JPH0836046A - アバランシェフォトダイオード光検知システム及びアバランシェフォトダイオード光検知システムを用いた光波測距装置 - Google Patents
アバランシェフォトダイオード光検知システム及びアバランシェフォトダイオード光検知システムを用いた光波測距装置Info
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- JPH0836046A JPH0836046A JP6172459A JP17245994A JPH0836046A JP H0836046 A JPH0836046 A JP H0836046A JP 6172459 A JP6172459 A JP 6172459A JP 17245994 A JP17245994 A JP 17245994A JP H0836046 A JPH0836046 A JP H0836046A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】信号光の光量が変化してもＡＰＤの出力電流の
位相が変化せず、応答性に優れ、かつ、構成が簡単で安
価なＡＰＤ光検知システムを提供する。 【構成】ＡＰＤ３１に対する信号光Ｌ１の光路中に光重
合装置３５を設け、光重合装置３５により信号光Ｌ１と
重ね合わされる補助光Ｌ２を照射する補助光源３２、Ａ
ＰＤ３１の総入射光量を測定する光量測定回路３３、光
量測定回路３３の測定値が一定になるように補助光源９
の光量を制御する光量制御回路３４を設けた。 【作用】信号光Ｌ１の光量が増加または減少した場合
に、補助光Ｌ２の光量が減少または増加し、ＡＰＤ３１
の総入射光量は常に一定に維持される。ＡＰＤ３１の総
入射光量が一定であると、ＡＰＤの特性により、信号光
の光量が変化してもＡＰＤ３１の出力電流の位相角は信
号光の位相角に対して変化しない。
位相が変化せず、応答性に優れ、かつ、構成が簡単で安
価なＡＰＤ光検知システムを提供する。 【構成】ＡＰＤ３１に対する信号光Ｌ１の光路中に光重
合装置３５を設け、光重合装置３５により信号光Ｌ１と
重ね合わされる補助光Ｌ２を照射する補助光源３２、Ａ
ＰＤ３１の総入射光量を測定する光量測定回路３３、光
量測定回路３３の測定値が一定になるように補助光源９
の光量を制御する光量制御回路３４を設けた。 【作用】信号光Ｌ１の光量が増加または減少した場合
に、補助光Ｌ２の光量が減少または増加し、ＡＰＤ３１
の総入射光量は常に一定に維持される。ＡＰＤ３１の総
入射光量が一定であると、ＡＰＤの特性により、信号光
の光量が変化してもＡＰＤ３１の出力電流の位相角は信
号光の位相角に対して変化しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光等の高周波
変調された光の検出に用いられるアバランシェフォトダ
イオード（以下、ＡＰＤという。）光検知システム、お
よび、このＡＰＤ光検知システムを用いて標的までの距
離を測定する光波測距装置に関する。
変調された光の検出に用いられるアバランシェフォトダ
イオード（以下、ＡＰＤという。）光検知システム、お
よび、このＡＰＤ光検知システムを用いて標的までの距
離を測定する光波測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡＰＤは、応答が高速で高感度であるた
め、レーザ光の受光素子として好適である。ところが、
実験の結果、ＡＰＤは、数百ＭHzから数ＧHzの高周波で
変調された光を受光する場合、その入射光量によって出
力電流の位相が変化する特性を有することが分かった。
図６は、１ＧHzの信号光を入射光とするＡＰＤの入射光
量に対する出力電流の位相角の関係を示している。同図
に示すように、ＡＰＤの出力電流の位相角は、１ＧHzの
信号光の入射光量が増加するにしたがって負方向に変化
する。
め、レーザ光の受光素子として好適である。ところが、
実験の結果、ＡＰＤは、数百ＭHzから数ＧHzの高周波で
変調された光を受光する場合、その入射光量によって出
力電流の位相が変化する特性を有することが分かった。
図６は、１ＧHzの信号光を入射光とするＡＰＤの入射光
量に対する出力電流の位相角の関係を示している。同図
に示すように、ＡＰＤの出力電流の位相角は、１ＧHzの
信号光の入射光量が増加するにしたがって負方向に変化
する。
【０００３】このため、高周波変調された信号光を受光
したＡＰＤの出力電流の位相を測定し、この測定結果に
基づいて信号情報を得る際には、信号光の光量が増減す
ることによって位相の測定結果に誤差を生じ、正確な信
号情報を得ることができない。例えば、標的からの反射
