TW202344911A - 光照射裝置及光無線通信系統 - Google Patents
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Abstract
本發明的光照射裝置是對物體照射來自光產生裝置的照射波束的光照射裝置,包括:成像光學系統;光學構件,將經由成像光學系統而入射的光朝向成像光學系統的像面射出,並且將經由與像面共軛的共軛面而入射的來自光產生裝置的照射波束朝向成像光學系統射出;攝像裝置,對由成像光學系統形成於像面的物體的像的至少一部分進行拍攝;位置變更裝置,變更來自光產生裝置的照射波束在共軛面上的位置,以變更自成像光學系統射出的照射波束的照射位置;以及控制裝置,基於攝像裝置的攝像結果對位置變更裝置進行控制,控制裝置基於攝像裝置的攝像結果對位置變更裝置進行控制,以對物體的至少一部分照射自成像光學系統射出的照射波束。
Description
本發明是有關於一種光照射裝置及光無線通信系統。
已知有一種使用雷射光的光通信方法。例如,在專利文獻1中記載了一種光通信裝置。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第5,065,455號公報
本發明的光照射裝置是對物體照射來自光產生裝置的照射波束的光照射裝置,包括:成像光學系統;光學構件,將經由所述成像光學系統而入射的光朝向所述成像光學系統的像面射出,並且將經由與所述像面共軛的共軛面而入射的來自所述光產生裝置的所述照射波束朝向所述成像光學系統射出;攝像裝置,對由所述成像光學系統形成於所述像面的所述物體的像的至少一部分進行拍攝;位置變更裝置,變更來自所述光產生裝置的所述照射波束在所述共軛面上的位置,以變更自所述成像光學系統射出的所述照射波束的照射位置;以及控制裝置,基於所述攝像裝置的攝像結果對所述位置變更裝置進行控制,所述控制裝置基於所述攝像裝置的攝像結果對所述位置變更裝置進行控制,以對所述物體的至少一部分照射自所述成像光學系統射出的所述照射波束。
以下,參照附圖對本發明實施形態的光照射裝置及光無線通信系統進行說明。
再者,本發明的範圍並不限定於以下的實施形態,能夠在本發明的技術思想的範圍內任意變更。另外,在以下的附圖中,為了使各結構容易理解,有時使各結構中的比例尺及數量等與實際結構中的比例尺及數量等不同。
[第一實施形態]
圖1是表示第一實施形態的光照射系統的概略結構圖。參照該圖,對光照射系統100進行說明。
如圖1所示,光照射系統100包括對物體照射照射波束51的多個光照射裝置1。照射波束51為電磁波,例如為光。照射波束51廣泛地包含紫外線、紅外線、可見光線、兆赫(terahertz)波(兆赫光)等光。在第一實施形態中,所謂照射波束51是基於資訊進行了調變的光。即,光照射裝置1藉由照射光來發送資訊。
被光照射裝置1照射照射波束51的所謂物體,可為被光照射裝置1照射照射波束51的物體的一部分,亦可為照射波束51所照射的物體的整體。在第一實施形態中,所謂物體,例如可為與本裝置不同的其他光照射裝置1。光照射裝置1藉由對與本裝置不同的其他光照射裝置1照射照射波束51來進行光無線通信。光照射系統100藉由包括多個光照射裝置1,在多個光照射裝置1之間進行光無線通信。
光照射裝置1可設置於可移動體。所謂可移動體,例如可為垂直多關節機器人等所有機器人、萬向支架(gimbal)、載人/無人車輛、載人/無人飛機、載人/無人船舶、載人/無人潛水艇等。另外,亦可將無人飛機稱為無人機(drone)。光照射裝置1可設置於可移動體的外部或內部中的表面。此處,可移動體包括位置能夠變更的物體或相對於本裝置的位置可改變的物體,例如在機器人的情況下,即使基座部分經固定,但末端執行器(end effector)側的部分的位置可改變,因此亦可稱為可移動體。再者,可移動體亦可稱為移動體。
另外,光照射裝置1亦可固定設置於土地或建築物等人工構造物的表面等所有物體的表面。所謂土地,並不限於平面、斜面等地形而包括海底、湖底等水底。建築物等所謂人工構造物包括土木構造物。人工構造物的所謂表面,包括建築物的地板、牆壁或天花板、建築物的外表面。所謂建築物,並不限定於作為不動產進行交易的建築物,亦包括作為動產進行交易的建築物。另外,所謂固定,並不限定於持續固定的情況,亦包括暫時固定的情況。
在圖1所示的一例中,光照射系統100包括光照射裝置1-1以及光照射裝置1-2作為光照射裝置1。光照射裝置1-1藉由對光照射裝置1-2射出照射波束51而對其發送資訊,光照射裝置1-2藉由接受自光照射裝置1-1射出的照射波束51來接收資訊。同樣地,光照射裝置1-2藉由對光照射裝置1-1射出照射波束51而對其發送資訊,光照射裝置1-1藉由接受自光照射裝置1-2射出的照射波束51來接收資訊。此處,所謂物體,可為作為通信對方的裝置的至少一部分,例如,對於光照射裝置1-1而言,光照射裝置1-2的至少一部分可為物體,對於光照射裝置1-2而言,光照射裝置1-1的至少一部分可為物體。
圖2是示意性地表示第一實施形態的光照射裝置的概略結構圖。參照該圖,對光照射裝置1的功能結構進行說明。再者,有時使用由x軸、y軸及z軸構成的xyz三維正交座標系進行說明。
如圖2所示,光照射裝置1包括成像光學系統10、光學構件20、攝像裝置30、位置變更裝置40、控制裝置50、以及光產生裝置60。再者,光照射裝置1亦可不包含光產生裝置60,光照射裝置1與光產生裝置60亦可為分體的。
再者,在表示作為所述光照射裝置1-1的一例的光照射裝置1的情況下,有時稱為光照射裝置1A。另外,在作為光照射裝置1A的結構來表示所述成像光學系統10、光學構件20、攝像裝置30、位置變更裝置40、控制裝置50及光產生裝置60的情況下,有時將該些分別稱為成像光學系統10A、光學構件20A、攝像裝置30A、位置變更裝置40A、控制裝置50A及光產生裝置60A。同樣地,有時稱為光照射裝置1B且其為所述光照射裝置1-2的一例。在作為光照射裝置1B的結構來表示成像光學系統10、光學構件20、攝像裝置30、位置變更裝置40、控制裝置50及光產生裝置60的情況下,有時將該些分別稱為成像光學系統10B、光學構件20B、攝像裝置30B、位置變更裝置40B、控制裝置50B及光產生裝置60B。
再者,在xyz三維正交座標系中,x軸表示成像光學系統10的光軸111的方向,y軸與z軸所成的平面表示與成像光學系統10的光軸111正交的平面。
以光照射裝置1A與光照射裝置1B進行光無線通信的情況為例,說明光照射裝置1的各結構。
例如,光照射裝置1A將用於光無線通信的光作為照射波束51而照射(發送)至作為物體的光照射裝置1B。另外,光照射裝置1A接受(接收)自光照射裝置1B射出的用於光無線通信的光(照射波束51)。
光產生裝置60A產生對光照射裝置1B照射的光(照射波束51)。由光產生裝置60A產生的光(照射波束51)經由光學構件20A及成像光學系統10A而朝向光照射裝置1B射出。再者,光學構件20與成像光學系統10的詳細情況將在之後敘述。另外,光產生裝置60A經由成像光學系統10A及光學構件20A來接受自光照射裝置1B射出的光(照射波束)。
作為一例,光產生裝置60包括通信基板62、光纖61、以及包含光纖61的至少一部分的光收發光學元件41。再者,光收發光學元件41亦可稱為光收發光學構件。
再者,在作為光產生裝置60A的結構來表示所述通信基板62、光纖61及光收發光學元件41的情況下,有時將該些稱為通信基板62A、光纖61A及光收發光學元件41A。同樣地,在作為光產生裝置60B的結構來表示所述通信基板62、光纖61及光收發光學元件41的情況下,有時將該些分別稱為通信基板62B、光纖61B及光收發光學元件41B。
通信基板62將資訊通信用的電訊號與用於進行光無線通信的光(照射波束51)中的一者轉換為另一者。例如,通信基板62生成用於與光照射裝置1B進行光無線通信的光(照射波束51)。通信基板62A藉由將資訊通信用的電訊號轉換為光(照射波束51)而生成用於進行光無線通信的光(照射波束51)。另外,例如,通信基板62A接受自光照射裝置1B射出的照射波束51。通信基板62A將來自光照射裝置1B的照射波束51轉換為電訊號。再者,通信基板62亦可稱為光通信基板。
光纖61在通信基板62與光收發光學元件41之間傳輸用於進行光無線通信的光(照射波束51)。例如,光纖61A將由通信基板62A生成的光(照射波束51)自通信基板62A傳輸至光收發光學元件41A。另外,例如,光纖61A將自光照射裝置1B經由成像光學系統10A及光學構件20A而由光收發光學元件41A接受到的光(照射波束51)傳輸至通信基板62A。
光收發光學元件41將經由光纖61而入射的光(照射波束51)朝向光學構件20射出。另外,光收發光學元件41將經由成像光學系統10及光學構件20而入射的光(照射波束51)向光纖61射出。例如,光收發光學元件41至少包括光纖61的射出來自通信基板62的光(照射波束51)的射出端。
例如,光收發光學元件41A將自通信基板62A經由光纖61A而入射的光(照射波束51)朝向光學構件20射出。光收發光學元件41A將自光照射裝置1B經由成像光學系統10A及光學構件20A而入射的光(照射波束51)向光纖61A射出。另外,光收發光學元件41配置於與後述的成像光學系統10的像面210在光學上共軛的面即共軛面220或該共軛面220的附近。例如,如圖2所示,光收發光學元件41的光學構件20側的光射出端223配置成沿著自光學構件20分離的方向自共軛面220稍微分離。再者,光收發光學元件41的光學構件20側的光射出端223可配置於成像光學系統10的共軛面220上,亦可配置於較該共軛面220稍靠光學構件20側處。
例如,光收發光學元件41經由成像光學系統10的共軛面220,將來自光纖61的光(照射波束51)朝向光學構件20射出,並且將經過成像光學系統10及光學構件20並經由共軛面220入射的光(照射波束51)朝向光纖61射出。例如,光收發光學元件41構成為:在靜止狀態下能夠接受經過如下光路、即與自成像光學系統10射出的光(照射波束51)自光收發光學元件41經過共軛面220及光學構件20而自成像光學系統10射出為止的光路相同的光路入射的光(照射波束51)。再者,光收發光學元件41亦可構成為:接受經過如下光路、即與自成像光學系統10射出的光(照射波束51)自光收發光學元件41經過共軛面220及光學構件20而自成像光學系統10射出為止的光路不同的光路入射的光(照射波束51)。光收發光學元件41可包括至少一個光學構件。光收發光學元件41的結構將在之後敘述。
再者,光收發光學元件41因向光學構件20射出光(照射波束51)而亦可稱為光射出部或光射出裝置。另外,光收發光學元件41因接受來自光學構件20的光(照射波束51)而亦可稱為光接受部或光接受裝置。另外,光收發光學元件41因向光學構件20射出光(照射波束51)、並接受來自光學構件20的光(照射波束51)而亦可稱為光收發部或光收發裝置。
再者,並不限於光收發光學元件41,亦可將通信基板62、光纖61、光學構件20及成像光學系統10中的至少一個稱為光射出部或光射出裝置。即,亦可謂光照射裝置1包括射出照射波束51的光射出部或光射出裝置。再者,亦可將光產生裝置60稱為光射出部或光射出裝置。再者,亦可將光照射裝置1稱為光射出部或光射出裝置。
再者,並不限於光收發光學元件41,亦可將成像光學系統10、光學構件20、光纖61及通信基板62中的至少一個稱為光接受部或光接受裝置。即,亦可謂光照射裝置1包括接受照射波束51的光接受部或光接受裝置。再者,亦可將光產生裝置60稱為光接受部或光接受裝置。再者,亦可將光產生裝置60稱為光接受部或光接受裝置。再者,亦可將光照射裝置1稱為光接受部或光接受裝置。
再者,並不限於光收發光學元件41,亦可將成像光學系統10、光學構件20、光纖61、通信基板62中的至少一個稱為光收發部或光收發裝置。即,亦可謂光照射裝置1包括射出照射波束51且接受照射波束51的光收發部或光收發裝置。再者,亦可將光產生裝置60稱為光收發部、光收發裝置、光電轉換部、或光電轉換裝置。再者,亦可將光照射裝置1稱為光收發部或光收發裝置。
再者,光照射裝置1亦可不包含光產生裝置60中的通信基板62、光纖61、及光收發光學元件41中的至少一個,光照射裝置1與通信基板62、光纖61、及光收發光學元件41中的至少一個亦可為分體的。
成像光學系統10在像面210形成物體的至少一部分的縮小像。在光照射系統100進行光無線通信的本實施形態中,所謂物體,如上所述般亦可為作為通信對方的裝置、即光照射裝置1的至少一部分。成像光學系統10可在像面210形成作為光無線通信對方的光照射裝置1的至少一部分的縮小像。另外,成像光學系統10亦可將經由光收發光學元件41而自光學構件20射出的用於進行光無線通信的光(照射波束51)朝向作為對方的光照射裝置1射出。另外,成像光學系統10亦可接受來自作為對方的光照射裝置1的照射波束51,並將其朝向光學構件20射出。例如,成像光學系統10A可在像面210形成光照射裝置1B的至少一部分的縮小像。另外,成像光學系統10A亦可將經由光收發光學元件41A而自光學構件20A射出的用於進行光無線通信的光(照射波束51)朝向光照射裝置1B射出。另外,成像光學系統10A亦可接受來自光照射裝置1B的照射波束51,並將其朝向光學構件20A射出。
在成像光學系統10的像面210的附近,配置有攝像裝置30。攝像裝置30對像面210上所形成的物體的至少一部分的縮小像進行拍攝。攝像裝置30包括攝像元件31,所述攝像元件31具有排列於攝像面的多個畫素。亦可謂攝像元件31對像面210上所形成的物體的至少一部分的縮小像進行拍攝。例如,攝像元件31的攝像面可配置於成像光學系統10的像面210。另外,攝像元件31的攝像面亦可不配置於成像光學系統10的像面210,亦可配置於像面210的附近。再者,攝像元件31可為能夠輸出彩色的圖像資料的攝像元件(例如,紅綠藍(Red-Green-Blue,RGB)影像感測器),亦可為能夠輸出單色的圖像資料的攝像元件(例如,單色的影像感測器)。
再者,成像光學系統10亦可並非在像面210形成物體的至少一部分的縮小像。例如,成像光學系統10可構成為在像面210形成物體的至少一部分的放大像或等倍像。
成像光學系統10的視角理想的是廣角,例如,成像光學系統10的最大視角較佳為170°以上。再者,成像光學系統10的物體側的最大視角亦可小於170°,例如可為60°。
再者,成像光學系統10的視角可為大致180°。在成像光學系統10具有大致180°的視角的情況下,將兩台光照射裝置1配置成相差180°的朝向而相互朝向相反側,藉此可構成全方位照相機。
成像光學系統10可在共軛面220側為遠心。
為了使成像光學系統10在共軛面220側成為遠心,作為一例,可在規定的位置設置未圖示的孔徑光闌。該孔徑光闌亦可不設置於成像光學系統10。另外,藉由將構成成像光學系統10的規定的透鏡的有效直徑限制為規定的大小,亦可在共軛面220側成為遠心。
另外,成像光學系統10可在物體側為非遠心。
為了使成像光學系統10在物體側成為非遠心,作為一例,可在規定的位置設置未圖示的孔徑光闌。該孔徑光闌亦可不設置於成像光學系統10。另外,藉由將構成成像光學系統10的規定的透鏡的有效直徑限制為規定的大小,亦可在物體側成為非遠心。
另外,成像光學系統10可包括多個光學構件。成像光學系統10所包括的多個光學構件可包括周知的光學構件。例如,成像光學系統10可包括多個透鏡構件,亦可包括至少一個透鏡構件與至少一個反射構件。
光學構件20配置於成像光學系統10的像面210側,將成像光學系統10的光路加以分割。此處,成像光學系統10在由光學構件20分割出的各個光路上分別形成像面210與共軛面220。當將由成像光學系統10形成的像面210設為第一像面時,共軛面220可被稱為由成像光學系統10形成的第二像面。亦可謂:光學構件20將成像光學系統10的光路分割為成像光學系統10的像面210側的光路(自物體側來看,是自光學構件20至像面210的光路)、以及成像光學系統10的共軛面220側的光路(自物體側來看,是自光學構件20至共軛面220的光路)。光學構件20例如將來自成像光學系統10的光沿著像面210側的光路射出,以在像面210形成物體的至少一部分的縮小像。另外,光學構件20接受自光收發光學元件41沿著共軛面220側的光路射出的用於光無線通信的光(照射波束51),並將其朝向成像光學系統10射出。此處,例如,光收發光學元件41配置於共軛面220的附近。即,亦可謂光學構件20將經由共軛面220而入射的來自光收發光學元件41(即,光產生裝置60)的光(照射波束51)朝向成像光學系統10射出。再者,即使在光收發光學元件41的光射出端223配置於共軛面220上或者該光射出端223配置於較共軛面220稍靠光學構件20側處的情況下,亦視為光學構件20將經由共軛面220而入射的來自光收發光學元件41(即,光產生裝置60)的光(照射波束51)朝向成像光學系統10射出。另外,光學構件20將經由成像光學系統10而入射的用於光無線通信的光(照射波束51)沿著共軛面220側的光路(朝向光收發光學元件41)射出。
光學構件20例如可為半反射鏡(half mirror)。該情況下,光學構件20使來自成像光學系統10的光的約50%透射,並將其沿著像面210側的光路射出,以在像面210形成物體的至少一部分的縮小像。另外,光學構件20將自光收發光學元件41沿著共軛面220側的光路射出的用於光無線通信的光(照射波束51)的約50%反射,並將其朝向成像光學系統10射出。另外,將經由成像光學系統10而入射的用於光無線通信的光(照射波束51)的約50%反射,並將其沿著共軛面220側的光路(朝向光收發光學元件41)射出。
再者,光學構件20並不限於半反射鏡。光學構件20亦可為反射率不為50%的反射構件。另外,光學構件20亦可為二向分光鏡(dichroic mirror)。該情況下,可利用該二向分光鏡以如下方式來決定各個光的波長:將用於進行光無線通信的光(照射波束51)反射,並使來自成像光學系統10的、用於在像面210形成物體的至少一部分的縮小像的光透射。另外,光學構件20亦可為偏振分束器。再者,光學構件20因將光路分割而亦可稱為分束器。
再者,所謂共軛面220,是位於成像光學系統10的與物體側相反之側(像面210側)且與像面210共軛的面。即,在成像光學系統10中,像面210與共軛面220共軛。再者,亦可將像面210稱為第一共軛面、將共軛面220稱為第二共軛面。再者,有時將成像光學系統10的x軸負方向側記載為物體側,將x軸正方向側記載為像面210側或共軛面220側。
再者,在本實施形態中,將光學構件20的x軸側作為像面210、將光學構件20的y軸側作為共軛面220來進行說明,但亦可構成為像面210及共軛面220與此相反。即,亦可為:光學構件20的y軸側為像面210,光學構件20的x軸側為共軛面220。
位置變更裝置40變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。具體而言,位置變更裝置40可包括用於變更來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置的驅動部。位置變更裝置40亦可為用於變更來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置的驅動裝置。位置變更裝置40藉由變更來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置,而變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。再者,若來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置改變,則照射波束51經由光學構件20而入射至成像光學系統10的入射位置改變。隨著照射波束51自光學構件20側向成像光學系統10的入射位置改變,自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置改變。再者,亦可謂位置變更裝置40藉由變更來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置,而變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射方向。
位置變更裝置40亦可為使光收發光學元件41、以及光學構件20、成像光學系統10及攝像裝置30中的至少一者移動的驅動裝置。位置變更裝置40可為使光收發光學元件41相對於光學構件20、成像光學系統10及攝像裝置30移動的驅動裝置。該情況下,位置變更裝置40可為能夠移動光收發光學元件41的線性馬達(linear motor)或步進馬達(stepping motor)等周知的驅動裝置。再者,位置變更裝置40可為使光學構件20、成像光學系統10及攝像裝置30相對於光收發光學元件41移動的驅動裝置。
例如,位置變更裝置40可使光收發光學元件41沿與成像光學系統10的光軸111交叉的方向(例如,圖2所示的箭頭410的方向或者x軸方向或z軸方向)移動。例如,在成像光學系統10構成為像側遠心的情況下,可亦表達為:位置變更裝置40使光收發光學元件41沿與成像光學系統10的光收發光學元件41側的光軸111交叉的方向移動。所謂「使光收發光學元件41沿與成像光學系統10的光軸111交叉的方向移動」,可為與光軸411正交的方向,亦可為以直角以外的角度與光軸411相交的方向。另外,可亦表達為:位置變更裝置40使光收發光學元件41沿與共軛面220平行的方向移動。此處,亦可將成像光學系統10的光軸111中的自光學構件20至共軛面220稱為光軸111a,將自光學構件20至像面210稱為光軸111b。再者,亦可將光軸111a稱為成像光學系統10的共軛面220側的光軸。另外,亦可將光軸111b稱為成像光學系統10的像面210側的光軸。該情況下,亦可謂位置變更裝置40使光收發光學元件41沿與光軸111a交叉的方向移動。另外,亦可謂位置變更裝置40使光收發光學元件41沿與光軸111a正交的方向移動。另外,亦可謂位置變更裝置40變更與光軸111a交叉的面上的光收發光學元件41的位置。另外,亦可謂位置變更裝置40變更與光軸111a正交的面上的光收發光學元件41的位置。位置變更裝置40亦可藉由使光收發光學元件41如上所述般移動,而變更來自光產生裝置60(光收發光學元件41)的照射波束51在共軛面220上的位置。再者,並不限於光收發光學元件41,位置變更裝置40亦可藉由使光產生裝置60整體如上所述般移動,而變更來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置。再者,如上所述,光收發光學元件41可視為光射出部,因此光軸111a亦可稱為成像光學系統10的光射出部側的光軸。另外,如上所述,光收發光學元件41可視為光接受部,因此光軸111a亦可稱為成像光學系統10的光接受部側的光軸。再者,如上所述,光收發光學元件41可視為光收發部,因此光軸111a亦可稱為成像光學系統10的光收發部側的光軸。
位置變更裝置40例如藉由使光收發光學元件41沿箭頭410的方向移動,而使照射波束51的照射位置沿箭頭110的方向移動。
另外,位置變更裝置40變更自作為光無線通信對方的光照射裝置1射出而用於光無線通信的光(照射波束51)的光接受位置。再者,光接受位置亦可稱為來自作為光無線通信對方的光照射裝置1的光(照射波束51)向成像光學系統10入射的位置。另外,光接受位置亦可稱為與光軸111a正交的方向上的光收發光學元件41的位置。例如,位置變更裝置40藉由如上所述般使光收發光學元件41沿與光軸111a交叉的方向移動,而變更用於光無線通信的光(照射波束51)的光接受位置。再者,位置變更裝置40當使光收發光學元件41沿與光軸111a交叉的方向移動時,自成像光學系統10至光收發光學元件41的光路改變。藉由自成像光學系統10至光收發光學元件41的光路改變,用於光無線通信的光(照射波束51)的光接受位置改變。再者,位置變更裝置40亦可使光收發光學元件41沿與光軸111a正交的方向移動。另外,位置變更裝置40亦可變更與光軸111a交叉的面上的光收發光學元件41的位置。另外,位置變更裝置40亦可變更與光軸111a正交的面上的光收發光學元件41的位置。位置變更裝置40亦可藉由使光收發光學元件41如上所述般移動,而變更用於光無線通信的光(照射波束51)的光接受位置。再者,位置變更裝置40亦可藉由使光產生裝置60整體如上所述般移動,而變更用於光無線通信的光(照射波束51)的光接受位置。再者,亦可謂位置變更裝置40藉由使光收發光學元件41如上所述般移動,而變更用於光無線通信的光(照射波束51)的光接受方向。
再者,位置變更裝置40亦可使光學構件20相對於光收發光學元件41沿與成像光學系統10的光軸111a交叉的方向移動。在該情況下,亦可謂位置變更裝置40變更來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置。再者,位置變更裝置40亦可使光學構件20與成像光學系統10及攝像裝置30一體地相對於光收發光學元件41沿與成像光學系統10的光軸111a交叉的方向移動。另外,位置變更裝置40亦可使光收發光學元件41與光學構件20分別各別地沿與成像光學系統10的光軸111a交叉的方向移動。在該情況下,亦可謂位置變更裝置40變更來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置。再者,位置變更裝置40亦可使光學構件20與成像光學系統10及攝像裝置30一體地沿與成像光學系統10的光軸111a交叉的方向移動。
控制裝置50對攝像裝置30進行控制,以使得攝像裝置30對物體的像的至少一部分進行拍攝。另外,控制裝置50基於攝像裝置30的攝像結果,對位置變更裝置40進行控制。亦可謂控制裝置50基於攝像裝置30的攝像結果,利用位置變更裝置40使光收發光學元件41移動。控制裝置50基於藉由攝像裝置30所進行的拍攝而獲取的圖像上的物體的至少一部分的位置,對位置變更裝置40進行控制,以使得自成像光學系統10射出的照射波束51入射至作為光無線通信對方的光照射裝置1的成像光學系統10(即,使照射波束51的照射位置成為作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10)。
此處,亦可預先進行光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置(即,照射波束51在共軛面220上的位置)與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應。例如,可藉由進行由攝像裝置30獲取的圖像上的位置與照射波束51的照射位置的對應,來進行光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應。如上所述,照射波束51的照射位置由來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置、即光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置決定。因此,可藉由進行由攝像裝置30獲取的圖像上的位置與照射波束51的照射位置的對應,來進行光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應。再者,關於對應的方法,將在之後敘述。
藉由光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應,可更準確地向由攝像裝置30獲取的圖像上所辨識出的物體中的目標位置照射照射波束51。因此,藉由控制裝置50基於由攝像裝置30獲取的圖像上的物體的至少一部分的位置對位置變更裝置40進行控制,可更準確地使自成像光學系統10射出的照射波束51入射至作為光無線通信對方的光照射裝置1的成像光學系統10。
再者,亦可將由攝像裝置30獲取的圖像上的位置稱為攝像裝置30的攝像元件31的攝像面上的位置,亦可稱為攝像元件31的畫素位置。
例如,控制裝置50A可基於藉由攝像裝置30A所進行的拍攝而獲取的圖像上的作為物體的光照射裝置1B的至少一部分的位置,對位置變更裝置40A進行控制(使光收發光學元件41A移動),以使得自成像光學系統10A射出的照射波束51入射至成像光學系統10B(即,使自成像光學系統10A射出的照射波束51的照射位置成為成像光學系統10B)。
控制裝置50亦可基於根據攝像裝置30所拍攝的攝像結果而檢測出的物體的特徵部位,對位置變更裝置40進行控制。物體的特徵部位可為物體的至少一部分。物體的特徵部位亦可為物體、即作為光無線通信對方的光照射裝置1上所配置的標記。該情況下,作為光無線通信對方的光照射裝置1上所配置的標記與作為對方的光照射裝置1中要照射照射波束51的目標位置(例如作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10)的位置關係可為已知的。
再者,作為物體的特徵部位的標記可為作為光無線通信對方的光照射裝置1上所設置的一維的條形碼、快速回應(quick response,QR)碼、擴增實境(augmented reality,AR)標記等周知的標記。
另外,作為物體的特徵部位的標記可為作為光無線通信對方的光照射裝置1上所設置的利用發光二極體(light emitting diode,LED)等發光部發光的部位,亦可為發光部所形成的閃爍圖案。再者,發光部並不限於LED,亦可為其他已有的發光元件,亦可為包括多個發光元件的發光裝置。
再者,發光部所形成的閃爍圖案可為如摩斯訊號(Morse signal)般的基於特定規則的圖案。
再者,發光部所形成的閃爍圖案亦可根據設置有發光部的作為對方的光照射裝置1中光收發光學元件41在與光軸111a交叉的方向上的位置而變化。例如,可根據設置有發光部的作為對方的光照射裝置1的光收發光學元件41在與光軸111a交叉的方向上的位置的變化,使該發光部所形成的閃爍的週期、及點亮時的發光強度中的至少一者變化(即,使閃爍圖案變化)。再者,亦可將發光部所形成的規定的閃爍圖案(例如,規定的閃爍週期及規定的發光強度中的至少一者)稱為標記的狀態。亦可將發光部所形成的閃爍圖案的變化稱為標記的狀態的變化。
另外,作為物體的特徵部位的標記亦可為作為光無線通信對方的光照射裝置1上所設置的顯示於顯示部的標記。顯示於顯示部的標記可為一維的條形碼、QR碼、AR標記等周知的標記。顯示於顯示部的標記亦可根據設置有顯示部的作為對方的光照射裝置1中光收發光學元件41在與光軸111a交叉的方向上的位置而變化。例如,可根據設置有顯示部的作為對方的光照射裝置1的光收發光學元件41在與光軸111a交叉的方向上的位置的變化,使顯示於該顯示部的標記的形狀及顏色中的至少一者變化(即,使顯示於顯示部的標記變化)。再者,顯示部可為液晶顯示器等已有的顯示器。再者,亦可將顯示部的顯示的狀態(例如,規定的標記的形狀及規定的標記的顏色中的至少一者)稱為標記的狀態。亦可將顯示部的顯示的狀態的變化(例如,標記的形狀及標記的顏色中的至少一者的變化)稱為標記的狀態的變化。
再者,作為物體的特徵部位的標記只要能夠在由攝像裝置30獲取的圖像上辨識,則可為周知的任一標記。
另外,物體的特徵部位亦可為作為光無線通信對方的光照射裝置1的至少一部分的邊緣、輪廓及紋理中的至少一個。該情況下,作為光無線通信對方的光照射裝置1的至少一部分的邊緣、輪廓及紋理中的至少一個與作為對方的光照射裝置1中要照射照射波束51的目標位置的位置關係可為已知的。
再者,物體的特徵部位亦可為作為光無線通信對方的光照射裝置1的成像光學系統10的至少一部分。該情況下,成像光學系統10的至少一部分可為構成成像光學系統10的多個光學構件中最靠物體側的光學構件的至少一部分(即,構成成像光學系統10的多個光學構件中配置於距攝像裝置30最遠的位置的光學構件的至少一部分)。
再者,物體的特徵部位亦可為作為光無線通信對方的光照射裝置1的將成像光學系統10的物體側覆蓋的保護構件的至少一部分。再者,覆蓋成像光學系統10的物體側的保護構件可視為成像光學系統10的一部分。該保護構件亦可為將用於進行光無線通信的光(照射波束51)透射的光透射構件。
控制裝置50亦可藉由使用模板匹配(template matching)法、主動搜索(active search)法、均值偏移(mean shift)法、粒子濾波器(particle filter)法等的圖像處理,來確定由攝像裝置30獲取的圖像上的物體的至少一部分的位置。確定特徵部位的位置。控制裝置50亦可藉由使用深度學習等機器學習的圖像處理,來確定由攝像裝置30獲取的圖像上的物體的至少一部分的位置。該情況下,可預先使用機器學習來生成推論器(亦可稱為推論模型),所述推論器當輸入有所獲取的圖像時,輸出應確定的物體的至少一部分在圖像上的位置。
