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JPH11160432A - Optical pulse radar and optical pulse receiver - Google Patents

Optical pulse radar and optical pulse receiver

Info

Publication number
JPH11160432A
JPH11160432A JP34422897A JP34422897A JPH11160432A JP H11160432 A JPH11160432 A JP H11160432A JP 34422897 A JP34422897 A JP 34422897A JP 34422897 A JP34422897 A JP 34422897A JP H11160432 A JPH11160432 A JP H11160432A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
bias voltage
light
pulse
light receiving
Prior art date
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Granted
Application number
JP34422897A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3621817B2 (en
Inventor
Hidefumi Ito
秀文 伊藤
Shigeru Nagarego
繁 流郷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koden Electronics Co Ltd
Original Assignee
Koden Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koden Electronics Co Ltd filed Critical Koden Electronics Co Ltd
Priority to JP34422897A priority Critical patent/JP3621817B2/en
Publication of JPH11160432A publication Critical patent/JPH11160432A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3621817B2 publication Critical patent/JP3621817B2/en
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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize the bias voltage of an APD(avalanche photodiode), by providing a control circuit for changing the bias voltage of the APD, in accordance with the number of pulses contained in the output of a noise removing circuit and so on. SOLUTION: A light transmitting circuit 1 radiates preceding and following light pulses at a specified time interval. A light receiving circuit 2 containing an APD 2a receives reflected pulses of the preceding and following light pulses, and outputs preceding and following received light pulse signals. A thresholding circuit 3 compares the preceding and following light pulse signals with a specified reference voltage, and outputs preceding and following binary signals. A noise removing circuit 4 removes noise by forming logical product of a delayed one of the preceding binary signal delayed only by a specified time interval and the following binary signal. A bias voltage control circuit 6 counts the number of pulses in the output of the noise removing circuit 4 or thresholding circuit 3, and changes the bias voltage Va of the APD 2a in accordance with this count number.

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、接岸速度計などに利用
される光パルスレーダ装置等に関するものであり、特
に、アバランシェ・フォトダイオード(APD)のバイ
アス電圧の最適制御機能を備えた光パルスレーダ装置等
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pulse radar device used for a berthing speed meter and the like, and more particularly to an optical pulse device having an optimal control function of a bias voltage of an avalanche photodiode (APD). The present invention relates to a radar device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、レーザダイオードなどの発光素子
からパルス状の光ビーム(光パルス)を放射し、その物
体による反射で生じた反射光パルスを受光することによ
り、反射光パルスを発生させた物体までの距離などその
物体の情報を得る光パルスレーダ装置が開発されてき
た。この種の光パルスレーダ装置は、高品質の光ファイ
バなどを伝送路として用いる光通信装置などとは事情が
大いに異なり、太陽光などの自然光や照明光などの人工
の光が背景光として相当量出現する屋外で使用される。
このため、そのような背景光などに起因する雑音ないし
は不要信号の除去を行うために、送光動作と反射光の受
光動作とが一定周期で多数回にわたって反復され、受光
結果に対して時間平均化などの適宜な統計処理が行われ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a reflected light pulse is generated by emitting a pulsed light beam (light pulse) from a light emitting element such as a laser diode and receiving a reflected light pulse generated by reflection by an object. An optical pulse radar device that obtains information on an object such as a distance to the object has been developed. This type of optical pulse radar device is very different from optical communication devices that use high-quality optical fiber or the like as a transmission line. Natural light such as sunlight or artificial light such as illumination light has a considerable amount of background light. Used outdoors to emerge.
For this reason, in order to remove noise or unnecessary signals due to such background light or the like, the light transmitting operation and the light receiving operation of the reflected light are repeated many times in a fixed cycle, and the time-average is performed on the light receiving result. Appropriate statistical processing such as conversion is performed.

【0003】このような光パルスレーダ装置では、遠方
から到来する微弱な反射光パルスを高感度で受光するた
めに、光電流の増倍作用を有するアバランシェ・フォト
・ダイオード(APD)が利用されてきた。一般に、A
PDの降伏電圧(ブレークダウン電圧Vb)近傍におけ
るバイアス電圧Vaと増倍率との関係は図6に示すよう
に、バイアス電圧の増減に伴って増倍率が急峻に変化す
るような関係にある。APDのバイアス電圧がそのブレ
ークダウン電圧を越えると、暗電流増幅率Mdは急峻に
増加し続けるが光電流増倍率Mpは却って減少し、S/
Nが急激に悪化する。このため、受光回路のS/Nを最
適にするという観点から、通常は、APDのバイアス電
圧は、そのブレークダウン電圧よりも所定比率だけ低い
値に設定される。
In such an optical pulse radar device, an avalanche photodiode (APD) having a photocurrent multiplying action has been used to receive a weak reflected light pulse arriving from a distant place with high sensitivity. Was. In general, A
As shown in FIG. 6, the relationship between the bias voltage Va and the multiplication factor near the breakdown voltage (breakdown voltage Vb) of the PD is such that the multiplication factor sharply changes as the bias voltage increases or decreases. When the bias voltage of the APD exceeds its breakdown voltage, the dark current amplification factor Md continues to increase sharply, but the photocurrent multiplication factor Mp decreases instead, and S / S
N rapidly deteriorates. Therefore, from the viewpoint of optimizing the S / N of the light receiving circuit, the bias voltage of the APD is usually set to a value lower than the breakdown voltage by a predetermined ratio.

【0004】また、APDのブレークダウン電圧は 100
volt〜150 voltの範囲では、 0.6volt/ °C 程度の温
度特性を示すため、広い温度範囲にわたってバイアス電
圧をブレークダウン電圧よりも所定比率だけ低い値に設
定するために、バイアス回路に温度補償用のダイオード
が使用される。さらに、APDの出力を一定に保つよう
にそのバイアス電圧を制御する自動利得制御ループの方
式もある。このような自動利得制御ループなどでは、特
開平9ー270526号公報などに記載されているように、A
PDを破壊から保護するなどの目的でバイアス電圧に上
限値や下限値が設定される場合もある。
The breakdown voltage of the APD is 100
In the range of volts to 150 volts, a temperature characteristic of about 0.6 volt / ° C is shown. To set the bias voltage to a value lower than the breakdown voltage by a predetermined ratio over a wide temperature range, the bias circuit is used for temperature compensation. Are used. Further, there is an automatic gain control loop system for controlling the bias voltage so as to keep the output of the APD constant. In such an automatic gain control loop and the like, as described in JP-A-9-270526 and the like, A
Upper and lower limits may be set for the bias voltage for the purpose of protecting the PD from destruction.

