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(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】P2024001662
(43)【公開日】2024-01-10
(54)【発明の名称】給電装置、及び、給電方法
(51)【国際特許分類】
H02J 50/90 20160101AFI20231227BHJP
H01Q 3/34 20060101ALI20231227BHJP
H02J 50/23 20160101ALI20231227BHJP
【ＦＩ】
H02J50/90
H01Q3/34
H02J50/23
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022100466
(22)【出願日】2022-06-22
(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
【テーマコード（参考）】
5J021
【Ｆターム（参考）】
5J021AA05
5J021DB03
5J021EA03
5J021HA03
(57)【要約】
【課題】安定的に送電可能なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置は、複数のアンテナ素子に供給される送電信号の位相を第１軸方向において調節する調節部と、画像を取得する画像取得部と、画像に含まれるマーカの画像取得部に対する第１位置を第１軸と第２軸を含む第１平面上の極座標での第２位置に変換する導出部と、第２位置に基づいて第１位置を第１軸と第３軸を含む第２平面に投影した位置の第２平面内での第３軸に対する仰角を取得する取得部と、複数のアンテナ素子から受電する位相が揃うように調節された位相データを複数の仰角に応じた複数セット分格納する格納部と、取得される仰角に応じて読み出した位相データに基づいてビームの方向が第２平面内で仰角になるように調節部を制御する制御部とを含み、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、位相調節部に送電信号の位相を調整させる。
【選択図】図９
【解決手段】アンテナ装置は、複数のアンテナ素子に供給される送電信号の位相を第１軸方向において調節する調節部と、画像を取得する画像取得部と、画像に含まれるマーカの画像取得部に対する第１位置を第１軸と第２軸を含む第１平面上の極座標での第２位置に変換する導出部と、第２位置に基づいて第１位置を第１軸と第３軸を含む第２平面に投影した位置の第２平面内での第３軸に対する仰角を取得する取得部と、複数のアンテナ素子から受電する位相が揃うように調節された位相データを複数の仰角に応じた複数セット分格納する格納部と、取得される仰角に応じて読み出した位相データに基づいてビームの方向が第２平面内で仰角になるように調節部を制御する制御部とを含み、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、位相調節部に送電信号の位相を調整させる。
【選択図】図９
【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、
搬送波を出力する搬送波出力部と、
前記送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、前記包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部と、
前記搬送波と前記包絡線信号を乗算して前記送電信号を出力する変調器と
を含み、
前記パワーランピング部は、前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる、給電装置。
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、
搬送波を出力する搬送波出力部と、
前記送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、前記包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部と、
前記搬送波と前記包絡線信号を乗算して前記送電信号を出力する変調器と
を含み、
前記パワーランピング部は、前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる、給電装置。
【請求項2】
前記パワーランピング部は、前記画像取得部の制御タイミングに応じて前記包絡線信号のパワーランピングを行う、請求項１に記載の給電装置。
【請求項3】
前記パワーランピング部は、
前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングと、前記包絡線信号のパワーランピングの実行又は不実行とを表すパワーランピングタイミング信号を生成する第１タイミング信号生成部と、
前記第１タイミング信号生成部によって生成される前記パワーランピングタイミング信号に基づいて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる位相調整タイミング信号を生成する第２タイミング信号生成部と
を有し、
前記位相調節部は、前記位相調整タイミング信号に応じて前記送電信号の位相を調整する、請求項１に記載の給電装置。
前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングと、前記包絡線信号のパワーランピングの実行又は不実行とを表すパワーランピングタイミング信号を生成する第１タイミング信号生成部と、
前記第１タイミング信号生成部によって生成される前記パワーランピングタイミング信号に基づいて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる位相調整タイミング信号を生成する第２タイミング信号生成部と
を有し、
前記位相調節部は、前記位相調整タイミング信号に応じて前記送電信号の位相を調整する、請求項１に記載の給電装置。
【請求項4】
前記パワーランピング部は、前記画像取得部の制御タイミングを表す制御タイミング信号を生成する第３タイミング信号生成部をさらに有し、
前記第１タイミング信号生成部は、前記第３タイミング信号生成部によって生成される前記制御タイミング信号に応じて前記パワーランピングタイミング信号を生成する、請求項３に記載の給電装置。
前記第１タイミング信号生成部は、前記第３タイミング信号生成部によって生成される前記制御タイミング信号に応じて前記パワーランピングタイミング信号を生成する、請求項３に記載の給電装置。
【請求項5】
前記パワーランピング部は、
パワーランピング係数を表す係数データを格納する格納部と、
前記格納部に格納されている前記係数データを前記パワーランピングタイミング信号に応じて出力する出力部と
を有する、請求項３又は４に記載の給電装置。
パワーランピング係数を表す係数データを格納する格納部と、
前記格納部に格納されている前記係数データを前記パワーランピングタイミング信号に応じて出力する出力部と
を有する、請求項３又は４に記載の給電装置。
【請求項6】
前記出力部は、セレクタであり、
前記係数データは、前記パワーランピング係数が１未満の値を表すデータであり、
前記セレクタは、前記パワーランピング係数が１である固定データ、又は、前記係数データを前記パワーランピングタイミング信号に応じて出力する、請求項５に記載の給電装置。
前記係数データは、前記パワーランピング係数が１未満の値を表すデータであり、
前記セレクタは、前記パワーランピング係数が１である固定データ、又は、前記係数データを前記パワーランピングタイミング信号に応じて出力する、請求項５に記載の給電装置。
【請求項7】
前記係数データは、前記パワーランピングで送電電力が調節される前記送電信号の送電電力を時系列的に表すパワーランピングデータである、請求項６に記載の給電装置。
【請求項8】
前記パワーランピングデータは、レイズドコサイン時間応答である、請求項７に記載の給電装置。
【請求項9】
前記パワーランピング部は、前記送電信号の送電電力が連続的に変化するように、前記パワーランピングを行う、請求項１に記載の給電装置。
【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に記載の給電装置。
【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に記載の給電装置。
【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節する複数の位相シフタである、請求項１に記載の給電装置。
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節する複数の位相シフタである、請求項１に記載の給電装置。
【請求項13】
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、
搬送波を出力する搬送波出力部と、
前記送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、前記包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部と、
前記搬送波と前記包絡線信号を乗算して前記送電信号を出力する変調器と
を含み、
