JPWO2004025805A1 - 受電装置及び表示装置及び電力供給システム及び表示システム及び受電方法 - Google Patents

Abstract

マイクロ波による送電技術の応用が開示される。受電ベスト（２２００）には、受電パッチ装置（３０００）が多数貼り付けられている。受電パッチ装置（３０００）は基地局（１００）から送信されたマイクロ波を直接電流に変換し、変換した電流を携帯情報端末（１１００）に供給する。携帯情報端末（１１００）は無線伝送された電力を利用して動作するので、電池や充電器が不要である。

Description

本発明は、バッテリーの不要な電力供給システムに関する。

近年、携帯情報型端末や携帯電話等の個人利用の普及はますます広がっている。
図２４は、携帯電話を用いた無線情報通信システムを示す従来図である。携帯電話１０００は基地局１００を介して他の機器と無線により通信することが可能である。ここで、従来、携帯電話１０００が他の機器と通信を行う場合、携帯電話１０００等の電子機器への電力供給は電池（一次電池、二次電池）により行われていた。
しかし、このような方法による電力供給では、一定期間後に電池の交換または図２４で示すようなバッテリー１２００の充電を必要とした。
このため、携帯電話１０００等の電子機器は、長時間連続的に使用する場合や災害時や山岳部等で使用する場合には不向きであった。すなわち、現状では、電池の交換や充電をせずに携帯電話１０００を長時間使用することは不可能であった。また、山間部等の電波の届きにくい場所、または災害等の緊急時に通常行われる通信経路が破壊された場合、携帯電話１０００等の電子機器は、継続的な電力の供給を受けることができないため、通常行われている通信が不可能となってしまっていた。
また、現状における電力供給方法では、従来の電池の占める容量、また、ＡＣ−ＤＣ変換器の物理的容積や重量により携帯電話１０００や携帯情報端末の小型化及び軽量化に限界が生じていた。
本発明は、電子機器のバッテリーレス化を促進することを目的とする。

この発明に係る受電装置は、マイクロ波を受信する受電部と、
上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
他の機器と接続され、接続された他の機器へ上記マイクロ波変換部が変換した電流を供給する接続部とを備える。
また、上記受電装置は、上記接続部を互いに着脱可能に接続することにより、アレイ状に配置される。
また、上記受電装置は、さらに、
上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して情報を送信する送信部を備える。
また、上記受電装置は、さらに、
識別情報を記憶する記憶部と、
上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して上記記憶部に記憶された識別情報をマイクロ波に変換する電流変換部とを備え、
上記送信部は、上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して上記電流変換部が変換したマイクロ波を送信する。
この発明に係る表示装置は、マイクロ波を受信する受電部と、
上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
電流を使用して発光する発光ダイオードと、
上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して上記発光ダイオードを発光させる表示部とを備える。
また、上記表示装置は、さらに、上記受電部が受信したマイクロ波から所定の周波数を持つマイクロ波を通過させる周波数フィルターを備え、
上記マイクロ波変換部は、上記周波数フィルターを通過したマイクロ波を電流に変換する。
また、上記表示装置は、
複数の周波数フィルターと、異なる色で発光する複数の発光ダイオードとを備え、
上記複数の周波数フィルターの各周波数フィルターは、上記受電部によって受信されたマイクロ波から周波数フィルター毎に定められた所定の周波数を持つマイクロ波を通過させ、
上記マイクロ波変換部は、上記複数の周波数フィルターの各周波数フィルターを通過したマイクロ波を電流に変換し、
上記表示部は、上記マイクロ波変換部によって変換された電流を使用して上記複数の発光ダイオードの内、上記各周波数フィルターを通過したマイクロ波の持つ周波数に対応した発光ダイオードを発光させる。
この発明に係る受信アンテナは、入力されるエネルギーから太陽光を捕捉する太陽電池セルと、
入力されるエネルギーからマイクロ波を捕捉するマイクロ波受信アンテナとを備える。
この発明に係る受電装置は、マイクロ波と太陽光とを捕捉する受信アンテナと、
上記受信アンテナが捕捉したマイクロ波を受信する受電部と、
上記受信アンテナが捕捉した太陽光を受信する受光部と、
上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
上記受光部が受信した太陽光を電流に変換する太陽光変換部とを備える。
また、この発明に係る電力供給システムは、エネルギーをマイクロ波に変換するエネルギー変換部と、
上記エネルギー変換部が変換したマイクロ波を送信する送電部とを有する送電装置と、
上記送電部によって送信されたマイクロ波を受信する受電部と、
上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
他の機器に接続され、接続された他の機器へ上記マイクロ波変換部が変換した電流を供給する接続部とを有する受電装置とを備える。
この発明に係る表示システムは、マイクロ波の出力要求を制御する表示制御部と、
上記表示制御部が制御したマイクロ波の出力要求に基づいてエネルギーをマイクロ波に変換するエネルギー変換部と、
上記エネルギー変換部が変換したマイクロ波を送信する送電部とを有する送電装置と、
上記送電部によって送信されたマイクロ波を受信する受電部と、
上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
電流を使用して発光する発光ダイオードと、
上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して上記発光ダイオードを発光させる表示部とを有する表示装置とを備える。
