FI115264B - Langaton tehonsiirto - Google Patents

Description

115264

Langaton tehonsiirto

Keksinnön ala

Keksintö liittyy langattomaan tehonsiirtoon ja erityisesti valolähteiden hyödyntämiseen siinä.

5 Keksinnön tausta

Erilaiset valvonta- ja monitorointijäijestelmät, joissa usein käytetään kameravalvontaa, ovat yleistyneet viime aikoina. Useita, ehkä kymmeniä kameroita käsittävä valvontajäijestelmä edellyttää tyypillisesti suuren määrän kaapelointia ja johdotusta. Kameroille tarvitaan siirtotie kuvadatan siirtämiseksi 10 valvontapisteeseen, joka siirtotie on tyypillisesti tietoliikennekaapeli. Sen lisäksi kamerat tarvitsevat tehon syötön, joka toteutetaan tyypillisesti kaapelointina yleisestä sähköverkosta, mahdollisesti muuntajan kautta. Näin ollen kamera-valvontajärjestelmien kustannuksista suuri osa, jopa yli puolet, muodostuu kaapeloinnista ja johdotuksesta. Kiinteä kaapelointi tekee myös valvontajärjes-15 telmän muokkaamisen tai siirtämisen väliaikaisesti toiseen valvontapisteeseen erittäin hankalaksi.

Tunnetaan kuitenkin järjestelyjä, joissa valvontakamerat ovat langattomia siinä mielessä, että niiden kuvadatan siirtämiseen käytettävä siirtotie on langaton yhteys, esimerkiksi lyhyen kantaman radiotaajuusyhteys. Lyhyen :· ·. 20 kantaman radiotaajuustekniikkaan pohjautuvista ratkaisuista on jo kehitetty useampia teollisuusstandardeja, joista tunnetaan ainakin Bluetooth, erityisesti / standardin IEEE 802.11 pohjalta kehitetty WLAN (Wireless Local Area Net- work) ja HomeRF. Valvontakameroiden kuvadata voidaan siirtää valvontapis-‘ · · ‘ teeseen, joko suoraan tai tukiaseman kautta, käyttäen esimerkiksi jotain näistä : .· 25 tekniikoista.

Langaton tietoliikenneyhteys ei kuitenkaan poista sitä ongelmaa, että toimiakseen kamerat tarvitsevat kuitenkin tehon syötön, siis tyypillisesti säh-:· kökaapelisyötön. Kamerat voidaan toteuttaa akkukäyttöisinä, mutta akut tulee ; joka tapauksessa ladata säännöllisin väliajoin. Tämä taas edellyttää omaa ' , 30 johdotusta latausjärjestelylle tai sitten akut on irrotettava joka kerta latausta ] varten ja siirrettävä erilliseen laturiin. Näin ollen erityisesti langattomien valvon tajärjestelmien yhteydessä on olemassa tarve myös langattomalle tehon syö-:7 tölle.

; ’ . I Langattomassa tehonsiirrossa on tunnetusti kuitenkin useita ongel-

» I

35 mia. Erilaiset induktiiviseen tai radiotaajuiseen tehonsiirtoon perustuvat ratkai- 115264 2 sut ovat hyötysuhteeltaan erittäin heikkoja ja suuremmilla tehoilla sähkömagneettinen säteily saattaa aiheuttaa häiriöitä ympäröivissä laitteissa. Langattoman tehonsiirron suorittaminen valolähdettä, esimerkiksi laseria, käyttäen mahdollistaa paremman hyötysuhteen kuin esimerkiksi radiotaajuinen tehon-5 siirto. Ongelmaksi valolähteeseen perustuvassa langattomassa tehonsiirrossa muodostuu turvallisuustekijät erityisesti valvontajärjestelmien kohteena olevissa tiloissa, ts. tiloissa, joissa liikkuu ihmisiä, sillä hyötysuhteeltaan riittävän tehokkaan laserin teho on olennaisesti hengenvaarallinen. Vaikka tehoa pienennettäisiin huomattavastikin, ovat hyötysuhteeltaan riittävän hyvät tehon suu-10 ruudet kuitenkin sitä luokkaa, että laser ainakin vaurioittaa näköä pahoin osuessaan silmään.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on näin ollen kehittää parannettu menetelmä langattomaan tehonsiirtoon ja menetelmän toteuttava laitteisto siten, että yllä 15 mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoitteet saavutetaan menetelmällä, järjestelmällä, lähettimellä, vastaanottimella ja valvontajärjestelmällä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patentti-20 vaatimusten kohteena.

i* Keksintö perustuu siihen, että siirretään tehoa langattomasti järjes- telmässä, joka käsittää teholähettimen, joka käsittää valolähteen, välineet va-·. lolähteen emittoiman valon kohdistamiseksi haluttuun suuntaan ja välineet va lolähteen emittoiman valon tehon säätämiseksi. Edelleen järjestelmä käsittää !( 25 ainakin yhden tehovastaanottimen, joka käsittää fotodetektorin emittoidun va- lon vastaanottamiseksi ja muuntamiseksi sähkövirraksi. Keksinnön mukaises-sa menettelyssä tehon siirtämiseksi langattomasti teholähettimen käsittämällä valolähteellä lähetetään olennaisesti yhdensuuntaista valoa, jonka teho on olennaisesti sallittua silmäaltistusta pienempi. Tehovastaanottimen käsittämäl- * - # 30 lä fotodetektorilla ilmaistaan mainitun valolähteen emittoima valo ja määrite-tään ilmaistun valonsäteen eheys, ja mikäli vastaanotettu valonsäde todetaan eheäksi, lähetetään tehovastaanottimelta kontrollisignaali teholähettimelle. Teholähettimen valolähteen lähettämän valon tehoa puolestaan lisätään vas-’.: teenä sille, että tehovastaanottimelta vastaanotetaan mainittu kontrollisignaali , ·· 35 valosäteen eheydestä.

3 11526^

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti tehovas-taanottimelta lähetetään kontrollisignaalia teholähettimelle säännöllisin väliajoin, mikäli vastaanotettu valonsäde tulkitaan eheäksi. Jos taas valolähteen emittoimassa valossa havaitaan eheyden rikkova häiriö, lopetetaan kontrol-5 lisignaalin lähettäminen teholähettimelle, jolloin teholähettimen valolähde sammutetaan.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti tehovas-taanottimen fotodetektori on fotodetektorimatriisi, jolloin valolähteen emittoiman valonsäteen eheys määritetään fotodetektorimatriisin aktiivisten mat-10 riisiruutujen perusteella.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti fotodetektorimatriisi on kulmaprismainen matriisi, jonka tasot on asetettu siten, että tuleva valonsäde heijastuu takaisin tulosuuntaansa ainakin kahdella mainitulla tasolla tapahtuvan heijastuksen kautta.