前記パワーランピング部は、前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる、給電装置。
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、
搬送波を出力する搬送波出力部と、
前記送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、前記包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部と、
前記搬送波と前記包絡線信号を乗算して前記送電信号を出力する変調器と
を含み、
前記パワーランピング部は、前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる、給電装置。
【請求項14】
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、
搬送波を出力する搬送波出力部と、
前記送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、前記包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部と、
前記搬送波と前記包絡線信号を乗算して前記送電信号を出力する変調器と
を含む、給電装置において、
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し、
前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる、給電方法。
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、
搬送波を出力する搬送波出力部と、
前記送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、前記包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部と、
前記搬送波と前記包絡線信号を乗算して前記送電信号を出力する変調器と
を含む、給電装置において、
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し、
前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる、給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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、受電位相を揃えるために、複数のアンテナ素子から送電する送電信号の位相を調節する場合に、送電電力を維持したまま位相を変化させると、位相の変化に不連続点が生じると、高周波成分等の好ましくない信号が生じ、安定的な送電が困難になる。
【0005】
そこで、受電位相を揃えるために複数のアンテナ素子から送電する送電信号の位相を調節する場合に、安定的に送電可能な給電装置、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】
【0006】
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、搬送波を出力する搬送波出力部と、前記送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、前記包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部と、前記搬送波と前記包絡線信号を乗算して前記送電信号を出力する変調器とを含み、前記パワーランピング部は、前記包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、前記位相調節部に前記送電信号の位相を調整させる。
【発明の効果】
【0007】
受電位相を揃えるために複数のアンテナ素子から送電する送電信号の位相を調節する場合に、安定的に送電可能な給電装置、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】
【0008】
【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】給電装置１００のアンテナ利得を説明する図である。
【図6】アンテナ素子１１１の位置による位相データの調節量の違いを説明する図である。
【図7】アンテナ素子１１１の位置による位相データの調節量の違いを説明する図である。
【図8】位相の不連続点を説明する図である。
【図9】給電装置１００のパワーランピングに関する部分を示す図である。
【図10】パワーランピング部１３０Ａの構成の一例を示す図である。
【図11】制御タイミング信号、パワーランピングタイミング信号、及び、位相調整タイミング信号の波形の一例を示す図である。
【図12】係数データが表すパワーランピング係数を時系列的に配列して示す図である。
【図13】給電装置１００の動作の一例を説明する図である。
【図14】実施形態の変形例の給電装置１００Ｍのパワーランピングに関する部分を示す図である。
【図15】実施形態の変形例の給電装置１００Ｍのパワーランピング部１３０Ａの構成の一例を示す図である。
【図16】パワーランピングタイミング信号、及び、位相調整タイミング信号の波形の一例を示す図である。
【図17】給電装置１００Ｍの動作の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の給電装置、及び、給電方法を適用した実施形態について説明する。
【0010】
＜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、送電信号生成部１３０、カメラ１４０、及び制御装置１５０を含む。なお、図１ではフェーズシフタ１２０の周辺の構成を簡略化して示す。フェーズシフタ１２０の周辺の構成の詳細については、図９を用いて後述する。
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、送電信号生成部１３０、カメラ１４０、及び制御装置１５０を含む。なお、図１ではフェーズシフタ１２０の周辺の構成を簡略化して示す。フェーズシフタ１２０の周辺の構成の詳細については、図９を用いて後述する。
【0011】
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。
【0012】
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。＃１から＃Ｎは、Ｎ個のサブアレイ１１０ＡのＸ軸方向における座標を表す。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。
【0013】
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１と同様にフェーズシフタ１２０の周辺の構成を簡略化して示す。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。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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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、給電装置１００が出力するビームと同義である。
【0018】
送電信号生成部１３０は、Ｎ個のフェーズシフタ１２０に接続されており、送電信号を生成して出力する。送電信号は、所定の電力のマイクロ波である。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、送電信号は、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。送電信号生成部１３０の詳細については、図９及び図１０を用いて後述する。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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、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。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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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ｆＬとすると、ｒ＝ｆＬθ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。
【0030】
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ｆＬで除算した値（ｒ・ｃｏｓφ／ｆＬ）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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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ｒＦＤを推定する。対向距離ｒＦＤ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。
