CN114616443A - 感测装置和测距设备 - Google Patents

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Abstract

[问题]为了提供一种能够以高精度检测光子而不管环境的照度的感测装置。[方案]该感测装置设置有：光探测器；负载元件，连接在光探测器与第一基准电位之间；第一导电型第一晶体管，根据光探测器与负载元件之间的节点的电压而导通；第一导电型第二晶体管，根据第一晶体管的电流或第二信号线的电压导通第一基准电位与第一晶体管之间的连接；第二导电型第三晶体管，根据第二信号线的电压导通第一晶体管与第二基准电位之间的连接；以及第一反相器，连接在第一晶体管与第三晶体管之间的节点与第四信号线之间。

Description

感测装置和测距设备
技术领域
本公开涉及感测装置和测距设备。
背景技术
在包括车载和移动设备的多个领域中，存在越来越多的应用，这些应用使用感测装置基于飞行时间(ToF)来测量与物体的距离，飞行时间是来自光源的、被物体反射的发射光在到达探测器之前所花费的时间。雪崩光电二极管(APD)是用于感测装置的众所周知的光接收元件。跨处于盖革模式的APD的端子施加等于或高于击穿电压的电压。然后，进入光电二极管的单光子引起雪崩现象。将单光子乘以雪崩现象的ADP被称为单光子雪崩二极管(SPAD)。
利用SPAD，将端子两端的电压降低至击穿电压可以阻止雪崩现象。降低端子-端子电压以阻止雪崩现象被称为淬灭。将跨SPAD的端子的电压再充电至等于或高于击穿电压的偏置电压再次允许检测光子。
引用列表
专利文献
JP 2019-007877A
非专利文献
非专利文献1：Matteo Perenzoni等人，“A 64×64-Pixels Digital SiliconPhotomultiplier Direct TOF Sensor With 100-MPhotons/s/pixel BackgroundRejection and Imaging/Altimeter Mode With 0.14％Precision Up To 6km forSpacecraft Navigation and Landing”，JSSC2017
非专利文献2：Cristiano Niclass等人，“A 0.18μm CMOS SoC for a 100m-Range10fps 200×96-Pixel Time-of-Flight Depth Sensor，”ISSCC 2013
发明内容
技术问题
在高照度环境中，例如，可能存在感测装置无法再充电或再充电时间延长的情况。在这样的情况下，检测光子的精度下降。为了高精度测量距离，需要支持宽动态范围的感测装置和测距设备。
因此，本公开提供一种能够高精度检测光子而与环境照度无关的感测装置和测距设备。
根据本公开的一个实施例，可提供一种感测装置，该感测装置包括：光电探测器；负载元件，连接在光电探测器与第一基准电位之间；第一导电型的第一晶体管，被配置为根据介于光电探测器与负载元件之间的第一信号线的电压而导通；第一导电型的第二晶体管，被配置为根据第一晶体管的电流或第二信号线的电压，使第一基准电位与第一晶体管之间导通；第二导电型的第三晶体管，被配置为根据第二信号线的电压使第一晶体管与第二基准电位之间导通；以及第一反相器，连接在第三信号线与第四信号线之间，第三信号线介于第一晶体管与第三晶体管之间。
感测装置可进一步包括脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为根据第四信号线的电压将脉冲输出至第二信号线。
脉冲发生器可以被配置为使得当第四信号线上的电压电平改变时，脉冲发生器在时间延迟之后将脉冲输出到第二信号线。
感测装置可进一步包括：第一电阻器，连接在负载元件与光电探测器之间；以及第一导电型的第四晶体管，串联连接至第一电阻器。
感测装置可进一步包括：连接到第二信号线的第二反相器。负载元件可以是第一导电型的第五晶体管。第五晶体管可被配置为根据来自第二反相器的输出电压而导通。
感测装置可进一步包括第二导电型的第六晶体管，该第六晶体管被配置为根据第二信号线的电压，使第二基准电位与第二信号线之间导通，其中，负载元件是被配置为根据第二信号线的电压而导通的第一导电型的第五晶体管。
脉冲发生器可包括：第一延迟器件；第二延迟器件，串联连接至第一延迟器件；AND电路，连接至第二延迟器件的下游侧；以及第三反相器，连接在第一延迟器件与AND电路之间，第一延迟器件连接至第四信号线，AND电路的下游侧连接至第二信号线。
脉冲发生器可以包括反相器链。
脉冲发生器可以包括触发器和连接到触发器的Q端子的第四反相器，触发器具有连接到第四信号线的D端子，第四反相器的输出侧连接到第二信号线。
脉冲发生器可包括：源极接地的两级放大电路；第一电流源，连接到两级放大电路的第一级；第二电流源，连接到两级放大电路的第二级；电容器，连接在两级放大电路的第一级与第二级之间；以及第五反相器，连接到两级放大电路的第一级，两级放大电路的输入端子连接到第四信号线，第五反相器的输出端子连接到第二信号线。
光电探测器可以安装在经由Cu-Cu连接电连接其上安装其他元件的第二基板的第一基板上。
光电探测器可以包括雪崩光电二极管。
根据本公开的另一个实施方式，可以提供一种具有多个感测装置的测距设备，该测距设备包括：光源；逻辑电路，被配置为输出对来自多个感测装置的输出电压的OR运算的结果；以及测量电路，被配置为基于从光源发射光的定时和从逻辑电路输出的信号测量至物体的距离。
测距设备可以进一步包括：连接至多个感测装置的第二信号线的控制电路，其中，控制电路被配置为基于从至少任一个感测装置的第四信号线输入至测量电路的信号，将脉冲输出至第二信号线。
根据本公开的进一步实施方式，可以提供一种感测装置，该感测装置包括：光电探测器；负载元件，该负载元件连接在光电探测器与第一基准电位之间；第二导电型的第七晶体管，该第七晶体管被配置为根据第五信号线的电压，使光电探测器与第六信号线之间导通；第一导电型的第八晶体管，该第八晶体管被配置为根据第五信号线的电压，使第一基准电位与第七晶体管之间导通；第一导电型的第九晶体管，该第九晶体管被配置为根据第六信号线的电压，使第一基准电位与第七信号线之间导通；第二导电型的第十晶体管，该第十晶体管被配置为根据第八信号线的电压，使第七信号线与第二基准电位之间导通；以及第六反相器，该第六反相器连接在第七信号线与第九信号线之间，其中，第五信号线连接至第九信号线。
感测装置可以进一步包括脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为根据第九信号线的电压将脉冲输出至第八信号线。
感测装置可进一步包括：第一电阻器，连接在负载元件与光电探测器之间；以及第一导电型的第四晶体管，串联连接至第一电阻器。
感测装置可进一步包括第十一晶体管，该第十一晶体管被配置为根据施加至第一控制电极的电压，使第一基准电位与第九晶体管之间导通。
感测装置可进一步包括第十二晶体管，第十二晶体管被配置为根据施加至第二控制电极的电压，使第七信号线与第十晶体管之间导通。
根据本公开的又一实施例，可提供一种感测装置，该感测装置包括：光电探测器；负载元件，该负载元件连接在光电探测器和第一基准电位之间；第二导电型的第七晶体管，该第七晶体管被配置为根据第五信号线的电压，使光电探测器和第六信号线之间导通；第一导电型的第八晶体管，该第八晶体管被配置为根据第五信号线的电压，使第一基准电位和第七晶体管之间导通；第一导电型的第九晶体管，该第九晶体管被配置为根据第六信号线的电压，使第一基准电位和第七信号线之间导通；第二导电型的第十晶体管，该第十晶体管被配置为根据第八信号线的电压，使第七信号线和第二基准电位之间导通；第六反相器，该第六反相器连接到第七信号线；第七反相器，该第七反相器连接在第六反相器和第九信号线之间；第三延迟器件，该第三延迟器件连接到第九信号线；NOR电路，该NOR电路被配置为将对于第三延迟器件的输出电压和第十信号线的电压的NOR运算的结果输出到第八信号线；以及NAND电路，该NAND电路被配置为将对第九信号线的电压和第八信号线的电压的NAND运算的结果输出到第五信号线。
附图说明
图1是示意性地描绘了根据本公开的示例性感测装置的框图。
图2是描绘使用感测装置测量距离的实例的示意图。
图3是根据本公开的示例性感测装置的详细电路图。
图4是描述根据本公开的利用感测装置的示例性电压信号和光子计数的一组曲线图。
图5是描述极性反转的示例性感测装置的框图。
图6是描述其中省略了一些组成元件的示例性感测装置的框图。
图7是图3中的感测装置的详细电路图。
图8是描绘了利用图3中的感测装置的示例性电压信号和光子计数的一组曲线图。
图9是描绘关于图3中的感测装置的示例性脉冲的一组曲线图。
图10是描述了关于根据本公开的感测装置的示例性脉冲的一组曲线图。
图11是描绘了第一变形例中的示例性感测装置的电路图。
图12是描绘了第二变形例中的示例性感测装置的电路图。
图13是描绘了第三变型中的示例性感测装置的电路图。
图14是描绘了第四变型中的示例性感测装置的电路图。
图15是描绘了第五变型中的示例性感测装置的电路图。
图16是描绘包括延迟器件的示例性脉冲发生器的电路图。
图17是描述包括图16中的脉冲发生器的感测装置的示例性信号波形的曲线图。
图18是描绘包括反相器链的示例性脉冲发生器的电路图。
图19是描绘包括触发器的示例性脉冲发生器的电路图。
图20是描述包括图19中的脉冲发生器的感测装置的示例性信号波形的曲线图。
图21是示出包括源极接地放大器的示例性脉冲发生器的电路图。
图22是描绘了第六变形例中的示例性感测装置的电路图。
图23是描述第六变形例中的感测装置的示例性信号波形的曲线图。
图24是描绘了第七变形例中的示例性感测装置的电路图。
图25是示出了第八变形例中的示例性感测装置的电路图。
