CN109690342B - 光传感器及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实现能够在保持其精度的状态下缩短测量时间的光传感器。初始设定电路(19)具有对将基准时钟的各周期分别n等分得到的第一区间至第n区间中的、来自第一光接收部(11)的脉冲输出的数量进行计数的计数器，在上述第一区间至上述第n区间内确定计数值为最大的区间，在上述已确定的区间内使第一DLL电路(17)进行收敛动作。

Description

光传感器及电子设备
技术领域
本发明涉及光传感器及内置有光传感器的电子设备。
背景技术
以往，在光通信、飞行时间计测(TOF)中，作为高速检测微弱光的光接收元件，使用利用了光电二极管的雪崩放大(雪崩，avalanche)效应的雪崩光电二极管。雪崩光电二极管在施加低于击穿电压(breakdown电压)的反向偏压时以线性模式动作，输出电流以相对于光接收量具有正相关的方式变化。另一方面，雪崩光电二极管在施加击穿电压以上的反向偏压时以盖革模式动作。盖革模式的雪崩光电二极管由于即使射入单一光子也会引起雪崩现象，因此能够获得很大的输出电流。因此，盖革模式的雪崩光电二极管被称为单光子雪崩二极管(SPAD：Single Photon Avalanche Diode)。
通过在盖革模式的雪崩光电二极管中串联加入灭弧电阻，能够获得与光子入射同步的脉冲输出。这种电路如图14所示，由光电二极管PD14、主动灭弧电阻R14(MOS晶体管的电阻成分)和缓冲器BUF14构成。在此处，光电二极管PD14为盖革模式的雪崩光电二极管，在施加击穿电压以上的偏置电压时，针对单一光子的入射而引起雪崩现象，产生电流。并且，通过向与光电二极管PD14串联连接的主动灭弧电阻R14通入电流，主动灭弧电阻R14的端子间电压增加，与之相伴，光电二极管PD14的偏置电压下降，雪崩现象停止。若由雪崩现象引起的电流消失，则主动灭弧电阻R14的端子间电压降低，恢复至再次对光电二极管PD14施加击穿电压以上的偏置电压的状态。在缓冲器BUF14的作用下，光电二极管PD14与主动灭弧电阻R14间的电压变化作为与光子入射同步的脉冲输出被取出。
在专利文献1中公开了一种距离测量方法，其使用上述的单光子雪崩二极管(SPAD)，将来自发光元件的反射光和直射光分别输入至独立的两个延迟锁相环(DLL，DelayLocked Loop电路)，将这两个DLL电路的输出脉冲间的相位延迟量转换为数字值。
在专利文献2中公开了一种在飞行时间计测(TOF)方式的传感器中，高速且高精度地实现距离测量的距离测量方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利公开2014/0231631(2014年8月21日公开)
专利文献2：日本公开专利公报“日本特开2001-108747号”公报(2001年4月20日公开)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
但是，在上述专利文献1公开的距离测量方法中，由于使DLL电路的相位收敛于具有与感测对象物在空间光路上的距离相当的延迟量而产生的脉冲输出位置，因此为了获得高精度的测量结果，需要从单光子雪崩二极管获得一定数量的脉冲输出，但在感测对象物远或反射率低的情况下，单光子雪崩二极管的脉冲发生率降低，因此存在获得大量脉冲需要长测量时间的问题。另外，在测量时间短、所获得的脉冲数少的情况下，存在无法到达收敛位置或每次测量距离值波动的情况，存在精度降低的问题。
在上述专利文献2公开的距离测量方法中，事先存储信号发送时刻(距离0的位置)的光接收量、发送光量、放大率等多个动作条件，测量时仅获取光接收时刻(空间光路上的到感测对象物的距离)的数据，从存储器中选择相似状况的发送时刻的动作条件，根据光接收时刻和从存储器选出的发送时刻这两个数据计算距离。
如以上所示，在上述专利文献2公开的距离测量方法中，由于使用事先测量的结果，因此能够在短时间内消除发光元件、电路内控制信号的延迟量波动，但即使用存储结果，也无法加速确定光接收时刻(空间光路上的到感测对象物的距离)，因此在感测对象物远或反射率低的情况下，为了获得精度仍需要一定数量的获取数据，需要长测量时间。
因此，迫切需求能够在保持其精度的状态下缩短测量时间的光传感器。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够在保持其精度的状态下缩短测量时间的光传感器。
解决问题的手段
