放射圧を変換またはそれ以外に利用して機械的仕事を発生させる方法及び装置
【課題】光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生する方法が提供される。
【解決手段】先ず、光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備する。次に、反射表面を有する可動反射鏡を、閉じ込めチャンバ内に位置決めする。次いで、光波を閉じ込めチャンバ内へ導入し、反射表面の方向へ向かわせる。光波は反射表面と接触し、該表面上に放射圧を作用させる。本方法は、光波を伝送する、及びそれ以外に処理することをも提供する。この方法においては、光波を捕捉し、増強させる。閉じ込めチャンバ内へ導入する前に、例えば光増倍装置、または光波増強装置の動作によって光波を分割することができる。
【解決手段】先ず、光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備する。次に、反射表面を有する可動反射鏡を、閉じ込めチャンバ内に位置決めする。次いで、光波を閉じ込めチャンバ内へ導入し、反射表面の方向へ向かわせる。光波は反射表面と接触し、該表面上に放射圧を作用させる。本方法は、光波を伝送する、及びそれ以外に処理することをも提供する。この方法においては、光波を捕捉し、増強させる。閉じ込めチャンバ内へ導入する前に、例えば光増倍装置、または光波増強装置の動作によって光波を分割することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、電磁光波内に存在するエネルギを利用し、このエネルギを例えば機械的仕事のような仕事の形状に変換する方法及び装置に関する。また本発明は、光波を伝送する、またはそれ以外に処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願の原出願である特願２００６−５０７３８５の審査過程において、以下の特許文献が引用された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５４−２７４４５号公報
【特許文献２】特開平６−２３３５６８号公報
【特許文献３】特開昭５７−５３７２１号公報
【特許文献４】特開平５−３２１８１９号公報
【特許文献５】特開平４−１２７５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生する方法を提供することが、本願発明が解決しようとする課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一面においては、光波によって供給される放射圧を使用して機械的仕事を発生する方法及び装置が提供される。本方法は、光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備し、第１の反射表面を有する可動反射鏡を閉じ込めチャンバの第１の位置内に位置決めするステップを含む。光波は、閉じ込めチャンバ内に導入され、反射表面の方向に導かれる。その結果、光波は反射表面と接触し、該表面上に放射圧を作用させる。
【０００６】
本発明のさらなる面においては、光波によって供給される放射圧を使用して機械的仕事を発生する装置が提供される。また本装置は、所定の反射光波経路に沿う光波の伝播を閉じ込めるように構成されている閉じ込めチャンバを含む。本装置は更に、開モード及び閉モードで選択的に動作可能な光スイッチを含む。開モードは光波が閉じ込めチャンバ内へ進入することを可能にし、閉モードは光波が閉じ込めチャンバから逃げ出すことを阻止する。更に、本装置は、閉じ込めチャンバの一方の端に位置決めされている反射鏡と、閉じ込めチャンバの第２の端に位置決めされている第２の反射表面とを有している。これらの反射表面は、所定の光路が第１の反射表面と第２の反射表面との間を伸びるように位置決めされている。本装置は、光路を第１の反射表面に対して繰り返し接触させることによって、可動反射鏡を所定の経路に沿って走行させることを可能にする。これにより、機械的仕事が生成される。
【０００７】
本発明の別の面においては、光波を伝送する、及び／それ以外に処理する方法及び装置が提供される。一方法によれば、光波は捕捉され、次いで増強される。光は、本発明による光増倍装置または光波増強装置の動作によって分割することが好ましい。
【０００８】
本発明の別の面においては、界面によって、及び／または界面を通して光波を伝送する方法及び装置が提供される。詳述すれば、本発明は、界面を開と閉との間（または透明状態またはモードと、反射状態またはモードとの間）で動作させる、即ちスイッチングさせる方法及び装置が提供される。スイッチング動作が、界面の相互作用の合計指数の処理を含むことが好ましい。好ましいモードにおいては、本方法は、圧縮によって境界界面を排除することを含む。
【０００９】
好ましい実施の形態においては、本発明の装置は、少なくとも１つの光スイッチとしてのプリズムと、閉じ込めチャンバとを使用する。閉じ込めチャンバは、伝播光波をチャンバ内で反射させるための高度に反射性の１つまたはそれ以上の鏡を含む。１つの動作モードにおいては、鏡は放射圧を吸収し、光を反射させ、それによって閉じ込めチャンバ内の光エネルギの若干を機械的エネルギに変換し、及び／または仕事を発生させる。一実施の形態においては、本発明の方法は、少なくとも２つのプリズムを互いに近接させて位置決めし、２つの近接する面または壁の間を圧縮することによって両者の間の反射性の光界面を減少乃至は排除し、それによってあたかも界面が存在しないかのように光放射がそれを通過できるようにする。
【００１０】
本発明の別の面においては、光波によって供給される放射圧を使用して機械的仕事を発生する方法が提供される。本方法は、最初に、光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備し、第１の反射性表面を有する可動反射鏡を閉じ込めチャンバの第１の位置内に位置決めするステップを含む。次いで、第２の反射表面を閉じ込めチャンバ内の第２の位置に位置決めする。第１及び第２の反射表面の位置及び配向は、少なくとも部分的に、所定の反射光路を限定するように予め定められている。本方法は、次に、光波を閉じ込めチャンバ内へ導入するステップを含む。この導入ステップは、導入された光波を反射表面の１つの方向へ導き、それによって光波を所定の光路に沿って第１の反射表面と第２の反射表面との間を複数のサイクルにわたって伝播させるステップを含む。本方法によれば、光波は第１の反射表面と接触して第１の反射表面に放射圧を作用させ、次いでこの最初の反射表面に対してほぼ垂直な角度で反射する。
【００１１】
本方法は更に、別の光波に関して導入ステップを繰り返し、それによって光波を第１の反射表面に繰り返し接触させ、第１の反射表面を放射圧によって所定の経路に沿って運動させるステップを含むことが好ましい。詳述すれば、位置決めステップは更に、第２の反射表面を有する第２の可動反射鏡を閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、導入された光波を導くステップは光波を第２の反射表面に繰り返し接触させて第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって第２の反射表面を第２の所定の経路に沿って走行させ、機械的仕事を発生させる。
【００１２】
最も好ましくは、本方法は更に、プリズムを準備し、プリズムの体積が閉じ込めチャンバの一部分を構成するように、且つプリズムの少なくとも１つの面が閉じ込めチャンバの境界を形成するようにプリズムを位置決めするステップを含む。従って、導入ステップは、光波を１つの面を通してプリズム内へ導くことを含む。
【００１３】
一実施の形態においては、光波または光ビームは、閉じ込めチャンバ内へ導入される前に第１の、即ち主プリズム内へ導かれる。主プリズム内において、光ビームは（好ましくは、光増倍装置の動作によって）複数回分割され、それ自体上へ向け直される（これは、ビーム長を圧縮する）。このようにして、閉じ込めチャンバ内へ導入された光波の強度は、好ましくは所定のレベルまで増加される。
【００１４】
本発明のこれらの、及び他の特色及び長所は、以下の添付図面に基づく好ましい実施の形態の詳細な説明から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】光波に関連した放射圧を使用して機械的仕事を発生させるための、本発明による光子エンジンのような装置の概要図である。
【図１ａ】閉モードにおける本発明による圧縮境界界面の詳細図である。
【図１ｂ】開モードにおける本発明による圧縮境界界面の詳細図である。
【図２】本発明の装置と共に使用するのに適するピストンアセンブリの一実施の形態の概要図である。
【図３】本発明による光子エンジンの代替実施の形態の概要図である。
【図４ａ】本発明による光子エンジンと共に使用することができるプリズムを示す図である。
【図４ｂ】本発明による光子エンジンと共に使用することができるプリズムを示す図である。
【図５】本発明の装置の別の実施の形態の概要図である。
【図６ａ】本発明による代替装置、及び該装置の動作方法を示す簡易平面図である。
【図６ｂ】図６ａの装置の側面図である。
【図７ａ】本発明による光子エンジンの代替主プリズム及び副プリズムを示す概要図である。
【図７ｂ】図７ａに示した本発明による光拡張器／収縮器の詳細断面図である。
【図７ｃ】図７ａに示した本発明による光拡張器／収縮器の平面図である。
【図７ｄ】本発明による光拡張器／収縮器の動作を示す概要図である。
【図７ｅ】本発明による主プリズムの光拡張器の動作を示す概要図である。
【図７ｆ】本発明による主プリズムの光拡張器の動作を示す概要図である。
【図７ｇ】本発明による主及び副プリズムの動作を示す概要図である。
【図７ｈ】本発明による光拡張器の動作から得られる光ビームパターンを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１−７は、本発明による装置及び／または方法例を説明するための図である。本発明の種々の面は、これらの図面内に実現されている。
【００１７】
本発明は、一般的には、光波に固有の、または光波から得ることができる放射圧を利用して、例えば機械的仕事のような仕事を発生させることに関する。この放射圧の源は、光源によって、より詳しくは、光源から本発明の装置内へ導かれる伝播電磁波によって供給される。本発明はまた、一般的に、これらの光波を伝送する、またはそれ以外に処理する方法及び装置に関する。本発明の光子エンジンの動作は、本発明のこの面の使用を含む。概述すれば、電磁波は、スイッチングモードで機能する少なくとも１つの動作可能なプリズムを通して閉じ込めチャンバ内へ導かれる。好ましい実施の形態においては、主プリズム及び副プリズムが使用され、これらは一緒に動作して第１のプリズムへ進入する光を反射させたり、または光を閉じ込めチャンバ内へ通過させたりする光スイッチ注入弁を構成する。
【００１８】
光スイッチ動作（図１−７を参照して以下に説明する）は光学的現象に基づいており、２つの個々の媒体（即ち、プリズム）を界面に沿って圧縮し、これらの媒体を組合わせて１つの媒体として作用させることができる。先ず、光は所定の角度で主プリズム内へ導入される。光スイッチが閉モード、即ち非動作モードにある時には、光は主プリズムの背面、即ち壁において反射する。スイッチを開かせてそれを動作モードにするためには、外部駆動デバイスを動作させることによって、主及び副プリズム、即ち第１及び第２の個々の媒体を互いに他方に向かって圧縮する（もしくは、詳述すれば、副プリズムを主プリズムに対して、またはそれに向かって圧縮する）。このようにすると、２つのプリズムの間の境界、即ち共通面が除去され、２つの媒体は１つの媒体として機能する。典型的には、（閉モードにおける）この境界は、プリズムの材料とは異なる屈折率を有する空隙、または真空によって形成される、または与えられる。従って、第１のプリズム内へ導かれた光は第２のプリズムとの境界を通過し、第２のプリズムを通って閉じ込めチャンバ内へ進入する。閉じ込めチャンバ内に可動取付けされている反射鏡に垂直な角度で光がチャンバ内へ進入して伝播するように、光を所定の角度で主プリズム内へ導くことがさらなる長所である。
【００１９】
光を閉じ込めチャンバ内に閉じ込める時には、光スイッチは閉じている。従って、閉じ込めチャンバ内の光波または光は円柱構造（columniation）を維持し、その中を連続的に伝播する。詳述すれば、閉じ込められた光は垂直の角度で第１の反射鏡から反射し、次いでほぼ45°の角度で副プリズムの面に衝突し、第２の鏡から再び垂直の角度で反射する。これら３回の反射が１完全サイクルを構成し、このサイクルが既知の所定の時間フレーム内で繰り返される。タイムフレームは、開モードと閉モードとの間の光スイッチの動作周波数の1/2に対応させることも好ましい。各サイクル中に光は３つの反射表面の間を高レートでサイクルし、放射圧は２つの鏡面へ伝送される、即ちそれらを通り、それによって光波のエネルギが機械的仕事、即ち鏡の運動に変換または変形される。好ましい実施の形態においては、鏡をピストンに作動的に結合し、且つシリンダアセンブリ（シリンダは光を吸収しないことが好ましい）内に収容してエンジンとして動作させる。
【００２０】
本発明を理解し易くするために、先ずある概念を概術する。
【００２１】
本発明の方法の対象である光波は、電磁波である。電磁波は線形運動量を輸送し、光がある表面を照射することによってその表面上に機械的圧力を加えることができる。この圧力は、光の個々の光子に関しては小さいことが理解されよう。しかしながら、十分な数の光子を用いれば、十分な機械的圧力を得ることができる。
【００２２】
マックスウェル（Ｊ．Ｃ．）によれば、完全に吸収された光の平行ビームから得られる運動量ｐは、エネルギＵを光速ｃで除した値に等しい。
ｐ＝Ｕ／ｃ
【００２３】
もし光ビームが全反射すれば、反射体に対して垂直に入射した時に得られる運動量は、合計吸収値の２倍である。
ｐ＝２Ｕ／ｃ
【００２４】