图26是示出了第九变形例中的示例性感测装置的电路图。
图27是示出了第九变形例中的示例性感测装置的电路图。
图28是示出了如何利用Cu-Cu连接安装感测装置的实例的透视图。
图29是示出了支持基于dToF的距离测量的示例性电路的电路图。
图30是描绘包括计数器和TDC的示例性电路的示意图。
图31是示出了车辆控制系统的示意性配置的实例的框图。
图32是辅助说明车外信息探测单元和成像部的安装位置的实例的图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本公开的一些优选实施例。应注意，贯穿随后的描述和附图，相同的参考标号表示具有基本上相似功能的相同或对应的组成元件，并且在这些元件是冗余的情况下将省略对这些元件的解释。
图1的框图示意性地示出了根据本发明的示例性感测装置。图1中的感测装置1包括探测器5、淬灭部6以及探测部9。探测部D1具有切换部2、初始化部3和放大部4作为其构成元件。例如，可以使用诸如光电二极管的光电探测器作为探测器5。在以下描述中，假设单光子雪崩二极管(SPAD)用作示例性探测器5。可替代地，探测其他物理信息的传感器可以用作探测器5。可以安装将感测装置1与测量电路7组合的测距设备90。
图2是描绘使用感测装置测量距离的实例的示意图。图2示出了通过使用光源91和测距设备90测量到物体80的距离的情况。光源91向物体80发射光em。测距设备90通过使用感测装置1检测来自物体80的光em的反射光rl。尽管物体80在图2中是车辆，但对物体的类型没有限制。在下文中，参照图1和图2提供了关于根据本公开内容的感测装置的描述。
进入探测器5的光子引起雪崩现象，改变信号线Vi1的电压。在淬灭部6中，发生反映电流的电压降，使得探测器5的端子之间的电压降至击穿电压，从而导致雪崩现象停止。切换部2在探测操作和复位操作之间切换，探测操作涉及光子响应信号的检测，复位操作复位自身的内部状态。初始化部3在复位操作时改变探测部9内的电压电平，使得探测部9能够再次探测光子。
当探测器5在探测操作时与光子反应时，探测部9通过信号线Vout输出相应的脉冲。测量电路7经由缓冲器Buf连接至探测部9(感测装置1)的下游侧。缓冲器Buf也被称为对从探测部9输出的信号进行数字化的采样器电路。如图1所示，多个感测装置和多个缓冲器Buf可以连接至测量电路7。
测量电路7包括例如TDC(时间数字转换器)和直方图生成器。基于从信号线TIM输入的与发光时间t0有关的信息，TDC测量从发光时间t0到光子入射时间t1逝去的时间。经过的时间对应于飞行时间(ToF)，在该飞行时间期间，从光源91发出的光在到达探测器5之前被物体80反射。直方图生成器累积飞行时间的多次测量的结果以生成直方图。对飞行时间进行多次测量使得可以在背景光(环境光)与从光源发射的反射光rl之间进行区分。在产生直方图时，可以进行计算以对飞行时间的多个测量值求平均值。获得直方图中的峰值允许计算感测装置1与物体80之间的距离。例如，如果“c”表示光速，则可以通过使用公式L＝c/2(t1-t0)来计算感测装置1与物体80之间的距离。另外，以上仅是测量电路7的处理的例子。测量电路7可以替代地执行不同内容的处理。
例如，可以通过使用诸如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的硬件电路来安装测量电路7。可替代地，测量电路7的功能可以由CPU(中央处理单元)和由其执行的程序来实现。测量电路7可以包括保存程序和执行程序所必需的数据的内存或存储器。
图3的电路图示出了对应于感测装置1的示例性电路。图3中的电路100包括光电二极管PD、脉冲发生器8、晶体管10、11、12、13和14、以及反相器30。晶体管10、11和13是P-MOS晶体管。晶体管12和14是N-MOS晶体管。光电二极管PD是上述探测器5的实例。晶体管10对应于上述的淬灭部6。另外，晶体管10对应于光电二极管PD的负载元件。晶体管10可以由电阻器代替作为负载元件。电路100中的信号线Vi1的下游部分对应于上述探测部9。
首先，说明电路100的结构。
晶体管10、11和13的源极连接到电源电位Vdd。另一方面，晶体管10的漏极与光电二极管PD的阴极连接。另外，光电二极管PD的阴极经由信号线Vi1连接到晶体管12的源极。在光电二极管PD的阳极施加电压Van。电压Vn的值能够以在光电二极管PD的阴极与阳极之间(即，端子之间)施加等于或高于击穿电压的反向电压的方式确定。晶体管12的漏极连接到晶体管11的漏极和晶体管13的栅极。信号线Vi2将介于晶体管11、12的漏极间的节点与晶体管13的栅极连接。
晶体管13的漏极通过信号线Vi3与反相器30的输入端子和晶体管14的漏极连接。信号线Vout连接到反相器30的输出端子。另外，反相器30的输出端子也连接到脉冲发生器8的输入端子。反相器30的输出端子进一步经由信号线FB连接至晶体管11和12的栅极。另一方面，晶体管14的栅极通过信号线INI与脉冲发生器8的输出端子连接。晶体管14的源极连接到地电位。例如，电路100的基准电位、信号线的基准电位、或接地电压可以用作地电位。然而，使用什么类型的电位作为地电位并不重要。注意，在电路100中，表示信号线Vi3与地电位之间的寄生电容Cp。晶体管10、11和13的源极可全部连接到共同电源电位Vdd。而且，晶体管10、11和13中的至少任意一个的源极可以连接到不同的电源电位。
图4描绘了关于感测装置1的示例性电压信号和光子计数。图4中的曲线61示出了电路100中的信号线Vi1上的电压波形。曲线图61中的线th表示反相器30的阈值电压。曲线62描绘了电路100中的信号线Vi2上的电压波形。曲线63描绘了电路100中的信号线Vout上的电压波形。另一方面，曲线64描绘了电路100中关于测量电路7的示范性光子计数。图17、图20和图23也描绘了信号线Vi1、Vi2和Vi3上的示例性电压波形。
接着解释电路100的工作。
当光电二极管PD与光子反应导致光电二极管的阴极与阳极之间的电流增加时，信号线Vi1的电压下降(曲线61)与晶体管10的源极与漏极之间的电压降保持一致。结果，经由晶体管12连接到信号线Vi1的信号线Vi2的电压从高变为低(曲线62)。当低电压施加到晶体管13的栅极时，晶体管13的源极和漏极之间的状态导通。通过电源电位Vdd使信号线Vi3的电压成为高。当从信号Vi3接收到高信号的输入时，反相器30输出低信号。在电路100中，在探测光子时，信号线Vout输出低电平(负极性)脉冲。另外，给定低电平脉冲，下游测量电路7能够进行上述的距离测量处理。
此时，低电压施加到晶体管11和12的栅极。晶体管11的源极和漏极之间的状态导通。此外，晶体管12的漏极和源极之间的状态被截断。结果，信号线Vi2与信号线Vi1电断开，电压由电源电位Vdd带至高。通过将高电压施加到晶体管13的栅极，晶体管13的源极和漏极之间的状态截止。
当反相器30的输出电压变为低时，脉冲发生器8在预定时间延迟之后将高电平(正极性)脉冲输出到信号线INI。由此，向晶体管14的栅极施加高电平电压，晶体管14的漏极-源极间成为导通状态。由此，地电位将信号线Vi3初始化为低电压。随着信号线Vi3的电压变为低，反相器30的输出电压变为高。由此，结束信号线Vout上的低电平脉冲。
从信号线Vout输出的低电平脉冲的持续时间可以通过调整从来自反相器30的低电平脉冲被输入到脉冲发生器8的时间到脉冲发生器8生成高电平脉冲的时间的时间延迟来改变。当反相器30的输出电压变为高时，高电压被施加至晶体管11和12的栅极。由此，晶体管11的源极和漏极之间的状态截止。此外，晶体管12的漏极和源极之间的状态导通。因为在信号线Vi1和Vi2之间建立导通，所以再次可以探测光子。
电路100内的电压在每次与光子反应之后输出脉冲时被重置。因此，即使在曲线61至64中由Lh1表示的高照度环境中，也可以探测光子。当使用电路100时，具有测量电路7的光子计数记录与照度水平一致的绝对单调增加(曲线64)。
图5的框图描述了极性反转的示例性感测装置。在图5中的感测装置1A中，淬灭部6A和探测器5A以与其在感测装置1中的对应物相反的顺序连接。即，根据本公开内容的感测装置可以使用极性与图3中的电路100的极性相反的电路。为了反转极性，电路100中的N-MOS晶体管仅需要被P-MOS晶体管替换，并且电路100中的P-MOS晶体管被N-MOS晶体管替换。在探测器5A是诸如雪崩二极管(APD)的光电二极管的情况下，将正偏置电压施加至光电二极管的阴极。不仅电路100，而且下面要说明的多个电路可以采用极性相反的配置。
根据本公开内容的感测装置可以包括光电探测器、负载元件、第二导电型的第七晶体管、第一导电型的第八晶体管、第一导电型的第九晶体管、第二导电型的第十晶体管以及第六反相器。负载元件连接在光电探测器和第一基准电位之间。第七晶体管根据第五信号线的电压导通光电探测器和第六信号线之间的状态。第八晶体管根据第五信号线的电压导通第一基准电位和第七晶体管之间的状态。第九晶体管根据第六信号线的电压导通第一基准电位与第七信号线之间的状态。第十晶体管根据第八信号线的电压导通第七信号线与第二基准电位之间的状态。第六反相器连接在第七信号线与第九信号线之间。此外，第五信号线连接至第九信号线。
例如，可以使用P-MOS晶体管作为第一导电型的晶体管，并且可以使用N-MOS晶体管作为第二导电型的晶体管。在这种情况下，电源电位可以用作第一基准电位，并且地电位可以用作第二基准电位。另外，也可以使用N-MOS晶体管作为第一导电型的晶体管，使用P-MOS晶体管作为第二导电型的晶体管。在这种情况下，地电位可以用作第一基准电位，电源电位可以用作第二基准电位。
