光受信器
【課題】複数のレンズ及び複数のミラーを含む光受信器において、受光角を広げるために、レンズ及びミラーの数を増やすことは、コストアップに繋がる。また、光受信器を組み立てる際に、レンズとミラーとの組み合わせ毎に光軸調整を行う必要があるので、光受信器の組立が煩雑であった。
【解決手段】受光素子１２０は、第２レンズ面１０２と、焦点Ｆｐ１との間に配置される。また、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射しない光は、ミラー１３０及び反射部１１０によって反射された後に、受光面１２１に入射する。
【解決手段】受光素子１２０は、第２レンズ面１０２と、焦点Ｆｐ１との間に配置される。また、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射しない光は、ミラー１３０及び反射部１１０によって反射された後に、受光面１２１に入射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信器に関し、より特定的には、空間を伝送された光信号を受信する光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信端末の設置の自由度を増すために、ケーブル配線の不要な無線伝送方式が盛んに採用されている。例えば、無線伝送方式が採用された機器として、搬送波として２．４／５．０ＧＨｚ帯の電波を用いる無線ＬＡＮ端末等が広く普及している。
【０００３】
無線伝送方式には、ケーブル配線が不要であるというメリットがある反面、電波漏洩によるチャネル間干渉やセキュリティ低下、伝送速度の限界（数１０Ｍｂｐｓ）等のデメリットもある。
【０００４】
そこで、例えば赤外線のように、電波に比べて様々な利点のある光を利用する光空間伝送方式が注目され始めている。搬送波に光を利用するメリットとして、光の直進性／遮光性によるセキュリティの向上、光搬送波が有する広帯域性を利用した高速伝送の可能性などが挙げられる。ただし、光搬送波を利用する通信機器において、光の直進性のため、送信機及び受信器の各々を、光空間伝送が可能な程度に対向させて設置する必要がある。したがって、送信機及び受信器の設置の自由度を高めるためには、光受信器の受光角の範囲が広いことが好ましい。
【０００５】
従来、光受信器の受光角範囲を拡大するために、光受信器自体を移動自在にしたり、レンズや受光素子のような構成部品の一部を移動自在にしたりすることによって、光信号に対する光受信器の光軸を調整する機械的方法と、高開口数のレンズを使用する等、光学部品を工夫する光学的方法とが知られている。しかしながら、機械的方法においては、光受信器全体または一部の構成部品を動かすために、モーター等の機構部品や、移動量を制御する回路等の周辺部品が必要であるため、光受信器のサイズが増加し、また、光受信器を製造するためのコストアップを招く。したがって、受光角が広く、効率的に信号光を受光することができる光学系が求められている。
【０００６】
例えば、受光効率を維持しつつ、受光角の範囲を広げるために、複数のレンズとミラーとを用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図８は、特許文献１に記載されている従来の光受信器の概略構成を示す図である。
【０００８】
図８に示される光受信器は、受光素子８００と、第１の集光レンズ８１０と、第２の集光レンズ８１１と、第３の集光レンズ８１２と、反射鏡８２０及び８２１とから構成されている。
【０００９】
第１の集光レンズ８１０は、受光素子８００の受光面と対向し、かつ、その焦点が受光素子８００の受光面の中心に一致するように配置されている。
【００１０】
第２の集光レンズ８１１は、第１の集光レンズ８１０に隣接し、かつ、その中心軸に直交する平面が、第１の集光レンズ８１０の中心軸と直交する平面から角度Ａ１だけ傾斜するように配置されている。
【００１１】
同様に、第３の集光レンズ８１２は、第１の集光レンズ８１０に隣接し、かつ、その中心軸に直交する平面が、第１の集光レンズ８１０の中心軸と直交する平面から角度Ａ１だけ傾斜するように配置されている。
【００１２】
また、反射鏡８２０は、第２の集光レンズ８１１から出射された光が受光素子８００の受光面の中心上で焦点を結ぶように配置されている。同様に、反射鏡８２１は、第３の集光レンズ８１２から出射された光が受光素子８００の受光面の中心上で焦点を結ぶように配置されている。
【００１３】
図８に示される光受信器に、第１の集光レンズ８１０の中心軸からとは異なる光軸を有する光が入射した場合、入射光は、第２の集光レンズ８１１または第３の集光レンズ８１２のいずれか一方によって集光された後、反射鏡８２０または８２１のいずれかによって受光素子８００へと反射される。
【特許文献１】実開平５−４０８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のように、特許文献１に記載されている光受信器は、複数の集光レンズと、複数のミラーとの組み合わせによって、光受信器の受光角を広げることができる。
【００１５】
しかしながら、光受信器を構成するために、複数のレンズ及び複数のミラーを用いることは、コストアップに繋がるという問題がある。また、複数のレンズ及び複数のミラーを有する光受信器を組み立てる際に、レンズとミラーの組み合わせ毎に光軸を調整する必要があるので、光受信器の組立が煩雑であるという問題もある。
【００１６】
それ故に、本発明は、受光角の範囲が広く、かつ、高い結合効率を実現することができ、更に、簡易な構成を有する光受信器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る光受信器は、第１のレンズ面と第２のレンズ面とを有し、第１のレンズ面から入射した光を第２のレンズ面から出射するレンズと、レンズの焦点と、第２のレンズ面との間に配置される受光素子と、第２のレンズ面から出射された光の一部を第２のレンズ面へと反射する第１の反射部材と、受光素子と第２のレンズ面との間に配置され、焦点側から照射される光の一部を反射する第２の反射部材とを備える。
【００１８】
このような構成によれば、受光素子と第２のレンズ面と距離がレンズの焦点距離より小さくなるため、受光素子は、広い範囲の入射光を受光することができる。また、第１及び第２の反射部によって、一旦受光素子から外れた入射光の一部が受光素子に集光されるので、受光効率が向上する。
【００１９】
この場合、第１の反射部材は、受光素子の外周を取り囲むように環状に形成されることが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、受光素子と第１の反射部材とをほぼ同一面上に配置することができるので、光受信器全体の厚みを小さくすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る光受信器において、第２の反射部材は、第２のレンズ面上に形成されても良い。
【００２２】
このような構成によれば、第２の反射部材は、レンズと一体的に形成されるので、構成部品の数を少なくすることにより、光受信器の構成を更に簡単にすることができる。
【００２３】
この場合、第２の反射部材は、第２のレンズ面のフレネル反射を利用して照射された光を反射しても良い。
【００２４】
このような構成によれば、レンズ表面に特別な加工をする必要がなく、更に簡単な構成で反射面を実現することができる。
【００２５】
あるいは、第２の反射部材の表面には、誘電体多層膜が形成されても良い。
【００２６】
このような構成によれば、誘電体多層膜によって反射面が形成されるので、誘電体多層膜の特性を利用して、特定の波長に対してのみ反射率を有する第２の反射部材を実現することができる
【００２７】
あるいは、第２の反射部材の表面には、金属膜が形成されても良い。
【００２８】
このような構成によれば、金属膜によって反射面が形成されるので、反射率の高い第２の反射部材を形成することができる。
【００２９】
また、光受信器は、第１のレンズ面と、第２のレンズ面の露出部分とに形成される反射防止膜を更に備えても良い。
【００３０】
このような構成によれば、第２のレンズ面の露出部分における反射が防止されるので、第２のレンズ面と第１反射部材との間において生じる迷光を低減することができる。
【００３１】
また、本発明に係る光受信器において、第２の反射部材は、第２のレンズ面から出射された光の少なくとも一部を透過するハーフミラーを含んでも良い。
【００３２】
このような構成によれば、第２のレンズ面からの出射光は、ハーフミラーを透過することができるので、受光素子の受光効率を向上させることができる。
【００３３】
この場合、第２の反射部材は、その表面のフレネル反射を利用して照射された光を反射しても良い。
【００３４】
このような構成によれば、第２の反射部材の表面に特別な加工をする必要がないので、更に簡単な構成で反射面を実現することができる。
【００３５】
あるいは、第２の反射部材の表面には、誘電体多層膜が形成されても良い。
【００３６】
このような構成によれば、誘電体多層膜によって反射面が形成されるので、誘電体多層膜の特性を利用して、特定の波長に対してのみ反射率を有する第２の反射部材を実現することができる。
【００３７】
あるいは、第２の反射部材の表面には、金属膜が形成されても良い。
【００３８】
このような構成によれば、金属膜によって反射面が形成されるので、反射率の高い第２の反射部材を形成することができる。
【００３９】
また、光受信器がハーフミラーを含む第１反射部材を有する場合、第１及び第２レンズ面に形成される反射防止膜を更に備えても良い。
【００４０】
このような構成によれば、第２のレンズ面における反射が防止されるので、第２のレンズ面と第１反射部材との間において生じる迷光を低減することができる。
【００４１】
更に、第２の反射部材は、その中心軸がレンズの中心軸とほぼ一致するように配置されても良い。
【００４２】
このような構成によれば、レンズの中心軸に直行する方向において、受光角の変動を抑制することが可能となる。
【００４３】
更に、第２の反射部材は、入射瞳の形状とほぼ相似するように形成されても良い。
【００４４】
このような構成によれば、レンズの中心軸に直交する方向において、受光効率の変動を抑えることが出来る。
【００４５】
また、第２の反射部材は、その外周及び内周の形状が入射瞳の形状とほぼ相似するように環状に形成されても良い。
【００４６】
このような構成によれば、第２のレンズ面から出射された光の一部が第２の反射部材の中央部を通過するため、第２のレンズ面の中心付近から出射される光の量を増加させることができる。
【発明の効果】
【００４７】
受光素子をレンズの焦点とレンズとの間に配置することによって、受光角の範囲を広くすることができる。また、受光面から外れた光は、第１及び第２の反射部材で反射された後に、受光面に入射するので、受光効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光受信器の構成を示す模式図である。
【００４９】
光受信器１は、第１のレンズ面１０１及び第２のレンズ面１０２を有するレンズ１００と、第２のレンズ面１０２上に形成された反射部１１０と、受光素子１２０と、ミラー１３０と、レンズ１００と、受光素子１２０と、ミラー１３０とを保持する枠体１６０とを備える。
【００５０】
レンズ１００は、第１のレンズ面１０１が凸形状を有し、第２のレンズ面１０２が平面形状を有する平凸型の集光レンズである。レンズ１００は、光送信器（図示せず）から送信された光を第１のレンズ面１０１で受光し、受光した光を第２のレンズ面１０２から出射する。
【００５１】
レンズ１００の表面には、第１のレンズ面１０１と、第２のレンズ面１０２の露出部分（すなわち、第２のレンズ面１０２のうち、反射部１１０が形成されていない部分）を覆うように、反射防止膜（図示せず）が形成されている。反射防止膜は、例えば、誘電体多層膜によって形成される。
【００５２】
反射部１１０は、レンズ１００の第２レンズ面１０２上に形成されている。反射部１１０は、第２のレンズ面１０２におけるフレネル反射を利用して、レンズ１００の焦点Ｆｐ側から照射された光の一部を反射する。反射部１１０の露出面の反射率は、反射面上の各位置においてほぼ一定である。また、本実施形態においては、反射部１１０は、その中心軸が、レンズ１００の中心軸Ａとほぼ一致するように配置されている。更に、反射部１１０は、入射瞳の形状とほぼ相似する形状を有するように形成されている。
【００５３】
受光素子１２０は、レンズ１００の焦点Ｆｐと第２のレンズ面１０２との間において、その受光面１２１が第２のレンズ面と対向するように配置されている。
【００５４】
ミラー１３０は、レンズ１００の焦点Ｆｐ１と第２のレンズ面１０２との間において、その反射面が第２のレンズ面１０２と対向するように配置されている。ミラー１３０は、第２のレンズ面１０２から出射された光の一部を第２のレンズ面１０２へと反射する。特に、本実施形態においては、ミラー１３０は、受光素子１２０の外周を取り囲むように、環状に形成されている。
【００５５】
尚、本実施形態においては、ミラー１３０が第１の反射部材に相当し、反射部１１０が第２の反射部材に相当する。
【００５６】
図２は、図１に示される光受信器の光線図である。
【００５７】
レンズ１００の第２のレンズ面１０２から出射された光の一部は、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射するが、出射光の他の一部は、受光面１２１から外れる。しかしながら、図２に示されるように、受光面１２１から外れた光の一部は、ミラー１３０と反射部１１０とによって順に反射されるので、受光面１２１に入射することができる。
【００５８】
尚、ミラー１３０によって、反射部１１０ではなく、第２のレンズ面１０２に反射された光の一部は、レンズ１００を通過して、第１のレンズ面１０１から放出される。同様に、ミラー１３０及び反射部１１０によって反射された後、受光面１２１に到達することなく、再度ミラー１３０によって第２のレンズ面１０２へと反射された一部の光は、第１のレンズ面１０１から放出される。
【００５９】
図３は、図１に示される光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図である。また、図４は、参考例として、図１に示されるレンズと受光素子のみを備える光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図である。
【００６０】
図３及び４において、横軸は、レンズ１００の中心軸Ａに対する入射光の主光線角度θ（°）を示し、縦軸は、受光素子１２０の出力電圧に基づいて算出される受光強度を示す図である。
【００６１】
