JP2001274753A - 光伝送システム及び該システムを利用したプラント等の遠隔制御システム - Google Patents

光伝送システム及び該システムを利用したプラント等の遠隔制御システム

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JP2001274753A
JP2001274753A JP2000083699A JP2000083699A JP2001274753A JP 2001274753 A JP2001274753 A JP 2001274753A JP 2000083699 A JP2000083699 A JP 2000083699A JP 2000083699 A JP2000083699 A JP 2000083699A JP 2001274753 A JP2001274753 A JP 2001274753A
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laser
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Satoshi Kiriyama
聡 桐山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長選択したレーザ信号を利用してプラント
内遠隔監視システムを構築する提供すること。 【解決手段】 遠隔制御若しくは遠隔監視を行う遠隔制
御システムに適用されるもので、複数のセンサ信号を個
々に若しくはグルーピング化して夫々波長の異なるレー
ザ変調信号を出力するレーザ光源と該レーザ光を伝送空
間に拡散送出する拡散光学系よりなる送信側と、伝送空
間を介して得られたレーザ光を受光位置に集光させる集
光手段と、該集光位置で受光したレーザ光を波長選択的
に受光する受光器よりなる受信側と、を具え、前記受光
器より得られたセンサ信号に基づいて遠隔制御若しくは
遠隔監視を行うことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラント内遠隔監視
システム係り、特にセンサ種類の異なる複数の信号を光
変調して得られた光出力を波長選択された受光フィルタ
を介して受光し、対象となる信号を収受できる技術と該
技術を利用した光伝送システム及び該システムを利用し
たプラント等の遠隔制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりプラント等の遠隔監視システム
は、CCDカメラ等を用いた画像監視とともに、各プラ
ント構成部位に取り付けた温度、圧力、歪み等の各セン
サ信号を遠隔の監視コントローラ側に送信する必要があ
る。しかしながらこのようなセンサ信号を有線で伝送す
る場合は、ファイバ若しくは同軸ケーブル等を用いる必
要があるが、コントローラ側よりの距離が長くなるほど
配線の引き回しがあるのみならず、遮蔽物があった場合
ケーブル貫通用の穴を開けなければならず、設置作業及
び設置コストが煩雑化するばかりか、ファイバ等の断線
の恐れがある。
【0003】一方、前記センサ等の端末にPHSを設
け、プラント内に中継基地を設け、無線で飛ばす方法も
考えられるが、かかる方法ではトンネルや障害物の存在
で確実に電波を伝送するのが困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る課題に鑑み、波長選択したレーザ信号を利用してプラ
ント内遠隔監視システムを構築するもので、特にセンサ
種類の異なる複数の信号を光変調して得られた光出力を
波長選択された受光フィルタを介して受光し、対象とな
る信号を収受できる技術と該技術を利用した光伝送シス
テム及び該システムを利用したプラント等の遠隔制御シ
ステムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、請求項1記載の発明において、種類の異
なる複数の信号を個々に、若しくはグルーピング化して
変調信号とし、該変調信号に基づいて夫々光変調して得
られた特定波長光からなる光出力を空間を介して伝送し
た後、受光側で波長選択された受光フィルタを介して前
記光出力を受光し、対象となる特定波長の光出力を収受
するようにした事を特徴とする光伝送システムを提案す
る。
【0006】かかる発明によれば、出力される波長は特
定波長光であるために、受光側でノイズ等を考えずにそ
のまま受光でき、又夫々の送信源の波長を異ならせるこ
とにより、各センサ毎の信号も同一箇所で受光できる。
【0007】又前記レーザビームの場合は障害物があっ
た場合は、それを乗り越えられないが、請求項2記載の
発明では、前記光出力を送信側で拡散光学系を介して拡
散伝送させ、一方受光側で、前記拡散光出力を集光光学
系を介して受光面に集光させ、該集光位置に選択波長を
異ならせた複数の受光素子からなる受光器を配設するこ
とにより、後記するような種々の効果を上げることが出
来る。
【0008】又、本発明は、空間に拡散させて光の伝送
を行うために、遮蔽物があってもその一部が受光側の集
光ミラーに到達すれば良く、又拡散光学系と集光光学系
及び光変向反射系、即ちレンズ又はミラーを使った拡散
光発生と集光受光系を用いれば遮蔽物や方向性にとらわ
れず、いずれの遠隔位置からも受光できる。
【0009】更に本発明は、光源に波長の異なる半導体
レーザやLEDや半導体レーザ等の特定波長光を複数種
用いることにより、種類の異なる複数の信号であっても