この発明に係る電力供給システムは、エネルギーをマイクロ波に変換するエネルギー変換部と、
上記エネルギー変換部が変換したマイクロ波を送信する送電部とを有する送電装置と、
上記送電部によって送電されたマイクロ波と自然光である太陽光とを捕捉する受信パッチアンテナと、
上記受信パッチアンテナが捕捉したマイクロ波を受信する受電部と、
上記受信パッチアンテナが捕捉した太陽光を受信する受光部と、
上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
上記受光部が受信した太陽光を電流に変換する太陽光変換部とを有する受電装置とを備える。
この発明に係る受電方法は、マイクロ波を受信し、
上記受信したマイクロ波を電流に変換し、
他の機器と接続され、接続された他の機器へ上記マイクロ波変換部が変換した電流を供給する。

図１は、実施の形態１の電力供給システムを示す図である。
図２は、マイクロ波をエネルギーに変換するシステムを示す図である。
図３は、基地局１００の内部構成図である。
図４は、受電パッチ装置３０００の内部構成図である。
図５は、複数の受電パッチ装置３０００の接続図である。
図６は、送信部３０６０を追加した受電パッチ装置３０００の内部構成図である。
図７は、実施の形態２の遭難探索システムを示す図である。
図８は、受電カード１４００と探索機の内部構成図である。
図９は、実施の形態３のディスプレイを示す図である。
図１０は、送電装置４００の内部構成図である。
図１１は、表示装置５１００の内部構成図である。
図１２は、送電装置４００の内部構成図である。
図１３は、周波数を決定するフローチャートである。
図１４は、表示装置５１００の内部構成図である。
図１５は、送電装置４００の内部構成図である。
図１６は、表示装置５１００の内部構成図である。
図１７は、実施の形態４の交通安全システムを示す図である。
図１８は、実施の形態５の室内における電力供給システムを示す図である。
図１９は、実施の形態６の太陽光とマイクロ波を捕捉する受信パッチアンテナの構成図である。
図２０は、太陽電池の構造図である。
図２１は、マイクロ波受信アンテナパターンを示す図である。
図２２は、マイクロ波受信アンテナパターンを示す図である。
図２３は、受電パッチ装置の内部構成図である。
図２４は、携帯電話を用いた無線情報通信システムを示す従来図である。

実施の形態１
本実施の形態では、無線電力伝送によるバッテリーレス社会の構築方法について説明する。
図１は、送信装置から受信装置へ電力を供給する電力供給システムを示す図である。
図１において、基地局１００、ヘリコプター２００、通信衛星３００は、送電装置の一例である。ヘリコプター２００と通信衛星３００は空から空間を使ってマイクロ波を放出している。例えば、通信衛星３００では、図１のように一機の衛星を使用してマイクロ波を放出する方法が考えられる。その他、アレイ状に配置された多数の衛星（２５から５０機程度）を使用してマイクロ波を一地域に集中させることなく、薄く広い地域に放出、散布するという方法が考えられる。
基地局１００は地上に設置され、マイクロ波を放出している。図１では、基地局１００はアダプティブ・アレイ・アンテナのように指向性を持ったアンテナによりマイクロ波を放出している。ただし、すべての送電装置は指向性を持ったアンテナによりマイクロ波を放出してもよく、指向性を持たないアンテナによりマイクロ波を放出してもよい。
図１の２０００は受電装置である。受電装置２０００はビルやドームの屋上や山の一面や、船の一部や、海上の一部等あらゆる場所に設置することができる。受電装置２０００にはアンテナがそれぞれ設けられており、ヘリコプター２００等の送電装置から放射されたマイクロ波を捕捉する。受電装置２０００は捕捉したマイクロ波を直接電流に変換する機能を有している。このため、受電装置２０００は、ヘリコプター２００等の送電装置から直接エネルギーを受信し、電子機器が動作する間、受信したエネルギーを電流に変換し続けて、電子機器の動作にその変換した電力を使用する。このため、受電装置２０００を用いて電池や充電器が不要な電子機器を作ることができる。
このように、送電装置と受電装置２０００を有する社会では、送電装置によって放出されたマイクロ波を受電装置２０００が受けることによって電力をあらゆる地域で取り出し、直ちに利用できる社会を構築することができる。特に、インフラの整備させていない山間部、海上及び災害等の緊急時に必要な電力を受電装置２０００で取り出し、直ちに供給できる場合には顕著な効果を有する。したがって、新しいコンセプトを持った電子機器及び新しいサービスを生み出すことができる。
図２は、基地局１００から放出されたマイクロ波を直接受信し、エネルギーに効率的に変換する電力供給システムの一例を示す図である。
送電装置は図２に示す基地局１００に限らず、図１と同様にヘリコプター２００や通信衛星３００を用いてもかまわない。その場の状況に応じて一番適した送電手段をとることができる。
受電自動車２１００は、自動車のボディに受電パッチ装置３０００を多数貼り付けまたは埋め込み、受電パッチ装置３０００を使用して受信したマイクロ波を直接電流に変換して使用する車である。具体的には、受電自動車２１００につけられた複数の受電パッチ装置３０００が基地局１００から放出されたマイクロ波等の特定電磁波を受信し、その受信したマイクロ波のエネルギーを直接電流に変換する。このようにして、電力の供給を受けた受電自動車２１００は、例えば、ＥＴＣシステム（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＴＯＬＬ ＣＯＬＬＯＥＣＴＩＯＮ：ノンストップ自動料金収受システム）通過時に直接変換した電流を使用することによって、後日料金の支払いが可能となる。
なお、図２に示す受電パッチ装置３０００はパッチ状になった受電装置であり、図１に示す受電装置の一例である。すなわち図１に示す受電装置は、受電パッチ装置３０００を１つ又は複数配置した装置である。図２に示す受電パッチ装置３０００は送電アンテナ５００円玉程度の円形または正方形等いろいろな形状に作ることができる。また、受電パッチ装置３０００の裏側をシール化し、いろいろな製品に貼り付けることによって使用する方法も考えられる。
