[发明专利]光传感器、电子设备

说明书

本发明的光传感器(101)，在判断期间内，根据从第一数字计算部(13)输出的数字值是否超过参考值，来改变发光元件(18)的发光周期和在时间差提取电路(19)中使用的参考时钟的周期。因此，实现了一种光传感器，其能够兼顾维持近距离的测量精度，以及维持在与检测对象物之间存在壳体面板的情况下的远距离的测量精度。

技术领域

本发明涉及一种光传感器以及内置有所述光传感器的电子设备。

背景技术

在现有的光通信和飞行时间测量(TOF)中，使用雪崩光电二极管作为快速检测微弱光的光接收元件，其利用了光电二极管的雪崩倍增(雪崩)效应(例如，专利文献1)。当施加小于击穿电压(击穿电压)的反向电压时，雪崩光电二极管在线性模式下工作，且其输出电流是波动的，以与接收光量成正相关。另一方面，当施加等于或高于击穿电压的反向电压时，雪崩光电二极管在盖革模式下工作。盖革模式下的雪崩光电二极管，即使有单个光子入射时，也会发生雪崩现象，因此可以获得大的输出电流。因此，盖革模式下的雪崩光电二极管被称为单光子雪崩二极管(SPAD：S i ng l ePhoton Ava l anche D i ode)。

通过将淬灭电阻串联到盖革模式下的雪崩光电二极管，可以获得二进制脉冲输出。如图34所示，这种电路由例如光电二极PD 10、有源淬灭电阻R10(MOS晶体管的电阻元件)和缓冲器BUF 10组成。

光电二极管PD10是盖革模式下的雪崩光电二极管，当施加高于或等于击穿电压的偏压时，响应于单个光子的入射发生雪崩现象从而产生电流。当电流通过与光电二极管PD10串联连接的有源淬灭电阻R10时，有源淬灭电阻R10的端子间电压增加，同时光电二极管PD10的偏压下降，雪崩现象停止。当雪崩现象产生的电流消失时，有源淬灭电阻R10的端子间的电压降低，光电二极管PD10则恢复之前的状态，再次被施加超过击穿电压的偏压。通过缓冲器BUF10，取出光电二极管PD 10和有源淬灭电阻R10之间的电压变化，作为二进制脉冲输出。

另外，专利文献2公开了一种方法，其使用所述SPAD，将来自发光元件的反射光和直射光，分别输入到单独的De l ay Locked Loop电路(延迟锁相环，DLL)中，并且通过将两个DLL输出脉冲之间的延迟量转换为数字，来进行距离测量。

现有技术文献

非专利文件

专利文献1：日本专利公报“专利第5644294号公报(2014年11月14日公告)”

专利文献2：美国专利公开“US2014/0231631(2014年8月21日公开)”。

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在专利文献2中公开的方法中，如图9所示，当在检测对象物和光传感器(第一光接收部、第二光接收部、发光元件)之间存在壳体面板时，由于在近距离侧(壳体面板侧)产生SPAD信号，因此壳体面板的存在与否决定测量距离误差的产生。尤其是，存在远距离侧发生大误差的问题(参见图10)。

此外，专利文献2中公开了一种方法，其通过壳体面板信号的计数值和测量后的距离，来校正在远距离侧产生的误差。在所述校正中，需要将发光元件的发光时间宽度(发光周期)设置得比较长，并且制造出壳体面板的反射产生的信号和检测对象物的反射产生的信号的宽度重叠的部分(延迟量)。在这种情况下，如果发光时间宽度变长，则信号中可能发生偏差，从而导致误差。而且，由于近距离侧的延迟量小，为了获得校正所需的信号宽度重叠的部分，必须使发光时间宽度相对较长，而距离测量值的误差也变得相对较大。特别是，当作为远距离对策而延长发光时间宽度时，所述问题会更加突出。

因此，现有的光传感器，不能兼顾维持近距离的测量精度，以及维持在与检测对象物之间存在壳体面板的情况下的远距离的测量精度。