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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022021822
(43)【公開日】2022-02-03
(54)【発明の名称】光検出装置
(51)【国際特許分類】
G01J 1/42 20060101AFI20220127BHJP
H01L 31/107 20060101ALI20220127BHJP
H01L 31/10 20060101ALI20220127BHJP
G01J 1/02 20060101ALI20220127BHJP
G01J 1/44 20060101ALI20220127BHJP
G01S 7/481 20060101ALI20220127BHJP
H04N 5/369 20110101ALI20220127BHJP
【ＦＩ】
G01J1/42 H
H01L31/10 B
H01L31/10 G
G01J1/02 Q
G01J1/42 N
G01J1/44 F
G01S7/481 Z
H04N5/369
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020125645
(22)【出願日】2020-07-22
(71)【出願人】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100206966
【弁理士】
【氏名又は名称】崎山 翔一
(72)【発明者】
【氏名】村松 正典
【テーマコード（参考）】
2G065
5C024
5F849
5J084
【Ｆターム（参考）】
2G065AB09
2G065AB16
2G065AB22
2G065BA09
2G065BA34
2G065BC03
2G065BC04
2G065BC10
2G065BC22
2G065BE08
2G065CA06
2G065CA21
2G065DA15
5C024AX02
5C024GX03
5C024HX17
5C024HX35
5C024HX44
5C024HX50
5F849AA07
5F849BA30
5F849KA11
5F849KA12
5F849KA14
5F849XB01
5F849XB38
5J084AA05
5J084BA03
5J084BA36
5J084BA40
5J084BB02
5J084BB04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】光の入射によるＡＰＤの発熱と電圧の変動に応じた読出回路の破損とが抑制される光検出装置を提供する。
【解決手段】第１端子６１は、ＡＰＤ１１の第１電極１１ａに接続されている。第１及び第２回路部６４，６５は、ＡＰＤの第２電極１１ｂに互いに並列に接続されている。第２端子６２は、第１回路部を介して第２電極に接続されている。第３端子６３は、第２回路部を介して第２電極に接続されている。第１スイッチ６６と抵抗６８と第２電極と第２端子とは、互いに直列に接続されている。第２スイッチ６７とキャパシタ６９とは、互いに並列に第２電極に接続されている。第２スイッチと第２電極と第３端子とは、互いに直列に接続されている。ＴＩＡ７１は、キャパシタに直列に接続されていると共にキャパシタを介して第２電極に接続されている。
【選択図】図５
【解決手段】第１端子６１は、ＡＰＤ１１の第１電極１１ａに接続されている。第１及び第２回路部６４，６５は、ＡＰＤの第２電極１１ｂに互いに並列に接続されている。第２端子６２は、第１回路部を介して第２電極に接続されている。第３端子６３は、第２回路部を介して第２電極に接続されている。第１スイッチ６６と抵抗６８と第２電極と第２端子とは、互いに直列に接続されている。第２スイッチ６７とキャパシタ６９とは、互いに並列に第２電極に接続されている。第２スイッチと第２電極と第３端子とは、互いに直列に接続されている。ＴＩＡ７１は、キャパシタに直列に接続されていると共にキャパシタを介して第２電極に接続されている。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
各々が受光領域を有する複数の光検出ユニットを備え、
各前記光検出ユニットは、
第１及び第２電極を有すると共に前記受光領域を形成するアバランシェフォトダイオードと、
前記第１電極に接続されていると共に第１電位が印加される第１端子と、
前記第２電極に互いに並列に接続されている第１及び第２回路部と、
前記第１回路部を介して前記第２電極に接続されていると共に第２電位が印加される第２端子と、
前記第２回路部を介して前記第２電極に接続されていると共に第３電位が印加される第３端子と、を有し、
各前記光検出ユニットにおいて、
前記第１回路部は、前記第２電極と前記第２端子との接続状態を切り替える第１スイッチと、抵抗とを含み、
前記第１スイッチと前記抵抗と前記第２電極と前記第２端子とは、互いに直列に接続されており、
前記第２回路部は、前記第２電極と前記第３端子との接続状態を切り替える第２スイッチと、キャパシタと、トランスインピーダンスアンプを含む読出回路と、を含み、
前記第２スイッチと前記キャパシタとは、互いに並列に前記第２電極に接続されており、
前記第２スイッチと前記第２電極と前記第３端子とは、互いに直列に接続されており、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記キャパシタに直列に接続されていると共に前記キャパシタを介して前記第２電極に接続されており、
前記第１電位と前記第３電位との電位差の絶対値は、前記第１電位と前記第２電位との電位差の絶対値よりも小さい、光検出装置。
各前記光検出ユニットは、
第１及び第２電極を有すると共に前記受光領域を形成するアバランシェフォトダイオードと、
前記第１電極に接続されていると共に第１電位が印加される第１端子と、
前記第２電極に互いに並列に接続されている第１及び第２回路部と、
前記第１回路部を介して前記第２電極に接続されていると共に第２電位が印加される第２端子と、
前記第２回路部を介して前記第２電極に接続されていると共に第３電位が印加される第３端子と、を有し、
各前記光検出ユニットにおいて、
前記第１回路部は、前記第２電極と前記第２端子との接続状態を切り替える第１スイッチと、抵抗とを含み、
前記第１スイッチと前記抵抗と前記第２電極と前記第２端子とは、互いに直列に接続されており、
前記第２回路部は、前記第２電極と前記第３端子との接続状態を切り替える第２スイッチと、キャパシタと、トランスインピーダンスアンプを含む読出回路と、を含み、
前記第２スイッチと前記キャパシタとは、互いに並列に前記第２電極に接続されており、
前記第２スイッチと前記第２電極と前記第３端子とは、互いに直列に接続されており、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記キャパシタに直列に接続されていると共に前記キャパシタを介して前記第２電極に接続されており、
前記第１電位と前記第３電位との電位差の絶対値は、前記第１電位と前記第２電位との電位差の絶対値よりも小さい、光検出装置。
【請求項2】
各前記光検出ユニットにおいて、前記第１スイッチは、前記抵抗を介して前記第２電極に接続されている、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項3】
各前記光検出ユニットにおいて光検出を行うタイミングに応じて、前記第１及び第２スイッチによる接続状態を制御するスイッチ制御部をさらに備える、請求項１又は２に記載の光検出装置。
【請求項4】
前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチが前記第２電極と前記第２端子との接続を切断している状態において、前記第２スイッチに、前記第２電極と前記第３端子とを接続させる、請求項３に記載の光検出装置。
【請求項5】
前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチが前記第２電極と前記第２端子とを接続している状態において、前記第２スイッチに、前記第２電極と前記第３端子との接続を切断させる、請求項３又は４に記載の光検出装置。
【請求項6】
光を照射する照射部をさらに備え、
前記スイッチ制御部は、前記照射部から前記光が照射されたタイミングに応じて、前記第１及び第２スイッチの通電状態を制御する、請求項３から５のいずれか一項に記載の光検出装置。
前記スイッチ制御部は、前記照射部から前記光が照射されたタイミングに応じて、前記第１及び第２スイッチの通電状態を制御する、請求項３から５のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項7】
各々が受光領域を有する複数の光検出ユニットを備え、
各前記光検出ユニットは、
第１及び第２電極を有すると共に前記受光領域を形成するアバランシェフォトダイオードと、
前記第１電極に接続されていると共に第１電位が印加される第１端子と、
前記第２電極に互いに並列に接続されている第１及び第２回路部と、
前記第１回路部を介して前記第２電極に接続されていると共に第２電位が印加される第２端子と、
前記第２回路部を介して前記第２電極に接続されていると共に第３電位が印加される第３端子と、を有し、
各前記光検出ユニットにおいて、
前記第１回路部は、前記第２電極と前記第２端子との接続状態を切り替えるスイッチと、抵抗とを含み、
前記スイッチと前記抵抗と前記第２電極と前記第２端子とは、互いに直列に接続されており、
前記第２回路部は、ダイオードと、キャパシタと、トランスインピーダンスアンプを含む読出回路と、を含み、
前記ダイオードと前記キャパシタとは、互いに並列に前記第２電極に接続されており、
前記ダイオードは、前記アバランシェフォトダイオードの前記第１電極と同一の極性を有している第３電極と、前記アバランシェフォトダイオードの前記第２電極と同一の極性を有している第４電極と、を有し、
前記ダイオードの前記第３電極は、前記第３端子に接続されており、