图3中的晶体管10是负载元件的实例。应注意，负载元件可以是诸如电阻器的无源部件。晶体管12是第七晶体管的实例。信号线FB是第五信号线的示例。图3中的信号线Vi2是第六信号线的示例。晶体管11是第八晶体管的实例。晶体管13是第九晶体管的实例。图3中的信号线Vi3是第七信号线的示例。晶体管14是第十晶体管的实例。图3中的信号线INI是第八信号线的示例。图3中的反相器30是第六反相器的实例。图3中的信号线Vout是第九信号线的示例。例如，雪崩光电二极管可以被用作光电探测器。
此外，根据本公开内容的感测装置可以进一步包括脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为根据第九信号线的电压将脉冲输出至第八信号线上。
图6示出了示例性感测装置，其中省略了一些组成元件。图3中的感测装置1B包括探测器5、淬灭部6以及探测部9B。如图1所示，测量电路7经由缓冲器Buf连接至感测装置1B的下游侧。
图7的电路图描述了对应于感测装置1B的电路。图7中的电路50包括光电二极管PD、晶体管10、18和19以及反相器30。晶体管10和18是P-MOS晶体管。晶体管19是N-MOS晶体管。晶体管10的源极连接到电源电位Vdd。另外，晶体管10的漏极与光电二极管PD的阴极连接。电压Van被施加到光电二极管的阳极。电压Van的值能够以在光电二极管PD的阴极与阳极之间(即，端子之间)施加等于或高于击穿电压的反向电压的方式确定。
另外，晶体管18的栅极通过信号线Vil与介于晶体管10的漏极和光电二极管PD的阴极之间的节点连接。晶体管18的源极连接到电源电位Vdd。晶体管18的漏极经由信号线Vi4连接到反相器30的输入端子。另外，晶体管18的漏极也与晶体管19的漏极连接。反相器30的输出端子连接到信号线Vout。晶体管19的源极连接到地电位。在电路50中，光电二极管PD对应于探测器5，并且晶体管10对应于淬灭部6。此外，晶体管18和19以及反相器30对应于探测部9B。
当光电二极管PD与光子反应时，光电二极管PD的阴极和阳极之间的电流增加。其结果是，光电二极管PD的阴极的电压下降，与晶体管10的源极和漏极之间的电压降一致。由此，信号线Vil的电压变成低，向晶体管18的栅极施加低电压。这导通了晶体管18的源极和漏极之间的状态。通过电源电位Vdd使信号线Vi4的电压成为高。在接收到高电压的输入时，反相器30输出低电压。在探测光子时，电路50因此输出低(负极性)脉冲。
当阴极与阳极之间的电压降至击穿电压时，雪崩电流停止。这抑制了晶体管10的源极和漏极之间的电压降，从而导致信号线Vi1的电压变为高。当高电压被施加到晶体管18的栅极时，晶体管18的源极和漏极之间的状态被截断。当外部控制电路将高电压Vbn施加到晶体管19的栅极时，晶体管19的漏极和源极之间的状态导通。结果，信号线Vi4从电源电位Vdd断开并连接到地电位。当信号线Vi4的电压变成低时，反相器30输出高电压。因此，电路50停止输出低脉冲。
图8描绘了利用感测装置1B的示例性电压波形和光子计数。图8中的曲线65描绘了电路50中的信号线Vi1上的示例性电压波形。曲线66描绘了电路50中的信号线Vout上的示范性电压波形。曲线67指示电路50中测量电路7的示范性光子计数。因为在感测装置1B中省略了切换部2和初始化部3，所以不执行上述复位操作。当在高照度环境中使用感测装置1B时，存在以下可能性：在淬灭部6使探测器5的端子之间的电压降至击穿电压之前，探测器5可再次与光子反应。在这种情况下，信号线Vi1的电压保持下降(曲线65中的Lh2)，使得不能产生脉冲(曲线66中的Lh2)。结果，如曲线67中的Lh2所示，光子计数不单调增加，这使得难以正确地探测光子。另外，为了比较，曲线65至67中的线Lr表示与感测装置1B正常工作的时间对应的曲线图。
图9中的曲线图示出了感测装置1B的示例性脉冲。图9中的曲线68描绘了电路50中的信号线Vi1上的示例性电压波形。曲线68指示过程引起的特性变化可以导致两种类型的感测装置：一种具有短的再充电时间，并且另一种具有长的再充电时间。输出到信号线Vi1上的脉冲的宽度与再充电时间成比例。结果，当信号线Vi1上的电压波形如曲线69所示变化时，输出到信号线Vout上的脉冲的宽度也变化。为了防止漏检光子，优选的是死区时间和再充电时间两者都尽可能短。然而，如果输出到信号线Vout上的脉冲的宽度太窄，则下游测量电路7变得难以探测光子。
同时，图10中的曲线图示出具有根据本公开的感测装置(电路100)的示例性脉冲。图10中的曲线图70描绘了电路100中的信号线Vi1上的示例性电压波形。同样在曲线图70中，根据感测装置，在再充电时间内发生变化。然而，电路100探测信号线Vi1上的电压信号的下降沿，于是将特定时间宽度(Td)的脉冲输出到信号线Vout上。因此，无论感测装置的再充电时间的变化如何，都能够向下游测量电路7输出特定宽度的脉冲。电路100能够以能够调节脉冲宽度Td的方式构造。这使得可以以对测量电路7进行调整的方式来控制脉冲宽度和脉冲输出定时。因为电路100在每次输出脉冲时使其内部电压复位，所以电路100可以快速返回到准备好探测接下来的光子的状态。
图11的电路图示出了第一变形例中的示例性感测装置。图11中的电路101对应于补充有电阻器R1的电路100。电阻器R1串联连接到光电二极管PD。通过添加电阻R1，降低与光子反应时的光电二极管PD的端子间电压，限制流过光电二极管PD的电流。电阻器R1的电阻值被设置为使得当光电二极管PD的阴极的寄生电容放电时可以淬灭。在电路101中，从与光子反应的时间开始到执行淬灭的电压振幅减小。结果，可以降低电路的功耗。电路101的其他结构与电路100相同。另外，电路101的基本工作与电路100的工作相同。
图12的电路图示出了第二变形例中的示例性感测装置。图12中的电路102对应于补充有电阻器R1和晶体管15的电路100。电阻器R1和晶体管15串联连接到光电二极管PD。晶体管15是P-MOS晶体管。用于使晶体管15的栅极和源极之间的电压Vgs等于或高于阈值的这种负电压Vclp被施加到晶体管15的栅极。在光子进入光电二极管PD之前，晶体管15的源极和漏极之间的状态保持导通。然而，当光电二极管PD与光子反应并且信号线Vi1的电压下降时，晶体管15的栅极与源极之间的电压Vgs降低。结果，晶体管15的源极和漏极之间的电阻值增加。因此，这使得可以限制信号线Vi上的电压振幅并且降低功耗。应注意，尽管未示出，电路102可被配置为没有电阻器R1。电路102的其余配置类似于电路100的配置。此外，电路102的基本工作与电路100的工作类似。
即，根据本公开内容的感测装置可以进一步包括：第一电阻器，连接在负载元件与光电探测器之间；以及第一导电型的第四晶体管，串联连接至第一电阻器。图12中的电阻器R1是第一电阻器的实例。此外，晶体管15是第四晶体管的实例。
图13的电路图描绘了第三变型中的示例性感测装置。图13中的电路103对应于省略脉冲发生器8的电路102。电路103中的信号线INIT连接到例如外部控制电路150。外部控制电路150代替脉冲发生器8生成复位脉冲。在采用电路103的配置的情况下，不需要为每个像素(即，光电二极管)准备脉冲发生器。因此允许多个像素共享控制电路150。控制电路150不必向与其连接的每一个像素提供脉冲。在连接到测量电路7的像素中的至少任一个(即，一个感测装置)探测光子的情况下，控制电路150将脉冲输出到光子探测像素的信号线INIT上。在控制电路150被多个像素共用的情况下(即，初始化部被多个探测部共用的情况下)，能够使电路整体小型化。例如，与电路102相比，电路103减小了产生脉冲的电路块的面积的四分之三。电路103的其余配置与电路102的配置相似。除了控制电路150生成复位脉冲之外，电路103的工作与上述电路100的工作类似。
图14的电路图描绘了第四变型中的示例性感测装置。图14中的电路104对应于补充有晶体管16的电路102。晶体管16的源极连接到电源电位Vdd。另一方面，晶体管16的漏极与晶体管13的源极连接。晶体管16是P-MOS晶体管。在电路102中，例如，当脉冲发生器8或外部控制电路向信号线INI输入复位脉冲的定时与信号线Vi2的电压变为低的定时一致时，存在在电源电位Vdd和地电位之间可能发生流过电流的可能性。在电路104中，可以控制施加到晶体管16的栅极的电压Vbp2以防止流过电流的发生。这可以降低电路的功耗。电路104的其余配置类似于电路102的配置。而且，电路104的基本工作与上述电路100的工作类似。
根据本公开的感测装置可进一步包括第十一晶体管，该第十一晶体管根据施加至第一控制电极的电压导通第一基准电位与第九晶体管之间的状态。图14中的晶体管13是第九晶体管的实例。图14中的晶体管16是第十一晶体管的实例。晶体管16的栅极是第一控制电极的实例。
图15的电路图描绘了第五变型中的示例性感测装置。图15中的电路105对应于补充有晶体管17的电路102。晶体管17的漏极连接到信号线Vi3。另一方面，晶体管17的源极与晶体管14的漏极连接。晶体管17是N-MOS晶体管。在电路105中，可以控制施加到晶体管17的栅极的电压Vbn2，以便防止发生流过电流，并降低电路的功耗。电路105的其余配置与电路102的配置相似。此外，电路105的基本工作与上述电路100的工作类似。
根据本公开的感测装置可进一步包括第十二晶体管，该第十二晶体管根据施加至第二控制电极的电压导通第七信号线与第十晶体管之间的状态。图15中的信号线Vi3是第七信号线的示例。图15中的晶体管14是第十晶体管的实例。图15中的晶体管17是第十二晶体管的实例。晶体管17的栅极是第二控制电极的实例。
下面，对脉冲发生器8的具体结构进行说明。
图16的电路图描绘了脉冲发生器的第一实例。图16中的脉冲发生器8A包括延迟器件D1和D2、反相器31以及AND电路P1。延迟器件D1和D2以及AND电路P1串联连接在信号线Vout与信号线INI之间。信号线Vd1将延迟器件D1和延迟器件D2连接。此外，信号线Vd2将延迟器件D2与AND电路P1的一个输入端子连接。反相器31将信号线Vd1与AND电路P1的另一输入端子连接。
