CN113811798B - 光接收设备 - Google Patents

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Abstract

为了即使在光接收面的一部分被遮挡时也能够进行连续的光空间通信，光接收设备包括：导光板(11)，其是具有作为主表面的彼此相对的第一表面和第二表面的透明部件，并且在导光板(11)的至少一个端部上形成有出射端；波片(12)，设置在导光板(11)的第一表面上，将圆偏振光的光信号转换为线偏振光；全息图层(13)，设置在导光板的第二表面上，将转换为线偏振光的光信号的传播方向引导向导光板的出射端；以及光接收器(17)，接收从导光板(11)的出射端出射的光信号，并将接收的光信号转换为电信号。

Description

光接收设备
技术领域
本发明涉及一种接收光信号的光接收设备。特别地，本发明涉及一种接收用于光空间通信的光信号的光接收设备。
背景技术
在车辆间通信或道路车辆间通信中，如果使用发送和接收在空间中传输的光信号的光空间通信，则可以在不受无线电波干扰的情况下以大容量进行安全通信。
专利文献1公开了一种光发送/接收设备，包括向其他车辆发送光信号的发光单元、接收来自其他车辆的光信号的光接收单元和全方位型的光元件。专利文献1的设备例如安装在汽车的上部，能够通过光接收单元接收从其他车辆发送的大致水平方向的来自全方位的光信号，从而进行全方位接收。
专利文献2公开了一种车辆解码器，包括使从外部入射的光信号沿预定方向衍射的全息图层、传输衍射的光信号的导光板、接收传输的光信号的光接收元件以及对接收到的光信号进行解码的解码器。专利文献2的设备例如可以设置在后窗或前窗附近，并且可以用于车辆间或道路车辆间的光空间通信。
引用列表
专利文献
[专利文献1]JP 2018-026095 A
[专利文献2]JP 06-068379 A
发明内容
在诸如泥土或雪之类的遮挡物附着到光接收面的情况下，专利文献1的设备不能与遮挡物附着的方向进行通信。另外，由于专利文献1的设备具有特殊的形状，因此难以采取诸如附接擦拭器之类的措施。即，专利文献1的设备存在当遮挡物附着到收发器时难以继续通信的问题。
在专利文献2的设备中，由于光信号由单个光接收元件接收，因此从外部入射光信号的光接收面可以一维扩展，但不能二维扩展。如果能够将光接收面进行二维扩展，则即使遮挡物附着在光接收面的一部分上也能够继续通信，但是需要多个光接收元件。
本发明的目的在于解决上述问题，并且提供一种即使在光接收面的一部分被遮挡的情况下也能够进行连续的光空间通信的光接收设备。
本发明一个方面的光接收设备包括：导光板，该导光板是具有作为主表面的彼此相对的第一表面和第二表面的透明部件，并且具有形成在导光板的至少一个端部上的出射端；波片，设置在导光板的第一表面上，并将圆偏振光的光信号转换为线偏振光；全息图层，设置在导光板的第二表面上，并将转换为线偏振光的光信号的传播方向引导向导光板的出射端；以及光接收器，接收从导光板的出射端出射的光信号，并将接收的光信号转换为电信号。
根据本发明，能够提供即使光接收面的一部分被遮挡也能够进行连续的光空间通信的光接收设备。
附图说明
图1是根据本发明第一示例实施例的光接收设备的示例的透视图。
图2是根据本发明第一示例实施例的光接收设备的示例的截面图。
图3是根据本发明第一示例实施例的光接收设备的示例的另一截面图。
图4是示出安装有根据本发明第一示例实施例的光接收设备的汽车的示例的概念图。
图5是与应用示例1相关的概念图，其中根据本发明第一示例实施例的光接收设备安装在汽车的前窗上。
图6是用于描述根据本发明的第一示例实施例的应用示例1中的光信号的光引导的概念图。
图7是用于描述根据本发明的第一示例实施例的应用示例1中的光信号的光接收的概念图。
图8是用于描述根据本发明的第一示例实施例的应用示例1中的光信号的光接收范围的概念图。
图9是用于描述在根据本发明的第一示例实施例的应用示例1中，安装在汽车前窗上的光接收设备的表面上附着了水滴的情况下光信号的光接收的概念图。
图10是与应用示例2相关的概念图，其中，根据本发明的第一示例实施例的光接收设备安装在汽车的引擎盖上。