【0005】本出願人の先願に係わる「レーダ装置及び
信号受信装置」と題する特許出願(特願平8ー358671号)
によれば、レーザ光パルスをこのレーダ装置の検出限
界の最遠点に応じて設定される所定の時間だけ離間させ
て2個放射し、APDで受光した後続の受光パルスと、
先行の受光パルスを上記所定の時間だけ遅延させたもの
との論理積を作成することにより、先行と後続の受光パ
ルス中にランダムに出現する雑音成分のみを互いに相殺
させて除去し、S/Nを向上させる技術が開示されてい
る。この先願の雑音除去技術は、後段のデータプロセッ
サなどのバックエンドにおけるソフトウェア処理によっ
てではなく、フロントエンドにおけるハードウェア処理
によって行われる点に大きな特徴がある。
A patent application entitled "Radar apparatus and signal receiving apparatus" related to the earlier application of the present applicant (Japanese Patent Application No. 8-358671).
According to the above, two laser light pulses are separated by a predetermined time set in accordance with the farthest point of the detection limit of the radar device, two laser light pulses are emitted,
By forming a logical product of the preceding light receiving pulse delayed by the above-described predetermined time, only noise components appearing randomly in the preceding and succeeding light receiving pulses are canceled by each other and removed, and S / N There is disclosed a technology for improving the performance. The noise removal technique of the prior application has a great feature in that the noise removal technique is performed not by software processing in a back end such as a data processor in a subsequent stage but by hardware processing in a front end.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記先願の信号受信装
置は、APDで受光した後続の受光パルスと、先行の受
光パルスを所定時間だけ遅延させたものとの論理積を作
成することによって受光パルスのS/Nを向上させてい
る。この結果、APDの後段でそのような論理積の作成
によるS/Nの改良を行わない受光回路に対して、S/
Nを最大にするために従来設定されてきた最適バイアス
電圧、すなわち、ブレークダウン電圧よりも所定比率だ
け低い値に固定することが、必ずしも最良とは言えない
状況になった。
The above-mentioned signal receiving apparatus of the prior application forms a logical product of a subsequent light receiving pulse received by the APD and a signal obtained by delaying the preceding light receiving pulse by a predetermined time. The S / N of the pulse is improved. As a result, for a light receiving circuit that does not improve the S / N by creating such a logical product at the subsequent stage of the APD,
It has not always been the best to fix N to a value which is lower than a breakdown voltage by a predetermined ratio, that is, an optimum bias voltage which has been set conventionally to maximize N.

【0007】従って、本発明の一つの目的は、APDの
後段において論理積の作成によるS/Nの改良を行う受
光回路や、あるいは、そのような改良を行わない一般的
な受光回路に対してもS/Nの最大化の観点からバイア
ス電圧を実情に応じて動的に変更する最適化を図ること
にある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a light receiving circuit for improving the S / N ratio by creating a logical product in a subsequent stage of the APD, or a general light receiving circuit without such an improvement. Another object of the present invention is to optimize the bias voltage dynamically according to the actual situation from the viewpoint of maximizing the S / N.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本第1の発明の光パルス
レーダ装置は、所定の時間間隔で先行及び後続の光パル
スを放射する送光回路と、変更可能なバイアス電圧を受
けて動作し、前記放射された先行及び後続の光パルスの
反射パルスを受光して先行及び後続の受光パルス信号を
出力するアバランシェ・フォトダイオードを含む受光回
路と、前記先行及び後続の受光パルス信号と所定の基準
電圧とを比較し先行及び後続の2値化信号を出力する2
値化回路と、前記先行の2値化信号を前記所定の時間間
隔だけ遅延させたものと前記後続の2値化信号との論理
積を作成することにより雑音を除去する雑音除去回路
と、この雑音除去回路又は前記2値化回路の出力中のパ
ルスの個数を計数し、この計数した個数に応じて前記ア
バランシェ・フォトダイオードのバイアス電圧を変更す
るバイアス電圧制御回路とを備えている。
An optical pulse radar apparatus according to a first aspect of the present invention operates by receiving a light transmitting circuit for emitting preceding and succeeding optical pulses at predetermined time intervals, and receiving a changeable bias voltage. A light receiving circuit including an avalanche photodiode that receives reflected pulses of the emitted preceding and succeeding light pulses and outputs preceding and succeeding light receiving pulse signals; and the preceding and following light receiving pulse signals and a predetermined reference. 2 for comparing the voltage and outputting a preceding and succeeding binary signal
A binarization circuit, a noise elimination circuit that eliminates noise by creating a logical product of the preceding binarized signal delayed by the predetermined time interval and the subsequent binarized signal, A bias voltage control circuit that counts the number of pulses in the output of the noise removal circuit or the binarization circuit and changes the bias voltage of the avalanche photodiode in accordance with the counted number.

【0009】本第2の発明の光パルスレーダ装置は、上
記第1の発明の光パルスレーダ装置から上記雑音除去回
路を除去したものである。本第3,第4の発明は、上記
第1,第2の発明の光パルスレーダ装置から送光回路を
除去することによって構成される光パルス受光回路であ
る。
An optical pulse radar apparatus according to a second aspect of the present invention is obtained by removing the noise removing circuit from the optical pulse radar apparatus according to the first aspect. The third and fourth inventions are optical pulse light receiving circuits constituted by removing the light transmitting circuit from the optical pulse radar devices of the first and second inventions.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態によれ
ば、前記アバランシェ・フォトダイオードのバイアス電
圧は、前記計数された2値化信号の個数が所定値以下の
場合にはそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値に設定
されると共に、前記計数された2値化信号の個数の増加
と共にそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値よりも低
下せしめられるように構成される。
According to a preferred embodiment of the present invention, the bias voltage of the avalanche photodiode has a breakdown voltage when the number of the counted binary signals is less than a predetermined value. The voltage is set to a value substantially equal to the voltage, and is configured to be decreased from a value substantially equal to the breakdown voltage with an increase in the number of the counted binary signals.

【0011】本発明の他の好適な実施の形態によれば、
前記送光回路における前記光パルスの放射のための前記
所定の時間間隔は、前記雑音除去回路における前記2値
化信号を前記所定の時間だけ遅延させるための遅延回路
を用いて設定されることにより、遅延時間のずれに基づ
く精度の劣化が回避されると共に、製造費用の低廉化と
装置の小型化が図られている。本発明の光パルスレーダ
装置のさらに他の好適な実施の形態によれば、前記先行
及び後続の光パルスの放射は、所定の時間間隔で反復さ
れる。
According to another preferred embodiment of the present invention,
The predetermined time interval for emission of the light pulse in the light transmitting circuit is set by using a delay circuit for delaying the binarized signal in the noise removing circuit by the predetermined time. In addition, the accuracy is prevented from deteriorating due to the delay time shift, the manufacturing cost is reduced, and the apparatus is downsized. According to yet another preferred embodiment of the optical pulse radar device of the present invention, the emission of the preceding and succeeding optical pulses is repeated at predetermined time intervals.

【0012】[0012]

【実施例】図1は、本発明の一実施例の光パルスレーダ
装置の構成を示すブロック図であり、1はレーザダイオ
ード1aと駆動回路1bなどから成る送光回路、2はA
PD2aと抵抗器とコンデンサから成る受光回路、3は
電圧比較器と基準電圧供給源から成る2値化回路、4は
遅延回路4aと2入力アンドゲート4bから成る雑音除
去回路、5は距離計測回路、6はバイアス電圧制御回
路、7はバイアス電圧供給回路である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical pulse radar apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein 1 is a light transmitting circuit including a laser diode 1a and a driving circuit 1b, and 2 is a light transmitting circuit.
A light receiving circuit including a PD 2a, a resistor and a capacitor, a binarizing circuit including a voltage comparator and a reference voltage source, a noise removing circuit including a delay circuit 4a and a two-input AND gate 4b, and a distance measuring circuit , 6 are bias voltage control circuits, and 7 is a bias voltage supply circuit.

