センサ信号伝送システムおよびセンサ信号伝送方法
【課題】複数のセンサの検出データをデータ収集装置に光信号を用いて空間伝送する場合に、見通し外の拡散反射通信路を利用する場合にも高精度に伝送することが可能なセンサ信号伝送システムおよびセンサ信号伝送方法を提供する。
【解決手段】各センサ装置３によって検出された検出データは、データ収集装置２に送信する第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の出力時刻の時間差に変換される。このとき、複数のセンサ装置３から出力される光パルス列Ｓｃは、互いに異なる拡散符号にそれぞれ対応しているので、複数の検出データを相互に干渉することなく送信することができる。
【解決手段】各センサ装置３によって検出された検出データは、データ収集装置２に送信する第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の出力時刻の時間差に変換される。このとき、複数のセンサ装置３から出力される光パルス列Ｓｃは、互いに異なる拡散符号にそれぞれ対応しているので、複数の検出データを相互に干渉することなく送信することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの測定値を光波を利用してデータ処理装置に空間伝送する信号伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサの測定値をコントローラへ伝送する場合に、信号光を用いて空間伝送する方法が知られている。
【０００３】
たとえば、特開平６−３０７９５７号公報（特許文献１）に開示される技術では、センサが圧力や加速度などの機械量を静電容量の変化として検出する。検出された静電容量の変化は、周波数情報あるいはパルス幅情報に変換され、変換された周波数情報もくしはパルス幅情報が受信側に光信号などで非接触伝送される。複数の静電容量式機械量センサを有している場合には、各静電容量式機械量センサが使用する周波数帯域は、互いに重複しないように異ならせる。
【０００４】
また、特開平２−１６８２４号公報（特許文献２）は、複数個のセンサを有している工作機械用の信号伝送システムを開示する。各センサには、１個ずつ信号送信手段が設けられる。信号送信手段は、各信号送信手段ごとに異なる周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段と、搬送波信号の位相を変調することによりデータを搬送波信号で変調するための位相変調手段とを含む。信号伝送手段は、信号を光学的に（たとえば赤外放射を用いて）伝送する。
【０００５】
また、実開昭６１−１６８７３８号公報（特許文献３）は、移動自在な１または複数台の光送信器と、光送信器から送信される光信号を受信する受信装置とからなる光空間伝送装置を開示する。受信装置は複数の受信ヘッドを含み、複数の受信ヘッドの少なくとも１つが送信される光信号を受信し得る位置に配置される。
【０００６】
上述の従来技術は、光伝送路として見通し内通信路を用いている。これに対して、室内の天井などの反射を利用する拡散反射通信路による赤外線通信方式が、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク：Local Area Network）への適用を目的として検討されている。
【０００７】
たとえば、佐藤章博、他３名（非特許文献１：「拡散反射通信路を利用した室内赤外線無線通信における送信パルス波形の検討」、電子情報通信学会論文誌Ｂ−Ｉ、１９９８年１２月、第Ｊ８１−Ｂ−Ｉ巻、第１２号、ｐｐ．８６１−８７１）は、拡散反射通信路を利用した室内赤外線通信ではマルチパスによる遅延歪みが生じることを数値計算によって示している。遅延歪みによる符号間干渉の影響によってビット誤り率特性が劣化する。
【０００８】
また、松尾綾子、他４名（非特許文献２：「拡散反射通信路におけるＯＯＫ ＣＤＭＡ室内赤外線無線通信方式の特性解析」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、２０００年７月、第Ｊ８３−Ｂ巻、第７号、ｐｐ．９７０−９７９）は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）による室内赤外線無線通信方式の特性を、数値解析により評価している。マルチパスチャネルでは、符号間干渉の影響による特性劣化を補うために、平均送信信号光パワーを増加させる必要があることが指摘されている。
【特許文献１】特開平６−３０７９５７号公報
【特許文献２】特開平２−１６８２４号公報
【特許文献３】実開昭６１−１６８７３８号公報
【非特許文献１】佐藤章博、他３名、「拡散反射通信路を利用した室内赤外線無線通信における送信パルス波形の検討」、電子情報通信学会論文誌Ｂ−Ｉ、１９９８年１２月、第Ｊ８１−Ｂ−Ｉ巻、第１２号、ｐｐ．８６１−８７１
【非特許文献２】松尾綾子、他４名、「拡散反射通信路におけるＯＯＫ ＣＤＭＡ室内赤外線無線通信方式の特性解析」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、２０００年７月、第Ｊ８３−Ｂ巻、第７号、ｐｐ．９７０−９７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
たとえば、多数のモジュール類が実装された精密電子機器では、電子機器の健全性をチェックするために筐体内の温度が複数の温度センサによって連続的にモニターされることがある。この場合、センサケーブル（コネクタ付きハーネスなど）を介して複数の温度センサとデータ収集処理装置とを接続すると、次のような不適切な事態が生じる。
【００１０】
まず、電子機器をさらに小型化する場合に、コネクタ寸法とハーネス束径などが実装スペースに制約を与えることになる。また、電子機器の組立てや改修時に、センサケーブルの取扱いに手間がかかることになる。さらに、電子機器各部に張巡らされたセンサケーブルは、ＥＭＩ（電磁波障害：Electromagnetic Interference）による計測誤差の原因となるほか、他機器への電磁干渉経路となる。ＥＭＩを抑制するために可とう性の低い電磁シールド強化ケーブルを用いると、ますます取扱いに手間がかかる。
【００１１】
そこで、上述の従来技術のように非接触タイプの光空間伝送を用いて、温度センサの測定値をデータ収集処理装置へ伝送する方法が考えられる。しかし、多数のコンポーネントが筐体内部に高密実装される最新の小形電子機器の場合、分散配置された複数のセンサとデータ収集処理器との間の見通し条件が悪く、直接光によるデータ伝送は困難である。
【００１２】
また、見通し外の拡散反射通信路を用いて、センサの測定値を光空間伝送する方法も考えられる。しかし、公知の室内赤外線通信の技術が、必ずしもあらゆる光伝送路環境に適用できるとは言えない。拡散反射通信路を用いたデータ伝送では、拡散反射による光強度の減衰やマルチチャネルによる信号波形歪みの影響を考慮する必要があるからである。
【００１３】
本発明の目的は、複数のセンサの検出データをデータ収集装置に光信号を用いて空間伝送する場合に、見通し外の拡散反射通信路を利用する場合にも高精度に伝送することが可能な信号伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は要約すれば、センサ装置とデータ処理装置とを備えるセンサ信号伝送システムである。センサ装置は、センサ部と光信号出力部とを含む。センサ部は、センサ素子を有し、センサ素子を用いて検出した検出データを第１の時間差に変換し、第１のタイミングと第１のタイミングから第１の時間差だけ遅れた第２のタイミングとを指定するタイミング信号を出力する。光信号出力部は、タイミング信号を受け、第１、第２のタイミングをトリガとして、拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列をそれぞれ出力する。
【００１５】
また、データ収集装置は、検出データを収集するために設けられ、受光部と、相関値演算部と、データ処理部とを含む。受光部は、受光強度を検知する。相関値演算部は、現時刻より拡散符号の１周期に相当する時間だけ前の時刻から現時刻までの受光強度と拡散符号との相関値を時々刻々求める。データ処理部は、第１、第２の光パルス列の受光によって相関値が予め定められた閾値を越えた時刻を第３、第４のタイミングとして特定し、第３、第４のタイミングの時間差を求め、求めた時間差をセンサ素子の検出データに逆変換する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、センサ装置によって検出された検出データが、データ収集装置に送信される第１、第２の光パルス列の出力時刻の時間差に変換される。したがって、見通し外の拡散反射通信路を用いた光空間伝送であっても、マルチパス伝送に起因する遅延歪みの影響を受け難く、高精度のデータ伝送が可能になる。さらに、第１、第２の光パルス列は拡散符号に対応しているので、複数のセンサ装置が設けられている場合でも、互いに異なる拡散符号を各センサ装置に割当てることによって、相互干渉なく、複数の検出データを送信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１８】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０が適用される電子機器システム１の構成を概略的に示す断面図である。
【００１９】
図１を参照して、電子機器システムに１は、筐体５内と、筐体５内に設置された複数のコンポーネント（部品）６、温度計測用の複数のセンサ装置３（３．１，３．２，３．３）、およびセンサ装置３で検出された検出データ（測温抵抗体の抵抗値）を収集するためのデータ収集装置２とを含む。
【００２０】
各センサ装置３は、発光素子３２を含み、各センサ装置３で検出した検出データを信号光Ｓｃを用いて伝送する。信号光Ｓｃとして、赤外光または可視光などを用いることができる。データ収集装置２は、受光素子２１１を含み、各センサ装置３からの信号光Ｓｃを受光する。図１では、このように光を使って空間伝送するので、ケーブル伝送の場合に比べて、ケーブル敷設に必要なスペースを削減できる。
【００２１】
ここで、図１のようにコンポーネント６が高密度実装された電子機器システム１の場合、センサ装置３からデータ収集装置２に向かう信号光Ｓｃは、筐体５の内部のコンポーネント６が障壁となって、直接的にデータ収集装置２の受光素子２１１には到達しない。筐体５およびコンポーネント６の表面での反射・散乱により強度が減弱された信号光Ｓｃが、データ収集装置２の受光素子２１１に到達する主要成分となる。
【００２２】
このように、信号光Ｓｃが反射経路をとるので、直接光に比べて、散乱および伝送距離の増加による信号強度の減衰が著しい。この対策として、発光素子３２を大きくして信号光の出力強度を増大させることは、電子機器システム１の小型化・高密度化の要請のために限界がある。
【００２３】
また、筐体５およびコンポーネント６の表面の複数箇所で反射した光が受光素子２１１に到達するので、信号光Ｓｃの伝送経路は、光路長が異なる複数の経路（マルチパス）になる。この場合、受光素子２１１の受光面積は光の波長よりも大きいので、空間ダイバシティの効果によってフェージングは生じない。しかしながら、マルチパス伝送によって信号波形に遅延歪みが生じ、この遅延歪みによって信号伝送特性が劣化する可能性がある。
【００２４】
また、自由空間の光伝送であるので、筐体５が完全密閉されない環境では、照明や自然光による外部雑音が重畳する。このため信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）の改善にも限界がある。
【００２５】
本発明によるセンサ信号伝送システムは、このような光拡散反射通信路が本質的に有する制約の中で、複数のセンサ装置３の検出データをデータ収集装置２に高精度（０．０１％程度の誤差）で伝送する方法を提供するものである。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０の構成を概略的に示すブロック図である。
【００２７】
図２を参照して、センサ信号伝送システム１０は、複数のセンサ装置３とデータ収集装置２とを含む。図２では、複数のセンサ装置３を代表して１つのセンサ装置３が図示されている。
【００２８】
センサ装置３は、センサ素子３４１を有するセンサ部３４と、発光素子３２を有する光信号出力部３３とを含む。センサ素子３４１は、たとえば、測温抵抗体などの温度センサである。測温抵抗体は温度に応じて抵抗値が変化する。センサ部３４は、センサ素子３４１の抵抗値を検出データとして検出する。センサ部３４は、検出データを第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１に変換する。そして、センサ部３４は、第１、第２のタイミングを指定するタイミング信号Ｗｔを光信号出力部３３に出力する。
【００２９】
図３は、タイミング信号Ｗｔの一例を示す図である。図３の横軸は経過時間を示し、縦軸はタイミング信号Ｗｔの信号強度を示す。
【００３０】
図３を参照して、タイミング信号Ｗｔは、第１のタイミングを指定する第１のパルスＰ１ｓｅｎｄと、第２のタイミングを指定する第２のパルスＰ２ｓｅｎｄとを含む。第１、第２のパルスＰ１ｓｅｎｄ，Ｐ２ｓｅｎｄの時間差Ｔｄ１が、センサ素子３４１の検出データに対応する。なお、タイミング信号Ｗｔは、図３のようなダブルパルスの形状でなくてもよい。たとえば、第１のタイミングで立上がり、第１のタイミングから時間Ｔｄ１経過後の第２のタイミングで立ち下がる矩形波であってもよい。
【００３１】
再び図２を参照して、光信号出力部３３は、タイミング信号Ｗｔを受けて、タイミング信号Ｗｔが指定する第１、第２のタイミングをそれぞれトリガとして、１周期分の拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２を出力する。ここで、拡散符号は、スペクトラム拡散通信に用いられるの符号系列であり、ＰＮ（擬似雑音：Pseudo-random Noise）符号とも呼ばれる。拡散符号としてＭ系列（Maximum Length Sequence）やＧｏｌｄ符号系列などを例示することができる。拡散符号系列の周期（ビット数）ｍには、たとえばｍ＝１０２３など、比較的長周期が用いられる。
【００３２】
各センサ装置３には互いに異なる拡散符号が予め割当てられている。光信号出力部３３は、自己に割当てられた拡散符号に対応する信号電流を発光素子３２に流すことによって、光パルス列を出力する。発光素子３２として、たとえば、発光ダイオード、半導体レーザなどを用いることができる。出力された第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２（信号光Ｓｃ）は、図１の筐体５内で反射および散乱した後、データ収集装置２に到達する。
【００３３】
データ収集装置２は、受光部２１と、相関値演算部２２と、データ処理部２４とを含む。受光部２１は、フォトダイオードなどの受光素子２１１を含み、受光素子２１１によって、受信した信号光Ｓｃを電気信号に変換する。受光部２１は、電気信号に変換した受信信号Ｓｒｅｃを、増幅し、フィルタで整形する。本データ処理装置２では、同期若しくは非同期いずれにおいても以降の処理動作が実現できる。同期処理の場合、この後、受光部２１は、受信信号Ｓｒｅｃを、光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の１ビットの時間刻み（チップ周期）で量子化する。量子化のタイミングは、公知の同期捕捉の方法で、送信側の第１、第２のパルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の送信タイミングに同期させるのが望ましい。量子化された受信信号Ｓｒｅｃは、相関値演算部２２に出力される。しかし、実際にはセンサの送信タイミングを取得するのが困難な場合がある。このため非同期の場合でも、量子化手段の一種であるフラッシュＡＤＣ(Analog to Digital Converter)を用いてトリガタイミング信号なしで連続して量子化することができる。また、後段の整合フィルタ２２は、このような連続信号について実時間にて畳み込み演算による相関処理が可能な方式である。
【００３４】
相関値演算部２２は、同期処理の場合、現時刻より拡散符号の１周期ｍに相当する時間だけ前の時刻から現時刻までの間に受信した受信信号Ｓｒｅｃの信号強度と各センサ装置３に割当てた拡散符号との相関値を計算する。相関値演算部２２は、整合フィルタ（Matched Filter）によって構成され、相関値の計算をリアルタイムで行なうことができる。また、非同期処理の場合でも、拡散符号の信号タイミングや１周期信号分の時間管理を必要としない整合フィルタ２２を用いて効率の良い相関処理が行なえる。整合フィルタの構成については、図７を参照して後述する。
【００３５】
ここで、異なる拡散符号は互いにほぼ直交関係にあるので相関値はほぼ０である。したがって、受光部２１で受光した第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２に対応する拡散符号との組合わせの場合にのみ、閾値を超える大きさの相関値が得られる。こうして、相関値演算部２２は、受信信号Ｓｒｅｃの中から、拡散符号に対応する特定のセンサ装置３から出力された第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２を検出することができる。
【００３６】
図４は、図２の相関値演算部２２から出力された信号Ｗｔ−ｒｅｃｖの波形の一例を示す図である。図４の横軸は経過時間を示し、縦軸は信号強度を示す。
【００３７】
図４を参照して、第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の受信による受信信号Ｓｒｅｃと、その光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２に対応する拡散符号との相関値の計算結果を表わす信号Ｗｔ−ｒｅｃｖは、２つピークをもつ信号である。第１のパルスＰ１ｒｅｃｖが第１の光パルス列Ｓｃ１に対応し、第２のパルスＰ２ｒｅｃｖが第２の光パルス列Ｓｃ２に対応する。したがって、それぞれのピークが閾値ＤＬＶＬを越えたときの時間差Ｔｄ１を計測することによって、センサ素子３４１の検出データを検知することができる。
【００３８】
