KR20130098071A - Apparatus and method for wireless optical energy transmission - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A wireless optical energy transmission device and a method thereof facilitate long distance transmission harmless to human body by transmitting wireless optical energy using a laser. CONSTITUTION: A wireless optical energy transmission device (100) includes a laser (110), at least one lens (120,130), a wireless communication receiver (140), an antenna (150), and a control unit (160). A terminal includes a solar cell (210), a wireless communication transmitter (220), an antenna (230), and a control unit (240). The wireless optical energy transmission device confirms the existence of the terminal by transmitting an optical signal including information of the wireless optical energy transmission device using the laser or the lens. The optimal beam direction of the terminal is confirmed by transmitting light in each assigned beam direction using the laser and the lens. Optical energy is transmitted in the optimal beam direction. [Reference numerals] (110) Laser; (140) Wireless communication receiver; (160) Control unit; (210) Solar cell; (220) Wireless communication transmitter; (240) Control unit; (AA) Optical energy

Description

무선 광 에너지 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS OPTICAL ENERGY TRANSMISSION}Apparatus and method for wireless optical energy transmission {APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS OPTICAL ENERGY TRANSMISSION}

본 발명은 무선 광 에너지 전송 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless optical energy transmission apparatus and method.

최근 전세계적으로 스마트폰을 비롯하여 각종 블루투스 기기들의 사용이 급증하면서 이들의 전원을 공급하는 전지 및 충전 방식에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 스마트폰의 경우에는 배터리의 소모가 급격하게 이루어져 배터리를 재충전할 수 있는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 만약, 사용자가 인지하지 않더라도 자동으로 인체에 무해하게 스마트폰의 위치를 정확히 추적하여 무선으로 스마트폰의 배터리를 충전할 수 있는 기술이 개발된다면 그 파급 효과는 매우 클 것으로 예상된다. Recently, as the use of various Bluetooth devices including smartphones has increased rapidly, interest in batteries and charging methods for supplying power thereof is increasing. In addition, in the case of smartphones, battery consumption is rapidly increasing, and interest in technology for recharging batteries is increasing. If a technology is developed that can automatically track the location of the smartphone without harm to the human body and charge the battery of the smartphone wirelessly without harming the human body, the ripple effect is expected to be very large.

이러한 관심을 바탕으로 각종 모바일 기기들을 무선으로 충전할 수 있는 기술에 대한 연구가 최근 활발하게 이루어지고 있다. 현재 무선으로 에너지를 전송하는 기술은 전자기파를 이용한 방식, 자기유도를 이용한 방식, 공진자기 유도를 이용한 방식 등이 있다. 하지만, 이들 방식은 모두 치명적인 단점을 하나 이상씩 가지고 있다. 예를 들어, 전자기파를 이용한 방식은 인체에 유해하여 사람이 있는 곳에서는 사용하기가 부적절하다. 공진자기 유도를 이용한 방식은 하나의 송신기로 여러 수신 단말의 공진 조건을 맞출 수 없는 단점이 있다. 그리고 자기 유도를 이용한 방식은 전송거리가 너무 짧아 접촉식으로만 사용 가능한 단점을 가지고 있다.On the basis of this interest, research on a technology for wirelessly charging various mobile devices has been actively conducted in recent years. Current technologies for transmitting energy wirelessly include electromagnetic waves, magnetic induction, resonant magnetic induction, and the like. However, all of these methods have one or more fatal drawbacks. For example, the method using electromagnetic waves is harmful to the human body and is inappropriate to be used in the presence of a person. The method using resonant magnetic induction has a disadvantage in that one transmitter cannot meet resonance conditions of several receiving terminals. In addition, the method using magnetic induction has a disadvantage that the transmission distance is too short and can be used only as a contact type.

본 발명이 해결하려는 과제는 인체에 무해하면서 전송거리도 충분한 무선 광 에너지 전송 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a wireless optical energy transmission apparatus and method that is harmless to the human body and sufficient transmission distance.

