TWI521897B - 整合的光訊號與光能之中繼方法、裝置、系統與應用 - Google Patents

Description

整合的光訊號與光能之中繼方法、裝置、系統與應用

本案所屬領域係屬通信與能源領域之整合技術領域。本發明是有關於一種無線光通信訊號與無線光能傳輸的連接中繼方法、裝置、機構、系統、網路與網際網路，且特別是有關於通信訊號自供應能源與太陽能能源，雙能源同時併用的能源中繼裝置。本系統亦可單純應用於光能源傳輸之中繼系統。

1970年US patent 3900404“optical communication system”，以螢光燈(fluorescent lamp light)，即台灣俗稱之”日光燈”作為通信光源之技術揭露，但未包含本專利相關中繼器之內容。如未來有相關此光通信系統需要延長通信訊號之距離，而需採用中繼器，本發明之發光光源元件組70可採用螢光燈為光源，即可應用於此專利所揭露之通信系統中，協助光訊號與光能之中繼傳輸。

1994年Raj K.Jian and G.A.Landis等人在Proceeding of 1994 IEEE 1^st World Conference on Photovoltaic Energy Conversion-WCPEC(A Joint Conference of PVSC,PVSEC,and PSEC),Vol.2,pp.1874-1877文獻中，以“Transient response of Gallium Arsenide and Silicon Solar Cells under laser pulse”為題，揭露以雷射為光源，以太陽能電池板為接收器，可以實現點對點單向光訊號通訊系統，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關類似此光通信系統需要延長通信訊號之距離，而需採用中繼器，本發明之發光光源元件組70可採用雷射光為光源，即可應用於此專利所揭露之通信系統中，協助光訊號與光能之中繼傳輸。

1995年R.A.Lowe,G.A.Landis,P.Jenkins等人在IEEE Transactions on Electron Devices,vol.42,Issue：4,pp.744-751文獻中，以“Response of photovoltaic cells to pulsed laser illumination”為題，揭露太陽能光伏電池板可以接收來自由電子雷射的點對電數位信號通訊傳輸，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關類似此光通信系統需要延長通信訊號之距離，而需採用中繼器，本發明之發光光源元件組70可採用雷射光為光源，即可應用於此專利所揭露之通信系統中，協助光訊號與光能之中繼傳輸。

2007年日本Nakagawa Laboratories,Inc.通過歐盟專利EP1855398A1，專利名稱“Illumination light communication device”，揭露以多個白光LED作為光通訊發光源之通訊鏈路，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關類似此光通信系統需要延長通信訊號之距離，而需採用中繼器，本發明之發光光源元件組70可採用多個白光LED為光源，即可應用於此專利所揭露之通信系統中，協助光訊號與光能之中繼傳輸。

2009年日本Nakagawa Laboratories,Inc.通過美國專利US patent 7583901，專利名稱“Illumination light communication device”，揭露以power line傳輸信號到多個白光LED光源，做為廣播(broadcasting)信號，空域多工型通信系統技術，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關類似此光通信系統需要延長通信訊號之距離，而需採用中繼器，本發明之發光光源元件組70可採用多個白光LED為光源，即可應用於此專利所揭露之通信系統中，協助光訊號與光能之中繼傳輸。

2010年Ian Ashdown於美國專利US patent 7689130，專利名稱“Method and apparatus for illumination and communication ”，揭露以PWM及PCM調變照明用LED以實現光通信之技術，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關類似此光通信系統需要延長通信訊號之距離，而需採用中繼器，本發明之電訊號處理元件組亦可採用PWM及PCM調變技術，重製信號，即可應用本發明於該專利所揭露之通信系統中，協助提供該專利之通信系統所需光訊號與光能之中繼傳輸。

2008年賴利弘，黃芳，謝文昇，賴利溫等人於台灣專利TW200828634,”專利名稱“包含太陽能元件與發光元件之單晶片型光晶片及其製作方法”，揭露一種利用區域選擇成長方法製作之包含太陽能電池與發光元件積體化為單晶片半導體製程，顯示單晶片製程組合太陽能電池與LED作為太陽能照明器之可行性，已可用於照明之領域，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該發明之太陽能照明器積體電路適合各式各樣 的應用，例如雷射指示器、雷射瞄準器、雷射瞄準裝置、雷射水平儀及雷射測量裝置等雷射二極體應用領域，或裝飾燈、庭院燈、花園燈、廣告燈、街燈、道路警示燈及道路指示燈等發光二極體等應用領域，本發明可以提供擴充該專利所提之各應用領域之裝置的通信中繼功能。

2008年全球專利WO/2008/127953，專利名稱“SYNCHRONIZATION AND PROCESSING OF SECURE INFORMATION VIA OPTICALLY TRANSMITTED DATA”揭露使用照明光源作為可攜式電子器件的光通信技術，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該發明之可攜式電子器件的光通信的相關應用，本發明可以提供擴充該專利所提之各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能。

2005年R.J.Walters,J.H.Warner,G.P.Summers,G.C.Gilbreath,J.L.Murphy,W.S.Rabinovich,S.R.Messenger,J.R.Lorentzen,D.M.Wilt,M.J.Krasowsk P.P.Jenkins,M.A.Smith，等人在Conference Record of the Thirty-First IEEE photovoltaic Specialist Conference(IEEE Cat.No.05CH37608),pp.735-738發表論文“Photovoltaically powered modulating retroreflector optical data links”揭露以太陽能光伏電池板接受太陽能以供應多重量子井反射式調變器(multiple quantum well modulating retroreflector)的電力能量來源，供應太空中的雷射通信鏈路信號調變使用，其實驗揭露調變速率可達100KHz，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該文獻 之可攜式電子器件的光通信的相關應用，本發明可以提供擴充該文獻所提之可攜式電子器件各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其點對點的通信距離得以延長。

2004年T.Douseki發表於15^th IEEE International Symposium on Personal,Indoor and Mobile Radio Communications(2004 PIMRC),pp.2529-2533之論文“A batteryless optical-wireless system with white-LED illumination”，揭露以白光LED為光源及光能來源，並以太陽能電池板為接收器，實驗證實40cm的無儲能電池式100kbps光通信鏈路實現之可行性。此研究為短距離點對點實驗結果，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該文獻之可攜式電子器件的光通信的相關應用，本發明可以提供擴充該文獻所提之可攜式電子器件各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其點對點的通信距離得以延長。

2009年Lubin Zeng,D.O’Brien,Hao Minh,G.Faulkner,Kyungwoo Lee,Daekwang Jung,YunJe Oh,Eun Tae Won，等人，發表於IEEE Journal on Selected Areas in Communications,vol.27,no.9,pp.1654-1662之論文”High Data rate multiple input multiple output(MIMO)optical wireless communications using white led lighting”，揭露以可見光LED陣列為光訊號源，以多點感測器為光訊偵測元件，實驗證實陣列式光訊收發器通訊結合MIMO通信技術之可行性，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該文獻之陣列式光訊收發器通訊結合MIMO通信技術的光通信的相關應用，本發明可 以提供擴充該文獻所提之陣列式光訊收發器通訊結合MIMO通信技術的光通信各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其通信距離得以延長。

2006年June-Hun Kim,Chung Ghiu Lee,Chul Soo Park,Swook Hann,Dong-Hwan Kim等韓國學者於Proc.of SPIE 6353,635340發表“Visible light communication at 20Mb/s using illumination LEDs”，此論文揭露研究以紅光LED結合藍光LED之多顏色波長作為通信光訊號源實施信號傳遞之可行性，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該文獻之多顏色波長可見光通信的相關應用，本發明可以提供擴充該文獻所提之多顏色波長可見光通信技術的光通信各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其點對點的通信距離得以延長。

2009年Kaiyun Cui,Gang Chen,Qunfeng He,Zhengyuan Xu等人，於Proc.SPIE 7464,7464D發表“Indoor optical wireless communication by ultraviolet and visible light”，此論文揭露美國學者使用含有紫外線與白光波長的白光LED，證實可於非光線直射狀態，仍可獲得通信能力，但效果與直射光源效果相差極多，因此，間接證明本專利之實用性，可於無法直射之處使用本發明之技術，以本發明技術，將光伏接收轉換器元件組與發光光源元件組方向組裝於不同方向，或以蛇管固定於不同方向，即可將通信品質提升，達成通信效能提升之進步性。因本發明可提升該文獻系統之通信品質，足見本專利之進步性。如未來有相關該文獻之使用含有紫外線與白光波長的白光LED光通信的相關應用，本發明可以提供擴充該文獻所提之使用含有紫外線與白光波長的白光 LED光通信技術的光通信各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其通信距離得以延長。

2003年Komine等人於IEEE Trans.On consumer electronics 49(1)：71-79，發表論文“Integrated system of white LED visible-light communication and power-line communication”，揭露以power-line modem做為網路通信電信號來源，以可見光LED陣列為光訊號發光光源，實驗證實白光可見光LED陣列為光訊號發光光源通訊之可行性，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該文獻之白光可見光LED陣列光通信的相關應用，本發明可以提供擴充該文獻所提之白光可見光LED陣列各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其室內光通信系統的通信距離得以延長。

