(57)【要約】  移動体に備えられ、送信波を送信し、その反射波を受信する送受信器（１１０）と、反射波の偏波状態である反射偏波状態が、移動体の移動方向において、予め定められた距離毎に変化するように、送信波の全ての偏波成分を反射波として反射する反射器（１５０）と、送受信器（１１０）で受信された反射波から反射偏波状態を読み取る偏波情報読取部（１２０）と、偏波情報読取部（１２０）で読み取られた反射偏波状態の変化から、移動体の位置を特定する位置計測部（１３０）とを備える。
2021033284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に備えられ、送信波を送信し、前記送信波の反射波を受信する送受信器と、
前記反射波の偏波状態である反射偏波状態が、前記移動体の移動方向において、予め定められた距離毎に変化するように、前記送信波の全ての偏波成分を前記反射波として反射する反射器と、
前記送受信器で受信された前記反射波から前記反射偏波状態を読み取る偏波情報読取部と、
前記偏波情報読取部で読み取られた前記反射偏波状態の変化から、前記移動体の位置を特定する位置特定部と、を備えること、
を特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記反射器は、前記送信波を反射する複数の種類の反射部を前記移動体の移動方向に並べることにより構成されており、
前記複数の種類の反射部の各々の種類は、前記反射偏波状態が異なっていること
を特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記複数の種類の反射部は、前記予め定められた距離毎に別の種類となるように隙間なく並べられていること
を特徴とする請求項２に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記複数の種類の反射部の各々の種類は、前記反射波を構成する二つの偏波成分の位相差が異なるように、前記送信波を反射すること
を特徴とする請求項２又は３に記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記送信波の偏波状態である送信偏波状態は、直線偏波における偏波方向又は円偏波における回転方向であり、
前記反射偏波状態は、直線偏波における偏波方向又は円偏波における回転方向であること
を特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記送信波は、第１の偏波方向を有する直線偏波の第１の偏波成分と、第２の偏波方向を有する直線偏波の第２の偏波成分とを含み、
前記複数の種類の反射部は、前記第１の偏波方向及び前記第２の偏波方向を変化させずに、前記送信波を反射する第１の種類の反射部と、前記第１の偏波方向を変化させずに、前記第２の偏波方向を１８０度変化させて、前記送信波を反射する第２の種類の反射部と、を少なくとも含むこと
を特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項７】
前記第１の種類の反射部は、
前記送信波が入射し、前記第１の偏波成分及び前記第２の偏波成分を反射する第１の金属の第１の層と、
前記第１の層の下の絶縁体の第２の層と、
前記第２の層の下の第２の金属の第３の層と、を有し、
前記第２の種類の反射部は、
前記送信波が入射し、前記第１の偏波成分を反射するとともに、前記第２の偏波成分を透過させる偏光子の第４の層と、
前記第４の層の下の前記絶縁体の第５の層と、
前記第５の層の下の、前記第２の偏波成分を反射する前記第２の金属の第６の層と、を有し、
前記第２の層及び前記第５の層の厚さは、予め定められた正の奇数と、前記送信波の真空中の波長とを乗じた値から、４に前記絶縁体の屈折率を乗じた値を除した値であること
を特徴とする請求項６に記載の位置計測装置。
【請求項８】
前記送信波の偏波は、予め定められた方向に回転する円偏波であり、
前記複数の種類の反射部は、前記送信波を、第１の偏波方向を有する直線偏波の第１の偏波成分及び第２の偏波方向を有する直線偏波の第２の偏波成分として反射する第１の種類の反射部と、前記送信波を、前記第２の偏波成分及び第３の偏波方向を有する直線偏波の第３の偏波成分として反射する第２の種類の反射部とを少なくとも含み、
前記第１の偏波方向と前記第２の偏波方向とを合成した第１の合成偏波方向と、前記第２の偏波方向と第３の偏波方向とを合成した第２の合成偏波方向とは、９０度の差を有すること
を特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項９】
前記第１の種類の反射部は、
前記送信波が入射し、前記送信波を前記第１の偏波成分として反射する第１の偏光子の第１の層と、
前記第１の層の下の絶縁体の第２の層と、
前記第２の層の下の、前記送信波を前記第２の偏波成分として反射する金属の第３の層とを有し、
前記第２の種類の反射部は、
前記送信波が入射し、前記送信波を前記第２の偏波成分として反射する第２の偏光子の第４の層と、
前記第４の層の下の前記絶縁体の第５の層と、
前記第５の層の下の、前記送信波を前記第３の偏波成分として反射する前記金属の第６の層とを有し、
前記第２の層及び前記第５の層の厚さは、８の倍数に１を加えた値と、前記送信波の真空中の波長とを乗じた値から、１６に前記絶縁体の屈折率を乗じた値を除した値であること
を特徴とする請求項８に記載の位置計測装置。
【請求項１０】
前記送信波は、予め定められた偏波方向を有する直線偏波の偏波成分を含み、
前記複数の種類の反射部は、前記送信波を、時計回りに回転する円偏波に変化させて反射する第１の種類の反射部と、前記送信波を、反時計回りに回転する円偏波に変化させて反射する第２の種類の反射部とを少なくとも含むこと
を特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１１】
前記第１の種類の反射部は、
前記送信波が入射し、前記送信波を、第１の偏波方向を有する直線偏波の第１の偏波成分として反射する第１の偏光子の第１の層と、
前記第１の層の下の絶縁体の第２の層と、
前記第２の層の下の、前記送信波を、第２の偏波方向を有する第２の偏波成分として反射する金属の第３の層とを有し、
前記第２の種類の反射部は、
前記送信波が入射し、前記送信波を、前記第２の偏波成分として反射する第２の偏光子の第４の層と、
前記第４の層の下の前記絶縁体の第５の層と、
前記第５の層の下の、前記送信波を、第３の偏波方向を有する第３の偏波成分として反射する前記金属の第６の層とを有し、
前記第２の層及び前記第５の層の厚さは、８の倍数に１を加えた値と、前記送信波の真空中の波長とを乗じた値から、１６に前記絶縁体の屈折率を乗じた値を除した値であること
を特徴とする請求項１０に記載の位置計測装置。
【請求項１２】
前記位置特定部は、前記偏波情報読取部で読み取られた前記反射偏波状態が変化する毎に前記予め定められた距離を加算することで、前記位置を特定すること
を特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１３】
前記送受信器は、前記送信波として第１の送信波を送信し、前記第１の送信波の前記反射波である第１の反射波を受信する第１の送受信部、及び、前記送信波として第２の送信波を送信し、前記第２の送信波の前記反射波である第２の反射波を受信する第２の送受信部を備え、
前記第１の送受信部及び前記第２の送受信部は、前記移動体の移動方向に予め定められた間隔を空けて配置されており、
前記偏波情報読取部は、前記第１の送受信部で受信された前記第１の反射波における二つの偏波成分の受信強度の差である第１の受信強度差と、前記第２の送受信部で受信された前記第２の反射波における二つの偏波成分の受信強度の差である第２の受信強度差とを算出し、
前記位置特定部は、前記第１の受信強度差及び前記第２の受信強度差に対して直交検波を行うことにより、位相を算出し、算出された前記位相から前記移動体の位置を特定すること
を特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１４】
前記間隔は、予め定められた偶数に０．５を加算した値を前記予め定められた距離に乗算した値であること
を特徴とする請求項１３に記載の位置計測装置。
【請求項１５】
前記移動方向に交差する方向に、複数の前記反射器が設けられており、
前記複数の反射器は、前記反射偏波状態の前記交差する方向における配列が、前記予め定められた距離毎に固有となるようにされており、
前記送受信器は、前記交差する方向に配置され、各々が前記移動体の移動に伴って、前記複数の反射器の各々の対応する位置を通過するように設けられた複数の送受信部を備え、
前記複数の送受信部の各々は、前記送信波を送信し、前記反射波を受信し、
前記位置特定部は、前記偏波情報読取部で読み取られた前記反射偏波状態の配列に従って、前記移動体の位置を特定すること
を特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１６】
前記送受信器は、前記移動方向に配置され、前記送信波を送信し、前記反射波を受信する複数の送受信部を備え、
前記反射器は、前記偏波情報読取部で読み取られる前記反射偏波状態の前記移動方向における配列が、前記予め定められた距離毎に固有となるようにされており、
前記位置特定部は、前記偏波情報読取部で読み取られた前記反射偏波状態の配列に従って、前記移動体の位置を特定すること
を特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１７】
前記送信波は、周波数が１０テラヘルツ以下のテラヘルツ波、又は、電波であること
を特徴とする請求項１から１６の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１８】
移動体から送信波を送信し、前記送信波の反射波を前記移動体において受信することで、前記移動体の位置を計測する位置計測方法であって、
前記送信波を送信し、
前記反射波の偏波状態である反射偏波状態が、前記移動体の移動方向において、予め定められた距離毎に変化するように、前記送信波の全ての偏波成分を前記反射波として反射し、
前記反射波を受信し、
受信された前記反射波から前記反射偏波状態を読み取り、
読み取られた前記反射偏波状態の変化から、前記移動体の位置を特定すること
を特徴とする位置計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測装置及び位置計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電磁波を送受信する装置を用いて、移動体の位置を計測する技術が開示されている。この技術は、電磁波の所定の各偏波成分を反射する複数の反射部を配置した電磁波反射器に対して、電磁波を送信し、その反射波の偏波状態を読み取る。そして、特許文献１に記載された技術は、読み取られた偏波状態に基づいて、位置を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１４３９８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、電磁波の所定の偏波成分のみが反射部によって反射され、信号として電磁波送受信部に検出される。一方、反射部に反射されない偏波成分は、反射部を透過する。そして、従来の技術では、反射部後方に反射構造物がある場合、反射部を透過した偏波成分もこれによって反射され、雑音として電磁波送受信部に検出される。以上によって、従来の技術では、信号雑音比が低下し、位置計測精度は悪化する。【０００５】
そこで、本発明は、反射器後方の反射構造物の影響を受けず、高い位置計測精度を維持できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る位置計測装置は、移動体に備えられ、送信波を送信し、前記送信波の反射波を受信する送受信器と、前記反射波の偏波状態である反射偏波状態が、前記移動体の移動方向において、予め定められた距離毎に変化するように、前記送信波の全ての偏波成分を前記反射波として反射する反射器と、前記送受信器で受信された前記反射波から前記反射偏波状態を読み取る偏波情報読取部と、前記偏波情報読取部で読み取られた前記反射偏波状態の変化から、前記移動体の位置を特定する位置特定部と、を備えること、を特徴とする。【０００７】
移動体から送信波を送信し、前記送信波の反射波を前記移動体において受信することで、前記移動体の位置を計測する位置計測方法であって、前記送信波を送信し、前記反射波の偏波状態である反射偏波状態が、前記移動体の移動方向において、予め定められた距離毎に変化するように、前記送信波の全ての偏波成分を前記反射波として反射し、前記反射波を受信し、受信された前記反射波から前記反射偏波状態を読み取り、読み取られた前記反射偏波状態の変化から、前記移動体の位置を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一又は複数の態様によれば、反射器後方の反射構造物の影響を受けず、高い位置計測精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る位置計測装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における電磁波送受信部と、電磁波反射器との俯瞰図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態１における第１の反射部からの反射波を説明するための概略図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態２における第２の反射部からの反射波を説明するための概略図である。
【図５】ハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る位置計測装置の電磁波送受信器の電磁波送受信部の中心がｘ軸の正方向に移動したときの、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度、１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波の受信強度と、各電磁波の受信強度差と、計測した位置とを示すグラフである。
【図７】実施の形態２に係る位置計測装置の構成を示す概略図である。
【図８】実施の形態２における電磁波送受信部と、電磁波反射器との俯瞰図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態２における第１の反射部からの反射波を説明するための概略図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態２における第２の反射部からの反射波を説明するための概略図である。
【図１１】実施の形態２に係る位置計測装置の電磁波送受信器の電磁波送受信部の中心がｘ軸の正方向に移動したときの、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度、１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波の受信強度と、各電磁波の受信強度差と、計測した位置とを示すグラフである。
【図１２】実施の形態３に係る位置計測装置の構成を示す概略図である。
【図１３】実施の形態３における電磁波送受信部と、電磁波反射器との俯瞰図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態３における第１の反射部からの反射波を説明するための概略図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態３における第２の反射部からの反射波を説明するための概略図である。
【図１６】実施の形態３に係る位置計測装置の電磁波送受信器の電磁波送受信部の中心がｘ軸の正方向に移動したときの、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度、１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波の受信強度と、各電磁波の受信強度差と、計測した位置とを示すグラフである。
【図１７】実施の形態４に係る位置計測装置の構成を示す概略図である。
【図１８】実施の形態４における電磁波送受信部と、電磁波反射器との俯瞰図である。
【図１９】実施の形態４に係る位置計測装置の電磁波送受信部の電磁波の中心がｘ軸の正の方向に移動したときの、偏波情報読取部が検出した受信強度と、位置計測部が計測した位置とを示す概略図である。
【図２０】実施の形態５に係る位置計測装置の構成を示す概略図である。
【図２１】実施の形態５における電磁波送受信部と、電磁波反射器との俯瞰図である。
【図２２】実施の形態５に係る位置計測装置の動作について説明するための概略図である。
【図２３】実施の形態６に係る位置計測装置の構成を示す概略図である。
【図２４】実施の形態７に係る位置計測装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る位置計測装置１００の構成を示す概略図である。
位置計測装置１００は、電磁波送受信器１１０と、偏波情報読取部１２０と、位置計測部１３０と、電磁波反射器１５０とを備える。
【００１１】
なお、電磁波送受信器１１０、偏波情報読取部１２０及び位置計測部１３０は、移動体に備え付けられる。ここでは、これらは移動体に固定されているものとする。
一方、電磁波反射器１５０は、移動体の移動経路上の物体に備え付けられる。ここでは、それは固定体に固定されているものとする。
なお、図１において、ｘ軸方向は、移動体の移動方向であり、ｙ軸は、移動体の移動方向と水平方向において直交する方向であり、ｚ軸方向は、ｘ軸方向及びｙ軸方向と直交する高さ方向である。
【００１２】
電磁波送受信器１１０は、移動体に備えられ、電磁波を送信し、その電磁波の反射波を受信する送受信器である。実施の形態１においては、電磁波送受信器１１０は、１つの電磁波送受信部１１１を備える。
電磁波送受信部１１１は、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１２と、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１３とを送信波として送信し、ｘ軸方向を基準として、反時計回りに４５度又は１３５度の偏波成分を有する電磁波１１４、１１５とを反射波として受信する送受信部である。
【００１３】
電磁波反射器１５０は、反射波である電磁波１１４、１１５の偏波状態である反射偏波状態が、移動体の移動方向において、予め定められた距離毎に変化するように、電磁波１１２、１１３の全ての偏波成分を反射波として反射する反射器である。
例えば、電磁波反射器１５０は、反射偏波状態が異なるように、電磁波を反射する複数の種類の反射部を、移動体の移動方向に並べることにより構成されている。ここでは、複数の種類の反射部は、予め定められた距離毎に別の種類となるように隙間なく並べられている。そして、複数の種類の反射部の各々は、反射波を構成する二つの偏波成分の位相差が異なるように、電磁波を反射する。
【００１４】
図２は、電磁波送受信器１１０の電磁波送受信部１１１と、電磁波反射器１５０との俯瞰図である。
電磁波送受信部１１１は、電磁波反射器１５０のｙ軸方向に関して中心位置の真上を、ｘ軸方向に通過するように設置される。
【００１５】
なお、本実施の形態において使用される電磁波は、１０ＴＨｚ（テラヘルツ）以下の電磁波とする。以上の周波数領域の電磁波は、電波又はテラヘルツ波と呼ばれる電磁波であり、埃等の汚れ等によって散乱されずに直進するという利点を有する。また、そのような電磁波は、外乱光等の環境の変化の影響を受けないという利点を有する。
【００１６】
なお、電磁波送受信部１１１が送信する２種類の偏波成分を持つ電磁波１１２、１１３は、それぞれが異なる送信部によって送信される必要はなく、１つの送信部によって送信されてもよい。
【００１７】
ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度の偏波成分を持つ電磁波は、ｘ軸方向の偏波成分と、ｙ軸方向の偏波成分の両方の偏波成分を同じ大きさだけ含む電磁波である。従って、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度の偏波成分を持つ電磁波を送信することで、電磁波１１２、１１３を送信することができる。
【００１８】
また、反射波の情報は、電磁波の電界強度、エネルギー又はその両方として受信される。なお、送信される電磁波ＥＩは、下記の（１）式に示すように、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１２と、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１３とが、等しい位相で合成された電磁波である。
【数１】
2021033284.tif 000003
但し、右辺の第１項及び第２項は、それぞれ電磁波１１２、電磁波１１３の電界強度である。
また、ｅｘは、ｘ軸方向の基底ベクトルであり、ｅｙは、ｙ軸方向の基底ベクトルであり、Ｅ０は、電界強度の大きさであり、ｚは、ｚ軸方向の位置であり、λは、電磁波の真空中の波長であり、ｆは、電磁波の真空中の周波数である。
【００１９】
電磁波反射器１５０は、移動体の移動経路上の固定体に固定され、送信された電磁波の偏波状態を制御して反射する。電磁波反射器１５０は、ｙ軸方向に予め定められた幅を持つ。なお、送信波の偏波状態を送信偏波状態ともいう。
【００２０】
そして、電磁波反射器１５０は、二種類の反射部１５１、１５２が予め定められた間隔Ｗで隙間なく、ｘ軸方向に配置されることで構成される。なお、間隔Ｗは、反射部のｘ軸方向に関する境界毎の距離である。隙間なく配置されるとは、言い換えると、隣り合う反射部１５１、１５２同士の間に隙間がないように、配置されるということである。複数の反射部１５１、１５２が隙間なく配置されることで、電磁波は、電磁波反射器１５０後方の構造物に照射されない。従って、電磁波送受信部１１１は、雑音となる構造物からの反射波を検出することがないため、信号雑音強度が向上する。
【００２１】
なお、実施の形態１では、三つの反射部１５１及び三つの反射部１５２が設けられているが、これらの数は、三つに限定されない。少なくとも一つ以上の反射部１５１及び少なくとも一つ以上の反射部１５２が設けられていればよい。また、実施の形態１では、反射部１５１、１５２のｘ軸方向の大きさは同じである。但し、反射部１５１、１５２のｘ軸方向の大きさは必ずしも同じでなくともよい。
【００２２】
反射部１５１、１５２は、電磁波の各偏波成分の位相差を制御して両方の偏波成分を反射し、それぞれの偏波成分が合成された反射波が互いに異なる偏波状態となるように制御して反射する。言い換えると、反射部１５１、１５２によって反射される各偏波成分の位相差は、それぞれ異なる形で反射される。
【００２３】
図１に示されているように、反射部１５１は、ｚ軸方向に関して大きい位置から順番に、金属１５３と、予め定められた厚さの絶縁体１５５と、金属１５６とを重ねることにより構成される。
