[發明專利]背面入射型測距傳感器以及測距裝置

有效

• 申請號: 201210102539.9
• 申請日: 2008-07-02
• 公開（公告）號: CN102623473A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 間瀬光人;鈴木高志;水野誠一郎;武村光隆
• 申請（專利權）人: 浜松光子學株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦

本申請是申請日為2008年7月2日、申請號為200880023309.5、發明名稱為背面入射型測距傳感器以及測距裝置的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及背面入射型測距傳感器以及測距裝置。

背景技術

已知：現有的主動型光測距傳感器從LED(Light?Emitting?Diode)等的投光用光源向對象物照射光，通過由光檢測元件檢測對象物的反射光而輸出對應于到對象物為止的距離的信號。作為能夠簡單地測量到對象物為止的距離的光三角測量型光測距傳感器已知PSD(Position?Sensitive?Detector)等，但是，近年來，為了進行更加精密的距離測量，期待著光TOF(Time-Of-Flight)型光測距傳感器的開發。

另外，在車載用途、工場的自動制造系統用途等中尋求能夠通過同一芯片同時取得距離信息和圖像信息的圖像傳感器。如果在車輛前方設置圖像傳感器，則期待著用于前方車輛的檢測·識別以及步行者等的檢測·識別。還期待著一種能夠取得與圖像信息分開的、由單一的距離信息或者多個距離信息構成的距離圖像的圖像傳感器。優選在這樣的測距傳感器中使用TOF法。

TOF法從投光用的光源向對象物射出脈沖光，通過由光檢測元件檢測由對象物反射的脈沖光而測量脈沖光的射出時刻和檢測時刻的時間差。該時間差(Δt)是脈沖光以光速(＝c)飛行到對象物為止的距離d的2倍的距離(2×d)所需要的時間，因此，成立d＝(c×Δt)/2。時間差(Δt)換句話來說就是來自光源的射出脈沖與檢測脈沖的相位差。只要檢測該相位差就能夠求得到對象物為止的距離d。

一般來說，投光用光源較多使用射出近紅外區域的光的光源。近紅外區域的波長比遠紅外區域的波長更接近于可見光區域，因此，可以使用透鏡等的光學系統來進行聚光和成像。另外，太陽光的光譜中含有的近紅外光成分的能量密度比可見光成分的少，因此，通過使用可見光截止濾波器而能夠使由光檢測元件檢測的近紅外光成分內的、由太陽光得到的比率減小，從而可以以高S/N進行檢測。

電荷分配方式的圖像傳感器作為通過TOF法進行測距的光檢測元件而受矚目。即，在電荷分配方式的圖像傳感器中，例如，將對應于檢測脈沖的入射而在圖像傳感器內產生的脈沖性的電荷，在射出脈沖的ON期間內分配在一個勢阱內，而在OFF期間內分配在另一個勢阱內。在該情況下，左右分配的電荷量的比率與檢測脈沖和射出脈沖的相位差、即脈沖光以光速飛行到對象物為止的距離的2倍的距離所需要的時間成比例。在此，作為電荷的分配方法，考慮了各種方法。

而且，下述專利文獻1公開了通過取出依賴于延遲時間的信號來進行距離測量的測距傳感器，該延遲時間是從光源投射的反復脈沖光被測量對象物彈回時的延遲時間。

專利文獻1：日本特開2005-235893號公報

發明內容

但是，在如車載的測距傳感器或軍用的測距傳感器等那樣的測量到高速移動的運動物體為止的距離的情況下，有必要增加電荷分配速度，以追隨運動物體的移動。另外，在實際的測距中通過進行反復的電荷分配而不是僅僅一次的電荷分配，從而對電荷進行積分而構成一個框，在電荷分配速度為低速的情況下，不得不減少構成一個框的電荷分配的次數，從而無法確保足夠的S/N，存在無法進行精密的距離測量的問題。

另一方面，在以近紅外光作為投光用光源的TOF型電荷分配方式測距傳感器的情況下，對應于光的入射而在半導體的深部產生載流子(carrier)。例如，波長850nm的光的一半被吸收的硅的厚度約為20μm。在該情況下，如果高速地切換向多個勢阱內的載流子的引入動作，則載流子的大部分都無法到達勢阱內，雖然勢阱內的電荷量是限制測距精度的主要原因，但是無法確保電荷量，在通常的電荷分配方式測距傳感器中，發現無法進行高精度的檢測。另外，還存在以下問題：進行測量的環境中基本上都存在可見光，因此，為了通過近紅外光進行高精度的檢測，由于可見光是噪聲，有必要截止可見光。雖然如上所述可以設置可見光截止濾波器，但是，試圖省去多余部件是在產業上利用的情況下的常識。

本發明是鑒于這樣的課題而完成的，其目的在于提供可以進行高精度的距離檢測的背面入射型測距傳感器和測距裝置。