前記ダイオードの前記第４電極は、前記第２電極に接続されており、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記キャパシタに直列に接続されていると共に前記キャパシタを介して前記第２電極に接続されており、
前記第１電位と前記第３電位との電位差の絶対値は、前記第１電位と前記第２電位との電位差の絶対値よりも小さい、光検出装置。
各前記光検出ユニットは、
第１及び第２電極を有すると共に前記受光領域を形成するアバランシェフォトダイオードと、
前記第１電極に接続されていると共に第１電位が印加される第１端子と、
前記第２電極に互いに並列に接続されている第１及び第２回路部と、
前記第１回路部を介して前記第２電極に接続されていると共に第２電位が印加される第２端子と、
前記第２回路部を介して前記第２電極に接続されていると共に第３電位が印加される第３端子と、を有し、
各前記光検出ユニットにおいて、
前記第１回路部は、前記第２電極と前記第２端子との接続状態を切り替えるスイッチと、抵抗とを含み、
前記スイッチと前記抵抗と前記第２電極と前記第２端子とは、互いに直列に接続されており、
前記第２回路部は、ダイオードと、キャパシタと、トランスインピーダンスアンプを含む読出回路と、を含み、
前記ダイオードと前記キャパシタとは、互いに並列に前記第２電極に接続されており、
前記ダイオードは、前記アバランシェフォトダイオードの前記第１電極と同一の極性を有している第３電極と、前記アバランシェフォトダイオードの前記第２電極と同一の極性を有している第４電極と、を有し、
前記ダイオードの前記第３電極は、前記第３端子に接続されており、
前記ダイオードの前記第４電極は、前記第２電極に接続されており、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記キャパシタに直列に接続されていると共に前記キャパシタを介して前記第２電極に接続されており、
前記第１電位と前記第３電位との電位差の絶対値は、前記第１電位と前記第２電位との電位差の絶対値よりも小さい、光検出装置。
【請求項8】
各前記光検出ユニットにおいて、前記スイッチは、前記抵抗を介して前記第２電極に接続されている、請求項７に記載の光検出装置。
【請求項9】
前記トランスインピーダンスアンプは、ＣＭＯＳロジック集積回路に含まれている、請求項１から８のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項10】
前記抵抗は、前記第２回路部の入力インピーダンスよりも大きいインピーダンスを有している、請求項１から９のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項11】
前記第１電位と前記第２電位との電位差、及び、前記第１電位と前記第３電位との電位差は、前記トランスインピーダンスアンプの動作電圧の範囲に含まれている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項12】
第１及び第２電極を有するアバランシェフォトダイオードと、
前記第１電極に接続されている第１端子と、
前記第２電極に互いに並列に接続されている第１及び第２回路部と、
前記第１回路部を介して前記第２電極に接続されている第２端子と、
前記第２回路部を介して前記第２電極に接続されている第３端子と、をそれぞれ有する複数の光検出ユニットを備え、
各前記光検出ユニットにおいて、
前記第１回路部は、前記第２電極と前記第２端子との接続状態を切り替える第１スイッチと、抵抗とを含み、
前記第１スイッチと前記抵抗と前記第２電極と前記第２端子とは、互いに直列に接続されており、
前記第２回路部は、前記第２電極と前記第３端子との接続状態を切り替える第２スイッチと、キャパシタと、トランスインピーダンスアンプを含む読出回路と、を含み、
前記第２スイッチと前記キャパシタとは、互いに並列に前記第２電極に接続されており、
前記第２スイッチと前記第２電極と前記第３端子とは、互いに直列に接続されており、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記キャパシタに直列に接続されていると共に前記キャパシタを介して前記第２電極に接続されている、光検出装置。
前記第１電極に接続されている第１端子と、
前記第２電極に互いに並列に接続されている第１及び第２回路部と、
前記第１回路部を介して前記第２電極に接続されている第２端子と、
前記第２回路部を介して前記第２電極に接続されている第３端子と、をそれぞれ有する複数の光検出ユニットを備え、
各前記光検出ユニットにおいて、
前記第１回路部は、前記第２電極と前記第２端子との接続状態を切り替える第１スイッチと、抵抗とを含み、
前記第１スイッチと前記抵抗と前記第２電極と前記第２端子とは、互いに直列に接続されており、
前記第２回路部は、前記第２電極と前記第３端子との接続状態を切り替える第２スイッチと、キャパシタと、トランスインピーダンスアンプを含む読出回路と、を含み、
前記第２スイッチと前記キャパシタとは、互いに並列に前記第２電極に接続されており、
前記第２スイッチと前記第２電極と前記第３端子とは、互いに直列に接続されており、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記キャパシタに直列に接続されていると共に前記キャパシタを介して前記第２電極に接続されている、光検出装置。
【請求項13】
第１及び第２電極を有するアバランシェフォトダイオードと、
前記第１電極に接続されている第１端子と、
前記第２電極に互いに並列に接続されている第１及び第２回路部と、
前記第１回路部を介して前記第２電極に接続されている第２端子と、
前記第２回路部を介して前記第２電極に接続されている第３端子と、をそれぞれ有する複数の光検出ユニットを備え、
各前記光検出ユニットにおいて、
前記第１回路部は、前記第２電極と前記第２端子との接続状態を切り替えるスイッチと、抵抗とを含み、
前記スイッチと前記抵抗と前記第２電極と前記第２端子とは、互いに直列に接続されており、
前記第２回路部は、ダイオードと、キャパシタと、トランスインピーダンスアンプを含む読出回路と、を含み、
前記ダイオードと前記キャパシタとは、互いに並列に前記第２電極に接続されており、
前記ダイオードは、前記アバランシェフォトダイオードの前記第１電極と同一の極性を有している第３電極と、前記アバランシェフォトダイオードの前記第２電極と同一の極性を有している第４電極と、を有し、
前記ダイオードの前記第３電極は、前記第３端子に接続されており、
前記ダイオードの前記第４電極は、前記第２電極に接続されており、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記キャパシタに直列に接続されていると共に前記キャパシタを介して前記第２電極に接続されている、光検出装置。
前記第１電極に接続されている第１端子と、
前記第２電極に互いに並列に接続されている第１及び第２回路部と、
前記第１回路部を介して前記第２電極に接続されている第２端子と、
前記第２回路部を介して前記第２電極に接続されている第３端子と、をそれぞれ有する複数の光検出ユニットを備え、
各前記光検出ユニットにおいて、
前記第１回路部は、前記第２電極と前記第２端子との接続状態を切り替えるスイッチと、抵抗とを含み、
前記スイッチと前記抵抗と前記第２電極と前記第２端子とは、互いに直列に接続されており、
前記第２回路部は、ダイオードと、キャパシタと、トランスインピーダンスアンプを含む読出回路と、を含み、
前記ダイオードと前記キャパシタとは、互いに並列に前記第２電極に接続されており、
前記ダイオードは、前記アバランシェフォトダイオードの前記第１電極と同一の極性を有している第３電極と、前記アバランシェフォトダイオードの前記第２電極と同一の極性を有している第４電極と、を有し、
前記ダイオードの前記第３電極は、前記第３端子に接続されており、
前記ダイオードの前記第４電極は、前記第２電極に接続されており、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記キャパシタに直列に接続されていると共に前記キャパシタを介して前記第２電極に接続されている、光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の受光領域を備えた光検出装置が知られている（たとえば、特許文献１）。特許文献１において、受光領域を形成するフォトダイオードに電界効果トランジスタが直列に接続されている。この電界効果トランジスタを用いたスイッチによって、フォトダイオードへの通電状態が切り換えられている。この結果、使用されるフォトダイオードが選択されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－４４９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
受光領域を形成するフォトダイオードとして、アバランシェフォトダイオードが用いられる場合、アバランシェフォトダイオードにはバイアス電圧が印加される。バイアス電圧が印加されている状態においてアバランシェフォトダイオードに光が入射されると、アバランシェフォトダイオードは、光の入射に応じて発生した電子を増倍して出力する。この際、アバランシェフォトダイオードは、熱を発する。バイアス電圧が大きいほど、アバランシェフォトダイオードの発熱量は大きい。光検出装置におけるアバランシェフォトダイオードの数が多いほど、光検出装置における発熱量は大きい。複数のアバランシェダイオードが用いられる光検出装置においては、各アバランシェフォトダイオードにおける発熱に起因して検出精度が低下するおそれがある。光検出装置におけるアバランシェフォトダイオードの数、バイアス電圧の値、及び、入射光の光量によっては、光検出装置が上記発熱によって破損するおそれもある。
【0005】
測定対象光が入射していないタイミングであっても、アバランシェフォトダイオードは太陽光などの環境光の入射によって発熱しうる。このため、測定対象光が入射しないアバランシェフォトダイオードに対するバイアス電圧の印加を停止することによって、上記発熱を抑制することが考えられる。たとえば、特許文献１に記載されている光検出装置では、受光領域を形成するフォトダイオードへの電気的な接続を切断することによって、フォトダイオードへのバイアス電圧の印加が停止される。具体的には、フォトダイオードに直列に接続されたスイッチが、導通状態と遮断状態とに切り替えられている。スイッチが導通している導通状態では、バイアス電圧がアバランシェフォトダイオードに印加される。スイッチが遮断されている遮断状態では、バイアス電圧がアバランシェフォトダイオードに印加されない。
【0006】
この光検出装置では、アバランシェフォトダイオードからの信号を読み出す読出回路に、アバランシェフォトダイオードに印加されるバイアス電圧に応じた電圧が印加される。このため、上記発熱が抑制されたとしても、スイッチが導通状態と遮断状態との切り替えに応じて読出回路に印加される電位の変動によって、光検出装置における読出回路が破損するおそれがある。
【0007】
本発明の各態様は、光の入射によるアバランシェフォトダイオードの発熱と電圧の変動に応じた読出回路の破損とが抑制され得る光検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一つの態様における光検出装置は、各々が受光領域を有する複数の光検出ユニットを備える。各光検出ユニットは、アバランシェフォトダイオードと、第１端子と、第１及び第２回路部と、第２端子と、第３端子とを有している。アバランシェフォトダイオードは、第１及び第２電極を有すると共に受光領域を形成する。第１端子は、第１電極に接続されている。第１端子には、第１電位が印加される。第１回路部及び第２回路部は、第２電極に互いに並列に接続されている。第２端子は、第１回路部を介して第２電極に接続されている。第２端子には、第２電位が印加される。第３端子は、第２回路部を介して第２電極に接続されている。第３端子には、第３電位が印加される。各光検出ユニットにおいて、第１回路部は第１スイッチと抵抗とを含み、第２回路部は第２スイッチとキャパシタと読出回路とを含んでいる。第１スイッチは、第２電極と第２端子との接続状態を切り替える。第１スイッチと抵抗と第２電極と第２端子とは、互いに直列に接続されている。第２スイッチは、第２電極と第３端子との接続状態を切り替える。読出回路は、トランスインピーダンスアンプを含んでいる。第２スイッチとキャパシタとは、互いに並列に第２電極に接続されている。第２スイッチと第２電極と第３端子とは、互いに直列に接続されている。トランスインピーダンスアンプは、キャパシタに直列に接続されていると共にキャパシタを介して第２電極に接続されている。第１電位と第３電位との電位差の絶対値は、第１電位と第２電位との電位差の絶対値よりも小さい。
【0009】
上記一つの態様において、第１端子は、アバランシェフォトダイオードの第１電極に接続されている。第１スイッチは、アバランシェフォトダイオードの第２電極と第２端子との接続状態を切り替える。第２スイッチは、アバランシェフォトダイオードの第２電極と第３端子との接続状態を切り替える。このため、この光検出装置は、アバランシェフォトダイオードへのバイアス電圧を、第１端子に印加される第１電位と第２端子に印加される第２電位との電位差から、第１端子に印加される第１電位と第３端子に印加される第３電位との電位差に切り替えることができる。この結果、光の入射によるアバランシェフォトダイオードの発熱と電圧の変動に応じた読出回路の破損とが抑制される。
【0010】
上記一つの態様において、各光検出ユニットにおいて、第１スイッチは、抵抗を介して第２電極に接続されていてもよい。この場合、第１スイッチにおいて発生する寄生容量による影響が低減される。
【0011】
上記一つの態様において、光検出装置は、各光検出ユニットにおいて光検出を行うタイミングに応じて、第１及び第２スイッチによる接続状態を制御するスイッチ制御部をさらに備えていてもよい。この場合、光検出装置は、光検出を行うタイミングであるか否かに応じて、アバランシェフォトダイオードへのバイアス電圧を切り替えることができる。
【0012】
上記一つの態様において、スイッチ制御部は、第１スイッチが第２電極と第２端子との接続を切断している状態において、第２スイッチに、第２電極と第３端子とを接続させてもよい。この場合、光検出装置は、測定対象光の検出を行わないアバランシェフォトダイオードに環境光が入射した場合に、発生した電流を第３端子に放電することができる。この結果、読出回路の破損が抑制される。
【0013】
上記一つの態様において、スイッチ制御部は、第１スイッチが第２電極と第２端子とを接続している状態において、第２スイッチに、第２電極と第３端子との接続を切断させてもよい。この場合、抵抗における発熱が抑制される。
【0014】
上記一つの態様において、光検出装置は、光を照射する照射部をさらに備えてもよい。スイッチ制御部は、照射部から光が照射されたタイミングに応じて、第１及び第２スイッチの通電状態を制御してもよい。この場合、光検出装置は、光検出を行うタイミングであるか否かをより確実に判断することができる。この結果、光検出装置は、光検出を行うタイミングであるか否かに応じて、アバランシェフォトダイオードへのバイアス電圧をより的確に切り替えることができる。
【0015】
本発明の別の態様における光検出装置は、各々が受光領域を有する複数の光検出ユニットを備える。各光検出ユニットは、アバランシェフォトダイオードと、第１端子と、第１及び第２回路部と、第２端子と、第３端子とを有している。アバランシェフォトダイオードは、第１及び第２電極を有すると共に受光領域を形成する。第１端子は、第１電極に接続されている。第１端子には、第１電位が印加される。第１回路部及び第２回路部は、第２電極に互いに並列に接続されている。第２端子は、第１回路部を介して第２電極に接続されている。第２端子には、第２電位が印加される。第３端子は、第２回路部を介して第２電極に接続されている。第３端子には、第３電位が印加される。各光検出ユニットにおいて、第１回路部はスイッチと抵抗とを含み、第２回路部はダイオードとキャパシタと読出回路とを含んでいる。スイッチは、第２電極と第２端子との接続状態を切り替える。スイッチと抵抗と第２電極と第２端子とは、互いに直列に接続されている。読出回路は、トランスインピーダンスアンプを含んでいる。ダイオードとキャパシタとは、互いに並列に第２電極に接続されている。ダイオードは、第３電極と、第４電極とを有している。第３電極は、アバランシェフォトダイオードの第１電極と同一の極性を有している。第４電極は、アバランシェフォトダイオードの第２電極と同一の極性を有している。第３電極は、第３端子に接続されている。第４電極は、第２電極に接続されている。ダイオードのアノードは、第３端子に接続されている。トランスインピーダンスアンプは、キャパシタに直列に接続されていると共にキャパシタを介して第２電極に接続されている。第１電位と第３電位との電位差の絶対値は、第１電位と第２電位との電位差の絶対値よりも小さい。
【0016】
上記別の態様において、第１端子は、アバランシェフォトダイオードの第１電極に接続されている。スイッチは、アバランシェフォトダイオードの第２電極と第２端子との接続状態を切り替える。ダイオードの第４電極は第２電極に接続されており、ダイオードの第３電極は第３端子に接続されている。第４電極は、第２電極と同一の極性を有している。第３電極は、第１電極と同一の極性を有している。このため、この光検出装置は、アバランシェフォトダイオードへのバイアス電圧を、第１端子に印加される第１電位と第２端子に印加される第２電位との電位差から、第１端子に印加される第１電位と第３端子に印加される第３電位との電位差に切り替えることができる。この結果、光の入射によるアバランシェフォトダイオードの発熱と電圧の変動に応じた読出回路の破損とが抑制される。
【0017】
上記別の態様において、光検出ユニットにおいて、スイッチは、抵抗を介して第２電極に接続されていてもよい。この場合、スイッチにおいて発生する寄生容量による影響が低減される。
【0018】
上記各態様において、トランスインピーダンスアンプは、ＣＭＯＳロジック集積回路に含まれていてもよい。トランスインピーダンスアンプがＣＭＯＳロジック集積回路に含まれている場合、トランスインピーダンスアンプは、比較的高い速度で動作し得る。しかし、ＣＭＯＳロジック集積回路は、動作電圧の範囲が制限される。上記構成であれば、ＣＭＯＳロジック集積回路に印加される電圧が動作電圧の範囲内とされながら、アバランシェフォトダイオードに印加されるバイアス電圧が変更され得る。したがって、トランスインピーダンスアンプの動作速度が向上されながら、アバランシェフォトダイオードの発熱、及び、電圧の変動に応じた読出回路の破損が抑制され得る。
【0019】
上記別の態様において、抵抗は、第２回路部の入力インピーダンスよりも大きいインピーダンスを有していてもよい。この場合、アバランシェフォトダイオードからの信号がより正確にトランスインピーダンスアンプに伝送され得る。
【0020】
上記別の態様において、第１電位と第２電位との電位差、及び、第１電位と第３電位との電位差は、トランスインピーダンスアンプの動作電圧の範囲に含まれていてもよい。この場合、簡易な構成によって、トランスインピーダンスアンプの動作速度が向上されながら、アバランシェフォトダイオードの発熱、及び、電圧の変動に応じた読出回路の破損が抑制され得る。
【0021】
本発明のさらに別の態様における光検出装置は、複数の光検出ユニットを備える。各光検出ユニットは、アバランシェフォトダイオードと、第１端子と、第１及び第２回路部と、第２端子と、第３端子とを有している。アバランシェフォトダイオードは、第１及び第２電極を有する。第１端子は、第１電極に接続されている。第１回路部及び第２回路部は、第２電極に互いに並列に接続されている。第２端子は、第１回路部を介して第２電極に接続されている。第３端子は、第２回路部を介して第２電極に接続されている。各光検出ユニットにおいて、第１回路部は第１スイッチと抵抗とを含み、第２回路部は第２スイッチとキャパシタと読出回路とを含んでいる。第１スイッチは、第２電極と第２端子との接続状態を切り替える。第１スイッチと抵抗と第２電極と第２端子とは、互いに直列に接続されている。第２スイッチは、第２電極と第３端子との接続状態を切り替える。読出回路は、トランスインピーダンスアンプを含んでいる。第２スイッチとキャパシタとは、互いに並列に第２電極に接続されている。第２スイッチと第２電極と第３端子とは、互いに直列に接続されている。トランスインピーダンスアンプは、キャパシタに直列に接続されていると共にキャパシタを介して第２電極に接続されている。
