JPH03296309A - 光受信回路 - Google Patents
光受信回路Info
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- JPH03296309A JPH03296309A JP9806190A JP9806190A JPH03296309A JP H03296309 A JPH03296309 A JP H03296309A JP 9806190 A JP9806190 A JP 9806190A JP 9806190 A JP9806190 A JP 9806190A JP H03296309 A JPH03296309 A JP H03296309A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ測距装置等の光受信回路に関するも
のである。
のである。
レーザ測距装置等においては、光受信回路の受光素子と
してその高感度、高速応答性により、アバランシェ・フ
ォトダイオード（以下ＡＰＤと称す）が多く用いられて
いる。ＡＰＤはバイアス電圧に依存する増倍率を有して
いる。
してその高感度、高速応答性により、アバランシェ・フ
ォトダイオード（以下ＡＰＤと称す）が多く用いられて
いる。ＡＰＤはバイアス電圧に依存する増倍率を有して
いる。
ところで、レーザ測距装置等に応用される。受光素子と
してＡＰＤを使用した光受信回路における主な雑音源は
、背景光によるショット雑音、ＡＰＤの暗電流及び増幅
器入力抵抗による熱雑音である。
してＡＰＤを使用した光受信回路における主な雑音源は
、背景光によるショット雑音、ＡＰＤの暗電流及び増幅
器入力抵抗による熱雑音である。
この場合の、受信信号の信号対雑音比（以下Ｓ／Ｎ比と
いう）は次式のように表わされる。
いう）は次式のように表わされる。
ここでＰ、は信号光電力、 Ｐｓは背景光電力、■、は
ＡＰＤの暗電流１ＭはＡＰＤの増倍率、ηは量子効率。
ＡＰＤの暗電流１ＭはＡＰＤの増倍率、ηは量子効率。
ｅは電荷、ｈνは光子エネルギ、２はＡＰＤの過剰雑音
指数、Ｂは帯域幅、ＲＬは負荷抵抗（増幅器入力抵抗１
ｈはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、Ｆは増幅器の雑
音指数である。
指数、Ｂは帯域幅、ＲＬは負荷抵抗（増幅器入力抵抗１
ｈはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、Ｆは増幅器の雑
音指数である。
式（１）かられかるように、 ＡＰＤの増倍率Ｍの値
には、Ｓ／Ｎ比を最大にする最適値Ｍ、５、があり。
には、Ｓ／Ｎ比を最大にする最適値Ｍ、５、があり。
次式で表わされる。
式（２）でわかるように最適増倍率は、ＡＰＤに入射す
る背景光電力のレベルによって変化する。
る背景光電力のレベルによって変化する。
また、ＡＰＤの増倍率Ｍはバイアス電圧Ｖによって変化
し、これらの関係は次式で与えられる。
し、これらの関係は次式で与えられる。
ここでＶ、はブレークダウン電圧、ｍは定数である。
第３図は、従来の光受信回路の構成例を示す図であり９
図において、（１）は直流電源、（２）はＡＰＤ、（３
）は受信光、（４）は増幅器、（５）は基準電源、（６
）は比較器である。
図において、（１）は直流電源、（２）はＡＰＤ、（３
）は受信光、（４）は増幅器、（５）は基準電源、（６
）は比較器である。
直流電源（１）は、ＡＰＤ（２）に固定のバイアス電圧
を印加する。Ａ Ｐ Ｄ （２）は入射した受信光（３
）の強さに比例した出力電流を発生する。増幅器（４）
は前記Ａ Ｐ Ｄ （２）からの出力電流を電圧に変換
して増幅し、比較器（６）に出力する。また、基準電源
（５）は２光受信回路の雑音を考慮した所定のレベルの
閾値電圧を比較器（６）へ出力する。比較器（６）は、
前記増幅器（４）からの出力信号レベルと前記基準電源
（５）からの閾値電圧レベルと比較し閾値レベルを越え
る信号を２値レベルに変換し。
を印加する。Ａ Ｐ Ｄ （２）は入射した受信光（３
）の強さに比例した出力電流を発生する。増幅器（４）
は前記Ａ Ｐ Ｄ （２）からの出力電流を電圧に変換
して増幅し、比較器（６）に出力する。また、基準電源
（５）は２光受信回路の雑音を考慮した所定のレベルの
閾値電圧を比較器（６）へ出力する。比較器（６）は、
前記増幅器（４）からの出力信号レベルと前記基準電源
（５）からの閾値電圧レベルと比較し閾値レベルを越え
る信号を２値レベルに変換し。
受信信号として次段の信号処理回路（囲路）に送出する
。
。
以上のように、従来の光受信回路では、ＡＰＤに固定の
バイアス電圧を印加、すなわち固定の増倍率に設定され
ているため、ＡＰＤへ入射する背景光電力が大きくなっ
た場合、ショット雑音が増大し、Ｓ／Ｎ比が低下あるい
は雑音レベルが比較器の閾値レベルを越え受信信号とし
て誤って検出する誤警報率が増大するという問題点があ
った。
バイアス電圧を印加、すなわち固定の増倍率に設定され
ているため、ＡＰＤへ入射する背景光電力が大きくなっ
た場合、ショット雑音が増大し、Ｓ／Ｎ比が低下あるい
は雑音レベルが比較器の閾値レベルを越え受信信号とし
て誤って検出する誤警報率が増大するという問題点があ
