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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】P2024009429
(43)【公開日】2024-01-23
(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 20130101AFI20240116BHJP
G01S 7/484 20060101ALI20240116BHJP
G01S 7/481 20060101ALI20240116BHJP
【ＦＩ】
H04B10/112
G01S7/484
G01S7/481 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022110938
(22)【出願日】2022-07-11
(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】高田 紘也
(72)【発明者】
【氏名】水本 尚志
(72)【発明者】
【氏名】奥村 藤男
【テーマコード（参考）】
5J084
5K102
【Ｆターム（参考）】
5J084AC02
5J084BA04
5J084BA07
5J084BA36
5J084BB01
5J084BB22
5K102AA21
5K102AH02
5K102AH27
5K102AL23
5K102AL28
5K102MB02
5K102PB14
5K102PC12
5K102PH02
5K102PH03
5K102PH23
5K102PH24
5K102PH25
5K102PH31
5K102RB02
5K102RB03
5K102RD28
(57)【要約】
【課題】多方向の通信対象に対して、不要な光成分が除去された空間光信号を送信できる送信器等を提供する。
【解決手段】複数の出射器を含む光源と、複数の出射器の各々に対応付けられた複数の変調領域が設定される変調部を有する空間光変調器と、空間光信号として送信される投射光の投射角に応じた曲率を有する曲面状の反射面を有し、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光を反射面で反射するように、複数の変調領域の各々に対応付けて配置された複数の曲面ミラーと、空間光変調器と曲面ミラーとの間に配置され、複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる不要な光成分を除去する遮光帯と、を備える送信器とする。
【選択図】 図１
【解決手段】複数の出射器を含む光源と、複数の出射器の各々に対応付けられた複数の変調領域が設定される変調部を有する空間光変調器と、空間光信号として送信される投射光の投射角に応じた曲率を有する曲面状の反射面を有し、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光を反射面で反射するように、複数の変調領域の各々に対応付けて配置された複数の曲面ミラーと、空間光変調器と曲面ミラーとの間に配置され、複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる不要な光成分を除去する遮光帯と、を備える送信器とする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の出射器を含む光源と、
複数の前記出射器の各々に対応付けられた複数の変調領域が設定される変調部を有する空間光変調器と、
空間光信号として送信される投射光の投射角に応じた曲率を有する曲面状の反射面を有し、前記空間光変調器の前記変調部に設定された複数の前記変調領域の各々で変調された変調光を前記反射面で反射するように、複数の前記変調領域の各々に対応付けて配置された複数の曲面ミラーと、
前記空間光変調器と前記曲面ミラーとの間に配置され、複数の前記変調領域の各々で変調された前記変調光に含まれる不要な光成分を除去する遮光帯と、を備える送信器。
複数の前記出射器の各々に対応付けられた複数の変調領域が設定される変調部を有する空間光変調器と、
空間光信号として送信される投射光の投射角に応じた曲率を有する曲面状の反射面を有し、前記空間光変調器の前記変調部に設定された複数の前記変調領域の各々で変調された変調光を前記反射面で反射するように、複数の前記変調領域の各々に対応付けて配置された複数の曲面ミラーと、
前記空間光変調器と前記曲面ミラーとの間に配置され、複数の前記変調領域の各々で変調された前記変調光に含まれる不要な光成分を除去する遮光帯と、を備える送信器。
【請求項2】
前記変調部には、格子状に配列された複数の前記変調領域が割り当てられ、隣接し合う前記変調領域の間には、前記光源に含まれる複数の前記出射器から出射された光が変調されない不感帯が設定される請求項１に記載の送信器。
【請求項3】
前記光源の出射面および前記変調部の変調面の中心点に関して点対称の位置関係にある前記出射器と前記変調領域とが対応付けられる請求項２に記載の送信器。
【請求項4】
前記遮光帯は、
複数の前記変調領域の各々で変調された前記変調光に含まれる０次画像が照射される位置に開口が形成され、前記変調光に含まれる０次光および高次画像の光成分を遮蔽する位置に配置される請求項１に記載の送信器。
複数の前記変調領域の各々で変調された前記変調光に含まれる０次画像が照射される位置に開口が形成され、前記変調光に含まれる０次光および高次画像の光成分を遮蔽する位置に配置される請求項１に記載の送信器。
【請求項5】
複数の前記曲面ミラーは、互いに異なる投射方向に前記反射面を向けて配置される請求項１に記載の送信器。
【請求項6】
前記曲面ミラーの前記反射面の曲率は、空間光信号を送信する距離に応じた曲率に設定される請求項５に記載の送信器。
【請求項7】
前記遮光帯の第１面に複数の前記出射器が配置され、
前記遮光帯の第２面に冷却機構が形成される請求項１に記載の送信器。
前記遮光帯の第２面に冷却機構が形成される請求項１に記載の送信器。
【請求項8】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の送信器と、
前記送信器に含まれる空間光変調器の変調部に割り当てられた複数の変調領域の各々に空間光通信に用いられる位相画像を設定し、複数の前記変調領域の各々に対して光が照射されるように、複数の前記変調領域の各々に対応付けられた出射器を制御する制御手段を備える送信装置。
前記送信器に含まれる空間光変調器の変調部に割り当てられた複数の変調領域の各々に空間光通信に用いられる位相画像を設定し、複数の前記変調領域の各々に対して光が照射されるように、複数の前記変調領域の各々に対応付けられた出射器を制御する制御手段を備える送信装置。
【請求項9】
請求項８に記載の送信装置と、
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他の通信装置からの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制御装置と、を備える通信装置。
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他の通信装置からの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。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大きい方が好ましい。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、空間光変調器を含む送光装置について開示されている。特許文献１の装置は、空間光変調器、光源、投射光学系、および送光制御手段を備える。空間光変調器の変調部には、第１領域および第２領域が割り当てられる。送光制御手段は、第１領域に、通信信号の位相画像のパターンを設定する。送光制御手段は、第２領域に、通信信号のゴースト像に重ねられるダミー信号の位相画像のパターンを設定する。光源は、第１光源および第２光源を有する。第１光源は、通信信号を送光するための光を、第１領域に向けて出射する。第２光源は、ダミー信号を送光するための光を、第２領域に向けて出射する。投射光学系は、第１光源および第２光源から出射されて、変調部で変調された光を、空間光信号として送光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－０９３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の装置は、異なる方向に投射される空間光信号を送信するためのパターンを、空間光変調器の変調部に割り当てられた２つの領域に個別に設定する。特許文献１の装置は、変調部に割り当てられた２つの領域に対して、それらの領域の各々に対応付けられた光源から光を照射する。特許文献１の手法では、空間光変調器の変調部を２分割することによって、異なる方向に空間光信号を投射する。
【0006】
空間光変調器の変調部をさらに分割すれば、空間光信号をより多方向に送信できる。空間光変調素子を用いた画像の投射においては、回折によって高次の像が発生する。空間光変調素子の変調部を複数の領域に分割し、隣接する領域の間に隔壁を設ければ、隔壁の位置における高次の像を除去できる。しかし、空間光変調素子の変調部に隔壁を設けると、変調部に対する光の入射角度が限定され、光源の数に制約が生じる。そのため、隔壁を用いて変調部を複数の領域に分割する場合、分割できる領域の数に限界があるため、通信可能な通信対象の数に制約があった。
【0007】
本開示の目的は、多方向の通信対象に対して、不要な光成分が除去された空間光信号を送信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】
【0008】
本開示の一態様の送信器は、複数の出射器を含む光源と、複数の出射器の各々に対応付けられた複数の変調領域が設定される変調部を有する空間光変調器と、空間光信号として送信される投射光の投射角に応じた曲率を有する曲面状の反射面を有し、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光を反射面で反射するように、複数の変調領域の各々に対応付けて配置された複数の曲面ミラーと、空間光変調器と曲面ミラーとの間に配置され、複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる不要な光成分を除去する遮光帯と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、多方向の通信対象に対して、不要な光成分が除去された空間光信号を送信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】
【0010】
【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が備え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が備える光源に含まれる出射器の構成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が備える光源に含まれる出射器の構成例を示す概念図である。
【図5】第１の実施形態に係る送信装置が備える空間光変調器の変調部に割り当てられた複数の変調領域の一例を示す概念図である。
【図6】第１の実施形態に係る送信装置が備える空間光変調器の変調部に割り当てられた変調領域に対する光の照射例を示す概念図である。
【図7】第１の実施形態に係る送信装置が備える遮光帯の構成の一例を示す概念図である。
【図8】第１の実施形態に係る送信装置が備える空間光変調器の変調部で変調された変調光に含まれる高次画像について説明するための概念図である。
【図9】第１の実施形態に係る送信装置が備える遮光帯による高次画像の遮蔽について説明するための概念図である。
【図10】第１の実施形態に係る送信装置が備える光源、空間光変調器、および遮光帯の配置例について説明するための概念図である。
【図11】第１の実施形態に係る送信装置が備える光源、空間光変調器、および遮光帯の配置例について説明するための概念図である。
【図12】第１の実施形態に係る送信装置による空間光信号の投射例を示す概念図である。
【図13】第１の実施形態に係る送信装置による空間光信号の投射例を示す概念図である。
【図14】第１の実施形態に係る送信装置による空間光信号の投射例を示す概念図である。
【図15】第１の実施形態に係る送信装置による空間光信号の投射例を示す概念図である。
【図16】第１の実施形態に係る送信装置が備える光源が配置される位置について説明するための概念図である。
【図17】第１の実施形態に係る送信装置が備える光源、空間光変調器、および遮光帯の配置例について説明するための概念図である。
【図18】第１の実施形態に係る送信装置が備える光源、空間光変調器、および遮光帯の配置例について説明するための概念図である。
【図19】第１の実施形態に係る送信装置が備える光源、空間光変調器、および遮光帯の配置例について説明するための概念図である。