또한 본 발명은 목표 단말기의 위치를 찾아서 원하는 목표 단말기로 무선 광 에너지를 정확하게 전달할 수 있는 무선 광 에너지 전송 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다. Another object of the present invention is to provide a wireless optical energy transmission apparatus and method capable of accurately transferring wireless optical energy to a desired target terminal by locating the target terminal.

본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 광 에너지 전송 장치에서 광 에너지를 단말기로 전송하는 방법이 제공된다. 무선 광 에너지 전송 방법은 레이저 및 적어도 하나의 렌즈를 이용하여 상기 무선 광 에너지 전송 장치의 정보를 포함하는 광 신호를 송출하여 상기 단말기의 존재를 확인하는 단계, 상기 레이저 및 적어도 하나의 렌즈를 이용하여 할당된 각 빔 방향으로 광을 송신하여 상기 단말기의 최적 빔 방향을 확인하는 단계, 그리고 상기 최적 빔 방향으로 광 에너지를 전송하는 단계를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a method for transmitting optical energy to a terminal in a wireless optical energy transmission device is provided. In the wireless optical energy transmission method, using the laser and at least one lens, transmitting an optical signal including information of the wireless optical energy transmission device to confirm the existence of the terminal, using the laser and at least one lens Transmitting light in each assigned beam direction to identify an optimal beam direction of the terminal, and transmitting optical energy in the optimal beam direction.

본 발명의 실시 예에 의하면, 레이저를 이용하여 무선 광 에너지를 전송함으로써, 인체에 무해하면서 장거리 전송이 가능하다. According to an embodiment of the present invention, by transmitting wireless optical energy using a laser, long-distance transmission is possible without harming the human body.

그리고 원하는 목표 단말기의 위치를 스스로 찾아 원하는 목표물 범위에만 정확하게 무선 광 에너지 전달이 가능하며, 목표 단말기가 이동중인 상황에서도 이를 따라가며 무선 광 에너지 전송이 가능하다.In addition, it is possible to precisely locate the desired target terminal by itself and wirelessly transmit energy only to a desired target range, and wireless optical energy transmission is possible while following the situation where the target terminal is moving.

또한 단말기는 태양전지를 이용하여 무선 광 에너지를 수신하므로, 태양전지의 효율이 가장 높은 파장대역을 이용하여 무선 광 에너지를 전송하면, 에너지 전송 효율을 높일 수 있다. In addition, since the terminal receives wireless optical energy by using a solar cell, when the wireless optical energy is transmitted using a wavelength band having the highest efficiency of the solar cell, energy transmission efficiency can be increased.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지의 효율을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지의 주파수 응답을 측정한 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 목표물 탐색 프로토콜을 이용한 무선 광 에너지 전송 장치 및 단말기의 동작을 설명한 흐름도이다.
도 5는 목표물 탐색 프로토콜의 동작 시간을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치에서 방송 신호 송신 시간에서 전송하는 빔 형태의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치에서 방향 코드 할당 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치에서 방향 코드 할당 방법의 다른 예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a wireless optical energy transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the efficiency of the solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an experimental result of measuring the frequency response of the solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating operations of a wireless optical energy transmission apparatus and a terminal using a target discovery protocol according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an operation time of a target search protocol.
6 is a diagram illustrating an example of a beam form transmitted at a broadcast signal transmission time in a wireless optical energy transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an example of a direction code allocation method in a wireless optical energy transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing another example of a direction code allocation method in a wireless optical energy transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a section is referred to as "including " an element, it is understood that it does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, a wireless optical energy transmission apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a wireless optical energy transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 단말기(200)로 무선으로 광 에너지를 전송하고, 단말기(200)는 수신한 광 에너지를 이용하여 배터리(도시하지 않음)를 충전하거나 적절한 용도로 사용한다. Referring to FIG. 1, the wireless optical energy transmitting apparatus 100 wirelessly transmits optical energy to the terminal 200, and the terminal 200 charges a battery (not shown) by using the received optical energy or appropriately. Use for purpose.

