JPH0346588A - レーザ受信器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、パルスレーザ光を用いた測距装置（４） に用いられ、目標からのレーザ反射光を電気信号に変換
するレーザ受信器に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図はこの種の従来装置を示す構成図で９図中（１）
は受信されたレーザ光を光電変換する光検出器、（２］
は光検出器（１）からの信号を増幅する増幅器。

（３）は測距装置において距離を計数するためのストッ
プ信号、（４）は光検出器用高圧、Ｃ５）は光検出器に
高圧を加える期間を制御するバイアス制御信号。

（６１はバイアス制御信号（５）によって開閉される切
替スイッチ、（７）は光検出器用高圧１４＋を分配して
所定の動作電圧を作る高圧分配回路、（８）は増幅器（
２）の出力信号を２値化するコンパレータ、（９）はコ
ンパレータ（８）の２値容された出力を計数し、高圧分
配回路＋７１　ｉ動作させるカウンタ回路である。

−膜内に、光検出器（１）の充電変換素子としてアバラ
ンシェフォトダイオード（以下ＡＰＤと呼ぶ）が用しら
れる。

上記ＡＰＤは光電変換感度が動作時の温度で変化するた
め１周囲温度に応じてＡＰＤに印加する動作電圧を可変
させることで光電変換感度を一定にして用いる。

上記従来装置にかけるＡＰＤＯ光電変換感度の補償方法
を以下に説明する。測距装置においてパルスレーザ光が
発射される数ｍ５ｅｃ前にバイアス制御信号（５）を加
えて、切替スイッチ（６）を閉じて。

ＡＰＤに光検出器用高圧（４）を印加する。ＡＰＤの印
加電圧は０から所定の時定数で上昇してゆく過程で、ブ
レークダウン現象を生じて、雑音電流が急増する。

上記雑音電流は電圧に変換され、増幅器（２）を経てコ
ンパレータ（８）で２個化される。この２値化された雑
音の数を計数し、所定の計数値に達した時に切替スイッ
チ＋６１　’ｉ開状態にすると同時に高圧分配回路（７
）を動作させ、一定比率だけ電圧を下げる。

以上の動作により、常にレーザ発射前に、ＡＰＤの動作
電圧をブレークダウン電圧より一定個だけ低い値に設定
できる。

一般のＡＰＤで光電変換感度を一定にするために変化さ
せる動作電圧の温度変化率は約２．２Ｖ／”Ｃで、ブレ
ークダウン電圧の温度変化率は約２．４ｖ／℃である。

従ってブレークダウン電圧を検知して動作電圧を設定す
ることで、温度変化に対してＡＰＤＯ光電変換感度を一
定にできる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来装置は、ＡＰＤの動作電圧をブレークダウン電
圧から一定の比率だけ下げた値として因るため、ＡＰＤ
が別のものになったときに、光電変換感度が一定となら
ない。即ち、装置間で光電変換感度が異なることになる
ため、大巾な感度変化がないように使用するＡＰＤを選
定しなければならないという課題があった。

この発明は、かかる課題を解決する手段として。

基準光源を用いて、ＡＰＤＯ光感度を直接モニタして、
ＡＰＤの動作電圧を決めることで、ＡＰＤの選定が不必
要なレーザ受信器を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わるレーザ受信器は、基準光を発生させ、
ＡＰＤに入射する手段と、その信号レベ（７） ルを検知しＡＰＤの動作電圧を設定する手段と。

上記基準光のレベルが温度変化しても補正できる基準光
レベル補正手段とを具備したものである。

〔作用〕

この発明によ、９．　　ＡＰＤの感度特性が変わっても
、常に一定の光電変換感度が得られる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１の実施例を、第２図はこの発明
の第２の実施例を、また第３図はこの発明の第３の実施
例をそれぞれ示す構成図で、（１）〜ｆ６１．　　（８
１は従来装置と同一のものである。

図において（９）は発光ダイオードや半導体レーザ等で
実現でき、測距装置のパルスレーザ光と同一の波長成分
を含む光を発生する基準光源、αＯは基準光源ｆ９１の
発光成分からパルスレーザ光と同一の波長成分のみを透
過する干渉フィルタ、αＤは基準光源の出力光をパルス
変調する駆動回路、ｔｉのは基準光源の発光効率が温度
で変化するのを補償するため温度を検知し、駆動回路卸
の駆動条件を変える信号を発生する温度補償回路、α４
は基準光源の（８） 出力光をパルス変調する基準クロック信号を発生する基
準クロック発生器、　Ｃｌ３はバイアス制ａ信号（５）
で上記基準クロック信号を駆動回路ａυに供給し。

