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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】P2024057782
(43)【公開日】2024-04-25
(54)【発明の名称】送信器、送信装置、通信装置、および通信システム
(51)【国際特許分類】
H04B 10/112 20130101AFI20240418BHJP
【ＦＩ】
H04B10/112
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022164679
(22)【出願日】2022-10-13
(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】奥村 藤男
(72)【発明者】
【氏名】今井 浩
【テーマコード（参考）】
5K102
【Ｆターム（参考）】
5K102AA26
5K102AL23
5K102PB14
5K102PC11
5K102PH01
5K102PH24
5K102PH25
5K102PH31
5K102PH33
5K102PH34
5K102PH38
5K102RB02
5K102RD28
(57)【要約】 （修正有）
【課題】天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現する送信器、送信装置、通信装置及び通信システムを提供する。
【解決手段】送信装置１０において、送信器１００は、第１出射器および第２出射器を有する光源１１と、光源１１から出射された光を変調する変調部１２０を有する空間光変調器１２と、変調部１２０で変調された変調光１０２の第１光路に配置され、第１投射方向に向けて変調光１０２を反射し、投射光１０５を投射する曲面状の反射面１５０を有する第１ミラー１５と、変調部１２０で変調された変調光１０２の第２光路に配置され、第１投射方向に向けて変調光１０２を反射し、投射光１０６を投射する曲面状の反射面１６０を有する第２ミラー１６と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】送信装置１０において、送信器１００は、第１出射器および第２出射器を有する光源１１と、光源１１から出射された光を変調する変調部１２０を有する空間光変調器１２と、変調部１２０で変調された変調光１０２の第１光路に配置され、第１投射方向に向けて変調光１０２を反射し、投射光１０５を投射する曲面状の反射面１５０を有する第１ミラー１５と、変調部１２０で変調された変調光１０２の第２光路に配置され、第１投射方向に向けて変調光１０２を反射し、投射光１０６を投射する曲面状の反射面１６０を有する第２ミラー１６と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１出射器および第２出射器を有する光源と、
前記光源から出射された光を変調する変調部を有する空間光変調器と、
前記変調部で変調された変調光の第１光路に配置され、第１投射方向に向けて前記変調光を反射する第１ミラーと、
前記変調部で変調された前記変調光の第２光路に配置され、前記第１投射方向に向けて前記変調光を反射する第２ミラーと、を備える送信器。
前記光源から出射された光を変調する変調部を有する空間光変調器と、
前記変調部で変調された変調光の第１光路に配置され、第１投射方向に向けて前記変調光を反射する第１ミラーと、
前記変調部で変調された前記変調光の第２光路に配置され、前記第１投射方向に向けて前記変調光を反射する第２ミラーと、を備える送信器。
【請求項2】
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーは、前記変調光に含まれる所望光のゴースト像が照射される位置と、前記変調光に含まれる０次光が照射される位置とを避けて配置される請求項１に記載の送信器。
【請求項3】
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーは、凸状の曲面の反射面を有し、前記第１投射方向に前記反射面を向けて配置される請求項２に記載の送信器。
【請求項4】
凸状の曲面の反射面を有し、前記第１投射方向に前記反射面を向けて配置された第３ミラーを備え、
前記光源は、第３出射器をさらに有し、
前記第３ミラーは、前記変調部で変調された前記変調光の第３光路に配置され、前記第１投射方向に向けて前記変調光を反射する請求項３に記載の送信器。
前記光源は、第３出射器をさらに有し、
前記第３ミラーは、前記変調部で変調された前記変調光の第３光路に配置され、前記第１投射方向に向けて前記変調光を反射する請求項３に記載の送信器。
【請求項5】
前記光源は、第３出射器および第４出射器をさらに有し、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの各々は、凸状の曲面の反射面を２つ有し、２つの前記反射面を前記第１投射方向に向けて配置され、
前記第１出射器、前記第２出射器、前記第３出射器、および前記第４出射器から出射された光に由来する前記変調光は、前記第１ミラーおよび前記第２ミラーが有する４つの前記反射面のうちいずれかに照射される請求項２に記載の送信器。
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの各々は、凸状の曲面の反射面を２つ有し、２つの前記反射面を前記第１投射方向に向けて配置され、
前記第１出射器、前記第２出射器、前記第３出射器、および前記第４出射器から出射された光に由来する前記変調光は、前記第１ミラーおよび前記第２ミラーが有する４つの前記反射面のうちいずれかに照射される請求項２に記載の送信器。
【請求項6】
前記光源は、第３出射器および第４出射器をさらに有し、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの各々は、凸状の曲面の反射面を有し、前記第１投射方向に前記反射面を向けて配置され、
前記第１出射器、前記第２出射器、前記第３出射器、および前記第４出射器から出射された光に由来する前記変調光は、前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの各々が有する前記反射面のうちいずれかに照射される請求項２に記載の送信器。
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの各々は、凸状の曲面の反射面を有し、前記第１投射方向に前記反射面を向けて配置され、
前記第１出射器、前記第２出射器、前記第３出射器、および前記第４出射器から出射された光に由来する前記変調光は、前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの各々が有する前記反射面のうちいずれかに照射される請求項２に記載の送信器。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の送信器と、
空間光通信に用いられる位相画像を前記送信器に含まれる空間光変調器の変調部に設定し、前記変調部に光が照射されるように前記送信器に含まれる光源を制御する制御手段と、を備える送信装置。
空間光通信に用いられる位相画像を前記送信器に含まれる空間光変調器の変調部に設定し、前記変調部に光が照射されるように前記送信器に含まれる光源を制御する制御手段と、を備える送信装置。
【請求項8】
前記制御手段は、
前記光源に含まれる複数の出射器を、互いに独立したタイミングで駆動させる請求項７に記載の送信装置。
前記光源に含まれる複数の出射器を、互いに独立したタイミングで駆動させる請求項７に記載の送信装置。
【請求項9】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の送信器を有する送信装置と、
他の通信装置からの空間光信号を受信する受信装置と、
前記受信装置によって受信された前記空間光信号に基づく信号を取得し、取得した前記信号に応じた処理を実行し、実行した前記処理に応じた空間光信号を前記送信装置に送信させる通信制御装置と、を備える通信装置。
他の通信装置からの空間光信号を受信する受信装置と、
前記受信装置によって受信された前記空間光信号に基づく信号を取得し、取得した前記信号に応じた処理を実行し、実行した前記処理に応じた空間光信号を前記送信装置に送信させる通信制御装置と、を備える通信装置。
【請求項10】
請求項９に記載の通信装置を複数備え、
複数の前記通信装置が、
空間光信号を互いに送受信し合うように配置された通信システム。
複数の前記通信装置が、
空間光信号を互いに送受信し合うように配置された通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、空間を伝搬する光信号を送信する送信器等に関する。
【背景技術】
【0002】
光空間通信においては、光ファイバなどの媒体を介さずに、空間を伝播する光信号（以下、空間光信号）を用いた通信が行われる。空間光信号を広範囲に送信するためには、投射光の投射角ができるだけ広い方が好ましい。例えば、位相変調型の空間光変調器を含む送光装置を用いれば、空間光変調器の変調部に設定されるパターンを制御することによって、投射角を広げることができる。送光装置を中心として多方向に空間光信号を送信できれば、空間光信号を用いた通信ネットワークを構築できる。
【0003】
特許文献１には、位相変調型の空間光変調素子を含む投射システムについて開示されている。特許文献１のシステムは、投射手段、制御手段、および反射鏡を備える。投射手段は、光源、空間光変調器、および光学系を有する。空間光変調素子は、位相変調型であり、表示情報に対応するパターンを表示させる表示部を含む。空間光変調素子は、光源から表示部に照射された光の変調光を出射する。光学系は、空間光変調素子から出射された変調光を投射する。制御手段は、上位システムから取得した表示条件に基づいて、光源および空間光変調素子を制御するための制御条件を生成する。制御手段は、生成した制御条件に基づいて、光源および空間光変調素子を制御する。反射鏡は、投射手段の投射光を、複数の表示領域に向けて反射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１８／０５６１９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の手法によれば、反射鏡による歪補正によって、十分な明るさの表示情報を複数の表示領域に歪なく投射できる。例えば、投射方向に向けて凸な曲面状の反射面を有する反射鏡（曲面ミラー）を用いれば、反射面の曲率に応じて、投射光の投射角を拡大できる。投射光のビーム径は、通信対象の位置において最適な大きさになるように調整されている。例えば、通信対象との距離が１００ｍ（メートル）の場合、その通信対象の位置で６５～７０ｍｍ（ミリメートル）のビーム径の投射光が投射される際には、投射直後における投射光のビーム径は２～７ｍｍ程度である。そのため、降雨時においては、投射直後の投射光が雨粒によって遮断され、通信対象との通信が途絶える可能性があった。
【0006】
本開示の目的は、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる送信器等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様の送信器は、第１出射器および第２出射器を有する光源と、光源から出射された光を変調する変調部を有する空間光変調器と、変調部で変調された変調光の第１光路に配置され、第１投射方向に向けて変調光を反射する第１ミラーと、変調部で変調された変調光の第２光路に配置され、第１投射方向に向けて変調光を反射する第２ミラーと、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる送信器等を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態に係る送信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図2】第１の実施形態に係る送信装置に含まれる光源の構成の一例を示す概念図である。
【図3】第１の実施形態に係る送信装置に含まれるミラーの配置例を示す概念図である。
【図4】第１の実施形態に係る送信装置に含まれるミラーの配置例を示す概念図である。
【図5】比較例の送信装置から投射された投射光に対する降雨の影響について説明するための概念図である。
【図6】第１の実施形態に係る送信装置から投射された投射光に対する降雨の影響について説明するための概念図である。
【図7】第１の実施形態に係る送信装置の制御部による光源の駆動の一例について説明するためのグラフである。
【図8】第２の実施形態に係る送信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図9】第２の実施形態に係る送信装置に含まれる光源の構成の一例を示す概念図である。
【図10】第２の実施形態に係る送信装置に含まれるミラーの配置例を示す概念図である。
【図11】第２の実施形態に係る送信装置に含まれるミラーの配置例を示す概念図である。
【図12】第３の実施形態に係る送信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図13】第３の実施形態に係る送信装置に含まれるミラーの配置例を示す概念図である。
【図14】第３の実施形態に係る送信装置に含まれるミラーの配置例を示す概念図である。
【図15】第４の実施形態に係る送信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図16】第４の実施形態に係る送信装置に含まれるミラーの配置例を示す概念図である。
【図17】第４の実施形態に係る送信装置に含まれるミラーの配置例を示す概念図である。
【図18】第４の実施形態に係る送信装置から投射される投射光の投射例を示す概念図である。
【図19】第４の実施形態に係る送信装置から投射される投射光の投射例を示す概念図である。
【図20】第４の実施形態に係る送信装置から投射される投射光の投射例を示す概念図である。
