專利名稱：反射聚光型受光器和空間光通信用受光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射聚光型受光器和使用該反射聚光型 受光器的空間光通信用受光裝置，詳細(xì)地說，涉及一種使用照 射到空間中的可見光或者紅外線來進(jìn)行通信的空間光通信用的 反射聚光型受光器、以及通過將多個(gè)反射聚光型受光器配置成 陣列狀來能夠以高靈敏度實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)性的空間光通信用受光 裝置。
背景技術(shù)：
以電波為通信介質(zhì)的無線通信使用在便攜式電話網(wǎng)、無線
LAN、近距離無線通信等的多個(gè)領(lǐng)域中。
但是，在將電波作為介質(zhì)來使用的無線通信中，在人的附 近進(jìn)行發(fā)送接收的情況下，考慮到電磁波對人體的影響，無法 提高發(fā)送功率。另外，還有在無線通信中所使用的電波的頻帶 已經(jīng)被分配并使用在多個(gè)使用領(lǐng)域中，因此無法自由地使用寬 帶寬的頻帶。并且，在醫(yī)院等特殊環(huán)境中，存在電波的使用受 到限制等的制約。
因此，近年來開發(fā)了使用可見光作為通信介質(zhì)的可見光通 信，并在日本特開2007-266794號(hào)公報(bào)等中提出了可見光通信系 統(tǒng)。
在這種現(xiàn)有的可見光通信系統(tǒng)中，通常在接收器側(cè)的受光 器中使用具備包括聚光透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的受光元件，從發(fā)送器 側(cè)的投射器(projector)投射的光通過光學(xué)系統(tǒng)聚光而照射到受 光元件，從而輸出受光信號(hào)。特別是，在發(fā)送器與接收器的相 對位置發(fā)生移動(dòng)的可見光通信中，考慮到從發(fā)送器的投射器照
4射的光到達(dá)接收器的受光器上的光量低的情況，為了提高光的 聚光率，需要將包括聚光透鏡的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)為大型系統(tǒng)，在使 受光器的形狀比較大型化，特別是使用聚光透鏡的情況下，受 光器的厚度尺寸變大，存在難以小型化的問題。
另一方面，在日本特開平10-322276號(hào)公報(bào)等中已知將反 射透鏡(reflector lens)配置在受光元件的受光通路來縮小了受 光器的厚度尺寸的空間光通信用的受光器。但是，該反射聚光 型受光器在反射透鏡內(nèi)配置凸面鏡和凹面鏡來構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)， 將受光元件配置在該反射透鏡的背后，因此仍然存在使光學(xué)系 統(tǒng)大型化的問題。
另外，這種現(xiàn)有的空間光通信裝置的受光器是將多個(gè)反射 聚光型受光器排列成陣列狀而構(gòu)成，各反射聚光型受光器的受 光元件通常被安裝在受光電路的基板上，但是，特別是在將多 個(gè)受光元件進(jìn)行并聯(lián)連接后連接到受光電路的放大部的輸入側(cè) 的情況下，在各受光元件的一對電極引線與地之間產(chǎn)生的寄生 靜電容量被累積與所使用的受光元件的數(shù)量相當(dāng)?shù)碾娙萘慷?大。這種受光元件的陽極與陰極的電極引線中所產(chǎn)生的靜電容 量的增大使受光元件的響應(yīng)速度下降，從而存在阻礙空間光通 信的高速化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有高受光效率且能夠小型 化的反射聚光型受光器、以及使用該反射聚光型受光器而高靈 敏度的具備高速響應(yīng)性的空間光通信用受光裝置。