【0013】雑音除去回路4内の遅延回路4aには、送
光部1から放射されたパルス状のレーザ光がこの実施例
の光パルスレーダ装置の検出限界として予め設定されて
いる200 メートルの最遠点までの間を往復する (全部で
400 メートルの距離を伝播する) のに必要な伝播所要時
間に等しい遅延時間が設定されている。この遅延時間
は、理論的には1.33μsec であるが、実際には、この理
論値に遅延時間の温度変化を考慮した一定のマージンを
付加し、1.45μsec ( 周囲温度20°C において)の遅延
時間が設定されている。この遅延回路4aは、例えば、
遅延時間が各2nsec のインバータが6個直列接続され
た構造の74AC04を約120 個直列接続することにより実現
される。
In the delay circuit 4a in the noise elimination circuit 4, the pulsed laser light radiated from the light transmitting section 1 has a maximum length of 200 meters which is set in advance as a detection limit of the optical pulse radar apparatus of this embodiment. Go back and forth to the far point (total
(Propagating over a distance of 400 meters). This delay time is theoretically 1.33 μsec, but in practice, a certain margin is added to this theoretical value considering the delay time temperature change, and a delay of 1.45 μsec (at an ambient temperature of 20 ° C) The time is set. The delay circuit 4a includes, for example,
This is realized by serially connecting approximately 120 74AC04s each having a structure in which six inverters each having a delay time of 2 nsec are connected in series.

【0014】遅延回路4aの温度特性は2nsec / °C
であり、屋外使用を前提としたこの種のレーダ装置の想
定周囲温度は−40°C 〜+80°C の広範囲に渡ってい
る。このような遅延回路は、送信タイミング信号の遅延
用と、雑音除去対象の2値化信号の遅延用とに2個必要
となるが、信号を消滅させずに雑音のみを除去するため
に各遅延回路で設定される遅延時間は正確に一致する必
要がある。しかしながら、上記温度変化率と広い温度範
囲とを考慮すると、2個の遅延回路の遅延時間を全温度
範囲にわたって正確に一致させることは極めて困難であ
る。そこで、このような遅延回路を送信タイミング信号
の遅延用と、雑音除去対象の2値化信号の遅延用とに共
用する構成を採用することにより、遅延時間を広い温度
範囲にわたって一致させている。また、このような遅延
回路は大型かつ高価になるため、その共用化により、こ
の種の光パルスレーダ装置全体としての小型化、低廉化
が図られている。
The temperature characteristic of the delay circuit 4a is 2nsec / ° C.
The assumed ambient temperature of this type of radar apparatus intended for outdoor use covers a wide range from -40 ° C to + 80 ° C. Although two such delay circuits are required for delaying the transmission timing signal and for delaying the binarized signal to be subjected to noise removal, each delay circuit is used to remove only the noise without erasing the signal. The delay times set in the circuit must exactly match. However, considering the temperature change rate and the wide temperature range, it is extremely difficult to make the delay times of the two delay circuits accurately coincide over the entire temperature range. Therefore, by adopting a configuration in which such a delay circuit is used for delaying the transmission timing signal and for delaying the binarized signal to be subjected to noise removal, the delay times are made to match over a wide temperature range. In addition, since such a delay circuit is large and expensive, the use of the same delay circuit has reduced the size and the cost of the optical pulse radar device as a whole.

【0015】送光回路1はレーザダイオード1aとその
駆動回路1bに加えて、シュミットトリガ回路1c,1
dと、ローパスフィルタ1e,1fと、送信タイミング
信号発生回路1gとを備えている。送信タイミング信号
発生回路1gが発生した図3の波形図に示すような周期
3.33msec の送信タイミング信号aは、雑音除去回路4
内のオアゲート4cを通過したのち2分割され、その一
方は遅延回路4aに供給され、他方はローパスフィルタ
1eを経てシュミットトリガ回路1cに入力する。シュ
ミットトリガ回路1cは送信タイミング信号の立ち上が
りエッジに同期して鋭いパルスを発生し、これがレーザ
ダイオード駆動回路1bに供給される。この鋭いパルス
に同期してレーザダイオード駆動回路1bが動作し、レ
ーザダイオードから半値幅数nsec の鋭いパルス状のレ
ーザビームが放射される。
The light transmitting circuit 1 includes a Schmitt trigger circuit 1c, 1 in addition to the laser diode 1a and its driving circuit 1b.
d, low-pass filters 1e and 1f, and a transmission timing signal generation circuit 1g. The period as shown in the waveform diagram of FIG. 3 generated by the transmission timing signal generation circuit 1g.
The 3.33 msec transmission timing signal a is supplied to the noise elimination circuit 4.
After passing through an OR gate 4c, one is divided into two, one of which is supplied to a delay circuit 4a, and the other is inputted to a Schmitt trigger circuit 1c via a low-pass filter 1e. The Schmitt trigger circuit 1c generates a sharp pulse in synchronization with the rising edge of the transmission timing signal, and this pulse is supplied to the laser diode drive circuit 1b. The laser diode drive circuit 1b operates in synchronization with this sharp pulse, and a sharp pulse-like laser beam having a half width of several nanoseconds is emitted from the laser diode.

【0016】一方、雑音除去回路4内のオアゲート4c
を通して遅延回路4aに供給された送信タイミング信号
は、この遅延回路で1.45μsec の遅延を受けたのち2分
割され、その一方は2入力アンド回路の一方の入力端子
に供給され、他方はローパスフィルタ1fを経てシュミ
ットトリガ回路1dに供給される。シュミットトリガ回
路1cは、1.45μsec の遅延を受けた送信タイミング信
号の立ち上がりエッジに同期して鋭いパルスを発生し、
これをレーザダイオード駆動回路1bに供給する。この
鋭いパルスに同期してレーザダイオード駆動回路1bが
動作し、レーザダイオードから数nsec の半値幅の鋭い
パルス状のレーザビームが放射される。
On the other hand, the OR gate 4c in the noise elimination circuit 4
The transmission timing signal supplied to the delay circuit 4a through the delay circuit is delayed by 1.45 .mu.sec by this delay circuit and then divided into two, one of which is supplied to one input terminal of a two-input AND circuit, and the other is a low-pass filter 1f. Is supplied to the Schmitt trigger circuit 1d. The Schmitt trigger circuit 1c generates a sharp pulse in synchronization with the rising edge of the transmission timing signal delayed by 1.45 μsec,
This is supplied to the laser diode drive circuit 1b. The laser diode drive circuit 1b operates in synchronization with the sharp pulse, and a sharp pulse-like laser beam having a half width of several nsec is emitted from the laser diode.

【0017】このように、最遠点の検出限界と遅延回路
の温度特性とから定められる1.45μsec の間隔で先行の
ものと後続のものとから成る光パルスの対が送光部1か
ら放射される。この送光部1による1対の光パルスの放
射は、3.33msec の周期で繰り返される。この3.33mse
c の送光周期は、このレーダ装置のユーザーが誤ってレ
ーザパルスを眼に受けても障害が発生しないように定め
られているエネルギー密度に関するJISの安全基準
と、レーザ駆動回路1b内で行われる高圧の充放電回路
の充電に必要な時間とを考慮して設定されている。
As described above, a pair of light pulses composed of the preceding and succeeding light pulses is emitted from the light transmitting unit 1 at an interval of 1.45 μsec determined from the detection limit of the farthest point and the temperature characteristic of the delay circuit. You. The emission of a pair of optical pulses by the light transmitting unit 1 is repeated at a period of 3.33 msec. This 3.33mse
The light transmission cycle of c is performed within the laser drive circuit 1b and the JIS safety standard for energy density, which is determined so that no failure occurs even if a user of the radar apparatus receives a laser pulse by mistake. The setting is made in consideration of the time required for charging the high-voltage charge / discharge circuit.

【0018】送光部1から放射された光パルスは、検知
対象の物体などで反射され、反射光パルスとして受光回
路3のAPD2aに入射する。この反射光パルスは、送
光部1から1.45μsec の間隔で放射される先行及び後続
の光パルスに対応して同じく1.45μsec の間隔の先行及
び後続の反射光パルスとして出現する。APD2aは、
バイアス電圧供給回路7から供給されるブレークダウン
電圧Vbの近傍のバイアス電圧Vaのもとで動作し、反
射光パルスのそれぞれが入射するたびに低インピーダン
スのブレークダウン状態となり、後段の電圧比較器3の
一方の入力端子の電圧Vsを上昇させる。このブレーク
ダウンに伴いAPD2aの端子間電圧がブレークダウン
電圧未満に低下し、この結果、APD2aは極く短時間
でブレークダウン直前の状態に復帰する。
The light pulse radiated from the light transmitting section 1 is reflected by an object to be detected or the like, and enters the APD 2a of the light receiving circuit 3 as a reflected light pulse. The reflected light pulse appears as a preceding and succeeding reflected light pulse also at an interval of 1.45 μsec, corresponding to the preceding and succeeding optical pulse emitted from the light transmitting unit 1 at an interval of 1.45 μsec. APD2a is
It operates under the bias voltage Va near the breakdown voltage Vb supplied from the bias voltage supply circuit 7, and becomes a low impedance breakdown state each time each of the reflected light pulses enters. The voltage Vs at one input terminal is increased. Along with this breakdown, the voltage between the terminals of the APD 2a drops below the breakdown voltage. As a result, the APD 2a returns to the state immediately before the breakdown in a very short time.

【0019】これに伴い、受光回路2から出力される電
圧Vsは、先行及び後続の反射光パルスのそれぞれが入
射するたびに急峻に立ち上がったのち急峻に立ち下がる
という具合にパルス状に変化する。電圧比較器3は、電
圧Vsが基準電圧Vref を越える極く短時間にわたって
その出力をロー(0volt) からハイ(5volt) にパルス状に
立ち上げることにより、入力アナログ電圧Vsをディジ
タル信号に変換して出力する。
Accordingly, the voltage Vs output from the light receiving circuit 2 changes in a pulse-like manner such that the voltage Vs rises sharply and falls sharply each time the preceding and succeeding reflected light pulses enter. The voltage comparator 3 converts the input analog voltage Vs into a digital signal by raising its output from low (0 volt) to high (5 volt) for a very short time when the voltage Vs exceeds the reference voltage Vref. Output.

【0020】この電圧比較器3から出力されるディジタ
ル信号は後段の雑音除去回路4内のオアゲート4cを通
過したのち2分割され、その一方は2入力アンドゲート
4bの一方の入力端子に直接供給され、他方は遅延回路
4aにおいて1.45μsec の遅延を受けたのち2入力アン
ドゲート4bの他方の入力端子に供給される。上記1対
の反射パルスのうち先行のものが遅延回路4aで1.45μ
sec 遅延されたのち2入力アンドゲートの一方の入力端
子に供給され、これと同時に、1.45μsec 遅れて送光部
1から放射され物体で反射された後続のものが遅延回路
4aを経ることなく直接2入力アンドゲート4bの他方
の入力端子に供給されると、2入力アンドゲート4bか
らは雑音が除去された受信信号が出力される。この遅延
回路4aと2入力アンドゲート2bとを組合せた回路に
よって受信信号の雑音が除去されるのは次の理由によ
る。
The digital signal output from the voltage comparator 3 passes through an OR gate 4c in the noise removal circuit 4 at the subsequent stage and is divided into two, one of which is directly supplied to one input terminal of a two-input AND gate 4b. The other is supplied to the other input terminal of the two-input AND gate 4b after receiving a delay of 1.45 .mu.sec in the delay circuit 4a. The preceding one of the pair of reflected pulses is 1.45 μm in the delay circuit 4a.
After the delay, the signal is supplied to one input terminal of the two-input AND gate, and at the same time, the subsequent signal radiated from the light transmitting unit 1 with a delay of 1.45 μsec and reflected by the object is directly transmitted without passing through the delay circuit 4a. When supplied to the other input terminal of the two-input AND gate 4b, the two-input AND gate 4b outputs a reception signal from which noise has been removed. The reason why the noise of the received signal is removed by the circuit combining the delay circuit 4a and the two-input AND gate 2b is as follows.

【0021】すなわち、図4の波形図に例示するよう
に、受光回路2から出力されるアナログ電圧Vsには、
太い縦線で例示する反射光による信号成分に加えて細い
縦線で例示するショット雑音などの雑音成分が含まれ、
その2値化出力はDsのようになる。1.45μsec だけ離
れた二つの時点におけるアナログ電圧Vsと2値化出力
Dsは、それぞれ添字1と2を付して例示するようなも
のとなり、2値化出力Ds1とDs2との論理積は雑音
除去信号Cとなる。2値化出力Ds1とDs2のそれぞ
れに出現する信号は相関を持つが、ランダムに出現する
雑音には相関がないためその大部分は論理積を取ること
によって除去される。しかしながら、たまたま1送信周
期後にも同時点で発生したランダムな雑音成分や、背景
光などに起因して発生した完全なランダム性を欠く不要
成分が、雑音除去信号Cに残存することがある。
That is, as exemplified in the waveform diagram of FIG. 4, the analog voltage Vs output from the light receiving circuit 2 includes:
Includes noise components such as shot noise exemplified by thin vertical lines in addition to signal components due to reflected light exemplified by thick vertical lines,
The binarized output is like Ds. The analog voltage Vs and the binarized output Ds at two time points separated by 1.45 μsec are as illustrated with subscripts 1 and 2, respectively, and the logical product of the binarized outputs Ds1 and Ds2 is noise removal. It becomes signal C. Signals appearing in each of the binarized outputs Ds1 and Ds2 have a correlation, but noise appearing at random has no correlation, so most of them are removed by ANDing. However, a random noise component generated at the same point by chance and an unnecessary component lacking perfect randomness generated due to background light or the like may be left in the noise removal signal C even after one transmission cycle.

