JP2020010205A - Light receiving/relaying device, light receiving/reflecting device, and light transmitting/receiving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光中継装置、受光反射装置および光送受信装置に関し、特に、光によって電力を供給する技術に関する。 The present invention relates to a light receiving relay device, a light receiving / reflecting device, and an optical transmitting / receiving device, and more particularly, to a technique for supplying power by light.
トンネル、橋梁等の建造物における観測領域に複数の測定装置が分散設置された測定システムにつき研究が行われている。測定システムでは、測定装置に温度センサ、湿度センサ等のセンサが設けられている。親機は、無線通信によって測定装置からセンサによる検出値を取得して、観測領域の温度分布、湿度分布等を測定する。 Research is being conducted on a measurement system in which a plurality of measurement devices are distributed and installed in an observation area of a building such as a tunnel or a bridge. In the measurement system, sensors such as a temperature sensor and a humidity sensor are provided in the measurement device. The master unit acquires a detection value by a sensor from the measurement device by wireless communication, and measures a temperature distribution, a humidity distribution, and the like in the observation area.
特許文献１には、測定システムとしてトンネル内にセンサ端末（測定装置）が分散配置されたセンサネットワークが記載されている。このネットワークでは、センサ端末に加えて光給電局が設けられている。光給電局は各センサ端末に光を照射し、各センサ端末は、光のエネルギーを電力に変換することで得られた電力によって動作する。光給電局と各センサ端末との間では無線通信が行われ、各センサ端末から光給電局に検出値が送信されることが示唆されている。特許文献２には、本願発明に関連する技術として、送信装置から受信装置に向けて、光によって電力および情報の両者を伝送する技術が記載されている。 Patent Document 1 describes a sensor network in which sensor terminals (measuring devices) are distributed and arranged in a tunnel as a measuring system. In this network, an optical power supply station is provided in addition to the sensor terminals. The optical power supply station irradiates each sensor terminal with light, and each sensor terminal operates with electric power obtained by converting light energy into electric power. It is suggested that wireless communication is performed between the optical power supply station and each sensor terminal, and that a detection value is transmitted from each sensor terminal to the optical power supply station. Patent Literature 2 discloses a technique related to the present invention in which both power and information are transmitted by light from a transmitting apparatus to a receiving apparatus.
測定システムには、各測定装置に電池が搭載され、各測定装置が電池の電力で動作するものもある。測定システムを管理するユーザは、電池の充電量が低下した測定装置があるときは、その測定装置の電池を交換する。 In some measurement systems, a battery is mounted on each measurement device, and each measurement device operates on the power of the battery. The user who manages the measuring system replaces the battery of the measuring device when there is a measuring device whose battery charge is low.
各測定装置が電池の電力で動作する場合、充電量が低下した電池を新たな電池に交換するといった煩わしい作業がユーザに要求される。また、特許文献１に記載されているようなシステムでは、各センサ端末から検出値を取得するため通信機に加えて、各センサ端末に電力を供給するための構成要素が必要となるため、測定システムの装置が複雑となるという問題がある。 When each measuring device operates with the power of a battery, the user is required to perform a troublesome operation such as replacing a battery with a low charged amount with a new battery. Further, in the system as described in Patent Document 1, a component for supplying power to each sensor terminal is required in addition to a communication device for acquiring a detection value from each sensor terminal. There is a problem that the devices of the system are complicated.
本発明は、分散設置された装置に電力を供給するシステムの構成を単純化することを目的とする。 An object of the present invention is to simplify the configuration of a system that supplies power to devices that are distributed and installed.
本発明は、第１の方向から入射した光を分離すると共に、分離された２つの光のうちの一方を第２の方向へと導く分離部と、前記２つの光のうちの他方を取得し、電力に変換する変換部と、を備えることを特徴とする。 The present invention separates light incident from a first direction and obtains a separation unit for guiding one of the separated two lights in a second direction, and the other of the two lights. And a conversion unit for converting the power into electric power.
また、本発明は、望ましくは、前記第２の方向から入射した光を前記分離部が前記第１の方向へと導く受光中継装置において、前記第２の方向から前記分離部に入射する光、または、前記分離部から前記第１の方向に導かれた光を送信対象の情報によって変調する変調部を備え、前記変調部は、前記変換部によって光から変換された電力によって動作する。 Further, the present invention is preferably, in a light-receiving relay device in which the separation unit guides light incident from the second direction to the first direction, light incident on the separation unit from the second direction, Alternatively, there is provided a modulation unit that modulates the light guided in the first direction from the separation unit with information to be transmitted, and the modulation unit operates using the power converted from the light by the conversion unit.
望ましくは、所定の物理量を測定するセンサを備え、前記送信対象の情報は、前記センサによる測定値を含む。 Preferably, a sensor for measuring a predetermined physical quantity is provided, and the information to be transmitted includes a value measured by the sensor.
望ましくは、前記分離部はハーフミラーを備え、前記ハーフミラーは、前記第１の方向から入射した光の一部を透過させ、前記第１の方向から入射した光の一部を前記第２の方向に向けて反射することで、前記第１の方向から入射した光を分離する。 Preferably, the separation unit includes a half mirror, the half mirror transmits a part of light incident from the first direction, and transmits a part of the light incident from the first direction to the second direction. By reflecting light in the direction, the light incident from the first direction is separated.
また、本発明は、入射した光の一部を透過させると共に、前記入射した光の他の一部を、入射方向とは反対方向に反射する透過反射部と、前記透過反射部を透過した光を取得し、電力に変換する変換部と、を備えることを特徴とする。 The present invention also provides a transmission / reflection unit that transmits a part of the incident light and reflects another part of the incident light in a direction opposite to an incident direction, and a light transmitted through the transmission / reflection unit. And converting the electric power into electric power.
望ましくは、前記透過反射部で反射する光を、送信対象の情報によって変調する変調部を備え、前記変調部は、前記変換部によって光から変換された電力によって動作する。 Preferably, there is provided a modulation unit for modulating light reflected by the transmission / reflection unit with information to be transmitted, and the modulation unit operates by power converted from the light by the conversion unit.
望ましくは、所定の物理量を測定するセンサを備え、前記送信対象の情報は、前記センサによる測定値を含む。 Preferably, a sensor for measuring a predetermined physical quantity is provided, and the information to be transmitted includes a value measured by the sensor.
望ましくは、前記透過反射部はハーフミラーであって、入射した光の一部を透過させ、前記入射した光の他の一部を、入射方向とは反対方向に反射するハーフミラーを備える。 Preferably, the transmission / reflection unit is a half mirror, and includes a half mirror that transmits a part of the incident light and reflects another part of the incident light in a direction opposite to an incident direction.
また、本発明は、光源と、前記光源から発せられた放射光を透過させると共に、その放射光が向かう方向とは反対方向に入射した入射光を透過させる走査部と、前記走査部を透過した入射光を取得する光取得部と、を備え、前記走査部は、前記走査部を透過した放射光が向かう方向を調整すると共に、前記走査部を透過した入射光を前記光取得部へと導き、 前記光取得部は、前記入射光に含まれる情報を抽出することを特徴とする。 Also, the present invention provides a light source, a scanning unit that transmits radiated light emitted from the light source, and transmits incident light that is incident in a direction opposite to a direction in which the radiated light travels, and a scanning unit that transmits the scanning unit. A light acquisition unit for acquiring incident light, wherein the scanning unit adjusts the direction in which the radiation light transmitted through the scanning unit is directed, and guides the incident light transmitted through the scanning unit to the light acquisition unit. The light acquisition unit extracts information included in the incident light.
望ましくは、前記入射光の大きさを測定する光測定部を備え、前記走査部は、前記光測定部による測定結果に応じて、前記走査部を透過した放射光が向かう方向を調整する。 Preferably, a light measuring unit for measuring the magnitude of the incident light is provided, and the scanning unit adjusts a direction of the radiated light transmitted through the scanning unit according to a measurement result by the light measuring unit.
本発明によれば、分散設置された装置に電力を供給するシステムの構成を単純化することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure of the system which supplies electric power to the apparatus installed distributed can be simplified.
