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JP2658843B2 - Single photon measuring device - Google Patents

Single photon measuring device

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Publication number
JP2658843B2
JP2658843B2 JP31698993A JP31698993A JP2658843B2 JP 2658843 B2 JP2658843 B2 JP 2658843B2 JP 31698993 A JP31698993 A JP 31698993A JP 31698993 A JP31698993 A JP 31698993A JP 2658843 B2 JP2658843 B2 JP 2658843B2
Authority
JP
Japan
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light
photon
photodetector
measuring device
reflecting mirror
Prior art date
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JP31698993A
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Inventor
一光 中島
孝和 石井
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光の強度を計測するため
の計測装置に関し、特に、1光子レベルの微弱光を計測
するための単一光子計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring device for measuring light intensity, and more particularly to a single-photon measuring device for measuring weak light of one photon level.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、微弱光の検出においては光電子
増倍管による単一光子計測(シングルフォトンカウン
ト)が用いられている。この単一光子計測においては、
光電子増倍管に微弱な光が入射した際、例えば、最小単
位である1光子であっても所定の確率で光電面から光電
子が放出されて、この光電子が10の6乗倍程度まで増
幅され、検知可能なレベルとされる。そして、種々の外
乱雑音を低減させた後、外乱雑音レベル(低減後の雑音
レベル)では動作せず、光入力が有った場合にのみ動作
する検出レベルが設定される。この結果、1光子程度の
微弱な光入力であっても光の検知が可能となる。
2. Description of the Related Art Generally, single photon measurement (single photon count) using a photomultiplier tube is used for detecting weak light. In this single photon measurement,
When weak light is incident on the photomultiplier tube, for example, even with one photon, which is the minimum unit, photoelectrons are emitted from the photocathode with a predetermined probability, and the photoelectrons are amplified to about 10 6 times. At a detectable level. Then, after reducing various disturbance noises, a detection level is set that does not operate at the disturbance noise level (the reduced noise level) but operates only when there is an optical input. As a result, light can be detected even with a weak light input of about one photon.

【0003】ところが、上記の単一光子計測において
は、2光子以上の光入力があると、これら光子を区別で
きず、その結果、複数の光子を1つと認識してしまうこ
とがある。つまり、計測回路の応答時間以下の間隔で2
つの光子が入射するような光強度となると、2つの信号
(2つの光子)として区別できない。このため、入射光
量が増加して極めて短い間隔で2つの光子が到来すると
計測数が減少してしまうことがある。
However, in the above single photon measurement, if there are two or more photons, these photons cannot be distinguished, and as a result, a plurality of photons may be recognized as one. In other words, at intervals less than the response time of the measurement circuit,
When the light intensity is such that two photons enter, it cannot be distinguished as two signals (two photons). For this reason, when the amount of incident light increases and two photons arrive at extremely short intervals, the number of measurements may decrease.

【0004】以上の説明では、1光子の入射によって1
光電子が放出されるものとして説明したが、実際には、
光電面の種類(材質)及び波長(光の波長)等の条件に
応じた確率で光電子が放出される。一般にこのような特
性は量子効率と呼ばれている。光電子増倍管においては
その量子効率は高いもので2〜30%、低いものでは
0.1%以下である。従って、量子効率が高い光電子増
倍管においても3乃至4光子が同時に入射した際、1個
の光電子が放出される程度である。このため、実際には
2つの光子が区別できなくなる光入力レベルはより高く
なるが、所定の光入力レベルになると、2つの光子が区
別できなくなるという問題点を有している。
In the above description, the incidence of one photon causes one
Although it has been described that photoelectrons are emitted, actually,
Photoelectrons are emitted with a probability according to conditions such as the type (material) of the photocathode and the wavelength (wavelength of light). Generally, such a characteristic is called quantum efficiency. The photomultiplier has a high quantum efficiency of 2 to 30% and a low quantum efficiency of 0.1% or less. Therefore, even in a photomultiplier having a high quantum efficiency, one photoelectron is emitted when three or four photons are simultaneously incident. Therefore, the light input level at which two photons cannot be distinguished actually becomes higher, but there is a problem that the two photons cannot be distinguished at a predetermined light input level.

