JP7171648B2 - 光通信装置、プログラム、システム、及び光通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信装置、プログラム、システム、及び光通信方法に関する。

通信相手との間でレーザ光を用いることによって通信する光通信技術が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０２０－０１０２１９号公報

本発明の第１の態様によれば、光通信装置が提供される。光通信装置は、情報を光通信によって送信するための送信用光出力部を備えてよい。光通信装置は、情報を光通信によって受信するための受信用光センサを備えてよい。光通信装置は、光スプリッタを介して前記送信用光出力部及び前記受信用光センサに接続された光スイッチを備えてよい。光通信装置は、前記光スイッチに接続された複数のヘッド部を備えてよい。光通信装置は、前記送信用光出力部によって出力された光を前記光スイッチによって前記複数のヘッド部に対して切り替えて導くことによって前記複数のヘッド部のそれぞれからレーザを出射することにより情報を送信し、前記複数のヘッド部が受光した光を前記光スイッチによって切り替えて前記受信用光センサに導くことによって情報を受信するように制御する制御部を備えてよい。

上記複数のヘッド部のそれぞれは、一端が上記光スイッチに接続された光ファイバの他端に配置された端面用レンズと、焦点を調整するための焦点用レンズとを含むレンズ部を有してよい。上記複数のヘッド部のそれぞれは、上記レンズ部に対して配置され、上記レンズ部から出射される光の方向を調整し、かつ、外部からの光の上記レンズ部に対する方向を調整するための方向調整用ミラーを有してよい。上記複数のヘッド部のそれぞれは、外部からの光の強度を測定するための測定用光センサを有してよい。上記制御部は、上記測定用光センサによって測定された通信相手の光通信装置からの光の強度に基づいて、上記通信相手の光通信装置との間で通信して、光の照射方向の調整を行ってよい。上記複数のヘッド部のそれぞれは、上記レンズ部に対して配置され、上記レンズ部から出射される光の方向を調整し、かつ、外部からの光の上記レンズ部に対する方向を調整するための方向調整用ミラーと、外部からの光の強度を測定するための測定用光センサとを有してよく、上記制御部は、上記測定用光センサによって測定された通信相手の光通信装置からの光の強度に基づいて、上記方向調整用ミラーを調整してよい。

上記光通信装置は、移動体に搭載されてよい。上記光通信装置は、飛行体に搭載されてよい。上記光通信装置は、地上にビームを照射することにより形成した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ためのアンテナを有する飛行体に搭載されてよい。上記制御部は、通信相手の飛行体の位置情報を含む通信相手情報を取得し、上記複数のヘッド部の少なくともいずれかのヘッド部から上記位置情報が示す位置に向けて第１の幅のビームを出射させ、上記通信相手の飛行体からの光を受光することによって上記通信相手の飛行体から情報を受信したことに応じて、上記ヘッド部のビームの幅を上記第１の幅から、上記第１の幅よりも狭い第２の幅に変更させるように、上記ヘッド部を制御してよい。

本発明の第２の態様によれば、コンピュータを上記光通信装置として機能させるためのプログラムが提供される。

本発明の第３の態様によれば、上記光通信装置と、上記光通信装置を搭載した上記移動体とを備えるシステムが提供される。

本発明の第４の態様によれば、光通信装置が提供される。光通信装置は、光出力部を備えてよい。光通信装置は、光出力部に接続された光スイッチを備えてよい。光通信装置は、光スイッチに接続された複数のヘッド部を備えてよい。光通信装置は、光出力部によって出力された光を光スイッチによって前記複数のヘッド部に対して切り替えて導くことによって前記複数のヘッド部のそれぞれからレーザを出射することにより情報を送信するよう制御する制御部を備えてよい。

本発明の第４の態様によれば、光通信装置が提供される。光通信装置は、光センサを備えてよい。光通信装置は、光センサに接続された光スイッチを備えてよい。光通信装置は、光スイッチに接続された複数のヘッド部を備えてよい。光通信装置は、複数のヘッド部が受光した光を光スイッチによって切り替えて光センサに導くことによって情報を受信するように制御する制御部を備えてよい。

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。

光通信装置１００の機能構成の一例を概略的に示す。 基幹部１１０及びヘッド部１３０の構成の一例を概略的に示す。 ヘッド部１３０によるレーザ１４０の調整について説明するための説明図である。 ヘッド部１３０の一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ２００の一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ２００と他のＨＡＰＳ２００との光通信状況の例を示す。 ＨＡＰＳ２００と他のＨＡＰＳ２００との光通信状況の例を示す。 光通信装置１００による処理の流れの一例を概略的に示す。 光通信装置２００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。

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、光通信装置１００の機能構成の一例を概略的に示す。光通信装置１００は、制御部１０２、基幹部１１０、及び複数のヘッド部１３０を備える。

制御部１０２は、基幹部１１０及び複数のヘッド部１３０を制御する。制御部１０２と基幹部１１０とは、メタルケーブル等で接続されてよい。基幹部１１０と複数のヘッド部１３０とのそれぞれとは、通信用の光ファイバ及び制御用のメタルケーブルで接続されてよい。制御部１０２は、基幹部１１０を介して複数のヘッド部１３０を制御してよい。なお、制御部１０２と複数のヘッド部１３０とのそれぞれが直接接続されて、当該接続を介して、制御部１０２が複数のヘッド部１３０を制御してもよい。

基幹部１１０は、情報を光通信によって送信するための送信用光出力部と、情報を光通信によって受信するための受信用光センサと、光スプリッタを介して送信用光出力部及び受信用光センサに接続された光スイッチとを有してよい。複数のヘッド部１３０は、光スイッチに接続されてよい。複数のヘッド部１３０のそれぞれは、レンズ部と、レンズ部に対して配置され、レンズ部から出射される光の方向を調整し、かつ、外部からの光のレンズ部に対する方向を調整するための方向調整用ミラーとを有してよい。

制御部１０２は、送信用光出力部によって出力された光を光スイッチによって複数のヘッド部１３０に対して切り替えて導くことによって複数のヘッド部１３０のそれぞれからレーザ１４０を出射することにより情報を送信するように制御してよい。制御部１０２は、複数のヘッド部１３０が受光した光を光スイッチによって切り替えて受信用光センサに導くことによって情報を受信するように制御してよい。

従来、光通信装置が複数の光無線送受信部を備えようとした場合、光出力部、光センサ、及びヘッド部のセットを複数備える必要があった。それに対して本実施形態に係る光通信装置１００によれば、光スイッチによって、複数のヘッド部１３０への光、及び複数のヘッド部１３０からの光を切り替えるように構成することによって、１つの送信用光出力部及び１つの受信用光センサを複数のヘッド部１３０で共有可能にできる。これにより、１つの光出力部及び１つの光センサによって、複数の光無線送受信部を備えるようにでき、光無線装置の全体の重量を低減したり、コストを低減したりすることができる。

図２は、基幹部１１０及びヘッド部１３０の構成の一例を概略的に示す。ここでは、３つのヘッド部１３０を有する場合を例示しているが、ヘッド部１３０の数はこれに限らず、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。

基幹部１１０は、光出力部１１２、光センサ１１４、Ｅｔｈｅｒ変換部１１６、光スプリッタ１１８、及び光スイッチ１２０を有する。光出力部１１２は、送信用光出力部の一例であってよい。Ｅｔｈｅｒ変換部１１６は、例えば、送信対象の情報の電気信号を光信号に変換する。光出力部１１２は、Ｅｔｈｅｒ変換部１１６によって変換された光信号を、光スプリッタ１１８を介して光スイッチ１２０に向けて出力してよい。光出力部１１２は、複数の通信相手と通信する場合、通信相手毎に光の周波数を変更してよい。

制御部１０２は、例えば、光出力部１１２、Ｅｔｈｅｒ変換部１１６、及び光スイッチ１２０を制御することによって、光出力部１１２によって出力された光を光スイッチ１２０によって複数のヘッド部１３０に対して切り替えて導き、複数のヘッド部１３０のそれぞれからレーザ１４０を出射することにより、複数の通信相手のそれぞれに対して情報を送信し得る。

光センサ１１４は、受信用光センサの一例であってよい。制御部１０２は、複数のヘッド部１３０が受光した光を光スイッチ１２０によって切り替えて光センサ１１４に導くように制御する。光センサ１１４は、受光した光信号をＥｔｈｅｒ変換部１１６に出力し、Ｅｔｈｅｒ変換部１１６は、情報に変換する。

ヘッド部１３０は、端面レンズ１３２、焦点調整レンズ１３４、及び方向調整用ミラー１３６を有する。端面レンズ１３２は、一端が光スイッチ１２０に接続された光ファイバの他端に配置されてよい。焦点調整レンズ１３４は、端面レンズ１３２との相対位置が変更可能であり、端面レンズ１３２から出射される光、及び端面レンズ１３２に入射する光の焦点を調整する。

方向調整用ミラー１３６は、端面レンズ１３２及び焦点調整レンズ１３４に対して配置され、端面レンズ１３２及び焦点調整レンズ１３４から出射される光の方向を調整する。また、方向調整用ミラー１３６は、外部からの光の端面レンズ１３２及び焦点調整レンズ１３４に対する方向を調整する。

図３は、ヘッド部１３０によるレーザ１４０の調整について説明するための説明図である。端面レンズ１３２は、光ファイバ１２２から供給される光を出射する。制御部１０２は、焦点調整レンズ１３４を、端面レンズ１３２に対して相対的に移動させることによって、焦点を調整し得る。制御部１０２は、方向調整用ミラー１３６の角度を調整することによって、レーザ１４０の方向を制御し得る。このように、ヘッド部１３０は、方向制御の２軸と、焦点用の１軸の計３軸制御を行い得る。

図４は、ヘッド部１３０の一例を概略的に示す。図４では、ドーム形状を有するヘッド部１３０を例示している。制御部１０２は、方向調整用ミラー１３６によって、端面レンズ１３２及び焦点調整レンズ１３４から出射されたレーザ１４０の方向を調整して、通信相手に向けてレーザ１４０を照射する。

ヘッド部１３０は、外部からの光の強度を測定するための光センサ１５０を有してよい。光センサ１５０は、測定用光センサの一例であってよい。図４では、ヘッド部１３０が３つの光センサ１５０を有する場合を例示しているが、光センサ１５０の数はこれに限らない。光センサ１５０の数は他の数であってもよいが、複数であることが望ましい。

制御部１０２は、光センサ１５０によって測定された通信相手の光通信装置からの光の強度に基づいて、通信相手の光通信装置との間で通信して、光の照射方向の調整を行ってよい。例えば、制御部１０２は、複数の光センサ１５０による測定結果に基づいて、通信相手からの光の２次元の強度情報（ビームのピーク位置）を取得し得る。制御部１０２は、例えば、受信ビームの光強度のピーク位置を通信相手の光通信装置に通知し、ピーク位置が方向調整用ミラー１３６の位置に近づくように修正させることによって、光の照射方向の調整を行い得る。光通信装置１００と、通信相手の光通信装置とは、互いに通知を行うことによって、相互に光の照射方向の調整を行ってよい。これにより、光通信装置１００は、超短時間サイクルでのビーム方向修正を行う。制御部１０２は、光センサ１５０によって測定された通信相手の光通信装置からの光の強度に基づいて、方向調整用ミラー１３６を調整してもよい。

光通信装置１００は、移動体に搭載されてよい。光通信装置１００は、例えば、飛行体に搭載される。光通信装置１００は、地上にビームを照射することにより形成した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ためのアンテナを有する飛行体に搭載されてもよい。

