(57)【要約】【課題】信号とノイズとを的確に区別することが可能で、物体検知や距離測定をより高速に行うことが可能なＳｉＧｅ受光素子を用いたライダー装置を提供する。【解決手段】ライダー装置１は、基板２１Ａ上に、シリコンを含有する増幅層２１Ｂと、ゲルマニウムを含有する吸収層２１Ｃとがこの順に積層されて形成されたＳｉＧｅ受光素子２１を含み、１４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の波長帯域を含むレーザー光Ｌを照射するレーザー光源１０と、受光面２０ａ上に複数のＳｉＧｅ受光素子２１がアレイ状に並設された受光部２０と、物体Ｏで散乱された散乱光Ｌｓを受光面２０ａ上に集光するレンズ２２とを備え、レンズ２２は、集光した散乱光Ｌｓが、複数のＳｉＧｅ受光素子２１に入射するように散乱光Ｌｓを集光し、散乱光Ｌｓが入射した複数のＳｉＧｅ受光素子２１からの各出力ｓに基づいて出力信号Ｓを出力する出力部又は出力回路３０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、シリコンを含有する増幅層と、ゲルマニウムを含有する吸収層とがこの順に積層されて形成されたＳｉＧｅ受光素子を含むライダー装置であって、
１４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の波長帯域を含むレーザー光を照射するレーザー光源と、
受光面上に複数の前記ＳｉＧｅ受光素子がアレイ状に並設された受光部と、
前記レーザー光源から照射された前記レーザー光が物体で散乱された散乱光を前記受光面上に集光するレンズと、
を備え、
前記レンズは、集光した前記散乱光が前記受光面上の複数の前記ＳｉＧｅ受光素子に入射するように前記散乱光を集光し、
前記散乱光が入射した複数の前記ＳｉＧｅ受光素子からの各出力に基づいて出力信号を出力する出力部又は出力回路を備えることを特徴とするライダー装置。
【請求項２】
前記レーザー光源から前記レーザー光を間欠的に照射し、
前記出力部又は前記出力回路は、前記レーザー光源から間欠的に照射された前記レーザー光の前記散乱光が入射するごとに複数の前記ＳｉＧｅ受光素子がそれぞれ出力する前記各出力に基づいて出力信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のライダー装置。
【請求項３】
前記出力部又は前記出力回路は、前記ＳｉＧｅ受光素子の前記出力に関する閾値を有しており、前記閾値以上である前記出力を、前記出力信号の算出の対象とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のライダー装置。
【請求項４】
前記複数のＳｉＧｅ受光素子は、二次元状に並設されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のライダー装置。
【請求項５】
前記増幅層は、ｎ型にドープされたｎ−Ｓｉ層と、ｐ型にドープされたｐ−Ｓｉ層とを前記基板上に少なくともこの順に有しており、
前記吸収層は、ｐ型にドープされたｐ−Ｇｅ層を少なくとも有しており、
αを、受光対象とする光の波長におけるゲルマニウムの吸収係数とする場合、前記吸収層の層厚Ｔが、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のライダー装置。
Ｔ＜（ｌｎ０．８）／α    …（１）
【請求項６】
前記吸収層の層厚Ｔが、３μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のライダー装置。
【請求項７】