これらの例は、運動量転送のスペクトルの２つの極限を表している。一方の極限は、一端においてビームが完全に吸収される完全に非弾性的な場合を表す。これは粒子が互いにくっつき合い、殆どの運動エネルギが典型的に熱エネルギまたは変形のような別のエネルギ形状として失われるような完全に非弾性的な場合を表している。スペクトルの他方の極限は、全反射したビームが運動エネルギを保存するような完全に弾性的な衝突を表す。
【００２５】
図２を参照する。以下のセクションにおいて、本発明による装置及び方法、即ちエンジンが発生するパワーの計算を説明する。計算は４つのセクション、即ち、力（Ｆ）、時間（Ｔ）、仕事（Ｗ）、及びパワー（Ｐ）に分割することができる。
【００２６】
以下に、閉じ込めチャンバに進入する初期放射圧をｐ1とし、バウンス数ｚの後に放射圧が実効的に０になるまでに表面積Ａmを有する単一の鏡に加わる力の計算を詳述する。
Ｆ0-z＝ｐ1Ａm＋ｐ2Ａm＋ｐ3Ａm＋…＋ｐzＡm
【００２７】
各放射圧とバウンスとの間の関係は、表面反射率ρの関数として表すことができる。
ｐ2＝ρｐ1，ｐ3＝ρｐ2，ｐ4＝ρｐ3，…，ｐz＝ρｐz-1
【００２８】
全ての表面におけるバウンスの間の放射圧関係を代入すると、次の関係が得られる。
Ｆ0-z,total＝ｐ1Ａm＋εｐ1Ａm＋ε2ｐ1Ａm＋…＋εzｐ1Ａm
または、
【数１】
【００２９】
単一の鏡に対して、４回毎のバウンスを力計算に付加すべきである。
Ｆ0-z,single mirror＝ｐ1Ａm＋ρ4ｐ1Ａm＋ρ8ｐ1Ａm＋…＋ρ4z / 4ｐ1Ａm
または、
【数２】
【００３０】
力の時間、即ち持続時間は、光の走行距離を光の速度で除すことによって計算される。
ｔ＝ｚｄ／ｃ
【００３１】
あるボディに加わる合成力の仕事は、その運動エネルギの変化に等しい。単一のピストンヘッドの場合の仕事計算は次の通りである。
【数３】
【００３２】
速度、加速度、及び力の間の関係は次の通りである。
ｖ＝ａｔ
Ｆ＝ｍａ → ａ＝Ｆ／ｍ
【００３３】
従って、
ｖ＝（Ｆ／ｍ）・ｔ
【００３４】
単一の鏡に加わる仕事を求めるために、力、時間、及び速度方程式を仕事方程式内に代入する。
【数４】
【００３５】
１にほぼ等しい反射率の場合、第２の鏡に加わる力は第１の鏡に加わる力とほぼ等しい。従って、単一の閉じ込めチャンバ内の仕事の合計は、次の通りである。
【数５】
【００３６】
パワーは、行っている仕事量の時間レートである。もし単一のチャンバが連続的に動作していれば、パワーは、圧縮フェーズ及び膨張フェーズからなるシリンダの完全動作、即ち完全サイクル（力は圧縮フェーズの半分の間に加えられ、膨張フェーズ中に除かれる）を考慮しなければならない。
【数６】
または、
【数７】
【００３７】
４つの閉じ込めチャンバを有する光子エンジンの場合には、パワーは次のようになる。
【数８】
【００３８】
図１−７を参照する。これらの図は、本発明による装置の幾つかの実施の形態を示している。即ち、図１、３、５、及び７の各図は、本発明による光子エンジン、及びそれと共に使用されるこれもまた本発明による種々のデバイスの例を示している。またこれらの図は、光波を伝送する、またはそれ以外に処理するための本発明によるデバイスを示している。これらのデバイスの１つは、圧縮境界光スイッチである。これらのデバイスの別のものは主プリズムであり、これは、その中へ導入される（即ち、閉じ込めチャンバ内へ導入する前に）光波の強度を増加させるために、光波を増倍、または分割することができる。
【００３９】
図１は、光または光波を処理する、またはそれ以外に伝送する、及び／または放射圧を利用して機械的仕事を発生させる本発明によるシステム、及び／または装置１００の概要図である。詳述すれば、装置１００は、装置内へ導入された、または装置によって処理された光波によって供給される放射を利用する光子エンジン１００である。本発明の光子エンジン１００は、光波を受けるための主プリズム１０６、主プリズム１０６に作動的に、及び集合的に組合わされている副プリズム１０７、及び閉じ込めチャンバ１０２（図１に破線で示す）を含むことが好ましい。主プリズム１０６及び副プリズム１０７は、面と面（または、壁と壁）とが向き合って圧縮境界界面１１４を形成するように位置定めされている。先に概要説明したように、そして図１ａ及び１ｂを参照して詳細を後述するように、界面１１４は、１つのモードにおいて、２つの面の間に接近可能な、即ち圧縮可能な空隙または真空ギャップを実際に含むことができる。
【００４０】
例示した光子エンジン１００は更に、実質的に同一のピストンハウジングまたはシリンダ１０８、ピストンアセンブリ１１０、及び反射鏡１１２の対を含む。閉じ込めチャンバ１０２は、副プリズム１０７の前面、シリンダ１０８、及び鏡１１２によって限定されている。高度に反射性の鏡１１２が、可動ピストン１１０の平面上に取付けられている。鏡１１２及びピストン１１０は、シリンダ１０８内を一緒に走行する。詳細は後述するが、ピストンアセンブリ１１０は、クランクシャフトアセンブリ等に機械的に結合することができる。
【００４１】
図１から明白なように、反射鏡１１２及びピストンアセンブリ１１０が運動することによって、副プリズム１０７の少なくとも何れかの側において閉じ込めチャンバ１０２の容積が増加または減少する。鏡１１２は、調和して（より大きいピストン／クランクシャフトアセンブリの一部として）運動することが好ましい。更に、主プリズム１０６と副プリズム１０７との間の圧縮境界１１４は、これも本発明による光スイッチによって制御される。前述したように、光スイッチは、圧電駆動メカニズム１１６によって作動させることができる。圧電駆動メカニズム１１６が空隙を（圧縮して）閉じると、光は閉じ込めチャンバ１０２内へ通過することができる。従って、駆動メカニズム１１６の動作は、制御可能な手法で光スイッチ１１４の開閉を決定する。
【００４２】
光子エンジン１００は、主プリズム１０６及び副プリズム１０７のために石英材料を使用することが好ましい。詳述すれば、光子エンジン１００は、石英の２つの基本特性、即ち圧電効果及び内部全反射（ＴＩＲ）で動作する圧縮境界光スイッチを含む。圧電効果は石英が電界中に配置された時に発生する。即ち、石英は、電界が存在する中で膨張する。石英の結晶構造は、３つの主軸Ｘ、Ｙ、及びＺを有している。そのＸ軸に沿って配向されている電界を印加することによって石英は、電界の方向に基づいて膨張または収縮する。もし電界がＸ軸に沿って圧縮をもたらすのであれば、石英はＹ軸に沿って、またはＹ軸内で膨張する。膨張中の石英をＹ軸に沿って拘束することによって、石英内にＹ軸に沿う応力が発生する。Ｘ軸に沿って配向された電界によるＹ軸内のこの応力、及び結果として生ずるひずみの発生を使用して、２つの石英片（即ち、主プリズム１０６及び副プリズム１０７）を圧縮する。
【００４３】
図１ａは、閉モード、即ち非動作モードにおける圧縮境界界面１１４の詳細を示している。このモードにおいては、主プリズム１０６の背面１０６ｃは、副プリズム１０７の前面１０７ｃから離間している。スネルの法則及び入射角を考慮して、開モードにおける光スイッチの動作を容易にするために、両プリズムの屈折率は十分に類似させる（例えば、互いに約５％乃至約20％以内にあることが好ましい）。また、閉モードにおける光スイッチの動作を容易にするために、両プリズムの屈折率はボイド（または、空気空間）とは十分に異ならせる。その結果、２つの面１０６ｃ、１０７ｃの間に空隙１７０が得られる。本明細書において使用されている圧縮境界、または界面１１４は、空隙１７０及び面１０６ｃ、１０７ｃを総称している。図１ａは、石英、即ち主プリズム１０６の座標、または軸Ｘ、Ｙをも示している。典型的には、閉モード、即ち非動作モードにおける空隙１７０は約2,000ｎｍ乃至50ｎｍ、より好ましくは約1,000ｎｍ乃至100ｎｍの深さを有している。
【００４４】
図１ｂは、圧電駆動メカニズム１１６が動作した時の圧縮境界１１４の圧縮を示している。電界が印加された時、または励起された時、結果として空隙１７０は約100ｎｍ乃至０ｎｍまで圧縮される。前述したように、電界が印加されるとＸ軸に沿う収縮がもたらされ、Ｙ方向に応力が発生する（石英材料または面１０６ｃがＹ方向に膨張することを阻止されている結果として）。好ましいことに、駆動メカニズム１１６が作動すると、それは主プリズム１０６及び副プリズム１０７に、より詳しくは面１０６ｃ及び１０７ｃに作用する。好ましくは、空隙１７０は約100ｎｍ乃至約０ｎｍの深さに、より好ましくは約50ｎｍ乃至約０ｎｍの深さに圧縮される。
【００４５】
図１ａ及び１ｂは、本発明による主プリズム１０６、及び／または圧縮境界１７０を通る光波ＡＡの伝送をも示している。図１ａにおいては、光波ＡＡは約45°の入射角で背面１０６ｃに衝突する。空隙１７０によって与えられる屈折率に起因して、光波ＡＡはＴＩＲによってその入射角に対してほぼ90°の方向へ反射する。図１ｂにおいては、空隙１７０が実質的に排除されており、また副プリズム１０７の石英材料が主プリズム１０６のそれと実質的に類似しているので、２つの面１０６ｃ、１０７ｃは１つの単一媒体として機能する。即ち、異なる屈折率（空隙１７０によって与えられる）の効果が排除される。従って、光波ＡＡは面１０６ｃを通り、遮られることなく副プリズム１０７の面１０７ｃを通過する。
【００４６】
スネルの法則は、放射、または電磁波が１つの媒体から他の媒体へ通過する時の効果を述べている。結果として生ずる角度は、両媒体の屈折率における入射角の関数である。もしスネルの法則の結果が虚数であれば、その電磁波はＴＩＲである。本発明による光子エンジン１００はこの現象を使用し、光波を主プリズム内に閉じ込める（別の実施の形態に関連して説明する）。
【００４７】
圧電圧縮を通してＴＩＲを結合、また除去することによって、本発明による光スイッチが得られる。電圧が印加されないオフモードにおいては光波はＴＩＲであり、閉じ込めチャンバ１１２の外側に留まる。電圧が印加されると光スイッチはオンモードにあると呼ばれ、ＴＩＲ境界が除去される。これによって、光波は圧縮境界または界面ＣＣを通過して閉じ込めチャンバ１１２内へ進入することができる。従って、本発明の方法の重要なステップにおいては、光スイッチは、光を捕捉または閉じ込めるように迅速にオン、次いでオフに作動する。
【００４８】
好ましくは、駆動メカニズム１１６は、圧電石英、即ちプリズム１０６、１０７に信号を送る高電圧・低電流（静電気に近い）の源を含む。主及び副プリズム１０６、１０７の適切な面に取付けられている例えば銅板によって、機械的接続が与えられる。駆動メカニズムは更に、極めて高速の（ギガヘルツ）パルスでスイッチングを行う電界効果トランジスタを含む。最も好ましくは、パルスはナノ秒の間開かせ、次いでミリ秒の間オフにさせる。
【００４９】
図２は、ピストン２１０及び鏡２１２を含む可動アセンブリの一実施の形態の概要図である。このアセンブリは、質量m（及び特定の面積）及び反射率Ｅを特徴としている。動作中、距離ｄを走行して圧縮境界２１４を通り、副プリズム２０７内へ進入する放射によって、鏡面は光束ｐ1で照射される。放射圧ｐは、集合的に、鏡２１２及びピストンアセンブリ２１０に作用する機械的力を発生する。
【００５０】
図３に、本発明による光子エンジンの代替実施の形態３００を示す。図３においては、類似の要素に対しては類似の参照番号を付してある。図示の変形においては、主プリズム３０６は副プリズム３０７に近接して位置定めされている。即ち、主プリズム３０６の背面３０６ｃは副プリズム３０７の前面３０７ｃから離間し、主プリズム３０６と閉じ込めチャンバ３０２との間に圧縮境界界面３１４を形成している。この実施の形態においては、境界界面３１４は八角形断面スイッチ素子を構成している。光子エンジン３００の設計及び動作の他の全ての面は、図１に示した光子エンジン１００と実質的に類似している。図１の光子エンジン１００と同様に、光子エンジン３００は１対のシリンダ３０８、シリンダ３０８内に運動可能なように受入れられているピストン３１０、及びピストン３１０上に取付けられている高度に反射性の鏡３１２を含んでいる。
【００５１】
図４ａ及び４ｂは、本発明の主プリズムとして使用するのに適切な種々のジオメトリ構造を有するプリズム４０６を示している。プリズム４０６は、屈折率が1.45より大きい結晶性石英材料で作ることが好ましい。実際には、光波を屈折させ、通過させ、または反射させる高度に研磨された表面を設けることが重要である。図４のプリズム４０６の面Ａ、Ｂ、及びＣは、この目的のために研磨されている。
【００５２】
図５は、本発明によって放射エネルギを異なる形状のエネルギ、即ち仕事に変換するためのシステム５０１の概要図である。システム５０１は、前述したような光子エンジン５００を使用している。更に、システム５０１は、３ＭTM放射光フィルムでカバー、即ちコーティングすることができる内側放物面を有する主捕集鏡５４１を使用している。システム５０１は更に、主コレクタ５４１上に取付けられ且つ主コレクタ５４１の内側放物面から反射する光を反射させるように位置決めされている少なくとも１つの副コレクタ鏡５４０を含む、または使用している。副コレクタ５４０は表面が小さいことが特徴であり、外側表面を３ＭTM放射光フィルムでカバー、即ちコーティングすると有利である。システムには更に、副コレクタ鏡５４０、及び主コレクタ鏡５４１が集めた光を光子エンジン５００へ伝送するための光案内５４５も設けられている。好ましくは、システム５０１は、スタンド及びベースアセンブリ５４４、及びシステム５０１を放射源に向けるためのポインティングコントローラ５４３を含む。
【００５３】
図６ａ及び６ｂは、本発明の光子エンジンの変形、即ち多重シリンダ光子エンジン６００の概要図である。これらの図面は、本発明のエンジン６００の動作をも示している。図６ａは、調和して往復動する２つのシリンダ６０８、６０８７’を含むエンジン６００の前面図である。図６ｂの側面図には、光子エンジン６００の一方の側に４つのシリンダ６０８が示されている。シリンダ６０８は、クランクシャフトアセンブリ６１１に作動的に組合わされているピストンアセンブリ６１０の走行を受入れる。
【００５４】
図６ａに戻って、光子エンジン６００は八角形の主プリズム６０６を含み、主プリズム６０６は類似形状の副プリズム６０７に接して位置決めされている（少なくとも部分的に、背面６０６ｃ及び前面６０７ｃによって形成される圧縮境界界面６１４を介して）。副プリズム６０７は、各シリンダ６０８、６０８’に、従って各シリンダ６０８、６０８’内の鏡６１２及びピストン６１０に通じている。図６ｂの側面図に示されている４つの主プリズム６０６及び４つの副プリズム６０７の各対は、シリンダ６０８の対またはバンク及びその中に位置定めされているピストン６１０及びクランクアセンブリ６１１に作動的に組合わされている。