信号光をＡＰＤにより受光し、その出力電流の位相を測
定して標的までの距離を計測する光波測距装置では、標
的までの距離変化、光路の条件変化（塵、雨滴の有無
等）または光源の変動等による反射信号光の光量変化に
よって、正確な距離計測を行うことができなくなる。
したＡＰＤの出力電流の位相を測定し、この測定結果に
基づいて信号情報を得る際には、信号光の光量が増減す
ることによって位相の測定結果に誤差を生じ、正確な信
号情報を得ることができない。例えば、標的からの反射
信号光をＡＰＤにより受光し、その出力電流の位相を測
定して標的までの距離を計測する光波測距装置では、標
的までの距離変化、光路の条件変化（塵、雨滴の有無
等）または光源の変動等による反射信号光の光量変化に
よって、正確な距離計測を行うことができなくなる。
【０００４】したがって、高周波変調された信号光をＡ
ＰＤにより受光する光検知システムでは、ＡＰＤの受光
量を一定に維持する必要がある。光量を制御する手段と
しては、図７に示すように、ＡＰＤ７１に対する信号光
の光路中に光量調整手段７２を設け、光量調整手段７２
を通過した信号光をＡＰＤ７１に入射させることが考え
られる。この光量調整手段７２としては、液晶アッテネ
ータ、または、偏光子および検光子と組み合わされたポ
ッケルス素子を用いることが従来より知られている。Ａ
ＰＤ７１の受光量を光量測定手段７３により測定し、こ
の測定結果が一定になるように液晶アッテネータまたは
ポッケルス素子に対する印加電圧を制御回路７４におい
て制御する。
ＰＤにより受光する光検知システムでは、ＡＰＤの受光
量を一定に維持する必要がある。光量を制御する手段と
しては、図７に示すように、ＡＰＤ７１に対する信号光
の光路中に光量調整手段７２を設け、光量調整手段７２
を通過した信号光をＡＰＤ７１に入射させることが考え
られる。この光量調整手段７２としては、液晶アッテネ
ータ、または、偏光子および検光子と組み合わされたポ
ッケルス素子を用いることが従来より知られている。Ａ
ＰＤ７１の受光量を光量測定手段７３により測定し、こ
の測定結果が一定になるように液晶アッテネータまたは
ポッケルス素子に対する印加電圧を制御回路７４におい
て制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶ア
ッテネータは、その波長特性により赤外領域の光につい
ては透過率を調整することができず、また、応答性が低
い欠点がある。ポッケルス素子は、それ自体が極めて高
価であるだけでなく、高電圧を印加する必要があり、こ
れに耐え得る電子部品により制御回路等を構成しなけれ
ばならず、装置全体が大規模なものになる欠点がある。
さらに、いずれもＡＰＤに入射する信号光のアッテネー
タとして作用するため、光の利用効率が悪くなる欠点が
ある。
ッテネータは、その波長特性により赤外領域の光につい
ては透過率を調整することができず、また、応答性が低
い欠点がある。ポッケルス素子は、それ自体が極めて高
価であるだけでなく、高電圧を印加する必要があり、こ
れに耐え得る電子部品により制御回路等を構成しなけれ
ばならず、装置全体が大規模なものになる欠点がある。
さらに、いずれもＡＰＤに入射する信号光のアッテネー
タとして作用するため、光の利用効率が悪くなる欠点が
ある。
【０００６】この発明の目的は、信号光の光量が変化し
てもＡＰＤの出力電流の位相が変化することがなく、応
答性に優れ、かつ、構成が簡単で安価なＡＰＤ光検知シ
ステムを提供することにある。
てもＡＰＤの出力電流の位相が変化することがなく、応
答性に優れ、かつ、構成が簡単で安価なＡＰＤ光検知シ
ステムを提供することにある。
【０００７】また、上記ＡＰＤ光検知システムを用いて
標的までの距離を正確に検出することができる光波測距
装置を提供することにある。
標的までの距離を正確に検出することができる光波測距
装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】実験の結果、図１に示す
ように、高周波変調された信号光と直流光（変調のない
光、または、該高周波変調の周波数と十分離れた周波数
で変調された光）である補助光とを重ね合わせてＡＰＤ
に入射し、補助光の光量を変化させたときのＡＰＤにお
ける総入射光量（信号光の光量と補助光の光量との総
和）に対するＡＰＤ出力電流の位相角の関係は、補助光
の光量に拘らず一義的に定まり、一つの曲線で表せるこ
とが分かった。このことから、信号光の光量および補助
光の光量が変化しても、信号光と補助光とを重ね合わせ
たＡＰＤの総入射光量が一定であれば、ＡＰＤの出力電
流の位相角が一定になることが推察できる。
ように、高周波変調された信号光と直流光（変調のない
