JP6835042B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

本開示は、測距用の信号光を出射してから、信号光が物体に当たって反射してくるまでの時間を計測することで、物体までの距離を測定する測距装置に関する。

この種の測距装置は、通常、測距用の信号光を出射する発光部と、信号光が物体に当たって反射してきた反射光を検出する光検出器と、発光部から信号光を出射させ、その後光検出器にて反射光が検出されるまでの時間を計測する測距部とにより構成される。

また、この種の測距装置を、例えば、走行中の車両と周囲の物体との距離を計測するのに利用する場合には、特許文献1に記載のように、発光部にレーザ光を出射するレーザーダイオードにて構成し、光検出器にＳＰＡＤを用いることが提案されている。

なお、ＳＰＡＤは、Single Photon Avalanche Diode の略であり、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）である。
ＳＰＡＤは、一般的なフォトダイオード（ＰＤ）やＡＰＤに比べて、高い受光感度を有することから、上記提案の測距装置では、光検出器にＳＰＡＤを利用することで、反射光をより精度よく検出して、測距精度を確保するようにしている。

ところで、ＡＰＤやＳＰＡＤは、温度に応じて検出感度が大きく変化する。
そこで、特許文献２に開示されているように、ＡＰＤを利用する光検出器においては、ＡＰＤの温度補償を行うために、電流増幅率の温度特性がＡＰＤと略同じで、逆バイアスされた参照用接合構造を利用することが提案されている。

つまり、特許文献２に記載の光検出器は、参照用接合構造に参照電流を注入する電流注入用接合構造を有するトランジスタを利用し、参照電流の増幅率を所定値に保つようにＡＰＤと参照用接合構造に印加する電圧を制御することで、ＡＰＤの増倍率を制御する。

特開２０１７−７５９０６号公報 特許第５２１１０９５号公報

特許文献２に記載された光検出器では、ＡＰＤの増倍率を制御することでＡＰＤを温度補償制御することから、ＡＰＤにブレイクダウン電圧未満の逆バイアス電圧を印加して動作させるリニアモードでは有効である。

しかし、引用文献１に開示された技術は、光検出用の素子として、カイガーモードで動作するＡＰＤ、つまりＳＰＡＤを備えた光検出器に適用することはできない。
つまり、ＳＰＡＤにおいては、逆バイアス電圧がブレイクダウン電圧よりも高い電圧値に設定される。そして、ＳＰＡＤはフォトンの入射に応答すると、ブレイクダウンするため、ＳＰＡＤを利用する光検出器は、ＳＰＡＤがブレイクダウンしたときに所定パルス幅のパルス信号が出力されるよう構成される。

従って、ＳＰＡＤを利用する光検出器の出力は「１」か「０」であり、この種の光検出器では、増倍率を制御する概念はない。このため、特許文献１に開示された技術を利用して、ＳＰＡＤによる検出感度を温度補償することは困難である。

本開示の一局面は、ＳＰＡＤを備えた光検出器を利用して測距用の信号光を検出するように構成された測距装置において、ＳＰＡＤによるフォトンの検出感度を温度補償することで、測距精度が温度によって変動するのを抑制することが望ましい。

本開示の一局面の測距装置は、測距用の信号光を出射する発光部（８０）と、信号光を検出する光検出器（１、１Ａ〜１Ｊ）と、測距部（９０）とを備える。
そして、測距部は、発光部から信号光を出射させると共に、その出射させた信号光が物体で反射して光検出器にて検出されるまでの時間を計測し、その計測した時間に基づき、物体までの距離を算出する。

また、光検出器は、検出部（１０）と、モニタ用ＳＰＡＤ（１２）と、電流源（１４）と、駆動部（２０）とを備える。
検出部は、ガイガーモードで動作可能なアバランシェフォトダイオードである検出用ＳＰＡＤ（２）と、検出用ＳＰＡＤに直列接続されたクエンチング素子（４）と、を備える。クエンチング素子は、フォトンの入射により検出用ＳＰＡＤがブレイクダウンしてガイガー放電するのを停止させるためのものである。

そして、検出部は、フォトンの入射によって検出用ＳＰＡＤがブレイクダウンしたときに生じる、検出用ＳＰＡＤとクエンチング素子との接続点の電位の変化を、検出信号として出力する。

モニタ用ＳＰＡＤは、検出部を構成するＳＰＡＤと同様の特性を有するＳＰＡＤであり、 電流源から定電流が供給されることによってガイガーモードで動作し、その両端にブレイクダウン電圧が発生する。このブレイクダウン電圧は、モニタ用ＳＰＡＤの温度に応じて変化し、例えば、温度が高いほど高くなる。

そこで、本開示の光検出器では、駆動部が、モニタ用ＳＰＡＤの両端の電位、若しくは、モニタ用ＳＰＡＤの電流源側の電位に基づき、検出部における検出用ＳＰＡＤとクエンチング素子との直列回路の両端の電位を設定する。

つまり、駆動部は、モニタ用ＳＰＡＤの両端若しくは電流源側の電位を、検出用ＳＰＡＤのブレイクダウン電圧を表すパラメータとして取得し、検出用ＳＰＡＤとクエンチング素子との直列回路の両端の電位を設定する。

このため、クエンチング素子を介して検出用ＳＰＡＤに印加される逆バイアス電圧を、モニタ用ＳＰＡＤのブレイクダウン電圧に対応した電圧に設定して、クエンチング素子と検出用ＳＰＡＤとの直列回路に印加することができる。

つまり、直列回路に印加される電圧は、検出用ＳＰＡＤにフォトンが入射してクエンチング素子に電流が流れるまでは、検出用ＳＰＡＤにフォトン検出用の逆バイアス電圧として印加されることになる。

そして、この逆バイアス電圧は、検出用ＳＰＡＤと特性が同じモニタ用ＳＰＡＤの温度に応じて変化することから、検出用ＳＰＡＤには、検出用ＳＰＡＤのブレイクダウン電圧に対応した逆バイアス電圧を印加することができる。

よって、本開示の光検出器によれば、逆バイアス電圧を一定電圧にしたときのように、逆バイアス電圧からブレイクダウン電圧を減じた余剰電圧であるエクセス電圧が、検出用ＳＰＡＤの温度により変化するのを抑制できる。

