JP2565796Y2 - 光通信用受光装置 - Google Patents

光通信用受光装置

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JP2565796Y2 JP9023291U JP9023291U JP2565796Y2 JP 2565796 Y2 JP2565796 Y2 JP 2565796Y2 JP 9023291 U JP9023291 U JP 9023291U JP 9023291 U JP9023291 U JP 9023291U JP 2565796 Y2 JP2565796 Y2 JP 2565796Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、空間伝送光通信に適用
される光通信用受光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】空間伝送方式を用いた空間伝送光通信装
置は、伝送媒体として大気空間を利用して光通信を行な
うものであり、送光装置から出力される信号光を大気空
間を伝送媒体として遠方に離れている受信装置に入力さ
せて光通信を行なうように構成されている。
【0003】ここで、上記受光装置は、集光レンズと受
光素子によって送光装置からの信号光を受光するように
構成されている。すなわち、受光装置は、送光装置から
の信号光を、一旦、上記集光レンズを通して集光させた
後、受光素子の受光面で受光するように構成されてお
り、上記集光レンズを介して入射する信号光の焦点が、
常に受光素子の受光面の位置に存在している状態で光通
信可能となるものである。
【0004】しかしながら、例えば送光装置をある場所
に固定し、上記受光装置を移動体等に搭載させて光通信
を行なった場合、移動体の振動や進行方向の変化によ
り、受光装置の光軸の延長線上から送光装置がずれるこ
とがあり、このずれ角度が大きくなると、集光レンズを
介して入射した信号光が、受光素子の受光面からずれた
位置に集光され、通信が不可能となるため、受光装置の
受光角、すなわち受光可能な角度を広げる必要がある。
そこで、従来は、受光素子の受光面を大きくすることに
より、受光角を広げるようにしていた。
【0005】すなわち、受光素子の受光面を広げること
により受光可能な範囲を広げ、集光レンズを介して入射
する信号光の集光位置が多少ずれて入射した場合でも、
その信号光を受光できるようにするものである。
【0006】しかしながら、受光素子の受光面を大きく
した場合、受光素子の接合容量が大きくなるため、高周
波の信号に対する感度が低下するという新たな問題が生
じてくる。一方、上記集光レンズを短焦点の光学系によ
って形成することにより、上記受光角を広げる方法も考
えられる。
【0007】すなわち、このように構成される受光装置
の場合、送光装置からの信号光が上記短焦点の光学系に
より、短い距離で焦点を結ぶようになるため、集光位置
のずれが起きにくくなり、結果として受光素子に対する
受光可能な角度が広がるものである。
【0008】しかしながら、一定口径のレンズにおける
焦点距離は、Fナンバー「1.0」以下の距離にするこ
とは困難であるため、受光量を上げるために口径を大き
くした上で、且つ、焦点距離を短くすることには自と限
界ができてくる。
【0009】
【考案が解決しようとする課題】したがって、上述した
如く、従来の受光装置では、受光素子の受光面積を大き
くするか、短焦点の光学系を用いるかして受光装置の受
光角を広げていた。
【0010】しかしながら、受光素子の受光面積を大き
くした場合には、高周波の信号における感度が低下する
という欠点があり、短焦点の光学系を使用した場合に
は、レンズ径を一定とした場合の焦点距離に限界がある
ため、受光径を大きくすることが困難であり、さらにコ
ストアップとなる欠点があった。
【0011】本考案は上記課題に鑑みなされたもので、
受光素子の受光面を大きくしたり、短焦点の光学系を用
いたりする必要なく、受光角を広げることが可能になる
光通信用受光装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】すなわち、本考案に係わ
る光通信用受光装置にあっては、第1の集光レンズの外
側に隣接して、該第1の集光レンズのレンズ面と異なる
傾きのレンズ面を有する、その一部レンズ部分がカット
された複数の集光レンズを設けると共に、この複数の集
光レンズの各々の焦点を受光素子の中心位置に反射させ
て導く反射鏡を設け、上記第1の集光レンズに入射する
信号光が受光素子の受光可能範囲外に入射した際には、
上記複数の集光レンズの何れかから入射した信号光が対
応する反射鏡で反射され、受光素子に入射するよう構成
する。
【0013】
【作用】つまり、上記第1の集光レンズを介して入射す
る信号光が、受光素子の受光面内に入射しなかった場合
でも、上記複数のレンズと反射鏡により信号光を受光面
内に入射させることができ、受光角を拡大することがで
きる。
【0014】
【実施例】以下図面を参照して、本考案の一実施例を説
明する。
【0015】図1は光通信用受光装置の構成を示すもの
で、この受光装置には、その信号光進入側に第1の集光
レンズ11が設けられ、図示しない送光装置から出力さ
れる信号光を集光するよう構成される。
【0016】そして、上記集光レンズ11の光軸線L1
