JPH0763854A - レーザー送受光装置 - Google Patents
レーザー送受光装置Info
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- JPH0763854A JPH0763854A JP30825793A JP30825793A JPH0763854A JP H0763854 A JPH0763854 A JP H0763854A JP 30825793 A JP30825793 A JP 30825793A JP 30825793 A JP30825793 A JP 30825793A JP H0763854 A JPH0763854 A JP H0763854A
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- bias voltage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化に拘らずアバランシェホトダイオー
ドの増倍率の一定化を図ることのできるレーザー送受光
装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明に係わるレーザー送受光装置は、半導
体レーザーから出射されたレーザービームを送光レンズ
を介して検出対象物体に投射する送光系と、該検出対象
物体により反射されたレーザービームを受光レンズを介
して受光素子に受光する受光系とを有する。前記受光素
子２２はアバランシェホトダイオードからなる。このア
バランシェホトダイードはその両端にバイアス電圧Ｖba
が印加される。そして、アバランシェホトダイードには
このアバランシェホトダイオードの温度変化に伴う増倍
率の変化を抑制するために、バイアス電圧を制御するバ
イアス電圧制御回路３６が接続されている。
ドの増倍率の一定化を図ることのできるレーザー送受光
装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明に係わるレーザー送受光装置は、半導
体レーザーから出射されたレーザービームを送光レンズ
を介して検出対象物体に投射する送光系と、該検出対象
物体により反射されたレーザービームを受光レンズを介
して受光素子に受光する受光系とを有する。前記受光素
子２２はアバランシェホトダイオードからなる。このア
バランシェホトダイードはその両端にバイアス電圧Ｖba
が印加される。そして、アバランシェホトダイードには
このアバランシェホトダイオードの温度変化に伴う増倍
率の変化を抑制するために、バイアス電圧を制御するバ
イアス電圧制御回路３６が接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、半導体レー
ザーから出射されたレーザービームを送光レンズにより
検出対象物体に投射する送光系と、該検出対象物体によ
り反射されたレーザービームを受光レンズにより受光素
子に受光する受光系とを有するレーザー送受光装置等に
用いられるアバランシェホトダイオードのバイアス電圧
制御回路に関する。
ザーから出射されたレーザービームを送光レンズにより
検出対象物体に投射する送光系と、該検出対象物体によ
り反射されたレーザービームを受光レンズにより受光素
子に受光する受光系とを有するレーザー送受光装置等に
用いられるアバランシェホトダイオードのバイアス電圧
制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、車両用レーザー送受光装
置においては、半導体レーザーから出射されたレーザー
ビームを送光レンズを介して検出対象物体に投射する送
光系と、該検出対象物体により反射されたレーザービー
ムを受光レンズを介して受光素子に受光する受光系とを
有する車両用送受光装置が知られている。この種のレー
ザー送受光装置は車間距離の測定等に用いられている。
車間距離は、例えば、レーザービームが発射されてから
検出対象物体としての車両による反射ビームが受光され
るまでの時間と光の速度とから求められる。このレーザ
ー送受光装置は例えば車両の前部に設置される。従来、
その受光系の受光素子には、ピンホトダイオードが用い
られている。
置においては、半導体レーザーから出射されたレーザー
ビームを送光レンズを介して検出対象物体に投射する送
光系と、該検出対象物体により反射されたレーザービー
ムを受光レンズを介して受光素子に受光する受光系とを
有する車両用送受光装置が知られている。この種のレー
ザー送受光装置は車間距離の測定等に用いられている。
車間距離は、例えば、レーザービームが発射されてから
検出対象物体としての車両による反射ビームが受光され
るまでの時間と光の速度とから求められる。このレーザ
ー送受光装置は例えば車両の前部に設置される。従来、
その受光系の受光素子には、ピンホトダイオードが用い
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このピ
ンホトダイオードはその感度が低いという問題点があ
る。そこで、受光素子として増倍特性を有するアバラン
シェホトダイオードを用いることが考えられている。こ
のアバランシェホトダイオードを用いると、感度をピン
ホトダイオードよりも高めることができ、遠距離にある
障害物等を良好に検出できて望ましい。このアバランシ
ェホトダイオードはその両端にブレークダウン電圧近傍
の逆バイアス電圧が印加されて動作する。
ンホトダイオードはその感度が低いという問題点があ
る。そこで、受光素子として増倍特性を有するアバラン
シェホトダイオードを用いることが考えられている。こ
のアバランシェホトダイオードを用いると、感度をピン
ホトダイオードよりも高めることができ、遠距離にある
障害物等を良好に検出できて望ましい。このアバランシ
ェホトダイオードはその両端にブレークダウン電圧近傍
の逆バイアス電圧が印加されて動作する。
【０００４】ところが、このアバランシェホトダイオー
ドはその増倍率が温度の変化に伴って変化する。例え
ば、シリコンアバランシェホトダイオードは、そのブレ
ークダウン電圧の温度係数が５００mＶ／°Ｃ（１°Ｃ
