(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(54)【発明の名称】通信制御装置、通信装置、通信制御方法、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H04B 10/112 20130101AFI20241022BHJP
【ＦＩ】
H04B10/112
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023549182
(86)(22)【出願日】2021-09-21
(86)【国際出願番号】 JP2021034513
(87)【国際公開番号】W WO2023047448
(87)【国際公開日】2023-03-30
【審査請求日】2024-02-19
(73)【特許権者】
【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
【審査官】鴨川 学
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－５３４７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２４４８９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／００７６５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／１１５９９７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第５５９２３２０（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ １０／１１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを含む通信装置を制御する通信制御装置であって、通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させ、
前記通信対象から送信された前記走査信号の前記受信装置による受信に応じて、前記通信対象から前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記通信対象から前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定し、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる通信制御装置。
【請求項2】
前記通信制御装置は、前記スキャンモードにおいて、
前記通信装置に設定されたスキャンエリアに関して、第１の向きに前記走査信号の前記送信方向を順次変更する一次元スキャンを、前記第１の向きと直交する第２の向きに向けて順次移動させて行う順方向スキャンと、
前記順方向スキャンに続けて、前記通信装置に設定された前記スキャンエリアに関して、前記第１の向きに前記走査信号の前記送信方向を順次変更する前記一次元スキャンを、前記第２の向きの逆方向に向けて順次移動させて行う逆方向スキャンと、を繰り返すように前記送信装置を制御する請求項１に記載の通信制御装置。
【請求項3】
前記通信制御装置は、前記一次元スキャンにおいて複数のドットが一定の間隔で一次元的に配列された画像を表示させる前記走査信号を送信するように、前記送信装置を制御する請求項２に記載の通信制御装置。
【請求項4】
前記通信制御装置は、前記通信対象から前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングと、前記通信対象から前記第１期間の次の前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングとの間隔である第１間隔と、前記通信対象から前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングと、前記通信対象から前記第２期間の次の前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングとの間隔である第２間隔とに応じて、前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアにおける前記通信装置の位置を特定する請求項３に記載の通信制御装置。
【請求項5】
前記通信制御装置は、前記走査信号の受信に応じて、前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアの範囲内に割り当てられたいずれのサブエリアに前記通信装置が位置するのかを特定し、
特定された前記サブエリアに対応付けられた前記パルスパターンの前記通知信号を、前記走査信号の送信元の前記通信対象に向けて送信するように前記送信装置を制御する請求項４に記載の通信制御装置。
【請求項6】
前記通信制御装置は、前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアの範囲内に割り当てられた複数の前記サブエリアの境界に前記通信装置が位置すると特定した場合、複数の前記サブエリアの境界に対応付けられた前記パルスパターンの前記通知信号を、前記走査信号の送信元の前記通信対象に向けて送信するように前記送信装置を制御する請求項５に記載の通信制御装置。
【請求項7】
前記通信制御装置は、隣接する前記サブエリアの境界に前記通信対象が位置すると判定された場合、前記通信対象が位置すると判定されたいずれかの前記サブエリアの範囲を広げて、二次的な前記スキャンモードを実行するように前記送信装置を制御する請求項５に記載の通信制御装置。
【請求項8】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の通信制御装置と、前記通信制御装置の制御に応じて、空間光信号を送信する送信装置と、
通信対象から送信された前記空間光信号を受信し、受信された前記空間光信号に含まれる受信信号を前記通信制御装置に出力する受信装置と、を備える通信装置。
【請求項9】
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを制御する通信制御方法であって、コンピュータが、
前記通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させ、
前記通信対象から送信された前記走査信号を前記受信装置に受信させ、
前記受信装置によって受信された前記走査信号に応じた信号を取得し、
前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定し、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる通信制御方法。
【請求項10】
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを制御するプログラムであって、前記通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させる処理と、
前記通信対象から送信された前記走査信号を前記受信装置に受信させる処理と、
前記受信装置によって受信された前記走査信号に応じた信号を取得する処理と、
前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定する処理と、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。
【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用いた光空間通信に用いられる通信制御装置等に関する。
【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。一般的な光空間通信では、通信対象を探索する段階においては、空間光信号の送信側と受信側との間で通信が確立していない。そのため、一般的な空間光通信では、送信側から送信された空間光信号が受信側で受信されたことを、送信側で検知できない限り、通信を確立することができない。
【0003】
特許文献１には、自由空間を介して光送信装置から光受信装置へ信号光を送信して、光信号伝送を行う光空間伝送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、伝送範囲内において、光軸検出光の送出光軸を、異なる速度または異なる方向で少なくとも２回走査する。特許文献１のシステムは、受光部での受光電力変化から、２回の受光タイミングの時間差を検出する。特許文献１のシステムは、時間差に基づいて、発光部から見た受光部の方向を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００７－０５３４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の手法によれば、信号処理時間などによる時間遅れの影響を排除できるので、高速に高精度の光軸調整を行うことができる。特許文献１の手法では、２回する走査の１回目と２回目の走査時間を変化させることで、パルス信号の長さを変えて、パルスパターンを変更させる。特許文献１の手法では、通信対象を走査する際に、通信対象との間で動作を同期させる必要があった。
【0006】
本開示の目的は、通信対象との間で動作を同期させずに、通信対象を探索できる通信制御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】
本開示の一態様の通信制御装置は、空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された空間光信号を受信する受信装置とを含む通信装置を制御する通信制御装置であって、通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて走査信号を走査する第１期間と、順方向とは逆方向に向けて走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの走査信号を送信装置に送信させ、通信対象から送信された走査信号の受信装置による受信に応じて、通信対象から第１期間に送信された走査信号のパルスパターンと、通信対象から第２期間に送信された走査信号のパルスパターンとの受信間隔に応じて、通信対象による走査信号の送信方向を特定し、特定された走査信号の送信方向に応じたパルスパターンの通知信号を、通信対象に向けて送信装置に送信させる。
【0008】
本開示の一態様の通信制御方法は、空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された空間光信号を受信する受信装置とを制御する通信制御方法であって、コンピュータが、通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて走査信号を走査する第１期間と、順方向とは逆方向に向けて走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの走査信号を送信装置に送信させ、通信対象から送信された走査信号を受信装置に受信させ、受信装置によって受信された走査信号に応じた信号を取得し、第１期間に送信された走査信号のパルスパターンと、第２期間に送信された走査信号のパルスパターンとの受信間隔に応じて、通信対象による走査信号の送信方向を特定し、特定された走査信号の送信方向に応じたパルスパターンの通知信号を、通信対象に向けて送信装置に送信させる。
【0009】
