JPH06250111A - 受光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蛍光灯からの光を受光しても、受光モジュー
ルからの出力電気信号のＳ／Ｎ低下を抑えること。 【構成】 レンズ３の前面側を凹状に形成し、この部分
に鏡部４を設け、その内部に複数個の穴５を穿孔する。
信号（光）が斜め方向より入射した場合、レンズ３の表
面に入射した際に屈折し、レンズ３の下面にて反射した
後、鏡部４に当たって受光素子２１に入射する。また、
レンズ３の正面方向より入射してくる信号（光）につい
ては、鏡部４の穴５を介して、受光素子２１に入射する
ことで、受光到達距離特性の変動を抑えることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光伝送路に使
用される光電変換部に使用される半導体の受光モジュー
ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光線式ワイヤレス技術を用いて信号伝送
する機器には、すでに市販されている多重伝送システム
やテレビ、照明器具などがあり、各種負荷を遠隔制御し
ている。図６は一般的な信号伝送回路のブロック図を示
し、送信器１は、電源回路１１、アドレス設定部１２、
信号発生回路１３、発光素子駆動回路１４、発光素子１
５等で構成されている。

【０００３】また、受信器２は、受光素子２１、増幅器
２２、信号処理部２３、アドレス設定部２４、Ｉ／Ｆ回
路２５、記憶部２６等で構成されている。受信器２で
は、送信されてくる光信号をフォトダイオードなどの半
導体素子で受光し、赤外線ワイヤレス信号を信号フォー
マットを変えることなく電気信号に変換し、増幅回路を
経て信号処理部２３に入力する。

【０００４】信号処理部２３では、アドレス設定部２４
等信号処理のために必要な情報をマイコンに取り込ん
で、入力された信号内容を判定し、Ｉ／Ｆ回路２５に信
号を出力して、後段の回路に信号を送る。この受信器２
についてさらに述べると、受信器２は図７に示すような
ブロック構成となっている。光信号を電気信号に変換す
る受光素子２１にはフォトダイオード等の光半導体素子
が一般的に用いられている。

【０００５】また、受光素子２１だけでは、広範囲（広
角，長距離）の受光エリア、あるいは用途によっては指
向性が得られないので、受光レンズ２７、可視光フィル
タ２８等の光学結合機器を設け、受光素子２１に光信号
を結合させている。尚、図７において２０は受光モジュ
ールである。こうした受光モジュール２０を使用する機
器においては、可視光よりも波長の長い近赤外線領域の
波長の光を送信器から受信器に信号を送る搬送波として
使用している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】受光モジュールにて信
号を受信する受光素子は、送信器より発射された光信号
を受光する以外にも、周囲の蛍光灯の光をレンズにより
集光して受光する。ここで、図８は一般型蛍光ランプの
発光特性を示し、図９は省電力型蛍光ランプの発光特性
を示している。蛍光灯から輻射される光は、図８及び図
９に示すように、各種の波長の光を含んでいるために、
受光素子が図８及び図９に示すような受光（波長）特性
を有していても、レンズにより集光した蛍光灯からの光
の量が多ければ光電変換してしまい、蛍光灯の光に含ま
れる信号成分が原因となる電気信号が受光モジュール内
の回路に雑音として入力され、出力の電気信号のＳ／Ｎ
が低下し、受光到達距離が低下したりする。

【０００７】具体的には、９４５ｎｍの波長を使用して
いる場合について述べる。蛍光灯からは、信号の周囲に
ＫｒやＡｒ，Ｈｇなどの元素から発生する光が輻射され
ており、これを受ける受光素子（フォトダイオード）の
分光感度は図１０に示すように、広帯域であるので、信
号搬送波長（９４５ｎｍ）近傍の蛍光灯からの光は少な
からず、受光素子により光電変換される。

【０００８】こうした蛍光灯からの光を受光した場合の
影響としては、上述したように蛍光灯の光に含まれる信
号成分がノイズとして作用し、受光到達距離が低下した
り、多重伝送システムにおいては、受光モジュールから
ノイズが出力され、信号伝送に影響を与えるといったこ
とが発生する。この問題を解決するためには、信号の近
傍に存在するＫｒやＡｒ，Ｈｇ等の光が受光素子に集光
しないようにすることが必要であり、そのためには、レ
ンズ及び光学フィルタ等の光学結合系にて対策を行う必
要がある。