2010年韓國Samsung Electronics公司Yoo Jeong Hyun等人於US patent 7663501專利“Apparatus and method of controlling emitting color of visible light according to a current communication state in a VLC device”揭露可見光通信系統中，光源顏色控制裝置，類似光纖通信中的分波多工(wavelength division multiplexing)技術，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該專利之光源顏色控制之光通信的相關應用，本發明可以提供擴充該專利所提之白光可見光LED陣列各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其室內光通信系統的通信距離得以延長。

2009年Avago Technologies ECBU IP(Singapore)Pte.Ltd.公司Gim Eng Chew等人於美國專利US patent 7601940揭露“Gain control system for visible light communication systems”，此專利揭露光偵測器後接可調增益放大器，增益控制器以使可見光點對點通信系統中的光接收信號增益可以獲得控制，但未包含本專利之相關中繼器專利發明內容。如未來有相關該專利之室內可見光點對點光通信系統的相關應用，本發明可以提供擴充該專利所提之室內可見光點對點光通信系統各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其室內光通信系統的通信距離得以延長。

2008年宁波安迪光电科技有限公司的占贤武在中華人民共和國專利CN101140973揭露“白光发光二极管”，此專利揭露白光發光二極體的組成與製造方法，但未包含本專利之內容。如未來有相關應用該專利之光通信或光能傳輸系統擴充為網路的相關應用，本發明可以提供擴充該專利所應用之光通信或光能傳輸系統各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其系統白光的中繼距離得以延長。

2006年席巴特製品化學股份有限公司的田邊十日、山本宏、壇紀久，等發明人於中華民國專利TW200602462揭露“新穎有機發光元件”，此專利揭露有機發光材料，可作為軟性白光照明之光電材料，但未包含本專利之內容。如未來有相關應用該專利之光通信或光能傳輸系統擴充為網路的相關應用，本發明可以提供擴充該專利所應用之光通信或光能傳輸系統各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使其系統白光的中繼距離得以延長。

2010年BRUCE BRYAN於中華民國專利TW I319472揭露“生物發光新穎物件”，此專利揭露係提供用以產生生物發光之系統與裝置 ，及此等系統及裝置與無生命製品之組合，以產生新穎物件，但未包含本專利之內容。如未來有相關應用該專利之光通信或光能傳輸系統擴充為網路的相關應用，本發明可以提供擴充該專利所應用之光通信或光能傳輸系統各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使應用其生物發光的光波中繼距離得以延長。

2001年住友電氣工業股份有限公司的奧野俊明、角井素貴兩人於中華民國專利TW463473“光通信系統”，此專利揭露之中繼器為一光纖放大器構造，與本發明揭露之技術構造，方法，應用均不同，該專利為應用於光纖通信領域係一有線通信系統，與本發明之主要應用為無線光通信系統不同。如未來有相關應用該專利之光通信傳輸系統擴充為網路的相關應用，本發明可以提供擴充該專利所應用之光通信傳輸系統各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使應用該系統的光波中繼距離得以延長。

2005年中華電信股份有限公司的林多常、廖虹惠、江衍旭、蔣博文於中華民國專利TWI226463揭露“主動轉被動光中繼器”，此專利揭露之中繼器主要部分為一被動光纖耦合器陣列構造，與本專利之技術、構造、方法均不同，亦為應於光纖通信領域之有線通信系統，與本發明之應用於無線光通信系統不同。如未來有相關應用該專利之光通信傳輸系統擴充為網路的相關應用，本發明可以提供擴充該專利所應用之光通信傳輸系統各應用領域之裝置的通信中繼與光能中繼的功能，使應用該系統的光波中繼距離得以延長。

本發明可將以上文獻中之各種系統所需光源納入中繼器之發光光源元件組中的發光元件之不同系統應用時，作為擴充應用，結合本 發明時之技術擴充考量，以作為以上各文獻中，各種光通信系統之轉換與中繼使用，達成各種文獻揭露之不同光通信網路之間產生橋接器或路由器之功能，例如，本發明之中繼器可接收雷射光訊號與光能後，將訊號轉換為白光光源輸出至下一個中中繼器，達到中繼兼橋接之功能，具有發明之創造性。

為解決上述習知各種半導體發光二極體光源或雷射光源或其他光源應用於光纖通信或無線光通信系統與網路中，需要延長通信距離中繼功能與提供中繼器自有能源供應的問題，本發明之一範疇在於提供光訊號與光能中繼的方法、裝置、與系統。本發明之光訊號與光能中繼的方法係光訊號與光能得以自光伏接收轉換器元件組接收後，將電訊號與電能分別經過電訊號處理元件組與電能處理元件組重製後，再將光訊號與光能送到發光光源元件組傳送出去，達到無線光通信系統之信號與能源中繼的目的，或達到無線光能傳輸系統之能源與信號中繼之目的，或同時達到此光訊號與光能中繼之目的。本發明之電訊號處理元件組，電能處理元件組，與發光光源元件組使用之能源，來自於光伏接收轉換器元件組接收通信訊號輸入之自供應能源與太陽能能源，係屬可雙能源同時並用的能源中繼裝置，或可擇一之單能源使用之能源供應方法。

本發明之該光訊號與光能中繼器裝置包括：光伏接收轉換元件組，電訊號處理元件組，電能處理元件組，發光光源元件組。本發明中之光伏接收轉換元件組可任意組合包含一個至多個光伏接收轉換元件，光伏光電轉換元件，光伏影像感測元件；其中接收元件之組裝可為分散元件式或積體式元件或混合分散式與積體式元件裝置 。光伏接收轉換元件組之材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，可使用於各種外觀形狀之光伏接收轉換元件，可組裝為硬式電子電路裝置或軟式電子電路裝置，或混合硬式電子電路裝置或軟式電子電路裝置。光伏元件之材料可為半導體粉體塗料或染料光敏性材料，可塗裝於任何形狀與材料之物件，組合成為光伏接收轉換元件組。本發明中之光伏接收轉換元件組可鍍膜或貼附或組裝任意組合包含一個或多個：濾光鏡、衰減鏡、調相鏡、偏極鏡於一個至多個光伏元件之前，作為輸入光波之波長、強度、相位、偏極調整選擇之使用。本發明中之電訊號處理元件組，可任意組合包含一個至多個：匯流排電路，電訊號放大器，閥值器，可程式控制積體電路，數位訊號處理器，節能感測器，顯示器，控制訊號輸入，調變器，解調器，多工器，路由器，橋接器，電訊號塞入/擷取器，濾波器，本地震盪發光光源等裝置，採用直接接收技術或同調接收技術。電訊號放大器可任意組合包含一個至多個電壓放大器，電流放大器，轉阻放大器，轉導放大器，儀器放大器，數位放大器。適用於分時多工，分頻多工.分波多工，分域多工，分碼多工等多工通信技術之協定。電訊號處理元件組材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，可使用於各種外觀形狀之電訊號處理元件組。電訊號處理元件組適用於數位，類比或混合數位類比技術之信號調變型式，採用之元件可用分散式電子電路元件或積體式電子電路元件或分散與積體式之組合。本發明中之電能處理元件組，可任意組合包含一個至多個：匯流排電路，穩壓器、穩流器、濾波器、整流器、電流計，電壓計，功率計，電能計，電儲能器等裝置，電能處理元件組材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，以供與軟性電子式光伏電池或軟性太陽能元件組合，採用之元件可用分散式 電子電路元件或積體式電子電路元件或分散與積體式之組合，可使用於各種外觀形狀之電能處理元件組。電儲能器可任意組合包含零個至多個：鋰電池、電解質電池、氫電池、燃料電池、蓄電池、充電電池、生物電池等裝置。

本發明中之發光光源元件組，可任意組合包含一個至多個：白光發光二極體，雷射二極體，單色發光二極體，多色發光二極體，紅外發光二極體，紫外發光二極體，螢光燈，鹵素燈，日光燈，磷光燈，鈍氣燈，金屬氣體燈，金屬絲燈，有機發光光源。發光光源元件組之材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，可使用於各種外觀形狀之發光光源元件。本發明中之發光光源元件組可鍍膜或貼附或組裝任意組合包含一個至多個：濾光鏡、衰減鏡、調相鏡、偏極鏡於一個或多個發光元件之前，作為輸出光波之波長、強度、相位、偏極調整選擇之使用。

本發明可應用於光訊號傳輸之中繼系統，使光訊號得以延長傳輸距離。本發明可應用於光能源傳輸之中繼系統，使光能源得以延長傳輸距離。本發明可應用於同時傳遞光訊號與光能源傳輸之中繼系統，使光訊號與光能源得以延長傳輸距離。

