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公開番号2025096801
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023212721
出願日2023-12-18
発明の名称光発電モジュール、飛行体
出願人ウシオ電機株式会社
代理人弁理士法人ユニアス国際特許事務所
主分類H10F 10/00 20250101AFI20250623BHJP()
要約【課題】光照射による給電の効率がより高められた光発電モジュール、及び当該光発電モジュールを搭載した飛行体を提供する。
【解決手段】受光面を有し、受光面に光が入射すると発電する光電変換素子と、光電変換素子の受光面に直交する第一方向に見たときに、受光面の外側に位置する入射面を有し、入射面に入射する光の少なくとも一部が受光面に向かって進行するように屈折する屈折部を有する光学要素とを備える。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
受光面を有し、前記受光面に光が入射すると発電する光電変換素子と、
前記光電変換素子の前記受光面に直交する第一方向に見たときに、前記受光面の外側に位置する入射面を有し、前記入射面に入射する光の少なくとも一部が前記受光面に向かって進行するように屈折する屈折部を有する光学要素とを備えることを特徴とする光発電モジュール。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記光学要素は、前記屈折部が回折光学素子により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項３】
前記光学要素は、前記屈折部がフレネルレンズにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光発電モジュール。
【請求項４】
前記光学要素は、前記フレネルレンズの光軸を中心とする径方向に関して、第一領域と、前記第一領域の外側に収束点の異なる回折面を含む第二領域とを備えることを特徴とする請求項３に記載の光発電モジュール。
【請求項５】
前記光学要素の前記屈折部は、前記第一方向に見たときの外縁の形状が多角形状を呈しており、前記回折光学素子が回折格子であることを特徴とする請求項２に記載の光発電モジュール。
【請求項６】
前記光学要素の前記屈折部は、前記第一方向に見たときの外縁の形状が六角形状を呈することを特徴とする請求項５に記載の光発電モジュール。
【請求項７】
前記第一方向に関し、前記光電変換素子の前記受光面と、前記光学要素との離間距離が２．５ｍｍ～３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項８】
前記光学要素は、前記第一方向において最も厚い部分の厚みが０．３ｍｍ～１．３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項９】
前記光学要素は、光入射面と、光出射面とにＡＲコート層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項１０】
一方の主面上に複数の前記光電変換素子が配列された素子基板と、前記光学要素との間に配置され、前記光電変換素子と、前記光学要素とを離間した状態で保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の光発電モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光発電モジュール、及び光発電モジュールが搭載された飛行体に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、飛行体に関する技術発展が著しく、様々な企業や研究機関が飛行体の性能向上、飛行体を利用したシステムを鋭意検討、開発している。特に、ドローンは、輸送や高所検査、映像撮影等さまざまな分野で応用されている。
【０００３】
上述したような飛行体に関する各態様の実現に向けて、ドローン等の飛行体は、長時間にわたって飛行を維持できることが期待されている。長時間の飛行を実現する方法としては、例えば、プロペラを回転駆動させるためのバッテリーを大容量化すること等が考えられる。
【０００４】
しかしながら、大容量のバッテリーを搭載する場合は、より大型のバッテリーが必要となり、飛行体全体の重量の増大に繋がるおそれがある。このため、当該方法では、バッテリーが大容量化する代わりに、単位時間当たりの消費電力が大きくなることから、結果的に長時間の飛行を実現することが難しい。そこで、最近では、飛行中の飛行体に対して給電する方法が提案されている。下記特許文献１、及び下記特許文献２には、光電変換素子を飛行体搭載した飛行体と、飛行体の飛行経路を追尾しつつ、飛行体に向かって光を照射する光源とを用いて、光電効果を利用して給電するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１６８４０６号公報
特開２０２２－１５１３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、飛行体を利用したシステムついて研究を行っている本発明者は、より効率的な光給電を実現すべく、鋭意検討を行っていたところ、仮に飛行体を正確に追尾して光を照射できたとしても、光発電に寄与していない光が比較的多いことに気が付いた。
【０００７】
より具体的に言えば、飛行体に搭載された光電変換素子は、光源側から見たときに、光電変換のための光が入射する部分（以下、「受光面」という。）と、受光面以外の部分（以下、「非受光面」という場合がある。）が不可避的に存在する。そして、光源から出射されて、受光面ではなく、非受光面に入射した光は、非受光面において反射、散乱、又は吸収されるため、光電変換にほとんど寄与しない。
【０００８】
つまり、単に飛行体の受光面に向かって給電用の光を照射しただけでは、光電変換に寄与しない光が比較的多くなってしまうため、システム全体で見たときの給電の効率が、想定よりも大幅に低くなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑み、光照射による給電の効率がより高められた光発電モジュール、及び当該光発電モジュールを搭載した飛行体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光発電モジュールは、
受光面を有し、前記受光面に光が入射すると発電する光電変換素子と、
前記光電変換素子の前記受光面に直交する第一方向に見たときに、前記受光面の外側に位置する入射面を有し、前記入射面に入射する光の少なくとも一部が前記受光面に向かって進行するように屈折する屈折部を有する光学要素とを備えることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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