前記レーザー光源から照射した前記レーザー光を主走査方向に走査させるスキャナー光学系を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のライダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライダー装置に係り、ゲルマニウムやゲルマニウム−シリコンを用いた受光素子を備えたライダー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体にレーザーを照射し、対象物で散乱された散乱光を受光するまでの時間を計測することで物体を検知したり物体までの距離を測定するための装置として、ライダー（ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）。レーザーレーダー（Laser radar）ともいう。）が知られている。そして、アイセーフの観点から、ライダー装置は、例えば波長１５５０ｎｍ程度の近赤外線をレーザー光源から照射し、その散乱光をレンズで集光して受光素子で受光することによって物体検知や距離測定に用いられる場合がある。
【０００３】
ところで、上記のような近赤外線帯域に受光感度をもつ受光素子として、従来から、低ノイズであり、応答速度が速いインジウム・ガリウム・ヒ素（ＩｎＧａＡｓ）を用いた受光素子が用いられることが多い。しかし、インジウム・ガリウム・ヒ素（ＩｎＧａＡｓ）は化合物半導体であることもあり、シリコンに比べると製造可能なウェハーのサイズが小さいうえ生産性が低いという問題がある。
【０００４】
また、上記のような近赤外線帯域に受光感度をもつ受光素子としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）を吸収層に用いた受光素子も知られている。特許文献１では、ゲルマニウムや、シリコン−ゲルマニウム、ゲルマニウム−錫等のゲルマニウムを含有するアバランシェ光検出器素子等の発明が開示されている。また、本発明者は、シリコンウェハーの上にゲルマニウムを成長させたＳｉＧｅ受光素子を開発した（特願２０１６−１４６５７８参照）。
【０００５】
ＳｉＧｅ受光素子は、ゲルマニウムを含有する吸収層と、シリコンを含有する増幅層とを有するものであり、ゲルマニウムで上記の波長の近赤外線を吸収（受光）することが可能となるとともに、シリコンウェハーによる生産性や性能の高さを実現することが可能となるといった有益性を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１０７５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ゲルマニウムを用いたＳｉＧｅ受光素子等の受光素子ではノイズが多く発生してしまうため、Ｓ／Ｎ比が悪くなる場合が少なくない。そして、通常、受光素子の出力に対して信号とノイズの選別が必要になるが、そのような選別は必ずしも効率良く行うことができなかったり、或いは信号をノイズと誤認識してしまう可能性を有するものであった。
【０００８】
また、ＳｉＧｅ受光素子は、上記のようにシリコンをベースとすることでウェハーのサイズを大きくすることができるが、受光素子を大きくすると静電容量（すなわち受光素子を１つのコンデンサーと見なした場合の静電容量）が大きくなるため、応答時間が遅くなる。そのため、物体検知や距離測定を高速に行うといった要請に応えることができなくなるといった問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ＳｉＧｅ受光素子を用いたライダー装置において、信号とノイズとを的確に区別することが可能で、物体検知や距離測定をより高速に行うことが可能なライダー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】
【００１０】
前記の問題を解決するために、本発明のライダー装置は、
基板上に、シリコンを含有する増幅層と、ゲルマニウムを含有する吸収層とがこの順に積層されて形成されたＳｉＧｅ受光素子を含むライダー装置であって、
１４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の波長帯域を含むレーザー光を照射するレーザー光源と、
受光面上に複数の前記ＳｉＧｅ受光素子がアレイ状に並設された受光部と、
前記レーザー光源から照射された前記レーザー光が物体で散乱された散乱光を前記受光面上に集光するレンズと、
を備え、
前記レンズは、集光した前記散乱光が前記受光面上の複数の前記ＳｉＧｅ受光素子に入射するように前記散乱光を集光し、