무선 광 에너지 전송 장치(100)는 목표물 탐색 프로토콜을 이용하여 단말기(200)의 존재 및 단말기(200)의 위치를 확인하여 광 에너지를 해당 단말기(200)로 전송한다. The wireless optical energy transmitting apparatus 100 checks the existence of the terminal 200 and the position of the terminal 200 using the target discovery protocol and transmits the optical energy to the corresponding terminal 200.

무선 광 에너지 전송 장치(100)는 레이저(110), 적어도 하나의 렌즈(120, 130), 무선통신 수신기(140), 안테나(150) 및 제어부(160)를 포함한다. 단말기(200)는 태양 전지(210), 무선통신 송신기(220), 안테나(230) 및 제어부(240)를 포함한다. 도 1에서는 2개의 렌즈(120, 130)를 도시하였다. The wireless optical energy transmitting apparatus 100 includes a laser 110, at least one lens 120 and 130, a wireless communication receiver 140, an antenna 150, and a controller 160. The terminal 200 includes a solar cell 210, a wireless communication transmitter 220, an antenna 230, and a controller 240. In FIG. 1, two lenses 120 and 130 are illustrated.

무선 광 에너지 전송 장치(100)에서, 레이저(110)는 제어부(160)의 제어에 따라서 광을 출력하며, 레이저(110)에서 출력된 광은 렌즈(120, 130)를 통해 단말기(200)로 무선 전송된다. In the wireless optical energy transmitting apparatus 100, the laser 110 outputs light under the control of the controller 160, and the light output from the laser 110 is transmitted to the terminal 200 through the lenses 120 and 130. Wireless transmission.

렌즈(120, 130)는 광을 외부로 출력한다. 렌즈(120, 130)는 서로 다른 종류의 렌즈로, 예를 들어, 렌즈(120)는 광을 모아서 출력하는 볼록 렌즈일 수 있고, 렌즈(130)는 광을 흩어서 출력하는 오목 렌즈일 수 있다. The lenses 120 and 130 output light to the outside. The lenses 120 and 130 may be different types of lenses, for example, the lens 120 may be a convex lens that collects and outputs light, and the lens 130 may be a concave lens that scatters and outputs light. .

무선통신 수신기(140)는 안테나(150)를 통해서 단말기(200)로부터의 무선 통신 신호를 수신한다. 무선 통신 신호는 단말기(200)의 정보가 포함된 신호일 수도 있고 단말기(200)가 에너지 충전을 요청하는 에너지 충전 요청 신호일 수도 있다. The wireless communication receiver 140 receives a wireless communication signal from the terminal 200 through the antenna 150. The wireless communication signal may be a signal including information of the terminal 200 or an energy charging request signal for requesting energy charging by the terminal 200.

제어부(160)는 목표물 탐색 프로토콜에 따라서 무선 광 에너지 전송 장치(100)를 전반적으로 제어한다. 제어부(160)는 사용자로부터의 제어 신호에 따라서 무선 광 에너지 전송 장치(100)를 제어할 수 있다. The controller 160 generally controls the wireless optical energy transmission apparatus 100 according to the target discovery protocol. The controller 160 may control the wireless optical energy transmitting apparatus 100 according to a control signal from a user.

제어부(160)는 단말기(200)의 존재를 확인하기 위해서 레이저(110) 및 렌즈(120, 130)를 제어하여 방송 메시지를 포함하는 광 신호를 전송한다. The controller 160 transmits an optical signal including a broadcast message by controlling the laser 110 and the lenses 120 and 130 to confirm the existence of the terminal 200.

제어부(160)는 단말기(200)로부터 수신한 무선 통신 신호로부터 단말기(200)의 존재 정보, 단말기(200)의 정보 및 단말기(200)의 위치를 확인한다. The controller 160 confirms the presence information of the terminal 200, the information of the terminal 200, and the position of the terminal 200 from the wireless communication signal received from the terminal 200.

