[發(fā)明專利]光檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210247687.X
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN102889927A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 町田聰;內(nèi)田俊之;若林悠仁
• 申請（專利權(quán)）人: 精工電子有限公司
• 主分類號: G01J1/46
• 分類號: G01J1/46
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光檢測裝置，尤其涉及采用光電二極管來測定入射光的量的技術(shù)。

背景技術(shù)

圖3示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體光檢測裝置的電路圖。

現(xiàn)有的半導(dǎo)體光檢測裝置由光檢測部和計數(shù)器部構(gòu)成。

光檢測部具備：作為受光元件的第1光電二極管1以及第2光電二極管2；第1蓄積單元12以及第2蓄積單元13；開關(guān)6、7；基準電壓電路8a；放大器3、4；差分電路5；鉗位電容20；使鉗位電容20的電荷初始化的開關(guān)11和基準電壓電路8b；比較器9；接收比較器9的輸出電壓Vcomp來控制各個開關(guān)的控制電路10。

計數(shù)器部具備振蕩電路14以及時鐘形成電路15、第1計數(shù)器16以及第2計數(shù)器17、計數(shù)器復(fù)位電路18和寄存器19。

第1光電二極管1設(shè)置有遮斷紅外光的單元，利用入射的可見光來產(chǎn)生電荷。第2光電二極管2設(shè)置有遮斷入射光的遮光單元，產(chǎn)生作為基準的電荷。第1蓄積單元12對在第1光電二極管1中產(chǎn)生的電荷進行蓄積。第2蓄積單元13對在第2光電二極管2中產(chǎn)生的電荷進行蓄積。開關(guān)6以及7和基準電壓電路8a使第1蓄積單元12以及第2蓄積單元13的電荷復(fù)位。差分電路5輸出蓄積在第1蓄積單元12以及第2蓄積單元13中的電荷的差分的電壓。鉗位電容20蓄積差分電路5所輸出的差分電壓。開關(guān)11和基準電壓電路8b使鉗位電容20的電荷初始化。比較器9對基于差分的電壓Vout與基準電壓電路8c的基準電壓Vrefc進行比較，輸出輸出電壓Vcomp。即，當由入射到第1光電二極管1的可見光產(chǎn)生的電荷與第2光電二極管2的作為基準的電荷的差分電壓超過基準電壓Vrefc時，輸出電壓Vcomp從低電平向高電平翻轉(zhuǎn)?？刂齐娐?0接收比較器9輸出的輸出電壓Vcomp來生成復(fù)位信號R以及鉗位信號CL，并利用該信號來控制各個開關(guān)。

振蕩電路14以及時鐘形成電路15從控制電路10輸入鉗位信號CL，輸出信號TBCLK和鉗位信號CL。信號TBCLK是用于僅在鉗位信號CL為低電平的期間輸出振蕩電路14的信號的信號。第1計數(shù)器16對信號TBCLK進行計數(shù)，當達到規(guī)定的計數(shù)值時輸出信號TBASE1。即，以振蕩電路的頻率來測量光電二極管1以及2蓄積電荷的期間。第2計數(shù)器17對鉗位信號CL進行計數(shù)來輸出計數(shù)值。即，測量光電二極管1以及2進行的電荷蓄積和放電的周期數(shù)。

圖4示出表示半導(dǎo)體光檢測裝置的通常動作的時序圖。

在半導(dǎo)體光檢測裝置中，當期間TBASE開始時，控制電路10將復(fù)位信號R和鉗位信號CL設(shè)為高電平。

由此，開關(guān)6、7接通，光電二極管1和2的電壓被復(fù)位成基準電壓Vrefa。另外，開關(guān)11接通，差分電路5的輸出被復(fù)位成基準電壓Vrefb。并且，控制電路10在經(jīng)過規(guī)定的延遲時間后，使復(fù)位信號R成為低電平，使開關(guān)6、7斷開，使光電二極管1和2開始蓄電。在蓄積期間內(nèi)，光電二極管1的輸出電壓VDI1與入射的可見光的量成比例地降低。另外，因為光電二極管2被遮光，所以光電二極管2的輸出電壓VDI2不降低。

當經(jīng)過延遲時間α?xí)r，控制電路10使鉗位信號CL成為低電平，使開關(guān)11斷開，差分電路5將差分(電壓Vout)輸出至比較器9。

差分電路5輸出的電壓Vout緩緩上升，在差分輸出期間Ts內(nèi)達到基準電壓Vrefc?？梢姽獾膹姸仍酱?，差分輸出期間Ts越短。

在電壓Vout小于基準電壓Vrefc的情況下，比較器9將輸出電壓Vcomp設(shè)為低電平，當在差分輸出期間Ts內(nèi)電壓Vout達到基準電壓Vrefc時，將輸出電壓Vcomp設(shè)為高電平。

當輸出電壓Vcomp成為高電平時，控制電路10將復(fù)位信號R和鉗位信號CL設(shè)為高電平，使輸出電壓Vcomp延遲來在規(guī)定的期間內(nèi)維持高電平狀態(tài)。

當復(fù)位信號R與鉗位信號CL成為高電平時，開關(guān)6、7以及開關(guān)11接通，光電二極管1和2被復(fù)位，電壓Vout降低，成為基準電壓Vrefb。

之后，復(fù)位信號R成為低電平，接著，鉗位信號CL成為低電平，反復(fù)相同的動作。

這樣，反復(fù)光電二極管1以及2的蓄電和復(fù)位，可見光的強度越大，該差分輸出期間Ts越短。

【專利文獻1】日本國際公開第2009/081971號

但是，在現(xiàn)有的半導(dǎo)體光檢測裝置中，當白熾燈等的包含大量紅外光的光入射時或者異常強烈的光入射時，具有以下缺點。