JP4914390B2

JP4914390B2 - 光検出装置

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Publication number: JP4914390B2
Application number: JP2008068080A
Authority: JP
Inventors: 高志鈴木; 正典村松
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: JP2009222586A

Description

本発明は、光検出装置に関するものである。

車載用のレーダ装置として特許文献１に開示されたものが知られている。この文献に開示されたレーダ装置は、投光部からパルス光を投光し、そのパルス光が物体（例えば先行車両）で反射されてきたパルス光を受光部で受光して、そのパルス光の投光タイミングから受光タイミングまでに要する時間を求め、その時間に基づいて物体までの距離を検出する。また、投光部からパルス光の投光方向を２次元走査し、受光部では各々の投光方向について物体までの距離を検出する。これにより、物体までの距離だけでなく、物体が存在する方位をも検出することができる。

このようなレーダ装置において用いられるのに好適な光検出装置が特許文献２に開示されている。この文献に開示された光検出装置は、各々光入射強度に応じた値の電気信号を出力する複数の受光部と、これら複数の受光部のうちの選択された受光部から出力される電気信号を出力する選択部と、この選択部から選択されて出力される電気信号の値の総和に応じた値の電気信号を出力する加算部と、を備える。また、複数の受光部それぞれは、光入射に応じて電荷を発生し出力するフォトダイオードと、このフォトダイオードに接続されたトランスインピーダンスアンプと、を含む。

特許文献２に開示された光検出装置は、複数のフォトダイオードを備えることにより、個々のフォトダイオードの光感応領域の面積を小さくすることができて、個々のフォトダイオードを高速に動作させることができる。また、この光検出装置は、選択部および加算部を備えることにより、配列された複数のフォトダイオードのうちの選択したフォトダイオードに入射した光の強度の総和に応じた値の電気信号を加算部から出力することができる。

そして、この光検出装置は、投光部からのパルス光の投光方向（すなわち、そのパルス光の反射光の入射方向）に応じて、或いは、外乱光の入射方向や大きさに応じて、配列された複数のフォトダイオードのうちから適切な位置にあるフォトダイオードを選択して、その選択したフォトダイオードに入射した光の強度の総和に応じた値の電気信号を加算部から出力する。このようにすることにより、この光検出装置を用いたレーダ装置は高精度の物体検出をすることができるとされている。
特開２００４−１７７３５０号公報特開２００６−２５０８８４号公報

しかしながら、特許文献２に開示された光検出装置は、選択しているフォトダイオードに光が入射していなくても、選択していないフォトダイオードに光が入射すると、加算部から出力される電気信号に歪み波形が現れる場合がある。この加算部から出力される電気信号に現れる歪み波形において値が大きいと、物体からの反射光の存在を示す信号であると判定されて、物体検出の精度に影響が生じる可能性がある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、より高精度の物体検出をすることができるレーダ装置において好適に用いられ得る光検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光検出装置は、各々光入射強度に応じた値の電気信号を出力する複数の受光部と、これら複数の受光部のうちの選択された受光部から出力される電気信号を出力する選択部と、この選択部から選択されて出力される電気信号の値の総和に応じた値の電気信号を出力する加算部と、を備えることを特徴とする。さらに、本発明に係る光検出装置の複数の受光部それぞれは、(1) 光入射に応じて電荷を発生し出力するフォトダイオードと、(2) このフォトダイオードに接続された入力端子を有し、この入力端子に入力される電流の値に応じた電圧信号を出力するトランスインピーダンスアンプと、(3)接地電位に接続される第１接地用共通配線とトランスインピーダンスアンプの接地端子との間に設けられる第１スイッチと、(4) 接地電位に接続される第２接地用共通配線とトランスインピーダンスアンプの接地端子との間に設けられる第２スイッチと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る光検出装置では、複数の受光部それぞれにおいて、光入射に応じてフォトダイオードで発生して出力される電荷は、トランスインピーダンスアンプの入力端子に電流信号として出力される。トランスインピーダンスアンプからは、入力端子に入力される電流の値に応じた電圧信号が出力される。複数の受光部それぞれからは、各々光入射強度に応じた値の電気信号が出力される。選択部により、これら複数の受光部のうちの選択された受光部から出力される電気信号が加算部へ出力され、そして、加算部により、選択部から選択されて出力される電気信号の値の総和に応じた値の電気信号が出力される。

