(57)【要約】フェイルセーフ無線送電システムが、送信器、受信器、受信器機能モニタユニット、送信器機能モニタユニット、及び少なくとも２つのセンサを有する。送信器は、少なくとも一つの低放出状態、及び少なくとも一つの高放出状態を有し、当該高放出状態は、さらに高い放出、及びさらに複合的な安全システムを有する。送信器は、受信器制御ユニットの誤動作、送信器制御ユニットの誤動作、当該システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性、又は当該センサの少なくとも２つから生じた結果間の不整合を検出すると、低放出状態から高放出状態のいずれかに切り替わることが防止される。そのような防止を行う２つの異なる方法を、信頼性を改善するべく同時に又は連続的に使用することができる。送信器制御ユニットが、当該センサからのデータを分析し、防止が必要とされるか否か、及びどのようなタイプの防止が必要とされるのかを決定するべく計算を行う。
2020535782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パワーのビームを遠隔空間に伝送する無線送電のシステムであって、
ビーム生成器ユニット、ビーム偏向ユニット及び送信器制御ユニットを含む送信器であって、前記送信器は少なくとも一つの低放出状態及び少なくとも一つの高放出状態を有し、各高放出状態は前記低放出状態の最高放出よりも高い放出を有する送信器と、
前記光パワーを受信する受信器であって、パワー変換デバイスを組み入れる受信器と、
受信器制御ユニットと、
受信器制御ユニット故障の検出時に前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される受信器機能モニタユニットと、
送信器制御ユニット故障の検出時に前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される送信器機能モニタユニットと、
前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えるべく構成される少なくとも２つのセンサと
を含み、
前記送信器制御ユニットは、前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が前記所定レベルよりも大きい可能性を示す前記信号の少なくとも一つを受信するときに、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、
前記送信器制御ユニットは、前記少なくとも２つのセンサがいずれも、前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が前記所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えない場合、前記センサの少なくとも２つから生じた結果間の不整合を検出すると、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、
前記送信器制御ユニットはさらに、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止する少なくとも第１の方法及び第２の方法を、
（ｉ）前記第１の方法及び第２の方法の双方を実質的に同時に使用し、又は
（ｉｉ）前記第１の方法を使用した後に前記第２の方法を使用するように、実装するべく構成される、システム。
【請求項２】
前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す前記信号のうち少なくとも一つを前記送信器が受信する場合、前記第２の方法は、前記第１の方法の後に使用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
（ｉ）前記送信器機能モニタユニットが送信器制御ユニット故障を検出、（ｉｉ）前記受信器機能モニタユニットが受信器制御ユニット故障を検出、及び（ｉｉｉ）前記送信器制御ユニットが前記センサのうち少なくとも２つから生じる結果間の不整合を検出、のうち少なくとも一つの場合、第２の方法は、第１の方法の後に使用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムはさらに、少なくとも一つの放出状態センサを含み、
前記送信器の構成のうちのいずれかが、前記放出状態センサのうち少なくとも一つからの結果に基づく、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の方法を使用した後に前記第２の方法を使用することはさらに、前記第１の方法を使用した後に、少なくとも一つの放出状態センサを使用して前記送信器が高放出状態で動作しているか否かをチェックし、その後、前記送信器が高放出状態で動作している場合、引き続いて前記第２の方法を使用することを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記結果は前記センサのうち少なくとも２つから生じる、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記センサのうち少なくとも２つから生じる前記結果は、測定値に基づく計算の結果である、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記センサのうち少なくとも２つから生じる結果間の前記不整合は、前記少なくとも２つのセンサが機能上独立である場合に生じる、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記センサのうち少なくとも２つから生じる結果間の前記不整合は、前記センサのうち一つの誤動作の可能性を示す所定のレベルを上回る、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサのうち少なくとも２つから生じる結果間の前記不整合は、前記センサのうち少なくとも一つに給電するデバイスの誤動作の可能性を示す所定レベルを上回る、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサのうち少なくとも一つの測定値の予測される通常範囲が存在し、
前記センサのうち少なくとも一つの測定値が前記予測される通常範囲から所定レベルを超えて逸脱している場合に前記センサのうち少なくとも一つによって信号が与えられる、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記所定レベルは少なくとも一つの既知の安全基準によって定義される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止する方法はいずれも、
（ｉ）前記ビームが人アクセス可能であれば、前記ビームの衝突放出が少なくとも一つの既知の安全基準未満となるように、放出を十分に低いレベルのままにすることと、
（ｉｉ）前記ビームをオフ状態に維持することと、
（ｉｉｉ）前記ビームが人アクセス可能であれば、前記ビームの衝突放出が少なくとも一つの既知の安全基準未満となるように、前記ビームを十分に迅速にスキャンすることと、
（ｉｖ）前記ビームをビームブロックの方に向けることと、
（ｖ）拡散器を前記ビームの経路内へと動かすことと、
（ｖｉ）前記ビームを複数のビームに分割することと
のうち少なくとも一つを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの既知の安全基準は規制上の安全基準である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号は、前記少なくとも２つのセンサにより得られる前記測定値の組み合わせが、前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す場合に、前記少なくとも２つのセンサの測定値のいずれもが、前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を個別に示さない場合に与えられる、請求項１から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号は、前記少なくとも２つのセンサにより得られる前記測定値を使用する計算の結果が、前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す場合に与えられる、請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
光パワーのビームを、受信器制御ユニット、受信器機能モニタユニット及びパワー変換デバイスを有する少なくとも一つの受信器に伝送する無線送電システムであって、
少なくとも一つの低放出状態及び少なくとも一つの高放出状態を有する送信器であって、各高放出状態は、前記低放出状態の最高放出よりも高い放出を有し、前記受信器機能モニタユニットは、受信器制御ユニット故障の検出時に前記送信器が前記低放出状態の少なくとも一つから前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、前記送信器はさらに、ビーム生成器ユニット及びビーム偏向ユニットを有する送信器と、
送信器制御ユニットと、
送信器制御ユニット故障の検出時に前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される送信器機能モニタユニットと、
前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えるべく構成される少なくとも２つのセンサと
を含み、
前記送信器制御ユニットは、前記可能性を示す前記信号の少なくとも一つを受信するときに、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、
前記送信器制御ユニットは、前記少なくとも２つのセンサがいずれも、前記可能性を示す信号を与えない場合、前記センサの少なくとも２つから生じた結果間の不整合を検出すると、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、
前記送信器制御ユニットはさらに、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止する少なくとも第１の方法及び第２の方法を、
