光給電システムおよび光給電方法
【課題】 計測装置の構成を簡略化し、かつ、コストを抑制する光給電システムおよび光給電方法を提供する。
【解決手段】 給電装置４は、光強度が周期的に変化する給電光を発生し、伝送路２を介して受電装置１０へ送出する。パルス発生部６は所定の周期およびデューティ比をもつパルス電力を発生し、光源８はパルス電力を受けてパルス状の給電光を発生する。受電装置１０は、給電光を電力とクロック信号とに変換して計測装置１００へ出力する。分配部１２は、給電光を所定の比率で２つに分配する。光電気変換部１４は、給電光に含まれる光エネルギーを電気エネルギーに変換して電力として出力する。光電気変換部１６は、給電光に含まれる周期成分に応じて、クロック信号を発生して出力する。
【解決手段】 給電装置４は、光強度が周期的に変化する給電光を発生し、伝送路２を介して受電装置１０へ送出する。パルス発生部６は所定の周期およびデューティ比をもつパルス電力を発生し、光源８はパルス電力を受けてパルス状の給電光を発生する。受電装置１０は、給電光を電力とクロック信号とに変換して計測装置１００へ出力する。分配部１２は、給電光を所定の比率で２つに分配する。光電気変換部１４は、給電光に含まれる光エネルギーを電気エネルギーに変換して電力として出力する。光電気変換部１６は、給電光に含まれる周期成分に応じて、クロック信号を発生して出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光給電システムおよび光給電方法に関し、特に電力に加えて、クロック信号を出力する光給電システムおよび光給電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえば、産業プラントなどにおいて、複数の計測装置において計測されたデータを収集して、集中的に監視する遠隔監視システムが実用化されている。このような遠隔監視システムでは、分散して配置される多くの計測装置に対して、計測およびその計測データを送信するための電力が必要であるが、すべての計測装置の設置場所において電源を確保することは容易ではない。そのため、データ収集を行なう監視センタから各計測装置に対して、電力ケーブルを介して電力を供給するように構成される場合もある。
【０００３】
しかしながら、電力ケーブルを介して電力を供給する場合には、計測装置と監視センタとの距離が長くなるにつれて電圧降下の影響が大きくなるため、よりケーブル径の大きい電力ケーブルが必要となり、コストおよび作業時間が増加する。さらに、可燃性ガスなどが存在する防爆対策が必要な環境では、電気火花により爆発の危険性もあるため、電力ケーブルを容易に敷設することもできない。
【０００４】
そこで、監視センタから光ファイバを介して光エネルギーを送出し、その光エネルギーを電気エネルギーに変換して各計測装置へ供給する光給電方式が考案されている。
【０００５】
たとえば、特開平８−１０７３８６号公報（特許文献１）には、双方向通信を行なう光信号伝送装置において、一方の光伝送装置から他方の光伝送装置へ光により電力を伝送する発明が開示されている。また、特開平８−３２１８１０号公報（特許文献２）には、特許文献１に開示される光信号伝送装置において、受信した光エネルギーを分配受信して、光電気変換効率を向上させる発明が開示されている。さらに、特公平８−０１４５０１号公報（特許文献３）には、光エネルギーから変換された電気エネルギーの量を検出し、その検出量のデータを返信することで、観測点への電力供給量を制御する発明が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１０７３８６号公報
【特許文献２】特開平８−３２１８１０号公報
【特許文献３】特公平８−０１４５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各計測装置は、信号処理を行なう演算装置や、画像の撮影を行なうためのカメラモジュールなどを備える。このような演算装置やカメラモジュールなどは、電力に加えて、クロック信号を受けて駆動される。そのため、各計測装置では、クロック信号の発生手段を備える必要があった。
【０００７】
遠隔監視システムでは、多くの計測装置からデータを収集するように構成されることが多く、システム全体のコストを抑制するためには、各計測装置における構成を可能な限り簡素化することが望ましい。しかしながら、上述のように、各計測装置においてクロック信号を生成する必要があったため、各計測装置の構成が複雑化し、さらに、コストも増加するという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、計測装置の構成を簡略化し、かつ、コストを抑制する光給電システムおよび光給電方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、伝送路と、伝送路を介して、光強度が周期的に変化する給電光を送出する給電装置と、給電装置から送出された給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、給電光の周期成分からクロック信号を出力する受電装置とを備える、光給電システムである。
【００１０】
好ましくは、受電装置は、給電光を所定の比率で第１および第２の光信号に分配する分配部と、分配部により分配された第１の光信号を電力に変換する第１の光電気変換部と、分配部により分配された第２の光信号の周期成分に基づいて、クロック信号に変換する第２の光電気変換部とを含む。
【００１１】
好ましくは、受電装置は、給電光を周期的に変化する電気信号に変換する光電気変換部と、光電気変換部により変換された電気信号から電力を抽出する第１の抽出手段と、光電気変換部により変換された電気信号からクロック信号を抽出する第２の抽出手段とを含む。
【００１２】
好ましくは、第１の抽出手段は、電気信号を平滑化して電力を生成する平滑部を含む。
好ましくは、第２の抽出手段は、電気信号に含まれる周期成分をクロック信号に整形する波形整形部とを含む。
【００１３】
好ましくは、受電装置は、給電光を周期的に変化する電気信号に変換する光電気変換部と、光電気変換部により変換された電気信号を平滑化して電力として出力する平滑部と、光電気変換部により変換された電気信号の周期成分からクロック信号を取出す取出部とを含む。
【００１４】
好ましくは、給電装置は、パルス状の光強度をもつ給電光を送出する。
好ましくは、複数の受電装置をさらに備え、給電装置は、複数の受電装置へ給電光を送出する。
【００１５】
また、この発明によれば、給電装置から給電光を送出し、給電装置と伝送路を介して接続された受電装置から電力とクロック信号とを外部へ出力する光給電方法であって、給電装置が周期的に変化する光強度の給電光を送出するステップと、受電装置が、給電装置から送出された給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、給電光の周期成分からクロック信号を出力するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、給電装置から光強度が周期的に変化する給電光を供給し、受電装置において、その給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、その周期成分からクロック信号を出力する。そのため、計測装置において、駆動に必要なクロック信号の発生手段が不要となり、構成を簡略化できる。さらに、構成を簡略化することにより、そのコストを抑制できる。よって、計測装置の構成を簡略化し、かつ、コストを抑制する光給電システムおよび光給電方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う光給電システム１０１の概略構成図である。
