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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】P2024066474
(43)【公開日】2024-05-15
(54)【発明の名称】電波伝送システム、及び、電波伝送方法
(51)【国際特許分類】
H01Q 15/14 20060101AFI20240508BHJP
H04B 7/145 20060101ALI20240508BHJP
【ＦＩ】
H01Q15/14 Z
H04B7/145
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023180100
(22)【出願日】2023-10-19
(31)【優先権主張番号】P 2022174457
(32)【優先日】2022-10-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000000044
【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(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】熊谷 翔
(72)【発明者】
【氏名】加賀谷 修
(72)【発明者】
【氏名】成末 義哲
(72)【発明者】
【氏名】海老原 晃
(72)【発明者】
【氏名】森川 博之
【テーマコード（参考）】
5J020
5K072
【Ｆターム（参考）】
5J020AA03
5J020BA01
5J020BA16
5J020CA01
5J020DA03
5J020DA10
5K072AA29
5K072BB02
5K072BB13
5K072BB25
5K072DD11
5K072DD15
5K072GG05
5K072GG12
5K072GG13
(57)【要約】
【課題】不特定の受信端末に対して電波を効率的に反射可能な電波伝送システム、及び、電波伝送方法を提供する。
【解決手段】電波伝送システムは、複数の反射部を有し、反射角度を走査可能な反射板と、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する制御部とを含む。
【選択図】図９
【解決手段】電波伝送システムは、複数の反射部を有し、反射角度を走査可能な反射板と、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する制御部とを含む。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の反射部を有し、電波の反射角度を走査可能な反射板と、
前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する制御部と
を含む、電波伝送システム。
前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する制御部と
を含む、電波伝送システム。
【請求項2】
前記制御部は、前記画像に含まれる人を認識し、当該人に向けて前記反射板が電波を反射するように前記反射角度を制御する、請求項１に記載の電波伝送システム。
【請求項3】
前記制御部は、前記画像に含まれる人のうち、携帯端末を利用している人を認識し、当該人に向けて前記反射板が前記電波を反射するように前記反射角度を制御する、請求項２に記載の電波伝送システム。
【請求項4】
前記制御部は、前記画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識すると、前記複数のエリアに対応した複数の方向に前記反射板が電波を反射するように前記反射角度を制御する、請求項２に記載の電波伝送システム。
【請求項5】
前記制御部は、前記エリアにいる人が多いほど当該エリアに対応する反射方向に前記反射板が反射する電波の強度が強くなるように、前記反射角度を制御する、請求項４に記載の電波伝送システム。
【請求項6】
前記制御部は、前記エリアが前記取得部から遠いほど当該エリアに対応する反射方向に前記反射板が反射する電波の強度が強くなるように、前記反射角度を制御する、請求項４に記載の電波伝送システム。
【請求項7】
前記制御部は、前記画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識すると、前記複数のエリアに対応して前記複数の反射部を複数のグループに分け、前記グループ毎に対応するエリアの人に向けて前記反射板が電波を反射するように、前記グループ毎に前記反射角度を制御する、請求項２に記載の電波伝送システム。
【請求項8】
前記制御部は、前記エリアにいる人が多いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を多くし、前記エリアにいる人が少ないほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を少なくする、請求項７に記載の電波伝送システム。
【請求項9】
前記制御部は、前記エリアが前記取得部から遠いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を多くし、前記エリアが前記取得部に近いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を少なくする、請求項７に記載の電波伝送システム。
【請求項10】
前記制御部は、前記反射板と、前記画像に含まれる人との間の距離に応じて、前記複数の反射部が電波の位相を変化させる位相変化量を制御する、請求項１に記載の電波伝送システム。
【請求項11】
前記制御部は、複数の時点において前記取得部によって取得された画像に基づいて、人の移動方向及び／又は移動速度を求め、求めた移動方向及び／又は移動速度に基づいて現時点よりも将来の時点における人の位置を推定し、人の推定位置に向けて前記反射板が前記電波を反射するように前記反射角度を制御する、請求項１に記載の電波伝送システム。
【請求項12】
前記制御部は、前記複数の反射部の各々において前記電波の位相を変化させる位相変化量を電気的に制御する、請求項１に記載の電波伝送システム。
【請求項13】
前記制御部は、前記複数の反射部の各々の反射位相を第１値と第２値のいずれかに設定する、請求項１に記載の電波伝送システム。
【請求項14】
前記第１値と前記第２値との差は、１２０度～２４０度である、請求項１３に記載の電波伝送システム。
【請求項15】
前記電波は、Ｓｕｂ－６、又は、ミリ波帯の電波である、請求項１に記載の電波伝送システム。
【請求項16】
前記複数の反射部の各々における前記電波の位相は、液晶移相器によって連続的に変化される、又は、離散移相器によって３値以上の離散値に変化される、請求項１２に記載の電波伝送システム。
【請求項17】
複数の反射部を有し、電波の反射角度を走査可能な反射板と、
前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、
前記反射板の反射角度を制御する制御部と
を含む、電波伝送システムにおいて、
前記取得部が、前記画像、又は、前記受信端末の位置情報を取得し、
前記制御部が、前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する、電波伝送方法。
前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、
前記反射板の反射角度を制御する制御部と
を含む、電波伝送システムにおいて、
前記取得部が、前記画像、又は、前記受信端末の位置情報を取得し、
前記制御部が、前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する、電波伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電波伝送システム、及び、電波伝送方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、波と相互作用する表面であって、前記波が該表面によって反射又は透過されるように該表面のインピーダンスを変化させるための複数の同調可能素子を備える表面（反射面）と、前記複数の同調可能素子の各々を制御するように前記表面に接続された制御装置と、を備える整形デバイスがある。整形デバイスは、前記制御装置に接続され且つパイロット信号を受信する送信モジュールを更に備え、前記制御装置が、前記送信モジュールが受信した前記パイロット信号に応じて前記複数の同調可能素子を制御する。各同調可能素子が二つの状態のみを有し、全ての同調可能素子の状態が、表面のインピーダンスを定める。二つの状態は、位相シフトに対応している。複数の同調可能素子は、電磁的同調可能特性を有する電磁素子である。整形デバイスは、基地局等のネットワークステーションと、携帯電話等の電子デバイスとの間において、複数の同調可能素子を備える表面（反射面）で電波を反射する角度を調整するために、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）やＢＬＥ（登録商標）で電子デバイスから送信されるパイロット信号に含まれる電子デバイスの情報に基づいて、複数の同調可能素子を備える表面（反射面）で電波を反射する角度を調整している（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】特表２０１６－５３６９３１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、従来の整形デバイス（反射板）が反射面で電波を反射する角度を調整するには、携帯電話等の電子デバイス（受信端末）から無線通信でパイロット信号を受信することが必要であり、パイロット信号に応じて反射方向を電子デバイス（受信端末）に向けている。このため、従来の整形デバイス（反射板）は、パイロット信号の送受信を行わない不特定の受信端末に対して、反射面の反射方向を向けることはできない。
【0005】
また、一般的に、反射板の反射角度を走査可能な全範囲において反射角度を走査すれば、位置が分からない不特定の受信端末に対して電波を反射できるが、全範囲で反射角度を走査するのは効率的ではない。
【0006】
そこで、不特定の受信端末に対して電波を効率的に反射可能な電波伝送システム、及び、電波伝送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】
本開示の実施形態の電波伝送システムは、複数の反射部を有し、電波の反射角度を走査可能な反射板と、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する制御部とを含む。
【発明の効果】
【0008】
不特定の受信端末に対して電波を効率的に反射可能な電波伝送システム、及び、電波伝送方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態における電波伝送システムの動作説明図である。
【図2】実施形態の電波伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図3】実施形態の電波伝送システムを壁に取り付けた状態の一例を示す図である。
【図4】実施形態の反射板の複数のセルの配列の一例を示す図である。
【図5A】実施形態の反射板での反射角度の調整の原理の一例を説明する図である。
【図5B】実施形態の反射板での反射角度の調整の原理の一例を説明する図である。
【図6】実施形態の反射板のセルの構成の一例を示す図である。
【図7A】共振素子のＰＩＮダイオードのオンとオフによるセル内での共振素子の結合状態の一例を示す図である。
【図7B】共振素子のＰＩＮダイオードのオンとオフによるセル内での共振素子の結合状態の一例を示す図である。
【図7C】共振素子のＰＩＮダイオードのオンとオフによるセル内での共振素子の結合状態の一例を示す図である。
【図7D】共振素子のＰＩＮダイオードのオンとオフによるセル内での共振素子の結合状態の一例を示す図である。
【図8A】極座標系における天頂角θ及び方位角φを示す図である。
【図8B】反射板の反射面を水平方向に向けて配置した状態における仰角Θ及び方位角Φを示す図である。
【図9】実施形態の電波伝送システムの具体的な利用形態の一例を説明する図である。
【図10】制御部が実行する処理の一例を表すフローチャートである。
