(57)【要約】【課題】直射日光などの強力な光の集光による受光素子の破損を防止しつつ、受光素子の受光・光電変換効率を向上させることができる反射集光型受光器を提供する。【解決手段】情報信号を重畳した空間光を、焦点を有する凹面鏡２を介し反射集光して受光する、受光素子３を有した反射集光型受光器１である。凹面鏡２の内側の略中央軸線上に、受光素子３が、その受光面３ａを凹面鏡２の鏡面側に向けて配置される。また、受光素子３は、凹面鏡２の焦点位置からその受光面３ａの位置を鏡面側または反鏡面側に偏位して配置される。さらに、凹面鏡２の凹部内には透明合成樹脂が充填され、透明合成樹脂の周縁部に、レンズ部として凹レンズ１５が形成される。周縁部の凹レンズ１５を通した光が鏡面で反射し、受光素子３の受光面３ａに到達するように構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報信号を重畳した空間光を、焦点を有する凹面鏡を介し反射集光して受光する、受光素子を有した反射集光型受光器において、
該凹面鏡の内側の略中心軸線上に、該受光素子が、その受光面を該凹面鏡の鏡面側に向けて、且つ該凹面鏡の焦点位置から該受光面の位置を鏡面側または反鏡面側にずらして配置され、該凹面鏡の凹部内には透明合成樹脂が充填され、該透明合成樹脂の表面の周縁部にレンズ部が形成され、該レンズ部を通して該凹面鏡の周縁部近傍に入射した光が該凹面鏡の周縁部近傍の鏡面で反射されて該受光素子の受光面に到達するように構成したことを特徴とする反射集光型受光器。
【請求項２】
前記レンズ部は、凹レンズとして前記凹面鏡の周縁部に前記透明合成樹脂によって形成されることを特徴とする請求項１記載の反射集光型受光器。
【請求項３】
前記レンズ部は、凸レンズとして前記凹面鏡の周縁部に前記透明合成樹脂によって形成されることを特徴とする請求項１記載の反射集光型受光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間に照射された可視光又は赤外線を媒体として通信を行なう空間光通信用受光装置等に使用される反射集光型受光器に関し、詳しくは、凹面鏡の内側に受光素子を鏡面側に向けて配置し、凹面鏡からの反射光を受光素子が効率良く受光するようにした反射集光型受光器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波を通信媒体とした無線通信は、携帯電話網、無線ＬＡＮ、近距離無線通信など多くの分野で使用されている。しかし、電波を媒体として使用する無線通信は、人の近くで送受信を行なう場合、電磁波の人体への影響を考慮して、送信電力を上げることができない。
【０００３】
また、無線通信に使用される電波の周波数帯域は、既に多くの使用分野において割り振られ、使用されていることもあって、広帯域の周波数帯を自由に使用することはできない。さらに、病院などの特殊な環境下においては、電波の使用に制限が加えられるなどの制約がある。
【０００４】
そこで、近年、可視光や赤外線を通信媒体として用いる空間光通信の開発が進み、各種の空間光通信システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３２２２７６号公報
【特許文献２】特開２００９−３０２５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の従来の空間光通信システムでは、通常、受信器側の受光器に、集光レンズを含む光学系を備えた受光素子が使用され、送信器側の投光器から投光された光を光学系で集光し、受光素子に当て、受光信号を出力するようにしている。特に、送信器と受信器の相対的な位置が移動する空間光通信装置においては、送信器の投光器から照射された光が受信器の受光器に到達する光量が低い場合を考慮して光の集光率を上げるために、集光レンズを含む光学系を大型とする必要があり、受光器の形状が比較的大型化し、特に集光レンズを用いた場合、受光器の厚さ寸法が長くなり、小型化が難しいという問題があった。
