JP2018174308A - Photodetector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To temperature-compensate the detection sensitivity of an SPAD in a photodetector using the SPAD.SOLUTION: A photodetector 1A includes a detection unit 10 that detects light by applying a reverse bias voltage to an SPAD 4, a monitor SPAD 12 that has the same characteristics as the SPAD constituting the detection unit, a current source 14 that supplies a constant current to the monitor SPAD and operates the SPAD in a Geiger mode, and a voltage generating unit 18 that generates a reverse bias voltage to be applied to the SPAD of the detecting unit on the basis of a reference breakdown voltage set from a breakdown voltage generated at both ends of the monitor SPAD and a predetermined excess voltage.SELECTED DRAWING: Figure 1

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。   The present disclosure relates to a photodetector using the avalanche effect.

特許文献1には、アバランシェフォトダイオード(以下、APD)を用いた光検出器において、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開示されている。   In Patent Document 1, in a photodetector using an avalanche photodiode (hereinafter referred to as APD), in order to perform temperature compensation of APD, the temperature characteristic of current amplification factor is substantially the same as that of APD, and the reference is reverse-biased. It is disclosed to use a joint structure.

この光検出器では、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。   In this photodetector, a transistor having a current injection junction structure for injecting a reference current into the reference junction structure is used and applied to the APD and the reference junction structure so as to keep the amplification factor of the reference current at a predetermined value. By controlling the voltage, the multiplication factor of the APD is controlled.

特許第5211095号公報Japanese Patent No. 5211095

特許文献1に開示されたものでは、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。   Since the APD is temperature-compensated by controlling the multiplication factor of the APD, the one disclosed in Patent Document 1 is effective in the linear mode in which a reverse bias voltage less than the breakdown voltage is applied to the APD to operate. .

しかし、引用文献1に開示された技術は、APDをカイガーモードで動作させる光検出器に適用することはできない。
つまり、ガイガーモードで動作するAPDは、SPADと呼ばれ、逆バイアス電圧はブレイクダウン電圧よりも高い電圧値に設定される。なお、SPADは、Single Photon Avalanche Diode の略である。
However, the technique disclosed in the cited document 1 cannot be applied to a photodetector that operates the APD in the Kaiger mode.
That is, the APD operating in the Geiger mode is called SPAD, and the reverse bias voltage is set to a voltage value higher than the breakdown voltage. SPAD is an abbreviation for Single Photon Avalanche Diode.

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。   Since SPAD breaks down in response to the incidence of photons, the photodetector using SPAD is configured to output a pulse signal having a predetermined pulse width when SPAD is broken down.

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。   Therefore, the output of the photodetector using SPAD is “1” or “0”, and this type of photodetector has no concept of controlling the multiplication factor. For this reason, it is difficult to temperature compensate the detection sensitivity by SPAD using the technique disclosed in Patent Document 1.

本開示の一局面では、SPADを用いた光検出器において、SPADの検出感度、より具体的にはSPADのフォトン検出感度、を温度補償できるようにすることが望ましい。   In one aspect of the present disclosure, in a photodetector using SPAD, it is desirable to be able to compensate for temperature of SPAD detection sensitivity, more specifically, SPAD photon detection sensitivity.

本開示の一局面の光検出器(1A〜1F)は、検出部(10)と、モニタ用SPAD(12)と、電流源(14)と、電圧生成部(18)とを備える。
検出部は、SPAD(2)を備え、SPADに逆バイアス電圧を印加して光検出を行うように構成されている。また、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である。
The photodetectors (1A to 1F) according to one aspect of the present disclosure include a detection unit (10), a monitoring SPAD (12), a current source (14), and a voltage generation unit (18).
The detection unit includes SPAD (2) and is configured to perform light detection by applying a reverse bias voltage to SPAD. The monitoring SPAD is a SPAD having the same characteristics as the SPAD constituting the detection unit.

電流源は、モニタ用SPADに定電流を供給することにより、モニタ用SPADをガイガーモードで動作させる。モニタ用SPADをガイガーモードで動作させると、その両端にブレイクダウン電圧が発生するので、電圧生成部は、そのブレイクダウン電圧から設定される基準ブレイクダウン電圧と、所定のエクセス電圧とに基づき、検出部のSPADに印加する逆バイアス電圧を生成する。   The current source operates the monitoring SPAD in the Geiger mode by supplying a constant current to the monitoring SPAD. When the monitor SPAD is operated in Geiger mode, a breakdown voltage is generated at both ends thereof. Therefore, the voltage generator detects based on a reference breakdown voltage set from the breakdown voltage and a predetermined excess voltage. A reverse bias voltage to be applied to the SPAD is generated.

この結果、検出部のSPADには、フォトンが入射してブレイクダウンしたときのブレイクダウン電圧であると推定される基準ブレイクダウン電圧と所定のエクセス電圧とに基づき生成される、逆バイアス電圧が印加されることになる。   As a result, the reverse bias voltage generated based on the reference breakdown voltage estimated to be the breakdown voltage when the photon is incident and the breakdown occurs and the predetermined excess voltage is applied to the SPAD of the detection unit. Will be.

従って、SPADの温度変化によってブレイクダウン電圧が変化しても、エクセス電圧は略所定の一定電圧となり、SPADによるフォトンの検出感度を安定化させることができる。   Therefore, even if the breakdown voltage changes due to the temperature change of SPAD, the excess voltage becomes a substantially predetermined voltage, and the photon detection sensitivity by SPAD can be stabilized.

つまり、SPADを利用する光検出器では、SPADにブレイクダウン電圧を超える逆バイアス電圧を印加し、SPADにフォトンが入射して、SPADがブレイクダウンしたときに流れる電流に基づき、検出信号を出力する。   That is, in a photodetector using SPAD, a reverse bias voltage exceeding the breakdown voltage is applied to SPAD, and a photon is incident on SPAD, and a detection signal is output based on the current that flows when SPAD is broken down. .