【0005】実用上の単一光子計測装置では光電子増倍
管を用いており、規則的な間隔で信号(光入力)が与え
られた際には、数十メガカウント(Mcount/se
c)〜100メガカウント程度の能力がある。ところ
で、単一光子レベルにおいては、光は離散的に到来しし
かも光電子放出は前述のように確率的であるため、平均
光量を求めるに当たっては光電子は極めて近い間隔で放
出されることがある。従って、確実にカウント可能な光
量は、約1/10に当たる10メガカウント程度の光量
となる。
In a practical single photon measuring device, a photomultiplier tube is used, and when a signal (optical input) is given at regular intervals, several tens of megacounts (Mcount / sec) are given.
c) Capability of about 100 mega counts. By the way, at the single photon level, light arrives discretely and photoelectron emission is stochastic as described above, so that photoelectrons may be emitted at extremely short intervals when calculating the average light quantity. Therefore, the amount of light that can be reliably counted is about 10 mega counts, which is about 1/10.

【0006】一方、固体検出素子、例えば、アバランシ
ェフォトダイオード(以下APDと呼ぶ)を用いた単一
光子計測装置では、規則的な間隔で光子が入射された際
においても10メガカウント程度が計測限界であると言
われている。APDの光電流増幅率は光電子増倍管に比
べると遥かに低く、従って、通常の線形(リニア)領域
で使用すると、単一の光子が入射した程度では後段の増
幅器における雑音レベルの方が強く、雑音に検出電流が
埋もれてしまうことになる。このため、ブレイクダウン
電圧以上の電圧をAPDに印加して、1光子が入射され
た際においてもブレイクダウンして大電流が流れるよう
にして単一光子を計測する手法が取られている。
On the other hand, in a single-photon measuring device using a solid-state detecting element, for example, an avalanche photodiode (hereinafter referred to as APD), even when photons are incident at regular intervals, the measurement limit is about 10 mega counts. Is said to be. The photocurrent amplification factor of the APD is much lower than that of the photomultiplier tube. Therefore, when used in a normal linear region, the noise level in the subsequent amplifier is stronger when a single photon is incident. The detection current is buried in the noise. For this reason, a technique is employed in which a single photon is measured by applying a voltage equal to or higher than the breakdown voltage to the APD so that a large current flows by breaking down even when one photon is incident.

【0007】上記の手法はガイガーモード(ガイガーカ
ウンタに類似の原理を利用する)と呼ばれており、単一
光子の検出が可能な反面、ブレイクダウンによって流れ
た大電流を一旦停止させない限り次の計測ができなくな
ってしまう。実際上、APDに電圧を印加する回路の内
部抵抗等の関係で、大電流が流れ浮遊容量等に蓄えられ
た電荷が放電してしまうと、その両端にかかる電圧はブ
レイクダウン電圧よりも十分低い電圧にまで低下する。
この結果、しばらくすると、電流は停止し(流れなくな
り)、次の計測が可能となる。そして、電流が自然に停
止するまでには、ある程度の時間がかかるので、強制的
に電流を停止させている(この際、クゥエンチングと呼
ばれる手法が用いられる)。
The above-mentioned method is called Geiger mode (using a principle similar to Geiger counter). Although it is possible to detect a single photon, the following method is used unless a large current flowing due to breakdown is temporarily stopped. Measurement becomes impossible. Actually, when a large current flows and the electric charge stored in the stray capacitance or the like is discharged due to the internal resistance of the circuit for applying a voltage to the APD, the voltage applied to both ends thereof is sufficiently lower than the breakdown voltage. To voltage.
As a result, after a while, the current stops (stops flowing), and the next measurement becomes possible. Since it takes some time until the current stops naturally, the current is forcibly stopped (in this case, a method called quenching is used).