控制裝置50可藉由將由攝像裝置30獲取的圖像輸入至推論器並獲取自該推論器輸出的圖像上的物體的至少一部分的位置,來確定圖像上的物體的至少一部分的位置。
控制裝置50藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30獲取的圖像上的物體的至少一部分的位置亦可為圖像上的物體的特徵部位的位置。
控制裝置50基於確定出的特徵部位在圖像上的位置,使光收發光學元件41移動,以使得自成像光學系統10射出的照射波束51入射至作為光無線通信對方的光照射裝置1。光收發光學元件41藉由在移動後的位置發送光(照射波束51),對作為光無線通信對方的光照射裝置1照射照射波束51。
例如,藉由所述圖像處理,確定由攝像裝置30獲取的圖像上的、作為對方的光照射裝置1上所設置的標記的位置。控制裝置50可基於確定出的標記在圖像上的位置、以及照射波束51的照射目標即作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10與標記的位置關係,對位置變更裝置40進行控制(使光收發光學元件41移動),以使得自光照射裝置1射出的照射波束51入射至作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10。
再者,該情況下,亦可事先決定作為對方的光照射裝置1的光收發光學元件41在與光軸111a交叉的方向上的位置,以使得入射至作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10的特定位置的照射波束51入射至作為對方的光照射裝置1的光收發光學元件41。此處,入射至光照射裝置1的成像光學系統10的特定位置的光沿著特定的光路行進,並經由光學構件20入射至共軛面220的特定位置。即,光向共軛面220的入射位置由光向光照射裝置1的成像光學系統10的入射位置決定。因此,在對光收發光學元件41進行了定位以使得入射至共軛面220的特定位置的光入射至光收發光學元件41的情況下,可由光收發光學元件41接受入射至成像光學系統10的特定位置的光。控制裝置50亦可基於作為對方的光照射裝置1上所設置的標記在圖像上的位置、作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10與標記的位置關係、以及使照射波束51入射的作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10的特定位置,對位置變更裝置40進行控制,以使得自光照射裝置1射出的照射波束51入射至作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10的特定位置(即,作為對方的光照射裝置1的光收發光學元件41)。再者,作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10的特定位置可為構成成像光學系統10的多個光學構件中最靠物體側的光學構件的中心,亦可為距中心分離已知距離的位置。
另外,控制裝置50亦可基於攝像裝置30的攝像結果來檢測作為對方的光照射裝置1的標記的狀態,並基於檢測出的標記的狀態,確定作為對方的光照射裝置1中光收發光學元件41在與光軸111a交叉的方向上的位置。此處,若可確定作為對方的光照射裝置1中光收發光學元件41在與光軸111a交叉的方向上的位置,則可確定用於使照射波束51向該光收發光學元件41入射的、向作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10的入射位置。因此,控制裝置50亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30獲取的圖像上的作為對方的光照射裝置1的標記的位置、標記與作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10的位置關係、以及基於檢測出的標記的狀態而確定的向作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10的入射位置,對位置變更裝置40進行控制,以使得自光照射裝置1射出的照射波束51入射至作為對方的光照射裝置1的光收發光學元件41。再者,亦可預先求出作為對方的光照射裝置1中光收發光學元件41在與光軸111a交叉的方向上的位置、與用於使照射波束51向該光收發光學元件41入射的向作為對方的光照射裝置1的成像光學系統10的入射位置的關係。再者,在對作為對方光照射裝置1上所設置的標記的狀態的發光部的閃爍圖案(例如,閃爍的週期及點亮時的發光強度中的至少一者)進行檢測的情況下,控制裝置50可基於由攝像裝置30以規定的框速率獲取的多個圖像(即,攝像時刻相互不同的多個圖像),對發光部的閃爍圖案進行檢測。再者,在對作為標記的狀態的顯示部的顯示的狀態(例如,標記的形狀及規定的標記的顏色中的至少一者)進行檢測的情況下,控制裝置50可基於由攝像裝置30獲取的圖像,對顯示部的顯示的狀態進行檢測。
例如,如上所述,光照射裝置1A的控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的標記的位置,對位置變更裝置40A進行控制,以使得自光照射裝置1A射出的照射波束51入射至成像光學系統10B。此處,如上所述,標記與照射波束51的照射目標即成像光學系統10的位置關係可為已知的。控制裝置50A亦可基於圖像上的光照射裝置1B的標記的位置、以及標記與照射波束51的照射目標即成像光學系統10B的位置關係,對位置變更裝置40A進行控制,以使得自光照射裝置1A射出的照射波束51經過成像光學系統10B而入射至光收發光學元件41B(即,通信基板62B)。再者,光照射裝置1B的控制裝置50B亦可對位置變更裝置40B進行控制(使光收發光學元件41B移動),以使得入射至成像光學系統10B的來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光收發光學元件41B。例如,控制裝置50B可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30B獲取的圖像上的光照射裝置1A的標記的位置,對位置變更裝置40B進行控制,以使得入射至成像光學系統10B的來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光收發光學元件41B。該情況下,並不限於來自光照射裝置1A的照射波束51的照射,控制裝置50B亦可以入射至光照射裝置1A的光收發光學元件41A(即,通信基板62A)的方式照射照射波束51。
再者,光照射裝置1B的控制裝置50B亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30B獲取的圖像上的光照射裝置1A的標記的位置,對位置變更裝置40B進行控制,以使得自光照射裝置1B射出的照射波束51入射至成像光學系統10A。此處,如上所述,標記與照射波束51的照射目標即成像光學系統10A的位置關係可為已知的。控制裝置50B亦可基於圖像上的光照射裝置1A的標記的位置、以及標記與照射波束51的照射目標即成像光學系統10A的位置關係,對位置變更裝置40B進行控制,以使得自光照射裝置1B射出的照射波束51經過成像光學系統10A而入射至光收發光學元件41A(即,通信基板62A)。再者,光照射裝置1A的控制裝置50A亦可對位置變更裝置40A進行控制,以使得入射至成像光學系統10A的來自光照射裝置1B的照射波束51入射至光收發光學元件41A。例如,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的標記的位置,對位置變更裝置40A進行控制,以使得入射至成像光學系統10A的來自光照射裝置1B的照射波束51入射至光收發光學元件41A。該情況下,並不限於來自光照射裝置1B的照射波束51的照射,控制裝置50A亦可以入射至光照射裝置1B的光收發光學元件41B(即,通信基板62B)的方式照射照射波束51。
再者,當在來自光照射裝置1A的照射波束51經過成像光學系統10B入射至光收發光學元件41B的狀態下,在與光照射裝置1A的光軸111a交叉的方向上光收發光學元件41A停止,且在與光照射裝置1B的光軸111a交叉的方向上光收發光學元件41B停止時,來自光收發光學元件41B的照射波束51經過如下光路、即與自成像光學系統10B入射的來自光照射裝置1A的照射波束51經過光學構件20B及共軛面220而由光收發光學元件41B接受為止的光路相同的光路射出。因此,在利用控制裝置50A對位置變更裝置40A進行了控制以使得自光照射裝置1A射出的照射波束51經過成像光學系統10B入射至光收發光學元件41B的情況下,控制裝置50B亦可不對位置變更裝置40B進行控制(即,在來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光收發光學元件41B的狀態下,亦可不使光收發光學元件41B移動),自光照射裝置1B射出的照射波束51將入射至光收發光學元件41A。相反地,在利用控制裝置50B對位置變更裝置40B進行了控制以使得自光照射裝置1B射出的照射波束51經過成像光學系統10A入射至光收發光學元件41A的情況下,控制裝置50A亦可不對位置變更裝置40A進行控制,自光照射裝置1A射出的照射波束51將入射至光收發光學元件41B。
再者,控制裝置50B亦可在不使用攝像裝置30B的攝像結果的情況下,決定入射至成像光學系統10B的來自光照射裝置1A的照射波束51所要入射的光收發光學元件41B的位置。例如,控制裝置50B可藉由對位置變更裝置40B進行控制而使光收發光學元件41B移動,同時對通信基板62B上的照射波束51的接收狀態進行檢測,來決定光收發光學元件41B的位置。該情況下,與光照射裝置1B的光軸111a交叉的方向上的光收發光學元件41B的位置可設為控制裝置50B檢測出由通信基板62B接收到來自光照射裝置1A的照射波束51時的位置。該情況下,在控制裝置50A對光收發光學元件41B照射了照射波束51的狀態下,控制裝置50B可對光收發光學元件41A照射照射波束51。再者,控制裝置50A亦可在不使用攝像裝置30A的攝像結果的情況下,決定入射至成像光學系統10A的來自光照射裝置1B的照射波束51入射至光收發光學元件41A的入射位置。例如,控制裝置50A可藉由對位置變更裝置40A進行控制而使光收發光學元件41A移動,同時對通信基板62A上的照射波束51的接收狀態進行檢測,來決定光收發光學元件41A的位置。該情況下,與光照射裝置1A的光軸111a交叉的方向上的光收發光學元件41A的位置可設為控制裝置50A檢測出由通信基板62A接收到來自光照射裝置1B的照射波束51時的位置。該情況下,在控制裝置50B對光收發光學元件41A照射了照射波束51的狀態下,控制裝置50A可對光收發光學元件41B照射照射波束51。
再者,如上所述,控制裝置50A可在與光照射裝置1B的光軸111a交叉的方向上的光收發光學元件41B的位置被定位於特定位置以使得入射至光照射裝置1B的成像光學系統10B的特定位置的照射波束51入射至光收發光學元件41B的狀態下,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的照射波束51入射至成像光學系統10B的特定位置。該情況下,控制裝置50A可基於光照射裝置1B上所設置的標記在圖像上的位置、成像光學系統10B與標記的位置關係、以及使照射波束51入射的成像光學系統10B的特定位置,對位置變更裝置40A進行控制,以使得自光照射裝置1A射出的照射波束51入射至成像光學系統10B的特定位置(即,光收發光學元件41B)。再者,控制裝置50B亦可對位置變更裝置40B進行控制,以將光收發光學元件41B配置於與光照射裝置1B的光軸111a交叉的方向上的特定位置。該情況下,控制裝置50B可照射照射波束51。自光照射裝置1B射出的照射波束51將入射至光照射裝置1A的光收發光學元件41A。
再者,同樣地,控制裝置50B可在與光照射裝置1A的光軸111a交叉的方向上的光收發光學元件41A的位置被定位於特定位置以使得入射至成像光學系統10A的特定位置的照射波束51入射至光收發光學元件41A的狀態下,對位置變更裝置40B進行控制,以使得來自光照射裝置1B的照射波束51入射至成像光學系統10A的特定位置。該情況下,控制裝置50A可照射照射波束51。自光照射裝置1A射出的照射波束51將入射至光收發光學元件41B。
再者,控制裝置50A亦可基於藉由所述圖像處理而檢測出的、作為光照射裝置1B上所設置的標記的發光部的閃爍圖案,來確定光照射裝置1B中的光收發光學元件41B在與光軸111a交叉的方向上的位置。例如,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的發光部的位置、光照射裝置1B的成像光學系統10B與發光部的位置關係、以及基於檢測出的發光部的閃爍圖案而確定的向成像光學系統10B的入射位置,對位置變更裝置40A進行控制,以使得自光照射裝置1A射出的照射波束51入射至光照射裝置1B的光收發光學元件41B。該情況下,控制裝置50B可照射照射波束51。自光照射裝置1B射出的照射波束51將入射至光照射裝置1A的光收發光學元件41A。再者,亦可預先求出光照射裝置1B中光收發光學元件41B在與光軸111a交叉的方向上的位置、與用於使照射波束51向該光收發光學元件41B入射的向成像光學系統10B的入射位置的關係。
再者,控制裝置50A亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的至少一部分的邊緣、輪廓及紋理中的至少一個的位置,對位置變更裝置40A進行控制,以使得自光照射裝置1A射出的照射波束51入射至光收發光學元件41B。該情況下,控制裝置50A可基於由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的至少一部分的邊緣、輪廓及紋理中的至少一者的位置、以及光照射裝置1B的至少一部分的邊緣、輪廓及紋理中的至少一者與成像光學系統10B的位置關係,對位置變更裝置40A進行控制,以使得自光照射裝置1A射出的照射波束51入射至光收發光學元件41B。
此時,控制裝置50B亦可使光收發光學元件41B移動,以使得入射至成像光學系統10B的來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光收發光學元件41B。
該情況下,控制裝置50B可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30B獲取的圖像上的光照射裝置1A的至少一部分的邊緣、輪廓及紋理中的至少一個的位置、以及光照射裝置1A的至少一部分的邊緣、輪廓及紋理中的至少一個與成像光學系統10A的位置關係,對位置變更裝置40B進行控制,以使得入射至成像光學系統10B的來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光收發光學元件41B。再者,在來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光收發光學元件41B的狀態下,控制裝置50B可照射照射波束51。自光照射裝置1B射出的照射波束51將入射至光收發光學元件41A。
如以上所述,藉由控制裝置50的所述圖像處理來確定位置的圖像上的物體的至少一部分與由光照射裝置1照射的物體的至少一部分亦可不同。
再者,控制裝置50A亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的成像光學系統10B中最靠物體側的光學構件的位置,對位置變更裝置40A進行控制,以使得自光照射裝置1A射出的照射波束51入射至成像光學系統10B(最靠物體側的光學構件)。此時,控制裝置50B亦可對位置變更裝置40B進行控制,以使得入射至成像光學系統10B的來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光收發光學元件41B。再者,在來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光收發光學元件41B的狀態下,控制裝置50B可照射照射波束51。自光照射裝置1B射出的照射波束51將入射至光收發光學元件41A。
再者,並不限於由攝像裝置30獲取的圖像上的物體的特徵部位的位置,控制裝置50亦可藉由所述圖像處理,基於由攝像裝置30獲取的圖像的亮度分佈,確定實際空間上的物體的特徵部位的位置及姿勢中的至少一者,並基於確定出的實際空間上的物體的位置及姿勢中的至少一者,對位置變更裝置40進行控制,以使得自成像光學系統10射出的照射波束51入射至作為光無線通信對方的光照射裝置1的光收發光學元件41。
此處,對光發送時的照射波束51因光照射裝置1所包括的各部件而受到的作用進行說明。
首先,照射波束51由光產生裝置60生成。自光收發光學元件41射出的照射波束51自共軛面220入射至光學構件20。光學構件20變更所入射的照射波束51的行進方向(例如,在光學構件20為半反射鏡的情況下,使照射波束51反射),將其朝向成像光學系統10射出。成像光學系統10將所入射的照射波束51朝向物體的一例即作為對方的光照射裝置1射出。
接下來,對光接受時的照射波束51因光照射裝置1所包括的各部件而受到的作用進行說明。
首先,自物體的一例即作為對方的光照射裝置1照射的照射波束51入射至成像光學系統10。成像光學系統10將所入射的照射波束51朝向光學構件20射出。光學構件20變更所入射的照射波束51的行進方向(例如,在光學構件20為半反射鏡的情況下,使照射波束51反射),經由共軛面220將其朝向光收發光學元件41射出。入射至光收發光學元件41的照射波束51經由光纖61而由通信基板62接受。
接下來,對用於在像面210形成物體的至少一部分的縮小像的光因光照射裝置1所包括的各部件而受到的作用進行說明。
用於在像面210形成物體的一例即作為對方的光照射裝置1的至少一部分的縮小像的光入射至成像光學系統10。成像光學系統10經由光學構件20,在像面210形成對方側的光照射裝置1的至少一部分(例如,所述特徵部位)的縮小像。利用攝像裝置30對像面210上所形成的縮小像進行拍攝。
再者,在本實施形態中,光學構件20配置於較成像光學系統10更靠光產生裝置60側處,但光學構件20的位置並不限定於此一例。光學構件20例如亦可配置於成像光學系統10中,換言之,配置於構成成像光學系統10的多個光學構件(與光學構件20不同的多個光學構件)之間。具體而言,光學構件20可配置於成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件與成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於像面210側的至少一個光學構件之間。
光學構件20可將通過了成像光學系統10的至少一部分的光朝向成像光學系統10的像面射出。再者,光學構件20可將經由成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件入射的光朝向成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於像面210側的至少一個光學構件射出。而且,朝向成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於像面210側的至少一個光學構件射出的光可朝向像面210射出。因此,亦可謂光學構件20將通過了成像光學系統10的至少一部分的光朝向成像光學系統10的像面射出。另外,光學構件20亦可將經由成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件入射的光朝向光產生裝置60(光收發光學元件41)射出。另外,光學構件20可將來自光產生裝置60的照射波束51朝向成像光學系統10的至少一部分射出。光學構件20可將入射至光學構件20的來自光產生裝置60的照射波束51朝向成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件射出。而且,朝向成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件射出的照射波束51可朝向物體射出。因此,亦可謂光學構件20將來自光產生裝置60的照射波束51朝向成像光學系統10的至少一部分射出。再者,光學構件20亦可配置於成像光學系統10的物體側。該情況下,攝像裝置30對由成像光學系統10形成於像面210的物體的像的至少一部分進行拍攝。另外,位置變更裝置40變更來自光產生裝置60的照射波束51向光學構件20的入射位置,以變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。光照射裝置1基於攝像裝置30的攝像結果,對物體的至少一部分照射自成像光學系統10射出的照射波束51。
再者,光學構件20有時會影響形成於像面210的像的形成狀態,因此亦可視為成像光學系統10的一部分。再者,亦可視為光學構件20包含於成像光學系統10中。再者,在光照射裝置1中,亦可視為光學構件20配備於成像光學系統10中。該情況下,亦可視為光照射裝置1包括成像光學系統10、攝像裝置30以及位置變更裝置40。成像光學系統10的光學構件20可將所入射的光朝向像面210射出。再者,光學構件20可將經由成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件入射的光朝向成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於像面210側的至少一個光學構件射出。而且,朝向成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於像面210側的至少一個光學構件射出的光可朝向像面210射出。因此,亦可謂成像光學系統10的光學構件20將入射至光學構件20的光朝向像面210射出。另外,光學構件20亦可將經由成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件入射的光朝向光產生裝置60(光收發光學元件41)射出。另外,成像光學系統10的光學構件20亦可將來自光產生裝置60的照射波束51朝向物體射出。此處,光學構件20將入射至光學構件20的來自光產生裝置60的照射波束51朝向成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件射出。而且,朝向成像光學系統10中相對於光學構件20而配置於物體側的至少一個光學構件射出的照射波束51朝向物體射出。因此,亦可謂成像光學系統10的光學構件20將來自光產生裝置60的照射波束51朝向物體射出。再者,光學構件20的配置位置並不限於上述位置。光學構件20亦可配置於成像光學系統10的最靠像面210側。該情況下,光學構件20亦可視為成像光學系統10的一部分。攝像裝置30對由成像光學系統10形成於像面210的物體的像的至少一部分進行拍攝。位置變更裝置40變更來自光產生裝置60的照射波束51向成像光學系統10的入射位置,以變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。
圖3是用於說明第一實施形態的光收發光學元件的結構的一例的圖。參照該圖,對光收發光學元件41的結構的一例進行說明。
光收發光學元件41包括光纖61的至少一部分、菲涅耳透鏡42以及準直透鏡46。
在菲涅耳透鏡42的附近配置有光纖61的端部。例如,光收發光學元件41可包括配置於菲涅耳透鏡42附近的光纖61的端部。再者,亦可使用繞射光學元件代替使用菲涅耳透鏡。
由通信基板62生成的光無線通信用的光(照射波束51)穿過光纖61而入射至菲涅耳透鏡42。在菲涅耳透鏡42中射出的照射波束51入射至準直透鏡46。此處,準直透鏡46將所入射的照射波束51聚光於共軛面220。自準直透鏡46射出的照射波束51在共軛面220經聚光後發散並入射至光學構件20。光學構件20將經由共軛面220而入射的照射波束51朝向成像光學系統10射出。另外,自作為光無線通信對方的光照射裝置1入射至成像光學系統10的照射波束51利用成像光學系統10及光學構件20而聚光於共軛面220。經由共軛面220發散的光(照射波束51)被準直透鏡46準直並入射至菲涅耳透鏡42。自菲涅耳透鏡42射出的光(照射波束51)被會聚而入射至光纖61。
作為一例,光纖61包括:光纖61-1,用於將由通信基板62生成的光(照射波束51)自通信基板62傳輸至光收發光學元件41;以及光纖61-2,用於將自作為光無線通信對方的光照射裝置1入射至成像光學系統10的照射波束51自光收發光學元件41傳輸至通信基板62。另外,作為一例,菲涅耳透鏡42包括:菲涅耳透鏡42-1,對自光纖61-1的端部射出的發散光(照射波束51)進行準直而朝向準直透鏡46射出;以及菲涅耳透鏡42-2,使來自準直透鏡46的平行光(照射波束51)會聚以使其入射至光纖61-2的端部。
藉由以上的結構,光收發光學元件41可在靜止狀態下接受經過如下光路、即與自成像光學系統10射出的光(照射波束51)自光收發光學元件41經過共軛面220及光學構件20而自成像光學系統10射出為止的光路相同的光路入射的光(照射波束51)。因此,作為一例,在與作為光無線通信對方的光照射裝置1的位置關係不發生變化的狀態下,光照射裝置1可使照射波束51入射至作為對方的光照射裝置1的光收發光學元件41,同時由光收發光學元件41接受自作為對方的光照射裝置1射出的照射波束51。
再者,位置變更裝置40可使準直透鏡46、菲涅耳透鏡42-1、菲涅耳透鏡42-2、光纖61-1的端部、及光纖61-2的端部一體地移動。該情況下,準直透鏡46、菲涅耳透鏡42-1、菲涅耳透鏡42-2、光纖61-1的端部、及光纖61-2的端部各自的相互位置關係可藉由未圖示的結構而固定。
再者,亦可將通信基板62、光纖61-1、菲涅耳透鏡42-1、準直透鏡46、光學構件20、及成像光學系統10中的至少一個稱為經由成像光學系統10射出光(照射波束51)的光射出部或光射出裝置。另外,亦可將成像光學系統10、光學構件20、準直透鏡46、菲涅耳透鏡42-2、光纖61-2、及通信基板62中的至少一個稱為接受自作為光無線通信對方的光照射裝置1經由成像光學系統10入射的光(照射波束51)的光接受部或光接受裝置。再者,包括所述光接受部以及光射出部時可視為光收發部。再者,包括所述光接受裝置以及光射出裝置時可視為光收發裝置。
再者,準直透鏡46可被分割為用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡、以及用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡。該情況下,亦可將光纖61-1的至少一個部分(例如,光纖61-1的菲涅耳透鏡42-1側的端部)、菲涅耳透鏡42-1及用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡中的至少一個稱為光發送光學元件或光發送光學系統。再者,光發送光學元件(光發送光學系統)並不限於上述結構。光發送光學元件(光發送光學系統)只要可將來自光纖61-1的光(照射波束51)朝向光學構件20A射出,則亦可包括其他已有的至少一個光學構件。另外,亦可將用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡、菲涅耳透鏡42-2及光纖61-2的至少一個部分(例如,光纖61-2的菲涅耳透鏡42-2側的端部)中的至少一個稱為光接受光學元件或光接受光學系統。再者,光接受光學元件(光接受光學系統)並不限於上述結構。光接受光學元件(光接受光學系統)只要可將來自光學構件20A的光(照射波束51)朝向光纖61-2射出,則亦可包括其他已有的至少一個光學構件。再者,亦可將通信基板62、光纖61-1、菲涅耳透鏡42-1、用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡、光學構件20及成像光學系統10中的至少一個稱為經由成像光學系統10而射出光(照射波束51)的光射出部或光射出裝置。即,亦可將光發送光學元件(光發送光學系統)稱為光射出部。另外,亦可將成像光學系統10、光學構件20、用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡、菲涅耳透鏡42-2、光纖61-2、及通信基板62中的至少一個稱為接受自作為光無線通信對方的光照射裝置1經由成像光學系統10入射的光(照射波束51)的光接受部或光接受裝置。即,光接受光學元件(光接受光學系統)可視為光接受部。再者,包括所述光接受部(光接受裝置)與光射出部(光射出裝置)時亦可視為光收發部(光收發裝置)。
若根據以上的結構,則自光發送光學元件經過共軛面220及光學構件20而自成像光學系統10射出的光(照射波束51)的光路、與自成像光學系統10經過光學構件20及共軛面220而入射至光接受光學元件的光(照射波束51)的光路不同。因此,光收發光學元件41可接受經過如下光路、即與自成像光學系統10射出的光(照射波束51)自光收發光學元件41經過共軛面220及光學構件20而自成像光學系統10射出為止的光路不同的光路入射的光(照射波束51)。因此,光照射裝置1可接受自與照射波束51向作為光無線通信對方的光照射裝置1的照射位置(例如,成像光學系統10B的最靠物體側的光學構件的規定位置)不同的位置(例如,成像光學系統10B的與最靠物體側的光學構件的該規定位置不同的位置,即與來自光照射裝置1A的照射波束51所入射的位置不同的位置)射出的照射波束51。
該情況下,位置變更裝置40可使光發送光學元件(光纖61-1的端部、菲涅耳透鏡42-1、及用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡)、與光接受光學元件(用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡、菲涅耳透鏡42-2、及光纖61-2的端部)分別各別地移動。
例如,位置變更裝置40可包括使光纖61-1的端部、菲涅耳透鏡42-1、及用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡一體地移動的驅動裝置、以及使用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡、菲涅耳透鏡42-2、及光纖61-2的端部一體地移動的驅動裝置。再者,亦可將光纖61-1的端部、菲涅耳透鏡42-1、及用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡稱為光射出部。另外,亦可將用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡、菲涅耳透鏡42-2、及光纖61-2的端部中的至少一個稱為光接受部。該情況下,可視為位置變更裝置40包括使光射出部移動的驅動裝置、以及使光接受部移動的驅動裝置。
再者,光纖61-1的端部、菲涅耳透鏡42-1、及用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡各自的相互位置關係可藉由未圖示的結構來固定。另外,用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡、菲涅耳透鏡42-2、及光纖61-2的端部各自的相互位置關係可藉由未圖示的結構來固定。
如上所述,位置變更裝置40可藉由使光收發光學元件41相對於光學構件20沿x軸方向及z軸方向(例如,與成像光學系統10的光軸111a正交的方向)移動,而變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。控制裝置50可基於攝像裝置30的攝像結果,變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。具體而言,控制裝置50可藉由所述圖像處理,來確定由攝像裝置30獲取的圖像上的物體的特徵部位的位置。控制裝置50可基於確定出的圖像上的特徵部位的位置,對位置變更裝置40進行控制(使光收發光學元件41移動),以使得自成像光學系統10射出的照射波束51入射至作為光無線通信對方的光照射裝置1。
為了更準確地向作為光無線通信對方的光照射裝置1的目標位置(例如,成像光學系統10B的最靠物體側的光學構件上的特定位置)照射照射波束51、且為了在目標位置(例如,被定位於與光軸111a交叉的方向上的特定位置的光收發光學系統41)更準確地接受自作為光無線通信對方的光照射裝置1射出的照射波束51,亦可進行攝像裝置30的校準(calibration)及光收發光學元件41的校準中的至少一者。
此處,對校準的一例進行說明。首先,作為攝像裝置30的校準,可進行由攝像裝置30獲得的攝像結果的失真修正,接著,作為光收發光學元件41的校準,可進行光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置(即,照射波束51在共軛面220上的位置)與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應。
作為由攝像裝置30獲得的攝像結果的失真修正的一例,可藉由由攝像裝置30對形成有形狀已知的方格花紋等標記的板(以下,記載為校準板)進行拍攝,來進行由攝像裝置30獲取的圖像的失真修正。光照射裝置1可基於由攝像裝置30獲得的棋盤格板的攝像結果,藉由周知的方法來進行由攝像裝置30獲取的圖像的失真修正。例如,光照射裝置1可基於由攝像裝置30獲得的校準板的攝像結果與校準板上所形成的已知標記的形狀的比較結果,對攝像裝置30的周知的圖像處理條件進行調整,藉此進行攝像裝置30的失真修正。再者,攝像裝置30的校準是利用攝像裝置30對經由成像光學系統10及光學構件20的光所成像的像進行拍攝而進行,因此亦可稱為成像光學系統10的校準,亦可稱為光學構件20的校準。
接著,光照射裝置1可進行光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應。光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應例如可使用光屏(screen)或複歸反射面(以下,簡記為反射面)來進行。
光照射裝置1可藉由自光收發光學元件41經由成像光學系統10朝向反射面照射光、且攝像裝置30接受由自成像光學系統10朝向反射面照射的光在該反射面反射而成的光,來進行光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應。如上所述,當與光軸111a交叉的方向上的光收發光學元件41的位置改變時,自成像光學系統10射出的光的照射位置(照射方位)改變。因此,當與光軸111a交叉的方向上的光收發光學元件41的位置改變時,反射面上的反射位置亦改變,因此反射光向攝像裝置30(攝像元件31的攝像面)的入射位置亦改變(即,由攝像裝置30獲取的圖像上的反射光的位置亦改變)。亦可謂光照射裝置1基於與光軸111a交叉的方向上的光收發光學元件41的位置、以及由攝像裝置30獲取的圖像上的反射光的位置,進行光收發光學元件41的校準。再者,亦可將光收發光學元件41的校準稱為光收發光學元件41與攝像裝置30的校準,亦可稱為位置變更裝置40的校準,亦可稱為位置變更裝置40與攝像裝置30的校準。再者,光收發光學元件41的和光軸111a交叉的方向上的位置與由攝像裝置30獲取的圖像上的位置的對應方法並不限於使用所述反射面的所述方法。
再者,光照射裝置1亦可使用形成有用於所述失真修正且形狀已知的標記、以及用於所述光收發光學元件41的校準的反射面此兩者的校準板(以下,稱為兩用校準板),進行攝像裝置30的校準與光收發光學元件41的校準。例如,光照射裝置1可配置成在成像光學系統1的視場中包含已知的標記與反射面,接受來自成像光學系統10的光的照射所形成的來自反射面的反射光,並且對已知的標記進行拍攝。藉由使用兩用校準板,可同時進行攝像裝置30的校準與光收發光學元件41的校準。
藉由進行以上校準,可進一步提高照射波束51向作為光無線通信對方的光照射裝置1的目標位置(例如,成像光學系統10B的最靠物體側的光學構件上的特定位置)的照射位置精度。另外,可進一步提高自作為光無線通信對方的光照射裝置1射出的照射波束51的光接受位置精度(例如,與光軸111a交叉的方向上的光收發光學系統41的定位精度)。
再者,攝像裝置30與光收發光學元件41的位置關係亦可藉由提高對廣角用感測器31以及光收發光學元件41進行保持的未圖示的保持機構的機械精度來保證。
接下來,參照圖4至圖6,對光照射裝置1所進行的光無線通信的一例進行說明。在此一例中,對光照射系統100包括多個光照射裝置1(例如,光照射裝置1A及光照射裝置1B)而構成、光照射裝置1A與光照射裝置1B一對一地進行光無線通信的情況進行說明。然而,本實施形態並不限定於一對一的無線通信的一例,亦可進行一對N、N對M的無線通信(N、M為1以上的自然數)。
所謂光無線通信,並不限定於雙向通信的一例,亦包括僅發送或僅接收的單向通信。
圖4是表示第一實施形態的光無線通信的第一例的圖。在該圖所示的一例中,光照射裝置1A與光照射裝置1B配置於在x-y平面中大致相向的位置。光照射裝置1A向x軸正方向照射照射波束51。另外,光照射裝置1A接受自光照射裝置1B向x軸負方向照射的照射波束51。光照射裝置1B向x軸負方向照射照射波束51。另外,光照射裝置1B接受自光照射裝置1A向x軸正方向照射的照射波束51。
圖5是表示第一實施形態的光無線通信的第二例的圖。在該圖所示的一例中,光照射裝置1A與光照射裝置1B設置於在x-y平面中傾斜大致90°的位置。光照射裝置1A向x軸正方向照射照射波束51。另外,光照射裝置1A接受自光照射裝置1B向x軸負方向照射的照射波束51。光照射裝置1B向x軸負方向照射照射波束51。另外,光照射裝置1B接受自光照射裝置1A向x軸正方向照射的照射波束51。
此處,對自圖4中的進行光無線通信的光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係(以下,記載為圖4的位置關係)變化為圖5中的光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係(以下,記載為圖5的位置關係)時的處理進行說明。在以下的說明中,作為一例,對光照射裝置1A的處理進行說明。再者,該情況下,光照射裝置1A可設置於所述可移動體。藉由該可移動體移動,光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係可發生變化。再者,不僅光照射裝置1A,光照射裝置1B的位置亦可變化。例如,光照射裝置1B亦可設置於所述可移動體。藉由該可移動體移動,光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係亦可發生變化。
當自圖4的位置關係向圖5的位置關係變化時,光照射裝置1A在x-y平面上旋轉大致-90°。即,自光照射裝置1A來看,光照射裝置1B的位置發生變化。當自光照射裝置1A來看,光照射裝置1B的位置發生變化時,由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的特徵部位(作為一例,為光照射裝置1B上所配置的標記)的位置亦發生變化。此處,控制裝置50A可以規定的框速率利用攝像裝置30A進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的光照射裝置1B的特徵部位的位置,並對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的照射波束51經由成像光學系統10B入射至通信基板62B。另外,控制裝置50A可對在光無線通信狀態下的圖4的位置關係時由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的特徵部位的位置、與在光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係發生變化後由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的該特徵部位的位置之間的位移進行檢測,並基於檢測出的位移對位置變更裝置40A進行控制。該情況下,控制裝置50A可對位置變更裝置40A進行控制,以對光收發光學元件41A賦予與檢測出的圖像上的位移對應的和光軸111a交叉的方向上的位移。即,控制裝置50A可基於自以規定的框速率獲取的多個圖像中檢測出的、圖像上的光照射裝置1B的特徵部位的位移,對位置變更裝置40A進行控制。
藉由以上的控制裝置50A的處理及控制,即使因光照射裝置1A的位置發生變化而光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係發生變化,亦可自光照射裝置1A繼續對光照射裝置1B(通信基板60B)照射照射波束51。即,即使光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係發生變化,光照射裝置1A與光照射裝置1B亦可持續進行光無線通信。
再者,關於伴隨光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係變化的所述處理及控制,亦可為控制裝置50B代替控制裝置50A來執行,亦可為控制裝置50A及控制裝置50B分別執行。
圖6是表示第一實施形態的光無線通信的第三例的圖。在該圖所示的一例中,光照射裝置1A與光照射裝置1B設置於大致同一y-z平面上,且設置於在x-y平面中朝向大致同一方向的位置。光照射裝置1A向x軸正方向照射照射波束51。另外,光照射裝置1A接受自光照射裝置1B向x軸負方向照射的照射波束51。光照射裝置1B向x軸負方向照射照射波束51。另外,光照射裝置1B接受自光照射裝置1A向x軸正方向照射的照射波束51。
再者,對自圖5的進行光無線通信的位置關係變化為圖6中的光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係(以下,記載為圖6的位置關係)時的處理進行說明。在以下的說明中,作為一例,對光照射裝置1A的處理進行說明。
當自圖5的位置關係向圖6的位置關係變化時,光照射裝置1B在x-y平面上旋轉大致90°。即,自光照射裝置1A來看,光照射裝置1B的位置發生變化。與上述相同地,控制裝置50A可以規定的框速率利用攝像裝置30A進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的光照射裝置1B的特徵部位的位置,並對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的照射波束51入射至通信基板62B。另外,控制裝置50A可對在光無線通信狀態下的圖5的位置關係時由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的特徵部位的位置、與在光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係發生變化後由攝像裝置30A獲取的圖像上的光照射裝置1B的該特徵部位之間的位移進行檢測,並基於檢測出的位移對位置變更裝置40A進行控制。該情況下,控制裝置50A可對位置變更裝置40A進行控制,以對光收發光學元件41A賦予與檢測出的圖像上的位移對應的和光軸111a交叉的方向上的位移。
藉由以上的控制裝置50A的處理,即使因光照射裝置1B的位置發生變化而光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係發生變化,光照射裝置1A與光照射裝置1B亦可持續進行光無線通信。
再者,關於伴隨光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係變化的所述處理及控制,亦可為控制裝置50B代替控制裝置50A來執行,亦可為控制裝置50A及控制裝置50B分別執行。
在參照圖4至圖6進行的說明中,對光照射裝置1A及光照射裝置1B的位置關係在x-y平面中發生變化的情況進行了說明,但針對在y-z平面或x-z平面中發生變化的情況,藉由上述同樣的處理及控制,亦可維持光照射裝置1A與光照射裝置1B之間的光無線通信狀態。
另外,在自圖4的位置關係向圖5的位置關係、圖6的位置關係變化的過程中,光照射裝置1A亦可使由攝像裝置30A進行的攝像的框速率不同。例如,光照射裝置1A中,具有攝像裝置30A所獲取的圖像上的光照射裝置1B(例如,成像光學系統10B或光照射裝置1B上所配置的標記)的位移時的框速率可高於不具有該位移時的框速率。
再者,光照射裝置1A進行光無線通信的對象(物體)並不限於光照射裝置1B。例如,光照射裝置1A進行光無線通信的對象亦可為藉由接受來自光照射裝置1A的照射波束51(用於進行光無線通信的光)而能夠與光照射裝置1A進行光無線通信的後述光接受裝置。例如,光照射裝置1A進行光無線通信的對象(物體)亦可為藉由朝向光照射裝置1A照射照射波束51而能夠與光照射裝置1A進行光無線通信的後述光發送裝置。例如,光照射裝置1A進行光無線通信的對象(物體)亦可為藉由接受來自光照射裝置1A的照射波束51(用於進行光無線通信的光)、並朝向光照射裝置1A照射照射波束51而能夠與光照射裝置1A進行光無線通信的與光照射裝置1B不同的後述光收發裝置。
圖7是表示第一實施形態的光照射系統的變形例的概略結構圖。參照該圖,對作為光照射系統100的變形例的光無線通信系統100A進行說明。
如圖7所示,光無線通信系統100A包括光照射裝置1、多個光接受裝置81、多個光發送裝置82以及多個光收發裝置83。本實施形態並不限定於此一例。光無線通信系統100A亦可包括一個以上的光照射裝置1、分別為零個或一個以上的光接受裝置81、光發送裝置82及光收發裝置83。
光接受裝置81可為作為與光照射裝置1A進行光無線通信的對方的裝置。光接受裝置81可包括光接受部811。光照射裝置1A藉由使自光照射裝置1A射出的作為用於進行光無線通信的光的照射波束51入射至光接受部811,而能夠與光接受裝置81進行光無線通信。再者,光接受裝置81可不具有用於照射照射波束51的結構。再者,光接受部811可包括通信基板62。再者,光接受部811所包括的通信基板62可不包括用於產生照射波束51的結構。再者,光接受部811除了包括通信基板62之外,亦可包括成像光學系統10、光學構件20、用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡、菲涅耳透鏡42-2、及光纖61-2中的至少一個。再者,光接受部811可為省略了用於自光照射裝置1射出照射波束51的結構的結構。再者,光接受裝置81並不限於上述結構,亦可包括藉由接受來自光照射裝置1A的照射波束51而能夠與光照射裝置1A進行光無線通信的已有的結構(例如,將所接受的照射波束51轉換為電訊號的光接受元件)。再者,在光接受裝置81上可設置所述特徵部位。再者,光接受裝置81的特徵部位與光接受裝置81的光接受部811的位置關係可為已知的。
光接受裝置81的光接受部811是被光照射裝置1A照射照射波束51的物體的一例。即,照射波束51照射至光接受部811。在此一例中,亦可將照射波束51稱為用於與光接受裝置81進行光無線通信的光束。再者,亦可將照射波束51(光束)稱為指向性高的光。
光發送裝置82可為作為與光照射裝置1A進行光無線通信的對方的裝置。
光發送裝置82可包括光發送部821。光發送部821可照射作為用於與光照射裝置1A進行光無線通信的光的照射波束51。光照射裝置1A藉由由光收發光學元件41A(通信基板62A)接受來自光發送部821的照射波束51而能夠與光發送裝置82進行光無線通信。再者,光發送裝置82可不包括用於接受照射波束51的結構。
再者,光發送部821可包括通信基板62。再者,光發送部821所包括的通信基板62可不包括用於接受照射波束51的結構。再者,光發送部821除了包括通信基板62之外,亦可包括光纖61-1、菲涅耳透鏡42-1、用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡、光學構件20、成像光學系統10中的至少一個。再者,光發送部821可為省略了用於接受自光照射裝置1射出的照射波束51的結構的結構。再者,光發送裝置82並不限於上述結構,亦可包括藉由向光照射裝置1A照射照射波束51而能夠與光照射裝置1A進行光無線通信的已有的結構(例如,將電訊號轉換為照射波束51的發光元件)。再者,在光發送裝置82上可設置所述特徵部位。再者,光發送裝置82的特徵部位與光發送部821的位置關係可為已知的。再者,亦可將光發送裝置82稱為光射出裝置或光射出部。再者,亦可將光發送部821稱為光射出裝置或光射出部。
在此後的說明中,將作為向光照射裝置1入射的光的、自光發送裝置82(光發送部821)射出的照射波束51記載為入射波束52。入射波束52亦可稱為為了與光照射裝置1A進行光無線通信而自光發送裝置82射出的照射波束51。再者,亦可將入射波束52稱為用於在光照射裝置1A與光發送裝置82之間進行光無線通信的光束。再者,亦可將入射波束52(光束)稱為指向性高的光。
光收發裝置83可包括光接受部831以及光發送部832。光接受部831可接受來自光照射裝置1A的照射波束51。光發送部832可向光照射裝置1A照射照射波束51。再者,光接受部831可為與所述光接受部811相同的結構。另外,光發送部832可為與所述光發送部821相同的結構。再者,如圖7所示,光接受部831與光發送部832可在光收發裝置83上鄰接地配置,亦可隔開配置。再者,光收發裝置83可為與所述光照射裝置1相同的結構。即,至少一個光收發裝置83可為作為與光照射裝置1A進行光無線通信的對方的至少一個光照射裝置1。再者,至少一個光收發裝置83中的一個亦可為所述光照射裝置1B。再者,在光收發裝置83上可設置所述特徵部位。再者,光收發裝置83的特徵部位與光收發裝置83的光接受部831及光發送部832中的至少一者的位置關係可為已知的。
再者,將作為向光照射裝置1入射的光的、自光收發裝置83的光發送部832射出的照射波束51記載為入射波束52。再者,亦可將入射波束52稱為為了與光照射裝置1進行光無線通信而自光收發裝置83的光發送部832射出的照射波束51。再者,亦可將照射波束51與入射波束52稱為用於在光照射裝置1A與光收發裝置83之間進行光無線通信的光束。再者,亦可將照射波束51(光束)與入射波束52(光束)稱為指向性高的光。
再者,光發送裝置82亦可為包括光接受部831的光收發裝置83的一例。
該情況下,入射波束52自光收發裝置83射出,照射波束51照射至光接受部831。入射波束52與照射波束51分別可稱為用於在光照射裝置1A與光收發裝置83之間進行光無線通信的光束。再者,光接受裝置81亦可為包括光發送部821的光收發裝置83的一例。
此後,分別對光照射系統100A包括各種組合的裝置的情況進行說明。
首先,對光無線通信系統100A包括光照射裝置1A以及光接受裝置81的情況的一例進行說明。
光無線通信系統100A中,光照射裝置1A與光接受裝置81可藉由由光接受裝置81的光接受部811接受來自光照射裝置1A的照射波束51而進行光無線通信。即,在此一例中,光無線通信系統100A可自光照射裝置1A對光接受裝置81發送資訊。
再者,當在光照射裝置1A與光接受裝置81之間進行光無線通信的情況下,光照射裝置1A可為省略了用於接受照射波束51的結構的結構。例如,光照射裝置1A可不包括用於使來自共軛面220的發散的光(照射波束51)朝向菲涅耳透鏡42-2準直的透鏡、菲涅耳透鏡42-2、及光纖61-2。例如,光照射裝置1A可包括所述光發送光學元件(光射出部)來代替光收發光學元件41。
光照射裝置1A的控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為物體的光接受裝置81的特徵部位(作為一例,光接受裝置81上所配置的標記)的位置、以及光接受裝置81的特徵部位與光接受裝置81的光接受部811的位置關係,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光接受部811。
另外,在光照射裝置1A與光接受裝置81的位置關係發生變化的情況下,控制裝置50A可以規定的框速率利用攝像裝置30A進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的光接受裝置81的特徵部位的位置,並對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光接受部811。
再者,控制裝置50A可針對以規定的框速率獲取的各個圖像,藉由所述圖像處理來確定光接受裝置81的特徵部位的位置,藉此檢測圖像上的光接受裝置81的該特徵部位的位移。控制裝置50A可基於圖像上的該特徵部位的位移,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光接受部811。
藉由以上的控制裝置50A的處理及控制,即使光照射裝置1A及光接受裝置81的位置關係發生變化,亦可持續進行自光照射裝置1A向光接受裝置81的光無線通信。
再者,光照射裝置1A與光接受裝置81中的至少一者設置於所述可移動體,藉由該可移動體移動,可使光照射裝置1A與光接受裝置81的位置關係發生變化。
接下來,對光無線通信系統100A包括光照射裝置1A以及光發送裝置82的情況的一例進行說明。
光無線通信系統100A中,光發送裝置82與光照射裝置1A可藉由由光照射裝置1A的成像光學系統10A(通信基板62A)接受來自光發送裝置82的入射波束52而進行光無線通信。即,在此一例中,光無線通信系統100A可自光發送裝置82對光照射裝置1A發送資訊。再者,當在光照射裝置1A與光發送裝置82之間進行光無線通信的情況下,光照射裝置1A可為省略了用於射出照射波束51的結構的結構。例如,光照射裝置1A可不包括光纖61-1、菲涅耳透鏡42-1、及用於使來自菲涅耳透鏡42-1的光(照射波束51)朝向共軛面220聚光的透鏡。例如,光照射裝置1A可包括所述光接受光學元件(光接受部)來代替光收發光學元件41。
控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為物體的光發送裝置82的特徵部位(作為一例,光發送裝置82上所配置的標記)的位置、以及光發送裝置82的特徵部位與光發送裝置82的光發送部821的位置關係,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光發送部821的入射波束52入射至成像光學系統10A(通信基板62A)。
另外,在光照射裝置1A與光發送裝置82的位置關係發生變化的情況下,控制裝置50A可以規定的框速率利用攝像裝置30A進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的光發送裝置82的特徵部位的位置,並對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光發送裝置82的入射波束52入射至光收發光學元件41A。
再者,控制裝置50A可針對以規定的框速率獲取的各個圖像,藉由所述圖像處理來確定光發送裝置82的特徵部位的位置,藉此檢測圖像上的光發送裝置82的該特徵部位的位移。而且,控制裝置50A可基於圖像上的該特徵部位的位移,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光發送裝置82的入射波束52入射至成像光學系統10A(通信基板62A)。藉由以上的控制裝置50A的處理及控制,即使光照射裝置1A及光發送裝置82的位置關係發生變化,亦可持續進行自光發送裝置82向光照射裝置1A的光無線通信。
再者,光照射裝置1A與光發送裝置82中的至少一者設置於所述可移動體,藉由該可移動體移動,光照射裝置1A與光發送裝置82的位置關係發生變化。
接下來,對光無線通信系統100A包括光照射裝置1A以及光收發裝置83的情況的一例進行說明。
光無線通信系統100A中,光照射裝置1A與光收發裝置83可藉由自光照射裝置1A對光收發裝置83的光接受部831照射照射波束51,並由光照射裝置1A的成像光學系統10A(通信基板62A)接受來自光收發裝置83的光發送部832的入射波束52,而進行光無線通信。即,在此一例中,光無線通信系統100A可在光照射裝置1A與光收發裝置83之間相互收發資訊。
例如,當在光收發裝置83上光接受部831與光發送部832鄰接或接近地配置時,光照射裝置1A的控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為物體的光收發裝置83的特徵部位(作為一例,光收發裝置83上所配置的標記)的位置、以及光收發裝置83的特徵部位與光收發裝置83的光接受部831的位置關係,對位置變更裝置40A進行控制,以使得照射波束51入射至光接受部831。此處,來自光發送部832的照射波束51不會與距光發送部832的距離對應地變少而是發生擴散,因此成為帶有擴展的光。因此,即使在控制裝置50A基於由攝像裝置30A獲取的圖像上的該特徵部位的位置而使光收發光學元件41A移動以使得照射波束51入射至光接受部831的情況下,來自光發送部832的入射波束52亦入射至成像光學系統10A,並經過光學構件20A而入射至移動後的光收發光學元件41A(即,入射至通信基板62A)。再者,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為物體的光收發裝置83的特徵部位的位置、以及光收發裝置83的特徵部位與光收發裝置83的光發送部832的位置關係,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光發送部832的入射波束52入射至光收發光學元件41A。
再者,在光照射裝置1A與光收發裝置83的位置關係發生變化的情況下,與所述處理及控制同樣地,控制裝置50A可以規定的框速率利用攝像裝置30A進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的光收發裝置83的特徵部位的位置,並對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光接受部831(或者以使得來自光發送部832的入射波束52入射至光收發光學元件41A)。
再者,控制裝置50A可針對以規定的框速率獲取的各個圖像,藉由所述圖像處理來確定光收發裝置83的特徵部位的位置,藉此檢測圖像上的光收發裝置83的該特徵部位的位移。而且,控制裝置50A可基於圖像上的該特徵部位的位移,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的照射波束51入射至光接受部831(或者以使得來自光發送部832的入射波束52入射至光收發光學元件41A)。藉由以上的由控制裝置50A進行的處理及控制,即使光照射裝置1A及光收發裝置83的位置關係發生變化,光照射裝置1A與光收發裝置83亦可持續進行雙向的光無線通信。
再者,如上所述,光收發光學系統元件41A可被分割為光發送光學元件以及光接受光學元件。如上所述,位置變更裝置40A可包括使光發送光學元件移動的驅動裝置、以及使光接受光學元件移動的驅動裝置。該情況下,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的光收發裝置83的特徵部位的位置、以及光收發裝置83的特徵部位與光接受部831的位置關係,使光發送光學元件移動(即,對位置變更裝置40A進行控制),以使得自光發送光學元件經由光學構件20A而自成像光學系統10A射出的照射波束51入射至光接受部831。進而,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的光收發裝置83的特徵部位的位置、以及光收發裝置83的特徵部位與光發送部832的位置關係,使光接受光學元件移動(即,對位置變更裝置40A進行控制),以使得來自光發送部832的入射波束52經由成像光學系統10A及光學構件20A而入射至光接受光學元件。藉由以上的控制裝置50A的處理及控制,即使在光收發裝置83的光接受部831與光發送部832未鄰接或接近地配置的情況下,光照射裝置1A與光收發裝置83亦可進行雙向的光無線通信。
再者,在光照射裝置1A與光收發裝置83的位置關係發生變化的情況下,控制裝置50A可以規定的框速率利用攝像裝置30A進行拍攝,針對所獲取的各個圖像,藉由所述圖像處理來確定光收發裝置83的特徵部位的位置,藉此檢測圖像上的該特徵部位的位移。而且,控制裝置50A可基於圖像上的該特徵部位的位移,使光發送光學元件移動,以使得自成像光學系統10A射出的照射波束入射至光接受部832,且可使光接受光學系統移動,以使得來自光發送部832的入射波束52入射至成像光學系統10A(通信基板62A)。藉由以上的由控制裝置50A進行的處理及控制,即使光照射裝置1A及光收發裝置83的位置關係發生變化,光照射裝置1A與光收發裝置83亦可持續進行雙向的光無線通信。
再者,光照射裝置1A與光收發裝置83中的至少一者設置於所述可移動體,藉由該可移動體移動,可使光照射裝置1A與光收發裝置83的位置關係發生變化。
接下來,對光無線通信系統100A包括光照射裝置1A以及多個光接受裝置81的情況的一例進行說明。作為一例,對光照射系統100A包括光照射裝置1A、作為物體(第一物體)的第一光接受裝置81-1、以及作為物體(第二物體)的第二光接受裝置81-2的情況進行說明。在光無線通信系統100A包括光照射裝置1A以及多個光接受裝置81的情況下,光照射裝置1A可根據成為照射對象的作為物體的光接受裝置81的數量而具有多個光產生裝置60A。即,光照射裝置1A可具有多個通信基板62A、多個光纖61A、及多個光收發光學元件41。該情況下,亦可視為光照射裝置1A具有多個光射出部。
例如,在光無線通信系統100A包括兩個光接受裝置81(第一光接受裝置81-1及第二光接受裝置81-2)的情況下,光照射裝置1A可具有兩個光產生裝置60A(稱為第一光產生裝置60A-1及第二光產生裝置60A-2)。即,光照射裝置1A可具有兩個通信基板62A(稱為第一通信基板62A-1及第二通信基板62A-2)、兩個光纖61(稱為第一光纖61-1及第二光纖61-2)、以及兩個光收發光學元件41A(稱為第一光收發光學元件41A-1及第二光收發光學元件41A-2)。
光照射裝置1A可經由第一光纖61-1、第一光收發光學元件41A-1、光學構件20A及成像光學系統10A射出由第一通信基板62A-1生成的用於與第一光接受裝置81-1進行光無線通信的光(稱為第一照射波束51-1)。另外,光照射裝置1A可經由第二光纖61-2、第二光收發光學元件41A-2、光學構件20A及成像光學系統10A射出由第二通信基板62A-2生成的用於與第二光接受裝置81-2進行光無線通信的光(稱為第二照射波束51-2)。
再者,第一照射波束51-1與第二照射波束51-2的光的條件可不同。例如,光的條件包括波長、頻率、相位及偏振狀態中的至少一個。
再者,光照射裝置1A亦可利用共同的通信基板62A生成第一照射波束51-1及第二照射波束51-2。
再者,光照射裝置1A可為省略了用於接受照射波束51(入射波束52)的結構的結構。例如,光收發光學元件41-1及光收發光學元件41-2中的至少一者亦可為所述光發送光學元件(即,光射出部)。
再者,位置變更裝置40A使第一光收發光學元件41-1與第二光收發光學元件41-2分別各別地沿與所述光軸111a交叉的方向移動。例如,位置變更裝置40A可包括使第一光收發光學元件41-1沿與光軸111a交叉的方向移動的驅動裝置、與使第二光收發光學元件41-2沿與光軸111a交叉的方向移動的驅動裝置。
再者,位置變更裝置40A亦可使第一光收發光學元件41-1與第二光收發光學元件41-2一體地沿與所述光軸111a交叉的方向移動。
再者,第一光接受裝置81-1可包括第一光接受部811-1,第二光接受裝置81-2可包括第二光接受部811-2。
再者,在第一光接受裝置81-1與第二光接受裝置81-2上分別設置有所述特徵部位。再者,第一光接受裝置81-1上所設置的特徵部位與第二光接受裝置81-2上所設置的特徵部位可為能夠辨識的。例如,第一光接受裝置81-1上所設置的特徵部位與第二光接受裝置81-2上所設置的特徵部位可為形狀互不相同的標記。該情況下,控制裝置50A可基於由攝像裝置30A獲取的圖像上的兩個光接受裝置81上所設置的各個特徵部位的辨識結果,來區別確定第一光接受裝置81-1上所設置的特徵部位的位置、與第二光接受裝置81-2上所設置的特徵部位的位置。再者,第一光接受裝置81-1的特徵部位與第一光接受裝置81-1的第一光接受部811-1的位置關係可為已知的。再者,第二光接受裝置81-2的特徵部位與第二光接受裝置81-2的第二光接受部811-2的位置關係可為已知的。
