JP2020064934A - Photodetection device - Google Patents

Abstract

To provide a photodetection device capable of enabling high-speed output control of a detection signal with a simple configuration.SOLUTION: A photodetection device comprises: a first photodiode (PD) 21; a second PD 22 connected in series to the first PD 21; a first light source 24 for outputting first pulse light L1 to which the first PD 21 is sensitive; and a signal output part 31 for outputting, as a detection signal, a current which has flown to the second PD 22.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光検出装置に関する。   The present invention relates to a photo detector.

間接ＴＯＦ（Time of Flight）方式を利用して対象物の距離画像を取得するセンサとして、光感応領域が設けられた半導体基板と、半導体基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に画素ごとに形成されたフォトゲート電極及び転送電極と、を備える距離画像センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の距離画像センサの一例では、半導体基板がシリコンによって形成されており、フォトゲート電極及び転送電極がポリシリコンによって形成されている。   As a sensor for acquiring a distance image of an object using an indirect TOF (Time of Flight) method, a semiconductor substrate provided with a photosensitive region, an insulating layer formed on the semiconductor substrate, and a pixel on the insulating layer. There is known a distance image sensor including a photogate electrode and a transfer electrode formed for each (for example, refer to Patent Document 1). In an example of the range image sensor described in Patent Document 1, the semiconductor substrate is made of silicon, and the photogate electrode and the transfer electrode are made of polysilicon.

特開２０１１−１３３４６４号公報JP, 2011-133464, A

近年、例えば霧中又は煙中において対象物の距離画像を取得するために、１．５μｍ程度の波長を有する光を検出し得る距離画像センサが求められている。しかし、距離画像センサを構成する半導体基板がシリコンによって形成されていると、１．５μｍ程度の波長を有する光に対して十分な感度を得ることができない。そこで、１．５μｍ程度の波長を有する光に対して十分な感度を得るために、距離画像センサを構成する半導体基板に化合物半導体基板を用いることが考えられる。しかし、その場合には、化合物半導体基板上にフォトゲート電極及び転送電極を形成することが困難である。   In recent years, for example, a range image sensor capable of detecting light having a wavelength of about 1.5 μm has been required in order to acquire a range image of an object in fog or smoke. However, if the semiconductor substrate forming the distance image sensor is made of silicon, it is not possible to obtain sufficient sensitivity to light having a wavelength of about 1.5 μm. Therefore, in order to obtain sufficient sensitivity to light having a wavelength of about 1.5 μm, it is conceivable to use a compound semiconductor substrate as a semiconductor substrate forming the distance image sensor. However, in that case, it is difficult to form the photogate electrode and the transfer electrode on the compound semiconductor substrate.

また、距離画像センサの後段に設けられたＣＭＯＳにおいて検出信号の出力制御（転送制御）を実施することも考えられる。しかし、ＣＭＯＳではμ秒オーダーでの検出信号の出力制御が限界であるため、ＣＭＯＳによる検出信号の出力制御は、数十ｎ秒オーダーという高速での検出信号の出力制御を必要とする間接ＴＯＦ方式には不十分である。   It is also conceivable to perform output control (transfer control) of the detection signal in the CMOS provided after the range image sensor. However, in CMOS, the output control of the detection signal on the order of μ seconds is the limit, and therefore the output control of the detection signal by the CMOS requires the indirect TOF method which requires the output control of the detection signal at the high speed of the order of several tens of nanoseconds. Is not enough for.

本発明は、高速での検出信号の出力制御を簡易な構成で実現することができる光検出装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a photodetector capable of realizing high-speed output control of a detection signal with a simple structure.

本発明の光検出装置は、第１フォトダイオードと、第１フォトダイオードに直列に接続された第２フォトダイオードと、第１フォトダイオードが感度を有する第１パルス光を出力する第１光源と、第２フォトダイオードに流れた電流を検出信号として出力する信号出力部と、を備える。   The photodetector of the present invention includes a first photodiode, a second photodiode connected in series to the first photodiode, and a first light source that outputs a first pulsed light having sensitivity to the first photodiode. A signal output unit that outputs the current that has flowed to the second photodiode as a detection signal.

この光検出装置では、第１フォトダイオードに第１パルス光が照射されている状態において第１パルス光の出力値がＯＦＦの期間には、第１フォトダイオードにおいてキャリア（電子及び正孔）が発生しないため、検出対象の光の入射によって、第２フォトダイオードにおいてキャリアが発生したとしても、第２フォトダイオードに電流が流れない。つまり、第１パルス光の出力値がＯＦＦの期間には、第２フォトダイオードに流れた電流を検出信号として信号出力部から出力させないことができる。その一方で、第１フォトダイオードに第１パルス光が照射されている状態において第１パルス光の出力値がＯＮの期間には、第１フォトダイオードにおいてキャリアが発生するため、検出対象の光の入射によって、第２フォトダイオードにおいてキャリアが発生すると、第２フォトダイオードに電流が流れる。つまり、第１パルス光の出力値がＯＮの期間には、第２フォトダイオードに流れた電流を検出信号として信号出力部から出力させることができる。ここで、第１パルス光は、１０ＫＨｚ以上の周波数で変調することが可能である。よって、この光検出装置によれば、高速での検出信号の出力制御を簡易な構成で実現することができる。なお、ＯＦＦの期間の第１パルス光の出力値は、０のみに限定されず、ＯＮの期間の第１パルス光の出力値よりも低い出力値であって且つ第１フォトダイオードにおいてキャリアを発生させない出力値であればよい。   In this photodetector, carriers (electrons and holes) are generated in the first photodiode while the output value of the first pulsed light is OFF while the first photodiode is being irradiated with the first pulsed light. Therefore, even if carriers are generated in the second photodiode due to the incidence of the light to be detected, the current does not flow in the second photodiode. That is, while the output value of the first pulsed light is OFF, it is possible to prevent the current flowing through the second photodiode from being output from the signal output unit as a detection signal. On the other hand, when the output value of the first pulsed light is ON while the first photodiode is being irradiated with the first pulsed light, carriers are generated in the first photodiode, so When carriers are generated in the second photodiode due to the incidence, a current flows in the second photodiode. That is, while the output value of the first pulsed light is ON, the current flowing in the second photodiode can be output from the signal output unit as a detection signal. Here, the first pulsed light can be modulated at a frequency of 10 KHz or higher. Therefore, according to this photodetector, output control of the detection signal at high speed can be realized with a simple configuration. The output value of the first pulsed light during the OFF period is not limited to 0, and is an output value lower than the output value of the first pulsed light during the ON period and carriers are generated in the first photodiode. Any output value that does not cause the problem is acceptable.

本発明の光検出装置は、信号出力部から出力された検出信号を取得する信号処理部を更に備えてもよい。これによれば、信号出力部から出力された検出信号を処理することができる。   The photodetector of the present invention may further include a signal processing unit that acquires the detection signal output from the signal output unit. According to this, the detection signal output from the signal output unit can be processed.

