本发明专利技术提高了基于反射光的光接收定时执行测距的光接收元件中的测距精度。充电部(330)使恒定电流在雪崩光电二极管(340)的阴极和阳极的该一个端子与预定电压之间流动。源极跟随器晶体管(320)的源极连接至雪崩光电二极管(340)的该一个端子。逻辑门(350)基于雪崩光电二极管(340)的该一个端子的电压与预定参考电压之间的比较结果来输出输出信号。源极跟随器截止开关(310)基于该输出信号断开和闭合源极跟随器晶体管(320)的漏极与预定电压之间的路径。的路径。的路径。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光接收元件、测距模块、测距系统和用于控制光接收元件的方法
[0001]本技术涉及一种光接收元件。具体地，本技术涉及检测光子的存在或不存在的光接收元件、测距模块、测距系统和用于控制光接收元件的方法。
技术介绍
[0002]通常，称为ToF(飞行时间)方案的测距方案在具有测距功能的电子设备中是已知的。ToF方案是通过利用来自电子设备的照射光照射对象来测量距离并且获得直到照射光被反射并返回到电子设备的往返时间的方案。SPAD(单光子雪崩二极管)通常用于检测关于照射光的反射光。例如，提出了设置有SPAD、对SPAD充电的电流源、以及在从SPAD的阴极电压降低时经过一定时间之后开始对SPAD充电的有源充电电路的测距装置(例如，参见专利文献1)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本专利申请公开号2020
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技术实现思路
[0006]本专利技术要解决的问题
[0007]在上述传统技术中，有源再充电电路以及电流源执行充电，由此缩短从阴极电压下降到返回到下降之前的电压的时间。然而，当光子在有源再充电电路充电期间入射时，存在来自SPAD的信号的波形被干扰以增加测距的误差使得测距精度降低的问题。
[0008]鉴于上述情况做出了本技术，并且本专利技术的目的是提高基于反射光的光接收定时执行测距的光接收元件中的测距精度。
[0009]问题的解决方案
[0010]已做出本技术以解决上述问题，并且其第一方面涉及一种光接收元件及其控制方法，该光接收元件包括：雪崩光电二极管；充电部，使恒定电流在雪崩光电二极管的阴极和阳极中的任意一个端子与预定电压之间流动；源极跟随器晶体管，源极跟随器晶体管的源极连接至一个端子；逻辑门，基于一个端子的电压与预定参考电压之间的比较结果来输出输出信号；以及源极跟随器截止开关，其基于输出信号断开和闭合所述源极跟随器晶体管的漏极与预定电压之间的路径。这带来提高测距精度的效果。
[0011]此外，在第一方面中，当输出预定电平的输出信号时，源极跟随器截止开关可以转变为断开状态，并且当自转变为断开状态起经过预定延迟时间时，源极跟随器截止开关可以转变为闭合状态，并且源极跟随器晶体管可以在从源极跟随器截止开关转变为闭合状态到一个端子的电压变为预定截止电压的周期内产生漏极电流。这导致当照度高时测距精度提高的效果。
[0012]此外，在第一方面中，在从源极跟随器晶体管的阈值电压与源极跟随器截止开关
从所述断开状态转变到所述闭合状态时一个端子的电压的总和到所述参考电压与所述阈值电压的总和的范围内的偏置电压可以被施加到所述源极跟随器晶体管的栅极。这带来以下效果：在从源极跟随器截止开关转变到闭合状态时到输出信号达到预定电平时的时间段内产生漏极电流。
[0013]此外，在第一方面中，还可以提供限制输入到逻辑门的信号的振幅的电压限制晶体管。这带来了能够使用具有小元件尺寸的晶体管的效果。
[0014]此外，在第一方面中，逻辑门的输入端子可以连接到充电部与电压限制晶体管之间的连接节点。这带来了能够使用具有小元件尺寸的晶体管的效果。
[0015]此外，在第一方面中，逻辑门的输入端子可以连接到电压限制晶体管与雪崩光电二极管之间的连接节点。这带来这样的效果：可以减小电流源等的面积，同时抑制楔形检测时间误差的增加。
[0016]此外，在第一方面中，预定电压可以施加到源极跟随器晶体管的栅极。
[0017]此外，在第一方面中，还可以提供距离计算部，该距离计算部基于来自发光源的照射光的发光时刻与输出信号的下降和上升的一个时刻之间的时间来计算到对象的距离。这带来测量到对象的距离的效果。
[0018]此外，在第一方面中，雪崩光电二极管、充电部、源极跟随器晶体管、逻辑门和源极跟随器截止开关可以设置在多个像素的每像素中。这带来为每个像素检测光子的存在或不存在的效果。
[0019]此外，在第一方面中，雪崩光电二极管可以设置在预定光接收基板上，并且充电部、源极跟随器晶体管、逻辑门和源极跟随器截止开关可以设置在预定的逻辑基板上。这带来每个基板的电路规模减小的效果。
[0020]此外，在第一方面中，雪崩光电二极管可以设置在预定的光接收基板上，包括源极跟随器晶体管和源极跟随器截止开关的读取电路的一部分可以设置在预定的高耐压基板上，并且读取电路的其余部分可以设置在预定的逻辑基板上。这带来促进像素小型化的效果。
[0021]此外，在第一方面中，充电部可包括插入在预定电压与一个端子之间的限流电阻器。这带来了减少配线数量的效果。
[0022]另外，在上述第一方式中，还可以设置充电部截止开关，该充电部截止开关根据上述输出信号来断开和闭合上述充电部与上述规定电压之间的路径。这带来来自电流源的恒定电流被切断的效果。
[0023]此外，在第一方面中，还可以提供脉冲整形电路，该脉冲整形电路在自输出信号的任何下降和上升的时刻起直到经过预定延迟时间为止的周期输出将源极跟随器截止开关设定为断开状态的第一逻辑电平的脉冲信号，并且源极跟随器截止开关可以在脉冲信号处于第一逻辑电平的时间段内转变为断开状态，并且在脉冲信号处于不同于第一逻辑电平的第二逻辑电平的时间段内转变为闭合状态。这带来当经过延迟时间时产生源极跟随器晶体管的漏极电流的效果。
[0024]此外，在第一方面中，还可以提供脉冲整形电路，该脉冲整形电路在自输出信号的任何下降和上升时刻起经过预定延迟时间时，在脉冲宽度的周期内输出将源极跟随器截止开关设定为闭合状态的第一逻辑电平的脉冲信号，并且源极跟随器截止开关可以在脉冲信
号处于不同于第一逻辑电平的第二逻辑电平的周期内转变为断开状态，并且在脉冲信号处于第一逻辑电平的周期内转变为闭合状态。这带来当延迟时间过去时产生源极跟随器晶体管的漏极电流的效果。
[0025]此外，在第一方面中，所述一个端子可以是阴极，所述预定电压可以是电源电压，并且所述充电部可以从所述电源电压向所述阴极提供所述恒定电流。这带来了从阴极电压的降低检测光子的效果。
[0026]此外，在第一方面中，一个端子可以是阳极，预定电压可以是读取电路接地，并且充电部可以从阳极向读取电路地供应恒定电流。这带来了从阳极电压的增加检测光子的效果。
[0027]此外，本技术的第二方面是测距系统，包括：照明装置，发射照射光；以及光接收元件，接收关于照射光的反射光，光接收元件包括：雪崩光电二极管；充电部，使恒定电流在雪崩光电二极管的阴极和阳极的任意一个端子与预定电压之间流动；源极跟随器晶体管，该源极跟随器晶体管的源极连接至一个端子；逻辑门，基于一个端子的电压与预定参考电压之间的比较结果来输出输出信号；以及源极跟随器截止开关，基于输出信号断开和闭合源极跟随器晶体管的漏极与预定电压之间的路径。这带来提高测距系统的测距精度的效果。
[0028]此外，本技术的第三方面是一种测距模块，包括：雪崩光电二极管；充电部，使恒定电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光接收元件，包括：雪崩光电二极管；充电部，使恒定电流在所述雪崩光电二极管的阴极和阳极中的任意一个端子与预定电压之间流动；源极跟随器晶体管，所述源极跟随器晶体管的源极连接至所述一个端子；逻辑门，基于所述一个端子的电压与预定参考电压之间的比较结果输出输出信号；以及源极跟随器截止开关，基于所述输出信号断开和闭合所述源极跟随器晶体管的漏极与所述预定电压之间的路径。2.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，当输出预定电平的所述输出信号时，所述源极跟随器截止开关转变为断开状态，并且当自转变为所述断开状态起经过预定延迟时间时，所述源极跟随器截止开关转变为闭合状态，并且所述源极跟随器晶体管在从所述源极跟随器截止开关转变到所述闭合状态至所述一个端子的电压变为预定截止电压的周期内产生漏极电流。3.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，偏置电压被施加到所述源极跟随器晶体管的栅极，所述偏置电压在从所述源极跟随器晶体管的阈值电压与所述源极跟随器截止开关从断开状态转变到闭合状态时所述一个端子的电压的总和到所述参考电压与所述阈值电压的总和的范围内。4.根据权利要求1所述的光接收元件，进一步包括电压限制晶体管，所述电压限制晶体管限制输入至所述逻辑门的信号的振幅。5.根据权利要求4所述的光接收元件，其中，所述逻辑门的输入端子连接至所述充电部与所述电压限制晶体管之间的连接节点。6.根据权利要求4所述的光接收元件，其中，所述逻辑门的输入端子连接至所述电压限制晶体管与所述雪崩光电二极管之间的连接节点。7.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述预定电压施加至所述源极跟随器晶体管的栅极。8.根据权利要求1所述的光接收元件，进一步包括距离计算部，所述距离计算部基于来自发光源的照射光的发光时刻与输出信号的下降和上升的一个时刻之间的时间，计算到对象的距离。9.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述雪崩光电二极管、所述充电部、所述源极跟随器晶体管、所述逻辑门和所述源极跟随器截止开关被设置在多个像素的每一个中。10.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述雪崩光电二极管被设置在预定的光接收基板上，并且所述充电部、所述源极跟随器晶体管、所述逻辑门以及所述源极跟随器截止开关被设置在预定的逻辑基板上。11.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，
所述雪崩光电二极管被设置在预定的光接收基板上，包括所述源极跟随器晶体管和所述源极跟随器截止开关的读取电路的一部分被设置在预定的高耐压基板上，并且所述读取电路的其余部分被设置在预定的逻辑基板上。12.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述充电部包括插入在所述预定电压与所述一个端子之间的限流电阻器。13.根据权利要求1所述的光接收元件，进一步包括：充电部截止开关，基于所述输出信号断开和闭合所...
【专利技术属性】
技术研发人员：佃恭范，
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：
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