JP7356484B2 - 給電装置及び光無線給電システム - Google Patents

Description

本発明は、給電装置及び光無線給電システムに関する。

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。

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。

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。

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。

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ビクセル（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、太陽電池あるいは光源が移動した場合に、太陽電池全体に均一に光ビームが照射されず、高い発電効率を得ることが難しいという問題がある。

特開２０２０－３６４８０号公報

本開示の実施形態に係る給電装置及び光無線給電システムは、給電対象に対して高い給電効率を実現するための給電装置及び光無線給電システムを提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る給電装置は、アレイ状に配置され、それぞれが平行なレーザー光を出射する複数の発光素子を有する光源部と、給電対象の受光部の位置、大きさ及び形状に関する情報を取得する取得部と、受光部の位置に関する情報に基づいて、受光部と対向するように光源部の向きを制御する位置制御部と、複数の発光素子のうち、受光部の大きさ及び形状に対応する発光素子を選択し、発光させる光源制御部と、を有することを特徴とする。

本開示の一実施形態に係る給電装置において、光源制御部は、受光部の相対的移動に応じて、複数の発光素子のうち、発光させる発光素子を選択してよい。

本開示の一実施形態に係る給電装置において、給電対象の受光部を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した受光部の画像に基づいて、受光部の位置、大きさ及び形状を検出するために画像認識を行う画像認識部と、をさらに含んでよい。

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、を含む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、電力に変換する受光部と、受光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、給電装置は、アレイ状に配置され、それぞれが平行なレーザー光を出射する複数の発光素子を有する光源部と、受光部の位置、大きさ及び形状に関する情報を取得する取得部と、受光部の位置に関する情報に基づいて、受光部と対向するように光源部の向きを制御する位置制御部と、複数の発光素子のうち、受光部の大きさ及び形状に対応する発光素子を選択し、発光させる光源制御部と、を有することを特徴とする。

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、光源制御部は、受光部の相対的移動に応じて、複数の発光素子のうち、発光させる発光素子を選択してよい。

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、光源制御部は、受光部が光源部に対して所定の方向に移動した場合に、受光部の移動に追従して、複数の発光素子のうち、発光させる発光素子を選択してよい。

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、光源部は、移動体の可動範囲に対応する位置に配置され、光源制御部は、移動体の受光部の位置と対応する位置に配置された発光素子を選択してよい。

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、光源制御部は、受光部の所定の領域に照射する光の強度を調整することにより、移動体に対して移動方向を指示してよい。

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、受光部は複数のセルを備え、移動体は、複数のセルにおける起電圧を計測する電圧検出器を備え、光源制御部は、複数のセルに照射する光の強度を調整することにより、移動体に対して移動方向を指示してよい。

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、光源制御部は、受光部の所定の領域に対して光を照射するように発光素子を選択することにより、移動体に対して移動方向を指示してよい。

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、受光部は、複数のセルを備え、移動体は、複数のセルにおける起電圧を計測し、複数のセルにおける発電率を算出する発電率算出部を備え、給電装置は、複数のセルにおける発電率に基づいて、受光部の位置と光源部からのレーザー光の照射領域との間のズレ量を算出する算出部を有してよい。

本開示の実施形態に係る給電装置及び光無線給電システムによれば、給電対象に対して高い給電効率を実現するための給電装置及び光無線給電システムを提供することができる。

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。 本開示の実施例１に係る給電装置及び移動体のブロック図である。 本開示の実施例１に係る給電装置が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。 本開示の実施例１に係る給電装置の光源部の平面図である。 本開示の実施例１に係る給電装置及び移動体の動作を説明するためのシーケンス図である。 本開示の実施例１に係る給電装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 本開示の実施例１に係る給電装置が移動する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）～（ｃ）は、給電装置の撮像部が撮像した受光部である太陽電池を含む画像であり、（ｄ）～（ｆ）は、給電装置の光源部の平面図である。 本開示の実施例２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。 本開示の実施例３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。 本開示の実施例４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。 本開示の実施例５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である。 本開示の実施例５に係る光無線給電システムにおいて、移動体からの発電状況に関する情報に基づいて、照射領域のズレの有無を判断する手順を説明するためのフローチャートである。 本開示の実施例５に係る光無線給電システムにおいて、移動体からの発電状況に関する情報に基づいて、照射領域のズレ量を算出する手順を説明するためのフローチャートである。 本開示の実施例５に係る光無線給電システムにおいて、太陽電池に対して照射したレーザー光の照射領域が、太陽電池の受光領域に対して、水平方向及び垂直方向にズレている場合における太陽電池及びレーザー光の照射領域の例を示す図である。 本開示の実施例５に係る光無線給電システムにおいて、太陽電池に対して照射したレーザー光の照射領域が、太陽電池の受光領域に対して、ねじれている場合における太陽電池及びレーザー光の照射領域の例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る給電装置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。

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１００と、給電装置１００から電力を受電する移動体２００と、を有する。移動体（例えば、ドローン）２００は、給電エリア４００において充電することができる。移動体２００は、移動体２００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２００は、給電エリア４００の位置を予め記憶しておいてよい。移動体２００は、カメラ等の撮像部２４を用いて給電装置１００を撮像し、受光部２１を給電装置１００に対向させる。

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１００が配置されている。給電装置１００は、カメラ等の撮像部５を備えており、移動体２００を撮像し、撮像した画像に基づいて移動体２００が給電対象であると判定した場合に、光源部１から移動体２００の受光部２１にレーザー光Ｌを照射する。光源部１には、複数の発光素子が設けられている。光源制御部４は、複数の発光素子のうち、移動体２００の受光部２１の大きさ及び形状に対応する発光素子を選択し、発光させて、レーザー光Ｌを照射する。移動体２００の受光部２１には太陽電池が設けられており、太陽電池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（図示せず）に蓄電する。移動体２００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。

レーザー光は指向性が高く、給電装置１００と移動体２００との間の距離が、例えば、数ｋｍ離れていてもビーム径は広がらないという性質を有する。一方、移動体２００の受光部２１を構成する太陽電池の大きさは、例えば、一辺が数ｃｍから１０ｃｍ程度の長方形である。太陽電池は、レーザー光が受光領域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。本開示の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１００は、移動体２００が移動した場合であっても、移動体２００の太陽電池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、給電装置１００の構成について説明する。