【０００９】本発明は、上述の点に鑑みて提供したもの
であって、蛍光灯からの光を受光しても、受光モジュー
ルからの出力電気信号のＳ／Ｎ低下を抑えることを目的
とした受光モジュールを提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力される光
信号を受光素子に光学結合するためのレンズと、光信号
の信号波長以外の光を受けて感度低下を起こさないよう
にするための光学フィルタと、光信号を受光して電気信
号に変換するための受光素子と、受光素子で光電変換さ
れた電気信号を受信再生して、後段の電気回路に信号を
送るインターフェイス回路とで構成される受光モジュー
ルにおいて、光信号を送る発信器の操作範囲内から信号
を受けた場合、光学フィルタに入射する角度がフィルタ
面に対して、より９０°に近い角度で入射させる光学結
合系を備えたものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、受信器が蛍光灯の光を受けて
も、蛍光灯の光の信号成分を光電変換して、ノイズを出
力しにくくすることにより、受光到達距離の低下を防い
だり、多重伝送システムにおいては、動作に影響を与え
るような信号を出力しないようにすることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本発明では、送信器から送られる信号以外は受光
素子に入射されないようにするため、信号搬送波長（９
４５ｎｍ）に中心波長を有する狭帯域の光学フィルタを
設置する。図２がその特性例であり、このフィルタの効
果を最大限に引き出すため、図１に示すようなレンズ３
を用いて、受光素子２１に集光させるようにしている。

【００１３】これにより、蛍光灯から発光される光の
内、Ｈｇ，Ａｒ，Ｋｒの光は相当減衰させることが可能
となる。また、図２に示す特性例を有するフィルタは、
７９０ｎｍ近傍に光を透過させやすい帯域を有している
が、受光素子側では、８００ｎｍ以下で感度を有してい
ないため、可視光に近い光成分の影響を排除できる。

【００１４】ところで、一般的には、先述した赤外線リ
モコンの受光モジュール（受光部）は、図３に示すよう
に可視光線を通過させないための光学フィルタと搬送周
波数に重畳した信号を検出する受光ユニット及び受光エ
リア改善用にレンズを設けている。この可視光カットフ
ィルタを装着している目的は、非常に明るい場所でリモ
コンが使用されても周囲の光を受けてピンフォトダイオ
ード等の半導体受光素子が周囲の光を受けて出力特性が
飽和領域になることにより、信号を受光できなくなった
り、又商品に組み込まれた場合に外から内部の受光部が
見えることになる外観上の問題より設置されている。

【００１５】本実施例における光学系では、照明器具か
らの光を受けて受光可能距離が低下してしまうことによ
り、図２に示すような特性のフィルタを用いている。こ
のフィルタは、図４（ａ）に示すように、ガラス板３１
の一面に同図（ｂ）に示すようなロングパス型の特性を
有する光学フィルタ３２を蒸着し、また、他面に同図
（ｃ）に示すようなショートパス型の光学フィルタ３３
を蒸着することにより、図２に示すようなバンドパス特
性を構成している。

【００１６】こうしたフィルタは、信号だけでなくノイ
ズとなる照明器具からの光を斜め方向より受けた場合、
そのバンドパス特性が図２に示すようにシフトしていく
のが一般的とされている。従って、斜め方向から信号を
送った場合、その入射角度にしたがって受光距離到達距
離も低下していくことになる。

【００１７】本実施例では、受光到達距離を改善するた
め、斜め方向より入射することによる到達距離低下を改
善することを目的にして、図１に示すような光学レンズ
３を設置することにより、たとえ受光部への信号入射角
度が斜めであっても、光学レンズ３で光路を屈折させる
ことで、光学フィルタ（バンドパスフィルタ）への入射
角度を垂直方向に改善し、フィルタ効果を高めている。

