JP7328296B2 - Mobile and optical wireless power supply system - Google Patents

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Description

本発明は、移動体及び光無線給電システムに関する。 The present invention relates to mobile bodies and optical wireless power supply systems.

近年、移動体の電動化や新たな電動移動体の創出が進んでいる。電動移動体の移動距離を延ばすためには、電動移動体に対して電力を供給するための給電手法が必要である。給電手法の例として有線給電が挙げられるが、有線給電では電動移動体の移動範囲が制限されるため、電動移動体の活用性を大きく広げるべく、無線給電手法が求められている。 In recent years, the electrification of moving bodies and the creation of new electric moving bodies are progressing. In order to extend the moving distance of an electric vehicle, a power supply method for supplying electric power to the electric vehicle is required. Wired power feeding is an example of a power feeding method, but since wired power feeding limits the movement range of an electric vehicle, a wireless power feeding method is desired in order to greatly expand the usability of electric vehicles.

無線給電手法として、これまでに、電磁誘導方式、磁界共振方式、電界結合方式、マイクロ波空間伝送方式、光無線給電方式等が知られている。これらのうち、電動移動体への給電方式として、太陽電池を用いた「光無線給電方式」が注目されている。 As wireless power feeding methods, an electromagnetic induction method, a magnetic resonance method, an electric field coupling method, a microwave space transmission method, an optical wireless power feeding method, and the like have been known so far. Among these, an "optical wireless power supply system" using a solar cell has attracted attention as a power supply system for electric vehicles.

光無線給電方式においては、種々の光源を用いることが検討されているが、光電変換効率の観点ではレーザー光が最も効率的であることが知られている。 In the optical wireless power supply system, the use of various light sources has been studied, but it is known that laser light is the most efficient from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency.

しかしながら、レーザー光は指向性が高くビーム幅が狭いがゆえに、レーザー光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池全体に対して光が均等に当たりにくいという課題がある。太陽電池の一部、例えば、太陽電池の受光面の半分以下の部分にしか光が当たらない場合、太陽電池全体に光が当たる場合と比較して発電効率が低下する。従って、太陽電池を用いた光無線給電方式においては、太陽電池と同サイズの光ビームが太陽電池に照射されること、太陽電池全体の光強度分布が均一であること、太陽電池モジュールから漏れる光が少ないこと、が求められる。 However, since laser light has high directivity and a narrow beam width, there is a problem that the light is difficult to uniformly hit the entire solar cell that converts the optical energy of the laser light into electrical energy. When only a part of the solar cell, for example, a half or less of the light receiving surface of the solar cell is exposed to light, the power generation efficiency is lower than when the entire solar cell is exposed to light. Therefore, in the optical wireless power supply system using a solar cell, it is necessary that the solar cell is irradiated with a light beam of the same size as the solar cell, that the light intensity distribution of the entire solar cell is uniform, and that the light leaking from the solar cell module less is required.

これまでに、レーザー光を太陽電池全体に均等に照射する方法として、フライアイレンズ等を利用しVCSEL(垂直共振器面発光型レーザー)やLEDのような、ある程度ビーム幅の広い光を太陽電池の形状に合わせて照射する方法が報告されている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の発明によれば、光電変換素子に入射する光ビームの経路上に一対のフライアイレンズおよび結像レンズを含む光学系を備えることで、光電変換素子の全面にわたり均一な光ビームを照射でき、受光モジュールの性能を改善することができる。しかしながら、このような構成ではフライアイレンズの特性上、光源のビーム幅がある程度広くないと十分に性能を発揮できず、ビーム幅が狭い光を適用することはできないという問題がある。 Until now, as a method of irradiating the entire solar cell with laser light evenly, a fly-eye lens or the like has been used to irradiate light with a certain wide beam width, such as that of a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or an LED. A method of irradiating according to the shape of is reported (for example, Patent Document 1). According to the invention described in Patent Document 1, by providing an optical system including a pair of fly-eye lenses and an imaging lens on the path of a light beam incident on the photoelectric conversion element, uniform light is emitted over the entire surface of the photoelectric conversion element. The beam can be irradiated and the performance of the receiving module can be improved. However, in such a configuration, due to the characteristics of the fly-eye lens, performance cannot be sufficiently exhibited unless the beam width of the light source is wide to some extent, and light with a narrow beam width cannot be applied.

特開2020-36480号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-36480

本発明は、高効率な発電を可能にする受光モジュールを有する移動体及び光無線給電システムを実現することを目的とする。 An object of the present invention is to realize a mobile object and an optical wireless power supply system having a light receiving module that enables highly efficient power generation.

本開示の一実施形態に係る移動体は、レーザー光を受光し電力に変換する光電変換部、及び該光電変換部の受光面側に配置され、レーザー光を拡散させつつ透過させる拡散部材を含む受光部と、光電変換部が変換した電力を蓄電する蓄電部と、蓄電部が蓄電した電力を用いて動力装置を駆動する駆動部と、を有し、拡散部材は、光電変換部の受光面の1辺の長さより小さいビーム径を有するレーザー光が光電変換部の受光面全体に照射されるように、レーザー光を拡散させることを特徴とする。 A moving object according to an embodiment of the present disclosure includes a photoelectric conversion unit that receives laser light and converts it into electric power, and a diffusion member that is arranged on the light receiving surface side of the photoelectric conversion unit and diffuses and transmits the laser light. a light-receiving unit, a power storage unit storing electric power converted by the photoelectric conversion unit, and a driving unit driving the power unit using the electric power stored in the power storage unit, and the diffusion member is a light-receiving surface of the photoelectric conversion unit. The laser light is diffused so that the laser light having a beam diameter smaller than the length of one side of the photoelectric conversion unit is irradiated on the entire light receiving surface of the photoelectric conversion unit.

本開示の一実施形態に係る移動体において、拡散部材は、拡散レンズであることが好ましい。 In the mobile object according to an embodiment of the present disclosure, the diffusing member is preferably a diffusing lens.

本開示の一実施形態に係る移動体において、拡散部材は、拡散膜であることが好ましい。 In the mobile object according to an embodiment of the present disclosure, the diffusion member is preferably a diffusion film.

本開示の一実施形態に係る移動体において、光電変換部及び拡散部材を覆う筐体をさらに有していることが好ましい。 Preferably, the moving body according to an embodiment of the present disclosure further includes a housing that covers the photoelectric conversion section and the diffusion member.

本開示の一実施形態に係る移動体において、筐体の内部に反射膜が配置されていることが好ましい。 In the mobile object according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that a reflective film is arranged inside the housing.

本開示の一実施形態に係る移動体において、反射膜は、金属膜であることが好ましい。 In the mobile object according to an embodiment of the present disclosure, the reflective film is preferably a metal film.

本開示の一実施形態に係る移動体において、金属膜は、アルミ、金、銀のうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。 In the mobile object according to an embodiment of the present disclosure, the metal film preferably contains at least one of aluminum, gold, and silver.

本開示の一実施形態に係る移動体において、レーザー光を送出する給電装置の画像を撮像する撮像部と、撮像した画像に基づいて給電装置を検出する検出部と、給電装置に対して正対するように受光部の位置を制御する制御部と、をさらに有することが好ましい。 In a moving object according to an embodiment of the present disclosure, an imaging unit that captures an image of a power supply device that emits laser light, a detection unit that detects the power supply device based on the captured image, and face the power supply device. and a control unit for controlling the position of the light receiving unit.

