JP2005017489A - 光アンテナ - Google Patents
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Abstract
【課題】外部からの送信された信号光を受信する光アンテナにおいて、軽量であり、信号光に対して光軸を合わせ易くする。
【解決手段】透明な材質からなり厚さ方向の一表面に入射面１５、厚さ方向に沿う一側面に射出面１２を備える平板状の導光部材１１と、該導光部材１１の前記射出面１２に対向して配置される集光部材１３と、該集光部材１３の集光位置に配置された受光素子１４とを備え、前記入射面１５に、入射した光を導光部材１１の背面１６側において全反射させ、前記射出面１２方向に向かわせる傾斜面１７が設けられている光アンテナ１０提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】透明な材質からなり厚さ方向の一表面に入射面１５、厚さ方向に沿う一側面に射出面１２を備える平板状の導光部材１１と、該導光部材１１の前記射出面１２に対向して配置される集光部材１３と、該集光部材１３の集光位置に配置された受光素子１４とを備え、前記入射面１５に、入射した光を導光部材１１の背面１６側において全反射させ、前記射出面１２方向に向かわせる傾斜面１７が設けられている光アンテナ１０提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光空間伝送通信システムにおいて、信号光を受信するための光アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光アンテナとして、信号光の損失を抑えた光検出装置を備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の光検出装置は、導波管と、この導波管の終端に設けられている受光素子とを備えている。また、導波管は開口から受光素子に向かって次第に内径が小さくなっている。さらに、導波管の内側は、コア層とその外側を被うクラッド層とで満たされている。ここで、コア層の屈折率は、クラッド層に比べて高いものが使われている。すなわち、導波管の開口から入射した信号光は、コア層とクラッド層との境界面において全反射を繰り返しながら、コア層内を伝播する。そして、受光素子に到達した信号光は受光素子により検出される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１４８７０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ビル間のような中距離の光空間伝送システムにおいては、信号光ビームが、回折によって拡大しないようにビーム径を大きくする必要があるため、ビーム径が数十ｍｍ程度の光で通信が行われている。この光ビーム径に合わせて導波管の開口を広げてしまうと、コア層及びクラッド層の内径が大きくなるため、重くなって取り扱いにくいという問題が生じる。また、これらの媒質に用いる素材としては、サファイヤ、ＺｎＳ及びＺｎＳｅといった特殊な素材が用いられているので、光アンテナ自体が高価なものになるという問題も生じる。
一方、屋内の光無線ＬＡＮとして用いられるような短距離通信の場合、信号光ビーム径は細くても構わないので、導波管の口径も小さくても良い。しかしながら、口径を小さくした分、コア層とクラッド層との境界面において全反射を生じるように、導波管の中心軸Ａに対し信号光ビームの光軸を合わせ込むことが困難である。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、軽量であり、通信光に対して光軸を合わせ易い光アンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、透明な材質からなり厚さ方向の一表面に入射面、厚さ方向に沿う一側面に射出面を備える平板状の導光部材と、該導光部材の前記射出面に対向して配置される集光部材と、該集光部材の集光位置に配置された受光素子とを備え、前記入射面に、入射した光を導光部材の背面側において全反射させ、前記射出面方向に向かわせる傾斜面が設けられている光アンテナを提供する。
【０００７】
この発明によれば、入射面から入射する光のうち、傾斜面から入射した光は、導光部材の背面側において全反射を行い射出面に向かう。射出面に到達した光は、扁平な面形状をした２次元的な信号光源とみなすことができる。これにより、この射出面から射出される扁平な光束は、集光部材により概略１点に集光され、受光素子において検出される。したがって、入射面を大きくすることが可能となり、光に対して光軸を合わせ易い光アンテナを構成することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光アンテナにおいて、前記傾斜面が、前記射出面に向かう方向に間隔を開けて複数配置されている請求項１に記載の光アンテナを提供する。
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の光アンテナにおいて、前記傾斜面が、前記導光部材の背面に対して４５°傾斜している光アンテナを提供する。
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光アンテナにおいて、前記入射面に、部分的に窪む凹部が設けられ、前記傾斜面が前記凹部の内面に設けられている光アンテナを提供する。
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光アンテナにおいて、前記傾斜面に反射コーティングが施されている光アンテナを提供する。
【０００９】
これらの発明によれば、傾斜面から入射した光を背面において全反射させ、射出面まで伝播させることが可能となる。したがって、受光素子による受信効率が高くなるため、長距離の光空間伝送通信システムに好適である。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の光アンテナにおいて、前記傾斜面が、前記射出面に向かって半径が漸次小さくなる円弧状に形成されている光アンテナを提供する。
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の光アンテナにおいて、前記導光部材が、前記射出面に向かって漸次幅寸法が小さくなる扇形に形成され、その幅方向の両端に配される側面に反射コーティングが施されている光アンテナを提供する。
【００１１】
これらの発明によれば、あらゆる方位角方向から光が入射した場合においても、入射した光を受光素子まで伝播させることが可能となる。したがって、光の方位が一定でない移動体に用いられる光アンテナに適している。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光アンテナにおいて前記集光部材が、前記射出面に接合されたテーパ状導光部材と、該テーパ状導光部材から発せられた光を受光素子に結像させる結像レンズとを備える光アンテナを提供する。
請求項９に係る発明は、請求項８に記載の光アンテナにおいて、前記集光部材が、前記導光部材の幅方向と厚さ方向とで焦点距離が異なる光学素子からなる光アンテナを提供する。
【００１３】
