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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- voltage
- bias voltage
- avalanche photodiode
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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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