図１には、本発明の実施形態に係る光給電測定システムが示されている。光給電測定システムは、親機１２、中継子機１４−１、中継子機１４−２、および終端子機１６を備えている。これらの装置は、トンネル等の建造物内の天井に固定されてもよい。この場合、図１における描画面が、親機１２、中継子機１４−１、中継子機１４−２、および終端子機１６が設けられている天井の表面に相当する。なお、本願明細書における方向を示す上下左右の用語は、図面における方向を意味し、光給電測定システムを構成する各装置を配置する際の姿勢を限定するものではない。 FIG. 1 shows an optical power supply measurement system according to an embodiment of the present invention. The optical power supply measurement system includes a master unit 12, a relay slave unit 14-1, a relay slave unit 14-2, and a terminal slave unit 16. These devices may be fixed to ceilings in buildings such as tunnels. In this case, the drawing surface in FIG. 1 corresponds to the surface of the ceiling where the master unit 12, the relay slave unit 14-1, the relay slave unit 14-2, and the terminal slave unit 16 are provided. It should be noted that the terms up, down, left, and right indicating directions in the specification of the present application mean directions in the drawings, and do not limit the posture when each device constituting the optical power supply measurement system is arranged.
光給電測定システムでは、中継子機１４−１および中継子機１４−２による中継によって、親機１２から終端子機１６にエネルギー供給用のエネルギー光２０が送信される。すなわち、中継子機１４−１は、親機１２から送信されたエネルギー光２０を受信し、その一部を中継子機１４−２に向けて送信する。中継子機１４−２は、中継子機１４−１から送信されたエネルギー光２０を受信し、その一部を終端子機１６に向けて送信する。終端子機１６は、中継子機１４−２から送信されたエネルギー光２０を受信する。各中継子機および終端子機１６は、受信したエネルギー光２０の一部を電力に変換する。そして、エネルギー光２０から得られた電力を用いて、自らが備えるセンサによって温度を測定し、測定データを生成する。 In the optical power supply measurement system, the energy light 20 for energy supply is transmitted from the master device 12 to the terminal slave device 16 by relaying by the relay slave devices 14-1 and 14-2. That is, the relay slave unit 14-1 receives the energy light 20 transmitted from the master unit 12, and transmits a part of the energy light 20 to the relay slave unit 14-2. The relay slave unit 14-2 receives the energy light 20 transmitted from the relay slave unit 14-1, and transmits a part of the energy light 20 to the terminal slave unit 16. The terminal unit 16 receives the energy light 20 transmitted from the relay unit 14-2. Each of the relay slave units and the terminal slave unit 16 converts a part of the received energy light 20 into electric power. Then, using the electric power obtained from the energy light 20, the temperature is measured by a sensor provided therein, and measurement data is generated.
終端子機１６は、受信したエネルギー光２０の一部を逆方向に反射すると共に測定データによって変調を施し、その反射光（以下、逆ルート光という。）を、中継子機１４−１および中継子機１４−２による中継によって、親機１２に送信する。すなわち、中継子機１４−２は、終端子機１６が反射した逆ルート光２２を受信し、その逆ルート光２２の一部または全部を中継子機１４−１に向けて送信する。中継子機１４−２は、中継子機１４−１に向けて送信する逆ルート光２２を、自らが取得した測定データによって変調する。 The terminal device 16 reflects a part of the received energy light 20 in the reverse direction and modulates the data with the measurement data, and transmits the reflected light (hereinafter, referred to as reverse route light) to the relay device 14-1 and the relay device. The information is transmitted to the parent device 12 by relaying by the child device 14-2. That is, the relay device 14-2 receives the reverse route light 22 reflected by the terminal device 16, and transmits a part or all of the reverse route light 22 to the relay device 14-1. The relay unit 14-2 modulates the reverse route light 22 transmitted toward the relay unit 14-1 with the measurement data acquired by itself.
中継子機１４−１は、中継子機１４−２が送信した逆ルート光２２を受信し、その逆ルート光２２の一部または全部を親機１２に向けて送信する。中継子機１４−１は、親機１２に向けて送信する逆ルート光２２を、自らが取得した測定データによって変調する。 The relay device 14-1 receives the reverse route light 22 transmitted by the relay device 14-2 and transmits a part or all of the reverse route light 22 to the master device 12. The relay unit 14-1 modulates the reverse route light 22 transmitted to the master unit 12 with the measurement data acquired by itself.
終端子機１６から中継子機１４−２に送信される逆ルート光２２には、終端子機１６が取得した測定データが含まれている。中継子機１４−２から中継子機１４−１に送信される逆ルート光２２には、終端子機１６および中継子機１４−２のそれぞれが取得した測定データが含まれている。中継子機１４−１から親機１２に送信される逆ルート光２２には、終端子機１６、中継子機１４−２および中継子機１４−１のそれぞれが取得した測定データが含まれている。親機１２は、中継子機１４−１から送信された逆ルート光２２を受信し、逆ルート光２２に含まれている各測定データを取得する。親機１２は、インターネット等の通信回線に接続されていてもよい。この場合、親機１２は、通信回線に接続されたコンピュータに測定データを送信してもよい。 The reverse route light 22 transmitted from the terminal device 16 to the relay device 14-2 includes the measurement data acquired by the terminal device 16. The reverse route light 22 transmitted from the relay unit 14-2 to the relay unit 14-1 includes the measurement data acquired by each of the terminal unit 16 and the relay unit 14-2. The reverse route light 22 transmitted from the relay unit 14-1 to the master unit 12 includes the measurement data obtained by each of the terminal unit 16, the relay unit 14-2, and the relay unit 14-1. I have. The master unit 12 receives the reverse route light 22 transmitted from the relay slave device 14-1, and acquires each measurement data included in the reverse route light 22. Master device 12 may be connected to a communication line such as the Internet. In this case, master device 12 may transmit the measurement data to a computer connected to the communication line.
終端子機１６、中継子機１４−２および中継子機１４−１は、異なる変調速度で変調処理を実行してもよい。変調方式は、２進数で表される測定データの値が０であるときに光を減衰または遮断し、測定データの値が１であるときに光の強度をそのままに維持する振幅変調方式であってもよい。この場合、親機１２は、終端子機１６、中継子機１４−２および中継子機１４−１のそれぞれに対して予め定められた変調速度に対応する復調処理を実行することで、各子機による測定データを個別に取得する。 The terminal unit 16, the relay unit 14-2, and the relay unit 14-1 may execute the modulation process at different modulation speeds. The modulation method is an amplitude modulation method in which the light is attenuated or cut off when the value of the measurement data represented by a binary number is 0, and the light intensity is maintained as it is when the value of the measurement data is 1. You may. In this case, master device 12 performs demodulation processing corresponding to a predetermined modulation speed on each of terminal slave device 16, relay slave device 14-2, and relay slave device 14-1, thereby obtaining each slave device. Acquire data measured by the machine individually.
このような構成によれば、エネルギー光２０によって各子機に電力が供給されると共に、エネルギー光２０が終端子機１６で反射することによって生ずる逆ルート光２２によって、各子機による測定データが親機１２に伝送される。したがって、親機１２が分散配置された各子機に電力を供給すると共に、分散配置された各子機から測定データを回収するための構成が簡単となる。 According to such a configuration, power is supplied to each slave unit by the energy light 20, and measurement data by each slave unit is reduced by the reverse route light 22 generated by the energy light 20 being reflected by the terminal slave unit 16. It is transmitted to master device 12. Therefore, the configuration for the master unit 12 to supply electric power to each of the distributed sub-units and to collect the measurement data from each of the distributed sub-units is simplified.