【0008】上記のクゥエンチング手法には、APDに
直列に挿入された抵抗の電圧降下を利用して電流を停止
させるパッシブクゥエンチと、能動素子を利用して高速
で電流を停止させるアクティブクゥエンチとがあり、ア
クティブクゥエンチにおいては回路構成が複雑となる
が、より早く電流を停止できる関係上早い計測を行うこ
とが可能となる。このアクティブクゥエンチについて
は、例えば、「1993年6月20日、アプライド・オ
プティクス、第32巻、第21号3894頁〜3900
頁(Applied Optics,Vol132,N
o21,July20,1993)」及びその引用文献
に記載されている。
The above-mentioned quenching method includes a passive quenching that stops a current by using a voltage drop of a resistor inserted in series with an APD, and an active quenching that stops a current at a high speed by using an active element. Although the active quench has a complicated circuit configuration, the current can be stopped earlier, so that a quick measurement can be performed. The active quench is described in, for example, “Applied Optics, June 20, 1993, Vol. 32, No. 21, pp. 3894-3900.
Page (Applied Optics, Vol 132, N
o21, July 20, 1993) "and references cited therein.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のアク
ティブクゥエンチにおいても将来若干の改善が可能であ
ることを考慮しても10メガカウント/秒程度が限界と
考えられており、一方、APDに比較して10倍程度の
高速カウントが可能な光電子増倍管は1μm以上の波長
では量子効率が極めて低く、このため、人工衛星に搭載
されるレーザーレーダーのように入力光レベルが極めて
低い場合には、光電子増倍管は適さない。さらに、人工
衛星に搭載されるレーザーレーダーでは受信光量が少な
い分について、大きな口径の望遠鏡を用いることによっ
て補っているが、大きな望遠鏡では同一視野角に対する
像が大きくなってしまう。このことは、小さな受光素子
の光電面に全部の光を集光できないという問題点があ
る。
By the way, even in the case of the above-mentioned active quench, it is considered that about 10 mega counts / sec is the limit even if it is considered that a slight improvement is possible in the future. A photomultiplier tube capable of counting at a high speed of about 10 times has extremely low quantum efficiency at wavelengths of 1 μm or more. Therefore, when the input light level is extremely low, such as a laser radar mounted on an artificial satellite, Are not suitable for photomultiplier tubes. Further, a laser radar mounted on an artificial satellite compensates for a small amount of received light by using a telescope with a large aperture, but an image for the same viewing angle becomes large with a large telescope. This has the problem that not all light can be collected on the photocathode of the small light receiving element.

【0010】上述したように、固体光検出素子は、光電
子増倍管に比較して量子効率が高い反面、カウントレー
トが低くさらに光電面が小さい関係上大きな望遠鏡によ
る集光が困難であるという問題点がある。
As described above, the solid-state photodetector has a higher quantum efficiency than the photomultiplier tube, but has a problem that it is difficult to collect light with a large telescope due to a low count rate and a small photocathode. There is a point.

【0011】本発明の目的は固体光検出素子を用いてカ
ウントレートが高い単一光子計測装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a single-photon measuring device having a high count rate using a solid-state photodetector.

【0012】本発明の他の目的は大きな望遠鏡による集
光が可能な単一光子計測装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a single-photon measuring device capable of condensing with a large telescope.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
集光径を有し光を受け該光を集光する集光装置と、前記
集光径よりもその大きさが小さい光検出素子を複数有し
前記集光装置からの光に応じて検出出力を送出する光検
出素子部と、該光検出素子に対して電圧を印加するとと
もにクゥエンチングを行って該光検出素子で単一光子計
測を行う第1の手段と、前記光検出素子からの検出出力
を受け該検出出力をカウントするカウンタ手段とを有す
ることを特徴とする単一光子計測装置が得られる。
According to the present invention, there is provided a light-collecting device having a predetermined light-collecting diameter for receiving light and condensing the light, and a light-detecting device having a light-collecting diameter smaller than the light-collecting diameter. A photodetector element section having a plurality of elements and transmitting a detection output in response to light from the light condensing device; applying a voltage to the photodetector element and performing quenching to perform a single photon with the photodetector element; A single-photon measuring apparatus is provided, comprising: first means for performing measurement; and counter means for receiving a detection output from the photodetector and counting the detection output.

【0014】[0014]

【実施例】以下本発明について実施例によって説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.

【0015】図1(a)を参照して、図示の単一光子計
測装置は望遠鏡等の集光装置11を備えている。目標か
らの光(例えば、レーザー光)は大気及びエアロゾル等
によって散乱され散乱光Aとして集光装置11に与えら
れ、ここで、集光される。集光装置11の焦点Bには光
検出素子部12が配置されおり、この光検出素子部12
は図1(b)に示すように複数の素子に分割されてい
る。この実施例では、光検出素子部12は円形であり、
複数の扇形素子12a乃至12dに分割されている。そ
して、各素子12a乃至12dは集光径(符号Cで示
す)よりも小さいが、光検出素子部12自体は集光径よ
りも大きくなっている。
Referring to FIG. 1A, the illustrated single-photon measuring device includes a light collecting device 11 such as a telescope. Light (for example, laser light) from the target is scattered by the atmosphere, aerosol, or the like, is provided to the light collector 11 as scattered light A, and is collected here. At the focal point B of the light condensing device 11, a light detection element unit 12 is disposed.
Is divided into a plurality of elements as shown in FIG. In this embodiment, the light detection element section 12 is circular,
It is divided into a plurality of sector elements 12a to 12d. Each of the elements 12a to 12d is smaller than the light-collecting diameter (indicated by the symbol C), but the light-detecting element unit 12 itself is larger than the light-collecting diameter.

【0016】散乱光Aは一般に極めて低いレベルである
が、多数の光子が同時に集光装置11に到来する可能性
は低いがまったくないわけではない。このため、大きな
光検出素子部で受光したとすると、1光子によって回路
がブレイクダウンするとクゥエンチ回路が動作するま
で、電流が流れ続けて次の光子が到来しても再動作でき
ないことになってしまう。ところが、図1(a)に示す
単一光子計測装置では、各素子12a乃至12dは各々
互いに独立しており、例えば、素子12aがブレイクダ
ウンしている際においても他の素子12b乃至12dは
その影響を受けることがないから、次光子によって動作
可能である。集光径C内においてどの位置に光子が到来
するかは確率的であり、ある確率でブレイクダウンして
いる素子12aに次光子が到来することもあるが、大き
な確率で次光子はブレイクダウンしていない素子12b
乃至12dの位置に到来することになる。この結果、ブ
レイクダウンしている素子12aがクゥエンチによって
次光子を待ち受ける体勢をとる以前であっても、次光子
を素子12a乃至12dによって検出することが可能と
なる。つまり、素子12a乃至12dに分割された光検
出素子部12を用いることによって、全体では早い間隔
で到来する光子を検出することが可能となって、見掛け
上のカウントレートを向上させることができる。加え
て、1素子では外れてしまう位置に到来する光子を捕捉
することができ、集光径の大きな集光装置の使用が可能
となる。
Although the scattered light A is generally at a very low level, it is unlikely that a large number of photons will arrive at the light concentrator 11 at the same time, but not without it. For this reason, if light is received by the large photodetector element, if the circuit is broken down by one photon, the current continues to flow until the quenching circuit operates, so that even if the next photon arrives, it cannot operate again. . However, in the single photon measuring device shown in FIG. 1A, the elements 12a to 12d are independent of each other. For example, even when the element 12a is in a breakdown state, the other elements 12b to 12d are Since it is not affected, it can be operated by the next photon. The position at which the photon arrives within the condensing diameter C is stochastic, and the next photon may arrive at the element 12a that has been broken down at a certain probability, but the next photon will break down at a large probability. Element 12b that is not
To 12d. As a result, the next photon can be detected by the elements 12a to 12d even before the broken element 12a is ready to wait for the next photon due to the quench. That is, by using the photodetector element section 12 divided into the elements 12a to 12d, it is possible to detect photons arriving at an early interval as a whole, and it is possible to improve an apparent count rate. In addition, a photon arriving at a position where one element deviates can be captured, and a light-collecting device having a large light-collecting diameter can be used.