前述のように、複数のセンサ装置３からデータ収集装置２に到達する第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の経路はマルチパスになっている。このため、受光部２１に到達した時点における第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２を構成する各光パルスの形状は、遅延歪みによって送信時よりも幅広の形状に変化する。この場合、図４に示すように、相関値演算部から出力される相関値の信号Ｗｔ−ｒｅｃｖの形状も幅広のパルスになる。この遅延歪みの影響は、第１の光パルス列Ｓｃ１と同一の経路を経てデータ収集装置２に到達すると第２の光パルス列Ｓｃ２にも及ぶ。しかしながら、検出データは、同様の遅延歪みが生じた第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の到着時刻の差Ｔｄ１に対応しているので、時間差の測定精度には、マルチパスによる信号歪みの影響が直接的には関係しない。
【００３９】
一方、複数のセンサ装置３からの光パルス列がほぼ同時刻に受光部２１に到達した場合の生じ得る相互干渉や、背景光による雑音は、ＳＮＲを劣化させる要因となり得る。ＳＮＲが劣化した場合にはジッタが生じて、時間差の計測精度に影響を及ぼすことになる。しかし、この場合には、拡散符号のビット数ｍを増加させることによってＳＮＲを改善させることが可能である。それぞれ時間差は、平均値を中心にランダムに変動する場合には、拡散符号ビット数回の加算による統計的データ処理を行なうことで、より平均時間差に近い値を得て、この時間変動率を改善することができる。
【００４０】
このように、実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０では、センサ素子３４１の検出データが、センサ装置３からデータ収集装置２に出力される第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の出力時刻の時間差に変換される。したがって、見通し外の拡散反射通信路を用いた光空間伝送であっても、マルチパス伝送に起因する信号歪みの影響をほとんど受けずに高精度のデータ伝送を行なうことができる。しかも、各センサ装置３から出力される光パルス列は、互いに異なる拡散符号に対応しているので、複数のセンサ素子３４１の検出データを相互に干渉することなくデータ収集装置２に送信できる。
【００４１】
さらに、センサ装置３にはＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換手段が不要であるので、センサ装置３をコンパクトに構成することができる。また、空間伝送を用いるので、信号伝送ケーブルの敷設が不要となる。したがって、高密度化した電子機器内でのセンサ信号伝送システムの設計が容易になり、改修などのメンテナンスも簡単になるという利点がある。
【００４２】
再び図２を参照して、データ処理部２４は、相関値演算部２２の出力信号Ｗｔ−ｒｅｃｖを受けて、出力信号Ｗｔ−ｒｅｃｖが、閾値ＤＬＶＬを越えるタイミングを判定する。データ処理部２４は、各拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列の受信によって、出力信号Ｗｔ−ｒｅｃｖ（相関値）が閾値ＤＬＶＬを越える２度のタイミングを特定する。そして、データ処理部２４は、閾値ＤＬＶＬを超える２度のタイミングの時間差Ｔｄ１を表わす信号ＴＤＭを出力する。なお、データ処理部２４は、時間差Ｔｄ１と検出データ（抵抗値）との対応関係に基づいて、時間差を検出データに、さらには検出温度に逆変換して出力することもできる。
【００４３】
次に、実施の形態１のセンサ信号伝送方法を数式で説明する。
各センサ装置３は、図３の第１のパルスＰ１ｓｅｎｄの生成時刻（前述の第１のタイミング）を起点の時刻ｔ＝０として、第１の光パルス列Ｓ（ｔ）を出力する。ここで、光パルス列Ｓ（ｔ）は、ｍビットの拡散符号系列Ｃ（ｋ）（ただし、ｋ＝１，２，…，ｍ、チップ周期Ｔｃ＝２π／ω）を用いて以下の式で表わされる。以下の式において、δはディラックのデルタ関数であり、ＩＮＴは引数を超えない最大の整数を示す関数である。また、Ｔは光パルス信号の出力周期であり（ただし、ｍ・Ｔｃ＜Ｔ／２）、周期ＴごとにＰＮ符号系列Ｃ（ｋ）の１周期分の光パルス信号が繰返し出力される。各周期Ｔごとにその時点におけるセンサ素子３４１の検出データが送信されることになる。
【００４４】
【数１】
【００４５】
また、伝送路上で強度減衰がない場合の時刻ｔにおける相関値Ｄ（ｔ）（ただし、ｊ＝１，２，・・・，ｍ）およびその最大値Ｄｍａｘは、以下の式で表わされる。
【００４６】
【数２】
【００４７】
第２の光パルス列についても、図３の第２のパルスＰ２ｓｅｎｄの生成時刻（第２のタイミング）を起点ｔ＝０として、同様に考えることができる。
【００４８】
図５は、拡散符号の一例を示す図である。図５に示す拡散符号は、周期ｍ＝１０２３ビットのＧｏｌｄ符号系列の一部を示す。周期ｍ＝１０２３ビットのＧｏｌｄ符号系列の場合、１周期中に１が５１２回、０が５１１回現れ、それぞれ出現頻度はランダムである。相関値の算出（逆拡散）のときに、白色性の外部雑音強度が単純加算平均により１／２０になるので、信号の統計精度は改善される。
【００４９】
このような拡散符号が各センサ装置３に割当てられる。このとき、異なるセンサ装置３には、周期が等しく異なる配列の拡散符号が割当てられる。光信号出力部３３は、タイミング信号Ｗｔに含まれる第１、第２のパルスＰ１ｓｅｎｄ，Ｐ２ｓｅｎｄをトリガとして、割当てられた拡散符号に対応する光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２を出力する。
【００５０】
図６は、データ収集装置２の受光部２１から出力される受信信号Ｓｒｅｃの一例を示す図である。図６の横軸は時間を示し、縦軸は信号強度を示す。図６を参照して、受信信号Ｓｒｅｃは１０台のセンサ装置３から出力されたＰＮ（擬似雑音）信号が重畳されたものである。この受信信号Ｓｒｅｃを用いて、相関値演算部２２は、各センサ装置に対応するＰＮ系列との相関値を計算する。異なるセンサ装置３には異なる拡散符号が割当てられているので、相関値演算部２２は、センサ装置３ごとに受信信号Ｓｒｅｃを分離することが可能になる。
【００５１】
図７は、相関値演算部２２の構成の一例を示すブロック図である。図７の相関値演算部２２は整合フィルタとも呼ばれ、入力信号のタイミングを必要とせず、相関値の検出をリアルタイムで連続的に行なうことができる。
【００５２】
図７を参照して、相関値演算部２２は、ｍ段のシフトレジスタ２２１（１）〜２２１（ｍ）と、拡散符号生成回路２２４と、ｍ個のＡＮＤ回路２２２（１）〜２２２（ｍ）と、総和回路２２３とを含む。ｍ段のシフレジスタ２２１には、光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の１ビットの時間刻み（チップ周期）に等しいタイミングで量子化された受信信号Ｓｒｅｃが入力される。ｍ段のシフトレジスタ２２１に入力された受信信号Ｓｒｅｃと、拡散符号生成回路２２４生成回路が出力する周期ｍのＰＮ信号Ｓｒｅｆとは、ｍ個のＡＮＤ回路２２２によってビットごとに乗積される。ビットごとの乗算結果が総和回路２２３によって加算され、相関値Ｗｔ−ｒｅｃｖが出力される。
【００５３】
ここで、実施の形態１の温度センサは、温度測定範囲が１℃〜１００℃であり、計測精度が０．１％であるとする。この場合、測定温度に１℃〜１００℃対応する第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の時間差Ｔｄ１を０．１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ（周波数範囲では、０．１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）とすれば、必要な時間分解能は１００ｎｓｅｃとなる。したがって、図７に示す回路を１０ＭＨｚの動作クロックで動作すればよいので、図７の相関値演算部２２は、実現容易な回路構成となっている。
【００５４】
なお、相関値演算部２２は、図７に示す整合フィルタを複数個有する構成してもよい。この場合、複数のセンサ装置３から同時に第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２が送信されると、各センサ装置３に対応する拡散符号用いた相関値の演算を並列処理で行なうことができる。
【００５５】
また、相関値演算部２２の整合フィルタを、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子などのアナログデバイスを用いて構成することもできる。この場合、受光部２１は、量子化を行なわずに、アナログ量の受信信号Ｓｒｅｃを相関値演算部２２に出力する。さらに、相関値演算部２２は、光信号を直接用いて光演算処理を行なうように構成することもできる。この場合には、受光部２１は、受信した信号光Ｓｃをそのまま光増幅して相関値演算部２２に出力する。
【００５６】
図８は、相関値演算部２２の出力波形の一例を示す図である。図８の横軸は時間であり、縦軸は信号強度を示す。図８に示すように、センサ装置３から伝送された光パルス列に対応したパルスＰ１ｒｅｃｖが得られている。パルスＰ１ｒｅｃｖは、後段のデータ処理部２４で閾値判定が可能な良好なパルス波形である。
【００５７】
図９は、図２の受光部２１における量子化数と、相関値演算部２２の出力波形のＮＳ比との関係を示す図である。図９の縦軸は、相関値演算部２２の出力波形のＮＳ（Noise to Signal)比を百分率で示したものである。図９に示すように、受光部２１における量子化数が６ビットの場合でも、相関値演算部２２の出力波形のＮＳ比は２３％である。したがって、後段のデータ処理部２４での閾値判定が十分に可能である。
【００５８】
図１０は、図２のセンサ信号伝送システム１０における各信号波形を模式的に示すタイミング図である。図１０の横軸は時間であり、縦軸は、上から順に、センサ部３４から出力されるタイミング信号Ｗｔ、光信号出力部３３から出力される信号光Ｓｃ（光パルス列）、相関値演算部２２の出力波形Ｗｔ−ｒｅｃｖ、データ処理部２４で計測された時間差を表わす信号ＴＤＭを示す。
【００５９】
図１０を参照して、時刻ｔ１で出力されるパルスＰ１ｓｅｎｄがトリガとなって、第１の光パルス列Ｓｃ１が出力される。第１の光パルス列Ｓｃ１の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ２まで続く。
【００６０】
次の時刻ｔ２では、第１の光パルス列Ｓｃ１の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ１ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２４は、パルスＰ１ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ１ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ２に等しい。
【００６１】
次の時刻ｔ３で出力されるパルスＰ２ｓｅｎｄがトリガとなって、第２の光パルス列Ｓｃ２が出力される。時刻ｔ１と時刻ｔ３との時間差Ｔｄ１は、センサ部３４での検出データに対応する。第２の光パルス列Ｓｃ２の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ４まで続く。本データ収集装置２は、非同期動作を基本にしたので、出力信号である時間差Ｔｄ１を精度良く求めることができる。送信タイミング信号による同期動作の場合でも、動作開始タイミングは内部クロックに対してまるめこまれることはない。整合フィルタが出力するＰ１ｒｅｃｖとＰ２ｒｅｃｖ信号との時間差は、センサ装置３の出力するＰ１ｓｅｎｄとＰ２ｓｅｎｄ信号との時間差に対応するものであり、整合フィルタの非同期動作によって高い精度で求めることができる。
【００６２】
次の時刻ｔ４では、第２の光パルス列Ｓｃ２の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ２ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２４は、パルスＰ２ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ２ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ４に等しい。さらに、データ処理部２４は、両パルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖ間の時間差を検出することによって、送信された検出データを再生することができる。
【００６３】
時刻ｔ５では、再びパルスＰ１ｓｅｎｄがトリガとなって、第１の光パルス列Ｓｃ１が出力される。時刻ｔ６では、第１の光パルス列Ｓｃ１の受信に対応して、相関値演算部２２の出力波形Ｗｔ−ｒｅｃｖにピークが生じる。センサ部３４の検出データに対応する時間が経過した時刻ｔ７に、第２の光パルス列Ｓｃ２が出力される。次の時刻ｔ８では、第２の光パルス列Ｓｃ２の受信に対応して、相関値演算部２２の出力波形Ｗｔ−ｒｅｃｖにピークが生じる。データ処理部２４は、出力波形Ｗｔ−ｒｅｃｖが閾値を超えるタイミングを測定する。このようにして、センサ素子３４１によって検出された検出データは、順次、センサ装置３からデータ収集装置２へと伝送される。
【００６４】
図１１は、実施の形態１のセンサ信号伝送方法の手順を示すフローチャートである。
図１１を参照して、センサ装置３は、センサ素子３４１によって検出データを取得すると（ステップＳ１０）、検出データを第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１に変換する（ステップＳ１１）。続いて、センサ装置３は、第１のタイミングをトリガとして、割当てられた拡散符号に対応する第１の光パルス列Ｓｃ１を出力する（ステップＳ１４）。第１のタイミングから時間Ｔｄ１が経過した第２のタイミングをトリガとして、センサ装置３は、割当てられた拡散符号に対応する第２の光パルス列Ｓｃ２を出力する（ステップＳ１５）。
【００６５】
データ収集装置２は、センサ装置３から第１の光パルス列Ｓｃ１を受光すると（ステップＳ２１）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２２）。データ収集装置２は、第１の光パルス列Ｓｃ１の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ２３）。
【００６６】
次に、データ収集装置２は、センサ装置３から第２の光パルス列Ｓｃ２を受光すると（ステップＳ２４）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２５）。データ収集装置２は、第２の光パルス列Ｓｃ２の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ２６）。
【００６７】
そして、次のステップＳ２７で，データ収集装置２は、前述のステップＳ２３およびステップＳ２６で相関値が閾値を超えたタイミングの時間差を計測する。この時間差は、センサ素子３４１の検出データに対応した時間差Ｔｄ１に等しい。さらに、ステップＳ２７で、データ収集装置２が、計測した時間差をセンサ素子３４１の検出データに逆変換するようにしてもよい。こうして、センサ素子３４１によって検出された検出データが、センサ装置３からデータ収集装置２へ伝送される。
【００６８】
以上の説明は、図２に関連して述べたように、受信信号Ｓｒｅｃは、光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の１ビットの時間刻み（チップ周期）で量子化するとして説明した。さらに、出力信号の時間差Ｔｄ１の時間精度を上げるためには、１ビットの時間刻み（チップ周期）より短い周期、たとえば、１/２あるいは１/３の周期で量子化し、また整合フィルタ２２のｍ段シフトレジスタ２２１のそれぞれに遅れ時間要素を挿入することで達成できる。
【００６９】
［実施の形態２］
拡散反射伝送路を利用した信号伝送では、センサ装置３が配置される場所によって伝送路環境が大きく異なるので、信号光の受信強度がセンサ装置３ごとに大きくばらつくことがある。また、伝送路環境が経時的に変化するために、信号光の受信強度に変動が生じる場合もある。たとえば、埃などの表面汚染によって、表面の反射率が変化したり、筐体が密閉されていない場合には日光や照明によってＳＮＲが変動したりする。さらに、電子機器のメンテナンスなどによって内部コンポーネントの再組立てを行なった場合に、現状に復帰しないこともある。拡散反射伝送路を利用した自由空間伝送の場合は、ケーブル伝送の場合に比べて伝送路環境の微妙な変化が受信特性に影響する。
【００７０】
このような原因によって、信号光の受信強度がセンサ装置３ごとに異なると、信号光の受信強度と拡散符号との相関値について閾値判定をするときに、センサ装置３ごとに閾値のレベルを変化させなければならないという不都合が生じる。そこで、実施の形態２のセンサ信号伝送システム１０Ａでは、受光部２１での受信時の信号強度を揃えるために、光信号出力部３５は、光パルス列の出力強度を調節するための信号強度調節手段を含む。
【００７１】
図１２は、本発明の実施の形態２のセンサ信号伝送システム１０Ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１２のセンサ信号伝送システム１０Ａの光信号出力部３５は、増幅度の調節可能な減衰補償アンプ３５１をさらに含む点において、実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０と異なる。その他の点については、実施の形態１と共通するので、共通する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。なお、センサ信号伝送システム１０Ａは、実際には、複数のセンサ装置３Ａを含むけれども、図１２では、複数のセンサ装置３Ａを代表して１つのセンサ装置３Ａを図示している。
【００７２】
図１２を参照して、減衰補償アンプ３５１は、発光素子３２の駆動電流を変化させることによって、信号光Ｓｃ（光パルス列）の出力強度を調節する信号強度調節手段である。ｎ台のセンサ装置３Ａが設けられている場合、各センサ装置３Ａの減衰補償アンプ３５１に入力される信号強度をＳ１〜Ｓｎとし、減衰補償アンプ３５１の増幅率をＡ１〜Ａｎとし、各センサ装置３Ａからデータ収集装置２に至る信号光伝送路の減衰率をξ１〜ξｎとする。そうすると、データ収集装置２で受信する受信信号の信号強度Ｓｒｅｃは、
