(57)【要約】  制御装置（１０）は、制御部（１００）を備えている。制御部（１００）は、アバランシェダイオード（ＡＤ）（２２２）に印加する逆バイアス電圧を制御する。制御部（１００）は、ＡＤ（２２２）が電磁波を受信していないときにＡＤ（２２２）から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御する。
2019065490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を送信する送信器と、
対象物によって反射された前記電磁波を受信するアバランシェダイオードと、
前記アバランシェダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記アバランシェダイオードが前記電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルに基づいて、前記逆バイアス電圧を制御する制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルを算出する算出部を備え、
前記制御部は、前記アバランシェダイオードが前記電磁波を受信していないときに、前記算出部の算出結果が所定値になるように、前記逆バイアス電圧を制御する制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置において、
前記所定値は、前記逆バイアス電圧の上昇に対する前記アバランシェダイオードの増幅度の変化率が第１所定値以下である領域と、前記変化率が第２所定値以上である領域と、の間の値の前記逆バイアス電圧が印加された際の前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルである、制御装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の制御装置において、
前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルは、前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していない所定期間における最大値とする制御装置。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の制御装置において、
前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルは、前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していない所定期間における二乗平均平方根とする制御装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の制御装置において、
前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号は、暗電流ノイズを含み、
前記制御部は、前記暗電流ノイズと前記アバランシェダイオードが所定の電磁波を受信しているときの受信信号レベルとの関係に基づいて、前記逆バイアス電圧を制御する制御装置。
【請求項７】
電磁波を送信する送信器と、
前記送信器から送信されて対象物から反射した電磁波を受信するアバランシェダイオードを有する受信器と、
前記アバランシェダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルに基づいて、前記逆バイアス電圧を制御する検出装置。
【請求項８】
電磁波を照射する照射部と、
対象物によって反射された前記電磁波を受信可能な受信器と、
前記受信器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記受信器が前記電磁波を受信していないときの前記受信器の受信信号に基づいて、前記受信器を制御する、制御装置。
【請求項９】
アバランシェダイオードを制御する方法であって、
アバランシェダイオードに逆バイアス電圧を印加し、前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルに基づいて、前記逆バイアス電圧を制御することを含む方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、検出装置、アバランシェダイオードを制御する方法、プログラム及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物までの距離を検出するため、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）を用いた検出装置を用いることがある。特許文献１には、このような検出装置の一例について記載されている。この検出装置は、送信器及び受信器を備えている。送信器は、光を送信する。送信器から送信された光は、対象物で反射する。対象物から反射した光は、受信器によって受信される。検出装置は、送信器から送信された光を受信器が受信するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を算出することができる。【０００３】
ＴＯＦに用いられる受信器には、アバランシェダイオード（ＡＤ）を用いることができる。ＡＤは、逆バイアス電圧によって光電流を増倍することができる。光電流の増倍率が高くなるほど、ＡＤから発生する光電流の信号のレベルが高くなるが、その一方で増倍率が高くなるほど、ＡＤから発生するノイズのレベルも高くなる。特に特許文献２には、増倍率が高くなるにつれてショットノイズが高くなることが記載されている。さらに、特許文献２には、ＡＤを、最適な増倍率、すなわち、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が最大となる増倍率で動作させることについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０９５２０８号公報
【特許文献２】特開２００６−２０３０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤを動作させるためには、ＡＤを最適な増倍率で動作させる必要がある。一方で、ＡＤの最適な増倍率は、外部環境、例えば、温度に依存して変動する。したがって、常に一定の逆バイアス電圧でＡＤを動作させると、外部環境の変動によってノイズのレベルが一定レベル（許容値）を超えることがある。【０００６】
本発明が解決しようとする課題としては、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤを安定的に動作させ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、
電磁波を送信する送信器と、
対象物によって反射された前記電磁波を受信するアバランシェダイオードと、
前記アバランシェダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記アバランシェダイオードが前記電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルに基づいて、前記逆バイアス電圧を制御する制御装置である。【０００８】
請求項７に記載の発明は、
電磁波を送信する送信器と、
前記送信器から送信されて対象物から反射した電磁波を受信するアバランシェダイオードを有する受信器と、
前記アバランシェダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルに基づいて、前記逆バイアス電圧を制御する検出装置である。【０００９】
請求項８に記載の発明は、
電磁波を照射する照射部と、
対象物によって反射された前記電磁波を受信可能な受信器と、
前記受信器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記受信器が前記電磁波を受信していないときの前記受信器の受信信号に基づいて、前記受信器を制御する、制御装置である。【００１０】
請求項９に記載の発明は、
アバランシェダイオードを制御する方法であって、
アバランシェダイオードに逆バイアス電圧を印加し、前記アバランシェダイオードが電磁波を受信していないときに前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルに基づいて、前記逆バイアス電圧を制御することを含む方法である。【００１１】
請求項１０に記載の発明は、
請求項９に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。【００１２】
請求項１１に記載の発明は、
請求項１０に記載のプログラムを記憶した記憶媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１４】
【図１】実施形態に係る制御装置を示す図である。
【図２】ＡＤの増倍率及びＡＤの暗電流の一例を示すグラフである。
【図３】ＡＤの暗電流ノイズ及びＡＤの受信信号レベルの一例を示すグラフである。
【図４】ＡＤの動作の一例を説明するための図である。
【図５】ＡＤの動作の一例を説明するための図である。
【図６】ＡＤの動作の一例を説明するための図である。
【図７】実施例１に係る制御装置を示す図である。
【図８】実施例２に係る制御装置を示す図である。
【図９】実施例３に係る検出装置を示す図である。
【図１０】実施例４に係る検出装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、実施形態に係る制御装置１０を示す図である。
【００１７】
