[发明专利]光检测器以及便携式电子设备

说明书

本发明抑制干扰光的影响而高精度地测定至检测对象物为止的距离。测距传感器(100)具备：VCSEL(1)；SPAD阵列(3)，其具有多个对VCSEL(1)发出的脉冲光的光子进行检测的SPAD(3a)；SPAD阵列(4)，其具有多个对脉冲光被检测对象物(200)反射的反射光的光子进行检测的SPAD(4a)；DLL(7)，其对从SPAD阵列(3)的SPAD(3a)输出的脉冲信号与从SPAD阵列(4)的SPAD(4a)输出的脉冲信号之间的时间差进行计测；干扰光入射SPAD判定部(10)，其基于VCSEL(1)未发光时的从SPAD阵列(4)的各SPAD(4a)输出的脉冲信号，对入射有干扰光的SPAD(4a)进行判定；以及SPAD前端电路(6)，其使被判定为入射有干扰光的SPAD(4a)的动作停止。

技术领域

本发明涉及光学地测定至检测对象物为止的距离的光检测器。

背景技术

近年来，智能手机等便携式信息终端正在广泛普及。通过相机、接近传感器、方位传感器、加速度传感器、角速度传感器、照度传感器等的小型化，可在上述那样的便携式信息终端搭载有各种传感器。智能手机内置的相机的自动对焦以往通常使用利用图像的对比度进行相机的自动对焦(AF)的方法。但是，对比度AF在暗处等拍摄对象物的对比度低的情况下，AF速度极端降低，存在透镜的调焦变慢这样的弱点。因此，期望在暗处也能够实现高速的AF的小型并且能够高速动作的测距传感器。接受这样的要求，近年来，TOF(Time ofFlight)方式的AF用测距传感器开始搭载于移动电话。

另外，在无人机等机器人用途中，也谋求小型轻型的测距传感器。相对于此，与使用了三角测量方式的PSD受光元件的测距传感器比较有利于小型化的TOF方式的测距传感器较为有用。

以盖革模式动作的雪崩效应光电二极管亦即SPAD(Single-Photon-Avalanche-Diode：单光子雪崩增倍光电二极管)能够检测单一的光子(Photon)。如图26中A点所示，该单一光子检测通过以比击穿电压更高电压对SPAD进行偏置来实现。若光子到达并产生雪崩放大则SPAD成为准稳定状态(图26的B点)。该雪崩放大因连接于SPAD的淬灭电阻而消失(图26的C点)，偏置电压比击穿电压降低。其后，偏置电压复原，成为以盖革模式的待机状态，保持图26所示的A点的状态，至下一次光子入射为止。这样，SPAD以盖革模式进行动作，因此相对于光的灵敏度非常高，光子检测效率根据波长而不同，达到数％～数十％。

能够以多个阵列状配置SPAD而进一步提高光子检测效率。这样，在将高灵敏度的SPAD用于TOF方式测距传感器的情况下，存在容易受到太阳光、人工照明光等干扰光的影响这一问题。

图27是表示以往的TOF方式的测距传感器的构造的剖视图。在测距传感器中，参考侧的SPAD阵列301和返回侧的SPAD阵列302通过遮光壁303而分离。在参考侧的SPAD阵列301仅入射VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直腔面发射激光器)304发出的光。另一方面，返回侧的SPAD阵列302成为仅供来自检测对象物的反射光经由光学滤波器305而入射那样的构造。

光学滤波器306作为使VCSEL304的发光波长附近的波长通过的带通滤波器发挥功能。因此，光学滤波器306构成为难以由于干扰光而产生SPAD的误反应。

图28是太阳光(AM1.5)的光谱图。如图28所示，940nm附近存在基于水蒸气的吸收带，为了使野外的太阳光的影响成为最小限度而多使用940nm附近的波长的光。

考虑使用具有图29所示那样的光学带通滤波器的透过分光光谱的光学滤波器和具有图30所示那样的发光光谱的发光元件。由此，能够成为除波长为940nm附近以外的干扰光成分不向参考侧的SPAD阵列301和返回侧的SPAD阵列302入射那样的构造。作为其结果，S/N比提高。

现有技术文献

专利文献