前記散乱光が入射した複数の前記ＳｉＧｅ受光素子からの各出力に基づいて出力信号を出力する出力部又は出力回路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のような方式のライダー装置によれば、ＳｉＧｅ受光素子を用いたライダー装置において、信号とノイズとを的確に区別することが可能で、物体検知や距離測定をより高速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）本実施形態に係るライダー装置の構成を表す図であり、（Ｂ）ライダー装置の受光部の構成を表す図である。
【図２】図１（Ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１（Ｂ）に示した複数のＳｉＧｅ受光素子が占める領域と同じ領域に１個の大きなＳｉＧｅ受光素子を配置した場合を表す図である。
【図４】各ＳｉＧｅ受光素子からの出力の平均値や閾値、出力される出力信号の例を表す図である。
【図５】（Ａ）スキャナー光学系を有するライダー装置の構成例を表す図であり、（Ｂ）別の構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るライダー装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１（Ａ）に示すように、ライダー装置１は、レーザー光源１０と、コリメーター１１と、受光部２０と、レンズ２２、出力部又は出力回路３０（以下、簡単のために出力手段３０という。）等で構成されている。
【００１４】
レーザー光源１０は、１４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の波長帯域（いわゆるアイセーフ帯波長の近赤外線）を含むレーザー光Ｌを照射するようになっている。そして、レーザー光源１０から照射されたレーザー光Ｌはコリメーター１１でコリメートされ、ほぼ平行光線となって物体Ｏに照射される。
【００１５】
また、レンズ２２は、レーザー光源１０から照射されたレーザー光Ｌが物体Ｏで散乱された散乱光Ｌｓを受光部２０の受光面２０ａ上に集光するようになっている。受光部２０は、図１（Ｂ）に示すように、複数のＳｉＧｅ受光素子２１がアレイ状に並設されて受光面２０ａが形成されている。
【００１６】
そして、本実施形態では、レンズ２２は、集光した散乱光Ｌｓが受光部２０の受光面２０ａ上に並設された複数のＳｉＧｅ受光素子２１のうちの複数のＳｉＧｅ受光素子２１に入射するように散乱光Ｌｓを集光するようになっている。すなわち、本実施形態では、レンズ２２は、散乱光Ｌｓが１つのＳｉＧｅ受光素子２１のみに入射する状態になるまで散乱光Ｌｓを絞らず、レンズ２２は、集光した散乱光Ｌｓが必ず複数のＳｉＧｅ受光素子２１に入射するように構成されている。
【００１７】
また、出力手段３０（出力部又は出力回路３０）は、散乱光Ｌｓが入射した複数のＳｉＧｅ受光素子２１からの各出力に基づいて出力信号Ｓを出力するようになっている。なお、出力手段３０は、例えばマイクロプロセッサー等のコンピューターやプロセッサー等で出力部として構成してもよく、また、論理回路等を組み合わせて出力回路として構成してもよい。また、出力手段３０における処理については、後で説明する。
【００１８】
なお、散乱光Ｌｓが受光部２０の受光面２０ａに例えば図１（Ｂ）に示したように入射した場合は、散乱光Ｌｓが４個のＳｉＧｅ受光素子２１に入射することになる。散乱光Ｌｓが何個のＳｉＧｅ受光素子２１に入射するかは、レンズ２２の大きさや屈折率、受光部２０とレンズ２２との距離、ＳｉＧｅ受光素子２１の大きさや配置等によって予め決まる。そのため、出力手段３０は、散乱光Ｌｓが入射するＳｉＧｅ受光素子２１の個数ｍの情報を予め有している。その際、例えば図１（Ｂ）のような場合には受光面２０ａ上での散乱光Ｌｓの入射位置が多少上下や左右にずれたとしても４個（すなわちｍ＝４）とされる。
【００１９】
