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CN118068303A - 光感测装置 - Google Patents

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CN118068303A
CN118068303A CN202311573362.5A CN202311573362A CN118068303A CN 118068303 A CN118068303 A CN 118068303A CN 202311573362 A CN202311573362 A CN 202311573362A CN 118068303 A CN118068303 A CN 118068303A
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CN
China
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circuit
signal
light sensing
quenching
sensing element
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Pending
Application number
CN202311573362.5A
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English (en)
Inventor
郭明清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiguang Microelectronics Co ltd
Original Assignee
Jiguang Microelectronics Co ltd
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Publication date
Application filed by Jiguang Microelectronics Co ltd filed Critical Jiguang Microelectronics Co ltd
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Abstract

本发明是一种光感测装置，其由光感测元件感测入射光子并产生感测信号并由侦测电路侦测该感测信号的脉波宽度，而在该脉波宽度大于门槛值时产生重置信号，借此重置该光感测元件，进而改善光感测装置在强环境光操作下的光侦测动态范围。

Description

光感测装置
技术领域
本发明是关于一种电子装置，特别是一种光感测装置。
背景技术
随着科技的演进，使得电子设备根据生活需求而发展成更多样化的应用设计，为提升生活的安全性、便利性乃至于娱乐性，距离侦测技术俨然成为不可或缺的一环，例如:飞时测距(ToF：Time of Flight)。
飞时测距可以光感测元件实现，其利用光电转换将接收到的光信号转换为电信号而输出。目前业界较常使用的光感测元件为单光子崩溃二极管(Single Photon AvalancheDiode，SPAD)元件，其可因其在光侦测上具备高灵敏度特性，因而具备感测单一光子的感测能力。SPAD元件受光子激发后，借由淬灭(Quench)与再充电(Recharge)动作，可让SPAD元件的电压准位回到原先状态，以等待下一次光子激发。
现有SPAD元件在强环境光下，有可能发生长时间无法感测入射光子而输出对应的感测信号，称之为盲目状态(blinding condition)，但现有被动式淬灭/再充电(passivequench/recharge)电路操作的SPAD元件，充放电电流会低于元件栓锁电流(latchingcurrent)，以避免发生栓锁，从光子激发经淬灭至再充电完成，耗时过长，导致SPAD元件的死区时间(deadtime)长，动态范围低，且在强环境光下，使用被动式淬灭/再充电电路操作的SPAD元件，更容易遭遇多光子激发(multi-trigger)的问题，导致SPAD元件在很长时间周期无法感测入射光子而输出对应的感测信号，造成现有被动式淬灭/再充电(passivequench/recharge)电路操作的SPAD元件光感测效率较差。遂发展出主动式淬灭/再充电电路操作的SPAD元件，以改善耗时过长的问题。
但是，现有主动式淬灭/再充电(active quench/recharge)电路操作的SPAD元件，当受到入射光子激发后时，SPAD元件会在淬灭后经触发抑制时间(hold-off time)静止，再驱使SPAD元件再充电，以快速回复至原先状态，等待下一次光子激发。使用现有主动式淬灭/再充电电路操作的SPAD元件可具备更低的死区时间(deadtime)并具备更佳的光侦测动态范围。
然而，再充电电路在再充电期间所提供的电流可能大于元件栓锁电流(latchingcurrent)，当SPAD元件在再充电期间，SPAD元件的电压准位尚未经再充电到光子激发前的原先电压准位时，SPAD元件又受到另一光子激发，而导致SPAD元件的电压准位被栓锁，而无法再回复到原先电压准位，如此SPAD元件即无法正常运作。
因此，改善光感测元件在强环境光下的感测能力与光侦测动态范围，以及多次光子激发(multi-trigger)与在再充电期间受到另一光子激发造成长时间无法反映入射光子并产生感测信号的问题是目前光感测装置的业者迫切欲解决的问题。
发明内容
本发明的一目的，在于提供一种光感测装置，其借由侦测感测信号的脉波宽度，而产生对应的重置信号，用于重置光感测元件，进而避免光感测元件在强环境光下因为电压栓锁、多次光子激发等问题，造成长时间无法反映入射光子产生感测信号输出，导致动态范围不佳的问题，进而改善该光感测元件的动态范围、光计数率。
针对上述的目的，本发明提供一种光感测装置，其包含光感测元件与侦测电路，该侦测电路耦接该光感测元件。该光感测元件感测入射光子并产生感测信号，因而由该侦测电路侦测该感测信号的脉波宽度，以在该脉波宽度大于门槛值时产生重置信号，因而依据该重置信号重置该光感测元件的淬灭与再充电，而避免再充电期间受到另一入射光子激发造成栓锁等问题，进而改善该光感测元件的动态范围、光计数率。
附图说明
图1：其为本发明的一实施例的光感测装置的电路示意图。
图2：其为本发明的一实施例的感测信号对输出信号的信号示意图。
图3A：其为本发明的一实施例的侦测电路的电路示意图。
图3B：其为本发明的一实施例的输出信号、第一触发信号与重置信号的信号示意图。
图4A：其为本发明的一实施例的控制电路耦接淬灭电路与再充电电路的电路示意图。
图4B：其为本发明的一实施例的淬灭控制信号与再充电控制信号对感测信号的信号示意图。
图5：其为本发明的另一实施例的光感测装置的电路示意图。
图6：其为本发明的另一实施例的光感测装置的电路示意图。
图7：其为本发明的另一实施例的光感测装置的电路示意图。
图8：其为本发明的另一实施例的淬灭控制信号与再充电控制信号对感测信号的信号示意图。
【主要元件符号说明】
10：光感测装置 12：光感测元件
14：决策电路 142：第一反相器
142N：第N反相器 16：侦测电路
162：第一单触发电路 1622：反相器
164：第一正反器 18：控制电路
20：淬灭电路 22：再充电电路
24：逻辑电路 30：光感测装置
40：光感测装置 402：光感测元件
406：决策电路 410：第一单触发电路
412：第一正反器 414：第一脉波整形电路
416：第二脉波整形电路 418：第一逻辑电路
420：第二单触发电路 422：淬灭电路
424：再充电电路 426：控制元件
428：第二正反器 430：第二逻辑电路
CK：时脉输入脚位 D：输入脚位
H：高电位 IN：入射光子
IN1：第一入射光子 IN2：第二入射光子
IN3：第三入射光子 L：低电位
TDET：触发时间 TP1：第一脉波宽度
TP2：第二脉波宽度 TRE：再充电期间
TRE1：第一再充电期间 TRE2：第二再充电期间
IN：入射光子 Q：输出脚位
QB：反相输出脚位 R：重置脚位
VA：感测信号 VBIAS：偏压电压
-VBIAS：负偏压电压 VBL：淬灭偏压
VCQ：淬灭控制信号 VCR：再充电控制信号
VCT：控制信号 VDD：电源电压
VOR：确认信号 VOS：单触发信号
VOUT：输出信号 VQB：反相触发信号
VRST：重置信号
具体实施方式
为使对本发明的特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后：
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇指称特定的元件，然，所属本发明技术领域中具有通常知识者应可理解，同一个元件可能会用不同的名词称呼，而且，本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在整体技术上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的「包含」为开放式用语，故应解释成「包含但不限定于」。再者，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接第二装置，则代表第一装置可直接连接第二装置，或可通过其他装置或其他连接手段间接地连接至第二装置。
有鉴于现有光感测元件在强环境光下感测能力与光侦测动态范围较差，且遭遇多次激发、长时间无法反映入射光子并产生感测信号的问题，本发明提出一种光感测装置，其提供侦测电路侦测光感测元件的感测信号的脉波宽度，以在该脉波宽度大于门槛值时对应产生重置信号，借由该重置信号，而重置该光感测元件的淬灭与再充电，进而回到原先状态，以等待下一次光子激发，因而让光感测装置改善光感测元件在强环境光下的感测能力与光侦测动态范围，以及多次激发(multi-trigger)与长时间无法反映入射光子并产生感测信号的问题。
在下文中，将借由图式来说明本发明的各种实施例来详细描述本发明。然而本发明的概念可能以许多不同型式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。
首先，请参阅图1，其为本发明的一实施例的光感测装置的电路示意图。如图所示，本发明的光感测装置10包含光感测元件12、决策电路14、侦测电路16、控制电路18、淬灭电路20与再充电电路22。其中，该光感测元件12是耦接该决策电路14，并耦接该淬灭电路20与该再充电电路22，而该决策电路14更耦接至该侦测电路16，该侦测电路16通过该决策电路14耦接该光感测元件12，且该侦测电路16耦接至该控制电路18，而该控制电路18耦接该淬灭电路20与该再充电电路22，换句话说，该控制电路18可以耦接至光感测组件12，本发明更可通过该控制电路18感测该光感测组件12的该感测信号VA，或控制该光感测组件12。该光感测装置10的详细作动以下详言之。
请一并参阅图2至图3B，其为本发明的一实施例的感测信号对输出信号的信号示意图、侦测电路的电路示意图与输出信号、第一触发信号与重置信号的信号示意图。如图所示，本发明的该光感测元件12感测至少一个入射光子IN，并产生感测信号VA，该决策电路14是依据该感测信号VA产生输出信号VOUT，通过该侦测电路16依据该输出信号VOUT产生单触发信号VOS，即可让该侦测电路16依据该单触发信号VOS比对该输出信号VOUT，此时，当该输出信号VOUT处于高电位H的脉波宽度为第一脉波宽度TP1，且该第一脉波宽度TP1大于该单触发信号VOS的脉波宽度时，即表示该第一脉波宽度TP1对应的时间长度大于该单触发信号VOS对应的触发时间TDET，相当于本发明通过该触发时间做为该侦测电路16的门槛值，用以侦测该感测信号VA，其中该触发时间TDET为对应于该光感测元件12的死区时间(deadtime)，也就是电路设计上会将该死区时间设定为该触发时间TDET的参考参数，一般死区时间相当于该光感测元件12受到光子激发后再回复到原先电压准位的期间，例如，该触发时间TDET会大于该光感测元件12的该死区时间。
接续上述，该第一脉波宽度TP1对应的时间长度大于该触发时间TDET表示该光感测元件12在再充电期间TRE中，可能有受到另一入射光子IN激发，因而导致该输出信号VOUT处于高电位H的时间长度大于该触发时间TDET，于此，该侦测电路16即产生对应的重置信号VRST，用以驱使该控制电路18控制该淬灭电路20与该再充电电路22对该光感测元件12进行淬灭与再充电，因此，截止该入射光子IN激发该光感测元件12所产生的电流，并将该感测信号VA的电压准位回复至该入射光子IN激发该光感测元件12之前的电压准位，直到下一入射光子IN激发该光感测元件12，借此克服该光感测元件12的电压准位于该再充电期间TRE再受到另一入射光子IN激发而导致长时间无法反映入射光子并产生感测信号的问题，也可避免该感测信号VA的电压准位于该再充电期间TRE再受到另一入射光子IN激发而导致电压准位栓锁、多次激发等情况，而造成该光感测元件12长时间无法反映入射光子IN并产生感测信号VA的问题。
相反地，当该输出信号的脉波宽度为第二脉波宽度TP2，且该第二脉波宽度TP2小于该单触发信号VOS的脉波宽度时，即表示该第二脉波宽度TP2对应的时间长度小于该单触发信号VOS对应的触发时间TDET，此时，该侦测电路16不会产生该重置信号VRST，即不会依据该重置信号VRST驱使该控制电路18控制该淬灭电路20与该再充电电路22对该光感测元件12进行淬灭与再充电，此时，由该控制电路18依据该输出信号VOUT控制该淬灭电路20与该再充电电路22对该光感测元件12进行淬灭与再充电，使该感测信号VA回复到地电位(Ground)准位，直到下一入射光子IN激发该光感测元件12。
本实施例是以偏压电压VBIAS对该光感测元件12逆向偏压作为举例，因此，该入射光子IN激发该光感测元件12之前的电压准位为地电位(Ground)，而该入射光子IN激发该光感测元件12后会产生瞬间大电流，因而导致电压准位瞬间攀升至超额偏压(Vex)准位，其中，超额偏压(Vex)等于偏压电压VBIAS减去该光感测元件12的元件崩溃电压(VBD)，经淬灭与再充电后，即会回复到地电位(Ground)准位，直到下一入射光子IN激发该光感测元件12，且本发明的光感测装置10更进一步通过该重置信号VRST驱使该控制电路18控制该淬灭电路20与该再充电电路22，在该第一脉波宽度TP1对应的时间长度大于该第一触发信号对应的时间长度时，对该光感测元件12进行淬灭与再充电，即会回复到地电位(Ground)准位，直到下一入射光子IN激发该光感测元件12，以避免上述的电压准位栓锁等问题。
以下为揭示本发明的该侦测电路16的运作及其内部电路，以说明该侦测电路16如何产生该重置信号VRST。
进一步，复参阅图1、图3A与图3B，该侦测电路16包含第一单触发电路162与第一正反器164，该第一单触发电路162的时脉输入端CK耦接该决策电路14，因而接收该输出信号VOUT，且该第一单触发电路162依据该输出信号VOUT在正输出端Q产生该单触发信号VOS，并经反相器1622反相该单触发信号VOS，而形成反相触发信号VQB，以输入该第一正反器164的时脉输入脚位CK，且该第一正反器164的输入脚位D及重置脚位R耦接该决策电路14，因而接收该输出信号VOUT，当该输出信号VOUT由低电位L转变至高电位H，也就是该输出信号VOUT位准改变而形成正边缘时，即会驱使该第一单触发电路162输出高电位H的该单触发信号VOS，并经触发时间TDET后，该单触发信号VOS从高电位H转变为低电位L，相当于数字信号格式下从1转换为0，因而让该反相触发信号从低电位L转变为高电位H，此时，该第一正反器164即会依据该输出信号VOUT的电压准位而产生该重置信号VRST，因此，相当于该第一正反器164依据该单触发信号VOS的该触发时间TDET对应的脉波宽度作为基准，比对该输出信号VOUT的脉波宽度，并对该输出信号VOUT处于高电位H的时间长度大于该触发时间TDET时产生该重置信号VRST。此外，更可由该第一单触发电路162依据该输出信号VOUT在反相输出端QB产生该反相触发信号VQB至该第一正反器164。
接续上述，例如:入射光子IN激发该光感测元件12时，导致该输出信号VOUT从低电位L转换为高电位H，相当于从0转变1，因而让低电位L转换为高电位H所形成的正边缘驱使该第一单触发电路162产生该单触发信号VOS，经该触发时间TDET后，该单触发信号VOS由高电位H转换为低电位L，相当于数字信号格式下从1转换为0，因而导致该反相触发信号VQB从低电位L转变为高电位H，相当于数字信号格式下从0转换为1，因而让该第一正反器164开始依据该输出信号VOUT产生该重置信号VRST，特别是，当该输出信号VOUT仍为高电位H，相当于数字信号格式下仍然为1时，该重置信号VRST即会从低电位L转变为高电位H，直到该输出信号从高电位H转变为低电位L，将重置该第一正反器164，重置信号VRST即会从高电位H转变为低电位L。
复参阅图1，本发明的光感测装置10更可包含逻辑电路24，其是耦接该决策电路14与该控制电路18之间，更耦接于该侦测电路16与该控制电路18之间，因此，该逻辑电路24分别接收该输出信号VOUT与该重置信号VRST，以依据该输出信号VOUT或该重置信号VRST产生确认信号VOR至该控制电路18，如此，本发明的光感测电路10进一步通过该逻辑电路24的该确认信号VOR整合该输出信号VOUT与该重置信号VRST，以驱使该控制电路18控制该淬灭电路20与该再充电电路22，用于入射光子IN激发该光感测元件12后主动淬灭与再充电该光感测元件12。
接续进一步揭示该控制电路18如何控制该淬灭电路20与该再充电电路22，以对该光感测元件12进行淬灭与再充电，说明如下。
复参阅图1，并请一并参阅图4A与图4B，其为本发明的一实施例的控制电路耦接淬灭电路与再充电电路的电路示意图以及淬灭控制信号与再充电控制信号对感测信号的信号示意图。如图所示，本发明的该控制电路18耦接该光感测元件12与该逻辑电路24，因而接收该感测信号VA与该确认信号VOR，借此该控制电路18依据该感测信号VA与该确认信号VOR产生淬灭控制信号VCQ与再充电控制信号VCR，并分别传送至该淬灭电路20与该再充电电路22，其中，该淬灭电路20包含淬灭电晶体202，该再充电电路22包含再充电电晶体222，该淬灭电晶体202与该再充电电晶体222的第一端分别接收该淬灭控制信号VCQ与该再充电控制信号VCR，因而分别控制该淬灭电晶体202与该再充电电晶体222的第二端与第三端之间是否导通，以控制该感测信号VA的电压准位。
进一步地，该控制电路18依据该确认信号VOR控制该淬灭电路20与该再充电电路22，而，本实施例是以该确认信号VOR对应于该输出信号VOUT或该重置信号VRST，特别是如图2、图3B与图4B所示，当该感测信号VA对应的该输出信号VOUT的电压准位于该触发时间TDET后仍为高电位H时，该重置信号VRST即用于驱使该控制电路18控制该淬灭电路20淬灭该光感测元件12，并在下一延迟时间控制该再充电电路22再充电该光感测元件12，也就是当该感测信号VA对应的该输出信号VOUT为高电位H的脉波宽度大于该触发时间TDET时，该控制电路18随即在该触发时间TDET结束时控制该淬灭电路20的该淬灭电晶体202淬灭该光感测元件12，并在下一延迟时间控制该再充电电路22的该再充电电晶体222再充电该光感测元件12，以使该感测信号VA回复至该入射光子IN激发该光感测元件12之前的电压准位，例如:地电位(零准位)，以等待下一次入射光子IN激发该光感测元件12。
以上实施例的逻辑电路24的举例为或闸或者是实现「逻辑或」的电路元件。此外，以上实施例的该感测信号VA的高电位H与低电位L是对应该超额偏压(Vex)以及地电位，其余电路元件，如该决策电路14、该侦测电路16等电路元件的输出讯号的高电位H与低电位L对应于电路操作的电源电压(例如:VDD)与地电位。以上实施例是以该侦测电路16通过该决策电路14耦接该光感测元件12，因此该侦测电路16侦测该输出信号VOUT相当于侦测该感测信号VA，因此，本发明更可为该侦测电路16直接耦接该光感测元件12，而侦测该感测信号VA的脉波宽度，因此该控制电路18相当于依据该感测信号VA或该重置信号VRST控制该淬灭电路20与该再充电电路22，以淬灭并再充电该光感测组件12，使该感测信号VA回复至该入射光子IN激发该光感测组件12前的电压准位，例如:地电位(零准位)，以等待下一次入射光子IN激发该光感测组件12。
以下实施例为进一步说明该决策电路14中包含多个反相器，以下详言之。
请参阅图5，其为本发明的另一实施例的光感测装置的电路示意图。其中，图1与图5的差异在于图5进一步揭示该决策电路14包含多个反相器，例如:第一反相器142至第N反相器142N，即表示该决策电路14中包含不只一个反相器，例如:N为2，即第二反相器1422，相当于该决策电路14设置二个反相器。当该决策电路14中包含反相器的数量为奇数，也就是包含奇数个反相器时，该输出信号VOUT即对应于该感测信号VA的反相，反之，该输出信号VOUT即对应于该感测信号VA。
