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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】P2024036098
(43)【公開日】2024-03-15
(54)【発明の名称】アンテナ装置、給電装置、及び給電方法
(51)【国際特許分類】
H02J 50/23 20160101AFI20240308BHJP
H01Q 13/08 20060101ALI20240308BHJP
H01Q 3/30 20060101ALI20240308BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20240308BHJP
【ＦＩ】
H02J50/23
H01Q13/08
H01Q3/30
H01Q21/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022140825
(22)【出願日】2022-09-05
(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
5J045
【Ｆターム（参考）】
5J021AA05
5J021AA09
5J021AB06
5J021DB03
5J021EA04
5J021FA05
5J021HA10
5J045AA05
5J045DA10
5J045JA17
5J045NA01
(57)【要約】
【課題】受電電力が大きくなるように、受電アンテナの位置に応じてアレイアンテナの複数のアンテナ素子における送電信号の位相調節量を容易に計算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、投影仰角を取得し、マーカ画像の第１両端点及び第２両端点の座標と、魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、第１両端点及び第２両端点の第３軸に対する第２仰角を求め、マーカ中心点と魚眼レンズとの間の第１距離を求め、第１両端点及び第２両端点の第３軸に対する第２仰角と、第３軸座標とに基づいて、第１両端点及び第２両端点と、魚眼レンズとの間の第２距離を求め、第１距離と、第２距離との経路差に基づいて、第１軸方向及び第２軸方向の各々における３つのアンテナ素子の位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子の位相調節量を設定する。
【選択図】図６
【解決手段】アンテナ装置は、投影仰角を取得し、マーカ画像の第１両端点及び第２両端点の座標と、魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、第１両端点及び第２両端点の第３軸に対する第２仰角を求め、マーカ中心点と魚眼レンズとの間の第１距離を求め、第１両端点及び第２両端点の第３軸に対する第２仰角と、第３軸座標とに基づいて、第１両端点及び第２両端点と、魚眼レンズとの間の第２距離を求め、第１距離と、第２距離との経路差に基づいて、第１軸方向及び第２軸方向の各々における３つのアンテナ素子の位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子の位相調節量を設定する。
【選択図】図６
【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であって、前記アレイアンテナと平面視で同一サイズを有し前記アレイアンテナに対向して配置されるマーカの中心に配置された受電アンテナに向けて送電信号を送電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軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節部と、
前記マーカに対向して配置される魚眼レンズを通じて前記マーカの画像を取得する画像取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記マーカのマーカ中心点の第３軸に対する第１仰角と、前記第１仰角を前記第１軸及び前記第３軸を含む平面に投影した投影仰角とを取得する第１仰角取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの前記第１軸方向における第１両端点の座標と、前記マーカの画像における前記マーカの前記第２軸方向における第２両端点の座標と、前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角を求める第２仰角取得部と、
前記投影仰角と、前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と、前記第２両端点の射影座標のいずれか一方と、前記第２両端点を結ぶ方向における前記マーカの長さとに基づき、前記マーカの前記第３軸の座標を求める座標取得部と、
前記第１仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づき、前記マーカ中心点と前記魚眼レンズとの間の第１距離を求める第１距離推定部と、
前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点と、前記魚眼レンズとの間の第２距離を求める第２距離推定部と、
前記位相調節部が前記送電信号の位相を前記第１軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節量を制御する制御部と
を含み、
前記制御部は、前記第１距離と、前記第２距離との経路差に基づいて、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子と、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子との前記位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で前記二次元的に配置される前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する、アンテナ装置。
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軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節部と、
前記マーカに対向して配置される魚眼レンズを通じて前記マーカの画像を取得する画像取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記マーカのマーカ中心点の第３軸に対する第１仰角と、前記第１仰角を前記第１軸及び前記第３軸を含む平面に投影した投影仰角とを取得する第１仰角取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの前記第１軸方向における第１両端点の座標と、前記マーカの画像における前記マーカの前記第２軸方向における第２両端点の座標と、前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角を求める第２仰角取得部と、
前記投影仰角と、前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と、前記第２両端点の射影座標のいずれか一方と、前記第２両端点を結ぶ方向における前記マーカの長さとに基づき、前記マーカの前記第３軸の座標を求める座標取得部と、
前記第１仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づき、前記マーカ中心点と前記魚眼レンズとの間の第１距離を求める第１距離推定部と、
前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点と、前記魚眼レンズとの間の第２距離を求める第２距離推定部と、
前記位相調節部が前記送電信号の位相を前記第１軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節量を制御する制御部と
を含み、
前記制御部は、前記第１距離と、前記第２距離との経路差に基づいて、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子と、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子との前記位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で前記二次元的に配置される前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する、アンテナ装置。
【請求項2】
前記制御部は、
前記第１軸方向における両端の中心点における前記アンテナ素子の前記位相調節量を第１基準位相に設定するとともに、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子の前記位相調節量を、前記第１両端点についての前記第２距離と前記第１距離との経路差に応じた前記位相調節量に設定し、
前記第２軸方向における両端の中心点における前記アンテナ素子の前記位相調節量を第２基準位相に設定するとともに、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子の前記位相調節量を、前記第２両端点についての前記第２距離と前記第１距離との経路差に応じた前記位相調節量に設定する、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第１軸方向における両端の中心点における前記アンテナ素子の前記位相調節量を第１基準位相に設定するとともに、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子の前記位相調節量を、前記第１両端点についての前記第２距離と前記第１距離との経路差に応じた前記位相調節量に設定し、
前記第２軸方向における両端の中心点における前記アンテナ素子の前記位相調節量を第２基準位相に設定するとともに、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子の前記位相調節量を、前記第２両端点についての前記第２距離と前記第１距離との経路差に応じた前記位相調節量に設定する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記制御部は、
前記第１軸方向における前記中心点における前記アンテナ素子の前記位相調節量を前記第１基準位相に設定するとともに、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子の前記位相調節量を、前記第１両端点についての前記第２距離と前記第１距離との経路差に応じた前記位相調節量に設定した状態で、前記第１軸方向において、二次関数の放物線補間で前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定し、
前記第２軸方向における前記中心点における前記アンテナ素子の前記位相調節量を前記第２基準位相に設定するとともに、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子の前記位相調節量を、前記第２両端点についての前記第２距離と前記第１距離との経路差に応じた前記位相調節量に設定した状態で、前記第２軸方向において、二次関数の放物線補間で前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する、請求項２に記載のアンテナ装置。
前記第１軸方向における前記中心点における前記アンテナ素子の前記位相調節量を前記第１基準位相に設定するとともに、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子の前記位相調節量を、前記第１両端点についての前記第２距離と前記第１距離との経路差に応じた前記位相調節量に設定した状態で、前記第１軸方向において、二次関数の放物線補間で前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定し、
前記第２軸方向における前記中心点における前記アンテナ素子の前記位相調節量を前記第２基準位相に設定するとともに、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子の前記位相調節量を、前記第２両端点についての前記第２距離と前記第１距離との経路差に応じた前記位相調節量に設定した状態で、前記第２軸方向において、二次関数の放物線補間で前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記第１基準位相及び前記第２基準位相は、ゼロである、請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項5】
前記二次元的に配置される複数のアンテナ素子は、前記第１軸及び前記第２軸の各々に沿って奇数個配置されている、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】
前記二次関数の放物線補間は、二次関数の内挿補間である、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項7】
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であって、前記アレイアンテナと平面視で同一サイズを有し前記アレイアンテナに対向して配置されるマーカの中心に配置された受電アンテナに向けて送電信号を送電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軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節部と、
前記マーカに対向して配置される魚眼レンズを通じて前記マーカの画像を取得する画像取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記マーカのマーカ中心点の第３軸に対する第１仰角と、前記第１仰角を前記第１軸及び前記第３軸を含む平面に投影した投影仰角とを取得する第１仰角取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの前記第１軸方向における第１両端点の座標と、前記マーカの画像における前記マーカの前記第２軸方向における第２両端点の座標と、前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角を求める第２仰角取得部と、
前記投影仰角と、前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と、前記第２両端点の射影座標のいずれか一方と、前記第２両端点を結ぶ方向における前記マーカの長さとに基づき、前記マーカの前記第３軸の座標を求める座標取得部と、
前記第１仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づき、前記マーカ中心点と前記魚眼レンズとの間の第１距離を求める第１距離推定部と、
前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点と、前記魚眼レンズとの間の第２距離を求める第２距離推定部と、
前記位相調節部が前記送電信号の位相を前記第１軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節量を制御する制御部と
を含み、
前記制御部は、前記第１距離と、前記第２距離との経路差に基づいて、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子と、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子との前記位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で前記二次元的に配置される前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する、給電装置。
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軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節部と、
前記マーカに対向して配置される魚眼レンズを通じて前記マーカの画像を取得する画像取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記マーカのマーカ中心点の第３軸に対する第１仰角と、前記第１仰角を前記第１軸及び前記第３軸を含む平面に投影した投影仰角とを取得する第１仰角取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの前記第１軸方向における第１両端点の座標と、前記マーカの画像における前記マーカの前記第２軸方向における第２両端点の座標と、前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角を求める第２仰角取得部と、
前記投影仰角と、前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と、前記第２両端点の射影座標のいずれか一方と、前記第２両端点を結ぶ方向における前記マーカの長さとに基づき、前記マーカの前記第３軸の座標を求める座標取得部と、
前記第１仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づき、前記マーカ中心点と前記魚眼レンズとの間の第１距離を求める第１距離推定部と、
前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点と、前記魚眼レンズとの間の第２距離を求める第２距離推定部と、
前記位相調節部が前記送電信号の位相を前記第１軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節量を制御する制御部と
を含み、
前記制御部は、前記第１距離と、前記第２距離との経路差に基づいて、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子と、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子との前記位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で前記二次元的に配置される前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する、給電装置。
【請求項8】
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であって、前記アレイアンテナと平面視で同一サイズを有し前記アレイアンテナに対向して配置されるマーカの中心に配置された受電アンテナに向けて送電信号を送電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軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節部と、
前記マーカに対向して配置される魚眼レンズを通じて前記マーカの画像を取得する画像取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記マーカのマーカ中心点の第３軸に対する第１仰角と、前記第１仰角を前記第１軸及び前記第３軸を含む平面に投影した投影仰角とを取得する第１仰角取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの前記第１軸方向における第１両端点の座標と、前記マーカの画像における前記マーカの前記第２軸方向における第２両端点の座標と、前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角を求める第２仰角取得部と、
前記投影仰角と、前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と、前記第２両端点の射影座標のいずれか一方と、前記第２両端点を結ぶ方向における前記マーカの長さとに基づき、前記マーカの前記第３軸の座標を求める座標取得部と、
前記第１仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づき、前記マーカ中心点と前記魚眼レンズとの間の第１距離を求める第１距離推定部と、
前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点と、前記魚眼レンズとの間の第２距離を求める第２距離推定部と
を含み、
前記位相調節部が前記送電信号の位相を前記第１軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節量を制御し、
前記第１距離と、前記第２距離との経路差に基づいて、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子と、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子との前記位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で前記二次元的に配置される前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する、給電方法。
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軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節部と、
前記マーカに対向して配置される魚眼レンズを通じて前記マーカの画像を取得する画像取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記マーカのマーカ中心点の第３軸に対する第１仰角と、前記第１仰角を前記第１軸及び前記第３軸を含む平面に投影した投影仰角とを取得する第１仰角取得部と、
前記マーカの画像における前記マーカの前記第１軸方向における第１両端点の座標と、前記マーカの画像における前記マーカの前記第２軸方向における第２両端点の座標と、前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角を求める第２仰角取得部と、
前記投影仰角と、前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と、前記第２両端点の射影座標のいずれか一方と、前記第２両端点を結ぶ方向における前記マーカの長さとに基づき、前記マーカの前記第３軸の座標を求める座標取得部と、
前記第１仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づき、前記マーカ中心点と前記魚眼レンズとの間の第１距離を求める第１距離推定部と、
前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点と、前記魚眼レンズとの間の第２距離を求める第２距離推定部と
を含み、
前記位相調節部が前記送電信号の位相を前記第１軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節量を制御し、
前記第１距離と、前記第２距離との経路差に基づいて、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子と、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子との前記位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で前記二次元的に配置される前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する、給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アンテナ装置、給電装置、及び給電方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、受電機器の方向を検出する第１の検出手段と、第１の検出手段によって検出された受電機器の方向に無線で給電電力を放射する第１の放射、及び、給電電力を放射する方向を定められた範囲で変更しながら無線で給電電力を放射する第２の放射を行うよう、給電電力を放射する放射部を制御する制御手段とを有する給電機器がある。放射部は、アレイアンテナである（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２０１９－０８３６４８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、受電アンテナにおける受電電力が大きくなるように、受電機器の受電アンテナの位置に応じて、アレイアンテナに含まれる複数のアンテナ素子が送電する送電信号の位相を調節するためには、膨大な計算量が必要になる。しかしながら、従来の給電機器（給電装置）は、このような問題を解決していない。
【0005】
そこで、受電電力が大きくなるように、受電アンテナの位置に応じてアレイアンテナの複数のアンテナ素子における送電信号の位相調節量を容易に計算可能なアンテナ装置、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】