【図20】第１の実施形態に係る送信装置が備える遮光帯の構成の一例を示す概念図である。
【図21】第１の実施形態に係る送信装置が備える遮光帯の構成の一例を示す概念図である。
【図22】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23】第２の実施形態に係る通信装置が備える受信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図24】第２の実施形態の適用例１について説明するための概念図である。
【図25】第２の実施形態の適用例１について説明するための概念図である。
【図26】第２の実施形態の適用例１に係る通信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図27】第２の実施形態の適用例１に係る通信装置が備える送信機構の構成の一例を示す概念図である。
【図28】第２の実施形態の適用例１に係る通信装置が備える受信機構の構成の一例を示す概念図である。
【図29】第２の実施形態の適用例１に係る通信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図30】第２の実施形態の適用例１に係る通信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図31】第２の実施形態の適用例１に係る通信装置による空間光信号を用いた通信の一例について説明するための概念図である。
【図32】第２の実施形態の適用例１に係る通信装置による空間光信号を用いた通信の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１に係る通信装置による空間光信号を用いた通信の一例について説明するための概念図である。
【図34】第２の実施形態の適用例２について説明するための概念図である。
【図35】第２の実施形態の適用例２に係る通信装置による空間光信号の投射範囲について説明するための概念図である。
【図36】第２の実施形態の適用例２に係る通信装置が備える送信機構の構成の一例を示す概念図である。
【図37】第２の実施形態の適用例２に係る通信装置による空間光信号の送信について説明するための概念図である。
【図38】第２の実施形態の適用例２に係る通信装置から送信されるパルス状の光について説明するための概念図である。
【図39】第２の実施形態の適用例２に係る通信装置のドローンへの搭載例を示す概念図である。
【図40】第２の実施形態の適用例３について説明するための概念図である。
【図41】第２の実施形態の適用例３に係る通信装置による空間光信号の投射範囲について説明するための概念図である。
【図42】第２の実施形態の適用例４について説明するための概念図である。
【図43】第３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44】各実施形態に係る処理や制御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】
【0011】
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。
【0012】
以下の実施形態の説明に用いる全図において、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、光や信号の向きを限定するものではない。また、図面中の光の軌跡を示す線は、概念的なものであり、実際の光の進行方向や状態を正確に表すものではない。例えば、図面においては、空気と物質との界面における屈折や反射、拡散などによる光の進行方向や状態の変化を省略したり、光束を一本の線で表現したりすることもある。また、光の経路の一例を図示したり、構成が込み合ったりする等の理由により、断面にハッチングを施さない場合がある。
【0013】
（第１の実施形態）
まず、本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、本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。
【0014】
（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、遮光帯１３、曲面ミラー１４、および制御部１５を備える。光源１１、空間光変調器１２、遮光帯１３、および曲面ミラー１４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側面図である。送信装置１０の内部構成の一部（遮光帯１３）は、断面を示す。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には、遮光帯１３を１つしか図示していないが、送信装置１０は、複数の遮光帯１３を備えてもよい。また、図１には、曲面ミラー１４を１つしか図示していないが、送信装置１０は、投射光１０４の投射方向に応じた数の曲面ミラー１４を備える。
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、遮光帯１３、曲面ミラー１４、および制御部１５を備える。光源１１、空間光変調器１２、遮光帯１３、および曲面ミラー１４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側面図である。送信装置１０の内部構成の一部（遮光帯１３）は、断面を示す。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には、遮光帯１３を１つしか図示していないが、送信装置１０は、複数の遮光帯１３を備えてもよい。また、図１には、曲面ミラー１４を１つしか図示していないが、送信装置１０は、投射光１０４の投射方向に応じた数の曲面ミラー１４を備える。
【0015】
光源１１は、制御部１５の制御に応じて、平行光１０１を出射する。図２は、光源１１の構成の一例を示す概念図である。光源１１は、複数の出射器１１０－１～１２を含む。複数の出射器１１０－１～１２の各々は、空間光変調器１２の変調部１２０に設定された複数の変調領域の各々に、対応付けられる。複数の出射器１１０－１～１２の出射面は、対応付けられた変調領域に向けられる。本実施形態においては、複数の出射器１１０－１～１２の出射面と、空間光変調器１２の変調部１２０とは、互いに対面するように配置される。複数の出射器１１０－１～１２と、空間光変調器１２の変調部１２０に設定された複数の変調領域とは、斜向かいの位置関係にあるものが対応付けられる。複数の出射器１１０－１～１２の各々は、対応付けられた変調領域に向けて、平行光１０１を出射する。なお、光源１１に含まれる出射器１１０の数は、１２個に限定されない。出射器１１０の数は、１２個未満であってもよいし、１３個以上であってもよい。
【0016】
光源１１に含まれる出射器１１０は、制御部１５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１１０から出射されるレーザ光の波長は、特に限定されず、用途に応じて選定されればよい。例えば、出射器１１０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、レーザクラスをあげられるので、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】
光源１１は、コリメータ（図示しない）を含む。コリメータは、複数の出射器１１０－１～１２の各々に配置される。コリメータは、出射器１１０から出射されたレーザ光を、平行光１０１に変換する。変換後の平行光１０１は、光源１１から出射される。光源１１から出射された平行光１０１は、空間光変調器１２の変調部１２０に向けて進行する。なお、光源１１と空間光変調器１２との距離などに応じて、コリメータが省略されてもよい。
【0018】
例えば、光源に含まれる出射器１１０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。
【0019】
例えば、光源に含まれる出射器１１０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（コリメータ）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、平行光１０１の出射部と空間光変調器１２とを近接させても、レーザ光源を空間光変調器１２から離れた位置に配置できるため、熱的な問題を解消できる。以下に、ファイバアレイ型レーザの構成例を２つあげる。
【0020】
図３は、光源１１に含まれる出射器１１０の第１例（出射器１１１）の構成を示す概念図である。出射器１１１は、３つの出射器１１０が一体化されたファイバアレイ型レーザの一例である。出射器１１１は、変調ドライバ１１２、レーザ光源１１３、光ファイバ１１４、およびマイクロコリメータ１１５を３組含む。変調ドライバ１１２は、レーザ光源１１３を駆動させて、レーザ光源１１３から出射されるレーザ光を変調する。レーザ光源１１３は、直接変調可能なレーザ光源である。レーザ光源１１３は、変調ドライバ１１２による駆動に応じて、変調されたレーザ光を出射する。レーザ光源１１３から出射されたレーザ光は、光ファイバ１１４を通じて、マイクロコリメータ１１５に向けて進行する。光ファイバ１１４は、レーザ光源１１３から出射されたレーザ光を、マイクロコリメータ１１５に向けて導光する光導波路である。光ファイバ１１４の材質は、レーザ光源１１３から出射されるレーザ光の波長帯に応じて、選択される。マイクロコリメータ１１５には、光ファイバ１１４を通じて、レーザ光が入射する。マイクロコリメータ１１５は、入射したレーザ光を平行光１０１に変換する。例えば、マイクロコリメータ１１５は、マイクロオプティクス化されて、一体で形成される。変換後の平行光１０１は、光源１１から出射される。
【0021】
図４は、光源１１に含まれる出射器１１０の第２例（出射器１２１）の構成を示す概念図である。出射器１２１は、３つの出射器１１０が一体化されたファイバアレイ型レーザの一例である。出射器１２１は、直流電流源１２２、レーザ光源１２３、光ファイバ１２４、変調器１２５、およびマイクロコリメータ１２６を含む。変調器１２５およびマイクロコリメータ１２６は、マイクロコリメータ付き外部変調器アレイ１２７を構成する。出射器１２１は、直流電流源１２２およびレーザ光源１２３を１組含む。出射器１１０は、変調器１２５およびマイクロコリメータ１２６を３組含む。直流電流源１２２は、レーザ光源１２３に直流電流を供給する電流源である。レーザ光源１２３は、連続的にレーザ出力を発振するＣＷ（Continuous Wave）レーザ光源である。レーザ光源１２３は、直流電流源１２２からの直流電流の供給に応じて、レーザ光を出射する。レーザ光源１２３から出射されたレーザ光は、光ファイバ１２４を通じて、変調器１２５に向けて進行する。光ファイバ１２４は、レーザ光源１２３から出射されたレーザ光を、変調器１２５に向けて導光する光導波路である。光ファイバ１２４の材質は、レーザ光源１２３から出射されるレーザ光の波長帯に応じて、選択される。光ファイバ１２４は、変調器１２５とマイクロコリメータ１２６の間にも配置される。変調器１２５には、光ファイバ１２４を通じて、レーザ光が入射する。変調器１２５は、マッハツェンダ型の光変調器である。変調器１２５は、電界吸収型の光変調器であってもよい。変調器１２５は、入射したレーザ光を変調する。マイクロコリメータ１２６には、変調器１２５によって変調されたレーザ光が入射する。マイクロコリメータ１２６は、入射したレーザ光を平行光１０１に変換する。例えば、マイクロコリメータ１２６は、マイクロオプティクス化されて、一体で形成される。変換後の平行光１０１は、光源１１から出射される。
【0022】
空間光変調器１２は、位相変調型の空間光変調器である。空間光変調器１２は、変調部１２０を有する。変調部１２０には、複数の変調領域が設定される。変調部１２０に設定される変調領域の数は、光源１１に含まれる出射器１１０の数に合わせて設定される。
【0023】
図５は、変調部１２０に設定される複数の変調領域Ｍの一例を示す概念図である。図５の例では、１２個の変調領域Ｍ－１～１２が設定される。隣接し合う変調領域Ｍの間には、不感帯が設定される。不感帯には、黒いストライプ状の位相画像が設定される。例えば、変調部１２０の画素が１０９０行×１９２０列の場合、不感帯の幅を５０画素に設定すれば、１つの変調領域Ｍに対して５１５行×２７８列の画素を確保できる。
【0024】
複数の変調領域Ｍ－１～１２の各々は、光源１１に含まれる複数の出射器１１０－１～１２の各々に、対応付けられる。複数の出射器１１０－１～１２と、複数の変調領域Ｍ－１～１２とは、斜向かいの位置関係にあるものが対応付けられる。複数の変調領域Ｍ－１～１２の各々には、対応付けられた出射器１１０から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。複数の変調領域Ｍ－１～１２の各々には、変調部１２０の長軸方向および短軸方向に対して、斜めに平行光１０１が照射される。本実施形態においては、光源１１の出射面および変調部１２０の中心点に関して点対称の位置関係にある、出射器１１０と変調領域Ｍとが対応付けられる。このような位置関係で対応付けられれば、光源１１と空間光変調器１２とを近づけても、出射器１１０と変調領域Ｍとの距離を十分に取れる。そのため、送信器１００のサイズを小型化できる。
【0025】
変調領域Ｍ－１には、出射器１１０－１から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－２には、出射器１１０－２から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－３には、出射器１１０－３から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－４には、出射器１１０－４から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－５には、出射器１１０－５から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－６には、出射器１１０－６から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－７には、出射器１１０－７から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－８には、出射器１１０－８から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－９には、出射器１１０－９から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－１０には、出射器１１０－１０から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－１１には、出射器１１０－１１から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－１２には、出射器１１０－１２から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が照射される。なお、出射器１１０から出射されたレーザ光に由来する平行光１０１が、変調領域Ｍの変調面に対して斜めに入射されれば、変調領域Ｍと出射器１１０との対応関係は、上記の対応関係に限定されない。
【0026】
図６は、変調部１２０に設定された変調領域Ｍに照射される平行光１０１の照射パターンについて説明するための概念図である。図６には、平行光１０１の照射パターンをハッチングで示す。変調領域Ｍ－１には、矩形状の照射パターンで平行光１０１が照射される。矩形状の照射パターンは、不感帯へのはみだしがなく、理想的なパターンである。矩形状の照射パターンで平行光を照射するためには、ビーム成形のための光学系が必要となる。
【0027】
変調領域Ｍ－２～３には、円形状の照射パターンで平行光１０１が照射される。ＭＲ－２に照射された円形状の照射パターンは、不感帯へのはみだしがなく、平行光１０１が照射される領域の面積が小さい。ＭＲ－３に照射された円形状の照射パターンは、不感帯へはみ出す。ＭＲ－２に照射された円形状の照射パターンと比べて、ＭＲ－３に照射された円形状の照射パターンは、平行光１０１が照射される領域の面積が大きい。面発光型レーザであれば、変調領域Ｍ－２～３の照射パターンを実現できる。照射径の広がりが小さければ、変調領域Ｍ－３の照射パターンを実現できる。
【0028】
変調領域Ｍ－８～９には、楕円形状の照射パターンで平行光１０１が照射される。ＭＲ－８に照射された楕円形状の照射パターンは、不感帯へのはみだしがなく、ＭＲ－２に照射された円形状の照射パターンと比べて、平行光１０１が照射される領域の面積が大きい。ＭＲ－９に照射された円形状の照射パターンは、不感帯へはみ出す。ＭＲ－８に照射された楕円形状の照射パターンと比べて、ＭＲ－９に照射された円形状の照射パターンは、平行光１０１が照射される面積が大きい。エッジエミッタ型の半導体レーザは、楕円形状のビームを放出する。エッジエミッタ型レーザであれば、変調領域Ｍ－８～９の照射パターンを実現できる。照射径の広がりが小さければ、変調領域Ｍ－８の照射パターンを実現できる。エッジエミッタ型の半導体レーザであれば、楕円の長軸方向と偏光方向がそろっているので、複雑なコリメート系が不要である。
【0029】
変調領域Ｍ－１０～１１には、２つの円形状の照射パターンで平行光１０１が照射される。変調領域Ｍ－１０～１１の照射パターンの場合、１つの変調領域Ｍに対して、２つの出射器１１０が構成される。ＭＲ－１１に照射された２つの円形状の照射パターンは、不感帯へのはみだしがなく、ＭＲ－２に照射された円形状の照射パターンと比べて、平行光１０１が照射される領域の面積が大きい。ＭＲ－１２に照射された２つの円形状の照射パターンは、不感帯へはみ出す。ＭＲ－１０に照射された２つの円形状の照射パターンと比べて、ＭＲ－１２に照射された２つの円形状の照射パターンは、平行光１０１が照射される面積が大きい。面発光型レーザであれば、変調領域Ｍ－１０～１１の照射パターンを実現できる。照射径の広がりが小さければ、変調領域Ｍ－１１の照射パターンを実現できる。
【0030】
複数の変調領域Ｍの各々には、制御部１５の制御に応じて、投射光１０４によって表示される像に応じたパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。変調部１２０に設定された複数の変調領域Ｍ－１～１２の各々に入射した平行光１０１は、複数の変調領域Ｍ－１～１２の各々に設定されたパターン（位相画像）に応じて変調される。複数の変調領域Ｍ－１～１２の各々で変調された変調光１０２は、それらの変調領域Ｍ－１～１２の各々に対応付けられた曲面ミラー１４の反射面１４０に向けて進行する。
【0031】
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１０４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。
【0032】
複数の変調領域Ｍは、複数の領域に分割される（タイリングとも呼ぶ）。例えば、変調領域Ｍは、所望のアスペクト比の領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。変調領域Ｍ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。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。
【0033】
変調領域Ｍに割り当てられた複数のタイルの各々には、位相画像がタイリングされる。例えば、複数のタイルの各々には、予め生成された位相画像が設定される。複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調領域Ｍに平行光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。変調領域Ｍに設定されるタイルが多いほど、鮮明な画像を表示させることができるが、各タイルの画素数が低下すると解像度が低下する。そのため、変調領域Ｍ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。
【0034】
遮光帯１３は、空間光変調器１２と曲面ミラー１４との間に配置される。遮光帯１３には、投射光１０４として投射される変調光１０２を通過させる、開口１３０が形成される。遮光帯１３は、変調光１０２に含まれる０次光を遮蔽する。また、遮光帯１３は、変調光１０２に含まれる０次画像の周辺を遮蔽する。すなわち、遮光帯１３は、変調光に含まれる０次光および高次画像を形成する光成分を遮蔽する。
【0035】
図７は、遮光帯１３の一例を示す概念図である。図７の遮光帯１３は、図５～図６のように設定された複数の変調領域Ｍのうち、変調部１２０の下段に設定された６つの変調領域Ｍ－１～６、または、変調部１２０の上段に設定された６つの変調領域Ｍ－７～１２に対応する。後述するように、下段に設定された変調領域Ｍ－１～６および上段に設定された変調領域Ｍ－７～１２の各々に対応させて、２つの遮光帯１３が配置される。具体的な遮光帯１３の配置については、後述する。
【0036】
遮光帯１３には、複数の変調領域Ｍの各々に対応付けられた投射範囲が設定される。各々の投射範囲には、開口１３０が形成される。開口１３０は、変調光１０２によって形成される画像のうち、０次画像を形成する光成分を通過させる部分である。開口１３０は、変調光１０２に含まれる０次光が照射される位置を避けて形成される。すなわち、変調光１０２に含まれる０次光は、遮光帯１３で遮蔽されるため、曲面ミラー１４に向けて進行しない。
【0037】
図８は、空間光変調器１２の変調部１２０で変調された変調光１０２によって形成される画像について説明するための概念図である。位相変調型の空間光変調器１２を用いる場合、回折現象を利用して画像を結像させるため、回折格子と同じように高次画像が発生する。図８の例では、中央の０次画像が投射対象の画像であり、１次画像以上の次数の画像が高次画像である。高次画像は、次数の増加に応じて電力が低くなるため、次数が大きくなるほど視認しづらくなる。しかし、高次画像は、完全に視認できなくなるわけではない。例えば、空間光変調器１２の変調部１２０を複数の変調領域Ｍに分割する場合、隣接する変調領域Ｍの間に隔壁を設ければ、高次画像を除去できる。しかし、隔壁を設けると、平行光１０１の照射角度が制限され、変調部１２０の分割数に限界が生じる。
【0038】
図９は、遮光帯１３による高次画像の遮蔽の一例について説明するための概念図である。空間光変調器１２の変調部１２０に照射された平行光１０１は、変調部１２０で変調光１０２に変調される。変調光１０２に含まれる０次画像を形成する光成分の大部分は、遮光帯１３の開口１３０を通過する。変調光１０２に含まれる０次画像を形成する光成分のうち、周辺部分の画像を形成する光成分は、遮光帯１３で遮蔽される。また、変調光１０２に含まれる１次画像を形成する光成分は、遮光帯１３で遮蔽される。２次以上の高次画像は、輝度が低下しているうえに、平行光１０１の照射角度に応じた方向に投射されるため、大部分が送信装置１０の筐体（図示しない）の外部に投射されない。
【0039】
本実施形態では、複数の変調領域Ｍを不感帯で分割するため、平行光１０１の照射角度の制限がない。そのため、本実施形態によれば、隔壁を設ける場合と比較して、変調部１２０をより多くの変調領域Ｍに分割できる。また、本実施形態によれば、空間光変調器１２の変調部１２０に対する平行光１０１の入射角度を大きくすることができるので、光源１１を空間光変調器１２に近づけることができる。例えば、光源１１に含まれる出射器１１０に面発光型レーザを用いれば、光源１１からコリメータを排除できる。
【0040】
図１０～図１１は、光源１１、空間光変調器１２、および遮光帯１３の配置例を示す概念図である。図１０は、空間光変調器１２の長軸方向から見た図である。図１１は、空間光変調器１２の短軸方向から見た図である。図１０～図１１においては、重なり合う構成を省略して図示する。図１０～図１１には、光源から出射された平行光１０１や、空間光変調器１２の変調部１２０で変調された変調光１０２の光路を、概念的に示す。遮光帯１３は、複数の出射器１１０から出射される平行光１０１の光路から外れた位置に配置される。図１０～図１１の例では、空間光変調器１２と遮光帯１３との間隔と比べて、光源１１と空間光変調器１２との間隔の方が大きい。
【0041】
複数の出射器１１０から出射された平行光１０１は、空間光変調器１２の変調部１２０に照射される。複数の出射器１１０の各々から出射された平行光１０１は、対応付けられた変調領域Ｍに照射される。変調部１２０に対する平行光１０１は、空間光変調器１２の長軸および短軸の両方に対して、角度を付けて入射される。すなわち、変調部１２０の面に対して、平行光１０１は、非垂直に照射される。変調部１２０に設定された複数の変調領域Ｍの各々で変調された変調光１０２は、それらの変調領域Ｍの各々が対応付けられた曲面ミラー１４の反射面１４０に向けて進行する。変調光１０２のうち、０次光および高次画像を形成する光成分は、遮光帯１３で遮蔽される。変調光１０２のうち、０次画像を形成する光成分は、遮光帯１３の開口１３０を通過して、曲面ミラー１４の反射面１４０に向けて進行する。
【0042】
曲面ミラー１４は、曲面状の反射面１４０を有する反射鏡である。曲面ミラー１４は、空間光変調器１２の変調部１２０に設定された複数の変調領域Ｍの各々に対応付けて、１つずつ配置される。本実施形態では、１２個の変調領域Ｍの各々に対応付けて、１２個の曲面ミラー１４が配置される。曲面ミラー１４の反射面１４０は、投射光１０４の投射角に応じた曲率を有する。曲面ミラー１４の反射面１４０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、曲面ミラー１４の反射面１４０は、円柱の側面の形状を有する。例えば、曲面ミラー１４の反射面１４０は、自由曲面や球面でもよい。例えば、曲面ミラー１４の反射面１４０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１４の反射面１４０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。