本開示の一態様のプログラムは、空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された空間光信号を受信する受信装置とを制御するプログラムであって、通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて走査信号を走査する第１期間と、順方向とは逆方向に向けて走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの走査信号を送信装置に送信させる処理と、通信対象から送信された走査信号を受信装置に受信させる処理と、受信装置によって受信された走査信号に応じた信号を取得する処理と、第１期間に送信された走査信号のパルスパターンと、第２期間に送信された走査信号のパルスパターンとの受信間隔に応じて、通信対象による走査信号の送信方向を特定する処理と、特定された走査信号の送信方向に応じたパルスパターンの通知信号を、通信対象に向けて送信装置に送信させる処理と、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、通信対象との間で動作を同期させずに、通信対象を探索できる通信制御装置等を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１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2】第１の実施形態に係る通信装置に設定されるスキャンエリアの一例について説明するための概念図である。
【図3】第１の実施形態に係る通信装置による空間光信号の送光の一例を示す概念図である。
【図4】第１の実施形態に係る通信装置による走査信号の走査例について説明するための概念図である。
【図5】第１の実施形態に係る通信装置から送信された走査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の実施形態に係る通信装置から送信される空間光信号のパターンをまとめた表である。
【図7】第１の実施形態に係る通信装置から送信された走査信号の送信方向に応じた通知パターンの一例について説明するための概念図である。
【図8】第１の実施形態に係る通信装置から送信された走査信号の送信方向に応じた通知パターンの一例について説明するための概念図である。
【図9】第１の実施形態に係る通信装置から送信された走査信号の送信方向に応じた通知パターンの別の一例について説明するための概念図である。
【図10】第１の実施形態に係る通信装置から送信された走査信号の送信方向に応じた通知パターンの別の一例について説明するための概念図である。
【図11】第１の実施形態に係る通信装置から送信された走査信号の送信方向に応じた通知パターンのさらに別の一例について説明するための概念図である。
【図12】第１の実施形態に係る通信装置から送信された走査信号の送信方向に応じた通知パターンのさらに別の一例について説明するための概念図である。
【図13】第１の実施形態に係る通信装置が備える送信装置の構成の一例を示す概念図である。
【図14】第１の実施形態に係る通信装置が備える送信装置の空間光変調器の変調部に設定されるパターンの一例を示す概念図である。
【図15】第１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16】第１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概念図である。
【図17】第１の実施形態に係る変形例１における走査信号の送信例について説明するための概念図である。
【図18】第１の実施形態に係る変形例２における走査信号の送信例について説明するための概念図である。
【図19】第１の実施形態に係る変形例３における走査信号の受信例について説明するための概念図である。
【図20】第１の実施形態に係る変形例３において送信される空間光信号のパターンをまとめた表である。
【図21】第１の実施形態に係る変形例４における走査信号の走査例について説明するための概念図である。
【図22】第２の実施形態に係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23】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】
【0012】
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。
【0013】
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、回折、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。
【0014】
（第１の実施形態）
まず、第１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、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を行う。以下においては、送信する空間光信号を第１空間光信号と呼び、受信する空間光信号を第２空間光信号と呼ぶことがある。
まず、第１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、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を行う。以下においては、送信する空間光信号を第１空間光信号と呼び、受信する空間光信号を第２空間光信号と呼ぶことがある。
【0015】
図１は、本実施形態に係る通信装置１の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の通信装置１は、送信装置１０、受信装置１６、および通信制御装置１９を備える。送信装置１０、受信装置１６、および通信制御装置１９の各々の構成について説明する前に、本実施形態における通信対象のスキャン方法について説明する。送信装置１０、受信装置１６、および通信制御装置１９の構成の詳細については、後述する。
【0016】
〔スキャン方法〕
本実施形態においては、通信対象を探索中の通信装置１（探索側）から、スキャン用の空間光信号（走査信号とも呼ぶ）を送信する。走査信号を受信した別の通信装置１（被探索側）は、その走査信号の送信元の通信装置１（探索側）に対して、走査信号の受信を通知する空間光信号（通知信号とも呼ぶ）を返信する。探索側の通信装置１と被探索側の通信装置１とは、同様の構成である。通知信号を受信した通信装置１（探索側）は、通信対象の通信装置１（被探索側）に対して、その通信対象の位置が特定されたことを示す空間光信号（通知完了信号とも呼ぶ）を送信する。このような一連の手順を経て、少なくとも二つの通信装置１の間における光空間通信が確立する。走査信号や通知信号、通知完了信号の送受信を、通信装置１の間で繰り返すことによって、お互いの位置をより正確に特定し合うことができる。本実施形態においては、通信を確立させる通信装置１の間で、相互にスキャンしている状態でなくてもよい。本実施形態においては、通信を確立させる通信装置１のうち一方がスキャンを開始すれば、通信装置１の間の通信を確立できる。例えば、通信対象のスキャンは、複数の通信装置１によって構成される通信ネットワークの立ち上げの時点や、予め定められた時点で行われる。通信対象のスキャンが行われる時点については、特に限定を加えない。
本実施形態においては、通信対象を探索中の通信装置１（探索側）から、スキャン用の空間光信号（走査信号とも呼ぶ）を送信する。走査信号を受信した別の通信装置１（被探索側）は、その走査信号の送信元の通信装置１（探索側）に対して、走査信号の受信を通知する空間光信号（通知信号とも呼ぶ）を返信する。探索側の通信装置１と被探索側の通信装置１とは、同様の構成である。通知信号を受信した通信装置１（探索側）は、通信対象の通信装置１（被探索側）に対して、その通信対象の位置が特定されたことを示す空間光信号（通知完了信号とも呼ぶ）を送信する。このような一連の手順を経て、少なくとも二つの通信装置１の間における光空間通信が確立する。走査信号や通知信号、通知完了信号の送受信を、通信装置１の間で繰り返すことによって、お互いの位置をより正確に特定し合うことができる。本実施形態においては、通信を確立させる通信装置１の間で、相互にスキャンしている状態でなくてもよい。本実施形態においては、通信を確立させる通信装置１のうち一方がスキャンを開始すれば、通信装置１の間の通信を確立できる。例えば、通信対象のスキャンは、複数の通信装置１によって構成される通信ネットワークの立ち上げの時点や、予め定められた時点で行われる。通信対象のスキャンが行われる時点については、特に限定を加えない。
【0017】
図２は、通信装置１のスキャンエリアについて説明するための概念図である。図２において、Ｃは列（Column）を表し、Ｒは行（Row）を表す。スキャンエリアには、空間光信号を送信する際のターゲットの位置座標（スキャンアドレスとも呼ぶ）が設定される。図２の例では、スキャンエリアの左上を原点（Ｒ０Ｃ０）とする座標系（送信座標系とも呼ぶ）が設定される。例えば、２行目３列目のスキャンアドレスは、（Ｒ１Ｃ２）と表記される。スキャンエリアに設定されるスキャンアドレスの数や間隔については、特に限定されない。
【0018】
図３は、通信装置１に設定されたスキャンエリアに向けて、その通信装置１から空間光信号を送信する様子を示す概念図である。通信装置１は、自装置のスキャンエリアに設定されたスキャンアドレスをターゲットとして、空間光信号を送信する。図３の例は、スキャンエリアのスキャンアドレス（ＲａＣｂ）に向けて、通信装置１が空間光信号を送信する様子を示す（ａ、ｂは自然数）。以下においては、探索側の通信装置１を通信装置１Ａ、被探索側の通信装置１を通信装置１Ｂと記載する。図３では、通信装置１Ａが、空間光信号を送光する例を示す。図３には、通信装置１Ａの探索対象（通信装置１Ｂ）を図示する。いずれの通信装置１も、探索側（通信装置１Ａ）としての処理と、被探索側（通信装置１Ｂ）としての処理を実行できる。例えば、被探索側（通信装置１Ｂ）が、探索側（通信装置１Ａ）を探索することになった場合、その被探索側であった通信装置１Ｂは、探索側（通信装置１Ａ）としての処理を実行する。探索側の通信装置１Ａにとっては、被探索側の通信装置１Ｂが通信対象に相当する。それに対し、被探索側の通信装置１Ｂにとっては、探索側の通信装置１Ａが通信対象に相当する。
【0019】
図４は、通信装置１Ａによる通信対象（通信装置１Ｂ）のスキャン（走査）の一例について説明するための概念図である。通信装置１Ａは、通信対象（通信装置１Ｂ）の走査段階においては、通信装置１Ａのスキャンエリア内に設定された複数のスキャンアドレスに向けて、空間光信号（走査信号）を順番に送信していく。
【0020】
通信装置１Ａは、左上の原点（Ｒ０Ｃ０）を始点として、上から下に向けた列ごとのスキャン（列スキャンとも呼ぶ）を実行する。送信装置１０は、左から右に向けて列スキャン（順方向スキャンとも呼ぶ）を実行する。順方向スキャンが行われる期間を、第１期間と呼ぶ。通信装置１Ａは、第１期間において、Ａパターン（第１走査パターンとも呼ぶ）の信号を含む空間光信号（走査信号）を送信する。Ａパターンの信号は、一つのパルス信号を含む。
【0021】
右下（ＲｃＣｄ）まで順方向スキャンが完了すると、通信装置１Ａは、右上（Ｒ０Ｃｄ）を始点として、上から下に向けた列スキャンを実行する。通信装置１Ａは、右から左に向けて列スキャン（逆方向スキャンとも呼ぶ）を実行する。逆方向スキャンが行われる期間を、第２期間と呼ぶ。通信装置１Ａは、第２期間において、Ｂパターン（第２走査パターンとも呼ぶ）の信号を含む空間光信号（走査信号）を送信する。Ｂパターンの信号は、二つのパルス信号を含む。
【0022】
通信装置１Ａは、通信対象（通信装置１Ｂ）からの返信を受信するまで、順方向スキャンと逆方向スキャンを繰り返す。一回分の順方向スキャンと逆方向スキャンの期間を、走査期間と呼ぶ。図４の例は、一例であって、通信装置１Ａによる通信対象（通信装置１Ｂ）の走査方法を限定するものではない。図４には、一つのパルス信号を含むＡパターンと、二つのパルス信号を含むＢパターンとを示した。ＡパターンとＢパターンは、互いに区別できれば、どのようなパターンであってもよい。互いに光空間通信を行う通信装置１Ａと通信装置１Ｂの間では、相互に送受信する走査信号のパターンを共有しておく。図４には、上から下に向けて、列スキャンする例を示した。列スキャンは、下から上に向けて実行されてもよい。図４には、列ごとにスキャンする例を示した。スキャンは、行ごとに実行されてもよい。図４には、左から右に向けた列スキャンを順方向スキャンとし、右から左に向けた列スキャンを逆方向スキャンとした。右から左に向かう列スキャンを順方向スキャンとし、左から右に向かう列スキャンを逆方向スキャンとしてもよい。