図１を用いて制御装置１０の概要について説明する。制御装置１０は、制御部１００を備えている。制御部１００は、アバランシェダイオード（ＡＤ）２２２に印加する逆バイアス電圧を制御する。制御部１００は、ＡＤ２２２が電磁波（具体的には、送信器（例えば、図９又は１０を用いて後述する送信器２１０）から送信されて対象物（例えば、図９又は１０を用いて後述する対象物Ｏ）によって反射された電磁波）を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御する。この信号のレベルは、例えば、ＡＤ２２２が電磁波を受信していない所定期間における最大値としてもよいし、又はＡＤ２２２が電磁波を受信していない所定期間におけるＲＭＳ（二乗平均平方根）としてもよい。
【００１８】
上述した構成によれば、高ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）及び高増倍率でＡＤ２２２を安定的に動作させることができる。具体的には、ＡＤについて高増倍率を得るためには高い逆バイアス電圧が必要である。一方で、逆バイアス電圧が高くなるにつれて、ＡＤから発生するノイズのレベル、特に暗電流ノイズのレベルが高くなる。したがって、高ＳＮＲ及び高増倍率を得るためには、高増倍率を得つつノイズのレベルを一定レベル以下に抑えることが可能な、最適な逆バイアス電圧でＡＤを動作させる必要がある。しかしながら、最適な逆バイアス電圧は、外部環境、例えば温度に依存して変動する。したがって、常に一定の逆バイアス電圧でＡＤを動作させると、外部環境の変動によってノイズのレベルが一定レベル（許容値）を超えることがある。対照的に、上述した構成においては、制御部１００が、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御している。このような構成によって、外部環境の変動に応じて最適な逆バイアス電圧をＡＤ２２２に印加することが可能となる。このため、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤ２２２を安定的に動作させることができる。
【００１９】
次に、図１を用いて、制御装置１０の詳細について説明する。
【００２０】
ＡＤ２２２は、電磁波を受信可能である。電磁波は、一例において光（例えば、紫外線、可視光線又は赤外線）であり、他の例において電波である。特にＡＤ２２２が光を受信する場合、ＡＤ２２２は、例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）にすることができる。
【００２１】
制御装置１０は、制御部１００を備えている。制御部１００は、ＡＤ２２２に逆バイアス電圧を印加する。さらに、制御部１００は、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルを検出する。この信号は、ノイズ（すなわち、電磁波の検出に寄与し得ない信号）といえ、図３を用いて後述するように、例えば、暗電流ノイズを含んでいる。このノイズのレベルは、逆バイアス電圧の上昇にともなって高くなる傾向を有している。図１に示す例では、制御部１００は、上記ノイズのレベルと目標レベルとを比較し、上記ノイズのレベルが目標レベルと一致するように逆バイアス電圧を制御している。このようにして、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤ２２２を安定的に動作させることができる。なお、上述の目標レベルに関する情報は、逆バイアス電圧の制御に用いられる情報である。当該目標レベルに関する情報は、図示しないメモリ等に記憶されており、制御部１０は適宜当該メモリ等にアクセスすることによって、当該目標レベルに関する情報を取得する。
【００２２】
制御部１００は、暗電流ノイズと受信信号レベルとの関係に基づいて、逆バイアス電圧を制御してもよい。具体的には、図３を用いて後述するように、制御部１００は、暗電流ノイズに対する受信信号レベルの比に基づいて、より詳細には、このＳＮＲが最大になるように、逆バイアス電圧を制御することができる。
【００２３】
制御装置１０（制御部１００）は、例えば、回路とすることができる。さらに、コンピュータが、制御装置１０（制御部１００）に逆バイアス電圧を印加させ、制御装置１０（制御部１００）に逆バイアス電圧を制御させるようにしてもよい。一例において、プログラムがコンピュータに上述した方法を実行させることができる。このプログラムは記憶媒体に記憶させることができる。
【００２４】
図２は、ＡＤの増倍率及びＡＤの暗電流の一例を示すグラフである。
【００２５】
図２に示すように、増倍率及び暗電流は、いずれも、逆バイアス電圧の増加にともなって、増加している。ここで、逆バイアス電圧が１３５Ｖ近傍までの領域については、逆バイアス電圧に対する増幅度の変化率は比較的ゆるやか（第１所定値以下）である。また、逆バイアス電圧が１４０Ｖ以上となる領域については、逆バイアス電圧に対する増幅度の変化率は比較的急峻（第２所定値以上）である。一方、暗電流は、逆バイアス電圧が約１４０Ｖを超えると、急激に増加している。一方、逆バイアス電圧１４０Ｖの周辺には、増倍率が１００を超えつつも暗電流が低く抑えられている領域がある。したがって、暗電流ノイズのレベルを低く抑えつつＡＤにつき高増倍率を得るためには、上述した領域内（すなわち、バイアス電圧の上昇に対する前記アバランシェダイオードの増幅度の変化率が第１所定値以下である領域と、前記変化率が第２所定値以上である領域と、の間の領域）でＡＤを動作させることが望ましい。