【0043】
曲面ミラー１４は、空間光変調器１２の変調部１２０に設定された変調領域Ｍに向けて、反射面１４０を向けて配置される。曲面ミラー１４は、変調光１０２の光路上に配置される。反射面１４０には、変調部１２０で変調された変調光１０２のうち、遮光帯１３の開口１３０を通過した光成分が照射される。反射面１４０に照射された変調光１０２は、その反射面１４０で反射される。反射面１４０で反射された光（投射光１０４）は、その反射面１４０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。
【0044】
図１２～図１３は、曲面ミラー１４による光の反射に関する一例について説明するための概念図である。図１２～図１３は、３６０度の方向に向けて空間光信号（投射光１０４）が投射される例である。図１２は、空間光変調器１２の短軸方向から見た図である。図１３は、空間光変調器１２の裏側から見た図である。図１２～図１３においては、遮光帯１３を省略する。複数の曲面ミラー１４は、空間光変調器１２の変調部１２０に設定された複数の変調領域Ｍのいずれかに対応付けられる。図１２～図１３の例の場合、投射光１０４は、曲面ミラー１４の反射面１４０における変調光１０２の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図１３の紙面に対して垂直方向）に沿って拡大される。また、投射光１０４は、送信装置２１から離れるにつれて、垂直方向（図１３の紙面における上下方向）にも拡大される。
【0045】
複数の曲面ミラー１４は、異なる方向に反射面１４０を向けて配置される。左側に配置された６つの曲面ミラー１４の反射面１４０は、図１３の紙面の面内において、左方に向けられる。左側に配置された６つの曲面ミラー１４の反射面１４０は、図１３の紙面の面内における左方の１８０度の投射範囲を担当する。右側に配置された６つの曲面ミラー１４の反射面１４０は、図１３の紙面の面内において、右方に向けられる。右側に配置された６つの曲面ミラー１４の反射面１４０は、図１３の紙面の面内における右方の１８０度の投射範囲を担当する。例えば、１つの曲面ミラー１４の投射角が３０度以上に設定されれば、１２個の曲面ミラー１４が担当する投射角を合計すると、３６０度の投射範囲をカバーできる。
【0046】
図１４～図１５は、曲面ミラー１４による光の反射に関する別の一例について説明するための概念図である。図１４～図１５は、１８０度の方向に向けて空間光信号（投射光１０４）が投射される例である。図１４は、空間光変調器１２の短軸方向から見た図である。図１５は、空間光変調器１２の裏側から見た図である。図１４～図１５においては、遮光帯１３を省略する。複数の曲面ミラー１４は、空間光変調器１２の変調部１２０に設定された複数の変調領域Ｍのいずれかに対応付けられる。図１４～図１５の例の場合、投射光１０４は、曲面ミラー１４の反射面１４０における変調光１０２の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図１５の紙面に対して垂直方向）に沿って拡大される。また、投射光１０４は、送信装置２１から離れるにつれて、垂直方向（図１５の紙面における上下方向）にも拡大される。
【0047】
複数の曲面ミラー１４は、異なる方向に反射面１４０を向けて配置される。左側に配置された６つの曲面ミラー１４の反射面１４０は、図１５の紙面の面内において、左方に向けられる。左側に配置された６つの曲面ミラー１４の反射面１４０は、図１５の紙面の面内における左方の上半分に相当する９０度の投射範囲を担当する。右側に配置された６つの曲面ミラー１４の反射面１４０は、図１５の紙面の面内において、左方に向けられる。右側に配置された６つの曲面ミラー１４の反射面１４０は、図１５の紙面の面内における左方の下半分に相当する９０度の範囲を担当する。例えば、１つの曲面ミラー１４の投射角が１５度以上に設定されれば、１２個の曲面ミラー１４が担当する投射角を合計すると、左方の１８０度の投射範囲をカバーできる。
【0048】
送信装置１０には、曲面ミラー１４の代わりに、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。また、送信装置１０は、曲面ミラー１４や投射光学系を含まずに、空間光変調器１２の変調部１２０で変調された光をそのまま投射するように、構成されてもよい。
【0049】
制御部１５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１５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１５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１５は、空間光変調器１２の変調部１２０に設定された複数の変調領域Ｍの各々に、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１５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。
【0050】
制御部１５は、空間光変調器１２の変調部１２０に照射される平行光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１５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に照射された平行光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１５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。
【0051】
制御部１５は、表示される画像に対応する位相画像が変調部１２０に設定された状態で、光源１１を駆動させる。その結果、空間光変調器１２の変調部１２０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源１１から出射された平行光１０１が空間光変調器１２の変調部１２０に照射される。空間光変調器１２の変調部１２０に照射された平行光１０１は、空間光変調器１２の変調部１２０において変調される。空間光変調器１２の変調部１２０において変調された変調光１０２は、曲面ミラー１４の反射面１４０に向けて出射される。
【0052】
例えば、送信装置２１に含まれる曲面ミラー１４の反射面１４０の曲率と、空間光変調器１２と曲面ミラー１４の距離とを調整すれば、投射光１０４の投射角を任意の角度に設定できる。また、送信装置２１の内部で変調光１０２の光路上に平面鏡が配置されれば、投射光１０４の投射角を多様に設定できる。例えば、３６０度の向きに投射光を投射するように構成された送信装置１０と、３６０度の方向から到来する空間光信号を受光するように構成された受信装置とを組み合わせた構成とする。このような構成とすれば、３６０度の向きに空間光信号を送信し、３６０度の方向から到来する空間光信号を受光する通信装置を実現できる。
【0053】
（変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。以下においては、光源が配置される位置が異なる変形例（変形例１）と、遮光帯１３の構造が異なる変形例（変形例２）とをあげる。以下の変形例は、一例であって、本実施形態の変形例を限定するものではなに。
次に、本実施形態の変形例について説明する。以下においては、光源が配置される位置が異なる変形例（変形例１）と、遮光帯１３の構造が異なる変形例（変形例２）とをあげる。以下の変形例は、一例であって、本実施形態の変形例を限定するものではなに。
【0054】
〔変形例１〕
図１６は、光源１１が配置される位置について説明するための概念図である。図１６は、空間光変調器１２の短軸方向から見た図である。光源１１は、図１６に示す３通りの位置に配置することができる。位置Ａは、空間光変調器１２と遮光帯１３との間の領域ＲAである。位置Ｂは、遮光帯１３と曲面ミラー１４との間の領域ＲBである。位置Ｃは、空間光変調器１２から見て、曲面ミラー１４よりも遠い領域ＲCである。空間光変調器１２との距離は、位置Ａが最も近く、位置Ｃが最も遠い。上述した図１２～図１５の例は、光源１１が位置Ｂに設置された例である。
図１６は、光源１１が配置される位置について説明するための概念図である。図１６は、空間光変調器１２の短軸方向から見た図である。光源１１は、図１６に示す３通りの位置に配置することができる。位置Ａは、空間光変調器１２と遮光帯１３との間の領域ＲAである。位置Ｂは、遮光帯１３と曲面ミラー１４との間の領域ＲBである。位置Ｃは、空間光変調器１２から見て、曲面ミラー１４よりも遠い領域ＲCである。空間光変調器１２との距離は、位置Ａが最も近く、位置Ｃが最も遠い。上述した図１２～図１５の例は、光源１１が位置Ｂに設置された例である。
【0055】
ＶＣＳＥＬは、面発光であり、放射角が比較的広い。そのため、ＶＣＳＥＬで構成された出射器１１０は、位置Ａに配置できる。位置Ａに配置された場合、出射器１１０からコリメータを省略できる。位置Ｃに配置された場合、出射器１１０にはコリメータが必要である。ＰＣＳＥＬは、面発光であり、放射角が比較的狭い。そのため、有効発光面積が少し大きめに設定することで、ＰＣＳＥＬで構成された出射器１１０は、位置Ｃに配置されてもコリメータを省略できる。ＰＣＳＥＬは、高出力化に有利である。
【0056】
図１７～図１８は、空間光変調器１２と遮光帯１３との間の領域ＲA（図１６の位置Ａ）に、光源１１が配置された例（変形例１）である。図１７は、空間光変調器１２の長軸方向から見た図である。図１８は、空間光変調器１２の短軸方向から見た図である。図１７～図１８においては、重なり合う構成を省略して図示する。遮光帯１３は、複数の出射器１１０から出射される平行光１０１の光路から外れた位置に配置される。本変形例のように、光源１１を空間光変調器１２に近接させれば、送信装置１０を小型化できる。本変形例のように構成されても、光源１１に含まれる出射器１１０のレーザ光の出射角が十分に大きければ、多方向に空間光信号を送信できる。また、本変形例のように構成する場合、光源１１からコリメータを省略できる。
【0057】
〔変形例２〕
図１９～図２１は、一体化された遮光帯１３の一例（変形例２）である。本変形例の遮光帯１３１には、１２個の開口１３２が形成される。光源１１を構成する複数の出射器１１０は、遮光帯１３１の一方の面上に配列される。複数の出射器１１０が配列された面（出射面）は、空間光変調器１２の変調部１２０に向けられる。
図１９～図２１は、一体化された遮光帯１３の一例（変形例２）である。本変形例の遮光帯１３１には、１２個の開口１３２が形成される。光源１１を構成する複数の出射器１１０は、遮光帯１３１の一方の面上に配列される。複数の出射器１１０が配列された面（出射面）は、空間光変調器１２の変調部１２０に向けられる。
【0058】
出射面の反対側の面には、放熱機構１３５が形成される。放熱機構１３５は、出射器１１０によるレーザ光の出射に応じて発生した熱を放熱する。例えば、遮光帯１３１は、熱伝導率の高い金属やカーボン、樹脂等を材質とする。効率的に放熱できれば、放熱機構１３５の形状については、特に限定を加えない。放熱機構１３５は、送信装置１０の筐体（図示しない）に熱的に接続されてもよい。熱伝導性の高い筐体であれば、効率的に排熱できる。
【0059】
図１９～図２１の構成によれば、光源１１と遮光帯１３１を一体化できる。また、図１９～図２１の構成によれば、放熱機構１３５を設けることによって、出射器１１０から発せられた熱を効率的に排熱できる。なお、図１９～図２１の構成において、放熱機構１３５が省略されてもよい。
【0060】
以上のように、本実施形態の送信装置は、光源、空間光変調器、遮光帯、複数の曲面ミラー、および制御部を備える。光源は、複数の出射器を含む。光源は、平行光を出射する。空間光変調器は、変調部を有する。変調部には、複数の出射器の各々に対応付けられた複数の変調領域が設定される。制御部は、空間光変調器の変調部に割り当てられた複数の変調領域の各々に、空間光通信に用いられる位相画像を設定する。制御部は、複数の変調領域の各々に対して光が照射されるように、複数の変調領域の各々に対応付けられた出射器を制御する。複数の曲面ミラーは、曲面状の反射面を有する。反射面は、空間光信号として送信される投射光の投射角に応じた曲率を有する。複数の曲面ミラーは、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光を反射面で反射するように、複数の変調領域の各々に対応付けて配置される。遮光帯は、空間光変調器と曲面ミラーとの間に配置される。遮光帯は、複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる不要な光成分を除去する。不要な光成分が除去された変調光は、曲面ミラーの反射面で反射されて、空間光信号（投射光）として送信される。