受光側で夫々特定化して受光でき、混信が防止される。
又波長可変レーザ光源と、波長毎に感度の異なる受光器
を用いることにより、信号発生源の特定又は受光側の機
器の制御を可能とする。
【0010】この場合請求項3に記載したように、前記
集光器若しくは受光器を光軸と直交する方向に移動可能
に構成することにより受光側の機器の制御を一層容易に
する。例えば複数受光器によるレーザ光軸中心への自動
追跡やビーム中心検知後1個の受光器位置に光軸調整が
可能となる。
【0011】請求項4記載の発明はかかる発明を遠隔制
御若しくは遠隔監視を行う遠隔制御システムに適用され
るもので、複数のセンサ信号を個々に若しくはグルーピ
ング化して夫々波長の異なるレーザ変調信号を出力する
レーザ光源と該レーザ光を伝送空間に拡散送出する拡散
光学系よりなる送信側と、伝送空間を介して得られたレ
ーザ光を受光位置に集光させる集光手段と、該集光位置
で受光したレーザ光を波長選択的に受光する受光器より
なる受信側と、を具え、前記受光器より得られたセンサ
信号に基づいて遠隔制御若しくは遠隔監視を行うことを
特徴としている。
【0012】この場合、請求項5記載のように、送信側
のレーザ光源が波長可変可能なレーザ光源であり、受信
側に位置する受光器が、選択波長を若しくは選択波長波
長毎に感度を異ならせた複数の受光素子であり、該受光
器を用いて、信号発生源の特定又は受光側の機器の位置
制御を行うのがよい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1は本発
明の実施形態にかかる光伝送システムで、送信側には複
数のセンサS1…信号を個々に若しくはグルーピング化
して夫々波長の異なるレーザ変調信号を出力するレーザ
光源(半導体レーザ)1と、該レーザ光を受光側の伝送空
間に拡散送出する拡散ミラー2からなる。
【0014】一方受信側には、前記伝送空間を介して得
られたレーザ光を受光位置に集光させる集光ミラー3と
集光レンズ4からなる集光手段と、該集光手段の集光位
置で受光したレーザ光を波長選択的に受光する受光器5
であって、選択波長と選択波長波長毎に感度を異ならせ
た複数の受光フィルタ51と受光素子52からなる受光
器が配設されている。そして前記集光レンズ4にはXY
軸ステージ6が取り付けられ、集光レンズを光軸と直交
するXY軸方向に移動可能に構成している。又、前記受
光器5には2軸ガルバノ7が取り付けられ、光軸と直交
するXY軸面に対し角度変位可能に構成している。
【0015】そして前記受光器5に入射した光信号は、
受光フィルタ51の波長選択により対応するセンサS1
…の光信号を選択した後、該光信号の光電変換及び増幅
した後、該対応するセンサS1…信号に基づいて遠隔制
御若しくは遠隔監視を行う。
【0016】図3はかかる光伝送システムを用いた遠隔
制御システムを示す概略図である。図3において、各プ
ラント設備には圧力、温度、歪み等の各種センサS1…
が取り付けられている。そして夫々位置を異ならせて配
置した複数の特定波長レーザ信号発光部、より具体的に
はセンサS1では、780nm、センサS2では810
nm、センサS3では750nm、センサS4では72
0nm、の夫々の波長のレーザを送信する半導体レーザ
である。かかる半導体レーザ1よりの特定波長レーザ
は、拡散ミラー2を介して受信側に送信される。尚、前
記波長安定化する回路について図2に基づいて簡単に説
明するに、1はセンサS1…信号に基づいて変調化した
特定波長レーザを出力する半導体レーザ、そして前記半
導体レーザ1の光出力は、ハーフミラー15により反射
されて拡散ミラー2を介して受信側に送信される。一
方、ハーフミラー15を透過した参照レーザ光は、波長
テスト用の参照ガスセル16(例えばCO、メタン)を
透して受光器17に透して波長自動補正回路18により
補正して半導体レーザ1に補正信号を送出する。これに
よりセンサS1、S2,S3、S4夫々で、780n
m、810nm、750nm、720nmの特定波長が
出力される事になる。
【0017】図3の上部には受信側の構成が示されてお
り、最初の集光ミラー3は、遮蔽物11があってもその
拡散光の一部が受光できる位置に配設され、集光レンズ
4に導入される。集光レンズ4にはXY軸ステージ6が
取り付けられ、XY軸方向に移動させながら集光ミラー
3で反射された光出力を光軸上に一致させながら受光器
5に導く。又、前記受光器5には2軸ガルバノ7が取り
付けられ、前記光出力の光軸と受光器5の受光面を直交
させる。
【0018】この場合前記受光器5は光軸を中心として
「田」状に4分割されており、夫々の受光位置に780
nm、810nm、750nm、720nmの特定波長
を選択する波長選択用の受光フィルタ51とその後面側
にフォトダイオード(52)が取り付けられている。そ
してかかる信号の受光検知は、先ず「田」状の受光器の
中心にレーザ光軸を一致させる。この際受光口径10A
は四分割した「田」状4分割空間の夫々の受光素子52
にかぶるような口径に設定する。
【0019】これにより各受光素子52で集光レーザ1
0Aが受光され、波長選択フィルタを介した夫々の受光
素子に、780nmのフィルタ位置ではセンサS1が、
又810nmのフィルタ位置ではセンサS2が、750
nmのフィルタ位置ではセンサS3が、720nmのフ
ィルタ位置ではセンサS4の夫々の光出力が受光される
こととなる。又波長選択フィルタ51若しくはフォトダ
イオード夫々は受光感度も異ならせることによりレーザ
