(57)【要約】  有線接続箇所を削減するとともに、十分な通信帯域を確保する無線通信環境を実現するために、無線信号を送受信する無線通信手段と、空間光を通信光として送受信する光通信手段と、無線信号と通信光との変換過程における信号変換を行うとともに、無線信号および通信光の送信先を設定する制御手段とを備える通信装置とする。
2017169913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を送受信する無線通信手段と、
空間光を通信光として送受信する光通信手段と、
前記無線信号と前記通信光との変換過程における信号変換を行うとともに、前記無線信号および前記通信光の送信先を設定する制御手段とを備える通信装置。
【請求項２】
前記光通信手段は、
前記無線信号に基づいて前記通信光を送光する送光器と、
他の装置から送光された前記通信光を受光する受光器とを有する請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記送光器は、レーザ光を出射する光源を含む請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記送光器は、
前記光源の出射光を反射する表示手段を有する位相変調型の空間光変調素子と、
前記空間光変調素子の表示手段に表示されるパターンを制御する変調素子制御手段とを含み、
前記光源からの出射光を前記空間光変調素子の表示手段で反射させて前記通信光として送光する請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記光源の出射光を反射する表示手段を有する位相変調型の空間光変調素子と、
前記空間光変調素子の表示手段に表示されるパターンを制御する変調素子制御手段とを備え、
前記空間光変調素子は、
前記送光器からの出射光を表示手段で反射することによって前記通信光として送光するとともに、他の装置から送光された前記通信光を表示手段に反射させて前記受光器に受光させる請求項３に記載の通信装置。
【請求項６】
前記変調素子制御手段は、
前記空間光変調素子の表示手段に表示されるパターンを変更することによって前記通信光の送光方向を制御する請求項４または５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記光通信手段は、
通信対象との通信が途絶えた際に、前記空間光変調素子の表示手段のパターンを変更することによって前記通信光を照射範囲を広げ、照射範囲を広げた前記通信光に対して応答した他の装置に向けて前記通信光を送光する請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
前記光通信手段は、
前記送光器および前記受光器の向きを変更するための可動手段と、
前記送光器および前記受光器の向き制御するために前記可動手段を制御する方向制御手段とを有する請求項２乃至７のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項９】
基幹ネットワークに接続するためのルータ機能を有する基幹接続手段を備え、
前記制御手段は、
前記無線通信手段との間で前記無線信号を送受信する通信端末と、前記基幹ネットワークとの接続を確立する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の通信装置との間で前記無線信号を送受信する無線通信機能を有する通信端末。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の通信装置との間で前記通信光を送受信する光通信機能を有する通信端末。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の通信装置を複数備え、前記通信光を送受信し合うように複数の前記通信装置を配置する無線通信システム。
【請求項１３】
無線信号を送受信する無線通信手段と、空間光を通信光として送受信する光通信手段と、前記無線信号と前記通信光との変換過程における信号変換を行うとともに、前記無線信号および前記通信光の送信先を設定する制御手段とを備える通信装置を複数配置し、異なる前記通信装置同士が前記通信光によって通信し合うように制御する通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置および通信方法に関する。特に、無線ＬＡＮ（Local Area Network）ネットワークを構成する通信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ（Local Area Network）ネットワークにおいて、無線端末や基地局が密集した箇所が存在すると、無線が混信し合うことによって通信帯域を十分に確保できない可能性がある。基地局の送信出力を低くすることによってカバーするゾーンを小さくし、基地局ごとの処理数を減らせば、通信帯域を確保することはできる。しかし、基地局ごとにカバーするゾーンを小さくすると、その分だけ多くの基地局を設置する必要がある。基地局を増やすと、有線によるＷＡＮ（Wide Area Network）接続箇所が増大し、配線箇所が増大するという問題がある。【０００３】
特許文献１には、無線ＬＡＮネットワークを構成する基地局同士で無線信号をやり取りする無線通信システムが開示されている。特許文献１の無線通信システムによれば、基地局間を無線接続するため、基地局間の配線を減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のシステムによれば、基地局間の有線による配線を省略できる。しかし、特許文献１のシステムのように、配線を減らすためにＷＡＮを無線化すると、ＷＡＮ通信とユーザ通信との混信が起こりやすくなるという問題がある。【０００６】
本発明の目的は、上述した課題を解決するために、有線接続箇所を削減するとともに、十分な通信帯域を確保する無線通信環境を実現する通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の通信装置は、無線信号を送受信する無線通信手段と、空間光を通信光として送受信する光通信手段と、無線信号と通信光との変換過程における信号変換を行うとともに、無線信号および通信光の送信先を設定する制御手段とを備える。【０００８】
本発明の通信方法においては、無線信号を送受信する無線通信手段と、空間光を通信光として送受信する光通信手段と、無線信号と通信光との変換過程における信号変換を行うとともに、無線信号および通信光の送信先を設定する制御手段とを備える通信装置を複数配置し、異なる通信装置同士が通信光によって通信し合うように制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、有線接続箇所を削減するとともに、十分な通信帯域を確保する無線通信環境を実現する通信装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの概念図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る通信装置（中継器）のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る通信装置（中継器）の光通信部のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る通信装置（中継器）の光通信部に含まれる送光器のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る通信装置（中継器）の無線通信部のブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る通信装置（中継器）の中継制御部のブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る通信装置（ルータ）のブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る通信装置（ルータ）の中継制御部のブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る通信装置（ルータ）の変形例のブロック図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る通信装置を実現する制御系統のブロック図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る通信装置の外観の概念図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの適用例の概念図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る通信システムを利用する通信端末の概念図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの配置例の概念図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る通信システムにおける通信例の概念図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る通信システムにおける通信例の概念図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態に係る通信システムにおける通信例の概念図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る通信装置の光通信部のブロック図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る通信装置の可動部の動作例に関する概念図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る通信システムにおける通信例の概念図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る通信システムにおける通信例の概念図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る通信装置の光通信部に含まれる送光器のブロック図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係る通信装置の光通信部に含まれる送光器の変調素子駆動部の構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態に係る通信装置の方向制御の一例を示す概念図である。
【図２５】本発明の第４の実施形態に係る通信装置（中継器）のブロック図である。
【図２６】本発明の第４の実施形態に係る通信装置（ルータ）のブロック図である。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係る通信装置における送光器または受光器と空間光変調素子との光の授受に関する一例を示すブロック図である。
【図２８】本発明の第４の実施形態に係る通信システムの適用例の概念図である。
【図２９】本発明の第４の実施形態に係る通信システムの適用例の概念図である。
【図３０】本発明の第５の実施形態に係る通信システムを利用する通信端末の概念図である。
【図３１】本発明の第５の実施形態に係る通信システムの適用例の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
【００１２】
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。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
【００１３】
また、以下の説明において、末尾に「部」がつく構成要素は、演算回路や制御回路、記憶回路、入出力回路などの回路、光源や受光器などのハードウェアを組み合わせたものである。それらの構成要素は、設定されるアルゴリズムやプログラムに基づいて各構成要素に特有の機能を発揮する。
【００１４】
（第１の実施形態）
（構成）
まず、本発明の第１の実施形態に係る通信システムについて図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る無線ＬＡＮ（Local Area Network）ネットワークの構成を示す概念図である。
【００１５】
図１のように、本実施形態の無線ＬＡＮネットワーク（通信ネットワークともよぶ）は、通信装置１および通信装置２を含む。通信端末２００は、通信装置１および通信装置２を含む無線ＬＡＮネットワークを経由して基幹ネットワーク３００に接続できる。なお、本実施形態に係る無線ＬＡＮネットワークに通信端末２００を含めてもよい。また、図１には、通信装置１および通信装置２を一つずつしか図示していないが、少なくとも一つの通信装置１と、複数の通信装置２とを組み合わせた構成で無線ＬＡＮ環境を構築することが好ましい。
【００１６】
通信装置１は、無線ＬＡＮネットワークの中継器の機能を有する。通信装置１は、一般的な通信規格に従って、通信端末２００と無線通信によって接続される。通信装置１は、光ケーブルなどの有線ケーブルを通さずに、空間伝送で光を送受光し合うことによって他の通信装置１や通信装置２と通信し合う。これ以降、有線ケーブルを通さずに、空間伝送で送受光し合う光のことを空間光とよび、通信に用いる空間光のことを通信光１００とよぶ。例えば、通信装置１は、レーザ光などの指向性の高い空間光を通信光１００として用いる。
【００１７】
通信装置２は、無線ＬＡＮネットワークのルータの機能を有する。通信装置２は、通信光１００を用いて通信装置１と通信し合う。通信装置２は、インターネットなどの基幹ネットワーク３００に有線で接続される。例えば、通信装置２は、一般的な通信規格に従って、光ケーブルや送電線などの有線ケーブル３１０によって基幹ネットワーク３００に接続される。
【００１８】
〔通信装置（中継器）〕
次に、図２を用いて、中継器として機能する通信装置１の構成について説明する。図２のように、通信装置１は、アンテナ１１、無線通信部１２、中継制御部１３および光通信部１４を有する。図２には、通信装置１と通信装置２とが通信光１００を用いて通信し合う例を図示しているが、異なる通信装置１同士が通信し合ったり、異なる通信装置２同士が通信し合ったりしてもよい。
【００１９】
アンテナ１１は、通信端末２００との間で無線信号を送受信するためのアンテナである。アンテナ１１は、通信端末２００との通信規格に適合した形状や機能、性能を有すればよい。
【００２０】
無線通信部１２（無線通信手段とも呼ぶ）は、アンテナ１１によって受信されたＲＦ（Radio Frequency）信号を増幅したり、ＯＦＤＭ（orthogonal frequency-division multiplexing）信号に直交復調したりする機能を有する。無線通信部１２は、復調した信号を中継制御部１３に出力する。また、無線通信部１２は、中継制御部１３から取得したＯＦＤＭ信号をＲＦ信号に直交変調したり、送信するＲＦ信号の電力増幅したりする。ただし、無線通信部１２には、通信規格や通信方式に応じた機能や性能を適宜追加・変更・削除してもよい。
【００２１】
中継制御部１３（中継制御手段とも呼ぶ）は、復調された信号を別の通信装置や通信装置２に送信するために変換する。例えば、中継制御部１３は、無線通信部１２で復調されたＯＦＤＭ信号をＩＰ（Internet Protocol）パケットに変換したり、光通信部１４が受光した通信光１００に相当するＩＰパケットをＯＦＤＭ信号に変換したりする。ただし、中継制御部１３には、通信規格や通信方式に応じた機能や性能を適宜追加・変更・削除してもよい。