【００５５】
図６ａに戻って、圧縮境界界面６１４はプリズム圧電駆動メカニズム６１６によって作動的に駆動され、前述したように圧縮境界光スイッチ（ＣＢＬＳ）を開閉するように動作する。図６ａに６１４ａで示されている界面は、閉位置にある（破線で示す）光スイッチを表している。図６ａは、光エンジン６００の外部に設けられている光波の源６１７をも示している。光波６１７は、先ずコレクタ鏡６１８を介して捕捉、または集中され、主プリズム６０６への入射放射として向け直される（矢印ＡＡ参照）。光波ＡＡは、約45°の入射角で背面６０６ｃに衝突する。もし光スイッチが閉位置（６１４ａとして破線で示す）にあれば、光波ＡＡは界面６１４ａから反射され（破線参照）、プリズム６０６の別の面を通るように方向を変えられる（そして、主プリズム６０６から出て行く）。
【００５６】
界面６１４が開位置（６１４ｂとして実線で示す）にある場合には、光波ＡＡは界面６１４ｂを通って走行し、閉じ込めチャンバ６０２内へ進入して背面６０６に衝突する（矢印ＡＡ’参照）。更に、プリズム６０６及び６０７は、光波ＡＡ’が閉じ込めチャンバ６０２に進入し、シリンダ６０８内へ真っ直ぐに向かうように構成されている。従って、光波ＡＡ’は、好ましくはほぼ垂直の角度で鏡面６１２と接触し、その結果、比較的高い反射率が達成される。図示のように、光波はほぼ垂直に反射され、開いていた、そして今は閉位置にある界面６１４ｂに向かって戻され、約45°の角度で界面に衝突する。従って反射した光波ＡＡ’は閉じられた界面６１４ｂから、閉じ込めチャンバ６０２の第２のシリンダ６０８の方向へ反射される。前述したように、反射した光波ＡＡ’は、ほぼ垂直な配向で第２の鏡６１２にも衝突し、垂直な配向で（そして、高い反射率で）反射されて戻る。このように、光波ＡＡ’は今走行して来た光路と同一の光路に沿って反射され、第２の鏡６１２に到達する。一面においては、他の要素の中で特にプリズム６０６、６０７、シリンダ６０８、６０８’の配向によって所定の光路が限定される。この所定の光路は、図６に両頭矢印ＡＡ’によって示されている。
【００５７】
これも前述したように、光波ＡＡ’が鏡６１２の表面に接触することによって放射圧がそれに加えられる。この放射圧は鏡６１２及びピストンアセンブリ６１０を図６に“Ｘ”で示す距離だけ変位させる（それによって、仕事を発生させる）ように働く。更に、この変位によってクランクシャフトアセンブリ６１１が回転させられ、それによって機械的エネルギが発生する。別のモードにおいては、駆動メカニズム６１４を周波数変調モードで動作させて光スイッチを開閉させ、副プリズム６０７の内側の放射の周波数に関係付けられた時間スケールで光が副プリズム６０７内へ進入できるようにすることができる。このようにして、ピストンアセンブリ６１２上の放射圧が増強される。
【００５８】
図７は、本発明による光子エンジンの更に別の代替実施の形態の概要図であり、類似の要素には類似の参照番号が付されている。詳述すれば、図７ａは、主プリズム７０６、及び主プリズム７０６内に埋め込まれている光ビーム拡張器／収縮器７６２を利用する副プリズム７０７の配列を示している。詳述すれば、光ビーム拡張器／収縮器７６２は、光ビームを複数回分割してそれをそれ自体の上に向け直すように機能し、最終的に閉じ込めチャンバ７０２ａ内へ導入される光波の強度を増加させる。
【００５９】
図７の実施の形態においては、主プリズム７０６は八角形の形状であり、従って、８つの面または壁７０６ａ−７０６ｈ（それらの若干だけが示されている）を有している。先行実施の形態におけるように、主プリズム７０６は石英材料で作ることが好ましい。主プリズム７０６は、第１の面７０６ａから伸びる突起７６０を含み、この突起７６０はビーム入口として役立つ。ビーム入口７６０は、集中した円形の形状を有していることが好ましい。更に、主プリズム７０６の別の面７０６ｃは、副プリズム７０７の前面７０７ｃに接近して、またそれから離間して位置決めされる。前述したように、界面７１４は、本発明によって適切な駆動メカニズムによって動作させられて圧縮境界光スイッチを構成する。
【００６０】
図７ｂの詳細図を参照する。本発明の更に別の面においては、主プリズム７０６には、主プリズム７０６の内部に位置決めされ且つ石英材料７０６’内に埋め込まれている光ビーム拡張器／収縮器７６２が設けられている。図７ｃ及び７ｄには、拡張器／収縮器７６２のさらなる詳細が示されている。
【００６１】
図７ｄを参照する。光拡張器／収縮器７６２は、石英材料７０６’内に埋め込まれているファセット付き石英ブロックである。物理的には、光拡張器／収縮器７６２は、その中に切られている同心状の空気界面７８６を有する石英材料７０６’の湾曲した円形区分である。ファセット付き石英ブロック７６２は、所与の直径を有する入射光ビームＡＡに心合わせされている。図７ｂに示すように、石英ブロック（即ち、光拡張器／収縮器７６２）は、１組の石英・空気界面の同心状の45°ファセットを有している。クロスハッチされた区分は、主プリズム７０６の石英材料７０６’、並びに石英ブロック７６２の石英材料７０６”を示している。残余のクロスハッチされていない領域は、石英材料が存在しないボイドである空気、または真空界面７８２である。より重要なことは、これらの空気界面７８２が石英材料の光学特性（即ち、屈折率）とは異なる光学特性を有することである。図７ｂ及び平面図である図７ｃには、同心状の界面の外側シリンダを構成している同心状の鏡７８０も示されている。後述するように、鏡７８０は、動作中に光の最も外側の直径の同心状のシリンダを反射させるように機能し、それによって光路を反転させ、光収縮プロセスを開始させる。
【００６２】
図７ｄは、本発明の光拡張器／収縮器７６２が、主プリズム７０６を通って走行する光ビームＡＡをどのように伝送、またはそれ以外に処理するかを示している。第１の伝送モードにおいては、光ビームＡＡE（拡張）は45°石英・空気界面７８４において反射する。各入射ビームは、外向きの方向に２回の90°反射を受け、それによってビームの直径はより大きい直径に変換（拡張）される。逆モードにおいては、光ビームＡＡC（収縮）は再度石英・空気界面７８４に衝突し、再び２回の90°反射を受けてその直径がより小さい直径に変換（収縮）される。
【００６３】
以上のように、光拡張器／収縮器７６２は３つの動作、即ち、光拡張、光反射、及び光収縮を行う。光反射（ＡＡL）は、光ビームＡＡが最大同心状シリンダまで拡張される度に１回発生する。これは、光ＡＡL（反射）の方向を反転させる鏡７８０からの反射によって促される。光ビームが完全に拡張、収縮した時に光スイッチ（圧縮境界界面７１４）が活動化され、それによって閉じ込めるチャンバ７０２は図７gに示すように、2つの方向において充填され得るようになる。図７ｈは、ビーム束が主プリズム７０６内において増倍された後に、鏡７１０及びピストンアッセッブリ（図示せず）に作用する結果として生ずるビームパターンを示している。全ての光が閉じ込めるチャンバ７０２内に注入されると、光スイッチは閉位置に戻されるので、結果として生ずる閉じ込めチャンバ７０２内に閉じ込められる。このように、主プリズム７０６からの光ビーム束の増倍が、より高いパワー出力をもたらす。
【００６４】
図７ｅ及び７ｆは、圧縮境界光スイッチが閉モード、即ちオフモードにある時の主プリズム７０６の一般的動作を示している。収集された光ビームＡＡは、ビーム入口７６０を通してほぼ垂直の角度で主プリズム７０６内へ導入される。好ましくは、ビーム入口７６０は、主プリズム７０６内へ導入された光ビームＡＡが背面７０６ｃ及び圧縮境界界面７１４へ向かって導かれるように配置する。最初に光スイッチは閉モード、即ち反射ステージにある。従って、光ビームＡＡはほぼ垂直の角度で、且つ主プリズム７０６の別の面７０６ｅに向かって反射する。この反射した光ビームＡＡの入射角は、光ビームＡＡがプリズム面７０６ｅ（及び、次の面７０６ｇ）からも反射するようになっている。従って、図７ｅに示すように、光ビームＡＡは、最初は内部全反射によって主プリズム７０６を周って回転する。
【００６５】
好ましくは、収集されたビームＡＡは、主プリズム７０６に進入してビーム拡張器／収縮器７６２に進入するまでに、３回の光反射を受ける。光ビームＡＡがビーム拡張器／収縮器７６２に進入する方向は、ビームＡＡが拡張されるのか、または収縮されるのかを決定する。図７ｅには、光ビームＡＡは主プリズム７０６内を時計方向に回転するように示されている。この方向では、光ビームは、ビーム拡張器／収縮器７６２内へ進入すると拡張される。反対に、光ビームＡＡは主プリズム内で反時計方向に導くことができる。図７ｆに示すように、光ビームＡＡは、結果として光ビームが収縮するようにビーム拡張器／収縮器７６２に進入する。各回転、及びビーム拡張器／収縮器への導入によって光ビームＡＡは、同心状のシリンダの次のレベルへ拡張、または収縮する。しかしながら、拡張は、最大レベルの同心状シリンダにおける反射鏡によって制限される。この点において、光ビームＡＡの方向が反転され、それによって収縮プロセスが再開される。
【００６６】
しかしながら、本発明による装置の構成要素の種々の配列及び展開が可能であること、及び特定の環境及び応用に従って変化することを理解されたい。しかしながら、上述したように、如何なる応用においても本発明の種々の面を適用することが可能である。例えば閉じ込めチャンバの設計、光学的スイッチングデバイス、及び光増倍装置または光波増強装置のような光エンジンの種々の面を、他のエンジンまたは機械的仕事デバイスと組合わせることができる。さらなる例として、ピストン及びシリンダアセンブリは、エネルギ蓄積デバイス（例えば、ばねデバイス）のような別のエネルギシステムに置換することができる。
【００６７】
以上の本発明の説明は、単なる説明のためになされたに過ぎない。以上の説明は、本発明を、開示した装置及び方法に限定する意図がないことに注目されたい。上述した本発明の種々の面は、他の型のエンジン及び機械的仕事デバイス、及び放射圧を利用して機械的仕事を発生する方法に適用することができる。また、本発明が、上述した方法、これらの方法内に使用される装置、及び関係付けられた構成要素及びサブシステム内に実現されていることにも注目されたい。本発明のこれらの変形は、光学、エンジン技術、または他の関連技術に精通していれば、本明細書から容易に理解できよう。従って、上述した教示と同等の変形及び変更、及び関連技術のスキル及び知識は、本発明の範囲内にある。また更に、上述した実施の形態は、本発明を実施するための最良モードを説明するために、及び他の当分野に精通する人々が本発明及び他の実施の形態を、本発明の特定の応用または用途によって要求される種々の変更と共に使用することを可能にするために意図されたものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、電磁光波内に存在するエネルギを利用し、このエネルギを例えば機械的仕事のような仕事の形状に変換する方法及び装置に関する。また本発明は、光波を伝送する、またはそれ以外に処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願の原出願である特願２００６−５０７３８５の審査過程において、以下の特許文献が引用された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５４−２７４４５号公報
【特許文献２】特開平６−２３３５６８号公報
【特許文献３】特開昭５７−５３７２１号公報
【特許文献４】特開平５−３２１８１９号公報
【特許文献５】特開平４−１２７５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生する方法を提供することが、本願発明が解決しようとする課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一面においては、光波によって供給される放射圧を使用して機械的仕事を発生する方法及び装置が提供される。本方法は、光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備し、第１の反射表面を有する可動反射鏡を閉じ込めチャンバの第１の位置内に位置決めするステップを含む。光波は、閉じ込めチャンバ内に導入され、反射表面の方向に導かれる。その結果、光波は反射表面と接触し、該表面上に放射圧を作用させる。
【０００６】
本発明のさらなる面においては、光波によって供給される放射圧を使用して機械的仕事を発生する装置が提供される。また本装置は、所定の反射光波経路に沿う光波の伝播を閉じ込めるように構成されている閉じ込めチャンバを含む。本装置は更に、開モード及び閉モードで選択的に動作可能な光スイッチを含む。開モードは光波が閉じ込めチャンバ内へ進入することを可能にし、閉モードは光波が閉じ込めチャンバから逃げ出すことを阻止する。更に、本装置は、閉じ込めチャンバの一方の端に位置決めされている反射鏡と、閉じ込めチャンバの第２の端に位置決めされている第２の反射表面とを有している。これらの反射表面は、所定の光路が第１の反射表面と第２の反射表面との間を伸びるように位置決めされている。本装置は、光路を第１の反射表面に対して繰り返し接触させることによって、可動反射鏡を所定の経路に沿って走行させることを可能にする。これにより、機械的仕事が生成される。
【０００７】
本発明の別の面においては、光波を伝送する、及び／それ以外に処理する方法及び装置が提供される。一方法によれば、光波は捕捉され、次いで増強される。光は、本発明による光増倍装置または光波増強装置の動作によって分割することが好ましい。
【０００８】
本発明の別の面においては、界面によって、及び／または界面を通して光波を伝送する方法及び装置が提供される。詳述すれば、本発明は、界面を開と閉との間（または透明状態またはモードと、反射状態またはモードとの間）で動作させる、即ちスイッチングさせる方法及び装置が提供される。スイッチング動作が、界面の相互作用の合計指数の処理を含むことが好ましい。好ましいモードにおいては、本方法は、圧縮によって境界界面を排除することを含む。
【０００９】