光、または、該高周波変調の周波数と十分離れた周波数
で変調された光）である補助光とを重ね合わせてＡＰＤ
に入射し、補助光の光量を変化させたときのＡＰＤにお
ける総入射光量（信号光の光量と補助光の光量との総
和）に対するＡＰＤ出力電流の位相角の関係は、補助光
の光量に拘らず一義的に定まり、一つの曲線で表せるこ
とが分かった。このことから、信号光の光量および補助
光の光量が変化しても、信号光と補助光とを重ね合わせ
たＡＰＤの総入射光量が一定であれば、ＡＰＤの出力電
流の位相角が一定になることが推察できる。
【０００９】図２は、上記の推察に基づき、ＡＰＤの総
入射光量が一定になるように信号光の光量の変化に応じ
て補助光の光量を制御した場合の、信号光の光量に対す
るＡＰＤの出力電流の位相角の関係を示す実験結果の一
例である。同図は、信号光の光量の変化に拘らず、ＡＰ
Ｄの出力電流の位相角が０をとる１．１ｍＷの総入射光
量を維持するように補助光の光量を制御した結果を示し
ている。例えば、信号光の光量が０．２ｍＷのときに補
助光の光量を０．９ｍＷに制御し、信号光の光量が１．
０ｍＷのときに補助光の光量を０．１ｍＷに制御した。
入射光量が一定になるように信号光の光量の変化に応じ
て補助光の光量を制御した場合の、信号光の光量に対す
るＡＰＤの出力電流の位相角の関係を示す実験結果の一
例である。同図は、信号光の光量の変化に拘らず、ＡＰ
Ｄの出力電流の位相角が０をとる１．１ｍＷの総入射光
量を維持するように補助光の光量を制御した結果を示し
ている。例えば、信号光の光量が０．２ｍＷのときに補
助光の光量を０．９ｍＷに制御し、信号光の光量が１．
０ｍＷのときに補助光の光量を０．１ｍＷに制御した。
【００１０】同図から明らかなように、ＡＰＤの総入射
光量が一定になるように信号光の光量の増加または減少
にともなって、その増減分だけ補助光の光量を減少また
は増加することにより、信号光の光量変化に拘らずＡＰ
Ｄの出力電流の位相角は一定に維持される。この原因は
現時点では明らかではないが、ＡＰＤにおけるキャリア
の発生量は入射光量に依存し、このキャリアの発生量を
一定にするように補助光を入射することで入力と出力と
の位相関係が一定にできるのではないかと推定される。
光量が一定になるように信号光の光量の増加または減少
にともなって、その増減分だけ補助光の光量を減少また
は増加することにより、信号光の光量変化に拘らずＡＰ
Ｄの出力電流の位相角は一定に維持される。この原因は
現時点では明らかではないが、ＡＰＤにおけるキャリア
の発生量は入射光量に依存し、このキャリアの発生量を
一定にするように補助光を入射することで入力と出力と
の位相関係が一定にできるのではないかと推定される。
【００１１】請求項１に記載した発明は、以上の実験結
果に基づいてなされたものであり、高周波変調された信
号光が入射するＡＰＤの受光面に補助光を入射する補助
光源と、ＡＰＤの受光面における入射光量を計測する光
量測定手段と、光量測定手段の計測値が一定になるよう
に補助光の光量を制御する光量制御手段と、を設けたこ
とを特徴とする。
果に基づいてなされたものであり、高周波変調された信
号光が入射するＡＰＤの受光面に補助光を入射する補助
光源と、ＡＰＤの受光面における入射光量を計測する光
量測定手段と、光量測定手段の計測値が一定になるよう
に補助光の光量を制御する光量制御手段と、を設けたこ
とを特徴とする。
【００１２】請求項２に記載した発明は、前記補助光Ｌ
２が、直流光であることを特徴とする。
２が、直流光であることを特徴とする。
【００１３】請求項３に記載した発明は、請求項１また
は２に記載のアバランシェフォトダイオード光検知シス
テムと、高周波変調された光を標的に照射する光源と、
標的からの反射信号光を受光した前記光検知システムの
アバランシェフォトダイオードに流れる電流の位相を測
定する位相測定手段と、を備え、位相測定手段の測定結
果に基づいて標的までの距離を計測することを特徴とす
る。
は２に記載のアバランシェフォトダイオード光検知シス
テムと、高周波変調された光を標的に照射する光源と、
標的からの反射信号光を受光した前記光検知システムの
アバランシェフォトダイオードに流れる電流の位相を測
定する位相測定手段と、を備え、位相測定手段の測定結
果に基づいて標的までの距離を計測することを特徴とす
る。
【００１４】
【作用】請求項１に記載した発明においては、ＡＰＤに
おける総入射光量が光量測定手段により測定され、この
光量測定手段の測定値が一定になるように補助光の光量
が制御される。したがって、ＡＰＤの総入射光量は信号
光の光量の増減に拘らず一定に維持され、ＡＰＤ出力電
流の位相角は信号光の光量の影響を受けない。