【0022】距離計測回路5は、雑音除去回路4から供
給される多少の雑音を含む受光信号Cに統計的な処理を
施すことにより、信号成分を雑音成分から分離して抽出
し、反射パルス光の受光時点を検出する。距離計測回路
5は、計測した反射パルス光の受光時点と、1.45μsec
の遅延を受けた送信タイミング信号によって示される送
光時点との差からレーザビームが物体との間を往復する
のに要した伝播時間を検出し、その半分を光速で除算す
ることにより、反射を生じさせた物体までの距離を算定
し、表示する。
The distance measuring circuit 5 performs statistical processing on the received light signal C containing some noise supplied from the noise removing circuit 4 to separate the signal component from the noise component and extract the signal component. At the time of light reception. The distance measurement circuit 5 measures the time of receiving the measured reflected pulse light and 1.45 μsec.
The propagation time required for the laser beam to reciprocate from the object is detected from the difference from the light transmission time point indicated by the transmission timing signal delayed by the delay time, and half of the time is divided by the speed of light to reduce the reflection. The distance to the generated object is calculated and displayed.

【0023】距離計測回路5内で行われる受光信号の抽
出は、反射光を発生させた物体の速度が極端に大きくな
い限りこの受光信号が毎回同一の時点に出現するが、雑
音の場合には必ずしもそうではないという性質を利用し
て行われる。この受光信号の抽出処理は、論理回路によ
るハードウエア処理や、ディジタルプロセッサによるソ
フトウエア処理によって実現される。この距離計測回路
5の簡易化や処理速度の向上を図るうえで処理の負担を
軽減することが必要になる。そのためには、前段におい
て雑音成分を予め可能な限り除去しておく必要がある。
The light reception signal extraction performed in the distance measuring circuit 5 is such that the light reception signal appears at the same time every time unless the speed of the object that has generated the reflected light is extremely high. This is done using the property that is not always the case. The process of extracting the received light signal is realized by hardware processing by a logic circuit or software processing by a digital processor. In order to simplify the distance measurement circuit 5 and improve the processing speed, it is necessary to reduce the processing load. For this purpose, it is necessary to remove noise components as much as possible in the preceding stage.

【0024】この目的を達成するための1手法として、
上述した雑音除去回路4を多数段にわたって直列接続す
ることが考えられる。しかしながら、遅延回路4aは、
前述したように多数個のゲート回路を直列接続して実現
している関係上、大型・高価になるため、これを多段に
接続する構成は、レーダ装置を全体として大型・高価に
するという問題がある。
As one method for achieving this object,
It is conceivable that the above-described noise removing circuit 4 is connected in series over many stages. However, the delay circuit 4a
As described above, since a large number of gate circuits are connected in series, the circuit becomes large and expensive.Therefore, a configuration in which the circuits are connected in multiple stages has a problem that the radar apparatus as a whole becomes large and expensive. is there.

【0025】そこで、この実施例では、雑音除去回路4
から出力される雑音除去済みの信号C中に含まれる除去
しきれなかった雑音の量を示すパルスの個数がバイアス
電圧制御回路4で計数され、その計数値が多いほど受光
回路2に供給されるバイアス電圧をブレークダウン電圧
から低下させるように制御するための制御信号i,jが
バイアス電圧供給回路7に供給される。これは、雑音除
去済みの信号中に含まれるパルスの個数が増加するほ
ど、APDのバイアス電圧がそのブレークダウン電圧に
近く、ショット雑音が多量に発生していると見做せるか
らである。
Therefore, in this embodiment, the noise removal circuit 4
The number of pulses indicating the amount of noise that could not be completely removed and contained in the noise-removed signal C output from is counted by the bias voltage control circuit 4, and the larger the counted value is, the more supplied to the light receiving circuit 2. Control signals i and j for controlling the bias voltage to decrease from the breakdown voltage are supplied to the bias voltage supply circuit 7. This is because the bias voltage of the APD is closer to its breakdown voltage as the number of pulses included in the noise-removed signal increases, and it can be considered that a large amount of shot noise is generated.

【0026】バイアス電圧供給回路7は、トランジスタ
Q、シャントレギュレータSR、温度補償用ダイオード
d1,d2,d3などから構成されている。バイアス電
圧制御回路6から入力端子I1 ,I2 に供給される制御
信号(i,j)のロー(0V)/ハイ(5V )の組合せ
に応じてシャントレギュレータSRのレファレンス端子
電圧Vrが変化し、パルス個数の計数値の増加と共に、
受光回路2に供給されるバイアス電圧値がブレークダウ
ン電圧から低下せしめられる。APD2aとしてブレー
クダウン電圧が150 voltのものを選択すると、そのブレ
ークダウン電圧は 0.6 volt/°C の割合で温度と共に増
加する。抵抗器r1〜r6の抵抗値として、同順に、1M
Ω,10 KΩ,68 KΩ,10 KΩ,1MΩ,510KΩとし、AP
Dの温度特性を補償するために、シャントレギュレータ
SRのレファレンス端子と接地点との間に順方向電圧V
dの温度特性が−2mV/ °C の温度補償用シリコンダイ
オードd1 ,d2,d3が3個直列接続される。
The bias voltage supply circuit 7 includes a transistor Q, a shunt regulator SR, and diodes d1, d2, d3 for temperature compensation. The reference terminal voltage Vr of the shunt regulator SR changes according to the combination of low (0 V) / high (5 V) of the control signal (i, j) supplied to the input terminals I 1 and I 2 from the bias voltage control circuit 6. , With an increase in the pulse count,
The bias voltage value supplied to the light receiving circuit 2 is reduced from the breakdown voltage. If a breakdown voltage of 150 volts is selected as the APD 2a, the breakdown voltage increases with temperature at a rate of 0.6 volt / ° C. As resistance values of the resistors r1 to r6, 1M
Ω, 10 KΩ, 68 KΩ, 10 KΩ, 1 MΩ, 510 KΩ, AP
In order to compensate for the temperature characteristic of D, a forward voltage V is applied between the reference terminal of the shunt regulator SR and the ground.
Three temperature-compensating silicon diodes d1, d2 and d3 having a temperature characteristic of d of -2 mV / ° C are connected in series.

【0027】すなわち、シャントレギュレータのレファ
レンス端子電圧Vrが約6mv/ °Cの温度係数で変化す
るため、バイアス電圧Vaは、 Va=(Vr−Vd+6mv/ °C ・ΔT °C )(1 +r1
/r2) となり、バイアス電圧Vaは、600mv/ °C の傾斜で温
度変化する。
That is, since the reference terminal voltage Vr of the shunt regulator changes with a temperature coefficient of about 6 mv / ° C, the bias voltage Va is Va = (Vr−Vd + 6 mv / ° C · ΔT ° C) (1 + r1)
/ R2), and the bias voltage Va changes in temperature with a slope of 600 mv / ° C.

