JP2023021726A - 距離推定装置、アンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受電装置と給電装置との間の距離をリアルタイムに推定可能な距離推定装置を提供する。【解決手段】距離推定装置は、魚眼レンズを通じて取得される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軸及び第２軸を含む第１平面上の極座標での第２位置に変換する位置導出部と、第２位置に基づき第１位置を第１軸と第３軸とを含む第２平面に投影した位置の第２平面内での第３軸に対する第１仰角を取得する仰角取得部とを含み、画像に含まれるマーカの上端部の第３軸に対する第２仰角と第１軸に対する方位角とから求まる上端部の座標と、画像に含まれるマーカの下端部の第３軸に対する第３仰角と第１軸に対する方位角とから求まる下端部の座標と、上端部及び下端部の間の長さとに基づいて、画像取得部とマーカとの間の第１軸方向距離を推定し、第１仰角と第１軸方向距離とから画像取得部とマーカとの間の第３軸方向の距離を推定する。【選択図】図７

Description

本発明は、距離推定装置、アンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法に関する。

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）。

特開２０１９－１３５９００号公報

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

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

このような問題を解決するために、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して受電位相を揃えるためには、受電装置と給電装置との間の距離がリアルタイムに分かることが望ましい。

そこで、受電装置と給電装置との間の距離をリアルタイムに推定可能な距離推定装置、アンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の距離推定装置は、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、第１軸及び第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軸に対する第１仰角を取得する仰角取得部と、前記画像取得部と前記マーカとの間の距離を推定する距離推定部とを含み、前記距離推定部は、前記画像に含まれるマーカの上端部の前記第３軸に対する第２仰角と前記第１軸に対する方位角とから求まる前記上端部の座標と、前記画像に含まれるマーカの下端部の前記第３軸に対する第３仰角と前記第１軸に対する方位角とから求まる前記下端部の座標と、前記上端部及び前記下端部の間の長さとに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第１軸方向における距離を推定し、前記仰角取得部によって取得される第１仰角と、前記推定した前記第１軸方向における距離とに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第３軸方向における距離を推定する。

受電装置と給電装置との間の距離をリアルタイムに推定可能な距離推定装置、アンテナ装置、給電システム、給電装置、及び給電方法を提供することができる。

実施形態の給電装置１００を示す図である。 実施形態の給電装置１００を示す図である。 アレイアンテナ１１０の極座標系を示す図である。 位相データの求め方を説明する図である。 アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００のアンテナ利得を説明する図である。 マーカ５０Ａを示す図である。 アレイアンテナ１１０の極座標系を示す図である。 対向距離Ｚの推定処理を表すフローチャートである。 受電量のシミュレーション結果を示す図である。 給電装置１００の適用例を示す図である。

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

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

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。

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。

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。アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００は、一例として、作業車両に搭載してトンネル内を走行しながら、トンネルの内壁５１に取り付けられたマーカ５０Ａを検出して、受電装置５０Ｂに向けて送電を行う。

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。

ここで、実施形態の距離推定装置１００Ｂは、カメラ１４０と、制御装置１５０の仰角取得部１５２、位置ずれ検出部１５３、及び距離推定部１５４を含み、カメラ１４０とマーカ５０Ａとの間の距離を推定する装置である。図２には、距離推定装置１００Ｂに含まれる、カメラ１４０、仰角取得部１５２、位置ずれ検出部１５３、及び距離推定部１５４に括弧書きで符号１００Ｂを記す。

また、実施形態の給電システムは、アンテナ装置１００Ａ、マイクロ波発生源１３０、マーカ５０Ａ、及び受電装置５０Ｂを含み、マイクロ波発生源１３０で発生したマイクロ波で構成される送電信号をアンテナ装置１００Ａから受電装置５０Ｂに送電するシステムである。給電システムについては、図１０を用いて後述する。また、給電装置１００が受電装置５０に給電するために実行する方法は、実施形態の給電方法である。

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。

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。

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

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

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。

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。

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

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。

また、画像処理部１４２Ｂは、マーカ５０Ａの輪郭を求める処理、最大輪郭を求める処理、及び、マーカ５０Ａの上端と下端の座標を読み出す処理を行い、マーカ５０Ａの上端と下端の座標を表すデータを制御装置１５０に出力する。

マーカ５０Ａの輪郭を求める処理は、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。

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。

マーカ５０Ａの上端と下端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、上端と下端の座標を読み出す処理である。画像処理部１４２Ｂは、読み出したマーカ５０Ａの上端と下端の座標を制御装置１５０に出力する。

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。

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。平面１は、撮像部１４２Ａによって取得された画像データのｘｙ平面であり、画像処理部１４２Ｂ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。

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。

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。

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

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５０Ａ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５０Ａのアレイアンテナ１１０に対する位置Ｐ１は、平面１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Ｐ２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。

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

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

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。

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。

距離推定部１５４は、仰角θａが０度であるときの魚眼レンズ１４１の中心からマーカ５０Ａまでの対向距離ｒ_ＦＤを推定する。仰角θａが０度であることは、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれることの一例である。対向距離ｒ_ＦＤは、カメラ１４０に対してマーカ５０ＡがＺ軸上で対向したときの距離である。

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

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

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

なお、距離推定部１５４は、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれるときには、上述の推定方法で対向距離ｒ_ＦＤを推定するが、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれないときには、上述とは異なる推定方法でリアルタイムに距離Ｘと対向距離Ｚを推定する。距離Ｘ及び対向距離Ｚは、魚眼レンズ１４１の中心からマーカ５０Ａまでの距離のＸ成分及びＺ成分である。リアルタイムに距離Ｘ及び対向距離Ｚを推定するとは、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれない場合において、そのときの仰角θａに応じてリアルタイムに距離Ｘ及び対向距離Ｚを推定することである。上述した対向距離ｒ_ＦＤは、仰角θａがゼロ度（０度）のときに限って推定可能であるのに対して、距離Ｘ及び対向距離Ｚは、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれない様々な角度のときに推定可能であるため、リアルタイムに推定可能である。距離Ｘ及び対向距離Ｚを推定する方法については、図７を用いて後述する。