受電ベスト２２００、受電カバン２３００は受電自動車２１００と同様に受電パッチ装置３０００を貼り付け、または埋め込んだベスト及び鞄である。受電ベスト２２００を着た女性は、受電ベスト２２００中の受電パッチ装置３０００によって変換された電流を使用して携帯情報端末１１００を動作させている。このようにして、女性は電池も充電器も不要な携帯情報端末１１００を使って無線通信している。携帯情報端末１１００自体に受電パッチ装置３０００を貼り付けて受電機能を持たせ、基地局１００から放出されたマイクロ波を携帯情報端末１１００自らが電流に変換し、変換した電流を使用して通信することも可能である。
受電カバン２３００にも受電ベスト２２００と同様に受電パッチ装置３０００が複数取り付けられている。図に示す男性も、上記女性と同様に、受電パッチ装置３０００によって変換された電流を使用して携帯電話１０００を動作させている。
このようにして、エネルギーを放出する基地局１００からのマイクロ波を受信し、受信したエネルギーを電流に直接変換して使用することによりバッテリーレスな携帯電話１０００や携帯情報端末１１００等の新しいコンセプトを持った電子機器を産み出すことができる。
本実施の形態の電力供給システムでは、図２に示すようにビルの側面に表示装置５０００を貼り付けることによってビルを受電広告塔４０００とすることも可能である。表示装置５０００は、受電パッチ装置３０００に発光機能を追加した装置である。受電広告塔４０００は１つまたは複数の表示装置５０００から構成されている。表示装置５０００は、受信したマイクロ波を直接電流に変換して、変換した電流を使用して発光する。すなわち、受電広告塔４０００では、モジュール化された１つまたは複数の表示装置５０００を用いて文字や絵が表現される。表示装置５０００は、図に示すようなディスプレイとして使用される以外にも、例えば、非常出入り口の表示板等、電池の交換を不要とすると便利となる場所に使用することでバッテリーレスな発光表示板として使うことができる。
表示装置５０００は、このようにバッテリーレスなディスプレイとして使用することができる。よって、表示装置５０００を使用することで電源の取りにくい所においても簡単にディスプレイを構築することができる。従来のディスプレイでは、電力を供給するために電源の工事や、ディスプレイと電源とを接続するケーブル等が必要であったが、表示装置５０００を使用したディスプレイでは、これら煩雑な準備や器具が不要となる。
また、表示装置５０００は電源装置自体も不要となるため、表示装置５０００自体を軽くすることが可能である。よって、従来、ディスプレイとして使うことのできなかった建物や空間にも、表示装置５０００を使用することでディスプレイを創作することができる。なお、表示装置５０００をディスプレイとして使用とする動作の詳細については後述する。
次に、基地局１００の内部構成について説明する。
図３は、基地局１００の内部構成図である。
エネルギー変換部４７０は、電源部４６０からエネルギーを供給され、供給されたエネルギーをマイクロ波に変換する。送電部４１０は変換されたマイクロ波を送信アンテナ５００を介して空間に放出する。ヘリコプター２００や通信衛星３００等の送電装置はすべて基本的に図３に示す内部構成を持っている。送電装置の電源部４６０が供給するエネルギーは電流に限られず、太陽光エネルギーや地熱エネルギーなども含まれる。
次に、受電パッチ装置３０００の内部構成について説明する。
図４は、受電パッチ装置３０００の内部構成図である。
受信パッチアンテナ３０５０は、送電装置から空間に放出されたマイクロ波を捕捉し、受電部３０１０は、受信パッチアンテナ３０５０によって捕捉されたマイクロ波を受信する。受信パッチアンテナ３０５０は、受信アンテナの一例である。マイクロ波変換部３０２０は、受電部３０１０によって受信されたマイクロ波を整流して直流電流に変換する。接続部３０８０は、他の機器と接続され、接続された他の機器へ上記マイクロ波変換部が変換した電流を供給する。このようにして、受電パッチ装置３０００は基地局１００によって放出されたマイクロ波を直接受電することが可能である。
１つの受電パッチ装置３０００は５００円玉程度の大きさを持ち、１〜２ｃｍ程度の厚さで作ることができる。したがって、図２に示したように、衣服につけたり、鞄につけたりすることができる。よって、情報分野、医療、交通安全に留まらず、衣類、家具、広告等あらゆる分野で受電自動車２１００や受電ベスト２２００のような新しい製品を生み出し、日本の需要の創出、ひいては日本の産業の発達に貢献することができる。
また、受電パッチ装置３０００は、１つで数１０ｍＷを出力できる。よって、受電パッチ装置３０００をモジュール化し、モジュール化した複数の受電パッチ装置３０００を接続部３０８０によって互いにアレイ状に接続することによって、接続された複数の受電パッチ装置３０００を数１００ｍＷ以上の高いエネルギーを出力する装置として機能させることができる。また、このようにして接続された複数の受電パッチ装置３０００は、いずれも自由に着脱可能である。
図５は、モジュール化された複数の受電パッチ装置３０００をアレイ状に接続した図である。
３１００、３２００、３３００、３４００は、モジュール化された受電パッチ装置である。マイクロ波変換部３０２０中の３１６０、３２６０、３３６０、３４６０はマイクロ波を整流して直流に変換するダイオードである。図５では、図４に示す受信パッチアンテナ３０５０と受電部３０１０が省略されている。
受電パッチ装置３１００と受電パッチ装置３２００は、接続部３１３０と接続部３２７０により直列に接続され、接続部３１７０と接続された外部電源３５００、または接続部３２３０と接続された外部電源３６００によって外部に変換した電流を出力することができる。
このようにモジュール化された複数の受電パッチ装置を直列に接続することにより、１つの受電パッチ装置が変換する電力よりも高いエネルギーを持つ電力を出力することが可能となる。
受電パッチ装置３１００と受電パッチ装置３３００と受電パッチ装置３４００とは接続部３１５０と接続部３３１０、接続部３３５０と接続部３４１０、接続部３１４０と接続部３３２０、接続部３３４０と接続部３４２０の少なくともいずれかによって並列に接続される。
このように、並列に接続された複数の受電パッチ装置は、接続部３１７０または接続部３３７０または接続部３４７０の少なくともいずれかによって外部電源３５００に接続され、外部に電力を供給することができる。
