特許 7589824 投射装置および通信装置

(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】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】投射装置および通信装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13 20060101AFI20241119BHJP

   H04B 10/50 20130101ALI20241119BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20241119BHJP

   H04B 10/11 20130101ALI20241119BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALN20241119BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13 505

H04B10/50

G03B21/14 Z

H04B10/11

G02F1/1335 520

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023543601

(86)(22)【出願日】2021-08-27

(86)【国際出願番号】 JP2021031473

(87)【国際公開番号】W WO2023026461

(87)【国際公開日】2023-03-02

【審査請求日】2024-01-22

(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】近藤 幸浩

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１１６５２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１７６９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１６１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３８１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８４００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０９３６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０９８２８１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｂ ２６／０８

Ｇ０２Ｂ ２７／１８

Ｈ０４Ｂ １０／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
前記光源から出射された光が照射される変調部を有し、照射された前記光の位相を前記変調部で変調する空間光変調器と、
所望の画像を形成するための位相画像を前記空間光変調器の前記変調部に設定し、前記位相画像が設定された前記変調部に前記光が照射されるように前記光源を制御する制御手段と、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有し、前記変調光を前記反射面で反射し、前記反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する曲面ミラーと、
前記曲面ミラーの後方に配置され、前記所望の画像を形成する前記変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する第３遮蔽器と、を備える投射装置。

【請求項2】

光源と、
前記光源から出射された光が照射される変調部を有し、照射された前記光の位相を前記変調部で変調する空間光変調器と、
所望の画像を形成するための位相画像を前記空間光変調器の前記変調部に設定し、前記位相画像が設定された前記変調部に前記光が照射されるように前記光源を制御する制御手段と、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有し、前記変調光を前記反射面で反射し、前記反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する曲面ミラーと、を備え、
前記光源によって出射される前記光の集光点が、前記曲面ミラーの後方に設定される投射装置。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記所望の画像を形成するための前記位相画像と、前記所望の画像を形成する前記変調光を前記曲面ミラーの前記反射面に集光させる仮想レンズ画像とが合成された合成画像を、前記空間光変調器の前記変調部に設定する請求項１または２に記載の投射装置。

【請求項4】

前記空間光変調器と前記曲面ミラーの間に配置され、前記所望の画像を形成する前記変調光が通過するスリットが開口され、前記変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する第１遮蔽器を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投射装置。

【請求項5】

前記曲面ミラーの前記反射面で反射された前記投射光の光路上に配置され、前記所望の画像を形成する前記投射光が通過するスリットが開口され、前記投射光に含まれる不要な光成分を遮蔽する第２遮蔽器を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射装置。

【請求項6】

前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光の光路を、前記曲面ミラーの前記反射面に向けて反射する折り返しミラーを備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の投射装置。

【請求項7】

光源と、
前記光源から出射された光が照射される変調部を有し、照射された前記光の位相を前記変調部で変調する空間光変調器と、
所望の画像を形成するための位相画像を前記空間光変調器の前記変調部に設定し、前記位相画像が設定された前記変調部に前記光が照射されるように前記光源を制御する制御手段と、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有し、前記変調光を前記反射面で反射し、前記反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する曲面ミラーと、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光の光路を、前記曲面ミラーの前記反射面に向けて反射する折り返しミラーと、を備え、
前記曲面ミラーは、第１曲面ミラーおよび第２曲面ミラーによって構成され、
前記第１曲面ミラーは、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光の一部が照射される曲面状の第１反射面を有し、前記変調光を前記第１反射面で反射し、前記第１反射面の曲率に応じて投射角が拡大された第１投射光を投射し、
前記折り返しミラーは、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光のうち、前記第１曲面ミラーの前記第１反射面で反射されなかった光成分を、前記第２曲面ミラーに向けて反射し、
前記第２曲面ミラーは、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光のうち、前記折り返しミラーによって反射された前記光成分が照射される曲面状の第２反射面を有し、前記光成分を前記第２反射面で反射し、前記第２反射面の曲率に応じて投射角が拡大された第２投射光を投射し、
前記第１曲面ミラーおよび前記第２曲面ミラーは、
前記第１投射光と前記第２投射光が異なる方向に向けて投射されるように配置される投射装置。

【請求項8】

前記第１曲面ミラーおよび前記第２曲面ミラーは、前記第１投射光と前記第２投射光が反対向きに向けて投射されるように配置される請求項７に記載の投射装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか一項に記載の投射装置と、
他の通信装置から送信された光信号を受信し、受信した前記光信号に基づく信号をデコードする受信装置と、
前記受信装置によってデコードされた前記信号を受信し、受信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光信号を前記投射装置に送信させる制御装置と、を備える通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、空間光を投射する投射装置等に関する。

【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。空間を広がって伝搬する空間光信号を投射する際には、投射レンズなどの光学系が用いられる。空間光信号の投射角を拡大するためには、焦点距離の短い投射レンズが用いられる。

【0003】

特許文献１には、屈折型の投射光学系を使用した画像投射装置について開示されている。特許文献１の装置は、屈折光学系と屈折反射光学素子を含む投射光学系を備える。屈折光学系と屈折反射光学素子は、画像表示面の側から被投射面の側に向かって、順番に配置される。屈折光学系は、複数枚のレンズにより構成される。屈折反射光学素子は、反射面を有する反射面部材と、反射面に密接して配置される屈折媒質部とを有する。反射面部材と屈折媒質部は、境界面で接合された単一の光学素子として構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－０４２１０３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の投射光学系では、屈折反射光学素子の反射面部材の複数の反射面によって、屈折媒質部を透過する光路の距離が伸びる。そのため、屈折媒質部に屈折率の小さい材料を用いながら、屈折反射光学素子全体の屈折力が維持された、焦点距離の短い投射レンズを実現できる。しかしながら、特許文献１の投射光学系は、屈折光学系が複数枚のレンズで構成する必要があったり、屈折反射光学素子の反射面部材や屈折媒質部の構成が複雑であったりといった問題点があった。また、特許文献１の投射光学系は、屈折光学系に含まれる複数のレンズや、反射面部材や屈折媒質部を有する屈折反射光学素子などの設計において、多くの制約がかけられる。

【0006】

本開示の目的は、簡易な構成でありながら、所望の画像を形成する空間光を投射できる投射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】

本開示の一態様の投射装置は、光源と、光源から出射された光が照射される変調部を有し、照射された光の位相を変調部で変調する空間光変調器と、所望の画像を形成するための位相画像を空間光変調器の変調部に設定し、位相画像が設定された変調部に光が照射されるように光源を制御する制御部と、空間光変調器の変調部で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有し、変調光を反射面で反射し、反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する曲面ミラーと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、簡易な構成でありながら、所望の画像を形成する空間光を投射できる投射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の実施形態に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。

【図2】第１の実施形態に係る投射装置の遮蔽器によって遮蔽される不要成分の一例について説明するための概念図である。

【図3】第１の実施形態に係る投射装置の遮蔽器による不要成分の遮蔽の一例について説明するための概念図である。

【図4】第１の実施形態に係る投射装置による投射光の投射の一例について説明するための概念図である。

【図5】第１の実施形態に係る投射装置による投射光の投射の別の一例について説明するための概念図である。

【図6】第１の実施形態に係る投射装置の曲面ミラーの反射面の曲率に応じた投射角の違いについて説明するための概念図である。

【図7】第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器と曲面ミラーとの距離に応じた投射角の違いについて説明するための概念図である。

【図8】第１の実施形態に係る投射装置の投射範囲を１８０度に設定した例について説明するための概念図である。

【図9】第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部に設定される合成画像について説明するための概念図である。

【図10】第１の実施形態に係る投射装置の光源から出射された光の集光点の一例を示す概念図である。

【図11】第１の実施形態に係る投射装置の光源から出射された光の集光点の別の一例を示す概念図である。

【図12】第１の実施形態の変形例１に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。

【図13】第１の実施形態の変形例２に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。

【図14】第１の実施形態の変形例３に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。

【図15】第２の実施形態に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。

【図16】第２の実施形態に係る投射装置による投射光の投射範囲について説明するための概念図である。

【図17】第３の実施形態に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。

【図18】第３の実施形態に係る投射装置による投射光の投射範囲について説明するための概念図である。

【図19】第４の実施形態に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。

【図20】第４の実施形態に係る投射装置における光源と空間光変調器の位置関係の一例を示す概念図である。

【図21】第４の実施形態に係る投射装置による投射光の投射例について説明するための概念図である。

【図22】第５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23】第５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５の実施形態の適用例について説明するための概念図である。