また、図１に示されているように、親機１２は、図面の右方向にエネルギー光２０を送信し、中継子機１４−１は、図面の下方向にエネルギー光２０を送信し、さらに、中継子機１４−２は図面の左方向にエネルギー光２０を送信する。また、終端子機１６は、図面の右方向に逆ルート光２２を送信し、中継子機１４−２は、図面の上方向に逆ルート光２２を送信し、さらに、中継子機１４−１は図面の左方向に逆ルート光２２を送信する。このように、親機１２から送信されたエネルギー光２０は、中継子機１４−１および中継子機１４−２の中継によって、Ｕ字形状の経路を描いて終端子機１６に到達する。同様に、終端子機１６から送信された逆ルート光２２は、中継子機１４−２および中継子機１４−１の中継によって、Ｕ字形状の経路を描いて終端子機１６に到達する。したがって、図１に示されているように、親機１２、中継子機１４−１、中継子機１４−２および終端子機１６によって囲まれる領域に、光を遮るか、あるいは光を減衰させる障害物１８がある場合であっても、エネルギー光２０および逆ルート光２２の伝送が障害物１８によって妨げられない。なお、中継子機１４−１または中継子機１４−２が配置されている位置で温度を測定する必要がない場合には、中継子機１４−１または中継子機１４−２の代わりに鏡が配置されてもよい。 Also, as shown in FIG. 1, master device 12 transmits energy light 20 in the right direction in the drawing, repeater 14-1 transmits energy light 20 in the lower direction in the drawing, and , The relay unit 14-2 transmits the energy light 20 to the left in the drawing. Further, the terminal unit 16 transmits the reverse route light 22 in the right direction in the drawing, the relay device 14-2 transmits the reverse route light 22 in the upward direction in the drawing, and further, the relay device 14-1. Transmits the reverse route light 22 to the left in the drawing. In this way, the energy light 20 transmitted from the master unit 12 reaches the terminal unit 16 along a U-shaped path by the relay of the relay unit 14-1 and the relay unit 14-2. Similarly, the reverse route light 22 transmitted from the terminal unit 16 arrives at the terminal unit 16 along a U-shaped path by the relay of the relay unit 14-2 and the relay unit 14-1. Therefore, as shown in FIG. 1, light is blocked or attenuated in an area surrounded by master device 12, relay device 14-1, relay device 14-2, and terminal device 16. Even if there is an obstacle 18, the transmission of the energy light 20 and the reverse route light 22 is not hindered by the obstacle 18. When it is not necessary to measure the temperature at the position where the relay slave unit 14-1 or the relay slave unit 14-2 is arranged, a mirror is used instead of the relay slave unit 14-1 or the relay slave unit 14-2. May be arranged.
次に、親機１２、中継子機１４−１、中継子機１４−２および終端子機１６の具体的な構成について説明する。図２には親機１２の構成が模式的に示されている。親機１２は、制御部２４、光源２６、走査部２８、復調部３４、駆動部３６および通信インターフェース３８を備えている。光源２６には、例えば、ＬＥＤやレーザダイオードが用いられる。光源２６は、中継子機１４−１、中継子機１４−２および終端子機１６に電気エネルギーを供給するためのエネルギー光２０を走査部２８に向けて放射する。駆動部３６は、制御部２４の制御に応じて走査部２８の姿勢を調整する。走査部２８は、駆動部３６によって姿勢が調整されることで、光源２６から放射されたエネルギー光２０の向きを調整し、そのエネルギー光２０を親機１２から外部へ放射する。 Next, specific configurations of the master unit 12, the relay slave unit 14-1, the relay slave unit 14-2, and the terminal slave unit 16 will be described. FIG. 2 schematically shows the configuration of master device 12. The master unit 12 includes a control unit 24, a light source 26, a scanning unit 28, a demodulation unit 34, a driving unit 36, and a communication interface 38. As the light source 26, for example, an LED or a laser diode is used. The light source 26 radiates the energy light 20 for supplying electric energy to the relay unit 14-1, the relay unit 14-2, and the terminal unit 16 toward the scanning unit 28. The drive unit 36 adjusts the attitude of the scanning unit 28 according to the control of the control unit 24. The scanning unit 28 adjusts the orientation of the energy light 20 emitted from the light source 26 by adjusting the posture by the driving unit 36, and emits the energy light 20 from the master device 12 to the outside.
走査部２８は、エネルギー光２０を放射した方向とは反対方向に入射した逆ルート光２２を受信し、復調部３４へと導く。復調部３４は、逆ルート光２２から測定データを抽出し、制御部２４に出力する。また、復調部３４は、逆ルート光２２のレベルを示す信号を生成し、その信号を制御部２４に出力する。逆ルート光２２のレベルを示す信号は、測定データを含む信号であってもよい。制御部２４は、測定データが含まれるパケットを生成し、通信インターフェース３８を介して通信回線にパケットを送信する。 The scanning unit 28 receives the reverse route light 22 incident in a direction opposite to the direction in which the energy light 20 is emitted, and guides the light to the demodulation unit 34. The demodulation unit 34 extracts measurement data from the reverse route light 22 and outputs the measurement data to the control unit 24. The demodulation unit 34 generates a signal indicating the level of the reverse route light 22 and outputs the signal to the control unit 24. The signal indicating the level of the reverse route light 22 may be a signal including measurement data. The control unit 24 generates a packet including the measurement data, and transmits the packet to the communication line via the communication interface 38.
また、制御部２４は、復調部３４から出力された信号に基づいて、逆ルート光２２のレベルを検出する。制御部２４は、逆ルート光２２のレベルが所定のレベルを超えるように駆動部３６を制御し、駆動部３６に走査部２８の姿勢を調整させる。 Further, the control unit 24 detects the level of the reverse route light 22 based on the signal output from the demodulation unit 34. The control unit 24 controls the driving unit 36 so that the level of the reverse route light 22 exceeds a predetermined level, and causes the driving unit 36 to adjust the attitude of the scanning unit 28.
このように、親機１２は光送受信装置として動作する。走査部２８は、光源２６から発せられたエネルギー光２０（放射光）を透過させると共に、エネルギー光２０が向かう方向とは反対方向に入射した逆ルート光２２（入射光）を透過させる。光取得部としての復調部３４は、走査部２８を透過した逆ルート光２２を取得する。走査部２８は、走査部２８を透過したエネルギー光２０が向かう方向を調整すると共に、走査部２８を透過した逆ルート光２２を復調部３４へと導く。復調部３４は、逆ルート光２２に含まれる情報として測定データを抽出する。また、制御部２４は、逆ルート光２２の大きさを測定する光測定部としての機能を有している。走査部２８は、制御部２４による測定結果に応じた駆動部３６の制御によって、走査部２８を透過したエネルギー光２０が向かう方向を調整する。 In this manner, master device 12 operates as an optical transmission / reception device. The scanning unit 28 transmits the energy light 20 (radiation light) emitted from the light source 26 and transmits the reverse route light 22 (incident light) incident in the direction opposite to the direction in which the energy light 20 travels. The demodulation unit 34 as a light acquisition unit acquires the reverse route light 22 transmitted through the scanning unit 28. The scanning unit 28 adjusts the direction in which the energy light 20 transmitted through the scanning unit 28 travels, and guides the reverse route light 22 transmitted through the scanning unit 28 to the demodulation unit 34. The demodulation unit 34 extracts the measurement data as information included in the reverse route light 22. Further, the control unit 24 has a function as a light measurement unit that measures the size of the reverse route light 22. The scanning unit 28 adjusts the direction of the energy light 20 transmitted through the scanning unit 28 under the control of the driving unit 36 according to the measurement result of the control unit 24.
図３には、中継子機１４−１の構成が模式的に示されている。中継子機１４−１は、変調器４０、ハーフミラー４２、光電変換部４４、二次電池４６、センサ４８、変調制御部５０およびレンズ５２を備えている。変調器４０は、親機１２から図面の右方向に向けて放射されたエネルギー光２０を透過する。ハーフミラー４２は、変調器４０を透過して入射した光の一部を図面の右方向に透過させ、他の一部を図面の下方向に反射する。 FIG. 3 schematically shows the configuration of the relay slave unit 14-1. The relay device 14-1 includes a modulator 40, a half mirror 42, a photoelectric conversion unit 44, a secondary battery 46, a sensor 48, a modulation control unit 50, and a lens 52. The modulator 40 transmits the energy light 20 radiated from the master device 12 rightward in the drawing. The half mirror 42 transmits a part of the light transmitted through the modulator 40 and enters the right direction in the drawing, and reflects the other part downward in the drawing.