【0022】
上記さらに別の態様において、第１端子は、アバランシェフォトダイオードの第１電極に接続されている。第１スイッチは、アバランシェフォトダイオードの第２電極と第２端子との接続状態を切り替える。第２スイッチは、アバランシェフォトダイオードの第２電極と第３端子との接続状態を切り替える。このため、この光検出装置は、アバランシェフォトダイオードへのバイアス電圧を、第１端子に印加される電位と第２端子に印加される電位との電位差から、第１端子に印加される電位と第３端子に印加される電位との電位差に切り替えることができる。この結果、光の入射によるアバランシェフォトダイオードの発熱と電圧の変動に応じた読出回路の破損とが抑制される。
【0023】
本発明のさらに別の態様における光検出装置は、複数の光検出ユニットを備える。各光検出ユニットは、アバランシェフォトダイオードと、第１端子と、第１及び第２回路部と、第２端子と、第３端子とを有している。アバランシェフォトダイオードは、第１及び第２電極を有する。第１端子は、第１電極に接続されている。第１回路部及び第２回路部は、第２電極に互いに並列に接続されている。第２端子は、第１回路部を介して第２電極に接続されている。第３端子は、第２回路部を介して第２電極に接続されている。各光検出ユニットにおいて、第１回路部はスイッチと抵抗とを含み、第２回路部はダイオードとキャパシタと読出回路とを含んでいる。スイッチは、第２電極と第２端子との接続状態を切り替える。スイッチと抵抗と第２電極と第２端子とは、互いに直列に接続されている。読出回路は、トランスインピーダンスアンプを含んでいる。ダイオードとキャパシタとは、互いに並列に第２電極に接続されている。ダイオードは、第３電極と、第４電極とを有している。第３電極は、アバランシェフォトダイオードの第１電極と同一の極性を有している。第４電極は、アバランシェフォトダイオードの第２電極と同一の極性を有している。第３電極は、第３端子に接続されている。第４電極は、第２電極に接続されている。トランスインピーダンスアンプは、キャパシタに直列に接続されていると共にキャパシタを介して第２電極に接続されている。
【0024】
上記さらに別の態様において、第１端子は、アバランシェフォトダイオードの第１電極に接続されている。スイッチは、アバランシェフォトダイオードの第２電極と第２端子との接続状態を切り替える。ダイオードのカソードは第２電極に接続されており、ダイオードのアノードは第３端子に接続されている。このため、この光検出装置は、アバランシェフォトダイオードへのバイアス電圧を、第１端子に印加される電位と第２端子に印加される電位との電位差から、第１端子に印加される電位と第３端子に印加される電位との電位差に切り替えることができる。この結果、光の入射によるアバランシェフォトダイオードの発熱と電圧の変動に応じた読出回路の破損とが抑制される。
【発明の効果】
【0025】
本発明の各態様は、光の入射によるアバランシェフォトダイオードの発熱と電圧の変動に応じた読出回路の破損とが抑制される光検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本実施形態における光検出装置の概略図である。
【図2】光検出装置が備える受光部の模式図である。
【図3】受光部の部分拡大図である。
【図4】受光部の断面図である。
【図5】光検出ユニットの回路を説明するための図である。
【図6】互いに異なる光検出ユニットの制御信号のタイミングチャートである。
【図7】アバランシェフォトダイオードの特性を示す図である。
【図8】本実施形態の変形例における光検出ユニットの回路を説明するための図である。
【図9】本実施形態の変形例における光検出ユニットの回路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有している要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【0028】
【0029】
光検出装置１は、測定対象物からの光を検出することによって、測定対象物までの距離を測定する。光検出装置１は、たとえば、ライダー（ＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）を構成している。光検出装置１は、照射部２と受光部３とレンズＬ１，Ｌ２を備えている。照射部２は、光源２ａとを有する。照射部２は、たとば、光源２ａによってレーザ光Ｂ１を照射する。照射部２から射出されたレーザ光Ｂ１は、レンズＬ１を透過し、たとえば、対象物αに照射される。対象物αにおいて反射した光は、レンズＬ２を透過し、測定対象光Ｂ２として受光部３に入射する。受光部３は、入射した測定対象光Ｂ２を検出する。受光部３には、測定対象光Ｂ２以外にも環境光Ｂ３が入射する。環境光Ｂ３は、たとえば、太陽光である。
【0030】
【0031】
受光部３は、光検出基板５と、回路素子７とを備えている。光検出基板５と回路素子７とは、互いに接合されている。本実施形態では、光検出基板５と回路素子７とは、互いに対向している。本実施形態では、光検出基板５と回路素子７との対向方向は、Ｚ軸方向に相当する。光検出基板５および回路素子７の各々は、Ｚ軸方向から見て、ＸＹ軸方向に延在する矩形状を呈している。光検出基板５と回路素子７とは、互いに接続されている。本明細書において、「接続」とは、特に断りがなくとも電気的な導通を意味し、直接的な連結だけでなく、別の部材を介した間接的な連結を含んでいる。「接続されている」には、異なる要素間に別途スイッチなどが設けられることによって、当該要素間が一時的に電気的に分離されている構成も含んでいる。「接合」とは、電気的な接続に関わらず物理的に連結されていることを意味し、直接的な接続だけでなく、別の部材を介した間接的な連結を含んでいる。
【0032】
回路素子７は、集積回路Ｃを含んでいる。本実施形態において、回路素子７は、１つのみの集積回路Ｃを含んでいる。回路素子７は、複数の集積回路Ｃを含んでいてもよい。集積回路Ｃは、ＣＯＭＳロジック集積回路である。回路素子７は、光検出基板５から出力された信号を集積回路Ｃにおいて処理する。集積回路Ｃの動作電圧の範囲は、たとえば、２０Ｖ以下である。
【0033】
回路素子７は、ポート部１２を有している。ポート部１２は、複数の電極を含んでいる。光検出基板５及び回路素子７は、ポート部１２に印加された電圧に応じて動作する。回路素子７は、光検出基板５から出力された信号を処理し、処理された信号をポート部１２から回路素子７の外部に出力する。
【0034】
光検出基板５及び回路素子７は、複数の信号出力ユニットＵを含んでいる。本実施形態において、複数の信号出力ユニットＵは、ＸＹ軸方向に２次元配列されている。本実施形態の変形例において、複数の信号出力ユニットＵは、一列に配列されていてもよい。図３に示されているように、受光部３は、複数の光検出ユニット１５を備えている。各信号出力ユニットＵは、複数の光検出ユニット１５を含んでいる。本実施形態の変形例として、各信号出力ユニットＵが、１つのみの光検出ユニット１５を含んでいてもよい。
【0035】
本実施形態において、受光部３は、信号出力ユニットＵごとに互いに異なるタイミングで光検出を行う。本実施形態の変形例として、受光部３は、信号出力ユニットＵの列ごと又は行ごとに互いに異なるタイミングで光検出を行ってもよい。受光部３は、全ての信号出力ユニットＵにおいて同一のタイミングで光検出を行ってもよい。１つの信号出力ユニットＵに含まれる複数の光検出ユニット１５は、同一のタイミングで光検出を行う。
【0036】
各光検出ユニット１５は、受光領域Ｒを有している。受光部３は、各受光領域Ｒに入射した光を検出する。光検出基板５は、受光領域Ｒに入射した光を電子に変換し、当該電子に応じた信号を回路素子７に伝達する。本実施形態では、各受光領域Ｒは、１つのアバランシェフォトダイオード１１によって形成されている。以下、「アバランシェフォトダイオード」を「ＡＰＤ」という。各ＡＰＤ１１は、光検出基板５に含まれている。各ＡＰＤ１１は、回路素子７に接続されている。
【0037】
各光検出ユニット１５は、対応するＡＰＤ１１から出力された信号を処理する複数の信号処理部Ｐを有している。各信号処理部Ｐは、回路素子７に含まれている。各信号処理部Ｐは、集積回路Ｃに含まれている。本実施形態において、１つの集積回路Ｃが、複数の信号処理部Ｐを含んでいる。回路素子７は、各信号処理部Ｐにおいて、光検出基板５から伝達された信号に関する処理を行う。
【0038】
受光領域Ｒを形成する各ＡＰＤ１１は、対応する信号処理部Ｐに接続されている。本実施形態では、図３に示されているように、１つの信号処理部Ｐが、１つの受光領域Ｒに対応している。１つのＡＰＤ１１が、１つのバンプＢを通して１つの信号処理部Ｐに接続されている。換言すれば、信号処理部ＰとＡＰＤ１１とは、一対一の関係で接続されている。
【0039】
【0040】
受光部３は、光検出基板５及び回路素子７に加えて、ガラス基板８及び搭載基板９を備えている。本実施形態において、光検出基板５、回路素子７、ガラス基板８、及び、搭載基板９の各主面と平行な面がＸＹ軸平面に相当し、各主面に直交する方向がＺ軸方向に相当する。ガラス基板８は、光検出基板５と対向している。光検出基板５は、回路素子７とガラス基板８との間に配置されている。搭載基板９は、回路素子７と対向している。回路素子７は、光検出基板５と搭載基板９との間に配置されている。
【0041】
光検出基板５は、平面視で矩形形状を呈している半導体基板１０を有している。半導体基板１０は、Ｓｉからなり、Ｐ型の半導体基板である。半導体基板１０は、互いに対向する主面１０ａと主面１０ｂとを有している。主面１０ａが、半導体基板１０への光入射面である。
【0042】