このように、複数の受電パッチ装置を並列に接続することによって、１つの受電パッチ装置を用いた場合に比べて電流の消費を抑止することが可能となる。
図２に示す携帯情報端末１１００は次のように動作する。
携帯情報端末１１００は、複数の受電パッチ装置３０００と接続された外部電源３５００または外部電源３６００とケーブル等の有線を使用してまたは無線により接続されている。受電パッチ装置３０００は、空中から散布されたマイクロ波をキャッチし、直流電流に変換する。受電パッチ装置３０００は、外部電源３５００または外部電源３６００を経由して、変換された電流を携帯情報端末１１００に送信する。携帯情報端末１１００は、受電パッチ装置３０００から送信され続ける電流を電力源として動作する。このように、携帯情報端末１１００は、自らが動作している間、動作するための電力を受電パッチ装置３０００から供給され続けることが可能である。このため、本実施の形態に示す受電パッチ装置３０００を使用したバッテリーレス社会では、携帯情報端末１１００等の電子機器は電池や充電器を必要としない構成とすることができる。
また、携帯情報端末１１００自体に、受電パッチ装置３０００の機能を追加して、自らがマイクロ波を電流に変換しながら、その変換した電流を用いて自らの動作を行うこともできる。
次に、図４に示された受電パッチ装置３０００に、送信部が追加された場合について説明する。
図６は、送信部３０６０と送信パッチアンテナ３０７０が追加された受電パッチ装置３０００の内部構成図である。
送信部３０６０は、マイクロ波変換部３０２０によって変換された電流を使用して、送信パッチアンテナ３０７０を経由してデータを他の電子機器に送信することができる。
このように、マイクロ波応用技術、通信技術、及び半導体技術等をベースに基地局１００等の送電装置が電力をマイクロ波に変換し、変換したマイクロ波を空間に放出して無線伝送する。受電パッチ装置３０００は、その無線伝送したマイクロ波を受電し、マイクロ波を直接エネルギーに効率的に変換する。
このようにして空間伝送されたエネルギーを直接受電側で使用可能な電力に変換し、変換した電力を使用して携帯電話１０００等を作動させることにより、携帯電話１０００等をバッテリーレスにすることができる、このため、携帯電話１０００等の電子機器を軽量化、小型化する製品を製造することができる。
また、受電パッチ装置３０００を取り付けた衣類、家具、広告等、あらゆる分野において、マイクロ波を直接エネルギーに変換することができる新製品を生み出すことができる。
また、これらに必要な伝送ステーション（基地局１００相当のシステムや宇宙空間からの伝送のための電力伝送衛星システム）等のインフラの整備、サービス等の新たな市場が送出できる。
また、本実施の形態に示す電力供給システムを構築するために、電力、家電、通信、半導体、宇宙をはじめとする企業の総合技術力を活かすことができ、事業の活性化、また事業の連携による新しい事業を送出することができる。
実施の形態２．
本実施の形態では、バッテリーレスな電子機器として受電カードを用いた人命救助、遭難探索システムについて説明する。
図７は、本実施の形態における遭難探索システムを示す図である。
図７に示したヘリコプター２００は遭難者を探索する探索機の一例である。ヘリコプター２００はマイクロ波を放射する送信器を持っており、その送信器によってマイクロ波を照射させながら飛行する。
遭難者２５００は首に受電カード１４００をかけている。受電カード１４００はバッテリーレスの受電装置の一例であり、発信器としての機能も有する。ヘリコプター２００から照射された無線エネルギーが遭難者２５００の持つ受電カード１４００によって受信されると、受電カード１４００はヘリコプター２００から送られてくるマイクロ波を直流電流に変換し、その電流を用いて動作し、認識信号あるいは救助信号をヘリコプター２００に発信する。
ヘリコプター２００は受電カード１４００から認識信号あるいは救助信号を受け、遭難者２５００の位置を知ることができる。
このように本実施の形態の探索システムでは、ヘリコプター２００から供給される電力を利用することによって森や雪の中にいる行方不明者の発見を容易にする。
受電カード１４００とヘリコプター２００（探索機）の内部構成を図８に示す。
まず、ヘリコプター２００の動作について説明する。ヘリコプター２００のエネルギー変換部４７０は、電源部４６０から供給される電流等のエネルギーをマイクロ波に変換し、送電部４１０は、送信アンテナ５００を介して、変換したマイクロ波を空間に照射する。
次に、受電カード１４００の動作について説明する。受信パッチアンテナ３０５０は、空間に照射された上記マイクロ波を捕捉する。捕捉されたマイクロ波は、受電部３０１０によって受信される。記憶部３２２１は、自分の識別情報としてＩＤコードを記憶している。このＩＤコードと登山者の１対１の対応付けは登山前になされている。したがって、ＩＤコードは登山者毎に特有のコードである。
マイクロ波変換部３０２０は、受信された上記マイクロ波を直流電流に変換し、受電カード１４００は変換された電流を使用して動作する。すなわち、受電カード１４００の電流変換部３０２５は、変換された電流を使用して記憶部３２２１に記憶されたＩＤコードを変調し、変調したＩＤコードをマイクロ波に変換する。送信部３０６０は、送信パッチアンテナ３０７０を経由して、マイクロ波を搬送波として変調されたＩＤコードをヘリコプター２００に送信する。
ヘリコプター２００では、受信アンテナ５１１がマイクロ波を捕捉する。受電カード１４００から送信されたＩＤコードを持つマイクロ波は、受信アンテナ５１１を経由して、受信部４３７によって受信される。ＩＤ変換部４９１は、受信したＩＤコードを復調し、復調したＩＤコードを利用して、遭難者２５００を特定する。
受電カード１４００がＩＤコードを識別情報としてヘリコプター２００に伝えるための他の方法としては、受電カード１４００が発信する電磁波の周波数を受電カード１４００毎に個々に割り当てる方法がある。この方法では、受電カード１４００から送られてくる電磁波の周波数を識別することによって遭難者２５００を特定する。
