特許 6954228 光検出器およびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6954228

(24)【登録日】2021年10月4日

(45)【発行日】2021年10月27日

(54)【発明の名称】光検出器およびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/42 20060101AFI20211018BHJP

   H01L 31/107 20060101ALI20211018BHJP

【ＦＩ】

   G01J1/42 H

   H01L31/10 B

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-97736(P2018-97736)

(22)【出願日】2018年5月22日

(65)【公開番号】特開2019-203736(P2019-203736A)

(43)【公開日】2019年11月28日

【審査請求日】2020年8月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】立野 善英

(72)【発明者】

【氏名】高井 勇

【審査官】 大河原 綾乃

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／０８６１８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２０９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−６０２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１８６９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２０４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１１８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０１３１１４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０６４８２８２９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３６３２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ １／００ − １／６０

Ｈ０１Ｌ ３１／００ − ３１／０２

Ｈ０１Ｌ ３１／０８ − ３１／１０

Ｈ０１Ｌ ３１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光検出器（１００）であって、
予め定められたブレークダウン電圧よりも高い動作電圧を印加することによってガイガーモードで動作し、光の入射に応じてパルス信号を出力する受光要素（１４）と、
前記受光要素に、前記動作電圧、および、前記ブレークダウン電圧よりも低い検査電圧のいずれか一方を、選択的に印加可能な電圧設定部（２０）と、
前記検査電圧で動作させた前記受光要素から出力されたパルス信号の数が、予め定められた閾値以上であれば異常と判断し、前記閾値未満であれば正常と判断する異常判定処理を行う異常判定部（４０）と、
を備える光検出器。

【請求項2】

請求項１に記載の光検出器であって、
前記異常判定部は、前記異常判定処理によって異常と判断された受光要素を無効化する、光検出器。

【請求項3】

請求項１に記載の光検出器であって、
前記異常判定部は、前記異常判定処理によって異常と判断された受光要素の感度を低下させる、光検出器。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光検出器（１０１）であって、
温度を測定する温度測定部（５０）を有し、
前記検査電圧および前記閾値の少なくとも一方が、測定された前記温度に応じて変更される、光検出器。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光検出器であって、
前記異常判定部は、前記受光要素の動作時間を測定し
前記検査電圧および前記閾値の少なくとも一方が、測定された前記動作時間に応じて変更される、光検出器。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の光検出器であって、
複数の前記受光要素を有する受光ユニット（１２１）を複数備え、
前記異常判定部は、前記受光ユニット毎に前記異常判定処理を行う、光検出器。

【請求項7】

請求項６に記載の光検出器であって、
前記異常判定部は、前記異常判定処理によって異常と判断された受光ユニットに含まれる個々の受光要素について、更に、前記異常判定処理を行う、光検出器。

【請求項8】

光検出器の制御方法であって、
予め定められたブレークダウン電圧よりも高い動作電圧を印加することによってガイガーモードで動作し、光の入射に応じてパルス信号を出力する受光要素に、前記ブレークダウン電圧よりも低い検査電圧を印加し、
前記検査電圧で動作させた前記受光要素から出力されたパルス信号の数が、予め定められた閾値以上であれば異常と判断し、前記閾値未満であれば正常と判断する、
制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ガイガーモードで動作するＳＰＡＤ（シングルフォトンアバランシェダイオード）を用いた光検出器が開示されている。光検出器は、例えば、光学的測距装置に搭載され、受光した光の飛行時間（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）に基づき対象物までの距離を測定する用途に用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５６４４２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

こうした光検出器には、半導体の内部欠陥を起因として経時劣化が生じることが知られている。経時劣化が進行すると、光の受光とは無関係に流れる暗電流が増加し、故障の要因になり得る。そのため、光検出器の異常の有無を容易に判定可能な技術が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

本開示の一形態によれば、光検出器（１００）が提供される。この光検出器は、予め定められたブレークダウン電圧よりも高い動作電圧を印加することによってガイガーモードで動作し、光の入射に応じてパルス信号を出力する受光要素（１４）と；前記受光要素に、前記動作電圧、および、前記ブレークダウン電圧よりも低い検査電圧のいずれか一方を、選択的に印加可能な電圧設定部（２０）と；前記検査電圧で動作させた前記受光要素から出力されたパルス信号の数が、予め定められた閾値以上であれば異常と判断し、前記閾値未満であれば正常と判断する異常判定処理を行う異常判定部（４０）と；を備える。

【0007】

この形態の光検出器によれば、受光要素の動作電圧を変更するだけで異常の有無を容易に判定することができる。

【0008】

本開示は、光検出器以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、光検出器の制御方法や異常判定方法等の形態で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態における光検出器の概略構成を示す図。

【図2】受光ユニットの概略構成を示す図。

【図3】受光要素の概略構成を示す図。

【図4】異常判定の原理を説明するための第１の図。

【図5】異常判定の原理を説明するための第２の図。

【図6】第１実施形態における処理のフローチャート。

【図7】第２実施形態における光検出器の概略構成を示す図。

【図8】第２実施形態における処理のフローチャート。

【図9】温度と電圧の関係を示すグラフ。

【図10】複数の受光要素を有する受光ユニットの概略構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、本開示における第１実施形態としての光検出器１００は、受光素子１０と、電圧設定部２０と、受光ユニット制御部３０と、異常判定部４０とを備えている。電圧設定部２０と受光ユニット制御部３０と異常判定部４０とは、回路によって構成されてもよいし、図示していないＣＰＵがプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されてもよい。

【0011】

受光素子１０は、複数の受光ユニット１２をアレイ状に備えている。図２に示すように、各受光ユニット１２は、出力制御部１３と受光要素１４とを含む。本実施形態では、受光要素１４として、ＳＰＡＤ（シングルフォトンアバランシェダイオード）を採用した。図３に示すように、受光要素（ＳＰＡＤ）１４は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）１５や、クエンチング抵抗器１６、インバータ回路（ＮＯＴ回路）１７等を含む周知の回路によって構成されている。受光要素１４は、予め定められたブレークダウン電圧よりも高い動作電圧が印加されることによってガイガーモードで動作し、光の入射に応じてパルス信号を出力する。出力制御部１３（図２）は、受光要素１４の出力を制御するための回路である。

【0012】

受光素子１０（図１）は、各受光ユニット１２から略同時に出力されたパルス信号の数を加算して加算値を求め、その加算値を異常判定部４０に出力する機能を備える。例えば、受光素子１０が受光する光の強度が強ければ、複数の受光ユニット１２から略同時に出力されるパルス信号の数が多くなり、加算値が大きくなる。これに対して、受光する光の強度が弱ければ、各受光ユニット１２から略同時に出力されるパルス信号の数が少なくなるため、加算値は小さくなる。加算値は、異常判定部４０を通じて外部の機器に出力される。外部の機器は、光検出器１００から出力される加算値に応じて、光の受光の有無および受光した光の強度を測定することができる。外部の機器とは、例えば、光測距装置である。光測距装置は、光検出器１００から出力された加算値を予め定められた時間間隔毎に記録してヒストグラムを生成し、そのヒストグラムのピークの時間に基づき光の飛行時間（ＴＯＦ）を求め、対象物までの距離を測定する。

【0013】

電圧設定部２０は、受光素子１０に、動作電圧、および、検査電圧のいずれか一方を、選択的に印加する。検査電圧とは、予め定められたブレークダウン電圧よりも低い電圧であり、受光素子１０の異常の有無を判定するために用いる電圧である。動作電圧と検査電圧の関係については後で詳しく説明する。受光素子１０に印加された電圧は、各受光ユニット１２の出力制御部１３を通じて、各受光要素１４に印加される。

【0014】

受光ユニット制御部３０は、各受光ユニット１２に含まれる出力制御部１３を制御することにより、各受光ユニット１２の受光要素１４に電圧を印加するか否か、つまり、各受光ユニット１２の受光要素１４を動作させるか否かを決定する。

【0015】

異常判定部４０は、受光素子１０の異常の有無を判定する異常判定処理を実行する。この異常判定処理において、異常判定部４０は、受光要素１４を上述した検査電圧で動作させ、受光要素１４から出力されたパルス信号の数、すなわち、受光素子１０から出力された加算値が、予め定められた判定閾値以上であれば異常と判断し、判定閾値未満であれば正常と判断する。本実施形態では、判定閾値として「１」を用いる。つまり、本実施形態における異常判定部４０は、検査電圧で動作させた受光要素１４から、１つでもパルス信号が出力されれば、受光素子１０が異常であると判断する。なお、判定閾値は、受光要素１４の個体差を考慮し、１に限らず、２以上の値であってもよい。

