(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、受光によって発電する光電変換部と、
前記移動体に搭載され、前記移動体を駆動するために前記光電変換部が発電した電力を充電する充電部と、
前記光電変換部に光を照射する光照射部と、
前記光照射部による光の照射方向及び照射範囲を変更可能な可動光学系と、
前記光照射部、及び前記可動光学系を制御する制御部と、
前記光電変換部の受光範囲を検出する受光範囲検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記受光範囲検出部で検出した受光範囲に応じて、前記可動光学系を制御することを特徴とする移動体用光給電システム。
【請求項２】
前記制御部は、
光の照射方向を前記光電変換部の中央に変位させる制御、及び光の照射範囲を前記光電変換部の全体に拡散させる制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の移動体用光給電システム。
【請求項３】
前記制御部は、
光の照射方向を前記光電変換部の中央に変位させる制御を行なってから、光の照射範囲を前記光電変換部の全体に拡散させる制御を行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動体用光給電システム。
【請求項４】
前記受光範囲検出部は、
前記光電変換部の温度分布に応じて、前記光電変換部の受光範囲を検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項５】
前記受光範囲検出部は、
前記光電変換部における予め定めた区画ごとの発電量に応じて、前記光電変換部の受光範囲を検出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項６】
前記受光範囲検出部は、前記移動体に搭載され、
前記制御部は、
インフラストラクチャ側に設けられ、前記受光範囲検出部で検出した受光範囲を、前記移動体との無線通信により取得することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項７】
前記制御部は、
インフラストラクチャ側に設けられ、前記充電部の充電状態を、前記移動体との無線通信により取得し、取得した前記充電部の充電状態に応じて、前記光照射部を制御することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項８】
前記可動光学系は、
屈折光学系を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項９】
前記可動光学系は、
回折光学系を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項１０】
前記可動光学系は、
反射光学系を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項１１】
前記受光範囲検出部は、
前記光電変換部を撮像する赤外線カメラを備えることを特徴とする請求項４に記載の移動体用光給電システム。
【請求項１２】
前記光電変換部は、
面方向に並べた複数の受光素子からなり、中央から外側に向かうほど、面積の大きな前記受光素子が配置されることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項１３】
前記光電変換部は、
面方向に並べた複数の受光素子からなり、複数の前記受光素子を同心円状にグループ分けし、同一のグループに属する前記受光素子だけが直列に接続されることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の移動体用光給電システム。
【請求項１４】
移動体を駆動するために、受光によって発電する光電変換部、及び前記光電変換部で発電した電力を充電する充電部を、前記移動体に搭載し、
光照射部によって前記光電変換部に光を照射すると共に、前記光電変換部の受光範囲を検出し、検出した受光範囲に応じて、可動光学系を介して光の照射方向及び照射範囲を制御することを特徴とする移動体用光給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体用光給電システム、移動体用光給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の従来技術では、光電変換部を有する移動体の位置をＧＰＳによって検出し、この移動体を自動追尾しながら光電変換部に対してレーザビームを照射することにより、給電を行なうことを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６６６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換部への光照射が不均一になると、一部だけが高温になり発電効率が低下する可能性がある。
本発明の課題は、光電変換部に対する均一な照射を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る移動体用光給電システムは、受光によって発電する光電変換部、及び光電変換部で発電した電力を充電する充電部を、移動体に搭載する。そして、光照射部によって光電変換部に光を照射すると共に、光電変換部の受光範囲を検出し、検出した受光範囲に応じて、可動光学系を介して光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光電変換部の受光範囲を検出し、検出した受光範囲に応じて、光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御することにより、光電変換部に対する均一な照射を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光給電システムを示す概略構成図である。