【0061】
本実施形態の送信装置では、複数の出射器から出射されたレーザ光に由来する平行光が、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域に照射される。複数の変調領域で変調された変調光に含まれる不要な光成分は、遮光帯を通過する際に遮蔽される。複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる空間光信号の光成分は、複数の変調領域の各々に対応付けられたいずれかの曲面ミラーによって、空間光信号として送信される。そのため、本実施形態の送信装置によれば、多方向の通信対象に対して、不要な光成分が除去された空間光信号を送信できる。
【0062】
本実施形態の一態様において、変調部には、格子状に配列された複数の変調領域が割り当てられる。隣接し合う変調領域の間には、光源に含まれる複数の出射器から出射された光が変調されない不感帯が設定される。本態様によれば、隣接し合う変調領域の間に隔壁を設けなくても、それらの変調領域の各々に照射された平行光を、それらの変調領域の各々に対応付けられた通信対象に対して設定された条件で変調できる。また、本態様によれば、隣接し合う変調領域の間に隔壁を設けないため、変調部に対する平行光の入射角度を大きくでき、送信装置のサイズを小型化できる。
【0063】
本実施形態の一態様において、光源の出射面および変調部の変調面の中心点に関して点対称の位置関係にある出射器と変調領域とが対応付けられる。本態様によれば、互いに斜めの位置関係にある出射器と変調領域とが対応付けられるため、光源と空間光変調器との間隔を小さくできる。そのため、本態様によれば、光源と空間光変調器とを近接させることで、光源からコリメータを省略できる。また、本態様によれば、光源と空間光変調器とを近接させることで、送信装置のサイズを小型化できる。
【0064】
本実施形態の一態様において、遮光帯は、複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる０次画像が照射される位置に、開口が形成される。遮光帯は、変調光に含まれる０次光および高次画像の光成分を遮蔽する位置に配置される。本態様によれば、変調光に含まれる０次光および高次画像を含む不要な光成分が除去された空間光信号を送信できる。
【0065】
本実施形態の一態様において、複数の曲面ミラーは、互いに異なる投射方向に反射面を向けて配置される。例えば、曲面ミラーの反射面の曲率は、空間光信号を送信する距離に応じた曲率に設定される。本態様によれば、互いに異なる投射方向に反射面を向けて配置された複数の曲面ミラーによって、多様な方向の通信対象に向けて、空間光信号を送信できる。例えば、本態様によれば、複数の曲面ミラーが備える反射面の向きや曲率を調整することによって、水平面内における３６０度の方向に空間光信号を送信できる。
【0066】
（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、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、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。
【0067】
図２２は、本実施形態に係る通信装置２０の構成の一例を示す概念図である。通信装置２０は、送信装置２１、制御装置２５、および受信装置２７を備える。通信装置２０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２０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。また、後述するように、通信装置２０には、カメラモジュールやＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）モジュールが搭載される場合がある。カメラモジュールやＬｉＤＡＲモジュールについては、汎用のモジュールを適用できる。
【0068】
送信装置２１は、第１の実施形態の送信装置である。送信装置２１は、制御装置２５から制御信号を取得する。送信装置２１は、制御信号に応じた空間光信号を投射する。送信装置２１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。
【0069】
制御装置２５は、受信装置２７から出力された信号を取得する。制御装置２５は、取得した信号に応じた処理を実行する。制御装置２５が実行する処理については、特に限定を加えない。制御装置２５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２１に出力する。例えば、制御装置２５は、受信装置２７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、制御装置２５は、受信装置２７が受信した信号に含まれる情報に応じて、通信装置２０の管理者によって指定された処理を実行する。
【0070】
受信装置２７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２７は、受信した空間光信号を電気信号に変換する。受信装置２７は、変換後の電気信号を制御装置２５に出力する。例えば、受信装置２７は、ボールレンズを含む受光機能を備える。また、受信装置２７は、ボールレンズを含まない受光機能を有してもよい。
【0071】
〔受信装置〕
次に、受信装置２７の構成について図面を参照しながら説明する。図２３は、受信装置２７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２７は、ボールレンズ２７１、受光素子２７３、および受信回路２７５を備える。図２３は、受信装置２７の内部構成を横方向から見た側面図である。受信回路２７５の位置については、特に限定を加えない。受信回路２７５は、受信装置２７の内部に配置されてもよいし、受信装置２７の外部に配置されてもよい。また、受信回路２７５の機能を制御装置２５に含めてもよい。
次に、受信装置２７の構成について図面を参照しながら説明する。図２３は、受信装置２７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２７は、ボールレンズ２７１、受光素子２７３、および受信回路２７５を備える。図２３は、受信装置２７の内部構成を横方向から見た側面図である。受信回路２７５の位置については、特に限定を加えない。受信回路２７５は、受信装置２７の内部に配置されてもよいし、受信装置２７の外部に配置されてもよい。また、受信回路２７５の機能を制御装置２５に含めてもよい。
【0072】
ボールレンズ２７１は、球形のレンズである。ボールレンズ２７１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２７１は、任意の角度から見て、球形である。ボールレンズ２７１の一部は、受信装置２７の筐体に開けられた開口から突出する。ボールレンズ２７１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２７１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２７１の一部は、開口から突出していなくてもよい。
【0073】
ボールレンズ２７１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２７１の集光領域に向けて集光される。ボールレンズ２７１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２７１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２７１に入射した光は、ボールレンズ２７１の内部に進入する際に屈折される。また、ボールレンズ２７１の内部を進行する光は、ボールレンズ２７１の外部に出射する際に、再度屈折される。ボールレンズ２７１から出射される光の大部分は、集光領域に集光される。
【0074】
例えば、ボールレンズ２７１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２７１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２７１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２７１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２７１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２７１には、石英ガラスが適用できる。例えば、ボールレンズ２７１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２７１には、アクリル等の透明樹脂が適用できる。
【0075】
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２７１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２７１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２７１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２７１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２７１の材質には限定を加えない。ボールレンズ２７１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。
【0076】
ボールレンズ２７１は、受光素子２７３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２７１は、入射した空間光信号を、受光素子２７３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２７１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２７１によって集光される光信号を、受光素子２７３の受光部に向けて導光する機構が、追加されてもよい。
【0077】
受光素子２７３は、ボールレンズ２７１の後段に配置される。受光素子２７３は、ボールレンズ２７１の集光領域に配置される。受光素子２７３は、ボールレンズ２７１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２７１によって集光された光信号は、受光素子２７３の受光部で受光される。受光素子２７３は、受光された光信号を電気信号（以下、信号とも呼ぶ）に変換する。受光素子２７３は、変換後の信号を、受信回路２７５に出力する。図２３には、受光素子２７３が単一の例を示す。例えば、ボールレンズ２７１の集光領域に、複数の受光素子２７３がアレイ化された受光素子アレイが配置されてもよい。
【0078】
受光素子２７３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２７３は、可視領域の光に感度を有する。例えば、受光素子２７３は、赤外領域の光に感度を有する。受光素子２７３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２７３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２７３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２７３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２７３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２７３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２７３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。
【0079】
例えば、受光素子２７３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２７３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２７３は、高速通信に対応できる。なお、受光素子２７３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２７３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２７３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２７３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２７３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。