図５は、ＨＡＰＳ２００の一例を概略的に示す。ＨＡＰＳ２００は、地上にレーザ２３２を照射することにより形成した通信エリア２３４内の３０に無線通信サービスを提供するためのアンテナを有する飛行体の一例であってよい。

ＨＡＰＳ２００は、機体２０２、中央部２０４、プロペラ２０６、ポッド２０８、及び太陽電池パネル２１０を備える。中央部２０４内には、制御部２２０、制御部２３０、及び制御部１０２が配置される。

太陽電池パネル２１０によって発電された電力は、機体２０２、中央部２０４、及びポッド２０８の少なくともいずれかに配置された１又は複数のバッテリに蓄電される。バッテリに蓄電された電力は、ＨＡＰＳ２００が備える各構成によって利用される。

制御部２２０は、ＨＡＰＳ２００の飛行を制御する。制御部２２０は、例えば、プロペラ２０６の回転を制御することによってＨＡＰＳ２００の飛行を制御する。また、制御部２２０は、不図示のフラップやエレベータの角度を変更することによってＨＡＰＳ２００の飛行を制御してもよい。制御部２２０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）センサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、及び加速度センサ等の各種センサを備えて、ＨＡＰＳ２００の位置、移動方向、及び移動速度を管理してよい。

制御部２３０は、ＨＡＰＳ２００の地上との通信を制御する。制御部２２０は、ＳＬ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｉｎｋ）アンテナを用いて、地上に通信エリア２３４を形成する。制御部２３０は、ＳＬアンテナを用いて、地上のユーザ端末３０とサービスリンクを形成する。ＳＬアンテナは、マルチビームアンテナであってもよい。セル通信エリア２３４は、マルチセルであってもよい。

制御部２３０は、ＦＬ（Ｆｅｅｄｅｒ Ｌｉｎｋ）アンテナを用いて、地上のゲートウェイ４０との間でフィーダリンクを形成してよい。制御部２３０は、ゲートウェイ４０を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。

制御部２３０は、衛星通信アンテナを用いて、通信衛星５０と通信してもよい。制御部２３０は、通信衛星５０及び衛星通信局６０を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。

ユーザ端末３０は、ＨＡＰＳ２００と通信可能であればどのような通信端末であってもよい。例えば、ユーザ端末３０は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末３０は、タブレット端末及びＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ）デバイスであってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。

ＨＡＰＳ２００は、例えば、フィーダリンク又は通信衛星５０と、サービスリンクとを介して、ネットワーク２０とユーザ端末３０との通信を中継する。ＨＡＰＳ２００は、ユーザ端末３０とネットワーク２０との通信を中継することによって、ユーザ端末３０に無線通信サービスを提供してよい。

ネットワーク２０は、移動体通信ネットワークを含む。移動体通信ネットワークは、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式、５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、及び６Ｇ（６ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式以降の通信方式のいずれに準拠していてもよい。ネットワーク２０は、インターネットを含んでもよい。

ＨＡＰＳ２００は、例えば、通信エリア２３４内のユーザ端末３０から受信したデータをネットワーク２０に送信する。また、ＨＡＰＳ２００は、例えば、ネットワーク２０を介して、通信エリア２３４内のユーザ端末３０宛のデータを受信した場合に、当該データをユーザ端末３０に送信する。

管理装置３００は、複数のＨＡＰＳ２００を管理する。管理装置３００は、ネットワーク２０及びゲートウェイ４０を介して、ＨＡＰＳ２００と通信してよい。管理装置３００は、ネットワーク２０、衛星通信局６０、及び通信衛星５０を介して、ＨＡＰＳ２００と通信してもよい。

管理装置３００は、指示を送信することによってＨＡＰＳ２００を制御する。管理装置３００は、通信エリア２３４によって地上の対象エリアをカバーさせるべく、ＨＡＰＳ２００に、対象エリアの上空を旋回させてよい。ＨＡＰＳ２００は、例えば、対象エリアの上空を円軌道で飛行しつつ、ＦＬアンテナの指向方向を調整することによってゲートウェイ４０との間のフィーダリンクを維持し、ＳＬアンテナの指向方向を調整することによって通信エリア２３４による対象エリアのカバーを維持する。

図５に示す例において、基幹部１１０は、光通信装置１００の中央付近に配置され、光ファイバ１２２及びメタルケーブル１２４によって、ポッド２０８に配置されたヘッド部１３０と接続される。ここでは、ＨＡＰＳ２００に４つのヘッド部１３０が配置されている場合を例に挙げて説明する。

制御部１０２は、ＨＡＰＳ２００の３次元構造情報を保持する。３次元構造情報は、ＨＡＰＳ２００の機体２０２の構造、及び機体２０２におけるヘッド部１３０の設置位置等の情報を含む。制御部１０２は、ＨＡＰＳ２００の空間座標及び姿勢角を、制御部２２０及び制御部２３０等から取得して、常に更新、維持してよい。

制御部１０２は、光通信によって送信する送信フレームのヘッダ部に、自身の受信センサ座標及び受信パワー情報を付与して送信してよい。制御部１０２は、光通信による情報の受信時には、受信フレームのヘッダに含まれる、通信相手の受信センサ座標及び受信パワー情報を読み取ってよい。そして、制御部１０２は、ＨＡＰＳ２００の空間座標及び姿勢角等の情報と、通信相手の受信センサ座標及び受信パワー情報から算出された座標に対して通信用レーザが到達するように方向調整用ミラー１３６の制御を行ってよい。

図６及び図７は、ＨＡＰＳ２００と他のＨＡＰＳ２００との光通信状況の例を示す。ここでは、他のＨＡＰＳ２００として、ＨＡＰＳ２４０及びＨＡＰＳ２５０を例示している。ＨＡＰＳ２００は、左右２つずつのヘッド部１３０を有することによって、どのような配備においても、２リンクを維持することができる。

例えば、図６に例示するような配備においては、ＨＡＰＳ２００が左右１つずつのヘッド部１３０を有する場合であっても、ＨＡＰＳ２４０とのリンク及びＨＡＰＳ２５０とのリンクを維持できる。しかし、図７に例示するような配備においては、ＨＡＰＳ２００の機体が死角となってしまい、左右１つずつのヘッド部１３０を有する場合には、ＨＡＰＳ２４０とＨＡＰＳ２５０の一方のみとしかリンクを維持することができない。

それに対して、２００が左右２つずつのヘッド部１３０を有することによって、図７に例示するような配備においても、ＨＡＰＳ２４０とのリンク及びＨＡＰＳ２５０とのリンクを維持することができる。いくつのヘッド部１３０が必要になるかは、ＨＡＰＳ２００の機体構造等に依存することになる。本実施形態に係る光通信装置１００によれば、必要なヘッド部１３０の数が多くなっても、ヘッド部１３０のみを追加することによって対応することが可能なため、ＨＡＰＳ２００の重量及びコストの低減に貢献することができる。

図８は、光通信装置１００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、ＨＡＰＳ２００と、通信相手のＨＡＰＳ２００とが通信を開始するまでの処理の流れを説明する。

特に、ＨＡＰＳのような飛行体間の光通信は、飛行体が常に移動していることから、非常に高い精度のビームトラッキングを必要とする。通信相手とのリンクアップ以前には、通信相手からのビーム強度情報等がないので、通信相手の受信部をターゲッティングすることが難しい。空中にある物体は、高い精度の空間測位がしづらく、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）以外の座標／姿勢取得方法がないといえる。本実施形態に係るＨＡＰＳ２００は、以下のように通信開始までの処理を実行し得る。

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において、制御部１０２は、通信相手と位置情報を共有する。制御部１０２は、制御部２２０からＨＡＰＳ２００の位置情報を取得して、位置情報を含む自機情報を、例えば、通信衛星５０を介して通信相手に送信するとともに、通信衛星５０を介して、通信相手から、通信相手の位置情報を含む通信相手情報を受信する。