（ｉ）前記第１の方法及び第２の方法の双方を実質的に同時に使用し、又はｉｉ）前記第１の方法を使用した後に前記第２の方法を使用するように、実装するべく構成される、無線送電システム。
【請求項１８】
光パワーのビームを、受信器制御ユニット、受信器機能モニタユニット及びパワー変換デバイスを有する少なくとも一つの受信器に伝送する無線送電システムであって、
少なくとも一つの低放出状態及び少なくとも一つの高放出状態を有する送信器であって、各高放出状態は、前記低放出状態の最高放出よりも高い放出を有し、前記受信器機能モニタユニットは、受信器制御ユニット故障の検出時に前記送信器が前記低放出状態の少なくとも一つから前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される送信器と、
送信器制御ユニットと、
送信器制御ユニット故障の検出時に前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される送信器機能モニタユニットと、
前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えるべく構成される少なくとも２つのセンサと
を含み、
前記送信器制御ユニットは、前記少なくとも２つのセンサがいずれも、前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が前記所定レベルよりも大きい前記可能性を示す信号を与えない場合、前記センサの少なくとも２つから生じた結果間の不整合を検出すると、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される、無線送電システム。
【請求項１９】
光パワーのビームを、受信器制御ユニット、受信器機能モニタユニット及びパワー変換デバイスを有する少なくとも一つの受信器に伝送する方法であって、
少なくとも一つの低放出状態及び少なくとも一つの高放出状態を有する送信器において前記光パワーのビームを生成することであって、各高放出状態は、前記低放出状態の最高放出よりも高い放出を有し、前記受信器機能モニタユニットは、受信器制御ユニット故障の検出時に前記送信器が前記低放出状態の少なくとも一つから前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合されることと、
送信器機能モニタユニットに問い合わせることにより、送信器制御ユニット故障が生じたか否かを決定し、生じた場合、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止することと、
少なくとも２つのセンサを使用して前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えることと
を含み、
前記無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい前記可能性を示す前記信号の少なくとも一つを受信するときに、前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのが防止され、
前記少なくとも２つのセンサがいずれも、前記可能性を示す信号を与えない場合、前記センサの少なくとも２つから生じた結果間の任意の不整合が検索され、前記送信器は少なくとも一つの低放出状態から前記少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのが防止され、
前記送信器が少なくとも一つの低放出状態から前記高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止する少なくとも第１の方法及び第２の方法が、
（ｉ）前記第１の方法及び第２の方法の双方を実質的に同時に使用し、又は
（ｉｉ）前記第１の方法を使用した後に前記第２の方法を使用するように、実装される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線レーザ給電システムに関し、とりわけ安全システムを有する無線レーザ電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスを充電するべく無線電力を伝送するシステムが存在する。これらのシステムは潜在的にユーザを様々なフィールド（すなわちＲＦ、レーザ、磁気、電気又は超音波）に暴露するので、そのようなフィールドへのユーザ暴露を防止するように設計されるある種の安全システムを必要とする。
【０００３】
そのようなフィールドへの人の暴露は、以下のような様々な基準、規則及び法律によって規制される。
すなわち、米国連邦規則集、タイトル２１、ボリューム８、チャプターＩ、サブチャプターＪパート１０４０、ＡＮＳＩＺ１３６．１、ＩＥＣ６０８２５規格シリーズ、並びに国際非電離放射線委員会の推奨及び勧告、である。
【０００４】
世界的に有名な専門家の知識豊富な意見を表すこれらの公報に見られるような、公衆被ばくに対して安全とみなされる放射線レベルは、ほとんどの用途に必要とされる数ワットの電力の送達を許容するにも不十分である。例えば、そのような安全レベルは、ほとんどの携帯型電子デバイスにとって十分に高いとはいえないので、十分な電力を与えるには、人、動物及び物体のビームへの暴露を回避する手段を取る必要がある。例えば、１０Ｗｈの電池を有する携帯電話機を２時間にわたって空状態から完全充電状態まで充電する場合、少なくとも５ワットの電力を当該電池に伝送する必要がある。その結果、少なくとも５Ｗの電力を送信器から受信器まで、典型的には当該送信器から受信器へのエネルギービームによって搬送する必要がある。送信器から受信器まで伝送される必要があるエネルギーの量は高くなる。変換効率が１００％をかなり下回るのが典型的だからである。
【０００５】
かかる電力レベルは、様々な基準、規則及び法律により許容されるレベルを実質的に超える。ただし、そのようなレベルの電力であっても、ビームによる被害を受ける恐れのある人又は他の物に被害を引き起こし得ないことを保証する信頼できる安全システムが組み入れられればこの限りでない。
【０００６】
例えば、
米国連邦規則集（ＣＦＲ）、タイトル２１、ボリューム８、チャプターＩ、サブチャプターＪパート１０４０（２０１４年４月改定）が、発光製品（レーザ製品）の性能基準を扱っている。
【０００７】
不可視波長に対しては、クラスＩ、クラスＩＩＩ−ｂ及びクラスＩＶのレーザ（クラスＩＩ、ＩＩａ及びＩＩＩａは、例えば可視レーザのような４００ｎｍから７１０ｎｍのレーザ用である）。
【０００８】
不可視波長のうち、クラスＩは、一般公衆使用に対して安全とみなされ、クラスＩＩＩｂ及びＩＶは安全でないとみなされる。
【０００９】
米国ＣＦＲ２１、ボリューム８、チャプターＩ、サブチャプターＪパート１０４０によれば、クラスＩレーザに対するＭＰＥ（最大許容暴露値）は、０．１〜６０秒の暴露に対し、図１のグラフに示される。ここでわかることは、
１．最大許容暴露レベルは一般に、波長とともに増加し、暴露持続時間とともに減少するということである。
２．人がビームに暴露されて０．１秒後にレーザがオフにされたとしても、米国ＣＦＲ２１〜１０４０によれば、１．２５Ｗ以下の光が２．５μｍ超過の波長で伝送され、これより短い波長ではずっと小さくなり得る。報告義務のある高信頼性システムがなければ、数ミリワットのレーザ出力が許容されるだけであり、これは、電気に変換し直すと、ほとんどの携帯型電子デバイスを充電するのに必要とされる電力よりも著しく少ない電力を供給することとなる（例えば携帯電話機は完全充電に１から１５Ｗを必要とする）。業界周知であるが、レーザ光は、指紋及びほこりにより散乱され、透明な表面により反射又は散乱される。１〜１２Ｗの電力を使用して充電される典型的な電話機に対してのように高電力が伝送される場合、レーザから電力への変換非効率性（効率は典型的に５０％未満である）を考慮すると２〜２４Ｗのレーザ出力が必要となる。
【００１０】
したがって、そのような典型的な電話機を充電するには、クラスＩＶレーザに対応する出力を有するレーザが必要となる。クラスＩＶレーザは、主要ビームからの散乱放射であっても危険とみなされる。米国ＣＦＲ２１、ボリューム８、チャプターＩ、サブチャプターＪパート１０４０によれば、０．５秒を超える暴露のための０．５Ｗを超える４００ｎｍから１４００ｎｍのレーザは通常クラスＩＶレーザとみなされ、レーザの安全性を確保するべく特別に設計された吸収要素からの散乱を例外として、かかるレーザからの散乱放射であっても危険となり得る。かかるレーザは、多くの安全機能を有することが要求され、キーロック、警告ラベルのような予防的な警告及び制限機能が必要とされるので、レーザの使用者は、安全ゴーグルを装着し、適切な訓練を受けるのが通常である。ここで、警告ラベルの一例を示す図２を参照する。
【００１１】
他方、このような高出力レーザに、当該高出力への人のアクセスを許容しない安全システムが装備されていれば、それは、当該出力が高くてもクラスＩレーザとなり得る。例えば、高出力レーザが、当該レーザビームへのアクセスを許容しない保護ハウジングに封じ込まれている場合、それは、クラスＩレーザ製品とみなされ、公衆用途に適切とされ得る。例えば、オフィスレーザプリンタは、クラスＩレーザ製品となるのが典型的であるが、埋め込まれた高出力レーザを有している。このレーザビームは、アクセス不可能エンクロージャの中に封止されているので、アクセスすることができない。
【００１２】
したがって、柔軟、包括的かつ頑丈な安全システムがなければ、クラスＩＩＩｂ又はクラスＩＶのレーザは、公衆用途に適切とはいえない。毎日の環境においてレーザを使用して電力伝送を許容するには、包括的な安全システムが必要とされるという一般的な合意が存在する。本願の出願日において、そのようなシステムはまだ商品化されていないようである。公衆用途に設計されたシステムは、問題を特定して当該問題に応答するべく、訓練を受けたプロフェッショナルに頼ることができないという点で、訓練を受けたプロフェッショナルによる操作のために設計されたシステムとは異なる。公衆に高出力レーザの使用を許容するには、人々、動物及び物体を潜在的に有害な放射レベルに暴露するのを高信頼性で防止する安全システムを整える必要がある。
【００１３】
先行技術には、ユーザを非安全な放射レベルに暴露するのを防止するべく設計されたそのようなシステムが多く存在する。しかしながら、先行技術のシステムは、安全システム自体の信頼性又は機能性を確保するべく整えられたシステム又は方法を有しない。すなわち、先行技術のシステムは、準最適な条件であっても、高信頼性かつフェイスセーフの作業を保証するようには見えない。先行技術のシステムは、安全システムが実際に予測どおりに動くことを検証するサブシステムが装備されているようには見えない。さらに、先行技術のシステムは、安全システムにおける所定のコンポーネントへの損傷又はその誤動作を特定するように、及びそれに対して適切に応答するように装備されていない。最後に、先行技術のシステムは、個別に又は組み合わせて潜在的危険性を表し得る様々な変化する環境因子及び内部因子又は状況を考慮に入れることがない。
【００１４】
ＭＰＥを超える前に高出力ビームがオフにされるのを許容するべく十分迅速な応答時間を可能とするか又は人、動物及び物体のビームへのアクセスを許容しない、様々な安全システムが存在し得る。いくつかの先行技術システムは、潜在的な物体又は人を検出する方向に向けられるビーム内の潜在的な物体又は人の検出を目的とする安全及び危険検出システムを含み、かかる物体が検出されると、ビームは迅速にオフにされ又はビームが減衰される。典型的に、かかる安全システムは、潜在的に危険な状況からのマージンを与えるべく配列される。
【００１５】
ユーザを非安全な放射レベルに暴露するのと防止するべく設計される安全システムを含む先行技術システムが記載されている。わずかな例として以下が含まれる。
【００１６】
本願と共通の発明者を有する「無線レーザ電力送信器」との特許文献１において、電力伝送前に受信器からの確認安全信号を待つシステムが記載される。この安全信号は、安全条件が実際に満たされていることを示す（例えば、レーザが受信器により受信されてきたことを示す。これは、送信器と受信器との間に物体が置かれていないことを示す）。
【００１７】
特許文献２又は特許文献３のようないくつかの先行技術文献において、安全システムは、所与の構成においてシステムから潜在的に放出され得る放射のレベルを、時には安全マージンを有して安全基準により設定されるアクセス可能な放出限度と比較する。かかるしきい値を超えるとビーム放出が終了する。
【００１８】
いくつかの先行技術のシステムは、安全を保証するべく複合的なシステムを使用する。例えば特許文献２は、ソフトウェア及びコンピュータハードウェアを使用して、ビームを操作するのが安全か否かを決定するべく複合的な計算を行う。しかしながら、システムが複合的になればなるほど、故障、誤動作、異常及びバグを被りやすくなる。
【００１９】
ハードウェア及びソフトウェアが複合的になると、高信頼性のコンポーネントの選択がますます困難となり、複合的なアルゴリズム及びソフトウェアの検証も疑わしくなる。受信器から安全確認信号（「ＯＫ信号」）を受信する（そうすると、安全マージンを維持することによっては、予測不能な相互作用をしかねない製造者が異なる送信器と受信器との間の、電力ビームアプリケーションでの安全な動作を保証することができない）。
【００２０】
先行技術の安全システムは多くの場合、「ビームの中の物体を検出すること」に焦点を当てるので、システム内又は周囲環境内のいずれかに存在し得る多量の自然なばらつき、因子及び問題を考慮に入れることができない。例えば、上述した特許文献３において、送信器は、続けてビームをオンにする前に、受信器がレーザビーム受信に成功したことを示す確認信号を待つ。ビームがブロックされると、受信器は、確認信号をオフにしてビームをオフにする。かかるシステムは、例えばビームが受信器に到達していない場合に、具体的な潜在的危険を検出することができる。
【００２１】
特許文献２のような先行技術のシステムは、ＣＰＵ及びカメラ並びに画像処理プログラムを使用する複合的なシステムであるが、当該システムがバグ及び誤動作に応答できるとの表示は与えられない。
例えば引用文献３の図１０のステップ１３９、１４０において、一定の先行技術がコントローラの使用を示唆するが、このコントローラは、「連続ポンプ電力を使用して利得媒体をオンにし続けること」を決定し、その時点でコントローラが故障又は誤動作すれば、レーザがオンのままとなり、システムは、通常はコントローラにより行われる安全機能を無視する。
【００２２】
いくつかの先行技術のシステムは、通常はレーザへの電力をオフにすることにより、又はレーザドライバに出力を下げるようにと指令するコードを送信することにより、オフ状態であることが典型的な低放出状態に切り替わる。いくつかの先行技術のシステムは、ビーム経路における物体を示すのが典型的な、センサからの潜在的危険の表示のときに、低放出状態に変わる。しかしながら、この低状態に切り替える一面的な方法では、信頼性がないことが多く、スイッチ自体に生じる故障に対する回復力はない。
【００２３】
安全問題に関連し得る他の先行技術のシステムは、特許文献４〜２７を含む。
【００２４】
したがって、公衆にアクセス可能なかつプロフェッショナルのオペレータの監督なしの場所において、システムの安全な動作を許容するレベルまでの信頼性のあるフェイルセーフ動作を確保する新しいシステムが必要とされている。
【００２５】
このセクションで及び本明細書の他のセクションで言及される各公報の開示は、それぞれにおいてその全体がここに参照により組み入れられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０３２０３６２（Ａ１）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／００１９６９３（Ａ１）号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０３２０３６２（Ａ１）号明細書
【特許文献４】米国特許第５，２６０，６３９（Ａ）号明細書
【特許文献５】米国特許第６，４０７，５３５（Ｂ１）号明細書
【特許文献６】国際公開第１９９８／０１３９０９（Ａ２）号
【特許文献７】米国特許第６，６３３，０２６（Ｂ２）号明細書
【特許文献８】米国特許第８，７４８，７８８（Ｂ２）号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００７／００１９６９３（Ａ１）号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１０／０３２０３６２（Ａ１）号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００７／００１９６９３（Ａ１）号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２０１０／００１２８１９（Ａ１）号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２０１０／０１９４２０７（Ａ１）号明細書
【特許文献１４】米国特許第６，４０７，５３５（Ｂ１）号明細書
【特許文献１５】米国特許第６，５３４，７０５（Ｂ２）号明細書
【特許文献１６】米国特許第６，６３３，０２６（Ｂ２）号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００６／０２６６９１７（Ａ１）号明細書
【特許文献１８】米国特許第６，９６７，４６２（Ｂ１）号明細書
【特許文献１９】米国特許第６，５３４，７０５（Ｂ２）号明細書
【特許文献２０】米国特許第８，３９９，８２４（Ｂ２）号明細書
【特許文献２１】米国特許第８，５３２，４９７（Ｂ２）号明細書
【特許文献２２】米国特許第８，６００，２４１（Ｂ２）号明細書
【特許文献２３】米国特許第５，７７１，１１４（Ａ）号明細書
【特許文献２４】米国特許第６，２２２，９５４（Ｂ１）号明細書
【特許文献２５】米国特許第８，０２２，３４６（Ｂ２）号明細書
【特許文献２６】米国特許第８，３９９，８２４（Ｂ２）号明細書
【特許文献２７】米国特許第８，５３２，４９７（Ｂ２）号明細書
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】D. Aslam et. Al, Physical Science International Journal,4(7):962-972,2014
【非特許文献２】Edmund B Nightingale, John (JD) Douceur, Vince Orgovan, in Proceedings of EuroSys. 2011, ACM, April 1, 2011
【発明の概要】
【００２８】
本開示のシステムは、複合的な電子サブコンポーネントを利用する安全システムを含む信頼性のあるフェイルセーフな電力伝送システムを与える点で、先行技術のシステムと異なる。このシステムは、公衆環境において起こり得るシステム内の様々な誤動作、さらに様々な「故障」又は潜在的危険因子の双方に対して回復力がある。このようなシステムは、従来型先行技術安全システムよりも完全に、ユーザ、動物及び資産に対する潜在的危険を低減し、一般に、通常動作及び故障動作の双方において放出レベルが安全しきい値を超えないことを保証する。このような保証は、プロフェッショナルの介入又は監督に頼ることのない自動的な態様で可能とされる。
【００２９】
以下の３つの指針によって、本開示のシステムが既存の先行技術システムから差別化される。
１．本開示のシステムは自己診断性であり、先行技術システムによっては一般に対処されない複数タイプのエラー、問題、誤動作、故障、異常及びバイアスを検出してこれらに応答する。例えば、本開示のシステムの一例は、そのコンポーネントの一つにおける誤動作を検出又は予測することができ、値又は機能がその公称の値又は機能から変化しているコンポーネントを検出することができ、これらの故障に対し、安全システム動作を維持する態様で自動的に応答する。
２．本開示のシステムは、かかるエラー、問題、誤動作、故障、異常及びバイアスから安全に回復できるように作られる。
３．本開示のシステムは、ビーム近傍の物体の検出に加え、人アクセス可能放出とも称される放射線への人アクセス可能性が安全限界を超えることを推定することもできる。潜在的に危険な人アクセス可能放出との用語は、安全限界を超える人アクセス可能放出を記載するべく本開示全体にわたって使用される。本開示のシステムは、損失、誤構成、ほこり、コンポーネント誤作動、ノイズ、バイアス、及びコンポーネントの経年劣化のような現実の問題又はばらつきが、現実のシステムにおいては不可避であるとの事実を考慮に入れる。例えば、表面からの反射により、システムからの連続的な「漏洩」が与えられ、これは監視及び追跡する必要がある。さらに、本開示のシステムは、多数の測定値、データ点又は計算結果を使用して多数の固有因子又は環境因子の複合リスクを推定することができる。すなわち、システムは、一つのセンサ又は因子が高リスクを示さないときであっても、２つ以上のセンサ又は因子により示される複合リスクが安全確保のためのアクションを余儀なくさせるか否かを決定することができる。そのリスクは、一つ以上のセンサからのデータの予測される通常範囲からの逸脱に基づいて決定することができる。よって、現行の安全システムは、典型的には多数のデータ点及び洗練されたアルゴリズムを使用することにより、潜在的に危険な人アクセス可能放出の尤度を推定するという概念を使用して作られている。