コンパレータ（８）の信号で駆動回路αＤの動作を停止
させるゲート回路、α場は基準光源（９）の出力光を反
射及び透過できるハーフミラ−９ａ［９は温度変化のな
いシリコンフォトダイオード等で実現されハフミラーａ
！９の反射先金検出し電気信号に変換する基準光検出器
、Ｑｎは基準光源の出力光を減衰させる党フィルタ、　
ａＳは光フィルタａＤの透過光を光検出器（１）に導く
光ファイバー、　（１９は基準光出力検出器ａｅからの
信号を平均化するレベル検出回路、ＣＸＪは２値化スレ
シホールドレベルが外部信号で所定値に可変できる機能
有する可変コンパレータである。

上記第１図を用いて、第１図〜第３図に共通する動作を
説明する。レーザ光が発射される前数ｍ５ｅｃに側倒バ
イアス信号（５）が入力されると、切替スイッチ（６）
が閉じて光検出器用高圧＋４１が光検出器（１）に印加
されＡＰＤの印加電圧は除々に増加する。−力制御バイ
アス信号（５１によりゲート回路α４が増幅器（２）の
通過帯域内の周期を有する基準クロック信号を通過させ
て駆動勘路卸を通して基準光源（９）に印加される。基
準光源（９）の出力はパルス変調され、光検出器（１）
に入り、増幅器（２）を介してパルス信号として出力さ
れる。この時、基準光源（９）の出力を温度補償回路α
３を用いて温度変化に対して一定となるようにしておけ
ば、温度変化によシリＡＰＤの光電変換感度が変化して
も、　増幅器（２）ノ出力レベルがコンパレータ（８）
の２値化スレシホールドレベルに達する１で、ＡＰＤに
印加される電圧は上昇をする。即ち光電変換感度は上昇
する。

そしてコンパレータ（８）の２値化スレシホールドに達
した時、コンパレータ（８１は動作し、その信号により
切替スイッチ＋６１は開放となシ、光検出器（１）の電
圧上昇は止する。又同時に基準光源（９）の動作は停止
される。上記動作により、ＡＰＤの印加電圧は温度変化
にかかわらず、又、ＡＰＤの　１個づつの特性のバラツ
キに関係なく一定の光電変換感度となるように設定され
る。この発明の場合、厳密に言えば、増幅器（２）を含
む受信システム全体の受信感度が決することになるが、
測距装置として見る場合、受信システム全体で感度が一
定になればよしので問題はない。

第２因は、基準光源（９）の出力の温度変化を補正する
基準光レベル補正手段として温度センサを含む温度補償
回路０３を用いずに、基準光源（９）の出力の１部をハ
ーフミラ−α９で基準光出力検出器００で検出し、その
平均価をレベル検出回路α９で検出し。

基準光の出力が一定になるように駆動回路Ｑｌｌの駆動
条件を変えるようにしたものである。この方式の場合は
、基準光の出力が小さすぎると他の増幅器等が必要とな
るため基準光源＋９１の出力は大きくなるように駆動さ
せる。

そして、光検出器ｆｉｌへ基準光を入力する光路内に光
フィルタ０゛ｎ及びファイバー佃を用いて基準光の出力
レベルを低下させている。ファイバー〇槌は基準光源（
９）、干渉フィルタ０［１，）・−フミラー（ＬＳ。

基準光検出器ａｅ、フィルタａｎで構成される部分が光
検出器（１１の近くＶＣ！！Ｉ［瞳できなくなる場合に
有効（１１） となる。

第３図は、第２図にかけるレベル検出回路０の出力を駆
動回路０υに入力せずに、２値化スレシホールドレベル
が可変できる回路を有する可変コンパレータ■に入力さ
せることで１等価的に基準光源（９）の出力レベルの変
動を補償させるようにしたものである。

図では省略したが、一般に光検出器（１）は目標からの
レーザ反射光を集光する受信光学系の焦点位置にＡＰＤ
がぐるように配置され、受信光学系内には使用するパル
スレーザ光の波長成分のみ透過させる干渉フィルタが用
いられている。

従って第１色〜第３図に用いた干渉フィルタａ１は上記
受信光学系内の干渉フィルタを用いても良いことは言う
１でもな−。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、常にレーザ受信器の受信
感度を一定にするようにＡＰＤの動作電圧を変化させて
いるので、ＡＰＤの特性バラツキに依存しなくなり、Ａ
ＰＤの選定の必要がなくな（１２） なるという効果を有する。

