JP4458665B2 - 変調可能なレフレクター及びこれを使用するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
＜発明の分野＞
本発明は、放射線レフレクターすなわち放射線反射器に関し、より詳細には、変調可能な反射表面を有する電磁レフレクター及び光学レフレクターに関する。
【０００２】
＜発明の背景＞
電磁放射線及び光学放射線の分野で、レトロレフレクターすなわち再帰反射器は、良く知られている装置であり、しばしば、トランスポンダーすなわち応答器として使用される。レトロレフレクターは、電磁エネルギーを受取り、このような電磁エネルギーを反射して、電磁エネルギーの到来方向に戻す。受動的レトロレフレクターは、入射信号と同一の一般特性で、好ましくは、入射ビームに対する反射ビームの方向性利得が比較的高く、入射ビームに対する反射ビームの拡がりが比較的小さい状態で、信号を戻す。対照的に、能動的レトロレフレクターは、放射線入射ビームに応答して、ユーザが定義可能な信号を生成できる放射装置を含むこともある。
【０００３】
レトロレフレクターは、通信システム、監視システム、及び空中給油システムを含む多数の分野での様々な用途を有する。異なるタイプのレトロレフレクター構造の例として、コーナーキューブレフレクター、ホーンレフレクター、パラボリックディッシュレフレクターすなわち皿形放物面反射器、パラボリックシリンダーレフレクターすなわちシリンダー形放物面反射器がある。これらの及び他のレトロレフレクターの構成例の例示は、例えば、Ｇｅｒｈａｒｚの米国特許第４５１７５６９号を含む多数の出版物内に記載されている。他のタイプの良く知られているレトロレフレクターは、Ｇｏｒｄａｎ Ｅ．Ｐｅｃｋｈａｍ及びＲｏｂｅｒｔ Ａ．Ｓｕｔｔｉｅ著の”Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｐｌａｔｅ Ｕｓｅｄ ａｓ ａ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｉｔｏｎ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．７，ｐｐ．１０００−１００６（Ｊｕｌｙ １９８８）に記載のカセグレンレフレクターである。
【０００４】
レトロレフレクターの別の１つの用途は、戦闘状況での、敵味方識別（ＩＦＦ：ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｆｒｉｅｎｄ−ｏｎ−ｆｏｅ）タスクである。敵同士の戦力が、遠距離で戦争手段を介して交戦できるようになる武器の開発により、味方同士の殺戮が問題となった。ＩＦＦタスクは、確実かつ一義的な識別と、ステルス位置すなわち秘匿性位置との間の微妙な構成で行われる。典型的なＩＦＦシステムでは、無線周波数またはマイクロ波周波数での要求すなわち質問要求が、例えば航空機またタンクなどの質問ユニットにより、行われ、対応する応答信号が、標的ユニットにより送信される。これは、通常、標的ユニットのトランスポンダーにより達成され、トランスポンダーは、質問要求が受信されると、符号化された応答信号を放射する。他のシステムは、単に、質問要求入射信号を再放射または反射するだけであり、いくつかのシステムは、明瞭な方法で、再放射信号または反射信号を変調する。質問ユニットは、次いで、受信信号を暗号翻訳して、標的ユニットが味方または敵かを判定する。しかし、質問ユニットに到達するのに充分な強度を有する、広い拡がりで指向されている応答信号を放射する（すなわち、反射することにより、標的ユニットの位置を示すこともある、放射線の一部は、敵のユニットにより検出されることもある。
【０００５】
ＩＦＦタスクで利用されるレレフレクターシステムすなわち再反射器システムの例は、Ｂｕｓｅｒらの米国特許第４３６１９１１号明細書及びＣａｒｂｏｎｎｅａｕらの米国特許第５２７４３７９号明細書に開示されている。Ｂｕｓｅｒらの明細書は、高電力レーザー質問器及び専用受信器を有するレーザーレトロレフレクションシステムにすなわちレーザー再帰反射システム関し、このシステムは、味方標的により解読されることが可能である暗号の質問メッセージを有するレーザーパルスを送信する。味方標的のレトロレフレクターは、正しく事前選択された暗号の質問メッセージが、検出される場合のみ、レーザー光を反射する。音響光学変調器は、事前割当てされている強度変調で反射信号を変調する。レーザー質問器の受信器により専用されている変調符号が、正しい場合、標的は、味方とみなされる。しかし、Ｂｕｓｅｒらのシステムは、１００ワット以上の動作電力を必要とし、この動作電力は、短いバーストモードの場合でさえも、多数の軽量用途にとって過度に大きい。さらに、残留無線周波数（ＲＳ）漏洩に起因して、Ｂｕｓｅｒらに開示されているものなどの音響光学装置は、敵により容易に検出可能となることもある。さらに、Ｂｕｓｅｒらのシステムは、入射レーザーパルスの再帰反射を保証するために、発信源レンズ及び受信器レンズが、正確に位置合せされていることを必要とする。
【０００６】
Ｃａｒｂｏｎｎｅａｕらの明細書に開示されている光学システムでは、すべての乗り物が、放射線送信器及び受信器を備える。受信器は、他の乗り物により送信される放射線を検出するための検出器を含む。乗り物が、別の味方乗り物からの符号化信号を受信し、正しく識別すると、非ブロック化信号が発生されて、放射線送信路をクリアし、これにより、レフレクターは、受信信号を反射して、発信源に戻す。レフレクターは、さらに、前もって決められた符号を、反射信号に付加して、時反射信号を受取る乗り物が、さらなる前もって決められた符号を識別することが可能であるようにする。Ｃａｒｂｏｎｎｅａｕらに記載のレフレクターは、前もって決められた符号を、反射信号に付加するために、回転ディスクを利用するレトロレフレクターである。しかし、反射信号内に含まれている符号化されている情報は、ディスクに依存するので、送信されることが可能である情報全量は、利用される特定のディスクにより制限され、さらに、軸を中心として回転するディスクの可能な速度により制限される。
【０００７】
従って、ステルス通信すなわち秘匿性通信を提供することが可能である低電力レフレクターシステムに対する必要性が、依然として、満足されずに、工業界に存在する。
【０００８】
＜発明の概要＞