このため、本開示の光検出器によれば、温度変化に伴うエクセス電圧の変化によって、検出用ＳＰＡＤの検出感度が変化するのを抑制できる。つまり、本開示の光検出器によれば、検出用ＳＰＡＤの検出感度を温度補償し、検出用ＳＰＡＤの温度変化の影響を受けることなく、所望の検出感度で光検出を行うことができるようになる。

よって、本開示の測距装置によれば、光検出器を構成する検出用ＳＰＡＤの検出感度の変化によって、測距精度が変動するのを抑制することができ、測距精度を安定化させることができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態の測距装置全体の構成を表すブロック図である。 第１実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 第２実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 第３実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 図４に示すサンプルホールド回路の構成を表す回路図である。 第４実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 第５実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 第６実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 第７実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 第８実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 第９実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 第１０実施形態の光検出器の構成を表すブロック図である。 図２，４，７に示すバッファ回路の特性を表す説明図である。 図３，６，８に示すバッファ回路の特性を表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本実施形態の測距装置１００は、例えば、車両に搭載されて、車両周囲の障害物までの距離を測定するためのものであり、図１に示すように、光検出器１と、発光部８０と、測距部９０とを備える。

発光部８０は、車両外部に向けて測距用の信号光を出射するためのものであり、発光素子として、例えば、レーザ光を発生する発光ダイオードを備える。そして、発光部８０は、測距部９０から入力される駆動信号Ｖ_ＬＤにより発光ダイオードを発光させ、レンズ等の所定の光学系を介して、所定方向に、信号光であるレーザービームを出射する。

次に、測距部９０は、距離演算部９２と時間計測部９４とを備える。
距離演算部９２は、所定の測距タイミングで、発光部８０に駆動信号Ｖ_ＬＤを出力して、発光部８０から信号光を出射させる。

また、距離演算部９２は、発光部８０から信号光を出射させると、所定の遅延時間経過後に光検出器１に駆動信号Ｖ_ＯＮを出力することで、光検出器１を起動し、信号光の検出動作を開始させる。

なお、このように所定の遅延時間経過後に光検出器１の検出動作を開始させるのは、発光部８０から出射した信号光が、直接若しくは測距装置１００内で反射して光検出器１に入射した際に、光検出器１から検出信号が出力されるのを抑制するためである。

時間計測部９４は、発光部８０が信号光を出射したときに入力される送信パルスＰ_Ｓと、光検出器１が信号光を検出した際に入力される検出パルスＰ_Ｒとの時間差を計測する。つまり、時間計測部９４は、発光部８０から信号光が出射されてから、その信号光が測定対象となる物体で反射して光検出器１で検出されるまでの時間を計測する。

そして、距離演算部９２は、時間計測部９４による計測時間に基づき、測距装置１００から物体までの距離を算出し、算出結果を、運転支援装置等の他の車載装置に出力する。
次に、光検出器１には、図２〜図４、図６〜図１２に示すように、検出用ＳＰＡＤとして複数のＳＰＡＤ２を備えた検出部１０が備えられている。

このため、光検出器１に信号光が入射すると、検出部１０を構成する複数のＳＰＡＤ２が同時に応答して、各ＳＰＡＤ２からパルス信号が出力される。
そこで、測距部９０への検出パルスＰ_Ｒの入力経路には、検出部１０の各ＳＰＡＤ２から同時に出力されたパルス信号の数が予め設定された閾値以上となったときに、信号光が検出されたと判定して、検出パルスＰ_Ｒを出力する、判定部７０が設けられている。

次に、光検出器１について説明する。
なお、本実施形態の測距装置１００の全体構成は上記の通りであるが、光検出器１としては、図２〜図４、図６〜図１２に例示するように複数の光検出器１Ａ〜１Ｊを挙げることができるので、以下の説明では、これら各光検出器１Ａ〜１Ｊについて説明する。
［第１実施形態］
図２に示すように、第１実施形態の光検出器１Ａは、検出用ＳＰＡＤとして、複数のＳＰＡＤ２を備えた検出部１０と、検出部１０内のＳＰＡＤ２と同一構成で同様の特性を有するモニタ用ＳＰＡＤ１２とを備える。

ＳＰＡＤ２及びモニタ用ＳＰＡＤ１２は、上述したようにガイガーモードで動作可能なＡＰＤであり、検出部１０においては、複数のＳＰＡＤ２のカソードに、それぞれ、クエンチング素子４が接続されている。

クエンチング素子４は、ＳＰＡＤ２にフォトンが入射してＳＰＡＤ２がブレイクダウンしたときに流れる電流により電圧降下を発生して、ＳＰＡＤ２のガイガー放電を停止させるものである。

なお、クエンチング素子４は、所定の抵抗値Ｒ_Ｑ を有する素子であればよく、一般的な受動素子である抵抗素子にて構成してもよいし、トランジスタのような能動素子で構成してもよいが、本実施形態では、図２に点線矢印で示すように、ＦＥＴが利用される。

これは、ＦＥＴのゲートに駆動信号Ｖ_ＯＮを入力して、ＦＥＴをオンさせることで、ＳＰＡＤ２への通電経路をＦＥＴのオン抵抗で導通させて、検出部１０を動作させ、駆動信号Ｖ_ＯＮの入力を停止することで、検出部１０の動作を停止できるようにするためである。

そして、後述する他の光検出器１Ｂ〜１Ｊにおいても、クエンチング素子４には、駆動信号Ｖ_ＯＮの入力又は停止によって、ＳＰＡＤ２への通電経路の導通又は遮断を切り替え可能なＦＥＴが利用される。

但し、検出部１０の動作又は停止を切り換えるには、必ずしもクエンチング素子４をＦＥＴにて構成する必要はなく、クエンチング素子４をＦＥＴ以外のスイッチング素子にて構成してもよい。

また、検出部１０への電源供給経路にスイッチング素子を設けて、検出部１０への電源供給経路を導通又は遮断させることで、検出部１０の動作又は停止を切り換えるようにしてもよい。

次に、各ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との接続点には、それぞれ、ＳＰＡＤ２がブレイクダウンしてクエンチング素子４に電流が流れることにより生じる電位の変化をパルス信号に変換して出力する、パルス変換部６が接続されている。

