光传感器、距离测量装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术实现能够进行高速距离测量的光传感器。选择电路(12)选择分别从TDC(1)及TDC(2)输出的各数字值中的某一个。柱状图生成电路(13)对与利用选择电路(12)选择的数字值对应的箱子编号的频度进行累计，生成表示箱子编号与频度的关系的柱状图。

Optical Sensors, Distance Measuring Devices and Electronic Equipment

The invention realizes an optical sensor capable of high-speed distance measurement. The selection circuit (12) selects one of the digital values output from TDC (1) and TDC (2) respectively. The histogram generating circuit (13) accumulates the frequency of the box number corresponding to the number value selected by the selection circuit (12), and generates a histogram showing the relationship between the box number and the frequency.

【技术实现步骤摘要】
光传感器、距离测量装置及电子设备
本专利技术涉及光传感器、距离测量装置及电子设备。
技术介绍
以往，在光通信或渡越时间(TOF：TimeofFlight)等的计测中，作为对微弱的光进行高速检测的受光元件，使用利用了光电二极管的雪崩放大(avalanche)效应的雪崩光电二极管(例如参照专利文献1)。雪崩光电二极管在施加低于降伏电压(击穿电压)的反向偏压时，以线性模式进行动作，输出电流以相对于受光量具有正相关的方变化。另一方面，雪崩光电二极管在施加降伏电压以上的反向偏压时，以盖革模式进行动作。盖革模式的雪崩光电二极管由于即使是单个光子入射也会引起雪崩现象，因此能够获得大输出电流。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：SinglePhotonAvalancheDiode)。若对盖革模式的雪崩光电二极管串联加入灭弧电阻，则能够获得二值脉冲输出。这样的电路由例如光电二极管、有源抑制电阻(MOS晶体管的电阻成分)及缓冲器构成。上述的光电二极管是盖革模式的雪崩光电二极管，在降伏电压以上的偏置电压施加中，针对单个光子的入射引起雪崩现象而电流流动。通过使电流流过与该光电二极管串联连接的上述有源抑制电阻，从而该有源抑制电阻的端子间电压增加，与之相伴，该光电二极管的偏置电压下降，雪崩现象停止。若雪崩现象引起的电流消失，则该有源抑制电阻的端子间电压下降，返回对该光电二极管再次施加降伏电压以上的偏置电压的状态。利用上述缓冲器，该光电二极管与该有源抑制电阻间的电压变化作为二值脉冲输出被取出。非专利文献1及专利文献2中公开了通过求出使用SPAD及TDC(timetodigitalconvertor：时间数字转换器)生成的柱状图的极大值来测量距离的方法。现有技术文献专利文件专利文献1：日本特开2012-060012号公报。专利文献2：日本特开2015-108629号公报。非专利文件非专利文献1：C.Niclass,A.Rochas,P.-A.BesseandE.Charbon:“DesignandcharacterizationofaCMOS3-DimagesensorbasedonsinglephotonAvalanchediodes,”IEEEJ.Solid-StateCirc.,40(2005),1847―1854.。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题近年来，在摄像机自动对焦用途等中，要求帧频高速性。但是，在使用时间数字转换器的TOF装置中，需要设置用于重置时间数字转换器的期间，无法充分地发挥受光元件原本的受光灵敏度。因此，特别是在长距离的测量中，基于时间数字转换器的柱状图的生成时间变长，其结果，可能会使得帧频变为低速。本专利技术是为了解决所述技术问题而提出的，其目的在于实现能够进行高速距离测量的光传感器。解决问题的手段本专利技术一方案的光传感器为了解决所述技术问题，其特征在于，包括：受光部，其针对光子入射生成同步的脉冲；多个时间数字转换器，其在以同一周期重复的不同相位的有效期间内分别输出基于所述脉冲的数字值；选择电路，其选择分别从所述多个时间数字转换器输出的各所述数字值中的某一个；以及柱状图生成电路，其通过累计与通过所述选择电路选择的所述数字值对应的箱子(bin)编号的频度，生成表示所述箱子编号与所述频度间的关系的柱状图。专利技术效果根据本专利技术的一方案，具有能够实现能够进行高速距离测量的光传感器的效果。附图说明图1是表示实施方式1的光传感器的框图的图。图2是表示受光部的构成的图。图3是实施方式1的光传感器动作时的时序图的一例。