本開示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であって、前記アレイアンテナと平面視で同一サイズを有し前記アレイアンテナに対向して配置されるマーカの中心に配置された受電アンテナに向けて送電信号を送電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軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節部と、前記マーカに対向して配置される魚眼レンズを通じて前記マーカの画像を取得する画像取得部と、前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記マーカのマーカ中心点の前記第３軸に対する第１仰角及び第１仰角を前記第１軸及び前記第３軸を含む平面に投影した投影仰角を取得する第１仰角取得部と、前記マーカの画像における前記マーカの前記第１軸方向における第１両端点の座標と、前記マーカの画像における前記マーカの前記第２軸方向における第２両端点の座標と、前記魚眼レンズの焦点距離とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角を求める第２仰角取得部と、前記投影仰角と、前記マーカの画像における前記マーカの中心点であるマーカ画像中心点と、前記第２両端点の射影座標のいずれか一方と、前記第２両端点を結ぶ方向における前記マーカの長さとに基づき、前記マーカの前記第３軸の座標を求める座標取得部と、前記第１仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づき、前記マーカ中心点と前記魚眼レンズとの間の第１距離を求める第１距離推定部と、第１両端点及び前記第２両端点の前記第３軸に対する第２仰角と、前記マーカの前記第３軸の座標とに基づいて、前記第１両端点及び前記第２両端点と、前記魚眼レンズとの間の第２距離を求める第２距離推定部と、前記位相調節部が前記送電信号の位相を前記第１軸方向及び前記第２軸方向において調節する位相調節量を制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記第１距離と、前記第２距離との経路差に基づいて、前記第１軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子と、前記第２軸方向における両端の前記アンテナ素子を含む３つの前記アンテナ素子との前記位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で前記二次元的に配置される前記複数のアンテナ素子の前記位相調節量を設定する。
【発明の効果】
【0007】
受電電力が大きくなるように、受電アンテナの位置に応じてアレイアンテナの複数のアンテナ素子における送電信号の位相調節量を容易に計算可能なアンテナ装置、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の利用態様の一例を示す図である。
【図2】実施形態の給電装置１００と受電装置５０との一例を示す図である。
【図3】実施形態の給電装置１００の構成の一例を示す図である。
【図4A】遠距離送電を想定した各アンテナ素子から同一方向へ電波を放射する場合の二次元的な位相分布を示す図である。
【図4B】近距離送電を想定した各アンテナ素子から同一方向へ電波を放射する場合の二次元的な位相分布を示す図である。
【図5】Ｘ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１を有するアレイアンテナ１１０と、受電アンテナ５１との位置関係の一例をＸＺ座標に示す図である。
【図6】Ｘ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１についての正規化経路差長θｉＸの設定の仕方の一例を説明する図である。
【図7A】アレイアンテナ１１０及び受電装置５０の位置関係の一例を示す図である。
【図7B】アレイアンテナ１１０及び受電装置５０の位置関係の一例を示す図である。
【図8】アレイアンテナ１１０の極座標系を示す図である。
【図9A】Ｘ方向及びＹ方向において算出した正規化経路差長の分布の一例を示す図である。
【図9B】Ｘ方向及びＹ方向において算出した正規化経路差長の分布の一例を示す図である。
【図10A】受電アンテナ５１の位置で見た送信アンテナ利得のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図10B】受電アンテナ５１の受電電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示のアンテナ装置、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の利用態様の一例を示す図である。給電装置１００は、アレイアンテナを有し、一例として、ＡＧＶ(Automatic Guided Vehicle)２０に搭載されて移動可能である。給電装置１００は、給電対象物１０に取り付けられた受電装置５０に対向する位置に移動して、受電装置５０に対して送電信号を送電する。受電装置５０及び給電対象物１０の位置は固定されている。
図１は、実施形態の給電装置１００の利用態様の一例を示す図である。給電装置１００は、アレイアンテナを有し、一例として、ＡＧＶ(Automatic Guided Vehicle)２０に搭載されて移動可能である。給電装置１００は、給電対象物１０に取り付けられた受電装置５０に対向する位置に移動して、受電装置５０に対して送電信号を送電する。受電装置５０及び給電対象物１０の位置は固定されている。
【0011】
給電装置１００は、アレイアンテナの中心が受電装置５０の受電アンテナの中心に対して、上下左右のいずれかの方向にずれていても、アレイアンテナの各アンテナ素子から放射する電波の位相を調整することで、効率的に送電可能である。
【0012】
また、給電装置１００は、例えば、ＡＧＶ２０が受電装置５０に対して停止している間だけでなく、接近しているとき、又は、後退しているときにも送電信号を送電すると、特に、受電装置５０及び給電対象物１０が複数あるような場合に、効率的な送電が可能になる。この場合に、給電装置１００と受電装置５０との間の距離によって、送電効率が良好になるように、給電装置１００のアレイアンテナの各アンテナ素子から放射する電波の位相を調整すれば、さらに効率的な送電が可能になる。
【0013】
【0014】
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。
【0015】
＜給電装置１００及び受電装置５０の構成＞
図２には、アレイアンテナ１１０に対向して配置される受電装置５０を示す。アレイアンテナ１１０は、複数のアンテナ素子１１１を有し、複数のアンテナ素子１１１がＸ軸及びＹ軸に沿ってアレイ状に配置されている。アレイアンテナ１１０は、超多素子フェイズドアレイである。超多素子フェイズドアレイとしてのアレイアンテナ１１０が含むアンテナ素子１１１の数は、一例として２００個から１０００個程度である。
図２には、アレイアンテナ１１０に対向して配置される受電装置５０を示す。アレイアンテナ１１０は、複数のアンテナ素子１１１を有し、複数のアンテナ素子１１１がＸ軸及びＹ軸に沿ってアレイ状に配置されている。アレイアンテナ１１０は、超多素子フェイズドアレイである。超多素子フェイズドアレイとしてのアレイアンテナ１１０が含むアンテナ素子１１１の数は、一例として２００個から１０００個程度である。
【0016】
アレイアンテナ１１０と受電装置５０とのＺ方向の距離（対向距離）は、一例として１ｍ～２ｍ程度である。給電装置１００は、アレイアンテナ１１０からマイクロ波ワイヤレス給電で受電装置５０に送電信号を送電する。アレイアンテナ１１０が受電装置５０に送電信号を送電することは、アレイアンテナ１１０が受電装置５０に給電することと同義である。
【0017】
受電装置５０は、受電アンテナ５１及び位置マーカ５２を有する。図２では、複数のアンテナ素子１１１と、受電アンテナ５１及び位置マーカ５２の配置を見えやすく示すが、実際には、受電アンテナ５１及び位置マーカ５２は、複数のアンテナ素子１１１と同様に、Ｘ軸及びＹ軸に沿って配置されている。位置マーカ５２の平面視でのサイズは、アレイアンテナ１１０の平面視でのサイズと同一である。
【0018】
アレイアンテナ１１０は、複数のアンテナ素子１１１から出力される電波がビームを形成し、送電信号としてのビームの角度を走査することにより、受電装置５０の受電アンテナ５１に送電信号を送電する。
【0019】
受電装置５０は、アレイアンテナ１１０から受電アンテナ５１で受電した送電信号の電力を給電対象物１０に供給する。給電対象物１０は、電力を消費する装置等であれば、どのようなものであってもよい。一例として、１つの受電アンテナ５１に対して、１つの給電対象物１０が接続されている。
【0020】
＜給電装置１００の構成＞
給電装置１００は、図３に示すように、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。なお、図２では、フェーズシフタ１２０、及び、マイクロ波発生源１３０を省略している。
給電装置１００は、図３に示すように、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。なお、図２では、フェーズシフタ１２０、及び、マイクロ波発生源１３０を省略している。
【0021】
＜アレイアンテナ１１０の構成＞
アレイアンテナ１１０は、一例として（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１を含む。Ｎは２以上の整数である。（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１は、Ｘ方向（第１軸方向）に（２Ｎ＋１）個配列され、Ｙ方向（第２軸方向）に（２Ｎ＋１）個配列される。すなわち、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１は、（２Ｎ＋１）行×（２Ｎ＋１）列で配列されている。Ｘ方向の－Ｎ番目（＃－Ｎ）からＮ番目（＃Ｎ）を示す。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、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）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。（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１の位置の中心は、アレイアンテナの基準位置の一例である。
アレイアンテナ１１０は、一例として（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１を含む。Ｎは２以上の整数である。（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１は、Ｘ方向（第１軸方向）に（２Ｎ＋１）個配列され、Ｙ方向（第２軸方向）に（２Ｎ＋１）個配列される。すなわち、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１は、（２Ｎ＋１）行×（２Ｎ＋１）列で配列されている。Ｘ方向の－Ｎ番目（＃－Ｎ）からＮ番目（＃Ｎ）を示す。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、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）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。（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１の位置の中心は、アレイアンテナの基準位置の一例である。
【0022】
＜フェーズシフタ１２０の構成＞
フェーズシフタ１２０は、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１の各々に対して１個ずつ接続されている。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。各フェーズシフタ１２０には、同一位相の送電信号が供給される。また、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のフェーズシフタ１２０が（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１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、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）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を水平方向及び垂直方向に制御することができる。