Ｓｒｅｃ＝ξ１・Ａ１・Ｓ１＋ξ２・Ａ２・Ｓ２＋・・・＋ξｎ・Ａｎ・Ｓｎ
・・・（５）
と表わされる。各センサ素子３４１の特性が同一であるとすれば、信号強度Ｓ１＝Ｓ２＝・・・＝Ｓｎが近似的に成立する。一方、伝送路の減衰率ξ１〜ξｎは、センサ素子３Ａごとに大きくばらつく。そこで、ξ１・Ａ１＝ξ２・Ａ２＝・・・＝ξｎ・Ａｎ＝ｃｏｎｓｔとなるように、減衰補償アンプ３５１の増幅率をＡ１〜Ａｎを調節する。これによって、センサ素子３ごとの伝送路の減衰率ξ１〜ξｎのばらつきが補正されて、センサ装置３から到達する信号光の信号光を均等にすることができる。
【００７３】
図１３は、相関値演算部２２の出力信号と閾値レベルＤＬＶＬとの関係を説明するための図である。図１３は、伝送路の減衰率が異なる結果、相関値演算部２２の出力信号の強度が異なっている場合を対比して示している。図１３に示すように、Ｂの信号強度は、Ａの信号強度に比べて、伝送路の減衰率が大きいために小さくなっている。このため、Ａの信号強度が閾値レベルＤＬＶＬを超える時刻がｔ１であるのに対して、Ｂの信号強度が閾値レベルＤＬＶＬを超える時刻はｔ２となって遅れる。
【００７４】
ここで、本発明では、センサ素子３４１の検出データを第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の送信時刻の時間差に変換して伝送している。したがって、図１３のような信号強度の変化に起因する時刻の遅れは、第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２に等しく生じることになるので、時間差の検出精度には影響しない。これに対して、信号強度の変化が適正範囲を超えてしまうと、一定の閾値レベルＤＬＶＬでは相関値の変化を検出できなくなる。実施の形態２の減衰補償アンプ３５１は、このような適正範囲を超える信号強度の変化が生じた場合に特に効果がある。また、工場出荷時、据付初期、あるいは運用時には定期的に校正するのが望ましいので、減衰補償アンプ３５１を校正機能を備えることで、供用期間中の計測精度を確保させることができる。
【００７５】
［実施の形態３］
実施の形態３は、各センサ装置３Ｂで、センサ素子３４１の検出データを時間差Ｔｄ１に変換するときの変換誤差を校正する手段を提供するものである。
【００７６】
図１４は、本発明の実施の形態３のセンサ信号伝送システム１０Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。図１４を参照して、センサ信号伝送システム１０Ｂは、互いに異なる拡散符号が割当てられた複数のセンサ装置３Ｂとデータ収集装置２Ｂとを含む。図１４では、複数のセンサ装置３Ｂを代表して１つのセンサ装置３Ｂが図示されている。
【００７７】
センサ装置３Ｂは、センサ部３６と光信号出力部３５とを含む。センサ部３６は、センサ素子３４１の他に校正用素子３４２をさらに含む点で、実施の形態１，２のセンサ部３４と異なる。校正用素子３４２は、センサ素子３４１の測定対象である温度の変化に対して、抵抗値がほとんど変化しない抵抗体である。
【００７８】
センサ部３６は、第１〜第３のタイミングを指定するタイミング信号Ｗｔｔを光信号出力部３５に出力する。第１、第２のタイミングの時間差は、実施の形態１，２と同様に、センサ素子３４１（測温抵抗体）の検出データ（抵抗値）に対応する。また、第２、第３のタイミングの時間差は、校正用素子３４２の校正用データ（抵抗値）に対応する。ここで、センサ部３６は、校正用素子３４２の抵抗値についても、センサ素子３４１の抵抗値と同様の電気回路を用いて時間差に変換するので、センサ素子３４１の検出データの校正が可能になる。
【００７９】
光信号出力部３５は、タイミング信号を受けて、第１〜第３のタイミングをそれぞれトリガとして、割当てられた拡散符号に対応する第１〜第３の光パルス列Ｓｃ１〜Ｓｃ３を出力する。光信号出力部３５の構成は実施の形態１，２と同様であるので、詳しい説明を繰返さない。
【００８０】
データ収集装置２Ｂは、受光部２１と、相関値演算部２２と、データ処理部２５とを含む。受光部２１および相関値演算部２２の構成は、実施の形態１と同様であるので、詳しい説明を繰返さない。
【００８１】
図１４の受光部は、第１〜第３の光パルス列Ｓｃ１〜Ｓｃ３を受光して、受光した信号を電気信号に変換した受信信号Ｓｒｅｃとして出力する。相関値演算部２２は、受信信号Ｓｒｅｃの信号強度と拡散符号との相関値を算出する。この結果、相関値演算部２２の出力信号Ｗｔｔ−ｒｅｃｖには、第１〜第３の光パルス列Ｓｃ１〜Ｓｃ３の受信時刻に対応して、第１〜第３のパルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖ，Ｐ３ｒｅｃｖが現れる。
【００８２】
データ処理部２５は、これら第１〜第３のパルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖ，Ｐ３ｒｅｃｖの閾値判定を行なって、検出データに対応する第１、第２のパルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖの時間差Ｔｄ１と、校正用データに対応する第２、第３のパルスＰ２ｒｅｃｖ，Ｐ３ｒｅｃｖの時間差Ｔｄ２とを測定する。データ処理部２５は、測定した時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２を表わす信号ＴＤＭ１，ＴＤＭ２を出力する。
【００８３】
なお、データ処理部２５において、検出データおよび校正用データと時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２との対応関係に基づいて、測定した時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２を検出データおよび校正用データに逆変換することもできる。したがって、逆変換した検出データおよび校正用データの比を求めれば、センサ素子３４１の検出データを校正用素子３４２の校正用データで校正することができる。
【００８４】
図１５は、図１４のセンサ部３６の構成の一例を示す回路図である。図１４のセンサ部３６は、スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を有する無安定マルチバイブレータ３６１を含む。無安定マルチバイブレータ３６１では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のオン／オフの期間が、コンデンサの充放電時間によって決定される。
【００８５】
図１５を参照して、センサ部３６は、センサ素子３４１としての測温抵抗体と、校正用素子３４２としての抵抗体と、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２と、ＰＮＰ型トランジスタ３４３，３４４と、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と、コンデンサ３４５，３４６と、パルス生成器３４７とを含む。まず、センサ部３６の各要素の接続関係を説明する。電源ノードＶｃと接地ノードＧＮＤとの間に、抵抗素子Ｒ１とトランジスタＴｒ１とが直列に接続される。同様に、電源ノードＶｃと接地ノードＧＮＤとの間に、抵抗素子Ｒ２とトランジスタＴｒ２とが直列に接続される。また、電源ノードＶｃとトランジスタＴｒ１のベースＮＢ１との間に、測温抵抗体３４１とトランジスタ３４３が直列に接続される。同様に、電源ノードＶｃとトランジスタＴｒ２のベースＮＢ２との間に、抵抗体３４２とトランジスタ３４４が直列に接続される。また、トランジスタＴｒ１のコレクタＮＣ１とトランジスタＴｒ２のベースＮＢ２とが、コンデンサ３４５を介して接続される。同様に、トランジスタＴｒ２のコレクタＮＣ２とトランジスタＴｒ１のベースＮＢ１とが、コンデンサ３４６を介して接続される。トランジスタ３４３，３４４のベースにはバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２が供給される。トランジスタＴｒ２のコレクタＮＣ２から出力信号ＴＦが取出され、パルス生成器３４７によってパルス信号Ｗｔｔに変換される。
【００８６】
次に、図１５のセンサ部３６の動作について説明する。測温抵抗体３４１およびトランジスタ３４３と、抵抗体３４２とトランジスタ３４４とは、それぞれ定電流出力手段である。この出力直流電流によって、トランジスタ３４３，３４４のコレクタ端子に接続された充電用のコンデンサ３４５，３４６が充電される。コンデンサ３４５，３４６の充電時間は、充電電流の一次関数となっている。
【００８７】
ここで、トランジスタＴｒ２のオン時（トランジスタＴｒ１のオフ時）の場合のコンデンサ３４６の充電電流Ｉｃ３４３は、電源電圧Ｖｃ、バイアス電圧Ｖｂ１、測温抵抗体３４１の抵抗値Ｒｔを用いて次式で表わされる。ただし、Ｖｂｅ３４３は、トランジスタ３４３の順方向電圧(約０．６Ｖ）である。
【００８８】
Ｉｃ３４３＝（Ｖｃ−Ｖｂ１−Ｖｂｅ３４３）／Ｒｔ ・・・（６）
この電流Ｉｃ３４３によってコンデンサ３４６が充電されるので、トランジスタＴｒ２の次の状態遷移までのオン時間Ｔｏｎは、コンデンサ３４６の静電容量をＣｃｈｇ３４６として、
Ｔｏｎ＝（Ｖｃ−ｄＶ）×Ｃｃｈｇ３４６／Ｉｃ３４３
＝（Ｖｃ−ｄＶ）×Ｒｔ×Ｃｃｈｇ３４６／（Ｖｃ−Ｖｂ１−Ｖｂｅ３４３）
・・・（７）
と表わされる。ここで、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の飽和電圧をＶｓａｔ（約０．１Ｖ）、トランジスタ３４４の順方向電圧をＶｂｅ３４４として、
ｄＶ＝Ｖｓａｔ＋Ｖｂｅ３４３−Ｖｂｅ３４４＝Ｖｓａｔ ・・・（８）
である。
【００８９】
同様に、トランジスタＴｒ１のオン時（トランジスタＴｒ２のオフ時）の場合のコンデンサ３４５の充電電流Ｉｃ３４４は、電源電圧Ｖｃ、バイアス電圧Ｖｂ２、校正用の抵抗体３４２の抵抗値Ｒｃを用いて次式で表わされる。ただし、Ｖｂｅ３４４は、トランジスタ３４４の順方向電圧(約０．６Ｖ）である。
【００９０】
Ｉｃ３４４＝（Ｖｃ−Ｖｂ２−Ｖｂｅ３４４）／Ｒｃ ・・・（９）
この電流Ｉｃ３４４によってコンデンサ３４５が充電されるので、トランジスタＴｒ２の次の遷移時間までのオフ時間Ｔｏｆｆは、コンデンサ３４５の静電容量をＣｃｈｇ３４５として、
Ｔｏｆｆ＝（Ｖｃ−Ｖｓａｔ）×Ｃｃｈｇ３４５／Ｉｃ３４４
＝（Ｖｃ−Ｖｓａｔ）×Ｒｃ×Ｃｃｈｇ３４５
／（Ｖｃ−Ｖｂ２−Ｖｂｅ３４４） ・・・（１０）
と表わされる。
【００９１】
この結果、トランジスタＴｒ２のコレクタＮＣ２から出力信号ＴＦは、ＬレベルがＴｏｎのあいだ続き、ＨレベルがＴｏｆｆのあいだ続く矩形波である。パルス生成器３４７は、出力信号ＴＦの立下り、立上がりに応答してパルスを出力する。具体的には、第１の光パルス列Ｓｃ１の出力時刻である第１のタイミングが、トランジスタＴｒ２のオフからオンへの遷移（出力信号ＴＦのＨレベルからＬレベルへの変化）に対応する。第２の光パルス列Ｓｃ２の出力時刻である第２のタイミングが、トランジスタＴｒ２のオンからオフへの遷移（出力信号ＴＦのＬレベルからＨレベルへの変化）に対応する。また、第３の光パルス列Ｓｃ３の出力時刻である第３のタイミングが、トランジスタＴｒ２のオフからオンへの遷移（出力信号ＴＦのＨレベルからＬレベルの変化）に対応する。したがって、第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１がトランジスタＴｒ２のオン時間Ｔｏｎに対応し、第２、第３のタイミングの時間差Ｔｄ２がトランジスタＴｒ２のオフ時間Ｔｏｆｆに対応することになる。すなわち、式（７）、式（１０）を用い、Ｋ１，Ｋ２を電源電圧Ｖｃおよびバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２などによって決まる定数とすれば、
Ｔｄ１＝Ｔｏｎ＝Ｋ１×Ｒｔ ・・・（１１）
Ｔｄ２＝Ｔｏｆｆ＝Ｋ２×Ｒｃ ・・・（１２）
と表わされる。
【００９２】
データ収集装置２Ｂは、第１〜第３の光パルス列Ｓｃ１〜Ｓｃ３を受信して、これらの受信時刻の時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２を求める。求めた時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２は、センサ部３６のトランジスタＴｒ２のオン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆに等しい。そして、オン時間Ｔｏｎは、測温抵抗体３４１の抵抗値Ｒｔに対応し、オフ時間は、高精度な校正用の抵抗体３４２の抵抗値Ｒｃに対応する。したがって、受信時刻の時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２に比を求めれば、校正用の抵抗体３４２の抵抗値Ｒｃで測温抵抗体３４１の抵抗値Ｒｔを校正することができる。
【００９３】
センサ部３６に供給される電源電圧Ｖｃ、バイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２は、安定化電源を用いても長期にわたって高精度を維持することが困難である。これらの電圧Ｖｃ，Ｖｂ１，Ｖｂ２が不安定であれば、センサ部３６から出力されるタイミング信号Ｗｔｔが指定する時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２に誤差をもたらすことになる。そこで、実施の形態３では、測温抵抗体３４１の抵抗値Ｒｔに対応する時間差Ｔｄ１と、校正用の抵抗体３４２の抵抗値Ｒｃに対応する時間差Ｔｄ２との両方を、センサ装置３Ｂからデータ収集装置２Ｂに送信することによって、バイアス電圧などの変動が原因となる検出誤差を補正することが可能な構成となっている。
【００９４】
図１６は、図１４のセンサ信号伝送システム１０Ｂにおける各信号波形を模式的に示すタイミング図である。図１６の横軸は時間であり、縦軸は、上から順に、図１５のトランジスタＴｒ２のコレクタＮＣ２の出力電圧ＴＦ，図１４のセンサ部３６から出力されるタイミング信号Ｗｔｔ、光信号出力部３５から出力される信号光Ｓｃ（光パルス列）、相関値演算部２２の出力波形Ｗｔｔ−ｒｅｃｖ、データ処理部２５で計測した時間差を表わす信号ＴＤＭ１，ＴＤＭ２を示す。
【００９５】
図１６を参照して、時刻ｔ１で出力されるパルスＰ１ｓｅｎｄがトリガとなって、第１の光パルス列Ｓｃ１が出力される。第１の光パルス列Ｓｃ１の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ２まで続く。
【００９６】
次の時刻ｔ２では、第１の光パルス列Ｓｃ１の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ１ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２５は、パルスＰ１ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ１ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ２に等しい。
【００９７】
次の時刻ｔ３で出力されるパルスＰ２ｓｅｎｄがトリガとなって、第２の光パルス列Ｓｃ２が出力される。時刻ｔ１と時刻ｔ３との時間差Ｔｄ１は、センサ部３６で検出する検出データに対応する。第２の光パルス列Ｓｃ２の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ４まで続く。
【００９８】
次の時刻ｔ４では、第２の光パルス列Ｓｃ２の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ２ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２５は、パルスＰ２ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ２ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ４に等しい。さらに、データ処理部２５は、両パルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖ間の時間差を検出することによって、送信された検出データを検知することができる。
【００９９】
次の時刻ｔ５で出力されるパルスＰ３ｓｅｎｄがトリガとなって、第３の光パルス列Ｓｃ３が出力される。時刻ｔ３と時刻ｔ５との時間差Ｔｄ２は、センサ部３６で検出する校正用データに対応する。第３の光パルス列Ｓｃ３の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ６まで続く。
【０１００】
次の時刻ｔ６では、第３の光パルス列Ｓｃ３の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ３ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２５は、パルスＰ３ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ３ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ６に等しい。さらに、データ処理部２５は、両パルスＰ２ｒｅｃｖ，Ｐ３ｒｅｃｖ間の時間差を検出することによって、送信された校正用データを検知することができる。
【０１０１】
なお、図１５のセンサ部３６の回路を用いる場合には、上記の時刻ｔ５で出力されるパルスＰ３ｓｅｎｄは、次に取得した検出データの送信タイミングを指定する第１のパルスＰ１ｓｅｎｄも兼ねている。したがって、第３の光パルス列Ｓｃ３の出力は、次に取得したデータを出力するための第１の光パルス列Ｓｃ１に対応する。
【０１０２】
次に、実施の形態３のセンサ信号伝送方法を数式で説明する。
各センサ装置３Ｂは、図１６の第１のパルスＰ１ｓｅｎｄの生成時刻（第１のタイミング）を起点ｔ＝０として、第１の光パルス列Ｓ（ｔ）を出力する。さらに、時間Ｔｄ１が経過した第２のパルスＰ２ｓｅｎｄの生成時刻（第２のタイミング）ｔ＝Ｔｄ１を起点として第２の光パルス列Ｓ（ｔ）を出力する。光パルス列Ｓ（ｔ）は、ｍビットの拡散符号系列Ｃ（ｋ）（ただし、ｋ＝１，２，…，ｍ、チップ周期Ｔｃ＝２π／ω）を用いて以下の式で表わされる。以下の式において、δはディラックのデルタ関数であり、ＩＮＴは引数を超えない最大の整数を示す関数である。また、Ｔ＝Ｔｄ１＋Ｔｄ２は光パルス信号の出力周期であり（ただし、ｍ・Ｔｃ＜Ｔ／２）、周期Ｔごとに第１の光パルス列と第２の光パルス列とが繰返し出力される。この場合、第１の光パルス列は、第３の光パルス列も兼ねる。