【0023】
例えば、より詳細なスキャンをする場合には、スキャンエリアに設定されたスキャンアドレスの中間の位置座標に向けて、空間光信号が送信されてもよい。例えば、通信が確立した通信対象（通信装置１Ｂ）と相互に通信する場合には、スキャンエリアに設定されたスキャンアドレスを基準とし、通信対象（通信装置１Ｂ）の位置する方向に向けて、通信内容を含む空間光信号が送信される。通信が確立した通信対象（通信装置１Ｂ）と相互に通信する場合、スキャンアドレスを基準として、空間光信号が送信される。
【0024】
図５は、通信対象（通信装置１Ｂ）による走査信号の受信例について説明するための概念図である。別の通信装置１（通信装置１Ａ）から送信された走査信号を受信した通信装置１Ｂは、走査信号の受信パターンに応じて、その走査信号の送信元の通信対象（通信装置１Ａ）の位置を特定する。図５には、二回分の走査期間を示す。一回目の走査期間は、先行走査期間である。一回目に後続する二回目の走査期間は、後続走査期間である。
【0025】
先行走査期間において、Ａパターンで送信された走査信号の受信タイミングと、Ｂパターンで送信された走査信号の受信タイミングとの間隔はＳ1（第１間隔とも呼ぶ）である。先行走査期間にＢパターンで送信された走査信号の受信タイミングと、後続走査期間にＡパターンで送信された走査信号の受信タイミングとの間隔はＳ2（第２間隔とも呼ぶ）である。後続走査期間において、Ａパターンで送信された走査信号の受信タイミングと、Ｂパターンで送信された走査信号の受信タイミングとの間隔はＳ1（第１間隔）である。通信装置１Ｂは、第１間隔Ｓ1と第２間隔Ｓ2との比に応じて、走査信号の送信元である通信装置１Ａの位置を特定する。
【0026】
通信装置１Ｂは、受信した走査信号の送信元の通信装置１Ａが走査信号を送信した方向を特定すると、特定された方向を通知するための情報を含む信号（通知パターンとも呼ぶ）を生成する。通信装置１Ｂは、走査信号の送信元の通信装置１Ａに向けて、生成した信号を含む空間光信号（通知信号とも呼ぶ）を送信する。例えば、走査信号の到来方向が特定されていれば、通信装置１Ｂは、その到来方向に向けて、通知信号を送信する。走査信号の到来方向が特定されていない場合、通信装置１Ｂは、その通信装置１Ｂに設定されたスキャンエリアに向けて、送信方向を順次変更して、通知信号を送信すればよい。
【0027】
通信装置１Ａは、通信対象（通信装置１Ｂ）から通知信号を受信すると、通信が確立したことを通知するための情報を含む信号（完了通知パターン）を生成する。通信装置１Ａは、通知信号の送信元の通信対象（通信装置１Ｂ）に向けて、生成した信号を含む空間光信号（完了通知信号とも呼ぶ）を送信する。通知信号の送信元である通信対象（通信装置１Ｂ）の位置は、通信装置１Ａのスキャンエリアにおいて特定されている。そのため、通信装置１Ａは、その通信対象（通信装置１Ｂ）の位置する方向に、完了通知信号を送信する。以上の手順で、通信装置１Ａと通信装置１Ｂの間の通信が確立される。通信が確立された通信装置１Ａと通信装置１Ｂの間では、任意の通信内容が含まれる空間光信号（通信信号とも呼ぶ）が送受信される。
【0028】
図６は、通信装置１から送信される空間光信号のパターンの一例をまとめた表である。走査モードにおいて、探索側の通信装置１（通信装置１Ａ）は、ＡパターンまたはＢパターンの走査パターンの信号を含む走査信号を送信する。走査信号を受信すると、被探索側の通信対象（通信装置１Ｂ）は、その走査信号に含まれる走査パターンの受信タイミングの間隔に応じて、その走査信号の送光元の送信方向を特定する。被探索側の通信対象（通信装置１Ｂ）は、特定された送信方向に関する通知パターンを含む通知信号を送信する。特定された走査信号の送信方向が左の場合、パルス幅の長いパルス（長パルスとも呼ぶ）と、パルス幅の短いパルス（短パルスとも呼ぶ）とが連続する通知パターンを含む通知信号を送信する。特定された走査信号の送信方向が中央の場合、三つの短パルスが連続する通知パターンを含む通知信号を送信する。特定された走査信号の送信方向が右の場合、短パルスと長パルスとが連続する通知パターンを含む通知信号を送信する。通知信号を受信すると、探索側の通信装置１（通信装置１Ａ）は、その通知信号の送光元の通信対象（通信装置１Ｂ）に対して、短パルスと長パルスと長パルスとが連続する完了通知パターンを含む完了通知信号を送信する。図６のパターンは、一例であって、通信装置１の間で送受信される空間光信号に含まれる信号を限定するものではない。通信装置１の間で送受信される空間光信号のパターンは、通信装置１の間で予め設定されていればよい。
【0029】
図７～図８は、走査信号の送信元の通信装置１（通信装置１Ａ）に設定されたスキャンエリアの左の方向に通信対象（通信装置１Ｂ）が位置する場合（図７）における、走査信号の受信例（図８）について説明するための概念図である。図８のように、第１期間に送信された走査信号が受信される期間においては、その期間の早いタイミングで、通信対象（通信装置１Ｂ）が走査信号を受信する。一方、第２期間に送信された走査信号が受信される期間においては、その期間の遅いタイミングで、通信対象（通信装置１Ｂ）が走査信号を受信する。すなわち、第１期間に送信された走査信号が受信されるタイミングと比べて、第２期間に送信された走査信号が受信されるタイミングが遅くなる。そのため、送信元である通信装置１（通信装置１Ａ）に設定されたスキャンエリアの左の方向に通信対象が位置する場合、第１間隔Ｓ1と比べて、第２間隔Ｓ2が大きい値になる。すなわち、第２間隔Ｓ2に対する第１間隔Ｓ1の比は、１よりも小さい。それに対し、第１間隔Ｓ1に対する第２間隔Ｓ2の比は、１よりも大きい。
【0030】
図９～図１０は、走査信号の送信元の通信装置１（通信装置１Ａ）に設定されたスキャンエリアの中央の方向に通信対象（通信装置１Ｂ）が位置する場合（図９）における、走査信号の受信例（図１０）について説明するための概念図である。図１０のように、第１期間に送信された走査信号が受信される期間においては、その期間の中央のタイミングで、通信対象（通信装置１Ｂ）が走査信号を受信する。一方、第２期間に送信された走査信号が受信される期間においても、その期間の中央のタイミングで、通信対象（通信装置１Ｂ）が走査信号を受信する。すなわち、第１期間に送信された走査信号が受信されるタイミングと、第２期間に送信された走査信号が受信されるタイミングとは、同じタイミングになる。そのため、送信元である通信装置１（通信装置１Ａ）に設定されたスキャンエリアの中央の方向に通信対象（通信装置１Ｂ）が位置する場合、第１間隔Ｓ1と第２間隔Ｓ2は同じ値になる。すなわち、第２間隔Ｓ2に対する第１間隔Ｓ1の比は１になる。同様に、第１間隔Ｓ1に対する第２間隔Ｓ2の比は１になる。
【0031】
図１１～図１２は、走査信号の送信元の通信装置１（通信装置１Ａ）に設定されたスキャンエリアの右の方向に通信対象（通信装置１Ｂ）が位置する場合（図１１）における、走査信号の受信例（図１２）について説明するための概念図である。図１２のように、第１期間に送信された走査信号が受信される期間においては、その期間の遅いタイミングで、通信対象（通信装置１Ｂ）が走査信号を受信する。一方、第２期間に送信された走査信号が受信される期間においては、その期間の早いタイミングで、通信対象（通信装置１Ｂ）が走査信号を受信する。すなわち、第１期間に送信された走査信号が受信されるタイミングと比べて、第２期間に送信された走査信号が受信されるタイミングが早くなる。そのため、送信元である通信装置１（通信装置１Ａ）に設定されたスキャンエリアの左の方向に通信対象（通信装置１Ｂ）が位置する場合、第１間隔Ｓ1と比べて、第２間隔Ｓ2が小さい値になる。すなわち、第２間隔Ｓ2に対する第１間隔Ｓ1の比は、１よりも大きい。それに対し、第１間隔Ｓ1に対する第２間隔Ｓ2の比は、１よりも小さい。
【0032】
〔送信装置〕
次に、送信装置１０の構成について図面を参照しながら説明する。図１３は、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および空間光変調器１３を備える。光源１１は、出射器１１１およびレンズ１１２を含む。図１３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。図１３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。
次に、送信装置１０の構成について図面を参照しながら説明する。図１３は、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および空間光変調器１３を備える。光源１１は、出射器１１１およびレンズ１１２を含む。図１３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。図１３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。
【0033】
出射器１１１は、通信制御装置１９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光１０１を、レンズ１１２に向けて出射する。出射器１１１から出射されるレーザ光１０１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１１１は、可視や赤外の波長帯のレーザ光１０１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１０１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。
【0034】
レンズ１１２は、出射器１１１から出射されたレーザ光１０１を、空間光変調器１３の変調部１３０の大きさに合わせて照射する。出射器１１１から出射されたレーザ光１０１は、レンズ１１２によって照射範囲が調整され、光源１１から出射される。光源１１から出射された光１０２は、空間光変調器１３の変調部１３０に向けて進行する。
【0035】
空間光変調器１３は、変調部１３０を有する。変調部１３０には、光１０２が照射される。光１０２は、変調部１３０で変調されて、変調光１０３として出射される。変調部１３０で変調された変調光１０３は、投射光１０５として投射される。例えば、変調光１０３の光路上に、変調光１０３を拡大して投射する投射光学系が配置されてもよい。例えば、投射光学系は、フーリエ変換レンズやアパーチャ、投射レンズなどを組み合わせた構造を有する。投射光学系については、説明を省略する。
【0036】
変調部１３０には、通信制御装置１９の制御に応じて、投射光１０５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。空間光変調器１３を用いる場合、回折現象を利用するため、回折格子と同じように高次の像が発生する。例えば、変調光１０３や投射光１０５の光路上に、高次光を除去するための機構が配置されてもよい。また、変調光１０３には、０次光が含まれる。例えば、変調光１０３や投射光１０５の光路上に、０次光を除去するための機構が配置されてもよい。
【0037】
空間光変調器１３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１３は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）によって実現できる。また、空間光変調器１３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１３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１３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。