【００２２】
光通信部１４（光通信手段とも呼ぶ）は、無線通信部１２によって復調された信号を光信号に変換し、その光信号に相当する通信光１００を他の通信装置１または通信装置２に送光する機能を有する。また、光通信部１４は、他の通信装置１や通信装置２から通信光１００を受光し、その通信光１００に相当する信号光を電気信号に変換する機能を有する。
【００２３】
〔光通信部〕
図３は、光通信部１４の構成を示すブロック図である。図３のように、光通信部１４は、入出力部１４１、送光制御回路１４２、送光器１４３、記憶回路１４４、受光器１４５および受光制御回路１４６を有する。
【００２４】
入出力部１４１は、中継制御部１３から電気信号を入力して送光制御回路１４２に出力するとともに、他の通信装置１や通信装置２からの通信光１００に相当する光信号から変換された電気信号を中継制御部１３に出力するインターフェースである。なお、入出力部１４１は、入力機能と出力機能とを別々の機器で構成してもよい。
【００２５】
送光制御回路１４２は、入出力部１４１から取得した電気信号に基づいて送光器１４３を制御し、他の通信装置１や通信装置２に向けて、送光器１４３から通信光１００を送光させる制御回路である。送光制御回路１４２は、記憶回路１４４に記憶された送光条件に基づいて、送光器１４３が通信光１００を送光するように制御する。
【００２６】
送光器１４３は、送光制御回路１４２の制御に従って、他の通信装置１や通信装置２に向けて通信光１００を送光する。例えば、送光器１４３は、指向性の高い光を出射するレーザダイオードや発光ダイオードなどの光源を含む。特に、送光器１４３は、レーザダイオードなどのレーザ光源を用いて通信光１００（空間光）を送光できることが好ましい。
【００２７】
記憶回路１４４には、送光器１４３の送光条件が記憶される。送光条件は、どの通信装置１や通信装置２に通信光１００を送るのかを状況に応じて設定する条件である。例えば、通常時は近接した通信装置１に通信光１００を送光し、通信光１００が途絶えた場合は別の通信装置１に通信光１００を送光し、緊急時は遠方の通信装置２に通信光１００を直接送光するなど、状況に応じた送光条件を設定しておけばよい。記憶回路１４４には、状況に合わせて、どの装置と通信光１００を送受光し合うのかをまとめたテーブルを記憶させておくのがよい。
【００２８】
受光器１４５は、他の通信装置１や通信装置２からの通信光１００を受光する。受光器には、フォトダイオードや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの受光素子や撮像素子を適用できる。ただし、通信光１００を受光できるのであれば、受光器１４５は、上述の受光素子や撮像素子以外の素子で構成してもよい。なお、受光器１４５は、受光した通信光１００に相当する光信号を電気信号に変換する機能を有していてもよい。
【００２９】
受光制御回路１４６は、受光器１４５が受光した通信光１００を電気信号に変換して入出力部１４１に出力する。なお、受光器１４５が通信光１００を電気信号に変換できるのであれば、受光器１４５と受光制御回路１４６とを区別しなくてもよい。
【００３０】
図４は、送光器１４３の構成を示すブロック図である。図４のように、送光器１４３は、光源駆動部４３１および光源４３２を有する。
【００３１】
光源駆動部４３１は、光源４３２を駆動させる電源を含む駆動機構である。光源駆動部４３１は、送光制御回路１４２の制御に従って光源４３２を駆動させる。光源駆動部４３１は、電気信号の「１」と「０」に対応させて、光源４３２をオン／オフするように制御されればよい。
【００３２】
光源４３２は、通信光１００を送光する光源である。光源４３２は、光源駆動部４３１の駆動に応じて通信光を送光する。光源４３２は、レーザダイオードや発光ダイオードなどを含む光源である。なお、光源４３２は、通信光１００を送光できるのであれば、レーザダイオードや発光ダイオード以外の素子や装置によって光を出射してもよい。
【００３３】
〔無線通信部〕
図５は、無線通信部１２の構成例を示すブロック図である。なお、図５の構成は、本実施形態に係る通信装置１を実現するための一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３４】
図５のように、無線通信部１２は、デュプレクサ１２１、低雑音増幅部１２２、受信部１２３、直交変復調部１２４、送信部１２５および電力増幅部１２６を備える。なお、直交変復調部１２４は、図示しないインターフェースによって中継制御部１３に接続される。
【００３５】
デュプレクサ１２１（ＤＵＰ：Duplexer）は、送受信フィルタとして機能し、装置内部から送信されるＲＦ信号と、通信端末２００から受信するＲＦ信号とを同時にやり取りするための電子部品である。デュプレクサ１２１は、ケーブルや配線を介してアンテナ１１に接続される。
【００３６】
低雑音増幅部１２２（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）は、アンテナ１１が受信した微弱なＲＦ信号を選択的に増幅し、増幅したＲＦ信号を受信部１２３に出力する。
【００３７】
受信部１２３は、受信したＲＦ信号を直交変復調部１２４で処理する周波数に変換し、変換したＲＦ信号を直交変復調部１２４に出力する。
【００３８】
直交変復調部１２４は、受信部１２３が変換したＲＦ信号を中継制御部１３で処理されるＯＦＤＭ信号に直交復調して出力する。また、直交変復調部１２４は、中継制御部１３が出力したＯＦＤＭ信号をＲＦ信号に直交変調して送信部１２５に出力する。
【００３９】
送信部１２５は、直交変復調部１２４で変調されたＲＦ信号をアンテナ１１から送出する周波数に変換する。
【００４０】
電力増幅部１２６は、送信部１２５で変換されたＲＦ信号をアンテナ１１から送信するために電力増幅する。
【００４１】
〔中継制御部〕
次に、図６を用いて、中継制御部１３の構成について説明する。図６のように、中継制御部１３は、信号変換部１３１、送光条件生成部１３２、入出力部１３３、中継制御回路１３４および記憶部１３５を有する。
【００４２】
信号変換部１３１は、無線通信部１２の直交変復調部１２４から出力された信号を、他の通信装置１や通信装置２に送光する信号形式に変換する。また、信号変換部１３１は、他の通信装置１や通信装置２から受光した通信光１００に相当する光信号から生成された電気信号を無線通信部１２で処理する形式に変換する。
【００４３】
送光条件生成部１３２は、信号変換部１３１で変換された信号を通信光１００として送光するための送光条件を生成する。送光条件生成部１３２が生成した送光条件は、光通信部１４の記憶回路１４４に記憶させておけばよい。なお、送光条件をあらためて生成する必要がない場合は、送光条件生成部１３２を省略してもよい。
【００４４】
入出力部１３３は、光通信部１４との間で信号をやり取りするためのインターフェースである。
【００４５】
中継制御回路１３４は、記憶部１３５に記憶された設定に基づいて、通信端末２００から受信したＲＦ信号から生成する通信光１００の送光先を設定したり、他の通信装置１や通信装置２から受光した通信光１００の次の送信先を設定したりする。
【００４６】
記憶部１３５は、通信光１００の送光先に関する設定を記憶させる記憶回路である。なお、記憶部１３５には、通信光１００の送光先に関する設定ではない情報を記憶させておいてもよい。
【００４７】
〔通信装置（ルータ）〕
次に、図７を用いて、ルータとして機能する通信装置２の構成について説明する。図７のように、通信装置２は、ルータ制御部２３、光通信部２４および基幹接続部２５を有する。
【００４８】
ルータ制御部２３（ルータ制御手段とも呼ぶ）は、光通信部２４によって受光された通信光１００に相当する信号光を電気信号に変換し、基幹ネットワーク３００を介した送信先を設定する。ルータ制御部２３は、一般的なルータの通信規格に従って、基幹ネットワーク３００に電気信号を送信する。
【００４９】
光通信部２４（光通信手段とも呼ぶ）は、ルータ制御部２３によって設定された条件に従って、電気信号を通信光１００に変換し、他の通信装置１または通信装置２に通信光１００を送光する機能を有する。また、光通信部２４は、別の通信装置１や通信装置２から通信光１００を受光する機能を有する。光通信部２４は、通信装置１の光通信部１４と同様の構成を有する。
【００５０】
基幹接続部２５（基幹接続手段とも呼ぶ）は、基幹ネットワーク３００と接続するためのインターフェースである。基幹接続部２５は、一般的なルータの通信規格に従って電気信号を送信できる機能を有する。通常、基幹接続部２５は、有線ケーブル３１０によって基幹ネットワーク３００に接続される。基幹ネットワーク３００は、インターネットなどの外部回線であってもよいし、構内ＬＡＮなどの内部回線であってもよい。
【００５１】
〔ルータ制御部〕
次に、図８を用いて、ルータ制御部２３の構成について説明する。図８のように、ルータ制御部２３は、信号変換部２３１、送光条件生成部２３２、入出力部２３３、ルータ制御回路２３４および記憶部２３５を有する。ルータ制御部２３の構成は、ルータ制御回路２３４以外は中継制御部１３と同様の構成を有する。
【００５２】
信号変換部２３１は、他の通信装置１や通信装置２から受光した通信光１００に相当する電気信号を基幹接続部２５から送信する形式に変換する。また、信号変換部２３１は、基幹接続部２５を経由して受信された信号を、通信光１００を生成するための形式に変換する。
【００５３】
送光条件生成部２３２は、信号変換部２３１で変換された信号を他の通信装置１や通信装置２に送光する信号形式に変換する。
【００５４】
入出力部２３３は、光通信部２４との間で信号をやり取りするためのインターフェースである。
【００５５】
ルータ制御回路２３４は、記憶部２３５に記憶された設定に基づいて、基幹ネットワーク３００から受信した信号から生成する通信光１００の送光先を設定したり、他の通信装置１や通信装置２から受光した通信光１００の次の送信先を設定したりする。
【００５６】
記憶部２３５は、通信光１００の送光先に関する設定を記憶させる記憶回路である。なお、記憶部２３５には、通信光１００の送光先に関する設定ではない情報を記憶させておいてもよい。
【００５７】
通信装置２は、図９のように、アンテナ２１および無線通信部２２を含む構成（通信装置２−２）にしてもよい。図９の通信装置２−２は、中継機能とルータ機能とを併有する。
【００５８】
アンテナ２１は、アンテナ１１と同様に、通信端末２００との間で無線信号を送受信するためのアンテナである。アンテナ１１は、通信端末２００との通信規格に適合した形状や機能、性能を有すればよい。
【００５９】
無線通信部２２は、無線通信部１２と同様に、アンテナ２１によって受信されたＲＦ信号を増幅したり、ＯＦＤＭ信号に直交復調したりする機能を有する。無線通信部２２は、復調した信号をルータ制御部２３に出力する。また、無線通信部２２は、ルータ制御部２３から取得したＯＦＤＭ信号をＲＦ信号に直交変調したり、送信するＲＦ信号を増幅したりする。なお、ルータ制御部２３に、中継制御機能を追加してもよい。図２の通信装置１にルータ制御部２３を追加しても、図９の通信装置２−２と同じ構成になる。
【００６０】
〔制御系統〕
ここで、図１０を用いて、本実施形態に係る通信装置１および通信装置２の制御系統を実現するハードウェア（制御系統５０）について説明する。なお、制御系統５０は、通信装置１および通信装置２を実現するための一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００６１】
図１０のように、制御系統５０は、プロセッサ５１、主記憶装置５２、補助記憶装置５３、入出力インターフェース５５およびネットワークアダプター５６を備える。プロセッサ５１、主記憶装置５２、補助記憶装置５３、入出力インターフェース５５およびネットワークアダプター５６は、バス５９を介して互いに接続される。また、プロセッサ５１、主記憶装置５２、補助記憶装置５３および入出力インターフェース５５は、ネットワークアダプター５６を介して、イントラネットやインターネットなどのネットワークに接続される。制御系統５０は、ネットワークを介して、別のシステムや装置、センサに接続される。なお、制御系統５０の構成要素は、単一であってもよいし、複数であってもよい。
【００６２】
プロセッサ５１は、補助記憶装置５３等に格納されたプログラムを主記憶装置５２に展開し、展開されたプログラムを実行する中央演算装置である。本実施形態においては、制御系統５０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５１は、種々の演算処理や制御処理を実行する。
【００６３】
主記憶装置５２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置５２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置５２として構成・追加してもよい。
【００６４】
補助記憶装置５３は、種々のデータを記憶させる手段である。補助記憶装置５３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として構成される。なお、主記憶装置５２にデータを記憶させる構成とし、補助記憶装置５３を省略してもよい。
【００６５】
入出力インターフェース５５は、制御系統５０と周辺機器とを接続規格に基づいて接続するインターフェース（Ｉ／Ｆ：Interface）である。
【００６６】
制御系統５０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を接続できるように構成してもよい。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タッチパネルディスプレイとすればよい。プロセッサ５１と入力機器との間のデータ授受は、入出力インターフェース５５に仲介させればよい。
【００６７】
ネットワークアダプター５６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基幹ネットワーク３００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５５およびネットワークアダプター５６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。
【００６８】
〔適用例〕
ここで、本実施形態に係る通信装置１および通信装置２によって構築される無線ＬＡＮネットワークの適用例を示す。
【００６９】
図１１は、本実施形態の通信装置１の外観の一例を示す概念図である。なお、図１１は本実施形態の通信装置１を実現するための一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００７０】
通信装置１は、通信光１００を送光するための送光窓４３０と、通信光１００を受光するための受光窓４５０とを有する。なお、送光窓４３０と受光窓４５０とを共通化してもよい。また、通信装置２の外観も、図１１の通信装置１と同様に構成できる。
【００７１】
図１２は、複数の通信装置１と通信装置２とによって形成される無線ＬＡＮネットワークの構成例を示す概念図である。図１２の構成例では、通信端末２００によって無線通信でアクセスできる通信装置１が大量に設置されている例である。図１２のように大量に通信装置１を設置すれば、各通信装置１の担当するゾーンを狭く設定することによって、十分な通信帯域が確保される。
【００７２】
通信装置１同士は、通信光１００によって通信し合う。また、全ての通信装置１は、ルータ機能を有する通信装置２を介して基幹ネットワーク３００に接続される。通信装置１は、通信装置２と直接送受光できるのであれば、通信装置２との間で通信光１００を直接送受光し合えばよい。通信装置１は、通信装置２と直接送受光できないのであれば、いずれかの通信装置１を中継させて、通信装置２との間で通信光１００を送受光し合えばよい。