本開示の一実施形態に係る光無線給電システムは、給電装置と、該給電装置から電力を受電する移動体と、を有する光無線給電システムであって、移動体は、レーザー光を受光し電力に変換する光電変換部、及び該光電変換部の受光面側に配置され、レーザー光を拡散させつつ透過させる拡散部材を含む受光部と、光電変換部が変換した電力を蓄電する蓄電部と、蓄電部が蓄電した電力を用いて動力装置を駆動する駆動部と、給電装置との間で情報を送受信する通信部と、を有し、拡散部材は、光電変換部の受光面の1辺の長さより小さいビーム径を有するレーザー光が光電変換部の受光面全体に照射されるように、レーザー光を拡散させ、給電装置は、移動体に対してレーザー光を送出する光源部と、移動体の対象領域を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した画像に基づいてレーザー光を送出する位置を制御する制御部と、移動体との間で情報を送受信する通信部と、を有することを特徴とする。 An optical wireless power supply system according to an embodiment of the present disclosure is an optical wireless power supply system that includes a power supply device and a mobile body that receives power from the power supply device, wherein the mobile body receives laser light and receives power. a photoelectric conversion unit that converts into a light-receiving surface of the photoelectric conversion unit, a light-receiving unit that includes a diffusion member that diffuses and transmits laser light, and a power storage unit that stores electric power converted by the photoelectric conversion unit; A driving unit that drives the power unit using electric power stored in the power storage unit, and a communication unit that transmits and receives information to and from the power supply device. The laser light having a beam diameter smaller than the length is diffused so that the entire light-receiving surface of the photoelectric conversion unit is irradiated with the laser light, and the power supply device includes a light source unit that emits the laser light to the moving body, a moving body an imaging unit that captures an image of a target area, a control unit that controls the position at which laser light is emitted based on the image captured by the imaging unit, and a communication unit that transmits and receives information to and from a moving object. Characterized by

本開示の一実施形態に係る光無線給電システムにおいて、対象領域は、受光部であることが好ましい。 In the wireless optical power supply system according to an embodiment of the present disclosure, the target area is preferably the light receiving section.

本開示の一実施形態に係る光無線給電システムにおいて、給電装置は、受光部の画像を認識する画像認識部をさらに有することが好ましい。 In the optical wireless power supply system according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that the power supply device further includes an image recognition section that recognizes an image of the light receiving section.

本開示の一実施形態に係る光無線給電システムにおいて、給電装置は、移動体の位置を検出する検出部をさらに有することが好ましい。 In the wireless optical power supply system according to an embodiment of the present disclosure, the power supply device preferably further includes a detection unit that detects the position of the moving body.

本開示の一実施形態に係る光無線給電システムにおいて、制御部は、移動体の位置に追従して光源部の向きを制御することが好ましい。 In the wireless optical power supply system according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that the controller controls the direction of the light source by following the position of the mobile object.

本発明によれば、高効率な発電を可能にする受光モジュールを有する移動体及び光無線給電システムを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mobile body and optical wireless power supply system which have a light receiving module which enables highly efficient electric power generation are realizable.

本開示の一実施形態に係る光無線給電システムの概要を説明するための図である。1 is a diagram for explaining an overview of an optical wireless power feeding system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の実施例1に係る移動体のブロック図である。1 is a block diagram of a moving body according to Example 1 of the present disclosure; FIG. 本開示の実施例1に係る移動体の受光部にレーザー光を照射する様子を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining how a light receiving unit of a moving body is irradiated with laser light according to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の実施例1に係る移動体の受光部を構成する拡散部材と光電変換部との間の距離を算出する方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating a distance between a diffusion member and a photoelectric conversion unit that constitute a light receiving unit of a moving body according to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の実施例2に係る移動体の受光部にレーザー光を照射する様子を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining how a light receiving unit of a moving object is irradiated with a laser beam according to the second embodiment of the present disclosure; 本開示の実施例2に係る移動体の受光部にレーザー光を照射する様子を説明するための図であって、(a)は、レーザー光が拡散部材の中央部へ照射された場合の例を示し、(b)は、レーザー光が拡散部材の中央より外側へ照射された場合の例を示す。FIG. 12A is a diagram for explaining how a light receiving portion of a moving body is irradiated with a laser beam according to the second embodiment of the present disclosure, and FIG. , and (b) shows an example in which the laser light is irradiated outward from the center of the diffusion member. 本開示の一実施形態に係る光無線給電システムを構成する給電装置及び移動体のそれぞれのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a power supply device and a moving body that configure an optical wireless power supply system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態に係る光無線給電システムの動作を説明するためのシーケンス図である。FIG. 4 is a sequence diagram for explaining the operation of the wireless optical power feeding system according to the embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態に係る光無線給電システムの他の例の概要を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an overview of another example of the wireless optical power supply system according to an embodiment of the present disclosure;

以下、図面を参照して、本発明に係る移動体及び光無線給電システムについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。 Hereinafter, a mobile body and an optical wireless power supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to those embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.

まず、本開示の一実施形態に係る光無線給電システムの概要について説明する。図1に本開示の一実施形態に係る光無線給電システム300の概要を説明するための図を示す。光無線給電システム300は、給電装置200と、給電装置200から電力を受電する移動体100と、を有する。移動体(例えば、ドローン)100は、給電エリア400において充電することができる。移動体100は、移動体100を移動させるための電力が減少し充電が必要になった場合、あるいは、充電するよう指示を受け付けた場合などに、給電エリア400に移動して充電してよい。移動体100は、給電エリア400の位置を予め記憶しておいてよい。 First, an outline of an optical wireless power supply system according to an embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 shows a diagram for explaining an outline of an optical wireless power supply system 300 according to an embodiment of the present disclosure. The optical wireless power supply system 300 has a power supply device 200 and a moving object 100 that receives power from the power supply device 200 . A mobile object (eg, drone) 100 can be charged in the power supply area 400 . The moving object 100 may move to the power supply area 400 and charge when the power for moving the moving object 100 is reduced and charging becomes necessary, or when an instruction to charge is received. The moving body 100 may store the position of the power supply area 400 in advance.

給電エリア400には、例えば、鉄塔等の構造物500に設けられた給電装置200が配置されている。給電装置200は、撮像部22であるカメラを備えており、移動体100を撮像し、撮像した画像に基づいて移動体100が給電対象であると判定した場合に、光源部21から移動体100の受光部1にレーザー光L1を照射する。移動体100の受光部1には光電変換部が設けられており、光電変換部は受光したレーザー光を電気エネルギーに変換し、蓄電部に蓄電する。移動体100は、蓄電した電力を利用して移動を継続することができる。 In the power supply area 400, for example, a power supply device 200 provided on a structure 500 such as a steel tower is arranged. The power supply device 200 includes a camera, which is the image capturing unit 22, and captures an image of the moving body 100. When it is determined that the moving body 100 is a power supply target based on the captured image, the light source unit 21 is irradiated with a laser beam L1. A photoelectric conversion unit is provided in the light receiving unit 1 of the moving body 100, and the photoelectric conversion unit converts the received laser light into electric energy, and stores the electric energy in the electric storage unit. The moving object 100 can continue moving using the stored power.

レーザー光は指向性が高く、移動体100と給電装置200との間の距離が、例えば、数km離れていてもビーム径(数mm)は広がらない。一方、移動体100の受光部1を構成する光電変換部は、例えば、一辺の長さが数cmから10cm程度の長方形を有する。光電変換部は、レーザー光が光電変換部全体に均等に光が当たらないとエネルギー変換効率が低下するという性質を有する。そのため、本開示の実施形態に係る移動体100の受光部1は、光電変換部に均等にレーザー光が照射されるような構成を有している。以下、移動体100の受光部1の構成について説明する。 Laser light has high directivity, and even if the distance between the moving body 100 and the power supply device 200 is, for example, several kilometers, the beam diameter (several millimeters) does not increase. On the other hand, the photoelectric conversion unit forming the light receiving unit 1 of the moving body 100 has, for example, a rectangular shape with a side length of several cm to 10 cm. The photoelectric conversion section has a property that the energy conversion efficiency is lowered unless the laser light uniformly hits the entire photoelectric conversion section. Therefore, the light receiving unit 1 of the moving body 100 according to the embodiment of the present disclosure has a configuration such that the photoelectric conversion unit is evenly irradiated with laser light. The configuration of the light receiving section 1 of the moving body 100 will be described below.

[実施例1]
図2に、本開示の実施例1に係る移動体100のブロック図を示す。移動体100は、受光部1と、蓄電部2と、駆動部3と、撮像部4と、検出部5と、制御部6と、通信部7と、記憶部8と、を有し、これらは、バス10により接続されている。
[Example 1]
FIG. 2 shows a block diagram of the mobile object 100 according to the first embodiment of the present disclosure. The moving body 100 has a light receiving unit 1, a power storage unit 2, a driving unit 3, an imaging unit 4, a detecting unit 5, a control unit 6, a communication unit 7, and a storage unit 8, and these are connected by a bus 10 .

受光部1は、レーザー光L1を受光し電力に変換する光電変換部、及び該光電変換部の受光面側に配置され、レーザー光L1を拡散させつつ透過させる拡散部材を含む。光電変換部及び拡散部材については後述する。 The light-receiving unit 1 includes a photoelectric conversion unit that receives laser light L1 and converts it into electric power, and a diffusion member that is arranged on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion unit and diffuses and transmits the laser light L1. The photoelectric conversion section and diffusion member will be described later.

蓄電部2は、光電変換部が変換した電力を蓄電する。蓄電部2は二次電池等の蓄電池であってよい。蓄電池として、例えば、リチウムイオン電池等を用いてよい。 The power storage unit 2 stores electric power converted by the photoelectric conversion unit. The power storage unit 2 may be a storage battery such as a secondary battery. For example, a lithium ion battery or the like may be used as the storage battery.

駆動部3は、蓄電部2が蓄電した電力を用いて動力装置を駆動する。駆動部3は、移動体100がドローンである場合は、回転翼を回転させるモータであってよい。 Drive unit 3 drives the power plant using the electric power stored in power storage unit 2 . If the mobile object 100 is a drone, the drive unit 3 may be a motor that rotates the rotor blades.

撮像部4は、レーザー光を送出する給電装置200の画像を撮像する。撮像部4には、例えば、カメラを用いてよい。 The imaging unit 4 captures an image of the power supply device 200 that emits laser light. For example, a camera may be used as the imaging unit 4 .

検出部5は、撮像部4が撮像した画像に基づいて給電装置200を検出する。検出部5は、画像に含まれる給電装置200を画像認識により検出してよい。画像認識を用いることにより、移動体100は給電装置200の位置を正確に把握することができる。 The detection unit 5 detects the power supply device 200 based on the image captured by the imaging unit 4 . The detection unit 5 may detect the power supply device 200 included in the image by image recognition. By using image recognition, the moving body 100 can accurately grasp the position of the power supply device 200 .

制御部6は、給電装置200の光源部21に対して正対するように移動体100の受光部1の位置を制御する。この場合、制御部6は、受光部1のみの位置を制御してもよいし、移動体100全体の位置を制御してもよい。制御部6は、CPU等のマイクロコンピュータ(マイコン)を用いてよい。制御部6は、給電装置200の位置に追従して、受光部1の向きを制御することができる。従って、制御部6は、光源部21がレーザー光を照射している状態で、給電装置200と移動体100の相対的な位置が変動した場合であっても、給電装置200の位置をトラッキングし、光源部21から出射されたレーザー光を移動体100の受光部1に正確に照射させることができる。トラッキングとは、ここでは、検出した給電装置200を継続して検出し続けることをいう。移動体100は、電波、画像認識、センサ等の任意の手法により給電装置200をトラッキングしてよい。 The control unit 6 controls the position of the light receiving unit 1 of the moving body 100 so as to face the light source unit 21 of the power supply device 200 . In this case, the control unit 6 may control the position of only the light receiving unit 1, or may control the position of the moving body 100 as a whole. The controller 6 may use a microcomputer such as a CPU. The control unit 6 can control the orientation of the light receiving unit 1 by following the position of the power supply device 200 . Therefore, the control unit 6 can track the position of the power supply device 200 even when the relative positions of the power supply device 200 and the moving body 100 fluctuate while the light source unit 21 is emitting laser light. , the laser light emitted from the light source unit 21 can be accurately irradiated to the light receiving unit 1 of the moving body 100 . Tracking here refers to continuing to detect the detected power supply device 200 . The moving body 100 may track the power supply device 200 by any method such as radio waves, image recognition, sensors, or the like.

通信部7は、給電装置200との間で情報を送受信する。 The communication unit 7 transmits and receives information to and from the power supply device 200 .

記憶部8は、例えば、半導体メモリであってよい。記憶部27は、給電エリア400の位置情報、給電装置200に関する識別情報、及び移動体100を制御するためのプログラムを格納してよい。 The storage unit 8 may be, for example, a semiconductor memory. The storage unit 27 may store position information of the power supply area 400 , identification information regarding the power supply device 200 , and a program for controlling the mobile object 100 .

図3に、本開示の実施例1に係る移動体100の受光部1にレーザー光を照射する様子を説明するための図を示す。 FIG. 3 shows a diagram for explaining how the light receiving unit 1 of the moving body 100 according to the first embodiment of the present disclosure is irradiated with laser light.

光電変換部11には、シリコン太陽電池を用いてよい。シリコン太陽電池を構成するシリコンは、結晶構造が、単結晶、多結晶、非晶質(アモルファス)のいずれであっても利用可能である。しかしながら、電力変換効率が高い点で単結晶シリコンにより構成されていることが好ましい。光電変換部11には、多元素化合物半導体を用いた太陽電池(CIS(Copper Indium Selenium)太陽電池、CIGS(Copper Indium Gallium Selenium)太陽電池)や、III-V族多接合太陽電池(GaAs族太陽電池等)等を用いてもよい。 A silicon solar cell may be used for the photoelectric conversion unit 11 . Silicon constituting a silicon solar cell can be used regardless of whether the crystal structure is single crystal, polycrystal, or amorphous. However, it is preferably made of single-crystal silicon in terms of high power conversion efficiency. The photoelectric conversion unit 11 includes solar cells using multi-element compound semiconductors (CIS (Copper Indium Selenium) solar cells, CIGS (Copper Indium Gallium Selenium) solar cells), III-V group multi-junction solar cells (GaAs group solar cells, battery, etc.) may be used.