った。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ＡＰＤの増倍率が、ＡＰＤに入射する背景
光電力のレベルに応じて変化しＳ／Ｎ比を最適値に保つ
ことができまた背景光電力のレベルが増大しても誤警報
率を一定値以下に維持できる光受信回路を得ることを目
的とする。
れたもので、ＡＰＤの増倍率が、ＡＰＤに入射する背景
光電力のレベルに応じて変化しＳ／Ｎ比を最適値に保つ
ことができまた背景光電力のレベルが増大しても誤警報
率を一定値以下に維持できる光受信回路を得ることを目
的とする。
この発明に係る光受信回路は、増幅器からの出力信号の
雑音レベルを検出し、ＡＰＤに入射した背景光によって
生じる雑音レベルが所定の値を越えないように、ＡＰＤ
のバイアス電圧を制御してＡＰＤの増倍率を制御するよ
うにしたものである。
雑音レベルを検出し、ＡＰＤに入射した背景光によって
生じる雑音レベルが所定の値を越えないように、ＡＰＤ
のバイアス電圧を制御してＡＰＤの増倍率を制御するよ
うにしたものである。
この発明における光受信回路は、ＡＰＤの増倍率がＡＰ
Ｄに入射する背景光電力のレベルに応じて変化し、Ｓ／
Ｎ比が最適値となる値に自動的に制御され、Ｓ／Ｎ比を
最適値に保つとともに誤警報率を一定値以下に維持する
。
Ｄに入射する背景光電力のレベルに応じて変化し、Ｓ／
Ｎ比が最適値となる値に自動的に制御され、Ｓ／Ｎ比を
最適値に保つとともに誤警報率を一定値以下に維持する
。
以下、この発明の実施例を図を用いて説明する。
第１図は、この発明による光受信回路の一実施例を示す
構成図である。
構成図である。
同図において、（７）はＡＰＤにバイアス電圧を印加す
るとともに、このバイアス電圧をバイアス制御信号（８
）により可変できる直流電源、（９）は増幅器（４）か
らの出力信号の雑音レベルを検出する雑音レベル検出回
路、 （１０）は雑音レベル検出回路（９）で検出した
雑音レベルが所定の値を越えないようにＡＰＤのバイア
ス電圧を制御するよう直流電源（７）へバイアス制御信
号（８）を出力するノくイアスミ圧制御回路である。
るとともに、このバイアス電圧をバイアス制御信号（８
）により可変できる直流電源、（９）は増幅器（４）か
らの出力信号の雑音レベルを検出する雑音レベル検出回
路、 （１０）は雑音レベル検出回路（９）で検出した
雑音レベルが所定の値を越えないようにＡＰＤのバイア
ス電圧を制御するよう直流電源（７）へバイアス制御信
号（８）を出力するノくイアスミ圧制御回路である。
第１図において、第３図と同一部分又は相当部には同一
符号が付しである。
符号が付しである。
ＡＰＤ（２）、増幅器（４）、基準電源（５）及び比較
器（６）の動作は、第３図と同様である。
器（６）の動作は、第３図と同様である。
ところで、受信信号の雑音レベルは式（１）より次式で
表わされる。
表わされる。
また前述のようにＡＰＤの像倍率Ｍには、受信信号のＳ
／Ｎ比を最良に保つために、背景光電力のレベルに応じ
た最適値Ｍ６１１１があり１式（２）で与えられる。
／Ｎ比を最良に保つために、背景光電力のレベルに応じ
た最適値Ｍ６１１１があり１式（２）で与えられる。
ＡＰＤのバイアス電圧を制御して、背景光電力のレベル
に応じて最適増倍率Ｍａｓｔとなるようにした場合の雑
音レベルＮｏｏｋは７式（２）と式（４）からとなり、
増幅器の入力抵抗による熱雑音で決まり。
に応じて最適増倍率Ｍａｓｔとなるようにした場合の雑
音レベルＮｏｏｋは７式（２）と式（４）からとなり、
増幅器の入力抵抗による熱雑音で決まり。
背景光電力のレベルに依存せず、一定となる。
このとき増幅器（４）の出力信号の雑音レベルは次式で
表わされる。
表わされる。
２ ＲＬ
ここでＧは増幅器（４）の利得である。従って、増幅器
（４）の出力の雑音レベルを雑音レベル検出回路（９）
で検出して１バイアス制御回路（１０）及び直流電源°
（７）で、前記雑音レベルの上限を式（６）で表わされ
る値に制御するようＡ Ｐ Ｄ （２）のバイアス電圧
を制御すれば、ＡＰＤ（２）は入射する背景光電力のレ
ベルに応じて最適増倍率となるよう制御される。
（４）の出力の雑音レベルを雑音レベル検出回路（９）
で検出して１バイアス制御回路（１０）及び直流電源°
（７）で、前記雑音レベルの上限を式（６）で表わされ
る値に制御するようＡ Ｐ Ｄ （２）のバイアス電圧
を制御すれば、ＡＰＤ（２）は入射する背景光電力のレ
ベルに応じて最適増倍率となるよう制御される。
また、上述のように制御した場合、受信信号の誤警報率
は、背景光電力のレベルが増大しても雑音レベルが所定
の値に制限されるため、一定値以下に維持されることに
なる。
は、背景光電力のレベルが増大しても雑音レベルが所定
の値に制限されるため、一定値以下に維持されることに
なる。
また９式（８）かられかるようにＹｓａｐ、は増幅器（
４）の温度Ｔに依存するので、雑音レベルの上限を制限
する値も増幅器（４）の温度に対応して変化させること
が望ましい。
４）の温度Ｔに依存するので、雑音レベルの上限を制限
する値も増幅器（４）の温度に対応して変化させること
が望ましい。
第２図は、この場合の光受信回路の一実施例を示す構成
図である。第２図において、第１図と同一部分又は相当
部分には同一符号が付しである。
図である。第２図において、第１図と同一部分又は相当
部分には同一符号が付しである。