能夠通過下述結(jié)構(gòu)的反射聚光型受光器以及空間光通信 用受光裝置來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
即，本發(fā)明所涉及的反射聚光型受光器是具有受光元件的
5反射聚光型受光器，該受光元件經(jīng)由凹面鏡對疊加了信息信號(hào) 的空間光進(jìn)行反射聚光而進(jìn)行受光，該反射聚光型受光器的特 征在于，該受光元件以其受光面朝向凹面鏡的反射面?zhèn)鹊姆绞?配置在凹面鏡的內(nèi)側(cè)的大致中央部，連4妄在該受光元件的兩個(gè) 電極上的一對電極引線以從凹面鏡的正面中央部向兩側(cè)分開的 方式延伸設(shè)置，并經(jīng)由凹面鏡的外側(cè)面連接在受光電路上。
根據(jù)本發(fā)明，由于將受光元件配置在凹面鏡的內(nèi)側(cè)，因此 能夠縮小凹面鏡、即受光器主體的厚度尺寸，從而能夠使反射 聚光型受光器非常小型化。并且，連接在受光元件的兩個(gè)電極 上的一對電才及引線以乂人凹面4竟的正面中央部向兩側(cè)分開的方式 延伸設(shè)置，并經(jīng)由凹面鏡的外側(cè)面連接在受光電路的放大電路 等上，因此與簡單地將受光元件連接在前置放大器等的輸入側(cè) 的情況相比，能夠大幅地減少 一 對電極引線與受光電路的地之 間產(chǎn)生的靜電容量。由此，阻止由靜電容量引起的受光元件的 響應(yīng)速度的下降，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有高速響應(yīng)性的利用空間光 的高速通信。
在此，能夠通過如下方式將受光器安裝在電路基板上將 上述凹面鏡的背面固定在電路基板上，且將受光元件的一對電 極引線連接在該電路基板上的導(dǎo)電層上。
根據(jù)本發(fā)明，能夠通過減小包括電路基板的反射聚光型受 光器厚度等來使受光器小型化，并且與簡單地將受光元件連接 在電路基板上的受光電路輸入側(cè)的情況相比，能夠進(jìn)一 步減少 一對電極引線與電路基板的地之間所產(chǎn)生的靜電容量，從而能 夠提高受光元件的高速響應(yīng)性。
并且，在上述凹面鏡的凹部內(nèi)，填充透明合成樹脂，能夠
將凹面的焦點(diǎn)_沒定在比凹面的正面中央部更向前方偏離的 位置上。
6根據(jù)本發(fā)明，用透明合成樹脂填充凹面鏡的凹部、即反射 面內(nèi)側(cè)，因此能夠保護(hù)反射面、受光元件的受光面，通過任意 地調(diào)節(jié)光折射率，能夠容易地將凹面鏡的焦點(diǎn)位置設(shè)定在任意 位置上。另外，通過將凹面鏡的焦點(diǎn)設(shè)定在比凹面鏡的正面中 央部更向前方偏離的位置上，能夠防止太陽光入射到受光器的 凹面鏡時(shí)的受光元件的損壞、透明合成樹脂的燒損。
并且，作為上述受光元件優(yōu)選使用以最高靈敏度接受藍(lán)色 光的藍(lán)色光用光電二極管。與黃色光、白色光用光電二極管相 比，藍(lán)色光用光電二極管具備高靈敏度、高速響應(yīng)性，在發(fā)送 器的投射器中能夠使用白色發(fā)光二極管，該白色發(fā)光二極管將 高速動(dòng)作的藍(lán)色發(fā)光二極管的藍(lán)色光照射到黃色焚光體上而投 射白色光。因此，在從發(fā)送器照明投射疊加有被高速化的信息 信號(hào)的空間光(包括藍(lán)色光的白色光)的情況下，受光器的受光 元件接收該高速的信息信號(hào)，從而能夠進(jìn)行高速通信。
另一方面，本發(fā)明的空間光通信用受光裝置是使用反射聚 光型受光器的空間光通信用受光裝置，該反射聚光型受光器經(jīng) 由凹面鏡對疊加有信息信號(hào)的空間光進(jìn)行反射聚光而使受光元 件進(jìn)行受光，多個(gè)反射聚光型受光器排列設(shè)置成陣列狀，各反 射聚光型受光器構(gòu)成為受光元件以其受光面朝向凹面鏡的反射 面?zhèn)鹊姆绞脚渲迷诎济骁R的正面中央部且連接在受光元件的兩
