本實(shí)用新型實(shí)施例涉及光學(xué)接收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)接收系統(tǒng)及光學(xué)接收設(shè)備。

背景技術(shù)：

光學(xué)接收系統(tǒng)是指接收光信號，并對光信號進(jìn)行處理的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)接收系統(tǒng)可以應(yīng)用于光通信以及光探測等多個技術(shù)領(lǐng)域。

目前光學(xué)接收系統(tǒng)通常將接收到的光線通過濾光片進(jìn)行處理，但是濾光片最佳的光線接收范圍是以設(shè)計角度為中心，隨著入射光線角度偏移，透過率不斷下降，尤其對于窄帶濾光片來說，當(dāng)入射光線偏移25°時能量基本衰減為零，一旦光線的偏射角度較大，例如大于25°以上，則這些光線不能通過窄帶濾光片。所以為了接收全向的入射光，常需要布置多個光學(xué)接收設(shè)備，以接收各個方向的入射光，因此造成光學(xué)接收系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅提高了成本，而且光學(xué)信號的處理程序也比較復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種光學(xué)接收系統(tǒng)及光學(xué)接收設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)接收系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問題。

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種光學(xué)接收系統(tǒng)，包括：透鏡，以及依次位于所述透鏡底面下方的濾光片和探測器；

所述透鏡包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面為所述透鏡的入射面，以及所述第二曲面為所述透鏡的出射面，光線從所述入射面入射到所述透鏡中并從所述出射面出射后，入射到所述濾光片上；

其中，入射到所述濾光片的光線與所述濾光片的夾角滿足預(yù)設(shè)角度范圍。

可選的，所述預(yù)設(shè)角度范圍為70°-90°。

可選的，所述透鏡是以光軸為回轉(zhuǎn)軸的曲面回轉(zhuǎn)體，所述第一曲面為外凸旋轉(zhuǎn)曲面，所述第二曲面為內(nèi)凹旋轉(zhuǎn)曲面，其中，所述第一曲面的外凸方向遠(yuǎn)離所述透鏡底面，所述第二曲面的內(nèi)凹方向遠(yuǎn)離所述透鏡底面。

可選的，所述第二曲面的形狀為球面、拋物面、橢球面、雙曲面或非球面。

可選的，所述透鏡還包括第三曲面，所述第三曲面為以回轉(zhuǎn)軸為中心的內(nèi)凹旋轉(zhuǎn)曲面且與所述第一曲面連接，其中，所述第三曲面的內(nèi)凹方向靠近所述透鏡底面。

可選的，所述第一曲面和第二曲面的表面設(shè)有增透膜。

可選的，所述透鏡的折射率范圍為1.48-1.9。

可選的，所述濾光片為介質(zhì)膜干涉濾光片或者顏色濾光片。

可選的，所述探測器為硅光電池或者雪崩光電二極管。

第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種光電接收設(shè)備，包括第一方面所述的光電接收系統(tǒng)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光學(xué)接收系統(tǒng)及光電接收設(shè)備，所述光電接收系統(tǒng)包括透鏡以及依次位于透鏡底面下方的濾光片和探測器，所述透鏡包括第一曲面和內(nèi)凹于透鏡底面的第二曲面，第一曲面作為透鏡的入射面，第二曲面作為透鏡的出射面，光線從入射面入射到透鏡中并從出射面出射后，入射到位于透鏡底面下方的濾光片上，其中，入射到濾光片的光線與濾光片的夾角滿足預(yù)設(shè)角度范圍，透鏡的設(shè)置改變了光線的傳播路徑，保證從透鏡出射面出射的光線可以以較小角度入射到濾光片上，經(jīng)濾光片過濾后以較小角度入射到探測器上，保證光學(xué)接收系統(tǒng)可以很好地將光學(xué)信號進(jìn)行能效轉(zhuǎn)化，同時裝置結(jié)構(gòu)簡單，簡化了光學(xué)信號的處理程序，降低成本。

附圖說明

為了更加清楚地說明本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的技術(shù)方案，下面對描述實(shí)施例中所需要用到的附圖做一簡單介紹。顯然，所介紹的附圖只是本實(shí)用新型所要描述的一部分實(shí)施例的附圖，而不是全部的附圖，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖得到其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種光學(xué)接收系統(tǒng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種光學(xué)接收系統(tǒng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，通過具體實(shí)施方式，完整地描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下獲得的所有其他實(shí)施例，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例一

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種光學(xué)接收系統(tǒng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該光學(xué)接收系統(tǒng)可以包括透鏡10，依次位于透鏡底面下方的濾光片20和探測器30；

其中，透鏡10可以包括第一曲面101和位于透鏡10底面的第二曲面102，第一曲面101為透鏡10的入射面，第二曲面102為透鏡的出射面，光線從入射面入射到透鏡10中并從出射面出射后，入射到濾光片20上，經(jīng)濾光片20過濾后再次入射到探測器30上；