为了解决上述课题，本发明一个方案的光传感器包括：发光元件；光子计数型的第一光接收部，其输出与基于来自感测对象物的反射光的光子入射同步的脉冲；光子计数型的第二光接收部，其配置为与上述第一光接收部相比接近上述发光元件，输出与基于传感器封装件内部的反射光的光子入射同步的脉冲；时间差提取电路，其包含输入来自上述第一光接收部的脉冲输出和基准时钟的第一DLL电路、及输入来自上述第二光接收部的脉冲输出和上述基准时钟的第二DLL电路，上述时间差提取电路提取与空间光路上的距离相当的时间差；以及初始设定电路，其对上述第一DLL电路赋予初始相位值，上述初始设定电路包括：在将上述基准时钟的各周期分别n(n为2以上的整数)等分得到的第一区间至第n区间的区间内，赋予所述第一DLL电路的初始相位值的单元；计数器，其对上述第一区间至上述第n区间中的来自上述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数；以及上述计数的比较器，利用上述比较器确定在上述第一区间到上述第n区间中计数值为最大的区间，通过将上述已确定的区间作为上述初始相位值，并赋予给上述第一DLL电路，使上述第一DLL电路进行收敛动作。
根据上述构成，具有初始设定电路，其具有对将上述基准时钟的各周期分别n(n为2以上的整数)等分得到的第一区间至第n区间中的、来自上述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器，利用上述比较器确定在上述第一区间到上述第n区间中计数值为最大的区间，在上述已确定的区间内使上述第一DLL电路进行收敛动作，因此能够在测量中加快第一DLL电路的收敛时间，在维持精度的状态下实现测量时间缩短。
发明效果
根据本发明的一个方案，能够实现能够在保持其精度的状态下缩短测量时间的光传感器。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的光传感器的电路构成的图。
图2是表示第一光接收部及第二光接收部的电路构成的图。
图3是第一DLL电路及第二DLL电路的框图。
图4是用于说明图3所示的第一DLL电路的动作的波形图。
图5是用于说明本发明第一实施方式的光传感器的动作状态的图。
图6是用于说明本发明第一实施方式的光传感器具有的初始设定电路的动作的图。
图7是本发明第一实施方式的光传感器具有的初始设定电路中的计数值的柱状图。
图8是用于说明初始相位收敛期间内的第一DLL电路的动作的波形图。
图9是表示第一DLL电路内的电压控制延迟电路特性的图。
图10是表示本发明第二实施方式的光传感器的电路构成的图。
图11是在本发明第二实施方式的光传感器中，用于说明初始相位收敛期间内的第一DLL电路的动作的波形图。
图12是在本发明第二实施方式的光传感器中，用于说明第一DLL电路的动作的波形图。
图13是用于说明本发明第三实施方式的光传感器具有的初始设定电路的动作的图。
图14是表示包含雪崩光电二极管的光子计数电路构成的图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下详细说明本发明的实施方式。
(光传感器的概要)
图1是表示本发明第一实施方式的光传感器101的电路构成的图。
光传感器101包括：光子计数型的第一光接收部11，其针对待测量的信号光的入射输出脉冲，即，输出与基于来自感测对象物S的反射光的光子入射同步的脉冲；光子计数型的第二光接收部12，其配置为相对于第一光接收部11距离发光元件15较近，并行地针对待测量的参照光输出脉冲，即，输出与基于传感器封装件内部的反射光(包含直射光)的光子入射同步的脉冲；基准脉冲生成电路13，其向驱动电路14赋予基准脉冲(TX)，并向时间差提取电路16赋予基准时钟(CLK)；驱动电路14，其对发光元件15进行脉冲驱动；发光元件15；以及时间差提取电路16，其提取来自第一光接收部11及第二光接收部12的脉冲输出的时间差。
在上述构成的光传感器101中，如以下所示，求算到感测对象物S(反射物)的距离。即，从发光元件15照射脉冲光，若来自感测对象物S的反射光射入第一光接收部11，来自传感器封装件内部的反射光(包含直射光)射入第二光接收部12，则以与光量对应的频率，从第一光接收部11和第二光接收部12输出脉冲。该脉冲输出作为具有与空间光路上的距离差相当的时间差的脉冲输出，被输入时间差提取电路16。由于从第二光接收部12输出的脉冲输出能够视为空间光路上的距离大致为0，因此，时间差提取电路16使用这两个输入(第一光接收部11的脉冲输出、第二光接收部12的脉冲输出)、和从基准脉冲生成电路13输出的基准时钟(CLK)，提取与空间光路上的距离相当的时间差，求算到感测对象物S(反射物)的距离。另外，针对来自发光元件15的光接收，来自第一光接收部11、第二光接收部12的脉冲输出由于在发光宽度内随机产生，因此时间差提取电路16使用作为延迟锁相环(DLL，DelayLocked Loop)电路的第一DLL电路17和第二DLL电路18，关于第一DLL电路17，在利用时间差提取电路16内的初始设定电路19设定了初始相位值后，通过将第一DLL电路17及第二DLL电路18的输出分别锁定在第一光接收部11、第二光接收部12的光接收宽度的中心而提取时间差。
(第一光接收部11、第二光接收部12的概要)
图2是表示第一光接收部11及第二光接收部12的电路构成的图。
在此处，由于第一光接收部11与第二光接收部12的构成相同，因此以第一光接收部11例进行说明。
第一光接收部11如图2所示，具有多个由光电二极管PD1、主动灭弧电阻R1(MOS晶体管的电阻成分)、缓冲器BUF1构成的CELL(CELL1至7)，在本实施方式中为七个，但不限定于此。
光电二极管PD1为盖革模式的雪崩光电二极管，利用主动灭弧电阻R1和缓冲器BUF1，将入射光量作为脉冲输出取出。第一光接收部11的CELL1至7的输出脉冲在经过脉冲宽度整形电路21/22/23/24而将脉冲宽度整形为一定时间宽度(toc)后，由图1所示的OR1进行OR运算。
(第一DLL电路及第二DLL电路的构成)
图3是时间差提取电路16具有的第一DLL电路17及第二DLL电路18的框图。
第一DLL电路17和第二DLL电路18为相同的构成，因此以下对第一DLL电路17进行说明。
第一DLL电路17如图3所示，包括相位检测器25、电压控制延迟电路26、和保持电压控制延迟电路26的控制电压的电容元件CDLL，通过基于AND2的运算，在(E)DLL1＿PULSE＝1、(D)SPAD＿SG1＝1时，(B)＝1，通过在图3所示的(B)＝1时关闭的开关元件关闭，电流IB流入电容CDLL。另一方面，通过AND1和INV1的运算，在(E)DLL1＿PULSE＝0、(D)SPAD＿SG1＝1时，(A)＝1，通过在图3所示的(A)＝1时关闭的开关元件关闭，电流IA从电容CDLL流出。
通过上述动作，电压控制延迟电路26的输入电压由CDLL的电压决定，(C)基准时钟(CLK)延迟了tdelay量的时钟被输入至DFF1。通过将DFF1的负输出输入至DFF1的D，从而在(C)基准时钟(CLK)频率的1/2频率处，占空比为50％的(E)DLL1＿PULSE。通过使占空比变为50％，在由发光元件15引起的光接收以外的环境光成分同样地进入(D)SPAD＿SG1的情况下，在充足的时间积分时电流IA＝IB，因此能够去除环境光成分。并且，关于时间差提取电路16内的第二DLL电路18，也与第一DLL电路17的构成相同。
(第一DLL电路及第二DLL电路的动作)
在此处，由于第一DLL电路17的动作与第二DLL电路18的动作相同，因此以第一DLL电路17的动作为例进行说明。
图4是用于说明图3所示的第一DLL电路17的动作的波形图。
如图4所示，针对第一光接收部11接收光时的波形(光接收波形)，在将随机产生的SPAD＿SG1的波形进行了积分得到的波形(图4中的SPAD＿SG1的积分表示)被二等分的位置出现DLL1＿PULSE的上升沿的情况下，由于图4中的IB积分表示中的IB的积分值与图4中的IA积分表示中的IA的积分值一致，因此该状态成为锁止状态。
(光传感器的动作)
图5是用于说明光传感器101的动作状态的图。
如图5的(a)所示，光传感器101进行测量时的一个周期包含初始相位数据获取期间、初始相位收敛期间和实测期间，上述初始相位收敛期间位于上述初始相位数据获取期间后，上述实测期间位于上述初始相位收敛期间后。
如图5的(b)所示，光传感器101的测量被周期性进行，上述初始相位数据获取期间、上述初始相位收敛期间和上述实测期间在每个周期重复。
在进行距离测量的上述实测期间之前，且在与上述初始相位收敛期间之前的期间即上述初始相位数据获取期间内，如后详述，对将基准时钟(CLK)的各周期n等分(n≥2、n为整数)得到的各区间(在本实施方式中n＝4，从第一区间到第四区间)中的来自第一光接收部11的脉冲输出的数量进行计数。
另外，在进行距离测量的上述实测期间之前，且在上述初始相位数据获取期间之后的期间即上述初始相位收敛期间内，如后详述，设定第一DLL电路17的初始相位值。
(初始相位数据获取期间的说明)
