(57)【要約】【課題】投光部と受光部とが導電性材料からなる筐体を介して一体的に固定されたレーザーレーダー装置において、投光部で発生した電気ノイズが受光部に伝搬することを抑制する。【解決手段】レーザー発振器が実装された投光回路基板１０と、受光素子が実装された受光回路基板２０とが導電性材料からなる筐体３０を介して一体的に固定されたレーザーレーダー装置であって、筐体と受光回路基板との間に導電性部材２１が配置され、筐体と導電性部材との間に絶縁性部材２２が配置されて両者を絶縁し、導電性部材が、受光回路基板２０に含まれる接地パターン（２０Ｇ）に電気的に接続して接地されている。筐体と絶縁性部材と導電性部材とでつくられるキャパシタにより、受光回路基板への伝搬が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー発振器が実装された投光回路基板と、受光素子が実装された受光回路基板とが導電性材料からなる筐体を介して一体的に固定されたレーザーレーダー装置であって、
前記筐体と前記受光回路基板との間に、導電性部材が配置され、
前記筐体と前記導電性部材との間に、絶縁性部材が配置されて両者を絶縁し、
前記導電性部材が、前記受光回路基板に含まれる接地パターンに電気的に接続して接地されたレーザーレーダー装置。
【請求項２】
前記投光回路基板からの投光路と、前記受光回路基板への受光路とが、前記筐体内で同軸に配置された請求項１に記載のレーザーレーダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーレーダー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対象にパルス発光するレーザー光を投光し対象からの反射光を受光して対象までの距離等を検出するレーザーレーダー(ライダー（LIDAR（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）)装置が利用されている。
レーザーレーダー装置の受光部では、投光に対して例えば１０−９程度と弱い光を受光しなければならないが、投光部と受光部との相対的配置を固定するために、投光部と受光部とが導電性材料からなる筐体を介して一体的に固定された場合に、投光部で発生した電気ノイズが受光部に伝搬するという問題がある。
特許文献１にあっては、光源の発熱により、受光素子の温度が上昇し、特性に影響を与えることを防止するために、一般的な金属ハウジングに熱伝導率が低いホルダーを介して受光素子を付設することで、光源の熱を遮断し、受光素子への影響を抑えた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３６５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明にあっては、熱の伝搬を抑制することを目的としており、電気ノイズの伝搬を抑制するためには最適化されていない。
【０００５】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、投光部と受光部とが導電性材料からなる筐体を介して一体的に固定されたレーザーレーダー装置において、投光部で発生した電気ノイズが受光部に伝搬することを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、レーザー発振器が実装された投光回路基板と、受光素子が実装された受光回路基板とが導電性材料からなる筐体を介して一体的に固定されたレーザーレーダー装置であって、
前記筐体と前記受光回路基板との間に、導電性部材が配置され、
前記筐体と前記導電性部材との間に、絶縁性部材が配置されて両者を絶縁し、
前記導電性部材が、前記受光回路基板に含まれる接地パターンに電気的に接続して接地されたレーザーレーダー装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記投光回路基板からの投光路と、前記受光回路基板への受光路とが、前記筐体内で同軸に配置された請求項１に記載のレーザーレーダー装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、投光回路基板から筐体に印加される電気ノイズは、投光回路基板と受光回路基板との間に、筐体と絶縁性部材と導電性部材とでつくられるキャパシタにより、受光回路基板への伝搬が抑制される。
レーザー発振器の発振パルス幅等の電気的特性に応じて同キャパシタのインピーダンスが大きくなるようにその電気的特性を選択し、電気ノイズ伝搬量を縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るにレーザーレーダー装置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るにレーザーレーダー装置の受光部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るにレーザーレーダー装置の受光部の切断図である。
【図４】実施例に係るレーザーレーダー装置についての電気伝搬ノイズの測定結果と導電性部材（アルミ）の厚みとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１１】
図１にレーザーレーダー装置の構成例を示す。
図１に示すようにレーザーレーダー装置１は、レーザーダイオードなどのレーザー発振器が実装された投光回路基板１０と、受光素子が実装された受光回路基板２０とが導電性材料からなる筐体３０を介して一体的に固定された構成を有する。