【図２】光電変換部を備えた車両の外観である。
【図３】受光範囲検出部の参考図である。
【図４】可動光学系の概略構成図である。
【図５】光源側光給電制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】車両側光給電制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】可動光学系の動作について説明した図である。
【図８】赤外線カメラを追加した光給電システムの概略構成図である。
【図９】第２実施形態における可動光学系の動作について説明した図である。
【図１０】第３実施形態における可動光学系の動作について説明した図である。
【図１１】反射光学系の変形例を示す図である。
【図１２】受光素子の配置例を示す図である。
【図１３】レーザ光の強度分布について説明した図である。
【図１４】受光素子毎の発電電流を示すグラフである。
【図１５】受光素子の回路構成を示す図である。
【図１６】受光素子毎の発電電流を示すグラフである。
【図１７】受光素子を細分化した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【０００９】
《第１実施形態》
《構成》
図１は、光給電システムの概略構成図である。
光給電システム１１は、車載システム１２と、光源システム１３と、を備える。
車載システム１２は、移動体としての車両１４に搭載されるシステムであり、光電変換部２１と、充電部２２と、受光範囲検出部２３と、車両側通信装置２４と、車両側制御部２５と、を備える。
光源システム１３は、インフラストラクチャ側のシステムであり、光照射部３１と、可動光学系３２と、光源側通信装置３４と、光源側制御部３５と、を備える。
【００１０】
図２は、光電変換部を備えた車両の外観である。
光電変換部２１は、例えば結晶シリコン系太陽電池や、カルコパイライト系太陽電池等の太陽光パネルからなり、車両１４のルーフ面に設けられ、照射された光によって発電を行ない、電力を出力する。
充電部２２は、例えばリチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリからなり、光電変換部２１から出力される電力を充電する。充電部２２に充電された電力は、図示しない車両用駆動モータへと供給され、車両１４の駆動に用いられる。
【００１１】
受光範囲検出部２３は、光電変換部２１の受光範囲を検出する。例えば、光電変換部２１の裏面に所定間隔で配列させた複数の熱電対を設け、これらの熱電対によって検出した温度分布に応じて、光電変換部２１の受光範囲を検出する。また、光電変換部２１の裏面を赤外線センサによってモニタし、赤外線センサによって検出した温度分布によって、光電変換部２１の受光範囲を検出してもよい。また、光電変換部２１を予め定めた複数の区画に分割しておき、出力電圧及び電流の少なくとも一方から区画ごとの発電量を検出し、検出した発電量に応じて、光電変換部２１の受光範囲を検出してもよい。
【００１２】
図３は、受光範囲検出部の参考図である。
図中の（ａ）は、光電変換部２１の裏面に、９つの熱電対２６ａ〜２６ｉを所定間隔で配列させた状態である。ここでは、縦３列、横３列に配列させており、これらの熱電対２６ａ〜２６ｉで検出した温度分布に応じて、光電変換部２１の受光範囲を検出する。
図中の（ｂ）は、光電変換部２１を、９つの区画２７ａ〜２７ｉに分割し、区画ごとの発電量を検出し、検出した発電量に応じて、光電変換部２１の受光範囲を検出する。
【００１３】
車両側通信装置２４は、例えばIEEE802.11やBluetooth（登録商標）等の無線通信を利用し、光源側通信装置３４を介した光源システム１３との通信を行なう。
車両側制御部２５は、例えばマイクロコンピュータからなり、後述する車両側光給電制御処理を実行し、光電変換部２１で発電した電力の充電部２２への充電を制御し、且つ光電変換部２１の受光範囲を検出する。また、車両側制御部２５は、車両側通信装置２４と光源側通信装置３４との通信を介して、光源システム１３と各種情報の送受信を行なう。例えば、後述する光給電要求を受信したり、充電状態や受光範囲を送信したりする。
【００１４】
光照射部３１は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）、及びドライバを備え、ドライバを介した駆動によってレーザダイオードからレーザ光を照射する。光照射部３１は、例えば車両１４を駐車又は停車可能な予め定めた光給電エリアの上方に設けられ、光給電エリアに駐車又は停車された車両１４のルーフ面に設けられた光電変換部２１に向かってレーザ光を照射する。
【００１５】
レーザ光の波長は、レーザダイオードのバンドギャップによって決定され、レーザ光の光強度は、ドライバを介してレーザダイオードに印加される電圧によって決定される。レーザ光の波長は、光電変換部２１の吸収端に整合する範囲に設定され、これにより発電効率の向上が図られる。例えば、光電変換部２１が結晶系シリコン太陽電池からなる場合、そのバンドギャップが１.１［ｅＶ］となるため、１１００［ｎｍ］付近が吸収端となるため、レーザ光の波長は１１００［ｎｍ］程度の赤外線を照射する。
可動光学系３２は、光照射部３１から照射されるレーザ光の照射方向及び照射範囲を変更可能な駆動機構からなる。
【００１６】
図４は、可動光学系の概略構成図である。
