(57)【要約】【課題】アバランシェダイオードの出力信号の低下を抑える。【解決手段】制御回路３１０は、第１期間において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の範囲に設定する。制御回路３１０は、第１期間後の第２期間において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１以下の範囲に設定する。制御回路３１０は、第２期間後の第３期間において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の範囲に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード及びカソードを有する第１アバランシェダイオードを制御するための制御回路を含み、
前記制御回路は、
第１期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定し、
前記第１期間後の第２期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値以下の範囲に設定し、
前記第２期間後の第３期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定する、制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制御回路は、前記第１期間において電磁波が前記第１アバランシェダイオードに入射した後、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を前記第１値超の値から前記第１値以下の値に切り替えて前記第２期間に移行する、制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置において、
前記制御回路は、前記第１期間のうちの少なくとも一部において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を徐々に増加させる、制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の制御装置において、
前記第１アバランシェダイオードは、電磁波源から出射された電磁波を検出するためのものであり、
前記電磁波源は、前記第２期間において、一の電磁波を出射し、
前記制御回路は、前記電磁波源が前記一の電磁波を出射した後、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を前記第１値以下の値から前記第１値超の値に切り替えて前記第３期間に移行する、制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の制御装置において、
前記第１アバランシェダイオードは、電磁波源から出射された電磁波を検出するためのものであり、
前記制御回路は、前記第１期間において電磁波が前記第１アバランシェダイオードに入射した後、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を前記第１値超の値から前記第１値以下の値に切り替えて前記第２期間に移行し、
前記電磁波源は、前記第２期間において、一の電磁波を出射し、
前記制御回路は、前記電磁波源が前記一の電磁波を出射した後、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を前記第１値以下の値から前記第１値超の値に切り替えて前記第３期間に移行する、制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制御回路は、アノード及びカソードを有する第２アバランシェダイオードを制御するためのものでもあり、
前記制御回路は、
前記第１期間のうちの少なくとも一部において、前記第２アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第２値以下の範囲に設定し、
前記第２期間のうちの少なくとも一部において、前記第２アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第２値超の範囲に設定し、
前記第３期間のうちの少なくとも一部において、前記第２アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第２値以下の範囲に設定する、制御装置。
【請求項７】
電磁波源と、
アノード及びカソードを有し、前記電磁波源から出射された電磁波を検出するための第１アバランシェダイオードと、
前記第１アバランシェダイオードを制御するための制御回路と、
を含み、
前記制御回路は、
第１期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定し、
前記第１期間後の第２期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値以下の範囲に設定し、
前記第２期間後の第３期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定する、センサ装置。
【請求項８】
アノード及びカソードを有する第１アバランシェダイオードを制御回路によって制御する制御方法であって、
前記制御回路によって、
第１期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定し、
前記第１期間後の第２期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値以下の範囲に設定し、
前記第２期間後の第３期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定する、制御方法。
【請求項９】
コンピュータを、アノード及びカソードを有する第１アバランシェダイオードを制御するための制御装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
第１期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定させ、
前記第１期間後の第２期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値以下の範囲に設定させ、