图11是与应用示例3相关的概念图，其中，根据本发明的第一示例实施例的光接收设备安装在汽车的车顶上。
图12是根据本发明的第二示例实施例的光接收设备的示例的透视图。
图13是根据本发明的第二示例实施例的光接收设备的示例的截面图。
图14是根据本发明的第二示例实施例的光接收设备的示例的另一截面图。
图15是示出安装有根据本发明第二示例实施例的光接收设备的汽车的示例的概念图。
图16是与应用示例4相关的概念图，其中，根据本发明的第二示例实施例的光接收设备安装在汽车的前灯上。
图17是示出根据本发明的第三示例实施例的接收系统的示例的框图。
图18是根据本发明的第四示例实施例的光接收设备的示例的透视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的示例实施例。然而，尽管以下描述的示例实施例对于实施本发明具有技术上优选的限制，但本发明的范围不限于以下内容。在用于描述以下示例实施例的所有附图中，除非有特殊原因，否则相似的部件被赋予相同的附图标记。在以下示例实施例中，可以省略对类似部件和操作的重复描述。在用于描述以下示例实施例的所有附图中，部件的尺寸和形状、部件之间的连接关系、位置关系等都是示例，并不限于这些形式。
另外，图中箭头的方向是一个示例，并不限制光或信号传播的方向。图中表示光传播的线是概念性的，并不能准确表示实际的光的传播方向或状态。例如，在下图中，由于在空气和物质之间的界面处的折射、反射、漫射等引起的光的传播方向或状态的变化可以省略，或者可以将光通量表示为一条线。
[第一示例实施例]
首先，将参照附图描述根据本发明第一示例实施例的光接收设备。本示例实施例的光接收设备接收的光信号的波段处于红外区域。本示例实施例的光接收没备使用作为一种衍射光栅的全息元件，来改变入射的光信号朝向光接收器的传播方向。
在线性偏振光的信号光由全息元件引导的情况下，引导信号光的方向受信号光的偏振方向的影响。例如，当具有与由全息元件引导向光接收器的线偏振光的偏振方向(下文中，该偏振方向也称为预定方向)正交的偏振方向的线偏振光的信号光入射到全息元件上时，该信号光没有被引导向光接收器，因此，大部分光信号没有被光接收器接收。
为了避免这种情况，在光发送设备(未图示)中，将具有一个偏振方向的线偏振光的光信号转换成圆偏振光，然后向本实施例的光接收设备发送。本实施例的光接收设备在接收到光发送设备发送的圆偏振光的光信号时，将圆偏振光的信号光的偏振方向转换为预定方向的线偏振光，然后使线偏振光入射到全息元件上。当偏振方向为预定方向的线偏振光的光信号入射到全息元件上时，光信号被导向光接收器。如上所述，具有一个偏振方向的线偏振光被转换为圆偏振光，并且圆偏振光被发送和接收，使得光接收设备将偏振方向为预定方向的线偏振光引导向光接收器，并且光接收器可以接收该线偏振光。
(配置)
图1至图3是用于描述本示例实施例的光接收设备10的配置示例的概念图。图1是光接收设备10的示例的透视图。图2是沿图1中的线A-A截取的光接收设备10的截面图。图3是沿图2中的线B-B截取的光接收设备10的截面图。图2和图3示出了概念性表示光传播状态的箭头。
光接收设备10包括导光板11、波片12、全息图层13、中继导光板15、定向导光层16和光接收器17。
导光板11是以彼此面对的第一表面111和第二表面112作为主表面的板状的透明部件。透明部件是在包括光信号的波长在内的波长区域中具有小的光衰减的部件。导光板11优选地由在包括可见区域和红外区域在内的波长区域中具有小的光衰减的材料制成。导光板11的一个端面上形成有出射端113。导光板11的外形为板状，出射端113形成在导光板11的一个端面上。第一表面111是接收通过波片12的光信号的光接收面。出射端113是在导光板11内传播的光信号出射的端部。注意，在图1中，导光板11被示出为具有平板形状，但是导光板11可以形成为曲面形状或者可以包括曲面部分。
波片12设置在导光板11的第一表面111上。全息图层13设置在导光板11的第二表面112上。即，导光板11夹在波片12和全息图层13之间。中继导光板15设置在导光板11的出射端113。
导光板11由使得例如光信号等光透过的材料形成。例如，导光板11可由玻璃或塑料等材料制成。
