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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】P2024057783
(43)【公開日】2024-04-25
(54)【発明の名称】受信装置、通信装置、および通信システム
(51)【国際特許分類】
H04B 10/67 20130101AFI20240418BHJP
H04B 10/11 20130101ALI20240418BHJP
【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 2022164680
(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】水本 尚志
(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）】
5K102AA23
5K102AL23
5K102PB01
5K102PC12
5K102PH01
5K102PH33
5K102PH34
5K102PH38
5K102RB02
5K102RD26
5K102RD28
(57)【要約】
【課題】多様な方向から到来する空間光信号の到来方向を正確に検知できる受信装置等を提供する。
【解決手段】ボールレンズと、ボールレンズの周囲を取り囲む第１環状体と、第１環状体の内周側面に配置された複数の第１受光素子を含む複数の受光ユニットとを有する第１受光器と、第１環状体の外周を取り囲む第２環状体と、第２環状体の外周側面に配置された複数の第２受光素子とを有する第２受光器とを備える。複数の第１受光素子は、ボールレンズに受光部を向けて、第１環状体の内周側面に配置される。複数の第２受光素子は、ボールレンズとは反対向きに受光部を向けて、第２環状体の外周側面に配置される受信装置とする。
【選択図】 図１
【解決手段】ボールレンズと、ボールレンズの周囲を取り囲む第１環状体と、第１環状体の内周側面に配置された複数の第１受光素子を含む複数の受光ユニットとを有する第１受光器と、第１環状体の外周を取り囲む第２環状体と、第２環状体の外周側面に配置された複数の第２受光素子とを有する第２受光器とを備える。複数の第１受光素子は、ボールレンズに受光部を向けて、第１環状体の内周側面に配置される。複数の第２受光素子は、ボールレンズとは反対向きに受光部を向けて、第２環状体の外周側面に配置される受信装置とする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボールレンズと、
前記ボールレンズの周囲を取り囲む第１環状体と、前記第１環状体の内周側面に配置された複数の第１受光素子を含む複数の受光ユニットとを有する第１受光器と、
前記第１環状体の外周を取り囲む第２環状体と、前記第２環状体の外周側面に配置された複数の第２受光素子とを有する第２受光器とを備え、
複数の前記第１受光素子は、
前記ボールレンズに受光部を向けて、前記第１環状体の内周側面に配置され、
複数の前記第２受光素子は、
前記ボールレンズとは反対向きに受光部を向けて、前記第２環状体の外周側面に配置される受信装置。
前記ボールレンズの周囲を取り囲む第１環状体と、前記第１環状体の内周側面に配置された複数の第１受光素子を含む複数の受光ユニットとを有する第１受光器と、
前記第１環状体の外周を取り囲む第２環状体と、前記第２環状体の外周側面に配置された複数の第２受光素子とを有する第２受光器とを備え、
複数の前記第１受光素子は、
前記ボールレンズに受光部を向けて、前記第１環状体の内周側面に配置され、
複数の前記第２受光素子は、
前記ボールレンズとは反対向きに受光部を向けて、前記第２環状体の外周側面に配置される受信装置。
【請求項2】
複数の前記第２受光素子は、
前記第２環状体の外周側面に等間隔で配置される請求項１に記載の受信装置。
前記第２環状体の外周側面に等間隔で配置される請求項１に記載の受信装置。
【請求項3】
複数の前記受光ユニットは、
前記第１環状体の円周方向に沿って移動可能に配置される請求項２に記載の受信装置。
前記第１環状体の円周方向に沿って移動可能に配置される請求項２に記載の受信装置。
【請求項4】
複数の前記第２受光素子によって受光された空間光信号の強度のパターンに応じて、前記空間光信号の到来方向を検知する方向検知回路と、
到来方向が検知された前記空間光信号に複数の前記受光ユニットのうちいずれかを対応付け、前記空間光信号に対応付けられた前記受光ユニットの受光面が前記空間光信号の到来方向に向くように、前記受光ユニットの位置を移動させる制御回路と、
前記空間光信号に対応付けられた前記受光ユニットに含まれる複数の前記第１受光素子によって受光された光信号をデコードする受信回路と、を有する通信制御部を備える請求項３に記載の受信装置。
到来方向が検知された前記空間光信号に複数の前記受光ユニットのうちいずれかを対応付け、前記空間光信号に対応付けられた前記受光ユニットの受光面が前記空間光信号の到来方向に向くように、前記受光ユニットの位置を移動させる制御回路と、
前記空間光信号に対応付けられた前記受光ユニットに含まれる複数の前記第１受光素子によって受光された光信号をデコードする受信回路と、を有する通信制御部を備える請求項３に記載の受信装置。
【請求項5】
前記方向検知回路は、
複数の前記第２受光素子のいずれかに対応付けられ、対応付けられた前記第２受光素子によって受光された前記空間光信号に由来する信号を積分し、積分された前記信号を通信対象ごとの周波数に分離する複数の検知回路と、
複数の前記検知回路によって分離された周波数ごとの前記信号のプロファイルに応じて、前記空間光信号の到来方向を判定する方向判定回路と、を有する請求項４に記載の受信装置。
複数の前記第２受光素子のいずれかに対応付けられ、対応付けられた前記第２受光素子によって受光された前記空間光信号に由来する信号を積分し、積分された前記信号を通信対象ごとの周波数に分離する複数の検知回路と、
複数の前記検知回路によって分離された周波数ごとの前記信号のプロファイルに応じて、前記空間光信号の到来方向を判定する方向判定回路と、を有する請求項４に記載の受信装置。
【請求項6】
前記検知回路は、
対応付けられた前記第２受光素子によって受光された前記空間光信号に由来する前記信号を積分する積分回路と、
前記積分回路によって積分された前記信号をデジタル信号に変換する変換器と、
前記変換器によってデジタル信号に変換された前記信号を、前記通信対象ごとの周波数に分離するデジタルフィルタと、を有する請求項５に記載の受信装置。
対応付けられた前記第２受光素子によって受光された前記空間光信号に由来する前記信号を積分する積分回路と、
前記積分回路によって積分された前記信号をデジタル信号に変換する変換器と、
前記変換器によってデジタル信号に変換された前記信号を、前記通信対象ごとの周波数に分離するデジタルフィルタと、を有する請求項５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複数の送信ユニットを有する送信装置と、
前記受信装置および前記送信装置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複数の送信ユニットを有する送信装置と、
前記受信装置および前記送信装置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、
前記受信装置によって検知された空間光信号の到来方向に向けて、前記送信装置から送信される前記空間光信号の送信方向を変更する請求項７に記載の通信装置。
前記受信装置によって検知された空間光信号の到来方向に向けて、前記送信装置から送信される前記空間光信号の送信方向を変更する請求項７に記載の通信装置。
【請求項9】
前記通信制御装置は、
前記受信装置が備える第２受光器に含まれる複数の第２受光素子によって受光された光信号に基づいて、前記光信号に対応する前記空間光信号の到来方向を検知し、
前記受信装置が備える第１受光器に含まれる複数の第１受光素子によって受光された光信号に基づいて、前記空間光信号の送信元の通信対象との間で前記空間光信号を送受信し合うことによって、前記通信対象の正確な位置を特定する請求項８に記載の通信装置。
前記受信装置が備える第２受光器に含まれる複数の第２受光素子によって受光された光信号に基づいて、前記光信号に対応する前記空間光信号の到来方向を検知し、
前記受信装置が備える第１受光器に含まれる複数の第１受光素子によって受光された光信号に基づいて、前記空間光信号の送信元の通信対象との間で前記空間光信号を送受信し合うことによって、前記通信対象の正確な位置を特定する請求項８に記載の通信装置。
【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、光空間通信に用いられる受信装置等に関する。
【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）を用いて通信が行われる。送信装置を中心として複数の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。任意の方向の通信装置と光空間通信を行うためには、その通信対象との間で空間光信号の送受信方向を合わせる必要がある。
【0003】
特許文献１には、空間光信号を受光する受光装置について開示されている。特許文献１の装置は、複数の受光器を含むセンサアレイで、レンズによって集光された空間光信号を受光する。特許文献１の装置は、複数の受光器の各々が受光した空間光信号に由来する電気信号の電圧値の積算値に応じて、空間光信号を受光する受光器を選択する。特許文献１の装置は、複数の通信対象からの空間光信号を一括して受光する。特許文献１の装置は、それらの空間光信号の送信元を一括で区別することによって、多様な方向から到来する空間光信号を効率的に受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０２２／００４１０６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の装置のセンサアレイを構成する複数の受光器は、同一面上にアレイ状に配置される。複数の受光器の受光面は、同一方向に向けられる。特許文献１の装置を用いる場合、多様な方向から到来する空間光信号の到来方向を検知できないため、受光器の受光面の向きを、手動で調整する必要があった。
【0006】
本開示の目的は、多様な方向から到来する空間光信号の到来方向を正確に検知できる受信装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様の受信装置は、ボールレンズと、ボールレンズの周囲を取り囲む第１環状体と、第１環状体の内周側面に配置された複数の第１受光素子を含む複数の受光ユニットとを有する第１受光器と、第１環状体の外周を取り囲む第２環状体と、第２環状体の外周側面に配置された複数の第２受光素子とを有する第２受光器とを備える。複数の第１受光素子は、ボールレンズに受光部を向けて、第１環状体の内周側面に配置される。複数の第２受光素子は、ボールレンズとは反対向きに受光部を向けて、第２環状体の外周側面に配置される。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、多様な方向から到来する空間光信号の到来方向を正確に検知できる受信装置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の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図2】第１の実施形態に係る受信装置が備える受信器の構成の一例を示す概念図である。
【図3】第１の実施形態に係る受信装置が備える受信器に含まれる第１受光器の構成の一例を示す概念図である。
【図4】第１の実施形態に係る受信装置が備える受信器に含まれる第２受光器の構成の一例を示す概念図である。
