】
本発明の一の形態によれば、前記第１の保持部は、一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な第１の可動部を有し、前記第２の保持部は、一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な第２の可動部を有し、前記平面アンテナ素子は、各前記他端側で回動自在に保持されており、前記第１の可動部の湾曲により前記一辺側が前記ベース部から離れることで前記第２の平行軸を中心として回動し、前記第２の可動部の湾曲により前記他辺側が前記ベース部から離れることで前記第１の平行軸を中心として回動するものであることを特徴とする。これにより、最初は例えば平面アンテナ素子の平面が垂直向きであるが、第１の保持部の他端側がベース部から立上るにつれて平面アンテナ素子も第２の平行軸を中心として回動し一辺側が引き起こされ、当該平面の向きを一方向回りと反対回りに可変させることが可能となる。更に第１の可動部を湾曲させて完全に平面の向きを例えば左側９０度に回動させることもできる。また、第２の保持部の他端側がベース部から立上ると平面アンテナ素子は第１の平行軸を中心に回動し他辺側が引き起こされ、当該平面の向きを一方向回りに可変させることが可能となる。同様に、更に第２の可動部を湾曲させて完全に平面の向きを例えば右側９０度に回動させることもできる。
【００２１】
本発明の一の形態によれば、前記平面アンテナ素子は、略四角形を有し、前記一辺及び他辺の他の対向する二辺が前記第１及び第２の保持部の間に配置されていることを特徴とする。これにより、略四角形の平面アンテナ素子の平面全体を確実に第１及び第２の平行軸を中心として夫々９０度回動でき、１／２円周上に平面アンテナ素子の指向性方向を可変させることが可能となる。
【００２２】
本発明の一の形態によれば、前記ベース部を前記３６０度回動可能なベース可動部を更に具備することを特徴とする。ここで、「ベース可動部」とは、例えば熱、磁気力、静電力、電磁力や圧電等によりベース部を回動させるものの全てを言う。具体的にはマイクロモータ等がある。これにより、容易に平面アンテナ素子を直角方向軸を中心として回動させることができる。
【００２３】
本発明の他の形態に係るアンテナ装置は、指向性を有する平面アンテナ素子と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な第１の平行軸を中心として第１の一方向回りに回動可能に保持する第１の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記第１の平行軸と平行な第２の平行軸を中心として前記第１の一方向回りと反対回りに回動可能に保持する第２の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行で、かつ、前記第１及び第２の平行軸に直角な方向の第３の平行軸を中心として第２の一方向回りに回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持する第３の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記第３の平行軸と平行な第４の平行軸を中心として前記第２の一方向回りと反対回りに回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持する第４の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記第１、第２、第３及び第４の平行軸の少なくともいずれかを中心に回動可能に、前記第３及び第４の保持部を保持するベース部とを具備することを特徴とする。
【００２４】
本発明では、第１から第４の保持部だけでなくベース部も第１から第４の平行軸中心に回動可能に保持しているので、第１から第４の保持部の可動による平面アンテナ素子の回動を９０度未満の角度、例えば４５度までの角度の回動とすることができる。足りない４５度を第３の保持部及び第４の保持部を保持するベース部を動かすことにより全体で９０度回動することができる。
【００２５】
本発明の一の形態によれば、前記ベース部を保持する台と、そのベース部の少なくとも３箇所で当該各箇所での前記台からの高さを変更可能なベース可動部とを更に具備することを特徴とする。これにより、３箇所あるベース可動部を制御して、平面アンテナ素子の周囲３６０度の方角に第３の保持部及び第４の保持部を保持するベース部の傾きを向けることが可能となり、３６０度の方向で第１から第４の少なくともいずれかの平行軸を中心に平面アンテナ素子を回動させることができる。
【００２６】
したがって、例えばベース部を平面アンテナ素子の平面に平行でなく、かつ、第１及び第２の平行軸方向に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動させなくとも、半球面の全面に平面アンテナ素子の指向性方向を向けることが可能となる。
【００２７】
また、例えば第１及び第３の保持部での第１及び第３の平行軸を中心とする回動が夫々θ、φであるときも、平面アンテナ素子自体の回動は夫々のθ、φにベース可動部によるベース部の回動分を加算でき、アンテナ装置全体での回動角を大きくすることが可能となる。これによって、従来、回動角度を大きく取れず、アンテナ装置の指向性方向を半球面の全面に向けることができなかったものが、当該半球面の全面に向けることが可能となる。
【００２８】
本発明の他の形態に係る通信装置は、指向性を有する平面アンテナ素子と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な平行軸を中心として少なくとも９０度回動可能に保持する保持部と、前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記平行軸に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動可能に、前記保持部を保持するベース部と前記アンテナ素子に電気的に接続された配線を有する基板とを具備することを特徴とする。
【００２９】
本発明では、例えば平面アンテナ素子を回動させて指向性方向を平面に垂直な方向から当初の平面に平行な方向までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸を中心に３６０度回動可能なアンテナ装置を基板上に設けることとした。したがって半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できるので、アンテナ装置の面積を小さくできると共に電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことが可能な通信装置とすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明によれば、アンテナ面積を小さくし、少なくとも半球面方向の指向性の制御が可能であり、電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づきアンテナ装置及びそのアンテナ装置を備えた通信装置について説明する。なお、アンテナ装置に設けられたアンテナとして平面アンテナ素子を説明するが、勿論これに限られるものではなく立体アンテナであってもよい。
【００３２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図、図２はアンテナ装置の平面図及び図３は、ポリマーアクチュエータ素子の断面図である。
【００３３】
アンテナ装置１は、図１に示すように指向性を有する平面アンテナ素子２、その平面アンテナ素子２を回動可能に保持する保持部３及び当該保持部３を保持するベース部４を有する。また、アンテナ装置１はベース部４を可動するベース可動部５を有する。
【００３４】
ここで、平面アンテナ素子２は例えば図１に示すように略四角形状のパッチアンテナで、その電波信号の送受信表面である平面７を有し、当該平面７に直交する方向（図１中のＡの矢印方向）に指向性を備える。
【００３５】
また、平面アンテナ素子２は例えば図２に示すように平面７に平行な平行軸８に当該四角形の一辺２ａが重なるように形成されており、その一辺２ａの両端付近に平行軸８の方向（図２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有している。
【００３６】
保持部３は、例えば図１及び図２に示すように平面アンテナ素子２を間に挟むように互いに対向する略板形状の保持部３ａ，３ｂからなり、ベース部４の上面に配置されている。
【００３７】
また、保持部３ａ，３ｂは夫々一端側１０と他端側１１を有し、一端側はベース部４の上面に例えば接着固定され、他端側１１は夫々可動部１２ａ，１２ｂを有する。
【００３８】
他端側１１には、例えば図２に示すように突起部９が回動可能なように凹部１３が設けられており、その中に突起部９の一部が挿入されている。尚、図２では突起部が短く描かれているが、これに限られるものではないことは無論である。
【００３９】
可動部１２ａ，１２ｂは、例えば一端側１０がベース部４の上面に固定されたまま他端側１１が当該上面から離れるように湾曲することが可能で、例えばBimorph方式のポリマーアクチュエータ素子１４により構成されてもよい。また、熱による部材の変形や、静電力、圧電、電気化学反応等による変形のBimorph方式で湾曲させてもよい。Bimorph方式ではないアクチュエータを使っても可能である。
【００４０】
ここで、ポリマーアクチュエータ素子１４は、例えば図３に示すように陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜（イオン導電性高分子フィルム）１５と、該イオン導電性高分子膜１５の両面それぞれに設けられる電極膜１６ａ，１６ｂとを備えている。また、該電極膜１６ａ，１６ｂの夫々に電気的に接続された図示しない配線を備えており、当該配線より電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されることによりイオン導電性高分子膜１５が湾曲または変形するものである。
【００４１】
これにより、可動部１２ａを湾曲させて平面アンテナ素子２の一辺（２ａ）側をベース部４の上面から離れさせると、突起部９は平行軸上で例えばベース部４の上面を基準に少なくとも９０度回動可能となる。
【００４２】
ベース部４は、例えば図１及び図２に示すように平板形状を有し、その上面１７に保持部３ａ，３ｂの一端側１０が固定されている。
【００４３】
また、ベース可動部５は、例えばベース部４の裏側（保持部３と反対側）に図示しないマイクロモータが設けられており、当該マイクロモータの回転軸がベース部４に連結されている。これにより、回転軸の回動によりベース部４を平面アンテナ素子２の平面７に平行ではなく、かつ、平行軸８に直角な方向（図１中のＺ軸方向）の直角方向軸１９を中心として３６０度回動させることが可能となり、保持部３ａ，３ｂを同様に回動させることができる。
【００４４】
その結果、保持部３ａ，３ｂに保持されている平面アンテナ素子２も平面７に平行ではなく、かつ、平行軸８に直角な方向（図１中のＺ軸方向）の直角方向軸１９を中心として３６０度回動することとなる。
【００４５】
勿論、ベース可動部５はマイクロモータに限られず、熱による部材の変形や、磁気力や静電力、電磁力、圧電等により回動させ、駆動することも可能である。
【００４６】
尚、上述の説明では保持部３として平面アンテナ素子２の両側に保持部３ａ，３ｂを設けたが、いずれか一方だけでも良いことは勿論である。これにより、部品点数を少なくすることができる。ただし、上述のように両側に設けたほうがより安定的に平面アンテナ素子２を平行軸８を中心に回動できる。
【００４７】
以上のように構成されたアンテナ装置１の動作について平面アンテナ素子の回動を中心に説明する。図４は、平面アンテナ素子の動作を説明する図及び図５は、可動部が湾曲したときの説明図である。
【００４８】
まず、例えば図４に示すように平面アンテナ素子２の指向性方向Ａが図４中のＺ軸方向を向いているとする。
【００４９】
ここで、可動部１２ａ，１２ｂ及びベース可動部５を制御するアンテナ駆動制御回路により可動部１２ａ，１２ｂの例えばポリマーアクチュエータ素子１４の電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されるとポリマーアクチュエータ素子自身が片方膨張、もう片方収縮する。これにより、可動部１２ａ，１２ｂは例えば上方に湾曲し他端側１１がベース部４の上面から離れる。これに伴って平面アンテナ素子２の一辺２ａも、保持部３ａ，３ｂの両他端側１１に引き起こされるようにベース部４の上面から離れる。
【００５０】
一方、その平面アンテナ素子２の当該一辺２ａに対向する他辺２ｂは、一辺２ａが引き起こされていてもベース部４の上面にあるから、結局、平面アンテナ素子２の平面は傾き、当該一辺２ａに重なる平行軸８を中心に回動することとなる。尚、言うまでも無く、より安定的回動のために、他辺２ｂが回動できるように固定されても良い。
【００５１】
更にポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、例えば図５に示すように可動部１２ａ，１２ｂは更に湾曲し、一辺２ａは他辺２ｂに対し真上まで起き上がることとなる。このとき、平面アンテナ素子２が平行軸８を中心として反時計回りに回動する。
【００５２】
その結果、平面アンテナ素子２は上方（図４中のＺ軸方向）を向いていた状態から左横向き（図４中のＹ軸方向）に、その向きを連続的に変える。すなわち、その指向性方向Ａから図４及び図５のＹ軸方向に平行となる指向性方向Ｃに向きを連続的に変え、１／４円周上にその指向性方向を変更することが可能となる。
【００５３】
そして、アンテナ駆動制御回路によりベース可動部５の例えばマイクロモータに電流が供給されると、当該マイクロモータが回動して、ベース部４を回動させる。その結果、平面アンテナ素子２は、例えば図４に示すようにマイクロモータの回転軸が３６０度回動すると、当該１／４円周の可変範囲が更に直角方向軸１９を中心に３６０度回動し、結果的に平面アンテナ素子２の指向性方向の可変範囲が半球面上の全ての方向となる。
【００５４】
このように本実施形態によれば、平面アンテナ素子２を平行軸８を中心に回動させて指向性方向を平面７に垂直な方向（図４中のＡ方向）から当該平面７に平行な方向（図４中のＣ方向）までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸１９を中心に３６０度回動させることとした。従って、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。
【００５５】
また、平面アンテナ素子２を回動させることで指向性方向を制御することとしたので、アレイアンテナのように複数のアンテナ素子を必要とせず、アンテナ装置１の面積を小さくできると共に電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことが可能となる。
【００５６】
また、平面アンテナ素子２は、平行軸８に重なる一辺２ａを有することとしたので、より平面アンテナ素子２の回動を安定的にすることができる。
【００５７】
更に保持部３ａ，３ｂは、一端側１０がベース部４に固定され、他端側１１がベース部４から離れるように湾曲可能な可動部１２ａ，１２ｂを有し、平面アンテナ素子２は、他端側１１で回動自在に保持されている。また、可動部１２ａ，１２ｂの湾曲により一辺２ａがベース部４から離れることで平行軸８を中心として回動することとした。従って、最初は例えば平面アンテナ素子２の平面７が垂直向きであるが、保持部３ａ，３ｂの他端側１１がベース部４から立上るにつれて平面アンテナ素子２も一辺２ａが引き起こされるように、平行軸８を中心として回動させることが可能となる。更に可動部を湾曲させて図５に示すように完全に平面７の向きを９０度回動させることもできる。
【００５８】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図及び図７は、平面アンテナ素子の平面図である。尚、これ以降の発明の説明では、上述した実施形態に係るアンテナ装置の部材や機能等について同様なものは説明を簡略または省略して、異なる点を中心に説明する。
【００５９】
図６に示すようにアンテナ装置１０１は、指向性を有する平面アンテナ素子２、その平面アンテナ素子２を回動可能に保持する保持部１０３及び当該保持部１０３を保持するベース部４を有する。また、アンテナ装置１はベース部４を可動するベース可動部５を有する。
【００６０】
ここで、平面アンテナ素子２は例えば図７に示すように平面７に平行で互いに離間する第１の平行軸１０８ａ及び第２の平行軸１０８ｂを有し、第１の平行軸１０８ａに四角形の一辺２ａが重なり、第２の平行軸１０８ｂにその一辺２ａに対向する他辺２ｂが重なるように形成されている。また、平面アンテナ素子２は，その一辺２ａの後述する第１の保持部の他端側付近に第１の平行軸１０８ａの方向（図２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有している。同様に平面アンテナ素子２は，その他辺２ｂの後述する第２の保持部の他端側付近に第２の平行軸１０８ｂの方向（図２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有している。
【００６１】
保持部１０３は、例えば図７に示すように平面アンテナ素子２を間に挟むように互いに対向し、後述する一端部及び他端部が夫々逆側に位置する略板形状の第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂからなり、ベース部４の上面に配置されている。
【００６２】
また、第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂは夫々一端側１０と他端側１１を有し、一端側１０はベース部４の上面に例えば接着固定されている。また、他端側１１には第１の保持部１０３ａは第１の可動部１１２ａを、第２の保持部１０３ｂは第２の可動部１１２ｂを有する。ここで、第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂの構成は、第１の実施形態の可動部１２ａ，１２ｂと同様であるのでその説明を省略する。
【００６３】
他端側１１には、例えば図７に示すように突起部９が回動可能なように凹部１３が設けられており、その中に突起部９の一部が嵌挿されている。
【００６４】
また、ベース可動部５は、例えばベース部４の裏側（保持部１０３と反対側）に図示しないマイクロモータが設けられており、当該マイクロモータの回転軸がベース部４に連結されている。これにより、回転軸の回動によりベース部４を平面アンテナ素子２の平面７に平行ではなく、かつ、第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂに直角な方向（図１中のＺ軸方向）の直角方向軸１１９を中心として３６０度回動させることが可能となり、第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂを同様に回動させることができる。ここで、直角方向軸１１９は、例えば図６に示すように第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂの中間に位置することとなる。
【００６５】
その結果、第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂに保持されている平面アンテナ素子２も平面７に平行ではなく、かつ、第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂに直角な方向（図１中のＺ軸方向）の直角方向軸１１９を中心として３６０度回動することとなる。
【００６６】
以上のように構成されたアンテナ装置１０１の動作について平面アンテナ素子の回動を中心に説明する。図８は、平面アンテナ素子の動作を説明する図、図９は、第１の可動部が湾曲したときの説明図及び図１０は、第２の可動部が湾曲したときの説明図である。
【００６７】
まず、例えば図８に示すように平面アンテナ素子２の指向性方向Ａが図８中のＺ軸方向を向いているとする。
【００６８】
ここで、例えば第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂを制御するアンテナ駆動制御回路により第１の可動部１１２ａの電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されるとポリマーアクチュエータ素子１４自身が片方膨張、もう片方収縮する。これにより、第１の可動部１１２ａは例えば上方に湾曲し他端側１１がベース部４の上面から離れる。これに伴って平面アンテナ素子２の一辺２ａも、第１の保持部１０３ａの他端側１１に引き起こされるようにベース部４の上面から離れる。
【００６９】
一方、第２の可動部１１２ｂはアンテナ駆動制御回路により電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されないので湾曲せず、第２の保持部１０３ｂの他端側１１はベース部４の上面から離れることが無い。これにより、平面アンテナ素子２の他辺２ｂは、引き起こされること無くベース部４の上面に接したままとなり、結局、平面アンテナ素子２の平面は傾き、当該他辺２ｂに重なる第２の平行軸１０８ｂを中心に回動することとなる。
【００７０】
更にポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、例えば図９に示すように第１の可動部１１２ａは更に湾曲し、一辺２ａは他辺２ｂに対し真上まで起き上がることとなる。このとき、平面アンテナ素子２が第２の平行軸１０８ｂを中心として一方向回りと反対回りとしての反時計回りに回動する。
【００７１】
その結果、平面アンテナ素子２は上方（図８中のＺ軸方向）を向いていた状態から左横向き（図８中のＹ軸方向）に、その向きを連続的に変える。すなわち、その指向性方向Ａから図８及び図９のＹ軸方向に平行となる指向性方向Ｃに向きを連続的に変え、１／４円周上にその指向性方向を変更することが可能となる。
【００７２】
更に今度は、アンテナ駆動制御回路により第２の可動部１１２ｂの電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されると第２の可動部１１２ｂは，例えば上方に湾曲し他端側１１がベース部４の上面から離れる。これに伴って平面アンテナ素子２の他辺２ｂも、第２の保持部１０３ｂの他端側１１に引き起こされるようにベース部４の上面から離れる。
【００７３】
一方、第１の可動部１１２ａにはアンテナ駆動制御回路により電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されないので湾曲せず、第１の保持部１０３ａの他端側１１はベース部４の上面から離れることが無い。これにより、平面アンテナ素子２の一辺２ａは、引き起こされること無くベース部４の上面に接したままとなり、結局、平面アンテナ素子２の平面７は傾き、当該一辺２ａに重なる第１の平行軸１０８ａを中心に回動することとなる。
【００７４】
更にポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、例えば図１０に示すように第２の可動部１１２ｂは更に湾曲し、他辺２ｂは一辺２ａに対し真上まで起き上がることとなる。すなわち、平面アンテナ素子２が第１の平行軸１０８ａを中心として一方向回りとしての時計回りに回動する。
【００７５】
その結果、平面アンテナ素子２は上方（図８中のＺ軸方向）を向いていた状態から右横向き（図８中のＹ軸方向）に、その向きを連続的に変える。すなわち、その指向性方向Ａから図８及び図９のＹ軸方向に平行となる指向性方向Ｃ´に向きを連続的に変え、１／４円周上にその指向性方向を変更することが可能となる。
【００７６】
従って、第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂを夫々別々に湾曲させることで合わせて１／２円周上にその指向性方向を変更することが可能となる。
【００７７】
そして、アンテナ駆動制御回路によりベース可動部５の例えばマイクロモータに電圧が印加されると、当該マイクロモータが回動して、ベース部４を回動させる。その結果、平面アンテナ素子２はマイクロモータの回転軸が１８０度回動すると、当該１／２円周の可変範囲が更に直角方向軸１１９を中心に１８０度回動し、結果的に平面アンテナ素子２の指向性方向の可変範囲が半球面上の全ての方向となる。
【００７８】
これにより、ベース部４を３６０度回動できない場合でも少なくとも１８０度回動できれば平面上の半球表面の全方向に平面アンテナ素子２の指向性方向を制御できる。
【００７９】
すなわち、例えば２本のBimorph方式ポリマーアクチュエータ素子で第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂを中心に、反時計と時計方向夫々９０度の変化ができ、全部で１８０度の変化ができる。したがって、この場合には、ベース可動部５が１８０度の動作のみでよいこととなる。
【００８０】
このように本実施形態によれば、第１の平行軸１０８ａを中心とする一方向回りと第２の平行軸１０８ｂを中心とする反対回りとを合わせて１８０度回動させれば、１／２円周上に平面アンテナ素子２の指向性方向を可変させることができる。一方、その可変範囲である１／２円周を直角方向軸１１９を中心に１８０度回動させることで、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。したがって、ベース部４を３６０度回動できない場合でも少なくとも１８０度回動できれば平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できる。
【００８１】
また、平面アンテナ素子２は、第１の平行軸１０８ａに重なる一辺２ａとその一辺２ａに離間して対向し第２の平行軸１０８ｂに重なる他辺２ｂとを有することとした。従って、例えば最初平面アンテナ素子２の指向性方向をベース部４に対し垂直向き（図８中のＡ方向）にすると、第１の平行軸１０８ａを中心として回動させる場合と第２の平行軸１０８ｂを中心として回動させる場合とで当該指向性方向を一方向回りと反対回りに容易に回動可能となる。
【００８２】
更に第１の保持部１０３ａは、一端側１０がベース部４に固定され、他端側１１がベース部から離れるように湾曲可能な第１の可動部１１２ａを有し、第２の保持部１０３ｂは、一端側１０がベース部４に固定され、他端側１１がベース部４から離れるように湾曲可能な第２の可動部１１２ｂを有する。また、平面アンテナ素子２は、各他端側１１で回動自在に保持されており、第１の可動部１１２ａの湾曲により一辺２ａがベース部４から離れることで第２の平行軸１０８ｂを中心として回動することとした。
【００８３】
従って、最初は例えば平面アンテナ素子２の平面７が垂直向き（図８中のＡ方向）であるが、第１の保持部１０３ａの他端側１１がベース部４から立上るにつれて平面アンテナ素子２も第２の平行軸１０８ｂを中心として回動し一辺２ａが引き起こされる。これにより、当該平面７の向きを一方向回りと反対回り（例えば反時計回り）に可変させることが可能となる。更に第１の可動部１１２ａを湾曲させて完全に平面の向きを例えば左側９０度に回動させることもできる。
【００８４】
また、第２の保持部１０３ｂの他端側１１がベース部４から立上ると平面アンテナ素子２は、第１の平行軸１０８ａを中心に回動し他辺２ｂが引き起こされ、当該平面７の向きを一方向回りに可変させることが可能となる。同様に、更に第２の可動部１１２ｂを湾曲させて完全に平面７の向きを例えば右側９０度に回動させることもできる。
【００８５】
更に平面アンテナ素子２は、略四角形を有し、一辺２ａ及び他辺２ｂの他の対向する二辺が第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂの間に配置されていることとした。従って、略四角形の平面アンテナ素子２の平面全体を確実に第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂを中心として夫々９０度回動でき、１／２円周上に平面アンテナ素子２の指向性方向を可変させることが可能となる。
【００８６】
また、ベース部４を３６０度回動可能なベース可動部５を具備することとしたので、容易に平面アンテナ素子２を直角方向軸１１９を中心として回動させることができる。
【００８７】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図及び図１２はアンテナ装置の平面図である。
【００８８】
図１１に示すようにアンテナ装置２０１は、平面アンテナ素子２、その平面アンテナ素子２を保持する第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂ及び第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂを保持する第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄを有する。また、アンテナ装置２０１は、その第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄを保持するベース部２０４、当該ベース部を保持する台及び当該ベース部の各箇所の高さを変更可能なベース可動部２０５を有する。
【００８９】
ここで、平面アンテナ素子２は例えば図１２に示すように平面７に互いに離間する第１の平行軸２０８ａ及び第２の平行軸２０８ｂを有し、第１の平行軸２０８ａに略四角形の一辺２ａが重なり、第２の平行軸２０８ｂにその一辺２ａに対向する他辺２ｂが重なるように形成されている。また、平面アンテナ素子２は、その一辺２ａの第１の保持部２０３ａの後述する他端側付近に第１の平行軸２０８ａの方向（図１２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有している。
【００９０】
同様に平面アンテナ素子２は、その他辺２ｂの第２の保持部２０３ｂの後述する他端側付近に第２の平行軸２０８ｂの方向（図１２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有する。
【００９１】
第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは、図１１及び図１２に示すように平面アンテナ素子２を間に挟むように互いに対向し、後述する一端部及び他端部が夫々逆側に位置する略板形状の２０３ａ，２０３ｂからなる。
【００９２】
また、第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは、例えば図１１及び図１２に示すように夫々一端側１０と他端側１１とを有し、各一端側１０は枠体２２０の内壁に固定され、他端側１１は夫々第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂを有する。従って、第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは枠体２２０に保持されていることとなる。
【００９３】
他端側１１には、例えば図１２に示すように突起部９が回動可能なように凹部１３が設けられており、その中に突起部９の一部が挿入されている。従って、平面アンテナ素子２は第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂの間で第１及び第２の平行軸２０８ａ，２０８ｂを中心として回動可能に保持されていることになる。
【００９４】
ここで、枠体２２０は、例えば図１１及び図１２に示すように外側４辺の内の第１の保持部２０３ａ側の辺２２０ｃに重なる第３の平行軸２０８ｃを有し、当該辺２２０ｃに対向する辺２２０ｄに重なる第４の平行軸２０８ｄを有する。
【００９５】
また、枠体２２０は、例えば図１１及び図１２に示すように、第１の保持部２０３ａの一端側１０付近の角部に、第３の平行軸方向（図１２中のＹ軸方向）に突出する突起部９を有する。同様に、第２の保持部２０３ｂの一端側１０付近の角部に、第４の平行軸方向（図１２中のＹ軸方向）に突出する突起部９を有する。
【００９６】
次に、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは例えば図１１及び図１２に示すように夫々一端側１０と他端側１１とを有し、各一端側１０は略枠形状のベース部２０４の内壁に固定され、他端側１１は夫々第３及び第４の可動部２１２ｃ，２１２ｄを有する。従って、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄはベース部２０４に保持されていることとなる。
【００９７】
第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは、他端側１１に例えば図１２に示すように突起部９が回動可能なように凹部１３が設けられており、その中に突起部９の一部が挿入されている。従って、枠体２２０は第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄの間で第３及び第４の平行軸２０８ｃ，２０８ｄを中心として回動可能に保持されていることになる。
【００９８】
これにより、枠体２２０に第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂが固定されているので、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂを夫々第３及び第４の平行軸２０８ｃ，２０８ｄを中心に回動可能に保持することとなる。
【００９９】
更に第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは、平面アンテナ素子２を保持するので結局、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは、平面アンテナ素子２を第３及び第４の平行軸２０８ｃ，２０８ｄを中心に回動可能に保持することとなる。
【０１００】
ベース部２０４は、例えば図１１に示すように略枠形状を有し、後述するベース可動部２０５によって第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄを第１、第２、第３及び第４の平行軸２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄの少なくともいずれかを中心に回動可能に保持している。
【０１０１】
ここで、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは、枠体２２０を介して第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂを保持しており、更に第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは平面アンテナ素子２を保持している。従って、ベース部２０４は平面アンテナ素子２を第１、第２、第３及び第４の平行軸２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄの少なくともいずれかを中心に回動可能に保持していることとなる。
【０１０２】
ここで、第３及び第４の可動部２１２ｃ，２１２ｄは、例えば第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂと同様であり枠体２２０を第３及び第４の平行軸２０８ｃ，２０８ｄを中心として回動可能である。また、可動方法は第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂと同様、例えばBimorph方式のポリマーアクチュエータ素子１４でもよい。また、可動方法はこれに限られるものではなく例えば熱による部材の変形、磁気力や、電磁力や圧電等を利用してもよい。
【０１０３】
ベース可動部２０５は、例えば図１１及び図１２に示すようにベース部２０４の下面２２１に３つ（２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ）設けられており、その３つのベース可動部２０５で平面７に平行にベース部２０４を保持することが可能である。そのベース可動部２０５の上にベース部２０４が配置されていることになる。勿論、ベース部２０４の各コーナーに夫々配置されるように、ベース可動部２０５を４つ設けてもよいし、更に多くのベース可動部２０５を設けて、より細かくベース可動部２０５の回動を制御できるようにしてもよい。
【０１０４】
また、３つのベース可動部２０５は、ベース部２０４の対応する箇所での台２２２の上面２２３からの高さを個別的に変更可能であり、これによりベース部２０４の傾きを自在に変更できることとなる。
【０１０５】
ここで、台２２２は例えば図１１に示すように略矩形状を有し、その上面２２３に３つのベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃが配置され、その上に第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄを保持するベース部２０４が載置されている。
【０１０６】
更にベース可動部２０５は、その可動方法として熱や磁気力、静電力、電磁力や圧電が利用可能であり、圧電による場合は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電体と電極とを数十層以上交互に積層してその積層方向の伸縮を利用することができる。
【０１０７】
以上のように構成されたアンテナ装置２０１の動作について平面アンテナ素子の回動を中心に説明する。図１３は、平面アンテナ素子の第２の平行軸中心の回動を説明する図及び図１４は、平面アンテナ素子の第３の平行軸中心の回動を説明する図である。
【０１０８】
まず、例えば図１１に示すように平面アンテナ素子２の指向性方向Ａが図１１中のＺ軸方向を向いているとする。
【０１０９】
ここで、例えば第１、第２、第３及び第４の可動部１１２ａ，１１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ及びベース可動部２０５を制御するアンテナ駆動制御回路によりベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの圧電体に、例えば図１３に示すように対応するベース部２０４の各箇所が一平面上に傾斜して並ぶように、夫々所定の電圧が印加される。その結果、例えば図１３に示すように平面アンテナ素子２は、上方（図１２中のＺ軸方向）を向いていた状態から第２の平行軸２０８ｂを中心としてθ１だけ回動し、その指向性方向も図１３中の矢印Ｂに変化する。
【０１１０】
次に、アンテナ駆動制御回路により例えば第１の可動部１１２ａのポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、当該ポリマーアクチュエータ素子１４がその他端側１１がベース部２０４を離れるように湾曲する。その結果、平面アンテナ素子２は図１３に示すように左横向き（図１０中のＹ軸方向）になるように第２の平行軸２０８ｂを中心として、更に反時計回りにθ２だけ回動し、その指向性方向も図１３中の矢印Ｃに変化する。
【０１１１】
従って、例えば第１の可動部１１２ａの可動とベース可動部２０５の駆動により、平面アンテナ素子２はその指向性方向がＺＹ軸平面上で上向き（Ｚ軸方向向き）状態から左横向き（Ｙ軸方向向き）状態に回動することとなる。このように、例えば第１の可動部１１２ａ及びベース可動部２０５を用いることで第２の平行軸２０８ｂを中心としてより大きな回動角度を得ることが可能となる。
【０１１２】
また、ベース部２０４をアンテナ駆動制御回路により例えば図１４に示すように、左側及び右側のベース可動部２０５ｂ，２０５ｃによるベース部２０４の当該箇所の台２２２からの高さを同じにする。更に中央奥のベース可動部２０５ａによる台２２２からの高さを前２つの高さより高くすることにより、図１４の紙面観察側に傾斜させることができる。例えばその傾斜は、当初の平面アンテナ素子２の平面７から第３の平行軸２０８ｃ中心に角度φ１だけ手前に回動させるものとする。
【０１１３】
次に、アンテナ駆動制御回路により例えば第４の可動部２１２ｄのポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、当該ポリマーアクチュエータ素子１４がその他端側１１がベース部２０４を離れるように湾曲する。その結果、平面アンテナ素子２は図１４に示すように紙面観察側向き（図１４中のＸ軸方向）に第３の平行軸２０８ｃを中心として、更に反時計回りにφ２だけ回動し、その指向性方向も図１４の紙面に直交する方向に変化する。
【０１１４】
従って、ベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの可動と第４の可動部２１２ｄの可動により、平面アンテナ素子２はその指向性方向がＺＸ軸平面上で上向き（Ｚ軸方向向き）状態から紙面観察側向き（Ｘ軸方向向き）状態に回動することとなる。このように、例えば第４の可動部２１２ｄ及びベース可動部２０５を用いることで第３の平行軸２０８ｃを中心としてより大きな回動角度を得ることが可能となる。
【０１１５】
更に例えば、ベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの駆動を夫々関係付けて制御することでベース部２０４の台２２２の上面２２３に対する傾斜は、ＺＹ軸平面上やＺＸ軸平面上だけでなく、３６０度方向に傾斜可能である。
【０１１６】
例えば図１３の状態で中央奥の高さをベース可動部２０５ａで高くさせ、右側の高さをベース可動部２０５ｃで少し低くさせると、ベース部２０４はその傾きの向きを図１３のＸＹ軸平面で右に少し回転させることとなる。その場合は、例えば第１の可動部１１２ａだけではなく第４の可動部２１２ｄも駆動させることで、ＺＹ軸平面上とＺＸ軸平面との間の所定の平面上でもベース可動部２０５による回動角度にプラスすることができ、平面アンテナ素子２のより大きな回動角度を確保することが可能となる。
【０１１７】
従って、ベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの駆動と第１、第２、第３及び第４の可動部１１２ａ，１１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄの可動により、平面アンテナ素子２はその指向性方向を半球面の前面に向けることが可能となる。
【０１１８】
このように本実施形態によれば、第１から第４の保持部２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄだけでなくベース部２０４も第１から第４の平行軸２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄ中心に回動可能に保持している。従って、第１から第４の保持部２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄの可動による平面アンテナ素子の回動を９０度未満の角度、例えば４５度までの角度の回動とすることができる。足りない４５度をベース可動部２０５でベース部２０４を動かすことにより全体で９０度回動することができる。
【０１１９】
また、ベース部２０４を保持する台２２２と、そのベース部２０４の少なくとも３箇所で当該各箇所での台２２２からの高さを変更可能なベース可動部２０５とを更に具備することとした。従って、３箇所あるベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃを制御して、平面アンテナ素子２の周囲３６０度の方角にベース部２０４の傾きを向けることが可能となり、３６０度の方向で第１から第４の少なくともいずれかの平行軸を中心に平面アンテナ素子２を回動させることができる。
【０１２０】
例えばベース部２０４を平面アンテナ素子２の平面７に平行でなく、かつ、第１及び第２の平行軸方向に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動させなくとも、半球面の全面に平面アンテナ素子２の指向性方向を向けることが可能となる。
【０１２１】
更に例えば第１の保持部２０３ａでの第２の平行軸２０８ｂを中心とする回動がθであるときも、平面アンテナ素子自体の回動はそのθにベース可動部２０５によるベース部２０４の回動分を加算でき、アンテナ装置全体での回動角を大きくすることが可能となる。これによって、従来、回動角度を大きく取れず、アンテナ装置の指向性方向を半球面の全面に向けることができなかったものが、当該半球面の全面に向けることが可能となる。
【０１２２】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る通信装置の斜視図である。ただし、通信装置のうちのアンテナ装置と配線の一部を表し、そのほかの回路等は省略している。
【０１２３】
通信装置３００は、例えば図１５に示すようにアンテナ装置１及び基板３５１を有する。また、基板３５１は、そのアンテナ装置１の可動部１２ａ，１２ｂを制御するアンテナ駆動制御回路３５２、アンテナ装置１の平面アンテナ素子２に電気的に接続された図示しない送受信切替えスイッチ、その送受信切替えスイッチに電気的に接続された図示しないＬＮＡ(Low Noise Amplifier)等及びそれらを電気的に結ぶ配線としての信号線路３５３等を有している。
【０１２４】
基板３５１は、例えば略矩形の低誘電率ガラス基板であり、石英やパイレックス（登録商標）、液晶用基板等が用いられている。
【０１２５】
アンテナ駆動制御回路３５２は、可動部１２及びベース可動部５に所定の時に所定の信号電流を供給し、平面アンテナ素子２を半球面の所定の方向に指向性方向を向けるようにさせることができる。
【０１２６】
例えば平面アンテナ素子２で受信した電波信号の強弱を図示しない受信回路等で検知し、その情報をアンテナ駆動制御回路３５２に供給するようにし、アンテナ駆動制御回路３５２で当該平面アンテナ素子２の指向性方向を半球面上で走査して、最もその電波信号が強い方向を検出する。これにより、常に最も送受信状況の最適な平面アンテナ素子２の方向を維持することができ、携帯電話機や情報端末での通信状況を常に最適なものとすることができる。
【０１２７】
信号線路３５３は、送受信切替えスイッチや平面アンテナ素子２等に電気的に接続されており、例えば金、アルミニウムやチタン等により形成されている。
【０１２８】
尚、可動部１２及びベース可動部５の動作は、受信回路で検知される電波が弱くなったことを検出したときから始まるようにし、最大の電波を検知したとの情報を受取ったときに駆動を停止するようにアンテナ駆動制御回路３５２で制御しても良い。
【０１２９】
このように本実施形態によれば、例えば平面アンテナ素子２を回動させて指向性方向を平面７に垂直な方向から当初の平面に平行な方向までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸１９を中心に３６０度回動可能なアンテナ装置１を基板上に設けることとした。従って、半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できるので、アンテナ装置１の面積を小さくできると共に電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことが可能な通信装置３００とすることができる。
【０１３０】
特に当該アンテナ装置１をＭＥＭＳ技術で基板上に他の回路と一緒に形成して、１チップ・トランシーバとして携帯電話機や情報端末等の通信装置に用いることで、より小型軽量で低コスト・多機能化を図ることができる。
【０１３１】
尚、上述の通信装置３００に用いられるアンテナ装置は勿論アンテナ装置１に限られるものではなく、アンテナ装置１０１，２０１も適用可能である。
【０１３２】
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更し或は上述した各実施形態を組み合わせて実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。
【図３】ポリマーアクチュエータ素子の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る平面アンテナ素子の動作を説明する図である。
【図５】第１の実施形態に係る可動部が湾曲したときの説明図である。
【図６】第２の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図７】第２の実施形態に係る平面アンテナ素子の平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る平面アンテナ素子の動作を説明する図である。
【図９】第２の実施形態に係る第１の可動部が湾曲したときの説明図である。
【図１０】第２の実施形態に係る第２の可動部が湾曲したときの説明図である。
【図１１】第３の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図１２】第３の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。
【図１３】第３の実施形態に係る平面アンテナ素子の第２の平行軸中心の回動を説明する図である。
【図１４】第３の実施形態に係る平面アンテナ素子の第３の平行軸中心の回動を説明する図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る通信装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１，１０１，２０１…アンテナ装置
２…平面アンテナ素子
３…保持部
４，２０４…ベース部
５，２０５…ベース可動部
７…平面
８…平行軸
９…突起部
１０…一端側
１１…他端側
１２…可動部
１９，１１９…直角方向軸
１０３ａ，２０３ａ…第１の保持部
１０３ｂ，２０３ｂ…第２の保持部
１０８ａ，２０８ａ…第１の平行軸
１０８ｂ、２０８ｂ…第２の平行軸
１１２ａ…第１の可動部
１１２ｂ…第２の可動部
２０３ｃ…第３の保持部
２０３ｄ…第４の保持部
２０８ｃ…第３の平行軸
２０８ｄ…第４の平行軸
２１２ｃ…第３の可動部
２１２ｄ…第４の可動部
２２２…台
３００…通信装置
３５１…基板
３５３…信号線路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性を有するアンテナ装置及びそのアンテナ装置を用いた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器、特に携帯電話機や携帯情報端末に用いられたアンテナは無指向性のもが多かったが、通信の大容量高速化に伴いアンテナの利得向上が求められるようになった。
【０００３】
そのため、アンテナに指向性を持たせると共にその指向性を制御する方法として複数のアンテナ素子を用いるアンテナアレイ等が考えられたが、アンテナ素子間隔がある程度必要なためアンテナ自体が大きくなってしまう点や指向性制御が複雑になってしまう等の問題があった。
【０００４】
そこで、例えば複数のアンテナ素子と、そのアンテナ素子の隣接する素子同士を接続・非接続状態に制御するスイッチとを含むアンテナ装置であって、そのスイッチの制御によりアンテナ指向性の制御をすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−５１５７２号公報（段落[００１２]、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載のアンテナ装置では、アンテナ素子間隔が狭くなったとは言え、やはり複数のアンテナ素子が必要で面積を広く取ると共に電波の伝搬距離が落ちるという問題がある。
【０００６】
また、例えば半球面の全てでアンテナの指向性方向を可変して満たすことは難しいし、多数のスイッチを用いるためその制御も必ずしも容易ではないという問題も考えられる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、アンテナ面積を小さくし、少なくとも半球面方向の指向性の制御が可能であり、電波の伝搬距離をより遠くにできるアンテナ装置及びそのアンテナ装置を用いた通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、指向性を有する平面アンテナ素子と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な平行軸を中心として少なくとも９０度回動可能に保持する保持部と、前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記平行軸に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動可能に、前記保持部を保持するベース部とを具備することを特徴とする。ここで、「指向性」とは、放射電波や受信電波が最も強くなる方向を有することをいい、「平面アンテナ素子」とは例えばパッチアンテナ等をいう。
【０００９】
本発明では、例えば平面アンテナ素子を回動させて指向性方向を平面に垂直な方向から当初の平面に平行な方向までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸を中心に３６０度回動させることで、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。
【００１０】
また、平面アンテナ素子を回動させることで指向性方向を制御することとしたので、アレイアンテナのように複数のアンテナ素子を必要とせず、アンテナ装置の面積を小さくできると共に電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことが可能となる。
【００１１】
一方、平面アンテナ素子の回動方向を、単に平行軸を中心とする方向と平面に平行でその平行軸に直交する軸を中心とする方向とにすると、従来の同平面上MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)アクチュエータだと、最大回動範囲が限られている。
【００１２】
その結果、平面アンテナ素子の指向性方向を例えば半球面上の全てに向けることができず、不足する可変方向を補うために複数の平面アンテナ素子が必要となり、アンテナ装置の面積を小さくすることができないと共に、その伝搬距離も落ちてしまうこととなる。
【００１３】
これに対し、平面アンテナ素子の回動方向を平行軸と、平面に平行でなく、かつ、平行軸に直角な方向の直角方向軸とを中心とすることにより、十分な角度に当該平面アンテナ素子を回動できる。
【００１４】
本発明の一の形態によれば、前記平面アンテナ素子は、前記平行軸に重なる一辺を有することを特徴とする。これにより、より平面アンテナの回動を安定的にすることができる。
【００１５】
本発明の一の形態によれば、前記保持部は、一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な可動部を有し、前記平面アンテナ素子は、前記他端側で回動自在に保持されており、前記可動部の湾曲により前記一辺側が前記ベース部から離れることで前記平行軸を中心として回動するものであることを特徴とする。これにより、最初は例えば平面アンテナ素子の平面が垂直向きであるが、保持部の他端側がベース部から立上るにつれて平面アンテナ素子も一辺側が引き起こされるように、平行軸を中心として回動させることが可能となる。更に可動部を湾曲させて完全に平面の向きを９０度回動させることもできる。
【００１６】
ここで、可動部としては例えば「Bimorph方式ポリマーアクチュエータ」があるが、これに限られるものではなく熱による部材の変形や、静電力、圧電、電気化学反応等による変形のBimorph方式で回動させ、駆動するものでもよい。また、Bimorph方式ではないアクチュエータでもよい。例えばユニモルフ方式でもよい。
【００１７】
本発明の他の形態に係るアンテナ装置は、指向性を有する平面アンテナ素子と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な第１の平行軸を中心として一方向回りに少なくとも９０度回動可能に保持する第１の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記第１の平行軸と平行な第２の平行軸を中心として前記一方向回りと反対回りに少なくとも９０度回動可能に保持する第２の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記第１及び第２の平行軸方向に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも１８０度回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持するベース部とを具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明では、第１の平行軸を中心とする一方向回りと第２の平行軸を中心とする反対回りとを合わせて１８０度回動させることとしたので、１／２円周上に平面アンテナ素子の指向性方向を可変させることができる。また、その可変範囲である１／２円周を直角方向軸を中心に１８０度回動させることで、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。したがって、ベース部を３６０度回動できない場合でも少なくとも１８０度回動できれば平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できる。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記平面アンテナ素子は、前記第１の平行軸に重なる一辺とその一辺に離間して対向し前記第２の平行軸に重なる他辺とを有することを特徴とする。これにより、例えば最初平面アンテナ素子の指向性方向をベース部に対し垂直向きにすると、第１の平行軸を中心として回動させる場合と第２の平行軸を中心として回動させる場合とで当該指向性方向を一方向回りと反対回りに容易に回動可能となる。
【００２０】
本発明の一の形態によれば、前記第１の保持部は、一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な第１の可動部を有し、前記第２の保持部は、一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な第２の可動部を有し、前記平面アンテナ素子は、各前記他端側で回動自在に保持されており、前記第１の可動部の湾曲により前記一辺側が前記ベース部から離れることで前記第２の平行軸を中心として回動し、前記第２の可動部の湾曲により前記他辺側が前記ベース部から離れることで前記第１の平行軸を中心として回動するものであることを特徴とする。これにより、最初は例えば平面アンテナ素子の平面が垂直向きであるが、第１の保持部の他端側がベース部から立上るにつれて平面アンテナ素子も第２の平行軸を中心として回動し一辺側が引き起こされ、当該平面の向きを一方向回りと反対回りに可変させることが可能となる。更に第１の可動部を湾曲させて完全に平面の向きを例えば左側９０度に回動させることもできる。また、第２の保持部の他端側がベース部から立上ると平面アンテナ素子は第１の平行軸を中心に回動し他辺側が引き起こされ、当該平面の向きを一方向回りに可変させることが可能となる。同様に、更に第２の可動部を湾曲させて完全に平面の向きを例えば右側９０度に回動させることもできる。
【００２１】
本発明の一の形態によれば、前記平面アンテナ素子は、略四角形を有し、前記一辺及び他辺の他の対向する二辺が前記第１及び第２の保持部の間に配置されていることを特徴とする。これにより、略四角形の平面アンテナ素子の平面全体を確実に第１及び第２の平行軸を中心として夫々９０度回動でき、１／２円周上に平面アンテナ素子の指向性方向を可変させることが可能となる。
【００２２】
本発明の一の形態によれば、前記ベース部を前記３６０度回動可能なベース可動部を更に具備することを特徴とする。ここで、「ベース可動部」とは、例えば熱、磁気力、静電力、電磁力や圧電等によりベース部を回動させるものの全てを言う。具体的にはマイクロモータ等がある。これにより、容易に平面アンテナ素子を直角方向軸を中心として回動させることができる。
【００２３】
本発明の他の形態に係るアンテナ装置は、指向性を有する平面アンテナ素子と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な第１の平行軸を中心として第１の一方向回りに回動可能に保持する第１の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記第１の平行軸と平行な第２の平行軸を中心として前記第１の一方向回りと反対回りに回動可能に保持する第２の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行で、かつ、前記第１及び第２の平行軸に直角な方向の第３の平行軸を中心として第２の一方向回りに回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持する第３の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記第３の平行軸と平行な第４の平行軸を中心として前記第２の一方向回りと反対回りに回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持する第４の保持部と、前記平面アンテナ素子を前記第１、第２、第３及び第４の平行軸の少なくともいずれかを中心に回動可能に、前記第３及び第４の保持部を保持するベース部とを具備することを特徴とする。
【００２４】
本発明では、第１から第４の保持部だけでなくベース部も第１から第４の平行軸中心に回動可能に保持しているので、第１から第４の保持部の可動による平面アンテナ素子の回動を９０度未満の角度、例えば４５度までの角度の回動とすることができる。足りない４５度を第３の保持部及び第４の保持部を保持するベース部を動かすことにより全体で９０度回動することができる。
【００２５】
本発明の一の形態によれば、前記ベース部を保持する台と、そのベース部の少なくとも３箇所で当該各箇所での前記台からの高さを変更可能なベース可動部とを更に具備することを特徴とする。これにより、３箇所あるベース可動部を制御して、平面アンテナ素子の周囲３６０度の方角に第３の保持部及び第４の保持部を保持するベース部の傾きを向けることが可能となり、３６０度の方向で第１から第４の少なくともいずれかの平行軸を中心に平面アンテナ素子を回動させることができる。
【００２６】
したがって、例えばベース部を平面アンテナ素子の平面に平行でなく、かつ、第１及び第２の平行軸方向に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動させなくとも、半球面の全面に平面アンテナ素子の指向性方向を向けることが可能となる。
【００２７】
また、例えば第１及び第３の保持部での第１及び第３の平行軸を中心とする回動が夫々θ、φであるときも、平面アンテナ素子自体の回動は夫々のθ、φにベース可動部によるベース部の回動分を加算でき、アンテナ装置全体での回動角を大きくすることが可能となる。これによって、従来、回動角度を大きく取れず、アンテナ装置の指向性方向を半球面の全面に向けることができなかったものが、当該半球面の全面に向けることが可能となる。
【００２８】
本発明の他の形態に係る通信装置は、指向性を有する平面アンテナ素子と、前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な平行軸を中心として少なくとも９０度回動可能に保持する保持部と、前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記平行軸に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動可能に、前記保持部を保持するベース部と前記アンテナ素子に電気的に接続された配線を有する基板とを具備することを特徴とする。
【００２９】
本発明では、例えば平面アンテナ素子を回動させて指向性方向を平面に垂直な方向から当初の平面に平行な方向までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸を中心に３６０度回動可能なアンテナ装置を基板上に設けることとした。したがって半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できるので、アンテナ装置の面積を小さくできると共に電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことが可能な通信装置とすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明によれば、アンテナ面積を小さくし、少なくとも半球面方向の指向性の制御が可能であり、電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づきアンテナ装置及びそのアンテナ装置を備えた通信装置について説明する。なお、アンテナ装置に設けられたアンテナとして平面アンテナ素子を説明するが、勿論これに限られるものではなく立体アンテナであってもよい。
【００３２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図、図２はアンテナ装置の平面図及び図３は、ポリマーアクチュエータ素子の断面図である。
【００３３】
アンテナ装置１は、図１に示すように指向性を有する平面アンテナ素子２、その平面アンテナ素子２を回動可能に保持する保持部３及び当該保持部３を保持するベース部４を有する。また、アンテナ装置１はベース部４を可動するベース可動部５を有する。
【００３４】
ここで、平面アンテナ素子２は例えば図１に示すように略四角形状のパッチアンテナで、その電波信号の送受信表面である平面７を有し、当該平面７に直交する方向（図１中のＡの矢印方向）に指向性を備える。
【００３５】
また、平面アンテナ素子２は例えば図２に示すように平面７に平行な平行軸８に当該四角形の一辺２ａが重なるように形成されており、その一辺２ａの両端付近に平行軸８の方向（図２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有している。
【００３６】
保持部３は、例えば図１及び図２に示すように平面アンテナ素子２を間に挟むように互いに対向する略板形状の保持部３ａ，３ｂからなり、ベース部４の上面に配置されている。
【００３７】
また、保持部３ａ，３ｂは夫々一端側１０と他端側１１を有し、一端側はベース部４の上面に例えば接着固定され、他端側１１は夫々可動部１２ａ，１２ｂを有する。
【００３８】
他端側１１には、例えば図２に示すように突起部９が回動可能なように凹部１３が設けられており、その中に突起部９の一部が挿入されている。尚、図２では突起部が短く描かれているが、これに限られるものではないことは無論である。
【００３９】
可動部１２ａ，１２ｂは、例えば一端側１０がベース部４の上面に固定されたまま他端側１１が当該上面から離れるように湾曲することが可能で、例えばBimorph方式のポリマーアクチュエータ素子１４により構成されてもよい。また、熱による部材の変形や、静電力、圧電、電気化学反応等による変形のBimorph方式で湾曲させてもよい。Bimorph方式ではないアクチュエータを使っても可能である。
【００４０】
ここで、ポリマーアクチュエータ素子１４は、例えば図３に示すように陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜（イオン導電性高分子フィルム）１５と、該イオン導電性高分子膜１５の両面それぞれに設けられる電極膜１６ａ，１６ｂとを備えている。また、該電極膜１６ａ，１６ｂの夫々に電気的に接続された図示しない配線を備えており、当該配線より電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されることによりイオン導電性高分子膜１５が湾曲または変形するものである。
【００４１】
これにより、可動部１２ａを湾曲させて平面アンテナ素子２の一辺（２ａ）側をベース部４の上面から離れさせると、突起部９は平行軸上で例えばベース部４の上面を基準に少なくとも９０度回動可能となる。
【００４２】
ベース部４は、例えば図１及び図２に示すように平板形状を有し、その上面１７に保持部３ａ，３ｂの一端側１０が固定されている。
【００４３】
また、ベース可動部５は、例えばベース部４の裏側（保持部３と反対側）に図示しないマイクロモータが設けられており、当該マイクロモータの回転軸がベース部４に連結されている。これにより、回転軸の回動によりベース部４を平面アンテナ素子２の平面７に平行ではなく、かつ、平行軸８に直角な方向（図１中のＺ軸方向）の直角方向軸１９を中心として３６０度回動させることが可能となり、保持部３ａ，３ｂを同様に回動させることができる。
【００４４】
その結果、保持部３ａ，３ｂに保持されている平面アンテナ素子２も平面７に平行ではなく、かつ、平行軸８に直角な方向（図１中のＺ軸方向）の直角方向軸１９を中心として３６０度回動することとなる。
【００４５】
勿論、ベース可動部５はマイクロモータに限られず、熱による部材の変形や、磁気力や静電力、電磁力、圧電等により回動させ、駆動することも可能である。
【００４６】
尚、上述の説明では保持部３として平面アンテナ素子２の両側に保持部３ａ，３ｂを設けたが、いずれか一方だけでも良いことは勿論である。これにより、部品点数を少なくすることができる。ただし、上述のように両側に設けたほうがより安定的に平面アンテナ素子２を平行軸８を中心に回動できる。
【００４７】
以上のように構成されたアンテナ装置１の動作について平面アンテナ素子の回動を中心に説明する。図４は、平面アンテナ素子の動作を説明する図及び図５は、可動部が湾曲したときの説明図である。
【００４８】
まず、例えば図４に示すように平面アンテナ素子２の指向性方向Ａが図４中のＺ軸方向を向いているとする。
【００４９】
ここで、可動部１２ａ，１２ｂ及びベース可動部５を制御するアンテナ駆動制御回路により可動部１２ａ，１２ｂの例えばポリマーアクチュエータ素子１４の電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されるとポリマーアクチュエータ素子自身が片方膨張、もう片方収縮する。これにより、可動部１２ａ，１２ｂは例えば上方に湾曲し他端側１１がベース部４の上面から離れる。これに伴って平面アンテナ素子２の一辺２ａも、保持部３ａ，３ｂの両他端側１１に引き起こされるようにベース部４の上面から離れる。
【００５０】
一方、その平面アンテナ素子２の当該一辺２ａに対向する他辺２ｂは、一辺２ａが引き起こされていてもベース部４の上面にあるから、結局、平面アンテナ素子２の平面は傾き、当該一辺２ａに重なる平行軸８を中心に回動することとなる。尚、言うまでも無く、より安定的回動のために、他辺２ｂが回動できるように固定されても良い。
【００５１】
更にポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、例えば図５に示すように可動部１２ａ，１２ｂは更に湾曲し、一辺２ａは他辺２ｂに対し真上まで起き上がることとなる。このとき、平面アンテナ素子２が平行軸８を中心として反時計回りに回動する。
【００５２】
その結果、平面アンテナ素子２は上方（図４中のＺ軸方向）を向いていた状態から左横向き（図４中のＹ軸方向）に、その向きを連続的に変える。すなわち、その指向性方向Ａから図４及び図５のＹ軸方向に平行となる指向性方向Ｃに向きを連続的に変え、１／４円周上にその指向性方向を変更することが可能となる。
【００５３】
そして、アンテナ駆動制御回路によりベース可動部５の例えばマイクロモータに電流が供給されると、当該マイクロモータが回動して、ベース部４を回動させる。その結果、平面アンテナ素子２は、例えば図４に示すようにマイクロモータの回転軸が３６０度回動すると、当該１／４円周の可変範囲が更に直角方向軸１９を中心に３６０度回動し、結果的に平面アンテナ素子２の指向性方向の可変範囲が半球面上の全ての方向となる。
【００５４】
このように本実施形態によれば、平面アンテナ素子２を平行軸８を中心に回動させて指向性方向を平面７に垂直な方向（図４中のＡ方向）から当該平面７に平行な方向（図４中のＣ方向）までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸１９を中心に３６０度回動させることとした。従って、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。
【００５５】
また、平面アンテナ素子２を回動させることで指向性方向を制御することとしたので、アレイアンテナのように複数のアンテナ素子を必要とせず、アンテナ装置１の面積を小さくできると共に電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことが可能となる。
【００５６】
また、平面アンテナ素子２は、平行軸８に重なる一辺２ａを有することとしたので、より平面アンテナ素子２の回動を安定的にすることができる。
【００５７】
更に保持部３ａ，３ｂは、一端側１０がベース部４に固定され、他端側１１がベース部４から離れるように湾曲可能な可動部１２ａ，１２ｂを有し、平面アンテナ素子２は、他端側１１で回動自在に保持されている。また、可動部１２ａ，１２ｂの湾曲により一辺２ａがベース部４から離れることで平行軸８を中心として回動することとした。従って、最初は例えば平面アンテナ素子２の平面７が垂直向きであるが、保持部３ａ，３ｂの他端側１１がベース部４から立上るにつれて平面アンテナ素子２も一辺２ａが引き起こされるように、平行軸８を中心として回動させることが可能となる。更に可動部を湾曲させて図５に示すように完全に平面７の向きを９０度回動させることもできる。
【００５８】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図及び図７は、平面アンテナ素子の平面図である。尚、これ以降の発明の説明では、上述した実施形態に係るアンテナ装置の部材や機能等について同様なものは説明を簡略または省略して、異なる点を中心に説明する。
【００５９】
図６に示すようにアンテナ装置１０１は、指向性を有する平面アンテナ素子２、その平面アンテナ素子２を回動可能に保持する保持部１０３及び当該保持部１０３を保持するベース部４を有する。また、アンテナ装置１はベース部４を可動するベース可動部５を有する。
【００６０】
ここで、平面アンテナ素子２は例えば図７に示すように平面７に平行で互いに離間する第１の平行軸１０８ａ及び第２の平行軸１０８ｂを有し、第１の平行軸１０８ａに四角形の一辺２ａが重なり、第２の平行軸１０８ｂにその一辺２ａに対向する他辺２ｂが重なるように形成されている。また、平面アンテナ素子２は，その一辺２ａの後述する第１の保持部の他端側付近に第１の平行軸１０８ａの方向（図２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有している。同様に平面アンテナ素子２は，その他辺２ｂの後述する第２の保持部の他端側付近に第２の平行軸１０８ｂの方向（図２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有している。
【００６１】
保持部１０３は、例えば図７に示すように平面アンテナ素子２を間に挟むように互いに対向し、後述する一端部及び他端部が夫々逆側に位置する略板形状の第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂからなり、ベース部４の上面に配置されている。
【００６２】
また、第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂは夫々一端側１０と他端側１１を有し、一端側１０はベース部４の上面に例えば接着固定されている。また、他端側１１には第１の保持部１０３ａは第１の可動部１１２ａを、第２の保持部１０３ｂは第２の可動部１１２ｂを有する。ここで、第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂの構成は、第１の実施形態の可動部１２ａ，１２ｂと同様であるのでその説明を省略する。
【００６３】
他端側１１には、例えば図７に示すように突起部９が回動可能なように凹部１３が設けられており、その中に突起部９の一部が嵌挿されている。
【００６４】
また、ベース可動部５は、例えばベース部４の裏側（保持部１０３と反対側）に図示しないマイクロモータが設けられており、当該マイクロモータの回転軸がベース部４に連結されている。これにより、回転軸の回動によりベース部４を平面アンテナ素子２の平面７に平行ではなく、かつ、第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂに直角な方向（図１中のＺ軸方向）の直角方向軸１１９を中心として３６０度回動させることが可能となり、第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂを同様に回動させることができる。ここで、直角方向軸１１９は、例えば図６に示すように第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂの中間に位置することとなる。
【００６５】
その結果、第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂに保持されている平面アンテナ素子２も平面７に平行ではなく、かつ、第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂに直角な方向（図１中のＺ軸方向）の直角方向軸１１９を中心として３６０度回動することとなる。
【００６６】
以上のように構成されたアンテナ装置１０１の動作について平面アンテナ素子の回動を中心に説明する。図８は、平面アンテナ素子の動作を説明する図、図９は、第１の可動部が湾曲したときの説明図及び図１０は、第２の可動部が湾曲したときの説明図である。
【００６７】
まず、例えば図８に示すように平面アンテナ素子２の指向性方向Ａが図８中のＺ軸方向を向いているとする。
【００６８】
ここで、例えば第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂを制御するアンテナ駆動制御回路により第１の可動部１１２ａの電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されるとポリマーアクチュエータ素子１４自身が片方膨張、もう片方収縮する。これにより、第１の可動部１１２ａは例えば上方に湾曲し他端側１１がベース部４の上面から離れる。これに伴って平面アンテナ素子２の一辺２ａも、第１の保持部１０３ａの他端側１１に引き起こされるようにベース部４の上面から離れる。
【００６９】
一方、第２の可動部１１２ｂはアンテナ駆動制御回路により電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されないので湾曲せず、第２の保持部１０３ｂの他端側１１はベース部４の上面から離れることが無い。これにより、平面アンテナ素子２の他辺２ｂは、引き起こされること無くベース部４の上面に接したままとなり、結局、平面アンテナ素子２の平面は傾き、当該他辺２ｂに重なる第２の平行軸１０８ｂを中心に回動することとなる。
【００７０】
更にポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、例えば図９に示すように第１の可動部１１２ａは更に湾曲し、一辺２ａは他辺２ｂに対し真上まで起き上がることとなる。このとき、平面アンテナ素子２が第２の平行軸１０８ｂを中心として一方向回りと反対回りとしての反時計回りに回動する。
【００７１】
その結果、平面アンテナ素子２は上方（図８中のＺ軸方向）を向いていた状態から左横向き（図８中のＹ軸方向）に、その向きを連続的に変える。すなわち、その指向性方向Ａから図８及び図９のＹ軸方向に平行となる指向性方向Ｃに向きを連続的に変え、１／４円周上にその指向性方向を変更することが可能となる。
【００７２】
更に今度は、アンテナ駆動制御回路により第２の可動部１１２ｂの電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されると第２の可動部１１２ｂは，例えば上方に湾曲し他端側１１がベース部４の上面から離れる。これに伴って平面アンテナ素子２の他辺２ｂも、第２の保持部１０３ｂの他端側１１に引き起こされるようにベース部４の上面から離れる。
【００７３】
一方、第１の可動部１１２ａにはアンテナ駆動制御回路により電極膜１６ａ，１６ｂ間に電圧が印加されないので湾曲せず、第１の保持部１０３ａの他端側１１はベース部４の上面から離れることが無い。これにより、平面アンテナ素子２の一辺２ａは、引き起こされること無くベース部４の上面に接したままとなり、結局、平面アンテナ素子２の平面７は傾き、当該一辺２ａに重なる第１の平行軸１０８ａを中心に回動することとなる。
【００７４】
更にポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、例えば図１０に示すように第２の可動部１１２ｂは更に湾曲し、他辺２ｂは一辺２ａに対し真上まで起き上がることとなる。すなわち、平面アンテナ素子２が第１の平行軸１０８ａを中心として一方向回りとしての時計回りに回動する。
【００７５】
その結果、平面アンテナ素子２は上方（図８中のＺ軸方向）を向いていた状態から右横向き（図８中のＹ軸方向）に、その向きを連続的に変える。すなわち、その指向性方向Ａから図８及び図９のＹ軸方向に平行となる指向性方向Ｃ´に向きを連続的に変え、１／４円周上にその指向性方向を変更することが可能となる。
【００７６】
従って、第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂを夫々別々に湾曲させることで合わせて１／２円周上にその指向性方向を変更することが可能となる。
【００７７】
そして、アンテナ駆動制御回路によりベース可動部５の例えばマイクロモータに電圧が印加されると、当該マイクロモータが回動して、ベース部４を回動させる。その結果、平面アンテナ素子２はマイクロモータの回転軸が１８０度回動すると、当該１／２円周の可変範囲が更に直角方向軸１１９を中心に１８０度回動し、結果的に平面アンテナ素子２の指向性方向の可変範囲が半球面上の全ての方向となる。
【００７８】
これにより、ベース部４を３６０度回動できない場合でも少なくとも１８０度回動できれば平面上の半球表面の全方向に平面アンテナ素子２の指向性方向を制御できる。
【００７９】
すなわち、例えば２本のBimorph方式ポリマーアクチュエータ素子で第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂを中心に、反時計と時計方向夫々９０度の変化ができ、全部で１８０度の変化ができる。したがって、この場合には、ベース可動部５が１８０度の動作のみでよいこととなる。
【００８０】
このように本実施形態によれば、第１の平行軸１０８ａを中心とする一方向回りと第２の平行軸１０８ｂを中心とする反対回りとを合わせて１８０度回動させれば、１／２円周上に平面アンテナ素子２の指向性方向を可変させることができる。一方、その可変範囲である１／２円周を直角方向軸１１９を中心に１８０度回動させることで、平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できることとなる。したがって、ベース部４を３６０度回動できない場合でも少なくとも１８０度回動できれば平面上の半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できる。
【００８１】
また、平面アンテナ素子２は、第１の平行軸１０８ａに重なる一辺２ａとその一辺２ａに離間して対向し第２の平行軸１０８ｂに重なる他辺２ｂとを有することとした。従って、例えば最初平面アンテナ素子２の指向性方向をベース部４に対し垂直向き（図８中のＡ方向）にすると、第１の平行軸１０８ａを中心として回動させる場合と第２の平行軸１０８ｂを中心として回動させる場合とで当該指向性方向を一方向回りと反対回りに容易に回動可能となる。
【００８２】
更に第１の保持部１０３ａは、一端側１０がベース部４に固定され、他端側１１がベース部から離れるように湾曲可能な第１の可動部１１２ａを有し、第２の保持部１０３ｂは、一端側１０がベース部４に固定され、他端側１１がベース部４から離れるように湾曲可能な第２の可動部１１２ｂを有する。また、平面アンテナ素子２は、各他端側１１で回動自在に保持されており、第１の可動部１１２ａの湾曲により一辺２ａがベース部４から離れることで第２の平行軸１０８ｂを中心として回動することとした。
【００８３】
従って、最初は例えば平面アンテナ素子２の平面７が垂直向き（図８中のＡ方向）であるが、第１の保持部１０３ａの他端側１１がベース部４から立上るにつれて平面アンテナ素子２も第２の平行軸１０８ｂを中心として回動し一辺２ａが引き起こされる。これにより、当該平面７の向きを一方向回りと反対回り（例えば反時計回り）に可変させることが可能となる。更に第１の可動部１１２ａを湾曲させて完全に平面の向きを例えば左側９０度に回動させることもできる。
【００８４】
また、第２の保持部１０３ｂの他端側１１がベース部４から立上ると平面アンテナ素子２は、第１の平行軸１０８ａを中心に回動し他辺２ｂが引き起こされ、当該平面７の向きを一方向回りに可変させることが可能となる。同様に、更に第２の可動部１１２ｂを湾曲させて完全に平面７の向きを例えば右側９０度に回動させることもできる。
【００８５】
更に平面アンテナ素子２は、略四角形を有し、一辺２ａ及び他辺２ｂの他の対向する二辺が第１及び第２の保持部１０３ａ，１０３ｂの間に配置されていることとした。従って、略四角形の平面アンテナ素子２の平面全体を確実に第１及び第２の平行軸１０８ａ，１０８ｂを中心として夫々９０度回動でき、１／２円周上に平面アンテナ素子２の指向性方向を可変させることが可能となる。
【００８６】
また、ベース部４を３６０度回動可能なベース可動部５を具備することとしたので、容易に平面アンテナ素子２を直角方向軸１１９を中心として回動させることができる。
【００８７】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図及び図１２はアンテナ装置の平面図である。
【００８８】
図１１に示すようにアンテナ装置２０１は、平面アンテナ素子２、その平面アンテナ素子２を保持する第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂ及び第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂを保持する第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄを有する。また、アンテナ装置２０１は、その第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄを保持するベース部２０４、当該ベース部を保持する台及び当該ベース部の各箇所の高さを変更可能なベース可動部２０５を有する。
【００８９】
ここで、平面アンテナ素子２は例えば図１２に示すように平面７に互いに離間する第１の平行軸２０８ａ及び第２の平行軸２０８ｂを有し、第１の平行軸２０８ａに略四角形の一辺２ａが重なり、第２の平行軸２０８ｂにその一辺２ａに対向する他辺２ｂが重なるように形成されている。また、平面アンテナ素子２は、その一辺２ａの第１の保持部２０３ａの後述する他端側付近に第１の平行軸２０８ａの方向（図１２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有している。
【００９０】
同様に平面アンテナ素子２は、その他辺２ｂの第２の保持部２０３ｂの後述する他端側付近に第２の平行軸２０８ｂの方向（図１２中のＸ軸方向）に突出する突起部９を有する。
【００９１】
第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは、図１１及び図１２に示すように平面アンテナ素子２を間に挟むように互いに対向し、後述する一端部及び他端部が夫々逆側に位置する略板形状の２０３ａ，２０３ｂからなる。
【００９２】
また、第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは、例えば図１１及び図１２に示すように夫々一端側１０と他端側１１とを有し、各一端側１０は枠体２２０の内壁に固定され、他端側１１は夫々第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂを有する。従って、第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは枠体２２０に保持されていることとなる。
【００９３】
他端側１１には、例えば図１２に示すように突起部９が回動可能なように凹部１３が設けられており、その中に突起部９の一部が挿入されている。従って、平面アンテナ素子２は第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂの間で第１及び第２の平行軸２０８ａ，２０８ｂを中心として回動可能に保持されていることになる。
【００９４】
ここで、枠体２２０は、例えば図１１及び図１２に示すように外側４辺の内の第１の保持部２０３ａ側の辺２２０ｃに重なる第３の平行軸２０８ｃを有し、当該辺２２０ｃに対向する辺２２０ｄに重なる第４の平行軸２０８ｄを有する。
【００９５】
また、枠体２２０は、例えば図１１及び図１２に示すように、第１の保持部２０３ａの一端側１０付近の角部に、第３の平行軸方向（図１２中のＹ軸方向）に突出する突起部９を有する。同様に、第２の保持部２０３ｂの一端側１０付近の角部に、第４の平行軸方向（図１２中のＹ軸方向）に突出する突起部９を有する。
【００９６】
次に、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは例えば図１１及び図１２に示すように夫々一端側１０と他端側１１とを有し、各一端側１０は略枠形状のベース部２０４の内壁に固定され、他端側１１は夫々第３及び第４の可動部２１２ｃ，２１２ｄを有する。従って、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄはベース部２０４に保持されていることとなる。
【００９７】
第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは、他端側１１に例えば図１２に示すように突起部９が回動可能なように凹部１３が設けられており、その中に突起部９の一部が挿入されている。従って、枠体２２０は第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄの間で第３及び第４の平行軸２０８ｃ，２０８ｄを中心として回動可能に保持されていることになる。
【００９８】
これにより、枠体２２０に第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂが固定されているので、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂを夫々第３及び第４の平行軸２０８ｃ，２０８ｄを中心に回動可能に保持することとなる。
【００９９】
更に第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは、平面アンテナ素子２を保持するので結局、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは、平面アンテナ素子２を第３及び第４の平行軸２０８ｃ，２０８ｄを中心に回動可能に保持することとなる。
【０１００】
ベース部２０４は、例えば図１１に示すように略枠形状を有し、後述するベース可動部２０５によって第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄを第１、第２、第３及び第４の平行軸２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄの少なくともいずれかを中心に回動可能に保持している。
【０１０１】
ここで、第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄは、枠体２２０を介して第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂを保持しており、更に第１及び第２の保持部２０３ａ，２０３ｂは平面アンテナ素子２を保持している。従って、ベース部２０４は平面アンテナ素子２を第１、第２、第３及び第４の平行軸２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄの少なくともいずれかを中心に回動可能に保持していることとなる。
【０１０２】
ここで、第３及び第４の可動部２１２ｃ，２１２ｄは、例えば第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂと同様であり枠体２２０を第３及び第４の平行軸２０８ｃ，２０８ｄを中心として回動可能である。また、可動方法は第１及び第２の可動部１１２ａ，１１２ｂと同様、例えばBimorph方式のポリマーアクチュエータ素子１４でもよい。また、可動方法はこれに限られるものではなく例えば熱による部材の変形、磁気力や、電磁力や圧電等を利用してもよい。
【０１０３】
ベース可動部２０５は、例えば図１１及び図１２に示すようにベース部２０４の下面２２１に３つ（２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ）設けられており、その３つのベース可動部２０５で平面７に平行にベース部２０４を保持することが可能である。そのベース可動部２０５の上にベース部２０４が配置されていることになる。勿論、ベース部２０４の各コーナーに夫々配置されるように、ベース可動部２０５を４つ設けてもよいし、更に多くのベース可動部２０５を設けて、より細かくベース可動部２０５の回動を制御できるようにしてもよい。
【０１０４】
また、３つのベース可動部２０５は、ベース部２０４の対応する箇所での台２２２の上面２２３からの高さを個別的に変更可能であり、これによりベース部２０４の傾きを自在に変更できることとなる。
【０１０５】
ここで、台２２２は例えば図１１に示すように略矩形状を有し、その上面２２３に３つのベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃが配置され、その上に第３及び第４の保持部２０３ｃ，２０３ｄを保持するベース部２０４が載置されている。
【０１０６】
更にベース可動部２０５は、その可動方法として熱や磁気力、静電力、電磁力や圧電が利用可能であり、圧電による場合は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電体と電極とを数十層以上交互に積層してその積層方向の伸縮を利用することができる。
【０１０７】
以上のように構成されたアンテナ装置２０１の動作について平面アンテナ素子の回動を中心に説明する。図１３は、平面アンテナ素子の第２の平行軸中心の回動を説明する図及び図１４は、平面アンテナ素子の第３の平行軸中心の回動を説明する図である。
【０１０８】
まず、例えば図１１に示すように平面アンテナ素子２の指向性方向Ａが図１１中のＺ軸方向を向いているとする。
【０１０９】
ここで、例えば第１、第２、第３及び第４の可動部１１２ａ，１１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ及びベース可動部２０５を制御するアンテナ駆動制御回路によりベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの圧電体に、例えば図１３に示すように対応するベース部２０４の各箇所が一平面上に傾斜して並ぶように、夫々所定の電圧が印加される。その結果、例えば図１３に示すように平面アンテナ素子２は、上方（図１２中のＺ軸方向）を向いていた状態から第２の平行軸２０８ｂを中心としてθ１だけ回動し、その指向性方向も図１３中の矢印Ｂに変化する。
【０１１０】
次に、アンテナ駆動制御回路により例えば第１の可動部１１２ａのポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、当該ポリマーアクチュエータ素子１４がその他端側１１がベース部２０４を離れるように湾曲する。その結果、平面アンテナ素子２は図１３に示すように左横向き（図１０中のＹ軸方向）になるように第２の平行軸２０８ｂを中心として、更に反時計回りにθ２だけ回動し、その指向性方向も図１３中の矢印Ｃに変化する。
【０１１１】
従って、例えば第１の可動部１１２ａの可動とベース可動部２０５の駆動により、平面アンテナ素子２はその指向性方向がＺＹ軸平面上で上向き（Ｚ軸方向向き）状態から左横向き（Ｙ軸方向向き）状態に回動することとなる。このように、例えば第１の可動部１１２ａ及びベース可動部２０５を用いることで第２の平行軸２０８ｂを中心としてより大きな回動角度を得ることが可能となる。
【０１１２】
また、ベース部２０４をアンテナ駆動制御回路により例えば図１４に示すように、左側及び右側のベース可動部２０５ｂ，２０５ｃによるベース部２０４の当該箇所の台２２２からの高さを同じにする。更に中央奥のベース可動部２０５ａによる台２２２からの高さを前２つの高さより高くすることにより、図１４の紙面観察側に傾斜させることができる。例えばその傾斜は、当初の平面アンテナ素子２の平面７から第３の平行軸２０８ｃ中心に角度φ１だけ手前に回動させるものとする。
【０１１３】
次に、アンテナ駆動制御回路により例えば第４の可動部２１２ｄのポリマーアクチュエータ素子１４に電圧が印加されると、当該ポリマーアクチュエータ素子１４がその他端側１１がベース部２０４を離れるように湾曲する。その結果、平面アンテナ素子２は図１４に示すように紙面観察側向き（図１４中のＸ軸方向）に第３の平行軸２０８ｃを中心として、更に反時計回りにφ２だけ回動し、その指向性方向も図１４の紙面に直交する方向に変化する。
【０１１４】
従って、ベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの可動と第４の可動部２１２ｄの可動により、平面アンテナ素子２はその指向性方向がＺＸ軸平面上で上向き（Ｚ軸方向向き）状態から紙面観察側向き（Ｘ軸方向向き）状態に回動することとなる。このように、例えば第４の可動部２１２ｄ及びベース可動部２０５を用いることで第３の平行軸２０８ｃを中心としてより大きな回動角度を得ることが可能となる。
【０１１５】
更に例えば、ベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの駆動を夫々関係付けて制御することでベース部２０４の台２２２の上面２２３に対する傾斜は、ＺＹ軸平面上やＺＸ軸平面上だけでなく、３６０度方向に傾斜可能である。
【０１１６】
例えば図１３の状態で中央奥の高さをベース可動部２０５ａで高くさせ、右側の高さをベース可動部２０５ｃで少し低くさせると、ベース部２０４はその傾きの向きを図１３のＸＹ軸平面で右に少し回転させることとなる。その場合は、例えば第１の可動部１１２ａだけではなく第４の可動部２１２ｄも駆動させることで、ＺＹ軸平面上とＺＸ軸平面との間の所定の平面上でもベース可動部２０５による回動角度にプラスすることができ、平面アンテナ素子２のより大きな回動角度を確保することが可能となる。
【０１１７】
従って、ベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの駆動と第１、第２、第３及び第４の可動部１１２ａ，１１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄの可動により、平面アンテナ素子２はその指向性方向を半球面の前面に向けることが可能となる。
【０１１８】
このように本実施形態によれば、第１から第４の保持部２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄだけでなくベース部２０４も第１から第４の平行軸２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄ中心に回動可能に保持している。従って、第１から第４の保持部２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄの可動による平面アンテナ素子の回動を９０度未満の角度、例えば４５度までの角度の回動とすることができる。足りない４５度をベース可動部２０５でベース部２０４を動かすことにより全体で９０度回動することができる。
【０１１９】
また、ベース部２０４を保持する台２２２と、そのベース部２０４の少なくとも３箇所で当該各箇所での台２２２からの高さを変更可能なベース可動部２０５とを更に具備することとした。従って、３箇所あるベース可動部２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃを制御して、平面アンテナ素子２の周囲３６０度の方角にベース部２０４の傾きを向けることが可能となり、３６０度の方向で第１から第４の少なくともいずれかの平行軸を中心に平面アンテナ素子２を回動させることができる。
【０１２０】
例えばベース部２０４を平面アンテナ素子２の平面７に平行でなく、かつ、第１及び第２の平行軸方向に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動させなくとも、半球面の全面に平面アンテナ素子２の指向性方向を向けることが可能となる。
【０１２１】
更に例えば第１の保持部２０３ａでの第２の平行軸２０８ｂを中心とする回動がθであるときも、平面アンテナ素子自体の回動はそのθにベース可動部２０５によるベース部２０４の回動分を加算でき、アンテナ装置全体での回動角を大きくすることが可能となる。これによって、従来、回動角度を大きく取れず、アンテナ装置の指向性方向を半球面の全面に向けることができなかったものが、当該半球面の全面に向けることが可能となる。
【０１２２】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る通信装置の斜視図である。ただし、通信装置のうちのアンテナ装置と配線の一部を表し、そのほかの回路等は省略している。
【０１２３】
通信装置３００は、例えば図１５に示すようにアンテナ装置１及び基板３５１を有する。また、基板３５１は、そのアンテナ装置１の可動部１２ａ，１２ｂを制御するアンテナ駆動制御回路３５２、アンテナ装置１の平面アンテナ素子２に電気的に接続された図示しない送受信切替えスイッチ、その送受信切替えスイッチに電気的に接続された図示しないＬＮＡ(Low Noise Amplifier)等及びそれらを電気的に結ぶ配線としての信号線路３５３等を有している。
【０１２４】
基板３５１は、例えば略矩形の低誘電率ガラス基板であり、石英やパイレックス（登録商標）、液晶用基板等が用いられている。
【０１２５】
アンテナ駆動制御回路３５２は、可動部１２及びベース可動部５に所定の時に所定の信号電流を供給し、平面アンテナ素子２を半球面の所定の方向に指向性方向を向けるようにさせることができる。
【０１２６】
例えば平面アンテナ素子２で受信した電波信号の強弱を図示しない受信回路等で検知し、その情報をアンテナ駆動制御回路３５２に供給するようにし、アンテナ駆動制御回路３５２で当該平面アンテナ素子２の指向性方向を半球面上で走査して、最もその電波信号が強い方向を検出する。これにより、常に最も送受信状況の最適な平面アンテナ素子２の方向を維持することができ、携帯電話機や情報端末での通信状況を常に最適なものとすることができる。
【０１２７】
信号線路３５３は、送受信切替えスイッチや平面アンテナ素子２等に電気的に接続されており、例えば金、アルミニウムやチタン等により形成されている。
【０１２８】
尚、可動部１２及びベース可動部５の動作は、受信回路で検知される電波が弱くなったことを検出したときから始まるようにし、最大の電波を検知したとの情報を受取ったときに駆動を停止するようにアンテナ駆動制御回路３５２で制御しても良い。
【０１２９】
このように本実施形態によれば、例えば平面アンテナ素子２を回動させて指向性方向を平面７に垂直な方向から当初の平面に平行な方向までの１／４円周上に可変する一方、その可変範囲である１／４円周を直角方向軸１９を中心に３６０度回動可能なアンテナ装置１を基板上に設けることとした。従って、半球表面の全方向に当該指向性方向を制御できるので、アンテナ装置１の面積を小さくできると共に電波の伝搬距離が落ちることを防ぐことが可能な通信装置３００とすることができる。
【０１３０】
特に当該アンテナ装置１をＭＥＭＳ技術で基板上に他の回路と一緒に形成して、１チップ・トランシーバとして携帯電話機や情報端末等の通信装置に用いることで、より小型軽量で低コスト・多機能化を図ることができる。
【０１３１】
尚、上述の通信装置３００に用いられるアンテナ装置は勿論アンテナ装置１に限られるものではなく、アンテナ装置１０１，２０１も適用可能である。
【０１３２】
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更し或は上述した各実施形態を組み合わせて実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。
【図３】ポリマーアクチュエータ素子の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る平面アンテナ素子の動作を説明する図である。
【図５】第１の実施形態に係る可動部が湾曲したときの説明図である。
【図６】第２の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図７】第２の実施形態に係る平面アンテナ素子の平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る平面アンテナ素子の動作を説明する図である。
【図９】第２の実施形態に係る第１の可動部が湾曲したときの説明図である。
【図１０】第２の実施形態に係る第２の可動部が湾曲したときの説明図である。
【図１１】第３の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図１２】第３の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。
【図１３】第３の実施形態に係る平面アンテナ素子の第２の平行軸中心の回動を説明する図である。
【図１４】第３の実施形態に係る平面アンテナ素子の第３の平行軸中心の回動を説明する図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る通信装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１，１０１，２０１…アンテナ装置
２…平面アンテナ素子
３…保持部
４，２０４…ベース部
５，２０５…ベース可動部
７…平面
８…平行軸
９…突起部
１０…一端側
１１…他端側
１２…可動部
１９，１１９…直角方向軸
１０３ａ，２０３ａ…第１の保持部
１０３ｂ，２０３ｂ…第２の保持部
１０８ａ，２０８ａ…第１の平行軸
１０８ｂ、２０８ｂ…第２の平行軸
１１２ａ…第１の可動部
１１２ｂ…第２の可動部
２０３ｃ…第３の保持部
２０３ｄ…第４の保持部
２０８ｃ…第３の平行軸
２０８ｄ…第４の平行軸
２１２ｃ…第３の可動部
２１２ｄ…第４の可動部
２２２…台
３００…通信装置
３５１…基板
３５３…信号線路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有する平面アンテナ素子と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な平行軸を中心として少なくとも９０度回動可能に保持する保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記平行軸に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動可能に、前記保持部を保持するベース部と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記平面アンテナ素子は、前記平行軸に重なる一辺を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置であって、
前記保持部は、
一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な可動部を有し、
前記平面アンテナ素子は、前記他端側で回動自在に保持されており、前記可動部の湾曲により前記一辺側が前記ベース部から離れることで前記平行軸を中心として回動するものであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
指向性を有する平面アンテナ素子と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な第１の平行軸を中心として一方向回りに少なくとも９０度回動可能に保持する第１の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記第１の平行軸と平行な第２の平行軸を中心として前記一方向回りと反対回りに少なくとも９０度回動可能に保持する第２の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記第１及び第２の平行軸方向に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも１８０度回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持するベース部と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ装置であって、
前記平面アンテナ素子は、前記第１の平行軸に重なる一辺とその一辺に離間して対向し前記第２の平行軸に重なる他辺とを有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のアンテナ装置であって、
前記第１の保持部は、
一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な第１の可動部を有し、
前記第２の保持部は、
一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な第２の可動部を有し、
前記平面アンテナ素子は、各前記他端側で回動自在に保持されており、前記第１の可動部の湾曲により前記一辺側が前記ベース部から離れることで前記第２の平行軸を中心として回動し、前記第２の可動部の湾曲により前記他辺側が前記ベース部から離れることで前記第１の平行軸を中心として回動するものであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナ装置であって、
前記平面アンテナ素子は、略四角形を有し、前記一辺及び他辺の他の対向する二辺が前記第１及び第２の保持部の間に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記ベース部を前記３６０度回動可能なベース可動部を更に具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
指向性を有する平面アンテナ素子と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な第１の平行軸を中心として第１の一方向回りに回動可能に保持する第１の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記第１の平行軸と平行な第２の平行軸を中心として前記第１の一方向回りと反対回りに回動可能に保持する第２の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行で、かつ、前記第１及び第２の平行軸に直角な方向の第３の平行軸を中心として第２の一方向回りに回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持する第３の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記第３の平行軸と平行な第４の平行軸を中心として前記第２の一方向回りと反対回りに回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持する第４の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記第１、第２、第３及び第４の平行軸の少なくともいずれかを中心に回動可能に、前記第３及び第４の保持部を保持するベース部と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のアンテナ装置であって、
前記ベース部を保持する台と、そのベース部の少なくとも３箇所で当該各箇所での前記台からの高さを変更可能なベース可動部とを更に具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】
指向性を有する平面アンテナ素子と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な平行軸を中心として少なくとも９０度回動可能に保持する保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記平行軸に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動可能に、前記保持部を保持するベース部と
前記アンテナ素子に電気的に接続された配線を有する基板と
を具備することを特徴とする通信装置。
【請求項１】
指向性を有する平面アンテナ素子と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な平行軸を中心として少なくとも９０度回動可能に保持する保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記平行軸に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動可能に、前記保持部を保持するベース部と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記平面アンテナ素子は、前記平行軸に重なる一辺を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置であって、
前記保持部は、
一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な可動部を有し、
前記平面アンテナ素子は、前記他端側で回動自在に保持されており、前記可動部の湾曲により前記一辺側が前記ベース部から離れることで前記平行軸を中心として回動するものであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
指向性を有する平面アンテナ素子と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な第１の平行軸を中心として一方向回りに少なくとも９０度回動可能に保持する第１の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記第１の平行軸と平行な第２の平行軸を中心として前記一方向回りと反対回りに少なくとも９０度回動可能に保持する第２の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記第１及び第２の平行軸方向に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも１８０度回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持するベース部と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ装置であって、
前記平面アンテナ素子は、前記第１の平行軸に重なる一辺とその一辺に離間して対向し前記第２の平行軸に重なる他辺とを有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のアンテナ装置であって、
前記第１の保持部は、
一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な第１の可動部を有し、
前記第２の保持部は、
一端側が前記ベース部に固定され、他端側が前記ベース部から離れるように湾曲可能な第２の可動部を有し、
前記平面アンテナ素子は、各前記他端側で回動自在に保持されており、前記第１の可動部の湾曲により前記一辺側が前記ベース部から離れることで前記第２の平行軸を中心として回動し、前記第２の可動部の湾曲により前記他辺側が前記ベース部から離れることで前記第１の平行軸を中心として回動するものであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナ装置であって、
前記平面アンテナ素子は、略四角形を有し、前記一辺及び他辺の他の対向する二辺が前記第１及び第２の保持部の間に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記ベース部を前記３６０度回動可能なベース可動部を更に具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
指向性を有する平面アンテナ素子と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な第１の平行軸を中心として第１の一方向回りに回動可能に保持する第１の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記第１の平行軸と平行な第２の平行軸を中心として前記第１の一方向回りと反対回りに回動可能に保持する第２の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行で、かつ、前記第１及び第２の平行軸に直角な方向の第３の平行軸を中心として第２の一方向回りに回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持する第３の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記第３の平行軸と平行な第４の平行軸を中心として前記第２の一方向回りと反対回りに回動可能に、前記第１及び第２の保持部を保持する第４の保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記第１、第２、第３及び第４の平行軸の少なくともいずれかを中心に回動可能に、前記第３及び第４の保持部を保持するベース部と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のアンテナ装置であって、
前記ベース部を保持する台と、そのベース部の少なくとも３箇所で当該各箇所での前記台からの高さを変更可能なベース可動部とを更に具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】
指向性を有する平面アンテナ素子と、
前記平面アンテナ素子を前記平面と平行な平行軸を中心として少なくとも９０度回動可能に保持する保持部と、
前記平面アンテナ素子を前記平面に平行でなく、かつ、前記平行軸に直角な方向の直角方向軸を中心として少なくとも３６０度回動可能に、前記保持部を保持するベース部と
前記アンテナ素子に電気的に接続された配線を有する基板と
を具備することを特徴とする通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−２６６８１８（Ｐ２００７−２６６８１８Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８７０９３（Ｐ２００６−８７０９３）
【出願日】平成１８年３月２８日（２００６．３．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２８日（２００６．３．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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