【００１９】
図１を参照して、光給電システム１０１は、計測装置１００と接続され、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そして、光給電システム１０１は、給電装置４と、受電装置１０と、伝送路２とからなる。
【００２０】
給電装置４は、光強度が周期的に変化する給電光を発生し、伝送路２を介して受電装置１０へ送出する。そして、給電装置４は、パルス発生部６と、光源８とからなる。
【００２１】
パルス発生部６は、所定の周期およびデューティ比をもつパルス電力を発生し、光源８へ与える。そして、パルス発生部６が発生するパルス電力の周期は、計測装置１００へ出力されるクロック信号と一致するように決定され、パルス電力のデューティ比は、計測装置１００へ出力される電力に応じて決定される。
【００２２】
光源８は、たとえば、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）などのレーザ発振器で構成され、パルス発生部６から受けたパルス電力によりパルス状の給電光（レーザ光）を発生する。
【００２３】
伝送路２は、光ファイバで構成され、給電装置４と受電装置１０とを接続し、給電装置４から送出された給電光を受電装置１０へ伝搬させる。
【００２４】
受電装置１０は、給電装置４から給電光を受け、電力とクロック信号とに変換し、計測装置１００へ出力する。そして、受電装置１０は、分配部１２と、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１４および１６とからなる。
【００２５】
分配部１２は、伝送路２と接続され、伝送路２を介して受けた給電光を所定の比率で２つに分配し、それぞれ光電気変換部１４および１６へ出力する。
【００２６】
光電気変換部１４は、たとえば、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）などの受光素子からなり、分配部１２から受けた給電光に含まれる光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電力として出力する。
【００２７】
光電気変換部１６は、たとえば、フォトダイオードなどの受光素子からなり、分配部１２から受けた給電光に含まれる周期成分に応じて、クロック信号を発生して出力する。
【００２８】
計測装置１００は、計測センサ、カメラモジュールおよび演算装置などから構成され、受電装置１０から出力される電力を受けて、温度・圧力・電圧・電流などの物理量を計測し、または、周囲の画像または映像を撮影する。さらに、計測装置１００は、図示しないデータ送信手段を用いて、監視センタへそのデータを送信する。
【００２９】
カメラモジュールを構成するＣＣＤ（Charge Coupled Device）や演算装置を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit）などは、クロック信号に従い処理を実行するので、計測装置１００は、受電装置１０から出力されるクロック信号を受けて、カメラモジュールや演算装置を駆動する。
【００３０】
また、光給電システム１０１から出力されるクロック信号を受け、計測装置１００に含まれる複数の装置、たとえば、記憶部などの周辺装置および計測部は、互いに同期した処理を実行することができる。さらに、光給電システム１０１から出力されるクロック信号を受け、複数の計測装置１００間は、互いに同期した処理を実行することができる。
【００３１】
なお、計測装置１００は、光給電システム１０１から出力されるクロック信号を受け、収集する計測データにタイムスタンプ（時間情報）を付加することもできる。
【００３２】
上述のように、光給電システム１０１は、光強度が周期的に変化する給電光を介して、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。
【００３３】
次に、給電装置４および伝送路２についてより詳細に説明する。一般的に、伝送路２を伝搬する給電光の光強度が所定のレベルを超えると、光学非線形効果が生じて給電光の光強度が不安定となり、またはその光強度が大幅に低下する。そのため、給電装置４は、受電装置１０へ安定した十分な光エネルギーを送ることができなくなる。
【００３４】
この光学非線形効果は、給電光全体の光強度ではなく、波長領域における各光強度が所定のレベルを超えた場合に生じる。すなわち、給電光に含まれるそれぞれの波長成分が所定のレベル以下であれば、光学非線形効果は生じない。したがって、光学非線形効果の発生を回避し、かつ、送出する光エネルギーを増大させるためには、給電光に含まれる波長帯域幅（スペクトル）を拡大させる必要がある。
【００３５】
そこで、給電装置４は、パルス状の光強度をもつ給電光を発生し、給電光に含まれる波長帯域幅を拡大する。なお、パルス幅が短くなるほど、波長帯域幅は拡大するので、光学非線形効果を抑制するためには、給電光のパルス幅を短くする方が望ましいが、計測装置１００へ出力されるクロック信号の周期に応じて給電光の周期が予め決定されるので、パルス幅を短くすると、デューティ比が低下する。したがって、デューティ比の低下による送出電力の減少と、光学非線形効果による送出電力の減少とのトレードオフに基づいて、最適なパルス幅（デューティ比）を決定する。
【００３６】
次に、受電装置１０についてより詳細に説明する。上述したように、光電気変換部１４は、給電光に含まれる光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能をもつため、給電光に含まれる周期成分にかかわらず、出力電力の電圧または電流が一定となるように変換を行なうことが望ましい。一方、光電気変換部１６は、給電光に含まれる周期成分に基づいて、急峻なクロック信号となるように変換を行なうことが望ましい。
【００３７】
そのため、光電気変換部１４は、光電気変換部１６と比較して、光エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換でき、かつ、光強度の変化に対する応答速度が遅い受光素子から構成される。また、光電気変換部１６は、光電気変換部１４と比較して、光強度の変化に対する応答速度が早い受光素子から構成される。
【００３８】
また、光電気変換部１６から出力されるクロック信号は、トリガー信号として用いられるため、その電力は少なくて済む。そのため、分配部１２は、伝送路２を介して受けた給電光のうち分配率ｒを乗じた給電光を光電気変換部１４へ出力し、残余の給電光を光電気変換部１６へ出力する。すなわち、分配部１２は、給電装置４から送出された給電光の光エネルギーＰを受け、そのうち分配率ｒを乗じた光エネルギーｒＰを光電気変換部１４へ与え、残余の光エネルギー（１−ｒ）Ｐを光電気変換部１６へ与える。そして、分配率ｒは、計測装置１００の構成に応じて決定され、たとえば、分配率ｒ＝０．９９などに設定される。
【００３９】
なお、実施の形態１においては、光電気変換部１４が第１の光電気変換部を実現し、光電気変換部１６が第２の光電気変換部を実現する。
【００４０】
この発明の実施の形態１によれば、給電装置から光強度が周期的に変化する給電光を供給し、受電装置において、その給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、その周期成分からクロック信号を出力する。そのため、計測装置において、駆動に必要なクロック信号の発生手段が不要となり、構成の簡略化を実現できる。さらに、構成を簡略化することにより、そのコストの抑制を実現できる。