回路素子７は、互いに対向する主面７ａと主面７ｂとを有している。回路素子７は、平面視で矩形形状を呈している。光検出基板５は、回路素子７に接続されている。主面７ａと主面１０ｂとが対向している。光検出基板５と回路素子７とは、接着層ＩＡによって接合されている。接着層ＩＡは、絶縁性を有している。光検出基板５と回路素子７とは、複数のバンプＢによって物理的かつ電気的に接続されている。回路素子７の主面７ａ，７ｂは、半導体基板１０の主面１０ａ，１０ｂよりも大きい。Ｚ軸方向から見て、回路素子７の縁は、光検出基板５の縁を囲んでいる。
【0043】
ガラス基板８は、互いに対向する主面８ａと主面８ｂとを有している。ガラス基板８は、平面視で矩形形状を呈している。主面８ｂは、半導体基板１０の主面１０ａと対向している。主面８ａ及び主面８ｂは、平坦である。ガラス基板８と光検出基板５とは、光学接着剤ＯＡにより光学的に接合されている。ガラス基板８は、光検出基板５上に直接形成されていてもよい。
【0044】
搭載基板９は、互いに対向する主面９ａと主面９ｂとを有している。主面９ａは、回路素子７の主面７ｂと対向している。搭載基板９の主面９ａは、回路素子７の主面８ａ，８ｂよりも大きい。Ｚ軸方向から見て、搭載基板９の縁は、回路素子７の縁を囲んでいる。回路素子７と搭載基板９とは、ボンディングワイヤＷによって接続されている。搭載基板９は、ボンディングワイヤＷを介して、ポート部１２に接続されている。
【0045】
半導体基板１０は、複数のＡＰＤ１１を有している。複数のＡＰＤ１１は、Ｚ軸方向から見て、行列状に２次元配列されている。各ＡＰＤ１１は、主面１０ａに受光領域Ｒを形成している。半導体基板１０は、ＡＰＤ１１に加えて、周辺キャリア吸収部１３を有する。周辺キャリア吸収部１３の一部は、Ｚ軸方向から見て、互いに隣り合うＡＰＤ１１の間に位置している。周辺キャリア吸収部１３は、Ｚ軸方向から見て、格子状に配置されている。周辺キャリア吸収部１３は、ＡＰＤ１１を囲んでいる。周辺キャリア吸収部１３は、周辺に位置するキャリアを吸収する領域である。
【0046】
半導体基板１０は、図４に示されているように、半導体領域２１及び半導体層３１，３２，３３，３４を含んでいる。複数のＡＰＤ１１は、それぞれ、半導体領域２１及び半導体層３１，３２，３３を含んでいる。周辺キャリア吸収部１３は、半導体領域２１及び半導体層３４を含んでいる。周辺キャリア吸収部１３は、半導体層３４において周辺に位置するキャリアを吸収する。すなわち、半導体層３４は、周辺のキャリアを吸収する周辺キャリア吸収層として機能する。
【0047】
半導体領域２１及び半導体層３２，３３，３５は第一導電型であり、半導体層３１，３４は第二導電型である。半導体の不純物は、たとえば拡散法又はイオン注入法によって添加される。本実施形態では、第一導電型はＰ型であり、第二導電型はＮ型である。半導体基板１０がＳｉをベースとする場合、Ｐ型不純物としてはＢなどの１３族元素が用いられ、Ｎ型不純物としてはＰ又はＡｓなどの１５族元素が用いられる。本実施形態では、半導体層３２，３３，３５は、互いに同一の不純物濃度を有している。半導体層３２，３３，３５の不純物濃度は、半導体領域２１よりも不純物濃度が高い。
【0048】
半導体領域２１は、半導体基板１０の主面１０ｂ側に位置している。半導体領域２１は、主面１０ｂの一部を構成している。半導体領域２１は、たとえばＰ型である。
【0049】
半導体層３１は、主面１０ｂの一部を構成している。半導体層３１は、Ｚ軸方向から見て、半導体領域２１に接し、半導体領域２１に囲まれている。半導体層３１は、たとえばＮ＋型である。本実施形態では、半導体層３１は、ＡＰＤ１１においてカソードを構成する。
【0050】
半導体層３２は、半導体層３１よりも主面１０ａ寄りに位置している。半導体層３２は、半導体領域２１に接し、半導体領域２１に囲まれている。半導体層３２は、半導体領域２１の内部に設けられている。半導体層３１と半導体層３２との間には、半導体領域２１の一部が設けられている。半導体層３２は、たとえばＰ型である。半導体層３２は、ＡＰＤ１１のアバランシェ領域を構成する。
【0051】
半導体層３３は、半導体層３２及び半導体領域２１よりも主面１０ａ寄りに位置している。半導体層３３は、主面１０ａの全面を構成している。半導体層３３は、主面１０ｂ側で半導体領域２１に接している。半導体層３３は、たとえばＰ＋型である。半導体層３３は、ＡＰＤ１１のアノードを構成する。
【0052】
半導体層３４は、主面１０ｂの一部を構成している。半導体層３４は、Ｚ軸方向から見て、半導体領域２１に接し、半導体領域２１に囲まれている。周辺キャリア吸収部１３は、半導体層３４からなり、半導体基板１０において半導体領域２１のみと接している。周辺キャリア吸収部１３は、アバランシェ領域に相当する層を含んでいない。半導体層３４は、たとえばＮ＋型である。
【0053】
半導体基板１０には、溝１４が形成されている。本実施形態において、溝１４は、Ｚ軸方向から見て、ＡＰＤ１１よりも半導体基板１０の縁寄りに設けられている。溝１４は、半導体基板１０を貫通していない。半導体層３５は、溝１４の縁と主面１０ｂの一部を形成している。半導体層３５は、たとえば、Ｐ＋型である。半導体層３５は、半導体領域２１に接している。半導体層３５は、主面１０ｂからＺ軸方向に延在し、半導体層３３に接している。半導体層３５は、ＡＰＤ１１のアノードを構成する。
【0054】
光検出基板５は、絶縁膜４１と、電極４２，４３と、パッシベーション膜４６と、絶縁層４７とをさらに備える。絶縁膜４１は、半導体基板１０の主面１０ｂ上に積層されている。絶縁膜４１は、たとえばシリコン酸化膜である。電極４２は、絶縁膜４１上に配置されている。電極４３は、絶縁膜４１及び溝１４の縁上に配置されている。パッシベーション膜４６は、絶縁膜４１及び電極４２，４３上に配置されている。絶縁層４７は、パッシベーション膜４６上に配置されており、溝１４を埋めることによって、光検出基板５を直方体形状に形成している。
【0055】
電極４２は、絶縁膜４１を貫通して、ＡＰＤ１１の半導体層３１に接続されている。電極４２の一部は、パッシベーション膜４６から露出しており、ＡＰＤ１１のパッド電極５２を構成する。電極４２は、パッド電極５２においてＡＰＤ１１からの信号を出力する。電極４３は、半導体層３５に接続されている。電極４３の一部は、パッシベーション膜４６から露出しており、ＡＰＤ１１のパッド電極５３を構成する。本実施形態では、パッド電極５２は、ＡＰＤ１１のカソード用のパッド電極である。パッド電極５３は、ＡＰＤ１１のアノード用のパッド電極である。
【0056】
パッド電極５２，５３は、それぞれ対応するバンプＢに接合されている。各ＡＰＤ１１は、パッド電極５２を通して、対応する１つのバンプＢに接続されている。複数のＡＰＤ１１は、互いに異なる１つのバンプＢに接続されている。換言すれば、ＡＰＤ１１とバンプＢとは、一対一の関係で接続されている。
【0057】
【0058】
図５に示されているように、各光検出ユニット１５は、ＡＰＤ１１と、第１端子６１と、第２端子６２と、第３端子６３と、第１回路部６４と、第２回路部６５とを有している。本実施形態において、ＡＰＤ１１は、光検出基板５に含まれている。第１端子６１、第２端子６２、第３端子６３、第１回路部６４、及び、第２回路部６５は、回路素子７に含まれている。ＡＰＤ１１は、電極１１ａと、電極１１ｂとを有している。電極１１ａは、第１端子６１に接続されている。電極１１ｂは、第１回路部６４及び第２回路部６５に接続されている。電極１１ａが第１電極に相当する場合、電極１１ｂが第２電極に相当する。
【0059】
本実施形態において、電極１１ａは、ＡＰＤ１１のアノードである。電極１１ａは、ＡＰＤ１１のＰ型半導体に接続されたパッド電極に相当する。本実施形態では、電極１１ａは、パッド電極５３に相当する。電極１１ｂは、ＡＰＤ１１のカソードである。電極１１ｂは、ＡＰＤ１１のＮ型半導体に接続されたパッド電極に相当する。本実施形態では、電極１１ｂは、パッド電極５２に相当する。
【0060】
第１回路部６４と第２回路部６５とは、電極１１ｂに互いに並列に接続されている。第２端子６２は、第１回路部６４を介して電極１１ｂに接続されている。第３端子６３は、第２回路部６５を介して電極１１ｂに接続されている。
【0061】
第１回路部６４は、スイッチ６６と抵抗６８とを含んでいる。スイッチ６６は、第１スイッチに相当する。スイッチ６６は、電極１１ｂと第２端子６２との接続状態を切り替える。スイッチ６６は、導通状態と遮断状態とに切り替わることによって、電極１１ｂと第２端子６２との接続状態を切り替える。「導通状態」とは、接続された複数の配線を接続する状態である。すなわち、導通状態とは、ＯＮの状態である。「遮断状態」とは、互いに接続された複数の配線を電気的に切断する状態である。すなわち、遮断状態とは、ＯＦＦの状態である。スイッチ６６と抵抗６８と電極１１ｂと第２端子６２とは、互いに直列に接続されている。換言すれば、スイッチ６６及び抵抗６８は、電極１１ｂと第２端子６２との間に直列に挿入されている。本実施形態では、スイッチ６６は、抵抗６８を介して電極１１ｂに接続されている。抵抗６８は、第２回路部６５の入力インピーダンスよりも大きいインピーダンスを有している。
【0062】
第２回路部６５は、スイッチ６７と、キャパシタ６９と、読出回路７０と、を含んでいる。スイッチ６７は、第２スイッチに相当する。読出回路７０は、トランスインピーダンスアンプ７１を含んでいる。以下、「トランスインピーダンスアンプ」を「ＴＩＡ」という。スイッチ６７は、電極１１ｂと第３端子６３との接続状態を切り替える。スイッチ６７は、導通状態と遮断状態とに切り替わることによって、電極１１ｂと第３端子６３との接続状態を切り替える。スイッチ６７とキャパシタ６９とは、互いに並列に電極１１ｂに接続されている。電極１１ｂとスイッチ６７と第３端子６３とは、互いに直列に接続されている。換言すれば、スイッチ６７は、電極１１ｂと第３端子６３との間に挿入されている。ＴＩＡ７１は、キャパシタ６９に直列に接続されている。ＴＩＡ７１は、キャパシタ６９を介して電極１１ｂに接続されている。キャパシタ６９は、ＴＩＡ７１の入力インピーダンスよりも低い入力インピーダンスを有している。抵抗６８のインピーダンスは、キャパシタ６９及びＴＩＡ７１のいずれの入力インピーダンスよりも大きい。
