[发明专利]光传感器、电子设备、运算装置及对光传感器与检测对象物之间的距离进行测量的方法

说明书

实现一种改善了测量速度的光传感器等。光传感器(100)具备运算部(30)，其基于在第一直方图中表示第一受光部(10)的受光概率分布的中心位置的反射光中心位置、和第二直方图中表示第二受光部(20)的受光概率分布的中心位置的参照光中心位置之间的差，对光传感器(100)与检测对象物(S)之间的距离进行运算。

技术领域

本发明涉及一种光传感器、电子设备、运算装置及对光传感器与检测对象物之间的距离进行测量的方法。

背景技术

当前，在光通信或者飞行时间(TOF：Time of Flight)等的测量中，作为对微弱的光高速地进行检测的受光元件，使用雪崩光电二极管，该雪崩光电二极管利用了光电二极管的雪崩放大(雪崩)效果(例如参照专利文献1)。雪崩光电二极管如果施加低于降伏电压(击穿电压)的逆失调电压，则作为直线模式进行动作，以相对于受光量具有正相关的方式而输出电流产生变动。另一方面，雪崩光电二极管如果施加降伏电压以上的逆失调电压，则作为盖革模式进行动作。盖革模式的雪崩光电二极管，由于即使单一光子的入射也会引起雪崩现象，因此获得大的输出电流。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)。

通过对盖革模式的雪崩光电二极管而串联地增加猝灭电阻，从而可以获得2值的脉冲输出。这种电路例如由光电二极管、主动猝灭电阻(MOS晶体管的电阻成分)及缓存器构成。

上述光电二极管是盖革模式的雪崩光电二极管，在施加降伏电压以上的失调电压时，相对于单一光子的入射而引起雪崩现象，且电流流过。通过在与该光电二极管串联连接的上述主动猝灭电阻中流过电流，从而该主动猝灭电阻的端子间电压增加，与其相伴而该光电二极管的失调电压下降，雪崩现象停止。如果由雪崩现象引起的电流消失，则该主动猝灭电阻的端子间电压降低，在该光电二极管中，返回至再次施加降伏电压以上的失调电压的状态。利用上述缓存器，该光电二极管与该主动猝灭电阻之间的电压变化，作为2值的脉冲输出而被取出。

在专利文献2中公开了使用上述SPAD，将由发光元件的反射光和来自于该发光元件的直接光分别向不同的Delay Locked Loop电路(DLL)输入，通过将2个DLL输出间的延迟量向数字值变换的方法进行距离测量的方法。

在非专利文献1及专利文献3中，公开了通过求出使用上述SPAD及TDC(timetodigital convertor)制作的直方图的极大值从而进行距离测量的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012-060012号公报(2012年3月22日公开)

专利文献2:美国专利公开2014/0231631号公报(2014年8月21日公开)

专利文献3:专利第6020547号(2016年10月14日登记)

非专利文献

非专利文献1:C.Niclass,A.Rochas,P.-A.Besse and E.Charbon:“Design andcharacterization of a CMOS3-D image sensor based on single photon Avalanchediodes,”IEEE J.Solid-State Circ.,40(2005)1847―1854.

发明内容

本发明所要解决的技术问题

近年来，在照相机的AF(AutoFocus)用途等中，需要mm级的分辨率。例如为了获得1mm的分辨率，需要约7ps的分辨率的TDC、和与该分辨率接近宽度的发光脉冲。如果分辨率变高，则直方图的bin数也变多。由此，存在处理工序和/或电路规模变得高价的问题。