JP2011090591A - センシング方法およびセンシングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
各センサノードからのデータ伝送が相互に衝突することなく、監視装置がデータを確実に受け取ることができるセンシングシステムを提供する。
【解決手段】
監視装置１がレーザ光ＬＡを光ファイバー２を介して複数のセンサノード３に送出し、各センサノードでは受け取ったレーザ光の一部を光電変換部３２により光電変換して電力を生成し電力を二次電池３４に充電し、電力または二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサ３７から取得した所定のセンシング情報によりレーザ光を変調して光ファイバー２を介して監視装置１に返送する、各センサノード３は、監視装置１によるレーザ光の送出停止および送出再開を検知し、レーザ光の送出再開を検知したときは、監視装置１へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードと衝突しないように設定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光ファイバーを用いてレーザ光を複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取ったレーザ光の一部を電力に変換して二次電池を充電するとともに当該電力によりセンサから取得した所定のセンシング情報（データ）により前記レーザ光を変調して監視装置に返送するセンシング技術に関し、特に各センサノードからのデータ伝送が相互に衝突することなく、監視装置がデータを確実に受け取ることができるセンシング方法およびセンシングシステムに関する。

複数のセンサノードを用いて温度等を監視するセンシングシステムが、本願発明者により既に提案されている（特許文献１）。

この技術は、監視装置側から電力用に利用できるレーザ光を光ファイバーを介してセンサノードに送出するもので、センサノードでは受け取ったレーザ光の一部を光電変換して電子回路駆動に使用するとともに、他の一部に変調を加えて光信号として監視装置に送り返す。

特開２００８−２１２９２（出願人：黒川隆志，発明者：黒川隆志等）

ところが、監視装置では、各センサノードからのセンシングデータを同時に受け取った場合、当該データの分別・識別ができず、結果としてこれらのデータをセンシング情報として認識できない。

このような場合には、当該センシングデータを無視する（廃棄する）することで、センシングを続行できるが、測定効率が低下する（場合によっては著しく低下する）ことは否めない。

本発明の目的は、光ファイバーを介して受信したレーザ光の一部を電力に変換して回路を駆動し、センシング情報（データ）により前記レーザ光を変調して監視装置に返送するセンシング技術に関し、特に各センサノードからのセンシング情報の送信の衝突を生じることなくセンシング情報（データ）を監視装置に確実に返送することができるセンシング方法およびセンシングシステムを提供することである。

本発明は（１）から（８）を要旨とする。
（１）
監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を電力用光電変換部により光電変換して電力を生成し前記電力を二次電池に充電し、前記電力または前記二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に返送するセンシング方法であって、
前記監視装置は、レーザ光の送出を停止した後、当該レーザ光の送出を再開する一方、
前記各センサノードは、前記監視装置によるレーザ光の送出停止および前記レーザ光の送出再開を検知し、その後に前記レーザ光の送出再開を検知したときは、前記監視装置へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードによる前記監視装置へのデータ伝送へのタイミングと衝突しないように設定する、
ことを特徴とするセンシング方法。

（２）
監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を電力用光電変換部により光電変換して電力を生成し、その前記電力を二次電池に充電し、前記電力または前記二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に所定タイミングで返送するセンシングシステムであって、
各センサノードは、前記監視装置が前記レーザ光の送出を停止した状態から前記レーザ光の送出を再開したことをフォトダイオードにより検知するレーザ光送出停止／再開検知回路を備え、
前記各センサノードの制御部は、前記二次電池が充電されている状態において、前記レーザ光送出停止／再開検知回路が、前記レーザ光の送出の再開を検知したときは、前記監視装置へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードによる前記監視装置へのデータ伝送へのタイミングと衝突しないように設定する、
ことを特徴とするセンシングシステム。