本發明之另一範疇在於可與各種通信系統與能源系統應用技術整合為新穎之應用網路。本發明可應用於各種有線通信，無線通信，多波道通信，交換通信系統與網際網路之中。本發明可應用於將先前技術文獻中提及之各種系統所需光源納入中繼器之發光光源元件組中的發光元件考量，以作為以上各文獻中，各種光通信系統之轉換與中繼使用，達成各種文獻揭露之不同光通信網路之間產生橋接器或路由器之功能，例如，本發明之中繼器可接收雷射光訊 號與光能後，將訊號轉換為白光光源輸出至下一個中繼器，達到中繼兼橋接或路由之功能，具有發明之創造性。本發明可應用於各種通信網路拓撲架構之組合建置，成為各種通信交換器，橋接器，路由器，主被動連接器，分配器之關鍵性組件。本發明可與各式調變與解調技術結合，應用於各種調變與解調技術之通信系統與通信網路之中。本發明可與各式多工與解多工技術結合，應用於各種調變與解調技術之通信系統與通信網路之中。本發明可與各式太陽能技術結合，應用於各種太陽能產品之擴增通信應用衍生性產品之中。。本發明可與各式照明技術結合，應用於各種照明產品之擴增通信應用衍生性產品之中。本發明可與各式軟性電子技術結合，應用於各種軟性電子產品，軟性電子書產品，可攜式消費性電子產品之擴增通信與能源的應用衍生性產品之中。本發明可與各式遙控電子技術結合，應用於各種遙控電子產品之擴增通信與能源的應用衍生性產品之中。本發明可與各式感測防災電子技術結合，應用於各種感測防災電子產品之擴增通信與能源的應用衍生性產品之中，協助災區建立暫時性快速建立之組合通信系統使用。本發明可與各式固定通信網路，移動通信網路，或混合移動與固定之通信網路技術結合，應用於各種固定通信網路，移動通信網路，或混合移動與固定之通信網路技術的應用衍生性產品之中。本發明可以多個農業自動化工具機或機器人技術結合，應用於各種農業自動化工具機或機器人從事農業生產的工作，並可再與遙控電子技術結合，協助無人化農場的農業生產訊號之傳遞。

10‧‧‧光訊號輸入與光能輸入

120‧‧‧光伏接收轉換器元件組

130‧‧‧電訊號匯流排電路

1301‧‧‧電訊號匯流排電路

140‧‧‧電能流匯流排電路

1401-1403‧‧‧電能流匯流排電路

150‧‧‧電訊號處理元件組

160‧‧‧電能處理元件組

170‧‧‧發光光源元件組

180‧‧‧光訊號輸出與光能輸出

20‧‧‧內含本地震盪發光光源元件之電訊號處理元件組

210‧‧‧本地震盪發光光源元件

220‧‧‧本地震盪發光光源元件所發射之光波

30‧‧‧可程式控制式中繼器裝置

310‧‧‧控制程式指令輸入之人機介面裝置

320‧‧‧微電腦裝置

330‧‧‧顯示裝置

3401-3411‧‧‧可程控信號匯流排

40‧‧‧內含中繼器之蛇管

410‧‧‧蛇管

420‧‧‧可程控輸出輸入介面

4201‧‧‧電訊號輸入阜

4202‧‧‧電訊號輸出阜

430‧‧‧顯示內部裝置之剖析圖，非專利之要件

4071-4079‧‧‧本發明之任一種中繼器

4071n,4072n,4074n,4075n,4076n,4079n‧‧‧表示任意數目之串接中繼器鏈路

5101-5103‧‧‧中繼光訊號與光能

520‧‧‧外加中繼光能

530‧‧‧任意桌子(或農場，車子…)A

540‧‧‧任意桌子(或農場，車子…)B

550‧‧‧環境光源(如外在光能照明燈具或白光雷射或太陽光等任意組合之散射之環境光)

60‧‧‧內含本地震盪發光光源元件與電塞取/擷取多工器之電訊號處理元件組

610‧‧‧電塞入/擷取多工器

620‧‧‧電開關

630‧‧‧本地震盪發光光源元件之電訊號輸入埠

640‧‧‧本地震盪發光光源元件之電訊號輸入匯流排

650‧‧‧電訊號處理元件組之電訊號輸入埠

660‧‧‧電訊號處理元件組之電訊號輸入匯流排

670‧‧‧電訊號處理元件組之電訊號輸出匯流排

680‧‧‧電塞入/擷取多工器之電訊號輸入匯流排

690‧‧‧電塞入/擷取多工器之電訊號輸出匯流排

710‧‧‧任意一個光纖通信系統

720‧‧‧任意一個光纖通信系統

730‧‧‧任意一個電腦網路

740‧‧‧任意一個可攜式裝置無線電波通信網路，如無線電話，手機，PDA,iPhone,iPAD，電子書之網路

750‧‧‧任意一個電子影音攝取裝置，如數位相機，錄影機，攝影機…

上文已參考以下圖式說明本發明之非限制性且非詳盡之具體實施 例，其中各圖式中相同參考數字表示相同組件，除非以其他方式指定。

第1圖所示為光訊號與光能中繼器裝置示意圖，以輔助描述光訊號與光能中繼器內之組件實現中繼功能之方法與實用性。

第2圖所示為光訊號與光能中繼器裝置示意圖，為顯示一種可採行之具體實施例，以輔助描述光訊號與光能中繼器內之電訊號處理元件組採用白光本地振盪器組件實現中繼功能之方法與新穎性。

第3圖所示為可程式控制式中繼器裝置示意圖，以輔助描述光訊號與光能中繼器內之採用可程式控制組件實現中繼功能之方法與實用功能擴充性。

第4圖所示為組合中繼器與蛇管示意圖，為顯示一種可採行之具體機械構造實施例，以輔助描述光訊號與光能中繼器之改變空間方向之方法與裝置新穎性。

第5圖所示為中繼器之空間擺放示意圖，以輔助描述運用本發明之中繼器延長距離之進步性，與改變中繼器轉變通信鏈路之空間布局方法與系統。

第6圖所示為具有訊號塞取功能之光訊號與光能中繼器裝置示意圖，以輔助描述運用本發明之採用混合傳輸速率的通信傳輸方法與系統新穎性。

第7圖所示為光纖通信系統採用光訊號與光能中繼器裝置作為延長通信距離之雙向通信示意圖。

本發明本身以及較佳裝置組合模式、進一步展現應用於系統延長距離與提供自有能源之優點，將藉由參照以下面說明性實施例之描述並結合閱讀附加圖示而能被最佳地瞭解，惟所述較佳實施例僅做一說明而非用以限定本發明。

如第1圖所示，光訊號輸入與光能輸入110包含輸入光通訊信號與輸入光能。光訊號輸入採用5顆白光發光二極體，以OOK(ON-OFF Keying)數位調變，使白光信號成為明暗閃爍之輸入光通訊信號110，此光訊號之光波為非同調光波直接振幅調變。光能輸入110部份，直接使用此光訊號光之直流信號部分能量。

於本實施例中，光波照射光伏接收轉換器元件組120採用目前市面上俗稱太陽能板的光伏接收轉換器，其型號為SINONAR SC5030。 光訊號輸入與光能輸入110之光波照射光伏接收轉換器元件組120，會使光訊號輸入與光能輸入110之光波經光伏效應，使光伏接收轉換器元件組120產生電訊號與電能。將光伏接收轉換器元件組120產生之電訊號，經電訊號匯流排電路130送至電訊號處理元件組150，將需要中繼傳輸的通信訊號恢復重製出來，經恢復重製的電訊號，經電訊號匯流排電路1301，送至發光光源元件組170。於本實施例中，發光光源元件組170採用目前市面上用於腳踏車前燈之白光發光二極體5顆，或一般實驗用紅光發光二極體，或一般實驗用綠光發光二極體，經電光轉換後，將電訊號轉換為光訊號180輸出。將光伏接收轉換器元件組120產生之電能，經電能流匯流排電路140送至電能處理元件組160，電訊號處理元件組150與發光光源元件組170，並經發光光源元件組170將電能轉換為光能輸出180，做為中繼光能供光能傳輸使用。

本實施例證明可同時傳遞光訊號與光能量，特別是OOK keying調變時，可以不加入電能處理元件組160，電訊號處理元件組150，而直接將電訊號匯流排電路130與電能流匯流排電路140並聯，將電訊號與電能同時匯入發光光源元件組170，亦可實現本發明之光訊號與光能中繼之效果。

第2圖所示為光訊號與光能中繼器裝置示意圖，為顯示一種可採行之具體實施例，以輔助描述光訊號與光能中繼器內之電訊號處理元件組採用白光本地振盪器組件實現中繼功能之方法與新穎性。 如第2圖所示，加入作為本地震盪器元件210並與電訊號處理元件組150合組為一新組件，內含本地震盪發光光源元件之電訊號處理元件組20，如採用目前市面上用於乾電池式手電筒照明的白光發光二極體所發射之白光或使用白光雷射，則本地震盪發光光源元件所發射之光波220，可使入射之OOK keying之信號於光訊號輸提供額外光能入射光伏接收轉換器元件組120，經過如本發明第1圖之中繼器10，可於光訊號輸出與光能輸出180，觀察到光訊號與光能強度增強現象。在實施本地震盪實驗時，光能輸入110部份，尚可接受非傳輸用之散射太陽光波，即於白晝亦可使用。