的方式延伸設(shè)置，并且，各反射聚光型受光器的電極引線的端 部經(jīng)由凹面鏡的外側(cè)面連接在受光電路上，多個(gè)受光元件并聯(lián) 連接在受光電路的輸入側(cè)上。
根據(jù)本發(fā)明，由于將多個(gè)受光元件并聯(lián)連接在受光電路的 前置放大器等的輸入側(cè)來從各受光元件中取出輸入信號(hào)，因此 根據(jù)受光元件的個(gè)數(shù)能夠?qū)⑹芄忪`敏度(信號(hào)的接收靈敏度)設(shè)
7為高靈敏度，并且與現(xiàn)有受光器的受光元件相比，各反射聚光 型受光器的受光元件中所產(chǎn)生的靜電容量變得非常小，因此能 夠提高受光元件的高速響應(yīng)性，從而實(shí)現(xiàn)利用空間光的高速通 信。
在此，優(yōu)選的是，通過如下方式將多個(gè)反射聚光型受光器
以陣列狀安裝在一個(gè)電路基板上將上述多個(gè)反射聚光型受光 器的凹面鏡的背面排列固定在一個(gè)電路基板上，且將受光元件 的 一對電極引線連接在該電路基板上的導(dǎo)電層上。
根據(jù)本發(fā)明，能夠通過進(jìn)一步減小安裝在一個(gè)電路基板上 的多個(gè)反射聚光型受光器的厚度等來使受光裝置小型化。另夕卜， 與簡單地將受光元件連接在電路基板上的前置放大器等的輸入 側(cè)的情況相比，能夠進(jìn)一步減少一對電極引線與電路基板的地 之間所產(chǎn)生的靜電容量，從而能夠提高受光元件的高速響應(yīng)性。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的反射聚光型受光器，能夠以高的受光 效率接受包括可見光或者紅外線的空間光，并且能夠使形狀小 型化。并且，能夠阻止由靜電容量引起的受光元件的響應(yīng)速度 的下降，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的具備高速響應(yīng)性的空間光通 信用受光器。另外，根據(jù)本發(fā)明的空間光通信用受光裝置，根 據(jù)受光元件的個(gè)數(shù)能夠?qū)⑹芄忪`敏度(信號(hào)的接收靈敏度)設(shè)為 高靈敏度，能夠減小各反射聚光型受光器的受光元件中所產(chǎn)生 的靜電容量，能夠提高受光元件的高速響應(yīng)性，從而能夠?qū)崿F(xiàn) 利用空間光的高速通信。


圖l是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的反射聚光型受光器的放大 立體圖。
圖2是圖i的n-n截面圖。圖3是圖i的m-ni截面圖。
圖4是將多個(gè)反射聚光型受光器安裝在電路基板上的狀態(tài)
的主視圖。
圖5是使用反射聚光型受光器的空間光通信用受光裝置的 電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式說明本發(fā)明。此外，本發(fā) 明并不限定于實(shí)施方式。權(quán)利要求(Claim)的技術(shù)特征的所有變 更、或者與該技術(shù)特征等同(equivalent)的特征包括在權(quán)利要求 (Claim)的范圍內(nèi)。
圖l表示空間光通信用的反射聚光型受光器l的立體圖，圖 2表示其放大截面圖。簡單地說，該反射聚光型受光器l是將從 未圖示的發(fā)送器投射(projected and illuminated)的空間光通過 凹面鏡2進(jìn)行反射聚光并由受光元件3接受的受光器，該反射聚 光型受光器l構(gòu)成為如下受光元件3以其受光面3a朝向凹面鏡2 的反射面2a側(cè)的方式配置在凹面鏡2內(nèi)側(cè)的大致中央。連接在受 光元件3的兩個(gè)電才及上的一對電才及引線4、 5以乂人凹面4竟2的正面 中央部向兩側(cè)分開的方式被延伸設(shè)置，并經(jīng)由凹面鏡2的外側(cè)面 連接在電路基板6的受光電路8上。