［実施例１］
まず、本開示の実施例１に係る給電装置について説明する。図２に、本開示の実施例１に係る給電装置１００及び移動体２００のブロック図を示す。光無線給電システム３００は、給電装置１００と、移動体２００とを含む。図３に、本開示の実施例１に係る給電装置１００が移動体２００の受光部２１にレーザー光Ｌを照射する様子を説明するための図を示す。図４に、本開示の実施例１に係る給電装置１００の光源部１の平面図を示す。給電装置１００は、光源部１と、取得部２と、位置制御部３と、光源制御部４と、を有する。給電装置１００は、さらに、撮像部５と、画像認識部６と、検出部７と、通信部８と、記憶部９と、を有してよい。これらの構成は、バス１０により接続されている。

光源部１は、アレイ状に配置され、それぞれが平行なレーザー光を出射する複数の発光素子を有する。発光素子として、例えば、垂直共振器型面発光レーザー（ビクセル（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser））を用いてよい。ただし、このような例には限られず、ビクセル以外の他のレーザー光源を用いてよい。ビクセルは、上面から垂直にレーザービームを放射する。１つのビクセルのサイズは、数～１０μｍ程度と小型であるが、複数のビクセルをアレイ状、あるいは、２次元アレイ状に配置することにより、高出力の光源を構成することができる。レーザー光を出射する複数の発光素子として、ビクセルを用いることにより、光源部１を面発光レーザアレイとすることができる。

取得部２は、給電対象である移動体２００の受光部２１の位置、大きさ及び形状に関する情報を取得する。

位置制御部３は、受光部２１の位置に関する情報に基づいて、受光部２１と対向するように光源部１の向きを制御する。位置制御部３として、例えば、アクチュエータ及びこれを制御するＣＰＵ等のマイクロコンピュータ（マイコン）を用いてよい。位置制御部３は、移動体２００の受光部２１の位置に追従して、光源部１の向きを制御することができる。従って、位置制御部３は、光源部１がレーザー光を照射している状態で、給電装置１００と移動体２００の相対的な位置が変動した場合であっても、受光部２１の位置をトラッキングし、光源部１から出射されたレーザー光を移動体２００の受光部２１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、検出した受光部２１を継続して検出し続けることをいう。給電装置１００は、電波、画像認識、センサ等の任意の手法により受光部２１をトラッキングしてよい。

光源制御部４は、複数の発光素子のうち、受光部２１の大きさ及び形状に対応する発光素子を選択し、発光させる。例えば、図３に示すように、光源部１が５つのビクセルＶ１～Ｖ５を備えている場合、光源制御部４は、複数の発光素子であるビクセルＶ１～Ｖ５のうち、移動体２００の太陽電池を構成する受光部２１の大きさ及び形状に対応する発光素子であるビクセルＶ２～Ｖ４を選択し、発光させる。ビクセルＶ２～Ｖ４によって、レーザー光Ｌが放射されて、受光部２１に照射される。

ここで、光源部１の複数の発光素子が配置された領域は、受光部２１の大きさより大きいことが好ましい。例えば、図４に示すように、光源部１の一点鎖線で示された領域Ｓ０に複数の発光素子が配置されている。図４には、発光素子が、縦方向に５個、横方向に５個配置されている例を示したが、このような例には限られない。

例えば、図４に示すように、移動体２００の受光部２１である第１の太陽電池がＳ１０で示した長方形の大きさ及び形状を有するものとする。このとき、第１の太陽電池に対してレーザー光を照射する場合は、光源部１の複数の発光素子のうち、Ｓ１０で示した領域内のビクセルＶ１１を含む２個のビクセルを選択し、発光させる。従って、この場合、光源部１の複数の発光素子が配置された領域Ｓ０は、受光部２１の大きさＳ１０より大きい。

また、図４に示すように、移動体２００の受光部２１である第２の太陽電池がＳ２０で示した長方形の大きさ及び形状を有するものとする。このとき、第２の太陽電池に対してレーザー光を照射する場合は、光源部１の複数の発光素子のうち、Ｓ２０で示した領域内のビクセルＶ２１を含む１２個のビクセルを選択し、発光させる。従って、この場合、光源部１の複数の発光素子が配置された領域Ｓ０は、受光部２１の大きさＳ２０より大きい。

このように、光源部１の複数の発光素子が配置された領域Ｓ０は、給電対象である太陽電池の大きさ及び形状に対応する領域（Ｓ１０、Ｓ２０）より大きいことが好ましい。このような構成とすることにより、光源部１の大きさ以下の太陽電池に対してレーザー光を照射する場合、光源部１の複数の発光素子のうちの太陽電池に対応する大きさ及び形状に対応する発光素子を選択し、発光させることにより、太陽電池の形状に合わせたレーザー光を照射し、給電することができる。

即ち、光源部１に含まれる複数の発光素子のうち、給電対象である太陽電池に対応する領域の外部の発光素子（例えば、Ｖ０）を発光させる必要が無いため、無駄な電力が生じず、給電効率を高めることができる。

また、光源部１の大きさ以下の任意の形状の太陽電池に合わせたレーザー光を照射することができる。さらに、後述するように、光源部１または受光部２１が移動することにより、光源部１が照射可能な領域内で、光源部１と受光部２１との相対的な位置が移動した場合であっても、発光させる発光素子の範囲を変更することにより、容易にトラッキングを行うことができる。

撮像部５は、給電対象である移動体２００の受光部２１を撮像する。撮像部５には、例えば、カメラを用いてよい。撮像部５は、移動体２００の受光部２１の周辺に設けられた１つまたは複数のマーカを撮像し、撮像したマーカの画像に基づいて、受光部２１の位置を検出するようにしてよい。ここで、マーカは、移動体２００に位置検出用として別途配置されたものである場合に限られず、画像認識処理により抽出可能な複数の特徴点をマーカの代わりに使用するようにしてもよい。

画像認識部６は、撮像部５が撮像した受光部２１の画像に基づいて、受光部２１の位置、大きさ及び形状を検出するために画像認識を行ってよい。画像認識を用いることにより、給電装置１００は移動体２００の受光部２１の位置、大きさ及び形状を正確に把握することができる。画像認識の手法として、例えば、画像内で受光部が占める領域を認識するセグメンテーションを用いてよい。

検出部７は、受光部２１の位置、大きさ及び形状を検出してよい。検出部７は、移動体２００の位置に加えて、移動体２００までの距離及び移動体２００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７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２００の位置、給電装置１００から移動体２００までの距離、及び移動体２００に対する角度を正確に検出することができる。

通信部８は、受光部２１の位置、大きさ及び形状に関する情報を受信してよい。通信部８は、移動体２００から、給電を要求する信号、蓄電部への蓄電が完了したことを示す情報、受光部における発電状況に関する情報等を受信してよい。

記憶部９は、例えば、半導体メモリや、コンピュータ読取可能な記憶媒体等であってよい。記憶部９は、移動体２００の画像情報、移動体２００に関する識別情報、及び給電装置１００を制御するためのプログラムを格納してよい。

移動体２００は、電気エネルギーを利用して移動するものであり、例えば、ドローンや電気自動車等であってよい。ただし、移動体２００は、これらの例には限られない。移動体２００は、受光部２１と、蓄電部２２と、駆動部２３と、撮像部２４と、検出部２５と、制御部２６と、通信部２７と、記憶部２８と、を有し、これらは、バス２０により接続されている。

受光部２１は、給電装置１００の光源部１からのレーザー光Ｌを受光し、電力に変換する。受光部２１には、シリコン太陽電池等の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、単結晶、多結晶、非晶質（アモルファス）のいずれも利用可能であるが、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。受光部２１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。

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、給電装置１００の光源部１は、移動体２００の受光部２１が均一な強度のレーザー光を受光できるように、均一な強度分布を有するレーザー光を照射することが好ましい。

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であり、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光は吸収されないため、照射するレーザー光は、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、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、給電装置１００の光源部１が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。

図３に示すように、受光部２１は、反射板３０により囲まれるようにしてよい。反射板３０を設けることにより、受光部２１に入射したレーザー光が外部に漏れるのを防ぐことができる。

蓄電部２２は、受光部２１が変換した電力を蓄電する。蓄電部２２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や、リチウムポリマー電池等を用いてよい。

駆動部２３は、蓄電部２２が蓄電した電力を用いて動力装置を駆動する。駆動部２３は、移動体２００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。あるいは、駆動部２３は、移動体２００が電気自動車である場合は、車輪を回転させるモータであってよい。

撮像部２４は、レーザー光を送出する給電装置１００の画像を撮像する。撮像部２４には、例えば、カメラを用いてよい。

検出部２５は、撮像部２４が撮像した画像に基づいて給電装置１００の位置を検出する。検出部２５は、画像に含まれる給電装置１００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２００は給電装置１００の位置を正確に把握することができる。

制御部２６は、給電装置１００の光源部１に対して正対するように移動体２００の受光部２１の位置を制御する。この場合、制御部２６は、受光部２１のみの位置を制御してもよいし、移動体２００全体の位置を制御してもよい。制御部２６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２６は、給電装置１００の位置に追従して、受光部２１の向きを制御することができる。従って、制御部２６は、光源部１がレーザー光を照射している状態で、給電装置１００と移動体２００の相対的な位置が変動した場合であっても、給電装置１００の位置をトラッキングし、光源部１から出射されたレーザー光を移動体２００の受光部２１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１００を継続して検出し続けることをいう。移動体２００は、電波、画像認識、センサ等の任意の手法により給電装置１００をトラッキングしてよい。

通信部２７は、給電装置１００との間で情報を送受信する。通信部２７は、給電装置１００に対して、給電を要求する信号、蓄電部２２への蓄電が完了したことを示す情報、受光部２１における発電状況に関する情報等を送信してよい。

記憶部２８は、例えば、半導体メモリであってよい。記憶部２８は、給電エリア４００の位置情報、給電装置１００に関する識別情報、及び移動体２００を制御するためのプログラム等を格納してよい。

図５に、本開示の一実施形態に係る給電装置１００及び移動体２００の動作を説明するためのシーケンス図を示す。ステップＳ１０１において、移動体２００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。給電エリア４００の位置は、移動体２００の記憶部２８に予め記憶されていてよい。

次に、ステップＳ１０２において、移動体２００は、給電装置１００を検知する。移動体２００は、撮像部２４を用いて給電装置１００の画像を撮像し、撮像した画像に基づいて検出部２５が給電装置１００の位置を検出してよい。

次に、ステップＳ１０３において、移動体２００は、受光部２１である太陽電池の向きを制御する。移動体２００は、給電装置１００の位置を検出しているため、給電装置１００の位置に対して太陽電池が正対するように制御部２６が太陽電池の向きを制御することができる。制御部２６は、移動体２００の位置を変えずに太陽電池の向きのみを制御してもよいし、制御部２６は、駆動部２３を制御して、移動体２００全体の向きを変えることにより、受光部２１である太陽電池が給電装置１００に対して正対するように制御してもよい。

次に、ステップＳ１０４において、移動体２００は、給電装置１００に対して給電を要求する。例えば、移動体２００の通信部２７が、給電装置１００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２００が給電エリア４００内に入ったことを給電装置１００が検知した時点で、自動的に移動体２００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２００は給電装置１００に対して給電を要求しなくてもよい。

次に、ステップＳ１０５において、給電装置１００が、移動体２００の受光部２１である太陽電池の位置、大きさ、形状を検知する。例えば、給電装置１００の撮像部５が、移動体２００の受光部２１である太陽電池の画像を撮像し、撮像した画像に基づいて、画像認識部６が画像処理を行い、検出部７が受光部２１である太陽電池の位置、大きさ、形状を検出してよい。ここで、例えば、図４に示すように、移動体２００の受光部２１である太陽電池がＳ２０で示した長方形の大きさ及び形状を有することが検出されたものとする。

次に、ステップＳ１０６において、給電装置１００が光源部１であるビクセルアレイの向きを制御する。給電装置１００の位置制御部３は、光源部１のみを制御して、ビクセルアレイの向きを移動体２００の受光部２１である太陽電池に向けるようにしてもよく、給電装置１００全体の向きを制御することにより、光源部１であるビクセルアレイの向きを移動体２００の受光部２１である太陽電池に向けるようにしてもよい。あるいは、位置制御部３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。

次に、ステップＳ１０７において、光源制御部４が、太陽電池の形状に合わせて発光させるビクセルを選択する。例えば、図４に示すように、Ｓ２０で示した長方形の大きさ及び形状を有する太陽電池に対してレーザー光を照射する場合は、太陽電池の中心の位置と、領域Ｓ２０に含まれる発光素子からのビームの中心の位置とが一致するように、光源部１の複数の発光素子のうち、Ｓ２０で示した領域内のビクセルＶ２１を含む１２個のビクセルを選択する。

