特開 2018-184080 人工衛星、明点表示方法、情報提供方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-184080(P2018-184080A)

(43)【公開日】2018年11月22日

(54)【発明の名称】人工衛星、明点表示方法、情報提供方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/10 20060101AFI20181026BHJP

   G09F 19/18 20060101ALI20181026BHJP

   G09G 3/32 20160101ALI20181026BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20181026BHJP

【ＦＩ】

   B64G1/10

   G09F19/18 Z

   G09G3/32 Z

   G09G3/20 680W

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-86903(P2017-86903)

(22)【出願日】2017年4月26日

(71)【出願人】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100160989

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 正好

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100197398

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 絢子

(74)【代理人】

【識別番号】100197619

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 智久

(72)【発明者】

【氏名】國中 均

【テーマコード（参考）】

5C080

5C380

【Ｆターム（参考）】

5C080AA01

5C080BB05

5C080CC03

5C080EE01

5C080EE17

5C080EE25

5C080JJ02

5C080JJ06

5C080JJ07

5C080KK52

5C380AA10

5C380AB04

5C380AB34

5C380AB41

5C380AB42

5C380AC20

(57)【要約】

【課題】特定の領域のみに光を照射可能な人工衛星を提供する。
【解決手段】人工衛星は、光源部と、光軸変更部と、制御部と、を具備する。光源部は、可視領域の波長のレーザを発生可能に構成されている。光軸変更部は、光源部の光軸の向きを変更可能に構成されている。制御部は、軌道上において、光源部が発生させるレーザが所定の照射領域に入射するように、光軸変更部を駆動可能に構成されている。この人工衛星では、レーザを用いることにより、特定の領域のみに光を照射することができる。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

可視領域の波長のレーザを発生可能に構成された光源部と、
前記光源部の光軸の向きを変更可能に構成された光軸変更部と、
軌道上において、前記光源部が発生させるレーザが所定の照射領域に入射するように、前記光軸変更部を駆動可能に構成された制御部と、
を具備する人工衛星。

【請求項2】

請求項１に記載の人工衛星であって、
前記制御部は、相対移動する前記照射領域を前記光源部が発生させるレーザで追尾するように、前記光軸変更部を駆動可能に構成されている
人工衛星。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の人工衛星であって、
前記光源部が発生させるレーザが入射するレンズを含む光学系を更に具備する
人工衛星。

【請求項4】

請求項３に記載の人工衛星であって、
前記光学系は、前記光源部が発生させるレーザの発散角を拡大可能に構成されている
人工衛星。

【請求項5】

請求項３又は４に記載の人工衛星であって、
前記光学系は、前記光源部が発生させるレーザの向きを変更可能に構成されている
人工衛星。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の人工衛星であって、
前記光軸変更部は、ジンバル機構を含む
人工衛星。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の人工衛星であって、
前記光源部は、複数の前記波長のレーザを発生可能に構成されている
人工衛星。

【請求項8】

請求項７に記載の人工衛星であって、
前記複数の波長は、赤色領域の波長、緑色領域の波長、及び青色領域の波長を含む
人工衛星。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の人工衛星であって、
前記照射領域に関する情報を受信可能な通信部を更に具備する
人工衛星。

【請求項10】

軌道上の人工衛星から所定の照射領域に可視領域の波長のレーザを照射することにより、前記照射領域のみから視認可能な明点を天球に表示する
明点表示方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の明点表示方法であって、
フォーメーションフライトする複数の前記人工衛星によって、前記明点の群を表示する
明点表示方法。

【請求項12】

軌道上の人工衛星から所定の照射領域に可視領域の波長のレーザを照射して、前記照射領域のみから視認可能な明点を天球に表示することにより、前記照射領域のみに情報を提供する
情報提供方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の情報提供方法であって、
フォーメーションフライトする複数の前記人工衛星によって、特定の意味を有する形状を認識可能な前記明点の群を表示する
情報提供方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の情報提供方法であって、
文字、記号、及び図形の少なくとも１つを認識可能な前記明点の群を表示する
情報提供方法。

【請求項15】

請求項１２に記載の情報提供方法であって、
エンコードされた情報を前記明点の明滅によって提供する
情報提供方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の情報提供方法であって、
前記エンコードされた情報は、前記明点の明滅を撮像した動画からデコード可能に構成されている
情報提供方法。