图4是表示对比例的光传感器的构成的框图。图5是对比例的光传感器动作时的时序图的一例。图6是对比例的光传感器动作时的时序图的另一例。图7是表示实施方式2的光传感器的构成的框图。图8是实施方式2的光传感器的动作时的时序图的一例。图9是表示实施方式3的光传感器所具有的柱状图生成电路的构成的框图。图10是实施方式3的光传感器动作时的时序图的一例。图11是表示实施方式4的距离测量装置的构成的框图。具体实施方式〔实施方式1〕(光传感器10的构成)图1是表示实施方式1的光传感器10的框图的图。如该图所示，光传感器10包括受光部11、TDC1(时间数字转换器)、TDC2(时间数字转换器)、选择电路12及柱状图生成电路13。受光部11是光子计数型的受光部。具体来说，受光部11针对朝向受光部11的光子入射生成同步的脉冲，向TDC1及TDC2输出。TDC1及TDC2生成基于输入的脉冲的数字值。数字值具有恒定的位宽。TDC1及TDC2设定以同一周期重复的不同相位的有效期间及无效期间。更具体来说，TDC1的有效期间及无效期间以及TDC2的有效期间及无效期间的长度全部相同。TDC1的有效期间与TDC2的无效期间同步，TDC1的无效期间与TDC2的有效期间同步。TDC1的有效期间是TDC1的数字值位于由柱状图生成电路13生成的柱状图的箱子编号范围内的期间。TDC1的无效期间是TDC1的数字值没有位于柱状图的箱子编号范围内的期间。TDC2的有效期间是TDC2的数字值位于柱状图的箱子编号范围内的期间。TDC2的无效期间是TDC2的数字值没有位于柱状图的箱子编号范围内的期间。向TDC1输入start1及reset1。向TDC2输入start2及reset2。选择电路12选择分别从TDC1及TDC2输出的各数字值中的某一个。向选择电路12输入选择信号。选择信号是指定TDC1的输出选择或TDC2的输出选择中的某一个的信号。在TDC1的有效期间，选择信号指定TDC2的输出选择。在TDC2的有效期间，选择信号指定TDC1的输出选择。柱状图生成电路13通过对与由选择电路12选择的数字值对应的箱子编号的频度进行累计，生成表示箱子编号与频度间的关系的柱状图。向柱状图生成电路13输入取入信号。取入信号是指定向柱状图生成电路13取入数字值的定时的信号。柱状图生成电路13在取入信号升高的定时，将利用选择电路12选择的数字值从选择电路12取入柱状图生成电路13。(受光部11的构成)图2是表示受光部11的构成的图。如该图所示，受光部11具有多个由光电二极管PD1、有源抑制电阻R1(MOS晶体管的电阻成分)及缓冲器BUF1构成的单元(CELL)。光电二极管PD1是盖革模式的雪崩光电二极管，利用有源抑制电阻R1及缓冲器BUF1将入射光量取出作为二值脉冲输出。各CELL的输出由OR回路进行ОR运算，向TDC1及TDC2输出。图2所示的受光部11能够将脉冲宽度设为恒定，进行稳定的动作。PD1优选应用单光子雪崩二极管(SPAD：SinglePhotonAvalancheDiode)。(时序图)图3是实施方式1的光传感器10动作时的时序图的一例。在图3中，TDC1及TDC2以同一周期且相位错开半个周期的状态动作。TDC1或TDC2动作的一个周期与一个有效期间和一个无效期间相加的期间相当。利用TDC1或TDC2生成的数字值的有效范围设定为0至9。因此，数字值的位宽只要是能够取数字值0至9中的某个值的最低限的位宽“4”即可。TDC1及TDC2的有效期间设定为与TDC1及TDC2的数字值的有效范围对应的时间。换言之，有效期间的长度以与数字值的一比特对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光传感器，其特征在于，包括：受光部，其针对光子入射生成同步的脉冲；多个时间数字转换器，其在以同一周期重复的不同相位的有效期间生成基于所述脉冲的数字值；选择电路，其选择分别从所述多个时间数字转换器输出的各所述数字值中的某一个；以及柱状图生成电路，其通过对与利用所述选择电路选择的所述数字值对应的箱子编号的频度进行累计，生成表示所述箱子编号与所述频度间的关系的柱状图。

【技术特征摘要】
2017.10.26 JP 2017-2073151.一种光传感器，其特征在于，包括：受光部，其针对光子入射生成同步的脉冲；多个时间数字转换器，其在以同一周期重复的不同相位的有效期间生成基于所述脉冲的数字值；选择电路，其选择分别从所述多个时间数字转换器输出的各所述数字值中的某一个；以及柱状图生成电路，其通过对与利用所述选择电路选择的所述数字值对应的箱子编号的频度进行累计，生成表示所述箱子编号与所述频度间的关系的柱状图。2.根据权利要求1所述的光传感器，其特征在于，所述多个时间数字转换器分别在所述有效期间内的任意时刻开始进行所述数字值的累计，在所述有效期间内输入了所述脉冲时，停止所述数字值的累计，输出所保持的所述数字值直到所述有效期间外，在所述有效期间外重置所述数字值。3.根据权利要求1所述的光传感器，其特征在于，所述多个时间数字转换器每当在所述有效期间输入所述脉冲后经过一定时间，分别执行所述数字值的累计，在所述有效期间外停止所述数字值的累计，...

【专利技术属性】
技术研发人员：生田吉纪，平松卓磨，清水隆行，佐藤秀树，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP