JPH01102381A - Distance measuring apparatus - Google Patents

Distance measuring apparatus

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JPH01102381A
JPH01102381A JP26115087A JP26115087A JPH01102381A JP H01102381 A JPH01102381 A JP H01102381A JP 26115087 A JP26115087 A JP 26115087A JP 26115087 A JP26115087 A JP 26115087A JP H01102381 A JPH01102381 A JP H01102381A
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JP
Japan
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apd
voltage
capacitor
bias voltage
breakdown
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Application number
JP26115087A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Tojo
東條 尚幸
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To measure a distance in the max. capacity state, by a method wherein the rate of the voltage to be dropped is changed corresponding to the circumferential temp. to continue voltage drop to calculate the optimum bias voltage and performing APD (Avalanche Photo Diode) bias setting conforming to the circumferential temp. CONSTITUTION:The rising of APD bias voltage is stopped at a breakdown voltage level on the basis of micronoise generated by an APD 15 itself by a current limiting resistor 9, a charging condenser 20, an FET 12, a diode 14, the APD 15, an amplifier 16 and a breakdown detection circuit 17. Then, on the basis of time data generating a breakdown phenomenon, the charging condenser 20 is discharged corresponding to the circumferential temp. by an FET 13, a pulse generator 18 and an positive temp. characteristic thermistor 19 and APD bias voltage is dropped to set the optimum bias voltage. Therefore, the APD 15 can be always operated in an ideal state corresponding to the circumferential temp. and, therefore, distance measuring capacity can be prevented from receiving the adverse effect of the circumferential temp. and a distance can be measured in the max. capacity state.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザ光線を利用した距離測定装置。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention is a distance measuring device that uses laser beams.

特にその受信用APD (Avalanche Pho
to Diode)のバイアス印加方法の改良に関する
ものである。
In particular, the receiving APD (Avalanche Pho
This invention relates to an improvement in the bias application method (to diodes).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は従来の光検出部を備えた距離測定装置を示す構
成図であり9図中(1)はレーザ発振器、(2)は送信
光学系、(3)は受信光学系、(4)は例えばPD(P
hoto Diode)等を使用した光検出器、(5)
はAPDで構成された光検出部、(6)は高圧回路、(
7)は計数回路、(8)は電源である。
Fig. 5 is a configuration diagram showing a conventional distance measuring device equipped with a photodetector. In Fig. 9, (1) is a laser oscillator, (2) is a transmitting optical system, (3) is a receiving optical system, and (4) For example, PD(P
(5) Photodetector using photodiode etc.
(6) is a high-voltage circuit, (
7) is a counting circuit, and (8) is a power supply.

この距離測定装置においてはレーザ発振器(1)から発
射されたパルス状のレーザ光線は送信光学系(2)によ
ってビーム拡がりを調節されて目標に向って照射される
と同時にレーザ光線の一部が光検出器(4)に入力され
て、レーザ光線を発射したタイミングを示すパルス状の
電気信号(以後この信号のことをスタートパルス信号と
呼ぶ)に変換される。
In this distance measuring device, a pulsed laser beam emitted from a laser oscillator (1) is beam spread-adjusted by a transmitting optical system (2) and irradiated toward a target, while at the same time a part of the laser beam is illuminated. The signal is input to the detector (4) and converted into a pulsed electrical signal (hereinafter this signal will be referred to as a start pulse signal) indicating the timing at which the laser beam was emitted.

目標よシ反射されたレーザ光線は受信光学系(3)によ
って集光され、光検出部(5)によってレーザ光線が目
標に当って戻ってきた時刻を示すパルス状の電気信号(
以後この信号のことをストップパルス信号と呼ぶ)に変
換される。高圧回路(61ti上記光検出部(5)のA
PDに高電圧を印加して適正なバイアス状態を作り出し
、かつ、レーザ発振器(1)にレーザ光線生成用の高圧
電流を供給するためのものでらり、また、電源(8)は
上記高圧回路(6)、光検出器(4)、光検出部(5)
、計数回路(7)等の電子回路に電気エネルギーを供給
するものでめる。
The laser beam reflected from the target is focused by the receiving optical system (3), and the photodetector (5) generates a pulsed electrical signal (
This signal is hereinafter referred to as a stop pulse signal). High voltage circuit (61ti A of the above photodetector (5)
The power supply (8) is used to apply a high voltage to the PD to create an appropriate bias state and to supply a high voltage current for laser beam generation to the laser oscillator (1), and the power supply (8) is connected to the high voltage circuit described above. (6), photodetector (4), photodetector (5)
, which supplies electrical energy to electronic circuits such as the counting circuit (7).

このようにレーダ発振器(1)、送信光学系(2)、受
信光学系(3)、光検出器(4)、光検出部(5)、高
圧回路(6)及び電源(8)により距離測定用のレーザ
光線を発生させ、かつレーザ光線を発射した時刻を示す
スタートハルス信号、ストップパルス信号を生成しさら
に、計数回路(7)によってこれらスタートパルス信号
、ストップパルス信号により(1)式の演算を行うこと
により目標までの距離Ri求めることができる。
In this way, the distance is measured using the radar oscillator (1), transmitting optical system (2), receiving optical system (3), photodetector (4), photodetector (5), high voltage circuit (6), and power source (8). A start Hals signal and a stop pulse signal indicating the time at which the laser beam was emitted are generated, and a counting circuit (7) calculates equation (1) using these start pulse signal and stop pulse signal. By doing this, the distance Ri to the target can be determined.

T R−薯璽・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(11R:目標までの距離(ハ) C:光速(3X 10 ”rry’5ec)Tニスター
トパルス信号とストップパルス信号との時間間隔(Se
c) なお、目標より反射されてきたレーザ光線は微弱である
ため、これを受けてストップノ(ルス信号を生成する光
検出部(5)は一般には光増倍機能を持ったAPD’に
使用し、 APDがブレークダウン現象を起こす直前の
バイアス電圧をAPDに印加することによってAPD機
能が最大限に活かされるように工夫されている。第6図
はこの光検出部(5)の回路構成を示す図でおる。図中
(9)は電流制限用抵抗、 (11゜圓はそれぞれ第1
.第2のコンデンサ、Q21.aaそれぞれ第1.第2
のFET (Field Fiffect Trans
ister)。
T R-Seal・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・-・・・・・・・・・・・・・・・
...... (11R: Distance to target (c) C: Speed of light (3X 10"rry'5ec) T Time interval between start pulse signal and stop pulse signal (Se
c) Furthermore, since the laser beam reflected from the target is weak, the photodetector (5) that generates a stop-noise signal in response to this is generally used in APD's that have a light multiplication function. However, it is devised to maximize the APD function by applying a bias voltage to the APD just before the breakdown phenomenon occurs.Figure 6 shows the circuit configuration of this photodetector (5). In the figure, (9) is the current limiting resistor, (11° circle is the first
.. Second capacitor, Q21. aa each 1st. Second
Field FET Trans
ister).

α4はダイオード、 +151はAPD、αGは増幅器
、αηはブレークダウン検出回路であり、電流制限用抵
抗(9)と上記ブレークダウン検出回路aηはそれぞれ
高圧回路(6)、計数回路(7)に接続されている。
α4 is a diode, +151 is an APD, αG is an amplifier, αη is a breakdown detection circuit, and the current limiting resistor (9) and the breakdown detection circuit aη are connected to the high voltage circuit (6) and the counting circuit (7), respectively. has been done.

この検出部(5)においてはAPD叩は目標よシ反射さ
れたレーザ光線をパルス状の電気信号に変換する役目を
、また、増幅器ueaこのパルス状の電気信号を増幅し
てストップパルス信号を生成すると共に上記APD(I
sがブレークダウン現象を起こした時に発生するマイク
ロノイズを適正な値に増幅する役目をする。ブレークダ
ウン検出回路αりは上記マイクロノイズ、ストップパル
ス信号のうちストップパルス信号だけを計数回路(7)
に送り込む役目をするとともに、レーザ発射指令信号及
び上記増幅されたマイクロノイズによってAPD(15
1t”バイアス制御するためのタイミング信号を発生す
る。このタイミング信号によって第1.第2のF E 
T C12+、(13は通常はオンに、レーザを発射す
る直前にはオフに、そして上記APDα9がブレークダ
ウン現象を起こした時には再びオンになるような動作を
し、オン動作の時にはそれぞれ電流側根用抵抗(9)と
第2のコンデンサαυを電気的に接地する。
In this detection unit (5), the APD plays the role of converting the laser beam reflected from the target into a pulsed electrical signal, and the amplifier uea amplifies this pulsed electrical signal to generate a stop pulse signal. At the same time, the above APD(I
It serves to amplify the micronoise generated when s causes a breakdown phenomenon to an appropriate value. The breakdown detection circuit α is a circuit (7) that counts only the stop pulse signal among the micro noise and stop pulse signals mentioned above.
The APD (15
1t" generates a timing signal for bias control. This timing signal causes the first and second F E
T C12+, (13 is normally turned on, turned off just before laser emission, and turned on again when the APDα9 causes a breakdown phenomenon, and when turned on, each of the current side root The resistor (9) and the second capacitor αυ are electrically grounded.

ここで上記第1.第2のコンデンサQ〔、■はコンデン
サの容量値が1:(K−1)の比率(但しKH比例定数
)に設定されており、かつ上記電流制限用抵抗(9)t
−介して高圧回路(6)の高電圧が印加されるようにな
っているので、接地されていた電流制限用抵抗(9)が
レーザを発射する直前には接地解除されて、上記第1.
第2のコンデンサα0.圓に(K−1):1の比率で充
電がされて上記APD(Is)にバイアス電圧が印加さ
れていく、第1.第2のコンデンサαQ。
Here, the above 1. The capacitance value of the second capacitor Q[,
- Since the high voltage of the high voltage circuit (6) is applied through the above-mentioned 1.
Second capacitor α0. The first battery is charged at a ratio of (K-1):1 and a bias voltage is applied to the APD (Is). second capacitor αQ;

αυへの充電が進みバイアス電圧が高くなっていくとA
PDQ51の感度が増加し、最高の感度を発揮するバイ
アス電圧(以後このバイアス電圧のことを最高バイアス
電圧と呼ぶ)より少し高めの電圧に達するとAPD15
)がブレークダウン現象を起こしマイクロノイズを発生
する。そうすると、このマイクロノイズがブレークダウ
ン検出回路αでで検出され。
As charging to αυ progresses and the bias voltage increases, A
When the sensitivity of PDQ51 increases and reaches a voltage slightly higher than the bias voltage that exhibits the highest sensitivity (hereinafter this bias voltage is referred to as the maximum bias voltage), APD15
) causes a breakdown phenomenon and generates micronoise. Then, this micronoise is detected by the breakdown detection circuit α.

この回路の出力であるタイミング信号によって上記電流
制限用抵抗(9)及び第2のコンデンサαυが接地され
るので、APD(15)に、加わる電圧はl/’に倍だ
け降下するが、この降下電圧の比率がブレークダウン現
象を生じるバイアス電圧(以後この電圧のこと金ブレー
クダウン電圧と呼ぶ)と最適バイアス電圧との差の比率
になるように定数にの値を選んでおけば、APDQ9の
バイアス電圧はほぼ最適な値に設定されることになる。
Since the current limiting resistor (9) and the second capacitor αυ are grounded by the timing signal that is the output of this circuit, the voltage applied to the APD (15) drops by twice l/'; If the value of the constant is selected so that the voltage ratio is the ratio of the difference between the bias voltage that causes the breakdown phenomenon (hereinafter referred to as the gold breakdown voltage) and the optimal bias voltage, the bias of APDQ9 can be adjusted. The voltage will be set to approximately the optimum value.

なお、ダイオード圓は上記電流制限用抵抗(9)が接地
される際に第1のコンデンサ+1(lから電流が流れ出
してAPDバイアス電圧が低下するのを防止する役目を
している。     ゛ このように光検出部+51HAPD自身が発生するマイ
クロノイズを利用してブレークダウン電圧を検出し、さ
らに、この値から一定の比率でバイアス電圧を降下させ
ることによってほぼ最適バイアス電圧に等しい値にバイ
アス電圧を設定するので。
Note that the diode circle serves to prevent current from flowing out from the first capacitor +1 (l) and lowering the APD bias voltage when the current limiting resistor (9) is grounded. The breakdown voltage is detected using the micro-noise generated by the photodetector +51HAPD itself, and the bias voltage is set to a value approximately equal to the optimum bias voltage by lowering the bias voltage at a fixed ratio from this value. Because I do.