レンズ５２は、ハーフミラー４２で反射したエネルギー光２０の広がりを調整し、別の中継子機１４−２に導く。また、変調器４０およびハーフミラー４２を透過したエネルギー光２０は、光電変換部４４に入射する。光電変換部４４には、例えば、フォトダイオード等の光電変換素子が用いられる。光電変換部４４は、エネルギー光２０を電力に変換し、その電力を二次電池４６に供給する。二次電池４６は光電変換部４４から供給された電力によって充電される。二次電池４６は、センサ４８および変調制御部５０に電力を供給する。センサ４８は、二次電池４６から供給される電力によって温度を測定し、温度を示す測定データを変調制御部５０に出力する。 The lens 52 adjusts the spread of the energy light 20 reflected by the half mirror 42, and guides the energy light 20 to another relay device 14-2. Further, the energy light 20 transmitted through the modulator 40 and the half mirror 42 enters the photoelectric conversion unit 44. As the photoelectric conversion unit 44, for example, a photoelectric conversion element such as a photodiode is used. The photoelectric conversion unit 44 converts the energy light 20 into electric power and supplies the electric power to the secondary battery 46. The secondary battery 46 is charged by the electric power supplied from the photoelectric conversion unit 44. The secondary battery 46 supplies electric power to the sensor 48 and the modulation control unit 50. The sensor 48 measures the temperature using the electric power supplied from the secondary battery 46 and outputs measurement data indicating the temperature to the modulation control unit 50.
図面の下方向からは、中継子機１４−２からレンズ５２に向けて逆ルート光２２が入射する。レンズ５２は、逆ルート光２２の広がりを調整してハーフミラー４２に導く。ハーフミラー４２は、逆ルート光２２を図面の左方向に反射する。ハーフミラー４２を反射した逆ルート光２２は変調器４０を透過する。変調制御部５０は変調器４０を制御して、変調器４０を透過する逆ルート光２２に、センサ４８から出力された測定データによる変調を施させる。すなわち、変調器４０は、変調制御部５０の制御によって、自らを透過する逆ルート光２２に、センサ４８から出力された測定データによって変調を施す。これによって、変調器４０を透過する逆ルート光２２は、変調器４０と共に中継子機１４−１に備えられたセンサ４８が出力する測定データによって変調が施された上で親機１２に向かう。ここでは、ハーフミラー４２よりも親機１２側に変調器４０が配置された構造について説明したが、変調器４０は、ハーフミラー４２の中継子機１４−２側に配置されてもよい。この場合、変調器４０は、ハーフミラー４２とレンズ５２との間に配置され、レンズ５２に入射し、レンズ５２によって広がりが調整された逆ルート光２２に、測定データによって変調を施す。 The reverse route light 22 enters the lens 52 from the relay device 14-2 from below in the drawing. The lens 52 adjusts the spread of the reverse route light 22 and guides the light to the half mirror 42. The half mirror 42 reflects the reverse route light 22 to the left in the drawing. The reverse route light 22 reflected by the half mirror 42 passes through the modulator 40. The modulation control unit 50 controls the modulator 40 so that the reverse route light 22 passing through the modulator 40 is modulated by the measurement data output from the sensor 48. That is, the modulator 40 modulates the reverse route light 22 that passes through the modulator 40 by the measurement data output from the sensor 48 under the control of the modulation control unit 50. As a result, the reverse route light 22 transmitted through the modulator 40 is modulated by the measurement data output from the sensor 48 provided in the relay unit 14-1 together with the modulator 40, and then travels to the master unit 12. Here, the structure in which the modulator 40 is arranged on the master device 12 side with respect to the half mirror 42 has been described, but the modulator 40 may be arranged on the repeater device 14-2 side of the half mirror 42. In this case, the modulator 40 is disposed between the half mirror 42 and the lens 52, modulates the reverse route light 22 that has entered the lens 52 and whose spread has been adjusted by the lens 52, using measurement data.
このように、中継子機１４−１は受光中継装置として動作する。中継子機１４−１は、親機１２が設置されている方向（第１の方向）から入射したエネルギー光２０を分離すると共に、分離された２つのエネルギー光２０のうちの一方を中継子機１４−２が設置されている方向（第２の方向）へと導く分離部として、ハーフミラー４２を備えている。中継子機１４−１は、ハーフミラー４２によって分離された２つのエネルギー光２０のうちの他方を取得し、電力に変換する変換部として光電変換部４４を備えている。また、ハーフミラー４２は、第２の方向から入射した逆ルート光２２を第１の方向へと導く。変調器４０および変調制御部５０は変調部として動作する。変調器４０および変調制御部５０は、第２の方向からハーフミラー４２に入射する逆ルート光２２、または、ハーフミラー４２から第１の方向に導かれた逆ルート光２２を、送信対象の情報、すなわち測定データによって変調する。光電変換部４４によって光から変換された電力によって二次電池４６が充電され、センサ４８および変調制御部５０は、二次電池４６が出力する電力によって動作する。中継子機１４−１は、所定の物理量として温度を測定するセンサ４８を備えている。測定データはセンサ４８による測定値を含んでいる。 Thus, the relay slave unit 14-1 operates as a light receiving relay device. The relay unit 14-1 separates the energy light 20 incident from the direction (first direction) in which the master unit 12 is installed, and separates one of the two separated energy lights 20 into the relay unit. The half mirror 42 is provided as a separation unit that guides in the direction in which the 14-2 is installed (second direction). The relay device 14-1 includes a photoelectric conversion unit 44 as a conversion unit that acquires the other of the two energy lights 20 separated by the half mirror 42 and converts the energy light 20 into electric power. Further, the half mirror 42 guides the reverse route light 22 incident from the second direction in the first direction. The modulator 40 and the modulation control unit 50 operate as a modulation unit. The modulator 40 and the modulation control unit 50 transmit the reverse route light 22 incident on the half mirror 42 from the second direction or the reverse route light 22 guided from the half mirror 42 in the first direction to the information to be transmitted. That is, modulation is performed by the measurement data. The secondary battery 46 is charged by the power converted from the light by the photoelectric conversion unit 44, and the sensor 48 and the modulation control unit 50 operate by the power output from the secondary battery 46. The relay device 14-1 includes a sensor 48 that measures temperature as a predetermined physical quantity. The measurement data includes a value measured by the sensor 48.
図４には、中継子機１４−２の構成が模式的に示されている。中継子機１４−２は、中継子機１４−１と同様の構成を有している。ただし、中継子機１４−２が備える変調器４０、ハーフミラー４２およびレンズ５２は、図３の中継子機１４−１が備える変調器４０、ハーフミラー４２、およびレンズ５２を、これらの相対的な位置および姿勢の関係が維持された状態で９０°だけ右方向に回転させたものである。図３に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。 FIG. 4 schematically shows the configuration of the relay slave unit 14-2. The relay device 14-2 has the same configuration as the relay device 14-1. However, the modulator 40, the half mirror 42, and the lens 52 included in the relay device 14-2 are different from the modulator 40, the half mirror 42, and the lens 52 included in the relay device 14-1 in FIG. In the state where the relationship between the position and the posture is maintained, it is rotated to the right by 90 °. The same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
図面の上方向からは中継子機１４−１から放射されたエネルギー光２０が入射し、ハーフミラー４２は、エネルギー光２０の一部を図面の下方向に透過すると共に、エネルギー光２０の他の一部を左方向、すなわち、終端子機１６に向けて反射する。また、図面の左方向からは、レンズ５２に向けて終端子機１６から放射された逆ルート光２２が入射し、逆ルート光２２はレンズ５２によって広がりが調整された上でハーフミラー４２に入射する。ハーフミラー４２は、逆ルート光２２を上方向、すなわち、中継子機１４−１に向けて反射する。 The energy light 20 radiated from the relay device 14-1 is incident from above in the drawing, and the half mirror 42 transmits a part of the energy light 20 in the downward direction in the drawing, and also transmits another part of the energy light 20. A part is reflected to the left, that is, toward the terminal slave unit 16. In addition, from the left side of the drawing, the reverse route light 22 radiated from the terminal device 16 enters the lens 52, and the reverse route light 22 enters the half mirror 42 after being spread by the lens 52. I do. The half mirror 42 reflects the reverse route light 22 upward, that is, toward the relay device 14-1.