【図5】第１の実施形態に係る受信装置に到来する空間光信号の受信例について説明するための概念図である。
【図6】第１の実施形態に係る受信装置による空間光信号の到来方向の推定について説明するためのグラフである。
【図7】第１の実施形態に係る受信装置が備える通信制御部の構成の一例を示す概念図である。
【図8】第１の実施形態に係る受信装置が備える通信制御部に含まれる方向検知回路の構成の一例を示す概念図である。
【図9】第１の実施形態に係る受信装置が備える通信制御部に含まれる方向検知回路が有する検知回路の構成の一例を示す概念図である。
【図10】第１の実施形態に係る受信装置が備える通信制御部に含まれる受信回路の構成の一例を示す概念図である。
【図11】第２の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図12】第２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13】第２の実施形態に係る通信装置が備える受信器の構成の一例を示す概念図である。
【図14】第２の実施形態に係る通信装置が備える受信器に含まれる受光ユニットの移動機構の一例を示す概念図である。
【図15】第２の実施形態に係る通信装置が備える受信器に含まれる受光ユニットの移動機構の一例を示す概念図である。
【図16】第２の実施形態に係る通信装置が備える受信器に含まれる受光ユニットの位置を検出するための位置パターンの一例を示す概念図である。
【図17】第２の実施形態に係る通信装置が備える受信器に含まれる受光ユニットの位置を検出するための位置パターンを読み取るエンコーダの構成の一例を示す概念図である。
【図18】第２の実施形態に係る通信装置が備える送信器の構成の一例を示す概念図である。
【図19】第２の実施形態に係る通信装置が備える送信器に含まれる送信ユニットの構成の一例を示す概念図である。
【図20】第２の実施形態に係る通信装置が備える送信器に含まれる送信ユニットの内部構成の一例を示す概念図である。
【図21】第２の実施形態に係る通信装置が備える通信制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図22】第２の実施形態に係る通信装置の送信器が送信する第１スキャン信号について説明するための概念図である。
【図23】第２の実施形態に係る通信装置が第１スキャン範囲をスキャンする一例について説明するための概念図である。
【図24】第２の実施形態に係る通信装置が通信対象をスキャンしている状況を示す概念図である。
【図25】第２の実施形態に係る通信装置が通信対象から第１スキャン信号を受信した状況を示す概念図である。
【図26】第２の実施形態に係る通信装置が受光ユニットおよび送信ユニットの位置を変更する一例を示す概念図である。
【図27】第２の実施形態に係る通信装置が第２スキャン範囲をスキャンする一例について説明するための概念図である。
【図28】第２の実施形態に係る通信装置が通信対象から第２スキャン信号を受信した状況を示す概念図である。
【図29】第２の実施形態に係る通信装置が受光ユニットおよび送信ユニットの位置を変更する一例を示す概念図である。
【図30】第２の実施形態に係る通信装置が第２スキャン範囲をスキャンする一例について説明するための概念図である。
【図31】第２の実施形態に係る通信装置が通信対象との間で第２スキャン信号を送受信している状況を示す概念図である。
【図32】第２の実施形態に係る通信装置が第３スキャン範囲をスキャンする一例について説明するための概念図である。
【図33】第２の実施形態の適用例に係る通信ネットワークの一例について説明するための概念図である。
【図34】第３の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図35】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。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がある。
【0012】
（第１の実施形態）
まず、本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、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。本実施形態の受信装置は、空間を伝搬する光を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。本実施形態において、空間光信号は、十分に離れた位置から到来するために、平行光とみなす。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、本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、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。本実施形態の受信装置は、空間を伝搬する光を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。本実施形態において、空間光信号は、十分に離れた位置から到来するために、平行光とみなす。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～図２は、本実施形態に係る受信装置１０の構成の一例を示す概念図である。受信装置１０は、ボールレンズ１１、第１受光器１２、第２受光器１３、および通信制御部１４を備える。ボールレンズ１１、第１受光器１２、および第２受光器１３は、受信器１００を構成する。図１は、受信器１００を斜め上方の視座から見た図である。図２は、受信器１００を上方の視座から見下ろした概念図である。
図１～図２は、本実施形態に係る受信装置１０の構成の一例を示す概念図である。受信装置１０は、ボールレンズ１１、第１受光器１２、第２受光器１３、および通信制御部１４を備える。ボールレンズ１１、第１受光器１２、および第２受光器１３は、受信器１００を構成する。図１は、受信器１００を斜め上方の視座から見た図である。図２は、受信器１００を上方の視座から見下ろした概念図である。
【0014】
ボールレンズ１１、第１受光器１２、および第２受光器１３は、支持体（図示しない）によって、互いの位置関係が固定される。本実施形態においては、支持体を省略する。また、通信制御部１４の位置については、空間光信号の受信に影響がなければ、特に限定しない。例えば、通信制御部１４は、受信器１００を支持する支持体に配置される。
【0015】
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、入射す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（光信号とも呼ぶ）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、集光領域において集光される。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
第１受光器１２は、複数の受光ユニット１２０と、第１環状体１２５とによって構成される。第１環状体１２５は、円環状である。第１環状体１２５は、ボールレンズ１１の周囲を取り囲むように配置される。第１環状体１２５の環の内周側面には、複数の受光ユニット１２０が配置される。複数の受光ユニット１２０は、それらの受光面をボールレンズ１１に向けて、第１環状体１２５の内周側面に配置される。複数の受光ユニット１２０は、それらの受光面がボールレンズ１１の集光領域に位置するように、配置される。本実施形態において、第１受光器１２は、６個の受光ユニット１２０を含む。図２の例の場合、６個の受光ユニット１２０は、正６角形の頂点の位置に配置される。第１受光器１２に含まれる受光ユニット１２０の数については、特に限定しない。第１受光器１２に含まれる受光ユニット１２０の数は、通信対象の数などに応じて設定されればよい。
【0019】
例えば、受光ユニット１２０は、移動機構（図示しない）を介して、第１環状体１２５の周方向に沿って移動可能に配置される。そのように構成された場合、空間光信号の到来方向に応じて、受光効率の良い位置に受光ユニット１２０を移動できる。
【0020】
図３は、ボールレンズ１１の視座から見た第１受光器１２の一部分の概念図である。第１環状体１２５の環の内周側面に配置された受光ユニット１２０は、複数の第１受光素子１２１を含む。第１受光素子１２１は、通信対象から送信された空間光信号の受信に用いられる。図３の例において、受光ユニット１２０は、３行×１列で配置された３つの第１受光素子１２１を含む。受信装置１０と通信対象の高さが垂直方向において一致していない場合、空間光信号の到来方向が垂直方向にずれることがある。複数の第１受光素子１２１が垂直方向に沿って並べられていれば、垂直方向における空間光信号の到来方向のずれを補償できる。受光ユニット１２０に含まれる第１受光素子１２１の数は、３つに限定されない。３つの第１受光素子１２１だけでは空間光信号の到来方向のずれを補償できない場合、第１受光素子１２１の数が４つ以上であってもよい。例えば、複数の第１受光素子１２１は、複数の列で構成されたアレイ状に配置されてもよい。複数の受光ユニット１２０に含まれる第１受光素子１２１の種類や数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第１環状体１２５の環の内周側面に、複数の第１受光素子１２１が環状に配置されてもよい。例えば、受光ユニット１２０は、第１環状体１２５に対して垂直方向に移動可能に配置されてもよい。例えば、第１環状体１２５が、垂直方向に移動可能に配置されてもよい。
【0021】
受光ユニット１２０に含まれる第１受光素子１２１は、それらの受光面をボールレンズ１１に向けて配置される。第１受光素子１２１の受光面は、ボールレンズ１１に向けられる。第１受光素子１２１の受光面は、受光部１２２と不感部１２３を含む。複数の第１受光素子１２１の各々には、ボールレンズ１１によって集光された光信号が入射する。受光部１２２に集光された光信号は、第１受光素子１２１によって受光される。一方、不感部１２３に集光された光信号は、第１受光素子１２１によって受光されない。複数の第１受光素子１２１の各々は、受光した光信号を電気信号に変換する。複数の第１受光素子１２１の各々は、変換後の電気信号を、通信制御部１４に出力する。
【0022】
第１受光素子１２１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、第１受光素子１２１は、可視領域の光に感度を有する。例えば、第１受光素子１２１は、赤外領域の光に感度を有する。第１受光素子１２１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、第１受光素子１２１が感度を有する光の波長帯は、１．５μｍ帯に限定されない。第１受光素子１２１が受光する光の波長帯は、送信装置（図示しない）から送信される空間光信号の波長に合わせて、任意に設定できる。第１受光素子１２１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、第１受光素子１２１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、第１受光素子１２１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、第１受光素子１２１の前段に、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。
【0023】