シリコン太陽電池の場合、起電圧は0.8V程度であるため、出力電圧を高くするためには、複数個のセルを直列に接続する必要がある。1つのシリコン太陽電池を複数個のセルに分割した場合、それぞれのセルの起電圧は均一であることが好ましいため、それぞれのセルに均一に光が照射されることが好ましい。そのため、レーザー光は光電変換部11に均一に照射されることが好ましい。 In the case of silicon solar cells, since the electromotive voltage is about 0.8 V, it is necessary to connect a plurality of cells in series in order to increase the output voltage. When one silicon solar cell is divided into a plurality of cells, it is preferable that each cell has a uniform electromotive voltage, so that each cell is preferably uniformly irradiated with light. Therefore, it is preferable that the photoelectric conversion unit 11 is uniformly irradiated with laser light.

シリコン太陽電池の場合、シリコン(Si)のバンドギャップに相当する波長が約1.1μmであるので、光は、バンドギャップエネルギー以上のエネルギーを持たないと吸収されない。そのため、照射するレーザー光の波長は、バンドギャップに相当する波長より短い波長である必要がある。一方、バンドギャップに相当する波長よりも大幅に短い波長の光は、エネルギーの大半がシリコン太陽電池の発熱を引き起こし、その結果、エネルギー変換効率は低下する。従って、シリコン太陽電池においては、エネルギー変換効率を考慮すると、照射するレーザー光の波長は、シリコンのバンドギャップに相当する波長である1.1μmよりも若干短波長の波長1μm程度であることが好ましい。また、波長1μmのレーザー光は、可視光の範囲よりも長波長であるため、人体に対しても安全と言える。 In the case of a silicon solar cell, since the wavelength corresponding to the bandgap of silicon (Si) is approximately 1.1 μm, light is not absorbed unless it has energy equal to or greater than the bandgap energy. Therefore, the wavelength of the irradiated laser light needs to be shorter than the wavelength corresponding to the bandgap. On the other hand, most of the energy of light with a wavelength much shorter than the wavelength corresponding to the bandgap causes heat generation in the silicon solar cell, resulting in a decrease in energy conversion efficiency. Therefore, in the silicon solar cell, considering the energy conversion efficiency, it is preferable that the wavelength of the laser light to be irradiated is about 1 μm, which is slightly shorter than the wavelength of 1.1 μm corresponding to the bandgap of silicon. . In addition, since the laser light with a wavelength of 1 μm has a longer wavelength than the range of visible light, it can be said that it is safe for the human body.

拡散部材12は、給電装置200の光源部21から照射されたレーザー光L1を拡散させながら透過させる。拡散部材12により拡散されたレーザー光(以下、「拡散光」ともいう)L2は、光電変換部11の受光面と同程度の大きさの範囲に拡散されることが好ましい。即ち、拡散部材12は、光電変換部11の受光面の1辺の長さ(h)より小さいビーム径(d)を有するレーザー光L1が光電変換部11の受光面全体に照射されるように、レーザー光L1を拡散させる。その結果、拡散光L2は、光電変換部11の受光面全体に照射される。 The diffusion member 12 diffuses and transmits the laser light L1 emitted from the light source unit 21 of the power supply device 200 . It is preferable that the laser light (hereinafter also referred to as “diffused light”) L2 diffused by the diffusion member 12 is diffused in a range of approximately the same size as the light receiving surface of the photoelectric conversion section 11 . That is, the diffusing member 12 is arranged such that the laser light L1 having a beam diameter (d) smaller than the length (h) of one side of the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 irradiates the entire light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11. , diffuse the laser light L1. As a result, the entire light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 is irradiated with the diffused light L2.

拡散部材12により拡散されるレーザー光の幅は、拡散部材12の入射面と光電変換部11の受光面との間の距離によって決められる。図4に、本開示の実施例1に係る移動体の受光部1を構成する拡散部材12と光電変換部11との間の距離を算出する方法を説明するための図を示す。拡散部材12の入射面と光電変換部11の受光面との間の距離をL、拡散角をθとすると、拡散範囲xは、以下の式(1)により算出される。 The width of the laser beam diffused by the diffusing member 12 is determined by the distance between the incident surface of the diffusing member 12 and the light receiving surface of the photoelectric conversion section 11 . FIG. 4 shows a diagram for explaining a method of calculating the distance between the diffusion member 12 and the photoelectric conversion unit 11 that constitute the light receiving unit 1 of the moving body according to the first embodiment of the present disclosure. Assuming that the distance between the incident surface of the diffusing member 12 and the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 is L, and the diffusion angle is θ, the diffusion range x is calculated by the following formula (1).

Figure 0007328296000001
ここで、レーザー光L1の光源発散角は0°としている。例えば、拡散範囲xを50mmとした場合、式(1)より、距離Lは43.1mmと算出される。拡散範囲xを光電変換部11の受光面の1辺の長さh以上とする(x≧h)ことにより、拡散光L2を光電変換部11の受光面全体に照射させることができる。
Figure 0007328296000001
Here, the light source divergence angle of the laser light L1 is 0°. For example, if the diffusion range x is 50 mm, the distance L is calculated to be 43.1 mm from Equation (1). By setting the diffusion range x to be equal to or longer than the length h of one side of the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 (x≧h), the entire light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 can be irradiated with the diffused light L2.

レーザー光L1が拡散部材12を通ることによって光電変換部11の大きさに合わせて拡散されて、光電変換部11全体にレーザー光L2が照射されることによってより高効率な給電が可能となる。 When the laser light L1 passes through the diffusion member 12, it is diffused according to the size of the photoelectric conversion section 11, and the entire photoelectric conversion section 11 is irradiated with the laser light L2, thereby enabling more efficient power supply.

拡散部材12には、拡散レンズや拡散膜を用いることができる。拡散レンズとして、例えば、フレネルレンズを用いてよい。フレネルレンズは1枚用いれば足りるため、レンズを複数枚用いる場合に比べて、レンズによる光の損失を最小限に抑えることが可能となる。 A diffusion lens or a diffusion film can be used for the diffusion member 12 . As a diffusion lens, for example, a Fresnel lens may be used. Since it is sufficient to use one Fresnel lens, the loss of light due to the lens can be minimized compared to the case of using a plurality of lenses.

拡散膜として、例えば、レンズ拡散板(LSD(Light Shaping Diffuser))、ホログラフィックディフューザー、エンジニアドディフューザー等を用いてよい。これらの拡散膜を用いることにより、入射光の強度プロファイルを制御しつつ均質化することができ、ビーム幅が狭いレーザー光L1を光電変換部11の受光面の大きさまで広げた拡散光L2を生成することができる。 As the diffusion film, for example, a lens diffusion plate (LSD (Light Shaping Diffuser)), a holographic diffuser, an engineered diffuser, or the like may be used. By using these diffusion films, the intensity profile of the incident light can be controlled and homogenized, and diffused light L2 is generated by widening the laser light L1 with a narrow beam width to the size of the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11. can do.

実施例1に係る移動体100によれば、光電変換部11の大きさよりもビーム幅が狭いレーザー光L1を拡散部材12により拡散させ、拡散光L2を光電変換部11全体に照射させることができるため、レーザー光L1のビーム幅を光電変換部11の大きさに合わせる必要がない。また、レーザー光は、給電装置200と移動体100との間の距離が長距離に渡って離間していても光の減衰が少ないため、高効率な光無線給電を行うことができる。さらに、拡散部材12を1つだけ用いることにより、拡散部材12における損失を最小限に抑制しながら光無線給電を行うことができる。 According to the moving body 100 according to the first embodiment, the diffusion member 12 diffuses the laser light L1 whose beam width is narrower than the size of the photoelectric conversion unit 11, and the entire photoelectric conversion unit 11 can be irradiated with the diffused light L2. Therefore, it is not necessary to match the beam width of the laser light L1 to the size of the photoelectric conversion unit 11. FIG. In addition, since laser light has little light attenuation even when the distance between the power supply device 200 and the moving body 100 is long, highly efficient optical wireless power supply can be performed. Furthermore, by using only one diffusing member 12, optical wireless power feeding can be performed while minimizing loss in the diffusing member 12. FIG.