一方、SPADのブレイクダウン電圧は温度により変化する。具体的には、ブレイクダウン電圧は、温度が高いほど高くなる。このため、SPADに印加する逆バイアス電圧を一定にしていると、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は、温度が高いほど低くなる。そして、SPADの検出感度は、エクセス電圧の電圧変化によって変化する。   On the other hand, the breakdown voltage of SPAD changes with temperature. Specifically, the breakdown voltage increases as the temperature increases. For this reason, if the reverse bias voltage applied to SPAD is made constant, the excess voltage obtained by subtracting the breakdown voltage from the reverse bias voltage becomes lower as the temperature is higher. And the detection sensitivity of SPAD changes with the voltage change of excess voltage.

そこで、本開示の光検出器では、モニタ用SPADを利用して、検出部のSPADのブレイクダウン電圧を基準ブレイクダウン電圧として推定し、この基準ブレイクダウン電圧と所望のエクセス電圧とに基づき、逆バイアス電圧を設定するのである。   Therefore, in the photodetector of the present disclosure, the monitoring SPAD is used to estimate the breakdown voltage of the SPAD of the detection unit as the reference breakdown voltage, and based on the reference breakdown voltage and a desired excess voltage, The bias voltage is set.

このため、本開示の光検出器によれば、検出部を構成するSPADの検出感度を温度補償することができ、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。   Therefore, according to the photodetector of the present disclosure, it is possible to compensate the temperature of the detection sensitivity of the SPAD constituting the detection unit, and perform light detection with a desired detection sensitivity without being affected by the temperature change of the SPAD. Will be able to.

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。   In addition, the code | symbol in the parenthesis described in this column and a claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The technical scope of this invention is shown. It is not limited.

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。It is a block diagram showing the structure of the photodetector of 1st Embodiment. 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。It is a block diagram showing the structure of the photodetector of 2nd Embodiment. 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。It is a block diagram showing the structure of the photodetector of 3rd Embodiment. 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。It is a block diagram showing the structure of the photodetector of 4th Embodiment. 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。It is a block diagram showing the structure of the photodetector of 5th Embodiment. 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。It is a block diagram showing the structure of the photodetector of 6th Embodiment.

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、第1実施形態の光検出器1Aは、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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the photodetector 1A according to the first embodiment includes a detection unit 10 including a plurality of SPADs 2 and a monitoring SPAD 12 having the same configuration as the SPAD 2 in the detection unit 10 and having similar characteristics. .

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のアノードに、それぞれ、クエンチング抵抗4が直列接続されている。   The SPAD 2 and the monitoring SPAD 12 are APDs that can operate in the Geiger mode as described above. In the detection unit 10, the quenching resistors 4 are connected in series to the anodes of the plurality of SPADs 2, respectively.

クエンチング抵抗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、SPAD2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、クエンチング抵抗4は、いわゆる一般的な受動素子である「抵抗」で構成してもよいし、「トランジスタ」のような能動素子で構成してもよい。   The quenching resistor 4 stops the Geiger discharge of the SPAD2 by generating a voltage drop due to the current flowing through the SPAD2 when the photon is incident on the SPAD2 and the SPAD2 is broken down. The quenching resistor 4 may be configured by a “resistor” which is a so-called general passive element, or may be configured by an active element such as a “transistor”.

そして、検出部10において、各SPAD2がブレイクダウンしてクエンチング抵抗4に電流が流れることによりクエンチング抵抗4の両端に発生する電圧は、それぞれ、各SPAD2に対応するパルス変換部6に入力される。   In the detection unit 10, the voltage generated at both ends of the quenching resistor 4 when each SPAD 2 breaks down and a current flows through the quenching resistor 4 is input to the pulse conversion unit 6 corresponding to each SPAD 2. The

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、クエンチング抵抗4の両端電圧が所定電圧以上であるときに「1」となるデジタルパルスを発生する。   The pulse converter 6 is for outputting a pulse signal having a predetermined pulse width as a detection signal when a photon enters the corresponding SPAD 2, and when the voltage across the quenching resistor 4 is equal to or higher than the predetermined voltage. A digital pulse that becomes “1” is generated.

ところで、検出部10を動作させるには、各SPAD2に対し、順方向とは逆方向に、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。そして、逆バイアス電圧VSPAD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。 By the way, in order to operate the detection unit 10, it is necessary to apply a reverse bias voltage V SPAD larger than the breakdown voltage to each SPAD 2 in the direction opposite to the forward direction. If the reverse bias voltage V SPAD is kept constant, the detection sensitivity of each SPAD 2 changes depending on the temperature.

そこで、本実施形態では、検出部10と同様の環境下に置かれるモニタ用SPAD12を使って、SPAD2のブレイクダウン電圧を、基準ブレイクダウン電圧VBDとして推定する。そして、その基準ブレイクダウン電圧VBDと所定のエクセス電圧VEXとに基づき、逆バイアス電圧VSPADを生成し、検出部10の各SPAD2のカソードに印加する。 Therefore, in this embodiment, with the monitoring SPAD12 placed under the same environment and the detection unit 10, the breakdown voltage of SPAD2, estimates as a reference breakdown voltage V BD. Then, based on its reference breakdown voltage V BD and a predetermined excess voltage V EX, it generates a reverse bias voltage V SPAD, is applied to the cathode of each SPAD2 detection unit 10.

このため、光検出器1Aには、モニタ用SPAD12に定電流を供給する電流源14と、エクセス電圧VEXを発生する電圧源16と、逆バイアス電圧VSPADを生成する電圧生成部18とが備えられている。 Therefore, the photodetector 1A includes a current source 14 that supplies a constant current to the monitoring SPAD 12 , a voltage source 16 that generates an excess voltage V EX , and a voltage generator 18 that generates a reverse bias voltage V SPAD. Is provided.