【0034】
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ｒＦＤ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ｒＦＤを推定する。対向距離ｒＦＤ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ｒＦＤを推定することができる。
【0035】
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ｒＦＤを推定すればよい。
【0036】
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ｒＦＤ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ｒＦＤを推定すればよい。
【0037】
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（調節量）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、送電信号生成部１３０の出力制御、及び、カメラ１４０の撮影制御等を行う。
【0038】
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ｒＦＤ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。
【0039】
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、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。
【0040】
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。
【0041】
そこで、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節するための位相データを用いる。位相データは位相のシフト量（調節量）を表す。ここでは、一例として、給電装置１００が移動するにつれて仰角θａが＋７０度から－７０度に変化する際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節可能な複数セット分の位相データを用意する。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仰角θａの＋７０度から－７０度までの範囲について１度刻みで１４１セット用意したのが、ある対向距離ｒＦＤ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ｒＦＤ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節可能にするために、複数セット分の位相データを複数の対向距離ｒＦＤ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ψ３（θｂ）～ψ７（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。また、位相データψ３（θｂ）～ψ７（θｂ）の各々は、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａの座標（＃１～＃Ｎ）に応じたシフト量θｓ＃１～θｓ＃Ｎを有する。例えば、位相データψ３（θｂ）に含まれるシフト量θｓ＃１～θｓ＃Ｎのうちのシフト量θｓ＃１は、座標＃１のサブアレイ１１０Ａのアンテナ素子１１１に用いられ、シフト量θｓ＃Ｎは、座標＃Ｎのサブアレイ１１０Ａのアンテナ素子１１１に用いられる。なお、以下では、シフト量θｓ＃１～θｓ＃Ｎを区別しない場合には、シフト量θｓと称す。
【0042】
制御部１５５は、距離推定部１５４によって推定される対向距離ｒＦＤ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。
【0043】
メモリ１５６は、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ｒＦＤの各々について複数セット分の位相データを格納する。一例として、３ｍ、４ｍ、・・・、７ｍの５種類の対向距離ｒＦＤについて、仰角θａが＋７０度から－７０度までの範囲について１度刻みで１４１セットの位相データを格納する。
【0044】
次に、仰角θａを求める方法について説明する。
【0045】
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。
【0046】
【数1】
【0047】
【数2】
【0048】
【数3】
【0049】
また、上述したように、魚眼レンズ１４１の焦点距離をｆＬとすると、動径ｒは次式（４）で表される。
【0050】
【数4】
【0051】
【数5】
【0052】
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。
【0053】
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ｒＦＤ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）＝（ｒＦＤ・ｔａｎθｂ，０，ｒＦＤ）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ｒｒｅｆとすると、距離ｒｒｅｆは次式（６）で表すことができる。
【0054】
【数6】
【0055】
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）＝（ｄｉ，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ｒｉは次式（７）で表すことができる。
【0056】
【数7】
【0057】
このため、魚眼レンズ１４１から受電装置５０Ｂまでの距離ｒｒｅｆ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τｉは、次式（８）で表すことができる。
【0058】
【数8】
【0059】
経路差τi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ψi を計算すると次式（９）で表すことができる。
【0060】
【数9】
【0061】
式（９）で表される位相差の符号を反転させた－ψrFDi(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ｒＦＤ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。
【0062】
【数10】
【0063】
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。
【0064】
図５は、給電装置１００の効果を説明する図である。図５には対向距離ｒＦＤが４ｍ、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、０秒は仰角θａが０度になる時刻を表し、－３００ミリ秒は仰角θａが＋６０度になる時刻を表し、＋３００ミリ秒は仰角θａが－６０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。
【0065】
また、図５には、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節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。
【0066】
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、０秒に近い時間帯ほど（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。
【0067】
＜アンテナ素子１１１の位置による位相データの調節量の違い＞
図６及び図７は、アンテナ素子１１１の位置による位相データの調節量の違いを説明する図である。ここでは、一例として、サブアレイ１１０Ａの数Ｎは１２であり、図６及び図７には、マーカ５０Ａ、受電装置５０Ｂ、及び１２個のアンテナ素子１１１を示す。各アンテナ素子１１１は、１２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。
図６及び図７は、アンテナ素子１１１の位置による位相データの調節量の違いを説明する図である。ここでは、一例として、サブアレイ１１０Ａの数Ｎは１２であり、図６及び図７には、マーカ５０Ａ、受電装置５０Ｂ、及び１２個のアンテナ素子１１１を示す。各アンテナ素子１１１は、１２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。
【0068】