【００４１】
また、この発明の実施の形態１によれば、給電装置からパルス状の給電光が送出されるので、給電光の波長帯域幅（スペクトル）が拡大する。そのため、給電光の光エネルギーを増大した場合においても、各波長における光強度の増加量が緩和されるため、光学非線形効果が生じにくい。よって、より多くの光エネルギー、すなわちより多くの電力供給を実現できる。
【００４２】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１においては、それぞれ電力およびクロック信号を生成する２つの光電気変換部で構成される受電装置について説明した。一方、実施の形態２においては、１つの光電気変換部で構成される受電装置について説明する。
【００４３】
図２は、この発明の実施の形態２に従う光給電システム１０２の概略構成図である。
図２を参照して、光給電システム１０２は、計測装置１００と接続され、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そして、光給電システム１０２は、給電装置４と、受電装置２０と、伝送路２とからなる。
【００４４】
給電装置４および伝送路２については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００４５】
受電装置２０は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１８と、平滑部２２と、波形整形部２４とからなる。
【００４６】
光電気変換部１８は、たとえば、フォトダイオードなどの受光素子からなり、伝送路２を介して受けた給電光をそのパルス状の光強度に応じた電気信号に変換する。
【００４７】
平滑部２２は、たとえば、コンデンサなどの蓄電素子からなり、光電気変換部１８から受けた電気信号の周期成分を除いて平滑化し、一定の電圧をもつ電力として計測装置１００へ出力する。
【００４８】
波形整形部２４は、たとえば、帯域通過フィルタや高域通過フィルタなどの周波数フィルタからなり、光電気変換部１８から受けた電気信号をクロック信号に整形して計測装置１００へ出力する。すなわち、周波数フィルタからなる波形整形部２４は、伝送路２における波長分散や光電気変換部１８を構成する受光素子のショット雑音により生じるノイズ成分を電気信号から除去し、歪みの少ないクロック信号に整形する。
【００４９】
また、波形整形部２４は、たとえば、ツェナーダイオードやショットキーダイオードなどからなる同期クランプ回路で構成してもよい。同期クランプ回路からなる波形整形部２４は、入力する電気信号の電圧レベルが所定範囲内となる期間だけ一定の電圧レベルを出力するので、波形歪みが生じた電気信号をパルス信号に再生することができる。そのため、波形整形部２４は、光電気変換部１８から出力される電気信号の波形歪みを整形し、クロック信号を出力できる。
【００５０】
計測装置１００については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
上述のように、光給電システム１０２は、１つの光電気変換部１８を用いて、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そのため、光電気変換部１８は、給電光に含まれる光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能と、給電光に含まれるパルス成分をクロック信号に変換する機能とを併せ持つので、光エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換でき、かつ、光強度の変化に対する応答速度が早い受光素子から構成される。
【００５１】
なお、実施の形態２においては、平滑部２２が第１の抽出手段を実現し、波形成形部２４が第２の抽出手段を実現する。
【００５２】
この発明の実施の形態２によれば、実施の形態１における効果に加えて、受電装置が１つの光電気変換部で構成できるので、受電装置の構成を簡略化することができる。よって、受電装置を小型化することができ、狭い空間に配置される計測装置に対しても、電力とクロック信号との供給を実現できる。
【００５３】
［実施の形態３］
上述の実施の形態１においては、送出された給電光をそのままクロック信号に変換する構成について説明した。一方、実施の形態３においては、より長距離伝送に適した構成について説明する。
【００５４】
図３は、この発明の実施の形態３に従う光給電システム１０３の概略構成図である。
図３を参照して、光給電システム１０３は、計測装置１００と接続され、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そして、光給電システム１０３は、給電装置４と、受電装置３０と、伝送路２とからなる。
【００５５】
給電装置４および伝送路２については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００５６】
受電装置３０は、図１に示す受電装置１０において、分散補償部３２を追加したものである。
【００５７】
分散補償部３２は、伝送路２を伝搬することにより給電光に生じる波長分散を補償する。そして、分散補償部３２は、たとえば、伝送路２の波長分散と同じ大きさで、かつ反対の符号の波長分散を有する分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensation Fiber）などからなる。
【００５８】
分配部１２と、光電気変換部１４および１６とについては、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００５９】
また、計測装置１００については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００６０】
波長分散は、給電光に含まれるそれぞれの波長における伝送路２の伝搬速度（群速度）が異なるため、給電光が長距離を伝搬するに従い伝搬遅延が生じ、その時間波形が歪む現象である。特に、パルス幅の短い給電光ではその波長帯域幅が広いため、短波長側と長波長側との速度差が大きく、より大きく歪む。なお、波長分散は、伝送路２の種類や構造などに応じて、材料分散、構造分散およびモード分散に分類される。
【００６１】
上述したように、光電気変換部１６は、給電光のパルス成分に基づいてクロック信号を生成し、計測装置１００へ出力する。そのため、波長分散により給電光の時間波形が歪むと、光電気変換部１６は、正しいクロック信号を出力することができない。
【００６２】
図４は、波長分散を説明するための図である。
図４（ａ）は、給電装置４から送出される給電光の時間波形である。
【００６３】
図４（ｂ）は、伝送路２の伝搬過程において波長分散が与えられた給電光の時間波形である。
【００６４】
図４（ａ）を参照して、給電装置４は、所定の周期でパルス状の光強度をもつ給電光を送出する。
【００６５】
図４（ｂ）を参照して、給電光は、伝送路２を伝搬する過程において波長分散が蓄積されるため、時間軸上のパルス幅が広がり、かつ、その立ち上がりも急峻ではなくなる。さらに、波長分散が蓄積されると、隣接するパルス間で干渉生じる。そのため、光電気変換部１６は、クロック信号を出力することができなくなる。
【００６６】
そこで、分散補償部３２は、給電光に蓄積された波長分散と同じ大きさで、かつ反対の符号の波長分散を与えることで、給電光の時間波形を図４（ａ）に示すようなパルス状の時間波形に戻す。