【図11】実施形態の変形例２の電波伝送システムの具体的な利用形態の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の電波伝送システム、及び、電波伝送方法を適用した実施形態について説明する。以下では、同一の要素に同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
【0011】
以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。Ｘ軸に平行な方向（Ｘ方向）、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ方向）、Ｚ軸に平行な方向（Ｚ方向）は、互いに直交する。また、以下では、説明の便宜上、－Ｚ方向側を下側又は下、＋Ｚ方向側を上側又は上と称す場合がある。また、平面視とはＸＹ面視することをいう。また、以下では構成が分かりやすくなるように各部の長さ、太さ、厚さ等を誇張して示す場合がある。また、平行、直角、直交、水平、垂直、上下等の文言は、実施形態の効果を損なわない程度のずれを許容するものとする。
【0012】
また、以下の説明で、「電波」とは電磁波の一種であり、一般的に、３ＴＨｚ以下の電磁波は電波と呼ばれている。以下では、屋外の基地局又は中継局から放射された電磁波を「電波」と呼び、電磁波一般について言及するときは「電磁波」と呼ぶ。また、以下では、「ミリ波」又は「ミリ波帯」というときは、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数帯域に加えて、２４ＧＨｚ～３０ＧＨｚの準ミリ波帯も含むものとする。
【0013】
実施形態の電波伝送システムに含まれる反射板が反射する電波は、第五世代移動通信システム（５Ｇ）等のミリ波帯や、Ｓｕｂ－６を含む１ＧＨｚ～３０ＧＨｚの周波数帯域の電波であると好適である。また、実施形態の電波伝送システムに含まれる反射板が反射する電波は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、又はＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）であってもよい。また、実施形態の電波伝送システムに含まれる反射板が反射する電波は、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標））、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ（登録商標））、ＩＥＥＥ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-Wideband）、Bluetooth（登録商標）、又はＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）等であってもよい。電波の周波数が高くなるにつれて、反射や回折による伝搬損失が大きくなり、不感地帯が発生しやすくなる。このため、実施形態の電波伝送システムに含まれる反射板は、比較的高い周波数を扱う通信に、より好適である。以下では、特に断らない限り、一例としてミリ波帯とＳｕｂ－６の電波を用いて説明する。
【0014】
【0015】
本開示の電波伝送システム１０は、例えば、屋外の建物ＢＤの壁や窓に配置される。電波伝送システム１０は、反射板１００（図２参照）を有しており、反射板１００は、ＲＩＳ（Reconfigurable Intelligent Surface：再構成可能なリフレクタ）と呼ばれる、ビームの指向性を調整可能な指向性制御アレイである。
【0016】
電波伝送システム１０が配置される建物ＢＤの種類は、任意であるが、例えば高層な建物が林立するような地域での建物である。高層な建物が林立する地域では、電波が正常に届かない不感地（通信環境が良好でない地域ないし空間、「不感地帯」とも称される）が発生しやすい。本開示の電波伝送システム１０は、反射する電波のビームの向きを制御することで、不感地に対して電波を届ける。
【0017】
ここで、図１では、無線基地局ＢＳから発信された電波、及び電波伝送システム１０から反射された電波Ｒの放射態様が模式的に示されている。図１に示すように、無線通信を行うために無線基地局ＢＳが設けられていることがある。無線基地局ＢＳは、インターネットのようなネットワーク（不図示）からの信号を無線信号にして、電波Ｒを発信することで、電波Ｒを受信端末Ｕ１～Ｕ３が受信する。また、受信端末Ｕ１～Ｕ３が発信した電波Ｒを無線基地局ＢＳで受信することで、受信端末Ｕ１～Ｕ３がインターネットのようなネットワークへのアクセスすることが行われる。無線基地局ＢＳは、電波伝送システム１０に対して数１０ｃｍ～数ｍ程度の近傍に設けられていてもよく、あるいは、電波伝送システム１０に対して数１０ｍ～数ｋｍ程度離れて設けられていてもよい。
【0018】
本開示の電波伝送システム１０は、入射された電波Ｒをビームの向きを変えて特定の方向にビームを向けて反射したり、マルチビームにしたりすることで、建物ＢＤに遮られていた不感地帯へ電波を届ける。以下では、特に断らない限り、電波は平面波であるものとして説明する。
【0019】
図１に示すように、電波伝送システム１０を用いることで屋外の受信端末Ｕ１～Ｕ３を選択してインターネット通信が可能となる。具体的には、例えばある時刻で無線基地局ＢＳから送信される電波Ｒは、電波伝送システム１０で反射されて屋外の受信端末Ｕ１へ受信させることで受信端末Ｕ１の無線通信を成立させることができる。別の時刻で無線基地局ＢＳから送信される電波Ｒは、電波伝送システム１０で反射されて屋外の受信端末Ｕ２へ受信させることで受信端末Ｕ２の無線通信を成立させることができる。また、受信端末Ｕ３についても受信端末Ｕ１及びＵ２と同様である。なお、ここでは受信端末Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３が電波Ｒを受信する場合について説明するが、受信端末Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３が電波Ｒを送信する際には、電波伝送システム１０で反射された電波Ｒを無線基地局ＢＳが受信することになる。
【0020】
また、図１では、電波伝送システム１０に加えて、無線基地局ＢＳを設ける例を示しているが、無線中継局等から飛来した電波を、電波伝送システム１０の反射板１００で反射してもよい。また、図１では、受信端末Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３は、ユーザが所持するスマートフォンであるが、建物等に固定されて移動しない固定的な受信端末であってもよい。
【0021】
図２は、電波伝送システム１０の構成の一例を示すブロック図である。図３は、電波伝送システム１０を壁１に取り付けた状態の一例を示す図である。図２には、反射板１００が無線基地局ＢＳから到来した電波を受信端末Ｕ１に向けて直接反射している状態を示す。
【0022】
電波伝送システム１０は、反射板１００、カメラ１２０、及び制御部５を有する。本実施形態の電波伝送方法は、電波伝送システム１０の制御部５が実行する処理によって実現される。カメラ１２０は、取得部の一例である。
【0023】
制御部５は、例えば、ＭＣＵ(Micro Controller Unit)よって実現され、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含む。
【0024】
制御部５は、カメラ１２０によって取得される画像に対して画像処理を行うことによって、画像に含まれる人を認識し、人に向けて反射板１００が電波を反射するように反射板１００の各セルの反射角度を制御する。反射角度を人がいる方向に限定することで、反射角度の走査範囲を狭めることができ、受信端末（Ｕ１～Ｕ３）に向けて電波を効率的に反射可能になるからである。図２には１つのカメラ１２０を示すが、１つの反射板１００に対して複数のカメラ１２０が設けられていてもよい。
【0025】
各セルの反射角度の制御は、各セルが電波を反射する際に電波の位相を変化させる位相変化量を調整することによって実現される。なお、制御部５が実行する制御の詳細については後述する。なお、制御部５は、不図示の電源生成部で生成された電源電圧に基づいて動作する。
【0026】
また、図３に示すように、電波伝送システム１０（反射板１００及び制御部５）は、壁１に設けられている。ここで、建物ＢＤの壁１において、電波伝送システム１０が設けられる場合の地上からの高さは、電波の効率性の点で、１ｍ～１４ｍが好ましく、２ｍ～１０ｍが特に好ましい。
【0027】
なお、図３では電波伝送システム１０は、壁１上に配置される例を示しているが、電波伝送システム１０における反射板１００は、窓ガラス上に設けられていてもよい。反射板１００が窓ガラスに設けられる場合は、反射板１００に含まれる反射板の基板や共振素子は、視感透過率が５０％以上である透明部材で構成されると好適である。なお、反射板１００が窓ガラスに設けられる場合は、制御部５は、反射板１００から離間して、窓ガラスに隣接する壁部や窓ガラスの枠部のような他の箇所に配置されてもよい。
【0028】
さらに、本開示の電波伝送システム１０は、屋内の壁や窓ガラスに設置してもよい。その場合、屋内での不感地帯の低減に寄与する。
【0029】
電波伝送システム１０が屋内に設けられる場合の床面からの高さは、電波の効率性の点で、５０ｃｍ～２ｍが好ましい。
【0030】
【0031】
【0032】
図４に示すように、反射板１００は、規則的に配列された複数のセル１１０を有する。セル１１０は繰り返し単位となる構成であって、例えば、図４では、一例としてセル１１０がＸ方向及びＹ方向に１０個ずつ配列されている。
【0033】
反射板１００は、各セル１１０で電波を反射する際に位相を変化させる量（位相変化量）を制御することで、反射板１００が電波を反射する際の反射角度を鏡面反射以外の角度、又は、鏡面反射の角度に調整可能である。一例として、図４に示すように、セル１１０をＸ方向及びＹ方向に１０個ずつ配列することで、反射波の反射角度を調整できる。
【0034】
反射板１００の各セル１１０の位相変化量は２値的、又は、２値よりも多い多値的に制御することができる。反射板１００は、各セル１１０の位相変化量を制御して反射板１００が電波を反射する際の反射角度を調整することにより、所望の反射方向に電波を反射する。なお、ここでは、電波の位相を２値的に制御する場合について説明する。
【0035】
また、複数のセル１１０の配列は、図４に示すようなアレイ状に限らず、例えば、規則性を持たせずにランダム（不規則的）に配列してもよい。セル１１０は、Ｘ方向及びＹ方向に１０個以上配列されており、Ｘ方向及びＹ方向における配列数は、１３０個以下であることが好ましく、１００個以下であることがさらに好ましい。
【0036】
また、各セル１１０は、共振素子１１１と、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖとを有する。セル１１０は、反射部の一例であり、共振素子１１１は第１共振素子の一例であり、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖの各々は第２共振素子の一例である。共振素子１１２Ｈは、水平偏波の電波に付与する位相変化量を変更する際に用いられ、共振素子１１２Ｖは、垂直偏波の電波に付与する位相変化量を変更する際に用いられる。共振素子１１１は、単独で所定の共振周波数で共振可能な共振素子である。共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖは、電気的な制御で水平方向及び垂直方向における共振周波数を第１共振周波数又は第２共振周波数に切替可能な切替素子を有するが、図４では省略する。セル１１０の詳細については、図６を用いて後述する。
【0037】
また、ここでは、各セル１１０が、共振素子１１１と、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖとを有する形態について説明するが、各セル１１０は、共振素子１１１と、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖのうちのいずれか一方とを有する構成であってもよい。
【0038】
共振素子１１２Ｈの切替素子がオフの状態では、水平方向における共振周波数は第１共振周波数であり、共振素子１１２Ｈの切替素子がオンの状態では、水平方向における共振周波数は第２共振周波数になる。共振素子１１２Ｖの切替素子がオフの状態では、垂直方向における共振周波数は第１共振周波数であり、共振素子１１２Ｖの切替素子がオンの状態では、垂直方向における共振周波数は第２共振周波数になる。なお、水平方向及び垂直方向における第１共振周波数は異なっていてもよく、水平方向及び垂直方向における第１共振周波数は異なっていてもよい。