電圧生成部18は、モニタ用SPAD12のブレイクダウン電圧を基準ブレイクダウン電圧VBDとして、電圧源16からのエクセス電圧VEXに加算し、逆バイアス電圧VSPADを生成するよう構成されている。 The voltage generator 18 is configured to generate the reverse bias voltage V SPAD by adding the breakdown voltage of the monitoring SPAD 12 as the reference breakdown voltage V BD to the excess voltage V EX from the voltage source 16.

なお、電圧生成部18は、基準ブレイクダウン電圧VBDとエクセス電圧VEXとに基づき、エクセス電圧VEXがほぼ一定電圧となるように逆バイアス電圧VSPADを生成できればよく、必ずしもこれら各電圧をそのまま加算するように構成する必要はない。 The voltage generator 18 may generate the reverse bias voltage V SPAD so that the excess voltage V EX is substantially constant based on the reference breakdown voltage V BD and the excess voltage V EX. It is not necessary to configure to add as it is.

次に、電流源14は、モニタ用SPAD12のブレイクダウン電圧に比べて充分高い電源電圧Vを受けて、モニタ用SPAD12に一定電流ISPADを供給することにより、モニタ用SPAD12をガイガーモードで動作させるものである。 Next, the current source 14 receives the power supply voltage V B sufficiently higher than the breakdown voltage of the monitoring SPAD 12, and supplies the constant current I SPAD to the monitoring SPAD 12, thereby operating the monitoring SPAD 12 in Geiger mode. It is something to be made.

なお、モニタ用SPAD12は、検出部10内のSPAD2のようにクエンチング抵抗は接続されておらず、一旦ブレイクダウンすると電流を流し続けるように構成されている。
このため、電圧生成部18には、常に、モニタ用SPAD12の温度に応じて変化する基準ブレイクダウン電圧VBDが入力されることになる。そして、モニタ用SPAD12は検出部10を構成するSPAD2と同様の特性であるため、基準ブレイクダウン電圧VBDは、SPAD2のブレイクダウン電圧に対応する。
Note that the monitoring SPAD 12 is not connected to a quenching resistor like the SPAD 2 in the detection unit 10 and is configured to keep current flowing once it has broken down.
For this reason, the reference breakdown voltage V BD that changes according to the temperature of the monitoring SPAD 12 is always input to the voltage generator 18. Since the monitoring SPAD 12 has the same characteristics as the SPAD 2 constituting the detection unit 10, the reference breakdown voltage VBD corresponds to the breakdown voltage of SPAD2.

従って、検出部10内の各SPAD2のカソードには、常に、各SPAD2のブレイクダウン電圧に対応した基準ブレイクダウン電圧VBDに所定のエクセス電圧VEXを加算した電圧が、逆バイアス電圧VSPADとして印加されることになる。 Therefore, a voltage obtained by adding a predetermined excess voltage V EX to a reference breakdown voltage V BD corresponding to the breakdown voltage of each SPAD 2 is always applied to the cathode of each SPAD 2 in the detection unit 10 as a reverse bias voltage V SPAD. Will be applied.

よって、本実施形態の光検出器1Aにおいて、検出部10内の各SPAD2の検出感度は、温度変化の影響を受けることなく、エクセス電圧VEXに対応した一定の検出感度となる。従って、本実施形態によれば、検出部10を構成する各SPAD2の検出感度を温度補償することができ、温度によって検出精度が変化するのを抑制できる。 Therefore, in the photodetector 1A of the present embodiment, the detection sensitivity of each SPAD 2 in the detection unit 10 is a constant detection sensitivity corresponding to the excess voltage V EX without being affected by the temperature change. Therefore, according to the present embodiment, the temperature of the detection sensitivity of each SPAD 2 constituting the detection unit 10 can be compensated for temperature, and the change in detection accuracy due to temperature can be suppressed.

なお、モニタ用SPAD12は、外部から光が入射するように構成されていてもよいが、図1に点線で示すように、モニタ用SPAD12に光が入射するのを阻止する遮光膜13を設けるようにしてもよい。   The monitoring SPAD 12 may be configured so that light is incident from the outside. However, as shown by a dotted line in FIG. 1, a light shielding film 13 that prevents light from entering the monitoring SPAD 12 is provided. It may be.

このようにしても、モニタ用SPAD12は、ノイズによってブレイクダウンするので、基準ブレイクダウン電圧VBDを電圧生成部18に入力することができる。また、この場合、基準ブレイクダウン電圧VBDがモニタ用SPAD12に入射する光の影響を受けて変化することがないので、電圧生成部18において逆バイアス電圧VSPADをより安定して生成することができる。 Even in this case, since the monitoring SPAD 12 is broken down by noise, the reference breakdown voltage V BD can be input to the voltage generator 18. In this case, since the reference breakdown voltage VBD does not change under the influence of light incident on the monitoring SPAD 12 , the voltage generator 18 can generate the reverse bias voltage V SPAD more stably. it can.

また、モニタ用SPAD12は、例えば、検出部10の裏側に配置することで、モニタ用SPAD12に入射する光が、検出部10に入射する光と比較して、少なくなるようにしてもよい。このようにしても、モニタ用SPAD12に遮光膜13を設けた場合と略同様の効果を得ることができる。
[第2実施形態]
図2に示すように、第2実施形態の光検出器1B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、スイッチ22と電圧記憶部24が追加されている点である。
Further, for example, the monitoring SPAD 12 may be arranged on the back side of the detection unit 10 so that the light incident on the monitoring SPAD 12 is less than the light incident on the detection unit 10. Even in this case, substantially the same effect as that obtained when the light shielding film 13 is provided on the monitoring SPAD 12 can be obtained.
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 2, the basic configuration of the photodetector 1B of the second embodiment is the same as that of the photodetector 1A of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the switch 22 and the voltage storage unit are different. 24 is added.

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2に示すように、スイッチ22は、電流源14からモニタ用SPAD12への通電経路に設けられ、光検出器1Bを利用する距離測定装置20からの測距動作信号に従い、通電経路を導通・遮断するためのものである。
Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment will be given the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted, and differences from the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, the switch 22 is provided in the energization path from the current source 14 to the monitoring SPAD 12, and conducts the energization path in accordance with the distance measurement operation signal from the distance measuring device 20 using the photodetector 1 </ b> B. It is for blocking.