제어부(160)는 단말기(200)의 존재(또는 위치)가 확인되면, 레이저(110) 및 렌즈(120, 130)를 제어하여 광을 전송하여 단말기(200)의 최적 빔 방향을 확인하고, 레이저(110) 및 렌즈(120, 130)를 제어하여 최적 빔 방향으로 광 에너지를 전송한다. When the presence (or position) of the terminal 200 is confirmed, the controller 160 controls the laser 110 and the lenses 120 and 130 to transmit light to check the optimal beam direction of the terminal 200, and The optical energy is transmitted in the optimal beam direction by controlling the 110 and the lenses 120 and 130.

단말기(200)에서, 태양 전지(210)는 무선 광 에너지 전송 장치(100)로부터 광 신호를 수신한다. 또한 태양 전지(210)는 광 신호를 전기 에너지로 변환한다. 태양 전지(210)로는 실리콘 태양 전지가 사용될 수 있다. In the terminal 200, the solar cell 210 receives an optical signal from the wireless optical energy transmitting apparatus 100. The solar cell 210 also converts the optical signal into electrical energy. As the solar cell 210, a silicon solar cell may be used.

무선통신 송신기(220)는 제어부(240)의 제어에 따라서 무선 통신 신호를 안테나(230)를 통해 송신한다. The wireless communication transmitter 220 transmits a wireless communication signal through the antenna 230 under the control of the controller 240.

제어부(240)는 목표물 탐색 프로토콜에 따라서 단말기(200)를 전반적으로 제어한다. 제어부(240)는 사용자로부터의 제어 신호에 따라서 단말기(200)를 전반적으로 제어할 수 있다. The controller 240 generally controls the terminal 200 according to the target discovery protocol. The controller 240 may overall control the terminal 200 according to a control signal from the user.

제어부(240)는 전기 에너지를 이용하여 배터리(도시하지 않음)를 충전한다. 제어부(240)는 배터리의 에너지 잔존 용량이 설정된 임계 값 이하이면 에너지 충전 요청 신호를 무선통신 송신기(220)로 전달한다. 또한 제어부(240)는 단말기(200)의 정보를 포함한 무선 통신 신호를 무선통신 송신기(220)로 전달한다. The controller 240 charges a battery (not shown) using electric energy. The controller 240 transmits an energy charge request signal to the wireless communication transmitter 220 when the energy remaining capacity of the battery is less than or equal to a predetermined threshold value. In addition, the controller 240 transmits a wireless communication signal including information of the terminal 200 to the wireless communication transmitter 220.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지의 효율을 나타낸 도면으로, 도 2에서는 실리콘 태양 전지의 내부 양자 효율(IQE; Internal Quantum Efficiency), 외부 양자 효율(EQE; External Quantum Efficiency) 및 표면 반사율(Surface Reflectance)을 나타낸 그래프도이다. FIG. 2 is a view illustrating efficiency of a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention. In FIG. 2, internal quantum efficiency (IQE), external quantum efficiency (EQE), and surface reflectance of a silicon solar cell are illustrated in FIG. 2. It is a graph showing (Surface Reflectance).

도 2에 도시한 EQE 그래프에서 알 수 있듯이, 실리콘 태양 전지의 경우 600nm 근방의 파장을 가지는 광을 수신하면, 광전 변환 효율이 거의 100% 가까이 되는 것을 알 수 있다. 즉, 600nm 근방의 파장 대역에 해당하는 레이저를 사용하면, 에너지 전송의 효율을 극대화할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치(100)에서 레이저(110)로 600nm 근방의 파장 대역에 해당하는 광을 출력하는 레이저가 사용될 수 있다. As can be seen from the EQE graph shown in FIG. 2, when the silicon solar cell receives light having a wavelength near 600 nm, the photoelectric conversion efficiency is almost 100%. That is, by using a laser corresponding to a wavelength band around 600nm, it is possible to maximize the efficiency of energy transmission. Therefore, a laser that outputs light corresponding to a wavelength band around 600 nm may be used as the laser 110 in the wireless optical energy transmission apparatus 100 according to the embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지의 주파수 응답을 측정한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 3 is a view showing an experimental result of measuring the frequency response of the solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 태양 전지의 주파수 응답을 측정한 결과 수 kHz 의 대역폭을 가짐을 알 수 있다. 따라서, QAM(Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 변조 기법을 이용하면 수십 kHz의 디지털 통신도 가능할 수 있다. 이러한 태양 전지의 특성을 이용하면 목표물 탐색 프로토콜도 별도의 광 수신기(photo diode) 없이 태양 전지만으로 무선 통신 신호를 송수신할 수 있다. As shown in FIG. 3, it can be seen that the frequency response of the solar cell has a bandwidth of several kHz. Accordingly, digital modulation of tens of kHz may be possible by using a modulation technique such as quadrature amplitude modulation (QAM). By using the characteristics of the solar cell, the target discovery protocol may also transmit and receive wireless communication signals to the solar cell without a separate photodiode.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 목표물 탐색 프로토콜을 이용한 무선 광 에너지 전송 장치 및 단말기의 동작을 설명한 흐름도이고, 도 5는 목표물 탐색 프로토콜의 동작 시간을 나타낸 도면이다. 4 is a flowchart illustrating an operation of a wireless optical energy transmission apparatus and a terminal using a target discovery protocol according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating an operation time of a target discovery protocol.

먼저, 도 5에 도시한 바와 같이 목표물 탐색 프로토콜의 전체 동작 시간은 설정 통신 시간(T1)과 광 에너지 전송 시간(T2)으로 나뉘어진다. 이때 설정 통신 시간(T1)은 광 에너지 전송 시간에 비해 짧은 시간이다. First, as shown in FIG. 5, the total operation time of the target search protocol is divided into a set communication time T1 and an optical energy transfer time T2. At this time, the set communication time T1 is shorter than the optical energy transfer time.

설정 통신 시간(T1)은 방송 신호 송신 시간(T11), 단말기 등록 시간(T12) 및 방향 코드 송신 시간(T13)으로 나뉘어질 수 있다. The set communication time T1 may be divided into a broadcast signal transmission time T11, a terminal registration time T12, and a direction code transmission time T13.

도 4를 보면, 방송 신호 송신 시간(T11)에서 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 렌즈(120, 130)를 이용하여 방송 메시지를 포함하는 광 신호를 외부로 전송한다. 방송 메시지에는 무선 광 에너지 전송 장치(100)의 정보가 포함된다(S402). 무선 광 에너지 전송 장치(100)의 정보에는 무선 광 에너지 전송 장치(100)의 식별자 및 통신을 위한 무선 광 에너지 전송 장치(100)의 주소 정보가 포함될 수 있다. Referring to FIG. 4, at the broadcast signal transmission time T11, the wireless optical energy transmitting apparatus 100 transmits an optical signal including a broadcast message to the outside using the lenses 120 and 130. The broadcast message includes information of the wireless optical energy transmitting apparatus 100 (S402). Information of the wireless optical energy transmitting apparatus 100 may include an identifier of the wireless optical energy transmitting apparatus 100 and address information of the wireless optical energy transmitting apparatus 100 for communication.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치에서 방송 신호 송신 시간에서 전송하는 빔 형태의 일 예를 나타낸 도면으로, 도 6에서는 편의상 무선 광 에너지 전송 장치(100)에서 레이저(110)와 렌즈(120, 130)만을 도시하였고 단말기(200)에서는 태양 전지(210)만을 도시하였다. 6 is a view showing an example of a beam form transmitted at a broadcast signal transmission time in a wireless optical energy transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. Only the lenses 120 and 130 are illustrated, and only the solar cell 210 is illustrated in the terminal 200.

도 6에 도시한 바와 같이, 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 렌즈(120, 130)를 이용하여 방송 메시지를 포함한 광 신호를 가능한 최대 각도로 퍼트려 전송할 수 있다. As illustrated in FIG. 6, the apparatus 100 for transmitting wireless energy may spread and transmit an optical signal including a broadcast message at the maximum possible angle using the lenses 120 and 130.