【００７３】
ルータ機能を有する通信装置２は、通信光１００によって複数の通信装置１と通信し合う。直接送受光できるのであれば、通信装置２は、通信装置１との間で通信光１００を直接送受光し合えばよい。直接送受光できないのであれば、通信装置２は、いずれかの通信装置１を中継させて、通信装置１との間で通信光１００を送受光し合えばよい。
【００７４】
通信端末２００は、いずれかの通信装置１と無線通信によって通信し合う。図１２の例では、通信端末２００は、近傍の通信装置１と無線通信によって通信し合う。通信端末２００と通信し合っている通信装置１は、ルータ機能を有する通信装置２との間で通信光１００を送光し合う。その結果、通信端末２００は、通信装置１および通信装置２を介して基幹ネットワーク３００に接続できる。
【００７５】
図１３は、通信端末２００の一例を示すブロック図である。通信端末２００は、アンテナ２０１、無線通信部２０２、通信制御部２０３、端末制御部２０４および記憶回路２０５を有する。なお、図１３の構成は一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００７６】
アンテナ２０１は、通信装置１や通信装置２との間で無線信号送受信するためのアンテナである。アンテナ２０１は、通信端末２００の外部に露出していてもよいし、内部に格納されていてもよい。
【００７７】
無線通信部２０２は、アンテナ２０１を介して、通信装置１や通信装置２との間で無線信号を通信し合う機能を有する。
【００７８】
通信制御部２０３は、無線通信部２０２による接続先の探索や、通信装置１や通信装置２への接続要求などの通信制御を行う機能を有する。
【００７９】
端末制御部２０４は、通信端末２００全体の制御を行う機能を有する。
【００８０】
記憶回路２０５は、通信端末２００のデータや制御条件などを記憶する回路である。
【００８１】
通信端末２００は、図１３に示すもの以外の構成要素を含んでいてもよい。また、通信端末２００は、図１３に示す構成に種々の機能を追加したり、変更を加えたりしたものでもよい。
【００８２】
ここで、図１４〜図１７を用いて、通信装置１および通信装置２によって構成される無線ＬＡＮネットワークにおける通信光１００の送受光について説明する。図１４〜図１７は、図１２の適用例で示す箇所を上方から見下ろした図である。
【００８３】
図１４のように、十字路の近辺には、中継機能を有する７個の通信装置１と、ルータ機能を有する通信装置２とが設置されている。７個の通信装置１は、通信装置１Ａ、通信装置１Ｂ、通信装置１Ｃ、通信装置１Ｄ、通信装置１Ｅ、通信装置１Ｆおよび通信装置１Ｇを含む。通信装置２は、有線ケーブル３１０を介して基幹ネットワーク３００に接続される。
【００８４】
図１５は、通信装置２と通信光１００を直接送受光できる通信装置１Ａを介して、通信端末２００が基幹ネットワーク３００に接続する例である。通信装置１Ａは、通信端末２００との間で無線信号を送受信し合うとともに、通信装置２との間で通信光１００を送受光し合う。その結果、通信端末２００と基幹ネットワーク３００とが接続される。
【００８５】
図１６は、通信装置２と通信光１００を直接送受光できる通信装置１Ｂを介して、通信端末２００が基幹ネットワーク３００に接続する例である。図１５と同様に、通信装置１Ｂは、通信端末２００との間で無線信号を送受信し合うとともに、通信装置２との間で通信光１００を送受光し合う。その結果、通信端末２００と基幹ネットワーク３００とが接続される。
【００８６】
図１７は、通信装置２と通信光１００を直接送受光できない通信装置１Ｆを介して、通信端末２００が基幹ネットワーク３００に接続する例である。通信装置１Ｆは、通信端末２００との間で無線信号を送受信し合う。そして、通信装置１Ｆは、通信装置１Ｄを中継させて、通信装置２との間で通信光１００を送受光し合う。その結果、通信端末２００と基幹ネットワーク３００とが接続される。
【００８７】
以上のように、本実施形態に係る通信装置においては、無線通信ネットワークを構成する通信装置間の通信を通信光によって行う。そのため、本実施形態に係る通信装置によれば、装置間の有線接続の箇所を減らすことができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る通信装置によれば、装置ごとの無線信号の出力を低くし、小さなゾーンを多く生成させることによって、通信端末間の混信を減らすことができる。そのため、本実施形態に係る通信装置によれば、通信帯域を十分に確保できる。
【００８９】
すなわち、本実施形態に係る通信装置によれば、有線接続箇所を削減するとともに、十分な通信帯域を確保する無線通信環境を実現する通信装置を提供できる。
【００９０】
また、通信装置間の通信を無線通信によって行う場合、別の無線端末によって通信内容を傍受される可能性がある。それに対し、本実施形態に係る通信装置は、通信光によって通信し合うため、通信光を直接受光しない限り、通信内容を傍受されることはない。すなわち、本実施形態に係る通信装置によれば、無線通信ネットワークにおける通信のセキュリティを向上できる。
【００９１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第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。本実施形態は、通信光の送光方向と受光方向とを変更する機能を有する点が第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態の通信装置は、光通信部以外の構成は第１の実施形態と同様であるため、同様の構成についての詳細な説明は省略する。
【００９２】
図１８は、本実施形態の光通信部１４−２の構成を示すブロック図である。図１８のように、光通信部１４−２は、第１の実施形態の光通信部１４に、方向変更機構１４７および方向制御部１４８を追加した構成を有する。以下においては、方向変更機構１４７および方向制御部１４８について説明し、その他の構成については説明を省略する。なお、通信装置２の光通信部２４にも、光通信部１４−２と同様の構成とすることによって、通信光１００の送光方向と受光方向とを変更する機能を追加できる。
【００９３】
方向変更機構１４７は、通信光１００の送光方向と受光方向とを変更する機構である。方向変更機構は、機械的に動作する機構であってもよいし、機械的に動作する部分を含まない機構であってもよい。方向変更機構１４７は、通信光１００の光方向と受光方向とを協調的に変更してもよいし、独立して動作させてもよい。
【００９４】
方向制御部１４８は、送光制御回路１４２や受光制御回路１４６の制御に従って、方向変更機構１４７を制御する。そのため、本実施形態においては、送光制御回路１４２や受光制御回路１４６に通信光１００の送受光方向を設定する機能を追加することが好ましい。
【００９５】
図１９は、本実施形態の通信装置１−２の外観の一例である。通信装置１−２は、機械的に動作する可動部４３３（可動手段とも呼ぶ）を有する。可動部４３３には、通信光１００を送光するための送光窓４３０と、通信光を受光するための受光窓４５０が設置されている。例えば、可動部４３３は、円柱状の支持体の側面に送光窓４３０および受光窓４５０を配置し、上下面の対向位置に対となる軸部を形成し、その両方の軸部を回転可能に本体に固定すればよい。可動部４３３は、モータなどの駆動機構によって、本体に対して回転するように構成すればよい。そうすれば、本体に対して可動部４３３を回転させることによって、送光窓４３０および受光窓４５０の方向を変更できる。
【００９６】
図１９の中央は、可動部４３３が正面を向いている状態を示す。図１９の左は、可動部４３３を正面から見て左側の方向に送受光方向を向ける例である。図１９の右は、可動部４３３を正面から見て右側の方向に送受光方向を向ける例である。