好ましい実施の形態においては、本発明の装置は、少なくとも１つの光スイッチとしてのプリズムと、閉じ込めチャンバとを使用する。閉じ込めチャンバは、伝播光波をチャンバ内で反射させるための高度に反射性の１つまたはそれ以上の鏡を含む。１つの動作モードにおいては、鏡は放射圧を吸収し、光を反射させ、それによって閉じ込めチャンバ内の光エネルギの若干を機械的エネルギに変換し、及び／または仕事を発生させる。一実施の形態においては、本発明の方法は、少なくとも２つのプリズムを互いに近接させて位置決めし、２つの近接する面または壁の間を圧縮することによって両者の間の反射性の光界面を減少乃至は排除し、それによってあたかも界面が存在しないかのように光放射がそれを通過できるようにする。
【００１０】
本発明の別の面においては、光波によって供給される放射圧を使用して機械的仕事を発生する方法が提供される。本方法は、最初に、光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備し、第１の反射性表面を有する可動反射鏡を閉じ込めチャンバの第１の位置内に位置決めするステップを含む。次いで、第２の反射表面を閉じ込めチャンバ内の第２の位置に位置決めする。第１及び第２の反射表面の位置及び配向は、少なくとも部分的に、所定の反射光路を限定するように予め定められている。本方法は、次に、光波を閉じ込めチャンバ内へ導入するステップを含む。この導入ステップは、導入された光波を反射表面の１つの方向へ導き、それによって光波を所定の光路に沿って第１の反射表面と第２の反射表面との間を複数のサイクルにわたって伝播させるステップを含む。本方法によれば、光波は第１の反射表面と接触して第１の反射表面に放射圧を作用させ、次いでこの最初の反射表面に対してほぼ垂直な角度で反射する。
【００１１】
本方法は更に、別の光波に関して導入ステップを繰り返し、それによって光波を第１の反射表面に繰り返し接触させ、第１の反射表面を放射圧によって所定の経路に沿って運動させるステップを含むことが好ましい。詳述すれば、位置決めステップは更に、第２の反射表面を有する第２の可動反射鏡を閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、導入された光波を導くステップは光波を第２の反射表面に繰り返し接触させて第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって第２の反射表面を第２の所定の経路に沿って走行させ、機械的仕事を発生させる。
【００１２】
最も好ましくは、本方法は更に、プリズムを準備し、プリズムの体積が閉じ込めチャンバの一部分を構成するように、且つプリズムの少なくとも１つの面が閉じ込めチャンバの境界を形成するようにプリズムを位置決めするステップを含む。従って、導入ステップは、光波を１つの面を通してプリズム内へ導くことを含む。
【００１３】
一実施の形態においては、光波または光ビームは、閉じ込めチャンバ内へ導入される前に第１の、即ち主プリズム内へ導かれる。主プリズム内において、光ビームは（好ましくは、光増倍装置の動作によって）複数回分割され、それ自体上へ向け直される（これは、ビーム長を圧縮する）。このようにして、閉じ込めチャンバ内へ導入された光波の強度は、好ましくは所定のレベルまで増加される。
【００１４】
本発明のこれらの、及び他の特色及び長所は、以下の添付図面に基づく好ましい実施の形態の詳細な説明から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】光波に関連した放射圧を使用して機械的仕事を発生させるための、本発明による光子エンジンのような装置の概要図である。
【図１ａ】閉モードにおける本発明による圧縮境界界面の詳細図である。
【図１ｂ】開モードにおける本発明による圧縮境界界面の詳細図である。
【図２】本発明の装置と共に使用するのに適するピストンアセンブリの一実施の形態の概要図である。
【図３】本発明による光子エンジンの代替実施の形態の概要図である。
【図４ａ】本発明による光子エンジンと共に使用することができるプリズムを示す図である。
【図４ｂ】本発明による光子エンジンと共に使用することができるプリズムを示す図である。
【図５】本発明の装置の別の実施の形態の概要図である。
【図６ａ】本発明による代替装置、及び該装置の動作方法を示す簡易平面図である。
【図６ｂ】図６ａの装置の側面図である。
【図７ａ】本発明による光子エンジンの代替主プリズム及び副プリズムを示す概要図である。
【図７ｂ】図７ａに示した本発明による光拡張器／収縮器の詳細断面図である。
【図７ｃ】図７ａに示した本発明による光拡張器／収縮器の平面図である。
【図７ｄ】本発明による光拡張器／収縮器の動作を示す概要図である。
【図７ｅ】本発明による主プリズムの光拡張器の動作を示す概要図である。
【図７ｆ】本発明による主プリズムの光拡張器の動作を示す概要図である。
【図７ｇ】本発明による主及び副プリズムの動作を示す概要図である。
【図７ｈ】本発明による光拡張器の動作から得られる光ビームパターンを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１−７は、本発明による装置及び／または方法例を説明するための図である。本発明の種々の面は、これらの図面内に実現されている。
【００１７】
本発明は、一般的には、光波に固有の、または光波から得ることができる放射圧を利用して、例えば機械的仕事のような仕事を発生させることに関する。この放射圧の源は、光源によって、より詳しくは、光源から本発明の装置内へ導かれる伝播電磁波によって供給される。本発明はまた、一般的に、これらの光波を伝送する、またはそれ以外に処理する方法及び装置に関する。本発明の光子エンジンの動作は、本発明のこの面の使用を含む。概述すれば、電磁波は、スイッチングモードで機能する少なくとも１つの動作可能なプリズムを通して閉じ込めチャンバ内へ導かれる。好ましい実施の形態においては、主プリズム及び副プリズムが使用され、これらは一緒に動作して第１のプリズムへ進入する光を反射させたり、または光を閉じ込めチャンバ内へ通過させたりする光スイッチ注入弁を構成する。
【００１８】
光スイッチ動作（図１−７を参照して以下に説明する）は光学的現象に基づいており、２つの個々の媒体（即ち、プリズム）を界面に沿って圧縮し、これらの媒体を組合わせて１つの媒体として作用させることができる。先ず、光は所定の角度で主プリズム内へ導入される。光スイッチが閉モード、即ち非動作モードにある時には、光は主プリズムの背面、即ち壁において反射する。スイッチを開かせてそれを動作モードにするためには、外部駆動デバイスを動作させることによって、主及び副プリズム、即ち第１及び第２の個々の媒体を互いに他方に向かって圧縮する（もしくは、詳述すれば、副プリズムを主プリズムに対して、またはそれに向かって圧縮する）。このようにすると、２つのプリズムの間の境界、即ち共通面が除去され、２つの媒体は１つの媒体として機能する。典型的には、（閉モードにおける）この境界は、プリズムの材料とは異なる屈折率を有する空隙、または真空によって形成される、または与えられる。従って、第１のプリズム内へ導かれた光は第２のプリズムとの境界を通過し、第２のプリズムを通って閉じ込めチャンバ内へ進入する。閉じ込めチャンバ内に可動取付けされている反射鏡に垂直な角度で光がチャンバ内へ進入して伝播するように、光を所定の角度で主プリズム内へ導くことがさらなる長所である。
【００１９】
光を閉じ込めチャンバ内に閉じ込める時には、光スイッチは閉じている。従って、閉じ込めチャンバ内の光波または光は円柱構造（columniation）を維持し、その中を連続的に伝播する。詳述すれば、閉じ込められた光は垂直の角度で第１の反射鏡から反射し、次いでほぼ45°の角度で副プリズムの面に衝突し、第２の鏡から再び垂直の角度で反射する。これら３回の反射が１完全サイクルを構成し、このサイクルが既知の所定の時間フレーム内で繰り返される。タイムフレームは、開モードと閉モードとの間の光スイッチの動作周波数の1/2に対応させることも好ましい。各サイクル中に光は３つの反射表面の間を高レートでサイクルし、放射圧は２つの鏡面へ伝送される、即ちそれらを通り、それによって光波のエネルギが機械的仕事、即ち鏡の運動に変換または変形される。好ましい実施の形態においては、鏡をピストンに作動的に結合し、且つシリンダアセンブリ（シリンダは光を吸収しないことが好ましい）内に収容してエンジンとして動作させる。
【００２０】
本発明を理解し易くするために、先ずある概念を概術する。
【００２１】
本発明の方法の対象である光波は、電磁波である。電磁波は線形運動量を輸送し、光がある表面を照射することによってその表面上に機械的圧力を加えることができる。この圧力は、光の個々の光子に関しては小さいことが理解されよう。しかしながら、十分な数の光子を用いれば、十分な機械的圧力を得ることができる。
【００２２】
マックスウェル（Ｊ．Ｃ．）によれば、完全に吸収された光の平行ビームから得られる運動量ｐは、エネルギＵを光速ｃで除した値に等しい。
ｐ＝Ｕ／ｃ
【００２３】
もし光ビームが全反射すれば、反射体に対して垂直に入射した時に得られる運動量は、合計吸収値の２倍である。
ｐ＝２Ｕ／ｃ
【００２４】
これらの例は、運動量転送のスペクトルの２つの極限を表している。一方の極限は、一端においてビームが完全に吸収される完全に非弾性的な場合を表す。これは粒子が互いにくっつき合い、殆どの運動エネルギが典型的に熱エネルギまたは変形のような別のエネルギ形状として失われるような完全に非弾性的な場合を表している。スペクトルの他方の極限は、全反射したビームが運動エネルギを保存するような完全に弾性的な衝突を表す。
【００２５】
図２を参照する。以下のセクションにおいて、本発明による装置及び方法、即ちエンジンが発生するパワーの計算を説明する。計算は４つのセクション、即ち、力（Ｆ）、時間（Ｔ）、仕事（Ｗ）、及びパワー（Ｐ）に分割することができる。
【００２６】
以下に、閉じ込めチャンバに進入する初期放射圧をｐ1とし、バウンス数ｚの後に放射圧が実効的に０になるまでに表面積Ａmを有する単一の鏡に加わる力の計算を詳述する。
Ｆ0-z＝ｐ1Ａm＋ｐ2Ａm＋ｐ3Ａm＋…＋ｐzＡm
【００２７】
各放射圧とバウンスとの間の関係は、表面反射率ρの関数として表すことができる。
ｐ2＝ρｐ1，ｐ3＝ρｐ2，ｐ4＝ρｐ3，…，ｐz＝ρｐz-1
【００２８】
全ての表面におけるバウンスの間の放射圧関係を代入すると、次の関係が得られる。
Ｆ0-z,total＝ｐ1Ａm＋εｐ1Ａm＋ε2ｐ1Ａm＋…＋εzｐ1Ａm
または、
【数１】
【００２９】
単一の鏡に対して、４回毎のバウンスを力計算に付加すべきである。
Ｆ0-z,single mirror＝ｐ1Ａm＋ρ4ｐ1Ａm＋ρ8ｐ1Ａm＋…＋ρ4z / 4ｐ1Ａm
または、
【数２】
【００３０】
力の時間、即ち持続時間は、光の走行距離を光の速度で除すことによって計算される。
ｔ＝ｚｄ／ｃ
【００３１】
あるボディに加わる合成力の仕事は、その運動エネルギの変化に等しい。単一のピストンヘッドの場合の仕事計算は次の通りである。
【数３】
【００３２】
速度、加速度、及び力の間の関係は次の通りである。
ｖ＝ａｔ
Ｆ＝ｍａ → ａ＝Ｆ／ｍ
【００３３】
従って、
ｖ＝（Ｆ／ｍ）・ｔ
【００３４】
単一の鏡に加わる仕事を求めるために、力、時間、及び速度方程式を仕事方程式内に代入する。
【数４】
【００３５】
１にほぼ等しい反射率の場合、第２の鏡に加わる力は第１の鏡に加わる力とほぼ等しい。従って、単一の閉じ込めチャンバ内の仕事の合計は、次の通りである。
【数５】
【００３６】
パワーは、行っている仕事量の時間レートである。もし単一のチャンバが連続的に動作していれば、パワーは、圧縮フェーズ及び膨張フェーズからなるシリンダの完全動作、即ち完全サイクル（力は圧縮フェーズの半分の間に加えられ、膨張フェーズ中に除かれる）を考慮しなければならない。
【数６】
または、
【数７】
【００３７】
４つの閉じ込めチャンバを有する光子エンジンの場合には、パワーは次のようになる。
【数８】
【００３８】
図１−７を参照する。これらの図は、本発明による装置の幾つかの実施の形態を示している。即ち、図１、３、５、及び７の各図は、本発明による光子エンジン、及びそれと共に使用されるこれもまた本発明による種々のデバイスの例を示している。またこれらの図は、光波を伝送する、またはそれ以外に処理するための本発明によるデバイスを示している。これらのデバイスの１つは、圧縮境界光スイッチである。これらのデバイスの別のものは主プリズムであり、これは、その中へ導入される（即ち、閉じ込めチャンバ内へ導入する前に）光波の強度を増加させるために、光波を増倍、または分割することができる。
【００３９】
図１は、光または光波を処理する、またはそれ以外に伝送する、及び／または放射圧を利用して機械的仕事を発生させる本発明によるシステム、及び／または装置１００の概要図である。詳述すれば、装置１００は、装置内へ導入された、または装置によって処理された光波によって供給される放射を利用する光子エンジン１００である。本発明の光子エンジン１００は、光波を受けるための主プリズム１０６、主プリズム１０６に作動的に、及び集合的に組合わされている副プリズム１０７、及び閉じ込めチャンバ１０２（図１に破線で示す）を含むことが好ましい。主プリズム１０６及び副プリズム１０７は、面と面（または、壁と壁）とが向き合って圧縮境界界面１１４を形成するように位置定めされている。先に概要説明したように、そして図１ａ及び１ｂを参照して詳細を後述するように、界面１１４は、１つのモードにおいて、２つの面の間に接近可能な、即ち圧縮可能な空隙または真空ギャップを実際に含むことができる。
【００４０】
例示した光子エンジン１００は更に、実質的に同一のピストンハウジングまたはシリンダ１０８、ピストンアセンブリ１１０、及び反射鏡１１２の対を含む。閉じ込めチャンバ１０２は、副プリズム１０７の前面、シリンダ１０８、及び鏡１１２によって限定されている。高度に反射性の鏡１１２が、可動ピストン１１０の平面上に取付けられている。鏡１１２及びピストン１１０は、シリンダ１０８内を一緒に走行する。詳細は後述するが、ピストンアセンブリ１１０は、クランクシャフトアセンブリ等に機械的に結合することができる。
【００４１】
