JPH0353184A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH0353184A JPH0353184A JP1188615A JP18861589A JPH0353184A JP H0353184 A JPH0353184 A JP H0353184A JP 1188615 A JP1188615 A JP 1188615A JP 18861589 A JP18861589 A JP 18861589A JP H0353184 A JPH0353184 A JP H0353184A
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- apd
- capacitor
- capacitors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明ぱレーザ光線を利用した距離測定装置.!!l
!!にその受信用APD ( Avalanche P
hoto Diode )のバイアス印加方法の改良に
関するものである。
!!にその受信用APD ( Avalanche P
hoto Diode )のバイアス印加方法の改良に
関するものである。
第10図は従来の光検出部を備えた距離測定装置を示す
構成図であう,図中(1)はレーザ発振器.+21は送
信光学系.(3)は受信光学系.C4)は例えばPD
( Photo Diode )等を使用しfl− 光
検出a, (5rFiAPDで構成された光検出部.
/61Fi高圧回路,17)は計数回路.C8)は電源
である。
構成図であう,図中(1)はレーザ発振器.+21は送
信光学系.(3)は受信光学系.C4)は例えばPD
( Photo Diode )等を使用しfl− 光
検出a, (5rFiAPDで構成された光検出部.
/61Fi高圧回路,17)は計数回路.C8)は電源
である。
この距離測定装置にb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b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。
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b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。
目標より反射されたレーザ光線は受信光学系+31によ
って集光され.光検出部+51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)K変
換される。高圧回路(81は上記党検出部(51APD
に高電圧を印加して適正なバイアス状態を作シ出し.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あり.!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
ものである。
って集光され.光検出部+51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)K変
換される。高圧回路(81は上記党検出部(51APD
に高電圧を印加して適正なバイアス状態を作シ出し.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あり.!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
ものである。
このようにレーデ発振a(r),送信光学系C2》.受
信光学系(3),光検出器C4】.光検出部(5).高
圧回路(6)及び電源(8)によう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Rを求める
ことができる。
信光学系(3),光検出器C4】.光検出部(5).高
圧回路(6)及び電源(8)によう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Rを求める
ことができる。
CT
R=−
2
・・・・・・・・・・・・{1}
R:目標1での距離(FF!)
C:光速(3 X 1 G” m/sec )T: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( see )尚,目標より反
射されたレーザ光線は微弱であるため.これを受けてス
トップパ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を使用し,APDがプレーク
タ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るように
工夫されている。第1)図はこの光検出部(5)の回路
構成を示す図である。図中で9》は電流制限用抵抗,
aI1aJ)はそれぞれ第10第2のコンデンサ, a
zasFiそれぞれ第10第2のFET,α4はダイオ
ード.α3ぱAPD, (+1は増幅器.llIt+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(7)はそれぞれ高圧回路
(6).計数回路《71に接続されている。この検出部
(5)においてはAPDαジ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.1た.
増幅器asは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APDu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
●力は上記マイクロノイズ.ストップパA/ス信号のう
ちストップパルス信号だけを計数回路(71に送b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APDLiをバイアス制御
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10第2のFETa3, @3は通常は
オンにレーザを発射する直前はオフに.そして上記AP
D a3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
流制限用抵抗(9)と第2のコンデンサallを電気的
に接地する。ここで上記第10第2のコンデンサa●.
