[發明專利]LED光通信接收透鏡及LED光通信系統

有效

• 申請號: 201410411178.5
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN105445824B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 朱鈞;熊思思;吳曉飛;楊通;金國藩;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;H04B10/116;H04B10/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種LED光通信接收透鏡及一種使用該LED光通信接收透鏡的LED光通信系統。

背景技術

可見光通信技術最早由香港大學彭國雄教授提出。他基于紅外光通信提出了一種用于音頻傳輸的室內可見光通信，并完成了用載波將CD音樂、電話等信號發送到個人耳機的試驗。

此后，各國很多研究機構也對可見光通信展開研究。日本KEIO大學的MaosaoNakagawa教授對室內LED可見光通信存在的問題如：多徑效應、陰影效應、碼間干擾等做了較多研究。2006年韓國人ChungChiuLee和JungHunKim用實驗的方法證明高亮度照明LED光無線信道通信的可行性。研究此方向的還有德國柏林的海因里-希赫茲、弗朗禾費通信研究所，牛津大學工程系的DominicO’Brien小組，南陽理工大學的DomonW.K.Wong研究小組。研究方向主要集中在通信的編碼方式及通信協議等問題上。

然而國內外對光通信終端的光學系統研究較少。光通信接收端的光學系統能決定通信系統的視場及接收到的光能，從而影響通信速率及信噪比。而，現有技術還沒有開發出一種具有大視場且小型化的接收透鏡。

發明內容

綜上所述，確有必要提供一種具有大視場且小型化的LED光通信接收透鏡及使用該LED光通信接收透鏡的LED光通信系統。

一種LED光通信接收透鏡，所述LED光通信接收透鏡所處的空間定義一三維直角坐標系（x，y，z）。該LED光通信接收透鏡的視場為0°~48.3°，且各個視場的照度值均大于1lux。該LED光通信接收透鏡包括一第一表面以及與該第一表面相對的第二表面；所述第一表面由一第一球面和一第二球面拼接而成，所述第二表面由一第三球面和一平面拼接而成；所述第一球面、第二球面以及第三球面的球心及對稱中心點均設置在x軸；所述第一球面及所述平面均為一透射面，該第一球面的對稱中心點設置在所述三維直角坐標系的原點，且該平面平行于yz平面；所述第二球面及所述第三球面均為一反射面。

一種LED光通信系統，包括：一LED光源，用于發射一通信信號；以及一信號接收端，用于接收所述通信信號。其中，所述信號接收端包括一光闌、一如上所述的LED光通信接收透鏡、以及一感光器。所述光闌設置于靠近所述LED光通信接收透鏡中靠近所述第一表面的一側，所述感光器貼合設置于所述LED光通信接收透鏡中的平面。

本發明提供的LED光通信接收透鏡及含有該LED光通信接收透鏡的LED光通信系統具有如下優點：首先，由于該LED光通信接收透鏡與所述感光器貼合設置，無后續工作距，因此，該LED光通信系統具有體積小的特性。另外，由于該LED光通信系統僅包括一個光學元件，因此，既能滿足系統小型化的需求，又便于系統的裝調。其次，所述LED光通信接收透鏡還具有較大的視場，能滿足設計要求。最后，所述LED光通信接收透鏡對于所有視場的光線，其照度值均大于1lux，故不存在視場盲區。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的LED光通信系統的結構示意圖。

圖2為本發明實施例提供的LED光通信系統中信號接收端的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的LED光通信系統中所述LED光通信接收透鏡對于20°視場的光路圖。

圖4為本發明實施例提供的LED光通信系統中所述LED光通信接收透鏡對于30°視場的光路圖。

圖5為本發明實施例提供的LED光通信系統中所述LED光通信接收透鏡對于35°視場的光路圖。

圖6為本發明實施例提供的LED光通信系統中所述LED光通信接收透鏡對于40°視場的光路圖。

圖7為本發明實施例提供的LED光通信系統中所述LED光通信接收透鏡對于45°視場的光路圖。

圖8為本發明實施例提供的LED光通信系統中所述LED光通信接收透鏡對于48.3°視場的光路圖。

圖9為本發明實施例提供的LED光通信系統中所述LED光通信接收透鏡對于±20°~±48.3°視場疊加在一起的光路圖。