光無線通信系統100A可藉由由第一光接受裝置81-1的光接受部811-1接受自光照射裝置1A所包括的第一光收發光學元件41-1經由光學構件20A及成像光學系統10A而射出的第一照射波束51-1,自光照射裝置1A向第一光接受裝置81-1進行光無線通信。另外,光無線通信系統100A可藉由由第二光接受裝置81-2的光接受部811-2接受自光照射裝置1A所包括的第二光收發光學元件41-2經由光學構件20A及成像光學系統10A而射出的第二照射波束51-2,自光照射裝置1A向第二光接受裝置81-2進行光無線通信。即,在此一例中,光無線通信系統100A可自光照射裝置1A對第一光接受裝置81-1與第二光接受裝置81-2發送資訊。
光照射裝置1A的控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為第一物體的第一光接受裝置81-1的特徵部位(作為一例,第一光接受裝置81-1上所配置的標記)的位置、以及第一光接受裝置81-1的特徵部位與第一光接受部811-1的位置關係,使第一光收發光學元件41-1移動(即,對位置變更裝置40A進行控制),以使得自第一光收發光學元件41-1經由光學構件20a而自成像光學系統10a射出的照射波束51入射至第一光接受部811-1。控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為第二物體的第二光接受裝置81-2的特徵部位(作為一例,第二光接受裝置81-2上所配置的標記)的位置、以及第二光接受裝置81-2的特徵部位與第二光接受部811-2的位置關係,使第二光收發光學元件41-2移動(即,對位置變更裝置40A進行控制),以使得自第二光收發光學元件41-2經由光學構件20a而自成像光學系統10a射出的照射波束51入射至第二光接受部811-2。再者,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的第一光接受裝置81-1的特徵部位及第二光接受裝置81-2的特徵部位,使第一光收發光學元件41-1移動,以使得自第一光收發光學元件41-1經由光學構件20a而自成像光學系統10a射出的照射波束51入射至第一光接受部811-1,並且使第二光收發光學元件41-2移動,以使得自第二光收發光學元件41-2經由光學構件20a而自成像光學系統10a射出的照射波束51入射至第二光接受部811-2。
再者,即使在光照射裝置1A與第一光接受裝置81-1的位置關係及光照射裝置1A與第二光接受裝置81-2的位置關係中的至少一個位置關係發生變化的情況下,控制裝置1A藉由所述處理及控制,亦可持續進行自光照射裝置1A向第一光接受裝置81-1的光無線通信、以及自光照射裝置1A向第二光接受裝置81-2的光無線通信。再者,由於與上述說明重複,因此省略控制裝置1A的處理及控制的說明。
再者,光照射裝置1A、第一光接受裝置81-1以及第二光接受裝置81-2中的至少一個設置於所述可移動體,藉由所述可移動體移動,可使光照射裝置1A與第一光接受裝置81-1的位置關係和光照射裝置1A與第二光接受裝置81-2的位置關係中的至少一者變化。
再者,光無線通信系統100A亦可包括兩個以上的光照射裝置1。例如,在包括兩個光照射裝置1(稱為第一光照射裝置1A-1與第二光照射裝置1A-2)的情況下,可自第一光照射裝置1A-1向第一光接受裝置81-1進行光無線通信,並自第二光照射裝置1A-2向第二光接受裝置81-2進行光無線通信。再者,光無線通信系統100A亦可包括三個以上的光接受裝置81。該情況下,可自光照射裝置1A向三個以上的光接受裝置81分別進行光無線通信。再者,光照射裝置1A亦可具有三個以上的光產生裝置60A。再者,光無線通信系統100A亦可包括三個以上的光照射裝置1。
接下來,對光無線通信系統100A包括光照射裝置1以及多個光發送裝置82的情況的一例進行說明。作為一例,對光照射系統100A包括光照射裝置1A、作為物體(第一物體)的第一光發送裝置82-1、以及作為物體(第二物體)的第二光發送裝置82-2的情況進行說明。在光無線通信系統100A包括光照射裝置1A以及多個光發送裝置82的情況下,光照射裝置1A可根據成為光接受對象的作為物體的光發送裝置82的數量,與上述同樣地具有多個光產生裝置60A。該情況下,可視為光照射裝置1A具有多個光接受部。
例如,在光無線通信系統100A包括兩個光發送裝置82(第一光發送裝置82-1及第二光發送裝置82-2)的情況下,光照射裝置1A可經由成像光學系統10A、光學構件20A、第一光收發光學元件41A-1、及第一光纖61-1而由第一通信基板62A-1接受自第一光發送裝置82-1射出的用於與光照射裝置1A進行光無線通信的光(稱為第一入射波束52-1)。另外,光照射裝置1A亦可經由成像光學系統10A、光學構件20A、第二光收發光學元件41A-2、及第二光纖61-2而由第二通信基板62A-2接受自第二光發送裝置82-2射出的用於與光照射裝置1A進行光無線通信的光(稱為第二入射波束52-2)。
再者,第一入射波束52-1與第二入射波束52-2的光的條件可不同。例如,光的條件包括波長、頻率、相位及偏振狀態中的至少一個。再者,光照射裝置1A亦可利用共同的通信基板62A接受第一入射波束52-1及第二入射波束52-2。
再者,光照射裝置1A可為省略了用於照射照射波束51的結構的結構。例如,光收發光學元件41-1及光收發光學元件41-2中的至少一者亦可為所述光接受光學元件(即,光接受部)。
再者,位置變更裝置40A使第一光收發光學元件41-1與第二光收發光學元件41-2分別各別地沿與所述光軸111a交叉的方向移動。例如,位置變更裝置40A可包括使第一光收發光學元件41-1沿與光軸111a交叉的方向移動的驅動裝置、與使第二光收發光學元件41-2沿與光軸111a交叉的方向移動的驅動裝置。再者,位置變更裝置40A亦可使第一光收發光學元件41-1與第二光收發光學元件41-2一體地沿與所述光軸111a交叉的方向移動。
再者,第一光發送裝置82-1可包括第一光發送部821-1,第二光發送裝置82-2可包括第二光發送部821-2。
再者,在第一光發送裝置82-1與第二光發送裝置82-2上可分別設置有所述特徵部位。再者,第一光發送裝置82-1上所設置的特徵部位與第二光發送裝置82-2上所設置的特徵部位可為能夠辨識的。例如,第一光發送裝置82-1上所設置的特徵部位與第二光發送裝置82-2上所設置的特徵部位可為形狀互不相同的標記。該情況下,控制裝置50A可基於由攝像裝置30A獲取的圖像上的兩個光發送裝置82上所設置的各個特徵部位的辨識結果,來區別確定第一光發送裝置82-1上所設置的特徵部位的位置、與第二光發送裝置82-2上所設置的特徵部位的位置。再者,第一光發送裝置82-1的特徵部位與第一光發送裝置82-1的第一光發送部821-1的位置關係可為已知的。再者,第二光發送裝置82-2的特徵部位與第二光發送裝置82-2的第二光發送部821-2的位置關係可為已知的。
光無線通信系統100A可藉由經由光照射裝置1A所包括的成像光學系統10A、光學構件20A及第一光收發光學元件41-1而由第一通信基板62A-1接受自第一光發送裝置82-1的第一光發送部821-1射出的第一入射波束52-1,自第一光發送裝置82-1向光照射裝置1A進行光無線通信。另外,光無線通信系統100A可藉由經由光照射裝置1A所包括的成像光學系統10A、光學構件20A及第二光收發光學元件41-2而由第二通信基板62A-2接受自第二光發送裝置82-2的第二光發送部821-2射出的第二入射波束52-2,自第二光發送裝置82-2向光照射裝置1A進行光無線通信。即,在此一例中,光無線通信系統100A可自第一光發送裝置82-1與第二光發送裝置82-2對光照射裝置1A發送資訊。
控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為第一物體的第一光發送裝置82-1的特徵部位(作為一例,第一光發送裝置82-1上所配置的標記)的位置、以及第一光發送裝置82-1的特徵部位與第一光發送裝置82-1的第一光發送部821-1的位置關係,使第一光收發光學元件41-1移動,以使得自第一光發送部821-1射出的第一入射波束52-1入射至第一光收發光學元件41-1(第一通信基板62A-1)。控制裝置50A亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為第二物體的第二光發送裝置82-2的特徵部位(作為一例,第二光發送裝置82-2上所配置的標記)的位置、以及第二光發送裝置82-2的特徵部位與第二光發送裝置82-2的第二光發送部821-2的位置關係,使第二光收發光學元件41-2移動,以使得自第二光發送部821-2射出的第二入射波束52-2入射至第二光收發光學元件41-2(第二通信基板62A-2)。再者,控制裝置50A亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的第一光發送裝置82-1的特徵部位及第二光發送裝置82-2的特徵部位,使第一光收發光學元件41-1移動,以使得自第一光發送裝置82-1射出的入射波束52-1入射至第一光收發光學元件41-1(第一通信基板62A-1),並且使第二光收發光學元件41-2移動,以使得自第二光發送裝置82-2射出的入射波束52-2入射至第二光收發光學元件41-2(第二通信基板62A-2)。
再者,即使在光照射裝置1A與第一光發送裝置82-1的位置關係及光照射裝置1A與第二光發送裝置82-2的位置關係中的至少一個位置關係發生變化的情況下,控制裝置1A藉由所述處理及控制,亦可持續進行自第一光發送裝置82-1向光照射裝置1A的光無線通信、以及自第二光發送裝置82-2向光照射裝置1A的光無線通信。再者,由於與上述說明重複,因此省略控制裝置1A的處理及控制的說明。
再者,光照射裝置1A、第一光發送裝置82-1以及第二光發送裝置82-2中的至少一個設置於所述可移動體,藉由所述可移動體移動,可使光照射裝置1A與第一光發送裝置82-1的位置關係和光照射裝置1A與第二光發送裝置82-2的位置關係中的至少一者變化。
再者,光無線通信系統100A亦可包括兩個以上的光照射裝置1。例如,在包括兩個光照射裝置1的情況下,可自第一光發送裝置82-1向第一光照射裝置1A-1進行光無線通信,並自第二光發送裝置82-2向第二光照射裝置1A-2進行光無線通信。再者,光無線通信系統100A亦可包括三個以上的光發送裝置82。該情況下,可自三個以上的光發送裝置82分別向光照射裝置1進行光無線通信。再者,光照射裝置1A亦可具有三個以上的光產生裝置60A。再者,光無線通信系統100A亦可包括三個以上的光照射裝置1。
接下來,對光無線通信系統100A包括光照射裝置1以及多個光收發裝置82的情況的一例進行說明。
作為一例,對光照射系統100A包括光照射裝置1A、作為物體(第一物體)的第一光收發裝置83-1、以及作為物體(第二物體)的第二光收發裝置83-2的情況進行說明。在光無線通信系統100A包括光照射裝置1A以及多個光收發裝置83的情況下,光照射裝置1A可根據成為照射對象及光接受對象的作為物體的光收發裝置83的數量,與上述同樣地具有多個光產生裝置60A。該情況下,可視為光照射裝置1A具有多個光射出部以及多個光接受部。
例如,在光無線通信系統100A包括兩個光收發裝置83(第一光收發裝置83-1及第二光收發裝置83-2)的情況下,光照射裝置1A可將由第一通信基板62A-1生成的第一照射波束51-1自成像光學系統10A射出,且可經由成像光學系統10A而由第一光收發光學元件41A-1(第一通信基板62A-1)接受自第一光收發裝置83-1射出的用於與光照射裝置1A進行光無線通信的第一入射波束52-1。另外,光照射裝置1A亦可將由第二通信基板62A-2生成的第二照射波束51-2自成像光學系統10A射出,且可經由成像光學系統10A而由第二光收發光學元件41A-2(第二通信基板62A-2)接受自第二光收發裝置83-2射出的用於與光照射裝置1A進行光無線通信的第二入射波束52-2。
再者,第一照射波束51-1與第二照射波束51-2的光的條件可不同。另外,第二入射波束52-1與第二入射波束52-2的光的條件可不同。另外,第一照射波束51-1與第一入射波束52-1的光的條件可相同。另外,第二照射波束51-2與第二入射波束52-2的光的條件可相同。例如,光的條件包括波長、頻率、相位及偏振狀態中的至少一個。再者,光照射裝置1A亦可利用共同的通信基板62A生成第一照射波束51-1及第二照射波束51-2。另外,光照射裝置1A亦可利用共同的通信基板62A接受第一入射波束52-1及第二入射波束52-2。
再者,位置變更裝置40A使第一光收發光學元件41A-1與第二光收發光學元件41A-2分別各別地沿與所述光軸111a交叉的方向移動。例如,位置變更裝置40A可包括使第一光收發光學元件41A-1沿與光軸111a交叉的方向移動的驅動裝置、與使第二光收發光學元件41A-2沿與光軸111a交叉的方向移動的驅動裝置。再者,位置變更裝置40A亦可使第一光收發光學元件41A-1與第二光收發光學元件41A-2一體地沿與所述光軸111a交叉的方向移動。
再者,第一光收發裝置83-1可包括第一光接受部831-1與第一光發送部832-1中的至少一者,第二光收發裝置83-2可包括第二光接受部831-2與第二光發送部832-2中的至少一者。
再者,在第一光收發裝置83-1與第二光收發裝置83-2上分別設置有所述特徵部位。再者,第一光收發裝置83-1上所設置的特徵部位與第二光收發裝置83-2上所設置的特徵部位可為能夠辨識的。例如,第一光收發裝置83-1上所設置的特徵部位與第二光收發裝置83-2上所設置的特徵部位可為形狀互不相同的標記。該情況下,控制裝置50A可基於由攝像裝置30A獲取的圖像上的兩個光收發裝置83上所設置的各個特徵部位的辨識結果,來區別確定第一光收發裝置83-1上所設置的特徵部位的位置、與第二光收發裝置83-2上所設置的特徵部位的位置。
再者,第一光收發裝置83-1的特徵部位與第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1及第一光發送部832-1中的至少一者的位置關係可為已知的。再者,第二光收發裝置83-2的特徵部位與第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2及第二光發送部832-2中的至少一者的位置關係可為已知的。
光照射系統100A可藉由將自光照射裝置1A所包括的第一光收發光學元件41A-1經由光學構件20A及成像光學系統10A而射出的第一照射波束51-1照射至第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1,並經由光照射裝置1A所包括的成像光學系統10A、光學構件20A及第一光收發光學元件41A-1而由第一通信基板62A-1接受來自第一光收發裝置83-1的第一光發送部832-1的第一入射波束52-1,而在光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1之間進行光無線通信。
另外,光照射系統100A可藉由將自光照射裝置1A所包括的第二光收發光學元件41A-2經由光學構件20A及成像光學系統10A而射出的第二照射波束51-2照射至第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2,並經由光照射裝置1A所包括的成像光學系統10A、光學構件20A及第二光收發光學元件41A-2而由第二通信基板62A-2接受來自第二光收發裝置83-2的第二光發送部832-2的第二入射波束52-2,而在光照射裝置1A與第二光收發裝置83-2之間進行光無線通信。即,在此一例中,光無線通信系統100A可在光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1之間相互收發資訊,亦可在光照射裝置1A與第二光收發裝置83-2之間相互收發資訊。
例如,在第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1與第一光發送部832-1鄰接或接近地配置的情況下,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的第一光收發裝置83-1的特徵部位(作為一例,第一光收發裝置83-1上所配置的標記)的位置、以及第一光收發裝置83-1的特徵部位與第一光接受部831-1的位置關係,使第一光收發光學元件41A-1移動,以使得自第一光收發光學元件41A-1經由光學構件20A而自成像光學系統10A射出的第一照射波束51-1入射至第一光接受部831-1。此處,來自第一光發送部832-1的第一照射波束51不會與距第一光發送部832-1的距離對應地變少而是發生擴散,因此成為帶有擴展的光。因此,即使在控制裝置50A使第一光收發光學元件41A-1移動以使得第一照射波束51-1入射至第一光接受部831-1的情況下,來自第一光發送部832-1的第一入射波束52-1亦入射至成像光學系統10A,並經過光學構件20A而入射至移動後的第一光收發光學元件41A-1(即,入射至第一通信基板62A-1)。
再者,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的作為物體的第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置、以及第一光收發裝置83-1的特徵部位與第一光收發裝置83-1的第一光發送部832-1的位置關係,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自第一光發送部832-1的第一入射波束52-1入射至第一光收發光學元件41A-1。
再者,在光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1的位置關係發生變化的情況下,與所述處理及控制同樣地,控制裝置50A可以規定的框速率利用攝像裝置30A進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置,並對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的第一照射波束51-1入射至第一光接受部831-1(或者以使得來自第一光發送部832-1的第一入射波束52-1入射至第一光收發光學元件41A-1)。
再者,控制裝置50A可針對以規定的框速率獲取的各個圖像,藉由所述圖像處理來確定第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置,藉此檢測圖像上的第一光收發裝置83-1的該特徵部位的位移。而且,控制裝置50A可基於圖像上的該特徵部位的位移,對位置變更裝置40A進行控制,以使得來自光照射裝置1A的第一照射波束51-1入射至第一光接受部831-1(或者以使得來自第一光發送部832-1的第一入射波束52-1入射至第一光收發光學元件41A-1)。藉由以上的由控制裝置50A進行的處理及控制,即使光照射裝置1A及第一光收發裝置83-1的位置關係發生變化,光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1亦可持續進行雙向的光無線通信。
再者,如上所述,第一光收發光學系統元件41A-1可被分割為光發送光學元件(該情況下,可稱為第一光發送光學元件)與光接受光學元件(該情況下,可稱為第一光接受光學元件)。如上所述,位置變更裝置40A可包括使光發送光學元件移動的驅動裝置、以及使光接受光學元件移動的驅動裝置。該情況下,控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置、以及第一光收發裝置83-1的特徵部位與第一光接受部831-1的位置關係,使光發送光學元件移動,以使得自光發送光學元件經由光學構件20A而自成像光學系統10A射出的第一照射波束51-1入射至第一光接受部831-1。控制裝置50A可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30A獲取的圖像上的第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置、以及第一光收發裝置83-1的特徵部位與第一光發送部832-1的位置關係,使光接受光學元件移動,以使得來自第一光發送部832-1的第一入射波束52-1經由成像光學系統10A及光學構件20A而入射至光接受光學元件。藉由以上的控制裝置50A的處理及控制,即使在第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1與第一光發送部832-1未鄰接或接近地配置的情況下,光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1亦可進行雙向的光無線通信。
再者,在光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1的位置關係發生變化的情況下,控制裝置50A可以規定的框速率利用攝像裝置30A進行拍攝,針對所獲取的各個圖像,藉由所述圖像處理來確定第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置,藉此檢測圖像上的該特徵部位的位移。而且,控制裝置50A可基於圖像上的該特徵部位的位移,使光發送光學元件移動,以使得自成像光學系統10A射出的第一照射波束51-1入射至第一光接受部832-1,且可使光接受光學元件移動,以使得來自第一光發送部832-1的第一入射波束52-1經由成像光學系統10A入射至光接受光學元件。藉由以上的由控制裝置50A進行的處理及控制,即使光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1的位置關係發生變化,光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1亦可持續進行雙向的光無線通信。
再者,光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1中的至少一者設置於所述可移動體,藉由該可移動體移動,可使光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1的位置關係發生變化。
再者,光照射裝置1A與第二光收發裝置83-2進行光無線通信時的控制裝置50A的處理及控制和所述光照射裝置1A與第一光收發裝置83-1進行光無線通信時的控制裝置50A的處理及控制相同(即,將上述說明中的控制裝置50A的控制對象自第一光收發光學元件41A-1置換為第二光收發光學元件41A-2、將第一光收發裝置83-1置換為第二光收發裝置83-2時的處理及控制),因此省略說明。
再者,光無線通信系統100A亦可包括兩個以上的光照射裝置1。例如,在包括兩個光照射裝置1的情況下,可在作為第一個光照射裝置的第一光照射裝置1A-1與第一光收發裝置83-1之間進行光無線通信,且在作為第二個光照射裝置的第二光照射裝置1A-2與第二光收發裝置83-2之間進行光無線通信。再者,光無線通信系統100A亦可包括三個以上的光收發裝置83。該情況下,可在三個以上的光收發裝置83的各者與光照射裝置1A之間進行光無線通信。再者,光照射裝置1A亦可具有三個以上的光產生裝置60A。再者,光無線通信系統100A亦可包括三個以上的光照射裝置1。
如上所述,根據本實施形態,光照射裝置1藉由包括成像光學系統10、光學構件20、攝像裝置30、位置變更裝置40以及控制裝置50,對物體照射來自光產生裝置60的照射波束51。光照射裝置1藉由包括光學構件20,將經由成像光學系統10而入射的光朝向成像光學系統10的像面210射出,並且將經由與像面210共軛的共軛面220而入射的來自光產生裝置60的照射波束51朝向成像光學系統10射出。光照射裝置1藉由包括攝像裝置30,對由成像光學系統10形成於像面210的物體的像的至少一部分進行拍攝。光照射裝置1藉由包括位置變更裝置40,而變更來自光產生裝置60的照射波束51在共軛面220上的位置,以變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。光照射裝置1藉由包括控制裝置50,基於攝像裝置30的攝像結果對位置變更裝置40進行控制,以將自成像光學系統10射出的照射波束51照射至物體的至少一部分。
因此,藉由本實施形態,可向與物體的位置對應的位置照射照射波束51。
另外,根據所述實施形態,成像光學系統10在共軛面220側為遠心。因此,藉由本實施形態,不需要調整自光收發光學元件41射出的照射波束51的角度,可容易地對光收發光學元件41進行控制。
另外,根據所述實施形態,成像光學系統10的最大視角為170°以上。因此,光照射裝置1可對大範圍照射照射波束51。
另外,根據所述實施形態,成像光學系統10在像面210形成物體的縮小像。即,光照射裝置1可相對於光收發光學元件41能夠移動的範圍,針對與成像光學系統10的放大倍率對應的視角進行光發送及光接受。因此,光照射裝置1可以大視角進行光接受,且可以大視角進行光發送。另外,亦能夠相對於光收發光學元件41的移動距離而言增大光發送方向的變化量。因此,可高速地進行光發送方向的變更。再者,即使向光照射裝置1入射的光的入射方向大幅變更,亦可減小光收發光學元件41的移動距離。因此,即使入射方向在短時間內大幅變化,亦容易追隨其變化。
另外,根據所述實施形態,控制裝置50基於根據攝像裝置30所拍攝的攝像結果而檢測出的物體的特徵部位,對位置變更裝置40進行控制。因此,即使在物體移動的情況下,光照射裝置1亦可容易地進行追蹤。
另外,根據所述實施形態,攝像裝置30具有多個畫素。攝像裝置30藉由具有多個畫素,可精度良好地掌握物體的位置。
另外,根據所述實施形態,光照射裝置1藉由包括光射出部(光收發光學元件41),對光學構件20射出照射波束51,且藉由包括位置變更裝置40,使光射出部沿與成像光學系統10的光射出部側的光軸111交叉的方向移動。即,光照射裝置1藉由使光收發光學元件41的位置移動,而變更照射波束51的照射位置。因此,藉由本實施形態,光照射裝置1可容易地變更照射波束51的照射位置,從而可容易地追蹤物體。
另外,根據所述實施形態,所謂光接受裝置81的光接受部831,是被光照射裝置1照射照射波束51的物體的一例。即,照射波束51照射至光接受部831。因此,光照射裝置1可與光接受裝置81進行光無線通信。
另外,根據所述實施形態,光照射裝置1藉由包括光接受部120,經由光學構件20來接受自作為物體的光發送裝置82的光射出部(光發送部)射出並入射至成像光學系統10的入射波束52。因此,光照射裝置1可容易地與光發送裝置82進行光無線通信。
另外,根據所述實施形態,光接受部120經由共軛面220來接受入射波束52。因此,藉由本實施形態,藉由使光接受部120移動至由攝像裝置30進行拍攝的位置,可使光接受部120的位置與入射波束52的入射位置一致。
另外,根據所述實施形態,入射波束52是用於在光照射裝置1與光發送裝置82之間進行光無線通信的光束。因此,藉由本實施形態,光照射裝置1可在其與光發送裝置82之間進行光無線通信。
另外,根據所述實施形態,光發送裝置82為包括光接受部831的光收發裝置83的一例,入射波束52自光收發裝置83射出,照射波束51照射至光接受部831。入射波束52與照射波束51分別是用於與光收發裝置83進行光無線通信的光束。因此,藉由本實施形態,光照射裝置1可與光發送裝置82進行光無線通信。
另外,根據所述實施形態,由成像光學系統10在像面210形成與第一物體不同的第二物體的至少一部分的像,攝像裝置30對第一物體的至少一部分的像以及第二物體的至少一部分的像進行拍攝。即,攝像裝置30對兩個物體的像進行拍攝。
光照射裝置1基於所拍攝的第一物體的位置向第一物體射出第一照射波束,且基於所拍攝的第二物體的位置向第二物體射出第二照射波束。因此,光照射裝置1可對多個光接受裝置81同時照射照射波束51。
另外,根據所述實施形態,所謂第一物體為第一光接受裝置81-1的至少一部分,所謂第二物體為第二光接受裝置81-2的至少一部分。第一照射波束51-1照射至第一光接受裝置81-1的光接受部(第一光接受部811-1),第二照射波束51-2照射至第二光接受裝置81-2的光接受部(第二光接受部811-2)。因此,光照射裝置1可對多個光接受裝置81同時照射照射波束51。
另外,根據所述實施形態,光照射裝置1藉由更包括光接受部,經由光學構件20來接受第一入射波束52-1以及第二入射波束52-2。因此,光照射裝置1可同時接受自多個光發送裝置82照射的入射波束52。
另外,根據所述實施形態,第一光發送裝置82-1亦可為包括光接受部831-1的第一光收發裝置83-1,第二光發送裝置82-2亦可為包括光接受部831-2的第二光收發裝置83-2。因此,藉由本實施形態,光照射裝置1可在其與多個光收發裝置83之間進行光無線通信。
另外,根據所述實施形態,光無線通信系統100A中,光照射裝置1與光接受裝置81藉由由光接受裝置81的光接受部811接受來自光照射裝置1的照射波束51而進行光無線通信。因此,藉由本實施形態,在光無線通信系統100A中,光照射裝置1可對光接受裝置81發送資訊。
另外,根據所述實施形態,光無線通信系統100A中,光發送裝置82與光照射裝置1藉由由光照射裝置1的光接受部接受來自光發送裝置82的入射波束52而進行光無線通信。因此,藉由本實施形態,在光無線通信系統100A中,光照射裝置1可接收來自光發送裝置82的資訊。
另外,根據所述實施形態,光無線通信系統100A中,光照射裝置1與光收發裝置83藉由自光照射裝置1對光收發裝置83的光接受部831照射照射波束51,並由光照射裝置1的光接受部接受來自光收發裝置83的入射波束52,而進行光無線通信。因此,藉由本實施形態,在光無線通信系統100A中,光照射裝置1可在其與光收發裝置83之間相互收發資訊。
另外,根據所述實施形態,光無線通信系統100A利用第一光接受裝置81-1的光接受部(第一光接受部811-1)接受來自光照射裝置1的第一照射波束51-1,並利用第二光接受裝置81-2的光接受部(第二光接受部811-2)接受第二照射波束51-2。因此,藉由本實施形態,光無線通信系統100A可自光照射裝置1對多個光接受裝置81發送資訊。
另外,根據所述實施形態,光照射裝置1的光接受部藉由接受來自第一光發送裝置82-1的第一入射波束52-1以及來自第二光發送裝置82-2的第二入射波束52-2,與第一光發送裝置82-1及第二光發送裝置82-2進行光無線通信。因此,藉由本實施形態,光照射裝置1可同時接收自多個光發送裝置82發送的資訊。
另外,根據所述實施形態,光照射裝置1對第一光收發裝置83-1的光接受部(第一光接受部831-1)照射第一照射波束51-1,且對第二光收發裝置83-2的光接受部(第二光接受部831-2)照射第二照射波束51-2。因此,藉由本實施形態,光照射裝置1可對多個光收發裝置83同時發送資訊。
再者,在本實施形態中,照射波束51及入射波束52中的至少一者的光並不限於用於進行光無線通信的光。例如,照射波束51及入射波束52中的至少一者的光亦可為用於進行光無線供電的光。用於進行光無線供電的光的波長可為紅外波長帶,亦可為紫外波長帶,亦可為可見光線的波長帶。用於進行光無線供電的光的功率可為數瓦,亦可為數十瓦,亦可為數千瓦。
作為一例,在將照射波束51設為用於進行光無線供電的光的情況下,光照射裝置1A可藉由所述控制裝置50的處理及控制,對作為光無線供電對象的裝置(例如,光照射裝置1B、光接受裝置82及光收發裝置83中的至少一個裝置)照射照射波束51,藉此對該裝置供電。再者,亦可將光照射裝置1A稱為電源裝置。
[第二實施形態]
圖8是示意性地表示第二實施形態的光照射裝置的概略結構圖。參照該圖,對第二實施形態的光照射裝置1C進行說明。光照射裝置1C在包括光學系統70的方面,與光照射裝置1不同。另外,光照射裝置1C在包括位置變更裝置40C來代替位置變更裝置40的方面,與光照射裝置1不同。再者,在光照射裝置1C上可設置所述特徵部位。再者,光照射裝置1C可設置於所述可移動體。再者,在光照射裝置1C的說明中,針對與光照射裝置1相同的結構,有時藉由附註相同的符號而省略說明。再者,圖8省略了控制裝置50、光產生裝置6的一部分(光纖61、通信基板62)的圖示。
