CN109196662B - 光检测装置以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

光检测装置(1)包括SPAD偏压控制块(20)，所述SPAD偏压控制块(20)利用脉冲信号的脉冲数来调整反向偏置电压，所述脉冲信号由第一光(4)的入射而从SPAD阵列(8)输出。

Description

光检测装置以及电子设备
技术领域
本发明涉及一种利用了雪崩效应的光检测装置以及电子设备。
背景技术
近年来，智能手机等便携式信息终端正得到广泛普及。而且，因相机、接近传感器、方位传感器、加速度传感器、角速度传感器及照度传感器等的小型化，各种传感器被搭载在各种各样的便携式信息终端上。关于智能手机中内置的相机的自动对焦(AF：AudioFrequency)，以前一般使用的是利用图像的对比度进行相机的自动对焦的方法。然而，利用了图像的对比度的AF具有如下弱点，即，当在暗处等拍摄对象物的对比度低时，AF速度急速下降而透镜的聚焦缓慢。需要一种即便在暗处也能够进行高速的AF的小型高速的测距传感器，近年来，TOF(TOF：Time Of Flight：飞行时间)方式的AF用测距传感器已开始搭载在便携式信息终端上。
而且，无人机等机器人中也需要小型轻便的测距传感器。与使用了三角测量方式的PSD光接收元件的测距传感器相比，有利于小型化的TOF方式的测距传感器是有用的。
以前，已知以盖革模式工作的雪崩光电二极管能够检测单个光子。图7是表示现有的雪崩光电二极管中的盖革模式的工作状态的曲线图。如图7所示，通过以大于击穿电压VBD的电压反向偏置雪崩光电二极管来实现该单个光子的检测(图7的点A)。雪崩光电二极管在光子到达并发生雪崩放大时成为准稳定状态(图7的点B)。该雪崩放大因连接于雪崩光电二极管的淬灭电阻而消失(图7的点C)，此时，反向偏置电压变得小于击穿电压VBD。然后，随着反向偏置电压进一步增大，雪崩光电二极管在盖革模式下成为待机状态并保持待机状态(图7的点A)直到下一个光子入射为止。另外，图7中，电压VHV_v是用于施加反向偏置电压的电源的电压值，Vex是过电压(击穿电压VBD与电压值VHV_v之差)。
为了在盖革模式下使用SPAD(SPAD：Single Photon Avalanche Diode：单光子雪崩二极管)，有关于SPAD的偏置电压施加方法的以下技术。SPAD也称作单光子雪崩光电二极管。
专利文献1中公开的光电二极管阵列模块具有在盖革模式下工作的多个雪崩光电二极管、高电压产生部及电流检测部。高电压产生部生成施加到光电二极管阵列的直流电压。电流检测部对流经光电二极管阵列的电流进行检测，生成电流监测信号。控制部对高电压产生部进行控制以使所生成的直流电压发生变化。而且，控制部基于由电流检测部生成的电流监测信号，求出流经光电二极管阵列的电流的变化相对于施加到光电二极管阵列的直流电压的变化的反曲点。此外，控制部基于该反曲点处的直流电压来决定推荐工作电压。
由此，能够提供一种光电二极管阵列模块，其能够容易且精度优良地决定施加到光电二极管阵列的反向偏置电压的推荐工作电压。
而且，专利文献2中公开的光子检测元件具有：一个以上的雪崩光电二极管，连接于雪崩光电二极管的阴极与外部的电源之间的非线性电路。非线性电路中，第二温度系数与第一温度系数大致相同，所述第一温度系数表示雪崩光电二极管的击穿电压相对于温度变化的变动，所述第二温度系数表示以阴极的电位成为设定电位的方式在恒定电流下驱动时设定电位相对于温度变化的变动。
由此，能够容易地补偿雪崩光电二极管的倍增系数的温度特性。
现有技术文献
专利文件
专利文献1：日本公开专利公报“日本专利特开2013-16638号公报(2013年1月24日公开)”