ここで、使用されたレンズ１００及びミラー１３０の特性は、次の通りである。
＜レンズ１００＞ レンズ径Φ：１５ｍｍ、第１のレンズ面の形状：曲率半径８．５ｍｍの球面、第２のレンズ面１０２の形状：平面、焦点距離ｆ１：１６．８ｍｍ
＜ミラー１３０＞ 反射面形状：非球面
【００６２】
図３及び図４の測定結果を比較すると、図３に示される受光強度は、レンズ１００の中心軸Ａに対する入射光の角度が−７°〜＋７°の範囲で、図４に示される受光強度より増加している。本実施形態に係る光受信器の受光強度が増加しているのは、受光素子１２０の受光面１２１から外れた光が、ミラー１３０及び反射部１１０によって反射された後、受光面１２１に入射するためである。
【００６３】
以上説明したように、一旦受光素子１２０の受光面１２１から外れた光の一部は、ミラー１３０と反射部１１０とによって順に反射された後、受光面１２１に入射することができる。また、実施の形態１に係る光受信器１において、レンズから出射された光は、必ずしも受光面１２１上で結像する必要がない。したがって、受光素子１２０を第２のレンズ面１２０と焦点Ｆｐ１との間に配置することによって、受光角を広くすることができる。受光素子１２０及びミラー１３０は、所望の受光強度を考慮して、第２のレンズ面１０２と、レンズ１００の焦点Ｆｐ１との間に配置されていれば良い。
【００６４】
したがって、実施の形態１に係る光受信器１によれば、簡易な構成によって、光受信器１の受光角度を広くし、かつ、光送信器との高い結合効率を実現することが可能となる。
【００６５】
尚、上記の実施の形態１では、光受信器１は、平凸形状を有するレンズ１００を備えているが、他の形状を有するレンズを備えていても良い。すなわち、第２のレンズ面１０２の形状は、必ずしも平面状である必要はなく、凸型または凹型であっても良い。特に、第２のレンズ面１０２の形状が凸型の場合、レンズの開口数が大きくなるため、更に受光角の範囲が拡大することが期待される。
【００６６】
また、上記の第１の実施形態において、反射部１１０は、その外周及び内周の形状が入射瞳の形状とほぼ相似するように環状に形成されても良い。この場合、第２のレンズ面１０２の中心付近から出射される光は、反射部の中央部を通過して、受光素子の受光面に入射するので、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射する光を増加させることができる。
【００６７】
更に、第２のレンズ面１０２が曲面状に形成される場合、反射部１１０の露出面の曲率は、第２のレンズ面１０２の曲率と一致しても良いし、第２のレンズ面１０２の曲率と相違しても良い。反射部１１０の露出面の曲率を調整することによって、受光素子１２０の受光面１２１への集光効率を更に向上させることが可能である。
【００６８】
更に、上記の実施の形態１では、反射部１１０は、レンズ１００の材質と、レンズ１００外方の空間との間のフレネル反射を利用して光を反射するように形成されているが、必ずしも、フレネル反射を利用する必要はない。例えば、反射部１１０の露出面上に、誘電体多層膜が更に形成されていれば、誘電体多層膜の特性に応じて、信号光の反射率や、信号光とは異なる波長を有する光の反射率を制御することが可能となる。また、反射部１１０の露出面上に、金属膜が形成されていれば、反射部１１０の反射率を高めることが可能となる。
【００６９】
更に、上記の実施の形態１では、反射部１１０は、その反射面上の各位置において、反射率が一定となるように形成されているが、反射面上の各位置において、反射率が異なっていても良い。反射面上の位置に応じて、反射部の反射率が相違する場合、安定した反射特性を得るために、同一の反射率を有する位置を結ぶ曲線の形状が反射部の外形とほぼ相似することが好ましい。
【００７０】
更に、上記の実施の形態１では、ミラー１３０の反射面は、平面形状を有しているが、平面以外の形状を有していても良い。例えば、ミラー１３０は、凹面または凸面を有していても良い。また、ミラー１３０の反射面は、球面形状であっても良いし、非球面形状であっても良い。ミラー１３０の反射面形状を変化することによって、反射部１１０へと反射する光の量を制御することが可能となる。
【００７１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る光受信器の構成を示す模式図である。
【００７２】
以下においては、実施の形態２に係る光受信器２と、実施の形態１に係るものとの相違点を中心に説明する。
【００７３】
レンズ１４０は、第１のレンズ面１４１が凸形状を有し、第２のレンズ面１４２が平面形状を有する平凸型の集光レンズである。レンズ１００は、光送信器（図示せず）から送信された光を第１のレンズ面１４１で受光し、受光した光を第２のレンズ面１４２から出射する。
【００７４】
レンズ１４０の表面には、第１のレンズ面１４１及び第２のレンズ面１４２の全体を覆うように、反射防止膜（図示せず）が形成されている。反射防止膜は、例えば、誘電体多層膜によって形成される。
【００７５】
ハーフミラー１５０は、レンズ１４０の焦点Ｆｐ２と第２のレンズ面１４２との間において、その反射面が第２のレンズ面１０２と対向するように配置されている。ハーフミラー１５０は、第２のレンズ面１４２から出射された光の少なくとも一部を透過する。また、ハーフミラー１５０の反射面上には、誘電体多層膜が形成されており、焦点Ｆｐ２側から照射された光を反射する。ハーフミラー１５０の反射率は、その反射面上の各位置においてほぼ一定である。
【００７６】
また、本実施の形態においては、ハーフミラー１５０は、その中心軸が、レンズ１４０の中心軸Ｂとほぼ一致するように配置されている。更に、ハーフミラー１５０は、入射瞳の形状とほぼ相似する形状を有するように形成されている。
【００７７】
尚、本実施形態においては、ミラー１３０が第１の反射部材に相当し、ハーフミラー１５０が第２の反射部材に相当する。また、図５においては、枠体の記載が省略されているが、枠体は、レンズ１４０と、受光素子１２０と、ミラー１３０と、ハーフミラー１５０とを保持することができるように形成されていれば良い。
【００７８】
レンズ１４０の第２のレンズ面１４２から出射された光の一部は、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射し、出射光の他の一部は、ハーフミラー１５０を透過して受光面１２１に直接入射する。一旦受光面１２１から外れた光の一部は、ミラー１３０とハーフミラー１５０とによって順に反射された後、受光面１２１に入射する。
【００７９】
図６は、図５に示される光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図である。また、図７は、参考例として、図５に示されるレンズと受光素子のみを備える光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図である。
【００８０】
図６及び７において、横軸は、レンズ１４０の中心軸Ｂに対する入射光の主光線角度θ（°）を示し、縦軸は、受光素子１２０の出力電圧に基づいて算出される受光強度を示す図である。
【００８１】
ここで、使用された各部材の寸法は、次の通りである。
＜レンズ１４０＞ レンズ径Φ：１５ｍｍ、第１のレンズ面１４１の形状：曲率半径１０．３８ｍｍの球面、第２のレンズ面１４２の形状：平面、焦点距離ｆ２：２０ｍｍ
＜ハーフミラー１５０＞ 外形Φ：４．０ｍｍ