可動光学系３２は、屈折レンズ３６を備え、この屈折レンズ３６を光軸の軸直角方向に変位させると、レーザ光の照射方向が変化し、また屈折レンズ３６を光軸の軸方向に変位させると、レーザ光の照射範囲が変化する。例えば、光学系の手振れ補正等に用いられるボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Voice Coil Motor）の駆動により、屈折レンズ３６を軸直角方向に変位させ、レーザ光の照射方向を変化させる。また、光学系のオートフォーカス等に用いられる超音波モータの駆動により、屈折レンズ３６を軸方向に変位させ、コリメート（集光）又はデフォーカス（拡散）によって照射範囲を変更させる。
【００１７】
光源側通信装置３４は、例えばIEEE802.11やBluetooth（登録商標）等の無線通信を利用し、車両側通信装置２４を介した車載システム１２との通信を行なう。
光源側制御部３５は、例えばマイクロコンピュータからなり、後述する光源側光給電制御処理を実行し、光照射部３１によるレーザ光の照射を制御すると共に、可動光学系３２を介してレーザ光の照射範囲及び照射方向の少なくとも一方を制御する。また、光源側制御部３５は、光源側通信装置３４と車両側通信装置２４との通信を介して、車載システム１２と各種情報の送受信を行なう。例えば、後述する充電状態や受光範囲を受信したり、光給電要求を送信したりする。
【００１８】
次に、光源側制御部３５で実行する光源側光給電制御処理について説明する。
図５は、光源側光給電制御処理の一例を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１０１では、光給電要求があるか否かを判定する。具体的には、ユーザによる予め定めた光給電開始操作の有無に応じて、光給電要求があるか否かを判定する。ここで、ユーザによる光給電開始操作がないときには、光給電要求はないと判断してステップＳ１０２に移行する。一方、ユーザによる光給電開始操作があるときには、光給電要求があると判断してステップＳ１０３に移行する。
【００１９】
ステップＳ１０２では、光照射部３１の駆動を中止状態にする、つまり光給電を中止状態にしてから所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１０３では、光給電要求を、車載システム１２へ送信する。
続くステップＳ１０４では、車載システム１２より、充電部２２の充電状態（ＳＯＣ）を受信したか否かを判定する。ここでは、充電部２２の充電状態を受信するまで待機し、充電状態を受信したときにステップＳ１０５に移行する。
【００２０】
ステップＳ１０５では、充電部２２は充電可能であるか否かを、充電状態に応じて判定する。充電部２２の充電状態が満充電であるときには、充電不可能であると判断してステップＳ１０６に移行する。一方、充電部２２の充電状態が満充電でないときには、充電可能であると判断してステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１０６では、充電状態が満充電である旨を報知する。例えば、ユーザが視認可能なインジケータを点灯又は点滅させることにより報知する。
【００２１】
続くステップＳ１０７では、光給電要求を解除（リセット）してからステップＳ１０２に移行する。
ステップＳ１０８では、光照射部３１を駆動し、光電変換部２１に向かってレーザ光を照射することにより、光給電を実行する。
続くステップＳ１０９では、車載システム１２より、光電変換部２１の受光範囲を受信したか否かを判定する。ここで、光電変換部２１の受光範囲を受信していないときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、光電変換部２１の受光範囲を受信しているときにはステップＳ１１０に移行する。
【００２２】
ステップＳ１１０では、受光範囲が光電変換部２１の中央であるか否かを判定する。ここで、受光範囲が光電変換部２１の中央でないときにはステップＳ１１１に移行する。一方、受光範囲が光電変換部２１の中央であるときにはステップＳ１１２に移行する。
ステップＳ１１１では、可動光学系３２を駆動し、レーザ光の照射方向を光電変換部２１の中央に変位（シフト）させてからステップＳ１１２に移行する。
【００２３】
ステップＳ１１２では、受光範囲が光電変換部２１の全体であるか否かを判定する。ここで、受光範囲が光電変換部２１の全体でないときにはステップＳ１１３に移行する。一方、受光範囲が光電変換部２１の全体であるときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１１３では、可動光学系３２を駆動し、レーザ光の照射範囲を光電変換部２１の全体に拡散（デフォーカス）させてから所定のメインプログラムに復帰する。
上記が光源側光給電制御処理である。
【００２４】
次に、車両側制御部２５で実行する車両側光給電制御処理について説明する。
図６は、車両側光給電制御処理の一例を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１３１では、光源システム１３より、光給電要求を受信したか否かを判定する。ここで、光給電要求を受信していないときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、光給電要求を受信しているときにはステップＳ１３２に移行する。
【００２５】
ステップＳ１３２では、充電部２２の充電状態（ＳＯＣ）を、光源システム１３へ送信する。
続くステップＳ１３３では、検出フラグがｆｄ＝０にリセットされているか否かを判定する。検出フラグｆｄは、光電変換部２１の受光範囲が検出済であるか否かを表すフラグであり、検出フラグがｆｄ＝０にリセットされているときには、光電変換部２１の受光範囲が未検出であると判断してステップＳ１３４に移行する。一方、検出フラグがｆｄ＝１にセットされているときには、光電変換部２１の受光範囲が検出済であると判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。なお、ユーザによって予め定めた光給電開始操作がなされたときには、検出フラグはｆｄ＝０にリセットされているものとする。