【００１８】図１（ａ）は構成図を示し、（ｂ）はレン
ズ３の要部拡大断面図を示している。図１に示すよう
に、レンズ３の前面側を凹状に形成し、この部分に鏡部
４を設け、その内部に複数個の穴５を穿孔している。信
号（光）が斜め方向より入射した場合、レンズ３の表面
に入射した際に屈折し、レンズ３の下面にて反射した
後、鏡部４に当たって受光素子２１に入射する。

【００１９】また、レンズ３の正面方向より入射してく
る信号（光）については、鏡部４の穴５を介して、受光
素子２１に入射することで、受光到達距離特性の変動を
抑えることができる。 （実施例２）図５に実施例２を示す。同図（ａ）に示す
ように、受光レンズ３と受光モジュール２０との間に設
けた光学結合系６を拡大したのを同図（ｂ）に示す。図
５（ｂ）に示すように、２枚のガラス板７と、２枚の光
学フィルタ８とで構成されている。

【００２０】図５において、信号（光）は、受光レンズ
３にて垂直方向に近付くように屈折し、受光レンズ３に
近接して設置されたガラス板７に入射する。ここで更
に、図に示すように垂直方向に近付くように屈折し、光
学フィルタ８に対して入射角が小さくなる。すなわち、
垂線により近い角度で入射することになり、図２で示し
たような斜め入射角による光学フィルタ特性の変動に起
因する受光到達距離特性の変動を抑えることができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、入力される光信号を受
光素子に光学結合するためのレンズと、光信号の信号波
長以外の光を受けて感度低下を起こさないようにするた
めの光学フィルタと、光信号を受光して電気信号に変換
するための受光素子と、受光素子で光電変換された電気
信号を受信再生して、後段の電気回路に信号を送るイン
ターフェイス回路とで構成される受光モジュールにおい
て、光信号を送る発信器の操作範囲内から信号を受けた
場合、光学フィルタに入射する角度がフィルタ面に対し
て、より９０°に近い角度で入射させる光学結合系を備
えたものであるから、受信器が蛍光灯の光を受けても、
蛍光灯の光の信号成分を光電変換して、ノイズを出力し
にくくすることにより、受光到達距離の低下を防いだ
り、多重伝送システムにおいては、動作に影響を与える
ような信号を出力しないようにすることができる効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例の構成図である。
（ｂ）は同上の要部拡大断面図である。

【図２】同上の広帯域バンドパスフィルタの特性図であ
る。

【図３】同上の可視光カットフィルタの特性図である。

【図４】同上のバンドパスフィルタの説明図である。

【図５】（ａ）は同上の実施例２の構成図である。
（ｂ）は同上の要部拡大断面図である。

【図６】一般的な信号伝送回路のブロック図である。

【図７】従来例の受光ブロックの構成図である。

【図８】一般型蛍光ランプの発光特性を示す図である。

【図９】省電力型蛍光ランプの発光特性を示す図であ
る。

【図１０】受光素子の分光特性を示す図である。

【符号の説明】

３ レンズ ４ 鏡部 ５ 穴 ７ ガラス板 ８ 光学フィルタ ２０ 受光モジュール ２１ 受光素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される光信号を受光素子に光学結合
   するためのレンズと、光信号の信号波長以外の光を受け
   て感度低下を起こさないようにするための光学フィルタ
   と、光信号を受光して電気信号に変換するための受光素
   子と、受光素子で光電変換された電気信号を受信再生し
   て、後段の電気回路に信号を送るインターフェイス回路
   とで構成される受光モジュールにおいて、光信号を送る
   発信器の操作範囲内から信号を受けた場合、光学フィル
   タに入射する角度がフィルタ面に対して、より９０°に
   近い角度で入射させる光学結合系を備えたことを特徴と
   する受光モジュール。
2. 【請求項２】 レンズの正面に鏡部を凹状に形成し、こ
   の鏡部の複数個の穴を穿孔して光学結合系を構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の受光モジュール。
3. 【請求項３】 レンズと受光素子との間に設置される光
   学結合系を、複数枚のガラス板と光学フィルタとで構成
   したことを特徴とする請求項１記載の受光モジュール。