以下基于图6及图7对初始相位数据获取期间进行说明。
图6是用于说明图1所示的光传感器101具有的初始设定电路19的动作的图。
图1所示的光传感器101具有的基准脉冲生成电路13在初始相位数据获取期间内，将基准脉冲(TX)赋予给驱动电路14，使发光元件15与实测期间同样地进行脉冲发光。并且，基准脉冲生成电路13向驱动电路14输出的基准脉冲(TX)与基准脉冲生成电路13向时间差提取电路16输出的基准时钟(CLK)也可以相同，在本实施方式中，基准脉冲(TX)和基准时钟(CLK)使用同一信号。
如图6所示，第一光接收部11的光接收波形为相对于基准时钟(CLK)延迟一定时间的波形，其原因在于，存在由基准脉冲(TX)的信号接收延迟引起的发光元件15的发光延迟，和与来自发光元件15的光从感测对象物S到回弹返回为止的空间光路上的距离相当的延迟。
在将从基准脉冲生成电路13获得的与基准时钟(CLK)为同一信号的基准脉冲(TX)的各周期(第一周期/第二周期/第三周期/第四周期…)四等分得到的各区间(第一区间至第四区间)中，使用第一区间变为High电压的T1波形、第二区间变为High电压的T2波形、第三区间变为High电压的T3波形和第四区间变为High电压的T4波形，以Counter1至4计数各区间中的来自第一光接收部11的输出脉冲(SPAD＿SG1)。
在图6的第一周期及第三周期中，来自第一光接收部11的输出脉冲(SPAD＿SG1)能够获得与第一光接收部11的光接收波形同步的脉冲(由基于发光元件15的来自感测对象物S的反射光引起的脉冲)，但在图6的第二周期及第四周期中，因环境光或热产生的载波而产生的、来自第一光接收部11的输出脉冲(SPAD＿SG1)，还包含与第一光接收部11的光接收波形不同步的噪声脉冲。
图7是光传感器101具有的初始设定电路19中的计数值的柱状图。
如图示所示，该柱状图表示初始相位数据获取期间内的第一至第四区间各自的计数值。初始设定电路19具有上述计数的比较器，确定各区间中计数值为最大的区间。
虽然无法区分与第一光接收部11的光接收波形同步的脉冲和噪声脉冲，但噪声脉冲在能够获得光接收波形的区间和无法获得光接收波形的区间的各区间均衡地产生，而与光接收波形同步的脉冲仅在能够获得光接收波形的区间产生，因此可知，计数值为最大值的区间为距离光接收波形位置最近的区间。在本实施方式中，由于计数值为最大值的区间是第二区间，因此在如后详述的初始相位收敛期间内，使第一DLL电路17的初始相位与第二区间匹配。
并且，在本实施方式中，图5的(a)及图5的(b)图示的一个周期中的初始相位数据获取期间约为2ms，第一光接收部11的光接收波形的周期为15ns，初始相位数据获取期间包含约133000个周期。
在图6中，为了进行说明，绘制了很多来自第一光接收部11的输出脉冲(SPAD＿SG1)的波形产生频率，实际上与光接收波形同步而产生的脉冲发生数依赖于与感测对象物S的距离，在2ms的初始相位数据获取期间内，为几千计数程度的发生数。
(初始相位收敛期间的说明)
初始设定电路19在初始相位收敛期间内，针对与在初始相位数据获取期间获得的第一光接收部11的光接收波形的位置最近的区间(在本实施方式中为第二区间)，将在该区间中变为High电压的T1至T4中的某一波形(在本实施方式中为T2)，作为相位设定用脉冲信号向第一DLL电路17输出，使第一DLL电路17进行收敛于离第一光接收部11的光接收波形的位置最近的区间的动作(具体来说，在图3中，相位设定用脉冲信号被输入至(D)SPAD SG1)。
图8是用于说明初始相位收敛期间内的第一DLL电路17的动作的波形图。
如图示所示，在所选择的T1至T4中的某一波形(在本实施方式中为T2)被二等分的位置出现DLL1＿PULSE的上升沿的情况下，由于图8中的IB积分表示中的IB的积分值与图8中的IA积分表示中的IA的积分值一致，因此该状态成为锁止状态。
通过该动作，第一DLL电路17的初始相位值设定在第一光接收部11的光接收波形的位置，即，与由基于发光元件15的来自感测对象物S的反射光引起的脉冲发生区间接近的位置。
由此，在实测期间内，从第一DLL电路17的相位匹配直到接近的状态开始，在实测期间内，如图3所示，相位检测器(Phase Detector)输出电压值的变化量减小。
图9是表示在初始相位数据获取期间内，第二区间的计数值为最大情况下的第一DLL电路17内的电压控制延迟电路特性的图。
