JP6659617B2 - 光検出器 - Google Patents

Description

本開示は、アバランシェ効果を利用した光検出器に関する。

従来、アバランシェ効果を利用した光検出器として、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）をガイガーモードで動作させて光検出を行う光検出器が知られている。
ガイガーモードで動作するＡＰＤは、ＳＰＡＤと呼ばれ、逆バイアス電圧としてブレイクダウン電圧よりも高い電圧を印加することにより動作する。なお、ＳＰＡＤは、Single
Photon Avalanche Diode の略である。

ＳＰＡＤはフォトンの入射によりブレイクダウンするため、この種の光検出器は、通常、ＳＰＡＤがブレイクダウンしたときの電圧変化を検出して、所定パルス幅のデジタルパルス（以下、パルス信号）を出力するよう構成される。

ところで、このパルス信号の単位時間当たりの出力数であるパルスレートは、周囲の光量に応じて変化することから、光検出器に非常に強い外乱光等が入射した場合には、パルスレートが増大する。そして、パルスレートが増大すると、後段の処理回路に負担がかかり、場合によっては、処理回路の処理能力を超えて、処理回路が飽和状態になることがある。

従って、この種の光検出器を車両に搭載して測距装置に利用する場合には、パルスレートの増大に伴い、測距精度が低下し、場合によっては、測距できなくなることがある。
このため、この種の光検出器においては、パルスレートが増大する環境下では、ＳＰＡＤを含む受光部の感度を調整して、パルスレートを低下させることが必要であり、そのための装置として、特許文献１に記載の技術が提案されている。

つまり、特許文献１に記載の測距装置では、次回の測距点の光量を、参照受光素子を用いて事前に測定し、その測定した光量に応じて、ＳＰＡＤに印加する逆バイアス電圧等を変化させることで、受光部の感度を調整するように構成されている。

この提案の装置では、測定した光量に応じて受光部の感度を調整することから、次回の測距点で強い外乱光が入射する場合に、受光部の感度を低下させて、受光部から出力されるパルス信号のパルスレートを抑制することができる。

特開２０１４−８１２５４号公報

しかしながら、上記提案の装置では、受光部の感度調整のために、参照受光素子を設けて次回の測距点の光量を測定する必要があるため、装置構成が複雑になる。
また、感度調整を行うには、参照受光素子を用いて測定した光量に応じて逆バイアス電圧等の制御値を設定する必要があることから、制御値設定のために、光量−制御値変換データが必要になる。このため、感度調整用の制御部を設計する際には、光量−制御値変換データを実測等で予め求めておく必要があり、制御部の設計に手間がかかるという問題もある。

また、受光部の特性がばらつくと、光量−制御値変換データから得られる制御値が最適値から外れることから、上記提案の装置で受光部の感度を調整した際には、受光部の特性のバラツキを吸収できないという問題もある。

また、上記提案の装置では、受光部に強い外乱光が入射する場合に、受光部の感度を低下させることはできるものの、パルスレートを後段の処理回路の能力に応じた所望の値に制御することはできない。このため、後段の処理回路の負荷が増加して、測距精度が低下するのを、確実に防止することはできない、という問題もある。

本開示の一局面は、ＳＰＡＤを利用して光検出を行う光検出器において、光量測定用の別の検出器を利用することなく受光部の感度を調整でき、しかも、その感度調整を後段の処理回路の能力に応じて適正に実施できるようにすることが望ましい。

本開示の一局面の光検出器は、フォトンの入射に応答するＳＰＡＤ（４）を備え、ＳＰＡＤが応答するとパルス信号を出力する受光部（２）と、パルスレート制御部（２０）と、を備える。

パルスレート制御部は、受光部からのパルス信号の単位時間当たりの出力数であるパルスレートが、予め設定された設定値若しくはその設定値を含む設定範囲内、或いは、その設定値以上又は設定値以下となるように、受光部の感度を制御する。

従って、受光部から出力されるパルス信号のパルスレートが太陽光等の外光によって変化しても、そのパルスレートが設定値若しくは設定範囲内、或いは、設定値以上又は設定値以下となるように、受光部の感度がフィードバック制御されることになる。

よって、本開示の光検出器によれば、受光部を所望のパルスレートで動作させることができ、パルスレートの増加によって後段の処理回路の負荷が増加するとか、後段の処理回路への入力が飽和して処理回路が正常動作しなくなる、という問題を抑制できる。

また、本開示の光検出器によれば、受光部が出力するパルス信号のパルスレートが異常に上昇するのを抑制できることから、受光部に強い光が入射することにより、受光部自身が飽和状態になるのを抑制することもできる。

また、本開示の光検出器によれば、光量を事前に測定して受光部の感度調整を行う必要がないので、光量測定用の参照受光素子を設ける必要がなく、装置構成を簡単にすることができる。

また、受光部から実際に出力されるパルス信号のパルスレートに基づき、受光部の感度調整を行うことから、受光部の特性のバラツキに影響されることなく、受光部の感度調整を適正に行うことができる。

このため、受光部の特性のバラツキによって、受光部の感度の過剰制御或いは制御不足が発生することはない。また、ＳＰＡＤ等の受光部の特性のバラツキ、性能劣化、温度変化に伴う特性変化、等についても自動で吸収できることになる。

次に、本開示の他の局面の光検出器は、複数の受光部（２）と、複数の受光部から出力されるパルス信号の数が閾値に達すると、検出信号を出力する閾値判定部（３０）と、パルスレート制御部（２０）とを備える。

そして、パルスレート制御部は、閾値判定部からの検出信号の単位時間当たりの出力数であるパルスレートが、予め設定された設定値若しくはその設定値を含む設定範囲内、或いは、その設定値以上又は設定値以下となるように、複数の受光部の感度及び閾値判定部の閾値の少なくとも一方を制御する。

よって、この光検出器によれば、閾値判定部から出力される検出信号のパルスレートを、後段の処理回路が正常に動作し得るパルスレートとなるように制御することができるようになる。

このため、上述した一局面の光検出器と同様、パルスレートの増加によって後段の処理回路の負荷が増加するとか、後段の処理回路への入力が飽和して処理回路が正常動作しなくなる、という問題を抑制できる。

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。

第１実施形態の光検出器の構成を表す説明図である。 第１実施形態のパルスレート制御部の動作を表すフローチャートである。 第２実施形態のパルスレート制御部の内部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説明図である。 第３実施形態のパルスレート制御部の内部構成を表すブロック図である。 第４実施形態の可変閾値判定部及びパルスレート制御部の構成を表すブロック図である。 第１変形例の個別出力スイッチを表す説明図である。 第２変形例の性能モニタ部の構成を表す説明図である。 第３変形例のパルスレート制御部の動作を表すフローチャートである。 第４変形例の光検出器の構成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。
［第１実施形態］
図１に示すように本実施形態の光検出器は、フォトンの入射に応答するＳＰＡＤ４を備えた複数の受光部２を備える。複数の受光部２は、縦・横方向に格子状に配置されることにより、光検出用の一つの画素を構成する受光部アレイ１０を構成している。

また、図１に示すように、各受光部２は、ＳＰＡＤ４と、クエンチ抵抗６と、パルス出力部８とを備えている。
ＳＰＡＤ４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、クエンチ抵抗６は、ＳＰＡＤ４への通電経路に直列接続されている。

クエンチ抵抗６は、ＳＰＡＤ４に逆バイアス電圧ＶＢを印加すると共に、ＳＰＡＤ４にフォトンが入射してＳＰＡＤ４がブレイクダウンしたときに、ＳＰＡＤ４に流れる電流により電圧降下を発生して、ＳＰＡＤ４のガイガー放電を停止させるものである。