これらの発明によれば、射出面における像を縮小させて受光素子に結像させることが可能となる。これにより、受光素子の受光面積を小さくすることができるため、安価な受光素子を利用することができる。また、集光部材が導光部材の幅方向と厚さ方向とで焦点距離が異なる光学素子を有する場合、この光学素子を光学プラスチックの射出成型による製造が可能となるため、大量生産することができる。これにより、安価な光アンテナを構成することができる。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光アンテナにおいて、前記入射面の前段に、前記傾斜面に光を集光させる集光レンズが配置されている光アンテナを提供する。
この発明によれば、入射面に向かって入射した光を集光レンズにより、傾斜面に集光させることができる。このため、入射した光の大部分を導光部材の内部において全反射させ射出面まで伝播させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光アンテナ１０は、外部から送信された信号光を受信するアンテナである。この光アンテナ１０は、図１に示すように、平板上の導光板（導光部材）１１と、この導光板１１の厚さ方向に沿う一側面に設けられた射出面１２に対向して配置された集光手段（集光部材）１３と、この集光手段１３の集光位置に配されている受光素子１４とを備えている。
【００１６】
前記導光板１１は、厚さ１．２ｍｍであり、この導光板１１の材質は、アクリル製である。また、導光板１１の厚さ方向の一表面に入射面１５が設けられ、この入射面１５の大きさは縦横５０ｍｍである。
前記入射面１５は、導光板１１の背面１６において全反射させる角度に傾斜した傾斜面１７と、背面１６において全反射した光を全反射させながら射出面１２に向かって光を導く他の傾斜面１８とを有している。
前記傾斜面１７は、入射面１５に沿う方向かつ射出面１２に向かって鋸歯状となっており、傾斜面１７の傾斜角度θ１は背面１６に対して４５°となっている。また、鋸歯のピッチｐは約０．２ｍｍで刻まれており、鋸歯の高さｈは、受光素子１４から遠くなるに連れて、次第に大きくなるように形成されており、平均的な高さｈは４μｍ程度である。このように、形成された導光板１１は、光の入射角度にもよるが、入射面１５に入射した光を内部に取り込み、光を射出面１２に伝播させることが可能となっている。
【００１７】
前記集光手段１３は、前記導光板１１の射出面１２に接合されたファイバテーパ（テーパ状導光部材）１９と、このファイバテーパ１９の像面２０における像を受光素子１４に結像させる結像レンズ２１とを備える。
前記ファイバテーパ１９は、光ファイバを束ねた後、一部を加熱しながら引き伸ばし、くびれた部分を切り出したものである。また、ファイバテーパ１９は、射出面１２に接合されているので、導光板１１の射出面１２の像をファイバテーパ１９の像面２０に約１／３の倍率で縮小させて伝送させるようになっている。
前記結像レンズ２１は、ファイバテーパ１９の像面２０の像をさらに縮小させて、受光素子１４に結像させるレンズであり、結像倍率は１／８以下である。
【００１８】
また、光アンテナ１０は、図２に示すように、基板２２に設置されている。この光アンテナ１０は、基板２２の中間部が回転軸２３を中心として仰角方向に、また、回転軸２４を中心として方位角方向に回動自在に配されている。これにより、光アンテナ１０を任意の方向に向けることができるようになっている。
【００１９】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ１０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ１０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、導光板１１の入射面１５に形成されている傾斜面１７が、信号光の方向を向くように回転軸２３，２４を回動させて、仰角方向及び方位角方向の向きを調整する。これらの方向調整は、ビル間のような中間距離の通信用途においては、信号光の強度が弱いので、導光板１１に取り込まれる信号光が最大になるように行う。すなわち、受光素子１４の出力が最大になるように調整する。
【００２０】
このようにして、導光板１１の入射面１５から信号光が入射すると、傾斜面１７から導光板１１の内部に信号光が取り込まれる。この信号光は、導光板１１の背面１６において全反射を行い、全反射した信号光は他の傾斜面１８においても全反射を行う。このように、信号光は導光板１１の内部において、全反射を繰り返しながら、射出面１２まで伝播する。
射出面１２に到達した信号光は、ファイバテーパ１９を介して、像面２０に伝送される。像面２０に到達した信号光は、さらに結像レンズ２１により受光素子１４に集光される。
【００２１】
すなわち、本実施形態における光アンテナ１０は、ファイバテーパ１９の倍率が１／３であり、結像レンズ２１の倍率は１／８以下であるため、射出面１２における像が受光素子１４上に１／２４以下の倍率で結像することになる。したがって、射出面１２の幅が５０ｍｍであるため、受光素子１４上での大きさは２ｍｍ程度になり、十分小さくすることが可能となる。これにより、受光素子１４の受光面積を小さくすることができるため、安価な受光素子を利用することができる。また、導光板１１はアクリル製であるため、導光板１１の軽量化を図ることができる。このため、入射面１５を大きくすることが可能となり、信号光に対して光軸を合わせ易いという効果を有する。
【００２２】
なお、本実施形態において、受光素子１４の出力が最大になるように調整したが、屋内無線ＬＡＮのような短距離の通信用途においては、受信光が強いので、あらかじめ閾値出力を設けておき、閾値出力以上となるように調整を行っても良い。
また、傾斜面１７は、傾斜角度θ１を４５°としたが、この傾斜角度θ１に限るものではなく、背面１６において全反射が生じる角度であれば良い。
【００２３】
次に、本発明の第２実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明する各実施形態において、上記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を用いてその説明は省略する。
本実施形態に係る光アンテナ３０は、図３に示すように、導光板１１と同様の形状の導光板３１，ファイバテーパ３２を用いる点及び集光手段にレンズ３３を備える点において第１実施形態に係る光アンテナ１０と相違している。
【００２４】
前記導光板３１は、導光板１１と同様に射出面３４にファイバテーパ３２が接合されている。そして、導光板３１は、導光板１１の背面１６を透過した光の多くが導光板３１の傾斜面３５に入射するように配されている。
前記レンズ３３は、ファイバテーパ１９，３２の像面２０，３６に対して同じ距離及び像面２０，３６が焦点位置となるように配されている。これにより、像面２０，３６から射出された光に対して、後側焦点距離に瞳像３７を形成するようになっている。
前記結像レンズ２１は、瞳像３７を縮小させ、受光素子１４に結像させるためのものである。