[実施例2]
次に、本開示の実施例2に係る移動体について説明する。図5に、本開示の実施例2に係る移動体の受光部にレーザー光を照射する様子を説明する図を示す。図6(a)及び(b)に、本開示の実施例2に係る移動体の受光部にレーザー光を照射する様子を説明する図を示す。図6(a)は、レーザー光が拡散部材の中央部へ照射された場合の例を示し、図6(b)は、レーザー光が拡散部材の中央より外側へ照射された場合の例を示す。実施例2に係る移動体の受光部1´が、実施例1に係る移動体の受光部1と異なっている点は、光電変換部11及び拡散部材12を覆う筐体13をさらに有する点である。実施例2に係る移動体のその他の構成は、実施例1に係る移動体における構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
[Example 2]
Next, a mobile body according to a second embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 5 shows a diagram for explaining how laser light is applied to the light-receiving unit of the moving object according to the second embodiment of the present disclosure. FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining how laser light is applied to the light-receiving unit of the moving body according to the second embodiment of the present disclosure. FIG. 6(a) shows an example in which the laser light is irradiated to the center of the diffusion member, and FIG. 6(b) shows an example in which the laser light is irradiated from the center to the outside of the diffusion member. . The light-receiving unit 1′ of the moving object according to the second embodiment differs from the light-receiving unit 1 of the moving object according to the first embodiment in that it further includes a housing 13 that covers the photoelectric conversion unit 11 and the diffusion member 12. be. Since other configurations of the moving object according to the second embodiment are the same as those of the moving object according to the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

筐体13の内部には光電変換部11及び拡散部材12が配置されている。筐体13の一部には開口部131が設けられおり、筐体13の開口部131に、拡散部材12の表面121が配置されている。従って、拡散部材12に入射したレーザー光L1は拡散部材12によって拡散され、拡散光L2が光電変換部11の受光面11Sに入射する。 A photoelectric conversion unit 11 and a diffusion member 12 are arranged inside the housing 13 . An opening 131 is provided in a part of the housing 13 , and the surface 121 of the diffusion member 12 is arranged in the opening 131 of the housing 13 . Therefore, the laser light L1 incident on the diffusion member 12 is diffused by the diffusion member 12, and the diffused light L2 is incident on the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion section 11. FIG.

図5に示すように、レーザー光L1を給電装置200の光源部21から移動体の受光部1´に照射する場合、レーザー光L1が、拡散部材12の表面121に垂直な方向に対して所定の角度αだけずれているとする。この場合、拡散光の一部(例えば、L21、L22)は、直接、光電変換部11の受光面11Sに入射せず、筐体13の内壁13Wに入射する。拡散光の一部(L21、L22)は、筐体13の内壁13Wで反射されて、その反射光(L21´、L22´)が、光電変換部11の受光面11Sに入射する。従って、筐体13が無い場合には、光電変換部11の受光面11Sに入射せず、発電に寄与しなかった拡散光の一部(L21、L22)を筐体13の内壁13Wで反射させて、反射光(L21´、L22´)を光電変換部11の受光面11Sに入射させて、発電に寄与させることができる。このように、筐体13で光電変換部11及び拡散部材12を覆うことにより、レーザー光L1が拡散部材12の表面121と垂直に入射しなかった場合でも、発電効率の低下を抑制することができる。 As shown in FIG. 5, when the laser light L1 is irradiated from the light source unit 21 of the power supply device 200 to the light receiving unit 1′ of the moving body, the laser light L1 is directed in a predetermined direction perpendicular to the surface 121 of the diffusion member 12. is shifted by an angle α. In this case, part of the diffused light (for example, L21 and L22) does not directly enter the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion unit 11 but enters the inner wall 13W of the housing 13 . Part of the diffused light (L21, L22) is reflected by the inner wall 13W of the housing 13, and the reflected light (L21', L22') enters the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion section 11. FIG. Therefore, in the absence of the housing 13, part of the diffused light (L21, L22) that did not enter the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion unit 11 and did not contribute to power generation is reflected by the inner wall 13W of the housing 13. Thus, the reflected light (L21', L22') can be made incident on the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion unit 11 to contribute to power generation. By covering the photoelectric conversion unit 11 and the diffusion member 12 with the housing 13 in this way, even when the laser light L1 does not enter the surface 121 of the diffusion member 12 perpendicularly, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency. can.

筐体13の内壁13Wに入射したレーザー光の反射率を高めるために、筐体13の内部に反射膜14を配置することが好ましい。反射膜14は、金属膜であってよい。金属膜は、アルミ、金、銀のうちの少なくとも1つを含んでよい。 In order to increase the reflectance of the laser beam incident on the inner wall 13W of the housing 13, it is preferable to dispose the reflecting film 14 inside the housing 13. FIG. The reflective film 14 may be a metal film. The metal film may contain at least one of aluminum, gold and silver.

本開示の実施例2に係る移動体のように、拡散部材12や光電変換部11を反射素材で作製した筐体13に密閉する構成とすることにより、光電変換部11からはみ出たレーザー光が筐体13の中で反射されるため、光損失を最小限に抑えることができる。 As in the mobile object according to the second embodiment of the present disclosure, the diffusion member 12 and the photoelectric conversion unit 11 are sealed in the housing 13 made of a reflective material, so that the laser beam protruding from the photoelectric conversion unit 11 is Since the light is reflected inside the housing 13, light loss can be minimized.

図6(a)は、レーザー光L1が、拡散部材12のほぼ中心に入射した場合の例を示している。このような場合であっても、拡散部材12の表面121と光電変換部11の受光面11Sとの間の距離が所定の距離よりも長い場合には、拡散光L2が受光面11Sを超えて広がる場合がある。このように、拡散光L2が光電変換部11の受光面11Sより広がった場合であっても、筐体13の内壁に設けられた反射膜14により反射させることにより、受光面11Sより広がった拡散光L2を受光面11Sに入射させて発電効率の減少を抑制することができる。 FIG. 6A shows an example in which the laser beam L1 enters substantially the center of the diffusion member 12. FIG. Even in such a case, when the distance between the surface 121 of the diffusion member 12 and the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion unit 11 is longer than a predetermined distance, the diffused light L2 exceeds the light receiving surface 11S. It may spread. As described above, even when the diffused light L2 spreads from the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion unit 11, it is reflected by the reflecting film 14 provided on the inner wall of the housing 13, so that the diffused light spreads from the light receiving surface 11S. A decrease in power generation efficiency can be suppressed by allowing the light L2 to enter the light receiving surface 11S.