【００２６】
図３は、ＡＤの暗電流ノイズ及びＡＤの受信信号レベルの一例を示すグラフである。図３の縦軸の信号レベルは、暗電流ノイズのＲＭＳと受信信号の平均レベルを示している。図３に示す例では、ＡＤに電磁波（光）を照射せずに暗電流ノイズを測定し、ＡＤに電磁波（光）が照射されたときの受信信号レベルを測定した。すなわち、図３における暗電流ノイズの信号レベルは、ＡＤに電磁波（光）が照射されていないときのＡＤからの出力信号のレベルを示している。また、図３における受信信号レベルは、所定の電磁波をＡＤが受信しているときのＡＤからの出力信号のレベルを示している。なお、ここでの所定の電磁波とは、例えば、照射部から照射された電磁波が不図示の基準反射体によって反射された電磁波であり、適度な光量（ＡＤが飽和せず、且つノイズに埋もれない程度の出力信号が得られる程度の光量）を有している。基準反射体は、装置の外装たる筐体の内部に設けられていてもよいし、外部に設けられたものを利用してもよい。
【００２７】
図３に示すように、受信信号のレベルは、逆バイアス電圧１３０Ｖから１４０Ｖにかけて急激に増加している。一方、暗電流ノイズのレベルは、逆バイアス電圧１４０Ｖの近傍で急激に増加している。
【００２８】
図３に示す例では、上述したように、ＡＤに光を照射せずに暗電流ノイズを測定し、ＡＤに光を照射したときの受信信号レベルを測定していることに鑑みると、図３に示す受信信号レベルは、暗電流ノイズに起因していない。つまり、暗電流ノイズに対する受信信号レベルの比は、ＡＤの増倍率に対応するといえる。したがって、ＡＤの最適な増倍率は、暗電流ノイズに対する受信信号レベルの比が最大になるときの増倍率であるといえ、特に図３に示す例では、逆バイアス電圧１３５Ｖから１４０Ｖまでのうちのいずれかの電圧における増倍率と見積もることができる。このようにして、上述したように、制御部１００（図１）は、暗電流ノイズと受信信号レベルとの関係に基づいて、逆バイアス電圧を制御することができる。
【００２９】
図４、図５及び図６の各図は、ＡＤの動作の一例を説明するための図である。図４は、逆バイアス電圧１００Ｖ、１１０Ｖ、１２０Ｖ及び１３０ＶにおけるＡＤの動作を示している。図５は、逆バイアス電圧１３５Ｖ及び１３７ＶにおけるＡＤの動作を示している。図６は、逆バイアス電圧１３８ＶにおけるＡＤの動作を示している。いずれの図のグラフも、横軸は時間を示し、縦軸はＡＤから出力される信号の強度を示している。いずれの例においても、おおよそ２．５×１０−８秒でＡＤに電磁波が照射されている。
【００３０】
図４に示す例では、逆バイアス電圧１００Ｖ、１１０Ｖ、１２０Ｖ及び１３０Ｖのいずれについて、おおよそ２．５×１０−８秒でＡＤに電磁波が照射されても、信号がほとんど変動していない。つまり、図４に示す例における逆バイアス電圧は、ＡＤが電磁波を検出するために必要な増倍率を得るほど高くないといえる。
【００３１】
図５に示す例では、逆バイアス電圧１３５Ｖ及び１３７Ｖのいずれについて、おおよそ２．５×１０−８秒で信号が大きく変動しており、かつそれ以外の領域では、信号がほぼ一定となっている。つまり、図５に示す例における逆バイアス電圧は、ＡＤが電磁波を検出するために必要な増倍率を得つつ、ＡＤから発生するノイズのレベルを一定レベル以下に抑えるのに適当な高さになっているといえる。特に、逆バイアス電圧１３７Ｖにおけるおおよそ２．５×１０−８秒での信号の振幅は、逆バイアス電圧１３５Ｖにおけるおおよそ２．５×１０−８秒での信号の振幅よりも大きくなっている。このため、ＡＤは、逆バイアス電圧１３５Ｖよりも逆バイアス電圧１３７Ｖでより好適に動作することができるといえる。
【００３２】
図６に示す例では、おおよそ２．５×１０−８秒で信号が大きく変動しているものの、それ以外の領域でも信号がある程度の大きさで変動している。つまり、図６に示す例における逆バイアス電圧は、ＡＤが電磁波を検出するために必要な増倍率を得ることが可能になっているものの、ＡＤから発生するノイズのレベルを一定レベル（許容値）に抑えることができない高さになっているといえる。
【００３３】
上述した事項を鑑みると、図４、図５及び図６に示す例では、ＡＤの最適な逆バイアス電圧は、１３７Ｖ又はその近傍であるといえる。
【００３４】
さらに、図５及び図６を比較すると、ＡＤに電磁波が照射されていないとき（例えば、−２．５×１０−８秒から２．５×１０−８秒までの範囲）の信号のレベルは、逆バイアス電圧が最適な逆バイアス電圧を超えると、高くなるといえる。このため、図１を用いて説明したように、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御することによって、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤ２２２を安定的に動作させることができる。