（３）
監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を光電変換部により光電変換して電力を生成し、その前記電力を二次電池に充電し、前記電力または前記二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に返送するセンシングシステムであって、
前記各センサノードは、
制御部と、
前記光電変換部を太陽電池モードで動作させ、前記監視装置が前記レーザ光の送出を停止したことを検出するレーザ光送出停止検知回路と、
前記光電変換部をフォトダイオードモードで動作させ、前記監視装置が前記レーザ光の送出を再開したことを検出するレーザ光送出再開検知回路と、
前記光電変換部を、前記レーザ光送出停止検知回路または前記レーザ光送出再開検知回路に接続するスイッチ回路とを備え、
前記光電変換部が前記レーザ光送出停止検知回路に接続されている場合において、前記レーザ光送出停止検知回路が前記レーザ光の送出停止を検出したときは（前記光電変換部の起電力を監視することで検出される）、前記制御部は前記光電変換部が前記レーザ光送出再開検知回路に接続されるように前記スイッチ回路を制御し、
前記光電変換部が前記レーザ光送出再開検知回路に接続されている場合において、前記レーザ光送出再開検知回路が前記レーザ光の送出再開を検出したときは（逆バイアスされている前記光電変換部の出力電流を監視することで検出される）、前記制御部は前記光電変換部が前記レーザ光送出停止検知回路に接続されるように前記スイッチ回路を制御するとともに、前記監視装置へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードによる前記監視装置へのデータ伝送へのタイミングと衝突しないように設定する、
ことを特徴とするセンシングシステム。

（４）
前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とＭＥＭＳ型光変調器とに分岐するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
前記光分岐結合部は、第１サーキュレータと、カプラーと、第２サーキュレータとからなり、
前記第１サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射し、
前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記第２サーキュレータを介して前記ＭＥＭＳ型光変調器に返送し、
前記第２サーキュレータは前記ＭＥＭＳ型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記第１サーキュレータを介して前記監視装置に返送する、
ことを特徴とする（２）または（３）に記載のセンシングシステム。

（５）
前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とＭＥＭＳ型光変調器とに分岐するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
前記光分岐結合部は、サーキュレータと、カプラーとからなり、
前記サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記サーキュレータを介して前記監視装置に返送し、
前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記ＭＥＭＳ型光変調器に送出する、
ことを特徴とする（２）または（３）に記載のセンシングシステム。

（６）
前記レーザ発生装置は、
所定波長の発電用レーザ光を発生する発電用光発生部と、前記発電用レーザ光の波長とは異なる波長の信号用レーザ光を発生する信号用光発生部と、前記発電用レーザ光と前記信号用レーザ光とを合波して出射するＷＤＭフィルタとを備え、
前記センサノードは、
前記レーザ発生装置からのレーザ光を前記光ファイバーを介して入射し、当該レーザ光から前記発電用レーザ光を取り出して前記光電変換部に送出するとともに前記信号用レーザ光を取り出して前記ＭＥＭＳ型光変調器に送出し、さらに前記ＭＥＭＳ型光変調器において変調されたレーザ光を入射して前記監視装置に返送するＷＤＭフィルタからなる光分岐結合部を備えた、
ことを特徴とする（２）または（３）に記載のセンシングシステム。

（７）
前記光電変換部の出力側と、前記二次電池との間に直流昇圧回路を備えたことを特徴とする（２）から（６）の何れかに記載のセンシングシステム。

（８）
前記センサノードは、前記二次電池の充電電圧検出機能を有し、当該充電電圧が所定値よりも低下したときに、センシング動作を行わないことを特徴とする（２）から（７）の何れかに記載のセンシングシステム。

本発明によれば、センサノードからセンシング情報（データ）を監視装置に返送する場合に、データ送信の衝突を生じることがないので（すなわち、監視装置では受信エラーが発生しないので）、センシング効率が向上する。

