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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024125795
(43)【公開日】2024-09-19
(54)【発明の名称】光検出装置および測距システム
(51)【国際特許分類】
G01S 7/4865 20200101AFI20240911BHJP
G01S 17/10 20200101ALI20240911BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20240911BHJP
【ＦＩ】
G01S7/4865
G01S17/10
G01C3/06 120Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023033864
(22)【出願日】2023-03-06
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112955
【弁理士】
【氏名又は名称】丸島 敏一
(72)【発明者】
【氏名】永松 元気
(72)【発明者】
【氏名】崎村 昇
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 雄志
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 宣明
(72)【発明者】
【氏名】関谷 彰人
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA06
2F112CA05
2F112CA12
2F112EA05
2F112FA03
2F112FA07
2F112FA21
2F112FA41
2F112FA45
2F112FA50
2F112GA01
5J084AA05
5J084AB01
5J084AC02
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA36
5J084BA40
5J084BA60
5J084BB02
5J084BB20
5J084CA03
5J084CA32
5J084CA49
5J084CA80
5J084EA04
5J084EA40
(57)【要約】
【課題】複数の対象物から光の反射に対応しつつ、測距精度の低下を抑制する。
【解決手段】光検出装置は、光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）と、ＴＤＣの互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成するヒストグラム生成部とを備える。ヒストグラム生成部は、第１測距期間においてＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、第２測距期間において第１ヒストグラムよりもＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成してもよい。
【選択図】 図４
【解決手段】光検出装置は、光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）と、ＴＤＣの互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成するヒストグラム生成部とを備える。ヒストグラム生成部は、第１測距期間においてＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、第２測距期間において第１ヒストグラムよりもＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成してもよい。
【選択図】 図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）と、
前記ＴＤＣの互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と
を備える光検出装置。
前記ＴＤＣの互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と
を備える光検出装置。
【請求項2】
前記ＴＤＣは、発光間隔が互いに異なる前記光子の受光タイミングの時刻を計測する
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項3】
前記ヒストグラム生成部は、
第１測距期間において前記ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、
第２測距期間において前記第１ヒストグラムよりも前記ＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成する
請求項１に記載の光検出装置。
第１測距期間において前記ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、
第２測距期間において前記第１ヒストグラムよりも前記ＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項4】
前記第１測距期間の測距光の発光間隔は、前記第２測距期間の前記測距光の発光間隔より短い
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項5】
前記第１測距期間における前記測距光の発光間隔は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間の整数倍である
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項6】
前記第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間と同等以下である
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項7】
前記第１測距期間において前記ＴＤＣのＴＤＣコードが測距レンジ内で複数回循環する
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項8】
前記２以上の第１ヒストグラムの前記ＴＤＣ分解能は互いに等しい
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項9】
前記第２測距期間の前記ＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の上限は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間の最小値である
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項10】
前記第２測距期間の前記ＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の下限は、前記第２ヒストグラムのビン数の最大値で測距レンジを割った値である
請求項９に記載の光検出装置。
請求項９に記載の光検出装置。
【請求項11】
前記第１測距期間および前記第２測距期間は時分割的に設定される
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項12】
前記第１ヒストグラムの生成および前記第２ヒストグラムの生成に同一の回路資源が割り当てられる
請求項１１に記載の光検出装置。
請求項１１に記載の光検出装置。
【請求項13】
前記第１測距期間および前記第２測距期間は並列に設定される
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項14】
前記第１ヒストグラムの生成および前記第２ヒストグラムの生成に別個の回路資源が割り当てられる
請求項１３に記載の光検出装置。
請求項１３に記載の光検出装置。
【請求項15】
フレームレートを高速化可能なフレームレート優先モードと、検出可能ピーク数を増大可能な検出可能ピーク数設定モードと、測距レンジを拡大可能な測距レンジ優先モードとのいずれか少なくとも１つが設けられる
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項16】
前記フレームレート優先モードと、前記検出可能ピーク数設定モードと、前記測距レンジ優先モードとのいずれか少なくとも１つにおいて、前記測距光の発光間隔がサブフレームごとに変化される
請求項１５に記載の光検出装置。
請求項１５に記載の光検出装置。
【請求項17】
前記ヒストグラム生成部で生成されたヒストグラムに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部
をさらに備える請求項３に記載の光検出装置。
をさらに備える請求項３に記載の光検出装置。
【請求項18】