反射部１５２は、ｚ軸方向に関して大きい位置から順番に、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波を透過させ、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波を反射する偏光子１５４と、予め定められた厚さを持つ絶縁体１５５と、金属１５６とを重ねることにより構成される。なお、偏光子１５４には、薄いフィルム状の偏光子が使用されており、厚さについては無視できるものとする。
【００２４】
また、絶縁体１５５は、固体、液体及び気体のいずれでもよく、例えば、空気でも良い。なお、実施の形態１では、反射部１５１において、表面の金属１５３と底面の金属１５６とで絶縁体１５５を挟む構成としているが、電磁波は表面の金属１５３で全反射されるため、底面の金属１５６と絶縁体１５５とについてはなくてもよい。また、絶縁体１５５の部分を金属に置き換えて、反射部１５１の全体が金属で構成されてもよい。
【００２５】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、反射部１５１からの反射波を説明するための概略図である。
図３（Ａ）に示されているように、電磁波送受信部１１１から反射部１５１に電磁波１１２＃１、１１３＃１が送信される。そして、反射部１５１は、電磁波１１４＃１、１１５＃１を反射波として反射する。
【００２６】
図３（Ｂ）は、予め定められた場所及び時刻における電磁波１１２＃１、１１３＃１の偏波成分１０１＃１、１０２＃１と、その合成偏波成分１０３＃１とを示すグラフである。
偏波成分１０１＃１、１０２＃１は、それぞれｘ軸方向と、ｙ軸方向とに同じ大きさを持つため、合成偏波成分１０３＃１はｘ軸方向を基準として反時計周りに４５度の方向に大きさを持つ。言い換えると、電磁波１１２＃１、１１３＃１を合成した電磁波は、ｘ軸方向を基準として反時計周りに４５度の方向に振動する。
【００２７】
図３（Ａ）に示されているように、電磁波１１２＃１、１１３＃１の両方は、反射部１５１の表面の金属１５３で反射されて、反射波としての電磁波１１４＃１、１１５＃１が電磁波送受信部１１１で受信される。
【００２８】
図３（Ｃ）は、反射波としての電磁波１１４＃１、１１５＃１の偏波成分１０４＃１、１０５＃１と、その合成偏波成分１０６＃１とを示すグラフである。
電磁波１１２＃１、１１３＃１は、両方とも金属１５３で反射されるため、反射波としての電磁波１１４＃１、１１５＃１の間に位相差は生じない。従って、偏波成分１０４＃１、１０５＃１の合成偏波成分１０６＃１を持つ電磁波ＥＲ４５は、下記の（２）式に示すように合成偏波成分１０３＃１と同様にｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度の方向に大きさを持つ。
【数２】
2021033284.tif 000004
【００２９】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、反射部１５２からの反射波を説明するための概略図である。
図４（Ａ）に示されているように、電磁波送受信部１１１から反射部１５２に電磁波１１２＃２、１１３＃２が送信される。そして、反射部１５２は、電磁波１１４＃２、１１５＃２を反射波として反射する。
【００３０】
図４（Ｂ）は、予め定められた場所及び時刻における電磁波１１２＃２、１１３＃２の偏波成分１０１＃２、１０２＃２と、その合成偏波成分１０３＃２とを示すグラフである。
偏波成分１０１＃２、１０２＃２と、その合成偏波成分１０３＃２とは、図３（Ｂ）で示した場合と同様である。
【００３１】
図４（Ａ）に示されているように、反射部１５２の表面は、ｘ軸方向の電磁波を透過させ、ｙ軸方向の電磁波を反射させる偏光子１５４である。ｘ軸方向の偏波成分１０１を持つ電磁波１１２＃２は、反射部１５２の表面の偏光子１５４を透過し、絶縁体１５５を伝搬し、金属１５６によって反射される。
一方で、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１３＃３は、偏光子１５４によって反射される。このとき、反射波としての電磁波１１４＃２、１１５＃２は、電磁波１１２＃２、１１４＃２が絶縁体１５５を往復する際の光路分だけ、位相差が生じる。このときの位相差θは、下記の（３）式で示すことができる。
【数３】
2021033284.tif 000005
但し、ｎは、絶縁体１５５の屈折率であり、ｄは、絶縁体１５５の厚さである。
また、λは、電磁波１１２＃２の真空中の波長である。
なお、このとき偏光子１５４の厚さは、絶縁体１５５よりもはるかに小さいとして無視できるものとする。
【００３２】
実施の形態１では、絶縁体１５５の厚さに関する条件として、位相差θがπの奇数倍となるように決定する。つまり、厚さｄは、下記の（４）式を満足するように決定する。
【数４】
2021033284.tif 000006
但し、ｍは、０以上の任意の整数である。
従って、厚さｄは、下記の（５）式で表される。
【数５】
2021033284.tif 000007
なお、位相差θの条件は以上が最適ではあるが、πの偶数倍でなければよく、その他の条件でもよい。
【００３３】
図４（Ｃ）は、反射された電磁波１１４＃２、１１５＃２の偏波成分１０４＃２、１０５＃２と、その合成偏波成分１０６＃２とを示すグラフである。
電磁波１１４＃２は、電磁波１１５＃２からπだけ位相が遅れるため、電磁波１１５＃２の偏波成分１０５＃２がｙ軸正方向のとき、電磁波１１４＃２の偏波成分１０４＃２は、偏波成分の向きがｘ軸の負方向となる。従って、偏波成分１０４＃２、１０５＃２の合成偏波成分１０６＃２を持つ電磁波ＥＲ１３５は、下記の（６）式に示すように、ｘ軸方向を基準として反時計回りに１３５度の方向に大きさを持つ。
【数６】
2021033284.tif 000008
但し、右辺の第１項及び第２項は、それぞれ電磁波１１４＃２及び電磁波１１５＃２である。
【００３４】
以上のように、実施の形態１では、電磁波送受信器１１０は、ｘ軸方向である第１の偏波方向及びｙ軸方向である第２の偏波方向を変化させずに、送信波を反射する第１の種類の反射部１５１と、第１の偏波方向を変化させずに、第２の偏波方向を１８０度変化させて、送信波を反射する第２の種類の反射部１５２とを含んでいる。
具体的には、反射部１５１は、送信波が入射し、第１の偏波成分及び第２の偏波成分を反射する第１の金属１５３の第１の層と、第１の層の下の絶縁体１５５の第２の層と、第２の層の下の第２の金属１５６の第３の層とを有する。
また、反射部１５２は、送信波が入射し、第１の偏波成分を反射するとともに、第２の偏波成分を透過させる偏光子１５４の第４の層と、第４の層の下の絶縁体１５５の第５の層と、第５の層の下の、第２の偏波成分を反射する第２の金属１５６の第６の層とを有する。
そして、第２の層及び第５の層の厚さは、予め定められた正の奇数と、送信波の真空中の波長とを乗じた値から、４に絶縁体１５５の屈折率を乗じた値を除した値としている。
以上により、図１に示されている反射部１５１、１５２のそれぞれは、送信波の各偏波成分の位相差を制御して両方の偏波成分を反射することで、偏波成分が合成された反射波が互いに異なる偏波状態となるように制御して反射する。
【００３５】
偏波情報読取部は、電磁波送受信器１１０で受信された反射波から、反射波の偏波状態である反射偏波状態を読み取る。
例えば、偏波情報読取部１２０は、電磁波送受信器１１０が受信した、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度又は１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態を持つ電磁波の受信強度に関して差を取り、受信強度差を算出する。
【００３６】
位置計測部１３０は、偏波情報読取部１２０で読み取られた反射偏波状態の変化から、移動体の位置を特定する位置特定部として機能する。
例えば、位置計測部１３０は、偏波情報読取部１２０が算出した受信強度差を基に、位置計測装置１００の位置を計測し、予め定められた位置を基準としたときの位置計測装置１００の位置である移動距離を示す移動距離情報である位置データを生成し、その位置データを出力する。
具体的には、位置計測部１３０は、偏波情報読取部１２０で読み取られた反射偏波状態が変化する毎に予め定められた距離である反射部１５１、１５２の大きさを加算することで、移動体の位置を特定する。
【００３７】
以上に記載された偏波情報読取部１２０及び位置計測部１３０は、例えば、図５に示されているように、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の処理回路１０で構成することができる。
【００３８】
次に、実施の形態１に係る位置計測装置１００の動作について説明する。
図１において、電磁波送受信器１１０の電磁波送受信部１１１は、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１２とｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１３とを電磁波反射器１５０に送信する。
【００３９】
電磁波反射器１５０は、電磁波１１２、１１３の両方を反射する。言い換えると、入射する電磁波のいずれの偏波成分も、電磁波反射器１５０の後方に透過させずに、両方の偏波成分が信号として電磁波送受信部１１１に受信される。
【００４０】
電磁波送受信部１１１は、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度及び１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波１１４、１１５を受信する。
【００４１】
偏波情報読取部１２０は、電磁波送受信部１１１が受信した各電磁波１１４、１１５の受信強度差を算出する。
位置計測部１３０は、偏波情報読取部１２０が算出した受信強度差に基づき、予め定められた基準位置に対する移動体の相対位置を計測する。
【００４２】
図６は、位置計測装置１００の電磁波送受信器１１０の電磁波送受信部１１１の中心がｘ軸の正方向に移動したときの、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度、１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波の受信強度１６０、１６１と、各電磁波の受信強度差１６２と、計測した位置１６３とを示すグラフである。
なお、基準位置Ｐは図６に示されているように、電磁波反射器１５０の左端としている。
【００４３】
ｘ軸方向の各位置において、電磁波送受信部１１１は、電磁波１１２、１１３を送信し、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度、１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波１１４、１１５を受信する。
【００４４】
偏波情報読取部１２０は、電磁波送受信部１１１が受信した各電磁波１１４、１１５の受信強度１６０、１６１の受信強度差１６２を算出する。受信強度１６０、１６１は、反射部１５２のｘ軸方向の大きさの２倍を周期とする波形である。なお、反射部１５１、１５２がｘ軸に関して異なる大きさの場合は、反射部１５１、１５２のｘ軸方向に関する大きさの和が波形の周期となる。
【００４５】
受信強度１６０は、反射部１５１の中心で最大となり、反射部１５２の中心で最小となる。一方、受信強度１６１は、反射部１５１の中心で最小となり、反射部１５２の中心で最大となる。
【００４６】
次に、偏波情報読取部１２０は、受信強度１６０から受信強度１６１を減算することで、受信強度差１６２を算出する。受信強度差１６２は、受信強度１６０、１６１と同様に反射部１５１、１５２のｘ軸方向の大きさの２倍を周期とする波形である。受信強度差１６２は、電磁波送受信部１１１の位置が、反射部１５１の上にいるときは正の値となり、反射部１５２の上にいるときは負の値となる。
【００４７】
次に、位置計測部１３０は、受信強度差１６２を基に、原点である基準位置Ｐを基準とした位置を算出し、その位置を示す位置データを生成して、その位置データを出力する。
具体的には、位置計測部１３０は、受信強度差１６２が正から負の値に変化するとき、反射部１５１のｘ軸方向の大きさを現在の位置に加算して位置１６３を算出し、その位置１６３を示す位置データを出力する。
また、位置計測部１３０は、受信強度差１６２が負から正の値に変化するとき、反射部１５２のｘ軸方向の大きさを現在の位置に加算して位置１６３を算出し、その位置１６３を示す位置データを出力する。
なお、位置計測部１３０は、受信強度差１６２の正負が切り替わる点を検出することによって、各反射部１５１、１５２の境界位置、つまり絶対位置を検出することもできる。
【００４８】
次に、実施の形態１の位置計測装置１００の効果について説明する。
実施の形態１は、電磁波の両方の偏波成分を反射する反射部１５１、１５２を備える構成によって、従来技術の課題であった反射部の後方に反射構造物があるときに、位置計測精度が悪化することを解決することができる。
【００４９】
反射部１５１、１５２は、電磁波の各偏波成分の位相差を制御して両方の偏波成分を反射することで、偏波成分が合成された反射波が互いに異なる偏波状態となるように制御して反射する。以上のような反射の仕方によって、実施の形態１は、電磁波反射器１５０に入射する電磁波のいずれの偏波成分も電磁波反射器１５０の後方に透過させずに、位置計測を実施することができる。
【００５０】
従って、実施の形態１は、電磁波反射器１５０の後方に構造物があるような条件下でも、その影響を受けず、位置計測精度を維持することができる。
また、計測原理に多重反射が考慮されているため、スケール部における多重反射が計測精度に影響しない。
さらに、実施の形態１で使用される電磁波は、電波とテラヘルツ波とであるため、埃等の汚れ等によって散乱されずに透過し、また外乱光等の環境の変化の影響を受けないという利点を有する。
【００５１】
なお、実施の形態１では、２種類の反射部１５１、１５２が予め定められた間隔Ｗで隙間なく配置されるとしたが、隙間を有した構成としてもよい。
【００５２】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る位置計測装置２００の構成を示す概略図である。
位置計測装置２００は、電磁波送受信器２１０と、偏波情報読取部１２０と、位置計測部１３０と、電磁波反射器２５０とを備える。
実施の形態２に係る位置計測装置２００の偏波情報読取部１２０及び位置計測部１３０は、実施の形態１に係る位置計測装置１００の偏波情報読取部１２０及び位置計測部１３０と同様である。
電磁波送受信器２１０は、１つの電磁波送受信部２１１を備える送受信器である。
【００５３】
図８は、電磁波送受信器２１０の電磁波送受信部２１１と、電磁波反射器２５０との俯瞰図である。
電磁波送受信部２１１は、電磁波反射器２５０のｙ軸方向に関して中心位置の真上を、ｘ軸方向に通過するように設置される。
【００５４】
電磁波送受信部２１１は、電磁波送受信部２１１から見て時計回りに回転する円偏波成分を持つ電磁波２１２、２１３を送信波として送信し、ｘ軸方向を基準として、反時計回りに４５度及び１３５度の偏波成分を有する電磁波２１４、２１５を反射波として受信する送受信部である。
【００５５】
なお、送信される円偏波成分を持つ電磁波ＥＩＡは、下記の（７）式のように、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波２１２と、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波２１３とが、π／４の位相差をもって合成された電磁波である。
【数７】
2021033284.tif 000009
【００５６】
電磁波反射器２５０は、二種類の反射部２５７、２５２が予め定められた間隔Ｗで隙間なく配置されることで構成される反射器である。
反射部２５７、２５２は、電磁波送受信部から送信された円偏波の電磁波を、ｘ軸方向とｙ軸方向の偏波成分を持つ各電磁波の位相差を制御して両方を反射する。反射部２５７、２５２で反射された電磁波２１４、２１５は、互いに異なる偏波状態の電磁波となる。また、電磁波２１４、２１５は、送信された電磁波２１２、２１３の偏波状態である円偏波とも異なっている。
【００５７】
反射部２５７は、ｚ軸方向に関して大きい位置から順番に、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波を反射し、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波を透過させる偏光子２５８と、予め定められた厚さの絶縁体２５５と、金属２５６とを重ねることで構成される。
【００５８】
反射部２５２は、ｚ軸方向に関して大きい位置から順番に、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波を透過させ、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波を反射する偏光子２５４と、予め定められた厚さを持つ絶縁体２５５と、金属２５６とを重ねることで構成される。
【００５９】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、反射部２５７からの反射波を説明するための概略図である。
図９（Ａ）に示されているように、電磁波送受信部２１１から反射部２５７に電磁波２１２＃１、２１３＃１が送信される。そして、反射部２５７は、電磁波２１４＃１、２１５＃１を反射波として反射する。
【００６０】
図９（Ｂ）は、予め定められた場所及び時刻における電磁波２１２＃１、２１３＃１の合成偏波成分２０３＃１を示すグラフである。
図９（Ｂ）に示されているように、電磁波２１２＃１、２１３＃１の合成偏波成分２０３＃１は、電磁波送受信部２１１から見て時計回りに回転する円偏波状態となる。
【００６１】
図９（Ａ）に示されているように、反射部２５７の表面はｘ軸方向の電磁波を反射し、ｙ軸方向の電磁波を透過させる偏光子２５８である。ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波２１２＃１は、反射部２５７の表面の偏光子２５８で反射される。
【００６２】
一方で、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波２１３＃１は、偏光子２５８を透過し、絶縁体２５５を伝搬し、金属２５６によって反射される。このとき、電磁波２１４＃１と、電磁波２１５＃１とは、電磁波２１３＃１、２１５＃１が絶縁体２５５を往復する際の光路差だけ位相差が生じる。
【００６３】
実施の形態では、その位相差がπ／４と、２πの整数倍との和と等しくなるように絶縁体２５５の厚さが決定される。以上の条件を満たす位相差θは、下記の（８）式で示される。
【数８】
2021033284.tif 000010
従って、厚さｄは、下記の（９）式を満足するように決定される。
【数９】
2021033284.tif 000011
【００６４】
図９（Ｃ）は、反射波としての電磁波２１４＃１、２１５＃１の偏波成分２０４＃１、２０５＃１と、その合成偏波成分２０６＃１とを示すグラフである。
電磁波２１３＃１、２１５＃１は、絶縁体２５５を往復する分、電磁波２１２＃１、２１４＃１よりもπ／４だけ位相が遅れるため、反射された電磁波ＥＲ４５Ａは、下記の（１０）式に示すように、ｘ軸方向を基準として反時計周りに４５度の回転した方向に大きさを持つ。
【数１０】
2021033284.tif 000012
従って、合成偏波成分２０６＃１は、ｘ軸正方向から反時計周りに４５度の回転した方向に大きさを持つ。
【００６５】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、反射部２５７からの反射波を説明するための概略図である。
図１０（Ａ）に示されているように、電磁波送受信部２１１から反射部２５２に電磁波２１２＃２、２１３＃２が送信される。そして、反射部２５２は、電磁波２１４＃２、２１５＃２を反射波として反射する。
【００６６】
図１０（Ｂ）は、予め定められた場所及び時刻における電磁波２１２＃２、２１３＃２の合成偏波成分２０３＃２を示すグラフである。
図１０（Ｂ）に示されているように、電磁波２１２＃２、２１３＃２の合成偏波成分２０３＃２は、電磁波送受信部２１１から見て時計回りに回転する円偏波状態となる。
【００６７】
図１０（Ａ）に示されているように、反射部２５２の表面はｘ軸方向の電磁波を透過させ、ｙ軸方向の電磁波を反射する偏光子２５４である。ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波２１２＃２は、反射部２５２の表面の偏光子２５４を透過し、絶縁体２５５を伝搬し、金属２５６によって反射される。
【００６８】
一方で、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波２１３＃２は、偏光子２５４で反射される。このとき、電磁波２１５＃２は、電磁波２１４＃２よりもπ／４と２πの整数倍だけ位相が進む。
【００６９】
図１０（Ｃ）は、反射波としての電磁波２１４＃２、２１５＃２の偏波成分２０４＃２、２０５＃２と、その合成偏波成分２０６＃２とを示すグラフである。
電磁波２１４＃２は、電磁波２１２＃２、２１４＃２が絶縁体２５５を往復することで、電磁波２１５＃２よりもπ／４だけ位相が遅れるため、反射された電磁波ＥＲ１３５Ａは、下記の（１１）式に示すように、ｘ軸方向を基準として反時計周りに１３５度の回転した方向に大きさを持つ。
【数１１】
2021033284.tif 000013
【００７０】
以上のように、実施の形態２では、送信される送信波の偏波は、予め定められた方向に回転する円偏波である。
電磁波反射器２５０は、送信波を、第１の偏波方向を有する直線偏波の第１の偏波成分及び第２の偏波方向を有する直線偏波の第２の偏波成分として反射する第１の種類の反射部２５７と、送信波を、第２の偏波成分及び第３の偏波方向を有する第３の偏波成分として反射する第２の種類の反射部２５２とを含む。そして、第１の偏波方向と第２の偏波方向とを合成した第１の合成偏波方向と、第２の偏波方向と第３の偏波方向とを合成した第２の合成偏波方向とは、９０度の差を有している。
【００７１】
具体的には、反射部２５７は、送信波が入射し、送信波を第１の偏波成分として反射する第１の偏光子２５８の第１の層と、第１の層の下の絶縁体２５５の第２の層と、第２の層の下の、送信波を第２の偏波成分として反射する金属２５６の第３の層とを有する。
また、反射部２５２は、送信波が入射し、送信波を第２の偏波成分として反射する第２の偏光子２５４の第４の層と、第４の層の下の絶縁体２５５の第５の層と、第５の層の下の、送信波を第３の偏波成分として反射する金属２５６の第６の層とを有する。
そして、第２の層及び第５の層の厚さは、８の倍数に１を加えた値と、送信波の真空中の波長とを乗じた値から、１６に絶縁体２５５の屈折率を乗じた値を除した値である。
以上により、反射部２５７、２５２のそれぞれは、電磁波の各偏波成分の位相差を制御して両方の偏波成分を反射することで、偏波成分が合成された反射波が互いに異なる偏波状態となるように制御して反射する。また、反射波の偏波状態は、入射波の偏波状態とも異なる。
【００７２】
次に、実施の形態２の位置計測装置２００の動作について説明する。
位置計測装置２００の動作は、実施の形態１の位置計測装置１００の動作と同様である。但し、位置計測装置２００において、電磁波送受信部２１１が受信する電磁波の偏波状態が、反射部２５７、２５２のいずれによって反射された場合でも入射波の偏波状態と異なる。
【００７３】
図１１は、位置計測装置２００の電磁波送受信器２１０の電磁波送受信部２１１の中心がｘ軸の正方向に移動したときの、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度、１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波の受信強度１６０、１６１と、各電磁波の受信強度差１６２と、計測した位置１６３とを示すグラフである。
実施の形態２でも、実施の形態１と同様にして、位置１６３が計測される。
【００７４】
次に、実施の形態２の位置計測装置２００の効果について説明する。
実施の形態２において、電磁波送受信器２１０は、マルチパス等によって電磁波反射器２５０以外の構造物から反射してきた電磁波については、電磁波送受信器２１０が検出する偏波状態は、電磁波送受信器２１０が送信する偏波状態とは異なるため、信号として検出しない。従って、実施の形態２の位置計測装置２００は、実施の形態１の効果に加え、電磁波反射器２１０以外からの雑音となる反射波を受信しないため、位置計測精度を維持することができる。
【００７５】
なお、実施の形態２では、電磁波送受信部２１１は、電磁波送受信部２１１から見て時計回りに回転する円偏波の電磁波を送信するとしたが、反時計回りに回転する円偏波の電磁波を送信してもよい。
【００７６】
実施の形態３．
図１２は、実施の形態３に係る位置計測装置３００の構成を示す概略図である。
位置計測装置３００は、電磁波送受信器３１０と、偏波情報読取部１２０と、位置計測部１３０と、電磁波反射器２５０とを備える。
実施の形態３に係る位置計測装置３００の偏波情報読取部１２０及び位置計測部１３０は、実施の形態１に係る位置計測装置１００の偏波情報読取部１２０及び位置計測部１３０と同様である。
また、実施の形態３に係る位置計測装置３００の電磁波反射器２５０は、実施の形態２に係る位置計測装置２００の電磁波反射器２５０と同様である。
電磁波送受信器３１０は、１つの電磁波送受信部３１１を備える送受信器である。
【００７７】
図１３は、電磁波送受信器３１０の電磁波送受信部３１１と、電磁波反射器２５０との俯瞰図である。
電磁波送受信部３１１は、電磁波反射器２５０のｙ軸方向に関して中心位置の真上を、ｘ軸方向に通過するように設置される。
【００７８】
電磁波送受信部３１１は、ｘ軸方向を基準として、反時計回りに４５度の偏波成分を有する電磁波３１２、３１３を送信波として送信し、時計回りの円偏波成分と反時計回りの円偏波成分とを有する電磁波３１４、３１５を反射波として受信する送受信部である。
電磁波送受信部３１１から送信される電磁波ＥＩは、下記の（１２）式で表される。
【数１２】
2021033284.tif 000014
【００７９】
図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、反射部２５７からの反射波を説明するための概略図である。
図１４（Ａ）に示されているように、電磁波送受信部３１１から反射部２５７に電磁波３１２＃１、３１３＃１が送信される。そして、反射部２５７は、電磁波３１４＃１、３１５＃１を反射波として反射する。
【００８０】
図１４（Ｂ）は、予め定められた場所及び時刻における電磁波３１２＃１、３１３＃１の合成偏波成分３０３＃１を示すグラフである。
偏波成分３０１＃１、３０２＃１は、それぞれｘ軸方向と、ｙ軸方向とに同じ大きさを持つため、合成偏波成分３０３＃１は、ｘ軸方向を基準として反時計周りに４５度の方向に大きさを持つ。言い換えると、電磁波３１２＃１、３１３＃１を合成した電磁波は、ｘ軸方向を基準として反時計周りに４５度の方向に振動する。
【００８１】
図１４（Ａ）に示されているように、反射部２５７の表面はｘ軸方向の電磁波を反射し、ｙ軸方向の電磁波を透過させる偏光子２５８である。ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波３１２＃１は、反射部２５７の表面の偏光子２５８で反射される。
【００８２】
一方で、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波３１３＃１は、偏光子２５８を透過し、絶縁体２５５を伝搬し、金属２５６によって反射される。このとき、電磁波３１４＃１と、電磁波３１５＃１とは、電磁波３１３＃１、３１５＃１が絶縁体２５５を往復する分のπ／４だけ位相が遅れるため、反射波は以下の（１３）式で表される。
【数１３】
2021033284.tif 000015
【００８３】
図１４（Ｃ）は、反射波としての電磁波３１４＃２、３１５＃２の偏波成分３０４＃１、３０５＃１と、その合成偏波成分３０６＃１とを示すグラフである。
図１４（Ｃ）に示されているように、電磁波３１４＃２、３１５＃２の偏波成分３０４＃１、３０５＃１の合成偏波成分３０６＃１は、電磁波送受信部３１１からみて反時計回りに回転する円偏波となる。
【００８４】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、反射部２５２からの反射波を説明するための概略図である。
図１５（Ａ）に示されているように、電磁波送受信部３１１から反射部２５２に電磁波３１２＃２、３１３＃２が送信される。そして、反射部２５２は、電磁波３１４＃２、３１５＃２を反射波として反射する。
【００８５】
図１５（Ｂ）は、予め定められた場所及び時刻における電磁波３１２＃２、３１３＃２の合成偏波成分３０３＃２を示すグラフである。
偏波成分３０１＃２、３０２＃２は、それぞれｘ軸方向と、ｙ軸方向とに同じ大きさを持つため、合成偏波成分３０３＃２は、ｘ軸方向を基準として反時計周りに４５度の方向に大きさを持つ。言い換えると、電磁波３１２＃２、３１３＃２を合成した電磁波は、ｘ軸方向を基準として反時計周りに４５度の方向に振動する。
【００８６】
図１５（Ａ）に示されているように、反射部２５２の表面はｘ軸方向の電磁波を透過させ、ｙ軸方向の電磁波を反射する偏光子２５４である。ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波３１３＃２は、反射部２５２の表面の偏光子２５４で反射される。
【００８７】
一方で、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波３１２＃２は、偏光子２５４を透過し、絶縁体２５５を伝搬し、金属２５６によって反射される。このとき、電磁波３１５＃２と、電磁波３１４＃２とは、電磁波３１２＃２、３１４＃２が絶縁体２５５を往復する分のπ／４だけ位相が遅れるため、反射波は以下の（１４）式で表される。
【数１４】
2021033284.tif 000016
【００８８】
図１５（Ｃ）は、反射波としての電磁波３１４＃２、３１５＃２の偏波成分３０４＃２、３０５＃２と、その合成偏波成分３０６＃２とを示すグラフである。
従って、電磁波３１４＃２、３１５＃２の偏波成分３０４＃２、３０５＃２の合成偏波成分３０６＃２は、電磁波送受信部３１１からみて時計回りに回転する円偏波となる。
【００８９】
以上のように、実施の形態３では、送信される送信波は、予め定められた偏波方向を有する直線偏波の偏波成分を含む。
そして、電磁波反射器３５０は、送信波を、時計回りに回転する円偏波に変化させて反射する第１の種類の反射部２５７と、送信波を、反時計回りに回転する円偏波に変化させて反射する第２の種類の反射部２５２とを含む。
【００９０】
具体的には、反射部２５７は、送信波が入射し、送信波を、第１の偏波方向を有する直線偏波の第１の偏波成分として反射する第１の偏光子２５８の第１の層と、第１の層の下の絶縁体２５５の第２の層と、第２の層の下の、送信波を、第２の偏波方向を有する第２の偏波成分として反射する金属２５６の第３の層とを有する。
また、反射部２５２は、送信波が入射し、送信波を、第２の偏波成分として反射する第２の偏光子２５４の第４の層と、第４の層の下の絶縁体２５５の第５の層と、第５の層の下の、送信波を、第３の偏波方向を有する第３の偏波成分として反射する金属２５６の第６の層とを有する。
そして、第２の層及び第５の層の厚さは、８の倍数に１を加えた値と、送信波の真空中の波長とを乗じた値から、１６に絶縁体２５５の屈折率を乗じた値を除した値である。
【００９１】
以上により、反射部２５７、２５２のそれぞれは、電磁波の各偏波成分の位相差を制御して両方の偏波成分を反射することで、偏波成分が合成された反射波が互いに異なる偏波状態となるように制御して反射する。また、反射波の偏波状態は、入射波の偏波状態とも異なる。
【００９２】
次に、実施の形態３の位置計測装置３００の動作について説明する。
位置計測装置３００の動作は、実施の形態１の位置計測装置１００の動作と同様である。但し、位置計測装置３００において、電磁波送受信器３１０が受信する反射波の偏波状態が、反射部２５７、２５２のいずれによって反射された場合でも入射波の偏波状態とも異なる。
【００９３】
図１６は、位置計測装置３００の電磁波送受信器３１０の電磁波送受信部３１１の中心がｘ軸の正方向に移動したときの、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度、１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波の受信強度１６０、１６１と、各電磁波の受信強度差１６２と、計測した位置１６３とを示すグラフである。
実施の形態３でも、実施の形態１と同様にして、位置１６３が計測される。
【００９４】
次に、実施の形態３の位置計測装置３００の効果について説明する。
本発明は、実施の形態２と同様に、実施の形態１の効果に加え、電磁波反射器３１０以外からの雑音となる反射波を受信しないため、位置計測精度を維持することができる。
【００９５】
実施の形態４．
図１７は、実施の形態４に係る位置計測装置４００の構成を示す概略図である。
位置計測装置４００は、送受信器としての電磁波送受信器４１０と、偏波情報読取部４２０と、位置計測部４３０と、電磁波反射器４５０とを備える。
実施の形態４に係る位置計測装置４００は、電磁波反射器４５０が三種類の反射部４５８、４５１、４５２を備えることで、移動方向についても判定可能となっている。
【００９６】
図１８は、電磁波送受信器４１０の電磁波送受信部４１１と、電磁波反射器４５０との俯瞰図である。
電磁波送受信部４１１は、電磁波反射器４５０のｙ軸方向に関して中心位置の真上を通過するように設置される。
【００９７】
電磁波送受信部４１１は、電磁波送受信部４１１から見て時計回りに回転する円偏波の電磁波４１２、４１３を送信波として送信し、ｘ軸方向を基準として、反時計回りに４５度及び１３５度の偏波成分、又は、電磁波反射器４５０から電磁波送受信部４１１の方向に見て時計回りに回転する円偏波成分を含む電磁波４１４、４１５を反射波として受信する送受信部である。
【００９８】
電磁波反射器４５０は、三種類の反射部２５７、１５１、１５２を予め定められた間隔Ｗで隙間なく配置することで構成されている反射器である。
【００９９】
反射部１５１は、表面が金属１５３で構成されており、電磁波送受信部４１１から送信された円偏波の電磁波を表面で反射する。
反射部１５２、２５７は、電磁波送受信部４１１から送信された円偏波の電磁波をそれぞれｘ軸方向から反時計回りに４５度、１３５度の方向の偏波成分を持つ反射波として反射する。