15 Keksinnön eräänä aspektina esitetään langaton valvontajärjestel mä, joka käsittää tukiaseman ja ainakin yhden valvontalaitteen, kuten kameran. Tukiasema käsittää radiotaajuisen lähetin-vastaanottimen tietoliikenneyhteyden muodostamiseksi valvontalaitteisiin, jotka valvontalaitteet puolestaan käsittävät välineet valvontadatan muodostamiseksi ja radiotaajuisen lähetin-20 vastaanottimen valvontadatan lähettämiseksi langattomasi! mainitulle tukiasemalle. Tukiasema käsittää lisäksi teholähettimen, joka käsittää valoläh-: V teen, välineet valolähteen emittoiman valon kohdistamiseksi haluttuun suun- taan ja säätövälineet valolähteen emittoiman valon teho säätämiseksi siten, i että teho on olennaisesti sallittua silmäaltistusta pienempi, ja vastaanottimen I · * · 25 tehovastaanottimen lähettämän kontrollisignaalin vastaanottamiseksi, joka kontrollisignaali indikoi vastaanotetun emittoidun valonsäteen eheyden. Vas-

• I

taavasti valvontalaite käsittää tehovastaanottimen, joka käsittää fotodetektorin * f mainitun emittoidun valon ilmaisemiseksi ja vastaanotetun valonsäteen ehey-, den määrittämiseksi ja mainitulle eheyden määrittämiselle vasteelliset lähetys- ; 30 välineet, jotka on sovitettu lähettämään kontrollisignaali teholähettimelle vas teena valosäteen eheyden toteamiselle. Tällöin vasteena mainitun kontrollisig-• naalin vastaanotolle, teholähettimen käsittämät säätövälineet on järjestetty li- .: säämään teholähettimen valolähteen lähettämän valon tehoa.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän etuna on, että yh-35 della valolähteellä voidaan suorittaa sekä valolähteen turvallinen kohdistus : vastaanottimeen että itse tehonsiirto. Kohdistus suoritetaan pienitehoisella va- 115264 4 lolla, jolloin samalla tarkastellaan vastaanotetun valonsäteen eheyttä. Indikaatio valonsäteen eheydestä ja sen perusteella lähetettävä kontrollisignaali muodostavat järjestelmälle yksinkertaisen turvatekijän, jonka on järjestelmän toiminnan lähtökohta. Jos jokin este osuu valolähteen emittoiman valon eteen, 5 lopetetaan kontrollisignaalin lähettäminen, johon vasteena suuritehoisen valon syöttö katkaistaan välittömästi, jolloin valo ei voi aiheuttaa vauriota. Täten keksinnön mukainen menettely mahdollistaa turvallisen langattoman tehonsiirron valolähteiden avulla. Lisäksi keksinnön etuna on, että vastaanottimessa käytettävä fotodetektorimatriisi tarjoaa yksinkertaisen tavan valonsäteen eheyden 10 havaitsemiseen.

Edelleen keksinnön etuna on, että tehovastaanotin voidaan liittää mihin tahansa olennaisen pientä tehoa käyttävään laitteeseen, kuten erilaisten toimistolaitteiden, henkilökohtaisten tai viihde-elektroniikkalaitteiden yhteyteen, joiden tehon syöttö voidaan edullisesti järjestää tapahtuvaksi langattomasti 15 yhdeltä samassa tilassa olevalta teholähettimeltä. Vielä keksinnön etuna on se, että vasteena tehovastaanottimien lähettämille rekisteröintiviesteille, teho-lähetin on järjestetty skannaamaan ympäröivän tilansa vastaanottimien etsimiseksi ja tallentamaan vastaanottimien sijainnin muistiinsa, jolloin lähettimen kohdistus vastaanottimiin tapahtuu nopeasti ja tehoa voidaan syöttää edulli-20 sesti vuorotellen useampaan vastaanottimeen. Edelleen keksinnön etuna se, että on mahdollista päästä tehonsiirrossa huomattavasti tunnettuja ratkaisuja ' · parempaan hyötysuhteeseen, olennaisesti ainakin 20% hyötysuhteeseen.

Edelleen keksinnön mukaisen valvontajärjestelmän etuna on, että ; valvontalaitteiden tehon syöttö voidaan edullisesti jäljestää tapahtuvaksi lan- : 25 gattomasti yhdeltä samassa tilassa olevalta tukiasemalta, jolloin järjestelmän ; ' asentaminen ja muokkaaminen on vaivatonta ja edullista. Lisäksi kontrollisig- .* . naalin lähettämiseen käytetään tukiasemassa ja valvontalaitteissa jo olemassa olevaa radiotaajuista lähetin-vastaanotinta, mikä edullisesti mahdollistaa no-. pean ja varman yhteyden kontrollisignaalille, jonka yhteyden aikaansaaminen I · * : 30 ei myöskään aiheuta lisäkustannuksia.

• · * ·

Kuvioiden ja liitteiden lyhyt selostus • « ,,..: Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh-

* I

teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista kuvio 1 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaisen järjestelmän pe- . ·· 35 rusrakennetta; 115264 5 kuvio 2 esittää kaavamaisesti eräiden keksinnössä hyödynnettävien valolähteiden ja fotodetektorien ominaisuuksia; kuvio 3 esittää yksinkertaistetusti keksinnön erään suoritusmuodon mukaista fotodetektorimatriisia; 5 kuvio 4 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kulma- prismakuviointia fotodetektorimatriisissa; kuvio 5 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menettelyä vastaanottimien etsimiseksi ja tehonsiirron suorittamiseksi; kuviot 6a ja 6b esittävät lohkokaavioina keksinnön erään suoritus-10 muodon mukaisesti toteutettuja lähetinyksikköä ja vastaanotinyksikköä; ja liitteet 1 ja 2 esittävät eräitä arvoja lasersäteen maksimialtistusajalle standardin ANSI Z136.1 taulukoiden 5a ja 5b avulla.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Viitaten kuvioon 1, esitetään seuraavassa järjestelmän perusraken-15 ne. Järjestelmä käsittää lähettimen 100 ja vastaanottimen 120, johon on edelleen liitetty tehoa käyttävä ulkoinen laite 130 ja varausvälineet 140 sähköenergian tallentamiseksi, tyypillisesti akku. Lähetin 100 käsittää edelleen valolähteen 102, kohdistusvälineet 104 valolähteen 102 emittoiman valon kohdistamiseksi vastaanottimeen ja säätövälineet 106 valolähteen 102 emittoiman valon 20 tehon säätämiseksi. Edelleen lähetin käsittää vastaanottimen 108 kontrollisig-naalin vastaanottamiseksi. Vastaanotin 120 käsittää fotodetektorin 122 maini- * : ': tun valolähteen 102 emittoiman valotehon vastaanottamiseksi ja johdinvälineet ·. 124 fotodetektorin vastaanotetusta valotehosta muodostaman sähkövirran joh- . tamiseksi ulkoiselle laitteelle 130 ja varausvälineille 140. Edelleen vastaanotin • « , 25 käsittää lähettimen 126 kontrollisignaalin lähettämiseksi lähettimelle 100.

1 * I Tehonsiirtoprosessi toimii järjestelmässä yksinkertaistettuna seu- ’ * raavasti: lähetin 100 käynnistää valolähteen 102 siten, että sen lähetysteho on olennaisesti niin pieni, että se ei aiheuta vaaraa esimerkiksi silmille. Mikäli lä- .. hetintä 100 ei ole valmiiksi kohdistettu vastaanottimeen 120, suoritetaan koh- 30 distus valolähteen 102 ja kohdistusvälineiden 104 avulla. Kohdistuksen aikana .. valolähde 102 toimii kohdistusmoodissa, jolloin valolähteen tehotiheys on sää- ,, tövälineiden 106 avulla säädetty hyvin alhaiseksi siten, että sen emittoima va- * · lonsäde voi osua esimerkiksi silmään pitkänkin ajan ilman, että silmä vahin-.· goittuu säteestä.