１２個のサブアレイ１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１をサブアレイ１１０Ａの座標＃１～＃１２を用いて＃１～＃１２のアンテナ素子１１１と称すが、＃３～＃５、＃８～＃１０のアンテナ素子１１１の図示を省略する。また、図６及び図７では、１２個のアンテナ素子１１１のうちのＸ方向における中央に位置する＃６のアンテナ素子１１１と、Ｘ方向における端に位置する＃１のアンテナ素子１１１とから受電装置５０Ｂまでの距離の違いを示す。ここでは、＃１と＃６のアンテナ素子１１１から受電装置５０Ｂまでの距離の違いをカメラ１４０の魚眼レンズ１４１とマーカ５０Ａを結ぶ直線上で示す。図６及び図７では、魚眼レンズ１４１の図形を省略し、魚眼レンズ１４１の位置を引き出し線で示す。
【0069】
図６及び図７には、時刻ｔのときに角度θｂ（ｔ）の方向にあるマーカ５０Ａ及び受電装置５０Ｂと、時刻ｔ＋Ｔのときに角度θｂ（ｔ＋Ｔ）の方向にあるマーカ５０Ａ及び受電装置５０Ｂとを示す。時間Ｔは、給電装置１００の制御周期Ｔを表す。
【0070】
図６に示すように、魚眼レンズ１４１とマーカ５０Ａを結ぶ直線に対して、＃６のアンテナ素子１１１から垂線を伸ばすと、魚眼レンズ１４１とマーカ５０Ａを結ぶ直線と垂線との交点から魚眼レンズ１４１までの距離Ｌｉは、時刻ｔではＬ６（ｔ）であり、時刻ｔ＋ＴではＬ６（ｔ＋Ｔ）である。
【0071】
同様に、図７に示すように、魚眼レンズ１４１とマーカ５０Ａを結ぶ直線に対して、＃１のアンテナ素子１１１から垂線を伸ばすと、魚眼レンズ１４１とマーカ５０Ａを結ぶ直線と垂線との交点から魚眼レンズ１４１までの距離Ｌｉは、時刻ｔではＬ１（ｔ）であり、時刻ｔ＋ＴではＬ１（ｔ＋Ｔ）である。
【0072】
Ｘ方向の端に位置する＃１のアンテナ素子１１１についての距離Ｌ１（ｔ）、Ｌ１（ｔ＋Ｔ）は、Ｘ方向の中央に位置する＃６のアンテナ素子１１１についての距離Ｌ６（ｔ）、Ｌ６（ｔ＋Ｔ）よりも長く、距離Ｌ１（ｔ）と距離Ｌ１（ｔ＋Ｔ）との差は、距離Ｌ６（ｔ）と距離Ｌ６（ｔ＋Ｔ）との差よりも大きい。
【0073】
このため、図４を用いて求め方を説明した位相データについては、＃１のアンテナ素子１１１について時刻ｔで用いる位相データと、時刻ｔ＋Ｔで用いる位相データとの位相差の方が、＃６のアンテナ素子１１１について時刻ｔで用いる位相データと、時刻ｔ＋Ｔで用いる位相データとの位相差よりも大きい。このような位相差は、時刻ｔ＋Ｔになったときに、位相データが変化する量を表し、位相データのシフト量（調節量）の変化量である。
【0074】
すなわち、Ｘ方向における端側に位置する＃１、＃２、＃１１、＃１２等についての位相データの時刻ｔ＋Ｔにおけるシフト量の変化量の方が、中央側に位置する＃５、＃６、＃７、＃８についての位相データの時刻ｔ＋Ｔにおけるシフト量の変化量よりも大きい。
【0075】
時刻ｔ＋Ｔにおいて位相データのシフト量が変化する変化量が大きい方が、送電信号の位相を切り替えたときに、位相が不連続になりやすい。図８は、位相の不連続点を説明する図である。図８において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は送電信号の送電電力の振幅を表す。
【0076】
図８には、制御周期Ｔが切り替わる時刻ｔｓにおいて、位相データの位相が約１８０度切り替わる場合の送電信号の波形を示す。時刻ｔｓは、図６及び図７における時刻ｔ＋Ｔに相当し、連続する２つの制御周期Ｔが切り替わる時刻である。実際には、時刻ｔｓにおいて位相データのシフト量が１８０度切り替わることはないが、ここでは最も極端な場合について説明する。
【0077】
このように時刻ｔｓにおいて位相データを大きく調節すると、位相制御における不連続点が生じる。このような不連続点は、送電信号の送電電力に高調波等を発生させ、安定的な送電を行うことが困難になる。また、不連続点は、送電信号のスプリアスを広げ、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して干渉を及ぼすことになる。
【0078】
そこで、実施形態の給電装置１００は、安定的な送電を可能にするために、送電信号のパワーランピングを行う。パワーランピングとは、送電信号の送電電力に傾斜を付けて徐々に送電電力を低下又は増大させることである。また、送電信号の位相を調節する際に、パワーランピングで送電信号の送電電力を低下させた状態で位相シフトを行う。高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現するためである。また、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して干渉を及ぼさないためである。
【0079】
＜送電信号生成部１３０とパワーランピング＞
図９は、給電装置１００のパワーランピングに関する部分を示す図である。図９には、＃１～＃Ｎのアンテナ素子１１１及びフェーズシフタ（ＰＤ）１２０、送電信号生成部１３０、カメラ１４０、仰角取得部１５２、及び、＃１～＃Ｎの位相制御部１５５Ａ及びメモリ部１５６Ａを示す。位相制御部１５５Ａは、図２に示す制御部１５５のうちの位相制御を行う部分を抽出して示したものである。メモリ部１５６Ａは、図２に示すメモリ１５６のうちの位相データを格納する部分を抽出して示したものであり、図９では位相制御部１５５Ａの内部に示す。
図９は、給電装置１００のパワーランピングに関する部分を示す図である。図９には、＃１～＃Ｎのアンテナ素子１１１及びフェーズシフタ（ＰＤ）１２０、送電信号生成部１３０、カメラ１４０、仰角取得部１５２、及び、＃１～＃Ｎの位相制御部１５５Ａ及びメモリ部１５６Ａを示す。位相制御部１５５Ａは、図２に示す制御部１５５のうちの位相制御を行う部分を抽出して示したものである。メモリ部１５６Ａは、図２に示すメモリ１５６のうちの位相データを格納する部分を抽出して示したものであり、図９では位相制御部１５５Ａの内部に示す。
【0080】
＜送電信号生成部１３０＞
送電信号生成部１３０は、パワーランピング部１３０Ａ、搬送波出力部１３０Ｂ、変調器１３０Ｃ、及びＢＰＦ(Band Pass Filter)１３０Ｄを有する。
送電信号生成部１３０は、パワーランピング部１３０Ａ、搬送波出力部１３０Ｂ、変調器１３０Ｃ、及びＢＰＦ(Band Pass Filter)１３０Ｄを有する。
【0081】
パワーランピング部１３０Ａは、送電信号の振幅を表す包絡線信号を変調器１３０Ｃに出力するとともに、包絡線信号のパワーランピングを行う。パワーランピング部１３０Ａは、パワーランピング係数を表す係数データを有する。また、パワーランピング部１３０Ａは、カメラ１４０の制御タイミングを表す制御タイミング信号と、フェーズシフタ１２０に送電信号の位相を調整させる位相調整タイミング信号とを出力する。パワーランピング部１３０Ａの詳細については、図１０を用いて後述する。
【0082】
搬送波出力部１３０Ｂは、送電信号の元になる搬送波を変調器１３０Ｃに出力する。搬送波の周波数は、送電信号の周波数と等しい。搬送波は、マイクロ波である。
【0083】
変調器１３０Ｃは、パワーランピング部１３０Ａから出力される包絡線信号と、搬送波出力部１３０Ｂから出力される搬送波とを乗算することで送電信号を生成する。変調器１３０Ｃは、乗算によってアップコンバートされた送電信号をＢＰＦ１３０Ｄに出力する。
【0084】
ＢＰＦ１３０Ｄは、変調器１３０Ｃから入力される送電信号からノイズ成分等を除去する通過帯域を有し、送電信号からノイズ成分等を除去して＃１～＃Ｎのフェーズシフタ１２０に出力する。
【0085】
＜位相制御部１５５Ａ及びメモリ部１５６Ａ＞
＃１～＃Ｎの位相制御部１５５Ａは、＃１～＃Ｎのフェーズシフタ１２０における位相制御を行う。＃１～＃Ｎのメモリ部１５６Ａは、複数セット分の位相データψ３（θｂ）～ψ７（θｂ）の各々のうちのアンテナ素子１１１の座標（＃１～＃Ｎ）に応じたシフト量（θｓ＃１～θｓ＃Ｎのうちの１つ）を格納している。
＃１～＃Ｎの位相制御部１５５Ａは、＃１～＃Ｎのフェーズシフタ１２０における位相制御を行う。＃１～＃Ｎのメモリ部１５６Ａは、複数セット分の位相データψ３（θｂ）～ψ７（θｂ）の各々のうちのアンテナ素子１１１の座標（＃１～＃Ｎ）に応じたシフト量（θｓ＃１～θｓ＃Ｎのうちの１つ）を格納している。
【0086】
例えば、座標＃１のアンテナ素子１１１のメモリ部１５６Ａには、位相データψ３（θｂ）～ψ７（θｂ）の各々のうちのアンテナ素子１１１の座標＃１に応じたシフト量θｓ＃１が格納されている。また、座標＃Ｎのアンテナ素子１１１のメモリ部１５６Ａには、位相データψ３（θｂ）～ψ７（θｂ）の各々のうちのアンテナ素子１１１の座標＃Ｎに応じたシフト量θｓ＃Ｎが格納されている。
【0087】
＃１～＃Ｎの位相制御部１５５Ａは、それぞれ、角度θｂと、対向距離ｒＦＤと、サブアレイ１１０Ａの座標（＃１～＃１２のうちの１つ）とに応じて、メモリ部１５６Ａからシフト量（θｓ＃１～θｓ＃１２のうちの１つ）を読み出して、出力する。例えば、対向距離ｒＦＤが３ｍである場合には、座標＃１のアンテナ素子１１１の位相制御部１５５Ａは、角度θｂに応じた３ｍ用のシフト量θｓ＃１を読み出して出力し、座標＃Ｎのアンテナ素子１１１の位相制御部１５５Ａは、角度θｂに応じた３ｍ用のシフト量θｓ＃Ｎを読み出して出力する。
【0088】
なお、ここでは、＃１～＃Ｎのメモリ部１５６Ａにシフト量（θｓ＃１～θｓ＃１２のうちの１つ）を格納する形態について説明する。しかしながら、位相制御部１５５Ａは、アンテナ素子１１１の座標（＃１～＃Ｎ）に応じてシフト量（θｓ＃１～θｓ＃１２のうちの１つ）を計算して求めてもよい。この場合には、メモリ部１５６Ａは不要になる。
【0089】
＜パワーランピング部１３０Ａ＞