【００３５】
以上、本実施形態によれば、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤ２２２を安定的に動作させることができる。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
図７は、実施例１に係る制御装置１０を示す図であり、実施形態の図１に対応する。本実施例に係る制御装置１０は、以下の点を除いて、実施形態に係る制御装置１０と同様である。【００３７】
制御装置１０は、算出部１１０を備えている。算出部１１０は、ＡＤ２２２から発生する（出力される）信号のレベルを算出する。一例において、算出部１１０は、ＡＤ２２２から発生する信号のＲＭＳを算出することで、ＡＤ２２２から発生する信号のレベルを算出することができる。【００３８】
算出部１１０は、基準振幅以上の信号を除外して、上記レベルを算出する。適切な基準振幅を選択することで、ＡＤ２２２が電磁波を受信しているときにＡＤ２２２から発生する信号を除外して、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルを算出することができる。例えば、図４、図５及び図６に示した例では、基準振幅は、例えば、０．０４にすることができる。この場合、ＡＤ２２２が電磁波を受信しているときにＡＤ２２２から発生する信号（おおよそ２．５×１０−８秒における信号）を除外して、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルを算出することができる。【００３９】
制御部１００は、算出部１１０の算出結果に基づいて、逆バイアス電圧を制御する。このような動作によって、制御部１００は、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御することができる。【００４０】
制御部１００は、ＡＤ２２２が電磁波（具体的には、送信器（例えば、図９又は１０を用いて後述する送信器２１０）から送信されて対象物（例えば、図９又は１０を用いて後述する対象物Ｏ）によって反射された電磁波）を受信していないときに、算出部１１０の算出結果が所定値になるように、逆バイアス電圧を制御することができる。一例において、この所定値は、図２を用いて説明した領域（すなわち、バイアス電圧の上昇に対する前記アバランシェダイオードの増幅度の変化率が第１所定値以下である領域と、前記変化率が第２所定値以上である領域と、の間の領域）の逆バイアス電圧が印加された際のＡＤ２２２から発生する信号のレベルにすることができる。【００４１】
本実施例においても、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤ２２２を安定的に動作させることができる。【００４２】
（実施例２）
図８は、実施例２に係る制御装置１０を示す図であり、実施形態の図１に対応する。本実施例に係る制御装置１０は、以下の点を除いて、実施形態に係る制御装置１０と同様である。【００４３】
制御装置１０は、算出部１１０及びスイッチ１２０を備えている。算出部１１０は、ＡＤ２２２から発生する信号のレベルを算出する。一例において、算出部１１０は、ＡＤ２２２から発生する信号のＲＭＳを算出することで、ＡＤ２２２から発生する信号のレベルを算出することができる。スイッチ１２０は、上記信号の算出部１１０への伝達のオン又はオフを切り替える。制御部１００は、算出部１１０の算出結果に基づいて、逆バイアス電圧を制御する。【００４４】
スイッチ１２０は、ＡＤ２２２が電磁波を受信するタイミングに応じて上記伝達のオン又はオフを切り替え可能になっている。具体的には、スイッチ１２０は、ＡＤ２２２が電磁波を受信しているときは、上記伝達をオフにし、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときは、上記伝達をオンにする。スイッチ１２０のこのような動作によって、算出部１１０は、ＡＤ２２２が電磁波を受信しているときにＡＤ２２２から発生する信号を除外して、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルを算出することができるようになる。【００４５】
なお、ＡＤ２２２に電磁波が到達するタイミングが予め分かっている場合は、スイッチ１２０は、そのタイミングに基づいて、上記伝達のオン又はオフを切り替えることができる。特に図１０を用いて後述するように、ＡＤ２２２が、送信器２１０から送信されて対象物Ｏから反射した電磁波を受信する場合は、スイッチ１２０は、電磁波が送信器２１０から送信されたタイミングに基づいて、上記伝達のオン又はオフを切り替えることができる。【００４６】
制御部１００は、算出部１１０の算出結果に基づいて、逆バイアス電圧を制御する。このような動作によって、制御部１００は、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御することができる。【００４７】
本実施例においても、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤ２２２を安定的に動作させることができる。【００４８】
（実施例３）
図９は、実施例３に係る検出装置２０を示す図である。【００４９】
図９を用いて、検出装置２０の概要について説明する。検出装置２０は、制御装置１０、送信器２１０、受信器２２０及び算出部２３０を備えている。図９に示す制御装置１０は、図７に示した制御装置１０と同様である。送信器２１０は、電磁波を送信可能である。受信器２２０は、ＡＤ２２２を有している。図９に示すＡＤ２２２は、図７に示したＡＤ２２２と同様である。特に図９に示す例では、ＡＤ２２２は、送信器２１０から送信されて対象物Ｏから反射した電磁波を受信する。算出部２３０は、送信器２１０から電磁波が送信されて受信器２２０（ＡＤ２２２）が電磁波を受信するまでの時間に基づいて、検出装置２０から対象物Ｏまでの距離を算出する。【００５０】
図７に示した例と同様にして、制御部１００は、アバランシェダイオード（ＡＤ）２２２に印加する逆バイアス電圧を制御する。さらに、制御部１００は、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御する。ここで、制御部１００は、送信器２１０が対象物Ｏに対して電磁波を送信（射出）していない期間におけるＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御することとしてもよい。このように構成すれば、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルを検出することが可能となる。このため、図７に示した例と同様にして、高ＳＮＲ及び高増倍率でＡＤ２２２を安定的に動作させることができる。【００５１】
次に、図９を用いて、検出装置２０の詳細について説明する。【００５２】
送信器２１０は、電磁波を送信可能である。送信器２１０は、一例において、光（例えば、紫外線、可視光線又は赤外線）を送信可能であり、他の例において、電波を送信可能である。送信器２１０が光を送信可能であるとき、検出装置２０は、ＬＩＤＡＲ（ＬＩｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）として機能することができる。送信器２１０が光を送信可能であるとき、送信器２１０は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）とすることができる。送信器２１０が電波を送信可能であるとき、検出装置２０は、ＲＡＤＡＲ（ＲＡｄｉｏ  Ｄｅｔｅｃｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）として機能することができる。【００５３】
送信器２１０から送信された電磁波は、対象物Ｏによって反射される。対象物Ｏから反射した電磁波は、受信器２２０、具体的には、ＡＤ２２２によって受信される。【００５４】
算出部２３０は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）に基づいて、対象物Ｏまでの距離を測定することができる。具体的には、算出部２３０は、送信器２１０から電磁波が送信されて受信器２２０（ＡＤ２２２）が電磁波を受信するまでの時間に基づいて、検出装置２０から対象物Ｏまでの距離を算出することができる。【００５５】
図７に示した例と同様にして、算出部１１０は、ＡＤ２２２から発生する信号のレベルを算出する。特に、算出部１１０は、基準振幅以上の信号を除外して、上記レベルを算出する。すなわち、算出部１１０は、適切な基準振幅を選択することで、ＡＤ２２２が電磁波を受信しているときにＡＤ２２２から発生する信号を除外して、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルを算出することができる。制御部１００は、算出部１１０の算出結果に基づいて、逆バイアス電圧を制御する。このような動作によって、制御部１００は、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御することができる。【００５６】
（実施例４）
図１０は、実施例４に係る検出装置２０を示す図であり、実施例３の図９に対応する。本実施例に係る検出装置２０は、以下の点を除いて、実施例３に係る検出装置２０と同様である。【００５７】
検出装置２０は、制御部２４０を備えている。制御部２４０は、送信器２１０を制御しており、特に送信器２１０による電磁波の送信のタイミングを制御している。【００５８】
図１０に示す制御装置１０は、図８に示した制御装置１０と同様であり、スイッチ１２０を備えている。スイッチ１２０は、ＡＤ２２２から発生する信号の制御部１００への伝達のオン又はオフを切り替える。スイッチ１２０の上記伝達のオン又はオフは、制御部２４０によって制御されている。【００５９】