专利文献2：日本公开专利公报“日本专利特开2016-61729号公报(2016年4月25日公开)”
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，专利文献1公开的光电二极管阵列模块中，需要设置电流检测部，即，电流检测电路，从而存在电路规模增大的问题。而且，专利文献2公开的光子检测元件中，为了应对击穿电压发生变动的情况，需要预先针对每个雪崩光电二极管个别地存储初始的击穿电压。即，专利文献2公开的光子检测元件中，需要与光子检测元件进行处理的工作分开地进行存储雪崩光电二极管的初始的击穿电压的处理。为此，存在制造光子检测元件时步骤数增加并且制造成本增加的问题。
本发明鉴于所述问题而完成，其目的在于提供能够缩小电路规模且能够实现低制造成本的光检测装置以及电子设备。
解决问题的手段
为了解决所述课题，本发明的一个方式的光检测装置包括：第一SPAD阵列，其供作为从发光部出射的光脉冲的第一光入射，且以盖革模式工作；第二SPAD阵列，其供所述第一光由检测对象物反射所得的第二光入射，且以盖革模式工作；电压产生部，其对所述第一SPAD阵列及所述第二SPAD阵列施加反向偏置电压；以及电压调整部，其利用脉冲信号的脉冲数来调整所述反向偏置电压，所述脉冲信号由所述第一光的入射而从所述第一SPAD阵列输出。
发明效果
根据本发明的一个方式，能够提供可缩小电路规模且实现低制造成本的光检测装置以及电子设备。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的光检测装置的构成的框图。图2是表示本发明的第一实施方式的光检测装置的结构的剖视图。
图3是表示本发明的第二实施方式的参考侧的SPAD阵列、SPAD前端电路及HV产生电路的电路图。
图4是表示本发明的第二实施方式的主动淬灭电路的电源及端子的输出的曲线图。
图5是表示本发明的第三实施方式的光检测装置的工作的顺序图。
图6的(a)是表示本发明的第四实施方式的SPAD阵列中的反向偏置电压的输出的曲线图及SPAD偏压控制块的工作的顺序图，图6的(b)是将图6的(a)中S部分予以放大后的放大图。
图7是表示现有的雪崩光电二极管中的盖革模式的工作状态的曲线图。
图8是表示从图2所示的光检测装置的构成中省略反射镜的构成即另一光检测装置的结构的剖视图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，如果基于图1及图2对本发明的实施方式进行说明，则为以下所示。图1是表示本发明的第一实施方式的光检测装置1的结构的框图。
本实施方式中的光检测装置1如图1所示，具备VCSEL驱动器2、VCSEL3(发光部)、参考侧的SPAD阵列8(第一SPAD阵列)、返回侧的SPAD阵列9(第二SPAD阵列)、参考侧的SPAD前端电路10、返回侧的SPAD前端电路11、HV产生电路12(电压产生部)、DLL13、时间差测量计数器14、数据寄存器15、及SPAD偏压控制块20(电压调整部)。光检测装置1是利用了SPAD的测量距检测对象物6的距离的TOF方式的测距传感器。
VCSEL(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直腔面发射激光器)驱动器2对VCSEL3进行驱动。即，VCSEL驱动器2基于从SPAD偏压控制块20接收到的信息，使VCSEL3发出光脉冲。
VCSEL3在测量光检测装置1与检测对象物6的距离时，对SPAD阵列8及检测对象物6发出光脉冲。此时，将VCSEL3照射SPAD阵列8的光脉冲设为第一光4，VCSEL3照射检测对象物6的光脉冲设为第一光5。而且，当第一光5照射到检测对象物6时，将由检测对象物6反射的光设为第二光7。