穿过波片12并从第一表面111入射到导光板11内部的光信号(线偏振光)的传播方向被设置在第二表面112上的全息图层13改变为朝向出射端113。传播方向已被全息图层13改变的光信号在导光板11内部朝着出射端113传播。在图3中，接收的光信号在导光板11内部向中继导光板15传播的状态用箭头表示。
波片12设置在导光板11的第一表面上。波片12是1/4波片，其对通过空间传播的光信号的偏振面给予λ/4(π/2)的相位差，并且将光信号从圆偏振光转换为预定方向的线偏振光(λ：光信号的波长)。被波片12转换成预定方向的线偏振光的光信号进入导光板11的第一表面111。
全息图层13设置在导光板11的第二表面112上。全息图层13改变光信号(预定方向的线偏振光)的传播方向。预定方向是圆偏振光的光信号通过波片12并成为线偏振光之后的偏振方向。全息图层13根据穿过波片12并转换为线偏振光的光信号的偏振方向(预定方向的偏振方向)设计。全息图层13引导从导光板11的第一表面111入射到导光板11的偏振方向为预定方向的光信号，使得该光信号向出射端113传播。
例如，全息图层13由选择性地引导具有预定波长的光信号(线偏振光)的全息导光膜实现。例如，全息导光膜所引导的光信号(线偏振光)的波长在1.5μm波段，并且光信号为红外光。
例如，全息图层13被配置为反射型衍射光栅，该反射型衍射光栅具有其中多个光栅均具有μm数量级高度的结构。例如，全息图层13可以通过闪耀(blazed)衍射光栅或全息衍射光栅来实现。全息图层13配置有光栅间隔，从第一表面111入射的光以该光栅间隔向出射端113传播。
中继导光板15是具有彼此相对的第三表面151和第四表面152的透明部件。中继出射端153形成在中继导光板15的一个端面上。第三表面151为光接收面，接收从导光板11的出射端113出射的光信号。中继出射端153是在中继导光板15内传播的光信号出射的端部。中继导光板15设置成使得第三表面151面向导光板11的出射端113。定向导光层16设置在中继导光板15的第四表面152上。光接收器17设置在中继导光板15的中继出射端153处。
从第三表面151传播到中继导光板15内部的光信号被定向导光层16引导，在第三表面151与第四表面152之间发生全反射，并向中继出射端153传播。在导光板11内部传播并到达中继出射端153的光信号从中继出射端153朝向光接收器17出射。
定向导光层16设置在中继导光板15的第四表面152上。定向导光层16改变光信号的传播方向，使得从第三表面151入射到中继导光板15内部的光被引导向中继出射端153。
例如，定向导光层16被配置为将在中继导光板15内传播的光信号的传播方向朝向光接收器17反射的多个微镜。定向导光层16可以被配置为具有反射面的多个突出结构，该反射面将来自中继导光板15的第四表面152的光信号的传播方向朝向光接收器17反射。此外，定向导光层16可以包括类似于全息图层13的全息图层。
光接收器17设置有面向中继导光板15的中继出射端153的光接收面171。光接收器17接收从中继导光板15的中继出射端153出射的光信号。光接收器17将接收到的光信号转换成电信号。光接收器17将转换后的电信号输出到解码器(未示出)。
例如，光接收器17可以由诸如光电二极管或光电晶体管之类的元件来实现。如果光接收器17由雪崩光电二极管实现，则可以支持高速通信。注意，光接收器17可以由除光电二极管、光电晶体管或雪崩光电二极管以外的元件实现，只要该元件能够将光信号转换为电信号即可。
光接收器17接收红外区域的光信号。例如，光接收器17接收波长在1.5μm(微米)波段的光信号。注意，光接收器17接收的光信号的波段不限于1.5μm波段，并且可以根据从光发送设备(未示出)发送的光信号的波长自由设置。光接收器17接收的光信号的波段可以设置为例如0.8μm波段、1.55μm波段或2.2μm波段。此外，光接收器17接收的光信号的波段可以例如是0.8至1μm波段。当光信号的波段较短时，被大气中的水分吸收较少，有利于降雨期间的光空间通信。
可以在光接收器17的光接收面171上设置选择性地透射光信号的波段中的光的滤色器。由于光接收器17接收红外区域中的光信号，所以布置选择性地透射接收的光信号的波段中的光的滤色器。如果光接收器17被配置为将滤色器布置在光接收器17的光接收面171上并且使已通过滤色器的光信号入射在光接收器17上，则信噪比(S/N比)得到改善。