本発明の光検出装置では、第１フォトダイオードは、電源が接続される第１電極と、第２フォトダイオードが接続された第２電極と、を有してもよい。これによれば、スイッチとして機能する第１フォトダイオードを介さずに第２フォトダイオードに信号出力部を接続することができるため、信号出力部から出力される検出信号にノイズが乗るのを抑制することができる。   In the photodetector of the present invention, the first photodiode may have a first electrode to which a power source is connected and a second electrode to which the second photodiode is connected. According to this, since the signal output unit can be connected to the second photodiode without passing through the first photodiode functioning as a switch, it is possible to suppress noise from being added to the detection signal output from the signal output unit. be able to.

本発明の光検出装置では、第１電極は、第１フォトダイオードのカソード電極であり、第２電極は、第１フォトダイオードのアノード電極であり、第１フォトダイオードのアノード電極には、第２フォトダイオードのカソード電極が接続されており、第２フォトダイオードのアノード電極には、信号出力部が接続されていてもよい。或いは、本発明の光検出装置では、第１電極は、第１フォトダイオードのアノード電極であり、第２電極は、第１フォトダイオードのカソード電極であり、第１フォトダイオードのカソード電極には、第２フォトダイオードのアノード電極が接続されており、第２フォトダイオードのカソード電極には、信号出力部が接続されていてもよい。いずれの場合にも、電源が第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードに対して逆バイアスを印加することで、高速での検出信号の出力制御を簡易な構成で実現することができる。   In the photodetector of the present invention, the first electrode is the cathode electrode of the first photodiode, the second electrode is the anode electrode of the first photodiode, and the second electrode is the anode electrode of the first photodiode. The cathode electrode of the photodiode may be connected and the signal output unit may be connected to the anode electrode of the second photodiode. Alternatively, in the photodetector of the present invention, the first electrode is the anode electrode of the first photodiode, the second electrode is the cathode electrode of the first photodiode, and the cathode electrode of the first photodiode is The anode electrode of the second photodiode may be connected, and the signal output unit may be connected to the cathode electrode of the second photodiode. In either case, the power supply applies the reverse bias to the first photodiode and the second photodiode, whereby the output control of the detection signal at high speed can be realized with a simple configuration.

本発明の光検出装置では、第１光源は、半導体レーザ又は発光ダイオードであってもよい。これによれば、第１パルス光を１０ＫＨｚ以上の周波数で変調することができる。   In the photodetector of the present invention, the first light source may be a semiconductor laser or a light emitting diode. According to this, the first pulsed light can be modulated at a frequency of 10 KHz or higher.

本発明の光検出装置では、第１光源は、１０ＫＨｚ以上の周波数で第１パルス光を出力してもよい。これによれば、例えば、対象物までの距離に関する情報を適切に取得することができる。   In the photodetector of the present invention, the first light source may output the first pulsed light at a frequency of 10 KHz or higher. According to this, for example, the information regarding the distance to the object can be appropriately acquired.

本発明の光検出装置は、第１フォトダイオード及び第１光源を収容する遮光性の筐体を更に備え、第２フォトダイオードは、筐体外に配置されていてもよい。これによれば、第２フォトダイオードにおいて第１パルス光がノイズになるのを防止することができる。   The photodetector of the present invention may further include a light-shielding housing that houses the first photodiode and the first light source, and the second photodiode may be arranged outside the housing. According to this, it is possible to prevent the first pulsed light from becoming noise in the second photodiode.

本発明の光検出装置では、第２フォトダイオードが感度を有する光の中心波長は、第１フォトダイオードが感度を有する光の中心波長とずれていてもよい。これによれば、第２フォトダイオードにおいて第１パルス光がノイズになるのを防止することができる。なお、第２フォトダイオードが感度を有する光の波長域の一部は、第１フォトダイオードが感度を有する光の波長域の一部に重なっていてもよい。   In the photodetector of the present invention, the central wavelength of the light to which the second photodiode has sensitivity may deviate from the central wavelength of the light to which the first photodiode has sensitivity. According to this, it is possible to prevent the first pulsed light from becoming noise in the second photodiode. In addition, a part of the wavelength range of light to which the second photodiode has sensitivity may overlap a part of the wavelength range of light to which the first photodiode has sensitivity.

本発明の光検出装置では、第１フォトダイオードを構成する半導体基板は、シリコン基板であり、第２フォトダイオードを構成する半導体基板は、化合物半導体基板であってもよい。これによれば、第２フォトダイオードにおいて第１パルス光がノイズになるのを防止しつつ、第２フォトダイオードにおいて１．５μｍ程度の波長を有する光を検出することができる。   In the photodetector of the present invention, the semiconductor substrate forming the first photodiode may be a silicon substrate, and the semiconductor substrate forming the second photodiode may be a compound semiconductor substrate. According to this, it is possible to detect light having a wavelength of about 1.5 μm in the second photodiode while preventing the first pulsed light from becoming noise in the second photodiode.

本発明の光検出装置では、第１フォトダイオードは、１つの第１フォトダイオードであり、第２フォトダイオードは、複数の第２フォトダイオードであり、１つの第１フォトダイオードに、互いに並列に接続された複数の第２フォトダイオードのそれぞれが直列に接続されており、信号出力部は、複数の第２フォトダイオードのそれぞれに流れた電流を検出信号として出力してもよい。これによれば、構成の複雑化を抑制しつつ、光検出装置を距離画像の取得に利用することができる。   In the photodetector of the present invention, the first photodiode is one first photodiode, the second photodiode is a plurality of second photodiodes, and the first photodiodes are connected in parallel to each other. Each of the plurality of second photodiodes that are connected may be connected in series, and the signal output unit may output the current that has flowed to each of the plurality of second photodiodes as a detection signal. According to this, the photodetection device can be used for acquiring the range image while suppressing the complication of the configuration.

本発明の光検出装置では、１つの第１フォトダイオードと、複数の第２フォトダイオードと、をそれぞれが有する複数の光検出ユニットが構成されていてもよい。これによれば、第１フォトダイオードに生じる負荷を軽減し、複数の光検出ユニットのそれぞれを好適に動作させることができる。   In the photodetector of the present invention, a plurality of photodetector units each having one first photodiode and a plurality of second photodiodes may be configured. According to this, the load generated on the first photodiode can be reduced, and each of the plurality of light detection units can be preferably operated.

本発明の光検出装置は、第２フォトダイオードが感度を有する第２パルス光を出力する第２光源を更に備えてもよい。これによれば、第１フォトダイオードに第１パルス光が照射されている状態において、第２パルス光を対象物に照射して、対象部で反射された第２パルス光を第２フォトダイオードに入射させることで、対象物までの距離に関する情報を取得することができる。   The photodetector of the present invention may further include a second light source that outputs the second pulsed light to which the second photodiode has sensitivity. According to this, in the state where the first photodiode is irradiated with the first pulsed light, the second pulsed light is irradiated onto the object, and the second pulsed light reflected by the target portion is irradiated onto the second photodiode. Information on the distance to the target can be acquired by making the light incident.

本発明によれば、高速での検出信号の出力制御を簡易な構成で実現することができる光検出装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a photodetector capable of realizing high-speed output signal detection control with a simple configuration.