【００３０】
現行のシステムの実装の一例は、少なくとも一つの送信器及び少なくとも一つの受信器を有するのが典型的な無線送電システムである。このシステムはまた、外部制御ユニット、さらなる送信器、電力中継器も含み、フェイルセーフ動作のための機能の多くは、送信器、受信器及び外部モジュールの間で異なる態様で割り当てられる。
【００３１】
送信器は、ビームを放出するビーム生成器、典型的には受信器の方向にビームを変更させるビーム偏向ユニット、を有する。
【００３２】
送信器はまた、コントローラ又は送信器制御ユニット、及び少なくとも一つのセンサを含むのが典型的である。
【００３３】
受信器はまた、コントローラ又は受信器制御ユニットと、システムの安全動作に関する情報を与えるべく使用され得る少なくとも一つの受信器センサとを含み得る。いくつかの実装において、例えば、反射器が受信器に組み入れられている場合、受信器センサは部分的に、受信器の外側に実装され、送信器は、受信器データの一部を遠隔から測定することができる。
【００３４】
受信器はまた典型的に、電圧変換回路又は最大電力点を追跡及び追従可能な回路あり又はなしで、光電池のような電力変換素子も含む。
【００３５】
本開示のシステムは、少なくとも２つのセンサを使用する。これらは、人アクセス可能放射がしきい値を超える潜在性の評価を決定するべく受信器に、送信器に、又はシステムの他のいずれかの場所に位置決めすることができる。センサとの用語は、本開示全体を通して使用されるように、人アクセス可能放射の潜在性の評価の決定に関連するデータを生成する少なくとも一つのコンポーネントではあるが多くの場合には複数のコンポーネント、並びに当該データの処理に使用されてしきい値を超える人アクセス可能放射の潜在性を示す出力を得るアルゴリズム及びコンポーネント、を記載する。センサの例は、追跡センサ、位置センサ、タイマ、時間クロック、方向センサ、受信器配向センサ、温度センサ、送信器放出電力センサ、受信器受信電力センサ、通信リンク、波長センサ、送信器衝撃センサ、受信器衝撃センサ、ビーム形状センサ、コンピュータメモリに格納された時刻及び場所に関連する一組のデータ、湿度センサ、ガスセンサ、距離センサ、光センサ、ウォッチドッグ回路、並びに通信手段を経由した制御センターからの表示、としてよい。同じパラメータを測定する２つのセンサが存在する場合がある。または、これらのセンサは異なる比較可能パラメータを測定し得る。例えば、レーザダイオードに供給される電流が、レーザドライバのための制御ワードと比較され、及びレーザダイオードから放出される光出力と比較される。この例では、これらの３つの値はすべて、本質的に対応する値を与えるべきである。異なるセンサからのデータを入力して比較可能な結果を与えるべく、数式が使用される場合がある。例えば、受信器における電流と電圧との積を温度依存効率で割ったものが、レーザから放出される出力と比較される。システムは、当該システムが高放出状態にあるか又は低放出状態にあるかを決定するべく一つ以上の放出状態センサを有してよい。これらの状態はここで定義される。送信器は、少なくとも２つの状態となり得る。一つは低放出状態であり、他方の一つ以上の状態は高放出状態である。
【００３６】
低放出状態とは、本開示全体にわたって使用される用語であり、既知のシステムがしきい値未満の人アクセス可能放出を有する状態を記述する。このしきい値は、少なくとも一つの既知の安全基準により定義される値よりも低いのが典型的である。基準との用語は、その広い意味でここに使用され、とりわけ、安全関連の公告、規則、基準、勧告及び法律を含む。低放出状態は典型的に、その安全性又は低い人アクセス可能放出を達成するべく複合性及び可能なエラー／故障／異常／誤動作／バグが生じやすいコンポーネントに大きく依存してはならない。人アクセス可能放出がしきい値を下回る確率を高くして低いアクセス可能放出を有することによりシステムを安全にする多くの異なる態様が存在する。低放出状態又は安全状態の最も簡単な例は、レーザがオフにされる場合であるが、本開示の実装の他例は、低出力レーザ動作、ビームが長時間同じ場所に存在しないようにする高速走査ビームを含む。レーザは「ビームブロック」を標的とし、例えばシャッターによってブロックされる。拡散器がビームの中に加えられてビームは分割され、多数のビームになる。
【００３７】
高放出状態とは、本開示全体にわたって使用される用語であり、システムが低放出状態において許容可能な最も高い放出よりも高い放出を有する状態を記述するべく使用される。典型的に、高放出状態は、一定の安全しきい値を下回る人アクセス可能放出を有する。ただし、送信器からの全体的な放出は、低放出状態のものよりも高い。これらの高い放出は通常、安全システムによって保護される。高放出状態は典型的に、低放出状態のものよりも高いエネルギーを受信器に伝送するべく使用される。典型的な高放出状態の一例は、送信器からのビームが有する状態であり、そのようなビームの一部が受信器を標的とし、そのようなビームは受信器によってほぼ完全に吸収される。安全システムは、いずれのビームにも物体が見出されないことと、放出が安全限界を上回らないこととを保証しようと試みるので、人アクセス可能放出は低いが放出は高いこととなる。しかしながら、かかる安全システムは通常、複合的な手段を使用して動作し、ＣＰＵ若しくはコントローラ、又はここで複合電子システムと記載されるＡＳＩＣシステムまわりに作られるのが典型的である。
【００３８】
複合電子サブシステムは、多数の電子コンポーネント、典型的には少なくとも数十万のコンポーネントを含んでさらにはコード又はスクリプトを実行するのが典型的なサブシステムを記述するべく本開示全体にわたって使用される用語である。かかる複合電子サブシステムの例は、プロセッサ、コントローラ、ＡＳＩＣ、及び埋め込みコンピュータである。かかるシステムは、非常に多数の可能な状態を有し、当該製品において可能な状態すべてを試験するのはほぼ不可能である。例えば、プロセッサは１０８個以上のトランジスタを有し得るので、例えば、通過するガンマ粒子が、当該送信器のトランジスタにランダム信号の放出を生じさせ得る。プロセッサは、そのようなランダム信号が発生する場合に非常に多数の状態にあり、その結果は予測不能となり、非特許文献１の記事に記載されるように、試験することが又はシミュレーションすることさえ、極めて困難となり得る。
【００３９】
混乱を回避するべく、本開示において使用される故障という言葉は、当該用語の一般的解釈である永続的な故障に加え、複合システムにおいて生じることが知られる異常としても知られる一次的な故障を含むことも意味する。
【００４０】
例えば、テキサスインスツルメンツ社が提供するＴＭＳ３２０ＬＦ２４ｘｘのようないくつかのコントローラは、ＭＴＢＦ（平均故障間隔）が非常に長い。ＭＴＢＦは、コンポーネント寿命を試験すること、通常はコンポーネントが永続的に故障するまでに経過する時間を加速させることによって試験される。かかる試験は、局所的な加熱又は導体内のノイズに起因し得る一時的な故障は考慮しないのが典型的である。他例として、セルラー電話システムを考える。用語ＭＴＢＦにおいて使用される故障の意味が、電話機を使用不能にする事象、例えば電話機の発火を含む一方、ここで使用される言葉である故障はさらに、続くのが非常に短い期間の、通話の中断、又はシステムを「ハング」させるソフトウェア故障も含む。さらに、このような一のコンポーネントの故障が、冷却ファン若しくは電源のような他のコンポーネントの故障の結果として、又は環境温度の上昇の結果として生じ得る。
【００４１】
非特許文献２においては、合計積算ＣＰＵ時間の５日間を積算してＣＰＵに対して故障率が測定され、約０．３％であることが見出された。第２故障の確率はかなり高い。
【００４２】
上記文献における故障の測定に加え、かかるシステムはまた、ソフトウェアバグ、メモリリーク、メモリ故障、ソフトウェア及びハードウェアの異常、並びに他の様々な問題のような他のエラーも起こしやすい。
【００４３】
本開示のシステムは、その安全レベルに寄与する要素の多様性及び相互作用ゆえに、とりわけ、先行技術と比較して、かかる故障、バグ、メモリリーク、ガンマ粒子通過、及びノイズによって引き起こされる問題に対して弾力的である。
【００４４】
本開示のシステムはまた典型的に、少なくとも一つの機能モニタシステムを有する。送信器に関連付けられる送信器機能モニタユニットと、受信器に関連付けられる受信器機能モニタユニットとが存在し得る。機能モニタシステムは、複合電子サブシステムをモニタするシステムを記載するべく本開示全体にわたって使用される用語である。いくつかの機能モニタシステムは、システムをリセットするべくカウントダウンによって動作し得る。このとき、コントローラは、当該カウントダウンを、その終了前にリセットしなければならず、当該カウントダウンが良好な動作状態にあることを示す。カウントダウンが終了すると、機能モニタは再起動信号をコントローラに送信し得る。他の機能モニタシステムは、複合コンポーネントの「健康」を決定するべく熱放出又は統計解析のような他の信号に依存する。いくつかの場合、信号機能モニタは、頑丈な機能モニタシステムをもたらすべく使用される。
【００４５】
機能モニタシステムは、例えば、短時間インターバル後に繰り返してリセットする必要があるカウントダウンタイマによって、又は内部安全性チェックの結果となることが多い複合コンポーネントから出力される「良好な健康状態の」信号によって、実装することができる。いくつかの場合、「良好な作動状態」の検証は、２つのコンポーネント間の「会話」の形態をとることがある。例えば、機能モニタは、複合コンポーネントにタスクを実行するように要求し、その出力を既知の出力と対比して検証する。または、温度、ＲＦ放出、電圧のようなコントローラの性能シグネチャ、若しくは動作状態を示す他のシグネチャを測定することにより、又は当該コンポーネントからの出力の統計を計算して「健康なシグネチャ」と比較することにより、検証する。一基本例は、「出力信号が一定ではないが入力信号に応答していることをチェックすること」である。