例えば、第１受光素子１２１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、第１受光素子１２１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第１受光素子１２１は、高速通信に対応できる。なお、第１受光素子１２１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、第１受光素子１２１の受光部は、できるだけ小さい方が好ましい。例えば、第１受光素子１２１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、第１受光素子１２１の受光部は、直径０．１～０．３ｍｍ程度の円形の受光面を有する。第１受光素子１２１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。
【0024】
第２受光器１３は、複数の第２受光素子１３１と、第２環状体１３５とによって構成される。第２受光器１３は、環状である。第２環状体１３５は、第１環状体１２５の外周側面を取り囲むように配置される。図１～図２のように、第１環状体１２５と比べて、第２環状体１３５の方が、円環の直径が大きい。すなわち、第１環状体１２５の円環よりも、第２環状体１３５の円環の方が、口径が大きい。口径とは、具体的な円環の口径ではなく、第１環状体１２５や第２環状体１３５が形成する環の大きさの相対的な大小関係を表す。
【0025】
第２環状体１３５は、第１環状体１２５の外周を取り囲む。第２環状体１３５の環の外周側面には、複数の第２受光素子１３１が配置される。第２受光素子１３１は、空間光信号の送信元である通信対象の方向を特定するために用いられる。複数の第２受光素子１３１は、それらの受光面をボールレンズ１１の反対側に向けて、第２環状体１３５の外周側面に配置される。複数の第２受光素子１３１は、第２環状体１３５の直径方向に対して受光面が垂直になるように配置される。本実施形態において、第２受光器１３は、８個の第２受光素子１３１を含む。例えば、８個の第２受光素子１３１は、等間隔で配置される。図２の例の場合、８個の第２受光素子１３１は、正８角形の頂点の位置に配置される。第２受光器１３に含まれる第２受光素子１３１の数については、特に限定しない。第２受光器１３に含まれる第２受光素子１３１の数は、通信対象の数などに応じて設定されればよい。第２受光素子１３１の数を増やせば、通信対象の方向検知の精度が向上する。第２環状体１３５の環の外周側面に配置された第２受光素子１３１は、複数の第２受光素子１３１を含む受光ユニット（図示しない）で置換されてもよい。例えば、受光ユニットに含まれる複数の第２受光素子１３１は、複数の行および列によって構成されたアレイ状に配置されてもよい。
【0026】
図４は、ボールレンズ１１とは反対側の視座から見た第２受光器１３の一部分の概念図である。第２受光器１３に含まれる第２受光素子１３１の受光面は、受光部１３２と不感部１３３を含む。複数の第２受光素子１３１の各々には、通信対象から送信された空間光信号が入射する。受光部１３２に集光された光信号は、第２受光素子１３１によって受光される。一方、不感部１３３に集光された光信号は、第２受光素子１３１によって受光されない。複数の第２受光素子１３１の各々は、受光した光信号を電気信号に変換する。複数の第２受光素子１３１の各々は、変換後の電気信号を、通信制御部１４に出力する。第２受光器１３によって受信された空間光信号に由来する電気信号は、通信対象の方向検知に用いられる。
【0027】
第２受光素子１３１は、第１受光素子１２１と同様に、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、第２受光素子１３１は、可視領域の光に感度を有する。例えば、第２受光素子１３１は、赤外領域の光に感度を有する。第２受光素子１３１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、第２受光素子１３１が感度を有する光の波長帯は、１．５μｍ帯に限定されない。第２受光素子１３１が受光する光の波長帯は、送信装置（図示しない）から送信される空間光信号の波長に合わせて、任意に設定できる。第２受光素子１３１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、第２受光素子１３１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、第２受光素子１３１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、第２受光素子１３１の前段に、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。
【0028】
例えば、第２受光素子１３１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、第２受光素子１３１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第２受光素子１３１は、高速通信に対応できる。なお、第２受光素子１３１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、第２受光素子１３１の受光部は、できるだけ小さい方が好ましい。例えば、第２受光素子１３１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、第２受光素子１３１の受光部は、直径０．１～０．３ｍｍ程度の円形の受光面を有する。第２受光素子１３１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。
【0029】
通信制御部１４（通信制御手段ともよぶ）は、複数の第２受光素子１３１から出力された信号を取得する。通信制御部１４は、複数の第２受光素子１３１の各々からの信号を増幅する。通信制御部１４は、増幅した信号を積分する。通信制御部１４は、積分された信号をアナログ－デジタル変換（ＡＤ変換）する。通信制御部１４は、ＡＤ変換された信号を、通信対象ごとに設定された周波数に分離する。通信制御部１４は、通信対象ごとに割り当てられた周波数に関して、第２受光素子１３１ごとの出力を用いて、通信対象の方向を計算する。
【0030】
図５は、多様な方向から受信装置１０に到来する空間光信号について説明するための概念図である。図５には、通信対象から送信された探索用の空間光信号（スキャン信号ＬＳ）が、６方向から受信装置１０に到来する様子を示す。６方向から到来するスキャン信号ＬＳは、異なる通信対象から送信される。スキャン信号ＬＳは、通信対象ごとに、固有の周波数（ｆ1～ｆ6）で変調されている。それぞれのスキャン信号ＬＳは、複数の第２受光素子１３１によって受光される。また、スキャン信号ＬＳの到来方向によっては、単一の第２受光素子１３１が複数の通信対象からのスキャン信号ＬＳを同時に受信する場合もある。
【0031】
スキャン信号ＬＳは、複数の第２受光素子１３１によって受光される。第２受光素子１３１によって受光される空間光信号に由来する信号の強度は、空間光信号の到来方向に応じて変化する。第２受光素子１３１の受光面に対して垂直に近い角度で空間光信号が入射するほど、その空間光信号に由来する信号の強度が大きい。それに対し、第２受光素子１３１の受光面に対して垂直から離れた角度で空間光信号が入射するほど、その空間光信号に由来する信号の強度が小さい。そのため、ある周波数の空間光信号に関して、複数の第２受光素子１３１によって受信された空間光信号に由来する信号の強度を比較すれば、その空間光信号の到来方向を計算できる。
【0032】
図６は、スキャン信号ＬＳの到来方向を特定する一例について説明するためのグラフである。図６は、周波数ｆ4で変調されたスキャン信号ＬＳ4と、周波数ｆ5で変調されたスキャン信号ＬＳ5とを分離する例である。図６の例では、複数の第２受光素子１３１（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４）によって、スキャン信号ＬＳ4およびスキャン信号ＬＳ5が受信される例を示す。図６の例では、スキャン信号ＬＳが平行光であるとみなす。図６に示すドットは、スキャン信号ＬＳに由来する信号の積分強度を示す。曲線（実線）は、スキャン信号ＬＳ4（周波数ｆ4）の強度分布を示す。曲線（破線）は、スキャン信号ＬＳ5（周波数ｆ5）の強度分布を示す。図６には、スキャン信号ＬＳ4（周波数ｆ4）の強度分布の最大値Ｐ4と、スキャン信号ＬＳ5（周波数ｆ5）の強度分布の最大値Ｐ5とを示す。スキャン信号ＬＳの強度が最大値を示す方向が、その空間光信号の到来方向に相当する。このように、複数の通信対象から送信された空間光信号が同時に受信された場合、空間光信号を周波数で分離することによって、それらの空間光信号の送信元である通信対象の方向を特定できる。第２受光素子１３１が単一の周波数のスキャン信号ＬＳを受信している場合は、そのスキャン信号ＬＳの強度分布に応じて、送信元である通信対象の方向を特定できる。
【0033】
通信制御部１４は、特定された通信対象の方向に向けて、その通信対象の送信する空間光信号の受信に用いられる受光ユニット１２０の位置を変更する。通信制御部１４は、特定された通信対象の方向に、その通信対象との通信に用いられる受光ユニット１２０の受光面が向くように、受光ユニット１２０を移動させる。方向が特定された通信対象から送信された空間光信号は、ボールレンズ１１によって集光されて、その通信対象に対応付けられた受光ユニット１２０によって受信される。
【0034】
通信制御部１４は、複数の第１受光素子１２１から出力された信号を取得する。通信制御部１４は、複数の第１受光素子１２１の各々からの信号を増幅する。通信制御部１４は、増幅された信号をデコードし、通信対象からの信号を解析する。例えば、通信制御部１４は、同じ受光ユニット１２０に含まれる複数の第１受光素子１２１の信号をまとめて解析する。複数の第１受光素子１２１の信号をまとめて解析する場合、単一の通信対象と通信するシングルチャンネルの受信装置１０を実現できる。例えば、通信制御部１４は、同じ受光ユニット１２０に含まれる第１受光素子１２１ごとに、個別に信号を解析するように構成される。第１受光素子１２１ごとに信号を解析する場合、複数の通信対象と同時に通信するマルチチャンネルの受信装置１０を実現できる。通信制御部１４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。通信制御部１４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。
【0035】
〔通信制御部〕
図７は、通信制御部１４の構成の一例を示す概念図である。通信制御部１４は、方向検知回路１５、制御回路１６、および受信回路１７を有する。図７は、通信制御部１４の構成の一例であって、通信制御部１４の構成を限定するものではない。
図７は、通信制御部１４の構成の一例を示す概念図である。通信制御部１４は、方向検知回路１５、制御回路１６、および受信回路１７を有する。図７は、通信制御部１４の構成の一例であって、通信制御部１４の構成を限定するものではない。
【0036】
方向検知回路１５は、複数の第２受光素子１３１－１～ｍに接続される（ｍは自然数）。方向検知回路１５は、複数の第２受光素子１３１－１～ｍから出力された信号に関する周波数ごとの強度のプロファイルに応じて、その周波数の空間光信号の到来方向を検知する。方向検知回路１５は、検知した空間光信号の到来方向を、制御回路１６に出力する。
【0037】
制御回路１６は、到来方向が特定された空間光信号の周波数に、複数の受光ユニット１２０のうちいずれかを対応付ける。すなわち、その受光ユニット１２０には、通信対象が対応付けられる。制御回路１６は、その空間光信号の到来方向に、その空間光信号の周波数に対応付けられた受光ユニット１２０の受光面が向くように、その受光ユニット１２０の位置を移動させる。制御回路１６は、通信対象が対応付けられた受光ユニット１２０に含まれる第１受光素子１２１によって受光される光信号を受光するように、受信回路１７を制御する。