SPAD阵列8及SPAD阵列9分别具备SPAD，且分别连接着SPAD前端电路10及SPAD前端电路11。SPAD前端电路10及SPAD前端电路11分别对从SPAD阵列8及SPAD阵列9接收到的脉冲信号进行波形整形。
参考侧的SPAD阵列8通过直接接收从VCSEL3出射的第一光4，而将其作为脉冲信号接收。而且，SPAD阵列8对SPAD前端电路10发送脉冲信号。SPAD阵列8被HV产生电路12施加反向偏置电压。
SPAD阵列9通过接收第一光5与检测对象物6反射而获得的第二光7，并将其作为脉冲信号接收。而且，SPAD阵列9对SPAD前端电路11发送脉冲信号。SPAD阵列9被HV产生电路12施加反向偏置电压。
参考侧的SPAD前端电路10从SPAD阵列8接收脉冲信号。而且，SPAD前端电路10连接于SPAD偏压控制块20及DLL13。SPAD前端电路10对从SPAD阵列8接收到的脉冲信号的波形进行整形并供给到DLL13及SPAD偏压控制块20。
同样地，返回侧的SPAD前端电路11从SPAD阵列9接收脉冲信号。而且，SPAD前端电路11连接于DLL13。SPAD前端电路11对从SPAD阵列9接收到的脉冲信号的波形进行整形并供给到DLL13。
DLL(DLL：Delay Lock Loop：延迟锁相环)13与SPAD前端电路10、11连接。DLL13对从SPAD前端电路11供给的脉冲信号与从SPAD前端电路10供给的脉冲信号的时间差的平均值进行检测。该时间差相当于光检测装置1与检测对象物6的距离所对应的光的飞行时间。
时间差测量计数器14利用计数器来测量DLL13检测到的返回侧的脉冲信号与参考侧的脉冲信号的时间差的平均值。由此，光检测装置1中，能够算出从光检测装置1到检测对象物6的距离。另外，关于根据时间差测量计数器14的测量值算出光检测装置1到检测对象物6的距离的方法，能够通过周知的技术来实现，并且与本发明为不同点，因而详细说明省略。
数据寄存器15记录并保存着时间差测量计数器14所算出的光检测装置1到检测对象物6的距离。
HV产生电路12产生要施加到SPAD阵列8及SPAD阵列9的反向偏置电压。
SPAD偏压控制块20具备VCSEL驱动器控制部21、脉冲计数器22、判断部23及HV控制部24。SPAD偏压控制块20根据有无从参考侧的SPAD阵列8输出的脉冲信号，来调整HV产生电路12的输出电压。
脉冲计数器22在设定要施加到SPAD阵列8及SPAD阵列9的反向偏置电压时，对从SPAD阵列8输出的脉冲信号进行计数。
判断部23判断脉冲计数器22输出的脉冲数。
VCSEL驱动器控制部21根据判断部23的判断结果，来控制对HV产生电路12进行控制的HV控制部24及VCSEL驱动器2。由此，VCSEL驱动器控制部21能够根据判断部23的判断结果，来控制VCSEL3及HV产生电路12。
因此，SPAD偏压控制块20能够以最佳的盖革模式使SPAD阵列8及SPAD阵列9工作。而且，SPAD偏压控制块20在VCSEL3不发光时也判断有无从参考侧的SPAD输出的脉冲信号。然而，通过仅在VCSEL3发光的期间限定有无从参考侧的SPAD输出的脉冲信号，SPAD偏压控制块20能够一直使固定的光量入射到参考侧的SPAD阵列。由此，光检测装置1不易受到暗计数的影响，能够利用反向偏置电压进行更高精度的控制。暗计数是指由热产生的暗电流的载流子引起的噪声(暗噪声)的产生频率。
图2是表示本发明的第一实施方式的光检测装置1的结构的剖视图。本实施方式中的光检测装置1如图2所示，具备光学滤波器30、31、遮光壁32及反射镜33。
光检测装置1成为如下结构，即，SPAD阵列8中仅入射VCSEL3发出的第一光4，SPAD阵列9中仅入射来自检测对象物6的反射光即第二光7。