【0028】図2は、図1のバイアス電圧制御回路6の
構成の一例を示す回路図であり、11〜17は各種ゲー
ト回路、20,21,22はカウンタ、23〜26はラ
ッチ回路、27〜29は入力端子、30〜33は信号出
力端子である。また、図2に記載された小文字のアルフ
ァベットb〜jが付された各種の信号線は、図3に同一
のアルファベットb〜jを付されたて各種の波形が出現
する。以下、図3の波形図も参照しながら図2のバイア
ス電圧制御回路の動作を説明する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the bias voltage control circuit 6 of FIG. 1. 11 to 17 are various gate circuits, 20, 21, and 22 are counters, 23 to 26 are latch circuits, and 27 are latch circuits. 29 to 29 are input terminals, and 30 to 33 are signal output terminals. In addition, various signal lines with the same alphabets b to j shown in FIG. 3 appear on the various signal lines to which the lowercase alphabets b to j shown in FIG. 2 are assigned. Hereinafter, the operation of the bias voltage control circuit of FIG. 2 will be described with reference to the waveform diagram of FIG.

【0029】縦列接続された2個の4ビットカウンタ2
1,22は、雑音除去済みの信号中に残存するパルスの
個数をカウントするためのものであり、それぞれはこの
カウントの開始に先立って入力端子28に供給される周
期3.33msec の送信タイミング信号を1.45μsec 遅延さ
せたタイミング信号kによってクリアされる。この遅延
された送信タイミング信号kはアンドゲート13,14
から構成されるノイズカウントゲート信号発生回路にも
供給され、送信タイミング信号の立ち上がりかち1.45μ
sec 遅延して立ち上がり、さらにに1.45μsec 間にわた
ってハイ状態を持続するノイズカウントゲート信号bが
発生される。
Two 4-bit counters 2 connected in cascade
Reference numerals 1 and 22 are used to count the number of pulses remaining in the signal from which noise has been removed. Each of the transmission timing signals has a period of 3.33 msec supplied to the input terminal 28 prior to the start of the counting. Cleared by the timing signal k delayed by 1.45 μsec. The delayed transmission timing signal k is supplied to AND gates 13 and 14
1.45μ after the rising edge of the transmission timing signal
A noise count gate signal b that rises with a delay of sec and remains high for 1.45 μsec is generated.

【0030】このノイズカウントゲート信号bにより、
送信タイミング信号の立ち上がりから1.45μsec 後に1.
45μsec の期間にわたってナンドゲート11が開かれ、
雑音除去回路4から出力されて入力端子27とナンドゲ
ート11とを経てカウンタ21,22に供給される雑音
除去済みの信号c中に残存するパルスの個数がカウント
される。カウンタ21のMSB(d)とカウンタ22の
LSB(e)とは、ノイズカウントゲート信号の立ち下
がり時点にインバータ15からラッチ回路23と24の
それぞれに供給されるラッチパルスに同期してラッチ回
路23と24のそれぞれに保持され、2値信号fとgを
発生させる。
By the noise count gate signal b,
1.45 μsec after the rise of the transmission timing signal 1.
The NAND gate 11 is opened for a period of 45 μsec,
The number of pulses remaining in the noise-eliminated signal c output from the noise elimination circuit 4 and supplied to the counters 21 and 22 via the input terminal 27 and the NAND gate 11 is counted. The MSB (d) of the counter 21 and the LSB (e) of the counter 22 are obtained by synchronizing with the latch pulse supplied from the inverter 15 to each of the latch circuits 23 and 24 when the noise count gate signal falls. And 24, respectively, to generate binary signals f and g.

【0031】ラッチ回路23と24のそれぞれに保持さ
れたカウンタ21のMSBとカウンタ22のLSBと
は、4ビットカウンタ20とビット選択スイッチ18と
で構成される分周回路からラッチ回路25と26に供給
されるラッチパルスhに同期してラッチ回路25と26
に保持され、2値信号i,jを発生させる。これら2値
信号i,jは出力端子30と31とを経て図2のバイア
ス電圧供給回路7の入力端子I1 とI2 とに供給され
る。この結果、カウンタ21のMSB(d)とカウンタ
22のLSB(e)のハイ又はローの組合せによって指
定される4種類のカウント値の範囲に応じてバイアス電
圧が四つの範囲にわたって変更される。
The MSB of the counter 21 and the LSB of the counter 22 held in each of the latch circuits 23 and 24 are transferred from the frequency dividing circuit composed of the 4-bit counter 20 and the bit selection switch 18 to the latch circuits 25 and 26. The latch circuits 25 and 26 are synchronized with the supplied latch pulse h.
To generate binary signals i and j. These binary signals i and j are supplied to input terminals I 1 and I 2 of the bias voltage supply circuit 7 of FIG. 2 via output terminals 30 and 31. As a result, the bias voltage is changed over four ranges in accordance with the range of the four types of count values specified by the combination of the high or low of the MSB (d) of the counter 21 and the LSB (e) of the counter 22.

【0032】上記パルスの個数、カウンタのビット、バ
イアス電圧の関係は以下の通りである。 ただし、Vbはブレークダウン電圧である。このように、
パルスの個数が7 以下であれば、バイアス電圧はAPD
のブレークダウン電圧に設定され、パルスの個数の増加
につれて段階的にブレークダウン電圧から低下せしめら
れる。
The relationship among the number of pulses, the bit of the counter, and the bias voltage is as follows. Here, Vb is a breakdown voltage. in this way,
If the number of pulses is 7 or less, the bias voltage is APD
And the voltage is gradually reduced from the breakdown voltage as the number of pulses increases.

【0033】ラッチ回路23と24に保持したカウンタ
21と22のMSBとLSBとを直ちに出力端子30と
31に出力せずに、ラッチ回路25と26と分周回路と
を利用して送信周期の何回かに一回だけ出力端子30と
31とに出力するようにしたのは、送信周期の各回ごと
に出力するとした場合のバイアス電圧の頻繁な昇降を回
避するためである。なお、ラッチ回路23と24に保持
したカウンタ21と22のMSBとLSBとは、出力端
子32と33とを経て図1の距離計測回路5に供給され
る。距離計測回路5は、出力端子32と33から供給さ
れたカウンタ21と22のMSBとLSBとからバイア
ス電圧制御回路6で計測されたパルスの個数に基づき雑
音から分離した信号パルスの信頼度を検出する。
The MSB and LSB of the counters 21 and 22 held in the latch circuits 23 and 24 are not immediately output to the output terminals 30 and 31, but the transmission cycles of the counters are determined by using the latch circuits 25 and 26 and the frequency dividing circuit. The output to the output terminals 30 and 31 only once is performed several times in order to avoid the frequent rise and fall of the bias voltage when the output is performed every time in the transmission cycle. The MSB and LSB of the counters 21 and 22 held in the latch circuits 23 and 24 are supplied to the distance measurement circuit 5 of FIG. The distance measurement circuit 5 detects the reliability of a signal pulse separated from noise based on the number of pulses measured by the bias voltage control circuit 6 from the MSB and LSB of the counters 21 and 22 supplied from the output terminals 32 and 33. I do.

【0034】バイアス電圧のフィードバック制御に基づ
き、図5の波形図に例示するように雑音除去回路4によ
る雑音除去前の2値化信号中のパルスの個数が減少する
共に理想的には雑音除去後の2値化信号中に信号のみが
含まれるような状態が実現される。
Based on the feedback control of the bias voltage, the number of pulses in the binary signal before the noise removal by the noise removal circuit 4 is reduced as shown in the waveform diagram of FIG. Is realized in which only the signal is included in the binarized signal.

