專(zhuān)利名稱(chēng)：Led可見(jiàn)光通信系統(tǒng)及光接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)及光接收天線。
背景技術(shù)：
可見(jiàn)光LED具有高亮度、高可靠性、能量損耗低和壽命長(zhǎng)等優(yōu)良特性，可用于顯示、照明、交通信號(hào)指示等?？梢?jiàn)光LED用于照明的同時(shí)，作為信號(hào)光源實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信有諸多優(yōu)勢(shì)。光接收天線是可見(jiàn)光LED無(wú)線通信系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一，通常是由凸透鏡和放置在焦點(diǎn)上的光電探測(cè)器組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光接收天線能夠在信號(hào)光垂直入射時(shí)具有高的光接收效率，但當(dāng)信號(hào)光斜入射時(shí)，信號(hào)光經(jīng)凸透鏡會(huì)聚后出現(xiàn)離焦和偏軸現(xiàn)象，光接收效果不理想。通常采用I)增大探測(cè)器光敏面；2)凸透鏡后置光纖等方法來(lái)改善光接·收效果。但探測(cè)器的價(jià)格會(huì)隨著光敏面的增大而增加，且光敏面積越大，接收機(jī)帶寬越小，同時(shí)接收機(jī)噪聲越大。而在凸透鏡后放置光纖，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，會(huì)限制光接收天線的尺寸。因此，需要一種價(jià)格低廉、尺寸小、具有良好光接收性能并易于實(shí)現(xiàn)的無(wú)線光通信光接收天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述尺寸有限制、價(jià)格昂貴、光接收性能差的缺陷，提供一種LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)及光接收天線。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種用于LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的光接收天線，所述光接收天線包括具有匯聚和反射功能的匯聚反射單元、位于所述匯聚反射單元焦點(diǎn)處的光電探測(cè)器；所述匯聚反射單元用于將所述LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的LED光源發(fā)射的攜帶有通訊信息的光信號(hào)匯聚到所述焦點(diǎn)處，從而由所述光電探測(cè)器接收并解析所述光信號(hào)，還原出所述通訊信息。在本發(fā)明所述的光接收天線中，所述匯聚反射單元是反射面為拋物面的反光鏡。在本發(fā)明所述的光接收天線中，所述反光鏡由玻璃或聚合材料制成。在本發(fā)明所述的光接收天線中，所述反光鏡的反射面上涂敷有金屬銀。在本發(fā)明所述的光接收天線中，所述匯聚反射單元包括菲涅爾棱鏡以及與其緊密貼合的反射板。在本發(fā)明所述的光接收天線中，所述反射板由玻璃或聚合材料制成。在本發(fā)明所述的光接收天線中，所述反射板的與所述菲涅爾棱鏡緊密貼合的表面上涂敷有金屬銀。本發(fā)明還提供一種LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，包括LED光源、用于將通訊信息調(diào)制到所述LED光源發(fā)射的光信號(hào)中的調(diào)制單元、以及光接收天線；所述光接收天線包括具有匯聚和反射功能的匯聚反射單元、位于所述匯聚反射單元焦點(diǎn)處的光電探測(cè)器；所述匯聚反射單元用于將所述LED光源發(fā)射的經(jīng)所述調(diào)制單元調(diào)制后的光信號(hào)匯聚到所述焦點(diǎn)處，從而由所述光電探測(cè)器接收并解析所述光信號(hào)，還原出所述通訊信息。在本發(fā)明所述的LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，所述匯聚反射單元是反射面為拋物面的反光鏡，所述反射面上涂敷有金屬銀。在本發(fā)明所述 的LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，所述匯聚反射單元包括菲涅爾棱鏡以及與其緊密貼合的反射板，所述反射板的與所述菲涅爾棱鏡緊密貼合的表面上涂敷有金屬銀。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果通過(guò)光接收天線實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的匯聚和接收，從而還原LED光源發(fā)射的光信號(hào)中所攜帶的通訊信息，實(shí)現(xiàn)了 LED可見(jiàn)光通信。進(jìn)一步地，光接收天線的匯聚和反射單元采用反射面為拋物面的反光鏡，實(shí)現(xiàn)大范圍的光線接收，提高靈敏度，避免了周?chē)s散光的影響，抗干擾效果好，避免了透鏡存在的像差影響，反射式光線匯聚點(diǎn)小，使得光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間短，同時(shí)兼顧到檢測(cè)靈敏度和響應(yīng)時(shí)間。匯聚和反射單元采用反射面為拋物面的反光鏡，易于擴(kuò)大光接收面積，實(shí)現(xiàn)大范圍的光線接收，有利于弱光的檢測(cè)，提高靈敏度，避免了周?chē)s散光的影響，抗干擾效果好。