【請求項17】

可視領域の波長の光によって表示される明点の明滅によって、前記明点の明滅を撮像した動画からデコード可能に構成されたエンコードされた情報を提供する
情報提供方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の情報提供方法であって、
前記エンコードされた情報は、前記明点の明滅を撮像した動画からデコード可能に構成されている
情報提供方法。

【請求項19】

情報処理装置に、
可視領域の波長の光によって表示された明点の明滅を撮像した動画からバイナリデータを作成するステップと、
前記バイナリデータをデコードしてテキストデータを作成するステップと、
前記テキストデータに基づいて情報を提示するステップと、
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工衛星、明点表示方法、情報提供方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１，２には、地球周回軌道上の人工衛星から地球上に光を照射する技術が開示されている。具体的に、特許文献１に記載の技術では、太陽光を人工衛星に設けられた反射鏡によって地球に向けて反射させる。これにより、地球上から観測可能な衛星フレアを人工的に発生させることができる。

【0003】

また、引用文献２に記載の技術では、地球上に光を照射可能な光源を有する複数の人工衛星をマトリクス状に配置し、各人工衛星を画素として、光を照射させる人工衛星の位置によって文字を表現する。つまり、この技術では、地球上から認識可能な文字を天球に表示することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１８３８５５号公報

【特許文献2】特開２００８−１７６２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願の発明者は、人工衛星から特定の領域（例えば地球上の直径１ｋｍ以下の領域）のみに光を照射することができれば、新規なサービスを提供可能であることを見出した。これに対し、特許文献１，２のいずれにも、このような地球上の狭い領域などの特定領域のみに光を照射可能な技術について開示されていない。

【0006】

例えば、特許文献１に記載の技術では、反射鏡に反射された太陽光が入射する地球上の領域の大きさは、太陽の視直径（約０．５度）と人工衛星から照射領域までの距離によって決まる。一例として、人工衛星の高度が７００ｋｍである場合には、理想的な反射鏡を用いても、反射された太陽光が地球上の直径約６ｋｍの広範にわたる領域に入射する。

【0007】

上記の事情に鑑み、本発明の目的は、特定の領域のみに光を照射可能な人工衛星、明点表示方法、情報提供方法、及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る人工衛星は、光源部と、光軸変更部と、制御部と、を具備する。
光源部は、可視領域の波長のレーザを発生可能に構成されている。
光軸変更部は、光源部の光軸の向きを変更可能に構成されている。
制御部は、軌道上において、光源部が発生させるレーザが所定の照射領域に入射するように、光軸変更部を駆動可能に構成されている。

【0009】

制御部は、相対移動する上記照射領域を光源部が発生させるレーザで追尾するように、光軸変更部を駆動可能に構成されていてもよい。

【0010】

人工衛星は、光源部が発生させるレーザが入射するレンズを含む光学系を更に具備してもよい。
光学系は、光源部が発生させるレーザの発散角を拡大可能に構成されていてもよい。
光学系は、光源部が発生させるレーザの向きを変更可能に構成されていてもよい。

【0011】

光軸変更部は、ジンバル機構を含んでいてもよい。

【0012】

光源部は、複数の波長のレーザを発生可能に構成されていてもよい。
複数の波長は、赤色領域の波長、緑色領域の波長、及び青色領域の波長を含んでいてもよい。

【0013】

人工衛星は、上記照射領域に関する情報を受信可能な通信部を更に具備してもよい。

【0014】

本発明の一形態に係る明点表示方法では、軌道上の人工衛星から所定の照射領域に可視領域の波長のレーザを照射することにより、上記照射領域のみから視認可能な明点を天球に表示する。

【0015】

明点表示方法では、フォーメーションフライトする複数の人工衛星によって、明点の群を表示してもよい。

【0016】

本発明の一形態に係る情報提示方法では、軌道上の人工衛星から所定の照射領域に可視領域の波長のレーザを照射して、上記照射領域のみから視認可能な明点を天球に表示することにより、上記照射領域のみに情報を提供する。

【0017】

情報提示方法では、フォーメーションフライトする複数の人工衛星によって、特定の意味を有する形状を認識可能な明点の群を表示してもよい。
情報提示方法では、文字、記号、及び図形の少なくとも１つを認識可能な明点の群を表示してもよい。