上面已经描述了本示例实施例的光接收设备10的配置。注意，图1至图3所示的配置是示例，并且本示例实施例的光接收设备10的配置不限于这种形式。
(应用示例)
接下来，将参考附图描述本示例实施例的光接收设备10的应用示例1。图4是表示搭载有光接收设备10的车辆100的一个示例的概念图。
(应用示例1)
应用示例1是其中光接收设备10安装在车辆100的前窗101上的示例。图5是沿图4中的C-C线截取的安装在前窗101上的光接收设备10的截面图。注意，光接收设备10可以安装在车辆100的后窗或侧窗上。光接收设备10还可以安装在诸如车辆的后视镜或侧视镜的镜面上。
光接收设备10安装在前窗101的位置处，其中波片12面向车辆外部并且全息图层13面向车辆内部。例如，光接收设备10安装在前窗101的窗板的外侧或内侧。可以安装光接收设备10以代替前窗101。
穿过波片12进入导光板11的光中所包括的、光信号的波段以外的波段中的光穿过全息图层13进入车辆100。因此，即使光接收设备10设置在前窗101上，车辆100中的乘员的视野也不会被阻挡。
在光接收设备10设置在前窗101上的情况下，优选在光接收设备10的表面上涂有光触媒等，以便污垢不太可能附着在该表面上。光接收设备10的表面可以进行亲水处理或防水处理以防止水滴附着。例如，优选将光接收设备10配置为使得附着到光接收设备10的表面的水滴被擦拭器擦掉。此外，例如，加热器可以安装在前窗101上以防止在光接收设备10的表面上结露。
图6是用于描述在光接收设备10安装在汽车的前窗101上的示例中光信号的传播状态的概念图。来自外部的光信号被波片12从圆偏振光转换成线偏振光，并进入导光板11。如图6所示，进入导光板11的光信号的传播方向被全息图层13改变为朝向中继导光板15，并且光信号在导光板11内部传播。从导光板11进入中继导光板15的光信号的一部分的传播方向被定向导光层16改变为朝向光接收器17，并被光接收器17接收。
图7是用于描述在光接收设备10安装在车辆100的前窗101上的示例中光信号的光引导的概念图。在光接收设备10安装在前窗101上的情况下，波片12的整个表面可以是光接收区域。因此，如图7所示，入射在波片12上的光信号即使被分别由虚线圆包围的光接收区域140中的任意一个区域接收，该光信号也被光接收器17接收。因此，即使分别由虚线圆包围的光接收区域140中的一些区域被遮挡，由其他光接收区域140接收的光信号也被引导到光接收器17。
图8示出了其中在后面行驶的车辆100-2的前窗101的大部分被在前面行驶的车辆100-1遮挡的示例。在图8的示例中，光接收设备10至少安装在车辆100-2的前窗101上。即使在图8所示的情况下，如果从光发送设备(未示出)看到车辆100-2的前窗101的一部分，则光信号也可以被安装在车辆100-2的前窗101上的光接收设备10的光接收区域140中的任意一个区域接收。
图9是用于描述在水滴附着到光接收设备10的表面的情况下光信号的光接收的概念图，其中该光接收设备10被安装在安装有该光接收设备10的车辆100的前窗101上。如图9所示，即使在水滴附着到光接收设备10的表面的情况下，由虚线圆包围的光接收区域140也包括水滴不附着的部分。因此，即使在水滴附着到光接收设备10的表面的情况下，光接收设备10也可以在水滴没有附着的部分接收光信号。在光接收设备10的整个表面都变湿的情况下，用擦拭器(未示出)擦拭光接收设备10的表面上的水膜，使得光接收设备10可以继续接收光信号。
如果光接收设备10如应用示例1中那样安装在车辆100的前窗101上，则从前方发送的光信号可以被宽的光接收面接收。在光接收设备10安装在车辆100的前窗101上的情况下，容易接收从车辆100的前方基本水平地发送的光信号。注意，光接收设备10可以安装在车辆100的后窗、侧窗、镜子等上。此外，光接收设备10不仅可以安装在车辆100中，而且可以安装在设置在交通工具、建筑物等中的任意窗户上。
(应用示例2)