前記第２期間後の第３期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、センサ装置、制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光を検出するための検出装置は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含むことがある。ＡＰＤは、アバランシェブレークダウンによって高い感度を有しており、高単一フォトンの検出が可能となっている。しかしながら、ＡＰＤは、入力される光の強度が高い場合、空間電荷効果によって、良好な出力特性を得ることができないことがある。
【０００３】
特許文献１には、ＡＰＤの空間電荷効果を緩和するための構造の一例について記載されている。この構造は、アンドープのＩｎＧａＡｓ（第１光吸収層）、ｐ型のＩｎＧａＡｓ（第２光吸収層）、アンドープのＩｎＡｌＧａＡｓ（ギャップ連続層）、ｐ型のＩｎＧａＡｓ（電界制御層）及びアンドープのＩｎＡｌＡｓ（アバランシェ層）を含んでいる。特許文献１には、この構造においては、アバランシェ層付近では正孔が加速され、空間電荷効果が緩和されると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７０６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、ＡＰＤの出力信号特性を検討し、具体的には、ＡＰＤに逆バイアス電圧を常に印加したままＡＰＤにパルス光を繰り返し入射すると、ＡＰＤの出力信号が時間の経過にともなって低下し得ることを見出した。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題としては、アバランシェダイオードの出力信号の低下を抑えることが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
アノード及びカソードを有する第１アバランシェダイオードを制御するための制御回路を含み、
前記制御回路は、
第１期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定し、
前記第１期間後の第２期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値以下の範囲に設定し、
前記第２期間後の第３期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定する、制御装置である。
【０００８】
請求項７に記載の発明は、
電磁波源と、
アノード及びカソードを有し、前記電磁波源から出射された電磁波を検出するための第１アバランシェダイオードと、
前記第１アバランシェダイオードを制御するための制御回路と、
を含み、
前記制御回路は、
第１期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定し、
前記第１期間後の第２期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値以下の範囲に設定し、
前記第２期間後の第３期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定する、センサ装置である。
【０００９】
請求項８に記載の発明は、
アノード及びカソードを有する第１アバランシェダイオードを制御回路によって制御する制御方法であって、
前記制御回路によって、
第１期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定し、
前記第１期間後の第２期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値以下の範囲に設定し、
前記第２期間後の第３期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定する、制御方法である。
【００１０】
請求項９に記載の発明は、
コンピュータを、アノード及びカソードを有する第１アバランシェダイオードを制御するための制御装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
第１期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定させ、
前記第１期間後の第２期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値以下の範囲に設定させ、
前記第２期間後の第３期間において、前記第１アバランシェダイオードの前記アノードに対する前記カソードの電圧を第１値超の範囲に設定させる、プログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る制御装置を説明するための図である。
【図２】図１に示した制御装置による制御の一例を説明するためのタイムチャートを示す図である。
【図３】図１に示した検出装置の一例を説明するための図である。
【図４】実施形態２に係る制御装置を説明するための図である。
【図５】図４に示した制御装置による制御の一例を説明するためのタイムチャートを示す図である。
【図６】図４に示した検出装置の一例を説明するための図である。
【図７】実施例１に係るセンサ装置を説明するための図である。
【図８】図７に示した制御装置による制御の第１例を説明するためのタイムチャートを示す図である。
【図９】図７に示した制御装置による制御の第２例を説明するためのタイムチャートを示す図である。
【図１０】図７に示した制御装置による制御の第３例を説明するためのタイムチャートを示す図である。
【図１１】図７に示した制御装置による制御の第４例を説明するためのタイムチャートを示す図である。
【図１２】実施例２に係るセンサ装置を説明するための図である。
【図１３】図１２に示した制御装置による制御の一例を説明するためのタイムチャートを示す図である。
【図１４】実施例３に係る検出装置を説明するための回路図である。
【図１５】実施例３に係る検出装置における第１ＡＤの出力信号の振幅の測定結果を示すグラフである。
【図１６】比較例に係る検出装置における第１ＡＤの出力信号の振幅の測定結果を示すグラフである。
【図１７】実施例４に係るセンサ装置を説明するための図である。
【図１８】変形例に係る検出装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る制御装置３００を説明するための図である。図２は、図１に示した制御装置３００による制御の一例を説明するためのタイムチャートを示す図である。
【００１４】
図１及び図２を用いて、制御装置３００の概要を説明する。制御装置３００は、制御回路３１０を含んでいる。制御回路３１０は、第１アバランシェダイオード（ＡＤ）２１０を制御するためのものである。第１ＡＤ２１０は、アノードＡ及びカソードＫを有している。図２に示すように、制御回路３１０は、第１期間（例えば、期間Ｐ１又は期間Ｐ３）において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の範囲に設定する。制御回路３１０は、第１期間後の第２期間（例えば、期間Ｐ２又は期間Ｐ４）において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１以下の範囲に設定する。制御回路３１０は、第２期間後の第３期間（例えば、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の範囲に設定する。
【００１５】
上述した構成によれば、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができる。後述するように、第１ＡＤ２１０に逆バイアス電圧を常に印加したまま第１ＡＤ２１０に電磁波を入射すると、第１ＡＤ２１０の出力信号が時間の経過にともなって低下し得ることを本発明者は見出した。本発明者は、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えるための方法を検討し、その結果、第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧を一時的に緩和させることを見出した。上述した構成においては、第１期間から第３期間までの間の第２期間（例えば、期間Ｐ１から期間Ｐ３までの間の期間Ｐ２又は期間Ｐ３から期間Ｐ５までの間の期間Ｐ４）において第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧を一時的に緩和させている。したがって、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができる。
【００１６】
図１を用いて、検出装置２００及び制御装置３００の詳細を説明する。検出装置２００は、第１ＡＤ２１０を含んでいる。制御装置３００は、制御回路３１０を含んでいる。
【００１７】
第１ＡＤ２１０は、電磁波を検出可能であり、図１に示す例において、光（例えば、可視光、赤外線又は紫外線）を検出可能である。図１に示す例において、第１ＡＤ２１０は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）にしてもよい。他の例において、第１ＡＤ２１０は、光以外の電磁波、例えば、電波又は電磁放射線（例えば、ガンマ線又はＸ線）を検出可能であってもよい。
【００１８】
一例において、制御装置３００は、コンピュータにしてもよい。この例においては、プログラムによって、コンピュータを制御装置３００として機能させることができる。
【００１９】
図２を用いて、制御回路３１０の制御の詳細を説明する。
【００２０】
図２に示す例において、第１値Ｖｔｈ１は０Ｖである。第１値Ｖｔｈ１は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１超である期間（期間Ｐ１、期間Ｐ３及び期間Ｐ５）において、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１がブレークダウン電圧以上であり、かつ第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１以下である期間（期間Ｐ２及びＰ４）において、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１がブレークダウン電圧未満である限り、０Ｖ又は０Ｖとは異なる値にしてもよい。
【００２１】
図２に示す例において、制御回路３１０は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１超である期間（期間Ｐ１、期間Ｐ３及び期間Ｐ５）において、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を、時間によらず一定に設定している。他の例において、制御回路３１０は、当該期間において、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を、時間に依存して変動させてもよい。
【００２２】
図２に示す例において、制御回路３１０は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１以下である期間（期間Ｐ２及びＰ４）において、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を、時間によらず一定（第１値Ｖｔｈ：０Ｖ）に設定している。他の例において、制御回路３１０は、当該期間において、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を、０Ｖとは異なる電圧、例えば、負の電圧（すなわち、カソードＫに対するアノードＡの電位を高くする。）に設定してもよい。さらに他の例において、制御回路３１０は、当該期間において、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を、時間に依存して変動させてもよい。
【００２３】
制御回路３１０は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１超である期間（期間Ｐ１、期間Ｐ３及び期間Ｐ５）及び第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１以下である期間（期間Ｐ２及びＰ４）を交互に繰り返している。このようにして、制御回路３１０は、第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧を一時的に緩和させている。したがって、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができる。
【００２４】
図２に示す例において、制御回路３１０は、第１値Ｖｔｈ１超の逆バイアス電圧を周期的に印加している。他の例において、制御回路３１０は、第１値Ｖｔｈ１超の逆バイアス電圧を第１ＡＤ２１０に非周期的に印加してもよい。
【００２５】
図３は、図１に示した検出装置２００の一例を説明するための図である。図３の上段は、検出装置２００の斜視図であり、図３の下段は、検出装置２００の上面図である。
【００２６】
検出装置２００は、検出面４０２、端子４１２及び端子４１４を含んでいる。
【００２７】
検出面４０２は、第１ＡＤ２１０の少なくとも一部分を構成している。検出装置２００は、検出面４０２に入射した電磁波を検出可能になっている。
【００２８】
端子４１２は、第１ＡＤ２１０のアノードＡを構成しており、端子４１４は、第１ＡＤ２１０のカソードＫを構成している。
【００２９】
（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る制御装置３００を説明するための図である。図５は、図４に示した制御装置３００による制御の一例を説明するためのタイムチャートを示す図である。本実施形態に係る制御装置３００は、以下の点を除いて、実施形態１に係る制御装置３００と同様である。
【００３０】
制御回路３１０は、複数のアバランシェダイオードを制御するためのものであり、図４に示す例では、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０を制御するためのものである。第１ＡＤ２１０と同様にして、第２ＡＤ２２０は、アノードＡ及びカソードＫを有している。
【００３１】
図５に示すように、制御回路３１０は、第１期間（例えば、期間Ｐ１又は期間Ｐ３）において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の範囲に設定する一方で、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２を第２値Ｖｔｈ２以下の範囲に設定している。制御回路３１０は、第１期間後の第２期間（例えば、期間Ｐ２又は期間Ｐ４）において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１以下の範囲に設定する一方で、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２を第２値Ｖｔｈ２超の範囲に設定している。制御回路３１０は、第２期間後の第３期間（例えば、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）において、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の範囲に設定する一方で、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２を第２値Ｖｔｈ２以下の範囲に設定している。
【００３２】
上述した構成によれば、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下及び第２ＡＤ２２０の出力信号の低下を抑えることができるとともに、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０を相補的に動作させることができる。具体的には、上述した構成においては、第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧が緩和されている期間（すなわち、第１ＡＤ２１０が電磁波を検出することができない期間）（例えば、期間Ｐ２又は期間Ｐ４）では、第２ＡＤ２２０に逆バイアス電圧を印加して第２ＡＤ２２０が電磁波を検出することができるようにしており、第２ＡＤ２２０の逆バイアス電圧が緩和されている期間（すなわち、第２ＡＤ２２０が電磁波を検出することができない期間）（例えば、期間Ｐ１、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）では、第１ＡＤ２１０に逆バイアス電圧を印加して第１ＡＤ２１０が電磁波を検出することができるようにしている。したがって、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０を相補的に動作させることができる。
【００３３】
図５を用いて、制御回路３１０の制御の詳細を説明する。
【００３４】
図５に示す例において、第２値Ｖｔｈ２は、第１値Ｖｔｈ１と等しくなっており、０Ｖとなっている。他の例において、第２値Ｖｔｈは、第１値Ｖｔｈ１と異なっていてもよいし、０Ｖ以外の電圧であってもよい。
【００３５】
図５に示す例において、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１超である期間（例えば、期間Ｐ１、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）の全体において、第２値Ｖｔｈ以下となっている。他の例において、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１超である期間（例えば、期間Ｐ１、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）の一部のみにおいて、第２値Ｖｔｈ以下となっていてもよい。この例においても、第２ＡＤ２２０の出力信号の低下を抑えることができる。
【００３６】
図５に示す例において、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１以下である期間（例えば、期間Ｐ２又は期間Ｐ４）の全体において、第２値Ｖｔｈ超となっている。他の例において、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１以下である期間（例えば、期間Ｐ２又は期間Ｐ４）の一部のみにおいて、第２値Ｖｔｈ超となっていてもよい。この例においても、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０を相補的に動作させることができる。
【００３７】