【図21】第５の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図22】第５の実施形態に係る通信装置に含まれる受信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図23】第５の実施形態の適用例に係る通信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図24】第５の実施形態の適用例に係る通信装置を含む通信システムの一例を示す概念図である。
【図25】第６の実施形態に係る送信器の構成の一例を示す概念図である。
【図26】各実施形態に係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概念図である。
【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。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の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置は、光ファイバなどの媒体を用いずに、空間を伝播する光信号（以下、空間光信号）を送受信し合う光空間通信に用いられる。本実施形態の送信装置は、空間を伝搬する光を送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の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置は、光ファイバなどの媒体を用いずに、空間を伝播する光信号（以下、空間光信号）を送受信し合う光空間通信に用いられる。本実施形態の送信装置は、空間を伝搬する光を送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、本実施形態に係る送信装置１０の構成の一例を示す概念図である。送信装置１０は、光源１１、空間光変調器１２、第１ミラー１５、第２ミラー１６、および制御部１８を備える。光源１１、空間光変調器１２、第１ミラー１５、および第２ミラー１６は、送信器１００を構成する。図１は、送信装置１０の内部構成を横方向から見た概念図である。図１は、概念的なものであり、各構成要素の形状や、構成要素間の位置関係、光の進行などを正確に表したものではない。
図１は、本実施形態に係る送信装置１０の構成の一例を示す概念図である。送信装置１０は、光源１１、空間光変調器１２、第１ミラー１５、第２ミラー１６、および制御部１８を備える。光源１１、空間光変調器１２、第１ミラー１５、および第２ミラー１６は、送信器１００を構成する。図１は、送信装置１０の内部構成を横方向から見た概念図である。図１は、概念的なものであり、各構成要素の形状や、構成要素間の位置関係、光の進行などを正確に表したものではない。
【0014】
光源１１は、制御部１８の制御に応じて、照明光１０１を出射する。照明光１０１は、２つのビームによって構成される。光源１１は、照明光１０１を出射する出射面を有する。光源１１の出射面は、空間光変調器１２の変調部１２０に向けられる。
【0015】
図２は、光源１１の構成の一例を示す概念図である。図２は、照明光１０１の進行方向に対して垂直上方の視座から、光源１１の内部を見た図である。光源１１は、出射器１１１－１、出射器１１１－２、光学系１１２－１、光学系１１２－２を含む。出射器１１１－１は、光学系１１２－１に対応付けられる。出射器１１１－２は、光学系１１２－２に対応付けられる。出射器１１１－１および出射器１１１－２から出射された光に由来する２つのビーム（空間光信号）は、同一の通信対象に向けて送信される。そのため、出射器１１１－１および出射器１１１－２から出射された光は、変調が同じである。
【0016】
光源１１に含まれる出射器１１１－１～２は、制御部１８の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光を出射する。出射器１１１－１～２から出射されるレーザ光の波長は、特に限定されない。レーザ光の波長は、用途に応じて選定されればよい。例えば、出射器１１１－１～２は、可視や赤外の波長帯のレーザ光を出射する。例えば、８００～１０００ナノメートル（ｎｍ）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。
【0017】
例えば、光源１１に含まれる出射器１１１－１～２は、面発光型レーザによって実現される。面発光型レーザの一例として、ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）があげられる。ＶＣＳＥＬ型レーザは、円形広放射のレーザ光を出射する。また、面発光型レーザの一例として、ＰＣＳＥＬ（Photonic Crystal Surface Emitting Laser）があげられる。ＰＣＳＥＬ型レーザは、円形狭放射のレーザ光を出射する。ＶＣＳＥＬ型レーザと比べて、ＰＣＳＥＬ型レーザは、均一なレーザ光を出射する。
【0018】
例えば、光源１１に含まれる出射器１１１－１～２は、ファイバアレイ型レーザによって実現される。ファイバアレイ型レーザは、レーザ光源と出射部（光学系）が、光導波路（光ファイバ）によって接続される。レーザ光源から出射されたレーザ光は、導波路を通じて、出射部から出射される。ファイバアレイ型レーザを用いれば、レーザ光源と出射部とを異なる位置に配置できる。そのため、ファイバアレイ型レーザを用いれば、出射器１１１－１～２を空間光変調器１２から離れた位置に配置できるため、光の出射部分と空間光変調器１２とを近接させても、熱的な干渉が起こりにくい。
【0019】
光学系１１２－１は、出射器１１１－１に対応付けて配置される。光学系１１２－２は、出射器１１１－２に対応付けて配置される。光学系１１２－１は、出射器１１１－１から出射されたレーザ光を、照明光１０１－１に変換する。光学系１１２－２は、出射器１１１－２から出射されたレーザ光を、照明光１０１－２に変換する。変換後の照明光１０１－１～２は、光源１１から出射される。照明光１０１－１～２は、空間光変調器１２の変調部１２０に向けて進行する。
【0020】
空間光変調器１２は、２次元の位相変調器である。空間光変調器１２は、照射された光を変調する変調部１２０を有する。本実施形態の空間光変調器１２は、反射型の変調部１２０を有する。変調部１２０には、出射器１１１－１～２から出射された照明光１０１－１～２が照射される。図１の例では、空間光変調器１２の後段に、第１ミラー１５および第２ミラー１６が配置される。
【0021】
変調部１２０の変調領域には、制御部１８の制御に応じて、投射光１０５によって表示される像に応じたパターン（位相画像）が設定される。変調部１２０に入射した照明光１０１－１～２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。照明光１０１－１～２は、変調領域で変調光１０２に変調される。変調光１０２には、照明光１０１－１に由来する変調光１０２と、照明光１０１－２に由来する変調光１０２とを含む。
【0022】
変調部１２０の変調領域は、複数の領域に分割される（タイリング）。例えば、変調領域は、所望のアスペクト比の領域（タイル）に分割される。変調領域に設定された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。各々のタイルには、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各々のタイルには、位相画像がタイリングされる。例えば、各々のタイルには、投射光によって表示される像に応じて、予め生成された位相画像が設定される。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。一方、タイルが多いほど、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。
【0023】
複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調部１２０に照明光１０１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１０２が出射される。変調光１０２は、投射光１０５または投射光１０６として投射される光（所望光を含む。変調光１０２は、第１ミラー１５の反射面１５０または第２ミラー１６の反射面１６０に向けて進行する。また、変調光１０２は、０次光Ｌ0などの不要な光成分も含む。０次光Ｌ0は、第１ミラー１５と第２ミラー１６の間の領域（不感領域）に向けて進行する。
【0024】
例えば、空間光変調器１２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１２は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調器１２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１２では、投射光１０５を投射す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１２を用いる場合、光源１１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。
【0025】
図３は、第１ミラー１５と第２ミラー１６の位置関係を示す概念図である。図３は、第１ミラー１５および第２ミラー１６を反射面側から見た概念図である。第１ミラー１５は、反射面１５０を有する。第２ミラー１６は、反射面１６０を有する。図３には、第１ミラー１５の上方に、第２ミラー１６が配置される例をあげる。第１ミラー１５の下方に、第２ミラー１６が配置されてもよい。図３には、第１ミラー１５および第２ミラー１６の周辺に、変調光１０２が反射されない領域（不感領域ＺD）を示す。第１ミラー１５と第２ミラー１６の周辺の領域に関しては、図示されていない領域も、不感領域ＺDに含まれる。
【0026】
図３には、０次光Ｌ0、所望光ＬA、所望光ＬB、ゴースト像ＧA、およびゴースト像ＧBが照射される位置の一例を示す。０次光Ｌ0は、変調光１０２に含まれる０次の回折光である。所望光ＬAおよび所望光ＬBは、変調光１０２に含まれる１次の回折光である。所望光ＬAおよび所望光ＬBは、投射対象の光である。ゴースト像ＧAは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬAに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧBは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬBに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧAおよびゴースト像ＧBは、不要な光成分（不要光）である。なお、図３には図示していないが、変調光１０２には、２次以上の回折光（高次光）が含まれる。高次光は、図３に示す領域から外れた不感領域ＺDに照射される。
【0027】
図３において、所望光ＬAは、第２ミラー１６の反射面１６０に照射される。反射面１６０に照射された所望光ＬAは、反射面１６０の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬBは、第１ミラー１５の反射面１５０に照射される。反射面１５０に照射された所望光ＬBは、反射面１５０の曲率に応じた投射角で投射される。０次光Ｌ0は、反射面１６０の近傍の不感領域ＺDに照射される。所望光ＬAのゴースト像ＧAと、所望光ＬBのゴースト像ＧBとは、不感領域ＺDに照射される。
【0028】
所望光Ｌのゴースト像Ｇは、０次光Ｌ0を中心として、所望光Ｌの点対称の位置に表れる。第１ミラー１５および第２ミラー１６は、ゴースト像Ｇが表示される領域を避けて配置される。このような配置によって、０次光Ｌ0、ゴースト像ＧA、およびゴースト像ＧBは、反射面１５０および反射面１６０には照射されない。また、変調光１０２に含まれる高次光は、図３に示す領域から外れた不感領域ＺDに照射される。そのため、０次光Ｌ0、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、および高次光は、外部に投射されない。
【0029】
図４は、第１ミラー１５と第２ミラー１６の位置関係を示す概念図である。図４は、第１ミラー１５および第２ミラー１６を上方の視座から見た断面図である。図４の紙面内において、第１ミラー１５の反射面１５０および第２ミラー１６の反射面１６０は、右方に向けられる。図４には、第１ミラー１５の前方に、第２ミラー１６が配置される例をあげる。第１ミラー１５の後方に、第２ミラー１６が配置されてもよい。
【0030】
第１ミラー１５は、曲面状の反射面１５０を有する曲面ミラーである。第１ミラー１５の凸面が、反射面１５０である。反射面１５０は、投射光１０５の投射角に応じた曲率を有する。反射面１５０は、水平面内において、投射光１０５の水平面内における投射角に応じた曲率（第１の曲率）を有する。投射光１０５は、水平面内において、反射面１５０の曲率（第１の曲率）に応じて、扇状に拡がる。反射面１５０は、鉛直面内において、投射光１０５の鉛直面内における投射角に応じた曲率（第２の曲率）を有する。投射光１０５は、鉛直面内において、反射面１５０の曲率（第２の曲率）に応じて拡がる。投射光１０５は、垂直面内において、長方形の帯状に投影される。第１ミラー１５は、空間光変調器１２の変調部１２０に反射面１５０を向けて、配置される。第１ミラー１５は、空間光変調器１２の変調部で変調された変調光１０２の光路（第１光路）に配置される。第１ミラー１５は、変調光１０２に含まれる不要な光成分（不要光）が照射される位置を避けて配置される。反射面１５０には、変調光１０２のうち、投射対象の光（所望光）が照射される。反射面１５０に照射された変調光１０２は、その反射面１５０で反射される。反射面１５０で反射された所望光は、投射光１０５として投射される。投射光１０５は、反射面１５０の曲率に応じた拡大率で、拡大される。
【0031】
第２ミラー１６は、曲面状の反射面１６０を有する曲面ミラーである。第２ミラー１６の凸面が、反射面である。反射面１６０は、投射光１０６の投射角に応じた曲率を有する。反射面１６０の曲率は、第１ミラー１５の反射面１５０の曲率と同様である。第２ミラー１６は、空間光変調器１２の変調部１２０に反射面１６０を向けて、配置される。第２ミラー１６は、変調部１２０で変調された変調光１０２の光路（第２光路）に配置される。第２ミラー１６は、変調光１０２に含まれる不要光が照射される位置を避けて配置される。反射面１６０には、変調光１０２のうち所望光が照射される。反射面１６０に照射された変調光１０２は、その反射面１６０で反射される。反射面１６０で反射された所望光は、投射光１０６として投射される。投射光１０６は、反射面１６０の曲率に応じた拡大率で、拡大される。
