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公開番号2024083073
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-20
出願番号2022197377
出願日2022-12-09
発明の名称光検出装置及び測距装置
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01S 7/4865 20200101AFI20240613BHJP(測定;試験)
要約【課題】光検出素子が発火したか否かを正しく検出する。
【解決手段】光検出装置は、光検出素子と、前記光検出素子の一端を所定の初期化電圧に設定する初期化回路と、前記光検出素子の前記一端の電圧又は前記一端を流れる電流を閾値と比較することにより、前記光検出素子の発火を検出する発火検出回路と、前記発火検出回路の出力信号をモニタするモニタ回路と、前記モニタ回路のモニタ出力に基づいて前記閾値を制御する閾値制御回路と、を備える。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
光検出素子と、
前記光検出素子の一端を所定の初期化電圧に設定する初期化回路と、
前記光検出素子の前記一端の電圧又は前記一端を流れる電流を閾値と比較することにより、前記光検出素子の発火を検出する発火検出回路と、
前記発火検出回路の出力信号をモニタするモニタ回路と、
前記モニタ回路のモニタ出力に基づいて前記閾値を制御する閾値制御回路と、を備える、
光検出装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記初期化回路は、前記発火検出回路で発火が検出されると、前記発火検出回路の出力信号に基づいて前記光検出素子の前記一端を前記初期化電圧に復帰させる、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記初期化回路は、前記発火検出回路で発火が検出されると、前記発火検出回路の出力信号とは無関係に前記光検出素子の前記一端を前記初期化電圧に復帰させる、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記発火検出回路は、前記光検出素子が遮光される状況、又は前記光検出素子に均一な照度の環境光が入射される状況で、前記光検出素子の発火を検出する、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記発火検出回路は、前記閾値に対して感度を持つダークカウント又は環境光による発火を検出する、
請求項４に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記発火検出回路は、前記光検出素子の前記一端の電圧を閾値電圧と比較して、比較結果を示す二値信号を出力する電圧比較器を有し、
前記モニタ回路は、前記二値信号の信号変化の回数をモニタするカウンタを有し、
前記閾値制御回路は、前記モニタ回路のモニタ出力に基づいて前記閾値電圧を制御する、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記発火検出回路は、前記光検出素子の前記一端を流れる電流を閾値電流と比較する電流比較器を有し、
前記閾値制御回路は、前記モニタ回路のモニタ出力に基づいて前記閾値電流を制御する、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記発火検出回路は、前記光検出素子の前記一端の信号と前記閾値との比較結果に応じた信号を出力し、
前記モニタ回路は、
前記発火検出回路の出力信号に応じた周波数の発振信号を出力する発振器と、
前記発振信号の周波数を検出する周波数カウンタと、を有し、
前記閾値制御回路は、前記周波数カウンタのカウント値に基づいて前記閾値を制御する、
請求項７に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記発火検出回路は、前記閾値に応じた発生率のパルス信号を出力し、
前記閾値制御回路は、前記パルス信号の発生率に基づいて前記閾値を制御する、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記閾値制御回路は、前記閾値を連続的又は段階的に変化させて、前記パルス信号の発生率の変動量が所定量以内に収まるときの前記閾値を前記発火検出回路に設定する、
請求項９に記載の光検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、光検出装置及び測距装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
物体の距離を非接触で計測するＬｉＤＡＲ（Light Detecting And Ranging）装置は、自動運転技術では重要なキーパーツである。ＬｉＤＡＲは二次元アレイ状に配置された複数の光電変換素子にて、物体で反射された反射光を受光する。光電変換素子には、例えばＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）が用いられる。ＳＰＡＤが光子を検出すると、ＳＰＡＤの出力電圧又は出力電流が変化する。ＳＰＡＤが光子を検出する状態は発火と呼ばれる。ＳＰＡＤが発火したときのＳＰＡＤの出力電圧又は出力電流を、予め定めた閾値と比較することで、ＳＰＡＤが物体からの反射光を受光したか否かを検出できる。
【０００３】
しかしながら、二次元アレイ状に配置された各ＳＰＡＤが発火したときの出力電圧又は出力電流はＳＰＡＤごとに変動するおそれがある。このため、ＬｉＤＡＲ装置内のすべてのＳＰＡＤの閾値を一律に設定すると、各ＳＰＡＤが発火したか否かを正しく検出できなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６６３３１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の一実施形態では、光検出素子が発火したか否かを正しく検出できる光検出装置及び測距装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、光検出素子と、
前記光検出素子の一端を所定の初期化電圧に設定する初期化回路と、
前記光検出素子の前記一端の電圧又は前記一端を流れる電流を閾値と比較することにより、前記光検出素子の発火を検出する発火検出回路と、
前記発火検出回路の出力信号をモニタするモニタ回路と、
前記モニタ回路のモニタ出力に基づいて前記閾値を制御する閾値制御回路と、を備える、
光検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
アクティブクエンチ回路を有する光検出装置の概略構成を示すブロック図。
パッシブクエンチ回路を有する光検出装置の概略構成を示すブロック図。
発火検出回路の閾値と発火検出回路で検出されるダークパルスの発生率との関係を示すグラフ。
閾値電圧とダークカウント率との関係を示す図。
光検出素子のカソード電圧と発火検出回路の出力電流の波形図。
閾値電圧とダークカウント率との関係を示す図。
光検出素子のカソード電圧と発火検出回路の出力電流の波形図。
閾値電圧とダークカウント率との関係を示す図。
光検出素子のカソード電圧と発火検出回路の出力電流の波形図。
閾値電圧とダークカウント率との関係を示す図。
光検出素子のカソード電圧と発火検出回路の出力電流の波形図。
第１の実施形態に係る光検出装置の処理動作の第１例を示すフローチャート。
第１の実施形態に係る光検出装置の処理動作の第２例を示すフローチャート。
ダークカウント率の変動量が所定量以内に収まる閾値の制御範囲の最小値を閾値に設定する理由を説明する図。
ダークカウント率の変動量が所定量以内に収まる閾値の制御範囲の最小値を閾値に設定する理由を説明する図。
発火検出回路を具体化した第１具体例に係る光検出装置のブロック図。
発火検出回路を具体化した第２具体例に係る光検出装置のブロック図。
図１１のモニタ回路の一具体例を示すブロック図。
第２の実施形態に係る光検出装置の概略構成を示すブロック図。
図１３の一変形例に係る光検出装置の概略構成を示すブロック図。
第３の実施形態に係る光検出装置を備える測距装置の概略構成を示すブロック図。
第３の実施形態の第１変形例に係る測距装置の概略構成を示すブロック図。
第３の実施形態の第２変形例に係る測距装置の概略構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、光検出装置及び測距装置の実施形態について説明する。以下では、光検出装置及び測距装置の主要な構成部分を中心に説明するが、光検出装置及び測距装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは第１の実施形態による光検出装置１の概略構成を示すブロック図である。図１Ａ及び図１Ｂの光検出回路は、物体に投光された光が物体で反射された反射光を受光する回路である。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂの光検出装置１は、光検出素子２と、逆バイアス回路３と、発火検出回路４と、モニタ回路５と、閾値制御回路６とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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