なお、図３および図４に示されている変調器４０、ハーフミラー４２およびレンズ５２については、これらの相対的な位置および姿勢の関係が維持された状態で回転させてもよい。 Note that the modulator 40, the half mirror 42, and the lens 52 shown in FIGS. 3 and 4 may be rotated while maintaining their relative positions and attitudes.
図５には、終端子機１６の構成が模式的に示されている。終端子機１６は、変調器５４、ハーフミラー５６、光電変換部４４、二次電池４６、センサ４８、および変調制御部５０を備えている。図２および図３に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。 FIG. 5 schematically shows the configuration of the terminal handset 16. The terminal device 16 includes a modulator 54, a half mirror 56, a photoelectric conversion unit 44, a secondary battery 46, a sensor 48, and a modulation control unit 50. The same components as those shown in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
変調器５４は、中継子機１４−２から図の左方向に向けて放射されたエネルギー光２０を透過する。変調器５４を透過したエネルギー光２０は、ハーフミラー５６に入射する。ハーフミラー５６は、エネルギー光２０の一部を透過すると共に、他の一部を反対方向に反射する。ハーフミラー５６を透過したエネルギー光２０は光電変換部４４に入射し、ハーフミラー５６で反射した光（逆ルート光２２）は、変調器５４に入射する。光電変換部４４は、エネルギー光２０を電力に変換し、その電力を二次電池４６に供給する。二次電池４６は光電変換部４４から供給された電力によって充電される。二次電池４６は、センサ４８および変調制御部５０に電力を供給する。センサ４８は、二次電池４６から供給される電力によって温度を測定し、温度を示す測定データを変調制御部５０に出力する。 The modulator 54 transmits the energy light 20 emitted from the relay device 14-2 to the left in the drawing. The energy light 20 transmitted through the modulator 54 enters the half mirror 56. The half mirror 56 transmits a part of the energy light 20 and reflects the other part in the opposite direction. The energy light 20 transmitted through the half mirror 56 enters the photoelectric conversion unit 44, and the light reflected by the half mirror 56 (the reverse route light 22) enters the modulator 54. The photoelectric conversion unit 44 converts the energy light 20 into electric power and supplies the electric power to the secondary battery 46. The secondary battery 46 is charged by the electric power supplied from the photoelectric conversion unit 44. The secondary battery 46 supplies electric power to the sensor 48 and the modulation control unit 50. The sensor 48 measures the temperature using the electric power supplied from the secondary battery 46 and outputs measurement data indicating the temperature to the modulation control unit 50.
変調器５４は、ハーフミラー５６で反射し図面の右方向に向かう逆ルート光２２を透過する。変調制御部５０は変調器５４を制御して、変調器５４を透過する逆ルート光２２に、センサ４８から出力された測定データによる変調を施させる。すなわち、変調器５４は、変調制御部５０の制御によって、自らを透過する逆ルート光２２にセンサ４８から出力された測定データによって変調を施す。これによって、変調器５４を右方向に透過する逆ルート光２２は、終端子機１６に備えられたセンサ４８が出力する測定データによって変調が施され、中継子機１４−２に向かう。 The modulator 54 transmits the reverse route light 22 reflected by the half mirror 56 and directed rightward in the drawing. The modulation control unit 50 controls the modulator 54 so that the reverse route light 22 passing through the modulator 54 is modulated by the measurement data output from the sensor 48. That is, the modulator 54 modulates the reverse route light 22 passing therethrough by the measurement data output from the sensor 48 under the control of the modulation control unit 50. As a result, the reverse route light 22 transmitted to the right through the modulator 54 is modulated by the measurement data output from the sensor 48 provided in the terminal device 16 and travels to the relay device 14-2.
このように、終端子機１６はエネルギー光２０を受信し、反射光として逆ルート光２２を放射する受光反射装置として動作する。終端子機１６は、入射したエネルギー光２０の一部を透過させると共に、入射したエネルギー光２０の他の一部を、入射方向とは反対方向に反射する透過反射部として、ハーフミラー５６を備えている。終端子機１６は、ハーフミラー５６を透過したエネルギー光２０を取得し、電力に変換する変換部としての光電変換部４４を備えている。変調器４０および変調制御部５０は変調部として動作する。変調器４０および変調制御部５０は、ハーフミラー５６で反射した光（逆ルート光２２）を、送信対象の情報、すなわち測定データによって変調する。光電変換部４４によって光から変換された電力によって二次電池４６が充電され、センサ４８および変調制御部５０は、二次電池４６が出力する電力によって動作する。終端子機１６は、所定の物理量として温度を測定するセンサ４８を備えている。測定データは、センサ４８による測定値を含んでいる。 In this way, the terminal device 16 operates as a light receiving / reflecting device that receives the energy light 20 and emits the reverse route light 22 as reflected light. The terminal device 16 includes a half mirror 56 as a transmission / reflection unit that transmits a part of the incident energy light 20 and reflects another part of the incident energy light 20 in a direction opposite to the incident direction. ing. The terminal device 16 includes a photoelectric conversion unit 44 as a conversion unit that acquires the energy light 20 transmitted through the half mirror 56 and converts it into electric power. The modulator 40 and the modulation control unit 50 operate as a modulation unit. The modulator 40 and the modulation control unit 50 modulate the light reflected by the half mirror 56 (the reverse route light 22) with information to be transmitted, that is, measurement data. The secondary battery 46 is charged by the power converted from the light by the photoelectric conversion unit 44, and the sensor 48 and the modulation control unit 50 operate with the power output from the secondary battery 46. The terminal device 16 includes a sensor 48 for measuring a temperature as a predetermined physical quantity. The measurement data includes a value measured by the sensor 48.
なお、透過反射部としては、ハーフミラーに代えて、レトロリフレクタが用いられてもよい。レトロリフレクタは、入射光とは反対方向に、入射光の光路と平行に光を反射する光学デバイスである。 Note that a retro-reflector may be used as the transmission / reflection unit instead of the half mirror. A retro-reflector is an optical device that reflects light in a direction opposite to the incident light and parallel to the optical path of the incident light.
各子機に用いられるハーフミラーの透過率および反射率について説明する。各子機には、例えば、中継子機１４−１、中継子機１４−２および終端子機１６のそれぞれにおいて得られる電力が均一となるようなハーフミラーが用いられる。例えば、中継子機１４−１が備えるハーフミラー４２には、透過率が２５％であり、反射率が７５％であるものが用いられる。中継子機１４−２が備えるハーフミラー４２には、透過率が３３．３％であり、反射率が６６．７％であるものが用いられる。終端子機１６が備えるハーフミラー４２には、透過率および反射率が５０％であるものが用いられる。これらのハーフミラーを用いることで、親機１２から放射されたエネルギー光２０に対し、４分の１のエネルギーを有する光が各子機に均等に供給される。親機１２に戻る逆ルート光２２のエネルギーは、親機１２から放射されたエネルギー光２０のエネルギーの１２．５％である。 The transmittance and the reflectance of the half mirror used in each slave unit will be described. For each slave unit, for example, a half mirror is used so that the power obtained in each of the relay slave unit 14-1, the relay slave unit 14-2, and the terminal slave unit 16 becomes uniform. For example, the half mirror 42 provided in the relay device 14-1 has a transmittance of 25% and a reflectance of 75%. The half mirror 42 included in the relay device 14-2 has a transmittance of 33.3% and a reflectance of 66.7%. The half mirror 42 included in the terminal device 16 has a transmittance and a reflectance of 50%. By using these half mirrors, light having energy of 、 ４ of the energy light 20 radiated from the master unit 12 is evenly supplied to each slave unit. The energy of the reverse route light 22 returning to the master unit 12 is 12.5% of the energy of the energy light 20 emitted from the master unit 12.