【0038】
受信回路１７は、第１受光素子１２１によって受光された光信号に由来する信号を受信する。受信回路１７は、通信対象が対応付けられた受光ユニット１２０に含まれる第１受光素子１２１によって受光された光信号に由来する信号を受信する。受信回路１７は、受光ユニット１２０ごとに信号をデコードする。
【0039】
〔方向検知回路〕
図８は、通信制御部１４に含まれる方向検知回路１５の構成の一例を示す概念図である。方向検知回路１５は、複数の検知回路１５０－１～ｍおよび方向判定回路１５９を有する。図８は、方向検知回路１５の構成の一例であって、方向検知回路１５の構成を限定するものではない。
図８は、通信制御部１４に含まれる方向検知回路１５の構成の一例を示す概念図である。方向検知回路１５は、複数の検知回路１５０－１～ｍおよび方向判定回路１５９を有する。図８は、方向検知回路１５の構成の一例であって、方向検知回路１５の構成を限定するものではない。
【0040】
複数の検知回路１５０－１～ｍの各々は、複数の第２受光素子１３１－１～ｍの各々に接続される。検知回路１５０は、第２受光素子１３１からの信号を増幅する。検知回路１５０は、増幅した信号を積分する。検知回路１５０は、積分された信号をアナログ－デジタル変換（ＡＤ変換）する。検知回路１５０は、ＡＤ変換された信号を、通信対象ごとに設定された周波数に分離する。
【0041】
方向判定回路１５９は、通信対象ごとに割り当てられた周波数の強度に関する第２受光素子１３１ごとのプロファイルに応じて、通信対象の方向を計算する。方向判定回路１５９は、算出された通信対象の方向を、その通信対象が送信した空間光信号の周波数に対応付けて、制御回路１６に出力する。
【0042】
〔検知回路〕
図９は、方向検知回路１５に含まれる検知回路１５０の構成の一例を示す概念図である。検知回路１５０は、積分器１５１、ＡＤ変換器１５６、およびデジタルフィルタ１５７を有する。積分器１５１は、抵抗器１５２、コンデンサ１５３、演算増幅器１５４、およびスイッチ１５５を含む。図９は、検知回路１５０の構成の一例であって、検知回路１５０の構成を限定するものではない。
図９は、方向検知回路１５に含まれる検知回路１５０の構成の一例を示す概念図である。検知回路１５０は、積分器１５１、ＡＤ変換器１５６、およびデジタルフィルタ１５７を有する。積分器１５１は、抵抗器１５２、コンデンサ１５３、演算増幅器１５４、およびスイッチ１５５を含む。図９は、検知回路１５０の構成の一例であって、検知回路１５０の構成を限定するものではない。
【0043】
抵抗器１５２の第１端（左側）は、第２受光素子１３１の出力に接続される。抵抗器１５２の第２端（右側）は、コンデンサ１５３の第１端（左側）、演算増幅器１５４の反転入力端子（－）、およびスイッチ１５５の第１端（左側）に接続される。
【0044】
コンデンサ１５３の第１端（左側）は、抵抗器１５２の第２端（右側）、コンデンサ１５３の第１端（左側）、演算増幅器１５４の反転入力端子（－）、およびスイッチ１５５の第１端（左側）に接続される。コンデンサ１５３の第２端（右側）は、抵抗器１５２の第２端（右側）、コンデンサ１５３の第２端（右側）、演算増幅器１５４の出力端子（右側）、スイッチ１５５の第２端（右側）、およびＡＤ変換器１５６の入力端（左側）に接続される。
【0045】
演算増幅器１５４の反転入力端子（－）は、抵抗器１５２の第２端（右側）、コンデンサ１５３の第１端（左側）、およびスイッチ１５５の第１端（左側）に接続される。演算増幅器１５４の非反転入力端子（＋）は、接地される。演算増幅器１５４の出力端（右側）は、コンデンサ１５３の第２端（右側）、スイッチ１５５の第２端（右側）、およびＡＤ変換器１５６の入力端（左側）に接続される。
【0046】
スイッチ１５５は、コンデンサ１５３に蓄積された電荷のリセットに用いられる。例えば、スイッチ１５５は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）によって実現される。スイッチ１５５の第１端（左側）は、抵抗器１５２の第２端（右側）、コンデンサ１５３の第１端（左側）、および演算増幅器１５４の反転入力端子（－）に接続される。スイッチ１５５の第２端（右側）は、コンデンサ１５３の第２端（右側）、演算増幅器１５４の出力端（右側）、およびＡＤ変換器１５６の入力端に接続される。スイッチ１５５のゲートには、制御回路１６の制御に応じて、ゲート閾値電圧を越える電圧が印加される。スイッチ１５５のゲートにゲート閾値電圧を越える電圧が印加されると、スイッチ１５５の第１端と第２端が導通して、コンデンサ１５３に蓄積された電荷がリセットされる。
【0047】
ＡＤ変換器１５６（変換器とも呼ぶ）は、積分器１５１の出力に接続される。ＡＤ変換器１５６は、予め設定された積分周期で、積分器１５１から出力された信号を読み出す。ＡＤ変換器１５６は、読み出した信号をアナログからデジタルに変換して、積分周期ごとに切り出す。ＡＤ変換器１５６は、切り出した信号をデジタルフィルタ１５７に出力する。デジタルフィルタ１５７の替わりに、アナログフィルタが検知回路１５０に実装されてもよい。
【0048】
デジタルフィルタ１５７は、ＡＤ変換器１５６の出力に接続される。デジタルフィルタ１５７には、ＡＤ変換器１５６から出力されたデジタル信号が入力される。デジタルフィルタ１５７は、入力されたデジタル信号を、通信対象ごとの周波数に分離する。図９の例において、デジタル信号は、６つの周波数（ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4、ｆ5、ｆ6）に分離される。デジタルフィルタ１５７は、通信対象ごとの周波数に分離された信号を、方向判定回路１５９に出力する。
【0049】
〔受信回路〕
図１０は、受信回路１７の構成の一例を示すブロック図である。図１０の例では、複数の第１受光素子１２１の数をｎ個とする（ｎは自然数）。受信回路１７は、受信制御部１７１、光学制御部１７５、および信号処理部１７７を有する。図１０は、受信回路１７の構成の一例であって、受信回路１７の構成を限定するものではない。
図１０は、受信回路１７の構成の一例を示すブロック図である。図１０の例では、複数の第１受光素子１２１の数をｎ個とする（ｎは自然数）。受信回路１７は、受信制御部１７１、光学制御部１７５、および信号処理部１７７を有する。図１０は、受信回路１７の構成の一例であって、受信回路１７の構成を限定するものではない。
【0050】
受信制御部１７１には、複数の第１受光素子１２１－１～ｎが接続される。受信制御部１７１には、複数の第１受光素子１２１－１～ｎから出力された信号が入力される。受信制御部１７１は、入力された信号を増幅する。受信制御部１７１には、増幅された信号を信号処理部１７７に出力する。
【0051】
図１０の例において、受信制御部１７１は、複数の第１増幅器１７２と複数の第２増幅器１７３とを含む。第１増幅器１７２は、複数の第１受光素子１２１－１～ｎのうちいずれか一つに接続される。第１増幅器１７２は、入力された信号を増幅する。第１増幅器１７２は、増幅された信号を第２増幅器１７３に出力する。複数の第１受光素子１２１－１～ｎは、複数の受光ユニット１２０のうちいずれかに割り当てられる。図１０の例の場合、１つの受光ユニット１２０は、３個の第１受光素子１２１によって構成される。複数の第２増幅器１７３の各々は、いずれかの受光ユニット１２０に割り当てられる。第２増幅器１７３には、割り当てられた受光ユニット１２０に属する複数の第１増幅器１７２から出力された信号が入力される。第２増幅器１７３は、入力された信号を、受光ユニット１２０ごとにまとめて増幅する。第２増幅器１７３は、受光ユニット１２０ごとに増幅された信号を、信号処理部１７７に出力する。図１０は、受信制御部１７１の構成の一例であって、受信制御部１７１の構成を限定するものではない。例えば、受信制御部１７１は、複数の第１受光素子１２１－１～ｎからの信号を、受光ユニット１２０ごとにまとめずに、個別に出力するように構成されてもよい。
【0052】
例えば、受信制御部１７１には、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタ（図示しない）が設けられてもよい。太陽光に由来する光は、電気信号に変換しても、受信対象である空間光信号の周波数帯の信号に変調されない。そのため、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタが設けられれば、太陽光などの環境光に由来する信号がカットされ、空間光信号の周波数帯に相当する高周波成分の信号を選択的に通過させる。例えば、受信制御部１７１には、バンドパスフィルタ（図示しない）が設けられてもよい。
【0053】
光学制御部１７５は、受信制御部１７１に接続される。光学制御部１７５は、受信制御部１７１によって増幅された信号の出力値を取得する。光学制御部１７５は、信号の出力値をモニタする。例えば、光学制御部１７５は、複数の第１増幅器１７２の出力をモニタして、出力の大きい第１増幅器１７２を選択してもよい。また、光学制御部１７５は、複数の第１受光素子１２１の信号強度をモニタして、信号強度の大きい第１受光素子１２１に接続された第１増幅器１７２を選択してもよい。
【0054】
信号処理部１７７は、受信制御部１７１に接続される。信号処理部１７７は、受信制御部１７１によって増幅された信号を取得する。例えば、信号処理部１７７は、受光ユニット１２０ごとにまとめて増幅された信号を取得する。例えば、信号処理部１７７は、複数の第１受光素子１２１－１～ｎの各々が受光した光信号に由来する信号を取得する。信号処理部１７７は、取得された信号をデコードする。例えば、信号処理部１７７は、デコードされた信号に何らかの信号処理を加える。例えば、信号処理部１７７は、デコードされた信号を外部の信号処理装置等（図示しない）に出力する。
【0055】
以上のように、本実施形態の受信装置は、ボールレンズ、第１受光器、第２受光器、および通信制御部を備える。ボールレンズは、球形のレンズである。第１受光器は、第１環状体と、複数の受光ユニットとを有する。第１環状体は、ボールレンズの周囲を取り囲む。受光ユニットは、第１環状体の内周側面に配置された複数の第１受光素子によって構成される。複数の第１受光素子は、ボールレンズに受光部を向けて、第１環状体の内周側面に配置される。第２受光器は、第２環状体と、複数の第２受光素子とを有する。第２環状体は、第１環状体の外周を取り囲む。複数の第２受光素子は、第２環状体の外周側面に配置される。複数の第２受光素子は、ボールレンズとは反対向きに受光部を向けて、第２環状体の外周側面に配置される。
【0056】
通信制御部は、方向検知回路、制御回路、および受信回路を有する。方向検知回路は、複数の第２受光素子によって受光された空間光信号の強度のパターンに応じて、空間光信号の到来方向を検知する。制御回路は、到来方向が検知された空間光信号に複数の受光ユニットのうちいずれかを対応付ける。受信回路は、空間光信号に対応付けられた受光ユニットに含まれる複数の第１受光素子によって受光された光信号をデコードする。
【0057】
本実施形態の受信装置は、第２環状体の外周側面に配置された複数の第２受光素子によって、多様な方向から到来する空間光信号を受光する。本実施形態の受信装置は、複数の第２受光素子によって受光された空間光信号の強度のパターンに応じて、その空間光信号の到来方向を検知する。そのため、本実施形態の受信装置によれば、多様な方向から到来する空間光信号の到来方向を正確に検知できる。
【0058】
本実施形態の一態様において、複数の第２受光素子は、第２環状体の外周側面に等間隔で配置される。本態様によれば、等間隔で配置された複数の第２受光素子によって受光される空間光信号によって、多様な方向から到来する空間光信号の到来方向を正確に検知できる。
【0059】