＜受光素子１２０＞ 受光面の直径Φ：１．５ｍｍ
＜ミラー１３０＞ 反射面形状：非球面
【００８２】
図６及び図７の測定結果を比較すると、図６に示される受光強度は、レンズ１４０の中心軸Ｂに対する入射光の角度が−１０°〜＋１０°の範囲で、図７に示される受光強度より増加している。本実施形態に係る光受信器の受光強度が増加しているのは、受光素子１２０の受光面１２１から外れた光が、ミラー１３０及びハーフミラー１５０によって反射された後、受光面１２１に入射するためである。
【００８３】
以上説明したように、一旦受光素子１２０の受光面１２１から外れた光の一部は、ミラー１３０とハーフミラー１５０とによって順に反射された後、受光面１２１に入射することができる。また、実施の形態２に係る光受信器２において、レンズから出射された光は、必ずしも受光面１２１上で結像する必要がない。したがって、受光素子１２０を第２のレンズ面１４２と焦点Ｆｐ２との間に配置することによって、受光角の範囲を広くすることができる。
【００８４】
したがって、実施の形態２に係る光受信器２によれば、簡易な構成によって、光受信器２の受光角度を広くし、かつ、光送信器との高い結合効率を実現することが可能となる。
【００８５】
尚、上記の実施の形態２では、光受信器２は、平凸形状を有するレンズ１４０を備えているが、他の形状を有するレンズを備えていても良い。すなわち、第２のレンズ面１４２の形状は、必ずしも平面状である必要はなく、凸型または凹型であっても良い。特に、第２のレンズ面１４２の形状が凸型の場合、レンズの開口数が大きくなるため、更に受光角の範囲が拡大することが期待される。
【００８６】
また、上記の実施の形態２において、ハーフミラー１５０は、その外周及び内周の形状が入射瞳の形状とほぼ相似するように環状に形成されても良い。この場合、第２のレンズ面１４２の中心付近から出射される光は、ハーフミラー１５０の中央部を通過して、受光素子１２０の受光面１２１に入射するので、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射する光を増加させることができる。
【００８７】
更に、上記の実施の形態２では、ハーフミラー１５０は、誘電体多層膜を有しているが、フレネル反射を利用して光を反射しても良い。また、ハーフミラー１５０の反射面上に、金属膜が形成されていれば、ハーフミラー１５０の反射率を高めることが可能となる。
【００８８】
更に、上記の実施の形態２では、ハーフミラー１５０は、その反射面上の各位置において、反射率が一定となるように形成されているが、反射面上の各位置において、反射率が異なっていても良い。反射面上の位置に応じて、反射部の反射率が相違する場合、安定した反射特性を得るために、同一の反射率を有する位置を結ぶ曲線の形状が反射部の外形とほぼ相似することが好ましい。
【００８９】
更に、上記の実施の形態２では、ミラー１３０の反射面は、平面形状を有しているが、平面以外の形状を有していても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、簡易な構成によって光受信器の受光効率を向上させることができるので、例えば、光空間伝送装置等の受光電力を向上させるために有用である。また、本発明は、例えば、光センサに含まれる光受信器等にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光受信器の構成を示す模式図
【図２】図１に示される光受信器の光線図
【図３】図１に示される光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図
【図４】図１に示されるレンズと受光素子のみを備える光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係る光受信器の構成を示す模式図
【図６】図５に示される光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図
【図７】図５に示されるレンズと受光素子のみを備える光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図
【図８】従来の光受信器の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００９２】
１、２ 光受信機
１００、１４０ レンズ
１２０ 受光素子
１２１ 受光面
１３０ ミラー
１５０ ハーフミラー
１０１、１４１ 第１のレンズ面
１０２、１４２ 第２のレンズ面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信器に関し、より特定的には、空間を伝送された光信号を受信する光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信端末の設置の自由度を増すために、ケーブル配線の不要な無線伝送方式が盛んに採用されている。例えば、無線伝送方式が採用された機器として、搬送波として２．４／５．０ＧＨｚ帯の電波を用いる無線ＬＡＮ端末等が広く普及している。
【０００３】
無線伝送方式には、ケーブル配線が不要であるというメリットがある反面、電波漏洩によるチャネル間干渉やセキュリティ低下、伝送速度の限界（数１０Ｍｂｐｓ）等のデメリットもある。
【０００４】
そこで、例えば赤外線のように、電波に比べて様々な利点のある光を利用する光空間伝送方式が注目され始めている。搬送波に光を利用するメリットとして、光の直進性／遮光性によるセキュリティの向上、光搬送波が有する広帯域性を利用した高速伝送の可能性などが挙げられる。ただし、光搬送波を利用する通信機器において、光の直進性のため、送信機及び受信器の各々を、光空間伝送が可能な程度に対向させて設置する必要がある。したがって、送信機及び受信器の設置の自由度を高めるためには、光受信器の受光角の範囲が広いことが好ましい。
【０００５】
従来、光受信器の受光角範囲を拡大するために、光受信器自体を移動自在にしたり、レンズや受光素子のような構成部品の一部を移動自在にしたりすることによって、光信号に対する光受信器の光軸を調整する機械的方法と、高開口数のレンズを使用する等、光学部品を工夫する光学的方法とが知られている。しかしながら、機械的方法においては、光受信器全体または一部の構成部品を動かすために、モーター等の機構部品や、移動量を制御する回路等の周辺部品が必要であるため、光受信器のサイズが増加し、また、光受信器を製造するためのコストアップを招く。したがって、受光角が広く、効率的に信号光を受光することができる光学系が求められている。
【０００６】
例えば、受光効率を維持しつつ、受光角の範囲を広げるために、複数のレンズとミラーとを用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図８は、特許文献１に記載されている従来の光受信器の概略構成を示す図である。
【０００８】
図８に示される光受信器は、受光素子８００と、第１の集光レンズ８１０と、第２の集光レンズ８１１と、第３の集光レンズ８１２と、反射鏡８２０及び８２１とから構成されている。
【０００９】
第１の集光レンズ８１０は、受光素子８００の受光面と対向し、かつ、その焦点が受光素子８００の受光面の中心に一致するように配置されている。
【００１０】
第２の集光レンズ８１１は、第１の集光レンズ８１０に隣接し、かつ、その中心軸に直交する平面が、第１の集光レンズ８１０の中心軸と直交する平面から角度Ａ１だけ傾斜するように配置されている。