: 35 Lähettimen kohdistamiseksi vastaanottimeen lähetin asettaa valo lähteen 102 kohdistusmoodiin ja aloittaa lähettimen ympäristön skannaamisen 6 1 1 5264 siinä tilassa, johon lähetin on asetettu. Skannaus suoritetaan edullisesti etukäteen määritettynä kaksiulotteisena järjestelmällisenä liikeratana, jota toistetaan läpi lähettimen ympäröivän tilan, kunnes valolähteen 102 emittoima valonsäde osuu vastaanottimeen. Vastaanottimen fotodetektori 122 on jäljestetty vas-5 taanottamaan valoa vastaavalla aallonpituudella, jolla valonsäde lähetetään. Kun valonsäde osuu vastaanottimen fotodetektoriin 122, kohdistetaan valonsäde tarkemmin mainittuun fotodetektoriin jäljempänä kuvattavalla tavalla. Kohdistuksen eräänä vaiheena on vastaanotetun valonsäteen eheyden tarkistaminen, jolloin ehyt valonsäde tulkitaan indikaattoriksi esteettömästä valon 10 kulkureitistä.

Kun valonsäteen kohdistus ja eheys vastaanottimen fotodetektorilla on varmistettu, voidaan lähettimessä säätövälineiden 106 avulla lisätä valolähteen 102 tehotiheyttä huomattavasti, jolloin valolähteen emittoima valo aloittaa varsinaisen tehonsiirron eli valolähde toimii tehomoodissa. Vastaanottimen ιοί 5 todetektori 122 muuntaa vastaanottamansa valotehon sähkövirraksi, joka johdetaan edelleen johdinvälineiden 124 avulla ulkoiselle laitteelle 130 ja/tai akulle 140. Keksinnön mukaisella menettelyllä päästään huomattavasti tunnettuja ratkaisuja parempaan hyötysuhteeseen tehonsiirrossa. Nykyisillä valolähteillä ja fotodetektoreilla voidaan saavuttaa olennaisesti ainakin 20% hyötysuhde.

20 Valolähteinä jäijestelmässä voidaan käyttää esimerkiksi valoa emit toivaa diodia LED (Light Emitting Diode) tai laseria. Käytettävä valolähde ja » · ; sen aallonpituus tulee taas vastaavasti sovittaa käytettävään fotodetektoriin.

: Tätä voidaan havainnollistaa kuvion 2 mukaisella kaaviolla, jossa esitetään eri- ! laisista materiaaleista muodostettujen fotodetektorien kvanttitehokkuus eli vas- : 25 taanoton hyötysuhde eri valon aallonpituuksilla. Kvanttitehokkuutta kuvataan : ·. pystyakselilla ja vaaka-akselilla kuvataan valon aallonpituutta ja vastaavasti / ·. aallonpituudella välittyvää fotonienergiaa, jonka suhde on käänteinen aallonpi- * · tuuteen. Edelleen kuviossa 2 on esitetty eräiden tällä hetkellä käytössä olevien valolähteiden aallonpituusalueet.

I · 30 Kuviosta 2 nähdään, että jos halutaan lähettää mahdollisimman pal- • » '· ' jon tehoa, on edullista käyttää mahdollisimman pientä aallonpituutta, koska •: · ·· tällöin vastaavasti välittyvä fotonienergia kasvaa. Toisaalta, jotta välittyvä teho ;·: voidaan myös hyödyntää, tulee käytettävän fotodetektorin olla sovitettu vas taavalle aallonpituudelle. Jos halutaan käyttää mahdollisimman suurta aallon- * · 35 pituutta eli fotonienergiaa, voidaan valolähteenä käyttää laseria, jonka aallon-: pituus on olennaisesti 0,30 um, jolloin vastaavasti fotodetektorina voidaan 115264 7 käyttää kohtuullisen hyvän kvanttitehokkuuden omaavaa Ag-Zns-fotodetek-toria. Vastaavasti, jos kvanttitehokkuus halutaan maksimoida, voidaan fotode-tektorina käyttää n. 0,8 um alueelle sijoittuvaa Si-fotodetektoria, jolloin valolähteenä voidaan käyttää LED:iä, laseria tai mahdollisesti infrapuna-alueella toi-5 mivaa LED:iä. Keksinnössä voidaan hyödyntää fotodetektorina myös muita kuviossa 2 mainittuja materiaaleja. On huomattava, että tässä yhteydessä on kuvattu vain esimerkinomaisesti tällä hetkellä edullisesti sovellettavissa olevia valolähteitä ja fotodetektoreja. Keksinnön toteutus ei kuitenkaan ole sidottu käytettävään laseriin ja/tai fotodetektoriin tai näiden hyödyntämiin aallonpi-10 tuuksiin, vaan tekniikan kehittyessä voidaan sekä valolähteenä että fotodetektorina käyttää muista materiaaleista valmistettuja ja muita aallonpituuksia käyttäviä komponentteja.

Järjestelmä on tarkoitettu käytettäväksi esimerkiksi erilaisten valvontajärjestelmien tehon syöttämiseen, jolloin järjestelmää käytetään myös ti-15 loissa, joissa liikkuu ihmisiä ja esimerkiksi lemmikkieläimiä. Tällöin valolähteessä 102 muodostettavan valon aallonpituus ja tehotiheys tulee valita myös tehomoodissa siten, että valonsäteen lyhytaikainen silmäkontakti on mahdollinen ilman, että silmä vahingoittuu valonsäteestä. Edelleen järjestelmän tulee edullisesti käsittää välineet valonsäteen tielle osuneen esteen havaitsemiseksi 20 ja lähetystehon katkaisemiseksi tai ainakin olennaiseksi pienentämiseksi nopeasti vasteena esteen havaitsemiselle.

i Käytännössä esteen havaitseminen voidaan toteuttaa siten, että ν’: käytetään vastaanottaessa fotodetektoria 122, joka on muodostettu matriisik- : si siten, että jokainen matriisin ruutu on järjestetty erikseen havaitsemaan vas- 25 taanotetun valonsäteen. Tällainen fotodetektorimatriisi voidaan toteuttaa esi-merkiksi siten, että jokainen matriisiruutu käsittää yhden tai edullisesti useam-pia fotodetektorikomponentteja CCD-kennon tapaan. Eräs tällainen fotodetek-tori on kuvattu kuviossa 3. Fotodetektorimatriisin 300 pinta-ala on edullisesti jonkin verran suurempi kuin emittoidun valonsäteen 302 poikkipinta-ala. Vas- * » ; 30 taanotin käsittää fotodetektorimatriisiin 122 yhdistetyn prosessorin 128, joka on järjestetty määrittämään vastaanotetun valonsäteen reunan muodon ja sitä j kautta valonsäteen eheyden fotodetektorimatriisin aktiivisten ruutujen perus- : teella. Vastaanotetun valonsäteen muoto tulee olla olennaisesti pyöreä, mikäli valonsäde tulee olennaisesti kohtisuoraan fotodetektoria kohden, tai se voi olla 35 ellipsin muotoinen, mikäli tuleva valonsäde muodostaa terävän kulman fotode-i tektoritason normaaliin nähden. Prosessori 128 on edullisesti järjestetty ha- 115264 8 vaitsemaan nämä reunan muodot fotodetektorimatriisin aktiivisten ruutujen perusteella. Mikäli vastaanotetun valonsäteen muoto poikkeaa näistä sallituista muodoista siten, että muoto ei ole ehyt, tulkitaan valonsäteen siirtotiellä olevan este ja lähetystehon syöttö katkaistaan tai tehoa ainakin olennaisesti pienen-5 netään.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti tehomoodissa lähetettävää valonsädettä muokataan siten, että valonsäteen tehotiheys on valonsäteen keskellä suurempi kuin reunoilla. Näin suurin osa tehosta välittyy valonsäteen keskiosalla ja sen ympärille muodostuu heikkotehoisempi valoverho, joka 10 on kuitenkin teholtaan riittävä, esimerkiksi kohdistusmoodin tehotiheyden luokkaa, jotta valonsäteen eheys voidaan määrittää sen perusteella.