【００９７】
図１９のように構成すれば、通信端末２００の送受光方向を制御できる。ところで、送光窓４３０と受光窓４５０とを一体化されず、それぞれが独立して動くように構成してもよい。また、送光窓４３０と受光窓４５０とを設置した可動部４３３を左右方向に回転するだけではなく、上下方向や斜め方向に回転するように構成してもよい。
【００９８】
〔適用例〕
ここで、図２０〜図２１を用いて、中継機能を有する通信装置１−２と、ルータ機能を有する通信装置２−２とによって構成される無線ＬＡＮネットワークにおける通信光１００の送受光の適用例について説明する。図２０および図２１は、図１４〜図１７と同じ視点から見た概念図である。なお、通信装置２−２は、本実施形態の光通信部１４−２を含むものとする。
【００９９】
図２０のように、十字路の近辺には、中継機能を有する７個の通信装置１−２と、ルータ機能を有する通信装置２−２とが設置されている。７個の通信装置１−２は、通信装置１−２Ａ、通信装置１−２Ｂ、通信装置１−２Ｃ、通信装置１−２Ｄ、通信装置１−２Ｅ、通信装置１−２Ｆおよび通信装置１−２Ｇを含む。
【０１００】
図２０の例は、通信装置１−２Ａと通信装置２−２との間に障害物が位置しており、直接通信光１００を送受光できない場面を示す。
【０１０１】
図２０のような状況のとき、通信装置１−２の中継制御部１３は、通信光１００の送受光経路に障害物があることを検知し、通信光１００の通信ルートを変更するように制御する。例えば、通信装置１−２の中継制御部１３は、通信装置２−２からの応答光の有無によって障害の有無を判定する。すなわち、通信装置１−２の中継制御部１３は、通信装置２−２との光通信が途絶えたことで、通信光１００の送受光経路に障害物があることを検知する。
【０１０２】
例えば、中継制御部１３が通信光１００の通信ルートを変更する指示信号を光通信部１４−２に出力すると、送光制御回路１４２または受光制御回路１４６によって方向制御部１４８を制御し、方向変更機構１４７を動作させる。この制御においては、図１９のように可動部４３３が動くことによって、通信光１００の送受光方向が変更される。
【０１０３】
図２１は、通信装置１−２Ｇを経由させて、通信装置１−２Ａと通信装置２−２との間で通信光１００を送受光し合う例である。図２１のように、本実施形態によれば、通信装置１−２と通信装置２−２との間に障害物が位置する場合であっても、通信装置１−２と通信装置２−２との間で通信光１００を送受光できる。その結果、通信端末２００と基幹ネットワーク３００との間の回線が確立される。
【０１０４】
以上のように、本実施形態に係る通信装置によれば、通信光１００の送受光方向を変更できるので、中継器とルータとの間で直接通信光を送受光できない場合であっても、別の中継器を介して、通信端末と基幹ネットワークとの間の回線を確立できる。すなわち、本実施形態によれば、無線ＬＡＮネットワークの安定性を向上できる。
【０１０５】
また、本実施形態に係る通信装置によれば、通信対象ではない通信端末や無線装置が通信光の経路上に位置した場合、通信光の経路を変更することによって、通信内容が傍受される危険性を低減できる。すなわち、本実施形態に係る通信装置によれば、無線ＬＡＮネットワークにおける通信のセキュリティを向上できる。
【０１０６】
ところで、通信光の方向制御ができない光源を用いた場合、通信装置間において通信光を送受光し合うためには、通信装置を設置する段階で厳密な位置合わせをする必要がある。通信装置間の位置合わせは、全ての装置において行う必要があるため、煩雑な作業が必要となる。一方、本実施形態の通信装置によれば、通信光の送光方向を機械的に変更することができるので、通信装置間の位置合わせを正確かつ簡易に実行できる。
【０１０７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第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。本実施形態に係る通信装置は、送光器に空間光変調素子を含む。なお、本実施形態の通信装置は、送光器以外の構成は第１の実施形態と同様であるため、同様の構成についての詳細な説明は省略する。
【０１０８】
図２２は、本実施形態の送光器４３−３の構成を示す。図２２のように、送光器４３−３は、空間光変調素子４３６および変調素子制御部４３７（変調素子制御手段とも呼ぶ）を含む。送光器４３−３は、光源４３２の出射光を空間光変調素子４３６の表示部（表示手段とも呼ぶ）に照射し、その反射光を通信光１００として送光する。
【０１０９】
空間光変調素子４３６は、変調素子制御部４３７の制御に応じて、送光する通信光１００に相当するパターンを自身の表示部に表示する。本実施形態においては、空間光変調素子４３６の表示部に所定のパターンが表示された状態で、光源４３２からその表示部に平行光を照射する。空間光変調素子４３６は、照射された平行光の変調光を反射する。
【０１１０】
空間光変調素子４３６は、シリコン基板などの基板上に形成させたアドレス回路の最上層にアルミニウムなどの電極によって画素を形成し、各画素の電位を独立して制御できるマトリックス回路を有する。また、空間光変調素子４３６は、透明電極を配したガラスなどの透明基板とマトリックス回路との間に液晶材料を介在させて配置した構造を有する。マトリックス回路の各画素の電圧を独立して制御すると、各画素上の液晶分子の状態が変化することによって屈折率の差が発生し、入射光の位相を変化させることができる。
【０１１１】
空間光変調素子４３６は、位相がそろったコヒーレントな平行光の入射を受け、入射された平行光の位相を変調する位相変調型の空間光変調素子によって実現できる。光源４３２には、レーザ光を出射する光源を用いることが好ましい。位相変調型の空間光変調素子４３６は、フォーカスフリーであるため、複数の投射距離に光を投射することになっても、距離ごとに焦点を変える必要がない。なお、空間光変調素子４３６は、位相変調型とは異なる方式の素子であってもよいが、以下においては、位相変調型の素子であるものとして説明する。
【０１１２】
空間光変調素子４３６は、例えば、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素子によって実現される。空間光変調素子４３６は、具体的には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調素子４３６は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現してもよい。
【０１１３】
位相変調型の空間光変調素子４３６を用いれば、通信光を送光する領域を順次切り替えるように動作させることによって、エネルギーを表示情報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素子４３６によれば、光源４３２の出力が同じであれば、表示領域全面に光を投射する方式のものよりも表示情報を明るく表示させることができる。
【０１１４】
変調素子制御部４３７については、図２３を用いて詳細に説明する。図２３のように、変調素子制御部４３７は、受信回路４７１、フレームメモリ４７２、タイミング生成回路４７３および変換回路４７４を有する。
【０１１５】
受信回路４７１は、空間光変調素子４３６の表示部に表示させるパターンを送光制御回路１４２から取得する。位相変調型の空間光変調素子４３６の場合、表示部に表示させるパターンは、通信光１００に対応する位相分布である。例えば、受信回路４７１は、位相分布をＤＶＩ（Digital Visual Interface）信号として受信する。受信回路４７１は、取得した位相画像をフレームメモリ４７２に格納する。なお、空間光変調素子４３６の表示部に表示させる位相分布は、光通信部１４の記憶回路１４４に記憶させておけばよい。
【０１１６】
