(57)【要約】【課題】受光レンズの中心軸とは異なる軸上から照射された光波の反射光を受光する受光装置において、近距離の物標および遠距離の物標の両方を良好に検出できるようにする。【解決手段】光学距離測定装置１においては、物標に対して光波を照射する投光部１０と、投光部１０の光軸とは異なる軸上に配置された受光レンズ２１を有し、この受光レンズ２１を介して入射される光波の物標による反射光を受光する受光部２０と、を備えている。受光部２０において、受光レンズ２１を介して入射された反射光を検出する光検出部（減衰部２２および受光素子２３〜２５）は、光波を反射する物標までの距離に応じて反射光の結像する位置が変化し、遠距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度が、近距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度よりも高感度に設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光レンズ（２１）を備え該受光レンズの中心軸とは異なる軸上から照射された光波の反射光を受光する受光装置（２０）であって、
前記受光レンズを介して入射された反射光を検出する光検出部（２２，２３〜２５、６０ａ、６０ｂ、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ）を備え、
前記光検出部は、前記光波を反射する物標までの距離に応じて反射光の結像する位置が変化し、遠距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度が、近距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度よりも高感度に設定されていること
を特徴とする受光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の受光装置おいて、
前記光検出部は、前記結像位置が無限遠点に位置する物標に対応する結像位置に近づくにつれて、反射光の受光感度がより高感度に設定されていること
を特徴とする受光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の受光装置において、
前記光検出部は、
前記結像位置に配置された受光素子（２３〜２５）と、
前記受光素子のうちの近距離の物標による反射光が結像する結像位置に入射される反射光を減衰させる減衰部（２２）と、
を備えたことを特徴とする受光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の受光装置において、
前記減衰部は、前記受光素子に接触して配置されていること
を特徴とする受光装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の受光装置において、
前記光検出部は、前記結像位置に応じて配置された複数の受光素子を備え、
前記複数の受光素子は、無限遠点に位置する物標に対応する結像位置に近づくにつれてより高感度な素子を備えていること
を特徴とする受光装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の受光装置おいて、
前記光検出部は、前記結像位置に応じて感度が異なる受光素子（６０ａ、６０ｂ、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ）を備えていること
を特徴とする受光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の受光装置において、
前記受光素子は、半導体を積層した構造を有しており、半導体に含まれる不純物層（６１ａ）の厚さが前記結像位置に応じて異なること
を特徴とする受光素子。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の受光装置において、
前記受光素子は、半導体を積層した構造を有しており、半導体に含まれる不純物層（６１ｂ、６３ｂ）における不純物の濃度が前記結像位置に応じて異なること
を特徴とする受光装置。
【請求項９】
請求項６〜請求項８の何れか１項に記載の受光装置において、