Lähetystehon syöttöä ohjataan edullisesti edellä mainitulla kontrol-lisignaalilla. Vastaanotin 120 käsittää lähettimen 126 kontrollisignaalin lähettämiseksi lähettimelle 100 ja lähetin 100 käsittää vastaavasti vastaanottimen 15 108 kontrollisignaalin vastaanottamiseksi. Kontrollisignaalilähetin 126 voi edul lisesti olla radiotaajuinen lyhyen kantaman lähetin, kuten Bluetooth- tai WLAN-lähetin. Vaihtoehtoisesti kontrollisignaalin lähetys voidaan suorittaa esimerkiksi suhteellisen heikkotehoisella ympärisäteilevällä LED:llä, joka toimii infrapuna-alueella. Radiolähetintä tai ympärisäteilevää LED:iä käytettäessä lähettimen ja 20 vastaanottimen keskinäisellä sijainnilla ei ole olennaista merkitystä kontrollisignaalin vastaanottoon lähettimessä. Tehosäteen lähetystä ohjaavaa kont-; rollisignaalia voidaan kutsua turvalinkiksi.

: Teholähettimen toiminnan ohjaus voi edullisesti perustua siihen, et- ; ·; tä mikäli prosessori 128 tulkitsee tehomoodissa toimivalta lähettimeltä vas- . ·. 25 taanotetun valonsäteen muodon ehjäksi, ohjaa prosessori 128 kontrollisignaa- lilähetintä 126 lähettämään säännöllisin väliajoin kontrollisignaalin lähettimelle ! 100. Kahden kontrollisignaalin lähettämisen välinen aika on olennaisesti lyhy- ’ empi kuin lähetetyn valonsäteen silmäturvalliseksi määritetty aika eli maksi- mialtistus (MPE, Maximum permissible exposure). Maksimialtistus taas on te- 30 hon siirtämiseen käytetyn valonsäteen aallonpituuden ja tehotiheyden (W/cm2) '. . funktio. Standardi ANSI Z136.1, josta esitetään eräitä esimerkinomaisia arvoja . liitteissä 1 ja 2, määrittää nämä arvot tarkemmin. Kontrollisignaalivastaanotti- ,meen 108 yhdistetyt säätövälineet 106 tarkkailevat kontrollisignaalin vastaan-• « ottoa. Tällöin mikäli kontrollisignaalin vastaanotto lähettimessä viivästyy pi-• : 35 demmäksi kuin ennalta on määritetty (ts. yksi kontrollisignaali jää vastaanot- 115264 9 tamatta), katkaisevat säätövälineet 106 valolähteen 102 tehonsyötön välittömästi tai ainakin pienentävät syötettävää tehoa olennaisesti.

Lähetettävä valo voidaan kohdistaa lasereita käytettäessä suoraan haluttuun syöttökohteeseen. Tällöin valolähteen suuntaaminen voidaan toteut-5 taa esimerkiksi prosessoriohjattuna laserpoikkeutuksena, jolloin itse laserit suunnataan kääntömekaniikkaa ja siihen liitettyä ohjauselektroniikkaa käyttäen suoraan vastaanottimeen. Jos taas valolähteinä käytetään esimerkiksi valoa emittoivia diodeja LED, voidaan suuntaus tehdään peilien avulla ns. peiliohjat-tuna poikkeutuksena. Tällöin valolähteen suuntaamiseen käytetään edullisesti 10 riittävää määrää peiliservoja, joita ohjataan erillisellä ohjausyksiköllä. Myös la-sereiden poikkeutus voidaan tehdä peiliohjattuna poikkeutuksena.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti tehovas-taanottimen fotodetektorimatriisi muodostetaan kulmaprismaiseksi matriisiksi kuvion 4 mukaisesti, jolloin edullisesti vältetään hallitsemattomat hajaheijas-15 tukset. Kulmaprismaisen matriisin pinnat on edullisesti asetettu siten, että fo-todetektorille tuleva valonsäde heijastuu takaisin tulosuuntaansa kuitenkin siten, että takaisin heijastuva valo on kulkenut ainakin kahden, usein jopa kolmen prismapinnan kautta. Tällöin takaisin heijastuva valo menettää energiaansa jokaisessa suunnanmuutoksessa ja palaa takaisin tulosuuntaansa, jol-20 loin teholähettimelle saapuessaan heijastukset ovat niin heikkoja, ettei heijastuksista ole haittaa silmille. Lisäksi kulmaprismaisen matriisin avulla pystytään ’ kasvattamaan tehovastaanottimen hyötysuhdetta, koska heijastuksista tulevaa .· valoenergiaa pystytään keräämään ainakin yhden, usein jopa kahden lisäpin- • nan avulla.

* * · .· ·. 25 Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti turvalinkkinä » · ;· *. käytettävää radioyhteyttä voidaan hyödyntää myös vastaanottimien löytämi- sessä ja kohdistamisessa. Tehovastaanotin voi rekisteröidä itsensä teholähet-' * timelle muodostamalla radioyhteyden teholähettimelle ja välittämällä samalla esimerkiksi laitetunnisteensa. Tehovastaanotin käsittää lisäksi edullisesti inf- * : 30 rapuna-alueella toimivan LED:n (IR-LED), jonka tehovastaanotin sytyttää re- .·’ kisteröintiviestin lähettämisen jälkeen. Radioyhteys voi myös edullisesti olla • kaksisuuntainen, ts. sekä teholähetin että tehovastaanotin käsittävät radiolä- .,: hetin-vastaanottimen, jolloin vasteena rekisteröintiviestiin teholähetin lähettää kuittauksen tehovastaanottimelle ja pyytää tätä sytyttämään IR-LED:n. Teho-·’ 35 lähetin käsittää puolestaan PSD-diodin (Position Sensing Detector) ja siihen ! yhdistetyn laajakulmaisen optiikan, esimerkiksi laajakulmalinssin. PSD-diodin 115264 10 avulla pystytään tehovastaanottimen IR-LED:n summittainen sijainti määrittämään hyvin nopeasti.

