WO2023026462A1 - 送光装置および通信装置 - Google Patents

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WO2023026462A1
WO2023026462A1 PCT/JP2021/031475 JP2021031475W WO2023026462A1 WO 2023026462 A1 WO2023026462 A1 WO 2023026462A1 JP 2021031475 W JP2021031475 W JP 2021031475W WO 2023026462 A1 WO2023026462 A1 WO 2023026462A1
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light
modulation
modulated
spatial
modulator
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Application number
PCT/JP2021/031475
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English (en)
French (fr)
Inventor
紘也 高田
尚志 水本
藤男 奥村
Original Assignee
日本電気株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/112—Line-of-sight transmission over an extended range

Definitions

  • the present disclosure relates to a light transmission device and the like that realize communication using spatial light.
  • optical signals propagating in space are transmitted and received without using media such as optical fibers.
  • spatial optical signals optical signals propagating in space
  • media such as optical fibers.
  • Patent Document 1 discloses a communication device using a phase modulation type spatial light modulator.
  • the system of Patent Literature 1 includes a transmitter and a receiver.
  • the receiving device of Patent Document 1 converts circularly polarized signal light emitted from a transmitter into linearly polarized signal light in a direction that matches the polarization direction of a phase modulation type spatial light modulator.
  • the device of Patent Literature 1 generates a phase image based on position information indicating the position of the transmitter.
  • the device of Patent Document 1 supplies the generated phase image to the phase modulation type spatial light modulator.
  • the device of Patent Document 1 diffracts and condenses linearly polarized signal light with a phase modulation type spatial light modulator, and receives the diffracted and condensed linearly polarized signal light.
  • Patent Document 1 in a projection device using a phase modulation type spatial light modulation element, the polarization direction is determined by the modulation element. Therefore, in the projection device of Patent Document 1, when the projection areas of multiplexed spatial light signals overlap, the spatial light signals cannot be separated. That is, the method of Patent Document 1 cannot transmit and receive multiplexed spatial optical signals.
  • An object of the present disclosure is to provide a light transmitting device and the like that can realize optical space communication using multiplexed spatial light signals.
  • a light transmission device includes a light source and a modulation unit in which a plurality of modulation regions irradiated with light emitted from the light source are set, and the phase of the irradiated light is set in the modulation unit.
  • a spatial light modulator that modulates in each of the plurality of modulation regions set in the spatial light modulator; and a curved reflective surface irradiated with the modulated light beams converted into different polarization states.
  • a curved mirror that reflects the modulated light at a projection angle corresponding to the curvature of the reflecting surface.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a communication device according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a light transmitting device included in the communication device according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the internal configuration of a light transmitting device included in the communication device of the first embodiment, viewed from above
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining an example of a modulation region set in a modulation section of a spatial light modulator of a light transmission device included in the communication device of the first embodiment
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining an example of patterns set in the modulation section of the spatial light modulator of the light transmitting device included in the communication device of the first embodiment; 4 is a conceptual diagram showing another example of the internal configuration of the light transmitting device included in the communication device of the first embodiment, viewed from above; FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining projection light projected from a light transmitting device included in the communication device of the first embodiment; 2 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a light receiving device included in the communication device according to the first embodiment; FIG. FIG.
  • FIG. FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a communication device according to a second embodiment; FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a light transmitting device included in a communication device according to a second embodiment
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of the internal configuration of a light transmitting device included in the communication device of the second embodiment, viewed from above.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of an irradiation range of light irradiated to a modulation region set in a modulation section of a spatial light modulator of a light transmitting device included in a communication device according to a second embodiment
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing another example of the internal configuration of the light transmitting device included in the communication device of the second embodiment, viewed from above.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining projection light projected by a light transmitting device included in a communication device according to a second embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of dividing the modulation regions set in the modulation sections of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator of the light transmitting device included in the communication device of the second embodiment;
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a communication device according to a third embodiment;
  • FIG. FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of a light transmitting device included in a communication device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of the internal configuration of a light transmitting device included in a communication device according to a third embodiment, viewed from above.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of polarization directions of modulation sections of a first spatial light modulator and a second spatial light modulator of a light transmission device included in a communication device according to a third embodiment
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing another example of the internal configuration of the light transmitting device included in the communication device of the third embodiment, viewed from above.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining projection light projected by a light transmitting device included in a communication device according to a third embodiment; An example of the irradiation range of light irradiated to the modulation regions set in the modulation sections of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator of the light transmitting device included in the communication device of the third embodiment will be described.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining an example of dividing the modulation regions set in the modulation sections of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator of the light transmitting device included in the communication device of the third embodiment; .
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a communication device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a light transmitting device included in a communication device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of the internal configuration of a light transmitting device included in a communication device according to a fourth embodiment, viewed from above;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of an irradiation range of light irradiated to a modulation region set in a modulation section of a spatial light modulator of a light transmission device included in a communication device according to a fourth embodiment
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing another example of the internal configuration of the light transmitting device included in the communication device of the fourth embodiment, viewed from above.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining projection light projected by a light transmitting device included in a communication device according to a fourth embodiment
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of the configuration of a spatial light modulator of a light transmitting device included in a communication device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a light receiving device included in a communication device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of filters associated with light receiving elements of a light receiving device included in a communication device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of an irradiation range of light irradiated to a modulation region set in a modulation section of a spatial light modulator of a light transmission device included in a communication device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the effect of combining polarization multiplexing and wavelength multiplexing using a light transmitting device included in a communication device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a light transmitting device according to a fifth embodiment;
  • FIG. It is a block diagram showing an example of hardware constitutions which realize control and processing of each embodiment.
  • the communication device of this embodiment performs optical space communication for transmitting and receiving optical signals propagating in space (hereinafter also referred to as spatial optical signals) without using a medium such as an optical fiber.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a communication device 1 of this embodiment.
  • the communication device 1 of this embodiment includes a light transmitting device 10 , a light receiving device 16 and a control device 19 .
  • the light transmitting device 10, the light receiving device 16, and the control device 19 will be individually described below.
  • FIGS. 2 and 3 are conceptual diagrams showing an example of the configuration of the light transmitting device 10.
  • the light transmitting device 10 includes a light source 11 , a spatial light modulator 13 , a wavelength plate 14 and a curved mirror 15 .
  • the spatial light modulator 13 has a modulating section 130 .
  • a first modulation area 131 and a second modulation area 132 are set in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • FIG. 2 is a lateral side view of the internal configuration of the light transmitting device 10.
  • FIG. 3 is a top view of the internal configuration of the light transmitting device 10 as viewed from above.
  • the light source 11 and the spatial light modulator 13 are illustrated, and the wave plate 14 and the curved mirror 15 are omitted.
  • FIGS. 2 and 3 are conceptual and do not accurately represent the positional relationship between constituent elements, the traveling direction of light, and the like.
  • the light source 11 includes a first emitter 111-1, a second emitter 111-2, a first lens 112-1 and a second lens 112-2.
  • the first emitter 111-1 and the second emitter 111-2 are arranged so that their emission axes do not cross each other on the optical path from the light source 11 to the spatial light modulator 13.
  • FIG. 1 A first emitter 111-1, a second emitter 111-2, a first lens 112-1 and a second lens 112-2.
  • the first emitter 111-1 emits laser light 101-1 in a predetermined wavelength band toward the first lens 112-1 under the control of the control device 19.
  • the laser light 101-1 emitted from the first emitter 111-1 is polarized light.
  • the first lens 112-1 is arranged on the optical path of the laser beam 101-1 emitted from the first emitter 111-1.
  • the first lens 112-1 expands the laser beam 101-1 emitted from the first emitter 111-1 to match the size of the first modulation area 131 of the modulation section 130 of the spatial light modulator 13.
  • FIG. Light 102 - 1 expanded by first lens 112 - 1 travels toward first modulation region 131 .
  • the second emitter 111-2 emits laser light 101-2 in a predetermined wavelength band toward the second lens 112-2 under the control of the control device 19.
  • the laser light 101-2 emitted from the second emitter 111-2 is polarized light. It is required that the polarization directions of the light irradiated to the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 be the same. Therefore, the polarization direction of the laser light 101-1 emitted from the first emitter 111-1 and the polarization direction of the laser light 101-2 emitted from the second emitter 111-2 are set to be the same. be.
  • the second lens 112-2 is arranged on the optical path of the laser beam 101-2 emitted from the second emitter 111-2.
  • the second lens 112-2 expands the laser light 101-2 emitted from the second emitter 111-2 to match the size of the second modulation area 132 of the modulation section 130 of the spatial light modulator 13.
  • FIG. Light 102 - 2 expanded by second lens 112 - 2 travels toward second modulation region 132 .
  • the wavelengths of the laser beams 101-1 to 101-2 emitted from each of the first emitter 111-1 and the second emitter 111-2 are not particularly limited, and may be selected according to the application.
  • the wavelengths of the laser beams 101-1 and 101-2 may be the same or different.
  • the lights 102-1 and 102-2 are directed toward the same spatial light modulator 13, the polarization directions of the laser lights 101-1 and 101-2 are the same.
  • the first emitter 111-1 and the second emitter 111-2 emit laser beams 101-1 to 101-2 in visible and infrared wavelength bands.
  • near-infrared rays of 800 to 900 nanometers (nm) can raise the laser class, so the sensitivity can be improved by about an order of magnitude compared to other wavelength bands.
  • a high-output laser light source can be used for infrared rays in the wavelength band of 1.55 micrometers ( ⁇ m).
  • An aluminum gallium arsenide phosphide (AlGaAsP)-based laser light source, an indium gallium arsenide (InGaAs)-based laser light source, or the like can be used as an infrared laser light source in a wavelength band of 1.55 ⁇ m.
  • AlGaAsP aluminum gallium arsenide phosphide
  • InGaAs indium gallium arsenide
  • the spatial light modulator 13 has a modulating section 130 .
  • a first modulation region 131 and a second modulation region 132 are set in the modulation section 130 .
  • the first modulation region 131 is irradiated with light 102-1.
  • the light 102-1 is modulated by the first modulation region 131 and emitted as modulated light 103-1.
  • the second modulation region 132 is irradiated with light 102-2.
  • Light 102-2 is modulated in second modulation region 132 and emitted as modulated light 103-2.
  • a partition 135 is arranged between the first modulation region 131 and the second modulation region 132 .
  • the partition wall 135 is erected perpendicularly to the surface of the modulating section 130 .
  • the partition wall 135 prevents the modulated light 103-1 modulated by the first modulation region 131 and the modulated light 103-2 modulated by the second modulation region 132 from mixing immediately after being modulated by the modulation section 130.
  • the modulation section 130 is bisected.
  • a pattern also called a phase image
  • the partition wall 135 prevents generation of high-order images that may be displayed on the projection surface.
  • the spatial light modulator 13 is realized by a spatial light modulator using ferroelectric liquid crystal, homogeneous liquid crystal, vertically aligned liquid crystal, or the like.
  • the spatial light modulator 13 can be realized by LCOS (Liquid Crystal On Silicon).
  • the spatial light modulator 13 may be realized by a MEMS (Micro Electro Mechanical System).
  • the phase modulation type spatial light modulator 13 the energy can be concentrated on the image portion by sequentially switching the location where the projection light 105 is projected. Therefore, when the phase modulation type spatial light modulator 13 is used, if the output of the light source 11 is the same, the image can be displayed brighter than other methods.
  • FIG. 4 is an example of the first modulation area 131 and the second modulation area 132 set in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13.
  • FIG. A pattern (phase image) corresponding to the image formed by the modulated light 103-1 is set in the first modulation area 131.
  • FIG. A phase image corresponding to the image formed by the modulated light 103-2 is set in the second modulation area 132.
  • FIG. For example, when only one of the modulated light 103-1 and the modulated light 103-2 is used for displaying an image, the phase image is only in the modulation region that emits the modulated light 103 used for displaying the image. may be set.
  • Each of the first modulation region 131 and the second modulation region 132 assigned to the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 is divided into a plurality of regions (also called tiling).
  • each of the first modulation region 131 and the second modulation region 132 is divided into rectangular regions (also called tiles) of a desired aspect ratio.
  • Each of the multiple tiles is composed of multiple pixels.
  • a phase image is tiled on each of the plurality of tiles set in the first modulation area 131 and the second modulation area 132 .
  • each of the plurality of tiles is set with a pre-generated phase image.
  • a phase image corresponding to the image to be projected is set in each of the plurality of tiles.
  • modulated light 103 forming an image corresponding to the phase image of each tile is emitted.
  • the number of tiles set in the modulation unit 130 increases, a clearer image can be displayed.
  • the resolution decreases. Therefore, the size and number of tiles set in the modulation section 130 are set according to the application.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of patterns set in the first modulation area 131 and the second modulation area 132 of the modulation section 130 of the spatial light modulator 13.
  • FIG. A composite image 1303 is set in each of the first modulation area 131 and the second modulation area 132 .
  • a synthesized image 1303 is a pattern obtained by synthesizing a phase image 1301 for forming a desired image and a virtual lens image 1302 for condensing light for forming the desired image.
  • the wavefront of light like diffraction, can be controlled by phase control. When the phase changes spherically, there is a spherical difference in the wavefront and a lens effect occurs.
  • the virtual lens image 1302 spherically changes the phase of the light 102 irradiated to the modulation unit 130 of the spatial light modulator 13 to generate a lens effect that condenses the light at a predetermined focal length position (also called a condensing point).
  • a predetermined focal length position also called a condensing point.
  • An image condensed by the virtual lens image 1302 is formed on the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 .
  • a synthetic image 1303 generated in advance may be stored in a storage unit (not shown).
  • FIG. 5 is an example, and does not limit the patterns of the phase image 1301, the virtual lens image 1302, and the composite image 1303.
  • FIG. 5 is an example, and does not limit the patterns of the phase image 1301, the virtual lens image 1302, and the composite image 1303.
  • the modulated light 103 - 1 modulated by the first modulation region 131 and the modulated light 103 - 2 modulated by the second modulation region 132 are separated by the partition wall 135 immediately after being emitted from the modulation section 130 .
  • the modulated lights 103-1 and 103-2 can be set to mix with each other after being emitted from the modulating section 130, or can be set not to mix with each other.
  • the mixing state of the modulated lights 103 - 1 and 103 - 2 after being emitted from the modulating section 130 can be set by adjusting the emission direction of the light 102 from the light source 11 .
  • a wave plate 14 is arranged between the spatial light modulator 13 and the curved mirror 15 .
  • the wave plate 14 is arranged substantially parallel to the plane of the modulating section 130 by means of the partition walls 135 .
  • waveplate 14 is implemented by a birefringent element that produces a phase difference between orthogonal polarization components.
  • the wave plate 14 is a half wave plate.
  • a half-wave plate has a specific polarization direction.
  • the half-wave plate gives a phase difference of an integral multiple of a half wavelength between linearly polarized light in a specific polarization direction and linearly polarized light in a polarization direction orthogonal to the specific polarization direction.
  • wave plate 14 including a half-wave plate is arranged on one optical path of modulated light 103-1 and modulated light 103-2.
  • wave plate 14 is not arranged on the optical path of the other of modulated light 103-1 and modulated light 103-2.
  • the polarization direction of the modulated light 103-1 and the polarization direction of the modulated light 103-2 are orthogonal.
  • the wave plate 14 is a quarter wave plate.
  • a quarter-wave plate creates a 90 degree phase difference between orthogonal polarization components.
  • a quarter-wave plate converts linearly polarized light into circularly polarized light or circularly polarized light into linearly polarized light.
  • wave plate 14 including a quarter-wave plate whose optical axes are orthogonal to each other is arranged on each optical path of modulated light 103-1 and modulated light 103-2.
  • Wave plate 14 including a quarter-wave plate converts linearly polarized modulated light 103-1 and modulated light 103-2 into circularly polarized lights whose rotation directions are opposite to each other.
  • the rotating direction of the modulated light 103-1 and the rotating direction of the modulated light 103-2 are opposite to each other.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of the internal configuration of the light transmitting device 10 viewed from above.
  • the light source 11 is omitted.
  • FIG. 6 is conceptual and does not accurately represent the positional relationship between each component, the traveling direction of light, and the like.
  • the wave plate 14 is composed of a first wave plate 141 and a second wave plate 142 .
  • the first wave plate 141 is a half wave plate and the second wave plate 142 is omitted.
  • the first wave plate 141 and the second wave plate 142 are formed of quarter wave plates whose optical axes are orthogonal to each other.
  • the first wave plate 141 is arranged in correspondence with the first modulation region 131 .
  • the modulated light 103 - 1 modulated by the first modulation region 131 passes through the first wave plate 141 before reaching the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 .
  • the modulated light 103-1 passes through the first wave plate 141, it is polarized according to the polarization characteristics of the first wave plate 141 (light 104-1).
  • the light 104 - 1 forms an image corresponding to the phase image set in the first modulation area 131 on the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 .
  • the second wave plate 142 is arranged in association with the second modulation region 132 .
  • the modulated light 103 - 2 modulated by the second modulation region 132 passes through the second wave plate 142 before reaching the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 .
  • the second wave plate 142 is omitted.
  • the modulated light 103-2 passes through the second wave plate 142, it is polarized according to the polarization characteristics of the second wave plate 142 (light 104-2).
  • the polarization state of the light 104-2 is not changed, so the polarization states of the modulated light 103-2 and the light 104-2 are the same.
  • the light 104 - 2 forms an image corresponding to the phase image set in the second modulation area 132 on the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 .
  • the modulated light 103-1 that has passed through the first wave plate 141 and the modulated light 103-2 that has passed through the second wave plate 142 have different polarization states.
  • the modulated lights 103-1 and 103-2 that have passed through the wavelength plate 14 become lights 104-1 and 104-2 with mutually different polarization states.
  • the first wave plate 141 is a half wave plate.
  • the polarization direction of the modulated light 103-1 passing through the first wavelength plate 141 is rotated by 90 degrees.
  • the modulated light 103-2 passing through the second wavelength plate 142 travels in the same polarization direction.
  • nothing is installed on the side of the second wave plate 142 .
  • a member made of a material such as transparent glass or plastic that does not affect the polarization state may be arranged.
  • the polarization direction of the light 104-1 that has passed through the first wave plate 141 and the polarization direction of the light 104-2 that has passed through the second wave plate 142 are orthogonal to each other. Therefore, the spatial light signal derived from the light 104-1 that has passed through the first wave plate 141 and the spatial light signal derived from the light 104-2 that has passed through the second wave plate 142 can be separated.
  • the first wave plate 141 and the second wave plate 142 when circularly polarized light is transmitted from the light transmitting device 10, quarter-wave plates whose optical axes are orthogonal to each other are used as the first wave plate 141 and the second wave plate 142 .
  • the light 104-1 that has passed through the first wave plate 141 and the light 104-2 that has passed through the second wave plate 142 are converted into circularly polarized light with opposite rotation directions. Therefore, the spatial optical signal derived from the light 104-1 that has passed through the first wave plate 141 and the spatial optical signal derived from the light 104-2 that has passed through the second wave plate 142 are separated from each other on the receiving side of the spatial light signal. Separable.
  • the curved mirror 15 is a reflecting mirror having a curved reflecting surface 150 .
  • the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 has a curvature that matches the projection angle of the projection light 105 .
  • the reflective surface 150 of the curved mirror 15 has the shape of the side surface of a cylinder.
  • the reflective surface 150 of the curved mirror 15 may be spherical.
  • the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 may be a free-form surface.
  • the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 may have a shape in which a plurality of curved surfaces are combined instead of a single curved surface.
  • the reflective surface 150 of the curved mirror 15 may have a shape that combines a curved surface and a flat surface.
  • the curved mirror 15 is placed on the optical path of the modulated light 103 with the reflecting surface 150 facing the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • Reflecting surface 150 of curved mirror 15 is irradiated with light 104 that has passed through wavelength plate 14 among modulated light 103 modulated by modulating section 130 of spatial light modulator 13 .
  • Light 104 is composed of light 104-1 and light 104-2.
  • Light 104 - 1 is light that has passed through the first wavelength plate 141 side of the modulated light 103 - 1 modulated by the first modulation region 131 of the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • Light 104 - 2 is light that has passed through the second wave plate 142 side of the modulated light 103 - 2 modulated by the second modulation region 132 of the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 . At least one of the light 104-1 and the light 104-2 passes through the wavelength plate 14 to have its polarization state converted. That is, the light 104-1 and the light 104-2 have different polarization states.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of projection of the projection light 105 reflected by the reflecting surface 150. As shown in FIG. FIG. 7 is conceptual and does not accurately represent the traveling direction of light. Projected light 105 is expanded in the horizontal direction (vertical direction in FIG. 7) according to the curvature of the irradiation range of light 104 on reflecting surface 150 of curved mirror 15 . Reflecting surface 150 is irradiated with each of lights 104 - 1 and 104 - 2 forming light 104 .
  • Each of the lights 104 - 1 - 2 is individually reflected by the reflective surface 150 .
  • Light 104-1 is reflected by reflecting surface 150 and projected as projected light 105-1.
  • Light 104-2 is reflected by reflecting surface 150 and projected as projection light 105-2.
  • Lights 104-1 and 104-2 are projected as projection lights 105-1 and 2 at projection angles corresponding to the curvature of reflecting surface 150, respectively.
  • the projection ranges of the projection lights 105-1 and 105-2 overlap, but the polarization states of the projection lights 105-1 and 105-2 are different. ⁇ 2 can be separated.
  • a shield (not shown) or a zero-order light remover (not shown) may be arranged on the optical paths of the modulated light 103, the light 104, and the projected light 105.
  • the shield is placed between the wave plate 14 and the curved mirror 15.
  • the shield is arranged on the optical path of the light 104 that has passed through the wave plate 14 out of the modulated light 103 modulated by the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the shield is an aperture with a slit-shaped opening in the portion through which the light forming the desired image passes.
  • the shield is a frame that shields unnecessary light components contained in the light 104 and defines the outer edge of the display area of the projection light 105 .
  • the shield passes light that forms the desired image and blocks unwanted light components.
  • the shield shields 0th-order light and ghost images contained in the light 104 .
  • a zero-order light remover includes a light absorbing member supported by a member that supports the light absorbing member.
  • the light absorbing member is fixed on the optical path of the zero-order light contained in the modulated light 103, the light 104, and the projected light 105 by the supporting member.
  • the support member is made of a material through which the light 104 is transmitted, such as glass or plastic.
  • a black body such as carbon is used as the light absorbing member.
  • a light absorbing member made of a material that selectively absorbs light of the wavelength of the laser beam 101 .
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the light receiving device 16.
  • the light receiving device 16 includes a light collector 161, a plurality of light receiving elements 17-1 to M, a plurality of light receiving filters 170-1 to M, and a receiving circuit 18 (M is a natural number of 2 or more).
  • the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M are arranged so that two light receiving elements 17 form a pair.
  • the two light receiving elements 17 forming a pair are arranged adjacent to each other.
  • the two light-receiving elements 17 forming a pair receive optical signals transmitted from the same transmission source and subjected to polarization multiplexing.
  • the 8 is a plan view of the internal configuration of the light receiving device 16 as viewed from above. Note that the position of the receiving circuit 18 is not particularly limited. The receiving circuit 18 may be arranged inside the light receiving device 16 or may be arranged outside the light receiving device 16 . Also, the function of the receiving circuit 18 may be included in the control device 19 .
  • the light collector 161 is an optical element that collects spatial light signals coming from the outside. A spatial light signal is incident on the incident surface of the collector 161 .
  • the optical signal condensed by the condenser 161 is condensed toward the area where the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M are arranged.
  • collector 161 is a lens that collects the incident spatial light signal.
  • the light collector 161 is a light beam control element that guides the incident spatial light signal toward the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • the condenser 161 may have a configuration in which a lens and a light beam control element are combined.
  • the configuration of the light collector 161 is not particularly limited as long as it can collect the spatial light signal toward the area where the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M are arranged.
  • a mechanism may be added to guide the optical signal condensed by the concentrator 161 toward the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining an example of the trajectory of light received by the light receiving device 16.
  • FIG. FIG. 9 is a perspective view of the internal configuration of the light receiving device 16 as seen obliquely from the front.
  • FIG. 9 shows an example in which a plurality of light receiving elements are arranged in a row. The plurality of light receiving elements can be arranged in an arbitrary arrangement according to the arrival direction of the spatial optical signal.
  • spatial optical signal A and spatial optical signal B arriving from different directions enter the collector 161 .
  • Optical signals derived from the spatial optical signal A and the spatial optical signal B are condensed by the condenser 161 and condensed toward the area where the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M are arranged.
  • the light signal collected by the light collector 161 travels toward the pair of light receiving elements 17 arranged adjacently.
  • the paired light receiving elements 17 receive polarization-multiplexed optical signals transmitted from the same transmission source.
  • an optical signal originating from the spatial optical signal A travels toward the light receiving elements 17-1 and 17-2
  • an optical signal originating from the spatial optical signal B travels toward the light receiving elements 17-M-1 to 17-M. to proceed.
  • the optical signals derived from the spatial optical signal A and the spatial optical signal B reach the light receiving filters 170 arranged in association with each of the paired two light receiving elements 17 .
  • Each of the plurality of light-receiving filters 170-1 to 170-M is arranged before the plurality of light-receiving elements 17-1 to 17-M.
  • Each of the plurality of light receiving filters 170-1 to 170-M is arranged in association with each of the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • each of the plurality of light-receiving filters 170-1 to 170-M is arranged to overlap the light-receiving portions of the plurality of light-receiving elements 17-1 to 17-M.
  • the light receiving filters 170-1 to 170-M are selected according to the polarization state of the spatial light signal to be received.
  • the light signals in the polarization direction of the light receiving filter 170-M pass through that light receiving filter 170.
  • the receiving filter 170 includes a polarizing plate.
  • the polarization directions of the two light-receiving filters 170 associated with the two light-receiving elements 17 forming a pair are orthogonal to each other.
  • Each of the two light-receiving filters 170 associated with each of the two light-receiving elements 17 forming a pair passes optical signals originating from spatial optical signals whose polarization directions are opposite to each other.
  • the receiving filter 170 includes a quarter-wave plate.
  • each of the two light-receiving filters 170 associated with each of the two light-receiving elements 17 forming a pair includes a quarter-wave plate whose optical axes are orthogonal to each other.
  • Each of the two receiving filters 170 including quarter-wave plates whose optical axes are orthogonal to each other passes optical signals originating from spatial optical signals whose directions of rotation are opposite to each other.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining an example of the light receiving filter 170 used when the spatial light signal to be received is linearly polarized light.
  • two light-receiving filters 170-1 and 170-2 associated with the paired two light-receiving elements 17-1 and 17-2 will be described as an example.
  • the two light-receiving elements 17-1 and 17-2 are arranged with an interval therebetween, but they are actually arranged adjacent to each other.
  • the polarization direction of the optical signal to be received by the light receiving element 17-1 is the vertical direction on the paper surface of FIG.
  • the light receiving filter 170-1 associated with the light receiving element 17-1 includes a polarizing plate having a vertical polarization direction in the plane of FIG.
  • the light-receiving filter 170-1 associated with the light-receiving element 17-1 passes the optical signal polarized in the vertical direction on the page of FIG.
  • the optical signal that has passed through the light receiving filter 170-1 is received by the light receiving element 17-1.
  • the polarization direction of the optical signal to be received by the light receiving element 17-2 is the horizontal direction with respect to the paper surface of FIG.
  • the light receiving filter 170-2 associated with the light receiving element 17-2 includes a polarizing plate having a horizontal polarization direction on the page of FIG.
  • the light-receiving filter 170-2 associated with the light-receiving element 17-2 passes the optical signal polarized in the left-right direction on the page of FIG.
  • the optical signal that has passed through the light receiving filter 170-2 is received by the light receiving element 17-2.
  • the polarization directions of the light receiving filters 170-2 and 170-1 are orthogonal to each other. That is, the light-receiving elements 17-1 and 17-2 receive polarization-multiplexed optical signals whose polarization directions are orthogonal to each other and originate from spatial optical signals transmitted from the same transmission source.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of the light receiving filter 170 used when the spatial light signal to be received is circularly polarized light.
  • FIG. 11 shows an example of a light receiving filter 170-10 and a light receiving filter 170-20 associated with each of the two light receiving elements 17-1 to 17-2 forming a pair.
  • the two light receiving elements 17-1 and 17-2 are arranged with an interval therebetween, but actually they are arranged adjacent to each other.
  • a light receiving filter 170-10 associated with the light receiving element 17-1 is composed of a wavelength plate 170-11 and a polarizing plate 170-12.
  • the wave plate 170-11 converts the incident clockwise circularly polarized optical signal into linearly polarized light.
  • the polarizing plate 170-12 passes the linearly polarized light whose polarization direction is the vertical direction in the plane of FIG.
  • the optical signal of the polarized component that has passed through the light receiving filter 170-10 is received by the light receiving element 17-1.
  • a light receiving filter 170-20 associated with the light receiving element 17-2 is composed of a filter 170-21 and a filter 170-22.
  • the filter 170-21 converts the incident counterclockwise circularly polarized optical signal into linearly polarized light.
  • the filter 170-22 passes the linearly polarized light whose polarization direction is vertical in the plane of FIG.
  • the optical signal of the polarized component that has passed through the light receiving filter 170-20 is received by the light receiving element 17-2. That is, the light receiving element 17-1 and the light receiving element 17-2 receive optical signals that are polarization-multiplexed as circularly polarized light with directions of polarization opposite to each other, originating from the spatial light signal transmitted from the same transmission source. do.
  • Each of the plurality of light receiving elements 17-1 to M is arranged after each of the plurality of light receiving filters 170-1 to 170-M.
  • the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M are arranged so that each two light receiving elements 17 form a pair.
  • the light receiving elements 17-1 and 17-2 form a pair
  • the light receiving elements 17-3 and 17-4 form a pair
  • the light receiving elements 17-M-1 and 17-M form a pair.
  • the two light receiving elements 17 forming a pair are arranged adjacent to each other.
  • Each of the plurality of light-receiving elements 17-1 to M has a light-receiving portion that receives the optical signal that has passed through each of the plurality of light-receiving filters 170-1 to 170-M.
  • a light receiving filter 170 is installed in each light receiving portion of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • Light-receiving filters 170 having different polarization states are installed in the pair of light-receiving elements 17 .
  • Each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M is arranged such that the light emitting surface of the condenser 161 faces the light receiving portion via each of the plurality of light receiving filters 170-1 to 170-M.
  • a light receiving portion of each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M is arranged to face each of the plurality of light receiving filters 170-1 to 170-M.
  • Optical signals that have passed through each of the plurality of light receiving filters 170-1 to 170-M are received by the respective light receiving portions of the plurality of light receiving elements 17-1 to 170-M.
  • the two light-receiving elements 17 forming a pair receive optical signals that have passed through light-receiving filters 170 having different polarization states.
  • Each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M converts the received optical signal into an electrical signal (hereinafter also referred to as signal).
  • Each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M outputs the converted signal to the receiving circuit 18.
  • the receiving circuit 18 is connected to every two light-receiving elements 17 forming a pair among the plurality of light-receiving elements 17-1 to 17-M.
  • each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M is connected to the receiving circuit 18 individually.
  • each group of some of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M may be connected to the receiving circuit 18.
  • the light receiving element 17 receives light in the wavelength region of the spatial light signal to be received.
  • the light receiving element 17 has sensitivity to light in the visible region.
  • the light receiving element 17 has sensitivity to light in the infrared region.
  • the light receiving element 17 is sensitive to light with a wavelength in the 1.5 ⁇ m (micrometer) band, for example.
  • the wavelength band of light to which the light receiving element 17 is sensitive is not limited to the 1.5 ⁇ m band.
  • the wavelength band of the light received by the light receiving element 17 can be arbitrarily set according to the wavelength of the spatial light signal to be received.