【0016】

ここで、図４および図５を用いて本実施形態における異常判定の原理について説明する。図４及び図５には、ＡＰＤ１５のＶ−Ｉ特性が示されている。受光要素１４の通常動作時には、予め定められたブレークダウン電圧Ｖｂｄに、所定のエクセス電圧Ｖｅを加えた動作電圧Ｖｓ（＝Ｖｂｄ＋Ｖｅ）を印加することにより、受光要素１４はガイガーモードで動作する。「予め定められたブレークダウン電圧Ｖｂｄ」とは、ＡＰＤ１５の電気的特性に基づき受光要素１４の仕様としてブレークダウン電圧Ｖｂｄが予め定められていることを意味する。エクセス電圧Ｖｅとは、ブレ−クダウン電圧Ｖｂｄに加える電圧であり、その値が大きいほど受光要素１４の感度が高まる。このような受光要素１４では、ＡＰＤ１５の内部欠陥に起因して受光要素１４に経時劣化が生じると、光の入射にかかわらず流れる暗電流が増加し、これに伴い、ブレークダウンが発生する電圧が徐々に低下していく。そして、受光要素１４の経時劣化が進行すると、光の入射にかかわらず大きな暗電流（リーク電流）が流れることになり、破壊故障（ショート）に至る。そこで、本実施形態では、受光要素１４の経時劣化を判定するため、図５に示すように、受光要素１４に印加する電圧を、予め定められたブレークダウン電圧Ｖｂｄよりも低い電圧である検査電圧Ｖｔに設定する。本実施形態における検査電圧Ｖｔは、予め定められたブレークダウン電圧Ｖｂｄから、エクセス電圧Ｖｅよりも大きい電圧ΔＶを差し引き、その電圧にエクセス電圧Ｖｅを加えた電圧（Ｖｔ＝Ｖｂｄ−ΔＶ＋Ｖｅ）である。このような検査電圧Ｖｔによって受光要素１４を動作させれば、仮に、受光要素１４に経時劣化が生じておらず正常に動作していれば、ガイガーモードで動作しないことになるため、受光要素１４からパルス信号が出力されなくなる。これに対して、受光要素１４に経時劣化が生じていれば、検査電圧Ｖｔの印加によって受光要素１４がガイガーモードで動作することになるため、受光要素１４からパルス信号が出力可能となる。受光要素１４（ＳＰＡＤ）は、その電気的特性上、ノイズの影響により、光の入射が無い場合でも一定の確率でブレークダウンが発生する。従って、検査電圧Ｖｔによって動作させている際にパルス信号が出力されれば、受光要素１４に光が入射したか否かにかかわらず、その受光要素１４に、経時劣化が生じていると判断できる。なお、電圧ΔＶの値あるいは検査電圧Ｖｔの値は、経時劣化が生じているものの破壊故障まで至っていない受光要素１４にブレークダウンが生じる電圧を予め実験あるいは計算により求めておき、その電圧に基づき定めることができる。

【0017】

図６には、光検出器１００において異常判定部４０が実行する処理の流れを示している。図６に示す処理は、光検出器１００の制御方法を示しており、例えば、光検出器１００の電源がオンにされたタイミングや、外部から所定の指令を受信したタイミングで実行される。図６に示すように、異常判定部４０は、まず、電圧設定部２０を用いて、受光素子１０に検査電圧Ｖｔを印加する（ステップＳ１０）。

【0018】

続いて、異常判定部４０は、受光ユニット制御部３０を用いて、検査対象の受光ユニット１２のアドレス（ｉ，ｊ）を指定する（ステップＳ２０）。受光ユニット制御部３０は、異常判定部４０からアドレスの指定を受け付けると、各受光ユニット１２の出力制御部１３を制御することにより、指定されたアドレスに対応する受光ユニット１２の受光要素１４だけに検査電圧Ｖｔを供給する。