そして、スイッチ22は、距離測定装置20が検出部10からの検出信号に基づき距離測定を行っているときに、オフ状態になり、距離測定装置20が距離測定を停止しているときにオン状態となる。   The switch 22 is turned off when the distance measuring device 20 is performing distance measurement based on the detection signal from the detection unit 10, and is turned on when the distance measuring device 20 is stopping distance measurement. It becomes.

従って、モニタ用SPAD12は、距離測定装置20が距離測定を停止しているときに、電流源14から電流が供給されて、ブレイクダウンすることになる。
このため、電圧記憶部24は、距離測定装置20からの測距動作信号に従い、距離測定装置20が距離測定を停止しているときに、モニタ用SPAD12のブレイクダウン電圧を基準ブレイクダウン電圧VBDとして設定し、記憶するよう構成されている。
Therefore, when the distance measuring device 20 stops the distance measurement, the monitoring SPAD 12 is supplied with a current from the current source 14 and breaks down.
For this reason, the voltage storage unit 24 uses the breakdown voltage of the monitoring SPAD 12 as the reference breakdown voltage V BD when the distance measurement device 20 stops distance measurement according to the distance measurement operation signal from the distance measurement device 20. Is set and stored as

そして、電圧記憶部24は、距離測定装置20が距離測定を開始すると、記憶した基準ブレイクダウン電圧VBDを電圧生成部18に出力することで、電圧生成部18に最新の基準ブレイクダウン電圧VBDに対応した逆バイアス電圧VSPADを生成させる。 Then, when the distance measuring device 20 starts the distance measurement, the voltage storage unit 24 outputs the stored reference breakdown voltage VBD to the voltage generation unit 18 so that the voltage generation unit 18 receives the latest reference breakdown voltage VBD. A reverse bias voltage V SPAD corresponding to BD is generated.

なお、電圧記憶部24による基準ブレイクダウン電圧VBDの記憶は、例えば、コンデンサ等への充電により基準ブレイクダウン電圧VBDを記憶素子にラッチさせるか、或いは、基準ブレイクダウン電圧VBDを数値化してメモリに記憶させることにより行われる。 The reference breakdown voltage V BD is stored by the voltage storage unit 24 by, for example, latching the reference breakdown voltage V BD in a storage element by charging a capacitor or the like, or digitizing the reference breakdown voltage V BD. Is stored in the memory.

このように、本実施形態の光検出器1Bによれば、外部装置である距離測定装置20が距離測定を停止しているときに、モニタ用SPAD12を動作させる。このため、検出部10が測距動作に使用されているときには、モニタ用SPAD12の動作を停止させることができ、モニタ用SPAD12に流れる電流によって光検出器1Bの消費電力が上昇するのを抑制できる。   Thus, according to the photodetector 1B of the present embodiment, the monitoring SPAD 12 is operated when the distance measuring device 20 as an external device stops the distance measurement. For this reason, when the detection unit 10 is used for the distance measuring operation, the operation of the monitoring SPAD 12 can be stopped, and an increase in the power consumption of the photodetector 1B due to the current flowing through the monitoring SPAD 12 can be suppressed. .

なお、距離測定装置20は、例えば車両に搭載されて、進行方向前方に距離測定用の光を照射し、その反射光から、車両前方に存在する障害物までの距離を測定するためのものであり、本実施形態の検出部は、反射光を受光するのに利用される。   The distance measuring device 20 is mounted on a vehicle, for example, for irradiating distance measuring light forward in the traveling direction, and for measuring the distance from the reflected light to an obstacle existing in front of the vehicle. Yes, the detection unit of this embodiment is used to receive reflected light.

そして、本実施形態では、距離測定装置20からの動作信号に従い、スイッチ22及び電圧記憶部24の動作が切り替えられるものとして説明したが、スイッチ22及び電圧記憶部24の動作を切り替えるものは、距離測定装置20に限定されるものではない。つまり、スイッチ22及び電圧記憶部24は、検出部10からの検出信号を利用する外部装置からの指令に応じて動作するようにしてもよい。
[第3実施形態]
図3に示すように、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、複数のモニタ用SPAD12-1,12-2,…,12-nと、基準ブレイクダウン電圧VBDの演算・選択部30を備えた点である。?
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。
In the present embodiment, the operation of the switch 22 and the voltage storage unit 24 is switched according to the operation signal from the distance measuring device 20, but the operation of the switch 22 and the voltage storage unit 24 is switched by the distance. It is not limited to the measuring device 20. That is, the switch 22 and the voltage storage unit 24 may operate in response to a command from an external device that uses the detection signal from the detection unit 10.
[Third Embodiment]
As shown in FIG. 3, the basic configuration of the photodetector 1C of the third embodiment is the same as that of the photodetector 1A of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that a plurality of monitoring SPAD12- , 12-n, and a reference breakdown voltage VBD calculation / selection unit 30. ?
Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment will be given the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted, and differences from the first embodiment will be described.

図3に示すように、電流源14は、複数のモニタ用SPAD12-1,12-2,…,12-nをガイガーモードで動作させるために、一つのモニタ用SPADに供給すべき電流ISPADのn倍の電流を供給するように構成されている。そして、その供給電流は、複数のモニタ用SPAD12-1,12-2,…,12-nに分配され、各モニタ用SPAD12-1,12-2,…,12-nはガイガーモードで動作する。 As shown in FIG. 3, the current source 14 has a current I SPAD to be supplied to one monitoring SPAD in order to operate the plurality of monitoring SPADs 12-1, 12-2,..., 12-n in the Geiger mode. Is configured to supply a current that is n times the current. The supplied current is distributed to a plurality of monitoring SPADs 12-1, 12-2, ..., 12-n, and each of the monitoring SPADs 12-1, 12-2, ..., 12-n operates in Geiger mode. .