【0080】
例えば、受光素子２７３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２７３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２７３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。
【0081】
受信回路２７５は、受光素子２７３から出力された信号を取得する。受信回路２７５は、受光素子２７３からの信号を増幅する。受信回路２７５は、増幅された信号をデコードする。受信回路２７５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２７５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。
【0082】
〔適用例〕
次に、本実施形態の通信装置２０の適用例について図面を参照しながら説明する。以下においては、３つの適用例（適用例１～４）をあげる。以下の適用例では、管理側／制御側の通信装置と、被管理側／被制御側の通信装置とが、空間光信号を送受信する例をあげる。いずれの通信装置も、第２の実施形態に係る通信装置と同様の構成を有する。
次に、本実施形態の通信装置２０の適用例について図面を参照しながら説明する。以下においては、３つの適用例（適用例１～４）をあげる。以下の適用例では、管理側／制御側の通信装置と、被管理側／被制御側の通信装置とが、空間光信号を送受信する例をあげる。いずれの通信装置も、第２の実施形態に係る通信装置と同様の構成を有する。
【0083】
＜適用例１＞
図２４～図２５は、適用例１について説明するための概念図である。本適用例は、車両に搭載された通信装置と、車両が走行する道路に設置された通信装置との間で、空間光信号を送受信する例である。本適用例では、車両の前部および後部に通信装置（通信装置２０１、通信装置２０２）が搭載され、道路管理側の通信装置（通信装置２０３）が信号器に配置される例をあげる。本適用例では、車両に搭載された通信装置２０１および通信装置２０２と、道路管理側の通信装置２０３とによって、通信システムが形成される。
図２４～図２５は、適用例１について説明するための概念図である。本適用例は、車両に搭載された通信装置と、車両が走行する道路に設置された通信装置との間で、空間光信号を送受信する例である。本適用例では、車両の前部および後部に通信装置（通信装置２０１、通信装置２０２）が搭載され、道路管理側の通信装置（通信装置２０３）が信号器に配置される例をあげる。本適用例では、車両に搭載された通信装置２０１および通信装置２０２と、道路管理側の通信装置２０３とによって、通信システムが形成される。
【0084】
車両には、通信装置２０１、通信装置２０２、および全体制御装置２１０が搭載される。通信装置２０１は、車両の前部に設置される。通信装置２０１は、Ｖ２Ｉ（Vehicle to Infrastructure）通信とＶ２Ｖ（Vehicle to Vehicle）通信に用いられる空間光信号を送信する。通信装置２０２は、車両の後部に設置される。通信装置２０２は、Ｖ２Ｖ通信に用いられる空間光信号を送信する。全体制御装置２１０は、通信装置２０１および通信装置２０２に接続される。全体制御装置２１０が設置される位置については、特に限定しない。
【0085】
信号器には、通信装置２０３が配置される。通信装置２０３は、Ｉ２Ｖ（Infrastructure to Vehicle）に用いられる空間光信号を送信する。通信装置２０３は、信号器以外の設備に配置されてもよい。例えば、通信装置２０３は、道路標識や歩道橋、料金所、街灯、電信柱などに配置されてもよい。
【0086】
車両の前部に搭載された通信装置２０１は、車両の前方の２方向に向けて空間光信号を送信する。通信装置２０１は、前方斜め上方に向けた空間光信号を送信する。前方斜め上方に向けた空間光信号は、信号器に配置された通信装置２０３との間のＶ２Ｉ（Vehicle to Infrastructure）通信で用いられる。通信装置２０１は、前方正面（前方斜め下方を含む）に向けた空間光信号を送信する。前方正面に向けた空間光信号は、前方を走行する車両との間のＶ２Ｖ（Vehicle to Vehicle）通信に用いられる。また、通信装置２０１は、前方正面に向けた空間光信号は、車両に搭載されたＬｉＤＡＲモジュールによる検知や測距に用いられる。
【0087】
図２６は、通信装置２０１の構成の一例を示す概念図である。図２６は、通信装置２０１の筐体を前方斜め上方から見た斜視図である。筐体の前部には、送信スリットＳ１、受信窓Ｗ１、カメラ窓ＶＣ１、ＬｉＤＡＲ窓Ｌ１が形成される。送信スリットＳ１は、空間光信号を送信するための開口である。受信窓Ｗ１は、空間光信号を受信するための開口である。カメラ窓ＶＣ１は、カメラで撮影するための開口である。ＬｉＤＡＲ窓Ｌ１は、検知や測距に用いられる光を受信するための開口である。筐体の前部の開口は、可視光や赤外光などの送受光対象の光が透過する透明なカバーで被覆されてもよい。
【0088】
図２７は、通信装置２０１の筐体内部における送信機構の一例を示す概念図である。図２７は、送信機構の部分を示す断面図である。送信機構は、光源２１１、空間光変調器２１２、遮光帯（図示しない）、および曲面ミラー２１４を含む。図２７においては、遮光帯を省略する。光源２１１は、筐体の上方に設置される。光源２１１は、第１の実施形態の光源１１と同様の構成である。空間光変調器２１２は、筐体の下方に設置される。空間光変調器２１２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。光源２１１および空間光変調器２１２は、受信機構と共通の基板２１５に接続される。基板２１５には、図２２の制御装置２５と同様の制御機能が実装される。基板２１５は、車両に搭載された全体制御装置２１０に接続される。遮光帯（図示しない）は、第１の実施形態と同様の構成である。複数の曲面ミラー２１４は、光源２１１と空間光変調器２１２との間に配置される。曲面ミラー２１４は、第の実施形態の曲面ミラー１４と同様の構成である。複数の曲面ミラー２１４の反射面は、空間光変調器２１２の変調部と送信スリットＳ１に向けられる。複数の曲面ミラー２１４は、Ｖ２Ｉ通信用と、ＬｉＤＡＲ／Ｖ２Ｖ通信用とに分けられる。
【0089】
光源２１１から出射された平行光は、空間光変調器２１２の変調部に照射される。変調部で変調された変調光のうち、遮光帯を通過した光成分は、曲面ミラー２１４の反射面で反射される。Ｖ２Ｉ通信用の曲面ミラー２１４で反射された変調光（空間光信号）は、前方斜め上方に向けて送信される。ＬｉＤＡＲ／Ｖ２Ｖ通信用の曲面ミラー２１４で反射された変調光（空間光信号）は、前方に向けて送信される。
【0090】
図２７には、ＬｉＤＡＲ窓Ｌ１の部分に搭載されたＬｉＤＡＲモジュール２１９を示す。ＬｉＤＡＲモジュール２１９は、ＬｉＤＡＲ用の空間光信号の反射光を受光する。ＬｉＤＡＲモジュール２１９は、受光した反射光に応じて、前方にある物体の検知や測距を行う。ＬｉＤＡＲモジュール２１９の詳細な構成については、省略する。
【0091】
図２８は、通信装置２０１の筐体内部における受信機構の一例を示す概念図である。図２８は、受信機構の部分を示す断面図である。受信機構は、ボールレンズ２２１、受光素子２２３、および受信回路（図示しない）を含む。受信回路は、基板２１５に実装される。ボールレンズ２２１は、図２３のボールレンズ２７１と同様の構成である。ボールレンズ２２１の一部は、受信窓Ｗ１から突出する。受光素子２２３は、支持構造２２６によって筐体に固定される。受光素子２２３は、図２３の受光素子２７３と同様の構成である。受光素子２２３は、支持構造２２６を介して、基板２１５に接続される。図２８の例の場合、支持構造２２６には、複数の受光素子２２３が配置される。複数の受光素子２２３は、支持構造２２６に設置された配線（図示しない）を介して、基板２１５に実装された受信回路に接続される。
【0092】
複数の受光素子２２３は、Ｉ２Ｖ通信用とＶ２Ｖ通信用とに分けられる。Ｉ２Ｖ通信用の受光素子２２３は、信号器に配置された通信装置２０３から送信された空間光信号に由来する光信号を受光する。Ｖ２Ｖ通信用の受光素子２２３は、前方の車両に搭載された通信装置２０３から送信された空間光信号に由来する光信号を受光する。受光素子２２３によって受光された光信号は、基板２１５に実装された受信回路によってデコードされる。デコードされた信号は、全体制御装置２１０に送信される。
【0093】
図２９は、車両の後部に搭載される通信装置２０２の構成の一例を示す概念図である。図２９は、通信装置２０２の筐体を前方斜め上方から見た斜視図である。筐体の前部には、送信スリットＳ２、受信窓Ｗ２、カメラ窓ＶＣ２が形成される。送信スリットＳ２は、空間光信号を送信するための開口である。受信窓Ｗ２は、空間光信号を受信するための開口である。カメラ窓ＶＣ２は、カメラで撮影するための開口である。筐体の前部の開口は、可視光や赤外光などの送受光対象の光が透過する透明なカバーで被覆されてもよい。通信装置２０２の構成は、ＬｉＤＡＲの機能が搭載されていない点を除いて、通信装置２０１の構成と同様である。なお、通信装置２０２の構成に、ＬｉＤＡＲの機能が搭載されてもよい。
【0094】
図３０は、信号器に設置される通信装置２０３の構成の一例を示す概念図である。図３０は、通信装置２０３の筐体を前方斜め上方から見た斜視図である。筐体の前部には、送信スリットＳ３、受信窓Ｗ３、カメラ窓ＶＣ３が形成される。送信スリットＳ３は、空間光信号を送信するための開口である。受信窓Ｗ３は、空間光信号を受信するための開口である。カメラ窓ＶＣ３は、カメラで撮影するための開口である。筐体の前部の開口は、可視光や赤外光などの送受光対象の光が透過する透明なカバーで被覆されてもよい。通信装置２０３の構成は、ＬｉＤＡＲの機能が搭載されていない点を除いて、通信装置２０１の構成と同様である。なお、通信装置２０３の構成に、ＬｉＤＡＲの機能が搭載されてもよい。
【0095】
図３１～図３３は、道路を走行する車両間におけるＶ２Ｖ通信の一例について説明するための概念図である。図３１～図３３は、車両の運転席からの視界を示す。車両の前部に搭載された通信装置２０１は、車両の前方に向けて、空間光信号を投射する。図３１～図３３の例では、複数のドット光が格子状に配列された画像パターンが投射される。なお、図３１～図３３の例の画像パターンは、概念的なものであって、実際に表示される像を示すわけではない。通信装置２０１は、６つの投射領域Ｒ１～Ｒ６に分けて、空間光信号を投射する。投射領域Ｒ１～Ｒ６の各々には、異なる出射器から出射されたレーザ光に由来する空間光信号が投射されるものとする。投射領域Ｒ１～Ｒ６のうち、周辺の位置の投射領域Ｒ１と投射領域Ｒ６に関しては、通信対象となる車両が比較的近くに位置する。そのため、投射領域Ｒ１と投射領域Ｒ６に関しては、曲率を大きくして、広範囲に対応させる。投射領域Ｒ１～Ｒ６のうち、正面の位置の投射領域Ｒ１～Ｒ４に関しては、通信対象となる車両が比較的遠くに位置するため、曲率を小さくして狭範囲に対応させる。
【0096】
図３１は、通信対象となる車両をサーチする段階におけるワイドスキャンの様子を示す。ワイドスキャンにおいては、予め設定された投射領域Ｒ１～Ｒ６に向けて、空間光信号が投射される。ワイドスキャンでは、前方を走行する車両を検知する。図３２は、前方を走行する車両の検知に応じて、通信対象となる車両との通信を確立させる段階におけるナロースキャンの様子を示す。ナロースキャンにおいては、ワイドスキャンで検知された車両に対して、投射領域が絞り込まれる。図３２の例では、投射領域Ｒ２～Ｒ４が、前方を走行するいずれかの車両に対応付けられる。図３３は、通信対象の車両との間で通信が確立した段階におけるＶ２Ｖ通信の様子を示す。通信が確立した車両に対しては、それらの車両に搭載された通信装置２０１や通信装置２０２に向けて、照射範囲が絞り込まれた空間光信号（スポット光ＬＳ２～５）が送信される。
【0097】
本変形例では、車両や信号器に設置された通信装置を用いて、Ｉ２Ｖ通信、Ｖ２Ｉ通信、およびＶ２Ｖ通信を含む通信ネットワークを構築できる。例えば、本変形例の手法で構築された通信ネットワークを用いれば、道路の状況に応じて、道路を走行する車両の交通を円滑化できる。
【0098】
＜適用例２＞
図３４は、適用例２について説明するための概念図である。本適用例は、地上の管理局（図示しない）に設置された通信装置２０４と、上空を飛翔するドローン２５０に搭載された通信装置２０５との間で、空間光信号を送受信する例である。本適用例では、管理局の通信装置２０４と、ドローン２５０に搭載された通信装置２０５とによって、通信システムが形成される。