図１から明白なように、反射鏡１１２及びピストンアセンブリ１１０が運動することによって、副プリズム１０７の少なくとも何れかの側において閉じ込めチャンバ１０２の容積が増加または減少する。鏡１１２は、調和して（より大きいピストン／クランクシャフトアセンブリの一部として）運動することが好ましい。更に、主プリズム１０６と副プリズム１０７との間の圧縮境界１１４は、これも本発明による光スイッチによって制御される。前述したように、光スイッチは、圧電駆動メカニズム１１６によって作動させることができる。圧電駆動メカニズム１１６が空隙を（圧縮して）閉じると、光は閉じ込めチャンバ１０２内へ通過することができる。従って、駆動メカニズム１１６の動作は、制御可能な手法で光スイッチ１１４の開閉を決定する。
【００４２】
光子エンジン１００は、主プリズム１０６及び副プリズム１０７のために石英材料を使用することが好ましい。詳述すれば、光子エンジン１００は、石英の２つの基本特性、即ち圧電効果及び内部全反射（ＴＩＲ）で動作する圧縮境界光スイッチを含む。圧電効果は石英が電界中に配置された時に発生する。即ち、石英は、電界が存在する中で膨張する。石英の結晶構造は、３つの主軸Ｘ、Ｙ、及びＺを有している。そのＸ軸に沿って配向されている電界を印加することによって石英は、電界の方向に基づいて膨張または収縮する。もし電界がＸ軸に沿って圧縮をもたらすのであれば、石英はＹ軸に沿って、またはＹ軸内で膨張する。膨張中の石英をＹ軸に沿って拘束することによって、石英内にＹ軸に沿う応力が発生する。Ｘ軸に沿って配向された電界によるＹ軸内のこの応力、及び結果として生ずるひずみの発生を使用して、２つの石英片（即ち、主プリズム１０６及び副プリズム１０７）を圧縮する。
【００４３】
図１ａは、閉モード、即ち非動作モードにおける圧縮境界界面１１４の詳細を示している。このモードにおいては、主プリズム１０６の背面１０６ｃは、副プリズム１０７の前面１０７ｃから離間している。スネルの法則及び入射角を考慮して、開モードにおける光スイッチの動作を容易にするために、両プリズムの屈折率は十分に類似させる（例えば、互いに約５％乃至約20％以内にあることが好ましい）。また、閉モードにおける光スイッチの動作を容易にするために、両プリズムの屈折率はボイド（または、空気空間）とは十分に異ならせる。その結果、２つの面１０６ｃ、１０７ｃの間に空隙１７０が得られる。本明細書において使用されている圧縮境界、または界面１１４は、空隙１７０及び面１０６ｃ、１０７ｃを総称している。図１ａは、石英、即ち主プリズム１０６の座標、または軸Ｘ、Ｙをも示している。典型的には、閉モード、即ち非動作モードにおける空隙１７０は約2,000ｎｍ乃至50ｎｍ、より好ましくは約1,000ｎｍ乃至100ｎｍの深さを有している。
【００４４】
図１ｂは、圧電駆動メカニズム１１６が動作した時の圧縮境界１１４の圧縮を示している。電界が印加された時、または励起された時、結果として空隙１７０は約100ｎｍ乃至０ｎｍまで圧縮される。前述したように、電界が印加されるとＸ軸に沿う収縮がもたらされ、Ｙ方向に応力が発生する（石英材料または面１０６ｃがＹ方向に膨張することを阻止されている結果として）。好ましいことに、駆動メカニズム１１６が作動すると、それは主プリズム１０６及び副プリズム１０７に、より詳しくは面１０６ｃ及び１０７ｃに作用する。好ましくは、空隙１７０は約100ｎｍ乃至約０ｎｍの深さに、より好ましくは約50ｎｍ乃至約０ｎｍの深さに圧縮される。
【００４５】
図１ａ及び１ｂは、本発明による主プリズム１０６、及び／または圧縮境界１７０を通る光波ＡＡの伝送をも示している。図１ａにおいては、光波ＡＡは約45°の入射角で背面１０６ｃに衝突する。空隙１７０によって与えられる屈折率に起因して、光波ＡＡはＴＩＲによってその入射角に対してほぼ90°の方向へ反射する。図１ｂにおいては、空隙１７０が実質的に排除されており、また副プリズム１０７の石英材料が主プリズム１０６のそれと実質的に類似しているので、２つの面１０６ｃ、１０７ｃは１つの単一媒体として機能する。即ち、異なる屈折率（空隙１７０によって与えられる）の効果が排除される。従って、光波ＡＡは面１０６ｃを通り、遮られることなく副プリズム１０７の面１０７ｃを通過する。
【００４６】
スネルの法則は、放射、または電磁波が１つの媒体から他の媒体へ通過する時の効果を述べている。結果として生ずる角度は、両媒体の屈折率における入射角の関数である。もしスネルの法則の結果が虚数であれば、その電磁波はＴＩＲである。本発明による光子エンジン１００はこの現象を使用し、光波を主プリズム内に閉じ込める（別の実施の形態に関連して説明する）。
【００４７】
圧電圧縮を通してＴＩＲを結合、また除去することによって、本発明による光スイッチが得られる。電圧が印加されないオフモードにおいては光波はＴＩＲであり、閉じ込めチャンバ１１２の外側に留まる。電圧が印加されると光スイッチはオンモードにあると呼ばれ、ＴＩＲ境界が除去される。これによって、光波は圧縮境界または界面ＣＣを通過して閉じ込めチャンバ１１２内へ進入することができる。従って、本発明の方法の重要なステップにおいては、光スイッチは、光を捕捉または閉じ込めるように迅速にオン、次いでオフに作動する。
【００４８】
好ましくは、駆動メカニズム１１６は、圧電石英、即ちプリズム１０６、１０７に信号を送る高電圧・低電流（静電気に近い）の源を含む。主及び副プリズム１０６、１０７の適切な面に取付けられている例えば銅板によって、機械的接続が与えられる。駆動メカニズムは更に、極めて高速の（ギガヘルツ）パルスでスイッチングを行う電界効果トランジスタを含む。最も好ましくは、パルスはナノ秒の間開かせ、次いでミリ秒の間オフにさせる。
【００４９】
図２は、ピストン２１０及び鏡２１２を含む可動アセンブリの一実施の形態の概要図である。このアセンブリは、質量m（及び特定の面積）及び反射率Ｅを特徴としている。動作中、距離ｄを走行して圧縮境界２１４を通り、副プリズム２０７内へ進入する放射によって、鏡面は光束ｐ1で照射される。放射圧ｐは、集合的に、鏡２１２及びピストンアセンブリ２１０に作用する機械的力を発生する。
【００５０】
図３に、本発明による光子エンジンの代替実施の形態３００を示す。図３においては、類似の要素に対しては類似の参照番号を付してある。図示の変形においては、主プリズム３０６は副プリズム３０７に近接して位置定めされている。即ち、主プリズム３０６の背面３０６ｃは副プリズム３０７の前面３０７ｃから離間し、主プリズム３０６と閉じ込めチャンバ３０２との間に圧縮境界界面３１４を形成している。この実施の形態においては、境界界面３１４は八角形断面スイッチ素子を構成している。光子エンジン３００の設計及び動作の他の全ての面は、図１に示した光子エンジン１００と実質的に類似している。図１の光子エンジン１００と同様に、光子エンジン３００は１対のシリンダ３０８、シリンダ３０８内に運動可能なように受入れられているピストン３１０、及びピストン３１０上に取付けられている高度に反射性の鏡３１２を含んでいる。
【００５１】
図４ａ及び４ｂは、本発明の主プリズムとして使用するのに適切な種々のジオメトリ構造を有するプリズム４０６を示している。プリズム４０６は、屈折率が1.45より大きい結晶性石英材料で作ることが好ましい。実際には、光波を屈折させ、通過させ、または反射させる高度に研磨された表面を設けることが重要である。図４のプリズム４０６の面Ａ、Ｂ、及びＣは、この目的のために研磨されている。
【００５２】
図５は、本発明によって放射エネルギを異なる形状のエネルギ、即ち仕事に変換するためのシステム５０１の概要図である。システム５０１は、前述したような光子エンジン５００を使用している。更に、システム５０１は、３ＭTM放射光フィルムでカバー、即ちコーティングすることができる内側放物面を有する主捕集鏡５４１を使用している。システム５０１は更に、主コレクタ５４１上に取付けられ且つ主コレクタ５４１の内側放物面から反射する光を反射させるように位置決めされている少なくとも１つの副コレクタ鏡５４０を含む、または使用している。副コレクタ５４０は表面が小さいことが特徴であり、外側表面を３ＭTM放射光フィルムでカバー、即ちコーティングすると有利である。システムには更に、副コレクタ鏡５４０、及び主コレクタ鏡５４１が集めた光を光子エンジン５００へ伝送するための光案内５４５も設けられている。好ましくは、システム５０１は、スタンド及びベースアセンブリ５４４、及びシステム５０１を放射源に向けるためのポインティングコントローラ５４３を含む。
【００５３】
図６ａ及び６ｂは、本発明の光子エンジンの変形、即ち多重シリンダ光子エンジン６００の概要図である。これらの図面は、本発明のエンジン６００の動作をも示している。図６ａは、調和して往復動する２つのシリンダ６０８、６０８７’を含むエンジン６００の前面図である。図６ｂの側面図には、光子エンジン６００の一方の側に４つのシリンダ６０８が示されている。シリンダ６０８は、クランクシャフトアセンブリ６１１に作動的に組合わされているピストンアセンブリ６１０の走行を受入れる。
【００５４】
図６ａに戻って、光子エンジン６００は八角形の主プリズム６０６を含み、主プリズム６０６は類似形状の副プリズム６０７に接して位置決めされている（少なくとも部分的に、背面６０６ｃ及び前面６０７ｃによって形成される圧縮境界界面６１４を介して）。副プリズム６０７は、各シリンダ６０８、６０８’に、従って各シリンダ６０８、６０８’内の鏡６１２及びピストン６１０に通じている。図６ｂの側面図に示されている４つの主プリズム６０６及び４つの副プリズム６０７の各対は、シリンダ６０８の対またはバンク及びその中に位置定めされているピストン６１０及びクランクアセンブリ６１１に作動的に組合わされている。
【００５５】
図６ａに戻って、圧縮境界界面６１４はプリズム圧電駆動メカニズム６１６によって作動的に駆動され、前述したように圧縮境界光スイッチ（ＣＢＬＳ）を開閉するように動作する。図６ａに６１４ａで示されている界面は、閉位置にある（破線で示す）光スイッチを表している。図６ａは、光エンジン６００の外部に設けられている光波の源６１７をも示している。光波６１７は、先ずコレクタ鏡６１８を介して捕捉、または集中され、主プリズム６０６への入射放射として向け直される（矢印ＡＡ参照）。光波ＡＡは、約45°の入射角で背面６０６ｃに衝突する。もし光スイッチが閉位置（６１４ａとして破線で示す）にあれば、光波ＡＡは界面６１４ａから反射され（破線参照）、プリズム６０６の別の面を通るように方向を変えられる（そして、主プリズム６０６から出て行く）。
【００５６】
界面６１４が開位置（６１４ｂとして実線で示す）にある場合には、光波ＡＡは界面６１４ｂを通って走行し、閉じ込めチャンバ６０２内へ進入して背面６０６に衝突する（矢印ＡＡ’参照）。更に、プリズム６０６及び６０７は、光波ＡＡ’が閉じ込めチャンバ６０２に進入し、シリンダ６０８内へ真っ直ぐに向かうように構成されている。従って、光波ＡＡ’は、好ましくはほぼ垂直の角度で鏡面６１２と接触し、その結果、比較的高い反射率が達成される。図示のように、光波はほぼ垂直に反射され、開いていた、そして今は閉位置にある界面６１４ｂに向かって戻され、約45°の角度で界面に衝突する。従って反射した光波ＡＡ’は閉じられた界面６１４ｂから、閉じ込めチャンバ６０２の第２のシリンダ６０８の方向へ反射される。前述したように、反射した光波ＡＡ’は、ほぼ垂直な配向で第２の鏡６１２にも衝突し、垂直な配向で（そして、高い反射率で）反射されて戻る。このように、光波ＡＡ’は今走行して来た光路と同一の光路に沿って反射され、第２の鏡６１２に到達する。一面においては、他の要素の中で特にプリズム６０６、６０７、シリンダ６０８、６０８’の配向によって所定の光路が限定される。この所定の光路は、図６に両頭矢印ＡＡ’によって示されている。
【００５７】
これも前述したように、光波ＡＡ’が鏡６１２の表面に接触することによって放射圧がそれに加えられる。この放射圧は鏡６１２及びピストンアセンブリ６１０を図６に“Ｘ”で示す距離だけ変位させる（それによって、仕事を発生させる）ように働く。更に、この変位によってクランクシャフトアセンブリ６１１が回転させられ、それによって機械的エネルギが発生する。別のモードにおいては、駆動メカニズム６１４を周波数変調モードで動作させて光スイッチを開閉させ、副プリズム６０７の内側の放射の周波数に関係付けられた時間スケールで光が副プリズム６０７内へ進入できるようにすることができる。このようにして、ピストンアセンブリ６１２上の放射圧が増強される。
【００５８】
図７は、本発明による光子エンジンの更に別の代替実施の形態の概要図であり、類似の要素には類似の参照番号が付されている。詳述すれば、図７ａは、主プリズム７０６、及び主プリズム７０６内に埋め込まれている光ビーム拡張器／収縮器７６２を利用する副プリズム７０７の配列を示している。詳述すれば、光ビーム拡張器／収縮器７６２は、光ビームを複数回分割してそれをそれ自体の上に向け直すように機能し、最終的に閉じ込めチャンバ７０２ａ内へ導入される光波の強度を増加させる。
【００５９】
図７の実施の形態においては、主プリズム７０６は八角形の形状であり、従って、８つの面または壁７０６ａ−７０６ｈ（それらの若干だけが示されている）を有している。先行実施の形態におけるように、主プリズム７０６は石英材料で作ることが好ましい。主プリズム７０６は、第１の面７０６ａから伸びる突起７６０を含み、この突起７６０はビーム入口として役立つ。ビーム入口７６０は、集中した円形の形状を有していることが好ましい。更に、主プリズム７０６の別の面７０６ｃは、副プリズム７０７の前面７０７ｃに接近して、またそれから離間して位置決めされる。前述したように、界面７１４は、本発明によって適切な駆動メカニズムによって動作させられて圧縮境界光スイッチを構成する。
【００６０】
図７ｂの詳細図を参照する。本発明の更に別の面においては、主プリズム７０６には、主プリズム７０６の内部に位置決めされ且つ石英材料７０６’内に埋め込まれている光ビーム拡張器／収縮器７６２が設けられている。図７ｃ及び７ｄには、拡張器／収縮器７６２のさらなる詳細が示されている。
【００６１】