フレームメモリ４７２は、空間光変調素子４３６の表示部に表示させる位相分布を格納する。また、フレームメモリ４７２は、変換回路４７４の変換処理のタイミングに合わせて位相分布を出力する。
【０１１７】
タイミング生成回路４７３は、位相分布の取得や、フレームメモリ４７２に格納された位相分布をデジタル信号からアナログ信号に変換するタイミングを生成する。
【０１１８】
変換回路４７４は、タイミング生成回路４７３の生成したタイミングに基づいて、フレームメモリ４７２から位相分布を読み出す。変換回路４７４は、読み出した位相分布をアナログ信号に変換し、空間光変調素子４３６に出力する。
【０１１９】
送光制御回路１４２は、空間光変調素子４３６の表示部に位相分布を表示させるタイミングと、光源４３２を駆動させて光を出射するタイミングとを合わせることによって、任意の通信対象に向けて任意の形状や大きさの通信光を送光するように制御する。
【０１２０】
図２４は、本実施形態に係る通信装置１−３が送光する通信光１００の送光方向を制御する一例を示す概念図である。なお、図２４においては、空間光変調素子４３６の後段に光学系を配置していないが、フーリエ変換レンズや投射レンズなどの光学系を配置してもよい。
【０１２１】
図２４の上側図のように、通信装置１−３Ａ（以下、中継器Ａ）は、変調素子制御部４３７の制御に応じた位相分布を空間光変調素子４３６の表示部に表示させ、その表示部に光源４３２からのレーザ光を照射する。
【０１２２】
本実施形態においては、通信対象である通信装置１−３Ｂ（以下、中継器Ｂ）の受光位置においてスポットを形成するための位相分布を空間光変調素子４３６の表示部に表示させればよい。なお、空間光変調素子４３６を用いれば、表示部に表示させる位相分布を準備しておくことによって、任意の形状の通信光１００を送光することもできる。複数の受光領域がアレイ状に配列されて撮像機能を有する受光器１４５を用いれば、通信光１００の投射形状に情報を含ませることもできる。また、特定の形状の通信光１００のみを送受光し合うようにすれば、通信装置間のセキュリティを向上することにもつながる。
【０１２３】
本実施形態の通信装置１−３では、空間光変調素子４３６の表示部に表示させる位相分布を変更することによって、通信光１００の送光方向を変更する。すなわち、本実施形態の通信装置１−３３では、機械的に動作させる可動部を設けることなしに、通信光１００の送光方向を変更できる。
【０１２４】
例えば、図２４の下側図のように、中継器Ａの空間光変調素子４３６の反射光を通信光１００として通信装置１−３Ｃ（以下、中継器Ｃ）に送光し、中継器Ｃを介して中継器Ｂに通信光１００を送光するようにも構成できる。すなわち、中継器Ａと中継器Ｂとの間で通信光１００を直接送受光し合えなくても、中継器Ｃを介して、中継器Ａと中継器Ｂとの間で回線を形成できる。
【０１２５】
以上のように、本実施形態に係る通信装置によれば、空間光変調素子を用いて通信光を送光することによって、機械的な動作部なしに、通信光の送光方向を任意の方向に制御できる。
【０１２６】
通信光の方向制御ができない光源を用いた場合、通信装置を設置する段階で厳密な位置合わせをする必要がある。本実施形態の通信装置によれば、機械的な調整を行う必要もなく、ソフトウェアの設定を変更することによって通信装置間の位置合わせをより正確により簡易に実行できる。
【０１２７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第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。本実施形態に係る通信装置は、光通信部の後段に空間光変調素子を設置する。なお、本実施形態の通信装置は、空間光変調素子および変調素子制御部以外の構成は第１の実施形態と同様であるため、同様の構成についての詳細な説明は省略する。
【０１２８】
図２５は、本実施形態に係る通信装置１−４（中継器）の構成を示すブロック図である。図２５のように、通信装置１−４は、空間光変調素子１６および変調素子制御部１７を備える点で第１の実施形態の通信装置１（中継器）とは異なる。
【０１２９】
また、図２６は、本実施形態に係る通信装置２−４（ルータ）の構成を示すブロック図である。図２６のように、通信装置２−４は、空間光変調素子２６および変調素子制御部２７を備える点で第１の実施形態の通信装置２（ルータ）とは異なる。
【０１３０】
なお、通信装置１−４の空間光変調素子１６および変調素子制御部１７の構成は、通信装置２−４の空間光変調素子２６および変調素子制御部２７の構成と同様である。そのため、以下においては、通信装置１−４の空間光変調素子１６および変調素子制御部１７について説明する。
【０１３１】
図２７は、光通信部１４の送光器１４３から出射された光を空間光変調素子１６に導いて通信光１００として送光し、空間光変調素子１６によって受光された通信光１００を受光器１４５に導くことを概念化した図である。
【０１３２】
特定の通信対象と通信光１００を用いて通信し合っている通信装置（以下、通信装置１−４とよぶ）は、空間光変調素子１６の表示部に表示されたパターンによって通信光１００の送光方向を制御する。通信対象は、通信装置１−４に対して通信光１００を送光する。通信装置１−４は、通信光１００の駆動タイミングによって情報を伝達する。そのため、通信対象の位置が変わらない限り、空間光変調素子１６が受光する通信光１００は受光器１４５に受光され続ける。
【０１３３】
図２８および図２９は、本実施形態に係る通信装置１−４の適用例を示す概念図である。図２８の例は、通信装置１−４Ａ（以下、中継器Ａ）が通信装置１−４Ｂ（以下、中継器Ｂ）との間で通信光１００を用いて通信し合っていた際に、その通信経路上に障害物が入り込んだ場合の制御例を示す。なお、図２８および図２９の例では、中継器Ｂ，中継器Ｃおよび中継器Ｄの全てが通信装置２−４（ルータ）に接続されている。
【０１３４】
図２８の上側図（場面Ａ）のように、中継器Ａと中継器Ｂとの間に障害物が位置する。場面Ａでは、中継器Ａと中継器Ｂとは通信光１００を用いて直接通信し合うことができない。
【０１３５】
このとき、中継器Ａは、空間光変調素子１６の表示部のパターンを変更し、図２８の下側図（場面Ｂ）のように広範囲に向けて、応答を要求する通信光１００を送光する（ワイドスキャン）。場面Ｂでは、通信装置１−４Ｃ（以下、中継器Ｃ）には障害物によって通信光１００が届いていないが、通信装置１−４Ｄ（以下、中継器Ｄ）には通信光１００が届いている。
【０１３６】
図２９の上側図（場面Ｃ）は、中継器Ａのワイドスキャンに応じて、中継器Ｄが応答を示す通信光１００を送光する例である。場面Ｃでは、中継器Ｄからの通信光１００が光通信部１４に受光される。
【０１３７】
図２９の下側図（場面Ｄ）は、中継器Ｄからの応答に応じて、中継器Ａから中継器Ｄに向けて通信光１００を送光する例である。場面Ｄ以降は、中継器Ａと中継器Ｄとの間で通信光１００を用いて通信し合える。
【０１３８】
以上のように、本実施形態に係る通信装置によれば、通信光を送光するためだけに空間光変調素子を用いるだけではなく、通信光を受光するためにも空間光変調素子を用いる。空間光変調素子を用いれば、表示部に表示するパターンを変更するだけで、通信光の送受光方向を制御できる。
【０１３９】
また、空間光変調素子を用いれば、空間光変調素子の表示部の表示パターンを制御することによって所望の通信光を選択的に受光できる。そのため、本実施形態に係る通信装置によれば、受光する通信光を選択することも可能になる。
【０１４０】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、通信装置と通信し合う端末装置に光通信部を含め、通信装置と通信端末との間でも通信光を用いて通信し合う点が第１〜第４の実施形態とは異なる。本実施形態に係る通信端末は、第１〜第４の実施形態のいずれにも適用できるが、以下においては第１の実施形態に係る通信装置１と通信し合う例について説明する。