应用示例2是其中光接收设备10安装在车辆100的引擎盖103上的示例。图10是沿图4中的C-C线截取的安装在引擎盖103上的光接收设备10的截面图。注意，光接收设备10可以安装在车辆100的车门、车身等上。光接收设备10安装在引擎盖103上，波片12面向车辆100的外部，全息图层13面向车辆100的内部。
(应用示例3)
应用示例3是其中光接收设备10安装在车辆100的车顶102上的示例。图11是沿图4中的C-C线截取的安装在车顶102上的光接收设备10的截面图。光接收设备10安装在车顶102上，波片12面向车辆100的外部，全息图层13面向车辆100的内部。
在如应用示例2或应用示例3中那样将光接收设备10安装在引擎盖103或车顶102上的情况下，不需要考虑光信号以外的光的透射。因此，在光接收设备10安装在引擎盖103或车顶102上的情况下，与光接收设备10安装在前窗101上的情况相比，全息图层13的透光率和光接收设备10的厚度的选择自由度较大。
此外，在光接收设备10安装在引擎盖103或车顶102上的情况下，与光接收设备10安装在前窗101上的情况相比，从上方发送的光信号更容易被接收。在光信号的发送设备安装在交通灯或路灯中的情况下，通过如应用示例2或应用示例3中那样将光接收设备10安装在引擎盖103或车顶102上，增加了光信号的光接收面，提高了光接收效率。
另外，如果在前窗101、引擎盖103和车顶102中的至少两个上安装光接收设备10，则可以进一步增加光信号的光接收面积，因此，即使发送的光信号的光轴稍微偏移，也可以继续接收光信号。如果光接收设备10安装在车辆100的多个位置处并且光信号的接收表面分散在车辆100的表面上，则即使部分光接收面被遮挡，仍可继续通信。
本示例实施例的光接收设备10不仅可以安装在前窗101、引擎盖103或车顶102上，而且可以安装在车辆100的前面、后面、侧面等上。如果光接收设备10安装在车辆100的车门、前保险杠或后保险杠等上，则容易接收相对于路面大致水平地发送的光信号。
如上所述，本示例实施例的光接收设备包括导光板、波片、全息图层和光接收器。本实施例的光接收设备还包括中继导光板和定向导光层，它们将从导光板的出射端出射的光信号中继到光接收器。导光板是具有作为主表面的彼此相对的第一表面和第二表面的透明部件，在导光板的至少一个端部形成有出射端。波片设置在导光板的第一表面，将圆偏振光的光信号转换为线偏振光。全息图层设置在导光板的第二表面，将转换为线偏振光的光信号的传播方向引导向导光板的出射端。中继导光板是具有彼此相对的第三表面和第四表面的透明部件，具有形成在中继导光板的至少一个端部上的中继出射端，并被布置为使第三表面面向导光板的出射端。定向导光层设置在第四表面，将在中继导光板内传播的光信号的传播方向改变为朝向中继出射端。光接收器接收从中继导光板的中继出射端出射的光信号，并将接收的光信号转换为电信号。
在本示例实施例的一方面中，全息图层将偏振方向为预定方向的线偏振光的光信号引导向光接收器。在本示例实施例的一方面中，在导光板内部传播的光信号的传播方向和在中继导光板内部传播的光信号的传播方向是彼此交叉的方向。在本示例实施例的一方面中，波片是将具有在红外区域中的波长的光信号从圆偏振光转换为线偏振光的四分之一波片。
作为示例，本示例实施例的光接收设备安装在车辆车身表面的至少一部分上。作为示例，本示例实施例的光接收设备安装在车辆的窗户上。作为示例，本示例实施例的光接收设备安装在车辆以外的交通工具或建筑物的窗户上。
例如，本示例实施例的光接收设备可以安装在汽车中。如果安装了本示例实施例的光接收设备，则可以在车辆之间执行通过空间光通信的车辆间通信。此外，如果本示例实施例的光接收设备被配置为接收从安装在道路上的光发送设备(未示出)发送的光信号，则在道路与车辆之间可以通过空间光通信来执行路车间通信。
本示例实施例的光接收设备不仅可以应用于汽车，还可以应用于诸如飞机、轮船、火车、摩托车、自行车和无人机之类的移动体之间的空间光通信。本示例实施例的光接收设备还可以应用于在至少一个物体静止放置的状态下的物体之间的空间光通信。注意，本示例实施例的光接收设备的应用示例不限于上述示例，该光接收设备可以应用于布置在可以发送和接收光信号的位置处的任意物体之间的空间光通信。