具体来说，SPAD阵列8与SPAD阵列9之间配置着遮光壁32。由此，成为SPAD阵列9中不会直接进入VCSEL3发出的第一光4的结构。即，成为SPAD阵列9中仅入射来自检测对象物6的反射光即第二光7的结构。
光学滤波器30、31是使VCSEL3的发光波长(使用红外线，通常波长为850nm或940nm)附近的波长通过的带通滤波器，成为不易因环境光而发生SPAD的误反应的构成。
为了提高检测效率，光检测装置1中如图2所示，在第一光4的反射面配置着反射镜33。
而且，图8是表示从图2所示的光检测装置1的构成中省略反射镜33的构成即另一光检测装置1’的结构的剖视图。如图8所示，光检测装置1’成为从图2所示的光检测装置1的构成中省略反射镜33的构成。如光检测装置1’那样，VCSEL3发出的第一光4被封装壁面反射，使得第一光4到达SPAD阵列8。通常，由于SPAD灵敏度高，所以在光检测装置1’中，能够利用反射率比反射镜33低的封装壁面处的反射来充分地确保SPAD阵列8及SPAD阵列9反应的灵敏度。此外，当省略反射镜33时，成本降低。
〔第二实施方式〕
如果基于图3及图4对本发明的其他实施方式进行说明，则为以下所示。另外，为了方便说明，对具有与所述实施方式中说明的构件相同功能的构件附上相同附图标记，并省略其说明。
(SPAD阵列及SPAD前端电路的构成)
以下，以SPAD阵列8及SPAD前端电路10为例进行说明，但SPAD阵列9及SPAD前端电路11也是相同的构成。
图3是表示本发明的第二实施方式的SPAD阵列8、SPAD前端电路10、及HV产生电路12的电路图。SPAD阵列8如图3所示，由n个SPADSPAD1～SPADn构成。SPADSPAD1～SPADSPADn的阴极全部连接到施加偏置电压的高电压的电源VHV及电流源IQ。而且，SPADSPAD1～SPADSPADn的阳极分别连接着由n个相同尺寸的NMOS晶体管M1～Mn所构成的主动淬灭电路。此外，SPADSPAD1～SPADSPADn的阳极分别连接于OR电路ORC。OR电路ORC接收来自SPADSPAD1～SPADSPADn的输出，并将根据该输出运算出的结果输出到端子SPAD_OUT。
SPAD前端电路10具备主动淬灭电路、OR电路ORC、及端子SPAD_OUT。
主动淬灭电路具备NMOS晶体管M1～Mn、电流源IQ及端子AQM_OUT。
构成为主动淬灭电路的NMOS晶体管M1～Mn的漏极分别连接于SPADSPAD1～SPADSPADn。NMOS晶体管M1～Mn的栅极分别连接于端子CTL1～CTLn。
(SPAD前端电路的工作)
以下的工作是适应于SPAD前端电路10、11的双方的工作。
SPADSPAD1～SPADSPADn各自输出的脉冲信号的电流波形利用主动淬灭电路而转换为电压波形。即，SPADSPAD1～SPADSPADn各自输出的脉冲信号从电流转换为电压。经电压转换的脉冲信号被发送到OR电路ORC，脉冲信号从端子SPAD_OUT输出。由此，当从SPADSPAD1～SPADSPADn中的任一个输出脉冲信号时，会从端子SPAD_OUT输出输出信号。由此，通过使用多个SPAD，能够提高光检测装置1的灵敏度。
(主动淬灭电路的电阻值的调整方法)
使用图4对调整主动淬灭电路的电阻值的方法进行说明。图4是表示本发明的第二实施方式的主动淬灭电路的电源及端子的输出的曲线图。
主动淬灭电路中配置着电流源IQ。电流源IQ能够使电流值变为任意值。成为如下构成：当将端子CTL_AQM设为高(High)电平时，NMOS晶体管Maqm的栅极电压成为电源VS1的电压VS1_v。
当设定主动淬灭电路的电阻值时，将从SPAD前端电路10输出的SPADSPAD1～SPADSPADn的电流值设定为电流源IQ的电流值IQ_v。而且，将端子CTL_AQM设为高电平，使电源VS1的电压VS1_v如图4所示那样呈阶段性上升。