Kun teholähetin on määrittänyt tehovastaanottimen IR-LED:n summittaisen sijainnin, kohdistaa teholähetin valolähteen 102 kohdistusmoodissa, 5 siis alhaisella tehotiheydellä, kohti tehovastaanottimen summittaista sijaintia ja aloittaa skannaamisen. Skannaus suoritetaan etukäteen määritettynä liikeratana, jota toistetaan tehovastaanottimen summittaisen sijainnin suunnassa, kunnes skannaussäde osuu vastaanottimeen. Kun skannaussäde osuu vastaanottimen fotodetektoriin, ilmoittaa tehovastaanotin tästä teholähettimelle 10 turvalinkin välityksellä. Koska itse skannaus suoritetaan edullisesti suurella nopeudella, voidaan kohdistus suorittaa siten, että turvalinkki ilmoittaa skan-naussäteen hetkellisestä yhteydestä, mikä luonnollisesti vastaanotetaan teho-lähettimessä pienen viiveen jälkeen. Tällöin lähetin pysäyttää skannauspro-sessin ja siirtää skannaussädettä hitaasti taaksepäin mainitun viiveen aikana 15 edetyn matkan, kunnes yhteys muodostuu uudelleen. Tällöin tehovastaanotin lähettää turvalinkin yli kuittauksen, johon vasteena teholähetin lukitsee valolähteen kohdistuksen. Tämän jälkeen tehovastaanottimen fotodetektorin vastaanottaman valonsäteen muoto tarkistetaan edellä kuvatulla tavalla. Jos vaikuttaa siltä, että valonsäde osuu vain osittain fotodetektorille, lähetetään teho-20 vastaanottimelta teholähettimelle pyyntö kohdistuksen hienosäädön suorittamiseksi esimerkiksi spiraalimaisena liikeratana. Kun valonsäde saadaan koh- distettua kokonaisuudessaan fotodetektorille eikä sen muoto poikkea sallituis- : ta muodoista, lähetetään teholähettimelle kuittaus, johon vasteena teholähetin lisää valonsäteen tehotiheyttä ja aloittaa varsinaisen tehonsiirron. Lähetin 25 määrittää vielä vastaanottimen sijaintikoordinaatit ja tarvittaessa jatkaa toisten ; ·. vastaanottimien etsimistä kyseisestä tilasta.

» · j. Edellä kuvattua tehonsiirtojärjestelmää voidaan edullisesti soveltaa ‘ ' erilaisissa valvontajärjestelmissä, joissa tyypillisesti käytetään kameravalvon- taa. Tällaisissa valvontajärjestelmissä voidaan käyttää langattomia valvonta-30 kameroita, jotka on jäljestetty siirtämään kuvadataa langattoman yhteyden, esimerkiksi lyhyen kantaman radiotaajuusyhteyden, välityksellä. Näin ollen ; keksinnön eräänä aspektina esitetäänkin valvontajärjestelmä, joka käsittää tu- .,kiaseman ja yhden tai useampia valvontalaitteita, kuten kameroita tai mittausvälineitä. Tukiasema käsittää radiotaajuisen lähetin-vastaanottimen tietoliiken-·' 35 neyhteyden muodostamiseksi valvontalaitteisiin, jotka vastaavasti käsittävät i radiotaajuisen lähetin-vastaanottimen. Tietoliikenneyhteyden välityksellä tu- 115264 11 kiasema ohjaa valvontalaitteiden toimintaa ja vastaavasti valvontalaitteet välittävät valvontadatan, kuten kameroiden kuvadatan, tukiasemalle. Käytettävä radiotaajuinen tietoliikenneyhteys voi olla esimerkiksi Bluetooth, IEEE 802.11 -pohjainen WLAN tai HomeRF, joiden sovittaminen datansiirtoon on alan am-5 mattimiehelle sinänsä tunnettua. Tämän lisäksi tukiasema käsittää langatonta tehonsiirtoa varten edellä kuvatun kaltaisen teholähettimen ja vastaavasti kukin valvontalaitteista käsittää edellä kuvatun kaltaisen tehovastaanottimen. Valvontalaitteen käsittämää radiotaajuista lähetin-vastaanotinta voidaan edullisesti hyödyntää myös kontrollisignaalin lähettämiseen teholähettimelle. Vas-10 taavasti tukiaseman käsittämää lähetin-vastaanotinta voidaan käyttää kontrollisignaalin vastaanottamiseen.

Näin ollen valvontalaitteiden tehon syöttö voidaan edullisesti järjestää tapahtuvaksi langattomasi yhdeltä samassa tilassa olevalta tukiasemalta, jolloin järjestelmän asentaminen ja muokkaaminen on vaivatonta ja edullista.

15 Lisäksi seikka, että kontrollisignaalin lähettämiseen käytetään tukiasemassa ja valvontalaitteissa jo olemassa olevaa radiotaajuista lähetin-vastaanotinta, mahdollistaa nopean ja varman yhteyden kontrollisignaalille, jonka yhteyden aikaansaaminen ei edullisesti aiheuta lisäkustannuksia.

On huomattava, että yhdellä teholähettimellä voidaan edullisesti 20 syöttää tehoa langattomasi usealle eri tehovastaanottimelle ja näihin kytketyille laitteille. Kuviossa 5 on esitetty MSC-kaavio, joka havainnollistaa tehovas-j V taanottimien etsimistä ja tehon syöttämistä tilassa, jossa on yksi teholähetin TX ja kaksi tehovastaanotinta RX1 ja RX2. Vastaanottimien paikannus voi • edullisesti alkaa vastaanotinlähtöisesti, ts. ensimmäinen vastaanotin RX1 lä- , · *. 25 hettää turvalinkin välityksellä rekisteröintiviestin lähettimelle (500). Mikäli turva- linkin radioyhteys on kaksisuuntainen, lähettää teholähetin TX kuittauksen te-' hovastaanottimelle RX1 ja pyytää tätä sytyttämään IR-LED:n (502). Jos taas turvalinkkinä käytetään yksisuuntaista radioyhteyttä tehovastaanottimelta RX1 teholähettimelle TX, sytyttää tehovastaanotin RX1 automaattisesti IR-LED:n > 30 rekisteröintiviestin lähettämisen jälkeen (504). Teholähetin TX puolestaan akti- voi PSD-diodin ja määrittää nopeasti tehovastaanottimen RX1 IR-LED:n sum-•;: mittaisen sijainnin (506).

Tämän jälkeen teholähetin TX kohdistaa valolähteen 102 kohdis- » · tusmoodissa kohti tehovastaanottimen RX1 summittaista sijaintia ja aloittaa : '.· 35 skannaamisen (508). Valonsäde osuu hetkellisesti ensimmäisen vastaanotti- • · men RX1 fotodetektoriin, johon vasteena tehovastaanotin RX1 lähettää turva- 115264 12 linkin kautta ilmoituksen lähettimelle TX (510). Lähetin TX pysäyttää skanna-uksen ja palaa hitaasti kohdistamaan valonsäteen uudelleen mainittuun foto-detektoriin (512). Kun kohdistus on suoritettu oikein, tarkistetaan tehovas-taanottimen RX1 fotodetektorilla vastaanotetun valonsäteen muoto (514). Mi-5 käli valonsäde tulkitaan ehjäksi, lähetetään tehovastaanottimelta RX1 turva-linkki-ilmoitus teholähettimelle TX (516). Teholähetin TX määrittää ensimmäisen vastaanottimen RX1 fotodetektorin koordinaatit ja tallentaa ne muistiin (518), minkä jälkeen lähetin TX säätää valolähteen tehomoodiin ja aloittaa tehon syötön tehovastaanottimelle RX1 (520).

