光接收装置和测距装置制造方法及图纸

根据本公开内容的光接收装置包括：光接收元件，响应于接收光子而生成信号；读出电路，读出由光接收元件生成的信号；以及保护电路，设置在光接收元件和读出电路之间并且保护读出电路的电路元件免受过电压。此外，根据本公开内容的测距装置包括上述配置的光接收装置。内容的测距装置包括上述配置的光接收装置。内容的测距装置包括上述配置的光接收装置。

【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]本公开涉及光接收装置和测距装置。

技术介绍

[0002]存在光接收装置(光检测装置)，该光接收装置使用响应于光子的接收而生成信号的元件作为光接收元件(光检测元件)。在这种类型的光接收装置中，例如，测量从光源向测距对象施加的光被测距对象反射并返回时的时间的飞行时间(ToF)方法被用作测量距离测距对象(被测体)的距离的测量方法。
[0003]作为响应于接收光子而生成信号的光接收元件，例如，单光子雪崩二极管(SPAD)元件是已知的。在使用SPAD元件作为光接收元件的光接收装置中，由于光接收装置的配置，通过将不小于击穿电压的电压施加到SPAD元件的阳极电极(或阴极电极)来使用SPAD元件(例如，参见专利文献1)。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本专利申请特开第2019
‑
125717号

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的问题
[0008]同时，在SPAD元件被不少于预期(不少于预定量的光)的大量激光照射的情况下，诸如SPAD元件被激光直接照射的情况下，由于大量的光，SPAD元件受到光电转换的强烈影响，并且因此内部阻抗大大降低。因此，过高的电压施加至读出由SPAD元件生成的信号的读出电路，并且包括在读出电路中的电路元件可能被损坏。
[0009]以上问题不仅适用于SPAD元件，而且还适用于响应于接收光子而生成信号的所有光接收元件。
[0010]因此，本公开的目的在于提供光接收装置和包括该光接收装置的测距装置，即使在光接收元件被不少于预定量的光的大量光照射的情况下，该光接收装置也能够保护包括在稍后阶段的读出电路中的电路元件免受过电压。
[0011]问题的解决方案
[0012]用于实现上述目的的本公开的光接收装置包括：光接收元件，响应于接收光子而生成信号；读出电路，读出由光接收元件生成的信号；以及保护电路，设置在光接收元件和读出电路之间并且保护读出电路的电路元件免受过电压。
[0013]此外，用于实现上述目的的本专利技术的测距装置包括：光源部，对测距对象照射光；以及光接收装置，接收基于来自光源部的照射光的来自测距对象的反射光。然后，光接收装置包括：光接收元件，响应于接收光子而生成信号；读出电路，读出由光接收元件生成的信号；以及保护电路，设置在光接收元件和读出电路之间并且保护读出电路的电路元件免受过电压。
附图说明
[0014][图1]图1为示出应用了根据本公开的技术的测距装置的示例的示意性配置图。
[0015][图2]图2A和图2B是示出根据本应用示例的测距装置的具体配置的示例的框图。
[0016][图3]图3是示出了使用SPAD元件的基本像素电路的配置的示例的电路图。
[0017][图4]图4A是示出SPAD元件的PN结的电流
‑
电压特性的特性图，并且图4B是用于描述像素电路的电路操作的波形图。
[0018][图5]图5是光接收装置的传感器芯片和电路芯片的堆叠芯片结构的分解透视图。
[0019][图6]图6A是示出SPAD元件的击穿模型和光电转换模型的等效电路图，图6B是示出SPAD元件的内部阻抗相对于入射光量的变化的示图，并且图6C是示出在正常时间和在大量光时的阴极电位V
CA
的波形图。
[0020][图7]图7是示出了根据本公开的实施方式的光接收装置的配置示例的电路图。
[0021][图8]图8是示出根据示例1的光接收装置的配置示例的电路图。
[0022][图9]图9是描述当在根据示例1的光接收装置中发生过电压时箝位操作的波形图。
[0023][图10]图10是示出堆叠芯片结构中的SPAD元件、电阻元件、第一箝位元件和第二箝位元件的元件布置示例1的电路图。
[0024][图11]图11是示出堆叠芯片结构中的SPAD元件、电阻元件、第一箝位元件和第二箝位元件的元件布置示例2的电路图。
[0025][图12]图12是示出堆叠芯片结构中的SPAD元件、电阻元件、第一箝位元件和第二箝位元件的元件布置示例3的电路图。
[0026][图13]图13是示出根据示例2的光接收装置的配置示例的电路图。
[0027][图14]图14是示出根据示例3的光接收装置的配置示例的电路图。
[0028][图15]图15是示出根据示例4的光接收装置的配置示例的电路图。
[0029][图16]图16是示出根据示例5的光接收装置的配置示例的电路图。
[0030][图17]图17是示出根据示例6的光接收装置的构造示例的电路图。
[0031][图18]图18是示出根据示例7的光接收装置的配置示例的电路图。
[0032][图19]图19是示出根据示例8的光接收装置的配置示例的电路图。
[0033][图20]图20是示出根据实施例9的光接收装置的配置示例的电路图。
[0034][图21]图21是示出了车辆控制系统的示意性配置的示例的框图，车辆控制系统是可以应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例。
[0035][图22]图22是表示成像部和车外信息检测单元的安装位置的示例的示图。
具体实施方式
[0036]在下文中，使用附图详细描述用于实现本公开的技术的模式(在下文中，称为“实施方式”)。本公开的技术不限于实施方式。在以下描述中，相同的参考标号用于相同的元件或具有相同功能的元件，并且省略重复描述。注意，按照以下顺序给出描述。
[0037]1.本公开的光接收装置和测距装置的概述
[0038]2.应用了根据本专利技术的技术的测距装置
[0039]2‑
1.测距装置的具体配置示例
[0040]2‑
2.使用SPAD元件的基本像素电路示例
[0041]2‑
3.使用SPAD元件的像素电路的电路操作示例
[0042]2‑
4.施加至SPAD元件的读出电路的过电压
[0043]3.根据本公开的实施方式的光接收装置
[0044]3‑
1.示例1(负偏置配置的示例：保护电路包括箝位电路的示例)
[0045]3‑
2.示例2(示例1的变形例：省略第二箝位元件的示例)
[0046]3‑
3.示例3(负偏置配置的示例：保护电路包括电阻元件的示例)
[0047]3‑
4.示例4(示例1的变形例：第一箝位元件通过使用二极管连接配置的N型MOS晶体管来配置的示例)
[0048]3‑
5.示例5(示例1的变形例：第一箝位元件通过使用二极管连接配置的P型MOS晶体管来配置的示例)
[0049]3‑
6.示例6(示例5的变形例：在P型MOS晶体管的栅极与漏极之间设置电阻元件的示例)
[0050]3‑
7.示例7(正偏置配置本文档来自技高网...

【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，响应于接收光子而生成信号；读出电路，读出由所述光接收元件生成的信号；以及保护电路，设置在所述光接收元件和所述读出电路的输入端之间并且保护所述读出电路的电路元件免受过电压。2.根据权利要求1所述的光接收装置，其中，所述保护电路包括将过电压箝位至一定电压的箝位电路。3.根据权利要求2所述的光接收装置，其中，所述箝位电路包括：电阻元件，所述电阻元件的一端连接到所述光接收元件；以及第一箝位元件，连接在所述电阻元件的另一端与参考电位节点之间。4.根据权利要求3所述的光接收装置，其中，所述第一箝位元件包括箝位二极管，所述箝位二极管的阴极电极连接至所述电阻元件的所述另一端，并且所述箝位二极管的阳极电极连接至所述参考电位节点。5.根据权利要求3所述的光接收装置，其中，所述箝位电路包括：第二箝位元件，设置在所述第一箝位元件与所述读出电路的所述输入端之间。6.根据权利要求5所述的光接收装置，其中，所述第二箝位元件包括MOS晶体管，所述MOS晶体管连接在所述第一箝位元件与所述读出电路的所述输入端之间，并且其中，所述MOS晶体管的栅电极连接至所述参考电位节点。7.根据权利要求5所述的光接收装置，具有其中堆叠有第一半导体基板和第二半导体基板的至少两个半导体基板的堆叠芯片结构，其中，所述光接收元件被布置在所述第一半导体基板上，以及所述电阻元件、所述第一箝位元件和所述第二箝位元件布置在所述第二半导体基板上。8.根据权利要求5所述的光接收装置，具有其中堆叠有第一半导体基板和第二半导体基板的至少两个半导体基板的堆叠芯片结构，其中，所述光接收元件和所述电阻元件布置在所述第一半导体基板上，以及所述第一箝位元件和所述第二箝位元件布置在所述第二半导体基板上。9.根据权利要求5所述的光接收装置，具有其中堆叠有第一半导体基板和第二半导体基板的至少两个半导体基板的堆叠芯片结构，其中，所述光接收元件、所述电阻元件以及所述第一箝位元件布置所述第一半导体基板上，以及...

【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：