【0032】
反射面１５０および反射面１６０の曲率は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、反射面１５０の曲率と比べて、反射面１６０の曲率が小さくてもよい。例えば、反射面１５０の曲率と比べて、反射面１６０の曲率が大きくてもよい。
【0033】
反射面１５０および反射面１６０は、曲面状の部分を含めば、その形状に限定を加えない。例えば、反射面１５０および反射面１６０は、円柱の側面の形状を有する。例えば、反射面１５０および反射面１６０は、自由曲面や球面でもよい。例えば、反射面１５０および反射面１６０は、複数の曲面を組み合わせた形状であってもよい。例えば、反射面１５０および反射面１６０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。
【0034】
投射光１０５～１０６は、送信装置１０の筐体に開けられたスリット(図示しない)を介して、空間光信号として送信される。投射光１０５～１０６は、送信装置１０から離れるにつれて、拡がっていく。通信対象に到達する距離では、投射光１０５～１０６の投射範囲はほぼ同じである。例えば、第１ミラー１５や第２ミラー１６の後段に、レンズ（図示しない）が配置されてもよい。その場合、レンズは、第１ミラー１５および第２ミラー１６によって反射された投射光１０５～１０６が、同じ通信対象に向けて進行するという条件を満たす。レンズは、投射光１０５～１０６の広がりを制限したり、投射光１０５～１０６の広がりを拡大したりするために配置される。レンズの構造や形状は、用途に応じて決められればよい。
【0035】
制御部１８（制御手段）は、光源１１および空間光変調器１２を制御する。例えば、制御部１８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１８は、空間光変調器１２の変調部１２０に設定されたタイリングのアスペクト比に合わせて、投射される画像に対応する位相画像を変調部１２０に設定する。制御部１８は、空間光変調器１２の変調部１２０に設定された変調領域に、投射される画像に対応する位相画像を設定する。例えば、制御部１８は、画像表示や通信、測距など、用途に応じた画像に対応する位相画像を変調部１２０に設定する。投射される画像の位相画像は、記憶部（図示しない）に予め記憶させておけばよい。投射される画像の形状や大きさには、特に限定を加えない。
【0036】
制御部１８は、変調部１２０に照射される照明光１０１の位相と、その変調部１２０で反射される変調光１０２の位相との差分を決定づけるパラメータが変化するように、空間光変調器１２を制御する。例えば、パラメータは、屈折率や光路長などの光学的特性に関する値である。例えば、制御部１８は、空間光変調器１２の変調部１２０に印加する電圧を変化させることによって、変調部１２０の屈折率を調節する。位相変調型の空間光変調器１２の変調部１２０に照射された照明光１０１の位相分布は、変調部１２０の光学的特性に応じて変調される。なお、制御部１８による空間光変調器１２の駆動方法は、空間光変調器１２の変調方式に応じて決定される。
【0037】
制御部１８は、表示される画像に対応する位相画像が空間光変調器１２の変調部１２０に設定された状態で、光源１１を駆動させる。その結果、変調部１２０に位相画像が設定された状態で、光源１１から出射された照明光１０１が変調部１２０に照射される。変調部１２０に照射された照明光１０１は、変調部１２０において変調される。変調部１２０において変調された変調光１０２は、第１ミラー１５および第２ミラー１６に向けて出射される。
【0038】
また、制御部１８は、通信対象（図示しない）との間の通信のために、光源１１から出射される照明光１０１を変調させる。通信において、制御部１８は、通信用の位相画像を空間光変調器１２の変調部１２０に設定した状態で、光源１１から照明光１０１を出射させるタイミングを制御する。そのような制御によって、照明光１０１が変調される。通信における照明光１０１の変調パターンは、任意に設定される。例えば、制御部１８とは別に、通信用の構成（通信部）が追加されてもよい。その場合、制御部１８は、通信部によって設定された条件に応じて、光源１１および空間光変調器１２を制御するように構成されればよい。
【0039】
図５は、比較例の通信装置Ｔから送信された空間光信号に対する降雨の影響について説明するための概念図である。通信装置Ｔは、通信装置Ｒに向けて、単一の投射光からなる空間光信号を投射する。通信装置Ｔから送信直後の空間光信号のビーム径は、２～７ｍｍ（ミリメートル）である。通信装置Ｔと通信装置Ｒとの距離が１００ｍ（メートル）程度の場合、通信装置Ｔから送信された空間光信号のビーム径は、通信装置Ｒに到達する段階において６５～７０ｍｍ程度に拡がる。この場合、通信装置Ｔと通信装置Ｒの中間位置において、空間光信号のビーム径は３０～３５ｍｍ程度である。一般に、雨滴の大きさは、０．１～８ｍｍ程度である。そのため、空間光信号のビーム径が２～７ｍｍである送信直後の空間光信号は、雨滴によって遮断される可能性がある。それに対し、通信装置Ｔと通信装置Ｒの中間位置以降では、ビーム径が３０ｍｍを越える太さであるため、一部の光が遮断されたとしても、残りの光が通信装置Ｒまで到達できる。
【0040】
図６は、本実施形態の送信装置１０から送信された空間光信号に対する降雨の影響について説明するための概念図である。図６の例では、通信装置Ｒに向けて、送信装置１０から空間光信号（投射光）を送信する。図６の例の場合、送信装置１０は、２つのビーム（マルチビーム）からなる空間光信号を送信する。送信装置１０から送信直後の空間光信号は、１つのビームが雨滴で遮断されても、もう一方のビームが遮断されずに進行できる。また、送信装置１０から十分に離れた地点においては、空間光信号のビーム径が太くなるため、一部の光が遮断されたとしても、残りの光が通信装置Ｒまで到達できる。本実施形態では、送信装置１０の近傍ではマルチビームであり、送信装置１０から離れた位置ではビーム径が大きくなるため、雨滴の影響が及びにくい。空間光信号の遮断は、雨滴のみならず、雪や霰、雹などの天候にも左右される。本実施形態によれば、降雨に限らず、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる。
【0041】
図７は、本実施形態に係る送信装置１０の制御部１８による制御例について説明するためのグラフである。図７のグラフは、晴天や曇天などの天候の場合における送信装置１０の制御例を示す。降雨時等の天候でなければ、マルチビームを形成する必要はない。図７の例は、２つの出射器１１１－１～２を交互に駆動させる制御パターンを示す。
【0042】
図７のグラフは、駆動時間に応じた出射器１１１－１～２の出力の推移を示す。駆動時間の経過に応じた温度上昇によって、出射器１１１－１～２の出力が低下していく。そのため、図７の例では、出力の低下に応じて、使用される出射器１１１－１～２を切り替える。
【0043】
図７の例では、時刻０～ｔ1の時間帯においては、出射器１１１－１が使用される。駆動時間の経過に連れて、出射器１１１－１の出力が低下していく（実線）。時刻ｔ1において、出射器１１１－１の出力が閾値に到達する。この時点で、出射器１１１－１が停止され、出射器１１１－２が駆動される。その結果、光源１１の全体の出力が回復する。時刻ｔ1～ｔ2の時間帯においては、出射器１１１－２が使用される。駆動時間の経過に連れて、出射器１１１－２の出力が低下していく（実線）。それに対し、出射器１１１－１の出力は回復していく（破線）。時刻ｔ2において、出射器１１１－２の出力が閾値に到達すると、出射器１１１－２が停止され、出射器１１１－１が駆動される。時刻ｔ2～ｔ3の時間帯においては、出射器１１１－１が使用される。駆動時間の経過に連れて、出射器１１１－１の出力が低下していく（実線）。それに対し、出射器１１１－２の出力が回復していく（破線）。時刻ｔ3以降も、同様の制御パターンで光源１１を制御すればよい。
【0044】
図７の制御例のように、２つの出射器１１１－１～２を交互に駆動させれば、温度上昇によって出力が低下した出射器１１１を停止させて、その出射器１１１の温度を低下させることで、出力の回復が見込める。出射器１１１の数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。図７の制御例によれば、光源１１に含まれる複数の出射器１１１を順番に使用することによって、出射器１１１の温度上昇による出力低下を抑圧できる。すなわち、図７の制御例によれば、光源１１に含まれる複数の出射器１１１を、互いに独立したタイミングで駆動させることによって、出射器１１１の温度上昇による出力低下を抑圧できる。なお、異なる通信対象との間で通信し合う場合は、複数の出射器１１１を通信対象ごとのチャンネルに割り当ててもよい。
【0045】
以上のように、本実施形態に係る送信装置は、光源、空間光変調器、第１ミラー、第２ミラー、および制御部を備える。光源は、第１出射器および第２出射器を有する。空間光変調器は、光源から出射された光を変調する変調部を有する。第１ミラーは、凸状の曲面の反射面を有する。第１ミラーは、変調部で変調された変調光の第１光路に配置される。第１ミラーは、第１投射方向に反射面を向けて配置される。第１ミラーの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。第２ミラーは、凸状の曲面の反射面を有する。第２ミラーは、変調部で変調された変調光の第２光路に配置される。第２ミラーは、第１投射方向に反射面を向けて配置される。第２ミラーの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。制御部は、空間光通信に用いられる位相画像を、送信器に含まれる空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、変調部に光が照射されるように、送信器に含まれる光源を制御する。
【0046】
本実施形態では、２つの出射器から出射された光に由来する照明光を、２つの反射面で反射させることによって、空間光信号（投射光）のビームを２つに分離する。本実施形態によれば、２つのビームによって構成されたマルチビームが、空間光信号（投射光）として送信される。そのため、本実施形態によれば、降雨における雨滴によって１つのビームが遮断されたとしても、もう１つのビームが通信対象に到達する可能性が高くなる。本実施形態によれば、空間光信号（投射光）を２つのマルチビームにすることによって、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる。
【0047】
本実施形態の一態様において、第１ミラーおよび第２ミラーは、変調光に含まれる所望光のゴースト像が照射される位置と、変調光に含まれる０次光が照射される位置とを避けて配置される。本態様によれば、第１ミラーおよび第２ミラーの反射面にゴースト像や０次光などの不要光が照射されないため、第１投射方向に投射される投射光（空間光信号）から不要光を排除できる。
【0048】
本実施形態の一態様において、制御部は、光源に含まれる複数の出射器を、互いに独立したタイミングで駆動させる。本態様によれば、光源に含まれる複数の出射器を交互に用いることによって、長時間の駆動による光源の出力低下を低減できる。
【0049】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置は、第１ミラーおよび第２ミラーに加えて、第３ミラーを備える。この点において、本実施形態は、第１の実施形態とは異なる。
次に、第２の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置は、第１ミラーおよび第２ミラーに加えて、第３ミラーを備える。この点において、本実施形態は、第１の実施形態とは異なる。
【0050】
（構成）
図８は、本実施形態に係る送信装置２０の構成の一例を示す概念図である。送信装置２０は、光源２１、空間光変調器２２、第１ミラー２５、第２ミラー２６、第３ミラー２７、および制御部２８を備える。光源２１、空間光変調器２２、第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７は、送信器２００を構成する。図８は、送信装置２０の内部構成を横方向から見た概念図である。図８は、概念的なものであり、各構成要素の形状や、構成要素間の位置関係、光の進行などを正確に表したものではない。
図８は、本実施形態に係る送信装置２０の構成の一例を示す概念図である。送信装置２０は、光源２１、空間光変調器２２、第１ミラー２５、第２ミラー２６、第３ミラー２７、および制御部２８を備える。光源２１、空間光変調器２２、第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７は、送信器２００を構成する。図８は、送信装置２０の内部構成を横方向から見た概念図である。図８は、概念的なものであり、各構成要素の形状や、構成要素間の位置関係、光の進行などを正確に表したものではない。
【0051】
光源２１は、光空間通信に用いられる照明光２０１を出射する。光源２１は、照明光２０１を出射する出射面を有する。光源２１の出射面は、空間光変調器２２に向けられる。光源２１は、制御部２８の制御に応じて、空間光変調器２２の変調部２２０に向けて照明光２０１を出射する。照明光２０１は、３つのビーム（照明光２０１－１～３）によって構成される。
【0052】
図９は、光源２１の構成の一例を示す概念図である。図９は、照明光２０１の進行方向に対して垂直上方の視座から、光源２１の内部を見た図である。光源２１は、出射器２１１－１、出射器２１１－２、出射器２１１－３、光学系２１２－１、光学系２１２－２、光学系２１２－３を含む。出射器２１１－１～３は、第１の実施形態の出射器１１１－１～２と同様の構成である。出射器２１１－１は、光学系２１２－１に対応付けられる。出射器２１１－２は、光学系２１２－２に対応付けられる。出射器２１１－３は、光学系２１２－３に対応付けられる。出射器２１１－１、出射器２１１－２、および出射器２１１－３から出射された光に由来する３つのビーム（空間光信号）は、同一の通信対象に向けて送信される。そのため、出射器２１１－１、出射器２１１－２、および出射器２１１－３から出射された光は、変調が同じである。