【００１１】
同様に、第３の集光レンズ８１２は、第１の集光レンズ８１０に隣接し、かつ、その中心軸に直交する平面が、第１の集光レンズ８１０の中心軸と直交する平面から角度Ａ１だけ傾斜するように配置されている。
【００１２】
また、反射鏡８２０は、第２の集光レンズ８１１から出射された光が受光素子８００の受光面の中心上で焦点を結ぶように配置されている。同様に、反射鏡８２１は、第３の集光レンズ８１２から出射された光が受光素子８００の受光面の中心上で焦点を結ぶように配置されている。
【００１３】
図８に示される光受信器に、第１の集光レンズ８１０の中心軸からとは異なる光軸を有する光が入射した場合、入射光は、第２の集光レンズ８１１または第３の集光レンズ８１２のいずれか一方によって集光された後、反射鏡８２０または８２１のいずれかによって受光素子８００へと反射される。
【特許文献１】実開平５−４０８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のように、特許文献１に記載されている光受信器は、複数の集光レンズと、複数のミラーとの組み合わせによって、光受信器の受光角を広げることができる。
【００１５】
しかしながら、光受信器を構成するために、複数のレンズ及び複数のミラーを用いることは、コストアップに繋がるという問題がある。また、複数のレンズ及び複数のミラーを有する光受信器を組み立てる際に、レンズとミラーの組み合わせ毎に光軸を調整する必要があるので、光受信器の組立が煩雑であるという問題もある。
【００１６】
それ故に、本発明は、受光角の範囲が広く、かつ、高い結合効率を実現することができ、更に、簡易な構成を有する光受信器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る光受信器は、第１のレンズ面と第２のレンズ面とを有し、第１のレンズ面から入射した光を第２のレンズ面から出射するレンズと、レンズの焦点と、第２のレンズ面との間に配置される受光素子と、第２のレンズ面から出射された光の一部を第２のレンズ面へと反射する第１の反射部材と、受光素子と第２のレンズ面との間に配置され、焦点側から照射される光の一部を反射する第２の反射部材とを備える。
【００１８】
このような構成によれば、受光素子と第２のレンズ面と距離がレンズの焦点距離より小さくなるため、受光素子は、広い範囲の入射光を受光することができる。また、第１及び第２の反射部によって、一旦受光素子から外れた入射光の一部が受光素子に集光されるので、受光効率が向上する。
【００１９】
この場合、第１の反射部材は、受光素子の外周を取り囲むように環状に形成されることが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、受光素子と第１の反射部材とをほぼ同一面上に配置することができるので、光受信器全体の厚みを小さくすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る光受信器において、第２の反射部材は、第２のレンズ面上に形成されても良い。
【００２２】
このような構成によれば、第２の反射部材は、レンズと一体的に形成されるので、構成部品の数を少なくすることにより、光受信器の構成を更に簡単にすることができる。
【００２３】
この場合、第２の反射部材は、第２のレンズ面のフレネル反射を利用して照射された光を反射しても良い。
【００２４】
このような構成によれば、レンズ表面に特別な加工をする必要がなく、更に簡単な構成で反射面を実現することができる。
【００２５】
あるいは、第２の反射部材の表面には、誘電体多層膜が形成されても良い。
【００２６】
このような構成によれば、誘電体多層膜によって反射面が形成されるので、誘電体多層膜の特性を利用して、特定の波長に対してのみ反射率を有する第２の反射部材を実現することができる
【００２７】
あるいは、第２の反射部材の表面には、金属膜が形成されても良い。
【００２８】
このような構成によれば、金属膜によって反射面が形成されるので、反射率の高い第２の反射部材を形成することができる。
【００２９】
また、光受信器は、第１のレンズ面と、第２のレンズ面の露出部分とに形成される反射防止膜を更に備えても良い。
【００３０】
このような構成によれば、第２のレンズ面の露出部分における反射が防止されるので、第２のレンズ面と第１反射部材との間において生じる迷光を低減することができる。
【００３１】
また、本発明に係る光受信器において、第２の反射部材は、第２のレンズ面から出射された光の少なくとも一部を透過するハーフミラーを含んでも良い。
【００３２】
このような構成によれば、第２のレンズ面からの出射光は、ハーフミラーを透過することができるので、受光素子の受光効率を向上させることができる。
【００３３】
この場合、第２の反射部材は、その表面のフレネル反射を利用して照射された光を反射しても良い。
【００３４】
このような構成によれば、第２の反射部材の表面に特別な加工をする必要がないので、更に簡単な構成で反射面を実現することができる。
【００３５】
あるいは、第２の反射部材の表面には、誘電体多層膜が形成されても良い。
【００３６】
このような構成によれば、誘電体多層膜によって反射面が形成されるので、誘電体多層膜の特性を利用して、特定の波長に対してのみ反射率を有する第２の反射部材を実現することができる。
【００３７】
あるいは、第２の反射部材の表面には、金属膜が形成されても良い。
【００３８】
このような構成によれば、金属膜によって反射面が形成されるので、反射率の高い第２の反射部材を形成することができる。
【００３９】
また、光受信器がハーフミラーを含む第１反射部材を有する場合、第１及び第２レンズ面に形成される反射防止膜を更に備えても良い。
【００４０】
このような構成によれば、第２のレンズ面における反射が防止されるので、第２のレンズ面と第１反射部材との間において生じる迷光を低減することができる。
【００４１】
更に、第２の反射部材は、その中心軸がレンズの中心軸とほぼ一致するように配置されても良い。
【００４２】
このような構成によれば、レンズの中心軸に直行する方向において、受光角の変動を抑制することが可能となる。
【００４３】
更に、第２の反射部材は、入射瞳の形状とほぼ相似するように形成されても良い。
【００４４】
このような構成によれば、レンズの中心軸に直交する方向において、受光効率の変動を抑えることが出来る。
【００４５】
また、第２の反射部材は、その外周及び内周の形状が入射瞳の形状とほぼ相似するように環状に形成されても良い。
【００４６】
このような構成によれば、第２のレンズ面から出射された光の一部が第２の反射部材の中央部を通過するため、第２のレンズ面の中心付近から出射される光の量を増加させることができる。
【発明の効果】
【００４７】
受光素子をレンズの焦点とレンズとの間に配置することによって、受光角の範囲を広くすることができる。また、受光面から外れた光は、第１及び第２の反射部材で反射された後に、受光面に入射するので、受光効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光受信器の構成を示す模式図である。
【００４９】
光受信器１は、第１のレンズ面１０１及び第２のレンズ面１０２を有するレンズ１００と、第２のレンズ面１０２上に形成された反射部１１０と、受光素子１２０と、ミラー１３０と、レンズ１００と、受光素子１２０と、ミラー１３０とを保持する枠体１６０とを備える。
【００５０】
レンズ１００は、第１のレンズ面１０１が凸形状を有し、第２のレンズ面１０２が平面形状を有する平凸型の集光レンズである。レンズ１００は、光送信器（図示せず）から送信された光を第１のレンズ面１０１で受光し、受光した光を第２のレンズ面１０２から出射する。
【００５１】
レンズ１００の表面には、第１のレンズ面１０１と、第２のレンズ面１０２の露出部分（すなわち、第２のレンズ面１０２のうち、反射部１１０が形成されていない部分）を覆うように、反射防止膜（図示せず）が形成されている。反射防止膜は、例えば、誘電体多層膜によって形成される。
【００５２】
反射部１１０は、レンズ１００の第２レンズ面１０２上に形成されている。反射部１１０は、第２のレンズ面１０２におけるフレネル反射を利用して、レンズ１００の焦点Ｆｐ側から照射された光の一部を反射する。反射部１１０の露出面の反射率は、反射面上の各位置においてほぼ一定である。また、本実施形態においては、反射部１１０は、その中心軸が、レンズ１００の中心軸Ａとほぼ一致するように配置されている。更に、反射部１１０は、入射瞳の形状とほぼ相似する形状を有するように形成されている。
【００５３】
受光素子１２０は、レンズ１００の焦点Ｆｐと第２のレンズ面１０２との間において、その受光面１２１が第２のレンズ面と対向するように配置されている。
【００５４】
ミラー１３０は、レンズ１００の焦点Ｆｐ１と第２のレンズ面１０２との間において、その反射面が第２のレンズ面１０２と対向するように配置されている。ミラー１３０は、第２のレンズ面１０２から出射された光の一部を第２のレンズ面１０２へと反射する。特に、本実施形態においては、ミラー１３０は、受光素子１２０の外周を取り囲むように、環状に形成されている。
【００５５】
尚、本実施形態においては、ミラー１３０が第１の反射部材に相当し、反射部１１０が第２の反射部材に相当する。
【００５６】
図２は、図１に示される光受信器の光線図である。
【００５７】
レンズ１００の第２のレンズ面１０２から出射された光の一部は、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射するが、出射光の他の一部は、受光面１２１から外れる。しかしながら、図２に示されるように、受光面１２１から外れた光の一部は、ミラー１３０と反射部１１０とによって順に反射されるので、受光面１２１に入射することができる。
【００５８】
尚、ミラー１３０によって、反射部１１０ではなく、第２のレンズ面１０２に反射された光の一部は、レンズ１００を通過して、第１のレンズ面１０１から放出される。同様に、ミラー１３０及び反射部１１０によって反射された後、受光面１２１に到達することなく、再度ミラー１３０によって第２のレンズ面１０２へと反射された一部の光は、第１のレンズ面１０１から放出される。
【００５９】
図３は、図１に示される光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図である。また、図４は、参考例として、図１に示されるレンズと受光素子のみを備える光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図である。
【００６０】
図３及び４において、横軸は、レンズ１００の中心軸Ａに対する入射光の主光線角度θ（°）を示し、縦軸は、受光素子１２０の出力電圧に基づいて算出される受光強度を示す図である。
【００６１】
ここで、使用されたレンズ１００及びミラー１３０の特性は、次の通りである。
＜レンズ１００＞ レンズ径Φ：１５ｍｍ、第１のレンズ面の形状：曲率半径８．５ｍｍの球面、第２のレンズ面１０２の形状：平面、焦点距離ｆ１：１６．８ｍｍ
＜ミラー１３０＞ 反射面形状：非球面
【００６２】
図３及び図４の測定結果を比較すると、図３に示される受光強度は、レンズ１００の中心軸Ａに対する入射光の角度が−７°〜＋７°の範囲で、図４に示される受光強度より増加している。本実施形態に係る光受信器の受光強度が増加しているのは、受光素子１２０の受光面１２１から外れた光が、ミラー１３０及び反射部１１０によって反射された後、受光面１２１に入射するためである。
【００６３】
以上説明したように、一旦受光素子１２０の受光面１２１から外れた光の一部は、ミラー１３０と反射部１１０とによって順に反射された後、受光面１２１に入射することができる。また、実施の形態１に係る光受信器１において、レンズから出射された光は、必ずしも受光面１２１上で結像する必要がない。したがって、受光素子１２０を第２のレンズ面１２０と焦点Ｆｐ１との間に配置することによって、受光角を広くすることができる。受光素子１２０及びミラー１３０は、所望の受光強度を考慮して、第２のレンズ面１０２と、レンズ１００の焦点Ｆｐ１との間に配置されていれば良い。
【００６４】
したがって、実施の形態１に係る光受信器１によれば、簡易な構成によって、光受信器１の受光角度を広くし、かつ、光送信器との高い結合効率を実現することが可能となる。
【００６５】
尚、上記の実施の形態１では、光受信器１は、平凸形状を有するレンズ１００を備えているが、他の形状を有するレンズを備えていても良い。すなわち、第２のレンズ面１０２の形状は、必ずしも平面状である必要はなく、凸型または凹型であっても良い。特に、第２のレンズ面１０２の形状が凸型の場合、レンズの開口数が大きくなるため、更に受光角の範囲が拡大することが期待される。
【００６６】
また、上記の第１の実施形態において、反射部１１０は、その外周及び内周の形状が入射瞳の形状とほぼ相似するように環状に形成されても良い。この場合、第２のレンズ面１０２の中心付近から出射される光は、反射部の中央部を通過して、受光素子の受光面に入射するので、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射する光を増加させることができる。
【００６７】
更に、第２のレンズ面１０２が曲面状に形成される場合、反射部１１０の露出面の曲率は、第２のレンズ面１０２の曲率と一致しても良いし、第２のレンズ面１０２の曲率と相違しても良い。反射部１１０の露出面の曲率を調整することによって、受光素子１２０の受光面１２１への集光効率を更に向上させることが可能である。
【００６８】
更に、上記の実施の形態１では、反射部１１０は、レンズ１００の材質と、レンズ１００外方の空間との間のフレネル反射を利用して光を反射するように形成されているが、必ずしも、フレネル反射を利用する必要はない。例えば、反射部１１０の露出面上に、誘電体多層膜が更に形成されていれば、誘電体多層膜の特性に応じて、信号光の反射率や、信号光とは異なる波長を有する光の反射率を制御することが可能となる。また、反射部１１０の露出面上に、金属膜が形成されていれば、反射部１１０の反射率を高めることが可能となる。
【００６９】
更に、上記の実施の形態１では、反射部１１０は、その反射面上の各位置において、反射率が一定となるように形成されているが、反射面上の各位置において、反射率が異なっていても良い。反射面上の位置に応じて、反射部の反射率が相違する場合、安定した反射特性を得るために、同一の反射率を有する位置を結ぶ曲線の形状が反射部の外形とほぼ相似することが好ましい。
【００７０】