本発明の一実施形態を示す説明図であり、センシングシステムの基本構成図である。 本発明におけるセンサノードの構成例を示す図である。 本発明におけるセンサノードの他の構成例を示す図である。 図２および図３におけるセンサノードの作用を示すフローチャートである。 本発明を構成する監視装置からのレーザ光の送信状態と、センサノードのセンシング情報の各返送タイミングを示す図である。 本発明のセンシングシステムを示す説明図であり、図３に示したセンサノードをより具体的に示す図である。 （Ａ）はＭＥＭＳ型光変調器の具体構成を示す説明図、（Ｂ）はＭＥＭＳ型光変調器の他の具体構成を示す説明図である。 光分岐結合部の第１構成例を示す説明図であり、２つのサーキュレータと１つのカプラーを用いた例を示す図である。 光分岐結合部の第２構成例を示す説明図であり、１つのサーキュレータと１つのカプラーを用いた例を示す図である。 光分岐結合部の第３構成例を示す説明図であり、ＷＤＭフィルタを用いた例を示す図である。 図１０の光分岐結合部の説明図であり、（Ａ）は監視装置のレーザ発生装置に設けられたＷＤＭフィルタの構成を、（Ｂ）はセンサノードの光分岐結合部に設けられたＷＤＭフィルタの構成を、（Ｃ）はＷＤＭに用いられるフィルタ膜の特性を示す図である。 ＭＰＵが二次電池の充電電圧検出機能を有するセンサノードを示す説明図である。

以下、図面により本発明の実施形態を図面により説明する。
図１は本発明のセンシングシステムの基本構成図である。図１のシステム１００において、監視装置１が光ファイバー２を介してレーザ光ＬＡを複数のセンサノードＴ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_Mに送出する。

図２は、図１に示したセンサノードの構成例を示す図であり、センサノードＴ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_M（図２では符号３で代表して示す）は、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）３０と、光分岐結合部３１と、光電変換部３２と、直流昇圧回路３３と、二次電池３４と、ＭＥＭＳ型光変調器３５と、ＭＥＭＳ駆動回路３６と、センサ３７と、フォトダイオード３２１と、増幅器３８とを備えている。

ＭＰＵ３０は、センサノード３の全回路の制御を行っている。図示はしないが、ＭＰＵ３０には、メモリが内蔵されている。このメモリは、制御プログラム等の各種プログラムや測定開始時刻等の設定値が記憶されたＲＯＭ、およびＭＰＵ３０の作業に使用されるＲＡＭからなる。このメモリの一部または全部は、ＭＰＵ３０とは別に設けることができる。

図２のセンサノード３では、光分岐結合部３１が受け取ったレーザ光ＬＡの一部を光電変換部３２およびフォトダイオード３２１にレーザ光ＬＡ₁として送るとともに、他の一部を光変調器（本実施形態ではＭＥＭＳ型光変調器３５）にレーザ光ＬＡ₂として送出する。

光電変換部３２は受け取ったレーザ光ＬＡ₁を光電変換して電力を生成し、この電力を直流昇圧回路３３によって昇圧した後、二次電池３４の充電に供する。光電変換部３２が生成する電力または二次電池３４の充電電力により、センサノード３の回路（ＭＰＵ３０，ＭＥＭＳ駆動回路３６等の自己回路）が駆動される。

ＭＰＵ３０は、センサ３７から取得した所定のセンシング情報（データ）に基づき制御信号を生成し、この制御信号によりＭＥＭＳ駆動回路３６を制御する。ＭＥＭＳ駆動回路３６は、上記制御信号に基づき、ＭＥＭＳ型光変調器３５を駆動する電圧を発生する。ＭＥＭＳ駆動回路３６では、レーザ光ＬＡ₂を変調し、この変調したレーザ光ＭＬＡを、光ファイバー２を介して監視装置１に返送する。

図２では、ＭＰＵ３０が、フォトダイオード３２１の出力を、増幅器３８を介して監視（すなわち、監視装置１からのレーザ光ＬＡの送出停止および送出再開を監視）している。図２に示したフォトダイオード３２１および増幅器３８が、本発明におけるレーザ光送出停止／再開検知回路を構成している。

