[go: up one dir, main page]

JP2008008671A - Light receiving device - Google Patents

Light receiving device Download PDF

Info

Publication number
JP2008008671A
JP2008008671A JP2006177022A JP2006177022A JP2008008671A JP 2008008671 A JP2008008671 A JP 2008008671A JP 2006177022 A JP2006177022 A JP 2006177022A JP 2006177022 A JP2006177022 A JP 2006177022A JP 2008008671 A JP2008008671 A JP 2008008671A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
shape
light receiving
receiving device
input surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006177022A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenobu Hamada
英伸 浜田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006177022A priority Critical patent/JP2008008671A/en
Publication of JP2008008671A publication Critical patent/JP2008008671A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light receiving device with a wide allowable incident angle range capable of securing the lowest gain. <P>SOLUTION: The light receiving device comprises: an input surface 5 on which the light is incident; an output surface 6 opposite to the incident surface 5 and smaller than the input surface 5; a light collector 10, provided with the side surface along the input surface 5 to the output surface 6, an internal peripheral surface 8 of which is made to reflect the light incident on the input surface 5; and a detection part 4 for receiving the light emitted from the output surface 6. The shape of the internal peripheral surface 8 of the light collector 10 is such that the part of the inclination angle 11 of the internal peripheral surface 8 to the central axial line 3 of the output surface 6, where is simply decreasing as approaching from output surface 6 toward input surface 5, is arranged at least nearer to the input surface 5 than to the output surface 6. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光空間伝送に使用される受光デバイスに関する。   The present invention relates to a light receiving device used for optical space transmission.

最近、AV機器間の信号伝送をコードレスで行おうとする試みがなされている。その手段として、携帯電話を用いた赤外線通信などのように、もっぱら赤外線による光伝送が用いられている。   Recently, attempts have been made to perform cordless signal transmission between AV devices. As the means, optical transmission using infrared rays is used exclusively, such as infrared communication using a mobile phone.

光空間伝送において送信部と受信部の光軸が合っているのが理想的であるが、現実的には、固定送信部と固定受信部のアライメント不良による静的軸ズレや、送信部と受信部の少なくとも一方が移動(可動)体である場合、例えば携帯電話を手に持って使用したり移動している自動車との間で伝送する場合などでは、動的軸ズレが存在する。軸ズレが発生すると受光レベルの低下によりSN劣化、誤り率の増加による伝送レート低下、送信パワーの増加などの問題が生じる。さらに、高速応答する受光素子になるほど受光面積が小さくなるので、軸ズレの影響が顕著となる。   Ideally, the optical axes of the transmitter and receiver are aligned in space optical transmission, but in reality, static axis misalignment due to improper alignment between the fixed transmitter and fixed receiver, or the transmitter and receiver. When at least one of the parts is a moving (movable) body, for example, when the mobile phone is used while being held or transmitted to a moving automobile, there is a dynamic axis shift. When the axis shift occurs, problems such as SN degradation due to a decrease in received light level, a decrease in transmission rate due to an increase in error rate, and an increase in transmission power occur. Furthermore, since the light receiving area becomes smaller as the light receiving element responds at a higher speed, the influence of the axial deviation becomes remarkable.

なお、上記軸ズレは位置ズレと角度ズレの両者を含んでいる。光空間伝送の場合、自由空間伝搬中にビーム径はある程度広がっているので位置ズレよりも角度ズレが特に問題である。しかし、面積の小さな受光素子に集光するための従来のレンズなどは分散面が固定的な曲面であるために、入射角の変動により集光位置が敏感に変化するので利得の劣化をもたらす。   The axis deviation includes both positional deviation and angle deviation. In the case of optical space transmission, since the beam diameter is expanded to some extent during propagation in free space, the angle shift is more problematic than the position shift. However, since the conventional lens for condensing light receiving elements with a small area has a fixed dispersion surface, the condensing position changes sensitively due to fluctuations in the incident angle, resulting in a deterioration in gain.

角度ズレした入射光を広角度で受光する方法として、レンズの側面に設けた反射鏡を利用したものがある(例えば、特許文献1参照)。   As a method of receiving the incident light with the angle deviation at a wide angle, there is a method using a reflecting mirror provided on the side surface of the lens (for example, see Patent Document 1).

図11は、特許文献1で提案されている受光装置の側断面図を示している。   FIG. 11 shows a side sectional view of the light receiving device proposed in Patent Document 1. In FIG.

受光素子82に向かって断面が小さくなる円錐台形状のレンズ81を備えている。そして反射鏡83が、レンズ81の側面を被うように、空間的な隙間なく取り付けられている。   A frustoconical lens 81 whose cross section decreases toward the light receiving element 82 is provided. The reflecting mirror 83 is attached without a spatial gap so as to cover the side surface of the lens 81.

このような構成にしたことにより、受光素子へ直接入射しなかった光も反射鏡83で反射して受光素子82に入射させることにより、入射光が効率的に受光素子82に到達するようにしている。   With this configuration, the light that has not directly entered the light receiving element is also reflected by the reflecting mirror 83 and is incident on the light receiving element 82 so that the incident light efficiently reaches the light receiving element 82. Yes.

また、集光器の側面における全反射を利用したものもある(例えば、特許文献2参照)。   In addition, there is one using total reflection on the side surface of the collector (see, for example, Patent Document 2).

図12は、特許文献2で提案されている誘電性全内部反射集光器の側断面図を示している。   FIG. 12 shows a side sectional view of the dielectric total internal reflection collector proposed in Patent Document 2.

この誘電性全内部反射集光器は、凸状に曲がった受信面91、軸対称である凹面をなしている側面92および円形の検知面93を備えている。検知面93には、光センサー94が組み入れられており、平らな薄膜光学フィルタ95で覆われている。   The dielectric total internal reflection collector includes a receiving surface 91 bent in a convex shape, a concave side surface 92 that is axisymmetric, and a circular detection surface 93. An optical sensor 94 is incorporated in the detection surface 93 and is covered with a flat thin film optical filter 95.

このような構成にしたことにより、受信面91を通り、検知面93へ直接入射しなかった光線も、側面92で全反射して検知面93に受光させることにより、広角度で入射光を受光できるようにしている。
特開平8−62039号公報(例えば、第1図) 特表2004−508733号公報(例えば、第1図)
By adopting such a configuration, a light beam that has passed through the receiving surface 91 and has not directly entered the detection surface 93 is totally reflected by the side surface 92 and is received by the detection surface 93, thereby receiving incident light at a wide angle. I can do it.
JP-A-8-62039 (for example, FIG. 1) Japanese translation of PCT publication No. 2004-508733 (for example, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載の受光装置では、それらの側面の形状が原因となって、広角度で軸ズレして入射する光に対しては、受光できたとしてもその利得が小さくなってしまうという問題があった。   However, in the light receiving devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2, due to the shape of the side surfaces, even if light that is incident with a wide angle misalignment can be received, the gain is high. There was a problem of becoming smaller.

受光したデータが有効なデータとして処理されるためには、最低限必要な利得値(以降、最低利得値という)以上の利得で受光されなければならない。つまり、軸ズレして入射する光を受光できたとしても、最低利得値以上の利得値が得られる範囲のみが、許容できる軸ズレ受光角範囲である。   In order for the received data to be processed as valid data, it must be received with a gain greater than the minimum necessary gain value (hereinafter referred to as the minimum gain value). That is, even if light that is incident with an axial deviation can be received, only the range in which a gain value equal to or greater than the minimum gain value is obtained is an allowable axial deviation light receiving angle range.

特許文献1や特許文献2に記載の従来の受光装置の側面の形状では、入射光の軸ズレ角度が大きくなるにしたがって利得値が大きく低下していくため、最低利得値を保障できる軸ズレ受光角範囲を大きくするにも限度があった。すなわち、従来の受光装置の側面の形状では、広角度で軸ズレして入射する光を有効に受光できなかった。   In the shape of the side surface of the conventional light receiving device described in Patent Document 1 or Patent Document 2, the gain value decreases greatly as the axial misalignment angle of incident light increases, so that the axial misalignment light receiving that can guarantee the minimum gain value. There was also a limit to increasing the angular range. That is, with the shape of the side surface of the conventional light receiving device, it is not possible to effectively receive the incident light with the axis shifted at a wide angle.

なお、上述した、従来の受光装置の側面の形状では入射光の軸ズレ角度が大きくなるにしたがって利得値が大きく低下していくことについて、以下に数式を用いて説明する。   In the following, the fact that the gain value greatly decreases as the axial misalignment angle of the incident light increases in the shape of the side surface of the conventional light receiving device described above will be described using mathematical expressions.

図11や図12のような、入力面を通る入射光を側面の反射により出力面に誘導する集光器では、側面上でm番目の反射点への入射角βおよび反射角γは、それぞれ数3および数4で表される。ただし、α1:入射光の入力面での屈折角、θ:m番目の反射点の傾斜角であり、角度符号は出力面から入力面方向を基準にする。なお、傾斜角とは、入力面と出力面のそれぞれの中心点を結ぶ中心線と、入力面から出力面に向かう方向の側面における接線とのなす角度をいう。 In the collector that guides the incident light passing through the input surface to the output surface by reflection of the side surface as shown in FIGS. 11 and 12, the incident angle β m and the reflection angle γ m to the mth reflection point on the side surface are These are represented by Equation 3 and Equation 4, respectively. Where α 1 is the angle of refraction of the incident light at the input surface, θ m is the inclination angle of the mth reflection point, and the angle code is based on the input surface direction from the output surface. The inclination angle refers to an angle formed by a center line connecting the center points of the input surface and the output surface and a tangent line on the side surface in the direction from the input surface to the output surface.