おける総入射光量が光量測定手段により測定され、この
光量測定手段の測定値が一定になるように補助光の光量
が制御される。したがって、ＡＰＤの総入射光量は信号
光の光量の増減に拘らず一定に維持され、ＡＰＤ出力電
流の位相角は信号光の光量の影響を受けない。
【００１５】請求項２に記載した発明においては、補助
光源から照射された直流光が信号光とともにＡＰＤに入
射される。直流光は、まったく変調されていない光であ
ることが望ましいが、信号光の変調周波数に対して十分
離れた周波数で変調を受けた光も含まれる。
光源から照射された直流光が信号光とともにＡＰＤに入
射される。直流光は、まったく変調されていない光であ
ることが望ましいが、信号光の変調周波数に対して十分
離れた周波数で変調を受けた光も含まれる。
【００１６】請求項３に記載した発明においては、ＡＰ
Ｄには標的からの反射信号光が入射するとともに、補助
光源の補助光が入射する。ＡＰＤの入射光量は、光量計
測手段により計測され、計測値が一定になるように補助
光の光量が制御される。したがって、検出対象までの距
離が変化し、標的からの反射信号光の光量が増加または
減少した場合に、補助光の光量が減少または増加され、
ＡＰＤの総入射光量は常に一定に維持される。これによ
って、ＡＰＤの出力電流の位相は、反射信号光の光量の
増減による影響を受けず、検出対象までの距離のみによ
って変化する。
Ｄには標的からの反射信号光が入射するとともに、補助
光源の補助光が入射する。ＡＰＤの入射光量は、光量計
測手段により計測され、計測値が一定になるように補助
光の光量が制御される。したがって、検出対象までの距
離が変化し、標的からの反射信号光の光量が増加または
減少した場合に、補助光の光量が減少または増加され、
ＡＰＤの総入射光量は常に一定に維持される。これによ
って、ＡＰＤの出力電流の位相は、反射信号光の光量の
増減による影響を受けず、検出対象までの距離のみによ
って変化する。
【００１７】
【実施例】図３は、請求項１または２に記載した発明の
実施例であるＡＰＤ光検知システムの構成を示すブロッ
ク図である。ＡＰＤ光検知システムは、ＡＰＤ３１、補
助光源３２、光量測定回路３３、光量制御回路３４およ
び光重合装置３５により構成されている。光重合装置３
５としては、例えばビームスプリッタを用いることがで
きる。光重合装置３５は、外部から入射した高周波変調
を受けた信号光Ｌ１と補助光源３２から照射された補助
光Ｌ２とを重ね合わせてＡＰＤ３１に入射する。補助光
源３２は、例えばＬＤまたはＬＥＤなどの比較的低電圧
で駆動される光源であり、まったく変調されていない
光、または、信号光Ｌ１の変調周波数に対して十分離れ
た周波数で変調を受けた光を補助光Ｌ２として照射す
る。
実施例であるＡＰＤ光検知システムの構成を示すブロッ
ク図である。ＡＰＤ光検知システムは、ＡＰＤ３１、補
助光源３２、光量測定回路３３、光量制御回路３４およ
び光重合装置３５により構成されている。光重合装置３
５としては、例えばビームスプリッタを用いることがで
きる。光重合装置３５は、外部から入射した高周波変調
を受けた信号光Ｌ１と補助光源３２から照射された補助
光Ｌ２とを重ね合わせてＡＰＤ３１に入射する。補助光
源３２は、例えばＬＤまたはＬＥＤなどの比較的低電圧
で駆動される光源であり、まったく変調されていない
光、または、信号光Ｌ１の変調周波数に対して十分離れ
た周波数で変調を受けた光を補助光Ｌ２として照射す
る。
【００１８】光量測定回路３３は、ＡＰＤ３１の出力電
流に基づいてＡＰＤ３１の受光量を測定する。光量制御
回路３４は、光量測定回路３３の測定結果が、予め定め
られた一定値を維持するように、補助光源３２の駆動電
流をフィードバック制御する。この光量制御回路３４の
制御により、信号光Ｌ１の光量が増加または減少した場
合に、その増減量に応じて補助光Ｌ２の光量が減少また
は増加され、ＡＰＤ３１の受光量は常に一定に保たれ
る。したがって、信号光Ｌ１の光量が変化しても、信号
光Ｌ１が有していた位相差情報と同一の位相差情報を含
む出力電流がＡＰＤ１から正確に出力される。
流に基づいてＡＰＤ３１の受光量を測定する。光量制御
回路３４は、光量測定回路３３の測定結果が、予め定め
られた一定値を維持するように、補助光源３２の駆動電
流をフィードバック制御する。この光量制御回路３４の
制御により、信号光Ｌ１の光量が増加または減少した場
合に、その増減量に応じて補助光Ｌ２の光量が減少また
は増加され、ＡＰＤ３１の受光量は常に一定に保たれ
る。したがって、信号光Ｌ１の光量が変化しても、信号
光Ｌ１が有していた位相差情報と同一の位相差情報を含
む出力電流がＡＰＤ１から正確に出力される。