筐体３０は箱状で内部に光学部品等が配置される。
投光回路基板１０は筐体３０の内部にレーザー光を出射するように筐体３０の外面にアルミ板などの導電性部材１１を介して固定されている。
受光回路基板２０は筐体３０の内部に入射したレーザー光を受光するように筐体３０の外面にアルミ板などの導電性部材２１、さらに樹脂板などの絶縁性部材２２を介して固定されている。導電性部材２１は、筐体３０と受光回路基板２０との間に配置されている。絶縁性部材２２は、筐体３０と導電性部材２１との間に配置されており、絶縁性部材２２は、筐体３０と導電性部材２１とを絶縁する。
投光回路基板１０からの投光路Ｌ１と、受光回路基板２０への受光路Ｌ２とが、筐体３０内の少なくとも投光・集光口３１で同軸に配置された構成である。このような場合、投光回路基板１０と受光回路基板２０との相対的配置を固定するために、共通の筐体３０への固定構造が適用される。
【００１２】
導電性部材２１は、受光回路基板２０に含まれる接地パターン２０Ｇに電気的に接続して接地されている。例えば、図２に示すように導電性材料からなる固定ネジ２３を介して接地パターン２０Ｇが導電性部材２１に接続されている。
投光回路基板１０及び受光回路基板２０は、筐体３０に設けられた孔部３２，３３にそれぞれ位置決めされる。図３(a)に示すように絶縁性部材２２に凸型の嵌合部２０Ｈを形成して孔部３３に嵌め入れて位置決めしてもよいし、図３(b)に示すようにフラットな形状として位置決め用の凹凸を形成せずに、位置決め後固定してもよい。これにより受光素子２０Ｒが筐体３０に対して位置決めされる。
【００１３】
投光回路基板１０は、光学調整感度が高いため、雰囲気温度の変化で熱膨張をさけるよう金属(導電性部材１１)を介して筐体３０に固定している。
筐体３０も光学調整の維持のため、金属（導電性材料）を適用している。
したがって、投光回路基板１０でのレーザー発振時に発生する電気ノイズが筐体３０まで伝搬する。
受光回路基板２０は、投光回路基板１０の光学調整感度に比べて鈍感であるため、熱膨張係数の小さな絶縁性部材２２を使用している。筐体３０と絶縁性部材２２と導電性部材２１とにより、キャパシタがつくられ、このキャパシタにより、投光回路基板１０から筐体３０に印加される電気ノイズの受光回路基板２０への伝搬を抑制する。
【００１４】
（実施例）
以上の実施形態に従ってレーザーレーダー装置を実施し、さらに導電性部材２１にはアルミを使用し、絶縁性部材２２には樹脂を使用し、導電性部材２１の厚みと絶縁性部材２２の厚み（ｄ）を合計した総厚（Ｌ）を３．５ｍｍとし、導電性部材２１の厚み（Ｌ−ｄ）を図４に示すように３．５から０．５とした場合の電気伝搬ノイズの測定結果を同図に示す。
図４に示すように導電性部材２１の厚みを２．５ｍｍ、絶縁性部材２２の厚みを１ｍｍとした場合にノイズの抑制効果が最大となった。
投光回路基板１０では数十Ａを超える電流がノイズとなり、受光回路基板２０側へ伝搬し、受光回路基板２０で検出する受光信号に影響を与え得る。
ノイズ周波数により、絶縁性部材２２、導電性部材２１の厚みを決める必要がある。本実施例では、投光回路基板１０でのレーザー発振のパルス幅が１０ｎｓから５ｎｓの場合であるため、ノイズ周波数は50MHz〜300MHz程度となる。そのため、絶縁性部材２２の厚みを１ｍｍとし、全体の厚み（Ｌ）の３．５ｍｍに対して導電性部材２１の厚みを２．５ｍｍとした場合にノイズの抑制効果が最大となった。
【００１５】
なお、電気ノイズの伝搬等については以下が参考となる。
絶縁材の厚みdを通して、導電体である筐体３０の電気ノイズが伝搬(カップリング)する。
この現象は一般的なキャパシタ（Ｃ）とノイズの周波数（ω）で示すことができる。
Ｃ ＝ε0＊ε＊Ｓ/ｄ・・・（式１）
但し、ε0：誘電率(真空)、ε：誘電率（絶縁性部材２２）、Ｓ:筐体３０との接触面積、ｄ: 絶縁性部材２２を介した筐体３０と導電性部材２１との距離
Ｚ＝１/（ｊωＣ)・・・（式２）  但し、Ｚ:インピーダンス
以上の式１，２より、絶縁性部材２２の誘電率が低いと距離が短く、元のノイズの周波数が高いほど、インピーダンスが小さくなるため、電気ノイズの伝搬量が大きくなる。
ノイズ源の大きさ（Ｚに関係)、周波数(ω)に対応した、厚みｄ以上の絶縁性部材２２を使用することにより、伝搬ノイズを抑制することが可能である。
導電性部材２１の厚み（Ｌ−ｄ）は、受光回路基板２０のＧＮＤ部（２０Ｇ）の強化に効果がある。そのため導電性部材２１の厚みを、全体のＬに応じて大きくすることが望ましい。式２より、
Ｃ＜Ｚ＊ｊ＊ω
式１より、
ε0＊ε＊Ｓ/ｄ＜Ｚ＊ｊ＊ω
ｄ＞ε0＊ε＊Ｓ/(ｊω)
上限は、全体のＬとなるので、
ε0＊ε＊Ｓ/(ｊω) ＜ｄ＜Ｌ・・・（式３）
・絶縁材の厚みは  誘電率を用いて ｄ>0.15mm＊ε
・導電材の厚み Ｄ（＝Ｌ−ｄ）は、Noise ＝α＊Ｄ^(-a) 
・α、a＝定数(材料、光学の構成により決まる値)
【符号の説明】
【００１６】
１     レーザーレーダー装置
１０   投光回路基板
１１   導電性部材
２０   受光回路基板
２０Ｇ 接地パターン
２０Ｈ 嵌合部
２０Ｒ 受光素子
２１   導電性部材
２２   絶縁性部材
２３   固定ネジ
３０   筐体
３１   投光・集光口
３２，３３    孔部
Ｌ１   投光路
Ｌ２   受光路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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