【００２６】
ステップＳ１３４では、光給電が開始されてから予め定めた時間が経過したか否かを判定する。予め定めた定めた時間とは、光給電が開始されてから光電変換部２１の受光範囲を検出できる程度の時間であり、数分程度である。すなわち、光給電を開始してから光電変換部２１の温度分布が判明するまで、又は光電変換部２１の区画ごとの発電量が判明するまでの時間に相当する。ここで、予め定めた時間が経過していないときには、光電変換部２１の受光範囲は検出できないと判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、予め定めた時間が経過したときには、光電変換部２１の受光範囲を検出できると判断してステップＳ１３５に移行する。
【００２７】
ステップＳ１３５では、受光範囲検出部２３により、光電変換部２１の受光範囲を検出する。
続くステップＳ１３６では、光電変換部２１の受光範囲を、光源システム１３へ送信する。
続くステップＳ１３７では、検出フラグをｆｄ＝１にセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
上記が車両側光給電制御処理である。
【００２８】
《作用》
次に、第１実施形態の作用について説明する。
光給電の要求があり（ステップＳ１０１の判定が“Yes”）、且つ充電部２２が満充電ではないときに（ステップＳ１０５の判定が“Yes”）、光電変換部２１に向かってレーザ光を照射することにより、光給電を実行する（ステップＳ１０８）。このとき、光電変換部２１への光照射が不均一になると、一部だけが高温になり発電効率が低下する可能性がある。
そこで、光電変換部２１の受光範囲を検出し（ステップＳ１３５）、検出した受光範囲に応じて、可動光学系３２を介して光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御する（ステップＳ１１０〜Ｓ１１３）。
【００２９】
図７は、可動光学系の動作について説明した図である。
図中の（ａ）は、屈折レンズ３６が初期位置にある状態を示す。このとき、光照射部３１から照射されたレーザ光は、屈折レンズ３６によって集光され、且つ屈折レンズ３６の軸方向に沿って照射される。ここでは、受光範囲２８が光電変換部２１の中央からずれている（ステップＳ１１０の判定が“No”）。なお、光電変換部２１の受光範囲２８は、略円形であるものとする。
そこで、屈折レンズ３６を軸直角方向に変位させることにより、レーザ光の照射方向を光電変換部２１の中央に寄せる（ステップＳ１１１）。
【００３０】
図中の（ｂ）は、屈折レンズ３６を軸直角方向に変位させた状態を示す。こうして、光照射部３１から照射されたレーザ光は、屈折レンズ３６によって集光され、且つ屈折されて照射されることになり、受光範囲２８が光電変換部２１の中央に寄る（ステップＳ１１０の判定が“Yes”）。しかしながら、受光範囲２８は、光電変換部２１の全体に拡がっていない（ステップＳ１１２の判定が“No”）。
そこで、屈折レンズ３６を軸方向に変位させることにより、レーザ光の照射範囲を光電変換部２１の全体に拡散させる（ステップＳ１１３）。
【００３１】
図中の（ｃ）は、屈折レンズ３６を軸方向に変位させた状態を示す。こうして、光照射部３１から照射されたレーザ光は、屈折レンズ３６によって拡散され、且つ屈折されて照射されることになり、受光範囲２８が光電変換部２１の全体に拡がる（ステップＳ１１２の判定が“Yes”）。ここでは、照射エネルギーの損失を可及的に低減するために、受光範囲２８が光電変換部２１に内接するように拡散しているが、これに限定されるものではない。すなわち、受光範囲２８が光電変換部２１に外接するように拡散し、光電変換部２１の全体に隙間なくレーザ光を照射するようにしてもよい。
【００３２】
このように、光電変換部２１の受光範囲２８を検出し、この受光範囲２８に応じて、レーザ光の照射方向及び照射範囲を制御することにより、光電変換部２１に対する均一な照射を図ることができる。特に、レーザ光の照射方向を制御してから照射範囲を制御することにより、光電変換部２１からレーザ光がはみ出して照射エネルギーを損失するといった事態を可及的に低減することができる。すなわち、最も合理的な光給電を行なうことができる。
また、熱電対２６ａ〜２６ｉや赤外線センサを用い、光電変換部２１の温度分布を検出すれば、光電変換部２１の受光範囲２８を、正確に、且つ容易に検出することができる。
また、光電変換部２１における区画２７ａ〜２７ｉごとの発電量を検出すれば、光電変換部２１の受光範囲２８を、正確に、且つ速やかに検出することができる。
【００３３】
《変形例》
第１実施形態では、光電変換部２１の受光範囲２８の検出を、車両側制御部２５で実行しているが、これに限定されるものではなく、光源側制御部３５で実行してもよい。
図８は、赤外線カメラを追加した光給電システムの概略構成図である。
ここでは、光源システム１３に赤外線カメラ３３を追加すると共に、車載システム１２から受光範囲検出部２３を削除している。赤外線カメラ３３は、光電変換部２１を上方から撮像し、光源側制御部３５は、赤外線カメラ３３で撮像した画像に基づいて、光電変換部２１の受光範囲２８を検出する。これにより、車載システム１２と光源システム１３との間でなされる受光範囲２８の送受信を省略できるので、データ通信量の増大を抑制することができる。
【００３４】