【0017】図示の単一光子計測装置では各素子12a
乃至12dはそれぞれ電圧印加/クゥエンチ回路13a
乃至13dに接続されており、各電圧印加/クゥエンチ
回路13a乃至13dはそれぞれカウンタ回路14に接
続されている。
In the illustrated single photon measuring device, each element 12a
To 12d are voltage application / quenching circuits 13a, respectively.
To 13d, and the voltage application / quenching circuits 13a to 13d are connected to the counter circuit 14, respectively.

【0018】ここで、図1(c)も参照して、各素子1
2a乃至12dで光子が検出されると、それぞれ検出出
力が電圧印加/クゥエンチ回路13a乃至13dを介し
てカウンタ回路14に与えられる。ここで、図1(c)
に示すように時間Tまででは3検出出力がカウンタ回路
14に与えられ、時間Tから2Tまででは2検出出力が
カウンタ回路14に与えられ、時間Tから3Tまででは
2検出出力がカウンタ回路14に与えられたとすると
(ここでは、時間間隔Tを単位時間とする)、カウンタ
回路14では単位時間T毎に検出出力をカウントとして
このカウント値をメモリ15に格納する。
Here, referring also to FIG.
When photons are detected in 2a to 12d, detection outputs are given to the counter circuit 14 via the voltage application / quench circuits 13a to 13d, respectively. Here, FIG.
As shown in the figure, three detection outputs are given to the counter circuit 14 from time T to two counter outputs from the time T to 2T, and two detection outputs are given to the counter circuit 14 from time T to 3T. If given (here, the time interval T is assumed to be a unit time), the counter circuit 14 stores the count value in the memory 15 as a count of the detection output for each unit time T.

【0019】このようにして、光子を計測することによ
って、時間分解能を有する計測を行うことができる。ま
た、図1(c)に示すように時間Tまでにおいて、素子
12aの検出出力と素子12cの検出出力とが極めて接
近していても個々の素子においては十分に間隔が開いて
いるため計測上の支障はない。特に、レーザーレーダー
等では一定時間(単位時間)毎に計測パルス数を分割す
ることによって距離分解又は高度分解することになる。
従って、一発のレーザーパルスで同時に高度毎の散乱光
の計測を行うことが可能となる。
In this way, by measuring photons, measurement having a time resolution can be performed. Also, as shown in FIG. 1 (c), by the time T, even if the detection output of the element 12a and the detection output of the element 12c are extremely close to each other, there is a sufficient interval between the individual elements, so that measurement is not possible. There is no hindrance. In particular, in a laser radar or the like, distance resolution or altitude resolution is performed by dividing the number of measurement pulses at regular intervals (unit time).
Therefore, it is possible to simultaneously measure the scattered light at each altitude with one laser pulse.