従って、本発明の１つの目的は、ＩＦＦタスクでの使用に適切な、改善された低電力レフレクターシステムを提供することにある。
【０００９】
本発明の別の１つの目的は、減少されたシグネチャにより反射信号を変調することが可能である、改善されたレフレクターを提供することにある。
【００１０】
本発明の別の１つの目的は、レフレクターシステムを利用して反射信号を変調するための、改善された方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の１つの目的は、レフレクターの反射表面上で符号化されたデータを有する、改善されたレフレクターを提供することにある。
【００１２】
これら及び他の目的は、本発明により、レフレクターの少なくとも１つの反射表面の一部を機械的に変形し、これにより、前記反射表面の前記一部内の不連続性を導入するおよび／または除去することにより、提供される。反射表面内の不連続性は、本質的に、入射放射線を散乱して、反射信号の減衰を惹起する。反射表面の変形可能な部分を選択的に減衰することにより、反射信号は、変調されて、反射信号内に含まれているデータを符号化する。さらに、データは、反射表面の変形可能な部分の表面上で符号化されることも可能である。
【００１３】
本発明のレフレクターは、次のことを含む、多数の好ましい用途を有する。第１の用途は、従来の形式の通信を使用して通信するには、コストが大きすぎる、困難すぎる、または望ましくない、遠隔システムと通信と通信することが可能である、戸外に設置された通信としてである。１つの例は、戦場で軍隊の動きをトラッキングすることである。第２の用途は、低電力消費量を有する緊急位置検出装置としてである。地上のがらくた及び他の障害物が、視界を悪くし、ノイズを起こす。この用途では、明瞭な反射信号を応答送信するために、質問信号を変調するレトロレフレクターは、行方不明の人間または乗り物の位置検出を支援する。第３の用途は、磁気バッジ及びバーコードを使用して、近傍の対象において、現在、行われているように、遠隔の対象の安全性証明である。第４の用途は、地雷地帯を探知することが可能である軽量ロボットと、中央本部の探索者との間の確実な光通信を確立することにある。この用途では、探索者は、ロボットに取付けられいるレフレクターにより反射された光信号により、地雷地帯を走査する。ロボットは、周期的にロボットを空間的に移動する推進システムを備えることもある。各地帯で、ロボットは、爆発副産物及び爆発物質の検出を示すために、本発明のレフレクターを使用して、明瞭な方法で、探索者の光走査信号を反射する機会を有することが可能である。前と同様、これらは、本発明のレフレクターの例示的用途にすぎず、多数の用途が、当業者には自明である。
【００１４】
さらに、本発明に従って、選択的に変形可能な部分を有するレフレクターは、マイクロ電子機械的システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）を使用して、製造されることが可能である。この技術は、最近、本発明の譲受人（出願人）により開発された。ＭＥＭＳ技術を使用して、製造されたレフレクターは、潜在的に、マイクロ電子製造技術に起因して、小コスト装置であることが可能である。さらに、このようなレフレクターは、従来の装置に比して大幅に小型であることが可能である。
【００１５】
本発明の第１の実施例では、放射線源からの入射放射線信号を受信する。前記入射放射線信号の反射率を変化させることが可能であるマイクロ製造されたレフレクターが、反射構造を具備する。前記反射構造は、前記入射放射線信号を反射して、反射放射線信号を発生させ、少なくとも１つの反射表面を有する。前記反射構造は、さらに、前記反射表面の一部と連結されて、前記反射表面の前記一部内に不連続性を選択的に導入する手段である。これにより、前記レフレクターの前記反射率を変化させ、前記反射放射線信号を減少させる（すなわち散乱させる）前記手段を具備する。本発明の１つの態様では、不連続を選択的に導入するための手段は、受動的に、反射放射線信号内に含まれているデータを符号化することが可能である。さらに、反射構造は、第２の反射表面に連結されている、不連続性を導入するための手段を有する第２の反射表面を含むこともある。
【００１６】
好ましくは、レフレクターは、レトロレフレクターであり、このようにして、入射放射線信号が、ほぼ放射線源に向かう方向に反射されるようにする。レトロレフレクターは、コーナーキューブレフレクター、ホーンレフレクター、パラボリックレフレクターすなわち放物面反射器であることも可能である。
【００１７】
本発明の別の１つの態様では、不連続性を導入するための手段は、例えばプレートなどの、少なくとも１つの可動の構造を具備する。可動のプレートは、方形、三角形、円形、多角形、または任意の不規則形状などの実質的に任意の形状をとることが可能である。可動のプレートは、例えば、静電的、熱的または磁気的などの、多数の方法により作動されることが可能である。構造的に、１つの前記可動のプレートは、第１の残留応力値の第１の材料層と、前記第１の層に対向して位置する第２の材料層とを含み、前記第１の残留応力値と異なる第２の残留応力値の前記第２の層により、前記プレートは、例えばアーチ状またはカール状など非平面的に動く。プレート部材のカーリングにより、反射表面の一部内に不連続性が、発生される。代替的に、プレートは、例えば、ポリシリコンなどの材料の単一層から成ることも可能であり、ポリシリコンは、良く知られているように、ポリシリコンの残留応力による惹起される非平面性を有する。
【００１８】
反射放射線信号のシグネチャを減少させ、望ましくない識別の尤度を低下させるために、可動のプレートは、個別に作動される。さらに、不連続性を導入するための手段は、複数の可動のプレートを具備し、可動のプレートは、不規則パターンで反射表面上に配置されている。さらに、不連続性を導入するための手段は、制御可能に作動され、これにより、反射される入射放射線信号量を変化させる。
【００１９】
本発明の別の１つの態様では、不連続性を導入するための手段は、少なくとも１つのプレートに剛性構造的に取付けられている梁（ｂｅａｍ）などの構造を具備する。梁は、実質的に任意の規則的形状または規則的形状をとることが可能である。梁は、静電的、熱的または磁気的に作動されることが可能である。好ましくは、梁構造は、ポリシリコンの単一層を具備し、単一層は、応力を印加され、このようにして、梁構造が、非平面性を示し、これにより、反射表面の一部内に不連続性が発生されるようにする。梁は、梁の反射表面上に3次元パターンを含み、これにより、反射信号内に含まれているデータを受動的に符号化することが可能である。
【００２０】
マイクロ電子レフレクターは、さらに、反射構造と連結されている放射線放射器を具備することもある。放射線放射器は、反射構造の反射表面に取付けられていることもある。さらに、マイクロ電子レフレクターは、反射構造と連結されている放射線検出器も具備することもある。放射線検出器は、反射構造の反射表面に取付けられていることもある。
【００２１】
本発明の第２の実施例では、反射放射線信号内に含まれているデータを受動的に符号化するためのマイクロ電子レフレクターが具備する反射構造は、入射放射線信号の発信源に向かって入射放射線信号を反射する少なくとも１つの反射表面と、反射構造の反射表面の少なくとも１つの部分上に配置されている１つの選択的に作動可能なプレートとを有する。作動可能なプレートは、反射表面の一部内に不連続性を導入するためであり、これにより、入射放射線信号を散乱させ、これにより、プレートの選択的な作動に依存して、反射放射線信号内に含まれているデータを符号化する。プレートは、静電的、熱的または電磁的などの多数の方法により作動されることが可能である。マイクロ電子レフレクターは、さらに、反射構造に連結されている放射線放射器および／または放射線検出器を具備することもある。
【００２２】
さらに、レフレクターは、第２の作動可能なプレートを含むこともあり、プレートと第２のプレートとは、個別に作動可能であり、これにより、反射信号のシグネチャの明瞭性を低減する。反射表面が複数のプレートを含む場合、プレートは、不規則パターンで配置され、これにより、反射信号のシグネチャの明瞭性を低減することが可能である。
【００２３】
本発明の第２の実施例では、レフレクターを利用して、放射線信号を変調するための方法が、レフレクターにより入射放射線信号を受信するステップと、レフレクターの表面の一部を機械的に変形するステップであって、これにより、前記表面内に不連続性を惹起し、レフレクターにより反射された入射放射線信号の量を低減するステップとを具備する。前記表面の前記一部を変形するステップは、反射された入射放射線信号を変調するステップを含む。前記表面の前記一部を変形するステップは、時間の経過とともに、変形の程度を変化させるステップも含む。前記表面の前記部分を機械的に変形するステップは、プレート機構に静電荷を印加するステップも含むこともある。
【００２４】
レフレクターが、放射線放射器を含む場合、本方法は、受信放射線信号に応答して、放射器により第２の放射線信号を発生させるステップを含むことも可能である。さらに、レフレクターが、放射線検出器を含む場合、本方法は、検出器により、放射線信号を検出するステップを含むこともある。
【００２５】
本方法は、さらに、前記部分の変形と異なる程度で、レフレクターの表面の第２の部分を機械的に変形するステップを含む。レフレクターの表面の第２の部分の変形の程度は、時間の経過とともに、変化されることも可能である。
【００２６】
レフレクターは、プレート部材及び作動機構を含む可動のプレート機構を具備することもあり、この場合、表面の一部を機械的に変形するステップは、作動機構により、レフレクターの表面に対して、プレート部材を動かすステップを含むこともある。レフレクターが、複数の静電的プレート機構を含む場合、表面の一部を機械的に変形するステップは、プレート部材のそれぞれを、個別に動かすステップを含むこともある。前記表面の前記部分を機械的に変形するステップは、反射信号に含まれるデータを符号化するために、作動機構からの信号に応答して、前記表面を変形するステップを含むこともある。さらに、符号化するステップは、反射信号の振幅変調、周波数変調、または移相変調を含むこともある。
【００２７】
＜好ましい実施例の詳細な説明＞
本発明は、以下、好ましい実施例が示されている添付図面を参照して、より詳細に説明される。本発明は、しかし、多数の異なる形で実施されることが可能であり、本明細書に記載の実施例に制限されない。これらの実施例は、開示が、完全完璧となり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるように、提供されている。図面において、構成要素は、必ずしも、正確な縮尺率で描かれていない。さらに、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
【００２８】
図１において、本発明の１つの実施例による静電的プレート１２を内蔵するコーナーキューブレトロレフレクター１０が示されている。コーナーキューブレトロレフレクター１０は、第１のマイクロ電子基板１４、第２のマイクロ電子基板１６、及び第３のマイクロ電子基板１８を有する。マイクロ電子基板１４、１６、及び１８は、相互接続されて、図示のマイクロ電子レトロレフレクターを形成する。マイクロ電子基板１４、１６、及び１８は、当業者に自明な多数の異なる方法により、相互接続されることが可能であるが、１つの好ましい方法は、アーチはんだ相互接続技術を使用することにある。簡単に説明すると、アーチソルダ相互接続技術は、第１の基板のエッジに沿って、複数のはんだ隆起部を形成し、次いで、第１の基板が、第２の基板に隣接して配置されることを含む。はんだ隆起部は、複数の前記はんだ隆起部内に付加的なはんだを再度流すことにより、増大され、このようにして、はんだ隆起部が、半球状になり、第２の基板に接触して、アーチはんだ相互接続を形成するようにする。付加的なはんだは、細長で狭幅で、はんだを含有する領域から、はんだ隆起部内に供給され、これにより、はんだ隆起部の体積を増大し、これにより、はんだ隆起部は、増大し、第２の基板に接触する。アーチはんだ相互接続のより詳細な説明は、本発明の譲受人（出願人）に譲渡された、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ａｒｃｈｅｄ Ｓｏｌｄｅｒ Ｃｏｌｕｍｎｓとの題名の１９９６年５月２９日出願の同時係属特許出願第０８／６５４５３９号に開示され、前記明細書の開示は、引用するこれにより、あたかも完全に記載されているかのように、本明細書の一部を成すものとする。この技術は、本明細書に記載のレフレクターのそれぞれを製造するのに使用されることが可能である。
【００２９】
マイクロ電子基板１４、１６、１８は、ほぼ正方形または方形として示されているにもかかわらず、当業者に自明なように、マイクロ電子基板１４、１６、１８は、例えば三角形などの他の形状を有することが可能であり、これにより、錐台構造のためのピラミッドを形成することが可能である。マイクロ電子基板１４、１６、及び１ｂの代替的構成例は、コーナーキューブレトロレフレクター１０の実装または取付けを改善するのに好適である。
【００３０】
図１に示されているように、コーナーキューブレトロレフレクター１０は、入射放射線信号２０を受信し、前記入射放射線信号２０にほぼ平行に配向されている反射放射線信号２２を発生させることが可能である。このようにして、反射放射線信号２２は、到来方向へ向かって反射されて戻される。図示のように、これは、入射放射線信号２０が、約１８０゜の組合せ反射角を有する２つ以上の表面から反射される。従って、入射放射線信号２０のかなりの部分が、同一の一般特性と、比較的小さい拡がりまたは散乱で、線源に戻される。さらに、コーナーキューブレトロレフレクター１０などのレトロレフレクターは、セルフアライニング形であり、このようにして、放射線信号２０の入射角と無関係に、反射放射線信号２２は、レトロレフレクターにほぼ平行である。
【００３１】
静電的プレート１２は、図１に示されているように、コーナーキューブレトロレフレクター１０の基板１８の一部上に設けられている。静電的プレート１２は、反射表面２４内に不連続性を選択的に導入するために、設けられ、これにより、反射放射線信号内に減衰を惹起し、これにより、放射線源に反射されて戻されるも、入射放射線信号の量すなわち強度は大幅に低減される。
【００３２】
第１の位置で、静電的プレート１２は、図２Aに示されているように、ほぼ平ら（すなわち平面的）である。この位置で、同様に、図１に示されているように、静電的プレート１２は、いかなる有意の量の不連続性も、反射表面２４内に導入しない。このようにして、コーナーキューブレトロレフレクター１０は、あたかも、静電的プレート１２が存在しないかのように、動作し、ほぼすべての入射放射線信号２０が、線源に反射されて戻される。
【００３３】
第２の位置で、静電的プレート１２は、図２Bに示されているように、カールされて、反射表面２４から遠ざかる。この位置で、静電的プレート１２は反射表面２４内に不連続性を導入し、これにより、図３に示されているように、入射放射線信号２０が散乱される。このようにして、入射放射線信号２０の一部のみが、信号Ｒ１により示されているように、放射線源へ向かって反射されて戻され入射放射線信号２０の一部は、信号Ｒ２により示されているように、散乱される。その結果の散乱は、反射信号Ｒ１を減衰させ、このようにして、入射放射線信号２０の一部のみが、その線源に反射されて戻される。
【００３４】
コーナーキューブレトロレフレクター１０は、入射放射線信号を反射して、その線源へ向かって戻すことが可能であり、本発明による他のレフレクターは、入射放射線信号を、所定の方向でその線源へ向かって反射することが可能でない。このようにして、このようなレフレクターに入射する放射線信号は、選択的に散乱され、このようにして、入射放射線信号の一部のみが、所定の方向に反射されるようにする。これは、本明細書に記載のコーナーキューブレトロレフレクターの動作にほぼ等価であり、本発明の範囲内にある。
【００３５】
静電的プレート１２は、マイクロ電子機械的システム（ＭＥＭ）技術を利用して、マイクロ電子基板１８内に形成されることが可能である。静電的プレート製造の詳細な説明は、例えば、Ｗ．Ｂｅｎｅｃｋｅ，”Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｍｉｃｒｏａｃｔｕａｔｏｒｓ：Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ Ｓｃａｌｉｎｇ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ，”１９９１ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，Ｊｕｎｅ，１９９１，ｐｐ．４６−４９（ＩＳＢＮ ０−８７９４２−５８５−３）。
【００３６】
例えば、図２Ａ及び２Ｂにおいて、プレート部材３０は、基板上にポリシリコン導電薄層を蒸着及びパターン化することにより、形成されて、下部電極として動作することが可能である。次いで、酸化物保護層が、下部電極３２上に蒸着され、ポリシリコン層が、その上に蒸着される。ポリシリコン層は、次いで、パターン化され、エッチングされて、プレート部材３０を形成する。プレート部材３０は、酸化物保護層を除去することにより、露出される。延性を有する金属層３４（好ましくはチタンまたはクロム）が、プレート部材３０上に蒸着及びパターン化される。プレート部材３０を形成するポリシリコンの引張試験値に比してより大きい引張試験値を有する金属を利用することにより、複合２層構造からの残留応力分布に起因して、プレート部材３０は、図２Ｂに示されているように、カールされて反射表面２４から遠ざかるか、または、反射表面２４に対して動く。このようにして、作動されないすなわち正常の位置で、プレート部材３０は、カールされて、基板１８から遠ざかる。
【００３７】
マイクロプロセッサなどの作動機構３６を介して、下部電極３２に、所定の電圧を印加することにより、プレート部材３０は、下部電極３２へ向かって引っ張られ、このようにして、プレート部材３０は、その完全に作動された状態において、図２Ａに示されているように、ほぼ平らである。約１５０ボルト以下の電圧印加は、２ミクロンの厚さ及び２０ミクロンの幅のプレート２を完全に作動するのに充分である。
【００３８】
当業者に自明なように、本発明を実施するのに適する静電的プレートを製造する様々な他の方法が存在する。例えば、すべて金属製の２層プレート部材は、有機解放層を使用して、製造されることが可能である。このような代替的製造法のさらなる説明は、Ｍａｒｃ Ｍａｄｏｕ、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ（１９９７）（ＩＳＢＮ ０−８４９３−９４５１−１）に記載されている。従って、適切な表面マイクロ加工技術は、当業者に良く知られているので、本明細書におけるさらなる説明は、不要である。
【００３９】
本明細書に記載の静電的プレート１２は、方形であり、当業者に自明なように、静電的プレート１２は、例えば三角形、円形、多角形の他の規則的形状、またはほぼ任意の規則的または不規則的形状をとることが可能である。さらに、静電的以外の、プレート部材を作動する方法は、本発明に従って、利用されることが可能である。例えば、プレート部材は、熱的バイモルフまたは形状記憶合金を使用して、熱的に作動されることが可能である。熱的に作動されるプレートの説明は、例えば、Ｍａｎａｂｕ Ａｔｔａｋａら，Ａ Ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃ Ｍｉｃｒｏ Ｍｏｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ−Ａ Ｃｉｌｉａｒｙ Ｍｏｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｔｈｅ ７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ−Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ’９３，Ｙｏｋｏｈａｍａ，Ｊａｐａｎ，Ｊｕｎｅ，１９９３，ｐｐ．３８−４１（ＩＳＢＮ ４−９９００２４７−２−９）に記載されている。簡単に説明すると、１つのタイプの熱的に作動されるプレートは、２つの重合体層の間に挟まれた加熱器層を有し、重合体層は、互いに異なる熱膨張係数を有し、このようにして、プレートは、加熱されると、カールする。カールは、一般に、より大きい熱膨張係数を有する層の方向に発生する。加熱器は、好ましくは、金および／またはニッケルの金属層から成る。加熱器層内に電流を流すことにより、プレートは、カールを解除し、ほぼ平面的になる。代替的に、プレートは、電磁的に作動される。例えば、コイルは、プレートに対向して位置する基板内に組込まれることが可能であり、プレートは、磁性材料を含むこともある。プレート部材は、次いで、コイルに電流を流すこれにより、変形され、これにより、電場が形成され、電場は、プレート部材を吸引してまたは反発して、プレートを変形する。
【００４０】
プレート部材３０の作動周波数を制御することにより、データは、例えば、振幅変調、移相変調、または周波数変調などの様々な変調スキーマを使用して、符号化されて、反射信号内に含まれていることが可能である。例えば、入射放射線信号は、直流（ＤＣ）信号である場合、プレート部材３０は、適切な時間内に作動されることが可能であり、このようにして、反射信号が、本質的に２つの電力レベルの間で振動するようにすることが可能である。このようにして、バイナリデータは、符号化されて、反射信号内に含まれていることが可能である。
【００４１】
前述の静電的プレート１２は、ｋＨｚの領域内のへ周波数を達成することが可能である。より高い周波数での操作に対する抑制因子は、空気減衰または空気抵抗である。空気抵抗の問題は、より狭幅のプレート部材３０を製造する、および／または、プレート部材３０を貫通する換気穴を製造することにより、軽減される。代替的に、本構造は、真空パッケージ内で製造されことが可能であり、真空パッケージは、気密に密封され、これにより、静電的プレートを作動する際の空気減衰の問題をほぼ除去する。
【００４２】
さらに、入射放射線信号に強制的に惹起される減衰量は、制御されることが可能である。例えば、減衰は、静電的プレートによりカバーされる、反射表面の大きさにより制御されることが可能である。反射表面の小さい部分のみが、１つ以上の静電的プレートによりカバーされる場合、入射放射線信号の対応する部分は、静電的プレートが、カールれた位置（すなわち、図２Bの非作動位置）にある場合、散乱される。同様に、レトロレフレクターの反射表面の大きい部分をカバーすることにより、入射放射線信号の対応して大きい部分が、散乱され、従って、入射放射線信号のより小さい量が、レトロレフレクターにより、反射されて、戻される。従って、反射信号の特性は、静電的プレートによりカバーされるその反射表面の所定の部分を有するレトロレフレクターを設計することにより、部分的に制御されることが可能である。反射表面の充分な部分が、静電的プレートによりカバーされる場合、入射放射線信号のほぼ全量が、散乱され、本質的に、放射線信号はまったく、放射線源に戻されない。このような構成例は、特に、入射ビームが味方の質問ユニットからである確認がされるまで、入射放射線ビームをまったく反射しないことが望ましい、例えば戦場などの特定の用途で、好適である。
【００４３】
本発明によるレトロレフレクターのシグネチャを低減するために、静電的プレートは、図４に示されているように、コーナーキューブレトロレフレクターの１つ以上の反射表面上に不規則パターンで配置されることが可能である。コーナーキューブレトロレフレクター４０上の静電的プレートの不規則パターンは、静電的プレートがカール位置にある場合、認識可能な反射を発生させる確立がより小さく、これにより、反射が、認識可能な信号として検出されることが阻止される。これは、特に、コーナーキューブレトロレフレクター４０がＩＦＦタスクで使用される場合、特に好適である、すなわち、この場合、レトロレフレクター４０は、敵方により識別されることが可能である区別可能なシグネチャを有する放射線信号を反射することを望まない標的対象に取付けられる。従って、静電的プレートは、図４に示されているように、不規則パターンで形成され、このようにして、いかなる反射放射線も、それ自体として、実質的にランダムであるようにすることが可能である。さらに、個別の静電的プレートは、選択的に作動され、これにより、反射放射線のランダム性をさらに増加する。
【００４４】
さらに、図５に示されているように、個別のプレート部材５０は、部分的に作動されて、反射表面２４内に制御可能な程度の不連続性を導入することが可能である。図５に示されているように、例示的な目的のために、プレート部材３０は、下部電極３２に可変の作動電圧を印加することにより、様々な程度で、基板１８へ向かって吸引されることが可能である。第１の位置５０で、プレートは、非作動位置にあり、かなり、カールされて、反射表面２４から遠ざかる。第２の位置５２で、プレートは、部分的に作動され、下部電極３２の静電的吸引力が、プレート部材３０を吸引して、反射表面２４へ向かって動かし、これにより、入射放射線の散乱量は、位置５０にある場合に比して、小さくなる。第３の位置５４で、プレートは、位置５２に比してより高い程度に、部分的に作動され、これにより、プレート３０は、吸引されて、反射表面２４に比較的より近く接近し、これにより、位置５２の場合に比して、散乱量が、さらに小さくなる。従って、作動の程度（すなわち、プレート部材２０のカールの大きさ）を選択的に制御することにより、静電的プレートにより惹起される散乱は、制御されることが可能である。さらに、複数の静電部材が、様々な程度で、個別に作動され、これにより、入射放射線信号が散乱されるランダム性をさらに増加し、反射のシグネチャを減少させることが可能である。
【００４５】
図６において、本発明による静電的プレート６２を内蔵するホーンレトロレフレクター６０が示されている。静電的プレート６２は、ホーンレトロレフレクター６２の曲面６４上に配置されていることも可能である。別の１つの構成例では、図７に示されているように、パラボリックレトロレフレクター７０は、レフレクター表面７４上に静電的プレート７２を内蔵する。図６及び７のレトロレフレクターは、前述のコーナーキューブレトロレフレクター１０と実質的に同一の方法で動作することが可能である。特に、作動されると、静電的プレートは、入射放射線のかなりの部分を反射し、このようにして、レトロレフレクターが、意図されるように、動作する、すなわち、反射放射線信号のかなりの部分が、到来方向に配向されて、戻されるようにすることが可能である。非作動状態で、静電的プレートは、入射放射線を散乱させ、このようにして、入射放射線の比較的小さい部分が、到来方向に反射されて戻されるようにする。
【００４６】
図８において、本発明による静電的プレート８２を内蔵するコーナーキューブレトロレフレクター８０と、コーナーキューブレトロレフレクター８０の表面に配置されている例えば反射器／検出器８４などのマイクロ電子装置とが示されている。反射器／検出器８４に対して代替的に、マイクロ電子装置は、記憶装置、マイクロプロセッサ、ドライバ、または他の従来のマイクロ電子回路すなわち超小形電子回路であることも可能である。さらに、コーナーキューブレトロレフレクター８０は、コーナーキューブレトロレフレクター８０の頂点に位置する検出器／反射器８６などの、中央に配置されているマイクロ電子装置を含むことも可能である。反射器８４、８６は、特定の周波数領域内で動作して、感度の帯域幅を制限することも可能である。例えば、反射器／検出器８４、８６は、無線送信器、無線受信器、レーザーダイオード、または発光ダイオード（ＬＥＤ）であることも可能である。検出器の機能として、入射放射線信号が、対応するシステムにより受信及び処理され、これにより、反射放射線信号が適当であるかどうか、または、いずれの反射放射線信号が適当であるかが判定される。反射器の機能として、付加信号が、所定の方向に送信されるか、または、代替的に、反射器が、所望の他の特定の機能を提供することも可能である。
【００４７】
前述のように、プレート１２は、反射面内に不連続性を導入するための、本発明による変形可能な構造の１つの実施例であり、レフレクターの反射率を選択的に変化させるのに適切な他の手段が、利用されることも可能である。例えば、梁が利用されることも可能である。梁は、１つ以上のエッジに剛性構造で取付けられることも可能であり、プレートの実施例とほぼ同一の方法で、本発明による梁の例示的な１つの実施例が、以下に説明される。
【００４８】
図９において、梁構造９２は、反射プレート９４を有し、反射プレート９４は、少なくとも１つの個所で、基板コネクション９６により、基板１０４に取付けられている。作動機構１０２は、好ましくは、基板１０４に内蔵されている。反射プレート９４は、好ましくは、制御された残留応力を有するポリシリコンから成り、このようにして、反射プレート９４が、ほぼ非平面的であるようにする。特に、反射プレート９４は、カールまたはベンド１０６を含み、カールまたはベンド１０６は、梁構造９２に入射する放射線をインコヒーレント散乱するように動作する。代替的に、反射プレート９４は、残留応力を含むこともある基板コネクション９６に比して、剛性的に平面的であることも可能であり、従って、梁構造９２の変形は、主に、基板コネクション９６で発生する。
【００４９】
梁構造９４は、静電的、熱的、または磁気的を含む多数の方法により作動されることが可能である。本開示において、梁構造は、静電的に作動される。しかし、熱的または磁気的に作動される梁構造の実施は、前述のように、そして、当業者に自明なように、熱的または磁気的に作動されるプレートと実質的に同一の方法で達成されることが可能である。このようにして、作動機構１０２は、電極１０７を有し、電極１０７は、選択的に充電され、これにより、静電力が形成され、これにより、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されているように、反射プレート９４が、基板１０４に吸引されることが可能である。
【００５０】
特に、図１０Ａに示されているように、反射プレート９４は、好ましくは、参照番号１０８により示されているように、基板１０４から、少なくとも１００ナノメーターだけ離れて配置される。離間距離１０８は、必要な作動電圧の主要な決定因子であり、装置の操作的必要性に適するように、適合調整されることが可能である。さらに、反射プレート９４は、好ましくは、１０センチメーター〜１メーターの曲率半径を有するカールまたはベンド１０６を含む。カール１０６の程度は、入射放射線を散乱させるのに充分に高くなければならず、しかし、可及的最小なければならない、何故ならば、これにより、図１０Ｂに示されている位置に、反射表面１１０を変形して動かすのに必要な電圧を、できるかぎり低下させなければならないからである。このようにして、カール１１０及び間隔１０の大きさを工学的に検討することにより、電力消費量を低下させ、梁構造９２の効率を向上させることが可能である。
【００５１】
設計において考慮されるべき別の１つの決定因子は、より大きい反射表面エリアを提供することと、梁またはプレートを作動するのに必要な電圧を最小化することとの間のトレードオフすなわち相殺的妥協である。
【００５２】