フェーズシフタ１２０は、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１の各々に対して１個ずつ接続されている。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。各フェーズシフタ１２０には、同一位相の送電信号が供給される。また、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のフェーズシフタ１２０が（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１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、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）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を水平方向及び垂直方向に制御することができる。
【0023】
（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）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。ビームは、送電信号である。
【0024】
＜マイクロ波発生源１３０の構成＞
マイクロ波発生源１３０は、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）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、一例として準ミリ波の２４ＧＨｚ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。
マイクロ波発生源１３０は、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）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、一例として準ミリ波の２４ＧＨｚ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。
【0025】
＜カメラ１４０の構成＞
カメラ１４０は、Ｘ方向においては－Ｎ番目からＮ番目のアンテナ素子１１１のうちの０番目のアンテナ素子１１１の位置に配置され、Ｙ方向においては、－Ｎ番目からＮ番目のアンテナ素子１１１のうちの０番目のアンテナ素子１１１の位置に配置される。Ｘ方向における０番目のアンテナ素子１１１と、Ｙ方向における０番目のアンテナ素子１１１とは同一であり、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１のうちの中心に位置するアンテナ素子１１１である。なお、以下では、各アンテナ素子１１１における位相調節量を求めるために、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１のうちの中心に位置するアンテナ素子１１１が存在するものとして説明するが、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１のうちの中心に位置するアンテナ素子１１１を設けずに、カメラ１４０の魚眼レンズ１４１を配置してもよい。また、各アンテナ素子１１１における位相調節量を求めるための計算に支障が生じない程度に、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１、又は、魚眼レンズ１４１の位置をずらして配置してもよい。また、魚眼レンズ１４１をアレイアンテナ１１０からずらした位置に配置して、魚眼レンズ１４１から見たマーカ５２の位置に対して、魚眼レンズ１４１とアレイアンテナ１１０との位置ずれ分を考慮した位置にビームを放射してもよい。
カメラ１４０は、Ｘ方向においては－Ｎ番目からＮ番目のアンテナ素子１１１のうちの０番目のアンテナ素子１１１の位置に配置され、Ｙ方向においては、－Ｎ番目からＮ番目のアンテナ素子１１１のうちの０番目のアンテナ素子１１１の位置に配置される。Ｘ方向における０番目のアンテナ素子１１１と、Ｙ方向における０番目のアンテナ素子１１１とは同一であり、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１のうちの中心に位置するアンテナ素子１１１である。なお、以下では、各アンテナ素子１１１における位相調節量を求めるために、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１のうちの中心に位置するアンテナ素子１１１が存在するものとして説明するが、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１のうちの中心に位置するアンテナ素子１１１を設けずに、カメラ１４０の魚眼レンズ１４１を配置してもよい。また、各アンテナ素子１１１における位相調節量を求めるための計算に支障が生じない程度に、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１、又は、魚眼レンズ１４１の位置をずらして配置してもよい。また、魚眼レンズ１４１をアレイアンテナ１１０からずらした位置に配置して、魚眼レンズ１４１から見たマーカ５２の位置に対して、魚眼レンズ１４１とアレイアンテナ１１０との位置ずれ分を考慮した位置にビームを放射してもよい。
【0026】
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。カメラ１４０は、画像処理によって位置マーカ５２の位置を推定する際に用いられる。画像処理によって位置マーカ５２の位置を推定することをビジョンセンシングと称す。
【0027】
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、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）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。魚眼レンズ１４１の中心の位置は、画像取得部の基準位置の一例である。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。
【0028】
カメラ１４０は、魚眼レンズ１４１を通じて位置マーカ５２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。位置マーカ５２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アンテナ５０Ｂを有する受電装置５０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位置マーカ５２の位置を求め、受電アンテナ５０Ｂに向けてビームを照射する。
【0029】
カメラ本体１４２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。カメラ本体１４２は、取得し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、位置マーカ５２の撮像画面上の位置を示すＸＹ座標値（アドレス）である。
【0030】
また、カメラ本体１４２は、位置マーカ５２の輪郭を求める処理、最大輪郭を求める処理を行い、位置マーカ５２の座標を表すデータを制御装置１５０に出力する。
【0031】
位置マーカ５２の輪郭を求める処理は、カメラ本体１４２が取得した画像データに対して２値化を行って得るピクセルインデックスの分布に基づいて１又は複数の輪郭を抽出する処理である。
【0032】
最大輪郭を求める処理は、ピクセルインデックスの分布に基づいて抽出された１又は複数の輪郭の中から、一番大きい輪郭を求める処理（輪郭内ピクセル数カウントによる最大輪郭抽出処理）である。一番大きい輪郭を求めることにより、ノイズ等の影響を排除することができる。
【0033】
位置マーカ５２の座標を読み出す処理は、最大輪郭を求める処理によって求められた一番大きい輪郭から、位置マーカ５２の座標を読み出す処理である。カメラ本体１４２は、読み出した位置マーカ５２の座標を制御装置１５０に出力する。
【0034】
＜制御装置１５０の構成＞
制御装置１５０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。
制御装置１５０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。
【0035】
制御装置１５０は、二次関数の放物線補間を利用して、すべてのフェーズシフタ１２０に設定する位相調節量を求め、求めた位相調節量を各フェーズシフタ１２０に設定する。制御装置１５０は、メモリ１５５を有し、求めた位相調節量を格納する。また、制御装置１５０は、位相調節量を求める過程で生じる正規化経路差長をメモリ１５５に格納する。正規化経路差長は、位相調節量に相当する物理量であり、詳細については後述する。
【0036】
制御装置１５０は、仰角取得部１５１、座標取得部１５２、距離推定部１５３、制御部１５４、及びメモリ１５５を有する。仰角取得部１５１、座標取得部１５２、距離推定部１５３、制御部１５４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１５５は、制御装置１５０のメモリを機能的に表したものである。仰角取得部１５１は、第１仰角取得部及び第２仰角取得部の一例である。距離推定部１５３、第１距離推定部及び第２距離推定部の一例である。
【0037】
仰角取得部１５１、座標取得部１５２、距離推定部１５３、及び制御部１５４の処理の詳細については、主に図８を用いて後述する。
【0038】
＜送電信号位相分布の比較（比較用の説明）＞
ここで、図４Ａと図４Ｂを用いて、遠距離送電と近距離送電で各アンテナ素子から受電アンテナに向けて電波を放射する場合の位相分布を示す図である。ここでは、図２に示す複数のアンテナ素子１１１を有するアレイアンテナ１１０及び受電アンテナ５１と同様に、複数のアンテナ素子を有する比較用のアレイアンテナと、比較用の受電アンテナとが対向する場合における、遠距離送電と近距離送電での送電（通信）の違いについて説明する。図４Ａ及び図４Ｂと、以下で示す式（１）～（６）を用いた説明は、比較用のアレイアンテナと、比較用の受電アンテナとについての説明であり、実施形態には含まれない。
ここで、図４Ａと図４Ｂを用いて、遠距離送電と近距離送電で各アンテナ素子から受電アンテナに向けて電波を放射する場合の位相分布を示す図である。ここでは、図２に示す複数のアンテナ素子１１１を有するアレイアンテナ１１０及び受電アンテナ５１と同様に、複数のアンテナ素子を有する比較用のアレイアンテナと、比較用の受電アンテナとが対向する場合における、遠距離送電と近距離送電での送電（通信）の違いについて説明する。図４Ａ及び図４Ｂと、以下で示す式（１）～（６）を用いた説明は、比較用のアレイアンテナと、比較用の受電アンテナとについての説明であり、実施形態には含まれない。
【0039】
図４Ａは、遠距離送電を想定した各アンテナ素子から同一方向へ電波を放射する場合の二次元的な位相分布を示す図である。遠距離送電とは、受電アンテナまでの距離が波長に対して十分長く、各アンテナ素子から見た受電アンテナの方向が同一とみなせる場合の送電である。受電アンテナがアレイアンテナの各アンテナ素子の正面方向に位置するため、アンテナ素子間の位相差はゼロとなる。このため、遠距離送電を想定した各アンテナ素子から同一方向へ電波を放射する場合の位相は、同一位相となる。
【0040】
図４Ｂは、近距離送電を想定した各アンテナ素子から同一方向へ電波を放射する場合の二次元的な位相分布を示す図である。近距離送電とは、各アンテナ素子から受電アンテナまでの経路差がアンテナ素子位置に対して線形に変化しないほど大きく、各アンテナ素子から送電する送電信号の位相を調節する必要がある場合の送電である。受電アンテナがアンテナアレイの中心位置と対向している場合、中心のアンテナ素子に比較して周辺のアンテナ素子から受電アンテナまでの距離が長くなるため、位相調節量が変化していることが分かる。
【0041】
近距離送電では、図４Ｂに示すように、各アンテナ素子が出力する電波の位相を適切に調節することによって、受電アンテナの位置において、すべてのアンテナ素子から到達する電波の位相が等しくなり、受電アンテナの受電電力が最大化される。
【0042】
アレイアンテナが超多素子フェイズドアレイである場合には、各アンテナ素子から受電アンテナまでの経路差を推定して、各アンテナ素子で電波の位相を調節する位相調節量を設定するには、各アンテナ素子単体からのテスト信号送信、受電アンテナ側での位相測定、位相測定値の送電側への帰還が必要となるため、このような直接的な方法では計算量が膨大となり実現は困難となる。また、アンテナ素子単体からの送電信号は微弱であるため測定精度も十分ではないという問題も生じる。具体的には、次のようにして各アンテナ素子で電波の位相を調節する位相調節量を求めることになる。
【0043】