【0053】
出射器２１１－１～３は、制御部２８の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光を出射する。光学系２１２－１は、出射器２１１－１に対応付けて配置される。光学系２１２－２は、出射器２１１－２に対応付けて配置される。光学系２１２－３は、出射器２１１－３に対応付けて配置される。光学系２１２－１は、出射器２１１－１から出射されたレーザ光を、照明光２０１－１に変換する。光学系２１２－２は、出射器２１１－２から出射されたレーザ光を、照明光２０１－２に変換する。光学系２１２－３は、出射器２１１－３から出射されたレーザ光を、照明光２０１－３に変換する。変換後の照明光２０１－１～２は、光源２１から出射される。照明光２０１－１～３は、空間光変調器２２の変調部２２０に向けて進行する。
【0054】
空間光変調器２２は、第１の実施形態の空間光変調器１２と同様の構成である。空間光変調器２２は、照射された照明光２０１を変調する変調部２２０を有する。本実施形態の空間光変調器２２は、反射型の変調部２２０を有する。変調部２２０には、少なくとも一つの変調領域が設定される。変調領域が設定された変調部２２０には、光源から出射された照明光２０１が照射される。
【0055】
変調部２２０に設定された変調領域には、制御部２８の制御に応じて、投射光２０５～２０７によって表示される像に応じたパターン（位相画像）が設定される。変調部２２０に設定された変調領域に入射した照明光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。変調領域で変調された変調光２０２は、投射光２０５、投射光２０６、または投射光２０７として投射される光（所望光）を含む。変調光２０２は、第１ミラー２５の反射面２５０、第２ミラー２６の反射面２６０、または第３ミラー２７の反射面２７０に向けて進行する。また、変調光２０２は、０次光Ｌ0などの不要な光成分も含む。０次光Ｌ0は、第１ミラー２５と第２ミラー２６の間の領域（不感領域）に向けて進行する。
【0056】
図１０は、第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７の位置関係を示す概念図である。図１０は、第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７を反射面側から見た概念図である。第１ミラー２５は、反射面２５０を有する。第２ミラー２６は、反射面２６０を有する。第３ミラー２７は、反射面２７０を有する。図１０には、第１ミラー２５の上方に、第２ミラー２６および第３ミラー２７が配置される例をあげる。第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７の位置は、任意に入れ替えられてもよい。図１０には、第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７の周辺に、変調光２０２が反射されない領域（不感領域ＺD）を図示する。第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７の周辺の領域に関して、不感領域ＺDとして図示されていない領域も、不感領域ＺDに含まれる。
【0057】
図１０には、０次光Ｌ0、所望光ＬA、所望光ＬB、所望光ＬC、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、およびゴースト像ＧCが照射される位置の一例を示す。０次光Ｌ0は、変調光２０２に含まれる０次の回折光である。所望光ＬA、所望光ＬB、および所望光ＬCは、変調光２０２に含まれる１次の回折光である。所望光ＬA、所望光ＬB、および所望光ＬCは、投射対象の光である。ゴースト像ＧAは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬAに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧBは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬBに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧCは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬCに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、およびゴースト像ＧCは、不要な光成分である。図１０には図示していないが、変調光２０２には、２次以上の回折光（高次光）が含まれる。
【0058】
図１０において、所望光ＬAは、第２ミラー２６の反射面２６０に照射される。反射面２６０に照射された所望光ＬAは、反射面２６０の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬBは、第１ミラー２５の反射面２５０に照射される。反射面２５０に照射された所望光ＬBは、反射面２５０の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬCは、第３ミラー２７の反射面２７０に照射される。反射面２７０に照射された所望光ＬCは、反射面２７０の曲率に応じた投射角で投射される。０次光Ｌ0は、第２ミラー２６の近傍の不感領域ＺDに照射される。所望光ＬAのゴースト像ＧA、所望光ＬBのゴースト像ＧB、および所望光ＬCのゴースト像ＧCは、不感領域ＺDに照射される。
【0059】
所望光Ｌのゴースト像Ｇは、０次光Ｌ0を中心として、所望光Ｌの点対称の位置に表れる。第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラーは、ゴースト像Ｇが表示される領域を避けて配置される。このような配置によって、０次光Ｌ0、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、およびゴースト像ＧCは、反射面２５０、反射面２６０、０および反射面２７０には照射されない。また、変調光２０２に含まれる高次光は、図１０に示す領域から外れた不感領域ＺDに照射される。そのため、０次光Ｌ0、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、および高次光は、外部に投射されない。
【0060】
図１１は、第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７の位置関係を示す概念図である。図１１は、第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７を上方の視座から見た断面図である。図１１の紙面内において、第１ミラー２５の反射面２５０、第２ミラー２６の反射面２６０、および第３ミラー２７の反射面２７０は、右方に向けられる。図１０には、第１ミラー２５の前方に第２ミラー２６が配置され、第２ミラー２６の前方に第３ミラー２７が配置される例をあげる。第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７が配置される順番は、任意に設定できる。例えば、第１ミラー２５の後方に第２ミラー２６が配置され、第２ミラー２６の後方に第３ミラー２７が配置されてもよい。
【0061】
第１ミラー２５は、第１の実施形態の第１ミラー１５と同様の構成である。第１ミラー２５は、曲面状の反射面２５０を有する。第１ミラー２５の凸面が、反射面２５０である。反射面２５０は、投射光２０５の投射角に応じた曲率を有する。第１ミラー２５は、空間光変調器２２の変調部２２０に反射面２５０を向けて、配置される。第１ミラー２５は、変調部２２０で変調された変調光２０２の光路（第１光路）に配置される。第１ミラー２５は、変調光２０２に含まれる不要な光成分（不要光）が照射される位置を避けて配置される。反射面２５０には、変調光２０２のうち、投射対象の光（所望光）が照射される。反射面２５０に照射された変調光２０２は、その反射面２５０で反射される。反射面２５０で反射された所望光は、投射光２０５として投射される。投射光２０５は、反射面２５０の曲率に応じた拡大率で、拡大される。
【0062】
第２ミラー２６は、第１の実施形態の第２ミラー１６と同様の構成である。第２ミラー２６は、曲面状の反射面２６０を有する曲面ミラーである。第２ミラー２６の凸面が、反射面２６０である。反射面２６０は、投射光２０６の投射角に応じた曲率を有する。第２ミラー２６は、空間光変調器２２の変調部２２０に反射面２６０を向けて、配置される。第２ミラー２６は、変調部２２０で変調された変調光２０２の光路（第２光路）に配置される。第２ミラー２６は、変調光２０２に含まれる不要光が照射される位置を避けて配置される。反射面２６０には、変調光２０２のうち所望光が照射される。反射面２６０に照射された変調光２０２は、その反射面２６０で反射される。反射面２６０で反射された所望光は、その反射面２６０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射光２０６として投射される。
【0063】
第３ミラー２７は、曲面状の反射面２７０を有する曲面ミラーである。第３ミラー２７の凸面が、反射面２７０である。反射面２７０は、投射光２０７の投射角に応じた曲率を有する。第３ミラー２７は、空間光変調器２２の変調部２２０に反射面２７０を向けて、配置される。第３ミラー２７は、変調部２２０で変調された変調光２０２の光路（第３光路）に配置される。第３ミラー２７は、変調光２０２に含まれる不要光が照射される位置を避けて配置される。反射面２７０には、変調光２０２のうち所望光が照射される。反射面２７０に照射された変調光２０２は、その反射面２７０で反射される。反射面２７０で反射された所望光は、その反射面２７０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射光２０７として投射される。
【0064】
投射光２０５～２０７は、送信装置２０の筐体に開けられたスリット(図示しない)を介して、空間光信号として送信される。投射光２０５～２０７は、送信装置２０から離れるにつれて、拡がっていく。通信対象に到達する距離では、投射光２０５～２０７の投射範囲はほぼ同じである。例えば、第１ミラー２５や第２ミラー２６、第３ミラー２７の後段に、レンズ（図示しない）が配置されてもよい。レンズは、投射光２０５～２０７の広がりを制限したり、投射光２０５～２０７の広がりを拡大したりするために配置される。レンズの構造や形状は、用途に応じて決められればよい。
【0065】
制御部２８は、第１の実施形態の制御部１８と同様の構成である。制御部２８は、光源２１および空間光変調器２２を制御する。例えば、制御部２８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２８は、空間光変調器２２の変調部２２０に設定されたタイリングのアスペクト比に合わせて、投射される画像に対応する位相画像を変調部２２０に設定する。制御部２８は、空間光変調器２２の変調部２２０に設定された変調領域に、投射される画像に対応する位相画像を設定する。
【0066】
制御部２８は、表示される画像に対応する位相画像が変調部２２０に設定された状態で、光源２１を駆動させる。その結果、空間光変調器２２の変調部２２０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源２１から出射された照明光２０１が空間光変調器２２の変調部２２０に照射される。空間光変調器２２の変調部２２０に照射された照明光２０１は、空間光変調器２２の変調部２２０において変調される。変調部２２０において変調された変調光２０２は、第１ミラー２５、第２ミラー２６、および第３ミラー２７に向けて出射される。
【0067】
また、制御部２８は、通信対象（図示しない）との間の通信のために、光源２１から出射される照明光２０１を変調させる。通信において、制御部２８は、通信用の位相画像を空間光変調器２２の変調部２２０に設定した状態で、光源２１から照明光２０１を出射させるタイミングを制御する。そのような制御によって、照明光２０１が変調される。通信における照明光２０１の変調パターンは、任意に設定される。例えば、制御部２８とは別に、通信用の構成（通信部）が追加されてもよい。その場合、制御部２８は、通信部によって設定された条件に応じて、光源２１および空間光変調器２２を制御するように構成されればよい。
【0068】
本実施形態の送信装置２０は、光源２１に含まれる３つの出射器２１１－１～３から出射された光に基づく空間光信号（投射光２０５～２０７）を送信する。第１の実施形態と比べて、本実施形態の方が、空間光信号のビームの数が多い。そのため、第１の実施形態と比べて、本実施形態の方が、送信装置２０から送信直後の空間光信号が雨滴などの影響を受けにくい。
【0069】
以上のように、本実施形態に係る送信装置は、光源、空間光変調器、第１ミラー、第２ミラー、第３ミラー、および制御部を備える。光源は、第１出射器、第２出射器、および第３出射器を有する。空間光変調器は、光源から出射された光を変調する変調部を有する。第１ミラーは、凸状の曲面の反射面を有する。第１ミラーは、変調部で変調された変調光の第１光路に配置される。第１ミラーは、第１投射方向に反射面を向けて配置される。第１ミラーの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。第２ミラーは、凸状の曲面の反射面を有する。第２ミラーは、変調部で変調された変調光の第２光路に配置される。第２ミラーは、第１投射方向に反射面を向けて配置される。第２ミラーの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。第３ミラーは、凸状の曲面の反射面を有する。第３ミラーは、変調部で変調された変調光の第３光路に配置される。第３ミラーは、第１投射方向に反射面を向けて配置される。第３ミラーの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。制御部は、空間光通信に用いられる位相画像を、送信器に含まれる空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、変調部に光が照射されるように、送信器に含まれる光源を制御する。