図６は、図４に示した検出装置２００の一例を説明するための図である。図６の上段は、検出装置２００の斜視図であり、図６の下段は、検出装置２００の上面図である。
【００３８】
検出装置２００は、検出面４０２、端子４１２ａ（端子４１２）、端子４１４ａ（端子４１４）、端子４１２ｂ（端子４１２）及び端子４１４ｂ（端子４１４）を含んでいる。
【００３９】
検出面４０２は、複数の検出面を含んでおり、図６に示す例では、第１検出面４０２ａ及び第２検出面４０２ｂを含んでいる。第１検出面４０２ａ及び第２検出面４０２ｂは、互いに並んでおり、同じ方向に向けられている。第１検出面４０２ａは、第１ＡＤ２１０の少なくとも一部分を構成している。第２検出面４０２ｂは、第２ＡＤ２２０の少なくとも一部を構成している。したがって、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０は、同じ方向から検出装置２００に照射された電磁波を検出可能になっている。
【００４０】
端子４１２ａは、第１ＡＤ２１０のアノードＡを構成しており、端子４１４ａは、第１ＡＤ２１０のカソードＫを構成している。端子４１２ｂは、第２ＡＤ２２０のアノードＡを構成しており、端子４１４ｂは、第２ＡＤ２２０のカソードＫを構成している。
【実施例】
【００４１】
（実施例１）
図７は、実施例１に係るセンサ装置１０を説明するための図である。
【００４２】
センサ装置１０は、電磁波源１００、検出装置２００及び制御装置３００を含んでいる。検出装置２００は、第１ＡＤ２１０を含んでいる。第１ＡＤ２１０は、電磁波源１００から出射された電磁波を検出するためのものである。制御装置３００は、制御回路３１０を含んでいる。制御回路３１０は、実施形態１（図１）と同様にして、第１ＡＤ２１０を制御するためのものである。したがって、実施形態１（図１）と同様にして、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができる。
【００４３】
電磁波源１００は、電磁波（例えば、光又は電波）を出射可能である。出射される電磁波が光である場合、電磁波源１００は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）にしてもよい。
【００４４】
第１ＡＤ２１０は、電磁波源１００から出射されて物体によって反射された電磁波を検出する。一例において、センサ装置１０は、電磁波源１００から電磁波が出射された時間から第１ＡＤ２１０によって電磁波が検出されるまでの時間に基づいて、センサ装置１０から物体までの距離を測定することができる。
【００４５】
一例において、センサ装置１０は、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）にしてもよい。この例において、電磁波源１００は光を出射し、検出装置２００（第１ＡＤ２１０）は光を検出する。他の例において、センサ装置１０は、ＲＡＤＡＲ（ＲＡｄｉｏ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）にしてもよい。この例において、電磁波源１００は電波を出射し、検出装置２００（第１ＡＤ２１０）は電波を検出する。
【００４６】
図８は、図７に示した制御装置３００による制御の第１例を説明するためのタイムチャートを示す図である。図８の上段は、電磁波源１００から出射される電磁波のタイムチャートを示しており、図８の中段は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１のタイムチャートを示しており、図８の下段は、第１ＡＤ２１０の出力信号（例えば、第１ＡＤ２１０から流れる光電流）のタイムチャートを示している。
【００４７】
制御回路３１０は、第１期間（第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧が第１値Ｖｔｈ１超である期間、例えば、期間Ｐ１、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）において電磁波が第１ＡＤ２１０に入射した後、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の値から第１値Ｖｔｈ以下の値に切り替えて第２期間（例えば、期間Ｐ２、期間Ｐ４又は期間Ｐ６）に移行している。
【００４８】
上述した構成によれば、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができるとともに、高い信頼性をもって電磁波を第１ＡＤ２１０によって検出することができる。具体的には、上述した構成においては、電磁波が第１ＡＤ２１０に入射した後（すなわち、第１ＡＤ２１０がさらなる電磁波を検出する必要がなくなった後）、第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧を一時的に緩和させている。したがって、高い信頼性をもって電磁波を第１ＡＤ２１０によって検出することができる。
【００４９】
図８を用いて、制御回路３１０の制御の詳細を説明する。
【００５０】
図８に示す例において、電磁波源１００は、周期Ｔにおいて、周期的に電磁波を出射している。他の例において、電磁波源１００は、非周期的に電磁波を出射してもよい。
【００５１】
第１ＡＤ２１０は、電磁波源１００から出射されて物体から反射された電磁波を検出している。センサ装置１０から物体までの距離が大きくなるほど、電磁波の伝搬時間が長くなり、かつ、電磁波が減衰しやすい。図８に示す例では、第１ＡＤ２１０の１つ目の出力信号は、第１ＡＤ２１０の３つの出力信号の中で、センサ装置１０から最も近い物体によって反射された電磁波によって生じたものであるといえ、第１ＡＤ２１０の３つ目の出力信号は、第１ＡＤ２１０の３つの出力信号の中で、センサ装置１０から最も遠い物体によって反射された電磁波によって生じたものであるといえる。
【００５２】
図９は、図７に示した制御装置３００による制御の第２例を説明するためのタイムチャートを示す図である。図９に示す例は、以下の点を除いて、図８に示した例と同様である。
【００５３】