根据本示例实施例的光接收设备，可以扩大光信号的光接收面，因此，即使部分光接收面被障碍物遮挡或光信号的入射轴稍微偏移，光信号的光接收也不太可能被中断。即，根据本示例实施例的光接收设备，即使光接收面的一部分被遮挡，也可以执行连续的光空间通信。
此外，在光信号为圆偏振光且由全息图层进行的导光取决于线偏振光的偏振方向的情况下，当除了光信号之外还接收到阳光时，接收到的光信号中可能会出现噪声。在本示例实施例的光接收设备中，波片将圆偏振光的光信号转换成偏振方向为预定方向的线偏振光，全息图层引导穿过该波片的光信号(线偏振光)，因此，光接收器可以选择性地接收光信号。因此，根据本示例实施例的光接收设备，可以减少由于外部光而在光空间通信中可能出现的噪声。
[第二示例实施例]
接下来，将参照附图描述根据本发明第二示例实施例的光接收设备。本示例实施例的光接收设备与第一示例实施例的光接收设备的不同之处在于不包括中继导光板和定向导光层。
(配置)
图12至图14是用于描述本示例实施例的光接收设备20的配置示例的概念图。图12是光接收设备20的示例的透视图。图13是沿图12中的线D-D截取的光接收设备20的截面图。图14是沿图12中的E-E线截取的光接收设备20的截面图。图13和图14图示了概念性地示出光信号在光接收设备20内的传播状态的箭头。
光接收设备20包括导光板21、波片22、全息图层23和光接收器27。导光板21、波片22、全息图层23和光接收器27分别具有与第一示例实施例的光接收设备10的导光板11、波片12、全息图层13和光接收器17相关联的结构。
导光板21是以彼此面对的第一表面211和第二表面212作为主表面的板状的透明部件。透明部件是透射包括光信号的波长在内的波长区域中的光的部件。导光板21优选是透射包括可见区域和红外区域在内的波长区域中的光的部件。第一表面211是接收在空间中传播的光信号的光接收面。导光板21的外形呈泪珠状，导光板21的顶点部分的一个端面形成有出射端213。出射端213是在导光板21内部传播的光信号向外部出射的端部。注意，导光板21可以具有泪珠状以外的外形，只要导光板21能够形成光信号向单个光接收器27出射的出射端213即可。例如，导光板21可以具有任何形状，例如圆形、椭圆形、多边形、蛋形或葫芦形。出射端213不必位于顶点或拐角处，只要出射端213位于导光板21的端部即可。
波片22设置在导光板21的第一表面211上。全息图层23设置在导光板21的第二表面212上。即，导光板21夹在波片22和全息图层23之间。此外，光接收器27设置在导光板21的出射端213。导光板21与第一示例实施例的导光板11的不同之处在于其外部形状，并且在于其形成了朝向单个光接收器27出射光信号的出射端213，但是材料、功能等与导光板11类似。
穿过波片22并从第一表面211入射到导光板21内部的光信号(线偏振光)的传播方向被设置在第二表面212上的全息图层23改变为朝向出射端213。传播方向已被全息图层23改变的光信号在导光板21内部朝着出射端213传播。在图14中，接收的光信号在导光板21内部向光接收器27传播的状态用箭头表示。
波片22设置在导光板21的第一表面上。波片22是对在空间中传播的光信号的偏振面赋予λ/4(π/2)的相位差，并将该光信号从圆偏振光转换为线偏振光的四分之一波片(λ：光信号的波长)。被波片22转换成线偏振光的光信号进入导光板21的第一表面211。波片22具有与第一示例实施例的波片12相似的结构。
全息图层23设置在导光板21的第二表面212上。全息图层23改变光信号(线偏振光)的传播方向。根据预定方向上的偏振方向设计全息图层23。全息图层23引导光信号，使得从导光板21的第一表面211入射到导光板21的光朝向出射端213传播。全息图层23具有与第一示例实施例的全息图层13相似的结构。
光接收器27设置有面向导光板21的出射端213的光接收面271。光接收器27接收从导光板21的出射端213出射的光信号。光接收器27是类似于第一示例实施例的光接收器17的元件。
上面已经描述了本示例实施例的光接收设备20的配置。注意，图12至图14所示的配置是示例，并且本示例实施例的光接收设备20的配置不限于这种形式。
(应用示例)