【００１９】なお、補助光源３２から照射された補助光
Ｌ２を、ＡＰＤ３１の受光面に直接入射するようにして
もよい。即ち、必ずしもＡＰＤ３１の受光面の前方で信
号光Ｌ１と補助光Ｌ２とを重ね合わせる必要はなく、例
えば、補助光Ｌ２をＡＰＤ３１の受光面に対して斜め方
向に入射し、ＡＰＤ３１の受光面おいて信号光Ｌ１と補
助光Ｌ２とを重ね合わせてもよい。したがって、本発明
において光重合装置３５は必須の構成要素ではない。
Ｌ２を、ＡＰＤ３１の受光面に直接入射するようにして
もよい。即ち、必ずしもＡＰＤ３１の受光面の前方で信
号光Ｌ１と補助光Ｌ２とを重ね合わせる必要はなく、例
えば、補助光Ｌ２をＡＰＤ３１の受光面に対して斜め方
向に入射し、ＡＰＤ３１の受光面おいて信号光Ｌ１と補
助光Ｌ２とを重ね合わせてもよい。したがって、本発明
において光重合装置３５は必須の構成要素ではない。
【００２０】図４は、請求項３に記載した発明の実施例
である、ＡＰＤ光検知システムを用いた光波測距装置の
構成を示すブロック図である。同図に示す光波測距装置
は、請求項１または２に記載した発明のＡＰＤ光検知シ
ステムを用いた装置の一例である。光波測距装置は、測
距儀２から標的３に測距光を照射し、測距光と反射信号
光との位相差により標的までの距離を測定する。このた
め、測距儀２には、送光部を構成する半導体レーザ（以
下、ＬＤという。）４と受光部を構成するＡＰＤ５とを
備えている。ＬＤ４の駆動電流は、直流バイアス電流源
６から供給され、発振器７の１ＧHzの出力信号により高
周波変調されている。これによりＬＤ４からは１ＧHzの
周波数の光が測距光として照射される。測距光を反射し
た標的３から、１ＧHzの反射信号光が測距義２に入射す
る。
である、ＡＰＤ光検知システムを用いた光波測距装置の
構成を示すブロック図である。同図に示す光波測距装置
は、請求項１または２に記載した発明のＡＰＤ光検知シ
ステムを用いた装置の一例である。光波測距装置は、測
距儀２から標的３に測距光を照射し、測距光と反射信号
光との位相差により標的までの距離を測定する。このた
め、測距儀２には、送光部を構成する半導体レーザ（以
下、ＬＤという。）４と受光部を構成するＡＰＤ５とを
備えている。ＬＤ４の駆動電流は、直流バイアス電流源
６から供給され、発振器７の１ＧHzの出力信号により高
周波変調されている。これによりＬＤ４からは１ＧHzの
周波数の光が測距光として照射される。測距光を反射し
た標的３から、１ＧHzの反射信号光が測距義２に入射す
る。
【００２１】ＡＰＤ５には、ビームスプリッタ８を介し
て標的３からの反射信号光および補助光源９の補助光が
入射する。このビームスプリッタ８は反射信号光および
補助光を重ね合わせる。補助光源９はＬＤまたはＬＥＤ
により構成され、図外の直流電源により駆動されて直流
光の補助光を照射する。ＡＰＤ５には、電圧源１０から
バイアス電圧が印加されるとともに、発振器１１から例
えば１ＧHz＋１２ｋHz（ｆ2 ）の信号が供給される。Ａ
ＰＤ５では、発振器１１からの信号（ｆ2 ）と受光面に
入射した反射信号光の例えば１ＧHz（ｆ1 ）の信号とを
ミキシングし、その差信号（ｆ2 −ｆ1 ＝１２ｋHz）を
取り出す。上記バイアス電圧は、そのミキシングのため
のＡＰＤ５の適当な動作点を設定するためのものであ
る。
て標的３からの反射信号光および補助光源９の補助光が
入射する。このビームスプリッタ８は反射信号光および
補助光を重ね合わせる。補助光源９はＬＤまたはＬＥＤ
により構成され、図外の直流電源により駆動されて直流
光の補助光を照射する。ＡＰＤ５には、電圧源１０から
バイアス電圧が印加されるとともに、発振器１１から例
えば１ＧHz＋１２ｋHz（ｆ2 ）の信号が供給される。Ａ
ＰＤ５では、発振器１１からの信号（ｆ2 ）と受光面に
入射した反射信号光の例えば１ＧHz（ｆ1 ）の信号とを
ミキシングし、その差信号（ｆ2 −ｆ1 ＝１２ｋHz）を
取り出す。上記バイアス電圧は、そのミキシングのため
のＡＰＤ５の適当な動作点を設定するためのものであ
る。
【００２２】ＡＰＤ５から出力される光量に応じて変換
された電流（光電流）は、標的３までの距離に相当する
位相差情報を持つ。ＡＰＤ５から出力された位相差情報
を持った光電流はオペアンプ１５で適当なレベルに増幅
され、測定信号として位相差計１３に入力される。一
方、発振器７から出力された１ＧHzの発振信号（ｆ1 ）
と、発振器１１から出力された１ＧHz＋１２ｋHzの発振
信号（ｆ2 ）はミキサ１２に入力されてミキシングされ
る。このミキシングによって得られる１２ｋHzの基準信
号も位相差計１３に入力される。位相差計１３は、位相
差情報を持つ測定信号と位相差情報を持たない基準信号