다시, 도 4를 보면, 단말기(200)는 방송 메시지를 포함한 광 신호를 수신하고(S404), 수신한 광 신호의 방송 메시지로부터 무선 광 에너지 전송 장치(100)의 유무 및 무선 광 에너지 전송 장치(100)의 정보를 획득한다(S406). 4, the terminal 200 receives an optical signal including a broadcast message (S404), the presence or absence of the wireless optical energy transmission apparatus 100 from the broadcast message of the received optical signal and the wireless optical energy transmission apparatus ( Information of 100) is obtained (S406).

단말기(200)는 획득한 무선 광 에너지 전송 장치(100)의 정보를 바탕으로 단말기(200)의 정보를 포함한 무선 통신 신호를 무선통신 송신기(220)를 통해서 무선 광 에너지 전송 장치(100)로 전송한다(S408). 단말기(200)의 정보에는 단말기(200)의 식별자 및 단말기(200)에 사용되는 태양 전지(210)의 크기에 대한 정보가 포함될 수 있다. The terminal 200 transmits a wireless communication signal including the information of the terminal 200 to the wireless optical energy transmitting apparatus 100 through the wireless communication transmitter 220 based on the obtained information of the wireless optical energy transmitting apparatus 100. (S408). The information of the terminal 200 may include an identifier of the terminal 200 and information about the size of the solar cell 210 used in the terminal 200.

무선 광 에너지 전송 장치(100)는 무선통신 수신기(140)를 통해서 수신된 무선 통신 신호로부터 단말기(200)의 존재 유무 및 단말기(200)의 정보를 획득한다(S410). The wireless optical energy transmission apparatus 100 obtains the presence or absence of the terminal 200 and information of the terminal 200 from the wireless communication signal received through the wireless communication receiver 140 (S410).

무선 광 에너지 전송 장치(100)는 단말기(200)의 존재가 확인되면(S412), 단말기 등록 시간(T12)에 해당 단말기(200)를 등록한다(S414). When the existence of the terminal 200 is confirmed (S412), the wireless optical energy transmitting apparatus 100 registers the corresponding terminal 200 at the terminal registration time T12 (S414).

다음, 방향 코드 송신 시간(T13)이 되면, 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 방향 코드 송신 시간(T13) 동안 전체 가능한 빔 방향을 정해진 숫자로 나누고 각 방향마다 방향 코드를 할당한다(S416). Next, when the direction code transmission time T13 is reached, the wireless optical energy transmission apparatus 100 divides all possible beam directions by a predetermined number during the direction code transmission time T13 and allocates a direction code for each direction (S416).

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치에서 방향 코드 할당 방법의 일 예를 나타낸 도면으로, 도 7에서는 편의상 무선 광 에너지 전송 장치(100)에서 레이저(110)와 렌즈(120, 130)만을 도시하였고 단말기(200)에서는 태양 전지(210)만을 도시하였다. 7 is a view illustrating an example of a method for allocating a direction code in a wireless optical energy transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 7, the laser 110 and the lens 120, 130 is shown and only the solar cell 210 is illustrated in the terminal 200.

도 7에 도시한 바와 같이, 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 전체 가능한 빔 방향을 3개로 나누고 각 방향마다 방향 코드(C1, C2, C3)를 할당할 수 있다.As illustrated in FIG. 7, the apparatus 100 for transmitting wireless energy may divide the total possible beam directions into three and allocate direction codes C1, C2, and C3 to each direction.

다시, 도 4를 보면, 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 레이저(110) 및 렌즈(120, 130)를 이용하여 각 방향에 해당하는 방향 코드와 함께 각 방향으로 광을 전송한다(S418). 이때 렌즈(120, 130)를 상하좌우 및 앞뒤로 조절하면 광을 원하는 방향으로 송신할 수 있다. Referring back to FIG. 4, the wireless optical energy transmitting apparatus 100 transmits light in each direction along with a direction code corresponding to each direction by using the laser 110 and the lenses 120 and 130 (S418). At this time, if the lens (120, 130) is adjusted up and down, left and right and back and forth, the light can be transmitted in the desired direction.