【0039】
以下では、共振素子１１２Ｈの切替素子のオフとオフを切り替えることを、水平方向でセル１１０をオン又はオフにすると称し、共振素子１１２Ｖの切替素子のオフとオフを切り替えることを、垂直方向でセル１１０をオン又はオフにすると称す。また、水平方向及び垂直方向を特に区別しない場合に、共振素子１１２Ｈ又は１１２Ｖのいずれかの切替素子のオフとオフを切り替えることを、セル１１０をオン又はオフにすると称す。
【0040】
セル１１０のオン、オフを制御することで、反射板１００は、入射した電波を反射する角度を、水平方向又は垂直方向において所望の方向に設定可能となる。セル１１０のオン、オフの詳細については図６及び図７Ａ乃至図７Ｄを用いて後述する。図４では、オンのセル１１０を白く示し、オフのセルをドットの塗り潰しで示す。セル１１０は、オン、オフが制御部５によって制御されるアクティブなセルである。
【0041】
なお、２値よりも多い多値で制御する場合は、電気的に制御する移相器を各セル１１０に設けることが好ましい。移相器は、位相調整部の一例である。移相器としては、液晶や強誘電体などを用いることが好ましい。移相器は、電波の位相を連続的な値のうちの任意の値に変化させることができるので、多値での制御に好適である。また、移相器の代わりに、３値以上の離散値に変化させることが可能な離散移相器を用いてもよい。
【0042】
図５Ａ及び図５Ｂは、反射板１００での反射角度の調整の原理の一例を説明する図である。反射板１００は、ＲＩＳ（Reconfigurable Intelligent Surface：再構成可能なリフレクタ）と呼ばれる、ビームの指向性を調整可能なアレイである。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、ｄは、隣り合うセル１１０のＸ方向におけるピッチである。図５Ａ及び図５Ｂでは、ＸＺ平面において、隣同士のセル１１０における水平偏波の電波の入射と反射の様子を分かり易くするために、反射板１００の反射面（＋Ｚ方向側の表面）に入射する位置と、反射面から出射する位置とをＸ方向にずらして別々に示す。
【0043】
反射板１００は、アレイ状に並べられた複数のセル１１０の各々において、電波を反射する際に電波の位相を変更することで、反射波であるビームの伝搬方向を調整する。
【0044】
具体的には、図５Ａに示すように、反射板１００の反射面（＋Ｚ方向側の表面）に入射する電波に対して、Ｘ方向及びＹ方向におけるセル１１０同士の間隔を考慮して、電波を反射する際にセル１１０が位相を変化させる量（位相変化量）をセル１１０毎に設定することで、１つの反射板１００に含まれるすべてのセル１１０で電波を反射する方向を調整することができる。すべてのセル１１０で電波を反射する方向は、反射板１００の全体としての反射角度と同義である。
【0045】
例えば、Ｚ軸に沿って入射される電波をＸＺ平面内で反射する時に、セル１１０毎に位相を加えることで反射方向を変える。すなわち、反射板１００の場所Ｘ毎で位相を加えることで電波の反射方向を変えることができる。
【0046】
図５Ａに示すように、座標（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）の点Ｆから出射された電波が反射板１００の反射面上の座標（Ｘ，Ｙ，０）の点に入射して反射され、座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）の点Ｐに到達する際に、反射板１００の反射面で電波に対して加えられる位相Ψ（Ｘ，Ｙ）は、次式（１）で表すことができる。なお、定数ｋは２π／λであり、λは自由空間における電波の波長である。
【0047】
座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）は電波を受信するために集める点という意味で焦点と称す。
【0048】
【数1】
【0049】
式（１）では、反射板１００の反射面で電波に対して加えられる位相Ψ（Ｘ，Ｙ）の分布は、位置Ｘに対して非線形である。反射板１００の反射面に対して点Ｆと点Ｐが十分に遠ければ、式（１）を反射面上の座標Ｘ，Ｙに対して線形な式に近似される。
【0050】
また、図５Ｂには、Ｘ方向及びＹ方向においてピッチｄで隣り合うセル１１０に天頂角θｉｎ及び方位角φｉｎで入射する電波と、反射板１００によって天頂角θｏｕｔ及び方位角φｏｕｔの方向に反射される電波をＸＺ平面で見た様子を示す。天頂角及び方位角は、後述する図８Ａにおける天頂角θ及び方位角φで表される。
【0051】
反射板１００の反射面に対して点Ｆと点Ｐが十分に遠い場合には、図５Ｂに示すように、ピッチｄで隣り合うセル１１０に入射する電波は平行であって入射角はともに天頂角θｉｎ、方位角φｉｎであり、反射板１００の反射面で反射される電波も平行であって反射角はともに天頂角θｏｕｔ、方位角φｏｕｔであると考えることができる。この場合に、ピッチｄで隣り合うセル１１０に入射する電波の位相差は例えばＸ方向についてｄ×ｓｉｎθｉｎ×ｃｏｓφｉｎであり、ピッチｄで隣り合うセル１１０で反射される電波の位相差はｄ×ｓｉｎθｏｕｔ×ｃｏｓφｏｕｔである。また、図５Ｂには示さないが、ピッチｄで隣り合うセル１１０に入射する電波の位相差は例えばＹ方向についてｄ×ｓｉｎθｉｎ×ｓｉｎφｉｎであり、ピッチｄで隣り合うセル１１０で反射される電波の位相差はｄ×ｓｉｎθｏｕｔ×ｓｉｎφｏｕｔである。入射の天頂角θｉｎと方位角φｉｎ及び反射の天頂角θｏｕｔと方位角φｏｕｔを用いて式（１）を近似し、Ｘ、Ｙに依存しない定数項を無視することで次式（２）を得る。
【0052】
【数2】
【0053】
このようにして得られた位相Ψ（Ｘ，Ｙ）を実現するように、反射板１００内の位相差を近似的に実現するようなセル１１０の制御を行うことで、反射板１００に入射してきた電波を所望の方向に反射させることができる。なお、セル１１０を制御するときに、すべてのセル１１０について式（１）で表される位相Ψ（Ｘ，Ｙ）に対して同じ値を加算しても、同じ結果を得ることができ、反射板１００の全体としての反射角度は変わらない。
【0054】
例えば、電圧によって連続的に反射時の位相を制御できるセル１１０を用いることで、誤差を除いて位相Ψ（Ｘ，Ｙ）を実現することができ、反射板１００において反射方向を変えることができる。
【0055】
また、電圧のオンとオフによる２値で反射時の位相変化量を制御できるセル１１０を用いることで、近似的に位相Ψ（Ｘ，Ｙ）を実現することができ、反射板１００において反射方向を変えることができる。
【0056】
オン状態とオフ状態を切り替えることができる各セル１１０で位相Ψ（Ｘ，Ｙ）を電波に加えることを実現するためには、オン状態とオフ状態での反射時の位相差を約１８０度確保できればよい。例えば、位相Ψ（Ｘ，Ｙ）が－９０°から９０°の間であればオフ状態になり、－１８０°から－９０°又は９０°から１８０°の間であればオン状態になることで、位相Ψ（Ｘ，Ｙ）をおおよそ実現することができる。この結果、各セル１１０において反射方向を変えることができる。これは式（１）及び式（２）のいずれの場合でも成立する。
【0057】
上述の位相Ψ（Ｘ，Ｙ）からオン状態とオフ状態を選択することは一例であり、互いに重複しない１８０°の範囲でオン状態とオフ状態を選択すればよい。例として、２０°から１８０°又は－１８０°から－１６０°をオフ状態、－１６０°から２０°をオン状態などとしてもよい。
【0058】
このようにすることで、電波伝送システム１０は、５Ｇの基地局等から出射された電波を、ビームの向きを変えて色々な方向や好きな方向へビームを向けて出したり、マルチビームにしたりすることもできる。
【0059】
なお、図５Ａ及び図５Ｂでは、ＸＺ平面内で反射される電波を示したが、上述のように、反射板１００は、ＹＺ平面内で電波が反射させる場合や、Ｚ軸を含みＸＺ平面及びＹＺ平面に対して角度を有する平面内で反射される場合も同様に電波を反射可能である。このため、反射板１００は、鏡面反射以外の角度に反射角度を設定可能なリフレクタとなる。
【0060】
図４には、垂直偏波の電波を反射する場合において、一例として、すべてのセル１１０のオン又はオフの状態が、各行内でＸ方向において変化し、各列内でＹ方向に配列される１０個のセル１１０がオン又はオフに統一されている状態を示す。これは式（２）を元にオン状態とオフ状態を決めた場合に相当する。
【0061】
なお、図４に示す反射板１００におけるセル１１０の配列は一例であって、アレイに設けられるセル１１０の数は、数十個～数千個程度であってもよい。
【0062】
＜オンとオフによる２値で位相変化量を制御するセル１１０の構成＞
図６は、セル１１０の構成の一例を示す図である。セル１１０は、オンとオフによる２値で位相変化量を水平方向又は垂直方向において制御するセルであり、共振素子１１１と、共振素子１１１に隣接する共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖを有する。また、図６には、基板１０１を示す。基板１０１は、反射板１００（図４参照）の基板１０１であり、一例として、１つの反射板１００が１つの基板１０１を含む。基板１０１の平面視でのサイズは、図４に反射板１００として示すサイズである。また、基板１０１の－Ｚ方向側の表面にはグランド層が設けられている。反射板１００は複数のセル１１０を含む。図６には、基板１０１の全体のうちの１つのセル１１０に相当する部分を示す。また、１つの反射板１００が１つの基板１０１を含む形態について説明するが、１つの反射板１００が複数の基板１０１を含む構成であってもよい。すなわち、１つの反射板１００の中で、１又は複数のセル１１０に対して１つの基板１０１が設けられていてもよい。
図６は、セル１１０の構成の一例を示す図である。セル１１０は、オンとオフによる２値で位相変化量を水平方向又は垂直方向において制御するセルであり、共振素子１１１と、共振素子１１１に隣接する共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖを有する。また、図６には、基板１０１を示す。基板１０１は、反射板１００（図４参照）の基板１０１であり、一例として、１つの反射板１００が１つの基板１０１を含む。基板１０１の平面視でのサイズは、図４に反射板１００として示すサイズである。また、基板１０１の－Ｚ方向側の表面にはグランド層が設けられている。反射板１００は複数のセル１１０を含む。図６には、基板１０１の全体のうちの１つのセル１１０に相当する部分を示す。また、１つの反射板１００が１つの基板１０１を含む形態について説明するが、１つの反射板１００が複数の基板１０１を含む構成であってもよい。すなわち、１つの反射板１００の中で、１又は複数のセル１１０に対して１つの基板１０１が設けられていてもよい。
【0063】
基板１０１は、一例として、平面視で矩形状の基板である。基板１０１は、例えば、可撓性を有する、樹脂製で薄いフィルム状のフレキシブル基板、又は、可撓性を有しないリジッド基板である。可撓性とは、外観で分かる程度に物体が折れずに曲がる性質である。基板１０１は、フレキシブル基板である場合は、例えば、フッ素、ＣＯＰ（Cyclo-Olefin Polymer）、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＥＮ（polyethylene naphthalate）、ポリイミド、Ｐｅｅｋ（polyether ether ketone）、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）、その他の複合材等の、可撓性を有する樹脂素材で形成可能である。また、基板１０１は、リジッド基板である場合には、例えば、ガラス布にエポキシ樹脂等を含浸させたプリプレグとコア材とを貼り合わせた基板等を用いることができる。
【0064】
また、基板１０１は、屋外の基地局等から放射される電波に対して透明な任意の材料で形成されていてもよい。「透明」とは、視感透過率が少なくとも４０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上であることをいう。一例として、基板１０１に透明な樹脂基材を用いる。上記の条件を満たす樹脂材料として、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等を用いることができる。また、基板１０１は、ガラス板であってもよい。
【0065】