APDQ51はほぼ最適の感度状態で動作することがで
きる。
APDQ51 can operate in a nearly optimal sensitivity state.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のような光検出部ではAPDバイアス電圧をブレー
クダウン電圧から一定の比率で電圧を降下させることに
よって最適のバイアス電圧を設定するようにしているが
、ブレークダウン電圧に対するブレークダウン電圧−最
適バイアス電圧間の電圧差との比率(以後この比率のこ
とを最適降下電圧比率と呼ぶ)は温度によって変化する
のでこのような一定の比率で電圧を降下させる方法では
APDバイアス電圧の設定が周囲の温度に十分対応した
状態で行われないことがあり、そのためにAPDの感度
が十分に引き出せないという欠点があった。
In the above photodetector, the optimal bias voltage is set by lowering the APD bias voltage from the breakdown voltage at a constant ratio, but the breakdown voltage vs. the breakdown voltage - optimal bias voltage The ratio of the voltage difference between This has the disadvantage that it may not be carried out in a sufficiently compatible state, and as a result, the sensitivity of the APD cannot be fully utilized.

この発明は上記の問題点を解決するもので、APDバイ
アス電圧をブレークダウン電圧から降下させる電圧の比
率を周囲の温度に応じて変わるようにし9周囲の温度に
左右されることなくいつもAPDの感度全十分引き出せ
るようにして、測距能力が温度によって左右されるのを
防止することを目的とする。
This invention solves the above problems by changing the ratio of the voltage that lowers the APD bias voltage from the breakdown voltage depending on the ambient temperature. The purpose is to prevent the ranging ability from being influenced by temperature by making it possible to fully draw out the range.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

従来の光検出部に抵抗の温度変化特性を利用して周囲の
温度に応じて放電時定数を変化させながら上記コンデン
サの電流を放電させる正温度特性サーミスタと、上記放
電の動作時間を適正値に設定するための一定のパルス幅
のパルスを発生するパルス発生器を追加し、上記パルス
発生器から出力される一定幅のパルス信号、正温度特性
サーミスタ及びFETによって周囲の温度に応じて放電
時定数を変えて上記コンデンサを放電させることにより
、APDバイアス電圧のブレークダウン電圧から降下さ
せる電圧の比率を周囲の温度に応じて変わるようにした
The conventional photodetector includes a positive temperature characteristic thermistor that discharges the current of the capacitor while changing the discharge time constant according to the ambient temperature by utilizing the temperature change characteristics of the resistor, and a positive temperature characteristic thermistor that discharges the current of the capacitor while changing the discharge time constant according to the ambient temperature, and the operation time of the discharge to an appropriate value. Add a pulse generator that generates a pulse with a constant pulse width to set the pulse signal with a constant width output from the pulse generator, and set the discharge time constant according to the ambient temperature using a positive temperature characteristic thermistor and FET. By changing the voltage and discharging the capacitor, the ratio of the voltage dropped from the breakdown voltage of the APD bias voltage can be changed depending on the ambient temperature.

〔作 用〕[For production]

この発明においては正温度特性サーミスタ、パルス発生
器、FIT等によって人PDバイアス電圧をブレークダ
ウン電圧から降下させる電圧の比率が周囲の温度に応じ
て変わるようにしておるのでAPDが周囲の温度に無関
係にいつも最適の動作をし、測距能力も温度の影響を受
けないようにすることができる。
In this invention, the ratio of the voltage that lowers the human PD bias voltage from the breakdown voltage is made to change depending on the ambient temperature using a positive temperature characteristic thermistor, pulse generator, FIT, etc., so that the APD is independent of the ambient temperature. The sensor always performs optimally, and its ranging ability is unaffected by temperature.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、 1
9)、 a2. (13〜αりは従来と同一のもの、α
印はパルス発生器、αIは正温度特性サーミスタ、■は
充電用コンデンサであり第1のコンデンサαlと同じ役
目をするものである。また第2図は上記パルス発生器0
秒の構成を示す図でおり1図中(社)は時定数用コンデ
ンサ、(2)は時定数用抵抗、@ハワンショットマルチ
バイプレータであり、この入出力端子はそれぞれブレー
クダウン検出回路(7)、第2のFBT(13と接続さ
れている。このような構成において電流制限用抵抗(9
)、充電用コンデンサ■、FET(13,ダイオードα
4)、APD(151,増幅器αe及びブレークダウン
検出回路αηは従来の光検出部と同様の動作をし。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and 1
9), a2. (13 to α are the same as before, α
The mark is a pulse generator, αI is a positive temperature characteristic thermistor, and ■ is a charging capacitor, which plays the same role as the first capacitor αl. In addition, FIG. 2 shows the pulse generator 0
This is a diagram showing the configuration of the second circuit. In Figure 1, (2) is a time constant capacitor, (2) is a time constant resistor, and is a Hawanshot multivibrator. The input and output terminals are the breakdown detection circuit ( 7), is connected to the second FBT (13).In such a configuration, the current limiting resistor (9) is connected to the second FBT (13).
), charging capacitor ■, FET (13, diode α
4) The APD (151), amplifier αe, and breakdown detection circuit αη operate in the same way as a conventional photodetector.