【0038】
空間光変調器１３の変調部１３０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１３０は、所定のアスペクト比の矩形領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。複数のタイルの各々は、複数の画素によって構成される。変調部１３０に設定さ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。
【0039】
複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調部１３０に光１０２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１０３が出射される。変調部１３０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、変調部１３０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。
【0040】
図１４は、空間光変調器１３の変調部１３０に設定されるパターンの一例を示す概念図である。変調部１３０には、合成画像１３０３が設定される。合成画像１３０３は、所望の画像を形成するための位相画像１３０１と、所望の画像を形成する光を集光させる仮想レンズ画像１３０２とが合成されたパターンである。光の波面は、回折と同様に、位相制御によって制御できる。位相が球状に変化すると、波面に球状の差ができてレンズ効果が発生する。仮想レンズ画像１３０２は、空間光変調器１３の変調部１３０に照射される光１０２の位相を球状に変化させ、所定の焦点距離の位置に集光するレンズ効果を発生させる。
【0041】
例えば、仮想レンズ画像１３０２の集光点の位置に、曲面状の反射面を有する曲面ミラー（図示しない）が配置されてもよい。曲面ミラーは、空間光変調器１３の変調部１３０に対して、曲面状の反射面を向けて配置される。曲面ミラーは、空間光変調器１３の変調部１３０で変調された変調光１０３を、曲面状の反射面で反射する。曲面ミラーの反射面で反射された変調光１０３は、投射光１０５として投射される。投射光１０５は、反射面の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。例えば、仮想レンズ画像１３０２によって集光された像は、曲面ミラーの反射面に結像される。例えば、予め生成させておいた合成画像１３０３を、記憶部（図示しない）に記憶させておけばよい。なお、図１５は、一例であって、位相画像１３０１や仮想レンズ画像１３０２、合成画像１３０３のパターンを限定するものではない。
【0042】
例えば、変調光１０３や投射光１０５の光路上に、遮蔽器（図示しない）が配置されてもよい。遮蔽器は、変調光１０３に含まれる不要な光成分を遮蔽し、投射光１０５の表示領域の外縁を規定する枠体である。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、所望の画像を形成する光を通過させる部分に開口が形成されたアパーチャである。例えば、遮蔽器は、変調光１０３に含まれる高次光に由来するゴースト像を遮蔽する。
【0043】
例えば、変調光１０３や投射光１０５の光路上に、０次光除去器（図示しない）が配置されてもよい。例えば、０次光除去器は、光吸収部材を支持する部材で支持された光吸収部材を含む。光吸収部材は、支持部材によって、変調光１０３や投射光１０５に含まれる０次光の光路上に固定される。例えば、支持部材は、ガラスやプラスチックなどのように、変調光１０３や投射光１０５が透過する材質で構成される。例えば、光吸収部材には、カーボンなどの黒体が用いられる。使用されるレーザ光１０１の波長が固定されている場合には、レーザ光１０１の波長の光を選択的に吸収する材質の光吸収部材が用いられることが好ましい。
【0044】
〔受信装置〕
次に、受信装置１６の構成について図面を参照しながら説明する。図１５は、受信装置１６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１６は、集光器１６０、受光素子１７、および受信回路１８を備える。図１５は、受信装置１６の内部構成を上方向から見た平面図である。なお、受信回路１８の位置については、特に限定を加えない。受信回路１８は、受信装置１６の内部に配置されてもよいし、受信装置１６の外部に配置されてもよい。また、受信回路１８の機能を通信制御装置１９に含めてもよい。
次に、受信装置１６の構成について図面を参照しながら説明する。図１５は、受信装置１６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１６は、集光器１６０、受光素子１７、および受信回路１８を備える。図１５は、受信装置１６の内部構成を上方向から見た平面図である。なお、受信回路１８の位置については、特に限定を加えない。受信回路１８は、受信装置１６の内部に配置されてもよいし、受信装置１６の外部に配置されてもよい。また、受信回路１８の機能を通信制御装置１９に含めてもよい。
【0045】
集光器１６０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。集光器１６０の入射面には、空間光信号が入射する。集光器１６０によって集光された光信号は、受光素子１７の受光部１７０に向けて集光される。例えば、集光器１６０は、入射した空間光信号を集光するレンズである。例えば、集光器１６０は、入射した空間光信号を、受光素子１７の受光部１７０に向けて導光する光線制御素子である。例えば、集光器１６０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。集光器１６０は、受光素子１７の配置された領域に向けて空間光信号を集光できれば、その構成については特に限定しない。例えば、集光器１６０によって集光される光信号を、受光素子１７の受光部１７０に向けて導光する機構が、追加されてもよい。
【0046】
受光素子１７は、集光器１６０の後段に配置される。受光素子１７は、集光器１６０の出射面と受光部１７０が対面するように配置される。受光素子１７は、集光器１６０によって集光された光信号を受光する受光部１７０を有する。集光器１６０によって集光された光信号は、受光素子１７の受光部１７０で受光される。受光素子１７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１７は、変換後の信号を、受信回路１８に出力する。
【0047】
受光素子１７は、受光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１７は、可視領域の光に感度を有する。例えば、受光素子１７は、赤外領域の光に感度を有する。受光素子１７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１７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１７が受光する光の波長帯は、受光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１７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１７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１７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１７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。
【0048】
例えば、受光素子１７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１７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１７は、高速通信に対応できる。なお、受光素子１７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１７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１７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１７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１７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。
【0049】
例えば、受光素子１７の前段に、フィルタ（図示しない）が配置されてもよい。フィルタは、受光素子１７の受光部１７０に対応付けて配置される。例えば、フィルタは、受光素子１７の受光部１７０に、重ねて配置される。例えば、フィルタは、受光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、受光対象の空間光信号が直線偏光の場合、フィルタは１／２波長板を含む。例えば、受光対象の空間光信号が円偏光の場合、フィルタは１／４波長板を含む。フィルタの偏光特性に応じて、フィルタを通過した光信号の偏光状態が変換される。
【0050】
受信回路１８は、受光素子１７から出力された信号を取得する。受信回路１８は、受光素子１７からの信号を増幅する。受信回路１８は、増幅された信号をデコードする。受信回路１８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１８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。
【0051】
〔通信制御装置〕
次に、通信制御装置１９の構成について図面を参照しながら説明する。図１６は、通信制御装置１９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１９は、条件記憶部１９１、送信条件生成部１９２、送信制御部１９３、信号取得部１９５、信号解析部１９６、および信号生成部１９７を有する。例えば、通信制御装置１９は、プロセッサとメモリを含むマイクロコンピュータによって実現される。通信制御装置１９は、送信装置１０や受信装置１６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。
次に、通信制御装置１９の構成について図面を参照しながら説明する。図１６は、通信制御装置１９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１９は、条件記憶部１９１、送信条件生成部１９２、送信制御部１９３、信号取得部１９５、信号解析部１９６、および信号生成部１９７を有する。例えば、通信制御装置１９は、プロセッサとメモリを含むマイクロコンピュータによって実現される。通信制御装置１９は、送信装置１０や受信装置１６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。
【0052】
条件記憶部１９１は、送信装置１０が送信する投射光１０５に対応するパターン（位相画像とも呼ぶ）を記憶する。条件記憶部１９１に記憶されたパターンは、空間光変調器１３の変調部１３０に設定される。また、条件記憶部１９１は、送信装置１０の光源１１を制御するための光源制御条件や、送信装置１０の空間光変調器１３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１０の光源１１からレーザ光１０１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１３の変調部１３０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１３の変調部１３０に設定されたパターンに応じた投射光１０５が投射される。