本実施の形態では、遭難者２５００が受電カード１４００を身につけていたが、遭難者２５００が着る衣服自体に受電パッチ装置３０００を取り付けることにより、本実施の形態の遭難探索システムを構築することも可能である。衣服に付けられた複数の受電パッチ装置３０００がヘリコプター２００から送信されたマイクロ波を電流に変換するとともに、送信されたマイクロ波を熱エネルギーに変換してもよい。この場合には、複数の受電パッチ装置３０００を取り付けた衣服からヘリコプター２００にＩＤコードを送信するとともに、ヘリコプター２００から供給された熱エネルギーを用いて遭難者２５００自体を温めることもできる。このため、上記遭難探索システムによれば、遭難者の人命救助、延命に貢献することができる。
以上の遭難探索システムは、災害時、非常事態に対応した電力の供給システムに置き換えることも可能である。災害時、非常事態時には、地上での混乱が予想されるので、空から人命救助のための探索を行うことが有効である。この場合に、ヘリコプター２００は、上記動作により瓦礫の下やビルの中等にいる行方不明者の所有する受電カード１４００によって送信された発信信号を受信する。このようにして、行方不明者の早期発見を可能とすることができる。
この他、子供や犬の首輪等に受電カード１４００を装着することによって、迷子や迷い犬の早期発見を促すことも可能である。
実施の形態３．
次に、図２に示した表示装置５０００を用いたディスプレイ方法について説明する。
（１）固定色に発光するディスプレイ
まず、固定色に発光する表示装置を用いたディスプレイについて説明する。図９は、表示装置を用いたディスプレイの一例を示す図である。
４００は、マイクロ波を送信する送電装置である。送信アンテナ５００は、送電装置４００によって送信されたマイクロ波をある一定方向に絞って照射する指向性を持ったアンテナである。５１００、５２００、５３００はそれぞれ、マイクロ波を受信すると赤色、緑色、青色に発光する表示装置である。
Ａ地点または送信アンテナ５００の指向性を表示装置５１００に向けた時点で、送電装置４００は、送信アンテナ５００を介してマイクロ波を照射する。送信アンテナ５００により、マイクロ波は指向性のあるビームとなって表示装置５１００に当たる。
マイクロ波のビームを当てられた表示装置５１００は、当てられたマイクロ波を電流に変換し、変換した電流を使用して赤色発光ダイオードを発光させる。このようにして表示装置５１００は赤色で光ることができる。
同様にして、送電装置４００は、Ｂ地点まで移動した時点で、または、送信アンテナ５００の指向性を表示装置５２００に向けた時点で、マイクロ波を照射する。照射された表示装置５２００は、マイクロ波を電流に変換して、変換した電流を使用して緑色発光ダイオードを発光させる。
表示装置５３００も同様にして、Ｃ地点まで移動した時点、または送信アンテナ５００の指向性を表示装置５３００に向けた時点で、マイクロ波を照射する。照射された表示装置５３００は、マイクロ波を電流に変換して、変換した電流を使用して青色発光ダイオードを発光させる。
このようにして、各表示装置はディスプレイの１モジュールとして機能する。
次に、上記送電装置４００と表示装置５１００の内部構成及び動作について説明する。
図１０は、送電装置４００の内部構成図である。
制御部４８０は、ディスプレイを制御する制御部である。制御部４８０はディスプレイを構成する１つまたは複数の表示装置に対して、各々の表示装置を発光させるタイミングを制御する。
送電装置４００が図９に示すＡ地点に移動した場合、制御部４８０は、表示装置５１００へマイクロ波を照射することを要求する。エネルギー変換部４７０は、上記要求を受けて電源部４６０から供給された電流等のエネルギーをマイクロ波に変換する。送電部４１０は、送信アンテナ５００を介して、変換されたマイクロ波を表示装置５１００に向けて照射する。
図１１は、表示装置５１００の内部構成図である。
受信パッチアンテナ３０５０は、送電装置４００によって照射されたマイクロ波を捕捉し、受電部３０１０は、捕捉されたマイクロ波を受信する。マイクロ波変換部３０２０は、受電部３０１０によって受信されたマイクロ波を直流電流に変換する。表示部３０４０は、変換された電流を使用して赤色発光ダイオード３０４５を発光させる。
このようにして、表示装置５１００は、独自の電源を必要せずに、発行することができる。表示装置５２００、表示装置５３００も同様にして緑色及び青色に発光する。
（２）所定周波数により固定色に発光するディスプレイ
次に、受信したマイクロ波が所定周波数の場合に、固定色に発光する表示装置を用いたディスプレイについて説明する。
図１２は、所定の周波数のマイクロ波を送信する送電装置４００の内部構成図、図１４は、所定の周波数のマイクロ波に対し、発光する表示装置５１００の内部構成図である。
図１２に示す送電装置４００は、図１０に示す送電装置４００の内部構成に対し、周波数変換部４４１が付加されている。
制御部４８０は、どの色を発光する表示装置を発光させるかを制御する。
周波数変換部４４１は、制御部４８０の制御に従い、照射するマイクロ波の周波数帯域を決定し、マイクロ波変換部３０２０によって変換された電流を使用してマイクロ波の周波数を決定した周波数帯域に変換する。
周波数変換部４４１が、制御部４８０の制御に従い、照射するマイクロ波の周波数帯域を決定するフローチャートを図１３に示す。周波数変換部４４１は、ディスプレイを赤色に発光させたい場合（Ｓ８００）、照射するマイクロ波の周波数をｆ１に決定する（Ｓ８３０）。また、ディスプレイを緑色に発光させたい場合（Ｓ８１０）には、照射するマイクロ波の周波数をｆ２に決定する（Ｓ８４０）。また、ディスプレイを赤色に発光させたい場合（Ｓ８２０）には、照射するマイクロ波の周波数をｆ３に決定する（Ｓ８５０）。
図１４に示す表示装置５１００は、図１１の表示装置５１００の内部構成に対し、さらに周波数フィルター３１２０が付加されている。周波数フィルターは、所定の周波数をもつマイクロ波を通過させ、他の周波数をもつマイクロ波は遮断する機能を有する。そのため、受電部３０１０によって受信されたマイクロ波がｆ１の周波数帯域を持つ場合には、周波数フィルター３１２０はマイクロ波を通過させる。よって、受信されたマイクロ波がｆ１の周波数帯域を持つ場合には、表示部３０４０が発光ダイオード３０４５を赤色に発光させる。すなわち、受信されたマイクロ波がｆ１の周波数帯域を持つ場合には、表示装置５１００が赤色に発光する。
一方、受電部３０１０によって受信されたマイクロ波がｆ１の周波数帯域を持たない場合には、周波数フィルター３１２０はマイクロ波を遮断するため、発光ダイオード３０４５は発光しない。