レーザ測距をする直前からAPDQ5)にバイアス電圧
が加わシ始め、バイアス電圧が高くなってAPD(Is
)がブレークダウン現象を起こすと、ブレークダウン検
出回路αηのタイミング信号及び上記FBTo2゜ダイ
オードα勾によって充電用コンデンサ■への充電金スト
ップさせAPDバイアス電圧がブレークダウン電圧以上
にならないようにする。ここで最適降下電圧比率と温度
との関係は実験等で相関関係があることがわかっており
、低温になるほど最適降下電圧の比率は大きくなる。第
3図はこの様子を示したものであり、温度Tに対して右
下りの負の傾斜を持った特性をしている。そこで電圧降
下の比率を第3図の特性と一致させて上記ブレークダウ
ン電圧から電圧を降下させるようにバイアス制御するこ
とにより1周囲の温度に適合した最適のバイアス設定を
行うことができる。第2のFgTα謙、パルス発生器叩
及び正温度特性サーミスタ(19)はこのための電圧降
下を行うための電子回路であり、このうちのパルス発生
器α印は第2図に示すように時定数用コンデンサC2υ
2時定数用抵抗(支)の時定数設定用部品とこれら時定
数用部品の時定数に応じた一定幅のパルスを発生するワ
ンショットマルチバイブレータ(2)から構成されてお
り、上記ブレークダウン検出回路αでのLow−+Hi
ghに切り替るタイミング信号をトリガーとしてAPD
(15)がブレークダウン現象を起こした時には(2)
式に示すような一定幅のパルス信号Wを発生する。
Bias voltage starts to be applied to APDQ5) immediately before laser distance measurement, and as the bias voltage increases, the APD (Is
) causes a breakdown phenomenon, the timing signal of the breakdown detection circuit αη and the slope of the FBTo2° diode α stop charging the charging capacitor (2) to prevent the APD bias voltage from exceeding the breakdown voltage. It has been found through experiments that there is a correlation between the optimum voltage drop ratio and temperature, and the lower the temperature, the larger the optimum voltage drop ratio becomes. FIG. 3 shows this situation, and has a characteristic that has a negative slope downward to the right with respect to temperature T. Therefore, by controlling the bias so that the ratio of the voltage drop matches the characteristic shown in FIG. 3 and dropping the voltage from the breakdown voltage, it is possible to perform the optimum bias setting suitable for the ambient temperature. The second FgTα sensor, pulse generator and positive temperature characteristic thermistor (19) are electronic circuits for voltage drop for this purpose, and the pulse generator α mark of these is as shown in Figure 2. Constant capacitor C2υ
It consists of a time constant setting component (2) of a time constant resistor (support) and a one-shot multivibrator (2) that generates a pulse of a constant width according to the time constant of these time constant components. Low-+Hi in circuit α
APD using the timing signal to switch to gh as a trigger
When (15) causes a breakdown phenomenon, (2)
A pulse signal W having a constant width as shown in the equation is generated.

WThA−C,R,・・・・−・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(2)A : 比例定数 C1:  時定数用コンデンサの容量値R,:   #
  抵抗の抵抗値 また第2のFgTC13及び正温度特性サーミスタα9
はそれぞれ13Tのスイッチ機能、放電機能により上記
パルス信号がロジックレベルHi ghの間つまり一定
時間幅Wの間だけ上記充電用コンデンサ■を放電させる
が、このとき正温度特性サーミスタ11は温度が低いほ
ど抵抗値が小さくなる特性を有しているので、これと充
電用コンデンサ圓の抵抗値。
WThA-C,R,・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
...(2) A: Proportionality constant C1: Capacitance value of time constant capacitor R,: #
The resistance value of the resistor and the second FgTC13 and positive temperature characteristic thermistor α9
The charging capacitor (2) is discharged by the switch function and discharge function of 13T respectively while the pulse signal is at the logic level High, that is, for a certain time width W. At this time, the positive temperature characteristic thermistor 11 is activated as the temperature becomes lower. Since the resistance value has the characteristic of decreasing, this and the resistance value of the charging capacitor circle.

容量値から定まる放電の時定数丁も(3)式に示すよう
に温度が低くなるほど小さな値になる。
The discharge time constant determined from the capacitance value also decreases as the temperature decreases, as shown in equation (3).

τIC2・u、 (T)・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・(3)C8:充電用コンデンサの容量値 T :周囲の温度 R1(7):正温度特性サーミスタの抵抗値(T、<T
、のときR* (Tt)<R* (TJ)従って上記パ
ルス信号の一定時間幅Wの間に充電用コンデンサ■が放
電によってブレークダウン電圧から電圧降下する比率2
は周囲の温度に応じて変化しく4)式のように表わされ
る。
τIC2・u, (T)・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
......(3) C8: Capacitance value of charging capacitor T: Ambient temperature R1 (7): Resistance value of positive temperature characteristic thermistor (T, <T
, then R* (Tt) < R* (TJ) Therefore, the rate at which the charging capacitor ■ drops from the breakdown voltage due to discharge during the fixed time width W of the pulse signal is 2.
varies depending on the ambient temperature and is expressed as in equation 4).

Zxl−erT = t−eA IICtRt aCz
Rz er) 、、、、、、、1.、−(41そこで上
記電圧降下の比率2が第3図の特性と一致するように上
記正温度特性サーミスタαも時定数用コンデンサ圓1時
定数用抵抗@の容量値や抵抗値を選んでやれば、APD
バイアス電圧をブレークダウン電圧から降下させる電圧
の比率を最適降下電圧比率とほぼ等しくできるので周囲
の温度に応じてAPDバイアス電圧をほぼ理想的な状態
で設定することができる。
Zxl-erT = t-eA IICtRt aCz
Rzer) , , , , , 1. , -(41) Therefore, select the capacitance and resistance values of the time constant capacitor 1 and the time constant resistor @ of the positive temperature characteristic thermistor α so that the voltage drop ratio 2 matches the characteristics shown in Figure 3. ba, APD
Since the ratio of the voltage at which the bias voltage is lowered from the breakdown voltage can be made approximately equal to the optimum voltage drop ratio, the APD bias voltage can be set in an approximately ideal state depending on the ambient temperature.

第4図はこの様子を示すもので、充電用コンデンサ■の
端子電圧、増幅器α印の出力、パルス発生器a咎の出力
を時間軸を合わせてそれぞれ(、)図、(b)図、(C
)図に示したものである。
Figure 4 shows this situation, and shows the terminal voltage of the charging capacitor (2), the output of the amplifier (α), and the output of the pulse generator (a) on the time axis (,), (b), and (), respectively. C
) as shown in the figure.

図中t、はAPD(Isがブレークダウン現象を起こし
てマイクロノイズを発生した時刻を示しており。
In the figure, t indicates the time when APD (Is) causes a breakdown phenomenon and generates micronoise.

(、)図におけるT!T、、T=T、の曲線は周囲の温
度がそれぞれTl@ Tz(Tx<Tt)のときの放電
による電圧降下特性を示している。
(,)T in the figure! The curves T, T=T, respectively, show voltage drop characteristics due to discharge when the ambient temperature is Tl@Tz (Tx<Tt).

これらの図からAPDQ51がマイクロノイズを発生す
ると同時にAPDバイアス電圧の上昇がストップし、さ
らに正温度特性サーミスタα口の抵抗温度変化特性によ
って周囲の温度に応じて放電時定数が制御されるので、
APDバイアス電圧のブレークダウン電圧からの電圧降
下も周囲の温度に対応して設定されるのがわかる。
From these figures, the rise in APD bias voltage stops at the same time as APDQ51 generates micronoise, and the discharge time constant is controlled according to the ambient temperature by the resistance temperature change characteristic of the positive temperature coefficient thermistor α port.
It can be seen that the voltage drop of the APD bias voltage from the breakdown voltage is also set in accordance with the ambient temperature.