本実施形態の一態様において、複数の受光ユニットは、第１環状体の円周方向に沿って移動可能に配置される。制御回路は、空間光信号に対応付けられた受光ユニットの受光面が空間光信号の到来方向に向くように、受光ユニットの位置を移動させる。本態様によれば、通信対象から送信された空間光信号の到来方向に、受光ユニットの受光面を自動的に向けることができる。そのため、本実施形態によれば、通信対象から送信される空間光信号の受光効率を向上できる。
【0060】
本実施形態の一態様において、方向検知回路は、複数の検知回路と、方向判定回路とを有する。検知回路は、複数の第２受光素子のいずれかに対応付けられる。検知回路は、対応付けられた第２受光素子によって受光された空間光信号に由来する信号を積分する。検知回路は、積分された信号を、通信対象ごとの周波数に分離する。方向判定回路は、複数の検知回路によって分離された周波数ごとの信号のプロファイルに応じて、空間光信号の到来方向を判定する。本態様では、通信対象ごとの周波数に分離された信号のプロファイルに応じて、空間光信号の到来方向を通信対象ごとに判定する。本態様では、空間光信号に由来する信号を積分することによって、空間光信号の検出精度を向上させる。そのため、本態様によれば、空間光信号の到来方向に応じて、通信対象の方向を正確に検知できる。
【0061】
本実施形態の一態様において、検知回路は、積分回路、変換器、およびデジタルフィルタを有する。積分回路は、対応付けられた第２受光素子によって受光された空間光信号に由来する信号を積分する。変換器は、積分回路によって積分された信号をデジタル信号に変換する。デジタルフィルタは、変換器によってデジタル信号に変換された信号を、通信対象ごとの周波数に分離する。本態様では、通信対象ごとの周波数に分離された信号のプロファイルに応じて、空間光信号の到来方向を通信対象ごとに判定する。本態様では、空間光信号に由来する信号を積分することによって、空間光信号の検出精度を向上させる。そのため、本態様によれば、空間光信号の到来方向に応じて、通信対象の方向を正確に検知できる。
【0062】
（第２の実施形態）
次に、第２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、第１の実施形態に係る受信装置を備える。また、本実施形態の通信装置は、空間光変調器を有する送信装置を備える。
次に、第２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、第１の実施形態に係る受信装置を備える。また、本実施形態の通信装置は、空間光変調器を有する送信装置を備える。
【0063】
図１１は、本実施形態に係る通信装置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２９を備える。受信装置２０は、第１の実施形態に係る受信装置１０が備える受信器１００の機能を有する。第１の実施形態に係る受信装置１０が備える通信制御部１４の機能は、通信制御装置２９に実装される。第１の実施形態に係る受信装置１０が備える通信制御部１４の機能は、受信装置２０に実装されてもよい。
【0064】
図１２は、通信装置２の構成の一例を示す概念図である。図１２は、通信装置２の斜視図である。受信装置２０は、送信装置２７の上に重ねて配置される。受信装置２０と送信装置２７の位置関係は、図１２の例に限定されない。例えば、送信装置２７の上に、受信装置２０が重ねて配置されてもよい。図１２には、通信制御装置２９を図示しない。通信制御装置２９の位置については、空間光信号の受信に影響がなければ、特に限定しない。以下においては、受信装置２０、送信装置２７、および通信制御装置２９について、個別に説明する。
【0065】
〔受信器〕
図１３は、通信装置２が備える受信装置２０の構成の一例を示す概念図である。図１３は、受信装置２０を斜め上方の視座から見た図である。受信装置２０は、ボールレンズ２１、第１受光器２２、第２受光器２３、および支持体２４を有する。第１受光器２２は、複数の受光ユニット２２０と、第１環状体２２５とによって構成される。第２受光器２３は、複数の第２受光素子２３１と、第２環状体２３５とによって構成される。支持体２４は、支持台２４１と支持柱２４２によって構成される。
図１３は、通信装置２が備える受信装置２０の構成の一例を示す概念図である。図１３は、受信装置２０を斜め上方の視座から見た図である。受信装置２０は、ボールレンズ２１、第１受光器２２、第２受光器２３、および支持体２４を有する。第１受光器２２は、複数の受光ユニット２２０と、第１環状体２２５とによって構成される。第２受光器２３は、複数の第２受光素子２３１と、第２環状体２３５とによって構成される。支持体２４は、支持台２４１と支持柱２４２によって構成される。
【0066】
ボールレンズ２１、第１受光器２２、および第２受光器２３は、支持体２４によって、互いの位置関係が固定される。例えば、支持第２４１には、通信制御装置２９が配置される。例えば、支持台２４１に配置された通信制御装置２９は、支持柱２４２の内部の配線（図示しない）を介して、受信装置２０および送信装置２７に接続される。ボールレンズ２１、第１受光器２２、および第２受光器２３は、第１の実施形態の対応する構成と同様である。以下においては、第１の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
【0067】
図１４～図１５は、第１環状体２２５の環内に、受光ユニット２２０を移動可能に支持する移動機構の一例について説明するための概念図である。図１４は、第１環状体２２５の直径方向に沿って、受光ユニット２２０を含む部分を切断した断面図である。図１５は、第１環状体２２５の内側円内の上方に当たる視座から、受光ユニット２２０の受光面の側を見た斜視図である。
【0068】
受光ユニット２２０は、複数の第１受光素子２２１を有する。各々の第１受光素子２２１の受光面には、バンドパスフィルタ２２３が配置される。バンドパスフィルタ２２３は、受信対象の空間光信号の波長を選択的に通過させる。受光ユニット２２０の受光面には、遮光壁２２４が配置される。遮光壁２２４は、受光ユニット２２０の受光面を取り囲むように配置される。遮光壁２２４は、受光ユニット２２０の受光面に向けて、開口面積が小さくなる。例えば、受光ユニット２２０の受光面に到来する空間光信号に雑音光が含まれないように、遮光壁２２４の内側には、黒色塗料などの散乱防止加工が施される。遮光壁２２４は、受光ユニット２２０の受光面に到来する空間光信号の乱反射を軽減させる。また、遮光壁２２４は、ある受光ユニット２２０の受光面に到来した空間光信号が、他の受光ユニット２２０の受光面に到達することを防ぐ。
【0069】
第１環状体２２５の上面には、第１基板２４５と第２基板２４８が配置される。第１基板２４５の上面には、受信回路２４０が配置される。受信回路２４０は、図１４で図示した位置とは異なる位置に配置されてもよい。受信回路２４０は、信号線２４９によって、通信制御装置２９に接続される。
【0070】
第１基板２４５の左端部は、受光ユニット２２０の中央付近に接続される。第１基板２４５の下部には、タイヤ２４６とモーター２４７が配置される。タイヤ２４６の回転軸は、第１環状体２２５の直径方向である。第１基板２４５は、タイヤ２４６によって、第１環状体２２５の上面を移動可能に配置される。受光ユニット２２０を駆動させる機構は、第１環状体２２５の円周方向に沿って受光ユニット２２０が移動できれば、タイヤ２４６およびモーター２４７を含む構成でなくてもよい。
【0071】
第１環状体２２５の下面には、第１環状体２２５の周方向に沿って、凹んだ軌道が形成される。第１基板２４５の下方には、第１環状体２２５を挟んで、脱落防止治具２２６が配置される。脱落防止治具２２６の上部には、第１環状体２２５の下面に形成された軌道の内部に嵌入される凸部が形成される。第１環状体２２５の下面の軌道と、脱落防止治具２２６の凸部との間には、潤滑被膜ＬＦが形成される。脱落防止治具２２６の左端部は、受光ユニット２２０の下部に接続される。受光ユニット２２０と第１環状体２２５との間には、潤滑被膜ＬＦが形成される。
【0072】
モーター２４７は、制御回路（図示しない）による制御に応じて駆動する。タイヤ２４６は、モーター２４７の駆動に応じて、回転する。第１基板２４５は、タイヤ２４６の回転に応じて、第１環状体２２５の上面を、第１環状体２２５の周方向に沿って移動する。第１基板２４５の移動に応じて、受光ユニット２２０の受光面の向きが変化する。
【0073】
第２基板２４８の周縁（左端）の上面には、位置パターンＰＴが形成される。位置パターンＰＴは、受光ユニット２２０の位置を読み取るためのパターンである。図１６は、位置パターンＰＴの一例を示す概念図である。第１基板２４５の右側周縁には、窓Ｗが開口する。窓Ｗは、位置パターンＰＴの上方に合わせて、開口する。窓Ｗの上方には、エンコーダ２６０が配置される。エンコーダ２６０は、位置パターンＰＴを読み取り、受光ユニット２２０の位置を特定する。
【0074】
図１７は、エンコーダ２６０の構成の一例を示す概念図である。図１７は、第１環状体２２５の直径方向に沿って切断されたエンコーダ２６０の断面図である。エンコーダ２６０は、光源２６２、レンズ２６３、および受光素子２６５を含む。光源２６２、レンズ２６３、および受光素子２６５は、エンコーダ２６０の筐体２６１の下面に配置される。光源２６２は、斜め下方の位置パターンＰＴに向けて、受光ユニット２２０の位置を読み取るための光を出射する。位置パターンＰＴの位置で反射された反射光は、レンズ２６３によって、受光素子２６５の受光面に集光される。受光素子２６５は、レンズ２６３によって集光される光を受光する。受光素子２６５によって受光された光は、電気信号に変換されて、制御回路（図示しない）に出力される。制御回路は、電気信号のパターンに応じて、受光ユニット２２０の位置を特定する。
【0075】
〔送信器〕
図１８は、送信装置２７の構成の一例を示す概念図である。送信装置２７は、複数の送信ユニット２７０を含む。複数の送信ユニット２７０は、可動台２８１の上部に配置される。可動台２８１は、円柱状の台である。個々の送信ユニット２７０は、円柱状の可動台２８１の円周方向に沿って移動可能に配置される。可動台２８１の上面の移動機構については、詳細な説明を省略する。可動台２８１の上面の中心には、支柱２８２が配置される。支柱２８２の上面には、受信装置２０が配置される。例えば、送信装置２７は、支柱２８２の内部に配置された配線を介して、通信制御装置２９と接続される。
図１８は、送信装置２７の構成の一例を示す概念図である。送信装置２７は、複数の送信ユニット２７０を含む。複数の送信ユニット２７０は、可動台２８１の上部に配置される。可動台２８１は、円柱状の台である。個々の送信ユニット２７０は、円柱状の可動台２８１の円周方向に沿って移動可能に配置される。可動台２８１の上面の移動機構については、詳細な説明を省略する。可動台２８１の上面の中心には、支柱２８２が配置される。支柱２８２の上面には、受信装置２０が配置される。例えば、送信装置２７は、支柱２８２の内部に配置された配線を介して、通信制御装置２９と接続される。
【0076】
図１９～図２０は、送信ユニット２７０の構成について説明するための概念図である。図１９は、送信ユニット２７０の筐体２７１の内部を示す断面図である。図１９には、光の経路の目安を、破線で示す。図２０は、送信ユニット２７０の筐体２７１の内部構成を示す斜視図である。図１９～図２０は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
【0077】
