光检测器以及距离测定装置的制作方法

本申请享受以日本专利申请2019-46820号(申请日：2019年3月14日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。

实施方式涉及光检测器以及距离测定(测距)装置。

背景技术：

已知检测照射到对象物的激光的反射光的光检测器以及具备该光检测器的距离测定装置。

技术实现要素：

实施方式提供不仅能够抑制信噪比的恶化而且能够调整投光系统与受光系统间的偏差的光检测器以及具备该光检测器的距离测定装置。

实施方式的光检测器具备：第1集合(set)和第2集合，形成于基板上的第1区域，各自具备多个光检测元件；以及第1选择累计器和第2选择累计器，形成于所述基板上的所述第1区域之外的第2区域。所述第1选择累计器构成为选择所述第1集合内的第1子集(sub-set)，并对来自所述第1子集内的所述光检测元件的输出进行累计。另外，所述第2选择累计器构成为选择所述第2集合内的第2子集，并对来自所述第2子集内的所述光检测元件的输出进行累计。

附图说明

图1是用于说明第1实施方式涉及的包括光检测器的距离测定装置的构成的框图。

图2是用于说明第1实施方式涉及的光检测器的功能构成的框图。

图3是用于说明第1实施方式涉及的光检测器的电路构成的电路图。

图4是用于说明第1实施方式涉及的光检测器的整体的布局(layout)的俯视图。

图5是用于说明第1实施方式涉及的光检测器内的通道模块(channelunit)和与该通道模块对应的选择累计器的布局的俯视图。

图6是用于说明第1实施方式涉及的光检测器内的光检测元件的截面构造的剖视图。

图7是用于说明第1实施方式涉及的光检测器内的开关元件的截面构造的剖视图。

图8是用于说明第1实施方式涉及的距离测定装置中的距离测定处理的示意图。

图9是用于说明第1实施方式涉及的光检测器中的反射光的检测范围的选择处理的示意图。

图10是用于说明第2实施方式涉及的光检测器的电路构成的电路图。

图11是用于说明第2实施方式涉及的光检测器中的反射光的检测范围的选择处理的示意图。

图12是用于说明第3实施方式涉及的光检测器的功能构成的框图。

图13是用于说明第3实施方式涉及的光检测器的电路构成的电路图。

图14是用于说明第3实施方式涉及的光检测器中的反射光的检测范围的选择处理的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，关于具有同一功能及构成的构成要素，标注共通的附图标记。另外，在对具有共通的附图标记的多个构成要素进行区分的情况下，对该共通的附图标记标注后缀来进行区分。此外，在关于多个构成要素无需特别区分的情况下，仅对该多个构成要素标注共通的附图标记，不标注后缀。

另外，在以下的说明中，当在对用整数α作为后缀的构成要素进行了说明的句子的末尾使用整数β以及整数γ记载为“(β≤α≤γ)”的情况下，在该句子之后的对用整数α作为后缀的构成要素进行说明的句子对于大于等于整数β且小于等于整数γ的所有整数适用于整数α的情况是成立的。

1.第1实施方式

对第1实施方式涉及的光检测器以及具备该光检测器的距离测定装置进行说明。第1实施方式涉及的距离测定装置例如是使用激光测定与对象物的距离的激光雷达(lidar：lightdetectionandranging)，第1实施方式涉及的光检测器例如是能够集成在半导体基板上的光子倍增器(semiconductorphoton-multiplier，特别是硅光子倍增器(sipm：siliconphoton-multiplier))。

1.1构成

对第1实施方式涉及的具备光检测器的距离测定装置的构成进行说明。

1.1.1距离测定装置的构成

图1是用于说明第1实施方式涉及的距离测定装置的构成的框图。

如图1所示，距离测定装置1构成为能够对距离测定装置1与对象物2之间的距离进行测定。距离测定装置1例如可以相当于未图示的车载系统的一部分。对象物2例如是存在于搭载有距离测定装置1的乘用车的前方或者后方的其他乘用车、行人以及障碍物等有形的物体。此外，对象物2不限于位于上述位置，也可以存在于距离测定装置1的斜前方、斜后方、侧方。

距离测定装置1具备控制计测电路11、激光光源12、扫描器及光学系统13、和光检测器14。

控制计测电路11是从整体对距离测定装置1的工作进行控制的电路。更具体而言，控制计测电路11向激光光源12发送振荡信号，控制激光光源12的激光出射。控制计测电路11向扫描器及光学系统13发送扫描信号，以物理或光学方式驱动扫描器及光学系统13，并控制投射于对象物2的激光的扫描方向。控制计测电路11向光检测器14发送选择信号，选择检测照射到光检测器14内的光的光检测元件。另外，控制计测电路11在接收到输出信号作为来自光检测器14的光的检测结果时，基于该输出信号算出与对象物2之间的距离，并输出包含该算出的距离的距离数据。

激光光源12基于来自控制计测电路11的振荡信号，对扫描器及光学系统13出射激光。激光例如是脉冲激光，以预定的脉冲宽度及周期出射。

扫描器及光学系统13例如包括扫描器以及光学系统，光学系统包括投光系统以及受光系统。扫描器及光学系统13构成为通过基于来自控制计测电路11的扫描信号驱动内部的扫描器，能够变更经由投光系统向距离测定装置1的外部出射的激光的出射方向。更具体而言，例如，扫描器及光学系统13构成为包括一维扫描系统，能够通过重复多次由该一维扫描系统进行的激光扫描来对预定的二维范围全面地出射激光。此外，扫描器及光学系统13的扫描器既可以构成为能够通过旋转搭载有投光系统的台子(未图示)来扫描激光，也可以构成为能够通过驱动构成光学系统的镜子来扫描激光。

另外，扫描器及光学系统13的受光系统使包含出射的激光由对象物2反射而产生的反射光的光向光检测器14聚集。扫描器及光学系统13的受光系统除了反射光之外也接收环境光和/或杂散光(在装置内部产生的光)，但是后者的光相应于噪声。以下，为了简单起见，与环境光一起简称为“反射光”。

光检测器14在从扫描器及光学系统13接收到反射光时，例如在激光光源12所出射的脉冲激光的每个周期，生成与该反射光所包含的光子的数量相应的电子。第1实施方式涉及的光检测器14例如构成为能够针对1个光子生成大约十万倍的电子。光检测器14根据生成的电子的数量来生成输出信号，并输出到控制计测电路11。后面对光检测器14的构成的详情进行说明。

1.1.2光检测器的构成

接着，对第1实施方式涉及的光检测器的构成进行说明。

首先，参照图2，对第1实施方式涉及的光检测器的功能构成进行说明。

如图2所示，光检测器14包括多个通道模块(群)chu(chu1、chu2、……、chun)、以及多个选择器和累计器(以下为便于说明，也简称为“选择累计器”)xfr(xfr1、xfr2、……、xfrn)(n为2以上的整数)。选择累计器xfri与通道模块chui对应(1≤i≤n)。

多个通道模块chu的每一个包括多个单元模块(cellunit)cu(cu1、cu2、……、cum)(m为2以上的整数)。多个单元模块cu的每一个包括多个光检测元件(检测单元)dc(dc1、dc2、……、dck)(k为2以上的整数)。在光检测器14内，光检测元件dc是能够生成与反射光所包含的光子的数量相应的电子的最小单位。

选择累计器xfri包括多个选择器s(s1、s2、……、sm)以及累计器igi。选择累计器xfri内的选择器sj与对应的通道模块chui内的单元模块cuj对应(1≤j≤m)。

通道模块chui内的单元模块cuj内的所有的光检测元件dc的第1端接地，光检测元件dc的第2端共通连接于对应的选择累计器xfri内的选择器sj的第1端。选择器s是能够基于输入到选择器的选择信号来选择在功能上使信号通过还是不使信号通过的状态的电子电路。选择累计器xfri内的所有的选择器s的第2端经由在功能上进行累计的累计器igi而与输出节点chouti连接。另外，多个选择累计器xfr的每一个的选择器sj共通连接于作为选择信号的供给源的同一选择节点selj。如此，选择节点selj的选择信号供给到选择器sj。

通过如上那样构成，经由借助选择节点selj选择出的选择器sj，各通道模块chui内的与开关元件tj对应的单元模块cuj连接于输出节点chouti，单元模块cuj的输出被添加到输出节点chouti的输出。换言之，选择节点selj能够对于通道模块chui选择向输出节点chouti输出的单元模块cuj。

接着，参照图3，对第1实施方式涉及的光检测器的电路构成进行说明。图3是与图2对应的将图2所示的光检测器14的功能构成适用于具体的电路构成而得到的构成的一例。

如图3所示，多个光检测元件dc的每一个例如包含串联连接的二极管apd以及猝灭(quench)电阻qd。

二极管apd例如是雪崩光电二极管(avalanchephotodiode)，包括与偏置电源连接的输入端以及与猝灭电阻qd的第1端连接的输出端。光检测器14内的所有的二极管apd的输入端被连接同一电压，针对各自的输出端，偏置到雪崩击穿(avalanchebreakdown)的击穿电压以上(例如-30v左右)。由此，二极管apd通过在接收到来自扫描器及光学系统13的反射光时，引起雪崩击穿，能够发生盖革放电(geigerdischarge)。

猝灭电阻qd作为将引起了雪崩击穿的二极管apd的两端的电位差抑制到击穿电压以下的猝灭电阻而发挥功能。此外，也可以是取代1个猝灭电阻qd而使用更高速地进行猝灭的有源抑制(activequench)电路的构成。即，在以下的说明中，也可以将猝灭电阻qd替换为有源抑制电路，将猝灭电阻qd的输出端改称为有源抑制电路的输出端。在猝灭电阻qd的情况下，输出信号成为模拟电流信号，而在有源抑制电路的情况下，有时输出信号也会成为数字信号。通过猝灭电阻qd等，二极管apd能够停止盖革放电，并能够在一定时间之后由于接收到反射光而再次发生盖革放电。相比于上述的激光脉冲的周期，从二极管apd发生盖革放电起到变为能够再次发生盖革放电的时间极短，由此，能够执行周期性的计测。在以下的说明中，也将该计测的周期称为“计测周期”。

多个选择累计器xfr的每一个包括多个开关元件t(t1、t2、……、tm)。选择累计器xfri内的开关元件tj与对应的通道模块chui内的单元模块cuj对应(1≤j≤m)。开关元件t例如对应于图2中的选择器s，是具有p型的导电型的mos(metal-oxide-semiconductor)晶体管。

通道模块chui内的单元模块cuj内的所有的猝灭电阻qd的第2端共通连接于对应的选择累计器xfri内的开关元件tj的第1端。另外，多个选择累计器xfr的每一个的开关元件tj共通连接于同一选择节点selj。选择累计器xfri内的所有的开关元件t的第2端与输出节点chouti并联连接。如此，通过将开关元件t并联连接，能够累计电流信号，能够构成与累计器ig等效的电路。

此外，在输出节点chout，例如设定为0v～数v左右的电势。由此，在开关元件t成为导通(on)状态时，光检测元件dc内的二极管apd被施加能够发生雪崩击穿的程度的反向偏置。因此，光检测器14内的通道模块chui能够在每个计测周期将在选择出的单元模块cuj内的多个光检测元件dc中产生的电流的合计输出到输出节点chouti。

1.1.3距离测定装置的布局

接着，使用图4以及图5所示的俯视图来说明第1实施方式涉及的光检测器的布局。在图4中，表示多个通道模块chu以及多个选择累计器xfr的整体的布局。在图5中，表示图4所示的整体布局中的、某一组通道模块chui和选择累计器xfri的一部分的详细布局。

首先，参照图4，对多个通道模块chu以及多个选择累计器xfr的整体的布局进行说明。

如图4所示，光检测器14形成于半导体基板20上。在以下的说明中，设半导体基板20的上表面沿着相互垂直交叉的x轴和y轴所伸展的xy平面延伸，并设相对于该xy平面垂直的轴为z轴。而且，定义为从半导体基板20内朝向上表面的方向成为z轴正方向那样的xyz右手坐标系。此外，z轴例如可以与来自扫描器及光学系统13的反射光的入射轴一致。

在半导体基板20上，光检测器14具有两个互不重复的区域、即传感器区域ser和开关区域swr。传感器区域ser例如在俯视图中被定义为将半导体基板20上的所有的通道模块chu包含在内的单个区域(例如最小的矩形)。开关区域swr例如在俯视图中被定义为将半导体基板20上的所有的选择累计器xfr包含在内的单个区域(例如最小的矩形)。传感器区域ser和开关区域swr例如沿x轴排列。

在传感器区域ser内，多个通道模块chu例如沿y轴排列。在通道模块chui内，多个单元模块cu例如沿x轴排列。各自相对应的通道模块chui内所包含的多个单元模块cuj彼此沿y轴排列。

在单元模块cuj内，多个光检测元件dc例如沿y轴排列。各自相对应的单元模块cuj内所包含的多个光检测元件dc彼此沿x轴排列。

通过如上那样配置，单元模块cu沿x轴具有与1个光检测元件dc相对应的宽度，沿y轴具有与k个光检测元件dc相对应的宽度。通道模块chu沿x轴具有与m个单元模块cu相对应的宽度，沿y轴具有与1个单元模块cu相对应的宽度。传感器区域ser沿x轴具有与大约1个通道模块chu相对应的宽度，沿y轴具有与大约n个通道模块chu相对应的宽度。此外，与传感器区域ser不同，开关区域swr的形状没有物理及光学上的限制，因而能够以较高的自由度来设计。

另外，在开关区域swr内，多个选择累计器xfr例如沿y轴排列。选择累计器xfri和对应的通道模块chui沿x轴排列。

通过如上那样配置，开关区域swr沿x轴具有与大约1个选择累计器xfr相对应的宽度，沿y轴具有与大约n个选择累计器xfr相对应的宽度。而且，如上所述，开关区域swr与传感器区域ser配置为互不重复。

接着，参照图5，对通道模块chui和选择累计器xfri的组的一部分的详细布局进行说明。在图5中，表示将传感器区域ser和开关区域swr中的、图4所示的区域v放大后的布局。此外，在图5中，为方便起见，适当省略了形成于半导体基板20上的层间绝缘膜。

如图5所示，在半导体基板20上的传感器区域ser内，例如多个光检测元件dc形成为矩阵状。光检测元件dc中的沿y轴排列的光检测元件dc例如属于同一单元模块cu。各光检测元件dc内的二极管apd在半导体基板20上大体形成为矩形状。该二极管apd作为来自扫描器及光学系统13的反射光的受光面(传感器面)而发挥功能。

猝灭电阻qd例如在俯视图中具有比二极管apd的传感器面的宽度小的带状的形状。猝灭电阻qd例如在俯视图中的二极管apd的边缘形成于上方，以使得不遮挡对应的二极管apd的传感器面接收反射光，并经由触点ca连接于二极管apd的边缘。

同一单元模块cu内的多个猝灭电阻qd的每一个例如经由触点cb共通连接于形成在上层的布线(配线)wa。布线wa形成为使其与大体沿y轴排列的多个二极管apd的传感器面的重复部分减少，以使得不遮挡二极管apd的传感器面接收反射光。此外，为了抑制意外的寄生电容的产生，布线wa在俯视图中有时会绕过触点ca。布线wa按每个单元模块cu形成。

在布线wa的上方，形成经由触点cc与布线wa连接的布线wb。布线wb例如沿x轴在沿y轴相邻的两个二极管apd之间延伸，以使得不遮挡二极管apd的传感器面接收反射光。布线wb按每个单元模块cu形成。

布线wb经由触点cd与对应的开关元件t的第1端连接。开关元件t的第2端经由触点ce与布线wc连接。布线wc与选择累计器xfr内的多个开关元件t的第2端共通连接。在开关元件t的第1端与第2端之间形成大体沿y轴延伸的布线ws。布线ws与选择节点sel对应。

在布线wc的上方，形成经由触点cf与布线wc连接的布线wd。布线wd例如与输出节点chout对应。

通过如上那样构成，传感器区域ser与开关区域swr被配置得互不重复。具体而言，一个通道模块chu和选择累计器xfr的组之间经由沿x轴延伸的m条布线wb连接。而且，m个单元模块cu通过在开关区域swr内沿y轴延伸的m条布线ws经由各自相对应的开关元件t来选择。

1.1.4光检测元件以及开关元件的截面构造

接着，使用图6以及图7，分别对第1实施方式涉及的光检测元件以及开关元件的截面构造进行说明。图6以及图7分别表示沿图5所示的vi-vi线以及vii-vii线的截面。

首先，参照图6，对光检测元件dc的截面构造进行说明。

如图6所示，半导体基板20例如是p⁺型的硅基板。在半导体基板20上形成p^-型半导体层21。

在p^-型半导体层21上的、形成光检测元件dc的区域内，依次形成p⁺型半导体层22以及n⁺型半导体层23。n⁺型半导体层23比p⁺型半导体层22位于靠表面侧，例如在俯视图中将p⁺型半导体层22覆盖。此外，在形成于相邻的两个光检测元件dc的每一个的p⁺型半导体层22和n⁺型半导体层23之间，有时会形成绝缘体24。由此，相邻的两个p⁺型半导体层22以及n⁺型半导体层23相互分离。如上，一个p^-型半导体层21、p⁺型半导体层22以及n⁺型半导体层23的组构成二极管apd。

在n⁺型半导体层23的上表面上设置有作为触点ca而发挥功能的导电体25。在导电体25的上表面上，例如沿y轴设置有作为猝灭电阻qd而发挥功能的半导体或者导电体26(以下为方便起见，称为导电体26)。导电体25的上表面例如与导电体26的沿y轴的第1端的下表面接触。

在导电体26的沿y轴的第2端的下表面上设置有作为触点cb而发挥功能的导电体27。在导电体27的下表面上，作为布线wa而发挥功能的导电体28例如设置于xy平面内。一个导电体28例如与沿y轴排列的多个导电体27共通连接。此外，如在图5中所述的，为了抑制导电体28与导电体25之间产生寄生电容，导电体28例如可以设置为不从导电体25的正上方通过。

