[发明专利]光传感器及电子设备

说明书

本发明实现能够在保持其精度的状态下缩短测量时间的光传感器。初始设定电路(19)具有对将基准时钟的各周期分别n等分得到的第一区间至第n区间中的、来自第一光接收部(11)的脉冲输出的数量进行计数的计数器，在上述第一区间至上述第n区间内确定计数值为最大的区间，在上述已确定的区间内使第一DLL电路(17)进行收敛动作。

技术领域

本发明涉及光传感器及内置有光传感器的电子设备。

背景技术

以往，在光通信、飞行时间计测(TOF)中，作为高速检测微弱光的光接收元件，使用利用了光电二极管的雪崩放大(雪崩，avalanche)效应的雪崩光电二极管。雪崩光电二极管在施加低于击穿电压(breakdown电压)的反向偏压时以线性模式动作，输出电流以相对于光接收量具有正相关的方式变化。另一方面，雪崩光电二极管在施加击穿电压以上的反向偏压时以盖革模式动作。盖革模式的雪崩光电二极管由于即使射入单一光子也会引起雪崩现象，因此能够获得很大的输出电流。因此，盖革模式的雪崩光电二极管被称为单光子雪崩二极管(SPAD：Single Photon Avalanche Diode)。

通过在盖革模式的雪崩光电二极管中串联加入灭弧电阻，能够获得与光子入射同步的脉冲输出。这种电路如图14所示，由光电二极管PD14、主动灭弧电阻R14(MOS晶体管的电阻成分)和缓冲器BUF14构成。在此处，光电二极管PD14为盖革模式的雪崩光电二极管，在施加击穿电压以上的偏置电压时，针对单一光子的入射而引起雪崩现象，产生电流。并且，通过向与光电二极管PD14串联连接的主动灭弧电阻R14通入电流，主动灭弧电阻R14的端子间电压增加，与之相伴，光电二极管PD14的偏置电压下降，雪崩现象停止。若由雪崩现象引起的电流消失，则主动灭弧电阻R14的端子间电压降低，恢复至再次对光电二极管PD14施加击穿电压以上的偏置电压的状态。在缓冲器BUF14的作用下，光电二极管PD14与主动灭弧电阻R14间的电压变化作为与光子入射同步的脉冲输出被取出。

在专利文献1中公开了一种距离测量方法，其使用上述的单光子雪崩二极管(SPAD)，将来自发光元件的反射光和直射光分别输入至独立的两个延迟锁相环(DLL，DelayLocked Loop电路)，将这两个DLL电路的输出脉冲间的相位延迟量转换为数字值。

在专利文献2中公开了一种在飞行时间计测(TOF)方式的传感器中，高速且高精度地实现距离测量的距离测量方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利公开2014/0231631(2014年8月21日公开)

专利文献2：日本公开专利公报“日本特开2001-108747号”公报(2001年4月20日公开)

发明内容

本发明所要解决的技术问题

但是，在上述专利文献1公开的距离测量方法中，由于使DLL电路的相位收敛于具有与感测对象物在空间光路上的距离相当的延迟量而产生的脉冲输出位置，因此为了获得高精度的测量结果，需要从单光子雪崩二极管获得一定数量的脉冲输出，但在感测对象物远或反射率低的情况下，单光子雪崩二极管的脉冲发生率降低，因此存在获得大量脉冲需要长测量时间的问题。另外，在测量时间短、所获得的脉冲数少的情况下，存在无法到达收敛位置或每次测量距离值波动的情况，存在精度降低的问题。

在上述专利文献2公开的距离测量方法中，事先存储信号发送时刻(距离0的位置)的光接收量、发送光量、放大率等多个动作条件，测量时仅获取光接收时刻(空间光路上的到感测对象物的距离)的数据，从存储器中选择相似状况的发送时刻的动作条件，根据光接收时刻和从存储器选出的发送时刻这两个数据计算距离。