前記受光素子は、バイアス電圧の印加により感度が変更可能な構造を持つ素子であり、バイアス電圧を印可するための電極（７５ａ、７６ａ、７６ｂ、７６ｃ）が、前記結像位置に応じて電界強度が異なるように配置されていること
を特徴とする受光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の受光装置において、前記電極は、前記受光素子の受光面における遠距離の物標による反射光が結像する結像位置側、および前記受光面の裏側の面における近距離の物標による反射光が結像する結像位置側に配置されていること
を特徴とする受光装置。
【請求項１１】
物標からの反射光に基づいて物標までの距離を測定する光学距離測定装置（１）であって、
物標に対して光波を照射する照射手段（１０）と、
前記照射手段の光軸とは異なる軸上に配置された受光レンズ（２１）を有し、該受光レンズを介して入射される前記光波の物標による反射光を受光する受光手段（２０）と、
前記光波が照射されてから前記反射光を受光するまでの時間に基づいて物標までの距離を演算する距離演算手段（１５）と、
を備え、
前記受光手段は、請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の受光装置として構成されていること
を特徴とする光学距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射された光波の反射光を受光する受光装置および光学距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の光学距離測定装置として、受光レンズの中心軸とは異なる軸上から光波を照射し、この反射光を受光装置を用いて受光し、受光装置が反射光を検出したタイミングに基づいて物標までの距離を演算するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７７３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記受光装置では、近距離にある物標からの反射光のレベルと遠距離にある物標からの反射光のレベルが異なるため、近距離および遠距離の物標の両方に対応した感度に設定することが難しいという問題点があった。
【０００５】
そこで、このような問題点を鑑み、受光レンズの中心軸とは異なる軸上から照射された光波の反射光を受光する受光装置および光学距離測定装置において、近距離の物標および遠距離の物標の両方を良好に検出できるようにすることを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の受光装置において、受光レンズを介して入射された反射光を検出する光検出部は、光波を反射する物標までの距離に応じて反射光の結像する位置が変化し、遠距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度が、近距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度よりも高感度に設定されている。
【０００７】
このような受光装置によれば、遠距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度が、近距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度よりも高感度に設定されているので、物標からの反射光が光検出部に入射されたときに光検出部より出力される信号レベルが、極力、物標までの距離に拘わらず光検出部（受光素子）の飽和レベル（検出可能な信号レベルの上限値）以下かつノイズレベル（検出可能な信号レベルの下限値）以上となるように設定することができる。よって、近距離の物標および遠距離の物標の両方を良好に検出することができる。
【０００８】
なお、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、発明の目的を達成できる範囲内において一部構成を除外してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用された第１実施形態の光学距離測定装置１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】受光部２０の概要および視差θを示す説明図である。
