特開 2022-191880 アンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191880

(43)【公開日】2022-12-28

(54)【発明の名称】アンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 3/30 20060101AFI20221221BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20221221BHJP

   H02J 50/20 20160101ALI20221221BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

H01Q3/30

H01Q21/06

H02J50/20

H02J50/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021100369

(22)【出願日】2021-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】藤井 正明

(72)【発明者】

【氏名】辻 直樹

【テーマコード（参考）】

5J021

【Ｆターム（参考）】

5J021AA05

5J021AA09

5J021AA11

5J021AB06

5J021DB03

5J021EA03

5J021FA06

5J021FA13

5J021GA02

5J021HA10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】送電した信号の反射の広がりを抑制して、周囲に存在し得る他の装置に対する干渉の影響を低減可能なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】給電装置１００において、アンテナ装置１００Ａは、アレイアンテナ１１０と、複数のアンテナ素子１１１に供給される送電信号の位相を調節するフェーズシフタ１２０と、画像を取得するカメラ１４０と、制御装置１５０と、を含む。制御装置１５０は、画像の位置を極座標に変換する位置導出部と、画像の仰角を取得する仰角取得部と、複数の位相データを複数の仰角に応じて複数セット分を格納するメモリと、位相データに基づいてアレイアンテナが放射するビームの方向を調整するフェーズシフタ１２０を制御する制御部とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軸及び第２軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
前記複数のアンテナ素子に供給される送電信号の位相を前記第１軸方向において調節する位相調節部と、
魚眼レンズを通じて画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部によって取得される画像に含まれるマーカの前記画像取得部に対する第１位置を、前記第１軸及び前記第２軸を含む第１平面上の極座標における第２位置に変換する位置導出部と、
前記第２位置に基づいて、前記第１位置を前記第１軸と第３軸とを含む第２平面に投影した投影位置の前記第２平面内での前記第３軸に対する仰角を取得する仰角取得部と、
前記複数のアンテナ素子から前記マーカの位置にある受電装置にそれぞれ前記送電信号を送電する際の複数の位相であって、前記受電装置が前記複数のアンテナ素子から前記送電信号を受電する位相が揃うように調整された複数の位相を表す位相データを複数の前記仰角に応じた複数セット分だけ格納する格納部と、
前記格納部から前記仰角取得部によって取得される仰角に応じた前記位相データを読み出し、読み出した前記位相データに基づいて前記アレイアンテナが放射するビームの方向が前記第２平面内で前記仰角になるように前記位相調節部を制御する制御部と
を含み、
前記位相データは、所定の挟角範囲内に収まる前記複数の仰角についての位相データである、アンテナ装置。

【請求項2】

前記格納部は、前記位相データを複数の前記仰角に応じた複数セット分だけ格納するとともに、前記送電信号の送電電力を表す電力データを格納し、
前記制御部は、前記位相データに基づいて前記位相調節部を制御するとともに、読み出した電力データに応じて前記送電信号の送電電力を制御し、
前記電力データは、壁部に沿って配置される前記マーカが存在する空間内において、前記受電装置以外の他の装置の受電電力に関する制約によって制限される所定電力以下の送電電力を表す、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記所定の挟角範囲は、前記第３軸に対する仰角がゼロ度になる方向を挟み、前記所定の挟角の拡がりを有する角度範囲である、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記所定の挟角範囲のうち前記第３軸に対する仰角がゼロ度になる方向に対する第１側の第１角度範囲と、前記所定の挟角範囲のうち前記第３軸に対する仰角がゼロ度になる方向に対する第２側の第２角度範囲とは等しい、請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記受電装置は、前記第１軸に沿って設けられ、前記送電信号を受電する複数の受電アンテナを有するとともに、前記複数の受電アンテナの各々に前記マーカが１つずつ設けられており、
前記アンテナ装置は、前記第１軸に沿って前記複数の受電アンテナに対して移動し、
前記制御部は、前記複数の受電アンテナに応じて、前記位相データに基づいて複数回にわたって前記位相調節部を制御する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記複数の受電アンテナは、前記第１軸に沿って、前記所定の挟角範囲にわたるビームの放射が連続的に複数回行われるように配置されている、請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記受電装置は、前記第１軸に沿って設けられ、前記送電信号を受電する複数の受電アンテナを有するとともに、前記複数の受電アンテナの各々に前記マーカが１つずつ設けられており、
前記複数の受電アンテナ同士の間隔、前記アンテナ装置の移動速度、及び前記所定の挟角範囲は、前記制御部が、前記複数の受電アンテナに応じて、前記位相データに基づいて複数回にわたって連続的に前記位相調節部を制御可能になるように設定されている、請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記仰角取得部によって取得される仰角がゼロ度のときに、前記画像取得部によって取得される画像に基づいて、前記画像取得部から前記マーカまでの距離を推定する距離推定部をさらに含み、
前記格納部は、前記複数セット分の前記位相データを前記画像取得部から前記マーカまでの複数種類の距離に応じて複数格納しており、
前記制御部は、前記距離推定部によって推定される距離と、前記仰角取得部によって取得される仰角とに応じた前記位相データを前記格納部から読み出し、読み出した前記位相データに基づいて前記位相調節部を制御する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記画像取得部によって取得される画像に含まれるマーカの重心の位置に基づいて、前記第２軸方向における前記画像取得部と前記マーカとの位置ずれを検出する位置ずれ検出部をさらに含み、
前記距離推定部は、前記位置ずれ検出部によって検出される位置ずれの度合に応じて補正された前記画像に基づいて、前記画像取得部から前記マーカまでの距離を推定する、請求項８に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記仰角取得部は、前記第２位置を前記第１軸に写像した写像位置の座標を前記魚眼レンズの焦点距離で除算した値を、前記仰角として求める、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項11】

前記写像位置の座標は、前記極座標における動径に偏角の余弦を乗算した値で表される、請求項１０に記載のアンテナ装置。

【請求項12】

前記複数のアンテナ素子は、前記第２軸方向に沿って伸びる複数のサブアレイにグループ分けされており、
前記位相調節部は、前記複数のサブアレイにそれぞれ接続され、前記送電信号の位相をサブアレイ毎に調整する複数の位相シフタである、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項13】

前記複数のアンテナ素子に供給される送電信号は、前記アレイアンテナが放射するビームの低サイドローブ化を図るために、重み付けが行われている、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項14】

前記画像取得部は、前記画像内において前記マーカを検出する領域を前記所定の挟角範囲内に設定し、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｎ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）制御によって前記領域内で前記マーカを追跡する、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項15】

請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のアンテナ装置と、
前記複数のアンテナ素子に前記送電信号を供給する電波発生源と、
前記受電装置と、
前記受電装置に取り付けられる前記マーカと、
前記受電装置の周囲に配置される電波吸収体と
を含む、給電システム。

【請求項16】

第１軸及び第２軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
電波発生源と、
前記アレイアンテナと前記電波発生源との間に設けられ、前記電波発生源から前記複数のアンテナ素子に供給される送電信号の位相を前記第１軸方向において調節する位相調節部と、
魚眼レンズを通じて画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部によって取得される画像に含まれるマーカの前記画像取得部に対する第１位置を、前記第１軸及び前記第２軸を含む第１平面上の極座標における第２位置に変換する位置導出部と、
前記第２位置に基づいて、前記第１位置を前記第１軸と第３軸とを含む第２平面に投影した投影位置の前記第２平面内での前記第３軸に対する仰角を取得する仰角取得部と、
前記複数のアンテナ素子から前記マーカの位置にある受電装置にそれぞれ送電する際の複数の位相であって、前記受電装置が前記複数のアンテナ素子から前記送電信号を受電する位相が揃うように調整された複数の位相を表す位相データを複数の前記仰角に応じた複数セット分だけ格納する格納部と、
前記格納部から前記仰角取得部によって取得される仰角に応じた前記位相データを読み出し、読み出した前記位相データに基づいて前記アレイアンテナが放射するビームの方向が前記第２平面内で前記仰角になるように前記位相調節部を制御する制御部とを含み、
前記位相データは、所定の挟角範囲内に収まる前記複数の仰角についての位相データである、給電装置。