【００２５】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ３０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ３０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、傾斜面１５から入射した信号光は、第１実施形態と同様に導光板１１の内部において、全反射を繰り返しながら、射出面１２まで伝播する。
ここで、他の傾斜面１８から入射した信号光は、導光板１１の背面１６に臨界角よりも小さい角度θ２で入射するため、全反射は起こらずに透過する。背面１６から透過した光は、導光板３１の傾斜面３５から入射し、導光板３１の内部において全反射を繰り返して射出面３４まで伝播する。
【００２６】
このようにして、導光板１１，３１により射出面１２，３４まで伝播した信号光は、ファイバテーパ１９，３２を通過することによって縮小像を形成する。これらの像は、レンズ３３によって重ね合わされて瞳像３７を形成する。この瞳像３７は、結像レンズ２１によってさらに縮小され受光素子１４に結像される。
【００２７】
すなわち、本実施形態における光アンテナ３０は、導光板１１，３１において伝播された信号光が両方とも受光素子１４に集光することになる。これにより、導光板１１の背面１６から漏れた信号光の大部分を導光板３１により射出面３６まで伝播させ受光素子１４に導いているので、信号光の損失を抑えることが可能となる。
【００２８】
次に、本発明の第３実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光アンテナ４０は、図４に示すように、導光板４１の入射面４２にＶ溝（凹部）４３が形成されている点及びレンズアレイ（集光レンズ）４４が備えられている点において第１実施形態に係る光アンテナ１０と相違する。
【００２９】
前記Ｖ溝４３は、入射面４２に第１の傾斜面４５及び第２の傾斜面４６を有している。第１の傾斜面４５は、入射した光を射出方向に反射させるように反射コーティングを施されている。
前記レンズアレイ４４は、入射面４２に向かって入射した光が第１の傾斜面４５に集光するように、Ｖ溝４３側に配されている。
【００３０】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ４０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ４０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、レンズアレイ４４に信号光が略垂直に入射するように、回転軸２３及び回転軸２４を回動させて、光アンテナ４０の向きを調整する。これにより、レンズアレイ４４に入射した信号光は、Ｖ溝４３の第１の傾斜面４５に集光する。第１の傾斜面４５には反射コーティングが施されているので、第１の傾斜面４５に集光した信号光は、射出方向に向かって反射し、導光板４１の内部を伝播して射出面１２まで向かう。そして、射出面１２に到達した光は、第１実施形態と同様にして受光素子１４により検出される。
【００３１】
すなわち、本実施形態における光アンテナ４０は、入射面４２に向かって入射した信号光をレンズアレイ４４により、Ｖ溝４３の第１の傾斜面４５に集光させることができる。このため、入射した信号光の大部分を導光板４１の内部において全反射させ射出面１２まで伝播させることが可能となる。したがって、受光素子１４による受信効率が高いため、長距離の光空間伝送通信システムに好適である。
【００３２】
次に、本発明の第４実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光アンテナ５０は、図５に示すように、集光手段がシリンドリカルな集光レンズ５１及びレンズ５２を備える点において第１実施形態に係る光アンテナ１０と相違する。
【００３３】
前記集光レンズ５１は、入射面５３側を平面とし、射出面５４側のＸＺ断面がＺ軸方向に凸面を向けたシリンドリカルレンズ面になっており、この集光レンズ５１の入射面５３は、導光板１１の射出面１２に接合されて配されている。さらに、射出面１２に接している面と射出面５４以外の外側部分は反射コーティングを施されている。これらにより、集光レンズ５１の入射面５３から入射した信号光がレンズ５２方向以外、集光レンズ５１の外部に漏れないようになっている。
前記レンズ５２は、集光レンズ５１に対向して配されており、ＹＺ断面がＺ軸の負方向に凸面を向けたシリンドリカルレンズ面になっている。
【００３４】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ５０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ５０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、傾斜面１７から入射した光は、第１実施形態と同様に導光板１１の内部において、全反射を繰り返しながら、射出面１２まで伝播する。
射出面１２まで到達した信号光は、集光レンズ５１の入射面５３から入射され、内部において反射され集光レンズ５１の射出面５４に伝播する。射出面５４のＸＺ断面が凸面形状になっているので、射出面５４に伝播した信号光はＸＺ平面内に集光するように屈折してレンズ５２に向かう。さらに、レンズ５２を通過した信号光は、ＹＺ平面内に集光するように屈折し、受光素子１４により検出される。
【００３５】
すなわち、本実施形態における光アンテナ５０は、射出面１２からの信号光を受光素子１４に集光する集光手段として、シリンドリカルな集光レンズ５１及びレンズ５２を用いている。これにより、集光レンズ５１及びレンズ５２は、光学プラスチックの射出成型で製造することができるため、大量生産が可能となり、安価な光アンテナ５０を構成できるという効果を有する。
【００３６】
なお、本実施形態において、導光板１１の射出面１２と集光レンズ５１の入射面５３とを接合させて使用したが、射出成型にて製造することにより、あらかじめ接合された状態で製作することも可能となる。さらに、集光レンズ５１の射出面５４をＸ軸方向及びＹ軸方向の曲率が異なる自由曲面に形成することにより、レンズ５２を用いず受光素子１４に信号光を集光させることも可能となる。この場合、射出成型により製造する光学部品は、導光板１１，集光レンズ５１及びレンズ５２を一体とした導光板となる。これにより、簡易に製造することができるため、大量生産が可能となる。
【００３７】
次に、本発明の第５実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光アンテナ６０は、図６に示すように、導光板６１の形状，射出面６２が凸面に形成されている点及びファイバテーパ３２に代えて円錐状のミラー６３である点において第３実施形態に係る光アンテナ４０と相違する。
【００３８】
前記導光板６１は、図６（ａ）に示すように、射出面６２に向かって漸次幅寸法が小さくなる扇形に形成された導光板６４を複数張り合わせて構成されている。この導光板６４の幅方向の両端に配されている側面６５は、反射コーティングを施された鏡面となっており、鏡面加工がされている。これにより、導光板６４内を伝播する信号光が側面６５から隣接する導光板６６の内部に拡散するのを防いでいる。また、導光板６１の第１の傾斜面４５及び第２の傾斜面４６が同心円状の弧を描くパターンに形成されている。