第１実施形態では、可動光学系３２により、レーザ光の照射方向及び照射範囲の双方を制御しているが、これに限定されるものではなく、レーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方だけを制御するようにしてもよい。すなわち、レーザ光の照射方向が、光電変換部２１の中央からずれていても、照射範囲を拡大するだけで、受光範囲２８を光電変換部２１の全体に拡げることは可能である。また、レーザ光の照射範囲を予め拡散しておけば、レーザ光の照射方向を制御するだけで、光電変換部２１の全体を受光範囲２８に含めることが可能である。したがって、レーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方だけを制御する構成としてもよい。
【００３５】
第１実施形態では、レーザ光の受光範囲２８が光電変換部２１の中央からずれているときに、可動光学系３２の駆動により、レーザ光の照射方向を変化させているが、これに限定されるものではない。すなわち、レーザ光と光電変換部２１との水平方向における相対的な位置関係によって、レーザ光の受光範囲２８を光電変換部２１の中央に寄せることができる。したがって、レーザ光の受光範囲２８が光電変換部２１の中央になるように、車両１４の移動を活用してもよい。例えば、車両１４は車体前後方向に容易に移動できるため、車体前後方向のずれは、車両１４の移動によって調整し、車体左右方向のずれは、可動光学系３２の駆動によって調整してもよい。また、四輪操舵によって車体前後方向及び車体左右方向の双方に容易に移動できる車両１４であれば、車両１４の移動だけで調整してもよい。また、水平方向にスライド可能なパレットに車両１４を乗せている場合には、このパレットのスライドも活用できる。
【００３６】
第１実施形態では、レーザ光の受光範囲２８が光電変換部２１の全体でないときに、可動光学系３２の駆動により、レーザ光の照射範囲を変化させているが、これに限定されるものではない。すなわち、レーザ光と光電変換部２１との垂直方向の相対的な位置関係によって、レーザ光の受光範囲２８を拡大することができる。したがって、車両１４の上下方向の変位を活用してもよい。例えば、エアサスペンション等の車高制御機能を有する車両１４であれば、車両１４の車高制御によって調整してもよい。さらに、垂直方向に昇降可能なパレットに車両１４を乗せている場合には、このパレットの昇降も活用できる。
【００３７】
《対応関係》
光電変換部２１が「光電変換部」に対応する。充電部２２が「充電部」に対応する。光照射部３１が「光照射部」に対応する。可動光学系３２が「可動光学系」に対応する。光源側制御部３５で実行するステップＳ１１１、Ｓ１１３の処理が「制御部」に対応する。受光範囲検出部２３、及び車両側制御部２５で実行するステップＳ１３５の処理が「受光範囲検出部」に対応する。
【００３８】
《効果》
次に、第１実施形態における主要部の効果を記す。
（１）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、受光によって発電する光電変換部２１、及び光電変換部２１で発電した電力を充電する充電部２２を、車両１４に搭載する。そして、光照射部３１によって光電変換部２１に光を照射すると共に、光電変換部２１の受光範囲２８を検出し、検出した受光範囲２８に応じて、可動光学系３２を介してレーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御する。
このように、光電変換部２１の受光範囲２８を検出し、受光範囲２８に応じて、レーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御することにより、光電変換部２１に対する均一な照射を図ることができる。
【００３９】
（２）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、レーザ光の照射方向を光電変換部２１の中央に変位させる制御、及びレーザ光の照射範囲を光電変換部２１の全体に拡散させる制御の少なくとも一方を行なう。
このように、レーザ光レーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御することにより、光電変換部２１に対する均一な照射を図ることができる。
【００４０】
（３）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、レーザ光の照射方向を光電変換部２１の中央に変位させる制御を行なってから、レーザ光の照射範囲を光電変換部２１の全体に拡散させる制御を行なう。
このように、レーザ光の照射方向を制御してから照射範囲を制御することにより、光電変換部２１からレーザ光がはみ出して照射エネルギーを損失するといった事態を可及的に低減することができる。すなわち、最も合理的な光給電を行なうことができる。
（４）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、光電変換部２１の温度分布に応じて、光電変換部２１の受光範囲２８を検出する。
このように、温度分布を検出することにより、光電変換部２１の受光範囲２８を、正確に、且つ容易に検出することができる。
【００４１】
（５）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、光電変換部２１における区画ごとの発電量に応じて、光電変換部２１の受光範囲２８を検出する。
このように、光電変換部２１における区画ごとの発電量を検出することにより、光電変換部２１の受光範囲２８を、正確に、且つ速やかに検出することができる。
（６）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、インフラストラクチャ側の光源側制御部３５が、車両１４との無線通信により受光範囲２８を取得する。
このように、光源側制御部３５は、車両１４との無線通信により受光範囲２８を取得することにより、正確な受光範囲２８を認識することができる。
【００４２】
（７）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、インフラストラクチャ側の光源側制御部３５が、車両１４との無線通信により充電部２２の充電状態を取得し、取得した充電状態に応じて、光照射部３１を制御する。
このように、光源側制御部３５は、車両１４との無線通信により充電状態を取得することにより、正確な充電状態を認識することができる。また、充電状態に応じて、光照射を制御することにより、充電部２２の過充電を抑制することができる。
【００４３】
（８）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、屈折レンズ３６を有する可動光学系３２を用いる。
このように、屈折レンズ３６を有する可動光学系３２を用いることにより、少ない光学要素で効率的に照射方向や照射範囲を変更することができる。
（９）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、光電変換部２１を赤外線カメラ３３で撮像した画像に応じて、受光範囲２８を検出する。
このように、赤外線カメラ３３を用いることにより、光電変換部２１の裏面に熱電対や赤外線センサを設ける構成と比較して、光電変換部２１の薄型化や軽量化を図ることができる。
【００４４】
（１０）第１実施形態に係る移動体用光給電方法は、車両１４を駆動するために、受光によって発電する光電変換部２１、及び光電変換部２１で発電した電力を充電する充電部２２を、車両１４に搭載する。そして、光照射部３１によって光電変換部２１に光を照射すると共に、光電変換部２１の受光範囲２８を検出し、検出した受光範囲２８に応じて、可動光学系３２を介してレーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御する。
このように、光電変換部２１の受光範囲２８を検出し、受光範囲２８に応じて、レーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御することにより、光電変換部２１に対する均一な照射を図ることができる。
【００４５】
《第２実施形態》
《構成》
第２実施形態は、回折レンズを有する可動光学系３２を用いたものである。
システム構成につては、前述した第１実施形態と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。
【００４６】
《作用》
次に、第２実施形態の作用について説明する。
図９は、第２実施形態における可動光学系の動作について説明した図である。
図中の（ａ）は、回折レンズ３７が初期位置にある状態を示す。このとき、光照射部３１から照射されたレーザ光は、回折レンズ３７を介して照射される。ここでは、受光範囲２８が光電変換部２１の中央からずれている（ステップＳ１１０の判定が“No”）。なお、光電変換部２１の受光範囲２８は、略円形であるものとする。
そこで、回折レンズ３７を軸直角方向に変位させることにより、レーザ光の照射方向を光電変換部２１の中央に寄せる（ステップＳ１１１）。
【００４７】
図中の（ｂ）は、回折レンズ３７を軸直角方向に変位させた状態を示す。こうして、光照射部３１から照射されたレーザ光は、回折レンズ３７を介して照射されることになり、受光範囲２８が光電変換部２１の中央に寄る（ステップＳ１１０の判定が“Yes”）。しかしながら、受光範囲２８は、光電変換部２１の全体に拡がっていない（ステップＳ１１２の判定が“No”）。
【００４８】
そこで、回折レンズ３７を軸方向に変位させることにより、レーザ光の照射範囲を光電変換部２１の全体に拡散させる（ステップＳ１１３）。
図中の（ｃ）は、回折レンズ３７を軸方向に変位させた状態を示す。こうして、光照射部３１から照射されたレーザ光は、回折レンズ３７を介して照射されることになり、受光範囲２８が光電変換部２１の全体に拡がる（ステップＳ１１２の判定が“Yes”）。
【００４９】
このように、光電変換部２１の受光範囲２８を検出し、この受光範囲２８に応じて、レーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御することにより、光電変換部２１に対する均一な照射を図ることができる。
第２実施形態において、前述した第１実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
【００５０】
《効果》
次に、第２実施形態における主要部の効果を記す。
（１）第２実施形態に係る移動体用光給電システムは、回折レンズ３７を有する可動光学系３２を用いる。
このように、回折レンズ３７を有する可動光学系３２を用いることにより、より小さい光学要素で効率的に照射方向や照射範囲を変更することができる。
【００５１】
《第３実施形態》
《構成》
第３実施形態は、反射光学系となるデフォーマブル凹面鏡３８を有する可動光学系３２を用いたものである。
システム構成につては、前述した第１実施形態と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。
【００５２】
《作用》
次に、第３実施形態の作用について説明する。
図１０は、第３実施形態における可動光学系の動作について説明した図である。
図中の（ａ）は、デフォーマブル凹面鏡３８が非変形状態で、且つ初期位置にある状態を示す。このとき、光照射部３１から照射されたレーザ光は、デフォーマブル凹面鏡３８に反射して照射される。ここでは、受光範囲２８が光電変換部２１の中央からずれている（ステップＳ１１０の判定が“No”）。なお、光電変換部２１の受光範囲２８は、略円形であるものとする。