【０１００】
なお、実施の形態４における反射部１５１及び反射部１５２は、実施の形態１における反射部１５１及び反射部１５２と同様である。
また、実施の形態４における反射部２５７は、実施の形態２における反射部２５７と同様である。
【０１０１】
偏波情報読取部４２０は、ｘ軸方向から反時計回りに４５度、１３５度の方向の偏波成分、又は、電磁波反射器４５０から電磁波送受信部４１１の方向に見て時計回りに回転する円偏波成分を持つ電磁波４１４、４１５の受信強度を算出する。
【０１０２】
位置計測部４３０は、偏波情報読取部４２０が算出した受信強度の時間推移のデータを基に、位置計測装置４００の位置を計測し、予め定められた位置を基準としたときの位置計測装置４００の位置である移動距離を示す移動距離情報である位置データを生成し、その位置データを出力する。
【０１０３】
次に、実施の形態４に係る位置計測装置４００の動作について説明する。
図１７において、電磁波送受信器４１０の電磁波送受信部４１１は、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波４１２とｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波４１３とを電磁波反射器４５０に送信する。
【０１０４】
電磁波反射器４５０は、電磁波４１２、４１３の両方を反射する。
電磁波送受信部４１１は、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度、１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態、又は、電磁波反射器４５０から電磁波送受信部４１１の方向に見て時計回りに回転する円偏波成分の電磁波４１４、４１５を受信する。
【０１０５】
偏波情報読取部４２０は、電磁波送受信部４１１が受信した電磁波４１４、４１５の各々の受信強度を算出する。
位置計測部４３０は、偏波情報読取部４２０が算出した電磁波４１４、４１５の各々の受信強度に基づき、予め定められた基準位置に対する移動体の相対位置を計測する。
【０１０６】
図１９は、位置計測装置４００の電磁波送受信部４１１の電磁波４１２、４１３の中心がｘ軸の正の方向に移動したときの、偏波情報読取部４２０が検出した受信強度４６０、４６１、４６２と、位置計測部４３０が計測した位置４６３とを示す概略図である。
【０１０７】
ｘ軸方向の各位置において、電磁波送受信部４１１は、電磁波４１２、４１３を送信し、電磁波反射器４５０によって反射されたｘ軸方向から反時計回りに４５度、１３５度の方向の偏波成分、又は、電磁波反射器４５０から電磁波送受信部４１１の方向に見て時計回りに回転する円偏波成分を持つ電磁波４１４、４１５を受信する。
【０１０８】
偏波情報読取部４２０は、電磁波４１４、４１５の受信強度４６０、４６１、４６２の受信強度を算出する。受信強度４６０は、反射部２５７の中心で最大となり、また、反射部２５７で反射されるときに、他の受信強度４６１、４６２よりも大きくなる。また、受信強度４６１は、反射部１５１の中心で最大となり、また、反射部１５１で反射されるときに、他の受信強度４６０、４６２よりも大きくなる。さらに、受信強度４６２は、反射部１５２の中心で最大となり、また、反射部１５２で反射されるときに、他の受信強度４６０、４６１よりも大きくなる。
【０１０９】
位置計測部４３０は、受信強度４６０、４６１、４６２を基に、基準位置Ｐである原点を基準とした位置データの生成を行う。受信強度４６０、４６１、４６２のうち、最大の受信強度が受信強度４６０から受信強度４６１に変化するとき、最大の受信強度が受信強度４６１から受信強度４６２に変化するとき、又は、最大の受信強度が受信強度４６２から受信強度４６０に変化するときに、それぞれ反射部２５７、反射部１５１、又は、反射部１５２のｘ軸方向の大きさを現在の位置に加算して位置データを生成する。
【０１１０】
また、位置計測部４３０は、最大の受信強度が受信強度４６２から受信強度４６１に変化するとき、最大の受信強度が受信強度４６１から受信強度４６０に変化するとき、又は、最大の受信強度が受信強度４６０から受信強度４６２に変化するときに、それぞれ反射部１５２、反射部１５１、又は、反射部２５７のｘ軸方向の大きさを現在の位置から減算して位置データを生成する。
【０１１１】
次に、実施の形態４の位置計測装置４００の効果について説明する。
実施の形態４は、実施の形態１の効果に加え、３種類の受信強度の中の内、どの受信強度が最大となるかの時間推移を検出することによって、移動体の移動方向を途中で変更した場合でも移動距離を正確に計測することができる。
【０１１２】
実施の形態５．
図２０は、実施の形態５に係る位置計測装置５００の構成を示す概略図である。
位置計測装置５００は、電磁波送受信器５１０と、偏波情報読取部５２０と、位置計測部５３０と、電磁波反射器１５０とを備える。
実施の形態５における電磁波反射器１５０は、実施の形態１における電磁波反射器１５と同様である。
【０１１３】
電磁波送受信器５１０は、二つの電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂを備える送受信器である。
実施の形態５は、二つの電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂを備えることによって、移動体の移動方向についても判定可能となっている。このため、実施の形態５は、移動体の移動方向を途中で変更した場合でも移動距離を正確に計測することができる。
【０１１４】
図２１は、電磁波送受信器５１０の電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂと、電磁波反射器１５０との俯瞰図である。
電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂは、電磁波反射器１５０のｙ軸方向に関して中心位置の真上を通過するように設置される。
【０１１５】
電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂの各々は、実施の形態１における電磁波送受信部１１１と同様に、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１２と、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１３とを送信波として送信し、ｘ軸方向を基準として、反時計回りに４５度、１３５度の偏波成分を持つ電磁波１１４、１１５を反射波として受信する送受信部である。
【０１１６】
電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂの一方は、干渉を防ぐ目的で、その他方が使用する電磁波の周波数の異なる電磁波を使用してもよい。例えば、電磁波送受信部５１１Ａが送信する電磁波の周波数は３００．０ＧＨｚとし、電磁波送受信部５１１Ｂが送信する電磁波の周波数は３００．１ＧＨｚとしてもよい。
【０１１７】
また、電磁波送受信部５１１Ａ及び電磁波送受信部５１１Ｂの間隔Ｌは、下記の（１５）式のように、予め定められた正の奇数を２で除した値を、その間隔Ｌに乗じた値に設定され、受信強度の波形周期の１／４だけずれるようにする。
【数１５】
2021033284.tif 000017
但し、Ｄは、受信強度の波形の周期であり、ｍは、０以上の任意の整数であり、ｄは、反射部１５１、１５２のｘ軸方向における大きさである。
【０１１８】
偏波情報読取部５２０は、電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂの各々が受信する電磁波において、実施の形態１と同様にしてｘ軸方向から反時計回りに４５度、１３５度の方向の偏波成分を持つ電磁波の受信強度と、合成偏波成分の受信強度との差を算出する。
【０１１９】
位置計測部５３０は、偏波情報読取部５２０が算出した二つの受信強度差を基に、位置計測装置５００の位置を計測し、予め定められた位置を基準としたときの位置計測装置５００の位置である移動距離を示す移動距離情報である位置データを生成し、その位置データを出力する。
【０１２０】
次に、実施の形態５に係る位置計測装置５００の動作について説明する。
図２２において、電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂは、それぞれ実施の形態１と同様にしてｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１２と、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１３とを電磁波反射器１５０に送信する。
【０１２１】
電磁波反射器１５０は、電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂから送信された両方の電磁波の偏波成分を制御する。電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂは、ｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度又は１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態の電磁波を受信する。
【０１２２】
偏波情報読取部５２０は、電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂの各々が受信した電磁波の受信強度差を算出する。例えば、偏波情報読取部５２０は、電磁波送受信部５１１Ａが受信した電磁波の受信強度の差である第１の受信強度差と、電磁波送受信部５１１Ｂが受信した電磁波の受信強度の差である第２の受信強度差とを算出する。
【０１２３】
位置計測部５３０は、偏波情報読取部５２０が算出した第１の受信強度差及び第２の受信強度差を、Ｉ信号及びＱ信号として、ＩＱ検波によって位相を算出する。そして、位置計測部５３０は、算出された位相から移動体の相対位置を計測する。
なお、Ｉ信号は、反射信号と送信信号との直交検波（ＩＱ検波）により得られる、Ｉ成分（同相成分）を有する信号であり、Ｑ信号は、反射信号と送信信号との直交検波により得られるとＱ成分（直交成分）を有する信号である。ＩＱ検波によって算出される位相φは、下記の（１６）式で表される。
【数１６】
2021033284.tif 000018
【０１２４】
なお、位相φは、フェーズアンラップを行うことで算出される。つまり、０から２πまで変化したとき、２πから０に戻らず、次は２πから４πまで変化していくとみなす。移動体の位置ｘは、位相φを用いて、下記の（１７）式を用いて算出される。
【数１７】
2021033284.tif 000019
なお、この際、移動体の移動方向が変化した場合でも、位相φが減少することで、正確に移動距離を計測することができる。
【０１２５】
移動体の位置を算出するその他の方法として、予め位相φと位置との変換テーブルを用意しておく方法が挙げられる。まず、位相φが２π増加する毎に、移動体の位置ｘには位相φに対応する位置を参照することで、移動体の位置を求めることができる。
位相φは受信強度の波形の周期、つまり反射部１５１、１５２のｘ軸方向に関する大きさの２倍を加算する。次に、位相φを算出し、予め用意しておいた変換テーブルを用いて、位相φに対応する位置を、位置ｘに加算すること移動体の位置を算出することができる。
【０１２６】
次に、実施の形態５の位置計測装置５００の効果について説明する。