前記射出面６２は、凸面に形成されているため、射出面６２から射出される光を、導光板６１の厚み方向に拡散しないように集光させるものである。
前記円錐状ミラー６３は、射出面６２に対向して配されており、射出面６２から射出された光を円錐状ミラー６３の側面において頂点側に反射させるものである。また、円錐状ミラー６３の頂点側には、結像レンズ２１が配されているため、円錐状ミラー６３において反射された光を結像レンズ２１により、受光素子１４に結像させるようになっている。
【００３９】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ６０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ６０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、導光板６１の入射面１５に信号光を入射させる。このとき、第１の傾斜面４５が同心円状であること及び各扇形導光板６４の側面６５が鏡面に加工されていることから、導光板６１に入射した信号光は、全反射を繰り返し射出面６２に向かって収束しながら伝播する。射出面６２に到達した信号光は、射出面６２が凸面に形成されているため、厚み方向の拡散が抑えられて射出し、円錐状ミラー６３において反射して結像レンズ２１の方向に反射される。そして、この信号光は結像レンズ２１により結像され受光素子１４に検出される。
【００４０】
すなわち、本実施形態における光アンテナ６０は、あらゆる方位角方向から光が入射した場合においても、入射した光を受光素子１４に集光させて検出させることが可能となる。したがって、光の方位が一定でない移動体に用いられる光アンテナに適している。
【００４１】
なお、本実施形態において、円錐状ミラー６３を用いたが、これに限るものではなく、角錐ミラー等であっても良い。
以上説明した各実施形態に係る光アンテナは、図７に示すように、近隣のビルからの光無線放送の受信や、図８に示すように、屋内光無線ＬＡＮの受信など様々な光空間伝送通信システムに用いることが可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る光アンテナによれば、外部から送信された信号光を受光する入射面の面積を広くとることができるため、信号光に対して光軸が合わせ易くなり、信号光を容易に受光することができる。また、導光板をアクリル等の材質で製造することができるため、軽量化を図ることができ、また、大量生産することも可能となるため、低コスト化にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光アンテナにおいて、（ａ）は全体構成を示す概略図であり、（ｂ）は導光板の断面図を示す。
【図２】図１の光アンテナを基板に搭載したときの構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光アンテナの全体構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る光アンテナの全体構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る光アンテナの全体構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る光アンテナにおいて、（ａ）は全体構成を示す概略図であり、（ｂ）は扇形の導光板を示し、（ｃ）は扇形の導光板の断面図を示す。
【図７】本発明の光アンテナを近隣のビルからの光無線放送の受信に用いたときの全体構成図である。
【図８】本発明の光アンテナを屋内光無線ＬＡＮの受信などの光空間伝送通信システムに用いたときの全体構成図である。
【符号の説明】
１０，３０，４０，５０，６０ 光アンテナ
１１，３１，４１，６１，６４，６６ 導光板（導光部材）
１２，３４，６２ 射出面
１３ 集光手段（集光部材）
１５，４２ 入射面
１６ 背面
１７，３５ 傾斜面
１９ ファイバテーパ（テーパ状導光部材）
２１ 結像レンズ
４３ Ｖ溝（凹部）
４４ レンズアレイ（集光レンズ）
４５ 第１の傾斜面（傾斜面）
【発明の属する技術分野】
本発明は、光空間伝送通信システムにおいて、信号光を受信するための光アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光アンテナとして、信号光の損失を抑えた光検出装置を備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の光検出装置は、導波管と、この導波管の終端に設けられている受光素子とを備えている。また、導波管は開口から受光素子に向かって次第に内径が小さくなっている。さらに、導波管の内側は、コア層とその外側を被うクラッド層とで満たされている。ここで、コア層の屈折率は、クラッド層に比べて高いものが使われている。すなわち、導波管の開口から入射した信号光は、コア層とクラッド層との境界面において全反射を繰り返しながら、コア層内を伝播する。そして、受光素子に到達した信号光は受光素子により検出される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１４８７０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ビル間のような中距離の光空間伝送システムにおいては、信号光ビームが、回折によって拡大しないようにビーム径を大きくする必要があるため、ビーム径が数十ｍｍ程度の光で通信が行われている。この光ビーム径に合わせて導波管の開口を広げてしまうと、コア層及びクラッド層の内径が大きくなるため、重くなって取り扱いにくいという問題が生じる。また、これらの媒質に用いる素材としては、サファイヤ、ＺｎＳ及びＺｎＳｅといった特殊な素材が用いられているので、光アンテナ自体が高価なものになるという問題も生じる。
一方、屋内の光無線ＬＡＮとして用いられるような短距離通信の場合、信号光ビーム径は細くても構わないので、導波管の口径も小さくても良い。しかしながら、口径を小さくした分、コア層とクラッド層との境界面において全反射を生じるように、導波管の中心軸Ａに対し信号光ビームの光軸を合わせ込むことが困難である。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、軽量であり、通信光に対して光軸を合わせ易い光アンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、透明な材質からなり厚さ方向の一表面に入射面、厚さ方向に沿う一側面に射出面を備える平板状の導光部材と、該導光部材の前記射出面に対向して配置される集光部材と、該集光部材の集光位置に配置された受光素子とを備え、前記入射面に、入射した光を導光部材の背面側において全反射させ、前記射出面方向に向かわせる傾斜面が設けられている光アンテナを提供する。
【０００７】