aOはコンデンサの容量値が1:(k−1)の比率(但
しk#i比例定数)に設定されてかりかつ上記電流制限
用抵抗(91 f!:介して高圧回路f61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{91がレーザを発射する直前には接地解除
されて,上記第10第2のコンデンサa1,(IDに(
k−1):1の比率で充電がされて上記^PDaSにバ
イアス電圧が印加されていく。第10第2のコンデンサ
αOaDへの充電が進みバイアス電圧が高くなっていく
とAPD(19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適バ
イアス電圧と呼ぶ)よう少し高めの電圧に達するとAP
Da5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anで検出され,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aDが接地されるので,APD a
9に加わる電圧はl/k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を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kの値
を選んで》けば, APD a#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。fkb,ダイオー
ドα4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atr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。
ートパルス信号とストップ パルス信号との時間間隔( see )尚,目標より反
射されたレーザ光線は微弱であるため.これを受けてス
トップパ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を使用し,APDがプレーク
タ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るように
工夫されている。第1)図はこの光検出部(5)の回路
構成を示す図である。図中で9》は電流制限用抵抗,
aI1aJ)はそれぞれ第10第2のコンデンサ, a
zasFiそれぞれ第10第2のFET,α4はダイオ
ード.α3ぱAPD, (+1は増幅器.llIt+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(7)はそれぞれ高圧回路
(6).計数回路《71に接続されている。この検出部
(5)においてはAPDαジ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.1た.
増幅器asは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APDu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
●力は上記マイクロノイズ.ストップパA/ス信号のう
ちストップパルス信号だけを計数回路(71に送b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APDLiをバイアス制御
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10第2のFETa3, @3は通常は
オンにレーザを発射する直前はオフに.そして上記AP
D a3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
流制限用抵抗(9)と第2のコンデンサallを電気的
に接地する。ここで上記第10第2のコンデンサa●.
aOはコンデンサの容量値が1:(k−1)の比率(但
しk#i比例定数)に設定されてかりかつ上記電流制限
用抵抗(91 f!:介して高圧回路f61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{91がレーザを発射する直前には接地解除
されて,上記第10第2のコンデンサa1,(IDに(
k−1):1の比率で充電がされて上記^PDaSにバ
イアス電圧が印加されていく。第10第2のコンデンサ
αOaDへの充電が進みバイアス電圧が高くなっていく
とAPD(19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適バ
イアス電圧と呼ぶ)よう少し高めの電圧に達するとAP
Da5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anで検出され,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aDが接地されるので,APD a
9に加わる電圧はl/k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を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kの値
を選んで》けば, APD a#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。fkb,ダイオー
ドα4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atr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《5}はAPD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藁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.APD a!iはほぼ最適の
感度状態で動作することができる, 〔発明が解決しようとする課題〕 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と最
適バイアス電圧との電圧差との比率(以後この比率のこ
と′f:I&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パイアヌ電圧の設定が周囲の堪度に十分対
応した状態で行われないことがあり.そのためにAPD
感度が十分に引き出せないという問題点があった。
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藁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.APD a!iはほぼ最適の
感度状態で動作することができる, 〔発明が解決しようとする課題〕 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と最
適バイアス電圧との電圧差との比率(以後この比率のこ
と′f:I&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パイアヌ電圧の設定が周囲の堪度に十分対
応した状態で行われないことがあり.そのためにAPD
感度が十分に引き出せないという問題点があった。
この発明は上記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.周囲の温度に左
右されることなくいつもAPDの感度を十分に引き出せ
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。
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.周囲の温度に左
右されることなくいつもAPDの感度を十分に引き出せ
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。
この発明は従来の光検出部の充電用コンデンサに周囲温
度に応じて容量値が変化するコンデンサを使用し.周囲
の温度に応じて上記コンデンサの元電電圧を分圧させる
ようにしてかき.上記APDカ7’レークダウン現象を
起こした時にこの分圧電圧が上記APDに加わるように
してAPD バイアス電圧のブレークダウン電圧から
降下される電圧の比率を周囲の温度に応じて変わるよう
にしたものである。
度に応じて容量値が変化するコンデンサを使用し.周囲
の温度に応じて上記コンデンサの元電電圧を分圧させる
ようにしてかき.上記APDカ7’レークダウン現象を
起こした時にこの分圧電圧が上記APDに加わるように
してAPD バイアス電圧のブレークダウン電圧から
降下される電圧の比率を周囲の温度に応じて変わるよう
にしたものである。
この発明においては温度によって容量値が変化するコン
デンサ.スイッチの役目をするFET 等によってAP
Dバイアス電圧のブレークダウン電圧から降下させる電
圧の比宅が周囲の湛度に応じて変わるようにしてあるの
でAPDが周囲の温度に関係fk<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。
デンサ.スイッチの役目をするFET 等によってAP
Dバイアス電圧のブレークダウン電圧から降下させる電
圧の比宅が周囲の湛度に応じて変わるようにしてあるの
でAPDが周囲の温度に関係fk<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。
第1図はこの発明の一実施例を示す構或図であり, F
+).aれ0〜aカは従来と同一のもの68α$はそれ
ぞれ温度容量変化特性が正,Oのコンデンサである。
+).aれ0〜aカは従来と同一のもの68α$はそれ
ぞれ温度容量変化特性が正,Oのコンデンサである。
このような構或にかいて温度容量変化特性が正のコンデ
ンサ+1)1が周囲の温度に比例して容量値が増加する
以外は従来の光検出部と同様の動作をし.レーザ測距を
する直前からAPDC19にバイアス電圧が加わb始め
.バイアス電圧が高くなってAPDα9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卸のタイミ
ング信号及び上記第20FETQ3及びダイオードα◆
によって上記温度容量変化特性がそれぞれ正.0のコン
デンサα砂.舖への充電をストップさせ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。
ンサ+1)1が周囲の温度に比例して容量値が増加する
以外は従来の光検出部と同様の動作をし.レーザ測距を
する直前からAPDC19にバイアス電圧が加わb始め
.バイアス電圧が高くなってAPDα9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卸のタイミ
ング信号及び上記第20FETQ3及びダイオードα◆
によって上記温度容量変化特性がそれぞれ正.0のコン
デンサα砂.舖への充電をストップさせ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b,低温になるほど最適降
下電圧の比率は大きくなる。第5図はこの様子を示した
ものであb,温度Tに対して右下りの負の傾斜を持った
特性を示している。