【図３】物標５０までの距離に応じて視差θが変化する様子を示す説明図である。
【図４】視差θの変化に応じて結像位置が変化する様子を示す説明図である。
【図５】減衰部２２の配置を示す平面図である。
【図６】本発明の効果（シミュレーション結果）を示すグラフである。
【図７】複数の物標を同時に検出する場合の各装置および物標の配置例を示す説明図である。
【図８】本発明の効果（複数の物標を同時に検出する場合）を示すグラフである。
【図９】第２実施形態および変形例の受光素子２４，２５の構成例を示す平面図である。
【図１０】第３実施形態の光学距離測定装置において、受光素子６０ａの構成例を示す側面図である。
【図１１】第４実施形態の光学距離測定装置において、受光素子６０ｂの構成例を示す側面図である。
【図１２】第５実施形態の光学距離測定装置において、受光素子７０ａの構成例を示す側面図、および平面図である。
【図１３】第５実施形態の光学距離測定装置において、受光素子７０ａにおける電界強度、増倍率、感度を示すグラフである。
【図１４】第５実施形態の変形例（その１）において、受光素子７０ｂの構成例を示す側面図である。
【図１５】第５実施形態の変形例（その２）において、受光素子７０ｃの構成例を示す側面図である。
【図１６】変形例の減衰部２６，２７の構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
［本実施形態の構成］
本発明が適用された光学距離測定装置１は、例えば乗用車等の車両に搭載され、レーザ光等の光波を物標に向けて照射し、この反射光を受光するタイミングに基づいて物標までの距離および物標の位置を検出する装置である。詳細には、光学距離測定装置１は、図１に示すように、駆動部５と、投光部１０と、信号処理部１５と、受光部２０と、を備えている。
【００１１】
駆動部５は、投光部１０におけるレーザ光の照射タイミングや受光部２０における反射光の受光タイミングを制御するための駆動信号を生成し、この駆動信号を投光部１０および受光部２０に送信する。
【００１２】
投光部１０は、レーザ光を照射するための機構を備えており、駆動部５からの駆動信号に従って予め設定された領域内にレーザ光を照射する。
信号処理部１５は受光部２０によって得られた反射光の出力波形に従って物標までの距離とその方向を特定する。
【００１３】
受光部２０は、投光部１０によって照射されたレーザ光が物標５０によって反射された反射光を受光し、この反射光のレベル（強度）に応じた出力を信号処理部１５に送る。また、受光部２０は、投光部１０によるレーザ光の光軸方向から所定距離Ｓ（図２参照）だけ隔てて配置されている。つまり、受光部２０（後述する受光レンズ２１の中心軸）は、投光部１０によるレーザ光の光軸方向とは異なる軸上に配置されており、これらの軸間距離がＳとされている。
【００１４】
また、受光部２０は、図２に示すように、受光レンズ２１と、減衰部２２と、受光素子２３とを備えている。受光レンズ２１は、反射光を受光素子２３上に結像させるための周知のレンズとして構成されている。
【００１５】
減衰部２２は、受光素子２３の一部を覆うように受光素子２３に接触して配置されている。なお、減衰部２２の詳細については後述する。
ここで、前述のように投光部１０および受光部２０は所定距離Ｓだけ隔てて配置されているため、投光部１０によるレーザ光（送信ビーム）が物標５０により反射され、反射光として受光部２０に入射される際には、視差θが生じることになる。この視差θは、図３（ａ）に示すように、物標５０までの距離が比較的小さい場合（θ１）に比較的大きくなり、図３（ｂ）に示すように、物標５０までの距離が比較的大きい場合（θ２）に比較的小さくなる。
【００１６】
視差θは、θ＝ｔａｎ−１（Ｓ／Ｌ）と表現できる。なお、Ｌは受光部２０から物標５０までの距離である。
このように視差θが物標５０までの距離によって変化するため、図４（ａ）に示すよう
に、受光レンズ２１を介して入射される反射光は、視差θに応じて結像される位置が変化する。具体的には、物標５０までの距離が無限大である場合の視差θが０であるとすると、ｙ＝ｆ・ｔａｎθと表現できる。なお、ｆは受光レンズ２１の焦点距離を示す。
【００１７】