特に、本発明に係る光検出装置では、複数の受光部それぞれは第１スイッチおよび第２スイッチを含み、第１スイッチは、接地電位に接続される第１接地用共通配線とトランスインピーダンスアンプの接地端子との間に設けられ、また、第２スイッチは、接地電位に接続される第２接地用共通配線とトランスインピーダンスアンプの接地端子との間に設けられている。このような第１スイッチおよび第２スイッチが設けられていることにより、各受光部に含まれるトランスインピーダンスアンプに瞬間的に大きな電流が流れることに因り該トランスインピーダンスアンプの接地端子の電位が変動したとしても、加算部から出力される電気信号の波形における歪みが低減される。

本発明に係る光検出装置は、(a) 複数の受光部それぞれが、トランスインピーダンスアンプから出力される電圧信号を電流信号に変換して該電流信号を出力するトランスコンダクタンスアンプを更に含み、(b)選択部が、複数の受光部のうちの選択された受光部に含まれるトランスコンダクタンスアンプから出力される電流信号を出力し、(c) 加算部が、選択部から選択されて出力される電流信号の値の総和に応じた値の電圧信号を出力する加算用トランスインピーダンスアンプを含む、のが好適である。

本発明に係る光検出装置は、選択部における選択動作を制御するとともに、複数の受光部それぞれに含まれる第１スイッチおよび第２スイッチそれぞれの開閉動作を制御する制御部を更に備えることを特徴とする。そして、この制御部は、選択部において選択されている受光部に含まれる第１スイッチを閉じるとともに第２スイッチを開き、選択部において選択されていない受光部に含まれる第１スイッチを開くとともに第２スイッチを閉じる、ことを特徴とする。

本発明に係る光検出装置は、より高精度の物体検出をすることができるレーダ装置において好適に用いられ得る。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光検出装置１の構成を示す図である。この図に示される光検出装置１は、Ｍ個の受光部１０_１〜１０_Ｍ，選択部２０，加算部３０および制御部４０を備える。Ｍ個の受光部１０_１〜１０_Ｍは共通の構成を有している。ここで、Ｍは２以上の整数であり、以下に登場するｍは１以上Ｍ以下の各整数である。

各受光部１０_ｍは、各々光入射強度に応じた値の電気信号を出力する。選択部２０は、Ｍ個の受光部１０_１〜１０_Ｍのうちの選択された受光部から出力される電気信号を出力する。加算部３０は、この選択部２０から選択されて出力される電気信号の値の総和に応じた値の電気信号を出力する。制御部４０は、選択部３０における選択動作を制御するとともに、各受光部１０_ｍに含まれる第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２それぞれの開閉動作を制御する。

各受光部１０_ｍは、フォトダイオードＰＤ，トランスインピーダンスアンプ１１，トランスコンダクタンスアンプ１２，容量素子Ｃ，第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を含む。また、トランスインピーダンスアンプ１１はアンプＡ_１１および帰還抵抗器Ｒ_１１を有する。

各受光部１０_ｍに含まれるフォトダイオードＰＤは、光入射に応じて電荷を発生し出力する。これらＭ個のフォトダイオードＰＤは、１次元状（または２次元状）に配列されている。フォトダイオードＰＤのカソード端子は、カソード用共通配線Ｗ_ｋおよびコモン抵抗器Ｒ_ｋを介して基準電位Ｖddに接続される。トランスインピーダンスアンプ１１は、フォトダイオードＰＤのアノード端子に接続された入力端子を有し、この入力端子に入力される電流の値に応じた電圧信号を出力する。トランスコンダクタンスアンプ１２は、トランスインピーダンスアンプ１１から出力される電圧信号を電流信号に変換して、該電流信号を出力する。

各受光部１０_ｍに含まれる容量素子Ｃは、交流的に浮遊状態とされる容量素子用共通配線Ｗ_Ｃとトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子との間に設けられる。容量素子Ｃの容量値は例えば１ｐＦである。容量素子用共通配線Ｗ_Ｃは、例えば１００ＭΩの高抵抗値の抵抗器Ｒ_Ｃを介して接地される。この抵抗器Ｒ_Ｃは設けられなくてもよい。

各受光部１０_ｍに含まれる第１スイッチＳＷ１は、トランスインピーダンスアンプ１１の接地端子と第１接地用共通配線Ｗ_１との間に設けられる。また、各受光部１０_ｍに含まれる第２スイッチＳＷ２は、トランスインピーダンスアンプ１１の接地端子と第２接地用共通配線Ｗ_２との間に設けられる。第１接地用共通配線Ｗ_１および第２接地用共通配線Ｗ_２それぞれは接地される。ただし、第１接地用共通配線Ｗ_１は、寄生インダクタンスＬ_ｐ１および寄生抵抗Ｒ_ｐ１を有する。また、第２接地用共通配線Ｗ_２は、寄生インダクタンスＬ_ｐ２および寄生抵抗Ｒ_ｐ２を有する。

選択部２０は、Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍを含む。各スイッチＳＷ_ｍの一端は、受光部１０_ｍに含まれるトランスコンダクタンスアンプ１２の出力端子に接続されている。Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍそれぞれの他端は、共通にされて、加算部３０に含まれる加算用トランスインピーダンスアンプ３１の入力端子に接続されている。Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍそれぞれは、制御部４０により開閉制御される。選択部２０は、Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍのうち閉じているスイッチに対応する受光部に含まれるトランスコンダクタンスアンプ１２から出力される電流信号を選択的に加算部３０へ出力する。

加算部３０は加算用トランスインピーダンスアンプ３１を含む。加算用トランスインピーダンスアンプ３１はアンプＡ_３１および帰還抵抗器Ｒ_３１を有する。加算用トランスインピーダンスアンプ３１は、選択部２０から選択的に出力される電流信号の総和を入力して、その総和に応じた値の電圧信号を出力する。

制御部４０は、選択部２０に含まれるＭ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍそれぞれの開閉動作を制御することで、選択部３０における選択動作を制御する。また、制御部４０は、各受光部１０_ｍに含まれる第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２それぞれの開閉動作を制御する。制御部４０は、選択部２０において選択されている受光部（すなわち、Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍのうち閉じているスイッチに対応する受光部）に含まれる第１スイッチＳＷ１を閉じるとともに第２スイッチＳＷ２を開く。制御部４０は、選択部２０において選択されていない受光部（すなわち、Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍのうち開いているスイッチに対応する受光部）に含まれる第１スイッチＳＷ１を開くとともに第２スイッチＳＷ２を閉じる。

図２は、本実施形態に係る光検出装置１における受光部１０_ｍの選択ならびに第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２それぞれの開閉動作のタイミングを示すタイミングチャートである。この図に示されるように、受光部１０_ｍが選択されるときには、第１スイッチＳＷ１は閉じるとともに、第２スイッチＳＷ２は開く。一方、受光部１０_ｍが選択されないときには、第１スイッチＳＷ１は開くとともに、第２スイッチＳＷ２は閉じる。ただし、各受光部１０_ｍにおいて、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２が共に開いている期間が存在しないようにするのが好ましく、一方のスイッチを閉じてから一定時間（例えば１００ｎｓ）だけ経過して他方のスイッチを開くのが好ましい。