【0018】

情報提示方法では、エンコードされた情報を明点の明滅によって提供してもよい。
エンコードされた情報は、明点の明滅を撮像した動画からデコード可能に構成されていてもよい。

【0019】

本発明の一形態に係る情報提供方法では、可視領域の波長の光によって表示される明点の明滅によって、明点の明滅を撮像した動画からデコード可能に構成されたエンコードされた情報を提供する。
エンコードされた情報は、明点の明滅を撮像した動画からデコード可能に構成されていてもよい。

【0020】

本発明の一形態に係るプログラムは、情報処理装置に、可視領域の波長の光によって表示された明点の明滅を撮像した動画からバイナリデータを作成するステップと、バイナリデータをデコードしてテキストデータを作成するステップと、テキストデータに基づいて情報を提示するステップと、を実行させる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、特定の領域のみに光を照射可能な人工衛星、明点表示方法、情報提供方法、及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係る人工衛星の斜視図である。

【図2】人工衛星の構成を示すブロック図である。

【図3】人工衛星のレーザ照射装置の斜視図である。

【図4A】レーザ照射装置の光源部及び光学系を示す模式図である。

【図4B】レーザ照射装置の光源部及び光学系を示す模式図である。

【図4C】レーザ照射装置の光源部及び光学系を示す模式図である。

【図5】人工衛星が地球上の照射領域にレーザを照射する動作のプロセスを示すフローチャートである。

【図6】人工衛星が地球上の照射領域にレーザを照射している状態を示す図である。

【図7】人工衛星が地球上の照射領域にレーザを照射している状態を示す図である。

【図8A】複数の人工衛星が地球上の照射領域にレーザを照射している状態を例示する図である。

【図8B】図８Ａに示す複数の人工衛星によって天球に表示される明点の群を示す図である。

【図9A】複数の人工衛星が地球上の照射領域にレーザを照射している状態を例示する図である。

【図9B】図９Ａに示す複数の人工衛星によって天球に表示される明点の群を示す図である。

【図10】明点の明滅から情報を取得するためのプロセスを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明は、下記の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。また、各図面には、適宜、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、すべての図面において共通である。

【0024】

１．人工衛星１の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る人工衛星１の斜視図である。図２は、人工衛星１の構成を示すブロック図である。人工衛星１は、本体部１０と、レーザ照射装置２０と、太陽電池パネル３０と、通信部４０と、自己位置認識部５０と、自己姿勢認識部６０と、スラスタ７０と、制御部８０と、を具備する。

【0025】

人工衛星１は、惑星や衛星などの軌道上を飛行可能に構成されている。以下の説明では、人工衛星１が地球周回軌道上を飛行する例について説明する。
人工衛星１が飛行する地球周回軌道は、典型的には太陽同期極軌道である。太陽同期極軌道とは、北極及び南極を通過する極軌道のうち、太陽光に対する軌道面の角度が常に一定となる軌道である。太陽同期極軌道のローカルタイムは任意に設定可能である。

【0026】

また、人工衛星１は、太陽同期極軌道上に限らず、任意の地球周回軌道上を飛行可能である。つまり、人工衛星１が飛行する地球周回軌道の高度や軌道傾斜角は、任意に決定可能である。更に、人工衛星１が飛行する地球周回軌道は、円軌道でなくてもよく、楕円軌道であってもよい。

【0027】

本体部１０は、人工衛星１の本体として構成されている。なお、図１に示す例では、本体部１０が直方体状に示されているが、本体部１０の形状は任意に変更可能である。

【0028】

レーザ照射装置２０は、本体部１０のＺ軸方向下面に設けられ、本体部１０の周囲の外部空間に向けてレーザを照射可能に構成されている。このため、人工衛星１は、レーザ照射装置２０によって、レーザを照射可能である。レーザ照射装置２０の詳細については後述する。

【0029】

太陽電池パネル３０は、ＸＹ平面に沿って延びる平板状であり、本体部１０のＸ軸方向を向いた両側面にそれぞれ取り付けられている。太陽電池パネル３０は、太陽光を受けることにより発電可能に構成されている。太陽電池パネル３０に用いる太陽電池としては、公知の種類から任意に選択可能である。

【0030】

人工衛星１では、太陽電池パネル３０で得られる電力によって、各構成の駆動力をまかなうことができる。人工衛星１は、太陽電池パネル３０によって得られる電力を蓄えるための蓄電部を更に具備することが好ましい。これにより、人工衛星１では、太陽光のあたらない位置を飛行中にも、電力を確保することができる。

【0031】

通信部４０は、本体部１０の外側に向けて取り付けられたアンテナ（不図示）を備え、地球Ｅ上の基地局や他の人工衛星などとの間での信号の送受信を行うことが可能なように構成されている。通信部４０は、自己位置認識部５０や自己姿勢認識部６０や制御部８０などに接続されている。

【0032】

自己位置認識部５０は、人工衛星１の位置を認識可能に構成されている。例えば、自己位置認識部５０は、地球Ｅ上で検出された人工衛星１の位置に関する情報を、通信部４０を介して取得することができる。また、自己位置認識部５０は、地球Ｅ上から提供される軌道要素などの情報から人工衛星１の位置を算出可能に構成されていてもよい。

【0033】

更に、自己位置認識部５０は、ジャイロ及び加速度計を備え、慣性誘導方式で人工衛星１の位置を検出可能に構成されていてもよい。加えて、自己位置認識部５０は、ＧＰＳを用いて人工衛星１の位置を検出可能に構成されていてもよい。なお、自己位置認識部５０の構成は、上記の具体例に限定されない。

【0034】

自己姿勢認識部６０は、人工衛星１の姿勢を認識可能に構成されている。例えば、自己姿勢認識部６０は、地球Ｅ上で検出された人工衛星１の姿勢に関する情報を、通信部４０を介して取得することができる。また、自己姿勢認識部６０は、地球Ｅ上から提供される情報から人工衛星１の姿勢を算出可能に構成されていてもよい。

【0035】

更に、自己姿勢認識部６０は、慣性計測装置（ＩＲＵ）を用いて人工衛星１の姿勢を検出可能に構成されていてもよい。加えて、自己姿勢認識部６０は、周囲の他の天体の相対位置から人工衛星１の姿勢を検出可能に構成されていてもよい。なお、自己姿勢認識部６０の構成は、上記の具体例に限定されない。

【0036】

スラスタ７０は、人工衛星１の姿勢制御や軌道修正のための推進力を生成可能に構成されている。スラスタ７０の構成は、公知の構成から任意に選択可能である。また、人工衛星１におけるスラスタ７０の位置及び個数は、人工衛星１に適切な推進力を付与可能なように適宜決定可能である。

【0037】

制御部８０は、レーザ照射装置２０やスラスタ７０などの人工衛星１の各構成の制御を行う。制御部８０によるレーザ照射装置２０の制御については後述する。また、制御部８０は、通信部４０を介して信号の送受信を行うことができる。これにより、地球Ｅ上の基地局などとの情報のやり取りを行うことができる。

【0038】

制御部８０は、自己位置認識部５０から人工衛星１の位置に関する情報を取得することができる。そして、制御部８０は、人工衛星１の位置が正しい軌道上にあるか否かを判断し、正しい軌道から外れている場合には、スラスタ７０を駆動させることによって人工衛星１の軌道修正を行うことができる。

【0039】

また、制御部８０は、自己姿勢認識部６０から人工衛星１の姿勢に関する情報を取得することができる。そして、制御部８０は、スラスタ７０を駆動させることによって、人工衛星１の姿勢を変更することができる。例えば、制御部８０は、太陽電池パネル３０の受光面が太陽の方向を向くように、人工衛星１の姿勢を制御することができる。

【0040】

２．レーザ照射装置２０の構成
図３は、図１に示す人工衛星１のレーザ照射装置２０を拡大して示す斜視図である。レーザ照射装置２０は、光源部２１と、光軸変更部２２と、を有する。光源部２１は、レーザを発生可能に構成されている。光軸変更部２２は、光源部２１を保持し、光源部２１の光軸の向きを変更可能に構成されている。

【0041】

より詳細に、レーザ照射装置２０は、光源部２１として、赤色領域の波長のレーザを発生させる光源部２１Ｒと、緑色領域の波長のレーザを発生させる光源部２１Ｇと、青色領域の波長のレーザを発生させる光源部２１Ｂと、を有する。これにより、人工衛星１は、あらゆる色のレーザを照射することができる。

【0042】

なお、レーザ照射装置２０に設けられる光源部２１の数は適宜変更可能であり、少なくとも１つの光源部２１が設けられていればよい。また、各光源部２１の波長領域も適宜決定可能である。

