JP6657412B2 - 光センサ及び電子機器 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態1に係る光センサ101の回路構成を示す図である。
図2は、第1受光部11及び第2受光部12の回路構成を示す図である。
図3は、時間差抽出回路16に備えられた第1DLL回路17及び第2DLL回路18のブロック図である。
ここでは、第1DLL回路17の動作と第2DLL回路18の動作とは同じであるので、第1DLL回路17の動作を例に説明する。
図5は、光センサ101の動作状態を説明するための図である。
以下、図6及び図7に基づいて、初期位相データ取得期間について説明する。
初期設定回路19は、初期位相収束期間において、初期位相データ取得期間で得た第1受光部11の受光波形の位置に最も近い領域(本実施形態においては第2領域)に対して、その領域でHigh電圧になるT1〜T4のいずれかの波形(本実施形態においてはT2)を、位相設定用パルス信号として第1DLL回路17に出力し、第1DLL回路17を第1受光部11の受光波形の位置に最も近い領域に収束動作させる(具体的に、図3において、位相設定用パルス信号は(D)SPAD_SG1に入力される)。
本発明の他の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明の他の実施形態について、説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態1及び2にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
電子機器は、上述した実施形態1〜3に記載の各光センサを備えていてもよい。このような電子機器として、具体的には、カメラ、ロボット掃除機、スマートフォンなどがある。
本発明の態様1に係る光センサは、発光素子と、検知対象物からの反射光によるフォトン入射に対して同期するパルスを出力するフォトンカウント型の第1受光部と、センサパッケージ内部の反射光によるフォトン入射に対して同期するパルスを出力する、上記第1受光部より上記発光素子に近く配置されたフォトンカウント型の第2受光部と、上記第1受光部からのパルス出力と基準クロックとを入力する第1DLL回路及び上記第2受光部からのパルス出力と上記基準クロックとを入力する第2DLL回路を含む、空間光路上の距離に相当する時間差を抽出する時間差抽出回路と、上記第1DLL回路に初期位相値を与える初期設定回路と、を備え、上記初期設定回路は、上記基準クロックの各周期をそれぞれn(nは2以上の整数)等分した第1領域から第n領域の領域内に、上記第1DLL回路の初期位相値を与える手段と、上記第1領域から上記第n領域における上記第1受光部からのパルス出力の数をカウントするカウンタと、上記カウントの比較器とを備え、上記第1領域から上記第n領域の中でカウンタ値が最大となる領域を上記比較器で特定し、上記特定した領域を、上記初期位相値として、上記第1DLL回路に与えることで、上記第1DLL回路を収束動作させることを特徴としている。
12 第2受光部
13 基準パルス生成回路
14 ドライバ回路
15 発光素子
16 時間差抽出回路
17 第1DLL回路
18 第2DLL回路
19 初期設定回路
21 パルス幅整形回路
22 パルス幅整形回路
23 パルス幅整形回路
24 パルス幅整形回路
25 位相検出器
26 電圧制御遅延回路
30 パルス幅増加回路
101 光センサ
202 光センサ
PD1 フォトダイオード
R1 アクティブクエンチング抵抗
BUF1 バッファー
S 検知対象物(物体)
Claims (6)
- 発光素子と、
検知対象物からの反射光によるフォトン入射に対して同期するパルスを出力するフォトンカウント型の第1受光部と、
センサパッケージ内部の反射光によるフォトン入射に対して同期するパルスを出力する、上記第1受光部より上記発光素子に近く配置されたフォトンカウント型の第2受光部と、
上記第1受光部からのパルス出力と基準クロックとを入力する第1DLL回路及び上記第2受光部からのパルス出力と上記基準クロックとを入力する第2DLL回路を含む、空間光路上の距離に相当する時間差を抽出する時間差抽出回路と、
上記第1DLL回路に初期位相値を与える初期設定回路と、を備え、
上記初期設定回路は、上記基準クロックの各周期をそれぞれn(nは2以上の整数)等分した第1領域から第n領域の領域内に、上記第1DLL回路の初期位相値を与える手段と、上記第1領域から上記第n領域における上記第1受光部からのパルス出力の数をカウントするカウンタと、上記カウントの比較器とを備え、
上記第1領域から上記第n領域の中でカウンタ値が最大となる領域を上記比較器で特定し、上記特定した領域の中心位置に上記第1受光部が受ける上記検知対象物からの反射光の受光波形の中心がある場合に相当する位相値を、上記初期位相値とする為の位相設定用パルス信号を生成し、上記第1DLL回路に与え、
上記カウンタ値が最大となる領域において、周期的にHigh電圧となる信号を、上記位相設定用パルス信号として、パルス幅増加回路に出力し、
上記パルス幅増加回路は、上記位相設定用パルス信号の幅に所定の幅を加えた信号を上記第1DLL回路に出力することにより、上記特定した領域に上記第1DLL回路を収束動作させることを特徴とする光センサ。 - 測定周期は、初期位相データ取得期間と、初期位相収束期間と、実測定期間とを含み、
上記初期位相データ取得期間においては、上記初期設定回路が、上記第1領域から上記第n領域の中でカウンタ値が最大となる領域を上記比較器で特定し、
上記初期位相収束期間においては、上記初期設定回路が、上記特定した領域に上記第1DLL回路を収束動作させることを特徴とする請求項1に記載の光センサ。 - 発光素子と、
検知対象物からの反射光によるフォトン入射に対して同期するパルスを出力するフォトンカウント型の第1受光部と、
センサパッケージ内部の反射光によるフォトン入射に対して同期するパルスを出力する、上記第1受光部より上記発光素子に近く配置されたフォトンカウント型の第2受光部と、
上記第1受光部からのパルス出力と基準クロックとを入力する第1DLL回路及び上記第2受光部からのパルス出力と上記基準クロックとを入力する第2DLL回路を含む、空間光路上の距離に相当する時間差を抽出する時間差抽出回路と、
上記第1DLL回路に初期位相値を与える初期設定回路と、を備え、
上記初期設定回路は、上記基準クロックの各周期をそれぞれn(nは2以上の整数)等分した第1領域から第n領域の領域内に、上記第1DLL回路の初期位相値を与える手段と、上記第1領域から上記第n領域における上記第1受光部からのパルス出力の数をカウントするカウンタと、上記カウントの比較器とを備え、上記第1領域から上記第n領域の中でカウンタ値が最大となる領域を上記比較器で特定し、上記特定した領域を、上記初期位相値として、上記第1DLL回路に与える際に、上記カウンタ値が最大となる領域において、周期的にHigh電圧となる信号を、位相設定用パルス信号として、パルス幅増加回路に出力し、
上記パルス幅増加回路は、上記位相設定用パルス信号の幅に所定の幅を加えた信号を上記第1DLL回路に出力することにより、上記特定した領域に上記第1DLL回路を収束動作させることを特徴とする光センサ。 - 測定周期は、初期位相データ取得期間と、初期位相収束期間と、実測定期間とを含み、
上記初期位相データ取得期間においては、上記初期設定回路が、上記第1領域から上記第n領域の中でカウンタ値が最大となる領域を上記比較器で特定し、
上記初期位相収束期間においては、上記初期設定回路が、上記特定した領域に上記第1DLL回路を収束動作させることを特徴とする請求項3に記載の光センサ。 - 上記初期設定回路は、上記基準クロックの各周期をそれぞれ(k/m)等分(k/m≧2かつm≧2、k/m及びmは整数である)した第1領域から第k/m領域における、上記第1受光部からのパルス出力の数をカウントするカウンタのカウンタ値結果より、カウンタ値が最大となる領域を上記比較器で特定し、
続けて上記カウンタ値が最大となる領域内をさらにm等分した第1領域から第m領域における、上記第1受光部からのパルス出力の数をカウントするカウンタのカウンタ値結果より、カウンタ値が最大となる領域を上記比較器で特定することを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の光センサ。 - 上記請求項1から5の何れか1項に記載の光センサを備えていることを特徴とする電子機器。
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