JPH04131732U - 光通信用受光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、大気空間を伝送媒体として送光装置
から出力される信号光を受光し光通信を行なう光通信用
受光装置において、受光素子の受光面積を大きくした
り、短焦点の光学系を用いたりすることなく、受光角を
広げることを目的とする。 【構成】受光素子１２の受光面１３外周に対して、集光
レンズ１１の方向に口径大となる円錐管状の反射鏡面１
５を有する反射鏡１４を設け、集光レンズ１１を介して
入射する信号光Ｓ12が受光素子１２の受光可能範囲外に
入射した際に、この反射鏡１４に反射させて受光素子１
２の受光可能範囲内に入射させるよう構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、空間伝送光通信に適応される光通信用受光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

空間伝送方式を用いた空間伝送光通信装置は、伝送媒体として大気空間を利用 して光通信を行なうものであり、送光装置から出力される光信号を大気空間を伝 送媒体として遠方に離れている受信装置に入力させて光通信を行なうように構成 されている。 ここで、上記受光装置は、集光レンズと受光素子によって送光装置からの信号 光を受光するように構成されている。

【０００３】 すなわち、受光装置は、送光装置からの信号光を一旦、上記集光レンズを通し て集光させた後に受光素子の受光面で受光するように構成されており、上記集光 レンズを介して入射する信号光の焦点が、常に受光素子の受光面の位置に存在し ている状態で光通信可能となるものである。

【０００４】 しかしながら、例えば送光装置をある場所に固定し、上記受光装置を移動体等 に搭載させて光通信を行なった場合、移動体の振動や進行方向の変化により受光 装置の光軸の延長線上から送光装置がずれることがあり、このずれ角度が大きく なると集光レンズを介して入射した信号光が受光素子の受光範囲からずれた位置 に集光される。こうして、集光レンズを介した信号光が受光素子の受光範囲から ずれると通信不可能になるため、受光装置の受光角、すなわち、受光可能な角度 を広げる必要がある。 そこで、従来は、受光素子の受光面を大きくすることにより、その受光角を広 げるようにしていた。

【０００５】 すなわち、受光素子の受光面を広げることにより受光可能な範囲を広げ、集光 レンズを介して入射する信号光の焦点位置が多少ずれて入射した場合でも、その 信号光を受光できるようにするものである。 しかしながら、受光素子の受光面を大きくした場合、受光素子の接合容量が大 きくなるため、高周波の信号に対する感度が低下するという問題が生じてくる。 また、上記集光レンズを短焦点の光学系によって形成することにより、受光角 を広げる方法がある。

【０００６】 このように構成される受光装置の場合、送光装置からの信号光が上記短焦点の 光学系により短い距離で焦点を結ぶようになるため、焦点位置のずれが起き難く なるものである。

【０００７】 しかしながら、一定の口径のレンズにおける焦点距離は、Ｆナンバー「１．０ 」以下の距離にすることは困難なものであり、このため短焦点の距離に限界がで きてくる。 さらに、集光レンズをフレネルレンズ式にすると、短焦点レンズの場合は、そ の集光効率が低下してしまう。 また、ガラスレンズの場合は、短焦点になるほど高価になり、コスト的に問題 がある。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

上記のように、従来の受光装置では、受光素子の受光面積を大きくするか、短 焦点の光学系を用いるかして受光装置の受光角を広げていた。

【０００９】 しかしながら、受光素子の受光面積を大きくした場合には、高周波の信号にお ける感度が低下する欠点があり、また、短焦点の光学系を使用した場合には、そ の距離に限界があるため信頼性が低く、さらにコストアップする欠点があった。

【００１０】 本考案は上記課題に鑑みなされたもので、受光素子の受光面積を大きくしたり 、短焦点の光学系を用いたりすることなく、受光角を広げることが可能になる光 通信用受光装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

すなわち、本考案に係わる光通信用受光装置は、大気空間を伝送媒体として送 光装置から出力される信号光を受光し光通信を行なうもので、上記送光装置から 出力される信号光を集光する集光レンズと、この集光レンズの光軸上の焦点位置 を中心にして配置され該集光レンズを介して入射する信号光を受光する受光素子 と、大口径側を集光レンズ方向に、小口径側を受光素子方向に備えると共に、上 記受光素子の外周縁と集光レンズの外周縁とを結ぶ直線と略同じか或いは若干大 きな開口角を有し、上記小口径側は上記受光素子径と略同一の口径で該受光素子 外周縁と密着し、集光レンズの光軸を中心軸とする円錐管状の内側面を光学的な 反射鏡とした信号反射手段とを備えて構成したものである。