つまり、図４（ｂ）に示すように、比較的、物標５０までの距離が比較的遠い場合には視差θが小さくなり、受光素子２３上における結像位置は、ｙの値が小さくなる位置（遠距離結像位置２３ｂ）となる。また、物標５０までの距離が比較的近い場合には、視差θが大きくなり、受光素子２３上における結像位置は、ｙの値が大きくなる位置（近距離結像位置２３ａ）となる。
【００１８】
そこで、本実施形態では、図５に示すように、近距離結像位置２３ａを覆い、かつ遠距離結像位置２３ｂを覆わない減衰部２２を配置している。本実施形態における減衰部２２は、レーザ光の透過率が一定となる光学フィルタとして構成されており、近距離結像位置２３ａに結像する反射光を減衰させて受光素子２３に入射させるよう設定されている。
【００１９】
［本実施形態による効果］
以上のように詳述した光学距離測定装置１においては、物標に対して光波を照射する投光部１０と、投光部１０の光軸とは異なる軸上に配置された受光レンズ２１を有し、この受光レンズ２１を介して入射される光波の物標による反射光を受光する受光部２０と、光波が照射されてから反射光を受光するまでの時間に基づいて物標までの距離を演算する信号処理部１５と、を備えている。
【００２０】
そして、受光部２０において、受光レンズ２１を介して入射された反射光を検出する光検出部（減衰部２２および受光素子２３）は、光波を反射する物標までの距離に応じて反射光の結像する位置が変化し、遠距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度が、近距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度よりも高感度に設定されている。
【００２１】
このような光学距離測定装置１によれば、遠距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度が、近距離の物標による反射光が結像する結像位置における受光感度よりも高感度に設定されているので、物標からの反射光が光検出部に入射されたときに光検出部より出力される信号レベルが、極力、物標までの距離に拘わらず光検出部（受光素子２３）の飽和レベル以下かつノイズレベル以上となるように設定することができる。よって、近距離の物標および遠距離の物標の両方を良好に検出することができる。
【００２２】
例えば、概ね物標５０までの距離が１０ｍ未満になると減衰部２２により反射光が減衰されるよう減衰部２２を配置した場合、図６（ａ）に示すように、物標５０までの距離が５ｍ未満になったとしても受光波形が飽和することなく良好に物標５０の検出を行うことができることが分かる。一方で、減衰部２２を配置しない場合、図６（ｂ）に示すように、物標５０までの距離が５ｍ未満になると受光波形が飽和することが分かる。
【００２３】
特に、光学距離測定装置１においては、例えば、図７に示すように、距離の異なる物標［Ａ］５０ａおよび物標［Ｂ］５０ｂを同時に検出しようとする場合に効果を発揮する。この場合、光学距離測定装置１において検出される反射光は、例えば図８（ａ）に示すように、物標［Ａ］５０ａによる受光波形が減衰部２２によって減衰させられているので飽和することなく検出され、かつ、物標［Ｂ］５０ｂによる受光波形も良好に検出されている。
【００２４】
一方で、本実施形態の減衰部２２を備えていない場合には、図８（ｂ）に示すように、物標［Ａ］５０ａによる受光波形が飽和し、物標［Ｂ］５０ｂによる受光波形と融合して
しまっていることが分かる。すなわち、減衰部２２を備えていない構成では、物標［Ｂ］５０ｂを検出することが困難になる可能性があることが分かる。
【００２５】
また、上記光学距離測定装置１において減衰部２２は、受光素子２３に接触して配置されている。
このような光学距離測定装置１によれば、減衰部２２が受光素子２３に接触して配置されているので、予期しない反射光の屈折や乱反射等の不具合を抑制することができる。
【００２６】
上記光学距離測定装置１において受光部２０は、結像位置に配置された受光素子２３〜２５と、受光素子２３〜２５のうちの近距離の物標による反射光が結像する結像位置に入射される反射光を減衰させる減衰部２２と、を備えている。
【００２７】