  • the wavelength band of light received by the light receiving element 17 may be set to, for example, 0.8 ⁇ m band, 1.55 ⁇ m band, or 2.2 ⁇ m band.
  • the wavelength band of light received by the light receiving element 17 may be, for example, the 0.8 to 1 ⁇ m band.
  • the shorter the wavelength band the smaller the absorption by moisture in the atmosphere, which is advantageous for optical free-space communication during rainfall.
  • a color filter for selectively passing light in the wavelength band of the spatial light signal may be installed before the light receiving element 17 .
  • the light receiving element 17 can be realized by an element such as a photodiode or a phototransistor.
  • the light receiving element 17 is realized by an avalanche photodiode.
  • the light-receiving element 17 realized by an avalanche photodiode can handle high-speed communication.
  • the light-receiving element 17 may be realized by elements other than photodiodes, phototransistors, and avalanche photodiodes as long as they can convert optical signals into electrical signals. In order to improve the communication speed, it is preferable that the light receiving portion of the light receiving element 17 is as small as possible.
  • the light-receiving portion of the light-receiving element 17 has a square light-receiving surface with a side of about 5 mm (millimeters).
  • the light receiving portion of the light receiving element 17 has a circular light receiving surface with a diameter of approximately 0.1 to 0.3 mm.
  • the size and shape of the light receiving portion of the light receiving element 17 may be selected according to the wavelength band of the spatial light signal, communication speed, and the like.
  • the receiving circuit 18 acquires the signal output from each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • the receiving circuit 18 amplifies the signal from each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • the receiving circuit 18 decodes the amplified signal and analyzes the signal from the communication target. For example, the receiving circuit 18 analyzes the signal for each pair of light receiving elements 17 out of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • the receiving circuit 18 collectively analyzes the signals of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M. When the signals of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M are collectively analyzed, a single channel light receiving device 16 that communicates with a single communication target can be realized.
  • the receiving circuit 18 analyzes signals individually for each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • the signals are analyzed individually for each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M, a multi-channel light receiving device 16 that simultaneously communicates with a plurality of communication targets can be realized.
  • the signal decoded by receiving circuit 18 is used for any purpose. Use of the signal decoded by the receiving circuit 18 is not particularly limited.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of the receiving circuit 18. As shown in FIG. In the example of FIG. 12, the number of light receiving elements 17 is M (M is a natural number). Note that FIG. 12 is an example of the configuration of the receiving circuit 18 and does not limit the configuration of the receiving circuit 18 .
  • the receiving circuit 18 has a plurality of first processing circuits 181-1 to M, a control circuit 182, a selector 183, and a plurality of second processing circuits 185-1 to N (M and N are natural numbers).
  • the first processing circuit 181 is associated with any one of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • the first processing circuit 181 may be configured for each group of the plurality of light receiving elements 17 included in the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • the first processing circuit 181 includes a high pass filter (not shown).
  • a high-pass filter acquires a signal from the light receiving element 17 .
  • the high-pass filter selectively passes signals of high-frequency components corresponding to the wavelength band of the spatial optical signal among the acquired signals.
  • a high-pass filter cuts signals originating from ambient light such as sunlight.
  • a band-pass filter that selectively passes signals in the wavelength band of the spatial optical signal may be configured.
  • a color filter for selectively passing light in the wavelength band of the spatial light signal may be installed in front of the light receiving portion of the light receiving element 17 .
  • the first processing circuit 181 includes an amplifier (not shown).
  • An amplifier obtains the signal output from the high pass filter.
  • An amplifier amplifies the acquired signal.
  • the first processing circuit 181 includes an output monitor (not shown).
  • An output monitor monitors the output value of the amplifier.
  • the output monitor outputs to selector 183 a signal that exceeds a predetermined output value among the signals amplified by the amplifier.
  • a signal to be received among the signals output to the selector 183 is assigned to one of the plurality of second processing circuits 185-1 to 185-N under the control of the control circuit 182.
  • the signal to be received is a spatial optical signal from a communication device (not shown) to be communicated.
  • a signal from the light receiving element 17 that is not used for receiving the spatial light signal is not output to the second processing circuit 185 .
  • the first processing circuit 181 may include an integrator (not shown) as an output monitor (not shown).
  • An integrator obtains the signal output from the high pass filter.
  • An integrator integrates the acquired signal.
  • the integrator outputs an integrated signal to control circuit 182 .
  • the integrator is arranged to measure the intensity of the spatial light signal received by the photodetector 17 .
  • a spatial light signal received when the beam diameter is not narrowed has a weaker intensity than when the beam diameter is narrowed, so it is difficult to measure the voltage of the signal amplified only by the amplifier.
  • an integrator for example, by integrating a signal for a period of several milliseconds to several tens of milliseconds, the voltage of the signal can be increased to a measurable level.
  • the control circuit 182 acquires signals output from each of the plurality of first processing circuits 181-1 to 181-M. In other words, the control circuit 182 obtains a signal derived from the optical signal received by each of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M. For example, the control circuit 182 compares read values of signals from a plurality of light receiving elements 17 adjacent to each other. The control circuit 182 selects the light receiving element 17 with the maximum signal intensity according to the comparison result. The control circuit 182 controls the selector 183 so as to assign the signal originating from the selected light receiving element 17 to one of the plurality of second processing circuits 185-1 to 185-N. For example, the control circuit 182 controls the selector 183 so that the signals from the paired two light receiving elements 17 are distributed to the same second processing circuit 185 .
  • the process of estimating the direction of arrival of the spatial optical signal is not performed, and the signals output from the light receiving elements 17-1 to 17-M are sent to any of the preset second It may be output to the processing circuit 185 .
  • the second processing circuit 185 to which the signals output from the light receiving elements 17-1 to 17-M are output may be selected.
  • the direction of arrival of the spatial optical signal can be estimated by selecting the light receiving element 17 by the control circuit 182 . That is, the selection of the light-receiving element 17 by the control circuit 182 corresponds to specifying the communication device that is the transmission source of the spatial optical signal.
  • allocating the signal from the light receiving element 17 selected by the control circuit 182 to one of the plurality of second processing circuits means that the specified communication target and the light receiving element that receives the spatial light signal from the communication target 17 are associated with each other. That is, the control circuit 182 can identify the communication device that is the transmission source of the optical signals (spatial optical signals) based on the optical signals received by the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M.
  • a signal amplified by an amplifier included in each of the plurality of first processing circuits 181-1 to 181-M is input to the selector 183.
  • Selector 183 outputs a signal to be received among the input signals to one of the plurality of second processing circuits 185-1 to 185-N under the control of control circuit 182.
  • FIG. A signal that is not to be received is not output from the selector 183 .
  • a signal from one of the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-N assigned by the control circuit 182 is input to the plurality of second processing circuits 185-1 to 185-N.
  • each of the plurality of second processing circuits 185-1 to 185-N receives signals from two light-receiving elements 17 forming a pair.
  • Each of the plurality of second processing circuits 185-1 to 185-N decodes the input signal.
  • Each of the plurality of second processing circuits 185-1-N may be configured to apply some signal processing to the decoded signal.
  • Each of the plurality of second processing circuits 185-1 to 185-N may be configured to output to an external signal processing device or the like (not shown).
  • one second processing circuit 185 is assigned to one communication target. That is, the control circuit 182 converts the signals derived from the polarization-multiplexed spatial light signals from the plurality of communication targets received by the plurality of light receiving elements 17-1 to 17-M into the plurality of second processing circuits 185-1 to 185-N. assigned to either This allows the light receiving device 16 to simultaneously read signals derived from polarization-multiplexed spatial light signals from a plurality of communication targets in separate channels. For example, spatial optical signals from multiple communication targets may be read in a time division manner in a single channel to communicate with multiple communication targets simultaneously. In the technique of the present embodiment, since spatial optical signals from a plurality of communication targets are simultaneously read in a plurality of channels, the transmission speed is faster than when a single channel is used.
  • it may be configured to identify the direction of arrival of the spatial light signal by primary scanning with rough accuracy, and perform secondary scanning with fine accuracy in the identified direction to identify the exact position of the communication target.
  • the exact position of the communication target can be determined by exchanging signals with the communication target. Note that when the position of the communication target is specified in advance, the process of specifying the position of the communication target can be omitted.
  • Controller 19 controls light source 11 and spatial light modulator 13 .
  • controller 19 is implemented by a microcomputer including a processor and memory.
  • the control device 19 sets the phase image corresponding to the image to be projected in the modulation section 130 according to the tiling aspect ratio set in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the control device 19 sets, in the modulation section 130, a phase image corresponding to an image according to a purpose such as image display, communication, and distance measurement.
  • the phase image of the image to be projected may be stored in advance in a storage unit (not shown).
  • the shape and size of the projected image are not particularly limited.
  • the control device 19 sets a pattern (phase image) corresponding to the image formed by the projection light 105 in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the control device 19 sets a phase image for each tile assigned to the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the control device 19 performs spatial light modulation such that the parameter that determines the difference between the phase of the light 102 irradiated to the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 and the phase of the modulated light 103 reflected by the modulating section 130 is changed.
  • a phase image is set in the modulator 130 by driving the device 13 .
  • the parameter that determines the difference between the phase of the light 102 irradiated to the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 and the phase of the modulated light 103 reflected by the modulating section 130 is an optical parameter such as a refractive index or an optical path length. It is a parameter related to characteristics.
  • the control device 19 adjusts the optical characteristics of the modulation section 130 by changing the voltage applied to the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the phase distribution of the light 102 irradiated to the modulating section 130 of the phase modulation type spatial light modulator 13 is modulated according to the optical characteristics of the modulating section 130 .
  • a method of driving the spatial light modulator 13 by the controller 19 is determined according to the modulation method of the spatial light modulator 13 .
  • the control device 19 drives the emitter 111 of the light source 11 while the phase image corresponding to the displayed image is set in the modulation section 130 .
  • the control device 19 individually drives the first emitter 111-1 and the second emitter 111-2 included in the light source 11 in synchronization with the timing of transmitting the spatial light signal.
  • the lights 102-1 and 102-2 emitted from the light source 11 are emitted from the modulator 130 of the spatial light modulator 13 in accordance with the timing at which the phase image is set in the modulator 130 of the spatial light modulator 13.
  • Sub-regions set in each of the modulation region 131 and the second modulation region 132 are irradiated.
  • Lights 102-1 and 102-2 applied to the sub-regions set in each of the first modulation region 131 and the second modulation region 132 of the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 have the phases set in the respective sub-regions. Modulated according to the image. Modulated light 103 modulated by the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 is emitted toward the reflecting surface 150 of the curved mirror 15 .
  • control device 19 acquires from the light receiving device 16 the signal decoded by the light receiving device 16 or the signal subjected to signal processing.
  • the signal obtained from the photodetector 16 is derived from the polarization multiplexed spatial light signal.
  • the control device 19 executes processing according to the signal acquired from the light receiving device 16 .
  • the processing executed by the control device 19 according to the signal acquired from the light receiving device 16 is not particularly limited.
  • the control device 19 generates a signal for a communication device (not shown) to be communicated with according to the signal acquired from the light receiving device 16 .
  • the control device 19 controls the light transmitting device 10 to transmit a spatial light signal corresponding to the generated signal.
  • the control device 19 may output the signal acquired from the light receiving device 16 to an external signal processing device or the like (not shown).
  • the communication device of this embodiment includes a light transmitting device, a light receiving device, and a control device.
  • the light transmitter includes a light source, a spatial light modulator, a waveplate, and a curved mirror.
  • the light source is composed of a first emitter and a second emitter. The first emitter and the second emitter emit light toward the modulation section of the spatial light modulator.
  • a spatial light modulator has a modulation section in which a plurality of modulation regions are set to be irradiated with light emitted from a light source.
  • the modulation section of the spatial light modulator is divided into a first modulation area irradiated with light emitted from the first emitter and a second modulation area irradiated with light emitted from the second emitter. .
  • the spatial light modulator modulates the phase of the irradiated light in each of the first modulation area and the second modulation area set in the modulation section.
  • the wave plate converts modulated light modulated in each of the first modulation region and the second modulation region set in the modulation section of the spatial light modulator into polarization states different from each other.
  • the curved mirror has a curved reflecting surface onto which modulated light modulated in the first and second modulation regions set in the modulation section of the spatial light modulator is irradiated.
  • the curved mirror reflects the modulated light on the reflecting surface and projects the projection light whose projection angle is enlarged according to the curvature of the reflecting surface.
  • the light receiving device receives a spatial light signal transmitted from another communication device.
  • the control device controls each of the first modulation region and the second modulation region set in the modulation section of the spatial light modulator of the light transmission device to form a spatial light signal to be transmitted toward the other communication device. set to The control device controls the light source so that the light is emitted to the modulating section in which the pattern is set.
  • a controller obtains a signal derived from the spatial light signal received by the receiver.
  • the light transmitting device of the present embodiment converts the modulated light modulated in each of the plurality of modulation regions set in the modulation section of the spatial light modulator into different polarization states.
  • Projection light projected from the light transmitting device of the present embodiment includes light components converted into mutually different polarization states. Therefore, the light transmitting device of this embodiment can simultaneously transmit a plurality of spatial optical signals that differ for each polarization state. That is, according to this embodiment, optical space communication using multiplexed spatial light signals can be realized.
  • a light transmitting device includes a partition arranged on at least one of the boundaries of the plurality of modulation regions and preventing the modulated light modulated in each of the plurality of modulation regions from being mixed. According to this aspect, since the modulated lights modulated in the modulation regions separated by the partition do not mix immediately after the modulation, it is possible to prevent the generation of high-order light that may be formed by the modulated lights.
  • the wave plate includes a half-wave plate.
  • a wave plate is placed on the optical path of modulated light modulated by either the first modulation region or the second modulation region. According to this aspect, by converting the modulated light modulated in the first modulation region and the modulated light modulated in the second modulation region into mutually different polarization states, it is possible to transmit separable projection light.
  • the wave plate is composed of a first wave plate and a second wave plate.
  • the first wave plate includes a quarter wave plate.
  • a first wave plate is placed on the optical path of the modulated light modulated in the first modulation region.
  • the first wave plate converts the modulated light modulated by the first modulation region into circularly polarized light whose polarization direction is the first rotation direction.
  • the second wave plate includes a quarter wave plate.
  • a second wave plate is placed on the optical path of the modulated light modulated in the second modulation region.
  • the second wave plate converts the modulated light modulated by the second modulation region into circularly polarized light whose polarization direction is the second rotation direction.
  • the first rotation direction and the second rotation direction are opposite to each other. According to this aspect, by converting the modulated light modulated in the first modulation region and the modulated light modulated in the second modulation region into circularly polarized light with opposite rotation directions, separable projected light is generated. Can transmit light.
  • a light-receiving device of one aspect of the present embodiment has a light collector, a plurality of light-receiving elements, and a plurality of light-receiving filters.
  • the collector collects spatial optical signals transmitted from other communication devices.
  • a plurality of light receiving elements receive the spatial light signal collected by the collector.
  • Each of the plurality of light receiving filters is arranged in association with each of the plurality of light receiving elements.
  • Each of the plurality of light-receiving filters selectively passes the spatial light signal to be received by the associated light-receiving element.
  • the optical signal to be received by each of the plurality of light receiving elements can be selectively received by each of the plurality of light receiving elements.
  • a light-receiving filter of one aspect of the present embodiment includes a polarizing plate that selectively passes linearly polarized light in a polarization direction of a light-receiving target of the associated light-receiving element. According to this aspect, the linearly polarized light in the direction of polarization to be received can be received separately from the spatial light signal.
  • a light-receiving filter of one aspect of the present embodiment includes a quarter-wave plate and a polarizing plate.
  • the quarter-wave plate converts the circularly polarized light in the rotational direction of the light receiving target of the associated light receiving element into linearly polarized light.
  • the polarizing plate selectively passes the linearly polarized light having a specific polarization direction out of the linearly polarized light converted by the quarter-wave plate. According to this aspect, the circularly polarized light in the direction of rotation of the object to be received can be received separately from the spatial light signal.
  • the communication device of this embodiment uses four light sources to perform polarization multiplexing communication with a plurality of communication targets.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the configuration of the communication device 2 of this embodiment.
  • the communication device 2 of this embodiment includes a light transmitting device 20 , a light receiving device 26 and a control device 29 .
  • the light receiving device 26 has the same configuration as the light receiving device 16 of the first embodiment.
  • the control device 29 has substantially the same configuration as the control device 19 of the first embodiment, although the details are different. In the following, the light transmitting device 20 different from that of the first embodiment will be described in detail.
  • the light transmitting device 20 includes a light source 21 , a spatial light modulator 23 , a wavelength plate 24 and a curved mirror 25 .
  • the spatial light modulator 23 has a modulating section 230 .
  • a first modulation area 231 and a second modulation area 232 are set in the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 .
  • Two sub-regions are set in each of the first modulation region 231 and the second modulation region 232 .
  • FIG. 14 is a lateral side view of the internal configuration of the light transmitting device 20. As shown in FIG. FIG. 15 is a top view of the internal configuration of the light transmitting device 20 as viewed from above. In FIG. 15, the light source 21 and the spatial light modulator 23 are illustrated, and the wave plate 24 and the curved mirror 25 are omitted. 14 and 15 are conceptual and do not accurately represent the positional relationship between each component, the traveling direction of light, and the like.
  • the light source 21 includes multiple emitters and multiple lenses.
  • the multiple emitters are composed of a first emitter 211-1, a second emitter 211-2, a third emitter 211-3, and a fourth emitter 211-4.
  • the multiple lenses are composed of a first lens 212-1, a second lens 212-2, a third lens 212-3, and a fourth lens 212-4.
  • the first emitter 211-1, the second emitter 211-2, the third emitter 211-3, and the fourth emitter 211-4 have their emission axes intersecting each other on the optical path to the spatial light modulator 23. arranged not to.
  • the first emitter 211-1 emits laser light 201-1 in a predetermined wavelength band toward the first lens 212-1 under the control of the control device 29.
  • the laser light 201-1 emitted from the first emitter 211-1 is polarized light.
  • the first lens 212-1 is arranged on the optical path of the laser beam 201-1 emitted from the first emitter 211-1.
  • the first lens 212-1 converts the laser light 201-1 emitted from the first emitter 211-1 into the size of the first sub-region of the first modulation region 231 of the modulation section 230 of the spatial light modulator 23. Expand together. Light 202 - 1 expanded by first lens 212 - 1 travels toward the first sub-region of first modulation region 231 .
  • the second emitter 211-2 emits laser light 201-2 in a predetermined wavelength band toward the second lens 212-2 under the control of the control device 29.
  • the laser light 201-2 emitted from the second emitter 211-2 is polarized light.
  • the second lens 212-2 is arranged on the optical path of the laser beam 201-2 emitted from the second emitter 211-2.
  • the second lens 212-2 converts the laser light 201-2 emitted from the second emitter 211-2 into the size of the second sub-region of the first modulation region 231 of the modulation section 230 of the spatial light modulator 23. Expand together.
  • the first sub-region and the second sub-region are set at different positions in the first modulation region 231 .
  • Light 202 - 2 expanded by second lens 212 - 2 travels toward the second sub-region of first modulation region 231 .
  • Light 202 - 1 and light 202 - 2 are applied to different sub-regions included in the same first modulation region 231 .
  • the third emitter 211-3 emits laser light 201-3 in a predetermined wavelength band toward the third lens 212-3 under the control of the control device 29.
  • the laser light 201-3 emitted from the third emitter 211-3 is polarized light.
  • the third lens 212-3 is arranged on the optical path of the laser beam 201-3 emitted from the third emitter 211-3.
  • the third lens 212-3 converts the laser light 201-3 emitted from the third emitter 211-3 into the size of the first sub-region of the second modulation region 232 of the modulation section 230 of the spatial light modulator 23. Expand together. Light 202 - 3 expanded by third lens 212 - 3 travels toward the first sub-region of second modulation region 232 .
  • the fourth emitter 211-4 emits laser light 201-4 in a predetermined wavelength band toward the fourth lens 212-4 under the control of the control device 29.
  • the laser light 201-4 emitted from the fourth emitter 211-4 is polarized light. It is required that the polarization directions of the light irradiated to the modulating section 230 of the spatial light modulator 23 are set to be the same. Therefore, the polarization directions of the laser beams 201-1 to 201-4 are set to be the same in the modulation section 230.
  • the fourth lens 212-4 is arranged on the optical path of the laser beam 201-4 emitted from the fourth emitter 211-4.
  • the fourth lens 212-4 converts the laser light 201-4 emitted from the fourth emitter 211-4 into the size of the second sub-region of the second modulation region 232 of the modulation section 230 of the spatial light modulator 23. Expand together. The first sub-region and the second sub-region are set at different positions in the second modulation region 232 . Light 202 - 4 expanded by fourth lens 212 - 4 travels toward the second sub-region of second modulation region 232 . Light 202 - 3 and light 202 - 4 illuminate different sub-regions contained in the same second modulation region 232 .
  • the wavelengths of the laser beams 201-1 to 201-4 emitted from each of the first emitter 211-1, the second emitter 211-2, the third emitter 211-3, and the fourth emitter 211-4 are It is not limited, and may be selected according to the application.
  • the wavelengths of the laser beams 201-1 to 201-4 may be the same or different.
  • the polarization directions of the laser beams 201-1 to 201-4 with which the modulation unit 230 is irradiated are the same.
  • the first emitter 211-1, the second emitter 211-2, the third emitter 211-3, and the fourth emitter 211-4 emit visible or infrared laser light 201-1 to 4 is emitted.
  • near-infrared rays of 800 to 900 nanometers (nm) can raise the laser class, so the sensitivity can be improved by about an order of magnitude compared to other wavelength bands.
  • a high-output laser light source can be used for infrared rays in the wavelength band of 1.55 micrometers ( ⁇ m).
  • An aluminum gallium arsenide phosphide (AlGaAsP)-based laser light source, an indium gallium arsenide (InGaAs)-based laser light source, or the like can be used as an infrared laser light source in a wavelength band of 1.55 ⁇ m.
  • AlGaAsP aluminum gallium arsenide phosphide
  • InGaAs indium gallium arsenide
  • the spatial light modulator 23 has the same configuration as the spatial light modulator 13 of the first embodiment.
  • the spatial light modulator 23 has a modulating section 230 .
  • a first modulation area 231 and a second modulation area 232 are set in the modulation section 230 .
  • Each of the first modulation region 231 and the second modulation region 232 is divided into at least two sub-regions.
  • the first modulation region 231 is irradiated with light 202-1 and 202-2.
  • Lights 202 - 1 to 2 are applied to different sub-regions of first modulation region 231 .
  • the lights 202-1 and 202-2 are modulated in different sub-regions of the first modulation region 231 and emitted as modulated lights 203-1 and 203-2.
  • the second modulation area 232 is irradiated with light 202-3 to 202-4.
  • Lights 202 - 3 - 4 illuminate different sub-regions of second modulation region 232 .
  • the lights 202-3-4 are modulated in different sub-regions of the second modulation region 232 and emitted as modulated lights 203-3-4.
  • a partition 235 is arranged between the first modulation region 231 and the second modulation region 232 .
  • the partition wall 235 is erected perpendicularly to the surface of the modulating section 230 .
  • the partition wall 235 is formed immediately after the modulated lights 203-1 to 203-2 modulated by the first modulation area 231 and the modulated lights 203-3 to 4 modulated by the second modulation area 232 are modulated by the modulation section 230.
  • the modulation section 230 is divided into two halves so that they do not mix.
  • a pattern also called a phase image
  • the partition wall 235 prevents generation of high-order images that may be displayed on the projection surface.
  • FIG. 16 is an example of the first modulation area 231 and the second modulation area 232 set in the modulation section 230 of the spatial light modulator 23.
  • FIG. 16 two sub-regions are set in each of the first modulation region 231 and the second modulation region 232 .
  • polarization multiplexing communication can be performed simultaneously with two communication targets.
  • the first modulation area 231 is irradiated with light 202-1 to 202-2 emitted from the light source 21.
  • the first modulation region 231 is assigned a first sub-region 2311 corresponding to light 202-1 and a second sub-region 2312 corresponding to light 202-2.
  • a pattern (phase image) for converting the light 202-1 into the modulated light 203-1 is set in the first sub-region 2311 of the first modulation region 231.
  • FIG. A phase image corresponding to the image formed by the modulated light 203-1 is set in the first sub-region 2311 of the first modulation region 231.
  • FIG. A phase image for converting the light 202-2 into the modulated light 203-2 is set in the second sub-region 2312 of the first modulation region 231.
  • FIG. A phase image corresponding to the image formed by the modulated light 203-2 is set in the second sub-region 2312 of the first modulation region 231.
  • the second modulation area 232 is irradiated with light 202-3 to 202-4 emitted from the light source 21.
  • Second modulation region 232 is assigned a first sub-region 2321 corresponding to light 202-3 and a second sub-region 2322 corresponding to light 202-4.
  • a first sub-region 2321 of the second modulation region 232 is set with a phase image for converting the light 202-3 into the modulated light 203-3.
  • a phase image corresponding to the image formed by the modulated light 203-3 is set in the first sub-region 2321 of the second modulation region 232.
  • FIG. A phase image is set in the second sub-region 2322 of the second modulation region 232 for converting the light 202-4 into the modulated light 203-4.
  • a phase image corresponding to the image formed by the modulated light 203-4 is set in the second sub-region 2322 of the second modulation region 232.
  • Each of the first modulation region 231 and the second modulation region 232 assigned to the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 is divided into a plurality of regions (also called tiling). For example, each of the first modulation region 231 and the second modulation region 232 is divided into square regions (also called tiles) of a desired aspect ratio. Each of the multiple tiles is composed of multiple pixels.
  • a phase image is tiled on each of the plurality of tiles set in the first modulation area 231 and the second modulation area 232 .
  • each of the plurality of tiles is set with a pre-generated phase image.
  • a phase image corresponding to the image to be projected is set in each of the plurality of tiles.
  • modulated light 203 that forms an image corresponding to the phase image of each tile is emitted.
  • the number of tiles set in the modulation section 230 increases, a clearer image can be displayed.
  • the resolution decreases. Therefore, the size and number of tiles set in the modulating section 230 are set according to the application.
  • the modulated lights 203-1 to 203-2 modulated in the first modulation area 231 and the modulated lights 203-3 to 4 modulated in the second modulation area 232 are separated by the partition wall 235 immediately after being emitted from the modulation section 230. be done.
  • the modulated lights 203-1 to 203-2 and the modulated lights 203-3 to 203-4 can be set to mix with each other after being emitted from the modulating section 230, or can be set not to mix with each other.
  • the mixing state of the modulated lights 203 - 1 to 203 - 4 after being emitted from the modulating section 230 can be set by adjusting the emitting direction of the light 202 from the light source 21 .
  • the wave plate 24 has the same configuration as the wave plate 14 of the first embodiment. Waveplate 24 is positioned between spatial light modulator 23 and curved mirror 25 . In the example of FIG. 14, the wave plate 24 is arranged substantially parallel to the plane of the modulating section 230 by the partition wall 235 . A half-wave plate is used as the wave plate 24 when linearly polarized light is emitted from the light transmitting device 20 . When circularly polarized light is emitted from the light transmitting device 20 , a quarter wave plate is used as the wave plate 24 .
  • FIG. 17 is a conceptual diagram of the internal configuration of the light transmitting device 20 viewed from above.
  • the light source 21 is omitted.
  • FIG. 17 is conceptual and does not accurately represent the positional relationship between components, the traveling direction of light, and the like.
  • the wave plate 24 is composed of a first wave plate 241 and a second wave plate 242 .
  • the first wave plate 241 and the second wave plate 242 have different polarization properties.
  • the first wave plate 241 is arranged in correspondence with the first modulation region 231 .
  • the modulated lights 203 - 1 and 203 - 2 modulated by the first modulation area 231 pass through the first wave plate 241 before reaching the reflecting surface 250 of the curved mirror 25 .
  • the modulated lights 203 - 1 and 203 - 2 that have passed through the first wave plate 241 become lights 204 - 1 and 2 according to the polarization characteristics of the first wave plate 241 .
  • Lights 204 - 1 and 204 - 2 that have passed through first wave plate 241 form images corresponding to phase images set in sub-regions of first modulation region 231 on reflecting surface 250 of curved mirror 25 .
  • the second wave plate 242 is arranged in association with the second modulation region 232 .
  • the modulated lights 203 - 3 to 203 - 4 modulated by the second modulation area 232 pass through the second wave plate 242 before reaching the reflecting surface 250 of the curved mirror 25 .
  • the modulated lights 203-3 to 203-4 that have passed through the second wave plate 242 become lights 204-3 to 204-4 according to the polarization characteristics of the second wave plate 242.
  • FIG. Lights 204-3 to 204-4 that have passed through second wave plate 242 form an image corresponding to the phase image set in the sub-region of second modulation region 232 on reflecting surface 250 of curved mirror 25.
  • the polarization state of the modulated lights 203-1 to 203-2 that have passed through the first wave plate 241 and the polarization state of the modulated lights 203-3 to 4 that have passed through the second wave plate 242 are different from each other.
  • the modulated lights 203-1 to 203-2 and the modulated lights 203-3 to 203-4 that have passed through the wave plate 24 become lights 204-1 to 204-2 and lights 204-3 to 204-4 having mutually different polarization states.
  • the first wave plate 241 is a half wave plate.
  • nothing is installed on the side of the second wave plate 242 .
  • the polarization directions of the modulated lights 203-1 and 203-2 passing through the first wave plate 241 side are rotated by 90 degrees.
  • the modulated lights 203-3 to 203-4 passing through the second wavelength plate 242 travel in the same polarization direction.
  • a member made of a material such as transparent glass or plastic that does not affect the polarization state may be arranged on the side of the second wave plate 242.
  • the polarization directions of the lights 204-1 and 204-2 that have passed through the first wave plate 241 side and the polarization directions of the lights 204-3 and 4 that have passed through the second wave plate 242 side are orthogonal to each other. Therefore, the projected light 205 derived from the lights 204-1 and 204-2 that have passed through the first wave plate 241 side and the projected light 205 derived from the lights 204-3 and 204-4 that have passed through the second wave plate 242 side are different. , can be separated at the receiving end of the spatial optical signal.
  • the first wave plate 241 and the second wave plate 242 are quarter wave plates whose optical axes are orthogonal to each other.
  • the lights 204-1 and 204-2 that have passed through the first wave plate 241 and the lights 204-3 and 4 that have passed through the second wave plate 242 are converted into circularly polarized light with opposite rotation directions. Therefore, the spatial optical signals derived from the lights 204-1 and 204-2 that have passed through the first wavelength plate 241 and the spatial optical signals derived from the lights 204-3 and 204-4 that have passed through the second wavelength plate 242 are spatial optical signals is separable at the receiving end of the
  • the curved mirror 25 has the same configuration as the curved mirror 15 of the first embodiment.
  • the curved mirror 25 is a reflecting mirror having a curved reflecting surface 250 .
  • the reflecting surface 250 of the curved mirror 25 has a curvature that matches the projection angle of the projection light 205 .
  • the reflective surface 250 of the curved mirror 25 has the shape of a cylindrical side surface.
  • the reflective surface 250 of the curved mirror 25 may be spherical.
  • the reflecting surface 250 of the curved mirror 25 may be a free-form surface.
  • the reflecting surface 250 of the curved mirror 25 may have a shape in which a plurality of curved surfaces are combined instead of a single curved surface.
  • the reflective surface 250 of the curved mirror 25 may have a shape that combines a curved surface and a flat surface.
  • the curved mirror 25 is arranged with the reflecting surface 250 facing the modulating section 230 of the spatial light modulator 23 .
  • the curved mirror 25 is arranged on the optical paths of the modulated lights 203-1 to 203-4.