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、マイクロ波発生源１３０の出力制御、及び、カメラ１４０の撮影制御等を行う。

制御部１５５は、フェーズシフタ１２０における位相のシフト量の制御については具体的に次のように行う。制御部１５５は、距離推定部１５４によって推定される対向距離ｒ_ＦＤと、仰角取得部１５２によって取得される仰角θａとに応じた位相データをメモリ１５６から読み出し、読み出した位相データに基づいてＮ個のフェーズシフタ１２０における位相のシフト量を制御する。距離推定部１５４によって推定される対向距離ｒ_ＦＤは、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれるときと、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれないときとに距離推定部１５４によって推定される対向距離ｒ_ＦＤである。

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

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の受電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、受電装置の受電アンテナが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の受電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から受電装置の受電アンテナまでのＺ軸方向の距離とによって異なる。

そこで、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００は、受電装置の受電アンテナが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、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置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ｒ_ＦＤについての複数セット分の位相データである。また、複数の対向距離ｒ_ＦＤの各々に応じてＮ個のサブアレイ１１０Ａの位相のシフト量を調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ｒ_ＦＤの分だけ用意する。なお、位相データは、角度θｂに基づいて作成されるデータであるため、図２には複数セット分の位相データψ_３（θｂ）～ψ_７（θｂ）をθｂを用いて示す。制御部１５５は、仰角θａと等しい角度θｂについての複数セット分の位相データを用いればよい。また、位相データψ_３（θｂ）～ψ_７（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ψ_３（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。

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

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

メモリ１５６は、格納部の一例であり、位置導出部１５１、仰角取得部１５２、制御部１５５が処理を行う際に実行するプログラム、プログラムの実行に伴い利用するデータ、プログラムの実行によって生じるデータ、及び、カメラ１４０が取得する画像データ等を格納する。また、メモリ１５６は、複数の対向距離ｒ_ＦＤの各々について複数セット分の位相データを格納する。一例として、３ｍ、４ｍ、・・・、７ｍの５種類の対向距離ｒ_ＦＤについて、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。また、メモリ１５６は、マーカ５０Ａの上端と下端との間の長さを表す長さデータを格納する。

次に、仰角θａを求める方法について説明する。

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。

式（１）を展開すると、式（２）が得られる。

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

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

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

式（３）、（４）より、仰角θａは次式（５）で表すことができる。

このように、式（５）を用いて、仰角θａを近似的に求めることができる。

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。

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

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

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

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

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

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。

図５は、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００の効果を説明する図である。図５には対向距離ｒ_ＦＤが４ｍ、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００を搭載した車両の速度が８０ｋｍ／ｈの場合に受電装置の受電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秒は仰角θａが＋７０度になる時刻を表し、＋３００秒は仰角θａが－７０度になる時刻を表す。すなわち、横軸の時間は仰角θａに相当する。

また、図５には、アンテナ装置１００Ａ及び給電装置１００で対向距離と仰角に基づく位相データを用いてフェーズシフタ１２０におけるシフト量を調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。

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。

＜マーカ５０Ａの構成＞
図６は、マーカ５０Ａを示す図である。図６における上下方向は、マーカ５０Ａが設置される際の上下方向を表す。マーカ５０Ａは、図６（Ａ）に示すように、上端５０ＡＵ、下端５０ＡＬ、及び幅広部５０ＡＷを有する。マーカ５０Ａは、一例として、再帰反射（再帰性反射）で赤外線を反射する反射体を含み、マーカ５０Ａの表面全体で赤外線を反射可能である。

マーカ５０Ａは、上下に長い（縦長の）円柱状の形状を有し、幅広部５０ＡＷの幅が最も広く（太く）、上端５０ＡＵ側と下端５０ＡＬ側との幅は、幅広部５０ＡＷよりも細い構成を有する。また、幅広部５０ＡＷよりも上端５０ＡＵ側の部分の上下方向の長さと、幅広部５０ＡＷよりも下端５０ＡＬ側の部分の上下方向の長さとは、一例として等しい。なお、マーカ５０Ａは、赤外線や可視光を反射可能であって、カメラ１４０の画像処理によって上端５０ＡＵ、下端５０ＡＬ、重心の座標を取得可能であればよく、ここに示す構成は一例である。

また、図６（Ｂ）は、撮像部１４２Ａによって取得された画像データに対して、画像処理部１４２Ｂが２値化処理等の画像処理を行って得られたピクセルインデックスの一例を示す。図６（Ｂ）において、横軸はｘ軸、縦軸はｙ軸である。ｘ軸、ｙ軸は、図３に示す平面１のｘ軸、ｙ軸と等しく、原点も等しい。

ピクセルインデックスは、マーカ５０Ａの輪郭を含み、上端５０ＡＵの座標を（ｘ_Ｕ，ｙ_Ｕ）、下端５０ＡＬの座標を（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）、マーカ５０Ａの重心の座標を（ｘ_Ｃ，ｙ_Ｃ）とする。マーカ５０Ａの輪郭は、画像処理部１４２Ｂがピクセルインデックスの分布に基づいて輪郭を抽出する処理を行うことによって求められる。実際のピクセルインデックスには、マーカ５０Ａの輪郭以外に、ノイズ等によって生じる小さな輪郭が含まれる場合があるため、ピクセルインデックの分布に基づいて抽出される複数の輪郭の中から、一番大きい輪郭を求める最大輪郭を求める処理を行うことによって、マーカ５０Ａの輪郭が求められる。さらに、画像処理部１４２Ｂは、最大輪郭として求めたマーカ５０Ａの輪郭から、上端５０ＡＵと下端５０ＡＬの座標を求める。重心の座標は、位置導出部１５１によって求められる。