一実施形態の光検出装置の構成図である。It is a block diagram of the photon detection apparatus of one embodiment. 図１に示される光検出部の一部分の構成図である。It is a block diagram of a part of photon detection part shown by FIG. 対象物までの距離に関する情報を取得するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for acquiring the information regarding the distance to an object. 変形例の光検出部の構成図である。It is a block diagram of the photon detection part of a modification. 変形例の光検出部の構成図である。It is a block diagram of the photon detection part of a modification.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference symbols and redundant description will be omitted.

図１に示されるように、光検出装置１は、光検出部２と、第２光源３と、制御部４と、表示部５と、を備えている。光検出装置１は、間接ＴＯＦ方式を利用して対象物ＯＪの距離画像（対象物ＯＪまでの距離ｄに関する情報を含む画像）を取得する装置である。   As shown in FIG. 1, the photodetector 1 includes a photodetector 2, a second light source 3, a controller 4, and a display 5. The light detection device 1 is a device that obtains a distance image of the object OJ (an image including information on the distance d to the object OJ) using the indirect TOF method.

図２に示されるように、光検出部２は、複数の第１ＰＤ（第１フォトダイオード）２１と、複数の第２ＰＤ（第２フォトダイオード）２２と、複数の信号処理回路（信号処理部）２３と、複数の第１光源２４と、複数の筐体２５と、を有している。なお、図２は、光検出部２の一部分の構成図であるため、図２には、１つの第１ＰＤ２１、１つの第１光源２４及び１つの筐体２５が示されている。   As shown in FIG. 2, the photodetection unit 2 includes a plurality of first PDs (first photodiodes) 21, a plurality of second PDs (second photodiodes) 22, and a plurality of signal processing circuits (signal processing units). 23, a plurality of first light sources 24, and a plurality of housings 25. Note that, since FIG. 2 is a configuration diagram of a part of the light detection unit 2, one first PD 21, one first light source 24, and one housing 25 are shown in FIG. 2.

複数の第２ＰＤ２２は、２次元に（例えば、マトリックス状に）配列されており、エリアセンサを構成している。１つの第１ＰＤ２１は、全数の第２ＰＤ２２のうち所定数の第２ＰＤ２２ごとに設けられている。光検出部２においては、１つの第１ＰＤ２１と、当該１つの第１ＰＤ２１に接続された複数の第２ＰＤ２２と、をそれぞれが有する複数の光検出ユニット２ｕが構成されている。以下、１つの光検出ユニット２ｕに着目して、光検出部２の構成について説明する。   The plurality of second PDs 22 are arranged two-dimensionally (for example, in a matrix) and form an area sensor. One first PD 21 is provided for each predetermined number of second PDs 22 out of the total number of second PDs 22. In the photodetection unit 2, a plurality of photodetection units 2u each having one first PD 21 and a plurality of second PDs 22 connected to the one first PD 21 are configured. The configuration of the photodetection unit 2 will be described below, focusing on one photodetection unit 2u.

光検出部２では、１つの第１ＰＤ２１に、互いに並列に接続された複数の第２ＰＤ２２のそれぞれが直列に接続されている。具体的には、１つの第１ＰＤ２１のアノード電極（第２電極）２１ａに、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれのカソード電極２２ｃが接続されている。本実施形態では、第１ＰＤ２１を構成する半導体基板は、シリコン基板であり、第２ＰＤ２２を構成する半導体基板は、化合物半導体基板である。一例として、第１ＰＤ２１は、Ｓｉフォトダイオードであり、第２ＰＤ２２は、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードである。   In the photodetector 2, each of the plurality of second PDs 22 connected in parallel to each other is connected to one first PD 21 in series. Specifically, the cathode electrode 22c of each of the plurality of second PDs 22 is connected to the anode electrode (second electrode) 21a of one first PD 21. In the present embodiment, the semiconductor substrate forming the first PD 21 is a silicon substrate, and the semiconductor substrate forming the second PD 22 is a compound semiconductor substrate. As an example, the first PD 21 is a Si photodiode and the second PD 22 is an InGaAs photodiode.

第１ＰＤ２１のカソード電極（第１電極）２１ｃには、電源２６が接続されている。電源２６は、例えば正電圧を印加することで、第１ＰＤ２１及び複数の第２ＰＤ２２に対して逆バイアスを印加する。複数の第２ＰＤ２２のそれぞれのアノード電極２２ａには、信号出力部３１が接続されており、信号出力部３１には、信号処理回路２３が接続されている。信号出力部３１は、第２ＰＤ２２に流れた電流を検出信号として出力する。信号出力部３１は、例えば、第２ＰＤ２２のアノード電極２２ａに接続された電極パッド等である。信号処理回路２３は、オペアンプ２７及びコンデンサ２８によって構成されたチャージアンプ２９を含んでいる。オペアンプ２７の一方の入力端は、第２ＰＤ２２のアノード電極２２ａに接続されている。オペアンプ２７の他方の入力端は、参照電圧を印加する電圧印加部２０を介して基準電位に接続されている。信号処理回路２３は、信号出力部３１から出力された検出信号を取得し、参照電圧に基づく増幅及び変換によって生成した出力電圧信号をオペアンプ２７の出力端から制御部４に出力する。   A power supply 26 is connected to the cathode electrode (first electrode) 21c of the first PD 21. The power supply 26 applies a reverse bias to the first PD 21 and the plurality of second PDs 22, for example, by applying a positive voltage. A signal output unit 31 is connected to each of the anode electrodes 22a of the plurality of second PDs 22, and a signal processing circuit 23 is connected to the signal output unit 31. The signal output unit 31 outputs the current flowing through the second PD 22 as a detection signal. The signal output unit 31 is, for example, an electrode pad connected to the anode electrode 22a of the second PD 22. The signal processing circuit 23 includes a charge amplifier 29 including an operational amplifier 27 and a capacitor 28. One input end of the operational amplifier 27 is connected to the anode electrode 22a of the second PD 22. The other input terminal of the operational amplifier 27 is connected to the reference potential via the voltage application unit 20 that applies the reference voltage. The signal processing circuit 23 acquires the detection signal output from the signal output unit 31, and outputs the output voltage signal generated by amplification and conversion based on the reference voltage from the output terminal of the operational amplifier 27 to the control unit 4.