因电源VS1的电压VS1_v上升，NMOS晶体管Maqm的栅极电压上升。由此，NMOS晶体管Maqm的源极-栅极间电压增大，NMOS晶体管Maqm的导通(ON)电阻减小。电源VS1的电压VS1_v的上升间隔可以是等间隔，也可以不是等间隔。
使电源VS1的电压VS1_v上升，将端子AQM_OUT的电压AQM_OUT_v从高电平反转为低(Low)电平时的电源VS1的电压VS1_v(图4中为VS19)决定为主动淬灭电路的控制电压。主动淬灭电路的淬灭电阻的电阻值也根据此时已决定的控制电压而决定。
在决定了主动淬灭电路的淬灭电阻的电阻值后，能够通过调整施加到SPAD阵列8及SPAD阵列9的SPAD的反向偏置电压，利用反向偏置电压进行更高精度的控制。
〔第三实施方式〕
如果基于图5对本发明的其他实施方式进行说明，则为以下所示。另外，为了方便说明，对具有与所述实施方式中说明的构件相同功能的构件附上相同附图标记，并省略其说明。
使用图5对本实施方式中的光检测装置1的工作进行说明。图5是表示本发明的第三实施方式的光检测装置1的工作的顺序图。
关于本实施方式中的光检测装置1，将一次的测距工作大致分为三个工作顺序。该三个工作是测量前设定期间40、距离测量期间41及距离测量期间42。
测量前设定期间40被分为淬灭电阻值设定期间40A与VHV电压设定期间40B。首先设定淬灭电阻值设定期间40A，然后设定VHV电压设定期间40B。测量前设定期间40是在实际测量与检测对象物6的距离前，设定淬灭电阻值及VHV电压的期间。
淬灭电阻值设定期间40A内，进行第二实施方式中说明的主动淬灭电路的电阻值的设定。当主动淬灭电路的电阻值的设定完成时，前进到VHV电压设定期间40B。
VHV电压设定期间40B内，进行SPAD阵列8及SPAD阵列9的反向偏置电压(电源VHV的电压)的设定。由此，在测量光检测装置1与检测对象物6的距离前，能够使SPAD阵列8及SPAD阵列9以最佳的盖革模式工作。由此，测量光检测装置1与检测对象物6的距离时，能够利用反向偏置电压进行更高精度的控制。当反向偏置电压的设定完成时，前进到距离测量期间41。
距离测量期间41内，光检测装置1使VCSEL3发光，开始光检测装置1与检测对象物6的距离的测量相关的工作，使DLL13收敛。当结束测量与检测对象物6的距离时，前进到距离测量期间42。
距离测量期间42内，通过对距离测量期间41内收敛的DLL13的延迟量进行计数，将光检测装置1到检测对象物6的距离数据化，并保存在数据寄存器15。
在连续地测量光检测装置1与检测对象物6的距离的情况下，将按照测量前设定期间40、距离测量期间41、距离测量期间42、暂停期间的顺序经过的期间作为一个连贯的顺序重复进行测量。测量距离之前必须进行淬灭电阻值设定及VHV电压设定，由此能够利用SPAD阵列8及SPAD阵列9的反向偏置电压进行更高精度的控制。暂停期间内，按照测量光检测装置1与检测对象物6的距离的频率而任意地进行调整。由此，防止对光检测装置1造成过剩的负担。
此时，如图5所示，认为在测量前设定期间40内使VCSEL3发光，并且SPAD偏压控制块20调整电源VHV的电压。此时，VCSEL驱动器2以比距离测量期间41的距离测量时的VCSEL3的发光量弱的光发光。即，根据以图5的曲线图的纵轴的形式表示的VCSEL发光强度可知，可以说为如下。调整反向偏置电压时(VHV电压设定期间40B)VCSEL3发出的光的发光强度比开始光检测装置1与检测对象物6的距离的测量相关的工作时(距离测量期间41)VCSEL3发出的光的发光强度弱。