【請求項17】

第１軸及び第２軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
電波発生源と、
前記アレイアンテナと前記電波発生源との間に設けられ、前記電波発生源から前記複数のアンテナ素子に供給される送電信号の位相を前記第１軸方向において調節する位相調節部と、
魚眼レンズを通じて画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部によって取得される画像に含まれるマーカの前記画像取得部に対する第１位置を、前記第１軸及び前記第２軸を含む第１平面上の極座標における第２位置に変換する位置導出部と、
前記第２位置に基づいて、前記第１位置を前記第１軸と第３軸とを含む第２平面に投影した投影位置の前記第２平面内での前記第３軸に対する仰角を取得する仰角取得部と、
前記複数のアンテナ素子から前記マーカの位置にある受電装置にそれぞれ送電する際の複数の位相であって、前記受電装置が前記複数のアンテナ素子から前記送電信号を受電する位相が揃うように調整された複数の位相を表す位相データを複数の前記仰角に応じた複数セット分だけ格納する格納部と
を含み、前記位相データは、所定の挟角範囲内に収まる前記複数の仰角についての位相データである、給電装置において、
前記格納部から前記仰角取得部によって取得される仰角に応じた前記位相データを読み出し、読み出した前記位相データに基づいて前記アレイアンテナが放射するビームの方向が前記第２平面内で前記仰角になるように前記位相調節部を制御する、給電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、無線送電装置であって、飛行体に搭載された無線受電装置に給電用のエネルギビームを送出するビーム送出部と、前記無線受電装置の受電効率を高めるための制御情報を取得する情報取得部と、前記制御情報に基づいて、前記無線受電装置の受電効率が高まるように前記エネルギビームの制御を行う制御部とを有することを特徴とする無線送電装置がある。送電アンテナとしてアレイアンテナを用いてもよいことが記載されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１３５９００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、アレイアンテナの複数のアンテナ素子から送電して無線受電装置が受電する場合に、従来の無線送電装置のように無線受電装置が飛行体に搭載されている場合には、無線送電装置（給電装置）と無線受電装置（受電装置）との間には十分な距離がある。このため、複数のアンテナ素子と受電装置との間の距離差は無視できる程度であり、複数のアンテナ素子から同一のターゲットに送電しても受電装置が受電する際に受信位相ずれは小さく殆ど問題にならない。

【0005】

しかしながら、受電装置と給電装置との間の距離が数メートル程度と近距離である場合には、複数のアンテナ素子から同一のターゲットに送電すると、受電装置が受電する際には送電距離の差が大きく受電位相ずれが大きくなるため、合成の受電電力が低減されるという問題が生じうる。

【0006】

そこで、送電した信号の反射の広がりを抑制して、周囲に存在し得る他の装置に対する干渉の影響を低減可能なアンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態のアンテナ装置は、第１軸及び第２軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、前記複数のアンテナ素子に供給される送電信号の位相を前記第１軸方向において調節する位相調節部と、魚眼レンズを通じて画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部によって取得される画像に含まれるマーカの前記画像取得部に対する第１位置を、前記第１軸及び前記第２軸を含む第１平面上の極座標における第２位置に変換する位置導出部と、前記第２位置に基づいて、前記第１位置を前記第１軸と第３軸とを含む第２平面に投影した投影位置の前記第２平面内での前記第３軸に対する仰角を取得する仰角取得部と、前記複数のアンテナ素子から前記マーカの位置にある受電装置にそれぞれ前記送電信号を送電する際の複数の位相であって、前記受電装置が前記複数のアンテナ素子から前記送電信号を受電する位相が揃うように調整された複数の位相を表す位相データを複数の前記仰角に応じた複数セット分だけ格納する格納部と、前記格納部から前記仰角取得部によって取得される仰角に応じた前記位相データを読み出し、読み出した前記位相データに基づいて前記アレイアンテナが放射するビームの方向が前記第２平面内で前記仰角になるように前記位相調節部を制御する制御部とを含み、前記位相データは、所定の挟角範囲内に収まる前記複数の仰角についての位相データである。

【発明の効果】

【0008】

送電した信号の反射の広がりを抑制して、周囲に存在し得る他の装置に対する干渉の影響を低減可能なアンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の給電装置１００を示す図である。

【図2】実施形態の給電装置１００を示す図である。

【図3】アレイアンテナ１１０の極座標系を示す図である。

【図4】位相データの求め方を説明する図である。

【図5】アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００のアンテナ利得を説明する図である。

【図6】アレイアンテナ１１０から放射するビームの低サイドローブ化を説明する図である。

【図7】アンテナ装置１００Ａから受電装置５０Ｂに連続的に複数回にわたって行う挟角範囲での送電を説明する図である。

【図8】画像処理部１４２ＢがＲＯＩ制御によって画像データに対して設定する領域１４２Ｂ１を示す図である。

【図9】アンテナ装置１００Ａが出力する送電信号の放射角度パターンの一例を示す図である。

【図10】実施形態の放射角度パターンによる受電装置５０Ｂの受電量と、比較用の放射角度パターンによる受電量とを示す図である。

【図11】給電装置１００の適用例を示す図である。

【図12】電波吸収体５２へのビームの入射角度に対する反射係数の特性の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のアンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法を適用した実施形態について説明する。

【0011】

＜実施形態＞
図１は、実施形態の給電装置１００を示す図である。給電装置１００は、アレイアンテナ１１０、フェーズシフタ１２０、マイクロ波発生源１３０、カメラ１４０、及び制御装置１５０を含む。実施形態のアンテナ装置１００Ａは、給電装置１００からマイクロ波発生源１３０を除いたものである。

【0012】

以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明する。平面視とはＸＹ平面視のことである。また、Ｘ軸は第１軸の一例であり、Ｙ軸は第２軸の一例であり、Ｚ軸は第３軸の一例である。また、ＸＹ平面は第１平面の一例であり、ＸＺ平面は第２平面の一例である。

【0013】

アレイアンテナ１１０は、一例としてＮ個のサブアレイ１１０Ａにグループ分けされている。Ｎ個のサブアレイ１１０Ａの１番目（＃１）からＮ番目（＃Ｎ）を示す。ここで、Ｎは２以上の整数であるが、図１には一例としてＮが４以上の偶数である形態を示す。Ｎ個のサブアレイ１１０Ａは、Ｘ軸方向（第１軸方向）に配列されており、各サブアレイ１１０Ａは、一例として４つのアンテナ素子１１１を含む。このため、アレイアンテナ１１０は、一例として４Ｎ個のアンテナ素子１１１を含む。各アレイアンテナ１１０は、Ｙ軸方向（第２軸方向）に伸びている。アンテナ素子１１１は、平面視で矩形状のパッチアンテナである。アレイアンテナ１１０は、アンテナ素子１１１の－Ｚ軸方向側にグランド電位に保持されるグランド板を有していてもよい。なお、一例として、４Ｎ個のアンテナ素子１１１の位置の中心は、ＸＹＺ座標系の原点と一致している。また、各サブアレイ１１０Ａが含むアンテナ素子１１１の数は、２個以上であればよく、二次元的に配置されていればよい。

【0014】

以下では、図１に加えて図２を用いて説明する。図２は、実施形態の給電装置１００を示す図である。図２では、図面を見やすくするためにＸＹＺ座標系の原点をずらして示すが、以下では図１に示すようにＸＹＺ座標系の原点が４Ｎ個のアンテナ素子１１１の位置の中心と一致しているものとして説明する。また、図２には、各サブアレイ１１０Ａについて、Ｘ軸の－Ｙ軸方向側に隣接する１つのアンテナ素子１１１を示す。また、図２には、制御装置１５０に含まれる構成要素と、マーカ５０Ａ及び受電装置５０Ｂを示す。マーカ５０Ａ及び受電装置５０Ｂは、一例としてトンネルの内壁５１に固定されている。トンネルの内壁５１は壁部の一例であり、トンネルの内部は内壁５１に沿って配置されるマーカ５０Ａが存在する空間の一例である。アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００は、一例として、作業車両に搭載してトンネル内を走行しながら、トンネルの内壁５１に取り付けられたマーカ５０Ａを検出して、受電装置５０Ｂに向けて送電を行う。

【0015】

また、図２では、マーカ５０Ａは、ＸＺ平面視においてＺ軸から角度θｂの方向に存在する。図２では説明の便宜上、ＸＹＺ座標系をずらして示すが、ＸＹＺ座標系の原点が４Ｎ個のアンテナ素子１１１の位置の中心と一致しているため、角度θｂは、ＸＺ平面内でＸＹＺ座標系の原点とマーカ５０Ａとを結ぶ直線がＺ軸となす角度である。角度θｂは、ＸＺ平面を＋Ｙ軸方向側から見て、＋Ｘ軸方向側に振れているときを正の値で示し、－Ｘ軸方向側に振れているときの値を負の値で示す。

【0016】

フェーズシフタ１２０は、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａに対応してＮ個設けられており、Ｎ個のフェーズシフタ１２０は、それぞれＮ個のサブアレイ１１０Ａのアンテナ素子１１１に接続されている。フェーズシフタ１２０は、位相を調節する位相調節部の一例であり、位相シフタの一例である。各サブアレイ１１０Ａの中では、４つのアンテナ素子１１１は、１つのフェーズシフタ１２０に並列に接続されている。フェーズシフタ１２０は、位相調節部の一例である。

【0017】

各サブアレイ１１０Ａの中では、４つのアンテナ素子１１１には同一の位相の送電信号が供給される。また、Ｎ個のフェーズシフタ１２０がＮ個のサブアレイ１１０Ａにそれぞれ出力する送電信号の位相は互いに異なる。このため、４Ｎ個のアンテナ素子１１１から放射される電波が形成するビームの角度（仰角）をＸＺ平面内で制御することができる。

【0018】

４Ｎ個のアンテナ素子１１１から放射される電波が形成するビームは、アレイアンテナ１１０が出力するビームと同義である。また、アレイアンテナ１１０が出力するビームは、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００が出力するビームと同義である。

【0019】

マイクロ波発生源１３０は、Ｎ個のフェーズシフタ１２０に接続されており、所定の電力のマイクロ波を供給する。マイクロ波発生源１３０は、電波発生源の一例である。マイクロ波の周波数は、一例として９２０ＭＨｚ帯の周波数である。なお、ここでは給電装置１００がマイクロ波発生源１３０を含む形態について説明するが、マイクロ波に限られるものではなく、所定の周波数の電波であればよい。

【0020】

カメラ１４０は、Ｘ軸方向においてはＮ／２番目のサブアレイ１１０Ａと、Ｎ／２＋１番目のサブアレイ１１０Ａとの間に配置され、Ｙ軸方向においては、各サブアレイに含まれる４つのアンテナ素子１１１のうちの＋Ｙ軸方向側から２番目のアンテナ素子１１１と３番目のアンテナ素子１１１との間に配置される。カメラ１４０は、魚眼レンズ１４１及びカメラ本体１４２を有する。カメラ１４０は、画像取得部の一例である。図２では、カメラ本体１４２を撮像部１４２Ａと画像処理部１４２Ｂとに分けて示す。

【0021】

魚眼レンズ１４１は、等距離射影方式を採用したレンズである。魚眼レンズ１４１の中心の位置は、一例として、４Ｎ個のアンテナ素子１１１の中心及びＸＹＺ座標系の原点と一致している。カメラ本体１４２は、カメラ１４０のうち魚眼レンズ１４１以外の部分であり、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを含むカメラ、又は、赤外線カメラであってもよい。

【0022】

カメラ１４０は、魚眼レンズ１４１を通じてマーカ５０Ａを含む画像を取得し、画像データを制御装置１５０に出力する。マーカ５０Ａは、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００が出力するビームを照射したいターゲットである受電用のアンテナを有する受電装置５０Ｂに取り付けられている。アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００は、カメラ１４０で取得した画像に含まれるマーカ５０Ａの位置を求め、受電装置５０Ｂに向けてビームを照射する。

【0023】

カメラ本体１４２は、撮像部１４２Ａと画像処理部１４２Ｂを有する。撮像部１４２Ａは、撮像素子を含み、魚眼レンズ１４１を通じて撮像を行うことによって、画像データを取得する部分である。画像処理部１４２Ｂは、撮像部１４２Ａによって取得された画像データに対して２値化処理等の画像処理を行い、ピクセルインデックスを制御装置１５０に出力する。ピクセルインデックスは、マーカ５０Ａの撮像画面上の位置を示すＸＹ座標値（アドレス）である。

【0024】

また、画像処理部１４２Ｂは、アンテナ装置１００Ａを搭載した作業車両が移動しているときに、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｎ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：関心領域）制御によって、撮像部１４２Ａによって取得される画像データに対して検出対象にする領域を設定する。画像処理部１４２Ｂは、領域内にマーカ５０Ａが入るのを待機し、マーカ５０Ａが領域内に入るとＲＯＩ制御によってマーカ５０Ａを所定の挟角範囲にわたって追従し、所定の挟角範囲にわたる追従を終えると再び待機する。所定の挟角範囲は、一例として、魚眼レンズ１４１の正面の方向に対して角度θｂが±１５度になる範囲である。魚眼レンズ１４１の正面の方向は、魚眼レンズ１４１の中心（ＸＹＺ座標系の原点）を通る＋Ｚ軸方向であり、アンテナ装置１００Ａの正面の方向である。

【0025】

制御装置１５０は、位置導出部１５１、仰角取得部１５２、位置ずれ検出部１５３、距離推定部１５４、制御部１５５、及びメモリ１５６を有する。制御装置１５０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及びメモリを含むコンピュータによって実現される。位置導出部１５１、仰角取得部１５２、位置ずれ検出部１５３、距離推定部１５４、制御部１５５は、制御装置１５０が実行するプログラムの機能（ファンクション）を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１５６は、制御装置１５０のメモリを機能的に表したものである。

【0026】

ここで、位置導出部１５１、仰角取得部１５２、位置ずれ検出部１５３、距離推定部１５４、制御部１５５、メモリ１５６については、図１及び図２に加えて図３を用いて説明する。図３は、アレイアンテナ１１０の極座標系を示す図である。図３には、給電装置１００のうちのアレイアンテナ１１０のサブアレイ１１０Ａと、各サブアレイ１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１と、アレイアンテナ１１０から出力されるビーム１１５とを示し、これら以外の構成要素を省略する。また、図３には、ＸＹ平面に平行な平面１上における極座標系を示す。

【0027】

また、ＸＹＺ座標系におけるマーカ５０Ａの位置をＰ１とし、原点Ｏと位置Ｐ１を結ぶ線分の仰角をθ、方位角をφとする。仰角は＋Ｚ軸方向に対する角度であり、方位角は＋Ｘ軸方向に対する角度であり、＋Ｚ軸方向側から見た平面視で時計回りを正の値とする。また、位置Ｐ１をＸＺ平面に投影した位置Ｐ１ａと原点Ｏとを結ぶ線分の仰角をθａとする。仰角θａは、マーカ５０Ａの位置がＸＺ平面に近い場合に仰角θをＸＺ平面に投影して近似的に得られる角度である。仰角θａは、角度θｂと同様に、ＸＺ平面を＋Ｙ軸方向側から見て、＋Ｘ軸方向側に振れているときを正の値で示し、－Ｘ軸方向側に振れているときの値を負の値で示す。

【0028】

位置Ｐ１は、第１位置の一例であり、位置Ｐ１ａは、投影位置の一例である。また、原点ＯはＸＹＺ座標系の基準点の一例である。

【0029】

アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００は、アレイアンテナ１１０が出力するビーム１１５の仰角をＸＺ平面内でのみ制御する。これは、アレイアンテナ１１０がＹ軸方向に同相給電を行っているためＹ軸方向では固定のビームとなっておりＺ軸を０度とする仰角方向にビームを振ることができることと、受電装置５０Ｂの位置がＸＺ平面からあまりずれていない（例えば、ＹＺ平面内でのＺ軸に対する仰角で±３０度以内程度）ことを想定している。このような位置にある受電装置５０Ｂであれば、ビーム１１５の仰角をＸＺ平面内で制御するだけで、アレイアンテナ１１０の制御部の規模を抑えつつ、受電装置５０Ｂにビーム１１５を効率的に照射できるからである。

【0030】

位置導出部１５１は、画像処理部１４２Ｂから出力されるピクセルインデックスに基づいてマーカの画像の重心を計算する。画像処理部１４２Ｂから出力されるピクセルインデックスは、魚眼レンズ１４１を通じて得た等距離射影の画像を表す。この画像処理により、カメラ１４０によって取得される画像に含まれるマーカのアレイアンテナ１１０に対する位置Ｐ１は、ＸＹ平面上の極座標における位置Ｐ２に変換される。このようにして位置導出部１５１は、位置Ｐ２を導出する。位置Ｐ１は、位置導出部１５１によって計算される重心の位置である。位置Ｐ２は、第２位置の一例である。

【0031】

位置Ｐ２は、原点Ｏからの動径ｒと偏角φによって表される。動径ｒは、魚眼レンズ１４１の焦点距離をｆ_Ｌとすると、ｒ＝ｆ_Ｌθで表される。偏角φは方位角φと同一である。位置導出部１５１は、上述の画像処理によって、動径ｒをＸ軸に写像したｒ・ｃｏｓφを求める。位置導出部１５１は、位置Ｐ２を表すデータを仰角取得部１５２に出力する。

【0032】

仰角取得部１５２は、位置Ｐ２をＸ軸に写像した写像位置Ｐ２ａのＸ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌで除算した値（ｒ・ｃｏｓφ／ｆ_Ｌ）を、仰角θａとして取得（計算）する。このようにして仰角θａを取得できる理由については後述する。仰角取得部１５２は、仰角θａを距離推定部１５４と制御部１５５に出力する。

【0033】

位置ずれ検出部１５３は、画像処理部１４２Ｂから出力されるピクセルインデックスに基づいてマーカ５０Ａの形状及び重心を求め、マーカ５０Ａが存在する範囲内における重心の位置に基づいて、Ｙ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれを検出する。魚眼レンズ１４１の中心の位置は、一例として、４Ｎ個のアンテナ素子１１１の中心及びＸＹＺ座標系の原点と一致しているため、一例として、カメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じていない場合の重心のＹ軸方向の位置をＹ＝０とすればよい。位置ずれ検出部１５３は、求めたマーカ５０Ａの存在範囲内における重心のＹ軸方向の位置がＹ＝０であればカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれは生じていないと判定する。また、位置ずれ検出部１５３は、求めたマーカ５０Ａの存在範囲内における重心のＹ軸方向の位置がＹ＝０でなければカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じていると判定し、位置ずれを検出する。位置ずれ検出部１５３は、検出結果を距離推定部１５４に出力する。なお、重心の位置は、位置導出部１５１から取得してもよい。

【0034】

距離推定部１５４は、仰角取得部１５２によって計算される仰角θａがゼロ度（０度）のときに、カメラ１４０の画像処理部１４２Ｂから出力されるピクセルインデックスの数に基づいて、魚眼レンズ１４１の中心からマーカ５０Ａまでの距離を推定する。仰角θａが０度であることは、Ｚ軸方向においてマーカ５０Ａが魚眼レンズ１４１の正面に存在する（マーカ５０Ａの重心がＺ軸上に存在する）ことを意味する。

