(57)【要約】  リモート情報ソースから情報を伝送するシステム及び技術が、レーザービームまたは他の光ソースを、それらが発信された位置に反射するリフレクターを用いる。情報ソースに接続されたリフレクターが、レーザーソースからレーザービームを受信する。リフレクターの少なくとも一つの動きが制御されて、レーザービームを変調し、変調されたレーザービームがレーザーソースに対して反射される。変調されたレーザービームは、レーザーソースにおける、または、レーザーソースの近くの受信機によって受信されて、変調されたレーザービーム内に埋め込まれたデータを検知し、復号する。
2007515137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リモート情報ソースから情報を伝送するシステムであって、
情報ソースに接続されたリフレクターと、
レーザービームを前記リフレクターに向ける送信機と、
前記リフレクターから反射されたレーザービームを受信する受信機とを備え、
前記リフレクターは、前記レーザービームを反射して、前記反射されたレーザービームを生成し、前記情報ソースは、前記リフレクターを動かして、前記反射されたレーザービームを変調する
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記リフレクターは、コーナーリフレクターであり、前記送信機と前記受信機は、実質的に同じ位置に設置される
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項３】
請求項１に記載の情報伝送システムが、更に、
前記反射されたレーザービームを変調するために前記リフレクターを動かすアクチュエータを備える
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項４】
請求項１に記載の情報伝送システムが、更に、
前記反射されたレーザービームを変調するための前記リフレクターの動きを制御するプロセッサを備える
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項５】
請求項１に記載の情報伝送システムが、更に、
情報を生成するデータソースを備え、
前記反射されたレーザーの変調は、前記情報を前記反射されたレーザービーム内に埋め込む
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項６】
請求項５に記載の情報伝送システムにおいて、
前記受信機は、前記反射されたレーザービーム内に埋め込まれた情報を復号する
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項７】
請求項１に記載の情報伝送システムが、更に、
前記情報ソースに接続されたデコーダを備え、
前記デコーダは、前記レーザービーム内に埋め込まれた信号を復号し得る
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項８】
請求項１に記載の情報伝送システムが、更に、
前記情報ソースに実装された電力ソースを備え、
前記電力ソースは、前記レーザービームから前記情報ソースによって使用される電力を抽出する
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項９】
請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記反射されたレーザービームは、環境条件の結果、分散し、
前記受信機は、複数の受信機のうちの一つであり、各受信機は、前記リフレクターから前記分散した、反射されたレーザービームを受信する
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記送信機は、レーザービームを前記リフレクターに向ける複数の送信機のうちの一つであり、
前記リフレクターは、前記送信機のそれぞれからの前記レーザービームを反射して、対応する反射されたレーザービームを生成し、
前記情報ソースによる前記リフレクターの動きは、前記対応する反射されたレーザービームのそれぞれの中に変調された信号を埋め込む
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記リフレクターは、前記リモート情報ソースに接続された、配列するリフレクターの一つであり、
前記レーザービームは、前記配列するリフレクターの少なくとも一つによって反射される
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記情報ソースは、前記配列するリフレクターのうちの異なるリフレクターを動かして、前記反射されたレーザービーム内に異なる変調された信号を埋め込む
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記リフレクターは、前記反射されたレーザービーム内に多数の信号を埋め込む
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の情報伝送システムにおいて、
前記リフレクターは、多数の反射面を備え、
前記レーザービームは、前記多数の反射面によって反射されて、前記反射されたレーザービームを生成し、
前記多数の反射面は、独立に動いて、前記反射されたレーザービーム内に前記多数の信号を埋め込む
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１５】
請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記情報ソースは、前記リフレクターの動きを制御する圧電性のデバイスを備える
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１６】
請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記情報ソースは、宇宙空間内に配置される衛星からなる
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１７】
請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
光ファイバ通信プロトコルを用いて、前記反射されたレーザービームを変調して、信号を前記反射されたレーザービーム内に埋め込む
ことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項１８】
リモート情報ソースから情報を伝送する方法であって、
レーザーソースからのレーザービームをコーナーリフレクターにおいて受信し、
前記コーナーリフレクターの少なくとも一つの面の動きを制御して、前記レーザービームを変調し、
前記コーナーリフレクターを用いて、前記変調されたレーザービームを前記レーザーソースに対して反射する
ことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の情報伝送方法において、
前記リモート情報ソースにおいて受信されたレーザービーム内に埋め込まれた信号を検知し、
前記受信されたレーザービーム内に埋め込まれた信号を復号する
ことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の情報伝送方法において、
前記反射されたレーザービームは、前記レーザーソースと実質的に同じロケーションにおける受信機によって受信され、
前記反射されたレーザービーム内の変調された信号は、前記受信機によって復号される
ことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の情報伝送方法において、更に、
前記レーザービームから電力を抽出する
ことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項２２】
第１の反射面と、
前記第１の反射面と垂直である第２の反射面と、
前記第１の反射面及び前記第２の反射面と垂直である第３の反射面と、
データ信号に従って、前記反射面のうちの少なくとも一つに入射するビームを変調するために、前記第１の反射面、前記第２の反射面、そして前記第３の反射面のうちの少なくとも一つを動かすアクチュエータとを備える
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、更に、
前記データ信号を生成するデータソースと、
前記データソースによって生成された前記データを用いて、前記アクチュエータの動きを制御するプロセッサとを備える
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の装置において、更に、
前記反射面のそれぞれが、対応する専用のアクチュエータを備え、
プロセッサが、前記専用のアクチュエータのそれぞれの動きを制御する
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２２に記載の装置において、
前記３つの反射面が、コーナーリフレクターを定義し、
前記装置が、更に、
配列するコーナーリフレクターと、
前記配列するコーナーリフレクターのうちの各コーナーリフレクターについての少なくとも一つのアクチュエータとを備え、
各アクチュエータは、対応するコーナーリフレクターの少なくとも一つの反射面を動かす
ことを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置において、
前記配列するコーナーリフレクターのうちの各コーナーリフレクターは、異なる指向を持つ
ことを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の装置において、
各アクチュエータは、前記アクチュエータに対応する前記コーナーリフレクターから反射された光ビーム内に変調された信号を伝達し、
少なくとも２つの前記アクチュエータによって伝達された、それぞれの変調された信号が異なる
ことを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２２に記載の装置が、更に、
前記データ信号中に含まれるデータを記憶するデータ記憶媒体を備える
ことを特徴とする装置。
【請求項２９】
基地局であって、
レーザービームを生成するレーザーと、
前記レーザービームを反射して、選択されたデータに従って前記反射されたレーザービームを変調するためのリフレクターを備えるリモート情報ソースに対して前記レーザービームを向けるコントローラと、
前記変調された、反射されたレーザービームを受信する受信機と、
前記受信されたレーザービームを復調して、前記選択されたデータを取得する復調器とを備える
ことを特徴とする基地局。
【請求項３０】
請求項２９に記載の基地局において、
前記リフレクターは、コーナーリフレクターからなる
ことを特徴とする基地局。
【請求項３１】
請求項２９に記載の基地局において、
前記コントローラは、更に、前記レーザーに前記レーザービームを変調させ、
前記変調されたレーザービームは、前記リモート情報ソースについての埋め込まれたデータを含む
ことを特徴とする基地局。
【請求項３２】
請求項３１に記載の基地局が、更に、
前記変調された、リモート情報ソースから受信されて反射されたレーザービームと、前記レーザーによって生成された、変調されたレーザービームとの相違を判断する