【００４６】
機能モニタは、送信器又は受信器におけるコントローラのような複合コンポーネントをチェックし得る。このようなチェックは、周期的チェックを行うタイマに基づいてのような周期的なもの、例えば毎秒のチェックとなり得る。代替的に、このようなチェックは、例えば、レーザが固有ワット数を超えるたびのような、又は安全機能を果たすべく複合コンポーネントを使用する前のような、特定の動作前又は後に行ってよい。チェックは、タイマボタンの押圧、固有ミラー位置のような外部信号に基づいて、若しくは（例えば連続的に）最後のチェックの終了時に、外部トリガにより、又はランダムなインターバルで、トリガされ得る。
【００４７】
各動作において、機能モニタは少なくとも、
１．コントローラ若しくは複合コンポーネントからのＯＫ信号の存在、
２．ＣＰＵ／コントローラ／複合コンポーネントからの任意信号の存在、
３．シグネチャ（例えば、正しい電流、電圧、温度、又はかかるパラメータの異なる組み合わせ及び関係等）、
４．ＣＰＵ／コントローラからの有効な応答（例えばｐｉｎｇ）、又は
５．コントローラ／ＣＰＵ／複合コンポーネントの出力の統計フィンガープリント
の少なくとも一部をチェックするのが典型的である。
【００４８】
他のチェックも想定してよい。
【００４９】
機能モニタは典型的に、複合コンポーネントの誤動作を検出する能力を特徴とする。典型的に、かかる機能モニタは、少ないリスクの誤検出という代償を払ってでも、誤動作を高確率で検出するように構成される。
【００５０】
複合コンポーネントの動作における故障、異常又は誤動作の可能性が機能モニタシステムから示されると、機能モニタは、当該システムを任意の関連する高放出状態に切り替わるのを防止する。これは、高放出状態の方が複合安全システムに、複合コンポーネントに、又は固有の複合コンポーネントに、依存するのが典型的であり、コントローラは通常、これらの高放出状態において多くの安全関連動作を行うからである。その複合性ゆえに、高放出状態は、故障による悪影響を受けやすく、人々、動物又は資産に潜在的な危険をもたらす。したがって、システムが、そのような状況において低放出状態を維持することが安全となる。低放出状態の人アクセス可能放出が、しきい値未満であることと、かかる低放出を維持する上でシステムが、故障が検出されたコンポーネントに依存する可能性が低いこととの双方が理由である。問題の箇所が特定されたコンポーネントがどれかが正確にわからない場合であっても、システムが高放出状態に切り替わるのを防止することは依然として有利である。問題のあるコンポーネントから低放出状態が悪影響を受ける可能性は小さいからである。多くの状況において、機能モニタはまた、そのような切替が要求される場合にはシステムを低放出状態に切り替えさせるが、いくつかの冗長なシステムにおいては、このようなアクションを迅速にとる必要はない。機能モニタはさらに、当該問題をさらに修正又は特定すること、例えば自己試験、再起動、ユーザ、操作者若しくは製造者への信号送信、事象のログへの登録、又は外部制御ユニットへの状況の通信、を目的とするアクションを引き起こし得る。または、システムの動作パラメータの少なくともいくつかを改変し得る。
【００５１】
現行のシステムはまた、安全上の危険検出、人アクセス可能放出がしきい値を上回る可能性のような安全関連事象への応答、及び安全システムにおける誤動作疑惑への応答の方法において、先行技術のシステムと異なる。
【００５２】
本開示のシステムは、低放出状態に切り替わり、その後、新規な実装において、システムが低放出状態から高放出状態に切り替わるのを防止する。この防止は、当該防止を引き起こす状況が変更されて実際に変更されたのを検証するチェックをシステムが行ったか、又は人が始めたリセット若しくは遠隔サーバからの割り込みのようなシステムへの外部介入が生じたか、のいずれかに至るまで続く。開示のシステムの一例は、上述した誤動作及び異常の検出に加え、一定の安全関連事象又は可能ではあるが一定ではない誤動作において、以下の条件の少なくとも一方が満たされる場合、低状態から高状態への切り替わりを防止する。
１．センサの少なくとも一部分が、システムからの人アクセス可能放出が所定のしきい値を超える可能性を示す信号を与えるとの条件。当該一つ又は複数のセンサは、潜在的に危険な人アクセス可能放出状況に特有のデータを与える。かかる信号は、多数のセンサからのデータの組み合わされた結果となり得る。このような事象において、システムはまた、当該システムが即座に低放出状態に切り替わるようにするのが通常である。
２．少なくとも２つのセンサから生じる結果間の不整合が、これらのセンサがいずれも個別にはシステムからの潜在的な人アクセス可能放出を示さない場合であっても、検出されるとの条件。これは、これらのセンサの一つに関する問題、又は当該センサが責任を負うコンポーネントに関する問題を示し得る状況である。かかる場合、低放出状態への切り替えが随意的又は必要となり得るが、低状態から高状態への切り替えの防止が必須となる。
【００５３】
本開示の文脈において人アクセス可能放出は、人体の任意部分によって、又は猫、犬、魚、家畜、ねずみ、とかげ、鏡、スプーン、紙、ガラス、及び金属物体、並びに反射体のような、人が住む場所に見出されるペット及び物体によって妨害され得る製品からの電磁放出として定義される。
【００５４】
潜在的に危険な人アクセス可能放出とは、人若しくは物体に害を引き起こし得る人アクセス可能放出を記述するべく本開示全体にわたって使用される用語であり、又は既知の安全しきい値の例えば１０％、２５％又は５０％よりも大きなしきい値を超える。
【００５５】
可能性との用語は、本開示全体にわたって使用されるように、発生の正の潜在性を記述するべく使用される。可能性のレベルは、システム動作の文脈において決定されることが仮定される。よって、例えば、高放出状態にあるレーザ出力レベルが人及び資産に重篤なリスクをもたらすシステムにおいて、例えば高出力ＵＶレーザが使用されているとすれば、故障感受性がかなり高いシステムを使用する必要がある。他方、不注意の被ばくが生じても軽微な皮膚やけどしかもたらさない低出力の赤外レーザが使用される場合、システムは、かかる故障を示すことに対してそれほどの責任を負わないようにチューニングされ得る。また、連続的に動作し得るシステムにおいて又は人々が通り過ぎる環境において、「高い」とみなされる可能性のレベルは、原子炉内部のような密封されたアクセス不可能エリアにおいて動作するシステムと比べて低くなり得る。「高い可能性」とみなされるレベルを上昇又は低下させる一つのさらなる理由は、近隣にいる人がリスクを見たり感じたりすることにより回避する能力、及びそのようなリスクを回避する能力にある。すなわち、「高い可能性」のレベルは、一般大衆がアクセスできない環境において実験室作業者又は技術者のような訓練を受けた人員により操作されるように設計されたシステムにとって、家庭環境における一般大衆、ましてや子供のような、訓練を受けていない人員の使用が意図されるシステムとは異なる。
【００５６】
指標信号との用語は、合理的な動作条件のもとで人アクセス可能放出と相関し得る信号を記述するべく、本開示全体にわたって使用される。
【００５７】
測定間の不整合というフレーズは、本開示の文脈では、一つの測定から生じる結果が、非正常な態様で他の測定から生じる結果とは異なる状態を記述するべく使用される。これは、システムの誤動作と相関し得る。このような結果は、例えばセンサからの直接的な測定値、又は測定値を組み入れた計算結果のいずれかとなり得る。
【００５８】
本開示のシステムは、先行技術のシステムよりも、安全事象に応答し及び安全システムの故障の示唆に応答する頑丈かつ高信頼性の方法に従う。本開示のシステムの一例は、少なくとも２つの独立した、又はほぼ独立した、安全関連事象に応答する方法を含む。各方法は、必要に応じてシステムを低放出状態に切り替えてよく、その後、システムが高放出状態に切り替わることを防止する。この防止は、高放出状態動作を許容しない状態にスイッチを維持することによって、高放射状態に切り替える命令を含まないコードを実行することによって、シャッターを閉又は部分的に閉に維持することによって、又は当業者に知られる任意の他の手段によって、達成することができる。システムは、当該システムが低放出状態にあるか又は高放出状態に切り替わる能力がないことを保証する。これは、低放出状態に切り替わった後に、高放出状態に切り替わることから防止することを意味する。かかる防止は、第１の方法を使用することによって行われるのが好ましく、その後、例えばセンサを使用して、当該システムが実際に既に高放出状態ではなくなっていることが検証される。代替的又は付加的に、システムは、高放出状態に切り替わる能力がないことを検証してよい。第１の方法が上記切り替え又は防止のステップの一方又は双方を行うことができない場合、システムが低放出状態にあること又は高放出状態へと切り替わり得ないことを保証するべく第２の方法が使用される。代替的に、第２の方法は、第１の方法の結果にかかわらず、第１の方法と同時に又は実質的に同時に使用することができる。多くの状況において、双方の切り替わりが、システムを同じ低放出状態にもたらすことはなく、この場合、低レーザ出力及びオフのような少なくとも２つの異なる低放出状態が存在することとなる。典型的には、例えば、他方の低放出状態よりも短い回復時間を与えるのが好ましい一方の低放出状態が存在する。これは、第１の切り替わりを使用した後に達成されるものとなるのが典型的である。すなわち、本システムは、先行技術のシステムよりも切り替わりの誤動作に対して弾力的である。
【００５９】
冗長な安全システムにおける誤動作の検出時の低放出状態への迅速な切り替わりは必要とされず、アドバイスさえされない場合もある。例えば、送信器が、２つのカメラを含む冗長な安全システムにより保護されたビームによって受信器に給電することができる。これらのカメラは、ビーム経路にある物体を検出するが、一方のカメラは、例えば、通り過ぎる車のミラーが日光を投影してセンサを一時的に光であふれさせることにより一時的故障状態になってもよい。この状況において、ビームを迅速にオフにする必要はない。第２のカメラにより保護されるからである。しかしながら、こうした場合には、当該問題が解消するまでシステムが低状態から高状態に切り替わるのが許容されるべきではない。本開示のシステムは、このような区別をして適切かつ効率的に応答することができる。