次に、本実施形態に係る光検出装置１の動作について説明する。ここでは、特許文献１に開示されたレーダ装置において光検出装置１が用いられる場合の光検出装置１の動作について説明する。レーダ装置では、投光部からパルス光が投光されるとともに、その投光方向が２次元走査される。そのパルス光が物体で反射されると、そのパルス光の反射光はレンズ系を経て光検出装置１のフォトダイオードＰＤに入力される。また、光検出装置１のフォトダイオードＰＤには外乱光も入力される。

各受光部１０_ｍでは、フォトダイオードＰＤに光が入力されると、そのフォトダイオードＰＤから光入射強度に応じた量の電荷が発生し出力される。フォトダイオードＰＤから出力される電荷は、トランスインピーダンスアンプ１１の入力端子に電流信号として入力される。トランスインピーダンスアンプ１１では、入力端子に入力された電流が帰還抵抗器Ｒ_１１を流れることで、アンプＡ_１１の出力端における電圧値が変化する。これにより、トランスインピーダンスアンプ１１では、入力端子に入力される電流の値に応じた電圧信号が出力される。トランスインピーダンスアンプ１１から出力される電圧信号は、トランスコンダクタンスアンプ１２に入力される。トランスコンダクタンスアンプ１２では、入力される電圧信号が電流信号に変換されて、この電流信号が出力される。

選択部２０では、制御部４０により制御されて、Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍのうち何れかのスイッチが閉じ、他のスイッチが開く。なお、Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍのうち複数または全てが閉じる場合もある。Ｍ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍのうち閉じているスイッチに対応する受光部に含まれるトランスコンダクタンスアンプ１２から出力される電流信号が、選択的に選択部２０から加算部３０へ出力される。この選択は、投光部からのパルス光の投光方向（すなわち、そのパルス光の反射光の入射方向）に応じて、或いは、外乱光の入射方向や大きさに応じて、行われる。

加算部３０では、選択部２０から選択的に出力される電流信号の総和が加算用トランスインピーダンスアンプ３１に入力される。加算用トランスインピーダンスアンプ３１では、入力端子に入力された電流が帰還抵抗器Ｒ_３１を流れることで、アンプＡ_３１の出力端における電圧値が変化する。これにより、加算用トランスインピーダンスアンプ３１では、入力端子に入力される電流の値に応じた電圧信号が出力される。

すなわち、加算部３０から出力される電圧信号の値は、選択部２０においてＭ個のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_Ｍのうち閉じているスイッチに対応する受光部に含まれるフォトダイオードＰＤに入力される光の強度の総和に応じたものとなる。このようにして、選択部２０における選択動作より、Ｍ個の受光部１０_１〜１０_Ｍは、加算部３０の出力に寄与する受光部（以下「選択受光部」という。）と、加算部３０の出力に寄与しない受光部（以下「非選択受光部」という。）と、に区分される。なお、Ｍ個の受光部１０_１〜１０_Ｍのうち複数または全てが選択受光部となる場合もある。

ここで、図１に示される構成において各受光部１０_ｍから容量素子Ｃ，第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を取り除いた比較例の構成の場合を考える。この比較例の場合、選択受光部に含まれるフォトダイオードＰＤに光が入射していなくても、非選択受光部に含まれるフォトダイオードＰＤに光が入射すると、加算部３０から出力される電気信号に歪み波形が現れる場合がある。この加算部３０から出力される電気信号に現れる歪み波形において値が大きいと、物体からの反射光の存在を示す信号であると判定されて、物体検出の精度に影響が生じる可能性がある。

この比較例において、加算部３０から出力される電気信号に歪み波形が現れる要因として、各受光部１０_ｍに含まれるトランスインピーダンスアンプ１１に瞬間的に大きな電流が流れることに因り、トランスインピーダンスアンプ１１の接地端子の電位が変動すること（以下「接地端子電位変動要因」という。）が考えられる。また、各受光部１０_ｍに含まれるフォトダイオードＰＤのカソード端子が共通に接続されているコモン抵抗器Ｒ_ｋに電流が流れることに因り、フォトダイオードＰＤのカソード端子の電位が変動すること（以下「ＰＤ端子電位変動要因」という。）も考えられる。

そこで、本実施形態に係る光検出装置１は、接地端子電位変動要因に因る影響を低減するために、各受光部１０_ｍが第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を含む。また、本実施形態に係る光検出装置１は、ＰＤ端子電位変動要因に因る影響を低減するために、各受光部１０_ｍが容量素子Ｃを含む。

以下では、図３および図４を用いて、接地端子電位変動要因およびＰＤ端子電位変動要因について説明するとともに、本実施形態において各受光部１０_ｍが容量素子Ｃ，第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を含むことに因る作用効果について説明する。

図３は、本実施形態に係る光検出装置１の構成の一部を示す図である。この図には２つの受光部１０_１および受光部１０_２が示されており、受光部１０_１を非選択受光部とし、受光部１０_２を選択受光部とする。すなわち、非選択受光部１０_１では、第１スイッチＳＷ１が開き、第２スイッチＳＷ２が閉じている。一方、選択受光部１０_２では、第１スイッチＳＷ１が閉じ、第２スイッチＳＷ２が開いている。

図４は、図３に構成の一部が示される光検出装置１の各位置における電気信号の波形を模式的に示す図である。この図では、非選択受光部１０_１に含まれるフォトダイオードＰＤに反射光（投光部から投光されたパルス光の反射光）が入射する一方、選択受光部１０_２に含まれるフォトダイオードＰＤに光が入射しない場合において、光検出装置１の各位置における電気信号の波形が模式的に示されている。図４（Ａ）〜（Ｊ）は、図３中の位置（Ａ）〜（Ｊ）における電気信号波形を示している。

投光部から投光されたパルス光の反射光が非選択受光部１０_１のフォトダイオードＰＤに入射すると、フォトダイオードＰＤのカソード端子が接続されているコモン抵抗器Ｒ_ｋに電流が流れ、これに因りフォトダイオードＰＤのカソード端子の電位が変動する（図４（Ａ））。また、非選択受光部１０_１においてフォトダイオードＰＤからトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子へ電流信号のパルスが入力される（図４（Ｂ））。そして、このトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子と容量素子Ｃを介して接続されている容量素子用共通配線Ｗ_Ｃの電位も変動する（図４（Ｃ））。容量素子用共通配線Ｗ_Ｃの電位はトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子へ流れ込む電流信号を微分した波形となる。また、非選択受光部１０_１のトランスインピーダンスアンプ１１からは、トランスインピーダンスアンプ１１の入力端子に入力される電流信号に応じた電圧信号のパルスが出力される（図４（Ｈ））。

一方、投光部から投光されたパルス光の反射光は選択受光部１０_２のフォトダイオードＰＤに入射しない。しかし、フォトダイオードＰＤが接合容量を有していることから、図４（Ａ）に示されるようにフォトダイオードＰＤのカソード端子の電位が変動すると、選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子へ電流信号の歪みが入力される（図４（Ｄ））。選択受光部１０_２において、フォトダイオードＰＤからトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子に入力される電流信号の歪み波形（図４（Ｄ））は、フォトダイオードＰＤのカソード端子の電位の波形（図４（Ａ））が微分されたものとなる。

選択受光部１０_２において、フォトダイオードＰＤからトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子に入力される電流信号の歪み波形（図４（Ｄ））は、トランスインピーダンスアンプ１１の出力端子から出力されるときには、反転された電圧信号の歪み波形となる（図４（Ｉ））。このようなトランスインピーダンスアンプ１１の出力電圧信号の歪み波形（図４（Ｉ））は、トランスコンダクタンスアンプ１２，選択部２０のスイッチＳＷ_２および加算部３０を経て、光検出装置１の出力となる。この加算部３０から出力される電気信号に現れる歪み波形において値が大きいと、物体からの反射光の存在を示す信号であると判定されて、物体検出の精度に影響が生じる可能性がある。

しかし、本実施形態に係る光検出装置１では、各受光部１０_ｍが第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を含み、非選択受光部１０_１では第１スイッチＳＷ１が開いて第２スイッチＳＷ２が閉じている一方で、選択受光部１０_２では第１スイッチＳＷ１が閉じて第２スイッチＳＷ２が開いていることにより、非選択受光部１０_１のトランスインピーダンスアンプ１１に瞬間的に大きな電流が流れて該トランスインピーダンスアンプ１１の接地端子の電位が変動しても（図４（Ｇ））、選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の接地端子の電位には影響が及ばない（図４（Ｆ））。したがって、本実施形態に係る光検出装置１では、物体検出の精度が高くなる。

また、本実施形態に係る光検出装置１では、各受光部１０_ｍが容量素子Ｃを含むことにより、選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子に入力される電流信号は、上記のようにフォトダイオードＰＤのカソード端子の電位の波形（図４（Ａ））が微分された波形（図４（Ｄ））に、容量素子用共通配線Ｗ_Ｃの電位の波形（図４（Ｃ））が容量素子Ｃにより伝えられた波形（図４（Ｅ））が重畳されたものとなる。このとき、図４（Ｄ）の波形と図４（Ｅ）の波形とは互いに逆位相となる。したがって、選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子に入力される電流信号は、図４（Ｄ）の波形に図４（Ｅ）の波形が重畳されることで、歪みが小さくなる。このような重畳されて歪みが低減された電流信号がトランスインピーダンスアンプ１１の入力端子に入力されるので、加算部３０から出力される電気信号に現れる歪み波形（図４（Ｊ））において値が小さくなり、物体検出の精度が更に高くなる。

図５〜図９は、図３に構成の一部が示される光検出装置１の各位置における電気信号の波形についてのシミュレーション結果を示す図である。ここでも、非選択受光部１０_１に含まれるフォトダイオードＰＤに反射光（投光部から投光されたパルス光の反射光）が入射する一方、選択受光部１０_２に含まれるフォトダイオードＰＤに光が入射しないとする。レーダ装置の投光部から出力されるパルス光のパルス幅を例えば１００ｎ秒とする。また、コモン抵抗器Ｒ_ｋの抵抗値を例えば１０Ωとする。

図５は、各受光部１０_ｍが容量素子Ｃ，第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の何れをも含まない比較例の構成の場合における選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の出力信号波形を示す図である。この図５は図４（Ｉ）に相当する。この図に示されるように、選択受光部１０_２のフォトダイオードＰＤに光が入射していなくても、非選択受光部１０_１のフォトダイオードＰＤに光が入射すると、選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の出力信号に歪み波形が現れる。この歪み波形において値が大きいと、物体からの反射光の存在を示す信号であると判定されて、物体検出の精度に影響が生じる可能性がある。

図６は、コモン抵抗器Ｒ_ｋに電流が流れてフォトダイオードＰＤのカソード端子の電位が変動することに因り生じる選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の入力信号波形を示す図である。この図６は図４（Ｄ）に相当する。図７は、各受光部１０_ｍが容量素子Ｃを含むことに因り生じる選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の入力信号波形を示す図である。この図７は図４（Ｅ）に相当する。図６（図４（Ｄ））と図７（図４（Ｅ））とを対比して判るとおり、両者の波形は互いに逆位相となる。

図８は、選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の入力信号波形を示す図である。この図８は、図６および図７それぞれに示される信号波形が重畳されたものであり、信号波形における歪みが小さくなっている。図９は、選択受光部１０_２のトランスインピーダンスアンプ１１の出力信号波形を示す図である。図８および図９それぞれにおいて、実線は本実施形態の場合の信号波形を示し、破線は比較例の場合の信号波形を示す。このように、本実施形態におけるトランスインピーダンスアンプ１１の出力信号波形は、比較例におけるトランスインピーダンスアンプ１１の出力信号波形と比べて、歪みが小さい。したがって、本実施形態では物体検出の精度が高くなる。

