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(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】P2024176184
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】受信装置および通信装置
(51)【国際特許分類】
H04B 10/67 20130101AFI20241212BHJP
H04B 10/11 20130101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
H04B10/67
H04B10/11
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023094528
(22)【出願日】2023-06-08
(71)【出願人】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109313
【弁理士】
【氏名又は名称】机 昌彦
(74)【代理人】
【識別番号】100149618
【弁理士】
【氏名又は名称】北嶋 啓至
(72)【発明者】
【氏名】水本 尚志
(72)【発明者】
【氏名】奥村 藤男
(72)【発明者】
【氏名】鴨居 敦
【テーマコード（参考）】
5K102
【Ｆターム（参考）】
5K102AA26
5K102AD01
5K102AH02
5K102AL21
5K102MA02
5K102MB20
5K102MH03
5K102MH14
5K102MH22
5K102PB01
5K102PC12
5K102PC16
5K102PH01
5K102PH31
5K102RB02
5K102RB03
5K102RD26
5K102RD28
(57)【要約】
【課題】３６０度の通信角を実現できる受信装置等を提供する。
【解決手段】受信装置は、ボールレンズと、少なくとも一つの受光器と、ボールレンズの周囲において受光器を移動可能に支持する支柱と、を備える受信装置とする。受光器は、ボールレンズに向けられた第１面と、第１面に対向する第２面とを有し、第１面と第２面とを貫通する貫通口が開けられた基板と、ボールレンズに受光部を向けて、基板の第１面における貫通口の周囲に配置された複数の積分用受光素子と、貫通口に合わせられた第１開口端と、第１開口端に対向する第２開口端とを含み、貫通口に対応付けられた第２面の側に配置された導光筒と、ボールレンズに受光部を向けて、導光筒の第２開口端に配置された通信用受光素子と、を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】受信装置は、ボールレンズと、少なくとも一つの受光器と、ボールレンズの周囲において受光器を移動可能に支持する支柱と、を備える受信装置とする。受光器は、ボールレンズに向けられた第１面と、第１面に対向する第２面とを有し、第１面と第２面とを貫通する貫通口が開けられた基板と、ボールレンズに受光部を向けて、基板の第１面における貫通口の周囲に配置された複数の積分用受光素子と、貫通口に合わせられた第１開口端と、第１開口端に対向する第２開口端とを含み、貫通口に対応付けられた第２面の側に配置された導光筒と、ボールレンズに受光部を向けて、導光筒の第２開口端に配置された通信用受光素子と、を有する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボールレンズと、
少なくとも一つの受光器と、
前記ボールレンズの周囲において前記受光器を移動可能に支持する支柱と、
を備え、
前記受光器は、
前記ボールレンズに向けられた第１面と、前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第１面と前記第２面とを貫通する貫通口が開けられた基板と、
前記ボールレンズに受光部を向けて、前記基板の前記第１面における前記貫通口の周囲に配置された複数の積分用受光素子と、
前記貫通口に対応付けられる第１開口端と、前記第１開口端に対向する第２開口端とを含み、前記貫通口に合わせて前記基板の前記第２面の側に配置された導光筒と、
前記ボールレンズに受光部を向けて、前記導光筒の前記第２開口端に配置された通信用受光素子と、を有する受信装置。
少なくとも一つの受光器と、
前記ボールレンズの周囲において前記受光器を移動可能に支持する支柱と、
を備え、
前記受光器は、
前記ボールレンズに向けられた第１面と、前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第１面と前記第２面とを貫通する貫通口が開けられた基板と、
前記ボールレンズに受光部を向けて、前記基板の前記第１面における前記貫通口の周囲に配置された複数の積分用受光素子と、
前記貫通口に対応付けられる第１開口端と、前記第１開口端に対向する第２開口端とを含み、前記貫通口に合わせて前記基板の前記第２面の側に配置された導光筒と、
前記ボールレンズに受光部を向けて、前記導光筒の前記第２開口端に配置された通信用受光素子と、を有する受信装置。
【請求項2】
複数の前記積分用受光素子は、前記貫通口の中心に対して点対称の位置関係で配置され、
前記通信用受光素子の受光部は、前記ボールレンズの集光点に合わせて配置される請求項１に記載の受信装置。
前記通信用受光素子の受光部は、前記ボールレンズの集光点に合わせて配置される請求項１に記載の受信装置。
【請求項3】
複数の前記積分用受光素子および前記通信用受光素子によって受信された信号光に基づく電気信号を受信し、受信した電気信号に応じて前記受光器の受光面の角度と支柱の位置とを調整する制御部を備え、
前記制御部は、
複数の前記積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、前記受光器の受光面の角度と前記支柱の位置とを調整して、前記ボールレンズによって集光された信号光の集光位置に合わせて前記通信用受光素子の受光部の位置を調整する請求項２に記載の受信装置。
前記制御部は、
複数の前記積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、前記受光器の受光面の角度と前記支柱の位置とを調整して、前記ボールレンズによって集光された信号光の集光位置に合わせて前記通信用受光素子の受光部の位置を調整する請求項２に記載の受信装置。
【請求項4】
前記制御部は、
複数の前記積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、受信強度が大きい前記積分用受光素子の方向に向けて、前記受光器の受光面の角度と前記支柱の位置とを移動させる請求項３に記載の受信装置。
複数の前記積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、受信強度が大きい前記積分用受光素子の方向に向けて、前記受光器の受光面の角度と前記支柱の位置とを移動させる請求項３に記載の受信装置。
【請求項5】
複数の前記積分用受光素子および前記通信用受光素子の受光部に対応付けて、受信対象である空間光信号の波長帯の光を選択的に通過させるフィルタが配置される請求項１に記載の受信装置。
【請求項6】
前記積分用受光素子と前記通信用受光素子とは、異なる波長帯の光に感度を有する受光素子である請求項１に記載の受信装置。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の受信装置と、
空間光信号を送信する送信装置と、
前記受信装置の受光器による空間光信号の受光位置に応じて、前記受光器の位置および角度と、前記送信装置から送信される空間光信号の送信方向とを制御する通信制御装置と、を備える通信装置。
空間光信号を送信する送信装置と、
前記受信装置の受光器による空間光信号の受光位置に応じて、前記受光器の位置および角度と、前記送信装置から送信される空間光信号の送信方向とを制御する通信制御装置と、を備える通信装置。
【請求項8】
前記通信制御装置は、
空間光信号の送信方向に応じて異なる変調周波数と信号パターンとが組み合わせられた送信パターンのサーチ用空間光信号を、送信方向に対応付けて前記送信装置に送信させ、
通信対象から送信されたサーチ用空間光信号の前記受信装置による受信に応じて、受信されたサーチ用空間光信号の送信パターンが追加された空間光信号を、送信方向に対応付けて前記送信装置に送信させる請求項７に記載の通信装置。
空間光信号の送信方向に応じて異なる変調周波数と信号パターンとが組み合わせられた送信パターンのサーチ用空間光信号を、送信方向に対応付けて前記送信装置に送信させ、
通信対象から送信されたサーチ用空間光信号の前記受信装置による受信に応じて、受信されたサーチ用空間光信号の送信パターンが追加された空間光信号を、送信方向に対応付けて前記送信装置に送信させる請求項７に記載の通信装置。
【請求項9】
前記通信制御装置は、
前記通信対象から送信されたサーチ用空間光信号の前記受信装置による受信に応じて、
前記受信装置が備える複数の積分用受光素子の各々によって受信されたサーチ用空間光信号に基づく信号光の強度に応じて、前記受光器の位置を前記受信装置に変更させ、
サーチ用空間光信号の送信条件の変更指示を前記送信装置に送信する請求項８に記載の通信装置。
前記通信対象から送信されたサーチ用空間光信号の前記受信装置による受信に応じて、
前記受信装置が備える複数の積分用受光素子の各々によって受信されたサーチ用空間光信号に基づく信号光の強度に応じて、前記受光器の位置を前記受信装置に変更させ、
サーチ用空間光信号の送信条件の変更指示を前記送信装置に送信する請求項８に記載の通信装置。
【請求項10】
前記通信制御装置は、
前記通信対象との間で互いの方向が特定されると、サーチ範囲およびビーム径が狭められたサーチ用空間光信号を前記送信装置に送信させ、
前記積分用受光素子を用いた前記受光器の位置調整の終了に応じて、前記通信用受光素子を用いた詳細スキャンを実行する請求項９に記載の通信装置。
前記通信対象との間で互いの方向が特定されると、サーチ範囲およびビーム径が狭められたサーチ用空間光信号を前記送信装置に送信させ、
前記積分用受光素子を用いた前記受光器の位置調整の終了に応じて、前記通信用受光素子を用いた詳細スキャンを実行する請求項９に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、受信装置および通信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自由空間における空間光通信においては、光ファイバなどの媒体を用いずに、空間を伝播する信号光（以下、空間光信号とも呼ぶ）を送受信し合う。無線通信で用いられる電波と比べて、光空間通信で用いられる空間光信号は、指向性が高い。また、空間光信号は、電波と干渉しない。空間光通信の分野においては、互いに対向する光通信装置を用いて、光通信ネットワークを構築できる。空間光信号は、指向性が高いため、遮蔽物によって物理的に空間光信号が遮られると通信が断絶してしまう。そのため、空間光通信においては、安定した光通信環境を実現するために、同時多方向接続により冗長化された光通信ネットワークが求められる。
【0003】