【００６０】
よって、本開示に記載されるデバイスの実装の一例に従って与えられるのは、光パワーのビームを遠隔空間の中に伝送する無線送電システムである。このシステムは、
（ｉ）ビーム生成器ユニット、ビーム偏向ユニット、及び送信器制御ユニットを含む送信器であって、当該送信器は少なくとも一つの低放出状態及び少なくとも一つの高放出状態を有し、各高放出状態は当該低放出状態の最高放出よりも高い放出を有する送信器と、
（ｉｉ）当該光パワーを受信する受信器であって、パワー変換デバイスを組み入れる受信器と、
（ｉｉｉ）受信器制御ユニットと、
（ｉｖ）受信器制御ユニット故障の検出時に当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される受信器機能モニタユニットと、
（ｖ）送信器制御ユニット故障の検出時に当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される送信器機能モニタユニットと、
（ｖｉ）当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えるべく構成される少なくとも２つのセンサと
を含み、
当該送信器制御ユニットは、当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が当該所定レベルよりも大きい可能性を示す信号の少なくとも一つを受信するときに、当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、
当該送信器制御ユニットは、当該少なくとも２つのセンサがいずれも、当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が当該所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えない場合、当該センサの少なくとも２つから生じた結果間の不整合を検出すると、当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、
当該送信器制御ユニットはさらに、少なくとも第１の方法及び第２の方法を実装し、第１の方法及び第２の方法の双方を実質的に同時に使用するか又は第１の方法を使用した後に第２の方法を使用するかのいずれかにより、当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく構成される。
【００６１】
かかるシステムにおいて、無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号のうち少なくとも一つを送信器が受信する場合、第２の方法は、第１の方法の後に使用してもよい。さらに、（ｉ）送信器機能モニタユニットが送信器制御ユニット故障を検出、（ｉｉ）受信器機能モニタユニットが受信器制御ユニット故障を検出、及び（ｉｉｉ）送信器制御ユニットが当該センサのうち少なくとも２つから生じる結果間の不整合を検出、のうち少なくとも一つの場合、第２の方法は、第１の方法の後に使用してもよい。
【００６２】
このような上述したシステムはいずれも、少なくとも一つの放出状態センサを含んでよく、送信器の構成のうちのいずれかが、当該放出状態センサのうち少なくとも一つからの結果に基づいてよい。かかる状況において、第１の方法を使用した後に第２の方法を使用することはさらに、第１の方法を使用した後に、少なくとも一つの放出状態センサを使用して送信器が高放出状態で動作しているか否かをチェックし、その後、当該送信器が高放出状態で動作している場合、引き続いて第２の方法を使用することを含んでよい。
【００６３】
上述したシステムのなおもさらなる実装によれば、当該センサのうち少なくとも２つから生じる結果は測定値でよく、又は測定値に基づく計算結果でよい。
【００６４】
付加的に、当該センサのうち少なくとも２つから生じる結果間の上記不整合は、当該少なくとも２つのセンサが機能上独立している場合に生じ得る。さらに、この不整合が所定レベルを上回ることが、当該センサのうちの一つの誤動作の可能性を示し、又は当該センサのうちの少なくとも一つに給電するデバイスの誤動作の可能性さえも示し得る。
【００６５】
上記無線送電システムのさらなる実装において、当該センサの少なくとも一つの測定値の予測される通常範囲が存在し、当該センサの少なくとも一つの測定値が当該予測される通常範囲から所定レベルを超えて逸脱している場合に当該センサの少なくとも一つによって信号が与えられる。さらに、上記所定レベルのいずれも、少なくとも一つの既知の安全基準によって定義され得る。
【００６６】
上記無線送電システムのさらなる実装によれば、送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止する方法は、
（ｉ）ビームが人アクセス可能であれば、ビームの衝突放出が少なくとも一つの既知の安全基準未満となるように、放出を十分に低いレベルのままにすることと、
（ｉｉ）ビームをオフ状態に維持することと、
（ｉｉｉ）ビームが人アクセス可能であれば、ビームの衝突放出が少なくとも一つの既知の安全基準未満となるように、ビームを十分に迅速にスキャンすることと、
（ｉｖ）ビームをビームブロックの方に向けることと、
（ｖ）拡散器をビームの経路内へと動かすことと、
（ｖｉ）ビームを複数のビームに分割することと
のうち少なくとも一つを含んでよい。
【００６７】
かかる場合、少なくとも一つの既知の安全基準は、規制上の安全基準としてよい。
【００６８】
さらに他の実装例によれば、無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号は、少なくとも２つのセンサにより得られる測定値の組み合わせが、無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す場合に、当該少なくとも２つのセンサの測定値のいずれもが、当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を個別に示さない場合に与えられてよい。
【００６９】
代替的に、無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示すこれらの信号は、少なくとも２つのセンサにより得られる測定値を使用した計算の結果が、当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す場合に与えられてよい。
【００７０】
本開示のさらに他の実装例によれば、光パワーのビームを、受信器制御ユニット、受信器機能モニタユニット及びパワー変換デバイスを有する少なくとも一つの受信器に伝送する無線送電システムが与えられる。このシステムは、
（ｉ）少なくとも一つの低放出状態及び少なくとも一つの高放出状態を有する送信器であって、各高放出状態は、当該低放出状態の最高放出よりも高い放出を有し、当該受信器機能モニタユニットは、受信器制御ユニット故障の検出時に当該送信器が当該低放出状態の少なくとも一つから当該高放出状態へ切り替わるのを防止するべく適合され、当該送信器はさらに、ビーム生成器ユニット及びビーム偏向ユニットを有する送信器と、
（ｉｉ）送信器制御ユニットと、
（ｉｉｉ）当該送信器制御ユニット故障の検出時に当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される送信器機能モニタユニットと、
（ｖｉ）当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えるべく構成される少なくとも２つのセンサと
を含み、
当該送信器制御ユニットは、当該可能性を示す信号の少なくとも一つの受信時に当該送信器が少なくとも一つ低放出状態から当該高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、
当該送信器制御ユニットは、当該少なくとも２つのセンサがいずれも、当該可能性を示す信号を与えない場合、当該センサの少なくとも２つから生じた結果間の不整合を検出すると、当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合され、
当該送信器制御ユニットはさらに、当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止する少なくとも第１の方法及び第２の方法を、
（ａ）第１の方法及び第２の方法の双方を実質的に同時に使用し、又は
（ｂ）第１の方法を使用した後に第２の方法を使用するように、実装するべく構成される。
【００７１】
光パワーのビームを、受信器制御ユニット、受信器機能モニタユニット及びパワー変換デバイスを有する少なくとも一つの受信器に伝送する無線送電システムの他の実装例は、
（ｉ）少なくとも一つの低放出状態及び少なくとも一つの高放出状態を有する送信器であって、各高放出状態は、当該低放出状態の最高放出よりも高い放出を有し、当該受信器機能モニタユニットは、受信器制御ユニット故障の検出時に当該送信器が当該低放出状態の少なくとも一つから当該高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される送信器と、
（ｉｉ）送信器制御ユニットと、
（ｉｉｉ）当該送信器制御ユニット故障の検出時に当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される送信器機能モニタユニットと、
（ｖｉ）当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えるべく構成される少なくとも２つのセンサと
を含み、
当該送信器制御ユニットは、当該少なくとも２つのセンサがいずれも、当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与えない場合、当該センサの少なくとも２つから生じた結果間の不整合を検出すると、当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止するべく適合される。
【００７２】
最後に、光パワーのビームを、受信器制御ユニット、受信器機能モニタユニット及びパワー変換デバイスを有する少なくとも一つの受信器に伝送する方法も与えられる。この方法は、