以上のように、実施の形態５では、電磁波送受信器５１０は、送信波として第１の送信波を送信し、第１の送信波の反射波である第１の反射波を受信する第１の送受信部５１１Ａ、及び、送信波として第２の送信波を送信し、第２の送信波の反射波である第２の反射波を受信する第２の送受信部５１１Ｂを備える。そして、第１の送受信部５１１Ａ及び第２の送受信部５１１Ｂは、移動体の移動方向に予め定められた間隔を空けて配置されている。
また、偏波情報読取部５２０は、第１の送受信部５１１Ａで受信された第１の反射波における二つの偏波成分の受信強度の差である第１の受信強度差と、第２の送受信部５１１Ｂで受信された第２の反射波における二つの偏波成分の受信強度の差である第２の受信強度差とを算出する。
さらに、位置計測部５３０は、第１の受信強度差及び第２の受信強度差に対して直交検波を行うことにより、位相を算出し、算出された位相から移動体の位置を特定する。
なお、第１の送受信部５１１Ａ及び第２の送受信部５１１Ｂの間隔は、予め定められた偶数に０．５を加算した値を予め定められた距離である反射部１５１、１５２の大きさに乗算した値である。
【０１２７】
以上により、実施の形態５は、実施の形態１の効果に加え、２つの電磁波送受信部５１１Ａ、５１１Ｂを用いて、ＩＱ検波による位置検出を行うことによって、移動体の移動方向を途中で変更した場合でも移動距離を正確に計測することができる。
【０１２８】
実施の形態６．
図２３は、実施の形態６に係る位置計測装置６００の構成を示す概略図である。
位置計測装置６００は、電磁波送受信器６１０と、偏波情報読取部６２０と、位置計測部６３０と、電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃと、変換情報記憶部６７０とを備える。
【０１２９】
電磁波送受信器６１０は、複数の電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃを備える。ここでは、三つの電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃに対応して、三つの電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃが設けられている送受信器である。
実施の形態６は、複数の電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃを備えることで、移動体の絶対位置の算出が可能となっている。
【０１３０】
電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃの各々は、実施の形態１と同様にｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１２と、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１３とを送信波として送信し、ｘ軸方向を基準として、反時計回りに４５度又は１３５度の偏波成分を有する電磁波１１４、１１５を反射波として受信する送受信部である。
【０１３１】
なお、電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃの各々が送信する電磁波は、干渉を防ぐ目的で、他の電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃが使用している電磁波の周波数とは異なる周波数となっていてもよい。例えば、電磁波送受信部６１１Ａが送信する周波数は、３００．０ＧＨｚであり、電磁波送受信部６１１Ｂが送信する周波数は、３００．１ＧＨｚであり、電磁波送受信部６１１Ｃが送信する周波数は、３００．２ＧＨｚであるようにしてもよい。
【０１３２】
なお、電磁波送受信部６１１Ａは、電磁波反射器６５０Ａのｙ軸方向に関して中心位置の真上を通過するように設置され、電磁波送受信部６１１Ｂは、電磁波反射器６５０Ｂのｙ軸方向に関して中心位置の真上を通過するように設置され、電磁波送受信部６１１Ｃは、電磁波反射器６５０Ｃのｙ軸方向に関して中心位置の真上を通過するように設置されている。
そして、電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃの各々は、電磁波送受信器６１０の進行方向と直交する方向に並べられている。
【０１３３】
電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃの各々は、反射部１５１、１５２を配置することで構成される反射器である。ここで、電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃにおいては、ｙ軸方向における反射部１５１、１５２の配列が、ｘ軸方向において固有になるように配置されている。
【０１３４】
例えば、図２３では、ｘ軸に沿って、ｙ軸方向の小さい方から順に、（反射部１５１、反射部１５１、反射部１５１）、（反射部１５２、反射部１５１、反射部１５１）、（反射部１５１、反射部１５２、反射部１５１）、（反射部１５２、反射部１５２、反射部１５１）、（反射部１５１、反射部１５１、反射部１５２）及び（反射部１５２、反射部１５１、反射部１５２）といった配列になっている。
【０１３５】
偏波情報読取部６２０は、電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃの各々が受信する電磁波において、実施の形態１と同様にしてｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度又は１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態を持つ電磁波の受信強度に関して差を取り、受信強度差を算出する。
図２３に示されているように、実施の形態６では、三つの電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃが設けられているため、偏波情報読取部６２０は、三つの電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃに対応して、一度に、三つの受信強度差を算出する。算出された三つの受信強度差の配列は、位置計測部６３０に与えられる。
【０１３６】
位置計測部６３０は、偏波情報読取部１２０から与えられた三つの受信強度差の配列を基に、位置計測装置６００の位置を計測し、予め定められた位置を基準としたときの位置計測装置６００の位置である移動距離を示す移動距離情報である位置データを生成し、その位置データを出力する。
【０１３７】
例えば、位置計測部６３０は、偏波情報読取部６２０から与えられた三つの受信強度差の配列から、その三つの受信強度差の符号の配列を特定する。そして、位置計測部６３０は、変換情報記憶部６７０に記憶されている変換情報を参照することで、特定された配列に対応する位置を特定する。
【０１３８】
変換情報記憶部６７０は、符号の配列と、移動体の位置とを対応付ける変換情報としての変換テーブルを記憶する。
【０１３９】
次に、実施の形態６に係る位置計測装置６００の動作について説明する。
まず、電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃは、それぞれ実施の形態１と同様にしてｘ軸方向から反時計回りに４５度回転した方向に成分を持つ直線偏波の電磁波を電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃに送信する。
電磁波反射器１５０における反射部１５１又は反射部１５２は、ｘ軸方向から反時計回りに４５度又は１３５度回転した方向に成分を持つ電磁波として反射する。
【０１４０】
電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃは、ｘ軸方向から反時計回りに４５度又は１３５度回転した方向に成分を持つ直線偏波を持つ電磁波を受信する。
偏波情報読取部１２０は、電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃが受信したｘ軸方向から反時計回りに４５度又は１３５度回転した方向に成分を持つ電磁波の受信強度の差である受信強度差を算出する。
【０１４１】
位置計測部６３０は、偏波情報読取部６２０が算出した３つの受信強度差のそれぞれの符号を特定する。次に、予め用意しておいた、ｙ軸方向に関する符号の配列と位置とを変換する変換テーブルによって、移動体の位置を特定する。
【０１４２】
次に、実施の形態６に係る位置計測装置６００の効果について説明する。
実施の形態６では、移動体の移動方向に交差する方向に、複数の電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃが設けられている。そして、複数の電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃは、反射波の偏波状態である反射偏波状態の交差する方向における配列が、予め定められた距離である反射部１５１、１５２の大きさ毎に固有となるようにされている。
また、電磁波送受信器６１０は、交差する方向に配置され、各々が移動体の移動に伴って、複数の電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃの各々の対応する位置を通過するように設けられた複数の送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃを備える。そして、複数の送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃの各々は、送信波を送信し、反射波を受信する。
さらに、位置計測部６３０は、偏波情報読取部６２０で読み取られた反射偏波状態の配列に従って、移動体の位置を特定する。
【０１４３】
以上のように、実施の形態６は、複数の電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃと、複数の電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃとを備え、電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃの反射部の配列が移動体の各位置において固有となるようにすることで、移動体の絶対位置を計測することができる。従って、移動距離を算出する場合には、積算誤差が生じるおそれがあったが、実施の形態６では絶対位置を計測するため、積算誤差が生じずに計測精度を維持することができる。
【０１４４】
実施の形態６は、三つの電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃと、三つの電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃとを備える構成としていたが、これらの数については、複数であればいくつでもよい。数を増やす毎に、反射部１５１、１５２の配列パターンが増えるため、計測可能な絶対位置を増やすことができる。従って、移動体が計測可能な距離を大きくすることができる。
【０１４５】
実施の形態６は、三つの電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃが送受信する電磁波の周波数は、それぞれ異なるものとし、三つの電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃの反射部１５１、１５２については同じものを使用する構成としていた。しかし、三つの電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃで使用される反射部の絶縁体の厚さについては、反射波の偏波状態をｘ軸正方向から反時計周りに１３５度の方向とできるようにそれぞれ異なる設計としてもよい。