【0070】
本実施形態では、３つの出射器から出射された光に由来する照明光を、３つの反射面で反射させることによって、空間光信号（投射光）のビームを３つに分離する。本実施形態によれば、３つのビームによって構成されたマルチビームが、空間光信号（投射光）として送信される。本実施形態によれば、空間光信号（投射光）を３つのマルチビームにすることによって、第１の実施形態よりも、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる。
【0071】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置の第１ミラーは、２つの曲面が組み合わされたミラーを２つ備える。本実施形態のミラーは、第２の実施形態に適用されてもよい。
次に、第３の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置の第１ミラーは、２つの曲面が組み合わされたミラーを２つ備える。本実施形態のミラーは、第２の実施形態に適用されてもよい。
【0072】
（構成）
図１２は、本実施形態に係る送信装置３０の構成の一例を示す概念図である。送信装置３０は、光源３１、空間光変調器３２、第１ミラー３５、第２ミラー３６、および制御部３８を備える。光源３１、空間光変調器３２、第１ミラー３５、および第２ミラー３６は、送信器３００を構成する。図１２は、送信装置３０の内部構成を横方向から見た概念図である。図１２は、概念的なものであり、各構成要素の形状や、構成要素間の位置関係、光の進行などを正確に表したものではない。
図１２は、本実施形態に係る送信装置３０の構成の一例を示す概念図である。送信装置３０は、光源３１、空間光変調器３２、第１ミラー３５、第２ミラー３６、および制御部３８を備える。光源３１、空間光変調器３２、第１ミラー３５、および第２ミラー３６は、送信器３００を構成する。図１２は、送信装置３０の内部構成を横方向から見た概念図である。図１２は、概念的なものであり、各構成要素の形状や、構成要素間の位置関係、光の進行などを正確に表したものではない。
【0073】
光源３１は、４つの出射器（第１出射器、第２出射器、第３出射器、第４出射器）を有する。４つの出射器の各々には、光学系が１つずつ配置される。すなわち、光源３１は、出射器と光学系を４組有する。例えば、光源３１は、４つの出射器が１列に並べられた構造を有する。例えば、光源３１は、４つの出射器が２行２列に配列された構造を有する。光源３１の構造の詳細については省略する。光源３１は、照明光３０１を出射する出射面を有する。光源３１の出射面は、空間光変調器３２に向けられる。光源３１は、制御部３８の制御に応じて、空間光変調器２２の変調部３２０に向けて、照明光３０１を出射する。照明光３０１は、４つのビームによって構成される。
【0074】
空間光変調器３２は、第１の実施形態の空間光変調器１２と同様の構成である。空間光変調器３２は、照射された光を変調する変調部３２０を有する。本実施形態の空間光変調器３２は、反射型の変調部３２０を有する。変調部３２０の変調領域には、光源３１から出射された照明光３０１が照射される。
【0075】
変調部３２０に設定された変調領域には、制御部３８の制御に応じて、投射光３０５～３０６によって表示される像に応じたパターン（位相画像）が設定される。変調領域は、反射面ごとに設定されてもよいし、複数の反射面に共通であってもよい。変調領域に入射した照明光３０１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。変調領域で変調された変調光３０２は、投射光３０５または投射光３０６として投射される光（所望光）を含む。また、変調光３０２は、０次光Ｌ0などの不要な光成分も含む。０次光Ｌ0は、第１ミラー３５と第２ミラー３６の間の領域（不感領域）に向けて進行する。変調領域で変調された変調光３０２は、後段に配置された第１ミラー３５および第２ミラー３６に向けて進行する。図１２の例では、空間光変調器３２の後段に、第１ミラー３５および第２ミラー３６が配置される。後述するように、第１ミラー３５および第２ミラー３６は、２つの反射面を有する。
【0076】
図１３は、第１ミラー３５と第２ミラー３６の位置関係を示す概念図である。図１３は、第１ミラー３５および第２ミラー３６を反射面側から見た概念図である。第１ミラー３５の反射面３５０は、反射面３５１および反射面３５２によって構成される。反射面３５１および反射面３５２の各々は、凸状の反射面である。第２ミラー３６の反射面３６０は、反射面３６１および反射面３６２を有する。反射面３６１および反射面３６２の各々は、凸状の反射面である。図１３には、第１ミラー３５の上方に、第２ミラー３６が配置される例をあげる。第１ミラー３５と第２ミラー３６の位置は、任意に入れ替えられてもよい。図１３には、第１ミラー３５および第２ミラー３６の周辺に、変調光３０２が反射されない領域（不感領域ＺD）を図示する。第１ミラー３５および第２ミラー３６の周辺の領域に関して、不感領域ＺDとして図示されていない領域も、不感領域ＺDに含まれる。
【0077】
図１３には、０次光Ｌ0、所望光ＬA、所望光ＬB、所望光ＬC、所望光ＬD、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、およびゴースト像ＧDが照射される位置の一例を示す。０次光Ｌ0は、変調光３０２に含まれる０次の回折光である。所望光ＬA、所望光ＬB、所望光ＬC、および所望光ＬDは、変調光３０２に含まれる１次の回折光である。所望光ＬA、所望光ＬB、所望光ＬC、および所望光ＬDは、投射対象の光である。ゴースト像ＧAは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬAに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧBは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬBに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧCは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬCに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧDは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬDに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、およびゴースト像ＧDは、不要な光成分である。なお、図１３には図示していないが、変調光３０２には、２次以上の回折光（高次光）が含まれる。
【0078】
図１３において、所望光ＬAは、第２ミラー３６の反射面３６２に照射される。反射面３６２に照射された所望光ＬAは、反射面３６２の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬBは、第２ミラー３６の反射面３６１に照射される。反射面３６１に照射された所望光ＬBは、反射面３６１の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬCは、第１ミラー３５の反射面３５２に照射される。反射面３５２に照射された所望光ＬCは、反射面３５２の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬDは、第１ミラー３５の反射面３５１に照射される。反射面３５１に照射された所望光ＬDは、反射面３５１に対する入射角度に応じた投射角で投射される。０次光Ｌ0は、第２ミラー３６の近傍の不感領域ＺDに照射される。所望光ＬAのゴースト像ＧA、所望光ＬBのゴースト像ＧB、所望光ＬCのゴースト像ＧC、および所望光ＬDのゴースト像ＧDは、不感領域ＺDに照射される。
【0079】
所望光Ｌのゴースト像Ｇは、０次光Ｌ0を中心として、所望光Ｌの点対称の位置に表れる。そのため、第１ミラー３５および第２ミラー３６は、ゴースト像Ｇが表示される領域を避けて配置される。このような構成によって、０次光Ｌ0、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、およびゴースト像ＧDは、反射面３５１、反射面３５２、反射面３６１、および反射面３６２には照射されない。また、変調光３０２に含まれる高次光は、図１３に示す領域から外れた不感領域に照射される。そのため、０次光Ｌ0、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、ゴースト像ＧD、および高次光は、外部に投射されない。
【0080】
図１４は、第１ミラー３５と第２ミラー３６の位置関係を示す概念図である。図１４は、第１ミラー３５および第２ミラー３６を上方の視座から見た断面図である。図１４の紙面内において、第１ミラー３５の反射面３５０（反射面３５１、反射面３５２）は、右方に向けられる。同様に、第２ミラー３６の反射面３６０（反射面３６１、反射面３６２）は、右方に向けられる。
【0081】
第１ミラー３５は、曲面状の反射面３５０を有する曲面ミラーである。反射面３５０は、２つの反射面（反射面３５１、反射面３５２）によって構成される。第１ミラー３５の２つの凸面が、反射面３５１および反射面３５２である。反射面３５１および反射面３５２は、投射光３０５の投射角に応じた曲率を有する。
【0082】
第１ミラー３５は、空間光変調器３２の変調部３２０に反射面３５０（反射面３５１、反射面３５２）を向けて、配置される。第１ミラー３５は、変調部３２０に設定された変調領域で変調された変調光３０２の光路（第１光路）に配置される。第１ミラー３５は、変調光３０２に含まれる不要光が照射される位置を避けて配置される。反射面３５０（反射面３５１、反射面３５２）には、変調光３０２のうち所望光が照射される。反射面３５０に照射された変調光３０２は、反射面３５１または反射面３５２で反射される。反射面３５０で反射された所望光は、投射光３０５として投射される。投射光３０５は、反射面３５０（反射面３５１、反射面３５２）の曲率に応じた拡大率で、拡大される。
【0083】
第２ミラー３６は、曲面状の反射面３６０を有する曲面ミラーである。反射面３６０は、２つの反射面（反射面３６１、反射面３６２）によって構成される。第２ミラー３６の２つの凸面が、反射面３６１および反射面３６２である。反射面３６１および反射面３６２は、投射光３０６の投射角に応じた曲率を有する。
【0084】
第２ミラー３６は、空間光変調器３２の変調部３２０に反射面３６０（反射面３６１、反射面３６２）を向けて、配置される。第２ミラー３６は、変調部３２０に設定された変調領域で変調された変調光３０２の光路（第２光路）に配置される。第２ミラー３６は、変調光３０２に含まれる不要光が照射される位置を避けて配置される。反射面３６０（反射面３６１、反射面３６２）には、変調光３０２のうち所望光が照射される。反射面３６０に照射された変調光３０２は、反射面３６１または反射面３６２で反射される。反射面３６０で反射された所望光は、投射光３０６として投射される。投射光３０６は、反射面３６０（反射面３６１、反射面３６２）の曲率に応じた拡大率で、拡大される。
【0085】
反射面３５１、反射面３５２、反射面３６１、および反射面３６２は、曲面状の部分を含めば、その形状に限定を加えない。例えば、反射面３５１、反射面３５２、反射面３６１、および反射面３６２は、円柱の側面の形状を有する。例えば、反射面３５１、反射面３５２、反射面３６１、および反射面３６２は、自由曲面や球面でもよい。例えば、反射面３５１、反射面３５２、反射面３６１、および反射面３６２は、複数の曲面を組み合わせた形状であってもよい。例えば、反射面３５１、反射面３５２、反射面３６１、および反射面３６２は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。
【0086】
投射光３０５および投射光３０６は、送信装置３０の筐体に開けられたスリット(図示しない)を介して、空間光信号として送信される。投射光３０５および投射光３０６は、送信装置３０から離れるにつれて、拡がっていく。通信対象に到達する距離では、投射光３０５～３０６の投射範囲はほぼ同じである。例えば、第１ミラー３５や第２ミラー３６の後段に、投射光３０５や投射光３０６の広がりを制限したり、投射光３０５や投射光３０６の広がりを拡大したりするためのレンズ（図示しない）が配置されてもよい。
【0087】
制御部３８は、第１の実施形態の制御部１８と同様の構成である。制御部３８は、光源３１および空間光変調器３２を制御する。例えば、制御部３８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３８は、空間光変調器３２の変調部３２０に設定されたタイリングのアスペクト比に合わせて、投射される画像に対応する位相画像を変調部３２０に設定する。制御部３８は、空間光変調器３２の変調部３２０に設定された変調領域に、投射される画像に対応する位相画像を設定する。例えば、制御部３８は、画像表示や通信、測距など、用途に応じた画像に対応する位相画像を変調部３２０に設定する。投射される画像の位相画像は、記憶部（図示しない）に予め記憶させておけばよい。投射される画像の形状や大きさには、特に限定を加えない。
【0088】
制御部３８は、表示される画像に対応する位相画像が変調部３２０に設定された状態で、光源３１を駆動させる。その結果、空間光変調器３２の変調部３２０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源３１から出射された照明光３０１が空間光変調器３２の変調部３２０に照射される。空間光変調器３２の変調部３２０に照射された照明光３０１は、空間光変調器３２の変調部３２０において変調される。変調部３２０において変調された変調光３０２は、第１ミラー３５および第２ミラー３６に向けて出射される。
【0089】
また、制御部３８は、通信対象（図示しない）との間の通信のために、光源３１から出射される照明光３０１を変調させる。通信において、制御部３８は、通信用の位相画像を空間光変調器３２の変調部３２０に設定した状態で、光源３１から照明光３０１を出射させるタイミングを制御する。そのような制御によって、照明光３０１が変調される。通信における照明光３０１の変調パターンは、任意に設定される。例えば、制御部３８とは別に、通信用の構成（通信部）が追加されてもよい。その場合、制御部３８は、通信部によって設定された条件に応じて、光源３１および空間光変調器３２を制御するように構成されればよい。
【0090】
以上のように、本実施形態に係る送信装置は、光源、空間光変調器、第１ミラー、第２ミラー、および制御部を備える。光源は、第１出射器、第２出射器、第３出射器、および第４出射器を有する。空間光変調器は、光源から出射された光を変調する変調部を有する。第１ミラーは、凸状の曲面の反射面を２つ有する。第１ミラーは、変調部で変調された変調光の第１光路に配置される。第１ミラーは、２つの反射面を第１投射方向に向けて配置される。第２ミラーは、凸状の曲面の反射面を２つ有する。第２ミラーは、変調部で変調された変調光の第２光路に配置される。第２ミラーは、２つの反射面を第１投射方向に向けて配置される。第１出射器、第２出射器、第３出射器、および第４出射器から出射された光に由来する変調光は、第１ミラーおよび第２ミラーが有する４つの反射面のうちいずれかに照射される。第１ミラーの２つの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。第２ミラーの２つの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。制御部は、空間光通信に用いられる位相画像を、送信器に含まれる空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、変調部に光が照射されるように、送信器に含まれる光源を制御する。
【0091】
本実施形態では、４つの出射器から出射された光に由来する照明光を、４つの反射面で反射させることによって、空間光信号（投射光）のビームを４つに分離する。本実施形態によれば、４つのビームによって構成されたマルチビームが、空間光信号（投射光）として送信される。本実施形態によれば、空間光信号（投射光）を４つのマルチビームにすることによって、第１～第２の実施形態よりも、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる。
【0092】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置は、第１の実施形態の光源が第３の実施形態の光源によって置換された例である。
次に、第４の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置は、第１の実施形態の光源が第３の実施形態の光源によって置換された例である。
【0093】
（構成）
図１５は、本実施形態に係る送信装置４０の構成の一例を示す概念図である。送信装置４０は、光源４１、空間光変調器４２、第１ミラー４５、第２ミラー４６、および制御部４８を備える。光源４１、空間光変調器４２、第１ミラー４５、および第２ミラー４６は、送信器４００を構成する。図１５は、送信装置４０の内部構成を横方向から見た概念図である。図１５は、概念的なものであり、各構成要素の形状や、構成要素間の位置関係、光の進行などを正確に表したものではない。
図１５は、本実施形態に係る送信装置４０の構成の一例を示す概念図である。送信装置４０は、光源４１、空間光変調器４２、第１ミラー４５、第２ミラー４６、および制御部４８を備える。光源４１、空間光変調器４２、第１ミラー４５、および第２ミラー４６は、送信器４００を構成する。図１５は、送信装置４０の内部構成を横方向から見た概念図である。図１５は、概念的なものであり、各構成要素の形状や、構成要素間の位置関係、光の進行などを正確に表したものではない。
【0094】
光源４１は、第３の実施形態の光源３１と同様の構成である。光源４１は、４つの出射器（第１出射器、第２出射器、第３出射器、第４出射器）を有する。４つの出射器の各々には、光学系が１つずつ配置される。すなわち、光源４１は、出射器と光学系を４組有する。光源４１は、照明光４０１を出射する出射面を有する。光源４１の出射面は、空間光変調器４２に向けられる。光源４１は、制御部４８の制御に応じて、空間光変調器４２の変調部４２０に向けて、照明光４０１を出射する。照明光４０１は、４つのビームによって構成される。
【0095】
空間光変調器４２は、第１の実施形態の空間光変調器１２と同様の構成である。空間光変調器４２は、照射された光を変調する変調部４２０を有する。本実施形態の空間光変調器４２は、反射型の変調部４２０を有する。変調部４２０の変調領域には、光源４１から出射された照明光４０１が照射される。
【0096】
変調部４２０に設定された変調領域には、制御部４８の制御に応じて、投射光４０５～４０６によって表示される像に応じたパターン（位相画像）が設定される。変調領域は、反射面ごとに設定されてもよいし、複数の反射面に共通であってもよい。変調領域に入射した照明光４０１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。変調領域で変調された変調光４０２は、投射光４０５または投射光４０６として投射される光（所望光）を含む。また、変調光４０２は、０次光Ｌ0などの不要な光成分も含む。０次光Ｌ0は、第１ミラー４５と第２ミラー４６の間の領域（不感領域）に向けて進行する。変調領域で変調された変調光４０２は、後段に配置された第１ミラー４５または第２ミラー４６に向けて進行する。後述するように、第１ミラー４５および第２ミラー４６は、２つの反射面を有する。
【0097】
図１６は、第１ミラー４５と第２ミラー４６の位置関係を示す概念図である。図１６は、第１ミラー４５および第２ミラー４６を反射面側から見た概念図である。第１ミラー４５の反射面４５０および第２ミラー４６の反射面４６０は、凸状の反射面である。図１６には、第１ミラー４５および第２ミラー４６の周辺に、変調光４０２が反射されない領域（不感領域ＺD）を図示する。
【0098】
図１６には、０次光Ｌ0、所望光ＬA、所望光ＬB、所望光ＬC、所望光ＬD、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、およびゴースト像ＧDが照射される位置の一例を示す。０次光Ｌ0は、変調光４０２に含まれる０次の回折光である。所望光ＬAおよび所望光ＬBは、変調光４０２に含まれる１次の回折光である。所望光ＬA、所望光ＬB、所望光ＬC、および所望光ＬDは、投射対象の光である。ゴースト像ＧAは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬAに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧBは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬBに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧCは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬCに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧDは、０次光Ｌ0を中心として、所望光ＬDに対して点対称の位置に表れる光である。ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、およびゴースト像ＧDは、不要な光成分である。なお、図１６には図示していないが、変調光４０２には、２次以上の回折光（高次光）が含まれる。
【0099】
図１６において、所望光ＬAは、第２ミラー４６の反射面４６０に照射される。反射面４６０に照射された所望光ＬAは、反射面４６０の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬBは、第１ミラー４５の反射面４５０に照射される。反射面４５０に照射された所望光ＬBは、反射面４５０の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬCは、第１ミラー４５の反射面４５０に照射される。反射面４５０に照射された所望光ＬCは、反射面４５０の曲率に応じた投射角で投射される。所望光ＬDは、第２ミラー４６の反射面４６０に照射される。反射面４６０に照射された所望光ＬDは、反射面４６０に対する入射角度に応じた投射角で投射される。０次光Ｌ0は、第２ミラー４６の近傍の不感領域ＺDに照射される。所望光ＬAのゴースト像ＧA、所望光ＬBのゴースト像ＧB、所望光ＬCのゴースト像ＧC、および所望光ＬDのゴースト像ＧDは、不感領域ＺDに照射される。
【0100】
所望光Ｌのゴースト像Ｇは、０次光Ｌ0を中心として、所望光Ｌの点対称の位置に表れる。そのため、第１ミラー４５および第２ミラー４６は、ゴースト像Ｇが表示される領域を避けて配置される。このような構成によって、０次光Ｌ0、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、およびゴースト像ＧDは、反射面４５０および反射面４６０には照射されない。また、変調光４０２に含まれる高次光は、図１６に示す領域から外れた不感領域に照射される。そのため、０次光Ｌ0、ゴースト像ＧA、ゴースト像ＧB、ゴースト像ＧC、ゴースト像ＧD、および高次光は、外部に投射されない。
【0101】
図１７は、第１ミラー４５と第２ミラー４６の位置関係を示す概念図である。図１７は、第１ミラー４５および第２ミラー４６を上方の視座から見た断面図である。図１７の紙面内において、第１ミラー４５の反射面４５０は、右方に向けられる。同様に、第２ミラー４６の反射面４６０は、右方に向けられる。
【0102】
第１ミラー４５は、曲面状の反射面４５０を有する曲面ミラーである。第１ミラー４５の凹面が、反射面４５０である。反射面４５０は、投射光４０５の投射角に応じた曲率を有する。反射面４５０は、曲面状の部分を含めば、その形状に限定を加えない。例えば、反射面４５０は、円柱の側面の形状を有する。例えば、反射面４５０は、自由曲面や球面でもよい。例えば、反射面４５０は、複数の曲面を組み合わせた形状であってもよい。例えば、反射面４５０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。
【0103】
第１ミラー４５は、空間光変調器４２の変調部４２０に反射面４５０を向けて、配置される。第１ミラー４５は、変調部４２０で変調された変調光４０２の光路（第１光路）に配置される。第１ミラー４５は、変調光４０２に含まれる不要な光成分（不要光）が照射される位置を避けて配置される。反射面４５０には、変調光４０２のうち、投射対象の光（所望光）が照射される。反射面４５０に照射された変調光４０２は、その反射面４５０で反射される。反射面４５０で反射された所望光は、投射光４０５として投射される。
【0104】
第２ミラー４６は、曲面状の反射面４６０を有する曲面ミラーである。第２ミラー４６の凸面が、反射面４６０である。反射面４６０は、投射光４０６の投射角に応じた曲率を有する。反射面４６０は、曲面状の部分を含めば、その形状に限定を加えない。例えば、反射面４６０は、円柱の側面の形状を有する。例えば、反射面４６０は、自由曲面や球面でもよい。例えば、反射面４６０は、複数の曲面を組み合わせた形状であってもよい。例えば、反射面４６０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。
【0105】
第２ミラー４６は、空間光変調器４２の変調部４２０に反射面４６０を向けて、配置される。第２ミラー４６は、対応付けられた変調領域で変調された変調光４０２の光路（第２光路）に配置される。第２ミラー４６は、変調光４０２に含まれる不要な光成分（不要光）が照射される位置を避けて配置される。反射面４６０には、変調光４０２のうち、投射対象の光（所望光）が照射される。反射面４６０に照射された変調光４０２は、その反射面４６０で反射される。反射面４６０で反射された所望光は、その反射面４６０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射光４０６として投射される。
【0106】
投射光４０５および投射光４０６は、送信装置４０の筐体に開けられたスリット(図示しない)を介して、空間光信号として送信される。投射光４０５および投射光４０６は、送信装置４０から離れるにつれて、拡がっていく。通信対象に到達する距離では、投射光４０５～４０６の投射範囲はほぼ同じである。例えば、第１ミラー４５や第２ミラー４６の後段に、投射光４０５～４０６の広がりを制限したり、投射光４０５～４０６の広がりを拡大したりするためのレンズ（図示しない）が配置されてもよい。
【0107】
制御部４８は、第１の実施形態の制御部１８と同様の構成である。制御部４８は、光源４１および空間光変調器４２を制御する。例えば、制御部４８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４８は、空間光変調器４２の変調部４２０に設定されたタイリングのアスペクト比に合わせて、投射される画像に対応する位相画像を変調部４２０に設定する。制御部４８は、空間光変調器４２の変調部４２０に設定された変調領域に、投射される画像に対応する位相画像を設定する。例えば、制御部４８は、画像表示や通信、測距など、用途に応じた画像に対応する位相画像を変調部４２０に設定する。投射される画像の位相画像は、記憶部（図示しない）に予め記憶させておけばよい。投射される画像の形状や大きさには、特に限定を加えない。
【0108】
制御部４８は、表示される画像に対応する位相画像が変調部４２０に設定された状態で、光源４１を駆動させる。その結果、空間光変調器４２の変調部４２０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源４１から出射された照明光４０１が空間光変調器４２の変調部４２０に照射される。空間光変調器４２の変調部４２０に照射された照明光４０１は、空間光変調器４２の変調部４２０において変調される。変調部４２０において変調された変調光４０２は、第１ミラー４５および第２ミラー４６に向けて出射される。
【0109】