入射到濾光片20的光線與濾光片20的夾角滿足預(yù)設(shè)角度范圍。

示例性的，圖1僅以該光學(xué)接收系統(tǒng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行說明，可以理解的是，透鏡10為一個以光軸為回轉(zhuǎn)軸的曲面回轉(zhuǎn)體，保證可以接收接近180°大角度寬范圍內(nèi)的光源發(fā)出的光線。如圖1所示，圖中示出了光線在透鏡10中的傳播路徑，入射到第一曲面101的光線從第一曲面101進(jìn)入透鏡10，在第一曲面101界面處發(fā)生第一次折射，由于透鏡10相比于空氣屬于光密介質(zhì)，透鏡10的折射率高于空氣的折射率，因此在第一曲面101處發(fā)生的折射，折射角小于入射角，光線的傳播路徑發(fā)生第一次變化。

光線在透鏡10內(nèi)繼續(xù)傳播至第二曲面102時，在第二曲面102界面處發(fā)生第二次折射，由于透鏡10相比于空氣屬于光密介質(zhì)，透鏡10的折射率高于空氣的折射率，因此在第二曲面101處發(fā)生的折射，折射角大于入射角，光線的傳播路徑發(fā)生第二次變化。

光線的傳播路徑經(jīng)過第一曲面101和第二曲面102的折射之后，入射到濾光片20上的光線與濾光片20的夾角大于直接入射到透鏡的光線與濾光片的夾角，如圖1所示。

可選的，入射到濾光片20的光線與濾光片20的夾角滿足預(yù)設(shè)角度范圍，所述預(yù)設(shè)角度范圍可以為70°-90°，保證入射到濾光片20的光線可以與濾光片20有較大夾角，由于光線在濾光片20上的入射角是光線與濾光片20的法線之間的夾角，因而可以保證光線在濾光片20上的入射角較小。

綜上，入射到透鏡10的光線，在透鏡10的第一曲面101和第二曲面102處發(fā)生兩次折射，最終從第二曲面102出射，再次入射到濾光片20上的光線可以保證以較小角度入射，甚至可以以接近垂直的狀態(tài)入射到濾光片20上，保證光線可以很好地通過濾光片20到達(dá)探測器30上，保證光學(xué)接收系統(tǒng)良好的光接收率。

可選的，第一曲面101為外凸旋轉(zhuǎn)曲面，第二曲面102為內(nèi)凹旋轉(zhuǎn)曲面，進(jìn)一步的，其中，第一曲面101的外凸方向遠(yuǎn)離透鏡10的底面，第二曲面102的內(nèi)凹方向同樣遠(yuǎn)離透鏡10底面。可選的，第二曲面102的形狀可以為球面、拋物面、橢球面、雙曲面或非球面，本實(shí)用新型實(shí)施例不對第二曲面102的形狀進(jìn)行限定，除上述所述的形狀外，還可以為其他形狀。

可選的，第一曲面101和第二曲面102的表面可以設(shè)有增透膜，用于增加光線的透過率。

可選的，透鏡10的材料可以為玻璃或者塑料，其折射率范圍可以為1.48-1.9。

可選的，透鏡10的底面可以為光滑的水平面，透鏡10通過該光滑的水平面與濾光片20貼合設(shè)置，同時濾光片20另一面與探測器30貼合設(shè)置。可選的，透鏡10、濾光片20與探測器30還可以為非貼合設(shè)置，例如透鏡10、濾光片20與探測器30之間存在設(shè)定數(shù)值的間隙。

可選的，為了保證從第二曲面102出射的光線可以全部入射到濾光片20上，濾光片20在水平面上的垂直投影覆蓋第二曲面102在水平面上的垂直投影，即濾光片20在水平面上的垂直投影大于或者等于第二曲面102在水平面上的垂直投影。可選的，濾光片20在水平面上的垂直投影可以為圓形、橢圓形或者矩形中的任意一種，本實(shí)施例不對濾光片20的形狀進(jìn)行限定。

可選的，濾光片20可以為介質(zhì)膜干涉濾光片或者顏色濾光片，濾光片20可分離特定波長帶域的光線，在其透過波段有很高的透過率，可過濾部分不需要的干擾光源，減少輸入到探測器內(nèi)的光信號噪音。

探測器30可以為硅光電池、雪崩光電二極管或其它光電傳感器，能將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，光線經(jīng)透鏡10的匯聚作用，以接近于垂直的角度入射到濾光片20上，經(jīng)濾光片20過濾掉部分干擾光源后，通過探測器30將接收到的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，輸入電信號處理系統(tǒng)中。