ことを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本記述は、リモート情報ソース（remote information source）とのレーザー通信に関し、特に、レーザーを用いた低電力で、高帯域幅の通信の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙衛星と通信する現在の技術では、衛星に信号を送るために地上の無線送信機（radio transmitter）を用い、また、地上にデータを送り戻すために、衛星上の送信機を用いる。無線は、制限された帯域幅を用いた低電力の通信媒体を提供する。衛星からの通信を成功させるためには、衛星は、衛星の送信機を、通常地球上にある受信機（receiver）に対して正確に向けなければならない。
【０００３】
レーザービームが、レーザー送信機からレーザー受信機に情報を送信するために用いられる。情報は、レーザービームの周波数変調を通じて、レーザー送信機によってレーザービーム上に符号化される。情報は、レーザービームから抽出され、レーザービーム内の周波数の変化を検知することを通じて、レーザー受信機によって復号される。レーザービームは、高電力で、高帯域幅の通信媒体を提供する。
【０００４】
衛星あるいは環境的に隔離されたセンサーのようなリモート情報ソースから受信機へ情報を伝送する技術が記述される。情報は、コーナーリフレクター(corner reflector)の動きを制御して、受信機またはその付近から発信されて反射されたレーザービームを変調することによって伝送される。その結果、情報は、レーザービームの反射の中に埋め込まれることができ、また、受信機によって、変調された反射を復号することにより検知されることができる。
【０００５】
ある一般的な局面では、情報は、情報ソースと接続されたリフレクターを用いることによって、リモート情報ソースから伝送される。発信するレーザービームは、送信機によってリフレクターに対して向けられ、リフレクターによって反射されたレーザービームが、受信機によって受信される。リフレクターは、反射されたレーザービームを生成するために、発信されたレーザービームを反射し、情報ソースは、反射されたレーザービームを変調するために、リフレクターを動かし得る。
【０００６】
実施例は、以下の１または複数の特徴を含む。例えば、リフレクターは、コーナーリフレクターであり、送信機及び受信機は、実質的に同じロケーションに位置する。アクチュエータが、反射されたレーザービームを変調するためにリフレクターを動かし、プロセッサによって制御される。データソース（data source）は、反射されたレーザービームの変調を通じて反射されたレーザービーム内に埋め込まれる情報を生成する。受信機は、反射されたレーザービーム中に埋め込まれた情報を復号する。
【０００７】
情報ソースに接続されたデコーダは、発信されるレーザービーム中に埋め込まれた信号を復号し得る。情報ソースに実装された電力ソースは、発信するレーザーから、情報ソースによって用いられるための電力（power）を抽出し得る。
【０００８】
反射されたレーザービームは、環境的条件によって分散し、受信機は、分散された反射レーザーをリフレクターから各々受信し得る複数の受信機のうちの一つである。
【０００９】
送信機は、発信するレーザービームをリフレクターに向け得る複数の送信機の一つである。リフレクターは、各送信機から発信されるレーザービームを反射して、対応する反射されたレーザービームを生成し、情報ソースによるリフレクターの動きが、対応する各々の反射レーザービーム内に変調された信号を埋め込む。リフレクターは、リモート情報ソースに接続された、配列するリフレクターの一つであり、発信するレーザービームは、１または複数の配列するリフレクターにより反射される。情報ソースは、配列するリフレクターのうちの異なるリフレクターを動かして、反射されたレーザービーム内に異なる変調された信号を埋め込む。リフレクターは、例えば、発信するレーザービームを反射する複数の反射面を用いて、反射されたレーザービームを生成し、独立して複数の反射面の各々を動かして、反射されたレーザービーム内に複数の信号を埋め込む。情報ソースは、リフレクターの動きを制御する圧電性のデバイスを備える。情報ソースは、宇宙空間内にある衛星である。光ファイバー通信プロトコルが、反射されたレーザービームを変調して、反射されたレーザービーム内に信号を埋め込むために用いられる。発信するレーザービーム内に埋め込まれた信号は、リモート情報ソースにおいて検知され、受信されたレーザービーム内に埋め込まれた信号が復号される。
【００１０】
リフレクターは、第１の反射面と、第１の反射面に垂直な第２の反射面と、第１の反射面及び第２の反射面に垂直な第３の反射面とを備える。データソースは、データ信号を生成し、プロセッサは、データソースによって生成されたデータを用いて、１または複数の反射面を動かすアクチュエータの動きを制御する。各反射面は、対応する専用のアクチュエータを備え、プロセッサは、各専用のアクチュエータの独立した動きを制御する。リフレクターは、配列するコーナーリフレクターの一つであり、配列するコーナーリフレクターの各コーナーリフレクターは、１または複数のアクチュエータを備える。各アクチュエータは、対応するコーナーリフレクターの１または複数の反射面を動かす。配列するコーナーリフレクターにおける各コーナーリフレクターは、異なる指向（orientation）を持っている。各アクチュエータは、対応するコーナーリフレクターから反射される光のビーム内に、変調された信号を伝達し、少なくとも２つのアクチュエータによって伝達されたそれぞれの変調された信号は異なる。
【００１１】
送信機は、レーザービームを発信するレーザー、レーザービームをリモート情報ソースに向けるコントローラ、変調され、反射されたレーザービームを受信する受信機、そして、受信されたレーザーを復調して、選択されたデータを取得する復調器を備える基地局の一部である。コントローラは、レーザービームを変調して、変調されたレーザービームがリモート情報ソースについての埋め込まれたデータを含むようにする。基地局は、リモート情報ソースから受信した、変調され、反射されたレーザービームと、レーザーによって生成された変調されたレーザービームとの間の相違を判断するために用いられるデコーダを備える。
【００１２】
様々な実施例詳細を、添付した図と以下の説明に示す。他の特徴は、説明及び図、また、請求項から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
リモート情報ソースは、反射されたレーザービームを変調して、反射されたレーザービーム内に信号を埋め込むことによって、情報を伝送する。受信デバイスは、反射されたレーザービーム内の信号を復号して、リモート情報ソースから伝送された情報を取り出す。リフレクターを用いることで、リモート情報ソースが、リモート情報ソースに配置されるレーザーに電力を供給し、レーザーを制御し、そしてレーザーの照準を合わせるために必要な電源（power source）と処理リソースを要しなくなる。その代わりに、一実施例においては、リモート情報ソースは、受信ロケーション（receiving location）において発信されるレーザービームを反射するためのコーナーリフレクターを用いる。コーナーリフレクターは、相互に垂直な関係を持つリフレクターの組である（例えば、デカルト座標では、リフレクターは、ｘ＝０の面、ｙ＝０の面、ｚ＝０の面に配置される。）。コーナーリフレクターの特性は、コーナーリフレクターが、反射された光ビームを直接光源に反射して戻すことである。従って、レーザーソースからリモート情報ソース上のコーナーリフレクターに対して向けられたレーザービームは、レーザーソースに対して直接反射して戻される。従って、反射されたレーザーは、レーザーソースと実質的に同じ場所に存在する受信ロケーションによって検知され得る。
【００１４】
コーナーリフレクターは、反射されたレーザービームを変調して、そのレーザービーム内に情報を埋め込む。コーナーリフレクターは、自動的にレーザーソースの方向にレーザービームを反射するので、リモート情報ソースにおいて、高精度の照準能力は必要ではない。コーナーリフレクターの使用は、また、リモート情報ソースがレーザービームを生成する必要性をなくし、このことはリモート情報ソースにおける電力要求を減少させる。反射されたレーザービームを受信した後、受信ロケーションにおける検知手段が、反射されたレーザービームを復号して、リモート情報ソースからの情報を抽出する。レーザー光の周波数が比較的高いため、従来の無線信号よりもより多くの情報がリモート情報ソースとの間で送受信される。
【００１５】
図１は、受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂとリモート情報ソース１１０との間で情報を伝送する通信システム１００のブロック図である。受信ロケーション１０５ａは、送信機１１５ａ、受信機１２０ａ、そして、デコーダ１２５ａを備える。送信機１１５ａは、発信するレーザービーム１３０ａをリモート情報ソース１１０に対して向け得る。発信するレーザービーム１３０ａは、リモート情報ソースにおいてコーナーリフレクターによって反射され、反射されたレーザービーム１３５ａが生成される。コーナーリフレクターは、集合して凹状のコーナーを形成する３つの相互に垂直である反射面を備える。コーナーリフレクターの面上に入射するレーザービームは、３つの反射面のいずれもがレーザーソース（例えば送信機１１５ａ）から方向がはずれていない限り、コーナーリフレクターの正確な指向（orientation）を要することなく、レーザービームが発信された方向に反射して戻される。従って、コーナーリフレクターは、発信するレーザービーム１３０ａを反射して、コーナーリフレクターの広範囲の指向について、反射されたレーザービーム１３５ａを受信ロケーション１０５ａの方向に送信して戻す。反射されたレーザービーム１３５ａは、発信されたレーザービームが発信されるロケーションと同じロケーション１０５ａに位置する受信機１２０ａによって検知される。その結果、リモート情報ソースが正確にレーザービームに照準を合わせるシステムを備えることは必要でなく、電力リソースと制御リソースがより効率よく提供され得る受信ロケーション１０５ａにおいて、リモート情報ソースのコーナーリフレクターに対してレーザービーム１３０ａが正確に向けられる。
【００１６】
発信するレーザービーム１３０ａを反射して、反射されたレーザービーム１３５ａを生成するに際し、リモート情報ソース１１０は、コーナーリフレクターを調整して、反射されたレーザービーム１３５ａ内に信号を埋め込む。受信ロケーション１０５ａにおける受信機１２０ａは、リモート情報ソース１１０からの情報を伝達する反射されたレーザービームを受信する。受信機１２０ａは、リモート情報ソース１１０に照準を定め、そして、リモート情報ソース１１０に対する照準ラインを有するテレスコープである。変調された反射レーザービーム１３５ａ、または、それを示す信号は、受信機１２０ａからデコーダ１２５ａに渡される。デコーダ１２５ａは、反射されたレーザービーム１３５ａからの信号を復号して、リモート情報ソース１１０から送信された情報を抽出する。
【００１７】
ある場合または実施例においては、大気条件が、反射されたレーザービーム１３５ａを分散させて、反射されたレーザービーム１３５ａが、ロケーション１０５ａではなく第２の受信ロケーション１０５ｂに向けられた、屈折したレーザービーム１４０ａを含むようにする。反射されたレーザービーム１３５ａと屈折したレーザービーム１４０ａの双方は、リモート情報ソースからの埋め込まれた信号を含むため、リモート情報ソースからの情報は、複数の受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂによって同時に受信される。複数の受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂにおいて同時に情報を受信することは、受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂが相互に通信しようとするときに、または、受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂがリモート情報ソース１１０との間で相互に通信の制御を渡すときに有用である。複数の受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂにおいて情報を受信することは、また、受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂが同期して動作することを可能にする。
【００１８】
第２の受信ロケーション１０５ｂは、第１の受信ロケーション１０５ａと同じ構成要素を備える。第２の受信ロケーション１０５ｂは、第１の受信ロケーション１０５ａよりも少ないあるいは異なる構成要素を備えてもよい。例えば、第２の受信ロケーション１０５ｂは、送信機１１５ｂを備えない。第１の受信ロケーション１０５ａと第２の受信送信機１０５ｂとの距離は、屈折したレーザービーム１４０ａの屈折率に依存する。
【００１９】
第１の受信ロケーション１０５ａは、第２の受信ロケーション１０５ｂが発信するレーザービーム１３０ｂをリモート情報ソース１１０に向けるのと同時に、発信するレーザービーム１３０ａをリモート情報ソース１１０に対して向ける。発信するレーザービーム１３０ａ及び１３０ｂは双方とも同じコーナーリフレクターによって反射され、一つのコーナーリフレクターの動きは、複数の受信ロケーションによって受信される複数の反射したレーザービーム内に信号を埋め込む。特に、コーナーリフレクターは、発信するレーザービーム１３０ｂが反射されて、第２の受信ロケーション１０５ｂによって受信される反射されたレーザービーム１３５ｂが生成されるのと同時に、発信するレーザービーム１３０ａを反射して、第１の受信ロケーション１０５ａによって受信される反射されたレーザービーム１３５ａを生成する。従って、リモート情報ソース１１０からの同じ情報が複数の受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂにおいて受信される。複数の受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂにおいて情報を受信することは、受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂがリモート情報ソース１１０との照準ラインを獲得あるいは喪失した場合のリモート情報ソースとの通信の同期及びハンドオフを可能にする。受信ロケーション１０５ａ及び１０５ｂにおいて情報を受信することによって、情報が冗長となり、これによって、障害（例えばクラウドカバー）による通信切断が避けられる。
【００２０】
上述したように、ある実施例におけるリモート情報ソースは、３次元のコーナーリフレクターを備える。他の実施例は、２次元のコーナーリフレクターを用いる。図２は、２次元コーナーリフレクター２００の反射特性を示す。２次元のコーナーリフレクター２００の特性は、リモート情報ソースに備えられる３次元コーナーリフレクターと類似である。
【００２１】
２次元のコーナーリフレクターは、互いに垂直である反射面２０５ａ及び２０５ｂを備える。反射面２０５ａ及び２０５ｂは、ビームの入射角度がビームの反射角度に等しくなるように規定する反射法則に従った動きをする正確なリフレクターである。言い換えると、レーザービームが反射面２０５ａ及び２０５ｂに到達するときの角度は、レーザービームが反射面２０５ａ及び２０５ｂから離れるときの角度に等しい。例えば、レーザービーム２１０は、コーナーリフレクター２００に入り、α°の角度２１５ａで反射面２０５ａに到達する。反射面２０５ａと当たった後、レーザービーム２１０は、反射法則に従い角度２１５ａに等しい角度２１５ｂで、反射面２０５ａから反射する。幾何学法則によって、角度２１５ｃは、角度２１５ａに等しい。なぜなら、角度２１５ａと２１５ｃとは対頂角であるからである。同様に、角度２１５ｄは、角度２１５ｂに等しい。なぜなら、角度２１５ｂと２１５ｄとは対頂角であるからである。従って、２１５ａ乃至２１５ｄの全ては、α°である。その結果、反射面２０５ａによるレーザービーム２１０の反射は、合計２α°の角度２１５ｂと２１５ｃだけ向きを変えさせる。
【００２２】
反射面２０５ａに当たると、レーザービーム２１０は、β°の角度２２０ａで反射面２０５ｂに対して進む。反射面２０５ｂと当たった後、レーザービーム２１０は、反射法則に従い角度２２０ａに等しい角度２２０ｂで、反射面２０５ｂから反射する。幾何学法則によって、角度２２０ｃは角度２２０ａに等しい。なぜなら、角度２２０ａと２２０ｃとは対頂角であるからである。同様に、角度２２０ｄは角度２２０ｂに等しい。なぜなら、角度２２０ｂと２２０ｄとは対頂角であるからである。従って、２２０ａ乃至ｄまでの全ては、β°である。その結果、反射面２０５ｂによるレーザービーム２１０の反射は、合計２β°の角度２２０ｂと２２０ｃだけ向きを変えさせる。
【００２３】
この時、レーザービーム２１０は、反射面２０５ａ及び２０５ｂの双方に当たり、２α°＋２β°の角度だけ向きを変える。
【００２４】
２つの反射面２０５ａ及び２０５ｂは、２つの反射面２０５ａ及び２０５ｂとの間のレーザービーム２１０のルートとともに直角三角形を形成する。角度２１５ｂと２２０ａは、直角三角形の９０°でない角度である。角度２１５ｂはα°であり、角度２２０ａはβ°である。従って、α°＋β°＋９０°＝１８０°である。なぜなら、三角形の角度の合計は１８０°だからである。上記の式を簡潔化すると、α°＋β°＝９０°である。従って、レーザービーム２１０が向きを変える角度は、２α°＋２β°＝１（α°＋β°）＝２（９０°）＝１８０°である。従って、レーザービーム２１０は、来た方向に反射して戻る。受信ロケーションと同じ場所に、又は、実質的に同じ場所に配置されたレーザーソースがリモート情報ソース上のコーナーリフレクターにレーザービームを向けると、レーザービームは、受信ロケーションの方向に反射して戻る。コーナーリフレクターの反射面は、反射されたレーザービーム内に信号を埋め込むための動作をする。
【００２５】
図３は、相互に垂直な反射面３０５ａ、３０５ｂ及び３０５ｃを備える３次元のコーナーリフレクターを示す。図２による２次元のコーナーリフレクターと同様に、反射面３０５ａ乃至３０５ｃは、反射法則に従った動きをする正確なリフレクターである。表示と説明を容易にするため、３次元のコーナーリフレクター３００は、反射面３０５ａ乃至３０５ｃの各々が、３次元のコーナーリフレクター３００が配置されている３次元空間の一つの軸と垂直となるように向きを定められている。例えば、反射面３０５ａは、Ｘ軸とＹ軸によって決められる面に配置され、Ｚ軸に垂直である。同様に、反射面３０５ｂは、Ｙ軸とＺ軸によって決められる面に配置され、Ｘ軸に垂直である。同様に、反射面３０５ｃは、Ｘ軸とＺ軸によって決められる面に配置され、Ｙ軸に垂直である。
【００２６】
図３に示される例においては、レーザービーム３１０ａは、任意の３次元ベクトル（ａ，ｂ，ｃ）に沿った向きで、コーナーリフレクター３００に入射する。想定されるコーナーリフレクター３００の指向と反射法則により、レーザービーム３１０ａの方向を決めるベクトルの１つの要素は、反射面３０５ａ乃至ｃの一つと当たることによって逆向きとなる。特に、レーザービーム３１０ａが反射する反射面と垂直である３次元空間の軸に対応するベクトルの要素が逆向きとなる。例えば、反射面３０５ａは、レーザービーム３１０ａの方向のＺ要素を逆向きにする。同様に、反射面３０５ｂは、レーザービーム３１０ａの方向のＸ要素を逆向きにする。同様に、反射面３０５ｃは、レーザービーム３１０ａの方向のＹ要素を逆向きにする。
【００２７】
特に、反射されたレーザービーム３０５ａは、ベクトル（ａ，ｂ，ｃ）の方向でコーナーリフレクター３０５に入射し、まず、反射面３０５ａに当たる。反射面３０５ａと当たった結果、レーザービーム３１０ａが反射されて、ベクトル（ａ，ｂ，−ｃ）の方向に進むレーザービーム３１０ｂを生成する。次に、レーザービーム３１０ｂは、反射面３０５ｂに当たる。反射面３０５ｂと当たった結果、レーザービーム３１０ｂが反射されて、ベクトル（−ａ，ｂ，−ｃ）の方向に進むレーザービーム３１０ｃを生成する。最後、レーザービーム３１０ｃは、反射面３０５ｃに当たる。反射面３０５ｃと当たった結果、レーザービーム３１０ｃが反射されて、ベクトル（−ａ，−ｂ，−ｃ）の方向に進むレーザービーム３１０ｄを生成する。ベクトル（−ａ，−ｂ，−ｃ）は、ベクトル（ａ，ｂ，ｃ）と逆向きであり、これは、反射されたレーザービーム３１０ａが、反射されたレーザービーム３１０ｄがコーナーリフレクターを離れる方向と逆向きであることを意味する。従って、反射されたレーザービーム３１０ｄは、反射されたレーザービーム３１０ａが進んでいた元の方向であるかにかかわらず、反射されたレーザービーム３１０ａのソースに対して進む。
【００２８】
コーナーリフレクター３００の指向は、表示と説明を容易にするために想定されたものである。仮に、コーナーリフレクター３００の指向が、全ての反射面３０５ａ乃至ｃが反射されたレーザービームからそれているのでなければ、コーナーリフレクター３００を離れたレーザービームは、コーナーリフレクター３００に当たったレーザーの向きと逆の向きに進む。更に、３次元空間の軸は、上述したコーナーリフレクター３００の指向を実現するために定義される。
【００２９】
反射面３０５ａ乃至３０５ｃの広さは無限でないので、ある場合には、反射されたビームが３つ全ての面に当たらない場合もある。例えば、レーザービーム３１０がコーナーリフレクター３００に当たるときの角度は、非常に小さく（例えば、レーザービーム３１０は、反射面３０５ａ乃至３０５ｃの少なくとも一つとほぼ平行である。）、レーザービーム３１０は、レーザービーム３１０がコーナーリフレクター３００を出る前に、コーナーリフレクター３００の全ての反射面３０５ａ乃至３０５ｃによって反射されない。そのような場合、レーザービーム３１０は、レーザービーム３１０のソースに反射して戻らない。一実施例において正しく反射することを保証するため、コーナーリフレクター３００は、一般に、レーザービーム３１０のソースの方向を向いている。そのような実施例においては、レーザービーム３１０がコーナーリフレクター３００に当たるときの角度は、レーザービームが全ての反射面３０５ａ乃至３０５ｃに対して反射するために浅すぎることはない。別の実施例においては、各々が異なる指向を持つ多数のコーナーリフレクター３００が用いられる。そのような実施例においては、レーザービーム３１０は、レーザービーム３１０が、全ての反射面３０５ａ乃至３０５ｃに対して反射するのに浅すぎない角度でコーナーリフレクター３００の一つと当たり、レーザービーム３１０のソースに対して反射して戻る。
【００３０】
図４は、受信ロケーションに対して送信する情報を収集するリモート情報ソース１１０のブロック図である。リモート情報ソースは、受信ロケーションから送信されたレーザービームをその受信ロケーションに戻す３つのコーナーリフレクター３００を備える。各コーナーリフレクター３００は、アクチュエータ４０５によって動かされて、コーナーリフレクター３００によって反射されたレーザービームを変調し、反射されたレーザービーム内に信号を埋め込む。プロセッサ４１０は、データソース４１５から受信された情報に基づいて、アクチュエータ４０５の動作を制御する。