上記動作と同様に、受信されたマイクロ波がｆ２の周波数帯域を持つ場合には、周波数フィルターがマイクロ波を通過させ、表示装置５２００は緑色に発光し、受信されたマイクロ波がｆ３の周波数帯域を持つ場合には、周波数フィルターがマイクロ波を通過させ、表示装置５３００は青色に発光する。
このようにして、マイクロ波の持つ周波数によってどの表示装置を発光させるかを制御することができる。したがって、送電装置４００からのマイクロ波のビームを適正に絞れない場合にも、マイクロ波の持つ周波数によって、発光させる表示装置を制御できるため、送電装置４００による的確なディスプレイ操作が可能となる。
（３）所定周波数により任意の色に発光するディスプレイ
次に、受信したマイクロ波が所定周波数の場合に、周波数に対応した任意の色に発光する表示装置を用いたディスプレイについて説明する。
図１５は、複数の所定の周波数のマイクロ波を送信する送電装置４００の内部構成図、図１６は、複数の所定の周波数のマイクロ波に対応してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに発光する表示装置５０００の内部構成図である。
図１５に示す送電装置４００には、図１２に示す送電装置４００の内部構成に対し、さらにＲＧＢ変換部４９０と周波数合成部４２０が付加されている。
本送電装置４００の制御部４８０は、どの表示装置を何色で発光させるかを制御する。ＲＧＢ変換部４９０は、制御部４８０の制御に従い、表示装置５０００に発光させる色と周波数帯域とを対応させる。例えば、制御部４８０が表示装置５０００を赤色で発光させると決定した場合には、ＲＧＢ変換部４９０は周波数帯域をｆ１に決定する。同様に、制御部４８０が表示装置５０００を緑色または青色で発光させると決定した場合には、ＲＧＢ変換部４９０は周波数帯域をｆ２またはｆ３に決定する。
エネルギー変換部４７０によって変換されたマイクロ波は、周波数変換部４３５で所定の周波数に変換される。周波数変換部４３５は、周波数変換部（１）４３０と周波数変換部（２）４４０と周波数変換部（３）４５０とから構成される。ＲＧＢ変換部４９０によってマイクロ波の周波数がｆ１と決定された場合には、周波数変換部（１）４３０によってマイクロ波の周波数がｆ１に変換される。他の周波数ｆ２、ｆ３と決定された場合にも同様に、マイクロ波の周波数が周波数変換部（２）４４０、周波数変換部（３）４５０によってｆ２、ｆ３に変換される。
周波数変換部４３５の周波数変換部（１）４３０、周波数変換部（２）４４０、周波数変換部（３）４５０によって各々変換されたマイクロ波は、周波数合成部４２０によって合成され、送電部４１０により送信アンテナ５００を経由して送信される。
図１６に示す表示装置５０００は、図１４の表示装置５１００の内部構成を３セット持っており、３つの表示部は、各々赤色発光ダイオード３０４５、緑色発光ダイオード３０４６、青色発光ダイオード３０４７を備えている。
送信装置４００により送信されたマイクロ波は、受信パッチアンテナ３０５０、受信パッチアンテナ３０５１及び受信パッチアンテナ３０５２に捕捉され、受電部３０１０、受電部３０１１及び受電部３０１２によって受信される。受信パッチアンテナ３０５０、受信パッチアンテナ３０５１、受信パッチアンテナ３０５２は共用することが可能なアンテナである。
周波数フィルター３１２０、周波数フィルター３１２１、周波数フィルター３１２２は、各々、受信したマイクロ波の周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３の場合に、受信したマイクロ波を通過させる。
マイクロ波変換部３０２０、マイクロ波変換部３０２１、マイクロ波変換部３０２２は、各々、周波数フィルターを通過したマイクロ波を電力に変換する。
表示部３０４０は、変換された電流を使用して赤色発光ダイオード３０４５を発行させる。
このようにして、表示装置５０００の赤色発光ダイオード３０４５は、マイクロ波変換部３０２０から電流の供給を受け続けている間、赤色に発光し続ける。同様の過程を経て、緑色発光ダイオード３０４６、青色発光ダイオード３０４７も同様にマイクロ波変換部３０２１、マイクロ波変換部３０２２によって変換された電流が供給され続けている間、緑色、青色に発光する。
なお、表示部３０４０は、２０メガ×２０メガ程度の面積を持つ。
このようにして、送電装置４００の制御に基づいて、ディスプレイを構成する複数の表示装置５０００の各表示装置が任意の色に所定時間発光する。よって、１つの表示装置５０００が赤色や緑色や青色に発光することで、自由度の高いディスプレイを作り上げることができる。
以上、複数の表示装置５０００のいずれの表示装置５０００についても、表示装置５０００が発行する発光色を固定色とせず、制御部４８０の制御に基づいた任意の色とすることで、ディスプレイとして表現できるバリエーションの高い、フレキシブルなディスプレイ方法が可能となる。
特に、上記表示装置には電池や充電器が不要であり、電源を必要としない。このため、ディスプレイのための電源の工事も不要である。よって、物理的に電力配線をすることができない場所や、物理的に電力配線することが危険な箇所にも電力を供給できる。例えば、配線が不要な上記表示装置を用いれば、コンビナートやタンカー等にもマイクロ波によって電力を供給できるため、コンビナートやタンカー等もディスプレイをする対象となる。
したがって、配線することなく、任意の場所（例えば電力やインフラのないところ）、壁面、崖、水面等にディスプレイすることができる。
また、上記表示装置は軽く薄型であることから、表示装置をパッチ型にしてパッチの裏にシールを施すこと等により、どんな場所、どんな空間に着脱可能なディスプレイを容易に創作することが可能である。このため、この表示装置を使うことにより、今までディスプレイを創作することができないか困難であったビルの壁、車体、各イベント会場に簡易なディスプレイ、広告、ネオンサイン、イルミネーション等を作ることができる。このため、本実施の形態による新しい広告によって高い宣伝効果を期待することができる。
なお、送電装置４００が指向性のあるビームを表示装置５０００に照射する方法としては、送電装置４００が送信するマイクロ波ビーム自体を絞る方法と、マスク版を使って送電装置４００が送信するマイクロ波ビームをマスク化する方法がある。