【０１０３】
【数３】
【０１０４】
また、伝送路上で強度減衰がない場合の時刻ｔにおける相関値Ｄ（ｔ）（ただし、ｊ＝１，２，・・・，ｍ）およびその最大値Ｄｍａｘは、以下の式で表わされる。
【０１０５】
【数４】
【０１０６】
式（１７）に示す相関値Ｄ（ｔ）の最大値Ｄｍａｘは、第１、第２の光パルス列の受信に対応して、１周期Ｔごとに２回現れる。
【０１０７】
図１７は、実施の形態３のセンサ信号伝送方法の手順を示すフローチャートである。
図１６、図１７を参照して、センサ装置３Ｂは、センサ素子３４１によって検出データを取得すると（ステップＳ１０）、検出データを第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１に変換する（ステップＳ１１）。次に、センサ装置３Ｂは、校正用素子３４２によって校正用データを取得すると（ステップＳ１２）、校正用データを第２、第３のタイミングの時間差Ｔｄ２に変換する（ステップＳ１３）。続いて、センサ装置３Ｂは、第１のタイミングをトリガとして、割当てられた拡散符号に対応する第１の光パルス列Ｓｃ１を出力する（ステップＳ１４）。第１のタイミングから時間Ｔｄ１が経過した第２のタイミングをトリガとして、センサ装置３Ｂは、割当てられた拡散符号に対応する第２の光パルス列Ｓｃ２を出力する（ステップＳ１５）。さらに、第２のタイミングから時間Ｔｄ２が経過した第３のタイミングをトリガとして、センサ装置３Ｂ、割当てられた拡散符号に対応する第３の光パルス列Ｓｃ３を出力する（ステップＳ１６）。
【０１０８】
データ収集装置２Ｂは、センサ装置３Ｂから第１の光パルス列Ｓｃ１を受光すると（ステップＳ２１）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２２）。データ収集装置２Ｂは、第１の光パルス列Ｓｃ１の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ２３）。次に、データ収集装置２Ｂは、センサ装置３Ｂから第２の光パルス列Ｓｃ２を受光すると（ステップＳ２４）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２５）。データ収集装置２Ｂは、第２の光パルス列Ｓｃ２の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ２６）。そして、次のステップＳ２７で，データ収集装置２Ｂは、前述のステップＳ２３およびステップＳ２６で相関値が閾値を超えたタイミングの時間差を計測する。この時間差は、センサ素子３４１の検出データに対応した時間差Ｔｄ１に等しい。さらに、ステップＳ２７で、データ収集装置２Ｂが、計測した時間差をセンサ素子３４１の検出データに逆変換するようにしてもよい。こうして、センサ素子３４１によって検出された検出データが、センサ装置３Ｂからデータ収集装置２Ｂへ伝送される。
【０１０９】
また、データ収集装置２Ｂは、センサ装置３Ｂから第３の光パルス列Ｓｃ３を受光すると（ステップＳ２８）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２９）。データ収集装置２Ｂは、第３の光パルス列Ｓｃ３の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ３０）。そして、次のステップＳ３１で，データ収集装置２Ｂは、前述のステップＳ２６およびステップＳ３０で相関値が閾値を超えたタイミングの時間差を計測する。この時間差は、校正用素子３４２の校正用データに対応した時間差Ｔｄ２に等しい。さらに、ステップＳ３１で、データ収集装置２Ｂが、計測した時間差を校正用素子３４２の校正用データに逆変換するようにしてもよい。こうして、校正用素子３４２によって検出された校正用データが、センサ装置３Ｂからデータ収集装置２Ｂへ伝送される。
【０１１０】
なお、上述のセンサ信号伝送方法において、検出データを第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１に変換し、校正用データを第３、第４のタイミングの時間差Ｔｄ２に変換することもできる。この場合、センサ装置は、第１〜第４のタイミングをトリガとして、拡散符号にそれぞれ対応する第１〜第４の光パルス列を出力する。データ収集装置は、第１、第２の光パルス列の受信によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定し、判定結果から検出データに対応する時間差Ｔｄ１を再生する。また、データ収集装置は、第３、第４の光パルス列の受信によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定し、判定結果から校正用データに対応する時間差Ｔｄ２を再生する。
【０１１１】
［実施の形態４］
実施の形態４は、実施の形態１〜３のデータ収集装置２，２Ｂの受光部２１を、高感度の増幅器を用いて構成したものである。
【０１１２】
図１８は、本発明の実施の形態４の受光部２１の構成を示すブロック図である。図１８を参照して、受光部２１は、受光素子としてのフォトダイオード２１１と、前置増幅器２１２と、整形フィルタ付の増幅器２１３と、量子化器２１４とを含む。信号光Ｓｃには、波長８５０ｎｍを中心とする赤外光が使用される。
【０１１３】
前置増幅器２１２は、微弱光パルスが検出可能なように構成され、等価雑音電荷数Ｑｅとして３０００〜５０００を有するパルス電荷積算型光センサアンプである。図１８に示すように、前置増幅器２１２は、並列接続された高感度アンプ２１２Ａおよびコンデンサ２１２Ｂを含み、信号光Ｓｃによってフォトダイオード２１１に生成された電荷を積算して増幅する。
【０１１４】
整形フィルタ付の増幅器２１３は、前置増幅器２１２の出力を受けて、ＳＮＲが高くなるように、最適パルス整形を行なう。パルス整形時定数は、筐体内の多重散乱（マルチパス）に起因する１００ｎｓｅｃ程度の時間遅れによる信号波形の歪（遅延歪）を考慮したものである。マルチパスに起因する遅延歪の影響を除去するために、増幅器２１３のパルス整形時定数は、チップ周期Ｔｃ（ＰＮ符号系列の１ビットあたりの周期）に等しくするのが望ましい。しかしながら、必ずしもパルス整形時定数をチップ周期Ｔｃに一致させなくても、相関値演算部２２の出力信号の立上がりは十分に急峻であるので、遅延歪による時刻の計測精度への影響は少ないと考えられる。
【０１１５】
図１９は、図１８の整形フィルタ付の増幅器２１３の構成の一例を示す回路図である。図１９を参照して、増幅器２１３は、前置増幅器２１２の出力を微分する微分回路７１、微分回路の出力を増幅する増幅器７４、増幅器７４の出力を積分する積分回路７５、および積分回路７５の出力を増幅する増幅器７８を含む。また、微分回路７１は、コンデンサ７２および抵抗素子７３を含み、積分回路７５は、抵抗素子７６およびコンデンサ７７を含む。図１９の増幅器２１３の場合、整形時定数はコンデンサ７２，７７の容量と抵抗素子７３，７６の抵抗値との積で表わされる。
【０１１６】
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１１７】
たとえば、上述の各実施の形態では、電子機器の筐体内の複数箇所に設置された温度センサ（測温抵抗体）の検出データをデータ収集装置に光空間伝送する場合について説明した。しかし、本発明は必ずしもこのような例に限るものでない。
【０１１８】
たとえば、温度センサには、測温抵抗体以外に熱電対を用いることもできる。また、本発明は、温度以外の物理量を検出するセンサにも適用可能である。たとえば、加速度計、歪ゲージ、音響センサ、磁気センサなど、物理量を電気量に変換することが可能なあらゆるセンサに適用することができる。
【０１１９】
また、本発明は、筐体内に多数のモジュールが実装された精密電子機器の温度管理以外に、一般的な電子機器システムの環境温度測定に適用可能である。たとえば、本発明は、ハーネス布線を望まない環境温度監視が必要なプロセス製造装置に好適である。また、今後、高機能および小型化が要求される人工衛星などにも本発明を好適に用いることができる。人工衛星では、筐体およびコンポーネントの健全性をチェックするために各部温度を連続モニタリングする必要があるからである。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０が適用される電子機器システム１の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】タイミング信号Ｗｔの一例を示す図である。
【図４】図２の相関値演算部２２から出力された信号Ｗｔ−ｒｅｃｖの波形の一例を示す図である。
【図５】拡散符号の一例を示す図である。
【図６】データ収集装置２の受光部２１から出力される受信信号Ｓｒｅｃの一例を示す図である。
【図７】相関値演算部２２の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】相関値演算部２２の出力波形の一例を示す図である。
【図９】図２の受光部２１における量子化数と、相関値演算部２２の出力波形のＮＳ比との関係を示す図である。
【図１０】図２のセンサ信号伝送システム１０における各信号波形を模式的に示すタイミング図である。
【図１１】実施の形態１のセンサ信号伝送方法の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態２のセンサ信号伝送システム１０Ａの構成を概略的に示すブロック図である。
【図１３】相関値演算部２２の出力信号と閾値レベルＤＬＶＬとの関係を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態３のセンサ信号伝送システム１０Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。
【図１５】図１４のセンサ部３６の構成の一例を示す回路図である。
【図１６】図１４のセンサ信号伝送システム１０Ｂにおける各信号波形を模式的に示すタイミング図である。
【図１７】実施の形態３のセンサ信号伝送方法の手順を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態４の受光部２１の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８の整形フィルタ付の増幅器２１３の構成の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１２１】
２，２Ｂ データ収集装置、３，３Ａ，３Ｂ センサ装置、５ 筐体、６ コンポーネント（部品）、１０，１０Ａ，１０Ｂ センサ信号伝送システム、２１ 受光部、２２ 相関値演算部、２４，２５ データ処理部、３３，３５ 光信号出力部、３４，３６ センサ部、３４１ センサ素子（測温抵抗体）、３４２ 校正用素子（抵抗体）、３５１ 減衰補償アンプ（信号強度調節手段）、３６１ 非安定マルチバイブレータ、ＤＬＶＬ 閾値、Ｓｃ１〜Ｓｃ３ 第１〜第３の光パルス列、Ｔｄ１，Ｔｄ２ 時間差、Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ（スイッチング素子）、Ｗｔ，Ｗｔｔ タイミング信号、Ｗｔ−ｒｅｃｖ，Ｗｔｔ−ｒｅｃｖ 相関値演算部２２の出力信号（相関値）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの測定値を光波を利用してデータ処理装置に空間伝送する信号伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサの測定値をコントローラへ伝送する場合に、信号光を用いて空間伝送する方法が知られている。
【０００３】
たとえば、特開平６−３０７９５７号公報（特許文献１）に開示される技術では、センサが圧力や加速度などの機械量を静電容量の変化として検出する。検出された静電容量の変化は、周波数情報あるいはパルス幅情報に変換され、変換された周波数情報もくしはパルス幅情報が受信側に光信号などで非接触伝送される。複数の静電容量式機械量センサを有している場合には、各静電容量式機械量センサが使用する周波数帯域は、互いに重複しないように異ならせる。
【０００４】
また、特開平２−１６８２４号公報（特許文献２）は、複数個のセンサを有している工作機械用の信号伝送システムを開示する。各センサには、１個ずつ信号送信手段が設けられる。信号送信手段は、各信号送信手段ごとに異なる周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段と、搬送波信号の位相を変調することによりデータを搬送波信号で変調するための位相変調手段とを含む。信号伝送手段は、信号を光学的に（たとえば赤外放射を用いて）伝送する。
【０００５】
また、実開昭６１−１６８７３８号公報（特許文献３）は、移動自在な１または複数台の光送信器と、光送信器から送信される光信号を受信する受信装置とからなる光空間伝送装置を開示する。受信装置は複数の受信ヘッドを含み、複数の受信ヘッドの少なくとも１つが送信される光信号を受信し得る位置に配置される。
【０００６】
上述の従来技術は、光伝送路として見通し内通信路を用いている。これに対して、室内の天井などの反射を利用する拡散反射通信路による赤外線通信方式が、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク：Local Area Network）への適用を目的として検討されている。
【０００７】
たとえば、佐藤章博、他３名（非特許文献１：「拡散反射通信路を利用した室内赤外線無線通信における送信パルス波形の検討」、電子情報通信学会論文誌Ｂ−Ｉ、１９９８年１２月、第Ｊ８１−Ｂ−Ｉ巻、第１２号、ｐｐ．８６１−８７１）は、拡散反射通信路を利用した室内赤外線通信ではマルチパスによる遅延歪みが生じることを数値計算によって示している。遅延歪みによる符号間干渉の影響によってビット誤り率特性が劣化する。
【０００８】
また、松尾綾子、他４名（非特許文献２：「拡散反射通信路におけるＯＯＫ ＣＤＭＡ室内赤外線無線通信方式の特性解析」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、２０００年７月、第Ｊ８３−Ｂ巻、第７号、ｐｐ．９７０−９７９）は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）による室内赤外線無線通信方式の特性を、数値解析により評価している。マルチパスチャネルでは、符号間干渉の影響による特性劣化を補うために、平均送信信号光パワーを増加させる必要があることが指摘されている。
【特許文献１】特開平６−３０７９５７号公報
【特許文献２】特開平２−１６８２４号公報
【特許文献３】実開昭６１−１６８７３８号公報
【非特許文献１】佐藤章博、他３名、「拡散反射通信路を利用した室内赤外線無線通信における送信パルス波形の検討」、電子情報通信学会論文誌Ｂ−Ｉ、１９９８年１２月、第Ｊ８１−Ｂ−Ｉ巻、第１２号、ｐｐ．８６１−８７１
【非特許文献２】松尾綾子、他４名、「拡散反射通信路におけるＯＯＫ ＣＤＭＡ室内赤外線無線通信方式の特性解析」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、２０００年７月、第Ｊ８３−Ｂ巻、第７号、ｐｐ．９７０−９７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
たとえば、多数のモジュール類が実装された精密電子機器では、電子機器の健全性をチェックするために筐体内の温度が複数の温度センサによって連続的にモニターされることがある。この場合、センサケーブル（コネクタ付きハーネスなど）を介して複数の温度センサとデータ収集処理装置とを接続すると、次のような不適切な事態が生じる。
【００１０】
まず、電子機器をさらに小型化する場合に、コネクタ寸法とハーネス束径などが実装スペースに制約を与えることになる。また、電子機器の組立てや改修時に、センサケーブルの取扱いに手間がかかることになる。さらに、電子機器各部に張巡らされたセンサケーブルは、ＥＭＩ（電磁波障害：Electromagnetic Interference）による計測誤差の原因となるほか、他機器への電磁干渉経路となる。ＥＭＩを抑制するために可とう性の低い電磁シールド強化ケーブルを用いると、ますます取扱いに手間がかかる。
【００１１】
そこで、上述の従来技術のように非接触タイプの光空間伝送を用いて、温度センサの測定値をデータ収集処理装置へ伝送する方法が考えられる。しかし、多数のコンポーネントが筐体内部に高密実装される最新の小形電子機器の場合、分散配置された複数のセンサとデータ収集処理器との間の見通し条件が悪く、直接光によるデータ伝送は困難である。
【００１２】
また、見通し外の拡散反射通信路を用いて、センサの測定値を光空間伝送する方法も考えられる。しかし、公知の室内赤外線通信の技術が、必ずしもあらゆる光伝送路環境に適用できるとは言えない。拡散反射通信路を用いたデータ伝送では、拡散反射による光強度の減衰やマルチチャネルによる信号波形歪みの影響を考慮する必要があるからである。
【００１３】
本発明の目的は、複数のセンサの検出データをデータ収集装置に光信号を用いて空間伝送する場合に、見通し外の拡散反射通信路を利用する場合にも高精度に伝送することが可能な信号伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は要約すれば、センサ装置とデータ処理装置とを備えるセンサ信号伝送システムである。センサ装置は、センサ部と光信号出力部とを含む。センサ部は、センサ素子を有し、センサ素子を用いて検出した検出データを第１の時間差に変換し、第１のタイミングと第１のタイミングから第１の時間差だけ遅れた第２のタイミングとを指定するタイミング信号を出力する。光信号出力部は、タイミング信号を受け、第１、第２のタイミングをトリガとして、拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列をそれぞれ出力する。
【００１５】