【0035】

距離推定部１５４は、仰角θａが０度であるときの魚眼レンズ１４１の中心からマーカ５０Ａまでの対向距離ｒ_ＦＤを推定する。対向距離ｒ_ＦＤは、カメラ１４０に対してマーカ５０ＡがＺ軸上で対向したときの距離である。

【0036】

例えば、Ｚ軸上においてカメラ１４０とマーカ５０Ａとを複数種類の距離で隔てた場合に画像処理部１４２Ｂが取得した複数の２値化されたピクセルインデックスの数を予めメモリ１５６に格納しておく。そして、距離推定部１５４は、仰角θａがゼロ度（０度）のときに、カメラ１４０の画像処理部１４２Ｂから出力されるピクセルインデックスの数をカウントし、メモリ１５６に格納された複数の対向距離ｒ_ＦＤに対応する複数のリファレンスデータと比較することで、仰角θａが０度のときにおける魚眼レンズ１４１の中心からマーカ５０Ａまでの対向距離ｒ_ＦＤを推定する。対向距離ｒ_ＦＤによってピクセルインデックスの数が異なるため、ピクセルインデックスの数に基づいて、対向距離ｒ_ＦＤを推定することができる。

【0037】

なお、仰角θａがゼロ度（０度）のときにカメラ１４０の画像処理部１４２Ｂから複数回にわたってピクセルインデックスが出力される場合は、複数のピクセルインデックスの数の平均に基づいて対向距離ｒ_ＦＤを推定すればよい。

【0038】

また魚眼レンズ１４１を用いているため、カメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じている場合には、カメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じていない場合と比べると、同じ対向距離ｒ_ＦＤであってもピクセルインデックス数が小さくなる。このため、位置ずれ検出部１５３がＹ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じていると判定した場合には、距離推定部１５４は、Ｙ軸方向における位置ずれに対してピクセルインデックス数が変化する度合を表すデータを予めメモリ１５６に格納しておき、Ｙ軸方向の位置ずれの度合に応じて補正したピクセルインデックス数を用いて、対向距離ｒ_ＦＤを推定すればよい。

【0039】

制御部１５５は、アレイアンテナ１１０が放射するビーム１１５の方向がＸＺ平面内で仰角θａになるようにフェーズシフタ１２０における位相のシフト量を制御する。仰角θａは、仰角取得部１５２によって取得される。また、制御部１５５は、マイクロ波発生源１３０の出力制御、及び、カメラ１４０の撮影制御等を行う。

【0040】

制御部１５５は、フェーズシフタ１２０における位相のシフト量の制御については具体的に次のように行う。制御部１５５は、距離推定部１５４によって推定される対向距離ｒ_ＦＤと、仰角取得部１５２によって取得される仰角θａとに応じた位相データをメモリ１５６から読み出し、読み出した位相データに基づいてＮ個のフェーズシフタ１２０における位相のシフト量を制御する。

【0041】

ここで、受電装置５０Ｂのアンテナが効率的に受電するには、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａから受電装置５０Ｂのアンテナが受電する際の送電信号の位相が等しいことが理想的である。ところで、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００は、アレイアンテナ１１０から例えば３ｍから７ｍ程度の近距離に位置する受電装置５０Ｂに送電信号を送電する。トンネルの内壁５１に取り付けられた受電装置５０Ｂに送電する場合には、角度θｂが０度の状態においてアレイアンテナ１１０から受電装置５０Ｂまでの距離は、約３ｍ～約５ｍ程度である。

【0042】

このような近距離での送電を想定しているため、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａの各々から受電装置５０Ｂのアンテナまでの距離の相対的な差は比較的大きく、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａが同一のターゲットに送電すると、受電装置５０ＢのアンテナがＮ個のサブアレイ１１０Ａから受電する送電信号の位相は揃わず、受電装置５０Ｂは効率的に受電できなくなる。Ｎ個のサブアレイ１１０Ａの各々から受電装置５０Ｂのアンテナまでの距離の差は、角度θｂと、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａから受電装置５０ＢのアンテナまでのＺ軸方向の距離とによって異なる。

【0043】

そこで、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００は、受電装置５０ＢのアンテナがＮ個のサブアレイ１１０Ａから受電する送電信号の位相が揃うように、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａの各々が送電する際の位相を調整するための位相データを用いる。また、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００の周囲に存在し得る他の装置に対して、送電信号が及ぼす影響を低減するために、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００が移動するにつれてアンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００に対してマーカ５０Ａが存在する角度θｂが一例として±１５度の範囲内である場合に送電を行うことを想定して、１度刻みでＮ個のサブアレイ１１０Ａの位相のシフト量を調整可能な複数セット分の位相データを用意する。±１５度の範囲内での送電は、所定の挟角範囲での送電の一例である。各位相データは、ある１つの仰角θａに対応してＮ個のサブアレイ１１０Ａにそれぞれ接続されるＮ個のフェーズシフタ１２０に設定するＮ個の位相のシフト量を含む。このような位相データを角度θｂの＋１５度から－１５度までの範囲について１度刻みで３１セット用意したのが、ある対向距離ｒ_ＦＤについての複数セット分の位相データである。また、複数の対向距離ｒ_ＦＤの各々に応じてＮ個のサブアレイ１１０Ａの位相のシフト量を調整可能にするために、複数セット分の位相データを複数の対向距離ｒ_ＦＤの分だけ用意する。なお、位相データは、角度θｂに基づいて作成されるデータであるため、図２には複数セット分の位相データψ_３（θｂ）～ψ_７（θｂ）をθｂを用いて示す。制御部１５５は、仰角θａと等しい角度θｂについての複数セット分の位相データを用いればよい。

【0044】

制御部１５５は、距離推定部１５４によって推定される対向距離ｒ_ＦＤに応じた複数セット分の位相データを用いて、複数セット分の位相データの中から仰角取得部１５２によって取得される仰角θａに等しい角度θｂ用の位相データを用いて、Ｎ個のフェーズシフタ１２０における位相のシフト量を制御する。

【0045】

また、制御部１５５は、送電信号の送電電力を所定電力以下に制御する。受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して、送電信号が及ぼす干渉を低減するためである。所定電力は、他の装置への影響（干渉）を与えない上限電力である。他の装置としての携帯電話、スマートフォン、又はトランシーバ等の携帯型の移動局に送電信号が与える影響が他の装置の受電電力に関する制約によって制限される所定電力以下になるようにするために、制御部１５５は、メモリ１５６に格納される送電電力データを読み出して、送電信号の送電電力を設定する。また、一例として、３ｍ、４ｍ、・・・、７ｍの５種類の対向距離ｒ_ＦＤに応じて、送電信号の送電電力を設定しても良い。

【0046】

メモリ１５６は、格納部の一例であり、位置導出部１５１、仰角取得部１５２、制御部１５５が処理を行う際に実行するプログラム、プログラムの実行に伴い利用するデータ、プログラムの実行によって生じるデータ、及び、カメラ１４０が取得する画像データ等を格納する。また、メモリ１５６は、複数の対向距離ｒ_ＦＤの各々について複数セット分の位相データと送電電力データとを格納する。一例として、３ｍ、４ｍ、・・・、７ｍの５種類の対向距離ｒ_ＦＤについて、角度θｂが＋１５度から－１５度までの範囲について１度刻みで３１セットの位相データを格納する。また、メモリ１５６は、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対する干渉が低減される送電電力データ、すなわち、他の装置の受電電力に関する制約によって制限される送電電力の上限値を表す送電電力データを格納する。送電電力の上限値は、所定電力の一例である。一例として、３ｍ、４ｍ、・・・、７ｍの５種類の対向距離ｒ_ＦＤについて、５種類の送電電力の上限値を格納しても良い。

【0047】

次に、仰角θａを求める方法について説明する。

【0048】

仰角θａは、方位角φと仰角θを用いると、位置Ｐ１と位置Ｐ１ａの幾何学的関係から次式（１）で求めることができる。

【0049】

【数1】

式（１）を展開すると、式（２）が得られる。

【0050】

【数2】

ここで、仰角θが十分に小さい場合にはｔａｎθ≒θであり、方位角φが十分に小さい場合にはｃｏｓφ≒１であり、方位角φが90度に近い場合にはｃｏｓφ≒0であるので、式（２）は次式（３）に変形できる。

【0051】

【数3】

すなわち、受電装置５０Ｂの位置がＸＺ平面からあまりずれていない場合には、仰角θａは式（３）のように近似することができる。

【0052】

また、上述したように、魚眼レンズ１４１の焦点距離をｆ_Ｌとすると、動径ｒは次式（４）で表される。

【0053】

【数4】

式（３）、（４）より、仰角θａは次式（５）で表すことができる。

【0054】

【数5】

このように、式（５）を用いて、仰角θａを近似的に求めることができる。

【0055】

次に、位相データの求め方について説明する。図４は、位相データの求め方を説明する図である。図４には、カメラ１４０の魚眼レンズ１４１、マーカ５０Ａ、受電装置５０Ｂ、及びＮ個のアンテナ素子１１１を示す。各アンテナ素子１１１は、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａに含まれる４個のアンテナ素子１１１のうちの１個である。マーカ５０Ａの位置は、受電装置５０Ｂの位置と等しい。