電磁波源１００は、第２期間（第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧が第１値Ｖｔｈ１以下である期間、例えば、期間Ｐ１、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）において、一の電磁波を出射している。制御回路３１０は、電磁波源１００が一の電磁波を出射した後、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１以下の値から第１値Ｖｔｈ１超の値に切り替えて第３期間（第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧が第１値Ｖｔｈ１超である期間、例えば、期間Ｐ２、期間Ｐ４又は期間Ｐ６）に移行している。
【００５４】
上述した構成によれば、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができるとともに、センサ装置１０から特定の距離以上離れた物体をセンサ装置１０に選択的に検出させることができる。具体的には、上述した構成においては、電磁波源１００が電磁波を出射したタイミングから一定の期間、第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧を一時的に緩和させている。この期間に第１ＡＤ２１０に照射される電磁波は、センサ装置１０から近い距離に位置する物体から反射された電磁波であり、第１ＡＤ２１０によって検出され得ない。したがって、センサ装置１０から特定の距離以上離れた物体をセンサ装置１０に選択的に検出させることができる。
【００５５】
図１０は、図７に示した制御装置３００による制御の第３例を説明するためのタイムチャートを示す図である。図１０に示す例は、以下の点を除いて、図８に示した例と同様である。
【００５６】
制御回路３１０は、第１期間（第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧が第１値Ｖｔｈ１超である期間、例えば、期間Ｐ２又は期間Ｐ４）において電磁波が第１ＡＤ２１０に入射した後、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の値から第１値Ｖｔｈ以下の値に切り替えて第２期間（第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧が第１値Ｖｔｈ１以下である期間、例えば、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）に移行している。電磁波源１００は、第２期間（例えば、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）において、一の電磁波を出射している。制御回路３１０は、電磁波源１００が一の電磁波を出射した後、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１以下の値から第１値Ｖｔｈ１超の値に切り替えて第３期間（第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧が第１値Ｖｔｈ１超である期間、例えば、期間Ｐ４又は期間Ｐ６）に移行している。
【００５７】
上述した構成によれば、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができるとともに、図８を用いて説明した例と同様にして、高い信頼性をもって電磁波を第１ＡＤ２１０によって検出することができ、図９を用いて説明した例と同様にして、センサ装置１０から特定の距離以上離れた物体をセンサ装置１０に選択的に検出させることができる。
【００５８】
図１１は、図７に示した制御装置３００による制御の第４例を説明するためのタイムチャートを示す図である。図１１に示す例は、以下の点を除いて、図８に示した例と同様である。
【００５９】
制御回路３１０は、第１期間（第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧が第１値Ｖｔｈ１超である期間、例えば、期間Ｐ１、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）において第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を徐々に増加させている。図８に示した例と同様にして、制御回路３１０は、第１期間において電磁波が第１ＡＤ２１０に入射した後、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を第１値Ｖｔｈ１超の値から第１値Ｖｔｈ以下の値に切り替えて第２期間（例えば、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）に移行している。
【００６０】
上述した構成によれば、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができるとともに、第１ＡＤ２１０に入射する電磁波の強度に応じた適当な逆バイアス電圧を印加することができる。具体的には、センサ装置１０から物体までの距離が大きくなるほど（つまり、電磁波源１００からの電磁波の出射から第１ＡＤ２１０への電磁波の入射までの時間が長くなるほど）、電磁波が減衰しやすい。したがって、電磁波源１００からの電磁波の出射から第１ＡＤ２１０への電磁波の入射までの時間が短い場合、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１は小さくてもよいのに対して、電磁波源１００からの電磁波の出射から第１ＡＤ２１０への電磁波の入射までの時間が長い場合、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１は大きくした方がよい。上述した構成によれば、電磁波源１００からの電磁波の出射から第１ＡＤ２１０への電磁波の入射までの時間が短い場合、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１は小さくすることができ、電磁波源１００からの電磁波の出射から第１ＡＤ２１０への電磁波の入射までの時間が長い場合、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１は大きくすることができる。したがって、第１ＡＤ２１０に入射する電磁波の強度に応じた適当な逆バイアス電圧を印加することができる。
【００６１】