各中継子機に用いられるレンズ５２は、必ずしもハーフミラー４２の終端子機１６側に配置されていなくてもよい。レンズ５２は、エネルギー光２０または逆ルート光２２の広がり度合いに応じて、これらの光路の適切な位置に配置される。 The lens 52 used for each relay device need not necessarily be disposed on the terminal device 16 side of the half mirror 42. The lens 52 is arranged at an appropriate position on these optical paths according to the degree of spread of the energy light 20 or the reverse route light 22.
ここでは、親機１２から２つの中継子機および終端子機１６にエネルギー光２０を供給し、終端子機１６および２つの中継子機のそれぞれから、親機１２が測定データを取得する光供給測定システムについて説明した。光供給測定システムを構成する中継子機の数は任意である。すなわち、親機１２から直接、終端子機１６にエネルギー光２０を供給し、終端子機１６から直接、親機１２に逆ルート光２２が伝送されるシステムが構成されてもよい。また、親機１２からＮ台の中継子機による中継を介して、終端子機１６にエネルギー光２０が供給され、終端子機１６からＮ台の中継子機による中継を介して、親機１２に逆ルート光２２が伝送される測定システムが構成されてもよい。親機１２、各中継子機および終端子機１６の位置関係に応じて、各中継子機が備える変調器４０、ハーフミラー４２、およびレンズ５２のそれぞれの位置および姿勢が決定される。 Here, the energy light 20 is supplied from the master unit 12 to the two relay slave units and the terminal slave unit 16, and the light supply from which the master unit 12 acquires measurement data from each of the terminal slave unit 16 and the two relay slave units The measurement system has been described. The number of relay units constituting the light supply measurement system is arbitrary. That is, a system in which the energy light 20 is supplied directly from the master device 12 to the terminal device 16 and the reverse route light 22 is transmitted from the terminal device 16 directly to the master device 12 may be configured. Also, the energy light 20 is supplied from the base unit 12 to the terminal unit 16 via relaying by the N relay units, and from the terminal unit 16 to the base unit 12 via relaying by the N relay units. May be configured to transmit the reverse route light 22 to the measurement system. The position and orientation of each of the modulator 40, the half mirror 42, and the lens 52 included in each relay device are determined according to the positional relationship between the master device 12, each relay device and the terminal device 16.
本実施形態に係る光供給測定システムでは、親機１２から各子機にエネルギー光２０が供給される。したがって、各子機に備えられた二次電池４６を充電する処理が容易である。また、各子機で取得された測定データは、エネルギー光２０が終端子機１６で反射する際に発生する逆ルート光２２によって親機１２に伝送される。したがって、各中継子機および終端子機１６から測定データを取得する処理が容易となる。さらに親機１２では、逆ルート光２２のレベルに応じて、エネルギー光２０を放射する向き、および、逆ルート光２２を受信する向きが調整される。これによって、各子機に十分な電力が供給されると共に、各子機から確実に測定データが取得される。 In the light supply measurement system according to the present embodiment, the energy light 20 is supplied from the master unit 12 to each slave unit. Therefore, the process of charging the secondary battery 46 provided in each slave unit is easy. Further, the measurement data acquired by each slave unit is transmitted to the master unit 12 by the reverse route light 22 generated when the energy light 20 is reflected by the terminal slave unit 16. Therefore, the process of acquiring the measurement data from each of the relay slave units and the terminal slave unit 16 is facilitated. Further, in base unit 12, the direction in which energy light 20 is emitted and the direction in which reverse route light 22 is received are adjusted according to the level of reverse route light 22. As a result, sufficient power is supplied to each slave unit, and measurement data is reliably acquired from each slave unit.
終端子機１６、中継子機１４−２および中継子機１４−１は、それぞれが送信する逆ルート光２２に対して測定データによって変調を施す変調処理を時分割で行ってもよい。この場合、各子機における変調制御部５０は、変調処理を実行する時間帯を規定するための時計を備える。時分割は、「分」の単位で行われてもよい。例えば、午前１０時００分〜午前１０時０５分の間に、中継子機１４−１が変調処理を実行し、午前１０時０６分〜午前１０時１１分の間に、中継子機１４−２が変調処理を実行し、午前１０時１２分〜午前１０時１７分の間に、終端子機１６が変調処理を実行するというように、変調処理を実行する時間帯が各子機に割り当てられてもよい。 The terminal unit 16, the relay unit 14-2, and the relay unit 14-1 may perform time-division modulation processing for modulating the reverse route light 22 transmitted by each of them with the measurement data. In this case, the modulation control unit 50 in each slave unit includes a clock for defining a time zone in which the modulation process is performed. Time division may be performed in units of “minutes”. For example, between 10:00 am and 10:05 am, the relay slave unit 14-1 executes the modulation process, and between 10:06 am and 10:11 am 2 performs the modulation process, and a time zone for performing the modulation process is assigned to each slave unit from 10:12 am to 10:17 am, such that the terminal slave unit 16 executes the modulation process. You may be.
この場合、各子機が備える時計は、ユーザが日常生活で用いる程度の精度で時刻を刻むものであってもよく、必ずしも同期処理を実行しなくてもよい。各子機における変調制御部５０は、自らに割り当てられた時間帯を予め記憶しており、現時刻が自らに割り当てられた時間帯内の時刻であることを認識したときに変調処理を実行する。 In this case, the timepiece provided in each slave unit may be one that ticks the time with an accuracy that the user uses in daily life, and does not necessarily need to execute the synchronization processing. The modulation control unit 50 in each slave unit stores in advance the time zone assigned to itself, and executes the modulation process when recognizing that the current time is a time within the time zone assigned to itself. .
また、親機１２は各子機に対し、変調処理を実行すべき旨を示す指令符号を送信し、各子機は、指令符号に従って変調処理を実行してもよい。図６には、指令符号によって変調が施されたエネルギー光２０を送信する親機１２Ａの構成が示されている。親機１２Ａは、図２に示されている親機１２に対し、符号変調器６０が追加されたものである。図２に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。符号変調器６０は、制御部２４から出力された指令符号によって、光源２６から放射されたエネルギー光２０に変調を施す。中継子機１４−１、中継子機１４−２および終端子機１６に対しては、異なる指令符号が予め割り当てられている。すなわち、制御部２４は、中継子機１４−１に変調処理を実行させるときは、符号変調器６０に、中継子機１４−１に割り当てられた指令符号によってエネルギー光２０を変調させる。制御部２４は、中継子機１４−２に変調処理を実行させるときは、符号変調器６０に、中継子機１４−２に割り当てられた指令符号によってエネルギー光２０を変調させる。制御部２４は、終端子機１６に変調処理を実行させるときは、符号変調器６０に、終端子機１６に割り当てられた指令符号によってエネルギー光２０を変調させる。 Further, master device 12 may transmit a command code indicating that the modulation process should be performed to each slave device, and each slave device may execute the modulation process according to the command code. FIG. 6 shows the configuration of master device 12A that transmits energy light 20 modulated by the command code. Master device 12A is obtained by adding a code modulator 60 to master device 12 shown in FIG. Components that are the same as the components shown in FIG. 2 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted. The code modulator 60 modulates the energy light 20 radiated from the light source 26 with the command code output from the control unit 24. Different command codes are assigned to the relay slave unit 14-1, the relay slave unit 14-2, and the terminal slave unit 16 in advance. That is, when causing the relay unit 14-1 to perform the modulation process, the control unit 24 causes the code modulator 60 to modulate the energy light 20 with the command code assigned to the relay unit 14-1. When causing the relay unit 14-2 to perform the modulation process, the control unit 24 causes the code modulator 60 to modulate the energy light 20 with the command code assigned to the relay unit 14-2. The control unit 24 causes the code modulator 60 to modulate the energy light 20 according to the command code assigned to the terminal device 16 when the terminal device 16 performs the modulation process.