【0020】複数の素子を備える光検出素子部が市販さ
れていることもあるが、通常の線形領域での利用を意図
している関係上、ブレイクダウン電圧以上の電圧が印加
されることを考慮すると、素子間の絶縁が問題となる。
絶縁上の問題を避けるため、各素子間の間隙を大きくす
ると、受光不可領域が増大するので、図2に示す構成と
する。つまり、光検出素子部12は多角錐型の反射鏡1
6及び複数の単一光検出素子17乃至20を備えてい
る。図示の例では、反射鏡16は4反射面を有しおり、
各反射面に対応してそれぞれ単一光検出素子17乃至2
0が配置されることになる(なお、ここでは、反射鏡1
6が4反射面を有する場合について図示したが、数は4
個に限定されるものでなく、必要に応じて適宜増やされ
る)。
Although a photodetector element section having a plurality of elements may be commercially available, a voltage higher than the breakdown voltage should be taken into consideration because of its intended use in a normal linear region. Then, insulation between elements becomes a problem.
If the gap between the elements is increased in order to avoid the problem of insulation, the non-light-receiving area increases, so the configuration shown in FIG. 2 is used. That is, the photodetecting element unit 12 is a polygonal pyramid-shaped reflecting mirror 1.
6 and a plurality of single photodetectors 17 to 20. In the illustrated example, the reflecting mirror 16 has four reflecting surfaces,
Single photodetectors 17 to 2 corresponding to each reflection surface
0 (here, the reflecting mirror 1
Although the case where 6 has four reflecting surfaces is shown, the number is four.
The number is not limited to the number, and may be appropriately increased as needed.)

【0021】ところで、集光装置2が大きい場合には、
集光径が単一光検出素子の光電面の2倍よりも大きくな
ることもある。この場合には、図3に示すように、ダイ
ヤモンドカット等によって傾きが異なる多数の面を有す
る反射鏡(多面体反射鏡)21を準備して、これら面の
数に対応する数の単一光検出素子(図3においては光検
出素子22及び23のみを示す)を配置する。これによ
って、当然のことながら、カウントレートの向上を図る
ことができる。
By the way, when the light collecting device 2 is large,
The condensing diameter may be larger than twice the photocathode of the single photodetector. In this case, as shown in FIG. 3, a reflecting mirror (polyhedral reflecting mirror) 21 having a number of surfaces having different inclinations due to diamond cutting or the like is prepared, and the number of single light detections corresponding to the number of these surfaces is prepared. An element (only the light detection elements 22 and 23 are shown in FIG. 3) is arranged. As a result, of course, the count rate can be improved.

【0022】なお、図1においては、説明を簡単にする
ため、本来の機能に関係のない要素を省略したが、実際
には、図4に示すように、集光装置11の後に受信視野
を制限する視野絞り24、集光した光を一旦平行光とす
るためのコリメートレンズ25、不要な波長をカットす
る干渉フィルタ26、及び平行光を再度集光する集光レ
ンズ27等が備えられているが、絶対的な構成要素では
ない。
In FIG. 1, for simplicity of explanation, elements irrelevant to the original function are omitted, but in reality, as shown in FIG. A field stop 24 for restricting light, a collimator lens 25 for converting the condensed light into parallel light once, an interference filter 26 for cutting unnecessary wavelengths, and a condensing lens 27 for condensing parallel light again are provided. But it is not an absolute component.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように本発明では複数の光
検出素子によって素子の光電面を上回る径の光を分担し
て受けるようにしたから、1素子では早すぎるカウント
レートとなる強い光の単一光子計測を行うことができる
という効果がある。
As described above, in the present invention, a plurality of photodetectors are used to share and receive light having a diameter larger than the photocathode of the device. There is an effect that single photon measurement can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明による単一光子計測装置の一実
施例を示すブロック図、(b)は(a)に示す単一光子
計測装置において光検出素子部の構成の一例を示す図、
(c)は(a)に示す単一光子計測装置の動作を説明す
るための図である。
FIG. 1A is a block diagram showing an embodiment of a single-photon measuring device according to the present invention, and FIG. 1B shows an example of a configuration of a photodetector unit in the single-photon measuring device shown in FIG. Figure,
(C) is a figure for explaining operation of a single photon measuring device shown in (a).

【図2】光検出素子部の他の例を示す図であり、(a)
は多角錐型反射鏡を示す図、(b)は多角錐型反射鏡と
光検出素子との位置関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another example of the light detection element unit, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a polygonal pyramid-shaped reflecting mirror, and FIG. 4B is a diagram showing a positional relationship between a polygonal pyramid-shaped reflecting mirror and a photodetector.