送信ユニット２７０は、光源２７２、コリメータレンズ２７３、反射鏡２７４、および空間光変調器２７５を有する。光源２７２、コリメータレンズ２７３、反射鏡２７４、および空間光変調器２７５は、送信ユニット２７０の筐体２７１の内部に配置される。光源２７２および空間光変調器２７５は、基板２７６を介して、筐体２７１の内部に固定される。光源２７２および空間光変調器２７５は、基板２７６に接続された信号線２７９を介して、通信制御装置２９に接続される。筐体２７１の外部（左側）には、ヒートシンク２７７が配置される。ヒートシンク２７７は、複数の冷却フィンを有する。ヒートシンク２７７は、光源２７２や空間光変調器２７５から発生した熱を外部に放出するための放熱機構である。筐体２７１の下部には、移動機構２７８が配置される。移動機構２７８は、可動台２８１の上面の円周方向に沿って移動可能に、送信ユニット２７０を支持する。
【0078】
光源２７２は、通信に用いられる光を出射する。図２０の例では、送信ユニット２７０は、２つの光源２７２を含む。送信ユニット２７０に含まれる光源２７２の数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。光源２７２は、通信対象に送信する信号のパターンに応じて変調された光を出射する。光源２７２から出射された光は、コリメータレンズ２７３によって、平行光（照明光）に変換される。コリメータレンズ２７３を通過した照明光は、反射鏡２７４の反射面で反射されて、空間光変調器２７５の変調部に向けて進行する。
【0079】
光源２７２は、通信制御装置２９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光を出射する。光源２７２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、光源２７２は、可視や赤外の波長帯のレーザ光を出射する。例えば、８００～９００ナノメートル（ｎｍ）の近赤外線であれば、レーザクラスを上げられるので、他の波長帯よりも１桁くらい感度を向上できる。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、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。
【0080】
空間光変調器２７５は、変調部を有する。変調部には、変調領域が設定される。変調部の変調領域には、通信制御装置２９の制御に応じて、投射光によって表示される画像に応じたパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。変調部には、反射鏡２７４の反射面で反射された照明光が照射される。図２０には、変調部に照射された照明光の照射範囲を、破線の円で示す。変調部に入射した照明光は、変調部に設定されたパターン（位相画像）に応じて変調される。変調部で変調された変調光は、空間光信号として送信される。
【0081】
例えば、空間光変調器２７５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２７５は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調器２７５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２７５では、投射光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２７５を用いる場合、光源２７２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。
【0082】
変調部の変調領域は、複数の領域に分割される（タイリングとも呼ぶ）。例えば、変調部の変調領域は、所望のアスペクト比を有する四角形の領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。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。複数のタイルの各々に設定される位相画像は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0083】
変調部の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、変調部に照明光が照射されると、各タイルの位相画像に対応する画像を形成する変調光が出射される。変調部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。変調部に設定されるタイルが多すぎると、各タイルの画素数が少なくなり、解像度が低下する。そのため、変調部の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。
【0084】
例えば、空間光変調器２７５の後段に、曲面ミラーが配置されてもよい。曲面ミラーは、曲面状の反射面を有する反射鏡である。曲面ミラーの反射面は、投射光の投射角に応じた曲率を有する。曲面ミラーの反射面は、曲面であればよい。例えば、曲面ミラーの反射面は、円柱の側面の形状を有する。例えば、曲面ミラーの反射面は、自由曲面や球面でもよい。例えば、曲面ミラーの反射面は、単一の曲面ではなく、複数の曲面を組み合わせた形状であってもよい。例えば、曲面ミラーの反射面は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。曲面ミラーは、空間光変調器２７５の変調部に、反射面を向けて配置される。曲面ミラーは、変調光の光路上に配置される。曲面ミラーの反射面には、変調部で変調された変調光が照射される。曲面ミラーの反射面で反射された光（投射光）は、空間光信号として投射される。投射光は、曲面ミラーの反射面における変調光の照射範囲の曲率に応じて拡大される。また、送信装置２７には、曲面ミラーの替わりに、フーリエ変換レンズや投射レンズ等を含む投射光学系が設けられてもよい。
【0085】
例えば、空間光変調器２７５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、変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽し、投射光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を通過させる部分に、スリット状の開口が形成される。遮蔽器は、所望の画像を形成する光を通過させ、不要な光成分を遮蔽する。例えば、遮蔽器は、変調光に含まれる０次光や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。
【0086】
〔通信制御装置〕
次に、通信制御装置２９の構成について図面を参照しながら説明する。図２１は、通信制御装置２９の構成の一例について説明するためのブロック図である。通信制御装置２９は、条件記憶部２９１、送信条件生成部２９２、送信制御部２９３、信号取得部２９５、信号解析部２９６、および信号生成部２９７を有する。例えば、通信制御装置２９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。例えば、通信制御装置２９は、受信装置２０および送信装置２７に実装されてもよい。例えば、通信制御装置２９は、受信装置２０および送信装置２７にネットワーク経由で接続されたサーバやクラウドに実装されてもよい。図２１は、通信制御装置２９の構成の一例であって、通信制御装置２９の構成を限定するものではない。
次に、通信制御装置２９の構成について図面を参照しながら説明する。図２１は、通信制御装置２９の構成の一例について説明するためのブロック図である。通信制御装置２９は、条件記憶部２９１、送信条件生成部２９２、送信制御部２９３、信号取得部２９５、信号解析部２９６、および信号生成部２９７を有する。例えば、通信制御装置２９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。例えば、通信制御装置２９は、受信装置２０および送信装置２７に実装されてもよい。例えば、通信制御装置２９は、受信装置２０および送信装置２７にネットワーク経由で接続されたサーバやクラウドに実装されてもよい。図２１は、通信制御装置２９の構成の一例であって、通信制御装置２９の構成を限定するものではない。
【0087】
条件記憶部２９１は、送信装置２７に送光させる投射光（空間光信号）に対応する位相画像やシフト画像、仮想レンズ画像などのパターンを記憶する。条件記憶部２９１に記憶されたパターンは、送信装置２７の空間光変調器２７５の変調部に設定される。また、条件記憶部２９１は、送信装置２７の光源２７２を制御するための光源制御条件や、送信装置２７の空間光変調器２７５を制御するための変調器制御条件を含む投射条件を記憶する。光源制御条件は、送信装置２７の光源２７２からレーザ光を出射させるタイミングを含む条件である。変調器制御条件は、空間光変調器２７５の変調部にパターンを設定するための条件である。光源制御条件と変調器制御条件を協調させることによって、空間光変調器２７５の変調部に設定されたパターンに応じた投射光が投射される。
【0088】
送信条件生成部２９２は、信号生成部２９７から信号を取得する。送信条件生成部２９２は、条件記憶部２９１に記憶された条件に基づいて、取得した信号に含まれる情報を送光するための送光条件を生成する。例えば、送信条件生成部２９２は、条件記憶部２９１に記憶された投射条件に基づいて、取得した信号に含まれる情報を送光するためのパターンを選択する。例えば、送信条件生成部２９２は、取得した信号に含まれる情報を送光するために投射される像に対応するパターンを、空間光変調器２７５の変調部に設定する送光条件を生成する。例えば、送信条件生成部２９２は、空間光変調器２７５の変調部に設定された変調領域のアスペクト比に合わせて、投射される像に対応する位相画像を、空間光変調器２７５の変調部に設定する送光条件を生成する。
【0089】
送信制御部２９３は、送信条件生成部２９２によって設定された送光条件に基づいて、送信装置２７の光源２７２および空間光変調器２７５を制御するための送光指示を送信装置２７に出力する。
【0090】
信号取得部２９５は、受信装置２０によってデコードされた信号を、受信装置２０から取得する。また、信号取得部２９５は、受信装置２０によって信号処理が加えられた信号を、受信装置２０から取得する。例えば、信号取得部２９５が取得する信号には、通信装置２から送信された空間光信号に応じて、スキャンされた通信対象や、通信中の通信対象から送信された応答が含まれる。信号取得部２９５は、取得した信号を信号解析部２９６に出力する。
【0091】
信号解析部２９６は、信号取得部２９５によって取得された信号を解析する。例えば、信号解析部２９６は、信号の種別に応じて、信号に含まれる情報を解析する。例えば、信号の種別には、スキャン信号や通信信号が含まれる。スキャン信号は、通信対象の探索に用いられる信号である。通信信号は、探索された通信対象との通信に用いられる信号である。信号解析部２９６が解析する信号の種別に関しては、特に限定を加えない。信号解析部２９６は、信号の解析結果を信号生成部２９７に出力する。
【0092】
信号生成部２９７は、信号解析部２９６による信号の解析結果を取得する。信号生成部２９７は、信号の解析結果に応じた送信信号を生成する。送信信号は、通信対象との通信内容や、通信対象のスキャンに用いられる内容を含む。信号生成部２９７は、通信対象ごとに送信信号を生成する。信号生成部２９７は、生成した信号を送信条件生成部２９２に出力する。
【0093】
通信制御装置２９は、複数の第２受光素子２３１によって受光された空間光信号の強度のパターンに応じて、空間光信号の到来方向を検知する。通信制御装置２９は、到来方向が検知された空間光信号に複数の受光ユニット２２０のうちいずれかを対応付ける。通信制御装置２９は、空間光信号に対応付けられた受光ユニット２２０の受光面がその空間光信号の到来方向に向くように、受光ユニット２２０の位置を移動させる。通信制御装置２９は、空間光信号に対応付けられた受光ユニット２２０に含まれる複数の第１受光素子２２１によって受光された光信号をデコードする。これらの処理は、受信回路２４０によって実行されてもよい。
【0094】
〔通信確立〕