図１１に示す例においては、制御回路３１０は、第１期間（例えば、期間Ｐ１、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）の全体において第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を徐々に増加させている。他の例において、制御回路３１０は、第１期間のうちの一部のみにおいて第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を徐々に増加させていてもよい。この例において、制御回路３１０は、第１期間のうちの他の部分において、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を、時間によらず一定に設定していてもよい。
【００６２】
図１１に示す例においては、制御回路３１０は、第１期間（例えば、期間Ｐ１、期間Ｐ３又は期間Ｐ５）において第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を線型に増加させている。他の例において、制御回路３１０は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を非線型に増加させてもよい。一例において、制御回路３１０は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を階段状に増加させてもよい。
【００６３】
（実施例２）
図１２は、実施例２に係るセンサ装置１０を説明するための図である。実施例２に係るセンサ装置１０は、以下の点を除いて、実施例１に係るセンサ装置１０と同様である。
【００６４】
センサ装置１０は、電磁波源１００、検出装置２００及び制御装置３００を含んでいる。検出装置２００は、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０を含んでいる。第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０は、電磁波源１００から出射された電磁波を検出するためのものである。制御装置３００は、制御回路３１０を含んでいる。制御回路３１０は、実施形態２（図４）と同様にして、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０を制御するためのものである。したがって、実施形態２（図４）と同様にして、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下及び第２ＡＤ２２０の出力信号の低下を抑えることができるとともに、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０を相補的に動作させることができる。
【００６５】
図１３は、図１２に示した制御装置３００による制御の一例を説明するためのタイムチャートを示す図である。図１３の第１段は、電磁波源１００から出射される電磁波のタイムチャートを示しており、図１３の第２段は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１のタイムチャートを示しており、図１３の第３段は、第１ＡＤ２１０の出力信号（例えば、第１ＡＤ２１０から流れる光電流）のタイムチャートを示しており、図１３の第４段は、第２ＡＤ２２０の電圧Ｖ２のタイムチャートを示しており、図１３の第５段は、第２ＡＤ２２０の出力信号（例えば、第２ＡＤ２２０から流れる光電流）のタイムチャートを示している。
【００６６】
図１３に示す例において、制御回路３１０は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１超である期間（期間Ｐ１及び期間Ｐ３）及び第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１以下である期間（期間Ｐ２）を、電磁波源１００による電磁波の出射の周期Ｔに同期させて交互に繰り返している。制御回路３１０は、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１超である期間（期間Ｐ１及び期間Ｐ３）において、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２を第２値Ｖｔｈ２以下の範囲に設定しており、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１が第１値Ｖｔｈ１以下である期間（期間Ｐ２）において、第２ＡＤ２２０のアノードＡに対するカソードＫの電圧Ｖ２を第２値Ｖｔｈ２超の範囲に設定している。このようにして、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下及び第２ＡＤ２２０の出力信号の低下を抑えることができるとともに、第１ＡＤ２１０及び第２ＡＤ２２０を相補的に動作させることができる。
【００６７】
（実施例３）
図１４は、実施例３に係る検出装置２００を説明するための回路図である。
【００６８】
第１ＡＤ２１０のカソードＫは、保護抵抗Ｒｌｉｍ及びフェライトビーズＲｆｂ１を介して電源ＶＶ１に接続されている。第１ＡＤ２１０のカソードＫと保護抵抗Ｒｌｉｍを相互に接続させるためのラインは、キャパシタＣｐｈを介して接地されている。第１ＡＤ２１０のアノードＡは、電流電圧変換回路Ｔに接続されている。
【００６９】
電流電圧変換回路Ｔは、第１ＡＤ２１０から流れる電流を電圧に変換する。電流電圧変換回路Ｔは、オペアンプＵ１を含んでいる。オペアンプＵ１の反転入力端子は、第１ＡＤ２１０のアノードＡに接続されている。オペアンプＵ１の非反転入力端子には、電位ＶＣＣが供給されている。電位ＶＣＣをオペアンプＵ１の非反転入力端子に供給するためのラインは、バイパスキャパシタＣｐを介して接地されている。オペアンプＵ１の出力端子と反転入力端子の間では、帰還抵抗Ｒｆ及び帰還キャパシタＣｆが互いに並列に接続されている。オペアンプＵ１の負電源端子は、接地されている。オペアンプＵ１の出力端子からは、信号（電圧）が出力される。オペアンプＵ１の出力端子は、コンパレータＵ２の非反転入力端子に接続されている。
【００７０】