【０００７】
一方、リフレクタレンズを受光素子の受光路に配置して、受光器の厚さ寸法を短くした空間光通信用の受光器が、上記特許文献１などで提案されている。しかし、この反射集光型の受光器は、リフレクタレンズ内に、凸面鏡と凹面鏡を配置して光学系を構成し、そのリフレクタレンズの背後に受光素子を配置する構成のため、やはり光学系が大型化する問題があった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、凹面鏡と、凹面鏡の内側の略中央に配設した受光素子とを有する反射集光型受光器の研究開発を行う間、その成果として、受光素子の受光面を凹面鏡の鏡面に向けて配置し、凹面鏡で反射された光を受光素子に入射するようにした反射集光型受光器を、上記特許文献２において提案した。
【０００９】
この反射集光型受光器は、受光素子を凹面鏡の内側に配置し、凹面鏡のみを光学系に使用するので、小型化が可能となり、従来の受光器に比べ受光効率も向上させることができる。しかし、主に直射日光などの強力な光の集光による受光素子の破損を防止するために、図６に示すように、受光素子の受光面を、凹面鏡（放物面鏡）の焦点位置から前方外側にずらして、凹面鏡の前方に配置している。
【００１０】
つまり、この反射集光型受光器は、図６に示す如く、凹面鏡８の焦点Ｆが、凹面鏡８の中心軸線Ｌ上にあって、凹面鏡８の中心位置から前方に焦点距離ｆの距離に位置する構成であるが、受光素子９は、その焦点Ｆから所定距離ｈ（例えば、約ｆ／１０）だけ、内側に（凹面鏡８の中心方向に）ずらした位置に配置している。
【００１１】
そこで、反射集光型受光器の性能実験及び受光状態のシミュレーション試験を実施したところ、凹面鏡８の中心部近傍で反射された光は受光素子９の受光面（凹面鏡側を向く面）に到達するものの、凹面鏡８の周縁部近傍で反射された光は受光素子の受光面から外れ、受光面に到達していないことが判明した。
【００１２】
つまり、図６に示すように、反射集光型受光器が凹面鏡８を介して正面から平行光線を受光すると仮定した場合、受光素子９を、その焦点Ｆから例えば約ｆ／１０だけ内側にずらした位置に配置したとき、受光素子９の受光面に到達する空間光は、凹面鏡全体ではなく、図６の凹面領域Ａ１（凹面鏡の中央部）の鏡面で反射された反射光に限定され、その周縁部の凹面領域Ａ２からの反射光は受光素子９に到達していない。
【００１３】
このため、凹面鏡８の中央部の凹面領域Ａ１の反射光のみが使用され、凹面鏡８の大きな面積を占める周縁部近傍の凹面領域Ａ２が使用されていないことから、受光素子９が受光する空間光の受光効率が低くなり、受光素子９の光電変換効率を高くできないという課題があった。
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、直射日光などの強力な光の集光による受光素子の破損を防止しつつ、受光素子の受光・光電変換効率を向上させることができる反射集光型受光器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の反射集光型受光器は、情報信号を重畳した空間光を、焦点を有する凹面鏡を介し反射集光して受光する、受光素子を有した反射集光型受光器において、該凹面鏡の内側の略中心軸線上に、該受光素子が、その受光面を該凹面鏡の鏡面側に向けて、且つ該凹面鏡の焦点位置から該受光面の位置を鏡面側または反鏡面側にずらして配置され、該凹面鏡の凹部内には透明合成樹脂が充填され、該透明合成樹脂の表面の周縁部にレンズ部が形成され、該レンズ部を通して該凹面鏡の周縁部近傍に入射した光が該凹面鏡の周縁部近傍の鏡面で反射されて該受光素子の受光面に到達するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、凹面鏡の内側の略中心軸線上に、受光素子が、その受光面を凹面鏡の鏡面側に向けて配置されるので、凹面鏡のみの小型の光学系に拘わらず効率良く空間光を受光素子が受光することができる。また、凹面鏡の焦点位置から受光面の位置が鏡面側または反鏡面側にずらして配置されるので、直射日光などの強力な光の集光による受光素子の破損を防止することができるとともに、受光器が向く角度に応じた受光効率の角度依存性を小さくして、広い角度範囲の光を効率良く受光することができる。