如图9所示，从实测期间开始时的相位检测器(Phase Detector)输出电压值(第二区间的中央位置)，到实测期间内的最终点相位收敛位置即与来自发光元件15的光从感测对象物S到回弹返回为止的空间光路上的距离相当的延迟位置(图4的DLL1＿PULSE将SPAD＿SG1的积分表示二等分的位置)的变化量小，能够在短时间内到达，因此能够不降低精度而缩短测量时间。
另外，如图5所示，能够通过获取每个周期初始相位数据而始终在实测期间前决定初始相位，因此即使对于每次测量距离变化的活动的感测对象物S也能够缩短测量时间。
〔第二实施方式〕
说明本发明的其他实施方式如下。并且，为了便于说明，对具有与第一实施方式中说明的部件相同功能的部件，标注相同的附图标记并省略其说明。
图10是表示光传感器202的电路构成的图。
并且，在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，以将基准时钟(CLK)的各周期四等分得到的第一区间至第四区间中的、来自第一光接收部11的脉冲输出的数量进行计数的情况为一例进行说明，但不限定于此，只要将基准时钟(CLK)的各周期n等分(n≥2、n为整数)即可。
光传感器202具有脉冲宽度增加电路30，这一点与在第一实施方式中已说明的光传感器101不同。
如图示所示，来自初始设定电路19的相位设定用脉冲信号的输出，被输入至脉冲宽度增加电路30。
图11是在光传感器202中，用于说明初始相位收敛期间内的第一DLL电路17的动作的波形图。
如图示所示，在初始相位收敛期间内，根据初始相位数据获取期间的结果选择的具有脉冲宽度tp的T1至T4中的某一波形作为相位设定用脉冲信号，被从初始设定电路19向脉冲宽度增加电路30输入。
在脉冲宽度增加电路30中，在增加与利用第一光接收部11及第二光接收部12中的脉冲整形电路21/22/23/24获得的脉冲宽度toc(参照图2)相同的宽度而成为脉冲宽度(tp+toc)后，被输入至第一DLL电路17，在增加了的脉冲宽度的波形被二等分的位置出现DLL1＿PULSE的上升沿的情况下，由于图11中的IB积分表示中的IB的积分值与图11中的IA积分表示中的IA的积分值一致，因此该状态成为锁止状态。
如图示所示，与没有脉冲宽度增加电路30的情况(上述的第一实施方式)相比，DLL1＿PULSE的相位收敛于错后(1/2)×toc的位置。
在根据初始相位数据获取期间的计数值，判定例如第二区间为最接近第一光接收部的光接收波形的位置的情况下，由于并不清楚光接收波形的准确位置，因此将光接收波形的中心位置假定为第二区间的中心与实际位置的误差最小。
图12是用于说明光传感器202具有的第一DLL电路17的动作的波形图。
如图示所示，在第一光接收部11的光接收波形位于第二区间的中心的情况下，DLL1＿PULSE的波形为相位收敛于从第二区间中心(＝光接收波形的推定位置的中心)错后(1/2)×toc的位置，由于针对图11所示的相位设定用脉冲信号(所选择的T1至T4中的某一波形)的输出而使用脉冲宽度增加电路30增加至脉冲宽度(tp+toc)的波形与输入至第一DLL电路17的情况下的相位收敛位置一致，因此与在第一实施方式中说明的光传感器101相比，能够使第一DLL电路17的初始相位的位置最优化。
〔第三实施方式〕
对本发明的其他实施方式说明如下。并且，为了便于说明，对具有与在第一及第二实施方式中说明的部件相同功能的部件标注相同的附图标记并省略其说明。
本实施方式的构成是减少在初始相位数据获取期间使用的计数器的数量的构成。
在上述第一及第二实施方式的情况下，作为一例举出在初始相位数据获取期间使用的初始设定电路19具有的计数器的数量为四个的情况进行了说明，但本实施方式中，作为一例举出初始设定电路19具有的计数器的数量为两个的情况进行说明。
图13是用于说明本实施方式的光传感器具有的初始设定电路19的动作的图。
如图示所示，将初始相位数据获取期间分割为两份，在前半期间内，计数将与基准时钟(CLK)相同的基准脉冲(TX)的周期二等分得到的各区间(第一区间/第二区间)中的来自第一光接收部11的脉冲输出的数量，确定计数值的最大区间。因此，在初始相位数据获取期间的前半期间内，使用两个计数器(Counter1/Counter2)。
并且，在初始相位数据获取期间的后半期间内，求算出将已确定出的计数值的最大区间内(图13的(a)中的第一区间)进一步二等分得到的各区间(图13的(b)中的第一区间及第二区间)中的计数值。因而，在初始相位数据获取期间的后半期间也使用两个计数器(Counter1/Counter2)。
如以上所述，在本实施方式中，能够使用两个计数器找出将基准脉冲(TX)四等分得到的区间中的计数最大区间(第一及第二实施方式的计数器个数的一半)，能够通过电路芯片尺寸的缩小而使光传感器小型化。