光軸中心への自動追跡(図3A−A線図の10A)やビー
ム中心検知後1個の受光器位置(図3B−B線図の10
B)に光軸調整が容易となる。
【0020】例えば図3、A−A線図、B−B線図に示
されるように受光口径10Aを前記感度検知により、7
80nmのセンサS1の光出力の場合は、光軸を780
nmのフィルタ位置中心に移動(10B)し、以下同様に
810nmのセンサS2の光出力の場合は、光軸を81
0nmのフィルタ位置中心に移動し、夫々対応するセン
サS1…のみの光信号を受光するようにする。このよう
に構成した場合は、例えば図1に示すように、複数のセ
ンサS1…信号を、グルーピングで一つの半導体レーザ
1より出力する場合に、遅延回路19に基づいて一つの
半導体レーザ1より順次時間遅れで遅延して光出力する
ことにより、一つのレーザ1及び受光素子52より複数
のセンサS1…信号を順次時間遅れで得ることが出来
る。
【0021】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、出力
される波長は特定波長光であるために、受光側でノイズ
等を考えずにそのまま受光でき、又夫々の送信源の波長
を異ならせることにより、各センサ毎の信号も同一箇所
で受光できる。又、本発明は、空間に拡散させて光の伝
送を行うために、遮蔽物があってもその一部が受光側の
集光ミラーに到達すれば良く、遮蔽物や方向性にとらわ
れず、いずれの遠隔位置からも受光できる。更に本発明
は、光源に波長の異なる半導体レーザやLEDや半導体
レーザ等の特定波長光を複数種用いることにより、種類
の異なる複数の信号であっても受光側で夫々特定化して
受光でき、混信が防止される。又波長可変レーザ光源
と、波長毎に感度の異なる受光器を用いることにより、
信号発生源の特定又は受光側の機器の制御を可能とす
る。例えば複数受光器によるレーザ光軸中心への自動追
跡やビーム中心検知後1個の受光器位置に光軸調整が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態にかかる光伝送システムの
基本構成図である。
【図2】 送信側のレーザ光の波長安定化を図る構成を
示す概略図である。
【図3】 図1の光伝送システムを用いた遠隔制御シス
テムを示す概略図である。
【符号の説明】
S1… センサ 1 レーザ光源(半導体レーザ) 2 拡散ミラー 3 集光ミラー 4 集光レンズ 5 受光器 6 XY軸ステージ 7 2軸ガルバノ 15 ハーフミラー 16 参照ガスセル(例えばCO、メタン) 17 受光器 18 波長自動補正回路 51 受光フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04J 14/02 H04B 9/00 E H04B 10/00 P H04Q 9/00 301 311 Fターム(参考) 2F073 AA12 AB01 AB02 AB03 BB01 BC04 CC01 CD05 DD06 FG11 FH07 FH11 FH13 FH20 GG01 GG04 5K002 AA01 AA03 BA02 BA13 BA14 CA05 CA14 DA02 FA03 GA03 5K048 AA01 BA23 DA02 DB02 EB10 EB12 GA15 HA05 HA07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 種類の異なる複数の信号を個々に若しく
    はグルーピング化して変調信号とし、該変調信号に基づ
    いて夫々光変調して得られた特定波長光からなる光出力
    を空間を介して伝送した後、受光側で波長選択された受
    光フィルタを介して前記光出力を受光し、対象となる特
    定波長の光出力を収受するようにした事を特徴とする光
    伝送システム。
  2. 【請求項2】 前記光出力を送信側で拡散光学系を介し
    て拡散伝送させ、一方受光側で、前記拡散光出力を集光
    光学系を介して受光面に集光させ、該集光位置に選択波
    長を異ならせた複数の受光素子からなる受光器を配設し
    た事を特徴とする請求項1記載の光伝送システム。
  3. 【請求項3】 前記集光器若しくは受光器を光軸と直交
    する方向に移動可能に構成した光伝送システム。
  4. 【請求項4】 複数のセンサ信号を個々に若しくはグル
    ーピング化して夫々波長の異なるレーザ変調信号を出力
    するレーザ光源と該レーザ光を伝送空間に拡散送出する
    拡散光学系よりなる送信側と、 伝送空間を介して得られたレーザ光を受光位置に集光さ
    せる集光手段と、該集光位置で受光したレーザ光を波長
    選択的に受光する受光器よりなる受信側と、を具え、 前記受光器より得られたセンサ信号に基づいて遠隔制御
    若しくは遠隔監視を行うことを特徴とする遠隔制御シス
    テム。
  5. 【請求項5】 送信側のレーザ光源が波長可変可能なレ
    ーザ光源であり、受信側に位置する受光器が、選択波長
    を若しくは選択波長波長毎に感度を異ならせた複数の受
    光素子であり、該受光器を用いて、信号発生源の特定又
    は受光側の機器の位置制御を行う事を特徴とする遠隔制
    御システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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