【００１７】
さらに、凹面鏡の凹部内には透明合成樹脂が充填され、透明合成樹脂の表面の周縁部にレンズ部が形成され、レンズ部を通して凹面鏡の周縁部近傍に入射した光が凹面鏡の周縁部近傍の鏡面で反射されて受光素子の受光面に到達するように構成されるので、受光素子の受光面の位置を、凹面鏡の焦点位置から鏡面側または反鏡面側にずらして配置した構成に拘わらず、凹面鏡の周縁部近傍での反射光を受光素子に入射させることができ、受光素子の受光・光電変換効率を向上させることができる。
【００１８】
ここで、上記レンズ部として、凹レンズまたは凸レンズを、凹面鏡内に充填した透明合成樹脂の周縁部に形成することができる。これによれば、凹面鏡内に透明合成樹脂を充填する際、透明合成樹脂の周縁部に、比較的簡単に凹レンズまたは凸レンズを形成して、受光・光電変換効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の反射集光型受光器によれば、直射日光などの強力な光の集光による受光素子の破損を防止するとともに、受光器が向く角度に応じた受光効率の角度依存性を小さくして、広い角度範囲の光を効率良く受光することができ、受光素子の受光・光電変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態を示す反射集光型受光器の拡大斜視図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図１のIII−III断面図であり、凹面鏡に平行光線を入射させたときの反射光を示す説明図ある。
【図４】第２実施形態の反射集光型受光器の図２に対応した断面図である。
【図５】同反射集光型受光器の図３に対応した断面図であり、凹面鏡に平行光線を入射させたときの反射光を示す説明図である。
【図６】従来の反射集光型受光器の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は第１実施形態の、空間光通信用等に使用する反射集光型受光器１を示している。この反射集光型受光器１は、図示しない送信器から投光照射された空間光を、凹面鏡２を介し反射集光し、受光素子３により受光する受光器であり、凹面鏡２の内側の略中央に、受光素子３がその受光面３ａを凹面鏡２の鏡面側に向けて配置されて構成される。受光素子３の両電極に接続された１対の電極リード４，５は、凹面鏡２の前面中央部から両側に開くように延設され、凹面鏡２の本体２０の外側面を経て、図示しない回路基板の受光回路に接続される。
【００２２】
凹面鏡２は、図１〜図３に示すように、その本体２０が合成樹脂により略直方体状に形成され、その本体２０の前面に放物面（放物線をその中心軸線を中心に回転させたときの面）を有した凹部２３が形成される。凹部２３内面の放物面に、反射用の銀、アルミニウムなどの金属膜をめっき或いは蒸着することにより、放物面鏡が形成される。また、図２に示す如く、放物面鏡である凹面鏡２には、鏡面の中心点から前方に焦点距離ｆの位置に１つの焦点Ｆが位置し、受光素子３は、その焦点Ｆから所定の偏位距離ｈだけ外側（反鏡面側）つまり鏡面から遠ざかる方向に偏位して（平行移動により変位して）配置されている。
【００２３】