図１０は、パワーランピング部１３０Ａの構成の一例を示す図である。パワーランピング部１３０Ａは、パワーランピングタイミング信号生成部１３１、位相調整タイミング信号生成部１３２、制御タイミング信号生成部１３３、係数メモリ１３４、及びセレクタ１３５を有する。パワーランピングタイミング信号生成部１３１は、第１タイミング信号生成部の一例である。位相調整タイミング信号生成部１３２は、第２タイミング信号生成部の一例である。制御タイミング信号生成部１３３は、第３タイミング信号生成部の一例である。係数メモリ１３４は、格納部の一例である。セレクタ１３５は、出力部の一例である。パワーランピング部１３０Ａは、一例としてＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)で実現可能である。
図１０は、パワーランピング部１３０Ａの構成の一例を示す図である。パワーランピング部１３０Ａは、パワーランピングタイミング信号生成部１３１、位相調整タイミング信号生成部１３２、制御タイミング信号生成部１３３、係数メモリ１３４、及びセレクタ１３５を有する。パワーランピングタイミング信号生成部１３１は、第１タイミング信号生成部の一例である。位相調整タイミング信号生成部１３２は、第２タイミング信号生成部の一例である。制御タイミング信号生成部１３３は、第３タイミング信号生成部の一例である。係数メモリ１３４は、格納部の一例である。セレクタ１３５は、出力部の一例である。パワーランピング部１３０Ａは、一例としてＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)で実現可能である。
【0090】
パワーランピングタイミング信号生成部１３１は、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングと、パワーランピングの実行又は不実行を表すパワーランピングタイミング信号を生成し、位相調整タイミング信号生成部１３２、係数メモリ１３４、及びセレクタ１３５に出力する。Ｈ(High)レベルのパワーランピングタイミング信号は、パワーランピングを実行することを表し、Ｌ(Low)レベルのパワーランピング信号は、パワーランピングの不実行を表す。パワーランピングタイミング信号がＬレベルからＨレベルに切り替わるタイミングは、パワーランピングを開始するタイミングを表し、パワーランピングタイミング信号がＨレベルからＬレベルに切り替わるタイミングは、パワーランピングを終了して不実行状態になるタイミングを表す。
【0091】
位相調整タイミング信号生成部１３２は、パワーランピングタイミング信号生成部１３１によって生成されるパワーランピングタイミング信号に基づいて、フェーズシフタ１２０に送電信号の位相を調整させる位相調整タイミング信号を生成し、＃１～＃Ｎのフェーズシフタ１２０に出力する。位相調整タイミング信号は、パワーランピングタイミング信号を所定時間だけ遅延させた信号である。この詳細については後述する。
【0092】
制御タイミング信号生成部１３３は、カメラ１４０の制御タイミングを表す制御タイミング信号を生成し、パワーランピングタイミング信号生成部１３１及びカメラ１４０に出力する。制御タイミング信号は、カメラ１４０の制御タイミングを表す信号であるとともに、パワーランピングタイミング信号及び位相調整タイミング信号の元になる信号である。この詳細については、図１１を用いて後述する。
【0093】
係数メモリ１３４は、パワーランピング係数を表す係数データを格納し、パワーランピングタイミング信号に応じて係数データをセレクタ１３５の２つの入力端子のうちの一方（図１０における左側から２本の矢印が入る２つの端子うちの下側の端子）に出力する。係数データは、所定の単位時間毎に値が変化するように配列された複数の係数を有する。例えば、数十メガヘルツ程度以上の時間毎に値が変化するように配列された複数の係数を有する。
【0094】
セレクタ１３５は、係数メモリ１３４に接続される入力端子（図１０における左側から２本の矢印が入る２つの端子うちの下側の端子）と、パワーランピング係数が１である固定データが入力される入力端子（図１０における左側から２本の矢印が入る２つの端子うちの上側の端子）とを有する。また、セレクタ１３５は、パワーランピングタイミング信号生成部１３１に接続されてパワーランピングタイミング信号が選択信号として入力される端子（図１０における下側の端子）と、包絡線信号を出力する出力端子（図１０における右側の端子）とを有する。
【0095】
セレクタ１３５は、パワーランピングタイミング信号がＬレベルのときには、２つの入力端子に入力される２つのパワーランピング係数のうちの固定値である１を選択して出力する。また、セレクタ１３５は、パワーランピング信号がＬレベルからＨレベルに切り替わると、パワーランピングを開始し、パワーランピング信号がＨレベルである間は、係数メモリ１３４から入力されるパワーランピング係数を時間経過に応じて出力する。
【0096】
＜３つのタイミング信号＞
図１１は、制御タイミング信号、パワーランピングタイミング信号、及び、位相調整タイミング信号の波形の一例を示す図である。
図１１は、制御タイミング信号、パワーランピングタイミング信号、及び、位相調整タイミング信号の波形の一例を示す図である。
【0097】
制御タイミング信号は、一例として、ＨレベルとＬレベルを等間隔で繰り返すパルス状の信号である。制御タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングで、カメラ１４０は画像を取得する。
【0098】
パワーランピングタイミング信号は、制御タイミング信号を時間ｔ１だけ遅延させて、Ｈレベルの期間ΔＴｕと、Ｈレベルの期間ΔＴｄ＋ΔＴｕと、Ｈレベルの期間ΔＴｄとを順番に繰り返すパルス状の信号である。期間ΔＴｕは、パワーランピング係数を増大させるランプアップ用の期間であり、期間ΔＴｄは、パワーランピング係数を減少させるランプダウン用の期間である。ΔＴｕとΔＴｄは等しい。また、時間ｔ１は、制御タイミング信号生成部１３３が制御タイミング信号を出力してからカメラ１４０に伝達されるまでの回路遅延調整幅である。パワーランピングが行われるタイミングと、カメラ１４０が画像を取得するタイミングとを合わせるために、時間ｔ１で調整している。期間ΔＴｕ及びΔＴｄについては、図１２を用いて後述する。
【0099】
位相調整タイミング信号は、制御タイミング信号を時間ｔ１＋ｔ２だけ遅延させた信号である。フェーズシフタ１２０は、位相調整タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングで、位相を調整する。時間ｔ２は、パワーランピングタイミング信号生成部１３１がパワーランピングタイミング信号を出力してから送電信号がフェーズシフタ１２０に到達するまでの回路遅延を調整する回路遅延調整幅であり、特にＢＰＦ１３０Ｄで生じる遅延を調整するための時間である。パワーランピングを行う際に、送電信号と、位相調整タイミング信号とがフェーズシフタ１２０に到達するタイミングを合わせるために、時間ｔ２で調整している。
【0100】
図１１に示すパワーランピングタイミング信号によってパワーランピングが行われてフェーズシフタ１２０に供給される送電信号の振幅がゼロになるのは、図１１に示すパワーランピングタイミング信号の期間ΔＴｕの開始のタイミングよりも時間ｔ２が経過した時点であるため、位相調整タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングと等しい。位相調整タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングは、フェーズシフタ１２０が位相を調整するタイミングである。このようにパワーランピングタイミング信号に対して位相調整タイミング信号を時間ｔ２だけ遅延させることにより、パワーランピングによって送電信号の振幅がゼロになるタイミングでフェーズシフタ１２０が位相を調整することになる。
【0101】
＜パワーランピング係数＞
図１２は、係数データが表すパワーランピング係数を時系列的に配列して示す図である。横軸は時間軸であり、５１２個のサンプルポイントの数で示す。隣り合うサンプルポイント同士の間隔は、係数データが変化する所定の単位時間である。縦軸は、パワーランピング係数を表す。図１２に示す５１２個のデータは、セレクタ１３５が出力する包絡線信号を表す。包絡線信号の信号レベルは、パワーランピング係数である。
図１２は、係数データが表すパワーランピング係数を時系列的に配列して示す図である。横軸は時間軸であり、５１２個のサンプルポイントの数で示す。隣り合うサンプルポイント同士の間隔は、係数データが変化する所定の単位時間である。縦軸は、パワーランピング係数を表す。図１２に示す５１２個のデータは、セレクタ１３５が出力する包絡線信号を表す。包絡線信号の信号レベルは、パワーランピング係数である。
【0102】
図１２において、０番から３１番までのパワーランピング係数は、図１１に示すパワーランピングタイミング信号がＨレベルになる期間ΔＴｕに、０から１に向かって連続的に増大するランプアップの期間のパワーランピング係数である。セレクタ１３５は、期間ΔＴｕでは、ランプアップする包絡線信号を出力する。
【0103】
３２番から２２３番までのパワーランピング係数は、図１１に示すパワーランピングタイミング信号がＬレベルになる期間に、１に固定されるパワーランピング係数である。セレクタ１３５は、パワーランピングタイミング信号がＬレベルのときは、固定値である１を出力するため、包絡線信号の振幅（パワーランピング係数）は１に固定される。