図３４は、適用例２について説明するための概念図である。本適用例は、地上の管理局（図示しない）に設置された通信装置２０４と、上空を飛翔するドローン２５０に搭載された通信装置２０５との間で、空間光信号を送受信する例である。本適用例では、管理局の通信装置２０４と、ドローン２５０に搭載された通信装置２０５とによって、通信システムが形成される。
【0099】
管理局には、管理側の通信装置２０４が配置される。例えば、通信装置２０４は、管理局の建屋の屋上に配置される。通信装置２０４は、ボールレンズの下方に受光器が位置するように、配置される。通信装置２０４は、上方の全方向から到来する空間光信号を受信する。広範囲を飛翔するドローン２５０と通信するために、通信装置２０４には、通信装置２０５と比べて大型のボールレンズが搭載されることが好ましい。例えば、ボールレンズの直径を７０ｍｍ（ミリメートル）から９０～１００ｍｍに変更すれば、空間光信号の受信距離が１．７～２．０倍程度長くなる。通信装置２０４は、地上に設置されるため、そのサイズには制約が少なく、大型化が可能である。
【0100】
図３５は、通信装置２０４から送信された空間光信号の広がりについて説明するための概念図である。通信装置２０４から離れるにつれて、その通信装置２０４から送信された空間光信号は減衰する。例えば、近方の領域には低密度の空間光信号を送信し、遠方には高密度の空間光信号を送信すれば、ドローン２５０が空間光信号を受信できる範囲が広がる。図３５の例の場合、通信装置２０４からの距離に応じて、低密度領域ＲL、中密度領域ＲM、および高密度領域ＲHが割り当てられる。低密度領域ＲLには、低密度の空間光信号が送信される。高密度領域ＲHには、高密度の空間光信号が送信される。中密度領域ＲMには、低密度と高密度の中間に相当する中密度の空間光信号が送信される。
【0101】
図３６は、管理局に配置される通信装置２０４の筐体内部における送信機構の一例を示す概念図である。図３６は、送信機構の部分を示す断面図である。通信装置２０４の受信機構は、適用例１と同様であるので、説明を省略する。送信機構は、光源２４１、空間光変調器２４２、遮光帯（図示しない）、および曲面ミラー２４４を含む。図３６においては、遮光帯を省略する。光源２４１は、筐体の中央付近に設置される。光源２４１は、第１の実施形態の光源１１と同様の構成である。空間光変調器２４２は、筐体の下方に設置される。空間光変調器２４２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。光源２４１および空間光変調器２４２は、受信機構（図示しない）と共通の基板２４５に接続される。基板２４５には、図２２の制御装置２５と同様の制御機能が実装される。基板２４５は、車両に搭載された全体制御装置２１０に接続される。遮光帯（図示しない）は、第１の実施形態と同様の構成である。複数の曲面ミラー２４４は、光源２１１の上方に配置される。曲面ミラー２４４は、第の実施形態の曲面ミラー１４と同様の構成である。複数の曲面ミラー２４４の反射面は、空間光変調器２４２の変調部と透明カバー２４７に向けられる。透明カバー２４７は、通信装置２０４の筐体の上方に形成された開口を被覆する。透明カバー２４７は、可視光や赤外光などの送受光対象の光が透過する素材を含む。複数の曲面ミラー２１４の送信範囲は、低密度領域ＲL、中密度領域ＲM、および高密度領域ＲHのうち少なくともいずれかに割り当てられる。複数の曲面ミラー２１４の反射面で反射された変調光は、低密度領域ＲL、中密度領域ＲM、および高密度領域ＲHのいずれかに向けて、空間光信号として送信される。図３６の例では、低密度領域ＲLおよび中密度領域ＲMに割り当てられた空間光信号が同じ曲面ミラー２４４の反射面で反射されているように見える。低密度領域ＲLおよび中密度領域ＲMに割り当てられた空間光信号は、紙面の垂直方向において異なる位置に配置された異なる曲面ミラー２４４によって反射されている。
【0102】
図３７は、通信装置２０４から送信された空間光信号の広がりの一例を示す概念図である。図３７の例では、１２個の曲面ミラー２４４によって、異なる方向に空間光信号が送信される。また、図３７の例では、１つの通信装置２０４が、水平面内における９０度の投射範囲をカバーする。空間光信号の密度は、空間光信号の投射角に依存する。空間光信号の密度は、投射角が大きいほどが小さく、投射角が小さいほど大きい。空間光信号の投射角は、曲面ミラー２１４の曲率に応じて定まる。空間光信号の投射角は、曲面ミラー２１４の曲率が大きいほど大きく、曲面ミラー２１４の曲率が小さいほど小さい。すなわち、空間光信号の密度は、曲面ミラー２１４の曲率が大きいほど小さく、曲面ミラー２１４の曲率が小さいほど大きい。そのため、中密度領域ＲMおよび高密度領域ＲHに割り当てられた曲面ミラー２１４と比べて、低密度領域ＲLに割り当てられた曲面ミラー２１４には、反射面の曲率が大きいミラーが用いられる。言い換えると、中密度領域ＲMおよび低密度領域ＲLに割り当てられた曲面ミラー２１４と比べて、高密度領域ＲHに割り当てられた曲面ミラー２１４には、反射面の曲率が小さいミラーが用いられる。例えば、図３７のように、水平面内における９０度の投射範囲を通信装置２０４がカバーできる場合、４つの通信装置２０４を組み合わせれば、水平面内における３６０度の投射範囲をカバーできる。
【0103】
数ｋｍ（キロメートル）離れた位置を飛翔するドローン２５０を制御するためには、高出力の空間光信号を送信することが求められる。そのような高出力の空間光信号を送信し続けるためには、法令によって定められた基準から外れた高出力の空間光信号を送信しなければならない。例えば、平均してクラス１以下の電力でパルス状の空間光信号を送信すれば、法令によって定められた基準を満たす高出力の空間光信号を送信できる。
【0104】
図３８は、パルス状の空間光信号（パルス波とも呼ぶ）について説明するための概念図である。図３８のパルス波は、出力がＷ、パルス幅がＰ、繰り返し時間がＩである。パルス幅Ｐは、フォトダイオードの帯域から求められる。１５５０ｎｍ(ナノメートル)の波長は、周波数に換算すると、６００ＭＨｚ（メガヘルツ）である。この場合、出力Ｗが１０Ｗ（ワット）、パルス幅Ｐが１０ナノ秒、繰り返し時間Ｉが１０マイクロ秒であれば、１００ｋｂｐｓ（キロビット毎秒）のスループットが得られる。また、８４０～９５０ｎｍの波長は、周波数に換算すると、５０ＭＨｚである。この場合、出力Ｗが１Ｗ、パルス幅Ｐが１００ナノ秒、繰り返し時間Ｉが１００マイクロ秒であれば、１０ｋｂｐｓのスループットが得られる。すなわち、パルス波を用いれば、ドローン２５０を操作するために十分なスループットが得られる。
【0105】
図３９は、ドローン２５０の搭載される通信装置２０５の一例について説明するための概念図である。図３９の例では、２つの通信装置２０５がドローン２５０に搭載される。通信装置２０５－１は、変形例１の通信装置２０１（図２６～図２８）と同様の構成である。通信装置２０５－２は、変形例１の通信装置２０２（図２９）や通信装置２０３（図３０）と同様の構成である。通信装置２０５－１は、空間光信号の送受信方向を任意の方向に向けられるジンバルによって、ドローン２５０に搭載される。通信装置２０５－２は、空間光信号の送受信方向が固定される。例えば、通信装置２０５－２による空間光信号の送信方向は、１次元的な範囲に制限されてもよい。通信装置２０５－２による空間光信号の送信方向は、ドローン２５０の姿勢制御によって、地上に設置された通信装置２０４に向けられる。通信装置２０５－２には、受信機構が実装されていなくてもよい。
【0106】
ドローン２５０には、被管理側の通信装置２０５が搭載される。例えば、ドローン２５０には、周囲を撮影するカメラや、周囲の物理量を計測するセンサが搭載される。通信装置２０５は、ドローン２５０の下側に搭載される。通信装置２０５は、ボールレンズの上方に受光器が位置するように、配置される。通信装置２０５は、下方から到来する空間光信号を受信する。通信装置２０５には、通信装置２０４と比べて小型のボールレンズが搭載される。
【0107】
本適用例によれば、大型の通信装置２０４を用いることによって、広範囲を飛翔するドローン２５０に搭載された小型の通信装置２０５と通信装置２０４との間で、全天球型の通信が実現される。すなわち、本適用例によれば、上空の任意の位置を飛翔するドローン２５０と地上の管理局との間で、空間光信号を用いた通信が可能になる。その結果、本適用例によれば、地上の管理局が、ドローン２５０の飛行を制御するシステムを実現できる。また、本適用例によれば、ドローン２５０によって収集された情報を、リアルタイムで活用するシステムを実現できる。
【0108】
＜適用例３＞
図４０は、適用例３について説明するための概念図である。本適用例は、工事現場において稼働する複数の工事車両２７０に搭載された通信装置２０７と、それらの工事車両２７０を制御する制御車両２６０に設置された通信装置２０６との間で、空間光信号を送受信する例である。本適用例では、制御車両２６０の通信装置２０６と、工事車両２７０に搭載された通信装置２０７とによって、通信システムが形成される。
図４０は、適用例３について説明するための概念図である。本適用例は、工事現場において稼働する複数の工事車両２７０に搭載された通信装置２０７と、それらの工事車両２７０を制御する制御車両２６０に設置された通信装置２０６との間で、空間光信号を送受信する例である。本適用例では、制御車両２６０の通信装置２０６と、工事車両２７０に搭載された通信装置２０７とによって、通信システムが形成される。
【0109】
また、本適用例では、工事現場の上空を、変形例２のドローン２５０が飛翔する。ドローン２５０は、制御車両２６０の制御を受けるとともに、制御車両２６０の通信装置２０６と工事車両２７０の通信装置２０７との間に遮蔽物が入り込んだ際に、中継器の役割を果たす。図４０の例では、制御車両２６０の上部に、ドローン２５０に給電できる給電装置（図示しない）が搭載される。例えば、ドローン２５０は、上空から工事現場を撮影したり、測距を行ったりする。
【0110】
制御車両２６０は、工事現場、または工事現場の近傍に駐車される。制御車両２６０には、制御側の通信装置２０６が配置される。例えば、通信装置２０６は、制御車両２６０の上部に設置された柱の上方に配置される。工事現場の全域を通信範囲にできるように、柱の高さは、できるだけ高い方が好ましい。例えば、制御車両２６０を用いずに、工事現場、または工事現場の近傍に設置された柱の上部に、通信装置２０６が設置されてもよい。通信装置２０６は、工事現場で稼働する工事車両２７０を制御する制御システム（図示しない）に接続される。
【0111】
通信装置２０６は、ボールレンズに対する受光器の位置が工事現場の反対側に位置するように、配置される。通信装置２０６は、工事現場の方向から到来する空間光信号を受信する。通信装置２０６の受光方向は、ドローン２５０の飛翔範囲が通信範囲に含まれるように、設定される。工事現場において広範囲で移動する工事車両２７０と通信するために、通信装置２０６には、通信装置２０７と比べて大型のボールレンズが搭載される。通信装置２０６は、地上に設置されるため、そのサイズには制約が少なく、大型化が可能である。
【0112】
工事現場では、複数の工事車両２７０が稼働する。通信装置２０６に接続された制御システムの制御に応じて、複数の工事車両２７０が稼働する。工事車両２７０には、被制御側の通信装置２０７が搭載される。例えば、工事車両２７０には、通信装置２０６から送信された空間光信号に応じて、工事車両２７０を動作させる自動運転装置（図示しない）が搭載される。
【0113】
通信装置２０７は、工事車両２７０の上側に搭載される。通信装置２０７は、ボールレンズの下方に受光器が位置するように、配置される。通信装置２０７は、上方から到来する空間光信号を受信する。通信装置２０７には、通信装置２０６と比べて小型のボールレンズが搭載される。
【0114】
図４１は、通信装置２０７から送信された空間光信号の広がりの一例を示す概念図である。図４１の例では、１２個の曲面ミラー２４４によって、異なる方向に空間光信号が送信される。また、図４１の例では、１つの通信装置２０７が、水平面内における１２０度の投射範囲をカバーする。この場合、３つの通信装置２０７を用いれば、水平面内における３６０度の投射範囲をカバーできる。
【0115】
例えば、通信装置２０６に接続された制御装置は、ドローン２５０によって取得された画像情報や測距情報などの情報を用いて、通信が途絶えた通信装置２０７の位置を特定する。制御装置は、特定された通信装置２０７の位置に応じて、空間光信号の中継に用いられるドローン２５０を選定する。制御装置は、選定されたドローン２５０を中継させて、通信が途絶えた通信装置２０７に対して空間光信号を送信できる。
【0116】
本適用例によれば、制御車両２６０に搭載された通信装置２０６を用いることによって、工事現場で稼働する工事車両２７０を制御できる。また、本適用例によれば、ドローン２５０によって収集された情報を活用しながら、工事現場で稼働する工事車両２７０を自動運転するシステムを実現できる。
【0117】
＜適用例４＞