図３はセンサノードの他の構成例を示す図であり、センサノードＴ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_M（図３でも符号３で代表して示す）は、ＭＰＵ３０と、光分岐結合部３１と、光電変換部３２と、直流昇圧回路３３と、二次電池３４と、ＭＥＭＳ型光変調器３５と、ＭＥＭＳ駆動回路３６と、センサ３７と、増幅器３８と、スイッチ回路３９とを備えている。

図３においても、図２の場合と同様、センサノード３では、ＭＰＵ３０が全回路の制御を行っている。また、ＭＰＵ３０には、ＲＯＭやＲＡＭとして機能するメモリが内蔵されているが、メモリの一部または全部を、ＭＰＵ３０の外部に設けることができる。

図３のセンサノード３では、光分岐結合部３１が受け取ったレーザ光ＬＡの一部を光電変換部３２にレーザ光ＬＡ₁として送るとともに、他の一部を光変調器（本実施形態ではＭＥＭＳ型光変調器３５）にレーザ光ＬＡ₂として送出する。

図３の光電変換部３２は、図２の場合と同様、受け取ったレーザ光ＬＡ₁を光電変換して電力を生成し、この電力によりセンサノード３の自己回路が駆動される。また、図３のＭＰＵ３０は、図２の場合と同様、センサ３７から取得した所定のセンシング情報（データ）に基づき制御信号を生成し、この制御信号に基づき、ＭＥＭＳ駆動回路３６はＭＥＭＳ型光変調器３５を駆動する電圧を発生する。
図３のＭＥＭＳ駆動回路３６では、図２の場合と同様、レーザ光ＬＡ₂を変調し、この変調したレーザ光ＭＬＡを光ファイバー２を介して監視装置１に返送する。

図３では、ＭＰＵ３０が、スイッチ回路３９（トランジスタ等からなる）を駆動して、レーザ光ＬＡの送出停止を監視する第１モードと、当該送出停止後にレーザ光ＬＡの送出再開を監視する第２モードとに切り替えることができる。

第１モードでは、光電変換部３２は発電部として機能している。この場合には、光電変換部３２がレーザ光送出停止検知回路としても機能している。ＭＰＵ３０が、光電変換部３２が発電していないこと（監視装置１がレーザ光ＬＡの送出を停止したこと）を検知したときは、スイッチ回路３９を駆動して第１モードから第２モードに切り換える。

第２モードでは、光電変換部３２はフォトセンサとして機能している。この場合には、光電変換部３２と増幅器３８がレーザ光送出再開検知回路として機能しており、ＭＰＵ３０が、光電変換部３２が光を受光したとき（監視装置１がレーザ光ＬＡの送出を再開したこと）を検知したときは、スイッチ回路３９を駆動して第２モードから第１モードに切り換える。

ＭＰＵ３０は、監視装置１がレーザ光ＬＡの送出を再開したことを検知したときは、監視装置１へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードによる監視装置１へのデータ伝送へのタイミングと衝突しないように設定する。

上記図２および図３におけるセンサノード３の作用を図４のフローチャートにより説明する。
センサノード３では、ＭＰＵ３０が監視装置１によるレーザ光の送出停止を監視しており（Ｓ１１０）、レーザ光ＬＡの送出停止がないときは（Ｓ１２０の「ＮＯ」）監視を続行するが、レーザ光ＬＡの送出停止があったときは（Ｓ１２０の「ＹＥＳ」）、レーザ光ＬＡの送出再開を監視する（Ｓ１３０）。

ＭＰＵ３０はレーザ光ＬＡの送出再開を検知しないとき（Ｓ１４０の「ＮＯ」）は監視を続行するが、送出再開を検知したときは（Ｓ１４０の「ＹＥＳ」）他のセンサノード３とは互いに異なるデータ送信タイミングをプログラムにセットし（Ｓ１５０）、センシング情報（データ）によりレーザ光ＬＡ₂を変調して監視装置１に異なるタイミングで返送する（Ｓ１６０）。

