JP2022154701A - 受光装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】受光装置及び通信システムを提供する。【解決手段】通信システムにおいて、地上局２００の望遠鏡部３００は、鏡筒部３１０と、鏡筒部内に配置され、外部から入射する光を反射する主鏡３２０と、鏡筒部内に配置され、主鏡が反射した光を反射する副鏡３３０と、副鏡が反射した光を受光する受光部４００と、副鏡の、主鏡からの光が入射する側とは反対側に配置され、外部から入射する光を外部に向けて反射する反射面３３４と、を備える。光通信部を含む受光部４００は、受光装置光アンテナと、光センサアレイと、送信機によって出力され、望遠鏡部に入射して望遠鏡部から出力された光を光アンテナと光センサアレイとに向けて分割するビームスプリッタと、光センサアレイに入射する光が光センサアレイの中心に位置するように、望遠鏡部の軸を調整する軸制御部と、光アンテナを用いた光通信を実行する。【選択図】図３

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 令和３年２月２５日に、電子情報通信学会東京支部学生会第２６回研究発表会のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｅｉｃｅ．ｏｒｇ／ｔｏｋｙｏ／ｇａｋｕｓｅｉ／ａｃｔｉｖｉｔｙ／ｋｅｎｋｙｕｕ－ｈａｐｐｙｏｕｋａｉ／ｈａｐｐｙｏｕ－ｒｏｎｂｕｎ／２６／ｐｄｆ／４２．ｐｄｆ）にて、「受光装置及び通信システム」に関する研究（再帰反射光を用いた移動体による地上局の捕捉追尾）について公開した。 令和３年３月６日に、電子情報通信学会東京支部学生会第２６回研究発表会にて、「受光装置及び通信システム」に関する研究（再帰反射光を用いた移動体による地上局の捕捉追尾）について公開した。

本発明は、受光装置及び通信システムに関する。

特許文献１には、ＨＡＰＳ（Ｈｉｇｈ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｓｙｓｔｅｍ）と地上のフィーダ局との間で光通信を行うことが記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０２１－０３４９２２号公報

本発明の一実施態様によれば、受光装置が提供される。受光装置は、鏡筒部を備えてよい。受光装置は、鏡筒部内に配置され、外部から入射する光を反射する主鏡を備えてよい。受光装置は、鏡筒部内に配置され、主鏡が反射した光を反射する副鏡を備えてよい。受光装置は、副鏡が反射した光を受光する受光部を備えてよい。受光装置は、副鏡の、主鏡からの光が入射する側とは反対側に配置され、外部から入射する光を外部に向けて反射する反射面を備えてよい。

受光装置は、上記副鏡の上記主鏡からの光が入射する側とは反対側に配置され、上記反射面を有する反射鏡を備えてよい。上記反射鏡は、上記外部から入射する光を、入射した方向に反射する再帰反射鏡であってよい。上記反射鏡の上記鏡筒部に対して光が入射する方向に交差する方向におけるサイズは、上記副鏡の上記鏡筒部に対して光が入射する方向に交差する方向におけるサイズ以下であってよい。上記反射鏡は、上記副鏡の上記主鏡からの光が入射する側とは反対側に対して磁力によって固定されてよい。上記反射鏡は、上記副鏡の上記主鏡からの光が入射する側とは反対側に対してねじ止めによって固定されてよい。上記副鏡は、上記主鏡が反射した光を反射する面と、上記主鏡からの光が入射する側とは反対側に配置された上記反射面との両方を有してよい。

上記受光部は、受光した光による光通信を実現する光アンテナを有してよい。上記受光部は、光センサアレイと、上記副鏡が反射した光を上記光アンテナと上記光センサアレイとに向けて分割するビームスプリッタとを有してよい。上記受光装置は、上記光センサアレイに入射する光が上記光センサアレイの中心に位置するように、上記鏡筒部の軸を調整する軸制御部を備えてよい。上記受光装置は、送信機によって送信された送信機の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部を備えてよく、軸制御部は、位置情報に基づいて、送信機が出力する光が鏡筒部に入射されるように鏡筒部の軸を調整した後、光センサアレイに入射する光が光センサアレイの中心に位置するように、鏡筒部の軸を調整してよい。上記位置情報取得部は、上記送信機が送信した上記位置情報を含むＡＤＳ－Ｂ情報から、上記位置情報を取得してよい。上記送信機は、成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することにより形成した無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載されてよい。