との位相差を測定することにより標的３までの距離を求
める。なお、ＡＰＤ５に直列に接続されているＣＲ要素
は、ＡＰＤ５のミキシング動作により生じる和信号等の
種々の不要周波数信号やノイズを除去するフィルタであ
る。
された電流（光電流）は、標的３までの距離に相当する
位相差情報を持つ。ＡＰＤ５から出力された位相差情報
を持った光電流はオペアンプ１５で適当なレベルに増幅
され、測定信号として位相差計１３に入力される。一
方、発振器７から出力された１ＧHzの発振信号（ｆ1 ）
と、発振器１１から出力された１ＧHz＋１２ｋHzの発振
信号（ｆ2 ）はミキサ１２に入力されてミキシングされ
る。このミキシングによって得られる１２ｋHzの基準信
号も位相差計１３に入力される。位相差計１３は、位相
差情報を持つ測定信号と位相差情報を持たない基準信号
との位相差を測定することにより標的３までの距離を求
める。なお、ＡＰＤ５に直列に接続されているＣＲ要素
は、ＡＰＤ５のミキシング動作により生じる和信号等の
種々の不要周波数信号やノイズを除去するフィルタであ
る。
【００２３】補助光源９は、制御回路１４により駆動制
御される。制御回路１４にはＡＰＤ５の出力電流を積分
した信号電圧が入力される。制御回路１４はこの信号電
圧が一定になるように補助光源９の駆動電流を制御す
る。制御回路１４に入力される電圧が低下すると、制御
回路１４は、補助光源９の駆動電流を増加する。反対
に、制御回路１４に入力される電圧が上昇すると、制御
回路１４は、補助光源９の駆動電流を減少する。このよ
うに、制御回路１４は、ＡＰＤ５の出力電流が一定にな
るように、補助光源９の駆動電流をフィードバック制御
する。前述のように補助光源９は、低電圧で駆動できる
ＬＤまたはＬＥＤにより構成されているため、制御回路
１４は低電圧部品によって構成することができる。ま
た、ＬＤまたはＬＥＤにより構成された補助光源９は、
駆動電流の変化に素早く応答して光量を変える。
御される。制御回路１４にはＡＰＤ５の出力電流を積分
した信号電圧が入力される。制御回路１４はこの信号電
圧が一定になるように補助光源９の駆動電流を制御す
る。制御回路１４に入力される電圧が低下すると、制御
回路１４は、補助光源９の駆動電流を増加する。反対
に、制御回路１４に入力される電圧が上昇すると、制御
回路１４は、補助光源９の駆動電流を減少する。このよ
うに、制御回路１４は、ＡＰＤ５の出力電流が一定にな
るように、補助光源９の駆動電流をフィードバック制御
する。前述のように補助光源９は、低電圧で駆動できる
ＬＤまたはＬＥＤにより構成されているため、制御回路
１４は低電圧部品によって構成することができる。ま
た、ＬＤまたはＬＥＤにより構成された補助光源９は、
駆動電流の変化に素早く応答して光量を変える。
【００２４】図５に示すようにＡＰＤの一般的な特性と
して、その出力電流は、入射光量の低い非線形範囲を除
いて入射光量に比例する。したがって、ＡＰＤ５の出力
電流が一定になるように補助光源９の光量を制御するこ
とにより、反射信号光の光量が増減変化してもＡＰＤ５
の入射光量は常に一定に維持される。このため、標的ま
での距離変化にともなって、ＡＰＤ５に入射する反射信
号光の光量が変化しても、そのことのみによってＡＰＤ
５の出力電流の位相が反射信号光の位相角に対して変化
することはなく、ＡＰＤ５の出力電流の位相から標的ま
での距離を正確に測定することができる。
して、その出力電流は、入射光量の低い非線形範囲を除
いて入射光量に比例する。したがって、ＡＰＤ５の出力
電流が一定になるように補助光源９の光量を制御するこ
とにより、反射信号光の光量が増減変化してもＡＰＤ５
の入射光量は常に一定に維持される。このため、標的ま
での距離変化にともなって、ＡＰＤ５に入射する反射信
号光の光量が変化しても、そのことのみによってＡＰＤ
５の出力電流の位相が反射信号光の位相角に対して変化
することはなく、ＡＰＤ５の出力電流の位相から標的ま
での距離を正確に測定することができる。
【００２５】なお、上記実施例では、反射信号光と補助
光とをビームスプリッタ８により重ね合わせてＡＰＤ５
に入射するようにしたが、他の方法で補助光をＡＰＤ５
の受光面に入射させることもできる。例えば、補助光を
ＡＰＤ５に対して斜め方向から入射し、ＡＰＤ５の受光
面において反射信号光と補助光とを重ね合わせるように
してもよい。この場合には、ビームスプリッタ８を不要
にできる。また、この実施例ではＡＰＤ５のバイアス電
圧と入射光量の積で該ＡＰＤ５の光電流が与えられるこ
とを利用してミキシングを行っているが、ＡＰＤ５の出
力と発振器１１の出力を他の高周波ミキサを用いてミキ
シングを行ってもよい。
光とをビームスプリッタ８により重ね合わせてＡＰＤ５