【図25】第５の実施形態の適用例における通信網の一例について説明するための概念図である。

【図26】第５の実施形態の適用例における通信網で用いられる通信装置が備える送信装置の構成の一例について説明するための概念図である。

【図27】第６の実施形態に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。

【図28】各実施形態に係る制御や処理を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0011】

以下の実施形態の説明に用いる全図において、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、光や信号の向きを限定するものではない。また、図面中の光の軌跡を示す線は、概念的なものであり、実際の光の進行方向や状態を正確に表すものではない。例えば、図面においては、空気と物質との界面における屈折や反射、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。

【0012】

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、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。本実施形態の投射装置は、同程度の高さに位置する通信対象に向けて、空間光信号を送光するのに好適である。本実施形態の投射装置は、空間を伝搬する光を投射する用途であれば、光空間通信以外の用途に用いられてもよい。

【0013】

（構成）
図１は、本実施形態の投射装置１０の構成の一例を示す概念図である。投射装置１０は、光源１１、空間光変調器１３、遮蔽器１４、曲面ミラー１５、および制御部１７を備える。光源１１、空間光変調器１３、遮蔽器１４、および曲面ミラー１５は、投射部１００を構成する。図１は、投射装置１０の内部構成を横方向から見た側面図である。図１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。

【0014】

光源１１は、出射器１１１とレンズ１１２を含む。出射器１１１は、制御部１７の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光１０１を出射する。光源１１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の波長帯の赤外線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。

【0015】

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拡大する。出射器１１１から出射されたレーザ光１０１は、レンズ１１２によって拡大され、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。

【0016】

空間光変調器１３は、光１０２が照射される変調部１３０を有する。空間光変調器１３の変調部１３０には、光源１１から出射された光１０２が照射される。空間光変調器１３の変調部１３０には、制御部１７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が設定される。空間光変調器１３の変調部１３０に入射した光１０２は、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て変調される。空間光変調器１３の変調部１３０で変調された変調光１０３は、曲面ミラー１５の反射面１５０に向けて進行する。

【0017】

例えば、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。

【0018】

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、所望のアスペクト比の四角形の領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。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。

【0019】

変調部１３０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。

【0020】

遮蔽器１４（第１遮蔽器とも呼ぶ）は、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の間に配置される。言い換えると、遮蔽器１４は、空間光変調器１３の変調部１３０によって変調された変調光１０３の光路上に配置される。遮蔽器１４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たアパーチャである。言い換えると、遮蔽器１４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１４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１４は、変調光１０３に含まれる０次光やゴースト像を遮蔽する。例えば、遮蔽器１４の開口は、矩形状や楕円形状、円形状に形成される。遮蔽器１４として、０次光を遮蔽する０次光遮蔽部材（図示しない）を用いてもよい。０次光遮蔽部材は、光を吸収／反射する部分が形成された部材である。０次光遮蔽部材は、０次光の光路上に配置される。例えば、光が透過できないように黒塗りされた部分を有するガラスなどの透明部材を、０次光遮蔽部材として用いることができる。また、遮蔽器１４の開口の内側に、変調光１０３に含まれる０次光を遮蔽する部分を設けてもよい。

【0021】

図２は、遮蔽器１４を用いない場合に、被投射面に表示される画像の一例を示す概念図である。図２の例では、被投射面の表示可能領域には、所望の画像に加えて、０次光や、高次の回折光に由来するゴースト像が表示される。所望の画像、０次光、およびゴースト像は、等間隔Ｌで表示される（Ｌは、正の実数）。

【0022】

図３は、所望の画像の投射範囲に合わせてスリット状の開口が形成された遮蔽器１４を用いた場合に、被投射面に表示される画像の一例を示す概念図である。被投射面の表示可能領域は、遮蔽器１４のスリット状の開口を通過した投射光１０５の成分が表示される。０次光やゴースト像は、遮蔽器１４によって遮蔽される。図３の例では、被投射面の表示可能領域には、所望の画像が表示され、０次光やゴースト像は表示されない。なお、図３のスリットの開口は、同程度の高さの通信対象に向けて空間光信号を送光するのに好適な形状であって、遮蔽器１４に形成されるスリットの開口の形状を限定するものではない。

【0023】

曲面ミラー１５は、曲面状の反射面１５０を有する反射鏡である。曲面ミラー１５の反射面１５０は、投射光１０５の投射角に合わせた曲率を有する。図１の例の場合、曲面ミラー１５の反射面１５０は、円柱の側面の形状を有する。例えば、曲面ミラー１５の反射面１５０は、球面でもよい。例えば、曲面ミラー１５の反射面１５０は、自由曲面であってもよい。例えば、曲面ミラー１５の反射面１５０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１５の反射面１５０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。

【0024】

図４は、曲面ミラー１５の反射面１５０で反射された投射光１０５の投射の一例について説明するための概念図である。図４は、投射装置１０の内部構成を上方向から見た平面図である。図４においては、光源１１を省略する。図４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。

【0025】

曲面ミラー１５は、空間光変調器１３の変調部１３０に反射面１５０を向けて、変調光１０３の光路上に配置される。曲面ミラー１５の反射面１５０には、空間光変調器１３の変調部１３０で変調され、遮蔽器１４のスリット状の開口を通過した変調光１０３が照射される。曲面ミラー１５の反射面１５０で反射された光（投射光１０５）は、反射面１５０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図４の例の場合、投射光１０５は、曲面ミラー１５の反射面１５０における変調光１０３の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図４の紙面の上下方向）に沿って拡大される。

【0026】

図５は、曲面ミラー１５の反射面１５０で反射された投射光１０５の投射の別の一例について説明するための概念図である。図５の例では、空間光変調器１３の変調部１３０の中央付近で変調された変調光１０３のみが、曲面ミラー１５の反射面１５０で反射されるように構成される。図５は、投射装置１０の内部構成を上方向から見た平面図である。図５においては、光源１１を省略する。図５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。

【0027】

曲面ミラー１５は、空間光変調器１３の変調部１３０に反射面１５０を向けて、変調光１０３の光路上に配置される。曲面ミラー１５の反射面１５０には、空間光変調器１３の変調部１３０の中央付近で変調され、遮蔽器１４のスリット状の開口を通過した変調光１０３が照射される。空間光変調器１３の変調部１３０の周辺部分で変調された変調光１０３は、曲面ミラー１５の反射面１５０から外れた領域に進行する。曲面ミラー１５の反射面１５０で反射された光（投射光１０５）は、反射面１５０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図５の例の場合、投射光１０５は、曲面ミラー１５の反射面１５０における変調光１０３の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図５の紙面の上下方向）に沿って拡大される。空間光変調器１３の変調部１３０で変調された変調光１０３の強度は、変調部１３０の中央付近ほど大きく、変調部１３０の周辺に向かうほど小さくなっていく傾向がある。図５の構成では、変調部１３０の周辺部分で変調された強度の弱い変調光１０３は用いずに、変調部１３０の中央付近で変調された強度の強い変調光１０３を投射光１０５として用いる。

【0028】

図６は、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率と、投射光１０５の投射角との関係の一例を示す概念図である。図６の例の場合、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率の小さい方（１）と、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率の大きい方（２）とにおいて、空間光変調器１３と曲面ミラー１５との距離は同じである。曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率の小さい方（１）と比較して、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率の大きい方（２）が、投射角が大きい。言い換えると、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率半径の大きい方（１）と比較して、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率半径の小さい方（２）が、投射角が大きい。すなわち、投射角を大きくするためには、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率を小さくすればよい。それに対し、投射角を小さくするためには、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率を大きくすればよい。

【0029】

図７は、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離と、投射光１０５の投射角との関係の一例を示す概念図である。図７の例の場合、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離の小さい方（３）と、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離の大きい方（４）とにおいて、曲面ミラー１５の曲率は同じである。空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離の小さい方（３）と比較して、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離の大きい方（４）が、反射面１５０に対する変調光１０３の入射角／反射角が大きくなるため、投射角が大きい。すなわち、投射角を大きくするためには、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離を大きくすればよい。それに対し、投射角を小さくするためには、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離を小さくすればよい。

【0030】

図８は、曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率と、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離とを調整し、投射角を１８０度に設定した例である。曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率と、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の距離とを調整することで、投射装置１０の投射角を１８０度に設定することもできる。

【0031】

制御部１７は、光源１１および空間光変調器１３を制御する。例えば、制御部１７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１７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、投射される画像に対応する位相画像を変調部１３０に設定する。例えば、制御部１７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１３０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。

【0032】

制御部１７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。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、制御部１７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の屈折率を調節する。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。なお、制御部１７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。

【0033】

制御部１７は、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において変調される。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、曲面ミラー１５の反射面１５０に向けて出射される。