【００３１】
一実施例においては、リモート情報ソース１１０は、宇宙の衛星である。別の実施例においては、リモート情報ソース１１０は、電力が限られているロケーション、または、環境条件（例えば、活火山）のせいで容易にはアクセスできないロケーションにおけるセンサーである。
【００３２】
一実施例においては、コーナーリフレクター３００の１または複数の反射面の動きは、反射されたレーザービーム内に信号を埋め込む。更に、コーナーリフレクターの多数の反射面は、反射されたレーザービームに多数の信号を符号化するために動かされる。例えば、各反射面は、３つの異なる信号が同時に反射されたレーザービーム内に埋め込まれるように、異なる信号を埋め込む。コーナーリフレクター３００の１または複数の反射面の動作は、レーザービームがコーナーリフレクター３００内を移動する距離を変更する。距離の変更は、コーナーリフレクターによって反射されるレーザービームの周波数を変化させる。従って、コーナーリフレクターの制御された動作が、反射されたレーザービームを変調させるのに用いられる。より具体的には、コーナーリフレクター３００の反射面の動きを制御することにより、周波数の変化を制御し、これらの周波数の変化が、反射されたレーザービームに埋め込まれる、リモート情報ソースから送信される情報を表す。受信ロケーションによって、周波数の変化が検知されて、復号され、反射されたレーザービームから情報が抽出される。例えば、周波数の変化は、光ファイバー通信プロトコルまたは他の任意の適合するプロトコルといった、既知の通信プロトコルに従って、反射されたレーザービームに導入され、反射されたレーザービームから読み取られる。
【００３３】
一実施例においては、アクチュエータ４０５が、コーナーリフレクターの１または複数の反射面を動かして、変調された信号を生成するために用いられる。アクチュエータ４０５は、動かされるコーナーリフレクター３００の全ての反射面を制御し、または、動かされる反射面のそれぞれに専用のアクチュエータ４０５が存在する。アクチュエータ４０５は、電気的チャージの適用によって動作する圧電性のデバイスである。電気的チャージの制御された適用によって、反射面が、反射されたレーザービーム内に信号を埋め込むように動く。反射面の動きは、典型的には、１つの面に垂直であるか、１または複数の面とある角度をなす方向における２つの次元（すなわち、後ろと前）における動きである。反射面は、また、独立に回転する（すなわち、それらが相互に正確には垂直でなく、反射されたレーザービームのルートが変更されることにより、受信ロケーションがルートの変更を補償するのに十分なエリアをカバーすることが必要となる）。
【００３４】
コーナーリフレクター３００の反射面の動きは、プロセッサ４１０によって制御される。プロセッサ４１０は、アクチュエータ４０５に信号を送信して、コーナーリフレクター３００の反射面を動かして、反射されたレーザービーム内に情報を埋め込む。反射されたレーザービーム内に埋め込まれるべき情報は、データソース４１５によって生成される。プロセッサ４１０は、データソース４１５からの情報を用いて、コーナーリフレクター３００の反射面をいつ動かすかを制御する。データソース４１５は、情報を記憶し得るメモリであり、または、情報を検知または生成し得るデバイス（例えば、センサー）である。データソース４１５は、また、リモート情報ソース１１０の操作に必要な他の情報または命令を記憶する。場合によっては、データソースは、例えば環境条件を検知し、そして、プロセッサ４１０を通じて、または、直接に（すなわち、プロセッサ４１０を用いずに）コーナーリフレクターの動きを制御するメカニカルデバイスである。後者の場合、データソース４１５とアクチュエータ４０５は、単一のデバイスとなる。
【００３５】
一実施例においては、リモート情報ソース１１０によって反射されるレーザービームは、リモート情報ソースによって用いられる情報を含んでいる。リモート情報ソース１１０は、リモート情報ソースに対して送信されたレーザービーム内に埋め込まれている情報を復号するデコーダ４２０を備える。コーナーリフレクター上の検知手段（図示せず）は、コーナーリフレクター３００によって反射されるレーザービームを検知する。例えば、検知手段は、レーザービームの一部が反射され、一部が通過するような、ワンウェイ（one-way）反射特性を持つリフレクターの反射面を持つコーナーリフレクターの背後に配置される。その代わりに、検知手段は、コーナーリフレクターに隣接して配置され、レーザービームのわずかな屈折によって検知を行う。検知手段は、レーザービームを示す信号を、その信号を復号するデコーダ４２０に渡す。１つのリフレクターが、デコーダ４２０を備えてもよい。デコーダ４２０は、信号から復号された情報を、リモート情報ソース１１０によって使用させるためにプロセッサ４１０に送信する。例えば、その情報は、リモート情報ソース１１０についての操作命令を含む。
【００３６】
受信ロケーションが、元々符号化された情報が含まれている反射されたレーザービームを受信すると、リモート情報ソース１１０から送信された情報を特定するために、その元々の符号化された情報が、反射されたレーザービーム中に含まれる信号から抽出される。他の実施例においては、リモート情報ソース１１０において必要な装置と処理リソースの量を減らすために、情報が電波を用いてリモート情報ソース１１０に対して送信され、その結果、リモート情報ソース１１０が、レーザービームを変調すること以外にレーザービームを検知し復号する必要がなくなる。
【００３７】
別の実施例においては、リモート情報ソース１１０は、配列するコーナーリフレクター３００を備える。例えば、リモート情報ソース１１０は、１０×１０の配列のコーナーリフレクター３００を備える。配列するコーナーリフレクター３００は、様々な異なる方向を向いている。リモート情報ソース１１０上に様々な指向を持つ多数のコーナーリフレクター３００を備えることにより、リモート情報ソースの指向にかかわらず、または、言い換えると、反射されたレーザービームの入射角度にかかわらず、情報をリモート情報ソースから送信することができる。様々なコーナーリフレクター３００が、コーナーリフレクターによって反射された全てのレーザービームに対して同じ情報を伝達するように制御される。その結果、反射されたレーザービームは、配列中のどのコーナーリフレクターがそのビームを反射したかにかかわらず、同じ変調された情報を含んでいる。
【００３８】
リモート情報ソース１１０に配置された、配列するコーナーリフレクター３００を用いることにより、受信ロケーションからリモート情報ソース１１０に対して送信されたレーザービームが、少なくとも一つのコーナーリフレクター３００と当たる。その結果、リモート情報ソース１１０は、コーナーリフレクター３００が受信ロケーションから送信されたレーザービームを反射するようにコーナーリフレクター３００の指向を決めるための電力または制御リソースを使用しなくてもよいようになり、また、制御システムにそのようにさせる必要がなくなる。照準ラインが存在する場合には、受信ロケーションは、リモート情報ソース１１０の可視サイドに配置されたコーナーリフレクター３００によって反射されるレーザービームを送信する。さらに、または、その代わりに、多数のコーナーリフレクターは、同じ指向を持つ。その結果、受信ロケーションから送信されたレーザービームが分散する場合、または、多数の高精度のレーザービームが受信ロケーションから送信された場合には、そのレーザービームは、多数のコーナーリフレクター３００によって反射される。各コーナーリフレクター３００は、受信ロケーションに送信されて戻る、それぞれの反射されたレーザービーム内に異なる信号を埋め込み、そして、リモート情報ソースからの情報を含む多数の異なる信号を受信ロケーションに対して送信する。
【００３９】
他の実施例においては、リモート情報ソース１１０は、受信ロケーションから送信されたレーザービームによって電力供給を受ける。リモート情報ソース１１０は、受信ロケーションに対して反射して戻されるレーザービーム内に信号を埋め込むとともに、そのレーザービームから電力を抽出する。抽出された電力は、リモート情報ソース１１０の操作に用いられる。例えば、抽出された電力は、アクチュエータ４０５を駆動させて、反射されたレーザービーム内に信号を埋め込むのに用いられる。抽出された電力は、また、プロセッサ４１０そして／またはデータソース４１５に電力を供給するのに用いられる。
【００４０】
図５は、リモート情報ソースによって、使用電力量を最小化し、伝送される情報量を増加させつつ、情報を受信ロケーションに送信して戻すために用いられるプロセス５００のフロー図である。プロセス５００は、コーナーリフレクターを用いて受信ロケーションからレーザービームを受信することを含む（ステップ５０５）。レーザービームは、符号化された信号を含み、その信号は、レーザービームから復号される（ステップ５１０）。リモート情報ソースは、レーザービームから復号された信号に適切に応答する（ステップ５１５）。例えば、レーザービーム内に埋め込まれた信号は、リモート情報ソースによって実行される命令を含み、埋め込まれた信号に対する応答は、その命令の実行を含む。別の例として、埋め込まれた信号は、リモート情報ソースによって記憶される情報を含み、その埋め込まれた信号に対する応答は、その埋め込まれた信号からの情報を記憶することを含む。
【００４１】
リモート情報ソースは、また、レーザービームから電力を抽出する（ステップ５２０）。抽出された電力は、リモート情報ソースを作動させるのに用いられる（ステップ５２５）。例えば、その電力は、信号を反射されたレーザービーム内に埋め込むコンポーネントを操作するのに用いられ、または、その電力は、リモート情報ソースの他のパーツを操作するのに用いられる。
【００４２】
リモート情報ソースは、コーナーリフレクターの少なくとも一つの反射面を調整して、反射されたレーザービームがリモート情報ソースから送信されるベき情報を含むように、反射されたレーザービーム内に信号を埋め込む（ステップ５３０）。その代わりに、または、それに加えて、コーナーリフレクターの多数の面が調整されて、反射されたレーザー内に多数の信号を埋め込む。そして、１または複数の埋め込まれた信号を含むレーザービームが、受信ロケーションに反射されて戻され、そこにおいて、その信号は、リモート情報ソースから送信された情報を抽出するために復号される（ステップ５３５）。
【００４３】
多くの実施例を説明した。しかし、様々な修正がなされることが理解できる。例えば、記述したプロセスのステップの配置を変えてもよい。従って、他の実施例は、以下のクレームの範囲を逸脱しない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】レーザーを用いてリモート情報ソースと通信するシステムのブロック図である。
【図２】２次元のコーナーリフレクターに対して反応するレーザービームを示す図である。
【図３】３次元のコーナーリフレクターに対して反応するレーザービームを示す図である。
【図４】反射されたレーザーと通信するリモート情報ソースのブロック図である。
【図５】反射されたレーザーと通信するプロセスのフローチャートである。様々な図における同様の参照符号は、同様の要素を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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