制御部１０２は、通信衛星５０を介して管理装置３００に自機情報を送信し、管理装置３００から通信衛星５０を介して通信相手情報を受信してもよい。制御部１０２は、通信相手と電波による通信を実行できる場合は、電波による通信によって自機情報及び通信相手情報を通信してもよい。

Ｓ１０４において、制御部１０２は、基幹部１１０及びヘッド部１３０を制御して、通信相手の位置情報によって特定された位置に向けて、第１のビーム幅のビームを照射させる。第１のビーム幅は、例えば、ＧＰＳ測位誤差よりも大きい幅であってよい。Ｓ１０６では、通信相手が照射しているビームを受光する。

Ｓ１０８において、制御部１０２は、光センサ１５０によって測定された通信相手からのビームの受光強度が予め定められた閾値より強いか否かを判定する。閾値より弱いと判定した場合、Ｓ１１０に進み、方向調整用ミラー１３６を調整して、Ｓ１０８に戻る。閾値より強いと判定した場合、Ｓ１１２に進む。

Ｓ１１２において、制御部１０２は、ビーム幅を第１の幅から、第１の幅よりも狭い第２の幅に変更させるように、ヘッド部１３０を制御する。制御部１０２は、光センサ１５０によって測定される受光強度を参照して、ビーム幅を段階的に低減しながら調整を行う。制御部１０２は、受光強度が最大となるようにビーム幅及び方向調整用ミラー１３６の向きを調整することにより、ビーム幅を第２の幅に変更してよい。Ｓ１１４では、調整終了後、通信相手との光通信を開始する。

上記実施形態では、光通信装置１００が、光通信による送受信を実行できる例を説明したが、これに限らない。光通信装置１００は、光通信による送受信のうち、送信のみを実行可能であってよく、また、受信のみを実行可能であってもよい。前者の場合、光通信装置１００は、光出力部１１２と、光出力部１１２に接続された光スイッチ１２０と、光スイッチ１２０に接続された複数のヘッド部１３０と、光出力部１１２によって出力された光を光スイッチ１２０によって複数のヘッド部１３０に対して切り替えて導くことによって複数のヘッド部１３０のそれぞれからレーザを出射することにより情報を送信するよう制御する制御部１０２とを備えてよい。後者の場合、光通信装置１００は、光センサ１１４と、光センサ１１４に接続された光スイッチ１２０と、光スイッチ１２０に接続された複数のヘッド部１３０と、複数のヘッド部１３０が受光した光を光スイッチ１２０によって切り替えて光センサ１１４に導くことによって情報を受信するように制御する制御部１０２とを備えてよい。

図９は、光通信装置１００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、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。

２０ ネットワーク、３０ ユーザ端末、４０ ゲートウェイ、５０ 通信衛星、６０ 衛星通信局、１００ 光通信装置、１０２ 制御部、１１０ 基幹部、１１２ 光出力部、１１４ 光センサ、１１６ Ｅｔｈｅｒ変換部、１１８ 光スプリッタ、１２０ 光スイッチ、１２２ 光ファイバ、１２４ メタルケーブル、１３０ ヘッド部、１３２ 端面レンズ、１３４ 焦点調整レンズ、１３６ 方向調整用ミラー、１４０ レーザ、１５０ 光センサ、２００ ＨＡＰＳ、２０２ 機体、２０４ 中央部、２０６ プロペラ、２０８ ポッド、２１０ 太陽電池パネル、２２０ 制御部、２３０ 制御部、２３２ レーザ、２３４ 通信エリア、２４０ ＨＡＰＳ、２５０ ＨＡＰＳ、３００ 管理装置、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 (7)