次に、ステップＳ１０８において、給電装置１００が移動体２００に向けてレーザー光を照射する。

次に、ステップＳ１０９において、レーザー光が受光部２１である太陽電池全体に照射される。例えば、図４に示した例では、Ｓ２０で示した領域内のビクセルＶ２１を含む１２個のビクセルから照射されたレーザー光は、太陽電池と同一の形状を有したビーム光となって、太陽電池全体に照射される。受光部２１である太陽電池において、レーザー光のエネルギーが電気エネルギーに変換され、変換された電気エネルギーは蓄電部２２に蓄電される。

以上のようにして、給電装置１００の光源部１から照射されたレーザー光Ｌにより、移動体２００への光無線給電が実行される。なお、移動体２００の蓄電部２２に十分電力が蓄電された場合には、移動体２００の通信部２７が、給電装置１００の通信部８に対して、給電が完了したことを通知するようにしてよい。

（給電装置によるトラッキング）
次に、移動体２００の受光部２１が給電装置１００に対して相対的に移動した場合における給電装置１００によるトラッキング方法について説明する。給電装置１００によるトラッキングは、給電装置１００の光源制御部４が、移動体２００の受光部２１の相対的移動に応じて、光源部１の複数の発光素子のうち、発光させる発光素子を選択することにより実行される。図６に、本開示の実施例１に係る給電装置の動作手順を説明するためのフローチャートを示す。

まず、ステップＳ２０１において、給電装置１００の撮像部５が、移動体２００の受光部２１である太陽電池の画像を撮像する。

次に、ステップＳ２０２において、給電装置１００の取得部２が、太陽電池の位置、大きさ、形状に関する情報を取得する。

次に、ステップＳ２０３において、給電装置１００の位置制御部３が、光源部１であるビクセルアレイと太陽電池とを正対させる。

次に、ステップＳ２０４において、給電装置１００の光源制御部４が、光源部１であるビクセルアレイの発光領域を決定する。

次に、ステップＳ２０５において、給電装置１００の光源制御部４が、ビクセルアレイを選択的に発光させる。

次に、ステップＳ２０６において、太陽電池に照射して給電を実行する。

次に、ステップＳ２０７において、給電装置１００の画像認識部６が、撮像部５が撮像した太陽電池の画像から太陽電池が移動しているか否かを検知する。

ステップＳ２０７において、太陽電池の移動が検知されなかった場合は、ステップＳ２０４に戻って、太陽電池への給電を継続する。

一方、ステップＳ２０７において、太陽電池の移動が検知された場合は、ステップＳ２０８において、移動方向に合わせて発光させるビクセルの位置を調整する。

（光源部の発光制御による微小範囲のトラッキング）
図７に、本開示の実施例１に係る給電装置１００が移動する受光部２１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。図７（ａ）～（ｃ）は、給電装置１００の撮像部５が撮像した移動体２００の受光部２１である太陽電池を含む画像４０の例である。図７（ｄ）～（ｆ）は、給電装置１００の光源部１の平面図である。ここで、図７（ａ）～（ｃ）に示した画像４０に示された領域は、光源部１に含まれる複数の発光素子を全て発光させたときのレーザー光の照射範囲と一致しているものとする。

図７（ａ）に示すように、撮像部５が撮像した画像４０において、太陽電池を構成する受光部２１が左側に位置していた場合は、図７（ｄ）に示すように、太陽電池を構成する受光部２１と正対している光源部１の領域Ｓ３０内のビクセルＶ３１を含む、ハッチングを施した４個のビクセルを発光させ、受光部２１の全体にレーザー光が照射される。

次に、図７（ａ）に示すように、画像４０において、太陽電池を構成する受光部２１が矢印Ａ１の方向に移動し、図７（ｂ）に示すように、太陽電池を構成する受光部２１の位置が画像４０において中央寄りに移動したものとする。この場合、図７（ｄ）の領域Ｓ３０内に含まれるビクセルを発光させると、移動後の受光部２１の全体にはレーザー光が照射されない。そこで、図７（ｅ）に示すように、移動後の太陽電池を構成する受光部２１の位置に対応した領域Ｓ４０内に含まれるビクセルＶ４１を含む、ハッチングを施した４個のビクセルを発光させる。そうすると、領域Ｓ４０内に含まれる４個のビクセルから照射されたレーザー光は、図７（ｂ）に示した移動後の受光部２１の全体に照射される。図７（ｅ）における光源部１の位置は、図７（ｄ）における光源部１の位置と同じである。光源制御部４は、光源部１の発光領域をＳ３０からＳ４０へ変更することにより、受光部２１の移動に追従させて、受光部２１の全体にレーザー光が照射されるようにトラッキングを行っている。

さらに、図７（ｂ）に示すように、画像４０において、太陽電池を構成する受光部２１が矢印Ａ２の方向に移動し、図７（ｃ）に示すように、太陽電池を構成する受光部２１の位置が画像４０において右側に移動したものとする。この場合、図７（ｅ）の領域Ｓ４０内に含まれるビクセルを発光させると、移動後の受光部２１の全体にはレーザー光が照射されない。そこで、図７（ｆ）に示すように、移動後の太陽電池を構成する受光部２１の位置に対応した領域Ｓ５０内に含まれるビクセルＶ５１を含む、ハッチングを施した４個のビクセルを発光させる。そうすると、領域Ｓ５０内に含まれる４個のビクセルから照射されたレーザー光は、図７（ｃ）に示した移動後の受光部２１の全体に照射される。図７（ｆ）における光源部１の位置は、図７（ｅ）における光源部１の位置と同じである。光源制御部４が、光源部１の発光領域をＳ４０からＳ５０へ変更することにより、受光部２１の移動に追従させて、受光部２１の全体にレーザー光が照射されるようにトラッキングを行っている。

以上のように、実施例１に係る給電装置においては、受光部２１が光源部１に対して所定の方向に移動した場合に、光源制御部４が、受光部２１の移動に追従して、複数の発光素子のうち、発光させる発光素子を選択するようにしているため、光源部１の位置を変えずに、移動する太陽電池に対してトラッキングを行うことができる。

なお、移動体２００の受光部２１の位置が、画像４０の範囲を超えて移動した場合には、光源部１の位置を固定したままでは、移動後の受光部２１の全体にレーザー光を照射することができなくなるため、光源部１の向きを変える等、光源部１自体の位置を調整することにより、トラッキングを行うようにしてよい。

図７（ａ）～（ｆ）には、太陽電池を構成する受光部２１の位置が画像４０において水平方向に移動した場合におけるトラッキングの例を示したが、このような例には限られず、受光部２１が画像４０において任意の方向に移動した場合であっても、受光部２１の位置に対応した発光素子を選択し、発光させることにより、トラッキングを行うことができる。このように、実施例１に係る給電装置１００によれば、給電装置１００に対して移動体２００の受光部２１の位置が移動した場合であっても、給電装置１００の光源制御部４が、受光部２１の移動前の位置と移動後の位置との間のズレを解消するように発光素子を選択することより、受光部２１の全体にレーザー光を照射し、高い給電効率を維持することができる。

［実施例２］
以上の説明においては、移動体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ない。例えば、移動体は、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８に、本開示の実施例２に係る光無線給電システム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１００と、給電装置１００から電力を受電する移動体である電気自動車６００と、を有する。

まず、移動体である電気自動車６００が給電エリア４００に進入する。電気自動車６００は、電気自動車６００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。電気自動車６００は、電信柱７００に設置された給電装置１００が発している電波を受信して、光源部１の位置を把握し、電気自動車６００に設けられている受光部２１の向きを給電装置１００に正対するように制御する。

給電装置１００は、カメラ等の撮像部５を備えており、電気自動車６００を撮像し、撮像した画像に基づいて受光部２１の位置を検知する。光源部１には、複数の発光素子が設けられている。光源制御部４は、複数の発光素子のうち、電気自動車６００の受光部２１の大きさ及び形状に対応する発光素子を選択し、発光させて、レーザー光Ｌを照射する。電気自動車６００の受光部２１には太陽電池が設けられており、太陽電池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（図示せず）に蓄電する。電気自動車６００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。以上のようにして、給電装置１００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。

なお、給電装置１００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Ａ０に向けて移動していてもよい。給電装置１００は電気自動車６００の受光部２１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１から照射されたレーザー光Ｌを受光部２１に照射することができるためである。この場合、給電装置１００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。

［実施例３］
次に、本開示の実施例３に係る光無線給電システムについて説明する。図９に、本開示の実施例３に係る光無線給電システムの概要を説明するための図を示す。実施例３に係る光無線給電システムは、光源部（１Ｕ、１Ｄ）が、移動体（２００、８００）の可動範囲に対応する位置に配置され、光源制御部（４Ｕ、４Ｄ）は、移動体（２００、８００）の受光部の位置と対応する位置に配置された発光素子を選択する点を特徴としている。ここでは、移動体２００がドローンである場合を例にとって説明するが、移動体２００はドローンには限られない。図９において、移動体２００の可動範囲が建築物１０００である例を示しているが、このような例には限られない。

図９において、建築物１０００の天井及び床には給電装置（図示せず）が配置されている。また、建築物１０００の天井には光源制御部４Ｕが配置され、床には光源制御部４Ｄが配置されている。同様に、建築物１０００の天井には、光源部である複数のビクセルアレイ１Ｕが配置され、床には光源部である複数のビクセルアレイ１Ｄが配置されている。移動体２００は、建築物１０００内を移動することができる。即ち、光源部である複数のビクセルアレイ（１Ｕ、１Ｄ）は、移動体２００の可動範囲である建築物１０００内に配置されている。なお、図９において、複数のビクセルアレイ（１Ｕ、１Ｄ）は、横方向にアレイ状に配置されている例を示しているが、このような例には限られず、紙面と直交する方向を含めて２次元アレイ状に配置されてよい。

図９において、移動体２００は上部及び下部に受光部（２１Ｕ、２１Ｄ）を備えている。受光部２１Ｕを構成する面のうち、天井に配置された複数のビクセルアレイ１Ｕと対向する面に太陽電池が配置されている。同様に、受光部２１Ｄを構成する面のうち、床に配置された複数のビクセルアレイ１Ｄと対向する面に太陽電池が配置されている。

建築物１０００の側面の上部及び下部には、撮像部（５Ｕ、５Ｄ）が設けられており、それぞれ、移動体２００の受光部（２１Ｕ、２１Ｄ）を撮像する。給電装置の取得部（図示せず）は、撮像部（５Ｕ、５Ｄ）が撮像した画像から受光部（２１Ｕ、２１Ｄ）に設けられた太陽電池の位置、大きさ、形状に関する情報を取得することができる。

光源制御部（４Ｕ、４Ｄ）は、受光部（２１Ｕ、２１Ｄ）に設けられた太陽電池の位置、大きさ、形状に関する情報に基づいて、複数のビクセルアレイ（１Ｕ、１Ｄ）のうち、移動体２００の受光部（２１Ｕ、２１Ｄ）の位置と対応する位置に配置された発光素子を選択する。例えば、図９に示した例では、天井に配置された光源制御部４Ｕは、複数のビクセルアレイ１Ｕの内の移動体２００の受光部２１Ｕの位置と対応する位置に配置された発光素子（Ｖ１、Ｖ２）を選択する。発光素子（Ｖ１、Ｖ２）から照射されたレーザー光（Ｌ１、Ｌ２）は移動体２００の上部に配置された受光部２１Ｕに照射される。同様に、床に配置された光源制御部４Ｄは、複数のビクセルアレイ１Ｄの内の移動体２００の受光部２１Ｄの位置と対応する位置に配置された発光素子（Ｖ３、Ｖ４）を選択する。発光素子（Ｖ３、Ｖ４）から照射されたレーザー光（Ｌ３、Ｌ４）は移動体２００の下部に配置された受光部２１Ｄに照射される。

また、移動体２００が建築物１０００内で異動した場合は、移動後の移動体の受光部（２１Ｕ、２１Ｄ）に対応する位置に配置された発光素子を選択し、発光させてよい。このような構成とすることで、移動体２００が、移動体２００の可動範囲である建築物１０００内のどの位置に存在していても、給電装置は、移動体２００の受光部（２１Ｕ、２１Ｄ）と対応する位置に配置された発光素子を発光させて、移動体２００に対して給電を行うことができる。