関係があることがわかっておb,低温になるほど最適降
下電圧の比率は大きくなる。第5図はこの様子を示した
ものであb,温度Tに対して右下りの負の傾斜を持った
特性を示している。
そこで電圧降下の比率を第5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。温度容量変化特性がそ
れぞれ正.Oのコンデンサα―.a9及び第1のFET
(I3はこのための電圧降下動作を行うためのものであ
り.このうち上記コンデンサαa.αタは特に温度容量
変化特性が正のコンデンサa9が温度に比例して容量値
が増える特性を利用して充電電圧を周囲の温度に応じて
分圧させるものであり.上記コンデンサas asの容
量値をそれぞれC1(T). C2 (但しTは周囲
の温度)とすると温度容量変化特性が正のコンデンサ特
にかかる電圧と温度容量変化特性がOのコンデンサaS
にかかる電圧との比率はC2 : CI (T) であ
る。
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。温度容量変化特性がそ
れぞれ正.Oのコンデンサα―.a9及び第1のFET
(I3はこのための電圧降下動作を行うためのものであ
り.このうち上記コンデンサαa.αタは特に温度容量
変化特性が正のコンデンサa9が温度に比例して容量値
が増える特性を利用して充電電圧を周囲の温度に応じて
分圧させるものであり.上記コンデンサas asの容
量値をそれぞれC1(T). C2 (但しTは周囲
の温度)とすると温度容量変化特性が正のコンデンサ特
にかかる電圧と温度容量変化特性がOのコンデンサaS
にかかる電圧との比率はC2 : CI (T) であ
る。
従って温度容量変化特性が00コンデンサasをスイッ
チの役目をするFET等で接地してやれば充電電圧は上
記温度特性が正のコンデンサα6にかかつている電圧分
だけ降下するが.その降下する比率2は(2)式に示す
ように温度が低いほど大きな値をとる。
チの役目をするFET等で接地してやれば充電電圧は上
記温度特性が正のコンデンサα6にかかつている電圧分
だけ降下するが.その降下する比率2は(2)式に示す
ように温度が低いほど大きな値をとる。
C2
2= ・・・・
・・・・・・・・・−(421CI(T)+02 ただしTI<T2のときC1(T1)<01(T2)上
記第1のFEll3はこの電圧降下を起こさせるための
もので.スイッチ動作をするFET の出力側が上記温
度容量変化特性が正のコンデンサーに.1た制御動作を
するFETの入力側がブレークダウン検出回路anの出
力端に接続されている。
・・・・・・・・・−(421CI(T)+02 ただしTI<T2のときC1(T1)<01(T2)上
記第1のFEll3はこの電圧降下を起こさせるための
もので.スイッチ動作をするFET の出力側が上記温
度容量変化特性が正のコンデンサーに.1た制御動作を
するFETの入力側がブレークダウン検出回路anの出
力端に接続されている。
従って上記hPDa5がブレークダウン現象を起こす1
での間は上記ブレークダウン検出回路a力の出力がロジ
ックレベルLOWとなりこのタイミング信号によって上
記コンデンサ(II, a9に蓄積されている充電電圧
が直にAPDfi!9に加わるが,APDa5がブレー
クダウン現象を起こした後には上記タイミング信号がl
ighとなう,この信号によって第1のFETeaがオ
ンされ.その結果,上記温度容量変化特性が正のコンデ
ンサaSが接地されて(21式に示す比率2だけ電圧降
下した充電電圧がAPD uに加わる。
での間は上記ブレークダウン検出回路a力の出力がロジ
ックレベルLOWとなりこのタイミング信号によって上
記コンデンサ(II, a9に蓄積されている充電電圧
が直にAPDfi!9に加わるが,APDa5がブレー
クダウン現象を起こした後には上記タイミング信号がl
ighとなう,この信号によって第1のFETeaがオ
ンされ.その結果,上記温度容量変化特性が正のコンデ
ンサaSが接地されて(21式に示す比率2だけ電圧降
下した充電電圧がAPD uに加わる。
そこで上記電圧降下比率zを第5図の特性と一致するよ
うに温度容量変化特性がそれぞれ正,0のコンデンサα
I1, Q9の容量値及び温度容量変化系数を選んでや
ればAPDバイアス電圧をブレークダウン電圧から降下
させる電圧の比宅を最適降下電圧比率と合わせられるの
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。
うに温度容量変化特性がそれぞれ正,0のコンデンサα
I1, Q9の容量値及び温度容量変化系数を選んでや
ればAPDバイアス電圧をブレークダウン電圧から降下
させる電圧の比宅を最適降下電圧比率と合わせられるの
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。
第6図.第1図.第8図.第9図はこの様子を示すもの
で.それぞれコンデンサの充電電圧及び分圧電圧.増#
A器atSの出力.ブレークダウン検出回路αカの出力
,APDバイアス電圧の出力を時間軸を合わせて示した
ものである。
で.それぞれコンデンサの充電電圧及び分圧電圧.増#
A器atSの出力.ブレークダウン検出回路αカの出力
,APDバイアス電圧の出力を時間軸を合わせて示した
ものである。
図中to FiAPD Q!1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かb.
tた第6図.第9図にかける’r=T1, T=T
2の曲線はそれぞれ分圧電圧.^PD バイアス電圧が
周囲の温度Tによって変化していく様子を示している。
起こしてマイクロノイズを発生した時刻を示してかb.
tた第6図.第9図にかける’r=T1, T=T
2の曲線はそれぞれ分圧電圧.^PD バイアス電圧が
周囲の温度Tによって変化していく様子を示している。
これらの図からコンデンサα●,asの充電電圧が周囲
の温度に応じて分圧されて生成され,APDa1がブレ
ークダウン現象を起こした瞬間増幅器6.1及びブレー
クダウン検出回路anがマイクロノイズを検出してタイ
ミング信号を発生させこのタイミング信号によって充電
電圧の上昇をストップさせると同時に分圧電圧分だけが
APDに加わるようにしているので.すなわち.比率2
だけ電圧降下させた電圧がAPDに加わるようにしてい
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
。
の温度に応じて分圧されて生成され,APDa1がブレ
ークダウン現象を起こした瞬間増幅器6.1及びブレー
クダウン検出回路anがマイクロノイズを検出してタイ
ミング信号を発生させこのタイミング信号によって充電
電圧の上昇をストップさせると同時に分圧電圧分だけが
APDに加わるようにしているので.すなわち.比率2
だけ電圧降下させた電圧がAPDに加わるようにしてい
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
。
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
C9},第2のFET(13, 温度容量変化特性が
それぞれ正.0のコンデンサαa.α9.ダイオードa
4, APD+13,増幅器αe及びブレークダウン
検出回路a力によって徐々に電圧が上昇する充電電圧を
上記2つのコンデンサ側.舖で周囲の温度に応じて電圧
配分を変えながら生成し.最初は上記充電電圧が上記A
PDα9に直に加わb. この電圧の増加によってAP
D(15自身が発生するマイクロノイズを基にAPDバ
イアス電圧の上昇をブレークダウン電圧でレベルでスト
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1のFE’l3によって上記温度容量変化
特性が正のコンデンサalを接地してこのコンデンサが
分知している電圧分だけ電圧降下させた充電電圧をAP
D(151に加えることによう周囲の温度に応じて電圧
降下させた最適のバイアス電圧が設定されるようになっ
ている。
C9},第2のFET(13, 温度容量変化特性が
それぞれ正.0のコンデンサαa.α9.ダイオードa
4, APD+13,増幅器αe及びブレークダウン
検出回路a力によって徐々に電圧が上昇する充電電圧を
上記2つのコンデンサ側.舖で周囲の温度に応じて電圧
配分を変えながら生成し.最初は上記充電電圧が上記A
PDα9に直に加わb. この電圧の増加によってAP
D(15自身が発生するマイクロノイズを基にAPDバ
イアス電圧の上昇をブレークダウン電圧でレベルでスト
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1のFE’l3によって上記温度容量変化
特性が正のコンデンサalを接地してこのコンデンサが
分知している電圧分だけ電圧降下させた充電電圧をAP
D(151に加えることによう周囲の温度に応じて電圧
降下させた最適のバイアス電圧が設定されるようになっ
ている。
従ってAPDαジを周囲の温度に対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
温度によって影響されないようにすることができる。
態で動作させることができ.それ故.測距能力が周囲の
温度によって影響されないようにすることができる。
1た.上記実施例にかいては温度容量変化特性が正のコ
ンデンサを用いて充電電圧を周囲の温度に応じて分圧さ
せるようにしたが.温度容量変化特性が負のコンデンサ
を使用してもよい。第2図はこの一実施例を示したもの
であり.温度容量変化特性が00コンデンサの代りに負
のコンデンサ■を使用し.さらに温度容量変化特性が正
のコンデンサの代りに0のコンデンサ89を使用する他
は上記実施例と同じである。この場合は逆に温度容量変
化特性が0のコンデンサが第1のFET Q3で接地さ
れて電圧降下が生ずるので上記温度容量変化特性がそれ
ぞれO.負のコンデンサα9.偶の容量値をそれぞれC
2# Cs (T) (但しTは周囲の温度)とすると