共振素子１１１及び１１２Ｈ及び１１２Ｖは、金属層で形成される。金属層は、基板１０１が電波に対して透明な任意の材料で形成されていない場合には、例えば、銅、ニッケル、又は金等の金属薄膜で形成可能である。また、金属層は、基板１０１が電波に対して透明な任意の材料で形成されている場合には、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化スズ（ＩＺＯ）等の透明導電膜、窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化クロム（ＣｒＮ）等の金属窒化物、又はＬｏｗ－ｅ(low emissivity)ガラス用のＬｏｗ－ｅ膜で形成されるのが望ましい。また、金属層は、基板１０１が電波に対して透明な任意の材料で形成されている場合には、例えば、銅、ニッケル、又は金等のメッシュ状の金属薄膜で形成されていてもよい。
【0066】
共振素子１１１は、平面視で正方形状の導体である。共振素子１１１は、＋Ｙ方向側においてＸ方向に沿って延びる端辺１１１Ａを有する。共振素子１１１には、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖが寄生する。共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖは、共振素子１１１に電磁界結合によって結合して寄生するため、共振素子１１１が主共振素子であって、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖが寄生共振素子であることとして捉えてもよい。共振素子１１２Ｈは、水平偏波用であり、共振素子１１２Ｖは、垂直偏波用である。共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖは、共振素子１１１に対する位置が９０度異なり、共振素子１１２Ｈは、共振素子１１１の＋Ｘ方向側に位置し、共振素子１１２Ｖは、共振素子１１１の＋Ｙ方向側に位置するが、互いに同一の構成を有する。
【0067】
共振素子１１２Ｖは、線状エレメント１１２Ａ及び１１２ＢとＰＩＮ(p-intrinsic-n)ダイオード１１２Ｃとを有する。ＰＩＮダイオード１１２Ｃは、切替素子の一例である。線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂは、Ｘ方向に平行に延びている。線状エレメント１１２Ａは、共振素子１１１の端辺１１１Ａの＋Ｙ方向側に配置されており、線状エレメント１１２Ｂは、線状エレメント１１２Ａの＋Ｙ方向側に配置されている。線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂの間には、ＰＩＮダイオード１１２Ｃが設けられている。一例として、線状エレメント１１２ＡにＰＩＮダイオードのカソードが接続され、線状エレメント１１２ＢにＰＩＮダイオード１１２Ｃのアノードが接続されている。
【0068】
また、線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂの－Ｘ方向側の端部には、ＲＦチョーク１１３、１１４が設けられている。ＲＦチョーク１１３は、基板１０１の裏面のグランド電位（ＧＮＤ）のグランド層に接続され、ＲＦチョーク１１４は、制御用端子に接続されて制御用電圧ＢＶが印加される。制御用電圧ＢＶは、制御部５（図２参照）から印加される。
【0069】
共振素子１１１と線状エレメント１１２Ａとの電磁界結合を得るために、共振素子１１１の端辺１１１Ａと、線状エレメント１１２Ａとの間の間隔は、一例として、λｅ／１０以下であると好適であり、λｅ／３０程度であるとさらに好適である。λｅは、反射板１００が反射する電波の周波数における波長の電気長である。
【0070】
共振素子１１２Ｈは、共振素子１１２Ｖと同様に、線状エレメント１１２Ａ及び１１２ＢとＰＩＮ(p-intrinsic-n)ダイオード１１２Ｃとを有する。共振素子１１２Ｈの動作は、共振素子１１２Ｖの動作と同様であるため、ここでは詳細は省略する。
【0071】
なお、１つのセル１１０内で共振素子１１１と共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖとが設けられる領域の平面視でのＸ方向及びＹ方向の長さは、２λ以下である。図６には、正方形状の共振素子１１１を示すが、例えば、共振素子１１１が楕円形である場合のようにＸ方向及びＹ方向の寸法が一定ではない場合には、１つのセル１１０内で共振素子１１１と共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖとが設けられる領域の平面視での最大のＸ方向の長さと、最大のＹ方向の長さとが、２λ以下であればよい。
【0072】
図７Ａ乃至図７Ｄは、共振素子１１２Ｈ及び１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフによるセル１１０内での共振素子１１１に対する共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂの結合状態の一例を示す図である。図７Ａ乃至図７Ｂでは、共振素子１１１に対して結合する線状エレメント１１２Ａ、又は、線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂを示し、その他の構成を省く。
【0073】
図７Ａには、制御部５（図２参照）から印加される制御用電圧ＢＶによって共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃ（図６参照）がオンになるとともに、制御用電圧ＢＶによって共振素子１１２ＨのＰＩＮダイオード１１２Ｃ（図６参照）がオフになっているときの結合状態を示す。このため、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａには線状エレメント１１２Ｂが接続され、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａには線状エレメント１１２Ｂが接続されない。この結果、図７Ａに示すように、共振素子１１１には、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂと、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａとが結合した状態になる。
【0074】
図７Ｂには、制御部５（図２参照）から印加される制御用電圧ＢＶによって共振素子１１２Ｖ及び１１２ＨのＰＩＮダイオード１１２Ｃ（図６参照）がオフになっているときの結合状態を示す。このため、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａには線状エレメント１１２Ｂが接続されず、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａには線状エレメント１１２Ｂが接続されない。この結果、図７Ｂに示すように、共振素子１１１には、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａと、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａとが結合した状態になる。
【0075】
図７Ｃには、制御部５（図２参照）から印加される制御用電圧ＢＶによって共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃ（図６参照）がオフになるとともに、制御用電圧ＢＶによって共振素子１１２ＨのＰＩＮダイオード１１２Ｃ（図６参照）がオンになっているときの結合状態を示す。このため、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａには線状エレメント１１２Ｂが接続されず、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａには線状エレメント１１２Ｂが接続される。この結果、図７Ｃに示すように、共振素子１１１には、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａと、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂとが結合した状態になる。
【0076】
図７Ｄには、制御部５（図２参照）から印加される制御用電圧ＢＶによって共振素子１１２Ｖ及び１１２ＨのＰＩＮダイオード１１２Ｃ（図６参照）がともにオンになっているときの結合状態を示す。このため、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａには線状エレメント１１２Ｂが接続され、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａには線状エレメント１１２Ｂが接続される。この結果、図７Ｄに示すように、共振素子１１１には、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂと、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂとが結合した状態になる。
【0077】
図７Ａ及び図７Ｂの結合状態を比べると、図７Ａでは共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂが共振素子１１１に結合しているが、図７Ｂでは共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａのみが共振素子１１１に結合している点が異なる。図７Ａ及び図７Ｂの結合状態を比べると、図７Ａの結合状態の方が、共振素子１１２Ｖの長さが長くなり、形状が変化する。このため、図７Ａに示す結合状態のように共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃ（図６参照）をオンにすると、図７Ｂに示す結合状態のように共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフである状態よりも共振素子１１２Ｖの共振周波数が低下して第１共振周波数になる。これとは逆に、図７Ｂに示す結合状態のように共振素子１１２Ｖ及び１１２ＨのＰＩＮダイオード１１２Ｃ（図６参照）をオフにすると、図７Ａに示す結合状態のように共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃがオンである状態よりも共振素子１１２Ｖの共振周波数が上昇して第２共振周波数になる。
【0078】
２つの略同一の共振周波数を有する共振素子同士が近くに置かれると、相互作用により反射特性が変わることが知られている。共振素子１１１の共振周波数が、共振素子１１２Ｖの共振素子１１２の第１共振周波数又は第２共振周波数のいずれかと略同一の共振周波数を持つ場合、共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることにより、共振素子１１１及び１１２Ｖの全体の形状（又は長さ）が変化して、セル１１０の反射特性が変化する。
【0079】
共振素子１１１及び１１２Ｖは、共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフのときとオンのときとで、垂直偏波の入射波としての電波に与える位相変化量の絶対値の差が約１８０度になるように、共振素子１１１のサイズ、及び、共振素子１１２Ｖの線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂが設定されている。約１８０度とは、一例として１８０度±４５度の範囲内の値であることを意味する。共振素子１１１及び１１２Ｖは、導体で作製されるため、製造誤差等によって位相変化量に誤差が生じる場合が有り得る。しかしながら、共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることによって、垂直偏波の入射波に与える位相変化量を約１８０度（１８０度±４５度）変化させることができれば、反射板１００の全体としての垂直偏波の電波の反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。鏡面反射とは、正反射のことであり、通常の金属反射等による反射によって等位相面が生じる方向に反射することをいう。
【0080】