10 Seuraavaksi teholähetin TX vastaanottaa rekisteröintiviestin toiselta

tehovastaanottimelta RX2 (522). Tehovastaanotin RX2 sytyttää IR-LED:n (524) ja teholähetin aktivoi PSD-diodin ja määrittää tehovastaanottimen RX2 IR-LED:n summittaisen sijainnin (526). Jälleen teholähetin TX kohdistaa valolähteen 102 kohdistusmoodissa kohti tehovastaanottimen RX2 summittaista 15 sijaintia ja aloittaa skannaamisen (528). Valonsäde osuu hetkellisesti toisen vastaanottimen RX2 fotodetektoriin, johon vasteena tehovastaanotin RX2 lähettää turvalinkin kautta ilmoituksen lähettimelle TX (530). Lähetin TX tarkentaa skannauksen hitaasti uudelleen mainittuun fotodetektoriin (532). Kun kohdistus on suoritettu oikein, tarkistetaan tehovastaanottimen RX2 fotodetektoril-20 la vastaanotetun valonsäteen muoto (534). Mikäli valonsäde tulkitaan ehjäksi, lähetetään tehovastaanottimelta RX2 turvalinkki-ilmoitus teholähettimelle TX

• / (536). Teholähetin TX määrittää toisen vastaanottimen RX2 fotodetektorin : ’: koordinaatit ja tallentaa ne muistiin (538), minkä jälkeen lähetin TX säätää va lolähteen tehomoodiin ja aloittaa tehon syötön tehovastaanottimelle RX2 :*·! 25 (540).

>. On huomattava, että edellä on kuvattu sekä vastaanottimien pai- '· ·. kannusta että tehonsyöttöä paikannuksen yhteydessä. Käytännössä paikan- 1 · nus- ja tehonsyöttöprosessit voidaan tarvittaessa eriyttää toisistaan siten, että ensimmäisellä kerralla ainoastaan paikannetaan vastaanottimet ja tallenne- I · j 30 taan niiden sijaintikoordinaatit muistiin. Vastaanottimille voidaan sitten myö- • : hemmin aloittaa tehonsyöttö suoraan koordinaattien perusteella ilman, että *, ·; paikannusprosessia tarvitsee enää suorittaa uudestaan.

Edellä kuvattu vastaanottimien paikannusprosessi on edullisesti vastaanotinlähtöistä, jolloin uuden vastaanottimen paikannus tilassa alkaa ai- • 35 na vasteena vastaanottimen lähettämälle rekisteröintiviestille, jonka jälkeen 4 i lähetin TX käynnistää edellä kuvatun skannausprosessin uudestaan. Uusien 115264 13 laitteiden sijaintikoordinaatit määritetään vastaavalla skannaamalla, minkä jälkeen lähetin TX tallentaa koordinaatit muistiin. Tilassa jo aiemmin olleiden laitteiden koordinaatit on tallennettu jo valmiiksi lähettimen TX muistiin, joten uusilla skannauskierroksilla vanhat laitteet voidaan edullisesti jättää huomioimat-5 ta, mikä nopeutta tilan skannausta.

Itse tehonsiirto usealle vastaanottavalle laitteelle tapahtuu siten, että kullekin syöttökohteelle syötetään tehoa tietty aika tehomoodissa, jonka jälkeen lähettimen valolähteen teho lasketaan kohdistusmoodiin ja kohdistetaan seuraavaan syöttökohteeseen. Tämä voidaan suorittaa edullisesti ilman skan-10 nausta, koska syöttökohteiden koordinaatit on määritetty jo aiemmin ja ne on tallennettu lähettimen muistiin. Kun kohdistusmoodissa oleva valolähde on kohdistettu seuraavan vastaanottimen fotodetektoriin, käynnistää mainittu vastaanotin turvalinkin, jolloin lähetin tietää, että kohdistus on suoritettu ongelmitta ja että se voi kasvattaa valolähteen tehoa tehomoodiin. Lähetin syöttää taas 15 tehoa määrätyn ajan, laskee tehon kohdistusmoodiin ja siirtyy taas seuraavaan syöttökohteeseen.

On huomattava, että eri vastaanottimille (RX1/RX2) voidaan määrittää eri pituisia tehonsyöttöaikoja. Jokaisen vastaanottimen edullisen tehon-syöttöajan pituus voidaan indikoida lähettimelle esimerkiksi turvalinkkisignaa-20 liin liitettynä informaationa. Vastaavasti lähetin TX käsittää välineet tehonsyöt-töajan määrittävän informaation ilmaisemiseksi sekä välineet todellisen vas- • ,·' taanotinkohtaisesti käytettävän tehonsyöttöajan määrittämiseksi, joka käytet- tävä aika riippuu useista tekijöistä, kuten vastaanottimien pyytämästä tehosta, vastaanottimien lukumäärästä, uudelleenkohdistukseen kuluvasta ajasta, jne.

* * · ' ·. 25 Kuvioissa 6a ja 6b esitetään yksinkertaistetusti keksinnön mukaisen • ·. lähetinyksikön 600 ja vastaanotinyksikön 620 toimintalohkot. Lähetinyksikkö • t , > >a 600 käsittää lähettimen ohjauslogiikan 602, joka voidaan edullisesti toteuttaa » · esimerkiksi ohjelmoitavina IC-piireinä, ohjelmistona tai näiden yhdistelmänä. Ohjauslogiikka 602 ohjaa laitteen toiminnan aikana valolähteen syötönohjaus- t m ; 30 piiriä 604, josta säädellään varsinaisen teholähteen (laserin) 606 toimintaa.

• : Edelleen ohjauslogiikka 602 kontrolloi valolähteen poikkeutusta haluttuun syöt- i tökohteeseen. Poikkeutuksesta huolehtii poikkeutusyksikkö 608, joka voidaan .: toteuttaa esimerkiksi mikropiiriohjattuna laserpoikkeutuksena, jolloin itse laserit suunnataan suoraan vastaanottimeen, tai peiliohjattuna poikkeutuksena, joi-·[ 35 loin käytettäessä valolähteinä esimerkiksi valoa emittoivia diodeja LED suun- i taus tehdään peilien avulla. Tällöin poikkeutusyksikkö 608 käsittää edullisesti 115264 14 riittävän määrän peiliservoja 608a ja näitä ohjaavan ohjausyksikön 608b. Olennainen osa iähetinyksikön 600 turvallista toimintaa on turvalinkin vastaanotin 610, jolta vastaanotettu turvalinkkisignaali syötetään vahvistimen 612 kautta ohjausyksikölle 602. Lisäksi lähetinyksikkö käsittää PSD-diodin 614 5 vastaanotinyksiköiden summittaisen sijainnin määrittämiseksi. PSD-diodin signaalien perusteella ohjauslogiikka 602 säätää valolähteen poikkeutusta vas-taanotinyksikön suuntaan.