由此，当SPAD偏压控制块20调整电源VHV的电压时，通过以必要的最小光量调整VCSEL3，能够容易地抑制光检测装置1的功耗。关于VHV电压调整，对VCSEL3发出的第一光4入射的SPAD阵列8的脉冲数进行计数和调整已在第一实施方式中进行了叙述。
〔第四实施方式〕
如果基于图1及图6对本发明的其他实施方式进行说明，则为以下所示。另外，为了方便说明，对具有与所述实施方式中说明的构件相同功能的构件附上相同附图标记，且省略其说明。
本实施方式中的SPAD偏压控制块20如图1所示，具备VCSEL驱动器控制部21、脉冲计数器22、判断部23及HV控制部24已在第一实施方式中进行了叙述。
以下的说明虽已在第一实施方式中进行了描述，但这里将再次描述。
脉冲计数器22在设定要施加到SPAD阵列8及SPAD阵列9的反向偏置电压时，对从SPAD阵列8输出的脉冲信号进行计数。
判断部23判断脉冲计数器22所输出的脉冲数。
VCSEL驱动器控制部21根据判断部23的判断结果，来控制对HV产生电路12进行控制的HV控制部24及VCSEL驱动器2。由此，VCSEL驱动器控制部21能够根据判断部23的判断结果，控制VCSEL3及HV产生电路12。
使用图6对VHV电压设定期间40B内设定电源VHV的电压VHV_v的顺序的工作进行说明。图6的(a)是表示本发明的第四实施方式的SPAD阵列8及SPAD阵列9中的反向偏置电压的输出的曲线图及表示SPAD偏压控制块20的工作的顺序图。图6的(b)是将图6的(a)中S部分予以放大后的放大图。
SPAD偏压控制块20如图6的(a)所示，使施加到SPAD阵列8及SPAD阵列9的反向偏置电压(电源VHV的电压VHV_v)从低电压上升到高电压。电源VHV的电压VHV_v从初始值VHV0开始。在对SPAD阵列8及SPAD阵列9施加反向偏置电压VHV0后，立即将计数器复位信号输入到脉冲计数器22。由此，SPAD偏压控制块20将脉冲计数器22复位，计数为0。然后，VCSEL驱动器控制部21进行控制以使VCSEL驱动信号进行5次脉冲发光。即，VCSEL驱动器2使VCSEL3进行5次脉冲发光。这里，将VCSEL3的脉冲数设为5个脉冲，但也可设为其他脉冲数。
这里，如图6的(b)所示，SPAD偏压控制块20在VCSEL3脉冲发光的期间启动脉冲计数器22的计数器使能信号。即，SPAD偏压控制块20在VCSEL3发光的期间，调整反向偏置电压。然后，SPAD偏压控制块20利用脉冲计数器22对从SPAD阵列8输出的脉冲信号进行计数。此时，计数器使能信号启动的时机是VCSEL3开始脉冲发光前的时机。由此，能够防止脉冲计数器22错过脉冲信号的计数。
然后，脉冲计数器22将计数器读取信号设为高电平，并将计数值发送到判断部23。这里，当判断部23判断从SPAD阵列8输出的脉冲信号的计数值小于使VCSEL3发光的脉冲数时，HV控制部24使电源VHV的电压VHV_v从VHV0上升到VHV1。以后进行相同的工作。
此时，HV控制部24使电源VHV的电压VHV_v上升的步骤可以是等电压，也可以不是等电压。
这里，例如，对电源VHV的电压VHV_v达到VHV21时脉冲计数器22的输出为5以上的情况进行说明。该情况下，SPAD偏压控制块20判断VHV21是SPAD的击穿电压VBD。此时，SPAD偏压控制块20为了使SPAD阵列8及SPAD阵列9的SPAD以盖革模式工作，而对HV产生电路12进行控制，以产生比击穿电压VBD高出过电压Vex的量的电压。距离测量期间41内，HV控制部24将施加到SPAD阵列8及SPAD阵列9的反向偏置电压设为VHV21+Vex。这里，Vex可具有温度依存性。而且，在距离测量期间41之前，HV控制部24如所述那样对施加到SPAD阵列8及SPAD阵列9的反向偏置电压进行控制。