このような光学距離測定装置１によれば、減衰部２２が近距離の物標による反射光が結像する結像位置に入射される反射光を減衰させるので、受光素子２３〜２５の感度を変更することなく、受光素子２３〜２５からの信号レベルが、極力、物標までの距離に拘わらず光検出部の飽和レベル以下かつノイズレベル以上となるように設定することができる。
【００２８】
また、既存の構成において飽和対策を実施する際には、受光素子からの信号レベルに応じて受光素子の感度を変更するフィードバック制御を行っていたが、上記の光学距離測定装置１によれば、物標までの距離に対応して適切に受光感度が設定されているので、フィードバック制御を行う必要性を低減することができる。よって、フィードバック制御による時間遅れを短縮し、実時間での感度調整を可能とすることができる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、別形態の光学距離測定装置について説明する。本実施形態（第２実施形態）では、第１実施形態の光学距離測定装置１と異なる箇所のみを詳述し、第１実施形態の光学距離測定装置１と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
本実施形態の光学距離測定装置では、受光部２０において減衰部２２を設けていない。ただし、本実施形態の光学距離測定装置では、受光素子２３に換えて、図９（ａ）に示す受光素子２４を備えている。
【００３１】
この受光素子２４は、図９（ａ）に示すように、受光素子が多数に分割されている（図９（ａ）の例では２４ａ〜２４ｇの７つ）。そして、この受光素子２４は、無限遠点に位置する物標に対応する結像位置（ｙ＝０の点）に近づくにつれて、分割された素子における反射光の受光感度がより高感度に設定されている。つまり、ｙの値が最も小さくなる素子２４ａが最も高感度であり、ｙの値が大きくなる素子２４ｇに近づくにつれて順に感度が低くなるよう設定されている。
【００３２】
このような光学距離測定装置によれば、より遠い位置の物標５０からの反射光をより高感度で検出することができる。なお、受光感度の設定は、本実施形態のように距離に応じて多段階であるとよりよいが、少なくとも２段階以上であればよい。
【００３３】
また、このような光学距離測定装置によれば、減衰部２２を設けない構成とすることができる。なお、複数の受光素子２３〜２５が無限遠点に位置する物標に対応する結像位置に近づくにつれてより高感度な素子とされた構成は、減衰部２２を設ける構成と組み合わせて適用されてもよい。
【００３４】
［第３実施形態］
次に第３実施形態の光学距離測定装置について説明する。
第３実施形態の光学距離測定装置においては、図１０（ａ）に示すように、結像位置に応じて感度が異なる受光素子６０ａを備えている。また、受光素子６０ａは、半導体を積層した構造を有しており、半導体に含まれる不純物層であるＰ＋層６１ａの厚さが結像位置に応じて異なるよう設定されている。
【００３５】
詳細には、受光素子６０ａは、ＰＩＮフォトダイオードとして構成されている。そして、受光素子６０ａは、図１０（ａ）に示すように、不純物が多いＰ＋層６１ａおよびＮ＋層６３ａ、これらのＰ＋層６１ａおよびＮ＋層６３ａの間に不純物が少ないＩ層６２を備えて構成されている。
【００３６】
また、受光素子６０ａにおいては、Ｐ＋層６１ａが受光面とされており、Ｐ＋層６１ａおよびＮ＋層６３ａには電極６４、６５がそれぞれ配置されている。Ｐ＋層６１ａ側の電極６４においては、例えば、受光面の周囲を囲うようなリング状に配置され、Ｎ＋層６３ａ側の電極６５においては、Ｎ＋層６３ａの全面を覆うように配置されている。
【００３７】
ここで、受光素子６０ａは、通常のＰＩＮフォトダイオードとは異なり、Ｐ＋層６１ａの厚みが均一ではない。すなわち、受光素子６０ａは、近距離結像位置２３ａに対応する光［Ａ］が入射される位置では、Ｐ＋層６１ａの厚みが厚く設定されており、遠距離結像位置２３ｂに対応する光［Ｂ］が入射される位置に近づくにつれて、Ｐ＋層６１ａの厚みが薄くなるよう設定されている。
【００３８】
このような受光素子６０ａでは、光［Ａ］に対応する位置においては、Ｉ層６２の厚みが薄いため、移動するキャリア（電子や正孔）の量が少なくなり、フォトダイオードとしての感度が低くなる。また、光［Ｂ］に対応する位置に近づくにつれて、Ｉ層の厚みが厚くなるため、移動するキャリアの量が増大し、フォトダイオードとしての感度が高くなる。
【００３９】
すなわち、図１０（ａ）に示す受光素子６０ａでは、図面左側ほど感度が低く、図面右側ほど感度がよく、図１０（ｂ）に示すような、位置（Ｙ：左右の位置）と感度との関係が得られる。
【００４０】
このような光学距離測定装置によれば、受光素子６０ａ、６０ｂからの信号を処理するための構成を１組だけ準備すればよいので信号の処理を簡素な構成で実現することができる。よって光学距離測定装置をより安価に構成することができる。また、このような光学距離測定装置によれば、Ｐ＋層６１ａの厚さを結像位置に応じて変更するだけで受光素子６０ａの感度を変化させる構成を実現することができる。
【００４１】
［第４実施形態］
次に第４実施形態の光学距離測定装置について説明する。
第４実施形態の光学距離測定装置においては、図１１（ａ）に示すように、受光素子６０ｂは、半導体を積層した構造を有しており、半導体に含まれる不純物層であるＰ＋層６１ｂおよびＮ＋層６３ｂにおける不純物の濃度が結像位置に応じて異なるよう設定されている。本実施形態のＰ＋層６１ｂおよびＮ＋層６３ｂは、均一の厚みを有するものの、Ｐ＋層６１ｂおよびＮ＋層６３ｂにおけるドナーやアクセプタ等の不純物の濃度が、不均一に構成されている。
【００４２】
具体的には、受光素子６０ｂは、近距離結像位置２３ａに対応する光［Ａ］が入射される位置では、Ｐ＋層６１ｂおよびＮ＋層６３ｂにおける不純物の濃度が低く設定されており、遠距離結像位置２３ｂに対応する光［Ｂ］が入射される位置に近づくにつれて、Ｐ＋層６１ｂおよびＮ＋層６３ｂにおける不純物の濃度が高くなるよう設定されている。
【００４３】
なお、本実施形態では、Ｐ＋層６１ｂおよびＮ＋層６３ｂの両方について、不純物の濃度が不均一になるよう設定しているが、Ｐ＋層６１ｂおよびＮ＋層６３ｂのうちの少なくとも一方について不純物の濃度が不均一になるよう設定されていればよい。
【００４４】
このような受光素子６０ｂでは、光［Ａ］に対応する位置においては、不純物が少ないため、移動するキャリア（電子や正孔）の量が少なくなり、フォトダイオードとしての感度が低くなる。また、光［Ｂ］に対応する位置に近づくにつれて、不純物の濃度が高くなるため、移動するキャリアの量が増大し、フォトダイオードとしての感度が次第に高くなる。
【００４５】
すなわち、図１１（ａ）に示す受光素子６０ｂでは、図面左側ほど感度が低く、図面右側ほど感度がよく、図１１（ｂ）に示すような、位置（Ｙ：左右の位置）と感度との関係が得られる。
【００４６】
このような光学距離測定装置によれば、不純物層における不純物の濃度を結像位置に応じて変更するだけで受光素子６０ｂの感度を変化させる構成を実現することができる。
［第５実施形態］
次に第５実施形態の光学距離測定装置について説明する。
【００４７】
第５実施形態の光学距離測定装置においては、バイアス電圧の印加により感度が変更可能な構造を持つ素子を備えている。詳細には、図１２（ａ）に示すように、受光素子７０ａは、アバランシェフォトダイオードとして構成されている。アバランシェフォトダイオードは、アバランシェ増倍という現象を利用して受光感度を向上させたフォトダイオードである。
【００４８】
アバランシェフォトダイオードは半導体中の電界を用いて光子の衝突に発生する電子を加速させ、半導体の原子中の電子を弾き出し、これらの電子をさらに電界を用いて加速させる、という現象を利用する。このため、アバランシェフォトダイオードは電界強度が高いほど、また、電極までの距離が長いほど、電子（キャリア）の数が増大し、この結果、フォトダイオードとしての感度がよくなる傾向がある。
【００４９】
具体的には、本実施形態の光学距離測定装置において、受光素子７０ａは、図１２（ａ）に示すように、Ｎ＋層７１、Ｐ層７２、π層７３、Ｐ＋層７４が順に積層された構造とされている。
【００５０】
この構成において、Ｎ＋層７１側が受光面とされており、Ｎ＋層７１およびＰ＋層７４には、バイアス電圧を印可するための電極７５ａ、７６ａが配置されている。また、電源７７を備えており、電源７７は電極７５ａ、７６ａにバイアス電圧を印可する。
【００５１】
