JP2005102171A

JP2005102171A - 光信号受信装置

Info

Publication number: JP2005102171A
Application number: JP2004235815A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Hasebe; 裕一長谷部; Kiichiro Shinokura; 毅一郎篠倉
Original assignee: Pioneer Display Products Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp; Pioneer Display Products Corp
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】より広い角度範囲から信号光を効率よく受光することが可能な受光装置を提供する。
【解決手段】光信号受信装置は、例えば家庭の部屋内にチューナやインターネットに接続された端末装置などの光信号送信装置を配置し、そこから送信される光信号を受信して、ＴＶなどの映像機器やアンプ、スピーカなどを備えるオーディオ機器へ映像情報や音声情報を供給する。光信号受信装置は、光信号を集光レンズで受光素子上に集光する光学系を備える。ここで、受光素子は集光レンズの集光点よりも集光レンズ側に設けられ、かつ、前記集光レンズは、前記集光レンズの光軸に対して所定角度範囲内で傾斜して入射した入射光の受光素子配置平面における強度分布を受光素子上に強く分布させる非球面形状を有する。これにより、集光レンズに対して広範囲から入射する光信号を所定の受光強度で受光することが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、高周波変調光信号などの光信号を受信する光信号受信装置に関する。

ＬＥＤその他の光デバイスを用い、情報を光変調して送受信する技術が知られている。そのような光信号通信を家庭用の端末装置やＡＶ機器などに適用することが考えられている。例えば、家庭の部屋内にチューナやインターネットに接続された端末装置などを配置し、そこからＴＶなどの映像機器やアンプ、スピーカなどを備えるオーディオ機器へ映像情報や音声情報を送信し、再生することが可能である。

部屋の隅や機器の近くに光送信装置及び光受信装置を配置し、映像情報や音声情報により変調した信号光を受信する場合、信号が高速になればなるほど天井や壁などによる散乱光ではなくて直接光の受信が必要になり、光送信装置の位置と受光装置の受光可能角度との相対関係が微妙になってしまう。よって、光受信装置の光学系においては、受光する信号光の入射角度に応じて受光強度が異なってしまい、入射角度によっては十分な受光強度が得られなくなるという問題がある。

広い入射角度から来る信号光に対して受光効率の高い角度範囲を拡大する方法としては、光受信装置の光学系に複数の光センサ（受光素子）を設けることが考えられる。しかし、複数の光センサを設けると、光センサ全体の電気的容量が増大するので周波数特性が低下し高速伝送性能が落ちてしまう（伝送容量が下がってしまう）。また、複数の光センサは異なる位置に配置されるため、受光信号の位相の調整が必要となる。複数の光センサを利用する方法には、このようにいくつかの不具合がある。

本発明が解決しようとする課題には、上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、より広い角度範囲から信号光を効率よく受光することが可能な光信号の受信装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、光信号を集光レンズで受光素子上に集光して受信する光信号受信装置であって、前記受光素子は前記集光レンズの集光点よりも前記集光レンズ側に配置され、前記集光レンズは、前記集光レンズの光軸に対して所定角度範囲内で傾斜して入射した入射光の受光素子配置平面における強度分布を受光素子上に強く分布させる非球面形状を有することを特徴とする。

本発明の１つの好適な実施形態では、光信号を集光レンズで受光素子上に集光して受信する光信号受信装置は、前記受光素子は前記集光レンズの集光点よりも前記集光レンズ側に配置され、前記集光レンズは、前記集光レンズの光軸に対して所定角度範囲内で傾斜して入射した入射光の受光素子配置平面における強度分布を受光素子上に強く分布させる非球面形状を有する。

この光信号受信装置は、例えば家庭の部屋内にチューナやインターネットに接続された端末装置などの光信号送信装置を配置し、そこから送信される光信号を受信して、ＴＶなどの映像機器やアンプ、スピーカなどを備えるオーディオ機器へ映像情報や音声情報を供給する。光信号受信装置は、光信号を集光レンズで受光素子上に集光する光学系を備える。ここで、受光素子は集光レンズの集光点よりも集光レンズ側に設けられ、かつ、前記集光レンズは、前記集光レンズの光軸に対して所定角度範囲内で傾斜して入射した入射光の受光素子配置平面における強度分布を受光素子上に強く分布させる非球面形状を有する。これにより、集光レンズに対して広範囲から入射する光信号を所定の受光強度で受光することが可能となる。これは、光信号受信装置を部屋の隅などに設置し、部屋の壁や天井方
向などを含む広角度範囲から入射する光信号を受光するのに適している。

上記の集光レンズは、円弧を偶数次補正して得られる２つの曲線を各々の頂点を一致させて相互に直交させて配置し、前記２つの曲線のうち一方の曲線を他方の曲線に沿って平行移動することにより規定される非球面を有することで実現する。２つの曲線は、前記集光レンズの１つの径方向をＸ軸方向、前記１つの径方向に垂直な他の径方向をＹ軸方向、前記集光レンズの光軸方向をＺ軸方向としたとき、それぞれＸ方向及びＹ方向に延びる曲線として規定される。

また、上記の光信号受信装置は、前記集光レンズと前記受光素子の間に配置された、前記集光素子による前記光信号の受光角度範囲を拡大する別の集光レンズをさらに備えることができる。この別の集光レンズを設けることにより、光信号の受光角度範囲をさらに拡大することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

まず、受信装置の光学系に球面レンズを使用した場合の受光強度分布について説明する。図１（ａ）に、球面レンズを使用した光学系の一例を示す。図１（ａ）において、球面レンズ５０の焦点距離はｆであり、球面レンズ５０の光軸５２上で焦点位置から所定距離ｄだけ前方又は後方へシフトした位置に光センサなどの受光素子５１が配置される。なお、この光学系においては、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、紙面に垂直な方向にＸ軸をとり、図中の縦方向にＹ軸をとり、球面レンズ５０の光軸５２の方向にＺ軸をとることとする。

図１（ａ）に示す位置に配置された受光素子５１に入射する入射光の受光強度特性（３次元特性）５５の概略を等高線図により図２（ａ）及び（ｂ）に示す。受光強度特性５５は各々が所定の受光強度に対応する複数の等高線５６により示されている。また、図２（ａ）及び（ｂ）において、Ｘ軸及びＹ軸上の数値は、それぞれ図１に示したＸ軸及びＹ軸方向における入射光の光軸５２に対する角度を示す。即ち、水平方向角度及び垂直方向角度がともに０に対応する点の受光強度が、図１に示す球面レンズ５０の光軸５２に平行に入射する光の受光強度を示す。

図２（ａ）の例では、光軸５２上に平行な入射光が最も受光強度が高く、光軸５２に対する入射角がＸ軸方向及びＹ軸方向に大きくなるにつれて、受光強度は急激に低下する。つまり、光軸５２に対する入射角が小さい入射光（例えば図１（ａ）における入射光５４）ほど受光素子５１による受光強度が高く、光軸に対する入射角が大きい入射光（例えば図１（ａ）における入射光５３）は受光素子５１による受光強度が小さくなる。

また、図２（ｂ）の例では、受光強度のピークが所定の入射角にある。つまり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向とも、光軸に対して平行な入射光からその入射角の入射光までは受光強度が増加するが、その入射角を超えると図１（ａ）の例と同様に受光強度は低下していく。

図２（ａ）の例では、光軸５２に対する入射光の入射角が大きいほど受光強度が低下してしまう。また、図２（ｂ）の例では受光強度のピーク点に対応する所定の入射角までは受光強度は比較的フラットな特性を維持するが、その入射角を超えると受光強度が低下してしまう。つまり、光軸５２に対する入射角が一定以上になると、受光強度は急激に低下してしまう。

また、図２（ａ）及び（ｂ）の例では、受光強度分布特性の等高線がほぼ円形となっている。前述のように受光装置を部屋の隅などに配置する場合、受光装置の光学系に入射する信号光の入射角の分布、すなわち、送信側光源の方向は、円形というよりはむしろ矩形にちかい分布を有する。従って、入射角依存特性が円形である光学系では、信号光を十分に受光することが難しい。

図３に、上記の点を改良した、本発明の実施例にかかる光学系の構成を示す。図３に示す光学系は、前述の受信装置などに適用されるものであり、本発明を適用した集光レンズ１０を備える。なお、図３におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は図１（ａ）及び（ｂ）において規定したものと同様である。

受光素子１１は、光軸５２上で、集光レンズ１０の集光位置、即ち焦点位置１２よりも集光レンズ１０側に距離Ｄだけシフトして配置される。これにより、受光素子１１により受光可能な入射光の角度範囲が増大する。