【0104】
２２４番から２５５番までのパワーランピング係数は、図１１に示すパワーランピングタイミング信号がＨレベルになる期間ΔＴｄに、１から０に向かって連続的に減少するランプダウンの期間のパワーランピング係数である。セレクタ１３５は、期間ΔＴｄでは、ランプダウンする包絡線信号を出力する。
【0105】
２５６番から２８７番までのパワーランピング係数は、図１１に示すパワーランピングタイミング信号がＨレベルになる期間ΔＴｕに、０から１に向かって連続的に増大するランプアップの期間のパワーランピング係数である。セレクタ１３５は、期間ΔＴｕでは、ランプアップする包絡線信号を出力する。
【0106】
２８８番から４７９番までのパワーランピング係数は、図１１に示すパワーランピングタイミング信号がＬレベルになる期間に、１に固定されるパワーランピング係数である。セレクタ１３５は、パワーランピングタイミング信号がＬレベルのときは、固定値である１を出力するため、包絡線信号の振幅（パワーランピング係数）は１に固定される。
【0107】
４８０番から５１２番までのパワーランピング係数は、図１１に示すパワーランピングタイミング信号がＨレベルになる期間ΔＴｄに、１から０に向かって連続的に減少するランプダウンの期間のパワーランピング係数である。セレクタ１３５は、期間ΔＴｄでは、ランプダウンする包絡線信号を出力する。
【0108】
以上のように、ランプアップの期間ΔＴｕの開始の時点において、パワーランピング係数が０になるため、送電信号の振幅もゼロ（０）になる。
【0109】
セレクタ１３５は、図１２に示す波形の包絡線信号を出力し、パワーランピングを行わないときは、固定値である１を出力するため、係数メモリ１３４に格納される係数データは、０番から３１番、２２４番から２５５番、２５６番から２８７番、及び、４８０番から５１２番のパワーランピング係数と、サンプルポイントのタイミングとを関連付けて格納したデータであればよい。なお、係数データは、０番から３１番、及び、２２４番から２５５番のパワーランピング係数と、サンプルポイントのタイミングとを関連付けて格納したデータであってもよい。
【0110】
なお、例えば、係数データには、レイズドコサイン時間応答を使用することができる。ここで、α（０<α＜１）をロールオフ係数とすると、係数データは、次式（１１）で表される。
【0111】
【数11】
【0112】
係数データは、パワーランピング係数を表すデータである。パワーランピング係数は、期間ΔＴｄにわたって連続的に値が低下するランプダウン期間と、期間ΔＴｕにわたって連続的に値が増大するランプアップ期間とにおいて、送電信号の送電電力を変化させる係数である。
【0113】
パワーランピング係数は、０以上、１以下の範囲で、時間経過とともに連続的に値が変化する係数である。連続的に値が変化するとは、すべてのパワーランピング係数が連続的な曲線上に位置することをいう。
【0114】
＜給電装置１００の動作＞
図１３は、給電装置１００の動作の一例を説明する図である。図１３には、制御タイミング信号、変調器１３０Ｃから出力される送電信号、及び、フェーズシフタ１２０に入力される送電信号を示す。変調器１３０Ｃから出力される送電信号は、制御タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングで、パワーランピングによって振幅がゼロになっている。また、フェーズシフタ１２０に入力される送電信号は、変調器１３０Ｃから出力される送電信号に対して、時間ｔ１＋ｔ２だけ遅延されている。フェーズシフタ１２０には、図１１に示すように、制御タイミング信号に対して時間ｔ１＋ｔ２だけ遅延した位相調整タイミング信号が入力されるため、図１３に示す送電信号（フェーズシフタ１２０の入力）とタイミングが合っている。このため、フェーズシフタ１２０に供給される送電信号の強度がパワーランピングによってゼロになるタイミングで、フェーズシフタ１２０で位相を調整でき、フェーズシフタ１２０で送電信号の位相をシフトする際に、不連続点が生じることを抑制できる。この結果、送電信号のスプリアスが広がることを抑制でき、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低減できる。
図１３は、給電装置１００の動作の一例を説明する図である。図１３には、制御タイミング信号、変調器１３０Ｃから出力される送電信号、及び、フェーズシフタ１２０に入力される送電信号を示す。変調器１３０Ｃから出力される送電信号は、制御タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングで、パワーランピングによって振幅がゼロになっている。また、フェーズシフタ１２０に入力される送電信号は、変調器１３０Ｃから出力される送電信号に対して、時間ｔ１＋ｔ２だけ遅延されている。フェーズシフタ１２０には、図１１に示すように、制御タイミング信号に対して時間ｔ１＋ｔ２だけ遅延した位相調整タイミング信号が入力されるため、図１３に示す送電信号（フェーズシフタ１２０の入力）とタイミングが合っている。このため、フェーズシフタ１２０に供給される送電信号の強度がパワーランピングによってゼロになるタイミングで、フェーズシフタ１２０で位相を調整でき、フェーズシフタ１２０で送電信号の位相をシフトする際に、不連続点が生じることを抑制できる。この結果、送電信号のスプリアスが広がることを抑制でき、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低減できる。
【0115】
＜効果＞
給電装置１００は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１を有するアレイアンテナ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Ｘ軸方向において調節するフェーズシフタ１２０と、魚眼レンズ１４１を通じて画像を取得するカメラ１４０と、カメラ１４０によって取得される画像に含まれるマーカ５０Ａのカメラ１４０に対する位置Ｐ１を、Ｘ軸及びＹ軸を含む第１平面上の極座標における位置Ｐ２に変換する位置導出部１５１と、位置Ｐ２に基づいて、位置Ｐ１をＸ軸とＺ軸とを含むＸＺ平面に投影した投影位置のＸＺ平面内でのＺ軸に対する仰角を取得する仰角取得部１５２と、アレイアンテナ１１０が放射するビームの方向が、ＸＺ平面内で仰角になるようにフェーズシフタ１２０を制御する制御部１５５と、搬送波を出力する搬送波出力部１３０Ｂと、送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部１３０Ａと、搬送波と包絡線信号を乗算して送電信号を出力する変調器１３０Ｃとを含み、パワーランピング部１３０Ａは、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、フェーズシフタ１２０に送電信号の位相を調整させる。このため、送電信号の位相を調節する場合に、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
給電装置１００は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１を有するアレイアンテナ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Ｘ軸方向において調節するフェーズシフタ１２０と、魚眼レンズ１４１を通じて画像を取得するカメラ１４０と、カメラ１４０によって取得される画像に含まれるマーカ５０Ａのカメラ１４０に対する位置Ｐ１を、Ｘ軸及びＹ軸を含む第１平面上の極座標における位置Ｐ２に変換する位置導出部１５１と、位置Ｐ２に基づいて、位置Ｐ１をＸ軸とＺ軸とを含むＸＺ平面に投影した投影位置のＸＺ平面内でのＺ軸に対する仰角を取得する仰角取得部１５２と、アレイアンテナ１１０が放射するビームの方向が、ＸＺ平面内で仰角になるようにフェーズシフタ１２０を制御する制御部１５５と、搬送波を出力する搬送波出力部１３０Ｂと、送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部１３０Ａと、搬送波と包絡線信号を乗算して送電信号を出力する変調器１３０Ｃとを含み、パワーランピング部１３０Ａは、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、フェーズシフタ１２０に送電信号の位相を調整させる。このため、送電信号の位相を調節する場合に、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
【0116】
したがって、受電位相を揃えるために複数のアンテナ素子１１１から送電する送電信号の位相を調節する場合に、安定的に送電可能な給電装置１００、及び、給電方法を提供することができる。また、変調器１３０Ｃは、搬送波出力部１３０Ｂから出力される搬送波と、パワーランピング部１３０Ａから出力される包絡線信号とを乗算して送電信号を出力するので、回路規模の小型化と、送電信号のパワーランピングとの両立を実現した給電装置１００を提供することができる。また、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して干渉を抑制することができる。
【0117】