また、凹面鏡２の凹部２３には、受光素子３を凹面鏡前面に所定位置に配置した状態で、透明合成樹脂（例えば透明エポキシ樹脂）が充填され、受光素子３の受光面３ａを保護するとともに、その透明合成樹脂の周縁部（凹面鏡２の周縁鏡面２２と対向する環状部分）に、凹レンズ１５を形成している。この凹レンズ１５は、凹面鏡２の周縁鏡面２２に入射した反射光がその凹レンズ１５を通ることにより屈折し、それによって、凹レンズ１５がない場合には受光素子３の受光面３ａを外れて進む反射光を、受光素子３側に向け、受光素子３の受光面３ａに受光されるように構成される。凹面鏡２の前面周縁部に形成される凹レンズ１５の屈折率は、凹面鏡２に正面から平行光線が入射したとき、周縁部の凹レンズ１５を通過した光が屈折して凹面鏡２の周縁部に入射して反射し、その反射光が受光素子３の受光面３ａに到達するように設定される。
【００２４】
凹レンズ１５は、図２，３のように、凹面鏡２の凹部２３内に充填される透明合成樹脂を、その周縁部に沿って立ち上げるように延設し、その前面を中央に向かってなだらかな曲面で形成することにより、成形することができる。
【００２５】
一方、凹面鏡２は、中央部分に位置する中央鏡面２１とその周縁に位置する周縁鏡面２２とから構成され、受光素子３が焦点Ｆから反鏡面側に偏位しているため、凹面鏡２に入射した平行光線は、中央鏡面２１で反射された光が受光素子３の受光面３ａに到達するものの、周縁鏡面２２からそのまま反射された反射光は受光素子３の受光面３ａの外側に向けて反射される。
【００２６】
つまり、凹面鏡２のみを考えた場合、凹面鏡２は中心軸線Ｌ上に焦点Ｆを有する放物面鏡から構成され、受光素子３は、凹面鏡２の内側の略中心軸線Ｌ上に、その受光面３ａを凹面鏡２の反鏡面側に所定の偏位距離ｈだけ偏位し平行移動して配置される。
【００２７】
ここで、図２に示すように、凹面鏡２の焦点距離をｆ、受光素子３の受光面３ａの半径をａ、及び受光面３ａの偏位距離をｈとした場合、
中央鏡面２１の半径Ｒは、
Ｒ＝２ｆ／ａ（√（ａ２＋４ｈ２）―２ｈ）・・・・（１）
の式から算出することができる。
【００２８】
また、凹面鏡２は、その正面の縦、横（高さ、幅）の寸法が例えば約８ｍｍ×８ｍｍ、その厚さが約３ｍｍと非常に小型に形成され、反射集光型受光器１は、受光素子３が凹面鏡２の略内側に配されるため、凹面鏡２（反射集光型受光器１）の厚さ寸法を短く、非常に小型化することができる。例えば、受光素子３の受光面３ａの半径ａが約０．２５ｍｍの場合、その焦点距離ｆは約２〜３ｍｍ、偏位距離ｈは、約ｆ／１０の約０．２〜０．３ｍｍとなる。したがって、凹面鏡２の周縁部近傍の周縁鏡面２２の中央鏡面２１に対する偏位距離ｈは、約０．２〜０．３ｍｍとなり、凹面鏡２の中央鏡面２１の鏡面半径Ｒは約２ｍｍとなる。
【００２９】
凹面鏡２の本体２０は、例えば熱可塑性樹脂などの合成樹脂（例えば、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂）により直方体状に成形される。凹面鏡２の内側の略中央に、受光素子３がその受光面３ａを凹面鏡２の中央鏡面２１側に向けて配置される。受光素子３の１対の電極（アノード電極、カソード電極）には各々電極リード４，５が半田付け或いは導電性接着剤により接続されており、両電極に接続された１対の電極リード４，５は、凹面鏡２の前面中央部から両側に開くように配設される。
【００３０】
両電極リード４，５は、凹面鏡２の正面から本体２０の外側面に沿って直角に曲げられ、さらに電極リード４，５の端部は、凹面鏡２の本体２０の側面から背面側に直角に曲げられ、両電極リード４、５により凹面鏡２の本体２０を挟むようにして、受光素子３を凹面鏡２の前面中央部に取り付けている。
【００３１】
このとき、両電極リード４、５が接触する凹面鏡２の本体２０の前面、側面、背面に沿って溝を形成し、その溝に両電極リード４、５を嵌め込むようにして、凹面鏡２の定位置に、受光素子３及び電極リード４，５を取着し、さらに接着剤により接着することができる。
【００３２】