図７には、指令符号に従って変調処理を実行する中継子機１４−１Ａの構成が示されている。中継子機１４−１Ａは、図３に示されている中継子機１４−１に対し、検出部６２が追加されたものである。図３に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。 FIG. 7 shows a configuration of a relay device 14-1A that performs a modulation process according to a command code. The relay unit 14-1A is obtained by adding a detection unit 62 to the relay unit 14-1 shown in FIG. The same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
検出部６２は、二次電池４６が出力する電力によって動作する。検出部６２は、ハーフミラー４２を透過したエネルギー光２０に含まれる指令符号を抽出する。検出部６２は、抽出された指令符号が、中継子機１４−１Ａに割り当てられた符号であることを認識すると、変調制御部５０に対し、所定時間に亘って逆ルート光２２に対する変調処理を実行させる。 The detection unit 62 operates with the power output from the secondary battery 46. The detection unit 62 extracts a command code included in the energy light 20 transmitted through the half mirror 42. Upon detecting that the extracted command code is the code assigned to the relay unit 14-1A, the detection unit 62 instructs the modulation control unit 50 to perform a modulation process on the reverse route light 22 for a predetermined time. Let it run.
その他の子機もまた、検出部６２が追加された構成を有するものとする。各子機は、受信したエネルギー光２０に自らに割り当てられた指令符号が含まれているときに、所定時間に亘って逆ルート光２２に対する変調処理を実行させる。 The other slave units also have a configuration in which the detection unit 62 is added. When the received energy light 20 includes the command code assigned to itself, each slave unit performs a modulation process on the reverse route light 22 for a predetermined time.
また、終端子機１６が最初に所定時間に亘って逆ルート光２２に対する変調処理を実行し、それ以降、中継ルート上で終端子機１６に近い順に、他の中継子機が１台ずつ順に、所定時間に亘って逆ルート光２２に対する変調処理を実行してもよい。この場合、終端子機１６が備える変調制御部５０および変調器５４は、予め定められた時刻に、所定時間に亘って逆ルート光２２に対する変調処理を実行する。各中継子機は、中継ルートにおいて終端子機１６側に隣接する子機（終端子機１６または他の中継子機）から送信された逆ルート光２２が、測定データによって変調が施されたものであるか否かを判定する変調判定部を備える。 Also, the terminal unit 16 first performs the modulation process on the reverse route light 22 for a predetermined time, and thereafter, the other relay units one by one in order from the terminal unit 16 on the relay route. Alternatively, the modulation process on the reverse route light 22 may be performed for a predetermined time. In this case, the modulation control unit 50 and the modulator 54 included in the terminal device 16 execute the modulation process on the reverse route light 22 for a predetermined time at a predetermined time. Each of the relay slave units is obtained by modulating the reverse route light 22 transmitted from the slave unit (the terminal slave unit 16 or another relay slave unit) adjacent to the terminal slave unit 16 in the relay route with the measurement data. And a modulation determining unit that determines whether or not.
図８には、変調判定部６４を備える中継子機１４−１Ｂの構成が示されている。中継子機１４−１Ｂは、図３に示されている中継子機１４−１に対し、レンズ５２とハーフミラー４２との間に変調判定部６４が追加されたものである。図３に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。 FIG. 8 shows a configuration of a relay unit 14-1B including the modulation determination unit 64. The relay slave unit 14-1B is obtained by adding a modulation determination unit 64 between the lens 52 and the half mirror 42 to the relay slave unit 14-1 illustrated in FIG. The same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
変調判定部６４は、二次電池４６が出力する電力で動作する。変調判定部６４は、レンズ５２を通ってハーフミラー４２を透過する逆ルート光２２に測定データによる変調が施されているか否かを判定し、その判定結果を示す情報を変調制御部５０に出力する。すなわち、変調判定部６４は、逆ルート光２２に測定データによる変調が施されていることを示す変調オン情報、または変調が施されていないことを示す変調オフ情報を変調制御部５０に出力する。また、変調判定部６４は、逆ルート光２２に測定データによる変調が施されているときは、その変調速度を識別し、変調速度を識別する変調速度情報を変調制御部５０に出力する。 The modulation determination unit 64 operates with the power output from the secondary battery 46. The modulation determination unit 64 determines whether or not the reverse route light 22 transmitted through the half mirror 42 through the lens 52 is modulated by the measurement data, and outputs information indicating the determination result to the modulation control unit 50. I do. That is, the modulation determination unit 64 outputs to the modulation control unit 50, modulation on information indicating that the reverse route light 22 is modulated by the measurement data, or modulation off information indicating that modulation is not performed. . When the reverse route light 22 is modulated by the measurement data, the modulation determination unit 64 identifies the modulation speed and outputs modulation speed information for identifying the modulation speed to the modulation control unit 50.
変調制御部５０は、変調判定部６４が変調オン情報を出力する状態から変調オフ情報を出力する状態となり、さらに、終端子機１６側に隣接する子機に対して定められた変調速度で逆ルート光２２が変調されていたことを認識したときは、変調器４０に測定データによる変調処理を開始させ、所定時間に亘ってその変調処理を実行させる。その他の中継子機もまた、検出部６２が追加された構成を有する。 The modulation control unit 50 changes from the state in which the modulation determination unit 64 outputs the modulation on information to the state in which the modulation off information is output, and further modulates the slave unit adjacent to the terminal slave unit 16 at the modulation rate determined at When recognizing that the root light 22 has been modulated, the modulator 40 starts the modulation process based on the measurement data and executes the modulation process for a predetermined time. Other relay units also have a configuration in which the detection unit 62 is added.
このような構成では、終端子機１６が最初に所定時間に亘って逆ルート光２２に対する変調処理を実行し、それ以降、中継ルート上で終端子機１６に近い順に、中継子機が１台ずつ順に、所定時間に亘って逆ルート光２２に対する変調処理を実行する。親機１２は、受信された逆ルート光２２に対する復調処理によって、最初に終端子機１６による測定データを取得する。それ以降、変調処理が実行された順序で、各中継子機による測定データを取得する。 In such a configuration, the terminal device 16 first performs the modulation process on the reverse route light 22 for a predetermined time, and thereafter, one relay device in the order closer to the terminal device 16 on the relay route. The modulation process is performed on the reverse route light 22 sequentially for a predetermined time. The master unit 12 first obtains measurement data from the terminal unit 16 by demodulating the received reverse route light 22. Thereafter, in the order in which the modulation processing has been performed, the measurement data obtained by each relay unit is acquired.
例えば、終端子機１６、各中継子機（１４−１，１４−２）は、次のような処理を実行する。終端子機１６は、午前１０時００分に所定時間として３分間に亘って変調処理を実行する。中継子機１４−２は、午前１０時０３分になって終端子機１６が変調処理を終了すると、所定時間として３分間に亘って変調処理を実行する。中継子機１４−１は、午前１０時０６分になって中継子機１４−２が変調処理を終了すると、所定時間として３分間に亘って変調処理を実行する。親機１２は、午前１０時００分から午前１０時０９分の間、終端子機１６による測定データ、中継子機１４−２による測定データ、および中継子機１４−１による測定データを順に取得する。 For example, the terminal unit 16 and each of the relay units (14-1, 14-2) execute the following processing. The terminal slave unit 16 executes the modulation process for three minutes at 10:00 am as a predetermined time. When the terminal slave unit 16 ends the modulation process at 10:03 am, the relay slave unit 14-2 executes the modulation process for three minutes as a predetermined time. When the relay slave unit 14-2 ends the modulation process at 10:06 am, the relay slave unit 14-1 executes the modulation process for three minutes as a predetermined time. Master unit 12 sequentially obtains measurement data from terminal slave unit 16, measurement data from relay slave unit 14-2, and measurement data from relay slave unit 14-1 from 10:00 am to 10:09 am .