マーカ５０Ａが上述のような構成を有するのは、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位置導出部１５１がマーカ５０Ａの画像の重心を計算する際に、マーカ５０Ａの中心（上下の中心で、かつ、平面視での中心）に対する重心の位置のずれをなるべく小さくするためである。位置導出部１５１によって、マーカ５０Ａの中心がマーカ５０Ａの重心として導出されることが理想的である。

マーカ５０Ａの中心に対する重心の位置のずれをなるべく小さくするのは、図３に示す極座標系において、マーカ５０Ａの重心と原点ＯのＹ軸方向の高さのずれをなるべく小さくすることで、ＸＺ平面内で仰角θａを高精度に求め、位相制御を高精度に行うためである。

また、マーカ５０Ａの上端５０ＡＵ、下端５０ＡＬ、及び重心の座標と、マーカ５０Ａの上下方向の長さを表す長さデータとを用いて、原点Ｏからマーカ５０ＡまでのＺ軸方向の対向距離Ｚをリアルタイムに推定することが可能になる。対向距離Ｚを推定可能であることについては、図７を用いて後述する。

なお、ここでは、画像処理部１４２Ｂがマーカ５０Ａの上端５０ＡＵと下端５０ＡＬの座標を求める形態について説明するが、必ずしもマーカ５０Ａの上端５０ＡＵと下端５０ＡＬでなくてもよい。例えば、反射体がマーカ５０Ａの上端よりも下側にオフセットした部分までに設けられる場合には、マーカ５０Ａの上端側の部分のうちの反射体が存在する上端部の座標でよい。また、反射体がマーカ５０Ａの下端よりも上側にオフセットした部分までに設けられている場合には、マーカ５０Ａの下端側の部分のうちの反射体が存在する下端部の座標でよい。また、マーカ５０Ａの上下方向の長さを表す長さデータとしては、上端部と下端部の間の長さを表す長さデータを用いればよい。

＜リアルタイムでの対向距離Ｚの推定方法＞
図７は、アレイアンテナ１１０の極座標系を示す図である。対向距離Ｚを推定する処理は、制御装置１５０によって実行される。対向距離Ｚの推定方法は、対向距離Ｚを推定する処理を実行することによって実現される。

図７には、図３と同様に、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とを示す。また、図７には、これらに加えて、マーカ５０Ａを示す。マーカ５０Ａは、中心５０ＡＣ１と重心５０ＡＣ２とが一致するように構成されているが、ピクセルインデックスの最大輪郭に基づいて位置導出部１５１によって導出される重心５０ＡＣ２が中心５０ＡＣ１からずれる場合が有り得るため、図７では、中心５０ＡＣ１と重心５０ＡＣ２とを離して示す。

マーカ５０Ａの中心５０ＡＣ１のＹ座標は、Ｙ＝０である。すなわち、マーカ５０Ａの中心５０ＡＣ１のＹ軸方向の高さは、ＸＹＺ座標系の原点Ｏの高さに揃えてある。また、マーカ５０Ａの上端５０ＡＵ、下端５０ＡＬ、重心５０ＡＣ２のＸＹＺ座標における座標は、それぞれ、（Ｘ，Ｙ_Ｕ，Ｚ）、（Ｘ，Ｙ_Ｌ，Ｚ）、（Ｘ，Ｙ_Ｃ，Ｚ）である。マーカ５０Ａは、Ｙ軸に平行に延在しているため、上端５０ＡＵ、下端５０ＡＬ、重心５０ＡＣ２のＸ座標及びＺ座標は、同一である。なお、図７ではマーカ５０Ａを簡略化して円柱体として示す。

また、上端５０ＡＵの極座標は、仰角θ_Ｕ、方位角φ_Ｕであり、下端５０ＡＬの極座標は、仰角θ_Ｌ、方位角φ_Ｌであり、重心５０ＡＣ２の極座標は、仰角θ_Ｃ、方位角φ_Ｃである。仰角θ_Ｕは第２仰角の一例であり、仰角θ_Ｌは第３仰角の一例である。また、上端５０ＡＵ、下端５０ＡＬ、重心５０ＡＣ２を平面１にそれぞれ投影した点をＰ３_Ｕ、Ｐ３_Ｌ、Ｐ３_Ｃとする。点Ｐ３_Ｕ、Ｐ３_Ｌ、Ｐ３_Ｃの平面１におけるｘｙ座標は、それぞれ、（ｘ_Ｕ，ｙ_Ｕ）、（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）、（ｘ_Ｃ，ｙ_Ｃ）である。また、点Ｐ３_Ｕ、Ｐ３_Ｌ、Ｐ３_Ｃの動径は、それぞれ、ｒ_Ｕ、ｒ_Ｌ、ｒ_Ｃである。

重心５０ＡＣ２の動径ｒ_Ｃは、魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌと、重心５０ＡＣ２の仰角θ_Ｃとを用いると、ｒ_Ｃ＝ｆ_Ｌθ_Ｃで表される。また、重心５０ＡＣ２のｘｙ座標（ｘ_Ｃ，ｙ_Ｃ）は、動径ｒ_Ｃと、方位角φ_Ｃとを用いると、ｘ_Ｃ＝ｒ_Ｃｃｏｓφ_Ｃ、ｙ_Ｃ＝ｒ_Ｃｓｉｎφ_Ｃである。このため、重心５０ＡＣ２の座標（ｘ_Ｃ，ｙ_Ｃ）は、次式（１１）、（１２）で表すことができる。