Kuviossa 6b esitetään vastaavasti keksinnön mukaisen vastaan-otinyksikön 620 toimintalohkot. Myös vastaanotinyksikkö 620 käsittää ohjaus-10 logiikan 622, joka voidaan vastaavasti toteuttaa esimerkiksi ohjelmoitavina IC-piireinä, ohjelmistona tai näiden yhdistelmänä, esimerkiksi omana prosessorinaan. Fotodetektorimatriisi 624 vastaanottaa Iähetinyksikön valolähteen 606 lähettämää valonsädettä. Kohdistusmoodissa tulevan valonsäteen muodon perusteella vastaanottimen ohjauslogiikka 622 päättelee, onko valonsäteen 15 kulkureitti vapaa ja mikäli näin on, antaa turvalinkin syöttöpiirille 626 ohjeet alkaa lähettää turvalinkkisignaalia lähettimen 628 kautta, joka on edullisesti heikkotehoinen radiolähetin. Fotodetektorimatriisi 624 toimii myös varsinaisen siirrettävän tehon vastaanottajana, jolta vastaanotetusta valotehosta muunnettu sähkövirta syötetään latauksen valvontayksikön 630 kautta liitännälle 632, 20 josta se voidaan edelleen syöttää joko ulkoiselle laitteelle tai varausvälineille, kuten akulle. Vastaanotinyksikkö käsittää lisäksi infrapuna-alueella toimivan LED:n, joka sytytetään vastaanotinyksikön paikannuksen nopeuttamiseksi sen :jälkeen, kun lähettimellä 628 on lähetetty rekisteröintiviesti lähetinyksikölle.

Edellä kuvattu tehonsiirtojärjestelmä on sovitettavissa lukuisten eri- > · ; ·. 25 laisten laitteiden yhteyteen. Erityisesti järjestelmää voidaan käyttää erilaisissa .·. valvonta- ja hälytysjärjestelmissä, joissa langallinen tehonsyöttö saattaa olla • · hankalasti järjestettävissä. Tällaisia sovelluskohteita ovat esimerkiksi langat- • · ’ ’ ‘ tomat valvontakamerat, liiketunnistimet, erilaiset valvonta-anturit ja hälytyslait teet. Edellä kuvattu keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen vai- * · · *; 30 vontajärjestelmä on eräs esimerkki tällaisesta sovelluskohteesta. Vastaan- otinyksikkö voidaan sovittaa myös erilaisten toimistolaitteiden, kuten tulostimi- ;*·; en, kannattavien tietokoneiden, näppäimistöjen, langattoman verkon tu- kiasemien tai puhelimien, yhteyteen tai erilaisten henkilökohtaisten tai viihde-elektroniikkalaitteiden, kuten radio-ja stereolaitteiden, aktiivikaiuttimien, puhe-• ‘ 35 linlatureiden jne. yhteyteen. Sovelluskohteita ei luonnollisesti ole rajoitettu vain , ’ ’; edellä mainittuihin kohteisiin.

115264 15

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

* 1 * · ·

Claims (25)

115264

1. Menetelmä tehon siirtämiseksi langattomasti järjestelmässä, joka käsittää teholähettimen ja ainakin yhden tehovastaanottimen, joka teholähetin käsittää valolähteen, välineet valolähteen emittoiman valon kohdistamiseksi 5 haluttuun suuntaan ja välineet valolähteen emittoiman valon tehon säätämiseksi, ja joka tehovastaanotin käsittää fotodetektorin emittoidun valon vastaanottamiseksi ja muuntamiseksi sähkövirraksi, tunnettu siitä, että lähetetään teholähettimen käsittämällä valolähteellä olennaisesti yhdensuuntaista valoa, jonka teho on olennaisesti sallittua silmäaltistusta pie-10 nempi, ilmaistaan tehovastaanottimen käsittämällä fotodetektorilla mainitun valolähteen emittoima valo, määritetään fotodetektorilla ilmaistun mainitun valolähteen emittoiman valonsäteen eheys, 15 lähetetään tehovastaanottimelta kontrollisignaali teholähettimelle vasteena valosäteen eheyden toteamiselle, ja lisätään teholähettimen valolähteen lähettämän valon tehoa vasteena sille, että tehovastaanottimelta vastaanotetaan mainittu kontrollisignaali valosäteen eheydestä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ! että lähetetään tehovastaanottimelta mainittua kontrollisignaalia teholähettimelle mainitun eheän valonsäteen vastaanotosta säännöllisin väliajoin, ! vasteena sille, että mainitun valolähteen emittoimassa valossa ha- 25 vaitaan eheyden rikkova häiriö, lopetetaan mainitun kontrollisignaalin lähettä minen, ja '' sammutetaan teholähettimen mainittu valolähde.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu Γ siitä, että .: 30 mainittu fotodetektori on fotodetektorimatriisi, : jolloin määritetään mainitun valolähteen emittoiman valonsäteen ,: eheys fotodetektorimatriisin aktiivisten matriisiruutujen perusteella.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 115264 rekisteröidään tehovastaanotin teholähettimelle ennen tehonsiirtoa lähettämällä tehovastaanottimelta mainitun kontrollisignaalin välityksellä rekis-teröintiviesti.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että kytketään tehovastaanottimen käsittämä infrapuna-alueella toimiva LED päälle mainitun rekisteröintiviestin lähettämisen jälkeen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 määritetään mainitun tehovastaanottimen sijaintia teholähettimen käsittämällä PSD-diodilla, joka on järjestetty havaitsemaan tehovastaanottimen käsittämä infrapuna-alueella toimiva LED vasteena mainitun rekisteröinti-viestin vastaanottamiselle.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että poikkeutetaan teholähettimen valolähteen emittoimaa valoa ennalta määrätyn reitin mukaisesti mainitun tehovastaanottimen suunnassa tehovastaanottimen tarkan sijainnin määrittämiseksi.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että liitetään tehovastaanotin tehoa käyttävään ulkoiseen laitteeseen tai > » : .·' varausvälineisiin, kuten akkuun, ja i johdetaan fotodetektorilla muodostettu sähkövirta tehoa käyttävälle ulkoiselle laitteelle tai varausvälineille. *. 25 9. Langaton tehonsiirtojärjestelmä, joka käsittää teholähettimen ja ainakin yhden tehovastaanottimen, joka teholähetin käsittää valolähteen, väli- ·, neet valolähteen emittoiman valon kohdistamiseksi haluttuun suuntaan ja väli- * neet valolähteen emittoiman valon tehon säätämiseksi, ja joka tehovastaanotin käsittää fotodetektorin emittoidun valon vastaanottamiseksi ja muuntamiseksi • · ; 30 sähkövirraksi, tunnettu siitä, että teholähetin käsittää säätövälineet valolähteen emittoiman valon te-• ho säätämiseksi siten, että teho on olennaisesti sallittua silmäaltistusta pie- nempi, tehovastaanotin käsittää fotodetektorin mainitun valolähteen emit-35 toiman valon ilmaisemiseksi ja vastaanotetun valonsäteen eheyden määrittä-i miseksi ja mainitulle eheyden määrittämiselle vasteelliset lähetysvälineet, jotka 115264 on sovitettu lähettämään kontrollisignaali teholähettimelle vasteena valosäteen eheyden toteamiselle, jolloin vasteena mainitun kontrollisignaalin vastaanotolle, teholähet-timen käsittämät säätövälineet on järjestetty lisäämään teholähettimen valo-5 lähteen lähettämän valon tehoa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että tehovastaanotin on sovitettu lähettämään mainittua kontrollisignaa-lia teholähettimelle mainitun eheän valosäteen vastaanotosta säännöllisin vä-10 liajoin, ja vasteena sille, että mainitun valolähteen emittoimassa valossa havaitaan eheyden rikkova häiriö, lopettamaan mainitun kontrollisignaalin lähettäminen, jolloin teholähetin on järjestetty sammuttamaan mainittu valolähde.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen järjestelmä, tunnet-15 tu siitä, että mainittu fotodetektori on fotodetektorimatriisi, jonka aktiivisten mat-riisiruutujen perusteella mainitun valolähteen emittoiman valonsäteen eheys on järjestetty määritettäväksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen järjestelmä, tunnettu sii- 20 tä, että mainittu fotodetektorimatriisi on kulmaprismainen matriisi, jonka ta-: sot on asetettu siten, että tuleva valonsäde heijastuu takaisin tulosuuntaansa : ainakin kahdella mainitulla tasolla tapahtuvan heijastuksen kautta.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 9-12 mukainen järjestelmä, t u n -25 nettu siitä, että tehovastaanotin on järjestetty rekisteröitymään teholähettimelle en-·, nen tehonsiirtoa lähettämällä mainitun kontrollisignaalin välityksellä rekisteröin- • t tiviesti