Figure 2008008671
Figure 2008008671

Figure 2008008671

数3および数4より、図11の反射鏡83のように側面に金属などの反射率の高い反射材料を使用する場合、数5となる光線は、側面での反射により入力面方向へ反射されて最終的には入力面から外部へ出射されてしまい、受光素子82で受光できない。
Figure 2008008671

From Equation 3 and Equation 4, when a reflective material such as metal is used on the side surface as in the reflector 83 of FIG. 11, the light beam represented by Equation 5 is reflected toward the input surface by reflection on the side surface. Finally, the light is emitted from the input surface to the outside and cannot be received by the light receiving element 82.

Figure 2008008671

また、図12のように側面92での全反射を利用する場合は、数6となる光線は、側面92で全反射されず透過するので、やはり検知面93で受光できない。ただし、n:集光器の屈折率(>1)であり、図12の全反射の方が図11の場合よりも受光条件が厳しい。
Figure 2008008671

When using the total reflection on the side surface 92 as shown in FIG. 12, the light beam represented by Equation 6 passes through the side surface 92 without being totally reflected, and therefore cannot be received by the detection surface 93. However, n is the refractive index (> 1) of the condenser, and the light receiving conditions are more severe in the case of total reflection in FIG. 12 than in the case of FIG.

Figure 2008008671

次に、入力面と出力面の大きさの差が大きく、集光器の長さが短い、開口角が大きい場合を考える。
Figure 2008008671

Next, consider a case where the difference in size between the input surface and the output surface is large, the collector is short, and the aperture angle is large.

説明を簡単にするために、入力面と出力面が円形(それぞれの半径はD、D)で、側面が直線である中心対称な集光器を仮定すると、傾斜角θは反射位置に依らず数7で表される。ただし、h:入力面と出力面間距離(集光器の長さ)である。 For ease of explanation, assuming a centrally symmetric collector with circular input surfaces and output surfaces (respective radii D 0 and D 1 ) and straight side surfaces, the tilt angle θ is at the reflection position. Regardless, it is expressed by Equation 7. Where h is the distance between the input surface and the output surface (the length of the condenser).

Figure 2008008671

数3、数4、および数7より、利得と正の相関関係にある入力面と出力面の大きさの差が大きく、集光器の長さが短いほど、反射点への入射角βおよび反射角γが大きくなるので受光が困難となる。したがって、図11に示した特許文献1や図12に示した特許文献2の形状の集光器を使用する場合、集光器の長さが短くなると、入射光が軸ズレするにしたがって利得が急激に低下してしまう。つまり、従来の側面形状の集光器では、軸ズレに対する利得の低下を抑えながら集光器の長さを短くすること、すなわち、小型化をするにも限度があった。
Figure 2008008671

From Equations 3, 4, and 7, the larger the difference in size between the input surface and the output surface that are positively correlated with the gain, and the shorter the collector length, the incident angle β m to the reflection point. Further, since the reflection angle γ m becomes large, it becomes difficult to receive light. Therefore, when using the collector of the shape of Patent Document 1 shown in FIG. 11 or Patent Document 2 shown in FIG. 12, when the length of the collector is shortened, the gain increases as the incident light is axially displaced. It drops rapidly. In other words, in the conventional side-shaped collector, there is a limit to shortening the length of the collector, that is, downsizing, while suppressing a decrease in gain with respect to axial deviation.

例えば、最大利得が20dBとなる入力面径と出力面径の比が10:1となるD=5mm、D=0.5mmで、集光器の長さが10mmの小型形状の場合、θ=24.2°の傾斜角を持つので、側面上のm番目の反射点への入射角および反射角は、それぞれ、β=α−24.2°+48.5°m、およびγ=α+48.5°mとなり、m<2でなければ受光できない。 For example, in the case of a small shape in which the ratio of the input surface diameter and the output surface diameter at which the maximum gain is 20 dB is 10: 1, D 0 = 5 mm, D 1 = 0.5 mm, and the collector length is 10 mm, Since it has an inclination angle of θ = 24.2 °, the incident angle and reflection angle to the mth reflection point on the side surface are β m = α 1 −24.2 ° + 48.5 ° m, and γ, respectively. m = α 1 + 48.5 ° m, and no light can be received unless m <2.

しかし、m<2で高利得を得るには、軸ズレの有無に関わらず、入力面での屈折後に最初に到達する位置が入力面上の入射位置に依らず出力面を含む近傍になるようにしなければならない。図11に示すような従来の構成で、±15°のような広指向角範囲でこのような入力面を構成するのは不可能である。なお、図12に示すような出力面から入力面に向かうにしたがって傾斜角が単調増加するラッパ形状の場合は、入力面側の側面の傾斜角が直線の場合よりも大きいのでなおさら困難である。   However, in order to obtain a high gain at m <2, the first arrival position after refraction at the input surface is the vicinity including the output surface regardless of the incident position on the input surface, regardless of the presence or absence of axial misalignment. Must be. With the conventional configuration as shown in FIG. 11, it is impossible to configure such an input surface in a wide directivity angle range of ± 15 °. In the case of a trumpet shape in which the inclination angle monotonously increases from the output surface to the input surface as shown in FIG. 12, the inclination angle of the side surface on the input surface side is larger than that in the case of a straight line, which is even more difficult.

このように、集光器の長さを短くすると、入射光の少しの軸ズレに対して利得が急激に低下してしまい、広角度に軸ズレした入射光の利得を保障できなかった。   As described above, when the length of the condenser is shortened, the gain rapidly decreases with respect to a slight axial shift of the incident light, and the gain of the incident light shifted in a wide angle cannot be guaranteed.

本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、3次元光学系における入射光に対し、最低利得を保障できる軸ズレ入射角範囲が従来よりも広い受光デバイスを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a light receiving device having a wider axis misalignment incident angle range that can guarantee the minimum gain for incident light in a three-dimensional optical system. .

上述した課題を解決するために、第1の本発明は、
光が入射する入力面と、前記入力面に対向し前記入力面よりも狭い面積を有する出力面と、前記入力面から前記出力面に亘り設けられ、その内周面が前記入力面から入射した光を反射させる側面部とを有する集光体と、
前記出力面から出射される光を受光する検出部とを備え、
前記集光体の前記内周面の形状は、前記出力面の中心線に対する前記内周面の傾斜角が、前記出力面から前記入力面に向かうにしたがって単調減少する部分を、少なくとも前記出力面よりも前記入力面に近い側に有した形状である受光デバイスである。
In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention provides:
An input surface on which light is incident, an output surface facing the input surface and having an area smaller than the input surface, and provided from the input surface to the output surface, and an inner peripheral surface thereof is incident from the input surface A light collector having a side surface for reflecting light;
A detector that receives light emitted from the output surface;
The shape of the inner peripheral surface of the light collector is at least a portion where the inclination angle of the inner peripheral surface with respect to the center line of the output surface monotonously decreases from the output surface toward the input surface. A light receiving device having a shape closer to the input surface than the input surface.

また、第2の本発明は、
前記内周面の傾斜角とは、前記出力面の中心線を含む平面と前記内周面とが交差する線上の各点における、前記平面に含まれる前記内周面の接線と前記中心線とがなす角度のことである、第1の本発明の受光デバイスである。
The second aspect of the present invention
The inclination angle of the inner peripheral surface is a tangent to the inner peripheral surface included in the plane and the center line at each point on a line where the plane including the center line of the output surface intersects the inner peripheral surface. 1 is a light receiving device according to the first aspect of the present invention.

また、第3の本発明は、
前記内周面における、前記入力面から入射した光の前記反射は、金属反射である、第1の本発明の受光デバイスである。
The third aspect of the present invention
In the light receiving device according to the first aspect of the present invention, the reflection of the light incident from the input surface on the inner peripheral surface is a metal reflection.

また、第4の本発明は、
前記内周面の、前記傾斜角が単調減少する部分以外の部分の形状は、その傾斜角が一定または単調増加する形状である、第3の本発明の受光デバイスである。
The fourth aspect of the present invention is
The shape of a portion of the inner peripheral surface other than the portion where the inclination angle monotonously decreases is the light receiving device according to the third aspect of the present invention, in which the inclination angle is constant or monotonously increases.

また、第5の本発明は、
前記内周面の形状は、前記中心線上の前記出力面からの距離zの位置における、前記中心線から垂直方向の距離rが数1で表される形状である、第3の本発明の受光デバイスである。
The fifth aspect of the present invention provides
The shape of the inner peripheral surface is a shape in which the distance r in the vertical direction from the center line is expressed by the formula 1 at the position z of the distance from the output surface on the center line. It is a device.

Figure 2008008671

また、第6の本発明は、
前記内周面の形状は、前記中心線上の前記出力面からの距離zの位置における、前記中心線から垂直方向の距離rが数2で表される形状であり、
前記中心線を含む断面における、前記入力面の円周上の点と前記出力面の円周上の点とを結ぶ直線の、前記中心線となす角度が27°以上の形状である、第3の本発明の受光デバイスである。
Figure 2008008671

The sixth aspect of the present invention provides
The shape of the inner peripheral surface is a shape in which the distance r in the vertical direction from the center line at the position of the distance z from the output surface on the center line is expressed by Formula 2,
In a cross section including the center line, a straight line connecting a point on the circumference of the input surface and a point on the circumference of the output surface is a shape having an angle of 27 ° or more with the center line, This is a light receiving device of the present invention.

Figure 2008008671

また、第7の本発明は、
前記内周面の形状は、前記出力面の中心線に対して回転対称の形状である、第1の本発明の受光デバイスである。
Figure 2008008671

The seventh aspect of the present invention
The shape of the inner peripheral surface is the light receiving device according to the first aspect of the present invention, which is a rotationally symmetric shape with respect to the center line of the output surface.

また、第8の本発明は、
前記入力面の焦点距離は、前記入力面と前記出力面間の距離よりも大きい、第1の本発明の受光デバイスである。
In addition, the eighth aspect of the present invention
In the light receiving device according to the first aspect of the present invention, the focal length of the input surface is larger than the distance between the input surface and the output surface.

また、第9の本発明は、
前記内周面は、反射率の高い材料で構成されている、第1の本発明の受光デバイスである。
The ninth aspect of the present invention provides
The inner peripheral surface is the light receiving device according to the first aspect of the present invention, which is made of a highly reflective material.

また、第10の本発明は、
前記内周面は、ブラッグ反射を起こす周期構造を有している、第1の本発明の受光デバイスである。
The tenth aspect of the present invention is
The inner peripheral surface is the light receiving device of the first aspect of the present invention having a periodic structure that causes Bragg reflection.

本発明により、3次元光学系における入射光に対し、最低利得を保障できる軸ズレ入射角範囲が従来よりも広い受光デバイスを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a light receiving device having a wider axis misalignment incident angle range that can guarantee a minimum gain with respect to incident light in a three-dimensional optical system.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1および図2は、本発明の実施の形態1の第1の側面形状を有する受光デバイスの、光線軌跡を示す側断面図を示している。図1には、入射光が軸ズレ無し時の光線軌跡を、図2には、入射光が軸ズレ時の光線軌跡を、それぞれ示している。
(Embodiment 1)
1 and 2 are side cross-sectional views showing light ray trajectories of the light receiving device having the first side surface shape according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a ray trajectory when the incident light has no axial misalignment, and FIG. 2 shows a ray trajectory when the incident light has an axial misalignment.

本実施の形態1の受光デバイスは、図1に示すように、集光器10と受光素子4で構成されており、光源1から自由空間2で隔てられて配置されている。   As shown in FIG. 1, the light receiving device according to the first embodiment includes a light collector 10 and a light receiving element 4, and is separated from the light source 1 by a free space 2.

集光器10は、出力面6と、出力面6に対向し出力面6よりも面積が大きい入力面5を備えている。入力面5は、凸面であり、その焦点位置は出力面6よりも遠方にある。そして、入力面5から出力面6に亘って反射側面8が設けられている。反射側面8の、出力面6側よりも入力面5側に偏った部分は、出力面6から入力面5に向かうにしたがって、傾斜角(θ)11が単調減少する形状をしている。そして、その傾斜角11が単調減少する部分以外の反射側面8の部分は、傾斜角11が一定である形状をしている。 The condenser 10 includes an output surface 6 and an input surface 5 that faces the output surface 6 and has a larger area than the output surface 6. The input surface 5 is a convex surface, and its focal position is farther from the output surface 6. A reflective side surface 8 is provided from the input surface 5 to the output surface 6. The portion of the reflective side surface 8 that is biased toward the input surface 5 side rather than the output surface 6 side has a shape in which the inclination angle (θ m ) 11 monotonously decreases from the output surface 6 toward the input surface 5. And the part of the reflective side surface 8 other than the part where the inclination angle 11 decreases monotonously has a shape in which the inclination angle 11 is constant.

また、集光器10は、入力面5、出力面6および反射側面8に囲まれる内部に、屈折率が一定の導光部9を備えている。そして、この集光器10は、入力面5と出力面6の各中心点を結ぶ中心軸3に対して軸対称の形状をしている。   In addition, the condenser 10 includes a light guide unit 9 having a constant refractive index inside the area surrounded by the input surface 5, the output surface 6, and the reflective side surface 8. The concentrator 10 has an axisymmetric shape with respect to the central axis 3 connecting the center points of the input surface 5 and the output surface 6.

そして、受光素子4が、集光器10の出力面6から出射される光を受光する位置に配置されている。光線軌跡12は、入力面5から入射した光が集光器10に入射した後の、集光器10内の光線の軌跡を示している。   And the light receiving element 4 is arrange | positioned in the position which receives the light radiate | emitted from the output surface 6 of the collector 10. FIG. A ray trajectory 12 indicates a ray trajectory in the light collector 10 after the light incident from the input surface 5 enters the light collector 10.

なお、入力面5の焦点位置が出力面6よりも遠方にあるとは、軸ズレ無し入射光7が入力面5上での屈折後に中心軸3に交わる点が、入力面5上の入射位置に依らず出力面6位置よりも遠方にあることである。なお、入力面5の各位置に入射する光線の中心軸3との交点は必ずしも一致する必要はない。   Note that the focal position of the input surface 5 is farther than the output surface 6 means that the incident light 7 with no axial deviation intersects the central axis 3 after refraction on the input surface 5. Regardless of the position, it is far from the output surface 6 position. Note that the intersections of the light rays incident on the respective positions on the input surface 5 with the central axis 3 do not necessarily coincide with each other.

また、ここで言う傾斜角とは、中心軸3を含む平面と反射側面8が交差する線上の各点における、その平面に含まれる反射側面8の接線と中心軸3とがなす角度のことを言う。例えば、図1に示す平面図が中心軸3を含む平面の一例であり、この場合、図1の反射側面8の外形との交点(反射点(P)13)における接線と中心軸3とのなす角度(傾斜角11)が、反射点(P)13における傾斜角である。   Further, the inclination angle referred to here is an angle formed by the tangent line of the reflective side surface 8 included in the plane and the central axis 3 at each point on the line where the plane including the central axis 3 and the reflective side surface 8 intersect. To tell. For example, the plan view shown in FIG. 1 is an example of a plane including the central axis 3. In this case, the tangent line at the intersection (reflection point (P) 13) with the outer shape of the reflective side surface 8 in FIG. The angle formed (tilt angle 11) is the tilt angle at the reflection point (P) 13.

なお、反射側面8が、本発明の内周面の一例にあたる。また、集光器10および受光素子4が、それぞれ、本発明の集光体および検出部の一例にあたる。また、中心軸3が、本発明の、出力面の中心線の一例のあたる。   The reflective side surface 8 corresponds to an example of the inner peripheral surface of the present invention. The light collector 10 and the light receiving element 4 correspond to examples of the light collector and the detection unit of the present invention, respectively. The center axis 3 corresponds to an example of the center line of the output surface of the present invention.

次に、出力面6に到達する光線は全て受光素子4に受光されると仮定して、入力面5に入射する光の受光状態を、入力面5上に入射する光線の光線追跡で説明する。   Next, assuming that all the light rays reaching the output surface 6 are received by the light receiving element 4, the light receiving state of the light incident on the input surface 5 will be described by ray tracing of the light incident on the input surface 5. .

まず、集光器10に対して軸ズレが無い入射光7が入射する場合について、図1を用いて説明する。   First, the case where the incident light 7 with no axial deviation enters the condenser 10 will be described with reference to FIG.

入力面5の中心に入射する光線30は、中心軸3上を進み、直接出力面6の中心に到達する。入力面5の焦点位置は出力面6よりも遠方にあるので、入力面5上の入射点が中心軸3から離れるに従って、入力面5での屈折後に到達する点は、中心軸3に対して出力面6の中心から入力面5上の入射位置と同方向に離れていく。さらに、その屈折後に到達する点は、出力面6を外れた後は、傾斜角11が一定の反射側面8上の部分に移動するが、光線31のように反射側面8での反射により出力面6に到達する。その時の出力面6上の到達点は、中心軸3に対する入力面5上の入射位置とは逆方向へ移動する。   The light beam 30 incident on the center of the input surface 5 travels on the central axis 3 and directly reaches the center of the output surface 6. Since the focal position of the input surface 5 is farther than the output surface 6, the point reached after refraction at the input surface 5 with respect to the central axis 3 as the incident point on the input surface 5 moves away from the central axis 3. The distance from the center of the output surface 6 is the same as the incident position on the input surface 5. Further, the point reached after the refraction is that after leaving the output surface 6, the inclination angle 11 moves to a part on the reflection side surface 8, but the output surface is reflected by the reflection side surface 8 like the light beam 31. Reach 6 The arrival point on the output surface 6 at that time moves in the direction opposite to the incident position on the input surface 5 with respect to the central axis 3.

さらに、入力面5上で入射点が中心軸3から離れて端へ近づくにつれて屈折後の最初に到達する反射側面8上の点は、出力面6側から入力面5側の方向へさらに移動していくが、入力面5での屈折のために最初に到達する反射側面8上の点は、入力面5近くの傾斜角11が単調減少する領域には到達しないか、到達したとしても傾斜角11が一定の領域と大差が無い領域であるため、反射側面8で反射した後の出力面6上の到達する点は、引き続き中心軸3に対して入力面5上の入射位置と逆方向の出力面6の端に移動していく。そして、その到達する点は、出力面6を外れた後は、中心軸3に対して入力面5上の入射位置と逆方向の反射側面8上に移動して第2の反射点ができる。   Further, as the incident point on the input surface 5 moves away from the central axis 3 and approaches the end, the point on the reflection side surface 8 that reaches first after refraction further moves from the output surface 6 side to the input surface 5 side. However, the point on the reflective side surface 8 that reaches first because of refraction at the input surface 5 does not reach the region where the inclination angle 11 near the input surface 5 monotonously decreases, or even if it reaches, the inclination angle Since 11 is a region that is not significantly different from a certain region, the point reached on the output surface 6 after being reflected by the reflective side surface 8 continues to be opposite to the incident position on the input surface 5 with respect to the central axis 3. It moves to the end of the output surface 6. Then, after reaching the output surface 6, the reaching point moves to the reflection side surface 8 in the direction opposite to the incident position on the input surface 5 with respect to the central axis 3 to form a second reflection point.