图17描述了在使用脉冲发生器8A的情况下的示例性电路电压波形。由延迟器件D1和D2延迟的信号从信号线Vd2输入到AND电路P1的输入端子。另一方面，由延迟器件D1延迟并由反相器31反相的信号被输入到AND电路P1的另一输入端子。AND电路P1将与从两个输入端子输入的信号的逻辑积(AND)对应的信号输出到信号线INI。参见图17中的电压波形揭示，给定信号线Vout上的低电平脉冲，在时间延迟之后，从信号线INI输出具有预定宽度的高电平脉冲。
图18的电路图描述了脉冲发生器的第二实例。图18中的脉冲发生器8B包括反相器链300。在反相器链300中，五个反相器串联连接在信号线Vout与信号线INI之间。可替代地，在反相器链中可以包括不同数量的反相器。可根据复位脉冲的极性提供偶数个反相器以供电路使用。作为另一替代方案，可提供奇数个反相器。
图19的电路图描述了脉冲发生器的第三实例。图19中的脉冲发生器8C包括触发器F1和反相器31。触发器F1是D触发器。信号线Vout连接到触发器F1的D端子。信号线CK连接到触发器F1的时钟端子。反相器32连接在触发器F1的Q端子和信号线INI之间。
图20描述了在使用脉冲发生器8C的情况下的示例性电路电压波形。参考图20揭示，可控制提供给信号线CK的时钟信号，以调整从信号线Vout输入低电平脉冲的时间到高电平信号输出到信号线INI上的时间的时间延迟。例如，延长时钟信号的脉冲间间隔可以增加时间延迟。此外，缩短时钟信号的脉冲间间隔可以减少时间延迟。即，通过使用脉冲发生器8C，可以容易地通过外部提供的时钟信号控制时间延迟。
图21的电路图描述了脉冲发生器的第四实例。图21中的脉冲发生器8D包括晶体管40、41、42和43、反相器33以及电容器C1。晶体管40和41是P-MOS晶体管。晶体管42和43是N-MOS晶体管。
首先说明脉冲发生器8D的元件之间的连接。晶体管40和41的源极均连接至电源电位Vdd。晶体管40和41的栅极均连接至端子Vbp。此外，晶体管40的漏极经由信号线s1连接到晶体管41的漏极。晶体管41的漏极经由信号线s2连接到晶体管43的漏极。反相器33连接在信号线S1与信号线INI之间。即，脉冲发生器8D的输出端子连接到信号线INI。电容器C1连接在信号线s1和信号线s2之间。此外，晶体管43的栅极连接到信号线s1。信号线Pout连接到晶体管42的栅极。即，脉冲发生器8D的输入端子连接至信号线Pout。例如，信号线Pout连接至反相器30的输出端子。晶体管42和43的源极都连接到地电位。
接下来说明脉冲发生器8D的工作。晶体管40和41在施加至端子Vbp的电压的控制下作为电流源操作。因此，电流源使电流流过信号线s1和s2，从而对与反馈电容对应的电容器C1进行充电。晶体管42和43构成源极接地的两级放大电路。如果两级放大电路的放大因子为A，则结果等于由镜像效应引起的电容器C1的静电电容的(1+A)倍。结果，即使使用具有小静电电容的电容器作为电容器C1，也可以获得大的时间延迟。使用脉冲发生器8D可以减小安装电容器C1的面积。此外，通过控制施加到端子Vbq的电压，可以调整从信号线Vout输入低电平脉冲时到向信号线INI输出高信号时的延迟时间。例如，上述控制电路150可以控制施加到端子Vbp的电压。
根据本公开内容的感测装置可以具有与脉冲发生器集成的输出级。在图22中的电路中，将在下面讨论，脉冲发生器与感测装置的输出级集成。
图22描绘了第六变型中的示例性感测装置。与图12中的电路102相比，图22中的电路106在信号线Vi3和信号线Vout之间配置不同。下面重点说明电路106与上述电路102的不同之处。
在电路106中，脉冲产生器8E连接在信号线Vi3与信号线Vout之间。脉冲发生器8E包括反相器34和35、延迟器件D3、NAND电路NP、NOR电路NS。反相器34和35串联连接在信号线Vi3和信号线Vout之间。此外，延迟器件D3连接在信号线Vout与NAND电路NP的一个输入端子之间。端子DET_EN连接至NAND电路NP的另一输入端子。NAND电路NP的输出端子连接到晶体管14的栅极和NOR电路NS的一个输入端子。应注意，NOR电路NS的另一个输入端子连接至信号线Vout。NOR电路NS的输出端子经由信号线FB连接至晶体管11和12的栅极。
接下来，对电路106的工作进行说明。应注意，图23中的曲线图描绘了电路106的示例性电压波形。图23中的曲线图示出了在信号线Vi1、Vi2、Vi3、Vout上、端子DET_EN上以及在信号线INI上的示例性电压波形。
当光电二极管PD与光子反应时，阴极和阳极之间的电流增加，从而降低信号线Vi1的电压。由此，经由晶体管12与信号线Vi1连接的信号线Vi2的电压从高向低变化。当低电压施加到晶体管13的栅极时，晶体管13的源极和漏极之间的状态导通。结果，通过电源电位Vdd使信号线Vi3的电压成为高。然后，反相器35将高信号输出到信号线Vout上。这允许电路106在探测到光子时从信号线Vout向下游测量电路7输出高电平(正极性)脉冲，如图23所示。应注意，本公开不限制从本公开的感测装置输出至下游测量电路的脉冲的极性。
高信号从信号线Vout被输入到NOR电路NS的一个输入端子。接下来，NOR电路NS输出低电压，使信号线FB的电压成为低。结果，低电压施加到晶体管11和12的栅极。晶体管11的源极和漏极之间的状态导通。另一方面，晶体管12的漏极和源极之间的状态截止。信号线Vi2与信号线Vi1电断开，电压由电源电位Vdd带至高。
当信号线Vout的电压变为高时，NAND电路NP的一个输入端子的电压在一个延迟之后也变为高。结果，除非高电压被施加到端子DET_EN，否则NAND电路NP输出高电压。高电压被施加到晶体管14的栅极，从而导通漏极和源极之间的状态。结果，信号线Vi3被地电位复位，以承载低电压。此时，反相器35将低电压输出到信号线Vout上。
结果，NOR电路NS的一个输入端子上的电压变为低。此外，当低电压施加至端子DET_EN时，NOR电路NS的另一输入端子上的电压在延迟之后也变成低。由于NOR电路NS的两个输入端子具有低电压，NOR电路NS输出高电压。通过使信号线FB的电压成为高，高电压被施加于晶体管11、12的栅极。因此，这截断了晶体管11的源极和漏极之间的状态。而且，晶体管12的漏极和源极之间的状态导通。因为在信号线Vi1与信号线Vi2之间建立电传导，所以现在可以探测光子。
在电路106中，当信号两次通过由反相器34和35、延迟器件D3、NAND电路NP和晶体管14形成的环路时，在光子的探测之后，电路复位操作完成。即，延迟器件D3作为单个延迟器件提供对应于两个延迟器件的时间延迟。安装电路106的脉冲发生器8E不需要使用多个延迟器件，如图16中的脉冲发生器8A的情况。由此，能够减小电路安装面积。
根据本公开内容的感测装置可以包括光电探测器、第二导电型的第七晶体管、第一导电型的第八晶体管、第一导电型的第九晶体管、第二导电型的第十晶体管、第六反相器、第七反相器、第三延迟器件、NOR电路和NAND电路。光电探测器连接在光电探测器和第一基准电位之间。根据第五信号线的电压，第七晶体管导通光电探测器与第六信号线之间的状态。根据第五信号线的电压，第八晶体管导通第一基准电位与第七晶体管之间的状态。第九晶体管根据第六信号线的电压导通第一基准电位和第七信号线之间的状态。第十晶体管根据第八信号线的电压导通第七信号线与第二基准电位之间的状态。第六反相器连接到第七信号线。第七反相器连接在第六反相器与第九信号线之间。第三延迟器件与第九信号线连接。NOR电路以如下方式配置：将对于来自第三延迟器件的输出电压和第十信号线的电压的NOR运算的结果输出到第八信号线上。NAND电路构成为：将对于第九信号线的电压和第八信号线的电压的NAND运算结果输出到第五信号线。
例如，P-MOS晶体管可以用作第一导电型的晶体管，并且N-MOS晶体管可以用作第二导电型的晶体管。在这种情况下，电源电位可以用作第一基准电位，并且地电位可以用作第二基准电位。或者，N-MOS晶体管可以用作第一导电型的晶体管，并且P-MOS晶体管也可以用作第二导电型的晶体管。在这种情况下，地电位可以用作第一基准电位，电源电位可以用作第二基准电位。
图22中的晶体管12是第七晶体管的实例。图22中的信号线FB是第五信号线的示例。图22中的信号线Vi2是第六信号线的示例。晶体管11是第八晶体管的实例。晶体管13是第九晶体管的实例。图22中的信号线Vi3是第七信号线的示例。晶体管14是第十晶体管的实例。图22中的信号线INI是第八信号线的示例。反相器34是第六反相器的实例。反相器35是第七反相器的示例。图22中的信号线Vout是第九信号线的示例。
图24的电路图描绘了第七变型中的示例性感测装置。图24中的电路107具有减少数量的晶体管。电路107包括光电二极管PD、电阻器R1、晶体管10、15、21、23和24、反相器36和脉冲发生器8F。脉冲发生器D3具有作为其组成元件的延迟器件D3和NAND电路NP。晶体管10、15、21和23是P-MOS晶体管。另一方面，晶体管24是N-MOS晶体管。晶体管10对应于光电二极管PD的负载元件。晶体管10可以由电阻器代替作为负载元件。
首先，说明电路107的结构。晶体管10和21的源极连接到电源电位Vdd。晶体管10的漏极经由信号线Vi1连接到晶体管23的栅极。另外，晶体管10的漏极也与晶体管15的源极连接。电阻器R1连接在晶体管15的漏极与光电二极管PD的阴极之间。电压Van被施加到光电二极管PD的阳极。电压Vn的值能够以在光电二极管PD的阴极与阳极之间(即，端子之间)施加等于或高于击穿电压的反向电压的方式确定。
晶体管23的源极连接到晶体管21的漏极。另一方面，晶体管23的漏极经由信号线Vi3连接到反相器36。此外，晶体管23的漏极也连接到晶体管24的漏极。晶体管24的源极连接到地电位。晶体管24的栅极连接至NAND电路NP的输出端子和晶体管21的栅极。反相器36的输出端子连接到信号线Vout。延迟器件D3连接在信号线Vout与NAND电路NP的一个输入端子之间。NAND电路NP的另一输入端子连接至端子xRST。