この発明によれば、入射面から入射する光のうち、傾斜面から入射した光は、導光部材の背面側において全反射を行い射出面に向かう。射出面に到達した光は、扁平な面形状をした２次元的な信号光源とみなすことができる。これにより、この射出面から射出される扁平な光束は、集光部材により概略１点に集光され、受光素子において検出される。したがって、入射面を大きくすることが可能となり、光に対して光軸を合わせ易い光アンテナを構成することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光アンテナにおいて、前記傾斜面が、前記射出面に向かう方向に間隔を開けて複数配置されている請求項１に記載の光アンテナを提供する。
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の光アンテナにおいて、前記傾斜面が、前記導光部材の背面に対して４５°傾斜している光アンテナを提供する。
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光アンテナにおいて、前記入射面に、部分的に窪む凹部が設けられ、前記傾斜面が前記凹部の内面に設けられている光アンテナを提供する。
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光アンテナにおいて、前記傾斜面に反射コーティングが施されている光アンテナを提供する。
【０００９】
これらの発明によれば、傾斜面から入射した光を背面において全反射させ、射出面まで伝播させることが可能となる。したがって、受光素子による受信効率が高くなるため、長距離の光空間伝送通信システムに好適である。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の光アンテナにおいて、前記傾斜面が、前記射出面に向かって半径が漸次小さくなる円弧状に形成されている光アンテナを提供する。
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の光アンテナにおいて、前記導光部材が、前記射出面に向かって漸次幅寸法が小さくなる扇形に形成され、その幅方向の両端に配される側面に反射コーティングが施されている光アンテナを提供する。
【００１１】
これらの発明によれば、あらゆる方位角方向から光が入射した場合においても、入射した光を受光素子まで伝播させることが可能となる。したがって、光の方位が一定でない移動体に用いられる光アンテナに適している。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光アンテナにおいて前記集光部材が、前記射出面に接合されたテーパ状導光部材と、該テーパ状導光部材から発せられた光を受光素子に結像させる結像レンズとを備える光アンテナを提供する。
請求項９に係る発明は、請求項８に記載の光アンテナにおいて、前記集光部材が、前記導光部材の幅方向と厚さ方向とで焦点距離が異なる光学素子からなる光アンテナを提供する。
【００１３】
これらの発明によれば、射出面における像を縮小させて受光素子に結像させることが可能となる。これにより、受光素子の受光面積を小さくすることができるため、安価な受光素子を利用することができる。また、集光部材が導光部材の幅方向と厚さ方向とで焦点距離が異なる光学素子を有する場合、この光学素子を光学プラスチックの射出成型による製造が可能となるため、大量生産することができる。これにより、安価な光アンテナを構成することができる。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光アンテナにおいて、前記入射面の前段に、前記傾斜面に光を集光させる集光レンズが配置されている光アンテナを提供する。
この発明によれば、入射面に向かって入射した光を集光レンズにより、傾斜面に集光させることができる。このため、入射した光の大部分を導光部材の内部において全反射させ射出面まで伝播させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光アンテナ１０は、外部から送信された信号光を受信するアンテナである。この光アンテナ１０は、図１に示すように、平板上の導光板（導光部材）１１と、この導光板１１の厚さ方向に沿う一側面に設けられた射出面１２に対向して配置された集光手段（集光部材）１３と、この集光手段１３の集光位置に配されている受光素子１４とを備えている。
【００１６】
前記導光板１１は、厚さ１．２ｍｍであり、この導光板１１の材質は、アクリル製である。また、導光板１１の厚さ方向の一表面に入射面１５が設けられ、この入射面１５の大きさは縦横５０ｍｍである。
前記入射面１５は、導光板１１の背面１６において全反射させる角度に傾斜した傾斜面１７と、背面１６において全反射した光を全反射させながら射出面１２に向かって光を導く他の傾斜面１８とを有している。
前記傾斜面１７は、入射面１５に沿う方向かつ射出面１２に向かって鋸歯状となっており、傾斜面１７の傾斜角度θ１は背面１６に対して４５°となっている。また、鋸歯のピッチｐは約０．２ｍｍで刻まれており、鋸歯の高さｈは、受光素子１４から遠くなるに連れて、次第に大きくなるように形成されており、平均的な高さｈは４μｍ程度である。このように、形成された導光板１１は、光の入射角度にもよるが、入射面１５に入射した光を内部に取り込み、光を射出面１２に伝播させることが可能となっている。
【００１７】
前記集光手段１３は、前記導光板１１の射出面１２に接合されたファイバテーパ（テーパ状導光部材）１９と、このファイバテーパ１９の像面２０における像を受光素子１４に結像させる結像レンズ２１とを備える。
前記ファイバテーパ１９は、光ファイバを束ねた後、一部を加熱しながら引き伸ばし、くびれた部分を切り出したものである。また、ファイバテーパ１９は、射出面１２に接合されているので、導光板１１の射出面１２の像をファイバテーパ１９の像面２０に約１／３の倍率で縮小させて伝送させるようになっている。
前記結像レンズ２１は、ファイバテーパ１９の像面２０の像をさらに縮小させて、受光素子１４に結像させるレンズであり、結像倍率は１／８以下である。
【００１８】
また、光アンテナ１０は、図２に示すように、基板２２に設置されている。この光アンテナ１０は、基板２２の中間部が回転軸２３を中心として仰角方向に、また、回転軸２４を中心として方位角方向に回動自在に配されている。これにより、光アンテナ１０を任意の方向に向けることができるようになっている。
【００１９】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ１０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ１０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、導光板１１の入射面１５に形成されている傾斜面１７が、信号光の方向を向くように回転軸２３，２４を回動させて、仰角方向及び方位角方向の向きを調整する。これらの方向調整は、ビル間のような中間距離の通信用途においては、信号光の強度が弱いので、導光板１１に取り込まれる信号光が最大になるように行う。すなわち、受光素子１４の出力が最大になるように調整する。
【００２０】
このようにして、導光板１１の入射面１５から信号光が入射すると、傾斜面１７から導光板１１の内部に信号光が取り込まれる。この信号光は、導光板１１の背面１６において全反射を行い、全反射した信号光は他の傾斜面１８においても全反射を行う。このように、信号光は導光板１１の内部において、全反射を繰り返しながら、射出面１２まで伝播する。