【００５３】
そこで、デフォーマブル凹面鏡３８の角度を変位させることにより、レーザ光の照射方向を光電変換部２１の中央に寄せる（ステップＳ１１１）。
図中の（ｂ）は、デフォーマブル凹面鏡３８の角度を変位させた状態を示す。こうして、光照射部３１から照射されたレーザ光は、角度を変位させたデフォーマブル凹面鏡３８に反射して照射されることになり、受光範囲２８が光電変換部２１の中央に寄る（ステップＳ１１０の判定が“Yes”）。しかしながら、受光範囲２８は、光電変換部２１の全体に拡がっていない（ステップＳ１１２の判定が“No”）。
【００５４】
そこで、デフォーマブル凹面鏡３８を変形させることにより、レーザ光の照射範囲を光電変換部２１の全体に拡散させる（ステップＳ１１３）。
図中の（ｃ）は、デフォーマブル凹面鏡３８を変形させた状態を示す。こうして、光照射部３１から照射されたレーザ光は、変形させたデフォーマブル凹面鏡３８に反射して照射されることになり、受光範囲２８が光電変換部２１の全体に拡がる（ステップＳ１１２の判定が“Yes”）。
【００５５】
このように、光電変換部２１の受光範囲２８を検出し、この受光範囲２８に応じて、レーザ光の照射方向及び照射範囲の少なくとも一方を制御することにより、光電変換部２１に対する均一な照射を図ることができる。
第３実施形態において、前述した第１実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
【００５６】
《変形例》
第３実施形態では、デフォーマブル凹面鏡３８を有する可動光学系３２を用いたが、これに限定されるものではなく、より簡易的な反射光学系を用いてもよい。
図１１は、反射光学系の変形例を示す図である。
ここでは、変形可能な平面鏡３９を有する可動光学系３２を用いる。図中の（ａ）は、平面鏡３９が非変形状態にあり、且つ初期位置にある状態を示す。図中の（ｂ）は、平面鏡３９の角度を変位させた状態を示す。図中の（ｃ）は、平面鏡３９を変形させた状態を示す。このように、平面鏡３９の角度変位や変形により、レーザ光の照射方向や照射範囲を変更してもよい。
【００５７】
《効果》
次に、第３実施形態における主要部の効果を記す。
（１）第３実施形態に係る移動体用光給電システムは、デフォーマブル凹面鏡３８を有する可動光学系３２を用いる。
このように、デフォーマブル凹面鏡３８を有する可動光学系３２を用いることにより、照度ムラを抑制し、より均一な光密度で照射範囲を変更することができる。
【００５８】
《第４実施形態》
《構成》
第４実施形態は、面方向に並べた複数の受光素子（セル）によって光電変換部２１を構成し、中央から外側に向かうほど、面積の大きな受光素子を配置するものである。
システム構成につては、前述した第１実施形態と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。
【００５９】
図１２は、受光素子の配置例を示す図である。
光電変換部２１は、面方向に並べた１１の受光素子４１ａ〜４１ｋからなり、中央から外側に向かうほど、面積の大きな受光素子を配置している。ここでは、中心に配置された一つの受光素子４１ａの面積が最も小さい。また、受光素子４１ａの周囲に配置された４つの受光素子４１ｂ〜４１ｅの面積は全て同一であり、受光素子４１ａの面積よりも大きい。また、受光素子４１ｂ〜４１ｅの周囲に配置された６つの受光素子４１ｆ〜４１ｋの面積は全て同一であり、受光素子４１ｂ〜４１ｅの面積よりも大きい。受光素子４１ａ〜４１ｋは、直列に接続されている。
【００６０】
《作用》
次に、第４実施形態の作用について説明する。
図１３は、レーザ光の強度分布について説明した図である。
図中の（ａ）は、光電変換部２１の受光範囲２８を示しており、色が濃いほど、レーザ光の強度が強いことを表している。図中の（ｂ）は、レーザ光における輪郭の半径と放射強度との関係を示している。レーザ光は、中心から径方向外側に向かうほど、強度が弱くなり、ガウス分布状になる。このように、受光範囲２８が光電変換部２１の中央にあり、且つ略全体にあるとしても、光電変換部２１への光照射を完全に均一にすることは困難であり、発電電流にもばらつきが生じてしまうので、直列に接続された回路における電流の流れを抑制してしまう。
そこで、複数の受光素子を面方向に並べ、中央から外側に向かうほど、面積の大きな受光素子を配置する。すなわち、レーザ光の強度が弱い位置にある受光素子ほど、面積を大きくする。
【００６１】
図１４は、受光素子毎の発電電流を示すグラフである。
中心の受光素子４１ａは、レーザ光の強度が強いため、面積を小さくしている。受光素子４１ａの周囲に位置する受光素子４１ｂ〜４１ｅは、レーザ光の強度が中程度であるため、面積も中程度にしている。受光素子４１ｆ〜４１ｋは、レーザ光の強度が弱いため、面積を大きくしている。
【００６２】
これにより、中心に位置する受光素子４１ａも、その周囲に位置する受光素子４１ｂ〜ｅも、それらの周囲に位置する受光素子４１ｆ〜４１ｋも、発電電流を略同等にすることができる。したがって、直列に接続された回路における電流の流れを抑制することなく、発電効率を高めることができる。
第４実施形態において、前述した第１実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
【００６３】
《効果》
次に、第４実施形態における主要部の効果を記す。
（１）第４実施形態に係る移動体用光給電システムは、光電変換部２１が、面方向に並べた複数の受光素子４１ａ〜４１ｋからなり、中央から外側に向かうほど、面積の大きな受光素子が配置される。
このように、中央から外側に向かうほど、面積の大きな受光素子を配置することで、各受光素子における発電量の均一化を図ることができる。
【００６４】
《第５実施形態》
