光检测装置和系统制造方法及图纸

一种光检测装置，包括：第一像素电路，包括第一雪崩光电二极管；第二像素电路包括：第二雪崩光电二极管；第一延迟电路，包括耦合到第二雪崩光电二极管的阴极的输入；第一电路包括：耦合到第二雪崩光电二极管的阴极的第一输入；以及第二输入，耦合到第一延迟电路的输出。所述光检测装置包括控制电路，所述控制电路耦合到第一电路的输出并被配置为基于第一电路的输出控制第一雪崩光电二极管的阳极的电势。所述控制电路被配置为基于第一电路的输出来控制第二雪崩光电二极管的阳极的电势。控制第二雪崩光电二极管的阳极的电势。控制第二雪崩光电二极管的阳极的电势。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光检测装置和系统


[0001]本技术涉及一种光检测装置。具体地，本技术涉及一种用于测量到物体的距离的光检测装置和系统。

技术介绍

[0002]在过去，关于具有测距功能的电子装置，已知称为飞行时间(ToF)的测距方法。ToF是一种通过使电子装置向物体发射照射光并计算照射光的发射和反射的照射光返回到电子装置之间的往返时间来测量距离的方法。在许多情况下，当检测对应于照射光的反射光时，单光子雪崩二极管(SPAD)用作光电转换元件。然而，当使用SPAD时，有时过度偏置会因温度而异。过度偏置(excess bias)是通过从阳极和阴极之间的电压中减去击穿电压而获得的值。因此，存在过度偏置变得太小并且光电二极管的灵敏度降低的可能性、以及反向过度偏置变得太大并且暗电流噪声增加的可能性。因此，已经提供了固态图像传感器，该传感器在光电流流动时监控SPAD的阴极电势，并且当阴极电势变高时降低SPAD的阳极电势。
[0003]引用列表
[0004]专利文献
[0005]PTL 1：日本专利申请公开号2019
‑
75394。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]上述相关技术控制阳极电势，以抑制由温度变化引起的过度偏置的变化。然而，用于控制阳极电势的监控电压(阴极电压)跟随由温度引起的过度偏置的变化，并且监控电压也根据入射光量的减少或增加而变化。尽管上述固态图像传感器使得能够抑制由温度变化引起的过度偏置的变化，但是这种固态图像传感器具有由根据入射光量的减少或增加的监控电压的变化引起的过度偏置的变化的问题。
[0008]期望通过使用固态图像传感器来抑制过度偏置根据入射光量的减少或增加的变化，该固态图像传感器基于阳极电势和阴极电势中的另一个来控制光电转换元件的阳极电势和阴极电势中的一个。
[0009]问题的解决方案
[0010]根据本技术的第一实施例，提供了一种固态图像传感器，包括：光电转换元件，包括阳极和阴极，所述阳极和阴极中的一个连接到预定节点；电势供应元件，所述电势供应元件被配置为向预定节点供应第一电势；时间检测电路，所述时间检测电路被配置为检测从所述预定节点的电势从所述第一电势开始增加或减少起已经过去预定时间段的时间；采样和保持电路，所述采样和保持电路被配置为基于来自时间检测电路的输出来捕捉预定节点的电势，并将该电势保持为第二电势；以及控制部分，所述控制部分被配置为基于第二电势控制阳极和阴极中的另一个的电势。这使得能够抑制过度偏置的变化。
[0011]此外，根据第一实施例，时间检测电路可以包括反相器，该反相器被配置为将预定
节点的电势的信号反相并输出反相的信号。这使得可以基于反相的信号来检测时间。
[0012]此外，根据第一实施例，时间检测电路可以还包括脉冲信号生成电路，所述脉冲信号生成电路被配置为基于通过将所述反相的信号延迟预定延迟时间而获得的信号来生成脉冲信号，并且所述采样和保持电路可以在所述脉冲信号的脉冲宽度的时间段内捕捉预定节点的电势。这使得能够通过使用脉冲信号对阴极电势进行采样。
[0013]此外，根据第一实施例，时间检测电路可以还包括延迟电路，所述延迟电路被配置为将所述反相的信号延迟预定延迟时间并输出延迟的信号，并且所述采样和保持电路在所述延迟的信号是彼此不同的两个值中的一个的情况下捕捉所述预定节点的电势，并且在所述延迟的信号是所述两个值中的另一个的情况下保持捕捉的电势。这使得能够通过使用延迟的信号来采样阴极电势。
[0014]此外，根据第一实施例，光电转换元件、时间检测电路以及采样和保持电路可以安装在像素中，相对于多个像素执行所述安装，并且所述控制部分包括：像素间平均获取部分，所述像素间平均获取部分被配置为计算多个像素的相应第二电势的平均值，作为像素间平均值；以及时间平均获取部分，所述时间平均获取部分被配置为计算像素间平均值的时间平均值；以及电势控制部分，所述电势控制部分被配置为以电势随着时间平均值变高而变低的方式控制阳极和阴极中的另一个的电势。这使得可以抑制由第二电势的变化引起的不良影响。
[0015]此外，根据第一实施例，时间平均获取部分可以包括被配置为生成时间平均值的模拟滤波器。这使得能够通过使用模拟电路获得时间平均值。
[0016]此外，根据第一实施例，时间平均获取部分可以包括被配置为生成时间平均值的数字滤波器。这使得能够减小占用面积。
[0017]此外，根据第一实施例，电势控制部分可以包括放大器，该放大器被配置为将时间平均值与预定电源电势进行比较，并将比较结果输出到阳极和阴极中的另一个。这使得能够通过使用模拟电路来控制电势。
[0018]此外，根据第一实施例，电势控制部分可以包括功率半导体，该功率半导体被配置为以电势随着时间平均值变高而变低的方式控制阳极和阴极中的另一个的电势。这使得能够减小占用面积。
[0019]此外，根据第一实施例，像素间平均获取部分可以包括电容器和并联连接在多个像素和电容器之间的多个电阻器。这使得能够通过使用模拟电路获得像素间平均值。
[0020]此外，根据第一实施例，像素间平均获取部分可以包括：模数转换部分，所述模数转换部分被配置为将第二电势转换为数字信号；以及平均滤波器，所述平均滤波器被配置为计算所述数字信号的平均值，作为像素间平均值。这使得能够减小占用面积。
[0021]此外，根据第一实施例，模数转换部分可以包括多个模数转换器，所述模数转换器被配置为将彼此不同的像素的第二电势转换成数字信号。这使得可以同时将多个第二电势转换成数字信号。
[0022]此外，根据第一实施例，模数转换部分可以包括：选择器，所述选择器被配置为选择所述多个像素的相应第二电势中的任何一个；以及模数转换器，所述模数转换器被配置为将所选择的第二电势转换成数字信号。这使得能够减少模数转换器的数量。
[0023]此外，根据第一实施例，固态图像传感器还可以包括插入在采样和保持电路与控
制部分之间的输出侧缓冲器。这使得可以经由输出侧缓冲器输出第二电势。
[0024]此外，根据第一实施例，输出侧缓冲器可以基于第二电势生成差分信号，并输出所生成的差分信号。这使得能够获得更精确的输出值。
[0025]此外，根据第一实施例，固态图像传感器可以还包括插入在预定节点与采样和保持电路之间的输入侧缓冲器。这允许监控像素和成像像素具有相同的击穿电压VBD。
[0026]此外，根据第一实施例，输入侧缓冲器可以基于第二电势生成差分信号，并输出所生成的差分信号。这使得能够获得更精确的输出值。
[0027]此外，根据第一实施例，光电转换元件和电势供应元件可以安装在成像像素电路和围绕成像像素电路的监控像素电路中的每一个中，并且时间检测电路与采样和保持电路可以安装在监控像素电路中。这使得可以基于由监控像素电路保持的电势来控制阳极或阴极的电势。
[0028]此外，根据第一实施例，阴极可以连接到预定节点，并且控制部分可以控制阳极的电势。这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光检测装置，包括：第一像素电路，包括第一雪崩光电二极管；第二像素电路，包括：第二雪崩光电二极管；第一延迟电路，包括耦合到所述第二雪崩光电二极管的阴极的输入；第一电路，包括耦合到所述第二雪崩光电二极管的阴极的第一输入、以及耦合到所述第一延迟电路的输出的第二输入；以及控制电路，耦合到所述第一电路的输出，并且所述控制电路被配置为基于所述第一电路的输出来控制所述第一雪崩光电二极管的阳极的电势。2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述控制电路被配置为基于所述第一电路的输出来控制所述第二雪崩光电二极管的阳极的电势。3.根据权利要求1所述的光检测装置，还包括：第三像素电路，包括：第三雪崩光电二极管；第二延迟电路，包括耦合到所述第三雪崩光电二极管的阴极的电势的输入；以及第二电路，包括耦合到所述第三雪崩光电二极管的阴极的第三输入、以及耦合到所述第二延迟电路的输出的第四输入。4.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，所述控制电路包括平均电路，所述平均电路耦合到所述第一电路的输出和所述第二电路的输出，并且所述平均电路被配置为对所述第一电路和所述第二电路的输出进行平均，以输出像素间平均信号。5.根据权利要求4所述的光检测装置，其中，所述控制电路包括时间平均电路，所述时间平均电路包括耦合到所述平均电路的输出的输入，并且所述时间平均电路被配置为基于所述像素间平均信号输出时间平均信号。6.根据权利要求5所述的光检测装置，其中，所述控制电路包括耦合到所述第一雪崩光电二极管的阳极的电势控制器。7.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，所述电势控制器被配置为当所述时间平均信号上升时控制所述第一雪崩光电二极管的阳极的电势降低，并且其中，所述电势控制器被配置为当所述时间平均信号下降时控制所述第一雪崩光电二极管的阳极的电势升高。8.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，所述控制电路包括模数转换器，所述模数转换器被配置为将所述时间平均信号转换为数字信号，并且其中，所述电势控制器包括功率电子器件，所述功率电子器件被配置为基于所述数字信号控制所述第一雪崩光电二极管的阳极的电势。9.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，所述平均电路包括电容、耦合在所述电容和所述第一延迟电路之间的第一电阻以及耦合在所述电容和所述第二延迟电路之间的第二电阻。10.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述第一电路包括保持电路，所述保持电路包括开关和电容。11.根据权利要求10所述的光检测装置，其中，所述第一电路包括第一缓冲电路和第二缓冲电路，其中，所述第一缓冲电路耦合在所述第二雪崩光电二极管的阴极和所述保持电
路之间，并且其中，所述保持电路耦合在所述第一缓冲电路和所述第二缓冲电路之间。12.根据权利要求11所述的光检测装置，其中，所述第一缓冲电路被配置为缓冲所述第二雪崩光电二极管的阴极的电势，以输出包括第一正信号和第一负信号的第一对差分信号，其中，所述保持电路被配置为根据第一延迟信号输出所述第一正信号，并且其中，所述第二缓冲电路被配置为缓冲所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丹，西野辰树，
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：