JPS6395407A - 光受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光通信等に使用する光受信装置に関し、特に
広い受光角度に対して角度依存性が少なく、効率の高い
受信を可能にする光受信装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、空間光通信に使用する受信装置は第６図に示すよ
うに、レンズ１により受光素子２に入射光を集光して光
信号を受信するのが一般的であった。このような方式で
は第６図に示すように斜め方向からの光信号３は受光素
子２にとらえることができないために、受信袋こが据ｉ
ｉ！ｉｙ！！！の場合にのみ使用が可能であり、広い受
光角度が必要な可搬型の受光素子には別の光学系が必要
となる。

受光角度を広くするための光学系としては例えば魚限レ
ンズのようなものがあるが、これは高価であり、また光
学系が大型となるため可搬型の装置には適さない、より
簡単な光学系としては第７図に示すような球レンズ４を
使用した方式が考えられる。この球レンズ４の場合は点
対称であるため光の入射角度に対して、同等の光学特性
が得られ、また比較的広い入射角度範囲に対して集光す
る領域を狭くすることができる。また光学系が小型で安
価であるために可搬型の受信装置に適している利点があ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、広い角度範囲の入射光を受信するには受
光素子５は受光角の範囲に応じた大面積のものが必要で
あるが、大面積の受光素子を用いると接合容量の増加に
より、高速の信号に対して応答速度が不足する問題点が
生じる。

また、球レンズ４は入射角度に対して焦点が球面上に分
布しており、それに対して受光素子５は平面上に配置さ
れているから、焦点位置にある素子と焦点位置から外れ
た素子との間で受光効率との差が大きいという問題点が
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、広い受
光角度に対して角度依存性が少なく、効率の高い受信を
可能にする光受信装置を提供することにある。

以りのような目的は、広角度の光を入射し、各方向から
の光を所定面上に集光させるレンズと、複数の光ファイ
バを集合させたバンドル構造体であり、その一方の端面
形状を前記面形状となるように加工して光入射部とし、
該光入射部を前記レンズの焦点分布位置に設けた光ファ
イババンドルと、前記光ファイババンドルの他方の端面
に設けられその出射光を受光する１個または複数個の受
光素子とから構成されていることを特徴とする光受信装
置により達成される。

［作用］ 上記のような光受信装置によれば、前記レンズに各方向
から入射する光の焦点を連ねてできる焦点分布面に対応
して光ファイババンドルの各々の光ファイバの入射面を
設けることにより、広範囲の受光角度に対して結合効率
が高く、また角度依存性のない光検出が可能となる。

例えば、前記レンズに球レンズを採用すれば。

前記光ファイババンドルの光入射部は凹球面状に加工さ
れ、また各光ファイバは凹球面の中心に対して、放射状
に集合される。この凹球面は前記球レンズの入射角度に
対する焦点分布面である球面と同じ形状であり、また焦
点分布位置にほぼ一致する位置になるように固定される
。このような構成にすることにより、球レンズに入射し
たあらゆる角度からの光は光ファイババンドルの光入射
部上に集光され、かつその角度はファイバの光軸と一致
する。従って、広範囲の受光角度に対して結合効率が高
く、また角度依存性のない光検出が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の光受信装置について具体的な実施例に基
づき詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図である。

同図において２０は珠レンズ、１８は光ファイバ、２１
は光ファイバ１８を集合させて製造した光ファイババン
ドル、２２はバンドル２１の光入射部（入射端）、２３
はバンドル２１の光出射部（出射端）、２４はバンドル
２１の出射端２３に近接して設けられた受光素子である
。

第２図は光ファイババンドル２１の光入射部２２と球レ
ンズ２０の結合部の詳細図である。

第２図のように、光ファイババンドル２１の入射端ｚ２
は凹球面状に加工され、また各光ファイバは凹球面の中
心に対して、放射状に集合されている。この凹球面は球
レンズ２０の入射角度に対する焦点分布面である球面と
同じ形状であり、また焦点分布面にほぼ一致する位置に
なるように固定される。この構成では、球レンズ２ｏに
入射したあらゆる角度からの光は光ファイババンドル２
ｌの入射面上に集光され、かつその角度はそれぞれのフ
ァイバ１８の光軸と一致する。従って、広範囲の受光角
度に対して結合効率が高く、また角度依存性のない光検
出が可能となる。