数3に示すように、側面上の反射点への入射角βは、側面上での反射毎に各反射点での傾斜角が屈折角に累積していくので、入力面5上の入射点が端に近づくほど互いに対向する反射面間の反射回数が増えて数5の受光条件を満足できなくなる。したがって、図1に示す本実施の形態1の集光器10のように入力面5の焦点が出力面6よりも遠方にある場合は、入力面5の端の近くに入射した光線(光線32)の光量分の利得が低下する。   As shown in Expression 3, the incident angle β to the reflection point on the side surface is such that the inclination angle at each reflection point is accumulated in the refraction angle for each reflection on the side surface. The closer to the end, the more the number of reflections between the reflecting surfaces facing each other increases, and the light receiving condition of Equation 5 cannot be satisfied. Accordingly, when the focal point of the input surface 5 is farther from the output surface 6 as in the collector 10 of the first embodiment shown in FIG. 1, a light ray (light ray 32) incident near the end of the input surface 5 is used. ) The gain for the amount of light decreases.

次に、集光器10に対して軸ズレがある入射光14が入射する場合について、図2を用いて説明する。   Next, the case where the incident light 14 with an axial shift enters the condenser 10 will be described with reference to FIG.

図2に示すように、光源1から出射された光が軸ズレ方向にずれた方向から集光器10の入力面5に入射した場合について説明する。この場合、入力面5の中心軸3上に入射する光線34は、入射角α13で入射し屈折角α14で屈折して導光部9内を進行していく。 As shown in FIG. 2, the case where the light emitted from the light source 1 is incident on the input surface 5 of the condenser 10 from a direction shifted in the axial deviation direction will be described. In this case, light rays 34 incident on the center axis 3 of the input surface 5, progresses the refracted light guide portion 9 with refraction angle alpha 1 14 at an incident angle alpha 13.

入力面5の軸ズレと逆方向の端近傍に入射する光線35の、入力面5での屈折後の最初に到達する反射側面8上の反射点は、傾斜角11が単調減少する領域である入力面5近傍となるため、その反射点での傾斜角11の絶対値は反射側面8上では最小となるので非常に小さく、数3によると入射角(=反射角)は入力面5での屈折角に近く、反射光は中心軸3に対して出力面6の軸ズレと逆方向の端近傍に到達し受光される。   The reflection point on the reflective side surface 8 of the light ray 35 incident near the end in the direction opposite to the axial deviation of the input surface 5 reaches the first after the refraction at the input surface 5 is a region where the inclination angle 11 decreases monotonously. Since it is near the input surface 5, the absolute value of the inclination angle 11 at the reflection point is minimum on the reflection side surface 8 and is very small. According to Equation 3, the incident angle (= reflection angle) is the value at the input surface 5. Near the refraction angle, the reflected light reaches and is received near the end in the direction opposite to the axial deviation of the output surface 6 with respect to the central axis 3.

ここで、最初に到達する反射側面8上の点における傾斜角11をさらに小さくすれば、中心軸3に対してその最初の反射点と同じ側の反射側面8上の第2の反射点に到達することになるが、その第2の反射点での入射角は非常に小さいので、この場合にも第2の反射点での反射光は出力面6に到達し受光される。   Here, if the inclination angle 11 at the point on the reflective side surface 8 that reaches first is further reduced, the second reflective point on the reflective side surface 8 on the same side as the first reflective point with respect to the central axis 3 is reached. However, since the incident angle at the second reflection point is very small, the reflected light at the second reflection point also reaches the output surface 6 and is received.

次に、入射点が入力面5の軸ズレと逆方向の端(図2の上側)から中心軸3に近づくにつれて、入力面5での屈折後の反射側面8上に最初に到達する反射点は、入力面5側から出力面6側へ移動していくので反射側面8上の反射点における傾斜角11は徐々に大きくなり、反射後の出力面6上に到達する点は軸ズレ方向に移動していく。そして、その反射後の到達する点は、出力面6の端を外れた後は、中心軸3に対する入力面5上の入射位置とは反対方向の反射側面8へ移動して第2の反射点ができる。   Next, as the incident point approaches the central axis 3 from the end opposite to the axis shift of the input surface 5 (upper side in FIG. 2), the reflection point that first reaches the reflection side surface 8 after being refracted on the input surface 5. Is moving from the input surface 5 side to the output surface 6 side, the inclination angle 11 at the reflection point on the reflection side surface 8 gradually increases, and the point reaching the output surface 6 after reflection is in the axial deviation direction. Move. Then, after reaching the end of the output surface 6, the point reached after the reflection moves to the reflection side surface 8 in the direction opposite to the incident position on the input surface 5 with respect to the central axis 3 to move to the second reflection point. Can do.

入力面5上の中心付近に入射する軸ズレ光14の光線34は、第2の反射点の入射角(=反射角)が大きいので、図2のように入力面5方向へ反射されるか、出力面6方向へ反射されて対向する反射側面8上に第3の反射点ができてもその第3の反射点への入射角は非常に大きく、最終的には入力面5方向へ反射され、受光素子4で受光できない。   Since the incident beam (= reflection angle) of the second reflection point is large, the ray 34 of the axially shifted light 14 incident near the center on the input surface 5 is reflected in the direction of the input surface 5 as shown in FIG. Even if a third reflection point is formed on the reflection side surface 8 which is reflected in the direction of the output surface 6 and is opposed, the incident angle to the third reflection point is very large, and finally it is reflected in the direction of the input surface 5. The light receiving element 4 cannot receive light.

そして今度は、入力面5上の入射位置が中心軸3から軸ズレ方向側の端に近づくにつれて、入力面5での屈折後の反射側面8上の最初の反射点は出力面6方向へ移動していくので、対向する反射側面8上の第2の反射点も出力面6方向へ移動していき、出力面6上に到達するようになり光線33のように受光できるようになる。   Then, as the incident position on the input surface 5 approaches the end of the axial deviation direction from the central axis 3, the first reflection point on the reflective side surface 8 after refraction at the input surface 5 moves in the direction of the output surface 6. As a result, the second reflection point on the opposing reflection side surface 8 also moves in the direction of the output surface 6, reaches the output surface 6, and can receive light like the light beam 33.

次に、側面形状が図1および図2と異なる構成の本発明の受光デバイスについて説明する。   Next, the light receiving device of the present invention having a configuration different from that in FIGS. 1 and 2 will be described.

図3および図4は、本発明の実施の形態1の第2の側面形状を有する受光デバイスの、光線軌跡を示す側断面図を示している。図3には、入射光が軸ズレ無し時の光線軌跡を、図4には、入射光が軸ズレ時の光線軌跡を、それぞれ示している。   3 and 4 are side cross-sectional views showing light ray traces of the light receiving device having the second side surface shape according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a ray trajectory when the incident light has no axial deviation, and FIG. 4 shows a ray trajectory when the incident light has an axial deviation.

本実施の形態1の第2の側面形状を有する受光デバイスは、図3に示すように、集光器20と受光素子24で構成されており、光源1から自由空間2で隔てられて配置されている。   As shown in FIG. 3, the light receiving device having the second side surface shape according to the first embodiment includes a light collector 20 and a light receiving element 24, and is arranged separated from the light source 1 by a free space 2. ing.

集光器20は、出力面26と、出力面26に対向し出力面26よりも面積が大きい入力面25を備えている。入力面25は、凸面であり、その焦点位置は出力面26よりも遠方にある。そして、入力面25から出力面26に亘って反射側面28が設けられている。反射側面28の、出力面26側よりも入力面25側に偏った部分は、出力面26から入力面25に向かうにしたがって、傾斜角(θ)21が単調減少する形状をしている。そして、その傾斜角21が単調減少する部分以外の反射側面28の部分は、傾斜角21が入力面25に向かうにしたがって単調増加する形状をしている。 The condenser 20 includes an output surface 26 and an input surface 25 that faces the output surface 26 and has a larger area than the output surface 26. The input surface 25 is a convex surface, and its focal position is farther from the output surface 26. A reflective side surface 28 is provided from the input surface 25 to the output surface 26. The portion of the reflective side surface 28 that is biased toward the input surface 25 side rather than the output surface 26 side has a shape in which the inclination angle (θ m ) 21 monotonously decreases from the output surface 26 toward the input surface 25. And the part of the reflective side surface 28 other than the part where the inclination angle 21 monotonously decreases has a shape in which the inclination angle 21 monotonously increases toward the input surface 25.

また、集光器20は、入力面25、出力面26および反射側面28に囲まれる内部に、屈折率が一定の導光部29を備えている。そして、この集光器20は、入力面25と出力面26の各中心点を結ぶ中心軸23に対して軸対称の形状をしている。   In addition, the light collector 20 includes a light guide unit 29 having a constant refractive index inside the area surrounded by the input surface 25, the output surface 26, and the reflective side surface 28. The condenser 20 has an axisymmetric shape with respect to a central axis 23 that connects the center points of the input surface 25 and the output surface 26.

そして、受光素子24が、集光器20の出力面26から出射される光を受光する位置に配置されている。光線軌跡22は、入力面25から入射した光が集光器20に入射した後の、集光器20内の光線の軌跡を示している。   The light receiving element 24 is arranged at a position for receiving light emitted from the output surface 26 of the condenser 20. The ray trajectory 22 indicates the ray trajectory in the light collector 20 after the light incident from the input surface 25 enters the light collector 20.

図3および図4に示す第2の側面形状を有する受光デバイスにおける入射光の受光のメカニズムについては、上述した第1の側面形状を有する受光デバイスの場合に比べて軸ズレ時の入力面25の中心付近の入射光の受光量が低下する以外は、第1の側面形状を有する受光デバイスの場合と同様である。   3 and FIG. 4, the light receiving mechanism of the light receiving device having the second side surface shape is configured so that the input surface 25 at the time of axial misalignment is compared with the light receiving device having the first side surface shape described above. The light receiving device having the first side shape is the same as that of the light receiving device having the first side surface shape except that the amount of incident light near the center decreases.