【0043】

光軸変更部２２は、回転板２３と、支柱２４と、保持板２５と、を有する。ここでは、図３に示す状態における光軸変更部２２の各構成について説明する。回転板２３は、ＸＹ平面に沿って延びる円板状である。回転板２３は、人工衛星１のＺ軸方向下面に、Ｚ軸に平行な軸Ｐを中心に回転可能に支持されている。

【0044】

回転板２３のＺ軸方向下面には、Ｘ軸方向に対向する２つの支柱２４が設けられている。保持板２５は、ＸＹ平面に沿って延びる平板状であり、２つの支柱２４の間に配置され、支柱２４によってＺ軸に直交する軸Ｑを中心に回転可能に支持されている。このように、光軸変更部２２は、２軸のジンバル機構として構成されている。

【0045】

光源部２１は保持板２５に設けられている。図３に示す状態では、光源部２１の光軸はＺ軸方向を向いており、光源部２１が発生させるレーザがＺ軸方向下方に照射される。レーザ照射装置２０では、光源部２１を、軸Ｐ，Ｑを中心として回転させることにより、光源部２１の光軸の向きを任意に変更可能である。

【0046】

つまり、制御部８０は、回転板２３の軸Ｐを中心とする回転角度と、保持板２５の軸Ｑを中心とする回転角度と、によって光源部２１が発生させるレーザを照射する方向を制御することができる。これにより、人工衛星１では、大きく姿勢を変更することなく、任意の向きにレーザを照射することができる。

【0047】

制御部８０は、人工衛星１の姿勢制御のみによっても、光源部２１の光軸の向きを変更可能である。しかし、光源部２１の光軸の向きを迅速に変更するためには、光軸変更部２２を用いることが有利である。また、人工衛星１では、光軸変更部２２を用いることにより、太陽電池パネル３０の受光面を太陽に向けた姿勢を維持可能となる。

【0048】

なお、光軸変更部２２のジンバル機構は、図３に示す構成でなくてもよく、例えば３軸構造であってもよい。また、光軸変更部２２における光源部２１の光軸の向きを変更可能とする構成は、ジンバル機構に限定されず、ジンバル機構に代えて任意の公知の構成を採用することもできる。

【0049】

また、レーザ照射装置２０は、光源部２１の外側に配置された光学系２６（光学装置２６）を更に有する。図４Ａ〜４Ｃは、光源部２１及び光学系２６を示す模式図である。光学系２６は、光源部２１が発生させるレーザが入射するレンズ２６ａを含む。レンズ２６ａの光軸の向きは、光源部２１の光軸の向きと一致している。

【0050】

図４Ａに示す状態では、レンズ２６ａの焦点位置と光源部２１のレーザの出射口の位置とが一致するように、レンズ２６ａが配置されている。この状態では、光源部１５が発生させたレーザは、レンズ２６ａによって変調されることなく、そのままレンズ２６ａを透過する。

【0051】

飛行中の人工衛星１から地球Ｅ上の照射領域Ｒにレーザを照射する場合、照射領域Ｒの径Ｄ（メートル）は、人工衛星１から照射領域Ｒまで距離Ｈ（メートル）と、レーザの発散角θ（ラジアン）と、を用いて以下の式（１）で表される。
Ｄ＝Ｈ×θ …（１）

【0052】

また、人工衛星１から照射されるレーザの発散角θ（ラジアン）は、レーザの波長γ（メートル）と、光源部２１におけるレーザの射出口の径ｄ（メートル）と、を用いて以下の式（２）で表される。
θ＝γ／ｄ …（２）

【0053】

ここで、径ｄが１ｍｍの射出口を有する光源部２１によって、波長γが６００ｎｍの赤色レーザを発生させる場合を想定する。この場合、レーザの発散角θが０．６ミリラジアンとなり、人工衛星１から照射領域Ｒまでの距離Ｈを７００ｋｍとすると、照射領域Ｒの径Ｄは４２０ｍとなる。

【0054】

このように、人工衛星１では、レーザを利用することにより、地球Ｅ上の直径１ｋｍ以下の狭い照射領域Ｒのみに光を照射することができる。なお、図４Ａに示す状態における照射領域Ｒの径Ｄは、人工衛星１によって照射されるレーザを入射させることが可能な地球Ｅ上の領域の径の下限値である。