実施の形態４．
本実施の形態では、夜間における交通標示等による交通安全システムについて説明する。
図１７は、表示装置５０００を用いた交通安全システムを示す図である。基地局１００はマイクロ波を送信する局である。基地局１００は送電装置の一例である。
日没後に下山中の者が道の二股まで来た場合、どちらの方向に行けば下山できるのか迷う場合がある。
図１７では、基地局１００によって送信されたマイクロ波を受信し、直接電流に変換して発光する表示装置５０００の光によって山頂の方角が指示されている。また、同様に、基地局１００から供給されるマイクロ波を直接電流に変換して発光する表示装置５０００の光により山道Ａ６０００と山道Ｂ６１００の道筋も指示されている。
道の二股まで来た下山者は、これらの表示装置５０００の指示に従い、山頂へ行く山道Ｂ６１００を選ばずに、下山道である山道Ａ６０００を選択して安全に下山することができる。
このように、夜間の交通の表示手段としてバッテリーレスな表示装置５０００を用いた表示灯を点灯させることにより、夜間の交通安全を図ることができる。
本実施の形態では、図１７に示す基地局１００に誘導灯としての機能を持たせることも可能である。具体的には、まず、登山者が使う山道を予め基地局１００に登録しておく。また、基地局１００には指向性を持つ送信アンテナを設置する。基地局１００の送信アンテナは、基地局１００に登録された山道を登山者に誘導するように該当する表示装置５０００にマイクロ波を送信する。マイクロ波を送信された表示装置５０００のみが発光することで、登山者を所定の山道に誘導することができる。
また、下山道だけを誘導するように、下山道の表示装置５０００を点灯させたり、危険な道を赤色、安全な道を緑色等というように表示装置５０００を発光させて、登山者を安全な道に誘導し、登山者の安全を図ることも可能である。
このように表示灯や誘導灯としての働きを電池の交換やバッテリーの充電を不要とするバッテリーレスな表示装置５０００に行わせることによって、従来のように、電池切れによる表示不能を解消し、安全で確実な誘導を図ることができる。
実施の形態５．
本実施の形態は、室内における電力供給システムについて説明する。
図１８は室内における電力供給システムを示す図である。
送電装置６００はマイクロ波を送信している。送信されたマイクロ波は、例えば、受電パッチ装置３０００を机の表面に埋め込んだ受電机２６００によって受電され、直接電力エネルギーに変換される。変換された電力エネルギーは、受電机２６００に設けられた電源２６１０を通して有線によって端末１５００に供給される。端末１５００は供給された電力エネルギーを使用して動作する。端末１５００は、無線により受電机２６００と接続された場合にも、変換された電力エネルギーを供給されることにより動作する。
パッチ付き端末１６００はディスプレイの裏面に受電パッチ装置３０００を複数埋め込んだ、又は貼り付けたパッチ付の端末である。パッチ付き端末１６００は、付けられた受電パッチ装置３０００によって送電装置６００からのマイクロ波を電力に直接変換し、その電力を用いて動作する。
受電壁掛け２６２０は、受電パッチ装置３０００を複数配置した壁掛けである。受電壁掛け２６２０に貼り付けられた複数の受電パッチ装置３０００がマイクロ波を電流に変換し、得られた電力を無線によりモニタ１７００等の電子機器に供給することにより、モニタ１７００を動作させることが可能である。
受電壁掛け２６２０は、また、図に示す受電パッチ装置３０００を発光機能を持つ１または複数の表示装置に置きかえることにより、１または複数の表示装置を自分の好きなように配置することによって、ディスプレイとして機能することができる。
上記受電机２６００、パッチ付き端末１６００、受電壁掛け（ディスプレイ）２６２０は、バッテリーレスな電子機器の一例である。
上述したバッテリーレスな電子機器を人が近づけない限定区域内へ利用すれば、人が近づけない限定区域内への電力供給システムとして上記電子機器を有効利用することができる。
実施の形態６．
本実施の形態では、太陽光とマイクロ波を捕捉する受信パッチアンテナを使用した電力供給システムについて説明する。
図１９は、太陽光とマイクロ波を捕捉する受信パッチアンテナ３０５０の構成図である。
受信パッチアンテナ３０５０は、１または複数のセルから構成される。図では複数のセルから構成された受信パッチアンテナ３０５０を示す。セルは、太陽電池セル２０１０とマイクロ波受信アンテナ２０３０と太陽電池電極を備えている。太陽電池セル２０１０は、太陽光を捕捉し、太陽光エネルギーを電流に変換する電池である。太陽電池セル２０１０は、ＳｉまたはＧａＡｓ等から構成されている。図２０に、太陽電池セル２０１０の構造を示す。太陽光は、反射防止膜によって吸収され、吸収された太陽光は、Ｎ層とＰ層構造を持つ階層部分で電流に変換される。変換された電流は、太陽電池電極を用いて外部に取り出される。
図１９のマイクロ波受信アンテナ２０３０は、マイクロ波を捕捉するアンテナである。マイクロ波受信アンテナ２０３０のパターンは、ドーナツ型の他、図２１に示す十字型や図２２に示す枠型でもよい。
図２３は、太陽光とマイクロ波を直接電流に変換する受電パッチ装置３０００の内部構成図である。
受電パッチ装置３０００は、図４に示す受電パッチ装置に受光部８０００、太陽光変換部８２００、合成部８１００が付加されている。
受光部８０００は、太陽光を受光する。太陽光変換部８２００は、受光した太陽光エネルギーを電流に変換する。合成部８１００は、太陽光変換部８２００が変換した電流とマイクロ波変換部がマイクロ波から変換した電流を合成するか切り替える。
このような太陽光のエネルギーとマイクロ波のエネルギーを電流に直接変換する本実施の形態の受信パッチ装置３０００を利用して、高エネルギーを出力する電力供給システムを構築することができる。
また、本実施の形態の受信パッチ装置３０００によれば、日中晴れている場合には、電力供給源として太陽を用い、雨の日や夜間には受電パッチ装置３０００への電力供給源としてマイクロ波を用いるというように、補完しあうことで効率的に自然界の電力源を活用することができる。
また、本実施の形態に示す受電パッチ装置３０００に発光ダイオードを付加して、太陽光を変換した電流とマイクロ波を変換した電流の両方を使用して発光する表示装置５０００を作ることもできる。