,この時の電圧降下の比率Wぱ{31式で示されて.《
21式と同様温度が低いほど大きな値をとるので上記実
施例と同様に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。
ンデンサを用いて充電電圧を周囲の温度に応じて分圧さ
せるようにしたが.温度容量変化特性が負のコンデンサ
を使用してもよい。第2図はこの一実施例を示したもの
であり.温度容量変化特性が00コンデンサの代りに負
のコンデンサ■を使用し.さらに温度容量変化特性が正
のコンデンサの代りに0のコンデンサ89を使用する他
は上記実施例と同じである。この場合は逆に温度容量変
化特性が0のコンデンサが第1のFET Q3で接地さ
れて電圧降下が生ずるので上記温度容量変化特性がそれ
ぞれO.負のコンデンサα9.偶の容量値をそれぞれC
2# Cs (T) (但しTは周囲の温度)とすると
,この時の電圧降下の比率Wぱ{31式で示されて.《
21式と同様温度が低いほど大きな値をとるので上記実
施例と同様に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。
ただしT1< T2のとき Cx(T1) > C3(
T2)さらに.温度容量変化特性が正,負のコンデンサ
を同時に用いて充電電圧を周囲の温度に応じて分圧させ
るようにしてもよい。第3図はこの一実施fIlを示し
たものであう温度容量変化特性がそれぞれ負,正のコン
デンサ■.αSを使用し.温度容量変化特性が負のコン
デンサciDを第1のFET Q3で接地するようにし
た他は上記実施例と同じである。上記温度容量変化特性
が負.正のコンデンサω.α●の容量値をそれぞれc5
(’r). C1(T) (但しTは周囲の温度)と
するとこの場合の電圧降下の比率Yは(4)式で示され
て.《2)式と同様温度が低いほど大きな値をとるので
.周囲の温度に応じてAPDパイアヌ電圧をほぼ理想的
な状態で設定することかできる上に.温度容量変化特性
が正.負2種のコンデンサを組み合せて使用するので理
想的な特性に合わせる際に必要とする温度容量変化の系
数は一種の場合よう少くてよいという利点がある。
T2)さらに.温度容量変化特性が正,負のコンデンサ
を同時に用いて充電電圧を周囲の温度に応じて分圧させ
るようにしてもよい。第3図はこの一実施fIlを示し
たものであう温度容量変化特性がそれぞれ負,正のコン
デンサ■.αSを使用し.温度容量変化特性が負のコン
デンサciDを第1のFET Q3で接地するようにし
た他は上記実施例と同じである。上記温度容量変化特性
が負.正のコンデンサω.α●の容量値をそれぞれc5
(’r). C1(T) (但しTは周囲の温度)と
するとこの場合の電圧降下の比率Yは(4)式で示され
て.《2)式と同様温度が低いほど大きな値をとるので
.周囲の温度に応じてAPDパイアヌ電圧をほぼ理想的
な状態で設定することかできる上に.温度容量変化特性
が正.負2種のコンデンサを組み合せて使用するので理
想的な特性に合わせる際に必要とする温度容量変化の系
数は一種の場合よう少くてよいという利点がある。
ただしTI<T2のとき C1(Tt ) < CI
(T2)Cs(T1)>Cx(T2) またこれら温度に応じて允電電圧の分圧比を可変する役
目をする上紀温度容童変化特性を有したコンデンサと並
列に調整用のコンデンサを並列に接続してもよい。ia
4図はこの一実施例を示したものでろ,6,am,(1
)はそれぞれ温度容量変化特性が正.負のコンデンサ.
l2I+はvI4整用コンデンサであり他は上記実施例
と同じである。上記コンデンサの特.(イ), anの
容量値をそれぞれCI(T), CM(T),C4とす
るとこの場合の電圧降下の比率X id151式で示さ
れ(2)式と同様温度が低いほど大きな値をとる上に調
整用コンデンサI2nの容量値C4によって温度に対す
る電圧降下の特性調整がとれるようになっている。従っ
てこの場合は周囲の温度に応じてAPDバイアス電圧を
さらに理想的な状態に設定することができるという利点
がある。
(T2)Cs(T1)>Cx(T2) またこれら温度に応じて允電電圧の分圧比を可変する役
目をする上紀温度容童変化特性を有したコンデンサと並
列に調整用のコンデンサを並列に接続してもよい。ia
4図はこの一実施例を示したものでろ,6,am,(1
)はそれぞれ温度容量変化特性が正.負のコンデンサ.