綜上，本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的光學(xué)接收系統(tǒng)，包括透鏡以及依次位于透鏡底面下方的濾光片和探測器，所述透鏡包括第一曲面和內(nèi)凹于透鏡底面的第二曲面，第一曲面作為透鏡的入射面，第二曲面作為透鏡的出射面，光線從入射面入射到透鏡中并從出射面出射后，入射到位于透鏡底面下方的濾光片上，保證入射到光學(xué)接收系統(tǒng)的透鏡的光線，在透鏡的第一曲面和第二曲面處發(fā)生兩次折射，最終從第二曲面射出后入射到濾光片上的光線可以保證較小角度入射，甚至可以以接近垂直的狀態(tài)入射濾光片，保證光線可以很好地通過濾光片到達(dá)探測器上，保證光學(xué)接收系統(tǒng)良好的光接收率。同時，設(shè)置透鏡為以光軸為回轉(zhuǎn)軸的360°曲面回轉(zhuǎn)體，可以保證透鏡可以接收全方位的光線，進(jìn)一步保證光學(xué)接收系統(tǒng)良好的光接收率。

實(shí)施例二

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種光學(xué)接收系統(tǒng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例以上述實(shí)施例一為基礎(chǔ)，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，具體為本實(shí)施例提供的光學(xué)接收系統(tǒng)還包括第三曲面。如圖2所示，該光學(xué)接收系統(tǒng)可以包括透鏡10，依次位于透鏡底面下方的濾光片20和探測器30；

其中，透鏡10可以包括第一曲面101、位于透鏡10底面的第二曲面102以及位于第一曲面101中心位置處的第三曲面103，其中，第三曲面103為以回轉(zhuǎn)軸為中心的內(nèi)凹旋轉(zhuǎn)曲面，第三曲面103以回轉(zhuǎn)軸為中心向四周延伸，且第三曲面103與第一曲面101過渡連接，從透鏡10內(nèi)入射到第三曲面103的光線發(fā)生全反射。

可選的，第三曲面103的內(nèi)凹方向靠近透鏡10的底面。

示例性的，如圖2所示，圖中示出了光線在透鏡10中的傳播路徑，本實(shí)施例提供的光學(xué)接收系統(tǒng)還可以接收位于透鏡位置下方的光源發(fā)出的光線，入射到第一曲面101的光線從第一曲面101進(jìn)入透鏡10，在第一曲面101界面處發(fā)生第一次折射，由于透鏡10相比于空氣屬于光密介質(zhì)，透鏡10的折射率高于空氣的折射率，因此在第一曲面101處發(fā)生的折射，折射角小于入射角，光線的傳播路徑發(fā)生第一次變化。

光線在透鏡10內(nèi)繼續(xù)傳播至第三曲面103時，在第二曲面102界面處發(fā)生全反射，經(jīng)過全反射之后的光線傳播路徑發(fā)生第二次變化。

光線在透鏡10內(nèi)繼續(xù)傳播至第二曲面102時，在第二曲面102界面處發(fā)生第二次折射，由于透鏡10相比于空氣屬于光密介質(zhì)，透鏡10的折射率高于空氣的折射率，因此在第二曲面101處發(fā)生的折射，折射角大于入射角，光線的傳播路徑發(fā)生第三次變化。

光線的傳播路徑經(jīng)過第一曲面101的第一次折射、第三曲面103的全反射和第二曲面102的第二次折射之后，入射到濾光片20上的光線與濾光片20的夾角大于直接入射到透鏡的光線與濾光片的夾角，如圖2所示。

綜上，入射到透鏡10的光線，在透鏡10的第一曲面101處發(fā)生第一次折射、在第三曲面103處發(fā)生全反射、在第二曲面102處發(fā)生第二次折射，最終從第二曲面102出射，再次入射到濾光片20上的光線可以保證以較小角度入射到濾光片20上，甚至可以以接近垂直的狀態(tài)入射到濾光片20上，保證光線可以很好地通過濾光片20到達(dá)探測器30上，保證光學(xué)接收系統(tǒng)良好的光接收率。同時，位于透鏡中心位置下方的光源發(fā)出的光線也可以被光電接收系統(tǒng)接收，通過透鏡10入射到濾光片20及探測器30上，更大范圍地擴(kuò)展了光電接收系統(tǒng)接收光線的范圍，提高了光電接收系統(tǒng)的光接收率，提高了光電接收系統(tǒng)的工作效率。

本實(shí)用新型還提供了一種光學(xué)接收設(shè)備，所述光學(xué)接收設(shè)備包括上述任一實(shí)施例所述的光學(xué)接收設(shè)備，還可以包括電信號處理系統(tǒng)，光學(xué)接收系統(tǒng)用于接收光線，通過光學(xué)接收系統(tǒng)的透鏡改變光線傳播方向，保證光線可以以較小角度入射到光學(xué)接收設(shè)備的濾光片，濾光片過濾部分不需要的干擾光源，減少輸入到探測器內(nèi)的光信號噪音，過濾后的光信號進(jìn)入光學(xué)接收系統(tǒng)中的探測器，通過探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，輸入到電信號處理系統(tǒng)，電信號處理系統(tǒng)將電信號進(jìn)一步處理后進(jìn)行輸出。本實(shí)用新型提供的光學(xué)接收設(shè)備可以將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并進(jìn)一步對電信號進(jìn)行處理，得到理想的電信號。

注意，上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本實(shí)用新型不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本實(shí)用新型不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。