図７ｄを参照する。光拡張器／収縮器７６２は、石英材料７０６’内に埋め込まれているファセット付き石英ブロックである。物理的には、光拡張器／収縮器７６２は、その中に切られている同心状の空気界面７８６を有する石英材料７０６’の湾曲した円形区分である。ファセット付き石英ブロック７６２は、所与の直径を有する入射光ビームＡＡに心合わせされている。図７ｂに示すように、石英ブロック（即ち、光拡張器／収縮器７６２）は、１組の石英・空気界面の同心状の45°ファセットを有している。クロスハッチされた区分は、主プリズム７０６の石英材料７０６’、並びに石英ブロック７６２の石英材料７０６”を示している。残余のクロスハッチされていない領域は、石英材料が存在しないボイドである空気、または真空界面７８２である。より重要なことは、これらの空気界面７８２が石英材料の光学特性（即ち、屈折率）とは異なる光学特性を有することである。図７ｂ及び平面図である図７ｃには、同心状の界面の外側シリンダを構成している同心状の鏡７８０も示されている。後述するように、鏡７８０は、動作中に光の最も外側の直径の同心状のシリンダを反射させるように機能し、それによって光路を反転させ、光収縮プロセスを開始させる。
【００６２】
図７ｄは、本発明の光拡張器／収縮器７６２が、主プリズム７０６を通って走行する光ビームＡＡをどのように伝送、またはそれ以外に処理するかを示している。第１の伝送モードにおいては、光ビームＡＡE（拡張）は45°石英・空気界面７８４において反射する。各入射ビームは、外向きの方向に２回の90°反射を受け、それによってビームの直径はより大きい直径に変換（拡張）される。逆モードにおいては、光ビームＡＡC（収縮）は再度石英・空気界面７８４に衝突し、再び２回の90°反射を受けてその直径がより小さい直径に変換（収縮）される。
【００６３】
以上のように、光拡張器／収縮器７６２は３つの動作、即ち、光拡張、光反射、及び光収縮を行う。光反射（ＡＡL）は、光ビームＡＡが最大同心状シリンダまで拡張される度に１回発生する。これは、光ＡＡL（反射）の方向を反転させる鏡７８０からの反射によって促される。光ビームが完全に拡張、収縮した時に光スイッチ（圧縮境界界面７１４）が活動化され、それによって閉じ込めるチャンバ７０２は図７gに示すように、2つの方向において充填され得るようになる。図７ｈは、ビーム束が主プリズム７０６内において増倍された後に、鏡７１０及びピストンアッセッブリ（図示せず）に作用する結果として生ずるビームパターンを示している。全ての光が閉じ込めるチャンバ７０２内に注入されると、光スイッチは閉位置に戻されるので、結果として生ずる閉じ込めチャンバ７０２内に閉じ込められる。このように、主プリズム７０６からの光ビーム束の増倍が、より高いパワー出力をもたらす。
【００６４】
図７ｅ及び７ｆは、圧縮境界光スイッチが閉モード、即ちオフモードにある時の主プリズム７０６の一般的動作を示している。収集された光ビームＡＡは、ビーム入口７６０を通してほぼ垂直の角度で主プリズム７０６内へ導入される。好ましくは、ビーム入口７６０は、主プリズム７０６内へ導入された光ビームＡＡが背面７０６ｃ及び圧縮境界界面７１４へ向かって導かれるように配置する。最初に光スイッチは閉モード、即ち反射ステージにある。従って、光ビームＡＡはほぼ垂直の角度で、且つ主プリズム７０６の別の面７０６ｅに向かって反射する。この反射した光ビームＡＡの入射角は、光ビームＡＡがプリズム面７０６ｅ（及び、次の面７０６ｇ）からも反射するようになっている。従って、図７ｅに示すように、光ビームＡＡは、最初は内部全反射によって主プリズム７０６を周って回転する。
【００６５】
好ましくは、収集されたビームＡＡは、主プリズム７０６に進入してビーム拡張器／収縮器７６２に進入するまでに、３回の光反射を受ける。光ビームＡＡがビーム拡張器／収縮器７６２に進入する方向は、ビームＡＡが拡張されるのか、または収縮されるのかを決定する。図７ｅには、光ビームＡＡは主プリズム７０６内を時計方向に回転するように示されている。この方向では、光ビームは、ビーム拡張器／収縮器７６２内へ進入すると拡張される。反対に、光ビームＡＡは主プリズム内で反時計方向に導くことができる。図７ｆに示すように、光ビームＡＡは、結果として光ビームが収縮するようにビーム拡張器／収縮器７６２に進入する。各回転、及びビーム拡張器／収縮器への導入によって光ビームＡＡは、同心状のシリンダの次のレベルへ拡張、または収縮する。しかしながら、拡張は、最大レベルの同心状シリンダにおける反射鏡によって制限される。この点において、光ビームＡＡの方向が反転され、それによって収縮プロセスが再開される。
【００６６】
しかしながら、本発明による装置の構成要素の種々の配列及び展開が可能であること、及び特定の環境及び応用に従って変化することを理解されたい。しかしながら、上述したように、如何なる応用においても本発明の種々の面を適用することが可能である。例えば閉じ込めチャンバの設計、光学的スイッチングデバイス、及び光増倍装置または光波増強装置のような光エンジンの種々の面を、他のエンジンまたは機械的仕事デバイスと組合わせることができる。さらなる例として、ピストン及びシリンダアセンブリは、エネルギ蓄積デバイス（例えば、ばねデバイス）のような別のエネルギシステムに置換することができる。
【００６７】
以上の本発明の説明は、単なる説明のためになされたに過ぎない。以上の説明は、本発明を、開示した装置及び方法に限定する意図がないことに注目されたい。上述した本発明の種々の面は、他の型のエンジン及び機械的仕事デバイス、及び放射圧を利用して機械的仕事を発生する方法に適用することができる。また、本発明が、上述した方法、これらの方法内に使用される装置、及び関係付けられた構成要素及びサブシステム内に実現されていることにも注目されたい。本発明のこれらの変形は、光学、エンジン技術、または他の関連技術に精通していれば、本明細書から容易に理解できよう。従って、上述した教示と同等の変形及び変更、及び関連技術のスキル及び知識は、本発明の範囲内にある。また更に、上述した実施の形態は、本発明を実施するための最良モードを説明するために、及び他の当分野に精通する人々が本発明及び他の実施の形態を、本発明の特定の応用または用途によって要求される種々の変更と共に使用することを可能にするために意図されたものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる方法であって、
光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備するステップと、
前記閉じ込めチャンバの第１の位置に第１の反射表面を有する可動反射鏡を、及び前記閉じ込めチャンバ内の第２の位置に第２の反射表面を位置決めするステップと、
を含み、
前記第１及び第２の反射表面の位置及び配向は、少なくとも部分的に、所定の反射光路を限定するように予め定められており、
前記方法は、前記閉じ込めチャンバ内へ光波を導入するステップを更に含み、
前記導入ステップは、前記導入された光波を最初に前記反射表面の一方の方向へ導き、それによって最初に前記反射性表面に接触させて前記最初の反射表面に放射圧を作用させ、次いで前記最初の反射表面に対してほぼ垂直な角度で反射させ、それによって前記反射した光波が前記反射表面の他方に対してほぼ垂直な角度で反射するように前記反射した光波を前記所定の通路に沿って走行させ、前記光波が再度前記最初の反射表面に対してほぼ垂直な角度で反射するように、且つ前記光波が所定の光路に沿って前記反射表面の間を複数のサイクルにわたって伝播して前記最初の反射表面に放射圧を繰り返し作用させるように前記最初の反射光路の方向に戻し、それによって前記最初の反射表面を所定の通路に沿って走行させて機械的仕事を発生させることを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記最初の反射表面は前記第１の反射表面であり、前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第１の反射表面の方向へ導くことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は前記第２の反射表面を有していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第２の反射表面に繰り返し接触させて前記第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって前記第２の反射表面を第２の所定の通路に沿って走行させて機械的仕事を発生させることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
プリズムを準備し、前記プリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記プリズムの少なくとも１つの面が前記閉じ込めチャンバの境界を形成するように前記プリズムを位置決めするステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記導入ステップは、前記光波を前記１つの面を通して前記プリズム内へ導くことを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記導入ステップの前に、前記プリズムの前記１つの面を光学的に開いて前記光波を前記１つの面を通して前記閉じ込めチャンバへ進入させるステップと、
前記導入ステップの後に、前記１つの面を閉じて前記導くステップが前記光波を前記１つの面において繰り返し反射させるステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のステップ。
【請求項８】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は前記第２の反射表面を有し、前記導くステップは前記光波を前記第１の反射表面、前記第２の反射表面、及び前記プリズムの前記１つの面の間で伝播させることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第２のプリズムを準備し、前記第２のプリズムをその１つの面が前記第１のプリズムの１つの面に近接して位置するように位置決めするステップを更に含み、
前記第１の面を開くステップは、前記第１のプリズムの１つの面を前記第２のプリズムの１つの面に対して圧縮し、前記圧縮された両面に透明な界面を形成させることを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
複数のサイクルが終了した後に、前記第１のプリズムの前記１つの面を開くステップを繰り返すステップと、別の光波に関して前記導入ステップを繰り返すステップと、前記第１のプリズムの前記１つの面を閉じるステップを繰り返すステップとを更に含み、前記第１の、または前記第２の反射表面への繰り返し接触が放射圧をもたらし、前記反射表面を所定の通路に沿って運動させて機械的仕事を発生させることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記可動反射鏡はピストン及びシリンダアセンブリと作動的に組合わされ、前記第１の反射表面の運動が前記ピストンを所定の通路に沿って運動させて機械的仕事を発生させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる方法であって、
光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備するステップと、
前記閉じ込めチャンバの第１の位置に第１の反射表面を有する可動反射鏡を、及び前記閉じ込めチャンバ内の第２の位置に第２の反射表面を位置決めするステップと、
を含み、
前記第１及び第２の反射表面の位置及び配向は、少なくとも部分的に、所定の反射光路を限定するように予め定められており、
前記方法は、前記閉じ込めチャンバ内へ光波を導入するステップを更に含み、
前記導入ステップは、前記導入された光波を一方の反射表面の方向へ導き、それによって前記光波を所定の光路に沿って前記第１の反射表面と前記第２の反射表面との間で複数のサイクルにわたって伝播させ、それによって前記光波を前記第１の反射表面に接触させて前記第１の反射表面に放射圧を作用させ、次いで前記最初の反射表面に対してほぼ垂直の角度で反射させることを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
別の光波に関して前記導入ステップを繰り返し、それによって前記第１の反射表面に繰り返し接触させて前記光波に放射圧を作用させ、前記第１の反射表面を所定の通路に沿って運動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は前記第２の反射表面を有し、前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第２の反射表面に繰り返し接触させて前記第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって前記第２の反射表面を第２の所定の通路に沿って走行させて機械的仕事を発生させることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プリズムを準備し、前記プリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記プリズムの少なくとも１つの面が前記閉じ込めチャンバの境界を形成するように前記プリズムを位置決めするステップを更に含み、前記導入ステップは前記光波を前記１つの面を通して前記プリズム内へ導くことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記導入ステップの前に、前記プリズムの前記１つの面を光学的に開いて前記光波を前記１つの面を通して前記閉じ込めチャンバへ進入させるステップと、
前記導入ステップの後に、前記１つの面を閉じて前記導くステップが前記反射した光波を前記１つの面において繰り返し反射させるステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のステップ。
【請求項１７】
第２のプリズムを準備し、前記第２のプリズムをその１つの面が前記第１のプリズムの前記１つの面に近接して位置するように位置決めするステップを更に含み、
