光接收装置和测距装置制造方法及图纸

光接收装置设置有：光接收元件(1000)，在该光接收元件基于偏置电压充电到预定电势的状态中，由于根据已入射到该光接收元件上的光子引起的雪崩倍增，电流在该光接收元件中流动，该光接收元件通过再充电电流返回到所述状态；检测单元(1002)，被构造成检测该电流，并且在该电流的电流值超过阈值的情形中使得输出信号反相；电流源(1001)，被构造成将再充电电流供应到光接收元件；以及开关单元(1010)，被构造成根据该检测单元的输出信号，控制该偏置电压向光接收元件的供应。电压向光接收元件的供应。电压向光接收元件的供应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光接收装置和测距装置


[0001]本专利技术涉及一种光接收装置和测距装置。

技术介绍

[0002]存在已知的光接收元件，这些光接收元件可以将所接收的光以光电形式转换为待输出的电信号。作为一个这样的光接收元件，存在已知的单光子雪崩二极管(下文中，称为SPAD)，该单光子雪崩二极管可以根据一个光子的入射通过雪崩倍增获得大电流。通过使用SPAD的这种特征，能够以高灵敏度来检测一个光子的入射。
[0003]下文简要地描述了通过SPAD执行的光子检测操作。例如，将电流源连接到SPAD的阴极，基于参考电压Vref来控制向其供应电源电压VDD的电流源及其输出电流。将引起雪崩倍增的大的负电压(
‑
Vbd)施加到SPAD的阳极。在该状态中，当光子入射到SPAD上时，开始雪崩倍增，电流从SPAD的阴极流向阳极，并且由此在SPAD中发生电压降。当阳极和阴极之间的电压下降到电压(
‑
Vbd)时，停止雪崩倍增(淬灭操作)。之后，SPAD由来自电流源的电流充电，并且SPAD的状态返回到光子入射之前的状态(再充电操作)。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本专利申请公开号2008
‑
542706。

技术实现思路

[0007]技术问题
[0008]在SPAD的操作中，可能发生称为后脉冲的现象，以使得基于由雪崩倍增生成的电子在元件内部发生光发射，并且根据在元件内部的光发射再次发生雪崩倍增。当发生后脉冲时，开始雪崩倍增，而无需光子入射到SPAD上，并且针对SPAD的操作控制变得困难。
[0009]本专利技术提供一种光接收装置和测距装置，该光接收装置和测距装置能够更稳定地控制光接收元件的操作。
[0010]问题的解决方案
[0011]为了解决上述问题，根据本公开一个方面的光接收装置具有：光接收元件，在该光接收元件基于偏置电压而充电到预定电势的状态中，由于根据已入射到该光接收元件上的光子引起的雪崩倍增，电流在该光接收元件中流动，该光接收元件通过再充电电流返回到所述状态；检测单元，被构造成检测该电流，并且在电流的电流值超过阈值的情形中、使得输出信号反相；电流源，被构造成将再充电电流供应到光接收元件；以及开关单元，被构造成根据该检测单元的输出信号而控制偏置电压向光接收元件的供应。
附图说明
[0012]图1是示意地示出了可以应用于每个实施例的使用直接ToF方案进行测距的示图。
[0013]图2是示出了可以应用于每个实施例的基于光接收单元接收光时的时刻的示例性
直方图的示图。
[0014]图3是示出了根据每个实施例的使用测距装置的电子设备的示例性构造的框图。
[0015]图4是更确切地示出了可以应用于每个实施例的测距装置的示例性构造的框图。
[0016]图5是示出了可以应用于每个实施例的像素的基本构造示例的示图。
[0017]图6是示出了根据每个实施例的可以应用于测距装置的装置的构造的示例的示意图。
[0018]图7是简要地示出了作为SPAD的光接收元件的操作的示图。
[0019]图8A是简要地解释了在光接收元件中发生的后脉冲的示图。
[0020]图8B是简要地解释了在光接收元件中发生的后脉冲的示图。
[0021]图8C是简要地解释了在光接收元件中发生的后脉冲的示图。
[0022]图8D是简要地解释了在光接收元件中发生的后脉冲的示图。
[0023]图9是示出了根据第一实施例的像素的示例性构造的示图。
[0024]图10是示出了在根据第一实施例的构造中光接收元件的阴极的电压Vca的变型的示例的示图。
[0025]图11是示出了根据第一实施例的第一变型的像素的示例性构造的示图。
[0026]图12是示出了根据第一实施例的第二变型的像素的示例性构造的示图。
[0027]图13是示出了根据第一实施例的第三变型的像素的示例性构造的示图。
[0028]图14是示出了可以应用于第一实施例的第三变型的处理电路的示例性构造的框图。
[0029]图15是示出了根据第一实施例的第四变型的像素的示例性构造的示图。
[0030]图16是示出了根据第一实施例的第五变型的像素的示例性构造的示图。
[0031]图17是示出了根据第一实施例的第六变型的像素的示例性构造的示图。
[0032]图18是示出了根据第一实施例的第七变型的像素的示例性构造的示图。
[0033]图19是示出了在根据第一实施例的第七变型的构造中光接收元件的阳极的电压Van的变化的示例的示图。
[0034]图20是示出了根据第一实施例的第八变型的像素的各部分的布置的示例的示图。
[0035]图21是示出了根据第一实施例及其变型的使用具有任何像素的电子设备的用途示例的示图。
[0036]图22是示出了使用胶囊型内窥镜的用于患者的体内信息获取系统的简要构造的示例的框图，根据本专利技术的技术可以应用于该体内信息获取系统。
[0037]图23是示出了内窥镜手术系统的简要构造的示例的视图，根据本专利技术的技术可以应用于该内窥镜手术系统。
[0038]图24是示出了相机头部和CCU的功能配置的示例的框图。
[0039]图25是示出了作为移动物体控制系统的示例的车辆控制系统的简要构造示例的框图，根据本专利技术的技术可以应用于该移动物体控制系统。
[0040]图26是示出了成像单元的所设置位置的示例的示图。
具体实施方式
[0041]下文基于附图详细地描述本专利技术的实施例。在以下实施例中，相同的部件由相同
的附图标记指代，并且将不重复冗余描述。
[0042]实施例通用构造
[0043]本公开优选地用于检测光子的技术。在描述本公开的实施例之前，为了便于理解，下文将通过检测光子来执行测距的技术描述为能够应用于每个实施例的其中一个技术。在该情形中，采用直接飞行时间(ToF)方案来作为测距方案。该直接ToF方案是这样一种方案：通过光接收元件接收从光源发射并且由待测量物体反射的反射光，以基于光的发射定时和接收定时之间的时间差来执行测距。
[0044]下文参照图1和图2简要地描述了使用直接ToF方案进行测距。图1是示意地示出了可以应用于每个实施例的使用直接ToF方案进行测距的视图。测距装置300包括光源单元301和光接收单元302。光源单元301例如是激光二极管，并且经驱动以发射脉冲形式的激光。从光源单元301发射的光由待测量物体303反射，并且作为反射光由光接收单元302接收。光接收单元302包括光接收元件，该光接收元件用于通过光电转换将光转换为电信号，并且输出与所接收的光相对应的信号。
[0045]将光源单元301发射光时的时刻(光发射定时)假定为时刻t0，并且将光接收单元302接收从光源单元301发射并且由待测量物体303反射的反射光时的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光接收装置，包括：光接收元件，在所述光接收元件基于偏置电压被充电到预定电势的状态中，由于根据已入射到所述光接收元件上的光子引起的雪崩倍增，电流在所述光接收元件中流动，所述光接收元件通过再充电电流返回到所述状态；检测单元，所述检测单元被构造成检测所述电流，并且在所述电流的电流值超过阈值的情形中使得输出信号反相；电流源，所述电流源被构造成将所述再充电电流供应到所述光接收元件；以及开关单元，所述开关单元被构造成根据所述检测单元的所述输出信号而控制所述偏置电压向所述光接收元件的供应。2.根据权利要求1所述的光接收装置，其中，在所述偏置电压被供应到所述光接收元件的情形中，所述开关单元向所述光接收元件供应电流值小于预定的保持电流的电流值的电流，所述预定的保持电流允许所述光接收元件维持所述雪崩倍增。3.根据权利要求2所述的光接收装置，其中，所述电流源向所述光接收元件供应所述再充电电流，所述再充电电流的电流值小于所述保持电流的电流值，以及在所述偏置电压被供应到所述光接收元件的情形中，所述开关单元向所述光接收元件供应电流值小于所述保持电流的电流值的电流。4.根据权利要求1所述的光接收装置，其中，所述电流源向所述光接收元件供应所述再充电电流，所述再充电电流具有这样的电流值，其中，从根据在所述光接收元件中引起的所述雪崩倍增而反相所述检测单元的所述输出信号直至根据所述再充电电流的供应而再次反相所述输出信号为止的时间，变得等于或长于用于排出电荷的时间，所述电荷由于内部光发射而积聚，所述内部光发射与在所述光接收元件中由于产生的所述雪崩倍增而流动的电流相对应。5.根据权利要求1所述的光接收装置，其中，所述开关单元根据所述检测单元的所述输出信号来控制所述偏置电压向所述光接收元件的供应，所述输出信号经由并不改变所述输出信号的逻辑的电路供应。6.根据权利要求1所述的光接收装置，其中，所述开关单元根据所述检测单元的所述输出信号来控制所述偏置电压向所述光接收元件的供应，所述输出信号经由选自多个电路的一个电路供应，所述多个电路均不改变所述输出信号的逻辑。7.根据权利要求1所述的光接收装置，还包括设定单元，所述设定单元被构造成将由所述开关单元对所述偏置电压向所述光接收元件的供应的控制设定为有效或无效。8.根据权利要求1所述的光接收装置，其中，所述电流源将所述再充电电流供应到所述光接收元件，同时允许电流值能够变化。9.根据权利要求1所述的光接收装置，其中，所述开关单元中所述偏置电压的供应源和所述电流源连接到不同的电源。10.根据权利要求1所述的光接收装置，还包括：第一基底；以及第二基底，所述第一基底层压在所述第二基底上，其中，至少所述光接收元件设置在所述第一基底上，以及
所述检测单元、所述电流源以及所述开关单元中的至少一部分设置在所述第二基底上。11.一种测距装置，包括：光接收元件，在所述光接收元件基于偏置电压被充电到预定电势的状态中，由于根据已入射到所述光接收元件上的光子引起的雪崩倍增，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田汤贤一，
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：