式（３）で示した仰角θａを重心５０ＡＣ２に当て嵌めると、次式（１３）が成り立つ。ここで、θａ＝ｘ_Ｃ／ｆ_Ｌが成り立つのは、重心５０ＡＣ２について、ｒ_Ｃ＝ｆ_Ｌθ_Ｃが成り立つからである。仰角θａは、第１仰角の一例である。

上端５０ＡＵの仰角θ_Ｕ、方位角φ_Ｕは、上端５０ＡＵのＸＹＺ座標（Ｘ，Ｙ_Ｕ，Ｚ）を用いると、次式（１４）、（１５）で表すことができる。

上端５０ＡＵの動径ｒ_Ｕは、魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌと、上端５０ＡＵの仰角θ_Ｕとを用いると、ｒ_Ｕ＝ｆ_Ｌθ_Ｕで表される。また、上端５０ＡＵの平面１におけるｘｙ座標（ｘ_Ｕ，ｙ_Ｕ）は、動径ｒ_Ｕと、方位角φ_Ｕとを用いると、ｘ_Ｕ＝ｒ_Ｕｃｏｓφ_Ｕ、ｙ_Ｕ＝ｒ_Ｕｓｉｎφ_Ｕである。このため、上端５０ＡＵの座標（ｘ_Ｕ，ｙ_Ｕ）は、次式（１６）、（１７）で表すことができる。

また、上端５０ＡＵと同様に、下端５０ＡＬの仰角θ_Ｌ、方位角φ_Ｌは、下端５０ＡＬのＸＹＺ座標（Ｘ，Ｙ_Ｌ，Ｚ）を用いると、次式（１８）、（１９）で表すことができる。

下端５０ＡＬの動径ｒ_Ｌは、魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌと、下端５０ＡＬの仰角θ_Ｌとを用いると、ｒ_Ｌ＝ｆ_Ｌθ_Ｌで表される。また、下端５０ＡＬの平面１におけるｘｙ座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）は、動径ｒ_Ｌと、方位角φ_Ｌとを用いると、ｘ_Ｌ＝ｒ_Ｌｃｏｓφ_Ｌ、ｙ_Ｌ＝ｒ_Ｌｓｉｎφ_Ｌである。このため、下端５０ＡＬの座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）は、次式（２０）、（２１）で表すことができる。

式（１５）と式（１９）を変形すると、次式（２２）、（２３）がそれぞれ得られる。

式(２２)と式(２３)の差分を取ると、次式（２４）が得られる。

このため、ＸＹＺ座標系の原点Ｏである魚眼レンズ１４１の中心とマーカ５０Ａの重心５０ＡＣ２との間のＸ軸方向の距離Ｘは、式（２４）から次式（２５）のように推定することができる。距離Ｘハットは、推定値である。距離Ｘは、ＸＹＺ座標系の原点Ｏである魚眼レンズ１４１の中心とマーカ５０Ａの重心５０ＡＣ２との間の距離のＸ軸方向成分である。

また、マーカ５０Ａの中心５０ＡＣ１がＸＹＺ座標系の原点Ｏである魚眼レンズ１４１の中心と同じ高さであり、重心５０ＡＣ２のＹ座標（Ｙ_Ｃ）については、Ｙ_Ｃ≒０が成り立つ。また、図３に示す仰角θの点Ｐ１のＹ座標を０（Ｙ＝０）にすると、仰角θは、仰角θをＸＺ平面に投影して得られる仰角θａであると考えることができる。このため、ＸＹＺ座標系の原点Ｏである魚眼レンズ１４１の中心と、マーカ５０Ａの重心５０ＡＣ２との間のＺ軸方向の対向距離Ｚは、次式（２６）で表すことができる。対向距離Ｚハットは推定値である。

ここで、マーカ５０Ａの上端５０ＡＵと下端５０ＡＬとの間の長さＬ_ＰＭは、Ｙ_Ｕ－Ｙ_Ｌであるので、式（２６）から次式（２７）が得られる。

なお、Ｙ_Ｕ－Ｙ_Ｌは、距離Ｘを推定する式（２５）の分子にも含まれるので、式（２５）の分子に長さＬ_ＰＭを代入して距離Ｘを推定し、推定した距離Ｘハットと仰角θａとを用いて、式（２６）から対向距離Ｚハットを求めてもよい。

距離推定部１５４は、画像データを用いて対向距離Ｚを推定するので、対向距離Ｚハットは推定値である。このような対向距離Ｚは、仰角θａが０度のときには、ｘ_Ｕ、ｘ_Ｌ、ｔａｎθａの値が０になるため求めることができないが、０度以外のときには、リアルタイムで求めることができる。対向距離Ｚは、アレイアンテナ１１０の中心（ＸＹＺ座標系の原点Ｏ）とマーカ５０Ａの重心５０ＡＣ２との間の距離のＺ成分（Ｚ軸方向の距離）である。アレイアンテナ１１０の中心（ＸＹＺ座標系の原点Ｏ）は、魚眼レンズ１４１の中心である。

車両に搭載された給電装置１００がマーカ５０Ａ及び受電装置５０Ｂに対して移動する場合には、給電装置１００から見たマーカ５０Ａの相対位置は時々刻々と変化するので、マーカ５０Ａの画像データを用いて、マーカ５０Ａの重心５０ＡＣ２の検出及び追跡を行うことが可能である。しかしながら、対向距離Ｚハットは略一定の値であるため、仰角θａが所定の離散角度（例えば、６０度、５０度、４０度、３０度、２０度）毎に対向距離Ｚを推定して、複数の離散角度において推定した対向距離Ｚハットの平均を取り、対向距離Ｚハットの平均値を用いて位相制御を行ってもよい。