このように、本実施の形態1の受光デバイスは、第1の側面形状を有する場合も、第2の側面形状を有する場合も、入力面での屈折後の反射側面で反射する割合を多くするように入力面の焦点位置を出力面よりも遠くした入力面形状と、出力面から入力面に向かうにしたがって傾斜角が単調減少する部分を出力面側よりも入力面側に偏った部分に有する側面形状を採用することにより、入力面上の端に近い入射光は軸ズレ無し時は反射受光が抑制され、軸ズレ時には反射受光が促進される一方、入力面の中心に近い入射光は軸ズレ無し時は直接受光と反射受光が促進され、軸ズレ時には反射受光が抑制される。   As described above, the light receiving device according to the first embodiment increases the ratio of reflection on the reflection side surface after refraction at the input surface regardless of whether it has the first side surface shape or the second side surface shape. In this way, the input surface has a focal point position farther than the output surface, and the portion where the inclination angle monotonously decreases from the output surface toward the input surface is located on the input surface side rather than the output surface side. By adopting the side surface shape, incident light near the edge on the input surface is prevented from receiving reflected light when there is no axial misalignment. When there is no deviation, direct light reception and reflection light reception are promoted, and when there is an axis deviation, reflection light reception is suppressed.

次に、図5〜9を用いて、本実施の形態1の受光デバイスの反射側面の形状を用いた場合と、従来の反射側面の代表的な形状を用いた場合との、それぞれにおける利得を対比して説明する。   Next, referring to FIGS. 5 to 9, the gain in each of the case where the shape of the reflection side surface of the light receiving device of the first embodiment is used and the case where the typical shape of the conventional reflection side surface is used are shown as follows. The comparison will be described.

図5は、表1に示す関数で表現される、集光器の各種反射側面形状の側断面図を示している。   FIG. 5 shows side sectional views of various reflecting side surface shapes of the condenser, which are expressed by the functions shown in Table 1.

図5および表1の関数で示す各反射側面の形状は、(i)直線、(ii)傾斜角が単調増加、(iii)傾斜角が単調増加から一定に変化、(iv)傾斜角が一定から単調減少に変化、(v)傾斜角が単調増加から単調減少への変極点を有する、(vi)傾斜角が0から単調増加した後単調減少に転じて0に戻る、(vii)傾斜角が単調減少から単調増加への変極点を有する、の7種類である。なお、これらの傾斜角の変化は、出力面から入力面に向かう方向で示している。   The shape of each reflective side surface shown in FIG. 5 and the function of Table 1 is as follows: (i) straight line, (ii) inclination angle monotonically increases, (iii) inclination angle changes from monotonic increase to constant, and (iv) inclination angle is constant (Vi) Inclination angle has a turning point from monotonic increase to monotonic decrease, (vi) Inclination angle monotonously increases from 0, then turns monotonically to return to 0, (vii) Inclination angle Have the inflection point from monotonic decrease to monotonic increase. Note that these changes in the inclination angle are shown in the direction from the output surface to the input surface.

Figure 2008008671

図6は、表1の関数で示す集光器の反射側面の各形状(i)〜(vii)がわかりやすいように、それらの側断面を誇張して示した模式図である。図1および図2に示した第1の側面形状を有する反射側面8の形状は、表1の(iv)の関数で表される形状であり、図6(iv)の模式図が相当する。また、図3および図4に示した第2の側面形状を有する反射側面28の形状は、表1の(v)の関数で表される形状であり、図6(v)の模式図が相当する。また、特許文献1および特許文献2の集光器の部分の形状は、それぞれ、表1の(i)および(ii)の形状に相当する。
Figure 2008008671

FIG. 6 is a schematic diagram showing exaggerated side cross sections so that the shapes (i) to (vii) of the reflecting side surfaces of the concentrator indicated by the functions in Table 1 are easy to understand. The shape of the reflective side surface 8 having the first side surface shape shown in FIGS. 1 and 2 is a shape represented by the function (iv) of Table 1, and corresponds to the schematic diagram of FIG. 6 (iv). The shape of the reflective side surface 28 having the second side shape shown in FIGS. 3 and 4 is a shape represented by the function (v) in Table 1, and the schematic diagram in FIG. To do. Moreover, the shape of the part of the concentrator of patent document 1 and patent document 2 is corresponded to the shape of (i) and (ii) of Table 1, respectively.

なお、表1では、集光器の中心軸をz軸(出力面を原点)とし、入力面と出力面の半径をそれぞれDとD、入力面と出力面の間隔をhとし、入力面は球面としたときの、中心軸からの動径方向の距離rを示している。 In Table 1, the central axis of the condenser is the z-axis (the output surface is the origin), the radii between the input surface and the output surface are D 0 and D 1 , and the distance between the input surface and the output surface is h. When the surface is a spherical surface, the radial distance r from the central axis is shown.

表1の各関数毎に、平均傾斜角を変化させたときの、入射光が軸ズレ無し時と15°軸ズレ時の各利得を算出し、それらの最低利得の変化を対比した。   For each function in Table 1, gains were calculated when the average tilt angle was changed and when the incident light had no axial deviation and 15 ° axial deviation, and the changes in the minimum gains were compared.

図7は、各利得を算出する際に対象とした各側面形状の設定値を説明する図である。平均傾斜角とは、側面形状が直線と仮定した場合の傾斜角、つまり、出力面の中心線を含む断面における、入力面の円周上の点と出力面の円周上の点とを結ぶ直線が、中心線となす角度である。   FIG. 7 is a diagram for explaining the set values of the respective side shapes targeted when calculating the respective gains. The average inclination angle is the inclination angle when the side surface shape is assumed to be a straight line, that is, the point on the circumference of the input surface and the point on the circumference of the output surface in the cross section including the center line of the output surface. The angle formed by the straight line and the center line.

具体的には、表1の(i)〜(vii)の各関数において、出力面の半径D=0.5mm、出力面と入力面間の距離h=10mmの固定値としておき、入力面の半径Dを0.5mmから13mmまでの範囲で0.25mm刻みで、入力球面の中心位置X0を、出力面の中心線上の、出力面と入力面間で0.2mm刻みの位置で、それぞれ変化させたときの全ての場合について、軸ズレなしで入射する光に対する利得と15°軸ズレして入射する光に対する利得を求めた。 Specifically, in each function of (i) to (vii) in Table 1, the output surface radius D 1 = 0.5 mm, and the distance h between the output surface and the input surface is set as a fixed value h = 10 mm. at 0.25mm increments in the range of the radius D 0 from 0.5mm to 13 mm, the center position X0 of the input spherical, the center line of the output surface, at the position of 0.2mm increments between the output surface and the input surface, In all cases when each was changed, the gain with respect to the incident light without axial misalignment and the gain with respect to the incident light with 15 ° axial misalignment were obtained.

入力面の半径D、出力面の半径D、および出力面と入力面間の距離hによって平均傾斜角が決まるので、入力面の半径Dを変化させるにしたがって、平均傾斜角は変化する。 Since the average inclination angle is determined by the radius D 0 of the input surface, the radius D 1 of the output surface, and the distance h between the output surface and the input surface, the average inclination angle changes as the radius D 0 of the input surface is changed. .

図8および図9は、表1の(i)〜(vii)の各関数について、上記のようにして求めた平均傾斜角に対する最低利得値の変化を示したグラフである。ここでは、軸ズレ無し時と15°軸ズレ時の2つの利得のうちの低い方の利得値を最低利得値として用いている。図8は、入力球面の中心位置X0を4.2mmとした場合、図9は、X0を0mmとした場合についての、それぞれの最低利得の変化を示している。なお、図8および図9に示す、(i)〜(vii)の各符号は、表1の(i)〜(vii)の各数式で表される反射側面形状に対応している。また、ここでは、反射側面が金属反射の場合の利得値を示している。   8 and 9 are graphs showing changes in the minimum gain value with respect to the average inclination angle obtained as described above for each function (i) to (vii) in Table 1. FIG. Here, the lower gain value of the two gains at the time of no axis deviation and 15 ° axis deviation is used as the minimum gain value. FIG. 8 shows changes in the minimum gain when the center position X0 of the input spherical surface is 4.2 mm, and FIG. 9 shows changes in the respective minimum gains when X0 is 0 mm. In addition, each code | symbol (i)-(vii) shown in FIG. 8 and FIG. 9 respond | corresponds to the reflective side surface shape represented by each numerical formula of (i)-(vii) of Table 1. FIG. Further, here, the gain value in the case where the reflection side surface is metal reflection is shown.

図8より、(iv)の側面形状の場合、すなわち本実施の形態1の第1の側面形状の場合には、平均傾斜角が27°以上となる立体角の範囲では、同じ平均傾斜角の他のいずれの形状の場合よりも最低利得値が大きいことがわかる。   From FIG. 8, in the case of the side shape of (iv), that is, in the case of the first side shape of the first embodiment, the same average inclination angle is obtained in the solid angle range where the average inclination angle is 27 ° or more. It can be seen that the minimum gain value is greater than in any other shape.