次に、通信装置２による通信対象との通信確立の一例について、図面を参照しながら説明する。ここでは、通信装置２Ａと通信装置２Ｂとの間における通信確立について、一例をあげて説明する。以下の通信確立は、一例であって、本実施形態の通信装置２による通信確立を限定するものではない。
次に、通信装置２による通信対象との通信確立の一例について、図面を参照しながら説明する。ここでは、通信装置２Ａと通信装置２Ｂとの間における通信確立について、一例をあげて説明する。以下の通信確立は、一例であって、本実施形態の通信装置２による通信確立を限定するものではない。
【0095】
通信装置２は、第１スキャンモード、第２スキャンモード、および通信モードで、異なる処理を実行する。第１スキャンモードは、第１スキャン用の空間光信号（第１スキャン信号ＬＳ1）を送信して、通信対象を探索するモードである。第１スキャンモードにおいて、通信装置２は、第２受光器２３に含まれる複数の第２受光素子２３１によって受光された光信号を用いて、通信対象の位置を検知する。第２スキャンモードは、通信対象から送信された第１スキャン信号の受信に応じて、第２スキャン用の空間光信号（第２スキャン信号ＬＳ2）を送信して、その通信対象との間で通信を確立させるモードである。第２スキャンモードにおいて、通信装置２は、第１受光器２２に含まれる複数の第１受光素子２２１によって受光された光信号を用いて、通信対象の正確な位置を特定する。通信モードは、通信が確立された通信対象との間で、通信用に変調された空間光信号（通信信号）を送受信し合って、相互に通信を行うモードである。
【0096】
図２２は、第１スキャンモードにおいて、通信装置２の送信装置２７が第１スキャン信号ＬＳ1を送信する一例を示す概念図である。図２２は、上方の視座から通信装置２を見下ろした図である。第１スキャン信号ＬＳ1は、通信装置２に固有の周波数で変調される。図２２には、送信装置２７に含まれる送信ユニット２７０を示す。送信ユニット２７０は、第１スキャン信号ＬＳ1の送信方向を変化させて、通信対象をスキャンする。第１スキャン信号ＬＳ1の送信方向を変化させるだけでは通信対象をスキャンできない場合、通信装置２は、送信ユニット２７０の位置を変化させて、再度スキャンを行う。例えば、通信対象がいないことが予め判明している方向に対応する送信ユニット２７０に関しては、第１スキャン信号ＬＳ1を送信させなくてもよい。以下において、通信装置２Ａが送信する第１スキャン信号ＬＳ1をＬＳ1Ａと表記する。同様に、通信装置２Ｂが送信する第１スキャン信号ＬＳ1をＬＳ1Ｂと表記する。
【0097】
図２３は、第１スキャンモードにおいて、通信装置２が第１スキャン範囲ＲＳ1をスキャンする一例について説明するための概念図である。第１スキャン範囲ＲＳ1は、第１スキャン信号ＬＳ1の送信範囲である。第１スキャン信号ＬＳ1は、通信対象に対して、通信装置２の位置を知らせるための空間光信号である。図２３には、通信装置２Ｂの第１スキャン範囲ＲＳ1を示す。本実施形態では、６つの送信ユニット２７０を用いて、水平面内における３６０度の範囲内をスキャンする。図２３は、単一の送信ユニット２７０の第１スキャン範囲ＲＳ1である。図２３の例において、単一の送信ユニット２７０の第１スキャン範囲ＲＳ1は、水平方向が６０度、垂直方向が６度である。図２３は一例であって、通信装置２の第１スキャン範囲ＲＳ1は、任意に設定できる。
【0098】
図２３のように、通信装置２Ｂは、第１スキャン範囲ＲＳ1において、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの送信方向を変化させる。図２３の例において、通信装置２Ｂは、第１スキャン範囲ＲＳ1の左上の照射範囲Ｓ１１を始点とし、水平方向の右側に向けて、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの送信方向を変化させる。第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの送信方向が第１スキャン範囲ＲＳ1の右端の照射範囲Ｓ１ｚに到達すると、通信装置２Ｂは、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの送信方向を第１スキャン範囲ＲＳ1の左端の照射範囲Ｓ２１に移動させる（ｚは自然数）。このように、通信装置２Ｂは、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの送信方向を変化させる。例えば、第１スキャン範囲ＲＳ1の右下の照射範囲Ｓｚｚに到達した段階で通信対象からの応答がなかった場合、通信装置２Ｂは、送信ユニット２７０の位置を変化させる。図２３には、通信装置２Ｂから送信された第１スキャン信号ＬＳ1Ｂが、通信装置２Ｂの通信対象である通信装置２Ａに到達した様子を示す。
【0099】
図２４～図２５は、通信装置２Ａおよび通信装置２Ｂが通信対象をスキャンしている様子を示す。通信装置２Ａは、第１スキャン信号ＬＳ1Ａを送信する。通信装置２Ｂは、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂを送信する。図２４の段階では、通信装置２Ａおよび通信装置２Ｂともに、通信対象から送信された第１スキャン信号ＬＳ1を受信していない。そのため、図２４の段階では、通信装置２Ａおよび通信装置２Ｂともに、お互いの方向を特定していない。
【0100】
図２５の段階において、通信装置２Ｂは、通信装置２Ａから送信された第１スキャン信号ＬＳ1Ａを受信していない。それに対し、図２５の段階において、通信装置２Ａは、通信装置２Ｂから送信された第１スキャン信号ＬＳ1Ｂを受信している。そのため、図２５の段階において、通信装置２Ａは、通信装置２Ｂの方向を検知できる。
【0101】
図２６は、通信装置２Ｂから送信された第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの受信に応じて、通信装置２Ａが第１スキャンモードから第２スキャンモードに移行する例を示す概念図である。第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの受信に応じて、通信装置２Ａは、第１スキャン信号ＬＳ1Ａの送信を停止して、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの到来方向を計算する。通信装置２Ａは、算出された第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの到来方向に合わせて、受光ユニット２２０および送信ユニット２７０の位置を変更する。図２６のように、通信装置２Ａは、受光ユニット２２０の受光面を、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの到来方向に向ける。また、通信装置２Ａは、送信ユニット２７０による空間光信号の送信方向を、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの到来方向に向ける。通信装置２Ａは、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの到来方向に向けて、通信を確立するための空間光信号（第２スキャン信号ＬＳ2）を送信する。以下において、通信装置２Ａが送信する第２スキャン信号ＬＳ2をＬＳ2Ａと表記する。同様に、通信装置２Ｂが送信する第２スキャン信号ＬＳ2をＬＳ2Ｂと表記する。
【0102】
図２７は、第２スキャンモードにおいて、通信装置２Ａが第２スキャン範囲ＲＳ2をスキャンする一例について説明するための概念図である。第２スキャン範囲ＲＳ2は、第２スキャン信号ＬＳ2の送信範囲である。第２スキャン信号ＬＳ2は、第１スキャン信号ＬＳ1の受信に応じて、その第１スキャン信号ＬＳ1の送信元の通信対象に向けて、通信装置２の位置を知らせる信号である。図２７は、通信装置２Ａの第２スキャン範囲ＲＳ2である。第２スキャン範囲ＲＳ2は、通信装置２Ｂの方向に合わせて絞り込まれた範囲である。図２７の例において、第２スキャン範囲ＲＳ2は、水平方向が２度、垂直方向が６度である。
【0103】
図２７のように、通信装置２Ｂからの第１スキャン信号ＬＳ1Ｂを受信した通信装置２Ａは、第２スキャン範囲ＲＳ2において、第２スキャン信号ＬＳ2Ａの送信方向を変化させる。図２３の例と同様に、通信装置２Ａは、第２スキャン範囲ＲＳ2の左上の照射範囲を始点とし、水平方向の右側に向けて、第２スキャン信号ＬＳ2Ａの送信方向を変化させる。第２スキャン信号ＬＳ2Ａの送信方向が第２スキャン範囲ＲＳ2の右端の照射範囲に到達すると、通信装置２Ａは、第２スキャン信号ＬＳ2Ａの送信方向を第２スキャン範囲ＲＳ2の左端の照射範囲に移動させる。このように、第２スキャン信号ＬＳ2Ａの送信方向を順次変化させながら、通信装置２Ａは、通信対象の正確な方向を特定する。
【0104】
図２８は、通信装置２Ａが、通信装置２Ｂに向けて、第２スキャン信号ＬＳ2Ａを送信した様子を示す概念図である。図２８の段階において、通信装置２Ｂは、自装置から送信された第１スキャン信号ＬＳ1Ｂが通信装置２Ａに受信されたことを検知する。そのため、図２８の段階において、通信装置２Ｂは、未だ第１スキャン信号ＬＳ1Ｂを送信している。
【0105】
図２９は、通信装置２Ａから送信された第２スキャン信号ＬＳ2Ａの受信に応じて、通信装置２Ｂが第１スキャンモードから第２スキャンモードに移行する例を示す概念図である。第２スキャン信号ＬＳ2Ａの受信に応じて、通信装置２Ｂは、第１スキャン信号ＬＳ1Ｂの送信を停止して、第２スキャン信号ＬＳ2Ａの到来方向を計算する。通信装置２Ｂは、算出された第２スキャン信号ＬＳ2Ａの到来方向に合わせて、受光ユニット２２０および送信ユニット２７０の位置を変更する。図２９のように、通信装置２Ｂは、受光ユニット２２０の受光面を、第２スキャン信号ＬＳ2Ａの到来方向に向ける。また、通信装置２Ｂは、送信ユニット２７０による空間光信号の送信方向を、第２スキャン信号ＬＳ2Ａの到来方向に向ける。通信装置２Ｂは、通信を確立するための空間光信号（第２スキャン信号ＬＳ2）を送信する。
【0106】
図３０は、第２スキャンモードにおいて、通信装置２Ｂが第２スキャン範囲ＲＳ2をスキャンする一例について説明するための概念図である。第２スキャン範囲ＲＳ2は、第２スキャン信号ＬＳ2の送信範囲である。図３０の場合、第２スキャン信号ＬＳ2は、第２スキャン信号ＬＳ2の受信に応じて、その第２スキャン信号ＬＳ2の送信元の通信対象に向けて、通信装置２の位置を知らせる信号である。図３０は、通信装置２Ｂの第２スキャン範囲ＲＳ2である。第２スキャン範囲ＲＳ2は、通信装置２Ａの方向に合わせて絞り込まれた範囲である。図３０の例において、第２スキャン範囲ＲＳ2は、水平方向が２度、垂直方向が６度である。
【0107】
図３０のように、通信装置２Ａからの第２スキャン信号ＬＳ2Ａを受信した通信装置２Ｂは、第２スキャン範囲ＲＳ2において、第２スキャン信号ＬＳ2Ａの送信方向を変化させる。図２７の例と同様に、通信装置２Ｂは、第２スキャン範囲ＲＳ2の左上の照射範囲を始点とし、水平方向の右側に向けて、第２スキャン信号ＬＳ2Ｂの送信方向を変化させる。第２スキャン信号ＬＳ2Ｂの送信方向が第２スキャン範囲ＲＳ2の右端の照射範囲に到達すると、通信装置２Ｂは、第２スキャン信号ＬＳ2Ｂの送信方向を第２スキャン範囲ＲＳ2の左端の照射範囲に移動させる。このように、第２スキャン信号ＬＳ2Ｂの送信方向を変化させながら、通信装置２Ｂは、通信対象の正確な方向を特定する。
【0108】
図３１は、通信装置２Ａおよび通信装置２Ｂが、第２スキャン信号ＬＳ2を用いて、通信対象の正確な位置を特定している様子を示す概念図である。通信装置２Ａは、第２スキャン信号ＬＳ2Ａによって、通信対象の正確な位置を特定する。同様に、通信装置２Ｂは、第２スキャン信号ＬＳ2Ｂによって、通信対象の正確な位置を特定する。
【0109】