ここで、超多素子フェイズドアレイが、Ｘ方向×Ｙ方向に（２Ｎ＋１）個×（２Ｎ＋１）個のアレイアンテナを有する場合に、各アンテナ素子のインデックスを（ｉＸ，ｉＹ）とし、その座標点の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標を（ｄｉＸ，ｄｉＹ，０）とする。アレイアンテナの中心座標は（０，０，０）である。アンテナ素子のインデックス（整数）の範囲は、－Ｎ≦ｉＸ≦Ｎ、－Ｎ≦ｉＹ≦Ｎとなる。Ｎは１以上の整数である。また、受電アンテナの位置する座標を（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）とすると、各アンテナ素子から受電アンテナまでの距離は、次式（１）で表される。
【0044】
【数1】
【0045】
アレイアンテナの中心から受電アンテナまでの距離をリファレンス距離Ｒｒｅｆとすると、リファレンス距離Ｒｒｅｆは、次式（２）で表される。
【0046】
【数2】
【0047】
リファレンス距離Ｒｒｅｆに対する経路差長τｉＸ，ｉＹは、次式（３）で表される。
【0048】
【数3】
【0049】
経路差長τｉＸ，ｉＹを波長λで正規化した正規化経路差長ηｉＸ，ｉＹは、次式（４）のようになる。
【0050】
【数4】
【0051】
各アンテナ素子から受電アンテナまでの間では、正規化経路差長ηｉＸ，ｉＹに応じた（２π以上の回転を含む）位相変位が得られるので、この位相変位をキャンセルするようにアンテナ素子が出力する電波に位相調節量を与える。アンテナ素子での位相調節量を複素数表示すると、次式（５）で表される。
【0052】
【数5】
【0053】
この複素数の位相ω（ｉＸ，ｉＹ）は、次式（６）で表される。
【0054】
【数6】
【0055】
複素数の位相ω（ｉＸ，ｉＹ）の範囲は［－π，π］で表される。
【0056】
このような複素数の位相ω（ｉＸ，ｉＹ）を超多素子フェイズドアレイとしてのアレイアンテナの各アンテナ素子について求めるのは、計算量が膨大となり実現は困難となる。
【0057】
そこで、実施形態では、受電電力が大きくなるように、受電アンテナの位置に応じてアレイアンテナ１１０の複数のアンテナ素子１１１における送電信号の位相調節量を容易に計算可能なアンテナ装置１００Ａ、給電装置１００、及び給電方法を提供する。以下で詳細について説明する。
【0058】
説明を簡単にするために、Ｘ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子を考える。図５は、Ｘ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１を有するアレイアンテナ１１０と、受電アンテナ５１との位置関係の一例をＸＺ座標に示す図である。
【0059】
アンテナ素子１１１のインデックスをｉＸとし、（Ｘ，Ｚ）座標を（ｄｉＸ，ｄｉＺ）とする。ｄｉＺ＝０である。アレイアンテナ１１０の中心座標は（０，０）である。アンテナ素子１１１のインデックスｉＸ（整数）の範囲は、－Ｎ≦ｉＸ≦Ｎである。また、受電アンテナ５１の（Ｘ，Ｚ）座標を（ＴＸ，ＴＺ）とする。
【0060】
各アンテナ素子１１１から受電アンテナ５１までの距離ＲｉＸは、次式（７）で表される。
【0061】
【数7】
【0062】
アレイアンテナ１１０の中心から受電アンテナ５１までの距離をリファレンス距離Ｒｒｅｆとすると、リファレンス距離Ｒｒｅｆは、次式（８）で表される。
【0063】
【数8】
【0064】
リファレンス距離Ｒｒｅｆに対する経路差長τｉＸは、次式（９）で表される。
【0065】
【数9】
【0066】
距離ＲｉＸとリファレンス距離Ｒｒｅｆをそれぞれ変形すると、次式（１０）及び次式（１１）が得られる。
【0067】
【数10】
【0068】
【数11】
【0069】
ここで、次式（１２）で表されるテーラー展開公式に、式（１０）及び式（１１）を当て嵌めると、次式（１３）及び次式（１４）が得られる。
【0070】
【数12】
【0071】
【数13】
【0072】
【数14】
【0073】
式（１３）及び式（１４）において、２番目の項まで考慮すると、経路差長τｉＸは、次式（１５）で表すことができる。
【0074】
【数15】
【0075】
このように、Ｘ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１について経路差長τｉＸを２次関数で表すことができる。したがって、アンテナ素子１１１のインデックスｉＸに関して、経路差長τｉＸを波長で正規化した正規化経路差長θｉＸも２次関数で表すことができる。Ｘ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１のうちの中心のアンテナ素子１１１のインデックスｉＸは、０である。Ｘ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１のうちの中心のアンテナ素子１１１から受電アンテナ５１までの距離は、リファレンス距離Ｒｒｅｆとなるため、インデックスｉＸが０であるアンテナ素子１１１についての正規化経路差長θ（０）は０である。インデックスｉＸが０であるアンテナ素子１１１についての正規化経路差長θ（０）に相当する位相は、第１基準位相の一例である。
【0076】
図６は、Ｘ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１についての正規化経路差長θｉＸの設定の仕方の一例を説明する図である。図６に示すように、インデックスｉＸが－ＮとＮの両端のアンテナ素子１１１と、インデックスｉＸが０の中心のアンテナ素子１１１との３点を用いれば、二次関数の放物線補間でＸ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１の正規化経路差長θｉＸを設定することができる。３点のアンテナ素子１１１のインデックスｉＸを（ｉｓ，ｉｍ，ｉｅ）とし、それぞれの正規化経路差長（θｉｓ，θｉｍ，θｉｅ）から、残りのアンテナ素子１１１に対する正規化経路差長θＸ（ｉ）を二次関数の放物線補間によって次式（１６）のように推定する。
【0077】
【数16】
【0078】
ここで、係数ｃｓ（ｉ），ｃｍ（ｉ），及びｃｅ（ｉ）は、次式（１７）で与えられる。
【0079】
【数17】
【0080】
具体的には、ｉｓ＝－Ｎ、ｉｍ＝０、及びｉｅ＝Ｎと設定する。リファレンス距離の位置にあるｉｍ＝０のアンテナ素子１１１については、正規化経路差長θ（０）が常に０になる。このため、両端の２つのアンテナ素子１１１について、ビジョンセンシングによって、適切な正規化経路差長を求めて設定する。
【0081】
アレイアンテナ１１０のＸ方向及びＹ方向の対称性から、上述の式（７）～式（１７）についての考え方は、Ｙ軸に沿って一次元的に配置される（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１についても同様である。
【0082】
そして、Ｘ方向とＹ方向の正規化経路差長の和を取ることによって得られる二次元配置のアレイアンテナ１１０用の正規化経路差長θ（ｉＸ，ｉＹ）を次式（１８）のように設定する。
【0083】
【数18】
【0084】
さらに、正規化経路差長θ（ｉＸ，ｉＹ）を次式（１９）で位相調節量ｗｉＸ，ｉＹに変換して、二次元的に配置される（２Ｎ＋１）個×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１の各々に接続されるフェーズシフタ１２０で位相調節量ｗｉＸ，ｉＹで電波の位相を調節して、送電信号を送電する。
【0085】
【数19】
【0086】
図７Ａ及び図７Ｂは、アレイアンテナ１１０及び受電装置５０の位置関係の一例を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂでは、Ｘ方向において、アレイアンテナ１１０の位置が受電装置５０に対してずれている。図７Ａ及び図７Ｂに示すアレイアンテナ１１０及び受電装置５０の位置関係は同一である。ここでは、図７Ａ及び図７Ｂにおける左右方向の位置関係を用いて説明する。また、ここでは、上下方向の位置関係を用いて説明する。上方向は＋Ｙ方向であり、下方向は－Ｙ方向である。
【0087】
アレイアンテナ１１０の左端、右端、上端、及び下端と、位置マーカ５２の左端、右端、上端、及び下端との位置関係について説明する。以下では、アレイアンテナ１１０の左端点、右端点、上端点、及び下端点と、位置マーカ５２の左端点、右端点、上端点、及び下端点とを用いる。アレイアンテナ１１０の左端点及び右端点のＹ座標は、アレイアンテナ１１０の中心のＹ座標と等しい。また、アレイアンテナ１１０の上端点及び下端点のＸ座標は、アレイアンテナ１１０の中心のＸ座標と等しい。同様に、位置マーカ５２の左端点及び右端点のＹ座標は、位置マーカ５２の中心のＹ座標と等しい。また、位置マーカ５２の上端点及び下端点のＸ座標は、位置マーカ５２の中心のＸ座標と等しい。
【0088】
アレイアンテナ１１０の左端点からターゲットである位置マーカ５２の中心に位置する受電アンテナ５１までの距離Ｒ（－Ｎ）と、魚眼レンズ１４１から位置マーカ５２の右端点までの距離ＲＲとは同一であり、また、アレイアンテナ１１０の右端点からターゲットである位置マーカ５２の中心に位置する受電アンテナ５１までの距離Ｒ（Ｎ）と、魚眼レンズ１４１から位置マーカ５２の左端点までの距離ＲＬとは同一である。
【0089】
カメラ１４０で直接的に算出（推定）可能な距離は、魚眼レンズ１４１から位置マーカ５２の右端点までの距離ＲＲと、魚眼レンズ１４１から位置マーカ５２の左端点までの距離ＲＬとである。上述の関係を用いると、アレイアンテナ１１０の左端点からターゲットである位置マーカ５２の中心に位置する受電アンテナ５１までの距離Ｒ（－Ｎ）と、アレイアンテナ１１０の右端点からターゲットである位置マーカ５２の中心に位置する受電アンテナ５１までの距離Ｒ（Ｎ）とを推定することができる。
【0090】
同様に、アレイアンテナ１１０の上端点から位置マーカ５２の中心に位置する受電アンテナ５１までの距離と、魚眼レンズ１４１から位置マーカ５２の下端点までの距離とは同一であり、また、アレイアンテナ１１０の下端点からターゲットである位置マーカ５２の中心に位置する受電アンテナ５１までの距離と、魚眼レンズ１４１から位置マーカ５２の上端点までの距離とは同一である。
【0091】
カメラ１４０で直接的に算出（推定）可能な距離は、魚眼レンズ１４１から位置マーカ５２の下端点までの距離と、魚眼レンズ１４１から位置マーカ５２の上端点までの距離とである。上述の関係を用いると、アレイアンテナ１１０の上端点からターゲットである位置マーカ５２の中心に位置する受電アンテナ５１までの距離と、アレイアンテナ１１０の下端点からターゲットである位置マーカ５２の中心に位置する受電アンテナ５１までの距離とを推定することができる。
【0092】
アレイアンテナ１１０と、位置マーカ５２とは、平面視でのサイズが等しいため、アレイアンテナ１１０と、位置マーカ５２との位置が、Ｘ方向、Ｙ方向、又はＺ方向のいずれの方向にずれても、上述した距離同士が同一である関係は保たれる。
【0093】
図８は、アレイアンテナ１１０の極座標系を示す図である。図８には、アレイアンテナ１１０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とを示す。また、図８には、これらに加えて、位置マーカ５２を示し、これら以外の構成要素を省略する。また、図８には、ＸＹ平面に平行な平面１上における極座標系を示す。平面１は、カメラ本体１４２によって取得された画像データのｘｙ平面であり、カメラ本体１４２から出力されるピクセルインデックスについて用いられるｘｙ平面と等しい。ｘ軸、ｙ軸は、それぞれ、ＸＹＺ座標のＸ軸、Ｙ軸に平行であり、向きも等しい。
【0094】
位置マーカ５２の中心Ｃの座標は、（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）であり、受電アンテナ５１の中心の座標と等しい。位置マーカ５２の中心Ｃの座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）は、一例として、Ｚ軸よりも＋Ｘ方向側かつ＋Ｙ方向側にずれている。図８には、位置マーカ５２の左端点５２Ｌ、右端点５２Ｒ、上端点５２Ｔ、及び下端点５２Ｂを示す。
【0095】
また、上端点５２Ｔの極座標は、仰角θＴ、偏角φＴであり、下端点５２Ｂの極座標は、仰角θＢ、偏角φＢであり、中心Ｃの極座標は、仰角θＣ、偏角φＣである。図８では、左端点５２Ｌ及び右端点５２Ｒの極座標（仰角θＬ及びθＲ、偏角φＬ及びφＲ）を省略する。
【0096】
また、左端点５２Ｌ、右端点５２Ｒ、上端点５２Ｔ、下端点５２Ｂ、中心Ｃを平面１にそれぞれ投影した点をＰ３Ｌ、Ｐ３Ｒ、Ｐ３Ｔ、Ｐ３Ｂ、Ｐ３Ｃとする。点Ｐ３Ｌ、Ｐ３Ｒ、Ｐ３Ｔ、Ｐ３Ｂ、Ｐ３Ｃの平面１におけるｘｙ座標は、それぞれ、（ｘＬ，ｙＣ）、（ｘＲ，ｙＣ）、（ｘＣ，ｙＴ）、（ｘＣ，ｙＢ）、（ｘＣ，ｙＣ）である。また、点Ｐ３Ｌ、Ｐ３Ｒ、Ｐ３Ｔ、Ｐ３Ｂ、Ｐ３Ｃの動径は、それぞれ、ｒＬ、ｒＲ、ｒＴ、ｒＢ、ｒＣである。
【0097】
中心Ｃの動径ｒＣは、魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬと、中心Ｃの仰角θＣとを用いると、ｒＣ＝ｆＬθＣで表される。同様に、左端点５２Ｌ、右端点５２Ｒ、上端点５２Ｔ、下端点５２Ｂの動径ｒＬ、ｒＲ、ｒＴ、ｒＢは、ｒＬ＝ｆＬθＬ、ｒＲ＝ｆＬθＲ、ｒＴ＝ｆＬθＴ、ｒＢ＝ｆＬθＢで表される。