に入射するようにしたが、他の方法で補助光をＡＰＤ５
の受光面に入射させることもできる。例えば、補助光を
ＡＰＤ５に対して斜め方向から入射し、ＡＰＤ５の受光
面において反射信号光と補助光とを重ね合わせるように
してもよい。この場合には、ビームスプリッタ８を不要
にできる。また、この実施例ではＡＰＤ５のバイアス電
圧と入射光量の積で該ＡＰＤ５の光電流が与えられるこ
とを利用してミキシングを行っているが、ＡＰＤ５の出
力と発振器１１の出力を他の高周波ミキサを用いてミキ
シングを行ってもよい。
【００２６】さらに、本発明のＡＰＤ光検知システム
は、高周波変調光を用いて位相差情報を取り出す他の任
意の装置、例えば、位相差情報を通信情報とする光通信
装置等に適用することができる。この場合に本発明のシ
ステムは小型化が容易であるため、ＡＰＤ５に図４に示
すビームスプリッタ８、補助光源９および制御回路１４
を一体的に備えることにより、信号光の光量変化によっ
て出力電流の位相が変化することのない一体型のＡＰＤ
光検知システムを構成することができる。このような一
体型のＡＰＤ光検知システムは、その取扱いが簡便であ
るとともに、上記の光通信装置等の高周波変調された信
号光を使用する他の装置に容易に適用することができ
る。
は、高周波変調光を用いて位相差情報を取り出す他の任
意の装置、例えば、位相差情報を通信情報とする光通信
装置等に適用することができる。この場合に本発明のシ
ステムは小型化が容易であるため、ＡＰＤ５に図４に示
すビームスプリッタ８、補助光源９および制御回路１４
を一体的に備えることにより、信号光の光量変化によっ
て出力電流の位相が変化することのない一体型のＡＰＤ
光検知システムを構成することができる。このような一
体型のＡＰＤ光検知システムは、その取扱いが簡便であ
るとともに、上記の光通信装置等の高周波変調された信
号光を使用する他の装置に容易に適用することができ
る。
【００２７】
【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、高周
波変調された信号光の光量が増加または減少した場合
に、ＡＰＤの総入射光量が一定になるように補助光の光
量を減少または増加させることで信号光の光量の変化に
よるＡＰＤ出力電流の位相の変化を除去し、波長特性が
一様で、信号光の信号情報を正確に得ることができるＡ
ＰＤ光検知システムを得ることができる。そして、この
システムでは、補助光の光量のフィードバック制御系が
中心となるため、応答性を高めることが極めて容易にで
き、かつ、小規模で低コストに構成することができる。
また、信号光はアッテネータを通過することなく全てＡ
ＰＤに入射するため、Ｓ／Ｎ比を悪化させることがな
い。
波変調された信号光の光量が増加または減少した場合
に、ＡＰＤの総入射光量が一定になるように補助光の光
量を減少または増加させることで信号光の光量の変化に
よるＡＰＤ出力電流の位相の変化を除去し、波長特性が
一様で、信号光の信号情報を正確に得ることができるＡ
ＰＤ光検知システムを得ることができる。そして、この
システムでは、補助光の光量のフィードバック制御系が
中心となるため、応答性を高めることが極めて容易にで
き、かつ、小規模で低コストに構成することができる。
また、信号光はアッテネータを通過することなく全てＡ
ＰＤに入射するため、Ｓ／Ｎ比を悪化させることがな
い。
【００２８】請求項２に記載した発明によれば、直流光
の補助光を高周波変調された信号光とともにＡＰＤに入
射するため、信号光の位相が補助光によって干渉される
ことがなく、信号光が有する信号情報を正確に得ること
ができる。
の補助光を高周波変調された信号光とともにＡＰＤに入
射するため、信号光の位相が補助光によって干渉される
ことがなく、信号光が有する信号情報を正確に得ること
ができる。
【００２９】請求項３に記載した発明によれば、検出対
象までの距離の変化や光路条件の変化等に伴う反射信号
光の光量の変化を補助光源の光量を調整することによっ
て補うことができ、検出対象までの距離を常に正確に計
測することができる利点がある。
象までの距離の変化や光路条件の変化等に伴う反射信号
光の光量の変化を補助光源の光量を調整することによっ
て補うことができ、検出対象までの距離を常に正確に計
測することができる利点がある。
【図１】この発明のＡＰＤの入射光量に対する出力電流
の位相角の関係を示す図である。
の位相角の関係を示す図である。
【図２】この発明のＡＰＤの総入射光量を一定にした場
合における信号光の光量に対するＡＰＤの出力電流の位
相角の関係を示す図である。
合における信号光の光量に対するＡＰＤの出力電流の位