【0035】以上、電圧比較器3並びに、距離計測回路
5及びバイアス電圧制御回路6の間に雑音除去回路4を
設置する構成を例示した。しかしながら、この雑音除去
回路4を設置することなく、電圧比較器3の出力端子を
距離計測回路5とバイアス電圧制御回路6の入力端子に
直結する構成を採用することもできる。
The configuration in which the noise removal circuit 4 is provided between the voltage comparator 3 and the distance measurement circuit 5 and the bias voltage control circuit 6 has been described above. However, it is also possible to adopt a configuration in which the output terminal of the voltage comparator 3 is directly connected to the input terminals of the distance measurement circuit 5 and the bias voltage control circuit 6 without installing the noise removal circuit 4.

【0036】また、検出可能な最遠点を200 メートルと
想定し、これに対応した雑音除去回路の遅延時間として
1.45μsec の値を設定した。しかしながら、検出可能な
最遠点としては数メートルの範囲まで設定可能であると
共に、この最遠点に応じた遅延時間を設定できる。
Also, assuming that the farthest point that can be detected is 200 meters, the delay time of the noise removal circuit corresponding to this point is
A value of 1.45 μsec was set. However, the farthest point that can be detected can be set up to a range of several meters, and a delay time corresponding to this farthest point can be set.

【0037】また、最遠点の短縮に伴い放射レーザビー
ムの出力を低下できるため、エネルギー密度に関するJ
ISの安全基準から定められている繰り返し周期を遅延
時間の程度にまで短縮することにより両者を一致させる
こともできる。
Further, since the output of the emitted laser beam can be reduced as the farthest point is shortened, the energy density J
By shortening the repetition period defined by the IS safety standard to the extent of the delay time, the two can be matched.

【0038】さらに、パルスの計数を信号の出現が期待
される期間にわたって行う構成を例示した。しかしなが
ら、このパルスの計数は雑音に基づき発生するパルスの
計数であるから、その計数期間は信号の出現が期待され
ない期間であってもよいし、両者を含む期間であっても
よい。また、このパルスの計数期間は任意の適宜な長さ
に設定できる。
Further, an example has been described in which the pulse is counted over a period in which the appearance of a signal is expected. However, since the counting of the pulses is the counting of the pulses generated based on the noise, the counting period may be a period in which no signal is expected to appear or a period including both. The pulse counting period can be set to any appropriate length.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
パルスレーダ装置と光パルス受光装置は、2値化信号、
あるいは自己相関操作によって雑音が除去された2値化
信号の個数を計数し、この個数が増加するほど減少する
ようにAPDのバイアス電圧を変更する構成であるか
ら、APDの後段においてアンド操作によるS/Nの改
良を行う受光回路や、あるいは、そのような改良を行わ
ない一般的な受光回路に対してもS/Nの最大化の観点
からバイアス電圧の最適化を図ることができるという効
果が奏される。
As described in detail above, the optical pulse radar device and the optical pulse light receiving device of the present invention are provided with a binary signal,
Alternatively, the number of binarized signals from which noise has been removed by the autocorrelation operation is counted, and the bias voltage of the APD is changed so as to decrease as the number increases. The effect that the bias voltage can be optimized from the viewpoint of maximizing the S / N for a light receiving circuit that improves the / N or a general light receiving circuit that does not make such an improvement. Is played.

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

【図1】本発明の一実施例のパルスレーザ・レーダ装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pulse laser radar device according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1のバイアス電圧制御回路の構成の一例を示
す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a bias voltage control circuit in FIG. 1;

【図3】上記実施例のパルスレーザ・レーダ装置の動作
を説明するための波形図である。
FIG. 3 is a waveform chart for explaining the operation of the pulse laser radar device of the embodiment.

【図4】図1の雑音除去回路4の機能を説明するための
波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining a function of the noise removing circuit 4 of FIG. 1;

【図5】図1の雑音除去回路4の機能を説明するための
波形図である。
FIG. 5 is a waveform chart for explaining a function of the noise removal circuit 4 of FIG. 1;

【図6】APDの降伏電圧近傍における印加電圧と増倍
率との関係の典型的な一例を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a typical example of a relationship between an applied voltage and a multiplication factor in the vicinity of a breakdown voltage of an APD.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送光回路 1a レーザダイオード 1b レーザダイオード駆動回路 1c,1d シュミットトリガ回路 1g 送信タイミング信号発生回路 2 受光回路 2a APD 3 2値化回路 3a 電圧比較器 4 雑音除去回路 4a 遅延回路 4b 2入力アンドゲート 5 距離計測回路 6 バイアス電圧制御回路 7 バイアス電圧供給回路 1 Light transmission circuit 1a Laser diode 1b Laser diode drive circuit 1c, 1d Schmitt trigger circuit 1g Transmission timing signal generation circuit 2 Light reception circuit 2a APD 3 Binarization circuit 3a Voltage comparator 4 Noise removal circuit 4a Delay circuit 4b 2 input AND gate 5 Distance measurement circuit 6 Bias voltage control circuit 7 Bias voltage supply circuit

