JP2008021292A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
温度、歪み、ガス等の検出データを、ＭＥＭＳ光変調器により変調光として送出できるセンサ装置を提供する。
【解決手段】
センサ端末回路１０と、２つのセンサ１３１，１３２を備え、光ファイバＦＡを介して遠隔の監視装置に検出信号を送出するセンサ装置であって、センサ端末回路１０は、処理回路１１２と、ＭＥＭＳ光変調器７０と、駆動回路１１３と、電源回路１１０とからなる。処理回路１１２は、２つのセンサからの検出情報を取得・処理して時系列データを生成し、当該時系列データに基づき駆動回路１１２に送出し、駆動回路１１２は、信号に応じた駆動信号によりＭＥＭＳ光変調器７０を駆動し、ＭＥＭＳ光変調器７０は、光ファイバＦＡを介して監視装置から送られた定常的な光を駆動信号にしたがって変調して時系列データに対応する光信号を生成し、当該光信号を監視装置に向けて送出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバを介して遠隔の監視装置に検出信号を送出するセンサ装置であって、具体的にはセンサにより検出された信号をＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ））により光変調信号に変換して前記監視装置に送出するセンサ装置に関する。

線路形式のシステム、たとえば石油のパイプラインでは、長距離にわたる多数箇所において温度等の監視をする必要があり、このためにパイプラインに沿って電線を敷設し、各箇所に設けられたセンサにより温度等を自動検出し、各検出データを有線で監視ホストに転送することがある。また、ガス管路や水道管路においても、各箇所に設けられたガスセンサや漏水センサにより温度等を自動検出し検出データを有線で監視ホストに送出することがある。
特開平１１−２９６７８０ 特開２００２−３００１１０

しかし、一般に電線は外被の劣化や、芯線の腐食による劣化が生じやすく、地電流による設備の電食が生じることもあり、設備のメンテナンスを含め、膨大な費用がかかる。また、データ送信回路における電力消費量は小さくないことに加えて、電線によるエネルギー伝送や信号伝送の効率が悪いため、小電力で稼動できるシステムを構築することは容易ではない。

もちろん、電力送信を伴うことなく稼動できるシステムを構築することは不可能ではなく、たとえば日照時に太陽光発電により二次電池を充電しておくことで、被監視設備を昼夜を問わず監視することも可能であろう。この場合にはデータ送信回路は遠方から電力の供給を受ける必要がないため、比較的小電力で駆動できるシステムを構築できるものの、常に安定に電力を供給することには不安が残る。
また、特許文献１に示すデータ収集処理システムでは、給電用照射光の光源とデータ伝送用の光信号の光源とを別々に設け、これらの光源に対応する光電変換器もそれぞれ別のものを設け、別々の光源から出た２つの光は給電用光学部で同軸にまとめて出射することで受光の調整を容易にすることができる。
しかし、特許文献１のシステムは、センサ装置（データ転送装置）側に発光器を設けなければならず、したがって給電用の光源を備えたホスト（データ収集装置）側からセンサ装置側に向けて送出するべき電力が大きく、データ収集装置およびセンサ装置の構造が大掛かりとなるうえ、

さらに、本願発明者の発明にかかる特許文献２に示す伝送システムでは、光入力ポートから入射した電力光及び該電力光とは異なる波長を有する信号光を平行光とするレンズ、該レンズによって平行光とされた光を電力光と信号光とに分ける波長選択ミラー、分離された信号光を光電変換して電気信号として出力し得るフォトダイオード、並びにパワーの高い電力光に対して効率良く光電変換を行い高電力を出力し得る、飽和電圧の高い単一走行キャリアフォトダイオードを有する。このシステムでは、一本の光ファイバ中を伝送される電力光と信号光を効率良く分離し、従来に比べて高い変換率でそれぞれを電力と電気信号に変換し、情報機器に供給することができる。
しかし、特許文献２に示すシステムは、情報機器に光による信号を送信することはできても、当該情報機器からセンサにより検出した信号を極めて低い消費エネルギーで送信元にに戻すことはできない。