【0056】

図４に示すように、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａからマーカ５０Ａまでの距離をｒ１～ｒＮとする。ここでは、説明を簡易化するためにＹ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれは無いものとする。４Ｎ個のアンテナ素子１１１の中心は、ＸＹＺ座標系の原点と一致しているため、４Ｎ個のアンテナ素子１１１の中心の座標は（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，０）である。また、Ｙ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれは無く、対向距離はｒ_ＦＤであり、魚眼レンズ１４１から見た受電装置５０Ｂの角度はθｂであるため、受電装置５０Ｂの位置は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ｒ_ＦＤ・ｔａｎθｂ，０，ｒ_ＦＤ）と表すことができる。ここで、魚眼レンズ１４１から受電装置５０Ｂまでの距離をｒ_ｒｅｆとすると、距離ｒ_ｒｅｆは次式（６）で表すことができる。

【0057】

【数6】

【0058】

Ｎ個のアンテナ素子１１１のうちのi番目のアンテナ素子１１１の位置を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ｄ_ｉ，０，０）とすると、ｉ番目のアンテナ素子１１１から受電装置５０Ｂまでの距離ｒ_ｉは次式（７）で表すことができる。

【0059】

【数7】

【0060】

このため、魚眼レンズ１４１から受電装置５０Ｂまでの距離ｒ_ｒｅｆと、ｉ番目のアンテナ素子１１１から受電装置５０Ｂまでの距離ｒｉとの経路差τ_ｉは、次式（８）で表すことができる。

【0061】

【数8】

【0062】

経路差τ_iはメートル単位であるため、使用するマイクロ波の波長λに換算して位相差ψ_i を計算すると次式（９）で表すことができる。

【0063】

【数9】

【0064】

式（９）で表される位相差の符号を反転させた－ψr_FDi(θb)をｉ番目のアンテナ素子１１１が送電する際にフェーズシフタ１２０に設定する位相とし、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａについて複数の仰角θａに対応した複数セット分の位相データを準備して、メモリ１５６に格納すればよい。また、複数の対向距離ｒ_ＦＤについての複数セット分の位相データを準備して、メモリ１５６に格納すればよい。このような複数セット分の位相データを用いることにより、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａから送電する送電信号を同一位相で受電装置５０Ｂに到達させることができる。複数の角度θｂに対応した複数セット分の位相データは、次式（１０）で表される。

【0065】

【数10】

【0066】

制御部１５５は、仰角θａに対応する角度θｂの位相データを用いて、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａにそれぞれ接続されるＮ個のフェーズシフタ１２０におけるシフト量を設定すればよい。

【0067】

図５は、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００のアンテナ利得を説明する図である。図５には対向距離ｒ_ＦＤが４ｍ、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００を搭載した車両の速度が８０ｋｍ／ｈの場合に受電装置５０Ｂのアンテナが受電したアンテナ利得を示す図である。横軸は時間を表し、０ｍｓ（ミリ秒）は仰角θａが０度になる時刻を表し、－３００ｍｓは仰角θａが＋７０度になる時刻を表し、＋３００ｍｓは仰角θａが－７０度になる時刻を表す。すなわち、横軸の時間は仰角θａに相当する。なお、仰角θａが＋１５度になる時刻は約－６５ｍｓであり、仰角θａが－１５度になる時刻は約＋６５ｍｓである。

【0068】

また、図５には、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００で対向距離と仰角に基づく位相データを用いてフェーズシフタ１２０におけるシフト量を調整した場合のアンテナ利得を実線で示し、比較用に仰角のみに基づく位相データを用いた場合のアンテナ利得を破線で示す。仰角のみに基づく位相データを用いた場合のアンテナ利得は、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａに接続されるＮ個のフェーズシフタ１２０におけるシフト量を仰角θａに応じた値に設定した場合に受電装置５０Ｂで得られるアンテナ利得である。

【0069】

図５に示すように、対向距離と仰角に基づく位相データを用いた場合のアンテナ利得は、仰角のみに基づく位相データを用いた場合のアンテナ利得よりも大きいか又は同等であり、０ｍｓに近い時間帯ほど（仰角θａの絶対値が小さいほど）対向距離と仰角に基づく位相データを用いた場合のアンテナ利得と、仰角のみに基づく位相データを用いた場合のアンテナ利得との差が大きくなった。仰角θａが０度に近いほど、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａと受電装置５０Ｂとの距離が短くなり、対向距離と仰角に基づく位相データによるＮ個のサブアレイ１１０Ａの個別の位相制御の効果が顕著になったものと考えられる。

【0070】

このため、仰角θａが±１５度の範囲内になる約－６５ｍｓから約＋６５ｍｓの範囲内は、アンテナ利得が最も大きく、送電効率が最も高い範囲であるとともに、比較用のアンテナ利得に対する差が最も大きく得られる範囲である。また、約－６５ｍｓから約＋６５ｍｓの範囲内で送電信号を送電することにより、－３００ｍｓから＋３００ｍｓの範囲内で送電信号を送電する場合に比べて、送電時間を短くすることができる。アンテナ装置１００Ａの送電効率が高いことは、受電装置５０Ｂにおける受電量が多いことに対応するため、送電効率が高い範囲で短時間に送電信号を送電することにより、受電装置５０Ｂでの効率的な受電と、受電時間の短縮化と、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して送電信号が及ぼす影響の低減とを実現することができる。

【0071】

また、シミュレーションにおいて、トンネル内において仰角θａの絶対値が大きい領域（例えば３０度以上の領域）に送電する場合には反射が多く、±１５度の範囲内では反射が少ないことを確認できている。このため、±１５度の範囲内のような挟角範囲での送電は、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して反射波が及ぼす影響を低減することができる。

【0072】

＜ビームの低サイドローブ化＞
図６は、アレイアンテナ１１０から放射するビーム１１５の低サイドローブ化を説明する図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）において、横軸は角度（度）、縦軸はゲイン（ｄＢ）を示す。受電装置５０Ｂでの効率的な受電の実現と、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して送電信号が及ぼす影響の低減の実現とを両立する観点から、アレイアンテナ１１０から放射するビーム１１５の低サイドローブ化を図る。

【0073】

図６（Ａ）には、アレイアンテナ１１０から水平０度方向（＋Ｚ軸方向）にビーム１１５を放射した場合における水平方向の指向性を実線で示し、垂直方向の指向性を破線で示す。図６（Ａ）に示す水平方向の指向性から分かるように、０度方向に位置するメインローブに対して、両脇のサイドローブのゲインが低下している。なお、垂直方向の指向性は、０度に対して均等な分布が得られている。

【0074】

また、図６（Ｂ）には、アレイアンテナ１１０から水平＋１５度方向（＋Ｚ軸方向に対して角度θｂが＋１５度になる方向）にビーム１１５を放射した場合における水平方向の指向性を実線で示し、垂直方向の指向性を破線で示す。図６（Ｂ）に示す水平方向の指向性から分かるように、＋１５度あたりに位置するメインローブに対して、両脇のサイドローブのゲインが低下している。なお、垂直方向の指向性は、０度に対して均等な分布が得られている。

【0075】

このようなビーム１１５の低サイドローブ化は、例えば、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａから送電する送電信号の振幅又は電力にＴａｙｌｏｒ分布（窓関数）による重み付けを行うことで実現することができる。

【0076】

＜連続的な複数回の挟角範囲での送電＞
図７は、アンテナ装置１００Ａから受電装置５０Ｂに連続的に複数回にわたって行う挟角範囲での送電を説明する図である。図７において、＋Ｘ軸方向は、アンテナ装置１００Ａを搭載した作業車両（送電車両）がトンネル内を走行する方向である。アンテナ装置１００Ａは、送電開始位置で送電信号の送電を開始し、送電終了位置で送電信号の送電を終了する。ここでは、一例として、送電開始位置から送電終了位置までの間に、連続的に３回の挟角範囲での送電を行う場合について説明する。図７には送電開始位置と送電終了位置にアンテナ装置１００Ａを示す。

【0077】

また、図７には、受電装置５０Ｂの３つの受電アンテナ５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３を示す。ここでは、受電装置５０Ｂは、３つの受電アンテナ５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３を有し、３つの受電アンテナ５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３の各々に、マーカ５０Ａが１つずつ設けられていることとする。なお、図７ではマーカ５０Ａを省略する。

【0078】

受電装置５０Ｂの３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３で受電した電力でバッテリ等を充電する。受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３は、－Ｘ軸方向側から＋Ｘ軸方向側にかけて、この順番で等間隔で配置されている。受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の間隔はｄ１＋ｄ２である。

【0079】

アンテナ装置１００Ａから受電装置５０Ｂの３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３までの対向距離はｒ（ｍ）である。対向距離ｒ（ｍ）は、一例として３ｍ～７ｍである。受電アンテナ５０Ｂ１を距離ｄ２だけ通り過ぎた位置は、受電アンテナ５０Ｂ２よりも距離ｄ１手前の位置であり、受電アンテナ５０Ｂ２を距離ｄ２だけ通り過ぎた位置は、受電アンテナ５０Ｂ３よりも距離ｄ１手前の位置である。受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３は、連続的な３回の挟角範囲での送電を可能にするために、このように配置されている。