第3圖所示為可程式控制式中繼器裝置示意圖30，以輔助描述光訊號與光能中繼器內之採用可程式控制組件實現中繼功能之方法與實用功能擴充性。如第3圖所示，輸入之程式可經由控制程式指令輸入之人機介面裝置310，經可程控信號匯流排3401輸入到微電腦裝置320，用以預先將可程式控制式中繼器裝置30運作所需之程序作程式化輸入，經由可程控信號匯流排3401，亦可接收微電腦裝置320收集之中繼器裝置10與本地震盪發光光源210的回饋信號，作 為控制程式修正調整之使用。微電腦裝置320內之程式可經由可程控信號匯流排3402傳送至顯示裝置330，而顯示裝置330可將顯示之資訊或由觸控顯示裝置330輸入之信號由可程控信號匯流排3402回傳至微電腦裝置320，作為微電腦裝置320控制使用。控制程式指令輸入之人機介面裝置310之指令亦可由可程控信號匯流排3403傳給顯示裝置330，而顯示裝置330之資訊亦可由可程控信號匯流排3403傳送給控制程式指令輸入之人機介面裝置310，作為人機介面裝置訊號處理蒐集使用。可程控信號匯流排3404傳輸微電腦裝置320控制本地震盪發光光源元件210之控制訊號，本地震盪發光光源元件210發光之光訊號特徵，可經由本地震盪發光光源元件210內附之感測器，將訊號經可程控信號匯流排3404回饋給微電腦裝置320，作為穩定光源輸出光訊號特徵之控制，如光強度大小，光相位控制，光頻譜控制，光偏極控制等等，使光訊號輸出與光能輸出180獲致最佳的效能。可程控信號匯流排3405傳輸微電腦裝置320控制光伏接收轉換器元件組120之控制訊號，使光伏接收轉換器元件組120接收本地震盪發光光源元件210發光之光訊號特徵與光訊號輸入與光能輸入110之光訊號特徵達到最佳接收效果，並可產生同偏極混波，同調混波等效果，使光訊號輸出與光能輸出180獲致最佳的效能。可程控信號匯流排3405回饋給微電腦裝置320有關光伏接收轉換器元件組120本身之環境參數，如溫度，溼度，環境光量，及本地震盪發光光源元件210所發射之光波特徵，與光訊號輸入與光能輸入110所發射之光波特徵，供微電腦裝置320運算使用。可程控信號匯流排3406傳輸微電腦裝置320控制電能處理元件組160之控制訊號，使電能處理元件組160執行電能處理程式，進行最佳化電能輸出管理分配，節省中繼器10本身運作所需之 電能消耗，並可回饋電能處理元件組160之電能流匯流排電路140所收集之電能資訊，供微電腦裝置320運算使用。可程控信號匯流排3407傳輸微電腦裝置320控制電訊號匯流排電路130之控制訊號，使控制電訊號匯流排電路130可執行交換，終止等指令，可程控信號匯流排3407回饋給微電腦裝置320有關控制電訊號匯流排電路130之電訊號傳輸狀態，供微電腦裝置320運算使用，如偵測到電訊號微弱，微電腦裝置320可增加本地震盪發光光源元件210能量，或控制光伏接收轉換器元件組120之偏壓，接收光角度，接收光偏極等參數，以增強接收通信訊號之效能。可程控信號匯流排3408傳輸微電腦裝置320控制電訊號處理元件組150之控制訊號，使電訊號處理元件組150執行各種電訊號之信號處理之運作，使通信訊號得以作最佳化信號處理，可程控信號匯流排3408回饋給微電腦裝置320有關控制電訊號處理元件組150之通信訊號劣化之參數資訊，供微電腦裝置320運算使用。可程控信號匯流排3409傳輸微電腦裝置320控制電能流匯流排電路1401，經電能流匯流排電路1402與電能流匯流排電路1403分別分配給電訊號處理元件組150與發光光源元件組170之電能多寡與時序，使電能分配給電訊號處理元件組150與發光光源元件組170能獲得最佳之電能分配，終止與交換，並可經由電能流匯流排電路1403傳輸需要中繼之光能經由發光光源元件組170轉換輸出。可程控信號匯流排3408回饋給微電腦裝置320有關電能流匯流排電路1401-1403之電能參數資訊，供微電腦裝置320運算使用。可程控信號匯流排3410傳輸微電腦裝置320控制電訊號匯流排電路1301之控制訊號，使控制電訊號匯流排電路1301可執行交換，終止等指令，可程控信號匯流排3410回饋給微電腦裝置320有關控制電訊號匯流排電路1301之電訊號 傳輸狀態，供微電腦裝置320運算使用，如偵測到電訊號微弱，微電腦裝置320可增加電訊號處理元件組150之輸出電訊號強度與效能，以增強傳輸通信訊號經發光光源元件組170輸出之效能。可程控信號匯流排3411傳輸微電腦裝置320控制發光光源元件組170之控制訊號，使發光光源元件組170輸出最佳程式化控制之光能與光訊號，達到光能與光訊號中繼傳輸之目的。可程控信號匯流排3411回饋給微電腦裝置320有關發光光源元件組170之輸出光能與光訊號特徵，供微電腦裝置320運算使用，如平衡光能與光訊號之光量大小，偏極狀態，光束空間分佈，傳輸時序等等參數之回饋運算，使輸出的光能與光訊號中繼傳輸效能最佳化。

第4圖所示為組合中繼器與蛇管示意圖，為顯示一種可採行之具體機械構造實施例，以輔助描述光訊號與光能中繼器之改變空間方向之方法與裝置新穎性。所採用之中繼器亦可為中繼器10，或中繼器20。此第4圖所示之組合中繼器與蛇管示意圖係以中繼器30為例與蛇管410組合顯示可行之具體機械構造組合方式之一。蛇管410所採用之材質為純化材質，混合材質，或組合材質，以能任意彎曲，並能固定形狀之方式為主要功能特徵。純化材質，如金屬、橡膠、塑膠、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材等單一材質，利用物質之延展性、張力、應力等特性提供蛇管固定支撐功能。混合材質，如金屬、橡膠、塑膠、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材等兩種以上之材質混合，利用混合物質之延展性、張力、應力等特性提供蛇管固定支撐功能。組合材質，如金屬、橡膠、塑膠、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材等兩種以上之材質組合，利用組合混合物質之延展性、張 力、應力等特性提供蛇管固定支撐功能。本發明之蛇管不限任何形狀與機械結構，第4圖所示之蛇管410所採用之立體形狀為圓柱形管狀結構，係為顯示可行之具體機械構造組合方式之一，以便於說明實施例。中繼器中各組成元件，可放至於蛇管之內、外或材質之中，或與材質混合或組合。第4圖所示之中繼器30以示意圖方式放至於蛇管410之內，係為顯示可行之具體機械構造組合方式之一，以便於說明實施例，430顯示內部裝置之剖析圖，非專利之要件，僅作實施例方便理解中繼器之部分元件放置於蛇管410之內。 中繼器30中所採用之光伏接收轉換器元件組120可分為三部分，其第一部分，如太陽能矽晶片，與蛇管410之材質鑲嵌組合於蛇管410之材質中，作為接收光訊號輸入與光能輸入110使用；光伏接收轉換器元件組120之第二部份，如薄膜太陽能高分子材質，以塗抹或鍍膜技術附著於蛇管410之材質外，作為接收光訊號輸入與光能輸入110使用；光伏接收轉換器元件組120之第三部份，則放於蛇管410之管內，於圖四中未另標示，惟以蛇管410正上方射入蛇管內之光訊號輸入與光能輸入110表示蛇管內包含光伏接收轉換器元件組120之第三部分；此三部分可顯示本發明中組成元件於蛇管之內、外、中均可組合之可分散性，與具體機械構造組合之不受拘限性，以顯示本發明之創新性與應用性。圖四所示之顯示裝置330與蛇管410之材質鑲嵌組合於蛇管410之材質中，但亦可如光伏接收轉換器元件組120分為三部分，與與蛇管410之材質任意組合。控制程式指令輸入之人機介面裝置310，於圖四顯示為一簡易型搖桿裝置，僅為實施例說明用，可不侷限於此種裝置。420可程控輸出輸入介面面板後方具有電子電路元件，整合控制程式指令輸入之人機介面裝置310與顯示裝置330及4201電訊號輸入阜與 4202電訊號輸出阜等電子電路接口裝置，方便本發明與其他通信與能源裝置連接使用。