本発明の目的は、温度、歪み、ガス等の検出データを、ＭＥＭＳにより光変調信号に変換して前記監視装置に送出する低消費エネルギー型のセンサ装置を提供することにある。

本発明のセンサ装置は、（１）〜（１１）を要旨とする。
（１） センサ端末回路と、少なくとも１つのセンサとを備え、光ファイバを介して遠隔の監視装置に検出信号を送出するセンサ装置であって、
前記センサ端末回路は、処理回路と、ＭＥＭＳ光変調器と、該ＭＥＭＳ光変調器を駆動するための駆動回路と、これらに電力を供給するための電源回路および／または外部電源端子とからなり、
前記処理回路は、前記少なくとも１つのセンサからの検出情報を取得・処理して前記時系列データを生成し、当該時系列データに基づき前記駆動回路に送出し、
前記駆動回路は、前記信号に応じた駆動信号により前記ＭＥＭＳ光変調器を駆動し、
前記ＭＥＭＳ光変調器は、前記光ファイバを介して前記監視装置から送られた定常的な光を前記駆動信号にしたがって変調して前記時系列データに対応する光信号を生成し、当該光信号を前記監視装置に向けて送出する、
ことを特徴とするセンサ装置。
（２） 前記処理回路は、前記時系列データのヘッダに、自己センサ装置の識別情報を書き込むことを特徴とする（１）に記載のセンサ装置。
（３） 前記電源回路は、電圧，電流の安定化回路（定電圧回路または定電流回路）を含むことを特徴とする（１）または（２）に記載のセンサ回路。
（４） 前記電源回路は、（ｉ）前記監視装置から光ファイバを介して送られる光を受光して該センサ端末回路の動作に必要な電力を生成する光電変換素子と二次電源、（ｉｉ）前記光電変換素子と二次電源、（ｉｉｉ）二次電源からなる
ことを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載のセンサ装置。
（５）前記電源回路が前記光電変換素子と前記二次電源とを含む場合において、前記電源回路は、
前記全要素の電力消費量が小さいときは、前記光電変換素子が生成する電力により前記二次電源の充電を行い、
前記全要素の電力消費量が大きいときまたは前記光電変換素子が生成する電力が低下したときは、前記二次電源に蓄積した電力を前記全要素に供給する、
ことを特徴とする（４）に記載のセンサ装置。
（６） 外部電源端子を備え、かつ前記電源回路が前記光電変換素子を含まないが前記二次電源を含む場合において、
前記全要素の電力消費量が小さいときは、前記外部電力端子から入力する電力により前記二次電源の充電を行うことを特徴とする（４）に記載のセンサ装置。
（７） 前記少なくとも１つのセンサが、前記センサ端末回路の内部または外部に設けられている
ことを特徴とする（１）から（６）の何れかに記載のセンサ装置。
（８） 前記ＭＥＭＳ変調器により変調されたレーザ光が、当該レーザ光が送られて来た光路に戻される
ことを特徴とする（１）から（７）の何れかに記載のセンサ装置。
（９） 前記光電変換素子が前記監視装置から受け取るレーザ光と、前記ＭＥＭＳ変調器が前記監視装置から受け取るレーザ光とが別々の光路で前記センサ端末回路に入射される
ことを特徴とする（１）から（８）の何れかに記載のセンサ装置。
（１０） 前記光電変換素子が前記監視装置から受け取るレーザ光と前記ＭＥＭＳ変調器が前記監視装置から受け取るレーザ光とが共通の光路で前記センサ端末回路に入射される
ことを特徴とする（１）から（９）の何れかに記載のセンサ装置。
（１１） 前記センサ端末回路は、前記処理回路と、前記駆動回路と、前記ＭＥＭＳ光変調器とがシリコン基板上に集積されてなることを特徴とする（１）から（１０）の何れかに記載のセンサ装置。
（１２） 前記シリコン基板上にマイクロハーフミラーを備え、当該マイクロハーフミラーにより、前記共通の光路から入射したレーザ光が、前記光電変換素子側と、前記ＭＥＭＳ変調器側とに分離されることを特徴とする（１１）に記載のセンサ装置。
（１３） 光ファイバを介して他のセンサ装置と情報交換することを特徴とする（１）から（１２）に記載のセンサ装置。

本発明によれば、温度、歪み、ガス等の検出および検出データの送信を、電力供給を受けることなく高い信頼性のもとに行うことができる。たとえば、パイプラインの監視におけるような、広範囲にわたる多数箇所または作業員が常駐できない箇所での各種検出に好適である。

図１は本発明の第１実施形態を示す説明図である。図１において、センサ装置４１は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）光変調器７０と、センサ端末回路１０と、光ファイバＦＡ、およびセンサ端末回路に接続されたセンサ１３１，１３２（図１では温度センサとひずみセンサのように種類が異なるが、同種のセンサであってもよい）とからなる。ここではセンサ数が２個の場合を示したが、２個に限定さるものではなく、３個以上であってもよい。またセンサはセンサ端末回路１０上に搭載されていてもよい。

センサ端末回路１０上には、処理回路１１２と、ＭＥＭＳ光変調器７０を駆動するための駆動回路１１３と、外部センサ接続端子１１６と、これらに電力を供給するための電源回路１１０とが搭載されている。
電源回路１１０は、二次電池（静電容量型電池であってもよい）を含み、電池の出力電圧や電流を一定に制御する回路（安定化回路）を備えることができる。

処理回路１１２は、図２に示すようにＣＰＵ１１２１、ＲＯＭ１１２２、ＲＡＭ１１２３、センサインタフェース１１２４および時計回路１１２５を備えている。ＲＯＭ１１２２には、図１に示したセンサ装置４１のシステムプログラム（ＭＥＭＳ光変調器７０の駆動回路１１３のドライバ，センサドライバ等を含む）の他、センサ装置４１のＩＤ（識別情報）が格納されている。なお、ＩＤはＲＯＭ１１２２以外のレジスタ等の記憶装置に記憶しておくこともできる。

図２において、ＲＡＭ１１２３には、ＣＰＵ１１２１の作業領域が確保される。センサインタフェース１１２４は、センサ１３１，１３２（図１参照）のインタフェース回路であり、本実施形態ではアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路および入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースを含んでいる。
時計回路１１２５は、ＣＰＵ１１２１により参照されて、センサ１３１，１３２（図１参照）による検出時刻が設定され、さらに光信号の送信時刻が設定される。

ＣＰＵ１１２１は、ＲＯＭ１１２２、ＲＡＭ１１２３、センサインタフェース１１２４、図１に示した駆動回路１１３、ＭＥＭＳ光変調器７０を制御するとともに、同じく図１に示したセンサ１３１，１３２からの検出信号を取得し検出情報Ｄｋ（１），Ｄｋ（２）（ｋは検出ごとにインクリメントされる添え字）を生成することができる。これらの検出情報は、検出後直ちに、後述する時系列データＤＡＴＡに変換し、光信号ＰＳとして送信するようにしてもよいが、たとえば各センサから一定時間ごと（各センサでこの時間は異なっていてもよい）に検出情報を取得してＲＡＭ１１２３に格納しておき、これらを所定時刻に一括して送信するようにしてもよい。

ＣＰＵ１１２１は、この取得した検出情報Ｄｋ（１），Ｄｋ（２）を含む時系列データＤＡＴＡを生成する。この時系列データＤＡＴＡのヘッダには、図３（Ａ）の時系列光データＤＡＴＡのデータ構造図に示すように、図１に示したセンサ装置４１のＩＤ、各検出情報の種類ＳＲ、データ作成時刻ＴＭ等を埋め込むことができる。図３（Ｂ）に時系列光データのビットストリームを示す。ＣＰＵ１１２１は、この時系列データＤＡＴＡに対応する信号を駆動回路１１３に送出する。以上の説明からわかるように、処理回路１１２には汎用的なマイクロプロセッサを用いることもできる。