図6(b)は、レーザー光L1が、拡散部材12の中心よりオフセットした位置に入射した場合の例を示している。このような場合、拡散部材12の表面121と光電変換部11の受光面11Sとの間の距離が適正であっても、拡散光L2が受光面11Sを超えて広がる場合がある。このように、拡散光L2が光電変換部11の受光面11Sより広がった場合であっても、筐体13の内壁に設けられた反射膜14により反射させることにより、受光面11Sより広がった拡散光L2を受光面11Sに入射させて発電効率の減少を抑制することができる。 FIG. 6B shows an example in which the laser beam L1 is incident on a position offset from the center of the diffusion member 12. FIG. In such a case, even if the distance between the surface 121 of the diffusion member 12 and the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion unit 11 is appropriate, the diffused light L2 may spread over the light receiving surface 11S. As described above, even when the diffused light L2 spreads from the light receiving surface 11S of the photoelectric conversion unit 11, it is reflected by the reflecting film 14 provided on the inner wall of the housing 13, so that the diffused light spreads from the light receiving surface 11S. A decrease in power generation efficiency can be suppressed by allowing the light L2 to enter the light receiving surface 11S.

実施例2に係る移動体100においては、トラッキング精度が甘くてもレーザー光が拡散部材の直径内に収まってさえいれば、送電力の変化がほとんど無い。そのため、実施例2に係る移動体100の受光部1の構成は、トラッキングに適しているといえる。 In the moving body 100 according to the second embodiment, even if the tracking accuracy is low, the transmission power hardly changes as long as the laser light is within the diameter of the diffusion member. Therefore, it can be said that the configuration of the light receiving unit 1 of the moving body 100 according to the second embodiment is suitable for tracking.

(光無線給電システム)
次に、本開示の一実施形態に係る光無線給電システムについて説明する。図7に、本開示の一実施形態に係る光無線給電システムを構成する給電装置及び移動体のブロック図を示す。光無線給電システム300は、給電装置200と、該給電装置200から電力を受電する移動体100と、を有する。図7に示す移動体100の構成は、実施例1に係る移動体100(図2)の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
(Optical wireless power supply system)
Next, an optical wireless power supply system according to an embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 7 shows a block diagram of a power supply device and a moving body that configure an optical wireless power supply system according to an embodiment of the present disclosure. The optical wireless power supply system 300 has a power supply device 200 and a moving body 100 that receives power from the power supply device 200 . Since the configuration of the moving body 100 shown in FIG. 7 is the same as the configuration of the moving body 100 (FIG. 2) according to the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

給電装置200は、光源部21と、撮像部22と、制御部23と、通信部24と、画像認識部25と、検出部26と、記憶部27と、を有し、これらはバス28により接続されている。 The power supply device 200 includes a light source unit 21 , an imaging unit 22 , a control unit 23 , a communication unit 24 , an image recognition unit 25 , a detection unit 26 and a storage unit 27 . It is connected.

光源部21は、移動体に対してレーザー光を送出する。光源部21として、半導体レーザー(LD)、ファイバーレーザー等の各種レーザーを用いることができる。移動体100の受光部1に用いる光電変換部11がシリコン太陽電池である場合、光源部21が発光するレーザー光は、中心波長が900~1000nmの近赤外光であってよい。ただし、このような例には限定されず、移動体100の受光部1に含まれる光電変換部11の種類に応じて、レーザー光の波長を設定してよい。また、光源部21が送出するビームを平行光とするために、光源部21から出射されたレーザーをレンズ等で絞るようにしてよい。 The light source unit 21 emits laser light to the moving body. Various lasers such as a semiconductor laser (LD) and a fiber laser can be used as the light source unit 21 . When the photoelectric conversion unit 11 used in the light receiving unit 1 of the moving body 100 is a silicon solar cell, the laser light emitted by the light source unit 21 may be near-infrared light with a central wavelength of 900 to 1000 nm. However, it is not limited to such an example, and the wavelength of the laser light may be set according to the type of the photoelectric conversion section 11 included in the light receiving section 1 of the moving body 100 . Further, the laser emitted from the light source unit 21 may be focused by a lens or the like so that the beam emitted from the light source unit 21 is parallel light.

撮像部22は、移動体100の対象領域を撮像する。撮像部22には、例えば、カメラを用いてよい。対象領域は、移動体100の受光部1であってよい。あるいは、対象領域は、移動体100に設けられたマーカーであってもよい。 The imaging unit 22 images the target area of the moving body 100 . For example, a camera may be used as the imaging unit 22 . The target area may be the light receiving section 1 of the moving body 100 . Alternatively, the target area may be a marker provided on the moving body 100 .

制御部23は、撮像部22が撮像した画像に基づいてレーザー光L1を送出する位置を制御する。制御部23には、CPU等のマイクロコンピュータ(マイコン)を用いてよい。制御部23は、移動体100の位置に追従して、光源部21の向きを制御することができる。従って、制御部23は、光源部21がレーザー光を照射している状態で、移動体100の位置が変動した場合であっても、移動体100の位置をトラッキングし、光源部21から出射したレーザー光を移動体100の受光部1に正確に照射することができる。トラッキングとは、ここでは、検出した移動体100を継続して検出し続けることをいう。給電装置200は、電波、画像認識、センサ等の任意の手法により移動体100をトラッキングしてよい。 The control unit 23 controls the position from which the laser light L1 is emitted based on the image captured by the image capturing unit 22 . A microcomputer such as a CPU may be used for the control unit 23 . The control unit 23 can control the orientation of the light source unit 21 by following the position of the moving body 100 . Therefore, even if the position of the moving body 100 fluctuates while the light source part 21 is irradiating laser light, the control part 23 tracks the position of the moving body 100 and emits laser light from the light source part 21 . It is possible to accurately irradiate the light receiving portion 1 of the moving body 100 with laser light. Tracking here refers to continuing to detect the detected moving object 100 . The power supply device 200 may track the moving object 100 by any method such as radio wave, image recognition, sensor, or the like.

通信部24は、移動体100との間で情報を送受信する。例えば、通信部24は、移動体100から給電を要求する信号を受信することができる。 The communication unit 24 transmits and receives information to and from the mobile object 100 . For example, the communication unit 24 can receive a signal requesting power supply from the mobile object 100 .

画像認識部25は、移動体100の受光部1の画像を認識する。画像認識部25は、撮像した移動体100の受光部1の画像を用いて画像認識を行うことにより、移動体100が給電対象であるか否かを判断することができる。 The image recognition section 25 recognizes the image of the light receiving section 1 of the moving body 100 . The image recognition unit 25 can determine whether or not the moving body 100 is a power supply target by performing image recognition using the captured image of the light receiving part 1 of the moving body 100 .

検出部26は、移動体100の位置を検出する。検出部26は、移動体100の位置に加えて、移動体100までの距離、及び移動体100に対する角度の少なくともいずれかを検出してよい。検出部26には、LiDAR(Light Detection and Ranging)やレーダ等のセンサ、若しくは、これらの組み合わせを用いてよい。LiDAR等のセンサを用いることにより、移動体100の位置、給電装置200から移動体100までの距離、及び移動体100に対する角度を正確に検出することができる。 The detection unit 26 detects the position of the moving body 100 . The detection unit 26 may detect at least one of the distance to the mobile object 100 and the angle with respect to the mobile object 100 in addition to the position of the mobile object 100 . For the detector 26, a sensor such as LiDAR (Light Detection and Ranging) or radar, or a combination thereof may be used. By using a sensor such as LiDAR, the position of the mobile object 100, the distance from the power supply device 200 to the mobile object 100, and the angle with respect to the mobile object 100 can be accurately detected.