《構成》
第５実施形態は、面方向に並べた複数の受光素子によって光電変換部２１を構成し、複数の受光素子を同心円状にグループ分けし、同一のグループに属する受光素子だけを直列に接続するものである。
システム構成につては、前述した第１実施形態と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。
【００６５】
図１５は、受光素子の回路構成を示す図である。
光電変換部２１は、面方向に並べた１６の受光素子５１ａ〜５１ｐからなり、各受光素子を同心円状にグループ分けし、同一のグループに属する各受光素子だけを直列に接続している。また、各グループは並列に接続している。ここでは、縦４列、横４列に配列させており、中央に配置された４つの受光素子５１ａ〜５１ｄを直列に接続している。また、受光素子５１ａ〜５１ｄの周囲に配置された８つの受光素子５１ｅ〜５１lのうち、４つの受光素子５１ｅ〜５１ｈを直列に接続し、且つ４つの受光素子５１ｉ〜５１ｌを直列に接続している。また、四隅に配置された４つの受光素子５１ｍ〜５１ｐを直列に接続している。
【００６６】
《作用》
次に、第５実施形態の作用について説明する。
前述したように、レーザ光の強度はガウス分布状になり、発電電流にばらつきが生じてしまうので、直列に接続された回路における電流の流れを抑制してしまう。
そこで、面方向に並べた複数の受光素子によって光電変換部２１を構成し、複数の受光素子を同心円状にグループ分けし、同一のグループに属する受光素子だけを直列に接続する。すなわち、レーザ光の強度に応じてグループ分けし、強度が略同一となる受光素子だけを直列に接続する。
【００６７】
図１６は、受光素子毎の発電電流を示すグラフである。
レーザ光の強度が強い位置にある受光素子５１ａ〜５１ｄを直列に接続することで、発電電流のばらつきが抑制される。また、レーザ光の強度が中程度の位置にある受光素子５１ｅ〜５１ｈを直列に接続することで、発電電流のばらつきが抑制される。また、レーザ光の強度が中程度の位置にある受光素子５１ｉ〜５１ｌを直列に接続することで、発電電流のばらつきが抑制される。また、レーザ光の強度が弱い位置にある受光素子５１ｍ〜５１ｐを直列に接続することで、発電電流のばらつきが抑制される。
【００６８】
このように、同一のグループに属する各受光素子の発電電流を略同等にすることができる。したがって、直列に接続された回路における電流の流れを抑制することなく、発電効率を高めることができる。
第５実施形態において、前述した第１実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
【００６９】
《変形例》
第５実施形態では、光電変換部２１を、面方向に並べた１６の受光素子５１ａ〜５１ｐから構成しているが、これに限定されるものではなく、１６未満や１６以上の受光素子から構成してもよい。
図１７は、受光素子を細分化した図である。
ここでは、前述した受光素子５１ｍ、５１ｎ、５１ｏ、及び５１ｐを、さらに４つずつに細分化し、夫々、４つの受光素子を直列に接続している。このように、受光素子を細分化して直列に接続することにより、電流は小さくなるが、その分、高い電圧を出力することができる。
【００７０】
《効果》
次に、第５実施形態における主要部の効果を記す。
（１）第１実施形態に係る移動体用光給電システムは、光電変換部２１が、面方向に並べた複数の受光素子５１ａ〜５１ｐからなり、複数の受光素子５１ａ〜５１ｐを同心円状にグループ分けし、同一のグループに属する受光素子が直列に接続される。
このように、複数の受光素子５１ａ〜５１ｐを同心円状にグループ分けし、同一のグループに属する受光素子を直列に接続することで、同一のグループに属する各受光素子の発電電流を略同等にすることができる。したがって、直列に接続された回路における電流の流れを抑制することなく、発電効率を高めることができる。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。また、各実施形態は、任意に組み合わせて採用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１１  光給電システム
１２  車載システム
１３  光源システム
１４  車両
２１  光電変換部
２２  充電部
２４  車両側通信装置
２５  車両側制御部
２６ａ〜２６ｉ  熱電対
２７ａ〜２７ｉ  区画
２８  受光範囲
３１  光照射部
３２  可動光学系
３３  赤外線カメラ
３４  光源側通信装置
３５  光源側制御部
３６  屈折レンズ
３７  回折レンズ
３８  デフォーマブル凹面鏡
３９  平面鏡
４１ａ〜４１ｋ  受光素子
５１ａ〜５１ｐ  受光素子
【図１】
0006511888.tif 000002
【図２】
0006511888.tif 000003
【図３】
0006511888.tif 000004
【図４】
0006511888.tif 000005
【図５】
0006511888.tif 000006
【図６】
0006511888.tif 000007
【図７】
0006511888.tif 000008
【図８】
0006511888.tif 000009
【図９】
0006511888.tif 000010
【図１０】
0006511888.tif 000011
【図１１】
0006511888.tif 000012
【図１２】
0006511888.tif 000013
【図１３】
0006511888.tif 000014
【図１４】
0006511888.tif 000015
【図１５】
0006511888.tif 000016
【図１６】
0006511888.tif 000017
【図１７】
0006511888.tif 000018