図１に示した駆動回路１１３は時系列データＤＡＴＡ（図３（Ａ），（Ｂ）参照）に対応する信号に応じた駆動信号によりＭＥＭＳ光調器７０を駆動する。ＭＥＭＳ光変調器７０は、Ｓｉ微細加工技術によって製作されたＭＥＭＳ技術による、機械的に駆動されるマイクロミラー、あるいは光ファイバの機械的マイクロ変位機構からなる光変調器などの構造を有している。

図４は、本発明の遠隔監視システムを示す説明図である。図４において、遠隔監視システム４は、複数のセンサ装置４１（ｋ）（ｋ＝１，２，・・・，ｎ）と監視装置４２とからなり、センサ装置４１（ｋ）は例えばパイプラインに沿って設けられている。センサ装置４１（ｋ）には上述したセンサ端末回路１０とＭＥＭＳ光変調器７０（図１参照）が含まれており、これらから時系列データＤＡＴＡに対応する光信号ＰＳが監視装置４２に送信される。ＭＥＭＳ光変調器７０（図１参照）は、監視装置４２に搭載されたレーザダイオード４２１（図４では波長９８０ｎｍ）から光ファイバＦＡを介して供給された定常的なレーザ光Ｌａを、駆動回路１１３が生成する駆動信号にしたがって変調する。ＭＥＭＳ光変調器７０により変調されたレーザ光は、時系列データＤＡＴＡに対応する光信号ＰＳとして送出され、監視装置４２において分岐器４２３により分岐されて受光素子４２２によって検知される。

図５は本発明の第２実施形態を示す説明図である。
図５において、センサ装置４１は、ＭＥＭＳ光変調器７０と、センサ端末回路１０と、光ファイバＦＡ、およびセンサ端末回路１０に接続されたセンサ１３１，１３２とからなる。
センサ端末回路１０上には、処理回路１１２と、ＭＥＭＳ光変調器７０を駆動するための駆動回路１１３と、外部センサ接続端子１１６と、これらに電力を供給するための電源回路１１０とが搭載されている。電源回路１１０は、太陽電池モードで動作する光電変換素子１１０１と電池の出力電圧や電流を一定に制御する回路（図示せず）からなる。

処理回路１１２は、第１実施形態の場合と同様の構成で同様の動作をする。
光ファイバＦＡを介して監視装置４２（図４参照）より供給された光は光分岐素子１１７により分岐され、一方の光は光電変換素子１１０１に入射してセンサ装置４１を動作させる電力を生成する。すなわちこの電力は全要素（すなわち、処理回路１１２、ＭＥＭＳ駆動回路１１３、ＭＥＭＳ光変調器７０等）に供給されるとともに、必要に応じてセンサ接続端子１１６を介してセンサ１３１，１３２にも供給される。

光分岐素子１１７により分岐された他方の光は、ＭＥＭＳ光変調器７０に入射し、駆動信号にしたがって変調される。ＭＥＭＳ光変調器７０に供給されるレーザ光は定常的である。ＭＥＭＳ光変調器７０より変調されたレーザ光は、図４に示した時系列データＤＡＴＡに対応する光信号ＰＳとして、監視装置４２に向けて送出される。

図６は本発明の第３実施形態を示す説明図である。
図６において、センサ端末集積回路１は、基板１１上に、光電変換素子を含む電源回路１１１と処理回路１１２とＭＥＭＳ駆動回路１１３とＭＥＭＳによるマイクロミラー１１４と温度センサ１１５とが集積されている。また、図６ではセンサ端末集積回路１には、外部センサ接続端子１１６が設けられている。
光電変換素子含む電源回路１１１は光Ｌａ（図４参照）の供給を受け、回路動作電力Ｐｃｄを生成する。光Ｌａはたとえば光路を伝播してきたレーザ光とすることができる。この回路動作電力Ｐｃｄは全要素（すなわち、処理回路１１２、ＭＥＭＳ駆動回路１１３、温度センサ１１５等）に供給されるとともに、外部センサ接続端子１１６を介して外部センサ（例えば歪センサ１３１，ガスセンサ１３２）にも供給される。