また、図１（Ａ）、（Ｂ）では、各ＳｉＧｅ受光素子２１が矩形状に形成されている場合が示されているが、例えば円形等であってもよい。また、図１（Ａ）、（Ｂ）では、複数のＳｉＧｅ受光素子２１が二次元状に並設されている場合が示されているが、一次元状（直線状）に並設されていてもよい。複数のＳｉＧｅ受光素子２１が二次元状に並設されていれば、受光面２０ａ上での散乱光Ｌｓの円形状の広がりを、一方向にのみ並設された複数のＳｉＧｅ受光素子２１ではなく、平面状に並設された複数のＳｉＧｅ受光素子２１で受光することが可能となり、より多くのＳｉＧｅ受光素子２１に散乱光Ｌｓを入射させることが可能となる。
【００２０】
さらに、本実施形態では、ＳｉＧｅ受光素子２１は、基板上に、シリコンを含有する増幅層と、ゲルマニウムを含有する吸収層とがこの順に積層されて形成されている。以下、ＳｉＧｅ受光素子２１の一例について簡単に説明する。なお、ＳｉＧｅ受光素子２１の詳しい構成等については、前述した特願２０１６−１４６５７８等を参照されたい。また、ＳｉＧｅ受光素子２１は、前述した特許文献１に記載されているアバランシェ（avalanche）型でもよいが、必ずしもアバランシェ型でなくてもよい。
【００２１】
図２は、図１（Ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。ＳｉＧｅ受光素子２１は、基板２１Ａ上に、ｎ−Ｓｉ層２１Ｂ１、ｉ−Ｓｉ層２１Ｂ２及びｐ−Ｓｉ層２１Ｂ３から形成される増幅層２１Ｂと、ｉ−Ｇｅ層２１Ｃ１、ｐ−Ｇｅ層２１Ｃ２及びｐ＋−Ｇｅ層２１Ｃ３から形成される吸収層２１Ｃと、反射防止層２１Ｄとがこの順で積層されている。この場合、基板２１Ａとしては例えばシリコン基板が用いられ、基板２１Ａは、各ＳｉＧｅ受光素子２１で共通の基板として形成される。すなわち、１枚のシリコン基板２１Ａ上に各ＳｉＧｅ受光素子２１を成長させて形成されている。
【００２２】
なお、ｎ−Ｓｉ層２１Ｂ１やｐ−Ｓｉ層２１Ｂ３のドープ領域や、ｐ−Ｇｅ層２１Ｃ２やｐ＋−Ｇｅ層２１Ｃ３のドープ領域は、例えば、公知のイオン注入法や熱拡散法による方法によって形成することができる。また、ｐ＋−Ｇｅ層２１Ｃ３の「ｐ＋」とは、ｐ−Ｇｅ層２１Ｃ２よりも高濃度でｐ型にドープされたＧｅ層であることを表す。
【００２３】
また、増幅層２１Ｂは、ｎ型にドープされたｎ−Ｓｉ層２１Ｂ１と、ｐ型にドープされたｐ−Ｓｉ層２１Ｂ３とを基板２１Ａ上に少なくともこの順に有しており、吸収層２１Ｃから移動したキャリアの移動を増幅させ、より大きな電流を流させる機能を果たしている。増幅層２１Ｂの厚さは、印可電圧に応じて適宜変更可能であり、用途に応じて十分な増幅効果を得られれば、特に制限はない。
【００２４】
また、吸収層２１Ｃは、ｐ型にドープされたｐ−Ｇｅ層２１Ｃ２を少なくとも有しており、ゲルマニウム（Ｇｅ）の吸収波長の光を吸収する機能を果たしている。そして、前述した１４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の波長帯域（いわゆるアイセーフ帯波長の近赤外線）の光を吸収するのに適している。
【００２５】
吸収層２１Ｃの層厚Ｔは、光を十分に吸収し受光感度を向上させるために、受光対象とする光の波長におけるゲルマニウム（Ｇｅ）の吸収係数をαとする場合、下記式（１）を満たすように構成されていることが好ましい。
Ｔ＜（ｌｎ０．８）／α    …（１）
より具体的には、吸収層２１Ｃの層厚Ｔが、３μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
なお、図示を省略するが、増幅層２１Ｂと吸収層２１Ｃとの間に第２のｐ−Ｇｅ層を有する構成とすることも可能である。また、図２に示すように、例えば、増幅層２１Ｂのｎ−Ｓｉ層２１Ｂ１に接する箇所と、吸収層２１Ｃの上面等に、それぞれ電極２３Ａ、２３Ｂが取り付けられている。これらの電極２３Ａ、２３Ｂ間に電位差を生じさせてＳｉＧｅ受光素子２１内に電位勾配を形成するとともに、吸収層２１Ｃが光を吸収することによって生じた電子を出力として取り出すことができるようになっている。
【００２７】
次に、出力手段３０（出力部又は出力回路３０）における処理について説明する。出力手段３０は、前述したように、散乱光Ｌｓが入射した複数のＳｉＧｅ受光素子２１からの各出力に基づいて出力信号Ｓを出力するようになっている。この点について、以下、具体的に説明する。
【００２８】
なお、どのＳｉＧｅ受光素子２１に散乱光Ｌｓが入射したか（すなわちいずれのＳｉＧｅ受光素子２１が散乱光Ｌｓが入射したＳｉＧｅ受光素子２１であるか）は、その出力を見れば分かる。すなわち、散乱光Ｌｓが入射しない状態でも、ＳｉＧｅ受光素子２１からの出力は、太陽光等の影響で、通常、ある程度の大きさの正の値になるが、散乱光Ｌｓが入射した場合（あるいはなんらかの原因で大きなノイズが発生した場合）の出力は、上記の通常の出力より大きな値になる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、出力手段３０は、ＳｉＧｅ受光素子２１からの出力ｓに関する閾値ｓthを有しており、閾値ｓth以上である出力ｓを、出力信号Ｓの算出の対象とするようになっている。そして、出力手段３０は、上記のように閾値ｓth以上の各出力ｓの平均値や合計値等の統計値を算出する。なお、以下では各出力ｓの平均値ｓaveを算出する場合について説明するが、合計値等の他の統計値を算出するように構成することも可能である。
【００３０】
この場合、例えば、散乱光Ｌｓが図１（Ｂ）に示したように受光部２０に入射すると、４個のＳｉＧｅ受光素子２１からそれぞれ閾値ｓth以上の出力ｓが出力される。そのため、出力手段３０は、これらの出力ｓの平均値ｓaveを、下記式（２）に従って算出する。なお、図１（Ｂ）の場合、下記式（２）におけるｍは、前述したように４である。
ｓave＝Σｓ／ｍ    …（２）
【００３１】
一方、例えば、受光部２０のあるＳｉＧｅ受光素子２１で閾値ｓth以上の大きなノイズが発生する場合、複数のＳｉＧｅ受光素子２１で同時にノイズが発生することは確率的に低く、閾値ｓth以上の大きなノイズが発生するのは、通常、１個（或いはせいぜい２個）のＳｉＧｅ受光素子２１である。
【００３２】
そして、１個（或いはせいぜい２個）のＳｉＧｅ受光素子２１からノイズが閾値ｓth以上の出力ｓとして出力された場合にも、上記のように出力ｓの平均値ｓaveが算出されるが、その場合、ノイズによる出力ｓの影響は１／ｍに低減されるため、上記のように散乱光Ｌｓが入射して４個のＳｉＧｅ受光素子２１からそれぞれ閾値ｓth以上の出力ｓが出力された場合に算出される出力ｓの平均値ｓaveよりも値が小さくなる。
【００３３】
よく知られているように、一般に、ｍ個のセンサーで光を検知する場合、複数のセンサーを並設する場合の方が、複数のセンサーが占める面積と同じ面積を有する１個の大きなセンサーを設ける場合に比べて、ノイズの影響は１／√ｍに低減される。すなわち、Ｓ／Ｎ比は、１個の大きなセンサーで光を検知する場合に比べて√ｍ倍改善される。なお、以下も同様であるが、√ｍはｍ１／２を表す。
【００３４】
これを図１（Ｂ）に示した本実施形態の場合にあてはめると、本実施形態では、前述したようにｍ＝４であるから、例えば図３に示すように、図１（Ｂ）に示した複数のＳｉＧｅ受光素子２１が占める領域と同じ領域に１個の大きなＳｉＧｅ受光素子２１＊を配置した場合に比べて、Ｓ／Ｎ比が√４倍すなわち２倍改善される。なお、実際には、図１（Ｂ）に示すように、受光面２０ａ上に複数のＳｉＧｅ受光素子２１を並べる場合、ＳｉＧｅ受光素子２１同士の間にはある程度の隙間が生じるため、その分だけＳｉＧｅ受光素子２１の受光感度は落ちるが、隙間があることによる受光感度の低下は数％程度以下であり僅かである。
【００３５】
このように、受光部２０の受光面２０ａに複数のＳｉＧｅ受光素子２１を並設するように構成し（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）、しかも、レンズ２２で、集光した散乱光Ｌｓがアレイ状に並設された複数のＳｉＧｅ受光素子２１のうち複数のＳｉＧｅ受光素子２１に入射するように散乱光Ｌｓを集光するように構成すれば、散乱光Ｌｓが入射した場合の出力ｓの平均値ｓaveに比べて、ノイズによる出力ｓの平均値ｓaveを有意に小さくすることが可能となる。
【００３６】
そのため、例えば図４に示すように、各ＳｉＧｅ受光素子２１からの出力ｓの平均値ｓaveに対して閾値ｓave_thを設け、その値を適切な値に設定することで、散乱光Ｌｓが複数のＳｉＧｅ受光素子２１に入射した場合の出力ｓの平均値ｓaveと、ノイズによる出力ｓの平均値ｓave（図４中のＮ参照）とを的確に切り分けることが可能となる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、出力手段３０は、各ＳｉＧｅ受光素子２１からの出力ｓの平均値ｓaveに関する閾値ｓave_thを予め有しており、図４に示すように、各ＳｉＧｅ受光素子２１からの出力ｓの平均値ｓaveが閾値ｓave_th以上になった場合に、出力信号Ｓを出力するようになっている。このように構成することで、信号とノイズとを的確に区別して出力信号Ｓを的確に出力することが可能となる。
【００３８】
なお、図４では、後述するように、ライダー装置１のレーザー光源１０から照射したレーザー光Ｌを主走査方向に走査させた場合の各ＳｉＧｅ受光素子２１からの出力ｓの平均値ｓaveの算出例が示されている。また、図４では、出力信号Ｓとして２値化された信号（０、１或いはオフ／オン等）を出力する場合を示したが、例えば、出力信号Ｓとして出力ｓの平均値ｓaveに応じた値を出力するように構成することも可能であり、どのような出力信号Ｓを出力するかは適宜決められる。
【００３９】
また、ライダー装置１のレーザー光源１０からレーザー光Ｌの照射を開始してから上記の出力信号Ｓが立ち上がるまでの時間を計測し、計測した時間と光速とから物体Ｏまでの距離を計算により算出することができる。そして、ライダー装置１を、上記の出力信号Ｓをそのまま出力するように構成することも可能であり、或いはライダー装置１で物体Ｏまでの距離を算出し、算出した距離を出力するように構成することも可能である。このように、ライダー装置１からどのような信号を出力させるかはライダー装置１の用途等に応じて適宜決められる。
【００４０】
［効果］
以上のように、本実施形態に係るライダー装置１によれば、受光部２０の複数のＳｉＧｅ受光素子２１に散乱光Ｌｓが入射するように構成したため、受光部２０を１個のＳｉＧｅ受光素子２１＊で構成した場合に比べてＳ／Ｎ比を改善することが可能となる。そのため、散乱光Ｌｓが複数のＳｉＧｅ受光素子２１に入射した場合の出力ｓの統計値（例えば平均値ｓave。以下同じ。）と、ノイズによる出力ｓの統計値とを的確に切り分けることが可能となる。
【００４１】
そのため、ノイズが比較的多く発生するＳｉＧｅ受光素子２１を用いたライダー装置１においても、信号とノイズとを的確に区別することが可能となり、出力手段３０は、ノイズが発生した場合にはそれに基づく出力信号Ｓを出力せず、複数のＳｉＧｅ受光素子２１に散乱光Ｌｓが入射した場合にのみ、出力信号Ｓを的確に出力することが可能となる。
【００４２】
また、受光部２０を１個のＳｉＧｅ受光素子２１＊で構成した場合（図３参照）にはＳｉＧｅ受光素子２１＊の静電容量（すなわち受光素子を１つのコンデンサーと見なした場合の静電容量。以下同じ。）が大きくなるため、応答時間が遅くなり、ライダー装置による物体検知や距離測定を高速に行うことが困難である。
【００４３】
しかし、本実施形態に係るライダー装置１のように受光面２０ａの同じ範囲に複数のＳｉＧｅ受光素子２１を並設するように構成すれば（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）、１つ１つのＳｉＧｅ受光素子２１の面積が、１個のＳｉＧｅ受光素子２１＊を設けた場合（図３参照）よりも小さくなる。そのため、１個のＳｉＧｅ受光素子２１あたりの静電容量が小さくなるため、応答時間が速くなり、ライダー装置１による物体検知や距離測定を高速に行うことが可能となる。
【００４４】
［Ｓ／Ｎ比をさらに改善する方法について］
本実施形態の場合、ライダー装置１のレーザー光源１０からレーザー光Ｌを連続的に照射してもよく、間欠的に照射してもよい。すなわちレーザー光Ｌをパルス状に照射することも可能である。そして、レーザー光Ｌを間欠的に照射する場合、その周波数（すなわち単位時間当たりのレーザー光Ｌの照射回数）を増加させることでＳ／Ｎ比をさらに改善させることができる。