また、データ収集装置は、検出データを収集するために設けられ、受光部と、相関値演算部と、データ処理部とを含む。受光部は、受光強度を検知する。相関値演算部は、現時刻より拡散符号の１周期に相当する時間だけ前の時刻から現時刻までの受光強度と拡散符号との相関値を時々刻々求める。データ処理部は、第１、第２の光パルス列の受光によって相関値が予め定められた閾値を越えた時刻を第３、第４のタイミングとして特定し、第３、第４のタイミングの時間差を求め、求めた時間差をセンサ素子の検出データに逆変換する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、センサ装置によって検出された検出データが、データ収集装置に送信される第１、第２の光パルス列の出力時刻の時間差に変換される。したがって、見通し外の拡散反射通信路を用いた光空間伝送であっても、マルチパス伝送に起因する遅延歪みの影響を受け難く、高精度のデータ伝送が可能になる。さらに、第１、第２の光パルス列は拡散符号に対応しているので、複数のセンサ装置が設けられている場合でも、互いに異なる拡散符号を各センサ装置に割当てることによって、相互干渉なく、複数の検出データを送信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１８】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０が適用される電子機器システム１の構成を概略的に示す断面図である。
【００１９】
図１を参照して、電子機器システムに１は、筐体５内と、筐体５内に設置された複数のコンポーネント（部品）６、温度計測用の複数のセンサ装置３（３．１，３．２，３．３）、およびセンサ装置３で検出された検出データ（測温抵抗体の抵抗値）を収集するためのデータ収集装置２とを含む。
【００２０】
各センサ装置３は、発光素子３２を含み、各センサ装置３で検出した検出データを信号光Ｓｃを用いて伝送する。信号光Ｓｃとして、赤外光または可視光などを用いることができる。データ収集装置２は、受光素子２１１を含み、各センサ装置３からの信号光Ｓｃを受光する。図１では、このように光を使って空間伝送するので、ケーブル伝送の場合に比べて、ケーブル敷設に必要なスペースを削減できる。
【００２１】
ここで、図１のようにコンポーネント６が高密度実装された電子機器システム１の場合、センサ装置３からデータ収集装置２に向かう信号光Ｓｃは、筐体５の内部のコンポーネント６が障壁となって、直接的にデータ収集装置２の受光素子２１１には到達しない。筐体５およびコンポーネント６の表面での反射・散乱により強度が減弱された信号光Ｓｃが、データ収集装置２の受光素子２１１に到達する主要成分となる。
【００２２】
このように、信号光Ｓｃが反射経路をとるので、直接光に比べて、散乱および伝送距離の増加による信号強度の減衰が著しい。この対策として、発光素子３２を大きくして信号光の出力強度を増大させることは、電子機器システム１の小型化・高密度化の要請のために限界がある。
【００２３】
また、筐体５およびコンポーネント６の表面の複数箇所で反射した光が受光素子２１１に到達するので、信号光Ｓｃの伝送経路は、光路長が異なる複数の経路（マルチパス）になる。この場合、受光素子２１１の受光面積は光の波長よりも大きいので、空間ダイバシティの効果によってフェージングは生じない。しかしながら、マルチパス伝送によって信号波形に遅延歪みが生じ、この遅延歪みによって信号伝送特性が劣化する可能性がある。
【００２４】
また、自由空間の光伝送であるので、筐体５が完全密閉されない環境では、照明や自然光による外部雑音が重畳する。このため信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）の改善にも限界がある。
【００２５】
本発明によるセンサ信号伝送システムは、このような光拡散反射通信路が本質的に有する制約の中で、複数のセンサ装置３の検出データをデータ収集装置２に高精度（０．０１％程度の誤差）で伝送する方法を提供するものである。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０の構成を概略的に示すブロック図である。
【００２７】
図２を参照して、センサ信号伝送システム１０は、複数のセンサ装置３とデータ収集装置２とを含む。図２では、複数のセンサ装置３を代表して１つのセンサ装置３が図示されている。
【００２８】
センサ装置３は、センサ素子３４１を有するセンサ部３４と、発光素子３２を有する光信号出力部３３とを含む。センサ素子３４１は、たとえば、測温抵抗体などの温度センサである。測温抵抗体は温度に応じて抵抗値が変化する。センサ部３４は、センサ素子３４１の抵抗値を検出データとして検出する。センサ部３４は、検出データを第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１に変換する。そして、センサ部３４は、第１、第２のタイミングを指定するタイミング信号Ｗｔを光信号出力部３３に出力する。
【００２９】
図３は、タイミング信号Ｗｔの一例を示す図である。図３の横軸は経過時間を示し、縦軸はタイミング信号Ｗｔの信号強度を示す。
【００３０】
図３を参照して、タイミング信号Ｗｔは、第１のタイミングを指定する第１のパルスＰ１ｓｅｎｄと、第２のタイミングを指定する第２のパルスＰ２ｓｅｎｄとを含む。第１、第２のパルスＰ１ｓｅｎｄ，Ｐ２ｓｅｎｄの時間差Ｔｄ１が、センサ素子３４１の検出データに対応する。なお、タイミング信号Ｗｔは、図３のようなダブルパルスの形状でなくてもよい。たとえば、第１のタイミングで立上がり、第１のタイミングから時間Ｔｄ１経過後の第２のタイミングで立ち下がる矩形波であってもよい。
【００３１】
再び図２を参照して、光信号出力部３３は、タイミング信号Ｗｔを受けて、タイミング信号Ｗｔが指定する第１、第２のタイミングをそれぞれトリガとして、１周期分の拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２を出力する。ここで、拡散符号は、スペクトラム拡散通信に用いられるの符号系列であり、ＰＮ（擬似雑音：Pseudo-random Noise）符号とも呼ばれる。拡散符号としてＭ系列（Maximum Length Sequence）やＧｏｌｄ符号系列などを例示することができる。拡散符号系列の周期（ビット数）ｍには、たとえばｍ＝１０２３など、比較的長周期が用いられる。
【００３２】
各センサ装置３には互いに異なる拡散符号が予め割当てられている。光信号出力部３３は、自己に割当てられた拡散符号に対応する信号電流を発光素子３２に流すことによって、光パルス列を出力する。発光素子３２として、たとえば、発光ダイオード、半導体レーザなどを用いることができる。出力された第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２（信号光Ｓｃ）は、図１の筐体５内で反射および散乱した後、データ収集装置２に到達する。
【００３３】
データ収集装置２は、受光部２１と、相関値演算部２２と、データ処理部２４とを含む。受光部２１は、フォトダイオードなどの受光素子２１１を含み、受光素子２１１によって、受信した信号光Ｓｃを電気信号に変換する。受光部２１は、電気信号に変換した受信信号Ｓｒｅｃを、増幅し、フィルタで整形する。本データ処理装置２では、同期若しくは非同期いずれにおいても以降の処理動作が実現できる。同期処理の場合、この後、受光部２１は、受信信号Ｓｒｅｃを、光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の１ビットの時間刻み（チップ周期）で量子化する。量子化のタイミングは、公知の同期捕捉の方法で、送信側の第１、第２のパルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の送信タイミングに同期させるのが望ましい。量子化された受信信号Ｓｒｅｃは、相関値演算部２２に出力される。しかし、実際にはセンサの送信タイミングを取得するのが困難な場合がある。このため非同期の場合でも、量子化手段の一種であるフラッシュＡＤＣ(Analog to Digital Converter)を用いてトリガタイミング信号なしで連続して量子化することができる。また、後段の整合フィルタ２２は、このような連続信号について実時間にて畳み込み演算による相関処理が可能な方式である。
【００３４】
相関値演算部２２は、同期処理の場合、現時刻より拡散符号の１周期ｍに相当する時間だけ前の時刻から現時刻までの間に受信した受信信号Ｓｒｅｃの信号強度と各センサ装置３に割当てた拡散符号との相関値を計算する。相関値演算部２２は、整合フィルタ（Matched Filter）によって構成され、相関値の計算をリアルタイムで行なうことができる。また、非同期処理の場合でも、拡散符号の信号タイミングや１周期信号分の時間管理を必要としない整合フィルタ２２を用いて効率の良い相関処理が行なえる。整合フィルタの構成については、図７を参照して後述する。
【００３５】
ここで、異なる拡散符号は互いにほぼ直交関係にあるので相関値はほぼ０である。したがって、受光部２１で受光した第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２に対応する拡散符号との組合わせの場合にのみ、閾値を超える大きさの相関値が得られる。こうして、相関値演算部２２は、受信信号Ｓｒｅｃの中から、拡散符号に対応する特定のセンサ装置３から出力された第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２を検出することができる。
【００３６】
図４は、図２の相関値演算部２２から出力された信号Ｗｔ−ｒｅｃｖの波形の一例を示す図である。図４の横軸は経過時間を示し、縦軸は信号強度を示す。
【００３７】
図４を参照して、第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の受信による受信信号Ｓｒｅｃと、その光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２に対応する拡散符号との相関値の計算結果を表わす信号Ｗｔ−ｒｅｃｖは、２つピークをもつ信号である。第１のパルスＰ１ｒｅｃｖが第１の光パルス列Ｓｃ１に対応し、第２のパルスＰ２ｒｅｃｖが第２の光パルス列Ｓｃ２に対応する。したがって、それぞれのピークが閾値ＤＬＶＬを越えたときの時間差Ｔｄ１を計測することによって、センサ素子３４１の検出データを検知することができる。
【００３８】
前述のように、複数のセンサ装置３からデータ収集装置２に到達する第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の経路はマルチパスになっている。このため、受光部２１に到達した時点における第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２を構成する各光パルスの形状は、遅延歪みによって送信時よりも幅広の形状に変化する。この場合、図４に示すように、相関値演算部から出力される相関値の信号Ｗｔ−ｒｅｃｖの形状も幅広のパルスになる。この遅延歪みの影響は、第１の光パルス列Ｓｃ１と同一の経路を経てデータ収集装置２に到達すると第２の光パルス列Ｓｃ２にも及ぶ。しかしながら、検出データは、同様の遅延歪みが生じた第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の到着時刻の差Ｔｄ１に対応しているので、時間差の測定精度には、マルチパスによる信号歪みの影響が直接的には関係しない。
【００３９】
一方、複数のセンサ装置３からの光パルス列がほぼ同時刻に受光部２１に到達した場合の生じ得る相互干渉や、背景光による雑音は、ＳＮＲを劣化させる要因となり得る。ＳＮＲが劣化した場合にはジッタが生じて、時間差の計測精度に影響を及ぼすことになる。しかし、この場合には、拡散符号のビット数ｍを増加させることによってＳＮＲを改善させることが可能である。それぞれ時間差は、平均値を中心にランダムに変動する場合には、拡散符号ビット数回の加算による統計的データ処理を行なうことで、より平均時間差に近い値を得て、この時間変動率を改善することができる。
【００４０】
このように、実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０では、センサ素子３４１の検出データが、センサ装置３からデータ収集装置２に出力される第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の出力時刻の時間差に変換される。したがって、見通し外の拡散反射通信路を用いた光空間伝送であっても、マルチパス伝送に起因する信号歪みの影響をほとんど受けずに高精度のデータ伝送を行なうことができる。しかも、各センサ装置３から出力される光パルス列は、互いに異なる拡散符号に対応しているので、複数のセンサ素子３４１の検出データを相互に干渉することなくデータ収集装置２に送信できる。
【００４１】
さらに、センサ装置３にはＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換手段が不要であるので、センサ装置３をコンパクトに構成することができる。また、空間伝送を用いるので、信号伝送ケーブルの敷設が不要となる。したがって、高密度化した電子機器内でのセンサ信号伝送システムの設計が容易になり、改修などのメンテナンスも簡単になるという利点がある。
【００４２】
再び図２を参照して、データ処理部２４は、相関値演算部２２の出力信号Ｗｔ−ｒｅｃｖを受けて、出力信号Ｗｔ−ｒｅｃｖが、閾値ＤＬＶＬを越えるタイミングを判定する。データ処理部２４は、各拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列の受信によって、出力信号Ｗｔ−ｒｅｃｖ（相関値）が閾値ＤＬＶＬを越える２度のタイミングを特定する。そして、データ処理部２４は、閾値ＤＬＶＬを超える２度のタイミングの時間差Ｔｄ１を表わす信号ＴＤＭを出力する。なお、データ処理部２４は、時間差Ｔｄ１と検出データ（抵抗値）との対応関係に基づいて、時間差を検出データに、さらには検出温度に逆変換して出力することもできる。
【００４３】
次に、実施の形態１のセンサ信号伝送方法を数式で説明する。
各センサ装置３は、図３の第１のパルスＰ１ｓｅｎｄの生成時刻（前述の第１のタイミング）を起点の時刻ｔ＝０として、第１の光パルス列Ｓ（ｔ）を出力する。ここで、光パルス列Ｓ（ｔ）は、ｍビットの拡散符号系列Ｃ（ｋ）（ただし、ｋ＝１，２，…，ｍ、チップ周期Ｔｃ＝２π／ω）を用いて以下の式で表わされる。以下の式において、δはディラックのデルタ関数であり、ＩＮＴは引数を超えない最大の整数を示す関数である。また、Ｔは光パルス信号の出力周期であり（ただし、ｍ・Ｔｃ＜Ｔ／２）、周期ＴごとにＰＮ符号系列Ｃ（ｋ）の１周期分の光パルス信号が繰返し出力される。各周期Ｔごとにその時点におけるセンサ素子３４１の検出データが送信されることになる。
【００４４】
【数１】
【００４５】
また、伝送路上で強度減衰がない場合の時刻ｔにおける相関値Ｄ（ｔ）（ただし、ｊ＝１，２，・・・，ｍ）およびその最大値Ｄｍａｘは、以下の式で表わされる。
【００４６】
【数２】
【００４７】
第２の光パルス列についても、図３の第２のパルスＰ２ｓｅｎｄの生成時刻（第２のタイミング）を起点ｔ＝０として、同様に考えることができる。
【００４８】
図５は、拡散符号の一例を示す図である。図５に示す拡散符号は、周期ｍ＝１０２３ビットのＧｏｌｄ符号系列の一部を示す。周期ｍ＝１０２３ビットのＧｏｌｄ符号系列の場合、１周期中に１が５１２回、０が５１１回現れ、それぞれ出現頻度はランダムである。相関値の算出（逆拡散）のときに、白色性の外部雑音強度が単純加算平均により１／２０になるので、信号の統計精度は改善される。
【００４９】
このような拡散符号が各センサ装置３に割当てられる。このとき、異なるセンサ装置３には、周期が等しく異なる配列の拡散符号が割当てられる。光信号出力部３３は、タイミング信号Ｗｔに含まれる第１、第２のパルスＰ１ｓｅｎｄ，Ｐ２ｓｅｎｄをトリガとして、割当てられた拡散符号に対応する光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２を出力する。
【００５０】
図６は、データ収集装置２の受光部２１から出力される受信信号Ｓｒｅｃの一例を示す図である。図６の横軸は時間を示し、縦軸は信号強度を示す。図６を参照して、受信信号Ｓｒｅｃは１０台のセンサ装置３から出力されたＰＮ（擬似雑音）信号が重畳されたものである。この受信信号Ｓｒｅｃを用いて、相関値演算部２２は、各センサ装置に対応するＰＮ系列との相関値を計算する。異なるセンサ装置３には異なる拡散符号が割当てられているので、相関値演算部２２は、センサ装置３ごとに受信信号Ｓｒｅｃを分離することが可能になる。
【００５１】
図７は、相関値演算部２２の構成の一例を示すブロック図である。図７の相関値演算部２２は整合フィルタとも呼ばれ、入力信号のタイミングを必要とせず、相関値の検出をリアルタイムで連続的に行なうことができる。
【００５２】
図７を参照して、相関値演算部２２は、ｍ段のシフトレジスタ２２１（１）〜２２１（ｍ）と、拡散符号生成回路２２４と、ｍ個のＡＮＤ回路２２２（１）〜２２２（ｍ）と、総和回路２２３とを含む。ｍ段のシフレジスタ２２１には、光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の１ビットの時間刻み（チップ周期）に等しいタイミングで量子化された受信信号Ｓｒｅｃが入力される。ｍ段のシフトレジスタ２２１に入力された受信信号Ｓｒｅｃと、拡散符号生成回路２２４生成回路が出力する周期ｍのＰＮ信号Ｓｒｅｆとは、ｍ個のＡＮＤ回路２２２によってビットごとに乗積される。ビットごとの乗算結果が総和回路２２３によって加算され、相関値Ｗｔ−ｒｅｃｖが出力される。
【００５３】
ここで、実施の形態１の温度センサは、温度測定範囲が１℃〜１００℃であり、計測精度が０．１％であるとする。この場合、測定温度に１℃〜１００℃対応する第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の時間差Ｔｄ１を０．１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ（周波数範囲では、０．１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）とすれば、必要な時間分解能は１００ｎｓｅｃとなる。したがって、図７に示す回路を１０ＭＨｚの動作クロックで動作すればよいので、図７の相関値演算部２２は、実現容易な回路構成となっている。
【００５４】
なお、相関値演算部２２は、図７に示す整合フィルタを複数個有する構成してもよい。この場合、複数のセンサ装置３から同時に第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２が送信されると、各センサ装置３に対応する拡散符号用いた相関値の演算を並列処理で行なうことができる。
【００５５】