記憶部27は、例えば、半導体メモリであってよい。記憶部27は、移動体100に関する識別情報や、給電装置200を動作させるためのプログラムを格納することができる。 The storage unit 27 may be, for example, a semiconductor memory. The storage unit 27 can store identification information about the mobile object 100 and a program for operating the power supply device 200 .

図8に、本開示の一実施形態に係る光無線給電システムの動作を説明するためのシーケンス図を示す。まず、ステップS101において、移動体100は、充電残量が少なくなった時、近くの給電エリア400(図1参照)に移動する。あるいは、移動体100は、充電するよう指示を受け付けた場合などに、給電エリア400に移動してよい。給電エリア400の位置は、移動体100の記憶部8に予め記憶されていてよい。 FIG. 8 shows a sequence diagram for explaining the operation of the optical wireless power supply system according to one embodiment of the present disclosure. First, in step S101, the moving object 100 moves to a nearby power supply area 400 (see FIG. 1) when the remaining charge is low. Alternatively, the mobile object 100 may move to the power supply area 400 when receiving an instruction to charge the mobile object 100 . The position of the power supply area 400 may be stored in advance in the storage unit 8 of the moving body 100 .

次に、ステップS102において、移動体100は、給電装置200を検知する。移動体100は、撮像部4を用いて給電装置200の画像を撮像し、撮像した画像に基づいて検出部5が給電装置200の位置を検出してよい。 Next, in step S<b>102 , the moving body 100 detects the power supply device 200 . The moving body 100 may capture an image of the power supply device 200 using the imaging unit 4, and the detection unit 5 may detect the position of the power supply device 200 based on the captured image.

次に、ステップS103において、移動体100は、受光部1の向きを制御する。移動体100は、給電装置200の位置を検出しているため、給電装置200の位置に対して受光部1が正対するように制御部6が受光部1の向きを制御する。制御部6は、移動体100の位置を変えずに受光部1の向きのみを制御してもよい。あるいは、制御部6は、駆動部3を制御して、移動体100全体の向きを変えることにより、受光部1が給電装置200に対して正対するように制御してもよい。 Next, in step S<b>103 , the moving body 100 controls the direction of the light receiving section 1 . Since the moving body 100 detects the position of the power supply device 200 , the control unit 6 controls the direction of the light reception unit 1 so that the light reception unit 1 faces the position of the power supply device 200 . The control unit 6 may control only the orientation of the light receiving unit 1 without changing the position of the moving body 100 . Alternatively, the control unit 6 may control the driving unit 3 to change the direction of the moving body 100 as a whole so that the light receiving unit 1 faces the power supply device 200 .

次に、ステップS104において、移動体100は、給電装置200に対して給電を要求する。例えば、移動体100の通信部7が、給電装置200に対して、給電を要求する信号を送信することにより、給電を要求してよい。ただし、移動体100が給電エリア400内に入ったことを給電装置200が検知した時点で、自動的に移動体100に対して給電を実行するようにしてもよく、この場合は、移動体100は給電装置200に対して給電を要求しなくてもよい。 Next, in step S<b>104 , the moving body 100 requests power supply from the power supply device 200 . For example, the communication unit 7 of the moving object 100 may request power supply by transmitting a signal requesting power supply to the power supply apparatus 200 . However, when the power supply device 200 detects that the mobile body 100 has entered the power supply area 400, power may be automatically supplied to the mobile body 100. In this case, the mobile body 100 may not request power supply to the power supply apparatus 200 .

次に、ステップS105において、給電装置200が、移動体100の受光部1を検知する。例えば、給電装置200の撮像部22が、移動体100の受光部1の画像を撮像し、撮像した画像に基づいて、画像認識部25が画像処理を行い、検出部26が受光部1の位置を検出してよい。 Next, in step S<b>105 , the power supply device 200 detects the light receiving section 1 of the moving body 100 . For example, the imaging unit 22 of the power supply device 200 captures an image of the light receiving unit 1 of the moving body 100, the image recognition unit 25 performs image processing based on the captured image, and the detection unit 26 detects the position of the light receiving unit 1. may be detected.

次に、ステップS106において、給電装置200が光源部21の向きを制御する。給電装置200の制御部23は、光源部21のみを制御して、光源部21の向きを移動体100の受光部1に向けるようにしてもよく、給電装置200全体の向きを制御することにより、光源部21の向きを移動体100の受光部1に向けるようにしてもよい。あるいは、制御部23は、レーザー光を反射するミラーの角度を制御することにより、レーザー光の向きを制御してもよい。 Next, in step S<b>106 , the power supply device 200 controls the direction of the light source section 21 . The control unit 23 of the power supply device 200 may control only the light source unit 21 to direct the direction of the light source unit 21 toward the light receiving unit 1 of the moving body 100. By controlling the direction of the entire power supply device 200 , the direction of the light source unit 21 may be directed toward the light receiving unit 1 of the moving body 100 . Alternatively, the controller 23 may control the direction of the laser light by controlling the angle of a mirror that reflects the laser light.

次に、ステップS107において、給電装置200が移動体100に向けてレーザー光を照射する。 Next, in step S<b>107 , the power supply device 200 irradiates the moving body 100 with laser light.

次に、ステップS108において、レーザー光が拡散部材12に当たり、円形もしくは矩形状に拡散する。 Next, in step S108, the laser light hits the diffusion member 12 and is diffused in a circular or rectangular shape.

次に、ステップS109において、拡散された光が光電変換部11全体に照射され、光電変換部11において、レーザー光のエネルギーが電気エネルギーに変換される。変換された電気エネルギーは蓄電部2に蓄電される。 Next, in step S109, the entire photoelectric conversion unit 11 is irradiated with the diffused light, and the photoelectric conversion unit 11 converts the energy of the laser light into electrical energy. The converted electric energy is stored in the power storage unit 2 .

以上のようにして、給電装置200の光源部21から照射されたレーザー光により、移動体100への光無線給電が実行される。なお、移動体100の蓄電部2に十分電力が蓄電された場合には、通信部7が、給電が完了したことを給電装置200に通知するようにしてよい。 As described above, optical wireless power feeding to the moving body 100 is performed by the laser light emitted from the light source unit 21 of the power feeding device 200 . Note that when sufficient power is stored in the power storage unit 2 of the moving body 100, the communication unit 7 may notify the power supply device 200 that power supply is completed.

(変形例)
以上の説明においては、移動体100がドローンである場合を例にとって説明したが、移動体はドローンのような飛行体には限られず、電気自動車等の移動体であってもよい。ここでは、移動体が電気自動車である場合を例にとって説明する。図9に、本開示の一実施形態に係る光無線給電システムの他の例の概要を説明するための図を示す。
(Modification)
In the above description, a case where the mobile object 100 is a drone has been described as an example, but the mobile object is not limited to flying objects such as drones, and may be mobile objects such as electric vehicles. Here, a case where the moving object is an electric vehicle will be described as an example. FIG. 9 shows a diagram for explaining an overview of another example of the wireless optical power supply system according to an embodiment of the present disclosure.

まず、電気自動車600が給電エリア400に進入する。電気自動車600は、電信柱700に設置された給電装置200が発している電波を受信して、光源部21の位置を把握し、受光部1の向きを制御する。 First, electric vehicle 600 enters power supply area 400 . The electric vehicle 600 receives radio waves emitted by the power supply device 200 installed on the utility pole 700 , grasps the position of the light source section 21 , and controls the orientation of the light receiving section 1 .