本発明の一実施態様によれば、受光装置が提供される。受光装置は、光アンテナを備えてよい。受光装置は、光センサアレイを備えてよい。受光装置は、送信機によって出力され、望遠鏡部に入射して前記望遠鏡部から出力された光を光アンテナと光センサアレイとに向けて分割するビームスプリッタを備えてよい。受光装置は、光センサアレイに入射する光が光センサアレイの中心に位置するように、望遠鏡部の軸を調整する軸制御部を備えてよい。受光装置は、光アンテナを用いた光通信を実行する光通信部を備えてよい。

上記受光装置は、上記送信機によって送信された上記送信機の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部を備えてよく、上記軸制御部は、上記位置情報に基づいて、上記送信器が出力する光が上記望遠鏡部に入射されるように上記望遠鏡部の軸を調整した後、上記光センサアレイに入射する光が上記光センサアレイの中心に位置するように、上記望遠鏡部の軸を調整してよい。上記位置情報取得部は、上記送信機が送信した上記位置情報を含むＡＤＳ－Ｂ情報から、上記位置情報を取得してよい。上記送信機は、成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することにより形成した無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載されてよい。

本発明の一実施態様によれば、上記受光装置と、上記送信機とを備える通信システムが提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

通信システム１０の一例を概略的に示す。 地上局２００の構成の一例を概略的に示す。 地上局２００の構成の一例を概略的に示す。 地上局２００の構成の一例を概略的に示す。 地上局２００の構成の一例を概略的に示す。 受光部４００及び制御部５００の構成の一例を概略的に示す。 光センサアレイ４２０による撮像画像６００の一例を概略的に示す。 通信システム１０における処理の流れの一例を概略的に示す。 飛行体１００に搭載された通信装置１３０の構成の一例を概略的に示す。 制御部５００又は通信装置１３０として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。

例えば、地上の通信装置と上空の通信装置との間で光通信を行う場合に、地上からレーザ光を発光する構成とすると周囲に影響を及ぼす可能性があることから、地上からのガイド光タイプではなく、反射光により光軸合わせをすることが考えられる。この場合、例えば、地上の通信装置に反射鏡を有する望遠鏡等を設置することになるが、従来は、反射鏡が光路を邪魔しないように、望遠鏡の傍らに反射鏡が設置されていた。このような構成だと、反射鏡の位置が望遠鏡の位置からずれるので、通信に利用するレーザ光が、本来の望遠鏡の光軸と異なるため、光軸を調整する必要がある。そして、当該光軸の調整に伴って、反射光が弱まり、通信の効率が低下してしまう。本実施形態に係る通信システム１０は、このような光軸の調整を不要とする受光装置を備える。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、通信システム１０の一例を概略的に示す。通信システム１０は、飛行体１００及び地上局２００を備える。

飛行体１００は、送信機の一例であってよい。飛行体１００の例として、ＨＡＰＳ、ドローン等の無人航空機、及び航空機等が挙げられる。

地上局２００は、受光装置の一例であってよい。飛行体１００と地上局２００とは、光通信を実行する。本実施形態に係る飛行体１００及び地上局２００は、例えば、空間光通信における光軸合わせを高精度に実施する構成を有する。

例えば、飛行体１００は、予め登録された地上局２００の位置情報を用いて、地上局２００に向けて光１２を照射し、地上局２００からの反射光２２を観測する。飛行体１００は、反射光２２が最大となるように、光１２の照射方向を調整する。飛行体１００は、調整後、地上局２００と通信を確立して、地上局２００との光通信を実行する。

地上局２００は、飛行体１００からの光１２を受光する望遠鏡部を備えてよい。従来技術では、望遠鏡の傍らに反射鏡を配置することによって、光１２を反射していたが、反射鏡の位置と望遠鏡の位置とがずれており、通信に利用するレーザ光が本来の望遠鏡の光軸と異なるので、光軸を調整する必要がある。従来技術では、このような光軸の調整に伴って、反射光が弱くなり、通信の効率が落ちてしまう。それに対して、本実施形態に係る地上局２００は、このような位置のずれを低減する構成を備える。

