CN206573752U - 一种光学接收***及光学接收设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学接收***及光学接收设备，涉及光学接收技术领域，其中，所述光学接收***包括透镜以及依次位于所述透镜底面下方的滤光片和探测器，所述透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面为所述透镜的入射面，所述第二曲面为所述透镜的出射面，光线从所述入射面入射到所述透镜中并从所述出射面出射后，入射到所述滤光片上；其中，入射到所述滤光片的光线与所述滤光片的夹角满足预设角度范围。透镜的设置改变了光线的传播路径，保证从透镜出射面出射的光线可以以较小角度入射到滤光片上，经滤光片过滤后以较小角度入射到探测器上，装置结构简单，光学接收***可以很好地将光学信号进行能效转化。

Description

一种光学接收***及光学接收设备

技术领域

本实用新型实施例涉及光学接收技术领域，尤其涉及一种光学接收***及光学接收设备。

背景技术

光学接收***是指接收光信号，并对光信号进行处理的光学***。光学接收***可以应用于光通信以及光探测等多个技术领域。

目前光学接收***通常将接收到的光线通过滤光片进行处理，但是滤光片最佳的光线接收范围是以设计角度为中心，随着入射光线角度偏移，透过率不断下降，尤其对于窄带滤光片来说，当入射光线偏移25°时能量基本衰减为零，一旦光线的偏射角度较大，例如大于25°以上，则这些光线不能通过窄带滤光片。所以为了接收全向的入射光，常需要布置多个光学接收设备，以接收各个方向的入射光，因此造成光学接收***的装置结构复杂，不仅提高了成本，而且光学信号的处理程序也比较复杂。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种光学接收***及光学接收设备，以解决现有技术中光学接收***的装置结构复杂的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种光学接收***，包括：透镜，以及依次位于所述透镜底面下方的滤光片和探测器；

所述透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面为所述透镜的入射面，以及所述第二曲面为所述透镜的出射面，光线从所述入射面入射到所述透镜中并从所述出射面出射后，入射到所述滤光片上；

其中，入射到所述滤光片的光线与所述滤光片的夹角满足预设角度范围。

可选的，所述预设角度范围为70°-90°。

可选的，所述透镜是以光轴为回转轴的曲面回转体，所述第一曲面为外凸旋转曲面，所述第二曲面为内凹旋转曲面，其中，所述第一曲面的外凸方向远离所述透镜底面，所述第二曲面的内凹方向远离所述透镜底面。

可选的，所述第二曲面的形状为球面、抛物面、椭球面、双曲面或非球面。

可选的，所述透镜还包括第三曲面，所述第三曲面为以回转轴为中心的内凹旋转曲面且与所述第一曲面连接，其中，所述第三曲面的内凹方向靠近所述透镜底面。

可选的，所述第一曲面和第二曲面的表面设有增透膜。

可选的，所述透镜的折射率范围为1.48-1.9。

可选的，所述滤光片为介质膜干涉滤光片或者颜色滤光片。

可选的，所述探测器为硅光电池或者雪崩光电二极管。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种光电接收设备，包括第一方面所述的光电接收***。

本实用新型实施例提供的光学接收***及光电接收设备，所述光电接收***包括透镜以及依次位于透镜底面下方的滤光片和探测器，所述透镜包括第一曲面和内凹于透镜底面的第二曲面，第一曲面作为透镜的入射面，第二曲面作为透镜的出射面，光线从入射面入射到透镜中并从出射面出射后，入射到位于透镜底面下方的滤光片上，其中，入射到滤光片的光线与滤光片的夹角满足预设角度范围，透镜的设置改变了光线的传播路径，保证从透镜出射面出射的光线可以以较小角度入射到滤光片上，经滤光片过滤后以较小角度入射到探测器上，保证光学接收***可以很好地将光学信号进行能效转化，同时装置结构简单，简化了光学信号的处理程序，降低成本。

附图说明

为了更加清楚地说明本实用新型示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本实用新型所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的一种光学接收***的剖面结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的一种光学接收***的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种光学接收***的剖面结构示意图，如图1所示，该光学接收***可以包括透镜10，依次位于透镜底面下方的滤光片20和探测器30；

其中，透镜10可以包括第一曲面101和位于透镜10底面的第二曲面102，第一曲面101为透镜10的入射面，第二曲面102为透镜的出射面，光线从入射面入射到透镜10中并从出射面出射后，入射到滤光片20上，经滤光片20过滤后再次入射到探测器30上；

入射到滤光片20的光线与滤光片20的夹角满足预设角度范围。

示例性的，图1仅以该光学接收***的剖面结构示意图进行说明，可以理解的是，透镜10为一个以光轴为回转轴的曲面回转体，保证可以接收接近180°大角度宽范围内的光源发出的光线。如图1所示，图中示出了光线在透镜10中的传播路径，入射到第一曲面101的光线从第一曲面101进入透镜10，在第一曲面101界面处发生第一次折射，由于透镜10相比于空气属于光密介质，透镜10的折射率高于空气的折射率，因此在第一曲面101处发生的折射，折射角小于入射角，光线的传播路径发生第一次变化。

光线在透镜10内继续传播至第二曲面102时，在第二曲面102界面处发生第二次折射，由于透镜10相比于空气属于光密介质，透镜10的折射率高于空气的折射率，因此在第二曲面101处发生的折射，折射角大于入射角，光线的传播路径发生第二次变化。

光线的传播路径经过第一曲面101和第二曲面102的折射之后，入射到滤光片20上的光线与滤光片20的夹角大于直接入射到透镜的光线与滤光片的夹角，如图1所示。

可选的，入射到滤光片20的光线与滤光片20的夹角满足预设角度范围，所述预设角度范围可以为70°-90°，保证入射到滤光片20的光线可以与滤光片20有较大夹角，由于光线在滤光片20上的入射角是光线与滤光片20的法线之间的夹角，因而可以保证光线在滤光片20上的入射角较小。

综上，入射到透镜10的光线，在透镜10的第一曲面101和第二曲面102处发生两次折射，最终从第二曲面102出射，再次入射到滤光片20上的光线可以保证以较小角度入射，甚至可以以接近垂直的状态入射到滤光片20上，保证光线可以很好地通过滤光片20到达探测器30上，保证光学接收***良好的光接收率。

可选的，第一曲面101为外凸旋转曲面，第二曲面102为内凹旋转曲面，进一步的，其中，第一曲面101的外凸方向远离透镜10的底面，第二曲面102的内凹方向同样远离透镜10底面。可选的，第二曲面102的形状可以为球面、抛物面、椭球面、双曲面或非球面，本实用新型实施例不对第二曲面102的形状进行限定，除上述所述的形状外，还可以为其他形状。

可选的，第一曲面101和第二曲面102的表面可以设有增透膜，用于增加光线的透过率。

可选的，透镜10的材料可以为玻璃或者塑料，其折射率范围可以为1.48-1.9。

可选的，透镜10的底面可以为光滑的水平面，透镜10通过该光滑的水平面与滤光片20贴合设置，同时滤光片20另一面与探测器30贴合设置。可选的，透镜10、滤光片20与探测器30还可以为非贴合设置，例如透镜10、滤光片20与探测器30之间存在设定数值的间隙。

可选的，为了保证从第二曲面102出射的光线可以全部入射到滤光片20上，滤光片20在水平面上的垂直投影覆盖第二曲面102在水平面上的垂直投影，即滤光片20在水平面上的垂直投影大于或者等于第二曲面102在水平面上的垂直投影。可选的，滤光片20在水平面上的垂直投影可以为圆形、椭圆形或者矩形中的任意一种，本实施例不对滤光片20的形状进行限定。

可选的，滤光片20可以为介质膜干涉滤光片或者颜色滤光片，滤光片20可分离特定波长带域的光线，在其透过波段有很高的透过率，可过滤部分不需要的干扰光源，减少输入到探测器内的光信号噪音。

探测器30可以为硅光电池、雪崩光电二极管或其它光电传感器，能将光信号转换为电信号，光线经透镜10的汇聚作用，以接近于垂直的角度入射到滤光片20上，经滤光片20过滤掉部分干扰光源后，通过探测器30将接收到的光信号转化为电信号，输入电信号处理***中。

综上，本实用新型实施例一提供的光学接收***，包括透镜以及依次位于透镜底面下方的滤光片和探测器，所述透镜包括第一曲面和内凹于透镜底面的第二曲面，第一曲面作为透镜的入射面，第二曲面作为透镜的出射面，光线从入射面入射到透镜中并从出射面出射后，入射到位于透镜底面下方的滤光片上，保证入射到光学接收***的透镜的光线，在透镜的第一曲面和第二曲面处发生两次折射，最终从第二曲面射出后入射到滤光片上的光线可以保证较小角度入射，甚至可以以接近垂直的状态入射滤光片，保证光线可以很好地通过滤光片到达探测器上，保证光学接收***良好的光接收率。同时，设置透镜为以光轴为回转轴的360°曲面回转体，可以保证透镜可以接收全方位的光线，进一步保证光学接收***良好的光接收率。

实施例二

图2是本实用新型实施例二提供的一种光学接收***的剖面结构示意图，本实施例以上述实施例一为基础，在实施例一的基础上进行优化，具体为本实施例提供的光学接收***还包括第三曲面。如图2所示，该光学接收***可以包括透镜10，依次位于透镜底面下方的滤光片20和探测器30；

其中，透镜10可以包括第一曲面101、位于透镜10底面的第二曲面102以及位于第一曲面101中心位置处的第三曲面103，其中，第三曲面103为以回转轴为中心的内凹旋转曲面，第三曲面103以回转轴为中心向四周延伸，且第三曲面103与第一曲面101过渡连接，从透镜10内入射到第三曲面103的光线发生全反射。

可选的，第三曲面103的内凹方向靠近透镜10的底面。

示例性的，如图2所示，图中示出了光线在透镜10中的传播路径，本实施例提供的光学接收***还可以接收位于透镜位置下方的光源发出的光线，入射到第一曲面101的光线从第一曲面101进入透镜10，在第一曲面101界面处发生第一次折射，由于透镜10相比于空气属于光密介质，透镜10的折射率高于空气的折射率，因此在第一曲面101处发生的折射，折射角小于入射角，光线的传播路径发生第一次变化。

光线在透镜10内继续传播至第三曲面103时，在第二曲面102界面处发生全反射，经过全反射之后的光线传播路径发生第二次变化。

光线在透镜10内继续传播至第二曲面102时，在第二曲面102界面处发生第二次折射，由于透镜10相比于空气属于光密介质，透镜10的折射率高于空气的折射率，因此在第二曲面101处发生的折射，折射角大于入射角，光线的传播路径发生第三次变化。

光线的传播路径经过第一曲面101的第一次折射、第三曲面103的全反射和第二曲面102的第二次折射之后，入射到滤光片20上的光线与滤光片20的夹角大于直接入射到透镜的光线与滤光片的夹角，如图2所示。

综上，入射到透镜10的光线，在透镜10的第一曲面101处发生第一次折射、在第三曲面103处发生全反射、在第二曲面102处发生第二次折射，最终从第二曲面102出射，再次入射到滤光片20上的光线可以保证以较小角度入射到滤光片20上，甚至可以以接近垂直的状态入射到滤光片20上，保证光线可以很好地通过滤光片20到达探测器30上，保证光学接收***良好的光接收率。同时，位于透镜中心位置下方的光源发出的光线也可以被光电接收***接收，通过透镜10入射到滤光片20及探测器30上，更大范围地扩展了光电接收***接收光线的范围，提高了光电接收***的光接收率，提高了光电接收***的工作效率。

本实用新型还提供了一种光学接收设备，所述光学接收设备包括上述任一实施例所述的光学接收设备，还可以包括电信号处理***，光学接收***用于接收光线，通过光学接收***的透镜改变光线传播方向，保证光线可以以较小角度入射到光学接收设备的滤光片，滤光片过滤部分不需要的干扰光源，减少输入到探测器内的光信号噪音，过滤后的光信号进入光学接收***中的探测器，通过探测器将光信号转化为电信号，输入到电信号处理***，电信号处理***将电信号进一步处理后进行输出。本实用新型提供的光学接收设备可以将光信号转换为电信号并进一步对电信号进行处理，得到理想的电信号。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种光学接收***，其特征在于，包括透镜，以及依次位于所述透镜底面下方的滤光片和探测器；

所述透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面为所述透镜的入射面，所述第二曲面为所述透镜的出射面，光线从所述入射面入射到所述透镜中并从所述出射面出射后，入射到所述滤光片上；

其中，入射到所述滤光片的光线与所述滤光片的夹角满足预设角度范围。

2.根据权利要求1所述的光学接收***，其特征在于，所述预设角度范围为70°-90°。

3.根据权利要求1所述的光学接收***，其特征在于，所述透镜是以光轴为回转轴的曲面回转体，所述第一曲面为外凸旋转曲面，所述第二曲面为内凹旋转曲面，其中，所述第一曲面的外凸方向远离所述透镜底面，所述第二曲面的内凹方向远离所述透镜底面。

4.根据权利要求3所述的光学接收***，其特征在于，所述第二曲面的形状为球面、抛物面、椭球面、双曲面或非球面。

5.根据权利要求3所述的光学接收***，其特征在于，所述透镜还包括第三曲面，所述第三曲面为以回转轴为中心的内凹旋转曲面且与所述第一曲面连接，其中，所述第三曲面的内凹方向靠近所述透镜底面。

6.根据权利要求3所述的光学接收***，其特征在于，所述第一曲面和第二曲面的表面设有增透膜。

7.根据权利要求1-6任一项所述的光学接收***，其特征在于，所述透镜的折射率范围为1.48-1.9。

8.根据权利要求1所述的光学接收***，其特征在于，所述滤光片为介质膜干涉滤光片或者颜色滤光片。

9.根据权利要求1所述的光学接收***，其特征在于，所述探测器为硅光电池或者雪崩光电二极管。

10.一种光学接收设备，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的光学接收***。