（ｉ）少なくとも一つの低放出状態及び少なくとも一つの高放出状態を有する送信器において光パワーのビームを生成することであって、各高放出状態は、当該低放出状態の最高放出よりも高い放出を有し、当該受信器機能モニタユニットは、受信器制御ユニット故障の検出時に当該送信器が当該低放出状態の少なくとも一つから当該高放出状態へ切り替わるのを防止するべく適合されることと、
（ｉｉ）送信器機能モニタユニットに問い合わせることにより、送信器制御ユニット故障が生じたか否かを決定し、生じた場合、当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止することと、
（ｉｉｉ）当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を与える少なくとも２つのセンサを使用することと
を含み、
当該無線送電システムからの人アクセス可能放出が当該所定レベルよりも大きい可能性を示す信号の少なくとも一つを受信するときに、当該送信器は少なくとも一つの低放出状態から当該高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止され、
当該少なくとも２つのセンサがいずれも、当該可能性を示す信号を与えない場合、当該センサの少なくとも２つから生じた結果間の任意の不整合が検索され、当該送信器は少なくとも一つの低放出状態から当該少なくとも一つの高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止され、
当該送信器が少なくとも一つの低放出状態から当該高放出状態のいずれかへ切り替わるのを防止する少なくとも第１の方法及び第２の方法が、
（ａ）第１の方法及び第２の方法の双方を実質的に同時に使用し、又は
（ｂ）第１の方法を使用した後に第２の方法を使用するように、実装される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】様々な波長及び時間での最大許容暴露レベルのグラフを示す。
【図２】レーザ安全警告ラベルの一例を示す。
【図３】因子の組み合わせゆえに潜在的に危険であって、本開示のシステムの一例により検出可能な送電システムの状況を示す。
【図４】安全関連事象に応答する本開示の方法の一例を示す。
【図５】安全関連事象に応答する本開示の方法の代替例を示す。
【図６】複合的コンポーネントにおける異常、故障又は誤動作の検出時に安全を維持する本開示の方法の一例を示す。
【図７】本開示に記載される完全な送電システムの一例の模式的な表現を示す。
【図８】最小限の複合的電子機器が必要とされる低放出状態を達成するべく適合された本開示の送電システムの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
本開示のシステムは、複数のソースから生じる潜在的な危険の組み合わせを検出及び評価することができる。ここで図３を参照すると、因子の組み合わせゆえに潜在的に危険な状況の典型例が示される。この状況は、本開示に記載されるタイプのシステムの一例により検出可能である。図３のシステムは、パワービーム３３を受信器３１に向けて投影する送信器３２を示す。人の目３６が当該受信器の近傍に示される。このシステムに示される潜在的危険のソースは、２つの別個であるが安全な状況、
ａ．受信器３１の前面からの小さく低出力の無害な反射３５と、
ｂ．送信器３２からの他の小さく無害なゴースト放出３４と
の組み合わせから生じ得る。
【００７５】
例えば、センサ上のほこりの存在により、上記２つの効果の測定に不確かさが生じ得る。これらの因子はそれぞれ、それ自体安全であり得るが、組み合わせられると、図３に示されるように、放出又は反射が結合して危険なレベルになる空間内のポイントが存在し得る。ここで、上記効果の双方によるビームは、目３６に衝突しているように示される。本開示のシステムは、かかる現象の潜在性の検出、多くの場合は推定、を試みて安全を確保するべく適切に応答するように構成される。
【００７６】
以下の注釈は、図３に示されるシステムの潜在的な危険、及びかかるリスクが本システムにより無効にされる態様、を説明するのに適している。目３６はパワービーム３３近くのどこにも存在していないので、ビーム経路内の物体を特定的に探すのみの先行技術安全システムはいずれもトリガされない。実際のところ、図３のシナリオでは、このような先行技術安全システムが検出するビーム経路内の異物は何も存在しない。
【００７７】
受信器３１は、その通常動作の一部としてビーム３３をほぼ完全に吸収する。
【００７８】
フレネル反射ゆえに、ビーム３３のわずかな部分が、受信器３１の前面から、拡散又は鏡面反射となり得る反射３５の形態で反射される。
【００７９】
反射されたビーム３５は、安全限界未満であり、目３６に対して何らの害も引き起こし得ない。
【００８０】
送信器３２は、主要ビーム３３を、安全な低出力のわずかなゴーストビーム３４とともに放出する。ゴーストビーム３４は例えば、フレネル反射の結果として送信器３２内部の光コンポーネントから放出され得る。
【００８１】
ゴーストビーム３４はまた、目３６にランダムに向けられる。
【００８２】
ゴーストビーム３４はまた、安全であり、安全基準しきい値未満である。
【００８３】
しかしながら、ゴーストビーム３４と反射３５との組み合わせは特に、例えば、当該状況にノイズが加わる場合に危険となり得る。
【００８４】
本開示のシステムは、「何かがビーム経路に存在する」か否かではなく、一般的な言葉で言えば「何かがおかしい」か否かを見るようにチェックする。本開示のシステムは、曖昧であって確定的でない潜在的危険を扱うことができ、通常は、様々なセンサからの境界線信号の蓄積を特徴とする。図３に示される状況のような、しきい値未満信号の組み合わせのような単純なタイプの状況のほか、いくつかのこのような信号又はそれを生じさせる効果は、
確認信号が受信されたがレーザ送信と確認信号の受信との間のタイミングが長いことと、
コンポーネントの高温／低温と、
通信チャネルへの干渉と、
低すぎる信号対雑音比と、
高すぎる信号対雑音比と、
エラーの蓄積と、
追跡信号の喪失又は追跡信号の劣化と、
予測された値とは異なるスポットサイズと、
波長ドリフトと、
タイミングドリフトと、
様々な周波数が信号に現れること（例えばレーザ出力の周期的変動）と、
境界線出力測定値と、
他の示唆的な信号と
を含み得る。
【００８５】
かかる信号は、いずれの特定的な危険も示さないが、かかる信号の２つ以上の組み合わせが、潜在的な危険又は誤動作を示し、安全サブシステムが適切に作動しなくなり得る。本システムは、潜在的に危険な人アクセス可能放出の可能性を推定するべく、そのような信号を使用する。かかる推定は、数値、バイナリ表示又はしきい値変化のような多くの形態で与えることができる。かかる信号は、人アクセス可能暴露の潜在性に対して線形又は単調である必要はなく、それを示しさえすればよい。この概念の代替的な実装例は、安全マージンが様々なコンポーネントの関数として変化している異なる「レジーム」を決定すること、又は温度のようなパラメータに基づいて測定値を補償することとなる。
【００８６】
例えば組み合わされた潜在的危険のような複合的な推定、又は潜在的に危険な人アクセス可能放出の評価は、典型的に、ＣＰＵ、コントローラ、組み込みコンピュータシステム、ＡＳＩＣ、及び他の複合的な電子回路の使用を必要とする。これらのすべては故障する傾向があるので、システムが安全に動作しているか否かを決定するために単独で頼るべきではないが、システムが高放出モードに切り替わることを防止するべく単独で又は組み合わせて使用することができる。
【００８７】
ここで図４を参照すると、安全関連事象に応答する方法の一例が示される。本システムにより使用される方法は、システムが高放出状態に切り替わるのを防止し、必要であれば、システムが低放出状態に切り替わるようにする。かかる方法は、先行技術のシステムよりも高信頼性である。先行技術のシステムは一般に、任意の安全関連事象がセンスされる状況においてビームを低出力に又はオフに切り替える。これは、いくつかの場合には良好な実務となり得る一方、これが無効になる状況においてはシステムの利用可能性を不必要に制限してしまう。本開示のシステムは冗長な安全システムを有するので、システムを直ちに低放出に切り替え又はオフにする差し迫った必要性が必ずしも存在するわけではない。本システムは、システムの放出を低減する抜本的な手段なしに解決することができる状況同士を区別することができるからである。ステップ４０において、システムは、連続的又は周期的に安全関連事象をチェックする。安全関連事象が発見されない場合、システムは、一つ以上のセンサからのデータを使用してチェックを続ける。ステップ４１において、安全関連事象が発見される。かかる事象は、例えば、受信器機能モニタユニットによる受信器制御ユニット誤動作の検出、送信器機能モニタユニットによる送信器制御ユニット誤動作の検出、無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きな可能性を示す一つ以上のセンサが与える信号、又は少なくとも２つのセンサから生じる結果間の不整合の検出としてよい。ステップ４２において、システムは、低放出状態へ切り替わる正当な理由が存在するか否かを決定する。これは、例えば、履歴データベースにアクセスして現行状況のデータセットを比較することにより、当該データに対する統計分析を行うことにより、又は検出された故障に関する現行データポイントが危険な状況をもたらす確率を予測することにより、決定することができる。低放出状態へ切り替わる強力なステップをとる正当な理由が存在しない場合、システムは、当該システムが正常な動作を続けるのを許容しながら十分な保護を与えるステップ４４において当該システムが高放出状態に到達するのを防止する。ステップ４３において低放出状態に切り替わる正当な理由が存在すると決定される場合、システムは、第１の切り替わり又は方法を使用して低放出状態へ切り替わる。ステップ４４において、システムは、当該システムが高放出状態に切り替わるのを防止する。ステップ４５において、システムは、例えば、第１の切り替わりが失敗したとの決定により、又は当該システムが低放出状態にあるとの決定により、第１の切り替わりの成功を試験する。ステップ４５において成功する場合、第２の切り替わり又は方法を使用する必要がなく、システムは、所定の時間インターバルの後直ちに又は周期的にステップ４０において安全関連事象を検索し続ける。ステップ４７において第１の切り替わりが成功しなかったと決定された場合、システムは、第２の切り替わり又は方法を使用して低放出状態に切り替わる。第２の方法は、