また、各モニタ用SPAD12-1,12-2,…,12-nのブレイクダウン電圧VBD1 ,VBD2 ,…,VBDn は、演算・選択部30に入力され、演算・選択部30にて電圧生成部18に入力する基準ブレイクダウン電圧VBDを生成するのに利用される。 The breakdown voltages V BD1 , V BD2 ,..., V BDn of the monitor SPADs 12-1, 12-2,..., 12-n are input to the calculation / selection unit 30. This is used to generate a reference breakdown voltage VBD input to the voltage generator 18.

そして、演算・選択部30は、複数のブレイクダウン電圧VBD1 ,VBD2 ,…,VBDn の中から、予め設定された最小値、最大値、中央値を選択するか、或いは、平均値を演算することで、電圧生成部18に入力する基準ブレイクダウン電圧VBDを生成する。 Then, the calculation / selection unit 30 selects a preset minimum value, maximum value, or median value from the plurality of breakdown voltages V BD1 , V BD2 ,. By calculating, the reference breakdown voltage VBD input to the voltage generator 18 is generated.

これは、モニタ用SPAD12をSPAD2と同一特性になるように構成しても、特性のバラツキを無くすことはできず、モニタ用SPAD12の特性のバラツキが大きいと、適正な基準ブレイクダウン電圧VBDを、電圧生成部18に入力できないからである。 This is because even if the monitoring SPAD 12 is configured to have the same characteristics as the SPAD 2, the variation in characteristics cannot be eliminated. If the variation in the characteristics of the monitoring SPAD 12 is large, an appropriate reference breakdown voltage V BD is obtained. This is because the voltage cannot be input to the voltage generator 18.

つまり、本実施形態では、電圧生成部18に入力する基準ブレイクダウン電圧VBDを、複数のモニタ用SPAD12を使って生成することで、モニタ用SPAD12にバラツキの大きいものがあっても、適正な基準ブレイクダウン電圧VBDを生成できるようにしている。 In other words, in this embodiment, the reference breakdown voltage VBD input to the voltage generation unit 18 is generated using a plurality of monitoring SPADs 12, so that even if the monitoring SPADs 12 have large variations, the reference breakdown voltage VBD is appropriate. A reference breakdown voltage VBD can be generated.

このため、本実施形態によれば、電圧生成部18において、より適正な逆バイアス電圧VSPADを生成することができるようになり、検出部10内のSPAD2の検出感度をより良好に温度補償することができる。 For this reason, according to the present embodiment, the voltage generation unit 18 can generate a more appropriate reverse bias voltage V SPAD , and the temperature sensitivity of the detection sensitivity of the SPAD 2 in the detection unit 10 can be better compensated. be able to.

なお、演算・選択部30は、複数のブレイクダウン電圧VBD1 ,VBD2 ,…,VBDn を使って、より適正な基準ブレイクダウン電圧VBDを生成するためのものであるので、一般的には、複数の中から中央値を選択するようにするとよい。
[第4実施形態]
図4に示すように、第4実施形態の光検出器1D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、電圧生成部18にて基準ブレイクダウン電圧VBDに加算されるエクセス電圧VEXを設定する、電圧制御部40を備えた点である。
The calculation / selection unit 30 is for generating a more appropriate reference breakdown voltage V BD using a plurality of breakdown voltages V BD1 , V BD2 ,..., V BDn. Is preferable to select a median value from a plurality.
[Fourth Embodiment]
As shown in FIG. 4, the basic configuration of the photodetector 1D of the fourth embodiment is the same as that of the photodetector 1A of the first embodiment. The difference from the first embodiment is the voltage generator 18. The voltage control unit 40 is provided for setting an excess voltage V EX to be added to the reference breakdown voltage V BD .

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3に示すように、電圧制御部40は、電圧生成部18に入力される基準ブレイクダウン電圧VBDを取り込み、その基準ブレイクダウン電圧VBDに基づき、エクセス電圧VEXを設定するように構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment will be given the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted, and differences from the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, the voltage control unit 40 takes in the reference breakdown voltage V BD is input to the voltage generator 18, based on the reference breakdown voltage V BD, configured to set the excess voltage V EX Has been.

これは、SPAD2は温度によって特性が変化することから、検出感度を所望の検出感度に制御するには、エクセス電圧VEXも温度に応じて調整したほうが良いことも考えられるためである。 This is SPAD2 from changing characteristics depending on the temperature, to control the detection sensitivity to a desired detection sensitivity is to be considered that it is better to also excess voltage V EX adjusted depending on the temperature.

つまり、本実施形態では、基準ブレイクダウン電圧VBDを、SPAD2の温度の検出信号として利用し、電圧生成部18にて逆バイアス電圧VSPADを生成するのに用いるエクセス電圧VEXを温度に応じて設定するのである。 That is, in the present embodiment, the reference breakdown voltage V BD, utilized as a detection signal of the temperature of the SPAD2, according to excess voltage V EX used to generate the reverse bias voltage V SPAD by the voltage generator 18 to a temperature Is set.

この結果、本実施形態の光検出器1Dにおいても、上記各実施形態の光検出器1A〜1Cと同様、検出部10を構成する各SPAD2の検出感度を温度補償することができ、温度によって検出精度が変化するのを抑制できる。   As a result, also in the photodetector 1D of the present embodiment, as in the photodetectors 1A to 1C of each of the above embodiments, the detection sensitivity of each SPAD 2 constituting the detection unit 10 can be temperature-compensated and detected by temperature. The change in accuracy can be suppressed.

なお、電圧制御部40は、例えば、基準ブレイクダウン電圧VBDを抵抗分圧することで、エクセス電圧VEXを、基準ブレイクダウン電圧VBDに比例して変化させる、抵抗分圧回路にて構成することが考えられる。
[第5実施形態]
図5に示すように、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、検出部10の構成と、出力判定部50及び閾値制御部52を備えた点である。
The voltage control unit 40 is, for example, by the reference breakdown voltage V BD pressure resistance component, the excess voltage V EX, is changed in proportion to the reference breakdown voltage V BD, constituting at resistor divider It is possible.
[Fifth Embodiment]
As shown in FIG. 5, the basic configuration of the photodetector 1E of the fifth embodiment is the same as that of the photodetector 1A of the first embodiment. The difference from the first embodiment is the configuration of the detection unit 10. The output determination unit 50 and the threshold control unit 52 are provided.