(电子设备)
电子设备也可以具有上述第一至第三实施方式记载的各光传感器。作为这种电子设备，具体来说包括照相机、机器人吸尘器、智能手机等。
〔总结〕
本发明第一方案的光传感器包括：发光元件；光子计数型的第一光接收部，其输出与基于来自感测对象物的反射光的光子入射同步的脉冲；光子计数型的第二光接收部，其配置为与上述第一光接收部相比接近上述发光元件，输出与基于传感器封装件内部的反射光的光子入射同步的脉冲；时间差提取电路，其包含输入来自上述第一光接收部的脉冲输出和基准时钟的第一DLL电路、及输入来自上述第二光接收部的脉冲输出和上述基准时钟的第二DLL电路，上述时间差提取电路提取与空间光路上的距离相当的时间差；以及初始设定电路，其向上述第一DLL电路赋予初始相位值，上述初始设定电路包括：在将上述基准时钟的各周期分别n(n为2以上的整数)等分得到的第一区间至第n区间的区间内，赋予所述第一DLL电路的初始相位值的单元；计数器，其对上述第一区间至上述第n区间中的来自上述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数；以及上述计数的比较器，利用上述比较器确定在上述第一区间到上述第n区间中计数值为最大的区间，通过将上述已确定的区间作为上述初始相位值，并赋予给上述第一DLL电路，使上述第一DLL电路进行收敛动作。
根据上述构成，具有初始设定电路，其具有对将上述基准时钟的各周期分别n(n为2以上的整数)等分得到的第一区间至第n区间中的、来自上述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器，利用上述比较器确定在上述第一区间到上述第n区间中计数值为最大的区间，在上述已确定的区间内使上述第一DLL电路进行收敛动作，因此能够在测量中加快第一DLL电路的收敛时间，在维持精度的状态下实现测量时间缩短。
在本发明第二方案的光传感器中，在上述第一方案的基础上，测量周期包含初始相位数据获取期间、初始相位收敛期间和实测期间，在上述初始相位数据获取期间内，上述初始设定电路利用上述比较器确定在上述第一区间到上述第n区间中计数值为最大的区间，在上述初始相位收敛期间内，上述初始设定电路在上述已确定的区间内使上述第一DLL电路进行收敛动作。
根据上述构成，能够在测量中加快第一DLL电路的收敛时间，在维持精度的状态下实现测量时间缩短。
在本发明第三方案的光传感器中，在上述第一或第二方案的基础上，也可以是，上述初始设定电路通过将上述计数值为最大的区间中周期性地变为High电压的信号设为相位设定用脉冲信号，并输出至上述第一DLL电路，从而在上述已确定的区间内使上述第一DLL电路进行收敛动作。
根据上述构成，能够在测量中加快第一DLL电路的收敛时间，在维持精度的状态下实现测量时间缩短。
在本发明第四方案的光传感器中，在上述第一或第二方案的基础上，也可以是，上述初始设定电路将上述计数值为最大的区间中周期性地变为High电压的信号作为相位设定用脉冲信号，向脉冲宽度增加电路输出，上述脉冲宽度增加电路通过将上述相位设定用脉冲信号的宽度增加了规定宽度得到的信号输出至上述第一DLL电路，从而在上述已确定的区间内使上述第一DLL电路进行收敛动作。
根据上述构成，能够进一步优化上述第一DLL电路的初始相位值，在测量中进一步加快第一DLL电路的收敛时间，在维持精度的状态下实现测量时间缩短。
在本发明第五方案的光传感器中，在上述第四方案的基础上，也可以构成为，上述第一光接收部及上述第二光接收部具有脉冲宽度整形电路，上述脉冲宽度整形电路将来自上述第一光接收部的脉冲输出及来自上述第二光接收部的脉冲输出整形为上述规定宽度。
根据上述构成，能够进一步优化上述第一DLL电路的初始相位值，在测量中使第一DLL电路的收敛时间进一步提早，在维持精度的状态下实现测量时间缩短。
本发明第六方案的光传感器中，在上述第一至第五方案中任一方案的基础上，也可以构成为，上述初始设定电路根据对将上述基准时钟的各周期分别(k/m)等分(k/m≥2且m≥2、k/m及m为整数)得到的第一区间至第k/m区间中的、来自上述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器的计数值结果，利用上述比较器确定计数值为最大的区间，根据对在继续将上述计数值为最大的区间内进一步m等分得到的第一区间至第m区间中的、来自上述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器的计数值结果，利用上述比较器确定计数值为最大的区间。
根据上述构成，能够在测量中加快第一DLL电路的收敛时间，在维持精度的状态下实现测量时间缩短。
在本发明第七方案的光传感器中，在上述第二方案的基础上，也可以构成为，上述初始设定电路在上述初始相位数据获取期间的前半期间内，根据对将上述基准时钟的各周期分别(k/m)等分(k/m≥2且m≥2、k/m及m为整数)得到的第一区间至第k/m区间中的、来自上述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器的计数值结果，利用上述比较器确定计数值为最大的区间，在上述初始相位数据获取期间的后半期间内，根据对在继续将该最大区间内进一步m等分得到的第一区间至第m区间中的、来自上述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器的计数值结果，利用上述比较器确定计数值为最大的区间。
根据上述构成，能够在测量中加快第一DLL电路的收敛时间，在维持精度的状态下实现测量时间缩短。
在本发明第八方案的光传感器中，在上述第六或第七方案的基础上，也可以构成为，上述初始设定电路具有的上述计数器的个数为，在上述k/m的值与上述m的值不同的情况下为较大方的值，在上述k/m的值与上述m的值相同的情况下为某一方的值。
根据上述构成，能够减少初始设定电路所具有的计数器的数量，实现光传感器的小型化。
在本发明第九方案的光传感器中，在上述第一至第八方案中的任一方案的基础上，也可以构成为，上述时间差提取电路包含上述初始设定电路。
根据上述构成，能够实现具有上述初始设定电路的时间差提取电路。
本发明第十方案的光传感器中，在上述第二方案的基础上，优选上述测量周期重复多次。
根据上述构成，通过获取每个周期初始相位数据，针对每次测量距离变化的、活动的感测对象物，也能够缩短测量时间。
本发明第十一方案的光传感器在上述第一至第十方案中任一项的基础上，也可以包括：驱动电路，其其驱动上述发光元件；以及基准脉冲生成电路，其向上述驱动电路供给基准脉冲，且供给与上述基准脉冲相同的上述基准时钟。
根据上述构成，能够实现具有向上述驱动电路供给基准脉冲并供给与上述基准脉冲相同的上述基准时钟的基准脉冲生成电路的光传感器。
本发明第十二方案的电子设备具有上述第一至第十一方案中任一方案所述的光传感器。
根据上述构成，能够实现具有能够在保持其精度的状态下缩短测量时间的光传感器的电子设备。
本发明不限定于上述各实施方式，能够在权利要求表示的范围内进行多种变更，将在不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。此外，能够通过将各实施方式分别公开的技术手段组合形成新的技术特征。
附图标记说明
11第一光接收部
12第二光接收部
13基准脉冲生成电路
14驱动电路
15发光元件
16时间差提取电路
17第一DLL电路
18第二DLL电路
19初始设定电路
21脉冲宽度整形电路
22脉冲宽度整形电路
23脉冲宽度整形电路
24脉冲宽度整形电路
25相位检测器
26电压控制延迟电路
30脉冲宽度增加电路
101光传感器
202光传感器
PD1光电二极管
R1主动灭弧电阻
BUF1缓冲器
S感测对象物(物体)。

Claims (7)

1.一种光传感器，其特征在于，包括：
发光元件；
光子计数型的第一光接收部，其输出与基于来自感测对象物的反射光的光子入射同步的脉冲；
光子计数型的第二光接收部，其配置为与所述第一光接收部相比接近所述发光元件，输出与基于传感器封装件内部的反射光的光子入射同步的脉冲；
时间差提取电路，其包含第一DLL电路及第二DLL电路，所述第一DLL电路输入来自所述第一光接收部的脉冲输出和基准时钟，所述第二DLL电路输入来自所述第二光接收部的脉冲输出和所述基准时钟，所述时间差提取电路提取与空间光路上的距离相当的时间差；以及
初始设定电路，其对所述第一DLL电路赋予初始相位值，
所述初始设定电路包括：在将所述基准时钟的各周期分别n等分得到的第一区间至第n区间的区间内，赋予所述第一DLL电路的初始相位值的单元，其中，n为2以上的整数；计数器，其对所述第一区间至所述第n区间中的来自所述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数；以及所述计数的比较器，