【0053】
また、条件記憶部１９１は、送信装置１０が送信する空間光信号に乗せる走査パターンや通知パターン、完了通知パターンなどのパルスパターンを記憶する。パルスパターンは、信号生成部１９７によって参照される。
【0054】
送信条件生成部１９２は、信号生成部１９７から信号を取得する。送信条件生成部１９２は、条件記憶部１９１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信するための送信条件を生成する。例えば、送信条件生成部１９２は、条件記憶部１９１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信するためのパターン（位相画像）を選択する。例えば、送信条件生成部１９２は、取得した信号に含まれる情報を送信するために投射される像に対応するパターン（位相画像）を、空間光変調器１３の変調部１３０に設定する送信条件を生成する。例えば、送信条件生成部１９２は、空間光変調器１３の変調部１３０に設定されたタイリングのアスペクト比に合わせて、投射される像に対応する位相画像を、空間光変調器１３の変調部１３０に設定する送信条件を生成する。
【0055】
送信条件生成部１９２は、走査信号、通知信号、完了通知信号、および通信信号を送信するための送信条件を生成する。走査信号は、通信対象をスキャンするための信号である。通知信号は、走査信号を受信したことを通知するための信号である。完了通知信号は、通知信号を受信したことを通知するための信号である。通信信号は、通信が確立された通信対象に対して送信する情報を含む。例えば、送信条件生成部１９２は、走査信号、通知信号、完了通知信号、および通信信号に乗せる情報に応じて、投射光１０５の明滅を制御するための送信条件を設定する。
【0056】
送信条件生成部１９２は、走査モードにおいて、走査信号を送信するための送信条件を生成する。走査信号は、通信対象を探索するための信号である。通知信号および完了通知信号については、信号生成部１９７によって生成された信号に応じて、送信条件を生成する。通信対象との間の通信が確立して通信モードに移行すると、送信条件生成部１９２は、信号生成部１９７によって生成された信号に応じて、通信信号を送信するための送信条件を生成する。
【0057】
送信制御部１９３は、送信条件生成部１９２によって設定された送信条件に基づいて、送信装置１０の光源１１および空間光変調器１３を制御する。送信制御部１９３は、送信条件に基づいて、投射される画像に対応する位相画像を、空間光変調器１３の変調部１３０に設定する。送信制御部１９３は、変調部１３０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源１１から光１０２を出射させる。その結果、スキャンや通信のための空間光信号に相当する投射光１０５が送信される。
【0058】
送信制御部１９３は、空間光変調器１３の変調部１３０に照射される光１０２の位相と、変調部１３０で反射される変調光１０３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１３を駆動する。そのようなパラメータは、例えば、屈折率や光路長などの光学的特性に関するパラメータである。例えば、送信制御部１９３は、空間光変調器１３の変調部１３０に印可する電圧を変化させることによって、変調部１３０の光学的特性を調節する。位相変調型の空間光変調器１３の変調部１３０に照射された光１０２の位相分布は、変調部１３０の光学的特性に応じて変調される。送信制御部１９３による空間光変調器１３の駆動方法は、空間光変調器１３の変調方式に応じて決定される。
【0059】
送信制御部１９３は、投射光１０５によって表示される画像に対応する位相画像が変調部１３０に設定された状態で、光源１１の出射器１１１を駆動させる。その結果、空間光変調器１３の変調部１３０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源１１から出射された光１０２が空間光変調器１３の変調部１３０に照射される。空間光変調器１３の変調部１３０に照射された光１０２は、空間光変調器１３の変調部１３０に設定された位相画像に応じて変調される。空間光変調器１３の変調部１３０において変調された変調光１０３は、投射光１０５として投射される。
【0060】
信号取得部１９５は、受信装置１６によってデコードされた信号を、受信装置１６から取得する。また、信号取得部１９５は、受信装置１６によって信号処理が加えられた信号を、受信装置１６から取得する。信号取得部１９５が取得する信号には、通信装置１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。
【0061】
信号解析部１９６は、信号取得部１９５によって取得された信号を解析する。信号解析部１９６は、信号の種別に応じて、信号に含まれる情報を解析する。信号の種別には、走査信号、通知信号、完了通知信号、および通信信号が含まれる。
【0062】
信号解析部１９６は、通信対象から送信された走査信号を取得する。走査信号には、二種類の走査パターンが含まれる。信号解析部１９６は、走査信号に含まれる二種類の走査パターンの間隔に応じて、その走査信号の送信方向（送信元の送信座標系）を特定する。信号解析部１９６は、取得した走査信号の送信元の通信対象に対して送信する通知信号を生成する指示を、信号生成部１９７に出力する。
【0063】
信号解析部１９６は、通信対象から送信された通知信号を取得する。通知信号には、その通知信号の送信元の通信対象が受信した走査信号の送信方向（自装置の送信座標系）が含まれる。信号解析部１９６は、通知信号に含まれる走査信号の送信方向（自装置の送信座標系）に向けて、通知信号の受信を通知する完了通知信号を生成する指示を、信号生成部１９７に出力する。
【0064】
信号解析部１９６は、通信対象から送信された完了通知信号を取得する。信号解析部１９６は、完了通知信号を受信すると、その完了通知信号の送信元の通信対象に対して送信される通信信号を生成する指示を、信号生成部１９７に出力する。通信信号の内容については、特に限定されない。
【0065】
信号解析部１９６は、通信対象から送信された通信信号を取得する。信号解析部１９６は、通信信号を受信すると、その通信信号の内容に応じて、その通信信号の送信元の通信対象に対して送信される通信信号を生成する指示を、信号生成部１９７に出力する。信号解析部１９６は、受信した通信信号の内容に応じて、その通信信号に対する返答を含む通信信号を生成する指示を、信号生成部１９７に出力する。
【0066】
信号生成部１９７は、通信対象に送信する信号を生成する。信号生成部１９７は、走査信号、通知信号、完了通知信号、および通信信号を生成する。信号生成部１９７は、生成した信号を送信条件生成部１９２に出力する。信号生成部１９７によって生成される、走査信号、通知信号、完了通知信号、および通信信号の各々については、上述した通りである。
【0067】
信号生成部１９７は、走査モードに移行すると、走査信号を生成する。走査信号は、通信対象を探索するための信号である。走査信号は、スキャンエリアを順方向にスキャンする順方向スキャンと、その順方向とは逆方向にスキャンする逆方向スキャンとで、異なるパターンで送信される。信号生成部１９７は、順方向スキャンの第１期間には、Ａパターン（第１走査パターン）の走査信号を生成する。信号生成部１９７は、逆方向スキャンの第２期間には、Ｂパターンの走査信号（第２走査パターン）を生成する。第１走査パターンと第２走査パターンは、通信対象との間で予め決められたパターンである。第１走査パターンと第２走査パターンは、互いに異なるパターンである。例えば、信号生成部１９７は、走査信号を生成する。信号生成部１９７は、信号解析部１９６の指示に応じて、走査信号を生成するように構成されてもよい。
【0068】
信号生成部１９７は、信号解析部１９６の指示に応じて、通知信号を生成する。通知信号は、通信対象から送信された走査信号を受信したことを、その走査信号の送信元の通信対象に通知するための信号である。通知信号は、送信元のスキャンエリアにおける走査信号の送信方向に応じたパターンで送信される。通知信号のパターン（通知パターン）は、通信対象との間で予め決められたパターンである。
【0069】
例えば、送信元のスキャンエリアが、左側の領域、中央の領域、および右側の領域に三分割されると仮定する。送信元のスキャンエリアにおける走査信号の送信方向が左側の領域であった場合、信号生成部１９７は、受信した走査信号の送信方向が左であったことを示すパターンを含む通知信号を生成する。送信元のスキャンエリアにおける走査信号の送信方向が中央の領域であった場合、信号生成部１９７は、受信した走査信号の送信方向が中央であったことを示すパターンを含む通知信号を生成する。送信元のスキャンエリアにおける走査信号の送信方向が右側の領域であった場合、信号生成部１９７は、受信した走査信号の送信方向が右であったことを示すパターンを含む通知信号を生成する。
【0070】
信号生成部１９７は、信号解析部１９６の指示に応じて、完了通知信号を生成する。完了通知信号は、通信対象から送信された通知信号を受信したことを、その通知信号の送信元の通信対象に通知するための信号である。完了通知信号は、通信対象との間で予め決められたパターンである。
【0071】
また、信号生成部１９７は、信号解析部１９６の指示に応じて、通信信号を生成する。通信信号は、通信が確立された通信対象との間で送受信される信号である。通信信号には、通信対象に向けて送信する情報が含まれる。通信信号に乗せる情報は、予め定められた内容であってもよいし、通信対象からの通信信号に含まれる情報に応じた内容であってもよい。例えば、通信対象からの通信信号に含まれる情報に応じた内容の通信信号を生成する場合、通信対象から送信された通信信号に含まれる情報を、表示装置（図示しない）に表示させる。例えば、表示装置に表示された情報を確認したオペレータは、入力装置（図示しない）を介して、表示された情報に対する応答を通信制御装置１９（信号生成部１９７）に入力する。例えば、信号生成部１９７は、入力された情報を含む通信信号を生成する。信号生成部１９７によって生成される通信信号の内容には、特に限定を加えない。
【0072】
（変形例）
次に、本実施形態に係る変形例について、いくつかの例をあげて説明する。以下においては、四つの変形例（変形例１～４）をあげる。変形例１は、走査モードにおいて、複数のドットを同時に送信する例である。変形例２は、走査モードにおいて、二段階の走査で通信対象の位置を特定する例である。変形例３は、走査モードにおいて、スキャンエリアに割り当てられた複数の領域の境界に対応する方向に位置する通信対象を特定する例である。変形例４は、走査モードにおける走査方向が横方向の例である。
次に、本実施形態に係る変形例について、いくつかの例をあげて説明する。以下においては、四つの変形例（変形例１～４）をあげる。変形例１は、走査モードにおいて、複数のドットを同時に送信する例である。変形例２は、走査モードにおいて、二段階の走査で通信対象の位置を特定する例である。変形例３は、走査モードにおいて、スキャンエリアに割り当てられた複数の領域の境界に対応する方向に位置する通信対象を特定する例である。変形例４は、走査モードにおける走査方向が横方向の例である。
【0073】
〔変形例１〕
図１７は、変形例１について説明するための概念図である。本変形例では、走査モードにおいて、通信対象の走査に用いられる複数のドットを同時に送信する。
図１７は、変形例１について説明するための概念図である。本変形例では、走査モードにおいて、通信対象の走査に用いられる複数のドットを同時に送信する。
【0074】