另，请参阅图6，其为本发明的另一实施例的光感测装置的电路示意图。其中，图5与图6的差异在于图5的该光感测装置10中，该光感测元件12的阴极(Cathode)耦接该偏压电压VBIAS，而该光感测元件12的阳极(Anode)耦接该决策电路14、该控制电路18、该淬灭电路20与该再充电电路22，且该淬灭电路20与该再充电电路22耦接至接地，图6的该光感测装置30中，该光感测元件12的阳极耦接至负偏压电压-VBIAS，该光感测元件12的阴极耦接至该决策电路14、该控制电路18、该淬灭电路20与该再充电电路22，且该淬灭电路20与该再充电电路22耦接至电源电压VDD。上述实施例该光感测装置30中，该感测信号VA的高电位H与低电位L是对应于该电源电压VDD以及地电位，例如负偏压电压-VBIAS等于该光感测组件12的负崩溃电压-VBD。
以上实施例为揭示该光感测装置10更进一步通过该重置信号VRST驱使该控制电路18控制该淬灭电路20与该再充电电路22，在该第一脉波宽度TP1对应的时间长度大于该第一触发信号对应的时间长度时，对该光感测元件12进行淬灭与再充电，以避免上述的多次激发，上述的电压准位栓锁等问题所导致长时间无法反映入射光子IN并产生感测信号的问题，进而改善在强环境光下的光侦测动态范围以及光计数率，且该光感测装置10、30的该决策电路14更可进一步包含多个反相器或采用一比较器电路实现，但不限于此。
接续，进一步说明，本发明的光感测装置更可通过回授控制持续侦测该感测信号VA或该输出信号VOUT的电压准位，以下详言之。
请参阅图7与图8，其为本发明的另一实施例的光感测装置的电路示意图与淬灭控制信号与再充电控制信号对感测信号的信号示意图。如图7所示，本发明的光感测装置40包含光感测元件402、决策电路406、侦测电路、控制电路、淬灭电路与再充电电路，此外，本实施例的光感测装置40更进一步包含回授电路，本实施例的该回授电路是包含第一脉波整形电路414、第二脉波整形电路416与第一逻辑电路418。其中，该侦测电路包含第一单触发电路410与第一正反器412，其相当于图1的该侦测电路16，该控制电路包含第二单触发电路420、第二正反器428与第二逻辑电路430，其相当于图1的该控制电路18，该淬灭电路包含第一淬灭电晶体422与第二淬灭电晶体426，该再充电电路包含再充电电晶体424。
进一步，复参阅图7与图8，该光感测元件402的阴极耦接该偏压电压VBIAS，该光感测元件402的阳极耦接该决策电路406、该第一淬灭电晶体422、该再充电电晶体424与该第二淬灭电晶体426，其中该光感测元件402感测该入射光子IN，并对应产生该感测信号VA，本实施例的该决策电路406为包含二个反相器，亦即该决策电路406包含偶数个反相器，因而让该感测信号VA对应于该输出信号VOUT，不做反相。另外，一般运作下，受到该入射光子IN激发的该光感测元件402会被该第一淬灭电晶体422淬灭并接续被该再充电电晶体424再充电，以驱使该光感测元件402的电压准位回复到受该入射光子IN激发前的电压准位，也就是驱使该感测信号VA的电压准位回复到该光感测元件402受该入射光子IN激发前的电压准位。
接续上述，复参阅图7与图8，该第一逻辑电路418的输出端耦接该第一单触发电路410的时脉输入脚位CK，该第一逻辑电路418的输入端经该第一脉波整形电路414耦接该决策电路406，以接收该输出信号VOUT，该第一逻辑电路418的另一输入端经该第二脉波整形电路416耦接该第一正反器412，以接收该重置信号VRST，本实施例的该第一单触发电路410改以反相输出脚位QB耦接该第一正反器412的该时脉输入脚位CK，以让该第一正反器412的该时脉输入脚位CK直接接收该反向触发信号VQB，此外，更可由该第一单触发电路410以该输出脚位Q经反相器耦接该第一正反器412的该时脉输入脚位CK。其中，该第一脉波整形电路414为用以缩减该输出信号VOUT的脉波宽度，而该第二脉波整形电路416为用以缩减该重置信号VRST的脉波宽度。
另外，该第一单触发电路410与该第一正反器412的重置脚位R皆耦接至该决策电路406，亦即该第一单触发电路410与该第一正反器412的该重置脚位R亦是接收该输出信号VOUT，当该输出信号VOUT为低电位L时，该输出信号VOUT相当于数字信号格式下为0，即会驱使该第一单触发电路410与该第一正反器412重置。
借此，本实施例的该侦测电路借由该回授电路回授侦测该输出信号VOUT，以达成持续侦测该输出信号VOUT，如图8所示，该感测信号VA因第一入射光子IN1激发该光感测元件12而驱使该控制电路控制该第一淬灭电晶体422淬灭该光感测元件12并控制该再充电电晶体424再充电该光感测元件12，但是，在第一再充电期间TRE1，第二入射光子IN2接续激发该光感测元件12，此时，可知，该第一入射光子IN1与该第二入射光子IN2连续激发该光感测元件12后，会导致该感测信号VA在高电位H的时间长度超过该触发时间TDET，而在该感测信号VA持续于高电位H的时间超过第一次该触发时间TDET后，即会驱使该第一淬灭电晶体422淬灭该光感测元件12并控制该再充电电晶体424再充电该光感测元件12，接续在第二再充电期间TRE2，第三入射光子IN3激发该光感测元件12，因而让该感测信号VA持续于高电位H，借此，该侦测电路通过该回授电路持续依据第二次该触发时间TDET侦测该感测信号VA的电压准位，当该感测信号VA持续于高电位H的时间超过第二次该触发时间TDET时，该侦测电路即会产生对应的该重置信号VRST，以经由该第一逻辑电路418驱使该控制电路控制该第一淬灭电晶体422与该再充电电晶体424对该光感测元件12进行淬灭与再充电，以驱使该光感测元件402回复至原先状态，等待下一入射光子IN激发。
如此，该光感测元件12经该第一入射光子IN1激发后，再接续于再充电期间受到其他入射光子激发，即会持续侦测该感测信号VA的电压准位，由于本实施例的该感测信号VA相当于该输出信号VOUT，因此，该第一逻辑电路418的该输入端经该第一脉波整形电路414耦接该决策电路406，以通过侦测该输出信号VOUT，此外，更可将该第一逻辑电路418的该输入端耦接至该光感测元件12的该阳极，直接接收该感测信号VA，以让该侦测电路直接侦测该感测信号VA。
承接上述，该第一逻辑电路418的该输出端更耦接至该控制电路，亦即该第二单触发电路420的时脉输入脚位CK会接收到该确认信号VOR，其是对应于该输出信号VOUT或该重置信号VRST，相当于该第一逻辑电路418为整合该输出信号VOUT与该重置信号VRST并输出对应的该确认信号VOR至该控制电路，因此，当该输出信号VOUT或该重置信号VRST由低电位L转为高电位H时，即会驱使该第二单触发电路420的反相输出端QB输出淬灭控制信号VCQ至该第二正反器428与该第二逻辑电路430，并同时输出该淬灭控制信号VCQ至该第二淬灭电晶体426，因而控制该第二淬灭电晶体426在该淬灭控制信号VCQ为高电位H时导通，借此导通该第一淬灭电晶体422，因本实施例为该第一淬灭电晶体422耦接淬灭偏压VBL，因而处于持续导通状态，因此，本实施例是以控制该第二淬灭电晶体426，以对该光感测元件402进行淬灭。上述的该淬灭偏压VBL可为一定电流偏压，例如:SOC数字电路、FPGA所实现的参考电路所提供的一定电流源经闸极与汲短路的电晶体产生该定电流电压。
再者，在该淬灭控制信号VCQ经预定延迟时间后，即会，当该淬灭控制信号VCQ由低电位L转高电位H，将驱使该第二正反器428依据该电源电压VDD产生高电位H的控制信号VCT至该第二逻辑电路430，此时，该第二逻辑电路430即会依据高电位H的该淬灭控制信号VCQ与该控制信号VCT，而产生高电位H的该再充电控制信号VCR至该再充电电晶体424，以对该光感测元件402再充电，而让该光感测元件402回复至该入射光子IN激发前的电压准位，即低电位L。当该输出信号VOUT回复至低电位L时，该第二正反器428的重置脚位R即会接收到低电位L的该输出信号VOUT因而重置该第二正反器428，驱使该第二正反器428的输出信号VCT转为低电位至该第二逻辑电路430，此时，该第二逻辑电路430即会依据高电位H的该淬灭控制信号VCQ与该低电位L的控制信号VCT，而产生低电位L的该再充电控制信号VCR，进一步关闭再充电电晶体424，此时，光感测元件402回复至原先状态，等待下一入射光子IN激发。
再者，上述的该第一淬灭电晶体422、该再充电电晶体424与该第二淬灭电晶体426是以电晶体作为举例说明。上述实施例的第一逻辑电路418的举例为或闸或者是以实现「逻辑或」的电路元件，上述实施例的第二逻辑电路430的举例为一及闸或者是以实现「逻辑及」的电路元件。
由以上实施例可知，本发明的该光感测装置40是通过该回授电路让该侦测电路持续侦测该感测信号VA，除了为了达成在强环境光下改善光侦测动态范围以及光计数率，更进一步避免该光感测元件402在该第二再充电期间TRE2持续受到另一入射光子I N(例如:第三入射光子I N3)的激发而栓锁电压准位的问题。
综上所述，本发明为光感测装置，其通过光感测元件感测入射光子并产生对应的感测信号，经决策电路依据该感测信号产生输出信号，并通过侦测电路侦测该输出信号的脉波宽度，以产生重置信号，用以驱使该控制电路依据该重置信号产生淬灭控制信号与再充电控制信号，以控制淬灭电路与再充电电路。借此，以避免该光感测元件在再充电期间受到该入射光子的激发而长时间无法反映入射光子产生感测信号输出的问题并可在强环境光下改善光侦测动态范围以及光计数率。此外，该光感测装置更可设置回授电路，用以回授侦测该感测信号，以进一步避免该光感测元件在另一再充电期间接续受到另一入射光子的激发而长时间无法反映入射光子产生感测信号输出的问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种光感测装置，其特征在于，包含：
光感测元件，感测入射光子，并产生感测信号；以及
侦测电路，耦接该光感测元件，侦测该感测信号的脉波宽度，当该感测信号的脉波宽度大于门槛值时，该侦测电路产生重置信号，以重置该光感测元件。
2.根据权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，该门槛值为对应于该光感测元件的死区时间。
3.根据权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，该侦测电路更包含:
单触发电路，依据该感测信号产生单触发信号，该单触发信号的脉波宽度决定该门槛值；以及
正反器，依据该感测信号与该单触发信号产生该重置信号。
4.根据权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，更包含:
回授电路，耦接该侦测电路的输出端与输入端间。
5.根据权利要求4所述的光感测装置，其特征在于，该回授电路更包含:
第一脉波整形电路，依据该感测信号产生第一整形信号；
第二脉波整形电路，依据该重置信号产生第二整形信号；以及
逻辑电路，其第一输入端耦接该第一脉波整形电路并接收经整形的该输出信号，该逻辑电路的第二输入端耦接该第二脉波整形电路并接收经整形的该重置信号，该逻辑电路的输出端耦接该侦测电路的输入端。
6.根据权利要求5所述的光感测装置，其特征在于，该第一脉波整形电路缩减该输出信号的脉波宽度，该第二脉波整形电路缩减该重置信号的脉波宽度。
7.根据权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，更包含:
控制电路，依据该重置信号产生淬灭控制信号与再充电控制信号；以及
淬灭电路，耦接该控制电路与该光感测元件并依据该淬灭控制信号淬灭该光感测元件；
再充电电路，耦接该控制电路与该光感测元件并依据该再充电控制信号再充电该光感测元件。
8.根据权利要求7所述的光感测装置，其特征在于，该控制电路包含:
单触发电路，依据该重置信号产生该淬灭控制信号；
正反器，耦接该单触发电路，依据该淬灭控制信号产生再充电触发信号；以及
逻辑电路，耦接该单触发电路与该正反器，该逻辑电路依据该淬灭控制信号与该再充电触发信号产生该再充电控制信号。
9.根据权利要求7所述的光感测装置，其特征在于，更包含:
决策电路，依据该感测信号产生输出信号；
其中该控制电路更依据该输出信号产生该淬灭控制信号与该再充电控制信号。
10.根据权利要求9所述的光感测装置，其特征在于，该决策电路包含至少一个反相器。
11.根据权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，该光感测元件为单光子崩溃二极管，其第一电极耦接该决策电路、该淬灭电路与该再充电电路，该单光子崩溃二极管的第二电极耦接偏压电压。
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