図５に、監視装置１からのレーザ光ＬＡの送信状態と、センサノードＴ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_Mのセンシング情報の各返送タイミングを示す。図５において、Ｔ_RSTは、レーザ光の送出再開時刻（リスタートタイム）を示している。
以上のように、本発明では、センサノードＴ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_Mによるセンシング情報の各データ伝送タイミングを一定時間ずらしているので、センサノードからのデータは相互に衝突が生じることがなく、センシング効率が向上する。

図６は、本発明のセンシングシステムを示す説明図であり、図３に示したセンサノードをより具体的に示す図である。
図６において、センサノード３は、ＭＰＵ３０と、光分岐結合部３１と、光電変換部３２と、直流昇圧回路３３と、二次電池３４と、ＭＥＭＳ型光変調器３５と、センサ３７と、増幅器３８と、スイッチ回路３９とを備えている。

ＭＥＭＳ型光変調器３５は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、可動ミラー３５１を２つのポジションの何れかに固定する静電気電極３５２とを備えている。図７（Ａ），（Ｂ）においてＭＥＭＳ型光変調器３５は、可動ミラー３５１と、可動ミラー３５１を２つのポジションの何れかに固定する静電気電極３５２とを備えている。静電気電極３５２は、加えられる電圧に応じた静電気引力または静電気斥力により、可動ミラー３５１のポジションを変更することができる。

入射したレーザ光ＬＡ₂を可動ミラー３５１に照射するための光学系は、図７（Ａ）では２つの光ファイバーＦ１，Ｆ２と、レンズＬとにより構成（透過型構成）され、図７（Ｂ）では、光ファイバーＦとレンズＬにより構成（反射型構成）されている。静電気電極３５２は、加えられる電圧に応じた静電気引力または静電気斥力により、可動ミラー３５１のポジションを変更することができる。

図６において、スイッチ回路３９は、光電変換部３２が太陽電池モードで動作する接続（すなわち、レーザ光送出停止検知回路への接続）、フォトダイオードで動作する接続（すなわち、レーザ光送出再開検知回路への接続）の何れかを選択できる。

本実施形態ではＭＰＵ３０が直流昇圧回路３３の出力端子間電圧を検出している。よって、本実施形態では、光電変換部３２と直流昇圧回路３３とが、本発明のレーザ光送出停止検知回路を構成している。監視装置１がレーザ光ＬＡを出力しているときには、直流昇圧回路３３の出力端子間には電圧が表れるので、ＭＰＵ３０はスイッチ回路３９のスイッチ端子（ｃ端子）を直流昇圧回路３３側（図６では端子ａ側）に作動させる。

一方、監視装置１がレーザ光ＬＡを出力していないときには、直流昇圧回路３３の出力端子間には電圧が表れないので、監視装置１がレーザ光ＬＡを出力しなくなったときには、ＭＰＵ３０はスイッチ回路３９のスイッチ端子（ｃ端子）をレーザ光送出再開検知回路側（図６では端子ｂ側）に作動させる。
フォトダイオードモードでは、光電変換部３２が逆バイアスされているので速い応答速度でレーザ光送出の再開が検知できる。具体的には、光電変換部３２からの光電流は増幅器３８によって増幅され、ＭＰＵ３０に伝えられる。よって、逆バイアスされた光電変換部３２と増幅器３８とが、本発明のレーザ光送出再開検知回路を構成している。

監視装置１は、レーザ光ＬＡの送出を停止すると、ただちに、あるいは所定時間を置いて、レーザ光ＬＡの送出を再開する。ＭＰＵ３０は、増幅器３８の出力電圧を監視、すなわち、光電変換部３２で生じ光電流を増幅器３８で増幅して検出しており、当該出力を検出したときは、光電変換部３２が直流昇圧回路３３に接続されるようにスイッチ回路３９のｃ端子をａ端子側に作動させる。

これと同時に、ＭＰＵ３０は、ＲＯＭに格納されているデータ伝送タイミングを予め定められている時間にセットする。この予め定められている時間、すなわちタイミングは、他のセンサノードとは互いに異なるデータ伝送タイミングであり、これが送信プログラムにセットされる。

図８に光分岐結合部３１の第１構成例を示す。図８では光分岐結合部を符号３１Ａで示す。光分岐結合部３１Ａは、第１サーキュレータ３１１と、カプラー３１２（たとえば、分岐比１０：１）と、第２サーキュレータ３１３とからなる。

第１サーキュレータ３１１は監視装置１からのレーザ光ＬＡを入射し、カプラー３１２に出射する。カプラー３１２は入射したレーザ光ＬＡを、光電変換部３２にＬＡ₁として送出するとともに第２サーキュレータ３１３を介してＭＥＭＳ型光変調器３５にＬＡ₂として送出する。

第２サーキュレータ３１３はＭＥＭＳ型光変調器３５から返される変調されたレーザ光ＭＬＡを入射して第１サーキュレータ３１１を介して監視装置１に返送する。

図９に光分岐結合部３１の第２構成例を示す。図９では光分岐結合部を符号３１Ｂで示す。光分岐結合部３１Ｂは、サーキュレータ３１１と、カプラー３１２（たとえば、分岐比１０：１）とからなる。
サーキュレータ３１１は監視装置１からのレーザ光ＬＡを入射し、カプラー３１２に出射する。

カプラー３１２は入射したレーザ光ＬＡを、光電変換部３２にレーザ光ＬＡ₁として送出するとともに透過型構成（図１１（Ａ））のＭＥＭＳ型光変調器３５にレーザ光ＬＡ₂として送出する。ＭＥＭＳ型光変調器３５からの変調されたレーザ光ＬＡは第１サーキュレータ３１１を介して監視装置１に返送する。

図１０に光分岐結合部３１の第３構成例を示す。図１０では光分岐結合部を符号３１Ｃで示す。光分岐結合部３１Ｃは、ＷＤＭフィルタ３１４からなる。一方、監視装置１のレーザ発生装置１１は、波長λ₁（たとえば、λ₁＝１．５μｍ）の発電用光を発生する発電用光発生部１１１と、波長λ₂（たとえば、λ₂＝１．３μｍ）の信号用光を発生する信号用光発生部１１２と、ＷＤＭフィルタ（Ｗａｖｅ−ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｆｉｌｔｅｒ）１１３とからなる。

ＷＤＭフィルタ１１３により、波長λ₁の発電用光と波長λ₂の信号用光とは１本のファイバーに結合され、レーザ光ＬＡとしてサーキュレータ１３を介してセンサノード３に送出する。なお、上記例では、λ₁＞λ₂としてあるが、λ₁＜λ₂とすることもできる。

センサノード３では、監視装置１からのレーザ光ＬＡを入射し、ＷＤＭフィルタ３１４は、入射したレーザ光ＬＡに含まれる波長λ₁の発電用光を光電変換部３２にレーザ光ＬＡ₁として送出する。これとともに、ＷＤＭフィルタ３１４は、波長λ₂の信号用光をＭＥＭＳ型光変調器３５にレーザ光ＬＡ₂として送出し、ＭＥＭＳ型光変調器３５から返される変調されたレーザ光ＭＬＡを入射して監視装置１に返送する。

図１１（Ａ）は、図１０のＷＤＭフィルタ１１３の構成を示している。図１１（Ａ）においてＷＤＭフィルタ１１３は、レンズＬ₁とフィルタ膜ＦＬＴとレンズＬ₂とからなり、光ファイバーＦ₁からのレーザ光に含まれる波長λ₁成分はレンズＬ₁とフィルタ膜ＦＬＴとレンズＬ₂を介して光ファイバーＦ₃に入射され、光ファイバーＦ₂からのレーザ光に含まれる波長λ₂成分はレンズＬ₂を通過した後フィルタ膜ＦＬＴに反射されて再びレンズＬ₂を通過し光ファイバーＦ₃に入射される。