アレイアンテナ１１０の中心（ＸＹＺ座標系の原点Ｏ）と、受電装置の受電アンテナとの距離Ｒｒｅｆは、次式（２８）で求めることができる。

ここで、マーカ５０Ａの中心５０ＡＣ１の高さは、ＸＹＺ座標系の原点Ｏの高さと合わせてあるため、式（２８）においてＹ＝０として考えることができる。Ｎ個のサブアレイ１１０Ａのうちのｉ番目のサブアレイ１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１と、受電装置の受電アンテナとの距離Ｒｉは、式（２８）を利用して次式（２９）で表すことができる。

ここで、（ｄ_ｉ，ｘ，ｄ_ｉ，ｙ）は、ｉ番目のサブアレイ１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１のＸＹＺ座標系におけるＸＹ座標である。各サブアレイ１１０Ａの中では、Ｙ軸方向に配置される複数のアンテナ素子１１１には同一位相の送電信号を供給し、位相差を設けないので、ｄ_ｉ，ｙ＝０と設定する。アレイアンテナ１１０の中心から受電装置の受電アンテナまでの距離Ｒｒｅｆと、ｉ番目のサブアレイ１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１と、受電装置の受電アンテナとの距離Ｒｉとの経路長差τｉは、次式（３０）で求めることができる。

対向距離Ｚハットと仰角θａとが与えられたとき、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１から受電装置５０のアンテナが受電する送電信号の位相を揃えるためには、i番目のサブアレイ１１０Ａのアンテナ素子１１１に供給する送電信号の位相は、次式（３１）のようになる。

ここで、λは送電に使用するマイクロ波の波長である。

式（３１）で表される位相は、上述した位相データと同じ考え方に基づいており、位相データの代わりに用いてもよい。式（３１）で表される位相は、リアルタイムに計算することが可能であるため、リアルタイムに計算して位相制御を行ってもよい。式（３１）を用いて位相を計算する場合は、例えば制御部１５５が行えばよい。また、必ずしもリアルタイムに計算する必要はなく、いくつかの離散的な対向距離Ｚハットと仰角θａに対して求めてメモリ１５６に格納しておき、リアルタイムに推定される対向距離Ｚハットと仰角θａに対応する位相を読み出して、位相制御を行ってもよい。

＜リアルタイムでの対向距離Ｚの推定処理＞
図８は、対向距離Ｚの推定処理を表すフローチャートである。処理がスタートすると、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の各画素の輝度値を読み取る（ステップＳ１）。

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値化を行い、ピクセルインデックスの分布を求める（ステップＳ２）。

画像処理部１４２Ｂは、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（ステップＳ３）。

画像処理部１４２Ｂ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（最大輪郭）を求める処理を行う（ステップＳ４）。

位置導出部１５１は、画像処理部１４２Ｂによって求められたピクセルインデックスに含まれる最大輪郭の重心を計算する（ステップＳ５Ａ）。これにより、マーカ５０Ａの重心５０ＡＣ２の座標が導出される。位置導出部１５１は、最大輪郭の重心を重心５０ＡＣ２の座標として取り扱う。

画像処理部１４２Ｂは、画像処理部１４２Ｂによって求められた最大輪郭の上端と下端の座標を読み出す（ステップＳ５Ｂ）。これにより、マーカ５０Ａの上端５０ＡＵと下端５０ＡＬの座標が求まる。ステップＳ５Ｂの処理は、ステップＳ５Ａと平行して行われる。画像処理部１４２Ｂは、読み出した最大輪郭の上端と下端の座標をマーカ５０Ａの上端５０ＡＵと下端５０ＡＬの座標として制御装置１５０に出力する。

仰角取得部１５２は、重心５０ＡＣ２の仰角θ_Ｃ及び方位角φ_Ｃを用いて式（１３）に基づいて仰角θａを求める（ステップＳ６Ａ）。重心５０ＡＣ２の仰角θ_Ｃと方位角φ_Ｃは、重心５０ＡＣ２の座標（ｘ_Ｃ，ｙ_Ｃ）から求めればよい。

距離推定部１５４は、メモリ１５６から長さＬ_ＰＭを表すデータを読み出し、式（２５）を用いて距離Ｘを推定する（ステップＳ６Ｂ）。

距離推定部１５４は、距離Ｘハットと仰角θａとに基づいて、式（２６）を用いて対向距離Ｚを推定する（ステップＳ７）。

＜受電量のシミュレーション結果＞
図９は、受電量のシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーション結果は、対向距離Ｚを３ｍに設定して得たものである。図９において、横軸は時間（ｍｓ）、左側の縦軸は仰角θａ（度）、右側の縦軸は受電装置５０Ｂの受電量（ｍＪ）である。受電量は、受電装置５０が給電装置１００から受電する受電電力量である。また、図９において、一点鎖線は仰角θａの時間変化を示す。実線は、給電装置１００から受電する受電装置５０Ｂの受電量の時間変化を示す。破線は、比較用の給電装置から受電する受電装置５０Ｂの受電量の時間変化を示す。

ここで、比較用の給電装置は、＃１～＃Ｎのすべてのサブアレイ１１０Ａのアンテナ素子１１１から送電する送電信号の位相が等しく、仰角θａの方向に存在する受電装置５０Ｂに向けて送電信号を送電する。このため、比較用の給電装置のＮ個のサブアレイ１１０Ａのアンテナ素子１１１から受電装置の受電アンテナが受電する送電信号の位相は揃っていない。