当りブレークダウン電圧が５００mＶ変化）であり、こ
れに伴って増倍率が変化する。
ドはその増倍率が温度の変化に伴って変化する。例え
ば、シリコンアバランシェホトダイオードは、そのブレ
ークダウン電圧の温度係数が５００mＶ／°Ｃ（１°Ｃ
当りブレークダウン電圧が５００mＶ変化）であり、こ
れに伴って増倍率が変化する。
【０００５】このため、このアバランシェホトダイオー
ドは温度に対する感度が安定しないという不都合があ
る。
ドは温度に対する感度が安定しないという不都合があ
る。
【０００６】この発明は、温度変化に拘らずアバランシ
ェホトダイオードの増倍率の一定化を図ることのできる
レーザー送受光装置を提供することを目的とする。
ェホトダイオードの増倍率の一定化を図ることのできる
レーザー送受光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明のレーザー送受
光装置は、上記課題を解決するため、半導体レーザーか
ら出射されたレーザービームを送光レンズを介して検出
対象物体に投射する送光系と、該検出対象物体により反
射されたレーザービームを受光レンズを介して受光素子
に受光する受光系とを有する。前記受光素子はアバラン
シェホトダイオードからなる。このアバランシェホトダ
イードはその両端にバイアス電圧が印加される。そし
て、アバランシェホトダイードにはこのアバランシェホ
トダイオードの温度変化に伴う増倍率の変化を抑制する
ために、バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御回路
が接続されている。
光装置は、上記課題を解決するため、半導体レーザーか
ら出射されたレーザービームを送光レンズを介して検出
対象物体に投射する送光系と、該検出対象物体により反
射されたレーザービームを受光レンズを介して受光素子
に受光する受光系とを有する。前記受光素子はアバラン
シェホトダイオードからなる。このアバランシェホトダ
イードはその両端にバイアス電圧が印加される。そし
て、アバランシェホトダイードにはこのアバランシェホ
トダイオードの温度変化に伴う増倍率の変化を抑制する
ために、バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御回路
が接続されている。
【０００８】
【作用】この発明のレーザー送受光装置によれば、半導
体レーザーから出射されたレーザービームは検出対象物
体により反射される。その反射光はアバランシェホトダ
イオードに受光される。そのアバランシェホトダイオー
ドにはバイアス電圧がその両端に印加されている。アバ
ランシェホトダイオードはその反射光に基づく受光出力
を出力する。アバランシェホトダイオードは温度変化に
伴ってその増倍率が変化するが、バイアス電圧制御回路
は温度変化に拘らず増倍率が一定となるようにアバラン
シェホトダイオードの両端に加わるバイアス電圧を制御
する。
体レーザーから出射されたレーザービームは検出対象物
体により反射される。その反射光はアバランシェホトダ
イオードに受光される。そのアバランシェホトダイオー
ドにはバイアス電圧がその両端に印加されている。アバ
ランシェホトダイオードはその反射光に基づく受光出力
を出力する。アバランシェホトダイオードは温度変化に
伴ってその増倍率が変化するが、バイアス電圧制御回路
は温度変化に拘らず増倍率が一定となるようにアバラン
シェホトダイオードの両端に加わるバイアス電圧を制御
する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明に係わるレーザー送受光装置の
概略構成を模式的に示す。この図１において、符号１０
は制御回路、符号１１は送光系、符号１２は受光系、符
号１３は保護ガラス、符号１４は電源回路である。電源
回路１４は制御回路１０への電源系統１５、送光系１１
への電源系統１６、受光系１２への電源系統１７を有す
る。
概略構成を模式的に示す。この図１において、符号１０
は制御回路、符号１１は送光系、符号１２は受光系、符
号１３は保護ガラス、符号１４は電源回路である。電源
回路１４は制御回路１０への電源系統１５、送光系１１
への電源系統１６、受光系１２への電源系統１７を有す
る。
【００１０】送光系１１は半導体レーザー駆動回路１８
と送光レンズ１９を有する。受光系１２は波長選択性の
フィルタ２０、受光レンズ２１、受光回路２２を有す
る。
と送光レンズ１９を有する。受光系１２は波長選択性の
フィルタ２０、受光レンズ２１、受光回路２２を有す
る。
【００１１】図２に詳細に示すように、半導体レーザー
駆動回路１８の回路基盤２３には半導体レーザーＬＤが
搭載されている。ここでは、この半導体レーザーＬＤは
３ビームタイプである。この半導体レーザーＬＤは波長
８５０nmの赤外光を出射する。
駆動回路１８の回路基盤２３には半導体レーザーＬＤが
搭載されている。ここでは、この半導体レーザーＬＤは
３ビームタイプである。この半導体レーザーＬＤは波長
８５０nmの赤外光を出射する。
【００１２】半導体レーザー駆動回路１８はその半導体
チップ２４を順次駆動する。半導体レーザーＬＤの発光
チップ２４は図３に示すように水平方向に配向されてい
る。なお、図３において符号ＬＤ´はその発光面であ
る。
チップ２４を順次駆動する。半導体レーザーＬＤの発光
チップ２４は図３に示すように水平方向に配向されてい
る。なお、図３において符号ＬＤ´はその発光面であ
る。
【００１３】送光レンズ１９はここでは平凸レンズ２５
とシリンドリカルレンズ２６とから構成されている。シ
リンドリカルレンズ２６の平面側と平凸レンズ２５の平
面側とは互いに接着されている。シリンドリカルレンズ
レンズ２６は平凸レンズ２５と半導体レーザーＬＤとの
間に存在する。このシリンドリカルレンズ２６は垂直方
向にパワーを有し、レーザービームの垂直方向成分のみ
に作用してその垂直方向の拡がり角を調節する。
とシリンドリカルレンズ２６とから構成されている。シ
リンドリカルレンズ２６の平面側と平凸レンズ２５の平
面側とは互いに接着されている。シリンドリカルレンズ
レンズ２６は平凸レンズ２５と半導体レーザーＬＤとの