【００１２】

【作用】

つまり、受光素子の外周に反射鏡を設け、集光レンズを介して入射する信号光 が受光素子の受光可能範囲外に入射した際に、この反射鏡に反射させて受光素子 の受光可能範囲内に入射させることにより、集光レンズを介して入射する信号光 が受光素子の受光面内に入射しなかった場合でも、上記反射鏡により受光面内に 入射させることができ、受光装置としての受光角を拡大させることができる。

【００１３】

【実施例】

以下図面により本考案の一実施例について説明する。

【００１４】 図１は光通信用受光装置の構成を示すもので、この受光装置には、信号光の進 入側に集光レンズ１１が設けられ、図示しない送光装置から出力される信号光を 集光するよう構成される。

【００１５】 そして、この集光レンズ１１の光軸線Ｌ11上には、フォトダイオード等により 構成された受光素子１２がその受光面１３を集光レンズ１１側に向けて配置され 、集光レンズ１１によって集光された信号光を受光するよう構成される。

【００１６】 なお、上記受光素子１２は、集光レンズ１１の光軸線Ｌ11が該受光素子１２の 受光面１３の中心にくるよう配置され、集光レンズ１１による焦点は、この受光 面１３の中心にくるよう構成される。

【００１７】 したがって、信号光Ｓ11のように、集光レンズ１１の光軸線Ｌ11に対して平行 に入射した信号光は、受光素子１２の受光面１３に入射するようになり、信号光 Ｓ12のようにある角度を持って入射した信号光は、受光面１３には入射しない。

【００１８】 一方、上記受光素子１２の受光面１３の外周には、金属あるいはプラスチック 等で形成され、光を反射させる機能を持った反射鏡１４が設けられる。この反射 鏡１４は、受光素子１２の外周縁と集光レンズ１１の外周縁とを結ぶ直線Ｌ12よ り若干広い開口角を有すると共に、光軸線Ｌ11を中心とする円錐管状をなす反射 鏡面１５を有している。この反射鏡面１５には、光の反射効率を向上させるため 、メッキ等の処理が施される。

【００１９】 すなわち、上記のように構成される受光装置にあっては、例えば信号光Ｓ11の ように、光軸線Ｌ11に平行に入射する信号光は、反射鏡１４の中心を通り、受光 面１３に直接入射するようになる。

【００２０】 一方、例えば信号光Ｓ12のように、光軸線Ｌ11に対してある角度を持って入射 する信号光は、反射鏡１４の反射鏡面１５にぶつかる。そして、この反射鏡面１ ５にぶつかった信号光は、この反射鏡面１５の反射作用により反射され、間接的 に受光面１３に入射するようになる。

【００２１】 したがって、従来の受光装置では受光不可能であった角度を持って入射する信 号光Ｓ12の受光が、この反射鏡１４により受光可能になり、受光装置としての受 光角を拡大することができる。 このため、受光素子１２の受光面積を拡大したり、集光レンズ１１を短焦点の 光学系で形成することなく、受光装置の受光角を拡大することができる。

【００２２】 図２は上記光通信用受光装置における受光素子１２と反射鏡面１５との関係を 示すもので、光軸線Ｌ21上の焦点位置に受光素子１２の受光面１３が配置され、 受光面１３の周囲に対し反射鏡１４が設けられる。

【００２３】 ここで、受光面１３の半径ｄ1 と反射鏡面１５の受光素子１２側の開口径ｄ２
とをｄ１ ＜ｄ2 とすると、光軸線Ｌ21と平行に入射した信号光Ｓ21は、受光面
１ ３に直接入射し、また、一定角度を持って入射し反射鏡面１５で反射する信号光 Ｓ22は、その反射光が受光面１３に入射する。

【００２４】 一方、受光面１３と反射鏡面１５との間に入射する信号光Ｓ23は、受光面１３ に入射できず、受光角に不感帯が発生することになるため、該不感帯を無くすた めには、上記受光面１３の半径ｄ1 と反射鏡面１５の受光素子１２側の開口径ｄ 2 とを、ｄ1 ≧ｄ2 とする必要がある。

【００２５】 図３及び図４はそれぞれ上記光通信用受光装置における反射鏡開口角の一例を 示すもので、図３において、反射鏡面１５の開口角を受光面１３の外周縁と集光 レンズ１１の外周縁とを結ぶ直線Ｌ32より大きくすると、反射鏡面１５の傾きが 大きくなってその反射光が受光面１３に入射し難くなり、該反射鏡面１５の反射 効果が少なくなる。