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の時間間隔で先行及び後続の光パルス
を放射する送光回路と、 変更可能なバイアス電圧を受けて動作し、前記放射され
た先行及び後続の光パルスの反射光パルスを受光して先
行及び後続の受光パルス信号を出力するアバランシェ・
フォトダイオードを含む受光回路と、 前記先行及び後続の受光パルス信号と所定の基準電圧と
を比較し先行及び後続の2値化信号を出力する2値化回
路と、 前記先行の2値化信号を前記所定の時間間隔だけ遅延さ
せたものと前記後続の2値化信号との論理積を作成する
ことにより雑音を除去する雑音除去回路と、 この雑音除去回路又は前記2値化回路の出力に含まれる
パルスの個数を計数し、この計数した個数に応じて前記
アバランシェ・フォトダイオードのバイアス電圧を変更
するバイアス電圧制御回路とを備えたことを特徴とする
光パルスレーダ装置。
1. A light transmitting circuit for emitting preceding and succeeding light pulses at a predetermined time interval, and a light transmitting circuit operable under a changeable bias voltage, wherein a reflected light pulse of the emitted preceding and succeeding light pulses is generated. Avalanche, which receives light and outputs preceding and succeeding light receiving pulse signals
A light receiving circuit including a photodiode, a binarizing circuit that compares the preceding and succeeding light receiving pulse signals with a predetermined reference voltage and outputs a preceding and succeeding binarized signal, A noise elimination circuit that eliminates noise by creating a logical product of the signal delayed by the predetermined time interval and the subsequent binarized signal; and a noise elimination circuit or an output of the binarization circuit. A bias voltage control circuit for counting the number of pulses to be applied and changing the bias voltage of the avalanche photodiode in accordance with the counted number.
【請求項2】請求項1において、 前記アバランシェ・フォトダイオードのバイアス電圧
は、前記計数された2値化信号の個数が所定値以下の場
合にはそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値に設定さ
れると共に、前記計数された2値化信号の個数の増加と
共にそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値よりも低下
せしめられることを特徴とする光パルスレーダ装置。
2. The bias voltage of the avalanche photodiode according to claim 1, wherein a bias voltage of the avalanche photodiode is set to a value substantially equal to a breakdown voltage when the number of the counted binary signals is equal to or less than a predetermined value. And an optical pulse radar apparatus wherein the number of binary signals counted is decreased from a value substantially equal to a breakdown voltage thereof as the number increases.
【請求項3】請求項1又は2において、 前記送光回路における前記光パルスの放射のための前記
所定の時間間隔は、前記雑音除去回路における前記2値
化信号を前記所定の時間だけ遅延させるための遅延回路
を用いて設定されることを特徴とする光パルスレーダ装
置。
3. The light transmission circuit according to claim 1, wherein the predetermined time interval for emitting the light pulse in the light transmission circuit delays the binarized signal in the noise removal circuit by the predetermined time. Pulse radar device set using a delay circuit for the same.
【請求項4】請求項1乃至3において、 前記先行及び後続の光パルスの放射は、所定の時間間隔
で反復されることを特徴とするパルス光レーダ装置。
4. The pulsed light radar device according to claim 1, wherein the emission of the preceding and subsequent light pulses is repeated at predetermined time intervals.
【請求項5】光パルスを放射する送光回路と、 変更可能なバイアス電圧を受けて動作し前記放射された
光パルスの反射パルスを受光して受光パルス信号を出力
するアバランシェ・フォトダイオードを含む受光回路
と、 前記受光パルス信号と所定の基準電圧とを比較し2値化
信号を出力する2値化回路と、 この2値化回路から出力される2値化信号の個数を計数
し、この個数に応じて前記アバランシェ・フォトダイオ
ードのバイアス電圧を変更するバイアス電圧制御回路と
を備えたことを特徴とする光パルスレーダ装置。
5. A light transmitting circuit for emitting a light pulse, and an avalanche photodiode which operates by receiving a changeable bias voltage, receives a reflected pulse of the emitted light pulse, and outputs a light receiving pulse signal. A light receiving circuit, a binarizing circuit that compares the light receiving pulse signal with a predetermined reference voltage and outputs a binarized signal, and counts the number of binarized signals output from the binarizing circuit. An optical pulse radar device comprising: a bias voltage control circuit that changes a bias voltage of the avalanche photodiode according to the number.
【請求項6】請求項5において、 前記アバランシェ・フォトダイオードのバイアス電圧
は、前記計数された2値化信号の個数が所定値以下の場
合にはそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値に設定さ
れると共に、前記計数された2値化信号の個数の増加と
共にそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値よりも低下
せしめられることを特徴とする光パルスレーダ装置。
6. The bias voltage of the avalanche photodiode according to claim 5, wherein the bias voltage of the avalanche photodiode is set to a value substantially equal to the breakdown voltage when the number of the counted binary signals is equal to or less than a predetermined value. And an optical pulse radar apparatus wherein the number of binary signals counted is decreased from a value substantially equal to a breakdown voltage thereof as the number increases.
【請求項7】所定の時間間隔で出現する先行及び後続の
光パルスを受光する光パルス受光装置であって、 変更可能なバイアス電圧を受けて動作し、前記先行及び
後続の光パルスを受光して先行及び後続の受光パルス信
号を出力するアバランシェ・フォトダイオードを含む受
光回路と、 前記先行及び後続の受光パルス信号と所定の基準電圧と
を比較し先行及び後続の2値化信号を出力する2値化回
路と、 前記先行の2値化信号を前記所定の時間間隔だけ遅延さ
せたものと前記後続の2値化信号との論理積を作成する
ことにより雑音が除去された2値化信号を出力する雑音
除去回路と、 この雑音が除去された2値化信号の個数を計数し、この
個数に応じて前記アバランシェ・フォトダイオードのバ
イアス電圧を変更するバイアス電圧制御回路とを備えた
ことを特徴とする光パルス受光装置。
7. An optical pulse light receiving device for receiving preceding and succeeding light pulses appearing at a predetermined time interval, wherein the light pulse receiving device operates by receiving a changeable bias voltage and receives the preceding and succeeding light pulses. A light receiving circuit including an avalanche photodiode for outputting preceding and succeeding light receiving pulse signals, and comparing the preceding and following light receiving pulse signals with a predetermined reference voltage and outputting preceding and succeeding binary signals. A binarization circuit, wherein the binarized signal from which noise has been removed by creating a logical product of the preceding binarized signal delayed by the predetermined time interval and the subsequent binarized signal; A noise removal circuit for outputting, a bias voltage control circuit for counting the number of binarized signals from which the noise has been removed, and changing a bias voltage of the avalanche photodiode according to the number. An optical pulse light receiving device comprising:
【請求項8】請求項7において、 前記アバランシェ・フォトダイオードのバイアス電圧
は、前記計数された2値化信号の個数が所定値以下の場
合にはそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値に設定さ
れると共に、前記計数された2値化信号の個数の増加と
共にそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値よりも低下
せしめられることを特徴とする光パルス受光装置。
8. The device according to claim 7, wherein the bias voltage of the avalanche photodiode is set to a value substantially equal to the breakdown voltage when the number of the counted binary signals is equal to or less than a predetermined value. And an optical pulse light receiving device wherein the number of the counted binary signals is decreased from a value substantially equal to a breakdown voltage thereof as the number increases.
【請求項9】光パルスを受光する光パルス受光装置であ
って、 変更可能なバイアス電圧を受けて動作し、前記光パルス
を受光して受光パルス信号を出力するアバランシェ・フ
ォトダイオードを含む受光回路と、 前記受光パルス信号と所定の基準電圧とを比較し2値化
信号を出力する2値化回路と、 前記2値化信号の個数を計数し、この個数に応じて前記
アバランシェ・フォトダイオードのバイアス電圧を変更
するバイアス電圧制御回路とを備えたことを特徴とする
光パルス受光装置。
9. An optical pulse light receiving device for receiving an optical pulse, comprising: an avalanche photodiode that operates by receiving a changeable bias voltage, receives the optical pulse, and outputs a light receiving pulse signal. A binarization circuit that compares the received light pulse signal with a predetermined reference voltage and outputs a binarized signal; counts the number of the binarized signals; and, based on the number, counts the avalanche photodiode. An optical pulse light receiving device comprising: a bias voltage control circuit for changing a bias voltage.
【請求項10】請求項9において、 前記アバランシェ・フォトダイオードのバイアス電圧
は、前記計数された2値化信号の個数が所定値以下の場
合にはそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値に設定さ
れると共に、前記計数された2値化信号の個数の増加と
共にそのブレークダウン電圧にほぼ等しい値よりも低下
せしめられることを特徴とする光パルス受光装置。
10. The bias voltage of the avalanche photodiode according to claim 9, wherein a bias voltage of the avalanche photodiode is set to a value substantially equal to a breakdown voltage when the number of the counted binary signals is equal to or less than a predetermined value. And an optical pulse light receiving device wherein the number of the counted binary signals is decreased from a value substantially equal to a breakdown voltage thereof as the number increases.
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