1. 飛行体に搭載される光通信装置であって、
   情報を光通信によって送信するための送信用光出力部と、
   情報を光通信によって受信するための受信用光センサと、
   光スプリッタを介して前記送信用光出力部及び前記受信用光センサに接続された光スイッチと、
   前記光スイッチに接続された複数のヘッド部と、
   前記送信用光出力部によって出力された光を前記光スイッチによって前記複数のヘッド部に対して切り替えて導くことによって前記複数のヘッド部のそれぞれからレーザを出射することにより情報を送信し、前記複数のヘッド部が受光した光を前記光スイッチによって切り替えて前記受信用光センサに導くことによって情報を受信するように制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、通信相手の飛行体から、前記通信相手の飛行体のＧＰＳセンサによる位置情報を含む通信相手情報を受信し、前記複数のヘッド部の少なくともいずれかのヘッド部から前記位置情報が示す位置に向けて第１の幅のビームを出射させ、前記通信相手の飛行体からの光を受光することによって前記通信相手の飛行体から情報を受信したことに応じて、前記ヘッド部のビーム幅を前記第１の幅から、前記第１の幅よりも狭い第２の幅に変更させるように、前記ヘッド部を制御し、
   前記第１の幅は、ＧＰＳ測位誤差よりも大きい幅である、光通信装置。
2. 前記複数のヘッド部のそれぞれは、
   一端が前記光スイッチに接続された光ファイバの他端に配置された端面用レンズと、焦点を調整するための焦点用レンズとを含むレンズ部と、
   前記レンズ部に対して配置され、前記レンズ部から出射される光の方向を調整し、かつ、外部からの光の前記レンズ部に対する方向を調整するための方向調整用ミラーと、
   外部からの光の強度を測定するための複数の測定用光センサと
   を有し、
   前記制御部は、前記複数の測定用光センサによる測定結果に基づいて、通信相手の光通信装置からの光の２次元の強度情報を取得し、受信ビームの光強度のピーク位置を前記通信相手の前記光通信装置に通知するとともに、前記通信相手の前記光通信装置からの通知を取得し、取得した通知に基づいて前記方向調整用ミラーを調整する、請求項１に記載の光通信装置。
3. 前記送信用光出力部は、複数の通信相手と通信する場合、通信相手毎に光の周波数を変更する、請求項１又は２に記載の光通信装置。
4. 前記光通信装置は、地上にビームを照射することにより形成した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ためのアンテナを有する飛行体に搭載される、請求項１から３のいずれか一項に記載の光通信装置。
5. コンピュータを、請求項１から４のいずれか一項に記載の光通信装置として機能させるためのプログラム。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の光通信装置と、
   前記光通信装置を搭載した前記飛行体と
   を備えるシステム。
7. 飛行体に搭載される光通信装置によって実行される光通信方法であって、
   前記光通信装置は、情報を光通信によって送信するための送信用光出力部と、情報を光通信によって受信するための受信用光センサと、光スプリッタを介して前記送信用光出力部及び前記受信用光センサに接続された光スイッチと、前記光スイッチに接続された複数のレンズ部とを有し、
   前記送信用光出力部によって出力された光を前記光スイッチによって前記複数のレンズ部に対して切り替えて導くことによって前記複数のレンズ部のそれぞれからレーザを出射することにより情報を送信する送信段階と、
   前記複数のレンズ部が受光した光を前記光スイッチによって切り替えて前記受信用光センサに導くことによって情報を受信する受信段階と
   を備え、
   通信相手の飛行体から、前記通信相手の飛行体のＧＰＳセンサによる位置情報を含む通信相手情報を受信し、前記複数のレンズ部の少なくともいずれかのレンズ部から前記位置情報が示す位置に向けて第１の幅のビームを出射させ、前記通信相手の飛行体からの光を受光することによって前記通信相手の飛行体から情報を受信したことに応じて、前記レンズ部のビーム幅を前記第１の幅から、前記第１の幅よりも狭い第２の幅に変更させるように、前記レンズ部を制御する制御段階
   を更に備え、
   前記第１の幅は、ＧＰＳ測位誤差よりも大きい幅である、光通信方法。

Images