  • Reflecting surface 250 of curved mirror 25 is irradiated with lights 204-1 to 204-4 that have passed through wavelength plate 24 among modulated lights 203-1 to 203-4 modulated by modulating section 230 of spatial light modulator .
  • Lights 204-1 and 204-2 are light that have passed through the first wave plate 241 side among the modulated lights 203-1 and 203-2 modulated by the first modulation region 231 of the modulation section 230 of the spatial light modulator 23. .
  • Lights 204-3 to 204-4 are lights that have passed through the second wave plate 242 side among the modulated lights 203-3 to 203-4 modulated by the second modulation region 232 of the modulation section 230 of the spatial light modulator 23. . At least one of the lights 204-1 to 204-4 changes its polarization state by passing through the wavelength plate 24. FIG. That is, the lights 204-1 and 204-2 and the lights 204-3 and 4 have different polarization states.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram showing an example of projection of the projection light 205 reflected by the reflecting surface 250. As shown in FIG. FIG. 18 is conceptual and does not accurately represent the traveling direction of light.
  • the projected light 205 is expanded in the horizontal direction (vertical direction in FIG. 18) according to the curvature of the irradiation range of the light 204 on the reflecting surface 250 of the curved mirror 25 .
  • Reflecting surface 250 is irradiated with each of lights 204 - 1 to 4 forming light 204 .
  • Each of the lights 204-1 to 204-4 is individually reflected by the reflective surface 250.
  • FIG. Light 204-1 is reflected by reflecting surface 250 and projected as projected light 205-1.
  • Light 204-2 is reflected by reflecting surface 250 and projected as projection light 205-2.
  • Light 204-3 is reflected by reflecting surface 250 and projected as projected light 205-3.
  • Light 204-4 is reflected by reflecting surface 250 and projected as projection light 205-4.
  • Lights 204-1 to 204-4 are projected as projection lights 205-1 to 4 at projection angles corresponding to the curvature of reflecting surface 250, respectively.
  • a shield (not shown) or a zero-order light remover (not shown) may be placed on the optical paths of the modulated light 203, the light 204, and the projected light 205. Since the shield and the 0th-order light remover are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • FIG. 19 is another example of the first modulation area 231 and the second modulation area 232 set in the modulation section 230 of the spatial light modulator 23.
  • FIG. 19 each of the first modulation region 231 and the second modulation region 232 is divided into four.
  • four sub-regions are set in each of first modulation region 231 and second modulation region 232 .
  • the first modulation area 231 is irradiated with light 202-1 to 202-2 emitted from the light source 21.
  • a first sub-region 2311 , a second sub-region 2312 , a third sub-region 2313 and a fourth sub-region 2314 are allocated to the first modulation region 231 . That is, the first modulation area 231 is divided into four sub-areas. A different phase image is set in each of the four sub-regions.
  • First sub-region 2311 and third sub-region 2313 are irradiated with light 202-1.
  • Second sub-region 2312 and fourth sub-region 2314 are irradiated with light 202-2.
  • the second modulation area 232 is irradiated with light 202-3 to 202-4 emitted from the light source 21.
  • a first sub-region 2321 , a second sub-region 2322 , a third sub-region 2323 and a fourth sub-region 2324 are assigned to the second modulation region 232 . That is, the second modulation area 232 is divided into four sub-areas. A different phase image is set in each of the four sub-regions.
  • First sub-region 2321 and third sub-region 2323 are irradiated with light 202-3.
  • Second sub-region 2322 and fourth sub-region 2324 are irradiated with light 202-4.
  • polarization multiplexing communication can be performed simultaneously with four communication targets. can.
  • the communication device of this embodiment includes a light transmitting device, a light receiving device, and a control device.
  • the light transmitter includes a light source, a spatial light modulator, a waveplate, and a curved mirror.
  • the light source is constituted by a first emitter, a second emitter, a third emitter and a fourth emitter.
  • a first emitter, a second emitter, a third emitter, and a fourth emitter emit light toward the modulation section of the spatial light modulator.
  • a spatial light modulator has a modulation section in which a plurality of modulation regions are set to be irradiated with light emitted from a light source.
  • a modulation section of the spatial light modulator is divided into a first modulation area and a second modulation area.
  • the first modulation region includes a region illuminated by each of the lights emitted from the first emitter and the second emitter.
  • the second modulation area includes areas irradiated with the light emitted from the third emitter and the fourth emitter.
  • the spatial light modulator modulates the phase of the irradiated light in each of the first modulation area and the second modulation area set in the modulation section.
  • the wave plate converts modulated light modulated in each of the first modulation region and the second modulation region set in the modulation section of the spatial light modulator into polarization states different from each other.
  • the curved mirror has a curved reflecting surface onto which modulated light modulated in the first and second modulation regions set in the modulation section of the spatial light modulator is irradiated.
  • the curved mirror reflects the modulated light on the reflecting surface and projects the projection light whose projection angle is enlarged according to the curvature of the reflecting surface.
  • the light receiving device receives a spatial light signal transmitted from another communication device.
  • the control device controls each of the first modulation region and the second modulation region set in the modulation section of the spatial light modulator of the light transmission device to form a spatial light signal to be transmitted toward the other communication device. set to The control device controls the light source so that the light is emitted to the modulating section in which the pattern is set.
  • a controller obtains a signal derived from the spatial light signal received by the receiver.
  • the light transmitting device of the present embodiment converts the modulated light modulated in each of the plurality of modulation regions set in the modulation section of the spatial light modulator into different polarization states.
  • Projection light projected from the light transmitting device of the present embodiment includes light components converted into mutually different polarization states. Therefore, the light transmitting device of this embodiment can simultaneously transmit a plurality of spatial optical signals that differ for each polarization state. That is, according to this embodiment, optical space communication using multiplexed spatial light signals can be realized.
  • the light transmitting device of this embodiment includes twice as many emitters as the light transmitting device of the first embodiment. Therefore, according to the communication device of the present embodiment, it is possible to communicate with more communication targets than in the first embodiment.
  • the communication device of this embodiment uses two spatial light modulators to perform polarization multiplexing communication with a plurality of communication targets.
  • FIG. 20 is a block diagram showing an example of the configuration of the communication device 3 of this embodiment.
  • the communication device 3 of this embodiment includes a light transmitting device 30 , a light receiving device 36 and a control device 39 .
  • the light receiving device 36 has the same configuration as the light receiving device 16 of the first embodiment.
  • the control device 39 has substantially the same configuration as the control device 39 of the first embodiment, although the details are different. In the following, the light transmitting device 30 different from the first embodiment will be described in detail.
  • the light transmitting device 30 includes a light source 31 , a first spatial light modulator 331 , a second spatial light modulator 332 , a wavelength plate 34 and a curved mirror 35 .
  • the first spatial light modulator 331 has a modulating section 3310 .
  • the second spatial light modulator 332 has a modulating section 3320 .
  • the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 have the same configuration.
  • the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 are arranged such that their long sides are perpendicular to each other.
  • FIG. 21 is a lateral side view of the internal configuration of the light transmitting device 30.
  • FIG. 22 is a top view of the internal configuration of the light transmitting device 30 as viewed from above.
  • the light source 31, the first spatial light modulator 331, and the second spatial light modulator 332 are illustrated, and the wave plate 34 and the curved mirror 35 are omitted.
  • FIGS. 21 and 22 are conceptual and do not accurately represent the positional relationship between constituent elements, the traveling direction of light, and the like.
  • the light source 31 includes a first emitter 311-1, a second emitter 311-2, a first lens 312-1 and a second lens 312-2.
  • the first emitter 311-1 and the second emitter 311-2 are arranged so that their emission axes do not cross each other on the optical path to the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332.
  • the first emitter 311-1 emits laser light 301-1 in a predetermined wavelength band toward the first lens 312-1 under the control of the control device 39.
  • the laser light 301-1 emitted from the first emitter 311-1 is polarized light.
  • the first lens 312-1 is arranged on the optical path of the laser beam 301-1 emitted from the first emitter 311-1.
  • the first lens 312 - 1 expands the laser beam 301 - 1 emitted from the first emitter 311 - 1 to match the size of the modulation section 3310 of the first spatial light modulator 331 .
  • Light 302 - 1 expanded by first lens 312 - 1 travels toward modulation section 3310 of first spatial light modulator 331 .
  • the second emitter 311-2 emits laser light 301-2 in a predetermined wavelength band toward the second lens 312-2 under the control of the control device 39.
  • the laser light 301-2 emitted from the second emitter 311-2 is polarized light.
  • the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 are arranged such that their polarization directions are orthogonal to each other. Therefore, the polarization direction of laser light 301-1 emitted from first emitter 311-1 and the polarization direction of laser light 301-2 emitted from second emitter 311-2 are set to be orthogonal to each other.
  • the second lens 312-2 is arranged on the optical path of the laser beam 301-2 emitted from the second emitter 311-2.
  • the second lens 312 - 2 expands the laser light 301 - 2 emitted from the second emitter 311 - 2 to match the size of the modulation section 3320 of the second spatial light modulator 332 .
  • Light 302 - 2 expanded by second lens 312 - 2 travels toward modulation section 3320 of second spatial light modulator 332 .
  • the wavelengths of the laser beams 301-1 and 301-2 emitted from each of the first emitter 311-1 and the second emitter 311-2 are not particularly limited, and may be selected according to the application.
  • the wavelengths of the laser beams 301-1 and 301-2 may be the same or different.
  • the laser light 301-1 since the light 302-1 and 302-2 are irradiated toward the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 arranged so that the polarization directions are orthogonal to each other, the laser light 301-1
  • the polarization directions of ⁇ 2 are also orthogonal.
  • the first emitter 311-1 and the second emitter 311-2 emit laser beams 301-1 to 301-2 in visible and infrared wavelength bands.
  • near-infrared rays of 800 to 900 nanometers (nm) can raise the laser class, so the sensitivity can be improved by about an order of magnitude compared to other wavelength bands.
  • a high-output laser light source can be used for infrared rays in the wavelength band of 1.55 micrometers ( ⁇ m).
  • An aluminum gallium arsenide phosphide (AlGaAsP)-based laser light source, an indium gallium arsenide (InGaAs)-based laser light source, or the like can be used as an infrared laser light source in a wavelength band of 1.55 ⁇ m.
  • AlGaAsP aluminum gallium arsenide phosphide
  • InGaAs indium gallium arsenide
  • the first spatial light modulator 331 has the same configuration as the spatial light modulator 13 of the first embodiment.
  • the first spatial light modulator 331 has a modulating section 3310 .
  • the modulator 3310 is irradiated with light 302-1.
  • the modulation section 3310 may have two or more modulation regions or sub-regions.
  • the modulator 3310 is irradiated with light 302-1.
  • Light 302-1 is modulated by modulation section 3310 and emitted as modulated light 303-1.
  • the second spatial light modulator 332 has the same configuration as the spatial light modulator 13 of the first embodiment.
  • the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 may have the same specifications or different specifications. In this embodiment, an example in which the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 have the same specifications will be given.
  • the second spatial light modulator 332 has a modulating section 3320 .
  • the modulator 3320 is irradiated with the light 302-2.
  • the modulation section 3320 may be set with two or more modulation regions or sub-regions.
  • the modulator 3320 is irradiated with the light 302-2.
  • Light 302-2 is modulated by modulation section 3320 and emitted as modulated light 303-2.
  • the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 are arranged such that their long sides are perpendicular to each other.
  • the surface of the modulating section 3310 of the first spatial light modulator 331 and the surface of the modulating section 3320 of the second spatial light modulator 332 face the same direction.
  • the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 may be arranged with a gap therebetween, or may be arranged without a gap therebetween.
  • a partition (not shown) may be arranged between the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 .
  • the barrier ribs are erected perpendicularly to the surface of the modulating section 3310 of the first spatial light modulator 331 and the surface of the modulating section 3320 of the second spatial light modulator 332 .
  • FIG. 23 is a conceptual diagram showing an arrangement example of the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332.
  • the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 are arranged such that their long sides are vertical. In the example of FIG. 23, it is assumed that the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 have the same specifications. 23, the polarization direction of the modulation section 3310 of the first spatial light modulator 331 and the polarization direction of the modulation section 3320 of the second spatial light modulator 332 are orthogonal.
  • a pattern (phase image) corresponding to the image formed by the modulated light 303-1 is set in the modulation section 3310 of the first spatial light modulator 331.
  • a phase image corresponding to the image formed by the modulated light 303-2 is set in the modulation section 3320 of the second spatial light modulator 332.
  • FIG. 23 As shown in FIG. 23, if the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 are arranged so that their long sides are vertical, polarization multiplexing communication can be performed simultaneously with two communication targets. can.
  • the modulating section 3310 of the first spatial light modulator 331 and the modulating section 3320 of the second spatial light modulator 332 are divided into a plurality of regions (also called tiling). For example, each of modulating portion 3310 and modulating portion 3320 is divided into rectangular regions (also called tiles) of a desired aspect ratio. Each of the multiple tiles is composed of multiple pixels.
  • a phase image is tiled on each of a plurality of tiles set in modulating section 3310 and modulating section 3320 . For example, each of the plurality of tiles is set with a pre-generated phase image.
  • a phase image corresponding to the image to be projected is set in each of the plurality of tiles.
  • modulated light 303 forming an image corresponding to the phase image of each tile is emitted.
  • the number of tiles set in the modulation section 3310 and the modulation section 3320 increases, a clearer image can be displayed. Therefore, the size and number of tiles set in modulating section 3310 and modulating section 3320 are set according to the application.
  • the modulated light 303-1 modulated by the modulating section 3310 and the modulated light 303-2 modulated by the modulating section 3320 can be set to mix with each other after being emitted, or can be set so as not to mix with each other. can also be set.
  • the mixing state of the modulated lights 303 - 1 and 303 - 2 emitted from the modulating section 3310 and the modulating section 3320 can be set by adjusting the emission direction of the light 302 from the light source 31 .
  • the wave plate 34 is arranged between the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 and the curved mirror 35 .
  • the wavelength plate 34 is arranged at a position where the light 302-1 to 302-2 does not enter and the modulated light 303-1 to 2 modulated by the first spatial light modulator 331 and the second spatial light modulator 332 enters.
  • the wave plate 34 may be arranged substantially parallel to the planes of the modulators 3310 and 3320 by the partition walls of the first and second embodiments. When circularly polarized light is emitted from the light transmitting device 30 , a quarter wave plate is used as the wave plate 34 .
  • the modulated light 303-1 modulated by the first spatial light modulator 331 and the modulated light 303-2 modulated by the second spatial light modulator 332 have orthogonal polarization directions. By inserting (a quarter-wave plate), circularly polarized light with opposite rotations can be obtained. When linearly polarized light is emitted from the light transmitting device 30, the wave plate 34 is not arranged.
  • the modulated light 303-1 modulated by the first spatial light modulator 331 and the modulated light 303-2 modulated by the second spatial light modulator 332 have orthogonal polarization directions. also obtain linearly polarized light orthogonal to each other.
  • FIG. 24 is a conceptual diagram of the internal configuration of the light transmitting device 30 viewed from above.
  • the light source 31 is omitted.
  • FIG. 24 is conceptual, and does not accurately represent the positional relationship between constituent elements, the traveling direction of light, and the like.
  • the modulated light 303 - 1 modulated by the modulating section 3310 of the first spatial light modulator 331 passes through the wave plate 34 before reaching the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 .
  • the modulated light 303-1 that has passed through the wave plate 34 becomes light 304-1 according to the polarization characteristics of the wave plate 34.
  • the light 304 - 1 that has passed through the wavelength plate 34 forms an image on the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 according to the phase image set in the modulation section 3310 of the first spatial light modulator 331 .
  • the modulated light 303 - 2 modulated by the modulating section 3320 of the second spatial light modulator 332 passes through the wave plate 34 before reaching the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 .
  • the modulated light 303-2 that has passed through the wave plate 34 becomes light 304-2 according to the polarization characteristics of the wave plate 34.
  • the light 304 - 2 that has passed through the wavelength plate 34 forms an image on the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 according to the phase image set in the modulation section 3320 of the second spatial light modulator 332 .
  • the polarization states of the lights 304-1 and 304-2 that have passed through the wave plate 34 are different from each other. That is, the wave plate 34 converts the modulated lights 303-1 and 303-2 into lights 304-1 and 304-2 in different polarization states. Since the lights 304-1 and 304-2 that have passed through the wavelength plate 34 have different polarization states, they can be separated on the receiving side of the spatial optical signal.
  • the curved mirror 35 has the same configuration as the curved mirror 15 of the first embodiment.
  • the curved mirror 35 is a reflecting mirror having a curved reflecting surface 350 .
  • the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 has a curvature that matches the projection angle of the projection light 305 .
  • the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 has the shape of the side surface of a cylinder.
  • the reflective surface 350 of the curved mirror 35 may be spherical.
  • the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 may be a free-form surface.
  • the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 may have a shape in which a plurality of curved surfaces are combined instead of a single curved surface.
  • the reflective surface 350 of the curved mirror 35 may have a shape that combines a curved surface and a flat surface.
  • the curved mirror 35 is arranged with the reflecting surface 350 facing the modulating section 3310 of the first spatial light modulator 331 and the modulating section 3320 of the second spatial light modulator 332 .
  • the curved mirror 35 is arranged on the optical paths of the modulated lights 303-1 and 303-2.
  • the wavelength plate 34 Lights 304-1 and 304-2 that have passed through are irradiated.
  • Light 304 - 1 is light that has passed through wave plate 34 among modulated light 303 - 1 modulated by modulation section 3310 of first spatial light modulator 331 .
  • Light 304 - 2 is light that has passed through wave plate 34 among modulated light 303 - 2 modulated by modulation section 3320 of second spatial light modulator 332 .
  • FIG. 25 is a conceptual diagram showing an example of projection of the projection light 305 reflected by the reflecting surface 350. As shown in FIG. FIG. 25 is conceptual and does not accurately represent the traveling direction of light.
  • the projected light 305 is expanded in the horizontal direction (vertical direction in FIG. 25) according to the curvature of the irradiation range of the light 304 on the reflecting surface 350 of the curved mirror 35 .
  • Reflecting surface 350 is irradiated with each of lights 304 - 1 and 304 - 2 forming light 304 .
  • Each of the lights 304 - 1 - 2 is individually reflected off the reflective surface 350 .
  • Light 304-1 is reflected by reflecting surface 350 and projected as projected light 305-1.
  • Light 304-2 is reflected by reflecting surface 350 and projected as projected light 305-2.
  • Lights 304 - 1 and 304 - 2 are projected as projection lights 305 - 1 and 2 at projection angles corresponding to the curvature of reflecting surface 350 .
  • the projection ranges of the projection lights 305-1 and 305-2 overlap, but since the polarization states of the projection lights 305-1 and 305-2 are different, they can be separated on the receiving side of the spatial optical signal. .
  • a shield (not shown) or a zero-order light remover (not shown) may be arranged on the optical paths of the modulated light 303, the light 304, and the projected light 305. Since the shield and the 0th-order light remover are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • FIG. 26 is an example in which four irradiation ranges are set for each of the modulation section 3310 of the first spatial light modulator 331 and the modulation section 3320 of the second spatial light modulator 332 .
  • modulating sections 3310 and 3320 are irradiated with light 302 based on laser light 301 independently emitted from eight emitters 311 (not shown).
  • Each of modulating section 3310 and modulating section 3320 is irradiated with light 302 based on laser light 301 emitted from four emitters 311 (not shown).
  • the irradiation range of the light 302 is indicated by an ellipse.
  • four irradiation ranges are set for each of modulating section 3310 and modulating section 3320 . By setting a different phase image in each irradiation range, polarization multiplexing communication can be performed simultaneously with four communication targets.
  • FIG. 27 is another example in which four irradiation ranges are set in each of the modulation section 3310 of the first spatial light modulator 331 and the modulation section 3320 of the second spatial light modulator 332 .
  • modulating sections 3310 and 3320 are irradiated with light 302 based on laser light 301 independently emitted from eight emitters 311 (not shown).
  • Each of modulating section 3310 and modulating section 3320 is irradiated with light 302 based on laser light 301 emitted from four emitters 311 (not shown).
  • the irradiation range of the light 302 is indicated by an ellipse.
  • FIG. 27 the example of FIG.
  • each of modulating section 3310 and modulating section 3320 is divided into eight.
  • a pattern (phase image) corresponding to an image formed by the irradiated light 302 is set in each region of the eight-divided modulation section 3310 .
  • a phase image corresponding to the image formed by the irradiated light 302 is also set in each region of the eight-divided modulation section 3320 .
  • the same light 302 is applied to two regions in the minor axis direction.
  • polarization multiplexing communication can be performed simultaneously with eight communication targets.
  • the communication device of this embodiment includes a light transmitting device, a light receiving device, and a control device.
  • the light transmitter includes a light source, a spatial light modulator, a waveplate, and a curved mirror.
  • the light source is composed of a first emitter and a second emitter.
  • the first emitter and the second emitter emit light toward the modulation section of the spatial light modulator.
  • the spatial light modulator is composed of a first spatial light modulator and a second spatial light modulator.
  • the first spatial light modulator and the second spatial light modulator are arranged such that their polarization directions are non-parallel to each other.
  • Each of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator has a modulation section in which a modulation region irradiated with light emitted from the light source is set.
  • a first modulation area is set in the modulation section of the first spatial light modulator.
  • a second modulation region is set in the modulation section of the second spatial light modulator.
  • the first spatial light modulator and the second spatial light modulator modulate the phase of the irradiated light with their respective modulators.
  • the wave plate modulates the modulated light in the first modulation area set in the modulation section of the first spatial light modulator and the second modulation area set in the modulation section of the second spatial light modulator.
  • the modulated light is converted into polarization states different from each other.
  • the curved mirror has a curved reflecting surface onto which the modulated light modulated by the first modulation area and the second modulation area is irradiated.
  • the curved mirror reflects the modulated light on the reflecting surface and projects the projection light whose projection angle is enlarged according to the curvature of the reflecting surface.
  • the light receiving device receives a spatial light signal transmitted from another communication device.
  • the control device sets a pattern for forming a spatial light signal to be transmitted to another communication device in the modulation sections of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator of the light transmission device.
  • the control device controls the light source so that light is emitted to the modulation sections of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator in which the pattern is set.
  • a controller obtains a signal derived from the spatial light signal received by the receiver.
  • the light transmitting device of the present embodiment converts the modulated lights modulated in the modulation regions set in the modulation sections of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator into polarization states different from each other. Projection light projected from the light transmitting device of the present embodiment includes light components converted into mutually different polarization states. Therefore, the light transmitting device of this embodiment can simultaneously transmit a plurality of spatial optical signals that differ for each polarization state. That is, according to this embodiment, optical space communication using multiplexed spatial light signals can be realized.
  • the light transmitting device of the present embodiment since the polarization directions of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator are different from each other, a single quarter-wave plate can be used to Circularly polarized light can be transmitted. Furthermore, according to the light transmission device of the present embodiment, by allocating the light emitted from the plurality of emitters to the modulation units of the first spatial light modulator and the second spatial light modulator, more communication targets can communicate with
  • the communication device of the present embodiment performs free space optical communication using space optical signals in a plurality of wavelength bands.
  • FIG. 28 is a block diagram showing an example of the configuration of the communication device 4 of this embodiment.
  • the communication device 4 of this embodiment includes a light transmitting device 40 , a light receiving device 46 and a control device 49 .
  • the light transmitting device 40 and the light receiving device 46 will be individually described below.
  • the control device 49 has the same configuration as the control device 19 of the first embodiment, although the details are different, so the description is omitted.
  • FIG. 29 to 30 are conceptual diagrams showing an example of the configuration of the light transmitting device 40.
  • FIG. Light transmitting device 40 includes light source 41 , spatial light modulator 43 , and curved mirror 45 .
  • the spatial light modulator 43 has a modulating section 430 .
  • a first modulation area 431 and a second modulation area 432 are set in the modulation section 430 of the spatial light modulator 43 .
  • Two sub-regions (first sub-region, second sub-region) are set in each of the first modulation region 431 and the second modulation region 432 .
  • FIG. 29 is a lateral side view of the internal configuration of the light transmitting device 40. As shown in FIG. FIG.
  • FIG. 30 is a top view of the internal configuration of the light transmitting device 40 as viewed from above.
  • the light source 41 and the spatial light modulator 43 are illustrated, and the curved mirror 45 is omitted.
  • FIGS. 29 to 30 are conceptual and do not accurately represent the positional relationship between constituent elements, the traveling direction of light, and the like.
  • the light source 41 includes multiple emitters and multiple lenses.
  • the multiple emitters are composed of a first emitter 411-1, a second emitter 411-2, a third emitter 411-3, and a fourth emitter 411-4.
  • the first emitter 411-1, the second emitter 411-2, the third emitter 411-3, and the fourth emitter 411-4 emit light in different wavelength bands.
  • the multiple lenses are composed of a first lens 412-1, a second lens 412-2, a third lens 412-3, and a fourth lens 412-4.
  • the first emitter 411-1, the second emitter 411-2, the third emitter 411-3, and the fourth emitter 411-4 have their emission axes intersecting each other on the optical path to the spatial light modulator 43. arranged not to. Light emitted from a plurality of emitters is modulated with different phase images set in different modulation regions (sub-regions) assigned to the modulation section 430 of the spatial light modulator 43 and projected in the same direction. .
  • the first emitter 411-1 emits laser light 401-1 in a predetermined wavelength band toward the first lens 412-1 under the control of the control device 49.
  • the wavelength band of laser light 401-1 is L1.
  • the laser light 401-1 emitted from the first emitter 411-1 is polarized light.
  • the first lens 412-1 is arranged on the optical path of the laser beam 401-1 emitted from the first emitter 411-1.
  • the first lens 412-1 converts the laser light 401-1 emitted from the first emitter 411-1 into the size of the first sub-region of the first modulation region 431 of the modulation section 430 of the spatial light modulator 43. Expand together. Light 402 - 1 expanded by first lens 412 - 1 travels toward the first sub-region of first modulation region 431 .
  • the second emitter 411-2 emits laser light 401-2 in a predetermined wavelength band toward the second lens 412-2 under the control of the control device 49.
  • the wavelength band of laser light 401-2 is L2.
  • the laser light 401-2 emitted from the second emitter 411-2 is polarized light.
  • the second lens 412-2 is arranged on the optical path of the laser beam 401-2 emitted from the second emitter 411-2.
  • the second lens 412-2 converts the laser light 401-2 emitted from the second emitter 411-2 into the size of the second sub-region of the first modulation region 431 of the modulation section 430 of the spatial light modulator 43. Expand together.
  • the first sub-region and the second sub-region are set at different positions in the first modulation region 431 .
  • Light 402 - 2 expanded by second lens 412 - 2 travels toward the second sub-region of first modulation region 431 .
  • Light 402 - 1 and light 402 - 2 are applied to different sub-regions included in the same first modulation region 431 .
  • the third emitter 411-3 emits laser light 401-3 in a predetermined wavelength band toward the third lens 412-3 under the control of the control device 49.
  • the wavelength band of laser light 401-3 is L3.
  • the laser light 401-3 emitted from the third emitter 411-3 is polarized light.
  • the third lens 412-3 is arranged on the optical path of the laser beam 401-3 emitted from the third emitter 411-3.
  • the third lens 412-3 converts the laser light 401-3 emitted from the third emitter 411-3 into the size of the first sub-region of the second modulation region 432 of the modulation section 430 of the spatial light modulator 43. Expand together. Light 402 - 3 expanded by third lens 412 - 3 travels toward the first sub-region of second modulation region 432 .
  • the fourth emitter 411-4 emits laser light 401-4 in a predetermined wavelength band toward the fourth lens 412-4 under the control of the control device 49.
  • the wavelength band of laser light 401-2 is L4.
  • the laser light 401-4 emitted from the fourth emitter 411-4 is polarized light. It is required that the polarization directions of the light irradiated to the modulation section 430 of the spatial light modulator 43 be set to be the same. Therefore, the polarization directions of the laser beams 401-1 to 401-4 are set to be the same in the modulation section 430.
  • the fourth lens 412-4 is arranged on the optical path of the laser beam 401-4 emitted from the fourth emitter 411-4.
  • the fourth lens 412-4 converts the laser light 401-4 emitted from the fourth emitter 411-4 into the size of the second sub-region of the second modulation region 432 of the modulation section 430 of the spatial light modulator 43. Expand together. The first sub-region and the second sub-region are set at different positions in the second modulation region 432 . Light 402 - 4 expanded by fourth lens 412 - 4 travels toward the second sub-region of second modulation region 432 . Light 402 - 3 and light 402 - 4 illuminate different sub-regions contained in the same second modulation region 432 .
  • the wavelength bands of the laser beams 401-1 to 401-4 emitted from each of the first emitter 411-1, the second emitter 411-2, the third emitter 411-3, and the fourth emitter 411-4 are different from each other.
  • the lights 402-1 to 402-4 are directed toward the same spatial light modulator 43, the polarization directions of the laser lights 401-1 to 401-4 that irradiate the modulator 430 are the same.
  • the first emitter 411-1, the second emitter 411-2, the third emitter 411-3, and the fourth emitter 411-4 are laser beams 401-1 to 401-4 in the visible and infrared wavelength bands. 4 is emitted.
  • near-infrared rays of 800 to 900 nanometers (nm) can raise the laser class, so the sensitivity can be improved by about an order of magnitude compared to other wavelength bands.
  • a high-output laser light source can be used for infrared rays in the wavelength band of 1.55 micrometers ( ⁇ m).
  • An aluminum gallium arsenide phosphide (AlGaAsP)-based laser light source, an indium gallium arsenide (InGaAs)-based laser light source, or the like can be used as an infrared laser light source in a wavelength band of 1.55 ⁇ m.
  • AlGaAsP aluminum gallium arsenide phosphide
  • InGaAs indium gallium arsenide
  • the spatial light modulator 43 has the same configuration as the spatial light modulator 13 of the first embodiment.
  • the spatial light modulator 43 has a modulating section 430 .
  • a first modulation region 431 and a second modulation region 432 are set in the modulation section 430 .
  • Each of the first modulation region 431 and the second modulation region 432 is divided into at least two sub-regions.
  • the first modulation region 431 is irradiated with light 402-1 and 402-2.
  • Lights 402 - 1 - 2 are applied to different sub-regions of first modulation region 431 .
  • the lights 402-1 and 402-2 are modulated in different sub-regions of the first modulation region 431 and emitted as modulated lights 403-1 and 403-2.
  • the second modulation region 432 is irradiated with light 402-3 to 402-4.
  • Lights 402 - 3 - 4 illuminate different sub-regions of second modulation region 432 .
  • the lights 402-3-4 are modulated in different sub-regions of the second modulation region 432 and emitted as modulated lights 403-3-4.
  • a partition 435 is arranged between the first modulation region 431 and the second modulation region 432 .
  • the partition 435 is erected perpendicularly to the surface of the modulating section 430 .
  • the partition wall 435 is formed immediately after the modulated lights 403-1 to 403-2 modulated by the first modulation area 431 and the modulated lights 403-3 to 4 modulated by the second modulation area 432 are modulated by the modulation unit 430.
  • the modulation section 430 is divided into two halves so that they do not mix. In each of the plurality of sub-regions assigned to the first modulation region 431 and the second modulation region 432, according to the control of the control device 49, for modulating the light 402-1 to 4 to the modulated light 403-1 to 403-4.
  • the partition wall 435 prevents generation of high-order images that may be displayed on the projection surface.
  • FIG. 31 is an example of the first modulation area 431 and the second modulation area 432 set in the modulation section 430 of the spatial light modulator 43.
  • FIG. 31 the wavelength bands (L1, L2, L3, L4).
  • Each of the two sub-regions assigned to the first modulation region 431 is set with a phase image corresponding to the image formed by the modulated lights 403-1 to 403-2.
  • Each of the two sub-regions assigned to the second modulation region 432 is set with a phase image corresponding to the image formed by the modulated light 403-3-4.
  • the phase images set in the plurality of sub-regions assigned to the first modulation region 431 and the second modulation region 432 may be the same or different.
  • wavelength division multiplex communication can be performed simultaneously with four communication targets.
  • Each of the first modulation region 431 and the second modulation region 432 assigned to the modulation section 430 of the spatial light modulator 43 is divided into a plurality of regions (also called tiling).
  • each of the first modulation region 431 and the second modulation region 432 is divided into rectangular regions (also called tiles) of a desired aspect ratio.
  • Each of the multiple tiles is composed of multiple pixels.
  • a phase image is tiled on each of a plurality of tiles included in at least two sub-regions set in each of the first modulation region 431 and the second modulation region 432 .
  • each of the plurality of tiles is set with a pre-generated phase image.
  • a phase image corresponding to the image to be projected is set in each of the plurality of tiles.
  • modulated light 403 that forms an image corresponding to the phase image of each tile is emitted.
  • the number of tiles set in the modulation section 430 increases, a clearer image can be displayed.
  • the resolution decreases. Therefore, the size and number of tiles set in the modulation section 430 are set according to the application.
  • the modulated lights 403-1 to 403-2 modulated by the first modulation area 431 and the modulated lights 403-3 to 4 modulated by the second modulation area 432 are separated by the partition wall 435 immediately after being emitted from the modulation unit 430. be done.
  • the modulated lights 403-1 to 403-2 and the modulated lights 403-3 to 403-4 can be set to mix with each other after being emitted from the modulating section 430, or can be set not to mix with each other.
  • the mixing state of the modulated lights 403 - 1 to 403 - 4 after being emitted from the modulating section 430 can be set by adjusting the emission direction of the light 402 from the light source 41 .
  • FIG. 32 is a conceptual diagram of the internal configuration of the light transmitting device 40 viewed from above.
  • the light source 41 is omitted.
  • FIG. 32 is conceptual and does not accurately represent the positional relationship between components, the traveling direction of light, and the like.
  • the modulated lights 403 - 1 to 403 - 2 modulated by the first modulation area 431 form images corresponding to the phase images set in the sub-areas of the first modulation area 431 on the reflecting surface 450 of the curved mirror 45 .
  • the modulated lights 403 - 3 to 403 - 4 modulated by the second modulation area 432 form images corresponding to the phase images set in the sub-areas of the second modulation area 432 on the reflecting surface 450 of the curved mirror 45 .
  • the modulated lights 403-1 to 403-4 are lights in different wavelength bands.
  • the curved mirror 45 is arranged with the reflecting surface 450 facing the modulating section 430 of the spatial light modulator 43 .
  • the curved mirror 45 is arranged on the optical paths of the modulated lights 403-1 to 403-4.
  • the reflecting surface 450 of the curved mirror 45 is irradiated with the modulated lights 403 - 1 to 403 - 4 modulated by the modulating section 430 of the spatial light modulator 43 .
  • FIG. 33 is a conceptual diagram showing an example of projection of the projection light 405 reflected by the reflecting surface 450. As shown in FIG. FIG. 33 is conceptual and does not accurately represent the traveling direction of light.
  • the projected light 405 is expanded in the horizontal direction (vertical direction in FIG. 33) according to the curvature of the irradiation range of the modulated light 403 on the reflecting surface 450 of the curved mirror 45 .
  • Reflecting surface 450 is irradiated with each of modulated light beams 403-1 to 403-4.
  • Each of the modulated lights 403 - 1 to 403 - 4 is individually reflected by the reflective surface 450 .
  • Modulated light 403-1 is reflected by reflecting surface 450 and projected as projection light 405-1.
  • Modulated light 403-2 is reflected by reflecting surface 450 and projected as projected light 405-2.
  • Modulated light 403-3 is reflected by reflecting surface 450 and projected as projected light 405-3.
  • Modulated light 403-4 is reflected by reflecting surface 450 and projected as projected light 405-4.
  • Each of the modulated lights 403-1 to 403-4 is projected as each of the projected lights 405-1 to 405-4 at a projection angle corresponding to the curvature of the reflecting surface 450.
  • the projection ranges of the projection lights 405-1 to 405-4 overlap, but they can be separated because the wavelength bands of the projection lights 405-1 to 405-4 are different from each other.
  • each of the projection lights 405-1 to 405-4 may be projected in different directions in which the projection ranges do not overlap.
  • a shield (not shown) or a zero-order light remover (not shown) may be arranged on the optical path of the modulated light 403 or the projected light 405 . Since the shield and the 0th-order light remover are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • FIG. 34 is an example using two spatial light modulators 43 (first spatial light modulator 43-1, second spatial light modulator 43-2).
  • eight light sources 41 (not shown) transmit light 402-1 to 8 in eight wavelength bands to two spatial light modulators 43 (first spatial light modulator 43-1, second spatial light modulator 43-1, second spatial light modulator 43-1).
  • the light is applied to the optical modulator 43-2).
  • Lights 402-1 to 402-4 are irradiated to the modulating section 4310 of the first spatial light modulator 43-1.
  • the modulating section 4310 of the first spatial light modulator 43-1 is divided into sub-regions corresponding to each of the lights 402-1 to 402-4.
  • Lights 402-5 to 402-8 are irradiated to the modulation section 4320 of the second spatial light modulator 43-2.
  • the modulating section 4320 of the second spatial light modulator 43-2 is divided into sub-regions corresponding to each of the lights 402-5 to 402-8.
  • the wavelength bands of the lights 402-1 to 402-8 are shown inside the irradiation regions of the lights 402-1 to 402-8 irradiated to the first spatial light modulator 43-1 and the second spatial light modulator 43-2. (L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8).
  • Phase images corresponding to the lights 402-1 to 402-8 are provided in the plurality of sub-regions set in the modulation section 4310 of the first spatial light modulator 43-1 and the modulation section 4320 of the second spatial light modulator 43-2. set.
  • the sub-regions associated with the light beams 402-1 to 8 are irradiated with the modulated light beams 403-1 to 403-8. 8 is emitted.
  • a partition 435-1 is provided in the first spatial light modulator 43-1
  • a partition 435-2 is provided in the second spatial light modulator 43-2.
  • two spatial light modulators 43 a first spatial light modulator 43-1 and a second spatial light modulator 43-2
  • each of the two spatial light modulators 43 has four
  • wavelength division multiplex communication can be performed simultaneously with eight communication targets. For example, when two of the lights 402 in eight wavelength bands are used with the same communication target, wavelength division multiplex communication can be performed simultaneously with four communication targets.
  • FIG. 35 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the light receiving device 46.
  • the light receiving device 46 includes a light collector 461, a plurality of light receiving elements 47-1 to M, a plurality of light receiving filters 470-1 to M, and a receiving circuit 48 (M is a natural number of 2 or more).
  • the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M are arranged so that two light receiving elements 47 form a pair.
  • the two light receiving elements 47 forming a pair are arranged adjacent to each other.
  • the two light-receiving elements 47 forming a pair receive optical signals transmitted from the same transmission source and subjected to polarization multiplexing.
  • 35 is a plan view of the internal structure of the light receiving device 46 as viewed from above. Note that the position of the receiving circuit 48 is not particularly limited. The receiving circuit 48 may be arranged inside the light receiving device 46 or may be arranged outside the light receiving device 46 . Also, the function of the receiving circuit 48 may be included in the control device 49 .
  • the light collector 461 is an optical element that collects spatial light signals coming from the outside. A spatial light signal is incident on the incident surface of the collector 461 .
  • the optical signal condensed by the condenser 461 is condensed toward the area where the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M are arranged.
  • collector 461 is a lens that collects the incident spatial light signal.
  • the light collector 461 is a light beam control element that guides the incident spatial light signal toward the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • the condenser 461 may have a configuration in which a lens and a light beam control element are combined.
  • the configuration of the light collector 461 is not particularly limited as long as it can collect the spatial light signal toward the region where the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M are arranged.
  • a mechanism may be added to guide the optical signal condensed by the concentrator 461 toward the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • Each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M is arranged before the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • Each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M is arranged in association with each of the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M is arranged to overlap the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • the light receiving filters 470-1 to 470-M are selected according to the wavelength band of the spatial light signal to be received.
  • the light receiving filter 470 including a band-pass filter that selectively passes light in the wavelength band of L1 is selected.
  • the wavelength band of the spatial light signal to be received is L2
  • the light receiving filter 470 including a band-pass filter that selectively passes light in the wavelength band of L2 is selected.
  • the wavelength band of the spatial light signal to be received is L3
  • the light receiving filter 470 including a band-pass filter that selectively passes light in the L3 wavelength band is selected.
  • the wavelength band of the spatial light signal to be received is L4
  • the light receiving filter 470 including a band-pass filter that selectively passes light in the L4 wavelength band is selected.
  • the optical signals in the wavelength bands corresponding to each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M are received by the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M. light is received by the
  • the light receiving element 47 has the same configuration as the light receiving element 17 of the first embodiment.
  • Each of the plurality of light receiving elements 47-1 to M is arranged after each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M.
  • the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M are arranged so that each two light receiving elements 47 form a pair.
  • the light receiving elements 47-1 and 47-2 form a pair
  • the light receiving elements 47-3 and 47-4 form a pair
  • the light receiving elements 47-M-1 and 47-M form a pair. form a pair.
  • the two light receiving elements 47 forming a pair are arranged adjacent to each other.
  • Each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M has a light receiving portion that receives the optical signal that has passed through each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M.
  • a light receiving filter 470 is installed in each of the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • Light-receiving filters 470 having different polarization states are installed in the pair of light-receiving elements 47 .
  • Each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M is arranged such that the light emitting surface of the condenser 461 faces the light receiving portion via each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M.
  • a light receiving portion of each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M is arranged to face each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M.
  • Optical signals that have passed through each of the plurality of light receiving filters 470-1 to 470-M are received by the light receiving portions of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • the two light-receiving elements 47 forming a pair simultaneously receive optical signals having different polarization states and wavelength bands that have passed through light-receiving filters 470 having different polarization states.
  • Each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M converts the received optical signal into an electrical signal (hereinafter also referred to as signal).
  • Each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M outputs the converted signal to the receiving circuit 48.
  • each pair of light receiving elements 47 among the plurality of light receiving elements 47 - 1 to 47 -M is connected to the receiving circuit 48 .
  • each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M is individually connected to the receiving circuit .
  • each group of some of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M may be connected to the receiving circuit 48.
  • the receiving circuit 48 has the same configuration as the receiving circuit 18 of the first embodiment.
  • the receiving circuit 48 acquires the signal output from each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • the receiving circuit 48 amplifies the signal from each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • a receiving circuit 48 decodes the amplified signal and analyzes the signal from the communication target. For example, the receiving circuit 48 analyzes the signal for each pair of two light receiving elements 47 out of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M. For example, the receiving circuit 48 collectively analyzes the signals of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • the receiving circuit 48 analyzes signals individually for each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M.
  • the signals are analyzed individually for each of the plurality of light receiving elements 47-1 to 47-M, it is possible to realize a multi-channel light receiving device 46 that simultaneously communicates with a plurality of communication targets.
  • the signal decoded by receiver circuit 48 is used for any purpose. Use of the signal decoded by the receiving circuit 48 is not particularly limited.
  • FIG. 36 is a conceptual diagram for explaining a configuration example of the light receiving filter 470 when wavelength multiplexing and polarization multiplexing are combined.
  • a light receiving filter 470-1 and a light receiving filter 470-2 associated with each of the two light receiving elements 47-1 and 47-2 forming a pair will be described as an example.
  • the two light receiving elements 47-1 and 47-2 are arranged with a gap between them, but they are actually arranged adjacent to each other.
  • a light receiving filter 470-1 associated with the light receiving element 47-1 is composed of a wavelength plate 470-11, a polarizing plate 470-12, and a bandpass filter 470-13.
  • Wave plate 470-11 converts the incident clockwise circularly polarized optical signal into linearly polarized light.
  • the polarizing plate 470-12 passes the linearly polarized light whose polarization direction is vertical with respect to the plane of FIG.
  • Bandpass filter 470-13 selectively passes light in the wavelength band to be received.
  • the optical signal of the polarized component that has passed through the light receiving filter 470-1 is received by the light receiving element 47-1.
  • a light receiving filter 470-2 associated with the light receiving element 47-2 is composed of a wavelength plate 470-21, a polarizing plate 470-22, and a bandpass filter 470-23.
  • Wave plate 470-21 converts the incident counterclockwise circularly polarized optical signal into linearly polarized light.
  • the polarizing plate 470-22 passes the linearly polarized light whose polarization direction is vertical with respect to the plane of FIG.
  • the bandpass filter 470-23 selectively passes light in the wavelength band to be received.
  • the optical signal of the polarized component that has passed through the light receiving filter 470-2 is received by the light receiving element 47-2. That is, the light receiving element 47-1 and the light receiving element 47-2 are optical signals originating from spatial optical signals that are transmitted from the same transmission source, have opposite polarization directions, and have different wavelength bands. receive light.
  • FIG. 37 is a conceptual diagram for explaining region division of the modulation section 430 of the spatial light modulator 43 in an example of combining wavelength multiplexing communication and polarization multiplexing communication.
  • a first modulation area 431 and a second modulation area 432 are set in the modulation section 430 of the spatial light modulator 43 .
  • Each of the first modulation region 431 and the second modulation region 432 is divided into two sub-regions (first sub-region, second sub-region).
  • the wavelength bands L1, L3, L2, L4.
  • FIG. First modulation region 431 is assigned a first sub-region 4311 corresponding to light 402-1 and a second sub-region 4312 corresponding to light 402-2.
  • a pattern (phase image) for converting the light 402-1 into the modulated light 403-1 is set in the first sub-region 4311 of the first modulation region 431.
  • FIG. A phase image corresponding to the image formed by the modulated light 403-1 is set in the first sub-region 4311 of the first modulation region 431.
  • FIG. A phase image for converting the light 402-2 into the modulated light 403-2 is set in the second sub-region 4312 of the first modulation region 431.
  • a phase image corresponding to the image formed by the modulated light 403-2 is set in the second sub-region 4312 of the first modulation region 431.
  • FIG. The modulated lights 403-1 and 403-2 modulated by the first modulation region 431 are passed through a wave plate (not shown) that converts them into counterclockwise circularly polarized light.
  • the second modulation area 432 is irradiated with light 402-3 to 402-4 emitted from the light source 41.
  • FIG. Second modulation region 432 is assigned a first sub-region 4321 corresponding to light 402-3 and a second sub-region 4322 corresponding to light 402-4.
  • a first sub-region 4321 of the second modulation region 432 is set with a phase image for converting light 402-3 into modulated light 403-3.
  • a phase image corresponding to the image formed by the modulated light 403-3 is set in the first sub-region 4321 of the second modulation region 432.
  • FIG. A phase image for converting the light 402-4 into the modulated light 403-4 is set in the second sub-region 4322 of the second modulation region 432.
  • a phase image corresponding to the image formed by the modulated light 403-4 is set in the second sub-region 4322 of the second modulation region 432.
  • FIG. The modulated light 403-3 to 403-4 modulated by the second modulation region 432 passes through a wave plate (not shown) that converts the light into clockwise circularly polarized light.
  • the irradiation range of the modulated lights 403-1 and 403-2 is set in the first modulation area 431, and the irradiation range of the modulated lights 403-3 and 403-4 is set in the second modulation area 432.
  • the modulated lights 403-1 and 403-2 modulated by the first modulation area 431 and the modulated lights 403-3 and 403-4 modulated by the second modulation area 432 are converted into circularly polarized light with opposite rotation directions.
  • FIG. 38 is a conceptual diagram for explaining the effects obtained by combining wavelength multiplexing and polarization multiplexing.
  • FIG. 38A shows wavelength bands included in signal light.
  • the signal light includes light in wavelength band L1, wavelength band L2, wavelength band L3, and wavelength band L4.
  • FIG. 38B is a conceptual diagram showing an example of combination with a band-pass filter wavelength plate.
  • the band-pass filter has a filter characteristic of passing light in a wavelength band distributed around the wavelength band L3. When only the band-pass filter is used, light in the wavelength band L2 or the wavelength band L4, which is close to the wavelength band L3, passes through although the amount of light that passes through is small.
  • FIG. 38A shows wavelength bands included in signal light.
  • the signal light includes light in wavelength band L1, wavelength band L2, wavelength band L3, and wavelength band L4.
  • FIG. 38B is a conceptual diagram showing an example of combination with a band-pass filter wavelength plate.
  • the band-pass filter has a filter characteristic of passing light in a wavelength band distributed around the wavelength
  • 38C is a conceptual diagram showing an example of wavelengths of transmitted light passing through a filter in which a band-pass filter and a wavelength plate are combined. If the modulation section 430 of the spatial light modulator 43 is divided into regions as shown in FIG. 37, the polarization directions of light in adjacent wavelength bands can be set alternately. Therefore, crosstalk of light in adjacent wavelength bands is less likely to occur. That is, by dividing the modulation section 430 of the spatial light modulator 43 into regions as shown in FIG. 37, wavelength multiplexing and polarization multiplexing can be combined. By combining wavelength multiplexing and polarization multiplexing, it is possible to suppress crosstalk in wavelength bands that is likely to occur due to wavelength multiplexing.
  • the communication device of this embodiment includes a light transmitting device, a light receiving device, and a control device.
  • the light transmitter includes a light source, a spatial light modulator, a waveplate, and a curved mirror.
  • the light source is composed of a plurality of emitters that emit light in different wavelength bands.
  • a plurality of emitters emit light toward the modulating section of the spatial light modulator.
  • a spatial light modulator has a modulation section in which a plurality of modulation regions are set to be irradiated with light emitted from a light source.
  • a modulation section of the spatial light modulator is divided into a first modulation area and a second modulation area.
  • the spatial light modulator modulates the phase of the irradiated light in each of the first modulation area and the second modulation area set in the modulation section.
  • the wave plate converts modulated light modulated in each of the first modulation region and the second modulation region set in the modulation section of the spatial light modulator into polarization states different from each other.
  • the curved mirror has a curved reflecting surface onto which modulated light modulated in the first and second modulation regions set in the modulation section of the spatial light modulator is irradiated.
  • the curved mirror reflects the modulated light on the reflecting surface and projects the projection light whose projection angle is enlarged according to the curvature of the reflecting surface.
  • the light receiving device receives a spatial light signal transmitted from another communication device.
  • the control device controls each of the first modulation region and the second modulation region set in the modulation section of the spatial light modulator of the light transmission device to form a spatial light signal to be transmitted toward the other communication device. set to The control device controls the light source so that the light is emitted to the modulating section in which the pattern is set.
  • a controller obtains a signal derived from the spatial light signal received by the receiver.
  • the light transmitting device of the present embodiment converts modulated light in a plurality of wavelength bands modulated in each of the plurality of modulation regions set in the modulation section of the spatial light modulator into polarization states different from each other. do.
  • Projection light projected from the light transmitting device of the present embodiment includes light in a plurality of wavelength bands converted into mutually different polarization states. Therefore, the light transmitting device of this embodiment can simultaneously transmit spatial light signals in a plurality of wavelength bands that differ for each polarization state. That is, according to this embodiment, it is possible to realize optical space communication in which wavelength multiplexing communication and polarization multiplexing communication are combined.
  • a light-receiving device of one aspect of the present embodiment has a light collector, a plurality of light-receiving elements, and a plurality of light-receiving filters.
  • the collector collects spatial optical signals transmitted from other communication devices.
  • a plurality of light receiving elements receive the spatial light signal collected by the collector.
  • Each of the plurality of light receiving filters is arranged in association with each of the plurality of light receiving elements.
  • Each of the plurality of light-receiving filters includes a band-pass filter that selectively passes light in a wavelength band to be received by the associated light-receiving element.
  • Each of the plurality of light-receiving filters selectively passes the spatial light signal in the wavelength band to be received by the associated light-receiving element.
  • the optical signal in the wavelength band to be received by each of the plurality of light receiving elements can be selectively received by each of the plurality of light receiving elements.
  • FIG. 39 is a block diagram showing an example of the light transmitting device 50 of this embodiment.
  • the light transmitting device 50 includes a light source 51 , a spatial light modulator 53 , a wavelength plate 54 and a curved mirror 55 .
  • the light source 51 emits light 502 toward the modulating section 530 of the spatial light modulator 53 .
  • the spatial light modulator 53 has a modulating section 530 in which a plurality of modulating regions irradiated with the light 502 emitted from the light source 51 are set.
  • Spatial light modulator 53 modulates the phase of irradiated light 502 in each of a plurality of modulation regions set in modulating section 530 .
  • Wave plate 54 is arranged in the optical path of modulated light 503 modulated in each of a plurality of modulation regions set in modulation section 530 of spatial light modulator 53 .
  • Wave plate 54 converts modulated light 503 modulated in each of the plurality of modulation regions into different polarization states.
  • the curved mirror 55 has a curved reflecting surface 550 onto which the modulated light beams 503 converted into different polarization states are irradiated.
  • the curved mirror 55 reflects the modulated light 503 converted into different polarization states at a projection angle according to the curvature of the reflecting surface 550 .
  • the light transmitting device of the present embodiment converts the modulated light modulated in each of the plurality of modulation regions set in the modulation section of the spatial light modulator into different polarization states.
  • Projection light projected from the light transmitting device of the present embodiment includes light components converted into mutually different polarization states. Therefore, the light transmitting device of this embodiment can simultaneously transmit a plurality of spatial optical signals that differ for each polarization state. That is, according to this embodiment, optical space communication using multiplexed spatial light signals can be realized.
  • the information processing device 90 includes a processor 91, a main storage device 92, an auxiliary storage device 93, an input/output interface 95, and a communication interface 96.
  • the interface is abbreviated as I/F (Interface).
  • Processor 91 , main storage device 92 , auxiliary storage device 93 , input/output interface 95 , and communication interface 96 are connected to each other via bus 98 so as to enable data communication.
  • the processor 91 , the main storage device 92 , the auxiliary storage device 93 and the input/output interface 95 are connected to a network such as the Internet or an intranet via a communication interface 96 .
  • the processor 91 loads the program stored in the auxiliary storage device 93 or the like into the main storage device 92 .
  • the processor 91 executes programs developed in the main memory device 92 .
  • a configuration using a software program installed in the information processing device 90 may be used.
  • the processor 91 executes control and processing according to each embodiment.
  • the main storage device 92 has an area in which programs are expanded.
  • a program stored in the auxiliary storage device 93 or the like is developed in the main storage device 92 by the processor 91 .
  • the main memory device 92 is realized by volatile memory.
  • volatile memory is DRAM (Dynamic Random Access Memory).
  • the main memory 92 may be configured/added with non-volatile memory.
  • nonvolatile memory is MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory).
  • the auxiliary storage device 93 stores various data such as programs.
  • the auxiliary storage device 93 is implemented by a local disk such as a hard disk or flash memory. It should be noted that it is possible to store various data in the main storage device 92 and omit the auxiliary storage device 93 .
  • the input/output interface 95 is an interface for connecting the information processing device 90 and peripheral devices based on standards and specifications.
  • a communication interface 96 is an interface for connecting to an external system or device through a network such as the Internet or an intranet based on standards and specifications.
  • the input/output interface 95 and the communication interface 96 may be shared as an interface for connecting with external devices.
  • Input devices such as a keyboard, mouse, and touch panel may be connected to the information processing device 90 as necessary. These input devices are used to enter information and settings.
  • a touch panel is used as an input device, the display screen of the display device may also serve as an interface of the input device. Data communication between the processor 91 and the input device may be mediated by the input/output interface 95 .
  • the information processing device 90 may be equipped with a display device for displaying information.
  • the information processing device 90 is preferably provided with a display control device (not shown) for controlling the display of the display device.
  • the display device may be connected to the information processing device 90 via the input/output interface 95 .
  • the information processing device 90 may be equipped with a drive device. Between the processor 91 and a recording medium (program recording medium), the drive device mediates reading of data and programs from the recording medium, writing of processing results of the information processing device 90 to the recording medium, and the like.
  • the drive device may be connected to the information processing device 90 via the input/output interface 95 .
  • the above is an example of the hardware configuration for enabling control and processing according to each embodiment of the present invention.
  • the hardware configuration of FIG. 40 is an example of a hardware configuration for executing control and processing according to each embodiment, and does not limit the scope of the present invention.
  • the scope of the present invention also includes a program executed by a control or processing computer according to each embodiment. Further, the scope of the present invention also includes a program recording medium on which the program according to each embodiment is recorded.
  • the recording medium can be implemented as an optical recording medium such as a CD (Compact Disc) or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • the recording medium may be implemented by a semiconductor recording medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory or an SD (Secure Digital) card.
  • the recording medium may be realized by a magnetic recording medium such as a flexible disk, or other recording medium.
  • each embodiment may be combined arbitrarily. Also, the components of each embodiment may be realized by software or by circuits.
  • (Appendix 1) a light source; a modulating section in which a plurality of modulation regions are set to which the light emitted from the light source is irradiated, and the phase of the irradiated light is modulated in each of the plurality of modulation regions set in the modulating section; a spatial light modulator that arranged in the optical path of the modulated light modulated by each of the plurality of modulation regions set in the modulation section of the spatial light modulator, and the modulated light modulated by each of the plurality of modulation regions is polarized differently from each other a wave plate that converts to a state; It has a curved reflective surface onto which the modulated lights converted into mutually different polarization states are irradiated, and reflects the modulated lights converted into mutually different polarization states at a projection angle according to the curvature of the reflective surface.
  • a light transmitter comprising a curved mirror.
  • Appendix 2 2.
  • Appendix 3 The light source is composed of a first emitter and a second emitter, The modulation section of the spatial light modulator, 3.
  • the method according to appendix 1 or 2 which is divided into a first modulation area irradiated with light emitted from the first emitter and a second modulation area irradiated with light emitted from the second emitter. Light transmitter.
  • the light source is Consists of a first ejector, a second ejector, a third ejector, and a fourth ejector, The modulation section of the spatial light modulator, a first modulation region including a sub-region irradiated with each of the light emitted from the first emitter and the second emitter; and each of the light emitted from the third emitter and the fourth emitter 3.
  • a light transmitter according to claim 1 or 2 which is divided into a second modulation region comprising a sub-region in which is illuminated.
  • the wave plate is 5.
  • the light transmitting device which includes a half-wave plate and is installed on the optical path of the modulated light modulated in either the first modulation region or the second modulation region.
  • the wave plate is a quarter-wave plate provided on an optical path of the modulated light modulated in the first modulation region, and the modulated light modulated in the first modulation region is rotated in a circular direction of polarization in the first rotation direction; a first wave plate that converts to polarized light; a quarter-wave plate disposed on the optical path of the modulated light modulated in the second modulation region, and the modulated light modulated in the second modulation region is rotated in a circular direction of polarization in the second rotation direction; a second wave plate that converts to polarized light; 5.
  • the light transmitting device according to appendix 3 or 4, wherein the first rotation direction and the second rotation direction are opposite to each other.
  • the spatial light modulator is composed of a first spatial light modulator in which the first modulation area is set and a second spatial light modulator in which the second modulation area is set, 7.
  • the light transmitting device according to any one of appendices 3 to 6, wherein the first spatial light modulator and the second spatial light modulator are arranged such that their polarization directions are perpendicular to each other.
  • the light source is 8.
  • the light transmitting device according to any one of Appendices 1 to 7, comprising a plurality of emitters that emit light in different wavelength bands.
  • Appendix 9 the light transmitting device according to any one of Appendices 1 to 8; a light receiving device that receives a spatial light signal transmitted from a communication target; A pattern for forming a spatial light signal to be transmitted toward the communication target is set in each of a plurality of modulation regions set in a modulation section of the spatial light modulator of the light transmission device, and the pattern is set.
  • a control device that controls the light source of the light transmitting device so that light is emitted to the modulating unit, and obtains a signal derived from the spatial light signal received by the light receiving device.
  • the light receiving device is a collector that collects the spatial optical signal transmitted from the other communication device; a plurality of light receiving elements for receiving light signals to be received among the spatial light signals condensed by the concentrator; 10.
  • the light receiving filter is 11.
  • the communication device according to appendix 10 further comprising a polarizing plate that selectively passes linearly polarized light in a polarization direction of the optical signal that is to be received by the associated light receiving element.
  • the light receiving filter is A quarter-wave plate for converting the optical signal to be received by the associated light-receiving element from circularly polarized light to linearly-polarized light, and a polarization direction of the linearly-polarized light converted by the quarter-wave plate is specified.
  • the communication device of clause 10 comprising a polarizer that selectively passes said linearly polarized light of a direction.
  • the light receiving filter is 13.