接着，说明电路107的工作。当光电二极管PD与光子反应时，阴极和阳极之间的电流增加，从而降低晶体管10的源极和漏极之间的电压。由此，信号线Vi1(即，光电二极管PD和晶体管10之间的信号线)的电压变为低。结果，低电压施加到晶体管23的栅极，使晶体管23的源极和漏极之间的状态导通。这又增加了在晶体管21的源极和漏极之间流动的电流。因此，晶体管21的栅极与源极之间的电压由Id-Vgs特性升高。
即，大致在晶体管23的源极和漏极之间的状态导通的同时，晶体管21的栅极和源极之间的状态导通。因为晶体管21和晶体管23都导通，所以通过电源电位Vdd使信号线Vi3的电压成为高。在接收到高电压的输入时，反相器36将低电压输出到信号线Vout上。这样，当探测到光子时，电路107从信号线Vout向下游测量电路7输出低电平(负极性)脉冲。应注意，本公开不限制从本公开的感测装置输出的脉冲的极性。
当信号线Vout的电压变为低时，NAND电路NP的一个输入端子的电压也在延迟之后变为低。因此，NAND电路NP将高电压输出至信号线INI。高电压被施加到晶体管24的栅极，从而导通晶体管24的漏极和源极之间的状态。此外，晶体管21的漏极和源极之间的状态也被截断，阻止从电源到接地的流通电流的发生。因此，信号线Vi3(即，晶体管23和34之间的信号线)的电压被地电位初始化为低。当信号线Vi3的电压变为低时，反相器36将高电压输出到信号线Vout上。这使得电路108停止输出低电平脉冲。
要注意的是，图24中的脉冲发生器8F的配置仅仅是一个示例。可替代地使用不同配置的脉冲发生器。例如，脉冲发生器8F可以由在每个上述电路图(图16、图18、图19、图21和图22)中描绘的脉冲发生器代替。作为另一选择，可以省略脉冲发生器8F，并且外部控制电路150可以连接到信号线INI。在这种情况下，外部控制电路可以响应于来自一个或多个感测装置的输出信号而生成高电平脉冲。注意，在电路107中，可以省略晶体管15或电阻器R1中的至少一个。
图25的电路图描绘了第八变型中的示例性感测装置。图25中的电路108对应于省略晶体管15、电阻器R1和脉冲发生器8F的电路107。电路108中的信号线INIT例如与外部控制电路150连接。外部控制电路150代替脉冲发生器8生成复位脉冲。在采用电路108的配置的情况下，不需要为每个像素(光电二极管)准备脉冲发生器，从而允许多个像素共享控制电路150。控制电路150不必向所连接的像素中的每一个提供脉冲。例如，在由连接到测量电路7的像素(感测装置)中的至少任意一个探测光子的情况下，控制电路150将脉冲输出到光子探测像素的信号线INIT上。在多个像素共用控制电路150的情况下(即，在多个探测部共用初始化部的情况下)，能够使电路整体小型化。电路108的其余配置类似于电路107的配置。电路108的基本工作与上述电路107相似，除了由控制电路150生成复位脉冲之外。
根据本公开内容的感测装置可以包括光电探测器、负载元件、第一导电型的第一晶体管、第一导电型的第二晶体管、第二导电型的第三晶体管、以及第一反相器。负载元件连接在光电探测器和第一基准电位之间。第一晶体管根据光电探测器和负载元件之间的第一信号线的电压导通。第二晶体管根据第一晶体管的电流或第二信号线的电压导通第一基准电位和第一晶体管之间的状态。第三晶体管根据第二信号线的电压导通第一晶体管与第二基准电位之间的状态。第一反相器连接在第三信号线(其在第一晶体管与第三晶体管之间)与第四信号线之间。
例如，P-MOS晶体管可以用作第一导电型的晶体管，并且N-MOS晶体管可以用作第二导电型的晶体管。在这种情况下，电源电位可以用作第一参考电压，并且地电位可以用作第二基准电位。或者，N-MOS晶体管可以用作第一导电型的晶体管，并且P-MOS晶体管也可以用作第二导电型的晶体管。在这种情况下，地电位可以用作第一基准电位，电源电位可以用作第二基准电位。
图24和图25中的晶体管10是负载元件的实例。应注意，诸如电阻器的无源部件可被用作负载元件。晶体管23是第一晶体管的实例。晶体管21是第二晶体管的实例。晶体管24是第三晶体管的实例。图24和图25中的信号线INI是第二信号线的实例。此外，信号线Vi3是第三信号线的示例。信号线Vout是第四信号线的示例。例如，雪崩光电二极管可以被用作光电探测器。
此外，根据本公开内容的感测装置可以进一步包括脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为根据第四信号线的电压将脉冲输出至第二信号线上。可替换地，脉冲发生器可以被配置为在响应于第四信号线上的电压电平的变化，在时间延迟之后将脉冲输出到第二信号线上。感测装置可进一步包括：第一电阻器，连接在负载元件与光电探测器之间；以及第一导电型的第四晶体管，串联连接至第一电阻器。图24中的晶体管15是第四晶体管的实例。此外，电阻器R1是第一电阻器的实例。
此外，如在图16中的实例中，脉冲发生器可包括第一延迟器件、串联连接至第一延迟器件的第二延迟器件、连接至第二延迟器件的下游侧的AND电路、以及连接在第一延迟器件与AND电路之间的第三反相器。图16中的延迟器件D1是第一延迟器件的实例。延迟器件D2是第二延迟器件的实例。反相器31是第三反相器的实例。在这种情况下，第一延迟器件可连接到第四信号线，AND电路的下游侧可连接到第二信号线。这里，图24和图25中的信号线Vout是第四信号线的示例。此外，信号线INI是第二信号线的实例。此外，如在图18中的示例中，脉冲发生器可以包括反相器链。
而且，如图19中的实例，脉冲发生器可包括触发器和连接至触发器的Q端子的第四反相器。在这种情况下，触发器的D端子可以连接到第四信号线，并且第四反相器的输出侧可以连接到第二信号线。
此外，如在图21中的示例中，脉冲发生器可以包括源极接地的两级放大电路、第一电流源、第二电流源、电容器和第五反相器。这里，第一电流源连接至两级放大电路的第一级。第二电流源连接至两级放大电路的第二级。电容器提供两级放大电路的第一级与第二级之间的连接。第五反相器与两级放大电路的第一级连接。图21中的晶体管42和43构成源极接地的两级放大电路的实例。晶体管40是第一电流源的实例。晶体管41是第二电流源的实例。在这种情况下，两级放大电路的输入端子可以连接到第四信号线，并且第五反相器的输出端子可以连接到第二信号线。
图26的电路图描绘了第九变型中的示例性感测装置。图26中的电路109对应于没有晶体管15和电阻器R1并且补充有反相器37的电路107。反相器37的输入端子经由信号线INI连接至NAND电路NP的输出端子。另外，晶体管10的栅极连接到反相器37的输出端子来代替端子Vbq。电路109的其余配置与电路107的配置相似。
在电路109中，与电路107相同，光电二极管PD与光子反应，导致信号线Vi1的电压为低、信号线Vi3的电压为高以及信号线Vout的电压为低的状态(低电平脉冲被输出到信号线Vout)的状态。此时，NAND电路NP将高电压输出至信号线INI。在这种情况下，反相器37向晶体管10的栅极施加低电压，以输出低电压。这使晶体管10的源极和漏极成为导通状态。结果，通过电源电位Vdd使信号线Vi1的电位和光电二极管PD的阴极的电位成为高。由此，光电二极管PD的端子间电压下降至击穿电压，停止雪崩现象(即，淬灭光电二极管PD)。
此外，当信号线INI的电压为高时，高电压施加到晶体管21和24的栅极。由此，晶体管21的漏极与源极之间截止，晶体管24的漏极与源极之间导通。结果，信号线Vi3的电压被地电位初始化为低。在信号线Vi3的电压变为低的情况下，反相器36将高电压输出到信号线Vout上。这使得NAND电路NP的一个输入端子的电压在延迟器件D3的延迟之后变为高。此外，当对端子xRST施加高电压时，NAND电路NP将低电压输出到信号线INI。此时，在由反相器37反相之后，高电压被施加到晶体管10的栅极。因为晶体管10的源极和漏极之间的状态截止，所以信号线Vi1与电源电位Vdd电断开。由于光电二极管PD的端子间电压变得等于或高于击穿电压，电路100再次准备好探测光子。
与电路109一样，脉冲驱动的有源淬灭可以通过使用晶体管10来执行。电路109允许在短时间内高速淬灭。此外，由于电阻器或电流源晶体管没有串联连接到电路109中的光电二极管PD，因此光电二极管PD可以高速响应。或者，与上述电路107同样，也可以将晶体管10用作电流源来进行无源淬灭。此外，可组合使用输出淬灭电路或高Z淬灭电路。根据本发明的感测装置可采用任何类型的淬灭方法。作为另一选择，也可以构成为，能够根据光电二极管PD的特性来调整从反相器37输出的高、低电压电平。例如，高电压水平可以被设置为Vbq，并且低电压水平可以被设置为0V。
根据本公开内容的感测装置可以进一步包括连接至第二信号线的第二反相器。在这种情况下，负载元件是第一导电型的第五晶体管，第五晶体管根据来自第二反相器的输出电压而导通。图26中的信号线INI是第二信号线的示例。反相器37是第二反相器的例子。晶体管10是第五晶体管的实例。
图27的电路图描绘了第十变型中的示例性感测装置。图27中的电路110对应于补充有晶体管25的电路109。要注意的是，为了简单起见，在图27中省略反相器37。晶体管25是N-MOS晶体管。晶体管10的栅极经由信号线INI连接到NAND电路NP的输出端子。晶体管25的栅极还经由信号线INI连接至NAND电路NP的输出端子。此外，晶体管25的漏极连接到信号线Vi1。晶体管25的源极连接到地电位。电路110的其余配置类似于电路109的配置。