また、移動体は、例えば、建築物１０００の床面を走行するＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）８００であってよい。ＡＧＶ８００には、受光部２１０が設けられており、受光部２１０は、天井側の面及び床側の面の両方に太陽電池が設けられているものとする。ここで、図９に示すように、ＡＧＶ８００が矢印Ａ３の方向に移動し、遮蔽物９００の下に移動するものとする。この場合、ＡＧＶ８００が遮蔽物９００によって遮られる前の位置においては、建築物１０００の天井に配置された複数のビクセルアレイ１Ｕから受光部２１０の上面に照射されるレーザー光によって給電を行うことができる。一方、ＡＧＶ８００が遮蔽物９００の下に移動した場合は、建築物１０００の天井に配置された複数のビクセルアレイ１Ｕから放射されたレーザー光は、遮蔽物９００によって遮られるため、受光部２１０の上面に照射させることができない。一方、建築物１０００の床に配置された複数のビクセルアレイ１Ｄのうち、受光部２１０の形状に対応する位置に配置されているビクセル（Ｖ５、Ｖ６）は、受光部２１０の下面にレーザー光を照射することができ、ＡＧＶ８００に対して給電を行うことができる。このように、建築物１０００の天井と床の両方に光源部を配置することにより、移動体の受光部が、遮蔽物によって、一方の光源部から遮蔽される場合であっても、遮蔽されない他方の光源部からレーザー光を照射することによって給電を行うことができる。

上記の説明において、光源部が、移動体の可動範囲である建築物１０００の天井及び床に配置される例を示したが、このような例には限られず、光源部は、例えば、天井や床以外の側面等の他の面に配置するようにしてもよい。また、移動体と光源部との間に遮蔽物が存在する場合においても給電を実行できるように、光源部は、移動体の可動範囲である建築物１０００の複数の面に配置されてよい。

以上のように、実施例３に係る光無線給電システムによれば、移動体は、可動範囲の任意の位置において、給電装置から受光部の形状に合わせたレーザー光を受光することができ、給電効率を高めることができる。

［実施例４］
次に、実施例４に係る光無線給電システムについて説明する。図１０に、本開示の実施例４に係る光無線給電システムの概要を説明するための図を示す。実施例４に係る光無線給電システムは、移動体の受光部は複数のセルを備え、移動体は、複数のセルにおける起電圧を計測する電圧検出器を備え、給電装置の光源制御部は、複数のセルに照射する光の強度を調整することにより、移動体に対して移動方向を指示する点を特徴としている。

例えば、図１０に示すように、移動体２００の受光部は２つのセルからなり、一方のセルをＣ１とし、他方のセルをＣ２とする。セルＣ１には、ビクセルＶ１からレーザー光Ｌ１を照射し、セルＣ２には、ビクセルＶ２からレーザー光Ｌ２を照射する。２つのセル（Ｃ１、Ｃ２）は、発生した起電圧を計測する電圧検出器が設けられてよい。電圧検出器によって起電圧を計測することによって、２つのセル（Ｃ１、Ｃ２）に照射されたレーザー光の強度の大小を判定することができる。

給電装置の光源制御部４Ｕは、レーザー光Ｌ１の強度をレーザー光Ｌ２の強度より高くすることにより、移動体２００を矢印Ａの方向に移動させるように指示してよい。また、給電装置の光源制御部４Ｕは、レーザー光Ｌ２の強度をレーザー光Ｌ１の強度より高くすることにより、移動体２００を矢印Ｂの方向に移動させるように指示してよい。このようなレーザー光の強度による移動体の移動方向の制御は、移動体の記憶部に格納したプログラムにより実行することができる。

あるいは、光源制御部４Ｕは、他の移動体２０２の受光部の所定の領域（Ｃ３、Ｃ４）に対して光を照射するように発光素子を選択することにより、移動体２００に対して移動方向を指示してよい。例えば、図１０に示すように、移動体２０２の受光部が複数のセル（Ｃ３、Ｃ４）を備えているものとする。このとき、光源制御部４Ｕが、セルＣ３に対してレーザー光Ｌ７が照射されるように、ビクセルアレイ１Ｕの発光素子を選択した場合に、移動体２０２を矢印Ｃの方向に移動させてよい。一方、光源制御部４Ｕが、セルＣ４に対してレーザー光が照射されるように、ビクセルアレイ１Ｕの発光素子を選択した場合に、移動体２０２を矢印Ｄの方向に移動させてよい。

以上のように、移動体の受光部を複数のセルに分割しておき、受光部に照射するレーザー光の強度を調整することにより、移動体に対して移動方向を指示することができ、移動のための信号を別途送信する工程を省略することができる。

なお、上記の説明においては、移動体に対して、２次元平面上における移動方向を指示する例について説明したが、このような例には限られない。例えば、移動体の受光部に照射するレーザー光の強度や周期を変化させることによって、移動体の垂直方向の移動の制御を行うようにしてよい。

［実施例５］
次に、本開示の実施例５に係る光無線給電システム３０１について説明する。図１１に、本開示の実施例５に係る光無線給電システム３０１を構成する給電装置１０１及び移動体２０１のブロック図を示す。実施例５に係る光無線給電システム３０１は、受光部２１は、複数のセルを備え、移動体２０１が、複数のセルにおける起電圧を計測し、複数のセルにおける発電率を算出する発電率算出部２９を備え、給電装置１０１が、複数のセルにおける発電率に基づいて、受光部２１の位置と光源部１からのレーザー光の照射領域との間のズレ量を算出する算出部１１を有する点を特徴としている。実施例１に係る給電装置１００においては、撮像部５が撮像した画像に基づいて、給電対象の移動体２００の受光部２１の位置を決定している。従って、受光部２１の位置が元の位置からズレているか否かは、撮像部５が撮像した画像に基づいて判断することができる。これに対して、実施例５に係る光無線給電システム３０１は、移動体２０１の受光部２１における発電状況に関する情報を受信し、算出部１１は、受信した情報に基づいて、受光部２１の位置が元の位置からズレているか否かを判断し、ズレ量を算出する。

図１２に、本開示の実施例５に係る光無線給電システム３０１において、移動体２０１からの発電状況に関する情報に基づいて、照射領域のズレの有無を判断する手順を説明するためのフローチャートを示す。ステップＳ３０１からＳ３０６までの手順は、図６に示したステップＳ２０１からＳ２０６までの手順と同様であるため、詳細な説明は省略する。上述したように、太陽電池は高い起電圧を出力するために、複数のセルを直列接続させている。そこで、太陽電池を構成する複数のセルのそれぞれに出力電圧を検出するための電圧検出器を設けておき、個々のセルの出力電圧を検出する。移動体２０１の通信部２７は、個々のセルの発電状況に関する情報を給電装置１０１の通信部８に送信する。ステップＳ３０７において、給電装置１０１の通信部８は、移動体２０１の通信部２７から太陽電池の個々のセルの発電状況に関する情報を受信する。