【００４５】
すなわち、上記のように、本実施形態では１個のＳｉＧｅ受光素子２１＊（図３参照）ではなく複数のＳｉＧｅ受光素子２１（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）に散乱光Ｌｓを入射させてそれらからの出力ｓの平均値ｓave等の統計値を算出するように構成することでノイズによる出力ｓの影響を低減させた（図４参照。特に同図中のＮ参照）のと同様に、ＳｉＧｅ受光素子２１に散乱光Ｌｓが入射する回数をより多くして、間欠的に照射されたレーザー光Ｌの散乱光Ｌｓが入射するごとに複数のＳｉＧｅ受光素子２１がそれぞれ出力する各出力ｓの統計値を算出するように構成することによってもノイズによる出力ｓの影響を低減させることができる。
【００４６】
この場合、間欠的に照射するレーザー光Ｌの周波数（すなわち単位時間当たりのレーザー光Ｌの照射回数）をｆとした場合、その周波数ｆをα倍すると（すなわち周波数をαｆとすると）、周波数がｆの場合に比べてＳ／Ｎ比は√α倍改善される。そのため、レーザー光Ｌの照射時間（複数回照射するレーザー光Ｌの最初の照射の照射開始から最後の照射の照射終了までの時間）が同じであれば、間欠的に照射するレーザー光Ｌの周波数ｆを高くするほどＳ／Ｎ比をさらに改善させることが可能となる。
【００４７】
そのため、本実施形態に係るライダー装置１で、レーザー光Ｌを間欠的に照射する場合に、その周波数ｆを増加させることでＳ／Ｎ比をさらに改善させることが可能となり、前述した本実施形態に係るライダー装置１の効果をさらに効果的に発揮させることが可能となる。
【００４８】
［レーザー光Ｌを主走査方向に走査させる構成について］
また、本実施形態に係るライダー装置１において、レーザー光源１０から照射したレーザー光Ｌを主走査方向に走査（スキャン）させるスキャナー光学系を有するように構成することも可能である。
【００４９】
スキャナー光学系として、例えば図５（Ａ）に示すように正多角柱の形状を有するポリゴンミラー４０等を備えるように構成し、レーザー光源１０から照射したレーザー光Ｌをポリゴンミラー４０で屈折させて照射する。そして、中心軸Ｃを中心にポリゴンミラー４０を所定方向に回転させることでレーザー光Ｌを主走査方向Ｘに走査させることができる。そして、このように構成することで、ライダー装置１でより広域で物体検知や距離測定を高速に行うことが可能となる。
【００５０】
また、スキャナー光学系として、例えば図５（Ｂ）に示すように、互いに上下が逆向きにされた２つの正多角錐を頂点同士が対向する状態に配置した形状を有するポリゴンミラー４０＊等を備えるように構成し、レーザー光源１０から照射したレーザー光Ｌをポリゴンミラー４０＊の上下の各錐体の側面で反射させてレーザー光源１０からの照射方向とは反対方向に照射させる。
【００５１】
そして、図５（Ａ）の場合と同様に、中心軸Ｃを中心にポリゴンミラー４０＊を所定方向に回転させることでレーザー光Ｌを主走査方向Ｘ（図５（Ｂ）では図示省略。図５（Ａ）参照）に走査させることができる。そして、このように構成しても、ライダー装置１でより広域で物体検知や距離測定を高速に行うことが可能となる。
【００５２】
なお、本発明が上記の実施形態や変形例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
１  ライダー装置
１０  レーザー光源
２０  受光部
２０ａ  受光面
２１  ＳｉＧｅ受光素子
２１Ａ  基板
２１Ｂ  増幅層
２１Ｂ１  ｎ−Ｓｉ層
２１Ｂ３  ｐ−Ｓｉ層
２１Ｃ  吸収層
２１Ｃ２  ｐ−Ｇｅ層
２２  レンズ
３０  出力手段（出力部又は出力回路）
４０、４０＊  ポリゴンミラー（スキャナー光学系）
Ｌ  レーザー光
Ｌｓ  散乱光
Ｏ  物体
Ｓ  出力信号
ｓ  出力
ｓth  閾値
Ｔ  吸収層の層厚
Ｘ  主走査方向
【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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