【0063】
スイッチ６６及びスイッチ６７は、たとえば、電界効果トランジスタである。スイッチ６６及びスイッチ６７は、たとえば、ＭＯＳ－ＦＥＴである。スイッチ６６及びスイッチ６７は、電圧の印加に応じて導通状態と遮断状態とを切り替える。
【0064】
本実施形態において、スイッチ６６と、抵抗６８と、スイッチ６７と、キャパシタ６９と、ＴＩＡ７１とは、１つの集積回路Ｃに含まれている。スイッチ６６と、抵抗６８と、スイッチ６７と、キャパシタ６９と、ＴＩＡ７１とは、それぞれ異なる集積回路に含まれていてもよい。少なくともＴＩＡ７１は、ＣＭＯＳロジック集積回路に含まれている。
【0065】
受光部３は、スイッチ制御部７５をさらに備えている。スイッチ制御部７５は、スイッチ６６とスイッチ６７とのそれぞれを制御する。スイッチ制御部７５は、各光検出ユニット１５において光検出を行うタイミングに応じて、スイッチ６６及びスイッチ６７による接続状態を制御する。本実施形態では、スイッチ制御部７５は、照射部２からレーザ光Ｂ１が照射されたタイミングに応じて、スイッチ６６及びスイッチ６７による接続状態を制御する。スイッチ制御部７５は、スイッチ６６の導通状態と遮断状態とを切り替える。スイッチ制御部７５は、スイッチ６６の導通状態と遮断状態とを切り替える。
【0066】
スイッチ制御部７５は、たとえば、コンピュータによって構成される。このコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit)と、主記憶部と、補助記憶部と、通信制御部と、入力装置と、出力装置とを有する。スイッチ制御部７５は、これらのハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとにより構成された１又は複数のコンピュータによって構成される。
【0067】
本実施形態では、スイッチ制御部７５は、回路素子７に設けられている。本実施形態の変形例として、スイッチ制御部７５は、回路素子７とは別に搭載基板９に設けられていてもよい。本実施形態のさらなる変形例として、スイッチ制御部７５は、受光部３の外部に設けられていてもよい。
【0068】
次に、図６及び図７を参照して、本実施形態における各光検出ユニット１５の動作について説明する。図６は、互いに異なる光検出ユニットの制御信号のタイミングチャートである。図７は、ＡＰＤの特性を示す図である。
【0069】
受光部３は、複数の信号出力ユニットＵを互いに異なるタイミングで動作させる。スイッチ制御部７５は、各信号出力ユニットＵの光検出ユニット１５に光検出を指示する制御信号を出力する。各信号出力ユニットＵの光検出ユニット１５は、スイッチ制御部７５から出力された制御信号に基づいて動作する。スイッチ制御部７５から出力される制御信号は、各光検出ユニット１５に光検出を行うタイミングを指示する。本実施形態では、この制御信号は、照射部２からレーザ光Ｂ１が射出されたタイミングに同期している。
【0070】
図６は、スイッチ制御部７５から出力された制御信号として、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を示している。信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、互いに異なる波形を有している。たとえば、受光部３は、スイッチ制御部７５からの信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４によって、互いに異なるタイミングで４つのグループの信号出力ユニットＵを動作させる。本実施形態では、各信号出力ユニットＵは、複数の光検出ユニット１５を含んでいる。スイッチ制御部７５は、信号出力ユニットＵにおいて、同一の信号出力ユニットに含まれる光検出ユニット１５には、同一の波形の信号を出力する。
【0071】
各信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、たとえば、ＨｉｇｈＬｏｗ信号である。信号出力ユニットＵに入力される信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４がＨｉｇｈの場合、信号出力ユニットＵに含まれる光検出ユニット１５は、測定対象光Ｂ２の検出を行う。信号出力ユニットＵに入力される信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４がＬｏｗの場合、信号出力ユニットＵに含まれる光検出ユニット１５は、測定対象光Ｂ２の検出を行わない。
【0072】
たとえば、図６に示されているように、信号Ｓ１がＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に立ち下がったタイミングにおいて、信号Ｓ２がＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に立ち上がる。この結果、信号Ｓ１が入力されている信号出力ユニットＵの光検出ユニット１５が測定対象光Ｂ２の検出を終了したタイミングにおいて、信号Ｓ２が入力されている信号出力ユニットＵの光検出ユニット１５が測定対象光Ｂ２の検出を開始する。信号Ｓ２がＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に立ち下がったタイミングにおいて、信号Ｓ３がＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に立ち上がる。この結果、信号Ｓ２が入力されている信号出力ユニットＵの光検出ユニット１５が測定対象光Ｂ２の検出を終了したタイミングにおいて、信号Ｓ３が入力されている信号出力ユニットＵの光検出ユニット１５が測定対象光Ｂ２の検出を開始する。
【0073】
スイッチ制御部７５は、光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合には、スイッチ６６に電極１１ｂと第２端子６２とを接続させ、スイッチ６７に電極１１ｂと第３端子６３との接続を切断させる。スイッチ制御部７５は、光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、スイッチ６６に電極１１ｂと第２端子６２との接続を切断させ、スイッチ６７に電極１１ｂと第３端子６３とを接続させる。換言すれば、スイッチ制御部７５は、光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合に、スイッチ６６を導通状態にさせ、スイッチ６７を遮断状態にさせる。スイッチ制御部７５は、光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合に、スイッチ６６を遮断状態にさせ、スイッチ６７を導通状態にさせる。
【0074】
たとえば、スイッチ６６は、スイッチ制御部７５からの制御信号がＨｉｇｈ状態の場合に導通状態となり、スイッチ制御部７５からの制御信号がＬｏｗ状態の場合に遮断状態となる。スイッチ６７は、スイッチ制御部７５からの制御信号がＬｏｗ状態の場合に導通状態となり、スイッチ制御部７５からの制御信号がＨｉｇｈ状態の場合に遮断状態となる。
【0075】
第１端子６１には、第１電位が印加される。第２端子６２には、第２電位が印加される。第３端子６３には、第３電位が印加される。ＡＰＤ１１には、第１電位と第３電位との電位差に応じた電圧、又は、第１電位と第２電位との電位差に応じた電圧が印加される。第１電位と第３電位との電位差の絶対値は、第１電位と第２電位との電位差の絶対値よりも小さい。第１電位と第２電位との電位差、及び、第１電位と第３電位との電位差は、ＴＩＡ７１の動作電圧の範囲に含まれている。第１電位と第２電位との電位差は、ＡＰＤ１１に設定する増倍率に応じて決定される。本実施形態では、第１電位が第２電位及び第３電位よりも低く、第３電位が第２電位よりも低い。
【0076】
ＡＰＤ１１に印加される電圧は、スイッチ制御部７５の制御に応じて切り替わる。光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合には、電極１１ｂと第２端子６２とがスイッチ６６によって接続されており、電極１１ｂと第３端子６３との接続がスイッチ６７によって切断される。この結果、ＡＰＤ１１には、第１端子６１に印加される第１電位と第２端子６２に印加される第２電位との電位差に応じた電圧が印加される。
【0077】
光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、電極１１ｂと第２端子６２との接続がスイッチ６６によって切断されており、電極１１ｂと第３端子６３とがスイッチ６７によって接続されている。この結果、ＡＰＤ１１には、第１端子６１に印加される第１電位と第３端子６３に印加される第３電位との電位差に応じた電圧が印加される。
【0078】
本実施形態において、第１端子６１には、たとえば、第１電位として－６０Ｖが印加される。第２端子６２には、たとえば、第２電位として＋１０Ｖが印加される。第３端子６３には、たとえば、第３電位として０Ｖが印加される。この場合、第３端子６３には、グラウンドが接続されていてもよい。光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合には、７０Ｖの電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、６０Ｖの電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。
【0079】
図７は、ＡＰＤ１１の特性の一例を示している。図７において、横軸はＡＰＤ１１におけるバイアス電圧を示し、縦軸はＡＰＤ１１におけるゲインを示す。この場合には、測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合にはＡＰＤ１１におけるゲインは２４倍程度であるのに対して、測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合にはＡＰＤ１１におけるゲインは１６倍程度である。このように、ＡＰＤ１１におけるゲインは、測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、測定対象光Ｂ２の検出が行わる場合に比べて低下する。