また、制御部４８は、通信対象（図示しない）との間の通信のために、光源４１から出射される照明光４０１を変調させる。通信において、制御部４８は、通信用の位相画像を空間光変調器４２の変調部４２０に設定した状態で、光源４１から照明光４０１を出射させるタイミングを制御する。そのような制御によって、照明光４０１が変調される。通信における照明光４０１の変調パターンは、任意に設定される。例えば、制御部４８とは別に、通信用の構成（通信部）が追加されてもよい。その場合、制御部４８は、通信部によって設定された条件に応じて、光源４１および空間光変調器４２を制御するように構成されればよい。
【0110】
本実施形態では、４つの出射器から出射された照明光に由来する照明光を、２つの反射面で反射させることによって、空間光信号（投射光）のビームを４つに分離する。その結果、本実施形態によれば、４つのビームによって構成されたマルチビームが、空間光信号（投射光）として送信される。本実施形態によれば、空間光信号（投射光）を４つのマルチビームにすることによって、第１～第２の実施形態よりも、雨滴などの天候の影響を受けにくくなる。
【0111】
図１８～図２０は、送信装置４０から送信される空間光信号のイメージを示す概念図である。図１８～図２０の例は、空間光信号を構成するビームの割り振り方のバリエーションを示す。図１８～図２０の例は、第３の実施形態の送信装置３０から送信される空間光信号にも適用できる。
【0112】
図１８は、空間光信号を構成する４つのビームを、１つのチャンネル（ＣＨ１）で送信する例である。図１８の例では、４つのビームによって構成される空間光信号を用いて、単一の通信対象との間で通信し合う。図１８の例によれば、４つのビームからなるマルチビームによって構成される空間光信号を用いることで、２～３つのビームからなるマルチビームを用いる第１～第２の実施形態と比較して、雨滴等の影響による通信の遮断をより低減できる。
【0113】
図１９は、空間光信号を構成する４つのビームを、２つのチャンネル（ＣＨ１、ＣＨ２）で送信する例である。図１９は、縦方向に並んだ２つのビームを組み合わせて、１つのチャンネルとする例である。図１９の例では、４つのビームによって構成される空間光信号を用いて、２つの通信対象との間で通信し合う。図１９の例によれば、２つのビームからなるマルチビームによって構成される空間光信号を、２つの通信対象に向けて独立して送信できる。
【0114】
図２０は、空間光信号を構成する４つのビームを、２つのチャンネル（ＣＨ１、ＣＨ２）で送信する例である。図２０は、斜向かいの位置関係にある２つのビームを襷掛けで組み合わせて、１つのチャンネルとする例である。図２０の例では、４つのビームによって構成される空間光信号を用いて、２つの通信対象との間で通信し合う。図２０の例によれば、襷掛けで組み合わされた２つのビームからなるマルチビームによって構成される空間光信号を、２つの通信対象に向けて独立して送信できる。
【0115】
以上のように、本実施形態に係る送信装置は、光源、空間光変調器、第１ミラー、第２ミラー、および制御部を備える。光源は、第１出射器、第２出射器、第３出射器、および第４出射器を有する。空間光変調器は、光源から出射された光を変調する変調部を有する。第１ミラーは、凸状の曲面の反射面を有する。第１ミラーは、変調部で変調された変調光の第１光路に配置される。第１ミラーは、第１投射方向に反射面を向けて配置される。第２ミラーは、凸状の曲面の反射面を有する。第２ミラーは、変調部で変調された変調光の第２光路に配置される。第２ミラーは、第１投射方向に反射面を向けて配置される。第１出射器、第２出射器、第３出射器、および第４出射器から出射された光に由来する変調光は、第１ミラーおよび第２ミラーの各々が有する反射面のうちいずれかに照射される。第１ミラーの２つの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。第２ミラーの２つの反射面は、第１投射方向に向けて、変調光を反射する。制御部は、空間光通信に用いられる位相画像を、送信器に含まれる空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、変調部に光が照射されるように、送信器に含まれる光源を制御する。
【0116】
本実施形態では、４つの出射器から出射された光に由来する照明光を、２つの反射面で反射させることによって、空間光信号（投射光）のビームを４つに分離する。本実施形態によれば、４つのビームによって構成されたマルチビームが、空間光信号（投射光）として送信される。本実施形態によれば、空間光信号（投射光）を４つのマルチビームにすることによって、第１～第２の実施形態よりも、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる。また、本実施形態によれば、第３の実施形態と比べて、ミラーの構造が簡易になる。
【0117】
（第５の実施形態）
次に、第５の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、受信装置と送信装置とを組み合わせた構成である。送信装置は、第１～第４のうちいずれかの実施形態の構成である。受信装置は、空間光信号を受信する。以下においては、ボールレンズを含む受光機能を備えた受信装置の例をあげる。なお、本実施形態の通信装置は、ボールレンズを含まない受光機能を含む受信装置を備えてもよい。
次に、第５の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、受信装置と送信装置とを組み合わせた構成である。送信装置は、第１～第４のうちいずれかの実施形態の構成である。受信装置は、空間光信号を受信する。以下においては、ボールレンズを含む受光機能を備えた受信装置の例をあげる。なお、本実施形態の通信装置は、ボールレンズを含まない受光機能を含む受信装置を備えてもよい。
【0118】
図２１は、本実施形態に係る通信装置５０の構成の一例を示す概念図である。通信装置５０は、送信装置５１、通信制御装置５５、および受信装置５７を備える。通信装置５０は、外部の通信対象と空間光信号を送受信し合う。そのため、通信装置５０には、空間光信号を送受信するための開口や窓が形成される。
【0119】
送信装置５１は、第１～第４に係る実施形態の送信装置のうちいずれかである。送信装置５１は、通信制御装置５５から制御信号を取得する。送信装置５１は、制御信号に応じた空間光信号を投射する。送信装置５１から投射された空間光信号は、その空間光信号の送信先の通信対象（図示しない）によって受光される。
【0120】
通信制御装置５５は、受信装置５７から出力された信号を取得する。通信制御装置５５は、取得した信号に応じた処理を実行する。通信制御装置５５が実行する処理については、特に限定を加えない。通信制御装置５５は、実行した処理に応じた光信号を送信するための制御信号を、送信装置５１に出力する。例えば、通信制御装置５５は、受信装置５７が受信した信号に含まれる情報に応じて、予め決められた条件に基づく処理を実行する。例えば、通信制御装置５５は、受信装置５７が受信した信号に含まれる情報に応じて、通信装置５０の管理者によって指定された処理を実行する。
【0121】
受信装置５７は、通信対象（図示しない）から送信された空間光信号を受信する。受信装置５７は、受信した空間光信号を電気信号に変換する。受信装置５７は、変換後の電気信号を通信制御装置５５に出力する。例えば、受信装置５７は、ボールレンズを含む受光機能を備える。また、受信装置５７は、ボールレンズを含まない受光機能を有してもよい。
【0122】
〔受信装置〕
次に、受信装置５７の構成について図面を参照しながら説明する。図２２は、受信装置５７の構成の一例について説明するための概念図である。受信装置５７は、ボールレンズ５７１、受光素子５７３、および受信回路５７５を備える。図２２は、受信装置５７の内部構成を横方向から見た側面図である。受信回路５７５の位置については、特に限定を加えない。受信回路５７５は、受信装置５７の内部に配置されてもよいし、受信装置５７の外部に配置されてもよい。また、受信回路５７５の機能を通信制御装置５５に含めてもよい。
次に、受信装置５７の構成について図面を参照しながら説明する。図２２は、受信装置５７の構成の一例について説明するための概念図である。受信装置５７は、ボールレンズ５７１、受光素子５７３、および受信回路５７５を備える。図２２は、受信装置５７の内部構成を横方向から見た側面図である。受信回路５７５の位置については、特に限定を加えない。受信回路５７５は、受信装置５７の内部に配置されてもよいし、受信装置５７の外部に配置されてもよい。また、受信回路５７５の機能を通信制御装置５５に含めてもよい。
【0123】
ボールレンズ５７１は、球形のレンズである。ボールレンズ５７１は、通信対象から送信された空間光信号を集光する光学素子である。ボールレンズ５７１は、任意の角度から見て、球形である。ボールレンズ５７１の一部は、受信装置５７の筐体に開けられた開口から突出する。ボールレンズ５７１は、入射された空間光信号を集光する。開口から突出したボールレンズ５７１に入射した空間光信号が集光される。空間光信号を集光できさえすれば、ボールレンズ５７１の一部は、開口から突出していなくてもよい。
【0124】
ボールレンズ５７１によって集光された空間光信号に由来する光（光信号）は、そのボールレンズ５７１の集光領域に向けて集光される。ボールレンズ５７１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５７１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５７１に入射した光は、ボールレンズ５７１の内部に進入する際に屈折される。また、ボールレンズ５７１の内部を進行する光は、ボールレンズ５７１の外部に出射する際に、再度屈折される。ボールレンズ５７１から出射される光の大部分は、集光領域に集光される。
【0125】
例えば、ボールレンズ５７１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、ボールレンズ５７１は、可視領域の光を透過／屈折するガラスや結晶、樹脂などの材料によって実現できる。例えば、ボールレンズ５７１は、クラウンガラスやフリントガラスなどの光学ガラスによって実現できる。例えば、ボールレンズ５７１は、ＢＫ（Boron Kron）などのクラウンガラスによって実現できる。例えば、ボールレンズ５７１は、ＬａＳＦ（Lanthanum Schwerflint）などのフリントガラスによって実現できる。例えば、ボールレンズ５７１には、石英ガラスが適用できる。例えば、ボールレンズ５７１には、サファイア等の結晶が適用できる。例えば、ボールレンズ５７１には、アクリル等の透明樹脂が適用できる。
【0126】
空間光信号が近赤外領域の光（以下、近赤外線）である場合、ボールレンズ５７１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５７１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）である場合、ボールレンズ５７１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５７１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５７１の材質には限定を加えない。ボールレンズ５７１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。
【0127】
ボールレンズ５７１は、受光素子５７３の配置された領域に向けて空間光信号を集光できれば、その他の集光器によって代替されてもよい。例えば、ボールレンズ５７１は、入射した空間光信号を、受光素子５７３の受光部に向けて導光する光線制御素子であってもよい。例えば、ボールレンズ５７１は、レンズや光線制御素子を組み合わせた構成であってもよい。例えば、ボールレンズ５７１によって集光される光信号を、受光素子５７３の受光部に向けて導光する機構が、追加されてもよい。
【0128】
受光素子５７３は、ボールレンズ５７１の後段に配置される。受光素子５７３は、ボールレンズ５７１の集光領域に配置される。受光素子５７３は、ボールレンズ５７１によって集光された光信号を受光する受光部を有する。ボールレンズ５７１によって集光された光信号は、受光素子５７３の受光部で受光される。受光素子５７３は、受光された光信号を電気信号（以下、信号）に変換する。受光素子５７３は、変換後の信号を、受信回路５７５に出力する。図２２には、受光素子５７３が単一の例を示す。例えば、ボールレンズ５７１の集光領域に、複数の受光素子５７３が配置されてもよい。例えば、ボールレンズ５７１の集光領域に、複数の受光素子５７３がアレイ化された受光素子アレイが配置されてもよい。
【0129】
受光素子５７３は、受信対象である空間光信号の波長領域の光を受光する。例えば、受光素子５７３は、可視領域の光に感度を有する。例えば、受光素子５７３は、赤外領域の光に感度を有する。受光素子５７３は、例えば１．５μｍ（マイクロメートル）帯の波長の光に感度を有する。なお、受光素子５７３が感度を有する光の波長帯は、１．５μｍ帯に限定されない。受光素子５７３が受光する光の波長帯は、受信対象の空間光信号の波長に合わせて、任意に設定できる。受光素子５７３が受光する光の波長帯は、例えば０．８μｍ帯や、１．５５μｍ帯、２．２μｍ帯に設定されてもよい。また、受光素子５７３が受光する光の波長帯は、例えば０．８～１μｍ帯であってもよい。波長帯が短い方が、大気中の水分による吸収が小さいので、降雨時における光空間通信には有利である。また、受光素子５７３は、強烈な太陽光で飽和してしまうと、空間光信号に由来する光信号を読み取ることができない。そのため、受光素子５７３よりも前段に、空間光信号の波長帯の光を選択的に通過させる色フィルタが設置されてもよい。
【0130】
例えば、受光素子５７３は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの素子によって実現できる。例えば、受光素子５７３は、アバランシェフォトダイオードによって実現される。アバランシェフォトダイオードによって実現された受光素子５７３は、高速通信に対応できる。なお、受光素子５７３は、光信号を電気信号に変換できさえすれば、フォトダイオードやフォトトランジスタ、アバランシェフォトダイオード以外の素子によって実現されてもよい。通信速度を向上させるために、受光素子５７３の受光部は、できるだけ小さい方が好ましい。例えば、受光素子５７３の受光部は、一辺が５ｍｍ（ミリメートル）程度の正方形の受光面を有する。例えば、受光素子５７３の受光部は、直径０．１～０．３ｍｍ程度の円形の受光面を有する。受光素子５７３の受光部の大きさや形状は、空間光信号の波長帯や通信速度などに応じて選定されればよい。