集光レンズ１０は、出射側（図中右側）の面１０ａ及び入射側の面１０ｂがともに非球面形状であり、集光レンズ１０の光軸５２に対して所定角度範囲内で傾いて入射した入射光の受光素子配置平面における強度分布を受光素子１１上に強く分布させるように形成される。図３において、集光レンズ１０の光軸５２と平行に入射する光が入射光１５であり、光軸５２に対して所定角度αだけ傾斜して入射した光が入射光１６で示されている。このように、光軸５２に対して傾斜して入射された入射光の受光素子配置平面における強度分布を受光素子１１上に強く分布させるように、集光レンズ１０の形状、即ち集光レンズ１０の両方の非球面１０ａ及び１０ｂの形状が決定される。なお、集光レンズ１０の形状の具体例については後述する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、一般的な球面レンズに対して、図３（ａ）に示す入射光１６の光軸５２に対する傾斜角αを０°、１０°、２０°とした場合の、受光素子１１における受光強度を示す。即ち、図３（ａ）において集光レンズ１０の代わりに通常の球面レンズを配置した場合の受光素子１１上における入射光の受光強度を示す。図４（ａ）〜（ｃ）において、横軸は受光素子配置平面における受光素子１１の中心位置の、光軸５２からのずれの距離（図３（ｂ）における距離ＳＦ、以下、これを「ズレ量」とも呼ぶ。）を示している。すなわち、本来光軸５２上にあるべき受光素子１１の中心を光軸に直交するＸ−Ｙ平面内で光軸５２からＸまたはＹ方向にズレ量ＳＦだけずらした場合の受光強度をこのグラフは示している。

図４（ａ）では、入射光の傾斜角α＝０°であり、受光素子１１の中心をＸ又はＹ方向に約−１８〜１８ｍｍの範囲でずらした場合でも必要な受光強度で入射光を受光できることを示している。受光素子１１のズレ量ＳＦ＝約−１８ｍｍ及び１８ｍｍの位置にに受光強度のピークがある。

図４（ｂ）では、入射光の傾斜角α＝１０°であり、受光素子１１の中心をＸ又はＹ方向に約−２０〜１０ｍｍの範囲でずらした場合でも必要な受光強度で入射光を受光できることを示している。受光素子１１のズレ量ＳＦ＝約−２０ｍｍ及び１０ｍｍの位置に受光強度のピークがある。

図４（ｃ）では、入射光の傾斜角α＝２０°であり、受光素子１１の中心をＸ又はＹ方向に約−１７〜８ｍｍの範囲でずらした場合でも必要な受光強度で入射光を受光できることを示している。受光素子１１のズレ量ＳＦ＝約−１７ｍｍ及び８ｍｍの位置に受光強度のピークがあるが、ズレ量ＳＦ＝８ｍｍ付近のピークにおける受光強度は、ズレ量ＳＦ＝−１７ｍｍ付近のピークにおける受光強度よりかなり小さい。

図４（ａ）〜（ｃ）において、受光素子１１が良好に入射光を受光することができる位置（以下、「最適受光位置」と呼び、図４中符号「ＣＥ」で示す）はほぼ各特性の面積を２分する位置により示される。図４（ａ）においては、ズレ量ＳＦ＝０ｍｍの位置を中心としてほぼ左右対称の特性であるので、最適受光位置ＣＥはズレ量ＳＦ＝０ｍｍの位置、即ち光軸５２上にある。一方、図４（ｂ）においては最適受光位置ＣＥはズレ量ＳＦ＝約−５ｍｍの位置付近になり、図４（ｃ）においてはズレ量ＳＦ＝約−８ｍｍの位置付近になる。このように、球面レンズを使用した場合、球面レンズに対する入射光の傾斜角αを０°〜２０°へと変化させると、受光素子１１が配置されたＸ−Ｙ平面上における最適受光位置ＣＥはズレ量ＳＦ＝−５ｍｍ、−８ｍｍというように、光軸上から負の方向、即ち傾斜角αと逆の方向へ変化していく。しかしながら、実際の受信装置においては、受光素子１１は光軸５２上、即ち、ズレ量ＳＦ＝０の位置に配置される。よって、球面レンズに対する入射光の傾斜角αが大きくなるほど受光素子１１による受光強度が低くなる。つまり、球面レンズに対して外側から大きな傾斜角で入射する光ほど受光素子１１で受光しにくくなる。

次に、本発明による集光レンズ１０を用いた場合の同様の特性を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。図５（ａ）〜（ｃ）は、集光レンズ１０に対して、図３に示す入射光１６の光軸５２に対する傾斜角αを０°、１０°、２０°とした場合の、受光素子１１における受光強度を示す。図４（ａ）〜（ｃ）と同様に、図５（ａ）〜（ｃ）において横軸は受光素子１１の配置平面における光軸５２からのズレ量ＳＦを示している。

図５（ａ）では、入射光の傾斜角α＝０°であり、受光素子１１の中心をＸ又はＹ方向に約−２０〜２０ｍｍの範囲でずらした場合でも必要な受光強度で入射光を受光できることを示している。また、受光素子１１のズレ量ＳＦ＝約−２０〜２０ｍｍの範囲内では受光強度はほぼ一定である。よって、最適受光位置ＣＥはほぼズレ量ＳＦ＝０、即ち光軸上にある。

図５（ｂ）では、入射光の傾斜角α＝１０°であり、受光素子１１の中心をＸ又はＹ方向に約−２５〜１５ｍｍの範囲でずらした場合でも必要な受光強度で入射光を受光できることを示している。また、受光素子１１のズレ量ＳＦ＝−２５ｍｍ側には受光強度の大きなピークは存在せず、ズレ量ＳＦ＝１５ｍｍの付近に受光強度の大きなピークがあるため、最適受光位置ＣＥはほぼズレ量ＳＦ＝０、即ち光軸上に維持される。

図５（ｃ）では、入射光の傾斜角α＝２０°であり、受光素子１１の中心をＸ又はＹ方向に約−２５〜８ｍｍの範囲でずらした場合でも必要な受光強度で入射光を受光できることを示している。また、受光素子１１のズレ量ＳＦ＝−２５ｍｍ側には受光強度の大きなピークは存在せず、ズレ量＝８ｍｍの付近に受光強度の大きなピークがあるため、最適受光位置ＣＥはほぼズレ量＝０、即ち光軸５２上に維持される。

このように、本発明の非球面型集光レンズ１０を用い、受光素子１１を集光レンズ１０よりに配置することにより、入射光の傾斜角αが変化しても、入射光の最適受光位置ＣＥ、即ち入射光を必要な受光強度で受光することができる位置をズレ量ＳＦ＝０付近、即ちほぼ光軸５２上に維持することができるので、集光レンズ１０に対して広い角度で入射する入射光を十分な強度で受光することが可能となる。

図６（ａ）に集光レンズ１０に対する入射光の受光素子１１上における受光強度分布を３次元の等高線図で示す。なお、Ｘ軸及びＹ軸の定義は図１と同様である。また、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す等高線図を上方から見た図を示す。図示のように、受光強度はＸ軸方向及びＹ軸方向の傾斜角＝０の位置を中心として受光強度が比較的フラットな領域７０を有する。図２と比較すると理解されるように、集光レンズ１０によれば光軸に対して垂直及び水平方向に入射角が多少ずれた場合でも、受光強度が大きく低下しないことを示している。

次に、集光レンズ１０の作製方法について説明する。集光レンズ１０は、円弧から偶数次補正した曲線に基づいて作製することができる。集光レンズ１０の作製方法を図７に模式的に示す。なお、図７においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は図３に示すのと同方向に規定される。

まず、図７（ａ）に示すように、Ｙ軸方向に延びる所定長さの曲線３０を規定する。この曲線は、円弧を偶数次補正（２次、４次、６次、...）することにより規定される。曲線３０は、頂点３０ａを有する。次に、図７（ｂ）に示すように、この曲線３０と同一形状の曲線であってＸ軸方向に延びる曲線３５を規定する。曲線３５は、曲線３０の頂点３０ａに対応する頂点３５ａを有する。

次に、図７（ｃ）に示すように、頂点３０ａと頂点３５ａとが一致するように曲線３０及び３５を直交させ、図７（ｄ）に示すように曲線３５をＹ軸の正負の方向（図の上下方向）に曲線３０に沿って平行移動する。これにより、図７（ｅ）に示すように非球面３７が規定される。集光レンズ１０は、こうして作製された非球面を入射側面１０ｂ及び出射側面１０ａに有する。なお、入射側面１０ｂと出射側面１０ｂの非球面は、曲線３０及び３５の形状を異ならせることにより、異なる形状の非球面として形成される。