図１１（Ｂ）は、図１０のＷＤＭフィルタ３１４の構成を示している。図１１（Ｂ）においてＷＤＭフィルタ３１４は、レンズＬ₁とフィルタ膜ＦＬＴとレンズＬ₂とからなり、光ファイバーＦ₁からのレーザ光に含まれる波長λ₁成分はレンズＬ₁とフィルタ膜ＦＬＴとレンズＬ₂を介して光ファイバーＦ₃に入射され、光ファイバーＦ₂からのレーザ光に含まれる波長λ₂成分はレンズＬ₁を通過した後フィルタ膜ＦＬＴに反射されて再びレンズＬ₁を通過し光ファイバーＦ₂に入射される。図１１（Ｃ）にフィルタ膜ＦＬＴの反射率の特性例を示す。

図２において、ＭＰＵ３０は、二次電池３４の充電電圧を検出することができ、充電電圧が所定値よりも低下したときに、センシング動作を行わないようにできる。この場合には、ＭＰＵ３０は低電力消費モードで動作し、光電変換部３２からの電力のほとんどは二次電池３４の充電に費やされる。

図１２にリセットＩＣを導入した充電回路の例を示す。図１２において、光電変換部３２に直流昇圧回路３３が接続され、直流昇圧回路３３には逆流防止用ダイオードＤを介して二次電池３４が接続されている。二次電池３４に並列接続された分圧用抵抗ｒ₁，ｒ₂の中点電圧と、アノード接地のツェナーダイオードＺＤのカソード電圧とが比較器ＣＭＰにより比較されている。充電電圧が低下し、分圧用抵抗ｒ₁，ｒ₂の中点電圧がツェナーダイオードＺＤの逆阻止電圧（例えば１．８［Ｖ］）を下回るとトランジスタスイッチ回路ＳＷからリセット信号がＭＰＵ３０に与えられる。

１ 監視装置
２ 光ファイバー
３ センサノード
１１ レーザ発生装置
１２ 光情報受信装置
１３ サーキュレータ
３０ マイクロプロセッサユニット（ＭＰ）
３１ 光分岐結合部
３２ 光電変換部
３３ 直流昇圧回路
３４ 二次電池
３５ ＭＥＭＳ型光変調器
３６ センサ
３７ センサ
３８ 増幅器
３９ スイッチ回路
１００ センシングシステム
１１１ レーザ光源
１１２ 変調器
３１１，３１３ サーキュレータ
３１２ カプラー
３１４ ＷＤＭフィルタ
３５１ 可動ミラー
３５２ 静電気電極
３５３ ＭＥＭＳ駆動回路
ＬＡ，ＬＡ₁，ＬＡ₂ レーザ光
ＭＬＡ 変調されたレーザ光
Ｔ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_M センサノード

Claims (8)

1. 監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を電力用光電変換部により光電変換して電力を生成し前記電力を二次電池に充電し、前記電力または前記二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に返送するセンシング方法であって、
   前記監視装置は、レーザ光の送出を停止した後、当該レーザ光の送出を再開する一方、
   前記各センサノードは、前記監視装置によるレーザ光の送出停止および前記レーザ光の送出再開を検知し、その後に前記レーザ光の送出再開を検知したときは、前記監視装置へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードによる前記監視装置へのデータ伝送へのタイミングと衝突しないように設定する、
   ことを特徴とするセンシング方法。
2. 監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を電力用光電変換部により光電変換して電力を生成し、その前記電力を二次電池に充電し、前記電力または前記二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に所定タイミングで返送するセンシングシステムであって、
   各センサノードは、前記監視装置が前記レーザ光の送出を停止した状態から前記レーザ光の送出を再開したことをフォトダイオードにより検知するレーザ光送出停止／再開検知回路を備え、
   前記各センサノードの制御部は、前記二次電池が充電されている状態において、前記レーザ光送出停止／再開検知回路が、前記レーザ光の送出の再開を検知したときは、前記監視装置へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードによる前記監視装置へのデータ伝送へのタイミングと衝突しないように設定する、
   