第１光源２４は、第１ＰＤ２１が感度を有する（すなわち、第１ＰＤ２１において光電変換が発生し得る）第１パルス光Ｌ１を出力する。第１光源２４は、半導体レーザ又は発光ダイオードであり、１０ＫＨｚ以上の周波数で第１パルス光Ｌ１を出力する。本実施形態では、第１光源２４は、例えばＬＥＤ等であり、可視域の波長を有する第１パルス光Ｌ１を出力する。第１ＰＤ２１及び第１光源２４は、筐体２５に収容されている。筐体２５は、遮光性を有している。筐体２５内では、第１光源２４から出力された第１パルス光Ｌ１が第１ＰＤ２１に入射する。なお、第２ＰＤ２２は、筐体２５外に配置されている。また、第２ＰＤ２２が感度を有する（すなわち、第２ＰＤ２２において光電変換が発生し得る）光の中心波長は、第１ＰＤ２１が感度を有する光の中心波長とずれている。ただし、第２ＰＤ２２が感度を有する光の波長域の一部は、第１ＰＤ２１が感度を有する光の波長域の一部に重なっていてもよい。   The first light source 24 outputs the first pulsed light L1 to which the first PD 21 has sensitivity (that is, photoelectric conversion can occur in the first PD 21). The first light source 24 is a semiconductor laser or a light emitting diode, and outputs the first pulsed light L1 at a frequency of 10 KHz or higher. In the present embodiment, the first light source 24 is, for example, an LED or the like, and outputs the first pulsed light L1 having a wavelength in the visible range. The first PD 21 and the first light source 24 are housed in a housing 25. The housing 25 has a light shielding property. In the housing 25, the first pulsed light L1 output from the first light source 24 enters the first PD 21. The second PD 22 is arranged outside the housing 25. Further, the center wavelength of the light to which the second PD 22 has sensitivity (that is, photoelectric conversion can occur in the second PD 22) is deviated from the center wavelength of the light to which the first PD 21 has sensitivity. However, a part of the wavelength range of light to which the second PD 22 has sensitivity may overlap a part of the wavelength range of light to which the first PD 21 has sensitivity.

図１に示されるように、第２光源３は、第２ＰＤ２２が感度を有する第２パルス光Ｌ２を出力する。第２光源３は、半導体レーザ又は発光ダイオードであり、１０ＫＨｚ以上の周波数で第２パルス光Ｌ２を出力する。本実施形態では、第２光源３は、例えば赤外ＬＥＤ等であり、１．５μｍ程度の波長を有する第２パルス光Ｌ２を出力する。第２光源３から出力された第２パルス光Ｌ２は対象物ＯＪに照射され、対象物ＯＪで反射された第２パルス光Ｌ２は光検出部２の複数の第２ＰＤ２２（図２参照）に入射する。制御部４は、光検出部２及び第２光源３を制御し、光検出部２から出力された出力電圧信号に基づいて対象物ＯＪの距離画像を生成して、表示部５に表示させる。   As shown in FIG. 1, the second light source 3 outputs the second pulsed light L2 to which the second PD 22 has sensitivity. The second light source 3 is a semiconductor laser or a light emitting diode, and outputs the second pulsed light L2 at a frequency of 10 KHz or higher. In the present embodiment, the second light source 3 is, for example, an infrared LED or the like, and outputs the second pulsed light L2 having a wavelength of about 1.5 μm. The second pulsed light L2 output from the second light source 3 is applied to the object OJ, and the second pulsed light L2 reflected by the object OJ is incident on the plurality of second PDs 22 (see FIG. 2) of the light detection unit 2. To do. The control unit 4 controls the light detection unit 2 and the second light source 3, generates a distance image of the object OJ based on the output voltage signal output from the light detection unit 2, and causes the display unit 5 to display the distance image.

以上のように構成された光検出装置１では、第１ＰＤ２１に第１パルス光Ｌ１が照射されている状態において第１パルス光Ｌ１の出力値がＯＦＦの期間には、第１ＰＤ２１においてキャリア（電子及び正孔）が発生しないため、第２パルス光Ｌ２の入射によって、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれにおいてキャリアが発生したとしても、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれに電流が流れない。つまり、第１パルス光Ｌ１の出力値がＯＦＦの期間には、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれに流れた電流を検出信号として信号出力部３１から信号処理回路２３に出力させないことができる。その一方で、第１ＰＤ２１に第１パルス光Ｌ１が照射されている状態において第１パルス光Ｌ１の出力値がＯＮの期間には、第１ＰＤ２１においてキャリアが発生するため、第２パルス光Ｌ２の入射によって、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれにおいてキャリアが発生すると、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれに電流が流れる。つまり、第１パルス光Ｌ１の出力値がＯＮの期間には、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれに流れた電流を検出信号として信号出力部３１から信号処理回路２３に出力させることができる。ここで、第１パルス光Ｌ１は、１０ＫＨｚ以上の周波数で変調することが可能である。よって、光検出装置１によれば、高速での検出信号の出力制御を簡易な構成で実現することができる。なお、ＯＦＦの期間の第１パルス光Ｌ１の出力値は、０（すなわち、消灯に相当する出力値）のみに限定されず、ＯＮの期間の第１パルス光Ｌ１の出力値（すなわち、点灯に相当する出力値）よりも低い出力値であって且つ第１ＰＤ２１においてキャリアを発生させない出力値であればよい。   In the photodetector 1 configured as described above, while the output value of the first pulsed light L1 is OFF while the first PD 21 is being irradiated with the first pulsed light L1, carriers (electrons and electrons) are generated in the first PD 21. Since holes are not generated, even if carriers are generated in each of the plurality of second PDs 22 due to the incidence of the second pulsed light L2, a current does not flow in each of the plurality of second PDs 22. That is, while the output value of the first pulsed light L1 is OFF, the current flowing in each of the plurality of second PDs 22 cannot be output as a detection signal from the signal output unit 31 to the signal processing circuit 23. On the other hand, while the first PD 21 is being irradiated with the first pulsed light L1, while the output value of the first pulsed light L1 is ON, carriers are generated in the first PD 21, so that the second pulsed light L2 is incident. Thus, when carriers are generated in each of the plurality of second PDs 22, a current flows in each of the plurality of second PDs 22. That is, while the output value of the first pulsed light L1 is ON, the current flowing through each of the plurality of second PDs 22 can be output as a detection signal from the signal output unit 31 to the signal processing circuit 23. Here, the first pulsed light L1 can be modulated at a frequency of 10 KHz or higher. Therefore, according to the photodetector 1, output control of the detection signal at high speed can be realized with a simple configuration. The output value of the first pulsed light L1 during the OFF period is not limited to 0 (that is, the output value corresponding to the extinction), but the output value of the first pulsed light L1 during the ON period (that is, the lighting value is turned on) Any output value that is lower than the corresponding output value) and does not generate carriers in the first PD 21 may be used.

なお、スイッチとして機能するフォトダイオードを検出用のフォトダイオードに接続することは通常考えられない。スイッチとしては、電気的な回路、物理的なシャッター等が容易に想定され、特定の光を出力する光源が別途必要になる光スイッチは容易には想定されないからである。また、フォトダイオードは、光の強弱を検出するものであり、通常は感度を一定にして使用することが想定されるものだからである。更に、スイッチとして機能するフォトダイオード用の光源から出力される光が検出用のフォトダイオードに影響することが懸念されるからである。   Note that it is not normally conceivable to connect the photodiode functioning as a switch to the detection photodiode. This is because an electrical circuit, a physical shutter, or the like is easily assumed as the switch, and an optical switch that requires a separate light source for outputting specific light is not easily assumed. This is also because the photodiode detects the intensity of light and is normally assumed to be used with a constant sensitivity. Furthermore, it is concerned that the light output from the light source for the photodiode functioning as a switch may affect the photodiode for detection.