特許文献１には、親機と子機（通信対象）との間で信号光を送受信する光無線装置について開示されている。親機は、複数の送受信素子と、指定手段とを有する。複数の送受信素子は、互いに近接配置される。複数の送受信素子は、子機との間で信号光を送受信する。指定手段は、子機からの信号光に基づいて、最適な送受信素子を指定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５－１９１６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の手法では、複数の送受信素子によって受信された信号光に基づいて、子機との通信に用いられる送受信素子が指定される。特許文献１の手法によれば、通信対象との間の信号光の送受信によって、通信が確立される。しかし、特許文献１の手法では、送受信素子の受光面に対する信号光の入射方向によっては、十分な強度の信号光が送受信素子に受信されず、通信対象との間で通信を確立できなかった。すなわち、特許文献１の手法では、３６０度の通信角を実現できなかった。
【0006】
本開示の目的は、３６０度の通信角を実現できる受信装置、受信装置および通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様の受信装置は、ボールレンズと、少なくとも一つの受光器と、ボールレンズの周囲において受光器を移動可能に支持する支柱と、を備える。受光器は、ボールレンズに向けられた第１面と、第１面に対向する第２面とを有し、第１面と第２面とを貫通する貫通口が開けられた基板と、ボールレンズに受光部を向けて、基板の第１面における貫通口の周囲に配置された複数の積分用受光素子と、貫通口に合わせられた第１開口端と、第１開口端に対向する第２開口端とを含み、貫通口に対応付けられた第２面の側に配置された導光筒と、ボールレンズに受光部を向けて、導光筒の第２開口端に配置された通信用受光素子と、を有する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、３６０度の通信角を実現できる受信装置および通信装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示における受信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図2】本開示における受信装置が備える受光器の構成の一例を示す側面図である。
【図3】本開示における受信装置が備える受光器の構成の一例を示す斜視図である。
【図4】本開示における受信装置が備えるボールレンズによって集光された信号光の軌跡の一例について説明するための概念図である。
【図5】本開示における受信装置が備えるボールレンズによって集光された信号光が受光器に入射する様子の一例について説明するための概念図である。
【図6】本開示における受信装置が備えるボールレンズによって集光された信号光が受光器に入射する様子の別の一例について説明するための概念図である。
【図7】本開示における受信装置の通信対象から送信されたワイドスキャン用の空間光信号の受信例を示す概念図である。
【図8】本開示における受信装置が備えるボールレンズによって集光された信号光の集光範囲の一例を示す概念図である。
【図9】本開示における受信装置の通信対象から送信されたナロースキャン用の空間光信号の受信例を示す概念図である。
【図10】本開示における受信装置が備えるボールレンズによって集光された信号光の集光範囲の一例を示す概念図である。
【図11】本開示における受信装置が備える受光器の受光面をボールレンズの視座から見た概念図である。
【図12】本開示における受信装置が備える受光器の受光面をボールレンズの視座から見た概念図である。
【図13】本開示における受信装置が備える受光器に含まれる積分用受光素子の数を増やした例を示す概念図である。
【図14】本開示における受信装置が備える受光器に含まれる積分用受光素子を大きくした例を示す概念図である。
【図15】本開示における受信装置が備える受光器の一例を示す斜視図である。
【図16】本開示における受信装置が備える受光器の一例を示す側面図である。
【図17】本開示における受信装置が備える受光器の一例を示す斜視図である。
【図18】本開示における通信装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図19】本開示における通信装置が備える送信装置の内部構成の斜視図である。
【図20】本開示における通信装置が備える送信装置の内部構成の側面図である。
【図21】本開示における通信装置が備える送信装置から送信されるサーチ用空間光信号の送信パターンについて説明するための概念図である。
【図22】本開示における通信装置が備える受信装置に含まれる制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図23】本開示における通信装置が備える受信装置に含まれる複数の積分用受光素子によって受信された信号光の強度に応じて、受光器の位置を変更する一例を示す概念図である。
【図24】本開示における通信装置が備える送信装置から送信される空間光信号の送信方向を変更する一例を示す概念図である。
【図25】本開示における通信装置が備える送信装置によるスキャン用空間光信号の送信例について説明するための概念図である。
【図26】本開示における通信装置が備える送信装置から送信される空間光信号の送信パターンの一例について説明するための図である。
【図27】本開示における通信装置の間における通信確立の一例について説明するための概念図である。
【図28】本開示における通信装置が備える送信装置から送信される空間光信号の送信方向を最適化する処理について説明するための概念図である。
【図29】本開示における通信装置が備える送信装置から送信された通信光を用いた通信対象の位置特定の一例について説明するための概念図である。
【図30】本開示における通信装置が備える通信制御装置による受信装置の制御例について説明するためのフローチャートである。
【図31】本開示における通信装置が備える通信制御装置による送信装置の制御例について説明するためのフローチャートである。
【図32】本開示における受信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図33】本開示における受信装置が備える受光器の構成の一例を示す側面図である。
【図34】本開示における受信装置が備える受光器の構成の一例を示す斜視図である。
【図35】本開示における制御や処理を実行するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。
【0011】
以下の実施形態の説明に用いる全図において、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、光や信号の向きを限定するものではない。また、図面中の光の軌跡を示す線は、概念的なものであり、実際の光の進行方向や状態を正確に表すものではない。例えば、図面においては、空気と物質との界面における屈折や反射、拡散などによる光の進行方向や状態の変化を省略したり、光束を一本の線で表現したりすることもある。また、光の経路の一例を図示したり、構成が込み合ったりする等の理由により、断面にハッチングを施さない場合がある。
【0012】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、空間を伝播する信号光（以下、空間光信号とも呼ぶ）を送受信し合う光空間通信に用いられる。本実施形態の通信装置は、空間を伝播する光を送受光する用途であれば、光空間通信以外の用途に用いられてもよい。なお、本実施形態の説明で用いられる図面は、概念的なものであり、実際の構造を正確に描写したものではない。
まず、第１実施形態に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、空間を伝播する信号光（以下、空間光信号とも呼ぶ）を送受信し合う光空間通信に用いられる。本実施形態の通信装置は、空間を伝播する光を送受光する用途であれば、光空間通信以外の用途に用いられてもよい。なお、本実施形態の説明で用いられる図面は、概念的なものであり、実際の構造を正確に描写したものではない。
【0013】
（構成）
図１は、本開示における受信装置１０の構成の一例を示す概念図である。図１は、斜め上方の視座から受信装置１０を見下ろした概念図である。受信装置１０は、ボールレンズ１１、受光器１２、支柱１８、制御部１９、および土台１８０を備える。また、受信装置１０は、受光器１２の受光面の角度や、支柱１８の位置を変更させる駆動器（図示しない）を有する。例えば、駆動器は、マイクロステッピングモータなどの小型のモータによって実現される。
図１は、本開示における受信装置１０の構成の一例を示す概念図である。図１は、斜め上方の視座から受信装置１０を見下ろした概念図である。受信装置１０は、ボールレンズ１１、受光器１２、支柱１８、制御部１９、および土台１８０を備える。また、受信装置１０は、受光器１２の受光面の角度や、支柱１８の位置を変更させる駆動器（図示しない）を有する。例えば、駆動器は、マイクロステッピングモータなどの小型のモータによって実現される。
【0014】
土台１８０の上面には、円軌道Ｒが配置される。円軌道Ｒには、支柱１８の下端が移動可能に配置される。円軌道Ｒに沿って支柱１８を移動させることによって、水平面内における受光器１２の位置を調整できる。円軌道Ｒに沿った支柱１８は、制御部１９による駆動器（図示しない）の駆動制御によって調整される。
【0015】
支柱１８の上端には、受光器１２が配置される。受光器１２の受光面は、ボールレンズ１１に向けられる。例えば、垂直方向における受光器１２の位置は、ボールレンズ１１の周に沿って変更できるように、受信装置１０が構成される。例えば、受光器１２の受光面は、ボールレンズ１１の周に沿って変更できるように、配置されることが好ましい。例えば、支柱１８を伸縮させることによって、垂直方向における受光器１２の位置が変更されるように、受信装置１０が構成されてもよい。
【0016】
ボールレンズ１１は、球形のレンズである。ボールレンズ１１は、外部から到来した空間光信号（通信光、通知光）を集光する光学素子である。ボールレンズ１１は、任意の角度から見て、球形である。ボールレンズ１１は、入射される空間光信号を集光する。ボールレンズ１１によって集光された空間光信号に由来する光（信号光とも呼ぶ）は、そのボールレンズ１１の集光領域に向けて集光される。ボールレンズ１１は、球形であるため、任意の方向から到来する空間光信号を集光する。すなわち、ボールレンズ１１は、任意の方向から到来する空間光信号に対して、同様の集光性能を示す。ボールレンズ１１に入射した光は、ボールレンズ１１の内部に進入する際に屈折される。また、ボールレンズ１１の内部を進行する光は、ボールレンズ１１の外部に出射する際に、再度屈折される。ボールレンズ１１から出射される光の大部分は、集光領域に向けて集光される。
【0017】