図３２は、第２スキャンモードから第３スキャンモードに移行して、通信装置２が通信対象の位置を詳細にスキャンする一例を示す概念図である。第３スキャンモードでは、空間光信号（スキャン信号）の照射範囲およびスキャン範囲（第３スキャン範囲ＲＳ3）が、第２スキャンモードと比べて小さい面積に設定される。第３スキャンモードにおいて、通信装置２は、詳細な第３スキャンに用いられる空間光信号（第３スキャン信号）を送信する。第３スキャン信号の照射範囲は、第１スキャン信号および第２スキャン信号の照射範囲と比べて面積が小さい。例えば、第３スキャン信号の照射範囲は、通信用の空間光信号（通信信号）照射範囲と同じ面積に設定される。
【0110】
例えば、第３スキャンモードにおいて、通信装置２は、自装置の位置を示す位置情報を含む第３スキャン信号を、第２スキャンモードで特定された方向に向けて送信する。第３スキャン信号を受信した通信対象は、その第３スキャン信号の送信元である通信装置２の位置を特定できる。このように構成されれば、第３スキャン信号に含まれる位置情報に応じて、２つの通信装置２は互いの位置を正確に特定できる。
【0111】
例えば、第３スキャンモードにおいて、通信装置２は、送信方向のアドレスを含む第３スキャン信号を、第２スキャンモードで特定された方向に向けて送信する。第３スキャン信号を受信した通信対象は、その第３スキャン信号の送信元である通信装置２による空間光信号（第３スキャン信号）の送信方向を特定できる。第３スキャン信号を受信した通信対象は、その第３スキャン信号の送信方向に関する情報を含む第３スキャン信号を、その第３スキャン信号の送信元である通信装置２に向けて送信する。このように構成されれば、自装置から送信された第３スキャン信号の送信方向に関する情報の受信に応じて、どのアドレスに向けて送信した第３スキャン信号が通信対象によって受信されたのかを、通信装置２で判別できる。すなわち、通信装置２は、通信対象から送り返されたアドレスの方向に、通信対象が位置することを特定できる。
【0112】
第３スキャンモードで通信対象の位置を正確に特定すると、通信装置２は、通信モードに移行する。通信モードは、通信が確立された通信対象との間で、通信用に変調された空間光信号（通信信号）を送受信し合って、相互に通信を行うモードである。通信モードでは、通信が確立し合った通信装置２の間で、通信信号を用いた光空間通信が行われる。通信モードにおける光空間通信の手法については、特に限定を加えない。
【0113】
〔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２が、空間光信号を送受信する例をあげる。図３３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２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２が、空間光信号を送受信する例をあげる。図３３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２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。
【0114】
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２の設置に適している。また、同程度の高さに通信装置２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、受信装置２０を構成する受光ユニット２２０の受信面積を小さくできるため、装置を小型化できる。空間光信号を送受信し合う通信装置２のペアは、少なくとも一方の通信装置２が、他方の通信装置２から送信された空間光信号を受光できる位置に配置される。通信装置２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２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２は、他の通信装置２から送信された空間光信号を、別の通信装置２に中継するように構成されてもよい。
【0115】
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２の間で、空間光信号を用いた光空間通信が可能になる。例えば、通信装置２の間における光空間通信とともに、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２との間で、電波を用いた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２がインターネットに接続されてもよい。
【0116】
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の実施形態に係る受信装置の受信器の構成を有する。送信装置は、空間光信号を送信する複数の送信ユニットを有する。例えば、送信装置は、位相変調型の空間光変調器を含む。通信制御装置は、受信装置および送信装置を制御する。通信制御装置は、第１の実施形態に係る受信装置の通信制御部の機能を有する。
【0117】
本実施形態の通信装置が備える受信装置は、第２環状体の外周側面に配置された複数の第２受光素子によって、多様な方向から到来する空間光信号を受光する。本実施形態の受信装置は、複数の第２受光素子によって受光された空間光信号の強度のパターンに応じて、その空間光信号の到来方向を検知する。そのため、本実施形態によれば、多様な方向から到来する空間光信号の到来方向を正確に検知することによって、空間光信号の受信状況に応じて、フレキシブルに対応できる通信装置を実現できる。
【0118】
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。
【0119】
（第３の実施形態）
次に、第３の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。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から、通信制御部を省いた構成である。
次に、第３の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。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から、通信制御部を省いた構成である。
【0120】
【0121】
受信装置は、ボールレンズ、第１受光器、および第２受光器を備える。ボールレンズは、球形のレンズである。第１受光器は、第１環状体と、複数の受光ユニットとを有する。第１環状体は、ボールレンズの周囲を取り囲む。受光ユニットは、第１環状体の内周側面に配置された複数の第１受光素子によって構成される。複数の第１受光素子は、ボールレンズに受光部を向けて、第１環状体の内周側面に配置される。第２受光器は、第２環状体と、複数の第２受光素子とを有する。第２環状体は、第１環状体の外周を取り囲む。複数の第２受光素子は、第２環状体の外周側面に配置される。複数の第２受光素子は、ボールレンズとは反対向きに受光部を向けて、第２環状体の外周側面に配置される。
【0122】
本実施形態の受信装置は、第２環状体の外周側面に配置された複数の第２受光素子によって、多様な方向から到来する空間光信号を受光する。複数の第２受光素子によって受光された空間光信号の強度のパターンを解析すれば、その空間光信号の到来方向を正確に検知できる。そのため、本実施形態の受信装置によれば、多様な方向から到来する空間光信号の到来方向を正確に検知できる。
【0123】
（ハードウェア）
次に、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、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。
次に、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、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。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
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。
【0132】
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３５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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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】
【0136】
２ 通信装置
１０、２０、３０ 受信装置
１１、２１、３１ ボールレンズ
１２、２２、３２ 第１受光器
１３、２３、３３ 第２受光器
１４ 通信制御部
１５ 方向検知回路
１６ 制御回路
１７ 受信回路
２４ 支持体
２７ 送信装置
２９ 通信制御装置
１００ 受信器
１２０、２２０、３２０ 受光ユニット
１２１、２２１ 第１受光素子
１２５、２２５、３２５ 第１環状体
１３１、２３１、３３１ 第２受光素子
１３５、２３５、３３５ 第２環状体
１５０ 検知回路
１５１ 積分器
１５２ 抵抗器
１５３ コンデンサ
１５４ 演算増幅器
１５５ スイッチ
１５６ ＡＤ変換器
１５７ デジタルフィルタ
１５９ 方向判定回路
１７１ 受信制御部
１７５ 光学制御部
１７７ 信号処理部
２２３ バンドパスフィルタ
２２４ 遮光壁
２２６ 脱落防止治具
２４０ 受信回路
２４１ 支持台
２４２ 支持柱
２４５ 第１基板
２４６ タイヤ
２４７ モーター
２４８ 第２基板
２４９ 信号線
２６０ エンコーダ
２６１ 筐体
２６２ 光源
２６３ レンズ
２６５ 受光素子
２７０ 送信ユニット
２７１ 筐体
２７２ 光源
２７３ コリメータレンズ
２７４ 反射鏡
２７５ 空間光変調器
２７６ 基板
２７７ ヒートシンク
２７８ 移動機構
２７９ 信号線
２８１ 可動台
２８２ 支柱
２９１ 条件記憶部
２９２ 送信条件生成部
２９３ 送信制御部
２９５ 信号取得部
２９６ 信号解析部
２９７ 信号生成部
１０、２０、３０ 受信装置
１１、２１、３１ ボールレンズ
１２、２２、３２ 第１受光器
１３、２３、３３ 第２受光器
１４ 通信制御部
１５ 方向検知回路
１６ 制御回路
１７ 受信回路
２４ 支持体
２７ 送信装置
２９ 通信制御装置
１００ 受信器
１２０、２２０、３２０ 受光ユニット
１２１、２２１ 第１受光素子
１２５、２２５、３２５ 第１環状体
１３１、２３１、３３１ 第２受光素子
１３５、２３５、３３５ 第２環状体
１５０ 検知回路
１５１ 積分器
１５２ 抵抗器
１５３ コンデンサ
１５４ 演算増幅器
１５５ スイッチ
１５６ ＡＤ変換器
１５７ デジタルフィルタ
１５９ 方向判定回路
１７１ 受信制御部
１７５ 光学制御部
１７７ 信号処理部
２２３ バンドパスフィルタ
２２４ 遮光壁
２２６ 脱落防止治具
２４０ 受信回路
２４１ 支持台
２４２ 支持柱
２４５ 第１基板
２４６ タイヤ
２４７ モーター
２４８ 第２基板
２４９ 信号線
２６０ エンコーダ
２６１ 筐体
２６２ 光源
２６３ レンズ
２６５ 受光素子
２７０ 送信ユニット
２７１ 筐体
２７２ 光源
２７３ コリメータレンズ
２７４ 反射鏡
２７５ 空間光変調器
２７６ 基板
２７７ ヒートシンク
２７８ 移動機構
２７９ 信号線
２８１ 可動台
２８２ 支柱
２９１ 条件記憶部
２９２ 送信条件生成部
２９３ 送信制御部
２９５ 信号取得部
２９６ 信号解析部
２９７ 信号生成部
【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】