在该电路110中，与电路107、109一样，光电二极管PD与光子发生反应，导致信号线Vil的电压为低、信号线Vi3的电压为高、信号线Vout的电压为低的状态(低电平脉冲被输出到信号线Vout)。此时，NAND电路NP将高电压输出至信号线INI。结果，高电压被施加到晶体管25的栅极，从而导通晶体管25的漏极与源极之间的状态。因此，光电二极管PD的阴极与地电位连接，这阻止了雪崩现象。如上所述，电路110是执行有源淬灭的电路。
此外，在电路110中，晶体管24的漏极和源极之间发生导通，使得信号线Vi3的电压变为低，信号线Vout的电压变为高。在向端子xRST施加高电压的情况下，在延迟器件D3的延迟之后，NAND电路NP的一个输入端子的电压变为高，使得NAND电路NP将低电压输出到信号线INI上。由于低电压施加到晶体管10的栅极，晶体管10的源极和漏极之间的状态导通。结果，光电二极管PD的阴极的电位被电源电位Vdd升高。此外，因为光电二极管PD的端子间电压变得等于或高于击穿电压，所以电路110再次准备好探测光子。
在电路110中，当从信号线Vout输出与光子对应的信号时，光电二极管PD的阴极与地电位连接。这允许高速淬灭。由于晶体管10也由脉冲驱动，因此光电二极管PD的阴极电压也比使用电流源晶体管时更快地升高。
根据本公开的感测装置可进一步包括第二导电型的第六晶体管，该第六晶体管根据第二信号线的电压导通第二基准电位与第二信号线之间的状态。在这种情况下，负载元件是根据第二信号线的电压而接通的第一导电型的第五晶体管。图27中的信号线INI是第二信号线的示例。地电位是第二基准电位的实例。晶体管25是第六晶体管的实例。此外，晶体管10是第五晶体管的实例。
图28的透视图示出了如何通过使用Cu-Cu连接安装感测装置的示例。图28示出了基板51和52，例如，基板51和52是硅基板。应注意，基板51和52的材料不受限制。在基板51上形成多个像素510。在每个像素510中是光电二极管PD(例如，SPAD)。像素510中的光电二极管PD的表面至少部分打开，使得光电二极管PD可以与入射光子反应。在基板52上，对应于每个像素510形成电路块520。电路块520包括例如对应于图1中的探测部9或9A的电路(例如，上面讨论的电路100至110)。基板51上的像素510和基板52上的电路块520通过Cu-Cu连接(铜到铜连接)彼此电连接。采用Cu-Cu连接，可以使感测装置小型化，降低生产成本。
在像素510中，可以仅形成光电二极管PD。由此，能够使光电二极管PD的面积最大。或者，在像素510中，除了光电二极管PD以外，也可以形成其他元件。例如，电阻器R1或晶体管15可以形成在像素510中。在这种情况下，可以减小电路块520的面积或者增加由电路块520实现的功能。此外，由于Cu-Cu连接上的信号幅度有限，因此可以降低功耗。根据所需的使用，可以调整元件到像素510和电路块520的分配。要注意的是，虽然图28表示通过使用Cu-Cu连接安装感测装置，但是该安装方法仅是一个实例。作为另一示例，可以通过使用硅穿孔(TSV)等来安装感测装置。即，对感测装置的安装方法没有限制。尽管图28中的实例具有两层基板结构，但对配置的基板的数量没有限制。
在根据本公开的感测装置中，光电探测器安装在其上的第一基板可通过Cu-Cu连接电连接至其他元件安装在其上的第二基板。
图29的电路图描述了支持基于dToF的距离测量的示例性电路。在图29中，多个电路109经由电路TR1连接至下游测量电路7。电路TR1对来自多个电路109的输出信号(即，来自信号线Vout的电压信号)执行OR运算。这允许测量电路7对输出脉冲的数量进行计数。基于脉冲之间的时间相关性，测量电路7可以确定是否探测到从光源91发出的光em的反射光rl。在确定要探测反射光rl的情况下，可如上所述基于飞行时间计算从感测装置到物体80的距离。
图30示意性地示出了包括计数器和TDC的示例性电路。图30示出了上述测量电路7的实例。图30中的电路200包括电路块54、多个缓冲器55、电路TR2、AND电路P2、触发电路56、逻辑电路P3、触发器F2以及多个触发器57。电路块54对应于多个感测装置(例如，以上讨论的电路100至110)。多个缓冲器55数字化从单独的感测装置输出的信号。电路TR2是其中以树结构连接OR电路的电路，电路TR2对从多个缓冲器55输出的信号执行OR运算。AND电路P2对从信号线CTR1输入的信号和来自电路TR2的输出信号执行AND运算，并且将AND运算的结果输入至触发电路56。可替代地，电路TR2可以是不执行OR运算而执行EXOR运算的电路。这使得可以在两个定时(即，在信号波形的下降沿和上升沿)对同时探测的光子进行计数。
触发电路56被构成为，在规定期间内探测出时间相关性为阈值以上的脉冲时，触发电路56将触发信号输出到TDC 58。应注意，数字控制信号被供应至信号线CTR1、信号线CTR2以及信号线CTR3。TDC 58将关于所测量的时间差TDC_cnt的信息提供给下游电路。多个触发器57彼此连接。这些触发器57为下游电路供应在预定时间段内探测的光子数“计数”。应注意，电路200仅是测量电路的实例。不同配置的测量电路可以连接至感测装置。
如图1、图2、图13、图25、图29以及图30中所示，根据本公开内容的测距设备可以包括光源、多个感测装置、逻辑电路以及测量电路。该逻辑电路被配置为输出对来自多个感测装置的输出电压的OR运算的结果。测量电路被配置为基于从光源发射光的定时和从逻辑电路输出的信号，测量与物体的距离。此处，图29中的电路TR1和图30中的电路TR2均是逻辑电路的实例。在测量电路7和图20中的电路200中，电路TR2下游的部件构成测量电路的实例。
此外，如图25所示，根据本公开内容的测距设备可以包括连接至多个感测装置的第二信号线的控制电路。控制电路被配置为基于从至少任意一个感测装置的第四信号线输入至测量电路的信号将脉冲输出至第二信号线上。
在根据本公开的感测装置和测距设备中，每次产生脉冲时，在光电二极管PD与光子反应之后，电路中的电压被复位。这使得可以在短时间段内探测接下来的光子。因此，使用根据本公开的感测装置和距离测量设备允许即使在高照度环境中也探测具有单调增加的特性的光子。根据本公开内容的感测装置和测距设备支持亮度的宽动态范围。这使得无论照度环境如何，都可以以高精度测量到对象的距离。此外，根据本公开内容的感测装置和测距设备使得可以将恒定宽度的脉冲输出至下游电路，而不管再充电时间的长度如何。还可以采用允许调整生成复位脉冲的时间延迟以及调整输出到下游电路的脉冲的宽度的配置。在这种情况下，可以与使用中的测量电路一致地调整脉冲输出定时和脉冲宽度。
根据本公开的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，本发明的技术可实施为待安装在移动体上的设备，所述移动体例如为任何类型的汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶和机器人。
图31是示出了作为可应用根据本公开的实施方式的技术的移动体控制系统的实例的车辆控制系统的示意性配置的实例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图31所示的例子中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息探测单元12030、车内信息探测单元12040以及集成控制单元12050。另外，作为集成控制单元12050的功能结构，例示了微型计算机12051、声音/图像输出部12052、车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置(诸如内燃机、驱动电机等)、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制提供给车身的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、后备灯、制动灯、转向信号、雾灯等的各种灯的控制装置。在这种情况下，从作为按键的替代物的移动装置发送的无线电波或各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息探测单元12030探测包含车辆控制系统12000的车外的信息。例如，车外信息探测单元12030连接成像部12031。车外信息探测单元12030使成像部12031拍摄车外的图像，并接收该拍摄图像。另外，车外信息探测单元12030也可以基于接收到的图像，进行探测人、车辆、障碍物、标志、路面上的文字等对象物的处理、或者探测其距离的处理等。
成像部12031是接收光并且输出对应于接收到的光的光量的电信号的光学传感器。成像部12031可以输出电信号作为图像，或者可以输出电信号作为关于测量距离的信息。此外，成像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息探测单元12040探测关于车辆内部的信息。车内信息探测单元12040例如与探测驾驶员的状态的驾驶员状态探测部12041连接。驾驶员状态探测部12041例如包括拍摄驾驶员的照相机。基于从驾驶员状态探测部12041输入的探测信息，车内信息探测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或驾驶员的集中度，或者可以确定驾驶员是否打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息探测单元12030或车内信息探测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协作控制，该功能包括用于车辆的防碰撞或减震、基于跟随距离的跟随驾驶、维持驾驶的车辆速度、车辆碰撞的警告、车辆与车道的偏离的警告等。
另外，微型计算机12051通过基于由车外信息探测单元12030或车内信息探测单元12040获得的关于车外或车内信息的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，可以执行用于自动驾驶的协作控制，这使得车辆不依赖于驾驶员的操作等而自主行驶。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息探测单元12030获得的关于车外的信息，将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，微型计算机12051可以通过例如根据车外信息探测单元12030探测到的前面车辆或对面车辆的位置，控制前照灯以从远光改变到近光，来执行旨在防止眩光的协作控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到输出装置，该输出装置能够视觉地或听觉地将信息通知给车辆的乘员或车辆外部。在图31的实例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示出为输出设备。例如，显示部12062可包括板上显示器和平视显示器中的至少一个。
图32是描述成像部12031的安装位置的实例的示意图。
在图32中，车辆12100包括作为成像部12031的成像部12101、12102、12103、12104和12105。
成像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及车辆内部挡风玻璃的上部的位置上。设置在车辆内部内的前鼻部的成像部12101和设置在挡风玻璃的上部的成像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置到侧视镜的成像部12102和12103主要获得车辆12100的侧面的图像。设置到后保险杠或后门的成像部12104主要获得车辆12100的后部的图像。通过成像部12101和12105获得的前方图像主要用于探测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
顺便提及，图32描述了成像部12101至12104的拍摄范围的实例。成像范围12111表示设置到前鼻的成像部12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示设置到侧视镜的成像部12102和12103的成像范围。成像范围12114表示设置到后保险杠或后门的成像部12104的成像范围。例如，通过叠加由成像部12101至12104成像的图像数据来获得从上方观看的车辆12100的鸟瞰图像。
成像部12101至12104中的至少一个可具有获得距离信息的功能。例如，成像部12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是具有用于相位差探测的像素的成像元件。
例如，微型计算机12051可以基于从成像部12101至12104获得的距离信息确定在成像范围12111至12114内到每个三维物体的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并且由此提取最近的三维物体作为前方车辆，该最近的三维物体具体地存在于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/小时)在与车辆12100基本相同的方向上行驶。另外，微型计算机12051可以预先设定跟随距离以保持在前行车辆的前方，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随起动控制)等。因此，可以执行用于自动驾驶的协作控制，该自动驾驶使车辆不依赖于驾驶员的操作等而自主行驶。
例如，微型计算机12051可以基于从成像部12101至12104获得的距离信息将与三维物体有关的三维物体数据分类为二轮车、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类的三维物体数据，并且将所提取的三维物体数据用于自动躲避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定指示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驾驶系统控制单元12010执行强制减速或躲避转向。微型计算机12051可由此辅助驾驶以避免碰撞。
成像部12101至12104中的至少一个可以是探测红外线的红外相机。微型计算机12051例如可以通过确定在成像部12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。行人的这种识别例如通过提取作为红外照相机的成像部12101至12104的成像图像中的特征点的过程以及通过对表示对象的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来确定是否是行人的过程来执行。当微型计算机12051确定在成像部12101到12104的成像图像中存在行人并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得用于强调的正方形轮廓线被显示为叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052还可控制显示部12062，使得在期望位置处显示表示行人的图标等。
上面已经解释了可以应用根据本公开内容的技术的车辆控制系统的实例。本公开的技术可有利地应用于例如上述部件中的成像部12031。具体地说，具有上述探测装置的测距设备90(即，上述电路100至109)和光源91一起可以安装在成像部12031中。将本公开的技术应用于成像部12031使得可以在具有宽动态范围的亮度的环境中获得准确的距离信息并且增强车辆12100的功能和安全性。
本公开可以优选地在以下配置中实现：
(1)
一种感测装置，包括：
光电探测器；
负载元件，所述负载元件连接在所述光电探测器与第一基准电位之间；
第一导电型的第一晶体管，被配置为根据介于所述光电探测器与所述负载元件之间的第一信号线的电压而导通；
第一导电型的第二晶体管，被配置为根据第一晶体管的电流或第二信号线的电压使第一基准电位与第一晶体管之间导通；
第二导电型的第三晶体管，被配置为根据第二信号线的电压导通第一晶体管与第二基准电位之间的状态；以及
第一反相器，连接在第三信号线与第四信号线之间，所述第三信号线介于所述第一晶体管与所述第三晶体管之间。
(2)
如上文段(1)所述的感测装置，进一步包括：
脉冲发生器，被配置为根据所述第四信号线的电压将脉冲输出至所述第二信号线上。
(3)
如以上段(2)所述的感测装置，其中
所述脉冲发生器被配置为使得，当所述第四信号线上的电压电平改变时，所述脉冲发生器在时间延迟之后将脉冲输出至所述第二信号线上。
(4)
如以上段(1)至(3)中任一段所述的感测装置，进一步包括：
第一电阻器，其连接在所述负载元件与所述光电探测器之间；以及
第一导电型的第四晶体管，串联连接至所述第一电阻器。
(5)
如以上段(1)至(4)中任一段所述的感测装置，进一步包括：
第二反相器，连接至所述第二信号线，其中，
所述负载元件是所述第一导电型的第五晶体管，以及
所述第五晶体管被配置为根据来自所述第二反相器的输出电压而导通。
(6)
如以上段(1)至(4)中任一段所述的感测装置，进一步包括：
第二导电型的第六晶体管，被配置为根据第二信号线的电压导通第二基准电位与第二信号线之间的状态，其中
所述负载元件是被配置为根据所述第二信号线的电压导通的第一导电型的第五晶体管。
(7)
如以上段(2)或(3)所述的感测装置，其中
所述脉冲发生器包括：第一延迟器件；第二延迟器件，串联连接至所述第一延迟器件；与电路，连接至所述第二延迟器件的下游侧；以及第三反相器，连接在所述第一延迟器件与所述与电路之间，所述第一延迟器件连接至所述第四信号线，所述AND电路的下游侧连接至所述第二信号线。
(8)
如以上段(2)或(3)所述的感测装置，其中
所述脉冲发生器包括反相器链。
(9)
如以上段(2)或(3)所述的感测装置，其中
所述脉冲发生器包括触发器和连接至所述触发器的Q端子的第四反相器，所述触发器具有连接至所述第四信号线的D端子，所述第四反相器具有连接至所述第二信号线的输出侧。
(10)
如以上段(2)或(3)所述的感测装置，其中
所述脉冲发生器包括：源极接地的两级放大电路；第一电流源，连接至所述两级放大电路的第一级；第二电流源，连接至所述两级放大电路的第二级；电容器，连接在所述两级放大电路的所述第一级与所述第二级之间；以及第五反相器，连接至所述两级放大电路的所述第一级，所述两级放大电路的输入端子连接至所述第四信号线，所述第五反相器的输出端子连接至所述第二信号线。
(11)
如以上段(1)至(10)中任一段所述的感测装置，其中
所述光电探测器安装在经由Cu-Cu连接电连接到安装其他元件的第二基板的第一基板上。
(12)
如以上段(1)至(10)中任一段所述的感测装置，其中
所述光电探测器包括雪崩光电二极管。
(13)
一种测距设备，具有如以上段(1)至(12)中任一项所述的多个感测装置，该测距设备包括：
光源；
逻辑电路，所述逻辑电路被配置为用于输出对来自所述多个感测装置的输出电压的或运算的结果；以及
测量电路，被配置为基于从光源发射光的定时和从逻辑电路输出的信号测量至物体的距离。
(14)
如以上段(13)所述的测距设备，进一步包括：
控制电路，连接至所述多个感测装置的所述第二信号线，其中
所述控制电路被配置为基于从至少一个所述感测装置的所述第四信号线输入至所述测量电路的信号，将脉冲输出至所述第二信号线上。
(15)
一种感测装置，包括：
光电探测器；
负载元件，所述负载元件连接在所述光电探测器与第一基准电位之间；
第二导电型的第七晶体管，被配置为根据第五信号线的电压导通所述光电探测器与第六信号线之间的状态；