間に存在する。このシリンドリカルレンズ２６は垂直方
向にパワーを有し、レーザービームの垂直方向成分のみ
に作用してその垂直方向の拡がり角を調節する。
【００１４】その送光レンズ１９は内側レンズホルダ２
７に支持されている。この内側レンズホルダ２７は外側
レンズホルダ２８に軸方向に摺動可能に嵌合されてい
る。なお、符号２７´は内側レンズホルダ２７を外側レ
ンズホルダ２９に固定するためのビスである。外側レン
ズホルダ２８には図４に示すように取付穴２９が形成さ
れている。この外側レンズホルダ２８はフレーム３０に
図示を略すネジにより固定される。この外側レンズホル
ダ２８の水平方向、垂直方向の位置を調整することによ
って、半導体レーザーＬＤの光軸と送光レンズ１９の光
軸とを最適に調整することができる。
７に支持されている。この内側レンズホルダ２７は外側
レンズホルダ２８に軸方向に摺動可能に嵌合されてい
る。なお、符号２７´は内側レンズホルダ２７を外側レ
ンズホルダ２９に固定するためのビスである。外側レン
ズホルダ２８には図４に示すように取付穴２９が形成さ
れている。この外側レンズホルダ２８はフレーム３０に
図示を略すネジにより固定される。この外側レンズホル
ダ２８の水平方向、垂直方向の位置を調整することによ
って、半導体レーザーＬＤの光軸と送光レンズ１９の光
軸とを最適に調整することができる。
【００１５】また、図５に示すように、シリンドリカル
レンズ２６の平面側にはスリット３１が設けられてい
る。このスリット３１はレーザービームの水平方向成分
の拡がりを制限する役割を果たす。なお、３１´は黒色
印刷層である。
レンズ２６の平面側にはスリット３１が設けられてい
る。このスリット３１はレーザービームの水平方向成分
の拡がりを制限する役割を果たす。なお、３１´は黒色
印刷層である。
【００１６】フィルタ２０は波長８５０nm近傍の赤外光
を透過し、それ以外の光を遮光する波長選択性である。
フィルタ２０を通過したレーザービームの反射光は受光
素子２２に入射する。この受光素子２２はシリコンアバ
ランシェホトダイオード（ＡＰＤ）から構成されてい
る。
を透過し、それ以外の光を遮光する波長選択性である。
フィルタ２０を通過したレーザービームの反射光は受光
素子２２に入射する。この受光素子２２はシリコンアバ
ランシェホトダイオード（ＡＰＤ）から構成されてい
る。
【００１７】図６はその受光素子２２のバイアス電圧制
御回路のブロック図である。
御回路のブロック図である。
【００１８】図６において、５０は高圧電源、５１はレ
ギュレーター、５２は差動増幅器、５３は温度センサ
ー、５４は基準電源である。
ギュレーター、５２は差動増幅器、５３は温度センサ
ー、５４は基準電源である。
【００１９】高圧電源５０はレギュレータ５１に接続さ
れている。このレギュレータ５１には、差動増幅器５２
の出力側が接続されている。差動増幅器５２の一端子に
は温度センサー５３が接続され、その他端子には基準電
源５４が接続されている。温度センサー５３は環境温度
を測定する。差動増幅器５２は温度センサー５３の出力
レベルと基準電源５４の基準レベルとを比較してその差
分出力をレギュレータ５１に出力する。レギュレータ５
１はその差動増幅器５２の差分出力に基づいてバイアス
制御電圧Ｖbaを変更する。
れている。このレギュレータ５１には、差動増幅器５２
の出力側が接続されている。差動増幅器５２の一端子に
は温度センサー５３が接続され、その他端子には基準電
源５４が接続されている。温度センサー５３は環境温度
を測定する。差動増幅器５２は温度センサー５３の出力
レベルと基準電源５４の基準レベルとを比較してその差
分出力をレギュレータ５１に出力する。レギュレータ５
１はその差動増幅器５２の差分出力に基づいてバイアス
制御電圧Ｖbaを変更する。
【００２０】すなわち、レギュレータ５１は温度が下が
って受光素子２２の増倍率が大きくなった場合にはバイ
アス制御電圧Ｖbaが小さくなるように、また、温度が上
がって受光素子２２の増倍率が小さくなった場合にはバ
イアス制御電圧Ｖbaが大きくなるように、バイアス制御
電圧Ｖbaを変更する。
って受光素子２２の増倍率が大きくなった場合にはバイ
アス制御電圧Ｖbaが小さくなるように、また、温度が上
がって受光素子２２の増倍率が小さくなった場合にはバ
イアス制御電圧Ｖbaが大きくなるように、バイアス制御
電圧Ｖbaを変更する。
【００２１】差動増幅器５２、基準電源５４、レギュレ
ータ５１は後述するシャントレギュレータＴＬ、抵抗Ｒ
3〜Ｒ8、コンデンサＣ3、及びトランジスタＴrから構成
され、温度センサー５３は後述する温度変化電圧素子Ｖ
ｄから構成されている。
ータ５１は後述するシャントレギュレータＴＬ、抵抗Ｒ
3〜Ｒ8、コンデンサＣ3、及びトランジスタＴrから構成
され、温度センサー５３は後述する温度変化電圧素子Ｖ
ｄから構成されている。
【００２２】以下にこのバイアス電圧制御回路のブロッ
ク図の詳細構成を図７を参照しつつ説明する。
ク図の詳細構成を図７を参照しつつ説明する。
【００２３】この受光素子２２は受光回路３２に接続さ
れている。受光回路３２は接続端子３３、３４と抵抗Ｒ
１とコンデンサＣ1と抵抗Ｒ2とカップリングコンデンサ
Ｃ2と出力端子３５とからなる。接続端子３３は抵抗Ｒ1
の一側に接続されている。接続端子３４はアースされて
いる。抵抗Ｒ1の他側はシリコンアバランシェホトダイ
オードのカソード側に接続されている。シリコンアバラ
ンシェホトダイオードのアノード側は抵抗Ｒ2の一側と
カップリングコンデンサＣ2の一側とに接続されてい
る。抵抗Ｒ2の他側はアースされている。カップリング
コンデンサＣ2の他側は出力端子３５に接続されてい
る。シリコンホトアバランシェダイオードの増倍出力は
出力端子３５から制御回路１０に出力される。
れている。受光回路３２は接続端子３３、３４と抵抗Ｒ
１とコンデンサＣ1と抵抗Ｒ2とカップリングコンデンサ
Ｃ2と出力端子３５とからなる。接続端子３３は抵抗Ｒ1
の一側に接続されている。接続端子３４はアースされて
いる。抵抗Ｒ1の他側はシリコンアバランシェホトダイ
オードのカソード側に接続されている。シリコンアバラ
ンシェホトダイオードのアノード側は抵抗Ｒ2の一側と
カップリングコンデンサＣ2の一側とに接続されてい
る。抵抗Ｒ2の他側はアースされている。カップリング
コンデンサＣ2の他側は出力端子３５に接続されてい
る。シリコンホトアバランシェダイオードの増倍出力は
出力端子３５から制御回路１０に出力される。
【００２４】コンデンサＣ1の一側は抵抗Ｒ1とシリコン
アバランシェホトダイオードのカソード側とに接続され
ている。コンデンサＣ1の他側はシリコンアバランシェ
ホトダイオードの筺体２２´に接続されると共にアース
されている。このコンデンサＣ1は後述するバイアス電
圧安定化のために用いられる。カップリングコンデンサ
Ｃ2は直流成分をカットする役割を果たす。これによ
り、増倍出力のドリフトが防止される。
アバランシェホトダイオードのカソード側とに接続され
ている。コンデンサＣ1の他側はシリコンアバランシェ
ホトダイオードの筺体２２´に接続されると共にアース
されている。このコンデンサＣ1は後述するバイアス電
圧安定化のために用いられる。カップリングコンデンサ
Ｃ2は直流成分をカットする役割を果たす。これによ
り、増倍出力のドリフトが防止される。
【００２５】その受光回路３２にはバイアス電圧制御回
路３６を介してバイアス電圧Ｖbaが印加される。このバ
イアス電圧制御回路３６は、抵抗Ｒ3、トランジスタ
Ｔr、抵抗Ｒ4、Ｒ5、シャントレギュレータＴＬ、コン
デンサＣ3、抵抗Ｒ6、可変抵抗Ｒ7、温度電圧変化素子
Ｖd、抵抗Ｒ8、接続端子３７、３８からなる。温度電圧
変化素子Ｖdは３個のダイオードＤ1、Ｄ2、Ｄ3から構成
されている。なお、バイアス電圧制御回路３６は、電源
回路１４に設けられている。
路３６を介してバイアス電圧Ｖbaが印加される。このバ
イアス電圧制御回路３６は、抵抗Ｒ3、トランジスタ
Ｔr、抵抗Ｒ4、Ｒ5、シャントレギュレータＴＬ、コン
デンサＣ3、抵抗Ｒ6、可変抵抗Ｒ7、温度電圧変化素子
Ｖd、抵抗Ｒ8、接続端子３７、３８からなる。温度電圧
変化素子Ｖdは３個のダイオードＤ1、Ｄ2、Ｄ3から構成
されている。なお、バイアス電圧制御回路３６は、電源
回路１４に設けられている。
【００２６】抵抗Ｒ3の一側には電源電圧Ｖが印加され
る。抵抗Ｒ3の他側はトランジスタＴrのコレクタと接続
端子３７と抵抗Ｒ6の一側とに接続されている。接続端
子３７は接続端子３３に接続される。接続端子３８は接
続端子３４に接続されると共にアースされている。
る。抵抗Ｒ3の他側はトランジスタＴrのコレクタと接続
端子３７と抵抗Ｒ6の一側とに接続されている。接続端
子３７は接続端子３３に接続される。接続端子３８は接
続端子３４に接続されると共にアースされている。
【００２７】トランジスタＴrのベースにはベース電圧
ｖが印加されている。トランジスタＴrのエミッタは抵
抗Ｒ4を介してシャントレギュレータＴＬのＫ端子に接
続されている。シャントレギュレータＴＬのＡ端子はア
ースされている。シャントレギュレータＴＬは参照電圧
入力端子Ｖrefを有する。
ｖが印加されている。トランジスタＴrのエミッタは抵
抗Ｒ4を介してシャントレギュレータＴＬのＫ端子に接
続されている。シャントレギュレータＴＬのＡ端子はア
ースされている。シャントレギュレータＴＬは参照電圧
入力端子Ｖrefを有する。
【００２８】抵抗Ｒ5の一側はシャントレギュレータＴ
ＬのＫ端子と抵抗Ｒ4の他側とに接続されている。抵抗
Ｒ5の他側はコンデンサＣ3の一側に接続されている。コ
ンデンサＣ3の他側はシャントレギュレータＴＬの参照
電圧入力端子Ｖrefに接続されている。この抵抗Ｒ5とコ
ンデンサＣ3とは定電圧制御系の発振を防止するための
位相補償回路としての役割を果たす。
ＬのＫ端子と抵抗Ｒ4の他側とに接続されている。抵抗
Ｒ5の他側はコンデンサＣ3の一側に接続されている。コ
ンデンサＣ3の他側はシャントレギュレータＴＬの参照
電圧入力端子Ｖrefに接続されている。この抵抗Ｒ5とコ
ンデンサＣ3とは定電圧制御系の発振を防止するための
位相補償回路としての役割を果たす。
【００２９】抵抗Ｒ6の他側は可変抵抗Ｒ7を介して温度
電圧変化素子Ｖdの一側に接続されている。温度電圧変
化素子Ｖdの他側は抵抗Ｒ8を介してアースされている。
可変抵抗Ｒ7は摺動子ＫＳを有する。摺動子ＫＳは参照
電圧入力端子Ｖrefに接続されている。可変抵抗Ｒ7はシ
リコンアバランシェホトダイオードの増倍率感度を調節
する役割を有する。シリコンアバランシェホトダイオー
ドの増倍率には製造工程における個体差があり、レーザ
ー送受光装置の組立後にシリコンアバランシェホトダイ
オードの受光特性に応じてバイアス制御電圧Ｖbaを調節
する必要があるからである。
電圧変化素子Ｖdの一側に接続されている。温度電圧変
化素子Ｖdの他側は抵抗Ｒ8を介してアースされている。
可変抵抗Ｒ7は摺動子ＫＳを有する。摺動子ＫＳは参照
電圧入力端子Ｖrefに接続されている。可変抵抗Ｒ7はシ
リコンアバランシェホトダイオードの増倍率感度を調節
する役割を有する。シリコンアバランシェホトダイオー
ドの増倍率には製造工程における個体差があり、レーザ
ー送受光装置の組立後にシリコンアバランシェホトダイ
オードの受光特性に応じてバイアス制御電圧Ｖbaを調節
する必要があるからである。
【００３０】抵抗Ｒ6と可変抵抗Ｒ7と抵抗Ｒ8とは、分
圧回路３９を構成している。参照電圧入力端子Ｖrefに
入力される参照電圧Ｖrはバイアス電圧Ｖbaを分圧回路
３９によって抵抗分割することによって与えられる。
圧回路３９を構成している。参照電圧入力端子Ｖrefに
入力される参照電圧Ｖrはバイアス電圧Ｖbaを分圧回路
３９によって抵抗分割することによって与えられる。
【００３１】今、シャントレギュレータＴＬのＫ−Ａ端
子間の電圧をＶcontとすると、 Ｖba＝Ｖcont＋（Ｒtr＋Ｒ4）・Ｉ´ …（１） ただし、ＲtrはトランジスタＴrのコレクタ−エミッタ
間の動作抵抗である。
子間の電圧をＶcontとすると、 Ｖba＝Ｖcont＋（Ｒtr＋Ｒ4）・Ｉ´ …（１） ただし、ＲtrはトランジスタＴrのコレクタ−エミッタ
間の動作抵抗である。
【００３２】シャントレギュレータＴＬはＶrefの入力
電圧に応じて、電圧Ｖcontを微少に変化させる。電圧Ｖ