また、光検出装置１では、信号出力部３１から出力された検出信号が信号処理回路２３によって取得される。これにより、信号出力部３１から出力された検出信号を処理する（例えば、増幅及び変換する）ことができる。   Further, in the photodetector 1, the detection signal output from the signal output unit 31 is acquired by the signal processing circuit 23. Accordingly, the detection signal output from the signal output unit 31 can be processed (eg, amplified and converted).

また、光検出装置１では、第１ＰＤ２１のカソード電極２１ｃに電源２６が接続されており、第１ＰＤ２１のアノード電極２１ａに第２ＰＤ２２のカソード電極２２ｃが接続されている。これにより、スイッチとして機能する第１ＰＤ２１を介さずに第２ＰＤ２２に信号出力部３１を接続することができるため、信号出力部３１から出力される検出信号にノイズが乗るのを抑制することができる。また、光検出部２の製造の容易化及び構造の単純化を図ることができる。更に、電源２６が第１ＰＤ２１及び第２ＰＤ２２に対して逆バイアスを印加することで、高速での検出信号の出力制御を簡易な構成で実現することができる。なお、スイッチは、検出用のフォトダイオードと信号出力部との間に配置されることが通常であるところ、光検出部２の構成によれば、スイッチとして機能する第１ＰＤ２１を介さずに第２ＰＤ２２に信号出力部３１を接続することができる。これは、上述したように、信号出力部３１から出力される検出信号にノイズが乗るのを抑制し得る点で極めて有効な構成である。   In the photodetector 1, the power supply 26 is connected to the cathode electrode 21c of the first PD 21, and the cathode electrode 22c of the second PD 22 is connected to the anode electrode 21a of the first PD 21. Accordingly, the signal output unit 31 can be connected to the second PD 22 without passing through the first PD 21 that functions as a switch, and thus it is possible to suppress noise from being added to the detection signal output from the signal output unit 31. Further, it is possible to facilitate the manufacture of the photodetector 2 and simplify the structure. Furthermore, since the power supply 26 applies a reverse bias to the first PD 21 and the second PD 22, high speed output control of the detection signal can be realized with a simple configuration. Note that the switch is usually arranged between the detection photodiode and the signal output unit. However, according to the configuration of the photodetection unit 2, the second PD 22 does not have to pass through the first PD 21 that functions as a switch. The signal output unit 31 can be connected to. As described above, this is a very effective configuration in that the detection signal output from the signal output unit 31 can be suppressed from being noise-laden.

また、光検出装置１では、第１光源２４が半導体レーザ又は発光ダイオードである。これにより、第１パルス光Ｌ１を１０ＫＨｚ以上の周波数で変調することができる。   Moreover, in the photodetector 1, the first light source 24 is a semiconductor laser or a light emitting diode. As a result, the first pulsed light L1 can be modulated at a frequency of 10 KHz or higher.

また、光検出装置１では、第１光源２４が１０ＫＨｚ以上の周波数で第１パルス光Ｌ１を出力する。これにより、例えば、対象物ＯＪまでの距離ｄに関する情報を適切に取得することができる。   Further, in the photodetector 1, the first light source 24 outputs the first pulsed light L1 at a frequency of 10 KHz or higher. Thereby, for example, the information regarding the distance d to the object OJ can be appropriately acquired.

また、光検出装置１では、第２ＰＤ２２が感度を有する光の中心波長が、第１ＰＤ２１が感度を有する光の中心波長とずれている。しかも、第１ＰＤ２１及び第１光源２４が筐体２５に収容されており、複数の第２ＰＤ２２が筐体２５外に配置されている。これらにより、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれにおいて第１パルス光Ｌ１がノイズになるのを防止することができる。   Moreover, in the photodetector 1, the center wavelength of the light to which the second PD 22 has sensitivity is deviated from the center wavelength of the light to which the first PD 21 has sensitivity. Moreover, the first PD 21 and the first light source 24 are housed in the housing 25, and the plurality of second PDs 22 are arranged outside the housing 25. As a result, the first pulsed light L1 can be prevented from becoming noise in each of the plurality of second PDs 22.

また、光検出装置１では、第１ＰＤ２１を構成する半導体基板がシリコン基板であり、第２ＰＤ２２を構成する半導体基板が化合物半導体基板である。これにより、第２ＰＤ２２において第１パルス光Ｌ１がノイズになるのを防止しつつ、第２ＰＤ２２において１．５μｍ程度の波長を有する光を検出することができる。   In the photodetector 1, the semiconductor substrate forming the first PD 21 is a silicon substrate, and the semiconductor substrate forming the second PD 22 is a compound semiconductor substrate. This makes it possible to detect light having a wavelength of about 1.5 μm in the second PD 22 while preventing the first pulsed light L1 from becoming noise in the second PD 22.

また、光検出装置１では、１つの第１ＰＤ２１に、互いに並列に接続された複数の第２ＰＤ２２のそれぞれが直列に接続されており、信号出力部３１が、複数の第２ＰＤ２１のそれぞれに流れた電流を検出信号として出力し、複数の信号処理回路２３を含む信号処理部が、複数の第２ＰＤ２２のそれぞれに流れた電流を検出信号として取得する。これにより、構成の複雑化を抑制しつつ、対象物ＯＪの距離画像を取得することができる。   Further, in the photodetector 1, each of the plurality of second PDs 22 connected in parallel to each other is connected in series to one first PD 21, and the signal output unit 31 causes the current flowing through each of the plurality of second PDs 21. Is output as a detection signal, and the signal processing unit including the plurality of signal processing circuits 23 acquires the current flowing in each of the plurality of second PDs 22 as the detection signal. This makes it possible to acquire a distance image of the object OJ while suppressing the complication of the configuration.

また、光検出装置１では、１つの第１ＰＤ２１と、複数の第２ＰＤ２２と、をそれぞれが有する複数の光検出ユニット２ｕが構成されている。複数の第２ＰＤ２２のそれぞれから検出信号を出力させるためには、当該複数の第２ＰＤ２２に流れる電流の総和以上の電流が第１ＰＤ２１に流れ得ることが必要となる。そこで、光検出装置１では、１つの第１ＰＤ２１が、全数の第２ＰＤ２２ではなく、全数の第２ＰＤ２２のうちの所定数の第２ＰＤ２２ごとに設けられている。これにより、第１ＰＤ２１に生じる負荷を軽減し、複数の光検出ユニット２ｕのそれぞれを好適に動作させることができる。   Further, in the photodetection device 1, a plurality of photodetection units 2u each having one first PD 21 and a plurality of second PDs 22 are configured. In order to output the detection signal from each of the plurality of second PDs 22, it is necessary that a current equal to or more than the sum of the currents flowing through the plurality of second PDs 22 can flow into the first PD 21. Therefore, in the photodetection device 1, one first PD 21 is provided not for all second PDs 22 but for each predetermined number of second PDs 22 of all second PDs 22. As a result, the load generated on the first PD 21 can be reduced, and each of the plurality of light detection units 2u can be preferably operated.

また、光検出装置１は、光検出部２と、第２ＰＤ２２が感度を有する第２パルス光Ｌ２を出力する第２光源３と、を備えている。これにより、第１ＰＤ２１に第１パルス光Ｌ１が照射されている状態において、第２パルス光Ｌ２を対象物ＯＪに照射して、対象部で反射された第２パルス光Ｌ２を複数の第２ＰＤ２２に入射させることで、次に述べる演算例のように、対象物ＯＪまでの距離ｄに関する情報を取得することができる。   Moreover, the photodetector 1 includes a photodetector 2 and a second light source 3 that outputs a second pulsed light L2 to which the second PD 22 has sensitivity. Thereby, in the state where the first PD 21 is irradiated with the first pulsed light L1, the object OJ is irradiated with the second pulsed light L2, and the second pulsed light L2 reflected by the target portion is applied to the plurality of second PDs 22. By making the light incident, information about the distance d to the object OJ can be acquired as in the following calculation example.

対象物ＯＪまでの距離ｄの演算例について、図３を参照して説明する。図３には、第２光源３から出力される第２パルス光Ｌ２の強度信号Ｉ_ＯＵＴ、対象物ＯＪで反射されて第２ＰＤ２２に入射する第２パルス光Ｌ２の強度信号Ｉ_ＩＮ、第１段階で第１光源２４から出力される第１パルス光Ｌ１の強度信号Ｉ１、第２段階で第１光源２４から出力される第１パルス光Ｌ１の強度信号Ｉ２、及び第３段階で第１光源２４から出力される第１パルス光Ｌ１の強度信号Ｉ３が示されている。なお、この演算例では、任意の１つの第２ＰＤ２２に着目している。 An example of calculating the distance d to the object OJ will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the intensity signal I _OUT of the second pulsed light L2 output from the second light source 3, the intensity signal I _IN of the second pulsed light L2 reflected by the object OJ and incident on the second PD 22, the first step. The intensity signal I1 of the first pulsed light L1 output from the first light source 24, the intensity signal I2 of the first pulsed light L1 output from the first light source 24 in the second stage, and the first light source 24 in the third stage The intensity signal I3 of the first pulsed light L1 output from is shown. In this example of calculation, one arbitrary second PD 22 is focused.

第１段階では、強度信号Ｉ_ＯＵＴで第２光源３から第２パルス光Ｌ２が出力され且つ強度信号Ｉ１で第１光源２４から第１パルス光Ｌ１が出力された状態で、出力電圧信号Ｖ１_ＯＵＴが取得される。強度信号Ｉ_ＯＵＴのパルス幅Ｔは、例えば、３０ｎ秒（測定可能距離：〜４．５ｍ）、４０ｎ秒（測定可能距離：〜６．０ｍ）、６０ｎ秒（測定可能距離：〜９．０ｍ）というように、測定すべき距離に応じて設定される。強度信号Ｉ１は、強度信号Ｉ_ＯＵＴと周期、パルス幅及び位相が同一の強度信号であり、第１ＰＤ２１に入射した第１パルス光Ｌ１の強度信号とみなすことができる。このとき、第２ＰＤ２２は、第１ＰＤ２１に入射した第１パルス光Ｌ１の出力値がＯＮの期間のみに検出信号を出力するので、出力電圧信号Ｖ１_ＯＵＴは、強度信号Ｉ_ＩＮのパルスと強度信号Ｉ１のパルスとが重なり合った部分の電荷量Ｑ１の積分値に対応する。 In the first stage, the output voltage signal V1 _OUT is output while the second pulsed light L2 is output from the second light source 3 with the intensity signal I _OUT and the first pulsed light L1 is output from the first light source 24 with the intensity signal I1. Is obtained. The pulse width T of the intensity signal I _OUT is, for example, 30 nsec (measurable distance: ~ 4.5 m), 40 nsec (measurable distance: ~ 6.0 m), 60 nsec (measurable distance: ~ 9.0 m). Thus, it is set according to the distance to be measured. The intensity signal I1 is an intensity signal having the same period, pulse width, and phase as the intensity signal I _OUT , and can be regarded as the intensity signal of the first pulsed light L1 incident on the first PD 21. At this time, the second PD 22 outputs the detection signal only while the output value of the first pulsed light L1 incident on the first PD 21 is ON, so that the output voltage signal V1 _OUT is the pulse of the intensity signal I _IN and the intensity signal I1. Corresponds to the integrated value of the charge amount Q1 in the portion where the pulse of 1 and the pulse of 2 overlap.

第２段階では、強度信号Ｉ_ＯＵＴで第２光源３から第２パルス光Ｌ２が出力され且つ強度信号Ｉ２で第１光源２４から第１パルス光Ｌ１が出力された状態で、出力電圧信号Ｖ２_ＯＵＴが取得される。強度信号Ｉ２は、位相が１８０°ずれている点を除き、強度信号Ｉ１と同一の強度信号であり、第１ＰＤ２１に入射した第１パルス光Ｌ１の強度信号とみなすことができる。このとき、第２ＰＤ２２は、第１ＰＤ２１に入射した第１パルス光Ｌ１の出力値がＯＮの期間のみに検出信号を出力するので、出力電圧信号Ｖ２_ＯＵＴは、強度信号Ｉ_ＩＮのパルスと強度信号Ｉ２のパルスとが重なり合った部分の電荷量Ｑ２の積分値に対応する。 In the second stage, the output voltage signal V2 _OUT is output in a state where the second light source 3 outputs the second pulsed light L2 by the intensity signal I _OUT and the intensity signal I2 outputs the first pulsed light L1 by the first light source 24. Is obtained. The intensity signal I2 is the same intensity signal as the intensity signal I1 except that the phase is shifted by 180 °, and can be regarded as the intensity signal of the first pulsed light L1 incident on the first PD 21. At this time, the second PD 22 outputs the detection signal only while the output value of the first pulsed light L1 incident on the first PD 21 is ON, so that the output voltage signal V2 _OUT is the pulse of the intensity signal I _IN and the intensity signal I2. Corresponds to the integrated value of the charge amount Q2 in the portion where the pulse of 1 and the pulse of 2 overlap.

第３段階では、第２光源３から第２パルス光Ｌ２が出力されず且つ強度信号Ｉ３で第１光源２４から第１パルス光Ｌ１が出力された状態で、出力電圧信号Ｖ３_ＯＵＴが取得される。このとき、第２ＰＤ２２は、第１ＰＤ２１に入射した第１パルス光Ｌ１の出力値がＯＮの期間のみに検出信号を出力するので、出力電圧信号Ｖ３_ＯＵＴは、外乱光があればその外乱光の強度信号と強度信号Ｉ３のパルスとが重なり合った部分の電荷量の積分値に対応する。 In the third stage, the output voltage signal V3 _OUT is acquired in a state where the second pulsed light L2 is not output from the second light source 3 and the first pulsed light L1 is output from the first light source 24 with the intensity signal I3. . At this time, the second PD 22 outputs the detection signal only while the output value of the first pulsed light L1 incident on the first PD 21 is ON, so that the output voltage signal V3 _OUT has the intensity of the ambient light if the ambient light is present. The signal and the pulse of the intensity signal I3 correspond to the integrated value of the charge amount in the overlapping portion.