采用菲涅爾棱鏡并借助反射板實(shí)現(xiàn)光的反射和匯聚，實(shí)現(xiàn)反射式光線的匯聚，減小了接收天線的體積。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖I是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的光接收天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的光接收天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖I是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的光接收天線的結(jié)構(gòu)示意圖。光接收天線100包括具有匯聚和反射功能的匯聚反射單元101、位于所述匯聚反射單元101焦點(diǎn)處的光電探測(cè)器102。匯聚反射單元101用于將LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)100中的LED光源發(fā)射的攜帶有通訊信息的光信號(hào)匯聚到所述焦點(diǎn)O處，從而由光電探測(cè)器102接收并解析所述光信號(hào)，還原出所述通訊信息。在圖I所示的實(shí)施例中，匯聚反射單元101是反射面為拋物面的反光鏡。該反光鏡可以由例如玻璃或聚合材料制成，反光鏡的反射面上涂敷有金屬銀，光滑銀表面對(duì)可見(jiàn)光的反射率很高。匯聚反射單元101的焦點(diǎn)就是拋物面的焦點(diǎn)，光電探測(cè)器102位于拋物面的焦點(diǎn)O處。由光學(xué)原理可知，平行于拋物線主軸的光線經(jīng)過(guò)反射過(guò)其焦點(diǎn)，因此入射到拋物面I上的光線經(jīng)拋物面I反射后匯聚到焦點(diǎn)O處。采用反射式拋物面可以實(shí)現(xiàn)大范圍的光線接收，提高靈敏度，避免了周?chē)s散光的影響，抗干擾效果好。同時(shí)，避免透鏡式存在的像差影響，反射式光線匯聚點(diǎn)小，使得檢測(cè)面的受光小，使得光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間小，從而兼顧到檢測(cè)靈敏度和響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于拋物面上的銀面可以采取涂敷銀薄膜的形式采用如玻璃、聚合物等材料制作拋物面，然后再其上噴涂一定厚度的金屬銀，形成銀拋物面的反射鏡。在本發(fā)明又一實(shí)施例中，匯聚反射單元101包括菲涅爾棱鏡1011以及與其緊密貼合的反射板1012，如圖2所示。其中反射板1012可以由例如玻璃或聚合材料制成。反射板1012的表面2 (與菲涅爾棱鏡1011緊密貼合的表面)上涂敷有金屬銀。菲涅爾棱鏡的具體結(jié)構(gòu)及工作原理可參見(jiàn)現(xiàn)有技術(shù)資料，此處不做詳細(xì)描述。
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目前菲涅爾棱鏡采用電鍍模具工藝，并使用現(xiàn)代的光學(xué)塑料(如PE聚乙烯等)材料壓制而成，鏡片可以制作得很薄(可達(dá)0.5_厚)，因此體積很小。將菲涅爾棱鏡與平面光滑銀表面貼合在一起，入射光入射到菲涅爾棱鏡上，當(dāng)接觸到金屬銀表面時(shí)被反射，反射回的光匯聚到一起，被光電探測(cè)器102接收。采用菲涅爾棱鏡實(shí)現(xiàn)反射式光線的匯聚，從而減小接收天線的體積，最終實(shí)現(xiàn)通訊信息的還原。本發(fā)明還提供一種LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)300，包括LED光源301、用于將通訊信息調(diào)制到所述LED光源發(fā)射的光信號(hào)中的調(diào)制單元302、以及用于LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)300的光接收天線303。光接收天線303可以采用圖I或圖2所示的光接收天線100。光接收天線303包括具有匯聚和反射功能的匯聚反射單元101、位于匯聚反射單元101焦點(diǎn)O處的光電探測(cè)器102。匯聚反射單元101用于將LED光源301發(fā)射的經(jīng)調(diào)制單元302調(diào)制后的光信號(hào)匯聚到所述焦點(diǎn)O處，從而由光電探測(cè)器102接收并解析所述光信號(hào)，還原出通訊信息。本發(fā)明對(duì)LED光源301的具體結(jié)構(gòu)不做限制，只要能提供光信號(hào)，實(shí)施本發(fā)明即可。如采用圖I所示的光接收天線，則匯聚反射單元101是反射面I為拋物面的反光鏡，反射面上涂敷有金屬銀。如采用圖2所示的光接收天線，則匯聚反射單元101包括菲涅爾棱鏡1011以及與其緊密貼合的反射板1012，反射板1012的與菲涅爾棱鏡1011緊密貼合的表面2上涂敷有金屬銀。LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)300可以將希望傳遞的通訊信息調(diào)制到光信號(hào)中，從而在接收端由光接收天線對(duì)光信號(hào)進(jìn)行匯聚并解析，得到光信號(hào)中的通訊信息，從而實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光通信。本發(fā)明通過(guò)光接收天線實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的匯聚和接收，從而還原LED光源發(fā)射的光信號(hào)中所攜帶的通訊信息，實(shí)現(xiàn)了 LED可見(jiàn)光通信。