【0080】

送電開始位置と送電終了位置の間の距離ＤはＤ＝３（ｄ１＋ｄ２）であり、ここでは、一例として、ｄ１＞ｄ２である。このため、アンテナ装置１００Ａが受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々よりもＸ軸方向における手前側で送信を開始する位置において、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々は、角度＋θ１の方向に位置する。角度＋θ１は、＋Ｚ軸方向に対する第１側にある第１角度範囲の一例である。＋Ｚ軸方向はアンテナ装置１００Ａの正面方向である。また、アンテナ装置１００Ａが受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々に対する送信を終了する位置において、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々は、角度－θ２の方向に位置する。角度－θ２は、＋Ｚ軸方向に対する第２側にある第２角度範囲の一例である。角度＋θ１、－θ２は、上述した角度θｂに相当し、角度＋θ１と角度－θ２とは所定の挟角範囲である。魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌを用いると、ｄ１＝ｆ_Ｌθ１であり、ｄ２＝ｆ_Ｌθ２である。

【0081】

図７では、一例として、ｄ１＞ｄ２であるため、角度＋θ１の絶対値は、角度－θ２の絶対値よりも大きいが、角度＋θ１と角度－θ２とは等しくてもよく、上述したように±１５度であってもよい。

【0082】

アンテナ装置１００Ａは、Ｘ軸方向において、受電アンテナ５０Ｂ１よりも距離ｄ１手前の送電開始位置においてビーム１１５の角度を＋θ１に設定して送電を開始し、ビーム１１５の角度を－θ２に向けて連続的に変化させながら受電アンテナ５０Ｂ１を距離ｄ２だけ通り過ぎた位置で受電アンテナ５０Ｂ１への送電を終了する。受電アンテナ５０Ｂ１を距離ｄ２だけ通り過ぎた位置は、受電アンテナ５０Ｂ２よりも距離ｄ１手前の位置であるため、アンテナ装置１００Ａは、受電アンテナ５０Ｂ１への送電を終了する位置において送電を止めずにビーム１１５の角度を＋θ１に設定し、ビーム１１５を受電アンテナ５０Ｂ２に向けて受電アンテナ５０Ｂ２への送電を行う。

【0083】

アンテナ装置１００Ａは、ビーム１１５の角度を＋θ１から－θ２に向けて連続的に変化させながら、受電アンテナ５０Ｂ２を距離ｄ２だけ通り過ぎた位置で受電アンテナ５０Ｂ２への送電を終了する。受電アンテナ５０Ｂ２を距離ｄ２だけ通り過ぎた位置は、受電アンテナ５０Ｂ３よりも距離ｄ１手前の位置であるため、アンテナ装置１００Ａは、受電アンテナ５０Ｂ２への送電を終了する位置において送電を止めずにビーム１１５の角度を＋θ１に設定し、ビーム１１５を受電アンテナ５０Ｂ３に向けて受電アンテナ５０Ｂ３への送電を行う。そして、アンテナ装置１００Ａは、ビーム１１５の角度を＋θ１から－θ２に向けて連続的に変化させながら、受電アンテナ５０Ｂ３を距離ｄ２だけ通り過ぎた送電終了位置で送電を終了する。

【0084】

このようにして、送電開始位置と送電終了位置の間で、送電車両の走行に合わせてビーム１１５の角度を変化させながら、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に対して連続的に３回にわたって挟角範囲で送電を行う。このような３回の送電を時間的に間を空けることなく連続的に行う。なお、受電アンテナ５０Ｂ１への送電が終了してから受電アンテナ５０Ｂ２に送電するためにビーム１１５の角度を－θ２から＋θ１に変化させる際と、受電アンテナ５０Ｂ２への送電が終了してから受電アンテナ５０Ｂ３に送電するためにビーム１１５の角度を－θ２から＋θ１に変化させる際とには、ビーム１１５を一旦オフにしてもよい。このような場合でも、３回の送電を時間的に間を空けることなく連続的に行うことになり、挟角範囲にわたるビーム１１５の放射が連続的に複数回行われることになる。

【0085】

このような複数回にわたる挟角範囲での連続的なビーム１１５の放射を可能にするためには、挟角範囲にわたるビーム１１５の放射が連続的に複数回行うことが可能になるように、３つの受電装置５０Ｂの３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３をＸ軸に沿って配置すればよい。より具体的には、制御部１５５が、３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に応じて、位相データに基づいて３回にわたって連続的にフェーズシフタ１２０を制御可能になるように、３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３同士の間隔、アンテナ装置１００Ａの移動速度、及び挟角範囲を設定すればよい。

【0086】

＜ＲＯＩ制御＞
図８は、画像処理部１４２ＢがＲＯＩ制御によって画像データに対して設定する領域１４２Ｂ１を示す図である。図８には、撮像部１４２Ａによって取得される画像データにおけるトンネルの内壁５１と３つのマーカ５０Ａを示す。ここでは、受電装置５０Ｂは、３つの受電アンテナを有し、各受電アンテナにマーカ５０Ａが１つずつ設けられている。画像処理部１４２Ｂは、アンテナ装置１００Ａの正面の方向（＋Ｚ軸方向）に対して角度θｂが±１５度になる所定の挟角範囲内において、ＲＯＩ制御によって、撮像部１４２Ａによって取得される画像データに対して検出対象にする領域１４２Ｂ１を設定する。

【0087】

画像処理部１４２Ｂは、アンテナ装置１００Ａを搭載した作業車両が移動しているときに、領域１４２Ｂ１を＋１５度の方向に設定して待機し、領域１４２Ｂ１にマーカ５０Ａが入ると領域１４２Ｂ１をマーカ５０Ａに追従させて－１５度の範囲まで－Ｘ軸方向に移動させる。そして、領域１４２Ｂ１が－１５度の方向に到達すると追跡を止め、領域１４２Ｂ１を＋１５度の方向に設定して待機する。画像処理部１４２Ｂは、このように領域１４２Ｂ１でマーカ５０Ａを追従する処理を繰り返し行う。画像処理部１４２Ｂは、領域１４２Ｂ１内にマーカ５０Ａを捕捉している間は、捕捉していることを表す捕捉信号を制御部１５５に出力する。

【0088】

制御部１５５は、画像処理部１４２Ｂから捕捉信号が入力されている間に送電信号を送電し、捕捉信号が入力されなくなると、送電を停止する。このため、アンテナ装置１００Ａの正面の方向に対して角度θｂが＋１５度になる位置は、画像処理部１４２Ｂがマーカ５０Ａを捕捉し始める位置であり、制御部１５５が送電を開始する送電開始位置である。アンテナ装置１００Ａの正面と、角度θｂが＋１５度になる位置とのトンネルの内壁５１における距離はｄ１である。また、アンテナ装置１００Ａの正面に対して角度θｂが－１５度になる位置は、画像処理部１４２Ｂがマーカ５０Ａの捕捉を終了する位置であり、制御部１５５が送電を終了する送電終了位置である。アンテナ装置１００Ａの正面と、角度θｂが－１５度になる位置とのトンネルの内壁５１における距離はｄ２である。

【0089】

＜放射角度パターン＞
図９は、アンテナ装置１００Ａが出力する送電信号の放射角度パターンの一例を示す図である。図９において、横軸は時間（ｍｓ）、左側の縦軸はビーム１１５の角度（度）を表す。横軸の時間はビーム１１５の角度が０度になる時間を０（ｍｓ）としている。また、図９の右側には、ビーム１１５の角度に対する送電効率を示す。

【0090】

図９には、アンテナ装置１００Ａが出力する送電信号の放射角度パターンを実線で示し、比較用の放射角度パターンを破線で示す。比較用の放射角度パターンは、１つの受電アンテナに対してビーム１１５の角度が＋７０度から－７０度になるように、－４００ｍｓから＋４００ｍｓまで送電を行う放射角度パターンである。

【0091】

アンテナ装置１００Ａが出力する送電信号の放射角度パターンは、図７に示すように３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３がトンネルの内壁５１に設けられている場合に連続的に送電する放射角度パターンである。３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３には、図８に示すように３つのマーカ５０Ａがそれぞれ設けられている。

【0092】

受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３は、図７における＋θ１が＋１５度、－θ２が－１５度になるように配置されていることとする。これは、図８で説明した３つのマーカ５０Ａの配置に対応する。

【0093】

制御部１５５は、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の順番で、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々に対して＋１５度から－１５度までの挟角範囲内において送電信号を出力する動作を３回繰り返す。このため、アンテナ装置１００Ａが受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に送電信号を送電する放射角度パターンは、図９に示すように、約－１４０ｍｓから約１４０ｍｓにわたって、＋１５度から－１５度までの挟角範囲内において送電を連続的に３回繰り返す放射角度パターンになる。このような放射角度パターンは、ＲＯＩ制御によって実現される。

【0094】

また、図９の右側に示すように、送電効率はビーム１１５の角度が大きい状態では低く、ビーム１１５の角度が０度の状態で最も高くなる。＋１５度から－１５度までの挟角範囲内では、両矢印Ａの範囲に相当し、送電効率が非常に高い範囲である。挟角範囲は、送電効率が所定値以上の高効率な範囲である。また、挟角範囲は、比較用の放射角度パターンに比べると、送電時間が非常に短い。