以上の第１段階、第２段階及び第３段階が第２ＰＤ２２ごとに実施されると、制御部４は、第２ＰＤ２２ごとに、出力電圧信号Ｖ１_ＯＵＴ，Ｖ２_ＯＵＴ，Ｖ３_ＯＵＴに基づいて、対象物ＯＪまでの距離ｄを演算する。距離ｄは、式（１）で表される。式（１）において、ｃは光速である。

When the first step, the second step, and the third step described above are performed for each second PD 22, the control unit 4 determines the object based on the output voltage signals V1 _OUT , V2 _OUT , and V3 _OUT for each second PD 22. The distance d to OJ is calculated. The distance d is represented by Expression (1). In Expression (1), c is the speed of light.

以上のように、光検出装置１では、光検出部２を数十ｎ秒オーダーでスイッチング動作（変調動作）させることができる。また、光検出装置１では、第２光源３が、１．５μｍ程度の波長を有する第２パルス光Ｌ２を出射する光源であり、複数の第２ＰＤ２２が、１．５μｍ程度の波長を有する第２パルス光Ｌ２に対して十分な感度を有するＩｎＧａＡｓエリアセンサである。これにより、例えば霧中又は煙中においても対象物ＯＪの距離画像を取得し易くなる。なお、上述した演算例は、あくまで一例であって、対象物ＯＪまでの距離ｄに関する情報は、公知の種々の演算によって取得可能である。   As described above, in the photodetector 1, the photodetector 2 can perform the switching operation (modulation operation) in the order of several tens of nanoseconds. Further, in the photodetector 1, the second light source 3 is a light source that emits the second pulsed light L2 having a wavelength of about 1.5 μm, and the plurality of second PDs 22 has a second wavelength of about 1.5 μm. The InGaAs area sensor has sufficient sensitivity to the pulsed light L2. This facilitates acquisition of a distance image of the object OJ even in fog or smoke, for example. Note that the above-described calculation example is merely an example, and the information regarding the distance d to the object OJ can be acquired by various known calculations.

本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、複数の第２ＰＤ２２は、１次元に配列されて、リニアセンサを構成していてもよい。また、図４に示されるように、１つの第１ＰＤ２１に１つの第２ＰＤ２２が直列に接続されていてもよい。その場合にも、高速での検出信号の出力制御を簡易な構成で実現することができる。また、その場合にも、対象物ＯＪまでの距離ｄに関する情報を取得することができる。   The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the plurality of second PDs 22 may be arranged one-dimensionally to form a linear sensor. Further, as shown in FIG. 4, one second PD 22 may be connected in series to one first PD 21. Even in that case, output control of the detection signal at high speed can be realized with a simple configuration. Further, also in that case, it is possible to acquire the information on the distance d to the object OJ.

また、上述した実施形態では、第１ＰＤ２１のカソード電極２１ｃに電源２６が接続されており、第１ＰＤ２１のアノード電極２１ａに第２ＰＤ２２のカソード電極２２ｃが接続されていたが、電源２６が、例えば正電圧を印加することで、第１ＰＤ２１及び第２ＰＤ２２に対して逆バイアスを印加する場合には、第２ＰＤ２２のカソード電極２２ｃに電源２６が接続されており、第２ＰＤ２２のアノード電極２２ａに第１ＰＤ２１のカソード電極２１ｃが接続されていてもよい。また、電源２６が、例えば負電圧を印加することで、第１ＰＤ２１及び第２ＰＤ２２に対して逆バイアスを印加する場合には、図５に示されるように、第１ＰＤ２１のアノード電極２１ａに電源２６が接続されており、第１ＰＤ２１のカソード電極２１ｃに第２ＰＤ２２のアノード電極２２ａが接続されていてもよいし、或いは、第２ＰＤ２２のアノード電極２２ａに電源２６が接続されており、第２ＰＤ２２のカソード電極２２ｃに第１ＰＤ２１のアノード電極２１ａが接続されていてもよい。いずれの場合にも、電源２６が第１ＰＤ２１及び第２ＰＤ２２に対して逆バイアスを印加することで、高速での検出信号の出力制御を簡易な構成で実現することができる。   Further, in the above-described embodiment, the power supply 26 is connected to the cathode electrode 21c of the first PD 21, and the cathode electrode 22c of the second PD 22 is connected to the anode electrode 21a of the first PD 21, but the power supply 26 is, for example, a positive voltage. When a reverse bias is applied to the first PD 21 and the second PD 22 by applying, the power source 26 is connected to the cathode electrode 22c of the second PD 22, and the anode electrode 22a of the second PD 22 is connected to the cathode electrode of the first PD 21. 21c may be connected. When the power supply 26 applies a reverse bias to the first PD 21 and the second PD 22 by applying a negative voltage, for example, the power supply 26 is applied to the anode electrode 21a of the first PD 21 as shown in FIG. The cathode electrode 21c of the first PD 21 may be connected to the anode electrode 22a of the second PD 22, or the power source 26 may be connected to the anode electrode 22a of the second PD 22 and the cathode electrode 22c of the second PD 22 may be connected. The anode electrode 21a of the first PD 21 may be connected to. In any case, the power supply 26 applies the reverse bias to the first PD 21 and the second PD 22, so that the output control of the detection signal at high speed can be realized with a simple configuration.

また、上述した実施形態では、第１ＰＤ２１がＳｉフォトダイオードであり、第２ＰＤ２２がＩｎＧａＡｓフォトダイオードであったが、第１ＰＤ２１及び第２ＰＤ２２のそれぞれは、他のフォトダイオードであってもよい。第１光源２４と第１ＰＤ２１との組合せ、及び、第２光源３と第２ＰＤ２２との組合せも、適宜選択可能である。   Further, in the above-described embodiment, the first PD 21 is the Si photodiode and the second PD 22 is the InGaAs photodiode, but each of the first PD 21 and the second PD 22 may be another photodiode. A combination of the first light source 24 and the first PD 21 and a combination of the second light source 3 and the second PD 22 can be appropriately selected.

また、第１ＰＤ２１及び第１光源２４が筐体２５に収容されていれば、第１ＰＤ２１及び第２ＰＤ２２は、同一の種類のフォトダイオードであってもよい。また、第２ＰＤ２２が感度を有する光の中心波長が、第１ＰＤ２１が感度を有する光の中心波長とずれていれば、第１ＰＤ２１及び第１光源２４が筐体２５に収容されていなくてもよい。第２ＰＤ２２が感度を有する光の波長域の一部が、第１ＰＤ２１が感度を有する光の波長域の一部に重なっている場合には、当該波長域の一部の光をカットするフィルタを、第１ＰＤ２１側及び第２ＰＤ２２側の少なくとも一方の側に設けてもよい。   Further, if the first PD 21 and the first light source 24 are housed in the housing 25, the first PD 21 and the second PD 22 may be the same type of photodiode. Further, if the center wavelength of the light having the sensitivity of the second PD 22 deviates from the center wavelength of the light having the sensitivity of the first PD 21, the first PD 21 and the first light source 24 may not be housed in the housing 25. When a part of the wavelength range of the light that the second PD 22 has sensitivity overlaps with a part of the wavelength range of the light that the first PD 21 has sensitivity, a filter that cuts a part of the light of the wavelength range is used. It may be provided on at least one of the first PD 21 side and the second PD 22 side.