단말기(200)는 태양 전지(210)를 통해서 광을 수신하고(S420), 수신한 광을 통해서 가장 잘 수신되는 광의 최적 방향 코드를 확인한다(S422). The terminal 200 receives the light through the solar cell 210 (S420), and checks the optimal direction code of the light best received through the received light (S422).

단말기(200)는 배터리의 에너지 잔존 용량이 설정된 임계 값 이하인지 확인하고, 배터리의 에너지 잔존 용량이 설정된 임계 값 이하이면(S424), 광 에너지 전송 시간(T2) 중에 에너지 충전 요청 신호를 무선통신 송신기(220)를 통해서 무선 광 에너지 전송 장치(100)로 전송한다(S426). 에너지 충전 요청 신호에는 최적 방향 코드가 포함된다. The terminal 200 checks whether the energy remaining capacity of the battery is less than or equal to the set threshold value, and if the energy remaining capacity of the battery is less than or equal to the set threshold value (S424), the energy charging request signal is transmitted during the optical energy transmission time T2. The wireless optical energy transmitting apparatus 100 transmits through the 220 at step S426. The energy charge request signal includes an optimal direction code.

광 에너지 전송 시간(T2)에서 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 무선통신 수신기(140)를 통해서 에너지 충전 요청 신호를 수신하면(S428), 최적 방향 코드의 빔 방향으로 광 에너지를 전송한다(S430). When receiving the energy charge request signal through the wireless communication receiver 140 in the optical energy transmission time (T2) (S428), and transmits the optical energy in the beam direction of the optimal direction code (S430) ).

그러면, 단말기(200)의 태양 전지(210)는 광 에너지를 수신하여 전기 에너지로 변환하고, 단말기(200)는 변환된 전기 에너지를 이용하여 배터리를 충전한다. Then, the solar cell 210 of the terminal 200 receives the optical energy and converts it into electrical energy, and the terminal 200 charges the battery using the converted electrical energy.

이와 같은 단계(S402~S430)를 통해서 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 원하는 단말기(200)로 광 에너지를 정확하게 전송할 수 있으며, 원하는 단말기(200)를 찾아서 광 에너지를 전송해 줄 수도 있다. 또한 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 단말기(200)가 이동하여도 단말기(200)를 따라가면서 광 에너지 전송도 가능해진다. Through such steps S402 to S430, the wireless optical energy transmission apparatus 100 may accurately transmit optical energy to the desired terminal 200, and may also find and transmit the optical energy to the desired terminal 200. In addition, the wireless optical energy transmitting apparatus 100 may also transmit optical energy while following the terminal 200 even when the terminal 200 moves.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 광 에너지 전송 장치에서 방향 코드 할당 방법의 다른 예를 나타낸 도면이다.8 is a view showing another example of a direction code allocation method in a wireless optical energy transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8에서도 편의상 무선 광 에너지 전송 장치(100)에서 레이저(110)와 렌즈(120, 130)만을 도시하였고 단말기(200)에서는 태양 전지(210)만을 도시하였다. In FIG. 8, only the laser 110 and the lenses 120 and 130 are illustrated in the wireless optical energy transmitting apparatus 100, and only the solar cell 210 is illustrated in the terminal 200.

도 8을 참고하면, 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 에너지 충전 요청 신호를 통해서 단말기(200)의 최적 방향 코드를 확인하고 나서, 태양 전지(210)의 크기에 대한 정보를 고려하여 최적 방향 코드의 빔 방향을 복수 개로 나누고 각 방향마다 세부 방향 코드를 할당한다. Referring to FIG. 8, the wireless optical energy transmission apparatus 100 checks the optimal direction code of the terminal 200 through the energy charge request signal, and then considers the information on the size of the solar cell 210 to determine the optimal direction code. The beam direction of is divided into plural and detailed direction codes are assigned to each direction.