更に、上記の実施の形態１では、ミラー１３０の反射面は、平面形状を有しているが、平面以外の形状を有していても良い。例えば、ミラー１３０は、凹面または凸面を有していても良い。また、ミラー１３０の反射面は、球面形状であっても良いし、非球面形状であっても良い。ミラー１３０の反射面形状を変化することによって、反射部１１０へと反射する光の量を制御することが可能となる。
【００７１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る光受信器の構成を示す模式図である。
【００７２】
以下においては、実施の形態２に係る光受信器２と、実施の形態１に係るものとの相違点を中心に説明する。
【００７３】
レンズ１４０は、第１のレンズ面１４１が凸形状を有し、第２のレンズ面１４２が平面形状を有する平凸型の集光レンズである。レンズ１００は、光送信器（図示せず）から送信された光を第１のレンズ面１４１で受光し、受光した光を第２のレンズ面１４２から出射する。
【００７４】
レンズ１４０の表面には、第１のレンズ面１４１及び第２のレンズ面１４２の全体を覆うように、反射防止膜（図示せず）が形成されている。反射防止膜は、例えば、誘電体多層膜によって形成される。
【００７５】
ハーフミラー１５０は、レンズ１４０の焦点Ｆｐ２と第２のレンズ面１４２との間において、その反射面が第２のレンズ面１０２と対向するように配置されている。ハーフミラー１５０は、第２のレンズ面１４２から出射された光の少なくとも一部を透過する。また、ハーフミラー１５０の反射面上には、誘電体多層膜が形成されており、焦点Ｆｐ２側から照射された光を反射する。ハーフミラー１５０の反射率は、その反射面上の各位置においてほぼ一定である。
【００７６】
また、本実施の形態においては、ハーフミラー１５０は、その中心軸が、レンズ１４０の中心軸Ｂとほぼ一致するように配置されている。更に、ハーフミラー１５０は、入射瞳の形状とほぼ相似する形状を有するように形成されている。
【００７７】
尚、本実施形態においては、ミラー１３０が第１の反射部材に相当し、ハーフミラー１５０が第２の反射部材に相当する。また、図５においては、枠体の記載が省略されているが、枠体は、レンズ１４０と、受光素子１２０と、ミラー１３０と、ハーフミラー１５０とを保持することができるように形成されていれば良い。
【００７８】
レンズ１４０の第２のレンズ面１４２から出射された光の一部は、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射し、出射光の他の一部は、ハーフミラー１５０を透過して受光面１２１に直接入射する。一旦受光面１２１から外れた光の一部は、ミラー１３０とハーフミラー１５０とによって順に反射された後、受光面１２１に入射する。
【００７９】
図６は、図５に示される光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図である。また、図７は、参考例として、図５に示されるレンズと受光素子のみを備える光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図である。
【００８０】
図６及び７において、横軸は、レンズ１４０の中心軸Ｂに対する入射光の主光線角度θ（°）を示し、縦軸は、受光素子１２０の出力電圧に基づいて算出される受光強度を示す図である。
【００８１】
ここで、使用された各部材の寸法は、次の通りである。
＜レンズ１４０＞ レンズ径Φ：１５ｍｍ、第１のレンズ面１４１の形状：曲率半径１０．３８ｍｍの球面、第２のレンズ面１４２の形状：平面、焦点距離ｆ２：２０ｍｍ
＜ハーフミラー１５０＞ 外形Φ：４．０ｍｍ
＜受光素子１２０＞ 受光面の直径Φ：１．５ｍｍ
＜ミラー１３０＞ 反射面形状：非球面
【００８２】
図６及び図７の測定結果を比較すると、図６に示される受光強度は、レンズ１４０の中心軸Ｂに対する入射光の角度が−１０°〜＋１０°の範囲で、図７に示される受光強度より増加している。本実施形態に係る光受信器の受光強度が増加しているのは、受光素子１２０の受光面１２１から外れた光が、ミラー１３０及びハーフミラー１５０によって反射された後、受光面１２１に入射するためである。
【００８３】
以上説明したように、一旦受光素子１２０の受光面１２１から外れた光の一部は、ミラー１３０とハーフミラー１５０とによって順に反射された後、受光面１２１に入射することができる。また、実施の形態２に係る光受信器２において、レンズから出射された光は、必ずしも受光面１２１上で結像する必要がない。したがって、受光素子１２０を第２のレンズ面１４２と焦点Ｆｐ２との間に配置することによって、受光角の範囲を広くすることができる。
【００８４】
したがって、実施の形態２に係る光受信器２によれば、簡易な構成によって、光受信器２の受光角度を広くし、かつ、光送信器との高い結合効率を実現することが可能となる。
【００８５】
尚、上記の実施の形態２では、光受信器２は、平凸形状を有するレンズ１４０を備えているが、他の形状を有するレンズを備えていても良い。すなわち、第２のレンズ面１４２の形状は、必ずしも平面状である必要はなく、凸型または凹型であっても良い。特に、第２のレンズ面１４２の形状が凸型の場合、レンズの開口数が大きくなるため、更に受光角の範囲が拡大することが期待される。
【００８６】
また、上記の実施の形態２において、ハーフミラー１５０は、その外周及び内周の形状が入射瞳の形状とほぼ相似するように環状に形成されても良い。この場合、第２のレンズ面１４２の中心付近から出射される光は、ハーフミラー１５０の中央部を通過して、受光素子１２０の受光面１２１に入射するので、受光素子１２０の受光面１２１に直接入射する光を増加させることができる。
【００８７】
更に、上記の実施の形態２では、ハーフミラー１５０は、誘電体多層膜を有しているが、フレネル反射を利用して光を反射しても良い。また、ハーフミラー１５０の反射面上に、金属膜が形成されていれば、ハーフミラー１５０の反射率を高めることが可能となる。
【００８８】
更に、上記の実施の形態２では、ハーフミラー１５０は、その反射面上の各位置において、反射率が一定となるように形成されているが、反射面上の各位置において、反射率が異なっていても良い。反射面上の位置に応じて、反射部の反射率が相違する場合、安定した反射特性を得るために、同一の反射率を有する位置を結ぶ曲線の形状が反射部の外形とほぼ相似することが好ましい。
【００８９】
更に、上記の実施の形態２では、ミラー１３０の反射面は、平面形状を有しているが、平面以外の形状を有していても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、簡易な構成によって光受信器の受光効率を向上させることができるので、例えば、光空間伝送装置等の受光電力を向上させるために有用である。また、本発明は、例えば、光センサに含まれる光受信器等にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光受信器の構成を示す模式図
【図２】図１に示される光受信器の光線図
【図３】図１に示される光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図
【図４】図１に示されるレンズと受光素子のみを備える光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係る光受信器の構成を示す模式図
【図６】図５に示される光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図
【図７】図５に示されるレンズと受光素子のみを備える光受信器について、レンズの中心軸に対する入射光の角度と、受光素子の受光強度との関係を測定した結果を示す図
【図８】従来の光受信器の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００９２】
１、２ 光受信機
１００、１４０ レンズ
１２０ 受光素子
１２１ 受光面
１３０ ミラー
１５０ ハーフミラー
１０１、１４１ 第１のレンズ面
１０２、１４２ 第２のレンズ面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間中を伝送された光信号を受信する光受信器であって、
第１のレンズ面と第２のレンズ面とを有し、前記第１のレンズ面から入射した光を前記第２のレンズ面から出射するレンズと、
前記レンズの焦点と、前記第２のレンズ面との間に配置される受光素子と、
前記第２のレンズ面から出射された光の一部を前記第２のレンズ面へと反射する第１の反射部材と、
前記受光素子と前記第２のレンズ面との間に配置され、前記焦点側から照射される光の一部を反射する第２の反射部材とを備える、光受信器。
【請求項２】
前記第１の反射部材は、前記受光素子の外周を取り囲むように環状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記第２の反射部材は、前記第２のレンズ面上に形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の光受信器。
【請求項４】
前記第２の反射部材は、前記第２のレンズ面のフレネル反射を利用して照射された光を反射することを特徴とする、請求項３に記載の光受信器。
【請求項５】
前記第２の反射部材の表面に形成される誘電体多層膜を更に備える、請求項３に記載の光受信器。
【請求項６】
前記第２の反射部材の表面に形成される金属膜を更に備える、請求項３に記載の光受信器。
【請求項７】
前記第１のレンズ面と、前記第２のレンズ面の露出部分とに形成される反射防止膜を更に備える、請求項３から請求項６のいずれかに記載の光受信器。
【請求項８】
前記第２の反射部材は、前記第２のレンズ面から出射された光の少なくとも一部を透過するハーフミラーを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の光受信器。
【請求項９】
前記第２の反射部材は、その表面のフレネル反射を利用して照射された光を反射することを特徴とする、請求項８に記載の光受信器。
【請求項１０】
前記第２の反射部材の表面に形成される誘電体多層膜を更に備える、請求項８に記載の光受信器。
【請求項１１】
前記第２の反射部材の表面に形成される金属膜を更に備える、請求項８に記載の光受信器。
【請求項１２】
前記第１及び第２レンズ面に形成される反射防止膜を更に備える、請求項８から請求項１１のいずれかに記載の光受信器。
【請求項１３】
前記第２の反射部材は、その中心軸が前記レンズの中心軸とほぼ一致するように配置されることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の光受信器。
【請求項１４】
前記第２の反射部材は、入射瞳の形状とほぼ相似するように形成されることを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の光受信器。
【請求項１５】
前記第２の反射部材は、その外周及び内周の形状が入射瞳の形状とほぼ相似するように環状に形成されることを特徴とする、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の光受信器。
【請求項１】
空間中を伝送された光信号を受信する光受信器であって、
第１のレンズ面と第２のレンズ面とを有し、前記第１のレンズ面から入射した光を前記第２のレンズ面から出射するレンズと、
前記レンズの焦点と、前記第２のレンズ面との間に配置される受光素子と、
前記第２のレンズ面から出射された光の一部を前記第２のレンズ面へと反射する第１の反射部材と、
前記受光素子と前記第２のレンズ面との間に配置され、前記焦点側から照射される光の一部を反射する第２の反射部材とを備える、光受信器。
【請求項２】
前記第１の反射部材は、前記受光素子の外周を取り囲むように環状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記第２の反射部材は、前記第２のレンズ面上に形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の光受信器。
【請求項４】
前記第２の反射部材は、前記第２のレンズ面のフレネル反射を利用して照射された光を反射することを特徴とする、請求項３に記載の光受信器。
【請求項５】
前記第２の反射部材の表面に形成される誘電体多層膜を更に備える、請求項３に記載の光受信器。
【請求項６】
前記第２の反射部材の表面に形成される金属膜を更に備える、請求項３に記載の光受信器。
【請求項７】
前記第１のレンズ面と、前記第２のレンズ面の露出部分とに形成される反射防止膜を更に備える、請求項３から請求項６のいずれかに記載の光受信器。
【請求項８】
前記第２の反射部材は、前記第２のレンズ面から出射された光の少なくとも一部を透過するハーフミラーを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の光受信器。
【請求項９】
前記第２の反射部材は、その表面のフレネル反射を利用して照射された光を反射することを特徴とする、請求項８に記載の光受信器。
【請求項１０】
前記第２の反射部材の表面に形成される誘電体多層膜を更に備える、請求項８に記載の光受信器。
【請求項１１】
前記第２の反射部材の表面に形成される金属膜を更に備える、請求項８に記載の光受信器。
【請求項１２】
前記第１及び第２レンズ面に形成される反射防止膜を更に備える、請求項８から請求項１１のいずれかに記載の光受信器。
【請求項１３】
前記第２の反射部材は、その中心軸が前記レンズの中心軸とほぼ一致するように配置されることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の光受信器。
【請求項１４】
前記第２の反射部材は、入射瞳の形状とほぼ相似するように形成されることを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の光受信器。
【請求項１５】
前記第２の反射部材は、その外周及び内周の形状が入射瞳の形状とほぼ相似するように環状に形成されることを特徴とする、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の光受信器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２２８２５０（Ｐ２００７−２２８２５０Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４７００６（Ｐ２００６−４７００６）
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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