contが微少に変化すると、トランジスタＴrの作動によ
り動作電圧Ｒtrが大きく変化するため、Ｖbaが大きく変
化する。このとき、シャントレギュレータＴＬは、Ｖ
refの参照電圧Ｖrが一定電圧となるように電圧Ｖcontを
出力するため、下記の（２）式により求められる電流
Ｉ″（（３）式を参照）に全抵抗分（Ｒ6＋Ｒ7＋Ｒ8）
を乗じた電圧となる。
電圧に応じて、電圧Ｖcontを微少に変化させる。電圧Ｖ
contが微少に変化すると、トランジスタＴrの作動によ
り動作電圧Ｒtrが大きく変化するため、Ｖbaが大きく変
化する。このとき、シャントレギュレータＴＬは、Ｖ
refの参照電圧Ｖrが一定電圧となるように電圧Ｖcontを
出力するため、下記の（２）式により求められる電流
Ｉ″（（３）式を参照）に全抵抗分（Ｒ6＋Ｒ7＋Ｒ8）
を乗じた電圧となる。
【００３３】 Ｖr＝Ｖd＋（Ｒ7＋Ｒ8）・Ｉ″ …（２） Ｉ″＝（Ｖr−Ｖd）／（Ｒ7＋Ｒ8） …（３） Ｖba＝（Ｖr−Ｖd）・（Ｒ6＋Ｒ7＋Ｒ8）／（Ｒ7＋Ｒ8） …（４） ここで、Ｖdは温度Ｔの関数である。
【００３４】１個当りのシリコンダイオードの順方向電
圧の温度係数を−２．５mＶとする。ここでは、３個の
シリコンダイオードで温度電圧変化素子Ｖdが形成され
ているので、電圧は１°Ｃ当り−７．５mＶ変化する。
圧の温度係数を−２．５mＶとする。ここでは、３個の
シリコンダイオードで温度電圧変化素子Ｖdが形成され
ているので、電圧は１°Ｃ当り−７．５mＶ変化する。
【００３５】そして、２０°Ｃの温度を基準にして式
（４）を計算すると、Ｖd＝−７．５（Ｔ−２０）であ
ることから以下の式が得られる。
（４）を計算すると、Ｖd＝−７．５（Ｔ−２０）であ
ることから以下の式が得られる。
【００３６】 Ｖba＝｛Ｖr＋7.5・（Ｔ−20）｝・（Ｒ6＋Ｒ7＋Ｒ8）／（Ｒ7＋Ｒ8） …（５ ） シャントレギュレータＴＬは参照電圧Ｖrが２．５Ｖと
なるようにＫ端子の出力Ｖcontを変化させる。Ｋ端子の
出力電圧は参照電圧２．５Ｖに対応する電圧を基準値と
する。参照電圧Ｖrが２．５Ｖよりも小さくなると、Ｋ
端子の出力電圧Ｖcontは基準値よりも大きくなり、参照
電圧Ｖrが２．５Ｖよりも大きくなると基準値よりも小
さくなる。
なるようにＫ端子の出力Ｖcontを変化させる。Ｋ端子の
出力電圧は参照電圧２．５Ｖに対応する電圧を基準値と
する。参照電圧Ｖrが２．５Ｖよりも小さくなると、Ｋ
端子の出力電圧Ｖcontは基準値よりも大きくなり、参照
電圧Ｖrが２．５Ｖよりも大きくなると基準値よりも小
さくなる。
【００３７】トランジスタＴrはＫ端子の出力電圧に応
じてその動作抵抗Ｒtrが大きく変化する。この動作抵抗
ＲtrはＫ端子の出力電圧が基準値よりも小さくなると、
小さくなる。従って、バイアス電圧Ｖbaは設定バイアス
電圧（例えば、１２０Ｖ）よりも小さくなる。また、動
作抵抗ＲtrはＫ端子の出力電圧が基準値よりも大きくな
ると、大きくなる。従って、バイアス電圧Ｖbaは設定バ
イアス電圧よりも大きくなる。
じてその動作抵抗Ｒtrが大きく変化する。この動作抵抗
ＲtrはＫ端子の出力電圧が基準値よりも小さくなると、
小さくなる。従って、バイアス電圧Ｖbaは設定バイアス
電圧（例えば、１２０Ｖ）よりも小さくなる。また、動
作抵抗ＲtrはＫ端子の出力電圧が基準値よりも大きくな
ると、大きくなる。従って、バイアス電圧Ｖbaは設定バ
イアス電圧よりも大きくなる。
【００３８】これに対して、参照電圧Ｖrはバイアス電
圧Ｖbaが大きくなると、大きくなる。また、バイアス電
圧Ｖbaが小さくなると参照電圧Ｖrは小さくなる。
圧Ｖbaが大きくなると、大きくなる。また、バイアス電
圧Ｖbaが小さくなると参照電圧Ｖrは小さくなる。
【００３９】以上の作用により、バイアス電圧Ｖbaは通
常一定の電圧に保たれるように制御されている。
常一定の電圧に保たれるように制御されている。
【００４０】しかし、この制御系には、温度電圧変化素
子Ｖdが存在するので、温度が下がると、温度電圧変化
素子の電圧Ｖdが上がって、参照電圧Ｖrが上昇すること
により、Ｋ端子の出力電圧Ｖcontが下がり、バイアス電
圧Ｖbaは通常より低い電圧に制御される。つまり、温度
が下がって増倍率が設定増倍値よりも小さくなると、バ
イアス電圧Ｖbaが小さくなるため、増倍率が設定増幅値
に近づく方向に是正される。また、温度が上がると温度
電圧変化素子の電圧Ｖdが下がって参照電圧Ｖrが下がる
ことにより、Ｋ端子の出力電圧Ｖcontが上がり、バイア
ス電圧Ｖbaは通常より高い電圧に制御される。つまり、
温度が上がって増倍率が設定増幅値よりも大きくなる
と、バイアス電圧Ｖbaが大きくなるため、増倍率が設定
増倍値に近づく方向に是正される。
子Ｖdが存在するので、温度が下がると、温度電圧変化
素子の電圧Ｖdが上がって、参照電圧Ｖrが上昇すること
により、Ｋ端子の出力電圧Ｖcontが下がり、バイアス電
圧Ｖbaは通常より低い電圧に制御される。つまり、温度
が下がって増倍率が設定増倍値よりも小さくなると、バ
イアス電圧Ｖbaが小さくなるため、増倍率が設定増幅値
に近づく方向に是正される。また、温度が上がると温度
電圧変化素子の電圧Ｖdが下がって参照電圧Ｖrが下がる
ことにより、Ｋ端子の出力電圧Ｖcontが上がり、バイア
ス電圧Ｖbaは通常より高い電圧に制御される。つまり、
温度が上がって増倍率が設定増幅値よりも大きくなる
と、バイアス電圧Ｖbaが大きくなるため、増倍率が設定
増倍値に近づく方向に是正される。
【００４１】図８は、バイアス電圧制御回路３６を用い
て温度制御したバイアス電圧Ｖbaと周囲温度Ｔとの関係
を示すグラフであり、この図７において、Ｖrはシリコ
ンアバランシェホトダイオードの逆方向電圧、Ｖｓはシ
リコンアバランシェホトダイオードのブレークダウン電
圧である。
て温度制御したバイアス電圧Ｖbaと周囲温度Ｔとの関係
を示すグラフであり、この図７において、Ｖrはシリコ
ンアバランシェホトダイオードの逆方向電圧、Ｖｓはシ
リコンアバランシェホトダイオードのブレークダウン電
圧である。
【００４２】次に、シリコンアバランシェホトダイオー
ドの増倍率にばらつきがあるときのバイアス制御電圧Ｖ