このような電極リード４，５の端部は、反射集光型受光器１が回路基板上に実装されたとき、回路基板上の導電層に当接し、リフロー半田などにより結合接続される。１対の電極リード４，５は、凹面鏡２の前面中央部から両側に開くように延設され、凹面鏡２の外側面を経て受光回路に接続されるため、１対の電極リード４，５と受光回路のプリアンプのグランド間に生じる静電容量は、単純に受光素子をプリアンプ等の入力側に接続した場合に比べ、大幅に減少させている。
【００３３】
受光素子３には、例えばＳｉＡＰＤ（シリコンアバランシュフォトダイオード）を使用することができる。このＳｉＡＰＤの受光素子３は、逆バイアスを印加して光電流を増幅させ、高速の信号を高感度で受光することが可能であり、高いＳ／Ｎ比を得ることができる。受光する空間光としては、青色光、白色光などの可視光のほか、赤外線を使用することもでき、その場合、赤外線を高効率で受光するフォトダイオードが使用される。
【００３４】
また、受光素子３の受光面には、ＡＲコート（反射防止膜）を施すことが好ましい。ＡＲコートは、例えばフッ化マグネシウムを受光面３ａに真空蒸着して形成され、薄膜を透過して奥の面で反射する光と薄膜の透過光を干渉させて、受光面３ａからの反射を防止し、受光素子３の受光効率を向上させることができる。
【００３５】
このように、凹面鏡２は、中心軸線Ｌ上に焦点Ｆを有する放物面鏡から構成され、受光素子３は、凹面鏡２の内側の中心軸線Ｌ上に、その受光面３ａを凹面鏡２の反鏡面側（鏡面から遠ざかる方向）に偏位距離ｈだけ偏位し平行移動して配置される。さらに、凹面鏡２の中央部に位置する中央鏡面２１は半径Ｒの円形鏡面となっており、その中央鏡面２１の周縁に位置する周縁鏡面２２に入射する入射光は、凹レンズ１５を通過して屈折され、その周縁鏡面２２で反射され、受光素子３の受光面３ａに到達するようになっている。中央鏡面２１の半径Ｒは、凹面鏡２の焦点距離をｆ、受光素子３の受光面３ａの半径ａ、及び受光面３ａの偏位距離ｈとしたとき、上記式（１）により算出される値である。
【００３６】
上記構成の反射集光型受光器１は、図３に示すように、凹面鏡２の前方から平行光線を受光した場合、凹面鏡２の中央鏡面で反射される光は、凹面鏡２の焦点Ｆを通過した後、受光素子３の受光面３ａに入射する。凹面鏡２の焦点位置から受光素子３の受光面３ａの位置が反鏡面側にずらして配置されるので、直射日光などの強力な光が受光素子３の受光面３ａの集光することがなく、集光による受光素子３の破損を防止することができるとともに、受光器が向く角度に応じた受光効率の角度依存性を小さくして、広い角度範囲の光を効率良く受光することができる。
【００３７】
一方、凹面鏡２の周縁部（半径Ｒの中央鏡面より周縁の円環状部）に入射する光は、凹レンズ１５を通過して周縁鏡面２２に達する。つまり、平行光線を考えた場合、凹レンズ１５に入射した光は、図３に示すように、凹レンズ１５の持つ屈折率で屈折されて、凹面鏡２の周縁鏡面２２で反射され、その反射光は、受光素子３の受光面３ａに到達し、受光面３ａに入射する。このため、中央鏡面２１で反射された反射光に加えて、従来の反射集光型受光器の凹面鏡では反射光が到達していなかった、凹面鏡２の周縁部近傍に入射し、周縁鏡面２２で反射した光も、受光素子３の受光面３ａに入射することとなり、これにより、受光素子３の受光・光電変換効率を向上させることができる。
【００３８】
このように、受光素子３が凹面鏡２の焦点位置から反鏡面側にずれて配置されるので、空間光の光源に対する反射集光型受光器１の向きをラフにした場合の、つまり、反射集光型受光器１が向く角度に応じた受光効率の角度依存性を小さくして、広い角度範囲の光を効率良く受光することができる。また、太陽の直射日光などに向けた場合でも、太陽光などが受光素子３上で焦点を結ぶことがなく、熱による受光素子３の損傷を回避することができる。