また、複数セット分の位相データが複数の対向距離ｒＦＤ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ｒＦＤを推定するので、対向距離ｒＦＤ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ｒＦＤ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ｒＦＤに最も近い対向距離ｒＦＤに応じた位相データを使用すればよい。
【0118】
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ｒＦＤ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ｒＦＤ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給電装置１００を提供することができる。
【0119】
また、パワーランピング部１３０Ａは、カメラ１４０の制御タイミングに応じて包絡線信号のパワーランピングを行うので、例えば、給電装置１００が車両に搭載されて移動する場合のように給電装置１００の移動速度が速い場合に、画像の取得のタイミングに合わせて、送電信号の位相の調整と、パワーランピングとを実行することができる。
【0120】
また、パワーランピング部１３０Ａは、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングと、包絡線信号のパワーランピングの実行又は不実行とを表すパワーランピングタイミング信号を生成するパワーランピングタイミング信号生成部１３１と、パワーランピングタイミング信号生成部１３１によって生成されるパワーランピングタイミング信号に基づいて、フェーズシフタ１２０に送電信号の位相を調整させる位相調整タイミング信号を生成する位相調整タイミング信号生成部１３２とを有し、フェーズシフタ１２０は、位相調整タイミング信号に応じて送電信号の位相を調整する。このため、位相調整タイミング信号生成部１３２によって生成される位相調整タイミング信号に基づく送電信号の位相の調整と、パワーランピングタイミング信号生成部１３１によって生成されるパワーランピングタイミング信号に基づくパワーランピングの送電信号の強度を低下させた状態（電力ゼロ点）とのタイミングを合わせることができ、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
【0121】
また、パワーランピング部１３０Ａは、カメラ１４０の制御タイミングを表す制御タイミング信号を生成する制御タイミング信号生成部１３３をさらに有し、パワーランピングタイミング信号生成部１３１は、制御タイミング信号生成部１３３によって生成される制御タイミング信号に応じてパワーランピングタイミング信号を生成する。このため、例えば、給電装置１００が車両に搭載されて移動する場合のように給電装置１００の移動速度が速い場合に、制御タイミング信号生成部１３３によって生成される制御タイミング信号に基づく画像の取得のタイミングに、位相調整タイミング信号生成部１３２によって生成される位相調整タイミング信号に基づく送電信号の位相の調整と、パワーランピングタイミング信号生成部１３１によって生成されるパワーランピングタイミング信号に基づくパワーランピングの送電信号の強度を低下させた状態（電力ゼロ点）とのタイミングを合わせることができ、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
【0122】
また、パワーランピング部１３０Ａは、パワーランピング係数を表す係数データを格納する係数メモリ１３４と、係数メモリ１３４に格納されている係数データをパワーランピングタイミング信号に応じて出力する出力部とを有するので、係数メモリ１３４に格納された係数データが表すパワーランピング係数に基づいて、安定的に包絡線信号を出力でき、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
【0123】
また、出力部は、セレクタ１３５であり、係数データは、パワーランピング係数が１未満の値を表すデータであり、セレクタ１３５は、パワーランピング係数が１である固定データ、又は、係数データをパワーランピングタイミング信号に応じて出力する。このため、パワーランピングを行わないときのパワーランピング係数を係数メモリ１３４に格納する必要がなく、係数データの容量を減らして、給電装置１００全体の小規模化を実現できる。
【0124】
係数データは、パワーランピングで送電電力が調節される送電信号の送電電力を時系列的に表すパワーランピングデータであるので、安定的に包絡線信号を出力でき、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
【0125】
また、パワーランピングデータは、レイズドコサイン時間応答であるので、安定的かつ確実に包絡線信号を出力でき、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
【0126】
パワーランピング部１３０Ａは、送電信号の送電電力が連続的に変化するように、パワーランピングを行うので、送電電力が連続的に変化する送電信号を用いて、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
【0127】
また、仰角取得部１５２は、位置Ｐ２をＸ軸に写像した写像位置の座標を魚眼レンズの焦点距離ｆＬで除算した値を、仰角θａとして求めるので、仰角θａを少ない計算量で容易に求めることができ、給電装置１００全体の小規模化を実現できる。
【0128】
また、写像位置の座標は、極座標における動径ｒに偏角φの余弦を乗算した値で表されるので、写像位置の座標を少ない計算量で容易に求めることができ、給電装置１００全体の小規模化を実現できる。
【0129】
また、複数のアンテナ素子１１１は、Ｙ軸方向に沿って伸びる複数のサブアレイ１１０Ａ１１０Ａにグループ分けされており、フェーズシフタ１２０は、複数のサブアレイ１１０Ａにそれぞれ接続され、送電信号の位相をサブアレイ１１０Ａ毎に調節する複数の位相シフタであるので、フェーズシフタ１２０の数を減らすことができる。このため、給電装置１００を安価に実現することができる。
【0130】
なお、以上では、カメラ１４０で画像を取得して、マーカ５０Ａのカメラ１４０に対する位置Ｐ１を位置Ｐ２に変換し、位置Ｐ２に基づいて仰角θａを取得し、アレイアンテナ１１０が放射するビームの方向が、ＸＺ平面内で仰角θａになるようにフェーズシフタ１２０を制御する形態について説明した。しかしながら、給電装置１００は、このような形態に限定されるものではない。給電装置１００は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１を有するアレイアンテナ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Ｘ軸方向において調節するフェーズシフタ１２０と、送電信号用の搬送波を出力する搬送波出力部１３０Ｂと、送電信号の振幅を表す包絡線信号を出力するとともに、包絡線信号のパワーランピングを行うパワーランピング部１３０Ａと、搬送波と包絡線信号を乗算して送電信号を出力する変調器１３０Ｃとを含み、パワーランピング部１３０Ａは、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングに応じて、フェーズシフタ１２０に送電信号の位相を調整させる構成であってもよい。
【0131】
このため、アレイアンテナ１１０が放射するビームの方向がＸＺ平面内で仰角θａになるようにフェーズシフタ１２０を制御することを行わない構成においても、送電信号の位相を調節する場合に、不連続点の発生を抑制し、高調波等のスプリアスの発生を抑制して、安定的な送電を実現できる。
【0132】
＜変形例＞
図１４は、実施形態の変形例の給電装置１００Ｍのパワーランピングに関する部分を示す図である。給電装置１００Ｍは、実施形態の給電装置１００の制御タイミング信号を省略した構成を有する。その他の構成は給電装置１００と同様であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。以下、給電装置１００Ｍについて、給電装置１００との相違点を中心に説明する。
図１４は、実施形態の変形例の給電装置１００Ｍのパワーランピングに関する部分を示す図である。給電装置１００Ｍは、実施形態の給電装置１００の制御タイミング信号を省略した構成を有する。その他の構成は給電装置１００と同様であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。以下、給電装置１００Ｍについて、給電装置１００との相違点を中心に説明する。
【0133】
図１４は、給電装置１００についての図９に相当する図であり、＃１～＃Ｎのアンテナ素子１１１及びフェーズシフタ（ＰＤ）１２０、送電信号生成部１３０、カメラ１４０、仰角取得部１５２、及び、＃１～＃Ｎの位相制御部１５５Ａ及びメモリ部１５６Ａを示す。
【0134】
＜送電信号生成部１３０＞
送電信号生成部１３０は、パワーランピング部１３０Ａ、搬送波出力部１３０Ｂ、変調器１３０Ｃ、及びＢＰＦ(Band Pass Filter)１３０Ｄを有する。給電装置１００Ｍのパワーランピング部１３０Ａは、カメラ１４０の制御タイミングを表す制御タイミング信号（図９参照）を出力しないこと以外は、給電装置１００のパワーランピング部１３０Ａ（図９参照）と同様である。