次に、ステップＳ３０８において、給電装置１０１の算出部１１は、受信した受光部２１である太陽電池の個々のセルのうち、発電率が１００％ではない単位セルがあるか否かを判断する。即ち、個々のセルの発電量のうちで最大値を算出し、算出した最大値で個々のセルの発電量を規格化することにより、発電率が１００％であるか否かを判断する。セルの発電率が１００％ではないということは、セルを構成する太陽電池の一部の領域にはレーザー光が照射されていないことを意味している。ここで、太陽電池を構成する受光部２１の受光領域全体の形状とレーザー光の照射領域の形状は同一形状であるため、一部にレーザー光が照射されていないセルが存在していれば、受光部２１の位置とレーザー光の照射領域の位置がズレていることが分かる。

ステップＳ３０８において、発電率が１００％ではない単位セルが無い場合（ステップＳ３０８でＮｏ）、即ち、太陽電池の複数のセルのそれぞれの受光面全体にレーザー光が照射されている場合は、ズレはないものと判断し、ステップＳ３０４に戻ってレーザー光の照射を継続する。

一方、ステップＳ３０８において、発電率が１００％ではない単位セルがある場合（ステップＳ３０８でＹｅｓ）は、太陽電池を構成する受光部２１の位置とレーザー光の照射領域の位置がズレていると判断し、ステップＳ３０９において、算出部１１がズレ量を算出する。

図１３に、本開示の実施例５に係る光無線給電システム３０１において、移動体２０１からの発電状況に関する情報に基づいて、給電装置１０１が照射領域のズレ量を算出する手順を説明するためのフローチャートを示す。図１４に、本開示の実施例５に係る光無線給電システム３０１において、太陽電池を構成する受光部２１に対して照射したレーザー光の照射領域が、太陽電池の受光領域に対して、水平方向及び垂直方向にズレている場合における太陽電池及びレーザー光の照射領域の例を示す。図１５に、本開示の実施例５に係る光無線給電システム３０１において、受光部２１に対して照射したレーザー光の照射領域が、太陽電池の受光領域に対して、ねじれている場合における太陽電池及びレーザー光の照射領域の例を示す。

まず、ステップＳ４０１において、給電装置１０１の光源部１が移動体２０１の受光部２１に対してレーザー光を照射し、移動体２０１の電圧検出器が受光部２１である太陽電池の個々のセルの発電量を検出する。

次に、ステップＳ４０２において、給電装置１０１の通信部８は、移動体２０１の通信部２７から受光部２１の個々のセルの発電量の検出結果を受信し、算出部１１が全てのセルの発電量が同一であるか否かを判断する。

ステップＳ４０２において、全てのセルの発電量が同一である場合（ステップＳ４０２においてＹｅｓ）、ステップＳ４０３において、ズレは無いものと判断する。

一方、ステップＳ４０２において、全てのセルの発電量が同一ではない場合、即ち、複数のセルのうち、発電量が他のセルと異なるものが含まれている場合（ステップＳ４０２においてＮｏ）、受光部２１の位置とレーザー光の照射領域とがズレており、太陽電池の全体に均一にレーザー光が照射されていないものと判断する。この場合、受光部２１の位置とレーザー光の照射領域とが水平方向及び垂直方向にのみズレている場合と、このズレに加えて、受光部２１に対してレーザー光の照射領域の位置が所定の角度でねじれている場合が考えられる。

次に、ステップＳ４０４において、算出部１１が、移動体２０１の受光部２１を構成する複数のセルのうち、発電量が最大値未満の隣接するセルであって、発電量が同一のセルが存在するか否かを判断する。

受光部２１の位置とレーザー光の照射領域２０００とが水平方向及び垂直方向にのみズレている場合は、受光部２１の位置、及びレーザー光の照射領域２０００は、例えば、図１４に示すような位置関係になる。ここでは、太陽電池が３行３列の合計９個のセルＲ１１～Ｒ３３に分割されている場合を例にとって説明する。図１４において、セルＲ１１、Ｒ２１、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３の一部にはレーザー光が照射されていないことが分かる。レーザー光が全体的に照射されているセルＲ１２、Ｒ２２、Ｒ１３、Ｒ２３の発電量を最大値とすると、一部にレーザー光が照射されていないセル（Ｒ１１等）の発電量は、最大値未満である。さらに、隣接するセルＲ１１とＲ２１の発電量が同一である場合、セルＲ１１におけるズレ量と、セルＲ２１におけるズレ量は等しいことになり、受光部２１の位置とレーザー光の照射領域２０００とが水平方向及び垂直方向にのみズレており、ねじれてはいないことが分かる。

従って、このような場合、ステップＳ４０４において、発電量が最大値未満の隣接するセル（例えば、Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３）で発電量が同一のセル（例えば、Ｒ１１、Ｒ２１）が存在する場合（ステップＳ４０４においてＹｅｓ）、ステップＳ４０５において、ねじれはないものと判断し、水平または垂直方向のズレ量を算出する。

次に、ズレ量の算出方法について説明する。セルＲ１１とＲ２１の発電量が最大値未満であり、かつ、同一である場合は、垂直方向にズレが生じていることが分かる。セルＲ１１の水平方向の長さをＸ₀とし、垂直方向の長さをＹ₀とする。セルＲ１１における発電量が最大値のα％である場合、発電量はレーザー光の受光面積に比例するため、ズレ量ΔＹは、ΔＹ＝α／１００×Ｙ₀と算出することができる。

同様に、セルＲ３２とＲ３３の発電量が最大値未満であり、かつ、同一である場合は、水平方向にズレが生じていることが分かる。セルＲ３３の水平方向の長さをＸ₀とし、垂直方向の長さをＹ₀とする。セルＲ３３における発電量が最大値のβ％である場合、発電量はレーザー光の受光面積に比例するため、ズレ量ΔＸは、ΔＸ＝β／１００×Ｘ₀と算出することができる。

次に、ステップＳ４０６において、給電装置１０１が、光源部１のズレ量を調整する。これにより、給電装置１０１の光源部１が、太陽電池を構成する受光部２１の全体にレーザー光を照射することができる。