【0098】
また、中心Ｃのｘｙ座標（ｘＣ，ｙＣ）は、動径ｒＣと、偏角φＣとを用いると、ｘＣ＝ｒＣｃｏｓφＣ、ｙＣ＝ｒＣｓｉｎφＣである。左端点５２Ｌ、右端点５２Ｒ、上端点５２Ｔ、下端点５２Ｂのｘｙ座標も、動径及び偏角で同様に表すことができる。
【0099】
３次元空間上の位置マーカ５２の中心座標は、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）と等しいこととする。３次元空間上の位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を球面座標（仰角θＴ，方位角φＴ）に変換すると、次式（２０）のように表される。
【0100】
【数20】
【0101】
魚眼レンズ１４１を通したカメラ１４０の画像データのｘｙ平面に、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した座標（ｘＣ，ｙＣ）は、焦点距離ｆＬの等距離射影により、次式（２１）で表される。位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）は、位置マーカ５２の画像の重心点座標である。
【0102】
【数21】
【0103】
動径ｒＣはｘｃとｙｃの二乗和の平方根で表されるため、位置マーカ５２の射影座標（ｘＣ，ｙＣ）を表す仰角θＣは、次式（２２）で表される。すなわち、仰角θＣは極座標変換により焦点距離ｆＬと射影座標から表すことができる。
【0104】
【数22】
【0105】
ＸＹＺ座標の原点から位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）への直線をＸＺ平面へ射影した線の投影仰角（水平角）θＨは、式（２２）においてｙＣ＝０とすると、次式（２３）で表される。このように、投影仰角θＨは簡易に求められる。
【0106】
【数23】
【0107】
ここで、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）のうちのＺ座標ＴＺを推定する。位置マーカ５２のＹ方向（高さ方向）の長さをＴｈとすると、位置マーカ５２の上端点５２ＴのＹ座標はＴＹ＋Ｔｈ／２となるため、式（２０）に示す方位角φＴを利用すると、位置マーカ５２の上端点５２Ｔの方位角φＴは、次式（２４）で表すことができる。
【0108】
【数24】
【0109】
同様に、位置マーカ５２の下端点５２ＢのＹ座標はＴＹ－Ｔｈ／２となるため、式（２０）に示す方位角φＣを利用すると、位置マーカ５２の下端点５２Ｂの方位角φＢは、次式（２５）で表すことができる。
【0110】
【数25】
【0111】
位置マーカ５２のＹ方向（高さ方向）の長さＴｈは、式（２４）及び式（２５）から、次式（２６）で表される。
【0112】
【数26】
【0113】
式（２６）を整理すると、位置マーカ５２の中心のＸ座標ＴＸは、次式（２７）で表される。
【0114】
【数27】
【0115】
したがって、位置マーカ５２の中心のＺ座標ＴＺは、次式（２８）で表される。このように、式（２８）を用いて、画像に基づいて位置マーカ５２の中心のＺ座標ＴＺを推定することができる。位置マーカ５２の中心のＺ座標ＴＺは、式（２８）のｘＣについてゼロを避けて計算する。なお、投影仰角θＨは式（２３）から求めることができる。
【0116】
【数28】
【0117】
式（２０）から、次式（２９）の関係を導き出すことができる。
【0118】
【数29】
【0119】
式（２９）の両辺を２乗して、両辺にＴＺ
２を加算すると、次式（３０）が得られる。
【0120】
【数30】
【0121】
式（３０）の両辺の平方根を取ると、リファレンス距離Ｒｒｅｆが得られ、次式（３１）で表される。
【0122】
【数31】
【0123】
同様に、位置マーカ５２の左端点５２Ｌの座標は（ＴＸ－Ｔｗ／２，ＴＹ，ＴＺ）となる。カメラ１４０の画像データのｘｙ平面上における位置マーカ５２の左端点Ｐ３Ｌに対応する点Ｐ３Ｌの座標（ｘＬ，ｙＣ）から、位置マーカ５２の左端点５２Ｌの仰角θＬを求めると、位置マーカ５２の左端点５２Ｌの経路長である長さＲＬは、次式（３２）で表される。
【0124】
【数32】
【0125】
経路長ＲＬとリファレンス距離Ｒｒｅｆの経路長差τLは、次式（３３）で表される。
【0126】
【数33】
【0127】
経路長差τLを波長λで除算して得る正規化経路差長ηLは、次式（３４）で表される。
【0128】
【数34】
【0129】
ここで、位置マーカ５２の射影座標（ｘＣ，ｙＣ）を表す仰角θＣは、式（２２）から求めることができる。また、左端点５２Ｌの仰角θＬは、画像データのｘｙ平面における点Ｐ３Ｌの座標（ｘＲ，ｙＣ）から極座標変換により次式（３５）で表される。
【0130】
【数35】
【0131】
同様にして、カメラ１４０の画像データのｘｙ平面上における位置マーカ５２の右端点５２Ｒ、上端点５２Ｔ、下端点５２Ｂに対応する画像データのｘｙ平面における点Ｐ３Ｒ、Ｐ３Ｔ、Ｐ３Ｂの座標（ｘＲ，ｙＣ）、（ｘＣ，ｙＴ）、（ｘＣ，ｙＢ）から極座標変換により、位置マーカ５２の右端点５２Ｒ、上端点５２Ｔ、及び下端点５２Ｂの仰角θＲ，θＴ，及びθＢを求めると、次式（３６）～（３８）で表される正規化経路差長を算出することができる。
【0132】
【数36】
【0133】
【数37】
【0134】
【数38】
【0135】
したがって、左端点５２Ｌ及び右端点５２Ｒの正規化経路差長ηＬ及びηＲと、Ｘ方向における中心に位置するアンテナ素子１１１についての正規化経路差長（η０＝０）とを用いて、左右方向（Ｘ方向）におけるすべてのアンテナ素子１１１に接続されるフェーズシフタ１２０に二次元的な位相調節量を設定すればよい。
【0136】
また、上端点５２Ｔ及び下端点５２Ｂの正規化経路差長ηＴ及びηＢと、Ｙ方向における中心に位置するアンテナ素子１１１についての正規化経路差長（η０＝０）とを用いて、上下方向（Ｙ方向）におけるすべてのアンテナ素子１１１に接続されるフェーズシフタ１２０に二次元的な位相調節量を設定すればよい。
【0137】
より具体的には、左端点５２Ｌ及び右端点５２Ｒの正規化経路差長ηＬ及びηＲと、Ｘ方向における中心に位置するアンテナ素子１１１についての正規化経路差長（η０＝０）とを用いて、左右方向（Ｘ方向）におけるすべてのアンテナ素子１１１についての正規化経路差長θＸ（ｉ）を二次関数の放物線補間で求める。
【0138】
同様に、上端点５２Ｔ及び下端点５２Ｂの正規化経路差長ηＴ及びηＢと、Ｙ方向における中心に位置するアンテナ素子１１１についての正規化経路差長（η０＝０）とを用いて、上下方向（Ｙ方向）におけるすべてのアンテナ素子１１１についての正規化経路差長θＹ（ｉ）を二次関数の放物線補間で求める。
【0139】
以上のように図８を用いて説明した処理をまとめると、以下の通りである。
【0140】
＜仰角取得部１５１の処理のまとめ＞
仰角取得部１５１は、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、位置マーカ５２のマーカ中心点のＺ軸に対する第１仰角θＣ及び第１仰角θＣをＸ軸及びＺ軸を含む平面に投影した投影仰角θＨを取得する。
仰角取得部１５１は、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、位置マーカ５２のマーカ中心点のＺ軸に対する第１仰角θＣ及び第１仰角θＣをＸ軸及びＺ軸を含む平面に投影した投影仰角θＨを取得する。
【0141】
また、仰角取得部１５１は、画像における位置マーカ５２のＸ軸方向における第１両端点５２Ｌ、５２Ｒの射影座標と、画像における位置マーカ５２のＹ軸方向における第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標と、魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲを求める。
【0142】
＜座標取得部１５２の処理のまとめ＞
座標取得部１５２は、投影仰角θＨと、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標のいずれか一方と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂを結ぶ方向における位置マーカ５２の長さＴｈとに基づき、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺを求める。
座標取得部１５２は、投影仰角θＨと、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標のいずれか一方と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂを結ぶ方向における位置マーカ５２の長さＴｈとに基づき、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺを求める。
【0143】
＜距離推定部１５３の処理のまとめ＞
距離推定部１５３は、第１仰角θＣと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づき、マーカ中心点と魚眼レンズ１４１との間の第１距離Ｒｒｅｆを求める。また、距離推定部１５３は、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２Ｂと、魚眼レンズ１４１との間の第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲを求める。
距離推定部１５３は、第１仰角θＣと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づき、マーカ中心点と魚眼レンズ１４１との間の第１距離Ｒｒｅｆを求める。また、距離推定部１５３は、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２Ｂと、魚眼レンズ１４１との間の第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲを求める。
【0144】
＜制御部１５４の処理のまとめ＞
制御部１５４は、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲとの経路差に基づいて、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１と、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１との位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。
制御部１５４は、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲとの経路差に基づいて、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１と、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１との位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。
【0145】
また、制御部１５４は、Ｘ軸方向における両端の中心点におけるアンテナ素子１１１の位相調節量を第１基準位相に設定するとともに、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定する。また、制御部１５４は、Ｙ軸方向における両端の中心点におけるアンテナ素子１１１の位相調節量を第２基準位相に設定するとともに、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定する。
【0146】
より具体的には、制御部１５４は、Ｘ軸方向における両端の中心点におけるアンテナ素子１１１の位相調節量を第１基準位相に設定するとともに、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定した状態で、Ｘ軸方向において、二次関数の放物線補間で複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。また、制御部１５４は、Ｙ軸方向における両端の中心点におけるアンテナ素子１１１の位相調節量を第２基準位相に設定するとともに、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定した状態で、Ｙ軸方向において、二次関数の放物線補間で複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。
【0147】
【0148】
図９Ａは、Ｘ方向における両端に位置するアンテナ素子１１１について、正規化経路差長θＸ（－Ｎ）＝（ηＲ）、θＸ（Ｎ）＝（ηＬ）を設定して、二次関数の放物線補間を行うことで、Ｘ方向における－Ｎ＋１番目から－１番目、及び、１番目～Ｎ－１番目までに位置するアンテナ素子１１１についての正規化経路差長を算出した場合の正規化経路差長の分布の一例を示す図である。