さらに、凹面鏡２の周縁部近傍に設けた凹レンズ１５に入射した光が、周縁鏡面２２で反射されて、受光素子３の受光面３ａに到達するようになるので、中央鏡面２１で反射された反射光に加えて、従来の反射集光型受光器の凹面鏡では反射光が到達していなかった周縁鏡面２２での反射光も、受光素子３の受光面３ａに入射し、これにより、受光素子３の受光・光電変換効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、上記反射集光型受光器では、受光する空間光として白色光、青色光などの可視光を例示したが、赤外線（近赤外線）を使用することもできる。この場合、反射集光型受光器には受光素子として赤外線用フォトダイオードを使用することとなる。
【００４０】
図４、図５は第２実施形態の反射集光型受光器３１を示している。この第２実施形態の反射集光型受光器３１において、上記実施形態と同様の構成部分については、上記と同じ符号を図に付してその説明は省略する。反射集光型受光器３１の凹面鏡３２は、図４，５に示すように、上記と同様、その本体３０が合成樹脂により略直方体状に形成され、その本体３０の前面に放物面を有した凹部３３が形成され、その凹部３３内の放物面に放物面鏡が形成される。
【００４１】
この凹面鏡３２は、中心軸線Ｌ上に焦点Ｆを有する放物面鏡であり、受光素子３が、凹面鏡３２の内側の中心軸線Ｌ上に、その受光面３ａを凹面鏡３２の鏡面側に所定の偏位距離ｈだけ焦点Ｆから偏位して、つまり焦点Ｆから鏡面側に位置をずらして配置される。
【００４２】
さらに、凹面鏡３２の凹部３３内には、凹面鏡３２の中央の焦点Ｆ位置から、鏡面側に偏位距離ｈだけ偏位した位置に、受光素子３を取り付けた状態で、凹部３３内に透明合成樹脂（例えばエポキシ樹脂など）が充填される。さらに、凹部３３内に充填した透明合成樹脂の周縁部により、レンズ部として凸レンズ３５が凹面鏡３２の前面の周縁部に形成される。この凹面鏡３２の前面の周縁部に形成される凸レンズ３５の屈折率は、図５に示すように、凹面鏡３２に正面から平行光線が周縁部に入射したとき、凸レンズ３５を通過した光が中心側に屈折して周縁鏡面３２ｂ及び中央鏡面３２ａの一部に入射して反射し、その反射光が受光素子３の受光面３ａに到達するように設定される。
【００４３】
すなわち、図４、５に示すように、凹面鏡３２は、中心軸線Ｌ上に焦点Ｆを有する放物面鏡から構成され、受光素子３は、凹面鏡３２の内側の中心軸線Ｌ上に、その受光面３ａを凹面鏡３２の鏡面側に偏位距離ｈだけ偏位し平行移動して配置される。
【００４４】
さらに、凹面鏡３２の中央部に位置する中央鏡面３２ａは半径Ｒの円形鏡面となっており、中央鏡面３２ａの周縁部に周縁鏡面３２ｂが形成される。凹面鏡３２の周縁部近傍に入射する光は、図５に示すように、凸レンズ３５を通過して中心側に屈折され、これにより、周縁鏡面３２ｂ及び中央鏡面３２ａの一部に入射し、中央部分の平坦部に入射した光はそのまま中央鏡面３２ａに入射するようになっている。
【００４５】
つまり、凹面鏡３２の周縁部近傍に入射した光は、凸レンズ３５により中心側に屈折して周縁鏡面３２ｂ及び中央鏡面３２ａの一部に入射し、中央部分の平坦部を通過した光はそのまま中央鏡面３２ａに入射し、周縁鏡面３２ｂ及び中央鏡面３２ａで反射された反射光は、受光素子３の受光面３ａに到達する光路に誘導されるように構成されている。
【００４６】
ここで、中央鏡面３２ａの半径Ｒは、上記と同様、凹面鏡３２の焦点距離をｆ、受光素子３の受光面３ａの半径ａ、及び受光面３ａの偏位距離ｈとしたとき、上記式（１）により算出される値である。
【００４７】
この凸レンズ３５は、図４，５のように、凹面鏡３２の凹部３３内に充填される透明合成樹脂を、本体３０の凹部３３から上方に盛り上げ、その周縁部で凸レンズを形成し、中央部分は平坦部とするように形成する。このように、凹面鏡３２の凹部３３内に充填した透明合成樹脂を盛り上げることによって、凹面鏡３２の前面の周縁部に凸レンズ３５を形成することができる。
【００４８】