また、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖは、平面視で角度が９０度異なるだけで、同一の線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂを有し、同様に動作する。すなわち、共振素子１１１及び１１２Ｈは、共振素子１１２ＨのＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフのときとオンのときとで、水平偏波の入射波としての電波に与える位相変化量の絶対値の差が約１８０度になるように、共振素子１１１のサイズ、及び、共振素子１１２Ｈの線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂが設定されている。共振素子１１２ＨのＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることによって、水平偏波の入射波に与える位相変化量を約１８０度（１８０度±４５度）変化させることができれば、反射板１００の全体としての水平偏波の電波の反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。
【0081】
反射板１００は、各セル１１０の共振素子１１２Ｈ又は１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることによって、すべてのセル１１０の集合としての反射板１００での垂直偏波又は垂直偏波の入射波の反射角度（反射方向）を切り換えることができる。すなわち、反射板１００は、制御部５が各セル１１０の共振素子１１２Ｈ又は１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることによって、水平方向又は垂直方向における位相変化量を２値的に制御することができ、反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。鏡面反射とは、正反射のことであり、通常の金属反射等による反射によって等位相面が生じる方向に反射することをいう。なお、反射板１００は、反射角度を鏡面反射の角度にも調整可能である。
【0082】
例えば、垂直方向について、共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃをオフにしたときのセル１１０の位相変化量が３０度であり、ＰＩＮダイオード１１２Ｃをオンにしたときのセル１１０の位相変化量が２１０度であるように、位相変化量を２値的に制御することができる。この場合に、位相変化量の３０度は第１値の一例であり、位相変化量の２１０度は第２値の一例である。共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフのときの位相変化量と、オンのときの位相変化量との差は、絶対値で１２０度～２４０度である。すなわち、位相変化量の第１値と第２値との差は、絶対値で１８０±６０度である。位相変化量の第１値と第２値との差をこのような範囲の値に設定することで、製造誤差等によるばらつきを考慮して、位相変化量を２値的に制御することで、反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。
【0083】
このため、垂直方向において、すべてのセル１１０のＰＩＮダイオード１１２Ｃをオフにしているときは、すべてのセル１１０の位相変化量の差は０度である。実際には多少のばらつきがあるため、位相変化量の差は約０度になる。また、これは、垂直方向において、すべてのセル１１０のＰＩＮダイオード１１２Ｃをオンにしている場合も同様である。
【0084】
また、垂直方向において、すべてのセル１１０について、共振素子１１２ＶのＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフのセル１１０と、ＰＩＮダイオード１１２Ｃがオンのセル１１０とがある場合には、すべてのセル１１０の位相変化量（例えば、３０度と２１０度）の差は、１８０度である。実際には多少のばらつきがあるため、位相変化量の差は約１８０度になる。
【0085】
なお、これは、水平方向においても同様である。また、ここでは一例として、共振素子１１１が正方形状であり、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖが２本の線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂの間にＰＩＮダイオード１１２Ｃを有する形態について説明した。しかしながら、共振素子１１１の形状は正方形状に限られず、電波を反射可能であれば、どのような平面形状であってもよい。また、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖの構成が異なっていてもよい。また、共振素子１１２Ｈ及び１１２Ｖは、制御部５によって切り換えられることによって形状や長さを変更可能であれば、どのような構成であってもよい。また、ＰＩＮダイオード１１２Ｃに限らず、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)スイッチ、バラクタ、又は、ＦＥＴ(Field effect transistor)のようなトランジスタであってもよい。
【0086】
＜極座標系＞
図８Ａは、極座標系における天頂角θ及び方位角φを示す図である。反射板１００は、ＸＹＺ座標の原点に位置する。天頂角θは、＋Ｚ方向に対する角度であり、矢印で示すように＋Ｚ方向から下ろした角度を正とする。方位角φは、ＸＹ平面内での＋Ｘ方向に対する方位角であり、矢印で示すように＋Ｘ方向から＋Ｙ方向に向かう角度を正とする。ｒは動径であり、原点から受信端末Ｕ１が位置する受信点Ｇまでの距離である。反射板１００の反射角度は、天頂角θ及び方位角φで表される。
図８Ａは、極座標系における天頂角θ及び方位角φを示す図である。反射板１００は、ＸＹＺ座標の原点に位置する。天頂角θは、＋Ｚ方向に対する角度であり、矢印で示すように＋Ｚ方向から下ろした角度を正とする。方位角φは、ＸＹ平面内での＋Ｘ方向に対する方位角であり、矢印で示すように＋Ｘ方向から＋Ｙ方向に向かう角度を正とする。ｒは動径であり、原点から受信端末Ｕ１が位置する受信点Ｇまでの距離である。反射板１００の反射角度は、天頂角θ及び方位角φで表される。
【0087】
＜仰角Θ及び方位角Φ＞
図８Ｂは、反射板１００の反射面１００Ａを水平方向に向けて配置した状態における仰角Θ及び方位角Φを示す図である。図８Ｂでは、ＸＺ平面が水平面である。反射板１００の反射面１００Ａを水平方向に向けるとは、反射面１００Ａの法線が水平方向に向くことであり、図３に示すように反射板１００が壁１に取り付けられている状態に相当する。反射面１００Ａの法線が水平方向に向いている状態は、図８Ｂに示すように、反射面１００Ａの法線がＺ方向に平行であることである。
図８Ｂは、反射板１００の反射面１００Ａを水平方向に向けて配置した状態における仰角Θ及び方位角Φを示す図である。図８Ｂでは、ＸＺ平面が水平面である。反射板１００の反射面１００Ａを水平方向に向けるとは、反射面１００Ａの法線が水平方向に向くことであり、図３に示すように反射板１００が壁１に取り付けられている状態に相当する。反射面１００Ａの法線が水平方向に向いている状態は、図８Ｂに示すように、反射面１００Ａの法線がＺ方向に平行であることである。
【0088】
大文字で表す仰角Θ及び方位角Φは、図８Ｂに示す通りである。具体的には、仰角Θは、受信点ＧとＸＹＺ座標系の原点とを含み水平面（ＸＺ平面）に垂直な平面α内における、水平面（ＸＺ平面）に対する受信点Ｇの仰角である。また、方位角Φは、受信点ＧとＸＹＺ座標系の原点とを含み水平面（ＸＺ平面）に垂直な平面αがＸＺ平面視（水平面視）で＋Ｚ方向となす角度である。
【0089】
＜電波伝送システム１０の具体的な利用形態＞
図９は、電波伝送システム１０の具体的な利用形態の一例を説明する図である。図９には、電波伝送システム１０の反射板１００及びカメラ１２０が壁１に取り付けられている状態の一例を示す。ＸＹＺ座標の原点は、一例として反射板１００の反射面１００Ａの中心に位置する。
図９は、電波伝送システム１０の具体的な利用形態の一例を説明する図である。図９には、電波伝送システム１０の反射板１００及びカメラ１２０が壁１に取り付けられている状態の一例を示す。ＸＹＺ座標の原点は、一例として反射板１００の反射面１００Ａの中心に位置する。
【0090】
壁１は、一例として、建物ＢＤ１とは別の建物の壁である。カメラ１２０は、一例として反射板１００の上側に位置する。また、一例として、カメラ１２０は、反射板１００の反射面１００Ａの中心の真上（ＸＹ面視におけるＹ軸上）に位置する。
【0091】
図９には、一例として３人の人を示す。３人のうち、携帯機器としてのスマートフォンＳＭ１を見ているのは、利用者Ｐ１である。携帯機器は、受信端末のうち、人が所持して移動可能な受信端末である。スマートフォンＳＭ１と無線基地局ＢＳ１との間には建物ＢＤ１があり、無線基地局ＢＳ１が出力する電波は、スマートフォンＳＭ１に直接的には届かない状況である。このため、無線基地局ＢＳから到来した電波を反射板１００がスマートフォンＳＭ１に向けて反射している。
【0092】
なお、図９には１つのカメラ１２０を示すが、１つの反射板１００に対して複数のカメラ１２０が設けられていてもよい。複数のカメラ１２０を用いれば、より広い範囲において、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１を認識可能である。また、複数のカメラ１２０が撮像する領域を重複させることで、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１の認識精度を向上させることができる。
【0093】
＜反射板１００の反射角度＞
ここで、反射板１００の反射角度は、仰角Θについては、一点鎖線で示すΘＡの範囲で調整可能である。また、反射板１００の反射角度は、方位角Φについては、破線で示すΦＡの範囲で調整可能である。図９には、ΘＡ及びΦＡの範囲を分かり易く示すために、Ｚ軸を中心とする±９０度の角度で示すが、実際のΘＡ及びΦＡの範囲は、一例として、ともにＺ軸を中心とする±６０度であり、互いに等しい。すなわち、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲は、仰角ΘについてのΘＡ（±６０度）の範囲と、方位角ΦについてのΦＡ（±６０度）の範囲とで規定される範囲である。図９では、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲内に、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１を含む３人の人が存在する。なお、ΘＡ及びΦＡの範囲は、±６０度よりも大きくてもよく、小さくてもよい。また、ΘＡ及びΦＡの範囲は、互いに異なる角度範囲であってもよい。
ここで、反射板１００の反射角度は、仰角Θについては、一点鎖線で示すΘＡの範囲で調整可能である。また、反射板１００の反射角度は、方位角Φについては、破線で示すΦＡの範囲で調整可能である。図９には、ΘＡ及びΦＡの範囲を分かり易く示すために、Ｚ軸を中心とする±９０度の角度で示すが、実際のΘＡ及びΦＡの範囲は、一例として、ともにＺ軸を中心とする±６０度であり、互いに等しい。すなわち、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲は、仰角ΘについてのΘＡ（±６０度）の範囲と、方位角ΦについてのΦＡ（±６０度）の範囲とで規定される範囲である。図９では、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲内に、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１を含む３人の人が存在する。なお、ΘＡ及びΦＡの範囲は、±６０度よりも大きくてもよく、小さくてもよい。また、ΘＡ及びΦＡの範囲は、互いに異なる角度範囲であってもよい。
【0094】
なお、電波伝送システム１０は、複数の反射板１００を含んでいてもよい。例えば、反射板１００が反射角度を調整可能な範囲であるΘＡ及びΦＡが比較的小さい場合には、複数の反射板１００を用いることで、実質的なΘＡ及びΦＡの範囲を広げることが可能である。
【0095】
＜カメラ１２０＞
カメラ１２０は、制御部５に接続されており、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲に向けられている。カメラ１２０が取得する画像は、動画又は静止画のいずれであってもよい。カメラ１２０が取得する画像を表すデータはデジタル画像データであり、制御部５に入力される。