処理回路１１２は、図２に示したようにＣＰＵ１１２１、ＲＯＭ１１２２、ＲＡＭ１１２３、センサインタフェース１１２４、時計回路１１２５を備えている。ＲＯＭ１１２２には、センサ端末集積回路１のシステムプログラム（駆動回路のドライバ，センサドライバ等を含む）の他、センサ端末集積回路１のＩＤ（識別情報）が格納されている。なお、ＩＤはレジスタ等に記憶しておくこともできる。
ＲＡＭ１１２３には、ＣＰＵ１１２１の作業領域が確保される。センサインタフェース１２４は、温度センサ１１５、歪みセンサ１３１，ガスセンサ１３２のインタフェース回路であり、本実施形態ではアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路および入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースを含んでいる。
時計回路１１２５は、ＣＰＵ１１２１により参照されて、温度センサ１１５、歪みセンサ１３１，ガスセンサ１３２による検出時刻が設定され、さらに光信号の送信時刻が設定される。

ＣＰＵ１１２１は、ＲＯＭ１１２２、ＲＡＭ１１２３、センサインタフェース１１２４、マイクロミラー駆動回路１１３を制御するとともに、温度センサ１１５、歪みセンサ１３１，ガスセンサ１３２から検出情報Ｄｋ（１），Ｄｋ（２），Ｄｋ（３）（ｋは検出ごとにインクリメントされる添え字）を取得することができる。ここでＤｋ（１）は温度情報、Ｄｋ（２）は歪情報、Ｄｋ（３）はガス情報（検知情報，濃度情報等）である。これらの検出情報は、検出後直ちに、後述する時系列データＤＡＴＡに変換し、光信号ＰＳとして送信するようにしてもよいが、たとえば各センサから一定時間ごと（各センサでこの時間は異なっていてもよい）に検出情報を取得してＲＡＭ１１２３に格納しておき、これらを所定時刻に一括して送信するようにしてもよい。
ＣＰＵ１１２１は、時系列データＤＡＴＡに対応する信号をマイクロミラー駆動回路１１３に送出する。

マイクロミラー駆動回１１３は時系列データＤＡＴＡに対応する信号に応じた駆動信号によりマイクロミラー１１４を機械的に駆動する。具体的には、マイクロミラー駆動回１１３はマイクロミラー１１４を変位（回転および／または移動）させる。

図７は本発明の第３実施形態の変更例を示す説明図である。
図７において、センサ端末回路１は基板１１上に、図６に示した光電変換素子含む電源回路１１１、処理回路１１２、マイクロミラー駆動回路１１３、マイクロミラー１１４、温度センサ１１５に加えて二次電池（静電容量型電池であってもよい）１１７が設けられている。
また、処理回路１１２には、図示はしないが、図２に示したＣＰＵ１１２１、ＲＯＭ１１２２、ＲＡＭ１１２３、センサインタフェース１１２４、時計回路１１２５に加えて充電制御回路が備えられている。

充電制御回路は、二次電池１１７の出力電圧および出力電流を検出しており、全要素の電力消費量が小さいときに光電変換素子が生成する電力により二次電池１１７の充電を行い、全要素の電力消費量が大きいときや光電変換素子が生成する電力が低下したときは、二次電池１１７に蓄積した電力を全要素に供給することができる。なお、二次電池１１７（あるいは、図示しない静電容量型電池）は、基板１１内の外部に設けるようにしてもよい。

図８（Ａ）は本発明の第４実施形態を示す説明図、（Ｂ），（Ｃ）はＭＥＭＳ変調器の動作を示す説明図である。
図８（Ａ）において、センサ端末集積回路２は、シリコン基板２１内に、光電変換素子２１１と処理回路２１２とＭＥＭＳ変調器駆動回路２１３とＭＥＭＳ変調器２１４と温度センサ２１５とが集積され、図８（Ａ）では集積回路２には外部センサ接続端子２１６が設けられており、外部センサ接続端子２１６には、歪みセンサ２３１，ガスセンサ２３２が接続されている。
図８（Ａ）に示した光電変換素子を含む電源回路２１１、温度センサ２１５，歪みセンサ２３１，ガスセンサ２３２は、図７に示した光電変換素子を含む電源回路１１１，温度センサ１１５、歪みセンサ１３１，ガスセンサ１３２と同じである。図８（Ａ）の処理回路２１２は、基本的には図７の処理回路１１２と同じであり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、センサインタフェース、時計回路（図２参照）を備えており、処理回路１１２と同様に機能する。