地上局２００は、いわゆる副鏡を有する望遠鏡を備える。副鏡を有する望遠鏡の例として、カセグレン方式及びニュートン反射式の他、ドールカーカム式、イプシロン式、及びグレゴリー式等が挙げられる。地上局２００は、副鏡の上に、外部から入射する光を外部に向けて反射する反射面を備える。地上局２００は、例えば、副鏡の上に、外部から入射する光を外部に向けて反射する再帰反射鏡を備える。再帰反射鏡は、いわゆるＣＣＲ（Ｃｏｒｎｅｒ Ｃｕｂｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）であってよい。副鏡は、望遠鏡の開口部の中心に位置するので、副鏡の上に再帰反射鏡を配置することによって、反射鏡を望遠鏡の傍らに配置する場合と比較して、光軸のずれを低減することができる。また、再帰反射鏡のサイズを副鏡のサイズ以下とすることによって、望遠鏡の開口部の有効面積を妨げないようにできる。再帰反射鏡のサイズを副鏡のサイズ以下とすることによって、再帰反射鏡のサイズが小さくなってしまい、最低７００ｋｍの距離がある人工衛星との空間光通信には適用が難しい場合があるが、ＨＡＰＳ、ドローン、航空機と地上との距離は２０ｋｍ以下である場合が多く、十分に適用可能である。

図２は、地上局２００の構成の一例を概略的に示す。地上局２００は、望遠鏡部３００、受光部４００、及び制御部５００を備える。図２では、望遠鏡部３００の種類が、カセグレン式である場合を例示する。

望遠鏡部３００は、鏡筒部３１０、主鏡３２０、副鏡３３０、及び再帰反射鏡３４０を備える。主鏡３２０は、鏡筒部３１０内に配置され、外部から入射する光を反射する。副鏡３３０は、鏡筒部３１０内に配置され、主鏡３２０が反射した光を反射する。

受光部４００は、副鏡３３０が反射した光を受光する。制御部５００は、受光部４００が受光した光による光通信を実現したり、望遠鏡部３００の軸を調整したりする。

再帰反射鏡３４０は、副鏡３３０の主鏡３２０からの光が入射する側とは反対側に配置される。再帰反射鏡３４０は、外部から入射する光を外部に向けて反射する反射面を有する。これにより、反射鏡を望遠鏡部３００の傍らに配置する場合と比較して、外部から入射する光の光軸と反射光の光軸とのずれを低減することができる。

再帰反射鏡３４０のサイズは、副鏡３３０のサイズ以下であってよい。再帰反射鏡３４０の、鏡筒部３１０に対して光が入射する方向に交差する方向におけるサイズは、副鏡３３０の、鏡筒部３１０に対して光が入射する方向に交差する方向におけるサイズ以下であってよい。これにより、望遠鏡部３００の開口部の有効面積を妨げないようにできる。

再帰反射鏡３４０は、例えば、副鏡３３０の、主鏡３２０からの光が入射する側とは反対側に対して磁力によって固定される。また、再帰反射鏡３４０は、例えば、副鏡３３０の、主鏡３２０からの光が入射する側とは反対側に対してねじ止めによって固定される。また、再帰反射鏡３４０は、例えば、副鏡３３０と一体型であってもよい。これらにより、再帰反射鏡３４０を保持するための保持アーム等を省略することができ、保持アームによって望遠鏡部３００の開口有効面積を妨げてしまうことを防止できる。また、望遠鏡部３００の構成を簡略化することができる。

なお、図２では、望遠鏡部３００が再帰反射鏡３４０を備える場合を例示しているが、これに限らない。望遠鏡部３００は、再帰反射鏡３４０に代えて、再帰反射鏡ではない反射鏡を備えてもよい。

図３は、地上局２００の構成の一例を概略的に示す。ここでは、図２と異なる点を主に説明する。図３に示す望遠鏡部３００の副鏡３３０は、主鏡３２０が反射した光を反射する反射面３３２と、主鏡３２０からの光が入射する側とは反対側に配置された反射面３３４との両方を有する。反射面３３４は、外部から入射する光を外部に向けて反射する。これにより、反射鏡を望遠鏡部３００の傍らに配置する場合と比較して、外部から入射する光の入射方向と反射方向とのずれを低減することができる。

図４は、地上局２００の構成の一例を概略的に示す。図４に示す地上局２００は、図２に示す地上局２００と、望遠鏡部３００の構造が異なる。図３では、望遠鏡部３００の種類が、ニュートン反射式である場合を例示する。

望遠鏡部３００は、鏡筒部３５０、主鏡３６０、副鏡３７０、及び再帰反射鏡３８０を備える。主鏡３６０は、鏡筒部３５０内に配置され、外部から入射する光を反射する。副鏡３７０は、鏡筒部３５０内に配置され、主鏡３６０が反射した光を反射する。

受光部４００は、副鏡３７０が反射した光を受光する。制御部５００は、受光部４００が受光した光による光通信を実現したり、望遠鏡部３００の軸を調整したりする。

再帰反射鏡３８０は、副鏡３７０の主鏡３６０からの光が入射する側とは反対側に配置される。再帰反射鏡３８０は、外部から入射する光を外部に向けて反射する反射面を有する。これにより、反射鏡を望遠鏡部３００の傍らに配置する場合と比較して、外部から入射する光の入射方向と反射方向とのずれを低減することができる。

再帰反射鏡３８０のサイズは、副鏡３７０のサイズ以下であってよい。再帰反射鏡３８０の、鏡筒部３５０に対して光が入射する方向に交差する方向におけるサイズは、副鏡３７０の、鏡筒部３５０に対して光が入射する方向に交差する方向におけるサイズ以下であってよい。これにより、望遠鏡部３００の開口部の有効面積を妨げないようにできる。

再帰反射鏡３８０は、例えば、副鏡３７０の、主鏡３６０からの光が入射する側とは反対側に対して磁力によって固定される。また、再帰反射鏡３８０は、例えば、副鏡３７０の、主鏡３６０からの光が入射する側とは反対側に対してねじ止めによって固定される。また、再帰反射鏡３８０は、例えば、副鏡３７０と一体型であってもよい。これらにより、再帰反射鏡３８０を保持するための保持アーム等を省略することができ、保持アームによって望遠鏡部３００の開口有効面積を妨げてしまうことを防止できる。また、望遠鏡部３００の構成を簡略化することができる。

なお、図４では、望遠鏡部３００が再帰反射鏡３８０を備える場合を例示しているが、これに限らない。望遠鏡部３００は、再帰反射鏡３８０に代えて、再帰反射鏡ではない反射鏡を備えてもよい。

図５は、地上局２００の構成の一例を概略的に示す。ここでは、図４と異なる点を主に説明する。図５に示す望遠鏡部３００の副鏡３７０は、主鏡３６０が反射した光を反射する反射面３７２と、主鏡３６０からの光が入射する側とは反対側に配置された反射面３７４との両方を有する。反射面３７４は、外部から入射する光を外部に向けて反射する。これにより、反射鏡を望遠鏡部３００の傍らに配置する場合と比較して、外部から入射する光の入射方向と反射方向とのずれを低減することができる。

図６は、受光部４００及び制御部５００の構成の一例を概略的に示す。受光部４００は、光アンテナ４１０、光センサアレイ４２０、ハーフミラー４３０、及びレンズ４４０を備える。制御部５００は、通信部５１０、位置情報取得部５２０、及び軸制御部５３０を備える。

光アンテナ４１０は、受光した光による光通信を実現する。光センサアレイ４２０は、複数の光センサによって構成される。光センサアレイ４２０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であってよい。

ハーフミラー４３０は、望遠鏡部３００の副鏡３３０又は副鏡３７０が反射して受光部４００に入射した光を、光アンテナ４１０と光センサアレイ４２０とに向けて分割する。ハーフミラー４３０は、ビームスプリッタの一例であってよい。ハーフミラー４３０から光アンテナ４１０に向かう光は、レンズ４４０を介して光アンテナ４１０に到達する。

通信部５１０は、各種通信を実行してよい。通信部５１０は、例えば、光アンテナ４１０を用いた光通信を実行する。通信部５１０は、例えば、光通信モデムを備えてよく、光通信モデムを用いて、光アンテナ４１０が受光した光をデジタル信号に変換する。

通信部５１０は、インターネット、移動体通信ネットワーク、及びＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の地上のネットワークを介した通信を実行してもよい。通信部５１０は、通信衛星と通信してもよい。通信部５１０は、例えば、地上に配置された衛星ゲートウェイを介して、通信衛星と通信する。