光照射系統100在本實施形態中可進行光無線通信。
光學系統70可設置於光收發光學元件41與光學構件20之間。藉由設置光學系統70,如圖8所示,作為共軛面220而形成第一共軛面221以及第二共軛面222。
作為一例,第一共軛面221可形成於與所述共軛面220相同的位置,亦可形成於與所述共軛面220不同的位置。第二共軛面222形成於光收發光學元件41與光學系統70之間,且為與第一共軛面221共軛的面。位置變更裝置40C藉由使光收發光學元件41移動,而變更來自光產生裝置60的照射波束51在第二共軛面222上的位置。再者,亦可謂第二共軛面222形成於位置變更裝置40C與光學系統70之間。
來自光收發光學元件41(光產生裝置60)的照射波束51經由第二共軛面222而入射至光學系統70。而且,自光學系統70射出的照射波束51經由第一共軛面221而入射至光學構件20。再者,亦可謂來自光收發光學元件41的照射波束51經由共軛面220而入射至光學構件20。
位置變更裝置40C可藉由變更光收發光學元件41在x-z平面上的位置,而變更照射波束51在第二共軛面222上的位置。再者,由於第二共軛面222為共軛面220,因此亦可謂位置變更裝置40C變更照射波束51在共軛面220上的位置。位置變更裝置40C亦可變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。具體而言,位置變更裝置40C亦可為用於變更來自光收發光學元件41的照射波束51在第二共軛面222上的位置的驅動裝置。位置變更裝置40可藉由變更來自光收發光學元件41的照射波束51在第二共軛面222上的位置,而變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。
再者,若來自光收發光學元件41的照射波束51在第二共軛面222上的位置改變,則照射波束51經由光學系統70及光學構件20而入射至成像光學系統10的入射位置改變。隨著照射波束51自光學構件20側向成像光學系統10的入射位置改變,自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置改變。再者,亦可謂位置變更裝置40C藉由變更來自光收發光學元件41的照射波束51在第二共軛面222上的位置,而變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射方向。
位置變更裝置40C與位置變更裝置40同樣地,可為使光照射裝置1C的光收發光學元件41移動的驅動裝置。位置變更裝置40C亦可為使光產生裝置60移動的驅動裝置。位置變更裝置40C可為使光收發光學元件41相對於光學系統70、光學構件20、成像光學系統10、攝像裝置30移動的驅動裝置。位置變更裝置40C可為能夠移動光收發光學元件41的線性馬達或步進馬達等周知的驅動裝置。再者,位置變更裝置40亦可為使光學系統70、光學構件20、成像光學系統10及攝像裝置30相對於光收發光學元件41移動的驅動裝置。
此處,亦可將成像光學系統10的光軸111中的自光學構件20至第二共軛面222(共軛面220)稱為光軸111c,將自光學構件20至像面210稱為光軸111b。再者,亦可將光軸111c稱為成像光學系統10的第二共軛面222側(即,共軛面220側)的光軸。另外,亦可將光軸111b稱為成像光學系統10的像面210側的光軸。該情況下,亦可謂位置變更裝置40C使光收發光學元件41沿與光軸111c交叉的方向移動。另外,亦可謂位置變更裝置40C使光收發光學元件41沿與光軸111c正交的方向移動。亦可謂位置變更裝置40C使光收發光學元件41於與光軸111c交叉的平面內移動。位置變更裝置40C可藉由使光收發光學元件41如上所述般移動,而變更來自光收發光學元件41的照射波束51在第二共軛面222上的位置。再者,如上所述,光收發光學元件41可視為光射出部,因此亦可將光軸111c稱為成像光學系統10的光射出部側的光軸。另外,如上所述,光收發光學元件41可視為光接受部,因此亦可將光軸111c稱為成像光學系統10的光接受部側的光軸。再者,如上所述,光收發光學元件41可視為光收發部,因此亦可將光軸111c稱為成像光學系統10的光收發部側的光軸。
位置變更裝置40C例如可藉由使光收發光學元件41沿箭頭410的方向移動,而使照射波束51的照射位置沿箭頭410C的方向移動。
另外,位置變更裝置40C變更自作為光無線通信對方的光照射裝置1C或所述光發送裝置82射出的入射波束51的光接受位置。再者,光接受位置亦可謂是來自作為光無線通信對方的光照射裝置1C或光發送裝置82的入射波束52向成像光學系統10入射的位置。另外,光接受位置亦可謂是與光軸111c正交的方向上的光收發光學元件41的位置。例如,位置變更裝置40C藉由如上所述般使光收發光學元件41沿與光軸111c交叉的方向移動,而變更照射波束51的光接受位置。再者,位置變更裝置40C當使光收發光學元件41沿與光軸111c交叉的方向移動時,自成像光學系統10至光收發光學元件41的入射波束52的光路改變。藉由自成像光學系統10至光收發光學元件41的光路改變,入射波束52的光接受位置改變。位置變更裝置40亦可藉由使光收發光學元件41如上所述般移動,而變更入射波束52的光接受位置。再者,位置變更裝置40C亦可藉由使光產生裝置60整體如上所述般移動,而變更入射波束52的光接受位置。再者,亦可謂位置變更裝置40C藉由使光收發光學元件41如上所述般移動,而變更入射波束52的光接受方向。
光學系統70針對光收發光學元件41側及光學構件20側中的至少一者而言可為遠心。例如,當光學系統70在光收發光學元件41側及光學構件20側中的任一者中均為遠心時,可容易地使光收發光學元件41在x-z平面上的位置與作為照射對象的物體的至少一部分對位。再者,亦可將光學系統70的光收發光學元件41側稱為光學系統70的位置變更裝置40C側。再者,亦可將光學系統70的光收發光學元件41側稱為光學系統70的第二共軛面222側。再者,亦可將光學系統70的光學構件20側稱為光學系統70的第一共軛面221側。
如圖8所示,設置於第一共軛面221與第二共軛面222之間的光學系統70可為放大光學系統。在光學系統70為放大光學系統的情況下,光學系統70形成將第一共軛面221以規定的倍率放大後的第二共軛面222。
在光學系統70為放大光學系統的情況下,光照射裝置1C的控制裝置50只要對光收發光學元件41進行定位,以使得在以規定的倍率放大的第二共軛面222上照射波束51的入射位置成為所期望的入射位置(即,在成像光學系統10中射出的照射波束51向物體的照射位置為能夠進行光通信的所期望的照射位置)即可。因此,光照射裝置40C的控制裝置50(位置變更裝置40C)可更精密地控制向物體的照射位置。換言之,亦可將位置變更裝置40C變更為定位誤差更大而廉價的驅動裝置。換言之,亦可將控制裝置50變更為控制誤差更大而廉價的控制裝置。
另外,在光學系統70為放大光學系統的情況下,可在x-z平面上(例如,在與成像光學系統10的光軸111c交叉的平面上)確保更廣的空間,因此在與y軸方向正交的平面上,可確保用於設置光收發光學元件41或位置變更裝置40C的設置空間。
再者,光學系統70並不限於放大光學系統,亦可為縮小光學系統,亦可為等倍光學系統。
此處,在光照射裝置1不包括光學系統70的情況下,在光學構件20的共軛面220附近,有時無法確保位置變更裝置40配備用於使光收發光學元件41移動的機構所需的空間。
如上所述,根據本實施形態,更包括光學系統70,藉此可使光收發光學元件41或位置變更裝置40C的配置位置自光學構件20遠離。因此,可確保用於設置光接受光學元件41或位置變更裝置40C的空間。
再者,光照射裝置1C的控制裝置50與第一實施形態的光照射裝置1的控制裝置50同樣地,可基於攝像裝置30對物體的至少一部分的攝像結果,對位置變更裝置40C進行控制(即,使光收發光學元件41移動),以與作為對方的光照射裝置1C進行光無線通信。
再者,光照射裝置1C的控制裝置50與第一實施形態的光照射裝置1的控制裝置50同樣地,亦可基於攝像裝置30對物體的至少一部分的攝像結果,對位置變更裝置40C進行控制,以與作為對方的第一實施形態的光照射裝置1進行光無線通信。
再者,並不限於作為物體的其他光照射裝置1C,光照射裝置1C亦能夠與作為物體的所述光接受裝置81、所述光發送裝置82、或所述光收發裝置83進行光無線通信。該情況下,光照射裝置1C的控制裝置50亦可藉由執行與第一實施形態的光照射裝置1的控制裝置50相同的處理及控制,而與光接受裝置81、光發送裝置82或光收發裝置83進行光無線通信。作為一例,在與光接受裝置83進行光無線通信的情況下,光照射裝置1C的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30獲取的圖像上的光接受裝置81的特徵部位(作為一例,光接受裝置81上所配置的標記)的位置、以及光接受裝置81的特徵部位與光接受裝置81的光接受部811的位置關係,對位置變更裝置40C進行控制(即,使光收發光學元件41移動),以使得來自光照射裝置1C的照射波束51入射至光接受部811。再者,由於與第一實施形態的說明重複,因此省略光照射裝置1C的控制裝置50的處理及控制的說明。
再者,亦可使用光照射裝置1C來代替第一實施形態的光無線通信系統100A的光照射裝置1A,在光照射裝置1C與分別為零個或一個以上的光接受裝置81、光發送裝置82及光收發裝置83之間進行光無線通信。再者,由於與第一實施形態的說明重複,因此省略該情況下的光照射裝置1C的控制裝置50的處理及控制的說明。
再者,與第一實施形態同樣地,亦可實施攝像裝置30的校準與光收發光學元件41的校準中的至少一者。
再者,在本實施形態中,照射波束51及入射波束52中的至少一者的光並不限於用於進行光無線通信的光。例如,照射波束51及入射波束52中的至少一者的光亦可為用於進行光無線供電的光。用於進行光無線供電的光的波長可為紅外波長帶,亦可為紫外波長帶,亦可為可見光線的波長帶。用於進行光無線供電的光的功率可為數瓦,亦可為數十瓦,亦可為數千瓦。
作為一例,在將照射波束51設為用於進行光無線供電的光的情況下,光照射裝置1C可藉由所述控制裝置50的處理及控制,對作為光無線供電對象的裝置(例如,光照射裝置1C、光接受裝置82及光收發裝置83中的至少一個裝置)照射照射波束51,藉此對該裝置供電。再者,亦可將光照射裝置1C稱為電源裝置。
[第三實施形態]
圖9是示意性地表示第三實施形態的光照射裝置的概略結構圖。參照該圖,對第三實施形態的光照射裝置1D進行說明。光照射裝置1D在包括位置變更裝置40D來代替位置變更裝置40的方面,與光照射裝置1不同。另外,光照射裝置1D在包括光發送光學元件41D來代替光收發光學元件41的方面,與光照射裝置1不同。另外,光照射裝置1D在包括攝像裝置30D來代替攝像裝置30的方面,與光照射裝置1不同。另外,光照射裝置1D在包括聚光光學系統71及準直透鏡73的方面,與光照射裝置1不同。再者,在光照射裝置1D上可設置所述特徵部位。再者,光照射裝置1D可設置於所述可移動體。再者,在光照射裝置1D的說明中,針對與光照射裝置1相同的結構,有時藉由附註相同的符號而省略說明。再者,在圖9中,省略了控制裝置50的圖示。
光照射裝置1D在本實施形態中可進行光無線通信。
在所述實施形態中,位置變更裝置40或位置變更裝置40C藉由使光收發光學元件41在x-z平面上(例如,在與成像光學系統10的共軛面側的光軸111a或光軸111c交叉的平面上)移動,而變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。然而,在平面上移動的機構會導致裝置的大型化,因此在本實施形態中,目的在於藉由消除在平面上移動的機構而加以小型化。
光發送光學元件41D可包括將由通信基板62生成的照射波束51朝向後述的準直透鏡73射出的光纖。再者,光發送光學元件41D除了包括光纖以外,亦可包括已有的光學構件。再者,光發送光學元件41D只要可將來自通信基板62的照射波束51朝向準直透鏡73射出,則亦可由已有的至少一個光學構件構成。再者,光發送光學元件41D例如可包括所述光纖61-1與菲涅耳透鏡42-1。
位置變更裝置40D至少包括入射角變更構件72。位置變更裝置40D變更來自光發送光學元件41D(準直透鏡73)的照射波束51在共軛面220上的位置。再者,位置變更裝置40D除了包括入射角變更構件72以外,亦可包括至少一個已有的光學構件。再者,位置變更裝置40D亦可為能夠變更來自光發送光學元件41D的照射波束51在共軛面220上的位置的其他已有的裝置。
聚光光學系統71配置於光發送光學元件41D與光學構件20之間的光路上。聚光光學系統71將自光發送光學元件41D射出的照射波束51聚光。具體而言,照射波束51聚光於共軛面220。所謂聚光於共軛面220,廣泛包括聚光於共軛面的附近。
再者,聚光光學系統71可配置於成像光學系統10的共軛面220或該共軛面220的附近。例如,如圖9所示,聚光光學系統71的光學構件20側的光射出端711可配置成沿著自光學構件20分離的方向(y軸正方向)自共軛面220稍微分離。再者,聚光光學系統71例如可為fθ透鏡。該情況下,fθ透鏡可為包括至少一個光學構件的光學系統。再者,聚光光學系統71亦可不為fθ透鏡,且亦可為其他投影特性。例如,聚光光學系統71亦可為具有等立體角投影特性或正射投影特性的光學系統。
準直透鏡73將自光收發光學元件41D射出的照射波束51(擴散光)轉換為平行光。再者,準直透鏡73可為一個透鏡,亦可包括多個透鏡。再者,準直透鏡73亦可包括至少一個透鏡以及其他光學構件。
入射角變更構件72藉由將自準直透鏡73射出的照射波束51(即,來自光收發光學元件41D的照射波束51)以任意的角度反射,而使其以任意的入射角向聚光光學系統71入射。入射角變更構件72能夠變更所入射的照射波束51的反射角(即,自入射角變更構件72的射出角)。入射角變更構件72包括反射元件,可藉由變更該反射元件的傾角,而變更所入射的照射波束51的反射角(自入射角變更構件72的射出角)。入射角變更構件72例如可為具有經二維排列的多個反射元件且各反射元件的傾角能夠變更的反射鏡陣列等空間光調變器(Spatial Light Modulator)。該情況下,入射角變更構件72可為作為空間光調變器的數位反射鏡器件(Digital Mirror Device,DMD)。入射角變更構件72並不限於反射型,亦可為已有的透射型的空間光調變器。再者,入射角變更構件72並不限於空間光調變器,亦可為檢流計反射鏡(galvanometer mirror)(亦可稱為檢流計掃描器),亦可為多邊形反射鏡(polygon mirror)(亦可稱為多邊形掃描器)。
藉由利用入射角變更構件72變更照射波束51的反射角(例如,入射角變更構件72的反射元件的傾角),而變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角。聚光光學系統71使所入射的照射波束51朝向共軛面220聚光。此處,例如在聚光光學系統71為fθ透鏡的情況下,根據所入射的照射波束51的入射角而共軛面220上的聚光位置發生變化。因此,入射角變更構件72藉由變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角,而變更共軛面220上的照射波束51的位置。再者,如上所述,藉由變更共軛面220上的照射波束51的位置,可變更經由光學構件20而自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。即,位置變更裝置40D藉由變更入射角變更構件72上的照射波束51的反射角(例如,入射角變更構件72的反射元件的傾角),而可變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。因此,位置變更裝置40D可變更來自光發送光學元件41D(光產生裝置6)的照射波束51在共軛面220上的位置,以變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置。
再者,如上所述,聚光光學系統71因有助於照射波束51在共軛面220上的位置的變更,而可視為位置變更裝置40D的一部分。另外,準直透鏡73因有助於照射波束51在共軛面220上的位置的變更,而可視為位置變更裝置40D的一部分。因此,可視為位置變更裝置40D除了包括入射角變更構件72以外,亦包括聚光光學系統71及準直透鏡73中的至少一者。
再者,準直透鏡73因有助於照射波束51向聚光光學系統73的入射角的變更,而可視為入射角變更構件72的一部分。因此,可視為入射角變更構件72包括準直透鏡73。
再者,聚光光學系統71的光射出端711可配置於共軛面220上,亦可配置於較共軛面220稍靠光學構件20側(y軸負方向側)處。即使在聚光光學系統71的光射出端711配置於共軛面220上或者光射出端711配置於較共軛面220稍靠光學構件20側處的情況下,亦可視為自聚光光學系統71射出的照射波束51經由共軛面220而向光學構件20入射。因此,即使在聚光光學系統71的光射出端711配置於共軛面220上或者該光射出端711配置於較共軛面220稍靠光學構件20側處的情況下,亦可視為入射角變更構件72藉由變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角,而變更共軛面220上的照射波束51的位置。
攝像裝置30D配置於像面210的附近。攝像裝置30D既可對像面210上所形成的物體(例如,作為對方的光收發裝置83)的至少一部分的像進行拍攝,亦可接受來自物體(例如,作為對方的光收發裝置83)的入射波束52(對該入射波束52進行光電轉換)。攝像裝置30D可包括攝像元件32,所述攝像元件32具有排列於攝像面的多個畫素。設置於攝像元件32的多個畫素中的至少一部分畫素分別可為能夠接受用於使物體的至少一部分的像成像的光、且能夠接受來自物體的入射波束52的光接受元件。再者,該情況下,設置於攝像元件32的多個畫素中能夠接受用於使物體的至少一部分的像成像的光以及來自物體的入射波束52的畫素(光接受元件)因能夠接受用於使物體的至少一部分的像成像的光而亦可稱為攝像用畫素,且因能夠接受來自物體的入射波束52而亦可稱為光接受用畫素。再者,該情況下,能夠接受來自物體的入射波束52的畫素(光接受用畫素)接受經由像面210而入射的入射波束51。再者,該情況下,攝像裝置30D因接受入射波束52而亦可稱為光接受部。再者,亦可將攝像裝置30D的攝像元件32的能夠接受來自物體的入射波束52的畫素(光接受用畫素)稱為光接受部。
例如,攝像元件32可為RGB感測器。該情況下,攝像裝置30D可藉由用於辨識由作為攝像元件32的RGB感測器接受的用於使物體的至少一部分的像成像的光以及來自物體的入射波束52的協定及演算法,對形成於像面210的物體的至少一部分的像進行拍攝,且接受自物體經由像面210而入射的入射波束52。該情況下,能夠接受紅色波長帶的光的R畫素、能夠接受綠色波長帶的光的G畫素、能夠接受藍色波長帶的光的B畫素中的至少一種畫素可為能夠接受用於使物體的至少一部分的像成像的光以及來自物體的入射波束52的光接受元件。例如,在R畫素為能夠接受用於使物體的至少一部分的像成像的光與來自物體的入射波束52的光接受元件的情況下,G畫素及B畫素可為無法接受來自物體的入射波束52、且能夠接受用於使物體的至少一部分的像成像的光。該情況下,入射波束52使用紅色波長帶中至少一部分波段的光束。
再者,控制裝置50可基於攝像裝置30D(攝像元件32)中的光接受結果,藉由用於辨識用於使物體的至少一部分的像成像的光以及來自物體的入射波束52的協定及演算法,來辨識形成於像面210的物體的至少一部分的像的攝像結果與來自物體的入射波束52的光接受結果。攝像元件32亦可不為RGB感測器。排列於攝像元件32的多個畫素分別可為能夠接受自可見光線至兆赫波的波長帶的光的光接受元件,亦可為能夠接受自可見光線至毫米波的波長帶的光的光接受元件,亦可為能夠接受自可見光線至紅外光線的波長帶的光的光接受元件。
另外,可為:排列於攝像元件32的攝像面上的多個畫素的一部分為能夠接受用於使物體的至少一部分的像成像的光的光接受元件(攝像用畫素),另一部分為能夠接受來自物體的入射波束52的光接受元件(光接受用畫素)。再者,該情況下,能夠接受來自物體的入射波束52的畫素(光接受用畫素)接受經由像面210而入射的入射波束51。再者,該情況下,攝像裝置30D因接受入射波束52而可視為光接受部。再者,亦可將攝像裝置30D的攝像元件32的能夠接受來自物體的入射波束52的畫素(光接受用畫素)稱為光接受部。例如,設置於攝像元件32的多個畫素可為拜耳排列。可將該拜耳排列的各單位畫素組中的一個畫素(例如,R畫素、G畫素、B畫素、G畫素中的一個G畫素)設為用於接受來自物體的入射波束52的光接受元件。該情況下,可將拜耳排列的各單位畫素組中的其他畫素(例如,R畫素、G畫素、B畫素、G畫素中的R畫素、B畫素以及另一個G畫素)設為能夠接受用於使物體的至少一部分的像成像的光的光接受元件。
再者,用於接受來自物體的入射波束52的光接受元件並不限於能夠接受可見光(例如,所述綠色波長帶)的元件,亦可為能夠接受其他波長帶的光(例如,用於光無線通信的包含兆赫波的波長帶的光或包含紅外光線的波長帶的光)的元件。
再者,攝像元件32亦可為單色的影像感測器。
光照射裝置1D的控制裝置50可基於攝像裝置30D對物體的至少一部分的攝像結果,對位置變更裝置40D進行控制(例如,變更入射角變更構件72的反射元件的傾角),以與作為物體的其他光照射裝置1D進行光無線通信。該情況下,來自光照射裝置1D的照射波束51由作為對方的光收發裝置83的光接受部831接受,來自作為對方的光收發裝置83的入射波束52經由光照射裝置1D的成像光學系統10的像面210而由攝像裝置30D接受,藉此可進行光無線通信。例如,光照射裝置1D的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30D獲取的圖像上的作為對方的光收發裝置83的特徵部位(作為一例,光收發裝置83上所配置的標記)的位置、以及作為對方的光收發裝置83的特徵部位與光接受部831的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(例如,變更入射角變更構件72的反射元件的傾角),以使得來自光照射裝置1D的照射波束51入射至光接受部831。
再者,光照射裝置1D的控制裝置50並不限於所述處理及控制,亦可應用第一實施形態的控制裝置50及第二實施形態的控制裝置50的至少一部分處理及控制。
再者,光照射裝置1D並不限於作為物體的光收發裝置83,亦可與第一實施形態的光照射裝置1、第二實施形態的光照射裝置1C、及本實施形態的光照射裝置1D中的至少一者進行光無線通信。該情況下,光照射裝置1D的控制裝置50的處理及控制亦可應用第一實施形態的光照射裝置1的控制裝置50、第二實施形態的光照射裝置1C的控制裝置50、及所述本實施形態的控制裝置50的至少一部分處理及控制。
再者,光照射裝置1D並不限於作為物體的光收發裝置83,亦可與作為物體的所述光接受裝置81或所述光發送裝置82進行光無線通信。該情況下,光照射裝置1D的控制裝置50亦可藉由執行第一實施形態的光照射裝置1的控制裝置50、第二實施形態的光照射裝置1C的控制裝置50、及本實施形態的控制裝置50的至少一部分處理及控制,而與光接受裝置81或光發送裝置82進行光無線通信。
再者,亦可使用光照射裝置1D來代替第一實施形態的光無線通信系統100A的光照射裝置1A,在光照射裝置1D與分別為零個或一個以上的光接受裝置81、光發送裝置82及光收發裝置83之間進行光無線通信。在以上情況下,光照射裝置1D的控制裝置50亦可藉由執行第一實施形態的光照射裝置1的控制裝置50、第二實施形態的光照射裝置1C的控制裝置50、及本實施形態的控制裝置50的至少一部分處理及控制,而在其與分別為零個或一個以上的光接受裝置81、光發送裝置82及光收發裝置83之間進行光無線通信。再者,光收發裝置83可為與光照射裝置1、光照射裝置1C或光照射裝置1D相同的結構。
例如,在光照射裝置1D與多個光接受裝置81或多個光收發裝置83之間進行光無線通信的情況下,光照射裝置1D可與作為光無線通信對方的光接受裝置81的數量對應地包括多個通信基板62、多個光纖61、多個光發送光學元件41D、多個準直透鏡73及多個入射角變更構件72。該情況下,光照射裝置1D亦可不包括多個通信基板62,亦可自共同的通信基板62生成向多個光纖61中的各者入射的多個照射波束。再者,位置變更裝置40D可包括多個入射角變更構件72。光照射裝置1D的控制裝置50可藉由對位置變更裝置40D進行控制,而各別地變更各個入射角變更構件72中的照射波束51的反射角。
例如,在光無線通信系統100A包括光照射裝置1D、與兩個光收發裝置83(第一光收發裝置83-1及第二光收發裝置83-2)的情況下,光照射裝置1D可將由第一通信基板62-1生成的第一照射波束51-1經由第一光發送光學系統41D-1、第一準直透鏡73-1、第一入射角變更構件72-1、及聚光光學系統71而自成像光學系統10射出,且可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受自第一光收發裝置83-1射出的用於與光照射裝置1D進行光無線通信的第一入射波束52-1。另外,光照射裝置1D亦可將由第二通信基板62-2生成的第二照射波束51-2經由第二光發送光學系統41D-2、第二準直透鏡73-2、第二入射角變更構件72-2、及聚光光學系統71而自成像光學系統10射出,且可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受自第二光收發裝置83-2射出的用於與光照射裝置1D進行光無線通信的第二入射波束52-2。再者,位置變更裝置40D可包括第一入射角變更構件72-1及第二入射角變更構件72-2。
該情況下,光照射系統100A可將來自光照射裝置1D的第一照射波束51-1照射至第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1,並由光照射裝置1D的攝像裝置30D接受來自第一光收發裝置83-1的第一光發送部832-1的第一入射波束52-1,藉此在光照射裝置1D與第一光收發裝置83-1之間進行光無線通信。另外,光照射系統100A亦可將來自光照射裝置1D的第二照射波束51-2照射至第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2,並由光照射裝置1D的攝像裝置30D接受來自第二光收發裝置83-2的第二光發送部832-2的第二入射波束52-2,藉此在光照射裝置1D與第二光收發裝置83-2之間進行光無線通信。即,在此一例中,光照射裝置1D可在其與第一光收發裝置83-1之間相互收發資訊。光照射裝置1D亦可在其與第二光收發裝置83-2之間相互收發資訊。光照射裝置1D亦可同時在其與第一光收發裝置83-1之間、及其與第二光收發裝置83-2之間相互收發資訊。
例如,光照射裝置1D的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30D獲取的圖像上的作為物體的第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置、以及第一光收發裝置83-1的特徵部位與第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更第一入射角變更構件72-1中的第一照射波束51-1的反射角),以使得自光照射裝置1D射出的第一照射波束51-1入射至第一光接受部831-1。光照射裝置1D可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受來自第一光收發裝置83-1的第一光發送部832-1的第一入射波束52-1。
另外,光照射裝置1D的控制裝置50亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30D獲取的圖像上的作為物體的第二光收發裝置83-2的特徵部位的位置、以及第二光收發裝置83-2的特徵部位與第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更第二入射角變更構件72-2中的第二照射波束51-2的反射角),以使得自光照射裝置1D射出的第二照射波束51-2入射至第二光接受部831-2。光照射裝置1D可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受來自第二光收發裝置83-2的第二光發送部832-2的第二入射波束52-2。
再者,在光照射裝置1D與多個光接受裝置81或多個光收發裝置83之間進行光無線通信的情況下,光照射裝置1D亦可不包括多個通信基板62、多個光纖61、多個光發送光學元件41D、多個準直透鏡73及多個入射角變更構件72。例如,光照射裝置1D可包括單個通信基板81、單個光纖61、單個光發送光學元件41D、單個準直透鏡73及單個入射角變更構件72。該情況下,單個入射角變更構件72可為空間光調變器,亦可為作為空間光調變器的DMD。在光無線通信系統100A包括光照射裝置1D與兩個光收發裝置83(第一光收發裝置83-1及第二光收發裝置83-2)的情況下,單個入射角變更構件72的多個反射元件中的一部分反射元件(亦可稱為第一反射元件組)可用於以使作為來自準直透鏡73的照射波束51的一部分的第一照射波束51-1入射至第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1的方式,對反射角進行變更(即,變更第一照射波束51-1在共軛面220上的位置)。另外,單個入射角變更構件72的多個反射元件中的另一部分反射元件(亦可稱為第二反射元件組)可用於以使作為來自準直透鏡73的照射波束51的另一部分的第二照射波束51-2入射至第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2的方式,對反射角進行變更(即,變更第二照射波束51-2在共軛面220上的位置)。
該情況下,光照射裝置1D的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30D獲取的圖像上的第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置、以及第一光收發裝置83-1的特徵部位與第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更入射角變更構件72的第一反射元件組中的第一照射波束51-1的反射角),以使得自光照射裝置1D射出的第一照射波束51-1入射至第一光接受部831-1。光照射裝置1D可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受來自第一光收發裝置83-1的第一光發送部832-1的第一入射波束52-1。
另外,光照射裝置1D的控制裝置50亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30D獲取的圖像上的作為物體的第二光收發裝置83-2的特徵部位的位置、以及第二光收發裝置83-2的特徵部位與第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更入射角變更構件72的第二反射元件組中的第二照射波束51-2的反射角),以使得自光照射裝置1D射出的第二照射波束51-2入射至第二光接受部831-2。光照射裝置1D可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受來自第二光收發裝置83-2的第二光發送部832-2的第二入射波束52-2。
再者,光照射裝置1D的控制裝置50可藉由所述圖像處理而確定由攝像裝置30D獲取的相同圖像上的、第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置及第二光收發裝置83-2的特徵部位的位置。
