[发明专利]LED光通信接收透镜及LED光通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED光通信接收透镜及一种使用该LED光通信接收透镜的LED光通信系统。

背景技术

可见光通信技术最早由香港大学彭国雄教授提出。他基于红外光通信提出了一种用于音频传输的室内可见光通信，并完成了用载波将CD音乐、电话等信号发送到个人耳机的试验。

此后，各国很多研究机构也对可见光通信展开研究。日本KEIO大学的MaosaoNakagawa教授对室内LED可见光通信存在的问题如：多径效应、阴影效应、码间干扰等做了较多研究。2006年韩国人ChungChiuLee和JungHunKim用实验的方法证明高亮度照明LED光无线信道通信的可行性。研究此方向的还有德国柏林的海因里-希赫兹、弗朗禾费通信研究所，牛津大学工程系的DominicO’Brien小组，南阳理工大学的DomonW.K.Wong研究小组。研究方向主要集中在通信的编码方式及通信协议等问题上。

然而国内外对光通信终端的光学系统研究较少。光通信接收端的光学系统能决定通信系统的视场及接收到的光能，从而影响通信速率及信噪比。而，现有技术还没有开发出一种具有大视场且小型化的接收透镜。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种具有大视场且小型化的LED光通信接收透镜及使用该LED光通信接收透镜的LED光通信系统。

一种LED光通信接收透镜，所述LED光通信接收透镜所处的空间定义一三维直角坐标系（x，y，z）。该LED光通信接收透镜的视场为0°~48.3°，且各个视场的照度值均大于1lux。该LED光通信接收透镜包括一第一表面以及与该第一表面相对的第二表面；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对称中心点均设置在x轴；所述第一球面及所述平面均为一透射面，该第一球面的对称中心点设置在所述三维直角坐标系的原点，且该平面平行于yz平面；所述第二球面及所述第三球面均为一反射面。

一种LED光通信系统，包括：一LED光源，用于发射一通信信号；以及一信号接收端，用于接收所述通信信号。其中，所述信号接收端包括一光阑、一如上所述的LED光通信接收透镜、以及一感光器。所述光阑设置于靠近所述LED光通信接收透镜中靠近所述第一表面的一侧，所述感光器贴合设置于所述LED光通信接收透镜中的平面。

本发明提供的LED光通信接收透镜及含有该LED光通信接收透镜的LED光通信系统具有如下优点：首先，由于该LED光通信接收透镜与所述感光器贴合设置，无后续工作距，因此，该LED光通信系统具有体积小的特性。另外，由于该LED光通信系统仅包括一个光学元件，因此，既能满足系统小型化的需求，又便于系统的装调。其次，所述LED光通信接收透镜还具有较大的视场，能满足设计要求。最后，所述LED光通信接收透镜对于所有视场的光线，其照度值均大于1lux，故不存在视场盲区。

附图说明

图1为本发明实施例提供的LED光通信系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的LED光通信系统中信号接收端的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的LED光通信系统中所述LED光通信接收透镜对于20°视场的光路图。

图4为本发明实施例提供的LED光通信系统中所述LED光通信接收透镜对于30°视场的光路图。

图5为本发明实施例提供的LED光通信系统中所述LED光通信接收透镜对于35°视场的光路图。

图6为本发明实施例提供的LED光通信系统中所述LED光通信接收透镜对于40°视场的光路图。

图7为本发明实施例提供的LED光通信系统中所述LED光通信接收透镜对于45°视场的光路图。

图8为本发明实施例提供的LED光通信系统中所述LED光通信接收透镜对于48.3°视场的光路图。

图9为本发明实施例提供的LED光通信系统中所述LED光通信接收透镜对于±20°~±48.3°视场叠加在一起的光路图。