図８（Ａ）においてＭＥＭＳ変調器２１４は、カンチレバータイプであり、シリコン基板２１上に形成された溝Ｇに設けられた梁Ｃに光路Ｐが形成されている。図８（Ａ）の例では、駆動回路２１３により梁Ｃが駆動（たとえば、静電気駆動または圧電駆動）されると、光路が遮断される、光路Ｐは変調光を外部に送出することができる。

図９（Ａ），（Ｂ）は、図６に示したマイクロミラー１１４により変調されたレーザ光が、供給されるレーザ光のもと来た光路に向けて戻される例を示す図である。なお、図示はしないが、図８（Ａ）に示したマイクロ変調器２１４に供給されるレーザ光のもと来た光路に戻されるようにもできる。

図１０（Ａ），（Ｂ）は、図６に示したマイクロミラー１１４に供給されるレーザ光Ｌｂが変調されてもと来た経路とは異なる方向に送出され、かつ光電変換素子に供給される光Ｌａとマイクロミラー１１４に供給されるレーザ光Ｌｂとが別々の光路でセンサ端末回路１に入射される例を示す図である。なお、図示はしないが、図８に示した光電変換素子に供給される光ＬａとＭＥＭＳ変調器２１４に供給されるレーザ光Ｌｂとが別々の光路でセンサ端末集積回路２（図８（Ａ））に入射されるように構成することもできる。

図１１は、光電変換素子１１１，２１１に光を供給する例を示す図である。
図１２は、センサ端末回路１のシリコン基板２１内に、ＭＥＭＳによるマイクロハーフミラー１１８が備えられた例を示しており、マイクロハーフミラー１１８により、共通の光路から入射した光（ここではレーザ光Ｌｃ）が、光電変換素子１１１側とマイクロミラー１１４側とに分離される様子を示す図である。なお、センサ端末集積回路２のシリコン基板２１内にも上記と同様な構成を構築することができる。
上記したセンサ装置４１（図４参照）同士が、光ファイバを介して情報交換することもできる。たとえば、複数のセンサ装置から特定のセンサ装置に検出データを送信し、当該特定のセンサ装置から多数のセンサ装置の情報をまとめて監視装置に送信するようにしてもよい。

本発明に示した第１実施形態を示す説明図である。 図１の処理回路を示すブロック図である。 （Ａ）は時系列光データＤＡＴＡのデータ構造図、（Ｂ）は時系列光データのビットストリームを示す図である。 本発明の遠隔監視システムを示す説明図である。 本発明の第２実施形態の変更例を示す説明図である。 本発明の第３実施形態を示す説明図である。 本発明の第３実施形態の変更例を示す説明図である。 （Ａ）は本発明の第４実施形態を示す説明図、（Ｂ），（Ｃ）はＭＥＭＳ変調器の動作を示す説明図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図６に示したマイクロミラーにより変調されたレーザ光が、マイクロミラーに供給されるレーザ光のもと来た光路に向けて戻される例を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図６に示したマイクロミラーに供給されるレーザ光の様子を示す図である。 光電変換素子に光を供給する例を示す図である。 集積回路のシリコン基板内に、マイクロハーフミラーが備えられた例を示す図である。

符号の説明

１ センサ端末回路
２ センサ端末集積回路
４ 遠隔監視システム
１０ センサ端末回路
１１ 基板
２１ シリコン基板
４１（ｋ）（ｋ＝１，２，・・・，ｎ） センサ装置
４２ 監視装置
７０ ＭＥＭＳ光変調器
１１０，１１１，２１１ 電源回路
１１２ 処理回路
１１３ 光変調器の駆動回路
１３１，１３２ センサ
１１２，２１２ 処理回路
１１３ ＭＥＭＳ駆動回路
１１４ ＭＥＭＳマイクロミラー
１１５，２１５ 温度センサ
１１６，２１６ 外部センサ接続端子
１３１，２３１ 歪みセンサ
１３２，２３２ ガスセンサ
２１３ 変調器駆動回路
２１４ ＭＥＭＳ変調器
１１２１ ＣＰＵ
１１２２ ＲＯＭ
１１２３ ＲＡＭ
１１２４ センサインタフェース
１１２５ 時計回路
ＦＡ 光ファイバ
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ センサ装置に供給されるレーザ光
ＰＳ センサ装置から戻されるレーザ光
Ｐｃｄ 回路動作電力