因此，SPAD偏压控制块20利用脉冲信号的脉冲数来调整反向偏置电压，该脉冲信号根据入射到SPAD阵列8的光而从SPAD阵列8输出。根据以上，即便在温度发生变化时或SPAD的击穿电压VBD根据工艺条件而出现不均时，光检测装置1也能够使SPAD阵列8及SPAD阵列9以最佳的盖革模式稳定地工作。而且，因光检测装置1中无电流检测电路，所以可减小电路规模。此外，因光检测装置1特定出击穿电压VBD，所以能够使SPAD一直以最佳的盖革模式工作而无须预先在SPAD中存储击穿电压。
而且，光检测装置1可设置于电子设备。作为电子设备的例子，可列举智能手机等便携式信息终端。由此，电子设备通过具备光检测装置1，能够实现小型化，且具有测量电子设备与检测对象物6的距离的功能。
〔总结〕
本发明的第一个方式的光检测装置1包括：第一SPAD阵列(SPAD阵列8)，其供作为从发光部(VCSEL3)出射的光脉冲的第一光4、5入射，且以盖革模式工作；第二SPAD阵列(SPAD阵列9)，其供所述第一光4、5由检测对象物6反射所得的第二光7入射，且以盖革模式工作；电压产生部(HV产生电路12)，其对所述第一SPAD阵列(SPAD阵列8)及第二SPAD阵列(SPAD阵列9)施加反向偏置电压；以及电压调整部(SPAD偏压控制块20)，其利用脉冲信号的脉冲数来调整所述反向偏置电压，所述脉冲信号由所述第一光4、5的入射而从所述第一SPAD阵列(SPAD阵列8)输出。
根据所述构成，能够提供即便在温度发生变化时或击穿电压发生变化时也能够使SPAD一直以最佳的盖革模式工作的光检测装置。而且，能够减小电路规模，而且，能够使SPAD一直以最佳的盖革模式工作而无须预先在SPAD中存储击穿电压。
因此，根据所述构成，能够缩小电路规模并伴随制造步骤数的削减而降低制造成本。
本发明的第二个方式的光检测装置1在所述第一个方式中，所述电压调整部(SPAD偏压控制块20)可在所述发光部(VCSEL3)出射所述第一光4、5的期间调整所述反向偏置电压。
根据所述构成，通过仅在发光部(VCSEL3)发光的期间限定有无从第一SPAD阵列(SPAD阵列8)输出的脉冲信号，而能够一直将固定的光量输入到第一SPAD阵列(SPAD阵列8)。由此，不易受到暗计数的影响，能够利用反向偏置电压进行更高精度的控制。
本发明的第三个方式的光检测装置1在所述第一或第二方式中，调整所述反向偏置电压时所述发光部(VCSEL3)出射的光的发光强度可以比测量所述光检测装置1与所述检测对象物6的距离时所述发光部(VCSEL3)出射的光的发光强度弱。
根据所述构成，能够容易地抑制光检测装置1的功耗。
本发明的第四个方式的光检测装置1在所述第一至第三个方式中的任一方式中，可以将主动淬灭电路连接于所述第一SPAD阵列(SPAD阵列8)及第二SPAD阵列(SPAD阵列9)，在所述电压调整部(SPAD偏压控制块20)调整所述反向偏置电压之前，所述主动淬灭电路的电阻值已得到调整。
根据所述构成，在决定了主动淬灭电路的淬灭电阻的电阻值后，通过对施加到第一SPAD阵列(SPAD阵列8)及第二SPAD阵列(SPAD阵列9)的SPAD的反向偏置电压进行调整，能够利用反向偏置电压进行更高精度的控制。
本发明的第五个方式的光检测装置1在所述第四个方式中，可以在测量与所述检测对象物6的距离时之前，进行所述主动淬灭电路的电阻值的调整及所述反向偏置电压的调整。
根据所述构成，当测量光检测装置1与检测对象物6的距离时，能够利用反向偏置电压进行更高精度的控制。
本发明的第六个方式的电子设备可以在所述第一至第五个方式中的任一方式中具备光检测装置1。
根据所述构成，通过电子设备具备光检测装置1，而能够实现小型化且具有能够测量电子设备与检测对象物6的距离的功能。