受電装置５０Ｂに対して給電装置１００がＸ軸方向に移動したことを想定して、図９に示すように仰角θａを＋３０度から－３０度まで変化させたところ、給電装置１００からの受電量は、比較用の給電装置からの受電量に比べて約５０％多かった。これにより、給電装置１００で対向距離Ｚをリアルタイムに推定しながら、＃１～＃Ｎのすべてのサブアレイ１１０Ａのアンテナ素子１１１から送電する送電信号の位相が、仰角θａの方向に位置する受電装置の受電アンテナで揃うように位相制御を行うことにより、受電装置５０Ｂの受電量を大幅に増大させることができることを確認できた。

以上、式（２５）及び式（２６）、又は、式（２５）乃至式（２７）を用いれば、距離推定部１５４は、マーカ５０Ａの上端５０ＡＵと下端５０ＡＬとの間の長さＬ_ＰＭを用いて、ＸＹＺ座標系の原点Ｏである魚眼レンズ１４１の中心と、マーカ５０Ａの重心５０ＡＣ２との間の対向距離Ｚをリアルタイムで推定することができる。対向距離Ｚは、原点Ｏから見たマーカ５０Ａの重心５０ＡＣ２のＺ座標の推定値を表す。

したがって、受電装置５０Ｂと給電装置１００との間の対向距離Ｚハットをリアルタイムに推定可能な距離推定装置１００Ｂ、アンテナ装置１００Ａ、給電システム、給電装置１００、及び給電方法を提供することができる。

距離推定部１５４は、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれないときに、対向距離Ｚをリアルタイムで推定することができる。所定角度範囲は、一例として、距離推定部１５４が式（２７）を用いて対向距離Ｚハットの演算を行うのに適していない範囲であり、仰角θａが０度になる角度の前後の所定の範囲である。

また、距離推定部１５４は、式（２５）で示したように、Ｘ軸方向の距離Ｘについても、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれないときに、リアルタイムで推定することができる。式（２５）の分子のＹ_Ｕ－Ｙ_Ｌは、マーカ５０Ａの上端５０ＡＵと下端５０ＡＬとの間の長さＬ_ＰＭであり、分母のｔａｎφ_Ｕ、ｔａｎφ_Ｌは、式（２７）に示すように点Ｐ３_Ｕ、Ｐ３_Ｌのｘｙ座標（ｘ_Ｕ，ｙ_Ｕ）、（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）で計算可能だからである。距離推定部１５４は、対向距離Ｚハットと同様に、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれないときに距離Ｘを推定することができる。

また、マーカ５０Ａは上下方向の長さの方が横方向の長さよりも長いので、ピクセルインデックスに含まれる輪郭から位置導出部１５１が導出するマーカ５０Ａの重心が、マーカ５０Ａの上下方向の中心に合いやすくなり、中心からの重心の位置ずれを少なくすることができる。この結果、仰角θａを高精度に算出でき、位相制御を高精度に行うことができる。

また、マーカ５０Ａは、上下方向における中央部に幅広部５０ＡＷを有するので、ピクセルインデックスに含まれる輪郭から位置導出部１５１が導出するマーカ５０Ａの重心の位置をマーカ５０Ａの中心部に誘導することができる。この結果、仰角θａを高精度に算出でき、位相制御を高精度に行うことができる。

また、幅広部５０ＡＷは、マーカ５０Ａの上下方向の中央に位置するので、ピクセルインデックスに含まれる輪郭から位置導出部１５１が導出するマーカ５０Ａの重心の位置をマーカ５０Ａの中心に誘導することができる。この結果、仰角θａをより高精度に算出でき、位相制御をより高精度に行うことができる。

また、マーカ５０Ａの上端５０ＡＵ及び下端５０ＡＬの間の長さを表す長さデータをメモリ１５６に格納するので、距離Ｘハット又は対向距離Ｚハットの計算を容易に行うことができる。

また、マーカ５０Ａの上端部及び下端部は、それぞれ、マーカ５０Ａの上端及び下端であるので、ピクセルインデックスを容易に求めることができる。

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

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１１０Ａ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毎に調節するので、Ｘ軸方向における位相制御で、受電装置５０Ｂに位相の揃った送電信号を送電可能である。また、Ｘ軸方向における位相制御のみで位相制御を行うので、位相制御を簡略化できる。

また、距離推定部１５４は、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれるときには、図３に示すように、等距離射影によって得られた位置Ｐ１をＸＹ平面に平行な平面１上における極座標に変換して位置Ｐ２を求め、さらに位置Ｐ２をＸ軸に写像した写像位置Ｐ２ａのＸ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌで除算することで、仰角θａ（＝ｒ・ｃｏｓφ／ｆ_Ｌ）を求めることができる。

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

また、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれるときに、位置ずれ検出部１５３がＹ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれを検出し、位置ずれが生じている場合は、距離推定部１５４がメモリ１５６からＹ軸方向における位置ずれに対してピクセルインデックス数が変化する度合を表すデータを読み出し、Ｙ軸方向の位置ずれの度合に応じて補正したピクセルインデックス数を用いて対向距離ｒ_ＦＤを推定する。このため、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれるときに、Ｙ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じている場合には、制御部１５５は、補正されたピクセルインデックス数を用いて推定した対向距離ｒ_ＦＤに応じた複数セット分の位相データを用いることで、Ｙ軸方向におけるカメラ１４０とマーカ５０Ａとの位置ずれが生じていても受電装置５０ＢまでのＺ軸方向の距離に応じて近距離でも受電装置５０Ｂが効率的に受電できるように送電可能なアンテナ装置１００Ａ、及び、給電システム、給電装置１００、及び給電方法を提供することができる。