位置情報取得部５２０は、飛行体１００の位置を示す位置情報を取得する。位置情報取得部５２０は、例えば、飛行体１００によって送信された、飛行体１００の位置情報を取得してよい。位置情報取得部５２０は、例えば、飛行体１００が送信した飛行体１００の位置情報を含むＡＤＳ－Ｂ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ－Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）情報から、飛行体１００の位置情報を取得する。

位置情報取得部５２０は、例えば、飛行体１００が送信した飛行体１００の位置情報を、地上のネットワークを介して受信する。位置情報取得部５２０は、例えば、飛行体１００が送信した飛行体１００の位置情報を、通信衛星を介して受信する。

位置情報取得部５２０は、例えば、飛行体１００が送信したＡＤＳ－Ｂ情報を、地上のネットワークを介して受信する。位置情報取得部５２０は、例えば、飛行体１００が送信したＡＤＳ－Ｂ情報を、通信衛星を介して受信する。

飛行体１００は、通信衛星と通信する機能を有してよく、通信衛星に対して、飛行体１００の位置情報又はＡＤＳ－Ｂ情報を送信する。また、飛行体１００は、地上に配置された飛行体１００を管理する管理装置に対して、飛行体１００の位置情報又はＡＤＳ－Ｂ情報を送信してもよい。

軸制御部５３０は、鏡筒部３１０の軸を制御する。軸制御部５３０は、光センサアレイ４２０に入射する光が光センサアレイ４２０の中心に位置するように、鏡筒部３１０の軸を調整してよい。軸制御部５３０は、例えば、位置情報取得部５２０が取得した位置情報に基づいて、飛行体１００が出力する光が鏡筒部３１０に入射されるように鏡筒部３１０の軸を調整した後、光センサアレイ４２０に入射する光が光センサアレイ４２０の中心に位置するように、鏡筒部３１０の軸を調整する。

軸制御部５３０は、鏡筒部３５０の軸を制御する。軸制御部５３０は、光センサアレイ４２０に入射する光が光センサアレイ４２０の中心に位置するように、鏡筒部３５０の軸を調整してよい。軸制御部５３０は、例えば、位置情報取得部５２０が取得した位置情報に基づいて、飛行体１００が出力する光が鏡筒部３５０に入射されるように鏡筒部３５０の軸を調整した後、光センサアレイ４２０に入射する光が光センサアレイ４２０の中心に位置するように、鏡筒部３５０の軸を調整する。

軸制御部５３０による軸の調整後、飛行体１００と地上局２００とは、通信を確立して、光通信を実行する。制御部５００は、飛行体１００のＡＤＳ－Ｂ情報を継続的に受信することによって、飛行体１００の位置を追従してよい。光通信を実行中に、飛行体１００と地上局２００との間に雲などの障害物が入ることで光通信を途切れてしまった場合、地上局２００は、ＡＤＳ－Ｂ情報を基に追従を続けることによって、通信の復帰を早くすることができる。障害物が除去されて、光通信を復帰するとき、光軸がずれていることが想定されるが、上記手順を行うことによって、再び光軸を合わせることができる。

図７は、光センサアレイ４２０による撮像画像６００の一例を概略的に示す。図７では、飛行体１００による光１０６が、光センサアレイ４２０の中心からずれている状態における撮像画像６００を例示している。

軸制御部５３０は、撮像画像６００を解析して、撮像画像６００における光１０６と、光センサアレイ４２０の中心との位置関係を把握する。そして、軸制御部５３０は、光１０６と光センサアレイ４２０とが一致するように、鏡筒部３１０又は鏡筒部３５０の軸の調整量を算出して、鏡筒部３１０又は鏡筒部３５０の軸を調整する。これにより、光軸を一致させることができる。

図８は、通信システム１０における処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、地上局２００と、上空を飛行している飛行体１００とが通信を確立するまでの処理について説明する。

ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、地上局２００が、地上局２００の位置情報を飛行体１００に送信する。地上局２００は、例えば、通信衛星を介して、地上局２００の位置情報を飛行体１００に送信する。地上局２００は、飛行体１００を管理する地上の管理装置を介して、地上局２００の位置情報を飛行体１００に送信してもよい。飛行体１００は、複数の地上局２００のそれぞれから、複数の地上局２００のそれぞれの位置情報を受信して、データベースに格納してよい。

Ｓ１０４では、飛行体１００が、測位を実行する。飛行体１００は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信することによって、測位を実行する。Ｓ１０６では、データベースに格納してある複数の地上局２００の位置情報と、Ｓ１０４において即位した飛行体１００の位置情報とから、最寄りの地上局２００を確認する。