第5圖所示為中繼器之空間擺放示意圖，以輔助描述運用本發明之中繼器延長距離之進步性，與改變中繼器轉變通信鏈路之空間布局方法與系統。第5圖所示為左上方為一三維空間直角座標系統示意圖，為說明實施例使用，惟本發明機械結構可任意扭轉為任一方向，故不侷限於三維空間直角座標系統之應用。光訊號輸入與光能輸入110經通信鏈路之某一中繼器4050，光訊號輸出與光能輸出180即為下一級中繼器4051之光訊號輸入與光能輸入，經中繼器4051的光訊號輸出與光能輸出181即為下一級中繼器4052之光訊號輸入與光能輸入，以此類推，達到中繼光訊號與光能之目的。經中繼器4052的於較低之空間階層傳遞給中繼器4052後，可經由中繼器4053將光訊號輸出與光能輸出182光訊號輸出與光能輸出183而將訊號經中繼器4054轉接至較高空間階層。此實施例顯示可經由中繼器4050一個中繼器將光訊號與光能換空間階層傳遞，亦可由中繼器4053與中繼器4054兩個中繼器將光訊號與光能換空間階層傳遞，以此可類推轉換空間位置可經由一個以上之中繼器作任意排列組合，達到轉換空間位置之目的。經中繼器4054的光訊號輸出與光能輸出184，再經中繼器4055光訊號輸出與光能輸出185，再經中繼器4056的光訊號輸出與光能輸出186，再經中繼器4057的光訊號輸出與光能輸出187，再經中繼器4058的光訊號輸出與光能輸出188，再經中繼器4059的光訊號輸出與光能輸出189，將光訊號輸出與光能輸出帶回到光訊號輸入與光能輸入110之同一樓層，此實施例說明本發明之組合，可以形成一環形網路拓撲架構 。光訊號輸出與光能輸出189送至圖五所示右方桌A 530與下方桌子B 540，此兩桌子A與B為示意圖，亦可為任意之農場A,B或車子A,B；作為中繼器轉換應用任意場域或任意應用系統之說明使用，不侷限於本發明之圖示。以桌上之應用為例，本發明之中繼器4060與中繼器4061可作為桌子A 530與桌子B 540之光訊號與光能中繼使用。中繼器4060之光訊號輸出與光能輸出可因光波自然擴束，為說明本實施例，可概分為光訊號輸出與光能輸出5101與光訊號輸出與光能輸出5102兩個不同的有效中繼方向，表示光訊號輸出與光能輸出5101經中繼器4060之中繼光訊號與光能可以被放置於中繼器4061蛇管內之光伏接收轉換器元件組之第三部份所接收；而另一部分光訊號輸出與光能輸出5102可以被中繼器4061蛇管外的光伏接收轉換器元件組之第二部份所接收；光伏接收轉換器元件組120表示光伏接收轉換器元件組之第一部分，則可接收如550環境光源(如外在光能照明燈具或白光雷射或太陽光等任意組合之散射之環境光)，作為光能中繼之使用。此圖示之說明揭露，中繼光訊號與光能之鏈路中，可任意接收外在環境光源或整合不同方向之中繼光訊號，使光訊號輸出與光能輸出5103能獲致最佳效能。

第6圖所示為具有訊號塞取功能之光訊號與光能中繼器裝置示意圖，以輔助描述運用本發明之採用混合傳輸速率的通信傳輸方法與系統新穎性。內含本地震盪發光光源元件與電塞取/擷取多工器之電訊號處理元件組60包含一電塞取/擷取多工器610，一電開關620，一電訊號處理元件組150，一本地震盪發光光源元件210，經由電塞入/擷取多工器之電訊號輸入匯流排680輸入之電訊號可 經由電塞入/擷取多工器610訊號處理後送至電開關620，並可選擇將訊號接至本地震盪發光光源元件之電訊號輸入埠630或電訊號處理元件組之電訊號輸入埠650。選擇之一是將訊號接至本地震盪發光光源元件之電訊號輸入埠630，經本地震盪發光光源元件之電訊號輸入匯流排640傳送至本地震盪發光光源元件210，經本地震盪發光光源元件將訊號塞入至中繼器10中，再經由中繼器10將塞入訊號轉換為光訊號180輸出。另一選擇是將訊號接至電訊號處理元件組之電訊號輸入埠650，經電訊號處理元件組之電訊號輸入匯流排660將訊號塞入至中繼器10中，再經由中繼器10將塞入訊號轉換為光訊號180輸出。自中繼器10中擷取之訊號可以經電訊號處理元件組之電訊號輸出匯流排670傳送到電塞取/擷取多工器610，經過信號處理後，將擷取之訊號經由電塞取/擷取多工器之電訊號輸出匯流排690輸出電訊號。此實施例揭露可將中繼器與網際網路通信裝置作信號交換結合，有助於作網際網路之橋接與路由之擴充功能使用。

第7圖所示為光纖通信系統採用光訊號與光能中繼器裝置作為延長通信距離之示意圖。任意一個光纖通信系統710之輸出光訊號，可以作為中繼器4070之光訊號輸入與光能輸入110，經中繼器4070之光訊號輸出與光能輸出180，可以作為中繼器4071之光訊號輸入與光能輸入，經由中繼器4071之光訊號輸出與光能輸出181，任意數目之串接中繼器鏈路4071n表示有任意數目之中繼器串接形成光訊號與光能之中繼鏈路，這任意數目之串接中繼器鏈路4071n之光訊號輸入與光能輸入，即為中繼器4071之光訊號輸出與光能輸出181，經過中繼器鏈路4071n之為光訊號輸出與光能輸出182。以 中繼器4071為例，說明中繼器鏈路可與電腦通信網路橋接之一種方式，但不侷限本發明所說明之方式。電腦通信網路可以電腦通信塞入/擷取多工裝置，經電塞取/擷取多工器之電訊號輸入匯流排680可將電腦通信訊號經過中繼器4071，塞入到中繼器鏈路，再傳送到中繼鏈路中之任意網路終端裝置，如無線通信網路740中之可攜式裝置，或遙控遠距攝影裝置750，或最後傳送到任意一個光纖通信系統720。經由電塞取/擷取多工器之電訊號輸出匯流排690，亦可將光纖通信系統710之通信訊號擷取到電腦通信網路之中。光訊號輸出與光能輸出182即為中繼器4072之光訊號輸入與光能輸入，無線通信裝置可以經由電訊號輸出阜4202將中繼鏈路上之信號擷取出來，亦可將訊號經由電訊號輸入阜4201塞入到中繼器4072，再經由中繼鏈路傳送至此通信系統之任一中終端裝置中。無線通信網路740中所包含之任意無線通信裝置可與無線通信網路可攜式裝置經由無線電波作雙向通信，使通信信號得以雙向傳送於此中繼通信鏈路之中。中繼器4072之光訊號輸出與光能輸出183即為任意數目之串接中繼器鏈路4072n之光訊號輸入與光能輸入，經中繼器鏈路4072n之光訊號輸出與光能輸出184為中繼器4073之光訊號輸入與光能輸入。經中繼器4073之光訊號輸出與光能輸出185，即為中繼器4074之光訊號輸入與光能輸入。經中繼器4074之光訊號輸出與光能輸出186，即為任意數目之串接中繼器鏈路4074n之光訊號輸入與光能輸入。經任意數目之串接中繼器鏈路4074n之光訊號輸出與光能輸出187，即為中繼器4075之光訊號輸入與光能輸入。經中繼器4075之光訊號輸出與光能輸出188，即為任意數目之串接中繼器鏈路4075n之光訊號輸入與光能輸入。經任意數目之串接中繼器鏈路4075n之光訊號輸出與光能 輸出189，即為中繼器4076光訊號輸入與光能輸入。經中繼器4076之光訊號輸出與光能輸出190，即為任意數目之串接中繼器鏈路4076n之光訊號輸入與光能輸入。經任意數目之串接中繼器鏈路4076n之光訊號輸出與光能輸出191，即為中繼器4077光訊號輸入與光能輸入。經中繼器4077之光訊號輸出與光能輸出192，即為中繼器4078光訊號輸入與光能輸入。中繼器4078之光訊號輸出193，即為任意一個光纖通信系統720之光訊號輸入訊號。以上自光訊號輸入與光能輸入110，經光訊號輸出與光能輸出180-193之中繼光通信鏈路，可視為任意一個光纖通信系統710至任意一個光纖通信系統720之下行中繼通信鏈路。自任意一個光纖通信系統720之光訊號輸出與光能輸出194，經中繼器4079，再經光訊號輸出與光能輸出195，再經中繼器鏈路4079n，再經光訊號輸出與光能輸出196，傳送信號至任意一個光纖通信系統710之上行中繼通信鏈路。由此上行與下行通信中繼鏈路，可以建構雙向通信鏈路，同時進行雙向通信。於上行通信中繼鏈路中，亦可如同通信中繼鏈路，橋接任何通信裝置、系統或網路，本發明實施例之上行通信中繼鏈路以塞入/擷取任意一個電子影音攝取裝置750之訊號，如數位相機，錄影機，攝影機…等訊號，以利揭露本發明可應用於遙測、遙控或遠距農場與教室等不受本發明所侷限場所的雙向中繼鏈路建構之應用性。如第7圖所示，任意一個電子影音攝取裝置750之訊號，可經由680電塞入/擷取多工器之電訊號輸入匯流排將所攝取之影音信號塞入任一中繼器，如中繼器4079，再傳送至此通信系統之任一終端裝置，如任意一個可攜式裝置無線電波通信網路740之可攜式裝置，如PDA，使遠端遙控人員可及時了解災區情形，作為指揮或新聞報導，聯絡等多種應用用途使用。遙控人員亦可將控制 訊號利用此通信中繼鏈路傳送，經電塞入/擷取多工器之電訊號輸出匯流排690擷取下來，傳送至任意一個電子影音攝取裝置750，作為遠距操控使用。