【0080】
次に、図８を参照して、本実施形態の変形例における各光検出ユニット１５Ａの回路について説明する。図８は、本変形例における各光検出ユニット１５Ａの回路を説明するための図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、スイッチ６７の代わりにダイオード８０が用いられる点において、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と本変形例との相違点を主として説明する。
【0081】
各光検出ユニット１５Ａは、ＡＰＤ１１と、第１端子６１と、第２端子６２と、第３端子６３と、第１回路部６４と、第２回路部６５Ａとを有している。したがって、光検出ユニット１５Ａは、第２回路部６５が第２回路部６５Ａである点において、光検出ユニット１５と異なる。
【0082】
第２回路部６５Ａは、ダイオード８０と、キャパシタ６９と、読出回路７０と、を含んでいる。ダイオード８０は、電極８１と、電極８２とを有している。ダイオード８０の電極８１は、ＡＰＤ１１の電極１１ｂと同一の極性を有している。ダイオード８０の電極８２は、ＡＰＤ１１の電極１１ａと同一の極性を有している。ダイオード８０の電極８１は、電極１１ｂに接続されている。ダイオード８０の電極８２は、第３端子６３に接続されている。ダイオード８０とキャパシタ６９とは、互いに並列に電極１１ｂに接続されている。電極１１ｂとダイオード８０と第３端子６３とは、互いに直列に接続されている。電極８１が第４電極に相当する場合、電極８２が第３電極に相当する。
【0083】
本実施形態において、電極１１ｂに接続されている電極８１は、ダイオード８０のアノードである。第３端子６３に接続されている電極８２は、ダイオード８０のカソードである。本実施形態の変形例として、図９を用いて後述する変形例のようにＡＰＤ１１の極性が反転している場合には、ダイオード８０のカソードが電極８１として電極１１ｂに接続され、ダイオード８０のアノードが電極８２として第３端子６３に接続される。
【0084】
本変形例において、スイッチ６６と、抵抗６８と、ダイオード８０と、キャパシタ６９と、ＴＩＡ７１とは、１つの集積回路Ｃに含まれている。スイッチ６６と、抵抗６８と、ダイオード８０と、キャパシタ６９と、ＴＩＡ７１とは、それぞれ異なる集積回路に含まれていてもよい。少なくともＴＩＡ７１は、ＣＭＯＳロジック集積回路に含まれている。
【0085】
第１端子６１には、第１電位が印加される。第２端子６２には、第２電位が印加される。第３端子６３には、第３電位が印加される。第１電位と第３電位との電位差の絶対値は、第１電位と第２電位との電位差の絶対値よりも小さい。第１電位と第２電位との電位差、及び、第１電位と第３電位との電位差は、ＴＩＡ７１の動作電圧の範囲に含まれている。第１電位と第２電位との電位差は、ＡＰＤ１１に設定する増倍率に応じて決定される。
【0086】
ＡＰＤ１１に印加される電圧は、スイッチ制御部７５の制御に応じて切り替わる。光検出ユニット１５Ａにおいて測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合には、電極１１ｂと第２端子６２とがスイッチ６６によって接続さる。本実施形態では、第１電位が第２電位及び第３電位よりも低く、第３電位が第２電位よりも低い。この結果、ＡＰＤ１１には、第１端子６１に印加される第１電位と第２端子６２に印加される第２電位との電位差に応じた電圧が印加される。
【0087】
光検出ユニット１５Ａにおいて測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、電極１１ｂと第２端子６２との接続がスイッチ６６によって切断される。本実施形態では、第１電位が第２電位及び第３電位よりも低く、第３電位が第２電位よりも低い。この結果、ＡＰＤ１１には、第１端子６１に印加される第１電位と第３端子６３に印加される第３電位との電位差に応じた電圧が印加される。
【0088】
本実施形態において、第１端子６１には、たとえば、第１電位として－６０Ｖが印加される。第２端子６２には、たとえば、第２電位として＋１０Ｖが印加される。第３端子６３には、たとえば、第３電位として０Ｖが印加される。この場合、第３端子６３には、グラウンドが接続されていてもよい。光検出ユニット１５Ａにおいて測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合には、７０Ｖの電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、６０Ｖの電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。このように、各光検出ユニット１５Ａにおいても、ＡＰＤ１１におけるゲインは、測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、測定対象光Ｂ２の検出が行わる場合に比べて低下する。
【0089】
次に、図９を参照して、本実施形態の変形例における各光検出ユニット１５Ｂの回路について説明する。図９は、本変形例における各光検出ユニット１５Ｂの回路を説明するための図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、ＡＰＤの極性が反転している点において、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と本変形例との相違点を主として説明する。
【0090】
各光検出ユニット１５Ｂにおいても、ＡＰＤ１１は、電極１１ａと、電極１１ｂとを有している。電極１１ａは、第１端子６１に接続されている。電極１１ｂは、第１回路部６４及び第２回路部６５に接続されている。各光検出ユニット１５Ｂにおいて、電極１１ａは、ＡＰＤ１１のカソードである。本変形例において、電極１１ａは、ＡＰＤ１１のＮ型半導体に接続されたパッド電極に相当する。電極１１ｂは、ＡＰＤ１１のアノードである。電極１１ｂは、ＡＰＤ１１のＰ型半導体に接続されたパッド電極に相当する。
【0091】
第１端子６１には、第１電位が印加される。第２端子６２には、第２電位が印加される。第３端子６３には、第３電位が印加される。第１電位と第３電位との電位差の絶対値は、第１電位と第２電位との電位差の絶対値よりも小さい。第１電位と第２電位との電位差、及び、第１電位と第３電位との電位差は、ＴＩＡ７１の動作電圧の範囲に含まれている。第１電位と第２電位との電位差は、ＡＰＤ１１に設定する増倍率に応じて決定される。本変形例では、第１電位が第２電位及び第３電位よりも高く、第３電位が第２電位よりも高い。
【0092】
ＡＰＤ１１に印加される電圧は、スイッチ制御部７５の制御に応じて切り替わる。光検出ユニット１５Ｂにおいて測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合には、電極１１ｂと第２端子６２とがスイッチ６６によって接続されており、電極１１ｂと第３端子６３との接続がスイッチ６７によって切断される。この結果、ＡＰＤ１１には、第１端子６１に印加される第１電位と第２端子６２に印加される第２電位との電位差に応じた電圧が印加される。
【0093】
光検出ユニット１５Ｂにおいて測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、電極１１ｂと第２端子６２との接続がスイッチ６６によって切断されており、電極１１ｂと第３端子６３とがスイッチ６７によって接続されている。この結果、ＡＰＤ１１には、第１端子６１に印加される第１電位と第３端子６３に印加される第３電位との電位差に応じた電圧が印加される。
【0094】
本変形例において、第１端子６１には、たとえば、第１電位として＋７０Ｖが印加される。第２端子６２には、たとえば、第２電位として０Ｖが印加される。第３端子６３には、たとえば、第３電位として＋１２Ｖが印加される。この場合、第２端子６２には、グラウンドが接続されていてもよい。光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合には、７０Ｖの電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、５８Ｖの電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。このように、各光検出ユニット１５Ｂにおいても、ＡＰＤ１１におけるゲインは、測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合には、測定対象光Ｂ２の検出が行わる場合に比べて低下する。
【0095】
次に、光検出装置１の作用効果について説明する。各光検出ユニット１５，１５Ｂにおいて、第１端子６１は、ＡＰＤ１１の電極１１ａに接続されている。スイッチ６６は、ＡＰＤ１１の電極１１ｂと第２端子６２との接続状態を切り替える。スイッチ６７は、ＡＰＤ１１の電極１１ｂと第３端子６３との接続状態を切り替える。このため、この光検出装置１は、ＡＰＤ１１へのバイアス電圧を、第１端子６１に印加される第１電位と第２端子６２に印加される第２電位との電位差から、第１端子６１に印加される第１電位と第３端子６３に印加される第３電位との電位差に切り替えることができる。
【0096】
光検出が行われる場合にＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧よりも、光検出が行われない場合にＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧が低ければ、光検出が行われない場合において環境光などの入射によるＡＰＤ１１の発熱が抑制される。たとえば、上記光検出装置１の光検出ユニット１５，１５Ｂにおいて、第１電位と第２電位との電位差が第１電位と第３電位との電位差よりも低い場合において、スイッチ６６が遮断状態とされスイッチ６７が導通状態とされれば、ＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧は低下する。この結果、光の入射によるＡＰＤ１１の発熱が抑制される。
【0097】
ＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧は、第１電位と第２電位との電位差と、第１電位と第３電位との電位差との間において切り替えられる。このため、ＡＰＤ１１へバイアス電圧の印加される状態と、ＡＰＤ１１へバイアス電圧の印加されない状態とが切り替えられる場合よりも、ＡＰＤ１１におけるバイアス電圧の変動が小さい。この結果、読出回路７０に印加される電位の変動も抑制されるため、読出回路７０の破損も抑制される。
【0098】
光検出ユニット１５Ａにおいて、第１端子６１は、ＡＰＤ１１の電極１１ａに接続されている。スイッチ６６は、ＡＰＤ１１の電極１１ｂと第２端子６２との接続状態を切り替える。ダイオード８０の電極８１は電極１１ｂに接続されており、ダイオード８０の電極８２は第３端子６３に接続されている。電極８１は、電極１１ｂと同一の極性を有している。電極８２は、電極１１ａと同一の極性を有している。このため、この光検出装置１は、ＡＰＤ１１へのバイアス電圧を、第１端子６１に印加される第１電位と第２端子６２に印加される第２電位との電位差から、第１端子６１に印加される第１電位と第３端子６３に印加される第３電位との電位差に切り替えることができる。
【0099】
たとえば、上記光検出装置１の光検出ユニット１５Ａにおいて、第１電位と第２電位との電位差が第１電位と第３電位との電位差よりも低い場合において、スイッチ６６が遮断状態とされれば、ＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧は低下する。この結果、光の入射によるＡＰＤ１１の発熱が抑制される。ＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧は、第１電位と第２電位との電位差と、第１電位と第３電位との電位差との間において切り替えられる。このため、ＡＰＤ１１へバイアス電圧の印加される状態と、ＡＰＤ１１へバイアス電圧の印加されない状態とが切り替えられる場合よりも、ＡＰＤ１１におけるバイアス電圧の変動が小さい。この結果、読出回路７０に印加される電位の変動も抑制されるため、読出回路７０の破損も抑制される。
【0100】
各光検出ユニット１５，１５Ａ，１５Ｂにおいて、スイッチ６６は、抵抗６８を介して電極１１ｂに接続されている。この場合、スイッチ６６において発生する寄生容量による影響が低減される。
【0101】
各光検出ユニット１５，１５Ａ，１５Ｂにおいて、ＴＩＡ７１は、ＣＭＯＳロジック集積回路に含まれている。ＴＩＡ７１がＣＭＯＳロジック集積回路に含まれている場合、ＴＩＡは、比較的高い速度で動作し得る。しかし、ＣＭＯＳロジック集積回路は、動作電圧の範囲が制限される。上記構成であれば、ＣＭＯＳロジック集積回路に印加される電圧が動作電圧の範囲内とされながら、ＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧が変更され得る。したがって、ＴＩＡ７１の動作速度が向上されながら、ＡＰＤ１１の発熱、及び、電圧の変動に応じた読出回路７０の破損が抑制され得る。
【0102】
各光検出ユニット１５，１５Ｂは、スイッチ６６、抵抗６８、スイッチ６７、キャパシタ６９、及び、ＴＩＡ７１の全てが同一のＣＭＯＳロジック集積回路に含まれた構成においても、たとえば２０Ｖ以下の比較的低い動作電圧において動作し得る。換言すれば、スイッチ６６、抵抗６８、スイッチ６７、キャパシタ６９、及び、ＴＩＡ７１の全てが同一の集積回路に含まれた構成において、ＴＩＡ７１が比較的高い速度で動作し得る。
【0103】
各光検出ユニット１５Ａは、スイッチ６６、抵抗６８、ダイオード８０、キャパシタ６９、及び、ＴＩＡ７１の全てが同一のＣＭＯＳロジック集積回路に含まれた構成においても、たとえば２０Ｖ以下の比較的低い動作電圧において動作し得る。換言すれば、スイッチ６６、抵抗６８、ダイオード８０、キャパシタ６９、及び、ＴＩＡ７１の全てが同一の集積回路に含まれた構成において、ＴＩＡ７１が比較的高い速度で動作し得る。
【0104】
各光検出ユニット１５，１５Ａ，１５Ｂにおいて、抵抗６８は、第２回路部６５の入力インピーダンスよりも大きいインピーダンスを有している。この場合、ＡＰＤ１１からの信号がより正確にＴＩＡ７１に伝送され得る。
【0105】
各光検出ユニット１５，１５Ａ，１５Ｂにおいて、第１電位と第２電位との電位差、及び、第１電位と第３電位との電位差は、ＴＩＡ７１の動作電圧の範囲に含まれていてもよい。この場合、簡易な構成によって、ＴＩＡ７１の動作速度が向上されながら、ＡＰＤ１１の発熱、及び、電圧の変動に応じた読出回路７０の破損が抑制され得る。
【0106】
光検出装置１は、各光検出ユニット１５，１５Ａ，１５Ｂにおいて光検出を行うタイミングに応じて、スイッチ６６，６７による接続状態を制御するスイッチ制御部７５をさらに備えている。この場合、光検出装置１は、光検出を行うタイミングであるか否かに応じて、ＡＰＤ１１へのバイアス電圧を切り替えることができる。
【0107】
各光検出ユニット１５，１５Ｂに対して、スイッチ制御部７５は、スイッチ６６が電極１１ｂと第２端子６２との接続を切断している状態において、スイッチ６７に、電極１１ｂと第３端子６３とを接続させる。この場合、光検出装置１は、測定対象光Ｂ２の検出を行わないＡＰＤ１１に環境光Ｂ３が入射した場合に、発生した電流を第３端子６３に放電することができる。この結果、読出回路７０の破損が抑制される。
【0108】
各光検出ユニット１５，１５Ｂに対して、スイッチ制御部７５は、スイッチ６６が電極１１ｂと第２端子６２とを接続している状態において、スイッチ６７に、電極１１ｂと第３端子６３との接続を切断させる。この場合、抵抗６８における発熱が抑制される。
【0109】
光検出装置１は、光を照射する照射部２をさらに備えてもよい。スイッチ制御部７５は、照射部２から光が照射されたタイミングに応じて、スイッチ６６，６７の通電状態を制御する。この場合、光検出装置１は、光検出を行うタイミングであるか否かをより確実に判断することができる。この結果、光検出装置１は、光検出を行うタイミングであるか否かに応じて、ＡＰＤ１１へのバイアス電圧をより的確に切り替えることができる。
【0110】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【0111】
たとえば、上述した実施形態及び変形例において、ＡＰＤ１１は、リニアモードにおいて動作する。しかし、ＡＰＤ１１は、ガイガーモードにおいて動作してもよい。この場合、各光検出ユニット１５は、ＡＰＤ１１に接続されたクエンチング回路をさらに有してもよい。クエンチング回路は、光検出基板５に設けられてもよいし、回路素子７に設けられてもよい。クエンチング回路は、抵抗６８と一体に設けられてもよい。
【0112】
上述した実施形態及び変形例において、光検出基板５及び回路素子７は、互いに分離しており、Ｚ軸方向において互いに対向するように配置されている。しかし、光検出基板５及び回路素子７は、一体に構成されていてもよい。光検出基板５及び回路素子７は、Ｚ軸方向と交差する方向に配列されていてもよい。
【0113】
上述した実施形態及び変形例において、光検出基板５と回路素子７とは、バンプＢを介して接続されている。しかし、光検出基板５と回路素子７とは、直接接合していてもよい。
【0114】
上述した実施形態及び変形例において、スイッチ制御部７５は、スイッチ６６とスイッチ６７とのそれぞれを制御する。しかし、スイッチ６６とスイッチ６７とは、連動していてもよい。たとえば、スイッチ６６及びスイッチ６７は、ＣＭＯＳによって構成されていてもよい。
【0115】
各光検出ユニット１５及び光検出ユニット１５Ｂにおいて、スイッチ制御部７５は、光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われる場合に、スイッチ６６を導通状態にさせ、スイッチ６７を遮断状態にさせる。スイッチ制御部７５は、光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合に、スイッチ６６を遮断状態にさせ、スイッチ６７を導通状態にさせる。しかし、光検出ユニット１５において測定対象光Ｂ２の検出が行われない場合に、スイッチ６６とスイッチ６７との双方を導通状態にしてもよい。この場合においても、スイッチ６６が導通状態でスイッチ６７が遮断状態である場合よりも、ＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧は低下する。ＡＰＤ１１へバイアス電圧の印加される状態と、ＡＰＤ１１へバイアス電圧の印加されない状態とが切り替えられる場合よりも、ＡＰＤ１１におけるバイアス電圧の変動が小さい。この結果、光の入射によるＡＰＤ１１の発熱と、電位の変動に応じた読出回路７０の破損とが抑制される。スイッチ６６が遮断状態でありスイッチ６７が導通状態である場合は、スイッチ６６とスイッチ６７との双方を導通状態である場合よりも、抵抗６８における発熱が抑制される。
【0116】
上述した変形例は、それぞれ、組み合わされてもよい。たとえば、各光検出ユニット１５Ｂにおいて、光検出ユニット１５Ａのように、スイッチ６７の代わりにダイオード８０が用いられてもよい。
【符号の説明】
【0117】
１…光検出装置、２…照射部、１１…アバランシェフォトダイオード、１１ａ，１１ｂ…電極、１５，１５Ａ，１５Ｂ…光検出ユニット、６１…第１端子、６２…第２端子、６３…第３端子、６４…第１回路部、６５，６５Ａ…第２回路部、６６，６７…スイッチ、６８…抵抗、６９…キャパシタ、７０…読出回路、７１…トランスインピーダンスアンプ、７５…スイッチ制御部、８０…ダイオード、８１，８２…電極、Ｒ…受光領域。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】