以上のように、本実施形態に係る光検出装置１は、各受光部１０_ｍが第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を含むことにより、高精度の物体検出をすることができるレーダ装置において好適に用いられ得る。また、本実施形態に係る光検出装置１は、各受光部１０_ｍが容量素子Ｃを更に含むことにより、更に高精度の物体検出をすることができるレーダ装置において好適に用いられ得る。

本実施形態においては、選択部２０を独立したスイッチ群として述べたが、この形に限るものではない。各受光部１０_ｍに含まれるトランスコンダクタンスアンプ１２の動作を制御することにより、各受光部１０_ｍの選択を実現してもよい。

本実施形態に係る光検出装置１の構成を示す図である。本実施形態に係る光検出装置１における受光部１０_ｍの選択ならびに第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２それぞれの開閉動作のタイミングを示すタイミングチャートである。本実施形態に係る光検出装置１の構成の一部を示す図である。図３に構成の一部が示される光検出装置１の各位置における電気信号の波形を模式的に示す図である。図３に構成の一部が示される光検出装置１の各位置における電気信号の波形についてのシミュレーション結果を示す図である。図３に構成の一部が示される光検出装置１の各位置における電気信号の波形についてのシミュレーション結果を示す図である。図３に構成の一部が示される光検出装置１の各位置における電気信号の波形についてのシミュレーション結果を示す図である。図３に構成の一部が示される光検出装置１の各位置における電気信号の波形についてのシミュレーション結果を示す図である。図３に構成の一部が示される光検出装置１の各位置における電気信号の波形についてのシミュレーション結果を示す図である。

符号の説明

１…光検出装置、１０_１〜１０_Ｍ…受光部、１１…トランスインピーダンスアンプ、１２…トランスコンダクタンスアンプ、２０…選択部、３０…加算部、３１…加算用トランスインピーダンスアンプ、４０…制御部、Ｃ…容量素子、ＰＤ…フォトダイオード、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ。

Claims

各々光入射強度に応じた値の電気信号を出力する複数の受光部と、これら複数の受光部のうちの選択された受光部から出力される電気信号を出力する選択部と、この選択部から選択されて出力される電気信号の値の総和に応じた値の電気信号を出力する加算部と、を備える光検出装置であって、
前記複数の受光部それぞれが、
光入射に応じて電荷を発生し出力するフォトダイオードと、
このフォトダイオードに接続された入力端子を有し、この入力端子に入力される電流の値に応じた電圧信号を出力するトランスインピーダンスアンプと、
接地電位に接続される第１接地用共通配線と前記トランスインピーダンスアンプの接地端子との間に設けられる第１スイッチと、
接地電位に接続される第２接地用共通配線と前記トランスインピーダンスアンプの接地端子との間に設けられる第２スイッチと、
を含む、
ことを特徴とする光検出装置。
前記複数の受光部それぞれが、前記トランスインピーダンスアンプから出力される電圧信号を電流信号に変換して該電流信号を出力するトランスコンダクタンスアンプを更に含み、
前記選択部が、前記複数の受光部のうちの選択された受光部に含まれる前記トランスコンダクタンスアンプから出力される電流信号を出力し、
前記加算部が、前記選択部から選択されて出力される電流信号の値の総和に応じた値の電圧信号を出力する加算用トランスインピーダンスアンプを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
前記選択部における選択動作を制御するとともに、前記複数の受光部それぞれに含まれる前記第１スイッチおよび前記第２スイッチそれぞれの開閉動作を制御する制御部を更に備え、
前記制御部が、
前記選択部において選択されている受光部に含まれる前記第１スイッチを閉じるとともに前記第２スイッチを開き、
前記選択部において選択されていない受光部に含まれる前記第１スイッチを開くとともに前記第２スイッチを閉じる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。