本發明可應用於各種有線通信，無線通信，多波道通信，交換通信系統與網際網路之中。本發明可應用於各種通信網路拓撲架構之組合建置，成為各種通信交換器，橋接器，路由器，主被動連接器，分配器之關鍵性組件。本發明可與各式調變與解調技術結合，應用於各種調變與解調技術之通信系統與通信網路之中。本發明可與各式多工與解多工技術結合，應用於各種調變與解調技術之通信系統與通信網路之中。本發明可與各式太陽能技術結合，應用於各種太陽能產品之擴增通信應用衍生性產品之中。。本發明可與各式照明技術結合，應用於各種照明產品之擴增通信應用衍生性產品之中。本發明可與各式軟性電子技術結合，應用於各種軟性電子產品，軟性電子書產品，可攜式消費性電子產品之擴增通信與能源的應用衍生性產品之中。本發明可與各式遙控電子技術結合，應用於各種遙控電子產品之擴增通信與能源的應用衍生性產品之中。本發明可與各式感測防災電子技術結合，應用於各種感測防災電子產品之擴增通信與能源的應用衍生性產品之中，協助災區建立暫時性快速建立之組合通信系統使用。本發明可與各式固定通信網路，移動通信網路，或混合移動與固定之通信網路技術結合，應用於各種固定通信網路，移動通信網路，或混合移動與固定之通信網路技術的應用衍生性產品之中。本發明可以多個農業自動化工具機或機器人技術結合，應用於各種農業自動化工具機或機器人從事農業生產的工作，並可再與遙控電子技術結合，協助 無人化農場的農業生產訊號之傳遞。本發明之太陽能轉換訊號可因中繼器分散各地點可以作為各分散地點之太陽能狀態即時感測器，並經過本發明之中繼器，連續傳輸到合適到智慧電網管控中心，提供智慧電網的智慧型收集太陽能管控使用，本發明之技術可與其他智慧電網技術結合，為將來綠色能源、再生能源、綠色光電等相關系統提供關鍵性零組件技術。

雖然已對目前視為本發明之範例性具體實施例進行說明並描述，但應熟悉技術人士與應熟悉相關衍生性應用人士應明瞭，其他不同之修改或以等效物替換，皆不背離本發明之真實範疇。此外，應熟悉技術人士與應熟悉相關衍生性應用人士可完成許多修改以使特殊狀況適應本發明的原理，而不脫離發明所述的核心發明理念，因此，本發明不限於所揭示的特定具體實施例，而是本發明包括屬於隨附申請專利範圍內的所有具體實施例。

110‧‧‧光訊號輸入與光能輸入

120‧‧‧光伏接收轉換器元件組

130‧‧‧電訊號匯流排電路

1301‧‧‧電訊號匯流排電路

140‧‧‧電能流匯流排電路

1401-1403‧‧‧電能流匯流排電路

150‧‧‧電訊號處理元件組

160‧‧‧電能處理元件組

170‧‧‧發光光源元件組

180‧‧‧光訊號輸出與光能輸出

如第1圖所示，光訊號輸入與光能輸入110包含輸入光通訊信號與輸入光能，光訊號輸入與光能輸入兩部份光波可為獨立光束或混合光波，光波成份可為同調光與非同調光波，光能部份可包含傳輸之光能與非傳輸之環境光波能源及非傳輸之環境光波。例如：太陽光波、路燈、桌燈、各種照明用燈、廣告燈、景觀燈、舞台燈、月光、黑體輻射等光能來源可視為非傳輸之環境光波能源或非傳輸之環境光波。非傳輸之環境光波能源使本發明之中繼器可獲得非傳輸能源之環境能源供應。傳輸之光能可為各種光源之受調變與未受調變之光能，例如：白光LED光波、雷射光波、各種半導體發光二極體、各種照明用燈、各種光能傳輸光源、各種與光訊號相同之光源所發射之光能。光訊號輸入則為受調變或經多工之光波，光訊號輸入使用之光波為載波，載有需通信傳遞之各種調變或多工訊息。

光訊號輸入與光能輸入110之光波照射光伏接收轉換器元件組120，會使光訊號輸入與光能輸入110之光波經光伏效應，使光伏接收轉換器元件組120產生電訊號與電能。將光伏接收轉換器元件組120產生之電訊號，經電訊號匯流排電路130送至電訊號處理元件組150，將需要中繼傳輸的通信訊號恢復重製出來，經恢復重製的電訊號，經電訊號匯流排電路1301，送至發光光源元件組170，經電光轉換後，將電訊號轉換為光訊號180輸出。將光伏接收轉換器元件組120產生之電能，經電能流匯流排電路140送至電能處理元件組160，將電能雜訊濾除、穩壓、儲能，並將穩定的電位電能經電能流匯流排電路1401分送至電能流匯流排電路1402與電能流匯流排電路1403。經電 能流匯流排電路1402可提供電訊號處理元件組150中各元件所需電能。經電能流匯流排電路1403可提供發光光源元件組170中各元件所需電能，並經發光光源元件組170將電能轉換為光能輸出180，做為中繼光能供光能傳輸使用。

Claims (10)