射出面１２に到達した信号光は、ファイバテーパ１９を介して、像面２０に伝送される。像面２０に到達した信号光は、さらに結像レンズ２１により受光素子１４に集光される。
【００２１】
すなわち、本実施形態における光アンテナ１０は、ファイバテーパ１９の倍率が１／３であり、結像レンズ２１の倍率は１／８以下であるため、射出面１２における像が受光素子１４上に１／２４以下の倍率で結像することになる。したがって、射出面１２の幅が５０ｍｍであるため、受光素子１４上での大きさは２ｍｍ程度になり、十分小さくすることが可能となる。これにより、受光素子１４の受光面積を小さくすることができるため、安価な受光素子を利用することができる。また、導光板１１はアクリル製であるため、導光板１１の軽量化を図ることができる。このため、入射面１５を大きくすることが可能となり、信号光に対して光軸を合わせ易いという効果を有する。
【００２２】
なお、本実施形態において、受光素子１４の出力が最大になるように調整したが、屋内無線ＬＡＮのような短距離の通信用途においては、受信光が強いので、あらかじめ閾値出力を設けておき、閾値出力以上となるように調整を行っても良い。
また、傾斜面１７は、傾斜角度θ１を４５°としたが、この傾斜角度θ１に限るものではなく、背面１６において全反射が生じる角度であれば良い。
【００２３】
次に、本発明の第２実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明する各実施形態において、上記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を用いてその説明は省略する。
本実施形態に係る光アンテナ３０は、図３に示すように、導光板１１と同様の形状の導光板３１，ファイバテーパ３２を用いる点及び集光手段にレンズ３３を備える点において第１実施形態に係る光アンテナ１０と相違している。
【００２４】
前記導光板３１は、導光板１１と同様に射出面３４にファイバテーパ３２が接合されている。そして、導光板３１は、導光板１１の背面１６を透過した光の多くが導光板３１の傾斜面３５に入射するように配されている。
前記レンズ３３は、ファイバテーパ１９，３２の像面２０，３６に対して同じ距離及び像面２０，３６が焦点位置となるように配されている。これにより、像面２０，３６から射出された光に対して、後側焦点距離に瞳像３７を形成するようになっている。
前記結像レンズ２１は、瞳像３７を縮小させ、受光素子１４に結像させるためのものである。
【００２５】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ３０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ３０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、傾斜面１５から入射した信号光は、第１実施形態と同様に導光板１１の内部において、全反射を繰り返しながら、射出面１２まで伝播する。
ここで、他の傾斜面１８から入射した信号光は、導光板１１の背面１６に臨界角よりも小さい角度θ２で入射するため、全反射は起こらずに透過する。背面１６から透過した光は、導光板３１の傾斜面３５から入射し、導光板３１の内部において全反射を繰り返して射出面３４まで伝播する。
【００２６】
このようにして、導光板１１，３１により射出面１２，３４まで伝播した信号光は、ファイバテーパ１９，３２を通過することによって縮小像を形成する。これらの像は、レンズ３３によって重ね合わされて瞳像３７を形成する。この瞳像３７は、結像レンズ２１によってさらに縮小され受光素子１４に結像される。
【００２７】
すなわち、本実施形態における光アンテナ３０は、導光板１１，３１において伝播された信号光が両方とも受光素子１４に集光することになる。これにより、導光板１１の背面１６から漏れた信号光の大部分を導光板３１により射出面３６まで伝播させ受光素子１４に導いているので、信号光の損失を抑えることが可能となる。
【００２８】
次に、本発明の第３実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光アンテナ４０は、図４に示すように、導光板４１の入射面４２にＶ溝（凹部）４３が形成されている点及びレンズアレイ（集光レンズ）４４が備えられている点において第１実施形態に係る光アンテナ１０と相違する。
【００２９】
前記Ｖ溝４３は、入射面４２に第１の傾斜面４５及び第２の傾斜面４６を有している。第１の傾斜面４５は、入射した光を射出方向に反射させるように反射コーティングを施されている。
前記レンズアレイ４４は、入射面４２に向かって入射した光が第１の傾斜面４５に集光するように、Ｖ溝４３側に配されている。
【００３０】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ４０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ４０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、レンズアレイ４４に信号光が略垂直に入射するように、回転軸２３及び回転軸２４を回動させて、光アンテナ４０の向きを調整する。これにより、レンズアレイ４４に入射した信号光は、Ｖ溝４３の第１の傾斜面４５に集光する。第１の傾斜面４５には反射コーティングが施されているので、第１の傾斜面４５に集光した信号光は、射出方向に向かって反射し、導光板４１の内部を伝播して射出面１２まで向かう。そして、射出面１２に到達した光は、第１実施形態と同様にして受光素子１４により検出される。
【００３１】
すなわち、本実施形態における光アンテナ４０は、入射面４２に向かって入射した信号光をレンズアレイ４４により、Ｖ溝４３の第１の傾斜面４５に集光させることができる。このため、入射した信号光の大部分を導光板４１の内部において全反射させ射出面１２まで伝播させることが可能となる。したがって、受光素子１４による受信効率が高いため、長距離の光空間伝送通信システムに好適である。
【００３２】
次に、本発明の第４実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光アンテナ５０は、図５に示すように、集光手段がシリンドリカルな集光レンズ５１及びレンズ５２を備える点において第１実施形態に係る光アンテナ１０と相違する。
【００３３】
前記集光レンズ５１は、入射面５３側を平面とし、射出面５４側のＸＺ断面がＺ軸方向に凸面を向けたシリンドリカルレンズ面になっており、この集光レンズ５１の入射面５３は、導光板１１の射出面１２に接合されて配されている。さらに、射出面１２に接している面と射出面５４以外の外側部分は反射コーティングを施されている。これらにより、集光レンズ５１の入射面５３から入射した信号光がレンズ５２方向以外、集光レンズ５１の外部に漏れないようになっている。
前記レンズ５２は、集光レンズ５１に対向して配されており、ＹＺ断面がＺ軸の負方向に凸面を向けたシリンドリカルレンズ面になっている。