前記距離算出部は、前記第１ヒストグラムおよび第２ヒストグラムに基づいて、少なくとも１つの対象物までの距離を算出する
請求項１７に記載の光検出装置。
請求項１７に記載の光検出装置。
【請求項19】
前記距離算出部が算出可能な対象物までの距離の個数は、前記第１ヒストグラムの個数以下である
請求項１７に記載の光検出装置。
請求項１７に記載の光検出装置。
【請求項20】
光子を対象物に出射する発光部と、
前記対象物から反射された光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）の互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成する光検出装置と
を備える測距システム。
前記対象物から反射された光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）の互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成する光検出装置と
を備える測距システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、光検出装置および測距システムに関する。詳しくは、本技術は、複数のＴＤＣ（Time to Digital Converter）分解能に基づいて光検出可能な光検出装置および測距システムに関する。
【背景技術】
【0002】
測距では、ＴｏＦ(Time of Flight)センサが用いられることがある。ＴｏＦセンサでは、対象物への光の発光タイミングと、対象物から反射された光の受光タイミングとから、対象物までの距離が直接測定される。例えば、光の発光タイミングから受光タイミングまでの時間を互いに異なるＴＤＣ分解能でカウントしたカウント値に基づいての生成したヒストグラムから対象物までの距離を算出する測距装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述の従来技術では、複数の対象物から光が反射されると、測距対象の特定ができず、測距精度の低下を招くおそれがあった。
【0005】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、複数の対象物から光の反射に対応しつつ、測距精度の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）と、前記ＴＤＣの互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成するヒストグラム生成部とを備える光検出装置である。これにより、短い方のＴＤＣコード循環期間にサブレンジを設定すると、互いに距離が異なる対象物からの光の反射に基づくヒストグラムのピークが、各ピークの存在する各サブレンジを特定することで、一意に判別可能という作用をもたらす。
【0007】
また、第１の側面において、前記ＴＤＣは、発光間隔が互いに異なる前記光子の受光タイミングの時刻を計測してもよい。これにより、ヒストグラムのビン幅に応じて測距光の発光間隔が設定可能となるという作用をもたらす。
【0008】
また、第１の側面において、前記ヒストグラム生成部は、第１測距期間において前記ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、第２測距期間において前記第１ヒストグラムよりも前記ＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成してもよい。これにより、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジを拡大するとともに、マルチパスに起因するヒストグラムの複数のピークと複数の対象物との対応関係が識別可能となるという作用をもたらす。
【0009】
また、第１の側面において、前記第１測距期間の測距光の発光間隔は、前記第２測距期間の前記測距光の発光間隔より短くてもよい。これにより、ＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムのビン幅に応じて設定される発光間隔の制約を緩和しつつ、ＴＤＣ分解能が細かい第１ヒストグラムのビン幅に応じた発光間隔が設定されるという作用をもたらす。
【0010】
また、第１の側面において、前記第１測距期間における前記測距光の発光間隔は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間の整数倍でもよい。これにより、第１測距期間におけるＴＤＣコード循環期間において光子の発光数が増大されるという作用をもたらす。
【0011】
また、第１の側面において、前記第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間と同等以下でもよい。これにより、短い方のＴＤＣコード循環期間にサブレンジを設定すると、互いに距離が異なる対象物からの光の反射に基づくヒストグラムのピークが、各ピークの存在する各サブレンジを特定することで、一意に判別可能という作用をもたらす。
【0012】
また、第１の側面において、前記第１測距期間において前記ＴＤＣのＴＤＣコードが測距レンジ内で複数回循環してもよい。これにより、ＴＤＣのカウント動作に基づいて、ＴＤＣ分解能が細かい第１ヒストグラムが生成されるという作用をもたらす。
【0013】
また、第１の側面において、前記２以上の第１ヒストグラムの前記ＴＤＣ分解能は互いに等しくてもよい。これにより、２以上の第１ヒストグラムのＴＤＣ分解能が適正化されるという作用をもたらす。
【0014】
また、第１の側面において、前記第２測距期間の前記ＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の上限は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間の最小値でもよい。これにより、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジが拡大されるとともに、マルチパスに起因するヒストグラムの複数のピークと複数の対象物との対応関係が識別可能となるという作用をもたらす。
【0015】
また、第１の側面において、前記第２測距期間の前記ＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の下限は、前記第２ヒストグラムのビン数の最大値で測距レンジを割った値でもよい。これにより、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジが拡大されるという作用をもたらす。
【0016】
また、第１の側面において、前記第１測距期間および前記第２測距期間は時分割的に設定されてもよい。これにより、同一の回路資源を割り当てつつ、２以上の対象物までの距離が算出されるという作用をもたらす。
【0017】
また、第１の側面において、前記第１ヒストグラムの生成および前記第２ヒストグラムの生成に同一の回路資源が割り当てられてもよい。これにより、回路資源の増大を抑制しつつ、２以上の対象物までの距離が算出されるという作用をもたらす。
【0018】
また、第１の側面において、前記第１測距期間および前記第２測距期間は並列に設定されてもよい。これにより、フレームレートの増大を抑制しつつ、距離可能な距離の個数が増大されるという作用をもたらす。
【0019】
また、第１の側面において、前記第１ヒストグラムの生成および前記第２ヒストグラムの生成に別個の回路資源が割り当てられてもよい。これにより、複数のヒストグラムの生成が並列に実施可能になるという作用をもたらす。
【0020】
また、第１の側面において、フレームレートを高速化可能なフレームレート優先モードと、検出可能ピーク数を増大可能な検出可能ピーク数設定モードと、測距レンジを拡大可能な測距レンジ優先モードとのいずれか少なくとも１つが設けられてもよい。これにより、測距環境に応じて測距条件を適正化しつつ、測距が可能となるという作用をもたらす。
【0021】
また、第１の側面において、前記フレームレート優先モードと、前記検出可能ピーク数設定モードと、前記測距レンジ優先モードとのいずれか少なくとも１つにおいて、前記測距光の発光間隔がサブフレームごとに変化されてもよい。これにより、測距光の発光間隔が変化されたサブフレームの合成処理に基づいて測距レンジが拡張可能となるという作用をもたらす。
【0022】
また、第１の側面において、前記ヒストグラム生成部で生成されたヒストグラムに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部をさらに備えてもよい。これにより、対象物から反射された光の受光タイミングの時刻を計測して、対象物までの距離が算出されるという作用をもたらす。
【0023】
また、第１の側面において、前記距離算出部は、前記第１ヒストグラムおよび第２ヒストグラムに基づいて、少なくとも１つの対象物までの距離を算出してもよい。これにより、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジを拡大するとともに、マルチパスに起因するヒストグラムの複数のピークと複数の対象物との対応関係が識別可能となるという作用をもたらす。
【0024】
また、第１の側面において、前記距離算出部が算出可能な対象物までの距離の個数は、前記第１ヒストグラムの個数以下でもよい。これにより、２以上の対象物までの距離が算出されるという作用をもたらす。
【0025】
また、第２の側面は、光子を対象物に出射する発光部と、前記対象物から反射された光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）の互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成する光検出装置とを備える測距システムである。これにより、短い方のＴＤＣコード循環期間にサブレンジを設定すると、互いに距離が異なる対象物からの光の反射に基づくヒストグラムのピークが、各ピークの存在する各サブレンジを特定することで、一意に判別可能という作用をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】第１の実施の形態に係る測距装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】第１の実施の形態に係る光検出部の構成例を示すブロック図である。
【図3】第１の実施の形態に係る光検出装置が適用される固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図4】第１の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【図5】第１の実施の形態に係る測距装置のヒストグラム生成処理の一例を示す図である。
【図6】第２の実施の形態に係る光検出部の構成例を示すブロック図である。
【図7】第２の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【図8】第３の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【図9】第４の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【図10】第５の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【図11】第６の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【図12】第７の実施の形態に係る測距装置の測距モードの一例を示す図である。
【図13】第８の実施の形態に係る測距装置の測距モードの一例を示す図である。
【図14】第９の実施の形態に係る光検出部の積層例を示す斜視図である。
【図15】第１０の実施の形態に係る光検出部の積層例を示す斜視図である。
【図16】車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【図17】撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（３つのサブフレームをフレームに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームに設定し、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームに設けた例）
２．第２の実施の形態（２つのサブフレームをフレームに並列して設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームに設定し、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの並列のサブフレームに設けた例）
３．第３の実施の形態（４つのサブフレームをフレームに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームに設定し、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームに設けた例）
４．第４の実施の形態（４つのサブフレームをフレームに時分割的に設け、測距レンジが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームに設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームに設けた例）
５．第５の実施の形態（３つのサブフレームをフレームに並列して設け、測距レンジが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームに設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの並列のサブフレームに設けた例）
６．第６の実施の形態（２つのサブフレームをフレームに並列して設け、測距レンジが拡大されるように、互いに異なる３つの第１ＴＤＣコード循環期間のうちの２つの第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームに設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間および残りの１つの第１ＴＤＣコード循環期間を残りの並列のサブフレームに設けた例）
７．第７の実施の形態（複数のサブフレームがフレームに時分割的に設けられた測距における測距モードの例）
８．第８の実施の形態（複数のサブフレームがフレームに並列して設けられた測距における測距モードの例）
９．第９の実施の形態（画素アレイ部を上層チップに設け、回路アレイ部を下層チップに設けた例）
１０．第１０の実施の形態（複数のＳＰＡＤが設けられた画素が配列された画素アレイ部を上層チップに設け、回路アレイ部を下層チップに設けた例）
１１．移動体への応用例
１．第１の実施の形態（３つのサブフレームをフレームに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームに設定し、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームに設けた例）
２．第２の実施の形態（２つのサブフレームをフレームに並列して設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームに設定し、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの並列のサブフレームに設けた例）
３．第３の実施の形態（４つのサブフレームをフレームに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームに設定し、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームに設けた例）
４．第４の実施の形態（４つのサブフレームをフレームに時分割的に設け、測距レンジが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームに設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームに設けた例）
５．第５の実施の形態（３つのサブフレームをフレームに並列して設け、測距レンジが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームに設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの並列のサブフレームに設けた例）
６．第６の実施の形態（２つのサブフレームをフレームに並列して設け、測距レンジが拡大されるように、互いに異なる３つの第１ＴＤＣコード循環期間のうちの２つの第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームに設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間および残りの１つの第１ＴＤＣコード循環期間を残りの並列のサブフレームに設けた例）
７．第７の実施の形態（複数のサブフレームがフレームに時分割的に設けられた測距における測距モードの例）
８．第８の実施の形態（複数のサブフレームがフレームに並列して設けられた測距における測距モードの例）
９．第９の実施の形態（画素アレイ部を上層チップに設け、回路アレイ部を下層チップに設けた例）
１０．第１０の実施の形態（複数のＳＰＡＤが設けられた画素が配列された画素アレイ部を上層チップに設け、回路アレイ部を下層チップに設けた例）
１１．移動体への応用例
【0028】
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係る測距装置の構成例を示すブロック図である。