制御部２４０は、送信器２１０による電磁波の送信のタイミングに基づいて、スイッチ１２０の上記伝達のオン又はオフを制御している。検出装置２０から対象物Ｏまでの距離が予めある程度の範囲内で決まっている場合は、送信器２１０から電磁波が送信されて受信器２２０（ＡＤ２２２）が電磁波を受信するまでの時間もある程度の範囲内で決まる。したがって、送信器２１０による電磁波の送信のタイミングに基づいて上記伝達のオン又はオフを切り替えることで、制御部１００は、ＡＤ２２２が電磁波を受信していないときにＡＤ２２２から発生する信号のレベルに基づいて、逆バイアス電圧を制御することができる。【００６０】
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。【００６１】
この出願は、２０１７年９月２６日に出願された日本出願特願２０１７−１８５１２７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月25日(2020.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を送信する送信器と、
対象物によって反射された前記電磁波を受信するアバランシェダイオードと、
前記アバランシェダイオードから発生した信号が所定の振幅以下の期間の前記信号のレベルに基づき、前記アバランシェダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する制御部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記アバランシェダイオードから発生する信号が所定の振幅より高い期間を信号のレベルの算出対象から除外することで、所定の振幅以下の信号のレベルを算出する算出部をさらに備え、
前記制御部は、前記算出された信号のレベルに基づき前記逆バイアス電圧を制御する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記所定の振幅は、前記電磁波が対象物により反射された反射波を前記アバランシェダイオードが受信した際に発生する信号の振幅よりも小さい、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記信号のレベルが所定値になるように前記逆バイアス電圧を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記所定値は、前記逆バイアス電圧の上昇に対する前記アバランシェダイオードの増幅度の変化率が第１所定値以下である領域と、前記変化率が第２所定値以上である領域と、の間の値の前記逆バイアス電圧が印加された際の前記アバランシェダイオードから発生する信号のレベルである、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記信号のレベルは、前記所定の振幅以下の期間における最大値とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記信号のレベルは、前記所定の振幅以下の期間における二乗平均平方根とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記信号は、暗電流ノイズを含み、
前記制御部は、前記暗電流ノイズと前記アバランシェダイオードが所定の電磁波を受信しているときの受信信号レベルとの関係に基づいて、前記逆バイアス電圧を制御する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項９】
電磁波を送信する送信器と、
前記送信器から送信されて対象物から反射した電磁波を受信するアバランシェダイオードを有する受信器と、
前記アバランシェダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記アバランシェダイオードから発生した信号が所定の振幅以下の期間の前記信号のレベルに基づき、前記逆バイアス電圧を制御する検出装置。
【請求項１０】
電磁波を照射する照射部と、
対象物によって反射された前記電磁波を受信可能な受信器と、
前記受信器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記受信器が受信した前記電磁波が所定の振幅以下の期間の前記電磁波のレベルに基づき、前記受信器を制御する、制御装置。
【請求項１１】
アバランシェダイオードを制御する方法であって、
アバランシェダイオードに逆バイアス電圧を印加し、前記アバランシェダイオードから発生した信号が所定の振幅以下の期間の前記信号のレベルに基づき、前記逆バイアス電圧を制御することを含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
【国際調査報告】
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