例えば、ボールレンズ１１は、ガラスや結晶、樹脂などの材料で構成できる。可視領域の空間光信号を受光する場合、可視領域の光を透過／屈折するガラスや結晶、樹脂などの材料が、ボールレンズ１１に適用できる。例えば、クラウンガラスやフリントガラスなどの光学ガラスが、ボールレンズ１１に適用できる。例えば、ＢＫ（Boron Kron）などのクラウンガラスが、ボールレンズ１１に適用できる。例えば、ＬａＳＦ（Lanthanum Schwerflint）などのフリントガラスが、ボールレンズ１１に適用できる。例えば、石英ガラスが、ボールレンズ１１に適用できる。例えば、サファイア等の結晶が、ボールレンズ１１に適用できる。例えば、アクリル等の透明樹脂が、ボールレンズ１１に適用できる。
【0018】
空間光信号が近赤外領域の光（以下、近赤外線とも呼ぶ）である場合、ボールレンズ１１には、近赤外線を透過する材料が用いられる。例えば、１．５マイクロメートル（μｍ）程度の近赤外領域の空間光信号を受光する場合、ボールレンズ１１には、ガラスや結晶、樹脂などに加えて、シリコンなどの材料を適用できる。空間光信号が赤外領域の光（以下、赤外線とも呼ぶ）である場合、ボールレンズ１１には、赤外線を透過する材料が用いられる。例えば、空間光信号が赤外線である場合、ボールレンズ１１には、シリコンやゲルマニウム、カルコゲナイド系の材料を適用できる。空間光信号の波長領域の光を透過／屈折できれば、ボールレンズ１１の材質には限定を加えない。ボールレンズ１１の材質は、求められる屈折率や用途に応じて、適宜選択されればよい。
【0019】
受光器１２は、支柱１８に支持された状態で、ボールレンズ１１の集光点を含む集光領域に配置される。ボールレンズ１１の集光点は、一意に定まらない。そのため、受光器１２は、ボールレンズ１１の集光点を含む集光領域に配置される。図１の例の場合、受光器１２は、ボールレンズ１１の側方に配置される。受光器１２の受光面は、ボールレンズ１１の中心に向けて、配置される。
【0020】
図２～図３は、受光器１２の構成の一例を示す概念図である。図２は、受光器１２を側方の視座から見た側面図である。図３は、受光器１２の受光面を斜め上方から見た斜視図である。受光器１２は、基板１２１、積分用受光素子１２２、導光筒１２４、通信用受光素子１２５、およびフィルタ１２７を有する。受光器１２は、複数の積分用受光素子１２２を有する。図２～図３の例において、受光器１２は、４つの積分用受光素子１２２を有する。積分用受光素子１２２の数は、４つに限定されない。
【0021】
基板１２１は、プリント基板に用いられる基板である。基板１２１には、貫通口Ａが形成される。貫通口Ａの開口径は、導光筒１２４の第１開口端（図２の左側の開口端）の大きさに合わせて形成される。基板１２１の第１面（図２の左側の面）において、貫通口Ａの周囲には、複数の積分用受光素子１２２が配置される。図２～図３の例では、４つの積分用受光素子１２２が、貫通口Ａの周囲に配置される。
【0022】
複数の積分用受光素子１２２は、基板１２１の第１面（図２の左側の面）に配置される。複数の積分用受光素子１２２は、基板１２１の貫通口Ａの中心に対して点対称の位置関係で配置される。積分用受光素子１２２の受光部１２３は、フィルタ１２７を介して、ボールレンズ１１に向けられる。積分用受光素子１２２は、通信対象である空間光信号の波長帯の光に対して感度を有する。例えば、積分用受光素子１２２は、赤外線に対して感度を有するフォトダイオードによって実現される。例えば、積分用受光素子１２２は、インジウムガリウムヒ素ＩｎＧａＡｓ系のフォトダイオードによって実現される。例えば、通信用受光素子１２５は、ＩｎＧａＡｓ系のフォトダイオードによって実現される。積分用受光素子１２２は、空間光信号を検知できればよいので、通信用受光素子１２５と比べて感度が小さくてもよい。そのため、積分用受光素子１２２は、ゲルマニウムＧｅ系やシリコンＳｉ系のフォトダイオードによって実現されてもよい。積分用受光素子１２２によって受光された空間光信号は、電気信号に変換される。変換後の電気信号は、制御部１９に出力される。変換後の電気信号は、制御部１９に含まれる積分器（図示しない）に供給される。積分器に供給された電気信号は、制御部１９によって検出できるレベルまで積分される。
【0023】
通信用受光素子１２５は、導光筒１２４の第２開口端（図２の右側の開口端）に配置される。通信用受光素子１２５の受光部１２６は、フィルタ１２７を介して、ボールレンズ１１に向けられる。通信用受光素子１２５は、通信対象である空間光信号の波長帯の光に対して感度を有する。例えば、通信用受光素子１２５は、赤外線に対して感度を有するフォトダイオードによって実現される。例えば、通信用受光素子１２５は、インジウムガリウムヒ素ＩｎＧａＡｓ系のフォトダイオードによって実現される通信用受光素子１２５によって受光された空間光信号は、電気信号に変換される。変換後の電気信号は、制御部１９に出力される。
【0024】
フィルタ１２７は、受信対象である空間光信号の波長帯の光が通過する波長フィルタである。フィルタ１２７は、後段に配置された積分用受光素子１２２または通信用受光素子１２５の受信対象である空間光信号の波長帯の光を通過させる。フィルタ１２７は、受信対象ではない光を遮断する。フィルタ１２７の主な目的は、太陽光の影響を軽減することである。太陽光や外光の影響の少ない環境においては、フィルタ１２７が省略されてもよい。
【0025】
図４は、ボールレンズ１１によって集光された光の軌跡の一例について説明するための概念図である。図４は、ボールレンズ１１の一部を側方の視座から見た概念図である。ボールレンズ１１の集光領域における光の強度は、ボールレンズ１１からの位置に応じて変化する。位置ａと比べると、位置ｂ（集光点とも呼ぶ）の方が、光束密度が大きい。そのため、位置ｂの方が、受光される光の強度が大きい。通信用受光素子１２５の受光部１２６は、位置ｂの近傍に配置される。そのため、通信用受光素子１２５による信号光の受光効率が向上する。言い換えると、通信用受光素子１２５の受光部１２６は、位置ｂに合わせて配置される。それに対し、通信用受光素子１２５と比べて、積分用受光素子１２２は、ボールレンズ１１に近い位置に配置される。
【0026】
図５は、ボールレンズ１１によって集光された信号光が受光器１２に入射する様子の一例を示す概念図である。図５は、受光器１２を側方の視座から見た断面図を示す。図５の例の場合、ボールレンズ１１によって集光された信号光は、通信用受光素子１２５の受光部１２６に照射される。図５の例の場合、通信用受光素子１２５によって受信された信号光に基づく電気信号は、制御部１９によって処理される。
【0027】
制御部１９は、複数の積分用受光素子１２２および通信用受光素子１２５によって受信された信号光に基づく電気信号を受信する。制御部１９は、受信した電気信号をデコードする。例えば、制御部１９は、プロセッサとメモリを含むマイクロコンピュータによって実現される。制御部１９は、受信した電気信号に応じて、受光器１２の受光面の角度を変更する第１駆動器（図示しない）と、支柱１８の位置を変更させる第２駆動器（図示しない）とを駆動させて、受光器１２の受光面の角度と支柱１８の位置とを調整する。例えば、第１駆動器および第２駆動器は、マイクロステッピングモータなどの小型モータによって実現される。
【0028】
制御部１９は、複数の積分用受光素子１２２の各々によって受信された信号光の強度に応じて、受光器１２の受光面の角度と支柱１８の位置とを調整する。制御部１９は、ボールレンズ１１によって集光された信号光の集光点の位置に、通信用受光素子１２５の受光部１２６の位置を合わせる。そのために、制御部１９は、複数の積分用受光素子１２２の各々によって受信された信号光の強度に応じて、受信強度が大きい積分用受光素子１２２の方向に向けて、受光器１２の受光面の角度と支柱１８の位置とを移動させる。
【0029】
図６は、ボールレンズ１１によって集光された信号光が受光器１２に入射する様子の別の一例を示す概念図である。図６は、受光器１２を側方の視座から見た断面図を示す。図６の例の場合、ボールレンズ１１によって集光された信号光は、通信用受光素子１２５の受光部１２６に照射されず、積分用受光素子１２２の受光部１２３によって照射される。図６の例の場合、受光器１２の位置を変更する必要がある。制御部１９は、信号光を受信した積分用受光素子１２２の一に応じて、受光器１２の位置を変更する。図６の例の場合、制御部１９は、受光器１２を上方に移動させる。
【0030】
図７は、通信対象Ｔから送信されたワイドスキャン用の空間光信号の受信例を示す概念図である。図７は、通信対象Ｔからワイドスキャン用の空間光信号が送信された例である。図８は、図７の例において、ボールレンズ１１によって集光された信号光の集光範囲Ｒ1を示す。図８においては、複数の積分用受光素子１２２の受光部１２３を表す符号の末尾に番号（１～４）を付して、それぞれを区別する。図８の例では、受光部１２３－２および受光部１２３－３が集光範囲Ｒ1に含まれる。
【0031】
図９は、通信対象Ｔから送信されたナロースキャン用の空間光信号の受信例を示す概念図である。図９は、通信対象Ｔからナロースキャン用の空間光信号が送信された例である。図１０は、図９の例において、ボールレンズ１１によって集光された信号光の集光範囲Ｒ1を示す。図１０においては、複数の積分用受光素子１２２の受光部１２３を表す符号の末尾に番号（１～４）を付して、それぞれを区別する。図８の例と同様に、図１０の例では、受光部１２３－２および受光部１２３－３が集光範囲Ｒ1に含まれる。このように、２つの装置の位置関係が決まったら、信号光の集光範囲の位置は一意に決まる。なお、ワイドスキャンと比べて、ナロースキャンの方が、空間光信号のサーチ範囲が絞り込まれているため、ボールレンズ１１によって集光された信号光の強度が強い。
【0032】
図１１は、受光器１２の受光面をボールレンズ１１の視座から見た概念図である。図１１には、積分用受光素子１２２の受光部１２３と、通信用受光素子１２５の受光部１２６との位置関係を示す。図１１においては、複数の積分用受光素子１２２の受光部１２３を表す符号の末尾に番号（１～４）を付して、それぞれを区別する。また、図１１には、導光筒１２４の内部を示す。複数の受光部１２３－１～４は、通信用受光素子１２５の受光部１２６を中心とする円周上に配置される。図１１には、ボールレンズ１１によって集光された光の集光範囲の一例を円で示す。
【0033】
集光範囲Ｒ2（破線）に照射された信号光は、通信用受光素子１２５の受光部１２６と、受光部１２３－３および受光部１２３－４によって受光される。受光部１２６、受光部１２３－３、および受光部１２３－４によって受信された信号光の強度に応じて、制御部１９は、受光器１２の位置を左下に移動させる。
【0034】
集光範囲Ｒ3（一点鎖線）に照射された信号光は、受光部１２３－４によって受光される。受光部１２３－４によって受信された信号光の強度に応じて、制御部１９は、受光器１２の位置を左向きに移動させる。
【0035】
集光範囲Ｒ4（二点鎖線）に照射された信号光は、受光部１２３－２および受光部１２３－３によって受光される。受光部１２３－２および受光部１２３－３によって受信された信号光の強度に応じて、制御部１９は、受光器１２の位置を右下に移動させる。
【0036】
図１２～図１４は、積分用受光素子１２２の数や大きさに応じた信号光の受光状況の一例を示す概念図である。図１２～図１４は、ボールレンズ１１の側の視座から見た図である。図１２～図１４の例では、ボールレンズ１１によって集光された信号光が、集光範囲Ｒ5に照射される。
【0037】
図１２は、これまで説明してきた受光器１２の構成を示す。図１２には、積分用受光素子１２２の受光部１２３、通信用受光素子１２５の受光部１２６、および導光筒１２４の内部を示す。図１２の例では、受光部１２３が４つである。図１２においては、複数の積分用受光素子１２２の受光部１２３を表す符号の末尾に番号（１～４）を付して、それぞれを区別する。図１２の例の場合、集光範囲Ｒ5に照射された信号光は、左側に配置された一つの受光部１２３－４によって受信される。
【0038】
図１３は、積分用受光素子１２２の数を増やした例である。図１３には、積分用受光素子１２２の受光部１２３－１～８、通信用受光素子１２５の受光部１２６、および導光筒１２４の内部を示す。図１３の例は、積分用受光素子１２２が８つの例である。図１３においては、複数の受光部１２３を表す符号の末尾に番号（１～８）を付して、それぞれを区別する。図１３の例の場合、集光範囲Ｒ5に照射された信号光は、受光部１２３－４および受光部１２３－８によって受信される。図１３の構成の場合、図１２と同じ集光範囲Ｒ5に照射された信号光を、二つの積分用受光素子１２２で受光できる。
【0039】
図１４は、積分用受光素子１２２の代わりに、積分用受光素子１２８が配置された例である。積分用受光素子１２２に比べて、積分用受光素子１２８は、受光面積が大きい素子である。図１４においては、複数の積分用受光素子１２８を表す符号の末尾に番号（１～８）を付して、それぞれを区別する。図１４の例の場合、図１２と同じ集光範囲Ｒ5に照射された信号光を、二つの積分用受光素子１２８－１および積分用受光素子１２８－４で受光できる。また、図１４の例の場合、図１３と同じ集光範囲Ｒ5に照射された信号光を、より広い面積で受光できる。
【0040】
（変形例）
次に、本開示における受信装置１０が備える受光器１２の変形例について説明する。以下においては、二つの変形例をあげる。
次に、本開示における受信装置１０が備える受光器１２の変形例について説明する。以下においては、二つの変形例をあげる。
【0041】
〔変形例１〕
図１５は、変形例１に係る受光器１２－１の一例を示す概念図である。図１５は、受光器１２－１の受光面を斜め上方の視座から見た図である。受光器１２－１には、積分用受光素子１２２の代わりに、積分用受光素子１２２－１が配置される。例えば、積分用受光素子１２２－１には、ゲルマニウムフォトダイオードを適用できる。ＩｎＧａＡｓフォトダイオードと比較して、ゲルマニウムフォトダイオードは、より低コストで、受光面積を大きく設定できる。また、受光器１２－１には、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードおよびゲルマニウムフォトダイオードが感度を有する波長帯の光を選択的に通過させるフィルタ１２７－１が配置される。本変形例によれば、積分用受光素子１２２－１の受光面積を増大できる。
図１５は、変形例１に係る受光器１２－１の一例を示す概念図である。図１５は、受光器１２－１の受光面を斜め上方の視座から見た図である。受光器１２－１には、積分用受光素子１２２の代わりに、積分用受光素子１２２－１が配置される。例えば、積分用受光素子１２２－１には、ゲルマニウムフォトダイオードを適用できる。ＩｎＧａＡｓフォトダイオードと比較して、ゲルマニウムフォトダイオードは、より低コストで、受光面積を大きく設定できる。また、受光器１２－１には、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードおよびゲルマニウムフォトダイオードが感度を有する波長帯の光を選択的に通過させるフィルタ１２７－１が配置される。本変形例によれば、積分用受光素子１２２－１の受光面積を増大できる。
【0042】
〔変形例２〕
図１６～図１７は、変形例２に係る受光器１２－２の一例を示す概念図である。図１６は、受光器１２－２を側方の視座から見た側面図である。図１７は、受光器１２－２の受光面を斜め上方の視座から見た図である。受光器１２－２には、積分用受光素子１２２の代わりに、積分用受光素子１２２－２が配置される。積分用受光素子１２２－２と通信用受光素子１２５とは、感度を有する波長帯が異なる。例えば、積分用受光素子１２２－２には、シリコンフォトダイオードを適用できる。シリコンフォトダイオードは、８５０ナノメートル（ｎｍ）近傍の波長帯に感度を有する。一方、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードおよびゲルマニウムフォトダイオードは、１５５０ｎｍ近傍の波長帯に感度を有する。受光器１２－２には、シリコンフォトダイオードが感度を有する波長帯の光を選択的に通過させるフィルタ１２７－２が配置される。フィルタ１２７－２は、受光器１２－２の受光面に合わせた形状および大きさに設定される。また、受光器１２－２には、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードが感度を有する波長帯の光を選択的に通過させるフィルタ１２７－３が配置される。フィルタ１２７－３は、導光筒１２４の第１開口端に合わせた形状および大きさに設定される。本変形例によれば、積分用受光素子１２２－２と通信用受光素子１２５とに、異なる波長帯に感度するフォトダイオードを適用できる。
図１６～図１７は、変形例２に係る受光器１２－２の一例を示す概念図である。図１６は、受光器１２－２を側方の視座から見た側面図である。図１７は、受光器１２－２の受光面を斜め上方の視座から見た図である。受光器１２－２には、積分用受光素子１２２の代わりに、積分用受光素子１２２－２が配置される。積分用受光素子１２２－２と通信用受光素子１２５とは、感度を有する波長帯が異なる。例えば、積分用受光素子１２２－２には、シリコンフォトダイオードを適用できる。シリコンフォトダイオードは、８５０ナノメートル（ｎｍ）近傍の波長帯に感度を有する。一方、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードおよびゲルマニウムフォトダイオードは、１５５０ｎｍ近傍の波長帯に感度を有する。受光器１２－２には、シリコンフォトダイオードが感度を有する波長帯の光を選択的に通過させるフィルタ１２７－２が配置される。フィルタ１２７－２は、受光器１２－２の受光面に合わせた形状および大きさに設定される。また、受光器１２－２には、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードが感度を有する波長帯の光を選択的に通過させるフィルタ１２７－３が配置される。フィルタ１２７－３は、導光筒１２４の第１開口端に合わせた形状および大きさに設定される。本変形例によれば、積分用受光素子１２２－２と通信用受光素子１２５とに、異なる波長帯に感度するフォトダイオードを適用できる。
【0043】
以上のように、本実施形態の受信装置は、ボールレンズ、少なくとも一つの受光器、支柱、および制御部を備える。受光器は、基板、複数の積分用受光素子、導光筒、および通信用受光素子を有する。基板は、ボールレンズに向けられた第１面と、第１面に対向する第２面とを有する。基板には、第１面と第２面とを貫通する貫通口が開けられる。複数の積分用受光素子は、ボールレンズに受光部を向けて、基板の第１面における貫通口の周囲に配置される。導光筒は、貫通口に対応付けられた第１開口端と、第１開口端に対向する第２開口端とを含む。導光筒は、貫通口に合わせて、基板の第２面の側に配置される。通信用受光素子は、ボールレンズに受光部を向けて、導光筒の第２開口端に配置される。支柱、ボールレンズの周囲において受光器を移動可能に支持する。制御部は、複数の積分用受光素子および通信用受光素子によって受信された信号光に基づく電気信号を受信する。制御部は、受信した電気信号に応じて受光器の受光面の角度と支柱の位置とを調整する。制御部は、複数の積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、受光器の受光面の角度と支柱の位置とを調整して、ボールレンズによって集光された信号光の集光位置に合わせて通信用受光素子の受光部の位置を調整する。
【0044】
本実施形態の受信装置によれば、ボールレンズの周囲において受光器を移動させることによって、受光器の受光面を３６０度の方位に向けることができる。本実施形態の受信装置は、複数の積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、ボールレンズによって集光された信号光の集光位置に合わせて、通信用受光素子の受光部の位置を調整する。すなわち、本実施形態によれば、３６０度の通信角を実現できる。
【0045】
本実施形態の一態様において、複数の前記積分用受光素子は、貫通口の中心に対して点対称の位置関係で配置される。通信用受光素子の受光部は、ボールレンズの集光点に合わせて配置される。本態様によれば、ボールレンズによって集光された信号光の強度が強い集光点の位置に通信用受光素子が配置されるため、通信用受光素子による信号光の受光効率が向上する。
【0046】
本実施形態の一態様において、複数の積分用受光素子は、貫通口の中心に対して点対称の位置関係で配置される。制御部は、複数の積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、受信強度が大きい積分用受光素子の方向に向けて、受光器の受光面の角度と支柱の位置とを移動させる。本態様によれば、複数の積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、ボールレンズによる集光領域の中心に向けて、通信用受光素子の位置を移動させることができる。そのため、本態様によれば、通信用受光素子による信号光の受光効率を向上できる。
【0047】
本実施形態の一態様において、複数の積分用受光素子および通信用受光素子の受光部に対応付けて、受信対象である空間光信号の波長帯の光を選択的に通過させるフィルタが配置される。本態様によれば、複数の積分用受光素子および通信用受光素子の受光部に、それぞれの受光素子が感度を有する波長帯の信号光を選択的に供給できる。本態様によれば、太陽光などの攪乱光が削除された光信号が供給されるため、積分用受光素子および通信用受光素子の受光効率を向上できる。
【0048】
本実施形態の一態様において、積分用受光素子と通信用受光素子とは、異なる波長帯の光に感度を有する受光素子である。例えば、比較的安価なシリコン系やゲルマニウム系のフォトダイオードを積分用受光素子に適用し、高性能のＩｎＧａＡｓ系のフォトダイオードを通信用受光素子に適用できる。このように構成されれば、受光器のコストを低減できる。
【0049】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る通信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、第１実施形態に係る受信装置を備える。以下においては、本実施形態の通信装置が、空間光変調器を有する送信装置を備える例をあげる。本実施形態の通信装置は、空間光変調器ではない送光機能を有してもよい。
次に、第２実施形態に係る通信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、第１実施形態に係る受信装置を備える。以下においては、本実施形態の通信装置が、空間光変調器を有する送信装置を備える例をあげる。本実施形態の通信装置は、空間光変調器ではない送光機能を有してもよい。
【0050】
（構成）
図１８は、本開示における通信装置２の構成の一例を示すブロック図である。通信装置２は、受信装置２０、送信装置２７、および通信制御装置２８を備える。受信装置２０は、第１実施形態の受信装置１０と同様の構成である。そのため、以下においては、受信装置２０に関する説明を簡略化する。
図１８は、本開示における通信装置２の構成の一例を示すブロック図である。通信装置２は、受信装置２０、送信装置２７、および通信制御装置２８を備える。受信装置２０は、第１実施形態の受信装置１０と同様の構成である。そのため、以下においては、受信装置２０に関する説明を簡略化する。
【0051】
図１９～図２０は、送信装置２７の構成の一例を示す概念図である。図１９は、送信装置２７の内部構成を斜め上方の視座から見た図である。図２０は、送信装置２７の筐体２７０の内部を側方の視座から見た図である。送信装置２７は、光源２７１、空間光変調器２７２、および送光ミラー２７３を有する。筐体２７０の側面の一部には、投射光２０３が通過する開口が形成される。開口の部分には、送信対象である空間光信号の波長帯の光が透過する素材の窓が形成されてもよい。図１９～図２０は、送信装置２７を概念的に示す図であって、送信装置２７に含まれる構成要素の配置や位置関係を正確に示すものではない。
【0052】
光源２７１は、出射面を下方に向けて、筐体２７０の上部に配置された天板２７６の下面に配置される。光源２７１の出射面は、下方に配置された空間光変調器２７２の変調部２７２０に向けられる。光源２７１は、天板２７６に形成された貫通口（図示しない）の内部に配置されてもよい。光源２７１は、天板２７６に形成された貫通口の上方に配置されてもよい。
【0053】
光源２７１は、少なく一つの出射器（図示しない）を含む。少なくとも一つの出射器は、通信制御装置２８の制御に応じて、照明光２０１を出射する。光源２７１から出射された照明光２０１は、空間光変調器２７２の変調部２７２０に照射される。例えば、複数の出射器の各々は、空間光変調器２７２の変調部２７２０に設定された複数の変調領域のうちいずれか少なくともいずれかに対応付けられる。複数の出射器の各々から出射された照明光２０１は、対応付けられた変調領域に向けて進行する。
【0054】
例えば、光源２７１は、同じ波長帯の照明光２０１を出射する複数の出射器を含む。例えば、光源２７１は、複数の出射器がアレイ状に配列されたレーザアレイによって実現されてもよい。例えば、レーザアレイは、４行×２列で配列された複数の出射器を有する。例えば、光源２７１は、同一の波長帯の照明光を出射する複数の出射器と、それらの出射器とは異なる波長帯の照明光を出射する出射器とが組み合わされてもよい。例えば、光源２７１は、通信対象との通信に用いられる波長帯の照明光２０１を出射する出射器と、照明光２０１とは異なる波長帯の光を出射する出射器とが組み合わされた構成であってもよい。例えば、レーザアレイを構成する複数の出射器のうち、１つをサーチ用出射器とし、その他を通信用出射器とする。例えば、サーチ用出射器が８５０ｎｍの波長帯の光を出射し、通信用出射器が１５５０ｎｍの波長帯の光を出射する。そのようにレーザアレイが構成されれば、サーチ用出射器（８５０ｎｍ）を用いてサーチを行い、サーチが完了したら通信用出射器（１５５０ｎｍ）を用いた通信に切り替えることができる。
【0055】
例えば、光源２７１に含まれる出射器は、所定の波長帯のレーザ光を出射する。出射器から出射されるレーザ光の波長は、特に限定されず、用途に応じて選定されればよい。例えば、出射器は、可視や赤外の波長帯のレーザ光を出射する。例えば、８００～１０００ｎｍの近赤外線であれば、可視光と比べてレーザクラスをあげられるので、可視光よりも感度を向上できる。例えば、１．５５マイクロメートル（μｍ）の波長帯の赤外線ならば、８００～１０００ｎｍの近赤外線よりも、高出力のレーザ光源を用いることができる。１．５５μｍの波長帯の赤外線を出射するレーザ光源としては、アルミニウムガリウムヒ素リン（ＡｌＧａＡｓＰ）系レーザ光源や、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）系レーザ光源などを用いることができる。レーザ光の波長が長い方が、回折角を大きくでき、高いエネルギーに設定できる。例えば、出射器は、ＰＣＳＥＬ（Photonic Crystal Surface Emitting Laser）型レーザなどの面発光素子によって実現されてもよい。
【0056】
空間光変調器２７２は、位相変調型の空間光変調器である。空間光変調器２７２は、変調部２７２０を有する。空間光変調器２７２は、光源２７１の下方に配置される。図１９の例では、空間光変調器２７２は、底板２７７の上面に配置される。空間光変調器２７２は、光源２７１から出射された照明光２０１を変調した変調光２０２が、送光ミラー２７３の反射面２７３０に向けて反射される位置に配置される。変調光２０２の進行方向は、変調部２７２０の設定されたパターン（位相画像）に応じて制御される。
【0057】
例えば、空間光変調器２７２は、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた空間光変調器によって実現される。例えば、空間光変調器２７２は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調器２７２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現されてもよい。位相変調型の空間光変調器２７２では、投射光２０３の投射に用いられる箇所を順次切り替えるように動作させることによって、エネルギーを像の部分に集中することができる。そのため、位相変調型の空間光変調器２７２を用いる場合、光源２７１に含まれる出射器の出力が同じであれば、その他の方式と比べて画像を明るく表示させることができる。
【0058】
空間光変調器２７２の変調部２７２０には、少なくとも一つの変調領域が設定される。変調部２７２０に設定される変調領域の数は、光源２７１に含まれる出射器の数に合わせて設定される。複数の変調領域の各々は、光源２７１に含まれる複数の出射器のいずれかに対応付けられる。複数の変調領域の各々には、対応付けられた出射器から出射されたレーザ光に由来する照明光２０１が照射される。ただし、出射器から出射されたレーザ光に由来する照明光２０１が、変調領域の変調面に対して入射されれば、変調領域と出射器との対応関係は、特に限定されない。また、変調部２７２０に設定される変調領域の数は、光源２７１に含まれる出射器の数と異なっていてもよい。
【0059】
変調領域は、複数の領域に分割される（タイリングとも呼ぶ）。複数のタイルの各々には、位相画像が割り当てられる。複数のタイルの各々は、複数の画素によって構成される。複数のタイルの各々には、投射される画像に対応する位相画像が設定される。変調領域に割り当てられた複数のタイルの各々には、位相画像がタイリングされる。例えば、複数のタイルの各々には、予め生成された位相画像が設定される。複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調領域に照明光２０１が照射されると、各タイルの位相画像に対応する画像を形成する変調光２０２が出射される。変調領域に設定されるタイルが多いほど、鮮明な画像を表示させることができるが、各タイルの画素数が低下すると解像度が低下する。そのため、変調領域に設定されるタイルの大きさや数は、用途に応じて設定される。
【0060】
複数の変調領域の各々には、通信制御装置の制御に応じて、投射光２０３によって表示される像に応じたパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。複数の変調領域の各々には、パターン（位相画像）が設定される。複数の変調領域の各々に照射された照明光２０１は、変調領域に設定されたパターン（位相画像）に応じて変調される。複数の変調領域の各々で変調された変調光２０２は、送光ミラー２７３の反射面２７３０に向けて進行する。
【0061】
例えば、空間光変調器２７２の後段に、遮蔽器（図示しない）が配置されてもよい。遮蔽器は、変調光２０２に含まれる不要な光成分を遮蔽し、投射光２０３の表示領域の外縁を規定する枠体である。例えば、遮蔽器は、アパーチャである。そのようなアパーチャには、所望の画像を形成する光（所望光）を通過させる部分に、スリット状の開口が形成される。所望光は、１次の回折光である。遮蔽器は、所望光を通過させ、不要な光成分を遮蔽する。例えば、遮蔽器は、変調光２０２に含まれる０次光や、０次光を中心として所望光に対して点対称の位置に表れる不要な１次光、２次以上の高次光を含むゴースト像を遮蔽する。遮蔽器の詳細については、説明を省略する。
【0062】
送光ミラー２７３は、反射面２７３０を有する反射体である。反射面２７３０は、平面であってもよいし、投射光２０３の投射角に応じた曲率を有してもよい。例えば、反射面２７３０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。送光ミラー２７３は、空間光変調器２７２の後段に配置される。送光ミラー２７３は、天板２７６から吊り下げられた吊柱２７４の下端に配置される。送光ミラー２７３は、移動機構（図示しない）によって、水平面内において移動可能に設置される。また、送光ミラー２７３の反射面２７３０は、角度調整機構（図示しない）によって、角度が変更可能に設置される。送光ミラー２７３の位置や、反射面２７３０の角度は、通信制御装置２８の制御に応じて、変更される。通信制御装置２８は、通信対象から送信された空間光信号の到来方向に反射面２７３０が向かうように、送光ミラー２７３の位置および反射面２７３０の角度を変更する。
【0063】
送光ミラー２７３は、空間光変調器２７２の変調部２７２０に対して、反射面２７３０を斜めに向けて配置される。送光ミラー２７３は、変調光２０２の光路に配置される。送光ミラー２７３の反射面２７３０には、変調光２０２が照射される。反射面２７３０で反射された光（投射光２０３）は、空間光信号として投射される。投射光２０３は、送光ミラー２７３の反射面２７３０における変調光２０２の照射位置に応じた方向に投射される。反射面２７３０で反射された光（投射光２０３）は、その反射面２７３０の曲率に応じた拡大率で拡大投射される。例えば、投射光２０３の広がりを調整するために、送光ミラー２７３の後段にレンズ（図示しない）が配置されてもよい。
【0064】
送光ミラー２７３の反射面２７３０は、その送光ミラー２７３を保持する吊柱２７４の位置に応じて、水平面内における任意の方向（３６０度）に向けられる。そのため、送信装置２７は、空間光変調器２７２の変調部２７２０に設定されたパターン（位相画像）を制御することによって、水平面内における３６０度の方向に向けて、投射光２０３を投射できる。また、送信装置２７は、変調部２７２０に設定された複数の変調領域を異なる方向に対応付けることによって、複数の方向に配置された通信対象に向けて、同時に投射光２０３（空間光信号）を送信できる。また、通信制御装置２８は、反射面２７３０の角度を調整することによって、垂直方向における投射光２０３の投射方向を制御する。