また、相関値演算部２２の整合フィルタを、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子などのアナログデバイスを用いて構成することもできる。この場合、受光部２１は、量子化を行なわずに、アナログ量の受信信号Ｓｒｅｃを相関値演算部２２に出力する。さらに、相関値演算部２２は、光信号を直接用いて光演算処理を行なうように構成することもできる。この場合には、受光部２１は、受信した信号光Ｓｃをそのまま光増幅して相関値演算部２２に出力する。
【００５６】
図８は、相関値演算部２２の出力波形の一例を示す図である。図８の横軸は時間であり、縦軸は信号強度を示す。図８に示すように、センサ装置３から伝送された光パルス列に対応したパルスＰ１ｒｅｃｖが得られている。パルスＰ１ｒｅｃｖは、後段のデータ処理部２４で閾値判定が可能な良好なパルス波形である。
【００５７】
図９は、図２の受光部２１における量子化数と、相関値演算部２２の出力波形のＮＳ比との関係を示す図である。図９の縦軸は、相関値演算部２２の出力波形のＮＳ（Noise to Signal)比を百分率で示したものである。図９に示すように、受光部２１における量子化数が６ビットの場合でも、相関値演算部２２の出力波形のＮＳ比は２３％である。したがって、後段のデータ処理部２４での閾値判定が十分に可能である。
【００５８】
図１０は、図２のセンサ信号伝送システム１０における各信号波形を模式的に示すタイミング図である。図１０の横軸は時間であり、縦軸は、上から順に、センサ部３４から出力されるタイミング信号Ｗｔ、光信号出力部３３から出力される信号光Ｓｃ（光パルス列）、相関値演算部２２の出力波形Ｗｔ−ｒｅｃｖ、データ処理部２４で計測された時間差を表わす信号ＴＤＭを示す。
【００５９】
図１０を参照して、時刻ｔ１で出力されるパルスＰ１ｓｅｎｄがトリガとなって、第１の光パルス列Ｓｃ１が出力される。第１の光パルス列Ｓｃ１の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ２まで続く。
【００６０】
次の時刻ｔ２では、第１の光パルス列Ｓｃ１の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ１ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２４は、パルスＰ１ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ１ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ２に等しい。
【００６１】
次の時刻ｔ３で出力されるパルスＰ２ｓｅｎｄがトリガとなって、第２の光パルス列Ｓｃ２が出力される。時刻ｔ１と時刻ｔ３との時間差Ｔｄ１は、センサ部３４での検出データに対応する。第２の光パルス列Ｓｃ２の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ４まで続く。本データ収集装置２は、非同期動作を基本にしたので、出力信号である時間差Ｔｄ１を精度良く求めることができる。送信タイミング信号による同期動作の場合でも、動作開始タイミングは内部クロックに対してまるめこまれることはない。整合フィルタが出力するＰ１ｒｅｃｖとＰ２ｒｅｃｖ信号との時間差は、センサ装置３の出力するＰ１ｓｅｎｄとＰ２ｓｅｎｄ信号との時間差に対応するものであり、整合フィルタの非同期動作によって高い精度で求めることができる。
【００６２】
次の時刻ｔ４では、第２の光パルス列Ｓｃ２の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ２ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２４は、パルスＰ２ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ２ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ４に等しい。さらに、データ処理部２４は、両パルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖ間の時間差を検出することによって、送信された検出データを再生することができる。
【００６３】
時刻ｔ５では、再びパルスＰ１ｓｅｎｄがトリガとなって、第１の光パルス列Ｓｃ１が出力される。時刻ｔ６では、第１の光パルス列Ｓｃ１の受信に対応して、相関値演算部２２の出力波形Ｗｔ−ｒｅｃｖにピークが生じる。センサ部３４の検出データに対応する時間が経過した時刻ｔ７に、第２の光パルス列Ｓｃ２が出力される。次の時刻ｔ８では、第２の光パルス列Ｓｃ２の受信に対応して、相関値演算部２２の出力波形Ｗｔ−ｒｅｃｖにピークが生じる。データ処理部２４は、出力波形Ｗｔ−ｒｅｃｖが閾値を超えるタイミングを測定する。このようにして、センサ素子３４１によって検出された検出データは、順次、センサ装置３からデータ収集装置２へと伝送される。
【００６４】
図１１は、実施の形態１のセンサ信号伝送方法の手順を示すフローチャートである。
図１１を参照して、センサ装置３は、センサ素子３４１によって検出データを取得すると（ステップＳ１０）、検出データを第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１に変換する（ステップＳ１１）。続いて、センサ装置３は、第１のタイミングをトリガとして、割当てられた拡散符号に対応する第１の光パルス列Ｓｃ１を出力する（ステップＳ１４）。第１のタイミングから時間Ｔｄ１が経過した第２のタイミングをトリガとして、センサ装置３は、割当てられた拡散符号に対応する第２の光パルス列Ｓｃ２を出力する（ステップＳ１５）。
【００６５】
データ収集装置２は、センサ装置３から第１の光パルス列Ｓｃ１を受光すると（ステップＳ２１）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２２）。データ収集装置２は、第１の光パルス列Ｓｃ１の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ２３）。
【００６６】
次に、データ収集装置２は、センサ装置３から第２の光パルス列Ｓｃ２を受光すると（ステップＳ２４）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２５）。データ収集装置２は、第２の光パルス列Ｓｃ２の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ２６）。
【００６７】
そして、次のステップＳ２７で，データ収集装置２は、前述のステップＳ２３およびステップＳ２６で相関値が閾値を超えたタイミングの時間差を計測する。この時間差は、センサ素子３４１の検出データに対応した時間差Ｔｄ１に等しい。さらに、ステップＳ２７で、データ収集装置２が、計測した時間差をセンサ素子３４１の検出データに逆変換するようにしてもよい。こうして、センサ素子３４１によって検出された検出データが、センサ装置３からデータ収集装置２へ伝送される。
【００６８】
以上の説明は、図２に関連して述べたように、受信信号Ｓｒｅｃは、光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の１ビットの時間刻み（チップ周期）で量子化するとして説明した。さらに、出力信号の時間差Ｔｄ１の時間精度を上げるためには、１ビットの時間刻み（チップ周期）より短い周期、たとえば、１/２あるいは１/３の周期で量子化し、また整合フィルタ２２のｍ段シフトレジスタ２２１のそれぞれに遅れ時間要素を挿入することで達成できる。
【００６９】
［実施の形態２］
拡散反射伝送路を利用した信号伝送では、センサ装置３が配置される場所によって伝送路環境が大きく異なるので、信号光の受信強度がセンサ装置３ごとに大きくばらつくことがある。また、伝送路環境が経時的に変化するために、信号光の受信強度に変動が生じる場合もある。たとえば、埃などの表面汚染によって、表面の反射率が変化したり、筐体が密閉されていない場合には日光や照明によってＳＮＲが変動したりする。さらに、電子機器のメンテナンスなどによって内部コンポーネントの再組立てを行なった場合に、現状に復帰しないこともある。拡散反射伝送路を利用した自由空間伝送の場合は、ケーブル伝送の場合に比べて伝送路環境の微妙な変化が受信特性に影響する。
【００７０】
このような原因によって、信号光の受信強度がセンサ装置３ごとに異なると、信号光の受信強度と拡散符号との相関値について閾値判定をするときに、センサ装置３ごとに閾値のレベルを変化させなければならないという不都合が生じる。そこで、実施の形態２のセンサ信号伝送システム１０Ａでは、受光部２１での受信時の信号強度を揃えるために、光信号出力部３５は、光パルス列の出力強度を調節するための信号強度調節手段を含む。
【００７１】
図１２は、本発明の実施の形態２のセンサ信号伝送システム１０Ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１２のセンサ信号伝送システム１０Ａの光信号出力部３５は、増幅度の調節可能な減衰補償アンプ３５１をさらに含む点において、実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０と異なる。その他の点については、実施の形態１と共通するので、共通する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。なお、センサ信号伝送システム１０Ａは、実際には、複数のセンサ装置３Ａを含むけれども、図１２では、複数のセンサ装置３Ａを代表して１つのセンサ装置３Ａを図示している。
【００７２】
図１２を参照して、減衰補償アンプ３５１は、発光素子３２の駆動電流を変化させることによって、信号光Ｓｃ（光パルス列）の出力強度を調節する信号強度調節手段である。ｎ台のセンサ装置３Ａが設けられている場合、各センサ装置３Ａの減衰補償アンプ３５１に入力される信号強度をＳ１〜Ｓｎとし、減衰補償アンプ３５１の増幅率をＡ１〜Ａｎとし、各センサ装置３Ａからデータ収集装置２に至る信号光伝送路の減衰率をξ１〜ξｎとする。そうすると、データ収集装置２で受信する受信信号の信号強度Ｓｒｅｃは、
Ｓｒｅｃ＝ξ１・Ａ１・Ｓ１＋ξ２・Ａ２・Ｓ２＋・・・＋ξｎ・Ａｎ・Ｓｎ
・・・（５）
と表わされる。各センサ素子３４１の特性が同一であるとすれば、信号強度Ｓ１＝Ｓ２＝・・・＝Ｓｎが近似的に成立する。一方、伝送路の減衰率ξ１〜ξｎは、センサ素子３Ａごとに大きくばらつく。そこで、ξ１・Ａ１＝ξ２・Ａ２＝・・・＝ξｎ・Ａｎ＝ｃｏｎｓｔとなるように、減衰補償アンプ３５１の増幅率をＡ１〜Ａｎを調節する。これによって、センサ素子３ごとの伝送路の減衰率ξ１〜ξｎのばらつきが補正されて、センサ装置３から到達する信号光の信号光を均等にすることができる。
【００７３】
図１３は、相関値演算部２２の出力信号と閾値レベルＤＬＶＬとの関係を説明するための図である。図１３は、伝送路の減衰率が異なる結果、相関値演算部２２の出力信号の強度が異なっている場合を対比して示している。図１３に示すように、Ｂの信号強度は、Ａの信号強度に比べて、伝送路の減衰率が大きいために小さくなっている。このため、Ａの信号強度が閾値レベルＤＬＶＬを超える時刻がｔ１であるのに対して、Ｂの信号強度が閾値レベルＤＬＶＬを超える時刻はｔ２となって遅れる。
【００７４】
ここで、本発明では、センサ素子３４１の検出データを第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２の送信時刻の時間差に変換して伝送している。したがって、図１３のような信号強度の変化に起因する時刻の遅れは、第１、第２の光パルス列Ｓｃ１，Ｓｃ２に等しく生じることになるので、時間差の検出精度には影響しない。これに対して、信号強度の変化が適正範囲を超えてしまうと、一定の閾値レベルＤＬＶＬでは相関値の変化を検出できなくなる。実施の形態２の減衰補償アンプ３５１は、このような適正範囲を超える信号強度の変化が生じた場合に特に効果がある。また、工場出荷時、据付初期、あるいは運用時には定期的に校正するのが望ましいので、減衰補償アンプ３５１を校正機能を備えることで、供用期間中の計測精度を確保させることができる。
【００７５】
［実施の形態３］
実施の形態３は、各センサ装置３Ｂで、センサ素子３４１の検出データを時間差Ｔｄ１に変換するときの変換誤差を校正する手段を提供するものである。
【００７６】
図１４は、本発明の実施の形態３のセンサ信号伝送システム１０Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。図１４を参照して、センサ信号伝送システム１０Ｂは、互いに異なる拡散符号が割当てられた複数のセンサ装置３Ｂとデータ収集装置２Ｂとを含む。図１４では、複数のセンサ装置３Ｂを代表して１つのセンサ装置３Ｂが図示されている。
【００７７】
センサ装置３Ｂは、センサ部３６と光信号出力部３５とを含む。センサ部３６は、センサ素子３４１の他に校正用素子３４２をさらに含む点で、実施の形態１，２のセンサ部３４と異なる。校正用素子３４２は、センサ素子３４１の測定対象である温度の変化に対して、抵抗値がほとんど変化しない抵抗体である。
【００７８】
センサ部３６は、第１〜第３のタイミングを指定するタイミング信号Ｗｔｔを光信号出力部３５に出力する。第１、第２のタイミングの時間差は、実施の形態１，２と同様に、センサ素子３４１（測温抵抗体）の検出データ（抵抗値）に対応する。また、第２、第３のタイミングの時間差は、校正用素子３４２の校正用データ（抵抗値）に対応する。ここで、センサ部３６は、校正用素子３４２の抵抗値についても、センサ素子３４１の抵抗値と同様の電気回路を用いて時間差に変換するので、センサ素子３４１の検出データの校正が可能になる。
【００７９】
光信号出力部３５は、タイミング信号を受けて、第１〜第３のタイミングをそれぞれトリガとして、割当てられた拡散符号に対応する第１〜第３の光パルス列Ｓｃ１〜Ｓｃ３を出力する。光信号出力部３５の構成は実施の形態１，２と同様であるので、詳しい説明を繰返さない。
【００８０】
データ収集装置２Ｂは、受光部２１と、相関値演算部２２と、データ処理部２５とを含む。受光部２１および相関値演算部２２の構成は、実施の形態１と同様であるので、詳しい説明を繰返さない。
【００８１】
図１４の受光部は、第１〜第３の光パルス列Ｓｃ１〜Ｓｃ３を受光して、受光した信号を電気信号に変換した受信信号Ｓｒｅｃとして出力する。相関値演算部２２は、受信信号Ｓｒｅｃの信号強度と拡散符号との相関値を算出する。この結果、相関値演算部２２の出力信号Ｗｔｔ−ｒｅｃｖには、第１〜第３の光パルス列Ｓｃ１〜Ｓｃ３の受信時刻に対応して、第１〜第３のパルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖ，Ｐ３ｒｅｃｖが現れる。
【００８２】
データ処理部２５は、これら第１〜第３のパルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖ，Ｐ３ｒｅｃｖの閾値判定を行なって、検出データに対応する第１、第２のパルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖの時間差Ｔｄ１と、校正用データに対応する第２、第３のパルスＰ２ｒｅｃｖ，Ｐ３ｒｅｃｖの時間差Ｔｄ２とを測定する。データ処理部２５は、測定した時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２を表わす信号ＴＤＭ１，ＴＤＭ２を出力する。
【００８３】
なお、データ処理部２５において、検出データおよび校正用データと時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２との対応関係に基づいて、測定した時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２を検出データおよび校正用データに逆変換することもできる。したがって、逆変換した検出データおよび校正用データの比を求めれば、センサ素子３４１の検出データを校正用素子３４２の校正用データで校正することができる。
【００８４】
図１５は、図１４のセンサ部３６の構成の一例を示す回路図である。図１４のセンサ部３６は、スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を有する無安定マルチバイブレータ３６１を含む。無安定マルチバイブレータ３６１では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のオン／オフの期間が、コンデンサの充放電時間によって決定される。
【００８５】
図１５を参照して、センサ部３６は、センサ素子３４１としての測温抵抗体と、校正用素子３４２としての抵抗体と、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２と、ＰＮＰ型トランジスタ３４３，３４４と、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と、コンデンサ３４５，３４６と、パルス生成器３４７とを含む。まず、センサ部３６の各要素の接続関係を説明する。電源ノードＶｃと接地ノードＧＮＤとの間に、抵抗素子Ｒ１とトランジスタＴｒ１とが直列に接続される。同様に、電源ノードＶｃと接地ノードＧＮＤとの間に、抵抗素子Ｒ２とトランジスタＴｒ２とが直列に接続される。また、電源ノードＶｃとトランジスタＴｒ１のベースＮＢ１との間に、測温抵抗体３４１とトランジスタ３４３が直列に接続される。同様に、電源ノードＶｃとトランジスタＴｒ２のベースＮＢ２との間に、抵抗体３４２とトランジスタ３４４が直列に接続される。また、トランジスタＴｒ１のコレクタＮＣ１とトランジスタＴｒ２のベースＮＢ２とが、コンデンサ３４５を介して接続される。同様に、トランジスタＴｒ２のコレクタＮＣ２とトランジスタＴｒ１のベースＮＢ１とが、コンデンサ３４６を介して接続される。トランジスタ３４３，３４４のベースにはバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２が供給される。トランジスタＴｒ２のコレクタＮＣ２から出力信号ＴＦが取出され、パルス生成器３４７によってパルス信号Ｗｔｔに変換される。
【００８６】
次に、図１５のセンサ部３６の動作について説明する。測温抵抗体３４１およびトランジスタ３４３と、抵抗体３４２とトランジスタ３４４とは、それぞれ定電流出力手段である。この出力直流電流によって、トランジスタ３４３，３４４のコレクタ端子に接続された充電用のコンデンサ３４５，３４６が充電される。コンデンサ３４５，３４６の充電時間は、充電電流の一次関数となっている。
【００８７】