図１１において、単一の反射エリア１２０を形成することが可能である一群の梁構造９２A〜９２Dが示されている。反射エリア１２０を、複数の梁構造に区分することにより、反射エリアを、より効率的に正確に制御することが達成されることが可能である。さらに、それぞれの梁構造は、明瞭な反射信号を形成するのに望ましいように、個別に作動されることが可能である。特に、符号化された反射信号の周波数と、梁構造の電力消費量とは、より広い総計的な反射表面または反射エリアを形成するために、より小さい梁構造を利用することにより、改善されることが可能である。
【００５３】
図１２及び１３において、それぞれの梁構造９２a〜９２ｄの反射表面の横断面図が示されている。図１１のそれぞれの梁構造９２a〜９２ｃの反射表面は、バーコードパターンとほぼ同様に、反射信号内に含まれるデータを受動的に符号化するための3次元パターン１２２の例示的な例を含む。3次元パターン１２２は、図１２に示されているように、反射表面に製造された突出部を有することもあり、または、図１３に示されているように、反射表面内に組込まれている、充填されているまたは空のままの凹部を有することもある。突出部及び凹部は、当業者に自明なように、ＭＥＭ技術を使用して、製造されることが可能である。さらに、3次元パターン１２２を有する構造は、それぞれの梁構造の反射表面の光学特性と異なる光学．性を有することも可能である。例えば、１つの方法は、重合体めっきテンプレート及び電気めっきされた金を使用することにより、反射表面に形成される一連の金構造を有する。当業者に自明なように、3次元パターンを形成するための多数の他の方法が存在する。
【００５４】
梁構造の反射表面内でデータを符号化することにより、（プレートを変調することにより）反射信号内で、符号化されるべきデータメッセージを形成するのに必要な論理回路が、低減されることが可能である。例えば、各梁構造は、「オフ」または「オン」（すなわち、作動位置または非作動位置）に、個別に作動されることが可能である。この位置で、各梁構造は、明瞭な方法で、入射放射線信号を反射することが可能であり、これにより、反射信号の受取人への特異的メッセージを符号化することが可能である。このようにして、４つの梁構造が、反射構造内の少なくとも４つの明瞭なメッセージを符号化することが可能である。これにより、データメッセージを形成するのに必要な論理回路が低減されるだけでなく、データを符号化するのに必要なエネルギーが減少される、何故ならば、梁構造は、繰り返し、変調される必要はないからである。
【００５５】
動作中、図１４に示されているように、コーナーキューブレトロレフレクター８０の静電的プレート８２は、最初に、通常の非作動位置にあり、このようにして、放射線信号の高々小さい部分のみが、反射されて、放射線源に戻される。ブロック１３０により示されているように、１つ以上の反射器／検出器８４、８６により検出されることが可能である入射放射線信号を受信すると、受信された入射放射線信号が、適当に処理されることにより、ブロック１３２により示されているように、静電的プレート８２が、入射放射線信号に応答するために、作動されるべきかどうかが、判断される。応答することが望ましい場合、コーナーキューブレトロレフレクター８０は、ブロック１３４により示されているように、入射放射線信号の一部を選択的に反射するために、１つ以上のプレート部材を作動することにより、反射表面の一部を、選択的に機械的に変形する。代替的に、プレート部材は、ブロック１３６により示されているように、通常の非作動位置にあるままである。さらに、反射器／検出器８４、８６のうちの１つ以上のものが、入射放射線信号の線源により受信されることが可能である放射線信号を放射することが可能である。
【００５６】
前述のレトロレフレクター構造は、マイクロ電子基板を使用して、製造されることが可能であるので、静電的プレートおよび／または放射器／検出器の動作を駆動または制御するための電子回路は、レトロレフレクターを有するマイクロ電子基板上に製造されることが可能である。さらに、放射器／検出器は、Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＳＭＴ）すなわち表面実装技術、フリップチップ及びマルチチップモジュール（ＭＣＭ）構造を含む、様々な公知の方法で、マイクロ電子基板に実装されることが可能である。
【００５７】
図面及び明細書において、本発明の典型的な好ましい実施例が開示され、特定の用語が使用されたにもかかわらず、それらの用語は、一般的かつ説明的意味でのみ使用され、制限するために使用されておらず、本発明の範囲は、請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による静電的プレートを有するコーナーキューブレフレクターの斜視図であり、静電的プレートは、ほぼ平らな位置すなわち平面的位置で示されている。
【図２Ａ】 平らな位置すなわち平面的位置での静電的プレートの立面図である。
【図２Ｂ】 カーリングされた位置での、図２Ａの静電的プレートの立面図である。
【図３】 図１のコーナーキューブレトロレフレクターの斜視図である。
【図４】 コーナーキューブレフレクターの斜視図であり、コーナーキューブレフレクターは、コーナーキューブレフレクターの１つ以上の反射表面上に不規則パターンで配置されているプレートを有する。
【図５】 作動の程度を変化させて示す、静電的プレートの立面図である。
【図６】 本発明による静電的プレートを有するホーンレトロレフレクターの横断面図である。
【図７】 本発明による静電的プレートを有するパラボリックレトロレフレクターの斜視図である。
【図８】 本発明による静電的プレートを有するコーナーキューブレトロレフレクターの斜視図であり、コーナーキューブレトロレフレクターは、さらに、コーナーキューブレトロレフレクターの反射表面上に電子装置を含む。
【図９】 本発明による梁構造の斜視図である。
【図１０Ａ】 非平面的位置での、図９の梁構造の立面図である。
【図１０Ｂ】 平面的位置での図９の梁構造の立面図である。
【図１１】 本発明による反射表面を一緒に形成することが可能である一群の梁構造の上面図である。
【図１２】 図１１の１２’―１２’切断線に沿って切断して示す横断面図である。
【図１３】 図１１の１３’―１３’切断線に沿って切断して示す横断面図である。
【図１４】 本発明による、図８のコーナーキューブレトロレフレクターの動作のフローチャートである。

Claims (19)