第一导电型的第八晶体管，被配置为根据第五信号线的电压导通第一基准电位与第七晶体管之间的状态；
第一导电型的第九晶体管，被配置为根据第六信号线的电压导通第一基准电位与第七信号线之间的状态；
第二导电型的第十晶体管，被配置为根据第八信号线的电压导通第七信号线与第二基准电位之间的状态；以及
第六反相器，所述第六反相器连接在所述第七信号线与第九信号线之间，其中
所述第五信号线与所述第九信号线连接。
(16)
如上文段(15)所述的感测装置，进一步包括：
脉冲发生器，被配置为根据所述第九信号线的电压将脉冲输出至所述第八信号线。
(17)
如上文段(15)或(16)所述的感测装置，进一步包括：
第一电阻器，其连接在所述负载元件与所述光电探测器之间；以及
第一导电型的第四晶体管，串联连接至所述第一电阻器。
(18)
如以上段(15)至(17)中任一项所述的感测装置，进一步包括：
第十一晶体管，被配置为根据施加至第一控制电极的电压导通第一基准电位与第九晶体管之间的状态。
(19)
如以上段(15)至(18)中任一项所述的感测装置，进一步包括：
第十二晶体管，被配置为根据施加至第二控制电极的电压导通所述第七信号线与所述第十晶体管之间的状态。
(20)
一种感测装置，包括：
光电探测器；
负载元件，所述负载元件连接在所述光电探测器与第一基准电位之间；
第二导电型的第七晶体管，被配置为根据第五信号线的电压导通所述光电探测器与第六信号线之间的状态；
第一导电型的第八晶体管，被配置为根据第五信号线的电压导通第一基准电位与第七晶体管之间的状态；
第一导电型的第九晶体管，被配置为根据第六信号线的电压导通第一基准电位与第七信号线之间的状态；
第二导电型的第十晶体管，被配置为根据第八信号线的电压导通第七信号线与第二基准电位之间的状态；
第六反相器，连接到所述第七信号线；
第七反相器，其连接在所述第六反相器与第九信号线之间；
第三延迟器件，连接到所述第九信号线；
NOR电路，被配置为将对来自所述第三延迟器件的输出电压和第十信号线的电压的NOR运算的结果输出至所述第八信号线；以及
NAND电路，被配置为在所述第九信号线的电压上和所述第八信号线的电压上输出NAND运算的结果到所述第五信号线上。
本公开的实施例不限于上面讨论的那些并且包括本领域的技术人员可以想到的各种变化。此外，本发明的有利效果不限于上述效果。即，在由所附权利要求及其等同物限定的本公开的技术构思和范围内，可以可变地补充、修改或者部分删除上面公开的内容。
[参考符号列表]
C1：电容器
D1、D2、D3：延迟装置
F1、F2：触发器
NP：NAND电路
NS：NOR电路
P1、P2、P3：AND电路
PD：光电二极管
R1：电阻器
1、1A、1B：感测装置
2、2A：切换部
3、3A：初始化部
4、4A：放大部
5、5A：探测部
6：淬灭部
7：测量电路
8、8A、8B、8C、8D、8E、8F：脉冲发生器
9、9A、9B：探测部
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、23、24、2540、41、42、43：晶体管
30、31、32、33、34、35、36、37：反相器
51、52：基板
53：Cu-Cu连接
54、520：电路块
55：缓冲器
56：触发电路
57：多个触发器
58：TDC
61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71：曲线
80：物体
90：测距设备
91：光源
TR1、TR2、50、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、200：电路
150：控制电路
300：反相器链
510：像素。

Claims (20)

1.一种感测装置，包括：
光电探测器；
负载元件，所述负载元件连接在所述光电探测器与第一基准电位之间；
第一导电型的第一晶体管，被配置为根据介于所述光电探测器与所述负载元件之间的第一信号线的电压而导通；
第一导电型的第二晶体管，被配置为根据所述第一晶体管的电流或第二信号线的电压使所述第一基准电位与所述第一晶体管之间导通；
第二导电型的第三晶体管，被配置为根据所述第二信号线的电压使所述第一晶体管与第二基准电位之间导通；以及
第一反相器，连接在第三信号线与第四信号线之间，所述第三信号线介于所述第一晶体管与所述第三晶体管之间。
2.根据权利要求1所述的感测装置，进一步包括：
脉冲发生器，被配置为根据所述第四信号线的电压将脉冲输出至所述第二信号线。
3.根据权利要求2所述的感测装置，其中，
所述脉冲发生器被配置为使得当所述第四信号线上的电压电平改变时，所述脉冲发生器在时间延迟之后将脉冲输出至所述第二信号线。
4.根据权利要求1所述的感测装置，进一步包括：
第一电阻器，连接在所述负载元件与所述光电探测器之间；以及
第一导电型的第四晶体管，串联连接至所述第一电阻器。
5.根据权利要求1所述的感测装置，进一步包括：
第二反相器，连接至所述第二信号线，其中，
所述负载元件是第一导电型的第五晶体管，以及
所述第五晶体管被配置为根据来自所述第二反相器的输出电压而导通。
6.根据权利要求1所述的感测装置，进一步包括：
第二导电型的第六晶体管，被配置为根据所述第二信号线的电压使所述第二基准电位与所述第二信号线之间导通，其中
所述负载元件是被配置为根据所述第二信号线的电压而导通的第一导电型的第五晶体管。
7.根据权利要求2所述的感测装置，其中，
所述脉冲发生器包括：第一延迟器件；第二延迟器件，串联连接至所述第一延迟器件；AND电路，连接至所述第二延迟器件的下游侧；以及第三反相器，连接在所述第一延迟器件与所述AND电路之间，所述第一延迟器件连接至所述第四信号线，所述AND电路的下游侧连接至所述第二信号线。
8.根据权利要求2所述的感测装置，其中，
所述脉冲发生器包括反相器链。
9.根据权利要求2所述的感测装置，其中，
所述脉冲发生器包括触发器和连接至所述触发器的Q端子的第四反相器，所述触发器的D端子连接至所述第四信号线，所述第四反相器的输出侧连接至所述第二信号线。
10.根据权利要求2所述的感测装置，其中，
所述脉冲发生器包括：源极接地的两级放大电路；第一电流源，连接至所述两级放大电路的第一级；第二电流源，连接至所述两级放大电路的第二级；电容器，将所述两级放大电路的所述第一级与所述两级放大电路的所述第二级之间进行连接；以及第五反相器，连接至所述两级放大电路的所述第一级，所述两级放大电路的输入端子连接至所述第四信号线，所述第五反相器的输出端子连接至所述第二信号线。
11.根据权利要求1所述的感测装置，其中，
供所述光电探测器安装的第一基板经由Cu-Cu连接电连接到第二基板，在所述第二基板上安装有其他元件。
12.根据权利要求1所述的感测装置，其中，
所述光电探测器包括雪崩光电二极管。
13.一种测距设备，具有多个根据权利要求1所述的感测装置，所述测距设备包括：
光源；
逻辑电路，被配置为输出对来自多个所述感测装置的输出电压的或运算的结果；以及
测量电路，被配置为基于从所述光源发射光的定时和从所述逻辑电路输出的信号测量至物体的距离。
14.根据权利要求13所述的测距设备，进一步包括：
控制电路，连接至多个所述感测装置的所述第二信号线，其中
所述控制电路被配置为基于从至少任何一个所述感测装置的所述第四信号线输入至所述测量电路的信号，将脉冲输出至所述第二信号线。
15.一种感测装置，包括：
光电探测器；
负载元件，连接在所述光电探测器与第一基准电位之间；
第二导电型的第七晶体管，被配置为根据第五信号线的电压使所述光电探测器与第六信号线之间导通；
第一导电型的第八晶体管，被配置为根据所述第五信号线的电压使所述第一基准电位与所述第七晶体管之间导通；
第一导电型的第九晶体管，被配置为根据所述第六信号线的电压使所述第一基准电位与第七信号线之间导通；
第二导电型的第十晶体管，被配置为根据第八信号线的电压使所述第七信号线与第二基准电位之间导通；以及
第六反相器，连接在所述第七信号线与第九信号线之间，其中
所述第五信号线与所述第九信号线连接。
16.根据权利要求15所述的感测装置，进一步包括：
脉冲发生器，被配置为根据所述第九信号线的电压将脉冲输出至所述第八信号线。
17.根据权利要求15所述的感测装置，进一步包括：
第一电阻器，连接在所述负载元件与所述光电探测器之间；以及
第一导电型的第四晶体管，串联连接至所述第一电阻器。
18.根据权利要求15所述的感测装置，进一步包括：
第十一晶体管，被配置为根据施加至第一控制电极的电压使所述第一基准电位与所述第九晶体管之间导通。
19.根据权利要求15所述的感测装置，进一步包括：
第十二晶体管，被配置为根据施加至第二控制电极的电压使所述第七信号线与所述第十晶体管之间导通。
20.一种感测装置，包括：
光电探测器；
负载元件，连接在所述光电探测器与第一基准电位之间；
第二导电型的第七晶体管，被配置为根据第五信号线的电压使所述光电探测器与第六信号线之间导通；
第一导电型的第八晶体管，被配置为根据所述第五信号线的电压使所述第一基准电位与所述第七晶体管之间导通；
第一导电型的第九晶体管，被配置为根据所述第六信号线的电压使所述第一基准电位与第七信号线之间导通；
第二导电型的第十晶体管，被配置为根据第八信号线的电压使所述第七信号线与第二基准电位之间导通；
第六反相器，连接到所述第七信号线；
第七反相器，连接在所述第六反相器与第九信号线之间；
第三延迟器件，连接到所述第九信号线；
NOR电路，被配置为将对来自所述第三延迟器件的输出电压和第十信号线的电压的NOR运算的结果输出至所述第八信号线；以及
NAND电路，被配置为将对所述第九信号线的电压和所述第八信号线的电压的NAND运算的结果输出到所述第五信号线。
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