【0034】

図９は、制御部１７によって、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。空間光変調器１３の変調部１３０には、合成画像１３３が設定される。合成画像１３３は、所望の画像を形成するための位相画像１３１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１３２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１３２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（第２集光点とも呼ぶ）に集光するレンズ効果を発生させる。仮想レンズ画像１３２によって集光された像は、曲面ミラー１５の反射面１５０に結像される。例えば、合成画像１３３は、予め生成させておき、記憶部（図示しない）に記憶させておけばよい。なお、図９は、一例であって、位相画像１３１や仮想レンズ画像１３２、合成画像１３３のパターンを限定するものではない。

【0035】

図１０は、０次光が集光される集光点（第１集光点）と、仮想レンズ画像１３２によって変調光１０３が集光される第２集光点との位置関係の一例について説明するための概念図である。図１０の例では、曲面ミラー１５の裏側の位置に、第１集光点が設定される。図１０においては省略されるが、０次光は、遮蔽器１４によって遮蔽される。遮蔽器１４がない場合、０次光は、曲面ミラー１５の反射面１５０で反射され、一旦集束し、その後発散していく。例えば、０次光を集光させずに、発散させてもよい。その場合、反射面１５０で反射された０次光は、反射面１５０から離れるにつれて発散していき、投射光１０５によって形成される画像への影響が低減される。第２集光点は、曲面ミラー１５の反射面１５０に設定される。曲面ミラー１５の反射面１５０には、仮想レンズ画像１３２によって結像された画像が表示される。なお、曲面ミラー１５の反射面１５０に、第１集光点が設定されてもよい。曲面ミラー１５の反射面１５０に第１集光点が設定されれば、仮想レンズ画像１３２が不要となるため、空間光変調器１３の変調部１３０には位相画像１３１が表示されればよい。仮想レンズ画像１３２を用いない場合、変調光１０３に含まれるゴースト像は、デフォーカスされないが、遮蔽器１４によって遮蔽される。図１０においては省略するが、曲面ミラー１５の反射面１５０で反射された変調光１０３は、投射光１０５として投射される。曲面ミラー１５の反射面１５０に表示された画像の形状と、投射光１０５によって被投射面に表示される画像の形状とは、鏡面対称性を示す。

【0036】

図１１は、０次光が集光される第１集光点と、仮想レンズ画像１３２によって変調光１０３が集光される第２集光点との位置関係の別の一例について説明するための概念図である。図１１の例では、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の間の位置に、第１集光点が設定される。図１１の構成の場合、図１０の構成と比べて、空間光変調器１３と第１集光点との距離が短く設定される。そのため、図１１の構成の場合、図１０の構成と比べて、大きめのレンズ１１２が用いられる。空間光変調器１３と曲面ミラー１５の間の第１集光点の位置には、０次光を遮蔽する０次光除去器１６が配置される。０次光除去器１６は、変調光に含まれる０次光を除去する。第２集光点は、曲面ミラー１５の反射面１５０に設定される。曲面ミラー１５の反射面１５０には、仮想レンズ画像１３２によって結像された画像が表示される。曲面ミラー１５の反射面１５０で反射された変調光１０３は、投射光１０５として投射される。曲面ミラー１５の反射面１５０に表示された画像の形状と、投射光１０５によって被投射面に表示される画像の形状とは、鏡面対称性を示す。

【0037】

０次光除去器１６は、支持部材１６１と光吸収部材１６３とを含む。支持部材１６１は、光吸収部材１６３を支持する部材である。光吸収部材１６３は、支持部材１６１によって、変調光１０３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１６１は、ガラスやプラスチックなどのように変調光１０３を透過しやすい材質で構成される。支持部材１６１をプラスチックで構成する場合は、リタデーションが発生しにくいように、全面が均一であり、位相むらの小さい材料を用いることが好ましい。例えば、支持部材１６１には、複屈折が抑制されたプラスチック材料が好適である。例えば、支持部材１６１は、光吸収部材１６３を固定する線材を含む構成としてもよい。例えば、支持部材１６１の周縁を枠状に形成し、その枠の開口部の内側に線材を張り巡らせて、張り巡らせた線材によって光吸収部材１６３を固定できる。支持部材１６１を線材で構成する場合は、変調光１０３の照射によって劣化が起こりにくいように、光による劣化の起こりにくい素材とし、変調光１０３の通過を妨げにくいように細い線材を用いることが好ましい。光吸収部材１６３は、支持部材１６１によって、０次光の光路上に保持される。例えば、光吸収部材１６３には、カーボンなどの黒体が用いられる。また、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１６３が用いられることが好ましい。

【0038】

〔変形例１〕
次に、本実施形態の変形例１に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。図１２は、本変形例の投射装置１０－１の構成の一例を示す概念図である。本変形例の投射装置１０－１は、投射装置１０（図１）とは、遮蔽器の位置が異なる。本変形例では、遮蔽器１４－１（第２遮蔽器とも呼ぶ）は、曲面ミラー１５の後段に配置される。光源１１、空間光変調器１３、遮蔽器１４－１、および曲面ミラー１５は、投射部１００－１を構成する。遮蔽器１４－１が配置される位置以外、投射装置１０－１は投射装置１０（図１）と同様の構成を有する。

【0039】

本変形例では、曲面ミラー１５の後段に遮蔽器１４－１が配置されるため、光源１１や空間光変調器１３、曲面ミラー１５の位置関係による空間的な制約が少ない。そのため、遮蔽器１４－１が配置される位置の自由度が高く、装置全体をコンパクトに構成することもできる。例えば、遮蔽器１４－１は、投射装置１０－１の筐体に配置されてもよい。例えば、投射装置１０－１の筐体にスリット状の開口を形成し、遮蔽器１４－１として機能させてもよい。

【0040】

〔変形例２〕
次に、本実施形態の変形例２に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。図１３は、本変形例の投射装置１０－２の構成の一例を示す概念図である。本変形例の投射装置１０－２は、投射装置１０（図１）とは、０次光やゴースト像を遮蔽する機構が異なる。本変形例では、曲面ミラー１５－２の後方に、遮蔽器１４０（第３遮蔽器とも呼ぶ）を配置する。光源１１、空間光変調器１３、遮蔽器１４０、および曲面ミラー１５－２は、投射部１００－２を構成する。遮蔽器１４０と曲面ミラー１５－２以外、投射装置１０－２は投射装置１０（図１）と同様の構成を有する。

【0041】

曲面ミラー１５－２は、投射装置１０（図１）の曲面ミラー１５と比べて小さい点以外は、曲面ミラー１５と同様である。曲面ミラー１５－２は、投射光１０５の投射方向および投射角に応じて構成される。曲面ミラー１５－２は、変調光１０３に含まれる０次光やゴースト像の照射位置から外れた位置に配置される。曲面ミラー１５－２によって反射された変調光１０３は、投射光１０５として投射される。

【0042】

遮蔽器１４０は、曲面ミラー１５－２の後方に配置される。遮蔽器１４０には、曲面ミラー１５－２によって反射されなかった変調光１０３が照射される。遮蔽器１４０に照射される変調光１０３には、０次光やゴースト像が含まれる。遮蔽器１４０は、照射された変調光１０３を吸収する。例えば、遮蔽器１４０には、カーボンなどの黒体が用いられる。また、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を含む遮蔽器１４０が用いられることが好ましい。遮蔽器１４０は、全体が光を吸収する必要はなく、少なくとも変調光１０３の入射位置で光を吸収すればよい。例えば、遮蔽器１４０は、投射装置１０－２の筐体の内側面に構成されてもよい。

【0043】

本変形例の構成では、変調光１０３や投射光１０５の光路上に、光を遮蔽する構成が配置されない。そのため、光の利用効率を向上できる。また、本変形例によれば、遮蔽器１４０を配置することによる、光源１１や空間光変調器１３、曲面ミラー１５の空間的な位置関係の制約が少ないため、装置全体をコンパクトに構成できる。

【0044】

〔変形例３〕
次に、本実施形態の変形例３に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。図１４は、本変形例の投射装置１０－３の構成の一例を示す概念図である。本変形例の投射装置１０－３は、曲面ミラー１５－３の反射面１５０－３の曲率中心の軸方向が、投射装置１０（図１）の曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率中心の軸方向に対して垂直である。光源１１、空間光変調器１３、遮蔽器１４、および曲面ミラー１５－３は、投射部１００－３を構成する。曲面ミラー１５－３以外、投射装置１０－３は投射装置１０（図１）と同様の構成を有する。

【0045】

曲面ミラー１５－３の反射面１５０－３の曲率中心の軸方向は、図１４の紙面に対して垂直である。曲面ミラー１５－３は、反射面１５０－３の曲率中心の軸方向が、投射装置１０（図１）の曲面ミラー１５の反射面１５０の曲率中心の軸方向に対して垂直に設定される。