   ことを特徴とするセンシングシステム。
3. 監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を光電変換部により光電変換して電力を生成し、その前記電力を二次電池に充電し、前記電力または前記二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に返送するセンシングシステムであって、
   前記各センサノードは、
   制御部と、
   前記光電変換部を太陽電池モードで動作させ、前記監視装置が前記レーザ光の送出を停止したことを検出するレーザ光送出停止検知回路と、
   前記光電変換部をフォトダイオードモードで動作させ、前記監視装置が前記レーザ光の送出を再開したことを検出するレーザ光送出再開検知回路と、
   前記光電変換部を、前記レーザ光送出停止検知回路または前記レーザ光送出再開検知回路に接続するスイッチ回路とを備え、
   前記光電変換部が前記レーザ光送出停止検知回路に接続されている場合において、前記レーザ光送出停止検知回路が前記レーザ光の送出停止を検出したときは（前記光電変換部の起電力を監視することで検出される）、前記制御部は前記光電変換部が前記レーザ光送出再開検知回路に接続されるように前記スイッチ回路を制御し、
   前記光電変換部が前記レーザ光送出再開検知回路に接続されている場合において、前記レーザ光送出再開検知回路が前記レーザ光の送出再開を検出したときは（逆バイアスされている前記光電変換部の出力電流を監視することで検出される）、前記制御部は前記光電変換部が前記レーザ光送出停止検知回路に接続されるように前記スイッチ回路を制御するとともに、前記監視装置へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードによる前記監視装置へのデータ伝送へのタイミングと衝突しないように設定する、
   ことを特徴とするセンシングシステム。
4. 前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とＭＥＭＳ型光変調器とに分岐するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
   前記光分岐結合部は、第１サーキュレータと、カプラーと、第２サーキュレータとからなり、
   前記第１サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射し、
   前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記第２サーキュレータを介して前記ＭＥＭＳ型光変調器に返送し、
   前記第２サーキュレータは前記ＭＥＭＳ型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記第１サーキュレータを介して前記監視装置に返送する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のセンシングシステム。
5. 前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とＭＥＭＳ型光変調器とに分岐するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
   前記光分岐結合部は、サーキュレータと、カプラーとからなり、
   前記サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記サーキュレータを介して前記監視装置に返送し、
   前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記ＭＥＭＳ型光変調器に送出する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のセンシングシステム。
6. 前記レーザ発生装置は、
   所定波長の発電用レーザ光を発生する発電用光発生部と、前記発電用レーザ光の波長とは異なる波長の信号用レーザ光を発生する信号用光発生部と、前記発電用レーザ光と前記信号用レーザ光とを合波して出射するＷＤＭフィルタとを備え、
   前記センサノードは、
   前記レーザ発生装置からのレーザ光を前記光ファイバーを介して入射し、当該レーザ光から前記発電用レーザ光を取り出して前記光電変換部に送出するとともに前記信号用レーザ光を取り出して前記ＭＥＭＳ型光変調器に送出し、さらに前記ＭＥＭＳ型光変調器において変調されたレーザ光を入射して前記監視装置に返送するＷＤＭフィルタからなる光分岐結合部を備えた、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のセンシングシステム。
7. 前記光電変換部の出力側と、前記二次電池との間に直流昇圧回路を備えたことを特徴とする請求項２から６の何れかに記載のセンシングシステム。
8. 前記センサノードは、前記二次電池の充電電圧検出機能を有し、当該充電電圧が所定値よりも低下したときに、センシング動作を行わないことを特徴とする請求項２から７の何れかに記載のセンシングシステム。