CN103905119A - 一种可见光通信接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RGB-LED波分复用技术的可见光通信接收装置，其包括：准直镜头、分光装置、光探测接收装置；其中，准直镜头用于收集来自RGB-LED光源的可见光，将其调节为平行光进入分光装置中；分光装置将接收到的平行光分离成红、绿、蓝三色光；光探测接收装置用于接收并探测所述三色光。本发明通过准直镜头、分光装置将光源发出的白光分解成R、G、B三束光，每种颜色的光加载不同的信号，由三个光探测接收装置分别接收，可以大幅度的提高可见光通信速度。

Description

一种可见光通信接收装置

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其是涉及一种基于RGB-LED波分复用技术的可见光通信接收装置。

背景技术

室内可见光通信技术是一种新型的光通信技术，随着LED的快速发展，LED替代白炽灯和日光灯用于照明已经成为明显的趋势。LED可以同时用于照明与通信的特点，使得可见光通信(VLC)成为了近年来研究的热点，如今市面上常用的LED分为荧光粉LED、RGB-LED，由于RGB-LED相对荧光粉LED具有较高的调制带宽，可以通过三色光携带不同信息同步传输，极大的提高了通信速度，是未来高速通信的发展趋势。目前，应用在RGB-LED的VLC系统中的接收装置，大多采用三个透镜接收来自光源的光，在每个透镜前加相应的滤光片，由于透镜个数的增加会减小每一透镜尺寸，导致入光口径小、接收到的每一颜色光的光强变小，从而使接收距离受到限制，且位置改变幅度小，极大的限制了可见光通信系统的实用性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提出了一种基于RGB-LED光源的可见光通信接收装置，通过装置中的可变焦的准直镜头及分光装置可以在保证口径不变的情况下提高各颜色光的接收强度，提高信噪比，且具有一定的距离调节特性。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提出了一种基于RGB-LED波分复用技术的可见光通信接收装置，包括：准直镜头、分光装置、光探测接收装置；其中，准直镜头用于收集来自RGB-LED光源的可见光，将其调节为平行光进入分光装置中；分光装置将接收到的平行光分离成红、绿、蓝三色光；光探测接收装置用于接收并探测所述三色光。

(三)有益效果

从上述方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供的一种基于RGB-LED波分复用技术的可见光通信接收装置，通过一准直镜头同时接收RGB三色光，在分光装置中，通过滤光片对三色光进行分离，提高了三色光的接收强度，提高了信噪比。

2.本发明提供的一种基于RGB-LED波分复用技术的可见光通信接收装置，通过可变焦的准直镜头可以调节LED光源与接收装置的距离，实现良好的通信功能。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明做进一步详细说明。

图1(a)～图1(b)是本发明装置整体结构示意图、透视结构示意图；

图2(a)～图2(b)是本发明中准直镜头结构示意图和剖面图；

图3是本发明提供的一种基于RGB-LED波分复用技术的可见光通信接收装置分光装置结构示意图；

图4(a)～图4(f)是本发明中光探测接收装置的整体及分解结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

如图1(a)和图1(b)所示，本发明提出的可见光通信接收装置包括准直镜头、分光装置和三个光探测接收装置三部分。从LED光源发出的光，经过准直镜头接收，将其调节为一束平行光进入分光装置中，在分光装置中，反射镜的中心位置要与准直镜头的光轴重合，反射镜将沿着准直镜头光轴方向进入装置的平行光接收，并将其折转为垂直于镜头光轴方向的光，再由两滤光片将平行光束分解成传输路径不同的蓝、绿、红三色光，并由三个光探测器接收装置分别接收。

图2(a)和图2(b)是本发明中准直镜头的结构示意图和剖面示意图。所述准直透镜为变焦镜头，内置镜头组焦距可以随着外镜筒和套筒的位置变化而变化。所述透镜组由一块平凸透镜和一块平凹透镜构成，平凸透镜在前，放置在外镜筒中，平凹透镜在后，放置在套筒中。光源发出的发散光束经过准直镜头中的这两块透镜后，被整合成平行光，套筒和外镜筒间通过螺纹连接，通过调节调焦手轮可以改变套筒和镜筒中镜片组的结构，从而将不同距离光源的光调节为平行光，增加系统的适用范围。

图3是本发明中分光装置透视示意图。如图3所示，所述分光装置包括一反射镜，所述反射镜的中心位置与准直镜头的光轴重合。反射镜以与准直透镜光轴成45度角固定在反射台上，使得从准直透镜沿光轴方向入射进来的平行光折转为垂直于光轴方向的反射平行光；所述分光装置还包括两个滤光片，用于将所述垂直于准直镜头光轴方向的光分解成传输路径不同的蓝、绿、红三色光。所述两个滤光片包括反蓝透红绿滤光片和反绿透红滤光片，它们与所述反射平行光束成45度依次固定在分光装置中，所述反射平行光经过反蓝透红绿滤光片后，将蓝光沿与所述反射平行光垂直的方向反射，红光和绿光透射，蓝光先分离出来，透射过来的红光和绿光再经过反绿透红滤光片后，将绿光沿与透射的红绿光垂直的方向反射，红光透射，所述分光装置具有三个出光口，分别用于出射所述红、绿、蓝三色光；三个光探测器分别设置在所透射的蓝光、红光和绿光光路后面，分别接收蓝光、红光和绿光。其中，滤光片的形状可以为长方形、圆形或其他形状。

图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)、图4(e)、图4(f)是本发明中光探测接收装置结构示意图。如图4所示，所述光探测器接收装置为三个，分别用于探测红、绿、蓝三色光，每个装置中包含一个光电探测器底座、一个光电探测器托盘、一个光电探测器，一个反光杯，每个光探测接收装置通过光电探测器底座与分光装置的三个出光口连接，反光杯大端将平行光接收，使光束汇聚到小端处的光电探测器上。图4(e)和(f)为反光杯，反光杯形状如碗状，有大小两端，光束从大端进入，并从小端射出，反光杯放置于光电探测器底座内部如图4(c)和图4(d)所示，其大端置于光电探测器底座的底部，反光杯的作用是将分光装置中分离出来的平行光束在大端接收，将光束汇聚到小端处的光电探测器上；图4(b)为探测器托盘和光电探测器，探测器托盘的作用是固定光电探测器，光电探测器的作用是将收集到的光信号转换成电信号，光电探测器托盘与光电探测器底座的顶端通过螺纹连接，如图4(a)所示，托盘和底座连接后，底座内部的反光杯与探测器的位置关系如图4(c)所示；光电探测器底座与分光装置利用螺钉连接，从而保证整个光探测接收装置与分光装置连接在一起，如图1(a)所示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可见光通信接收装置，其特征在于，包括：准直镜头、分光装置、光探测接收装置；其中，准直镜头用于收集来自RGB-LED光源的可见光，将其调节为平行光进入分光装置中；分光装置将接收到的平行光分离成红、绿、蓝三色光；光探测接收装置用于接收并探测所述三色光。

2.根据权利要求1所述的可见光通信接收装置，其特征在于，所述准直镜头为变焦镜头，内置的透镜组焦距随着外镜筒与套筒的位置变化而变化。

3.根据权利要求1或2所述的可见光通信接收装置，其特征在于，所述分光装置包括反射镜，其中心位置与所述准直镜头的光轴重合，其用于将沿着准直镜头光轴方向进入的平行光，折转为垂直于准直镜头光轴方向的光。

4.根据权利要求1或2所述的可见光通信接收装置，其特征在于，所述反射镜以与准直镜头光轴成45度角固定在反射台上。

5.根据权利要求3所述的可见光通信接收装置，其特征在于，所述分光装置还包括两个滤光片，用于将所述垂直于准直镜头光轴方向的光分解成传输路径不同的蓝、绿、红三色光。

6.根据权利要求5所述的可见光通信接收装置，其特征在于，所述两个滤光片与所述垂直于准直镜头光轴方向的光成45度角依次固定在分光装置中。

7.根据权利要求5或6所述的可见光通信接收装置，其特征在于，所述滤光片的形状可以为长方形、圆形或其他形状。

8.根据权利要求1或2所述的可见光通信接收装置，其特征在于，所述光探测器接收装置为三个，分别用于探测红、绿、蓝三色光，每个光探测接收装置包括光电探测器底座、光电探测器托盘、光电探测器和反光杯，每个光探测接收装置通过光电探测器底座与分光装置连接，反光杯为具有大端和小端的碗状结构，大端置于所述光电探测器底座上，其接收红、绿、蓝三色光之一，使光束汇聚到小端处的光电探测器上；其中光电探测器置于光电探测器托盘上。

9.如权利要求8所述的可见光通信接收装置，其特征在于，所述分光装置具有三个出光口，分别用于输出红、绿、蓝三色光，所述光电探测器底座固定于所述三个出光口。

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