Ｓ１０８では、飛行体１００の位置情報を含むＡＤＳ－Ｂ情報を送信する。地上局２００は、飛行体１００によって送信されたＡＤＳ－Ｂ情報を、通信衛星又は飛行体１００の管理装置等を介して受信する。

Ｓ１１０では、地上局２００が、飛行体１００の位置情報に基づいて、望遠鏡部３００の軸を調整する。地上局２００は、飛行体１００の位置を向くように、鏡筒部３１０の軸を調整してよい。

Ｓ１１２では、飛行体１００が、地上局２００の位置情報に基づいて、初期光を照射する。飛行体１００は、地上局２００の位置に向けて、初期光を照射する。Ｓ１１４では、地上局２００が、初期光を反射する。

Ｓ１１６では、飛行体１００が、反射光が最大となる方向にレーザを向ける。Ｓ１１８では、飛行体１００と地上局２００とが、通信プロトコルを利用して、通信を確立する。

図９は、飛行体１００に搭載された通信装置１３０の構成の一例を概略的に示す。通信装置１３０は、制御部１３２、通信部１３４、地上局ＤＢ１３６、測位部１３８、ＡＤＳ－Ｂ送信機１４０、ガイド光送信器１４２、及び姿勢制御器１４４を備える。

通信部１３４は、各種通信を実行する。通信部１３４は、光通信を実行してよい。通信部１３４は、通信衛星との通信を実行してよい。通信部１３４は、飛行体１００の管理装置との通信を実行してよい。通信部１３４は、例えば、フィーダリンク等を介して、飛行体１００の管理装置と通信する。

地上局ＤＢ１３６は、複数の地上局２００の位置情報を格納する。地上局ＤＢ１３６は、通信部１３４が受信した、複数の地上局２００の位置情報を格納してよい。

測位部１３８は、測位を実行する。測位部１３８は、例えば、ＧＰＳ測位を実行する。

ＡＤＳ－Ｂ送信機１４０は、ＡＤＳ－Ｂ情報を送信する。ＡＤＳ－Ｂ送信機１４０は、測位部１３８による測位によって生成された飛行体１００の位置情報を含むＡＤＳ－Ｂ情報を送信する。なお、通信部１３４が、飛行体１００の位置情報を送信してもよい。通信部１３４は、飛行体１００の位置情報を含むＡＤＳ－Ｂ情報を送信してもよい。

ガイド光送信器１４２は、レーザによりガイド光を送信する。また、ガイド光送信器１４２は、ガイド光の反射光を受光する。

姿勢制御器１４４は、光の照射方向を調整すべく、レーザの姿勢を制御する。姿勢制御器１４４は、例えば、通信対象の地上局２００の位置情報に基づいて、レーザの姿勢を制御する。姿勢制御器１４４は、通信対象の地上局２００の位置を向くようにレーザの姿勢を制御する。

また、姿勢制御器１４４は、例えば、ガイド光送信器１４２が受光する反射光が最大となる方向にレーザを向けるべく、レーザの姿勢を制御する。姿勢制御器１４４は、例えば、レーザの姿勢を連続的に変更しながら、ガイド光送信器１４２が受光する反射光の強度を継続的に測定し、反射光の強度が最大となるレーザの方向を特定する。

姿勢制御器１４４によって、反射光の強度が最大となる方向にレーザが向けられた後、通信部１３４は、通信対象の地上局２００との間で通信を確立する。そして、通信部１３４は、地上局２００との間で光通信を実行する。

図１０は、制御部５００又は通信装置１３０として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、上記実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、並びにＤＶＤドライブ及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 通信システム、１２ 光、２２ 反射光、１００ 飛行体、１０６ 光、１３０ 通信装置、１３２ 制御部、１３４ 通信部、１３６ 地上局ＤＢ、１３８ 測位部、１４０ ＡＤＳ－Ｂ送信機、１４２ ガイド光送信器、１４４ 姿勢制御器、２００ 地上局、３００ 望遠鏡部、３１０ 鏡筒部、３２０ 主鏡、３３０ 副鏡、３３２ 反射面、３３４ 反射面、３４０ 再帰反射鏡、３５０ 鏡筒部、３６０ 主鏡、３７０ 副鏡、３７２ 反射面、３７４ 反射面、３８０ 再帰反射鏡、４００ 受光部、４１０ 光アンテナ、４２０ センサアレイ、４３０ ハーフミラー、４４０ レンズ、５００ 制御部、５１０ 通信部、５２０ 位置情報取得部、５３０ 軸制御部、６００ 撮像画像、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ

Claims (18)

1. 鏡筒部と、
   前記鏡筒部内に配置され、外部から入射する光を反射する主鏡と、
   前記鏡筒部内に配置され、前記主鏡が反射した光を反射する副鏡と、
   前記副鏡が反射した光を受光する受光部と、
   前記副鏡の、前記主鏡からの光が入射する側とは反対側に配置され、外部から入射する光を外部に向けて反射する反射面と
   を備える受光装置。
2. 前記副鏡の前記主鏡からの光が入射する側とは反対側に配置され、前記反射面を有する反射鏡
   を備える、請求項１に記載の受光装置。
3. 前記反射鏡は、前記外部から入射する光を、入射した方向に反射する再帰反射鏡である、請求項２に記載の受光装置。
4. 前記反射鏡の前記鏡筒部に対して光が入射する方向に交差する方向におけるサイズは、前記副鏡の前記鏡筒部に対して光が入射する方向に交差する方向におけるサイズ以下である、請求項２又は３に記載の受光装置。
5. 前記反射鏡は、前記副鏡の前記主鏡からの光が入射する側とは反対側に対して磁力によって固定される、請求項２から４のいずれか一項に記載の受光装置。
6. 前記反射鏡は、前記副鏡の前記主鏡からの光が入射する側とは反対側に対してねじ止めによって固定される、請求項２から４のいずれか一項に記載の受光装置。
7. 前記副鏡は、前記主鏡が反射した光を反射する面と、前記主鏡からの光が入射する側とは反対側に配置された前記反射面との両方を有する、請求項１に記載の受光装置。
8. 前記受光部は、受光した光による光通信を実現する光アンテナを有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の受光装置。
9. 前記受光部は、
   光センサアレイと、
   前記副鏡が反射した光を前記光アンテナと前記光センサアレイとに向けて分割するビームスプリッタと
   を有する、請求項８に記載の受光装置。
10. 前記光センサアレイに入射する光が前記光センサアレイの中心に位置するように、前記鏡筒部の軸を調整する軸制御部
    を備える、請求項９に記載の受光装置。
11. 送信機によって送信された前記送信機の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部
    を備え、
    前記軸制御部は、前記位置情報に基づいて、前記送信機が出力する光が前記鏡筒部に入射されるように前記鏡筒部の軸を調整した後、前記光センサアレイに入射する光が前記光センサアレイの中心に位置するように、前記鏡筒部の軸を調整する、請求項１０に記載の受光装置。
12. 前記位置情報取得部は、前記送信機が送信した前記位置情報を含むＡＤＳ－Ｂ情報から、前記位置情報を取得する、請求項１１に記載の受光装置。
13. 前記送信機は、成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することにより形成した無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載される、請求項１１又は１２に記載の受光装置。
14. 光アンテナと、
    光センサアレイと、
    送信機によって出力され、望遠鏡部に入射して前記望遠鏡部から出力された光を前記光アンテナと前記光センサアレイとに向けて分割するビームスプリッタと、
    前記光センサアレイに入射する光が前記光センサアレイの中心に位置するように、前記望遠鏡部の軸を調整する軸制御部と、
    前記光アンテナを用いた光通信を実行する光通信部と
    を備える受光装置。
15. 前記送信機によって送信された前記送信機の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部
    を備え、
    前記軸制御部は、前記位置情報に基づいて、前記送信機が出力する光が前記望遠鏡部に入射されるように前記望遠鏡部の軸を調整した後、前記光センサアレイに入射する光が前記光センサアレイの中心に位置するように、前記望遠鏡部の軸を調整する、請求項１４に記載の受光装置。
16. 前記位置情報取得部は、前記送信機が送信した前記位置情報を含むＡＤＳ－Ｂ情報から、前記位置情報を取得する、請求項１５に記載の受光装置。
17. 前記送信機は、成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することにより形成した無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載される、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の受光装置。
18. 請求項１１から１７のいずれか一項に記載の受光装置と、
    前記送信機と
    を備える通信システム。

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