Led光通信接收透鏡及led光通信系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種L邸光通信接收透鏡及一種使用該L邸光通信接收透鏡的L邸光 通信系統。
【背景技術】
[0002] 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。
[0003] 此后，各國很多研究機構也對可見光通信展開研究。日本KEI0大學的Maosao 化kagawa教授對室內L邸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年韓國人化ung化iuLee和化ng化ηKim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Dominic0'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。
[0004] 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】
[0005] 綜上所述，確有必要提供一種具有大視場且小型化的L邸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。
[0006] -種L邸光通信接收透鏡，所述L邸光通信接收透鏡所處的空間定義一Η維直角 坐標系（x，y，z)。該L邸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Ilux。該L邸光通信接收透鏡包括一第一表面W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Η球面和一平面拼接 而成；所述第一球面、第二球面W及第Η球面的球必及對稱中必點均設置在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必點設置在所述Η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Η球面均為一反射面。
[0007] -種LED光通信系統，包括：一LED光源，用于發射一通信信號；W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闊、一如上所述的L邸光通信 接收透鏡、W及一感光器。所述光闊設置于靠近所述L邸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L邸光通信接收透鏡中的平面。
[0008] 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L邸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L邸光通信系統具有體積小的特性。另外，由于該L邸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L邸光通信接 收透鏡還具有較大的視場，能滿足設計要求。最后，所述L邸光通信接收透鏡對于所有視場 的光線，其照度值均大于Ilux，故不存在視場盲區。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發明實施例提供的L邸光通信系統的結構示意圖。
[0010] 圖2為本發明實施例提供的L邸光通信系統中信號接收端的結構示意圖。
[0011] 圖3為本發明實施例提供的L邸光通信系統中所述L邸光通信接收透鏡對于20° 視場的光路圖。
[0012] 圖4為本發明實施例提供的L邸光通信系統中所述L邸光通信接收透鏡對于30° 視場的光路圖。
[0013] 圖5為本發明實施例提供的L邸光通信系統中所述L邸光通信接收透鏡對于35° 視場的光路圖。
[0014] 圖6為本發明實施例提供的L邸光通信系統中所述L邸光通信接收透鏡對于40° 視場的光路圖。
[0015] 圖7為本發明實施例提供的L邸光通信系統中所述L邸光通信接收透鏡對于45° 視場的光路圖。
[0016] 圖8為本發明實施例提供的L邸光通信系統中所述L邸光通信接收透鏡對于 48. 3°視場的光路圖。
[0017] 圖9為本發明實施例提供的L邸光通信系統中所述L邸光通信接收透鏡對于 ±20。~±48. 3。視場疊加在一起的光路圖。
[0018] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。'
【具體實施方式】
[0019] 下面根據說明書附圖并結合具體實施例對本發明的技術方案進一步詳細表述。
[0020] 請參閱圖1，本發明實施例提供一種LED光通信系統100,包括一LED光源10 及一信號接收端20。
[0021] 本實施例中，將所述LED光通信系統100設置于一長為5m，寬為5m，高為4m的標 準房間中。
[0022] 所述L邸光源10用于在標準房間內實現照明的同時作為通信信號的發射端。所 述通信信號的發射端類似于WIFI的信號源，只不過WIFI是通過電磁波傳遞信號，而L邸光 源10是通過可見光傳輸信號。所述L邸光源10的設置位置不限。本實施例中，所述LED 光源10設置于所述標準房間的房頂中央。所述L邸光源10的功率及光效不限。本實施例 中，所述L邸光源10的功率為Iw，光效為100流明/瓦。
[0023] 所述信號接收端20用于接收所述通信信號。所述信號接收端20可W設置于標準 房間中的任意位置。本實施例中，所述信號接收端20設置于標準房間中的一個角落。
[0024] 請參閱圖2,所述信號接收端20依次設置有一光闊22、一L邸光通信接收透鏡24 W及一感光器26,從而使所述L邸光源10發射的光線可W依次通過所述光闊22、所述LED 光通信接收透鏡24最后到達所述感光器26。
[00巧]所述L邸光通信接收透鏡24為一實必的透鏡結構。為描述方便將所述L邸光通 信接收透鏡24所處的空間定義一Η維直角坐標系（X，y，Z)。所述L邸光通信接收透鏡24 的口徑約為23. 4mm，即沿Z軸方向的最大厚度約為23. 4mm。所述LED光通信接收透鏡24 包括一第一表面242W及與該第一表面242相對的第二表面244。所述L邸光通信接收透 鏡24的視場為0° ^48.3°，且各個視場的照度值均大于Ilux。所述L邸光通信接收透鏡 24的材料不限，本實施例中，所述LED光通信接收透鏡24的材料為K9玻璃。
[0026] 所述第一表面242由一第一球面2422和一第二球面2424拼接而成。所述第一球 面2422的球必〇1W及所述第二球面2424的球必〇2均設置在X軸上。所述第一球面2422 為一透射面，即，光線可W透過所述第一球面2422進入所述L邸光通信接收透鏡24。所述 第一球面2422的對稱中必點與所述Η維直角坐標系（X，y，Z)的原點（0,0,0)重合，且該第 一球面2422的半徑Ri約為9. 086毫米。所述第二球面2424為一反射面，即進入所述LED 光通信接收透鏡24的光線照射到所述第二球面2424時會被反射。所述第二球面2424的 對稱中必點的坐標為（3. 540,0,0)，且該第