再者,攝像裝置30D的攝像元件32可構成為能夠辨識並接受第一入射波束52-1以及第二入射波束52-2。例如,第一入射波束52-1與第二入射波束52-2的光的條件可不同。光的條件包括波長、頻率、相位及偏振度中的至少一個。攝像元件32可以能夠辨識第一入射波束52-1與第二入射波束52-2的光的條件差異的方式排列有光接受元件(光接受用畫素)。例如,在第一入射波束52-1的波長與第二入射波束52-2的波長不同的情況下,能夠接受第一入射波束52-1的波長的光(例如,包含兆赫波的波長帶的光)的光接受元件、與能夠接受第二入射波束52-2的波長的光(包含紅外光線的波長帶的光)的光接受元件可作為光接受用畫素而排列於攝像面。再者,能夠接受第一入射波束52-1的波長的光的光接受元件可無法接受第二入射波束52-2的波長的光。再者,能夠接受第二入射波束52-2的波長的光的光接受元件可無法接受第一入射波束52-1的波長的光。光照射裝置1D的控制裝置50可基於所述攝像裝置30D(攝像元件32)的光接受結果,來辨識第一入射波束52-1以及第二入射波束52-2。
再者,光照射裝置1D的控制裝置50可辨識第一光收發裝置83-1以及第二光收發裝置83-2並進行光無線通信。例如,控制裝置50可基於由攝像裝置30D獲取的圖像來辨識第一光收發裝置83-1以及第二光收發裝置83-2。該情況下,可在第一光收發裝置83-1以及第二光收發裝置83-2上設置如下特徵部位:所述特徵部位在由攝像裝置30D獲取的圖像上可區分成第一光收發裝置83-1的特徵部位以及第二光收發裝置83-2的特徵部位。例如,作為第一光收發裝置83-1的特徵部位的標記與作為第二光收發裝置83-2的特徵部位的標記的形狀可不同。該情況下,控制裝置50可基於由攝像裝置30D獲取的圖像上的第一光收發裝置83-1的標記的形狀以及第二光收發裝置83-2的標記的形狀,來辨識第一光收發裝置83-1以及第二光收發裝置83-2。
再者,並不限於特徵部位的差異,控制裝置50亦可基於攝像裝置30D對來自第一光收發裝置83-1的第一入射波束52-1與來自第二光收發裝置83-2的第二入射波束52-2的光接受結果,來辨識第一光收發裝置83-1以及第二光收發裝置83-2。該情況下,可自第一光收發裝置83-1及第二光收發裝置83-2分別射出如下入射波束:所述入射波束可區分成來自第一光收發裝置83-1的第一入射波束52-1以及來自第二光收發裝置83-2的第二入射波束52-2。例如,如上所述,第一入射波束52-1與第二入射波束52-2的光的條件可不同。控制裝置50可基於由攝像裝置30D接受的來自第一光收發裝置83-1的第一入射波束52-1與來自第二光收發裝置83-2的第二入射波束52-2的光的條件差異(例如,如上所述,波長的差異),來辨識第一光收發裝置83-1以及第二光收發裝置83-2。
再者,與第一實施形態同樣地,可實施攝像裝置30D的校準。另外,可實施入射角變更構件72的校準。在入射角變更構件72的校準中,可進行入射角變更構件72中的照射波束51的反射角(入射角變更構件72的反射元件的傾角)與由攝像裝置30D獲取的圖像上的位置的對應。入射角變更構件72中的照射波束51的反射角與由攝像裝置30D獲取的圖像上的位置的對應例如可使用所述反射面來進行。
例如,光照射裝置1D可藉由自光發送光學元件41D經由入射角變更構件72、聚光光學系統71、光學構件20及成像光學系統10朝向反射面照射光、且攝像裝置30D接受由自成像光學系統10朝向反射面照射的光在該反射面反射而成的光,來進行入射角變更構件72中的照射波束51的反射角與由攝像裝置30D獲取的圖像上的位置的對應。如上所述,當入射角變更構件72中的照射波束51的反射角(入射角變更構件72的反射元件的傾角)改變時,自成像光學系統10射出的光的照射位置(照射方位)改變。因此,當入射角變更構件72中的照射波束51的反射角改變時,反射面上的反射位置亦改變,因此反射光向攝像裝置30D(攝像元件32的攝像面)的入射位置亦改變(即,由攝像裝置30D獲取的圖像上的反射光的位置亦改變)。亦可謂光照射裝置1D基於入射角變更構件72中的照射波束51的反射角、以及由攝像裝置30D獲取的圖像上的反射光的位置,進行入射角變更構件72的校準。再者,亦可將入射角變更構件72的校準稱為入射角變更構件72與攝像裝置30D的校準,亦可稱為位置變更裝置40D的校準,亦可稱為位置變更裝置40D與攝像裝置30D的校準。
再者,光照射裝置1D可在聚光光學系統71與入射角變更構件72之間的光路上包括光學系統。該光學系統可為使聚光光學系統71的光瞳與入射角變更構件72共軛的光學系統。例如,在入射角變更構件72為DMD等反射型的空間光調變器或檢流計反射鏡的情況下,該光學系統可為使聚光光學系統71的光瞳與DMD等反射型的空間光調變器或檢流計反射鏡的反射面共軛的光學系統。再者,該光學系統可包括至少一個已有的光學構件。
如上所述,根據本實施形態,藉由包括聚光光學系統71,使自光產生裝置60的光射出部射出的照射波束51聚光,藉由包括入射角變更構件72,變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角,藉由變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角,而變更共軛面220上的照射波束51的位置(即,變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置)。因此,藉由本實施形態,不需要使光收發光學元件41在x-z平面上(例如,在與成像光學系統10的共軛面220側的光軸111a或光軸111c交叉的平面上)移動。藉此,藉由本實施形態,可使裝置小型化。另外,藉由本實施形態,由於不需要使光收發光學元件41在x-z平面上移動,因此可高速地變更照射波束51的照射位置。
另外,根據所述實施形態,攝像裝置30D具有用於對物體的像的至少一部分進行拍攝的多個攝像用畫素,且多個攝像用畫素中的至少一部分畫素能夠接受入射波束52。另外,能夠接受入射波束52的攝像用畫素接受經由像面210而入射的入射波束52。因此,藉由本實施形態,不需要使光收發光學元件41在x-z平面上(例如,在與成像光學系統10的共軛面220側的光軸111a或光軸111c交叉的平面上)移動以接受入射波束52。藉此,藉由本實施形態,可使裝置小型化。另外,藉由本實施形態,由於不需要使光收發光學元件41在x-z平面上移動,因此可高速地接受入射波束52。
另外,根據所述實施形態,攝像裝置30D具有用於對物體的像的至少一部分進行拍攝的多個攝像用畫素、以及與攝像用畫素不同而用於接受入射波束52的、作為光接受部的光接受用畫素。另外,光接受用畫素接受經由像面210而入射的入射波束52。因此,藉由本實施形態,不需要使光收發光學元件41在x-z平面上移動以接受入射波束52。藉此,藉由本實施形態,可使裝置小型化。另外,藉由本實施形態,由於不需要使光收發光學元件41在x-z平面上移動,因此可高速地接受入射波束52。
[第四實施形態]
接下來,參照圖10至圖12,對第四實施形態的光照射裝置1E進行說明。
圖10是示意性地表示第四實施形態的光照射裝置的概略結構圖。首先,參照該圖,對第四實施形態的光照射裝置1E的概略結構進行說明。光照射裝置1E在包括光收發光學元件41E來代替光發送光學元件41D的方面,與光照射裝置1D不同。另外,光照射裝置1E包括攝像裝置30E來代替攝像裝置30D。再者,在光照射裝置1E上可設置所述特徵部位。再者,光照射裝置1E可設置於所述可移動體。在光照射裝置1E的說明中,針對與光照射裝置1D相同的結構,有時藉由附註相同的符號而省略說明。再者,在圖10中,省略了控制裝置50的圖示。
光照射裝置1E在本實施形態中可進行光無線通信。
光收發光學元件41E至少包括光發送光學系統412以及光接受光學系統413。再者,亦可將光收發光學元件41E稱為光射出部、光接受部、或光收發部。
光發送光學系統412可包括將由通信基板62生成的照射波束51朝向準直透鏡73射出的光纖。再者,光發送光學系統412除了包括光纖以外,亦可包括已有的光學構件。再者,光發送光學系統412只要可將來自通信基板62的照射波束51朝向準直透鏡73射出,則亦可由已有的至少一個光學構件構成。再者,光發送光學系統412亦可與所述光發送光學元件41D相同。再者,亦可將光發送光學系統412稱為光發送光學元件或光射出部。再者,光發送光學系統412例如可包括所述光纖61-1與菲涅耳透鏡42-1。
光接受光學系統413可包括將經由成像光學系統10、聚光光學系統71、入射角變更構件72及準直透鏡73而入射的入射波束52朝向通信基板62的射出的光纖。再者,光接受光學系統413除了包括光纖以外,亦可包括已有的光學構件。再者,光接受光學系統413只要可將來自準直透鏡73的入射波束52朝向通信基板62射出,則亦可由已有的至少一個光學構件構成。再者,亦可將光接受光學系統413稱為光接受光學元件或光接受部。再者,光接受光學系統413例如可包括所述光纖61-2與菲涅耳透鏡42-2。
攝像裝置30E與所述攝像裝置30同樣地配置於成像光學系統10的像面210的附近,對像面210上所形成的物體的至少一部分的像進行拍攝。攝像裝置30E包括攝像元件33,所述攝像元件33與攝像裝置30的攝像元件31同樣地具有排列於攝像面上的多個畫素。亦可謂攝像元件33對像面210上所形成的物體的至少一部分的縮小像進行拍攝。例如,攝像元件33的攝像面可配置於成像光學系統10的像面210。另外,攝像元件33的攝像面亦可不配置於成像光學系統10的像面210,亦可配置於像面210的附近。再者,攝像元件33可為能夠輸出彩色的圖像資料的攝像元件(例如,RGB影像感測器),亦可為能夠輸出單色的圖像資料的攝像元件(例如,單色的影像感測器)。
位置變更裝置40E至少包括入射角變更構件72。位置變更裝置40E變更來自光發送光學系統412(準直透鏡73)的照射波束51在共軛面220上的位置。再者,亦可謂位置變更裝置40E變更入射至光接受光學系統413的來自光學構件20的入射波束52在共軛面220上的位置。
再者,位置變更裝置40E除了包括入射角變更構件72以外,亦可包括至少一個已有的光學構件。再者,位置變更裝置40E亦可為能夠變更自光發送光學系統412經由準直透鏡73而入射的照射波束51在共軛面220上的位置的其他已有的裝置。再者,位置變更裝置40E亦可與位置變更裝置40D相同。
入射角變更構件72例如可為具有經二維排列的多個反射元件且各反射元件的傾角能夠變更的反射鏡陣列等空間光調變器(Spatial Light Modulator)。該情況下,入射角變更構件72可為作為空間光調變器的DMD(數位反射鏡器件)。入射角變更構件72並不限於反射型,亦可為已有的透射型的空間光調變器。再者,入射角變更構件72並不限於空間光調變器,亦可為檢流計反射鏡(亦可稱為檢流計掃描器),亦可為多邊形反射鏡(亦可稱為多邊形掃描器)。
來自光發送光學系統413的照射波束51被準直透鏡73轉換為平行光,並入射至入射角變更構件72。入射至入射角變更構件72的照射波束51經由聚光光學系統71、光學構件20及成像光學系統10而朝向物體(例如,作為對方的光收發裝置83)射出。
入射角變更構件72藉由將來自光發送光學系統412的照射波束51以任意的角度反射,而使其可以任意的入射角向聚光光學系統71入射。入射角變更構件72能夠變更所入射的照射波束51的反射角(例如,入射角變更構件72的反射元件的傾角)。
藉由利用入射角變更構件72變更照射波束51的反射角,而變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角。聚光光學系統71使所入射的照射波束51朝向共軛面220聚光。此處,例如在聚光光學系統71為fθ透鏡的情況下,根據所入射的照射波束51的入射角而共軛面220上的聚光位置發生變化。因此,控制裝置50藉由變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角,而變更共軛面220上的照射波束51的位置。
再者,由控制裝置50進行的對來自光發送光學系統412的照射波束51向物體的照射位置的設定(即,位置變更裝置40E的控制)與所述第三實施形態中的、由控制裝置50進行的對來自光收發光學元件41D的照射波束52向物體的照射位置的設定(即,位置變更裝置40D的控制)相同,因此省略說明。
自物體(例如,作為對方的光收發裝置83)入射至成像光學系統10的入射波束52經由光學構件20及聚光光學系統71而入射至入射角變更構件72。入射角變更構件72將入射波束52朝向準直透鏡73反射。準直透鏡73使來自入射角變更構件72的入射波束52聚光至光接受光學系統412。聚光至光接受光學系統412的光由通信基板62接受。
藉由利用入射角變更構件72變更入射波束52的反射角,可將通過了共軛面220上的任意位置的入射波束52選擇性地朝向光接受光學系統413(通信基板62)射出。再者,亦可謂藉由利用入射角變更構件72變更入射波束52的反射角,可選擇自共軛面220(光學構件20)經由入射角變更構件72向光接受光學系統413(通信基板62)入射的入射波束52的光路。
入射角變更構件72亦可藉由將通過共軛面220的任意位置且經由聚光光學系統71而入射的入射波束52以任意的角度反射,而使其朝向光接受光學系統413(通信基板62)射出。
當共軛面220上的入射波束52的聚光位置發生變化時,入射波束52向聚光光學系統71的入射位置發生變化。此處,在聚光光學系統71為fθ透鏡的情況下,當入射波束52向聚光光學系統71的入射位置發生變化時,入射波束52自聚光光學系統71的射出角發生變化。當入射波束52自聚光光學系統71的射出角發生變化時,入射波束52向入射角變更構件72的入射角發生變化。控制裝置50根據入射波束52向入射角變更構件72的入射角,對位置變更裝置40E(入射角變更構件72)進行控制、即對入射波束52的反射角(例如,入射角變更構件72的反射元件的傾角)進行設定,以使得入射波束52經由準直透鏡73而入射至光接受光學系統413(通信基板62)。
再者,根據光照射裝置1E與物體(例如,作為對方的光收發裝置83)的位置關係,當來自物體的入射波束52向成像光學系統10(例如,成像光學系統10的最靠物體側的光學構件)的入射位置、即入射波束52的光接受位置發生變化時,共軛面220上的入射波束52的聚光位置發生變化。因此,位置變更裝置40E(入射角變更構件72)藉由變更入射波束52的反射角(例如,入射角變更構件72的反射元件的傾角),可使入射至成像光學系統10的任意位置的入射波束52入射至光接受光學系統413(通信基板62)。再者,亦可謂位置變更裝置40E藉由變更入射波束52的反射角(例如,入射角變更構件72的反射元件的傾角),而變更入射至光接受光學系統413(通信基板62)的入射波束52的光接受位置。
再者,如上所述,聚光光學系統71及準直透鏡73中的至少一者因有助於照射波束51在共軛面220上的位置的變更,而亦可視為位置變更裝置40E的一部分。
例如,入射角變更構件72可為具有經二維排列的多個反射元件且能夠各別地變更各反射元件的傾角的DMD(數位反射鏡器件)。此處,可謂入射角變更構件72具有能夠利用經二維排列的多個反射元件將所入射的光反射的光反射區域。圖11是用於說明將第四實施形態的入射角變更構件72的光反射區域分割成光發送區域4141以及光接受區域4142的情況的示意圖,所述光發送區域4141將來自光發送光學系統412的照射波束51的至少一部分朝向聚光光學系統71反射,所述光接受區域4142將來自聚光光學系統71的入射波束52的至少一部分朝向光接受光學系統413反射。
參照該圖,對光接受與光發送的分割進行說明。
可將與光發送區域4141對應的入射角變更構件72的多個反射元件用於以使來自光發送光學系統412的照射波束51入射至物體(例如,作為對方的光照射裝置1E)的方式變更反射角(即,變更照射波束51在共軛面220上的位置),並將與光接受區域4142對應的入射角變更構件72的其他多個反射元件用於以使來自聚光光學系統71的入射波束52入射至光接受光學系統413(通信基板62)的方式變更反射角。
作為一例,在光照射裝置1E與所述光收發裝置83進行光無線通信的情況下,控制裝置50例如藉由所述圖像處理,確定由攝像裝置30E獲取的圖像上的、光收發裝置83上所設置的特徵部位(作為一例,光收發裝置83上所配置的標記)的位置。控制裝置50可基於確定出的特徵部位在圖像上的位置、以及照射波束51的照射目標即光收發裝置83的光接受部831與特徵部位的位置關係,對位置變更裝置40E進行控制(即,設定入射角變更構件72的與光發送區域4141對應的多個反射元件的傾角),以使得自光照射裝置1E射出的照射波束51入射至光接受部831。控制裝置50亦可基於如上所述般確定出的特徵部位在圖像上的位置、以及射出入射波束52的光收發裝置83的光發送部832與特徵部位的位置關係,對位置變更裝置40E進行控制(即,設定入射角變更構件72的與光接受區域4142對應的其他多個反射元件的傾角),以使得自光發送部832射出的入射波束52入射至光接受光學系統413(通信基板62)。再者,在對位置變更裝置40E進行控制以使得自照射裝置1E射出的照射波束51入射至光接受部831的情況下使用的光收發裝置83的特徵部位、與在對位置變更裝置40E進行控制以使得自光發送部832射出的入射波束52入射至光接受光學系統413的情況下亦使用的特徵部位可不同。例如,各個特徵部位可為配置於光收發裝置83的不同的特徵部位(例如,不同的形狀或顏色的標記)。
在以上情況下,並不限於光收發裝置83的光接受部831與光發送部832鄰接或接近地配置的情況,即使在該些分離地配置的情況下,亦可使照射波束51入射至光接受部831,同時由光接受光學系統413(通信基板62)接受來自光發送部832的入射波束52。再者,並不限於光收發裝置83,亦可與所述光接受裝置81及光發送裝置82進行光無線通信。即,亦可使照射波束51入射至光接受裝置81的光接受部811,同時由光接受光學系統413(通信基板62)接受來自光發送裝置82的光發送部821的入射波束52。
再者,如圖12所示,光收發光學元件41E可配置於散焦位置732。例如,光收發光學元件41E的端部可配置於散焦位置732。例如,光收發光學元件41E的光發送光學系統412的光纖的光射出端(向準直透鏡73射出照射波束51的光纖的射出端)、及光收發光學元件41E的光接受光學系統413的光纖的光接受端(接受來自準直透鏡73的入射波束52的光纖的光接受端)可配置於散焦位置732。
光收發光學元件41E可配置於與較準直透鏡73更靠光收發光學元件41E側的聚焦位置731相比更靠x軸正方向的位置的散焦位置732。再者,光收發光學元件41E亦可配置於與聚焦位置731相比更靠x軸負方向的位置的散焦位置。再者,亦可將聚焦位置731稱為準直透鏡73的焦點位置。亦可將聚焦位置731稱為聚光光學系統71的聚焦位置。
再者,根據自光發送光學系統412射出的照射波束51的光分佈、及向光接受光學系統413入射的入射波束52的光分佈,光照射裝置1E中的照射波束51的光路的一部分與入射波束52的光路的一部分有時會重合。該情況下,在與光發送區域4141對應的多個反射元件和與光接受區域4142對應的多個反射元件中,無法區分變更照射波束51的反射角與入射波束52的反射角。因此,可在光發送光學系統412與準直透鏡73之間的光路上設置對來自光發送光學系統412的照射波束51的光分佈進行調整的光學構件,以免照射波束51的光路的一部分與入射波束52的光路的一部分重合。該光學構件可為稜鏡。例如,在光發送光學系統412與準直透鏡73之間的光路上,可配置在y軸正方向上具有頂角的稜鏡(例如,三角稜鏡)。亦可在光接受光學系統413與準直透鏡73之間的光路上設置對向光接受光學系統413入射的入射波束52的光分佈進行調整的光學構件,以免照射波束51的光路的一部分與入射波束52的光路的一部分重合。該光學構件可為稜鏡。例如,在光接受光學系統413與準直透鏡73之間的光路上,可配置在y軸負方向上具有頂角的稜鏡(例如,三角稜鏡)。
再者,入射角變更構件72並不限於空間光調變元件,亦可為檢流計反射鏡,亦可為多邊形反射鏡。
再者,光照射裝置1E可在聚光光學系統71與入射角變更構件72之間的光路上包括光學系統。該光學系統可為使聚光光學系統71的光瞳與入射角變更構件72共軛的光學系統。例如,在入射角變更構件72為DMD等反射型的空間光調變器或檢流計反射鏡的情況下,該光學系統可為使聚光光學系統71的光瞳與DMD等反射型的空間光調變器或檢流計反射鏡的反射面共軛的光學系統。再者,該光學系統可包括至少一個已有的光學構件。
如上所述,根據本實施形態,藉由包括入射角變更構件72,變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角,藉由變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角,而變更共軛面220上的照射波束51的位置(即,變更自成像光學系統10射出的照射波束51的照射位置)。因此,藉由本實施形態,不需要使光收發光學元件41在x-z平面上(例如,在與成像光學系統10的共軛面220側的光軸111a或光軸111c交叉的平面上)移動。藉此,藉由本實施形態,可使裝置小型化。另外,藉由本實施形態,由於不需要使光收發光學元件41在x-z平面上移動,因此可高速地變更照射波束51的照射位置。
如上所述,根據本實施形態,藉由包括入射角變更構件72,變更自聚光光學系統71以規定的角度入射的入射波束52的反射角,使其入射至光接受光學系統413(通信基板62)。因此,藉由本實施形態,不需要使光收發光學元件41在x-z平面上(例如,在與成像光學系統10的共軛面220側的光軸111a或光軸111c交叉的平面上)移動。藉此,藉由本實施形態,可使裝置小型化。另外,藉由本實施形態,由於不需要使光收發光學元件41在x-z平面上移動,因此可高速地變更入射波束52的光接受位置。
再者,在本實施形態中,照射波束51及入射波束52中的至少一者的光並不限於用於進行光無線通信的光。例如,照射波束51及入射波束52中的至少一者的光亦可為用於進行光無線供電的光。用於進行光無線供電的光的波長可為紅外波長帶,亦可為紫外波長帶,亦可為可見光線的波長帶。用於進行光無線供電的光的功率可為數瓦,亦可為數十瓦,亦可為數千瓦。
作為一例,在將照射波束51設為用於進行光無線供電的光的情況下,光照射裝置1D可藉由所述控制裝置50的處理及控制,對作為光無線供電對象的裝置(例如,光照射裝置1D、光接受裝置82及光收發裝置83中的至少一個裝置)照射照射波束51,藉此對該裝置供電。再者,亦可將光照射裝置1D稱為電源裝置。
[第五實施形態]
圖13是示意性地表示第五實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
參照圖13,對第五實施形態的光照射裝置1F進行說明。光照射裝置1F在包括光發送光學元件41F來代替第三實施形態的光照射裝置1D的光發送光學元件41D的方面,與光照射裝置1D不同。另外,光照射裝置1F在包括準直透鏡73F的方面,與光照射裝置1D不同。再者,在光照射裝置1F上可設置所述特徵部位。再者,光照射裝置1F可設置於所述可移動體。
在光照射裝置1F的說明中,針對與光照射裝置1D相同的結構,有時藉由附註相同的符號而省略說明。再者,在圖13中,省略了控制裝置50的圖示。
光照射裝置1F在本實施形態中可進行光無線通信。
例如,光照射裝置1F可與作為物體的多個光接受裝置81、多個光發送裝置82或多個光收發裝置83進行光無線通信。再者,光照射裝置1F亦可與光收發裝置83、光發送裝置82及光收發裝置83此三種裝置中的至少兩種裝置進行光無線通信。再者,光照射裝置1F亦可與作為物體的多個光照射裝置1、多個光照射裝置1C、多個光照射裝置1D或多個光照射裝置1E進行光無線通信。再者,光照射裝置1F亦可與作為物體的光照射裝置1、光照射裝置1C、光照射裝置1D及光照射裝置1E此四種裝置中的至少兩種裝置進行光無線通信。再者,亦可使用光照射裝置1F來代替第一實施形態的光無線通信系統100A的光照射裝置1A,與光無線通信系統100A中包括的多個裝置進行光無線通信。
光發送光學元件41F亦可包括多個光纖,所述多個光纖將由通信基板62生成的照射波束51利用未圖示的分配器分配而成的各個照射波束51朝向對應的各個準直透鏡73F射出。例如,如圖13所示,光發送光學元件41F可包括三個光發送光學元件(第一光發送光學元件415-1、第二光發送光學元件415-2以及第三光發送元件415-3)。再者,光發送光學元件41F除了包括多個光纖以外,亦可包括已有的光學構件。再者,光發送光學元件41F只要可將自通信基板62分配出的多個照射波束51分別朝向對應的各個準直透鏡73F射出,則亦可由已有的至少一個光學構件構成。再者,光發送光學元件41F例如可包括多個所述光纖61-1與多個所述菲涅耳透鏡42-1。再者,光發送光學元件41F的一個光纖(及/或光學構件)亦可視為第三實施形態的光發送光學元件41D。即,亦可視為光發送光學元件41F包括多個光發送光學元件41D。再者,光照射裝置1F所包括的通信基板62並不限於一個,亦可為多個。該情況下,光照射裝置1F可包括與光發送光學元件41F的多個光纖分別對應的通信基板62。即,光照射裝置1F可包括與光發送光學元件41F的多個光纖為相同數量的多個通信基板62。該情況下,由各個通信基板62生成的通信波束51可經由光發送光學元件41F的各個光纖而朝向準直透鏡73F射出。
準直透鏡73F將自光發送光學元件41F射出的各個照射波束51轉換為平行光。例如,準直透鏡73F包括將自光發送光學元件41F射出的各個照射波束51轉換為平行光的多個準直透鏡。例如,如圖13所示,準直透鏡73F可包括三個準直透鏡(第一準直透鏡73-1、第二準直透鏡73-2以及第三準直透鏡73-3)。再者,準直透鏡73F除了包括多個準直透鏡以外,亦可包括已有的光學構件。再者,準直透鏡73F中的一個準直透鏡亦可視為第三實施形態的準直透鏡73。即,亦可視為準直透鏡73F包括多個準直透鏡73。
例如,如圖13所示,可為:準直透鏡73-1使自第一光發送光學元件415-1射出的光成為平行光,準直透鏡73-2使自第二光發送光學元件415-2射出的光成為平行光,準直透鏡73-3使自第三光發送光學元件415-3射出的光成為平行光。
再者,亦可將通信基板62稱為光發送源。再者,包括通信基板62以及光發送光學元件41F時,亦可視為光發送源。再者,包括通信基板62、光發送光學元件41F以及準直透鏡73F時,可視為光發送源。
攝像裝置30分別辨識並獨立地接收入射至成像光學系統10的多個入射波束52。
入射角變更構件72例如可為具有經二維排列的多個反射元件且各反射元件的傾角能夠變更的反射鏡陣列等空間光調變器(Spatial Light Modulator)。該情況下,入射角變更構件72可為作為空間光調變器的DMD(數位反射鏡器件)。入射角變更構件72並不限於反射型,亦可為已有的透射型的空間光調變器。
此處,對光照射裝置1F與三個光收發裝置83(第一光收發裝置83-1、第二光收發裝置83-2、第三光收發裝置83-3)進行光無線通信的情況進行說明。該情況下,光照射裝置1F可包括三個準直透鏡(第一準直透鏡73-1、第二準直透鏡73-2以及第三準直透鏡73-3)與三個光發送光學元件(第一光發送光學元件415-1、第二光發送光學元件415-2以及第三光發送元件415-3)。另外,亦可包括三個通信基板(第一通信基板62-1、第二通信基板62-2、第三通信基板62-3)來生成分別入射至光照射裝置1F的三個光發送光學元件的照射波束51(第一照射波束51-1、第二照射波束51-2、第三照射波束51-3)。入射角變更構件72可為DMD(數位反射鏡器件)。此處,入射角變更構件72的多個反射元件中的至少一部分(亦可稱為第一反射元件組)可用於以使來自第一準直透鏡73-1的第一照射波束51-1入射至第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1的方式,對反射角進行變更(即,變更照射波束51在共軛面220上的位置)。入射角變更構件72的多個反射元件中的至少另外一部分(亦可稱為與第一反射元件組不同的第二反射元件組)可用於以使來自第二準直透鏡73-2的第二照射波束51-2入射至第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2的方式,對反射角進行變更。入射角變更構件72的多個反射元件中的至少又一部分(亦可稱為與第一反射元件組及第二反射元件組不同的第三反射元件組)可用於以使來自第三準直透鏡73-3的第三照射波束51-3入射至第三光收發裝置83-3的第三光接受部831-3的方式,對反射角進行變更。
光照射裝置1F可將由第一通信基板62-1生成的第一照射波束51-1經由第一光發送光學元件415-1、第一準直透鏡73-1、入射角變更構件72的第一反射元件組、及聚光光學系統71而自成像光學系統10射出,且可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受自第一光收發裝置83-1射出的第一入射波束52-1。另外,光照射裝置1F可將由第二通信基板62-2生成的第二照射波束51-2經由第二光發送光學元件415-2、第二準直透鏡73-2、入射角變更構件72的第二反射元件組、及聚光光學系統71而自成像光學系統10射出,且可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受自第二光收發裝置83-2射出的第二入射波束52-2。另外,光照射裝置1F可將由第三通信基板62-3生成的第三照射波束51-3經由第三光發送光學元件415-3、第三準直透鏡73-3、入射角變更構件72的第三反射元件組、及聚光光學系統71而自成像光學系統10射出,且可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受自第三光收發裝置83-3射出的第三入射波束52-3。
該情況下,可將來自光照射裝置1F的第一照射波束51-1照射至第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1,並由光照射裝置1F的攝像裝置30D接受來自第一光收發裝置83-1的第一光發送部832-1的第一入射波束52-1,藉此在光照射裝置1F與第一光收發裝置83-1之間進行光無線通信。另外,可將來自光照射裝置1F的第二照射波束51-2照射至第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2,並由光照射裝置1F的攝像裝置30D接受來自第二光收發裝置83-2的第二光發送部832-2的第二入射波束52-2,藉此在光照射裝置1F與第二光收發裝置83-2之間進行光無線通信。另外,可將來自光照射裝置1F的第三照射波束51-3照射至第三光收發裝置83-3的第三光接受部831-3,並由光照射裝置1F的攝像裝置30D接受來自第三光收發裝置83-3的第三光發送部832-3的第三入射波束52-3,藉此在光照射裝置1F與第三光收發裝置83-3之間進行光無線通信。
光照射裝置1F的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30D獲取的圖像上的第一光收發裝置83-1的特徵部位的位置、以及第一光收發裝置83-1的特徵部位與第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更入射角變更構件72的第一反射元件組中的第一照射波束51-1的反射角),以使得自光照射裝置1F射出的第一照射波束51-1入射至第一光接受部831-1。光照射裝置1D可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受來自第一光收發裝置83-1的第一光發送部832-1的第一入射波束52-1。
控制裝置50亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30D獲取的圖像上的第二光收發裝置83-2的特徵部位的位置、以及第二光收發裝置83-2的特徵部位與第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更入射角變更構件72的第二反射元件組中的第二照射波束51-2的反射角),以使得自光照射裝置1F射出的第二照射波束51-2入射至第二光接受部831-2。光照射裝置1F可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受來自第二光收發裝置83-2的第二光發送部832-2的第二入射波束52-2。