また、(v)の側面形状の場合、すなわち本実施の形態1の第2の側面形状の場合にも、平均傾斜角が47°以上となる立体角の範囲では、同じ平均傾斜角の従来の側面形状の場合((i)、(ii)、(iii)、(vi)、(vii))よりも最低利得値が大きくなっている。さらに、(v)の側面形状の場合には、平均傾斜角が35°〜41°の範囲においても、同じ平均傾斜角の従来の側面形状の場合よりも最低利得値が大きくなっている。   Further, in the case of the side shape of (v), that is, in the case of the second side shape of the first embodiment, the conventional average having the same average inclination angle in the solid angle range where the average inclination angle is 47 ° or more. The minimum gain value is larger than that of the side shape ((i), (ii), (iii), (vi), (vii)). Further, in the case of the side shape (v), the minimum gain value is larger than that in the case of the conventional side shape having the same average inclination angle even when the average inclination angle is in the range of 35 ° to 41 °.

X0を0mmとした図9からも、図8と同様の傾向があることがわかる。   From FIG. 9 in which X0 is 0 mm, it can be seen that there is a tendency similar to FIG.

すなわち、(iv)の側面形状の場合、平均傾斜角が24°以上となる立体角の範囲では、同じ平均傾斜角の従来形状の場合よりも最低利得値が大きいことがわかる。   That is, in the case of the side shape (iv), the minimum gain value is larger in the solid angle range where the average inclination angle is 24 ° or more than in the conventional shape having the same average inclination angle.

また、(v)の側面形状の場合、平均傾斜角が47°以上となる立体角の範囲では、同じ平均傾斜角の従来の側面形状の場合よりも最低利得値が大きくなっている。さらに、(v)の側面形状の場合には、平均傾斜角が27°〜43°の角度範囲においても、同じ平均傾斜角の従来の側面形状の場合よりも最低利得値が大きくなっている。   In the case of the side shape (v), the minimum gain value is larger in the solid angle range where the average inclination angle is 47 ° or more than in the case of the conventional side shape having the same average inclination angle. Further, in the case of the side shape (v), the minimum gain value is larger than that in the case of the conventional side shape having the same average inclination angle even in the angle range where the average inclination angle is 27 ° to 43 °.

これらの結果から、(iv)および(v)の数式で表される側面形状を用いると、立体角が大きい場合には、同じ平均傾斜角の他の形状に比べて最低利得値を大きくすることができることがわかる。最低利得値を大きくできるということは、許容できる軸ズレ角度範囲を大きくできることになる。   From these results, using the side shape represented by the formulas (iv) and (v), when the solid angle is large, the minimum gain value should be increased compared to other shapes with the same average inclination angle. You can see that If the minimum gain value can be increased, the allowable axis deviation angle range can be increased.

これは、(iv)および(v)の数式で表される反射側面形状に共通の、入力面での屈折後の反射側面で反射する割合を多くするように入力面の焦点位置を出力面よりも遠くした入力面形状と、出力面から入力面に向かうにしたがって傾斜角が単調減少する部分を出力面側よりも入力面側に偏った部分に有する側面形状を採用することにより、入力面上の端に近い入射光は軸ズレ無し時は反射受光が抑制され、軸ズレ時には反射受光が促進される一方、入力面の中心に近い入射光は軸ズレ無し時は直接受光と反射受光が促進され、軸ズレ時には反射受光が抑制されるためである。したがって、軸ズレした場合の利得低下を抑制できるので、平均傾斜角が47°以上となる広指向角範囲で比較的高利得を維持できる。したがって、最低利得を保障できる軸ズレ入射角範囲が従来よりも広い受光デバイスを作製できる。   This is because the focal position of the input surface is more than the output surface so that the ratio of reflection on the reflective side surface after refraction on the input surface, which is common to the reflective side surface shapes expressed by the formulas (iv) and (v), is increased. By adopting an input surface shape that is farther away and a side surface shape that has a portion whose inclination angle monotonously decreases as it goes from the output surface to the input surface. Incident light near the edge of the light is suppressed when there is no axial misalignment, and reflected light reception is promoted when there is an axial misalignment, while incident light near the center of the input surface promotes direct and reflected light reception when there is no axial misalignment. This is because reflected light reception is suppressed when the axis is displaced. Therefore, since a gain decrease when the axis is shifted can be suppressed, a relatively high gain can be maintained in a wide directivity angle range where the average inclination angle is 47 ° or more. Therefore, it is possible to manufacture a light-receiving device having a wider axial incident angle range that can guarantee the minimum gain than the conventional one.

集光体を相似形状で大きくすれば利得は大きくなる。したがって、各形状を同様に相似形状で大きくすれば、それぞれの利得の大小関係が維持されたまま各利得は大きくなる。すなわち、同等のサイズであれば、サイズの大小に関わらず、(iv)および(v)の数式で表される側面形状を用いると、立体角が大きい場合には、同じ平均傾斜角の他の形状に比べて最低利得値を大きくすることができることになる。   If the condensing body is enlarged in a similar shape, the gain increases. Therefore, if each shape is similarly increased in a similar shape, each gain is increased while maintaining the magnitude relationship of the respective gains. That is, if the side surface shape represented by the formulas (iv) and (v) is used regardless of the size of the same size, if the solid angle is large, other sizes with the same average inclination angle may be used. The minimum gain value can be increased compared to the shape.

本実施の形態1の集光器10の反射側面8の形状、および集光器20の反射側面28の形状の、それぞれの相似形も含んだ形状は、表1に示す(iv)、(v)の関数より数1のように表すことができる。   The shapes of the reflecting side surface 8 of the collector 10 of the first embodiment and the shape of the reflecting side surface 28 of the collector 20 including the similar shapes are shown in Table 1 (iv), (v ) Can be expressed as in Equation 1.

Figure 2008008671

例えば、平均傾斜角が広い範囲(例えば、27°以上の範囲)で、数1で表される反射側面形状を前提とすることにより、許容できる軸ズレ角度範囲の大きい受光デバイスを容易に設計できる。
Figure 2008008671

For example, it is possible to easily design a light receiving device having a large allowable axial deviation angle range by assuming a reflective side surface shape expressed by Equation 1 in a wide average inclination angle range (for example, a range of 27 ° or more). .

また、図8および図9で、(iv)の数式で表される反射側面形状に着目すると、平均傾斜角が27°以上の範囲においては、同じ平均傾斜角の従来の反射側面形状の場合よりも、確実に最低利得を大きくできることがわかる。つまり、平均傾斜角が27°以上の範囲で、(iv)の関数の相似形状を示す数2で表される反射側面形状を前提とすることにより、許容できる軸ズレ角度範囲の大きい受光デバイスをさらに容易に設計できる。   Further, in FIGS. 8 and 9, focusing on the reflective side surface shape expressed by the formula (iv), in the range where the average inclination angle is 27 ° or more, the conventional reflective side surface shape having the same average inclination angle is used. It can also be seen that the minimum gain can be reliably increased. In other words, a light receiving device having a large allowable axial deviation angle range can be obtained by assuming a reflective side surface shape represented by Formula 2 indicating a similar shape of the function (iv) in the range where the average inclination angle is 27 ° or more. It can be designed more easily.

Figure 2008008671

次に、軸ズレ無し時と軸ズレ有り時の各入射光の利得差が小さい場合の反射側面形状を最適構成として、表1の各関数毎に最適構成の反射側面形状を抽出し、それらの各最適構成の反射側面形状における利得を対比した。
Figure 2008008671

Next, the reflective side surface shape when the gain difference of each incident light when there is no axial misalignment and when there is an axial misalignment is taken as the optimal configuration, and the reflective side surface shape of the optimal configuration is extracted for each function in Table 1, The gain in the reflective side surface shape of each optimum configuration was compared.

図10は、表1の(i)〜(vii)の各関数毎に抽出した最適構成の反射側面形状と利得の相関関係を示している。   FIG. 10 shows the correlation between the reflection side surface shape and the gain of the optimum configuration extracted for each function of (i) to (vii) in Table 1.

各最適構成は、上記で入力面の半径Dと入力球面の中心位置X0を変化させて得た全データに基づいて抽出した。まず、(i)〜(vii)の各関数毎に軸ズレなしで入射する光に対する利得と15°軸ズレして入射する光に対する利得との差が最小となる構成を抽出した。そして、利得差が同等の構成が複数抽出された場合には、それらの中から最も利得値の大きい構成を最適構成として抽出した。 Each optimal configuration was extracted based on the total data obtained by changing the center position X0 of the radius D 0 and the input spherical input surface above. First, for each function of (i) to (vii), a configuration was extracted in which the difference between the gain for light incident without axis deviation and the gain for light incident with a 15 ° axis deviation was minimized. When a plurality of configurations having the same gain difference are extracted, the configuration having the largest gain value is extracted as the optimal configuration.

各最適構成として抽出した構成の入力面の半径Dおよび入力球面の中心位置X0の値は、それぞれ、(i)が7.25mmおよび5.4mm、(ii)が8.5mmおよび7.4mm、(iii)が11.25mmおよび10.0mm、(iv)が11.25mmおよび4.2mm、(v)が13.0mmおよび0mm、(vi)が12.5mmおよび3.0mm、(vii)が4.75mmおよび2.4mmである。 The values of the input surface radius D 0 and the input spherical center position X 0 of the configuration extracted as each optimal configuration are (i) 7.25 mm and 5.4 mm, (ii) 8.5 mm and 7.4 mm, respectively. (Iii) is 11.25 mm and 10.0 mm, (iv) is 11.25 mm and 4.2 mm, (v) is 13.0 mm and 0 mm, (vi) is 12.5 mm and 3.0 mm, (vii) Are 4.75 mm and 2.4 mm.

図10に示す各利得は、このようにして求めた、各関数で表される最適構成の反射側面形状を用いた場合におけるそれぞれの利得を示している。したがって、いずれの関数で示される形状の場合も、軸ズレ有り時と軸ズレなし時との利得はほぼ等しい値となっている。   Each gain shown in FIG. 10 indicates the gain in the case where the reflection side surface shape having the optimum configuration represented by each function is used. Therefore, in the case of the shape represented by any function, the gains when there is an axial deviation and when there is no axial deviation are substantially equal.

