JPS6395742A - 光受信器 - 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Ｇ　Ｉｌは、主に、光送信器と光受信器との間で光信
号の伝送を行なう光空間通信方式において使用される光
受信器に関し、特に送信側あるいは受信側が移動する場
合において、移動物体間の光軸が多少ずれた場合でも安
定に受信できる光受信器に関するものである。

［従来の技術とその問題点Ｊ 従来、光受信器の構成としては、第５図に示す様に単体
のセンサ上に光学系を設けた構成のものが多く用いられ
ている。

第５図において、３１はレンズ等の光学系、３２はフォ
トダイオード等の光センサである。このような光受信器
においては、光信号を受信できる範囲１５は図のように
かなり限定されてしまい、移動物体間で光通信を行なう
場合には送信器、受信器を常に相手の方向に正確に向け
てやらなく、てはならないという問題点があった。

［問題点を解決するためのｆ段］ 木９．川は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもの
で、移動物体間の光通信において、多少、向きがずれた
場合でも受信可能な光受信器を提供することを目的とす
る。

以上のような目的は、光信号を受光し、もとのＺｌｉ気
信号に再生する光受信器であって、前記光信号を電気信
号に変換する光センサと前記光信号を該センサに指向す
る光学系とから構成され、前記光センサが複数に独立し
た受光素子からなっており、それぞれの受光素子が受光
した光信号の信号レベルを測定する測定手段と、８に、
測定手段により測定された信号レベルにより、前記受光
素子の少なくとも１つを選択する選択手段を惟えたこと
を特徴とする光受信器により達成される。

［作用］ 上記のような光受信器は、広い角度で光を入射できる光
学系と、略１チップ平面上に多数配置した独立の受光素
子とから構成されおり、かつ該受光素子それぞれの光信
号レベルを測定して最も入力が大きい受光素子を選択で
きるようになっている。従って、送信器あるいは受信器
が移動した場合に両者の光軸がずれても、そのずれに伴
なう光束の移動に合せ、最適な受信状態の受光素子を選
ぶように制御回路を組むことにより、光受信器の向きを
合わせ直すことなく自動的に光信号の受信を最適状態に
保つことが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の光受信器について具体的な実施例にス（
づき詳細に説明する。

第１図は本発明に係る光受信器の光学系を含めた構成図
である。

同図にお（１て、１は広角度で光を入射できる光学系（
第１図においては球レンズ）、３は光センサ、３−１〜
３−ｎは分割された受光素子群を示す、第４図と比べて
本発明の光受信器はまっすぐに入ってきた光は中央の受
光素子で、また斜めに入ってきた光は端の受光素子でそ
れぞれ受信される。従って受信可能な角度範囲２０が弔
独の受光素子を用いた場合に比べ、大きくすることがで
きる。

第２図は本発明の光受信器の一実施例を示す概略構成ブ
ロック図である。

同図において、３−１〜３−ｎは受光素子であり、それ
らの信号は４および９のマルチプレクサ（ＭＰＸ）に入
る。これらのマルチプレクサ４゜９は制御回路８からの
指令で任意の受光素子からの信号をノイズ信号を除去す
るための帯域通過フィルタ５および１０に通すようにな
っている。

６および１１は交流結合ｋ１１幅器であり、７は信号レ
ベル測定回路である。８は制御回路であり、信号レベル
測定回路７、マルチプレクサ４８よび９のｒＦｉｊ御を
行なう、１２は復調回路であり、光信号から元の信号を
復元し、出力を発生する。

受光素子３−１〜３−ｎに光信号が入ると、該信号は電
気信号に変換され、マルチプレクサ４および９に送られ
る。マルチプレクサ４ではｎ個の受光素子出力のうち１
つだけが選ばれて帯域通過フィルタ５を通り、交流結合
増幅器６で増幅された後、信号レベル測定回路７でレベ
ル測定される（換言すれば、その時の受光強度が測定さ
れる）、マルチプレクサ４でどの受光素子の信号を選ぶ
かは制御回路８で制御され、また測定されたデータは制
御回路８へ送られ、記録される。

以上の方法でｎ個の受光素子の信号レベルを測定し終る
と、どの受光素子のレベルが最大であったかを判定し、
その受光素子の信号が通るようにマルチプレクサ９に指
令を送る。そして、選択された信号は帯域通過フィルタ
１０を通り、交流結合増幅器１１で増幅された後、復調
回路１２で復調され、出力となる。このようにすること
で、光軸等のずれによる入射光の変動があっても常に最
適な状態で光信号を受信できことになる。

ここでは、１個の受光素子のみを選択しているが、該受
光素子近傍の複数の受光素子を選択し、これらの複数の
受光素子からの出力を加算して信号を検出してもよい、
但し、単一の受光素子を用いる方がＳ／Ｎ比の向上のた
めには好ましい。

第３図は第１図における光学系ｌに魚眼レンズ１３を用
いた場合の実施例を示す構成図である。

この場合も受信可能範囲２０が広くとれるので、本発明
の特徴であるずれにも対応できる利点が発揮できる。

第４図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の光受信器の更なる実施
例を示す概略構成図である。