【0149】
図９Ｂは、Ｙ方向における両端に位置するアンテナ素子１１１について、正規化経路差長θＹ（－Ｎ）＝（ηＴ）、θＹ（Ｎ）＝（ηＢ）を設定して、二次関数の放物線補間を行うことで、Ｙ方向における－Ｎ＋１番目から－１番目、及び、１番目～Ｎ－１番目までに位置するアンテナ素子１１１についての正規化経路差長を算出した場合の正規化経路差長の分布の一例を示す図である。
【0150】
そして、式（１８）に従って、Ｘ方向とＹ方向の正規化経路差長の和を取ることによって得られる二次元配置のアレイアンテナ１１０用の正規化経路差長θ（ｉＸ，ｉＹ）を設定する。さらに、正規化経路差長θ（ｉＸ，ｉＹ）を式（１９）に従って位相調節量ｗｉＸ，ｉＹに変換して、二次元的に配置される（２Ｎ＋１）個×（２Ｎ＋１）個のアンテナ素子１１１の各々に接続されるフェーズシフタ１２０で位相調節量ｗｉＸ，ｉＹで電波の位相を調節して、送電信号を送電すればよい。
【0151】
このようにすれば、位置マーカ５２の位置に応じて、受電アンテナ５１での受電電力が大きくなる状態で、アレイアンテナ１１０から送電信号のビーム１１５を送電することができる。
【0152】
＜シミュレーション結果＞
図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、シミュレーション結果について説明する。ここでは、実施形態の給電装置１００と同様に、比較用の給電装置についてシミュレーションを行った。比較用の給電装置は、アレイアンテナ１１０の各アンテナ素子１１１における電波の位相調節を行わずに、アレイアンテナ１１０の中心に対して受電アンテナ５１が位置する方向にビームを放射する給電装置である。
図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、シミュレーション結果について説明する。ここでは、実施形態の給電装置１００と同様に、比較用の給電装置についてシミュレーションを行った。比較用の給電装置は、アレイアンテナ１１０の各アンテナ素子１１１における電波の位相調節を行わずに、アレイアンテナ１１０の中心に対して受電アンテナ５１が位置する方向にビームを放射する給電装置である。
【0153】
図１０Ａは、受電アンテナ５１の位置で見た送信アンテナ利得のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１０Ａにおいて、横軸は対向距離（ｍ）を表し、縦軸は、受電アンテナ５１の位置で見た送信アンテナ利得（ｄＢｉ）を表す。
【0154】
対向距離が２ｍ以上離れている状態では、実施形態の給電装置１００と比較用の給電装置とについての送信アンテナ利得の差は１ｄＢ未満であるが、対向距離が約１ｍ未満になると、比較用の給電装置についての送信アンテナ利得は急激に低下する。これに対して、実施形態の給電装置１００についての送信アンテナ利得は、対向距離が０．３ｍまで短くなっても、殆ど低下せずに一定であった。
【0155】
図１０Ｂは、受電アンテナ５１の受電電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１０Ｂにおいて、横軸は対向距離（ｍ）を表し、縦軸は、受電アンテナ利得が１５ｄＢiの受電アンテナ５１を用いた場合の受電電力（ｄＢｍ）を表す。
【0156】
対向距離が２ｍ以上離れている状態では、実施形態の給電装置１００と比較用の給電装置とについての受電電力の差は１ｄＢ未満であるが、対向距離が約１ｍ未満になると、比較用の給電装置の受電電力の増加率は低下する。これに対して、実施形態の給電装置１００についての受電電力は、対向距離が短くなるにつれて受電の距離減衰が低下する為、増加率が増大する傾向であった。
【0157】
以上のように、実施形態の給電装置１００は、Ｘ方向及びＹ方向におけるアレイアンテナ１１０の両端の正規化経路差長に基づく二次関数の放物線補間を行うことで、すべてのアンテナ素子１１１における電波の位相調節量を最適化でき、受電アンテナ５１における受電電力を最大化できる。
【0158】
＜効果＞
アンテナ装置１００Ａは、アレイアンテナ１１０と、フェーズシフタ１２０と、カメラ１４０と、仰角取得部１５１（第１仰角取得部及び第２仰角取得部の一例）と、座標取得部１５２と、距離推定部１５３（第１距離推定部及び第２距離推定部の一例）と、制御部１５４とを含む。アレイアンテナ１１０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であって、アレイアンテナ１１０と平面視で同一サイズを有しアレイアンテナ１１０に対向して配置される位置マーカ５２の中心に配置された受電アンテナ５１に向けて送電信号を送電する。フェーズシフタ１２０は、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軸方向及びＹ軸方向において調節する。カメラ１４０は、位置マーカ５２に対向して配置される魚眼レンズ１４１を通じて位置マーカ５２の画像を取得する。仰角取得部１５１は、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、位置マーカ５２のマーカ中心点のＺ軸に対する第１仰角θＣ及び第１仰角θＣをＸ軸及びＺ軸を含む平面に投影した投影仰角θＨを取得する。また、仰角取得部１５１は、画像における位置マーカ５２のＸ軸方向における第１両端点５２Ｌ、５２Ｒの射影座標と、画像における位置マーカ５２のＹ軸方向における第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標と、魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲを求める。座標取得部１５２は、投影仰角θＨと、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標のいずれか一方と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂを結ぶ方向における位置マーカ５２の長さＴｈとに基づき、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺを求める。距離推定部１５３は、第１仰角θＣと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づき、マーカ中心点と魚眼レンズ１４１との間の第１距離Ｒｒｅｆを求める。また、距離推定部１５３は、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２Ｂと、魚眼レンズ１４１との間の第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲを求める。制御部１５４は、フェーズシフタ１２０が送電信号の位相をＸ軸方向及びＹ軸方向において調節する位相調節量を制御する。制御部１５４は、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲとの経路差に基づいて、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１と、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１との位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。
アンテナ装置１００Ａは、アレイアンテナ１１０と、フェーズシフタ１２０と、カメラ１４０と、仰角取得部１５１（第１仰角取得部及び第２仰角取得部の一例）と、座標取得部１５２と、距離推定部１５３（第１距離推定部及び第２距離推定部の一例）と、制御部１５４とを含む。アレイアンテナ１１０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であって、アレイアンテナ１１０と平面視で同一サイズを有しアレイアンテナ１１０に対向して配置される位置マーカ５２の中心に配置された受電アンテナ５１に向けて送電信号を送電する。フェーズシフタ１２０は、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軸方向及びＹ軸方向において調節する。カメラ１４０は、位置マーカ５２に対向して配置される魚眼レンズ１４１を通じて位置マーカ５２の画像を取得する。仰角取得部１５１は、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、位置マーカ５２のマーカ中心点のＺ軸に対する第１仰角θＣ及び第１仰角θＣをＸ軸及びＺ軸を含む平面に投影した投影仰角θＨを取得する。また、仰角取得部１５１は、画像における位置マーカ５２のＸ軸方向における第１両端点５２Ｌ、５２Ｒの射影座標と、画像における位置マーカ５２のＹ軸方向における第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標と、魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲを求める。座標取得部１５２は、投影仰角θＨと、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標のいずれか一方と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂを結ぶ方向における位置マーカ５２の長さＴｈとに基づき、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺを求める。距離推定部１５３は、第１仰角θＣと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づき、マーカ中心点と魚眼レンズ１４１との間の第１距離Ｒｒｅｆを求める。また、距離推定部１５３は、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２Ｂと、魚眼レンズ１４１との間の第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲを求める。制御部１５４は、フェーズシフタ１２０が送電信号の位相をＸ軸方向及びＹ軸方向において調節する位相調節量を制御する。制御部１５４は、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲとの経路差に基づいて、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１と、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１との位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。
【0159】
このため、アレイアンテナ１１０と平面視で同一サイズの位置マーカ５２の画像を利用して、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲとの経路差を求めることができる。また、経路差に基づいて、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１と、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１との位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定することができる。
【0160】
したがって、受電電力が大きくなるように、受電アンテナ５１の位置に応じてアレイアンテナ１１０の複数のアンテナ素子１１１における送電信号の位相調節量を容易に計算可能なアンテナ装置１００Ａを提供することができる。
【0161】
また、制御部１５４は、Ｘ軸方向における両端の中心点におけるアンテナ素子１１１の位相調節量を第１基準位相に設定するとともに、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定し、Ｙ軸方向における両端の中心点におけるアンテナ素子１１１の位相調節量を第２基準位相に設定するとともに、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定する。
【0162】