在导电体28的上表面上设置有作为触点cc而发挥功能的导电体29。导电体29例如设置在导电体28的上表面中的、设置于沿y轴相邻的两个光检测元件dc之间的绝缘体24的上方。导电体29的上表面例如与作为布线wb而发挥功能的导电体30的沿x轴的第1端的下表面接触。如上所述，导电体30为了设置为沿x轴延伸而设置在沿y轴相邻的两个光检测元件dc的传感器面之间。

导电体25～30例如由层间绝缘膜31覆盖。层间绝缘膜31例如使用能够透过来自扫描器及光学系统13的反射光的材料。

接着，参照图7，对开关元件t的截面构造进行说明。

如图7所示，在开关区域swr内，在p^-型半导体层21上，例如在包含形成所有的开关元件t的区域的范围内形成n⁺型半导体层32。在n⁺型半导体层32上，形成p⁺型半导体层33和34。p⁺型半导体层33和34形成在半导体基板20的上表面上，从而作为开关元件t的漏(drain)或者源(source)而发挥功能。如此，开关元件t由于形成于由n⁺型半导体层32包围了杂质扩散区域的区域，因而不易受由开关区域swr的外部的区域(例如传感器区域ser)引起的p^-型半导体层21内的电压变动的影响。然而，由于对光检测元件dc施加高电压，因而为了将开关区域swr从传感器区域ser分离，有时会在开关区域swr与传感器区域ser之间设置预定的间隔。

p⁺型半导体层33和34例如隔开与栅长度相当的间隔而沿y轴排列。在p⁺型半导体层33和34之间的n⁺型半导体层32的上表面上，设置有作为栅绝缘膜而发挥功能的绝缘体35。绝缘体35例如包含氧化硅(sio2)。在绝缘体35的上表面上设置有作为布线ws而发挥功能的导电体36。导电体36沿y轴延伸，由此与沿y轴排列的多个开关元件t(未图示)的栅共通连接。

在p⁺型半导体层33的上表面上设置有作为触点cd而发挥功能的导电体37。导电体37的上表面与从传感器区域ser沿x轴延伸而到达开关区域swr的导电体30的沿x轴的第2端的下表面接触。在p⁺型半导体层34的上表面上设置有作为触点ce而发挥功能的导电体38。导电体38的上表面与作为布线wc而发挥功能的导电体39的沿x轴的第1端的下表面接触。

通过如上那样构成，光检测元件dc能够经由沿x轴延伸的布线wb连接于开关元件t，并最终连接于布线wc。

此外，在开关区域swr，除了具有p型的导电型的mos晶体管之外，还可以一起形成具有n型的导电型的mos晶体管。在该情况下，在n⁺型半导体层32上形成p⁺型半导体层40，在p⁺型半导体层40上形成n⁺型半导体层41和42。n⁺型半导体层41和42形成在半导体基板20的上表面上，从而作为n型mos晶体管的漏或者源而发挥功能。n⁺型半导体层41和42例如隔开与栅长度相当的间隔而沿y轴排列。在n⁺型半导体层41和42之间的p⁺型半导体层40的上表面上，设置有作为栅绝缘膜而发挥功能的绝缘体43。绝缘体43例如包含氧化硅(sio2)。在绝缘体43的上表面上设置有作为布线而发挥功能的导电体44。通过使导电体44作为布线ws发挥功能，也能够使n型mos晶体管作为开关元件t而发挥功能。

1.2工作

接着，对第1实施方式涉及的距离测定装置的工作进行说明。

1.2.1距离测定处理

图8是用于说明第1实施方式涉及的距离测定装置中的距离测定处理的示意图。在图8中，示意性地表示了从扫描器及光学系统13出射的激光扫描的区域、和将通过该激光的扫描所获得的对象物2的距离数据可视化出的结果。在图8的例子中，激光照射到pqr空间。r轴是从搭载有距离测定装置1的乘用车等朝向对象物2的轴，例如沿着激光的出射方向的中心。pq面是与r轴正交的从激光的出射口以同心圆状扩展的曲面。p轴以及q轴是在pq面内相互正交的轴。距离数据例如生成为向该pq面的映射。在以下的说明中，将pq面中的、激光通过的区域定义为激光扫描区域sa。

距离测定装置1例如在每个计测周期生成与比激光扫描区域sa小的检测区域da对应的多个距离数据。检测区域da例如包含n个像素px(px1、px2、px3、……、及pxn)，针对各像素px，生成一个距离数据。n个像素px例如沿q轴排列。例如，沿q轴排列的n个像素px与沿y轴排列的n个通道模块chu对应。即，距离测定装置1在每个计测周期，基于从输出节点chouti输出的输出信号，生成与像素pxi对应的距离数据。

距离测定装置1一边通过驱动扫描器及光学系统13来使检测区域da沿p轴一维地移位一边反复执行上述的每个计测周期的处理。由此，关于与激光扫描区域sa内的第1行s1相当的区域，距离测定装置1能够生成距离数据。此外，在连续的检测中，存在其检测区域彼此重叠的情况和检测区域彼此分离的情况，但后者情况较多。

而且，距离测定装置1对激光扫描区域sa内的第2行s2～第5行s5也执行与对上述的第1行s1执行的处理等同的处理。由此，距离测定装置1能够遍布激光扫描区域sa内的整个区域生成距离数据，进而，能够将到存在于空间pqr内的物体的距离数据映射到激光扫描区域sa内。因此，距离测定装置1能够对到空间pqr内的对象物2的距离进行识别。

在使用激光的距离测定装置1中，为了高精度地测定更远处的对象，会将激光出射的投光角和受光系统的视场角(通常为视场角≥投光角)缩窄。该视场角与检测区域对应。另一方面，如图8示出的检测区域da的形状所示，在图8示出的例子中，由于一次要进行n个通道(像素)的测定，因而q方向的投光角和视场角无法在原理上收缩，而会变大。因此，为了高精度地测定远处的对象，重要的是要使p方向的投光角和视场角变小。在此，p方向与传感器面中的x方向对应，在同一光学系统中，视场角与传感器面的长度大致成正比。

1.2.2传感器面选择处理

接着，使用图9，对第1实施方式涉及的距离测定装置中的传感器面的选择处理进行说明。在图9中，示意性地标识了光检测器14内的传感器区域ser中的、包含连接于输出节点chout而被累计的光检测元件dc的区域以及包含被断开而不被累计的光检测元件dc的区域。更具体而言，图9的左部的(a)以及右部的(b)分别表示由传感器区域ser的互不相同的区域受光的情况。另外，在图9的例子中，为便于说明，表示每一个通道模块chu包含6个单元模块cu1～cu6的情况(m＝6)。

如图9的(a)所示，当在传感器区域ser中的、单元模块cu2和cu3排列的区域内接收光la的情况下，选择节点sel中的、选择节点sel2和sel3被输入“l”电平的信号，sel1和sel4～sel6被输入“h”电平的信号。“l”电平是能够使开关元件t成为导通状态的逻辑电平，“h”电平是能够使开关元件t成为截止(off)状态的逻辑电平。由此，各通道模块chu中的、单元模块cu2和cu3内的光检测元件dc被选择性地电连接于输出节点chout，单元模块cu1和cu4～cu6内的光检测元件dc从输出节点chout电断开。因此，能够排除单元模块cu1和cu4～cu6内的光检测元件dc所接收的反射光以外的多余的光的影响，能够更高精度地算出基于来自更远处的物体的激光的反射光的距离数据。

另一方面，如图9的(b)所示，当在传感器区域ser中的、单元模块cu4和cu5排列的区域内接收光lb的情况下，选择节点sel中的、选择节点sel4和sel5被输入“l”电平的信号，sel1～sel3和sel6被输入“h”电平的信号。由此，各通道模块chu中的、单元模块cu4和cu5内的光检测元件dc被选择性地连接于输出节点chout，单元模块cu1～cu3和cu6内的光检测元件dc从输出节点chout断开。因此，能够排除单元模块cu1～cu3和cu6内的光检测元件dc所接收的反射光以外的多余的光的影响，能够高精度地算出基于激光的反射光的距离数据。

1.3本实施方式涉及的效果

根据第1实施方式，能够抑制输出信号的信噪比(signal-to-noiseratio)的恶化。以下对本实施方式涉及的效果进行说明。

形成光检测器14的半导体基板20划分为传感器区域ser以及开关区域swr。开关区域swr在半导体基板20上配置于传感器区域ser的外部。具体而言，开关区域swr相对于传感器区域ser在x方向上排列。更具体而言，传感器区域ser在俯视图中被定义为包含形成于光检测器14的所有的光检测元件dc的单个区域(例如最小的矩形)，开关区域swr在俯视图中被定义为包含形成于光检测器14的所有的开关元件t的单个区域(例如最小的矩形)。由此，能够提高相对于传感器区域ser内的受光区域的面积的传感器面的面积的比率(开口率)，能够提高对于反射光的灵敏度。

补充来讲，对于半导体基板20中的传感器区域ser，为了使二极管apd发生雪崩击穿，会被施加-30v左右的大的反向偏置。另一方面，要在同一半导体基板20上设置开关元件t，例如n⁺型半导体层32就要作为阱区域形成于开关区域swr。另外，有时为了将开关区域swr分离而使其不受传感器区域ser内的大的反向偏置的影响，可能会要求各区域间离开预定的间隔。在该情况下，在传感器区域ser与开关区域swr配置为在俯视图中重复的情况下，传感器区域ser内可能会混有多个阱区域，并且在每次形成开关元件时可能会需要用于分离的空间。因此，传感器区域ser内包含许多对于反射光的检测没有帮助的面积，其结果会导致受光面的视场扩大，因而更不优选。

然而，根据第1实施方式，在传感器区域ser内，光检测元件dc与开关元件t分离并在x方向和y方向上形成为矩阵状。因此，与在传感器区域ser内包含开关区域swr的情况相比，能够提高传感器区域ser内的传感器面的密度，能够减小受光面的视场。

另外，沿y方向排列的多个光检测元件dc构成单元模块cu，经由一个开关元件t连接于共通的输出节点chout。沿x方向排列的多个单元模块cu构成通道模块chu，经由互不相同的开关元件t连接于共通的输出节点chout并被累计。由此，能够使用另行形成在传感器区域ser之外的开关元件t选择适当的单元模块cu。因此，在投光系统与受光系统之间有偏差的情况下，取代进行光学系统的调整而能够通过使用该移位功能来进行电调整。该电调整例如能够通过与日本专利公开公报2018-44923号中记载的装置等同的装置来自动化。另外，即使在受光区域由于随时间的劣化和/或振动、温度变化等原因而沿x方向偏离了的情况下，通过选择适当的单元模块cu，也能够减少不需要的环境光的影响。因此，能够抑制从本实施方式的光检测器14输出的输出信号的信噪比的恶化，进而，能够抑制可测定距离及精度的降低。

另外，通道模块chu内的各单元模块cu同时由对应的一个选择节点sel来选择。选择节点sel在开关区域swr内沿y方向延伸。由此，不仅能够将开关区域swr与传感器区域ser分离，而且能够使通道模块chu沿y方向排列。此外，排列于y方向的多个通道模块chu与一维(y方向)排列的多个光检测元件dc(检测区域da)对应。由此，控制计测电路11通过使扫描器及光学系统13进行扫描，能够使检测区域da一维(p方向)地移位，能够遍及整个激光扫描区域sa获得距离数据。

2.第2实施方式

接着，对第2实施方式涉及的距离测定装置进行说明。第2实施方式与第1实施方式的不同之处在于：其使得非选择的单元模块cu电连接于与输出节点chout不同的节点；以及其使一部分光检测元件dc不作为光检测元件dc发挥功能(作为虚拟单元)。以下，对于与第1实施方式等同的构成以及工作，省略其说明，而主要说明与第1实施方式不同的构成以及工作。

2.1光检测器的构成

图10是用于说明第2实施方式涉及的光检测器的构成的电路图。图10是通过除了开关元件t之外还包括开关元件d的构成来实现第1实施方式中的图2所示的选择器s的图。在图10中，主要表示开关区域swr内的选择累计器xfr1和xfr2的电路构成。为便于说明，对于开关区域swr内的其他选择累计器xfr3～xfrn以及传感器区域ser内的通道模块chu的电路构成，进行了省略。

如图10所示，与通道模块chui对应的选择累计器xfri包含与开关元件tj对应的开关元件dj(1≤i≤n、1≤j≤m)。即，选择累计器xfri中包含m个开关元件d。

更具体而言，通道模块chui内的单元模块cuj内的所有的猝灭电阻qd的第2端共通连接于对应的选择累计器xfri内的开关元件tj和dj的各自的第1端。开关元件dj例如是具有p型的导电型的mos晶体管。所有的选择累计器xfr内的所有的开关元件d的各自的第2端共通连接于输出节点dmout。

另外，在开关区域swr内设置有与m个选择节点sel的每一个对应的变换器inv。更具体而言，与选择节点selj对应的变换器invj包括与连接于选择节点selj的m个开关元件tj的栅共通连接的输入端、和与对应于该m个开关元件tj的m个开关元件dj的每一个的栅共通连接的输出端。

通过如上那样构成，对应的两个开关元件t和d被控制为根据输入到选择节点sel的逻辑电平(是“h”电平还是“l”电平)而使任一方成为导通状态、并使另一方成为截止状态。由此，没与n个输出节点chout电连接的所有的光检测元件dc电连接于输出节点dmout。因此，能够抑制向输出节点chout的输出由于没有连接于输出节点chout的光检测元件dc受光而受到影响。

此外，对于输出节点dmout，例如供给使之相比于输出节点chout，在二极管apd产生的反向偏置电压变小的电压(击穿电压以下，例如-3v～-8v)。由此，即使在连接于输出节点dmout的光检测元件dc意外接收了光的情况下，二极管apd也不会被施加能够使其发生雪崩击穿的程度的反向偏置。因此，能够抑制流通于输出节点dmout的盖革电流。除此之外，在第2实施方式中，光检测器14构成为能够对n个输出节点chout供给互不相同的电压。更具体而言，例如，光检测器14对某多个输出节点chout供给能够切实地使光检测元件dc发生雪崩击穿的程度的电压(例如0v～数v)。另一方面，光检测器14对其余多个输出节点chout供给切实地不发生雪崩击穿的程度的电压(例如-10v左右)。由此，能够将传感器区域ser内的通道模块chu分类为能够检测光的通道模块chu和不能检测光的通道模块chu。此外，关于对n个输出节点chout中的哪个供给哪一方电压，可以构成为能在出厂后设定，也可以预先固定。

2.2传感器面选择处理

接着，使用图11，对第2实施方式涉及的距离测定装置中的传感器面的选择处理进行说明。图11与第1实施方式中的图9的左部的(a)对应。

如图11所示，当在传感器区域ser中的、单元模块cu2和cu3排列的区域内接收光la的情况下，选择节点sel中的、sel2和sel3被输入“l”电平的信号，sel1和sel4～sel6被输入“h”电平的信号。由此，各选择累计器xfr中的开关元件t2和t3成为导通状态，开关元件d2和d3成为截止状态。因此，各通道模块chu中的、单元模块cu2和cu3内的光检测元件dc被选择性地电连接于输出节点chout。

另一方面，各选择累计器xfr中的开关元件t1和t4～t6成为截止状态，开关元件d1和d4～d6成为导通状态。因此，各通道模块chu中的、单元模块cu1和cu4～cu6内的光检测元件dc电连接于输出节点dmout。

因此，能够经由输出节点dmout排除单元模块cu1和cu4～cu6内的光检测元件dc所接收的光及由其引起的电子的影响即噪声。另外，在该光为强光的情况下，能够抑制可能由其所产生的周边的光检测元件dc的饱和现象，抑制或减少基于饱和的不能使用的时间。

另外，在图11的例子中，对输出节点chout中的输出节点chout1和choutn供给不使其发生雪崩击穿的电压，对其余的输出节点chout2～chout(n-1)供给使其发生雪崩击穿的电压。由此，与传感器区域ser的端部相当的通道模块chu1和chun内的光检测元件dc成为即使受光也不发生雪崩击穿的虚拟单元。因此，通道模块chu1和chun内的选择单元模块cu被设定为对于向输出节点chout的输出没有帮助。由此，能够防止电子从传感器区域ser的上方或下方向传感器区域ser的流入，能够抑制光强时的光检测元件dc的饱和现象，抑制或减少基于饱和的不能使用的时间。

通过如上那样工作，能够进一步选择性地提取传感器区域ser中的有助于输出的部分。

2.3本实施方式涉及的效果

根据第2实施方式，光检测元件dc经由开关元件t与输出节点chout连接，经由开关元件d与输出节点dmout连接。相互对应的开关元件t和d构成为通过变换器inv而被输入彼此反相的信号。由此，从输出节点chout电断开的所有的单元模块cu与输出节点dmout电连接。因此，能够抑制非选择的受光区域所接收的意外的光(例如环境光)带给输出节点chout的影响。因此，能够抑制输出信号的信噪比的恶化。再者，例如在大量的光子照射到传感器区域ser内的情况下，能够抑制在非选择的单元模块cu产生的盖革电流流向输出节点chout，能够缓和输出的饱和状态。

另外，对连接于输出节点chout的光检测元件dc施加能发生雪崩击穿的反向偏置，与此相对地，对连接于输出节点dmout的光检测元件dc施加几乎不发生雪崩击穿的反向偏置。由此，能够抑制流通于输出节点dmout的电流量。

另外，处于传感器区域ser边缘的区域容易受照射到传感器区域ser之外的环境光的影响。因此，处于传感器区域ser边缘的区域具有易于使输出信号的信噪比恶化的特性，因而优选设定为总是不被选择。

根据第2实施方式，位于处于传感器区域ser边缘的区域(具体而言是通道模块chu1和chun)的光检测元件dc被施加即使受光也不发生雪崩击穿的反向偏置。即，对输出节点chout1和choutn供给比其他输出节点chout2～chout(n-1)低的电压。由此，能够将通道模块chu1和chun内的光检测元件dc设为即使受光也不产生盖革电流的虚拟单元。因此，能够排除照射到传感器区域ser的外部的环境光的影响，能够抑制输出信号的信噪比的恶化。

3.第3实施方式

接着，对第3实施方式涉及的距离测定装置进行说明。第3实施方式与第1实施方式以及第2实施方式的不同之处在于，其能够使选择节点sel与所选择的单元模块cu的对应关系在相邻的通道模块chu间左右移位。以下，对于与第1实施方式等同的构成以及工作，省略其说明，而主要说明与第1实施方式不同的构成以及工作。

3.1光检测器的构成

首先，参照图12，对第3实施方式涉及的光检测器的功能构成进行说明。

图12是用于说明第3实施方式涉及的光检测器的功能构成的框图。图12与第1实施方式中的图2对应。在图12中，主要表示了开关区域swr内的相邻的两个选择累计器xfri和xfr(i+1)、及设置于它们之间的构成中的与选择节点sel(j-1)、selj和sel(j+1)对应的构成(1≤i≤n-1、2≤j≤m-1)。另外，在图12中，为便于说明，对于开关区域swr内的其他选择累计器xfr以及传感器区域ser内的通道模块chu的电路构成，进行了省略。

如图12所示，在选择累计器xfri与选择累计器xfr(i+1)之间设置有移位器(shifter)sht。移位器sht具有将在选择累计器xfr(i+1)中与选择器sj连接的选择节点selj连接于在选择累计器xfri中从选择器s(j+1)、sj和s(j-1)中选择的任一个的功能。

更具体而言，例如，设在选择累计器xfri内对选择器sj供给选择信号的节点为n<i,j>，设节点n<i+1,j>连接于选择节点selj。在该情况下，移位器sht将节点n<i+1,j>与节点n<i,j>、n<i,j+1>和n<i,j-1>中的任一个连接。而且，移位器sht将选择累计器xfri与xfr(i+1)之间的节点连接，以使得所有的选择节点sel向相同的方向移位。

通过如上那样构成，能够针对在选择累计器xfr(i+1)中选择器sj被选择，而使由选择节点selj选择的选择器s在选择累计器xfri中移位到选择器s(j+1)或者s(j-1)。

接着，参照图13，对第3实施方式涉及的光检测器的电路构成进行说明。图13是与图12对应的将图12所示的光检测器14的功能构成适用于具体的电路构成而得到的构成的一例。

如图13所示，在选择累计器xfri与选择累计器xfr(i+1)之间，作为与选择节点sel(j-1)、selj和sel(j+1)对应的移位器sht的构成，设置有开关元件sm(j-1)、sm2(j-1)、smj、sm2j、sm(j+1)、sp(j-1)、spj、sp2j、sp(j+1)和sp2(j+1)、以及变换器invm和invp。开关元件sm(j-1)、sm2(j-1)、smj、sm2j、sm(j+1)、sp(j-1)、spj、sp2j、sp(j+1)和sp2(j+1)例如是具有p型的导电型的mos晶体管。

开关元件sm(j-1)和sp(j-1)在选择累计器xfri内的开关元件t(j-1)的栅(即，节点n<i,j-1>)与选择累计器xfr(i+1)内的开关元件t(j-1)的栅(即，节点n<i+1,j-1>)之间串联连接。开关元件smj和spj在选择累计器xfri内的开关元件tj的栅(即，节点n<i,j>)与选择累计器xfr(i+1)内的开关元件tj的栅(即，节点n<i+1,j>)之间串联连接。开关元件sm(j+1)和sp(j+1)在选择累计器xfri内的开关元件t(j+1)的栅(即，节点n<i,j+1>)与选择累计器xfr(i+1)内的开关元件t(j+1)的栅(即，节点n<i+1,j+1>)之间串联连接。

开关元件sm2(j-1)连接于节点n<i,j-1>与节点n<i+1,j>之间。开关元件sm2j连接于节点n<i,j>与节点n<i+1,j+1>之间。

开关元件sp2j连接于节点n<i,j>与节点n<i+1,j-1>之间。开关元件sp2(j+1)连接于节点n<i,j+1>与节点n<i+1,j>之间。

变换器invm包括与开关元件sm2(j-1)和sm2j的各自的栅共通连接的输入端、以及与开关元件sm(j-1)、smj和sm(j+1)的各自的栅共通连接的输出端。

变换器invp包括与开关元件sp2j和sp2(j+1)的各自的栅共通连接的输入端、以及与开关元件sp(j-1)、spj和sp(j+1)的各自的栅共通连接的输出端。

通过如上那样构成，开关元件sm(j-1)、smj和sm(j+1)的组与开关元件sm2(j-1)和sm2j的组被控制为，根据输入到变换器invm的逻辑电平(是“h”电平还是“l”电平)，任一方的组变为导通状态，且另一方的组变为截止状态。

由此，在开关元件sm(j-1)、smj和sm(j+1)的组变为导通状态的情况下，节点n<i,j>经由开关元件smj与节点n<i+1,j>电连接。因此，在选择累计器xfr(i+1)内的开关元件tj由选择节点selj选择的情况下，选择累计器xfri内的开关元件tj也又由选择节点selj选择。

另一方面，在开关元件sm2(j-1)和sm2j的组变为导通状态的情况下，节点n<i,j-1>经由开关元件sm2(j-1)与节点n<i+1,j>电连接。因此，在选择累计器xfr(i+1)内的开关元件tj由选择节点selj选择的情况下，由选择节点selj选择的选择累计器xfri内的开关元件变为开关元件t(j-1)。

如此，通过从开关元件sm(j-1)、smj、sm(j+1)成为导通状态的状态切换为开关元件sm2(j-1)和sm2j成为导通状态的状态，能够使在选择累计器xfri内选择的开关元件从开关元件tj向t(j-1)移位。此外，该移位与从传感器区域ser内的单元模块cuj向单元模块cu(j-1)的选择区域的移位对应。在以下的说明中，也将该移位方向称为“-x方向”。

另外，开关元件sp(j-1)、spj和sp(j+1)的组与开关元件sp2j和sp2(j+1)的组被控制为，根据输入到变换器invp的逻辑电平(是“h”电平还是“l”电平)，任一方的组变为导通状态，且另一方的组变为截止状态。

由此，在开关元件sp(j-1)、spj和sp(j+1)的组变为导通状态的情况下，节点n<i,j>经由开关元件spj与节点n<i+1,j>电连接。因此，在选择累计器xfr(i+1)内的开关元件tj由选择节点selj选择的情况下，选择累计器xfri内的开关元件tj也又由选择节点selj选择。

另一方面，在开关元件sp2j和sp2(j+1)的组变为导通状态的情况下，节点n<i,j+1>经由开关元件sp2(j+1)与节点n<i+1,j>电连接。因此，在选择累计器xfr(i+1)内的开关元件tj由选择节点selj选择的情况下，由选择节点selj选择的选择累计器xfri内的开关元件变为开关元件t(j+1)。

如此，通过从开关元件sp(j-1)、spj、sp(j+1)成为导通状态的状态切换为开关元件sp2j和sp2(j+1)成为导通状态的状态，能够使在选择累计器xfri内选择的开关元件从开关元件tj向t(j+1)移位。此外，该移位与从传感器区域ser内的单元模块cuj向单元模块cu(j+1)的选择区域的移位对应。在以下的说明中，也将该移位方向称为“+x方向”。

此外，在图13的例子中，表示了开关元件sm(j-1)、smj、sm(j+1)、sm2(j-1)和sm2j的组设置在比开关元件sp(j-1)、spj、sp(j+1)、sp2j和sp2(j+1)的组靠向选择累计器xfri侧的情况，但不限于此。即，开关元件sm(j-1)、smj、sm(j+1)、sm2(j-1)和sm2j的组也可以设置在比开关元件sp(j-1)、spj、sp(j+1)、sp2j和sp2(j+1)的组靠向选择累计器xfr(i+1)侧。

另外，如上所述的移位器的构成也可以不是必须设置在所有的相邻的两个选择累计器xfri和xfr(i+1)之间。

3.2传感器面选择处理

接着，使用图14，对第3实施方式涉及的距离测定装置中的传感器面的选择处理进行说明。在图14中，表示了照射于传感器区域ser的光lc相对于通道模块chu的排列方向(即y方向)倾斜地分布的情况。更具体而言，在图14中，表示了光lc在通道模块chu1～chui的范围内照射于单元模块cu2和cu3排列的区域、在通道模块chu(i+1)～chun的范围内照射于单元模块cu3和cu4排列的区域的情况。

如图14所示，选择节点sel中的、选择节点sel3和sel4被输入“l”电平的信号，选择节点sel1、sel2、sel5和sel6被输入“h”电平的信号。由此，在选择累计器xfri～xfrn内，开关元件t3和t4成为导通状态，其余的开关元件t1、t2、t5和t6成为截止状态。因此，通道模块chu(i+1)～chun中的、单元模块cu3和cu4内的光检测元件dc被选择性地电连接于输出节点chout。

在图14的例子中，在选择累计器xfri与xfr(i+1)之间，设置有在图13中说明的移位器sht的构成，且各种开关元件sm以及变换器invm被控制为执行-x方向的移位。由此，选择累计器xfr1～xfri内的开关元件t2和t3分别被输入来自选择节点sel3和sel4的“l”电平的信号而成为导通状态，其余的开关元件t1和t4～t6被输入“h”电平的信号而成为截止状态。因此，通道模块chu1～chui中的、单元模块cu2和cu3内的光检测元件dc被选择性地电连接于输出节点chout。

通过如上那样工作，在如来自扫描器及光学系统13的反射光相对于通道模块chu的排列方向倾斜那样的情况下，也能够选择性地从传感器区域ser中提取有助于输出的部分。

3.3本实施方式涉及的效果

根据第3实施方式，在开关区域swr内包含作为-x方向的移位器而发挥功能的开关元件sm和变换器invm、以及作为+x方向的移位器而发挥功能的开关元件sp和变换器invp。由此，当在每个计测周期照射于传感器区域ser的光lc相对于在传感器区域ser内通道模块chu所排列的方向(y方向)倾斜的情况下，能够适当地选择光lc的照射面。即，在光lc沿+x方向倾斜的情况下通过使用+x方向的移位器、在光lc沿-x方向倾斜的情况下通过使用-x方向的移位器，能够使所选择的单元模块cu以沿光lc的方式移位。因此，在投光系统与受光系统之间存在光轴的偏差的情况下，取代进行光学系统的调整而能够通过使用该移位功能来进行电调整。该电调整能够通过与日本专利公开公报2018-44923号中记载的装置等同的装置来自动化，能够使调整工作自动化。另外，即使光lc的形状由于随时间的劣化和/或振动等而偏离了当初的假设，也能够抑制信噪比的恶化，并获得适当的输出信号。

4.其他

以上，对各种实施方式进行了说明，但第1实施方式至第3实施方式不限于此，而能够适当应用各种变形。

例如，在第1实施方式至第3实施方式中，说明了对各种开关元件应用具有p型的导电型的mos晶体管的情况，但不限于此，各种开关元件也可以具有n型的导电型。

另外，在第1实施方式至第3实施方式中，说明了与开关元件t1～tm沿-x方向配置相对地单元模块cu1～cum沿+x方向配置的情况，但不限于此。即，开关元件t和单元模块cu的配置的方向也可以一致。

另外，在第2实施方式中，说明了将传感器区域ser中的与通道模块chu1和chun对应的光检测元件dc设为虚拟单元的情况，但不限于此。例如，也可以使传感器区域ser的全部外缘成为虚拟单元，即，对于与单元模块cu1和cum对应的光检测元件dc，也一起使其成为虚拟单元。在该情况下，与单元模块cu1和cum对应的光检测元件dc可以与不同于连接有其他单元模块cu的输出节点chout的布线连接，以使得一直被供给不发生雪崩击穿的程度的反向偏置。

另外，在第3实施方式中，对在第1实施方式中说明的构成追加移位器的情况进行了说明，但不限于此。即，也可以应用于如在第2实施方式中说明的那样包含开关元件d的构成。

说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子而提示的，并非意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种各样的方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式和/或其变形包含于发明的范围和/或要旨内，同样，包含于技术方案中记载的发明及与其等同的范围内。