距离传感器和距离测量装置制造方法及图纸

提供了一种飞行时间传感器。飞行时间传感器包括光接收元件PD；第一信号线TRGO和第二信号线TRG180；与光接收元件电连通的第一晶体管TGA，第一晶体管包括与第一信号线TRGO电连通的第一栅极；与光接收元件电连通的第二晶体管TGB，第二晶体管包括与第二信号线TRG180电连通的第二栅极；以及包括至少一个比较器102A、102B的控制电路P200，其中，控制电路与第一信号线TRGO和第二信号线TRG180电连通。像素电路P100的晶体管TGA和TGB导通和断开，使得晶体管TGA和TGB中的任一个导通，并且由光电二极管PD生成的电荷选择性地累积在浮动扩散FDA和浮动扩散FDB中。分别取决于第一浮动扩散FDA和第二浮动扩散FDB处的电压的第一电压VSLA和第二电压VSLB与参考电压VREF进行比较。第一信号TRGO是时钟信号SCK和比较器输出QO的逻辑积，第二信号TRG180是反相的时钟信号SCK和比较器输出QO的逻辑积。距离测量装置具有成像单元，其包括以矩阵形式排列的多个成像像素P的像素阵列。为一个像素电路P100提供一个控制电路P200。控制电路P200控制像素电路P100中的曝光时间。像素电路P100将电压VSLA和VSLB提供给控制电路P200，并且控制电路P200基于电压VSLA和VSLB生成信号TRGO和TRG180，并且将这些信号TRGO和TRG180提供给像素电路P100。因此，由于可以在多个成像像素中的每一个中单独设置曝光时间，所以可以提高距离测量的测量精度。

Distance sensors and distance measuring devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】距离传感器和距离测量装置相关申请的交叉引用本申请要求2018年3月20日提交的日本在先专利申请JP2018-052257的权益，其全部内容通过引用结合于此。
本公开涉及检测距离的距离传感器以及使用这种距离传感器的距离测量装置。
技术介绍
为了测量到待测物体的距离，经常使用飞行时间(TOF)法。使用TOF法的距离测量装置发射光，并检测由待测物体反射的反射光。然后，距离测量装置检测发射光的发射时间和检测反射光的检测时间之间的时间差，从而测量到待测物体的距离(例如，专利文献1)。引用列表专利文献PTL1：国际公开号2014-207983
技术实现思路
技术问题现在，期望距离测量装置的测量精度高，并且期望测量精度进一步提高。期望提供能够提高测量精度的距离传感器和距离测量装置。问题的解决方案根据本公开，提供了一种飞行时间传感器。飞行时间传感器包括：光接收元件；第一信号线和第二信号线；第一晶体管，其与光接收元件电连通，所述第一晶体管包括与第一信号线电连通的第一栅极；第二晶体管，其与光接收元件电连通，所述第二晶体管包括与第二信号线电连通的第二栅极；以及控制电路，其包括至少一个比较器，其中，所述控制电路与第一信号线和第二信号线电连通。根据本公开，提供了一种距离测量装置。距离测量装置包括光源和与光源通信的光源控制单元。该距离测量装置包括成像单元，成像单元包括：光接收元件；第一信号线和第二信号线；第一晶体管，其与光接收元件电连通，所述第一晶体管包括与第一信号线电连通的第一栅极；第二晶体管，其与光接收元件电连通，所述第二晶体管包括与第二信号线电连通的第二栅极；以及控制电路，其包括至少一个比较器，其中，所述控制电路与第一信号线和第二信号线电连通。距离测量装置包括控制单元，其与光源控制单元和成像单元通信。专利技术的有利效果根据本公开的一个实施方式的距离传感器和距离测量装置适于基于取决于多个第一累积单元中的电压的多个第一检测电压来控制多个第一晶体管的开/关操作，从而使得可以提高测量精度。注意，本文描述的有利效果并被认为必须受限于此，并且可以实现本公开中描述的任何有利效果。附图说明[图1]图1是示出根据本公开的实施方式的距离测量装置的配置示例的框图；[图2]图2是示出图1所示的成像单元的配置示例的框图；[图3]图3是示出图2所示的像素阵列的配置示例的电路图；[图4]图4是示出图1所示的距离测量装置的配置示例的说明图；[图5]图5是示出图2所示的读取单元的配置示例的电路图；[图6]图6是示出图1所示的距离测量装置的操作示例的时序图；[图7]图7A至图7L是示出根据第一实施方式的曝光操作的示例的时序波形图；[图8]图8A至图8D是示出根据第一实施方式的曝光操作的示例的另一时序波形图；[图9]图9是示出根据第一实施方式的曝光操作的示例的说明图；[图10]图10A至图10H是示出根据第一实施方式的曝光操作的示例的另一时序波形图；[图11]图11A至图11G是示出根据一个实施方式的读取操作的示例的另一时序波形图；[图12]图12是示出根据第一实施方式的修改示例的像素阵列的配置示例的电路图；[图13]图13A至图13M是示出根据第一实施方式的修改示例的曝光操作的示例的时序波形图；[图14]图14A至图14J是示出根据第一实施方式的修改示例的曝光操作的示例的另一时序波形图；[图15]图15是示出根据第二实施方式的像素阵列的配置示例的电路图；[图16]图16A至图16L是示出根据第二实施方式的曝光操作的示例的时序波形图；[图17]图17A至图17F是示出根据第二实施方式的曝光操作的示例的另一时序波形图；[图18]图18是示出根据第二实施方式的曝光操作的示例的说明图；[图19]图19是示出根据第二实施方式的曝光操作的示例的另一说明图；[图20]图20是示出根据第二实施方式的修改示例的控制电路的配置示例的电路图；[图21]图21是示出根据第二实施方式的另一修改示例的控制电路的配置示例的电路图；[图22]图22是示出根据第三实施方式的像素阵列的配置示例的电路图；[图23]图23A至图23K是示出根据第三实施方式的曝光操作的示例的时序波形图；[图24]图24A至图24F是示出根据第三实施方式的曝光操作的示例的另一时序波形图；[图25]图25A至图25E是示出根据第三实施方式的曝光操作的示例的说明图；[图26]图26是示出根据第三实施方式的修改示例的像素阵列的配置示例的电路图；[图27]图27A至图27L是示出根据第三实施方式的修改示例的曝光操作的示例的时序波形图；[图28]图28A至图28D是示出根据第三实施方式的修改示例的曝光操作的示例的另一时序波形图；[图29]图29A至图29D是示出根据第三实施方式的修改示例的曝光操作的示例的另一时序波形图；[图30]图30是示出根据第一实施方式的距离测量装置的主要部分的配置示例的框图；[图31]图31是示出根据第二实施方式的距离测量装置的主要部分的配置示例的框图；[图32]图32是示出根据修改示例的距离测量装置的主要部分的配置示例的框图；[图33]图33是示出根据另一修改示例的距离测量装置的主要部分的配置示例的框图；[图34]图34是示出根据第三实施方式的距离测量装置的主要部分的配置示例的框图；[图35]图35是示出根据另一修改示例的距离测量装置的主要部分的配置示例的框图。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施方式。注意，将按以下顺序给出描述。1.第一实施方式2.第二实施方式3.第三实施方式<1.第一实施方式>配置示例图1示出了根据实施方式的距离测量装置(距离测量装置1)的配置示例。距离测量装置1被适配为通过使用TOF法测量到待测物体的距离。距离测量装置1包括光源11、光源控制单元12、光学系统13、成像单元20和控制单元14。光源11被适配为向待测物体发射光脉冲L1，并且用例如发光二极管(LED；发光二极管)配置。光源控制单元12被适配为基于来自控制单元14的指令来控制光源11的操作。光源11被适配为基于来自光源控制单元12的指令执行交替重复发光和不发光的发光操作，从而发射光脉冲L1。光学系统13包括在成像单元20的成像表面S1上形成图像的透镜。从光源11发射并被待测物体反射的光脉冲(反射的光脉冲L2)入射到光学系统13上。成像单元20被适配为基于来自控制单元14的指令接收反射的光脉冲L2，从而生成距离图像PIC。包括在距离图像PIC中的多个像素值中的每一个被适配为指示关于到待测物体的距离D的值(距离信号值)。然后，成像单元20被适配为将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行时间传感器，包括：/n光接收元件；/n第一信号线和第二信号线；/n第一晶体管，与所述光接收元件电连通，所述第一晶体管包括与所述第一信号线电连通的第一栅极；/n第二晶体管，与所述光接收元件电连通，所述第二晶体管包括与所述第二信号线电连通的第二栅极；以及/n控制电路，包括至少一个比较器，其中，所述控制电路与所述第一信号线和所述第二信号线电连通。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180320 JP 2018-0522571.一种飞行时间传感器，包括：
光接收元件；
第一信号线和第二信号线；
第一晶体管，与所述光接收元件电连通，所述第一晶体管包括与所述第一信号线电连通的第一栅极；
第二晶体管，与所述光接收元件电连通，所述第二晶体管包括与所述第二信号线电连通的第二栅极；以及
控制电路，包括至少一个比较器，其中，所述控制电路与所述第一信号线和所述第二信号线电连通。


2.根据权利要求1所述的飞行时间传感器，其中，所述至少一个比较器包括第一比较器和第二比较器，其中，所述第一比较器和所述第二比较器被配置为接收参考电压。


3.根据权利要求2所述的飞行时间传感器，其中，所述控制电路还包括：
NAND电路，与所述第一比较器和所述第二比较器电连通；
锁存器，与所述NAND电路、第一AND电路和第二AND电路电连通，其中，所述第一AND电路与所述第一信号线电连通，并且所述第二AND电路与所述第二信号线电连通。


4.根据权利要求1所述的飞行时间传感器，还包括：
第一电容器，经由所述第一晶体管与所述光接收元件电连通；以及
第二电容器，经由所述第二晶体管与所述光接收元件电连通。


5.根据权利要求1所述的飞行时间传感器，还包括：
第一半导体基板，其中，所述光接收元件、所述第一晶体管和所述第二晶体管形成在所述第一半导体基板上；以及
第二半导体基板，其中，所述控制电路形成在所述第二半导体基板上。


6.根据权利要求5所述的飞行时间传感器，其中，所述第一半导体基板堆叠在所述第二半导体基板上。


7.根据权利要求1所述的飞行时间传感器，还包括：
第一电容器，与所述光接收元件电连通；
第三信号线，被配置为提供基于由第一电容元件存储的电荷量的第一电压；以及
第一模数转换器，与所述第三信号线电连通。


8.根据权利要求7所述的飞行时间传感器，还包括：
第二电容器，与所述光接收元件电连通，其中，所述第一电容器经由所述第一晶体管与所述光接收元件电连通，并且所述第二电容器经由所述第二晶体管与所述光接收元件电连通；
第四信号线，被配置为提供基于由第二电容元件存储的电荷量的第二电压；以及
第二模数转换器，与所述第四信号线电连通。


9.根据权利要求1所述的飞行时间传感器，还包括：
第二光接收元件；
第三信号线和第四信号线；
第三晶体管，与所述第二光接收元件电连通，所述第三晶体管包括与所述第三信号线电连通的第三栅极；
第四晶体管，与所述第二光接收元件电连通，所述第四晶体管包括与所述第四信号线电连通的第四栅极；并且
所述控制电路与所述第三信号线和所述第四信号线电连通。


10.根据权利要求9所述的飞行时间传感器，其中，所述控制电路包括第二比较器和第三比较器，其中，所述第二比较器和所述第三比较器被配置为接收参考电压。


11.根据权利要求9所述的飞行时间传感器，其中，所述控制电路包括与所述第一信号线、所述第二信号线、所述第三信号线和所述第四信号线连通的电压选择器。


12.一种距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：森山祐介，
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：日本;JP