前記第１の面を開くステップは、前記第１のプリズムの前記１つの面を前記第２のプリズムの前記１つの面に対して圧縮し、前記圧縮された両面に透明な界面を形成させることを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる装置であって、
光波の伝播を所定の反射光波通路に沿って閉じ込めるように作られている閉じ込めチャンバと、
光波が前記閉じ込めチャンバへ進入することを可能にする開モードで、及び光波が前記閉じ込めチャンバから逃げ出すのを阻止する閉モードで選択的に動作可能な光学スイッチと、
前記閉じ込めチャンバの１つの端に位置決めされている第１の反射表面を有する反射鏡、及び前記閉じ込めチャンバの第２の端に位置決めされている第２の反射表面と、
を含み、
前記所定の光路は、第１の反射表面と前記第２の反射表面との間を伸び、
前記光路を前記第１の反射表面に対して繰り返し接触させ、放射圧を前記第１の反射表面に繰り返し作用させて前記可動反射鏡を所定の通路に沿って走行させることを可能にしそれによって機械的仕事を発生させる、
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記閉じ込めチャンバの第２の端に位置決めされている第２の可動反射鏡を更に含み、前記第２の反射鏡は前記第２の反射表面を有していることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記閉じ込めチャンバ内に位置決めされている第１のプリズムを更に含み、前記第１のプリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記第１のプリズムの１つの面が前記光学スイッチのゲートを形成し、
前記閉じ込めチャンバに近接して位置決めされている第２のプリズムを更に含み、前記第２のプリズムの１つの面は前記第１のプリズムの前記１つの面に近接して位置し、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間を圧縮することにより前記光学スイッチが前記開モードと前記閉モードとの間で動作する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
第１のピストン及び第２のピストンを更に含み、前記各ピストンは対応する第１または第２の可動反射鏡に作動的に組合わされ、前記可動反射鏡の運動が前記ピストンを走行させることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる方法であって、
光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備するステップと、
反射表面を有する可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバの第１の位置に位置決めするステップと、
光波を前記閉じ込めチャンバ内へ導入するステップと、
を含み、
前記導入ステップは、前記光波を前記反射表面の方向へ導き、それによって前記光波を前記反射表面に接触させてそれに放射圧を作用させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
別の光波に関して前記導入ステップを繰り返し、それによって前記光波を前記第１の反射表面に繰り返し接触させて放射圧を作用させ、前記第１の反射表面を所定の通路に沿って運動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は第２の反射表面を有し、前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第２の反射表面に繰り返し接触させて前記第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって前記第２の反射表面を第２の所定の通路に沿って走行させることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
プリズムを準備し、前記プリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記プリズムの少なくとも１つの面が前記閉じ込めチャンバの境界を形成するように前記プリズムを位置決めするステップを更に含み、前記導入ステップは前記光波を前記１つの面を通して前記プリズム内へ導くことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記導入ステップの前に、前記プリズムの前記１つの面を光学的に開いて前記光波を前記１つの面を通して前記閉じ込めチャンバへ進入させるステップと、
前記導入ステップの後に、前記１つの面を閉じて前記導くステップが前記反射した光波を前記１つの面において繰り返し反射させるステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載のステップ。
【請求項２７】
第２のプリズムを準備し、前記第２のプリズムをその１つの面が前記第１のプリズムの前記１つの面に近接して位置するように位置決めするステップを更に含み、
前記第１の面を開くステップは、前記第１のプリズムの前記１つの面を前記第２のプリズムの前記１つの面に対して圧縮し、前記圧縮された両面に透明な界面を形成させることを含む、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法であり、光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる方法であって、
光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備するステップと、
反射表面を有する可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバの第１の位置に位置決めするステップと、
光波を前記閉じ込めチャンバ内へ導入するステップと、
を含み、
前記導入ステップは、前記光波を前記反射表面の１つの方向へ導き、それによって前記光波を前記第１の反射表面に接触させて前記第１の反射表面に放射圧を作用させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
別の光波に関して前記導入ステップを繰り返し、それによって前記光波を前記第１の反射表面に繰り返し接触させて放射圧を作用させ、前記第１の反射表面を所定の通路に沿って運動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は第２の反射表面を有し、前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第２の反射表面に繰り返し接触させて前記第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって前記第２の反射表面を第２の所定の通路に沿って走行させることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
プリズムを準備し、前記プリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記プリズムの少なくとも１つの面が前記閉じ込めチャンバの境界を形成するように前記プリズムを位置決めするステップを更に含み、前記導入ステップは前記光波を前記１つの面を通して前記プリズム内へ導くことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記導入ステップの前に、前記プリズムの前記１つの面を光学的に開いて前記光波を前記１つの面を通して前記閉じ込めチャンバへ進入させるステップと、
前記導入ステップの後に、前記１つの面を閉じて前記導くステップが前記反射した光波を前記１つの面において繰り返し反射させるステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載のステップ。
【請求項３２】
第２のプリズムを準備し、前記第２のプリズムをその１つの面が前記第１のプリズムの前記１つの面に近接して位置するように位置決めするステップを更に含み、
前記第１の面を開くステップは、前記第１のプリズムの前記１つの面を前記第２のプリズムの前記１つの面に対して圧縮し、前記圧縮された両面に透明な界面を形成させることを含む、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
光波を伝送する方法であって、
第１の面を有する第１の透明光学媒体を準備するステップと、
第２の面を有する第２の透明光学媒体を前記第１の媒体に対して前記第１の面を前記第２の面から離間させ、それによって前記第１の媒体と前記第２の媒体との間に第３の光学媒体が得られるように位置決めするステップと、
を含み、
前記第１の媒体が前記第２の媒体の屈折率と実質的に類似した屈折率を有し、
前記方法は更に、
前記第２の媒体を前記第１の媒体に対して圧縮し、それによって前記第３の媒体を実質的に排除するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３４】
前記第１の透明光学媒体及び前記第２の光学媒体は、同一の材料であることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記圧縮ステップは、前記第１及び第２の媒体の一方に圧電効果を印加することを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項１】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる方法であって、
光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備するステップと、
前記閉じ込めチャンバの第１の位置に第１の反射表面を有する可動反射鏡を、及び前記閉じ込めチャンバ内の第２の位置に第２の反射表面を位置決めするステップと、
を含み、
前記第１及び第２の反射表面の位置及び配向は、少なくとも部分的に、所定の反射光路を限定するように予め定められており、
前記方法は、前記閉じ込めチャンバ内へ光波を導入するステップを更に含み、
前記導入ステップは、前記導入された光波を最初に前記反射表面の一方の方向へ導き、それによって最初に前記反射性表面に接触させて前記最初の反射表面に放射圧を作用させ、次いで前記最初の反射表面に対してほぼ垂直な角度で反射させ、それによって前記反射した光波が前記反射表面の他方に対してほぼ垂直な角度で反射するように前記反射した光波を前記所定の通路に沿って走行させ、前記光波が再度前記最初の反射表面に対してほぼ垂直な角度で反射するように、且つ前記光波が所定の光路に沿って前記反射表面の間を複数のサイクルにわたって伝播して前記最初の反射表面に放射圧を繰り返し作用させるように前記最初の反射光路の方向に戻し、それによって前記最初の反射表面を所定の通路に沿って走行させて機械的仕事を発生させることを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記最初の反射表面は前記第１の反射表面であり、前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第１の反射表面の方向へ導くことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は前記第２の反射表面を有していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第２の反射表面に繰り返し接触させて前記第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって前記第２の反射表面を第２の所定の通路に沿って走行させて機械的仕事を発生させることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
プリズムを準備し、前記プリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記プリズムの少なくとも１つの面が前記閉じ込めチャンバの境界を形成するように前記プリズムを位置決めするステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記導入ステップは、前記光波を前記１つの面を通して前記プリズム内へ導くことを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記導入ステップの前に、前記プリズムの前記１つの面を光学的に開いて前記光波を前記１つの面を通して前記閉じ込めチャンバへ進入させるステップと、
前記導入ステップの後に、前記１つの面を閉じて前記導くステップが前記光波を前記１つの面において繰り返し反射させるステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のステップ。
【請求項８】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は前記第２の反射表面を有し、前記導くステップは前記光波を前記第１の反射表面、前記第２の反射表面、及び前記プリズムの前記１つの面の間で伝播させることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第２のプリズムを準備し、前記第２のプリズムをその１つの面が前記第１のプリズムの１つの面に近接して位置するように位置決めするステップを更に含み、
前記第１の面を開くステップは、前記第１のプリズムの１つの面を前記第２のプリズムの１つの面に対して圧縮し、前記圧縮された両面に透明な界面を形成させることを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
複数のサイクルが終了した後に、前記第１のプリズムの前記１つの面を開くステップを繰り返すステップと、別の光波に関して前記導入ステップを繰り返すステップと、前記第１のプリズムの前記１つの面を閉じるステップを繰り返すステップとを更に含み、前記第１の、または前記第２の反射表面への繰り返し接触が放射圧をもたらし、前記反射表面を所定の通路に沿って運動させて機械的仕事を発生させることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記可動反射鏡はピストン及びシリンダアセンブリと作動的に組合わされ、前記第１の反射表面の運動が前記ピストンを所定の通路に沿って運動させて機械的仕事を発生させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる方法であって、