接下来，将参考附图描述本示例实施例的光接收设备20的应用示例。图15是表示搭载有光接收设备20的车辆200的一个示例的概念图。
(应用示例4)
应用示例4是其中光接收设备20安装在车辆200的前灯205上的示例。图16是沿图15中的线F-F截取的安装在前灯205上的光接收设备20的截面图。
前灯205包括射出照射光的阀门251。反射从阀门251射出的照射光的反射镜面252形成在前灯205的内表面上。
光接收设备20安装在前灯205的照射窗的位置，波片22面向前灯205的外部，全息图层23面向前灯205的内部。光接收设备20可以设置在照射窗的外侧、照射窗的内侧或代替照射窗。
来自外部的光信号被波片22从圆偏振光转换成线偏振光，并进入导光板21。已进入导光板21的光信号的传播方向被全息图层23改变为朝向光接收器27，并且该光信号被光接收器27接收。从阀门251射出的照射光被反射镜面252反射，透过光接收设备20朝向外部射出。
如果光接收设备20如应用示例4中那样安装在前灯205上，则容易接收从车辆前方相对于路面大致水平地发送的信号光。注意，光接收设备20不仅可以安装在前灯205上，还可以安装在刹车灯、方向指示器等上。光接收设备20不仅可以安装在车辆200中，而且可以安装在任何灯上。
如上所述，本示例实施例的光接收设备包括导光板、波片、全息图层和光接收器。导光板是以彼此相对的第一表面和第二表面作为主表面的透明部件，在导光板的至少一个端部形成有出射端。波片配置在导光板的第一表面，并将圆偏振光的光信号转换为线偏振光。全息图层配置在导光板的第二表面，并将转换为线偏振光的光信号的传播方向引导向导光板的出射端。光接收器接收从导光板的出射端出射的光信号，并将接收的光信号转换为电信号。
本示例实施例的一个方面的导光板的每个主表面的形状是其中出射端形成在顶点部分处的泪珠状。作为示例，光接收器的光接收面连接到形成在泪珠状的导光板的顶点部分处的出射端。
作为示例，本示例实施例的光接收设备安装在车辆车身表面的至少一部分上。作为示例，本示例实施例的光接收设备安装在车辆的灯上。作为示例，本示例实施例的光接收设备安装在车辆以外的交通工具或建筑物的灯上。
(第三示例实施例)
接下来，将参照图17描述根据本发明第三示例实施例的接收系统。本示例实施例的接收系统包括第一示例实施例或第二示例实施例的光接收设备。本示例实施例的接收系统对光接收设备接收到的光信号进行解码，并输出解码信息。
图17是示出本示例实施例的接收系统300的配置的示例的框图。如图17所示，接收系统300包括光接收设备30、解码器31和输出设备32。
光接收设备30连接到解码器31。光接收设备30是第一示例实施例的光接收设备20或第二示例实施例的光接收设备10中的至少一个。光接收设备30将接收的信号转换为电信号，并将转换后的电信号发送到解码器31。
解码器31连接到光接收设备30和输出设备32。解码器31接收来自光接收设备30的电信号。解码器31从接收的电信号中解码数据。解码器31将解码后的数据发送到输出设备32。
输出设备32连接到解码器31。输出设备32从解码器31接收数据。输出设备32输出接收的数据。例如，输出设备32将接收的数据转换成图像或音频，并输出该图像或音频。输出设备32例如由显示设备或音频设备实现。
上面已经描述了本示例实施例的接收系统300。注意，图17中的配置是示例，并且本示例实施例的接收系统300的配置不限于这种形式。
如上所述，本示例实施例的接收系统包括第一示例实施例或第二示例实施例的光接收设备、使用由光接收设备转换的电信号对数据进行解码的解码器、以及输出由解码器解码的数据的输出设备。
(第四示例实施例)
接下来，将参照图18描述根据第四示例实施例的光接收设备。本示例实施例的光接收设备具有简化了第一示例实施例和第二示例实施例的光接收没备而得到的配置。
图18是用于描述本示例实施例的光接收设备40的配置示例的概念图。光接收设备40包括导光板41、波片42、全息图层43和光接收器47。
导光板41是具有作为主表面的彼此相对的第一表面和第二表面的透明部件。出射端形成在导光板41的至少一个端部上。
波片42设置在导光板41的第一表面上。波片42将圆偏振光的光信号转换为线偏振光。
