传感器以及距离测量装置制造方法及图纸

实施方式提供一种即使在入射了大光量的光时也会稳定地进行动作的传感器以及距离测量装置，该距离测量装置具备该传感器。实施方式的传感器具有雪崩光电二极管、第一淬灭电阻、第二电阻和整流元件。第一淬灭电阻的一端连接于对应的雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于输出端子。第二电阻相对于对应的第一淬灭电阻并联连接。整流元件连接于对应的第二电阻与特定的电位之间。

【技术实现步骤摘要】
传感器以及距离测量装置相关申请本申请享受以日本专利申请2019-55105号(申请日：2019年3月22日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含该基础申请的全部内容。
本专利技术的实施方式涉及传感器以及具备该传感器的距离测量装置。
技术介绍
已知被称作LIDAR(LightDetectionandRanging，激光探测与测距)的距离测量装置。LIDAR向对象物照射激光，通过传感器检测从对象物反射的反射光的强度，基于从传感器输出的光强度信号来测量到对象物的距离。作为用于LIDAR的传感器，已知使用了硅光电倍增元件(SiMP)的传感器。具备雪崩光电二极管和淬灭电阻的传感器灵敏度高，但由于最大电流被淬灭电阻限制，因此当大光量的光进入时，变得无法排出所产生的载流子。在不排出载流子的期间，无法作为传感器来使用或者性能下降，根据照射的光的强度，该期间变得非常长。此外，在该期间，由于基于淬灭电阻的电压降而雪崩光电二极管的反向偏置电压显著下降。此外，即使在未像这样入射大光量的光的通常的情况下，由于淬灭电阻，恢复要花费时间。
技术实现思路
实施方式提供一种即使在入射了大光量的光时也稳定地进行动作并在检测了光之后的恢复快的传感器以及具备传感器的距离测量装置。实施方式的传感器具有雪崩光电二极管、第一淬灭电阻、第二电阻和整流元件。第一淬灭电阻的一端连接于对应的雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于输出端子。第二电阻相对于对应的第一淬灭电阻并联连接。整流元件连接于对应的第二电阻与特定的电位之间。附图说明图1是示出实施方式的距离测量装置的概略的整体结构的图。图2是示出一个SPAD的结构及其动作原理的图。图3A是示出实施方式中的一个SPAD的结构例的图。图3B是示出变形例1中的一个SPAD的结构例的图。图3C是用于对整流元件的置换进行说明的图。图3D是用于对整流元件的置换进行说明的图。图3E是用于对整流元件的置换进行说明的图。图4是示出变形例3中的一个SPAD的结构例的图。图5A是示出变形例4的SiPM的构造的图。图5B是图5A的C区域的放大图。图6是示出变形例5的SiPM的构造的图。图7是示出通过薄膜晶体管而在APD的上层形成第二电阻和作为整流元件的晶体管的示例的图。图8A是示出利用多晶硅在APD的旁边形成作为整流元件的二极管的示例的图。图8B是示出利用多晶硅在APD的旁边形成作为整流元件的二极管的示例的图。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。图1是示出实施方式的距离测量装置的概略的整体结构的图。距离测量装置1具有发射部10、光学系统20、测量处理部30和图像处理部40。发射部10间歇地发射激光L1。发射部10具有光源11、第一驱动电路12、振荡器13、第二驱动电路14和控制部15。光源11间歇地发出激光L1。光源11是激光二极管等激光光源。第一驱动电路12例如将用于驱动光源11的驱动电流供给到光源11。第一驱动电路12根据由振荡器13所生成的脉冲信号而输出驱动电流。振荡器13基于控制部15的控制而生成脉冲信号。振荡器13将所生成的脉冲信号输出到第一驱动电路12。第二驱动电路14基于控制部15的控制而将用于驱动光学系统20的镜25的驱动电流供给到镜25。控制部15具有例如CPU以及存储器。在存储器存储有用于距离测量装置1的动作的程序。CPU按照存储于存储器的程序，控制第一驱动电路12以及第二驱动电路14。光学系统20将从发射部10射出的激光L1向对象物O射出，并且使从对象物O反射的激光L1的反射光L2入射到测量处理部30。光学系统20具有透镜21、第一光学元件22、透镜23、第二光学元件24和镜25。透镜21配置于从光源11射出的光的射出光路上。透镜21对从光源11间歇地射出的激光L1进行准直，并向第一光学元件22导光。第一光学元件22将被透镜21导光的激光L1分离成第二光学元件24的方向和测量处理部30的光传感器31的方向。第一光学元件22例如是分束器。透镜23对从第一光学元件22射出的激光L1进行聚光，并向光传感器31导光。第二光学元件24使从第一光学元件22射出的激光L1向镜25的方向透射，并且使从镜25射出的激光L1的反射光L2向测量处理部30的传感器33的方向反射。第二光学元件24例如是半透半反射镜(halfmirror)。镜25反射所入射的光。镜25是镜面的角度不同的多面反射镜。或者，镜25也可以是摆动的镜，镜25的反射面构成为例如能够以相互交叉的两个转动轴为中心进行转动。根据从第二驱动电路14供给的驱动电流进行镜25的驱动。测量处理部30基于从光学系统20射出的反射光L2来测量到对象物O的距离。测量处理部30具有光传感器31、透镜32、传感器33、第一放大器34、第二放大器35、时间取得部36和距离测量处理部37。光传感器31例如是光电二极管，接收经由透镜23而被导光的激光L1，并输出电信号。透镜32对来自第二光学元件24的反射光L2进行聚光，并向传感器33导光。传感器33接收从透镜32入射的反射光L2，并输出电信号。传感器33例如是使用了半导体的光电倍增元件，特别是硅光电倍增元件(SiMP)。SiMP是将被称作SPAD(Single-PhotonAvalancheDiode，单光子雪崩二极管)的、在盖革模式下使用的雪崩光电二极管(APD)多像素化而成的器件。各个SPAD根据光入射而引起雪崩击穿，输出电信号。也可以通过多个SPAD形成区域(也称为像素、沟道)，并使该区域内的输出共同化。在该情况下，从一个区域输出与属于该区域的SPAD的输出的总和相当的电信号。关于传感器33的结构，后文详细进行说明。第一放大器34对从光传感器31输出的电信号进行放大，并输出到时间取得部36和距离测量处理部37。第二放大器35例如是跨阻抗放大器，对基于反射光L2的电信号进行放大。第二放大器35例如将从传感器33输出的电流信号放大、转换成作为测量信号的电压信号。时间取得部36通过对基于反射光L2的测量信号进行AD转换，而生成关于信号强度的时序信号，或者取得测量信号的上升沿时间。距离测量处理部37检测由时间取得部36取得的时序信号的峰值时刻，基于该峰值时刻与激光L1的照射定时的时间差，或者基于上升沿时间与激光L1的照射定时的时间差，来测量到对象物O的距离。以下，对传感器33的结构进行说明。图2是示出SPAD的结构及其动作原理的图。一个SPAD具有APD101和淬灭电阻102。淬灭电阻102连接于APD101的电流输出端子(在图2的示例中是阳极)。图2的示例的APD101具有厚的P型半导体层和薄的N型半导体层。具体而言，APD101具有例如基板SUB、P型半导体层P、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器，具备：/n至少一个雪崩光电二极管；/n至少一个第一淬灭电阻，一端连接于所述雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于输出端子；/n至少一个第二电阻，相对于所述第一淬灭电阻并联连接；以及/n至少一个整流元件，连接于所述第二电阻与特定的电位之间。/n

【技术特征摘要】
20190322 JP 2019-0551051.一种传感器，具备：
至少一个雪崩光电二极管；
至少一个第一淬灭电阻，一端连接于所述雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于输出端子；
至少一个第二电阻，相对于所述第一淬灭电阻并联连接；以及
至少一个整流元件，连接于所述第二电阻与特定的电位之间。


2.根据权利要求1所述的传感器，其中，
所述第二电阻的电阻值低于所述第一淬灭电阻的电阻值。


3.根据权利要求1所述的传感器，其中，
所述整流元件是二极管，
当所述雪崩光电二极管相对于电源反向连接时，所述二极管相对于所述第二电阻反向连接，
当所述雪崩光电二极管相对于电源正向连接时，所述二极管相对于所述第二电阻正向连接。


4.根据权利要求1所述的传感器，其中，
所述整流元件是齐纳二极管，
当所述雪崩光电二极管相对于电源反向连接时，所述齐纳二极管相对于所述第二电阻正向连接，
当所述雪崩光电二极管相对于电源正向连接时，所述齐纳二极管相对于所述第二电阻反向连接。


5.根据权利要求1所述的传感器，其中，
所述整流元件是多个二极管，
当所述雪崩光电二极管相对于电源反向连接时，所述多个二极管相对于所述第二电阻正向连接，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保田宽，松本展，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝电子元件及存储装置株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP