JPS6395412A - 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１ 本発明は、撮像や空間伝搬方式の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５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５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、受信装置が据置
型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眼レ
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６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受光面積のものが必要
であり、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。この問題はとりわけ受光素子５を用いて撮像を行
なう場合に重要となり、鮮明な像を得ることが不可能に
なる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、１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。

以上のような目的は、複数個に分割されかつ独立した受
光素子からなる光検出器と、該受光素子に入射光を結像
させるレンズとから構成される光受信装置であり、しか
も前記レンズの形状が光源側が球面体、受光素子側が非
球面体、になっていることを特徴とする光受信装置によ
り達成される。

なお、結像特性を考えれば、前記レンズの形状は前記レ
ンズの球面体の半径をｒとするとき、前記非球面体が回
転放物面体である場合、該回転放物面体の回転放物面体
の１球面体との結合面からの長さＬが、０．５ｒ〜１．
５ｒの範囲に設定されていることが好ましい。

［作用］ 上記のような光受信装置によれば、従来の球面体のみの
レンズに比べて、比較的大きい受光角の入射光でも受光
素子面上に焦点を結ぶことができ、受光角の大小により
受光感度が変るという欠点が改善される。

また、撮像装置として用いても鮮明な像を得ることが可
使になる。

［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図は本発明の光受信装置の一実施例を示す概略構成
図である。

同図において１０は光源側が球面体２０であり、受光素
子側が回転放物面体２１の形状を持つレンズである。ま
た、１１は同一チップ上で複数個に分割された受光素子
１２で構成される光検出器である。この光検出器１１は
単位素子当りの応答速度を高めるために小面積の受光素
子１２に分割しである。そして入射角度に応じて入射光
が結像した位置にある受光素子１２を検出して、その素
子を後段のアンプ等の回路に選択して接続し、高速の信
号を効率よく受信できるようなシステムに構成されてい
る。

このような構成の光学系においては分割された各素子の
受光強度は均一であることが好ましい。

前述の第６図に示したような球レンズを用いた光学系で
は入射角により結像点が平面上に分布しないため、素子
の配置された位置により受光できる光の強度がばらつい
てしまう。

第３図とｉ４図はそれぞれ、球レンズと、本発明による
片面が球面２０で片面が回転放物面２１のレンズ、との
光軸断面上の光線追跡を行ない結像状態を比較した図で
ある。

第４図に示すように片面が放物面状のレンズでは、第３
図の球レンズと比較して入射角度にかかわらずほぼ平面
に近い分布で結像していることがわかる。従ってこのよ
うな構造のレンズと平面−Ｆに配こされた分割型受光素
子とを組合わせることにより、入射角度に依存しない効
率の良い受光が可能になる。また光学系の構造が極めて
簡単であるのでＯＴ搬型の受信装置の小型化と経済性の
向上のためにも非常に有効である。

ここで本発明のレンズの構成は第２図に示すようにレン
ズの球面２ｏの半径をｒとするとき、回転放物面２１の
、球面２ｏとの結合面Ｓからの長さＬが、 Ｌ＝０．５ｒ−１，５ｒ の範囲に設定されていることが実用上好ましいことが入
射角を変えて行った光線追跡により判明した。なお、こ
の回転放物面２０の形状は一義的に決まるものではなく
、通信システムで要求される受光特性に応じて変えるこ
とができる。また上記通信システムで用いる場合は受光
素子は必ずしも結像位置に置く必要はなく、これも要求
される受光装置の特性に応じて位置を前後してもよい、
受光素子の分割の方法もシステムの要求に応じて格子状
、シマ状、放射状等任意のパターンを採用し得る。

［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、平面
上で分割された受光素子と１球と回転放物面を組合せた
レンズとを用いて光空間通信の受信装置とすることによ
り、従来の受光角により受光感度が変わるという欠点を
改善して、広い受光角を持ちかつ高速応答性を兼ね備え
た小型で経済的な光受信装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光受信装置の概略構成図、第２図は第
１図の装置のレンズ形状の詳細図、第３図は従来の球状
レンズの光線追跡を示す図、第４図は本発明に係るレン
ズの光線追跡を示す図である。 第５図は従来の充交Ｈ通信に使用する光受信装置の概略
構成図、第６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。 ｌＯ二片面球状−片面回転放物面レンズｌｌ：光検出器 １２：受光素子 ２０：球面体 ２工：回転放物面体 代理人　　弁理士　　山　下　穣　平 第１図 第２０ 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個に分割されかつ独立した受光素子からなる
   光検出器と、該受光素子に入射光を結像させるレンズと
   から構成される光受信装置であり、しかも前記レンズの
   形状が光源側が球面体、受光素子側が非球面体になって
   いることを特徴とする光受信装置。
2. （２）前記レンズの球面体の半径をｒとするとき、前記
   非球面体が回転放物面体であり、該回転放物面体の、球
   面体との結合面からの長さＬが、Ｌ：０．５ｒ〜１．５
   ｒ の範囲に設定されてい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。