本发明不限定于所述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，关于适当地组合不同的实施方式中分别公开的技术手段而获得的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。此外，通过将各实施方式中分别公开的技术手段加以组合，能够形成新的技术特征。
附图标记说明
1、1’光检测装置
2VCSEL驱动器
3VCSEL(发光部)
4、5第一光
6检测对象物
7第二光
8、9SPAD阵列(第一SPAD阵列、第二SPAD阵列)
10、11SPAD前端电路
12HV产生电路(电压产生部)
13DLL
14时间差测量计数器
15数据寄存器
20SPAD偏压控制块(电压调整部)
21VCSEL驱动器控制部
22脉冲计数器
23判断部
24HV控制部
30、31光学滤波器
32遮光壁
33反射镜
40测量前设定期间
40A淬灭电阻值设定期间
40B VHV电压设定期间
41、42距离测量期间
SPAD1、SPAD2、SPADn SPADCTL1、CTL2、CTLn、CTL_AQM、AQM_OUT、SPAD_OUT端子
M1、M2、Mn、Maqm NMOS晶体管
VHV、VS1电源
IQ电流源
VHV_v电源VHV的电压
VS1_v电源VS1的电压
AQM_OUT_v端子AQM_OUT的电压
VS10～VS19、VS1A～VS1F、VHV0～VHV21、High电压值Vex过电压
VBD击穿电压

Claims (6)

1.一种光检测装置，其特征在于，包括：
发光部，其由控制部控制，以出射规定的光脉冲数的第一光；
第一SPAD阵列，其供所述第一光入射，且以盖革模式工作；
第二SPAD阵列，其供所述第一光由检测对象物反射所得的第二光入射，且以所述盖革模式工作；
电压产生部，其通过电源对所述第一SPAD阵列及所述第二SPAD阵列施加反向偏置电压；
脉冲计数器，其对所述第一SPAD阵列输出的脉冲信号的信号脉冲数进行计数；
判断部，其接收所述规定的光脉冲数和所述信号脉冲数，并判断所述规定的光脉冲数与所述信号脉冲数的大小；以及
电压调整部，其在由所述判断部判断为所述信号脉冲数比所述规定的光脉冲数少的期间内，阶段性地使所述反向偏置电压上升，在由所述判断部判断为所述信号脉冲数为所述光脉冲数以上的情况下，视为所述反向偏置电压达到了击穿电压，以使所述第一SPAD阵列及所述第二SPAD阵列在所述盖革模式下动作的方式，使所述反向偏置电压上升为所述击穿电压和过电压的合计值，所述过电压为所述电源的电压与所述击穿电压之差。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，
所述电压调整部在所述发光部出射所述第一光的期间使所述反向偏置电压上升。
3.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，
使所述反向偏置电压上升时所述发光部出射的光的发光强度比测量所述光检测装置与所述检测对象物的距离时所述发光部出射的光的发光强度弱。
4.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，
主动淬灭电路连接于所述第一SPAD阵列及所述第二SPAD阵列，在所述电压调整部使所述反向偏置电压上升之前，所述主动淬灭电路的电阻值已得到调整。
5.根据权利要求4所述的光检测装置，其特征在于，
在测量与所述检测对象物的距离时之前，进行所述主动淬灭电路的电阻值的调整及由所述电压调整部执行的所述反向偏置电压的上升。
6.一种电子设备，其特征在于，
包括权利要求1至5中任一项权利要求所述的光检测装置。
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