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Abstract

多重化された空間光信号を用いた光空間通信を実現するために、光源と、光源から出射された光が照射される複数の変調領域が設定される変調部を有し、照射された光の位相を、変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調する空間光変調器と、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光の光路に配置され、複数の変調領域の各々で変調された変調光を互いに異なる偏光状態に変換する波長板と、互いに異なる偏光状態に変換された変調光が照射される曲面状の反射面を有し、互いに異なる偏光状態に変換された変調光を、反射面の曲率に応じた投射角で反射する曲面ミラーと、を備える送光装置とする。

Description

送光装置および通信装置
　本開示は、空間光を用いた通信を実現する送光装置等に関する。
　光空間通信においては、光ファイバなどの媒体を用いずに、空間を伝播する光信号（以下、空間光信号とも呼ぶ）を送受信し合う。光ファイバを用いた光通信では、偏光を用いた光信号の多重化方式が実現されている。光空間通信においても、多重化された空間光信号を送光し、多重化された空間光信号を分離して受信できれば、通信量を倍増できる。
　特許文献１には、位相変調型空間光変調素子を用いた通信装置について開示されている。特許文献１のシステムは、送信機と受信装置を含む。特許文献１の受信装置は、送信機から発せられた円偏波の信号光を、位相変調型空間光変調素子の偏光方向に合致する方向の直線偏波の信号光に変換する。特許文献１の装置は、送信機の位置を示す位置情報に基づいて位相画像を生成する。特許文献１の装置は、生成された位相画像を位相変調型空間光変調素子に供給する。特許文献１の装置は、位相変調型空間光変調素子で直線偏波の信号光を回折して集光し、回折して集光した直線偏波の信号光を受信する。
国際公開第２０１９／０２６１７５号
　特許文献１のように、位相変調型空間光変調素子を用いた投射装置では、変調素子によって偏光方向が決定される。そのため、特許文献１の投射装置は、多重化された空間光信号の投射領域が重なってしまった場合、それらの空間光信号を分離することができなかった。すなわち、特許文献１の手法では、多重化された空間光信号を送受光できなかった。
　本開示の目的は、多重化された空間光信号を用いた光空間通信を実現できる送光装置等を提供することにある。
　本開示の一態様の送光装置は、光源と、光源から出射された光が照射される複数の変調領域が設定される変調部を有し、照射された光の位相を、変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調する空間光変調器と、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光の光路に配置され、複数の変調領域の各々で変調された変調光を互いに異なる偏光状態に変換する波長板と、互いに異なる偏光状態に変換された変調光が照射される曲面状の反射面を有し、互いに異なる偏光状態に変換された変調光を、反射面の曲率に応じた投射角で反射する曲面ミラーと、を備える。
　本開示によれば、多重化された空間光信号を用いた光空間通信を実現できる送光装置等を提供することが可能になる。
第１の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る通信装置に含まれる送光装置の構成の一例を示す概念図である。 第１の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の内部構成を上方の視座から見た一例を示す概念図である。 第１の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の空間光変調器の変調部に設定される変調領域の一例について説明するための概念図である。 第１の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の空間光変調器の変調部に設定されるパターンの一例について説明するための概念図である。 第１の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の内部構成を上方の視座から見た別の一例を示す概念図である。 第１の実施形態の通信装置に含まれる送光装置から投射される投射光について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る通信装置に含まれる受光装置の構成の一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る通信装置に含まれる受光装置による空間光信号の受光の一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る通信装置に含まれる受光装置の受光素子に対応付けられたフィルタの一例について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る通信装置に含まれる受光装置の受光素子に対応付けられたフィルタの別の一例について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る通信装置に含まれる受光装置の受信回路の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る通信装置に含まれる送光装置の構成の一例を示す概念図である。 第２の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の内部構成を上方の視座から見た一例を示す概念図である。 第２の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の空間光変調器の変調部に設定された変調領域に照射される光の照射範囲の一例について説明するための概念図である。 第２の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の内部構成を上方の視座から見た別の一例を示す概念図である。 第２の実施形態の通信装置に含まれる送光装置が投射する投射光について説明するための概念図である。 第２の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の第１空間光変調器および第２空間光変調器の変調部に設定された変調領域を分割する一例について説明するための概念図である。 第３の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る通信装置に含まれる送光装置の構成の一例を示す概念図である。 第３の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の内部構成を上方の視座から見た一例を示す概念図である。 第３の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の第１空間光変調器および第２空間光変調器の変調部の偏光方向の一例について説明するための概念図である。 第３の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の内部構成を上方の視座から見た別の一例を示す概念図である。 第３の実施形態の通信装置に含まれる送光装置が投射する投射光について説明するための概念図である。 第３の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の第１空間光変調器および第２空間光変調器の変調部に設定された変調領域に照射される光の照射範囲の一例について説明するための概念図である。 第３の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の第１空間光変調器および第２空間光変調器の変調部に設定された変調領域を分割する一例について説明するための概念図である。 第４の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 第４の実施形態に係る通信装置に含まれる送光装置の構成の一例を示す概念図である。 第４の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の内部構成を上方の視座から見た一例を示す概念図である。 第４の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の空間光変調器の変調部に設定された変調領域に照射される光の照射範囲の一例について説明するための概念図である。 第４の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の内部構成を上方の視座から見た別の一例を示す概念図である。 第４の実施形態の通信装置に含まれる送光装置が投射する投射光について説明するための概念図である。 第４の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の空間光変調器の構成の一例について説明するための概念図である。 第４の実施形態に係る通信装置に含まれる受光装置の構成の一例を示す概念図である。 第４の実施形態に係る通信装置に含まれる受光装置の受光素子に対応付けられたフィルタの一例について説明するための概念図である。 第４の実施形態の通信装置に含まれる送光装置の空間光変調器の変調部に設定された変調領域に照射される光の照射範囲の一例について説明するための概念図である。 第４の実施形態の通信装置に含まれる送光装置を用いて、偏光多重と波長多重とを組み合わせた効果について説明するための概念図である。 第５の実施形態に係る送光装置の構成の一例を示すブロック図である。 各実施形態の制御や処理を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。
　以下の実施形態の説明に用いる全図において、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、光や信号の向きを限定するものではない。また、図面中の光の軌跡を示す線は、概念的なものであり、実際の光の進行方向や状態を正確に表すものではない。例えば、図面においては、空気と物質との界面における屈折や反射、回折、拡散などによる光の進行方向や状態の変化を省略したり、光束を一本の線で表現したりすることもある。
　（第１の実施形態）
　まず、第１の実施形態に係る通信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、光ファイバなどの媒体を用いずに、空間を伝播する光信号（以下、空間光信号とも呼ぶ）を送受信し合う光空間通信を行う。
　（構成）
　図１は、本実施形態の通信装置１の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の通信装置１は、送光装置１０、受光装置１６、および制御装置１９を備える。以下においては、送光装置１０、受光装置１６、および制御装置１９について、個別に説明する。
　〔送光装置〕
　まず、送光装置１０の構成について、図面を参照しながら説明する。図２～図３は、送光装置１０の構成の一例を示す概念図である。送光装置１０は、光源１１、空間光変調器１３、波長板１４、および曲面ミラー１５を備える。空間光変調器１３は、変調部１３０を有する。空間光変調器１３の変調部１３０には、第１変調領域１３１と第２変調領域１３２が設定される。図２は、送光装置１０の内部構成を横方向から見た側面図である。図３は、送光装置１０の内部構成を上方向から見た上面図である。図３においては、光源１１と空間光変調器１３を図示し、波長板１４と曲面ミラー１５は省略する。図２～図３は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　光源１１は、第１出射器１１１－１、第２出射器１１１－２、第１レンズ１１２－１、および第２レンズ１１２－２を含む。第１出射器１１１－１と第２出射器１１１－２は、光源１１から空間光変調器１３までの光路において、互いの出射軸が交差しないように配置される。
　第１出射器１１１－１は、制御装置１９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光１０１－１を、第１レンズ１１２－１に向けて出射する。第１出射器１１１－１が出射するレーザ光１０１－１は、偏光である。第１レンズ１１２－１は、第１出射器１１１－１から出射されるレーザ光１０１－１の光路上に配置される。第１レンズ１１２－１は、第１出射器１１１－１から出射されたレーザ光１０１－１を、空間光変調器１３の変調部１３０の第１変調領域１３１の大きさに合わせて拡大する。第１レンズ１１２－１によって拡大された光１０２－１は、第１変調領域１３１に向けて進行する。
　第２出射器１１１－２は、制御装置１９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光１０１－２を、第２レンズ１１２－２に向けて出射する。第２出射器１１１－２が出射するレーザ光１０１－２は、偏光である。空間光変調器１３の変調部１３０に照射される光の偏光方向は、同じであることが求められる。そのため、第１出射器１１１－１の出射するレーザ光１０１－１の偏光方向と、第２出射器１１１－２の出射するレーザ光１０１－２の偏光方向とは、同一になるように設定される。第２レンズ１１２－２は、第２出射器１１１－２から出射されるレーザ光１０１－２の光路上に配置される。第２レンズ１１２－２は、第２出射器１１１－２から出射されたレーザ光１０１－２を、空間光変調器１３の変調部１３０の第２変調領域１３２の大きさに合わせて拡大する。第２レンズ１１２－２によって拡大された光１０２－２は、第２変調領域１３２に向けて進行する。
　第１出射器１１１－１および第２出射器１１１－２の各々から出射されるレーザ光１０１－１～２の波長は、特に限定されず、用途に応じて選定されればよい。レーザ光１０１－１～２の波長は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、同じ空間光変調器１３に向けて光１０２－１～２を照射するため、レーザ光１０１－１～２の偏光方向は同一である。例えば、第１出射器１１１－１および第２出射器１１１－２は、可視や赤外の波長帯のレーザ光１０１－１～２を出射する。例えば、８００～９００ナノメートル（ｎｍ）の近赤外線であれば、レーザクラスを上げられるので、他の波長帯よりも１桁くらい感度を向上できる。例えば、１．５５マイクロメートル（μｍ）の波長帯の赤外線ならば、高出力のレーザ光源を用いることができる。１．５５μｍの波長帯の赤外線のレーザ光源としては、アルミニウムガリウムヒ素リン（ＡｌＧａＡｓＰ）系レーザ光源や、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）系レーザ光源などを用いることができる。レーザ光１０１－１～２の波長が長い方が、回折角を大きくでき、高いエネルギーに設定できる。
　空間光変調器１３は、変調部１３０を有する。変調部１３０には、第１変調領域１３１と第２変調領域１３２が設定される。第１変調領域１３１には、光１０２－１が照射される。光１０２－１は、第１変調領域１３１で変調されて、変調光１０３－１として出射される。第２変調領域１３２には、光１０２－２が照射される。光１０２－２は、第２変調領域１３２で変調されて、変調光１０３－２として出射される。
　第１変調領域１３１と第２変調領域１３２の間には、隔壁１３５が配置される。隔壁１３５は、変調部１３０の面に対して垂直に立てられる。隔壁１３５は、第１変調領域１３１で変調された変調光１０３－１と、第２変調領域１３２で変調された変調光１０３－２とが、変調部１３０で変調された直後に混じり合わないように、変調部１３０を二分する。第１変調領域１３１および第２変調領域１３２の各々には、制御装置１９の制御に応じて、投射光１０５によって表示される画像に応じたパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。空間光変調器１３を用いる場合、回折現象を利用するため、回折格子と同じように高次の像が発生する。高次の像は、電力が低くなるために鮮明ではなくなるが、完全に視認されないようにすることは難しい。隔壁１３５は、被投射面に表示されうる高次の像の発生を防止する。
　例えば、空間光変調器１３は、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた空間光変調器によって実現される。例えば、空間光変調器１３は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）によって実現できる。また、空間光変調器１３は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現されてもよい。位相変調型の空間光変調器１３では、投射光１０５を投射する箇所を順次切り替えるように動作させることによって、エネルギーを像の部分に集中することができる。そのため、位相変調型の空間光変調器１３を用いる場合、光源１１の出力が同じであれば、その他の方式と比べて画像を明るく表示させることができる。
　図４は、空間光変調器１３の変調部１３０に設定される第１変調領域１３１と第２変調領域１３２の一例である。第１変調領域１３１には、変調光１０３－１によって形成される画像に対応するパターン（位相画像）が設定される。第２変調領域１３２には、変調光１０３－２によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。例えば、変調光１０３－１および変調光１０３－２のうちいずれか一方しか画像の表示に用いられない場合、画像の表示に用いられる変調光１０３を出射する方の変調領域だけに、位相画像が設定されてもよい。
　空間光変調器１３の変調部１３０に割り当てられた第１変調領域１３１および第２変調領域１３２の各々は、複数の領域に分割される（タイリングとも呼ぶ）。例えば、第１変調領域１３１および第２変調領域１３２の各々は、所望のアスペクト比の四角形の領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。複数のタイルの各々は、複数の画素によって構成される。第１変調領域１３１および第２変調領域１３２に設定された複数のタイルの各々には、位相画像がタイリングされる。例えば、複数のタイルの各々には、予め生成された位相画像が設定される。複数のタイルの各々には、投射される画像に対応する位相画像が設定される。
　複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調部１３０に光１０２が照射されると、各タイルの位相画像に対応する画像を形成する変調光１０３が出射される。変調部１３０に設定されるタイルが多いほど、鮮明な画像を表示させることができるが、各タイルの画素数が低下すると解像度が低下する。そのため、変調部１３０に設定されるタイルの大きさや数は、用途に応じて設定される。
　図５は、空間光変調器１３の変調部１３０の第１変調領域１３１および第２変調領域１３２に設定されるパターンの一例を示す概念図である。第１変調領域１３１および第２変調領域１３２の各々には、合成画像１３０３が設定される。合成画像１３０３は、所望の画像を形成するための位相画像１３０１と、所望の画像を形成する光を集光させる仮想レンズ画像１３０２とが合成されたパターンである。光の波面は、回折と同様に、位相制御によって制御できる。位相が球状に変化すると、波面に球状の差ができてレンズ効果が発生する。仮想レンズ画像１３０２は、空間光変調器１３の変調部１３０に照射される光１０２の位相を球状に変化させ、所定の焦点距離の位置（集光点とも呼ぶ）に集光するレンズ効果を発生させる。第１変調領域１３１および第２変調領域１３２の各々で変調された変調光１０３－１～２の集光点は、曲面ミラー１５の反射面１５０に設定される。
　仮想レンズ画像１３０２によって集光された像は、曲面ミラー１５の反射面１５０に結像される。例えば、予め生成させておいた合成画像１３０３を、記憶部（図示しない）に記憶させておけばよい。なお、図５は、一例であって、位相画像１３０１や仮想レンズ画像１３０２、合成画像１３０３のパターンを限定するものではない。
　第１変調領域１３１で変調された変調光１０３－１と、第２変調領域１３２で変調された変調光１０３－２とは、変調部１３０からの出射直後は、隔壁１３５によって隔てられる。変調光１０３－１～２は、変調部１３０から出射された後に、互いに混じり合うようにも設定できるし、互いに混じり合わないようにも設定できる。変調部１３０から出射された後の変調光１０３－１～２の混合状況は、光源１１からの光１０２の出射方向を調整することで設定できる。
　波長板１４は、空間光変調器１３と曲面ミラー１５の間に配置される。図２の例では、波長板１４は、隔壁１３５によって、変調部１３０の面に対して略平行に配置される。例えば、波長板１４は、直交する偏光成分の間に位相差を発生させる複屈折素子によって実現される。
　例えば、波長板１４は、１／２波長板である。１／２波長板は、特定の偏光方向を有する。１／２波長板は、特定の偏光方向の直線偏光と、特定の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光との間に、１／２波長の整数倍の位相差を与える。送光装置１０から直線偏光を出射する場合、変調光１０３－１および変調光１０３－２のうち一方の光路上に、１／２波長板を含む波長板１４が配置される。送光装置１０から直線偏光を出射する場合、変調光１０３－１および変調光１０３－２のうち他方の光路上に、波長板１４は配置されない。その結果、変調光１０３－１の偏光方向と、変調光１０３－２の偏光方向とが直交する。
　例えば、波長板１４は、１／４波長板である。１／４波長板は、直交する偏光成分の間に９０度の位相差を発生させる。１／４波長板は、直線偏光を円偏光に変換したり、円偏光を直線偏光に変換したりする。送光装置１０から円偏光を出射する場合、変調光１０３－１および変調光１０３－２の各々の光路上には、光軸が互いに直交する１／４波長板を含む波長板１４が配置される。１／４波長板を含む波長板１４は、直線偏光である変調光１０３－１と変調光１０３－２を、回転方向が互いに反対の円偏光に変換する。その結果、変調光１０３－１の回転方向と、変調光１０３－２の回転方向とが反対向きになる。
　図６は、送光装置１０の内部構成を上方から見た概念図である。図６においては、光源１１を省略する。図６は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。波長板１４は、第１波長板１４１と第２波長板１４２によって構成される。例えば、送光装置１０から直線偏光の空間光信号を送光する場合、第１波長板１４１は１／２波長板であり、第２波長板１４２は省略される。例えば、送光装置１０から円偏光の空間光信号を送光する場合、第１波長板１４１と第２波長板１４２とは、光軸が互いに直交する１／４波長板で構成される。
　第１波長板１４１は、第１変調領域１３１に対応付けて配置される。第１変調領域１３１で変調された変調光１０３－１は、曲面ミラー１５の反射面１５０に到達するまでの間で、第１波長板１４１を通過する。変調光１０３－１は、第１波長板１４１を通過する際に、第１波長板１４１の偏光特性に応じた偏光状態になる（光１０４－１）。光１０４－１は、曲面ミラー１５の反射面１５０において、第１変調領域１３１に設定された位相画像に応じた像を結像させる。
　第２波長板１４２は、第２変調領域１３２に対応付けて配置される。第２変調領域１３２で変調された変調光１０３－２は、曲面ミラー１５の反射面１５０に到達するまでの間で、第２波長板１４２を通過する。例えば、直線偏光の空間光信号が送光される場合、第２波長板１４２は省略される。変調光１０３－２は、第２波長板１４２を通過する際に、第２波長板１４２の偏光特性に応じた偏光状態になる（光１０４－２）。直線偏光の空間光信号が送光される場合、光１０４－２の偏光状態は変更されないため、変調光１０３－２と光１０４－２の偏光状態は同一である。光１０４－２は、曲面ミラー１５の反射面１５０において、第２変調領域１３２に設定された位相画像に応じた像を結像させる。
　第１波長板１４１を通過した変調光１０３－１と、第２波長板１４２を通過した変調光１０３－２とは、互いに異なる偏光状態になる。すなわち、波長板１４を通過した変調光１０３－１～２は、互いに異なる偏光状態の光１０４－１～２になる。
　例えば、送光装置１０から直線偏光を送光する場合、第１波長板１４１を１／２波長板とする。第１波長板１４１の側を通過する変調光１０３－１の偏光方向は、９０度回転される。第２波長板１４２の側を通過する変調光１０３－２は、同じ偏光方向のまま進行する。例えば、第２波長板１４２の側には、何も設置されない。例えば、第２波長板１４２の側には、偏光状態に影響を与えない透明なガラスやプラスチックの材質で構成された部材が配置されてもよい。第１波長板１４１を通過した光１０４－１の偏光方向と、第２波長板１４２を通過した光１０４－２の偏光方向とは、互いに直交する。そのため、第１波長板１４１を通過した光１０４－１に由来する空間光信号と、第２波長板１４２を通過した光１０４－２に由来する空間光信号とは、分離可能である。
　例えば、送光装置１０から円偏光を送光する場合、第１波長板１４１および第２波長板１４２として、光軸が互いに直交する１／４波長板が用いられる。第１波長板１４１を通過した光１０４－１と、第２波長板１４２を通過した光１０４－２とは、回転方向が反対の円偏光に変換される。そのため、第１波長板１４１を通過した光１０４－１に由来する空間光信号と、第２波長板１４２を通過した光１０４－２に由来する空間光信号とは、空間光信号の受信側で分離可能である。
　曲面ミラー１５は、曲面状の反射面１５０を有する反射鏡である。曲面ミラー１５の反射面１５０は、投射光１０５の投射角に合わせた曲率を有する。図２の例の場合、曲面ミラー１５の反射面１５０は、円柱の側面の形状を有する。例えば、曲面ミラー１５の反射面１５０は、球面でもよい。例えば、曲面ミラー１５の反射面１５０は、自由曲面であってもよい。例えば、曲面ミラー１５の反射面１５０は、単一の曲面ではなく、複数の曲面を組み合わせた形状であってもよい。例えば、曲面ミラー１５の反射面１５０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。
　曲面ミラー１５は、空間光変調器１３の変調部１３０に反射面１５０を向けて、変調光１０３の光路上に配置される。曲面ミラー１５の反射面１５０には、空間光変調器１３の変調部１３０で変調された変調光１０３のうち、波長板１４を通過した光１０４が照射される。光１０４は、光１０４－１と光１０４－２によって構成される。光１０４－１は、空間光変調器１３の変調部１３０の第１変調領域１３１で変調された変調光１０３－１のうち、第１波長板１４１の側を通過した光である。光１０４－２は、空間光変調器１３の変調部１３０の第２変調領域１３２で変調された変調光１０３－２のうち、第２波長板１４２の側を通過した光である。光１０４－１および光１０４－２のうち少なくともいずれかは、波長板１４を通過することで、偏光状態が変換される。すなわち、光１０４－１と光１０４－２は、偏光状態が異なる。
　曲面ミラー１５の反射面１５０で反射された光（投射光１０５）は、反射面１５０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図７は、反射面１５０で反射された投射光１０５の投射の一例を示す概念図である。図７は、概念的なものであり、光の進行方向などを正確に表したものではない。投射光１０５は、曲面ミラー１５の反射面１５０における光１０４の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図７の紙面の上下方向）に沿って拡大される。反射面１５０には、光１０４を構成する光１０４－１～２の各々が照射される。光１０４－１～２の各々は、反射面１５０で個別に反射される。光１０４－１は、反射面１５０で反射され、投射光１０５－１として投射される。光１０４－２は、反射面１５０で反射され、投射光１０５－２として投射される。光１０４－１～２の各々は、反射面１５０の曲率に応じた投射角で、投射光１０５－１～２の各々として投射される。図７の例では、投射光１０５－１～２の各々の投射範囲が重なっているが、投射光１０５－１～２の偏光状態が異なるため、空間光信号の受光側で投射光１０５－１～２を分離できる。
　例えば、変調光１０３や光１０４、投射光１０５の光路上に、遮蔽器（図示しない）や０次光除去器（図示しない）が配置されてもよい。
　例えば、遮蔽器は、波長板１４と曲面ミラー１５との間に配置される。言い換えると、遮蔽器は、空間光変調器１３の変調部１３０によって変調された変調光１０３のうち、波長板１４を通過した光１０４の光路上に配置される。遮蔽器は、所望の画像を形成する光を通過させる部分にスリット状の開口が形成されたアパーチャである。例えば、遮蔽器は、光１０４に含まれる不要な光成分を遮蔽し、投射光１０５の表示領域の外縁を規定する枠体である。遮蔽器は、所望の画像を形成する光を通過させ、不要な光成分を遮蔽する。例えば、遮蔽器は、光１０４に含まれる０次光やゴースト像を遮蔽する。
　例えば、０次光除去器は、光吸収部材を支持する部材で支持された光吸収部材を含む。光吸収部材は、支持部材によって、変調光１０３や光１０４、投射光１０５に含まれる０次光の光路上に固定される。例えば、支持部材は、ガラスやプラスチックなどのように光１０４が透過する材質で構成される。例えば、光吸収部材には、カーボンなどの黒体が用いられる。使用されるレーザ光１０１の波長が固定されている場合には、レーザ光１０１の波長の光を選択的に吸収する材質の光吸収部材が用いられることが好ましい。
　〔受光装置〕
　次に、受光装置１６の構成について図面を参照しながら説明する。図８は、受光装置１６の構成について説明するための概念図である。受光装置１６は、集光器１６１、複数の受光素子１７－１～Ｍ、複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍ、および受信回路１８を備える（Ｍは、２以上の自然数）。複数の受光素子１７－１～Ｍは、二つの受光素子１７が対をなすように配置される。対をなす二つの受光素子１７は、隣接して配置される。対をなす二つの受光素子１７には、同一の送信元から送光された、偏光多重された光信号が受光される。図８は、受光装置１６の内部構成を上方向から見た平面図である。なお、受信回路１８の位置については、特に限定を加えない。受信回路１８は、受光装置１６の内部に配置されてもよいし、受光装置１６の外部に配置されてもよい。また、制御装置１９に受信回路１８の機能を含めてもよい。
　集光器１６１は、外部から到来した空間光信号を集光する光学素子である。集光器１６１の入射面には、空間光信号が入射する。集光器１６１によって集光された光信号は、複数の受光素子１７－１～Ｍの配置された領域に向けて集光される。例えば、集光器１６１は、入射した空間光信号を集光するレンズである。例えば、集光器１６１は、入射した空間光信号を、複数の受光素子１７－１～Ｍの受光部に向けて導光する光線制御素子である。例えば、集光器１６１は、レンズや光線制御素子を組み合わせた構成であってもよい。集光器１６１は、複数の受光素子１７－１～Ｍの配置された領域に向けて空間光信号を集光できれば、その構成については特に限定しない。例えば、集光器１６１によって集光される光信号を、複数の受光素子１７－１～Ｍの受光部に向けて導光する機構が、追加されてもよい。
　図９は、受光装置１６によって受光される光の軌跡の一例について説明するための概念図である。図９は、受光装置１６の内部構成を、斜め前方から見た斜視図である。図９には、複数の受光素子が一列に配置される例をあげる。複数の受光素子は、空間光信号の到来方向に合わせて、任意の配列で配置できる。図９の例では、異なる方向から到来する空間光信号Ａ及び空間光信号Ｂが集光器１６１に入射する。空間光信号Ａ及び空間光信号Ｂに由来する光信号は、集光器１６１によって集光されて、複数の受光素子１７－１～Ｍの配置された領域に向けて集光される。集光器１６１によって集光された光信号は、隣接して配置された対をなす受光素子１７に向けて進行する。対をなす受光素子１７には、同一の送信元から送光された、偏光多重された光信号が受光される。図９の例では、空間光信号Ａに由来する光信号が受光素子１７－１～２に向けて進行し、空間光信号Ｂに由来する光信号が受光素子１７－Ｍ－１～Ｍに向けて進行する。空間光信号Ａおよび空間光信号Ｂに由来する光信号は、対をなす二つの受光素子１７の各々に対応付けて配置された受光フィルタ１７０に到達する。
　複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍの各々は、複数の受光素子１７－１～Ｍの前段に配置される。複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍの各々は、複数の受光素子１７－１～Ｍの受光部の各々に対応付けて配置される。例えば、複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍの各々は、複数の受光素子１７－１～Ｍの受光部に、重ねて配置される。受光フィルタ１７０－１～Ｍは、受光対象の空間光信号の偏光状態に応じて選択される。複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍのいずれかに到達した光信号のうち、受光フィルタ１７０の偏光方向の光信号が、その受光フィルタ１７０を通過する。例えば、受光対象の空間光信号が直線偏光の場合、受光フィルタ１７０は偏光板を含む。直線偏光の場合、対をなす二つの受光素子１７の各々に対応付けられた二つの受光フィルタ１７０の各々の偏光方向は、互いに直交する。対をなす二つの受光素子１７の各々に対応付けられた二つの受光フィルタ１７０の各々は、偏光方向が互いに反対の空間光信号に由来する光信号を通過させる。例えば、受光対象の空間光信号が円偏光の場合、受光フィルタ１７０は１／４波長板を含む。円偏光の場合、対をなす二つの受光素子１７の各々に対応付けられた二つの受光フィルタ１７０の各々は、光軸が互いに直交する１／４波長板を含む。光軸が互いに直交する１／４波長板を含む二つの受光フィルタ１７０の各々は、回転方向が互いに反対の空間光信号に由来する光信号を通過させる。
　図１０は、受光対象の空間光信号が直線偏光の場合に用いられる受光フィルタ１７０の一例について説明するための概念図である。図１０には、対をなす二つの受光素子１７－１～２の各々に対応付けられた、二つの受光フィルタ１７０－１～２を例に挙げて説明する。図１０の例では、二つの受光素子１７－１～２は、間隔を空けて配置されているが、実際には隣接して配置される。
　受光素子１７－１の受光対象の光信号の偏光方向は、図１０の紙面において上下方向である。受光素子１７－１に対応付けられた受光フィルタ１７０－１は、図１０の紙面において上下方向の偏光方向を有する偏光板を含む。受光素子１７－１に対応付けられた受光フィルタ１７０－１は、図１０の紙面において上下方向の偏光方向の光信号を通過させる。受光フィルタ１７０－１を通過した光信号は、受光素子１７－１によって受光される。
　受光素子１７－２の受光対象の光信号の偏光方向は、図１０の紙面に対して左右方向である。受光素子１７－２に対応付けられた受光フィルタ１７０－２は、図１０の紙面において左右方向の偏光方向を有する偏光板を含む。受光素子１７－２に対応付けられた受光フィルタ１７０－２は、図１０の紙面において左右方向の偏光方向の光信号を通過させる。受光フィルタ１７０－２を通過した光信号は、受光素子１７－２によって受光される。受光フィルタ１７０－２と受光フィルタ１７０－１の偏光方向は、互いに直交する。すなわち、受光素子１７－１と受光素子１７－２とは、同一の送信元から送光された空間光信号に由来する、偏光方向が互いに直交する偏光多重された光信号を受光する。
　図１１は、受光対象の空間光信号が円偏光の場合に用いられる受光フィルタ１７０の一例について説明するための概念図である。図１１には、対をなす二つの受光素子１７－１～２の各々に対応付けられた、受光フィルタ１７０－１０と受光フィルタ１７０－２０とを例に挙げて説明する。図１１の例では、二つの受光素子１７－１～２は、間隔を空けて配置されているが、実際には隣接して配置される。
　受光素子１７－１の受光対象の光信号の偏光方向は、図１１の紙面において右回り（時計回り）である。受光素子１７－１に対応付けられた受光フィルタ１７０－１０は、波長板１７０－１１と偏光板１７０－１２によって構成される。波長板１７０－１１は、入射した右回りの円偏光の光信号を直線偏光に変換する。偏光板１７０－１２は、波長板１７０－１１によって変換された直線偏光のうち、図１０の紙面において上下方向の偏光方向の直線偏光を通過させる。受光フィルタ１７０－１０を通過した偏光成分の光信号は、受光素子１７－１によって受光される。
　受光素子１７－２の受光対象の光信号の偏光方向は、図１１の紙面において左回り（反時計回り）である。受光素子１７－２に対応付けられた受光フィルタ１７０－２０は、フィルタ１７０－２１とフィルタ１７０－２２によって構成される。フィルタ１７０－２１は、入射した左回りの円偏光の光信号を直線偏光に変換する。フィルタ１７０－２２は、フィルタ１７０－２１によって変換された直線偏光のうち、図１０の紙面において上下方向の偏光方向の直線偏光を通過させる。受光フィルタ１７０－２０を通過した偏光成分の光信号は、受光素子１７－２によって受光される。すなわち、受光素子１７－１と受光素子１７－２とは、同一の送信元から送光された空間光信号に由来する、偏光方向が互いに逆方向の円偏光として偏光多重された光信号を受光する。
