摄像装置和摄像系统制造方法及图纸

本技术涉及可以提高使用SPAD测量距离时的距离测量精度的摄像装置和摄像系统。该摄像装置设置有像素阵列部，所述像素阵列部中排列着像素部，每个所述像素部包括：单光子雪崩光电二极管(SPAD)；电阻部件，所述电阻部件与所述SPAD串联连接；输出部，所述输出部输出表示光子入射在所述SPAD上的光接收信号；以及脉冲生成部，所述脉冲生成部以与所述光接收信号的所述输出同步的方式输出脉冲信号。所述像素部包括开关和/或引入部，所述开关连接在所述SPAD与所述电阻部件之间并且以与所述脉冲信号同步的方式断开，所述引入部通过以与所述脉冲信号同步的方式经由所述电阻部件引入流过所述SPAD的输入电流来抑制所述输入电流流向所述SPAD。例如，本技术可以应用到拍摄距离图像的照相机。

Camera device and camera system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摄像装置和摄像系统
本技术涉及摄像装置和摄像系统。更特别地，本技术涉及使用单光子雪崩光电二极管(SPAD：singlephotonavalanchephotodiode)的摄像装置和摄像系统。
技术介绍
迄今为止，已经开发出一种使用像素测量到物体的距离的摄像装置，每个像素配备有SPAD。利用SPAD，有时会发生所谓的余脉冲现象(after-pulsephenomenon)，在余脉冲现象中，由雪崩倍增产生的一些载流子(电子和空穴)会在稍后被放电之前被杂质能级捕获，从而在没有光子入射的情况下触发另一次雪崩倍增。余脉冲现象能够使得SPAD延长其无法检测到光子的死区时间，或者尽管不存在光子，却让SPAD错误地检测到光子的入射。因此，距离测量的精度变差。为了应对上述现象，已经提出了一种如下的技术：通过该技术，SPAD和用于使SPAD偏置的电容在刷新时段内与电源连接，并且在检测时段内与电源断开连接，以便抑制余脉冲的产生(例如，参见专利文献1)。具体地，专利文献1中描述的专利技术涉及在刷新时段内对电容进行充电，使得电容向SPAD施加等于或高于击穿电压的反向电压。当电容的电压超过击穿电压时，断开开关以使SPAD和电容与电源断开连接，从而开始检测时段。当光子在检测时段内进入SPAD以产生雪崩倍增时，累积在电容中的载流子经由SPAD放电。这使得电容施加到SPAD的电压下降到低于击穿电压，从而导致雪崩倍增停止。在电容的电压下降到低于击穿电压之后经过延迟电路的延迟时间时，接通开关以将SPAD和电容与电源连接，从而开始刷新时段。以这种方式，抑制了在产生雪崩倍增期间流过SPAD的电流，从而抑制了余脉冲的产生。同样利用SPAD，可能发生如下的现象：其中，在产生雪崩倍增之后，通常通过灭弧电阻(quenchingresistance)流入SPAD中的电流无法下降到低于闭锁电流(latchingcurrent)，从而会防止SPAD恢复其电压并且会延长死区时间(例如，参见专利文献2)。结果，距离测量的精度变差。引用列表专利文献专利文献1：日本专利特开第2008-542706号专利文献2：日本专利特开第2014-160042号
技术实现思路
技术问题然而，根据专利文献1描述的专利技术，在刷新时段内产生的余脉冲能够导致电源和地面之间的馈通(feed-through)。因为SPAD的阴极电位在检测时段内处于浮动状态，所以在此时段内抗噪声性能下降。此外，在电容的电压下降到低于击穿电压之后，在延迟电路的延迟之后开始刷新时段。这导致死区时间发生显著变化。此外，专利文献2没有提及处理闭锁电流的措施。本技术是鉴于上述情况而被设计的，并且本技术旨在提高使用SPAD执行的距离测量的精度。解决技术问题的技术方案根据本技术的第一方面，提供了一种摄像装置，所述摄像装置包括像素阵列部，所述像素阵列部中排列着像素部。每个所述像素部包括：SPAD(单光子雪崩光电二极管)；电阻部件，其被构造成与所述SPAD串联连接；输出部，其被构造成输出表示光子入射在所述SPAD上的光接收信号；以及脉冲生成部，其被构造成以与所述光接收信号的所述输出同步的方式输出脉冲信号。每个所述像素部还包括以下部件中的至少一者：开关，其被构造成以插入的方式连接在所述SPAD与所述电阻部件之间，并且被构造成以与所述脉冲信号同步的方式断开；和引入部，其被构造成以与所述脉冲信号同步的方式经由所述电阻部件引入流过所述SPAD的输入电流，从而抑制所述输入电流流过所述SPAD。根据本技术的第二方面，提供了一种摄像系统，所述摄像系统包括：照明装置，其被构造成发射照射光；和摄像装置，其被构造成接收源自所述照射光的反射光。所述摄像装置包括像素阵列部，所述像素阵列部中排列着像素部，每个所述像素部包括：SPAD(单光子雪崩光电二极管)；电阻部件，其被构造成与所述SPAD串联连接；输出部，其被构造成输出表示光子入射在所述SPAD上的光接收信号；以及脉冲生成部，其被构造成以与所述光接收信号的所述输出同步的方式输出脉冲信号。每个所述像素部还包括以下部件中的至少一者：开关，其被构造成以插入的方式连接在所述SPAD与所述电阻部件之间，并且被构造成以与所述脉冲信号同步的方式断开；和引入部，其被构造成以与所述脉冲信号同步的方式经由所述电阻部件引入流过所述SPAD的输入电流，从而抑制所述输入电流流过所述SPAD。根据本技术的第一方面，以与所述光接收信号的所述输出同步的方式输出所述脉冲信号，所述光接收信号表示光子入射在所述SPAD上。以插入的方式连接在所述SPAD与所述电阻部件之间的所述开关以与所述脉冲信号同步的方式接通。流过所述SPAD的所述输入电流以与所述脉冲信号同步的方式经由所述电阻部件被引入。这抑制了所述输入电流流过所述SPAD。根据本技术的第二方面，发射照明光，并且接收源自所述照明光的反射光。以与所述光接收信号的所述输出同步的方式输出所述脉冲信号，所述光接收信号表示光子入射在所述SPAD上。以插入的方式连接在所述SPAD与所述电阻部件之间的所述开关以与所述脉冲信号同步的方式接通。流过所述SPAD的所述输入电流以与所述脉冲信号同步的方式经由所述电阻部件被引入。这抑制了所述输入电流流过所述SPAD。本专利技术的有利效果根据本技术的第一方面或第二方面，可以防止SPAD的死区时间延长或显着变化。结果，提高了通过使用SPAD进行距离测量的精度。顺便提及，本说明书中陈述的有利效果仅仅是示例，并不限制本技术。可以存在源自本说明书并且本说明书未涵盖的其他有利效果。附图说明图1是示出了使用SPAD的像素的构造示例的电路图。图2是示出了示例性阴极电位特性的曲线图。图3是示意性地示出了阴极电位与光接收信号之间的关系的曲线图。图4是示出了图1中的像素的等效电路的电路图。图5是示出了在输入电流小于闭锁电流的情况下的示例性阴极电位特性的曲线图。图6是示出了在输入电流小于闭锁电流的情况下的示例性SPAD电流特性的曲线图。图7是示意性地示出了SPAD的耗尽层中的载流子变化的示意图。图8是示出了在输入电流大于闭锁电流的情况下的示例性阴极电位特性的曲线图。图9是示出了在输入电流大于闭锁电流的情况下的示例性SPAD电流特性的曲线图。图10是示出了在产生余脉冲的情况下的示例性阴极电位特性的曲线图。图11是示出了光接收信号的脉冲计数在时间方向上的示例性分布的曲线图。图12是示出了光接收信号的相邻脉冲之间的时间间隔的示例性分布的曲线图。图13是示出了应用本技术的摄像系统的实施例的框图。图14是示出了摄像元件的构造示例的框图。图15是示出了像素的构造示例的电路图。图16是示出了像素的构造示例的截面图。图17是示出了像素的布线的构造示例的平面图。图18是说明像素的工作的时序图。图19是示出了摄像系统的使用示例的示意图。图20是示出了车辆控制系统的示意性构造示例的框图。图21是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。具体实施方式下面描述用于实践本技术的优选实施方式(称为实施例)。根据下列标题给出描述：1.闭锁电流和余脉冲的影响2.实施例3.变形例4.摄像系统的使用示例1.闭锁电流和余脉冲的影响下面参照图1至图12简要描述在使用SPAD测量距离的情况下的闭锁电流和余脉冲的影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像装置，其包括：像素阵列部，所述像素阵列部中排列着像素部，每个所述像素部包括：SPAD(单光子雪崩光电二极管)；电阻部件，所述电阻部件被构造成与所述SPAD串联连接；输出部，所述输出部被构造成输出表示光子入射在所述SPAD上的光接收信号；以及脉冲生成部，所述脉冲生成部被构造成以与所述光接收信号的所述输出同步的方式输出脉冲信号；其中，每个所述像素部还包括以下部件中的至少一者：开关，所述开关被构造成以插入的方式连接在所述SPAD与所述电阻部件之间，并且被构造成以与所述脉冲信号同步的方式断开；和引入部，所述引入部被构造成以与所述脉冲信号同步的方式经由所述电阻部件引入流过所述SPAD的输入电流，从而抑制所述输入电流流过所述SPAD。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.10.31 JP 2017-2100131.一种摄像装置，其包括：像素阵列部，所述像素阵列部中排列着像素部，每个所述像素部包括：SPAD(单光子雪崩光电二极管)；电阻部件，所述电阻部件被构造成与所述SPAD串联连接；输出部，所述输出部被构造成输出表示光子入射在所述SPAD上的光接收信号；以及脉冲生成部，所述脉冲生成部被构造成以与所述光接收信号的所述输出同步的方式输出脉冲信号；其中，每个所述像素部还包括以下部件中的至少一者：开关，所述开关被构造成以插入的方式连接在所述SPAD与所述电阻部件之间，并且被构造成以与所述脉冲信号同步的方式断开；和引入部，所述引入部被构造成以与所述脉冲信号同步的方式经由所述电阻部件引入流过所述SPAD的输入电流，从而抑制所述输入电流流过所述SPAD。2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，当输入所述脉冲信号时，所述开关断开，并且当不输入所述脉冲信号时，所述开关接通。3.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述开关以插入的方式连接在所述SPAD的阴极与所述电阻部件之间。4.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，所述开关以插入的方式连接在如下的分支点与所述电阻部件之间，来自所述SPAD的所述阴极的信号线从所述分支点沿所述电阻部件的方向延伸并且沿所述输出部的方向延伸。5.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，当输入所述脉冲信号时，所述引入部引入所述输入电流，并且当不输入所述脉冲信号时，所述引入部不引入所述输入电流。6.根据权利要求5所述的摄像装置，其中，所述引入部包括晶体管，所述晶体管被构造成以插入的方式连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：西野辰树，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP