光检测装置、光检测方法和光学式测距传感器制造方法及图纸

光检测装置(1)根据检测开始定时而检测入射的光。光检测装置具有多个受光元件(10a～10c)、信号合成电路(13)、检测电路(14)、时间计测电路(4)和定时提取电路(3)。多个受光元件接收光，分别生成表示受光结果的输出信号。信号合成电路对来自各受光元件的多个输出信号进行合计，从而生成合成信号。检测电路检测合成信号达到第1阈值(V1)以上的定时，从而生成检测信号。时间计测电路根据检测信号，计测检测开始定时与检测出的定时之间的测量期间。定时提取电路在以检测出的定时为基准的预定期间内，提取表示合成信号增加的定时的定时信息(D3)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光检测装置、光检测方法和光学式测距传感器
本公开涉及光检测装置、光检测方法、以及具有光检测装置的光学式测距传感器。
技术介绍
已知有利用光的飞行时间(TOF)的光学式测距传感器。光学式测距传感器对物体照射光，通过检测被物体反射后的光，测量与在到物体之间往复的光的飞行时间对应的距离。关于光学式测距传感器，提出有将SPAD(单光子雪崩光电二极管)用于光检测的技术(例如，专利文献1、2)。专利文献1公开了在光学测距装置中具有多个SPAD的光检测器。专利文献1的光检测器将从多个SPAD输出的矩形脉冲相加，对相加得到的输出值与预定的基准值进行比较，根据比较结果来输出了触发信号。专利文献2公开了在受光部中具有多个SPAD的测距装置。在表示从多个SPAD输出的电脉冲的合计的合计信号超过预定的阈值并且合计信号的上升沿的斜率超过预定的倾斜阈值的情况下，专利文献2的测距装置判定为检测出测量脉冲。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5644294号公报专利文献2：美国专利第2015/0177369号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献1等现有技术中，根据要知晓由多个SPAD同时检测出的光子的合计数量的目的，在基于多个SPAD的每一次光检测时，一个定时成为检测对象。SPAD对光子的反应是随机的，因此，例如为了使用统计处理高精度地进行光检测，优选在使多个SPAD同时接收光时得到多个定时。本公开的目的在于提供一种能够容易高精度地进行光学式测距传感器中的光检测的光检测装置、光检测方法和光学式测距传感器。用于解决课题的手段本公开的光检测装置根据检测开始定时而检测入射的光。光检测装置具有多个受光元件、信号合成电路、检测电路、时间计测电路和定时提取电路。多个受光元件接收光，分别生成表示受光结果的输出信号。信号合成电路对来自各受光元件的多个输出信号进行合计，从而生成合成信号。检测电路检测合成信号达到第1阈值以上的定时，从而生成表示检测出的定时的检测信号。时间计测电路根据检测信号，计测检测开始定时与检测出的定时之间的测量期间。定时提取电路在以检测出的定时为基准的预定期间内，提取表示合成信号增加的定时的定时信息。本公开的光检测方法提供光检测装置根据检测开始定时而检测入射的光的方法。本公开的光学式测距传感器具有：投光部，其投射光；以及光检测装置。光检测装置的时间计测电路将所述投光部投射光的定时用作所述检测开始定时，对所述测量期间进行计测。专利技术效果根据本公开的光检测装置、光检测方法和光学式测距传感器，能够容易高精度地进行光学式测距传感器中的光检测。附图说明图1是用于说明本公开的光检测装置的应用例的图。图2是示出实施方式1的光学式测距传感器的结构的框图。图3是示出实施方式1的光检测装置的结构的框图。图4是示出光检测装置中的保持电路的结构例的电路图。图5是用于说明光检测装置中的合成信号的合成方法的时序图。图6是例示实施方式1的光检测装置的动作的时序图。图7是示出实施方式2的光检测装置的结构的框图。图8是例示实施方式2的光检测装置的动作的时序图。图9是示出实施方式3的光检测装置的结构的框图。图10是示出光检测装置中的综合电路的结构例的电路图。图11是例示实施方式3的光检测装置的动作的时序图。图12是示出光检测装置中的检测阈值设定电路的变形例的电路图。具体实施方式以下，参照附图来说明本公开的光检测装置、光检测方法和光学式测距传感器的实施方式。另外，在以下的各实施方式中，对相同的结构要素标注相同的标号。(应用例)使用图1来说明可应用本公开的光检测装置的一例。图1是用于说明本公开的光检测装置1的应用例的图。本公开的光检测装置1被应用于TOF型光学式测距传感器2。例如图1所示，光学式测距传感器2具有投光部20，该投光部20将脉冲光投射到外部。光检测装置1构成受光部，该受光部在光学式测距传感器2中从外部接收光。本公开的光学式测距传感器2能够应用于例如工业自动化用途的光电传感器等。光学式测距传感器2通过使用光检测装置1来检测从投光部20投射出的脉冲光的反射光，根据光的飞行时间来测量到反射了光的物体之间的距离。根据光学式测距传感器2，能够进行物体是否位于特定的位置的检测等。在本应用例中，基于光学式测距传感器2中的光检测的高灵敏度化等观点，在光检测装置1中使用SPAD作为受光元件。SPAD是能够对1个光子的入射也进行反应的程度的高灵敏度，但是，可能产生由于该反应是随机的而引起的检测偏差。在本应用例中，基于抑制SPAD的检测偏差的观点，在光检测装置1中由多个SPAD同时进行一次的光检测时取得多个定时，从而容易实现高精度的光检测。(结构例)以下，说明作为光检测装置1和光学式测距传感器2的结构例的实施方式。(实施方式1)在实施方式1中，对检测接收到光的SPAD的个数达到检测阈值以上的附近的局部定时的光检测装置1和光学式测距传感器2进行说明。1.结构以下说明实施方式1的光学式测距传感器2和光检测装置1的结构。1-1.光学式测距传感器的结构参照图2来说明本实施方式的光学式测距传感器2的结构。图2是示出光学式测距传感器2的结构的框图。例如图2所示，光学式测距传感器2具有投光部20、控制部25和光检测装置1。投光部20例如具有光源21和光源驱动部22。在投光部20中，光源21例如包含LD(半导体激光器)或LED。光源21例如发出红外光等光。光源驱动部22是驱动光源21的发光的电路。光源驱动部22在由控制部25控制的定时，使光源21照射脉冲状的光、即脉冲光。脉冲光例如具有几纳秒～几十纳秒等的脉冲宽度。控制部25包含例如CPU、RAM和ROM等，进行各结构要素的控制。例如，控制部25生成各种控制信号，以对光学式测距传感器2的整体动作进行控制。例如图2所示，光检测装置1具有SPAD阵列10、信号处理部11和测距部12。光检测装置1例如在SPAD阵列10或信号处理部11中，包含放大SPAD对入射的光进行反应而产生的电信号的放大器和SPAD的驱动电路等。SPAD阵列10构成为呈阵列状地配置多个SPAD。SPAD阵列10的各SPAD通过使APD(雪崩光电二极管)在盖革模式下动作来实现。信号处理部11根据从SPAD阵列10输出的输出信号，进行用于检测作为光检测装置1的检测对象的光到达的定时的信号处理。测距部12根据信号处理部11的信号处理结果，计算表示与光的飞行时间对应的距离的距离值。以下，说明光检测装置1的结构的详细内容。1-2.光检测装置的结构参照图3、4来说明实施方式1的光检测装置1的结构例。图3是示出本实施方式的光检测装置1的结构的框图。如图3所示，本实施方式的光检测装置1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光检测装置，其根据检测开始定时而检测入射的光，其中，该光检测装置具有：/n多个受光元件，它们接收光，分别生成表示受光结果的输出信号；/n信号合成电路，其对来自各受光元件的多个输出信号进行合计，从而生成合成信号；/n检测电路，其检测所述合成信号达到第1阈值以上的定时，从而生成表示检测出的定时的检测信号；/n时间计测电路，其根据所述检测信号来计测所述检测开始定时与所述检测出的定时之间的测量期间；以及/n定时提取电路，其在以所述检测出的定时为基准的预定期间内，提取表示所述合成信号增加的定时的定时信息。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180315 JP 2018-0480031.一种光检测装置，其根据检测开始定时而检测入射的光，其中，该光检测装置具有：
多个受光元件，它们接收光，分别生成表示受光结果的输出信号；
信号合成电路，其对来自各受光元件的多个输出信号进行合计，从而生成合成信号；
检测电路，其检测所述合成信号达到第1阈值以上的定时，从而生成表示检测出的定时的检测信号；
时间计测电路，其根据所述检测信号来计测所述检测开始定时与所述检测出的定时之间的测量期间；以及
定时提取电路，其在以所述检测出的定时为基准的预定期间内，提取表示所述合成信号增加的定时的定时信息。


2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述受光元件是使雪崩光电二极管在盖革模式下动作的单光子雪崩光电二极管。


3.根据权利要求1或2所述的光检测装置，其中，
该光检测装置还具有运算部，该运算部根据所提取的定时信息和所计测的测量期间，计算从所述检测开始定时到所述定时信息表示的定时为止的期间。


4.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，
所述运算部执行基于所计算出的期间和所述测量期间的统计处理。


5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的光检测装置，其中，
所述定时提取电路具有：
至少一个比较电路，其按照每个第2阈值设置，生成表示所述合成信号是否为该第2阈值以上的二值信号；以及
保持电路，其按照每个所述比较电路设置，在直至所述检测信号表示的定时为止的预定期间内，保持基于来自该比较电路的二值信号的定时信息。


6.根据权利要求1～4中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀野昌伸，松井优贵，中室健，仲田佐幸，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP