東京工芸大学 工学部 越地福朗教授が放射効率81.6％、透明性76.7％のガラス基板の光透過型アンテナを開発～ 5G/6G含む幅広い周波数帯に対応 ～

東京工芸大学(学長：吉野弘章、所在地：神奈川県厚木市、以下、本学)工学部の越地福朗教授が、放射効率と透明性が極めて高いガラス基板の光透過型アンテナ(以下、本アンテナ)を開発しました。本アンテナは、アンテナ放射効率81.6％、光学的透明性76.7％を実現しており、高い放射効率と高い透明性の両立に成功しています。


光透過型アンテナを持つ東京工芸大学工学部 越地福朗教授

本アンテナは、近年のスマートシティ実現に向けて、5G/6Gなどの次世代通信システムの導入が進む一方で、アンテナ基地局やアンテナ数の増加による景観への影響が課題となっていることを背景に、外観や景観と調和する透明なアンテナを実現すべく開発がスタートしました。
本アンテナの研究には、本学工学部工学科の越地福朗教授を中心に、安田洋司准教授、内田孝幸教授、山田勝実教授の4名により進められました。各教員がそれぞれの専門分野の研究力・技術力を結集したことにより、放射効率81.6％、透明性76.7％を有するガラス基板の光透過型アンテナの開発に成功しています。この研究は2021年に開始され、現在もアンテナ性能および透明性のさらなる向上を目指し、研究・改良が継続されています。また、光透過型アンテナに関する基礎技術については、2025年に特許を取得しています。

通常のアンテナは金属材料で構成されているため透過性がなく、設置場所が限定されるという課題がありました。しかし、透明なアンテナが実現すれば、窓やガラス・めがねなどの透明な部材に対して、透明性を維持したままアンテナ機能を付加することが可能となります。さらに、透明であることを強みに、壁、天井、ディスプレイ、自動車や航空機、ドローンなどに、目に見えない形でアンテナを組み込むことも可能になります。

従来、国内外で発表されてきた透明なアンテナの多くは、ITO(酸化インジウムスズ・スマホのタッチパネルなどに使われる素材)透明導電膜を用いたものであり、放射効率は50～60％程度に留まるなど、高いアンテナ放射効率を得ることが困難でした。本研究では、金(Au)や銀(Ag)などの導電率の高い金属薄膜を、ITO などの誘電体薄膜で挟み込む「誘電体―金属―誘電体(Dielectric-Metal-Dielectric; DMD)」構造を採用し、放射効率と透明性がともに高くなる構造を明らかにしました。これにより、高い放射効率と高い透明性の両立を実現しています。

越地教授は「光透過型アンテナは、アンテナ性能だけでなく“透明であること(芸術面)”を含めて設計するものでありテクノロジーとアートの交差点に位置していると考えている。“透明なアンテナ＝何も描かれていないキャンバス”であり、色やデザインは自由自在。透明でありながらワイヤレス通信機能を付与できる光透過型アンテナの今後の応用先や発展性については、無限の可能性を秘めている。」と話します。
光透過型アンテナの概要は、以下のとおりです。

■光透過型アンテナ
・特許公開番号 第7752420号
・発明者：工学部工学科 越地福朗教授、安田洋司准教授、内田孝幸教授、山田勝実教授
https://www.t-kougei.ac.jp/research/intellectual_property/index.html#koshiji

ガラス基板の光透過型アンテナ 各計測結果

■東京工芸大学
東京工芸大学は1923(大正12)年に創設された「小西寫眞(写真)専門学校」を前身とし、創設当初からテクノロジーとアートを融合した無限の可能性を追究し続けてきました。2023年に創立100周年を迎えました。
【URL】https://www.t-kougei.ac.jp/


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