上には、フォトダイオード等により構成される受光素子
12が、その受光面13を第1の集光レンズ11に向け
て配置され、該第1の集光レンズ11により集光された
信号光を受光するよう構成される。
【0017】この場合、上記受光素子12は、その受光
面13の中心が、第1の集光レンズ11の光軸線L1上
で、且つ、第1の集光レンズ11の焦点位置F1となる
ように配置される。
【0018】さらに、第1の集光レンズ11のレンズ面
と傾き角A1のレンズ面を有する第2の集光レンズ16
が、該第1の集光レンズ11に隣接して設置される。こ
の第2の集光レンズ16の焦点位置F2の線対称位置
が、第1の集光レンズ11の焦点位置F1、すなわち、
受光面13の中心と重なるような反射鏡面15を有する
反射鏡14が設置される。この場合、上記集光レンズ1
6には、レンズ全体からなる円形レンズではなく、予め
その一部レンズ部分がカットされた小型変形レンズが使
用される。
【0019】ここで、第1の集光レンズ11の光軸線L
1と平行な入射光S1は、第1の集光レンズ11で集光
され、受光素子12の受光面13に入射するが、光軸線
L1と傾き角A1で入射する入射光S2は、第1の集光
レンズ11を介した場合、受光面13には入射しなくな
る。
【0020】一方、第2の集光レンズ16のレンズ面
を、第1の集光レンズ11と傾き角A1で設置すると、
入射光S2と平行な入射光S3は第2の集光レンズ16
の光軸線L2と平行な入射光となり、焦点位置に向かっ
て入射する。この信号光は、反射鏡面15で反射され、
受光面13に入射するようになる。
【0021】また、第1の集光レンズ11の中心と受光
面13の片端を結ぶ直線L4と光軸線L1のなす角をA
2、第2の集光レンズ16の通過中心と反射鏡面15に
よる受光面13の虚像17aの片端を結ぶ直線L5と光
軸線L2のなす角をA3とすると、第1の集光レンズ1
1を介して入射する信号光は、該第1の集光レンズ11
の光軸線L1と平行な信号光だけでなく、入射光S4の
ように、入射角A2より小さい範囲であれば、直接受光
面13に入射するようになる。
【0022】さらに、第2の集光レンズ16を介し、反
射鏡面15で反射され、受光面13に入射するのは、第
2の集光レンズ16の光軸線L2と平行な入射光S3だ
けでなく、第2の集光レンズ16の光軸線L2と、入射
角A3より小さい角度で入射する信号光S5も反射鏡面
15で反射され、受光面13に入射するようになる。こ
のため、この受光装置の受光可能範囲としては、受光角
θが、第1の集光レンズ11を介した場合には、 −A2<θ<A2 となり、第2の集光レンズ16を介した場合には (A1−A3)<θ<(A1+A3) 程度となる。このとき A2>(A1−A3) となるように角度設定すると、受光角θは、 −A2<θ<(A1+A3) の範囲で連続的に変化することになる。
【0023】さらに、第1の集光レンズ11の光軸線L
1に対し、第2の集光レンズ16と反対の位置に、該第
2の集光レンズ16と同様の小型変形レンズからなる第
3の集光レンズ17を設置すると共に、この第3の集光
レンズ17で集光した光を受光素子12に入射させるた
めの反射鏡18を、第2の集光レンズ16及び反射鏡1
5と同様の方法により設置する。この場合、受光角θ
は、 −(1A+A3)<θ<(A1+A3) となり、第1の集光レンズ11のみの場合に比べ左右に
広い受光角θを実現することができる。
【0024】これにより、図2に示すように、各集光レ
ンズ単独の指向性は、第1の集光レンズ11によるもの
が点線31、第2,第3の集光レンズ16,17による
ものが、点線32,33で、受光素子12全体の指向性
は実線34の範囲となり、第1の集光レンズ11のみに
よる指向性31より、明らかに広くなる。
【0025】このように、第2、第3の集光レンズ1
6,17と各対応する反射鏡14,18を設けることに
より、受光面13に入射しなかった信号光を反射させて
受光面13内に入射させることができるようになり、例
えば受光装置を移動体に搭載して光通信を行い、該受光
装置が振動や進行方向の変化により焦点位置にずれが生
じた場合でも、受光面13外で焦点を結んでいた信号光
を反射鏡14,18により反射させて受光面13内に入
射させることができる。
【0026】図4は上記光通信用受光装置における第
2,第3の集光レンズ16,17として小型変形レンズ
を用いない場合の構成を示すもので、この光通信用受光
装置では、第1の集光レンズ41に対して、該第1の集
光レンズ41と同様にしてレンズ全体を使用した第2,
第3の集光レンズ43,45を、該第1の集光レンズ4
1に隣接配置して構成している。
【0027】しかしながら、この場合、第1の集光レン
ズ41の光軸L1と第2の集光レンズ43の光軸L2と
が離れるため、反射鏡44,46への光の入射角が大き
くなり、受光素子42への入射角も大きくなる。このた
め、第2の集光レンズ43の受光角A3が第1の集光レ
ンズ41による受光角A2に比べて小さくなり、受光素
子42表面での全反射が発生する可能性がある。
【0028】したがって、上記一実施例として示した、
図1における光通信用受光装置のように、レンズの一部
分がカットされた第2,第3の集光レンズ16,17を
第1の集光レンズ11に隣接配置することにより、受光
素子12における受光面積は小さくなるものの、光軸間