光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備するステップと、
前記閉じ込めチャンバの第１の位置に第１の反射表面を有する可動反射鏡を、及び前記閉じ込めチャンバ内の第２の位置に第２の反射表面を位置決めするステップと、
を含み、
前記第１及び第２の反射表面の位置及び配向は、少なくとも部分的に、所定の反射光路を限定するように予め定められており、
前記方法は、前記閉じ込めチャンバ内へ光波を導入するステップを更に含み、
前記導入ステップは、前記導入された光波を一方の反射表面の方向へ導き、それによって前記光波を所定の光路に沿って前記第１の反射表面と前記第２の反射表面との間で複数のサイクルにわたって伝播させ、それによって前記光波を前記第１の反射表面に接触させて前記第１の反射表面に放射圧を作用させ、次いで前記最初の反射表面に対してほぼ垂直の角度で反射させることを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
別の光波に関して前記導入ステップを繰り返し、それによって前記第１の反射表面に繰り返し接触させて前記光波に放射圧を作用させ、前記第１の反射表面を所定の通路に沿って運動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は前記第２の反射表面を有し、前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第２の反射表面に繰り返し接触させて前記第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって前記第２の反射表面を第２の所定の通路に沿って走行させて機械的仕事を発生させることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プリズムを準備し、前記プリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記プリズムの少なくとも１つの面が前記閉じ込めチャンバの境界を形成するように前記プリズムを位置決めするステップを更に含み、前記導入ステップは前記光波を前記１つの面を通して前記プリズム内へ導くことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記導入ステップの前に、前記プリズムの前記１つの面を光学的に開いて前記光波を前記１つの面を通して前記閉じ込めチャンバへ進入させるステップと、
前記導入ステップの後に、前記１つの面を閉じて前記導くステップが前記反射した光波を前記１つの面において繰り返し反射させるステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のステップ。
【請求項１７】
第２のプリズムを準備し、前記第２のプリズムをその１つの面が前記第１のプリズムの前記１つの面に近接して位置するように位置決めするステップを更に含み、
前記第１の面を開くステップは、前記第１のプリズムの前記１つの面を前記第２のプリズムの前記１つの面に対して圧縮し、前記圧縮された両面に透明な界面を形成させることを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる装置であって、
光波の伝播を所定の反射光波通路に沿って閉じ込めるように作られている閉じ込めチャンバと、
光波が前記閉じ込めチャンバへ進入することを可能にする開モードで、及び光波が前記閉じ込めチャンバから逃げ出すのを阻止する閉モードで選択的に動作可能な光学スイッチと、
前記閉じ込めチャンバの１つの端に位置決めされている第１の反射表面を有する反射鏡、及び前記閉じ込めチャンバの第２の端に位置決めされている第２の反射表面と、
を含み、
前記所定の光路は、第１の反射表面と前記第２の反射表面との間を伸び、
前記光路を前記第１の反射表面に対して繰り返し接触させ、放射圧を前記第１の反射表面に繰り返し作用させて前記可動反射鏡を所定の通路に沿って走行させることを可能にしそれによって機械的仕事を発生させる、
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記閉じ込めチャンバの第２の端に位置決めされている第２の可動反射鏡を更に含み、前記第２の反射鏡は前記第２の反射表面を有していることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記閉じ込めチャンバ内に位置決めされている第１のプリズムを更に含み、前記第１のプリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記第１のプリズムの１つの面が前記光学スイッチのゲートを形成し、
前記閉じ込めチャンバに近接して位置決めされている第２のプリズムを更に含み、前記第２のプリズムの１つの面は前記第１のプリズムの前記１つの面に近接して位置し、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間を圧縮することにより前記光学スイッチが前記開モードと前記閉モードとの間で動作する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
第１のピストン及び第２のピストンを更に含み、前記各ピストンは対応する第１または第２の可動反射鏡に作動的に組合わされ、前記可動反射鏡の運動が前記ピストンを走行させることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる方法であって、
光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備するステップと、
反射表面を有する可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバの第１の位置に位置決めするステップと、
光波を前記閉じ込めチャンバ内へ導入するステップと、
を含み、
前記導入ステップは、前記光波を前記反射表面の方向へ導き、それによって前記光波を前記反射表面に接触させてそれに放射圧を作用させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
別の光波に関して前記導入ステップを繰り返し、それによって前記光波を前記第１の反射表面に繰り返し接触させて放射圧を作用させ、前記第１の反射表面を所定の通路に沿って運動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は第２の反射表面を有し、前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第２の反射表面に繰り返し接触させて前記第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって前記第２の反射表面を第２の所定の通路に沿って走行させることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
プリズムを準備し、前記プリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記プリズムの少なくとも１つの面が前記閉じ込めチャンバの境界を形成するように前記プリズムを位置決めするステップを更に含み、前記導入ステップは前記光波を前記１つの面を通して前記プリズム内へ導くことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記導入ステップの前に、前記プリズムの前記１つの面を光学的に開いて前記光波を前記１つの面を通して前記閉じ込めチャンバへ進入させるステップと、
前記導入ステップの後に、前記１つの面を閉じて前記導くステップが前記反射した光波を前記１つの面において繰り返し反射させるステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載のステップ。
【請求項２７】
第２のプリズムを準備し、前記第２のプリズムをその１つの面が前記第１のプリズムの前記１つの面に近接して位置するように位置決めするステップを更に含み、
前記第１の面を開くステップは、前記第１のプリズムの前記１つの面を前記第２のプリズムの前記１つの面に対して圧縮し、前記圧縮された両面に透明な界面を形成させることを含む、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法であり、光波によって供給される放射圧を利用して機械的仕事を発生させる方法であって、
光波の伝播を閉じ込めるための閉じ込めチャンバを準備するステップと、
反射表面を有する可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバの第１の位置に位置決めするステップと、
光波を前記閉じ込めチャンバ内へ導入するステップと、
を含み、
前記導入ステップは、前記光波を前記反射表面の１つの方向へ導き、それによって前記光波を前記第１の反射表面に接触させて前記第１の反射表面に放射圧を作用させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
別の光波に関して前記導入ステップを繰り返し、それによって前記光波を前記第１の反射表面に繰り返し接触させて放射圧を作用させ、前記第１の反射表面を所定の通路に沿って運動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記位置決めステップは、第２の可動反射鏡を前記閉じ込めチャンバ内に位置決めするステップを含み、前記第２の反射鏡は第２の反射表面を有し、前記導入された光波を導くステップは、前記光波を前記第２の反射表面に繰り返し接触させて前記第２の反射表面に放射圧を繰り返し作用させ、それによって前記第２の反射表面を第２の所定の通路に沿って走行させることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
プリズムを準備し、前記プリズムの体積が前記閉じ込めチャンバの一部分を形成し且つ前記プリズムの少なくとも１つの面が前記閉じ込めチャンバの境界を形成するように前記プリズムを位置決めするステップを更に含み、前記導入ステップは前記光波を前記１つの面を通して前記プリズム内へ導くことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記導入ステップの前に、前記プリズムの前記１つの面を光学的に開いて前記光波を前記１つの面を通して前記閉じ込めチャンバへ進入させるステップと、
前記導入ステップの後に、前記１つの面を閉じて前記導くステップが前記反射した光波を前記１つの面において繰り返し反射させるステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載のステップ。
【請求項３２】
第２のプリズムを準備し、前記第２のプリズムをその１つの面が前記第１のプリズムの前記１つの面に近接して位置するように位置決めするステップを更に含み、
前記第１の面を開くステップは、前記第１のプリズムの前記１つの面を前記第２のプリズムの前記１つの面に対して圧縮し、前記圧縮された両面に透明な界面を形成させることを含む、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
光波を伝送する方法であって、
第１の面を有する第１の透明光学媒体を準備するステップと、
第２の面を有する第２の透明光学媒体を前記第１の媒体に対して前記第１の面を前記第２の面から離間させ、それによって前記第１の媒体と前記第２の媒体との間に第３の光学媒体が得られるように位置決めするステップと、
を含み、
前記第１の媒体が前記第２の媒体の屈折率と実質的に類似した屈折率を有し、
前記方法は更に、
前記第２の媒体を前記第１の媒体に対して圧縮し、それによって前記第３の媒体を実質的に排除するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３４】
前記第１の透明光学媒体及び前記第２の光学媒体は、同一の材料であることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記圧縮ステップは、前記第１及び第２の媒体の一方に圧電効果を印加することを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【図１】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図７ｅ】
【図７ｆ】
【図７ｇ】
【図７ｈ】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図７ｅ】
【図７ｆ】
【図７ｇ】
【図７ｈ】
【公開番号】特開２０１３−１００８１９（Ｐ２０１３−１００８１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２７３１４０（Ｐ２０１２−２７３１４０）
【出願日】平成２４年１２月１４日（２０１２．１２．１４）
【分割の表示】特願２００６−５０７３８５（Ｐ２００６−５０７３８５）の分割
【原出願日】平成１６年３月１９日（２００４．３．１９）
【出願人】（５０５３５２２７５）スペースデザイン コーポレイション (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月１４日（２０１２．１２．１４）
【分割の表示】特願２００６−５０７３８５（Ｐ２００６−５０７３８５）の分割
【原出願日】平成１６年３月１９日（２００４．３．１９）
【出願人】（５０５３５２２７５）スペースデザイン コーポレイション (3)
【Ｆターム（参考）】
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