給電装置200は、受光部1の位置を検知し、光源部21の向きを制御した後、レーザー光L1を受光部1に向けて照射する。以上のようにして、給電装置200から電気自動車600への光無線給電を実行することができる。 After detecting the position of the light receiving unit 1 and controlling the orientation of the light source unit 21 , the power supply device 200 irradiates the light receiving unit 1 with the laser light L<b>1 . As described above, optical wireless power feeding from the power feeding device 200 to the electric vehicle 600 can be executed.

なお、給電装置200が電気自動車600に向けて給電を行っている際に、電気自動車600は、例えば、矢印Aに向けて移動していてもよい。給電装置200は電気自動車600の受光部1の位置をトラッキングしているため、電気自動車600が移動していても、光源部21から照射されたレーザー光L1は受光部1に照射することができるためである。この場合、給電装置200と電気自動車600とは互いにトラッキングし合っていてよい。 Note that the electric vehicle 600 may be moving in the direction of arrow A, for example, while the power supply device 200 is supplying power to the electric vehicle 600 . Since the power supply device 200 tracks the position of the light receiving unit 1 of the electric vehicle 600, the light receiving unit 1 can be irradiated with the laser light L1 emitted from the light source unit 21 even when the electric vehicle 600 is moving. It's for. In this case, power supply device 200 and electric vehicle 600 may track each other.

1 受光部
2 蓄電部
3 駆動部
4 撮像部
5 検出部
6 制御部
7 通信部
8 記憶部
11 光電変換部
12 拡散部材
100 移動体
200 給電装置
1 Light Receiving Unit 2 Power Storage Unit 3 Driving Unit 4 Imaging Unit 5 Detecting Unit 6 Control Unit 7 Communication Unit 8 Storage Unit 11 Photoelectric Conversion Unit 12 Diffusion Member 100 Moving Body 200 Power Supply Device

Claims (11)

レーザー光を受光し電力に変換する光電変換部、及び該光電変換部の受光面側に配置され、前記レーザー光を拡散させつつ透過させる拡散部材を含む受光部と、
前記光電変換部が変換した電力を蓄電する蓄電部と、
前記蓄電部が蓄電した電力を用いて動力装置を駆動する駆動部と、
を有し、
前記拡散部材は、前記光電変換部の受光面の1辺の長さより小さいビーム径を有するレーザー光が前記光電変換部の受光面全体に照射されるように、レーザー光を拡散さ
前記光電変換部及び前記拡散部材を覆う筐体をさらに有し、
前記筐体の内壁に反射膜が配置されている、
ことを特徴とする移動体。
a photoelectric conversion unit that receives laser light and converts it into electric power; and a light receiving unit that is disposed on the light receiving surface side of the photoelectric conversion unit and includes a diffusion member that diffuses and transmits the laser light;
a power storage unit that stores electric power converted by the photoelectric conversion unit;
a drive unit that drives a power unit using the electric power stored by the power storage unit;
has
the diffusing member diffuses laser light having a beam diameter smaller than the length of one side of the light receiving surface of the photoelectric conversion unit so that the entire light receiving surface of the photoelectric conversion unit is irradiated with the laser light;
further comprising a housing that covers the photoelectric conversion unit and the diffusion member;
A reflective film is arranged on the inner wall of the housing,
A moving body characterized by:
前記拡散部材は、拡散レンズである、請求項1に記載の移動体。 2. The moving body according to claim 1, wherein said diffusion member is a diffusion lens. 前記拡散部材は、拡散膜である、請求項1または2に記載の移動体。 3. The moving body according to claim 1, wherein said diffusion member is a diffusion film. 前記反射膜は、金属膜である、請求項1に記載の移動体。 2. The moving body according to claim 1, wherein said reflective film is a metal film. 前記金属膜は、アルミ、金、銀のうちの少なくとも1つを含む、請求項4に記載の移動体。 5. The moving body according to claim 4, wherein said metal film contains at least one of aluminum, gold and silver. 前記レーザー光を送出する給電装置の画像を撮像する撮像部と、
前記画像に基づいて給電装置を検出する検出部と、
給電装置に対して正対するように前記受光部の位置を制御する制御部と、
をさらに有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の移動体。
an imaging unit that captures an image of the power supply device that emits the laser light;
a detection unit that detects the power supply device based on the image;
a control unit that controls the position of the light receiving unit so as to face the power supply device;
The moving body according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
給電装置と、該給電装置から電力を受電する移動体と、を有する光無線給電システムであって、
前記移動体は、
レーザー光を受光し電力に変換する光電変換部、及び該光電変換部の受光面側に配置され、前記レーザー光を拡散させつつ透過させる拡散部材を含む受光部と、
前記光電変換部が変換した電力を蓄電する蓄電部と、
前記蓄電部が蓄電した電力を用いて動力装置を駆動する駆動部と、
前記給電装置との間で情報を送受信する通信部と、
を有し、
前記拡散部材は、前記光電変換部の受光面の1辺の長さより小さいビーム径を有するレーザー光が前記光電変換部の受光面全体に照射されるように、レーザー光を拡散させ、
前記光電変換部及び前記拡散部材を覆う筐体をさらに有し、
前記筐体の内壁に反射膜が配置され、
前記給電装置は、
前記移動体に対してレーザー光を送出する光源部と、
前記移動体の対象領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像に基づいてレーザー光を送出する位置を制御する制御部と、
前記移動体との間で情報を送受信する通信部と、
を有することを特徴とする光無線給電システム。
An optical wireless power supply system having a power supply device and a mobile body that receives power from the power supply device,
The moving body is
a photoelectric conversion unit that receives laser light and converts it into electric power; and a light receiving unit that is disposed on the light receiving surface side of the photoelectric conversion unit and includes a diffusion member that diffuses and transmits the laser light;
a power storage unit that stores electric power converted by the photoelectric conversion unit;
a drive unit that drives a power unit using the electric power stored by the power storage unit;
a communication unit that transmits and receives information to and from the power supply device;
has
the diffusing member diffuses laser light having a beam diameter smaller than the length of one side of the light receiving surface of the photoelectric conversion unit so that the entire light receiving surface of the photoelectric conversion unit is irradiated with the laser light;
further comprising a housing that covers the photoelectric conversion unit and the diffusion member;
A reflective film is arranged on the inner wall of the housing,
The power supply device
a light source unit that emits a laser beam to the moving object;
an imaging unit that captures an image of a target area of the moving body;
a control unit that controls a position from which laser light is emitted based on the image captured by the imaging unit;
a communication unit that transmits and receives information to and from the mobile object;
An optical wireless power feeding system characterized by comprising:
前記対象領域は、前記受光部である、請求項7に記載の光無線給電システム。 8. The optical wireless power feeding system according to claim 7, wherein said target area is said light receiving section. 前記給電装置は、前記受光部の画像を認識する画像認識部をさらに有する、請求項7または8に記載の光無線給電システム。 9. The optical wireless power supply system according to claim 7, wherein said power supply device further has an image recognition section for recognizing an image of said light receiving section. 前記給電装置は、前記移動体の位置を検出する検出部をさらに有する、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の光無線給電システム。 The optical wireless power supply system according to any one of claims 7 to 9, wherein the power supply device further includes a detection unit that detects the position of the moving object. 前記制御部は、前記移動体の位置に追従して前記光源部の向きを制御する、請求項7乃至10のいずれか一項に記載の光無線給電システム。 The optical wireless power supply system according to any one of claims 7 to 10, wherein said control unit controls the direction of said light source unit by following the position of said moving object.
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