【００３４】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ５０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ５０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、傾斜面１７から入射した光は、第１実施形態と同様に導光板１１の内部において、全反射を繰り返しながら、射出面１２まで伝播する。
射出面１２まで到達した信号光は、集光レンズ５１の入射面５３から入射され、内部において反射され集光レンズ５１の射出面５４に伝播する。射出面５４のＸＺ断面が凸面形状になっているので、射出面５４に伝播した信号光はＸＺ平面内に集光するように屈折してレンズ５２に向かう。さらに、レンズ５２を通過した信号光は、ＹＺ平面内に集光するように屈折し、受光素子１４により検出される。
【００３５】
すなわち、本実施形態における光アンテナ５０は、射出面１２からの信号光を受光素子１４に集光する集光手段として、シリンドリカルな集光レンズ５１及びレンズ５２を用いている。これにより、集光レンズ５１及びレンズ５２は、光学プラスチックの射出成型で製造することができるため、大量生産が可能となり、安価な光アンテナ５０を構成できるという効果を有する。
【００３６】
なお、本実施形態において、導光板１１の射出面１２と集光レンズ５１の入射面５３とを接合させて使用したが、射出成型にて製造することにより、あらかじめ接合された状態で製作することも可能となる。さらに、集光レンズ５１の射出面５４をＸ軸方向及びＹ軸方向の曲率が異なる自由曲面に形成することにより、レンズ５２を用いず受光素子１４に信号光を集光させることも可能となる。この場合、射出成型により製造する光学部品は、導光板１１，集光レンズ５１及びレンズ５２を一体とした導光板となる。これにより、簡易に製造することができるため、大量生産が可能となる。
【００３７】
次に、本発明の第５実施形態に係る光アンテナについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光アンテナ６０は、図６に示すように、導光板６１の形状，射出面６２が凸面に形成されている点及びファイバテーパ３２に代えて円錐状のミラー６３である点において第３実施形態に係る光アンテナ４０と相違する。
【００３８】
前記導光板６１は、図６（ａ）に示すように、射出面６２に向かって漸次幅寸法が小さくなる扇形に形成された導光板６４を複数張り合わせて構成されている。この導光板６４の幅方向の両端に配されている側面６５は、反射コーティングを施された鏡面となっており、鏡面加工がされている。これにより、導光板６４内を伝播する信号光が側面６５から隣接する導光板６６の内部に拡散するのを防いでいる。また、導光板６１の第１の傾斜面４５及び第２の傾斜面４６が同心円状の弧を描くパターンに形成されている。
前記射出面６２は、凸面に形成されているため、射出面６２から射出される光を、導光板６１の厚み方向に拡散しないように集光させるものである。
前記円錐状ミラー６３は、射出面６２に対向して配されており、射出面６２から射出された光を円錐状ミラー６３の側面において頂点側に反射させるものである。また、円錐状ミラー６３の頂点側には、結像レンズ２１が配されているため、円錐状ミラー６３において反射された光を結像レンズ２１により、受光素子１４に結像させるようになっている。
【００３９】
このように構成された本実施形態に係る光アンテナ６０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光アンテナ６０を用いて外部から送信された信号光を受信するには、導光板６１の入射面１５に信号光を入射させる。このとき、第１の傾斜面４５が同心円状であること及び各扇形導光板６４の側面６５が鏡面に加工されていることから、導光板６１に入射した信号光は、全反射を繰り返し射出面６２に向かって収束しながら伝播する。射出面６２に到達した信号光は、射出面６２が凸面に形成されているため、厚み方向の拡散が抑えられて射出し、円錐状ミラー６３において反射して結像レンズ２１の方向に反射される。そして、この信号光は結像レンズ２１により結像され受光素子１４に検出される。
【００４０】
すなわち、本実施形態における光アンテナ６０は、あらゆる方位角方向から光が入射した場合においても、入射した光を受光素子１４に集光させて検出させることが可能となる。したがって、光の方位が一定でない移動体に用いられる光アンテナに適している。
【００４１】
なお、本実施形態において、円錐状ミラー６３を用いたが、これに限るものではなく、角錐ミラー等であっても良い。
以上説明した各実施形態に係る光アンテナは、図７に示すように、近隣のビルからの光無線放送の受信や、図８に示すように、屋内光無線ＬＡＮの受信など様々な光空間伝送通信システムに用いることが可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る光アンテナによれば、外部から送信された信号光を受光する入射面の面積を広くとることができるため、信号光に対して光軸が合わせ易くなり、信号光を容易に受光することができる。また、導光板をアクリル等の材質で製造することができるため、軽量化を図ることができ、また、大量生産することも可能となるため、低コスト化にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光アンテナにおいて、（ａ）は全体構成を示す概略図であり、（ｂ）は導光板の断面図を示す。
【図２】図１の光アンテナを基板に搭載したときの構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光アンテナの全体構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る光アンテナの全体構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る光アンテナの全体構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る光アンテナにおいて、（ａ）は全体構成を示す概略図であり、（ｂ）は扇形の導光板を示し、（ｃ）は扇形の導光板の断面図を示す。
【図７】本発明の光アンテナを近隣のビルからの光無線放送の受信に用いたときの全体構成図である。
【図８】本発明の光アンテナを屋内光無線ＬＡＮの受信などの光空間伝送通信システムに用いたときの全体構成図である。
【符号の説明】
１０，３０，４０，５０，６０ 光アンテナ
１１，３１，４１，６１，６４，６６ 導光板（導光部材）
１２，３４，６２ 射出面
１３ 集光手段（集光部材）
１５，４２ 入射面
１６ 背面
１７，３５ 傾斜面
１９ ファイバテーパ（テーパ状導光部材）
２１ 結像レンズ
４３ Ｖ溝（凹部）
４４ レンズアレイ（集光レンズ）
４５ 第１の傾斜面（傾斜面）
Claims (10)
- 透明な材質からなり厚さ方向の一表面に入射面、厚さ方向に沿う一側面に射出面を備える平板状の導光部材と、該導光部材の前記射出面に対向して配置される集光部材と、該集光部材の集光位置に配置された受光素子とを備え、
前記入射面に、入射した光を導光部材の背面側において全反射させ、前記射出面方向に向かわせる傾斜面が設けられている光アンテナ。 - 前記傾斜面が、前記射出面に向かう方向に間隔を開けて複数配置されている請求項１に記載の光アンテナ。