如圖1~圖3所示，凹面鏡2的主體由合成樹脂形成為大致長 方體形狀，在該主體的正面形成具有拋物面或者橢圓面的凹部 2b。即，凹部2b的正面(內(nèi)面)形成為拋物面或者橢圓面，反射 用金屬膜通過電鍍或者蒸鍍而形成在該拋物面或者橢圓面上， 從而成為反射面2a。作為金屬膜的材料，能夠例示出銀、鋁等 金屬。這樣，凹面鏡2形成為拋物面鏡或者橢圓面鏡。
凹面鏡2非常小，其正面的縱、橫(高度、寬度)尺寸約為8mmx8mm，其厚度約為3mm,其利用合成樹脂和金屬電鍍或 者金屬蒸度膜形成。由于反射聚光型受光器1的受光元件3配置 在凹面鏡2的凹部2b的內(nèi)側(cè)，因此能夠縮小凹面鏡2(反射聚光型 受光器l)的厚度尺寸。即，受光元件3形成為非常小，例如其長 度約為2.8mm,寬度約為1.4mm，高度約為l.lmm,并配置在凹 面4竟2的正面中央部的內(nèi)側(cè)，通過這種小型的凹面4竟2和小型的 受光元件3的組合，使反射聚光型受光器l變得非常小型。
凹面鏡2的主體例如由熱可塑性樹脂等合成樹脂(例如 PEEK樹脂、PPS樹脂)成形為長方體形狀。受光元件3以其受光 面3a朝向凹面4竟2的反射面2a側(cè)的方式配置在凹面4竟2的內(nèi)側(cè)、 即凹部2b內(nèi)的大致中央位置上。
各電極引線4、 5通過焊接或者導(dǎo)電性粘接劑連接在受光元 件3的一對電極(陽電極、陰電極)上，連接在兩個(gè)電極上的一對 電^l引線4、 5配置成乂人凹面4竟2的正面中央部向兩側(cè)分開。兩個(gè) 電極引線4、 5從凹面鏡2的正面沿著外側(cè)面彎曲成直角，并且電 ;歐引線4、5的端部乂人凹面4竟2的側(cè)面向背面?zhèn)葟澢芍苯遣⒐潭?在電路基板6上。受光元件3通過這種兩個(gè)電極引線4、 5保持在 凹面鏡2的凹部2b的正面中央空間位置上，兩個(gè)電極引線4、 5 以從兩側(cè)夾持著凹面4竟2主體的外側(cè)的方式固定在凹面鏡2上。
另外，沿著這種兩個(gè)電才及引線4、 5所^接觸的凹面4竟2的主 體的正面、側(cè)面以及背面形成有槽，以將兩個(gè)電極引線4、 5嵌 入在該槽內(nèi)的方式將受光元件3以及電極引線4、5嵌入在凹面鏡 2的固定位置上，并且利用粘接劑進(jìn)行粘接。由此，通過電極引 線4、 5能夠?qū)⑹芄庠?正確且堅(jiān)固地固定在凹面鏡2的焦點(diǎn)附 近位置上。
當(dāng)反射聚光型受光器1安裝在電路基板6上時(shí)，這種電極引 線4、 5的端部與電路基板6上的導(dǎo)電層7(受光電路的輸入側(cè))抵接，并通過回流焊接(reflow soldering)等結(jié)合連接。 一對電極引 線4、 5以從凹面鏡2的正面中央部向兩側(cè)分開的方式延伸設(shè)置， 并經(jīng)由凹面鏡2的外側(cè)面連接在受光電路8上，因此 一 對電極引 線4、 5和受光電路8的前置放大器9的地之間所產(chǎn)生的靜電容量 與將受光元件簡單地連接在前置放大器等的輸入側(cè)的情況相比 大幅地減少。
此外，還能夠?qū)济骁R2的凹部2b內(nèi)設(shè)為空間，但是優(yōu)選 的是在將受光元件3安裝在凹面鏡2的正面中央部中的狀態(tài)下將 透明合成樹脂(例如環(huán)氧樹脂等)填充在凹部2b內(nèi)，用透明合成 樹脂覆蓋凹面鏡2的反射面2 a和受光元件3的反射面?zhèn)鹊氖芄饷?3a。
通過用透明合成樹脂覆蓋反射面2a和受光元件3的受光面 3a,能夠保護(hù)反射面2a和受光元件3的受光面3a，另外通過在凹 部2b內(nèi)填充透明合成樹脂，能夠調(diào)節(jié)凹面鏡2內(nèi)的光折射率，從 而能夠任意地調(diào)節(jié)凹面鏡2的焦點(diǎn)位置。在該凹面鏡2中，通過 將該焦點(diǎn)位置設(shè)定在比受光元件3更向前方偏離的位置上，由此 當(dāng)太陽光向凹面鏡2入射時(shí)，太陽光不在受光元件3上形成焦點(diǎn)， 從而防止因太陽熱而導(dǎo)致的受光元件3的-皮損。