なお、クエンチ抵抗６は、所定の抵抗値を有する抵抗素子、或いは、ゲート電圧にてオン抵抗を設定することのできるＭＯＳＦＥＴ、等にて構成される。
また、パルス出力部８は、ＳＰＡＤ４とクエンチ抵抗６との接続点に接続されている。
そして、パルス出力部８は、ＳＰＡＤ４がブレイクダウンして、クエンチ抵抗６に電流が流れ、クエンチ抵抗６の両端に閾値電圧以上の電圧が発生したときに、上述したパルス信号として、値１となるデジタルパルスを出力する。

このように構成された受光部２からは、周囲の光量に応じた頻度でパルス信号が出力される。このため、受光部２に太陽光等の強い光が入射したときには、受光部２から単位時間当たりに出力されるパルス信号の数、つまり、パルスレート、が著しく増加する。

そして、パルスレートが増加すると、後段の処理回路での負荷が増加し、場合によっては処理回路が飽和状態となるため、例えば、受光部アレイ１０を、車両に搭載された測距装置で利用するような場合には、測距動作を正常に実施できなくなることが考えられる。

そこで、本実施形態の光検出器には、受光部アレイ１０を構成する各受光部２から出力されるパルス信号を取り込み、そのパルスレートが所望のパルスレートになるように、各受光部２の感度を制御するパルスレート制御部２０が備えられている。

パルスレート制御部２０は、図２に示す手順で受光部２の感度を制御する。なお、パルスレート制御部２０は、論理回路によって構成される。
すなわち、パルスレート制御部２０は、Ｓ１００にて、受光部２から出力されるパルス信号のパルスレートを測定し、続くＳ２００にて、その測定結果と、パルスレートの目標値となる設定値と比較する。そして、続くＳ３００では、測定したパルスレートと設定値との差が零若しくは所定値以下となるように、受光部２の感度を制御する。

なお、受光部２から出力されるパルス信号のパルスレートは、設定値若しくは設定値を中心とする所定範囲内に制御するのではなく、その設定値を含む設定範囲内、或いは、設定値以上又は設定値以下となる設定範囲内、に制御するようにしてもよい。

つまり、受光部２から出力されるパルスレートは、上記設定値を用いることで、後段の処理回路の能力に応じて、その処理回路が適正に処理可能なパルスレートに制御できればよい。

また、受光部２の感度は、例えば、ＳＰＡＤ４に印加される逆バイアス電圧ＶＢを、ＳＰＡＤ４のブレイクダウン電圧からＳＰＡＤ４の耐圧の許す上限電圧までの間で変化させることにより制御できる。このため、パルスレート制御部２０から受光部アレイ１０には、各受光部２の逆バイアス電圧ＶＢを各々調整するための制御信号が出力される。

このように構成された本実施形態の光検出器によれば、受信部アレイ１０を構成する各受光部２から出力されるパルス信号のパルスレートは、上述した設定値若しくは設定範囲内に制御されることになる。

このため、各受信部２から出力されるパルス信号のパルスレートの増加によって、後段の処理回路の負荷が増加して、後段の処理回路が飽和状態になるのを抑制できる。よって、受光部アレイ１０を測距装置で利用する場合には、受光部アレイ１０へ強い光が入射しても測距動作を正常に実施できるようになる。

また、本実施形態の光検出器によれば、各受光部２から出力されるパルス信号のパルスレートが異常に上昇するのを抑制できることから、受光部２に強い光が入射することにより、受光部２自身が飽和状態になるのを抑制することもできる。

また、本実施形態の光検出器によれば、特許文献１に記載のように、光量を測定して受
光部２の感度調整を行う必要がないので、光量測定用の参照受光素子を設ける必要がなく、装置構成を簡単にすることができる。

また、本実施形態では、受光部２から実際に出力されるパルス信号のパルスレートに基づき、受光部２の感度調整を行うことから、受光部２の特性のバラツキに影響されることなく、感度調整を適正に行うことができる。

また、この感度調整により、受光部２の性能劣化、或いは、温度変化に伴う特性変化の影響を吸収して、受光部２から出力されるパルス信号のパルスレートを設定値若しくは設定範囲内に制御できる。