【0131】
例えば、受光素子５７３の前段に、偏光フィルタ（図示しない）が配置されてもよい。偏光フィルタは、受光素子５７３の受光部に対応付けて配置される。例えば、偏光フィルタは、受光素子５７３の受光部に、重ねて配置される。例えば、偏光フィルタは、受信対象の空間光信号の偏光状態に応じて選択されてもよい。例えば、受信対象の空間光信号が直線偏光の場合、偏光フィルタは１／２波長板を含む。例えば、受信対象の空間光信号が円偏光の場合、偏光フィルタは１／４波長板を含む。偏光フィルタの偏光特性に応じて、その偏光フィルタを通過した光信号の偏光状態が変換される。
【0132】
受信回路５７５は、受光素子５７３から出力された信号を取得する。受信回路５７５は、受光素子５７３からの信号を増幅する。受信回路５７５は、増幅された信号をデコードする。受信回路５７５によってデコードされた信号は、任意の用途に使用される。受信回路５７５によってデコードされた信号の使用については、特に限定を加えない。
【0133】
〔通信装置〕
図２３は、通信装置５０の一例（通信装置５００）を示す概念図である。通信装置５００は、送信器５１０、受信器５７０、および通信制御装置（図示しない）を備える。図２３では、受信回路や通信制御装置を省略する。受信回路や通信制御装置は、通信装置５００の内部に配置される。通信装置５００は、円筒状の外形を有する送信器５１０および受信器５７０を組み合わせた構成を有する。
図２３は、通信装置５０の一例（通信装置５００）を示す概念図である。通信装置５００は、送信器５１０、受信器５７０、および通信制御装置（図示しない）を備える。図２３では、受信回路や通信制御装置を省略する。受信回路や通信制御装置は、通信装置５００の内部に配置される。通信装置５００は、円筒状の外形を有する送信器５１０および受信器５７０を組み合わせた構成を有する。
【0134】
受信器５７０は、ボールレンズ５７１、受光器５７２、カラーフィルタ５７６、および支持部材５７７を含む。ボールレンズ５７１は、上下に配置された一対の支持部材５７７によって、上下の部分を挟持される。ボールレンズ５７１の上下は、空間光信号の送受信に用いられないため、支持部材５７７で挟持されやすいように、平面状に加工されてもよい。受光器５７２は、受信対象の空間光信号を受信できるように、ボールレンズ５７１の集光領域に合わせて配置される。受光器５７２は、複数の受光素子が環状に配列された受光素子アレイを有する。複数の受光素子は、ボールレンズ５７１の集光領域に配置される。複数の受光素子は、ボールレンズ５７１に受光部を向けて配置される。複数の受光素子は、導線５７８によって、制御装置（図示しない）や送信器５１０に接続される。
【0135】
円筒状の受信器５７０の側面には、カラーフィルタ５７６が配置される。カラーフィルタ５７６は、不要な光を除去し、通信に用いられる空間光信号を選択的に透過する。円筒状の受信器５７０の上下面には、一対の支持部材５７７が配置される。一対の支持部材５７７は、ボールレンズ５７１の上下を挟持する。ボールレンズ５７１の周囲には、環状に形成された受光器５７２が配置される。受光器５７２は、ボールレンズ５７１に受光部を向けた複数の受光素子を含む。カラーフィルタ５７６を介してボールレンズ５７１に入射した空間光信号は、ボールレンズ５７１によって、受光器５７２に向けて集光される。受光器５７２に集光された光信号は、いずれかの受光素子の受光部に向けて導光される。受光素子の受光部に到達した光信号は、その受光素子によって受光される。通信制御装置（図示しない）は、受光器５７２に含まれる受光素子よって受光された光信号をデコードする。通信制御装置は、デコードされた光信号に応じて、送信器５１０から空間光信号を送信させる。
【0136】
送信器５１０は、第１～第４に係る実施形態の送信装置のうちいずれかによって構成される。送信器５１０は、円筒状の筐体の内部に収納される。円筒状の筐体には、送信器５１０による空間光信号の送信方向に合わせて開口されたスリットが形成される。例えば、送信器５１０が３６０度の方向に空間光信号を送信できる場合、送信器５１０の筐体の側面には、空間光信号の送信方向に合わせて、スリットが形成される。
【0137】
〔適用例〕
次に、本実施形態の適用例について図面を参照しながら説明する。以下の適用例では、複数の通信装置５００が、空間光信号を送受信する例をあげる。図２４は、本適用について説明するための概念図である。本適用例では、街中に配置された電柱や街灯などの柱の上部（柱上空間）に、複数の通信装置５００が配置された通信ネットワークの一例（通信システム）をあげる。
次に、本実施形態の適用例について図面を参照しながら説明する。以下の適用例では、複数の通信装置５００が、空間光信号を送受信する例をあげる。図２４は、本適用について説明するための概念図である。本適用例では、街中に配置された電柱や街灯などの柱の上部（柱上空間）に、複数の通信装置５００が配置された通信ネットワークの一例（通信システム）をあげる。
【0138】
柱上空間には障害物が少ない。そのため、柱上空間は、通信装置５００を設置するのに適している。また、同程度の高さに通信装置５００を設置すれば、空間光信号の到来方向が水平方向に限定される。そのため、受信器５７０を構成する受光器の受光面積を小さくして、装置を簡略化できる。空間光信号を送受信し合う通信装置５００のペアは、少なくとも一方の通信装置５００が、他方の通信装置５００から送信された空間光信号を受光するように配置される。通信装置５００のペアは、空間光信号を互いに送受信するように配置されてもよい。複数の通信装置５００で空間光信号の通信ネットワークが構成される場合、中間に位置する通信装置５００は、他の通信装置５００から送信された空間光信号を、別の通信装置５００に中継するように配置されてもよい。
【0139】
本適用例によれば、柱上空間に配置された複数の通信装置５００の間で、空間光信号を用いた通信が可能になる。例えば、通信装置５００の間における通信に応じて、自動車や家屋などに設置された無線装置や基地局と通信装置５００との間で、無線通信による通信が行われてもよい。例えば、柱に設置された通信ケーブル等を介して、通信装置５００がインターネットに接続されてもよい。
【0140】
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。送信装置は、第１～第４の実施形態に係る送信装置（送信器）のうち少なくともいずれかである。受信装置は、他の通信装置からの空間光信号を受信する。通信制御装置は、受信装置によって受信された他の通信装置からの空間光信号に基づく信号を取得する。通信制御装置は、取得した信号に応じた処理を実行する。通信制御装置は、実行した処理に応じた空間光信号を送信装置に送信させる。
【0141】
本実施形態の通信装置が備える送信装置は、複数の出射器から出射された光に由来する照明光を、複数の反射面で反射させることによって、空間光信号（投射光）のビームを複数に分離する。本実施形態によれば、複数のビームによって構成されたマルチビームが、空間光信号（投射光）として送信される。そのため、本実施形態によれば、降雨における雨滴によって１つのビームが遮断されたとしても、他のビームが通信対象に到達する可能性が高くなる。本実施形態によれば、空間光信号（投射光）をマルチビームにすることによって、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる。
【0142】
本実施形態の一態様の通信システムは、上記の通信装置を複数備える。通信システムにおいて、複数の通信装置は、空間光信号を互いに送受信し合うように配置される。本態様によれば、空間光信号を送受信する通信ネットワークを実現できる。
【0143】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置は、第１～第４に係る実施形態の送信装置に含まれる送信器が簡略化された構成である。図２５は、本実施形態に係る送信器６００の構成の一例を示す概念図である。図２５は、送信器６００の内部構成を横方向から見た側面図である。送信器６００は、光源６１、空間光変調器６２、第１ミラー６５、および第２ミラー６６を備える。光源６１、空間光変調器６２、第１ミラー６５、および第２ミラー６６の形状や位置関係は、概念的なものであって、正確に描写したものではない。
次に、第６の実施形態に係る送信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信装置は、第１～第４に係る実施形態の送信装置に含まれる送信器が簡略化された構成である。図２５は、本実施形態に係る送信器６００の構成の一例を示す概念図である。図２５は、送信器６００の内部構成を横方向から見た側面図である。送信器６００は、光源６１、空間光変調器６２、第１ミラー６５、および第２ミラー６６を備える。光源６１、空間光変調器６２、第１ミラー６５、および第２ミラー６６の形状や位置関係は、概念的なものであって、正確に描写したものではない。
【0144】
光源６１は、第１出射器および第２出射器を有する。空間光変調器６２は、光源６１から出射された光６０１を変調する変調部６２０を有する。第１ミラー６５は、変調部６２０で変調された変調光６０２の第１光路に配置される。第１ミラー６５は、第１投射方向に向けて、変調光６０２を反射する。第１ミラー６５によって反射された変調光６０２は、投射光６０５として投射される。第２ミラー６６は、変調部６２０で変調された変調光６０２の第２光路に配置される。第２ミラー６６は、第１投射方向に向けて、変調光６０２を反射する。第２ミラー６６によって反射された変調光６０２は、投射光６０６として投射される。
【0145】
以上のように、本実施形態においては、２つの出射器から出射された光に由来する２つのビームによって構成される投射光（空間光信号）を、同じ第１投射方向に向けて投射する。本実施形態によれば、降雨の影響で、空間光信号に含まれる２つのビームのうち一つが遮蔽されても、もう一つのビームが通信対象に到達する可能性が高くなる。すなわち、本実施形態によれば、天候の影響を受けにくく、継続的な光空間通信を実現できる。
【0146】
（ハードウェア）
ここで、本開示の各実施形態に係る制御や処理を実行するハードウェア構成について、図２６の情報処理装置９０（コンピュータ）を一例としてあげて説明する。なお、図２６の情報処理装置９０は、各実施形態の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。
ここで、本開示の各実施形態に係る制御や処理を実行するハードウェア構成について、図２６の情報処理装置９０（コンピュータ）を一例としてあげて説明する。なお、図２６の情報処理装置９０は、各実施形態の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。
【0147】
図２６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２６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。
【0148】
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、各実施形態の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、各実施形態に係る制御や処理を実行する。
【0149】
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。
【0150】
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。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
以上が、本発明の各実施形態に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２６のハードウェア構成は、各実施形態に係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、本発明の範囲を限定するものではない。各実施形態に係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発明の範囲に含まれる。
【0156】
各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も、本発明の範囲に含まれる。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。
【0157】
各実施形態の構成要素は、任意に組み合わせられてもよい。各実施形態の構成要素は、ソフトウェアによって実現されてもよい。各実施形態の構成要素は、回路によって実現されてもよい。
【0158】
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】
【0159】
１０、２０、３０、４０ 送信装置
１１、２１、３１、４１、６１ 光源
１２、２２、３２、４２、６２ 空間光変調器
１５、２５、３５、４５、６５ 第１ミラー
１６、２６、３６、４６、６６ 第２ミラー
１８、２８、３８、４８ 制御部
２７ 第３ミラー
５０、５００ 通信装置
５１ 送信装置
５５ 通信制御装置
５７ 受信装置
１００、２００、３００、４００、６００ 送信器
５１０ 送信器
５７０ 受信器
５７１ ボールレンズ
５７２ 受光器
５７３ 受光素子
５７５ 受信回路
５７６ カラーフィルタ
５７７ 支持部材
５７８ 導線
１１、２１、３１、４１、６１ 光源
１２、２２、３２、４２、６２ 空間光変調器
１５、２５、３５、４５、６５ 第１ミラー
１６、２６、３６、４６、６６ 第２ミラー
１８、２８、３８、４８ 制御部
２７ 第３ミラー
５０、５００ 通信装置
５１ 送信装置
５５ 通信制御装置
５７ 受信装置
１００、２００、３００、４００、６００ 送信器
５１０ 送信器
５７０ 受信器
５７１ ボールレンズ
５７２ 受光器
５７３ 受光素子
５７５ 受信回路
５７６ カラーフィルタ
５７７ 支持部材
５７８ 導線
【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】