温度検出器（１１）を増幅器（４）に近接して配置して
、増幅器（４）の温度を検出し、バイアス電圧制御回路
（１０）は、この増幅器（４）の温度変化に対応して、
雑音レベルの上限を制限する値を変化させることにより
、温度変動に対しても常に最適な状態に維持することが
できる。
、増幅器（４）の温度を検出し、バイアス電圧制御回路
（１０）は、この増幅器（４）の温度変化に対応して、
雑音レベルの上限を制限する値を変化させることにより
、温度変動に対しても常に最適な状態に維持することが
できる。
以上のように、この発明によれば、ＡＰＤの増倍率がＡ
ＰＤに入射する背景光電力のレベルに応じて変化し、Ｓ
Ｎ比が最適値となる値に自動的に制御されるので、ＡＰ
Ｄに入射する背景光電力のレベルが変わっても光受信回
路のＳＮ比を最適値に保つとともに、誤警報率を一定値
以下にてきレーザ測距装置等の性能改善に大きく寄与す
ることができる。
ＰＤに入射する背景光電力のレベルに応じて変化し、Ｓ
Ｎ比が最適値となる値に自動的に制御されるので、ＡＰ
Ｄに入射する背景光電力のレベルが変わっても光受信回
路のＳＮ比を最適値に保つとともに、誤警報率を一定値
以下にてきレーザ測距装置等の性能改善に大きく寄与す
ることができる。
第１図はこの発明による光受信回路の一実施例の構成を
示す図、第２図はこの発明による光受信回路の他の実施
例の構成を示す図、第３図は従来の光受信回路の構成を
示す図である。 図において、（１）は直流電源、（２）はアバランシェ
・フォトダイオード、（３）は受信光、（４）は増幅器
、（５）は基準電源、（６）は比較器、（７）は直流電
源、（８）はバイアス制御信号、（９）は雑音レベル検
出回路、 （１０）はバイアス電圧制御回路（１１）は
温度検出器である。 なお２図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 Ｌ。
示す図、第２図はこの発明による光受信回路の他の実施
例の構成を示す図、第３図は従来の光受信回路の構成を
示す図である。 図において、（１）は直流電源、（２）はアバランシェ
・フォトダイオード、（３）は受信光、（４）は増幅器
、（５）は基準電源、（６）は比較器、（７）は直流電
源、（８）はバイアス制御信号、（９）は雑音レベル検
出回路、 （１０）はバイアス電圧制御回路（１１）は
温度検出器である。 なお２図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 Ｌ。
Claims (4)
- （１）受信光を光電変換するアバランシェ・フォトダイ
オードと、このアバランシェ・フォトダイオードにバイ
アス電圧を印加するとともにこのバイアス電圧をバイア
ス制御信号により可変できる直流電源と、前記アバラン
シェ・フォトダイオードからの出力電流を電圧信号に変
換して増幅する増幅器と、この増幅器からの出力信号の
雑音レベルを検出する雑音レベル検出回路と、前記アバ
ランシェ・フォトダイオードに入射した背景光によつて
生じる前記増幅器からの出力信号の雑音レベルが所定の
値を越えないように前記アバランシェ・フォトダイオー
ドのバイアス電圧を制御して前記アバランシェ・フォト
ダイオードの増倍率を制御するように前記直流電源へバ
イアス制御信号を出力するバイアス電圧制御回路を、基
準電圧を発生する基準電源と、この基準電源の出力電圧
と、前記増幅器からの出力信号電圧との差を２値信号に
変換する比較器とを備えた光受信回路。 - （２）前記バイアス電圧制御回路は、前記増幅器からの
出力信号の雑音レベルの上限を制限する値を、受信信号
の信号対雑音比が実質的に最適値となる前記アバランシ
ェ・フォトダイオードの増倍率が得られるバイアス電圧
を前記アバランシェ・フォトダイオードに印加した場合
に発生する前記増幅器の出力信号の雑音レベルとしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光受信
回路。 - （３）前記バイアス電圧制御回路は、前記増幅器からの
出力信号の雑音レベルの上限を制御する値を、実質的に
次式により求められる値としたことを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の光受信回路。 Ｖ＿ｎ＝（ｘ＋２／ｘ）＾１＾／＾２（４ｋＴＢＦ／Ｒ
＿Ｌ）＾１＾／２・Ｒ＿Ｌ・ＧここでＶ＿ｎは前記増幅
器からの出力信号の雑音レベル、ｘは前記アバランシェ
・フォトダイオードの過剰雑音指数、ｋはボルツマン定
数、Ｔは増幅器の温度、Ｂは増幅器の帯域幅、Ｆは増幅
器の雑音指数、Ｒ＿Ｌは増幅器の入力抵抗、Ｇは増幅器
の利得である。 - （４）前記バイアス電圧制御回路は、前記増幅器の温度
変化に対応して、前記増幅器からの出力信号の雑音レベ
ルの上限を制御する値を変化させるようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光受信回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9806190A JPH03296309A (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 光受信回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9806190A JPH03296309A (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 光受信回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03296309A true JPH03296309A (ja) | 1991-12-27 |