全息图层43设置在导光板41的第二表面上。全息图层43将转换为线偏振光的光信号的传播方向朝向导光板41的出射端引导。
光接收器47接收从导光板41的出射端出射的光信号。光接收器47将接收的光信号转换成电信号。
如上所述，本示例实施例的光接收设备包括导光板、波片、全息图层和光接收器。导光板是具有作为主表面的彼此相对的第一表面和第二表面的透明部件。出射端形成在导光板的至少一个端部。波片设置在导光板的第一表面。波片将圆偏振光的光信号转换为线偏振光。全息图层设置在导光板的第二表面。全息图层将转换为线偏振光的光信号的传播方向引导向导光板的出射端。光接收器接收从导光板的出射端出射的光信号。光接收器将接收的光信号转换成电信号。
由于本示例实施例的光接收设备通过二维扩展的光接收面接收光，因此即使光接收面的一部分被遮挡，也可以执行连续的光空间通信。
尽管参考本发明的示例实施例具体示出和描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员应当理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行形式和细节上的各种变化。
本申请基于并要求2019年6月13日提交的日本专利申请No.2019-110496的优先权，其全部公开通过引用并入本文。
附图标记列表
10，20 光接收设备
11，21 导光板
12，22 波片
13，23 全息图层
15 中继导光板
16 定向导光层
17，27 光接收器
30 光接收设备
31 解码器
32 输出设备
100，200 车辆
101 前窗
102 车顶
103 引擎盖
205 前灯
251 阀门
252 反射镜面
300 接收系统。

Claims (10)

1.一种光接收设备，包括：
导光板，所述导光板是具有作为主表面的彼此相对的第一表面和第二表面的透明部件，在所述导光板的至少一个端部上形成有出射端；
波片，设置在所述导光板的所述第一表面上，并将圆偏振光的光信号转换为线偏振光；
全息图层，设置在所述导光板的所述第二表面上，并将转换为线偏振光的所述光信号的传播方向引导向所述导光板的所述出射端；以及
光接收器，接收从所述导光板的所述出射端出射的所述光信号，并将接收的所述光信号转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的光接收设备，其中，
所述全息图层
将偏振方向为预定方向的线偏振光的所述光信号引导向所述光接收器。
3.根据权利要求1或2所述的光接收设备，其中，所述导光板的每个主表面的形状是所述出射端形成在顶点部分处的泪珠状。
4.根据权利要求1或2所述的光接收设备，还包括：
中继导光板和定向导光层，将从所述导光板的所述出射端出射的所述光信号中继到所述光接收器，所述中继导光板和所述定向导光层设置在所述导光板的所述出射端与所述光接收器之间，其中，
所述中继导光板
是具有彼此相对的第三表面和第四表面的透明部件，具有形成在所述中继导光板的至少一个端部上的中继出射端，且设置为使所述第三表面面向所述导光板的所述出射端，
所述定向导光层
设置在所述第四表面上，将在所述中继导光板内部传播的所述光信号的传播方向改变为朝向所述中继出射端，以及
所述光接收器
接收从所述中继导光板的所述中继出射端出射的所述光信号，并将接收的所述光信号转换为电信号。
5.根据权利要求4所述的光接收设备，其中，在所述导光板内部传播的所述光信号的传播方向和在所述中继导光板内部传播的所述光信号的传播方向是相互交叉的方向。
6.根据权利要求1或2所述的光接收设备，其中，
所述波片
是将具有红外区域中的波长的所述光信号从圆偏振光转换为线偏振光的四分之一波片。
7.一种窗户，其上安装有根据权利要求1或2所述的光接收设备。
8.一种灯，其上安装有根据权利要求1或2所述的光接收设备。
9.一种车辆，其中，根据权利要求1或2所述的光接收设备安装在车身表面的至少一部分上。
10.一种接收系统，包括：
根据权利要求1或2所述的光接收设备；
解码器，从由所述光接收设备转换的电信号中解码数据；以及
输出设备，输出由所述解码器解码的数据。
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