【0055】

図４Ａに示す状態から、図４Ｂに示すように、レンズ２６ａを、光源部２１に近づくように光軸に沿って移動させることにより、光源部２１が発生させるレーザの発散角θを拡大させることができる。これにより、図４Ａに示す状態よりも、地球Ｅ上の照射領域Ｒの径Ｄが拡大する。

【0056】

したがって、人工衛星１では、制御部８０によって、レンズ２６ａの光軸に沿った位置を制御することにより、照射領域Ｒの径Ｄを調整可能である。なお、制御部８０は、レンズ２６ａの光軸に沿った位置ではなく、光源部２１の光軸に沿った位置を制御可能に構成されていてもよい。

【0057】

また、図４Ａに示す状態から、図４Ｃに示すように、レンズ２６ａを光軸に直交する方向にずらすことにより、光源部２１が発生させるレーザの向きを微調整することができる。これにより、照射領域Ｒの位置を、図４Ａに示す状態から変更することができる。

【0058】

したがって、人工衛星１では、制御部８０によって、レンズ２６ａの光軸に直交する方向に沿った位置を制御することにより、精密なビームステアリングが可能となる。なお、制御部８０は、レンズ２６ａの光軸に直交する方向に沿った位置ではなく、光源部２１の光軸に直交する方向に沿った位置を制御可能に構成されていてもよい。

【0059】

なお、光学系２６は、レンズ２６ａ以外の光学部材を適宜組み合わせて構成することができる。レンズ２６ａ以外の光学部材としては、例えば、カラーフィルタや反射鏡などが挙げられる。また、レンズ２６ａは、図４Ａ〜４Ｃに示すような両凸レンズに限定されず、例えば、両凹レンズや平凸レンズや平凹レンズなどであってもよい。

【0060】

また、レーザ照射装置２０の構成は、上記と同様の機能を発揮可能な範囲内において適宜変更可能である。また、人工衛星１には、複数のレーザ照射装置２０が設けられていてもよい。これにより、人工衛星１では、地球Ｅ上の複数の照射領域Ｒに対して、同時にレーザを照射することが可能となる。

【0061】

３．人工衛星１の動作
図５は、人工衛星１が地球Ｅ上の照射領域Ｒにレーザを照射する動作のプロセスを示すフローチャートである。まず、ステップＳ１−１では、制御部８０が、通信部４０を介して、地球Ｅ上から送信される照射領域Ｒに関する情報を取得する、照射領域Ｒに関する情報には、例えば、照射領域Ｒの中心位置（例えば中心位置の緯度、経度）や径Ｄなどが含まれる。

【0062】

ステップＳ１−１では、制御部８０が、通信部４０を介して、地球Ｅ上から送信される他の情報を取得することができる。制御部８０が取得する他の情報には、例えば、照射タイミング（照射開始時刻や照射終了時刻など）、照射条件（レーザの強度や色など）、照射パターン（レーザの点滅や色変化などの態様）などが含まれていてもよい。

【0063】

なお、ステップＳ１−１では、レトロディレクティブ方式でレーザの照射方向を決定することもできる。つまり、人工衛星１は、照射領域Ｒの中心位置からアップリンクされる光ビーコンを受信し、受信した光ビーコンの方向にレーザを照射すれば、照射領域Ｒにレーザを入射させることができる。

【0064】

次に、ステップＳ１−２では、制御部８０が、ステップＳ１−１で取得した照射領域Ｒに関する情報に基づいて、光軸変更部２２を駆動させる。つまり、制御部８０は、光源部２１の光軸が照射領域Ｒの中心位置を通るように、光軸変更部２２によって光源部２１の光軸の向きを変更する。

【0065】

続いて、ステップＳ１−３では、制御部８０が、ステップＳ１−１で取得した照射領域Ｒに関する情報に基づいて、光学系２６を駆動させる。つまり、制御部８０は、照射領域Ｒの径Ｄに基づいてレンズ２６ａの光軸に沿った位置を調整し、照射領域Ｒの中心位置に基づいてレンズ２６ａの光軸に直交する方向に沿った位置を微調整する。

【0066】

そして、ステップＳ１−４では、制御部８０が、ステップＳ１−１で取得した照射タイミング、照射条件、照射パターンなどの情報に基づいて、光源部２１を駆動させる。これにより、人工衛星１では、地球Ｅ上の照射領域Ｒに、地球Ｅ上からの要求に応じたレーザを照射することができる。