【０１４６】
実施の形態６では、電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃの各々は、実施の形態１の電磁波送受信部１１１と同様に構成され、電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃは、実施の形態１と同様の反射部１５１、１５２を使用しているが、実施の形態６は、このような例に限定されない。
例えば、電磁波送受信部６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃの各々は、実施の形態２の電磁波送受信部２１１と同様に構成され、電磁波反射器６５０Ａ、６５０Ｂ、６５０Ｃは、実施の形態２と同様の反射部２５７、２５２を使用してもよい。同様に、実施の形態３における電磁波送受信部３１１と、反射部２５７、２５２とが使用されてもよい。
【０１４７】
実施の形態７．
図２４は、実施の形態７に係る位置計測装置７００の構成を示す概略図である。
位置計測装置７００は、電磁波送受信器７１０と、偏波情報読取部７２０と、位置計測部７３０と、電磁波反射器７５０と、変換情報記憶部７７０とを備える。
【０１４８】
電磁波送受信器７１０は、電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃから構成される送受信器である。
電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃの各々は、実施の形態１と同様に、ｘ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１２と、ｙ軸方向の偏波成分を持つ電磁波１１３とを送信波として送信し、ｘ軸方向を基準として、反時計回りに４５度又は１３５度の偏波成分を持つ電磁波１１４、１１５を反射波として受信する送受信部である。
実施の形態７は、複数の電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃを備えることによって、移動体の絶対位置の算出が可能となっている。
【０１４９】
なお、電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃの各々が送信する電磁波は、干渉を防ぐ目的で、他の電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃが使用している電磁波の周波数とは異なる周波数となっていてもよい。例えば、電磁波送受信部７１１Ａが送信する周波数は、３００．０ＧＨｚであり、電磁波送受信部７１１Ｂが送信する周波数は、３００．１ＧＨｚであり、電磁波送受信部７１１Ｃが送信する周波数は、３００．２ＧＨｚであるようにしてもよい。
【０１５０】
また、電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃの各々の間隔は、移動体の進行方向に沿って、電磁波反射器７５０を構成する反射部１５１、１５２の間隔に予め定められた自然数を乗じた間隔になっている。
【０１５１】
なお、電磁波送受信部７１１Ａは、電磁波反射器７５０のｙ軸方向に関して中心位置の真上を通過するように設置されている。
【０１５２】
電磁波反射器７５０は、反射部１５１、１５２を配列することで構成される反射器である。反射部１５１、１５２は、ｘ軸方向に隣り合った３つの反射部の配列が、どれを選択しても固有となるように配置される。
【０１５３】
例えば、図２４では、ｘ軸の小さい方から順に、（反射部１５１、反射部１５２、反射部１５１）、（反射部１５２、反射部１５１、反射部１５１）、（反射部１５１、反射部１５１、反射部１５２）及び（反射部１５１、反射部１５２、反射部１５２）といった配列になっている。
【０１５４】
偏波情報読取部７２０は、電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃの各々が受信する電磁波において、実施の形態１と同様にしてｘ軸方向を基準として反時計回りに４５度又は１３５度の方向に大きさを持つ２つの偏波状態を持つ電磁波の受信強度に関して差を取り、受信強度差を算出する。
図２４に示されているように、実施の形態７では、三つの電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃが設けられているため、偏波情報読取部７２０は、三つの電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃに対応して、一度に、三つの受信強度差を算出する。算出された三つの受信強度差の配列は、位置計測部７３０に与えられる。
【０１５５】
位置計測部７３０は、偏波情報読取部１２０から与えられた三つの受信強度差の配列を基に、位置計測装置７００の位置を計測し、予め定められた位置を基準としたときの位置計測装置７００の位置である移動距離を示す移動距離情報である位置データを生成し、その位置データを出力する。
【０１５６】
例えば、位置計測部７３０は、偏波情報読取部７２０から与えられた三つの受信強度差の配列から、その三つの受信強度差の符号の配列を特定する。そして、位置計測部７３０は、変換情報記憶部７７０に記憶されている変換情報を参照することで、特定された配列に対応する位置を特定する。
【０１５７】
変換情報記憶部７７０は、符号の配列と、移動体の位置とを対応付ける変換情報としての変換テーブルを記憶する。
【０１５８】
次に、実施の形態７に係る位置計測装置７００の動作について説明する。
位置計測装置７００の動作は、実施の形態６の位置計測装置６００の動作とほぼ同様である。但し、位置計測装置７００では、電磁波送受信器７１０の電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃは、ｘ軸方向に並んでおり、それぞれが電磁波反射器７５０の上を通過するように、移動体は移動する。
【０１５９】
次に、実施の形態７に係る位置計測装置７００の効果について説明する。
電磁波送受信器６１０は、移動体の移動方向に配置され、送信波を送信し、反射波を受信する複数の送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃを備える。
また、電磁波反射器７５０は、偏波情報読取部７２０で読み取られる反射偏波状態の移動方向における配列が、予め定められた距離である反射部１５１の大きさ毎に固有となるようにされている。
そして、位置計測部７３０は、偏波情報読取部７２０で読み取られた反射偏波状態の配列に従って、移動体の位置を特定する。
【０１６０】
以上のように、実施の形態７では、実施の形態６と同様に、移動体の絶対的な位置を計測することができる。また、実施の形態１〜５と同様に一列に配列した電磁波反射器７５０を用いて絶対位置を計測することができるため、省スペースにおいて絶対位置計測技術を実現することができる。
【０１６１】
実施の形態７は、三つの電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃを備えているが、その数は、複数であればいずれでもよい。数を増やすごとに位置計測部７３０が検出するパターンが増えるため、計測可能な絶対位置を増やすことができる。従って、移動体が計測可能な距離を大きくすることができる。
【０１６２】
実施の形態７では、電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃの各々は、実施の形態１の電磁波送受信部１１１と同様に構成され、電磁波反射器７５０は、実施の形態１と同様の反射部１５１、１５２を使用しているが、実施の形態７は、このような例に限定されない。
例えば、電磁波送受信部７１１Ａ、７１１Ｂ、７１１Ｃの各々は、実施の形態２の電磁波送受信部２１１と同様に構成され、電磁波反射器７５０は、実施の形態２と同様の反射部２５７、２５２を使用してもよい。同様に、実施の形態３における電磁波送受信部３１１と、反射部２５７、２５２とが使用されてもよい。
【０１６３】
以上の実施の形態１〜７によれば、電波又はテラヘルツ波を用いるので、埃等の汚れによって散乱されずに透過するとともに、外乱光等の環境の変化の影響を受けにくいため、エレベーターのかご、列車、クレーン、自動倉庫のロボット又はバスをはじめとする自動車等の移動体の移動距離又は絶対位置を計測することができる。
【０１６４】
以上の実施の形態１〜７は、反射波の反射強度ではなく、反射波の偏波方向に基づいて位置を測定するので、位置計測装置の周辺の金属物体、又は、移動体の振動の影響を受けることなく、反射波の偏波方向の変化に対応する偏波状態信号の変化を検出できる。
また、電磁波反射器１５０〜７５０の後方に電磁波が透過せずに位置計測を実施することができるため、電磁波反射器１５０〜７５０の後方に構造物又は地面等があるような条件下でも、その影響を受けず、位置計測精度を維持することができる。
【符号の説明】
【０１６５】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００  位置計測装置、  １１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０  電磁波送受信器、  １１１，２１１，３１１，４１１，５１１Ａ，５１１Ｂ、６１１Ａ，６１１Ｂ，６１１Ｃ，７１１Ａ，７１１Ｂ，７１１Ｂ  電磁波送受信部、  １２０，４２０，５２０，６２０，７２０  偏波情報読取部、  １３０，４３０，５３０，６３０，７３０  位置計測部、  １５０，２５０，４５０，６５０Ａ，６５０Ｂ，６５０Ｃ，７５０  電磁波反射器、  １５１、１５２，２５２，２５７  反射部、  ６７０，７７０  変換情報記憶部。
【図１】
2021033284.tif 000020
【図２】
2021033284.tif 000021
【図３】
2021033284.tif 000022
【図４】
2021033284.tif 000023
【図５】
2021033284.tif 000024
【図６】
2021033284.tif 000025
【図７】
2021033284.tif 000026
【図８】
2021033284.tif 000027
【図９】
2021033284.tif 000028
【図１０】
2021033284.tif 000029
【図１１】
2021033284.tif 000030
【図１２】
2021033284.tif 000031
【図１３】
2021033284.tif 000032
【図１４】
2021033284.tif 000033
【図１５】
2021033284.tif 000034
【図１６】
2021033284.tif 000035
【図１７】
2021033284.tif 000036
【図１８】
2021033284.tif 000037
【図１９】
2021033284.tif 000038
【図２０】
2021033284.tif 000039
【図２１】
2021033284.tif 000040
【図２２】
2021033284.tif 000041
【図２３】
2021033284.tif 000042
【図２４】
2021033284.tif 000043
【国際調査報告】
2021033284.tif 000044
2021033284.tif 000045
2021033284.tif 000046
2021033284.tif 000047