又、レーザ発射の直前に毎回感度を検定していることに
なるので、オンラインでの異常監視が可能になる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の第１．第２および第３の実
施例を示す図、第４図は従来のレーザ受信器を示す構成
図である。 図においてｆｉｌは光検出器、（２）は増幅器、（３）
はストップ信号、Ｃ４）は光検出器用高圧、（５）はバ
イアス制御信号、Ｃ６）は切替スイッチ、（７）は高圧
分配器。 （８）はコンパレータ、Ｃ９）は基準光源、　ｆｉｌは
干渉フィルタ、　Ｑｌｌは駆動回路、αａは温度補償回
路、（Ｉ３は基準クロック発生器、ａ◆はゲート［ｇＪ
路、　ａＳはハーフミラ−９αＱは基準光出力検出器、
ａ７）は光フィルタ。 αａは光ファイバー、ａＳはレベル検出回路、（イ）は
可変コンパレータである。 なお２図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）目標からのレーザ反射光を受信する光検出器と、
   上記光検出器の出力を増幅する増幅器と、上記増幅器の
   出力信号を２値化するコンパレータと、上記光検出器内
   のＡＰＤ（アバランシエフオトダイオード）に印加する
   高電圧をレーザ光が発射される前の所定期間出力される
   バイアス制御信号により通電し、又上記コンパレータの
   出力信号によりしゃ断する切替スイッチと、所定の強さ
   の基準光を上記光検出器に発生する基準光源と、上記基
   準光源を駆動する駆動回路と、上記基準光をパルス変調
   させる基準クロック信号を発生する基準クロック発生回
   路と、上記基準クロック信号を上記バイアス制御信号に
   より上記駆動回路に印加し、又、上記コンパレータの出
   力信号により停止させるごとく上記駆動回路の動作を制
   御するゲート回路と、基準光源の出力光から使用するレ
   ーザ光と同一の波長成分の光のみを透過する干渉フィル
   タと、温度を検知し、上記基準光源の出力を温度変化に
   対して一定となるように補正する温度補償回路とを具備
   したレーザ受信器。
2. （２）目標からのレーザ反射光を受信する光検出器と、
   上記光検出器の出力を増幅する増幅器と、上記増幅器の
   出力信号を２値化するコンパレータと、上記光検出器内
   のＡＰＤ（アバランシエフオトダイオード）に印加する
   高電圧をレーザ光が発射される前の所定期間出力される
   バイアス制御信号により通電し、又上記コンパレータの
   出力信号によりしゃ断する切替スイッチと、所定の強さ
   の基準光を上記光検出器に発生する基準光源と、上記基
   準光源を駆動する駆動回路と、上記基準光をパルス変調
   させる基準クロック信号を発生する基準クロック発生回
   路と、上記基準クロック信号を上記バイアス制御信号に
   より上記駆動回路に印加し、又、上記コンパレータの出
   力信号により停止させるごとく上記駆動回路の動作を制
   御するゲート回路と、基準光源の出力光から使用するレ
   ーザ光と同一の波長成分の光のみを透過する干渉フィル
   タと、上記基準光源の出力光の、部分を反射させるハー
   フミラーと、上記ハーフミラーの反射光を検知する基準
   光出力検知器と、上記基準光出力検出器の出力を平均化
   するレベル検出回路とを具備し、上記レベル検出回路の
   出力信号が一定となるように上記基準光源の駆動条件を
   変えるようにするとともに、上記ハーフミラーと上記光
   検出器の間に光ファイバーと光フィルタとを具備したこ
   とを特徴とするレーザ受信器。
3. （３）目標からのレーザ反射光を受信する光検出器と、
   上記光検出器の出力を増幅する増幅器と、上記増幅器の
   出力信号を２値化し、２値化スレシホールドレベルが可
   変できる可変コンパレータと、上記光検出器内のＡＰＤ
   （アバランシエフオトダイオード）に印加する高電圧を
   レーザ光が発射される前の所定期間出力されるバイアス
   制御信号により通電し、又上記コンパレータの出力信号
   によりしゃ断する切替スイッチと、所定の強さの基準光
   を上記光検出器に発生する基準光源と、上記基準光源を
   駆動する駆動回路と、上記基準光をパルス変調させる基
   準クロック信号を発生する基準クロック発生回路と、上
   記基準クロック信号を上記バイアス制御信号によ力上記
   駆動回路に印加し、又上記コンパレータの出力信号によ
   り停止させるごとく上記駆動回路の動作を制御するゲー
   ト回路と、基準光源の出力光から使用するレーザ光と同
   一の波長成分の光のみを透過する干渉フィルタと、上記
   基準光源の出力光の１部分を反射させるハーフミラーと
   、上記ハーフミラーの反射光を検知する基準光出力検知
   器と、上記基準光出力検出器の出力を平均化し、その出
   力信号により上記可変コンパレータの２値化スレシホー
   ルドレベルを可変するレベル検出回路と、上記ハーフミ
   ラーと上記光検出器との間に設けられた光ファイバおよ
   び光フィルタとを具備したことを特徴とするレーザ受信
   器。