進(jìn)一步地，光接收天線的匯聚和反射單元采用反射面為拋物面的反光鏡，實(shí)現(xiàn)大范圍的光線接收，提高靈敏度，避免了周?chē)s散光的影響，抗干擾效果好，避免了透鏡存在的像差影響，反射式光線匯聚點(diǎn)小，使得檢測(cè)面的受光小，使得光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間短，同時(shí)兼顧到檢測(cè)靈敏度和響應(yīng)時(shí)間。匯聚和反射單元也可以采用菲涅爾棱鏡并借助反射板實(shí)現(xiàn)光的反射和匯聚。菲涅爾棱鏡容易與平面結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)反射式光線的匯聚，匯聚和反射單元采用反射面為拋物面的反光鏡，易于擴(kuò)大光接收面積，實(shí)現(xiàn)大范圍的光線接收，有利于弱光的檢測(cè)，提高靈敏度，避免了周?chē)s散光的影響，抗干擾效果好。采用菲涅爾棱鏡并借助反射板實(shí)現(xiàn)光的反射和匯聚，實(shí)現(xiàn)反射式光線的匯聚，減小了接收天線的體積。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本 發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的光接收天線，其特征在于，所述光接收天線包括具有匯聚和反射功能的匯聚反射單元、位于所述匯聚反射單元焦點(diǎn)處的光電探測(cè)器； 所述匯聚反射單元用于將所述LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的LED光源發(fā)射的攜帶有通訊信息的光信號(hào)匯聚到所述焦點(diǎn)處，從而由所述光電探測(cè)器接收并解析所述光信號(hào)，還原出所述通訊信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光接收天線，其特征在于，所述匯聚反射單元是反射面為拋物面的反光鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光接收天線，其特征在于，所述反光鏡由玻璃或聚合材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光接收天線，其特征在于，所述反光鏡的反射面上涂敷有金屬銀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光接收天線，其特征在于，所述匯聚反射單元包括菲涅爾棱鏡以及與其緊密貼合的反射板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光接收天線，其特征在于，所述反射板由玻璃或聚合材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光接收天線，其特征在于，所述反射板的與所述菲涅爾棱鏡緊密貼合的表面上涂敷有金屬銀。
8.一種LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，其特征在于，包括LED光源、用于將通訊信息調(diào)制到所述LED光源發(fā)射的光信號(hào)中的調(diào)制單元、以及用于所述LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的光接收天線； 所述光接收天線包括具有匯聚和反射功能的匯聚反射單元、位于所述匯聚反射單元焦點(diǎn)處的光電探測(cè)器； 所述匯聚反射單元用于將所述LED光源發(fā)射的經(jīng)所述調(diào)制單元調(diào)制后的光信號(hào)匯聚到所述焦點(diǎn)處，從而由所述光電探測(cè)器接收并解析所述光信號(hào)，還原出所述通訊信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述匯聚反射單元是反射面為拋物面的反光鏡，所述反射面上涂敷有金屬銀。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述匯聚反射單元包括菲涅爾棱鏡以及與其緊密貼合的反射板，所述反射板的與所述菲涅爾棱鏡緊密貼合的表面上涂敷有金屬銀。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)及光接收天線。光接收天線包括具有匯聚和反射功能的匯聚反射單元、位于匯聚反射單元焦點(diǎn)處的光電探測(cè)器；匯聚反射單元用于將LED光源發(fā)射的攜帶有通訊信息的光信號(hào)匯聚到焦點(diǎn)處，從而由光電探測(cè)器接收并解析光信號(hào)，還原出通訊信息。本發(fā)明通過(guò)光接收天線實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的匯聚和接收，從而還原LED光源發(fā)射的光信號(hào)中所攜帶的通訊信息，實(shí)現(xiàn)了LED可見(jiàn)光通信。匯聚和反射單元采用反射面為拋物面的反光鏡，易于擴(kuò)大光接收面積，實(shí)現(xiàn)大范圍的光線接收，有利于弱光的檢測(cè)，提高靈敏度，避免了周?chē)s散光的影響，抗干擾效果好。采用菲涅爾棱鏡并借助反射板實(shí)現(xiàn)光的反射和匯聚，實(shí)現(xiàn)反射式光線的匯聚，減小了接收天線的體積。
文檔編號(hào)H04B10/116GK102957479SQ20111025556
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 劉京京, 馬偉濤, 許學(xué)君 申請(qǐng)人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司