【0019】

異常判定部４０は、予め定めた検査期間において、受光素子１０から加算値を取得する（ステップＳ３０）。検査対象の受光ユニット１２からパルス信号が出力されなければ、加算値としてゼロが取得される。異常判定部４０は、検査期間において取得した加算値が、判定閾値（本実施形態では「１」）以上であるか否かを判断する（ステップＳ４０）。加算値が判定閾値未満であれば（ステップＳ４０：Ｎｏ）、異常判定部４０は、ステップＳ２０で指定した受光ユニット１２が正常であると判定する（ステップＳ５０）。これに対して、加算値が判定閾値以上であれば（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、異常判定部４０は、ステップＳ２０で指定した受光ユニット１２が異常であると判定する（ステップＳ６０）。本実施形態では、異常判定部４０は、異常であると判定した受光ユニット１２を無効化する。具体的には、異常判定部４０は、受光ユニット制御部３０を用いて、異常であると判定した受光ユニット１２の出力制御部１３を制御し、対応する受光要素１４へ印加する動作電圧を低下させて常にゼロにすることにより、受光ユニット１２の無効化を行う。

【0020】

上記ステップＳ５０において正常と判定するか、もしくは、ステップＳ６０において異常と判定した後、異常判定部４０は、全ての受光ユニット１２に対して異常判定を行ったか否かを判断する（ステップＳ７０）。全ての受光ユニット１２に対して異常判定が完了していれば（ステップＳ７０：Ｙｅｓ）、異常判定部４０は、当該処理を終了する。一方、全ての受光ユニット１２に対して異常判定が完了していなければ（ステップＳ７０：Ｎｏ）、異常判定部４０は、検査対象の受光ユニット１２のアドレスを変更する（ステップＳ８０）。そして、処理をステップＳ２０に戻し、残りの受光ユニット１２に対して、上述した処理と同様の処理を繰り返す。

【0021】

以上で説明した本実施形態の光検出器１００によれば、受光要素１４の動作電圧Ｖｓを検査電圧Ｖｔに変更するだけで容易に光検出器１００の異常の有無を判定することができる。特に、本実施形態では、検査電圧Ｖｔを予め定められたブレークダウン電圧Ｖｂｄよりも低い電圧にするので、受光要素１４が正常であれば、その受光要素１４からは、光の受光に伴うパルス信号はもとより、ノイズに起因するパルス信号も出力されない。そのため、光検出器１００が光を受光可能な環境に設置されているか否かにかかわらず、どのような環境でも精度良く異常の有無を判定することができる。

【0022】

また、本実施形態では、異常と判断された受光要素１４については、その動作電圧を低下させることによって無効化する。そのため、受光要素１４の故障によって光検出器１００全体が故障することや誤動作することを抑制できる。

【0023】

また、本実施形態では、受光ユニット１２毎に異常の有無を判断するため、異常のある受光要素１４だけを無効化することができる。そのため、光検出器１００の長寿命化を図ることができる。

【0024】

Ｂ．第２実施形態：
図７に示すように、本開示における第２実施形態としての光検出器１０１は、温度測定部５０を備えている。温度測定部５０は、例えば、ＩＣ温度センサによって構成される。光検出器１０１の他の構成は、図１に示した第１実施形態の光検出器１００と同じである。温度測定部５０は、電圧設定部２０に接続されている。本実施形態における電圧設定部２０は、温度測定部５０によって測定された環境温度に応じて、受光素子１０に印加する検査電圧を変更する機能を有する。

【0025】

図８に示すように、本実施形態においても、異常判定部４０は、図６に示した処理と同様の処理を実行する。ただし、本実施形態では、受光素子１０に対して検査電圧を印加する処理（ステップＳ１０）に先立ち、電圧設定部２０は、温度測定部５０を用いて環境温度を測定し（ステップＳ５）、その温度に応じて、ステップＳ１０において受光素子１０に印加する検査電圧Ｖｔを設定する。本実施形態では、図９に示すように、電圧設定部２０は、測定された環境温度が高くなるほど、電圧ΔＶ（図５参照）を小さくする。こうすることにより、環境温度が高くなるほど、検査電圧Ｖｔ（＝Ｖｂｄ−ΔＶ＋Ｖｅ）は高くなる。そのため、受光要素１４の温度依存特性によって、環境温度が高くなるにつれ受光要素１４にブレークダウンが生じる電圧が大きくなったとしても、それに追従するように、検査電圧Ｖｔを高くすることができる。この結果、環境温度が変化しても、精度良く異常判定を行うことができる。なお、電圧設定部２０は、環境温度に応じて電圧ΔＶを調整するのではなく、検査電圧Ｖｔ自体を調整してもよい。

【0026】

なお、温度測定部５０は、ＩＣ温度センサに限らず、例えば、受光素子１０に含まれる一部の受光要素１４をダイオード温度センサとして用いることによって構成することも可能である。

【0027】

本実施形態では、温度測定部５０によって測定された環境温度に応じて、電圧設定部２０が検査電圧Ｖｔを変更しているが、例えば、検査電圧Ｖｔについては変更せず、温度測定部５０によって測定された温度に応じて、異常判定部４０が判定閾値を変更してもよい。このようにすることで、例えば、環境温度の低下によって受光要素１４にブレークダウンが生じる電圧が小さくなり、検査電圧Ｖｔの印加時にパルス信号が出力されやすくなったとしても、温度の低下に応じて判定閾値を大きく設定しておけば、受光要素１４の異常の有無を適正に判断することができる。

【0028】

また、温度測定部５０によって測定された環境温度に応じて、検査電圧Ｖｔと判定閾値の両方を変更することも可能である。この場合に、環境温度が高くなるほど、検査電圧Ｖｔを高くすると共に、判定閾値も大きくする。一般に、環境温度が上昇すれば、受光要素１４にブレークダウンが生じる電圧が大きくなるだけではなく、その電圧のばらつきも大きくなり、さらに、暗電流も増加する。従って、環境温度が上昇すれば、受光要素１４からはパルス信号が出力されやすくなる。そこで、環境温度が高くなるほど、検査電圧Ｖｔを高くすると共に、判定閾値も大きくすれば、受光要素１４の異常の有無を適正に判断することができる。

【0029】

Ｃ．第３実施形態：
本開示における第３実施形態としての光検出器１００の構成は、図１に示した第１実施形態における光検出器１００と同様である。ただし、第３実施形態における異常判定部４０は、受光要素１４の動作時間を測定するように構成されている。受光要素１４の動作時間とは、受光要素１４に動作電圧Ｖｓが印加されている時間の累積時間である。

【0030】

受光要素１４は、ＡＰＤ１５の内部欠陥以外にも、正キャリアまたは負キャリアの界面トラップ等により、経時的にブレークダウン電圧が正方向あるいは負方向にシフトすることがある。正負どちらのキャリアがトラップされやすいかは、ＡＰＤ１５の物性（絶縁膜や素子分離膜の材質）に応じて異なる。そこで、受光要素１４の動作時間が増加するにつれブレークダウン電圧が大きくなるＡＰＤ１５を採用する場合には、電圧設定部２０は、受光要素１４の動作時間が増加するにつれ、検査電圧Ｖｔを大きくする。また、逆に、受光要素１４の動作時間が増加するにつれブレークダウン電圧が小さくなるＡＰＤ１５を採用する場合には、電圧設定部２０は、受光要素１４の動作時間が増加するにつれ、検査電圧Ｖｔを小さくする。このように、受光要素１４の動作時間に応じて検査電圧Ｖｔを変更すれば、受光要素１４の異常の有無をより適正に判断することができる。検査電圧Ｖｔを変化させる量は、動作時間に応じたＡＰＤ１５のブレークダウン電圧の変化量を予め測定しておき、その変化量に追従するように、関数やマップを用いて変化させればよい。

【0031】

上記のように、本実施形態では、受光要素１４の動作時間に応じて検査電圧Ｖｔを変更しているが、受光要素１４の動作時間に応じて判定閾値を変更することも可能である。例えば、受光要素１４の動作時間が増加するにつれブレークダウン電圧が大きくなるＡＰＤ１５を採用する場合には、上述したように、ブレークダウン電圧が大きくなるほど受光要素１４はパルス信号を出力しやすくなるため、異常判定部４０は、受光要素１４の動作時間が増加するにつれ、判定閾値を大きくする。また、逆に、受光要素１４の動作時間が増加するにつれブレークダウン電圧が小さくなるＡＰＤ１５を採用する場合には、異常判定部４０は、受光要素１４の動作時間が増加するにつれ、判定閾値を小さくする。このように、受光要素１４の動作時間に応じて検査電圧Ｖｔを変更すれば、受光要素１４の異常の有無をより適正に判断することができる。判定閾値を変化させる量は、動作時間に応じたＡＰＤ１５のブレークダウン電圧の変化量を予め測定しておき、その変化量に追従するように、関数やマップを用いて変化させればよい。

【0032】

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ−１）上記実施形態では、受光要素１４が異常と判断された場合に、受光要素１４（より詳しくは、クエンチング抵抗器１６）に印加する動作電圧をゼロに低下させることにより、その受光要素１４を無効化している。これに対して、受光要素１４（より詳しくは、インバータ回路１７）の出力にスイッチを接続し、そのスイッチを用いて受光要素１４の出力を強制的にオフにすることによって受光要素１４を無効化してもよい。その他、例えば、受光要素１４（より詳しくは、ＡＰＤ１５）とグランドとの間にスイッチを設け、そのスイッチをオフにすることによって受光要素１４を無効化してもよい。

【0033】

（Ｄ−２）上記実施形態では、受光要素１４が異常と判断された場合には、異常と判断された受光要素１４自体を無効化している。これに対して、受光要素１４が異常と判断された場合には、その受光要素１４を含む受光ユニット１２，１２１や、その受光要素１４を含む光検出器１００，１０１を無効化してもよい。つまり、「受光要素１４を無効化」とは、受光要素１４を含む受光ユニット１２，１２１や、受光要素１４を含む光検出器１００，１０１を無効化することを含む。受光ユニット１２，１２１や光検出器１００，１０１の無効化は、例えば、これらへの電力供給をオフにしたり、これらの出力にスイッチを接続してそれらのスイッチをオフにしたりすることで実現可能である。

【0034】

（Ｄ−３）上記実施形態では、受光要素１４が異常と判断された場合に、受光要素１４を無効化している。これに対して、受光要素１４が異常と判断された場合に、受光要素１４の感度を低下させてもよい。受光要素１４の感度を低下させれば、受光要素１４の劣化の程度によってはその受光要素１４を正常に使用することが可能である。具体的には、例えば、異常判定部４０が、出力制御部１３を制御して、異常と判断された受光要素１４に印加するエクセス電圧を低下させることにより受光要素１４の感度を低下させることができる。その他、クエンチング抵抗器１６を可変抵抗として構成し、異常判定部４０は、異常と判断された受光要素１４に含まれるクエンチング抵抗器１６の抵抗値を大きくしてもよい。クエンチング抵抗器１６の抵抗値を大きくすれば、光応答直後からＡＰＤ１５の電圧が復帰するまでの時間が増加するため、他の受光要素１４と比べて、実質的に感度を低下させた状態にすることができる。また、異常と判断された受光要素１４を光透過性の低いフィルタ等でマスクしてＡＰＤ１５に対して光を当てにくくしてもよい。ＡＰＤ１５をマスクすれば、ＡＰＤ１５の応答頻度を低下させることができるため、他の受光要素１４と比べて、実質的に感度を低下させた状態にすることが可能である。

【0035】

（Ｄ−４）上記実施形態では、受光素子１０は、複数の受光ユニット１２を備えている。これに対して、受光素子１０は、受光ユニット１２を１つのみ備えていてもよい。つまり、光検出器１００は、１つの受光要素１４のみを備えていてもよい。このような構成であっても、検査電圧Ｖｔで動作させた受光要素１４から出力されたパルス信号の数が予め定められた判定閾値（「１」）以上であるか否かに基づき、異常の有無を判定することができる。

【0036】

（Ｄ−５）上記実施形態では、各受光ユニット１２は、１つの受光要素１４を備えている。これに対して、各受光ユニット１２１は、図１０に示すように、複数の受光要素１４を備えていてもよい。この場合、例えば、異常判定部４０は、受光ユニット１２１毎に異常の有無を判定する。こうすることにより、受光素子１０に対する異常判定処理を短時間で完了させることができる。

【0037】

（Ｄ−６）上記のように、複数の受光要素１４を備える受光ユニット１２１毎に異常の有無を判定する場合、異常判定部４０は、異常ありと判断された受光ユニット１２１について、更に、その受光ユニット１２１に含まれる個々の受光要素１４に対して異常判定処理を行ってもよい。このように段階的に異常判定処理を行うことにより、異常の生じている受光要素１４を短時間に特定することができる。

【0038】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0039】

１０ 受光素子、１２，１２１ 受光ユニット、１３ 出力制御部、１４ 受光要素、１５ アバランシェフォトダイオード、１６ クエンチング抵抗器、１７ インバータ回路、２０ 電圧設定部、３０ 受光ユニット制御部、４０ 異常判定部、５０ 温度測定部、１００，１０１ 光検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】