(57)【要約】【課題】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。【解決手段】中継子機１４−１は、親機が設置されている第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のうちの一方を他の中継子機が設置されている第２の方向へと導くハーフミラー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て電力に変換し、二次電池４６を充電する光電変換部４４を備えている。変調器４０および変調制御部５０は、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、センサ４８による測定データによって変調する。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。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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受光中継装置。
【請求項２】
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、請求項１に記載の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ことを特徴とする受光中継装置。
【請求項３】
請求項２に記載の受光中継装置において、
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。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の受光中継装置において、
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。
【請求項５】
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受光反射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の受光反射装置において、
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。
【請求項７】
請求項６に記載の受光反射装置において、
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。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の受光反射装置において、
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。
【請求項９】
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光送受信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光送受信装置において、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】２０１７−１９９３３２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開２００６−２６６９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】光給電システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】親機の構成を模式的に示す図である。
【図３】中継子機の構成を模式的に示す図である。
【図４】中継子機の構成を模式的に示す図である。
【図５】終端子機の構成を模式的に示す図である。
【図６】時計を備える中継子機の構成を模式的に示す図である。
【図７】検出部を備える中継子機の構成を模式的に示す図である。
【図８】変調判定部を備える中継子機の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【符号の説明】
【００６３】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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