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公開番号2025150989
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024052185
出願日2024-03-27
発明の名称受光装置および光給電システム
出願人国立大学法人東京科学大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 50/30 20160101AFI20251002BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】受光モジュールを薄型化し、あるいは大型化を抑制しつつ性能を向上する。
【解決手段】光源装置からの光ビームL1を受ける受光装置は、ひとつの、またはアレイ状に連結される複数の受光モジュール400を備える。光学系420は、一対のフライアイレンズ422,424および結像レンズ426を含む。第1光導波構造430は、斜角柱状または斜円柱状であり、結像レンズ426と光電変換素子410の間に設けられる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
光源装置から光ビームを受ける受光装置であって、
ひとつの、またはアレイ状に連結される複数の受光モジュールを含み、
前記受光モジュールは、
光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射する前記光ビームの経路上に設けられた光学系と、
を備え、
前記光学系は、
一対のフライアイレンズおよび結像レンズと、
前記光ビームの前記光電変換素子への伝搬経路に設けられる斜角柱状または斜円柱状の第１光導波構造と、
を含むことを特徴とする受光装置。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記第１光導波構造は折れ曲がった形状を有することを特徴とする請求項１に記載の受光装置。
【請求項３】
前記光学系は、前記第１光導波構造の前段に接続された直角柱状または直円柱状の第２光導波構造をさらに含み、
前記一対のフライアイレンズは、前記第２光導波構造に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の受光装置。
【請求項４】
前記結像レンズは、前記第２光導波構造に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の受光装置。
【請求項５】
前記結像レンズは、前記第１光導波構造に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の受光装置。
【請求項６】
前記第１光導波構造の側面は全反射面であることを特徴とする請求項１または２に記載の受光装置。
【請求項７】
隣接する２つの前記受光モジュールに挟まれる前記第１光導波構造の側面の、前記結像レンズから前記光電変換素子の間の範囲は、部分反射面であることを特徴とする請求項１または２に記載の受光装置。
【請求項８】
隣接する２つの前記受光モジュールに挟まれる前記第１光導波構造の側面の、前記一対のフライアイレンズのうち後端側のフライアイレンズから前記結像レンズの間の範囲は、部分反射面であることを特徴とする請求項４に記載の受光装置。
【請求項９】
光ビームを放射する光源装置と、
請求項１または２に記載の受光装置と、
を備えることを特徴とする光給電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光給電システムに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
スマートフォンやタブレット端末をはじめとする電子機器に対する無線給電が実用化されている。現在、実用化されている無線給電は、数百ｋＨｚの周波数帯域の電磁波を利用したものであり、電磁誘導方式や磁界共鳴方式などが知られている。なお光は本質的に電磁波の一種であるが、本明細書において単に電磁波という場合、光よりも波長の長い電磁波を指すものとする。
【０００３】
電磁波に代えて光を利用した光無線給電が提案されている。光は、電磁波に比べて指向性が強いという特性を有するため、発散角の小さいビームを用いることで、長距離を少ない減衰で高効率にエネルギーを伝搬できるという利点がある。
【０００４】
受光モジュールは矩形である一方で、一般的な光ビームは円形で中心強度が高い。そのため、受光モジュールのサイズより小さい光ビームの照射では、受光モジュールの一部にのみ光ビームが照射されるため、発熱が集中するという問題がある。
【０００５】
また、受光モジュールは、必要な高出力電圧のために複数の受光素子（セル）をアレイ状に配置し、電気的に直列接続する構成が採用される場合がある。かかる構成において、光電気変換効率の最大化には、複数の受光素子全体にわたる均一強度の光照射が必要である。
【０００６】
光ビームのサイズを大きくすれば、受光モジュール全体に均一に近い照射が可能となるが、受光モジュール外への光ビームの漏れが、エネルギーの損失となる。また漏れた光が迷光となって受光モジュールの一部に入射すると、均一な照射が損なわれる。
【０００７】
本発明者は、複数の受光素子（セル）に光ビームを均一に照射することが可能な、フライアイレンズ系を利用した受光モジュールを提案している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２０－０３６４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の受光モジュールは、奥行き方向のサイズがフライアイレズの後段の結像レンズの焦点距離によって制約を受けるため、薄型化が難しかった。
【００１０】
本開示は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、受光モジュールの薄型化、あるいは大型化を抑制しつつ性能を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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