カメラ１２０は、制御部５に接続されており、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲に向けられている。カメラ１２０が取得する画像は、動画又は静止画のいずれであってもよい。カメラ１２０が取得する画像を表すデータはデジタル画像データであり、制御部５に入力される。
【0096】
カメラ１２０は、制御部５によって制御されることによって、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲における画像を取得可能である。このため、カメラ１２０によって取得される画像には、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１を含む３人の人の画像が含まれる。
【0097】
＜画像処理によるスマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１の識別＞
ここで、スマートフォンＳＭ１を見ている利用者Ｐ１は、一例として、手でスマートフォンＳＭ１を持ち、腕を曲げてスマートフォンＳＭ１を顔の前に位置させ、頭を前傾させてスマートフォンＳＭ１を覗き込んでいる姿勢を取っている。スマートフォンを利用しているときの人の姿勢は、利用者Ｐ１のような姿勢に限らないが、例えば腕を曲げることや頭を前傾させること等の幾つかの特徴がある。また、スマートフォンＳＭ１で通話している場合には、スマートフォンＳＭ１を頭部の耳の付近に当てているという特徴がある。
ここで、スマートフォンＳＭ１を見ている利用者Ｐ１は、一例として、手でスマートフォンＳＭ１を持ち、腕を曲げてスマートフォンＳＭ１を顔の前に位置させ、頭を前傾させてスマートフォンＳＭ１を覗き込んでいる姿勢を取っている。スマートフォンを利用しているときの人の姿勢は、利用者Ｐ１のような姿勢に限らないが、例えば腕を曲げることや頭を前傾させること等の幾つかの特徴がある。また、スマートフォンＳＭ１で通話している場合には、スマートフォンＳＭ１を頭部の耳の付近に当てているという特徴がある。
【0098】
このため、様々な利用者がスマートフォンの操作時に取り得る姿勢のパターンを表す姿勢パターンデータを制御部５のメモリ５Ａに格納しておき、制御部５が姿勢パターンデータを用いてカメラ１２０で取得される画像に対してパターン認識等の画像処理を行うことによって、カメラ１２０によって取得される画像に含まれる３人の中から、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１を特定できる。また、カメラ１２０を壁１に固定する位置のＸＹＺ座標と、反射板１００のＸＹＺ座標とを用いれば、画像の中における利用者Ｐ１の位置を表すＸＹＺ座標を求めることができる。
【0099】
制御部５は、カメラ１２０によって取得される画像に対してパターン認識等の画像処理を行うことによって、画像に含まれる利用者Ｐ１を認識し、利用者Ｐ１に向けて反射板１００が電波を反射するように反射板１００の各セル１１０の反射角度を制御する。利用者Ｐ１がいる方向に限定して反射角度を走査することで、反射角度の走査範囲を狭めることができ、スマートフォンＳＭ１に向けて電波を効率的に反射可能になる。なお、各セル１１０の反射角度の制御は、各セル１１０が電波を反射する際に電波の位相を変化させる位相変化量を調整することによって実現される。
【0100】
また、制御部５は、画像の中における利用者Ｐ１の位置を表すＸＹＺ座標を求めることができるため、反射板１００と、画像に含まれる利用者Ｐ１との間の距離に応じて、利用者Ｐ１のスマートフォンＳＭ１に反射波が届くように、複数のセル１１０が電波の位相を変化させる位相変化量を制御する。複数のセル１１０が電波の位相を変化させる位相変化量によって、反射波が届く距離が変わるからである。
【0101】
また、人が多く集まる場所に向けてカメラ１２０を設置すると、画像処理によってスマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１を見つけやすくなり、スマートフォンＳＭ１に向けて電波を効率的に反射可能にすることができる。人が多く集まる場所は、例えば、人気のある待ち合わせ場所や、人気のある飲食店の前等である。
【0102】
なお、ここでは、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１を識別する画像処理について説明したが、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１であるかどうかを区別せずに、画像に含まれる人を識別して、人がいる方向に反射板１００の反射角度を制御してもよい。
【0103】
＜フローチャート＞
図１０は、制御部５が実行する処理の一例を表すフローチャートである。ここでは、反射板１００及びカメラ１２０の位置を表すＸＹＺ座標は、メモリ５Ａに格納されていることとする。
図１０は、制御部５が実行する処理の一例を表すフローチャートである。ここでは、反射板１００及びカメラ１２０の位置を表すＸＹＺ座標は、メモリ５Ａに格納されていることとする。
【0104】
制御部５は、処理がスタートすると、カメラ１２０に画像を取得させる（ステップＳ１）。カメラ１２０は、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲における画像を取得する。
【0105】
制御部５は、メモリ５Ａに格納されている姿勢パターンデータを読み出し、カメラ１２０で取得される画像に対してパターン認識の画像処理を行い、画像に含まれるスマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１の位置を取得する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、制御部５は、画像の中におけるスマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１の位置を求める。制御部５は、画像の中における利用者Ｐ１の位置のＸＹＺ座標を求め、求めたＸＹＺ座標を、反射板１００の反射面１００Ａの中心に対する仰角Θ及び方位角Φと、反射面１００Ａの中心からの距離とに変換する。
【0106】
制御部５は、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１の位置（仰角Θ、方位角Φ、及び距離）に応じて、スマートフォンＳＭ１に向けて反射板１００が電波を反射するように各セル１１０の位相変化量を調整する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理により、スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１に向けて反射板１００の反射角度と反射波の到達距離とが制御され、スマートフォンＳＭ１に向けて電波が反射される。
【0107】
以上で、制御部５は、一連の処理を終了する（エンド）。制御部５は、所定の周期でステップＳ１～Ｓ３の処理を繰り返し実行する。スマートフォンＳＭ１の利用者Ｐ１が歩行している場合や、車両等で移動する場合があるからである。なお、所定の周期は、一例として、０．１秒から２．０秒であり、１．０秒以下であることが好ましい。
【0108】
＜効果＞
電波伝送システム１０は、複数のセル１１０を有し、反射角度を走査可能な反射板１００と、電波の反射角度を走査可能な範囲（ΘＡ、ΦＡ）における画像を取得するカメラ１２０と、カメラ１２０によって取得される画像に基づいて、反射板１００の反射角度を制御する制御部５とを含む。このため、カメラ１２０によって取得される画像に基づいて、反射波がスマートフォンＳＭ１やその他の受信端末に向くように反射板１００の反射角度を制御できる。
電波伝送システム１０は、複数のセル１１０を有し、反射角度を走査可能な反射板１００と、電波の反射角度を走査可能な範囲（ΘＡ、ΦＡ）における画像を取得するカメラ１２０と、カメラ１２０によって取得される画像に基づいて、反射板１００の反射角度を制御する制御部５とを含む。このため、カメラ１２０によって取得される画像に基づいて、反射波がスマートフォンＳＭ１やその他の受信端末に向くように反射板１００の反射角度を制御できる。
【0109】
したがって、不特定の受信端末に対して電波を効率的に反射可能な電波伝送システム１０を提供できる。なお、受信端末は、スマートフォンＳＭ１のように人が所持して移動可能な携帯機器に限らず、建物等に固定されて移動しない固定的な受信端末であってもよい。
【0110】
また、制御部５は、画像に含まれる人を認識し、人に向けて反射板１００が電波を反射するように反射角度を制御する。反射波としての電波を必要とするスマートフォンＳＭ１等の携帯端末は、人が所持している。このため、反射角度を人がいる方向に限定することで、反射角度の走査範囲を狭めることができ、スマートフォンＳＭ１等の携帯機器に向けて電波を効率的に反射可能である。
【0111】
また、制御部５は、画像に含まれる人のうち、スマートフォンＳＭ１等の携帯機器を利用している人を認識し、当該人に向けて反射板１００が電波を反射するように反射角度を制御する。スマートフォンＳＭ１等の携帯機器を利用している人は、姿勢に特徴があるため、姿勢パターンデータを用いた画像処理によってスマートフォンＳＭ１等の携帯機器を利用している人を認識することができる。そして、スマートフォンＳＭ１等の携帯機器を利用している人がいる方向に反射角度を限定すれば、反射角度の走査範囲をさらに狭めることができ、スマートフォンＳＭ１等の携帯機器に向けて電波をさらに効率的に反射可能である。
【0112】
また、制御部５は、反射板１００と、画像に含まれる人との間の距離に応じて、複数のセル１１０が電波の位相を変化させる位相変化量を制御する。このため、反射波としての電波が受信端末に確実に到達可能になり、受信端末に向けて電波をさらに効率的に反射可能である。
【0113】
また、反射板１００は、複数のセル１１０を有し、制御部５は、複数のセル１１０の各々において電波の位相を変化させる位相変化量を電気的に制御する。反射板１００における位相変化量を連続的な値のうちの任意の値に変化させることができ、位相変化量を多値的に制御可能である。
【0114】
反射板１００は、複数のセル１１０を有し、制御部５は、複数のセル１１０の各々の反射位相を第１値と第２値のいずれかに設定する。このため、位相変化量を２値的に制御することで、反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。
【0115】
第１値と第２値との差は、１２０度～２４０度であるので、製造誤差等によるばらつきを考慮して、位相変化量を２値的に制御することで、反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。
【0116】
電波は、Ｓｕｂ－６、又は、ミリ波帯の電波であるので、第五世代移動通信システム（５Ｇ）やＳｕｂ－６等の周波数帯域の電波を反射する際に、受信端末に効率的に電力を供給可能な電波伝送システム１０を提供できる。
【0117】
複数のセル１１０の各々における電波の位相は、液晶移相器によって連続的に変化される、又は、離散移相器によって３値以上の離散値に変化される。このため、位相変化量を多値的に制御可能である。
【0118】
電波伝送方法は、複数のセル１１０を有し、反射角度を走査可能な反射板１００と、電波の反射角度を走査可能な範囲（ΘＡ、ΦＡ）における画像を取得するカメラ１２０と、反射板１００の反射角度を制御する制御部５とを含む電波伝送システム１０において、カメラ１２０が、画像を取得し、制御部５が、カメラ１２０によって取得される画像に基づいて、反射板１００の反射角度を制御する。このため、カメラ１２０によって取得される画像に基づいて、反射波がスマートフォンＳＭ１やその他の受信端末に向くように反射板１００の反射角度を制御できる。
【0119】
したがって、不特定の受信端末に対して電波を効率的に反射可能な電波伝送方法を提供できる。なお、受信端末は、スマートフォンＳＭ１のように人が所持して移動可能な携帯機器に限らず、建物等に固定されて移動しない固定的な受信端末であってもよい。
【0120】
なお、以上では、制御部５が、カメラ１２０によって取得される画像に対してパターン認識等の画像処理を行うことで、スマートフォンＳＭ１等の受信端末の利用者Ｐ１を特定する形態について説明した。しかしながら、例えば、ディープラーニングを利用して、カメラ１２０によって取得される画像の中からスマートフォンＳＭ１等の受信端末の利用者Ｐ１の特徴等を抽出することで利用者Ｐ１を特定して、画像の中における利用者Ｐ１の位置を求めてもよい。