【0067】

図６，７は、人工衛星１が地球Ｅ上の照射領域Ｒにレーザを照射している状態を示す図である。制御部８０は、光軸変更部２２を駆動させることにより、図６に示すように、照射領域Ｒを切り替えることができる。これにより、人工衛星１は、任意の照射領域Ｒにレーザを良好に入射させることができる。

【0068】

また、制御部８０は、図７に示すように、人工衛星１の移動による照射領域Ｒの相対位置の変化に応じて、レーザを照射しながら光軸変更部２２を連続的に駆動することにより、レーザで照射領域Ｒを追尾することができる。これにより、人工衛星１では、照射領域Ｒにより長い時間レーザを照射し続けることができる。

【0069】

このとき、制御部８０は、人工衛星１から照射領域Ｒまでの距離Ｈの変化によって照射領域Ｒの径Ｄが変化しないように、図４Ｂに示すようにレンズ２６ａの光軸に沿った位置を制御することができる。これにより、人工衛星１では、より長い時間照射領域Ｒの径Ｄを実質的に一定に保つことができる。

【0070】

４．人工衛星１を用いたサービスの提供方法
４．１ 天球Ｃに明点Ｓを表示するサービス
人工衛星１によって地球Ｅ上の照射領域Ｒにレーザを照射することにより、照射領域Ｒのみから視認可能な明点Ｓを天球Ｃに表示することができる。人工衛星１によって天球Ｃに表示された明点Ｓは、照射領域Ｒのみにおいて星として認識される。つまり、人工衛星１は、照射領域Ｒのみからしか見えない人工星を提供することができる。

【0071】

人工衛星１は、マイナス等級の明点Ｓを表示可能である。例えば、照射領域Ｒの径Ｄを１ｋｍとし、レーザの出力を３Ｗとすると、明点Ｓの明るさは−７等（金星の１０倍相当）となる。更に、照射領域Ｒの径Ｄを１ｋｍとし、レーザの出力を１０Ｗとすると、明点Ｓの明るさは−１０等（半月相当）となる。

【0072】

このサービスは、例えばテーマパークなどといったエンターテインメント施設で提供可能である。つまり、人工衛星１は、エンターテインメント施設の敷地を照射領域Ｒとしてレーザを照射することにより、エンターテインメント施設の敷地のみから視認可能な明点Ｓを表示することができる。

【0073】

これにより、エンターテインメント施設の敷地のみから見える人工の星を提供することができるため、エンターテインメント施設の集客力が飛躍的に向上するものと考えられる。また、パレードなどのイベントにおける音楽やキャラクタの動きなどに合わせて明点Ｓの明滅や色変化などを行うことができる。

【0074】

このサービスを提供可能な照射領域Ｒとしては、エンターテインメント施設の敷地に限定されず、地球Ｅ上の任意の領域であってよい。例えば、このような照射領域Ｒとしては、音楽フェスティバルなどの野外イベント会場や、結婚式などの各種セレモニー会場や、宗教的儀式を行うモスクや寺院などの敷地が挙げられる。

【0075】

４．２ フォーメーションフライトによるサービス
図８Ａは、フォーメーションフライトする複数の人工衛星１が地球Ｅ上の照射領域Ｒにレーザを照射している状態を例示する図である。図８Ａに示す状態では、９機の人工衛星１が３×３のマトリクス状に並んで飛行し、すべての人工衛星１が照射領域Ｒにレーザを照射している。人工衛星１の間隔は、例えば１０ｋｍ程度とすることができる。

【0076】

図８Ｂは、図８Ａに示す９機の人工衛星１によって天球Ｃに表示される明点Ｓの群を示す図である。地球Ｅ上の照射領域Ｒでは、天球Ｃに３×３のマトリクス状に並んだ明点Ｓが表示されている。このように、複数の人工衛星１を用いることにより、明点Ｓの群を天球Ｃに表示することができる。

【0077】

また、図９Ａに示すように、複数の人工衛星１の一部のみからレーザを照射することにより、明点Ｓの群によってドットマトリクス方式で特定の形状を表現することができる。図９Ａに示す例では、図９Ｂに示すように、地球Ｅ上の照射領域Ｒでは、天球Ｃにアルファベットの「Ｌ」の文字を表示することができる。