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

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

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

＜給電装置１００の適用例及び給電システム１０＞
図１０は、給電装置１００の適用例を示す図である。給電装置１００は、一例として車両６０に搭載されており、トンネルの内壁５１にはターゲットとしての受電アンテナ５０Ｃが設けられている。受電アンテナ５０Ｃにはマーカ５０Ａと受電装置５０Ｂとが取り付けられている。マーカ５０Ａは、図６（Ａ）に示したマーカ５０Ａであり、受電アンテナ５０Ｃは、マーカ５０Ａの幅広部５０ＡＷの隣に配置されている。給電装置１００がマーカ５０Ａの画像データから求めた重心５０ＡＣ２に向けて送電信号のビームを放射するため、受電アンテナ５０Ｃで効率的に受電可能にするためである。トンネルの内壁５１と車両６０との間の距離は通過するトンネル毎に異なる。また、車両６０が走行する際に、車両６０が走行車線に対して斜め方向に走行すると、内壁５１と車両６０との間の距離は時々刻々と変化する場合がある。

ここで、給電装置１００、マーカ５０Ａ、受電装置５０Ｂ、及び受電アンテナ５０Ｃを含むシステムは、実施形態の給電システム１０である。給電装置１００は、アンテナ装置１００Ａ及びマイクロ波発生源１３０を含むため、給電システム１０は、アンテナ装置１００Ａ、マイクロ波発生源１３０、マーカ５０Ａ、受電装置５０Ｂ、及び受電アンテナ５０Ｃを含む。

車両６０が＋Ｘ軸方向に走行する際に、給電装置１００は、カメラ１４０でマーカ５０Ａの位置をＸＹ平面に平行な平面上における極座標に変換し、さらにＸ軸に写像した写像位置（Ｐ２ａに相当する写像位置）のＸ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌで除算して仰角θａ（＝ｒ・ｃｏｓφ／ｆ_Ｌ）を求める。また、給電装置１００は、マーカ５０Ａの画像データとマーカ５０Ａの上下方向の長さＬＰＭとに基づいて対向距離Ｚハットをリアルタイムで求め、対向距離Ｚハットと仰角θａに応じた位相データをメモリ１５６から読み出してＮ個のフェーズシフタ１２０におけるシフト量を制御すれば、給電装置１００が移動しながら、Ｎ個のサブアレイ１１０Ａから受電装置５０Ｂの受電アンテナ５０Ｃに常に同一位相の送電信号を送電することができる。同一位相の送電信号は、ビームとして受電アンテナ５０Ｃに照射される。また、給電装置１００は、位相データをメモリ１５６から読み出す代わりに、上述した式（９）を用いて、リアルタイムにＮ個のサブアレイ１１０Ａから送電する送電信号の位相を設定してもよい。

また、距離推定部１５４は、仰角θａが０度を含む所定角度範囲に含まれるときには、画像処理部１４２Ｂが取得した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までの対向距離ｒ_ＦＤを推定してもよい。また、給電装置１００は、仰角θａが所定の離散角度（例えば、６０度、５０度、４０度、３０度、２０度）毎に対向距離Ｚを推定して、複数の離散角度において推定した対向距離Ｚハットの平均を取り、対向距離Ｚハットの平均値を用いて位相制御を行ってもよい。

例えば、トンネルの内壁５１に取り付けてあるジェットファンや標識等のインフラ構造物を内壁５１に固定する固定部に、受電アンテナ５０Ｃと、固定部のボルト等の緩みを監視するセンサと、レクテナと、無線通信モジュールとを設けておき、車両６０で走行しながら給電装置１００から受電アンテナ５０Ｃにビームを放射すると、受電アンテナ５０Ｃに接続されたレクテナが電力を発生して無線通信モジュールを起動し、無線通信モジュールがセンサの出力を表す信号を放射し、車両６０側で受信することにより、走行しながらインフラ構造物の固定状態を検査することができる。

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

また、ＸＺ平面からずれた受電アンテナ５０Ｃの位置からＸ軸に写像した写像位置（Ｐ２ａに相当する写像位置）のＸ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を求め、Ｘ座標（ｒ・ｃｏｓφ）を魚眼レンズ１４１の焦点距離ｆ_Ｌで除算した値（ｒ・ｃｏｓφ／ｆ_Ｌ）を仰角θａとして使用してビームを制御するので、Ｘ軸方向に走行する車両６０がＹ軸のプラスマイナスのどちらかにシフトとしている場合でも、その位置ずれを吸収して仰角θａを求めることができる。

また、ここでは図１０を用いて給電装置１００（アンテナ装置１００Ａ）がトンネルの内壁５１に設けられた無線通信モジュールと通信する形態について説明したが、無線通信モジュールはトンネルの内壁５１に設けられているものに限らず、様々な場所等に設置されていてよい。このようにすれば、給電装置１００（アンテナ装置１００Ａ）を通信装置として利用することができる。

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

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

Claims (16)