また、信号処理回路２３は、少なくとも積分回路を含むものであればよい。例えば、信号処理回路２３は、ソースフォロアタイプの積分回路等であってもよい。   The signal processing circuit 23 may include at least an integrating circuit. For example, the signal processing circuit 23 may be a source follower type integrating circuit or the like.

また、上述した光検出装置１の各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した一の実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。   The materials and shapes described above are not limited to the materials and shapes described above, and various materials and shapes can be applied to each component of the above-described photodetector 1. In addition, each configuration in the above-described one embodiment or modification can be arbitrarily applied to each configuration in the other embodiment or modification.

また、光検出装置１は、第２光源３を備えていなくてもよい。その場合の光検出装置１としては、高速な物体・信号を検出するために必要なグローバルシャッタ動作(高速シャッタ動作)を有する赤外イメージセンサ等が例示される。   Further, the light detection device 1 may not include the second light source 3. An example of the photodetector 1 in that case is an infrared image sensor having a global shutter operation (high-speed shutter operation) necessary for detecting a high-speed object / signal.

１…光検出装置、２ｕ…光検出ユニット、３…第２光源、２１…第１ＰＤ（第１フォトダイオード）、２１ａ…アノード電極（第２電極）、２１ｃ…カソード電極（第１電極）、２２…第２ＰＤ（第２フォトダイオード）、２２ａ…アノード電極、２２ｃ…カソード電極、２３…信号処理回路（信号処理部）、２４…第１光源、２５…筐体、２６…電源、３１…信号出力部。   1 ... Photodetector, 2u ... Photodetector unit, 3 ... Second light source, 21 ... First PD (first photodiode), 21a ... Anode electrode (second electrode), 21c ... Cathode electrode (first electrode), 22 ... second PD (second photodiode), 22a ... anode electrode, 22c ... cathode electrode, 23 ... signal processing circuit (signal processing section), 24 ... first light source, 25 ... case, 26 ... power supply, 31 ... signal output Department.

Claims (13)

第１フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオードに直列に接続された第２フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオードが感度を有する第１パルス光を出力する第１光源と、
前記第２フォトダイオードに流れた電流を検出信号として出力する信号出力部と、を備える、光検出装置。 A first photodiode,
A second photodiode connected in series with the first photodiode;
A first light source that outputs a first pulsed light having sensitivity to the first photodiode;
And a signal output unit that outputs the current flowing in the second photodiode as a detection signal. 前記信号出力部から出力された前記検出信号を取得する信号処理部を更に備える、請求項１に記載の光検出装置。   The photodetector according to claim 1, further comprising a signal processing unit that acquires the detection signal output from the signal output unit. 前記第１フォトダイオードは、電源が接続される第１電極と、前記第２フォトダイオードが接続された第２電極と、を有する、請求項１又は２に記載の光検出装置。   The photodetector according to claim 1, wherein the first photodiode has a first electrode to which a power source is connected and a second electrode to which the second photodiode is connected. 前記第１電極は、前記第１フォトダイオードのカソード電極であり、
前記第２電極は、前記第１フォトダイオードのアノード電極であり、
前記第１フォトダイオードの前記アノード電極には、前記第２フォトダイオードのカソード電極が接続されており、
前記第２フォトダイオードのアノード電極には、前記信号出力部が接続されている、請求項３に記載の光検出装置。 The first electrode is a cathode electrode of the first photodiode,
The second electrode is an anode electrode of the first photodiode,
The cathode electrode of the second photodiode is connected to the anode electrode of the first photodiode,
The photodetector according to claim 3, wherein the signal output unit is connected to an anode electrode of the second photodiode. 前記第１電極は、前記第１フォトダイオードのアノード電極であり、
前記第２電極は、前記第１フォトダイオードのカソード電極であり、
前記第１フォトダイオードの前記カソード電極には、前記第２フォトダイオードのアノード電極が接続されており、
前記第２フォトダイオードのカソード電極には、前記信号出力部が接続されている、請求項３に記載の光検出装置。 The first electrode is an anode electrode of the first photodiode,
The second electrode is a cathode electrode of the first photodiode,
An anode electrode of the second photodiode is connected to the cathode electrode of the first photodiode,
The photodetector according to claim 3, wherein the signal output unit is connected to the cathode electrode of the second photodiode. 前記第１光源は、半導体レーザ又は発光ダイオードである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光検出装置。   The photodetector according to claim 1, wherein the first light source is a semiconductor laser or a light emitting diode. 前記第１光源は、１０ＫＨｚ以上の周波数で前記第１パルス光を出力する、請求項６に記載の光検出装置。   The photodetector according to claim 6, wherein the first light source outputs the first pulsed light at a frequency of 10 KHz or higher. 前記第１フォトダイオード及び前記第１光源を収容する遮光性の筐体を更に備え、
前記第２フォトダイオードは、前記筐体外に配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光検出装置。 Further comprising a light-shielding housing that houses the first photodiode and the first light source,
The photodetector according to claim 1, wherein the second photodiode is arranged outside the housing. 前記第２フォトダイオードが感度を有する光の中心波長は、前記第１フォトダイオードが感度を有する光の中心波長とずれている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光検出装置。   9. The photodetector according to claim 1, wherein a center wavelength of light having sensitivity of the second photodiode is deviated from a center wavelength of light having sensitivity of the first photodiode. 前記第１フォトダイオードを構成する半導体基板は、シリコン基板であり、
前記第２フォトダイオードを構成する半導体基板は、化合物半導体基板である、請求項９に記載の光検出装置。 The semiconductor substrate forming the first photodiode is a silicon substrate,
The photodetector according to claim 9, wherein the semiconductor substrate forming the second photodiode is a compound semiconductor substrate. 前記第１フォトダイオードは、１つの第１フォトダイオードであり、
前記第２フォトダイオードは、複数の第２フォトダイオードであり、
前記１つの第１フォトダイオードに、互いに並列に接続された前記複数の第２フォトダイオードのそれぞれが直列に接続されており、
前記信号出力部は、前記複数の第２フォトダイオードのそれぞれに流れた電流を検出信号として出力する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光検出装置。 The first photodiode is one first photodiode,
The second photodiode is a plurality of second photodiodes,
Each of the plurality of second photodiodes connected in parallel to each other is connected in series to the one first photodiode,
The photodetector according to claim 1, wherein the signal output unit outputs, as a detection signal, a current flowing in each of the plurality of second photodiodes. 前記１つの第１フォトダイオードと、前記複数の第２フォトダイオードと、をそれぞれが有する複数の光検出ユニットが構成されている、請求項１１に記載の光検出装置。   The photodetector according to claim 11, wherein a plurality of photodetector units each having the one first photodiode and the plurality of second photodiodes are configured. 前記第２フォトダイオードが感度を有する第２パルス光を出力する第２光源を更に備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光検出装置。   The photodetector according to claim 1, further comprising a second light source that outputs a second pulsed light having a sensitivity to the second photodiode.

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