コンパレータＵ２は、オペアンプＵ１の出力端子から出力された電圧と電源Ｅの電圧を比較し、オペアンプＵ１の出力端子から出力された電圧が電源Ｅの電圧より大きい場合、トランジスタＱ１をオンさせるための信号を出力する。トランジスタＱ１がオンすると、第１ＡＤ２１０のカソードＫの電位がグラウンドに向けて低下する。このようにして、例えば図８又は図１０に示したように、第１ＡＤ２１０に電磁波が入射した後（つまり、第１ＡＤ２１０から電流が流れた後）、第１ＡＤ２１０の電圧Ｖ１を低下させることができる。
【００７１】
オペアンプＵ１の出力端子とコンパレータＵ２の非反転入力端子を相互に接続するためのラインには、終端抵抗Ｒｏ及びキャパシタＣｏが直列に接続されている。キャパシタＣｏからは、第１ＡＤ２１０から流れた電流に対応した信号（電圧Ｖｏｕｔ）が出力される。
【００７２】
電位ＶＣＣは、フェライトビーズＲｆｂ２を介して接続された電源ＶＶ２によって制御されている。
【００７３】
制御装置３００の制御回路３１０は、電源ＶＶ１の電圧及び電源ＶＶ２の電圧を制御して、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧を制御している。具体的には、第１ＡＤ２１０のカソードＫは、電源ＶＶ１に接続されている。第１ＡＤ２１０のアノードＡは、オペアンプＵ１の反転入力端子に接続されている。電位ＶＣＣは、電源ＶＶ２によって制御されている。したがって、第１ＡＤ２１０のアノードＡに対するカソードＫの電圧は、電源ＶＶ１の電圧及び電源ＶＶ２の電圧によって制御可能になっている。
【００７４】
図１５は、実施例３に係る検出装置２００における第１ＡＤ２１０の出力信号の振幅の測定結果を示すグラフである。図１６は、比較例に係る検出装置２００における第１ＡＤ２１０の出力信号の振幅の測定結果を示すグラフである。
【００７５】
図１５に示す例では、第１ＡＤ２１０に、パルス幅５ｎｓのパルス光を周期１μｓで入射した。第１ＡＤ２１０のアノードＡとカソードＫ間の電圧は、３０秒のうち１５〜２０秒の間だけ０Ｖに設定させ、３０秒のうち残りの期間だけ逆バイアス電圧に設定させる周期（３０秒）を繰り返させた。なお、図１５に示す例では、図１４に示したコンパレータＵ２を検出装置２００から取り除かれている。
【００７６】
図１６に示す例は、第１ＡＤ２１０のアノードＡとカソードＫ間の電圧が常に逆バイアス電圧に設定されている点を除いて、図１５に示す例と同様とした。
【００７７】
比較例では、図１６に示すように、第１ＡＤ２１０の出力信号の振幅は、測定開始から約２００秒経過すると、初期の振幅の約５０％まで低下した。これに対して、実施例３では、図１５に示すように、第１ＡＤ２１０の出力信号の振幅は、測定開始から約２００秒経過しても、初期の振幅の約８０％に留まった。これらの結果は、第１ＡＤ２１０の逆バイアス電圧を一時的に緩和させることで、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができることを示唆する。
【００７８】
（実施例４）
図１７は、実施例４に係るセンサ装置１０を説明するための図である。
【００７９】
センサ装置１０は、電磁波源１００、検出装置２００、制御装置３００、可動反射器４００及びスプリッタ４１０を含んでいる。
【００８０】
電磁波源１００、検出装置２００及び制御装置３００は、上述した実施例のいずれかに係る電磁波源１００、検出装置２００及び制御装置３００と同様である。したがって、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができる。
【００８１】
可動反射器４００は、電磁波源１００から出射された電磁波をセンサ装置１０の外部に向けて反射するためのものである。可動反射器４００によって、センサ装置１０の外部の物体を電磁波で走査することができる。一例において、可動反射器４００は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーにすることができる。
【００８２】
図１７に示す例では、電磁波源１００から出射された電磁波は、スプリッタ４１０を透過して可動反射器４００によって反射される。センサ装置１０の外部から照射された電磁波は、可動反射器４００によって反射されスプリッタ４１０によって検出装置２００に向けて反射される。
【００８３】
センサ装置１０の外部の物体を走査するための構造は、可動反射器４００に限定されない。他の例において、電磁波源１００及び検出装置２００を回転ステージ上に搭載して、回転ステージの周囲の物体を走査してもよい。
【００８４】
（変形例）
図１８は、変形例に係る検出装置２００を説明するための図である。
【００８５】
図１８に示すように、検出装置２００は、制御装置３００（制御回路３１０）を含んでいてもよい。図１８に示す例においても、第１ＡＤ２１０の出力信号の低下を抑えることができる。
【００８６】
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００８７】
１０  センサ装置
１００  電磁波源
２００  検出装置
２１０  第１アバランシェダイオード（ＡＤ）
２２０  第２アバランシェダイオード（ＡＤ）
３００  制御装置
３１０  制御回路
４００  可動反射器
４０２  検出面
４０２ａ  第１検出面
４０２ｂ  第２検出面
４１０  スプリッタ
４１２  端子
４１２ａ  端子
４１２ｂ  端子
４１４  端子
４１４ａ  端子
４１４ｂ  端子
【図１】
2020035816.tif 000003
【図２】
2020035816.tif 000004
【図３】
2020035816.tif 000005
【図４】
2020035816.tif 000006
【図５】
2020035816.tif 000007
【図６】
2020035816.tif 000008
【図７】
2020035816.tif 000009
【図８】
2020035816.tif 000010
【図９】
2020035816.tif 000011
【図１０】
2020035816.tif 000012
【図１１】
2020035816.tif 000013
【図１２】
2020035816.tif 000014
【図１３】
2020035816.tif 000015
【図１４】
2020035816.tif 000016
【図１５】
2020035816.tif 000017
【図１６】
2020035816.tif 000018
【図１７】
2020035816.tif 000019
【図１８】
2020035816.tif 000020