なお、上記説明では、受光部アレイ１０を構成する全ての受光部２に対し感度調整を行うものとしたが、例えば、強い光が入射し易い領域に配置されている、一部の受光部２に対してだけ、感度調整を行うようにしてもよい。
［第２実施形態］
第１実施形態では、パルスレート制御部２０は、受光部アレイ１０を構成する受光部２毎にパルスレートを測定して、そのパルスレートが設定値若しくは設定範囲内になるように、対応する受光部２の感度を調整するものとして説明した。

これに対し、本実施形態では、パルスレート制御部２０を、図３に示すように、加算回路２２と制御回路２４とで構成することで、受光部アレイ１０全体の感度を調整する。
つまり、図３に示す加算回路２２は、受光部アレイ１０の全受光部２から所定の測定時間内に出力されたパルス信号の数を加算することで、受光部アレイ１０の各受光部２から出力されるパルス信号のパルスレートを平均化した値を求める。

そして、制御回路２４は、加算回路２２で得られるパルスレートの平均値が、設定値若しくは設定範囲内になるように、受光部アレイ１０に制御信号を出力することで、受光部アレイ１０の感度を調整する。

パルスレート制御部２０を、このように構成すれば、受光部アレイ１０から出力されるパルス信号のパルスレートを測定して、その受光部アレイ１０の感度を調整できることになり、受光部２毎に感度調整を行う必要がないので、構成を簡単にすることができる。

また、パルスレート制御部２０をこのように構成しても、受光部アレイ１０を構成する各受光部２から出力されるパルス信号のパルスレートの平均を所望のパルスレートに制御できる。このため、後段の処理回路に入力されるパルス信号のパルスレートが著しく増加して、処理回路の負荷が増加し、処理回路が飽和状態となるのを、抑制できる。

なお、図３に示すパルスレート制御部２０において、制御回路２４では、加算回路２２において加算された値の全ビットデータを利用して、加算値と設定値とを比較するようにしてもよい。また、加算値の最上位ビットなど、上位のビットデータを利用して、加算値と設定値とを比較するようにしてもよい。

また、パルスレート制御部２０は、受光部アレイ１０全体の感度を調整できればよいので、受光部アレイ１０に出力する制御信号にて各受光部２を構成する全てのＳＰＡＤ４に印加される逆バイアス電圧ＶＢを一括して調整するようにすればよい。また、逆バイアス電圧ＶＢとは異なるパラメータを調整して、受光部アレイ１０の感度を調整するようにしてもよい。

また、パルスレート制御部２０は、図３に示すように、内部の制御回路２４に対し、設
定値を外部信号により入力できるように構成してもよい。このようにすれば、各受光部２若しくは受光部アレイ１０から出力されるパルス信号のパルスレートを、外部から任意に設定できるようになる。
［第３実施形態］
上記受光部アレイ１０を測距装置で利用する場合、受光部アレイ１０の各受光部２からのパルス信号は、図４に示すように、閾値判定部３０に入力されるように構成するとよい。

ここで、閾値判定部３０は、受光部アレイ１０を構成する複数の受光部２から略同時に出力されるパルス信号の数をカウントするものである。そして、閾値判定部３０は、そのカウント値が閾値以上であるとき、受光部アレイ１０に所定レベル以上の光が入射したと判断して、その旨を表す検出信号を出力する。

そこで、本実施形態では、図４に示すように、閾値判定部３０から出力される検出信号をパルスレート制御部２０に入力し、パルスレート制御部２０が、その検出信号の数に基づき、パルスレートを測定するようにする。

具体的には、本実施形態のパルスレート制御部２０は、図５に示すように、カウンタ２６と、制御回路２８とを備える。
カウンタ２６は、閾値判定部３０から出力される検出信号の数をカウントするものであり、制御回路２８は、カウンタ２６にて所定の測定時間内にカウントされたカウント値を、閾値判定部３０から出力される検出信号のパルスレートとして測定する。