図１７の例では、同じ列に四つのドットを同時に送信する。同じ列に同時に送信された四つのドットは、上から下に向けて同じ速度で同時に走査される。矢印で示すように、各ドットの走査距離は、図２などの例と比較して四分の一程度になる。順方向スキャンの場合、一つの列で走査が終わった段階で、右隣の列の走査に移行する。逆方向スキャンの場合、一つの列で走査が終わった段階で、左隣の列の走査に移行する。本変形例の手法によれば、複数のドットを同時に送信することによって、各列における走査距離が短くなり、全体的な走査時間が短縮される。すなわち、本変形例の手法によれば、走査時間を短縮できる。
【0075】
〔変形例２〕
図１８は、変形例２について説明するための概念図である。本変形例では、走査モードにおいて、二段階の走査で通信対象の位置を特定する。図１８の例では、スキャンエリアを三つのサブエリアに分割する。
図１８は、変形例２について説明するための概念図である。本変形例では、走査モードにおいて、二段階の走査で通信対象の位置を特定する。図１８の例では、スキャンエリアを三つのサブエリアに分割する。
【0076】
図１８の例では、スキャンエリアは、左側エリア、中央エリア、および右側エリアに分割される。図１８の例では、通信対象が、左側エリアと中央エリアの境界の方向に位置する。本変形例では、一次スキャンと、その一次スキャンに後続して実行される二次スキャンとが実行される。一次スキャンでは、スキャンエリアの全体が走査される。二次スキャンでは、一次スキャンで特定された通信対象の方向が含まれるサブエリアが走査される。二次スキャンでは、一次スキャンよりも、走査される列の間隔が狭められる。本変形例では、隣接するサブエリアの境界の方向に通信対象が位置する場合、いずれかのサブエリアの走査範囲を拡張して、二次スキャンが実行される。図１８の場合、左側エリアの走査範囲が拡張される。本変形例によれば、一次スキャンで特定された通信対象の方向を、二次スキャンでより詳細に特定できる。また、本変形例によれば、隣接し合うサブエリアの境界に対応する方向の通信対象の位置を、より詳細に特定できる。
【0077】
〔変形例３〕
図１９は、変形例３について説明するための概念図である。本変形例では、走査モードにおいて、スキャンエリアに割り当てられた複数の領域の境界に対応する方向に位置する通信対象を特定する。
図１９は、変形例３について説明するための概念図である。本変形例では、走査モードにおいて、スキャンエリアに割り当てられた複数の領域の境界に対応する方向に位置する通信対象を特定する。
【0078】
図１９には、送信元の通信装置１Ａ（探索側）のスキャンエリアにおける通信装置１Ｂ（通信対象）の集光器１６０の方向（上側）と、通信装置１Ｂ（通信対象）によって走査信号が受信されるタイミング（下側）との関係を示す。図１９の例では、第１期間における順方向スキャンと、第２期間における逆方向スキャンとが実行される。スキャンエリアは、左側エリア、中央エリア、およぶ右側エリアの三つのサブエリアに分割される。説明を簡略化するため、各サブエリアでは、一列の走査が三行分実行されるものとする。隣接するドットの照射範囲は、互いに重なる部分を有する。順方向スキャンで送信された走査信号の受信期間は、各列の走査に対応付けられた三つの期間を含む（ｐ1、ｐ2、ｐ3）。逆方向スキャンで送信された走査信号の受信期間は、各列の走査に対応付けられた三つの期間を含む（ｐ4、ｐ5、ｐ6）。各列の走査に対応付けられた各期間は、第一のタイミング（上）、第二のタイミング（中）、および第三のタイミング（下）を含む。
【0079】
第１期間では、期間ｐ1およびｐ2の第二のタイミング（中）においてパターンＡの走査信号が受信され、期間ｐ3においては走査信号が受信されない。第２期間では、期間ｐ4においては走査信号が受信されず、期間ｐ5およびｐ6の第二のタイミング（中）においてパターンＢの走査信号が受信される。第１期間の期間ｐ1においてパターンＡが受信され、第２期間の期間ｐ6においてパターンＢが受信されることより、通信装置１Ａ（探索側）に設定されたスキャンエリアの左側エリアの方向に通信装置１Ｂ（被探索側）が位置すると判定される。また、第１期間の期間ｐ2においてパターンＡが受信され、第２期間の期間ｐ5においてパターンＢが受信されることより、通信装置１A（探索側）に設定されたスキャンエリアの中央エリアの方向に通信装置１Ｂ（被探索側）が位置すると判定される。すなわち、図１９の例では、通信装置１Ａ（探索側）のスキャンエリアの左側エリアと中央エリアに、同一の通信装置１Ｂ（被探索側）が位置することになる。このような場合、走査信号を受信した通信装置１Ｂ（被探索側）は、その走査信号の送信元である通信装置１Ａ（探索側）のスキャンエリアの左側エリアと中央エリアの境界の方向に、被探索側である自身（通信装置１Ｂ）が位置すると判定する。本変形例では、隣接するサブエリアの境界に位置する場合、被探索側の通信装置１Ｂは、どの境界に位置するのかを示すパターンを含む通知信号を、走査信号の送信元の通信装置１Ａ（探索側）に向けて送信する。
【0080】
図２０は、本変形例の通信装置１（探索側）から送信される空間光信号のパターンの一例をまとめた表である。走査モードにおいて、通信装置１Ａ（探索側）は、ＡパターンまたはＢパターンの走査パターンの信号を含む走査信号を送信する。走査信号を受信すると、通信装置１Ｂ（被探索側）は、その走査信号に含まれる走査パターンの受信タイミングの間隔に応じて、その走査信号の送光元の送信方向を特定する。通信装置１Ｂ（被探索側）は、特定された送信方向に関する通知パターンを含む通知信号を送信する。特定された走査信号の送信方向が左の場合、パルス幅の長いパルス（長パルスとも呼ぶ）と、パルス幅の短いパルス（短パルスとも呼ぶ）とが連続する通知パターンを含む通知信号を送信する。特定された走査信号の送信方向が左と中央の境界（左／中央境界）の場合、パルス幅の長いパルス（長パルスとも呼ぶ）と、二つのパルス幅の短いパルス（短パルスとも呼ぶ）とが連続する通知パターンを含む通知信号を送信する。特定された走査信号の送信方向が中央の場合、三つの短パルスが連続する通知パターンを含む通知信号を送信する。特定された走査信号の送信方向が中央と右の境界（中央／右境界）の場合、二つのパルス幅の長いパルス（長パルスとも呼ぶ）と、二つのパルス幅の短いパルス（短パルスとも呼ぶ）とが連続する通知パターンを含む通知信号を送信する。特定された走査信号の送信方向が右の場合、短パルスと長パルスとが連続する通知パターンを含む通知信号を送信する。通知信号を受信すると、通信装置１Ａ（探索側）は、その通知信号の送光元の通信装置１Ｂ（被探索側）に対して、短パルスと長パルスと長パルスとが連続する完了通知パターンを含む完了通知信号を送信する。図２０のパターンは、一例であって、通信装置１Ａ（探索側）と通信装置１Ｂ（被探索側）との間で送受信される空間光信号に含まれる信号を限定するものではない。通信装置１Ａ（探索側）と通信装置１Ｂ（被探索側）との間で送受信される空間光信号のパターンは、通信装置１Ａ（探索側）と通信装置１Ｂ（被探索側）との間で予め設定されていればよい。
【0081】
本変形例によれば、受信された走査信号の送信方向に応じた通知パターンを細分化することによって、通信装置１Ａ（探索側）のスキャンエリアにおける通信装置１Ｂ（被探索側）通信対象の方向をより正確に特定できる。
【0082】
〔変形例４〕
図２１は、変形例４について説明するための概念図である。本変形例では、走査モードにおける走査方向が横方向である。
図２１は、変形例４について説明するための概念図である。本変形例では、走査モードにおける走査方向が横方向である。
【0083】
通信装置１Ａ（探索側）は、左上の原点（Ｒ０Ｃ０）を始点として、左から右に向けた行ごとのスキャン（行スキャンとも呼ぶ）を実行する。通信装置１Ａ（探索側）は、上から下に向けて行スキャン（順方向スキャンとも呼ぶ）を実行する。順方向スキャンが行われる期間を、第１期間と呼ぶ。通信装置１Ａ（探索側）は、第１期間において、Ａパターン（第１走査パターンとも呼ぶ）の信号を含む空間光信号（走査信号）を送信する。Ａパターンの信号は、一つのパルス信号を含む。
【0084】
右下（ＲｃＣｄ）まで順方向スキャンが完了すると、通信装置１Ａ（探索側）は、左下（ＲｃＣ０）を始点として、左から右に向けた行スキャンを実行する。通信装置１Ａ（探索側）は、右から左に向けて行スキャン（逆方向スキャンとも呼ぶ）を実行する。逆方向スキャンが行われる期間を、第２期間と呼ぶ。通信装置１Ａ（探索側）は、第２期間において、Ｂパターン（第２走査パターンとも呼ぶ）の信号を含む空間光信号（走査信号）を送信する。Ｂパターンの信号は、二つのパルス信号を含む。
【0085】
通信装置１Ａ（探索側）は、通信対象である通信装置１Ｂ（被探索側）からの返信を受信するまで、順方向スキャンと逆方向スキャンを繰り返す。一回分の順方向スキャンと逆方向スキャンの期間を、走査期間と呼ぶ。図２１の例は、一例であって、通信装置１Ａ（探索側）による通信対象（通信装置１Ｂ）の走査方法を限定するものではない。図２１には、一つのパルス信号を含むＡパターンと、二つのパルス信号を含むＢパターンとを示した。ＡパターンとＢパターンは、互いに区別できれば、どのようなパターンであってもよい。互いに光空間通信を行う通信装置１Ａ（探索側）と通信装置１Ｂ（被探索側）との間では、相互に送受信する走査信号のパターンを共有しておく。図２１には、左から右に向けて行スキャンする例を示した。行スキャンは、右から左に向けて実行されてもよい。図２１には、上から下に向けた行スキャンを順方向スキャンとし、下から上に向けた行スキャンを逆方向スキャンとした。下から上に向けた行スキャンを順方向スキャンとし、上から下に向けた行スキャンを逆方向スキャンとしてもよい。
【0086】
以上のように、本実施形態の通信装置は、送信装置、受信装置、および通信制御装置を備える。送信装置は、通信制御装置の制御に応じて、空間光信号を送信する。受信装置は、通信対象から送信された空間光信号を受信し、受信された空間光信号に含まれる受信信号を通信制御装置に出力する。通信制御装置は、通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、送信装置に走査信号を送信させる。通信制御装置は、順方向に向けて走査信号を走査する第１期間と、順方向とは逆方向に向けて走査信号を走査する第２期間とで、異なるパルスパターンの走査信号を、送信装置に送信させる。通信対象から送信された走査信号の受信装置による受信に応じて、通信制御装置は、通信対象による走査信号の送信方向を特定する。通信対象から第１期間に送信された走査信号のパルスパターンと、通信対象から第２期間に送信された走査信号のパルスパターンとの受信間隔に応じて、通信制御装置は、通信対象による走査信号の送信方向を特定する。通信制御装置は、特定された走査信号の送信方向に応じたパルスパターンの通知信号を、通信対象に向けて、送信装置に送信させる。
【0087】
本実施形態の通信装置は、通信対象を探索するスキャンモードにおいて、順方向に向けて走査する第１期間と、順方向とは逆方向に向けて走査信号を走査する第２期間とで、異なるパルスパターンの走査信号を送信する。また、本実施形態の通信装置は、通信対象から第１期間に送信された走査信号のパルスパターンと、通信対象から第２期間に送信された走査信号のパルスパターンとの受信間隔に応じて、通信対象による走査信号の送信方向を特定する。そのため、本実施形態の通信制御装置によれば、通信対象との間で動作を同期させずに、通信対象を探索できる。
【0088】
本実施形態の一態様において、通信制御装置は、スキャンモードにおいて、通信装置に設定されたスキャンエリアに関して、順方向スキャンと、順方向スキャンに続く逆方向スキャンとを繰り返すように、送信装置を制御する。順方向スキャンにおいて、通信制御装置は、第１の向きに走査信号の送信方向を順次変更する一次元スキャンを、第１の向きと直交する第２の向きに向けて順次移動させて行う。逆方向スキャンにおいて、通信制御装置は、第１の向きに走査信号の送信方向を順次変更する一次元スキャンを、第２の向きの逆方向に向けて順次移動させて行う。本態様によれば、順方向スキャンと逆方向スキャンとを繰り返すことによって、通信対象を探索できる。
【0089】