なお、上記方法は、Ｙ軸方向に延びる曲線３０と同一形状の曲線３５をＹ軸方向に沿って平行移動することにより非球面を形成しているが、その逆に、Ｘ軸方向に延びる曲線と同一形状の曲線をＸ軸方向に沿って平行移動することにより非球面を形成することもできる。

図８に、上記の方法に従って作製された集光レンズの例を示す。この例では、Ｙ方向に延びる曲線３０の形状は式１により規定される。

ここで、Ｃは非球面の曲率を示し、ｋは非球面の形状を規定する係数である。

なお、式１においてＺの値はＹ²の関数であり、式１は円弧を２次で補正した曲線３０を示している。円弧を４次、６次などで補正した曲線の式は、式１にＹ²、Ｙ⁴などの項を有し、それら各項に係数ｋ（ｋ１、ｋ２、...）が乗算されることになる。また、Ｘ軸方向の曲線３５もＸに関する同様の式２により規定される。

図８に示す集光レンズ１０の例における各値は以下の通りであり、Ｙ軸方向もＸ軸方向も同一である。

・レンズ幅：７０ｍｍ
・屈折率：１．４１
・入射側非球面の曲率Ｃin：４０ｍｍ^-1
・入射側非球面の形状係数：−１
・出射側非球面の曲率Ｃout：５０ｍｍ^-1
・出射側非球面の形状係数：−５
・レンズ厚さ：１５ｍｍ
・受光位置：レンズの入射側面から５０ｍｍ（図８の受光素子１１の位置）
この集光レンズ例について、図８に示す位置に受光素子１１を配置し、集光レンズ１０に対して入射角α＝２０°（図３参照）で入射させた光の受光強度を図９に示す。図５（ｃ）に示す例と同様に、受光強度分布の中央、即ち、最適受光位置ＣＥはズレ量ＳＦ＝０付近にあることがわかる。

図１０に本発明による受信装置の光学系の応用例を示す。図１０に示すように、本発明の集光レンズ１０と受光素子１１との間に第２の集光レンズ１４を配置することができる。この第２の集光レンズ１４は球面レンズとすることができる。第２の集光レンズ１４により、集光レンズ１０により受光した入射光の受光量を改善し、受光角度範囲を拡大することができる。

［受信装置の例］
次に、上記の受信装置の適用例を説明する。図１１（ａ）に本発明の受信装置を適用した光通信システムの基本構成を示す。送信装置１００から光変調波１０１を送信し、これを受信装置２００により受信する。

図１１（ｂ）に、送信装置１００及び受信装置２００の構成を示す。図示のように、送信装置１００は、変調部１１０と光送信部１２０とを備える。変調部１１０には、送信すべきデータが入力され、これを変調して変調波Ｍ１Ｔｘを生成し、光送信部１２０へ供給する。光送信部１２０は、変調波Ｍ１Ｔｘを光信号に変換し、光変調波１０１として送信する。

受信装置２００は、光受信部２２０と復調部２１０とを備える。光受信部２２０は、光変調波１０１を受信し、電気信号に変換して変調波Ｍ１Ｒｘを生成し、復調部２１０へ供給する。復調部２１０は、送信装置１００の変調部１１０の変調方式に応じた復調処理を行い、データを復元する。

図１２（ａ）に、変調部１１０の構成を示す。変調部１１０は、変調処理部１１１と、ルートナイキストフィルタ１１２と、アップコンバータ１１３と、Ｄ／Ａ変換器１１４と、スムージングフィルタ１１５とを含む。データは、変調処理部１１１により所定の変調がなされ、ルートナイキストフィルタ１１２により帯域制限がなされた後、アップコンバータ１１３によりキャリア周波数にアップコンバートされる。キャリア周波数へ変換後の信号はＤ／Ａ変換器１１４によりアナログ信号に変換され、ローパスフィルタであるスムージングフィルタにより、Ｄ／Ａ変換による折り返し成分などが除去される。こうして、変調波Ｍ１Ｔｘが生成される。

図１３（ａ）に光送信部１２０の構成を示す。光送信部１２０は、電圧電流変換部１２１と、光デバイス１２２と、レンズ１２３を有する。なお、光デバイス１２２としては、レーザダイオード、ＬＥＤとレーザの中間のデバイスであるＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、ＬＥＤなどを使用することができる。電圧電流変換部１２１は変調波Ｍ１Ｔｘの電圧を電流に変換し、光デバイス１２２に通電する電流を生成する。光デバイス１２２は、生成された電流により駆動されて発光し、光変調波Ｌ１を出力する。その光変調波Ｌ１はレンズ１２３により集められて送信される。

図１３（ｂ）に光受信部２２０の構成を示す。光受信部２２０は、レンズ２２１と、光デバイス２２２と、電流電圧変換部２２３と、アンプ２２４とを有する。レンズ２２１は光変調波Ｌ１を集光して光デバイス２２２へ送る。光デバイス２２２は、受光した光量に応じた電流を出力し、これを電流電圧変換器２２３が電圧に変換してアンプ２２４へ供給する。アンプ２２４は入力された信号を所定の割合で増幅して変調波Ｍ１Ｒｘを出力する。本発明の集光レンズ１０はこのレンズ２２１として使用することができる。また、光デバイス２２２は前述の受光素子１１に対応する。受光素子としてはＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等を使用することが出来る。

図３（ｂ）に、復調部２１０の構成を示す。復調部２１０は、アンチエイリアスフィルタ２１１と、Ａ／Ｄ変換器２１２と、ダウンコンバータ２１３と、ルートナイキストフィルタ２１４と、復調処理部２１５とを有する。変調波Ｍ１Ｒｘはアンチエイリアスフィルタ２１１に入力され、帯域制限された後、Ａ／Ｄ変換器２１２によりデジタル信号に変換される。そのデジタル信号はキャリア周波数であるので、ダウンコンバータ２１３によりベースバンドに周波数変換される。そして、ルートナイキストフィルタ２１４により使用帯域に帯域制限され、復調処理部２１５により元データが復元される。

以上のようにして、光デバイスを使用して送信装置１００から受信装置２００へのデータ通信が行われる。

球面レンズを用いた光信号受信装置の光学系の構成例を示す。球面レンズを用いた光信号受信装置の光学系による受光角度に対する強度分布例（入射角度 vs 受光強度）を示す。本発明による集光レンズを用いた光信号受信装置の光学系の構成を示す。球面レンズを用いた光信号受信装置の光学系による受光強度分布の入射角依存性例（光軸からのズレ量 vs 受光強度、パラメターは入射角度）を示す。本発明の集光レンズを用いた光信号受信装置の光学系による受光強度分布の入射角依存性例（光軸からのズレ量 vs 受光強度、パラメターは入射角度）を示す。本発明の集光レンズを用いた光信号受信装置の光学系による受光角度に対する強度分布例（入射角度 vs 受光強度）を示す。本発明の集光レンズの作製方法の説明図である。本発明の集光レンズの一例を示す。図８に示す集光レンズの受光強度分布の入射角依存性例（光軸からのズレ量 vs 受光強度、パラメターは入射角度）を示す。本発明の集光レンズを用いた光信号受信装置の光学系の他の例を示す。本発明の光信号受信装置を用いる光通信システムの基本構成、並びにその送信装置及び受信装置の構成を示す。図１１に示す変調部及び復調部の構成を示す。図１１に示す光送信部及び光受信部の構成を示す。

符号の説明

１０集光レンズ
１１受光素子
１４第２の集光レンズ
１５、１６入射光
１００送信装置
２００受信装置

Claims

光信号を集光レンズで受光素子上に集光して受信する光信号受信装置であって、
前記受光素子は前記集光レンズの集光点よりも前記集光レンズ側に配置され、
前記集光レンズは、前記集光レンズの光軸に対して所定角度範囲内で傾斜して入射した入射光の受光素子配置平面における強度分布を受光素子上に強く分布させる非球面形状を有することを特徴とする光信号受信装置。
前記集光レンズは、円弧を偶数次補正して得られる２つの曲線を各々の頂点を一致させて相互に直交させて配置し、前記２つの曲線のうち一方の曲線を他方の曲線に沿って平行移動することにより規定される非球面を有することを特徴とする請求項１に記載の光信号受信装置。
前記集光レンズの１つの径方向をＸ軸方向、前記１つの径方向に垂直な他の径方向をＹ軸方向、前記集光レンズの光軸方向をＺ軸方向としたとき、前記２つの曲線はそれぞれ、

及び

により規定されることを特徴とする請求項２に記載の光信号受信装置。
前記集光レンズと前記受光素子の間に配置され、前記集光素子による前記光信号の受光角度範囲を拡大する別の集光レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の光信号受信装置。