- 前記傾斜面が、前記導光部材の背面に対して４５°傾斜している請求項１または請求項２に記載の光アンテナ。
- 前記入射面に、部分的に窪む凹部が設けられ、前記傾斜面が前記凹部の内面に設けられている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光アンテナ。
- 前記傾斜面に反射コーティングが施されている請求項４に記載の光アンテナ。
- 前記傾斜面が、前記射出面に向かって半径が漸次小さくなる円弧状に形成されている請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の光アンテナ。
- 前記導光部材が、前記射出面に向かって漸次幅寸法が小さくなる扇形に形成され、その幅方向の両端に配される側面に反射コーティングが施されている請求項６に記載の光アンテナ。
- 前記集光部材が、前記射出面に接合されたテーパ状導光部材と、該テーパ状導光部材から発せられた光を受光素子に結像させる結像レンズとを備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光アンテナ。
- 前記集光部材が、前記導光部材の幅方向と厚さ方向とで焦点距離が異なる光学素子からなる請求項８に記載の光アンテナ。
- 前記入射面の前段に、前記傾斜面に光を集光させる集光レンズが配置されている請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光アンテナ。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2016035404A (ja) * | 2014-08-01 | 2016-03-17 | オムロン株式会社 | 光学式センサおよび導光板の設計方法 |
| JPWO2019180813A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2021-02-25 | 日本電気株式会社 | 受光装置および送受光装置 |
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Families Citing this family (26)
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|---|---|---|---|---|
| US8320767B2 (en) * | 2008-04-30 | 2012-11-27 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Free-space photonic connection using wavelength division multiplexing and optical antenna |
| US8351793B2 (en) * | 2008-10-22 | 2013-01-08 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Free space optical communication with optical film |
| US10516490B2 (en) * | 2016-09-29 | 2019-12-24 | Intel Corporation | Optical free air transmit and receive interconnect |
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Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| US6538813B1 (en) * | 2000-09-19 | 2003-03-25 | Honeywell International Inc. | Display screen with metallized tapered waveguides |
| JP3764640B2 (ja) * | 2000-09-26 | 2006-04-12 | 京セラ株式会社 | 光モジュール及びその製造方法 |
| US6714696B2 (en) * | 2000-12-28 | 2004-03-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-wave circuit module and method for manufacturing the same |
| US6868223B2 (en) * | 2001-05-11 | 2005-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination apparatus, exposure apparatus using the same and device fabrication method |
| US6853762B1 (en) * | 2002-05-24 | 2005-02-08 | Cypress Semiconductor Corporation | Optical switch cascading system and method with variable incidence angle correction |
-
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- 2003-06-24 JP JP2003179645A patent/JP2005017489A/ja not_active Withdrawn
-
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- 2004-06-22 US US10/872,498 patent/US20040264910A1/en not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016035404A (ja) * | 2014-08-01 | 2016-03-17 | オムロン株式会社 | 光学式センサおよび導光板の設計方法 |
| JPWO2019180813A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2021-02-25 | 日本電気株式会社 | 受光装置および送受光装置 |
| JP7156364B2 (ja) | 2018-03-20 | 2022-10-19 | 日本電気株式会社 | 受光装置および送受光装置 |
| US11921330B2 (en) | 2018-03-20 | 2024-03-05 | Nec Corporation | Light receiving device, and light transmitting and receiving device |
| WO2022149334A1 (ja) * | 2021-01-06 | 2022-07-14 | 日本電気株式会社 | 受光装置および受信装置 |
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