l2I+はvI4整用コンデンサであり他は上記実施例
と同じである。上記コンデンサの特.(イ), anの
容量値をそれぞれCI(T), CM(T),C4とす
るとこの場合の電圧降下の比率X id151式で示さ
れ(2)式と同様温度が低いほど大きな値をとる上に調
整用コンデンサI2nの容量値C4によって温度に対す
る電圧降下の特性調整がとれるようになっている。従っ
てこの場合は周囲の温度に応じてAPDバイアス電圧を
さらに理想的な状態に設定することができるという利点
がある。
ただし TI<T2のとき C1(Tt ) < CI
(T2)Cg(Tt)>Cs(Tz) 〔発明の効果〕 この発明は以上説明した通う従来の光検出部が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.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厳高の状態で
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.最高の状態で行うことが
できる。
(T2)Cg(Tt)>Cs(Tz) 〔発明の効果〕 この発明は以上説明した通う従来の光検出部が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.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厳高の状態で
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.最高の状態で行うことが
できる。
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図,第2図〜第
4図はこの発明の他の実施fIlを示す図,第5図は最
適降下電圧比出と温度の関係を示す図,第6図.第1図
.第8図.第9図はそれぞれコンデンサの充電電圧,増
幅器aeの出力.ブレークダウン検出回路aカの出力,
APDバイアス電圧を時間軸を合わせて示した図.第1
0図は距離測定装置の構成を示す図.第1)図は従来の
光検出部の構成を示す図である。 図中(1》はレーザ発振器. 121ti送信光学系.
(31は受信光学系.{4}は允検出器,(5)は光検
出部.(6)は高圧回路.(7)は計数回路,(8)は
電源.《91は電流制限用抵抗.αo, anは第10
第2のコンデンサ.α2,a3は第10第2のFET,
α4はダイオード. α9はAPD, a●は増幅器,
+171はブレークダウン検出回路,am, as,
CBは温度容量変化特性がそれぞれ正.0.負のコン
デンサ.Qnは調整用コンデンサである。 なか,図中.同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示してある。
4図はこの発明の他の実施fIlを示す図,第5図は最
適降下電圧比出と温度の関係を示す図,第6図.第1図
.第8図.第9図はそれぞれコンデンサの充電電圧,増
幅器aeの出力.ブレークダウン検出回路aカの出力,
APDバイアス電圧を時間軸を合わせて示した図.第1
0図は距離測定装置の構成を示す図.第1)図は従来の
光検出部の構成を示す図である。 図中(1》はレーザ発振器. 121ti送信光学系.
(31は受信光学系.{4}は允検出器,(5)は光検
出部.(6)は高圧回路.(7)は計数回路,(8)は
電源.《91は電流制限用抵抗.αo, anは第10
第2のコンデンサ.α2,a3は第10第2のFET,
α4はダイオード. α9はAPD, a●は増幅器,
+171はブレークダウン検出回路,am, as,
CBは温度容量変化特性がそれぞれ正.0.負のコン
デンサ.Qnは調整用コンデンサである。 なか,図中.同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示してある。
Claims (4)
- (1)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、上記電流制
限用抵抗を介して流れ込む電流を蓄積して徐々に電圧を
増加させる役目をする温度容量変化特性がそれぞれ0、
正の直列接続された第1、第2のコンデンサと、上記第
1、第2のコンデンサのうち第2のコンデンサの端子間
をショートさせてこのコンデンサに蓄積されている電圧
を放電させる第1のFETと、上記第1、第2のコンデ
ンサに高電圧を接続又は断させる役目をする第2のFE
Tと、高電圧を断する際に上記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、上記第1、第2のコ
ンデンサに蓄積されている充電電圧をバイアス源として
光増幅を行うAPD(Ava−lanchePhoto
Diode)と、最高感度を発揮するAPDバイアス電
圧より少し高めのバイアス電圧が上記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
ロノイズにより上記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を有し、最初は上記第1、第2のコ
ンデンサに蓄積されている充電電圧が上記APDに直に
加わるようにし、この電圧の増加に伴なってAPDがブ
レークダウン現象を起こすと同時に上記ブレークダウン
検出回路のタイミング信号及び上記第2のFETによっ
て上記第1、第2のコンデンサへの充電を中断させてA
PDバイアス電圧の上昇をストップさせ、かつ、上記タ
イミング信号、上記第1、第2のコンデンサおよび第1
のFETによって充電電圧を分圧させ、この時第2のコ
ンデンサの正系数の温度容量変化特性によって生ずる容
量変化が充電電圧の分圧比変化となって現われることを