【００６７】
このような分散補償部３２を光電気変換部１６の前段に挿入することで、給電装置４と受電装置３０との距離が長くなった場合においても、正確なクロック信号を計測装置１００へ出力することができる。
【００６８】
なお、分配部１２から光電気変換部１４へ出力される給電光は、その光エネルギーが電気エネルギーに変換されるため、時間波形のひずみは問題にならない。そのため、分散補償による光エネルギーの損失を抑制するため、光電気変換部１６へ出力する給電光については、分散補償を行なわないことが望ましい。
【００６９】
この発明の実施の形態３によれば、実施の形態１における効果に加えて、給電装置から送出される給電光が長距離伝送される場合において、その波長分散による波形ひずみの影響を抑制し、正確なクロック信号を出力できる。よって、監視センタから計測装置までの距離が長くなった場合においても、計測装置へ正確なクロック信号の供給を実現できる。
【００７０】
［実施の形態４］
上述の実施の形態１〜３においては、１つの給電装置から１つの受電装置に対して給電光を送出する光給電システムについて説明した。一方、実施の形態４においては、１つの給電装置から複数の受電装置に対して給電光を送出する光給電システムについて説明する。
【００７１】
図５は、この発明の実施の形態４に従う光給電システム１０４の概略構成図である。
図５を参照して、光給電システム１０４は、複数の計測装置１００と接続され、それぞれの計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そして、光給電システム１０４は、給電装置４と、分岐部４０と、伝送路２．１，２．２，・・・，２．ｎと、受電装置１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎとからなる。
【００７２】
給電装置４については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
分岐部４０は、給電装置４から送出された給電光を均等に分配して、それぞれ伝送路２．１，２．２，・・・，２．ｎへ送出する。
【００７３】
伝送路２．１，２．２，・・・，２．ｎは、それぞれ分岐部４０から受けた分配された給電光を受電装置１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎへ伝搬する。その他については、実施の形態１における伝送路２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００７４】
受電装置１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎは、それぞれ伝送路２．１，２．２，・・・，２．ｎを介して給電光を受け、電力とクロック信号とを計測装置１００へ出力する。その他については、実施の形態１における受電装置１０と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００７５】
また、計測装置１００については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００７６】
上述のように、光給電システム１０４は、１つの給電装置４から出力された給電光を分配し、それぞれ受電装置１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎへ送出する。そのため、分散して配置される複数の計測装置１００に対して、それぞれ電力とクロック信号とを供給することができる。
【００７７】
この発明の実施の形態４によれば、１つの給電装置から複数の受電装置に対して給電光を送出する。そのため、１つの給電装置から１つの受電装置に対して給電光を送出する場合に比較して、より少ない構成で複数の計測装置で電力とクロック信号とを出力できる。よって、監視センタに複数の計測装置が接続される遠隔監視システムをより低いコストで実現できる。
【００７８】
今回開示された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は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、特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明の実施の形態１に従う光給電システム１０１の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に従う光給電システム１０２の概略構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に従う光給電システム１０３の概略構成図である。
【図４】波長分散を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態４に従う光給電システム１０４の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
２，２．１，２．２，・・・，２．ｎ 伝送路、４ 給電装置、６ パルス発生部、８ 光源、１０，１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎ，２０，３０ 受電装置、１２ 分配部、１４，１６，１８ 光電気変換部、２２ 平滑部、２４ 波形整形部、３２ 分散補償部、４０ 分岐部、１００ 計測装置，１０１，１０２，１０３，１０４ 光給電システム、Ｐ 光エネルギー、ｒ 分配率。
【技術分野】
【０００１】
この発明は光給電システムおよび光給電方法に関し、特に電力に加えて、クロック信号を出力する光給電システムおよび光給電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえば、産業プラントなどにおいて、複数の計測装置において計測されたデータを収集して、集中的に監視する遠隔監視システムが実用化されている。このような遠隔監視システムでは、分散して配置される多くの計測装置に対して、計測およびその計測データを送信するための電力が必要であるが、すべての計測装置の設置場所において電源を確保することは容易ではない。そのため、データ収集を行なう監視センタから各計測装置に対して、電力ケーブルを介して電力を供給するように構成される場合もある。
【０００３】
しかしながら、電力ケーブルを介して電力を供給する場合には、計測装置と監視センタとの距離が長くなるにつれて電圧降下の影響が大きくなるため、よりケーブル径の大きい電力ケーブルが必要となり、コストおよび作業時間が増加する。さらに、可燃性ガスなどが存在する防爆対策が必要な環境では、電気火花により爆発の危険性もあるため、電力ケーブルを容易に敷設することもできない。
【０００４】
そこで、監視センタから光ファイバを介して光エネルギーを送出し、その光エネルギーを電気エネルギーに変換して各計測装置へ供給する光給電方式が考案されている。
【０００５】
たとえば、特開平８−１０７３８６号公報（特許文献１）には、双方向通信を行なう光信号伝送装置において、一方の光伝送装置から他方の光伝送装置へ光により電力を伝送する発明が開示されている。また、特開平８−３２１８１０号公報（特許文献２）には、特許文献１に開示される光信号伝送装置において、受信した光エネルギーを分配受信して、光電気変換効率を向上させる発明が開示されている。さらに、特公平８−０１４５０１号公報（特許文献３）には、光エネルギーから変換された電気エネルギーの量を検出し、その検出量のデータを返信することで、観測点への電力供給量を制御する発明が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１０７３８６号公報
【特許文献２】特開平８−３２１８１０号公報
【特許文献３】特公平８−０１４５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各計測装置は、信号処理を行なう演算装置や、画像の撮影を行なうためのカメラモジュールなどを備える。このような演算装置やカメラモジュールなどは、電力に加えて、クロック信号を受けて駆動される。そのため、各計測装置では、クロック信号の発生手段を備える必要があった。
【０００７】
遠隔監視システムでは、多くの計測装置からデータを収集するように構成されることが多く、システム全体のコストを抑制するためには、各計測装置における構成を可能な限り簡素化することが望ましい。しかしながら、上述のように、各計測装置においてクロック信号を生成する必要があったため、各計測装置の構成が複雑化し、さらに、コストも増加するという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、計測装置の構成を簡略化し、かつ、コストを抑制する光給電システムおよび光給電方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、伝送路と、伝送路を介して、光強度が周期的に変化する給電光を送出する給電装置と、給電装置から送出された給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、給電光の周期成分からクロック信号を出力する受電装置とを備える、光給電システムである。
【００１０】
好ましくは、受電装置は、給電光を所定の比率で第１および第２の光信号に分配する分配部と、分配部により分配された第１の光信号を電力に変換する第１の光電気変換部と、分配部により分配された第２の光信号の周期成分に基づいて、クロック信号に変換する第２の光電気変換部とを含む。
【００１１】
好ましくは、受電装置は、給電光を周期的に変化する電気信号に変換する光電気変換部と、光電気変換部により変換された電気信号から電力を抽出する第１の抽出手段と、光電気変換部により変換された電気信号からクロック信号を抽出する第２の抽出手段とを含む。
【００１２】
好ましくは、第１の抽出手段は、電気信号を平滑化して電力を生成する平滑部を含む。
好ましくは、第２の抽出手段は、電気信号に含まれる周期成分をクロック信号に整形する波形整形部とを含む。
【００１３】
好ましくは、受電装置は、給電光を周期的に変化する電気信号に変換する光電気変換部と、光電気変換部により変換された電気信号を平滑化して電力として出力する平滑部と、光電気変換部により変換された電気信号の周期成分からクロック信号を取出す取出部とを含む。
【００１４】
好ましくは、給電装置は、パルス状の光強度をもつ給電光を送出する。
好ましくは、複数の受電装置をさらに備え、給電装置は、複数の受電装置へ給電光を送出する。
【００１５】
また、この発明によれば、給電装置から給電光を送出し、給電装置と伝送路を介して接続された受電装置から電力とクロック信号とを外部へ出力する光給電方法であって、給電装置が周期的に変化する光強度の給電光を送出するステップと、受電装置が、給電装置から送出された給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、給電光の周期成分からクロック信号を出力するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、給電装置から光強度が周期的に変化する給電光を供給し、受電装置において、その給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、その周期成分からクロック信号を出力する。そのため、計測装置において、駆動に必要なクロック信号の発生手段が不要となり、構成を簡略化できる。さらに、構成を簡略化することにより、そのコストを抑制できる。よって、計測装置の構成を簡略化し、かつ、コストを抑制する光給電システムおよび光給電方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う光給電システム１０１の概略構成図である。
【００１９】
図１を参照して、光給電システム１０１は、計測装置１００と接続され、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そして、光給電システム１０１は、給電装置４と、受電装置１０と、伝送路２とからなる。
【００２０】
給電装置４は、光強度が周期的に変化する給電光を発生し、伝送路２を介して受電装置１０へ送出する。そして、給電装置４は、パルス発生部６と、光源８とからなる。
【００２１】
パルス発生部６は、所定の周期およびデューティ比をもつパルス電力を発生し、光源８へ与える。そして、パルス発生部６が発生するパルス電力の周期は、計測装置１００へ出力されるクロック信号と一致するように決定され、パルス電力のデューティ比は、計測装置１００へ出力される電力に応じて決定される。
【００２２】
光源８は、たとえば、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）などのレーザ発振器で構成され、パルス発生部６から受けたパルス電力によりパルス状の給電光（レーザ光）を発生する。
【００２３】
伝送路２は、光ファイバで構成され、給電装置４と受電装置１０とを接続し、給電装置４から送出された給電光を受電装置１０へ伝搬させる。
【００２４】
受電装置１０は、給電装置４から給電光を受け、電力とクロック信号とに変換し、計測装置１００へ出力する。そして、受電装置１０は、分配部１２と、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１４および１６とからなる。
【００２５】
分配部１２は、伝送路２と接続され、伝送路２を介して受けた給電光を所定の比率で２つに分配し、それぞれ光電気変換部１４および１６へ出力する。
【００２６】
光電気変換部１４は、たとえば、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）などの受光素子からなり、分配部１２から受けた給電光に含まれる光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電力として出力する。
【００２７】
光電気変換部１６は、たとえば、フォトダイオードなどの受光素子からなり、分配部１２から受けた給電光に含まれる周期成分に応じて、クロック信号を発生して出力する。
【００２８】
計測装置１００は、計測センサ、カメラモジュールおよび演算装置などから構成され、受電装置１０から出力される電力を受けて、温度・圧力・電圧・電流などの物理量を計測し、または、周囲の画像または映像を撮影する。さらに、計測装置１００は、図示しないデータ送信手段を用いて、監視センタへそのデータを送信する。
【００２９】
カメラモジュールを構成するＣＣＤ（Charge Coupled Device）や演算装置を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit）などは、クロック信号に従い処理を実行するので、計測装置１００は、受電装置１０から出力されるクロック信号を受けて、カメラモジュールや演算装置を駆動する。
【００３０】