1. 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、第１軸及び第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軸に対する第１仰角を取得する仰角取得部と、
   前記画像取得部と前記マーカとの間の距離を推定する距離推定部と
   を含み、
   前記距離推定部は、
   前記画像に含まれるマーカの上端部の前記第３軸に対する第２仰角と前記第１軸に対する方位角とから求まる前記上端部の座標と、前記画像に含まれるマーカの下端部の前記第３軸に対する第３仰角と前記第１軸に対する方位角とから求まる前記下端部の座標と、前記上端部及び前記下端部の間の長さとに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第１軸方向における距離を推定し、
   前記仰角取得部によって取得される第１仰角と、前記推定した前記第１軸方向における距離とに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第３軸方向における距離を推定する、距離推定装置。
2. 前記距離推定部は、前記仰角取得部によって取得される第１仰角がゼロ度を含む所定角度範囲に含まれないときに、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第１軸方向における距離を推定するとともに、前記仰角取得部によって取得される第１仰角と、前記推定した前記第１軸方向における距離とに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第３軸方向における距離を推定する、請求項１に記載の距離推定装置。
3. 前記距離推定部は、前記仰角取得部によって取得される第１仰角がゼロ度を含む前記所定角度範囲に含まれるときに、前記画像取得部によって取得される画像に基づいて、前記画像取得部から前記マーカまでの前記第３軸方向における距離を推定する、請求項２に記載の距離推定装置。
4. 前記画像取得部によって取得される画像に含まれるマーカの重心の位置に基づいて、前記第２軸方向における前記画像取得部と前記マーカとの位置ずれを検出する位置ずれ検出部をさらに含み、
   前記距離推定部は、前記仰角取得部によって取得される第１仰角がゼロ度を含む前記所定角度範囲に含まれるときに、前記位置ずれ検出部によって検出される位置ずれの度合に応じて補正された前記画像に基づいて、前記画像取得部から前記マーカまでの前記第３軸方向における距離を推定する、請求項３に記載の距離推定装置。
5. 前記上端部及び前記下端部は、それぞれ、前記マーカの上端及び下端である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の距離推定装置。
6. 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、前記第１仰角として求める、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の距離推定装置。
7. 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６に記載の距離推定装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の距離推定装置と、
   前記第１軸及び前記第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、
   前記仰角取得部によって取得される第１仰角と、前記距離推定部によって推定される前記第３軸方向における距離とに基づいて前記位相調節部を制御する制御部と
   を含む、アンテナ装置。
9. 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８に記載のアンテナ装置。
10. 前記マーカの前記上端部及び前記下端部の間の長さを表す長さデータを格納する格納部をさらに含む、請求項８又は９に記載のアンテナ装置。
11. 前記複数のアンテナ素子から前記マーカの位置にある受電装置にそれぞれ前記送電信号を送電する際の複数の位相であって、前記受電装置が前記複数のアンテナ素子から前記送電信号を受電する位相が揃うように調節された複数の位相を表す位相データを複数の前記第１仰角に応じた複数セット分だけ格納する格納部をさらに含み、
    前記格納部は、前記複数セット分の前記位相データを前記画像取得部から前記マーカまでの複数種類の距離に応じて複数格納しており、
    前記制御部は、前記距離推定部によって推定される前記第３軸方向における距離と、前記仰角取得部によって取得される第１仰角とに応じた前記位相データを前記格納部から読み出し、読み出した前記位相データに基づいて前記位相調節部を制御する、請求項８又は９に記載のアンテナ装置。
12. 請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のアンテナ装置と、
    前記複数のアンテナ素子に前記送電信号を供給する電波発生源と、
    前記マーカの位置にある受電装置と、
    前記受電装置に取り付けられる前記マーカと
    を含み、
    前記マーカは、上下方向の長さの方が横方向の長さよりも長い、給電システム。
13. 前記マーカは、上下方向における中央部に幅広部を有する、請求項１２に記載の給電システム。
14. 前記幅広部は、前記上下方向の中央に位置する、請求項１３に記載の給電システム。
15. 第１軸及び第２軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
    電波発生源と、
    前記アレイアンテナと前記電波発生源との間に設けられ、前記電波発生源から前記複数のアンテナ素子に供給される送電信号の位相を前記第１軸方向において調節する位相調節部と、
    魚眼レンズを通じて画像を取得する画像取得部と、
    前記画像取得部によって取得される画像に含まれるマーカの前記画像取得部に対する第１位置を、第１軸及び第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軸に対する第１仰角を取得する仰角取得部と、
    前記画像取得部と前記マーカとの間の距離を推定する距離推定部と、
    前記仰角取得部によって取得される第１仰角と、前記距離推定部によって推定される前記第３軸方向における距離とに基づいて前記位相調節部を制御する制御部と
    を含み、
    前記距離推定部は、
    前記画像に含まれるマーカの上端部の前記第３軸に対する第２仰角と前記第１軸に対する方位角とから求まる前記上端部の座標と、前記画像に含まれるマーカの下端部の前記第３軸に対する第３仰角と前記第１軸に対する方位角とから求まる前記下端部の座標と、前記上端部及び前記下端部の間の長さとに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第１軸方向における距離を推定し、
    前記仰角取得部によって取得される第１仰角と、前記推定した前記第１軸方向における距離とに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第３軸方向における距離を推定する、給電装置。
16. 第１軸及び第２軸に沿って二次元的に配置される複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
    電波発生源と、
    前記アレイアンテナと前記電波発生源との間に設けられ、前記電波発生源から前記複数のアンテナ素子に供給される送電信号の位相を前記第１軸方向において調節する位相調節部と、
    魚眼レンズを通じて画像を取得する画像取得部と、
    前記画像取得部によって取得される画像に含まれるマーカの前記画像取得部に対する第１位置を、第１軸及び第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軸に対する第１仰角を取得する仰角取得部と
    を含む、給電装置において、
    前記画像に含まれるマーカの上端部の前記第３軸に対する第２仰角と前記第１軸に対する方位角とから求まる前記上端部の座標と、前記画像に含まれるマーカの下端部の前記第３軸に対する第３仰角と前記第１軸に対する方位角とから求まる前記下端部の座標と、前記上端部及び前記下端部の間の長さとに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第１軸方向における距離を推定し、
    前記仰角取得部によって取得される第１仰角と、前記推定した前記第１軸方向における距離とに基づいて、前記画像取得部と前記マーカとの間の前記第３軸方向における距離を推定し、
    前記仰角取得部によって取得される第１仰角と、前記推定した前記第３軸方向における距離とに基づいて前記位相調節部を制御する、給電方法。

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