そして、制御回路２８は、その測定したパルスレートが、事前に、或いは外部信号により設定された設定値若しくはその設定値に対応した設定範囲内となるように、受光部アレイ１０を構成する各受光部２の感度、若しくは、閾値判定部３０の閾値を調整する。

なお、設定範囲内としては、上記実施形態と同様、設定値を中心とする所定範囲内であってもよく、設定値以上となる設定範囲内であってもよく、或いは、設定値以下となる設定範囲内であってもよい。

つまり、閾値判定部３０から出力される検出信号のパルスレートは、受光部アレイ１０を構成する各受光部２の感度を調整しても制御でき、閾値判定部３０が判定に用いる閾値を調整しても制御できる。

そこで、本実施形態では、制御回路２８において、受光部アレイ１０を構成する各受光部２の感度、及び、閾値判定部３０の閾値の少なくとも一方を調整することで、閾値判定部３０から出力される検出信号のパルスレートを制御するのである。

この結果、本実施形態によれば、閾値判定部３０から後段の処理回路に出力される検出信号のパルスレートが増加して、後段の処理回路の負荷が増加し、後段の処理回路が飽和状態となるのを抑制できる。よって、本実施形態の光検出器においても、第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態の光検出器において、パルスレート制御部２０は、閾値判定部３０から１系統の信号線を介して出力される検出信号のパルスレートを測定すればよいので、第１、第２実施形態に比べ、パルスレート制御部２０の構成を簡単にすることができる。
［第４実施形態］
次に、上記第３実施形態では、閾値判定部３０から出力される検出信号のパルスレートを設定値若しくは設定範囲内に制御することで、後段の処理回路の負荷が増加して、後段
の処理回路が飽和状態になるのを抑制するようにしている。

しかし、後段の処理回路の負荷が増加するのを抑制するには、後段の処理回路へ入力される検出信号のパルスレートを制御できればよく、必ずしも、一つの閾値判定部３０から出力される検出信号のパルスレートを制御する必要はない。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、閾値Σが異なる値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３に設定された３つの閾値判定部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを備えた可変閾値判定部３２を用いる。

そして、後段の処理回路には、可変閾値判定部３２に備えられた選択部３４を介して、３つの閾値判定部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのうちの何れかから出力された検出信号を選択して、出力する。

また、本実施形態では、パルスレート制御部２０に、可変閾値判定部３２の３つの閾値判定部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから出力される検出信号をそれぞれカウントする、３つのカウンタ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが備えられる。

そして、パルスレート制御部２０に設けられた制御回路２９は、各カウンタ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃで所定の測定時間内にカウントされたカウント値を、各閾値判定部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから出力される検出信号のパルスレートとして測定する。

また、制御回路２９は、その測定したパルスレートを用いて、３つの閾値判定部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの中から、設定値に最も近いパルスレートで検出信号を出力している閾値判定部を特定する。そして、その特定した閾値判定部からの検出信号が後段の処理回路に出力されるように、選択部３４を切り替える。

また、制御回路２９は、選択部３４に選択させた閾値判定部から出力される検出信号のパルスレートが、設定値若しくは設定範囲内になるよう、受光部アレイ１０に制御信号を出力する。

従って、図４に示した第３実施形態の光検出器に、本実施形態の可変閾値判定部３２及びパルスレート制御部２０を設けるようにしても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、選択部３４にて選択されている閾値判定部から出力される検出信号のパルスレートが設定値から大きくずれた場合に、選択部３４に選択される閾値判定部を切り替えることで、後段の処理回路に出力される検出信号のパルスレートを設定値に近づけることができる。

また、制御回路２９は、可変閾値判定部３２を構成する複数の閾値判定部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから出力される検出信号のパルスレートを把握できるので、選択部３４に選択される閾値判定部を切り替えた後のパルスレートを、事前に確認できる。

このため、後段の処理回路に出力される検出信号のパルスレートを、短時間で設定値若しくは設定範囲内に制御できるようになり、制御精度を向上できる。
なお、可変閾値判定部３２に設ける閾値判定部３０の数は、複数であればよく、２つでも、４つ以上であってもよい。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明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。
［第１変形例］
第２実施形態〜第４実施形態の光検出器において、受光部アレイ１０にて構成される画素の感度調整を行う際には、ＳＰＡＤ４に印加する逆バイアス電圧若しくは受光部２の他のパラメータを変化させることにより行うものとして説明した。

これに対し、図７に示すように、受光部アレイ１０の各受光部２から閾値判定部３０にパルス信号を出力する信号経路に、受光部２毎に信号経路を導通・遮断させる個別出力スイッチ４０を設けるようにしてもよい。

このようにすれば、パルスレート制御部２０は、この個別出力スイッチ４０を介して、受光部アレイ１０から出力されるパルス信号の数、或いは、閾値判定部３０に入力されるパルス信号の数を増減することにより、パルスレートを制御できるようになる。

なお、パルスレート制御部２０が個別出力スイッチ４０を介して遮断する信号経路は、予め設定しておいてもよいし、任意の経路を遮断するようにしてもよい。
［第２変形例］
上記各実施形態においてパルスレート制御部２０により制御される、受光部アレイ１０若しくは各受光部２の感度、或いは、閾値判定部３０の閾値は、周囲の光量等、使用環境によっても変化するが、受光部アレイ１０や周辺回路の特性劣化によっても変化する。

このため、図８に示すように、パルスレート制御部２０から出力される制御信号や閾値等の制御値を監視し、定期的にメモリ５２に記憶する性能モニタ部５０を設けるようにしてもよい。

このようにすれば、使用者は、メモリ５２に記憶された制御値の時系列変化から、光検出器の性能の劣化状態を把握できるようになり、性能モニタ部５０を、光検出器やこれを利用する測距装置等の保守管理に有効に利用することが可能となる。
［第３変形例］
上記各実施形態では、パルスレート制御部２０は、測定したパルスレートが設定値若しくは設定範囲となるように、受光部アレイ１０若しくは受光部アレイ１０を構成する各受光部２の感度、若しくは、閾値判定部３０を調整する。

そして、このパルスレート制御によって、パルスレートを制御できないときには、光検出器自身に異常が生じていると判断できる。
このため、パルスレート制御部２０は、起動時等に診断モードで動作しているときに、図９に示す手順で動作するようにするとよい。

つまり、診断モードでは、図２に示したパルスレート制御と同様、Ｓ１００〜Ｓ３００の処理で、パルスレートが設定値若しくは設定範囲内になるように感度調整した後、Ｓ４００に移行する。Ｓ４００では、パルスレートが変化したか否かを判断する、若しくは、少なくともパルスが出力されるかを検知することで、パルスレートを制御可能であるか否かを判定する。

そして、Ｓ４００にて、パルスレートを制御できないと判断すると、光検出器が正常動作していないので、Ｓ５００に移行して、光検出器に異常が生じている旨を使用者や外部装置に報知するようにする。

このようにすれば、パルスレートの制御結果から光検出器の故障判定を行い、故障しているときには、測距装置等の外部装置が光検出器を利用した制御を実施するのを禁止する
ことができる。また、使用者に対しては、光検出器が故障したことを通知し、修理等の対策を速やかに実施させることができる。
［第４変形例］
上述したように、パルスレート制御部２０を、制御回路２４，２８，２９に対して設定値を外部から入力できるように構成した場合、図１０に例示するように、閾値判定部３０からの検出信号を処理する処理回路を含む後段処理部６０から、設定値を入力するようにしてもよい。

つまり、後段処理部６０としては、例えば、測距装置で測距用の光を出射してから光検出部で反射光が受光される迄の時間を計測する時間測定部等を挙げることができるが、後段処理部６０では、外的要因により、要求されるパルスレートが変化することがある。

例えば、後段処理部６０は、環境温度の上昇時に、自身の発熱を抑えるために、処理負荷を軽減する必要があるとか、光検出器からの信号処理とは別の要因で、処理負荷を軽減する必要がある、ということがある。

このような場合、後段処理部６０からパルスレート制御部２０に設定値を指定できるようになっていれば、光検出器から後段処理部６０に出力される検出信号のパルスレートを一時的に低下させて、その信号処理のための処理負荷を軽減させることができる。

そこで、第４変形例では、後段処理部６０からの指令によって、パルスレート制御部２０が制御するパルスレートの設定値を変更できるようにすることで、後段処理部６０が要求するパルスレートで検出信号を出力できるようにするのである。そして、このようにすれば、光検出器の使い勝手を向上でき、その用途を拡大できる。

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。

２…受光部、４…ＳＰＡＤ、２０…パルスレート制御部、３０…閾値判定部。

Claims (9)

1. フォトンの入射に応答するＳＰＡＤ（４）を備え、ＳＰＡＤが応答するとパルス信号を出力する複数の受光部（２）と、
   前記複数の受光部から出力される前記パルス信号の単位時間当たりの出力数であるパルスレートの平均が、予め設定された設定値、該設定値を含む設定範囲内、該設定値以上、又は、該設定値以下となるように、前記複数の受光部の感度を制御するよう構成されたパルスレート制御部（２０）と、
   前記複数の受光部の中から、前記パルス信号を出力する受光部を選択する個別出力スイッチ（４０）と
   を備え、
   前記パルスレート制御部は、前記個別出力スイッチを介して、前記パルス信号を出力する前記受光部の数を変化させることにより、前記複数の受光部の感度を制御するよう構成されている、光検出器。
2. 前記パルスレート制御部は、前記複数の受光部からの前記パルス信号の出力をカウントすることで前記パルスレートを測定するよう構成されている、請求項１に記載の光検出器。
3. フォトンの入射に応答するＳＰＡＤ（４）を備え、ＳＰＡＤが応答するとパルス信号を出力するよう構成された複数の受光部（２）と、
   前記複数の受光部から出力されるパルス信号の数をカウントし、カウント値が閾値以上であるとき、前記複数の受光部にて構成される受光部アレイに所定レベル以上の光が入射したと判断して、検出信号を出力する閾値判定部（３０）と、
   前記閾値判定部からの前記検出信号の単位時間当たりの出力数であるパルスレートが、予め設定された設定値、該設定値を含む設定範囲内、該設定値以上、又は、該設定値以下となるように、前記複数の受光部の感度及び前記閾値判定部の閾値の少なくとも一方を制御するパルスレート制御部（２０）と、
   を備えている、光検出器。
4. 前記閾値が異なる値に設定された複数の前記閾値判定部を備え、該複数の閾値判定部から出力される検出信号の１つを選択して出力する可変閾値判定部（３２）、
   を備え、前記パルスレート制御部は、前記可変閾値判定部に設けられた複数の前記閾値判定部から出力される検出信号をそれぞれカウントすることで前記パルスレートを測定すると共に、該測定結果に基づき前記可変閾値判定部が選択する前記閾値判定部を設定するよう構成されている、請求項３に記載の光検出器。
5. 前記パルスレート制御部は、前記ＳＰＡＤに印加する逆バイアス電圧を変化させることにより、前記受光部の感度を制御するよう構成されている請求項３又は請求項４に記載の光検出器。
6. 前記複数の受光部の中から、前記閾値判定部にパルス信号を出力する受光部を選択する個別出力スイッチ（４０）を備え、
   前記パルスレート制御部は、前記個別出力スイッチを介して、前記閾値判定部にパルス信号を出力する前記受光部の数を変化させることにより、前記受光部の感度を制御するよう構成されている、請求項３又は請求項４に記載の光検出器。
7. 前記パルスレート制御部は、前記設定値を外部信号により設定可能に構成されている、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の光検出器。
8. 前記パルスレート制御部にて前記パルスレートの制御のために設定される制御値を、当該光検出器の性能を表すデータとして記憶する性能モニタ部（５０）、
   を備えている、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の光検出器。
9. 前記パルスレート制御部は、前記パルスレートの制御結果に基づき、当該光検出器の故障判定を行うように構成されている、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の光検出器。