また本実施例において、ファイババンドル内部での光損
失と、ファイババンドル出射部と受光部での光損失は端
面での７レネル反射損失を除き実際上無視することがで
きる。

第３図はファイババンドル出射端２３に複数の受光素子
３１を使用した実施例である。第１図に示す実施例では
受光素子２４の面積が大きくて受光素子の応答速度が不
足する場合には第３図のように小受光面積で応答速度の
速い複数個の受光素子３１に分配して受光することで高
速の信号に対応することができる。この場合、１個の受
光素子には１本あるいは複数本のファイバが結合する。

また、球レンズ２０に入射する光の角度に応じて受光量
の多い受光素子を検出して、その中から１個または複数
個の受光素子を選択して信号を取り出すことにより、速
度の向上とＳ／Ｎ比の向上を同時に達成することもでき
る。

第４図はファイババンドル出射端２３に第５図に示すよ
うな同一チップ上で独立した複数個の受光素子に分割さ
れた構造の受光素子２５を結合させた例である。

この実施例でも第３図の例と同様に１素子当りの面積を
小さくすることにより応答速度を速くすることができ、
また同様に１個ないし複数個の素子を選択して使用する
方法を併用することができる。また、第４図の方法は第
３図の方法に比べて受光素子の占める面積が小さいため
装置を小型化することができる。

本発明は前記実施例に限らず種々の変形または応用が可
能である。

例えば、前記実施例では本発明に用いるレンズを球レン
ズとして説明したが、これは現在球レンズが比較的安価
に入手できるため選んだにすぎず、必ずしも球レンズで
なければならない必然性はない、よって、回転放物面、
回転楕円面等の非球面を全部または一部に有するレンズ
を用いてもよい。

また、前記実施例の説明は本発明を光空間通信用の受信
装置として使用した例についてであったが、本発明は他
の目的のための受光装置としての応用も可能である０例
えば、球レンズへの光の入射角により集光された光を伝
搬するファイバが特定されることを利用すれば、光源の
位こ、方向、移動等を検出するためのセンサとして使用
することができる。また逆に光源の位置が一定である場
合は、物体に本装置を実装すればその物体の位置、方向
、運動等を検出する検出装置として用いることができる
。

［発明の効果］ 以上、説明した様に本発明の光受信装置によれば、広い
受信角度範囲にわたり、受光素子との結合性の良好な光
空間通信用等に使用できる光受信装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光受信装置の一実施例の概略構成図、
第２図は第１図の装置の光入射部の詳細図、第３図は受
光素子を複数個使用した実施例を示す図、第４図は同一
チップ上で分割された受光素子を使用した実施例を示す
図、第５図は第４図における受光素子の分割例を示す図
である。 第６図は従来の光空間通信に使用する光受信装置の概略
構成図、第７図は球レンズを使用した従来の光受信装置
を示す概略構成図である。 １８：光ファイバ ２０：球レンズ ２１：光ファイババンドル ２２：光入射部（入射端） ２３：光出射部（出射端） ２４：受光素子 ２５：同一チップ上で複数個の受光素子に分割された構
造の受光素子 ３１：小受光面積の受光素子 代理人　　弁理士　　山　下　穣　平 第１図 第２図 ＝＝＝＼二。 第４図　　第５図 第６図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）広角度の光を入射し、各方向からの光を所定面上
   に集光させるレンズと、 複数の光ファイバを集合させたバンドル構造体であり、
   その一方の端面形状を前記面形状となるように加工して
   光入射部とし、該光入射部を前記レンズの焦点分布位置
   に設けた光ファイババンドルと、 前記光ファイババンドルの他方の端面に設けられその出
   射光を受光する１個または複数個の受光素子とから構成
   されていることを特徴とする光受信装置。
2. （２）前記レンズが球状であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の光受信装置。
3. （３）前記受光素子が同一チップ上で独立した複数の受
   光素子に分割されたものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の光受信装置。
4. （４）前記レンズからの光が前記光ファイババンドルの
   各々の光ファイバの入射面に垂直に入射するように、各
   々の光ファイバの入射面を平面にし、かつ各々の光ファ
   イバの光軸と前記レンズを経た光の各光ファイバの位置
   での放射方向とを一致させたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光受信装置。