なお、図10の金属反射時の(iv)に記載しているように、軸ズレ無し時と軸ズレ有り時の利得差が最適構成と同等であるが利得値が低いものや、利得差が大きいものもある。図10の金属反射時の(iv)の場合も、最適構成以外に記載しているものは一部のみであり、他の形状の場合については、最適構成以外の記載は省略している。   As described in (iv) at the time of metal reflection in FIG. 10, the gain difference between the absence of axial deviation and the presence of axial deviation is equal to the optimum configuration, but the gain value is low, or the gain difference is Some are big. Also in the case of (iv) at the time of metal reflection in FIG. 10, only a part is described other than the optimal configuration, and descriptions other than the optimal configuration are omitted for other shapes.

図10より、反射側面を(i)〜(vii)の形状に変化させた時の利得の角度依存性は、本実施の形態1で使用した(iv)の場合が最も利得が高く、角度依存性が小さいことがわかる。   From FIG. 10, the angle dependency of the gain when the reflection side surface is changed to the shapes of (i) to (vii) is the highest in the case of (iv) used in the first embodiment, and the angle dependency. It turns out that the nature is small.

入力面への入射光を全て受光した全受光仮定時の利得(25dB)と比較すると、(iv)の形状時の利得は軸ズレの有無に依らず低い。これは、入力面の端に入射する光線を、軸ズレ無し時にあえて受光せずに、軸ズレ時に受光できるようにして利得の角度変化を補償したためである。具体的には、図10に示した(iv)では、±15°の指向角範囲において約20dBの高利得が得られている。   Compared with the gain (25 dB) under the assumption that all light received on the input surface is received, the gain for the shape (iv) is low regardless of the presence or absence of axial misalignment. This is because the change in the angle of the gain is compensated so that the light incident on the end of the input surface can be received when there is no axial deviation, and can be received when there is no axial deviation. Specifically, in (iv) shown in FIG. 10, a high gain of about 20 dB is obtained in the directivity angle range of ± 15 °.

なお、図5には、金属反射(反射率が高い材料を使用)の場合と全反射の場合について示したが、数5と数6の比較から分かるように金属反射の場合の方が高利得が得られる。   FIG. 5 shows the case of metal reflection (using a material with high reflectivity) and the case of total reflection. As can be seen from the comparison of Equations 5 and 6, the case of metal reflection has a higher gain. Is obtained.

実使用上、光空間伝送に用いられる受光デバイスとしては、少なくとも20dB程度以上の利得が要求される。図10より、(iv)の関数で示される最適構成の反射側面を持つ集光器を備えた受光デバイスであれば、10mm程度の長さの小型のものでも実使用上、用いることができると言える。   In actual use, a light receiving device used for optical space transmission is required to have a gain of at least about 20 dB. From FIG. 10, it can be said that a light-receiving device having a concentrator having a reflection side surface having an optimal configuration represented by the function (iv) can be used in practical use even with a small one having a length of about 10 mm. I can say that.

相似形状で集光器の大きさを大きくすれば、軸ズレ時との利得差割合が同じままで利得が大きくなる。つまり、図10に示す各関数で表される最適形状の集光器を、それぞれ相似形状で同じ割合で変化させた場合でも、各形状間における利得の大小の関係は変わらない。したがって、例えば、(v)の関数で示される最適構成の反射側面を持つ集光器を用いる場合には、図10に示す大きさでは利得が16dB程度なので、その利得が20dB程度になるよう、相似形状で大きくしたものとすれば実用できるものとなる。   Increasing the size of the concentrator with a similar shape increases the gain while maintaining the same gain difference ratio from the axial misalignment. That is, even when the optimally shaped concentrators represented by the functions shown in FIG. 10 are changed in the same ratio with similar shapes, the magnitude relationship between the shapes does not change. Therefore, for example, when using a concentrator having an optimal reflection side surface represented by the function (v), the gain is about 16 dB at the size shown in FIG. 10, so that the gain is about 20 dB. If it is a large shape with a similar shape, it will be practical.

また、上記したように、図10で求めた各関数で表される反射側面の最適形状とは、同じ入力面と出力面間の距離とし、入力面径を同じ範囲内で変化させた場合の、それぞれの最も利得が大きくなる形状なので、同じ限られた大きさの空間に収まる中では、(iv)の関数で示される最適構成のものが最も高利得にできる、と言える。言い換えれば、同じ利得を得るのであれば、(iv)の関数で示される最適構成の反射側面の形状(の相似形状)にした場合に、最も小型にできる。また、図5より、(iv)の関数と同様に、傾斜角が入力面に向かって単調減少する形状を入力面側に有している(v)の関数で示される最適構成の場合も、金属反射の場合には、他の従来の反射側面形状の場合よりも小型にすることができると言える。   Further, as described above, the optimum shape of the reflective side surface represented by each function obtained in FIG. 10 is the same distance between the input surface and the output surface, and the input surface diameter is changed within the same range. Since each of the shapes has the largest gain, it can be said that the optimum configuration shown by the function (iv) can achieve the highest gain within the same limited space. In other words, as long as the same gain is obtained, the size can be reduced to the smallest when the shape of the reflective side surface (similar shape) of the optimum configuration shown by the function (iv) is used. Further, from FIG. 5, similarly to the function (iv), in the case of the optimum configuration indicated by the function (v) having a shape in which the inclination angle monotonously decreases toward the input surface on the input surface side, In the case of metal reflection, it can be said that it can be made smaller than in the case of other conventional reflective side surface shapes.

したがって、さらに高利得が要求される場合には、(iv)の関数で示される最適構成の反射側面の形状を、相似形状で大きくしていけば、最も小型で所望の利得を得ることができる。   Therefore, when a higher gain is required, the desired gain can be obtained with the smallest size by increasing the shape of the reflective side surface of the optimal configuration indicated by the function (iv) with a similar shape. .

なお、本発明の検出部として受光素子4を例に説明したが、受光素子としてフォトダイオードなどの光電変換器だけでなく、出力面に光伝送路を接続して光のまま遠方へ伝送してもよい。また、波長多重光の受光の場合は、受光素子に結合させる前に光フィルターなどを配置し、波長分離して受光させればよい。また、不要な波長を除去する目的で、その光フィルターを使用してもよい。   Although the light receiving element 4 has been described as an example of the detection unit of the present invention, not only a photoelectric converter such as a photodiode as a light receiving element, but also an optical transmission line is connected to the output surface to transmit the light as far as it is. Also good. In the case of receiving wavelength-multiplexed light, an optical filter or the like may be arranged before being coupled to the light receiving element, and the light may be received after wavelength separation. The optical filter may be used for the purpose of removing unnecessary wavelengths.

また、本実施の形態1では、入力面5、25の形状を凸面としたが、入力面がそれ以外の形状、例えば平面や凹面形状であっても同様の効果が得られる。   In the first embodiment, the input surfaces 5 and 25 are convex. However, the same effect can be obtained even if the input surface has a shape other than that, for example, a flat surface or a concave surface.

また、集光器10、20の形状が、中心軸3、23に対して軸対称の形状であることとしたが、必ずしも中心軸3、23に対して軸対称の形状でなくてもよく、例えば中心軸に垂直な断面形状が楕円形状であってもよい。   Moreover, although the shape of the collectors 10 and 20 is an axially symmetric shape with respect to the central axes 3 and 23, the shape is not necessarily limited to the axially symmetric shape with respect to the central axes 3 and 23. For example, the cross-sectional shape perpendicular to the central axis may be an elliptical shape.

また、本実施の形態1の反射側面8、28は、内側の導光部9、29側にのみ光を反射できさえすればよい。したがって、例えば、反射側面8、28を内周面として持つ側面部に、導光部9、29が密接して構成されるような集光器であってもよい。   Further, the reflection side surfaces 8 and 28 of the first embodiment only need to be able to reflect light only to the inner light guides 9 and 29 side. Therefore, for example, a light collector in which the light guide portions 9 and 29 are configured in close contact with the side surface portion having the reflection side surfaces 8 and 28 as inner peripheral surfaces may be used.

また、本実施の形態1の受光デバイスの反射側面8、28には、反射率の高い材料を用いるのが望ましい。反射率が70%以上の材料が望ましく、例えば金属などが適している。   In addition, it is desirable to use a material having high reflectivity for the reflection side surfaces 8 and 28 of the light receiving device of the first embodiment. A material having a reflectance of 70% or more is desirable, and for example, metal is suitable.

また、反射側面材料として、構造的に高反射率を実現する、例えばブラッグ反射を起こす周期構造などを用いてもよい。   Further, as the reflective side surface material, a periodic structure that realizes high reflectivity structurally, for example, causes Bragg reflection may be used.

以上述べたことから明らかなように、本発明の受光デバイスを用いることにより、可動機構が不要で、広い受光角範囲で高利得が得られ、高速光空間伝送を可能とする光学系を提供できる。   As is apparent from the above description, by using the light receiving device of the present invention, it is possible to provide an optical system that does not require a movable mechanism, provides a high gain in a wide light receiving angle range, and enables high-speed optical space transmission. .

本発明に係る受光デバイスは、小型で、3次元光学系における入射光に対し最低利得を保障できる軸ズレ入射角範囲が従来よりも広い効果を有し、空間光伝送において軸ズレ光に対して光軸調整を不要とする受光デバイスや高速伝送方法等として有用である。   The light receiving device according to the present invention is small in size and has an effect that the axial misalignment incident angle range in which the minimum gain can be ensured with respect to the incident light in the three-dimensional optical system is wider than that of the conventional one. It is useful as a light receiving device that does not require optical axis adjustment, a high-speed transmission method, and the like.

本発明の実施の形態1の第1の側面形状を有する受光デバイスの、入射光が軸ズレ無し時の光線軌跡を示す側断面図Side sectional view of a light-receiving device having the first side surface shape according to Embodiment 1 of the present invention, showing a ray trajectory when incident light has no axial misalignment. 本発明の実施の形態1の第1の側面形状を有する受光デバイスの、入射光が軸ズレ時の光線軌跡を示す側断面図Sectional side view which shows the light ray locus at the time of incident light misalignment of the light receiving device which has the 1st side surface shape of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1の第2の側面形状を有する受光デバイスの、入射光が軸ズレ無し時の光線軌跡を示す側断面図Side sectional view of a light-receiving device having the second side surface shape according to the first embodiment of the present invention, showing a ray trajectory when incident light has no axial misalignment. 本発明の実施の形態1の第2の側面形状を有する受光デバイスの、入射光が軸ズレ時の光線軌跡を示す側断面図Sectional side view which shows the light ray locus at the time of incident light misalignment of the light receiving device which has the 2nd side surface shape of Embodiment 1 of this invention 集光器の反射側面の各種形状の側断面図Cross-sectional side view of various shapes on the reflective side of the collector 集光器の反射側面の各種形状の側断面を誇張して示した模式図Schematic diagram showing exaggerated side sections of various shapes on the reflective side of the concentrator 各利得を算出する際に対象とした各側面形状の設定値を説明する図The figure explaining the setting value of each side shape made into object when calculating each gain 集光器の反射側面の各種形状毎の、平均傾斜角に対する最低利得値の変化を示した図The figure which showed the change of the minimum gain value with respect to the average inclination angle for each shape of the reflective side surface of the collector 集光器の反射側面の各種形状毎の、平均傾斜角に対する最低利得値の変化を示した図The figure which showed the change of the minimum gain value with respect to the average inclination angle for each shape of the reflective side surface of the collector 図3および表1に示した集光器の反射側面の各種形状のうちの、各最適構成の形状と利得の相関関係を示す図The figure which shows the correlation of the shape of each optimal structure, and a gain among the various shapes of the reflective side surface of the collector shown in FIG. 3 and Table 1 従来の、角度ズレした入射光を広角度で受光できるようにした受光装置の側断面図Cross-sectional side view of a conventional light-receiving device that can receive incident light with a wide angle at a wide angle 従来の、角度ズレした入射光を広角度で受光できるようにした誘電性全内部反射集光器の側断面図Side cross-sectional view of a conventional dielectric total internal reflection concentrator that can receive incident light with a wide angle at a wide angle

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 自由空間
3、23 中心軸
4、24 受光素子
5、25 入力面
6、26 出力面
7 軸ズレ無し入射光
8、28 反射側面
9、29 導光部
10、20 集光器
11、21 側面の傾斜角
12、22 光線軌跡
13、27 反射点
14 軸ズレ入射光
30、31、32、33、34、35 光線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Free space 3, 23 Center axis 4, 24 Light receiving element 5, 25 Input surface 6, 26 Output surface 7 Axis-free incident light 8, 28 Reflection side surface 9, 29 Light guide 10, 20, Light collector 11, 21 Side tilt angle 12, 22 Ray trajectory 13, 27 Reflection point 14 Axial incident light 30, 31, 32, 33, 34, 35 Ray

Claims (10)

光が入射する入力面と、前記入力面に対向し前記入力面よりも狭い面積を有する出力面と、前記入力面から前記出力面に亘り設けられ、その内周面が前記入力面から入射した光を反射させる側面部とを有する集光体と、
前記出力面から出射される光を受光する検出部とを備え、
前記集光体の前記内周面の形状は、前記出力面の中心線に対する前記内周面の傾斜角が、前記出力面から前記入力面に向かうにしたがって単調減少する部分を、少なくとも前記出力面よりも前記入力面に近い側に有した形状である受光デバイス。
An input surface on which light is incident, an output surface facing the input surface and having an area smaller than the input surface, and provided from the input surface to the output surface, and an inner peripheral surface thereof is incident from the input surface A light collector having a side surface for reflecting light;
A detector that receives light emitted from the output surface;
The shape of the inner peripheral surface of the light collector is at least a portion where the inclination angle of the inner peripheral surface with respect to the center line of the output surface monotonously decreases from the output surface toward the input surface. A light receiving device having a shape closer to the input surface than the input surface.
前記内周面の傾斜角とは、前記出力面の中心線を含む平面と前記内周面とが交差する線上の各点における、前記平面に含まれる前記内周面の接線と前記中心線とがなす角度のことである、請求項1に記載の受光デバイス。   The inclination angle of the inner peripheral surface is a tangent to the inner peripheral surface included in the plane and the center line at each point on a line where the plane including the center line of the output surface intersects the inner peripheral surface. The light receiving device according to claim 1, wherein the light receiving device is an angle formed by. 前記内周面における、前記入力面から入射した光の前記反射は、金属反射である、請求項1に記載の受光デバイス。   The light receiving device according to claim 1, wherein the reflection of the light incident from the input surface on the inner peripheral surface is a metal reflection. 前記内周面の、前記傾斜角が単調減少する部分以外の部分の形状は、その傾斜角が一定または単調増加する形状である、請求項3に記載の受光デバイス。   The light receiving device according to claim 3, wherein a shape of a portion of the inner peripheral surface other than a portion where the inclination angle monotonously decreases is a shape where the inclination angle is constant or monotonously increases. 前記内周面の形状は、前記中心線上の前記出力面からの距離zの位置における、前記中心線から垂直方向の距離rが数1で表される形状である、請求項3に記載の受光デバイス。
Figure 2008008671
4. The light receiving device according to claim 3, wherein the shape of the inner peripheral surface is a shape in which a distance r in the vertical direction from the center line is expressed by Formula 1 at a position of a distance z from the output surface on the center line. device.
Figure 2008008671
前記内周面の形状は、前記中心線上の前記出力面からの距離zの位置における、前記中心線から垂直方向の距離rが数2で表される形状であり、
前記中心線を含む断面における、前記入力面の円周上の点と前記出力面の円周上の点とを結ぶ直線の、前記中心線となす角度が27°以上の形状である、請求項3に記載の受光デバイス。
Figure 2008008671
The shape of the inner peripheral surface is a shape in which the distance r in the vertical direction from the center line at the position of the distance z from the output surface on the center line is expressed by Formula 2,
The angle between the straight line connecting the point on the circumference of the input surface and the point on the circumference of the output surface in a cross section including the center line is a shape of 27 ° or more. 4. The light receiving device according to 3.
Figure 2008008671
前記内周面の形状は、前記出力面の中心線に対して回転対称の形状である、請求項1に記載の受光デバイス。   The light receiving device according to claim 1, wherein a shape of the inner peripheral surface is a rotationally symmetric shape with respect to a center line of the output surface. 前記入力面の焦点距離は、前記入力面と前記出力面間の距離よりも大きい、請求項1に記載の受光デバイス。   The light receiving device according to claim 1, wherein a focal distance of the input surface is larger than a distance between the input surface and the output surface. 前記内周面は、反射率の高い材料で構成されている、請求項1に記載の受光デバイス。   The light receiving device according to claim 1, wherein the inner peripheral surface is made of a highly reflective material. 前記内周面は、ブラッグ反射を起こす周期構造を有している、請求項1に記載の受光デバイス。
The light receiving device according to claim 1, wherein the inner peripheral surface has a periodic structure that causes Bragg reflection.
JP2006177022A 2006-06-27 2006-06-27 Light receiving device Pending JP2008008671A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006177022A JP2008008671A (en) 2006-06-27 2006-06-27 Light receiving device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006177022A JP2008008671A (en) 2006-06-27 2006-06-27 Light receiving device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008008671A true JP2008008671A (en) 2008-01-17

Family

ID=39067028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006177022A Pending JP2008008671A (en) 2006-06-27 2006-06-27 Light receiving device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008008671A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013020096A (en) * 2011-07-11 2013-01-31 Leben Hanbai:Kk Light collector, light collecting system, photovoltaic power generator, and solar system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013020096A (en) * 2011-07-11 2013-01-31 Leben Hanbai:Kk Light collector, light collecting system, photovoltaic power generator, and solar system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4998111B2 (en) Optical receiver
US10228524B2 (en) Optical device and optical module
US20040264910A1 (en) Optical antenna
US8780461B2 (en) Optical lens and lens unit using the same
CA2622126A1 (en) Fresnel lens
JP2007318741A (en) Optical receiver and optical receiving method
US7589915B2 (en) Optical element, optical module holder including optical element, optical module, and optical connector
JP4805657B2 (en) Optical receiver
US20040264854A1 (en) High speed optical system
JP2008008671A (en) Light receiving device
CN220105399U (en) Optical lens and laser radar
AU2004265889B2 (en) Lens collimator and method of producing optical signals with reduced aberrations
JP7692256B2 (en) Receiving optical system, wireless optical receiving device, and wireless optical communication system
CN101995618A (en) Light communication module
KR102502283B1 (en) Receiving lens module and Receiving lens
JP4949989B2 (en) Optical space transmission module
JP6798262B2 (en) Optical unit and ranging sensor
EP2096474B1 (en) Coupling lens for fiber optics
CN118897409B (en) A large-field-of-view single-photon laser three-dimensional imaging optical system
JP4745860B2 (en) Optical receiver
CN121165276A (en) An infrared lens and optical module
WO2006063807A2 (en) Optical coupling device using a rod-shaped lens with aspeherical surfaces
CN116699801A (en) Optics and LIDAR
JP2007214292A (en) Light receiving module and optical space transmission device
CN121165277A (en) An infrared lens and optical module