また、光給電システム１０１から出力されるクロック信号を受け、計測装置１００に含まれる複数の装置、たとえば、記憶部などの周辺装置および計測部は、互いに同期した処理を実行することができる。さらに、光給電システム１０１から出力されるクロック信号を受け、複数の計測装置１００間は、互いに同期した処理を実行することができる。
【００３１】
なお、計測装置１００は、光給電システム１０１から出力されるクロック信号を受け、収集する計測データにタイムスタンプ（時間情報）を付加することもできる。
【００３２】
上述のように、光給電システム１０１は、光強度が周期的に変化する給電光を介して、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。
【００３３】
次に、給電装置４および伝送路２についてより詳細に説明する。一般的に、伝送路２を伝搬する給電光の光強度が所定のレベルを超えると、光学非線形効果が生じて給電光の光強度が不安定となり、またはその光強度が大幅に低下する。そのため、給電装置４は、受電装置１０へ安定した十分な光エネルギーを送ることができなくなる。
【００３４】
この光学非線形効果は、給電光全体の光強度ではなく、波長領域における各光強度が所定のレベルを超えた場合に生じる。すなわち、給電光に含まれるそれぞれの波長成分が所定のレベル以下であれば、光学非線形効果は生じない。したがって、光学非線形効果の発生を回避し、かつ、送出する光エネルギーを増大させるためには、給電光に含まれる波長帯域幅（スペクトル）を拡大させる必要がある。
【００３５】
そこで、給電装置４は、パルス状の光強度をもつ給電光を発生し、給電光に含まれる波長帯域幅を拡大する。なお、パルス幅が短くなるほど、波長帯域幅は拡大するので、光学非線形効果を抑制するためには、給電光のパルス幅を短くする方が望ましいが、計測装置１００へ出力されるクロック信号の周期に応じて給電光の周期が予め決定されるので、パルス幅を短くすると、デューティ比が低下する。したがって、デューティ比の低下による送出電力の減少と、光学非線形効果による送出電力の減少とのトレードオフに基づいて、最適なパルス幅（デューティ比）を決定する。
【００３６】
次に、受電装置１０についてより詳細に説明する。上述したように、光電気変換部１４は、給電光に含まれる光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能をもつため、給電光に含まれる周期成分にかかわらず、出力電力の電圧または電流が一定となるように変換を行なうことが望ましい。一方、光電気変換部１６は、給電光に含まれる周期成分に基づいて、急峻なクロック信号となるように変換を行なうことが望ましい。
【００３７】
そのため、光電気変換部１４は、光電気変換部１６と比較して、光エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換でき、かつ、光強度の変化に対する応答速度が遅い受光素子から構成される。また、光電気変換部１６は、光電気変換部１４と比較して、光強度の変化に対する応答速度が早い受光素子から構成される。
【００３８】
また、光電気変換部１６から出力されるクロック信号は、トリガー信号として用いられるため、その電力は少なくて済む。そのため、分配部１２は、伝送路２を介して受けた給電光のうち分配率ｒを乗じた給電光を光電気変換部１４へ出力し、残余の給電光を光電気変換部１６へ出力する。すなわち、分配部１２は、給電装置４から送出された給電光の光エネルギーＰを受け、そのうち分配率ｒを乗じた光エネルギーｒＰを光電気変換部１４へ与え、残余の光エネルギー（１−ｒ）Ｐを光電気変換部１６へ与える。そして、分配率ｒは、計測装置１００の構成に応じて決定され、たとえば、分配率ｒ＝０．９９などに設定される。
【００３９】
なお、実施の形態１においては、光電気変換部１４が第１の光電気変換部を実現し、光電気変換部１６が第２の光電気変換部を実現する。
【００４０】
この発明の実施の形態１によれば、給電装置から光強度が周期的に変化する給電光を供給し、受電装置において、その給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、その周期成分からクロック信号を出力する。そのため、計測装置において、駆動に必要なクロック信号の発生手段が不要となり、構成の簡略化を実現できる。さらに、構成を簡略化することにより、そのコストの抑制を実現できる。
【００４１】
また、この発明の実施の形態１によれば、給電装置からパルス状の給電光が送出されるので、給電光の波長帯域幅（スペクトル）が拡大する。そのため、給電光の光エネルギーを増大した場合においても、各波長における光強度の増加量が緩和されるため、光学非線形効果が生じにくい。よって、より多くの光エネルギー、すなわちより多くの電力供給を実現できる。
【００４２】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１においては、それぞれ電力およびクロック信号を生成する２つの光電気変換部で構成される受電装置について説明した。一方、実施の形態２においては、１つの光電気変換部で構成される受電装置について説明する。
【００４３】
図２は、この発明の実施の形態２に従う光給電システム１０２の概略構成図である。
図２を参照して、光給電システム１０２は、計測装置１００と接続され、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そして、光給電システム１０２は、給電装置４と、受電装置２０と、伝送路２とからなる。
【００４４】
給電装置４および伝送路２については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００４５】
受電装置２０は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１８と、平滑部２２と、波形整形部２４とからなる。
【００４６】
光電気変換部１８は、たとえば、フォトダイオードなどの受光素子からなり、伝送路２を介して受けた給電光をそのパルス状の光強度に応じた電気信号に変換する。
【００４７】
平滑部２２は、たとえば、コンデンサなどの蓄電素子からなり、光電気変換部１８から受けた電気信号の周期成分を除いて平滑化し、一定の電圧をもつ電力として計測装置１００へ出力する。
【００４８】
波形整形部２４は、たとえば、帯域通過フィルタや高域通過フィルタなどの周波数フィルタからなり、光電気変換部１８から受けた電気信号をクロック信号に整形して計測装置１００へ出力する。すなわち、周波数フィルタからなる波形整形部２４は、伝送路２における波長分散や光電気変換部１８を構成する受光素子のショット雑音により生じるノイズ成分を電気信号から除去し、歪みの少ないクロック信号に整形する。
【００４９】
また、波形整形部２４は、たとえば、ツェナーダイオードやショットキーダイオードなどからなる同期クランプ回路で構成してもよい。同期クランプ回路からなる波形整形部２４は、入力する電気信号の電圧レベルが所定範囲内となる期間だけ一定の電圧レベルを出力するので、波形歪みが生じた電気信号をパルス信号に再生することができる。そのため、波形整形部２４は、光電気変換部１８から出力される電気信号の波形歪みを整形し、クロック信号を出力できる。
【００５０】
計測装置１００については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