結局、このように構成された光検出部では電流制限用抵
抗(9)、充電用コンデンサ圓、第10FITα2.ダ
イオードα41. APD(151,増幅器αe及びブ
レークダウン検出回路αりによってAPDバイアス電圧
の上昇eAPDQs自身が発生するマイクロノイズを基
にブレークダウン電圧レベルでストップさせると同時に
ブレークダウン現象を起こした時刻情報を元に第2のF
BTQ3.パルス発生器−及び正温度特性サーミスタα
’JKよって周囲の温度に応じて上記充電用コンデンサ
■を放電させ、APDバイアス電圧を電圧降下させるこ
とによって最適のバイアス電圧を設定するようになって
いる。従ってAPD(15)を周囲の温度に対応して常
に理想的な状態で動作させることができ、それ故、測距
能力が周囲の温度によって影IIを受けるのを防止する
ことができる。
In the end, the photodetection section configured in this way requires a current limiting resistor (9), a charging capacitor circle, a 10th FITα2. Diode α41. APD (151, APD bias voltage rise due to amplifier αe and breakdown detection circuit α) eAPDQs stops at the breakdown voltage level based on the micro-noise generated by itself, and at the same time, based on the time information when the breakdown phenomenon occurred. 2 F
BTQ3. Pulse generator and positive temperature characteristic thermistor α
Accordingly, the charging capacitor (2) is discharged according to the ambient temperature, and the APD bias voltage is lowered to set the optimum bias voltage. Therefore, the APD (15) can always be operated in an ideal state according to the ambient temperature, and therefore, it is possible to prevent the ranging ability from being affected by the ambient temperature.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明した通り従来の光検出部がAPD自
身の発生するマイクロノイズを利用してAPDのブレー
クダウン電圧を検出し、このブレークダウン電圧から一
定の比率で電圧降下させてAPDのバイアス設定を行っ
ていたのを1周囲の温度に応じて降下電圧の比率を変え
て電圧降下させて、最適バイアス電圧を求めるようにし
9周囲の温度に即したAPDバイアス設定を行うように
している。従って、APDの光検出能力をいつも最高の
状態で引き出すことができ、それ故、距離測定も周囲の
温度の影響を受けることなく常時、最高の性能状態で行
うことができる。
As explained above, in this invention, the conventional photodetector detects the breakdown voltage of the APD using micronoise generated by the APD itself, and sets the bias of the APD by dropping the voltage at a fixed ratio from this breakdown voltage. Instead of 1) changing the ratio of the voltage drop depending on the ambient temperature to lower the voltage to find the optimum bias voltage, 9) APD bias settings can be made in accordance with the ambient temperature. Therefore, the light detection ability of the APD can be brought out at its best at all times, and therefore, distance measurement can always be performed at its best performance without being affected by the ambient temperature.

なお、ここではパルス発生器の構成例としてワンショッ
トマルチバイブレータを使った場合を示したが、これに
限らずプレイライン及びに山ゲートを使用する方法やゲ
ート用IC及び遅延用の抵抗。
Here, a case where a one-shot multivibrator is used is shown as an example of the configuration of the pulse generator, but the method is not limited to this, and methods using play lines and gates, gate ICs, and delay resistors are also possible.

コンデンサを使用する方法等の数々の方法が考えられる
A number of methods are possible, including the use of capacitors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図はパ
ルス発生器の構成を示す図、第3図は最適降下電圧比率
と温度との関係を示す図、第4図(a)、 (b)、 
(c)ijそれぞれ充電用コンデンサ■の端子電圧、増
幅器a・の出力、パルス発生器(181の出力金時間軸
を合わせて示した図、第5図は距離測定装置の構成を示
す図、第6図は従来の光検出部の構成を示す図である。 図中+IIはレーザ発振器、(2)は送信光学系、(3
)は受信光学系、(4)は光検出器、(5)は光検出部
、(6)は高圧回路、(7)は計数回路、(8)は電源
、(9)は電流制限用抵抗、α〔、αυは第1.第2の
コンデンサ、a2.α謙は第1.第217)PET、 
Q41Hり(、t −トe QShAPn、 (lGは
増幅器、0ηはブレークダウン検出回路、 ttSはパ
ルス発生器、暗は正温度特性サーミスタ、■は充電用コ
ンデンサ、@は時定数用コンデンサ、(支)は時定数用
抵抗、(2)はワンショットマルチバイブレータである
。 なお1図中、同一あるいは相当部分には同−符号上付し
て示しである。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a pulse generator, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the optimum voltage drop ratio and temperature, and FIG. ), (b),
(c) ij, respectively, the terminal voltage of the charging capacitor ■, the output of the amplifier a, the output of the pulse generator (181). Figure 5 is a diagram showing the configuration of the distance measuring device. Figure 6 is a diagram showing the configuration of a conventional photodetector. In the figure, +II is a laser oscillator, (2) is a transmission optical system, and (3
) is the receiving optical system, (4) is the photodetector, (5) is the photodetector, (6) is the high voltage circuit, (7) is the counting circuit, (8) is the power supply, and (9) is the current limiting resistor. , α[, αυ is the first . second capacitor, a2. αken is the first. 217) PET,
Q41H (, t-e QShAPn, (lG is the amplifier, 0η is the breakdown detection circuit, ttS is the pulse generator, dark is the positive temperature characteristic thermistor, ■ is the charging capacitor, @ is the time constant capacitor, (support) ) is a time constant resistor, and (2) is a one-shot multivibrator. In Figure 1, the same or equivalent parts are indicated with the same symbol superimposed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 高電圧を発生する高圧回路と、上記高圧回路から流れ出
る電流を制限する電流制限用抵抗と、上記抵抗を介して
流れ込む電流を蓄積し除々に電圧を増加させるコンデン
サと、上記コンデンサに高電圧を接続又は断させる役目
をする第1のFET(Field Effect Tr
ansister)と、高電圧を断する際にコンデンサ
から電流が流れ出すのを防止するダイオードと、周囲の
温度に応じて抵抗値が変化する特性を利用して放電時定
数を変化させ、かつ上記コンデンサを放電させてコンデ
ンサの電圧を低下させる役目をする正温度特性サーミス
タと、放電動作を持続又は中断させる役目をする第2の
FETと、上記コンデンサに蓄積されている高電圧をバ
イアス源として光増倍を行うAPD(Avalanch
e PhotoDiode)と、最高感度を発揮するA
PDバイアス電圧より少し高めのバイアス電圧がAPD
に加わった時に起きるブレークダウン現象時に発生する
マイクロノイズをとらえるための増幅を行う増幅器と、
上記マイクロノイズによりAPDがブレークダウン現象
を起こすバイアス電圧をタイミング情報として検出する
ブレークダウン検出回路と、上記タイミング情報を元に
一定のパルス幅のパルス信号を発生し、このパルス信号
で第2のFETを制御することによってコンデンサの電
圧を降下させる役目をするパルス発生器より構成され、
上記ブレークダウン検出回路からのタイミング信号と上
記第1のFETによってAPDがブレークダウン現象を
起こすと同時にAPDバイアス電圧の上昇をストップさ
せ、さらに上記タイミング信号とパルス発生器のパルス
信号及び正温度特性サーミスタによって周囲の温度に応
じて放電時間を変えて放電させることにより、周囲の温
度に応じてAPDバイアス電圧が降下するようにし、A
PDが最適の動作をするようにした光検出部を備えたこ
とを特徴とする距離測定装置。
A high voltage circuit that generates a high voltage, a current limiting resistor that limits the current flowing from the high voltage circuit, a capacitor that accumulates the current flowing through the resistor and gradually increases the voltage, and a high voltage connected to the capacitor. or the first FET (Field Effect Tr
ansister), a diode that prevents current from flowing out of the capacitor when the high voltage is cut off, and a diode that changes the discharge time constant using the characteristic that the resistance value changes depending on the surrounding temperature, and the capacitor. A positive temperature coefficient thermistor that serves to discharge and lower the voltage of the capacitor, a second FET that serves to sustain or interrupt the discharge operation, and light multiplication using the high voltage stored in the capacitor as a bias source. APD (Avalanche)
e PhotoDiode) and A, which exhibits the highest sensitivity.
The APD bias voltage is slightly higher than the PD bias voltage.
an amplifier that performs amplification to capture the micronoise that occurs during the breakdown phenomenon that occurs when
A breakdown detection circuit detects as timing information the bias voltage that causes the APD to break down due to the micronoise, and generates a pulse signal with a constant pulse width based on the timing information, and uses this pulse signal to control the second FET. It consists of a pulse generator that serves to lower the voltage of the capacitor by controlling the
The timing signal from the breakdown detection circuit and the first FET cause the APD to cause a breakdown phenomenon, and at the same time stop the increase in the APD bias voltage, and the timing signal, the pulse signal of the pulse generator, and the positive temperature characteristic thermistor. By changing the discharge time according to the ambient temperature and causing the discharge, the APD bias voltage is lowered according to the ambient temperature,
A distance measuring device characterized by comprising a photodetecting section that allows a PD to operate optimally.
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