相角の関係を示す図である。
【図３】請求項１または２に記載した発明のＡＰＤ光検
知システムの構成を示すブロック図である。
知システムの構成を示すブロック図である。
【図４】請求項３に記載した発明の光波測距装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】同光波測距装置に用いられるＡＰＤの入射光量
に対する出力電流値の関係を示す図である。
に対する出力電流値の関係を示す図である。
【図６】高周波変調光を信号光とするＡＰＤの信号光の
光量に対する出力電流の位相角の関係を示す図である。
光量に対する出力電流の位相角の関係を示す図である。
【図７】従来の信号光の光量調整手段を備えたＡＰＤ光
検知システムの構成を示す図である。
検知システムの構成を示す図である。
１−光波測距装置 ２−測距儀 ４−ＬＤ ５−ＡＰＤ ９−補助光源 １４−制御回路 １３−位相差計
Claims (3)
- 【請求項１】高周波変調された信号光が入射するアバラ
ンシェフォトダイオードの受光面に補助光を入射する補
助光源と、アバランシェフォトダイオードの受光面にお
ける入射光量を計測する光量測定手段と、光量測定手段
の計測値が一定になるように補助光の光量を制御する光
量制御手段と、を設けたことを特徴とするアバランシェ
フォトダイオード光検知システム。 - 【請求項２】前記補助光が、直流光である請求項１に記
載のアバランシェフォトダイオード光検知システム。 - 【請求項３】請求項１または２に記載のアバランシェフ
ォトダイオード光検知システムと、高周波変調された光
を標的に照射する光源と、標的からの反射信号光を受光
した前記光検知システムのアバランシェフォトダイオー
ドに流れる電流の位相を測定する位相測定手段と、を備
え、位相測定手段の測定結果に基づいて標的までの距離
を計測するアバランシェフォトダイオード光検知システ
ムを用いた光波測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6172459A JPH0836046A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | アバランシェフォトダイオード光検知システム及びアバランシェフォトダイオード光検知システムを用いた光波測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6172459A JPH0836046A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | アバランシェフォトダイオード光検知システム及びアバランシェフォトダイオード光検知システムを用いた光波測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0836046A true JPH0836046A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=15942393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6172459A Pending JPH0836046A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | アバランシェフォトダイオード光検知システム及びアバランシェフォトダイオード光検知システムを用いた光波測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0836046A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021196201A1 (zh) * | 2020-04-03 | 2021-10-07 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 激光测距装置、激光测距方法和可移动平台 |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP6172459A patent/JPH0836046A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021196201A1 (zh) * | 2020-04-03 | 2021-10-07 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 激光测距装置、激光测距方法和可移动平台 |
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