上述のように、光給電システム１０２は、１つの光電気変換部１８を用いて、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そのため、光電気変換部１８は、給電光に含まれる光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能と、給電光に含まれるパルス成分をクロック信号に変換する機能とを併せ持つので、光エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換でき、かつ、光強度の変化に対する応答速度が早い受光素子から構成される。
【００５１】
なお、実施の形態２においては、平滑部２２が第１の抽出手段を実現し、波形成形部２４が第２の抽出手段を実現する。
【００５２】
この発明の実施の形態２によれば、実施の形態１における効果に加えて、受電装置が１つの光電気変換部で構成できるので、受電装置の構成を簡略化することができる。よって、受電装置を小型化することができ、狭い空間に配置される計測装置に対しても、電力とクロック信号との供給を実現できる。
【００５３】
［実施の形態３］
上述の実施の形態１においては、送出された給電光をそのままクロック信号に変換する構成について説明した。一方、実施の形態３においては、より長距離伝送に適した構成について説明する。
【００５４】
図３は、この発明の実施の形態３に従う光給電システム１０３の概略構成図である。
図３を参照して、光給電システム１０３は、計測装置１００と接続され、計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そして、光給電システム１０３は、給電装置４と、受電装置３０と、伝送路２とからなる。
【００５５】
給電装置４および伝送路２については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００５６】
受電装置３０は、図１に示す受電装置１０において、分散補償部３２を追加したものである。
【００５７】
分散補償部３２は、伝送路２を伝搬することにより給電光に生じる波長分散を補償する。そして、分散補償部３２は、たとえば、伝送路２の波長分散と同じ大きさで、かつ反対の符号の波長分散を有する分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensation Fiber）などからなる。
【００５８】
分配部１２と、光電気変換部１４および１６とについては、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００５９】
また、計測装置１００については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００６０】
波長分散は、給電光に含まれるそれぞれの波長における伝送路２の伝搬速度（群速度）が異なるため、給電光が長距離を伝搬するに従い伝搬遅延が生じ、その時間波形が歪む現象である。特に、パルス幅の短い給電光ではその波長帯域幅が広いため、短波長側と長波長側との速度差が大きく、より大きく歪む。なお、波長分散は、伝送路２の種類や構造などに応じて、材料分散、構造分散およびモード分散に分類される。
【００６１】
上述したように、光電気変換部１６は、給電光のパルス成分に基づいてクロック信号を生成し、計測装置１００へ出力する。そのため、波長分散により給電光の時間波形が歪むと、光電気変換部１６は、正しいクロック信号を出力することができない。
【００６２】
図４は、波長分散を説明するための図である。
図４（ａ）は、給電装置４から送出される給電光の時間波形である。
【００６３】
図４（ｂ）は、伝送路２の伝搬過程において波長分散が与えられた給電光の時間波形である。
【００６４】
図４（ａ）を参照して、給電装置４は、所定の周期でパルス状の光強度をもつ給電光を送出する。
【００６５】
図４（ｂ）を参照して、給電光は、伝送路２を伝搬する過程において波長分散が蓄積されるため、時間軸上のパルス幅が広がり、かつ、その立ち上がりも急峻ではなくなる。さらに、波長分散が蓄積されると、隣接するパルス間で干渉生じる。そのため、光電気変換部１６は、クロック信号を出力することができなくなる。
【００６６】
そこで、分散補償部３２は、給電光に蓄積された波長分散と同じ大きさで、かつ反対の符号の波長分散を与えることで、給電光の時間波形を図４（ａ）に示すようなパルス状の時間波形に戻す。
【００６７】
このような分散補償部３２を光電気変換部１６の前段に挿入することで、給電装置４と受電装置３０との距離が長くなった場合においても、正確なクロック信号を計測装置１００へ出力することができる。
【００６８】
なお、分配部１２から光電気変換部１４へ出力される給電光は、その光エネルギーが電気エネルギーに変換されるため、時間波形のひずみは問題にならない。そのため、分散補償による光エネルギーの損失を抑制するため、光電気変換部１６へ出力する給電光については、分散補償を行なわないことが望ましい。
【００６９】
この発明の実施の形態３によれば、実施の形態１における効果に加えて、給電装置から送出される給電光が長距離伝送される場合において、その波長分散による波形ひずみの影響を抑制し、正確なクロック信号を出力できる。よって、監視センタから計測装置までの距離が長くなった場合においても、計測装置へ正確なクロック信号の供給を実現できる。
【００７０】
［実施の形態４］
上述の実施の形態１〜３においては、１つの給電装置から１つの受電装置に対して給電光を送出する光給電システムについて説明した。一方、実施の形態４においては、１つの給電装置から複数の受電装置に対して給電光を送出する光給電システムについて説明する。
【００７１】
図５は、この発明の実施の形態４に従う光給電システム１０４の概略構成図である。
図５を参照して、光給電システム１０４は、複数の計測装置１００と接続され、それぞれの計測装置１００へ電力とクロック信号とを供給する。そして、光給電システム１０４は、給電装置４と、分岐部４０と、伝送路２．１，２．２，・・・，２．ｎと、受電装置１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎとからなる。
【００７２】
給電装置４については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
分岐部４０は、給電装置４から送出された給電光を均等に分配して、それぞれ伝送路２．１，２．２，・・・，２．ｎへ送出する。
【００７３】
伝送路２．１，２．２，・・・，２．ｎは、それぞれ分岐部４０から受けた分配された給電光を受電装置１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎへ伝搬する。その他については、実施の形態１における伝送路２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００７４】
受電装置１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎは、それぞれ伝送路２．１，２．２，・・・，２．ｎを介して給電光を受け、電力とクロック信号とを計測装置１００へ出力する。その他については、実施の形態１における受電装置１０と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００７５】
また、計測装置１００については、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００７６】
上述のように、光給電システム１０４は、１つの給電装置４から出力された給電光を分配し、それぞれ受電装置１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎへ送出する。そのため、分散して配置される複数の計測装置１００に対して、それぞれ電力とクロック信号とを供給することができる。