【0121】
また、カメラ１２０が画像のデータを無線通信等でデータセンターのサーバに送信し、サーバが画像処理を行って利用者Ｐ１の位置を求め、サーバから無線通信等で制御部５に利用者Ｐ１の位置を表す位置データを送り、制御部５がスマートフォンＳＭ１等の受信端末を利用している利用者Ｐ１に向けて反射板１００の反射角度を制御してもよい。
【0122】
また、制御部５が、現時点と、現時点よりも前の１又は複数の時点とにおいて取得した画像を用いて利用者Ｐ１の移動方向及び／又は移動速度を求め、求めた移動方向及び／又は移動速度に基づいて現時点よりも将来の時点における利用者Ｐ１の位置を推定し、利用者Ｐ１の推定位置に向けて反射板１００が電波を反射するように反射角度を制御してもよい。例えば、制御部５が利用者Ｐ１の移動方向を求めた場合には、人の平均的な歩行速度と、現時点から将来の時点までの時間とに基づいて、現時点から将来の時点までの利用者Ｐ１の移動距離を求め、求めた移動距離を現時点の利用者Ｐ１の位置に対して、求めた移動方向において付加することで、将来の時点における利用者Ｐ１の位置を推定することができる。また、利用者Ｐ１の移動方向が決まっているような場合に、制御部５が利用者Ｐ１の移動速度を求めた場合には、求めた移動速度と、現時点から将来の時点までの時間とに基づいて、現時点から将来の時点までの利用者Ｐ１の移動距離を求め、求めた移動距離を現時点の利用者Ｐ１の位置に対して移動方向において付加することで、将来の時点における利用者Ｐ１の位置を推定することができる。また、制御部５が利用者Ｐ１の移動方向及び移動速度を求めた場合には、移動速度と、現時点から将来の時点までの時間とに基づいて、現時点から将来の時点までの利用者Ｐ１の移動距離を求め、求めた移動距離を現時点の利用者Ｐ１の位置に対して、求めた移動方向において付加することで、将来の時点における利用者Ｐ１の位置を推定することができる。
【0123】
将来の時点における利用者Ｐ１の位置を推定して、利用者Ｐ１の移動方向や移動速度に応じて推定した位置に反射板１００が電波を反射するように反射角度を制御することで、移動中の利用者Ｐ１の受信端末に対して電波を効率的に反射し続けることができる。
【0124】
また、以上では、受信端末の利用者Ｐ１の位置を求めるためにカメラ１２０によって取得される画像を取得する形態について説明した。しかしながら、電波の到来方向を求めるために、すなわち無線基地局ＢＳの位置を取得するためにカメラ１２０によって取得される画像を用いてもよい。無線基地局ＢＳのアンテナは、特徴的な形状を有するため、受信端末の利用者Ｐ１の位置を求めるためのパターン認識等の画像処理と同様の画像処理を行うことで、無線基地局ＢＳのアンテナの位置を求めることが可能である。このようにすることで、無線基地局ＢＳと反射板１００の間が見通し（ＬＯＳ:Line of Sight）領域であるかどうかを制御部５が判定可能になり、反射板１００の設置時又は移設時等に設置場所が適切であるかを制御部５が判定できる。また、無線基地局ＢＳのアンテナの位置が分かることで電波の到来方向が分かるので、受信端末に向けて反射するために各セル１１０の位相変化量を計算するための計算時間を短縮できる。
【0125】
また、反射板１００が反射する電波の周波数帯域とは異なる周波数帯域の電波を送受信する無線基地局のアンテナを制御部５が画像処理で認識可能にしておいてもよい。制御部５が異なる周波数帯域の電波を送受信する無線基地局のアンテナを認識した場合には、制御部５が見通し領域であるかどうかの判定等を行わないようにすることが可能である。
【0126】
＜変形例１＞
ここでは、実施形態の変形例１の電波伝送システム１０及び電波伝送方法について説明する。
ここでは、実施形態の変形例１の電波伝送システム１０及び電波伝送方法について説明する。
【0127】
以上では、制御部５が、カメラ１２０によって取得される画像に基づいて、反射板１００の反射角度を制御する構成について説明した。より具体的には、制御部５が、カメラ１２０によって取得される画像に対してパターン認識等の画像処理を行い、スマートフォンＳＭ１等の受信端末を利用している利用者Ｐ１に向けて反射板１００の反射角度を制御する構成について説明した。
【0128】
しかしながら、電波伝送システム１０及び電波伝送方法は、このような構成に限られない。電波伝送システム１０及び電波伝送方法は、例えば、スマートフォンＳＭ１等の受信端末の位置情報に基づいて、受信端末に向けて反射板１００の反射角度を制御してもよい。
【0129】
すなわち、電波伝送システム１０は、複数のセル１１０を有し、反射角度を走査可能な反射板１００と、電波の反射角度を走査可能な範囲（ΘＡ、ΦＡ）における受信端末の位置情報を取得する取得部と、取得部によって取得される受信端末の位置情報に基づいて、反射板１００の反射角度を制御する制御部５とを含む構成であってもよい。
【0130】
スマートフォンＳＭ１等の受信端末の位置情報は、例えば、スマートフォンＳＭ１に搭載されているＧＰＳ(Global Positioning System)受信機が取得する位置情報であり、スマートフォンＳＭ１の位置情報を収集するサーバと、電波伝送システム１０の取得部とがデータ通信を行うことによって、取得部が取得すればよい。
【0131】
また、カメラ１２０の代わりに、反射板１００が電波の反射角度を走査可能な範囲（ΘＡ、ΦＡ）に１又は複数のアンテナを設け、スマートフォンＳＭ１が発信するＢＬＥ(Bluetooth Low Energy(登録商標))のビーコン信号等のような信号を受信してもよい。ビーコン信号等の信号をアンテナで受信すれば、アンテナの周囲にスマートフォンＳＭ１が存在することが分かるので、制御部５がアンテナの方向に反射板１００の反射角度を制御することで、スマートフォンＳＭ１に反射波を向けることができる。なお、アンテナは、カメラ１２０と同様に、人が多く集まる場所等に設置してもよい。
【0132】
また、画像処理で求めた利用者Ｐ１の位置情報と、スマートフォンＳＭ１から受信した信号に基づいて求めたスマートフォンＳＭ１の位置情報とを組み合わせて、制御部５が反射板１００の反射角度を制御してもよい。このように画像処理で求めた位置情報と、スマートフォンＳＭ１から受信した信号に基づいて求めたスマートフォンＳＭ１の位置情報とを組み合わせれば、より効率的に、スマートフォンＳＭ１等の受信端末を所持する利用者Ｐ１に向けて反射波を向けることができる。
【0133】
また、電波伝送方法は、複数のセル１１０を有し、反射角度を走査可能な反射板１００と、電波の反射角度を走査可能な範囲（ΘＡ、ΦＡ）における受信端末の位置情報を取得する取得部とを含む電波伝送システム１０において、取得部によって取得される携帯機器（受信端末Ｕ１～Ｕ３）の位置情報に基づいて、反射板１００の反射角度を制御する方法であってもよい。
【0134】
このため、取得部によって取得される受信端末の位置情報に基づいて、反射波がスマートフォンＳＭ１やその他の受信端末に向くように反射板１００の反射角度を制御できる。
【0135】
したがって、実施形態の変形例１によれば、不特定の受信端末に対して電波を効率的に反射可能な電波伝送システム１０及び電波伝送方法を提供できる。なお、受信端末は、スマートフォンＳＭ１のように人が所持して移動可能な携帯機器に限らず、建物等に固定されて移動しない固定的な受信端末であってもよい。
【0136】
人が所持して移動可能な携帯機器以外の受信端末として、例えば工場内にある機械等が挙げられる。工場内にある機械の例としては、例えば、受信端末を有する工作機械や、受信端末を有するＡｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ（ＡＧＶ：無人搬送車）等が挙げられる。当該機械内での受信端末の位置を予めデータとして保持しておき、カメラ１２０によって取得される画像に基づいて制御部５が機械を認識した際に、当該機械内における受信端末の位置を求め、受信端末の方向に反射波を反射してもよい。
【0137】
【0138】
変形例２の反射板１００は、電波を複数の方向に反射可能である。例えば、図４に示すような複数のセル１１０を複数のグループに分けて、グループ毎に複数のセル１１０における位相変化量を調整すれば、グループ毎に電波の反射角度を設定できる。すなわち、１つの反射板１００でマルチビームの反射波を実現できる。
【0139】
複数のセル１１０を複数のグループに分けるには、例えば、反射面１００Ａの中心を通るＸ軸及びＹ軸で４つのグループに分ける方法や、反射面１００ＡをＸ方向に３分割する方法等がある。また、図４に示す複数のセル１１０をＸ方向及びＹ方向において、１つおきに選択することで２つのグループに分ける方法や、２つおきに選択することで３つのグループに分ける方法等がある。
【0140】
変形例２では、制御部５は、カメラ１２０で取得した画像に対して画像処理を行い、スマートフォンＳＭの利用者Ｐを認識する。複数の利用者Ｐが存在し、かつ、複数のエリアに分かれている場合には、複数のセル１１０を複数のグループに分けて、ビームエリア１及び２にそれぞれ反射波Ｒ１及びＲ２がそれぞれ届くように各セル１１０の位相変化量を調整すればよい。例えば、図１１に示すように、２つのエリアに分かれている場合には、複数のセル１１０を２つのグループに分けて、ビームエリア１及び２にそれぞれ反射波が届くように各セル１１０の位相変化量を調整すればよい。マルチビームの反射波で複数のエリアの利用者Ｐの受信端末に反射波を効率的に到達させることが可能になる。
【0141】
この場合に、例えば、ビームエリア１にいる利用者Ｐの数の方が、ビームエリア２にいる利用者Ｐの数よりも多い場合には、制御部５は、反射板１００の複数のセル１１０を２つのグループに分ける際に、ビームエリア１に反射するセル１１０の数をビームエリア２に反射するセル１１０の数よりも多くしてもよい。ビームエリア１及び２の各々にいる利用者Ｐの数に応じて、反射波としての電波を各利用者Ｐの受信端末に確実に到達させることが可能になる。
【0142】
また、制御部５は、画像処理でビームエリア１とビームエリア２のどちらがカメラ１２０から遠いか又は近いかを判定可能である。例えば、ビームエリア１の方がビームエリア２よりも遠い場合には、制御部５は、反射板１００の複数のセル１１０を２つのグループに分ける際に、ビームエリア１に反射するセル１１０の数をビームエリア２に反射するセル１１０の数よりも多くしてもよい。このようにすることで、ビームエリア１及び２の各々に対して、反射波としての電波を受信端末に確実に到達させることが可能になる。
【0143】
なお、複数のセル１１０を複数のグループに分割する際に、各グループに含まれるセル１１０の数によって、反射波が到達可能な距離や、反射可能な角度に制約が生じる可能性があるため、１つのグループに最小限必要なセル１１０の数等の制約を設けてもよい。
【0144】
なお、マルチビームの反射波を実現する方法は、複数のセル１１０を複数のグループに分割する方法以外の方法であってもよい。例えば、ビームエリア１の方向に所定の強度で反射するための反射位相がφ１、ビームエリア２の方向に所定の強度で反射するための反射位相がφ２である場合に、制御部５が反射位相をＡｒｇ［ｅｘｐ（ｊ×φ１）＋ｅｘｐ（ｊ×φ２）］に設定すれば、ビームエリア１及び２に対してある強度割合で電波を反射するマルチビームを生成できる。
【0145】
また、制御部５は、画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識すると、複数のエリアに対応した複数の方向に反射板１００が電波を反射するように反射角度を制御してもよい。例えば、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のビームエリアの方向に所定の強度で反射するための反射位相がφ１～φＮである場合に、制御部５が反射板１００の反射位相をＡｒｇ［ｅｘｐ（ｊ×φ１）＋・・・＋ｅｘｐ（ｊ×φＮ）］に設定すれば、ビームエリア１～Ｎに対してある強度割合で電波を反射するマルチビームを生成できる。
【0146】
また、制御部５は、画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識してマルチビームを生成する場合に、エリアにいる人が多いほど当該エリアに対応する反射方向に反射板１００が反射する電波の強度が強くなるように、反射角度を制御してもよい。重み定数ａ１～ａＮを用いて、反射板１００の反射位相をＡｒｇ［ａ１×ｅｘｐ（ｊ×φ１）＋・・・＋ａＮ×ｅｘｐ（ｊ×φＮ）］と表し、エリアにいる人が多いほど電波の強度が強くなるようにａ１～ａＮを設定することで、エリアにいる人が多いほど電波の強度を強くすることができる。