【0046】

曲面ミラー１５－３の反射面１５０－３には、空間光変調器１３の変調部１３０で変調され、遮蔽器１４のスリット状の開口を通過した変調光１０３が照射される。曲面ミラー１５－３の反射面１５０－３で反射された光（投射光１０５－３）は、反射面１５０－３の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図１４の例の場合、投射光１０５－３は、曲面ミラー１５－３の反射面１５０－３における変調光１０３の照射範囲の曲率に応じて、垂直方向（図１４の紙面の上下方向）に沿って拡大される。例えば、曲面ミラーの反射面の形状を球面にすれば、水平方向および垂直方向に拡がる投射光を投射することもできる。曲面ミラーの反射面の形状は、用途に応じて形成すればよい。

【0047】

以上のように、本実施形態の投射装置は、光源、空間光変調器、遮蔽器、および曲面ミラーを備える。光源は、光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された光が照射される変調部を有する。空間光変調器は、照射された光の位相を変調部で変調する。制御部は、所望の画像を形成するための位相画像を空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、位相画像が設定された変調部に光が照射されるように光源を制御する。遮蔽器（第１遮蔽器とも呼ぶ）は、空間光変調器と曲面ミラーの間に配置される。第１遮蔽器は、所望の画像を形成する変調光が通過するスリットが開口され、変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する。曲面ミラーは、空間光変調器の変調部で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有する。曲面ミラーは、変調光を反射面で反射し、反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する。

【0048】

本実施形態の投射装置は、投射レンズなどの投射光学系が省略された構造でありながら、所望の画像を投射できる。また、本実施形態の投射装置は、変調光に含まれる不要な光成分を除去する。そのため、本実施形態の投射装置によれば、簡易な構成でありながら、不要な光成分が除去された所望の画像を形成する空間光を投射できる。

【0049】

本実施形態の一態様において、制御部は、所望の画像を形成するための位相画像と、所望の画像を形成する変調光を曲面ミラーの反射面に集光させる仮想レンズ画像とが合成された合成画像を、空間光変調器の前記変調部に設定する。本態様によれば、曲面ミラーの反射面に所望の画像の鏡像が結像される。曲面ミラーの反射面で反射された光はフォーカスフリーで投射されるため、本態様によれば、歪の少ない所望の画像が被投射面に表示される。

【0050】

本実施形態の一態様の投射装置は、第１遮蔽器の代わりに、第２遮蔽器を備える。第２遮蔽器は、曲面ミラーの反射面で反射された投射光の光路上に配置される。第２遮蔽器は、所望の画像を形成する投射光が通過するスリットが開口され、投射光に含まれる不要な光成分を遮蔽する。本態様では、曲面ミラーの後段に第２遮蔽器が配置されるため、光源や空間光変調器、曲面ミラーの位置による空間的な制約が少ない。そのため、本態様によれば、第２遮蔽器が配置される位置の自由度が高く、装置全体をコンパクトに構成できる。

【0051】

本実施形態の一態様の投射装置は、第１遮蔽器の代わりに、第３遮蔽器を備える。第３遮蔽器は、曲面ミラーの後方に配置される。第３遮蔽器は、所望の画像を形成する変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する。本態様では、変調光や投射光の光路上に、光を遮蔽する構成が配置されない。そのため、本態様によれば、光の利用効率を向上できる。また、本変形例によれば、第１遮蔽器を配置することによる、光源や空間光変調器、曲面ミラーの空間的な位置関係の制約が少ないため、装置全体をコンパクトに構成できる。

【0052】

本実施形態の一態様において、曲面ミラーの反射面は、水平面に平行な面内に曲率を有する。本態様によれば、水平方向に拡大投射される投射光を投射できる。

【0053】

本実施形態の一態様において、曲面ミラーの反射面は、水平面に垂直な面内に曲率を有する。本態様によれば、水平方向に対して垂直な方向に拡大投射される投射光を投射できる。

【0054】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、空間光変調器の変調部で変調された変調光を、曲面ミラーに向けて折り返すように反射する反射鏡（折り返しミラーとも呼ぶ）を含む。

【0055】

（構成）
図１５は、本実施形態の投射装置２０の構成の一例を示す概念図である。投射装置２０は、光源２１、空間光変調器２３、遮蔽器２４、曲面ミラー２５、折り返しミラー２６、および制御部２７を備える。光源２１、空間光変調器２３、遮蔽器２４、曲面ミラー２５、および折り返しミラー２６は、投射部２００を構成する。図１５は、投射装置２０の内部構成を横方向から見た側面図である。図１５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。

【0056】

光源２１は、第１の実施形態の光源１１と同様の構成である。光源２１は、出射器２１１とレンズ２１２を含む。出射器２１１は、制御部２７の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光２０１を出射する。レンズ２１２は、出射器２１１から出射されたレーザ光２０１を、空間光変調器２３の変調部２３０の大きさに合わせて拡大する。出射器２１１から出射されたレーザ光２０１は、レンズ２１２によって拡大され、光源２１から出射される。光源２１から出射された光２０２は、空間光変調器２３の変調部２３０に向けて進行する。

【0057】

空間光変調器２３は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。空間光変調器２３は、光２０２が照射される変調部２３０を有する。空間光変調器２３の変調部２３０には、光源２１から出射された光２０２が照射される。空間光変調器２３の変調部２３０には、制御部２７の制御に応じて、投射光２０５によって表示される画像に応じたパターンが設定される。空間光変調器２３の変調部２３０で変調された変調光２０３は、折り返しミラー２６の反射面２６０に向けて進行する。

【0058】

遮蔽器２４は、第１の実施形態の遮蔽器１４と同様の構成である。遮蔽器２４は、空間光変調器２３と折り返しミラー２６の間に配置される。言い換えると、遮蔽器２４は、空間光変調器２３の変調部２３０によって変調された変調光２０３の光路上に配置される。遮蔽器２４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たアパーチャである。遮蔽器２４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２４は、変調光２０３に含まれる０次光やゴーストを遮蔽する。

【0059】

折り返しミラー２６は、変調光２０３の光路上に配置される。折り返しミラー２６は、平面状の反射面２６０を有する。言い換えると、折り返しミラー２６は、平面鏡である。折り返しミラー２６の反射面２６０は、遮蔽器２４の開口と、曲面ミラー２５の反射面２５０とに向けて配置される。折り返しミラー２６は、遮蔽器２４の開口を通過して到来した変調光２０３を、曲面ミラー２５の反射面２５０に向けて反射する。変調光２０３に含まれる０次光やゴースト像は、遮蔽器２４で遮蔽され、折り返しミラー２６の反射面２６０には到達しない。すなわち、折り返しミラー２６の反射面２６０で反射される変調光２０３は、所望の画像を形成する光成分によって構成される。

【0060】

曲面ミラー２５は、第１の実施形態の曲面ミラー１５と同様の構成である。曲面ミラー２５は、曲面状の反射面２５０を有する反射鏡である。曲面ミラー２５の反射面２５０は、投射光２０５の投射角に合わせた曲率を有する。図１５の例の場合、曲面ミラー２５の反射面２５０は、円柱の側面の形状を有する。

【0061】

曲面ミラー２５は、折り返しミラー２６の反射面２６０に反射面２５０を向けて、折り返しミラー２６の反射面２６０の反射光の光路上に配置される。曲面ミラー２５の反射面２５０には、空間光変調器２３の変調部２３０で変調され、遮蔽器２４のスリット状の開口を通過した変調光２０３のうち、折り返しミラー２６の反射面２６０で反射された光成分が照射される。

【0062】

図１６は、曲面ミラー２５の反射面２５０で反射された光（投射光２０５）の投射範囲の一例を示す概念図である。図１６は、投射装置２０の内部構成を上方から見た図である。図１６においては、曲面ミラー２５以外の構成は省略する。曲面ミラー２５の反射面２５０で反射された投射光２０５は、反射面２５０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図１６の場合、投射光２０５は、曲面ミラー２５の反射面２５０における変調光２０３の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図１６の紙面における上下方向）に沿って拡大される。

【0063】

以上のように、本実施形態の投射装置は、光源、空間光変調器、遮蔽器、折り返しミラー、および曲面ミラーを備える。光源は、光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された光が照射される変調部を有する。空間光変調器は、照射された光の位相を変調部で変調する。制御部は、所望の画像を形成するための位相画像を空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、位相画像が設定された変調部に光が照射されるように光源を制御する。遮蔽器（第１遮蔽器とも呼ぶ）は、空間光変調器と曲面ミラーの間に配置される。第１遮蔽器は、所望の画像を形成する変調光が通過するスリットが開口され、変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する。折り返しミラーは、空間光変調器の変調部で変調された変調光の光路を、曲面ミラーの反射面に向けて反射する。曲面ミラーは、折り返しミラーの反射面で反射された変調光が照射される曲面状の反射面を有する。曲面ミラーは、変調光を反射面で反射し、反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する。