（ｉ）無線送電システムからの人アクセス可能放出が所定レベルよりも大きい可能性を示す信号を送信器が受信するステップと、
（ｉｉ）当該センサの少なくとも２つから生じる結果間の不整合を送信器制御ユニットが検出するステップと、
（ｉｉｉ）送信器制御ユニット誤動作を送信器機能モニタユニットが検出するステップと、
（ｉｖ）受信器制御ユニット誤動作を受信器機能モニタユニットが検出するステップと
の少なくとも一つが生じる場合に使用することができる。
【００８８】
ステップ４８において、方法は、システムが高放出状態に切り替わるのを防止する。すなわち、この方法は、第１の切り替わり又は方法の失敗に対し、第２の異なる切り替わりを使用することによる弾力性を有し、さらには、第１の切り替わりが成功したか否かを決定するべくチェックすることにより付加的な信頼性を与える。
【００８９】
ここで図５を参照すると、安全関連事象に応答する代替方法が示される。ステップ５０において、システムは、連続的又は周期的に安全関連事象をチェックする。安全関連事象が発見されない場合、システムは、一つ以上のセンサからのデータを使用してチェックを続ける。ステップ５２において、安全関連事象が発見された場合、低放出状態へ切り替わる正当な理由が存在するか否かが決定される。これは、例えば、履歴データベースにアクセスして現行状況のデータセットを比較することにより、当該データに対する統計分析を行うことにより、又は検出された故障に関する現行データポイントが危険な状況をもたらす確率を予測することにより、決定することができる。低放出状態へ切り替わる正当な理由が存在しなければ、システムは、ステップ５３において高放出状態に切り替わるのを防止する。正当な理由が存在すれば、２つの異なる方法であって、通常は機能上独立の方法が同時に使用される。ステップ５４において、方法１は、システムを低放出状態に切り替える。ステップ５５において、方法１はさらに、システムが高放出状態に切り替わるのを防止する。ステップ５４と実質的に同時に行われるステップ５７において、方法２は、システムを低放出状態に切り替える。ステップ５８において、方法２は、システムが高放出状態に切り替わるのを防止する。すなわち、この方法は、方法１の失敗及び方法２の失敗の双方に対して弾力的である。これらの方法が双方ともが同時に使用されて双方の方法が同時に失敗する確率は無視可能な程度に極めて小さいことが通常だからである。
【００９０】
ここで図６を参照すると、複合的コンポーネントにおける異常、故障又は誤動作の検出時に安全を維持する代替方法が示される。ステップ６０において、システムは、一つ以上のセンサからのデータを使用して故障をチェックする。ステップ６１において故障が検出される。ステップ６２において、機能モニタが、システムが任意の高放出状態で動作するのを防止するべくスイッチ＃１を動作させる。ステップ６３において、機能モニタが、システムが高放出状態で動作するのを停止したことを検証する。停止していなかった場合、ステップ６４において、システムが高放出状態で動作するのを防止するべくスイッチ＃２を動作させる。実際に高放出状態が停止したと場合、システムは、ステップ６０において故障の検出をチェックし続ける。確認ステップ６３と、異なる独立したスイッチ２の使用との双方により、システムの信頼性が高くなり、人アクセス可能放出が所定しきい値を超えるリスクが低減される。
【００９１】
以下は、２つの異なるセンサからの測定値を比較することによって欠陥センサを検出する方法の一例である。
【実施例１】
【００９２】
センサ１は、汎用センサであり、例えば、以下の関数を計算することにより送信器及び受信器間で喪失した電力を「センス」する。
センス値＝［ＩＬＤＤ＊γ］−［Ｉｐｖ＊β］
ここで、
ＩＬＤＤはレーザに供給される電流であり、
ＩｐｖはＰＶから収集される電流であり、
γ及びβは（とりわけ効率に関連する）修正係数である。
【００９３】
センサ２は、汎用センサであり、これもまた、例えば、以下の関数を計算することにより送信器及び受信器間で喪失した電力を「センス」する。
センス値＝［ＰＴＸ］−［Ｐｒｘ／μ］
ここで、
ＰＴＸは送信器から放出される電力であり（典型的には、送信器内部を通過する電力の小部分を測定することにより計算され、その測定される部分は典型的に送信器から放出されない）、
ＰｒｘはＰＶから収集される電力であり、
μは、修正係数（一般に受信器効率）である。
【００９４】
理論上、センサ１及びセンサ２は常に、ノイズのみが異なる同じ結果を与えるはずである。
【００９５】
現実には、センサ１がセンサ２とは著しく異なる結果を与え、その差異がノイズのせいであるとすべきでないと決定できる程度に十分長い時間にわたる場合、センサ１又はセンサ２のいずれかに欠陥があると疑うべき理由が存在する。かかる状況において本システムは、いずれのセンサからも潜在的に危険なアクセス可能放出が示されていなくても、低放出状態に切り替わる。
【００９６】
以下は、２つの異なるスイッチ、すなわちスイッチ１及びスイッチ２を使用して低放出状態に切り替わるフェイルセーフの方法の一例である。
【実施例２】
【００９７】
１．システムを既知の低放出状態にもたらすべく、及び／又は、必要に応じて、システムが高放出状態に切り替わるのを防止するべく、スイッチ１を使用する。
２．システムが実際に低放出状態に切り替わったことと、システムが低放出状態から高放出状態に切り替わるのが防止されることとを、センサを使用して検証する。
３．システムが低放出状態に切り替わっていなかった場合、スイッチ２を使用して切り替える。この文脈での低放出状態への切り替わりは、スイッチ１の成功の肯定的な指標であるが、他の方法はまた、スイッチ２を使用する前にスイッチ１の成功又は失敗を決定するように使用され得る。この方法は、システムを低放出状態にもたらし、及び／又はシステムが低放出状態から高放出状態に切り替わるのを防止する、フェイルセーフメカニズムを与える。代替実装例において、コントローラは、スイッチ１及びスイッチ２の双方を同時に使用する。しかしながら、当該スイッチの通常一方は、回復時間、ノイズ、クライアントへのサービス低下、追跡喪失、又はシステムへの物理的損傷のような高い「コスト」となる一方、他方は「低いコスト」となり得る。例えば、レーザドライバを使用してレーザをオフにすることは、レーザシステム全体への電力を終了させることよりも好ましい。この電力をオフにすることはまた、冷却システムも終了させることとなり、ハードウェア損傷をもたらし得るからである。したがって、いくつかのシステムにおいては、実施例２の方法を使用する方が効率的となり得る。
【００９８】
ここで図７を参照すると、本開示に記載される送電システム全体の一例の模式的な表現が示される。
【００９９】
送信器７６１が、遠隔の受信器７６２に給電するように示される。受信器７６２は、パワー変換デバイス（図７に示さず）及び受信器機能モニタを組み入れる。受信器機能モニタは、受信器コントローラの故障を検出する必要がある（これも図７に示さない。その機能回路のいくつかは送信器において遠隔に配置され得るからである）。送信器は、ビーム生成器７６３及びビーム偏向ユニット７６４を含む。加えて、送信器はまた、様々なセンサ及び制御ユニット要素も含む。これらは、少なくとも２つの危険センサ、例えば７６７〜７７１、並びに少なくとも一つの故障検出器７７２、及び機能モニタ７６６を含む。後者のアイテムのすべて又は一部は、送信器制御ユニットの一部であり、又は送信器制御ユニットに関連付けられる。
【０１００】
制御ユニットは、ビーム生成器７６３が低放出状態から高放出状態（７７３及び７７４）に切り替わるのを防止する２つの方法を有する。かかる方法はまた、機能モニタ７６６によるトリガを受け得る。少なくとも一つの危険センサ７６７〜７７１により危険が検出されると、制御ユニットは、ビーム生成器７６３が高放出状態に切り替わるのを防止する。可能な故障を検出すると、故障検出器７７２により、又は危険センサ７６７〜７７１間の不整合により、若しくは、異常な信号対雑音比のような特徴的故障パターンにより、制御ユニットは、ビーム生成器７６３が高放出状態に切り替わるのを防止する。
【０１０１】
ここで図８を参照すると、低放出状態を達成するべく最小限の複合的電子機器を必要とする方法の複数例が示される。すなわち、かかる方法は、欠陥コンポーネントに依存する可能性が低いので、故障検出の事象において安全に使用される。レーザ８１は、オフにされ若しくは低出力モードにおいて動作してよく、若しくは既知の目に安全な波長で動作してよく、又は放出されたビームが発散若しくは拡散ビーム８３となる態様で動作してよい。代替実装例はビーム減衰器８４を使用する。ビーム減衰器８４は、ビーム８３をブロックするシャッター８４としてよく、若しくはビームを拡散させる拡散器（図８に示さず）としてよく、又はビームを減衰させる減衰器（図８に示さず）としてよい。さらに他の実装例はビーム偏向ユニット８２を使用する。ビーム偏向ユニット８２は、ビームに周囲環境を迅速にスキャンさせてよく、又はビームをビームブロック８５の方に向けてもよい。ビームブロック８５は、ビームをブロックし、吸収し、減衰させ、又は拡散させることができる。これらの方法はいずれも、現行状況のデータパラメータに応じて個別に又は同時に使用することができる。システムは、上述した方法のどれを、どの時間の中に組み入れるのが最適かを決定するアルゴリズムを有してよい。これらの方法はいずれも、システムを低放出状態に切り替える方法、又はシステムが高放出状態へ切り替わるのを防止する方法のいずれかのような、図４、５及び６の方法に応じて使用することができる。
【０１０２】
当業者によりわかることだが、本発明は、特定的に図示され上述されたものによって制限されるわけではない。むしろ、本発明の範囲は、上述した様々な特徴のコンビネーション及びサブコンビネーション双方と、当業者が上記説明を読んで想到するが先行技術ではない変形例及び修正例とを含む。
【図１】
2020535782.tif 000003
【図２】
2020535782.tif 000004
【図３】
2020535782.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020535782.tif 000008
【図７】
2020535782.tif 000009
【図８】
2020535782.tif 000010
【国際調査報告】
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