上記の各実施形態では、各子機のセンサ４８が温度を測定し、親機１２が各子機から温度の測定データを取得する実施形態について説明した。各子機のセンサ４８が取得する物理量は、湿度、照度等であってもよい。また、各子機のセンサ４８は煙、一酸化炭素等の有害物質を検出（測定）するものであってもよい。この場合、測定データは、有害物質の濃度を示す値でなくてもよく、単に有害物質の有無を示す値を含んでもよい。さらに、各子機のセンサ４８は、超音波センサであってもよい。この場合、センサ４８は超音波を建造物の壁、天井等の目標物に向けて送信し、目標物で反射した超音波を受信する。この場合、測定データは、受信された超音波の大きさを示す値を含んでもよい。親機１２で取得された測定データは、各子機が配置された箇所の状態の経時変化を示すデータとして利用されてもよい。 In each of the above embodiments, the embodiment has been described in which the sensor 48 of each slave unit measures the temperature, and the master unit 12 acquires temperature measurement data from each slave unit. The physical quantity acquired by the sensor 48 of each slave unit may be humidity, illuminance, and the like. Further, the sensor 48 of each slave unit may detect (measure) harmful substances such as smoke and carbon monoxide. In this case, the measurement data need not be a value indicating the concentration of the harmful substance, and may simply include a value indicating the presence or absence of the harmful substance. Further, the sensor 48 of each slave unit may be an ultrasonic sensor. In this case, the sensor 48 transmits ultrasonic waves toward a target such as a wall or a ceiling of a building, and receives ultrasonic waves reflected by the target. In this case, the measurement data may include a value indicating the magnitude of the received ultrasonic wave. The measurement data acquired by the master unit 12 may be used as data indicating a temporal change in the state of the place where each slave unit is arranged.
また、上記の各実施形態に係る光給電測定システムで用いられる光は、可視光であってもよいし、赤外線等の不可視光であってもよい。 Further, the light used in the optical power supply measurement system according to each of the above embodiments may be visible light or invisible light such as infrared light.
上記の各実施形態に係る光給電測定システムは振動検出システムを構成してもよい。この場合、親機１２の制御部２４は、逆ルート光２２の大きさを示す信号の変動に基づいて、各子機が配置された箇所の振動を検出する。 The optical power supply measurement system according to each of the above embodiments may constitute a vibration detection system. In this case, the control unit 24 of the master unit 12 detects the vibration at the position where each slave unit is arranged, based on the fluctuation of the signal indicating the magnitude of the reverse route light 22.
１２ 親機、１４−１，１４−２ 中継子機、１６ 終端子機、１８ 障害物、２０ エネルギー光、２２ 逆ルート光、２４ 制御部、２６ 光源、２８ 走査部、３４ 復調部、３６ 駆動部、３８ 通信インターフェース、４０，５４ 変調器、４２，５６ ハーフミラー、４４ 光電変換部、４６ 二次電池、４８ センサ、５０ 変調制御部、５２ レンズ、６０ 符号変調器、６２ 検出部、６４ 変調判定部。
12 master unit, 14-1, 14-2 relay slave unit, 16 terminal slave unit, 18 obstacle, 20 energy light, 22 reverse route light, 24 control unit, 26 light source, 28 scanning unit, 34 demodulation unit, 36 drive Unit, 38 communication interface, 40, 54 modulator, 42, 56 half mirror, 44 photoelectric conversion unit, 46 secondary battery, 48 sensor, 50 modulation control unit, 52 lens, 60 code modulator, 62 detection unit, 64 modulation Judgment unit.
Claims (10)
前記２つの光のうちの他方を取得し、電力に変換する変換部と、
を備えることを特徴とする受光中継装置。 A separating unit that separates light incident from the first direction and guides one of the two separated lights in the second direction;
A conversion unit that obtains the other of the two lights and converts it into electric power;
A light-receiving relay device comprising:
前記第２の方向から前記分離部に入射する光、または、前記分離部から前記第１の方向に導かれた光を送信対象の情報によって変調する変調部を備え、
前記変調部は、前記変換部によって光から変換された電力によって動作することを特徴とする受光中継装置。 The light-receiving relay device according to claim 1, wherein the separation unit guides the light incident from the second direction to the first direction.
A light that enters the separation unit from the second direction, or a modulation unit that modulates light guided from the separation unit in the first direction by information to be transmitted,
The light-receiving repeater, wherein the modulation unit operates by power converted from light by the conversion unit.
所定の物理量を測定するセンサを備え、
前記送信対象の情報は、前記センサによる測定値を含むことを特徴とする受光中継装置。 The light-receiving relay device according to claim 2,
Equipped with a sensor for measuring a predetermined physical quantity,
The information of the transmission target includes a measured value by the sensor.
前記分離部はハーフミラーを備え、
前記ハーフミラーは、前記第１の方向から入射した光の一部を透過させ、前記第１の方向から入射した光の一部を前記第２の方向に向けて反射することで、前記第１の方向から入射した光を分離することを特徴とする受光中継装置。 The light-receiving relay device according to any one of claims 1 to 3,
The separation unit includes a half mirror,
The half mirror transmits a part of the light incident from the first direction and reflects a part of the light incident from the first direction toward the second direction. A light-receiving relay device, which separates light incident from the direction of (1).
前記透過反射部を透過した光を取得し、電力に変換する変換部と、
を備えることを特徴とする受光反射装置。 A part of the incident light is transmitted, and another part of the incident light is transmitted and reflected by the light in a direction opposite to the incident direction.
A conversion unit that acquires light transmitted through the transmission reflection unit, and converts the light into electric power.
A light receiving / reflecting device, comprising:
前記透過反射部で反射する光を、送信対象の情報によって変調する変調部を備え、
前記変調部は、前記変換部によって光から変換された電力によって動作することを特徴とする受光反射装置。 The light receiving / reflecting device according to claim 5,
The light reflected by the transmission and reflection unit, comprising a modulation unit that modulates information to be transmitted,
The light receiving / reflecting device according to claim 1, wherein the modulating unit is operated by power converted from light by the converting unit.
所定の物理量を測定するセンサを備え、
前記送信対象の情報は、前記センサによる測定値を含むことを特徴とする受光反射装置。 The light receiving / reflecting device according to claim 6,
Equipped with a sensor for measuring a predetermined physical quantity,
The light receiving / reflecting device, wherein the information of the transmission target includes a value measured by the sensor.
前記透過反射部はハーフミラーであって、入射した光の一部を透過させ、前記入射した光の他の一部を、入射方向とは反対方向に反射するハーフミラーを備えることを特徴とする受光反射装置。 The light receiving / reflecting device according to any one of claims 5 to 7,
The transmission / reflection unit is a half mirror, and includes a half mirror that transmits a part of the incident light and reflects another part of the incident light in a direction opposite to an incident direction. Light receiving and reflecting device.
前記光源から発せられた放射光を透過させると共に、その放射光が向かう方向とは反対方向に入射した入射光を透過させる走査部と、
前記走査部を透過した入射光を取得する光取得部と、を備え、
前記走査部は、前記走査部を透過した放射光が向かう方向を調整すると共に、前記走査部を透過した入射光を前記光取得部へと導き、
前記光取得部は、
前記入射光に含まれる情報を抽出することを特徴とする光送受信装置。 A light source,
A scanning unit that transmits radiated light emitted from the light source and transmits incident light that is incident in a direction opposite to the direction in which the radiated light is directed,
And a light acquisition unit for acquiring incident light transmitted through the scanning unit,
The scanning unit adjusts the direction in which the emitted light transmitted through the scanning unit is directed, and guides the incident light transmitted through the scanning unit to the light acquisition unit,
The light acquisition unit,
An optical transmission / reception device, which extracts information included in the incident light.
前記入射光の大きさを測定する光測定部を備え、
前記走査部は、前記光測定部による測定結果に応じて、前記走査部を透過した放射光が向かう方向を調整することを特徴とする光送受信装置。 The optical transmitting and receiving device according to claim 9,
A light measurement unit that measures the size of the incident light,
The optical transmission / reception device, wherein the scanning unit adjusts a direction in which radiated light transmitted through the scanning unit is directed, according to a measurement result by the light measurement unit.
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