【0065】
送信装置２７は、サーチ用空間光信号の送信方向に応じて、少なくとも２つの送信パターンが組み合わされた空間光信号を送信する。図２１は、送信装置２７から送信されるサーチ用空間光信号の送信パターンについて説明するための概念図である。送信パターンは、変調周波数と信号パターンとの組み合わせで設定される。図２１の例の場合、２つの送信パターンで空間光信号が送信される。１つ目の送信パターンは、変調周波数ｆ1、信号パターンＰ1である。２つ目の送信パターンは、変調周波数ｆ2、信号パターンＰ2である。送信パターンは、２つに限定されず、任意の数に設定される。
【0066】
図２２は、受信装置２０に含まれる制御部２９の構成の一例を示すブロック図である。制御部２９は、複数の検出器２３０と、制御回路２４０とを有する。複数の検出器２３０の各々は、複数の積分用受光素子２２２の各々に対応付けられる。複数の検出器２３０は、制御回路２４０に接続される。複数の検出器２３０は、同様の構成である。図２２においては、最上段の検出器２３０の内部構成を示す。制御部２９は、通信制御装置２８に構成されてもよい。
【0067】
検出器２３０は、増幅器２３１、複数の検出ユニット２３２、およびアナログーデジタル変換回路ＡＤＣ２３７を含む（ＡＤＣ：Analog-to-Digital Converter）。複数の検出ユニット２３２は、受信対象である周波数帯に対応したバンドパスフィルタＢＰＦ（Band Path Filter）を含む。ＢＰＦは、太陽光などの環境光に由来する信号をカットする。
【0068】
増幅器２３１は、積分用受光素子２２２に接続される。増幅器２３１には、積分用受光素子２２２によって受信された信号光に応じた電気信号が入力される。増幅器２３１は、入力された電気信号を、設定された増幅率で増幅する。増幅器２３１の増幅率は、任意に設定できる。増幅器２３１によって増幅された電気信号は、複数の検出ユニット２３２の各々に出力される。
【0069】
複数の検出ユニット２３２は、受信対象である周波数帯に対応する。検出器２３０は、変調周波数ｆ1、変調周波数ｆ2、・・・、および変調周波数ｆnの各々に対応した検出ユニット２３２－１～ｎを含む（ｎは自然数）。検出ユニット２３２－１～ｎの各々は、変調周波数ｆ1～ｆnの信号の各々を検出する。検出ユニット２３２－１～ｎの各々によって検出された変調周波数ｆ1～ｆnの信号の各々は、ＡＤＣ２３７に供給される。
【0070】
検出ユニット２３２－１は、変調周波数ｆ1の信号を選択的に通過させるＢＰＦ（ｆ1_ＢＰＦ２３３－１）、検波器２３４、および積分器２３５を含む。検出ユニット２３２－２は、変調周波数ｆ2の信号を選択的に通過させるＢＰＦ（図示しない）、検波器２３４、および積分器２３５を含む。検出ユニット２３２－ｎは、変調周波数ｆnの信号を選択的に通過させるＢＰＦ（図示しない）、検波器２３４、および積分器２３５を含む。以下においては、検出ユニット２３２－１～ｎのうち、検出ユニット２３２－２～ｎについては説明を省略し、検出ユニット２３２－１について説明する。
【0071】
ｆ1_ＢＰＦ２３３－１は、変調周波数ｆ1の周波数帯の信号を選択的に通過させるフィルタである。ｆ1_ＢＰＦ２３３－１を通過した信号は、検波器２３４に供給される。
【0072】
検波器２３４には、ｆ1_ＢＰＦ２３３－１を通過した変調周波数ｆ1の信号が入力される。検波器２３４は、変調周波数ｆ1の信号を検波する。検波器２３４によって検波された信号は、積分器２３５に供給される。
【0073】
積分器２３５は、検波器２３４から出力された信号を取得する。積分器２３５は、取得された信号を積分する。積分器２３５は、積分された信号をＡＤＣ２３７に出力する。通信用空間光信号（通信光）と比べて、スキャン用空間光信号（スキャン光）は、ビーム径が大きく広がっているために強度が微弱である。そのため、増幅器２３１のみで増幅された信号の電圧測定は困難である。積分器２３５を用いれば、例えば、数ミリ秒～数十ミリ秒の期間の信号を積分することによって、測定可能なレベルまで信号の電圧を大きくすることができる。
【0074】
ＡＤＣ２３７には、検出ユニット２３２－１～ｎの各々によって検出された変調周波数ｆ1～ｆnの信号の各々が入力される。ＡＤＣ２３７は、入力された信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。変換後のデジタル信号は、制御回路２４０に出力される。
【0075】
制御回路２４０は、複数の検出器２３０の各々から出力されたデジタル信号を取得する。制御回路２４０は、取得したデジタル信号を通信制御装置２８に出力する。なお、後述する受光器の制御は、制御回路２４０によって実行されるように構成されてもよい。
【0076】
通信制御装置２８は、制御回路２４０から出力されたデジタル信号を取得する。通信制御装置２８は、取得したデジタル信号に関して、積分用受光素子２２２ごとに空間光信号の受信強度を計算する。通信制御装置２８は、複数の積分用受光素子２２２ごとの受信強度が等しくなるように、複数の積分用受光素子２２２を含む受光器（図示しない）の受光面の位置を変更させる。このような制御によって、ボールレンズによって集光された信号光の集光位置が、複数の積分用受光素子２２２の中心に近づく。複数の積分用受光素子２２２の中心あたりに照射された信号光は、通信用受光素子（図示しない）によって受信される。
【0077】
図２３は、複数の積分用受光素子２２２によって受信された信号光の強度に応じて、受光器２２の位置を変更する一例を示す概念図である。図２３には、ボールレンズによって集光された信号光の集光範囲ＲIに対する受光器２２の相対的な位置の変化を、時系列で示す。以下において、紙面における位置関係に基づいて、受光器２２の位置を最適化する例について説明する。図２３においては、複数の積分用受光素子２２２を表す符号の末尾に番号（１～４）を付して、それぞれを区別する。
【0078】
タイミングＴ11においては、積分用受光素子２２２－４によって、信号光が受信される。この状態では、受光器２２の位置を左側に移動させれば、集光範囲ＲIの中心に通信用受光素子２２５が近づく。そのため、通信制御装置２８は、通信用受光素子２２５に信号光が照射されるように、受光器２２の位置を左側に移動させる。
【0079】
タイミングＴ12においては、受光器２２の位置の変化に応じて、積分用受光素子２２２－１、積分用受光素子２２２－４、および通信用受光素子２２５によって、信号光が受信される。この状態では、受光器２２の位置を左斜め上に移動させれば、集光範囲ＲIの中心に通信用受光素子２２５が近づく。そのため、通信制御装置２８は、通信用受光素子２２５に信号光が照射されるように、受光器２２の位置を左斜め上に移動させる。
【0080】
タイミングＴ13においては、受光器２２の位置の変化に応じて、積分用受光素子２２２－２、積分用受光素子２２２－３、および通信用受光素子２２５によって、信号光が受信される。この状態では、受光器２２の位置を右斜め下に移動させれば、集光範囲ＲIの中心に通信用受光素子２２５が近づく。そのため、通信制御装置２８は、通信用受光素子２２５に信号光が照射されるように、受光器２２の位置を右斜め下に移動させる。このとき、通信制御装置２８は、タイミングＴ12からタイミングＴ13への遷移と比べて、受光器２２の移動距離を短くする。
【0081】
タイミングＴ14においては、受光器２２の位置の変化に応じて、全ての積分用受光素子２２２－１～４および通信用受光素子２２５によって、信号光が受信される。この状態は、集光範囲ＲIの中心に通信用受光素子２２５がほぼ一致した状態である。この状態になれば、通信対象から送信されてきた空間光信号を通信用受光素子２２５によって効率よく受信できる。
【0082】
図２４は、送信装置２７から送信される空間光信号の送信方向を変更する一例を示す概念図である。図２４は、受光器２２の受光面の向きと、空間光信号の送信方向との関係を求めるキャリブレーションを予め行っておき、受光器２２の移動に合わせて、空間光信号の送信方向を最適化する例である。図２４に示す時系列変化は、図２３に示した時系列変化に対応付けられる。通信制御装置２８は、複数の積分用受光素子２２２－１～４の各々によって受信された信号光の強度に応じて、集光範囲ＲIの中心に向けて通信用受光素子２２５を移動させる。通信制御装置２８は、通信用受光素子２２５の移動に合わせて、送信装置２７から送信される空間光信号の送信方向を変更する。
このように、集光範囲ＲIの中心に向けた通信用受光素子２２５の移動に合わせて空間光信号の送信方向を変更していけば、空間光信号の送信方向を通信対象Ｔに向けてより的確に合わせることができる。図２４には、送信装置２７から送信される空間光信号の集光範囲ＲTにおける、空間光信号の照射位置ＰSの相対的な位置の変化を、時系列で示す。以下において、紙面における位置関係に基づいて、空間光信号の送信方向を最適化する例について説明する。
このように、集光範囲ＲIの中心に向けた通信用受光素子２２５の移動に合わせて空間光信号の送信方向を変更していけば、空間光信号の送信方向を通信対象Ｔに向けてより的確に合わせることができる。図２４には、送信装置２７から送信される空間光信号の集光範囲ＲTにおける、空間光信号の照射位置ＰSの相対的な位置の変化を、時系列で示す。以下において、紙面における位置関係に基づいて、空間光信号の送信方向を最適化する例について説明する。
【0083】
タイミングＴ21は、タイミングＴ11に先行するタイミングである。空間光信号の照射位置ＰSは、通信対象Ｔに対して左側である。タイミングＴ11における信号光の受信状況に応じて、通信制御装置２８は、通信対象Ｔに空間光信号が受信されるように、空間光信号の送信方向を右側に移動させる。
【0084】
タイミングＴ22は、タイミングＴ11に後続するタイミングである。空間光信号の照射位置ＰSは、通信対象Ｔに対して左斜め上である。タイミングＴ12における信号光の受信状況に応じて、通信制御装置２８は、通信対象Ｔに空間光信号が受信されるように、空間光信号の送信方向を右斜め下に移動させる。
【0085】
タイミングＴ23は、タイミングＴ12に後続するタイミングである。空間光信号の照射位置ＰSは、通信対象Ｔの少し下側である。タイミングＴ13における信号光の受信状況に応じて、通信制御装置２８は、通信対象Ｔに空間光信号が受信されるように、空間光信号の送信方向を少し上側に移動させる。
【0086】
タイミングＴ24は、タイミングＴ13に後続するタイミングである。この状態は、空間光信号の照射位置ＰSが通信対象Ｔにほぼ一致した状態である。この状態になれば、送信装置２７から送信された空間光信号が通信対象によって効率よく受信される。
【0087】