【0064】

本実施形態の構成では、折り返しミラーを用いて、空間光変調器と曲面ミラーの間の光路を折り返す。そのため、本実施形態の構成によれば、空間光変調器と曲面ミラーの間の光路を直線状に設定しなくて済むため、装置のサイズをコンパクトに構成できる。

【0065】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、空間光変調器の変調部で変調された変調光を、異なる二つの向きに向けて投射する点において、第１～第２の実施形態とは異なる。

【0066】

（構成）
図１７は、本実施形態の投射装置３０の構成の一例を示す概念図である。投射装置３０は、光源３１、空間光変調器３３、第１曲面ミラー３５Ａ、第２曲面ミラー３５Ｂ、折り返しミラー３６、および制御部３７を備える。光源３１、空間光変調器３３、第１曲面ミラー３５Ａ、第２曲面ミラー３５Ｂ、および折り返しミラー３６は、投射部３００を構成する。図１７は、投射装置３０の内部構成を横方向から見た側面図である。図１７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。なお、図１７の構成においては、遮蔽器を図示していないが、第１～第２の実施形態と同様に遮蔽器が追加されてもよい。

【0067】

光源３１は、第１の実施形態の光源１１と同様の構成である。光源３１は、出射器３１１とレンズ３１２を含む。出射器３１１は、制御部３７の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光３０１を出射する。レンズ３１２は、出射器３１１から出射されたレーザ光３０１を、空間光変調器３３の変調部３３０の大きさに合わせて拡大する。出射器３１１から出射されたレーザ光３０１は、レンズ３１２によって拡大され、光源３１から出射される。光源３１から出射された光３０２は、空間光変調器３３の変調部３３０に向けて進行する。

【0068】

空間光変調器３３は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。空間光変調器３３は、光３０２が照射される変調部３３０を有する。空間光変調器３３の変調部３３０には、光源３１から出射された光３０２が照射される。空間光変調器３３の変調部３３０には、制御部３７の制御に応じて、投射光３０５によって表示される画像に応じたパターンが設定される。空間光変調器３３の変調部３３０で変調された変調光３０３は、第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａと、折り返しミラー３６の反射面３６０とに向けて進行する。

【0069】

第１曲面ミラー３５Ａは、第１の実施形態の曲面ミラー１５と同様の構成である。第１曲面ミラー３５Ａは、曲面状の反射面３５０Ａを有する反射鏡である。第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａは、投射光３０５Ａの投射角に合わせた曲率を有する。図１７の例の場合、第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａは、円柱の側面の形状を有する。

【0070】

第１曲面ミラー３５Ａは、空間光変調器３３の変調部３３０に反射面３５０Ａを向けて、変調光３０３の光路上に配置される。光源３１、空間光変調器３３の変調部３３０、および第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａの間には、第１光路が形成される。第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａには、空間光変調器３３の変調部３３０で変調された変調光３０３が照射される。第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａで反射された光（投射光３０５Ａ）は、反射面３５０Ａの曲率に応じた拡大率で拡大されて、第１の向き（図１７の紙面における左方向）に向けて投射される。図１７の例の場合、投射光３０５Ａは、第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａにおける変調光３０３の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図１７の紙面に対して垂直な方向）に沿って拡大される。

【0071】

折り返しミラー３６は、空間光変調器３３の変調部３３０に反射面３６０を向けて、変調光３０３の光路上に配置される。折り返しミラー３６は、平面状の反射面３６０を有する。言い換えると、折り返しミラー３６は、平面鏡である。折り返しミラー３６の反射面３６０は、空間光変調器３３の変調部３３０と、第２曲面ミラー３５Ｂの反射面３５０Ｂとに向けて配置される。折り返しミラー３６の反射面３６０には、空間光変調器３３の変調部３３０で変調された変調光３０３のうち、折り返しミラー３６の反射面に向けて照射された光成分が照射される。変調光３０３のうち、第１曲面ミラー３５Ａに向けて照射された光成分は、折り返しミラー３６の反射面３６０には到達しない。折り返しミラー３６の反射面３６０で反射される変調光３０３は、第２曲面ミラー３５Ｂの反射面３５０Ｂで反射され、第２の向き（図１７の紙面における右方向）に向けて、投射光３０５Ｂとして投射される光成分によって構成される。例えば、曲面ミラーを用いて投射光を拡大しない場合、第１曲面ミラー３５Ａと第２曲面ミラー３５Ｂを省略して、フラウンホーファ領域の光のみを用いてもよい。その場合、空間光変調器３３の変調部３３０で変調された変調光３０３の一部の光成分をそのまま投射し、残りの光成分を折り返しミラー３６の反射面３６０で反射して投射するように、空間光変調器３３と折り返しミラー３６を配置すればよい。

【0072】

第２曲面ミラー３５Ｂは、折り返しミラー３６の反射面３６０に反射面３５０Ｂを向けて、折り返しミラー３６の反射面３６０の反射光の光路上に配置される。光源３１、空間光変調器３３の変調部３３０、折り返しミラー３６の反射面３６０、および第２曲面ミラー３５Ｂの反射面３５０Ｂの間には、第２光路が形成される。第１光路と第２光路とは、同じ光路長に設定されることが好ましい。第２曲面ミラー３５Ｂの反射面３５０Ｂには、空間光変調器３３の変調部３３０で変調された変調光３０３のうち、折り返しミラー３６の反射面３６０で反射された光成分が照射される。

【0073】

図１８は、第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａで反射された光（投射光３０５Ａ）の投射範囲と、第２曲面ミラー３５Ｂの反射面３５０Ｂで反射された光（投射光３０５Ｂ）の投射範囲との一例を示す概念図である。図１８は、投射装置３０の内部構成を上方から見た図である。図１８においては、第１曲面ミラー３５Ａおよび第２曲面ミラー３５Ｂ以外の構成は省略する。第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａで反射された投射光３０５Ａ（実線）は、反射面３５０Ａの曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。第２曲面ミラー３５Ｂの反射面３５０Ｂで反射された投射光３０５Ｂ（破線）は、反射面３５０Ｂの曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。

【0074】

図１８の例では、第１曲面ミラー３５Ａの反射面３５０Ａで反射された投射光３０５Ａは、第１の向き（図１８の紙面における左方向）に向けて投射される。また、第２曲面ミラー３５Ｂの反射面３５０Ｂで反射された投射光３０５Ｂは、第２の向き（図１７の紙面における右方向）に向けて投射される。例えば、第１の向きと第２の向きは、正反対の向きに設定される。例えば、第１の向きと第２の向きは、正反対ではない向きに設定されてもよい。

【0075】

以上のように、本実施形態の投射装置は、光源、空間光変調器、遮蔽器、折り返しミラー、および曲面ミラーを備える。光源は、光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された光が照射される変調部を有する。空間光変調器は、照射された光の位相を変調部で変調する。制御部は、所望の画像を形成するための位相画像を空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、位相画像が設定された変調部に光が照射されるように光源を制御する。遮蔽器（第１遮蔽器とも呼ぶ）は、空間光変調器と曲面ミラーの間に配置される。第１遮蔽器は、所望の画像を形成する変調光が通過するスリットが開口され、変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する。曲面ミラーは、第１曲面ミラーと第２曲面ミラーによって構成される。第１曲面ミラーは、空間光変調器の変調部で変調された変調光の一部が照射される曲面状の第１反射面を有する。第１曲面ミラーは、変調光を第１反射面で反射し、第１反射面の曲率に応じて投射角が拡大された第１投射光を投射する。折り返しミラーは、空間光変調器の変調部で変調された変調光のうち、第１曲面ミラーの第１反射面で反射されなかった光成分を、第２曲面ミラーの第２反射面に向けて反射する。第２曲面ミラーは、空間光変調器の変調部で変調された変調光のうち、折り返しミラーによって反射された光成分が照射される曲面状の第２反射面を有する。第２曲面ミラーは、光成分を第２反射面で反射し、第２反射面の曲率に応じて投射角が拡大された第２投射光を投射する。第１曲面ミラーおよび第２曲面ミラーは、第１投射光と第２投射光が異なる方向に向けて投射されるように配置される。例えば、第１曲面ミラーおよび第２曲面ミラーは、第１投射光と第２投射光が反対向きに向けて投射されるように配置される。