　複数の受光素子１７－１～Ｍの各々は、複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍの各々の後段に配置される。複数の受光素子１７－１～Ｍは、二つずつの受光素子１７が対をなすように配置される。図８の場合、受光素子１７－１と受光素子１７－２が対をなし、受光素子１７－３と受光素子１７－４が対をなし、受光素子１７－Ｍ－１と受光素子１７－Ｍが対をなす。対をなす二つの受光素子１７は、隣接して配置される。複数の受光素子１７－１～Ｍの各々は、複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍの各々を通過した光信号を受光する受光部を有する。複数の受光素子１７－１～Ｍの各々の受光部には、受光フィルタ１７０が設置される。対をなす二つの受光素子１７には、偏光状態が互いに異なる受光フィルタ１７０が設置される。複数の受光素子１７－１～Ｍの各々は、複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍの各々を介して、集光器１６１の出射面と受光部が対面するように配置される。複数の受光素子１７－１～Ｍの各々の受光部は、複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍの各々に対面するように配置される。複数の受光フィルタ１７０－１～Ｍの各々を通過した光信号は、複数の受光素子１７－１～Ｍの各々の受光部で受光される。対をなす二つの受光素子１７は、偏光状態が互いに異なる受光フィルタ１７０を通過した光信号を受光する。複数の受光素子１７－１～Ｍの各々は、受光された光信号を電気信号（以下、信号とも呼ぶ）に変換する。複数の受光素子１７－１～Ｍの各々は、変換後の信号を、受信回路１８に出力する。例えば、複数の受光素子１７－１～Ｍのうち対をなす二つの受光素子１７ごとに、受信回路１８と接続される。例えば、複数の受光素子１７－１～Ｍの各々は、受信回路１８と個別に接続される。例えば、複数の受光素子１７－１～Ｍのいくつかをまとめたグループごとに、受信回路１８と接続されるように構成されてもよい。
　受光素子１７は、受光対象の空間光信号の波長領域の光を受光する。例えば、受光素子１７は、可視領域の光に感度を有する。例えば、受光素子１７は、赤外領域の光に感度を有する。受光素子１７は、例えば１．５μｍ（マイクロメートル）帯の波長の光に感度を有する。なお、受光素子１７が感度を有する光の波長帯は、１．５μｍ帯に限定されない。受光素子１７が受光する光の波長帯は、受光対象の空間光信号の波長に合わせて、任意に設定できる。受光素子１７が受光する光の波長帯は、例えば０．８μｍ帯や、１．５５μｍ帯、２．２μｍ帯に設定されてもよい。また、受光素子１７が受光する光の波長帯は、例えば０．８～１μｍ帯であってもよい。波長帯が短い方が、大気中の水分による吸収が小さいので、降雨時における光空間通信には有利である。また、受光素子１７は、強烈な太陽光で飽和してしまうと、空間光信号に由来する光信号を読み取ることができない。そのため、受光素子１７よりも前段に、空間光信号の波長帯の光を選択的に通過させる色フィルタが設置されてもよい。
　例えば、受光素子１７は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの素子によって実現できる。例えば、受光素子１７は、アバランシェフォトダイオードによって実現される。アバランシェフォトダイオードによって実現された受光素子１７は、高速通信に対応できる。なお、受光素子１７は、光信号を電気信号に変換できさえすれば、フォトダイオードやフォトトランジスタ、アバランシェフォトダイオード以外の素子によって実現されてもよい。通信速度を向上させるために、受光素子１７の受光部は、できるだけ小さい方が好ましい。例えば、受光素子１７の受光部は、一辺が５ｍｍ（ミリメートル）程度の正方形の受光面を有する。例えば、受光素子１７の受光部は、直径０．１～０．３ｍｍ程度の円形の受光面を有する。受光素子１７の受光部の大きさや形状は、空間光信号の波長帯や通信速度などに応じて選定されればよい。
　受信回路１８は、複数の受光素子１７－１～Ｍの各々から出力された信号を取得する。受信回路１８は、複数の受光素子１７－１～Ｍの各々からの信号を増幅する。受信回路１８は、増幅された信号をデコードし、通信対象からの信号を解析する。例えば、受信回路１８は、複数の受光素子１７－１～Ｍのうち対をなす二つの受光素子１７ごとに信号を解析する。例えば、受信回路１８は、複数の受光素子１７－１～Ｍごとの信号をまとめて解析する。複数の受光素子１７－１～Ｍごとの信号をまとめて解析する場合は、単一の通信対象と通信するシングルチャンネルの受光装置１６を実現できる。例えば、受信回路１８は、複数の受光素子１７－１～Ｍごとに、個別に信号を解析する。複数の受光素子１７－１～Ｍごとに個別に信号を解析する場合、複数の通信対象と同時に通信するマルチチャンネルの受光装置１６を実現できる。受信回路１８によってデコードされた信号は、任意の用途に使用される。受信回路１８によってデコードされた信号の使用については、特に限定を加えない。
　〔受信回路〕
　次に、受光装置１６が備える受信回路１８の詳細構成の一例について図面を参照しながら説明する。図１２は、受信回路１８の構成の一例を示すブロック図である。図１２の例では、受光素子１７の数をＭ個とする（Ｍは自然数）。なお、図１２は、受信回路１８の構成の一例であって、受信回路１８の構成を限定するものではない。
　受信回路１８は、複数の第１処理回路１８１－１～Ｍ、制御回路１８２、セレクタ１８３、および複数の第２処理回路１８５－１～Ｎを有する（Ｍ、Ｎは自然数）。第１処理回路１８１は、複数の受光素子１７－１～Ｍのいずれか一つに対応付けられる。第１処理回路１８１は、複数の受光素子１７－１～Ｍに含まれる複数の受光素子１７をまとめたグループごとに構成されてもよい。
　例えば、第１処理回路１８１は、ハイパスフィルタ（図示しない）を含む。ハイパスフィルタは、受光素子１７からの信号を取得する。ハイパスフィルタは、取得した信号のうち、空間光信号の波長帯に相当する高周波成分の信号を選択的に通過させる。ハイパスフィルタは、太陽光などの環境光に由来する信号をカットする。例えば、ハイパスフィルタの代わりに、空間光信号の波長帯の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタを構成してもよい。受光素子１７は、強烈な太陽光で飽和してしまうと、光信号は読み取り不能となる。そのため、受光素子１７の受光部の前段に、空間光信号の波長帯の光を選択的に通過させる色フィルタが設置されてもよい。
　例えば、第１処理回路１８１は、増幅器（図示しない）を含む。増幅器は、ハイパスフィルタから出力された信号を取得する。増幅器は、取得された信号を増幅する。増幅器による信号の増幅率には、特に限定を加えない。
　例えば、第１処理回路１８１は、出力モニタ（図示しない）を含む。出力モニタは、増幅器の出力値をモニタする。出力モニタは、増幅器によって増幅された信号のうち、所定の出力値を超える信号をセレクタ１８３に出力する。セレクタ１８３に出力された信号のうち受信対象の信号は、制御回路１８２の制御に応じて、複数の第２処理回路１８５－１～Ｎのいずれかに割り当てられる。受信対象の信号は、通信対象の通信装置（図示しない）からの空間光信号である。空間光信号の受光に用いられない受光素子１７からの信号は、第２処理回路１８５に出力されない。
　例えば、第１処理回路１８１は、出力モニタ（図示しない）として積分器（図示しない）を含んでもよい。積分器は、ハイパスフィルタから出力された信号を取得する。積分器は、取得された信号を積分する。積分器は、積分された信号を制御回路１８２に出力する。積分器は、受光素子１７が受光する空間光信号の強度を測定するために配置される。ビーム径が絞られていない状態で受光される空間光信号は、ビーム径が絞られている場合と比べて強度が微弱であるため、増幅器のみで増幅された信号の電圧測定は困難である。積分器を用いれば、例えば、数ミリ秒～数十ミリ秒の期間の信号を積分することによって、電圧測定できるレベルまで信号の電圧を大きくすることができる。
　制御回路１８２は、複数の第１処理回路１８１－１～Ｍの各々から出力された信号を取得する。言い換えると、制御回路１８２は、複数の受光素子１７－１～Ｍの各々が受光した光信号に由来する信号を取得する。例えば、制御回路１８２は、互いに隣接し合う複数の受光素子１７からの信号の読み取り値を比較する。制御回路１８２は、比較結果に応じて、信号強度が最大の受光素子１７を選択する。制御回路１８２は、選択された受光素子１７に由来する信号を、複数の第２処理回路１８５－１～Ｎのいずれかに割り当てるように、セレクタ１８３を制御する。例えば、制御回路１８２は、対をなす二つの受光素子１７からの信号が同じ第２処理回路１８５に分配されるように、セレクタ１８３を制御する。
　通信対象の位置が予め特定されている場合は、空間光信号の到来方向を推定する処理を行わず、受光素子１７－１～Ｍから出力された信号を、予め設定されたいずれかの第２処理回路１８５に出力すればよい。一方、通信対象の位置が予め特定されていない場合は、受光素子１７－１～Ｍから出力された信号の出力先の第２処理回路１８５を選択すればよい。例えば、制御回路１８２が受光素子１７を選択することによって、空間光信号の到来方向を推定できる。すなわち、制御回路１８２が受光素子１７を選択することは、空間光信号の送信元の通信装置を特定することに相当する。また、制御回路１８２によって選択された受光素子１７からの信号を複数の第２処理回路のいずれかに割り当てることは、特定された通信対象と、その通信対象からの空間光信号を受光する受光素子１７とを対応付けることに相当する。すなわち、制御回路１８２は、複数の受光素子１７－１～Ｍによって受光された光信号に基づいて、その光信号（空間光信号）の送信元の通信装置を特定できる。
　セレクタ１８３には、複数の第１処理回路１８１－１～Ｍの各々に含まれる増幅器によって増幅された信号が入力される。セレクタ１８３は、制御回路１８２の制御に応じて、入力された信号のうち受信対象の信号を、複数の第２処理回路１８５－１～Ｎのうちいずれかに出力する。受信対象ではない信号は、セレクタ１８３から出力されない。
　複数の第２処理回路１８５－１～Ｎには、制御回路１８２によって割り当てられた、複数の受光素子１７－１～Ｎのいずれかからの信号が入力される。例えば、複数の第２処理回路１８５－１～Ｎの各々には、対をなす二つの受光素子１７からの信号が入力される。複数の第２処理回路１８５－１～Ｎの各々は、入力された信号をデコードする。複数の第２処理回路１８５－１～Ｎの各々は、デコードされた信号に何らかの信号処理を加えるように構成してもよい。複数の第２処理回路１８５－１～Ｎの各々は、外部の信号処理装置等（図示しない）に出力するように構成されてもよい。
　制御回路１８２によって選択された受光素子１７に由来する信号をセレクタ１８３で選択することにより、１つの通信対象に対して１つの第２処理回路１８５が割り当てられる。すなわち、制御回路１８２は、複数の受光素子１７－１～Ｍが受光する、複数の通信対象からの偏光多重された空間光信号に由来する信号を、複数の第２処理回路１８５－１～Ｎのいずれかに割り当てる。これにより、受光装置１６は、複数の通信対象からの偏光多重された空間光信号に由来する信号を、個別のチャネルで同時に読み取ることが可能になる。例えば、複数の通信対象と同時に通信するために、複数の通信対象からの空間光信号を単一のチャネルにおいて時分割で読み取ってもよい。本実施形態の手法では、複数の通信対象からの空間光信号を、複数のチャネルにおいて同時に読み取るので、単一のチャネルを用いる場合と比べて伝送速度が速い。
　例えば、粗い精度の１次スキャンで空間光信号の到来方向を特定し、特定された方向に関して細かい精度の２次スキャンを行って、通信対象の正確な位置を特定するように構成されてもよい。通信対象との間で通信可能な状況になれば、通信対象との信号のやりとりによって、その通信対象の正確な位置を確定できる。なお、通信対象の位置が予め特定されている場合は、その通信対象の位置を特定する処理を省略できる。
　〔制御装置〕
　制御装置１９は、光源１１および空間光変調器１３を制御する。例えば、制御装置１９は、プロセッサとメモリを含むマイクロコンピュータによって実現される。制御装置１９は、空間光変調器１３の変調部１３０に設定されたタイリングのアスペクト比に合わせて、投射される画像に対応する位相画像を変調部１３０に設定する。例えば、制御装置１９は、画像表示や通信、測距など、用途に応じた画像に対応する位相画像を変調部１３０に設定する。投射される画像の位相画像は、記憶部（図示しない）に予め記憶させておけばよい。投射される画像の形状や大きさには、特に限定を加えない。
　制御装置１９は、投射光１０５によって形成される画像に対応するパターン（位相画像）を、空間光変調器１３の変調部１３０に設定する。制御装置１９は、空間光変調器１３の変調部１３０に割り当てられたタイルごとに、位相画像を設定する。制御装置１９は、空間光変調器１３の変調部１３０に照射される光１０２の位相と、変調部１３０で反射される変調光１０３の位相との差分を決定づけるパラメータが変化するように空間光変調器１３を駆動することで、変調部１３０に位相画像を設定する。空間光変調器１３の変調部１３０に照射される光１０２の位相と、変調部１３０で反射される変調光１０３の位相との差分を決定づけるパラメータは、例えば、屈折率や光路長などの光学的特性に関するパラメータである。例えば、制御装置１９は、空間光変調器１３の変調部１３０に印可する電圧を変化させることによって、変調部１３０の光学的特性を調節する。位相変調型の空間光変調器１３の変調部１３０に照射された光１０２の位相分布は、変調部１３０の光学的特性に応じて変調される。制御装置１９による空間光変調器１３の駆動方法は、空間光変調器１３の変調方式に応じて決定される。
　制御装置１９は、表示される画像に対応する位相画像が変調部１３０に設定された状態で、光源１１の出射器１１１を駆動させる。制御装置１９は、空間光信号を送光するタイミングに合わせて、光源１１に含まれる第１出射器１１１－１と第２出射器１１１－２を個別に駆動させる。その結果、空間光変調器１３の変調部１３０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源１１から出射された光１０２－１～２が、空間光変調器１３の変調部１３０の第１変調領域１３１および第２変調領域１３２の各々に設定されたサブ領域に照射される。空間光変調器１３の変調部１３０の第１変調領域１３１および第２変調領域１３２の各々に設定されたサブ領域に照射された光１０２－１～２は、各々のサブ領域に設定された位相画像に応じて変調される。空間光変調器１３の変調部１３０において変調された変調光１０３は、曲面ミラー１５の反射面１５０に向けて出射される。
　また、制御装置１９は、受光装置１６によってデコードされた信号や、信号処理が加えられた信号を、受光装置１６から取得する。受光装置１６から取得される信号は、偏光多重された空間光信号に由来する。制御装置１９は、受光装置１６から取得した信号に応じた処理を実行する。受光装置１６から取得した信号に応じて制御装置１９が実行する処理については、特に限定しない。例えば、制御装置１９は、受光装置１６から取得した信号に応じて、通信対象の通信装置（図示しない）に対する信号を生成する。制御装置１９は、生成された信号に対応する空間光信号を送光するように、送光装置１０を制御する。例えば、制御装置１９は、受光装置１６から取得した信号を、外部の信号処理装置等（図示しない）に出力してもよい。
　以上のように、本実施形態の通信装置は、送光装置、受光装置、および制御装置を備える。送光装置は、光源、空間光変調器、波長板、および曲面ミラーを備える。光源は、第１出射器と第２出射器とによって構成される。第１出射器と第２出射器は、空間光変調器の変調部に向けて、光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された光が照射される複数の変調領域が設定される変調部を有する。空間光変調器の変調部は、第１出射器から出射された光が照射される第１変調領域と、第２出射器から出射された光が照射される第２変調領域とに分割される。空間光変調器は、照射された光の位相を、変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々で変調する。波長板は、空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々で変調された変調光を、互いに異なる偏光状態に変換する。曲面ミラーは、空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有する。曲面ミラーは、変調光を反射面で反射し、反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する。受光装置は、他の通信装置から送光された空間光信号を受光する。制御装置は、他の通信装置に向けて送光する空間光信号を形成するためのパターンを送光装置の空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々に設定する。制御装置は、パターンが設定された変調部に光が照射されるように光源を制御する。制御装置は、受光装置によって受光された空間光信号に由来する信号を取得する。
　以上のように、本実施形態の送光装置は、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光を、互いに異なる偏光状態に変換する。本実施形態の送光装置から投射される投射光は、互いに異なる偏光状態に変換された光成分を含む。そのため、本実施形態の送光装置は、偏光状態ごとに異なる複数の空間光信号を同時に送光できる。すなわち、本実施形態によれば、多重化された空間光信号を用いた光空間通信を実現できる。
　本実施形態の一態様の送光装置は、複数の変調領域の境界のうち少なくともいずれかに配置され、複数の変調領域の各々で変調された変調光が混ざり合うことを防ぐ隔壁を備える。本態様によれば、隔壁で隔てられた変調領域で変調された変調光が、変調直後に混じり合わないため、それらの変調光によって形成されうる高次光の生成を防止できる。
　本実施形態の一態様において、波長板は、１／２波長板を含む。波長板は、第１変調領域および第２変調領域のうちいずれかで変調された変調光の光路上に設置される。本態様によれば、第１変調領域で変調された変調光と、第２変調領域で変調された変調光とを互いに異なる偏光状態に変換することによって、分離可能な投射光を送光できる。
　本実施形態の一態様において、波長板は、第１波長板と第２波長板とによって構成される。第１波長板は、１／４波長板を含む。第１波長板は、第１変調領域で変調された変調光の光路上に設置される。第１波長板は、第１変調領域で変調された変調光を、偏光方向が第１回転方向の円偏光に変換する。第２波長板は、１／４波長板を含む。第２波長板は、第２変調領域で変調された変調光の光路上に設置される。第２波長板は、第２変調領域で変調された変調光を、偏光方向が第２回転方向の円偏光に変換する。第１回転方向と第２回転方向とは回転方向が反対である。本態様によれば、第１変調領域で変調された変調光と、第２変調領域で変調された変調光とを、回転方向が反対の円偏光に変換することによって、分離可能な投射光を送光できる。
　本実施形態の一態様の受光装置は、集光器、複数の受光素子、および複数の受光フィルタを有する。集光器は、他の通信装置から送光された空間光信号を集光する。複数の受光素子は、集光器によって集光された空間光信号を受光する。複数の受光フィルタの各々は、複数の受光素子の各々に対応付けて配置される。複数の受光フィルタの各々は、対応付けられた受光素子の受光対象の空間光信号を選択的に通過させる。本態様によれば、複数の受光素子の各々の受光対象の光信号が、複数の受光素子ごとに選択的に受光されるように構成できる。
　本実施形態の一態様の受光フィルタは、対応付けられた受光素子の受光対象の偏光方向の直線偏光を選択的に通過させる偏光板を含む。本態様によれば、受光対象の偏光方向の直線偏光を、空間光信号から分離して受光できる。
　本実施形態の一態様の受光フィルタは、１／４波長板と偏光板とを含む。１／４波長板は、対応付けられた受光素子の受光対象の回転方向の円偏光を直線偏光に変換する。偏光板は、１／４波長板によって変換された直線偏光のうち偏光方向が特定方向の前記直線偏光を選択的に通過させる。本態様によれば、受光対象の回転方向の円偏光を、空間光信号から分離して受光できる。
　（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態に係る通信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、四つの光源を用いて、複数の通信対象と偏光多重通信を行う。
　（構成）
　図１３は、本実施形態の通信装置２の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の通信装置２は、送光装置２０、受光装置２６、および制御装置２９を備える。受光装置２６は、第１の実施形態の受光装置１６と同様の構成である。制御装置２９は、詳細は異なるものの、第１の実施形態の制御装置１９とほぼ同様の構成である。以下においては、第１の実施形態とは異なる送光装置２０について、詳細に説明する。
　〔送光装置〕
　送光装置２０の構成について、図面を参照しながら説明する。図１４～図１５は、送光装置２０の構成の一例を示す概念図である。送光装置２０は、光源２１、空間光変調器２３、波長板２４、および曲面ミラー２５を備える。空間光変調器２３は、変調部２３０を有する。空間光変調器２３の変調部２３０には、第１変調領域２３１と第２変調領域２３２が設定される。第１変調領域２３１および第２変調領域２３２には、二つずつのサブ領域（第１サブ領域、第２サブ領域）が設定される。図１４は、送光装置２０の内部構成を横方向から見た側面図である。図１５は、送光装置２０の内部構成を上方向から見た上面図である。図１５においては、光源２１と空間光変調器２３を図示し、波長板２４と曲面ミラー２５は省略する。図１４～図１５は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　光源２１は、複数の出射器と複数のレンズを含む。複数の出射器は、第１出射器２１１－１、第２出射器２１１－２、第３出射器２１１－３、および第４出射器２１１－４によって構成される。複数のレンズは、第１レンズ２１２－１、第２レンズ２１２－２、第３レンズ２１２－３、および第４レンズ２１２－４によって構成される。第１出射器２１１－１、第２出射器２１１－２、第３出射器２１１－３、および第４出射器２１１－４は、空間光変調器２３までの光路において、互いの出射軸が交差しないように配置される。
　第１出射器２１１－１は、制御装置２９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光２０１－１を、第１レンズ２１２－１に向けて出射する。第１出射器２１１－１が出射するレーザ光２０１－１は、偏光である。第１レンズ２１２－１は、第１出射器２１１－１から出射されるレーザ光２０１－１の光路上に配置される。第１レンズ２１２－１は、第１出射器２１１－１から出射されたレーザ光２０１－１を、空間光変調器２３の変調部２３０の第１変調領域２３１の第１サブ領域の大きさに合わせて拡大する。第１レンズ２１２－１によって拡大された光２０２－１は、第１変調領域２３１の第１サブ領域に向けて進行する。
　第２出射器２１１－２は、制御装置２９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光２０１－２を、第２レンズ２１２－２に向けて出射する。第２出射器２１１－２が出射するレーザ光２０１－２は、偏光である。第２レンズ２１２－２は、第２出射器２１１－２から出射されるレーザ光２０１－２の光路上に配置される。第２レンズ２１２－２は、第２出射器２１１－２から出射されたレーザ光２０１－２を、空間光変調器２３の変調部２３０の第１変調領域２３１の第２サブ領域の大きさに合わせて拡大する。第１サブ領域と第２サブ領域とは、第１変調領域２３１の異なる位置に設定される。第２レンズ２１２－２によって拡大された光２０２－２は、第１変調領域２３１の第２サブ領域に向けて進行する。光２０２－１と光２０２－２は、同じ第１変調領域２３１に含まれる、異なるサブ領域に照射される。
　第３出射器２１１－３は、制御装置２９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光２０１－３を、第３レンズ２１２－３に向けて出射する。第３出射器２１１－３から出射されるレーザ光２０１－３は、偏光である。第３レンズ２１２－３は、第３出射器２１１－３から出射されるレーザ光２０１－３の光路上に配置される。第３レンズ２１２－３は、第３出射器２１１－３から出射されたレーザ光２０１－３を、空間光変調器２３の変調部２３０の第２変調領域２３２の第１サブ領域の大きさに合わせて拡大する。第３レンズ２１２－３によって拡大された光２０２－３は、第２変調領域２３２の第１サブ領域に向けて進行する。
　第４出射器２１１－４は、制御装置２９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光２０１－４を、第４レンズ２１２－４に向けて出射する。第４出射器２１１－４が出射するレーザ光２０１－４は、偏光である。空間光変調器２３の変調部２３０に照射される光の偏光方向は、同一に設定されることが求められる。そのため、レーザ光２０１－１～４の偏光方向は、変調部２３０において同一になるように設定される。第４レンズ２１２－４は、第４出射器２１１－４から出射されるレーザ光２０１－４の光路上に配置される。第４レンズ２１２－４は、第４出射器２１１－４から出射されたレーザ光２０１－４を、空間光変調器２３の変調部２３０の第２変調領域２３２の第２サブ領域の大きさに合わせて拡大する。第１サブ領域と第２サブ領域とは、第２変調領域２３２の異なる位置に設定される。第４レンズ２１２－４によって拡大された光２０２－４は、第２変調領域２３２の第２サブ領域に向けて進行する。光２０２－３と光２０２－４は、同じ第２変調領域２３２に含まれる、異なるサブ領域に照射される。
　第１出射器２１１－１、第２出射器２１１－２、第３出射器２１１－３、および第４出射器２１１－４の各々から出射されるレーザ光２０１－１～４の波長は、特に限定されず、用途に応じて選定されればよい。レーザ光２０１－１～４の波長は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、同じ空間光変調器２３に向けて光２０２－１～４を照射するため、変調部２３０に照射されるレーザ光２０１－１～４の偏光方向は同一である。例えば、第１出射器２１１－１、第２出射器２１１－２、第３出射器２１１－３、および第４出射器２１１－４は、可視や赤外の波長帯のレーザ光２０１－１～４を出射する。例えば、８００～９００ナノメートル（ｎｍ）の近赤外線であれば、レーザクラスを上げられるので、他の波長帯よりも１桁くらい感度を向上できる。例えば、１．５５マイクロメートル（μｍ）の波長帯の赤外線ならば、高出力のレーザ光源を用いることができる。１．５５μｍの波長帯の赤外線のレーザ光源としては、アルミニウムガリウムヒ素リン（ＡｌＧａＡｓＰ）系レーザ光源や、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）系レーザ光源などを用いることができる。レーザ光２０１－１～４の波長が長い方が、回折角を大きくでき、高いエネルギーに設定できる。
　空間光変調器２３は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。空間光変調器２３は、変調部２３０を有する。変調部２３０には、第１変調領域２３１と第２変調領域２３２が設定される。第１変調領域２３１および第２変調領域２３２の各々は、少なくとも二つのサブ領域に分割される。第１変調領域２３１には、光２０２－１～２が照射される。光２０２－１～２は、第１変調領域２３１の異なるサブ領域に照射される。光２０２－１～２は、第１変調領域２３１の異なるサブ領域で変調されて、変調光２０３－１～２として出射される。第２変調領域２３２には、光２０２－３～４が照射される。光２０２－３～４は、第２変調領域２３２の異なるサブ領域に照射される。光２０２－３～４は、第２変調領域２３２の異なるサブ領域で変調されて、変調光２０３－３～４として出射される。
　第１変調領域２３１と第２変調領域２３２の間には、隔壁２３５が配置される。隔壁２３５は、変調部２３０の表面に対して垂直に立てられる。隔壁２３５は、第１変調領域２３１で変調された変調光２０３－１～２と、第２変調領域２３２で変調された変調光２０３－３～４とが、変調部２３０で変調された直後に混じり合わないように、変調部２３０を二分する。第１変調領域２３１および第２変調領域２３２の各々には、制御装置２９の制御に応じて、投射光２０５によって表示される画像に応じたパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。空間光変調器２３を用いる場合、回折現象を利用するため、回折格子と同じように高次の像が発生する。高次の像は、電力が低くなるために鮮明ではなくなるが、視認されてしまう。隔壁２３５は、被投射面に表示されうる高次の像の発生を防止する。
　図１６は、空間光変調器２３の変調部２３０に設定される第１変調領域２３１と第２変調領域２３２の一例である。図１６の例では、第１変調領域２３１および第２変調領域２３２の各々に、サブ領域が二つずつ設定される。図１６のように、第１変調領域２３１と第２変調領域２３２に、光２０２の照射範囲が二つずつ設定されれば、二つの通信対象と同時に偏光多重通信を行うことができる。
　図１６において、第１変調領域２３１には、光源２１から出射された光２０２－１～２が照射される。第１変調領域２３１には、光２０２－１に対応する第１サブ領域２３１１と、光２０２－２に対応する第２サブ領域２３１２とが割り当てられる。第１変調領域２３１の第１サブ領域２３１１には、光２０２－１を変調光２０３－１に変換するためのパターン（位相画像）が設定される。第１変調領域２３１の第１サブ領域２３１１には、変調光２０３－１によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。第１変調領域２３１の第２サブ領域２３１２には、光２０２－２を変調光２０３－２に変換するための位相画像が設定される。第１変調領域２３１の第２サブ領域２３１２には、変調光２０３－２によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。
　図１６において、第２変調領域２３２には、光源２１から出射された光２０２－３～４が照射される。第２変調領域２３２には、光２０２－３に対応する第１サブ領域２３２１と、光２０２－４に対応する第２サブ領域２３２２とが割り当てられる。第２変調領域２３２の第１サブ領域に２３２１は、光２０２－３を変調光２０３－３に変換するための位相画像が設定される。第２変調領域２３２の第１サブ領域２３２１には、変調光２０３－３によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。第２変調領域２３２の第２サブ領域２３２２には、光２０２－４を変調光２０３－４に変換するための位相画像が設定される。第２変調領域２３２の第２サブ領域２３２２には、変調光２０３－４によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。
　空間光変調器２３の変調部２３０に割り当てられた第１変調領域２３１および第２変調領域２３２の各々は、複数の領域に分割される（タイリングとも呼ぶ）。例えば、第１変調領域２３１および第２変調領域２３２の各々は、所望のアスペクト比の四角形の領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。複数のタイルの各々は、複数の画素によって構成される。第１変調領域２３１および第２変調領域２３２に設定された複数のタイルの各々には、位相画像がタイリングされる。例えば、複数のタイルの各々には、予め生成された位相画像が設定される。複数のタイルの各々には、投射される画像に対応する位相画像が設定される。
　複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調部２３０に光２０２が照射されると、各タイルの位相画像に対応する画像を形成する変調光２０３が出射される。変調部２３０に設定されるタイルが多いほど、鮮明な画像を表示させることができるが、各タイルの画素数が低下すると解像度が低下する。そのため、変調部２３０に設定されるタイルの大きさや数は、用途に応じて設定される。
　第１変調領域２３１で変調された変調光２０３－１～２と、第２変調領域２３２で変調された変調光２０３－３～４とは、変調部２３０からの出射直後は、隔壁２３５によって隔てられる。変調光２０３－１～２と変調光２０３－３～４は、変調部２３０から出射された後に、互いに混じり合うようにも設定できるし、互いに混じり合わないようにも設定できる。変調部２３０から出射された後の変調光２０３－１～４の混合状況は、光源２１からの光２０２の出射方向を調整することで設定できる。
　波長板２４は、第１の実施形態の波長板１４と同様の構成である。波長板２４は、空間光変調器２３と曲面ミラー２５の間に配置される。図１４の例では、波長板２４は、隔壁２３５によって、変調部２３０の面に対して略平行に配置される。送光装置２０から直線偏光を出射する場合、波長板２４として１／２波長板が用いられる。送光装置２０から円偏光を出射する場合、波長板２４として１／４波長板が用いられる。
　図１７は、送光装置２０の内部構成を上方から見た概念図である。図１７においては、光源２１を省略する。図１７は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。波長板２４は、第１波長板２４１と第２波長板２４２によって構成される。第１波長板２４１と第２波長板２４２は、異なる偏光特性を有する。
　第１波長板２４１は、第１変調領域２３１に対応付けて配置される。第１変調領域２３１で変調された変調光２０３－１～２は、曲面ミラー２５の反射面２５０に到達するまでの間で、第１波長板２４１を通過する。第１波長板２４１を通過した変調光２０３－１～２は、第１波長板２４１の偏光特性に応じた光２０４－１～２になる。第１波長板２４１を通過した光２０４－１～２は、曲面ミラー２５の反射面２５０において、第１変調領域２３１のサブ領域に設定された位相画像に応じた像を結像させる。
　第２波長板２４２は、第２変調領域２３２に対応付けて配置される。第２変調領域２３２で変調された変調光２０３－３～４は、曲面ミラー２５の反射面２５０に到達するまでの間で、第２波長板２４２を通過する。第２波長板２４２を通過した変調光２０３－３～４は、第２波長板２４２の偏光特性に応じた光２０４－３～４になる。第２波長板２４２を通過した光２０４－３～４は、曲面ミラー２５の反射面２５０において、第２変調領域２３２のサブ領域に設定された位相画像に応じた像を結像させる。
　第１波長板２４１を通過した変調光２０３－１～２の偏光状態と、第２波長板２４２を通過した変調光２０３－３～４の偏光状態とは、互いに異なる。すなわち、波長板２４を通過した変調光２０３－１～２と変調光２０３－３～４とは、互いに異なる偏光状態の光２０４－１～２と光２０４－３～４になる。
　例えば、送光装置２０から直線偏光を送光する場合、第１波長板２４１を１／２波長板とする。例えば、第２波長板２４２の側には、何も設置されない。第１波長板２４１の側を通過する変調光２０３－１～２の偏光方向は、９０度回転される。第２波長板２４２の側を通過する変調光２０３－３～４は、同じ偏光方向のまま進行する。例えば、第２波長板２４２の側には、偏光状態に影響を与えない透明なガラスやプラスチックの材質で構成された部材が配置されてもよい。第１波長板２４１の側を通過した光２０４－１～２の偏光方向と、第２波長板２４２の側を通過した光２０４－３～４の偏光方向とは、互いに直交する。そのため、第１波長板２４１の側を通過した光２０４－１～２に由来する投射光２０５と、第２波長板２４２の側を通過した光２０４－３～４に由来する投射光２０５とは、空間光信号の受信側で分離可能である。
　例えば、送光装置２０から円偏光を送光する場合、第１波長板２４１と第２波長板２４２とを、光軸が互いに直交する１／４波長板とする。第１波長板２４１を通過した光２０４－１～２と、第２波長板２４２を通過した光２０４－３～４とは、回転方向が反対の円偏光に変換される。そのため、第１波長板２４１を通過した光２０４－１～２に由来する空間光信号と、第２波長板２４２を通過した光２０４－３～４に由来する空間光信号とは、空間光信号の受信側で分離可能である。
　曲面ミラー２５は、第１の実施形態の曲面ミラー１５と同様の構成である。曲面ミラー２５は、曲面状の反射面２５０を有する反射鏡である。曲面ミラー２５の反射面２５０は、投射光２０５の投射角に合わせた曲率を有する。図１４の例の場合、曲面ミラー２５の反射面２５０は、円柱の側面の形状を有する。例えば、曲面ミラー２５の反射面２５０は、球面でもよい。例えば、曲面ミラー２５の反射面２５０は、自由曲面であってもよい。例えば、曲面ミラー２５の反射面２５０は、単一の曲面ではなく、複数の曲面を組み合わせた形状であってもよい。例えば、曲面ミラー２５の反射面２５０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。
　曲面ミラー２５は、空間光変調器２３の変調部２３０に反射面２５０を向けて配置される。言い換えると、曲面ミラー２５は、変調光２０３－１～４の光路上に配置される。曲面ミラー２５の反射面２５０には、空間光変調器２３の変調部２３０で変調された変調光２０３－１～４のうち、波長板２４を通過した光２０４－１～４が照射される。光２０４－１～２は、空間光変調器２３の変調部２３０の第１変調領域２３１で変調された変調光２０３－１～２のうち、第１波長板２４１の側を通過した光である。光２０４－３～４は、空間光変調器２３の変調部２３０の第２変調領域２３２で変調された変調光２０３－３～４のうち、第２波長板２４２の側を通過した光である。光２０４－１～４のうち少なくともいずれかは、波長板２４を通過することで、偏光状態が変わる。すなわち、光２０４－１～２と光２０４－３～４とは、互いに異なる偏光状態になる。