ここで、トランジスタＴｒ２のオン時（トランジスタＴｒ１のオフ時）の場合のコンデンサ３４６の充電電流Ｉｃ３４３は、電源電圧Ｖｃ、バイアス電圧Ｖｂ１、測温抵抗体３４１の抵抗値Ｒｔを用いて次式で表わされる。ただし、Ｖｂｅ３４３は、トランジスタ３４３の順方向電圧(約０．６Ｖ）である。
【００８８】
Ｉｃ３４３＝（Ｖｃ−Ｖｂ１−Ｖｂｅ３４３）／Ｒｔ ・・・（６）
この電流Ｉｃ３４３によってコンデンサ３４６が充電されるので、トランジスタＴｒ２の次の状態遷移までのオン時間Ｔｏｎは、コンデンサ３４６の静電容量をＣｃｈｇ３４６として、
Ｔｏｎ＝（Ｖｃ−ｄＶ）×Ｃｃｈｇ３４６／Ｉｃ３４３
＝（Ｖｃ−ｄＶ）×Ｒｔ×Ｃｃｈｇ３４６／（Ｖｃ−Ｖｂ１−Ｖｂｅ３４３）
・・・（７）
と表わされる。ここで、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の飽和電圧をＶｓａｔ（約０．１Ｖ）、トランジスタ３４４の順方向電圧をＶｂｅ３４４として、
ｄＶ＝Ｖｓａｔ＋Ｖｂｅ３４３−Ｖｂｅ３４４＝Ｖｓａｔ ・・・（８）
である。
【００８９】
同様に、トランジスタＴｒ１のオン時（トランジスタＴｒ２のオフ時）の場合のコンデンサ３４５の充電電流Ｉｃ３４４は、電源電圧Ｖｃ、バイアス電圧Ｖｂ２、校正用の抵抗体３４２の抵抗値Ｒｃを用いて次式で表わされる。ただし、Ｖｂｅ３４４は、トランジスタ３４４の順方向電圧(約０．６Ｖ）である。
【００９０】
Ｉｃ３４４＝（Ｖｃ−Ｖｂ２−Ｖｂｅ３４４）／Ｒｃ ・・・（９）
この電流Ｉｃ３４４によってコンデンサ３４５が充電されるので、トランジスタＴｒ２の次の遷移時間までのオフ時間Ｔｏｆｆは、コンデンサ３４５の静電容量をＣｃｈｇ３４５として、
Ｔｏｆｆ＝（Ｖｃ−Ｖｓａｔ）×Ｃｃｈｇ３４５／Ｉｃ３４４
＝（Ｖｃ−Ｖｓａｔ）×Ｒｃ×Ｃｃｈｇ３４５
／（Ｖｃ−Ｖｂ２−Ｖｂｅ３４４） ・・・（１０）
と表わされる。
【００９１】
この結果、トランジスタＴｒ２のコレクタＮＣ２から出力信号ＴＦは、ＬレベルがＴｏｎのあいだ続き、ＨレベルがＴｏｆｆのあいだ続く矩形波である。パルス生成器３４７は、出力信号ＴＦの立下り、立上がりに応答してパルスを出力する。具体的には、第１の光パルス列Ｓｃ１の出力時刻である第１のタイミングが、トランジスタＴｒ２のオフからオンへの遷移（出力信号ＴＦのＨレベルからＬレベルへの変化）に対応する。第２の光パルス列Ｓｃ２の出力時刻である第２のタイミングが、トランジスタＴｒ２のオンからオフへの遷移（出力信号ＴＦのＬレベルからＨレベルへの変化）に対応する。また、第３の光パルス列Ｓｃ３の出力時刻である第３のタイミングが、トランジスタＴｒ２のオフからオンへの遷移（出力信号ＴＦのＨレベルからＬレベルの変化）に対応する。したがって、第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１がトランジスタＴｒ２のオン時間Ｔｏｎに対応し、第２、第３のタイミングの時間差Ｔｄ２がトランジスタＴｒ２のオフ時間Ｔｏｆｆに対応することになる。すなわち、式（７）、式（１０）を用い、Ｋ１，Ｋ２を電源電圧Ｖｃおよびバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２などによって決まる定数とすれば、
Ｔｄ１＝Ｔｏｎ＝Ｋ１×Ｒｔ ・・・（１１）
Ｔｄ２＝Ｔｏｆｆ＝Ｋ２×Ｒｃ ・・・（１２）
と表わされる。
【００９２】
データ収集装置２Ｂは、第１〜第３の光パルス列Ｓｃ１〜Ｓｃ３を受信して、これらの受信時刻の時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２を求める。求めた時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２は、センサ部３６のトランジスタＴｒ２のオン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆに等しい。そして、オン時間Ｔｏｎは、測温抵抗体３４１の抵抗値Ｒｔに対応し、オフ時間は、高精度な校正用の抵抗体３４２の抵抗値Ｒｃに対応する。したがって、受信時刻の時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２に比を求めれば、校正用の抵抗体３４２の抵抗値Ｒｃで測温抵抗体３４１の抵抗値Ｒｔを校正することができる。
【００９３】
センサ部３６に供給される電源電圧Ｖｃ、バイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２は、安定化電源を用いても長期にわたって高精度を維持することが困難である。これらの電圧Ｖｃ，Ｖｂ１，Ｖｂ２が不安定であれば、センサ部３６から出力されるタイミング信号Ｗｔｔが指定する時間差Ｔｄ１，Ｔｄ２に誤差をもたらすことになる。そこで、実施の形態３では、測温抵抗体３４１の抵抗値Ｒｔに対応する時間差Ｔｄ１と、校正用の抵抗体３４２の抵抗値Ｒｃに対応する時間差Ｔｄ２との両方を、センサ装置３Ｂからデータ収集装置２Ｂに送信することによって、バイアス電圧などの変動が原因となる検出誤差を補正することが可能な構成となっている。
【００９４】
図１６は、図１４のセンサ信号伝送システム１０Ｂにおける各信号波形を模式的に示すタイミング図である。図１６の横軸は時間であり、縦軸は、上から順に、図１５のトランジスタＴｒ２のコレクタＮＣ２の出力電圧ＴＦ，図１４のセンサ部３６から出力されるタイミング信号Ｗｔｔ、光信号出力部３５から出力される信号光Ｓｃ（光パルス列）、相関値演算部２２の出力波形Ｗｔｔ−ｒｅｃｖ、データ処理部２５で計測した時間差を表わす信号ＴＤＭ１，ＴＤＭ２を示す。
【００９５】
図１６を参照して、時刻ｔ１で出力されるパルスＰ１ｓｅｎｄがトリガとなって、第１の光パルス列Ｓｃ１が出力される。第１の光パルス列Ｓｃ１の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ２まで続く。
【００９６】
次の時刻ｔ２では、第１の光パルス列Ｓｃ１の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ１ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２５は、パルスＰ１ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ１ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ２に等しい。
【００９７】
次の時刻ｔ３で出力されるパルスＰ２ｓｅｎｄがトリガとなって、第２の光パルス列Ｓｃ２が出力される。時刻ｔ１と時刻ｔ３との時間差Ｔｄ１は、センサ部３６で検出する検出データに対応する。第２の光パルス列Ｓｃ２の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ４まで続く。
【００９８】
次の時刻ｔ４では、第２の光パルス列Ｓｃ２の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ２ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２５は、パルスＰ２ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ２ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ４に等しい。さらに、データ処理部２５は、両パルスＰ１ｒｅｃｖ，Ｐ２ｒｅｃｖ間の時間差を検出することによって、送信された検出データを検知することができる。
【００９９】
次の時刻ｔ５で出力されるパルスＰ３ｓｅｎｄがトリガとなって、第３の光パルス列Ｓｃ３が出力される。時刻ｔ３と時刻ｔ５との時間差Ｔｄ２は、センサ部３６で検出する校正用データに対応する。第３の光パルス列Ｓｃ３の出力は、拡散符号の１周期に対応する時間が経過する時刻ｔ６まで続く。
【０１００】
次の時刻ｔ６では、第３の光パルス列Ｓｃ３の受信によって、相関値演算部２２の出力にパルスＰ３ｒｅｃｖが生じる。データ処理部２５は、パルスＰ３ｒｅｃｖが閾値を越える時刻を判定する。パルスＰ３ｒｅｃｖの立上がりは十分に急峻であるので、この時刻はほぼｔ６に等しい。さらに、データ処理部２５は、両パルスＰ２ｒｅｃｖ，Ｐ３ｒｅｃｖ間の時間差を検出することによって、送信された校正用データを検知することができる。
【０１０１】
なお、図１５のセンサ部３６の回路を用いる場合には、上記の時刻ｔ５で出力されるパルスＰ３ｓｅｎｄは、次に取得した検出データの送信タイミングを指定する第１のパルスＰ１ｓｅｎｄも兼ねている。したがって、第３の光パルス列Ｓｃ３の出力は、次に取得したデータを出力するための第１の光パルス列Ｓｃ１に対応する。
【０１０２】
次に、実施の形態３のセンサ信号伝送方法を数式で説明する。
各センサ装置３Ｂは、図１６の第１のパルスＰ１ｓｅｎｄの生成時刻（第１のタイミング）を起点ｔ＝０として、第１の光パルス列Ｓ（ｔ）を出力する。さらに、時間Ｔｄ１が経過した第２のパルスＰ２ｓｅｎｄの生成時刻（第２のタイミング）ｔ＝Ｔｄ１を起点として第２の光パルス列Ｓ（ｔ）を出力する。光パルス列Ｓ（ｔ）は、ｍビットの拡散符号系列Ｃ（ｋ）（ただし、ｋ＝１，２，…，ｍ、チップ周期Ｔｃ＝２π／ω）を用いて以下の式で表わされる。以下の式において、δはディラックのデルタ関数であり、ＩＮＴは引数を超えない最大の整数を示す関数である。また、Ｔ＝Ｔｄ１＋Ｔｄ２は光パルス信号の出力周期であり（ただし、ｍ・Ｔｃ＜Ｔ／２）、周期Ｔごとに第１の光パルス列と第２の光パルス列とが繰返し出力される。この場合、第１の光パルス列は、第３の光パルス列も兼ねる。
【０１０３】
【数３】
【０１０４】
また、伝送路上で強度減衰がない場合の時刻ｔにおける相関値Ｄ（ｔ）（ただし、ｊ＝１，２，・・・，ｍ）およびその最大値Ｄｍａｘは、以下の式で表わされる。
【０１０５】
【数４】
【０１０６】
式（１７）に示す相関値Ｄ（ｔ）の最大値Ｄｍａｘは、第１、第２の光パルス列の受信に対応して、１周期Ｔごとに２回現れる。
【０１０７】
図１７は、実施の形態３のセンサ信号伝送方法の手順を示すフローチャートである。
図１６、図１７を参照して、センサ装置３Ｂは、センサ素子３４１によって検出データを取得すると（ステップＳ１０）、検出データを第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１に変換する（ステップＳ１１）。次に、センサ装置３Ｂは、校正用素子３４２によって校正用データを取得すると（ステップＳ１２）、校正用データを第２、第３のタイミングの時間差Ｔｄ２に変換する（ステップＳ１３）。続いて、センサ装置３Ｂは、第１のタイミングをトリガとして、割当てられた拡散符号に対応する第１の光パルス列Ｓｃ１を出力する（ステップＳ１４）。第１のタイミングから時間Ｔｄ１が経過した第２のタイミングをトリガとして、センサ装置３Ｂは、割当てられた拡散符号に対応する第２の光パルス列Ｓｃ２を出力する（ステップＳ１５）。さらに、第２のタイミングから時間Ｔｄ２が経過した第３のタイミングをトリガとして、センサ装置３Ｂ、割当てられた拡散符号に対応する第３の光パルス列Ｓｃ３を出力する（ステップＳ１６）。
【０１０８】
データ収集装置２Ｂは、センサ装置３Ｂから第１の光パルス列Ｓｃ１を受光すると（ステップＳ２１）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２２）。データ収集装置２Ｂは、第１の光パルス列Ｓｃ１の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ２３）。次に、データ収集装置２Ｂは、センサ装置３Ｂから第２の光パルス列Ｓｃ２を受光すると（ステップＳ２４）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２５）。データ収集装置２Ｂは、第２の光パルス列Ｓｃ２の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ２６）。そして、次のステップＳ２７で，データ収集装置２Ｂは、前述のステップＳ２３およびステップＳ２６で相関値が閾値を超えたタイミングの時間差を計測する。この時間差は、センサ素子３４１の検出データに対応した時間差Ｔｄ１に等しい。さらに、ステップＳ２７で、データ収集装置２Ｂが、計測した時間差をセンサ素子３４１の検出データに逆変換するようにしてもよい。こうして、センサ素子３４１によって検出された検出データが、センサ装置３Ｂからデータ収集装置２Ｂへ伝送される。
【０１０９】
また、データ収集装置２Ｂは、センサ装置３Ｂから第３の光パルス列Ｓｃ３を受光すると（ステップＳ２８）、受光した信号強度と拡散符号との相関値を計算する（ステップＳ２９）。データ収集装置２Ｂは、第３の光パルス列Ｓｃ３の受光によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定する（ステップＳ３０）。そして、次のステップＳ３１で，データ収集装置２Ｂは、前述のステップＳ２６およびステップＳ３０で相関値が閾値を超えたタイミングの時間差を計測する。この時間差は、校正用素子３４２の校正用データに対応した時間差Ｔｄ２に等しい。さらに、ステップＳ３１で、データ収集装置２Ｂが、計測した時間差を校正用素子３４２の校正用データに逆変換するようにしてもよい。こうして、校正用素子３４２によって検出された校正用データが、センサ装置３Ｂからデータ収集装置２Ｂへ伝送される。
【０１１０】
なお、上述のセンサ信号伝送方法において、検出データを第１、第２のタイミングの時間差Ｔｄ１に変換し、校正用データを第３、第４のタイミングの時間差Ｔｄ２に変換することもできる。この場合、センサ装置は、第１〜第４のタイミングをトリガとして、拡散符号にそれぞれ対応する第１〜第４の光パルス列を出力する。データ収集装置は、第１、第２の光パルス列の受信によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定し、判定結果から検出データに対応する時間差Ｔｄ１を再生する。また、データ収集装置は、第３、第４の光パルス列の受信によって相関値が閾値を超えるタイミングを判定し、判定結果から校正用データに対応する時間差Ｔｄ２を再生する。
【０１１１】
［実施の形態４］
実施の形態４は、実施の形態１〜３のデータ収集装置２，２Ｂの受光部２１を、高感度の増幅器を用いて構成したものである。
【０１１２】
図１８は、本発明の実施の形態４の受光部２１の構成を示すブロック図である。図１８を参照して、受光部２１は、受光素子としてのフォトダイオード２１１と、前置増幅器２１２と、整形フィルタ付の増幅器２１３と、量子化器２１４とを含む。信号光Ｓｃには、波長８５０ｎｍを中心とする赤外光が使用される。
【０１１３】
前置増幅器２１２は、微弱光パルスが検出可能なように構成され、等価雑音電荷数Ｑｅとして３０００〜５０００を有するパルス電荷積算型光センサアンプである。図１８に示すように、前置増幅器２１２は、並列接続された高感度アンプ２１２Ａおよびコンデンサ２１２Ｂを含み、信号光Ｓｃによってフォトダイオード２１１に生成された電荷を積算して増幅する。
【０１１４】
整形フィルタ付の増幅器２１３は、前置増幅器２１２の出力を受けて、ＳＮＲが高くなるように、最適パルス整形を行なう。パルス整形時定数は、筐体内の多重散乱（マルチパス）に起因する１００ｎｓｅｃ程度の時間遅れによる信号波形の歪（遅延歪）を考慮したものである。マルチパスに起因する遅延歪の影響を除去するために、増幅器２１３のパルス整形時定数は、チップ周期Ｔｃ（ＰＮ符号系列の１ビットあたりの周期）に等しくするのが望ましい。しかしながら、必ずしもパルス整形時定数をチップ周期Ｔｃに一致させなくても、相関値演算部２２の出力信号の立上がりは十分に急峻であるので、遅延歪による時刻の計測精度への影響は少ないと考えられる。
【０１１５】
図１９は、図１８の整形フィルタ付の増幅器２１３の構成の一例を示す回路図である。図１９を参照して、増幅器２１３は、前置増幅器２１２の出力を微分する微分回路７１、微分回路の出力を増幅する増幅器７４、増幅器７４の出力を積分する積分回路７５、および積分回路７５の出力を増幅する増幅器７８を含む。また、微分回路７１は、コンデンサ７２および抵抗素子７３を含み、積分回路７５は、抵抗素子７６およびコンデンサ７７を含む。図１９の増幅器２１３の場合、整形時定数はコンデンサ７２，７７の容量と抵抗素子７３，７６の抵抗値との積で表わされる。
【０１１６】
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１１７】
たとえば、上述の各実施の形態では、電子機器の筐体内の複数箇所に設置された温度センサ（測温抵抗体）の検出データをデータ収集装置に光空間伝送する場合について説明した。しかし、本発明は必ずしもこのような例に限るものでない。
【０１１８】
たとえば、温度センサには、測温抵抗体以外に熱電対を用いることもできる。また、本発明は、温度以外の物理量を検出するセンサにも適用可能である。たとえば、加速度計、歪ゲージ、音響センサ、磁気センサなど、物理量を電気量に変換することが可能なあらゆるセンサに適用することができる。
【０１１９】
また、本発明は、筐体内に多数のモジュールが実装された精密電子機器の温度管理以外に、一般的な電子機器システムの環境温度測定に適用可能である。たとえば、本発明は、ハーネス布線を望まない環境温度監視が必要なプロセス製造装置に好適である。また、今後、高機能および小型化が要求される人工衛星などにも本発明を好適に用いることができる。人工衛星では、筐体およびコンポーネントの健全性をチェックするために各部温度を連続モニタリングする必要があるからである。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０が適用される電子機器システム１の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１のセンサ信号伝送システム１０の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】タイミング信号Ｗｔの一例を示す図である。
【図４】図２の相関値演算部２２から出力された信号Ｗｔ−ｒｅｃｖの波形の一例を示す図である。
【図５】拡散符号の一例を示す図である。
【図６】データ収集装置２の受光部２１から出力される受信信号Ｓｒｅｃの一例を示す図である。
【図７】相関値演算部２２の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】相関値演算部２２の出力波形の一例を示す図である。
【図９】図２の受光部２１における量子化数と、相関値演算部２２の出力波形のＮＳ比との関係を示す図である。
【図１０】図２のセンサ信号伝送システム１０における各信号波形を模式的に示すタイミング図である。
【図１１】実施の形態１のセンサ信号伝送方法の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態２のセンサ信号伝送システム１０Ａの構成を概略的に示すブロック図である。
【図１３】相関値演算部２２の出力信号と閾値レベルＤＬＶＬとの関係を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態３のセンサ信号伝送システム１０Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。
【図１５】図１４のセンサ部３６の構成の一例を示す回路図である。
【図１６】図１４のセンサ信号伝送システム１０Ｂにおける各信号波形を模式的に示すタイミング図である。
【図１７】実施の形態３のセンサ信号伝送方法の手順を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態４の受光部２１の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８の整形フィルタ付の増幅器２１３の構成の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１２１】
２，２Ｂ データ収集装置、３，３Ａ，３Ｂ センサ装置、５ 筐体、６ コンポーネント（部品）、１０，１０Ａ，１０Ｂ センサ信号伝送システム、２１ 受光部、２２ 相関値演算部、２４，２５ データ処理部、３３，３５ 光信号出力部、３４，３６ センサ部、３４１ センサ素子（測温抵抗体）、３４２ 校正用素子（抵抗体）、３５１ 減衰補償アンプ（信号強度調節手段）、３６１ 非安定マルチバイブレータ、ＤＬＶＬ 閾値、Ｓｃ１〜Ｓｃ３ 第１〜第３の光パルス列、Ｔｄ１，Ｔｄ２ 時間差、Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ（スイッチング素子）、Ｗｔ，Ｗｔｔ タイミング信号、Ｗｔ−ｒｅｃｖ，Ｗｔｔ−ｒｅｃｖ 相関値演算部２２の出力信号（相関値）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ装置を備え、前記センサ装置は、
センサ素子を有し、前記センサ素子を用いて検出した検出データを第１の時間差に変換し、第１のタイミングと前記第１のタイミングから前記第１の時間差だけ遅れた第２のタイミングとを指定するタイミング信号を出力するセンサ部と、
前記タイミング信号を受け、前記第１、第２のタイミングをトリガとして、拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列をそれぞれ出力する光信号出力部とを含み、
前記検出データを収集するためのデータ収集装置をさらに備え、
前記データ収集装置は、
受光強度を検知する受光部と、
現時刻より前記拡散符号の１周期に相当する時間だけ前の時刻から前記現時刻までの前記受光強度と前記拡散符号との相関値を時々刻々求める相関値演算部と、
前記第１、第２の光パルス列の受光によって前記相関値が予め定められた閾値を越えた時刻を第３、第４のタイミングとして特定し、前記第３、第４のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記センサ素子の検出データに逆変換するデータ処理部とを含む、センサ信号伝送システム。
【請求項２】
前記センサ部は、さらに、前記センサ素子が測定対象とする物理量の変化に対して特性が略一定の校正用素子を有し、前記校正用素子を用いて得られた校正用データを第２の時間差に変換し、
前記タイミング信号は、さらに、前記第２のタイミングから前記第２の時間差だけ遅れた第５のタイミングを指定し、
前記光信号出力部は、さらに、前記第５のタイミングをトリガとして、前記拡散符号に対応する第３の光パルス列を出力し、
前記データ処理部は、さらに、前記第３の光パルス列の受光によって前記相関値が前記閾値を超えた時刻を第６のタイミングとして特定し、前記第４、第６のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記校正用素子の校正用データに逆変換する、請求項１に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項３】
前記センサ素子は、温度に応じて抵抗値が変化する温度センサであり、
前記校正用素子は、前記温度の変化に対して抵抗値が略一定の抵抗体であり、
前記センサ部は、非安定マルチバイブレータを含み、
前記非安定マルチバイブレータは、前記センサ素子と、前記校正用素子と、前記センサ素子および前記校正用素子の抵抗値に応じた周期でそれぞれスイッチングする第１、第２のスイッチング素子とを有し、
前記第１のスイッチング素子のオン時間は、前記第１の時間差に対応し、
前記第２のスイッチング素子のオン時間は、前記第２の時間差に対応する、請求項２に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項４】
前記センサ部は、さらに、前記センサ素子が測定対象とする物理量の変化に対して特性が略一定の校正用素子を有し、前記校正用素子を用いて得られた校正用データを第２の時間差に変換し、
前記タイミング信号は、さらに、第５のタイミングと前記第５のタイミングから前記第２の時間差だけ遅れた第６のタイミングとを指定し、
前記光信号出力部は、さらに、前記第５、第６のタイミングをトリガとして、前記拡散符号に対応した第３、第４の光パルス列をそれぞれ出力し、
前記データ処理部は、さらに、前記第３、第４の光パルス列の受光によって前記相関値が前記閾値を超えた時刻を第７、第８のタイミングとして特定し、前記第７、第８タイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記校正用素子の校正用データに逆変換する、請求項１に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項５】
前記センサ信号伝送システムは、互いに異なる複数の前記拡散符号がそれぞれ割当てられた複数の前記センサ装置を備え、
複数の前記センサ装置および前記データ収集装置は、筐体内に複数の部品とともに設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項６】
前記センサ信号伝送システムは、互いに異なる複数の前記拡散符号がそれぞれ割当てられた複数の前記センサ装置を備え、
複数の前記センサ装置からそれぞれ出力された複数の前記第１、第２の光パルス列を前記受光部が受光したときの受光強度を揃えるために、前記光信号出力部は、前記第１、第２の光パルス列を出力するときの信号強度を調節するための信号強度調節手段を有する、請求項１に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項７】
センサ装置にそれぞれ設けられたセンサ素子の検出データを、データ収集装置へ伝送するセンサ信号伝送方法であって、
前記センサ装置が、前記センサ素子を用いて検出した検出データを第１の時間差に変換するステップと、
前記センサ装置が、第１のタイミングと前記第１のタイミングから前記第１の時間差だけ遅れた第２のタイミングとをトリガとして、拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列をそれぞれ出力するステップと、
前記データ収集装置が、受光強度を検知するステップと、
前記データ収集装置が、現時刻より前記拡散符号の１周期に相当する時間だけ前の時刻から前記現時刻までの前記受光強度と前記拡散符号との相関値を時々刻々求めるステップと、
前記データ収集装置が、前記第１、第２の光パルス列の受光によって前記相関値が予め定める閾値を超えた時刻を第３、第４のタイミングとして特定するステップと、
前記データ収集装置が、前記第３、第４のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記センサ素子の検出データに逆変換するステップとを備える、センサ信号伝送方法。
【請求項８】
前記センサ装置は、前記センサ素子が測定対象とする物理量の変化に対して特性が略一定の校正用素子をさらに有し、
前記センサ信号伝送方法は、
前記センサ装置が、前記校正用素子を用いて得られた校正用データを第２の時間差に変換するステップと、
前記センサ装置が、前記第２のタイミングから前記第２の時間差だけ遅れた第５のタイミングをトリガとして、前記拡散符号に対応する第３の光パルス列を出力するステップと、
前記データ収集装置が、前記第３の光パルス列の受光によって前記相関値が前記閾値を超えた時刻を第６のタイミングとして特定するステップと、
前記データ収集装置が、前記第４、第６のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記校正用素子の校正用データに逆変換するステップとをさらに備える、請求項７に記載のセンサ信号伝送方法。
【請求項９】
前記センサ装置は、前記センサ素子が測定対象とする物理量の変化に対して特性が略一定の校正用素子をさらに有し、
前記センサ信号伝送方法は、
前記センサ装置が、前記校正用素子を用いて得られた校正用データを第２の時間差に変換するステップと、
前記センサ装置が、第５のタイミングと前記第５のタイミングから前記第２の時間差だけ遅れた第６のタイミングをトリガとして、前記拡散符号に対応する第３、第４の光パルス列をそれぞれ出力するステップと、
前記データ収集装置が、前記第３、第４の光パルス列の受光によって前記相関値が前記閾値を超えた時刻を第７、第８のタイミングとして特定するステップと、
前記データ収集装置が、前記第７、第８のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記校正用素子の校正用データに逆変換するステップとをさらに備える、請求項７に記載のセンサ信号伝送方法。
【請求項１０】
前記センサ装置は、複数個設けられ、
複数の前記センサ装置には、互いに異なる複数の前記拡散符号がそれぞれ割当てられ、
複数の前記センサ装置および前記データ収集装置は、筐体内に複数の部品とともに設けられる、請求項７〜９のいずれか１項に記載のセンサ信号伝送方法。
【請求項１】
センサ装置を備え、前記センサ装置は、
センサ素子を有し、前記センサ素子を用いて検出した検出データを第１の時間差に変換し、第１のタイミングと前記第１のタイミングから前記第１の時間差だけ遅れた第２のタイミングとを指定するタイミング信号を出力するセンサ部と、
前記タイミング信号を受け、前記第１、第２のタイミングをトリガとして、拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列をそれぞれ出力する光信号出力部とを含み、
前記検出データを収集するためのデータ収集装置をさらに備え、
前記データ収集装置は、
受光強度を検知する受光部と、
現時刻より前記拡散符号の１周期に相当する時間だけ前の時刻から前記現時刻までの前記受光強度と前記拡散符号との相関値を時々刻々求める相関値演算部と、
前記第１、第２の光パルス列の受光によって前記相関値が予め定められた閾値を越えた時刻を第３、第４のタイミングとして特定し、前記第３、第４のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記センサ素子の検出データに逆変換するデータ処理部とを含む、センサ信号伝送システム。
【請求項２】
前記センサ部は、さらに、前記センサ素子が測定対象とする物理量の変化に対して特性が略一定の校正用素子を有し、前記校正用素子を用いて得られた校正用データを第２の時間差に変換し、
前記タイミング信号は、さらに、前記第２のタイミングから前記第２の時間差だけ遅れた第５のタイミングを指定し、
前記光信号出力部は、さらに、前記第５のタイミングをトリガとして、前記拡散符号に対応する第３の光パルス列を出力し、
前記データ処理部は、さらに、前記第３の光パルス列の受光によって前記相関値が前記閾値を超えた時刻を第６のタイミングとして特定し、前記第４、第６のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記校正用素子の校正用データに逆変換する、請求項１に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項３】
前記センサ素子は、温度に応じて抵抗値が変化する温度センサであり、
前記校正用素子は、前記温度の変化に対して抵抗値が略一定の抵抗体であり、
前記センサ部は、非安定マルチバイブレータを含み、
前記非安定マルチバイブレータは、前記センサ素子と、前記校正用素子と、前記センサ素子および前記校正用素子の抵抗値に応じた周期でそれぞれスイッチングする第１、第２のスイッチング素子とを有し、
前記第１のスイッチング素子のオン時間は、前記第１の時間差に対応し、
前記第２のスイッチング素子のオン時間は、前記第２の時間差に対応する、請求項２に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項４】
前記センサ部は、さらに、前記センサ素子が測定対象とする物理量の変化に対して特性が略一定の校正用素子を有し、前記校正用素子を用いて得られた校正用データを第２の時間差に変換し、
前記タイミング信号は、さらに、第５のタイミングと前記第５のタイミングから前記第２の時間差だけ遅れた第６のタイミングとを指定し、
前記光信号出力部は、さらに、前記第５、第６のタイミングをトリガとして、前記拡散符号に対応した第３、第４の光パルス列をそれぞれ出力し、
前記データ処理部は、さらに、前記第３、第４の光パルス列の受光によって前記相関値が前記閾値を超えた時刻を第７、第８のタイミングとして特定し、前記第７、第８タイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記校正用素子の校正用データに逆変換する、請求項１に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項５】
前記センサ信号伝送システムは、互いに異なる複数の前記拡散符号がそれぞれ割当てられた複数の前記センサ装置を備え、
複数の前記センサ装置および前記データ収集装置は、筐体内に複数の部品とともに設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項６】
前記センサ信号伝送システムは、互いに異なる複数の前記拡散符号がそれぞれ割当てられた複数の前記センサ装置を備え、
複数の前記センサ装置からそれぞれ出力された複数の前記第１、第２の光パルス列を前記受光部が受光したときの受光強度を揃えるために、前記光信号出力部は、前記第１、第２の光パルス列を出力するときの信号強度を調節するための信号強度調節手段を有する、請求項１に記載のセンサ信号伝送システム。
【請求項７】
センサ装置にそれぞれ設けられたセンサ素子の検出データを、データ収集装置へ伝送するセンサ信号伝送方法であって、
前記センサ装置が、前記センサ素子を用いて検出した検出データを第１の時間差に変換するステップと、
前記センサ装置が、第１のタイミングと前記第１のタイミングから前記第１の時間差だけ遅れた第２のタイミングとをトリガとして、拡散符号に対応する第１、第２の光パルス列をそれぞれ出力するステップと、
前記データ収集装置が、受光強度を検知するステップと、
前記データ収集装置が、現時刻より前記拡散符号の１周期に相当する時間だけ前の時刻から前記現時刻までの前記受光強度と前記拡散符号との相関値を時々刻々求めるステップと、
前記データ収集装置が、前記第１、第２の光パルス列の受光によって前記相関値が予め定める閾値を超えた時刻を第３、第４のタイミングとして特定するステップと、
前記データ収集装置が、前記第３、第４のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記センサ素子の検出データに逆変換するステップとを備える、センサ信号伝送方法。
【請求項８】
前記センサ装置は、前記センサ素子が測定対象とする物理量の変化に対して特性が略一定の校正用素子をさらに有し、
前記センサ信号伝送方法は、
前記センサ装置が、前記校正用素子を用いて得られた校正用データを第２の時間差に変換するステップと、
前記センサ装置が、前記第２のタイミングから前記第２の時間差だけ遅れた第５のタイミングをトリガとして、前記拡散符号に対応する第３の光パルス列を出力するステップと、
前記データ収集装置が、前記第３の光パルス列の受光によって前記相関値が前記閾値を超えた時刻を第６のタイミングとして特定するステップと、
前記データ収集装置が、前記第４、第６のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記校正用素子の校正用データに逆変換するステップとをさらに備える、請求項７に記載のセンサ信号伝送方法。
【請求項９】
前記センサ装置は、前記センサ素子が測定対象とする物理量の変化に対して特性が略一定の校正用素子をさらに有し、
前記センサ信号伝送方法は、
前記センサ装置が、前記校正用素子を用いて得られた校正用データを第２の時間差に変換するステップと、
前記センサ装置が、第５のタイミングと前記第５のタイミングから前記第２の時間差だけ遅れた第６のタイミングをトリガとして、前記拡散符号に対応する第３、第４の光パルス列をそれぞれ出力するステップと、
前記データ収集装置が、前記第３、第４の光パルス列の受光によって前記相関値が前記閾値を超えた時刻を第７、第８のタイミングとして特定するステップと、
前記データ収集装置が、前記第７、第８のタイミングの時間差を求め、求めた時間差を前記校正用素子の校正用データに逆変換するステップとをさらに備える、請求項７に記載のセンサ信号伝送方法。
【請求項１０】
前記センサ装置は、複数個設けられ、
複数の前記センサ装置には、互いに異なる複数の前記拡散符号がそれぞれ割当てられ、
複数の前記センサ装置および前記データ収集装置は、筐体内に複数の部品とともに設けられる、請求項７〜９のいずれか１項に記載のセンサ信号伝送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−１９９４２３（Ｐ２００９−１９９４２３Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４１４０７（Ｐ２００８−４１４０７）
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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