【0078】

また、天球Ｃに表示する文字を変化させることによって、メッセージなどの文字列を表現することもできる。人工衛星１の数を増加させることにより、明点Ｓの群によって表現可能な形状の自由度が向上する。これにより、天球Ｃに、メッセージなどの文字列や、キャラクタなどのドット絵などを表示することも可能である。

【0079】

更に、地球Ｅ上の照射領域Ｒのみから視認可能な明点Ｓの群によって、天球Ｃに文字や記号や図形やこれらの組み合わせを表示することにより、照射領域Ｒのみに情報を提供することができる。これにより、地球Ｅ上の照射領域Ｒ内の利用者のみに対して、一斉に情報を伝達することができる。

【0080】

４．３ 明点Ｓの明滅による情報提供サービス
人工衛星１から照射領域Ｒへのレーザの照射のオン・オフを切り替えることで、天球Ｃに明点Ｓを明滅させることにより、照射領域Ｒのみから取得可能なエンコードされた情報を提供することができる。例えば、明点Ｓが表示されている状態を「１」とし、明点Ｓが表示されていない状態を「０」とすることができる。

【0081】

図１０は、人工衛星１によって天球Ｃに表示された明点Ｓの明滅から、照射領域Ｒ内の利用者が情報を取得するためのプロセスを示すフローチャートである。まず、ステップＳ２−１では、利用者が、天球Ｃにおける明点Ｓの明滅の動画を撮像する。撮像する動画のフレームレートは、明点Ｓの明滅のビットレートよりも高く設定される。

【0082】

ステップＳ２−２〜Ｓ２−４は、情報処理装置により実行される。ステップＳ２−２では、ステップＳ２−１で撮像された動画から、明点Ｓの明滅のタイミングを読み取ることにより、バイナリデータを作成する。ステップＳ２−３では、ステップＳ２−２で作成されたバイナリデータをデコードすることにより、テキストデータを作成する。

【0083】

そして、ステップＳ２−４では、ステップＳ２−３で作成されたテキストデータに基づいて、利用者が認識可能なように情報を提示する。利用者への情報の提示は、画面などによって視覚的に表示することや、スピーカなどによって聴覚的に表示することなどによって実行可能である。

【0084】

ステップＳ２−４で利用者に提示する情報は、テキストデータ自体であっても、テキストデータに基づいた情報であってもよい。例えば、テキストデータがＵＲＬである場合には、ウェブブラウザなどでこのＵＲＬを表示してもよい。また、テキストデータが楽曲のタイトルである場合には、この楽曲を再生してもよい。

【0085】

ステップＳ２−２〜Ｓ２−４は、情報処理装置に格納されたプログラムによって自動で実行可能である。特に、スマートフォンなどの携帯端末装置を用いて明点Ｓの明滅を撮像する場合には、ステップＳ２−１の終了とともにステップＳ２−２〜Ｓ２−４を実行することにより、利用者は即座に情報を得ることができる。

【0086】

なお、一般的な携帯端末装置のカメラを用いて動画を撮像する場合には、明点Ｓの明滅のビットレートを充分に低くする必要がある。例えば、６０ｆｐｓの動画を撮像可能な携帯端末装置のカメラを用いる場合には、１つの光源部２１あたりの明点Ｓの明滅のビットレートを８〜１０ｂｐｓ程度に留めることが好ましい。例えば、図３に示す３色の光源部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを同時に用いれば、２４〜３０ｂｐｓの伝送速度が得られる。

【0087】

また、明点Ｓの明滅による情報提供サービスは、上記の人工衛星１からレーザを照射する方法以外にも広く応用可能である。つまり、任意の可視領域の波長の光によって表示される明点Ｓの明滅によって、明点Ｓの明滅を撮像した動画からデコード可能に構成されたエンコードされた情報を提供することができる。

【符号の説明】

【0088】

１…人工衛星
１０…本体部
２０…レーザ照射装置
２１…光源部
２２…光軸変更部
２３…回転板
２４…支柱
２５…保持板
２６…光学系
２６ａ…レンズ
３０…太陽電池パネル
４０…通信部
５０…自己位置認識部
６０…自己姿勢認識部
７０…スラスタ
８０…制御部
Ｃ…天球
Ｅ…地球
Ｒ…領域
Ｐ，Ｑ…軸
Ｓ…明点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】