baの調節について図９を参照しつつ説明する。
ドの増倍率にばらつきがあるときのバイアス制御電圧Ｖ
baの調節について図９を参照しつつ説明する。
【００４３】図９は可変抵抗Ｒ7の抵抗値を変更した場
合の周囲温度Ｔとバイアス制御電圧Ｖbaとの関係を示す
特性線図であり、実線Ｂ0は基準特性を有するシリコン
アバランシェホトダイオードの設計基準バイアス電圧線
図を示している。これに対して、あるアバランシェダイ
オードが基準特性を有するシリコンアバランシェホトダ
イオードの設計基準バイアス電圧線図から離れた位置に
最適バイアス制御電圧が存する場合には、そのシリコン
アバランシェホトダイオードに加えるバイアス制御電圧
を設計基準バイアス電圧Ｂ0からずらす必要がある。
合の周囲温度Ｔとバイアス制御電圧Ｖbaとの関係を示す
特性線図であり、実線Ｂ0は基準特性を有するシリコン
アバランシェホトダイオードの設計基準バイアス電圧線
図を示している。これに対して、あるアバランシェダイ
オードが基準特性を有するシリコンアバランシェホトダ
イオードの設計基準バイアス電圧線図から離れた位置に
最適バイアス制御電圧が存する場合には、そのシリコン
アバランシェホトダイオードに加えるバイアス制御電圧
を設計基準バイアス電圧Ｂ0からずらす必要がある。
【００４４】今、この実施例の場合には、摺動子ＫＳを
移動させて可変抵抗Ｒ7の抵抗値を高い方に変更する
と、破線Ｂ1で示すようにバイアス電圧線図は設計基準
バイアス電圧線図Ｂ0に対して傾斜が急になり、摺動子
ＫＳを移動させて可変抵抗Ｒ7の抵抗値を低い方に変更
すると、破線Ｂ2で示すようにバイアス電圧線図は設計
基準バイアス電圧線図Ｂ0に対して傾斜が緩やかにな
る。すなわち、各シリコンアバランシェホトダイオード
の増倍率の特性の変化に応じて、バイアス制御電圧の温
度補正係数が変化することになる。
移動させて可変抵抗Ｒ7の抵抗値を高い方に変更する
と、破線Ｂ1で示すようにバイアス電圧線図は設計基準
バイアス電圧線図Ｂ0に対して傾斜が急になり、摺動子
ＫＳを移動させて可変抵抗Ｒ7の抵抗値を低い方に変更
すると、破線Ｂ2で示すようにバイアス電圧線図は設計
基準バイアス電圧線図Ｂ0に対して傾斜が緩やかにな
る。すなわち、各シリコンアバランシェホトダイオード
の増倍率の特性の変化に応じて、バイアス制御電圧の温
度補正係数が変化することになる。
【００４５】このように、各シリコンアバランシェホト
ダイオード毎に、バイアス制御電圧の温度補正係数が変
化するのは好ましくない。
ダイオード毎に、バイアス制御電圧の温度補正係数が変
化するのは好ましくない。
【００４６】図１０はバイアス制御電圧の温度補正係数
を一定とするためのバイアス電圧制御回路を示してい
る。
を一定とするためのバイアス電圧制御回路を示してい
る。
【００４７】この図１０に示すバイアス電圧制御回路で
は、抵抗Ｒ6の他側は温度電圧変化素子Ｖdの一側に直接
接続されている。また、参照電圧入力端子Ｖrefは抵抗
Ｒ6の他側と温度電圧変化素子Ｖdの一側とに接続されて
いる。可変抵抗Ｒ7はその一側が調節電圧Ｖadjに接続さ
れ、その他側はアースされている。摺動子ＫＳはその一
端が抵抗Ｒ6の他側と温度電圧変化素子Ｖdの一側とに接
続され、温度電圧変化素子Ｖdと抵抗Ｒ8とからなる直列
回路と可変抵抗Ｒ7とは並列回路を構成している。
は、抵抗Ｒ6の他側は温度電圧変化素子Ｖdの一側に直接
接続されている。また、参照電圧入力端子Ｖrefは抵抗
Ｒ6の他側と温度電圧変化素子Ｖdの一側とに接続されて
いる。可変抵抗Ｒ7はその一側が調節電圧Ｖadjに接続さ
れ、その他側はアースされている。摺動子ＫＳはその一
端が抵抗Ｒ6の他側と温度電圧変化素子Ｖdの一側とに接
続され、温度電圧変化素子Ｖdと抵抗Ｒ8とからなる直列
回路と可変抵抗Ｒ7とは並列回路を構成している。
【００４８】この図１０に示すバイアス電圧制御回路の
場合、抵抗Ｒ6を通って温度電圧変化素子Ｖdと抵抗Ｒ8
とを流れる電流をＩ″、抵抗Ｒ6を通って可変抵抗Ｒ7を
流れる電流をＩ´″とすると、シャントレギュレーター
ＴＬは、参照電圧入力端子Ｖrefの参照電圧Ｖrが一定電
圧となるように電圧Ｖcontを出力するので、以下の式が
得られる。
場合、抵抗Ｒ6を通って温度電圧変化素子Ｖdと抵抗Ｒ8
とを流れる電流をＩ″、抵抗Ｒ6を通って可変抵抗Ｒ7を
流れる電流をＩ´″とすると、シャントレギュレーター
ＴＬは、参照電圧入力端子Ｖrefの参照電圧Ｖrが一定電
圧となるように電圧Ｖcontを出力するので、以下の式が
得られる。
【００４９】 Ｉ″＝（Ｖr−Ｖd）／Ｒ8 …（２）´ Ｖba＝Ｒ6（Ｉ″＋Ｉ´″） ＝｛（Ｖr−Ｖd）・Ｒ6／Ｒ8｝＋Ｒ6Ｉ´″ …（３）´ 図７に示すバイアス電圧制御回路の場合と同様に、２０
°Ｃの温度を基準にして式 Ｖd＝−７．５（Ｔ−２
０）を式（３）´に代入すると、下記の式（４）´が得
られる。
°Ｃの温度を基準にして式 Ｖd＝−７．５（Ｔ−２
０）を式（３）´に代入すると、下記の式（４）´が得
られる。
【００５０】 Ｖba＝｛Ｖr＋7.5・（Ｔ−20）｝・（Ｒ6／Ｒ8）＋Ｒ6・Ｉ´″ …（４）´ この式（４）´は、温度係数を含む第１項と温度係数を
含まない第２項とが独立である。
含まない第２項とが独立である。
【００５１】ここで、摺動子ＫＳを可変抵抗Ｒ7の抵抗
値が大きくなる方向に移動させると、電流Ｉ´″が小さ
くなり、摺動子ＫＳを可変抵抗Ｒ7の抵抗値が小さくな
る方向に移動させると、電流Ｉ´″が大きくなる。
値が大きくなる方向に移動させると、電流Ｉ´″が小さ
くなり、摺動子ＫＳを可変抵抗Ｒ7の抵抗値が小さくな
る方向に移動させると、電流Ｉ´″が大きくなる。
【００５２】式（４）´は、電流Ｉ´″が小さくなる
と、バイアス制御電圧Ｖbaが小さくなり、かつ、電流Ｉ
´″が大きくなると、バイアス制御電圧Ｖbaが大きくな
ることを意味しているが、式（４）´は、温度係数を含
む第１項と温度係数を含まない第２項とが独立であるの
で、従って、電流Ｉ´″を変化させたとしても、温度係
数を含む第１項の値は変化しない。
と、バイアス制御電圧Ｖbaが小さくなり、かつ、電流Ｉ
´″が大きくなると、バイアス制御電圧Ｖbaが大きくな