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestelmä, tunnettu sii- • · ; 30 tä, että tehovastaanotin käsittää infrapuna-alueella toimivan LED:n, joka on >· järjestetty kytkettäväksi päälle mainitun rekisteröintiviestin lähettämisen jäl- .: keen.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen järjestelmä, tunnettu sii- ·; 35 tä, että • · 115264 teholähetin käsittää PSD-diodin, joka on järjestetty havaitsemaan tehovastaanottimen käsittämä infrapuna-alueella toimiva LED vasteena mainitun rekisteröintiviestin vastaanottamiselle teholähettimessä.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen järjestelmä, tunnettu sii- 5 tä, että teholähetin käsittää poikkeutusvälineet mainitun valolähteen emittoiman valon poikkeuttamiseksi ennalta määrätyn reitin mukaisesti mainitun tehovastaanottimen suunnassa tehovastaanottimen tarkan sijainnin määrittämiseksi.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 9 -16 mukainen järjestelmä, tun nettu siitä, että lähetysvälineet kontrollisignaalin lähettämiseksi käsittävät lyhyen kantaman radiotaajuisen lähettimen, kuten Bluetooth- tai WLAN-lähettimen.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 9-17 mukainen järjestelmä, t u n -15 nettu siitä, että tehovastaanotin on järjestetty liitettäväksi tehoa käyttävään ulkoiseen laitteeseen tai varausvälineisiin, kuten akkuun, ja tehovastaanotin käsittää johdinvälineet ensimmäisellä fotodetekto-rilla muodostetun sähkövirran johtamiseksi tehoa käyttävälle ulkoiselle laitteel-20 le tai varausvälineille.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 9-18 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu valolähde on laser tai valoa emittoiva diodi (LED).

20. Teholähetin tehon siirtämiseksi langattomasti, joka käsittää va-25 lolähteen, välineet valolähteen emittoiman valon kohdistamiseksi haluttuun ·. suuntaan ja välineet valolähteen emittoiman valon tehon säätämiseksi, t u n - . nettu siitä, että teholähetin käsittää säätövälineet valolähteen emittoiman valon teho säätämiseksi siten, että teho on olennaisesti sallittua silmäaltistusta pie- • · ; 30 nempi, ja vastaanottimen tehovastaanottimen lähettämän kontrollisignaalin vastaanottamiseksi, joka kontrollisignaali indikoi vastaanotetun emittoidun va- ·: lonsäteen eheyden, >: jolloin vasteena mainitun kontrollisignaalin vastaanotolle, teholähet- timen käsittämät säätövälineet on jäljestetty lisäämään teholähettimen valo-35 lähteen lähettämän valon tehoa. » t 11526^

21. Tehovastaanotin, joka käsittää fotodetektorin emittoidun valon vastaanottamiseksi ja muuntamiseksi sähkövirraksi, tunnettu siitä, että tehovastaanotin käsittää fotodetektorin mainitun emittoidun valon ilmaisemiseksi ja vastaanotetun valonsäteen eheyden määrittämiseksi ja mai-5 nitulle eheyden määrittämiselle vasteelliset lähetysvälineet, jotka on sovitettu lähettämään kontrollisignaali teholähettimelle vasteena valosäteen eheyden toteamiselle.

22. Langaton valvontajäijestelmä, joka käsittää tukiaseman ja ainakin yhden valvontalaitteen, kuten kameran, joka tukiasema käsittää radiotaa- 10 juisen lähetin-vastaanottimen tietoliikenneyhteyden muodostamiseksi mainittuun ainakin yhteen valvontalaitteeseen ja joka valvontalaite, kuten kamera, käsittää välineet valvontadatan muodostamiseksi ja radiotaajuisen lähetin-vastaanottimen valvontadatan lähettämiseksi langattomasti mainitulle tukiasemalle, tunnettu siitä, että 15 tukiasema käsittää teholähettimen, joka käsittää valolähteen, väli neet valolähteen emittoiman valon kohdistamiseksi haluttuun suuntaan ja sää-tövälineet valolähteen emittoiman valon teho säätämiseksi siten, että teho on olennaisesti sallittua silmäaltistusta pienempi, ja vastaanottimen tehovas-taanottimen lähettämän kontrollisignaalin vastaanottamiseksi, joka kontrollisig-20 naali indikoi vastaanotetun emittoidun valonsäteen eheyden, valvontalaite käsittää tehovastaanottimen, joka käsittää fotodetektorin mainitun emittoidun valon ilmaisemiseksi ja vastaanotetun valonsäteen : eheyden määrittämiseksi ja mainitulle eheyden määrittämiselle vasteelliset lä- hetysvälineet, jotka on sovitettu lähettämään kontrollisignaali teholähettimelle 25 vasteena valosäteen eheyden toteamiselle, ·. jolloin vasteena mainitun kontrollisignaalin vastaanotolle, teholähet- ·. timen käsittämät säätövälineet on järjestetty lisäämään teholähettimen valo- ’ · lähteen lähettämän valon tehoa.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen valvontajärjestelmä, t u n - t · ; 30 n e 11 u siitä, että ^ · ·’ mainittu fotodetektori on fotodetektorimatriisi, jonka aktiivisten mat- • riisiruutujen perusteella mainitun valolähteen emittoiman valonsäteen eheys . | on järjestetty määritettäväksi.

24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen valvontajärjestelmä, tun- • * 35 n e 11 u siitä, että » · I » 115264 mainittu fotodetektorimatriisi on kulmaprismainen matriisi, jonka tasot on asetettu siten, että tuleva valonsäde heijastuu takaisin tulosuuntaansa ainakin kahdella mainitulla tasolla tapahtuvan heijastuksen kautta.

25, Jonkin patenttivaatimuksen 22 - 24 mukainen valvontajärjestel-5 mä, tunnettu siitä, että langaton radiotaajuinen tiedonsiirto on järjestetty suoritettavaksi Bluetooth- tai WLAN-yhteyden välityksellä. » t t » » * * » » • · 115264