図１は、第１の実施の形態に係る測距装置の構成例を示すブロック図である。
【0029】
同図において、測距装置１００は、例えば、ＴｏＦに基づいて測距を実施する。ここで、測距装置１００は、光子を含む測距光ＬＭＬを各対象物１０１、１０２に出射する。そして、測距装置１００は、測距光ＬＭＬが各対象物１０１、１０２で反射された反射光ＬＲＦ１、ＬＲＦ２の受光タイミングに基づいて、各対象物１０１、１０２までの距離を算出することができる。
【0030】
このとき、測距装置１００は、互いに異なるＴＤＣ分解能でカウントしたカウント値に基づいて生成したヒストグラムから各対象物１０１、１０２までの距離を算出することができる。ここで、測距装置１００は、第１測距期間においてＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、第２測距期間において第１ヒストグラムよりもＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成することができる。これにより、測距装置１００は、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジを拡大するとともに、マルチパスに起因するヒストグラムの複数のピークと各対象物１０１、１０２との対応関係を識別することができる。
【0031】
測距装置１００は、駆動部１１１、発光部１１２、光検出部１２３、距離算出部１２４、光学系１１３、１２１および光学フィルタ１２２を備える。
【0032】
駆動部１１１は、光検出部１２３からの指示に従って、発光部１１２を駆動する。このとき、駆動部１１１は、光検出部１２３からの発光トリガＴＲＧに従って、発光部１１２の駆動タイミングを設定する。
【0033】
発光部１１２は、駆動部１１１の駆動に従って、所定の波長域の光を出射する。所定の波長域は、可視域でもよいし、赤外域でもよい。発光部１１２は、測距光ＬＭＬの発光間隔を変化させることができる。発光部１１２には、レーザーダイオードを用いることができる。発光部１１２は、発光領域を変化させてもよい。このとき、レーザーダイオードは、複数設けてもよい。
【0034】
光学系１１３は、測距光ＬＭＬを対象物１０１、１０２に結像させる。なお、光学系１１３は、レンズおよび光学フィルタなどを備えてもよい。
【0035】
光学系１２１は、各反射光ＬＲＦ１、ＬＲＦ２を光検出部１２３の受光面に結像させる。なお、光学系１２１は、レンズおよび絞りなどを備えてもよい。
【0036】
光学フィルタ１２２は、各反射光ＬＲＦ１、ＬＲＦ２から不要な波長帯の光を除去する。
【0037】
光検出部１２３は、各対象物１０１、１０２から反射された反射光ＬＲＦ１、ＬＲＦ２を受光する。光検出部１２３には、反射光ＬＲＦ１、ＬＲＦ２を受光するために、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）を設けることができる。光検出部１２３は、発光トリガＴＲＧに従って発光部１１２が測距光ＬＭＬを出射してから、ＳＰＡＤが受光するまでの時間をカウントしたカウント値に基づいて、ヒストグラムを画素ごとに生成することができる。ヒストグラムは、ＳＰＡＤの反応数（受光頻度とも言う）と各対象物１０１、１０２までの距離との関係を示すことができる。各対象物１０１、１０２までの距離は、発光部１１２が測距光ＬＭＬを出射してから、ＳＰＡＤが受光するまでの時間がＴＤＣでカウントされたカウント値に基づいて換算することができる。なお、以下の説明では、ＴＤＣでカウントされたカウント値をＴＤＣコードと呼ぶ。
【0038】
ここで、光検出部１２３は、時間のカウントを時分割的に実行するとともに、ヒストグラムの生成を時分割的に実行することができる。このとき、光検出部１２３は、第１測距期間および第２測距期間を時分割的に設定し、第１測距期間の時間のカウントおよびヒストグラムの生成と、第２測距期間の時間のカウントおよびヒストグラムの生成に同一の回路資源を割り当てることができる。
【0039】
距離算出部１２４は、光検出部１２３で生成されたヒストグラムのピークから各対象物１０１、１０２までの距離を画素ごとに求めることができる。このとき、距離算出部１２４は、ヒストグラムのピーク位置に基づいて、各対象物１０１、１０２までの距離を算出することができる。ここで、光検出部１２３は、ＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成することができる。なお、ＴＤＣコード循環期間は、あるＴＤＣ分解能においてＴＤＣコードが０から最大値までの至る期間である。ＴＤＣ分解能は、ＴＤＣコードに基づく時間分解能であり、ヒストグラムのビン幅と同義である。これにより、短い方のＴＤＣコード循環期間にサブレンジが設定されると、互いに距離が異なる対象物１０１、１０２からの光の反射に基づくヒストグラムのピークが、各ピークの存在する各サブレンジを特定することで、一意に判別可能となる。このため、距離算出部１２４は、互いに距離が異なる対象物１０１、１０２で測距光ＬＭＬが反射される場合においても、一方の対象物１０１、１０２の距離の算出ができなくなったり、実在しない中間の距離を算出したりするのを防止することができる。
【0040】
ここで、第１測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔は、第２測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔より短くてもよい。これにより、ＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムのビン幅に応じて設定される発光間隔の制約を緩和しつつ、ＴＤＣ分解能が細かい第１ヒストグラムのビン幅に応じた発光間隔を設定することができる。
【0041】
図２は、第１の実施の形態に係る光検出部の構成例を示すブロック図である。
【0042】
同図において、光検出部１２３は、受光部１３１、読出し回路１３２、ＴＤＣ１３３、ヒストグラム生成部１３４および制御部１３５を備える。
【0043】
受光部１３１には、複数の画素が設けられる。画素は、ロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置される。各画素には、ＳＰＡＤを設けることができる。各画素は、単一のＳＰＡＤを備えてもよいし、複数のＳＰＡＤを備えてもよい。
【0044】
読出し回路１３２は、画素アレイ部１４０の各画素から画素データを読出し、ＴＤＣ１３３に出力する。
【0045】
ＴＤＣ１３３は、発光から受光までの時間差を測定し、その値をデジタル値に変換する。このとき、デジタル値は、発光トリガＴＲＧの出力タイミングとＳＰＡＤパルスの出力タイミングの時間差を示すことができる。また、ＴＤＣ１３３は、測距光ＬＭＬの発光間隔が互いに異なる各反射光ＬＲＦ１、ＬＲＦ２の受光タイミングの時刻を計測するマルチヒットＴＤＣでもよい、このとき、ＴＤＣ１３３は、発光トリガＴＲＧの出力後に順次検出される複数のＳＰＡＤパルスについて、それぞれの時間差を求めることができる。
【0046】
ヒストグラム生成部１３４は、発光から受光までの時間差と発光部１１２の反応数との関係を示すヒストグラムを生成することができる。このとき、ヒストグラム生成部１３４は、互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成することができる。例えば、ヒストグラム生成部１３４は、第１測距期間においてＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、第２測距期間において第１ヒストグラムよりもＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成することができる。このとき、ヒストグラム生成部１３４は、２以上の第１ヒストグラムのＴＤＣ分解能は互いに等しくすることができる。距離算出部１２４が算出可能な対象物までの距離の個数は、第１ヒストグラムの個数以下である。
【0047】
制御部１３５は、受光部１３１、読出し回路１３２、ＴＤＣ１３３およびヒストグラム生成部１３４を制御する。例えば、制御部１３５は、フレームを分割したサブフレームごとに設定されたＴＤＣコード循環期間に対応したヒストグラムが生成されるように、受光部１３１１、読出し回路１３２、ＴＤＣ１３３およびヒストグラム生成部１３４の動作タイミングを制御する。また、制御部１３５は、発光トリガＴＲＧを駆動部１１１に出力する。このとき、制御部１３５は、第２測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔より第１測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔が短くなるように、発光トリガＴＲＧを駆動部１１１に出力してもよい。
【0048】
図３は、第１の実施の形態に係る光検出装置が適用される固体受光部の構成例を示すブロック図である。