ステップＳ４０４において、発電量が最大値未満の隣接するセル（例えば、Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３）であって、発電量が同一のセル（例えば、Ｒ１１、Ｒ２１）が存在しない場合（ステップＳ４０４においてＮｏ）、レーザー光の照射領域は太陽電池の受光領域に対してねじれていることになるため、ステップＳ４０７において、ねじれている方向を決定する。

図１５において、セルＲ１１、Ｒ２１、Ｒ３１のそれぞれの発電率がＤ％、Ｅ％、Ｆ％であったとする。このとき、Ｄ＞Ｅ＞Ｆの関係にあれば、セルＲ１１、Ｒ２１、Ｒ３１におけるレーザー照射領域は、この順で減少していることになる。即ち、レーザー光の照射領域は、太陽電池を構成する受光部２１の位置に対して時計回りにねじれていることになる。

そこで、次に、ステップＳ４０８において、位置制御部３が、光源部１の角度を時計と反対方向に回転させる。その後、ステップＳ４０４に戻って、ねじれが解消しているか否かを判断する。

ステップＳ４０４において、太陽電池を構成する受光部２１とレーザー光の照射領域との間にねじれが存在している場合（ステップＳ４０４においてＮｏ）、ステップＳ４０７において、ねじれの回転方向を決定し、ステップＳ４０８においてねじれ角度を調整する。この場合、前回に行ったねじれ角度の調整結果を参照して調整するねじれ角度の大きさを決定するようにしてよい。その後、再度ステップＳ４０４に戻って、ねじれが解消しているか否かを判断する。

ステップＳ４０４において、太陽電池を構成する受光部２１とレーザー光の照射領域との間にねじれが解消した場合（ステップＳ４０４においてＹｅｓ）、ステップＳ４０６において、水平または垂直方向のズレ量を調整し、ステップＳ３１０において、ズレを解消するように発光領域を調整する。

以上のようにして、受光部２１とレーザー光の照射領域との間にねじれが存在している場合は、まず、ねじれを解消させ、その次に、水平及び垂直方向のズレ量を調整する。このようにして、太陽電池の発電量に関する情報に基づいて、太陽電池を構成する受光部２１とレーザー光の照射領域を整合させることにより、高効率な給電を実現することができる。

１ 光源部
２ 取得部
３ 位置制御部
４ 光源制御部
５ 撮像部
６ 画像認識部
７ 検出部
８ 通信部
９ 記憶部
１０ バス
１１ 算出部
２０ バス
２１ 受光部
２２ 蓄電部
２３ 駆動部
２４ 撮像部
２５ 検出部
２６ 制御部
２７ 通信部
２８ 記憶部
２９ 発電率算出部
１００ 給電装置
２００ 移動体

Claims (11)

1. アレイ状に配置され、それぞれが平行なレーザー光を出射する複数の発光素子を有する光源部と、
   給電対象の受光部の位置、大きさ及び形状に関する情報を取得する取得部と、
   受光部の前記位置に関する情報に基づいて、受光部と対向するように前記光源部の向きを制御する位置制御部と、
   前記複数の発光素子のうち、受光部の前記大きさ及び形状に対応する発光素子を選択し、発光させる光源制御部と、
   を有することを特徴とする給電装置。
2. 前記光源制御部は、受光部の相対的移動に応じて、前記複数の発光素子のうち、発光させる発光素子を選択する、請求項１に記載の給電装置。
3. 給電対象の受光部を撮像する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した受光部の画像に基づいて、受光部の位置、大きさ及び形状を検出するために画像認識を行う画像認識部と、をさらに含む、
   請求項１または２に記載の給電装置。
4. 給電装置と、該給電装置から電力を受電する移動体と、を含む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、電力に変換する受光部と、
   前記受光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、
   前記給電装置は、
   アレイ状に配置され、それぞれが平行なレーザー光を出射する複数の発光素子を有する光源部と、
   前記受光部の位置、大きさ及び形状に関する情報を取得する取得部と、
   前記受光部の位置に関する情報に基づいて、前記受光部と対向するように前記光源部の向きを制御する位置制御部と、
   前記複数の発光素子のうち、前記受光部の大きさ及び形状に対応する発光素子を選択し、発光させる光源制御部と、
   を有する、
   ことを特徴とする光無線給電システム。
5. 前記光源制御部は、前記受光部の相対的移動に応じて、前記複数の発光素子のうち、発光させる発光素子を選択する、請求項４に記載の光無線給電システム。
6. 前記光源制御部は、前記受光部が前記光源部に対して所定の方向に移動した場合に、前記受光部の移動に追従して、前記複数の発光素子のうち、発光させる発光素子を選択する、請求項４または５に記載の光無線給電システム。
7. 前記光源部は、前記移動体の可動範囲に対応する位置に配置され、
   前記光源制御部は、前記移動体の受光部の位置と対応する位置に配置された発光素子を選択する、
   請求項４乃至６のいずれか一項に記載の光無線給電システム。
8. 前記光源制御部は、前記受光部の所定の領域に照射する光の強度を調整することにより、前記移動体に対して移動方向を指示する、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の光無線給電システム。
9. 前記受光部は複数のセルを備え、
   前記移動体は、前記複数のセルにおける起電圧を計測する電圧検出器を備え、
   前記光源制御部は、前記複数のセルに照射する光の強度を調整することにより、前記移動体に対して移動方向を指示する、
   請求項４乃至８のいずれか一項に記載の光無線給電システム。
10. 前記光源制御部は、前記受光部の所定の領域に対して光を照射するように前記発光素子を選択することにより、前記移動体に対して移動方向を指示する、請求項４乃至９のいずれか一項に記載の光無線給電システム。
11. 前記受光部は、複数のセルを備え、
    前記移動体は、
    前記複数のセルにおける起電圧を計測し、前記複数のセルにおける発電率を算出する発電率算出部と、
    前記複数のセルの発電状況に関する情報を前記給電装置に送信する前記移動体の通信部と、を備え、
    前記給電装置は、
    前記移動体から太陽電池の前記複数のセルの発電状況に関する情報を受信する前記給電装置の通信部と、
    前記複数のセルにおける発電率に基づいて、前記受光部の位置と前記光源部からのレーザー光の照射領域との間のズレ量を算出する算出部と、を有する、
    請求項４乃至１０のいずれか一項に記載の光無線給電システム。

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