このため、Ｘ軸方向における中心点のアンテナ素子１１１の位相調節量を第１基準位相に設定するとともに、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定し、Ｙ軸方向における中心点のアンテナ素子１１１の位相調節量を第２基準位相に設定するとともに、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定することで、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲとの経路差に応じた位相調節量を設定することができる。第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＬ、ＲＲとの経路差に応じた位相調節量を、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量に設定するとともに、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢとの経路差に応じた位相調節量を、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量に設定するとともに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における中心点のアンテナ素子１１１の位相調節量を第１基準位相及び第２基準位相に設定することで、より確実に受電電力が大きくなるように、受電アンテナ５１の位置に応じてアレイアンテナ１１０の複数のアンテナ素子１１１における送電信号の位相調節量を容易に計算可能なアンテナ装置１００Ａを提供することができる。
【0163】
制御部１５４は、Ｘ軸方向における両端の中心点におけるアンテナ素子１１１の位相調節量を第１基準位相に設定するとともに、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定した状態で、Ｘ軸方向において、二次関数の放物線補間で複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。また、制御部１５４は、Ｙ軸方向における両端の中心点におけるアンテナ素子１１１の位相調節量を第２基準位相に設定するとともに、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量を、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂについての第２距離と第１距離との経路差に応じた位相調節量に設定した状態で、Ｙ軸方向において、二次関数の放物線補間で複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＬ、ＲＲとの経路差に応じた位相調節量を、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量に設定するとともに、Ｘ軸方向における中心点のアンテナ素子１１１の位相調節量を第１基準位相に設定した状態で、Ｘ軸方向において、二次関数の放物線補間で複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を受電電力が大きくなるように最適化された位相調節量に設定することができる。第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢとの経路差に応じた位相調節量を、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１の位相調節量に設定するとともに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における中心点のアンテナ素子１１１の位相調節量を第１基準位相及び第２基準位相に設定した状態で、Ｙ軸方向において、二次関数の放物線補間で複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を受電電力が大きくなるように最適化された位相調節量に設定することができる。
【0164】
また、第１基準位相及び第２基準位相は、ゼロであるので、二次関数の放物線補間による計算がさらに容易になり、各アンテナ素子１１１に供給される送電信号の位相調節量をより容易に求めることができ、受電アンテナ５１における受電電力を増大させることができる。
【0165】
また、二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１は、Ｘ軸及びＹ軸の各々に沿って奇数個配置されている。このため、Ｘ方向及びＹ方向において、中心に位置するアンテナ素子１１１に対する対称性を利用して、二次関数の放物線補間による計算がより容易になり、各アンテナ素子１１１に供給される送電信号の位相調節量をより容易に求めることができ、受電アンテナ５１における受電電力を増大させることができる。
【0166】
また、二次関数の放物線補間は、二次関数の内挿補間であるので、両端のアンテナ素子１１１の間に位置するアンテナ素子１１１に供給される送電信号の位相調節量を内挿補間で容易に求めることができ、受電アンテナ５１における受電電力を増大させることができる。
【0167】
給電装置１００は、アレイアンテナ１１０と、マイクロ波発生源１３０と、フェーズシフタ１２０と、カメラ１４０と、仰角取得部１５１（第１仰角取得部及び第２仰角取得部の一例）と、座標取得部１５２と、距離推定部１５３（第１距離推定部及び第２距離推定部の一例）と、制御部１５４とを含む。アレイアンテナ１１０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であって、アレイアンテナ１１０と平面視で同一サイズを有しアレイアンテナ１１０に対向して配置される位置マーカ５２の中心に配置された受電アンテナ５１に向けて送電信号を送電する。フェーズシフタ１２０は、アレイアンテナ１１０とマイクロ波発生源１３０との間に設けられ、マイクロ波発生源１３０から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軸方向及びＹ軸方向において調節する。カメラ１４０は、位置マーカ５２に対向して配置される魚眼レンズ１４１を通じて位置マーカ５２の画像を取得する。仰角取得部１５１は、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、位置マーカ５２のマーカ中心点のＺ軸に対する第１仰角θＣ及び第１仰角θＣをＸ軸及びＺ軸を含む平面に投影した投影仰角θＨを取得する。また、仰角取得部１５１は、位置マーカ５２の画像における位置マーカ５２のＸ軸方向における第１両端点５２Ｌ、５２Ｒの座標と、位置マーカ５２の画像における位置マーカ５２のＹ軸方向における第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの座標と、魚眼レンズ１４１の焦点距離とに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲを求める。座標取得部１５２は、投影仰角θＨと、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標のいずれか一方と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂを結ぶ方向における位置マーカ５２の長さＴｈとに基づき、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺを求める。距離推定部１５３は、第１仰角θＣと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づき、マーカ中心点と魚眼レンズ１４１との間の第１距離Ｒｒｅｆを求める。また、距離推定部１５３は、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２Ｂと、魚眼レンズ１４１との間の第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲを求める。制御部１５４は、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲとの経路差に基づいて、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１と、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１との位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。
【0168】
したがって、受電電力が大きくなるように、受電アンテナ５１の位置に応じてアレイアンテナ１１０の複数のアンテナ素子１１１における送電信号の位相調節量を容易に計算可能な給電装置１００を提供することができる。
【0169】
給電方法で用いる給電装置１００は、アレイアンテナ１１０と、マイクロ波発生源１３０と、フェーズシフタ１２０と、カメラ１４０と、仰角取得部１５１（第１仰角取得部及び第２仰角取得部の一例）と、座標取得部１５２と、距離推定部１５３（第１距離推定部及び第２距離推定部の一例）と、制御部１５４とを含む。アレイアンテナ１１０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であって、アレイアンテナ１１０と平面視で同一サイズを有しアレイアンテナ１１０に対向して配置される位置マーカ５２の中心に配置された受電アンテナ５１に向けて送電信号を送電する。フェーズシフタ１２０は、アレイアンテナ１１０とマイクロ波発生源１３０との間に設けられ、マイクロ波発生源１３０から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軸方向及びＹ軸方向において調節する。カメラ１４０は、位置マーカ５２に対向して配置される魚眼レンズ１４１を通じて位置マーカ５２の画像を取得する。仰角取得部１５１は、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆＬとに基づいて、位置マーカ５２のマーカ中心点のＺ軸に対する第１仰角θＣ及び第１仰角θＣをＸ軸及びＺ軸を含む平面に投影した投影仰角θＨを取得する。また、仰角取得部１５１は、位置マーカ５２の画像における位置マーカ５２のＸ軸方向における第１両端点５２Ｌ、５２Ｒの座標と、位置マーカ５２の画像における位置マーカ５２のＹ軸方向における第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの座標と、魚眼レンズ１４１の焦点距離とに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲを求める。座標取得部１５２は、投影仰角θＨと、位置マーカ５２の中心座標（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）を射影した射影座標（ｘＣ，ｙＣ）と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂの射影座標のいずれか一方と、第２両端点５２Ｔ、５２Ｂを結ぶ方向における位置マーカ５２の長さＴｈとに基づき、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺを求める。距離推定部１５３は、第１仰角θＣと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づき、マーカ中心点と魚眼レンズ１４１との間の第１距離Ｒｒｅｆを求める。また、距離推定部１５３は、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２ＢのＺ軸に対する第２仰角θＴ、θＢ、θＬ、θＲと、位置マーカ５２のＺ軸の座標ＴＺとに基づいて、第１両端点５２Ｌ、５２Ｒ及び第２両端点５２Ｔ、５２Ｂと、魚眼レンズ１４１との間の第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲを求める。給電方法は、第１距離Ｒｒｅｆと、第２距離ＲＴ、ＲＢ、ＲＬ、ＲＲとの経路差に基づいて、Ｘ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１と、Ｙ軸方向における両端のアンテナ素子１１１を含む３つのアンテナ素子１１１との位相調節量を設定して、二次関数の放物線補間で二次元的に配置される複数のアンテナ素子１１１の位相調節量を設定する。
【0170】
したがって、受電電力が大きくなるように、受電アンテナ５１の位置に応じてアレイアンテナ１１０の複数のアンテナ素子１１１における送電信号の位相調節量を容易に計算可能な給電方法を提供することができる。
【0171】
以上、本開示の例示的な実施形態のアンテナ装置、給電装置、及び給電方法について説明したが、本開示は、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】
【0172】
５０ 受電装置
５１ 受電アンテナ
５２ 位置マーカ
１００Ａ アンテナ装置
１００ 給電装置
１１０ アレイアンテナ
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
１４２ カメラ本体
１５０ 制御装置
１５０Ａ メモリ
５１ 受電アンテナ
５２ 位置マーカ
１００Ａ アンテナ装置
１００ 給電装置
１１０ アレイアンテナ
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
１４２ カメラ本体
１５０ 制御装置
１５０Ａ メモリ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】