JP5644294B2 - 光検出器 - Google Patents
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Description
第1の実施の形態における光検出器100は、図1に示すように、シリコンフォトマルチプライヤ(SiPM)10、クエンチング素子12(12a〜12d)、弁別回路14(14a〜14d)、電流源16(16a〜16d)を含んで構成される。光検出器100は、以下に示す他の実施の形態の基本となる構成を有している。なお、以下の説明では、各信号がハイレベルのときをアクティブ状態、ローレベルのときを非アクティブ状態として説明するが、ローレベルのときをアクティブ状態、ハイレベルのときを非アクティブ状態とする回路構成としても同様の作用・効果を得ることができる。
第2の実施の形態における光検出器200は、図4に示すように、シリコンフォトマルチプライヤ(SiPM)10、クエンチング素子12(12a〜12d)、弁別回路14(14a〜14d)、デジタル加算器18及びデジタルコンパレータ20を含んで構成される。
第3の実施の形態における光検出器300は、図6に示すように、第1の実施の形態の構成に抵抗素子R及びコンスタントフラクションディスクリミネータ(CFD)22を加えて構成される。
第4の実施の形態における光検出器400は、図8に示すように、第3の実施の形態の構成の抵抗素子Rに代えて伝達インピーダンス増幅器(TIA)24を含んで構成される。
第5の実施の形態における光検出器500は、図9に示すように、第2の実施の形態における構成にメモリ素子26を加えた構成を有する。
第6の実施の形態における光検出器600は、図10に示すように、第5の実施の形態における構成にさらに弁別回路28(28a〜28d)、デジタル加算器30及び遅延素子32を加えた構成を有する。また、図11に光検出器600の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
第7の実施の形態における光検出器700は、図14に示すように、第6の実施の形態における構成にさらに弁別回路34を加えた構成を有する。また、図15に光検出器700の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
Claims (10)
- ガイガーモードで使用される複数のアバランシェフォトダイオードのアレイと、
前記アバランシェフォトダイオードの各々からの出力信号をそれぞれ矩形パルスに変換する複数の弁別回路と、
前記複数の弁別回路によって生成された前記矩形パルスを加算して出力する加算回路と、
を備えることを特徴とする光検出器。 - 請求項1に記載の光検出器であって、
前記矩形パルスのパルス幅は、前記アバランシェフォトダイオードにおける光電変換に関連して決定されることを特徴とする光検出器。 - 請求項1又は2に記載の光検出器であって、
前記弁別回路は、電流源を制御して前記矩形パルスとして電流矩形パルスを生成し、
前記加算回路は、前記電流矩形パルスをアナログ的に合成する共通出力接点であることを特徴とする光検出器。 - 請求項1又は2に記載の光検出器であって、
前記加算回路は、アクティブ状態にある前記矩形パルスをデジタル的に加算する2値加算回路であり、
前記加算回路の出力と基準値とを比較して、その比較結果に応じてトリガ信号を出力する比較回路を備えることを特徴とする光検出器。 - 請求項4に記載の光検出器であって、
前記トリガ信号に同期して、前記加算回路の出力値を保持及び出力する保持回路と、
前記保持回路に保持されている値に応じて前記トリガ信号のタイミング誤差を補正する補正回路を備えることを特徴とする光検出器。 - 請求項4に記載の光検出器であって、
前記矩形パルスに同期して前記矩形パルスよりも長いパルス幅を有する第2矩形パルスを発生させる第2弁別回路と、
前記第2矩形パルスをデジタル的に2値加算する第2加算回路と、
前記トリガ信号に同期して、前記第2加算回路の出力値を保持及び出力する保持回路と、
を備えることを特徴とする光検出器。 - 請求項6に記載の光検出器であって、
前記第2弁別回路は、前記アバランシェフォトダイオードのデッドタイムに略等しいパルス幅を有する前記第2矩形パルスを生成するクエンチング又は再チャージ回路であることを特徴とする光検出器。 - 請求項6に記載の光検出器であって、
前記第2弁別回路は、前記比較回路において前記加算回路の出力が前記基準値以上となるまで前記第2矩形パルスを非アクティブ状態とすることを特徴とする光検出器。 - 請求項1〜8のいずれか1つに記載の光検出器であって、
相補型金属酸化膜半導体技術を用いて前記アバランシェフォトダイオードのアレイ、前記弁別回路及び前記加算回路がモノリシックに実装されていることを特徴とする光検出器。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載の光検出器を備え、
照射光の飛行時間検出により測距を行う光学測距装置。
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