ることを意味しているが、式（４）´は、温度係数を含
む第１項と温度係数を含まない第２項とが独立であるの
で、従って、電流Ｉ´″を変化させたとしても、温度係
数を含む第１項の値は変化しない。
【００５３】よって、図１１に示すように、各シリコン
アバランシェホトダイオードの増倍率特性に応じて各シ
リコンアバランシェホトダイオードのバイアス制御電圧
が適正となるように調節したとしても、バイアス制御電
圧の温度補正係数を一定にすることができる。
アバランシェホトダイオードの増倍率特性に応じて各シ
リコンアバランシェホトダイオードのバイアス制御電圧
が適正となるように調節したとしても、バイアス制御電
圧の温度補正係数を一定にすることができる。
【００５４】なお、図１において、符号４０、４０´は
制御回路により得られたデータを本体に向かって出力す
るデータ出力端子、４１、４１´はバッテリーとの接続
端子である。
制御回路により得られたデータを本体に向かって出力す
るデータ出力端子、４１、４１´はバッテリーとの接続
端子である。
【００５５】
【発明の効果】本発明に係わるレーザー送受光装置は、
以上説明したように構成したので、温度変化に拘らずア
バランシェホトダイオードの増倍率の一定化を図ること
ができるという効果を奏する。
以上説明したように構成したので、温度変化に拘らずア
バランシェホトダイオードの増倍率の一定化を図ること
ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるレーザー送受光装置の概略構成
を示す全体図である。
を示す全体図である。
【図２】本発明に係わるレーザー送受光装置の送光系の
詳細構成を示す図である。
詳細構成を示す図である。
【図３】図１に記載されている半導体レーザーの正面図
である。
である。
【図４】図１に記載されている送光系を半導体レーザー
の側から目視した図である。
の側から目視した図である。
【図５】図１に記載されているシリンドリカルレンズの
斜視図である。
斜視図である。
【図６】本発明に係わるバイアス電圧制御回路のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】本発明に係わるバイアス電圧制御回路の詳細構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図８】本発明に係わるバイアス電圧の温度変化特性を
示す図である。
示す図である。
【図９】図７に示すバイアス電圧制御回路の周囲温度と
バイアス制御電圧との関係を示す特性線図であって、図
７に示す可変抵抗素子の作用を説明するための図であ
る。
バイアス制御電圧との関係を示す特性線図であって、図
７に示す可変抵抗素子の作用を説明するための図であ
る。
【図１０】本発明に係わるバイアス電圧制御回路の他の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１１】図１０に示すバイアス電圧制御回路の周囲温
度とバイアス制御電圧との関係を示す特性線図であっ
て、図１０に示す可変抵抗素子の作用を説明するための
図である。
度とバイアス制御電圧との関係を示す特性線図であっ
て、図１０に示す可変抵抗素子の作用を説明するための
図である。
１１…送光系 １２…受光系 １９…送光レンズ ２１…受光レンズ ２２…受光素子（アバランシェホトダイオード） ３１…スリット ＬＤ…半導体レーザー ３６…バイアス電圧制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 流郷 繁 神奈川県川崎市高津区諏訪1168高田方 (72)発明者 伊藤 秀文 東京都目黒区碑文谷１−20−13ひまわり荘 15号 (72)発明者 吉村 貴司 神奈川県横浜市神奈川区入江１−11−20 メゾン寿104
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体レーザーから出射されたレーザー
ビームを送光レンズを介して検出対象物体に投射する送
光系と、該検出対象物体により反射されたレーザービー
ムを受光レンズを介して受光素子に受光する受光系とを
有するレーザー送受光装置において、 前記受光素子がアバランシェホトダイオードからなり、
該アバランシェホトダイードはその両端にバイアス電圧
が印加され、前記受光系には前記アバランシェホトダイ
オードの温度変化に伴う増倍率の変化を抑制するため
に、バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御回路が接
続されていることを特徴とするレーザー送受光装置。 - 【請求項２】 前記バイアス電圧制御回路は温度に比例
して抵抗値が変化する抵抗温度変化素子を備えているこ
とを特徴とする請求項１に記載のレーザー送受光装置。 - 【請求項３】 前記バイアス電圧制御回路は、前記アバ
ランシェホトダイオードの受光感度を調節する可変抵抗
素子を備え、前記アバランシェホトダイオードの増倍率
特性のばらつきに拘らずバイアス制御電圧の温度補正係
数を一定にするために、前記抵抗温度変化素子と抵抗と
からなる直列回路と、前記可変抵抗素子とが並列に接続
されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザー
送受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30825793A JPH0763854A (ja) | 1993-06-16 | 1993-12-08 | レーザー送受光装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14459593 | 1993-06-16 | ||
| JP5-144595 | 1993-06-16 | ||