Claims (13)

1. センサ端末回路と、少なくとも１つのセンサとを備え、光ファイバを介して遠隔の監視装置に検出信号を送出するセンサ装置であって、
   前記センサ端末回路は、処理回路と、ＭＥＭＳ光変調器と、該ＭＥＭＳ光変調器を駆動するための駆動回路と、これらに電力を供給するための電源回路および／または外部電源端子とからなり、
   前記処理回路は、前記少なくとも１つのセンサからの検出情報を取得・処理して前記時系列データを生成し、当該時系列データに基づき前記駆動回路に送出し、
   前記駆動回路は、前記信号に応じた駆動信号により前記ＭＥＭＳ光変調器を駆動し、
   前記ＭＥＭＳ光変調器は、前記光ファイバを介して前記監視装置から送られた定常的な光を前記駆動信号にしたがって変調して前記時系列データに対応する光信号を生成し、当該光信号を前記監視装置に向けて送出する、
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記処理回路は、前記時系列データのヘッダに、自己センサ装置の識別情報を書き込むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記電源回路は、電圧，電流の安定化回路を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ回路。
4. 前記電源回路は、（ｉ）前記監視装置から光ファイバを介して送られる光を受光して該センサ端末回路の動作に必要な電力を生成する光電変換素子と二次電源、（ｉｉ）前記光電変換素子と二次電源、（ｉｉｉ）二次電源の何れかを含むことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のセンサ装置。
5. 前記電源回路が前記光電変換素子と前記二次電源とを含む場合において、前記電源回路は、
   前記全要素の電力消費量が小さいときは、前記光電変換素子が生成する電力により前記二次電源の充電を行い、
   前記全要素の電力消費量が大きいときまたは前記光電変換素子が生成する電力が低下したときは、前記二次電源に蓄積した電力を前記全要素に供給する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
6. 外部電源端子を備え、かつ前記電源回路が前記光電変換素子を含まないが前記二次電源を含む場合において、
   前記全要素の電力消費量が小さいときは、前記外部電力端子から入力する電力により前記二次電源の充電を行うことを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
7. 前記少なくとも１つのセンサが、前記センサ端末回路の内部または外部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のセンサ装置。
8. 前記ＭＥＭＳ変調器により変調されたレーザ光が、当該レーザ光が送られて来た光路に戻される
   ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載のセンサ装置。
9. 前記光電変換素子が前記監視装置から受け取るレーザ光と、前記ＭＥＭＳ変調器が前記監視装置から受け取るレーザ光とが別々の光路で前記センサ端末回路に入射される
   ことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載のセンサ装置。
10. 前記光電変換素子が前記監視装置から受け取るレーザ光と前記ＭＥＭＳ変調器が前記監視装置から受け取るレーザ光とが共通の光路で前記センサ端末回路に入射される
    ことを特徴とする請求項１から９の何れかに記載のセンサ装置。
11. 前記センサ端末回路は、前記処理回路と、前記駆動回路と、前記ＭＥＭＳ光変調器とがシリコン基板上に集積されてなることを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載のセンサ装置。
12. 前記シリコン基板上にマイクロハーフミラーを備え、当該マイクロハーフミラーにより、前記共通の光路から入射したレーザ光が、前記光電変換素子側と、前記ＭＥＭＳ変調器側とに分離されることを特徴とする請求項１１に記載のセンサ装置。
13. 光ファイバを介して他のセンサ装置と情報交換することを特徴とする請求項１から請求項１２に記載のセンサ装置。

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