図４２は、適用例４について説明するための概念図である。本適用例は、工場で稼働する装置に搭載された通信装置２０９と、それらの製造装置を管理する管理システム（図示しない）に接続された通信装置２０８との間で、空間光信号を送受信する例である。本適用例では、工場の天井に通信装置２０８が配置され、複数の装置に通信装置２０９が搭載される例をあげる。工場の内部には、複数の通信装置２０８が配置されてもよい。例えば、複数の通信装置２０８の間は、高速通信可能に接続される。本適用例では、天井に設置された通信装置２０８と、複数の装置に搭載された通信装置２０９とによって、通信システムが形成される。
図４２は、適用例４について説明するための概念図である。本適用例は、工場で稼働する装置に搭載された通信装置２０９と、それらの製造装置を管理する管理システム（図示しない）に接続された通信装置２０８との間で、空間光信号を送受信する例である。本適用例では、工場の天井に通信装置２０８が配置され、複数の装置に通信装置２０９が搭載される例をあげる。工場の内部には、複数の通信装置２０８が配置されてもよい。例えば、複数の通信装置２０８の間は、高速通信可能に接続される。本適用例では、天井に設置された通信装置２０８と、複数の装置に搭載された通信装置２０９とによって、通信システムが形成される。
【0118】
通信装置２０８は、ＩｏＴゲートウェイ２８１に接続される（ＩｏＴ：Internet of Things）。ＩｏＴゲートウェイ２８１は、複数の装置によって収集されたデータの中継や、管理システムから送信されたデータの中継を行うルータ機能を有する。ＩｏＴゲートウェイ２８１は、インターネット経由で、クラウドやサーバに構築された管理システムに接続される。複数の装置によって収集された膨大なデータを、ＩｏＴゲートウェイ２８１で処理した後に管理システムに送信することによって、通信負荷を軽減できる。管理システムは、工場の内部の端末装置に構築されてもよい。
【0119】
通信装置２０８は、複数の装置を見下ろすことができる天井に配置される。複数の装置と空間光信号をやり取りできれば、通信装置２０８が配置される位置には限定を加えない。例えば、通信装置２０８は、工場の壁などに設置されてもよい。通信装置２０８は、ボールレンズに対する受光器の位置が天井側に位置するように、配置される。通信装置２０８は、工場の内部に設置された複数の装置から送信された空間光信号を受信する。また、通信装置２０８は、工場の内部に設置された複数の装置に向けて空間光信号を送信する。工場の内部の広範囲に配置された装置と通信するために、通信装置２０８には、通信装置２０９と比べて大型のボールレンズが搭載される。
【0120】
工場の内部では、複数の装置が稼働する。図４２の例では、搬送ロボットや製造設備、組立機、産業機械、コンベア、検査機が配置される。複数の装置の各々には、被管理側の通信装置２０９が搭載される。通信装置２０９は、装置の上側に搭載される。通信装置２０９は、ボールレンズの下方に受光器が位置するように、配置される。通信装置２０９は、上方の通信装置２０８から送信された空間光信号を受信する。また、通信装置２０９は、上方の通信装置２０８に向けて空間光信号を送信する。通信装置２０９には、通信装置２０８と比べて小型のボールレンズが搭載される。
【0121】
例えば、通信装置２０８に接続された管理システムは、複数の装置によって収集されたデータを用いて、それらの装置の稼働状況を管理する。例えば、管理システムは、工場の内部で稼働する装置の稼働状況を、管理者が扱う端末装置（図示しない）の画面に表示させる。例えば、管理システムは、把握された稼働状況に応じて、それらの装置に対する制御信号を送信する。
【0122】
本適用例によれば、工場の内部に設置された通信装置２０８を用いることによって、工場の内部で稼働する装置を管理できる。本適用例によれば、通信装置２０８と通信装置２０９との間で空間光信号をやり取りするため、配線を省略できる。無線通信とは異なり、空間光信号を用いた通信では、同時に接続できる台数の制約を受けにくい。空間光信号を用いた通信は、工場の内部における雑音の影響を受けにくい。また、本適用例によれば、複数の装置によって収集されたデータを活用しながら、工場で稼働する複数の装置を自動制御するシステムを実現できる。
【0123】
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、および制御装置を備える。受信装置は、空間光信号を受信する。送信装置は、光源、空間光変調器、遮光帯、複数の曲面ミラー、および制御部を備える。光源は、複数の出射器を含む。光源は、平行光を出射する。空間光変調器は、変調部を有する。変調部には、複数の出射器の各々に対応付けられた複数の変調領域が設定される。制御部は、空間光変調器の変調部に割り当てられた複数の変調領域の各々に、空間光通信に用いられる位相画像を設定する。制御部は、複数の変調領域の各々に対して光が照射されるように、複数の変調領域の各々に対応付けられた出射器を制御する。複数の曲面ミラーは、曲面状の反射面を有する。反射面は、空間光信号として送信される投射光の投射角に応じた曲率を有する。複数の曲面ミラーは、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光を反射面で反射するように、複数の変調領域の各々に対応付けて配置される。遮光帯は、空間光変調器と曲面ミラーとの間に配置される。遮光帯は、複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる不要な光成分を除去する。不要な光成分が除去された変調光は、曲面ミラーの反射面で反射されて、空間光信号（投射光）として送信される。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。制御装置は、取得した信号に応じた処理を実行する。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。
【0124】
本実施形態の通信装置は、複数の出射器から出射されたレーザ光に由来する平行光が、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域に照射される。複数の変調領域で変調された変調光に含まれる不要な光成分は、遮光帯を通過する際に遮蔽される。複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる空間光信号の光成分は、複数の変調領域の各々に対応付けられたいずれかの曲面ミラーによって、空間光信号として送信される。そのため、本実施形態の通信装置によれば、多方向の通信対象に対して、不要な光成分が除去された空間光信号を送信できる。
【0125】
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。
【0126】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る送信器について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信器は、第１の実施形態の送信器が簡略化された構成である。図４３は、本実施形態に係る送信器３００の構成の一例を示す概念図である。図４３は、送信器３００の内部構成を横方向から見た側面図である。送信器３００は、光源３１、空間光変調器３２、遮光帯３３、および複数の曲面ミラー３４を備える。
次に、第３の実施形態に係る送信器について図面を参照しながら説明する。本実施形態の送信器は、第１の実施形態の送信器が簡略化された構成である。図４３は、本実施形態に係る送信器３００の構成の一例を示す概念図である。図４３は、送信器３００の内部構成を横方向から見た側面図である。送信器３００は、光源３１、空間光変調器３２、遮光帯３３、および複数の曲面ミラー３４を備える。
【0127】
光源３１は、複数の出射器を含む。光源３１は、平行光３０１を出射する。空間光変調器３２は、複数の出射器の各々に対応付けられた複数の変調領域が設定される変調部３２０を有する。複数の曲面ミラー３４は、曲面状の反射面３４０を有する。曲面ミラー３４の反射面は、空間光信号として送信される投射光の投射角に応じた曲率を有する。複数の曲面ミラー３４は、空間光変調器３２の変調部３２０に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光３０２を反射面３４０で反射するように、複数の変調領域の各々に対応付けて配置される。遮光帯３３は、空間光変調器３２と曲面ミラー３４との間に配置される。遮光帯３３は、複数の変調領域の各々で変調された変調光３０２に含まれる不要な光成分を除去する。不要な光成分が除去された変調光３０２は、曲面ミラー３４の反射面３４０で反射されて、空間光信号（投射光３０４）として送信される。
【0128】
以上のように、本実施形態の送信器では、複数の出射器から出射されたレーザ光に由来する平行光が、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域に照射される。複数の変調領域で変調された変調光に含まれる不要な光成分は、遮光帯を通過する際に遮蔽される。複数の変調領域の各々で変調された変調光に含まれる空間光信号の光成分は、複数の変調領域の各々に対応付けられたいずれかの曲面ミラーによって、空間光信号として送信される。そのため、本実施形態の送信器によれば、多方向の通信対象に対して、不要な光成分が除去された空間光信号を送信できる。
【0129】
（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４４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４４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４４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４４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。
【0130】
図４４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４４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。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
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。
【0138】
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４４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。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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】
【0142】
１０ 送信装置
１１、３１ 光源
１２、３２ 空間光変調器
１３、３３ 遮光帯
１４、３４ 曲面ミラー
１５ 制御部
２０ 通信装置
２５ 制御装置
２７ 受信装置
１００、３００ 送信器
１１０、１１１、１２１ 出射器
１１２ 変調ドライバ
１１３、１２３ レーザ光源
１１４、１２４ 光ファイバ
１１５、１２６ マイクロコリメータ
１２２ 直流電流源
１２５ 変調器
１３１ 遮光帯
１３５ 放熱機構
２７１ ボールレンズ
２７３ 受光素子
２７５ 受信回路
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９ 通信装置
２１０ 全体制御装置
２１１、２４１ 光源
２１２、２４２ 空間光変調器
２１４、２４４ 曲面ミラー
２１５、２４５ 基板
２１９ ＬｉＤＡＲモジュール
２２１ ボールレンズ
２２３ 受光素子
２２６ 支持構造
２４７ 透明カバー
１１、３１ 光源
１２、３２ 空間光変調器
１３、３３ 遮光帯
１４、３４ 曲面ミラー
１５ 制御部
２０ 通信装置
２５ 制御装置
２７ 受信装置
１００、３００ 送信器
１１０、１１１、１２１ 出射器
１１２ 変調ドライバ
１１３、１２３ レーザ光源
１１４、１２４ 光ファイバ
１１５、１２６ マイクロコリメータ
１２２ 直流電流源
１２５ 変調器
１３１ 遮光帯
１３５ 放熱機構
２７１ ボールレンズ
２７３ 受光素子
２７５ 受信回路
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９ 通信装置
２１０ 全体制御装置
２１１、２４１ 光源
２１２、２４２ 空間光変調器
２１４、２４４ 曲面ミラー
２１５、２４５ 基板
２１９ ＬｉＤＡＲモジュール
２２１ ボールレンズ
２２３ 受光素子
２２６ 支持構造
２４７ 透明カバー
【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】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】