図２５は、スキャン用空間光信号（スキャン光）の送信例について説明するための概念図である。送信装置２７は、空間光変調器２７２の変調部２７２０に設定される位相画像を制御することによって、スキャン光の送信方向を制御する。送信装置２７は、通信対象のサーチ範囲をいくつかのサブ領域に分割して、スキャン光を送信する。図２５の例では、サーチ範囲９つのサブ領域に分割され、サブ領域ごとにスキャン光が送信される。単一のサブ領域に関して、送信装置２７は、サブ領域の中心から渦巻状に送信方向を変化させながら、スキャン光を送信する。なお、渦巻状にスキャン光を送信するのは、一例であって、スキャン光を送信方法を限定するわけではない。サブ領域の境界に到達すると、送信装置２７は、他のサブ領域に関しても同様に、スキャン光を送信する。例えば、送信装置２７は、サーチ範囲に含まれる複数のサブ領域に関して、中央、左、右、上、下、左上、右上、左下、右下といった順番で、スキャン光を送信する。スキャン光を送信する段階においては、通信対象が位置すると想定される方向に向けてスキャン光が送信される。そのため、サーチエリアの中心に近い位置に、通信対象が確率が高い。そのため、スキャン光の送信方向は、中央のサブ領域から始めて、周辺のサブ領域に順次切り替えられる。なお、スキャン光が送信されるサブ領域の順番は、任意に設定されてもよい。
【0088】
図２６は、送信装置２７から送信される空間光信号の送信パターンの一例について説明するための図である。図２６は、送信装置２７から送信されるスキャン光のサーチ範囲を示す。図２６において、サーチ範囲は、９つのサブ領域に分割される。９つのサブ領域の各々は、さらに４つの小領域に分割される。すなわち、サーチ範囲は、３６個の小領域に分割される。小領域は、行記号と列記号との組み合わせで表現される。例えば、行Ｒ１列Ｃ１の位置の小領域は、小領域Ｒ１Ｃ１と表記される。
【0089】
複数の小領域の各々には、固有の変調周波数と信号パターンとが組み合わされた送信パターンが設定される。行Ｒ１および行Ｒ２には、変調周波数ｆ2が設定される。行Ｒ３および行Ｒ４には、変調周波数ｆ1が設定される。行Ｒ５および行Ｒ６には、変調周波数ｆ3が設定される。例えば、小領域Ｒ１Ｃ１には、変調周波数ｆ2と信号パターンＰ6とが組み合わされた送信パターンの空間光信号が送信される。複数の小領域に送信される空間光信号の送信パターンは、小領域ごとに固有のパターンに設定される。サーチ範囲の範囲内に位置する通信対象は、小領域に対応付けられた送信パターンの空間光信号を受信する。図２６においては、小領域Ｒ２Ｃ３の位置に通信対象が位置するものとする。
【0090】
【0091】
タイミングＴ1において、通信装置２Ａは、変調周波数ｆmで変調された信号パターンｐnの空間光信号を送信する。通信装置２Ｂは、変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ3の空間光信号を送信する。タイミングＴ1において、通信装置２Ａは、通信装置２Ｂから送信された空間光信号を受信する。通信装置２Ａは、変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ3の空間光信号を受信する。
【0092】
タイミングＴ2において、通信装置２Ａは、変調周波数ｆmで変調された信号パターンｐn+1と、変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ3とが組み合わされた空間光信号を送信する。通信装置２Ｂは、変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ4の空間光信号を送信している。
【0093】
タイミングＴ3において、通信装置２Ａは、変調周波数ｆmで変調された信号パターンｐn+2と、変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ3とが組み合わされた空間光信号を送信する。通信装置２Ｂは、変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ11の空間光信号を送信している。タイミングＴ3において、通信装置２Ｂは、通信装置２Ａから送信された空間光信号を受信する。通信装置２Ｂは、変調周波数ｆmで変調された信号パターンｐn+2と、変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ3とが組み合わされた空間光信号を受信する。この時点において、通信装置２Ｂは、小領域Ｒ２Ｃ３に向けて送信した空間光信号が通信装置２Ｂによって受信されたことを特定する。通信装置２Ｂは、特定された小領域Ｒ２Ｃ３に向けて、変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ3と、変調周波数ｆmで変調された信号パターンｐn+2とが組み合わされた空間光信号を送信する。変調周波数ｆ2で変調された信号パターンｐ3と、変調周波数ｆmで変調された信号パターンｐn+2とが組み合わされた空間光信号が通信装置２Ａに受信された段階で、通信装置２Ａと通信装置２Ｂとは、互いの位置関係を共有する。
【0094】
図２８は、通信装置２Ａに向けて通信装置２Ｂから送信される空間光信号の送信方向を最適化する処理について説明するための概念図である。図２６～図２７の例において、通信装置２Ｂは、小領域Ｒ２Ｃ３の方向に通信装置２Ａが位置すると特定すると、小領域Ｒ２Ｃ３をさらなる小領域に分割する。図２８の例において、小領域Ｒ２Ｃ３は、４つの小領域に分割される。通信装置２Ｂは、ビーム径が縮小された空間光信号を、４つの小領域の各々に異なる信号パターンで送信する。図２８の段階においては、通信装置２Ａの列方向の位置が特定されているので、通信装置２Ｂは、空間光信号の変調周波数を変化させなくてよい。例えば、通信装置２Ｂは、変調周波数ｆ4で変調された空間光信号を送信する。図２８の例においては、小領域Ｒ２２Ｃ３１の方向に、通信装置２Ａが位置する。
【0095】
通信装置２Ｂは、小領域Ｒ２２Ｃ３１の方向に通信装置２Ａが位置すると特定すると、小領域Ｒ２２Ｃ３１をさらなる小領域に分割する。図２８の例において、小領域Ｒ２２Ｃ３１は、４つの小領域に分割される。通信装置２Ｂは、ビーム径がさらに縮小された空間光信号を、４つの小領域の各々に異なる信号パターンで送信する。例えば、通信装置２Ｂは、変調周波数ｆ4で変調された空間光信号を送信する。図２８の例においては、小領域Ｒ２２１Ｃ３１１の方向に、通信装置２Ａが位置する。このように、小領域の分割を繰り返していけば、通信対象の方向をより正確に特定できる。
【0096】
図２９は、スキャン光によって通信装置２Ａの位置が特定された後に、通信光を用いて、通信装置２Ｂが正確な位置特定を行うについて説明するための概念図である。図２９の例では、ハッチングをかけたビームが通信装置２Ａによって受信される。図２９の段階では、ビーム径の小さい通信光を用いて、通信装置２Ａをスキャンできる。通信光を用いれば、より多くの情報を送受信できる。そのため、通信装置２Ｂは、通信光を用いて、通信装置２Ａの位置を正確に特定できる。
【0097】
（動作）
次に、通信装置２の動作の一例について図面を参照しながら説明する。以下においては、通信制御装置２８による受信装置２０および送信装置２７の制御例について例示する。以下の説明においては、通信制御装置２８を動作主体とする。
次に、通信装置２の動作の一例について図面を参照しながら説明する。以下においては、通信制御装置２８による受信装置２０および送信装置２７の制御例について例示する。以下の説明においては、通信制御装置２８を動作主体とする。
【0098】
〔受信装置〕
図３０は、通信制御装置２８による受信装置２０の制御例の一例について説明するためのフローチャートである。
図３０は、通信制御装置２８による受信装置２０の制御例の一例について説明するためのフローチャートである。
【0099】
図３０において、通信対象からのスキャン光を受信すると（ステップＳ２１１でＹｅｓ）、通信制御装置２８は、通信対象からのスキャン光の受信位置に応じて、受光器の位置を変更する（ステップＳ２１２）。通信対象からのスキャン光を受信していない場合（ステップＳ２１１でＮｏ）、通信制御装置２８は、スキャン光の受信を待機する。
【0100】
ステップＳ２１２の次に、通信制御装置２８は、通信対象からのスキャン光の受信位置に応じて、スキャン光の送信条件の変更指示を送信装置に送信する（ステップＳ２１３）。
【0101】
スキャン光を用いた受光器の位置調整が完了していない場合（ステップＳ２１４でＮｏ）、ステップＳ２１１に戻る。スキャン光を用いた受光器の位置調整が完了した場合（ステップＳ２１４でＹｅｓ）、通信制御装置２８は、通信光の送信指示を送信装置に送信する（ステップＳ２１５）。
【0102】
次に、通信制御装置２８は、通信光を用いた位置調整を行う（ステップＳ２１６）。
【0103】
通信光を用いた受光器の位置調整が完了していない場合（ステップＳ２１７でＮｏ）、ステップＳ２１５に戻る。通信光を用いた受光器の位置調整が完了した場合（ステップＳ２１７でＹｅｓ）、図３０のフローチャートに沿った処理は終了である。
【0104】
〔送信装置〕
図３１は、通信制御装置２８による送信装置２７の制御例の一例について説明するためのフローチャートである。
図３１は、通信制御装置２８による送信装置２７の制御例の一例について説明するためのフローチャートである。
【0105】
図３１において、まず、通信制御装置２８は、送信方向に応じた変調周波数・信号パターンを設定する（ステップＳ２２１）。
【0106】
次に、通信制御装置２８は、設定された変調周波数・信号パターンのスキャン光を送信する（ステップＳ２２２）。
【0107】
スキャン光の送信条件の変更指示を受信すると（ステップＳ２２３でＹｅｓ）、通信制御装置２８は、変更指示に応じて、スキャン光の送信条件を変更する（ステップＳ２２４）。ステップＳ２２４の次は、ステップＳ２２１に処理が戻る。
【0108】
スキャン光の送信条件の変更指示を受信していない場合（ステップＳ２２３でＮｏ）、通信制御装置２８は、通信光の送信を指示する信号の受信の有無に応じた処理（ステップＳ２２５）を実行する。通信光の送信指示を受信していない場合（ステップＳ２２５でＮｏ）、ステップＳ２２１に処理が戻る。
【0109】
通信光の送信指示を受信した場合（ステップＳ２２５でＹｅｓ）、通信制御装置２８は、送信装置２７に通信光を送信させる（ステップＳ２２６）。
【0110】
通信光を用いた受光器の位置調整が完了していない場合（ステップＳ２２７でＮｏ）、通信制御装置２８は、送信装置２７による通信光の送信を継続させる（ステップＳ２２６）。通信光を用いた受光器の位置調整が完了した場合（ステップＳ２２７でＹｅｓ）、図３１のフローチャートに沿った処理は終了である。
【0111】
【0112】
以上のように、本実施形態の通信装置は、受信装置、送信装置、および通信制御装置を備える。受信装置は、第１実施形態の構成である。送信装置は、空間光信号を送信する。通信制御装置は、受信装置の受光器による空間光信号の受光位置に応じて、受光器の位置および角度と、送信装置から送信される空間光信号の送信方向とを制御する。本態様によれば、空間光信号の受光位置に応じて、受信装置の受光器の位置および角度と、送信装置から送信される空間光信号の送信方向とを制御することによって、３６０度の通信角を実現できる。
【0113】
本態様の一態様において、通信制御装置は、空間光信号の送信方向に応じて異なる変調周波数と信号パターンとが組み合わせられた送信パターンのサーチ用空間光信号を、送信方向に対応付けて送信装置に送信させる。通信制御装置は、通信対象から送信されたサーチ用空間光信号の受信装置による受信に応じて、受信されたサーチ用空間光信号の送信パターンが追加された空間光信号を、送信方向に対応付けて送信装置に送信させる。本態様の通信装置は、通信対象から送信されたサーチ用空間光信号の送信パターンを取得する。本態様の通信装置は、受信されたサーチ用空間光信号の送信パターンを通信対象に返すことによって、どの方向に送信された空間光信号が通信装置によって受信されたのかを通信対象が特定できる。特定された方向に向けて通信対象が空間光信号を送信すれば、通信装置と通信対象との間で、通信確立の処理を実行できる。
【0114】
本態様の一態様において、通信制御装置は、通信対象から送信されたサーチ用空間光信号の受信装置による受信に応じて、受光器の位置を受信装置に変更させる。通信制御装置は、受信装置が備える複数の積分用受光素子の各々によって受信されたサーチ用空間光信号に基づく信号光の強度に応じて、受光器の位置を受信装置に変更させる。通信制御装置は、サーチ用空間光信号の送信条件の変更指示を送信装置に送信する。本態様によれば、複数の積分用受光素子の各々によって受信された信号光の強度に応じて、受光器の位置と、サーチ用空間光信号の送信方向とを調整できる。
【0115】
本態様の一態様において、通信制御装置は、積分用受光素子を用いた受光器の位置調整の終了に応じて、通信用受光素子を用いた詳細スキャンを実行する。通信制御装置は、通信対象との間で互いの方向が特定されると、サーチ範囲およびビーム径が狭められたサーチ用空間光信号を送信装置に送信させる。本態様によれば、通信対象との間で送受信されるサーチ用空間光信号のサーチ範囲およびビーム径を狭めることによって、通信対象の位置を正確に特定できる。さらに、本態様によれば、通信用受光素子を用いた詳細スキャンを実行することによって、通信用受光素子による光信号の受光効率を最適化できる。
【0116】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の受信装置は、第１～第２の実施形態の受信装置を簡略化した構成である。
次に、第３実施形態に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の受信装置は、第１～第２の実施形態の受信装置を簡略化した構成である。
【0117】
図３２は、本開示における受信装置３０の構成の一例を示す概念図である。図３２は、斜め上方の視座から受信装置３０を見下ろした概念図である。図３３～図３４は、受信装置３０が備える受光器３２の構成の一例を示す側面図である。図３３は、受光器３２を側方の視座から見た側面図である。図３４は、受光器３２の受光面を斜め上方から見た斜視図である。
【0118】
受信装置３０は、ボールレンズ３１、少なくとも一つの受光器３２、および支柱３８を備える。受光器３２は、基板３２１、複数の積分用受光素子３２２、導光筒３２４、および通信用受光素子３２５を有する。基板３２１は、ボールレンズ３１に向けられた第１面と、第１面に対向する第２面とを有する。基板３２１には、第１面と第２面とを貫通する貫通口Ａが開けられる。複数の積分用受光素子３２２は、ボールレンズ３１に受光部３２３を向けて、基板３２１の第１面における貫通口Ａの周囲に配置される。導光筒３２４は、貫通口Ａに対応付けられた第１開口端と、第１開口端に対向する第２開口端とを含む。導光筒３２４は、貫通口Ａに合わせて、基板３２１の第２面の側に配置される。通信用受光素子３２５は、ボールレンズ３１に受光部３２６を向けて、導光筒３２４の第２開口端に配置される。支柱３８、ボールレンズ３１の周囲において受光器を移動可能に支持する。図３２の例では、支柱３８の上端に受光器３２が配置される。また、支柱３８の下端は、円環状の円軌道Ｒに沿って移動可能に配置される。
【0119】
本実施形態の受信装置によれば、ボールレンズの周囲において受光器を移動させることによって、受光器の受光面を３６０度の方位に向けることができる。すなわち、本実施形態によれば、３６０度の通信角を実現できる。
【0120】
（ハードウェア）
次に、本開示における制御や処理を実行するハードウェア構成について、図面を参照しながら説明する。ここでは、そのようなハードウェア構成の一例として、図３５の情報処理装置９０（コンピュータ）をあげる。図３５の情報処理装置９０は、本開示における制御や処理を実行するための構成例であって、本開示の範囲を限定するものではない。
次に、本開示における制御や処理を実行するハードウェア構成について、図面を参照しながら説明する。ここでは、そのようなハードウェア構成の一例として、図３５の情報処理装置９０（コンピュータ）をあげる。図３５の情報処理装置９０は、本開示における制御や処理を実行するための構成例であって、本開示の範囲を限定するものではない。
【0121】
図３５のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６を備える。図３５においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６は、バス９８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。
【0122】
プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラム（命令）を、主記憶装置９２に展開する。例えば、プログラムは、本開示における制御や処理を実行するためのソフトウェアプログラムである。プロセッサ９１は、主記憶装置９２に展開されたプログラムを実行する。プロセッサ９１は、プログラムを実行することによって、本開示における制御や処理を実行する。
【0123】
主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２には、プロセッサ９１によって、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムが展開される。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリによって実現される。また、主記憶装置９２として、ＭＲＡＭ（Magneto resistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリが構成／追加されてもよい。
【0124】
補助記憶装置９３は、プログラムなどの種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって実現される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。
【0125】
入出力インターフェース９５は、規格や仕様に基づいて、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。外部機器と接続されるインターフェースとして、入出力インターフェース９５と通信インターフェース９６とが共通化されてもよい。
【0126】
情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器が接続されてもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。入力機器としてタッチパネルが用いられる場合、タッチパネルの機能を有する画面がインターフェースになる。プロセッサ９１と入力機器とは、入出力インターフェース９５を介して接続される。
【0127】
情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器が備え付けられてもよい。表示機器が備え付けられる場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられる。情報処理装置９０と表示機器は、入出力インターフェース９５を介して接続される。
【0128】
情報処理装置９０には、ドライブ装置が備え付けられてもよい。ドライブ装置は、プロセッサ９１と記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体に格納されたデータやプログラムの読み込みや、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みを仲介する。情報処理装置９０とドライブ装置は、入出力インターフェース９５を介して接続される。
【0129】
以上が、本開示における係る制御や処理を可能とするためのハードウェア構成の一例である。図３５のハードウェア構成は、本開示における制御や処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本開示の範囲を限定するものではない。本開示における制御や処理をコンピュータに実行させるプログラムも、本開示の範囲に含まれる。
【0130】
本開示におけるプログラムを記録したプログラム記録媒体も、本開示の範囲に含まれる。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体によって実現されてもよい。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現されてもよい。プロセッサが実行するプログラムが記録媒体に記録されている場合、その記録媒体はプログラム記録媒体に相当する。
【0131】
本開示における構成要素は、任意に組み合わせられてもよい。本開示における構成要素は、ソフトウェアによって実現されてもよい。本開示における構成要素は、回路によって実現されてもよい。
【0132】
以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【0133】
２ 通信装置
１０、２０、３０ 受信装置
１１、３１ ボールレンズ
１２、３２ 受光器
１８、３８ 支柱
１９、２９ 制御部
２７ 送信装置
２８ 通信制御装置
１２１、３２１ 基板
１２２、１２８、２２２、３２２ 積分用受光素子
１２４、３２４ 導光筒
１２５、３２５ 通信用受光素子
１２７ フィルタ
１８０ 土台
２３０ 検出器
２３１ 増幅器
２３３ ＢＰＦ
２３４ 検波器
２３５ 積分器
２３７ ＡＤＣ
２４０ 制御回路
２７１ 光源
２７２ 空間光変調器
２７３ 送光ミラー
２７４ 吊柱
２７６ 天板
２７７ 底板
１０、２０、３０ 受信装置
１１、３１ ボールレンズ
１２、３２ 受光器
１８、３８ 支柱
１９、２９ 制御部
２７ 送信装置
２８ 通信制御装置
１２１、３２１ 基板
１２２、１２８、２２２、３２２ 積分用受光素子
１２４、３２４ 導光筒
１２５、３２５ 通信用受光素子
１２７ フィルタ
１８０ 土台
２３０ 検出器
２３１ 増幅器
２３３ ＢＰＦ
２３４ 検波器
２３５ 積分器
２３７ ＡＤＣ
２４０ 制御回路
２７１ 光源
２７２ 空間光変調器
２７３ 送光ミラー
２７４ 吊柱
２７６ 天板
２７７ 底板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】