利用して上記APDに加わる電圧を周囲の温度に応じて
降下させることにより、上記APDが周囲の温度に応じ
て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。 - (2)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、上記電流制
限用抵抗を介して流れ込む電流を蓄積して徐々に電圧を
増加させる役目をする温度容量変化特性がそれぞれ負、
0の直列接続された第10第2のコンデンサと、上記第
1、第2のコンデンサのうち第2のコンデンサの端子間
をショートさせてこのコンデンサに蓄積されている電圧
を放電させる第1のFETと、上記第1、第2のコンデ
ンサに高電圧を接続又は断させる役目をする第2のFE
T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、上記第1、第2のコンデ
ンサに蓄積されている充電電圧をバイアス源として光増
幅を行うAPD(Avalan−chePlotoDi
ode)と、最高感度を発揮するAPDバイアス電圧よ
り少し高めのバイアス電圧が上記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
イズにより上記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
ウン検出回路とを有し、最初は上記第1、第2のコンデ
ンサに蓄積されている充電電圧が上記APDに直に加わ
るようにし、この電圧の増加に伴なって上記APDがブ
レークダウン現象を起こすと同時に上記ブレークダウン
検出回路のタイミング信号及び上記第2のFETによっ
て上記第1、第2のコンデンサへの充電を中断させてA
PDバイアス電圧の上昇をストップさせ、かつ、上記タ
イミング信号、上記第1、第2のコンデンサおよび第1
のFETによって充電電圧を分圧させ、この時上記第1
のコンデンサの負系数の温度容量変化特性によって生ず
る容量変化が充電電圧の分圧変化となって現われること
を利用して上記APDに加わる電圧を周囲の温度に応じ
て降下させることにより、APDが周囲の温度に応じて
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。 - (3)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、上記電流制
限用抵抗を介して流れ込む電流を蓄積して徐々に電圧を
増加させる役目をする温度容量変化特性がそれぞれ負、
正の直列接続された第10第2のコンデンサと、上記第
1、第2のコンデンサのうち第2のコンデンサの端子間
をショートさせてこのコンデンサに蓄積されている電圧
を放電させる第1のFETと、上記第1、第2のコンデ
ンサに高電圧を接続又は断させる役目をする第2のFE
Tと、高電圧を断する際に上記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、上記第1、第2のコ
ンデンサに蓄積されている充電電圧をバイアス源として
光増幅を行うAPD(Avala−nchePloto
Diode)と、最高感度を発揮するAPDバイアス電
圧より少し高めのバイアス電圧が上記APDに加わつた
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
ウン検出回路とを有し、最初は上記第1、第2のコンデ
ンサに蓄積されている充電電圧が上記APDに直に加わ
るようにし、この電圧の増加に伴なって上記APDがブ
レークダウン現象を起こすと 同時に上記ブレークダウ
ン検出回路のタイミング信号及び上記第2のFETによ
って上記第1、第2のコンデンサへの充電を中断させて
APDバイアス電圧の上昇をストップさせ、かつ、上記
タイミング信号、上記第1、第2のコンデンサおよび第
1のFETによって充電電圧を分圧させ、この時、第1
、第2のコンデンサのそれぞれ負系数、正系数の温度容
量変化特性によって生ずる容量変化が充電電圧の分圧変
化となって現れることを利用して上記APDに加わる電
圧を周囲の温度に応じて降下させることにより、APD
が周囲の温度に応じて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。 - (4)温度に対する電圧降下の特性を調整するコンデン
サを直列接続の第1、第2のコンデンサと並列に接続し
たことを特徴とする請求項1、2又は3記載の距離測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188615A JPH0353184A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188615A JPH0353184A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0353184A true JPH0353184A (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=16226780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1188615A Pending JPH0353184A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0353184A (ja) |
-
1989
- 1989-07-20 JP JP1188615A patent/JPH0353184A/ja active Pending
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