【0147】
また、制御部５は、画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識してマルチビームを生成する場合に、エリアがカメラ１２０から遠いほど当該エリアに対応する反射方向に反射板が反射する電波の強度が強くなるように、反射角度を制御してもよい。重み定数ａ１～ａＮを用いて、反射板１００の反射位相をＡｒｇ［ａ１×ｅｘｐ（ｊ×φ１）＋・・・＋ａＮ×ｅｘｐ（ｊ×φＮ）］と表し、エリアがカメラ１２０から遠いほど電波の強度が強くなるようにａ１～ａＮを設定することで、エリアがカメラ１２０から遠いほど電波の強度を強くすることができる。
【0148】
この他にも、例えば制御部５で所望の反射波分布に対してシミュレーションを用いて反射位相を最適化する方法も用いることができる。
【0149】
実施形態の変形例２によれば、不特定の複数の受信端末を複数のグループに分けて、各グループの受信端末に対して電波を効率的に反射可能な電波伝送システム１０及び電波伝送方法を提供できる。なお、受信端末は、スマートフォンＳＭ１のように人が所持して移動可能な携帯機器に限らず、建物等に固定されて移動しない固定的な受信端末であってもよい。
【0150】
以上、本開示の例示的な電波伝送システム、及び、電波伝送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。
【0151】
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の反射部を有し、電波の反射角度を走査可能な反射板と、
前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する制御部と
を含む、電波伝送システム。
（付記２）
前記制御部は、前記画像に含まれる人を認識し、当該人に向けて前記反射板が電波を反射するように前記反射角度を制御する、付記１に記載の電波伝送システム。
（付記３）
前記制御部は、前記画像に含まれる人のうち、携帯端末を利用している人を認識し、当該人に向けて前記反射板が前記電波を反射するように前記反射角度を制御する、付記２に記載の電波伝送システム。
（付記４）
前記制御部は、前記画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識すると、前記複数のエリアに対応した複数の方向に前記反射板が電波を反射するように前記反射角度を制御する、付記２に記載の電波伝送システム。
（付記５）
前記制御部は、前記エリアにいる人が多いほど当該エリアに対応する反射方向に前記反射板が反射する電波の強度が強くなるように、前記反射角度を制御する、付記４に記載の電波伝送システム。
（付記６）
前記制御部は、前記エリアが前記取得部から遠いほど当該エリアに対応する反射方向に前記反射板が反射する電波の強度が強くなるように、前記反射角度を制御する、付記４に記載の電波伝送システム。
（付記７）
前記制御部は、前記画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識すると、前記複数のエリアに対応して前記複数の反射部を複数のグループに分け、前記グループ毎に対応するエリアの人に向けて前記反射板が電波を反射するように、前記グループ毎に前記反射角度を制御する、付記２に記載の電波伝送システム。
（付記８）
前記制御部は、前記エリアにいる人が多いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を多くし、前記エリアにいる人が少ないほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を少なくする、付記７に記載の電波伝送システム。
（付記９）
前記制御部は、前記エリアが前記取得部から遠いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を多くし、前記エリアが前記取得部に近いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を少なくする、付記７に記載の電波伝送システム。
（付記１０）
前記制御部は、前記反射板と、前記画像に含まれる人との間の距離に応じて、前記複数の反射部が電波の位相を変化させる位相変化量を制御する、付記１乃至９のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１１）
前記制御部は、複数の時点において前記取得部によって取得された画像に基づいて、人の移動方向及び／又は移動速度を求め、求めた移動方向及び／又は移動速度に基づいて現時点よりも将来の時点における人の位置を推定し、人の推定位置に向けて前記反射板が前記電波を反射するように前記反射角度を制御する、付記１乃至１０のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１２）
前記制御部は、前記複数の反射部の各々において前記電波の位相を変化させる位相変化量を電気的に制御する、付記１乃至１１のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１３）
前記制御部は、前記複数の反射部の各々の反射位相を第１値と第２値のいずれかに設定する、付記１乃至１２のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１４）
前記第１値と前記第２値との差は、１２０度～２４０度である、付記１３に記載の電波伝送システム。
（付記１５）
前記電波は、Ｓｕｂ－６、又は、ミリ波帯の電波である、付記１乃至１４のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１６）
前記複数の反射部の各々における前記電波の位相は、液晶移相器によって連続的に変化される、又は、離散移相器によって３値以上の離散値に変化される、付記１２に記載の電波伝送システム。
（付記１７）
複数の反射部を有し、電波の反射角度を走査可能な反射板と、
前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、
前記反射板の反射角度を制御する制御部と
を含む、電波伝送システムにおいて、
前記取得部が、前記画像、又は、前記受信端末の位置情報を取得し、
前記制御部が、前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する、電波伝送方法。
（付記１）
複数の反射部を有し、電波の反射角度を走査可能な反射板と、
前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する制御部と
を含む、電波伝送システム。
（付記２）
前記制御部は、前記画像に含まれる人を認識し、当該人に向けて前記反射板が電波を反射するように前記反射角度を制御する、付記１に記載の電波伝送システム。
（付記３）
前記制御部は、前記画像に含まれる人のうち、携帯端末を利用している人を認識し、当該人に向けて前記反射板が前記電波を反射するように前記反射角度を制御する、付記２に記載の電波伝送システム。
（付記４）
前記制御部は、前記画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識すると、前記複数のエリアに対応した複数の方向に前記反射板が電波を反射するように前記反射角度を制御する、付記２に記載の電波伝送システム。
（付記５）
前記制御部は、前記エリアにいる人が多いほど当該エリアに対応する反射方向に前記反射板が反射する電波の強度が強くなるように、前記反射角度を制御する、付記４に記載の電波伝送システム。
（付記６）
前記制御部は、前記エリアが前記取得部から遠いほど当該エリアに対応する反射方向に前記反射板が反射する電波の強度が強くなるように、前記反射角度を制御する、付記４に記載の電波伝送システム。
（付記７）
前記制御部は、前記画像に含まれる人が複数のエリアにいることを認識すると、前記複数のエリアに対応して前記複数の反射部を複数のグループに分け、前記グループ毎に対応するエリアの人に向けて前記反射板が電波を反射するように、前記グループ毎に前記反射角度を制御する、付記２に記載の電波伝送システム。
（付記８）
前記制御部は、前記エリアにいる人が多いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を多くし、前記エリアにいる人が少ないほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を少なくする、付記７に記載の電波伝送システム。
（付記９）
前記制御部は、前記エリアが前記取得部から遠いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を多くし、前記エリアが前記取得部に近いほど当該エリアに対応する前記グループに含まれる前記反射部の数を少なくする、付記７に記載の電波伝送システム。
（付記１０）
前記制御部は、前記反射板と、前記画像に含まれる人との間の距離に応じて、前記複数の反射部が電波の位相を変化させる位相変化量を制御する、付記１乃至９のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１１）
前記制御部は、複数の時点において前記取得部によって取得された画像に基づいて、人の移動方向及び／又は移動速度を求め、求めた移動方向及び／又は移動速度に基づいて現時点よりも将来の時点における人の位置を推定し、人の推定位置に向けて前記反射板が前記電波を反射するように前記反射角度を制御する、付記１乃至１０のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１２）
前記制御部は、前記複数の反射部の各々において前記電波の位相を変化させる位相変化量を電気的に制御する、付記１乃至１１のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１３）
前記制御部は、前記複数の反射部の各々の反射位相を第１値と第２値のいずれかに設定する、付記１乃至１２のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１４）
前記第１値と前記第２値との差は、１２０度～２４０度である、付記１３に記載の電波伝送システム。
（付記１５）
前記電波は、Ｓｕｂ－６、又は、ミリ波帯の電波である、付記１乃至１４のいずれか１項に記載の電波伝送システム。
（付記１６）
前記複数の反射部の各々における前記電波の位相は、液晶移相器によって連続的に変化される、又は、離散移相器によって３値以上の離散値に変化される、付記１２に記載の電波伝送システム。
（付記１７）
複数の反射部を有し、電波の反射角度を走査可能な反射板と、
前記電波の反射角度を走査可能な範囲における画像、又は、前記電波の反射角度を走査可能な範囲における受信端末の位置情報を取得する取得部と、
前記反射板の反射角度を制御する制御部と
を含む、電波伝送システムにおいて、
前記取得部が、前記画像、又は、前記受信端末の位置情報を取得し、
前記制御部が、前記取得部によって取得される前記画像又は前記受信端末の位置情報に基づいて、前記反射板の反射角度を制御する、電波伝送方法。
【符号の説明】
【0152】
１ 壁
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３ 受信端末
Ｐ、Ｐ１ 利用者
ＳＭ、ＳＭ１ スマートフォン（受信端末及び携帯機器の一例）
５ 制御部
１０ 電波伝送システム
１００ 反射板
１００Ａ 反射面
１１０ セル（反射部の一例）
１１１ 共振素子
１１１Ａ 端辺
１１２、１１２Ｈ、１１２Ｖ 共振素子
１１２Ａ、１１２Ｂ 線状エレメント
１１２Ｃ ＰＩＮダイオード
１２０ カメラ（取得部の一例）
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３ 受信端末
Ｐ、Ｐ１ 利用者
ＳＭ、ＳＭ１ スマートフォン（受信端末及び携帯機器の一例）
５ 制御部
１０ 電波伝送システム
１００ 反射板
１００Ａ 反射面
１１０ セル（反射部の一例）
１１１ 共振素子
１１１Ａ 端辺
１１２、１１２Ｈ、１１２Ｖ 共振素子
１１２Ａ、１１２Ｂ 線状エレメント
１１２Ｃ ＰＩＮダイオード
１２０ カメラ（取得部の一例）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