【００７７】
この発明の実施の形態４によれば、１つの給電装置から複数の受電装置に対して給電光を送出する。そのため、１つの給電装置から１つの受電装置に対して給電光を送出する場合に比較して、より少ない構成で複数の計測装置で電力とクロック信号とを出力できる。よって、監視センタに複数の計測装置が接続される遠隔監視システムをより低いコストで実現できる。
【００７８】
今回開示された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は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、特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明の実施の形態１に従う光給電システム１０１の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に従う光給電システム１０２の概略構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に従う光給電システム１０３の概略構成図である。
【図４】波長分散を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態４に従う光給電システム１０４の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
２，２．１，２．２，・・・，２．ｎ 伝送路、４ 給電装置、６ パルス発生部、８ 光源、１０，１０．１，１０．２，・・・，１０．ｎ，２０，３０ 受電装置、１２ 分配部、１４，１６，１８ 光電気変換部、２２ 平滑部、２４ 波形整形部、３２ 分散補償部、４０ 分岐部、１００ 計測装置，１０１，１０２，１０３，１０４ 光給電システム、Ｐ 光エネルギー、ｒ 分配率。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路と、
前記伝送路を介して、光強度が周期的に変化する給電光を送出する給電装置と、
前記給電装置から送出された前記給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、前記給電光の周期成分からクロック信号を出力する受電装置とを備える、光給電システム。
【請求項２】
前記受電装置は、
前記給電光を所定の比率で第１および第２の光信号に分配する分配部と、
前記分配部により分配された前記第１の光信号を電力に変換する第１の光電気変換部と、
前記分配部により分配された前記第２の光信号の周期成分に基づいて、前記クロック信号に変換する第２の光電気変換部とを含む、請求項１に記載の光給電システム。
【請求項３】
前記受電装置は、
前記給電光を周期的に変化する電気信号に変換する光電気変換部と、
前記光電気変換部により変換された前記電気信号から前記電力を抽出する第１の抽出手段と、
前記光電気変換部により変換された前記電気信号から前記クロック信号を抽出する第２の抽出手段とを含む、請求項１に記載の光給電システム。
【請求項４】
前記第１の抽出手段は、前記電気信号を平滑化して電力を生成する平滑部を含む、請求項３に記載の光給電システム。
【請求項５】
前記第２の抽出手段は、前記電気信号に含まれる周期成分を前記クロック信号に整形する波形整形部とを含む、請求項３または４に記載の光給電システム。
【請求項６】
前記給電装置は、パルス状の光強度をもつ前記給電光を送出する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光給電システム。
【請求項７】
複数の前記受電装置をさらに備え、
前記給電装置は、前記複数の受電装置へ前記給電光を送出する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光給電システム。
【請求項８】
給電装置から給電光を送出し、前記給電装置と伝送路を介して接続された受電装置から電力とクロック信号とを外部へ出力する光給電方法であって、
前記給電装置が周期的に変化する光強度の給電光を送出するステップと、
前記受電装置が、前記給電装置から送出された前記給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、前記給電光の周期成分からクロック信号を出力するステップとを含む、光給電方法。
【請求項１】
伝送路と、
前記伝送路を介して、光強度が周期的に変化する給電光を送出する給電装置と、
前記給電装置から送出された前記給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、前記給電光の周期成分からクロック信号を出力する受電装置とを備える、光給電システム。
【請求項２】
前記受電装置は、
前記給電光を所定の比率で第１および第２の光信号に分配する分配部と、
前記分配部により分配された前記第１の光信号を電力に変換する第１の光電気変換部と、
前記分配部により分配された前記第２の光信号の周期成分に基づいて、前記クロック信号に変換する第２の光電気変換部とを含む、請求項１に記載の光給電システム。
【請求項３】
前記受電装置は、
前記給電光を周期的に変化する電気信号に変換する光電気変換部と、
前記光電気変換部により変換された前記電気信号から前記電力を抽出する第１の抽出手段と、
前記光電気変換部により変換された前記電気信号から前記クロック信号を抽出する第２の抽出手段とを含む、請求項１に記載の光給電システム。
【請求項４】
前記第１の抽出手段は、前記電気信号を平滑化して電力を生成する平滑部を含む、請求項３に記載の光給電システム。
【請求項５】
前記第２の抽出手段は、前記電気信号に含まれる周期成分を前記クロック信号に整形する波形整形部とを含む、請求項３または４に記載の光給電システム。
【請求項６】
前記給電装置は、パルス状の光強度をもつ前記給電光を送出する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光給電システム。
【請求項７】
複数の前記受電装置をさらに備え、
前記給電装置は、前記複数の受電装置へ前記給電光を送出する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光給電システム。
【請求項８】
給電装置から給電光を送出し、前記給電装置と伝送路を介して接続された受電装置から電力とクロック信号とを外部へ出力する光給電方法であって、
前記給電装置が周期的に変化する光強度の給電光を送出するステップと、
前記受電装置が、前記給電装置から送出された前記給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、前記給電光の周期成分からクロック信号を出力するステップとを含む、光給電方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−４９６１２（Ｐ２００７−４９６１２Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３４４１９（Ｐ２００５−２３４４１９）
【出願日】平成１７年８月１２日（２００５．８．１２）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１２日（２００５．８．１２）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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