同図において、１８は第１図に示した実施例でも用いた
球状ｌ／ンズであり、３は同様に光センサを示す。本実
施例の受信器は上記実施例と同様光信時を光センサに指
向する光学系として球状レンズ１８を用いているが、光
センサ３の受光面形状は球面となっている。即ぢ、第４
図（Ａ）において、光センサ３は球状レンズ１８による
光の集光点分布（いわゆる、像面）上に受光面が存在す
るがごとく、球状レンズ１８の後側焦点面、又はその近
傍に配されている。

また、第４図（Ｂ）において光センサ３は球状レンズ１
８の球面」二に受光面が位置するがごとく配され、受光
面は球面形状を有している。ここで第４図（Ｂ）の球状
レンズ１８はその焦点が球面」−に存在するがごとく媒
質の屈折率を選択されているものである。

本実施例に示す様な曲面の受光面を有する光センサ３を
用いれば、コンパクトな構成で高画角化が達成でき、平
面状の光センサを用いて高画角の光束を受光しようとす
る場合に受光面が極めて大きくなるのに対し、受光面を
例えば球面とすることにより２図示するごとく任意の方
向からの光束を球状レンズ近傍で集光することができる
。

球状レンズ１８としては通常の均質媒質からなるレンズ
の他に、ｌｊＶ、質内部に屈折率分布を有するいわゆる
屈折率分布型レンズや球状の媒質の周囲に球殻状の媒質
を形成し、同心円としたいわゆる同心球レンズ等各種レ
ンズが使用できる。また、屈折率分布型レンズを用いる
場合、その屈折率分布は屈折率の大きさが球中心から半
径方向に−１漸次減少し、その後増加するごとき分布と
することが収差上好ましい。また、同心球レンズを用い
る場合、内部に存在する球状媒質の屈折率より外部に存
在する球殻状媒質の屈折率を大きくすることが、やはり
収差補正上好ましい。

本実施例の受信器における光ヤンサ３も複数の受光素子
に分割されており、受信可能な範囲が広いだけでなく、
接合古諺が小さいために高速通信゛が可能であり、また
、それぞれの受光素子が受光した光信号の信号レベルを
測定する測定手段と、該測定手段により測定された信号
レベルにより、前記受光素子の少なくとも１つを選択す
る選択手段を備えていることも同様である。従って、移
動物体間の光通信において、多少、向きがずれた場合で
も受信可能である。

また、本実施例の場合は上記の様に球状レンズ１８に適
当に所定の特性を与えることにより収差補正が可能であ
り、各受光素子への集光効率を高めることができる。

更に図示されるごとく、装δを非常にコンパクトにする
ことが可能であり、例えば複数個の独ケした受光末子を
球面上に貼りつけることで容易に作成することができる
。

本発明は上記実施例に限らず種々の変形、応用が可能で
ある。

例えば、前記実施例において、光学系ｌとして、球レン
ズ、魚眼レンズを用いた場合を示したが、広角度で光を
各受光素子に入射できる光学系ならばどのようなもので
も適用できることは明らかである。

また、前記実施例において、各受光素子の大きさは必要
に応じて光センサ上の位置によって変化させてもよく、
さらに、分割形状についても特定されるものではない、
すなわち、使用する光受信器の目的、性能、仕様に応じ
て、各種の分割形態を取り得る。

［発明の効果］ 以上、説明した様に本発明の光受信器によれば、広い角
度で光を入射できる光学系と、略１チップ乎面上に多数
配置した独ケの受光素子とから構成されおり、かつ該受
光素子それぞれの光信号レベルを測定して最も入力が大
きい受光素子を選択できるようになっているので、送信
器あるいは受信器が移動した場合に両者の光軸がずれて
も、そのずれに伴なう光束の移動に合せ、最適な受信状
態の受光素子を選ぶように制御回路を組むことにより、
光受信器の向きを合わせ直すことなく自動的に光信号の
受信を最適状態に保つことが口丁ｌ屯となった。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図は木９：す１の光受信器の一例を示す概略構成図
、第２図は本発明の光受信器の一例を示す概略構成ブロ
ック図である。 第３図、第４図はそれぞれは未発ＩＮＮの他の実施例を
示す概略構成図丼である。 第５図は従来の光受信器の概略構成図である。 ｌ：光学系 ３：光センサ ３−１　、３−２、−−−−−＝−、３−ｎ　：　ｎ個
に分割された受光素子 ４．９：加算回路 ５　、　ｌ　Ｏ：　？ｉ？域通過フィルタ６．１１８交
流結合増幅器 ７：レベル測定回路 ８：制御回路 １２：復調回路 １３：魚眼レンズ ２０：受信可能範囲 第１図 第２図 第３図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光信号を受光し、もとの電気信号に再生する光受
   信器であって、 前記光信号を電気信号に変換する光センサと前記光信号
   を該センサに指向する光学系とから構成され、前記光セ
   ンサが複数に独立した受光素子からなっており、それぞ
   れの受光素子が受光した光信号の信号レベルを測定する
   測定手段と、該測定手段により測定された信号レベルに
   より、前記受光素子の少なくとも１つを選択する選択手
   段を備えたことを特徴とする光受信器。
2. （２）前記光学系が球状レンズよりなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光受信器。