　曲面ミラー２５の反射面２５０で反射された光（投射光２０５）は、反射面２５０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図１８は、反射面２５０で反射された投射光２０５の投射の一例を示す概念図である。図１８は、概念的なものであり、光の進行方向などを正確に表したものではない。投射光２０５は、曲面ミラー２５の反射面２５０における光２０４の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図１８の紙面の上下方向）に沿って拡大される。反射面２５０には、光２０４を構成する光２０４－１～４の各々が照射される。光２０４－１～４の各々は、反射面２５０で個別に反射される。光２０４－１は、反射面２５０で反射され、投射光２０５－１として投射される。光２０４－２は、反射面２５０で反射され、投射光２０５－２として投射される。光２０４－３は、反射面２５０で反射され、投射光２０５－３として投射される。光２０４－４は、反射面２５０で反射され、投射光２０５－４として投射される。光２０４－１～４の各々は、反射面２５０の曲率に応じた投射角で、投射光２０５－１～４の各々として投射される。
　例えば、変調光２０３や光２０４、投射光２０５の光路上に、遮蔽器（図示しない）や０次光除去器（図示しない）が配置されてもよい。遮蔽器や０次光除去器については、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
　図１９は、空間光変調器２３の変調部２３０に設定される第１変調領域２３１と第２変調領域２３２の別の一例である。図１９の例では、第１変調領域２３１および第２変調領域２３２の各々が四分割される。図１９の例では、第１変調領域２３１および第２変調領域２３２の各々に、四つのサブ領域が設定される。
　図１９において、第１変調領域２３１には、光源２１から出射された光２０２－１～２が照射される。第１変調領域２３１には、第１サブ領域２３１１、第２サブ領域２３１２、第３サブ領域２３１３、および第４サブ領域２３１４が割り当てられる。すなわち、第１変調領域２３１は、四つのサブ領域に分割される。四つのサブ領域の各々には、互いに異なる位相画像が設定される。第１サブ領域２３１１および第３サブ領域２３１３には、光２０２－１が照射される。第２サブ領域２３１２および第４サブ領域２３１４には、光２０２－２が照射される。
　図１９において、第２変調領域２３２には、光源２１から出射された光２０２－３～４が照射される。第２変調領域２３２には、第１サブ領域２３２１、第２サブ領域２３２２、第３サブ領域２３２３、および第４サブ領域２３２４が割り当てられる。すなわち、第２変調領域２３２は、四つのサブ領域に分割される。四つのサブ領域の各々には、互いに異なる位相画像が設定される。第１サブ領域２３２１および第３サブ領域２３２３には、光２０２－３が照射される。第２サブ領域２３２２および第４サブ領域２３２４には、光２０２－４が照射される。図１９のように、第１変調領域２３１および第２変調領域２３２の各々を四分割し、光２０２の照射範囲を二つずつ設定すれば、四つの通信対象と同時に偏光多重通信を行うことができる。
　以上のように、本実施形態の通信装置は、送光装置、受光装置、および制御装置を備える。送光装置は、光源、空間光変調器、波長板、および曲面ミラーを備える。光源は、第１出射器、第２出射器、第３出射器、および第４出射器によって構成される。第１出射器、第２出射器、第３出射器、および第４出射器は、空間光変調器の変調部に向けて、光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された光が照射される複数の変調領域が設定される変調部を有する。空間光変調器の変調部は、第１変調領域と第２変調領域に分割される。第１変調領域は、第１出射器および第２出射器から出射された光の各々が照射される領域を含む。第２変調領域は、第３出射器および第４出射器から出射された光の各々が照射される領域を含む。空間光変調器は、照射された光の位相を、変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々で変調する。波長板は、空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々で変調された変調光を、互いに異なる偏光状態に変換する。曲面ミラーは、空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有する。曲面ミラーは、変調光を反射面で反射し、反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する。受光装置は、他の通信装置から送光された空間光信号を受光する。制御装置は、他の通信装置に向けて送光する空間光信号を形成するためのパターンを送光装置の空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々に設定する。制御装置は、パターンが設定された変調部に光が照射されるように光源を制御する。制御装置は、受光装置によって受光された空間光信号に由来する信号を取得する。
　以上のように、本実施形態の送光装置は、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光を、互いに異なる偏光状態に変換する。本実施形態の送光装置から投射される投射光は、互いに異なる偏光状態に変換された光成分を含む。そのため、本実施形態の送光装置は、偏光状態ごとに異なる複数の空間光信号を同時に送光できる。すなわち、本実施形態によれば、多重化された空間光信号を用いた光空間通信を実現できる。また、本実施形態の送光装置は、第１の実施形態の送光装置の２倍の出射器を含む。そのため、本実施形態の通信装置によれば、第１の実施形態と比べて、より多くの通信対象と通信できる。
　（第３の実施形態）
　次に、第３の実施形態に係る通信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、二つの空間光変調器を用いて、複数の通信対象と偏光多重通信を行う。
　（構成）
　図２０は、本実施形態の通信装置３の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の通信装置３は、送光装置３０、受光装置３６、および制御装置３９を備える。受光装置３６は、第１の実施形態の受光装置１６と同様の構成である。制御装置３９は、詳細は異なるものの、第１の実施形態の制御装置３９とほぼ同様の構成である。以下においては、第１の実施形態とは異なる送光装置３０について、詳細に説明する。
　〔送光装置〕
　送光装置３０の構成について、図面を参照しながら説明する。図２１～図２２は、送光装置３０の構成の一例を示す概念図である。送光装置３０は、光源３１、第１空間光変調器３３１、第２空間光変調器３３２、波長板３４、および曲面ミラー３５を備える。第１空間光変調器３３１は、変調部３３１０を有する。第２空間光変調器３３２は、変調部３３２０を有する。第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２は、同様の構成である。第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２は、互いの長辺が垂直になるように配置される。すなわち、第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２は、偏光方向が互いに直交するように配置される。図２１は、送光装置３０の内部構成を横方向から見た側面図である。図２２は、送光装置３０の内部構成を上方向から見た上面図である。図２２においては、光源３１、第１空間光変調器３３１、および第２空間光変調器３３２を図示し、波長板３４と曲面ミラー３５は省略する。図２１～図２２は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　光源３１は、第１出射器３１１－１、第２出射器３１１－２、第１レンズ３１２－１、および第２レンズ３１２－２を含む。第１出射器３１１－１と第２出射器３１１－２は、第１空間光変調器３３１および第２空間光変調器３３２までの光路において、互いの出射軸が交差しないように配置される。
　第１出射器３１１－１は、制御装置３９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光３０１－１を、第１レンズ３１２－１に向けて出射する。第１出射器３１１－１から出射されるレーザ光３０１－１は、偏光である。第１レンズ３１２－１は、第１出射器３１１－１から出射されるレーザ光３０１－１の光路上に配置される。第１レンズ３１２－１は、第１出射器３１１－１から出射されたレーザ光３０１－１を、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０の大きさに合わせて拡大する。第１レンズ３１２－１によって拡大された光３０２－１は、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０に向けて進行する。
　第２出射器３１１－２は、制御装置３９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光３０１－２を、第２レンズ３１２－２に向けて出射する。第２出射器３１１－２から出射されるレーザ光３０１－２は、偏光である。本実施形態において、第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２は、偏光方向が互いに直交するように配置される。そのため、第１出射器３１１－１の出射するレーザ光３０１－１の偏光方向と、第２出射器３１１－２の出射するレーザ光３０１－２の偏光方向とは、互いに直交するように設定される。第２レンズ３１２－２は、第２出射器３１１－２から出射されるレーザ光３０１－２の光路上に配置される。第２レンズ３１２－２は、第２出射器３１１－２から出射されたレーザ光３０１－２を、第２空間光変調器３３２の変調部３３２０の大きさに合わせて拡大する。第２レンズ３１２－２によって拡大された光３０２－２は、第２空間光変調器３３２の変調部３３２０に向けて進行する。
　第１出射器３１１－１および第２出射器３１１－２の各々から出射されるレーザ光３０１－１～２の波長は、特に限定されず、用途に応じて選定されればよい。レーザ光３０１－１～２の波長は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、偏光方向が互いに直交するように配置された第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２に向けて光３０２－１～２を照射するため、レーザ光３０１－１～２の偏光方向も直交する。例えば、第１出射器３１１－１および第２出射器３１１－２は、可視や赤外の波長帯のレーザ光３０１－１～２を出射する。例えば、８００～９００ナノメートル（ｎｍ）の近赤外線であれば、レーザクラスを上げられるので、他の波長帯よりも１桁くらい感度を向上できる。例えば、１．５５マイクロメートル（μｍ）の波長帯の赤外線ならば、高出力のレーザ光源を用いることができる。１．５５μｍの波長帯の赤外線のレーザ光源としては、アルミニウムガリウムヒ素リン（ＡｌＧａＡｓＰ）系レーザ光源や、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）系レーザ光源などを用いることができる。レーザ光３０１－１～２の波長が長い方が、回折角を大きくでき、高いエネルギーに設定できる。
　第１空間光変調器３３１は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。第１空間光変調器３３１は、変調部３３１０を有する。変調部３３１０には、光３０２－１が照射される。第１～第２の実施形態と同様に、変調部３３１０には、二つ以上の変調領域やサブ領域が設定されてもよい。変調部３３１０には、光３０２－１が照射される。光３０２－１は、変調部３３１０で変調されて、変調光３０３－１として出射される。
　第２空間光変調器３３２は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２は、同じスペックでもよいし、異なるスペックでもよい。本実施形態においては、第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２が同じスペックの例をあげる。第２空間光変調器３３２は、変調部３３２０を有する。変調部３３２０には、光３０２－２が照射される。第１～第２の実施形態と同様に、変調部３３２０には、二つ以上の変調領域やサブ領域が設定されてもよい。変調部３３２０には、光３０２－２が照射される。光３０２－２は、変調部３３２０で変調されて、変調光３０３－２として出射される。
　第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２とは、長辺が互いに垂直になるように配置される。第１空間光変調器３３１の変調部３３１０の表面と、第２空間光変調器３３２の変調部３３２０の表面とは、同じ向きに向けて配置される。第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２とは、間隔を空けて配置されてもよいし、間隔を空けずに配置されてもよい。第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２との間に、隔壁（図示しない）が配置されてもよい。例えば、隔壁は、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０の表面と、第２空間光変調器３３２の変調部３３２０の表面とに対して垂直に立てられる。
　図２３は、第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２の配置例を示す概念図である。第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２は、長辺が垂直になるように配置される。図２３の例では、第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２が同じスペックであるものとする。すなわち、図２３のように配置される場合、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０の偏光方向と、第２空間光変調器３３２の変調部３３２０の偏光方向とは直交する。第１空間光変調器３３１の変調部３３１０には、変調光３０３－１によって形成される画像に対応するパターン（位相画像）が設定される。第２空間光変調器３３２の変調部３３２０には、変調光３０３－２によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。図２３のように、第１空間光変調器３３１と第２空間光変調器３３２とが、長辺が垂直になるように配置されれば、二つの通信対象と同時に偏光多重通信を行うことができる。
　第１空間光変調器３３１の変調部３３１０と、第２空間光変調器３３２の変調部３３２０とは、複数の領域に分割される（タイリングとも呼ぶ）。例えば、変調部３３１０および変調部３３２０の各々は、所望のアスペクト比の四角形の領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。複数のタイルの各々は、複数の画素によって構成される。変調部３３１０および変調部３３２０に設定された複数のタイルの各々には、位相画像がタイリングされる。例えば、複数のタイルの各々には、予め生成された位相画像が設定される。複数のタイルの各々には、投射される画像に対応する位相画像が設定される。
　複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調部３３１０および変調部３３２０に光３０２が照射されると、各タイルの位相画像に対応する画像を形成する変調光３０３が出射される。変調部３３１０および変調部３３２０に設定されるタイルが多いほど、鮮明な画像を表示させることができるが、各タイルの画素数が低下すると解像度が低下する。そのため、変調部３３１０および変調部３３２０に設定されるタイルの大きさや数は、用途に応じて設定される。
　変調部３３１０で変調された変調光３０３－１と、変調部３３２０で変調された変調光３０３－２とは、出射された後に、互いに混じり合うようにも設定できるし、互いに混じり合わないようにも設定できる。変調部３３１０および変調部３３２０から出射された後の変調光３０３－１～２の混合状況は、光源３１からの光３０２の出射方向を調整することで設定できる。
　波長板３４は、第１空間光変調器３３１および第２空間光変調器３３２と、曲面ミラー３５との間に配置される。波長板３４は、光３０２－１～２が入射せず、第１空間光変調器３３１および第２空間光変調器３３２で変調された変調光３０３－１～２が入射する位置に配置される。例えば、波長板３４は、第１～第２の実施形態の隔壁によって、変調部３３１０および変調部３３２０の面に対して略平行に配置されてもよい。送光装置３０から円偏光を出射する場合、波長板３４として１／４波長板が用いられる。第１空間光変調器３３１で変調された変調光３０３－１と、第２空間光変調器３３２で変調された変調光３０３－２とは、偏光方向が直交するため、単一の波長板３４（１／４波長板）を挿入すれば、互いに逆回転の円偏光が得られる。送光装置３０から直線偏光を出射する場合、波長板３４は配置されない。第１空間光変調器３３１で変調された変調光３０３－１と、第２空間光変調器３３２で変調された変調光３０３－２とは、偏光方向が直交するため、波長板３４が無くても、互いに直交する直線偏光が得られる。
　図２４は、送光装置３０の内部構成を上方から見た概念図である。図２４においては、光源３１を省略する。図２４は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　第１空間光変調器３３１の変調部３３１０で変調された変調光３０３－１は、曲面ミラー３５の反射面３５０に到達するまでの間で、波長板３４を通過する。波長板３４を通過した変調光３０３－１は、波長板３４の偏光特性に応じた光３０４－１になる。波長板３４を通過した光３０４－１は、曲面ミラー３５の反射面３５０において、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０に設定された位相画像に応じた像を結像させる。
　第２空間光変調器３３２の変調部３３２０で変調された変調光３０３－２は、曲面ミラー３５の反射面３５０に到達するまでの間で、波長板３４を通過する。波長板３４を通過した変調光３０３－２は、波長板３４の偏光特性に応じた光３０４－２になる。波長板３４を通過した光３０４－２は、曲面ミラー３５の反射面３５０において、第２空間光変調器３３２の変調部３３２０に設定された位相画像に応じた像を結像させる。
　波長板３４を通過した光３０４－１～２の偏光状態は、互いに異なる。すなわち、波長板３４は、変調光３０３－１～２を、互いに異なる偏光状態の光３０４－１～２にする。波長板３４を通過した光３０４－１～２は、偏光状態が異なるため、空間光信号の受信側で分離可能である。
　曲面ミラー３５は、第１の実施形態の曲面ミラー１５と同様の構成である。曲面ミラー３５は、曲面状の反射面３５０を有する反射鏡である。曲面ミラー３５の反射面３５０は、投射光３０５の投射角に合わせた曲率を有する。図２１の例の場合、曲面ミラー３５の反射面３５０は、円柱の側面の形状を有する。例えば、曲面ミラー３５の反射面３５０は、球面でもよい。例えば、曲面ミラー３５の反射面３５０は、自由曲面であってもよい。例えば、曲面ミラー３５の反射面３５０は、単一の曲面ではなく、複数の曲面を組み合わせた形状であってもよい。例えば、曲面ミラー３５の反射面３５０は、曲面と平面を組み合わせた形状であってもよい。
　曲面ミラー３５は、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０および第２空間光変調器３３２の変調部３３２０に、反射面３５０を向けて配置される。言い換えると、曲面ミラー３５は、変調光３０３－１～２の光路上に配置される。曲面ミラー３５の反射面３５０には、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０および第２空間光変調器３３２の変調部３３２０で変調された変調光３０３－１～２のうち、波長板３４を通過した光３０４－１～２が照射される。光３０４－１は、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０で変調された変調光３０３－１のうち、波長板３４を通過した光である。光３０４－２は、第２空間光変調器３３２の変調部３３２０で変調された変調光３０３－２のうち、波長板３４を通過した光である。
　曲面ミラー３５の反射面３５０で反射された光（投射光３０５）は、反射面３５０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図２５は、反射面３５０で反射された投射光３０５の投射の一例を示す概念図である。図２５は、概念的なものであり、光の進行方向などを正確に表したものではない。投射光３０５は、曲面ミラー３５の反射面３５０における光３０４の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図２５の紙面の上下方向）に沿って拡大される。反射面３５０には、光３０４を構成する光３０４－１～２の各々が照射される。光３０４－１～２の各々は、反射面３５０で個別に反射される。光３０４－１は、反射面３５０で反射され、投射光３０５－１として投射される。光３０４－２は、反射面３５０で反射され、投射光３０５－２として投射される。光３０４－１～２の各々は、反射面３５０の曲率に応じた投射角で、投射光３０５－１～２の各々として投射される。図２５の例では、投射光３０５－１～２の各々の投射範囲が重なっているが、投射光３０５－１～２の偏光状態が異なるため、空間光信号の受信側で分離することができる。
　例えば、変調光３０３や光３０４、投射光３０５の光路上に、遮蔽器（図示しない）や０次光除去器（図示しない）が配置されてもよい。遮蔽器や０次光除去器については、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
　図２６は、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０と第２空間光変調器３３２の変調部３３２０に、照射範囲を四つずつ設定する例である。図２６の例では、八つの出射器３１１（図示しない）から独立して出射されたレーザ光３０１に基づく光３０２が、変調部３３１０および変調部３３２０に照射されるものとする。変調部３３１０および変調部３３２０の各々には、四つの出射器３１１（図示しない）から出射されたレーザ光３０１に基づく光３０２が照射される。図２６には、光３０２の照射範囲を楕円で示す。図２６のように、変調部３３１０および変調部３３２０の各々に照射範囲が四つずつ設定される。それぞれの照射範囲に異なる位相画像が設定されることで、四つの通信対象と同時に偏光多重通信を行うことができる。
　図２７は、第１空間光変調器３３１の変調部３３１０と第２空間光変調器３３２の変調部３３２０に、照射範囲を四つずつ設定する別の一例である。図２７の例では、八つの出射器３１１（図示しない）から独立して出射されたレーザ光３０１に基づく光３０２が、変調部３３１０および変調部３３２０に照射されるものとする。変調部３３１０および変調部３３２０の各々には、四つの出射器３１１（図示しない）から出射されたレーザ光３０１に基づく光３０２が照射される。図２７には、光３０２の照射範囲を楕円で示す。図２７の例では、変調部３３１０および変調部３３２０の各々を八分割する。八分割された変調部３３１０の各々の領域には、照射される光３０２によって形成される画像に対応するパターン（位相画像）が設定される。八分割された変調部３３２０の各々の領域にも、照射される光３０２によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。図２７の例では、短軸方向の二つの領域に、同一の光３０２が照射される。図２７のように、変調部３３１０および変調部３３２０の各々が八分割され、それぞれの照射範囲に異なる位相画像が設定されれば、八つの通信対象と同時に偏光多重通信を行うことができる。
　以上のように、本実施形態の通信装置は、送光装置、受光装置、および制御装置を備える。送光装置は、光源、空間光変調器、波長板、および曲面ミラーを備える。光源は、第１出射器と第２出射器によって構成される。第１出射器と第２出射器は、空間光変調器の変調部に向けて、光を出射する。空間光変調器は、第１空間光変調器と第２空間光変調器によって構成される。第１空間光変調器と第２空間光変調器とは、偏光方向が互いに非平行になるように配置される。第１空間光変調器と第２空間光変調器は、光源から出射された光が照射される変調領域が設定される変調部を有する。第１空間光変調器の変調部には、第１変調領域が設定される。第２空間光変調器の変調部には、第２変調領域が設定される。第１空間光変調器および第２空間光変調器は、照射された光の位相を、各々の変調部で変調する。波長板は、第１空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域で変調された変調光と、第２空間光変調器の変調部に設定された第２変調領域で変調された変調光とを、互いに異なる偏光状態に変換する。曲面ミラーは、第１変調領域および第２変調領域で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有する。曲面ミラーは、変調光を反射面で反射し、反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する。受光装置は、他の通信装置から送光された空間光信号を受光する。制御装置は、他の通信装置に向けて送光する空間光信号を形成するためのパターンを送光装置の第１空間光変調器および第２空間光変調器の変調部に設定する。制御装置は、パターンが設定された第１空間光変調器および第２空間光変調器の変調部に光が照射されるように光源を制御する。制御装置は、受光装置によって受光された空間光信号に由来する信号を取得する。
　本実施形態の送光装置は、第１空間光変調器および第２空間光変調器の変調部に設定された変調領域で変調された変調光を、互いに異なる偏光状態に変換する。本実施形態の送光装置から投射される投射光は、互いに異なる偏光状態に変換された光成分を含む。そのため、本実施形態の送光装置は、偏光状態ごとに異なる複数の空間光信号を同時に送光できる。すなわち、本実施形態によれば、多重化された空間光信号を用いた光空間通信を実現できる。また、本実施形態の送光装置によれば、第１空間光変調器および第２空間光変調器の偏光方向が互いに異なるため、単一の１／４波長板を用いて、右回り／左回りの円偏光を送光できる。さらに、本実施形態の送光装置によれば、複数の出射器から出射された光を、第１空間光変調器および第２空間光変調器の変調部に割り振ることによって、より多くの通信対象と通信できる。
　（第４の実施形態）
　次に、第４の実施形態に係る通信装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、複数の波長帯の空間光信号を用いて光空間通信を行う。
　（構成）
　図２８は、本実施形態の通信装置４の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の通信装置４は、送光装置４０、受光装置４６、および制御装置４９を備える。以下においては、送光装置４０および受光装置４６について、個別に説明する。制御装置４９は、詳細は異なるものの、第１の実施形態の制御装置１９と同様の構成であるため、説明を省略する。
　〔送光装置〕
　まず、送光装置４０の構成について、図面を参照しながら説明する。図２９～図３０は、送光装置４０の構成の一例を示す概念図である。送光装置４０は、光源４１、空間光変調器４３、および曲面ミラー４５を備える。空間光変調器４３は、変調部４３０を有する。空間光変調器４３の変調部４３０には、第１変調領域４３１と第２変調領域４３２が設定される。第１変調領域４３１および第２変調領域４３２には、サブ領域（第１サブ領域、第２サブ領域）が二つずつ設定される。図２９は、送光装置４０の内部構成を横方向から見た側面図である。図３０は、送光装置４０の内部構成を上方向から見た上面図である。図３０においては、光源４１と空間光変調器４３を図示し、曲面ミラー４５は省略する。図２９～図３０は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　光源４１は、複数の出射器と複数のレンズを含む。複数の出射器は、第１出射器４１１－１、第２出射器４１１－２、第３出射器４１１－３、および第４出射器４１１－４によって構成される。第１出射器４１１－１、第２出射器４１１－２、第３出射器４１１－３、および第４出射器４１１－４は、互いに異なる波長帯の光を出射する。複数のレンズは、第１レンズ４１２－１、第２レンズ４１２－２、第３レンズ４１２－３、および第４レンズ４１２－４によって構成される。第１出射器４１１－１、第２出射器４１１－２、第３出射器４１１－３、および第４出射器４１１－４は、空間光変調器４３までの光路において、互いの出射軸が交差しないように配置される。複数の出射器から出射される光は、空間光変調器４３の変調部４３０に割り当てられた異なる変調領域（サブ領域）に設定された異なる位相画像で変調され、同じ方向に向けて投射される。
　第１出射器４１１－１は、制御装置４９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光４０１－１を、第１レンズ４１２－１に向けて出射する。レーザ光４０１－１の波長帯はＬ１である。第１出射器４１１－１が出射するレーザ光４０１－１は、偏光である。第１レンズ４１２－１は、第１出射器４１１－１から出射されるレーザ光４０１－１の光路上に配置される。第１レンズ４１２－１は、第１出射器４１１－１から出射されたレーザ光４０１－１を、空間光変調器４３の変調部４３０の第１変調領域４３１の第１サブ領域の大きさに合わせて拡大する。第１レンズ４１２－１によって拡大された光４０２－１は、第１変調領域４３１の第１サブ領域に向けて進行する。
　第２出射器４１１－２は、制御装置４９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光４０１－２を、第２レンズ４１２－２に向けて出射する。レーザ光４０１－２の波長帯はＬ２である。第２出射器４１１－２から出射されるレーザ光４０１－２、は偏光である。第２レンズ４１２－２は、第２出射器４１１－２から出射されるレーザ光４０１－２の光路上に配置される。第２レンズ４１２－２は、第２出射器４１１－２から出射されたレーザ光４０１－２を、空間光変調器４３の変調部４３０の第１変調領域４３１の第２サブ領域の大きさに合わせて拡大する。第１サブ領域と第２サブ領域とは、第１変調領域４３１の異なる位置に設定される。第２レンズ４１２－２によって拡大された光４０２－２は、第１変調領域４３１の第２サブ領域に向けて進行する。光４０２－１と光４０２－２は、同じ第１変調領域４３１に含まれる、異なるサブ領域に照射される。
　第３出射器４１１－３は、制御装置４９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光４０１－３を、第３レンズ４１２－３に向けて出射する。レーザ光４０１－３の波長帯はＬ３である。第３出射器４１１－３から出射されるレーザ光４０１－３は、偏光である。第３レンズ４１２－３は、第３出射器４１１－３から出射されるレーザ光４０１－３の光路上に配置される。第３レンズ４１２－３は、第３出射器４１１－３から出射されたレーザ光４０１－３を、空間光変調器４３の変調部４３０の第２変調領域４３２の第１サブ領域の大きさに合わせて拡大する。第３レンズ４１２－３によって拡大された光４０２－３は、第２変調領域４３２の第１サブ領域に向けて進行する。
　第４出射器４１１－４は、制御装置４９の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光４０１－４を、第４レンズ４１２－４に向けて出射する。レーザ光４０１－２の波長帯はＬ４である。第４出射器４１１－４から出射されるレーザ光４０１－４は、偏光である。空間光変調器４３の変調部４３０に照射される光の偏光方向は、同一に設定されることが求められる。そのため、レーザ光４０１－１～４の偏光方向は、変調部４３０において同一になるように設定される。第４レンズ４１２－４は、第４出射器４１１－４から出射されるレーザ光４０１－４の光路上に配置される。第４レンズ４１２－４は、第４出射器４１１－４から出射されたレーザ光４０１－４を、空間光変調器４３の変調部４３０の第２変調領域４３２の第２サブ領域の大きさに合わせて拡大する。第１サブ領域と第２サブ領域とは、第２変調領域４３２の異なる位置に設定される。第４レンズ４１２－４によって拡大された光４０２－４は、第２変調領域４３２の第２サブ領域に向けて進行する。光４０２－３と光４０２－４は、同じ第２変調領域４３２に含まれる、異なるサブ領域に照射される。
　第１出射器４１１－１、第２出射器４１１－２、第３出射器４１１－３、および第４出射器４１１－４の各々から出射されるレーザ光４０１－１～４の波長帯は、互いに異なる。本実施形態では、同じ空間光変調器４３に向けて光４０２－１～４を照射するため、変調部４３０に照射されるレーザ光４０１－１～４の偏光方向は同一である。例えば、第１出射器４１１－１、第２出射器４１１－２、第３出射器４１１－３、および第４出射器４１１－４は、可視や赤外の波長帯のレーザ光４０１－１～４を出射する。例えば、８００～９００ナノメートル（ｎｍ）の近赤外線であれば、レーザクラスを上げられるので、他の波長帯よりも１桁くらい感度を向上できる。例えば、１．５５マイクロメートル（μｍ）の波長帯の赤外線ならば、高出力のレーザ光源を用いることができる。１．５５μｍの波長帯の赤外線のレーザ光源としては、アルミニウムガリウムヒ素リン（ＡｌＧａＡｓＰ）系レーザ光源や、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）系レーザ光源などを用いることができる。レーザ光４０１－１～４の波長が長い方が、回折角を大きくでき、高いエネルギーに設定できる。
　空間光変調器４３は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。空間光変調器４３は、変調部４３０を有する。変調部４３０には、第１変調領域４３１と第２変調領域４３２が設定される。第１変調領域４３１および第２変調領域４３２の各々は、少なくとも二つのサブ領域に分割される。第１変調領域４３１には、光４０２－１～２が照射される。光４０２－１～２は、第１変調領域４３１の異なるサブ領域に照射される。光４０２－１～２は、第１変調領域４３１の異なるサブ領域で変調されて、変調光４０３－１～２として出射される。第２変調領域４３２には、光４０２－３～４が照射される。光４０２－３～４は、第２変調領域４３２の異なるサブ領域に照射される。光４０２－３～４は、第２変調領域４３２の異なるサブ領域で変調されて、変調光４０３－３～４として出射される。
　第１変調領域４３１と第２変調領域４３２の間には、隔壁４３５が配置される。隔壁４３５は、変調部４３０の面に対して垂直に立てられる。隔壁４３５は、第１変調領域４３１で変調された変調光４０３－１～２と、第２変調領域４３２で変調された変調光４０３－３～４とが、変調部４３０で変調された直後に混じり合わないように、変調部４３０を二分する。第１変調領域４３１および第２変調領域４３２に割り当てられる複数のサブ領域の各々には、制御装置４９の制御に応じて、光４０２－１～４を変調光４０３－１～４に変調するためのパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。空間光変調器４３を用いる場合、回折現象を利用するため、回折格子と同じように高次の像が発生する。高次の像は、電力が低くなるために鮮明ではなくなるが、完全に視認されないようにすることは難しい。隔壁４３５は、被投射面に表示されうる高次の像の発生を防止する。
　図３１は、空間光変調器４３の変調部４３０に設定される第１変調領域４３１と第２変調領域４３２の一例である。図３１には、第１変調領域４３１と第２変調領域４３２に照射される光４０２－１～４の照射領域の内部に、照射される光４０２－１～４の波長帯（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を示す。第１変調領域４３１に割り当てられる二つのサブ領域の各々には、変調光４０３－１～２によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。第２変調領域４３２に割り当てられる二つのサブ領域の各々には、変調光４０３－３～４によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。第１変調領域４３１と第２変調領域４３２に割り当てられる複数のサブ領域に設定される位相画像は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。図３１のように、互いに異なる四つの波長帯の光４０２－１～４を用いれば、四つの通信対象と同時に波長多重通信を行うことができる。
　空間光変調器４３の変調部４３０に割り当てられた第１変調領域４３１および第２変調領域４３２の各々は、複数の領域に分割される（タイリングとも呼ぶ）。例えば、第１変調領域４３１および第２変調領域４３２の各々は、所望のアスペクト比の四角形の領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。複数のタイルの各々は、複数の画素によって構成される。第１変調領域４３１および第２変調領域４３２の各々に設定された少なくとも二つのサブ領域に含まれる複数のタイルの各々には、位相画像がタイリングされる。例えば、複数のタイルの各々には、予め生成された位相画像が設定される。複数のタイルの各々には、投射される画像に対応する位相画像が設定される。