【0076】

本実施形態の構成では、第１曲面ミラーの反射面で反射された投射光を、第１の向きに向けて投射する。また、第２曲面ミラーの反射面で反射された投射光を、第２の向きに向けて投射する。そのため、本実施形態の構成によれば、コンパクトな構成でありながら、対向する投射方向に向けて投射角を拡大できる。例えば、本実施形態の構成では、第１曲面ミラーおよび第２曲面ミラーの各々の投射角を１８０度に設定すれば、３６０度の方向に向けて、投射光を投射できる。

【0077】

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、複数の光源を含む。本実施形態の構成は、第２～第３の実施形態と組み合わせてもよい。

【0078】

（構成）
図１９は、本実施形態の投射装置４０の構成の一例を示す概念図である。投射装置４０は、複数の光源４１、空間光変調器４３、遮蔽器４４、曲面ミラー４５、および制御部４７を有する。複数の光源４１、空間光変調器４３、遮蔽器４４、および曲面ミラー４５は、投射部４００を構成する。図１９は、投射装置４０の内部構成を横方向から見た図である。図１９には、光源４１を一つしか図示していないが、紙面に対して垂直な方向に複数の光源４１が配置される。図１９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。

【0079】

複数の光源４１の各々は、第１の実施形態の光源１１と同様の構成である。図２０は、投射装置４０の内部に配置された複数の光源４１－１～３と空間光変調器４３の位置関係の一例を示す概念図である。光源４１－１～３は、出射器４１１－１～３とレンズ４１２－１～３を含む。本実施形態では、投射装置４０が三つの光源４１－１～３を含む例をあげるが、投射装置４０が備える光源４１の数は、三つに限定されない。

【0080】

出射器４１１－１～３は、制御部４７の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光４０１－１～３を出射する。出射器４１１－１～３は、同じ波長帯のレーザ光４０１－１～３を出射するように構成されてもよいし、異なる波長帯のレーザ光４０１－１～３を出射するように構成されてもよい。また、出射器４１１－１～３は、同じ出力のレーザ光４０１－１～３を出射するように構成されてもよいし、異なる出力のレーザ光４０１－１～３を出射するように構成されてもよい。出射器４１１－１～３の出射するレーザ光４０１－１～３の波長帯や出力は、用途に応じて選択されればよい。

【0081】

レンズ４１２－１～３は、出射器４１１－１～３から出射されたレーザ光４０１－１～３を、レーザ光４０１－１～３の各々に対して空間光変調器４３の変調部４３０に設定された領域の大きさに合わせて拡大する。出射器４１１－１～３から出射されたレーザ光４０１－１～３は、レンズ４１２－１～３によって拡大され、光源４１－１～３から出射される。光源４１－１～３から出射された光４０２－１～３は、空間光変調器４３の変調部４３０に向けて進行する。

【0082】

空間光変調器４３は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。空間光変調器４３は、光４０２－１～３が照射される変調部４３０を有する。変調部４３０は、光４０２－１～３のいずれかに割り当てられた複数の領域に分割される。空間光変調器４３の変調部４３０の複数の領域の各々には、光源４１－１～３から出射された光４０２－１～３のうち、割り当てられた光４０２が照射される。空間光変調器４３の変調部４３０には、制御部４７の制御に応じて、投射光４０６によって表示される画像に応じたパターンが、光４０２－１～３ごとの領域に設定される。

【0083】

遮蔽器４４は、第１の実施形態の遮蔽器１４と同様の構成である。遮蔽器４４は、空間光変調器４３と曲面ミラー４５の間に配置される。言い換えると、遮蔽器４４は、空間光変調器４３の変調部４３０によって変調された変調光４０３の光路上に配置される。遮蔽器４４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たアパーチャである。遮蔽器４４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４４は、変調光４０３に含まれる０次光やゴーストを遮蔽する。

【0084】

曲面ミラー４５は、第１の実施形態の曲面ミラー１５と同様の構成である。曲面ミラー４５は、曲面状の反射面４５０を有する反射鏡である。曲面ミラー４５の反射面４５０は、投射光４０５の投射角に合わせた曲率を有する。図１９の例の場合、曲面ミラー４５の反射面４５０は、円柱の側面の形状を有する。

【0085】

曲面ミラー４５は、空間光変調器４３に反射面４５０を向けて、空間光変調器４３の変調部４３０によって変調された変調光４０３の光路上に配置される。曲面ミラー４５の反射面４５０には、空間光変調器４３の変調部４３０で変調され、遮蔽器４４のスリット状の開口を通過した変調光４０３が照射される。

【0086】

図２１は、曲面ミラー４５の反射面４５０で反射された光（投射光４０５）の投射例を示す概念図である。図２１は、曲面ミラー４５を見下ろす視座から、投射装置４０の内部構成を見下ろした図である。曲面ミラー４５の反射面４５０で反射された変調光４０３に由来する投射光４０５は、反射面４５０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。投射光４０５は、反射面４５０における変調光４０３の照射位置に応じた方向に向けて投射される。投射光４０５は、被投射面上の任意の位置に、空間光変調器１３の変調部１３０に設定された位相画像に対応する画像を表示させる。

【0087】

以上のように、本実施形態の投射装置は、光源、空間光変調器、遮蔽器、および曲面ミラーを備える。光源は、複数の出射器と、複数の出射器の各々によって出射される光を、空間光変調器の変調部の大きさに合わせて拡大する複数のレンズを有する。空間光変調器は、光源から出射された光が照射される変調部を有する。空間光変調器は、照射された光の位相を変調部で変調する。制御部は、所望の画像を形成するための位相画像を空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、位相画像が設定された変調部に光が照射されるように光源を制御する。遮蔽器（第１遮蔽器とも呼ぶ）は、空間光変調器と曲面ミラーの間に配置される。第１遮蔽器は、所望の画像を形成する変調光が通過するスリットが開口され、変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する。曲面ミラーは、空間光変調器の変調部で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有する。曲面ミラーは、変調光を反射面で反射し、反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する。

【0088】

本実施形態の投射装置は、複数の光源を含む。そのため、本実施形態によれば、異なる被投射体に向けて、所望の画像を同時に投射できる。例えば、本実施形態によれば、複数の波長帯の投射光や、複数の通信対象に向けた空間光信号を同時に投射できる。例えば、本実施形態によれば、通信対象をスキャンするための空間光信号と、通信が確立された通信対象と通信するための空間光信号を同時に投射することができる。

【0089】

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る通信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、第１～第４の実施形態のいずれかの投射装置と、空間光信号を投射する投射装置とを備える。以下においては、位相変調型の空間光変調器を含む投射装置を備える通信装置の例について説明する。なお、本実施形態の通信装置は、位相変調型の空間光変調器ではない送光機能を含む投射装置を備えてもよい。

【0090】

（構成）
図２２は、本実施形態の通信装置５００の構成の一例を示す概念図である。通信装置５００は、投射装置５１０、制御装置５５０、受信装置５７０およびを備える。投射装置５１０および受信装置５７０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５００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。

【0091】

投射装置５１０は、第１～第４の実施形態のいずれかの投射装置である。投射装置５１０は、制御装置５５０から制御信号を取得する。投射装置５１０は、制御信号に応じた空間光信号を投射する。投射装置５１０から投射された空間光信号は、通信対象（図示しない）によって受光される。

【0092】

制御装置５５０は、受信装置５７０から出力された信号を取得する。制御装置５５０は、取得した信号に応じた処理を実行する。制御装置５５０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５５０は、実行した処理に応じた光信号を投射するための制御信号を、投射装置５１０に出力する。

【0093】

受信装置５７０は、通信対象（図示しない）から投射された空間光信号を受光する。受信装置５７０は、受光した空間光信号を電気信号に変換する。受信装置５７０は、変換後の電気信号を制御装置５５０に出力する。

【0094】

〔受信装置〕
次に、受信装置の詳細構成の一例について図面を参照しながら説明する。図２３は、本実施形態の受信装置５７０の詳細構成の一例を示す概念図である。受信装置５７０は、ボールレンズ５７１、受光素子アレイ５７３、および受信回路５７５を備える。ボールレンズ５７１と受光素子アレイ５７３は、受光器５７を構成する。

【0095】

ボールレンズ５７１は、球形のレンズである。ボールレンズ５７１は、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５７１は、どの角度から見ても球形である。ボールレンズ５７１は、入射される空間光信号を集光する。ボールレンズ５７１によって集光された空間光信号に由来する光（光信号とも呼ぶ）は、集光領域に向けて集光される。ボールレンズ５７１は、球形であるため、任意の方向から到来する空間光信号を集光する。すなわち、ボールレンズ５７１は、任意の方向から到来する空間光信号に対して、同様の集光性能を示す。