在受光元件3中使用藍(lán)色光用光電二極管，該藍(lán)色光用光 電二極管的結(jié)構(gòu)為在硅襯底上形成氧化鋅結(jié)晶薄膜，使氧化 鋅和硅形成異質(zhì)結(jié)(Heterojunction)。該藍(lán)色光用光電二極管是 如下光電二極管以最高靈敏度接受藍(lán)色的空間光，以高轉(zhuǎn)換 效率進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換且具有高速響應(yīng)性，并輸出受光信號(hào)。此外， 藍(lán)色光中除了普通的藍(lán)色光之外，還包含藍(lán)色激光，作為受光 元件3還能夠使用例如DVD 、 R/RW/-RAM的激光監(jiān)視器中所使 用的藍(lán)色激光用光電二極管。另外，在藍(lán)色光中包含純的藍(lán)色 光的同時(shí)還包含藍(lán)紫色光，能夠使用元件的受光靈敏度的峰值為405nm(藍(lán)紫色光的波長)或者受光靈敏度的峰值為460nm(藍(lán) 色光的波長)的藍(lán)色光用光電二極管。
具體地說，將直徑約為0.6mm大小的受光面3a設(shè)置在長度 2.8mm、寬度1.4mm、高度1.lmm的封裝上而形成這種藍(lán)色光用 光電二極管。在普通的白色光用光電二極管中的受光面的直徑 為0.2mm左右，但是上述藍(lán)色光用光電二極管中的受光面的直 徑為該普通的白色光用光電二極管中的受光面直徑的約3倍的 大小。因而，藍(lán)色光用光電二極管具有直徑遠(yuǎn)大于普通的白色 光用光電二極管的受光部，通過這種受光部的大型化，藍(lán)色光 用光電二極管的受光靈敏度(波長為405nm時(shí))成為0.28A/W的 高靈敏度。另外，藍(lán)色光用光電二極管具備大直徑的受光部， 另一方面，該藍(lán)色光用光電二極管是當(dāng)反向偏壓為2V時(shí)的響應(yīng) 速度為例如約400MHz的具有非常良好的高速響應(yīng)性的元件。
使用具有受光面大小遠(yuǎn)大于普通的白色光用光電二極管 的、直徑約0.6mm的受光面3a的藍(lán)色光用光電二極管的優(yōu)點(diǎn)在 于無需將由凹面鏡2聚光的光的微小焦點(diǎn)打到受光元件3的受 光面3a，即使是處于焦點(diǎn)位置稍微偏離的狀態(tài)的光，也能夠以 高靈敏度接受。由此，太陽光等的高能量光不會(huì)在受光元件3 上形成焦點(diǎn)，從而能夠避免因熱而導(dǎo)致的受光元件3的損傷。并 且，通過加深景深(depth of field)，不會(huì)受到相對發(fā)送器的投射 器的距離、位置偏離的顯著影響，從而能夠高效地接受從壁等 反射的散射空間光。
圖4表示使用上述結(jié)構(gòu)的反射聚光型受光器l的空間光通 信用受光裝置的主視圖。在此，四個(gè)反射聚光型受光器l以將其 凹面鏡2的背面排列在 一 張矩形的電路基板6上的方式被固定。 如圖2、圖3所示，各受光元件3的一對電極引線4、 5與該電路基 板6上的導(dǎo)電層7結(jié)合，并相互并聯(lián)連接，四個(gè)反射聚光型受光器1以陣列狀安裝在 一 張矩形的電路基板6上。各反射聚光型受 光器1具有長方體形狀的主體，因此相互之間無間隙地排列并配 置成陣列狀，從而能夠進(jìn)行小
圖5表示使用反射聚光型受光器1的空間光通信用受光裝 置的受光電路8的電路圖的一個(gè)例子。如圖5所示，四個(gè)反射聚 光型受光器1的各受光元件3(PD1 PD4)的這些陰極和陽極相互 并聯(lián)連接，并連接在使用運(yùn)算放大器0P1的前置放大器9的輸入