Family
ID=14209815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9806190A Pending JPH03296309A (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 光受信回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03296309A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008215878A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Yamaha Motor Co Ltd | 受光装置、レーザレーダ装置および乗り物 |
| JP2008286669A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Sokkia Topcon Co Ltd | 光波距離計 |
| WO2019004144A1 (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | パイオニア株式会社 | 受信装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 |
| WO2019004146A1 (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | パイオニア株式会社 | 情報処理装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 |
| WO2019065490A1 (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-04 | パイオニア株式会社 | 制御装置、検出装置、アバランシェダイオードを制御する方法、プログラム及び記憶媒体 |
| CN113646663A (zh) * | 2019-03-27 | 2021-11-12 | 松下知识产权经营株式会社 | 距离测量设备、距离测量***、距离测量方法和程序 |
-
1990
- 1990-04-13 JP JP9806190A patent/JPH03296309A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008215878A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Yamaha Motor Co Ltd | 受光装置、レーザレーダ装置および乗り物 |
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| JPWO2019004146A1 (ja) * | 2017-06-27 | 2020-04-30 | パイオニア株式会社 | 情報処理装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 |
| JPWO2019004144A1 (ja) * | 2017-06-27 | 2020-04-30 | パイオニア株式会社 | 受信装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 |
| EP3647812A4 (en) * | 2017-06-27 | 2021-03-17 | Pioneer Corporation | RECEPTION DEVICE, ORDERING PROCESS, PROGRAM AND INFORMATION SUPPORT |
| WO2019065490A1 (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-04 | パイオニア株式会社 | 制御装置、検出装置、アバランシェダイオードを制御する方法、プログラム及び記憶媒体 |
| JPWO2019065490A1 (ja) * | 2017-09-26 | 2020-11-05 | パイオニア株式会社 | 制御装置、検出装置、アバランシェダイオードを制御する方法、プログラム及び記憶媒体 |
| JP2022091847A (ja) * | 2017-09-26 | 2022-06-21 | パイオニア株式会社 | 制御装置、検出装置、アバランシェダイオードを制御する方法、プログラム及び記憶媒体 |
| CN113646663A (zh) * | 2019-03-27 | 2021-11-12 | 松下知识产权经营株式会社 | 距离测量设备、距离测量***、距离测量方法和程序 |
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