パルス変換部６は、対応するＳＰＡＤ２にフォトンが入射した際に、検出信号として、所定パルス幅のパルス信号を出力するためのものであり、クエンチング素子４に電流が流れて接続点の電位が低下したときに「１」となるデジタルパルスを発生する。

ところで、検出部１０を動作させるには、各ＳＰＡＤ２に、ブレイクダウン電圧よりも大きい逆バイアス電圧ＶＳＰＡＤを印加する必要があるが、逆バイアス電圧Ｖ_ＳＰＡＤを一定にしていると、温度によって各ＳＰＡＤ２の検出感度が変化してしまう。

これは、ＳＰＡＤ２のブレイクダウン電圧は、温度に応じて変化するため、逆バイアス電圧Ｖ_ＳＰＡＤを一定にしていると、逆バイアス電圧Ｖ_ＳＰＡＤからブレイクダウン電圧を減じた余剰電圧であるエクセス電圧が温度に応じて変化するからである。

このため、本実施形態の光検出器１Ａは、検出部１０と同様の環境下に置かれるモニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤに基づき、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２に印加する逆バイアス電圧を設定するように構成されている。

つまり、光検出器１Ａには、モニタ用ＳＰＡＤ１２に電流を供給する電流源１４と、モニタ用ＳＰＡＤ１２の両端の電位Ｖ_Ａ 、Ｖ_Ｃ に基づき、各ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との直列回路の両端の電位をそれぞれ設定する駆動部２０と、が備えられている。

ここで、電位Ｖ_Ａ はモニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位を表し、電位Ｖ_Ｃ はモニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位を表している。
電流源１４は、モニタ用ＳＰＡＤ１２に対し、逆方向に一定電流Ｉ_ＳＰＡＤを流すことで、モニタ用ＳＰＡＤ１２をガイガーモードで動作させるためのものであり、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードとモニタ用ＳＰＡＤ１２への通電経路の負極との間に設けられている。そして、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードは、その通電経路の正極側に接続されている。

なお、電流源１４を介してモニタ用ＳＰＡＤ１２に一定電流Ｉ_ＳＰＡＤを流すには、モニタ用ＳＰＡＤ１２をブレイクダウンさせる必要がある。そして、そのためには、モニタ用ＳＰＡＤ１２に光を入射させるのが一般的であるが、本実施形態では、モニタ用ＳＰＡＤ１２に、光が入射するのを阻止する遮光膜１３が設けられている。

これは、モニタ用ＳＰＡＤ１２に遮光膜１３を設けても、モニタ用ＳＰＡＤ１２はノイズによってブレイクダウンするためである。そして、このように遮光膜１３を設けることで、ブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤがモニタ用ＳＰＡＤ１２に入射する光の影響を受けて変化するのを抑制できる。

次に、本実施形態では、検出部１０において、各ＳＰＡＤ２のカソードにクエンチング素子４が接続されているため、駆動部２０は、各ＳＰＡＤ２のアノードの電位とクエンチング素子４の検出用ＳＰＡＤ２とは反対側の電位をそれぞれ設定する。

つまり、駆動部２０には、本開示の第１電位設定部として、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ を、逆バイアス電圧の負の電位−Ｖ_ＳＰＡＤとして、各ＳＰＡＤ２のアノードに印加するバッファ回路２２が設けられている。

また、駆動部２０には、本開示の第２電位設定部として、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ を所定のエクセス電圧Ｖ_ＥＸだけ上昇させる電圧源２４が設けられている。そして、この電圧源２４からの出力は、逆バイアス電圧の正の電位Ｖ_Ｑ として、検出部１０内の各クエンチング素子４のＳＰＡＤ２とは反対側に印加される。

従って、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との直列回路の両端には、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤに所定のエクセス電圧Ｖ_ＥＸを加えた逆バイアス電圧が印加されることになる。

このため、本実施形態の光検出器１Ａによれば、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２に印加する逆バイアス電圧を一定電圧にしたときのように、エクセス電圧Ｖ_ＥＸがＳＰＡＤ２の温度により変化して、ＳＰＡＤ２によるフォトンの検出感度が変化するのを抑制できる。

よって、本実施形態の光検出器１Ａによれば、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２の検出感度を温度補償して、各ＳＰＡＤ２の温度変化の影響を受けることなく、所望の検出感度で光検出を行うことができるようになる。

従って、本実施形態の光検出器１Ａを用いて、図１に示す測距装置１００を構成すれば、 検出部１０を構成するＳＰＡＤ２の検出感度の変化によって、測距精度が変動するのを抑制することができ、測距精度を安定化させることができるようになる。
［第２実施形態］
図３に示すように、第２実施形態の光検出器１Ｂは、第１実施形態の光検出器１Ａと同様、検出用ＳＰＡＤとして、複数のＳＰＡＤ２を備えた検出部１０と、検出部１０内のＳＰＡＤ２と同一構成で同様の特性を有するモニタ用ＳＰＡＤ１２とを備える。

本実施形態では、検出部１０において、クエンチング素子４が、各ＳＰＡＤ２のアノードに、それぞれ接続されており、各ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との接続点に、パルス変換部６がそれぞれ接続されている。

そして、パルス変換部６は、対応するＳＰＡＤ２にフォトンが入射して、ブレイクダウンし、ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との接続点の電位が上昇したときに、「１」となるデジタルパルスを発生する。

また、本実施形態の光検出器１Ｂにも、第１実施形態の光検出器１Ａと同様、モニタ用ＳＰＡＤ１２に電流を供給する電流源１４、及び、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との直列回路の両端の電位をそれぞれ設定する駆動部２０が備えられている。

そして、電流源１４は、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードとモニタ用ＳＰＡＤ１２への通電経路の正極との間に設けられており、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードは、その通電経路の負極側に接続されている。なお、モニタ用ＳＰＡＤ１２には、第１実施形態の光検出器１Ａと同様、遮光膜１３が設けられている。

次に、駆動部２０には、本開示の第３電位設定部として、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ を、逆バイアス電圧の正の電位Ｖ_ＳＰＡＤとして、各ＳＰＡＤ２のカソードに印加するバッファ回路２６が設けられている。