なお、上記すべての実施の形態で示されたバッテリーレス社会では、直接変換するエネルギー源をマイクロ波に限ることはなく、例えば赤外線等特定の電磁波をエネルギー源とすることが可能である。
また、変換の対象となるエネルギーには、太陽光エネルギー、地熱エネルギー、海洋エネルギーなどすべてのエネルギーが含まれる。

本発明の好適な実施の形態によれば、空間を伝送する電磁波に対し、その電磁波を直接エネルギーに変換し、変換したエネルギーを直接利用することによって、電子機器のバッテリーレス化を促進することができる。
また、電子機器内のバッテリーレス化により該当機器の小型化、軽量化を促進し、ＩＴのさらなる高度化を促進することができる。
さらに、電子機器のバッテリーレス化によって、全く新しい電気製品、インフラやサービスを生み出し、新規需要の創出を図ることができる。

Claims (13)

1. マイクロ波を受信する受電部と、
   上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
   他の機器と接続され、接続された他の機器へ上記マイクロ波変換部が変換した電流を供給する接続部とを備える受電装置。
2. 上記受電装置は、上記接続部を互いに着脱可能に接続することにより、アレイ状に配置される請求項１に記載された受電装置。
3. 上記受電装置は、さらに、
   上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して情報を送信する送信部を備える請求項１に記載された受電装置。
4. 上記受電装置は、さらに、
   識別情報を記憶する記憶部と、
   上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して上記記憶部に記憶された識別情報をマイクロ波に変換する電流変換部とを備え、
   上記送信部は、上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して上記電流変換部が変換したマイクロ波を送信する請求項１に記載された受電装置。
5. マイクロ波を受信する受電部と、
   上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
   電流を使用して発光する発光ダイオードと、
   上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して上記発光ダイオードを発光させる表示部とを備える表示装置。
6. 上記表示装置は、さらに、上記受電部が受信したマイクロ波から所定の周波数を持つマイクロ波を通過させる周波数フィルターを備え、
   上記マイクロ波変換部は、上記周波数フィルターを通過したマイクロ波を電流に変換する請求項５に記載された表示装置。
7. 上記表示装置は、
   複数の周波数フィルターと、異なる色で発光する複数の発光ダイオードとを備え、
   上記複数の周波数フィルターの各周波数フィルターは、上記受電部によって受信されたマイクロ波から周波数フィルター毎に定められた所定の周波数を持つマイクロ波を通過させ、
   上記マイクロ波変換部は、上記複数の周波数フィルターの各周波数フィルターを通過したマイクロ波を電流に変換し、
   上記表示部は、上記マイクロ波変換部によって変換された電流を使用して上記複数の発光ダイオードの内、上記各周波数フィルターを通過したマイクロ波の持つ周波数に対応した発光ダイオードを発光させる請求項５に記載された表示装置。
8. 入力されるエネルギーから太陽光を捕捉する太陽電池セルと、
   入力されるエネルギーからマイクロ波を捕捉するマイクロ波受信アンテナとを備える受信アンテナ。
9. マイクロ波と太陽光とを捕捉する受信アンテナと、
   上記受信アンテナが捕捉したマイクロ波を受信する受電部と、
   上記受信アンテナが捕捉した太陽光を受信する受光部と、
   上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
   上記受光部が受信した太陽光を電流に変換する太陽光変換部とを備える受電装置。
10. エネルギーをマイクロ波に変換するエネルギー変換部と、
    上記エネルギー変換部が変換したマイクロ波を送信する送電部とを有する送電装置と、
    上記送電部によって送信されたマイクロ波を受信する受電部と、
    上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
    他の機器に接続され、接続された他の機器へ上記マイクロ波変換部が変換した電流を供給する接続部とを有する受電装置とを備えた電力供給システム。
11. マイクロ波の出力要求を制御する表示制御部と、
    上記表示制御部が制御したマイクロ波の出力要求に基づいてエネルギーをマイクロ波に変換するエネルギー変換部と、
    上記エネルギー変換部が変換したマイクロ波を送信する送電部とを有する送電装置と、
    上記送電部によって送信されたマイクロ波を受信する受電部と、
    上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
    電流を使用して発光する発光ダイオードと、
    上記マイクロ波変換部が変換した電流を使用して上記発光ダイオードを発光させる表示部とを有する表示装置とを備えた表示システム。
12. エネルギーをマイクロ波に変換するエネルギー変換部と、
    上記エネルギー変換部が変換したマイクロ波を送信する送電部とを有する送電装置と、
    上記送電部によって送電されたマイクロ波と自然光である太陽光とを捕捉する受信パッチアンテナと、
    上記受信パッチアンテナが捕捉したマイクロ波を受信する受電部と、
    上記受信パッチアンテナが捕捉した太陽光を受信する受光部と、
    上記受電部が受信したマイクロ波を電流に変換するマイクロ波変換部と、
    上記受光部が受信した太陽光を電流に変換する太陽光変換部とを有する受電装置とを備えた電力供給システム。
13. マイクロ波を受信し、
    上記受信したマイクロ波を電流に変換し、
    他の機器と接続され、接続された他の機器へ上記マイクロ波変換部が変換した電流を供給する受電方法。

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