【００２６】 一方、図４において、反射鏡面１５の開口角を受光面１３の外周縁と集光レン ズ１１の外周縁とを結ぶ直線Ｌ42より小さくすると、反射鏡面１５の傾きが小さ くなるため、該反射鏡面１５に入射する信号光Ｓ41は反射されて受光面１３に入 射するが、集光レンズ１１の中心から離れた位置に入射する信号光Ｓ42は、その 入射角が光軸線Ｌ41と平行でも反射鏡１４には阻止され、受光面１３には入射す ることができずに受光量の低下につながる。 したがって、上記反射鏡面１５の開口角は、直線Ｌ42と略同じか僅かに広い程 度が望ましい。

【００２７】 図５は上記構成の光通信用受光装置による受光角拡大効果を示すもので、実線 Ａが反射鏡１４を用いた本考案の受光装置による受光角を示し、点線Ｂは反射鏡 １４を用いてない受光装置による受光角を示している。なお、横軸は集光レンズ １１に入射する信号光の角度を示し、縦軸は受光素子１２の出力電圧を示してい る。

【００２８】 すなわち、反射鏡１４を用いていない場合、集光レンズ１１に入射する信号光 がある角度Ｐを越えて入射すると、該信号光を受光素子１２で受光することがで きず、通信断の状態になってしまう。

【００２９】 一方、反射鏡１４を用いた場合には、角度Ｐを越えて入射した場合でも、信号 光が反射鏡１４に反射して受光面１３に入射するため、受光素子１２は通信可能 な出力電圧を得ることができる。

【００３０】 このように、反射鏡１４を受光素子１２の受光面１３の外周に設けることによ り、受光面１３に入射しなかった信号光を反射させて受光面１３内に入射させる ことができ、例えば受光装置を移動体に搭載して光通信を行ない、該受光装置の 振動や進行方向の変化により焦点位置にずれが生じた場合でも、受光面１３外で 焦点を結んでいた信号光を反射させて受光面１３内に入射させることができる。

【００３１】 したがって、上記構成の光通信用受光装置によれば、受光素子１２の受光面１ ３外周に反射鏡１４を設けたことにより、受光面１３内に入射しなかった信号光 を反射させて受光面１３に入射させることができ、受光素子１２の受光面積を大 きくしたり、短焦点の光学系を使用することなく、受光角の拡大を実現すること ができる。

【００３２】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、送光装置から出力される信号光を集光する集光 レンズと、この集光レンズの光軸上の焦点位置を中心にして配置され該集光レン ズを介して入射する信号光を受光する受光素子と、大口径側を集光レンズ方向に 、小口径側を受光素子方向に備えると共に、上記受光素子の外周縁と集光レンズ の外周縁とを結ぶ直線と略同じか或いは若干大きな開口角を有し、上記小口径側 は上記受光素子径と略同一の口径で該受光素子外周縁と密着し、集光レンズの光 軸を中心軸とする円錐管状の内側面を光学的な反射鏡とした信号反射手段とを備 え、上記集光レンズの光軸と同一でない角度から入射する信号光が上記受光素子 の受光可能範囲外に集光される場合には、該信号光を上記信号反射手段で反射さ せ受光素子の受光範囲内に入射させるよう構成したので、受光素子の受光面積を 大きくしたり、短焦点の光学系を用いたりすることなく、受光角を広げることが 可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係わる光通信用受光装置の
構成を示す図。

【図２】上記光通信用受光装置における受光素子と反射
鏡面との関係を示す図。

【図３】上記光通信用受光装置における反射鏡開口角の
一例を示す図。

【図４】上記光通信用受光装置における反射鏡開口角の
一例を示す図。

【図５】上記光通信用受光装置による受光角拡大効果を
示す図。

【符号の説明】

１１…集光レンズ、１２…受光素子、１３…受光面、１
４…反射鏡、１５…反射鏡面、Ｌ11…光軸線、Ｓ11，Ｓ
12…信号光。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気空間を伝送媒体として送光装置から
   出力される信号光を受光し光通信を行なう光通信用受光
   装置において、上記送光装置から出力される信号光を集
   光する集光レンズと、この集光レンズの光軸上の焦点位
   置を中心にして配置され該集光レンズを介して入射する
   信号光を受光する受光素子と、大口径側を集光レンズ方
   向に、小口径側を受光素子方向に備えると共に、上記受
   光素子の外周縁と集光レンズの外周縁とを結ぶ直線と略
   同じか或いは若干大きな開口角を有し、上記小口径側は
   上記受光素子径と略同一の口径で該受光素子外周縁と密
   着し、集光レンズの光軸を中心軸とする円錐管状の内側
   面を光学的な反射鏡とした信号反射手段とを具備し、上
   記集光レンズの光軸と同一でない角度から入射する信号
   光が上記受光素子の受光可能範囲外に集光される場合に
   は、該信号光を上記信号反射手段で反射させ受光素子の
   受光範囲内に入射させることを特徴とする光通信用受光
   装置。