本実施形態の一態様において、通信制御装置は、一次元スキャンにおいて複数のドットが一定の間隔で一次元的に配列された画像を表示させる走査信号を送信するように、送信装置を制御する。本態様によれば、通信対象の走査に用いられる複数のドットを同時に送信することによって、走査時間を短縮できる。
【0090】
本実施形態の一態様において、通信制御装置は、第１間隔と第２間隔とに応じて、走査信号の送信元の通信対象に設定されたスキャンエリアにおける通信装置の位置を特定する。第１間隔は、通信対象から第１期間に送信された走査信号のパルスパターンの受信タイミングと、通信対象から第１期間の次の第２期間に送信された走査信号のパルスパターンの受信タイミングとの間隔である。第２間隔は、通信対象から第２期間に送信された走査信号のパルスパターンの受信タイミングと、通信対象から第２期間の次の第１期間に送信された走査信号のパルスパターンの受信タイミングとの間隔である。本態様によれば、通信対象から送信された走査信号のパルスパターンの受信タイミングに基づいて、通信装置の位置を特定できる。
【0091】
本実施形態の一態様において、通信制御装置は、走査信号の受信に応じて、走査信号の送信元の通信対象に設定されたスキャンエリアの範囲内に割り当てられたいずれのサブエリアに通信装置が位置するか特定する。通信制御装置は、特定されたサブエリアに対応付けられたパルスパターンの通知信号を、走査信号の送信元の通信対象に向けて送信する。本態様によれば、通信対象に設定されたスキャンエリアに割り当てられたいずれのサブエリアの方向に通信装置が位置のかを、その通信対象に対して通知できる。
【0092】
本実施形態の一態様において、通信制御装置は、走査信号の送信元の通信対象に設定されたスキャンエリアの範囲内に割り当てられた複数のサブエリアの境界に通信装置が位置すると特定する場合がある。複数のサブエリアの境界に通信装置が位置すると特定すると、通信制御装置は、複数のサブエリアの境界に対応付けられたパルスパターンの通知信号を、走査信号の送信元の通信対象に向けて送信する送信装置を制御する。本態様によれば、通信対象に設定されたスキャンエリアに割り当てられたサブエリアの境界の方向に通信装置が位置することを、その通信対象に対して通知できる。
【0093】
本実施形態の一態様において、通信制御装置は、隣接するサブエリアの境界に通信対象が位置すると判定された場合、通信対象が位置すると判定されたいずれかのサブエリアの範囲を広げて、二次的なスキャンモードを実行するように送信装置を制御する。本態様によれば、隣接するサブエリアの境界の方向に通信対象が位置すると判定した場合、二次的なスキャンモードを実行することによって、通信対象の位置をより正確に特定できる。
【0094】
本実施形態の一態様において、通信制御装置は、通信対象から送信された通知信号の受信に応じて、通知信号の送信元の通信対象に向けて、通知信号の受信を通知する完了通知信号を送信装置に送信させる。本態様によれば、通信装置と通信対象との間における通信が可能になったことを、完了通知信号によって通信対象に通知することで、通信装置と通信対象との間における通信を確立できる。
【0095】
本実施形態の一態様において、通信制御装置は、走査信号および通知信号のパルスパターンとは異なるパルスパターンの完了通知信号を、送信装置に送信させる。本態様によれば、走査信号および通知信号と、完了通知信号とのパルスパターンを相違させることによって、通信装置と通信対象との間の通信が確立されたことをより明確にできる。
【0096】
（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の実施形態の通信装置を簡略化した構成である。図２２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、送信装置２０、受信装置２６、および通信制御装置２９を備える。送信装置２０は、空間光信号を送信する。受信装置２６は、通信対象から送信された空間光信号を受信する。
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の実施形態の通信装置を簡略化した構成である。図２２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、送信装置２０、受信装置２６、および通信制御装置２９を備える。送信装置２０は、空間光信号を送信する。受信装置２６は、通信対象から送信された空間光信号を受信する。
【0097】
通信制御装置２９は、通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、送信装置２０に走査信号を送信させる。通信制御装置２９は、順方向に向けて走査信号を走査する第１期間と、順方向とは逆方向に向けて走査信号を走査する第２期間とで、異なるパルスパターンの走査信号を、送信装置２０に送信させる。通信対象から送信された走査信号の受信装置２６による受信に応じて、通信制御装置２９は、通信対象による走査信号の送信方向を特定する。通信対象から第１期間に送信された走査信号のパルスパターンと、通信対象から第２期間に送信された走査信号のパルスパターンとの受信間隔に応じて、通信制御装置２９は、通信対象による走査信号の送信方向を特定する。通信制御装置は、特定された走査信号の送信方向に応じたパルスパターンの通知信号を、通信対象に向けて、送信装置２０に送信させる。
【0098】
以上のように、本実施形態の通信装置は、通信対象を探索するスキャンモードにおいて、順方向に向けて走査する第１期間と、順方向とは逆方向に向けて走査信号を走査する第２期間とで、異なるパルスパターンの走査信号を送信する。また、本実施形態の通信装置は、通信対象から第１期間に送信された走査信号のパルスパターンと、通信対象から第２期間に送信された走査信号のパルスパターンとの受信間隔に応じて、通信対象による走査信号の送信方向を特定する。そのため、本実施形態の通信制御装置によれば、通信対象との間で動作を同期させずに、通信対象を探索できる。
【0099】
（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２３の情報処理装置９０を一例としてあげて説明する。なお、図２３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２３の情報処理装置９０を一例としてあげて説明する。なお、図２３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。
【0100】
図２３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２３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。
【0101】
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を、主記憶装置９２に展開する。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。本実施形態においては、情報処理装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、各実施形態に係る制御や処理を実行する。
【0102】
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（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリが構成／追加されてもよい。
【0103】
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。
【0104】
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。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、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。
【0105】
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。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成としてもよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。
【0106】
また、情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、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）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。
【0107】
また、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、記録媒体からのデータやプログラムの読み込み、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。ドライブ装置は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。
【0108】
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。なお、図２３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。また、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。さらに、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。
【0109】
各実施形態の構成要素は、任意に組み合わせてもよい。また、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し、回路によって実現されてもよい。
【0110】
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。
【0111】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを含む通信装置を制御する通信制御装置であって、
通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させ、
前記通信対象から送信された前記走査信号の前記受信装置による受信に応じて、前記通信対象から前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記通信対象から前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定し、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる通信制御装置。
（付記２）
前記通信制御装置は、
前記スキャンモードにおいて、
前記通信装置に設定されたスキャンエリアに関して、第１の向きに前記走査信号の前記送信方向を順次変更する一次元スキャンを、前記第１の向きと直交する第２の向きに向けて順次移動させて行う順方向スキャンと、
前記順方向スキャンに続けて、前記通信装置に設定された前記スキャンエリアに関して、前記第１の向きに前記走査信号の前記送信方向を順次変更する前記一次元スキャンを、前記第２の向きの逆方向に向けて順次移動させて行う逆方向スキャンと、を繰り返すように前記送信装置を制御する付記１に記載の通信制御装置。
（付記３）
前記通信制御装置は、
前記一次元スキャンにおいて複数のドットが一定の間隔で一次元的に配列された画像を表示させる前記走査信号を送信するように、前記送信装置を制御する付記２に記載の通信制御装置。
（付記４）
前記通信制御装置は、