通常，將多個(gè)受光元件進(jìn)行并聯(lián)連接而使用時(shí)，各受光元 件的陰極與地之間、陽極與地之間產(chǎn)生的靜電容量大且累積與 該受光元件的數(shù)量相當(dāng)?shù)娜萘康撵o電容量，因此受光元件的總 的靜電容量增大，由于該靜電容量的增大，無法使受光元件的 響應(yīng)速度高速化。
在本發(fā)明中，如上所述，在各反射聚光型受光器l中將從 其受光元件3引出的電極引線4、 5配設(shè)成向兩側(cè)分開，加寬兩個(gè) 電極引線4、 5的間隔來連接在電路基板6的導(dǎo)電層7(受光電路8 的前置放大器9的輸入側(cè))上。因此，能夠使各受光元件3的陰極 與地之間、以及陽極與地之間所產(chǎn)生的靜電容量非常小，因此 即使累積與其受光元件3的數(shù)量相當(dāng)?shù)娜萘康撵o電容量，也能夠 特別是將受光元件3的陽極側(cè)(連接在運(yùn)算放大器0P1上的輸出 側(cè))的靜電容量抑制為最小，從而能夠使受光時(shí)的響應(yīng)性高速 化。
如圖5所示，各受光元件3(PD1 PD4)的陰極側(cè)上連接有反 向偏壓電^各11。該反向偏壓電路ll由串聯(lián)連接的三個(gè)二極管 (Dl、 D2、 D3)產(chǎn)生恒定電壓，將預(yù)先設(shè)定的反向偏壓施加到受 光元件3(PD1 PD4)上，從而使受光元件3以最高值的響應(yīng)速度 進(jìn)行動(dòng)作。另外，在使用了連接有受光元件3的運(yùn)算放大器0P1的前置 放大器9中，受光元件3的陽極連接在運(yùn)算放大器OPl的反轉(zhuǎn)輸 入側(cè)，設(shè)有反饋電阻Rf的反饋電路連接在運(yùn)算放大器OPl的輸 出側(cè)與反轉(zhuǎn)輸入側(cè)之間，從而構(gòu)成由跨阻放大器 (transimpedance amplifier)斗勾成的電；虎/電壓專爭才灸電3各。即，it前 置放大器9成為如下的放大電路將受光元件3的輸出電流輸入 到運(yùn)算放大器OP1的反轉(zhuǎn)輸入側(cè)，從而以使信號(hào)電壓產(chǎn)生在運(yùn) 算放大器OPl的輸出中的方式進(jìn)行動(dòng)作，由此，具有低噪聲特 性和寬帶寬特性這兩種特性。
另外，在并聯(lián)連接四個(gè)受光元件3的情況下，其受光靈敏 度單純地成為各受光元件的受光靈敏度的4倍，從而能夠設(shè)為高 靈敏度。并且，在各受光元件3被連接的前置放大器9中，能夠 根據(jù)受光元件3的并聯(lián)連接個(gè)數(shù)來加大連接到該反饋電路上的 反饋電阻Rf的值，前置放大器9的增益與該反饋電阻Rf的值相應(yīng) 地增加，從而能夠高效地對信號(hào)進(jìn)行放大。
如圖5所示，后級(jí)的放大器10經(jīng)由耦合電容器連接在上述 前置放大器9的輸出側(cè)上。放大器10具有運(yùn)算放大器OP2，前置 放大器9的輸出側(cè)連接在運(yùn)算放大器OP2的非反轉(zhuǎn)輸入側(cè)上，放 大器10的運(yùn)算放大器OP2的輸出側(cè)成為受光電路8的輸出部。
使用上述結(jié)構(gòu)的反射聚光型受光器l的空間光通信用受光 裝置使用在例如以散射空間光(散射可見光)為介質(zhì)的無線LAN 系統(tǒng)的接收器中。
從無線LAN系統(tǒng)的發(fā)送器，信息信號(hào)例如被OFDM調(diào)制并 被疊加在空間光中，并作為散射空間光從發(fā)送器的投射照明器 (flood light)照明投射(illuminated and projected)。散射空間光(散 射可見光)作為包含藍(lán)色光的白色光，從燈具照明投射，并作為信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。
從燈具的投射元件照明投射并疊加有信息信號(hào)的空間光 作為白色光使用于照明，該光由設(shè)置在該照明光到達(dá)的范圍內(nèi) 的接收器中的反射聚光型受光器l所接受。反射聚光型受光器l 的受光元件3當(dāng)接受從發(fā)送器的燈具照射的空間光時(shí)，通過前置
放大器9對受光信號(hào)進(jìn)行放大并輸出，并且通過放大器10對該信 號(hào)進(jìn)行放大。被放大的信號(hào)輸出到未圖示的OFDM解調(diào)器中， 并被解調(diào)。
此時(shí)，作為反射聚光型受光器1的受光元件3，使用數(shù)百 MHz的高速響應(yīng)性的藍(lán)色光用光電二極管，且并聯(lián)連接多個(gè)受 光元件3來設(shè)為高靈敏度，并且使各受光元件3的電極引線4、 5 中所產(chǎn)生的靜電容量最小，因此能夠以高速響應(yīng)性接受信息信 號(hào)。另外，例如在將以800KHz的高頻調(diào)制的發(fā)送信息信號(hào)疊加 在空間光上來發(fā)送的情況下，需要將群延遲的延遲量設(shè)為最小 至40次左右的高次諧波，但是通過使用高靈敏度的具有數(shù)百 MHz的高速響應(yīng)性的藍(lán)色光用光電二極管，能夠在傳輸通路中 確保40次左右?guī)挼?2MHz的寬帶寬。
這樣，根據(jù)使用反射聚光型受光器l的空間光通信用受光 裝置，將多個(gè)受光元件3并聯(lián)連接在受光電路8的前置放大器9 等的輸入側(cè)，從各受光元件3中取入輸入信號(hào)，因此能夠根據(jù)受 光元件3的個(gè)數(shù)將受光靈敏度(信號(hào)的接收靈敏度)設(shè)為高靈敏 度。與現(xiàn)有受光器的受光元件相比，各反射聚光型受光器l的受 光元件3中產(chǎn)生的靜電容量變得非常小，因此能夠提高受光元件 3的高速響應(yīng)性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)利用空間光的高速通信。
以往，通常所使用的光電晶體管等受光元件的靈敏度、響 應(yīng)速度低，特別是在通過不是接受直接光而是接受被間接照明 等散射的空間光來接收信號(hào)的散射空間光通信中，接受例如以數(shù)百kHz 數(shù)MHz的高頻率進(jìn)行了 OFDM調(diào)制的空間光，從而無 法從中取出保真度高且具有優(yōu)異的音質(zhì)、畫質(zhì)等的信息信號(hào)， 但是通過并聯(lián)連接多個(gè)受光元件3來增大受光靈敏度，并且降低 受光元件3的電極引線與地之間所產(chǎn)生的靜電容量，從而提高受 光元件3的高速響應(yīng)性，因此能夠接受以這種高頻率進(jìn)行了調(diào)制 的空間光并從中取出高保真度的信息信號(hào)。
此外，在上述實(shí)施方式的空間光通信用受光裝置中，作為 空間光使用了白色光、藍(lán)色光等的空間光，但是也能夠使用紅 外線(近紅外線)。在這種情況下，作為反射聚光型受光器的受 光元件，使用通過接受紅外線來輸出信號(hào)的紅外線用光電二極 管。
權(quán)利要求
1.一種反射聚光型受光器，其具備凹面鏡；受光元件，其以受光面朝向該凹面鏡的反射面?zhèn)鹊姆绞脚渲迷谠摪济骁R的內(nèi)側(cè)的大致中央部；以及一對電極引線，其連接在該受光元件的兩個(gè)電極上，并以從該凹面鏡的中央部向該凹面鏡的兩側(cè)的側(cè)部分開的方式延伸設(shè)置，其中，該一對電極引線經(jīng)由該凹面鏡的外側(cè)面連接在該凹面鏡的背面?zhèn)壬纤渲玫氖芄怆娐飞希撌芄庠邮墀B加了信息信號(hào)而被投射的空間光，將所產(chǎn)生的受光信號(hào)通過該電極引線輸出到受光電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的反射聚光型受光器，其特征在于， 該反射聚光型受光器通過如下方式安裝在電路基板上上述凹面鏡的背面固定在該電路基板上，且從上述受光元件延伸 設(shè)置的 一 對電極引線連接并固定在該電路基板上的導(dǎo)電層上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的反射聚光型受光器，其特征在于， 上述凹面鏡的主體由合成樹脂以長方體形狀在正面設(shè)置凹部而形成，上述一對電極引線從該主體的正面沿著兩側(cè)側(cè)面而 被固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射聚光型受光器，其特征在于， 透明合成樹脂^皮填充在上述凹面鏡的上述凹部內(nèi)，該凹面鏡的反射面以及受光元件的受光面被該透明合成樹脂所覆蓋。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射聚光型受光器，其特征在于， 上述一對電極引線嵌入在上述凹面鏡的主體的兩側(cè)的側(cè)面上所設(shè)置的槽內(nèi)，且通過粘接劑粘接在該槽內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的反射聚光型受光器，其特征在于， 上述凹面的焦點(diǎn)i殳定在比該凹面的正面中央部的受光元件位置更向前方偏離的位置上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的反射聚光型受光器，其特征在于， 作為上述受光元件使用以最高靈敏度接受藍(lán)色光的藍(lán)色光
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的反射聚光型受光器，其特征在于， 作為上述受光元件使用以高靈敏度接受紅外線的紅外線用光電二極管。
9. 一種空間光通信用受光裝置，該空間光通信用受光裝置 使用多個(gè)反射聚光型受光器，該多個(gè)反射聚光型受光器具備凹面鏡；受光元件，其以受光面朝向該凹面4竟的反射面?zhèn)鹊姆绞脚?置在該凹面^;的內(nèi)側(cè)的大致中央部；以及一對電極引線，其連接在該受光元件的兩個(gè)電極上，并以 從該凹面4竟的中央部向該凹面4竟的兩側(cè)的側(cè)部分開的方式延伸 設(shè)置，其中，該多個(gè)反射聚光型受光器排列配置成陣列狀，各個(gè) 該反射聚光型受光器的受光元件的電極引線經(jīng)由該凹面鏡的外 側(cè)面連接在受光電路上，多個(gè)該受光元件并聯(lián)連接在該受光電 路的輸入側(cè)上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的空間光通信用受光裝置，其特征在于，上述多個(gè)反射聚光型受光器的上述凹面鏡的背面排列固定 在一個(gè)電路基板上，該反射聚光型受光器的各受光元件的一對 電極引線連接在該電路基板上的導(dǎo)電層上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種反射聚光型受光器和空間光通信用受光裝置。本發(fā)明的反射聚光型受光器是具有受光元件的反射聚光型受光器，該受光元件經(jīng)由凹面鏡對疊加有信息信號(hào)的空間光進(jìn)行反射聚光而進(jìn)行受光。受光元件以其受光面朝向凹面鏡的反射面?zhèn)鹊姆绞脚渲迷诎济骁R的內(nèi)側(cè)的大致中央。連接在受光元件的兩個(gè)電極上的一對電極引線以從凹面鏡的正面中央部向兩側(cè)分開的方式延伸設(shè)置，并經(jīng)由凹面鏡的外側(cè)面連接在受光電路上。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK101582463SQ20091014077
公開日2009年11月18日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者村山文孝, 黑川裕之 申請人:株式會(huì)社普蘭納斯蘭德