控制裝置50亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30D獲取的圖像上的第三光收發裝置83-3的特徵部位的位置、以及第三光收發裝置83-3的特徵部位與第三光收發裝置83-3的第三光接受部831-3的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更入射角變更構件72的第三反射元件組中的第三照射波束51-2的反射角),以使得自光照射裝置1F射出的第三照射波束51-3入射至第三光接受部831-3。光照射裝置1F可經由成像光學系統10而由攝像裝置30D接受來自第三光收發裝置83-3的第三光發送部832-3的第三入射波束52-3。
再者,與所述第三實施形態同樣地,攝像裝置30D的攝像元件32可構成為能夠辨識並接受第一入射波束52-1、第二入射波束52-2以及第三入射波束52-3。例如,第一入射波束52-1、第二入射波束52-2以及第三入射波束52-3的光的條件可不同。攝像元件32可以能夠辨識第一入射波束52-1、第二入射波束52-2以及第三入射波束52-3的光的條件差異的方式排列有光接受元件(光接受用畫素)。例如,在第一入射波束52-1的波長、第二入射波束52-2的波長以及第三入射波束52-3的波長不同的情況下,能夠接受第一入射波束52-1的波長的光的光接受元件、能夠接受第二入射波束52-2的波長的光的光接受元件以及能夠接受第三入射波束52-3的波長的光的光接受元件可作為光接受用畫素而排列於攝像面。再者,能夠接受第一入射波束52-1的波長的光的光接受元件可無法接受第二入射波束52-2的波長的光及第三入射波束52-3的波長的光。再者,能夠接受第二入射波束52-2的波長的光的光接受元件可無法接受第三入射波束52-3的波長的光及第一入射波束52-1的波長的光。再者,能夠接受第三入射波束52-3的波長的光的光接受元件可無法接受第一入射波束52-1的波長的光及第二入射波束52-2的波長的光。光照射裝置1F的控制裝置50可基於所述攝像裝置30D(攝像元件32)的光接受結果,來辨識第一入射波束52-1、第二入射波束52-2以及第三入射波束52-3。
再者,與所述第三實施形態同樣地,光照射裝置1F的控制裝置50可辨識第一光收發裝置83-1、第二光收發裝置83-2以及第三光收發裝置83-3並進行光無線通信。該情況下,控制裝置50可基於由攝像裝置30D獲取的圖像上的第一光收發裝置83-1的特徵部位、第二光收發裝置83-2的特徵部位以及第三光收發裝置83-3的特徵部位的差異(例如,作為特徵部位的標記的形狀差異),來辨識第一光收發裝置8-1、第二光收發裝置83-2以及第三光收發裝置83-3。再者,與所述第三實施形態同樣地,控制裝置50亦可基於攝像裝置30D對來自第一光收發裝置83-1的第一入射波束52-1、來自第二光收發裝置83-2的第二入射波束52-2以及來自第三光收發裝置83-3的第三入射波束52-3的光接受結果,來辨識第一光收發裝置83-1以及第二光收發裝置83-2。控制裝置50亦可基於由攝像裝置30D接受的來自第一光收發裝置83-1的第一入射波束52-1、來自第二光收發裝置83-2的第二入射波束52-2以及來自第三光收發裝置83-3的第三入射波束52-3的光的條件差異,來辨識第一光收發裝置83-1、第二光收發裝置83-2以及第三光收發裝置83-3。
如上所述,光照射裝置1F的控制裝置50可基於攝像裝置30D對作為物體的多個光收發裝置83的特徵部位的攝像結果,對位置變更裝置40D(入射角變更構件72)進行控制,所述位置變更裝置40D藉由各別地變更多個照射波束51各自的反射角(即,向聚光光學系統71的入射角),而變更多個照射波束51各自在共軛面220上的位置。
再者,該情況下,亦可謂位置變更裝置40D(入射角變更構件72)將來自準直透鏡73F的多個照射波束51分發至向多個光收發裝置83各自的光接受部831入射的方向。
再者,如上所述,光照射裝置1F並不限於與三個光收發裝置83(第一光收發裝置83-1、第二光收發裝置83-2、第三光收發裝置83-3)進行光無線通信的情況。例如,光照射裝置1F亦可與兩個光收發裝置83以及一個光接受裝置81進行光無線通信。該情況下,可將來自光照射裝置1F的第一照射波束51-1照射至第一光收發裝置83-1的第一光接受部831-1,並由光照射裝置1F的攝像裝置30D接受來自第一光收發裝置83-1的第一光發送部832-1的第一入射波束52-1,藉此在光照射裝置1F與第一光收發裝置83-1之間進行光無線通信。另外,可將來自光照射裝置1F的第二照射波束51-2照射至第二光收發裝置83-2的第二光接受部831-2,並由光照射裝置1F的攝像裝置30D接受來自第二光收發裝置83-2的第二光發送部832-2的第二入射波束52-2,藉此在光照射裝置1F與第二光收發裝置83-2之間進行光無線通信。另外,可將來自光照射裝置1F的第三照射波束51-3照射至光接受裝置81的光接受部811,藉此在光照射裝置1F與光接受裝置81之間進行光無線通信。即,自光照射裝置1F射出的照射波束51的數量(條數)與入射至光照射裝置1F的入射波束52的數量(條數)可不同。
如上所述,根據本實施形態,控制裝置50基於攝像裝置30D的攝像結果(例如,藉由所述圖像處理而確定的、圖像上的作為多個物體的多個光收發裝置83各自的特徵部位),對位置變更裝置40D(入射角變更構件72)進行控制,藉此可使來自多個光發送光學元件的多個照射波束51分別入射至多個物體(例如,多個光收發裝置83各自的光接受部831)。藉由本實施形態,可同時對多個物體(例如,多個光收發裝置83各自的光接受部831)照射照射波束51。即,可同時與光照射裝置1F及多個物體(例如,多個光收發裝置83)進行光無線通信。
另外,根據本實施形態,攝像裝置30D分別辨識並獨立地接收入射至成像光學系統10的來自多個物體(例如,多個光收發裝置83各自的光發送部832)的多個入射波束52。因此,藉由本實施形態,可同時接受來自多個物體(多個光收發裝置83各自的光發送部832)的多個入射波束52。即,可同時與光照射裝置1F及多個物體(例如,多個光收發裝置83)進行光無線通信。
另外,根據本實施形態,可由一個攝像裝置30D(一個攝像元件32)統一對多個物體(例如,多個光收發裝置83的特徵部位)進行拍攝,同時接受多個入射波束52。
再者,在本實施形態中,照射波束51及入射波束52中的至少一者的光並不限於用於進行光無線通信的光。例如,照射波束51及入射波束52中的至少一者的光亦可為用於進行光無線供電的光。用於進行光無線供電的光的波長可為紅外波長帶,亦可為紫外波長帶,亦可為可見光線的波長帶。用於進行光無線供電的光的功率可為數瓦,亦可為數十瓦,亦可為數千瓦。
作為一例,在將照射波束51設為用於進行光無線供電的光的情況下,光照射裝置1F可藉由所述控制裝置50的處理及控制,對作為光無線供電對象的裝置(例如,光照射裝置1F、光接受裝置82及光收發裝置83中的至少一個裝置)照射照射波束51,藉此對該裝置供電。再者,亦可將光照射裝置1F稱為電源裝置。
[第六實施形態]
接下來,參照圖14及圖15,對第六實施形態的光照射裝置1G進行說明。
圖14是示意性地表示第六實施形態的光照射裝置的概略結構圖。首先,參照該圖,對第六實施形態的光照射裝置1G的概略結構進行說明。光照射裝置1G在包括高功率波束產生裝置48來代替所述第三實施形態的光照射裝置1D的通信基板62的方面,與光照射裝置1D不同。光照射裝置1G在包括攝像裝置30F來代替光照射裝置1D的攝像裝置30D的方面,與光照射裝置1D不同。再者,光照射裝置1G可設置於所述可移動體。
在光照射裝置1G的說明中,針對與光照射裝置1D相同的結構,有時藉由附註相同的符號而省略說明。再者,在圖14中,省略了控制裝置50的圖示。
攝像裝置30F包括攝像元件33,所述攝像元件33具有排列於攝像面的多個畫素。亦可謂攝像元件33對像面210上所形成的物體的至少一部分的像進行拍攝。例如,攝像元件33的攝像面可配置於成像光學系統10的像面210。另外,攝像元件33的攝像面亦可不配置於成像光學系統10的像面210,亦可配置於像面210的附近。再者,攝像元件33可為能夠輸出彩色的圖像資料的攝像元件(例如,RGB影像感測器),亦可為能夠輸出單色的圖像資料的攝像元件(例如,單色的影像感測器)。再者,攝像裝置30F亦可構成為能夠對像面210上所形成的物體的至少一部分的縮小像進行拍攝。再者,攝像裝置30F亦可構成為能夠對像面210上所形成的物體的至少一部分的放大像或等倍像進行拍攝。再者,攝像裝置30F亦可與第一實施形態的光照射裝置1的攝像裝置30相同。即,攝像裝置30F可視為攝像裝置30。再者,攝像裝置30F的攝像元件33亦可與光照射裝置1的攝像裝置30的攝像元件31相同。即,攝像裝置33可視為攝像裝置31。
高功率波束產生裝置48生成(輸出)高功率波束。即,在本實施形態中,光照射裝置1G對物體照射高功率波束。高功率波束產生裝置48生成(輸出)與光照射裝置1D的通信基板62所能夠生成的照射波束51相比強度高的光束。再者,亦可將光照射裝置1G所照射的高功率波束稱為照射波束51。例如,高功率波束產生裝置48可生成(輸出)高功率的雷射。再者,亦可將高功率波束產生裝置48稱為高功率雷射產生裝置。
位置變更裝置40D至少包括入射角變更構件72。
入射角變更構件72可為具有經二維排列的多個反射元件且各反射元件的傾角能夠變更的反射鏡陣列等空間光調變器(Spatial Light Modulator)。該情況下,入射角變更構件72可為作為空間光調變器的DMD(數位反射鏡器件)。入射角變更構件72並不限於反射型,亦可為已有的透射型的空間光調變器。再者,入射角變更構件72並不限於空間光調變器,亦可為檢流計反射鏡,亦可為多邊形反射鏡。
光照射裝置1G可對物體的至少一部分照射高功率波束(即,照射波束51),以將物體破壞、驅除或去除。
光照射裝置1G例如亦可對作為物體的、漂浮於宇宙空間中的太空垃圾(宇宙垃圾)的至少一部分照射高功率波束。光照射裝置1G例如可藉由對太空垃圾照射高功率波束而將太空垃圾破壞。
再者,光照射裝置1G亦可對作為物體的雜草、害蟲及害獸中的至少一個照射高功率波束並將該些去除。
再者,被光照射裝置1G照射高功率波束的物體並不限於所述太空垃圾、雜草、害蟲、害獸。光照射裝置1G可藉由相對於應予以破壞、驅除或去除的任一物體照射高功率波束(即,照射波束51),而將該物體破壞、驅除或去除。
例如,在光處理裝置1G要將作為物體的雜草去除的情況下,光照射裝置1G的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30F獲取的圖像上的雜草的位置,對位置變更裝置40D進行控制(例如,變更入射角變更構件72的反射元件的傾角),以使得來自光照射裝置1G的高功率波束(即,照射波束51)被照射至雜草。
再者,與第三實施形態同樣地,可實施攝像裝置30F的校準,亦可實施入射角變更構件72的校準。
入射角變更構件72可為空間光調變器。例如,入射角變更構件72可為作為空間光調變器的DMD。該情況下,入射角變更構件72的多個反射元件中的一部分反射元件(亦可稱為第一反射元件組)可用於以將作為自高功率波束產生裝置48經由光發送光學元件41D及準直透鏡73而射出的高功率波束(照射波束51)的一部分的第一照射波束51-1照射至第一物體的方式,對反射角進行變更(即,變更第一照射波束51-1在共軛面220上的位置)。另外,入射角變更構件72的多個反射元件中的另一部分反射元件(亦可稱為第二反射元件組)可用於以將作為自高功率波束產生裝置48經由光發送光學元件41D及準直透鏡73而射出的高功率波束的另一部分的第二照射波束51-2照射至第二物體的方式,對反射角進行變更(即,變更第二照射波束51-2在共軛面220上的位置)。再者,第一物體與第二物體可為存在於相互不同的位置的所述太空垃圾、雜草、害蟲或害獸。光照射裝置1G的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30F獲取的圖像上的第一物體的位置,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更入射角變更構件72的第一反射元件組中的第一照射波束51-1的反射角),以使得自光照射裝置1G射出的第一照射波束51-1照射至第一物體。另外,光照射裝置1G的控制裝置50亦可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30F獲取的圖像上的第二物體的位置,對位置變更裝置40D進行控制(即,變更入射角變更構件72的第二反射元件組中的第二照射波束51-2的反射角),以使得自光照射裝置1G射出的第二照射波束51-2照射至第二物體。再者,光照射裝置1G的控制裝置50可藉由所述圖像處理而確定由攝像裝置30F獲取的相同圖像上的第一物體的位置及第二物體的位置。藉由以上的控制裝置50的處理及控制,光照射裝置1G可對存在於相互不同的位置的多個物體(例如,第一物體及第二物體)的各者同時照射高功率波束(例如,第一照射波束51-1及第二照射波束51-2)。
再者,光照射裝置1G可在聚光光學系統71與入射角變更構件72之間的光路上包括光學系統。該光學系統可為使聚光光學系統71的光瞳與入射角變更構件72共軛的光學系統。例如,在入射角變更構件72為DMD等反射型的空間光調變器或檢流計反射鏡的情況下,該光學系統可為使聚光光學系統71的光瞳與DMD等反射型的空間光調變器或檢流計反射鏡的反射面共軛的光學系統。再者,該光學系統可包括至少一個已有的光學構件。
圖15是表示第六實施形態的光照射裝置1G設置於所述可移動體的形態的一例的圖。可移動體例如可為無人飛機(無人機)。
如圖15所示,可移動體2藉由包括光照射裝置1G,可自上空對作為物體的雜草、害蟲或害獸照射高功率波束(即,照射波束51)。可移動體2亦可包括多個光照射裝置1G。例如,可移動體2可包括光照射裝置1G-1以及光照射裝置1G-2。可移動體2可將光照射裝置1G-1與光照射裝置1G-2配置成朝向相差180°的方向。可對作為大範圍存在的物體的雜草、害蟲及害獸中的至少一個照射高功率波束。再者,可移動體2亦可不包括多個光照射裝置1G,亦可包括單個光照射裝置1G。
再者,並不限於第六實施形態的光照射裝置1G,可移動體2亦可設置有其他實施形態的光照射裝置。例如,在第一實施形態的光照射裝置、第二實施形態的光照射裝置、第三實施形態的光照射裝置、第四實施形態的光照射裝置或第五實施形態的光照射裝置設置於可移動體2的情況下,可在該光照射裝置與其他物體(例如,零個或一個以上的光接受裝置81、零個或一個以上的光發送裝置82、零個或一個以上的光收發裝置83)之間進行光無線通信。
如上所述,根據本實施形態,光照射裝置1G藉由包括高功率波束產生裝置48而對物體照射高功率波束(照射波束51)。光照射裝置1G藉由對物體照射高功率波束,可將物體破壞、驅除或去除。另外,光照射裝置1G藉由包括入射角變更構件72,可高速地切換高功率波束的照射位置。
光照射裝置1G基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30F獲取的圖像上的物體的位置,對位置變更裝置40D進行控制,藉此可對目標物體準確地照射來自光照射裝置1G的高功率波束(即,照射波束51)。
[第七實施形態]
圖16是示意性地表示第七實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
參照圖16,對第七實施形態的光照射裝置1H進行說明。光照射裝置1H包括用於將光圖案投影至物體的光源49,來代替所述第六實施形態的光照射裝置1G的用於進行物體的破壞、驅除或去除等的高功率波束產生裝置48,在此方面與光照射裝置1G不同。在光照射裝置1H的說明中,針對與所述光照射裝置1G相同的結構,有時藉由附註相同的符號而省略說明。再者,在圖16中,省略了控制裝置50的圖示。
光照射裝置1H可向物體投影光圖案。自光照射裝置1H向物體投影的光圖案可為具有任意的強度分佈的光。再者,亦可將光圖案稱為結構化光。
光源49可為LED(發光二極體)。再者,光源49只要可用於向物體投影光圖案,則並不限於LED。例如,光源49亦可為水源燈,亦可為雷射光源。
入射角變更構件72可為具有經二維排列的多個反射元件且各反射元件的傾角能夠變更的反射鏡陣列等空間光調變器(Spatial Light Modulator)。再者,入射角變更構件72並不限於反射型,亦可為已有的透射型的空間光調變器。
作為入射角變更構件72的空間光調變器對自光源49經由光發送光學元件41D及準直透鏡73而入射的光束(照射波束51)進行空間調變,並經由聚光光學系統71而在共軛面220形成光圖案。共軛面220上所形成的光圖案經由光學構件20及成像光學系統10而向物體投影。該情況下,自光照射裝置1H(成像光學系統10)向物體投影的光亦可稱為光圖案。再者,亦可將自光照射裝置1H向物體投影的光圖案稱為照射波束51。再者,亦可將聚光光學系統71稱為使空間光調變器與共軛面220在光學上共軛的共軛化光學系統。再者,形成於共軛面220的光圖案與自光照射裝置1H向物體投影的光圖案亦可不同。再者,形成於共軛面220的光的強度分佈與自光照射裝置1H(成像光學系統10)向物體投影的光的強度分佈亦可不同。
例如,入射角變更構件72可為作為空間光調變器的DMD(數位反射鏡器件)。該情況下,根據入射角變更構件72的各反射元件的傾角,決定形成於共軛面220的光圖案(光的強度分佈)。
再者,可將光圖案稱為圖像資訊,亦可稱為映像資訊。再者,亦可將光照射裝置1H稱為將光圖案向物體投影的投影機。再者,光照射裝置1H可設置於所述可移動體。
光照射裝置1H可藉由將光圖案(照射波束51)投影至物體而進行投影映射(projection mapping)。
被光照射裝置1H投影光圖案的物體可為立體物。再者,被投影來自光照射裝置1H的光圖案的物體可為作為立體物的建築物、家具、可移動體(例如,所述車輛或飛機等可移動體)、立體螢幕、樹、山及土地(地面)中的至少一個。再者,被投影來自光照射裝置1H的光圖案的物體並不限於立體物,亦可為平面。該情況下,例如,被投影來自光照射裝置1H的光圖案的物體可為壁面及平面螢幕中的至少一者。自光照射裝置1H被投影光圖案的對象物體可具有所述特徵部位(例如,標記等)。該情況下,物體上所設置的特徵部位與要投影來自光照射裝置1H的光圖案的物體的目標位置的位置關係可為已知的。
光照射裝置1H可藉由將光圖案投影至作為物體的建築物而進行投影映射。
該情況下,光照射裝置1H的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30F獲取的圖像上的建築物的特徵部位的位置、以及建築物的特徵部位與要投影光圖案的建築物的目標位置的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(例如,變更入射角變更構件72的各反射元件的傾角),以使得所期望的光圖案自光照射裝置1H投影至建築物的目標位置。
光照射裝置1H亦可藉由將光圖案投影至作為物體的可移動體而進行投影映射。
該情況下,光照射裝置1H的控制裝置50可以規定的框速率利用攝像裝置30F進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的可移動體的特徵部位的位置,並基於可移動體的特徵部位與要投影光圖案的可移動體的目標位置的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制,以使得自光照射裝置1H射出的光圖案(照射波束51)投影至正在移動的可移動體的目標位置。
再者,可預先決定要投影至物體的目標位置的光圖案的強度分佈。再者,與第三實施形態同樣地,可實施攝像裝置30F的校準,亦可實施入射角變更構件72的校準。
如上所述,根據本實施形態,入射角變更構件72可為對來自光產生裝置60的照射波束51進行空間調變的空間光調變器。因此,藉由本實施形態,可將光圖案(照射波束51)投影至物體。另外,光照射裝置1H藉由包括入射角變更構件72,可高速地切換要投影至物體的光圖案(光圖案的強度分佈)。光照射裝置1H基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30F獲取的圖像上的物體的位置,對位置變更裝置40D進行控制,藉此可將來自光照射裝置1H的所期望的光圖案(即,照射波束51)準確地投影至目標物體。
[第八實施形態]
圖17是示意性地表示第八實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
參照圖17,對第八實施形態的光照射裝置1I進行說明。光照射裝置1I在將光圖案投影至物體的方面與第七實施形態相通。然而,在包括成像透鏡75來代替聚光光學系統71的方面,與光照射裝置1H不同。在光照射裝置1I的說明中,針對與光照射裝置1H相同的結構,有時藉由附註相同的符號而省略說明。再者,在圖17中,省略了控制裝置50的圖示。
入射角變更構件72具有經二維排列的多個反射元件且各反射元件的傾角能夠變更的反射鏡陣列等空間光調變器(Spatial Light Modulator)。
成像透鏡75可為使入射角變更構件72(空間光調變器)與共軛面220在光學上共軛的共軛化光學系統。可將入射角變更構件72(空間光調變器)的像成像於共軛面220。成像透鏡75可包括至少一個透鏡。再者,成像透鏡75除了包括一個透鏡以外,亦可包括其他已有的光學構件。例如,成像透鏡75亦可包括多個透鏡。
可與自III向物體投影的光圖案不同。
入射角變更構件72可為作為空間光調變器的DMD(數位反射鏡器件)。該情況下,成像透鏡75可將入射角變更構件72的各反射元件的反射面的像成像於共軛面220。亦可謂成像透鏡75使作為空間光調變器的DMD的各反射元件的反射面與共軛面220在光學上共軛。另外,根據入射角變更構件72(例如,作為空間光調變器的DMD)的各反射元件的傾角,決定形成於共軛面220的光圖案(光的強度分佈)。
再者,可將光圖案稱為圖像資訊,亦可稱為映像資訊。再者,亦可將光照射裝置1I稱為將光圖案向物體投影的投影機。再者,光照射裝置1I可設置於所述可移動體。
光照射裝置1I可藉由將光圖案(照射波束51)投影至物體而進行投影映射。
與第七實施形態同樣地,被光照射裝置1I投影光圖案的物體可為立體物。再者,被投影來自光照射裝置1I的光圖案的物體並不限於立體物,亦可為平面。自光照射裝置1I被投影光圖案的對象物體可具有所述特徵部位(例如,標記等)。該情況下,物體上所設置的特徵部位與要投影來自光照射裝置1I的光圖案的物體的目標位置的位置關係可為已知的。
光照射裝置1I可藉由將光圖案投影至作為物體的建築物而進行投影映射。
該情況下,光照射裝置1I的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30F獲取的圖像上的建築物的特徵部位的位置、以及建築物的特徵部位與要投影光圖案的建築物的目標位置的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制(例如,變更入射角變更構件72的各反射元件的傾角),以使得所期望的光圖案(照射波束51)自光照射裝置1I投影至建築物的目標位置。
光照射裝置1I亦可藉由將光圖案投影至作為物體的可移動體而進行投影映射。
該情況下,光照射裝置1I的控制裝置50可以規定的框速率利用攝像裝置30F進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的可移動體的特徵部位的位置,並基於可移動體的特徵部位與要投影光圖案的可移動體的目標位置的位置關係,對位置變更裝置40D進行控制,以使得自光照射裝置1I射出的光圖案(照射波束51)投影至正在移動的可移動體的目標位置。
再者,可預先決定要投影至物體的目標位置的光圖案的強度分佈。
再者,與第三實施形態同樣地,可實施攝像裝置30F的校準,亦可實施入射角變更構件72的校準。
成像透鏡75使藉由作為入射角變更構件72的空間光調變器進行空間調變而形成的光圖案成像於共軛面220。作為共軛化光學系統的成像透鏡75使作為入射角變更構件72的空間光調變器與共軛面220在光學上共軛。
如上所述,根據本實施形態,光照射裝置1I藉由包括成像透鏡75,使作為入射角變更構件72的空間光調變器與共軛面220在光學上共軛。因此,藉由本實施形態,不需要使用fθ透鏡便可將所期望的光圖案(照射波束51)投影至物體。另外,光照射裝置1I藉由包括入射角變更構件72,可高速地切換要投影至物體的光圖案(光圖案的強度分佈)。
光照射裝置1I基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30F獲取的圖像上的物體的位置,對位置變更裝置40D進行控制,藉此可將來自光照射裝置1I的所期望的光圖案(即,照射波束51)準確地投影至目標物體。
再者,在本實施形態中,照射波束51亦可為所述用於進行光無線通信的光。該情況下,被光照射裝置1H照射照射波束51的物體亦可為所述第一實施形態的光接受裝置82等作為光無線通信對象的裝置。
再者,照射波束51亦可為用於進行光無線供電的光。用於進行光無線供電的光的波長可為紅外波長帶,亦可為紫外波長帶,亦可為可見光線的波長帶。用於進行光無線供電的光的功率可為數瓦,亦可為數十瓦,亦可為數千瓦。
作為一例,在將照射波束51設為用於進行光無線供電的光的情況下,光照射裝置1H可藉由所述控制裝置50的處理及控制,對作為光無線供電對象的裝置(例如,光接受裝置82及光收發裝置83中的至少一個裝置)照射照射波束51,藉此對該裝置供電。再者,亦可將光照射裝置1H稱為電源裝置。
[第九實施形態]
圖18是示意性地表示第九實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
參照圖18,對第九實施形態的光照射裝置1J進行說明。光照射裝置1J在包括光產生裝置65來代替所述第三實施形態的光照射裝置1D的通信基板62、光發送光學元件41D及準直透鏡73的方面,與光照射裝置1D不同。光照射裝置1J在包括攝像裝置30G來代替光照射裝置1D的攝像裝置30D的方面,與光照射裝置1D不同。再者,光照射裝置1J可設置於所述可移動體。
在光照射裝置1J的說明中,針對與光照射裝置1D相同的結構,有時藉由附註相同的符號而省略說明。再者,在圖18中,省略了控制裝置50的圖示。
攝像裝置30G包括攝像元件34,所述攝像元件34具有排列於攝像面的多個畫素。亦可謂攝像元件33對像面210上所形成的物體的至少一部分的像進行拍攝。例如,攝像元件34的攝像面可配置於成像光學系統10的像面210。另外,攝像元件34的攝像面亦可不配置於成像光學系統10的像面210,亦可配置於像面210的附近。再者,攝像元件34可為能夠輸出彩色的圖像資料的攝像元件(例如,RGB影像感測器),亦可為能夠輸出單色的圖像資料的攝像元件(例如,單色的影像感測器)。再者,攝像裝置30G亦可構成為能夠對利用成像光學系統10而形成於像面210的物體的至少一部分的縮小像進行拍攝。再者,攝像裝置30G亦可構成為能夠對利用成像光學系統10而形成於像面210的物體的至少一部分的放大像或等倍像進行拍攝。再者,攝像裝置30G亦可與第一實施形態的光照射裝置1的攝像裝置30相同。即,攝像裝置30G亦可視為攝像裝置30。再者,攝像裝置30G的攝像元件34亦可與光照射裝置1的攝像裝置30的攝像元件31相同。即,攝像裝置34亦可視為攝像裝置31。
位置變更裝置40D至少包括入射角變更構件72。
入射角變更構件72可為檢流計反射鏡(檢流計掃描器)。
再者,入射角變更構件72亦可為多邊形反射鏡(多邊形掃描器)。
再者,入射角變更構件72可為具有經二維排列的多個反射元件且各反射元件的傾角能夠變更的反射鏡陣列等空間光調變器(Spatial Light Modulator)。再者,入射角變更構件72並不限於反射型,亦可為已有的透射型的空間光調變器。
光照射裝置1J為了算出空間上的物體的三維位置,可對物體的至少一部分照射測定光,並接受藉由該測定光的照射而產生的光(例如,反射光)。
例如,光照射裝置1J為了算出物體的三維位置,可對物體的至少一部分照射來自光產生裝置65的測定光,並接受藉由該測定光的照射而產生的光(例如,反射光)。再者,亦可將對物體照射的測定光稱為照射波束51。再者,亦可將藉由測定光的照射而產生的光(例如,反射光)稱為入射波束52。基於由光照射裝置1J算出的物體的三維位置,可對物體進行校正。例如,光照射裝置1J可對作為物體的所述可移動體的至少一部分照射來自光產生裝置65的測定光。再者,可移動體可為機器人。
光照射裝置1J可對作為物體的可移動體上所設置的光學靶照射來自光產生裝置65的測定光。而且,光照射裝置1J可接受藉由該測定光的照射而被光學靶反射的光。再者,光學靶可為對所照射的測定光進行複歸反射的複歸反射構件。再者,光學靶亦可不為複歸反射構件,只要是將所照射的測定光的至少一部分反射的構件,則亦可為其他已有的構件。再者,亦可將光學靶稱為反射器。再者,亦可將物體(例如,可移動體)上所設置的光學靶稱為物體的至少一部分。再者,物體並不限於可移動體。例如,物體亦可為機床,亦可為任意結構物的零件。再者,亦可將光學靶稱為物體(可移動體)的特徵部位。再者,亦可將光學靶稱為物體,亦可稱為特徵部位。
光照射裝置1J可對作為測定對象的物體(例如,設置於可移動體的光學靶)照射測定光(照射波束51),並接受來自物體的光(例如,來自光學靶的反射光等入射波束52)。光照射裝置1J可基於來自物體的光的光接受結果,算出至物體的距離。再者,光照射裝置1J亦可基於來自物體的光的光接受結果,算出物體(例如,設置於可移動體的光學靶)相對於任意的基準位置的位置。再者,基準位置可為配置光學靶的空間內的規定的位置。
例如,光產生裝置65可包括光源651以及光梳干涉部652。
光源651產生測定光。測定光可為光梳。所謂光梳是在頻率軸上頻譜強度以梳狀精密且等間隔地排列的脈衝光。光源651可為能夠生成光梳的脈衝光源。
光梳干涉部652可朝向入射角變更構件72射出來自光源651的測定光。光梳干涉部652可抽取來自光源651的測定光的一部分作為參考光。另外,光梳干涉部652可接受藉由向物體的至少一部分(例如,所述光學靶)照射測定光而產生的光(例如,反射光),並使其與所述參考光發生干涉。光照射裝置1J的控制裝置50可基於該干涉光(干涉訊號)來測定自光照射裝置1J至物體(例如,所述光學靶)的距離。例如,控制裝置50可基於光梳的不同脈衝間的干涉條紋的產生位置,來測定自光照射裝置1J至物體(例如,所述光學靶)的距離。再者,亦可將藉由向物體的至少一部分照射測定光而產生並由光梳干涉部652(光照射裝置1J)接受的光(例如,物體中的測定光的反射光的至少一部分)稱為入射波束52。再者,光梳干涉部652因接受藉由向物體的至少一部分照射測定光而產生的光而亦可稱為光接受部。另外,亦可將包括光梳干涉部652的光產生裝置65稱為光接受部。另外,包括光產生裝置65以及位置變更裝置40D(入射角變更構件72)時,亦可視為光接受部。再者,光梳干涉部652因射出測定光並且接受藉由向物體照射測定光而產生的光,故亦可視為光收發部。另外,亦可將包括光梳干涉部652的光產生裝置65稱為光收發部。另外,包括光產生裝置65以及位置變更裝置40D(入射角變更構件72)時,亦可視為光收發部。
再者,亦可並非控制裝置50基於由光梳干涉部652生成的干涉光(干涉訊號)來算出自光照射裝置1J至物體的距離。例如,可為與控制裝置50不同的未圖示的訊號處理部基於所述干涉光(干涉訊號)來算出自光照射裝置1J至物體的距離。再者,未圖示的訊號處理部可包含於光產生裝置65中。再者,所述干涉光(干涉訊號)是藉由由光照射裝置1J(光梳干涉部562)接受藉由向物體照射測定光所產生的光而產生,因此可視為光接受結果。
再者,作為光梳干涉部652,可使用美國專利第6493091號所揭示的技術。
再者,藉由使用了光梳的距離測定,例如可在次微米級別的精度下測定距離。
作為一例,對求出如下可移動體、即設置有作為光學靶的複歸反射構件的可移動體的三維位置的情況進行說明。再者,亦可將複歸反射構件稱為物體,亦可稱為作為物體的可移動體的特徵部位。
光照射裝置1J的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30G獲取的圖像上的作為特徵部位的複歸反射構件的位置,對位置變更裝置40D進行控制(變更作為入射角變更構件72的檢流計反射鏡的傾角),以使得來自光照射裝置1J的測定光(照射波束51)入射至複歸反射構件。即,藉由由控制裝置50進行的控制,位置變更裝置40D變更測定光自入射角變更構件72向聚光光學系統71的入射角,且變更測定光自聚光光學系統71向共軛面220的入射位置(共軛面220中的測定光的位置),藉此可朝向物體(複歸反射構件)照射來自光照射裝置1J的測定光。
此處,控制裝置50亦可基於由攝像裝置30G獲取的圖像上的複歸反射構件的位置,來算出物體(複歸反射構件)相對於光照射裝置1J的方位。如上所述,根據共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置(作為入射角變更構件72的檢流計反射鏡的傾角),決定經由光學構件20而自成像光學系統10射出的測定光的照射方向。在自成像光學系統10以向物體入射的方式射出測定光的情況下,亦可將該測定光的照射方向稱為物體(例如,複歸反射構件)相對於光照射裝置1J的方位。因此,控制裝置50可基於由攝像裝置30G獲取的圖像上的物體的特徵部位的位置,來算出物體相對於光照射裝置1J的方位。再者,控制裝置50可基於算出的物體(複歸反射構件)的方位,來算出作為物體的可移動體的方位(例如,可移動體的重心的方位)。例如,控制裝置50可基於算出的物體(複歸反射構件)的方位、以及可移動體上的複歸反射構件的設置位置,來算出作為物體的可移動體的方位。再者,控制裝置50亦可將算出的複歸反射構件的方位作為可移動體的方位。
再者,關於由攝像裝置30G獲取的圖像上的物體的特徵部位的位置,因根據該特徵部位的位置、利用控制裝置50來變更共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置,故可視為與共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置變更有關的資訊。再者,關於由攝像裝置30G獲取的圖像上的物體的特徵部位的位置,因根據該特徵部位的位置、利用控制裝置50來設定共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置,故可視為與共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置有關的資訊。
再者,亦可將物體相對於光照射裝置1J的方位稱為物體相對於成像光學系統10的方位。再者,亦可將物體的方位稱為物體的方向。
再者,與第三實施形態同樣地,可實施攝像裝置30G的校準,亦可實施入射角變更構件72的校準。
再者,在入射角變更構件72的校準中,進行入射角變更構件72中的測定光(照射波束51)的反射角(作為入射角變更構件72的檢流計反射鏡的傾角)與由攝像裝置30G獲取的圖像上的位置的對應,除此之外/或者,亦可進行由攝像裝置30G獲取的圖像上的位置與來自成像光學系統10的照射方向(即,物體的方位)的對應。
再者,控制裝置50並不限於基於由攝像裝置30G獲取的圖像上的物體的特徵部位的位置來算出物體相對於光照射裝置1J的方位,亦可基於入射角變更構件72中的反射角(例如,作為入射角變更構件72的檢流計反射鏡的傾角)來算出物體相對於光照射裝置1J的方位。再者,亦可謂控制裝置50基於共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置來算出物體相對於光照射裝置1J的方位。再者,亦可將入射角變更構件72中的反射角、及共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置稱為與共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置有關的資訊。
再者,控制裝置50可基於入射角變更構件72中的反射角的變更量(例如,作為入射角變更構件72的檢流計反射鏡的傾角的變更量),來算出物體相對於光照射裝置1J的方位。再者,亦可謂控制裝置50基於共軛面220上的測定光(照射波束51)的變更量來算出物體相對於光照射裝置1J的方位。再者,亦可將入射角變更構件72中的反射角的變更量、及共軛面220上的測定光(照射波束51)的變更量稱為與共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置的變更有關的資訊。再者,亦可將共軛面220上的測定光(照射波束51)的變更量、及共軛面220上的測定光(照射波束51)的變更量稱為與共軛面220上的測定光(照射波束51)的位置有關的資訊。
如上所述,基於由控制裝置50算出的圖像上的物體的特徵部位(例如,複歸反射構件)的位置,來設定作為入射角變更構件72的檢流計反射鏡的傾角,以使得來自光照射裝置1J的測定光入射至物體(複歸反射構件)。來自光源651(光產生裝置65)的測定光(照射波束51)入射至光梳干涉部652。來自光梳干涉部652的測定光經由入射角變更構件72及聚光光學系統71而聚光於共軛面220。來自共軛面220的測定光經由光學構件20及成像光學系統10而朝向物體照射。來自物體的光(例如反射光)經由成像光學系統10、光學構件20、聚光光學系統71及入射角變更構件72而入射至光梳干涉部652。入射至光梳干涉部652的來自物體的光與作為參考光的測定光的一部分發生干涉,且該干涉結果(干涉訊號)被輸出至控制裝置50。控制裝置50可基於干涉結果(干涉訊號)來算出自光照射裝置1J至物體的距離。
再者,控制裝置50可基於如上所述般算出的物體相對於光照射裝置1J的方位、以及自光照射裝置1J至物體的距離,來算出物體的三維位置。再者,控制裝置50可基於自光照射裝置1J至物體(複歸反射構件)的距離,來算出自光照射裝置1J至作為物體的可移動體的距離(例如,自光照射裝置1J至可移動體的重心的距離)。例如,控制裝置50可基於算出的自光照射裝置1J至複歸反射構件的距離、以及可移動體中的複歸反射構件的設置位置,來算出自光照射裝置1J至可移動體的距離。再者,控制裝置50亦可將算出的自光照射裝置1J至複歸反射構件的距離設為自光照射裝置1J至可移動體的距離。
再者,光學構件20可為半反射鏡。再者,光學構件20亦可為二向分光鏡。該情況下,可利用該二向分光鏡以如下方式來決定各個光的波長:將測定光(照射波束51)反射,並使來自成像光學系統10的、用於在像面210形成物體的至少一部分的像的光透射。
光照射裝置1J亦可與作為物體的可移動體的移動對應地算出可移動體的三維位置。該情況下,控制裝置50可以規定的框速率利用攝像裝置30G進行拍攝,在每次獲取圖像時,藉由所述圖像處理來確定所獲取的圖像上的特徵部位(例如,複歸反射構件)的位置,並如上所述般算出作為物體的可移動體的方位及距離中的至少一者,亦可算出作為物體的可移動體的三維位置。
再者,亦可在可移動體上設置多個複歸反射構件。控制裝置50可如上所述般算出可移動體上所設置的各個複歸反射構件的方位及距離中的至少一者,並基於算出的各個複歸反射構件的方位及距離中的至少一者,來算出可移動體的方位及距離中的至少一者(例如,可移動體的重心的方位及距離中的至少一者)。控制裝置50亦可算出可移動體上所設置的各個複歸反射構件的方位及距離,並基於算出的各個複歸反射構件的方位及距離,來算出可移動體的三維位置(例如,可移動體的重心的三維位置)。
再者,可移動體的特徵部位亦可不為光學靶(例如,複歸反射構件)。可移動體的特徵部位亦可為所述標記。可移動體上所設置的標記與複歸反射構件的位置關係可為已知的。該情況下,光照射裝置1J的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30G獲取的圖像上的作為特徵部位的標記的位置,對位置變更裝置40D進行控制(變更作為入射角變更構件72的檢流計反射鏡的傾角),以使得來自光照射裝置1J的測定光(照射波束51)入射至複歸反射構件。
再者,亦可不在可移動體上設置複歸反射構件。
光照射裝置1J的控制裝置50可基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30G獲取的圖像上的作為物體的可移動體的特徵部位(例如,可移動體的邊緣或紋理)的位置,對位置變更裝置40D進行控制,以使得來自光照射裝置1J的測定光(照射波束51)入射至可移動體的特定的位置。
如上所述,基於由光照射裝置1J算出的可移動體的三維位置,可對可移動體進行校正。
再者,要算出三維位置的物體並不限於可移動體。例如,如上所述,光照射裝置1J亦可算出作為物體的機床的三維位置。例如,可在機床的主軸上設置作為特徵部位的複歸反射構件。例如,可在機床的主軸的前端能夠裝卸地設置複歸反射構件。該情況下,光照射裝置1J可基於由攝像裝置30G獲取的圖像上的特徵部位(複歸反射構件)的位置,對位置變更裝置40D進行控制,以使得來自光照射裝置1J的測定光(照射波束51)入射至複歸反射構件。如上所述,光照射裝置1J的控制裝置50可基於藉由照射測定光而形成的來自複歸反射構件的光(反射光)所引起的光接受結果(即,來自複歸反射構件的光與測定光的一部分的干涉所引起的干涉光),來算出自光照射裝置1J至複歸反射構件的距離。另外,如上所述,控制裝置50亦可基於圖像上的作為特徵部位的複歸反射構件的位置,來算出複歸反射構件相對於光照射裝置1J的方位。控制裝置50可基於自光照射裝置1J至複歸反射構件的距離、以及複歸反射構件相對於光照射裝置1J的方位,來算出複歸反射構件的三維位置。再者,在機床的主軸的前端設置有複歸反射構件的情況下,可將複歸反射構件的三維位置視為機床的主軸的前端的三維位置。可基於機床的主軸的前端的三維位置對主軸進行校正。
在本實施形態中,光接受部接受由光產生裝置65照射的照射波束51的反射光作為入射波束52。即,光接受部120經由成像光學系統10及光學構件20來接受藉由對物體的至少一部分照射來自成像光學系統10的照射波束51而產生的光。
光接受部經由共軛面220來接受藉由照射至物體的至少一部分而產生的光。
光接受部是射出照射波束51的光收發部(例如,光梳干涉部652)。
聚光光學系統71配置於光收發部與光學構件20之間的光路上,對自光收發部射出的照射波束進行聚光。
入射角變更構件72變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角。入射角變更構件72例如可為檢流計反射鏡。入射角變更構件72藉由變更照射波束51向聚光光學系統71的入射角,而變更共軛面220上的照射波束51的位置。
光收發部經由聚光光學系統71及入射角變更構件72來接受藉由照射至物體的至少一部分而產生的光中、沿著照射波束51的光路行進的光。
控制裝置50基於光接受部的光接受結果,算出至物體的距離。
控制裝置50基於與位置變更裝置40所進行的共軛面220上位置的變更有關的資訊,算出物體相對於成像光學系統10的方位。
再者,在本實施形態中,對利用入射角變更構件72及聚光光學系統71來變更照射波束51的照射位置的情況的一例進行了說明,但照射波束51的位置變更方法並不限定於此一例。例如,代替包括入射角變更構件72及聚光光學系統71的一例,亦可利用位置變更裝置40D使光產生裝置65在x-z平面上移動,以使得能夠變更測定光(照射波束51)在共軛面220上的位置。該情況下,不需要使光產生裝置65的結構全體移動,例如,光源651可配置於固定位置。
再者,在本實施形態中,對使用了光梳的距離量測的一例進行了說明,但光照射裝置1J亦可藉由光梳以外的干涉方式來量測距離。例如,光照射裝置1J可藉由光干涉斷層攝影(光學同調斷層掃描(OCT:Optical Coherence Tomography))方式、相位調變方式、強度調變方式等干涉方式來量測距離。
再者,光照射裝置1J亦可藉由干涉方式以外的方式來量測距離。例如,可藉由三角測量方式、立體(stereo)方式、相移方式、共焦方式、飛行時間(Time of Flight,ToF)方式、頻率調變連續波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)方式等方式來量測距離。
如上所述,根據本實施形態,光接受部經由成像光學系統10及光學構件20來接受藉由對物體的至少一部分照射來自成像光學系統10的照射波束51而產生的光。在本實施形態中,所謂照射波束51為光梳。因此,藉由光照射裝置1J,可使用光梳以高精度測定距離。
光照射裝置1J基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30G獲取的圖像上的物體的特徵部位的位置,對位置變更裝置40D(入射角變更構件72)進行控制,藉此可向目標物體中所期望的位置準確地照射來自光照射裝置1J的測定光(即,照射波束51)。即,光照射裝置1J可算出自光照射裝置1J至目標物體中所期望的位置的距離。
另外,光照射裝置1J藉由如上所述般使用光梳進行距離量測,可準確地算出自光照射裝置1J至物體的距離。
另外,光照射裝置1J藉由包括入射角變更構件72,可高速地切換測定光(照射波束51)的照射位置(照射方向)。即,光照射裝置1J可高速地切換距光照射裝置1J的距離的測定位置。
光照射裝置1J基於藉由所述圖像處理而確定的、由攝像裝置30G獲取的圖像上的物體的特徵部位的位置(即,與共軛面220上的測定光的位置的變更有關的資訊),可高速且準確地算出物體相對於光照射裝置1J的方位。
光照射裝置1J可基於算出的自光照射裝置1J至物體的距離、以及物體相對於光照射裝置1J的方位,來算出物體的三維位置。
基於由光照射裝置1J算出的物體的三維位置,可對物體進行校正。
再者,藉由上文所述的各實施形態的發明,能夠為聯合國主導的可持續發展目標(Sustainable Development Goals,SDGs)中的目標9「產業、創新與基礎設施」做出貢獻。
以上,參照附圖對本發明的一實施形態進行了詳細說明,但具體的結構並不限於以上所述,在不脫離本發明的主旨的範圍內能夠進行各種設計變更等。另外,亦可將上文所述的各實施形態及各例中記載的結構加以組合。
再者,對以上的實施形態中所說明的發明進行整理,並作為附記進行揭示。
(附記1)
一種光照射裝置,對物體照射來自光產生裝置的照射波束,
所述光照射裝置包括:
成像光學系統;
光學構件,將通過了所述成像光學系統的至少一部分的光朝向所述成像光學系統的像面射出,並且將來自所述光產生裝置的所述照射波束朝向所述成像光學系統的至少一部分射出;
攝像裝置,對由所述成像光學系統形成於所述像面的所述物體的像的至少一部分進行拍攝;以及
位置變更裝置,變更來自所述光產生裝置的所述照射波束向所述光學構件的入射位置,以變更自所述成像光學系統射出的所述照射波束的照射位置,
所述光照射裝置基於所述攝像裝置的攝像結果,對所述物體的至少一部分照射自所述成像光學系統射出的所述照射波束。
(附記2)
一種光照射裝置,對物體照射來自光產生裝置的照射波束,
所述光照射裝置包括:
成像光學系統,具有將所入射的光朝向像面射出、並且將來自所述光產生裝置的所述照射波束朝向所述物體射出的光學構件;
攝像裝置,對由所述成像光學系統形成於所述像面的所述物體的像的至少一部分進行拍攝;以及
位置變更裝置,變更來自所述光產生裝置的所述照射波束向所述成像光學系統的入射位置,以變更自所述成像光學系統射出的所述照射波束的照射位置,
所述光照射裝置基於所述攝像裝置的攝像結果,對所述物體的至少一部分照射自所述成像光學系統射出的所述照射波束。
(附記3)
一種光無線通信裝置,藉由對光收發裝置照射照射波束,並接受來自所述光收發裝置的入射波束,而與所述光收發裝置進行光無線通信,
所述光無線通信裝置包括:
成像光學系統;
光學構件,將通過了所述成像光學系統的至少一部分的光朝向所述成像光學系統的像面射出,並且將來自所述光產生裝置的所述照射波束朝向所述成像光學系統的至少一部分射出;
攝像裝置,對由所述成像光學系統形成於所述像面的所述光收發裝置的至少一部分的像進行拍攝;
位置變更裝置,變更來自所述光產生裝置的所述照射波束向所述光學構件的入射位置,以變更自所述成像光學系統射出的所述照射波束的照射位置;以及
光接受部,經由所述光學構件來接受自所述光收發裝置射出並入射至所述成像光學系統的所述入射波束;
所述光無線通信裝置基於所述攝像裝置的攝像結果,對所述光收發裝置的光接受部照射自所述成像光學系統射出的所述照射波束。
(附記4)
一種光無線通信系統,包括:
如附記3所述的光無線通信裝置;以及
所述光收發裝置。
(附記5)
一種光無線通信裝置,藉由對光收發裝置照射照射波束,並接受來自所述光收發裝置的入射波束,而與所述光收發裝置進行光無線通信,
所述光無線通信裝置包括:
成像光學系統,具有將所入射的光朝向像面射出、並且將來自光產生裝置的所述照射波束朝向所述物體射出的光學構件;
攝像裝置,對由所述成像光學系統形成於所述像面的所述光收發裝置的至少一部分的像進行拍攝;
位置變更裝置,變更來自所述光產生裝置的所述照射波束向所述成像光學系統的入射位置,以變更自所述成像光學系統射出的所述照射波束的照射位置;以及
光接受部,經由所述光學構件來接受自所述光收發裝置射出並入射至所述成像光學系統的所述入射波束,
所述光無線通信裝置基於所述攝像裝置的攝像結果,對所述光收發裝置的光接受部照射自所述成像光學系統射出的所述照射波束。
(附記6)
一種光無線通信系統,包括:
如附記5所述的光無線通信裝置;以及
所述光收發裝置。
1:光照射裝置
10:成像光學系統
20:光學構件
30:攝像裝置
31:廣角用感測器
32:感測器
40:位置變更裝置
41:光收發光學元件
42:菲涅耳透鏡
46:準直透鏡
50:控制裝置
51:照射波束
52:入射波束
60:光產生裝置
61:光纖
62:通信基板
70:光學系統
71:聚光光學系統
72:入射角變更構件
73:準直透鏡
81:光接受裝置
82:光發送裝置
83:光收發裝置
100:光照射系統
210:像面
220:共軛面
221:第一共軛面
222:第二共軛面
圖1是表示第一實施形態的光照射系統的概略結構圖。
圖2是示意性地表示第一實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
圖3是用於說明第一實施形態的光收發光學元件周邊的結構的圖。
圖4是表示第一實施形態的光無線通信的第一例的圖。
圖5是表示第一實施形態的光無線通信的第二例的圖。
圖6是表示第一實施形態的光無線通信的第三例的圖。
圖7是表示第一實施形態的光照射系統的變形例的概略結構圖。
圖8是示意性地表示第二實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
圖9是示意性地表示第三實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
圖10是示意性地表示第四實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
圖11是用於說明將第四實施形態的光反射區域以光接受與光發送加以分割的情況的示意圖。
圖12是用於說明將第四實施形態的光收發光學元件配置於散焦位置的情況的示意圖。
圖13是示意性地表示第五實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
圖14是示意性地表示第六實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
圖15是表示第六實施形態的移動體的一例的圖。
圖16是示意性地表示第七實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
圖17是示意性地表示第八實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
圖18是示意性地表示第九實施形態的光照射裝置的概略結構圖。
1:光照射裝置
10:成像光學系統
20:光學構件
30:攝像裝置
40:位置變更裝置
41:光收發光學元件/光收發光學系統
50:控制裝置
60:光產生裝置
61:光纖
62:通信基板
111、111a、111b、411:光軸
110、410:箭頭
210:像面
220:共軛面
223:光射出端
Claims (39)
- 一種光照射裝置,對物體照射來自光產生裝置的照射波束, 所述光照射裝置包括: 成像光學系統; 光學構件,將經由所述成像光學系統而入射的光朝向所述成像光學系統的像面射出,並且將經由與所述像面共軛的共軛面而入射的來自所述光產生裝置的所述照射波束朝向所述成像光學系統射出; 攝像裝置,對由所述成像光學系統形成於所述像面的所述物體的像的至少一部分進行拍攝; 位置變更裝置,變更來自所述光產生裝置的所述照射波束在所述共軛面上的位置,以變更自所述成像光學系統射出的所述照射波束的照射位置;以及 控制裝置,基於所述攝像裝置的攝像結果,對所述位置變更裝置進行控制, 所述控制裝置基於所述攝像裝置的攝像結果對所述位置變更裝置進行控制,以對所述物體的至少一部分照射自所述成像光學系統射出的所述照射波束。
- 如請求項1所述的光照射裝置,其中, 所述成像光學系統在所述共軛面側為遠心。
- 如請求項1或2所述的光照射裝置,其中, 所述成像光學系統的最大視角為170°以上。
- 如請求項1至3中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述成像光學系統在所述像面形成所述物體的縮小像。
- 如請求項1至4中任一項所述的光照射裝置, 更包括將所述共軛面作為第一共軛面而形成與所述第一共軛面共軛的第二共軛面的光學系統, 所述照射波束經由所述第二共軛面、所述第一共軛面而入射至所述光學構件, 所述位置變更裝置變更所述照射波束在所述第二共軛面上的位置。
- 如請求項5所述的光照射裝置,其中, 所述第一共軛面與所述第二共軛面之間的所述光學系統為放大光學系統。
- 如請求項1至6中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述控制裝置基於根據所述攝像結果而檢測出的所述物體的特徵部位,對所述位置變更裝置進行控制。
- 如請求項1至7中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述攝像裝置具有多個畫素。
- 如請求項1至8中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述光產生裝置包括射出所述照射波束的光射出部, 所述位置變更裝置使所述光射出部沿與所述成像光學系統的所述光射出部側的光軸交叉的方向移動。
- 如請求項1至8中任一項所述的光照射裝置, 更包括聚光光學系統,所述聚光光學系統配置於所述光產生裝置的光射出部與所述光學構件之間的光路上,對自所述光射出部射出的所述照射波束進行聚光, 所述位置變更裝置具有變更所述照射波束向所述聚光光學系統的入射角的入射角變更構件,藉由變更所述照射波束向所述聚光光學系統的入射角,而變更所述照射波束在所述共軛面上的位置。
- 如請求項1至8中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述位置變更裝置包括對來自所述光產生裝置的所述照射波束進行空間調變的空間光調變器, 利用所述空間光調變器進行空間調變而成的光圖案形成於所述共軛面。
- 如請求項11所述的光照射裝置,其中, 所述位置變更裝置更包括使所述空間光調變器與所述共軛面在光學上共軛的共軛化光學系統。
- 如請求項1至12中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述物體包括光接受裝置的光接受部, 所述照射波束照射至所述光接受部, 所述照射波束是用於與所述光接受裝置進行光無線通信的光束。
- 如請求項1至13中任一項所述的光照射裝置,其中, 更包括光接受部,所述光接受部經由所述光學構件來接受自作為所述物體的光發送裝置的光射出部射出並入射至所述成像光學系統的入射波束。
- 如請求項14所述的光照射裝置,其中, 用於接受所述入射波束的所述光接受部經由所述共軛面來接受所述入射波束。
- 如請求項14或15所述的光照射裝置,其中, 所述位置變更裝置變更所述光接受部的位置、或者變更所入射的所述入射波束的射出角,以使得經由所述共軛面的所述入射波束入射至所述光接受部。
- 如請求項14至16中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述位置變更裝置使所述光接受部沿與所述成像光學系統的所述光接受部側的光軸交叉的方向移動。
- 如請求項14至17中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述光產生裝置包括射出所述照射波束的光射出部, 所述光接受部與所述光射出部的位置關係經固定, 所述位置變更裝置使所述光射出部與所述光接受部沿與所述成像光學系統的所述光接受部側的光軸交叉的方向移動。
- 如請求項14所述的光照射裝置,其中, 所述攝像裝置具有:用於對所述物體的像的至少一部分進行拍攝的多個攝像用畫素、以及 與所述攝像用畫素不同而用於接受所述入射波束的、作為所述光接受部的光接受用畫素, 所述光接受用畫素接受經由所述像面而入射的所述入射波束。
- 如請求項14或19所述的光照射裝置,其中, 所述攝像裝置具有用於對所述物體的像的至少一部分進行拍攝的多個攝像用畫素, 所述多個攝像用畫素的至少一部分畫素能夠接受所述入射波束, 能夠接受所述入射波束的所述攝像用畫素接受經由所述像面而入射的所述入射波束。
- 如請求項14至20中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述入射波束是用於與所述光發送裝置進行光無線通信的光束。
- 如請求項14至21中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述光發送裝置是包括光接受部的光收發裝置, 所述入射波束自所述光收發裝置射出, 所述照射波束照射至所述光接受部, 所述入射波束與所述照射波束分別是用於與所述光收發裝置進行光無線通信的光束。
- 如請求項1至8中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述光產生裝置包括光接受部,所述光接受部經由所述成像光學系統及所述光學構件來接受藉由來自所述成像光學系統的所述照射波束照射至所述物體的至少一部分而產生的光。
- 如請求項23所述的光照射裝置,其中, 所述光接受部經由所述共軛面來接受藉由照射至所述物體的至少一部分而產生的所述光。
- 如請求項23或24所述的光照射裝置,其中, 所述光接受部是射出所述照射波束的光收發部, 所述光照射裝置更包括聚光光學系統,所述聚光光學系統配置於所述光收發部與所述光學構件之間的光路上,對自所述光收發部射出的所述照射波束進行聚光, 所述位置變更裝置具有變更所述照射波束向所述聚光光學系統的入射角的入射角變更構件,藉由變更所述照射波束向所述聚光光學系統的入射角,而變更所述照射波束在所述共軛面上的位置。
- 如請求項25所述的光照射裝置,其中, 所述光收發部經由所述聚光光學系統及所述入射角變更構件來接受藉由照射至所述物體的至少一部分而產生的所述光中、沿著所述照射波束的光路行進的光。
- 如請求項23至26中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述控制裝置基於所述光接受部的光接受結果,算出至所述物體的距離。
- 如請求項23至27中任一項所述的光照射裝置,其中, 所述控制裝置基於與所述位置變更裝置所進行的所述共軛面上所述位置的變更有關的資訊,算出所述物體相對於所述成像光學系統的方位。
- 如請求項1至8中任一項所述的光照射裝置,其中, 在將所述物體設為第一物體時,藉由所述成像光學系統,在所述像面形成與第一物體不同的第二物體的至少一部分的像, 所述攝像裝置對所述第一物體的至少一部分的像以及所述第二物體的至少一部分的像進行拍攝, 在將所述照射波束設為第一照射波束時,所述光產生裝置射出與所述第一照射波束不同的第二照射波束, 所述位置變更裝置變更來自所述光產生裝置的第一照射波束與所述第二照射波束各自在所述共軛面上的位置,以變更自所述成像光學系統射出的所述第一照射波束與所述第二照射波束各自的照射位置, 所述控制裝置基於所述攝像裝置的攝像結果對所述位置變更裝置進行控制,以對所述第一物體的至少一部分照射自所述成像光學系統射出的所述第一照射波束,並且對所述第二物體的至少一部分照射自所述成像光學系統射出的所述第二照射波束。
- 如請求項29所述的光照射裝置, 更包括聚光光學系統,所述聚光光學系統配置於所述光產生裝置的光射出部與所述光學構件之間的光路上,對自所述光射出部射出的所述第一照射波束與所述第二照射波束進行聚光, 所述位置變更裝置具有變更所述第一照射波束與所述第二照射波束各自向所述聚光光學系統的入射角的入射角變更構件,藉由變更所述第一照射波束與所述第二照射波束各自向所述聚光光學系統的入射角,而變更所述第一照射波束與所述第二照射波束各自在所述共軛面上的位置。
- 如請求項29或30所述的光照射裝置,其中, 所述第一物體包括第一光接受裝置的光接受部, 所述第二物體包括第二光接受裝置的光接受部, 所述第一照射波束照射至所述第一光接受裝置的光接受部, 所述第二照射波束照射至所述第二光接受裝置的光接受部, 所述第一照射波束是用於與所述第一光接受裝置進行光無線通信的光束, 所述第二照射波束是用於與所述第二光接受裝置進行光無線通信的光束。
- 如請求項29或30所述的光照射裝置, 更包括光接受部,所述光接受部經由所述光學構件來接受自作為所述第一物體的第一光發送裝置的光射出部射出並入射至所述成像光學系統的第一入射波束、以及自作為所述第二物體的第二光發送裝置的光射出部射出並入射至所述成像光學系統的第二入射波束, 所述第一入射波束是用於與所述第一光發送裝置進行光無線通信的光束, 所述第二入射波束是用於與所述第二光發送裝置進行光無線通信的光束。
- 如請求項32所述的光照射裝置,其中, 所述第一光發送裝置是包括光接受部的第一光收發裝置, 所述第二光發送裝置是包括光接受部的第二光收發裝置, 所述第一入射波束自所述第一光發送裝置射出, 所述第二入射波束自所述第二光發送裝置射出, 所述第一照射波束照射至所述第一光發送裝置的光接受部, 所述第二照射波束照射至所述第二光發送裝置的光接受部, 所述第一入射波束與所述第一照射波束分別是用於與所述第一光收發裝置進行光無線通信的光束, 所述第二入射波束與所述第二照射波束分別是用於與所述第二光收發裝置進行光無線通信的光束。
- 一種光無線通信系統,包括: 如請求項13所述的光照射裝置、以及 所述光接受裝置, 藉由由所述光接受裝置的所述光接受部接受來自所述光照射裝置的所述照射波束,所述光照射裝置與所述光接受裝置進行光無線通信。
- 一種光無線通信系統,包括: 如請求項21所述的光照射裝置、以及 所述光發送裝置, 藉由由所述光照射裝置的所述光接受部接受來自所述光發送裝置的所述入射波束,所述光發送裝置與所述光照射裝置進行光無線通信。
- 一種光無線通信系統,包括: 如請求項22所述的光照射裝置、以及 所述光收發裝置, 藉由自所述光照射裝置對所述光收發裝置的所述光接受部照射所述照射波束,並由所述光照射裝置的所述光接受部接受來自所述光收發裝置的所述入射波束,所述光照射裝置與所述光收發裝置進行光無線通信。
- 一種光無線通信系統,包括: 如請求項31所述的光照射裝置、 所述第一光接受裝置、以及 所述第二光接受裝置, 藉由由所述第一光接受裝置的所述光接受部接受來自所述光照射裝置的所述第一照射波束,所述光照射裝置與所述第一光接受裝置進行光無線通信,藉由由所述第二光接受裝置的所述光接受部接受來自所述光照射裝置的所述第二照射波束,所述光照射裝置與所述第二光接受裝置進行光無線通信。
- 一種光無線通信系統,包括: 如請求項32所述的光照射裝置、 所述第一光發送裝置、以及 所述第二光發送裝置, 藉由由所述光照射裝置的所述光接受部接受來自所述第一光發送裝置的所述第一入射波束,所述第一光發送裝置與所述光照射裝置進行光無線通信,藉由由所述光照射裝置的所述光接受部接受來自所述第二光發送裝置的所述第二入射波束,所述第二光發送裝置與所述光照射裝置進行光無線通信。
- 一種光無線通信系統,包括: 如請求項33所述的光照射裝置、 所述第一光收發裝置、以及 所述第二光收發裝置, 藉由自所述光照射裝置對所述第一光收發裝置的所述光接受部照射所述第一照射波束,並由所述光照射裝置的所述光接受部接受來自所述第一光收發裝置的所述第一入射波束,所述光照射裝置與所述第一光收發裝置進行光無線通信,藉由自所述光照射裝置對所述第二光收發裝置的所述光接受部照射所述第二照射波束,並由所述光照射裝置的所述光接受部接受來自所述第二光收發裝置的所述第二入射波束,所述光照射裝置與所述第二光收發裝置進行光無線通信。
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