送電信号生成部１３０は、パワーランピング部１３０Ａ、搬送波出力部１３０Ｂ、変調器１３０Ｃ、及びＢＰＦ(Band Pass Filter)１３０Ｄを有する。給電装置１００Ｍのパワーランピング部１３０Ａは、カメラ１４０の制御タイミングを表す制御タイミング信号（図９参照）を出力しないこと以外は、給電装置１００のパワーランピング部１３０Ａ（図９参照）と同様である。
【0135】
＜パワーランピング部１３０Ａ＞
図１５は、実施形態の変形例の給電装置１００Ｍのパワーランピング部１３０Ａの構成の一例を示す図である。パワーランピング部１３０Ａは、パワーランピングタイミング信号生成部１３１、位相調整タイミング信号生成部１３２、係数メモリ１３４、及びセレクタ１３５を有する。給電装置１００Ｍのパワーランピング部１３０Ａは、給電装置１００のパワーランピング部１３０Ａ（図１０参照）から制御タイミング信号生成部１３３を取り除き、パワーランピングタイミング信号生成部１３１が、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングと、パワーランピングの実行又は不実行とを表すパワーランピングタイミング信号を生成するようにしたものである。
図１５は、実施形態の変形例の給電装置１００Ｍのパワーランピング部１３０Ａの構成の一例を示す図である。パワーランピング部１３０Ａは、パワーランピングタイミング信号生成部１３１、位相調整タイミング信号生成部１３２、係数メモリ１３４、及びセレクタ１３５を有する。給電装置１００Ｍのパワーランピング部１３０Ａは、給電装置１００のパワーランピング部１３０Ａ（図１０参照）から制御タイミング信号生成部１３３を取り除き、パワーランピングタイミング信号生成部１３１が、包絡線信号のパワーランピングを行うタイミングと、パワーランピングの実行又は不実行とを表すパワーランピングタイミング信号を生成するようにしたものである。
【0136】
＜２つのタイミング信号＞
図１６は、パワーランピングタイミング信号、及び、位相調整タイミング信号の波形の一例を示す図である。
図１６は、パワーランピングタイミング信号、及び、位相調整タイミング信号の波形の一例を示す図である。
【0137】
パワーランピングタイミング信号は、Ｈレベルの期間ΔＴｕと、Ｈレベルの期間ΔＴｄ＋ΔＴｕと、Ｈレベルの期間ΔＴｄとを順番に繰り返すパルス状の信号である。期間ΔＴｕは、パワーランピング係数を増大させるランプアップ用の期間であり、期間ΔＴｄは、パワーランピング係数を減少させるランプダウン用の期間である。ΔＴｕとΔＴｄは等しい。
【0138】
位相調整タイミング信号は、パワーランピングタイミング信号を時間ｔ２だけ遅延させた信号である。フェーズシフタ１２０は、位相調整タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングで、位相を調整する。時間ｔ２は、パワーランピングタイミング信号生成部１３１がパワーランピングタイミング信号を出力してから送電信号がフェーズシフタ１２０に到達するまでの回路遅延を調整する回路遅延調整幅であり、特にＢＰＦ１３０Ｄで生じる遅延を調整するための時間である。パワーランピングを行う際に、送電信号と、位相調整タイミング信号とがフェーズシフタ１２０に到達するタイミングを合わせるために、時間ｔ２で調整している。
【0139】
図１６に示すパワーランピングタイミング信号によってパワーランピングが行われてフェーズシフタ１２０に供給される送電信号の振幅がゼロになるのは、図１６に示すパワーランピングタイミング信号の期間ΔＴｕの開始のタイミングよりも時間ｔ２が経過した時点であるため、位相調整タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングと等しい。位相調整タイミング信号がＨレベルに立ち上がるタイミングは、フェーズシフタ１２０が位相を調整するタイミングである。このようにパワーランピングタイミング信号に対して位相調整タイミング信号を時間ｔ２だけ遅延させることにより、パワーランピングによって送電信号の振幅がゼロになるタイミングでフェーズシフタ１２０が位相を調整することになる。
【0140】
＜給電装置１００Ｍの動作＞
図１７は、給電装置１００Ｍの動作の一例を説明する図である。図１７には、変調器１３０Ｃから出力される送電信号、及び、フェーズシフタ１２０に入力される送電信号を示す。フェーズシフタ１２０に入力される送電信号の振幅は、変調器１３０Ｃから出力される送電信号の振幅がパワーランピングによってゼロになるタイミングに対して、時間ｔ２だけ遅延されて、ゼロになっている。フェーズシフタ１２０には、図１６に示すように、パワーランピングタイミング信号に対して時間ｔ２だけ遅延した位相調整タイミング信号が入力されるため、図１７に示す送電信号（フェーズシフタ１２０の入力）とタイミングが合っている。このため、フェーズシフタ１２０に供給される送電信号の強度がパワーランピングによってゼロになるタイミングで、フェーズシフタ１２０で位相を調整でき、フェーズシフタ１２０で送電信号の位相をシフトする際に、不連続点が生じることを抑制できる。この結果、送電信号のスプリアスが広がることを抑制でき、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低減できる。
図１７は、給電装置１００Ｍの動作の一例を説明する図である。図１７には、変調器１３０Ｃから出力される送電信号、及び、フェーズシフタ１２０に入力される送電信号を示す。フェーズシフタ１２０に入力される送電信号の振幅は、変調器１３０Ｃから出力される送電信号の振幅がパワーランピングによってゼロになるタイミングに対して、時間ｔ２だけ遅延されて、ゼロになっている。フェーズシフタ１２０には、図１６に示すように、パワーランピングタイミング信号に対して時間ｔ２だけ遅延した位相調整タイミング信号が入力されるため、図１７に示す送電信号（フェーズシフタ１２０の入力）とタイミングが合っている。このため、フェーズシフタ１２０に供給される送電信号の強度がパワーランピングによってゼロになるタイミングで、フェーズシフタ１２０で位相を調整でき、フェーズシフタ１２０で送電信号の位相をシフトする際に、不連続点が生じることを抑制できる。この結果、送電信号のスプリアスが広がることを抑制でき、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低減できる。
【0141】
したがって、受電位相を揃えるために複数のアンテナ素子１１１から送電する送電信号の位相を調節する場合に、安定的に送電可能な給電装置１００Ｍ、及び、給電方法を提供することができる。また、変調器１３０Ｃは、搬送波出力部１３０Ｂから出力される搬送波と、パワーランピング部１３０Ａから出力される包絡線信号とを乗算して送電信号を出力するので、回路規模の小型化と、送電信号のパワーランピングとの両立を実現した給電装置１００を提供することができる。また、受電装置５０Ｂの周囲に存在し得る他の装置に対して干渉を抑制することができる。
【0142】
また、実施形態の変形例の給電装置１００Ｍでは、カメラ１４０が画像を取得するタイミングと、パワーランピングが行われるタイミングとを合わせないため、パワーランピング部１３０Ａの演算量を低減し、より一層の小規模化を実現できる。なお、カメラ１４０が画像を取得するタイミングと、パワーランピングが行われるタイミングとを合わせないため、実施形態の変形例の給電装置１００Ｍは、実施形態の給電装置１００よりも低速で移動するような用途により適している。
【0143】
以上、本発明の例示的な実施形態の給電装置、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】
【0144】
５０Ａ マーカ
５０Ｂ 受電装置
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（位相調節部の一例）
１３０ 送電信号生成部
１３０Ａ パワーランピング部
１３０Ｂ 搬送波出力部
１３０Ｃ 変調器
１３０Ｄ ＢＰＦ
１３１ パワーランピングタイミング信号生成部（第１タイミング信号生成部の一例）
１３２ 位相調整タイミング信号生成部（第２タイミング信号生成部の一例）
１３３ 制御タイミング信号生成部（第３タイミング信号生成部の一例）
１３４ 係数メモリ（格納部の一例）
１３５ セレクタ（出力部の一例）
１４０ カメラ（画像取得部の一例）
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
５０Ｂ 受電装置
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（位相調節部の一例）
１３０ 送電信号生成部
１３０Ａ パワーランピング部
１３０Ｂ 搬送波出力部
１３０Ｃ 変調器
１３０Ｄ ＢＰＦ
１３１ パワーランピングタイミング信号生成部（第１タイミング信号生成部の一例）
１３２ 位相調整タイミング信号生成部（第２タイミング信号生成部の一例）
１３３ 制御タイミング信号生成部（第３タイミング信号生成部の一例）
１３４ 係数メモリ（格納部の一例）
１３５ セレクタ（出力部の一例）
１４０ カメラ（画像取得部の一例）
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】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】