1. 反射放射線信号内に含まれるデータを受動的に符号化するためのマイクロ加工組立レフレクターであって、入射放射線信号（２０）を、前記入射放射線信号の放射線源に向かって反射させる反射構造体（１０）を備えるマイクロ加工組立レフレクターにおいて、
   その一部が少なくとも部分的に２つの異なる平面に配置されている複数の反射表面と、
   選択的に電圧によって作動可能である変形可能な構造（１２）であって、前記反射構造体の前記複数の反射表面の第１の反射表面の少なくとも一部上に配置されて、前記第１の反射表面の一部に不連続性を導入し、前記入射放射線信号の一部を散乱させて前記放射線源から離れた方向に導き、これにより、前記変形可能な構造の選択的な作動に依存して、前記反射放射線信号に含まれるデータを符号化する変形可能な構造を含んでなることを特徴とする、マイクロ加工組立レフレクター。
2. 前記変形可能な構造（１２）がプレートである、請求項１に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
3. 前記プレートが、
   第１の残留応力値を有する第１の材料の第１の層（３４）と、
   前記第１の残留応力値と異なる残留応力値を有する第２の材料の第２の層（３０）とを有する、請求項２に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
4. 前記変形可能な構造（１２）が、梁構造（９２）である、請求項１に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
5. 前記梁構造（９２）が、前記反射表面にほぼ平行な反射プレート（９４）と、近位端が前記反射表面に接続され、遠位端が前記反射プレートに接続されている基板コネクション（９６）とを含む、請求項４に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
6. 前記変形可能な構造が、前記入射放射線信号を選択的に反射させ、信号を生成する突出部及び凹部を備える反射表面（１２０）を含む、請求項１に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
7. 前記反射構造の第２の反射表面上に配置されている第２の変形可能な構造をさらに含む、請求項１に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
8. 前記変形可能な構造及び前記第２の変形可能な構造が、個別に作動可能である、請求項７に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
9. 前記変形可能な構造が、第１の残留応力値の第１の材料層（３０）と、前記第１の層に対向して位置する第２の材料層（３４）とを含み、
   前記第１の残留応力値と異なる第２の残留応力値の前記第２の材料によって、前記プレート部材が動かされることにより、前記不連続性が形成される、請求項１に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
10. 前記変形可能な構造を作動するための手段をさらに含むマイクロ加工組立レフレクターであって、
    前記作動するための手段は、前記変形可能な構造と通信することが可能である、請求項１に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
11. 前記作動するための手段が、マイクロプロセッサ（３６）である、請求項１０に記載のマイクロ加工組立レフレクター。
12. レフレクターを利用して、放射線信号を変調するための方法であって、放射源により生成された入射放射線信号を該レフレクターにより受信し、該レフレクターは、その一部が少なくとも部分的に２つの異なる平面に配置されている複数の反射表面を備える、放射線信号を変調するための方法において、
    前記レフレクターの少なくとも１つの前記反射表面の一部を電圧によって作動することにより選択的に機械的に変形するステップであって、該変形により、不連続性が、前記少なくとも１つの前記反射表面に選択的に形成されて、それにより、前記入射放射線信号の一部が前記放射線源から離れた方向に散乱されて、前記レフレクターにより反射される入射放射線信号の量が減少される、ステップを含むことを特徴とする方法。
13. 前記表面の前記一部を変形する前記ステップが、前記反射放射線信号を変調するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記レフレクターが、放射線放射器を含み、さらに、前記放射線信号に応答して、前記放射器により、第２の放射線信号を生成するステップを具備する、請求項１２に記載の方法。
15. 前記レフレクターが、放射線検出器を含み、前記検出器により、前記放射線信号を検出するステップをさらに具備する、請求項１２に記載の方法。
16. 前記反射表面の前記一部を変形する前記ステップが、時間とともに、変形の程度を変化させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記一部に対する変形と異なる程度で、前記レフレクターの表面の第２の部分を機械的に変形し、不規則的不連続を表面内に形成するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
18. 入射放射線信号を放射源から受信し、反射放射線信号に含まれるデータを受動的に符号化するためのマイクロ加工組立レフレクターであって、その上に反射表面を有する基板を備えるレフレクターにおいて、
    不連続性を、前記反射表面の一部に導入するように選択的に電圧によって作動可能であり、これにより、前記入射放射線信号の一部を散乱させて前記放射線源から離れた方向に導く変形可能な反射プレートを備え、
    前記反射表面は、間隔と高さにおいて不規則な複数の特徴を含み、データは、前記不規則な特徴と前記変形可能な反射プレートの選択的な作動とに依存して、前記反射放射線信号に含まれる符号化されたデータであることを特徴とする、マイクロ加工組立レフレクター。
19. 前記変形可能な反射プレートが、その一端において前記基板に取り付けられており、前記反射プレートの一部にカールを具備する、請求項１８に記載のマイクロ加工組立レフレクター。

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