【0096】

例えば、ボールレンズ５７１は、ガラスや結晶、樹脂などの材料で構成できる。可視領域の空間光信号を受光する場合、ボールレンズ５７１には、可視領域の光を透過／屈折するガラスや結晶、樹脂などの材料を適用できる。例えば、ボールレンズ５７１には、クラウンガラスやフリントガラスなどの光学ガラスを適用できる。例えば、ボールレンズ５７１には、ＢＫ（Boron Kron）などのクラウンガラスを適用できる。例えば、ボールレンズ５７１には、ＬａＳＦ（Lanthanum Schwerflint）などのフリントガラスを適用できる。例えば、ボールレンズ５７１には、石英ガラスを適用できる。例えば、ボールレンズ５７１には、サファイア等の結晶を適用できる。例えば、ボールレンズ５７１には、アクリル等の透明樹脂を適用できる。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５７１には、近赤外線を透過する材料が用いられる。例えば、１．５マイクロメートル（μｍ）程度の近赤外領域の空間光信号を受光する場合、ボールレンズ５７１には、ガラスや結晶、樹脂などに加えて、シリコンなどの材料を適用できる。空間光信号が赤外領域の光（以下、赤外線とも呼ぶ）である場合、ボールレンズ５７１には、赤外線を透過する材料が用いられる。例えば、空間光信号が赤外線である場合、ボールレンズ５７１には、シリコンやゲルマニウム、カルコゲナイド系の材料を適用できる。空間光信号の波長領域の光を透過／屈折できれば、ボールレンズ５７１の材質には限定を加えない。ボールレンズ５７１の材質は、求められる屈折率や、用途に応じて、選択されればよい。

【0097】

受光素子アレイ５７３は、ボールレンズ５７１の周方向に沿って、円弧状に並べられた複数の受光素子を含む。受光素子アレイ５７３を構成する受光素子の数には限定を加えない。受光素子アレイ５７３は、ボールレンズ５７１の後段に配置される。複数の受光素子は、受光対象の空間光信号に由来する光信号を受光する受光部を含む。複数の受光素子の各々は、受光部がボールレンズ５７１の出射面と対面するように配置される。複数の受光素子の各々は、ボールレンズ５７１の集光領域に受光部が位置するように配置される。ボールレンズ５７１によって集光された光信号は、集光領域に位置する受光素子の受光部で受光される。

【0098】

受光素子は、受光対象の空間光信号の波長領域の光を受光する。例えば、受光素子は、可視領域の光に感度を有する。例えば、受光素子は、赤外領域の光に感度を有する。受光素子は、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。受光素子が受光する光の波長帯は、投射装置（図示しない）から投射される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。

【0099】

例えば、受光素子は、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は、高速通信に対応できる。なお、受光素子は、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。

【0100】

受光素子は、受光された光信号を電気信号に変換する。受光素子は、変換後の電気信号を、受信回路５７５に出力する。図２３には、受光素子アレイ５７３と受信回路５７５の間に一本の線（経路）しか図示していないが、受光素子アレイ５７３と受信回路５７５は複数の経路で接続されてもよい。例えば、受光素子アレイ５７３を構成する受光素子の各々が、受信回路５７５と個別に接続されてもよい。例えば、受光素子アレイ５７３を構成する受光素子のいくつかをまとめたグループごとに、受信回路５７５と接続されるように構成されてもよい。

【0101】

受信回路５７５は、複数の受光素子の各々から出力された信号を取得する。受信回路５７５は、複数の受光素子の各々からの信号を増幅する。受信回路５７５は、増幅された信号をデコードし、通信対象からの信号を解析する。例えば、受信回路５７５は、複数の受光素子ごとの信号をまとめて解析する。複数の受光素子ごとの信号をまとめて解析する場合は、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５７０を実現できる。例えば、受信回路５７５は、複数の受光素子ごとに、個別に信号を解析する。複数の受光素子ごとに個別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５７０を実現できる。受信回路５７５によってデコードされた信号は、任意の用途に使用される。受信回路５７５によってデコードされた信号の使用については、特に限定を加えない。

【0102】

本実施形態の受信装置５７０は、ボールレンズ５７１によって集光される光信号を、複数の受信素子によって受信する。ボールレンズ５７１は、任意の方向から到来する空間光信号を、周囲の集光領域に均等に集光する。そのため、本実施形態によれば、簡易な構成でありながら、多様な方向から到来する光信号を均等に受信できる。

【0103】

例えば、受信装置５７０を、ボールレンズ５７１の集光領域に、環状に配置された複数の受信素子が配置される構成とする。ボールレンズ５７１は、複数の受光素子が形成する環を含む平面に略平行な任意の方向から到来する光信号を、集光領域に集光する。複数の受信素子は、ボールレンズ５７１の集光領域に環状に配置されるため、任意の方向から到来する空間光信号を受信できる。すなわち、ボールレンズ５７１の集光領域に、環状に配置された複数の受信素子が配置される構成とすれば、３６０度の方向から到来する空間光信号を受信できる。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第２の実施形態の投射装置３０と、環状に配置された複数の受信素子によって構成される受光素子アレイ５７３を備える受信装置５７０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投射し、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。

【0104】

〔適用例〕
次に、本実施形態の通信装置５００の適用例について図面を参照しながら説明する。図２４は、本適用例について説明するための概念図である。本適用例では、電柱や街灯などの柱の上部に、複数の通信装置５００を配置した通信ネットワークを構成する。複数の通信装置５００は、空間光信号を用いて、双方向通信を行う。

【0105】

電柱や街灯などの柱の上部には障害物が少ない。そのため、電柱や街灯などの柱の上部は、通信装置５００を設置するのに適している。また、柱の上部の同じ高さに通信装置５００を設置すれば、空間光信号の到来方向が水平方向に限定されるので、受光器５７を構成する受光素子アレイ５７３の受光面積を小さくし、装置を簡略化できる。通信をやり取りする通信装置５００のペアは、少なくとも一つの通信装置５００が、いずれかの通信装置５００から投射された空間光信号を受光するように配置される。通信装置５００のペアは、空間光信号を互いに送受信するように配置されてもよい。複数の通信装置５００で空間光信号の通信ネットワークが構成される場合、中間に位置する通信装置５００は、他の通信装置５００から投射された空間光信号を、別の通信装置５００に中継するように配置すればよい。

【0106】

図２５は、複数の通信装置５００をメッシュ状に配置して形成される通信ネットワークの一例を示す概念図である。例えば、複数の通信装置５００は、図２５のように電柱や街灯などの柱の上部に配置される。図２５には、複数の通信装置５００の間に形成される通信パスを矢印で示す。図２５の例では、複数の通信装置５００が、空間光信号を送受信することによって、双方向通信を行う。

【0107】

図２６は、メッシュ状の通信ネットワークを形成する通信装置５００に用いられる投射装置５１０の構成の一例を示す概念図である。投射装置５１０は、光源（図示しない）、レンズ（図示しない）、空間光変調器５３、第１曲面ミラー５５Ａ、および第２曲面ミラー５５Ｂを備える。第１曲面ミラー５５Ａと第２曲面ミラー５５Ｂは、垂直方向（図２６の紙面の上下）にずらして配置される。第１曲面ミラー５５Ａと第２曲面ミラー５５Ｂは、いずれか一方が上方に配置され、他方が下方に配置される。図２６においては、光源やレンズを省略する。図２６は、投射装置５１０の内部構成を上方向から見た平面図である。図２６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。

【0108】

第１曲面ミラー５５Ａは、空間光変調器５３の変調部５３０に反射面５５０Ａを向けて、変調光５０３の光路上に配置される。第１曲面ミラー５５Ａの反射面５５０Ａには、空間光変調器５３の変調部５３０の中央付近で変調された変調光５０３が照射される。空間光変調器５３の変調部５３０の周辺部分で変調された変調光５０３は、第１曲面ミラー５５Ａの反射面５５０Ａから外れた領域に進行する。第１曲面ミラー５５Ａの反射面５５０Ａで反射された光（投射光５０５Ａ）は、反射面５５０Ａの曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図２６の例の場合、投射光５０５Ａは、第１曲面ミラー５５Ａの反射面５５０Ａにおける変調光５０３の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図２６の紙面の上下方向）に沿って拡大され、第１の向き（図２６の紙面における右向き）に向けて出射される。例えば、第１曲面ミラー５５Ａの反射面５５０Ａの面積や曲率、向き等が調整され、投射光５０５Ａの投射範囲が広げられてもよい。例えば、第１曲面ミラー５５Ａの反射面５５０Ａの面積や曲率、向き等が調整され、投射光５０５Ａの投射方向が変更されてもよい。