利用所述比较器确定在所述第一区间至所述第n区间中计数值为最大的区间，生成用于将与所述第一光接收部所接收的来自所述感测对象物的反射光的光接收波形的中心位于上述已确定的区间的中心位置的情况相当的相位值设为所述初始相位值的相位设定用脉冲信号，并赋予给所述第一DLL电路，在所述计数值为最大的区间内，将周期性地变为High电压的信号设为所述相位设定用脉冲信号，向脉冲宽度增加电路输出，
所述脉冲宽度增加电路通过将所述相位设定用脉冲信号的宽度增加了规定宽度得到的信号输出至所述第一DLL电路，从而在所述已确定的区间内，使所述第一DLL电路进行收敛动作。
2.根据权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
测量周期包含初始相位数据获取期间、初始相位收敛期间和实测期间，
在所述初始相位数据获取期间内，所述初始设定电路利用所述比较器确定在所述第一区间至所述第n区间中计数值为最大的区间，
在所述初始相位收敛期间内，所述初始设定电路在上述已确定的区间内，使所述第一DLL电路进行收敛动作。
3.根据权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
所述初始设定电路根据对将所述基准时钟的各周期分别k/m等分得到的第一区间至第k/m区间中的、来自所述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器的计数值结果，其中，k/m≥2且m≥2，k/m及m为整数，利用所述比较器确定计数值为最大的区间，
根据对在继续将所述计数值为最大的区间内进一步m等分得到的第一区间至第m区间中的、来自所述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器的计数值结果，利用所述比较器确定计数值为最大的区间。
4.一种光传感器，其特征在于，包括：
发光元件；
光子计数型的第一光接收部，其输出与基于来自感测对象物的反射光的光子入射同步的脉冲；
光子计数型的第二光接收部，其配置为与所述第一光接收部相比接近所述发光元件，输出与基于传感器封装件内部的反射光的光子入射同步的脉冲；
时间差提取电路，其包含第一DLL电路及第二DLL电路，所述第一DLL电路输入来自所述第一光接收部的脉冲输出和基准时钟，所述第二DLL电路输入来自所述第二光接收部的脉冲输出和所述基准时钟，所述时间差提取电路提取与空间光路上的距离相当的时间差；以及
初始设定电路，其对所述第一DLL电路赋予初始相位值，
所述初始设定电路包括：在将所述基准时钟的各周期分别n等分得到的第一区间至第n区间的区间内，赋予所述第一DLL电路的初始相位值的单元，其中，n为2以上的整数；计数器，其对所述第一区间至所述第n区间中的来自所述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数；以及所述计数的比较器，利用所述比较器确定在所述第一区间至所述第n区间中计数值为最大的区间，在将上述已确定的区间设为所述初始相位值赋予给所述第一DLL电路时，所述初始设定电路将所述计数值为最大的区间中周期性地变为High电压的信号作为相位设定用脉冲信号，向脉冲宽度增加电路输出，
所述脉冲宽度增加电路通过将所述相位设定用脉冲信号的宽度增加了规定宽度得到的信号输出至所述第一DLL电路，从而在所述已确定的区间内使所述第一DLL电路进行收敛动作。
5.根据权利要求4所述的光传感器，其特征在于，
测量周期包含初始相位数据获取期间、初始相位收敛期间和实测期间，
在所述初始相位数据获取期间内，所述初始设定电路利用所述比较器确定在所述第一区间至所述第n区间中计数值为最大的区间，
在所述初始相位收敛期间内，所述初始设定电路在上述已确定的区间内，使所述第一DLL电路进行收敛动作。
6.根据权利要求4所述的光传感器，其特征在于，
所述初始设定电路根据对将所述基准时钟的各周期分别k/m等分得到的第一区间至第k/m区间中的、来自所述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器的计数值结果，其中，k/m≥2且m≥2，k/m及m为整数，利用所述比较器确定计数值为最大的区间，
根据对在继续将所述计数值为最大的区间内进一步m等分得到的第一区间至第m区间中的、来自所述第一光接收部的脉冲输出的数量进行计数的计数器的计数值结果，利用所述比较器确定计数值为最大的区间。
7.一种电子设备，其特征在于，
具有所述权利要求1至6中任一项所述的光传感器。
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