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。
検出部10は、複数のSPAD2を格子状に配置することにより、所謂受光アレイとして構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment will be given the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted, and differences from the first embodiment will be described.
The detection unit 10 is configured as a so-called light receiving array by arranging a plurality of SPADs 2 in a lattice pattern.

なお、検出部10に設けられる複数のSPAD2には、図1に示したものと同様、クエンチング抵抗4及びパルス変換部6が接続されており、各SPAD2にフォトンが入射することにより、ブレイクダウンが発生すると、検出信号として、パルス変換部6からデジタルパルスが出力される。   As shown in FIG. 1, the quenching resistor 4 and the pulse conversion unit 6 are connected to the plurality of SPADs 2 provided in the detection unit 10, and a breakdown occurs when photons enter each SPAD2. When this occurs, a digital pulse is output from the pulse converter 6 as a detection signal.

出力判定部50は、検出部10を構成する複数のSPAD2から、パルス変換部6を介してそれぞれ出力される検出信号の数をカウントし、そのカウント値が所定の閾値以上であるときに、検出部10にて光が検出されたと判定する。   The output determination unit 50 counts the number of detection signals output from the plurality of SPADs 2 constituting the detection unit 10 via the pulse conversion unit 6, and detects when the count value is equal to or greater than a predetermined threshold value. It is determined that light is detected by the unit 10.

これは、SPAD2は、ノイズによりブレイクダウンして、パルス変換部6を介して検出信号を出力することがあるためである。つまり、出力判定部50は、検出部10を光検出用の一つの画素として利用し、検出部10を構成する複数のSPAD2のうち、検出信号を出力したSPAD2の数が閾値以上であるときに、検出部10にて光が検出されたと判定するのである。   This is because SPAD 2 may break down due to noise and output a detection signal via the pulse converter 6. That is, when the output determination unit 50 uses the detection unit 10 as one pixel for light detection, and the number of SPAD2s that output detection signals among the plurality of SPAD2s constituting the detection unit 10 is equal to or greater than a threshold value. The detection unit 10 determines that light is detected.

そして、出力判定部50は、検出部10にて光が検出されたと判断すると、その旨を表すトリガ信号を出力する。
一方、閾値制御部52は、出力判定部50が判定に用いる閾値を、モニタ用SPAD12のブレイクダウン電圧に基づき設定する。
And if the output determination part 50 judges that the light was detected in the detection part 10, it will output the trigger signal showing that.
On the other hand, the threshold control unit 52 sets the threshold used by the output determination unit 50 based on the breakdown voltage of the monitoring SPAD 12.

これは、本実施形態では、基準ブレイクダウン電圧VBDに所定のエクセス電圧VEXを加算することで、検出部10の各SPAD2に印加する逆バイアス電圧VSPADを生成するので、各SPAD2の動作電圧が変化するためである。 In this embodiment, the predetermined breakdown voltage V EX is added to the reference breakdown voltage V BD to generate the reverse bias voltage V SPAD to be applied to each SPAD 2 of the detection unit 10, and thus the operation of each SPAD 2 This is because the voltage changes.

つまり、基準ブレイクダウン電圧VBDに所定のエクセス電圧VEXを加算することで逆バイアス電圧VSPADを設定すると、各SPAD2の検出感度が温度によって低下するのを抑制できるものの、SPAD2への印加される逆バイアス電圧VSPADが変化する。そして、逆バイアス電圧VSPADが増加すると、SPAD2に流れる暗電流が増加し、この暗電流によって、SPAD2がブレイクダウンし易くなる。 That is, when the reverse bias voltage V SPAD is set by adding a predetermined excess voltage V EX to the reference breakdown voltage V BD , the detection sensitivity of each SPAD 2 can be suppressed from decreasing with temperature, but applied to the SPAD 2. The reverse bias voltage V SPAD changes. When the reverse bias voltage V SPAD increases, the dark current flowing through the SPAD 2 increases, and the SPAD 2 is easily broken down by this dark current.

そこで、本実施形態では、SPAD2が暗電流により誤動作し易くなっても、検出部10による光の検出精度が低下するのを抑制するため、基準ブレイクダウン電圧VBDに応じて、閾値を設定するのである。 Therefore, in the present embodiment, even if SPAD2 is likely to malfunction due to dark current, a threshold is set according to the reference breakdown voltage VBD in order to suppress a decrease in light detection accuracy by the detection unit 10. It is.

なお、温度上昇に伴い基準ブレイクダウン電圧VBDが高くなると、逆バイアス電圧VSPADも上昇して、SPAD2が誤動作し易くなるので、閾値制御部52は、基準ブレイクダウン電圧VBDが高くなると、閾値を増加させるように構成すればよい。
[第6実施形態]
第1〜第5実施形態の光検出器1A〜1Eでは、検出部10は、各SPAD2のアノードにクエンチング抵抗4が接続されていて、各SPAD2のアノードとクエンチング抵抗4との接続点からパルス変換部6を介して検出信号を出力するように構成されている。
Note that when the reference breakdown voltage V BD increases as the temperature rises, the reverse bias voltage V SPAD also rises and SPAD2 is likely to malfunction, so that the threshold control unit 52 increases the reference breakdown voltage V BD . What is necessary is just to comprise so that a threshold value may be increased.
[Sixth Embodiment]
In the photodetectors 1A to 1E of the first to fifth embodiments, the detection unit 10 includes a quenching resistor 4 connected to the anode of each SPAD 2 and a connection point between the anode of each SPAD 2 and the quenching resistor 4. The detection signal is output via the pulse converter 6.

このため、電圧生成部18は、基準ブレイクダウン電圧VBDと所定のエクセス電圧VEXとを加算することで、各SPAD2のアノードよりも高電位となる逆バイアス電圧VSPADを生成し、各SPAD2のカソードに印加するように構成される。例えば、SPAD2のアノードが負電位とならないために、逆バイアス電圧VSPADは正電位が好適である。 Therefore, the voltage generator 18, by adding a reference breakdown voltage V BD and a predetermined excess voltage V EX, generates a reverse bias voltage V SPAD to a higher potential than the anode of each SPAD2, each SPAD2 Configured to be applied to the cathode. For example, since the anode of SPAD2 does not become a negative potential, the reverse bias voltage V SPAD is preferably a positive potential.

これに対し、本実施形態の光検出器1Fでは、図6に示すように、検出部10は、各SPAD2のカソードにクエンチング抵抗4が接続されており、検出信号は、各SPAD2のカソードとクエンチング抵抗4との接続点からパルス変換部6を介して出力される。   On the other hand, in the photodetector 1F of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the detection unit 10 has a quenching resistor 4 connected to the cathode of each SPAD2, and the detection signal is sent to the cathode of each SPAD2. The signal is output from the connection point with the quenching resistor 4 via the pulse converter 6.

このため、検出部10においては、クエンチング抵抗4を介してSPAD2のカソードに電源電圧Vが印加されており、SPAD2をガイガーモードで動作させるには、SPAD2のアノードの電位を、カソードよりも逆バイアス電圧だけ低くする必要がある。 Therefore, the detection unit 10, the power supply voltage V B to the cathode of SPAD2 through the quenching resistor 4 are applied, in order to operate the SPAD2 in Geiger mode, the potential of the anode of the SPAD2, than the cathode It is necessary to lower the reverse bias voltage.

そこで、本実施形態では、検出部10のSPAD2と同様、モニタ用SPAD12のカソードに電源電圧Vが印加されており、電流源14は、モニタ用SPAD12のアノードに接続され、アノードからグラウンドへと電流を流すようにされている。 Therefore, in this embodiment, similarly to SPAD2 detection unit 10, the cathode of the monitoring SPAD12 power supply voltage V B are applied, the current source 14 is connected to the anode of the monitor SPAD12, from anode to ground The current is made to flow.

そして、電圧生成部18は、モニタ用SPAD12のアノードから、電源電圧Vよりも低い負の基準ブレイクダウン電圧−VBDを取り込み、これに、電圧源16の負極側から得られる負のエクセス電圧−VEXを加算するように構成されている。 Then, the voltage generation unit 18 takes in a negative reference breakdown voltage −V BD lower than the power supply voltage V B from the anode of the monitoring SPAD 12, and adds a negative excess voltage obtained from the negative side of the voltage source 16 to the negative reference breakdown voltage −V BD. It is configured to add the -V EX.

この結果、電圧生成部18においては、負の基準ブレイクダウン電圧−VBDと負のエクセス電圧−VEXとを加算することにより、SPAD2のカソードよりも低電位となる逆バイアス電圧−VSPADが生成される。そして、その生成された逆バイアス電圧−VSPADが、検出部10内の各SPAD2のアノードに印加される。例えば、SPAD2のカソードが負電位とならないために、逆バイアス電圧−VSPADは負電位が好適である。 As a result, the voltage generator 18 adds the negative reference breakdown voltage −V BD and the negative excess voltage −V EX so that the reverse bias voltage −V SPAD that has a lower potential than the cathode of the SPAD 2 is obtained. Generated. Then, the generated reverse bias voltage −V SPAD is applied to the anode of each SPAD 2 in the detection unit 10. For example, since the cathode of SPAD2 does not have a negative potential, the reverse bias voltage -V SPAD is preferably a negative potential.

従って、本実施形態においても、検出部10内の各SPAD2のカソード−アノード間には、基準ブレイクダウン電圧VBDにエクセス電圧VEXを加算した逆バイアス電圧VSPADが印加されることになり、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 Therefore, also in this embodiment, a reverse bias voltage V SPAD obtained by adding the excess voltage V EX to the reference breakdown voltage V BD is applied between the cathode and anode of each SPAD 2 in the detection unit 10. The same effect as the above embodiment can be obtained.

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。
例えば、第1実施形態において、モニタ用SPAD12に、光が入射するのを阻止する遮光膜13を設けてもよいことを説明したが、第2実施形態〜第5実施形態においても、モニタ用SPAD12に遮光膜13を設けて、遮光するようにしてもよい。また、モニタ用SPAD12を遮光する場合、必ずしも遮光膜13を設ける必要はなく、モニタ用SPAD12に光が入射するのを防止できればよい。
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can implement in various deformation | transformation.
For example, in the first embodiment, it has been described that the monitor SPAD 12 may be provided with the light-shielding film 13 that prevents light from entering, but the monitor SPAD 12 is also provided in the second to fifth embodiments. A light shielding film 13 may be provided to shield the light. Further, when the monitor SPAD 12 is shielded from light, it is not always necessary to provide the light shielding film 13 as long as it can prevent light from entering the monitor SPAD 12.

また、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、上記各実施形態のように構成すれば、検出部10による検出感度が低下するのを抑制できる。   Further, in each of the above embodiments, the detection unit 10 has been described as being provided with a plurality of SPADs 2, but even when the detection unit 10 is provided with one SPAD 2, the configuration as in each of the above embodiments. If it does, it can suppress that the detection sensitivity by the detection part 10 falls.

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。   In addition, a plurality of functions of one constituent element in the above embodiment may be realized by a plurality of constituent elements, or a single function of one constituent element may be realized by a plurality of constituent elements. Further, a plurality of functions possessed by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element, or one function realized by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified only by the wording described in the claim are embodiment of this invention.

1A〜1F…光検出器、2…SPAD、10…検出部、12…モニタ用SPAD、14…電流源、18…電圧生成部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-1F ... Photodetector, 2 ... SPAD, 10 ... Detection part, 12 ... SPAD for monitoring, 14 ... Current source, 18 ... Voltage generation part.

Claims (11)

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SPAD(2)を備え、該SPADに、順方向とは逆方向の逆バイアス電圧を印加して光検出を行うように構成された検出部(10)と、
前記検出部を構成する前記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の両端に生じるブレイクダウン電圧から設定される基準ブレイクダウン電圧と、所定のエクセス電圧とに基づいて、前記検出部の前記SPADに印加する逆バイアス電圧を生成する電圧生成部(18)と、
を備えた、光検出器。
A detection unit (10) including a SPAD (2) that is an avalanche photodiode operable in a Geiger mode, and configured to perform light detection by applying a reverse bias voltage in a direction opposite to the forward direction to the SPAD. When,
A monitoring SPAD (12) having the same characteristics as the SPAD constituting the detector;
A current source (14) for supplying a constant current to the monitoring SPAD and operating in Geiger mode;
A voltage generator (18) that generates a reverse bias voltage to be applied to the SPAD of the detector based on a reference breakdown voltage set from a breakdown voltage generated at both ends of the monitoring SPAD and a predetermined excess voltage. )When,
A photodetector.
前記電圧生成部は、前記基準ブレイクダウン電圧と前記エクセス電圧を加算することにより、前記逆バイアス電圧を生成するよう構成されている、請求項1に記載の光検出器。   The photodetector according to claim 1, wherein the voltage generation unit is configured to generate the reverse bias voltage by adding the reference breakdown voltage and the excess voltage. 前記検出部において、前記SPADのカソードには、フォトンの入射により前記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)が接続されており、
前記電圧生成部は、前記SPADのアノードに、前記カソードよりも低電位となる逆バイアス電圧を印加するよう構成されている、請求項1又は請求項2に記載の光検出器。
In the detection section, a quenching element (4) for stopping the SPAD from breaking down and Geiger discharge by the incidence of photons is connected to the cathode of the SPAD.
The photodetector according to claim 1, wherein the voltage generation unit is configured to apply a reverse bias voltage having a lower potential than the cathode to the anode of the SPAD.
前記検出部において、前記SPADのアノードには、フォトンの入射により前記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が接続されており、
前記電圧生成部は、前記SPADのカソードに、前記アノードよりも高電位となる逆バイアス電圧を印加するよう構成されている、請求項1又は請求項2に記載の光検出器。
In the detection unit, a quenching element is connected to the anode of the SPAD to stop the SPAD from breaking down due to the incidence of photons to stop Geiger discharge,
The photodetector according to claim 1, wherein the voltage generation unit is configured to apply a reverse bias voltage having a higher potential than the anode to the cathode of the SPAD.
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項に記載の光検出器。   The photodetector according to claim 1, wherein the monitor SPAD is configured to be shielded from light and to be broken down by noise. 前記モニタ用SPADは、入射する光が、検出部に入射する光と比較して、少なくなるよう構成されている、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の光検出器。   5. The photodetector according to claim 1, wherein the monitor SPAD is configured such that incident light is smaller than light incident on a detection unit. 外部からの指令に従い前記電流源から前記モニタ用SPADへの通電経路を導通させるスイッチ(22)と、
前記スイッチが前記通電経路を導通させているときに、前記モニタ用SPADの前記ブレイクダウン電圧から前記基準ブレイクダウン電圧を設定、記憶し、前記通電経路の状態に依らず、前記電圧生成部に前記基準ブレイクダウン電圧を出力する電圧記憶部(24)と、
を備えた、請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の光検出器。
A switch (22) for conducting an energization path from the current source to the monitoring SPAD in accordance with an external command;
When the switch is energizing the energization path, the reference breakdown voltage is set and stored from the breakdown voltage of the monitoring SPAD, and the voltage generation unit does not depend on the state of the energization path. A voltage storage unit (24) for outputting a reference breakdown voltage;
The photodetector of any one of Claims 1-6 provided with these.
前記モニタ用SPADの前記基準ブレイクダウン電圧に基づき、前記電圧生成部が前記ブレイク電圧を生成するのに用いる前記エクセス電圧を設定する電圧制御部(40)、
を備えた、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の光検出器。
A voltage controller (40) for setting the excess voltage used by the voltage generator to generate the breakdown voltage based on the reference breakdown voltage of the monitoring SPAD;
The photodetector of any one of Claims 1-7 provided with these.
前記モニタ用SPADを複数備え、該複数のモニタSPADから得られる複数のブレイクダウン電圧を用いて演算又は選択することで、前記基準ブレイクダウン電圧を設定し、前記電圧生成部に供給する演算・選択部(30)、
を備えた、請求項1〜請求項8の何れか1項に記載の光検出器。
Calculation / selection that includes a plurality of the monitoring SPADs, sets or sets the reference breakdown voltage and supplies the voltage generation unit by calculating or selecting using a plurality of breakdown voltages obtained from the plurality of monitoring SPADs Part (30),
The photodetector of any one of Claims 1-8 provided with these.
前記検出部は、前記SPADを複数備え、
前記検出部の複数のSPADから出力される検出信号の数をカウントし、カウント値が所定の閾値以上であるとき、前記検出部にて光が検出されたと判定して、トリガ信号を出力する出力判定部(50)と、
を備えた、請求項1〜請求項9の何れか1項に記載の光検出器。
The detection unit includes a plurality of SPADs,
An output that counts the number of detection signals output from a plurality of SPADs of the detection unit, and outputs a trigger signal by determining that light is detected by the detection unit when the count value is equal to or greater than a predetermined threshold value A determination unit (50);
The photodetector of any one of Claims 1-9 provided with these.
前記基準ブレイクダウン電圧に基づき、前記閾値を設定する閾値制御部(52)、
を備えた、請求項10に記載の光検出器。
A threshold control unit (52) for setting the threshold based on the reference breakdown voltage;
The photodetector according to claim 10, comprising:
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