예를 들어서, 3개의 방향 코드(C1, C2, C3)가 할당되고 최적 방향 코드가 C2인 경우에, C2의 전체 빔 방향을 3개로 나누고 각 빔 방향마다 세부 방향 코드(C21, C22, C23)를 할당할 수 있다. For example, if three direction codes C1, C2 and C3 are assigned and the optimal direction code is C2, the total beam direction of C2 is divided into three and the detailed direction codes C21, C22 and C23 for each beam direction. Can be assigned.

이와 같이, 최적 방향 코드의 빔 방향이 다시 세부적으로 나누어질 수 있으며, 최적 방향 코드의 빔 방향에 대한 세부 방향 코드가 할당된 경우, 단계(S430) 이후에 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 단계(S418)를 수행하고, 단말기(200)는 단계(S420~S426)를 더 수행한다. 즉, 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 렌즈(120, 130)를 이용하여 각 방향에 해당하는 세부 방향 코드와 함께 각 방향으로 광을 송신하고, 단말기(200)는 태양 전지(210)를 통해서 광을 수신하고, 수신한 광을 통해서 가장 잘 수신되는 광의 최적 세부 방향 코드를 확인한 후 최적 세부 방향 코드를 포함한 에너지 충전 요청 신호를 무선통신 송신기(220)를 통해서 무선 광 에너지 전송 장치(100)로 전송한다. 그리고 에너지 충전 요청 신호를 수신한 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 최적 세부 방향 코드의 빔 방향으로 광 에너지를 전송한다. As such, the beam direction of the optimal direction code may be further divided again, and when the detailed direction code for the beam direction of the optimal direction code is allocated, the wireless optical energy transmitting apparatus 100 may perform the step after step S430. In operation S418, the terminal 200 further performs steps S420 to S426. That is, the wireless optical energy transmitting apparatus 100 transmits light in each direction along with detailed direction codes corresponding to each direction by using the lenses 120 and 130, and the terminal 200 transmits the light through the solar cell 210. After receiving the light, confirming the optimal detail direction code of the best received light through the received light, the energy charge request signal including the optimal detail direction code to the wireless optical energy transmission apparatus 100 through the wireless communication transmitter 220 send. The wireless optical energy transmission apparatus 100 receiving the energy charge request signal transmits the optical energy in the beam direction of the optimal sub-direction code.

이와 같이 하면, 무선 광 에너지 전송 장치(100)는 태양 전지(210)의 크기에 맞게 광 에너지를 정확하게 전송할 수 있다. In this way, the wireless optical energy transmitting apparatus 100 may accurately transmit optical energy to match the size of the solar cell 210.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. An embodiment of the present invention is not implemented only through the above-described apparatus and / or method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Such an implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains based on the description of the above-described embodiments.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (1)

무선 광 에너지 전송 장치에서 광 에너지를 단말기로 전송하는 방법에서,
레이저 및 적어도 하나의 렌즈를 이용하여 상기 무선 광 에너지 전송 장치의 정보를 포함하는 광 신호를 송출하여 상기 단말기의 존재를 확인하는 단계,
상기 레이저 및 적어도 하나의 렌즈를 이용하여 할당된 각 빔 방향으로 광을 송신하여 상기 단말기의 최적 빔 방향을 확인하는 단계, 그리고
상기 최적 빔 방향으로 광 에너지를 전송하는 단계
를 포함하는 무선 광 에너지 전송 방법. In a method for transmitting optical energy to a terminal in a wireless optical energy transmission device,
Confirming the existence of the terminal by transmitting an optical signal including information of the wireless optical energy transmitting apparatus using a laser and at least one lens;
Confirming an optimum beam direction of the terminal by transmitting light in each beam direction allocated using the laser and at least one lens; and
Transmitting optical energy in the optimal beam direction
Wireless optical energy transmission method comprising a.
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