| JP30825793A JPH0763854A (ja) | 1993-06-16 | 1993-12-08 | レーザー送受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763854A true JPH0763854A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=26475962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30825793A Pending JPH0763854A (ja) | 1993-06-16 | 1993-12-08 | レーザー送受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763854A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09119979A (ja) * | 1995-06-07 | 1997-05-06 | He Holdings Inc Dba Hughes Electron | ローコストレーザ測距器システム構造 |
| US6060202A (en) * | 1997-03-26 | 2000-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner for developing electrostatic images image forming method and process cartridge |
| US6570149B2 (en) | 2000-03-23 | 2003-05-27 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Photodetector having a control block for maintaining a detection signal within a predetermined tolerance range |
| JP2011027709A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-02-10 | Nikon Vision Co Ltd | レーザー距離計 |
| WO2020116158A1 (ja) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出装置及び光検出装置の制御方法、並びに、測距装置 |
| EP3988907A4 (en) * | 2018-12-12 | 2022-12-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | LIGHT DETECTION DEVICE |
| US11901379B2 (en) | 2018-12-12 | 2024-02-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetector |
-
1993
- 1993-12-08 JP JP30825793A patent/JPH0763854A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09119979A (ja) * | 1995-06-07 | 1997-05-06 | He Holdings Inc Dba Hughes Electron | ローコストレーザ測距器システム構造 |
| US6060202A (en) * | 1997-03-26 | 2000-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner for developing electrostatic images image forming method and process cartridge |
| US6570149B2 (en) | 2000-03-23 | 2003-05-27 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Photodetector having a control block for maintaining a detection signal within a predetermined tolerance range |
| JP2011027709A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-02-10 | Nikon Vision Co Ltd | レーザー距離計 |
| WO2020116158A1 (ja) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出装置及び光検出装置の制御方法、並びに、測距装置 |
| JPWO2020116158A1 (ja) * | 2018-12-05 | 2021-10-21 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出装置及び光検出装置の制御方法、並びに、測距装置 |
| EP3988907A4 (en) * | 2018-12-12 | 2022-12-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | LIGHT DETECTION DEVICE |
| US11561131B2 (en) | 2018-12-12 | 2023-01-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Determination method and light detection device |
| US11901379B2 (en) | 2018-12-12 | 2024-02-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetector |
| US11927478B2 (en) | 2018-12-12 | 2024-03-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light detection device |
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