このような構成において、電極７５ａ、７６ａは、結像位置に応じて電界強度が異なるように配置されている。具体的には、電極７５ａ、７６ａは、図１２（ｂ）に示すように、受光素子７０ａの受光面（Ｎ＋層７１）における遠距離の物標による反射光が結像する結像位置（遠距離結像位置２３ｂ）側、および受光面の裏側の面（Ｐ＋層７４）における近距離の物標による反射光が結像する結像位置（近距離結像位置２３ａ）側に配置されている。
【００５２】
このような受光素子７０ａでは、近距離結像位置２３ａにおいては、電界強度が低く、かつＰ＋層７４側の電極までの距離が比較的短くなるため、移動するキャリア（電子や正孔）の量が少なくなり、感度が低くなる。また、遠距離結像位置２３ｂに近づくにつれて、電界強度が強くなり、かつＰ＋層７４側の電極までの距離が長くなるため、移動するキャリアの量が増大し、感度が高くなる。
【００５３】
すなわち、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示すように、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す受光素子７０ａでは、図面左側ほど電界強度、アバランシェ増倍による増倍率、およびフォトダイオードとしての感度の全てが低く、図面右側ほど電界強度、アバランシェ増倍による増倍率、およびフォトダイオードとしての感度が高くなるという関係が得られる。
【００５４】
このような光学距離測定装置によれば、電極７５ａ、７６ａの配置を設定するだけで受光素子７０ａの感度を変化させる構成を実現することができる。また、このような光学距離測定装置によれば、受光素子の受光面における遠距離の物標による反射光が結像する結像位置側では、電界強度がやや強くなり、かつ受光面の裏側の面に配置された電極７６ａまでのキャリアの移動距離が長くなるため、相対的に感度を高くすることができる。よって、アバランシェフォトダイオードにおいて、感度に差を持たせる構成を確実に実現することができる。
【００５５】
［第５実施形態の変形例］
上記第５実施形態では、電極７５ａ、７６ａを、Ｎ＋層７１における遠距離結像位置２３ｂ側、およびＰ＋層７４における近距離結像位置２３ａ側に配置したが、結像位置に応じて電界強度が異なるように配置されていれば、どのような位置に配置されていてもよい。
【００５６】
例えば、図１４に示す受光素子７０ｂのように、Ｎ＋層７１における電極７５ａについては、上記第５実施形態と同様に、近距離結像位置２３ａ側に配置し、Ｐ＋層７４における電極７６ｂについては、Ｐ＋層７４の全体を覆うようにしてもよい。図１４に示す受光素子７０ｂにおいて、近距離結像位置２３ａに対応する光［Ａ］が入射される位置では、電界強度が比較的弱くなり、フォトダイオードとしての感度が低くなる。また、受光素子７０ｂにおいては、遠距離結像位置２３ｂに対応する光［Ｂ］が入射される位置に近づくにつれて、電界強度が高くなり、フォトダイオードとしての感度が高くなるよう設定されている。
【００５７】
なお、本変形例の受光素子７０ｂにおいては、結像位置に応じてＰ＋層７４に配置された電極７６ｂまでの距離が変化しない。しかし、結像位置に応じて電界強度を変化させることができるため、結像位置に応じて感度を変化させることができる。
【００５８】
また、条件次第では、図１５に示す受光素子７０ｃのように、電極７５ａおよび電極７６ｃを配置してもよい。すなわち、図１５に示す受光素子７０ｃでは、Ｎ＋層７１における電極７５ａおよびＰ＋層７４における電極７６ｃが、ともに遠距離結像位置２３ｂに対応する光［Ｂ］が入射される位置に近い位置に配置されている。
【００５９】
この場合、電界強度については、図面左側に対して図面右側のほうが電極７５ａおよび電極７６ｃに近いためフォトダイオードとしての感度が高くなる。一方で、図面左側に対して図面右側ではＰ＋層７４における電極７６ｃまでの距離が短くなるため、キャリアの数が少なくなり、感度が低くなる。
【００６０】
よって、電界強度という要素と、電極７６ｃまでの距離という要素とを比較したときにおいて、電界強度による影響が大きくなるよう設定すれば、図１５に示すように電極を配置したとしても本発明の目的を達成することができる。
【００６１】
また、図１４に示す受光素子７０ｂにおいては、Ｎ＋層７１における電極７５ａを近距離結像位置２３ａ側に配置し、Ｐ＋層７４における電極７６ｂについては、Ｐ＋層７４の全体を覆うよう配置したが、Ｎ＋層７１における電極がＮ＋層７１における受光部周囲全体を覆い、Ｐ＋層７４における電極が図１２（ａ）に示す電極７６ａと同様に配置されていてもよい。
【００６２】
このようにアバランシェフォトダイオードにおいて、感度に差を持たせるためには、結像位置に応じて電界強度を変化させるか、結像位置に応じて結像位置からＰ＋層７４側の電極までの距離を変化させるか、のうちの少なくとも一方を実現すればよいといえる。
【００６３】
なお、Ｎ＋層７１における電極およびＰ＋層７４における電極がＮ＋層７１における受光部周囲全体およびＰ＋層７４の全体を覆うような場合には、結像位置に応じて電界強度を変化させることも、結像位置に応じて結像位置からＰ＋層７４側の電極までの距離を変化させることもできなくなるため、結像位置に応じて感度に差を持たせることが難しくなる。
【００６４】
［その他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態
の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、上記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。
【００６５】
例えば、上記実施形態において、上記第２実施形態では、１つの受光素子を分割した分割素子を利用したが、図９（ｂ）に示すように、それぞれが独立した受光素子２５ａ〜２５ｆを備えた受光素子群２５を採用してもよい。
【００６６】
第２実施形態のように分割素子を採用した場合、信号処理部１５に入力される信号は１チャンネル分とすることができるが、受光素子群２５を採用した場合、信号処理部１５においては多数の信号を処理することになる。ただし、その他の構成は概ね同様とすることができる。
【００６７】
また、上記第１実施形態においては、均一の透過率を有する減衰部２２を採用したが、不均一の透過率を有する減衰部を採用してもよい。例えば、図１６（ａ）に示すように、位置によって透過率が単調に変化するような光学フィルタとして構成された減衰部２６を採用してもよい。
【００６８】
この減衰部２６を採用する場合、結像位置がｙ＝０に近づくにつれて透過率が高くなるよう減衰部２６を配置するとよい。
また、減衰部としては、光学フィルタに換えて、偏光板、電気光学素子、磁気光学素子等を採用してもよい。例えば減衰部として偏光板を採用する場合には、結像位置ｙ＝０に近づくにつれて透過率が高くなるようにすればよい。
【００６９】
例えば、図１６（ｂ）に示すように、レーザ光の偏光方向に応じて複数種類の偏光板２７ａ〜２７ｃの偏光方向が異なる方向になるよう設定された減衰部２７を採用すればよい。また、減衰部２６，２７を採用する場合、受光素子２３〜２５の全面を覆うように減衰部２６，２７を配置してもよい。
【００７０】
さらに、不純物層（Ｐ＋層６１ａ）の厚みに勾配を持たせる構成（図１０）、不純物層（Ｐ＋層６１ｂ、Ｎ＋層６３ｂ）に勾配を持たせる構成（図１１）、或いはバイアス電圧（電界強度）に勾配を持たせる構成（図１２、図１４、図１５）については、これらの構成を組み合わせて適用してもよい。
【００７１】
［実施形態の構成と本発明の手段との対応関係］
本実施形態における投光部１０は本発明でいう照射手段に相当し、本実施形態における信号処理部１５は本発明でいう距離演算手段に相当する。また、本実施形態における受光部２０は本発明でいう受光装置、受光手段に相当し、本実施形態における減衰部２２、受光素子２３〜２５、６０ａ、６０ｂ、７０ａ、７０ｂ、７０ｃは本発明でいう光検出部に相当する。
【符号の説明】
【００７２】
１…光学距離測定装置、５…駆動部、１０…投光部、１５…信号処理部、２０…受光部、２１…受光レンズ、２２…減衰部、２３〜２５…受光素子、２６，２７…減衰部、５０…物標、６０ａ，６０ｂ，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ…受光素子。
【図１】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図１１】
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【図１６】
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