【0109】

同様に、第２曲面ミラー５５Ｂは、空間光変調器５３の変調部５３０に反射面５５０Ｂを向けて、変調光５０３の光路上に配置される。第２曲面ミラー５５Ｂの反射面５５０Ｂには、空間光変調器５３の変調部５３０の中央付近で変調された変調光５０３が照射される。空間光変調器５３の変調部５３０の周辺部分で変調された変調光５０３は、第２曲面ミラー５５Ｂの反射面５５０Ｂから外れた領域に進行する。第２曲面ミラー５５Ｂの反射面５５０Ｂで反射された光（投射光５０５Ｂ）は、反射面５５０Ｂの曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図２６の例の場合、投射光５０５Ｂは、第２曲面ミラー５５Ｂの反射面５５０Ｂにおける変調光５０３の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図２６の紙面の上下方向）に沿って拡大され、第２の向き（図２６の紙面における左向き）に向けて出射される。例えば、第２曲面ミラー５５Ｂの反射面５５０Ｂの面積や曲率、向き等が調整され、投射光５０５Ｂの投射範囲が広げられてもよい。例えば、第２曲面ミラー５５Ｂの反射面５５０Ｂの面積や曲率、向き等が調整され、投射光５０５Ｂの投射方向が変更されてもよい。

【0110】

本適用例によれば、異なる柱に設置された複数の通信装置５００の間で、空間光信号を用いた通信が可能になる。例えば、異なる柱に設置された通信装置５００の間における通信に応じて、自動車や家屋などに設置された無線装置や基地局と通信装置５００との間で、無線通信による通信を行うように構成してもよい。例えば、柱を介して、通信装置５００をインターネットに接続するように構成してもよい。

【0111】

以上のように、本実施形態の通信装置は、第１～第４の実施形態のいずれかの投射装置、受信装置、および制御装置を備える。受信装置は、他の通信装置から送信された光信号を受信する。受信装置は、受信した光信号に基づく信号をデコードする。制御装置は、受信装置によってデコードされた信号を受信する。制御装置は、受信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光信号を投射装置に送信させる。本実施形態によれば、光信号を送受信する通信装置を実現できる。

【0112】

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、第１～第４の実施形態の投射装置を簡略化した構成である。

【0113】

図２７は、本実施形態の投射装置６０の構成の一例を示すブロック図である。投射装置６０は、光源６１、空間光変調器６３、曲面ミラー６５、および制御部６７を備える。図２７は、投射装置６０の内部構成を横方向の視座から見た図である。

【0114】

光源６１は、光を出射する。空間光変調器６３は、光源６１から出射された光６０２が照射される変調部６３０を有する。空間光変調器６３は、照射された光６０２の位相を変調部６３０で変調する。制御部６７は、所望の画像を形成するための位相画像を空間光変調器６３の変調部６３０に設定する。制御部６７は、位相画像が設定された変調部６３０に光６０２が照射されるように光源６１を制御する。曲面ミラー６５は、空間光変調器６３の変調部６３０で変調された変調光６０３が照射される曲面状の反射面６５０を有する。曲面ミラー６５は、変調光６０３を反射面６５０で反射し、反射面６５０の曲率に応じて投射角が拡大された投射光６０５を投射する。

【0115】

以上のように、本実施形態の投射装置は、投射レンズなどの投射光学系が省略された構造でありながら、所望の画像を投射できる。すなわち、本実施形態の投射装置によれば、簡易な構成でありながら、所望の画像を形成する空間光を投射できる。

【0116】

（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２８の情報処理装置９０を一例として挙げて説明する。なお、図２８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。

【0117】

図２８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２８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。

【0118】

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。

【0119】

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。

【0120】

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。

【0121】

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。

【0122】

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。

【0123】

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。

【0124】

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。

【0125】

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２８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。

【0126】

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。

【0127】

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。

【0128】

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）
光源と、
前記光源から出射された光が照射される変調部を有し、照射された前記光の位相を前記変調部で変調する空間光変調器と、
所望の画像を形成するための位相画像を前記空間光変調器の前記変調部に設定し、前記位相画像が設定された前記変調部に前記光が照射されるように前記光源を制御する制御部と、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有し、前記変調光を前記反射面で反射し、前記反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する曲面ミラーと、を備える投射装置。
（付記２）
前記制御部は、
前記所望の画像を形成するための前記位相画像と、前記所望の画像を形成する前記変調光を前記曲面ミラーの前記反射面に集光させる仮想レンズ画像とが合成された合成画像を、前記空間光変調器の前記変調部に設定する付記１に記載の投射装置。
（付記３）
前記空間光変調器と前記曲面ミラーの間に配置され、前記所望の画像を形成する前記変調光が通過するスリットが開口され、前記変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する第１遮蔽器を備える付記１または２に記載の投射装置。
（付記４）
前記曲面ミラーの前記反射面で反射された前記投射光の光路上に配置され、前記所望の画像を形成する前記投射光が通過するスリットが開口され、前記投射光に含まれる不要な光成分を遮蔽する第２遮蔽器を備える付記１または２に記載の投射装置。
（付記５）
前記曲面ミラーの後方に配置され、前記所望の画像を形成する前記変調光に含まれる不要な光成分を遮蔽する第３遮蔽器を備える付記１または２に記載の投射装置。
（付記６）
前記光源によって出射される前記光の集光点が、前記曲面ミラーの後方に設定される付記１乃至５のいずれか一つに記載の投射装置。
（付記７）
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光に含まれる０次光を除去する０次光除去器を備え、
前記光源によって出射される前記光の集光点が、前記空間光変調器と前記曲面ミラーの間に設定され、
前記０次光除去器は、前記光の焦点の位置に配置される付記１乃至５のいずれか一つに記載の投射装置。
（付記８）
前記曲面ミラーの前記反射面は、水平面に平行な面内に曲率を有する付記１乃至７のいずれか一つに記載の投射装置。
（付記９）
前記曲面ミラーの前記反射面は、水平面に垂直な面内に曲率を有する付記１乃至８のいずれか一つに記載の投射装置。
（付記１０）
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光の光路を、前記曲面ミラーの前記反射面に向けて反射する折り返しミラーを備える付記１乃至９のいずれか一つに記載の投射装置。
（付記１１）
前記曲面ミラーは、第１曲面ミラーおよび第２曲面ミラーによって構成され、
前記第１曲面ミラーは、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光の一部が照射される曲面状の第１反射面を有し、前記変調光を前記第１反射面で反射し、前記第１反射面の曲率に応じて投射角が拡大された第１投射光を投射し、
前記折り返しミラーは、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光のうち、前記第１曲面ミラーの前記第１反射面で反射されなかった光成分を、前記第２曲面ミラーに向けて反射し、
前記第２曲面ミラーは、
前記空間光変調器の前記変調部で変調された前記変調光のうち、前記折り返しミラーによって反射された前記光成分が照射される曲面状の第２反射面を有し、前記光成分を前記第２反射面で反射し、前記第２反射面の曲率に応じて投射角が拡大された第２投射光を投射し、
前記第１曲面ミラーおよび前記第２曲面ミラーは、
前記第１投射光と前記第２投射光が異なる方向に向けて投射されるように配置される付記１０に記載の投射装置。
（付記１２）
前記第１曲面ミラーおよび前記第２曲面ミラーは、前記第１投射光と前記第２投射光が反対向きに向けて投射されるように配置される付記１１に記載の投射装置。
（付記１３）
前記光源は、
複数の出射器と、
前記複数の出射器の各々によって出射される光を、前記空間光変調器の前記変調部の大きさに合わせて拡大する複数のレンズを有する付記１乃至１２のいずれか一つに記載の投射装置。
（付記１４）
付記１乃至１３のいずれか一つに記載の投射装置と、
他の通信装置から送信された光信号を受信し、受信した前記光信号に基づく信号をデコードする受信装置と、
前記受信装置によってデコードされた前記信号を受信し、受信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前記光信号を前記投射装置に送信させる制御装置と、を備える通信装置。

【符号の説明】

【0129】

１０、２０、３０、４０、６０ 投射装置
１１、２１、３１、４１、６１ 光源
１３、２３、３３、４３、６３ 空間光変調器
１４、２４、４４ 遮蔽器
１５、２５、４５、６５ 曲面ミラー
１７、２７、３７、４７、６７ 制御部
２６、３６ 折り返しミラー
３５Ａ 第１曲面ミラー
３５Ｂ 第２曲面ミラー
１１１、２１１、３１１、４１１ 出射器
１１２、２１２、３１２、４１２ レンズ
１００、２００、３００、４００ 投射部
５００ 通信装置
５１０ 投射装置
５５０ 制御装置
５７０ 受信装置
５７１ ボールレンズ
５７３ 受光素子アレイ
５７５ 受信回路

【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】