また、駆動部２０には、本開示の第４電位設定部として、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ を所定のエクセス電圧Ｖ_ＥＸだけ低下させる電圧源２８が設けられている。そして、この電圧源２８からの出力は、逆バイアス電圧の負の電位−Ｖ_Ｑ として、検出部１０内の各クエンチング素子４のＳＰＡＤ２とは反対側に印加される。

従って、本実施形態の光検出器１Ｂにおいても、第１実施形態と同様、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との直列回路の両端に、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤに所定のエクセス電圧Ｖ_ＥＸを加えた逆バイアス電圧が印加される。

よって、本実施形態の光検出器１Ｂによれば、第１実施形態の光検出器１Ａと同様、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２の検出感度を温度補償して、各ＳＰＡＤ２の温度変化の影響を受けることなく、所望の検出感度で光検出を行うことができるようになる。このため、本実施形態の光検出器１Ｂを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。
［第３実施形態］
第３実施形態の光検出器１Ｃは、基本構成は第１実施形態の光検出器１Ａと同様であり、第１実施形態と異なる点は、図４に示すように、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードと電流源１４との接続部分にサンプルホールド回路３０が設けられている点である。

そこで、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成については、図面に同一符号を付与することで詳細な説明は省略し、第１実施形態との相違点について説明する。
サンプルホールド回路３０は、電流源１４を含むモニタ用ＳＰＡＤ１２への通電経路を一時的に導通させて、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ を保持し、その保持した電位Ｖ_Ａ を、駆動部２０のバッファ回路２２に出力するよう構成されている。

つまり、サンプルホールド回路３０は、図５に例示するように、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードと電流源１４との間の通電経路、及び、この通電経路からバッファ回路２２への電位Ｖ_Ａ の出力経路を、それぞれ導通・遮断させるスイッチ３２、３４を備える。

なお、スイッチ３２、３４は、外部から切替信号を入力することによりオン・オフさせることのできる半導体スイッチである。
そして、スイッチ３４からバッファ回路２２への電位Ｖ_Ａ の出力経路には、スイッチ３４がオン状態にあるとき、モニタ用ＳＰＡＤのアノードに接続されて、アノードの電位Ｖ_Ａ を保持するコンデンサ３６が設けられている。

このため、サンプルホールド回路３０は、スイッチ３２、３４をオン状態にして、モニタ用ＳＰＡＤ１２に対し逆方向に一定電流Ｉ_ＳＰＡＤを流すことで、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧に対応した電位Ｖ_Ａ を、コンデンサ３６に保持させることができる。

そして、その後は、スイッチ３２、３４をオフ状態にしても、コンデンサ３６には電位Ｖ_Ａ が保持されることから、バッファ回路２２には、その電位Ｖ_Ａ を継続して出力することができる。

そこで、本実施形態では、スイッチ３２、３４に周期的に変化する切り替え信号を入力することで、各スイッチ３２、３４を周期的にオンさせ、モニタ用ＳＰＡＤ１２がブレイクダウンしたときのアノードの電位Ｖ_Ａ を保持させる。

従って、本実施形態によれば、電流源１４を利用して、モニタ用ＳＰＡＤ１２に一定電流Ｉ_ＳＰＡＤを流し続けることなく、検出部１０の各ＳＰＡＤ２を温度補償することができるようになり、モニタ用ＳＰＡＤ１２が長期間の連続通電により劣化するのを抑制できる。このため、本実施形態の光検出器１Ｃを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。
［第４実施形態］
第４実施形態の光検出器１Ｄは、基本構成は第２実施形態の光検出器１Ｂと同様であり、第２実施形態と異なる点は、図６に示すように、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードと電流源１４との接続部分にサンプルホールド回路３０が設けられている点である。

このサンプルホールド回路３０は、図５に示した第３実施形態のサンプルホールド回路３０と同様に構成されている。
従って、サンプルホールド回路３０に切替信号を入力することにより、サンプルホールド回路３０にモニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ を保持させ、その電位Ｖ_Ｃ を、駆動部２０のバッファ回路２６に出力することができるようになる。

よって、本実施形態の光検出器１Ｄにおいても、第３実施形態の光検出器１Ｃと同様、モニタ用ＳＰＡＤ１２に一定電流Ｉ_ＳＰＡＤを流し続けることなく、検出部１０の各ＳＰＡＤ２を温度補償することができるようになる。このため、本実施形態の光検出器１Ｄを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。
［第５実施形態］
第５実施形態の光検出器１Ｅは、基本構成は第１実施形態の光検出器１Ａと同様であり、第１実施形態と異なる点は、図７に示すように、検出部１０内の複数のＳＰＡＤ２が２つのグループ１０ａ、１０ｂに分けられている点である。

そこで、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成については、図面に同一符号を付与することで詳細な説明は省略し、第１実施形態との相違点について説明する。
図７に示すように、検出部１０の２つのグループ１０ａ、１０ｂには、それぞれ、複数のＳＰＡＤ２と各ＳＰＡＤ２に接続されるクエンチング素子４及びパルス変換部６が設けられている。

なお、検出部１０の各グループ１０ａ、１０ｂは、例えば、近接するＳＰＡＤ２同士が同一グループに属するように、検出部１０内でのＳＰＡＤ２の配置位置によって分けられている。

また、本実施形態の光検出器１Ｅには、検出部１０の各グループ１０ａ、１０ｂに対応して、２つのモニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂと、各モニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂのアノードにそれぞれ接続される電流源１４ａ、１４ｂと、が備えられている。

そして、駆動部２０には、モニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂのアノードの電位Ｖ_Ａａ、Ｖ_Ａｂを、それぞれ、逆バイアス電圧の負の電位−Ｖ_ＳＰＡＤとして、各グループ１０ａ、１０ｂの各ＳＰＡＤ２のアノードに印加する、バッファ回路２２ａ、２２ｂが設けられている。

また、駆動部２０には、各グループ１０ａ、１０ｂ共通の電圧源２４が設けられている。これは、モニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂのカソードは、共に、モニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂへの通電経路の正極に接続されており、モニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂのカソードの電位Ｖ_Ｃａ、Ｖ_Ｃｂは同電位であるためである。

そして、各グループ１０ａ、１０ｂのクエンチング素子４のＳＰＡＤ２とは反対側には、電圧源２４からの出力が、逆バイアス電圧の正の電位Ｖ_Ｑ として印加される。
この結果、検出部１０内の各グループ１０ａ、１０ｂのＳＰＡＤ２には、各グループ１０ａ、１０ｂに対応するモニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂのブレイクダウン電圧に対応した逆バイアス電圧が印加されることになる。

従って、本実施形態のように、検出部１０内の複数のＳＰＡＤ２をグループ分けしても、各グループ１０ａ、１０ｂに対応するモニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂを利用することで、各グループ１０ａ、１０ｂのＳＰＡＤ２を温度補償することができるようになる。このため、本実施形態の光検出器１Ｅを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。
［第６実施形態］
第６実施形態の光検出器１Ｆは、基本構成は第２実施形態の光検出器１Ｂと同様であり、第１実施形態と異なる点は、第５実施形態と同様、検出部１０内の複数のＳＰＡＤ２が２つのグループ１０ａ、１０ｂに分けられている点である。

すなわち、図８に示すように、検出部１０の２つのグループ１０ａ、１０ｂには、それぞれ、複数のＳＰＡＤ２と各ＳＰＡＤ２に接続されるクエンチング素子４及びパルス変換部６が設けられている。

また、本実施形態の光検出器１Ｆには、検出部１０の各グループ１０ａ、１０ｂに対応して、２つのモニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂと、各モニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂのカソードにそれぞれ接続される電流源１４ａ、１４ｂと、が備えられている。

そして、駆動部２０には、モニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂのカソードの電位Ｖ_Ｃａ、Ｖ_Ｃｂを、それぞれ、逆バイアス電圧の正の電位Ｖ_ＳＰＡＤとして、各グループ１０ａ、１０ｂのＳＰＡＤ２のカソードに印加する、バッファ回路２６ａ、２６ｂが設けられている。

また、駆動部２０には、各グループ１０ａ、１０ｂ共通の電圧源２８が設けられている。そして、各グループ１０ａ、１０ｂのクエンチング素子４のＳＰＡＤ２とは反対側には、電圧源２８からの出力が、バイアス電圧の負の電位−Ｖ_Ｑ として印加される。

従って、本実施形態の光検出器１Ｆにおいても、第５実施形態の光検出器１Ｅと同様、検出部１０内の各グループ１０ａ、１０ｂのＳＰＡＤ２に、対応するモニタ用ＳＰＡＤ１２ａ、１２ｂのブレイクダウン電圧に対応した逆バイアス電圧が印加されることになる。

よって、本実施形態の光検出器１Ｆにおいても、検出部１０内の各グループ１０ａ、１０ｂのＳＰＡＤ２を温度補償することができる。このため、本実施形態の光検出器１Ｆを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。
［第７実施形態］
第７実施形態の光検出器１Ｇは、基本構成は第１実施形態の光検出器１Ａと同様であり、第１実施形態と異なる点は、駆動部２０に、第１電位設定部として、各ＳＰＡＤ２のアノードに印加する電位−Ｖ_ＳＰＡＤを演算により設定する電位設定部４０を設けた点である。

図９に示すように、電位設定部４０は、Ａ／Ｄコンバータ（以下ＡＤＣ）４２と、演算部としてのマイコン（以下ＭＣＵ）４４と、Ｄ／Ａコンバータ（以下ＤＡＣ）４６とにより構成されている。

ＡＤＣ４２は、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ をＡ／Ｄ変換して、ＭＣＵ４４に入力し、ＭＣＵ４４は、その入力された電位Ｖ_Ａ のデジタルデータに基づき、各ＳＰＡＤ２のアノードに印加する電位−Ｖ_ＳＰＡＤを演算する。

この演算には、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ からモニタ用ＳＰＡＤ１２の温度を推定して、その推定した温度に応じて各ＳＰＡＤ２に印加する逆バイアス電圧を設定するのに要する、変換用マップが用いられる。

この変換用マップは、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧の温度特性と、各ＳＰＡＤ２のブレイクダウン電圧の温度特性との特性のずれを吸収して、各ＳＰＡＤ２のアノードに印加する電位−Ｖ_ＳＰＡＤをより適正に設定できるように、予め設定されている。

そして、ＭＣＵ４４にて演算された電位−Ｖ_ＳＰＡＤの演算結果は、ＤＡＣ４６に入力され、ＤＡＣ４６から各ＳＰＡＤ２のアノードへ、その演算結果に対応した電位−Ｖ_ＳＰＡＤが印加される。

従って、本実施形態の光検出器１Ｇによれば、モニタ用ＳＰＡＤ１２の温度特性と、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２の温度特性とが異なる場合であっても、各ＳＰＡＤ２を温度補償して、フォトンの検出感度が温度により変化するのを抑制できる。このため、本実施形態の光検出器１Ｇを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。

なお、図９に示すように、本実施形態の光検出器１Ｇにおいては、第１実施形態と同様、駆動部２０に、第２電位設定部として、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ よりもエクセス電圧Ｖ_ＥＸだけ高い電位を設定する電圧源２４が設けられている。

しかし、本実施形態では、電位設定部４０により、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２のアノードの電位−Ｖ_ＳＰＡＤを任意に設定できるので、例えば、検出部１０のクエンチング素子４に印加する電位Ｖ_Ｑ を、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードと同電位Ｖ_Ｃ に設定するようにしてもよい。

つまり、このようにしても、検出部１０の各ＳＰＡＤ２には、その温度に対応した逆バイアス電圧を印加し、エクセス電圧Ｖ_ＥＸが変化することにより、フォトンの検出感度が変化するのを抑制できる。
［第８実施形態］
第８実施形態の光検出器１Ｈは、基本構成は第２実施形態の光検出器１Ｂと同様であり、第２実施形態と異なる点は、駆動部２０に、第３電位設定部として、各ＳＰＡＤ２のカソードに印加する電位Ｖ_ＳＰＡＤを演算により設定する電位設定部５０を設けた点である。

図１０に示すように、電位設定部５０は、第７実施形態の電位設定部４０と同様、ＡＤＣ５２と、演算部としてのＭＣＵ５４と、ＤＡＣ５６とにより構成されている。
ＡＤＣ５２は、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ をＡ／Ｄ変換して、ＭＣＵ５４に入力し、ＭＣＵ５４は、その入力された電位Ｖ_Ｃ のデジタルデータに基づき、各ＳＰＡＤ２のカソードに印加する電位Ｖ_ＳＰＡＤを演算する。

この演算には、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ からモニタ用ＳＰＡＤ１２の温度を推定して、その推定した温度に応じて各ＳＰＡＤ２に印加する逆バイアス電圧を設定するのに要する、変換用マップが用いられる。

この変換用マップは、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧の温度特性と、各ＳＰＡＤ２のブレイクダウン電圧の温度特性との特性のずれを吸収して、各ＳＰＡＤ２のカソードに印加する電位Ｖ_ＳＰＡＤをより適正に設定できるように、予め設定されている。

そして、ＭＣＵ４４にて演算された電位Ｖ_ＳＰＡＤの演算結果は、ＤＡＣ５６に入力され、ＤＡＣ５６から各ＳＰＡＤ２のカソードへ、その演算結果に対応した電位Ｖ_ＳＰＡＤが印加される。

従って、本実施形態の光検出器１Ｈによれば、モニタ用ＳＰＡＤ１２の温度特性と、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２の温度特性とが異なる場合であっても、各ＳＰＡＤ２を温度補償して、フォトンの検出感度が温度により変化するのを抑制できる。このため、本実施形態の光検出器１Ｈを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。

なお、図１０に示すように、本実施形態の光検出器１Ｈにおいては、第１実施形態と同様、駆動部２０に、第４電位設定部として、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ よりもエクセス電圧Ｖ_ＥＸだけ低い電位を設定する電圧源２４が設けられている。

しかし、本実施形態では、電位設定部５０により、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２のカソードの電位Ｖ_ＳＰＡＤを任意に設定できるので、例えば、検出部１０のクエンチング素子４に印加する電位−Ｖ_Ｑ を、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードと同電位Ｖ_Ｃ に設定するようにしてもよい。

つまり、このようにしても、検出部１０の各ＳＰＡＤ２には、その温度に対応した逆バイアス電圧を印加し、エクセス電圧Ｖ_ＥＸが変化することにより、フォトンの検出感度が変化するのを抑制できる。
［第９実施形態］
第９実施形態の光検出器１Ｉは、基本構成は第７実施形態の光検出器１Ｇと同様であり、第７実施形態と異なる点は、電位設定部４０が、ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との直列回路の両端に印加する正・負の電位Ｖ_Ｑ 、−Ｖ_ＳＰＡＤを、演算により設定する点である。

すなわち、図１１に示すように、本実施形態の電位設定部４０は、ＡＤＣ４２と、ＭＣＵ４８と、ＤＡＣ４６とを備え、ＭＣＵ４８が、ＡＤＣ４２から入力されるモニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ に基づき、正・負の電位Ｖ_Ｑ 、−Ｖ_ＳＰＡＤを演算する。

なお、この演算には、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ から温度を推定して、ＳＰＡＤ２の温度に対応した電位Ｖ_Ｑ 、−Ｖ_ＳＰＡＤを求めることができるように予め設定された変換用マップが用いられる。

そして、ＭＣＵ４８にて演算された電位−Ｖ_ＳＰＡＤの演算結果は、ＤＡＣ４６に入力され、ＤＡＣ４６から各ＳＰＡＤ２のアノードへ、その演算結果に対応した電位−Ｖ_ＳＰＡＤが印加される。

また、駆動部２０には、電圧源２４に代えて、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）４９が設けられており、ＭＣＵ４８にて演算された電位Ｖ_Ｑ の演算結果は、ＤＡＣ４９に入力される。そして、ＤＡＣ４９は、その演算結果に対応した電位Ｖ_Ｑ を、クエンチング素子４のＳＰＡＤ２とは反対側に印加する。

従って、本実施形態の光検出器１Ｉによれば、第７実施形態の光検出器１Ｇと同様、モニタ用ＳＰＡＤ１２の温度特性と、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２の温度特性とが異なる場合であっても、各ＳＰＡＤ２を温度補償することができる。このため、本実施形態の光検出器１Ｉを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。

また、本実施形態の光検出器１Ｉにおいては、演算部としてのＭＣＵ４８が、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ に基づき、正負の電位Ｖ_Ｑ 、−Ｖ_ＳＰＡＤを設定することから、逆バイアス電圧を設定するための回路構成を簡単にすることができる。
［第１０実施形態］
第１０実施形態の光検出器１Ｊは、基本構成は第８実施形態の光検出器１Ｈと同様であり、第８実施形態と異なる点は、電位設定部５０が、ＳＰＡＤ２とクエンチング素子４との直列回路の両端に印加する正・負の電位Ｖ_ＳＰＡＤ、−Ｖ_Ｑを演算により設定する点である。

すなわち、図１２に示すように、本実施形態の電位設定部５０は、ＡＤＣ５２と、ＭＣＵ５８と、ＤＡＣ５６とを備え、ＭＣＵ５８が、ＡＤＣ５２から入力されるモニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ に基づき、正・負の電位Ｖ_ＳＰＡＤ、−Ｖ_Ｑ を演算する。

なお、この演算には、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ａ から温度を推定して、ＳＰＡＤ１２の温度に対応した電位Ｖ_ＳＰＡＤ、−Ｖ_Ｑ を求めることができるように予め設定された変換用マップが用いられる。

そして、ＭＣＵ４８にて演算された電位Ｖ_ＳＰＡＤの演算結果は、ＤＡＣ５６に入力され、ＤＡＣ５６から各ＳＰＡＤ２のカソードへ、その演算結果に対応した電位Ｖ_ＳＰＡＤが印加される。

また、駆動部２０には、電圧源２８に代えて、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）５９が設けられており、ＭＣＵ５８にて演算された電位−Ｖ_Ｑ の演算結果は、ＤＡＣ４９に入力される。そして、ＤＡＣ４９は、その演算結果に対応した電位−Ｖ_Ｑ を、クエンチング素子４のＳＰＡＤ２とは反対側に印加する。

従って、本実施形態の光検出器１Ｊによれば、第８実施形態の光検出器１Ｈと同様、モニタ用ＳＰＡＤ１２の温度特性と、検出部１０内の各ＳＰＡＤ２の温度特性とが異なる場合であっても、各ＳＰＡＤ２を温度補償することができる。このため、本実施形態の光検出器１Ｊを用いて測距装置１００を構成しても、測距装置１００の測距精度を安定化させることができる。

また、本実施形態の光検出器１Ｊにおいては、演算部としてのＭＣＵ５８が、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ に基づき、正負の電位Ｖ_ＳＰＡＤ、−Ｖ_Ｑ を設定することから、逆バイアス電圧を設定するための回路構成を簡単にすることができる。

以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
例えば、図２に示した第１実施形態の光検出器１Ａ及びその変形例である第３、第５実施形態の光検出器１Ｃ及び１Ｅには、検出部１０内のＳＰＡＤ２のアノードに、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ を印加する、バッファ回路２２が備えられている。

バッファ回路は、一般に、増幅率「１」の増幅回路にて構成され、出力端子の電位は入力端子の電位と一致する。
このため、上記実施形態において、バッファ回路２２を、増幅率「１」の増幅回路にて構成すれば、検出部１０内のＳＰＡＤ２のアノードに、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ を、逆バイアス電圧の負の電位−Ｖ_ＳＰＡＤとして印加することができる。

しかし、このようにすると、検出部１０内のＳＰＡＤ２には、常に、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤよりも大きい逆バイアス電圧が印加されることになる。
このため、温度変化によってモニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが上昇しすぎると、検出部１０内のＳＰＡＤ２に印加される逆バイアス電圧が過電圧となり、ＳＰＡＤ２が劣化することが考えられる。

そこで、バッファ回路２２は、図１３に示すように、ブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈ以上になると、ブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈであるときのモニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ を出力するよう構成してもよい。

このようにすれば、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈ以上であるときに、逆バイアス電圧の負の電位−Ｖ_ＳＰＡＤを、ブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈであるときのモニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ に固定できる。

従って、図１３に点線で示すように、温度変化によって逆バイアス電圧の負の電位−Ｖ_ＳＰＡＤが低くなりすぎ、検出部１０内のＳＰＡＤ２に印加される逆バイアス電圧が過電圧になって、ＳＰＡＤ２が劣化するのを抑制できる。

また、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈよりも低いときには、上記実施形態と同様、モニタ用ＳＰＡＤ１２のアノードの電位Ｖ_Ａ を、逆バイアス電圧の負の電位−Ｖ_ＳＰＡＤとして出力して、ＳＰＡＤ２を温度補償することができる。

一方、図３に示した第２実施形態の光検出器１Ｂ及びその変形例である第４、第６実施形態の光検出器１Ｄ及び１Ｆにおいても、バッファ回路２６は、増幅率「１」の増幅回路にて構成してもよく、図１４に示す特性を有する回路構成にしてもよい。

つまり、バッファ回路２６を増幅率「１」の増幅回路にて構成すれば、検出部１０内のＳＰＡＤ２のカソードに、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ を、逆バイアス電圧の正の電位Ｖ_ＳＰＡＤとして印加することができる。

しかし、このようにすると、温度変化によってモニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが上昇したときに、検出部１０内のＳＰＡＤ２に印加される逆バイアス電圧が過電圧となり、ＳＰＡＤ２が劣化することが考えられる。

このため、バッファ回路２６は、図１４に示すように、ブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈ以上になると、ブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈであるときのモニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ を出力するよう構成してもよい。

このようにすれば、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈ以上であるときに、逆バイアス電圧の正の電位Ｖ_ＳＰＡＤを、ブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈであるときのモニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ に固定できる。

従って、図１４に点線で示すように、温度変化によって逆バイアス電圧の正の電位Ｖ_ＳＰＡＤが高くなりすぎ、検出部１０内のＳＰＡＤ２に印加される逆バイアス電圧が過電圧になって、ＳＰＡＤ２が劣化するのを抑制できる。

また、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈよりも低いときには、上記実施形態と同様、モニタ用ＳＰＡＤ１２のカソードの電位Ｖ_Ｃ を、逆バイアス電圧の正の電位Ｖ_ＳＰＡＤとして出力して、ＳＰＡＤ２を温度補償することができる。

なお、バッファ回路２２、２６を、図１３、１４に示す特性で動作させるには、例えば、バッファ回路２２、２６を、増幅率が「１」で、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈ以上となると飽和する、増幅回路にて構成してもよい。

また、例えば、バッファ回路２２、２６は、増幅率が「１」の増幅回路と、この増幅回路からの出力が、モニタ用ＳＰＡＤ１２のブレイクダウン電圧Ｖ_ＢＤが閾値電圧Ｖ_ＢＤｔｈであるときの電位以上になると、出力をその電位に保持する保持回路と、で構成してもよい。

次に、上記各実施形態では、検出部１０には、複数のＳＰＡＤ２が設けられるものとして説明したが、検出部１０に一つのＳＰＡＤ２が設けられる場合であっても、上記のように構成することで、検出部１０の検出感度が温度によって変化するのを抑制できる。

また、上記各実施形態では、モニタ用ＳＰＡＤ１２に、光が入射するのを阻止する遮光膜１３が設けられるものとして説明したが、必ずしも遮光膜１３を設ける必要はなく、例えば、モニタ用ＰＡＤ１２の配置によって光が入射するのを抑制するようにしてもよい。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

１，１Ａ〜１Ｊ…光検出器、２…ＳＰＡＤ（検出用ＳＰＡＤ）、４…クエンチング素子、６…パルス変換部、１０…検出部、１２…モニタ用ＳＰＡＤ、１３…遮光膜、１４，１４ａ，１４ｂ…電流源、２０…駆動部、２２，２２ａ，２２ｂ，２６，２６ａ，２６ｂ…バッファ回路、２４，２８…電圧源、３０…サンプルホールド回路、３２，３４…スイッチ、３６…コンデンサ、４０，５０…電位設定部、４２，５２…ＡＤＣ、４４，４８，５４，５８…ＭＵＣ、４６，４９，５６…ＤＡＣ，８０…発光部，９０…測距部，１００…測距装置。

Claims (7)

1. 測距用の信号光を出射する発光部と、
   前記信号光を検出する光検出器と、
   前記発光部から前記信号光を出射させると共に、該出射させた前記信号光が物体で反射して前記光検出器にて検出されるまでの時間を計測し、該計測した時間に基づき前記物体までの距離を算出するよう構成された測距部と、
   を備え、
   前記光検出器は、
   ガイガーモードで動作可能なアバランシェフォトダイオードである検出用ＳＰＡＤ（２）と、該検出用ＳＰＡＤに直列接続され、フォトンの入射により前記検出用ＳＰＡＤがブレイクダウンしてガイガー放電するのを停止させるクエンチング素子（４）とを備え、前記検出用ＳＰＡＤと前記クエンチング素子との接続点から前記フォトンの検出信号を出力するように構成された検出部（１０）と、
   前記検出用ＳＰＡＤと同様の特性を有するモニタ用ＳＰＡＤ（１２）と、
   前記モニタ用ＳＰＡＤに定電流を供給してガイガーモードで動作させる電流源（１４）と、
   前記モニタ用ＳＰＡＤの両端の電位、若しくは、前記モニタ用ＳＰＡＤの前記電流源側の電位に基づき、前記検出部における前記検出用ＳＰＡＤと前記クエンチング素子との直列回路の両端の電位をそれぞれ設定して、前記直列回路に印加する駆動部（２０）と、
   を備え、
   前記検出部における前記直列回路は、前記検出用ＳＰＡＤのカソードに前記クエンチング素子を接続することにより構成されており、
   前記駆動部は、
   前記モニタ用ＳＰＡＤのアノードの電位に基づき、前記検出用ＳＰＡＤのアノードの電位を設定する第１電位設定部と、
   前記モニタ用ＳＰＡＤのカソードの電位に基づき、前記クエンチング素子の前記検出用ＳＰＡＤとは反対側の電位を設定する第２電位設定部と、
   を備え、
   前記第１電位設定部は、前記モニタ用ＳＰＡＤのアノードの電位を前記検出用ＳＰＡＤのアノードに印加するバッファ回路（２２）にて構成され、
   前記第２電位設定部は、前記モニタ用ＳＰＡＤのカソードの電位を所定のエクセス電圧だけ上昇させて、前記クエンチング素子の前記検出用ＳＰＡＤとは反対側に印加する電圧源（２４）にて構成されている、測距装置。
2. 前記バッファ回路は、前記モニタ用ＳＰＡＤのブレイクダウン電圧が閾値電圧よりも低いときに前記モニタ用ＳＰＡＤのアノードの電位を出力し、前記ブレイクダウン電圧が前記閾値電圧以上であるときには、前記ブレイクダウン電圧が前記閾値電圧であるときの前記モニタ用ＳＰＡＤのアノードの電位を出力するよう構成されている、請求項１に記載の測距装置。
3. 測距用の信号光を出射する発光部と、
   前記信号光を検出する光検出器と、
   前記発光部から前記信号光を出射させると共に、該出射させた前記信号光が物体で反射して前記光検出器にて検出されるまでの時間を計測し、該計測した時間に基づき前記物体までの距離を算出するよう構成された測距部と、
   を備え、
   前記光検出器は、
   ガイガーモードで動作可能なアバランシェフォトダイオードである検出用ＳＰＡＤ（２）と、該検出用ＳＰＡＤに直列接続され、フォトンの入射により前記検出用ＳＰＡＤがブレイクダウンしてガイガー放電するのを停止させるクエンチング素子（４）とを備え、前記検出用ＳＰＡＤと前記クエンチング素子との接続点から前記フォトンの検出信号を出力するように構成された検出部（１０）と、
   前記検出用ＳＰＡＤと同様の特性を有するモニタ用ＳＰＡＤ（１２）と、
   前記モニタ用ＳＰＡＤに定電流を供給してガイガーモードで動作させる電流源（１４）と、
   前記モニタ用ＳＰＡＤの両端の電位、若しくは、前記モニタ用ＳＰＡＤの前記電流源側の電位に基づき、前記検出部における前記検出用ＳＰＡＤと前記クエンチング素子との直列回路の両端の電位をそれぞれ設定して、前記直列回路に印加する駆動部（２０）と、
   を備え、
   前記検出部における前記直列回路は、前記検出用ＳＰＡＤのアノードに前記クエンチング素子を接続することにより構成されており、
   前記駆動部は、
   前記モニタ用ＳＰＡＤのカソードの電位に基づき、前記検出用ＳＰＡＤのカソードの電位を設定する第３電位設定部と、
   前記モニタ用ＳＰＡＤのアノードの電位に基づき、前記クエンチング素子の前記検出用ＳＰＡＤとは反対側の電位を設定する第４電位設定部と、
   を備え、
   前記第３電位設定部は、前記モニタ用ＳＰＡＤのカソードの電位を前記検出用ＳＰＡＤのカソードに印加するバッファ回路（２６）にて構成され、
   前記第４電位設定部は、前記モニタ用ＳＰＡＤのアノードの電位を所定のエクセス電圧だけ低下させて、前記クエンチング素子の前記検出用ＳＰＡＤとは反対側に印加する電圧源（２８）にて構成されている、測距装置。
4. 前記バッファ回路は、前記モニタ用ＳＰＡＤのブレイクダウン電圧が閾値電圧よりも低いときに前記モニタ用ＳＰＡＤのカソードの電位を出力し、前記ブレイクダウン電圧が前記閾値電圧以上であるときには、前記ブレイクダウン電圧が前記閾値電圧であるときの前記モニタ用ＳＰＡＤのカソードの電位を出力するよう構成されている、請求項３に記載の測距装置。
5. 前記モニタ用ＳＰＡＤは、遮光され、ノイズによりブレイクダウンするよう構成されている、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の測距装置。
6. 前記電流源により形成される前記モニタ用ＳＰＡＤへの通電経路を導通させて、前記モニタ用ＳＰＡＤと前記電流源との間の電位を保持し、前記検出部に出力するサンプルホールド回路（３０）、
   を備えている、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の測距装置。
7. 前記検出部は、前記検出信号を出力するための前記直列回路を複数備え、
   前記モニタ用ＳＰＡＤ、及び、前記電流源は、前記検出部内の複数の前記直列回路を複数にグループ分けしたグループ毎に設けられ、
   前記駆動部は、前記複数の直列回路の両端に印加する電位を、前記グループ毎に、前記モニタ用ＳＰＡＤの両端もしくは一端の電位に基づき設定するよう構成されている、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の測距装置。

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