【０１４１】
図３０は、本実施形態に係る通信端末２５０の構成を示すブロック図である。図３０のように、本実施形態の通信端末２５０は、アンテナ２５１、無線通信部２５２、通信制御部２５３、端末制御部２５４、記憶回路２５５および光通信部２５７を有する。なお、図３０の構成は一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【０１４２】
アンテナ２５１、無線通信部２５２、通信制御部２５３、端末制御部２５４および記憶回路２５５は、図１３の通信端末２００と同様の構成である。また、光通信部２５７は、第１〜第４の実施形態の各光通信部のいずれかと同様の構成・機能を有する。
【０１４３】
図３１は、通信端末２５０の適用例を示す概念図である。図１２の例では、通信端末２００は、無線信号によって通信装置１と通信し合っていた。それに対し、図３１の例では、通信端末２５０は、通信光１００によって通信装置１と通信し合う。通信端末２５０と通信装置１との間に障害物があると、それらの装置間では通信環境を構築できない。しかし、第２〜第４の実施形態のように通信光１００の方向制御をすることによって、通信端末２５０はいずれかの通信装置１を中継して通信装置２に接続すれば、基幹ネットワーク３００との接続環境を構築できる。なお、通信端末２５０を利用するユーザ自らが、通信光１００の送光方向を変更してもよい。
【０１４４】
以上のように、本実施形態に係る通信端末は、通信光を用いて通信装置と通信し合う。そのため、本実施形態に係る通信端末によれば、無線信号の通信帯域を用いずに基幹ネットワークとの接続環境を構築できる。
【０１４５】
また、本実施形態に係る通信端末によれば、通信端末と通信装置との間の情報伝達も通信光で行うため、無線信号を用いるよりも、通信内容が傍受される可能性を低減できる。すなわち、本実施形態に係る通信装置によれば、無線ＬＡＮネットワークにおける通信のセキュリティをさらに向上できる。
【０１４６】
上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。例えば、上述した各実施形態では、説明を簡単にするため、ルータ機能を有する１つの通信装置と、中継機能を有する複数の通信装置とが無線ＬＡＮネットワークを構成する例を示した。通信端末の数や位置、構成は上述の例に限定されず、任意に変更できる。
【０１４７】
また、上述した各実施形態では、ルータ機能を有する通信装置と、中継機能を有する通信装置とを別の機器としたが、上述した各実施形態としての機能を実現することができればこの構成に限定されない。例えば、各通信装置間で無線信号を送受信できるように構成してもよい。
【０１４８】
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。
〔付記〕
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）
無線信号を送受信する無線通信手段と、
空間光を通信光として送受信する光通信手段と、
前記無線信号と前記通信光との変換過程における信号変換を行うとともに、前記無線信号および前記通信光の送信先を設定する制御手段とを備える通信装置。
（付記２）
前記光通信手段は、
前記無線信号に基づいて前記通信光を送光する送光器と、
他の装置から送光された前記通信光を受光する受光器とを有する付記１に記載の通信装置。
（付記３）
前記送光器は、レーザ光を出射する光源を含む付記２に記載の通信装置。
（付記４）
前記送光器は、
前記光源の出射光を反射する表示手段を有する位相変調型の空間光変調素子と、
前記空間光変調素子の表示手段に表示されるパターンを制御する変調素子制御手段とを含み、
前記光源からの出射光を前記空間光変調素子の表示手段で反射させて前記通信光として送光する付記３に記載の通信装置。
（付記５）
前記光源の出射光を反射する表示手段を有する位相変調型の空間光変調素子と、
前記空間光変調素子の表示手段に表示されるパターンを制御する変調素子制御手段とを備え、
前記空間光変調素子は、
前記送光器からの出射光を表示手段で反射することによって前記通信光として送光するとともに、他の装置から送光された前記通信光を表示手段に反射させて前記受光器に受光させる付記３に記載の通信装置。
（付記６）
前記変調素子制御手段は、
前記空間光変調素子の表示手段に表示されるパターンを変更することによって前記通信光の送光方向を制御する付記４または５に記載の通信装置。
（付記７）
前記光通信手段は、
通信対象との通信が途絶えた際に、前記空間光変調素子の表示手段のパターンを変更することによって前記通信光を照射範囲を広げ、照射範囲を広げた前記通信光に対して応答した他の装置に向けて前記通信光を送光する付記６に記載の通信装置。
（付記８）
前記光通信手段は、
前記送光器および前記受光器の向きを変更するための可動手段と、
前記送光器および前記受光器の向き制御するために前記可動手段を制御する方向制御手段とを有する付記２乃至７のいずれか一項に記載の通信装置。
（付記９）
基幹ネットワークに接続するためのルータ機能を有する基幹接続手段を備え、
前記制御手段は、
前記無線通信手段との間で前記無線信号を送受信する通信端末と、前記基幹ネットワークとの接続を確立する付記１乃至８のいずれか一項に記載の通信装置。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか一項に記載の通信装置との間で前記無線信号を送受信する無線通信機能を有する通信端末。
（付記１１）
付記１乃至９のいずれか一項に記載の通信装置との間で前記通信光を送受信する光通信機能を有する通信端末。
（付記１２）
付記１乃至９のいずれか一項に記載の通信装置を複数備え、前記通信光を送受信し合うように複数の前記通信装置を配置する無線通信システム。
（付記１３）
無線信号を送受信する無線通信手段と、空間光を通信光として送受信する光通信手段と、前記無線信号と前記通信光との変換過程における信号変換を行うとともに、前記無線信号および前記通信光の送信先を設定する制御手段とを備える通信装置を複数配置し、異なる前記通信装置同士が前記通信光によって通信し合うように制御する通信方法。
【０１４９】
この出願は、２０１６年３月２９日に出願された日本出願特願２０１６−６５８７７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１５０】
１、２    通信装置
１１    アンテナ
１２    無線通信部
１３    中継制御部
１４    光通信部
１６    空間光変調素子
１７    変調素子制御部
２２    無線通信部
２３    ルータ制御部
２４    光通信部
２５    基幹接続部
２６    空間光変調素子
２７    変調素子制御部
１３１    信号変換部
１３２    送光条件生成部
１３３    入出力部
１３４    中継制御回路
１３５    記憶部
１４１    入出力部
１４２    送光制御回路
１４３    送光器
１４４    記憶回路
１４５    受光器
１４６    受光制御回路
１４７    方向変更機構
１４８    方向制御部
２００    通信端末
２３１    信号変換部
２３２    送光条件生成部
２３３    入出力部
２３４    ルータ制御回路
２３５    記憶部
２５１    アンテナ
２５２    無線通信部
２５３    通信制御部
２５４    端末制御部
２５５    記憶回路
２５７    光通信部
３００    基幹ネットワーク
３１０    有線ケーブル
４３１    光源駆動部
４３２    光源
４３６    空間光変調素子
４３７    変調素子制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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