1. 一種用於無線光通信訊號與無線光能傳輸的中繼方法，包括下列步驟：提供一中繼裝置，放置於前一裝置與後一裝置之間，提供同時或非同時傳送中繼無線光通信訊號與中繼無線光能之功能，延伸光通信訊號或光能之傳輸距離，可提供無線光通信系統自有能源與節約中繼器所需能源；係以電訊號處理與電能處理方式將訊號與能量再重製；其中前一裝置，可為與本發明之中繼裝置相同之裝置，亦可為與本發明之中繼裝置不同之裝置，但功能得以轉換成為兼容之其它光通信訊號系統或光能系統之來源裝置；其中後一裝置，可為與本發明之中繼裝置相同之裝置，亦可為與本發明之中繼裝置不同之裝置，但功能得以轉換成為兼容之其它光通信訊號系統或光能系統之接收裝置；其中的中繼裝置之光能來源，可為中繼裝置自環境背景輻射或太陽光或環境提供之額外光源吸收，成為中繼系統之自有能源；其中的額外光源，可為本地震盪光源，或白光或雷射光，產生同調或非同調接收效果，使無線光通信訊號中繼傳輸功能提升；其中的中繼裝置，於某一時間可用於僅提供光能中繼傳輸功能，而不作同時傳輸無線光通信訊號使用；其中的中繼裝置，於某一時間可用於僅提供無線光訊號中繼傳輸功能，而不作同時光能傳輸使用；其中延伸光通信訊號或光能之傳輸距離，可延伸至三維空間使用， 將中繼裝置使其中的中繼裝置可用但不侷限於包括：戶外，或戶內，或跨樓層，或跨隔間，或置入任意建築裝潢結構內，或置入移動物體結構內，或獨立的外觀機械結構內；其中的中繼裝置，可以網路拓撲結構連接多個中繼裝置，組合成為智慧型光能傳輸網路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線光通信訊號與無線光能傳輸的連接中繼方法，其中的中繼裝置，適用各種之多路復用通信技術之協議架構；包括但不限於其中的中繼裝置，提供同步分時多工或非同步分時多工或分碼多工或分域多工或分頻多工，或任意組合兩種以上多工方式之方法，多工傳送中繼無線光通信訊號與中繼無線光能；包括但不限於其中的中繼裝置，提供分時多工，分頻多工.分波多工，分域多工，分碼多工等多工通信技術之協定架構；包括但不限於其中的中繼裝置，可塞入與擷取本發明之中繼裝置以外之通信裝置或通信系統或通信網路之訊號，提供多信道無線光通信訊號與無線光能傳輸的連接中繼功能；包括但不限於其中的中繼裝置，可提供必要之通信協議資料訊號的橋接中繼功能；包括但不限於其中的中繼裝置，可提供必要之遙控協議資料訊號的中繼功能；包括但不限於其中的中繼裝置，可提供必要之能量協議資料訊號的中繼功能；其中前一裝置，可為與本發明之中繼裝置相同之裝置，亦可為與本發明之中繼裝置不同之裝置，但功能得以轉換成為相容之其他光通信訊號系統或光能系統之來源裝置； 其中後一裝置，可為與本發明之中繼裝置相同之裝置，亦可為與本發明之中繼裝置不同之裝置，但功能得以轉換成為相容之其他光通信訊號系統或光能系統之接收裝置；其中的中繼裝置，可以塞入與擷取中繼裝置外之通信裝置或通信系統或通信網路之訊號，可提供多通道無線光通信訊號與無線光能傳輸的連接中繼功能；可提供必要之通信協定資料訊號的橋接中繼功能；可提供必要之遙控協定資料訊號的中繼功能。
3. 一種整合的無線光訊號與無線光能之傳輸的中繼裝置，包含：一個至多個可整合無線光訊號與無線光能的光伏接收轉換元件組，一個至多個可整合無線光訊號與無線光能的電訊號處理元件組，一個至多個可整合無線光訊號與無線光能的電能處理元件組，一個至多個可整合無線光訊號與無線光能的發光光源元件組，一個至多個可整合無線光訊號與無線光能的電輸出入電路匯流排。其中各項元件與連接各元件組之電路匯流排，可外接可整合無線光訊號與無線光能的控制程式指令輸入之人機介面裝置、可整合無線光訊號與無線光能的搖控制程式指令輸入之人機介面裝置、可整合無線光訊號與無線光能的微電腦裝置、可整合無線光訊號與無線光能的顯示裝置、可整合無線光訊號與無線光能的可程控信號匯流排，以可整合無線光訊號與無線光能的電腦程式指令控制操作。
4. 如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，其中之光伏接收轉換元件組可任意組合包含一個至多個光伏接收轉換元件，光伏光電轉換元件，光伏影像感測元件；其中接收元件之組裝可為分散元件式或積體式元件或混合分散式 與積體式元件裝置；其中光伏接收轉換元件組內所使用的光伏接收轉換元件之材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，可施作於各種外觀形狀之機械結構體之內、外部或嵌鑲於結構體中。其中所採用之外觀機械結構所採用之材質可為純化材質，混合材質，或組合材質，以能任一彎曲，並能固定形狀之方式為主要功能特徵。純化材質，如金屬、橡膠、塑膠、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材、蛇管材料等單一材質，利用物質之延展性、張力、應力等特性提供外觀機械結構固定支撐功能。混合材質，如金屬、橡膠、塑膠、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材等兩種以上之材質混合，利用混合物質之延展性、張力、應力等特性提供外觀機械結構固定支撐功能。組合材質，如金屬、橡膠、塑膠、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材、蛇管材料等兩種以上之材質組合，利用組合混合物質之延展性、張力、應力等特性提供外觀機械結構固定支撐功能；光伏接收轉換元件組內所使用的光伏接收轉換元件，亦可分散分佈配置於一個以上之外觀形狀之機械結構體之內、外部或嵌鑲於結構體中；其中光伏接收轉換元件組內所使用的光伏接收轉換元件，可與其他電子電路組裝為硬式電子電路裝置或軟式電子電路裝置，或混合硬式電子電路裝置與軟式電子電路裝置成為可變硬度之電子電路裝置；其中光伏接收轉換元件，亦可採用暨有之應用於各種具有太陽能光電轉換功能之相關產品中之光伏接收轉換元件，與申請專利範圍第3項所述之光伏接收轉換元件組以外之各組成元件組合，成為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有太陽能光電 轉換功能之相關產品，擴增成為具有無線光通信與無線光能中繼應用性之衍生產品。光伏接收轉換元件組內所使用的軟式電子電路裝置或可變硬度之電子電路裝置中，光伏元件之材料可為半導體粉體塗料或染料光敏性材料，可塗裝於任何形狀與材料之物件，組合成為光伏接收轉換元件組之一部份；其中光伏接收轉換元件組可以鍍膜或貼附或組裝任意組合包含一個或多個：濾光鏡、衰減鏡、調相鏡、偏極鏡於一個至多個光伏元件之前，作為輸入光波之波長、強度、相位、偏極調整選擇之使用；其中本地震盪發光光源發射之一項光波，與申請專利範圍第2項所述之前一裝置發射之光訊號與光能輸出之一項光波，此二項光波可採用直接混波接收或同調混波接收於本項申請專利範圍之光伏接收轉換組件部。
5. 如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，其中之電訊號處理元件組，包含：匯流排電路、電訊號放大器、閥值器、可程式控制積體電路、數位訊號處理器、節能感測器、顯示器、控制訊號輸入、調變器、解調器、多工器、路由器、橋接器、電訊號塞入/擷取器、電塞取/擷取多工器、濾波器、電訊號重製器、本地震盪發光光源、電開關等可任意組合之一個至多個電子電路裝置；其中電訊號處理元件組中之電訊號放大器可任意組合包含一個至多個電壓放大器，電流放大器，轉阻放大器，轉導放大器，儀器放大器，數位放大器；其中電訊號處理元件組中之本地震盪發光光源發射之一項光波，與申請專利範圍所述之第1項所述之前一裝置發射之光訊號與光能輸出之一項光波，此二項光波可採用直接混波接收或同調混波 接收於申請專利範圍第3項所述之光伏接收轉換元件組；其中電塞取多任務裝置可選擇將外部塞入之電訊號，經由包括：本地震盪發光光源或電訊號處理組件部，進行中繼訊號處理；其中電訊號處理元件組之材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，或混合硬式電子電路裝置與軟式電子電路裝置成為可變硬度之電子電路裝置，可施作於各種外觀形狀之機械結構體。其中軟式電訊號處理元件組電子電路裝置，亦可採用暨有之應用於各種具有軟性電子功能之相關產品中之軟式電訊號處理元件，與電訊號處理元件組以外之各組成元件組合，成為如申請專利範圍第1項所述之中繼裝置，提供各種具有軟性電子功能之相關產品，擴增成為具有無線光通信與無線光能中繼應用性之衍生產品；其中電訊號處理元件組，適用於數位，類比或混合數位類比技術之信號調變資料型式，其中電訊號處理元件組電子電路裝置，亦可採用：暨有之應用於各種具有可攜式電子裝置功能之相關產品中之電訊號處理元件，與電訊號處理元件組以外之各組成元件組合，成為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有可攜式電子裝置功能之相關產品，擴增成為具有無線光通信與無線光能中繼應用性之衍生產品；或暨有之應用於各種具有遙控電子裝置功能之相關產品中之電訊號處理元件，與電訊號處理元件組以外之各組成元件組合，成為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有遙控電子裝置功能之相關產品，擴增成為具有無線光通信與無線光能中繼應用性之衍生產品；或暨有之應用於各種具有感測防災電子裝置功能之相關產品中之電 訊號處理元件，與電訊號處理元件組以外之各組成元件組合，成為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有感測防災電子裝置功能之相關產品，擴增成為具有無線光通信與無線光能中繼應用性之衍生產品；或暨有之應用於各種具有電子影音攝取裝置功能之相關產品中之電訊號處理元件，與電訊號處理元件組以外之各組成元件組合，成為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有電子影音攝取裝置功能之相關產品，擴增成為具有無線光通信與無線光能中繼應用性之衍生產品；其中電訊號處理元件組，採用之元件可用分散式電子電路元件或積體式電子電路元件或分散與積體式之組合電子電路元件。
6. 如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，其中之電能處理元件組，包含：匯流排電路，穩壓器、穩流器、濾波器、整流器、電流計、電壓計、功率計、電能計、電儲能器、節能積體電路、微處理器、微計算器、碳足跡計算器等可任意組合之一個至多個電子電路裝置；其中電能處理元件組之材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，或混合硬式電子電路裝置與軟式電子電路裝置成為可變硬度之電子電路裝置，可施作於各種外觀形狀之機械結構體；其中電能處理元件組採用之元件可用分散式電子電路元件或積體式電子電路元件或分散與積體式之組合；其中電儲能器可採用鋰電池、鋰鐵電池、電解質電池、水銀電池、氫電池、燃料電池、蓄電池、電容器電池、充電電池、生物電池、太陽能電池、再生能源電池、電容器等零個至多個一次電池或二次電池之電儲能裝置之任意組合； 其中電訊號放大器可任意組合包括一個至多個電壓放大器，電流放大器，轉阻放大器，轉導放大器，儀器放大器，數字放大器；其中電訊號處理組件部之材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，或混合硬式電子電路裝置與軟式電子電路裝置成為可變硬度之電子電路裝置，可施作於各種外觀形狀之機械結構體；其中電子電路裝置，亦可採用暨有之應用於各種具有軟性電子功能之相關產品中之軟式電訊號處理組件，與電訊號處理組件部以外之各組成組件部組合，成為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有軟性電子功能之相關產品，擴增成為具有無線光通信與無線光能中繼應用性之衍生產品；其中電訊號處理組件部，信號調變資料型式包括：數位，模擬或混合數字模擬之型式；其中電訊號處理組件部電子電路裝置，亦可採用：暨有之應用於各種具有可攜式電子裝置功能之相關產品中之電訊號處理組件，與本發明所述之電訊號處理組件部以外之各組成組件組合，成為如專利範圍第3項之中繼裝置，提供各種具有可攜式電子裝置功能之相關產品，擴增成為具有光訊號與光能中繼應用性之衍生產品；或暨有之應用於各種具有遙控電子裝置功能之相關產品中之電訊號處理組件，與本發明所述之電訊號處理組件部以外之各組成組件組合，成為如專利範圍第3項之中繼裝置，提供各種具有遙控電子裝置功能之相關產品，擴增成為具有光訊號與光能中繼應用性之衍生產品；或暨有之應用於各種具有感測防災電子裝置功能之相關產品中之電訊號處理組件，與本發明所述之電訊號處理組件部以外之各組成 組件組合，成為如專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有感測防災電子裝置功能之相關產品，擴增成為具有光訊號與光能中繼應用性之衍生產品；或暨有之應用於各種具有電子影音攝取裝置功能之相關產品中之電訊號處理組件，與本發明所述之電訊號處理組件部以外之各組成組件組合，成為如專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有電子影音攝取裝置功能之相關產品，擴增成為具有光訊號與光能中繼應用性之衍生產品。
7. 如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，其中之發光光源元件組，可任意組合包含一個至多個：白光發光二極體、雷射二極體、單色發光二極體、多色發光二極體、紅外發光二極體、紫外發光二極體、螢光燈、鹵素燈、日光燈、磷光燈、鈍氣燈、金屬氣體燈、金屬絲燈、有機發光光源、生物光源等元件與輔助驅動對應光源元件之電子電路；其中發光光源元件組之材料可為多種硬式材料與軟式材料之組合，或混合硬式電子電路裝置與軟式電子電路裝置成為可變硬度之電子電路裝置，可施作於各種外觀形狀之機械結構體。光源發光材料可為：有機發光材料；螢光發光材料；半導體材料；金屬材料；染料液體材料；或為前述材料之任意組合；各發光光源元件所組成之發光光波成份，可依採用各種不同的元件材料發光波長或顏色；所組成之發光光波成份，可包含任意組合之同調性高與同調性低之光線；輔助驅動對應光源元件之電子電路，可輸入各種調變，多工，交換之電訊號；其中發光光源元件組可鍍膜或貼附或組裝任意組合包含一個至多個：濾光鏡、衰減鏡、調相鏡、偏極鏡於一個或多個發光元件之 前，作為輸出光波之波長、強度、相位、偏極調整選擇之使用。其中發光光源元件，亦可採用暨有之應用於各種具有照明功能之相關產品中之照明元件，與申請專利範圍第3項所述之發光光源元件組以外之各組成元件組合，成為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，提供各種具有照明功能之相關產品，擴增成為具有通信與光能中繼應用性之衍生產品。
8. 如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，其中之各項組件與連接各組件部之匯流排，可外接控製程序指令輸入之人機接口裝置、搖桿裝置、控製程序指令輸入之人機接口裝置、微電腦裝置、顯示裝置、可程控信號匯流排，以計算機程序指令控制操作；此中繼裝置可採用外觀機械結構包覆，所採用之外觀機械結構材質包括：純化材質，混合材質，或組合材質；外觀機械結構以能任一彎曲，並能固定形狀之可撓式外觀機械結構包覆方式為主要機械結構功能特徵；其中純化材質包括：金屬、半導體、橡膠、塑料、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材、蛇管材料等單一材質，利用物質之延展性、張力、應力等特性提供外觀機械結構固定支撐功能；其中混合材質包括：金屬、半導體、橡膠、塑料、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材等兩種以上之材質混合，利用混合物質之延展性、張力、應力等特性提供外觀機械結構固定支撐功能；其中組合材質包括：金屬、半導體、橡膠、塑料、高分子材料、生物材料、紙、布、木材、土材、蛇管材料等兩種以上之材質組合，利用組合混合物質之延展性、張力、應力等特性提供外觀機械結構固定支撐功能；外觀機械結構亦可採用非可撓式或部分非可撓式包覆機械結構。
9. 一種用於無線光通信訊號與無線光能傳輸的中繼系統，包含至少 一個如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置，每個中繼裝置與前一裝置與後一裝置之間，以適當之距離放置，使光訊號與光能傳輸得以中繼傳輸，延長信號傳輸距離，組合成為中繼系統；其中前一裝置可為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置或其他通信系統之裝置；其中可提供如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置所相容之輸入光訊號與輸入光能；其他通信系統之裝置可為包含但不限於於某種有線通信系統、無線通信系統、多波道通信系統、交換通信系統、電話通信系統、電腦通信系統、廣播通信系統、遙控系統、ADSL通信系統、xDSL通信系統、FTTx通信系統、乙太網路通信系統、VoIP通信系統、有線電視cable modem通信系統、setup box通信系統、遊戲通信中繼系統、電視通信系統、微波中繼系統、車輛通信系統、移動通信系統、遙測通信系統、儀器通信系統、醫療通信系統、緊急通信系統、電力線通信系統、智慧電表通信系統、智慧電網通信系統、電子書桌通信系統、穿戴式電子裝置中之系統訊號格式相容之輸出裝置；其中後一裝置可為如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置或其他通信系統之裝置；其中可提供如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置所相容之輸入光訊號與輸入光能；其他通信系統之裝置可為包含但不限於於某種有線通信系統、無線通信系統、多波道通信系統、交換通信系統、電話通信系統、電腦通信系統、廣播通信系統、遙控系統、ADSL通信系統、xDSL通信系統、FTTx通信系統、乙太網路通信系統、VoIP通信系統、有線電視cable modem通信系統、setup box通信系統、遊戲通信中繼系統、電視通信系統、微波中繼系統、車輛通信系統、移動通信系統、遙測通信系統、儀器通信系統、醫療通信系統、緊急通信系統、電力線通信系 統、智慧電表通信系統、智慧電網通信系統、電子書桌通信系統、穿戴式電子裝置中之系統訊號格式相容之輸出裝置；其中一個中繼系統為一中繼鏈路，將一個上行中繼鏈路，與一個下行中繼鏈路，組合於一系統中，可組合成為雙向通信中繼系統，其中下行鏈路可組合具有無線光通信與無線光能中繼之感測防災電子裝置，快速佈建災區即時資訊情報下行回饋通信系統，上行鏈路可結合具有無線光通信與無線光能中繼之可攜式與遙控電子裝置，快速佈建災區即時資訊上行指揮管制通信系統，協助災區建立暫時性之組合式雙向通信中繼系統。
10. 一種用於無線光通信訊號與無線光能傳輸的中繼網路，包含至少一個如申請專利範圍第3項所述之中繼系統或如申請專利範圍第9項所述之雙向通信中繼系統，每個中繼系統為一中繼鏈路，可任意排列組合，連接成為中繼網路；其中可採用樹狀網路拓撲架構、環狀網路拓撲架構、匯流排狀網路拓撲架構、格狀網路拓撲架構；或前述各網路拓撲架構之任意排列組合；或包含但不限於至少一個各種無線光通信訊號與無線光能傳輸的中繼網路拓撲架構，可橋接至少一個以上之中繼網路拓撲架構組合成為中繼網際網路；其中可選用如申請專利範圍第7項所述之特定發光光源元件，作為中繼裝置發光光源元件組光源，可作為不同中繼網路拓撲架構組合成為中繼網際網路，可達到不同中繼網路拓撲架構之間橋接或路由或交換或主被動網路轉換或分配之功能；其中不同中繼網路拓撲架構可包含至少一個以上之暨有各式固定通信網路，移動通信網路，或混合移動與固定之通信網路； 其中移動通信網路可包含至少一個以上之農場自動化工具機或機器人，其中每個農場自動化工具機或機器人均組合一個以上之如申請專利範圍第3項所述之中繼裝置；並可再與遙控電子固定通信網路結合，其中固定通信網路包含至少一個以上之如申請專利範圍第5項所述之具有無線光通信與無線光能中繼之可攜式與遙控電子裝置，可組合成為一混合移動與固定之通信中繼網路，協助無人化農場的農業生產訊號之傳輸，亦可建構各種遠距操控農業自動化工具機或機器人從事農業生產的工作之時變拓撲彈性中繼網路；其中可橋接至少一個以上之雲端網路拓撲架構，組合成為伺服器中繼網際網路；其中關於申請專利範圍第7項所述之發光光源組件，可選用不同發光光源元器件作為中繼裝置發光光源組件部之光源，以用於組成所需不同之中繼網絡拓撲架構成為中繼網際網絡，可達到不同光波特徵傳輸之中繼網絡拓撲架構之間橋接或路由或交換或主被動網絡轉換或分配之功能；其中中繼網絡之任一中繼裝置可接收雷射光訊號與光能後，將訊號轉換為白光光源輸出光訊號與光能至下一個中繼器，達到中繼兼橋接不同光波特徵傳輸之中繼網絡之功能；其中所述之中繼網際網絡中如申請專利範圍第4項所述之其中光伏接收轉換組件之太陽能轉換訊號，提供了分散各地點之太陽能狀態實時傳感信息功能，可因中繼器分散於網際網絡各地點，並經過中繼網際網絡之各中繼裝置、系統、網絡、網際網絡，連續傳輸太陽能狀態傳感信息到合適到智能電網管控中心，提供智能電網收集太陽能管控信息； 其中所述之中繼網絡或中繼網際網絡可與其它智能電網技術結合，提供綠色能源、再生能源、綠色光電等相關節能裝置或系統之光訊號與光能中繼網際網路；其中所述之中繼網際網絡，提供車輛通信功能，可中繼傳輸行車信息與車輛的能量。