前記通信対象から前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングと、前記通信対象から前記第１期間の次の前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングとの間隔である第１間隔と、前記通信対象から前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングと、前記通信対象から前記第２期間の次の前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングとの間隔である第２間隔とに応じて、前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアにおける前記通信装置の位置を特定する付記３に記載の通信制御装置。
（付記５）
前記通信制御装置は、
前記走査信号の受信に応じて、前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアの範囲内に割り当てられたいずれのサブエリアに前記通信装置が位置するのかを特定し、
特定された前記サブエリアに対応付けられた前記パルスパターンの前記通知信号を、前記走査信号の送信元の前記通信対象に向けて送信するように前記送信装置を制御する付記４に記載の通信制御装置。
（付記６）
前記通信制御装置は、
前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアの範囲内に割り当てられた複数の前記サブエリアの境界に前記通信装置が位置すると特定した場合、複数の前記サブエリアの境界に対応付けられた前記パルスパターンの前記通知信号を、前記走査信号の送信元の前記通信対象に向けて送信するように前記送信装置を制御する付記５に記載の通信制御装置。
（付記７）
前記通信制御装置は、
隣接する前記サブエリアの境界に前記通信対象が位置すると判定された場合、前記通信対象が位置すると判定されたいずれかの前記サブエリアの範囲を広げて、二次的な前記スキャンモードを実行するように前記送信装置を制御する付記５に記載の通信制御装置。
（付記８）
前記通信制御装置は、
前記通信対象から送信された前記通知信号の受信に応じて、前記通知信号の送信元の前記通信対象に向けて、前記通知信号の受信を通知する完了通知信号を前記送信装置に送信させる付記１乃至７のいずれか一つに記載の通信制御装置。
（付記９）
前記通信制御装置は、
前記走査信号および前記通知信号の前記パルスパターンとは異なる前記パルスパターンの前記完了通知信号を、前記送信装置に送信させる付記８に記載の通信制御装置。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか一つに記載の通信制御装置と、
前記通信制御装置の制御に応じて、空間光信号を送信する送信装置と、
通信対象から送信された前記空間光信号を受信し、受信された前記空間光信号に含まれる受信信号を前記通信制御装置に出力する受信装置と、を備える通信装置。
（付記１１）
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを制御する通信制御方法であって、
コンピュータが、
前記通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させ、
前記通信対象から送信された前記走査信号を前記受信装置に受信させ、
前記受信装置によって受信された前記走査信号に応じた信号を取得し、
前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定し、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる通信制御方法。
（付記１２）
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを制御するプログラムであって、
前記通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させる処理と、
前記通信対象から送信された前記走査信号を前記受信装置に受信させる処理と、
前記受信装置によって受信された前記走査信号に応じた信号を取得する処理と、
前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定する処理と、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる処理と、をコンピュータに実行させるプログラムを記録させた非一過性の記録媒体。
（付記１）
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを含む通信装置を制御する通信制御装置であって、
通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させ、
前記通信対象から送信された前記走査信号の前記受信装置による受信に応じて、前記通信対象から前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記通信対象から前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定し、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる通信制御装置。
（付記２）
前記通信制御装置は、
前記スキャンモードにおいて、
前記通信装置に設定されたスキャンエリアに関して、第１の向きに前記走査信号の前記送信方向を順次変更する一次元スキャンを、前記第１の向きと直交する第２の向きに向けて順次移動させて行う順方向スキャンと、
前記順方向スキャンに続けて、前記通信装置に設定された前記スキャンエリアに関して、前記第１の向きに前記走査信号の前記送信方向を順次変更する前記一次元スキャンを、前記第２の向きの逆方向に向けて順次移動させて行う逆方向スキャンと、を繰り返すように前記送信装置を制御する付記１に記載の通信制御装置。
（付記３）
前記通信制御装置は、
前記一次元スキャンにおいて複数のドットが一定の間隔で一次元的に配列された画像を表示させる前記走査信号を送信するように、前記送信装置を制御する付記２に記載の通信制御装置。
（付記４）
前記通信制御装置は、
前記通信対象から前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングと、前記通信対象から前記第１期間の次の前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングとの間隔である第１間隔と、前記通信対象から前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングと、前記通信対象から前記第２期間の次の前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンの受信タイミングとの間隔である第２間隔とに応じて、前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアにおける前記通信装置の位置を特定する付記３に記載の通信制御装置。
（付記５）
前記通信制御装置は、
前記走査信号の受信に応じて、前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアの範囲内に割り当てられたいずれのサブエリアに前記通信装置が位置するのかを特定し、
特定された前記サブエリアに対応付けられた前記パルスパターンの前記通知信号を、前記走査信号の送信元の前記通信対象に向けて送信するように前記送信装置を制御する付記４に記載の通信制御装置。
（付記６）
前記通信制御装置は、
前記走査信号の送信元の前記通信対象に設定された前記スキャンエリアの範囲内に割り当てられた複数の前記サブエリアの境界に前記通信装置が位置すると特定した場合、複数の前記サブエリアの境界に対応付けられた前記パルスパターンの前記通知信号を、前記走査信号の送信元の前記通信対象に向けて送信するように前記送信装置を制御する付記５に記載の通信制御装置。
（付記７）
前記通信制御装置は、
隣接する前記サブエリアの境界に前記通信対象が位置すると判定された場合、前記通信対象が位置すると判定されたいずれかの前記サブエリアの範囲を広げて、二次的な前記スキャンモードを実行するように前記送信装置を制御する付記５に記載の通信制御装置。
（付記８）
前記通信制御装置は、
前記通信対象から送信された前記通知信号の受信に応じて、前記通知信号の送信元の前記通信対象に向けて、前記通知信号の受信を通知する完了通知信号を前記送信装置に送信させる付記１乃至７のいずれか一つに記載の通信制御装置。
（付記９）
前記通信制御装置は、
前記走査信号および前記通知信号の前記パルスパターンとは異なる前記パルスパターンの前記完了通知信号を、前記送信装置に送信させる付記８に記載の通信制御装置。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか一つに記載の通信制御装置と、
前記通信制御装置の制御に応じて、空間光信号を送信する送信装置と、
通信対象から送信された前記空間光信号を受信し、受信された前記空間光信号に含まれる受信信号を前記通信制御装置に出力する受信装置と、を備える通信装置。
（付記１１）
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを制御する通信制御方法であって、
コンピュータが、
前記通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させ、
前記通信対象から送信された前記走査信号を前記受信装置に受信させ、
前記受信装置によって受信された前記走査信号に応じた信号を取得し、
前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定し、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる通信制御方法。
（付記１２）
空間光信号を送信する送信装置と、通信対象から送信された前記空間光信号を受信する受信装置とを制御するプログラムであって、
前記通信対象を探索するための走査信号を送信するスキャンモードにおいて、順方向に向けて前記走査信号を走査する第１期間と、前記順方向とは逆方向に向けて前記走査信号を走査する第２期間とで異なるパルスパターンの前記走査信号を前記送信装置に送信させる処理と、
前記通信対象から送信された前記走査信号を前記受信装置に受信させる処理と、
前記受信装置によって受信された前記走査信号に応じた信号を取得する処理と、
前記第１期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンと、前記第２期間に送信された前記走査信号の前記パルスパターンとの受信間隔に応じて、前記通信対象による前記走査信号の送信方向を特定する処理と、
特定された前記走査信号の前記送信方向に応じた前記パルスパターンの通知信号を、前記通信対象に向けて前記送信装置に送信させる処理と、をコンピュータに実行させるプログラムを記録させた非一過性の記録媒体。
【符号の説明】
【0112】
１、２ 通信装置
１０、２０ 送信装置
１１ 光源
１３ 空間光変調器
１６、２６ 受信装置
１７ 受光素子
１８ 受信回路
１９、２９ 通信制御装置
１６０ 集光器
１９１ 条件記憶部
１９２ 送信条件生成部
１９３ 送信制御部
１９５ 信号取得部
１９６ 信号解析部
１９７ 信号生成部
１０、２０ 送信装置
１１ 光源
１３ 空間光変調器
１６、２６ 受信装置
１７ 受光素子
１８ 受信回路
１９、２９ 通信制御装置
１６０ 集光器
１９１ 条件記憶部
１９２ 送信条件生成部
１９３ 送信制御部
１９５ 信号取得部
１９６ 信号解析部
１９７ 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】