　複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調部４３０に光４０２が照射されると、各タイルの位相画像に対応する画像を形成する変調光４０３が出射される。変調部４３０に設定されるタイルが多いほど、鮮明な画像を表示させることができるが、各タイルの画素数が低下すると解像度が低下する。そのため、変調部４３０に設定されるタイルの大きさや数は、用途に応じて設定される。
　第１変調領域４３１で変調された変調光４０３－１～２と、第２変調領域４３２で変調された変調光４０３－３～４とは、変調部４３０からの出射直後は、隔壁４３５によって隔てられる。変調光４０３－１～２と変調光４０３－３～４は、変調部４３０から出射された後に、互いに混じり合うようにも設定できるし、互いに混じり合わないようにも設定できる。変調部４３０から出射された後の変調光４０３－１～４の混合状況は、光源４１からの光４０２の出射方向を調整することで設定できる。
　図３２は、送光装置４０の内部構成を上方から見た概念図である。図３２においては、光源４１を省略する。図３２は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。第１変調領域４３１で変調された変調光４０３－１～２は、曲面ミラー４５の反射面４５０において、第１変調領域４３１のサブ領域に設定された位相画像に対応する像を結像させる。第２変調領域４３２で変調された変調光４０３－３～４は、曲面ミラー４５の反射面４５０において、第２変調領域４３２のサブ領域に設定された位相画像に対応する像を結像させる。変調光４０３－１～４は、互いに異なる波長帯の光である。
　曲面ミラー４５は、空間光変調器４３の変調部４３０に反射面４５０を向けて配置される。言い換えると、曲面ミラー４５は、変調光４０３－１～４の光路上に配置される。曲面ミラー４５の反射面４５０には、空間光変調器４３の変調部４３０で変調された変調光４０３－１～４が照射される。
　曲面ミラー４５の反射面４５０で反射された光（投射光４０５）は、反射面４５０の曲率に応じた拡大率で拡大されて、投射される。図３３は、反射面４５０で反射された投射光４０５の投射の一例を示す概念図である。図３３は、概念的なものであり、光の進行方向などを正確に表したものではない。投射光４０５は、曲面ミラー４５の反射面４５０における変調光４０３の照射範囲の曲率に応じて、水平方向（図３３の紙面の上下方向）に沿って拡大される。反射面４５０には、変調光４０３－１～４の各々が照射される。変調光４０３－１～４の各々は、反射面４５０で個別に反射される。変調光４０３－１は、反射面４５０で反射され、投射光４０５－１として投射される。変調光４０３－２は、反射面４５０で反射され、投射光４０５－２として投射される。変調光４０３－３は、反射面４５０で反射され、投射光４０５－３として投射される。変調光４０３－４は、反射面４５０で反射され、投射光４０５－４として投射される。変調光４０３－１～４の各々は、反射面４５０の曲率に応じた投射角で、投射光４０５－１～４の各々として投射される。図３３の例では、投射光４０５－１～４の各々の投射範囲が重なっているが、投射光４０５－１～４の波長帯が互いに異なるため、分離することができる。なお、投射光４０５－１～４の各々は、投射範囲が重ならない異なる向きに向けて投射されてもよい。
　例えば、変調光４０３や投射光４０５の光路上に、遮蔽器（図示しない）や０次光除去器（図示しない）が配置されてもよい。遮蔽器や０次光除去器については、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
　図３４は、二つの空間光変調器４３（第１空間光変調器４３－１、第２空間光変調器４３－２）を用いる例である。図３４の例では、八つの光源４１（図示しない）から、八つの波長帯の光４０２－１～８を、二つの空間光変調器４３（第１空間光変調器４３－１、第２空間光変調器４３－２）に照射する。第１空間光変調器４３－１の変調部４３１０には、光４０２－１～４が照射される。第１空間光変調器４３－１の変調部４３１０は、光４０２－１～４の各々に対応付けられたサブ領域に分割される。第２空間光変調器４３－２の変調部４３２０には、光４０２－５～８が照射される。第２空間光変調器４３－２の変調部４３２０は、光４０２－５～８の各々に対応付けられたサブ領域に分割される。図３４には、第１空間光変調器４３－１と第２空間光変調器４３－２に照射される光４０２－１～８の照射領域の内部に、光４０２－１～８の波長帯（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８）を示す。第１空間光変調器４３－１の変調部４３１０および第２空間光変調器４３－２の変調部４３２０に設定された複数のサブ領域には、光４０２－１～８に対応する位相画像が設定される。変調部４３１０および変調部４３２０の複数のサブ領域に位相画像が設定された状態で、光４０２－１～８が各々に対応付けられたサブ領域に照射されることで、変調光４０３－１～８が出射される。
　また、図３４の例では、第１空間光変調器４３－１に隔壁４３５－１が設けられ、第２空間光変調器４３－２に隔壁４３５－２が設けられる。図３４のように、二つの空間光変調器４３（第１空間光変調器４３－１、第２空間光変調器４３－２）を用いて、二つの空間光変調器４３の各々に四つずつの波長帯の光４０２を照射すれば、八つの通信対象と同時に波長多重通信を行うことができる。例えば、八つの波長帯の光４０２の光のうち二つずつを同じ通信対象との間で用いる場合は、四つの通信対象と同時に波長多重通信を行うことができる。
　〔受光装置〕
　次に、受光装置４６の構成について図面を参照しながら説明する。図３５は、受光装置４６の構成について説明するための概念図である。受光装置４６は、集光器４６１、複数の受光素子４７－１～Ｍ、複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍ、および受信回路４８を備える（Ｍは、２以上の自然数）。複数の受光素子４７－１～Ｍは、二つの受光素子４７が対をなすように配置される。対をなす二つの受光素子４７は、隣接して配置される。対をなす二つの受光素子４７には、同一の送信元から送光された、偏光多重された光信号が受光される。図３５は、受光装置４６の内部構成を上方向から見た平面図である。なお、受信回路４８の位置については、特に限定を加えない。受信回路４８は、受光装置４６の内部に配置されてもよいし、受光装置４６の外部に配置されてもよい。また、制御装置４９に受信回路４８の機能を含めてもよい。
　集光器４６１は、外部から到来した空間光信号を集光する光学素子である。集光器４６１の入射面には、空間光信号が入射する。集光器４６１によって集光された光信号は、複数の受光素子４７－１～Ｍの配置された領域に向けて集光される。例えば、集光器４６１は、入射した空間光信号を集光するレンズである。例えば、集光器４６１は、入射した空間光信号を、複数の受光素子４７－１～Ｍの受光部に向けて導光する光線制御素子である。例えば、集光器４６１は、レンズや光線制御素子を組み合わせた構成であってもよい。集光器４６１は、複数の受光素子４７－１～Ｍの配置された領域に向けて空間光信号を集光できれば、その構成については特に限定しない。例えば、集光器４６１によって集光される光信号を、複数の受光素子４７－１～Ｍの受光部に向けて導光する機構が追加されてもよい。
　複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々は、複数の受光素子４７－１～Ｍの前段に配置される。複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々は、複数の受光素子４７－１～Ｍの受光部の各々に対応付けて配置される。例えば、複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々は、複数の受光素子４７－１～Ｍの受光部に、重ねて配置される。受光フィルタ４７０－１～Ｍは、受光対象の空間光信号の波長帯に応じて選択される。例えば、受光対象の空間光信号の波長帯がＬ１の場合、Ｌ１の波長帯の光を選択的に通過させる帯域通過フィルタを含む受光フィルタ４７０が選択される。例えば、受光対象の空間光信号の波長帯がＬ２の場合、Ｌ２の波長帯の光を選択的に通過させる帯域通過フィルタを含む受光フィルタ４７０が選択される。例えば、受光対象の空間光信号の波長帯がＬ３の場合、Ｌ３の波長帯の光を選択的に通過させる帯域通過フィルタを含む受光フィルタ４７０が選択される。例えば、受光対象の空間光信号の波長帯がＬ４の場合、Ｌ４の波長帯の光を選択的に通過させる帯域通過フィルタを含む受光フィルタ４７０が選択される。複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々の波長特性に応じて、複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々に対応する波長帯の光信号が、複数の受光素子４７－１～Ｍの受光部に受光される。
　受光素子４７は、第１の実施形態の受光素子１７と同様の構成である。複数の受光素子４７－１～Ｍの各々は、複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々の後段に配置される。複数の受光素子４７－１～Ｍは、二つずつの受光素子４７が対をなすように配置される。図３５の場合、受光素子４７－１と受光素子４７－２が対をなし、受光素子４７－３と受光素子４７－４が対をなし、受光素子４７－Ｍ－１と受光素子４７－Ｍが対をなす。対をなす二つの受光素子４７は、隣接して配置される。複数の受光素子４７－１～Ｍの各々は、複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々を通過した光信号を受光する受光部を有する。複数の受光素子４７－１～Ｍの各々の受光部には、受光フィルタ４７０が設置される。対をなす二つの受光素子４７には、偏光状態が互いに異なる受光フィルタ４７０が設置される。複数の受光素子４７－１～Ｍの各々は、複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々を介して、集光器４６１の出射面と受光部が対面するように配置される。複数の受光素子４７－１～Ｍの各々の受光部は、複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々に対面するように配置される。複数の受光フィルタ４７０－１～Ｍの各々を通過した光信号は、複数の受光素子４７－１～Ｍの各々の受光部で受光される。対をなす二つの受光素子４７は、偏光状態が互いに異なる受光フィルタ４７０を通過した、偏光状態と波長帯が互いに異なる光信号を同時に受光する。複数の受光素子４７－１～Ｍの各々は、受光された光信号を電気信号（以下、信号とも呼ぶ）に変換する。複数の受光素子４７－１～Ｍの各々は、変換後の信号を、受信回路４８に出力する。例えば、複数の受光素子４７－１～Ｍのうち対をなす二つの受光素子４７ごとに、受信回路４８と接続される。例えば、複数の受光素子４７－１～Ｍの各々は、受信回路４８と個別に接続される。例えば、複数の受光素子４７－１～Ｍのいくつかをまとめたグループごとに、受信回路４８と接続されるように構成されてもよい。
　受信回路４８は、第１の実施形態の受信回路１８と同様の構成である。受信回路４８は、複数の受光素子４７－１～Ｍの各々から出力された信号を取得する。受信回路４８は、複数の受光素子４７－１～Ｍの各々からの信号を増幅する。受信回路４８は、増幅された信号をデコードし、通信対象からの信号を解析する。例えば、受信回路４８は、複数の受光素子４７－１～Ｍのうち対をなす二つの受光素子４７ごとに信号を解析する。例えば、受信回路４８は、複数の受光素子４７－１～Ｍごとの信号をまとめて解析する。複数の受光素子４７－１～Ｍごとの信号をまとめて解析する場合は、単一の通信対象と通信するシングルチャンネルの受光装置４６を実現できる。例えば、受信回路４８は、複数の受光素子４７－１～Ｍごとに、個別に信号を解析する。複数の受光素子４７－１～Ｍごとに個別に信号を解析する場合、複数の通信対象と同時に通信するマルチチャンネルの受光装置４６を実現できる。受信回路４８によってデコードされた信号は、任意の用途に使用される。受信回路４８によってデコードされた信号の使用については、特に限定を加えない。
　〔波長多重＋偏光多重〕
　次に、波長多重と偏光多重を組み合わせる例について図面を参照しながら説明する。図３６は、波長多重と偏光多重を組み合わせる場合の、受光フィルタ４７０の構成例について説明するための概念図である。図３６には、対をなす二つの受光素子４７－１～２の各々に対応付けられた、受光フィルタ４７０－１と受光フィルタ４７０－２とを例に挙げて説明する。図３６の例では、二つの受光素子４７－１～２は、間隔を空けて配置されているが、実際には隣接して配置される。
　受光素子４７－１の受光対象の光信号の偏光方向は、図３６の紙面において右回り（時計回り）である。受光素子４７－１に対応付けられた受光フィルタ４７０－１は、波長板４７０－１１、偏光板４７０－１２、および帯域通過フィルタ４７０－１３によって構成される。波長板４７０－１１は、入射した右回りの円偏光の光信号を直線偏光に変換する。偏光板４７０－１２は、波長板４７０－１１によって変換され直線偏光のうち、図３６の紙面に対して上下方向の偏光方向の直線偏光を通過させる。帯域通過フィルタ４７０－１３は、受光対象の波長帯の光を選択的に通過させる。受光フィルタ４７０－１を通過した偏光成分の光信号は、受光素子４７－１によって受光される。
　受光素子４７－２の受光対象の光信号の偏光方向は、図３６の紙面において左回り（反時計回り）である。受光素子４７－２に対応付けられた受光フィルタ４７０－２は、波長板４７０－２１、偏光板４７０－２２、および帯域通過フィルタ４７０－２３によって構成される。波長板４７０－２１は、入射した左回りの円偏光の光信号を直線偏光に変換する。偏光板４７０－２２は、波長板４７０－２１によって変換され直線偏光のうち、図３６の紙面に対して上下方向の偏光方向の直線偏光を通過させる。帯域通過フィルタ４７０－２３は、受光対象の波長帯の光を選択的に通過させる。受光フィルタ４７０－２を通過した偏光成分の光信号は、受光素子４７－２によって受光される。すなわち、受光素子４７－１と受光素子４７－２とは、同一の送信元から送光された、偏光方向が互いに逆方向の円偏光であり、波長帯が異なる空間光信号に由来する光信号を受光する。
　図３７は、波長多重通信と偏光多重通信を組み合わせる例における、空間光変調器４３の変調部４３０の領域分けについて説明するための概念図である。図３７の例では、空間光変調器４３の変調部４３０に、第１変調領域４３１と第２変調領域４３２が設定される。第１変調領域４３１および第２変調領域４３２の各々は、二つずつのサブ領域（第１サブ領域、第２サブ領域）に分割される。図３７には、第１変調領域４３１と第２変調領域４３２に照射される光４０２－１～４の照射領域の内部に、照射される光４０２－１～４の波長帯（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ４）を示す。
　第１変調領域４３１には、光源４１から出射された光４０２－１～２が照射される。第１変調領域４３１には、光４０２－１に対応する第１サブ領域４３１１と、光４０２－２に対応する第２サブ領域４３１２とが割り当てられる。第１変調領域４３１の第１サブ領域４３１１には、光４０２－１を変調光４０３－１に変換するためのパターン（位相画像）が設定される。第１変調領域４３１の第１サブ領域４３１１には、変調光４０３－１によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。第１変調領域４３１の第２サブ領域４３１２には、光４０２－２を変調光４０３－２に変換するための位相画像が設定される。第１変調領域４３１の第２サブ領域４３１２には、変調光４０３－２によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。第１変調領域４３１で変調された変調光４０３－１～２は、左回りの円偏光に変換する波長板（図示しない）を通過させる。
　第２変調領域４３２には、光源４１から出射された光４０２－３～４が照射される。第２変調領域４３２には、光４０２－３に対応する第１サブ領域４３２１と、光４０２－４に対応する第２サブ領域４３２２とが割り当てられる。第２変調領域４３２の第１サブ領域に４３２１は、光４０２－３を変調光４０３－３に変換するための位相画像が設定される。第２変調領域４３２の第１サブ領域４３２１には、変調光４０３－３によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。第２変調領域４３２の第２サブ領域４３２２には、光４０２－４を変調光４０３－４に変換するための位相画像が設定される。第２変調領域４３２の第２サブ領域４３２２には、変調光４０３－４によって形成される画像に対応する位相画像が設定される。第２変調領域４３２で変調された変調光４０３－３～４は、右回りの円偏光に変換する波長板（図示しない）を通過させる。図３７の例では、第１変調領域４３１に変調光４０３－１～２の照射範囲を設定し、第２変調領域４３２に変調光４０３－３～４の照射範囲を設定する。そして、第１変調領域４３１で変調された変調光４０３－１～２と、第２変調領域４３２で変調された変調光４０３－３～４とを、回転方向が反対の円偏光に変換する。
　図３８は、波長多重と偏光多重を組み合わせることによって得られる効果について説明するための概念図である。図３８（Ａ）は、信号光に含まれる波長帯を示す。信号光には、波長帯Ｌ１、波長帯Ｌ２、波長帯Ｌ３、波長帯Ｌ４の光が含まれる。図３８（Ｂ）は、帯域通過フィルタ波長板との組み合わせの一例を示す概念図である。帯域通過フィルタは、波長帯Ｌ３を中心とする分布のある波長帯の光を通過させるフィルタ特性を有する。帯域通過フィルタのみを用いる場合、通過する光量は少ないものの、波長帯Ｌ３に近接する波長帯Ｌ２や波長帯Ｌ４の光が通過する。図３８（Ｃ）は、帯域通過フィルタと波長板とが組み合わせられたフィルタを通過する透過光の波長の一例を示す概念図である。図３７のように空間光変調器４３の変調部４３０を領域分けすれば、近接する波長帯の光の偏光方向を交互に異なるように設定できる。そのため、近接する波長帯の光のクロストークが起こりにくくなる。すなわち、図３７のように空間光変調器４３の変調部４３０を領域分けすれば、波長多重と偏光多重を組み合わせることができる。波長多重と偏光多重を組み合わせれば、波長多重によって起こりやすい波長帯のクロストークを抑圧できる。
　以上のように、本実施形態の通信装置は、送光装置、受光装置、および制御装置を備える。送光装置は、光源、空間光変調器、波長板、および曲面ミラーを備える。光源は、異なる波長帯の光を出射する複数の出射器によって構成される。複数の出射器は、空間光変調器の変調部に向けて、光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された光が照射される複数の変調領域が設定される変調部を有する。空間光変調器の変調部は、第１変調領域と第２変調領域とに分割される。空間光変調器は、照射された光の位相を、変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々で変調する。波長板は、空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々で変調された変調光を、互いに異なる偏光状態に変換する。曲面ミラーは、空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域で変調された変調光が照射される曲面状の反射面を有する。曲面ミラーは、変調光を反射面で反射し、反射面の曲率に応じて投射角が拡大された投射光を投射する。受光装置は、他の通信装置から送光された空間光信号を受光する。制御装置は、他の通信装置に向けて送光する空間光信号を形成するためのパターンを送光装置の空間光変調器の変調部に設定された第１変調領域および第２変調領域の各々に設定する。制御装置は、パターンが設定された変調部に光が照射されるように光源を制御する。制御装置は、受光装置によって受光された空間光信号に由来する信号を取得する。
　以上のように、本実施形態の送光装置は、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された複数の波長帯の変調光を、互いに異なる偏光状態に変換する。本実施形態の送光装置から投射される投射光は、互いに異なる偏光状態に変換された複数の波長帯の光を含む。そのため、本実施形態の送光装置は、偏光状態ごとに異なる複数の波長帯の空間光信号を同時に送光できる。すなわち、本実施形態によれば、波長多重通信と偏光多重通信と組み合わせた光空間通信を実現できる。
　本実施形態の一態様の受光装置は、集光器、複数の受光素子、および複数の受光フィルタを有する。集光器は、他の通信装置から送光された空間光信号を集光する。複数の受光素子は、集光器によって集光された空間光信号を受光する。複数の受光フィルタの各々は、複数の受光素子の各々に対応付けて配置される。複数の受光フィルタの各々は、対応付けられた受光素子の受光対象の波長帯の光を選択的に通過させる帯域通過フィルタを含む。複数の受光フィルタの各々は、対応付けられた受光素子の受光対象の波長帯の空間光信号を選択的に通過させる。本態様によれば、複数の受光素子の各々の受光対象の波長帯の光信号が、複数の受光素子ごとに選択的に受光されるように構成できる。
　（第５の実施形態）
　次に、第５の実施形態に係る送光装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信装置は、第１～第４の実施形態の送光装置を簡略化した構成である。図３９は、本実施形態の送光装置５０の一例を示すブロック図である。送光装置５０は、光源５１、空間光変調器５３、波長板５４、および曲面ミラー５５を備える。
　光源５１は、空間光変調器５３の変調部５３０に向けて、光５０２を出射する。空間光変調器５３は、光源５１から出射された光５０２が照射される複数の変調領域が設定される変調部５３０を有する。空間光変調器５３は、照射された光５０２の位相を、変調部５３０に設定された複数の変調領域の各々で変調する。波長板５４は、空間光変調器５３の変調部５３０に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光５０３の光路に配置される。波長板５４は、複数の変調領域の各々で変調された変調光５０３を互いに異なる偏光状態に変換する。曲面ミラー５５は、互いに異なる偏光状態に変換された変調光５０３が照射される曲面状の反射面５５０を有する。曲面ミラー５５は、互いに異なる偏光状態に変換された変調光５０３を、反射面５５０の曲率に応じた投射角で反射する。
　以上のように、本実施形態の送光装置は、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々で変調された変調光を、互いに異なる偏光状態に変換する。本実施形態の送光装置から投射される投射光は、互いに異なる偏光状態に変換された光成分を含む。そのため、本実施形態の送光装置は、偏光状態ごとに異なる複数の空間光信号を同時に送光できる。すなわち、本実施形態によれば、多重化された空間光信号を用いた光空間通信を実現できる。
　（ハードウェア）
　ここで、本開示の各実施形態に係る制御や処理を実行するハードウェア構成について、図４０の情報処理装置９０を一例として挙げて説明する。なお、図４０の情報処理装置９０は、各実施形態の制御や処理を実行するための構成例であって、本開示の範囲を限定するものではない。
　図４０のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６を備える。図４０においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６は、バス９８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。
　プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを、主記憶装置９２に展開する。プロセッサ９１は、主記憶装置９２に展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、情報処理装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、各実施形態に係る制御や処理を実行する。
　主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２には、プロセッサ９１によって、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムが展開される。例えば、主記憶装置９２は、揮発性メモリによって実現される。揮発性メモリの一例として、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）があげられる。例えば、主記憶装置９２には、不揮発性メモリが構成／追加されてもよい。不揮発性メモリの一例として、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）があげられる。
　補助記憶装置９３は、プログラムなどの種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって実現される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。
　入出力インターフェース９５は、規格や仕様に基づいて、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。
　情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器が接続されてもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成としてもよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。
　また、情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。
　また、情報処理装置９０には、ドライブ装置が備え付けられてもよい。ドライブ装置は、プロセッサ９１と記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータやプログラムの読み込み、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。ドライブ装置は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。
　以上が、本発明の各実施形態に係る制御や処理を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図４０のハードウェア構成は、各実施形態に係る制御や処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る制御や処理コンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体によって実現されてもよい。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現されてもよい。プロセッサが実行するプログラムが記録媒体に記録されている場合、その記録媒体はプログラム記録媒体に相当する。
　各実施形態の構成要素は、任意に組み合わせてもよい。また、各実施形態の構成要素は、ソフトウェアによって実現されてもよいし、回路によって実現されてもよい。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　光源と、
　前記光源から出射された光が照射される複数の変調領域が設定される変調部を有し、照射された前記光の位相を、前記変調部に設定された複数の前記変調領域の各々で変調する空間光変調器と、
　前記空間光変調器の前記変調部に設定された複数の前記変調領域の各々で変調された変調光の光路に配置され、複数の前記変調領域の各々で変調された前記変調光を互いに異なる偏光状態に変換する波長板と、
　互いに異なる偏光状態に変換された前記変調光が照射される曲面状の反射面を有し、互いに異なる偏光状態に変換された前記変調光を、前記反射面の曲率に応じた投射角で反射する曲面ミラーと、を備える送光装置。
（付記２）
　複数の前記変調領域の境界のうち少なくともいずれかに配置され、複数の前記変調領域の各々で変調された前記変調光が混ざり合うことを防ぐ隔壁を備える付記１に記載の送光装置。
（付記３）
　前記光源は、
　第１出射器と第２出射器とによって構成され、
　前記空間光変調器の前記変調部は、
　前記第１出射器から出射された光が照射される第１変調領域と、前記第２出射器から出射された光が照射される第２変調領域とに分割される付記１または２に記載の送光装置。
（付記４）
　前記光源は、
　第１出射器、第２出射器、第３出射器、および第４出射器によって構成され、
　前記空間光変調器の前記変調部は、
　前記第１出射器および前記第２出射器から出射された光の各々が照射されるサブ領域を含む第１変調領域と、前記第３出射器および前記第４出射器から出射された光の各々が照射されるサブ領域を含む第２変調領域とに分割される付記１または２に記載の送光装置。
（付記５）
　前記波長板は、
　１／２波長板を含み、前記第１変調領域および前記第２変調領域のうちいずれか一方で変調された前記変調光の光路上に設置される付記３または４に記載の送光装置。
（付記６）
　前記波長板は、
　１／４波長板を含み、前記第１変調領域で変調された前記変調光の光路上に設置され、前記第１変調領域で変調された前記変調光を、偏光方向が第１回転方向の円偏光に変換する第１波長板と、
　１／４波長板を含み、前記第２変調領域で変調された前記変調光の光路上に設置され、前記第２変調領域で変調された前記変調光を、偏光方向が第２回転方向の円偏光に変換する第２波長板と、によって構成され、
　前記第１回転方向と前記第２回転方向とは回転方向が反対である付記３または４に記載の送光装置。
（付記７）
　前記空間光変調器は、
　前記第１変調領域が設定される第１空間光変調器と、前記第２変調領域が設定される第２空間光変調器とによって構成され、
　前記第１空間光変調器と前記第２空間光変調器とは、偏光方向が互いに垂直になるように配置される付記３乃至６のいずれか一つに記載の送光装置。
（付記８）
　前記光源は、
　異なる波長帯の光を出射する複数の出射器によって構成される付記１乃至７のいずれか一つに記載の送光装置。
（付記９）
　付記１乃至８のいずれか一つに記載の送光装置と、
　通信対象から送光された空間光信号を受光する受光装置と、
　前記通信対象に向けて送光する空間光信号を形成するためのパターンを前記送光装置の空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々に設定し、前記パターンが設定された前記変調部に光が照射されるように前記送光装置の光源を制御するとともに、前記受光装置によって受光された前記空間光信号に由来する信号を取得する制御装置と、を備える通信装置。
（付記１０）
　前記受光装置は、
　他の前記通信装置から送光された前記空間光信号を集光する集光器と、
　前記集光器によって集光された前記空間光信号のうち受光対象の光信号を受光する複数の受光素子と、
　複数の前記受光素子に対応付けて配置され、対応付けられた前記受光素子の受光対象の前記光信号を選択的に通過させる受光フィルタと、を有する付記９に記載の通信装置。
（付記１１）
　前記受光フィルタは、
　対応付けられた前記受光素子の受光対象である前記光信号の偏光方向の直線偏光を、選択的に通過させる偏光板を含む付記１０に記載の通信装置。
（付記１２）
　前記受光フィルタは、
　対応付けられた前記受光素子の受光対象である前記光信号を円偏光から直線偏光に変換する１／４波長板と、前記１／４波長板によって変換された前記直線偏光のうち偏光方向が特定方向の前記直線偏光を選択的に通過させる偏光板とを含む付記１０に記載の通信装置。
（付記１３）
　前記受光フィルタは、
　対応付けられた前記受光素子の受光対象の波長帯の前記光信号を選択的に通過させる帯域通過フィルタを含む付記１０乃至１２のいずれか一つに記載の通信装置。
　１、２、３、４　　通信装置
　１０、２０、３０、４０、５０　　送光装置
　１１、２１、３１、４１　　光源
　１３、２３、４３　　空間光変調器
　１４、２４、３４、５４　　波長板
　１５、２５、３５、４５　　曲面ミラー
　１６、２６、３６、４６　　受光装置
　１７、４７　　受光素子
　１８、４８　　受信回路
　１９、２９、３９、４９　　制御装置
　１３５、２３５、４３５　　隔壁
　１４１、２４１　　第１波長板
　１４２、２４２　　第２波長板
　１６１、４６１　　集光器
　１７０、４７０　　受光フィルタ
　１８１　　第１処理回路
　１８２　　制御回路
　１８３　　セレクタ
　１８５　　第２処理回路
　３３１　　第１空間光変調器
　３３２　　第２空間光変調器
　１８１１　　ハイパスフィルタ
　１８１３　　増幅器
　１８１５　　積分器

Claims (13)

  1. 　光源と、
    　前記光源から出射された光が照射される複数の変調領域が設定される変調部を有し、照射された前記光の位相を、前記変調部に設定された複数の前記変調領域の各々で変調する空間光変調器と、
    　前記空間光変調器の前記変調部に設定された複数の前記変調領域の各々で変調された変調光の光路に配置され、複数の前記変調領域の各々で変調された前記変調光を互いに異なる偏光状態に変換する波長板と、
    　互いに異なる偏光状態に変換された前記変調光が照射される曲面状の反射面を有し、互いに異なる偏光状態に変換された前記変調光を、前記反射面の曲率に応じた投射角で反射する曲面ミラーと、を備える送光装置。
  2. 　複数の前記変調領域の境界のうち少なくともいずれかに配置され、複数の前記変調領域の各々で変調された前記変調光が混ざり合うことを防ぐ隔壁を備える請求項１に記載の送光装置。
  3. 　前記光源は、
    　第１出射器と第２出射器とによって構成され、
    　前記空間光変調器の前記変調部は、
    　前記第１出射器から出射された光が照射される第１変調領域と、前記第２出射器から出射された光が照射される第２変調領域とに分割される請求項１または２に記載の送光装置。
  4. 　前記光源は、
    　第１出射器、第２出射器、第３出射器、および第４出射器によって構成され、
    　前記空間光変調器の前記変調部は、
    　前記第１出射器および前記第２出射器から出射された光の各々が照射されるサブ領域を含む第１変調領域と、前記第３出射器および前記第４出射器から出射された光の各々が照射されるサブ領域を含む第２変調領域とに分割される請求項１または２に記載の送光装置。
  5. 　前記波長板は、
    　１／２波長板を含み、前記第１変調領域および前記第２変調領域のうちいずれか一方で変調された前記変調光の光路上に設置される請求項３または４に記載の送光装置。
  6. 　前記波長板は、
    　１／４波長板を含み、前記第１変調領域で変調された前記変調光の光路上に設置され、前記第１変調領域で変調された前記変調光を、偏光方向が第１回転方向の円偏光に変換する第１波長板と、
    　１／４波長板を含み、前記第２変調領域で変調された前記変調光の光路上に設置され、前記第２変調領域で変調された前記変調光を、偏光方向が第２回転方向の円偏光に変換する第２波長板と、によって構成され、
    　前記第１回転方向と前記第２回転方向とは回転方向が反対である請求項３または４に記載の送光装置。
  7. 　前記空間光変調器は、
    　前記第１変調領域が設定される第１空間光変調器と、前記第２変調領域が設定される第２空間光変調器とによって構成され、
    　前記第１空間光変調器と前記第２空間光変調器とは、偏光方向が互いに垂直になるように配置される請求項３乃至６のいずれか一項に記載の送光装置。
  8. 　前記光源は、
    　異なる波長帯の光を出射する複数の出射器によって構成される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の送光装置。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか一項に記載の送光装置と、
    　通信対象から送光された空間光信号を受光する受光装置と、
    　前記通信対象に向けて送光する空間光信号を形成するためのパターンを前記送光装置の空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々に設定し、前記パターンが設定された前記変調部に光が照射されるように前記送光装置の光源を制御するとともに、前記受光装置によって受光された前記空間光信号に由来する信号を取得する制御装置と、を備える通信装置。
  10. 　前記受光装置は、
    　他の前記通信装置から送光された前記空間光信号を集光する集光器と、
    　前記集光器によって集光された前記空間光信号のうち受光対象の光信号を受光する複数の受光素子と、
    　複数の前記受光素子に対応付けて配置され、対応付けられた前記受光素子の受光対象の前記光信号を選択的に通過させる受光フィルタと、を有する請求項９に記載の通信装置。
  11. 　前記受光フィルタは、
    　対応付けられた前記受光素子の受光対象である前記光信号の偏光方向の直線偏光を、選択的に通過させる偏光板を含む請求項１０に記載の通信装置。
  12. 　前記受光フィルタは、
    　対応付けられた前記受光素子の受光対象である前記光信号を円偏光から直線偏光に変換する１／４波長板と、前記１／４波長板によって変換された前記直線偏光のうち偏光方向が特定方向の前記直線偏光を選択的に通過させる偏光板とを含む請求項１０に記載の通信装置。
  13. 　前記受光フィルタは、
    　対応付けられた前記受光素子の受光対象の波長帯の前記光信号を選択的に通過させる帯域通過フィルタを含む請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の通信装置。
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