【0095】

＋１５度から－１５度までの挟角範囲内において送電を連続的に３回繰り返す放射角度パターンで送電を行うと、送電効率が高い範囲で繰り返し送電を行うことになるとともに、短時間で送電を行うことができる。

【0096】

＜受電量＞
図１０は、実施形態の放射角度パターンによる受電装置５０Ｂの受電量と、比較用の放射角度パターンによる受電量とを示す図である。図１０において、横軸は時間（ｍｓ）、縦軸は受電量（ｍＪ）を表す。図１０には、実施形態の放射角度パターンでの１回目、２回目、３回目の送電による受電量と、１回目、２回目、３回目の送電の合計の受電量と、比較用の放射角度パターンによる受電量を示す。実施形態の放射角度パターンと、比較用の放射角度パターンとの送電電力は等しく、時間経過に伴って一定値に保持される。

【0097】

１回目、２回目、３回目の送電は、それぞれ、受電アンテナ５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３に対する送電であり、合計の受電量は、受電装置５０Ｂの３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３で受電した合計の電力を表す。なお、比較用の放射角度パターンによる受電量は、受電アンテナ５０Ｂ２と同じ位置に配置した１つの受電アンテナで受電した電力である。

【0098】

図１０に示すように、比較用の放射角度パターンによる受電量は、送電効率が低い－４００ｍｓから－２００ｍｓまでの範囲では非常に小さく、送電効率が高くなる約－１００ｍｓから約１００ｍｓの範囲で受電量が急激に増大している。また、送電効率が再び低くなる２００ｍｓよりも後では、受電量は飽和している。このように、比較用の放射角度パターンは、送電効率が低い範囲が多く、送電に要する時間が長い。最終的な受電量は、約１６．５ｍＪである。

【0099】

これに対して、実施形態の放射角度パターンでは、約－１４０ｍｓで１回目の送電が開始し、約－４５ｍｓで１回目の送電から２回目の送電に切り替わり、約４５ｍｓで２回目の送電から３回目の送電に切り替わり、約１４０ｍｓで３回目の送電が終了している。３回の送電の受電量は略同一であり、約８ｍＪである。また、３回の合計の受電量は、約２４ｍＪである。

【0100】

このように、実施形態の放射角度パターンは、比較用の放射角度パターンに比べて、短い時間で、より多い受電量を実現している。１回の送電は約９０ｍＳで済み、受電量は約８ｍＪである。２回の送電で約１６ｍＪの受電量になり、比較用の放射角度パターンによる受電量（約１６．５ｍＪ）と同等の受電量を実現できている。また、実施形態の放射角度パターンにおける３回の送電で約２４ｍＪの受電量になり、比較用の放射角度パターンによる受電量（約１６．５ｍＪ）の約１．５倍の受電量を実現できている。そして、送電に要する時間は、比較用の放射角度パターンの８００ｍｓに対して、約２８０ｍｓと約１／３に短縮することができている。

【0101】

以上のように、アレイアンテナ１１０のビーム１１５の仰角をＸＺ平面内でのみ制御する場合には、等距離射影によって得られた位置Ｐ１をＸＹ平面に平行な平面上における極座標に変換して位置Ｐ２を求め、さらに位置Ｐ２をＸ軸に写像した写像位置Ｐ２ａのＸ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌで除算することで、仰角θａ（＝ｒ・ｃｏｓφ／ｆ_Ｌ）を求める。

【0102】

そして、制御部１５５が仰角θａに対応する角度θｂの位相データを用いて、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａにそれぞれ接続されるＮ個のフェーズシフタ１２０におけるシフト量を設定すればよい。アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００の移動に伴う仰角θａの変化に応じた位相データを用いてＮ個のフェーズシフタ１２０におけるシフト量を制御すれば、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００が移動しながら、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａから受電装置５０Ｂのアンテナに常に同一位相で到達する送電信号を送電することができる。

【0103】

さらに、アンテナ装置１００Ａの正面の方向を含む挟角範囲で送電することにより、送電効率が高い範囲で、短時間に効率的に送電可能である。また、受電装置５０Ｂは、受電効率が高い範囲で、短時間に効率的に受電可能である。

【0104】

したがって、近距離でも受電器が効率的に受電できるように送電可能なアンテナ装置１００Ａ、及び、給電装置１００を提供することができる。

【0105】

また、複数セット分の位相データが複数の対向距離ｒ_ＦＤの分だけメモリ１５６に格納されており、距離推定部１５４が対向距離ｒ_ＦＤを推定するので、対向距離ｒ_ＦＤに応じた複数セット分の位相データを用いてＮ個のサブアレイ１１０Ａにそれぞれ接続されるＮ個のフェーズシフタ１２０におけるシフト量を設定することができる。このため、受電装置５０ＢまでのＺ軸方向の距離に応じた複数セット分の位相データを用いることで、受電装置５０ＢまでのＺ軸方向の距離に応じて近距離でも受電器が効率的に受電できるように送電可能なアンテナ装置１００Ａ、及び、給電装置１００を提供することができる。なお、例えば、対向距離ｒ_ＦＤに応じた複数セット分の位相データが存在しない場合には、推定した対向距離ｒ_ＦＤに最も近い対向距離ｒ_ＦＤに応じた位相データを使用すればよい。

【0106】

また、位置ずれ検出部１５３がＹ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれを検出し、位置ずれが生じている場合は、距離推定部１５４がメモリ１５６からＹ軸方向における位置ずれに対してピクセルインデックス数が変化する度合を表すデータを読み出し、Ｙ軸方向の位置ずれの度合に応じて補正したピクセルインデックス数を用いて対向距離ｒ_ＦＤを推定する。このため、Ｙ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じている場合には、制御部１５５は、補正されたピクセルインデックス数を用いて推定した対向距離ｒ_ＦＤに応じた複数セット分の位相データを用いることで、Ｙ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じていても受電装置５０ＢまでのＺ軸方向の距離に応じて近距離でも受電器が効率的に受電できるように送電可能なアンテナ装置１００Ａ、及び、給電装置１００を提供することができる。

【0107】

また、アンテナ装置１００Ａ、及び、給電装置１００は、アレイアンテナ１１０が出力するビーム１１５の仰角をＸＺ平面内でのみ制御するため、仰角をＸＺ平面内とＹＺ平面内の両方で制御する場合に比べてフェーズシフタ１２０の数が４分の１で済む。このため、アンテナ装置１００Ａ、及び、給電装置１００を安価に実現することができる。

【0108】

また、送電効率が高い挟角範囲で送電することにより、アンテナ装置１００Ａから放射するビーム１１５の送電電力を受電電力に関する制約によって制限される所定電力以下に低減することが可能であり、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して、送電信号が及ぼす影響を低減することができる。また、±１５度の範囲内のような挟角範囲での送電は、トンネル内で反射の広がりが少ないため、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して反射波が及ぼす影響を低減することができる。

【0109】

また、挟角範囲は、アンテナ装置１００Ａの正面の挟み、所定の挟角の拡がりを有する角度範囲であるため、送電効率が高いアンテナ装置１００Ａの正面を含む挟角範囲で効率的な送電が可能である。また、アンテナ装置１００Ａの正面の挟む挟角範囲で送電を行うと、トンネルの内壁５１等での反射で生じる反射波の広がりを抑制することができ、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して、送電信号が及ぼす影響を低減することができる。

【0110】

また、挟角範囲のうちアンテナ装置１００Ａの正面の方向に対する第１側の角度＋θ１と、挟角範囲のうちアンテナ装置１００Ａの正面の方向に対する第２側の角度－θ２とを等しくすれば、アンテナ装置１００Ａが受電装置５０Ｂに対してＸ軸方向に移動する際に、受電装置５０Ｂに近づくときと、受電装置５０Ｂから遠ざかるときに対称的な範囲で効率的な送電が可能である。また、角度＋θ１と角度－θ２の絶対値同士が等しければ、ビーム１１５の角度の制御が容易である。

【0111】

また、受電装置５０Ｂは、Ｘ軸に沿って設けられ、送電信号を受電する複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３を有するとともに、複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々にマーカ５０Ａが１つずつ設けられている。そして、アンテナ装置１００Ａは、Ｘ軸に沿って複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に対して移動し、制御部１５５は、複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に応じて、位相データに基づいて複数回にわたってフェーズシフタ１２０を制御する。このため、複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々に対して挟角範囲で効率的に送電可能であり、１つの受電装置５０Ｂは複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３で効率的に受電した電力で、短時間で効率的にバッテリを充電できる。

【0112】

また、複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３は、Ｘ軸に沿って、挟角範囲にわたるビーム１１５の放射が連続的に複数回行われるように配置されているので、図９に示すような放射角度パターンで連続的に複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に対して送電可能であり、短時間で効率的に送電可能である。また、受電装置５０Ｂは、受電効率が高い挟角範囲で、短時間で効率的に受電可能である。また、短時間で送電が完了することにより、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置が電波の干渉を受ける確率を低減することができる。

【0113】

また、受電装置５０Ｂは、Ｘ軸に沿って設けられ、送電信号を受電する複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３を有するとともに、複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々にマーカ５０Ａが１つずつ設けられている。そして、複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３同士の間隔、アンテナ装置１００Ａの移動速度、及び挟角範囲は、制御部１５５が、複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に応じて、位相データに基づいて複数回にわたって連続的にフェーズシフタ１２０を制御可能になるように設定されている。このため、図９に示すような放射角度パターンで連続的に複数の受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に対して送電可能であり、短時間で効率的に送電可能である。また、受電装置５０Ｂは、受電効率が高い挟角範囲で、短時間で効率的に受電可能である。

【0114】

なお、以上では、魚眼レンズ１４１の中心が４Ｎ個のアンテナ素子１１１の中心と一致している形態について説明した。しかしながら、魚眼レンズ１４１の中心は、４Ｎ個のアンテナ素子１１１の中心からずれていてもよい。この場合には、位置ずれの分だけアレイアンテナ制御位相計算の座標原点をずらせばよい。あるいは、マーカ５０Ａと受電アンテナをその位置ずれ分だけ離して設置してもよい。

【0115】

また、以上では、制御装置１５０が位置ずれ検出部１５３を有する形態について説明したが、例えば、カメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じないことが分かっているような場合には、制御装置１５０が位置ずれ検出部１５３を含まずに、距離推定部１５４は位置ずれに対応した補正を行わなくてもよい。

【0116】

また、以上では、制御装置１５０が距離推定部１５４を有する形態について説明したが、例えば、対向距離ｒ_ＦＤが一定であることが分かっているような用途では、制御装置１５０は距離推定部１５４及び位置ずれ検出部１５３を含まずに、メモリ１５６に１種類の対向距離ｒＦＤに応じた複数セット分の位相データを格納しておけばよい。

【0117】

また、以上では、受電装置５０Ｂは３つの受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３を有し、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々にマーカ５０Ａが設けられる形態について説明した。受電装置５０Ｂが有する受電アンテナの数は１つであってもよいし、２つ又は４つ以上であってもよい。受電アンテナの数は、受電装置５０Ｂの用途や、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置の出力に関する制約等に応じて適宜決定すればよい。

【0118】

また、以上では、挟角範囲がアンテナ装置１００Ａの正面の方向に対する－１５度から±１５度の範囲である形態について説明したが、挟角範囲は±１５に限らず、受電装置５０Ｂの用途や、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置の出力に関する制約等に応じて適宜設定すればよい。挟角範囲は、送電効率が所定値以上の高効率な範囲として設定してもよい。

【0119】

＜適用例と給電システム＞
図１１は、給電装置１００の適用例を示す図である。給電装置１００は、一例として車両に搭載されており、トンネルの内壁５１にはターゲットとしての受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３と電波吸収体５２とが設けられている。受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の各々にはマーカ５０Ａが１つずつ取り付けられているとともに、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に対して１つの受電装置５０Ｂが接続されている。マーカ５０Ａは、再帰性反射板又はミラーボール等である。トンネルの内壁５１と車両との間の距離は通過するトンネル毎に異なる。但し、同一トンネル内ではトンネルの内壁と車両との距離はほぼ一定とみなせる。電波吸収体５２は、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の周囲に位置するようにトンネルの内壁５１に設けられている。一例として、電波吸収体５２は、１枚のシート状に構成されている。電波吸収体５２は、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の周囲に位置するため、受電装置５０Ｂの周囲に位置する。

【0120】

ここで、給電装置１００、マーカ５０Ａ、受電装置５０Ｂ、及び電波吸収体５２を含むシステムは、実施形態の給電システム１０である。受電装置５０Ｂは、３つの受電アンテナ５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３を有する。給電装置１００は、アンテナ装置１００Ａ（図１参照）とマイクロ波発生源１３０を含むため、給電システム１０は、アンテナ装置１００Ａ、マイクロ波発生源１３０、マーカ５０Ａ、受電装置５０Ｂ、及び電波吸収体５２を含む。

【0121】

車両が＋Ｘ軸方向に走行する際に、カメラ１４０でマーカ５０Ａの位置をＸＹ平面に平行な平面上における極座標に変換し、さらにＸ軸に写像した写像位置（Ｐ２ａに相当する写像位置）のＸ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌで除算して仰角θａ（＝ｒ・ｃｏｓφ／ｆ_Ｌ）を求めることができる。そして、仰角θａの変化に応じた位相データをメモリ１５６から読み出してＮ個のフェーズシフタ１２０におけるシフト量を制御すれば、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００が移動しながら、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａから受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に挟角範囲で順番に常に同一位相で到達する送電信号を送電することができる。同一位相で到達する送電信号は、ビームとして受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に順番に照射される。このときに、アンテナ装置１００Ａから受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に向けて放射されるビーム１１５のうち、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の周囲の内壁５１に直接的に放射されるビームや、反射によって受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の周囲の内壁５１に放射されるビームを電波吸収体５２で吸収することができる。このため、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対する干渉を抑制することができる。

【0122】

また、例えば、＃１のマーカ５０Ａの仰角θａがゼロ度（０度）のときに、カメラ１４０の魚眼レンズ１４１の中心からからマーカ５０Ａまでの対向距離を推定することができる。そして、＃２のマーカ５０Ａの受電装置５０Ｂの受電アンテナ５０Ｂ２に対して送電信号を送電するとき、対向距離と仰角に基づく位相データをメモリ１５６から読み出してＮ個のフェーズシフタ１２０におけるシフト量を制御すれば、さらにアンテナ利得を向上させることができる。

【0123】

例えば、トンネルの内壁５１に取り付けてあるジェットファンや標識等のインフラ構造物を内壁５１に固定する固定部に受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３と、固定部のボルト等の緩みを監視するセンサと、レクテナと、無線通信モジュールとを設けておき、車両で走行しながら給電装置１００から受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３にビーム１１５を放射すると、受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に接続されたレクテナが電力を発生して無線通信モジュールを起動し、無線通信モジュールがセンサの出力を表す信号を放射し、車両側で受信することにより、走行しながらインフラ構造物の固定状態を検査することができる。

【0124】

この場合に、アレイアンテナ１１０で無線通信モジュールがセンサの出力を表す信号を受信してもよい。

【0125】

また、ＸＺ平面からずれた受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３の位置からＸ軸に写像した写像位置（Ｐ２ａに相当する写像位置）のＸ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を求め、Ｘ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌで除算した値（ｒ・ｃｏｓφ／ｆ_Ｌ）を仰角θａとして使用してビーム１１５を制御するので、Ｘ軸方向に走行する車両がＹ軸のプラスマイナスのどちらかにシフトとしている場合でも、その位置ずれを吸収して仰角θａを求めることができる。

【0126】

また、ここでは図１１を用いて給電装置１００（アンテナ装置１００Ａ）がトンネルの内壁５１に設けられた無線通信モジュールと通信する形態について説明したが、無線通信モジュールはトンネルの内壁５１に設けられているものに限らず、様々な場所等に設置されていてよい。このようにすれば、給電装置１００（アンテナ装置１００Ａ）を通信装置として利用することができる。

【0127】

＜電波吸収体５２の角度特性＞
図１２は、電波吸収体５２へのビーム１１５の入射角度に対する反射係数の特性の一例を示す図である。図１２において、横軸は電波吸収体５２に対するビーム１１５の入射角度を表す。入射角度は、電波吸収体５２の表面の法線に対するビーム１１５の入射角度である。

【0128】

図１２に示すように、入射角度が０度の状態で反射係数は最も低く、約－２０ｄＢであり、入射角度が０度から９０度に増大するに連れて反射係数は増大する。反射係数が低いことは、電波吸収体５２による電波の吸収が多いことに相当し、反射係数が高いことは、電波吸収体５２による電波の吸収が少ないことに相当する。入射角度が０度から１５度、又は０度から２０度くらいの範囲では、十分に低い反射係数が得られる。

【0129】

例えば、アンテナ装置１００Ａから挟角範囲を±１５度の範囲に設定してビーム１１５を放射すると、電波吸収体５２に対する入射角度は±１５度の範囲内に収まるので、アンテナ装置１００Ａから放射されるビーム１１５のうちの一部が受電アンテナ５０Ｂ１～５０Ｂ３に受電されない状態が生じても、電波吸収体５２で吸収することによって、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対する反射波による干渉を抑制することができる。

【0130】

また、±１５度の範囲内のような挟角範囲での送電は反射の広がりが少ないため、挟角範囲で吸収効率が高い電波吸収体５２と相性が良い。このため、±１５度の範囲内のような挟角範囲での送電で反射が生じても、電波吸収体５２で効率的に吸収することができ、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して反射波が及ぼす影響を低減することができる。

【0131】

以上、本発明の例示的な実施形態のアンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0132】

１０ 給電システム
５０Ｂ 受電装置
５０Ｂ１～５０Ｂ３ 受電アンテナ
５２ 電波吸収体
１００ 給電装置
１１０ アレイアンテナ
１１０Ａ サブアレイ
１１１ アンテナ素子
１２０ フェーズシフタ
１３０ マイクロ波発生源
１４０ カメラ
１４１ 魚眼レンズ
１５０ 制御装置
１５１ 位置導出部
１５２ 仰角取得部
１５３ 位置ずれ検出部
１５４ 距離推定部
１５５ 制御部
１５６ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】