透明合成樹脂の周縁部近傍に形成される凸レンズ３５の屈折率は、凹面鏡３２の周縁部近傍に入射した光が受光面３ａに到達する光路に誘導されるように、入射した光を中心側に屈折するように形成される。透明合成樹脂の中央部分には平坦部が形成され、平坦部を通過した光はそのまま中央鏡面３２ａに入射するようになっている。これにより、凹面鏡３２の周縁部近傍に入射した光は、凸レンズ３５により中央側に屈折されて、周縁鏡面３２ｂ及び中央鏡面３２ａの一部に入射して反射され、受光素子３の受光面３ａに到達し、中央部分の平坦部を通過した光は、中央鏡面３２ａに入射して反射され、受光素子３の受光面３ａに到達するように構成される。
【００４９】
上記構成の反射集光型受光器３１は、図５に示すように、凹面鏡３２の前方から平行光線を受光した場合、凹面鏡３２の中央部近傍から入り中央鏡面３２ａで反射される光は、凹面鏡３２の焦点Ｆに向かい、その手前で受光素子３の受光面３ａに入射する。凹面鏡３２の焦点位置から受光素子３の受光面３ａの位置が鏡面側にずらして配置されるので、直射日光などの強力な光が受光素子３の受光面３ａの集光することがなく、集光による受光素子３の破損を防止することができるとともに、受光器が向く角度に応じた受光効率の角度依存性を小さくして、広い角度範囲の光を効率良く受光することができる。
【００５０】
このとき、図５に示すように、凹面鏡３２の周縁部近傍から入る光は、凸レンズ３５を通過して、凸レンズ３５の持つ屈折率で中心側に屈折され、周縁鏡面３２ｂ及び中央鏡面３２ａの一部に入射する。そして、周縁鏡面３２ｂ及び中央鏡面３２ａの一部で反射された光は、受光面３ａに到達する光路に誘導され、受光素子３の受光面３ａに到達することとなる。
【００５１】
このため、凹面鏡３２の周縁部近傍から入射した光も、中央鏡面３２ａに入射して反射された反射光とともに、受光素子３の受光面３ａに入射することとなる。このため、従来の反射集光型受光器では反射光が到達していなかった周縁部近傍に入射した光も、受光面３ａに入射し、これにより、受光素子３の受光・光電変換効率を向上させることができる。
【００５２】
このように、受光素子３が凹面鏡３２の焦点位置から鏡面側にずれて配置されるので、空間光の光源に対する反射集光型受光器３１の向きをラフにした場合の、つまり、反射集光型受光器３１が向く角度に応じた受光効率の角度依存性を小さくして、広い角度範囲の光を効率良く受光することができるとともに、太陽の直射日光などに向けた場合でも、太陽光などが受光素子３上で焦点を結ぶことがなく、熱による受光素子３の損傷を回避することができる。
【００５３】
一方、凹面鏡３２の周縁部に凸レンズ３５が設けられ、この凸レンズ３４を通過した光が周縁鏡面３２ｂ及び中央鏡面３２ａの一部に入射し、その反射光が受光素子３の受光面３ａに到達するので、従来の反射集光型受光器では反射光が到達していなかった周縁部近傍に入射した光が、受光素子３の受光面３ａに到達するようになる。このため、中央鏡面３２ａで反射された反射光に加えて、周縁部近傍に入射した光も、受光素子３の受光面３ａに入射し、これにより、受光素子３の受光・光電変換効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１      反射集光型受光器
２      凹面鏡
３      受光素子
３ａ    受光面
４      電極リード
８      凹面鏡
９      受光素子
１５    凹レンズ
２０    本体
２１    中央鏡面
２２    周縁鏡面
２３    凹部
３０    本体
３１    反射集光型受光器
３２    凹面鏡
３２ａ  中央鏡面
３２ｂ  周縁鏡面
３３    凹部
３５    凸レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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