隔を小さくすることができ、反射鏡14,18への入射
角が大きくなるのを防ぐことができる。
【0029】ここで、上記第2,第3の集光レンズ1
6,17は、ガラスレンズを部分カットして構成するの
は困難なため、プラスチック系のフレネルレンズや予め
成形したプラスチックレンズを用いるのが適当である。
【0030】また、通常レンズは、中心付近の効率が最
も良く、また、受光面積を余り小さくしないためにも、
上記第2,第3の集光レンズ16,17には、中心を含
むレンズを使用するのが望ましい。
【0031】したがって、上記構成の光通信用受光装置
によれば、第1の集光レンズ11の外側に隣接して、該
第1の集光レンズ11のレンズ面と異なる傾きA1のレ
ンズ面を有する複数の小型変形集光レンズ16,17を
設けると共に、この複数の集光レンズ16,17の各々
の焦点を、受光素子12の中心位置に反射させて導く反
射鏡14,18を設け、上記第1の集光レンズ11に入
射する信号光が受光素子12の受光可能範囲外に入射し
た際には、上記複数の集光レンズ16,17の何れかか
ら入射した信号光が対応する反射鏡14,18で反射さ
れ、受光素子12に入射するよう構成したので、上記第
1の集光レンズ11を介して入射する信号光が、受光素
子12の受光面13内に入射しなかった場合でも、上記
複数のレンズ16,17と反射鏡14,18により信号
光を受光面13内に入射させることができ、その受光角
θを拡大することができるようになる。
【0032】尚、上記実施例における集光レンズの配置
構成は、図3(A)に示すように、横方向に並べたレン
ズ構成だけでなく、図3(B)に示すように、縦・横方
向に並べた構成、図3(C)に示すように、縦・横・斜
め方向に並べた構成の何れでも実現することができる。
【0033】さらに、上記実施例では、第1の集光レン
ズ11の左右に並べる第2,第3の集光レンズ16,1
7の傾き、焦点位置等をそれぞれ同一の構成として取扱
っているが、本考案の光通信用受光装置は、これに限定
されるものでなく、異なった傾き、焦点位置の集光レン
ズを組合わせることにより、非対称な受光範囲を有する
受光装置を構成することもできる。
【0034】
【考案の効果】以上のように本考案によれば、大気空間
を伝送媒体として送光装置から出力される信号光を受光
し、光通信を行なうもので、上記送光装置から出力され
る信号光を集光する第1の集光レンズと、この第1の集
光レンズの光軸上の焦点位置に配置され、該第1の集光
レンズを介して入射する信号光を受光する受光素子と、
上記第1の集光レンズと隣接し、且つ傾きをもたせて配
置され、該第1の集光レンズと異なる焦点位置を有す
る、レンズの一部分がカットされた複数の集光レンズ
と、この複数の集光レンズの各々の焦点位置を上記第1
の集光レンズの焦点位置に各々反射させる複数の平面状
の信号光反射機構とを備え、上記第1の集光レンズの光
軸と同一でない角度から入射する信号光が上記受光素子
の受光範囲外に集光される場合には、該信号光は上記複
数の集光レンズの何れかにより集光され上記信号光反射
機構により反射されて上記受光素子の受光範囲内に入射
される構成としたので、受光素子の受光面を大きくした
り、短焦点の光学系を用いたりする必要なく、受光角を
広げることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例に係わる光通信用受光装置の
構成を示す図。
【図2】上記光通信用受光装置の受光素子における受光
可能範囲を示す図。
【図3】上記光通信用受光装置における集光レンズの配
列状態を示す図。
【図4】上記光通信用受光装置における第2,第3の集
光レンズとして小型変形レンズを用いない場合の構成を
示す図。
【符号の説明】
11…第1の集光レンズ、12…受光素子、13…受光
面、14,18…反射鏡、15…反射鏡面、16…第2
の集光レンズ、17…第3の集光レンズ、17a…受光
面虚像、A1…レンズ傾き角、L1,L2…光軸線、F
1,F2…焦点位置。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大気空間を伝送媒体として送光装置から
    出力される信号光を受光し、光通信を行なう光通信用受
    光装置において、 上記送光装置から出力される信号光を集光する第1の集
    光レンズと、 この第1の集光レンズの光軸上の焦点位置に配置され、
    該第1の集光レンズを介して入射する信号光を受光する
    受光素子と、 上記第1の集光レンズと隣接し、且つ傾きをもたせて配
    置され、該第1の集光レンズと異なる焦点位置を有す
    る、第1の集光レンズに近接する側のレンズの一部分が
    カットされた複数の集光レンズと、 この複数の集光レンズの各々の焦点位置を上記第1の集
    光レンズの焦点位置に各々反射させる複数の平面状の信
    号光反射機構とを具備し、 上記第1の集光レンズの光軸と同一でない角度から入射
    する信号光が上記受光素子の受光範囲外に集光される場
    合には、該信号光は上記複数の集光レンズの何れかによ
    り集光され上記信号光反射機構により反射されて上記受
    光素子の受光範囲内に入射されることを特徴とする光通
    信用受光装置。
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