【図3】光検出素子部の他の例を示す図であり、(a)
は多面体反射鏡及び光検出素子を示す図、(b)は多面
体反射鏡を上方から示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another example of the photodetector element section, and (a)
FIG. 2 is a diagram showing a polyhedral reflecting mirror and a photodetector, and FIG. 2B is a diagram showing the polyhedral reflecting mirror from above.

【図4】レーザーレーダーによって単一光子計測を行う
際に用いられる装置の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an apparatus used when performing single-photon measurement by a laser radar.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 集光装置 12 光検出素子部 12a〜12d 光検出素子 13a〜13d 電圧印加/クゥエンチ回路 14 カウンタ回路 15 メモリ 16 多角錐型反射鏡 17〜20,22,23 単一光検出素子 21 多面体反射鏡 24 視野絞り 25 コリメートレンズ 26 干渉フィルタ 27 集光レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Condenser 12 Light detecting element part 12a-12d Light detecting element 13a-13d Voltage application / quench circuit 14 Counter circuit 15 Memory 16 Polygonal pyramid-type reflecting mirror 17-20,22,23 Single light detecting element 21 Polyhedral reflecting mirror 24 Field stop 25 Collimating lens 26 Interference filter 27 Condensing lens

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定の集光径を有し光を受け該光を集光
する集光装置と、前記集光径よりもその大きさが小さい
光検出素子を複数有し前記集光装置からの光に応じて検
出出力を送出する光検出素子部と、該光検出素子に対し
て電圧を印加するとともにクゥエンチングを行って該光
検出素子で単一光子計測を行う第1の手段と、前記光検
出素子からの検出出力を受け該検出出力をカウントする
カウンタ手段とを有することを特徴とする単一光子計測
装置。
1. A light-collecting device comprising: a light-collecting device having a predetermined light-collecting diameter and receiving light and condensing the light; and a plurality of photodetectors having a size smaller than the light-collecting diameter. A light detection element unit that sends out a detection output in response to the light of the light, a first unit that applies a voltage to the light detection element and performs quenching to perform single photon measurement with the light detection element; A single-photon measuring device, comprising: counter means for receiving a detection output from the photodetector and counting the detection output.
【請求項2】 請求項1に記載された単一光子計測装置
において、前記光検出素子部は複数の素子に分割されて
各素子が前記光検出素子を形成するようにしたことを特
徴とする単一光子計測装置。
2. The single-photon measuring device according to claim 1, wherein the light-detecting element section is divided into a plurality of elements, and each element forms the light-detecting element. Single photon measurement device.
【請求項3】 請求項1に記載された単一光子計測装置
において、前記光検出素子部はさらに多角錐型反射鏡を
備えており、該多角錐型反射鏡は前記集光装置からの光
を受け、前記光検出素子は前記多角錐型反射鏡からの反
射光を受光する位置に配置された単一光電面の光検出素
子であることを特徴とする単一光子計測装置。
3. The single-photon measuring device according to claim 1, wherein the photodetector unit further includes a polygonal pyramid-shaped reflecting mirror, and the polygonal pyramid-shaped reflecting mirror is configured to emit light from the light collecting device. Receiving the reflected light from the polygonal pyramid-shaped reflecting mirror, wherein the photodetector is a single photocathode photodetector arranged at a position for receiving the reflected light from the polygonal pyramidal reflector.
【請求項4】 請求項1に記載された単一光子計測装置
において、前記光検出素子部はさらに多面体反射鏡を備
えており、該多面体反射鏡は前記集光装置からの光を受
け、前記光検出素子は前記多面体反射鏡からの反射光を
受光する位置に配置された単一光電面の光検出素子であ
ることを特徴とする単一光子計測装置。
4. The single photon measuring device according to claim 1, wherein the light detecting element further includes a polyhedral reflecting mirror, the polyhedral reflecting mirror receiving light from the light collecting device, and The single photon measuring device, wherein the photodetector is a single photocathode photodetector arranged at a position for receiving the reflected light from the polyhedral reflector.
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