【0049】
同図において、受光部１３１および読出し回路１３２は、画素アレイ部１４０、行走査回路１４１および列処理回路１４２を備える。これらの回路は、単一の半導体基板に配置してもよいし、積層基板に配置してもよい。
【0050】
画素アレイ部１４０には、画素１５１がロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置される。各画素１５１は、スイッチ１５２を介してカラムごとに信号線ＳＶＬに接続され、ロウごとに水平制御線ＣＨＬに接続される。各画素１５１は、光子の入射に応じて生成されたパルスのカウント値を画素データとして出力する。
【0051】
行走査回路１４１は、垂直同期信号に同期してロウを順に選択する。このとき、行走査回路１４１は、水平制御線ＣＨＬを介して画素１５１を選択することができる。行走査回路１４１は、画素１５１をロウごとに選択するために、選択信号ＳＥＬ＜１＞－＜ｎ＞をロウごとにスイッチ１５２に供給する。また、行走査回路１４１は、各画素１５１のカウント値をロウごとにリセットするために、カウントリセット信号ＲＳＴ＜１＞－＜ｎ＞をロウごとに画素１５１に供給する。行走査回路１４１は、光子が検出された画素１５１を含むロウの選択を調停する垂直アービタを含んでもよい。
【0052】
列処理回路１４２は、信号線ＳＶＬを介して伝送された画素データに対して、各種の信号処理を実行する。列処理回路１４２は、カラムをスキャンするラインスキャナを含んでもよい。列処理回路１４２は、光子が検出された画素１５１を含むカラムの選択を調停する水平アービタを含んでもよい。
【0053】
図４は、第１の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【0054】
同図において、フレームＦＭは、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２に分割される。サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２は、第１測距期間に割り当てられ、サブフレームＳＦＭ０は、第２測距期間に割り当てられる。第１測距期間には、ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる複数のサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２が割り当てられる。各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２では、ＴＤＣコードが複数回循環する。
【0055】
このとき、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。サブフレームＳＦＭ０のＴＤＣコード循環期間は、測距レンジＭＲＧに相当する期間に設定することができる。第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラのビン幅は、第１測距期間のＴＤＣコード循環期間と同等以下とすることができる。例えば、サブフレームＳＦＭ０で生成されるヒストグラムのビン幅は、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間と等しくすることができる。また、第１測距期間で生成される２以上の第１ヒストグラムのＴＤＣ分解能は互いに等しくすることができる。例えば、各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２で生成されるヒストグラムのビン幅は、互いに等しくすることができる。ここで、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２で生成されるヒストグラムをＦｉｎｅヒストグラムと呼び、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ０で生成されるヒストグラムをＣｏａｒｓｅヒストグラムと呼ぶ。また、ビン数が最も少ないＦｉｎｅヒストグラムの全ビンに対応する光飛行時間に相当する距離をサブレンジＳＲとする。このとき、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅はサブレンジＳＲに設定することができる。また、測距レンジＭＲＧは、各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２で生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数に相当する距離で与えることができる。このとき、測距点あたりに測距可能な対象物の最大個数は２となる。
【0056】
ここで、第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の上限は、第１測距期間のＴＤＣコード循環期間の最小値でもよい。また、第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の下限は、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン数の最大値で測距レンジを割った値でもよい。
【0057】
例えば、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≦短い方のＴＤＣコード循環期間に対応する距離という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。これにより、マルチパスに起因するヒストグラムの複数のピークと複数の対象物１０１、１０２との対応関係を識別することができる。
【0058】
また、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≧測距レンジ／ヒストグラムビン数の最大値という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。これにより、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジＭＲＧを拡大することができる。
【0059】
例えば、サブフレームＳＦＭ０で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は４、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は６、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は８に設定することができる。ここで、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣコード循環期間をサブレンジＳＲに設定し、サブフレームＳＦＭ０で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅をサブレンジＳＲに設定することができる。このとき、各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン幅はＳＲ／６に設定することができる。また、サブフレームＳＦＭ０におけるＴＤＣコード循環数を１、サブフレームＳＦＭ１におけるＴＤＣコード循環数を４、サブフレームＳＦＭ２におけるＴＤＣコード循環数を３に設定することができる。また、測距レンジＭＲＧは、サブフレームＳＦＭ１で生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数＝６と、サブフレームＳＦＭ２で生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数＝８の最小公倍数＝２４に相当する距離で与えることができる。
【0060】
また、第１測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔は、第２測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔より短くすることができる。また、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２の測距光ＬＭＬの発光間隔は、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間の整数倍でもよい。このとき、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２の測距光ＬＭＬの発光回数は、各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２のビン数で測距レンジＭＲＧを割った値に設定することができる。例えば、サブフレームＳＦＭ０における測距光ＬＭＬの発光回数を１とする。このとき、サブフレームＳＦＭ１における測距光ＬＭＬの発光回数を４、サブフレームＳＦＭ２における測距光ＬＭＬの発光回数を３に設定することができる。
【0061】
図５は、第１の実施の形態に係る測距装置のヒストグラム生成処理の一例を示す図である。
【0062】
同図において、ヒストグラム生成部１３４は、サブフレームＳＦＭ０のＴＤＣコード循環期間ごとにＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０を生成する。また、ヒストグラム生成部１３４は、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間ごとにＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１を生成する。また、ヒストグラム生成部１３４は、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間ごとにＦｉｎｅヒストグラムＨＳ２を生成する。このとき、距離が互いに異なる２つの対象物１０１、１０２が測距レンジＭＲＧ内にあるものとすると、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０および各ＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２には２つのピークが発生する。
【0063】
距離算出部１２４は、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間ごとに測距レンジＭＲＧの分だけＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１を並べる。また、距離算出部１２４は、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間ごとに測距レンジＭＲＧの分だけＦｉｎｅヒストグラムＨＳ２を並べる。そして、測距レンジＭＲＧの分だけ並べたＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２をビンごとに重ねたタイリングヒストグラムＨＳ３を生成する。
【0064】
このとき、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０のビン幅はサブレンジＳＲに設定されているので、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０の２つのピークには、ＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１の２つのピークがそれぞれ含まれる。ＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１のＴＤＣコード循環期間は、ＦｉｎｅヒストグラムＨＳ２のＴＤＣコード循環期間よりも短いので、ＨＳ０の２つのピークの各サブレンジＳＲにおいて、２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２の２つのピークが、ＨＳ０の２つのピークのビンの位置で重なることはない。このため、各サブレンジＳＲの２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２のピークが重なるビンの位置と、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０のピークのビンの位置とを紐付けることにより、測距点あたり最大２つの対象物１０１、１０２までの距離を算出することができる。
【0065】
例えば、サブフレームＳＦＭ１では、ＴＤＣコード循環数が４に設定され、４つのＴＤＣコード循環期間が設けられる。このとき、サブフレームＳＦＭ１の各ＴＤＣコード循環期間にサブレンジＳＲ０からＳＲ３が設定される。サブフレームＳＦＭ１の各ＴＤＣコード循環期間のＦｉｎｅヒストグラムがサブレンジＳＲ０からＳＲ３ごとに配置されることにより、Ｆｉｎｅヒストグラムの２４ビン分の位置が距離に換算される。
【0066】
ここで、例えば、対象物１０１までの距離が測距レンジＭＲＧの４ビンの位置に相当し、対象物１０２までの距離が測距レンジＭＲＧの１８ビンの位置に相当するものとする。このとき、タイリングヒストグラムＨＳ３の各サブレンジＳＲ０からＳＲ３において、２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２のピークが重なったピークＰ０からＰ３がそれぞれ発生する。
【0067】
ここで、サブレンジＳＲ０では、２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２のピークが４ビンの位置で重なったピークＰ０が発生し、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０のピークが発生する。また、サブレンジＳＲ３では、２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２のピークが１８ビンの位置で重なったピークＰ３が発生し、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０のピークが発生する。このため、サブレンジＳＲ０の２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２のピークが重なったピークＰ０の４ビンの位置と、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０のピークの０ビンの位置とを紐付けることにより、対象物１０１までの距離を算出することができる。また、サブレンジＳＲ３の２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２のピークが重なったピークＰ３の１８ビンの位置と、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０のピークの３ビンの位置とを紐付けることにより、対象物１０２までの距離を算出することができる。
【0068】
一方、サブレンジＳＲ１では、２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２のピークが１０ビンの位置で重なったピークＰ１が発生し、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０のピークは発生しない。また、サブレンジＳＲ２では、２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２のピークが１２ビンの位置で重なったピークＰ２が発生し、ＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０のピークは発生しない。このため、タイリングヒストグラムＨＳ３のピークＰ１、Ｐ２は偽ピークと判定することができる。
【0069】
このように、上述の第１の実施の形態では、互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成する。このとき、短い方のＴＤＣコード循環期間にサブレンジＳＲを設定する。これにより、互いに距離が異なる対象物１０１、１０２からの光の反射に基づくヒストグラムのピークを、各ピークの存在する各サブレンジを特定することで、一意に判別することができる。このため、互いに距離が異なる対象物１０１、１０２が測距レンジＭＲＧ内にある場合においても、一方の対象物１０１、１０２の距離の算出ができなくなったり、実在しない中間の距離を算出したりするのを防止することができる。
【0070】
また、ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上のＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２とともに、ＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２よりもＴＤＣ分解能が粗いＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０を生成する。これにより、タイリングヒストグラムＨＳ３の真のピークＰ０、Ｐ３を特定しつつ、偽のピークＰ１、Ｐ２を特定することができ、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、対象物１０１、１０２の測距精度を向上させることができる。
【0071】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設けた。この第２の実施の形態では、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２のそれぞれをフレームＦＭに並列して設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの並列のサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設ける。
上述の第１の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設けた。この第２の実施の形態では、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２のそれぞれをフレームＦＭに並列して設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの並列のサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設ける。
【0072】
図６は、第２の実施の形態に係る光検出部の構成例を示すブロック図である。
【0073】
同図において、光検出部２２３は、上述の第１の実施の形態のＴＤＣ１３３、ヒストグラム生成部１３４および制御部１３５に代えて、ＴＤＣ１３３－１、１３３－２、ヒストグラム生成部１３４－１、１３４－２および制御部２３５を備える。第２の実施の形態の光検出部２２３のそれ以外の構成は、上述の第１の実施の形態の光検出部１２３の構成と同様である。
【0074】
光検出部２２３は、各対象物１０１、１０２から反射された反射光ＬＲＦ１、ＬＲＦ２を受光する。光検出部２２３は、発光トリガＴＲＧに従って発光部１１２が測距光ＬＭＬを出射してから、ＳＰＡＤが受光するまでの時間をカウントしたカウント値に基づいて、ヒストグラムを画素ごとに生成することができる。
【0075】
ここで、光検出部２２３は、時間のカウントを並列に実行するとともに、ヒストグラムの生成を並列に実行することができる。このとき、光検出部２２３は、第１測距期間および第２測距期間を並列に設定し、第１測距期間の時間のカウントおよびヒストグラムの生成と、第２測距期間の時間のカウントおよびヒストグラムの生成に別個の回路資源を割り当てることができる。
【0076】
各ＴＤＣ１３３－１、１３３－２は、発光から受光までの時間差を測定し、その値をデジタル値に変換する。このとき、各ＴＤＣ１３３－１、１３３－２は、互いに異なるＴＤＣコード循環期間に基づいて時間のカウントを実施することができる。例えば、ＴＤＣ１３３－１は、第１測距期間で設定されたＴＤＣコード循環期間に基づいて時間のカウントを実施することができる。ＴＤＣ１３３－２は、第２測距期間で設定されたＴＤＣコード循環期間に基づいて時間のカウントを実施することができる。
【0077】
各ヒストグラム生成部１３４－１、１３４－２は、発光から受光までの時間差と発光部１１２の反応数との関係を示すヒストグラムを生成することができる。このとき、各ヒストグラム生成部１３４－１、１３４－２は、互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成することができる。例えば、ヒストグラム生成部１３４－１は、第１測距期間においてＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上のＦｉｎｅヒストグラムを生成することができる。ヒストグラム生成部１３４－２は、第２測距期間においてＦｉｎｅヒストグラムよりもＴＤＣ分解能が粗いＣｏａｒｓｅヒストグラムを生成することができる。
【0078】
制御部２３５は、受光部１３１、読出し回路１３２、ＴＤＣ１３３－１、１３３－２およびヒストグラム生成部１３４－１、１３４－２を制御する。例えば、制御部２３５は、第１測距期間の時間のカウントおよびヒストグラムの生成と、第２測距期間の時間のカウントおよびヒストグラムの生成が並列に実施されるように、各ＴＤＣ１３３－１、１３３－２および各ヒストグラム生成部１３４－１、１３４－２の動作タイミングを制御する。
【0079】
図７は、第２の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【0080】
同図において、フレームＦＭは、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に分割される。第１測距期間および第２測距期間は並列に設置され、第１測距期間および第２測距期間のそれぞれには、サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２が割り当てられる。第１測距期間には、第１回路資源が割り当てられ、第２測距期間には、第２回路資源が割り当てられる。第１回路資源には、ＴＤＣ１３３－１およびヒストグラム生成部１３４－１を割り当て、第２回路資源には、ＴＤＣ１３３－２およびヒストグラム生成部１３４－２を割り当てることができる。
【0081】
このとき、第１測距期間において、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。第２測距期間において、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、測距レンジＭＲＧに相当する期間に設定することができる。第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、第１測距期間のＴＤＣコード循環期間と同等以下とすることができる。例えば、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるヒストグラムのビン幅は、第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間と等しくすることができる。また、第１測距期間で生成される２以上のＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣ分解能は互いに等しくすることができる。例えば、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン幅は、互いに等しくすることができる。測距レンジＭＲＧは、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２で生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数に相当する距離で与えることができる。このとき、測距点あたりに測距可能な対象物の最大個数は２となる。
【0082】
ここで、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≦短い方のＴＤＣコード循環期間に対応する距離という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。また、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≧測距レンジ／ヒストグラムビン数の最大値という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。
【0083】
例えば、第１測距期間において、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は６、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は８に設定することができる。第２測距期間において、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は４、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は３に設定することができる。ここで、第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣコード循環期間をサブレンジＳＲに設定し、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅をサブレンジＳＲに設定することができる。
【0084】
このように、上述の第２の実施の形態では、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２のそれぞれをフレームＦＭに並列して設け、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２の組を第１測距期間および第２測距期間に割り当てる。そして、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間の２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。また、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設ける。これにより、２つのＦｉｎｅヒストグラムＨＳ１、ＨＳ２および１つのＣｏａｒｓｅヒストグラムＨＳ０を生成するために、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに設ける必要がなくなる。このため、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、対象物１０１、１０２の測距精度を向上させることが可能となるとともに、フレームレートを向上させることができる。
【0085】
なお、上述の第２の実施の形態において、２つの対象物１０１、１０２の測距を行うには、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２で生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムと、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成される１つのＣｏａｒｓｅヒストグラムがあればよい。このため、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ２で生成される１つのＣｏａｒｓｅヒストグラムは不要である。
【0086】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設けた。この第３の実施の形態では、４つのサブフレームをフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームに設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームに設ける。
上述の第１の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設けた。この第３の実施の形態では、４つのサブフレームをフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームに設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームに設ける。
【0087】
図８は、第３の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【0088】
同図において、フレームＦＭは、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３に分割される。サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３は、第１測距期間に割り当てられ、サブフレームＳＦＭ０は、第２測距期間に割り当てられる。第１測距期間には、ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる複数のサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３が割り当てられる。各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３では、ＴＤＣコードが複数回循環する。
【0089】
このとき、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ３のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。サブフレームＳＦＭ０のＴＤＣコード循環期間は、測距レンジＭＲＧに相当する期間に設定することができる。第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、第１測距期間のＴＤＣコード循環期間と同等以下とすることができる。例えば、サブフレームＳＦＭ０で生成されるヒストグラムのビン幅は、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間と等しくすることができる。また、第１測距期間で生成される２以上のＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣ分解能は互いに等しくすることができる。例えば、各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン幅は、互いに等しくすることができる。ここで、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３で生成されるヒストグラムをＦｉｎｅヒストグラムと呼び、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ０で生成されるヒストグラムをＣｏａｒｓｅヒストグラムと呼ぶ。また、ビン数が最も少ないＦｉｎｅヒストグラムの全ビンに対応する光飛行時間に相当する距離をサブレンジＳＲとする。このとき、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅はサブレンジＳＲに設定することができる。また、測距レンジＭＲＧは、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３のうちの２つのサブフレームの各組から生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数の最小値に相当する距離で与えることができる。このとき、測距点あたりに測距可能な対象物の最大個数は３となる。
【0090】
ここで、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≦Ｆｉｎｅヒストグラムの最小のＴＤＣコード循環期間に対応する距離という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。また、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≧測距レンジ／ヒストグラムビン数の最大値という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。
【0091】
例えば、サブフレームＳＦＭ０で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は４に設定することができる。また、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は６、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は８、サブフレームＳＦＭ３で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は１０に設定することができる。ここで、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣコード循環期間をサブレンジＳＲに設定し、サブフレームＳＦＭ０で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅をサブレンジＳＲに設定することができる。このとき、サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２から生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数ｌｃｍ（６，８）は２４ビンである。サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ３から生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数ｌｃｍ（６，１０）は３０ビンである。サブフレームＳＦＭ２、ＳＦＭ３から生成される２つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数ｌｃｍ（８，１０）は４０ビンである。このため、測距レンジＭＲＧは、これらの３つの最小公倍数ｌｃｍ（６，８）、ｌｃｍ（６，１０）、ｌｃｍ（８，１０）のうちの最小値＝２４ビンで与えられる。
【0092】
また、第１測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔は、第２測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔より短くすることができる。また、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３の測距光ＬＭＬの発光間隔は、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３のＴＤＣコード循環期間の整数倍でもよい。このとき、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３の測距光ＬＭＬの発光回数は、各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３のビン数で測距レンジＭＲＧを割った値に設定することができる。例えば、サブフレームＳＦＭ０における測距光ＬＭＬの発光回数を１とする。このとき、サブフレームＳＦＭ１における測距光ＬＭＬの発光回数を４、サブフレームＳＦＭ２における測距光ＬＭＬの発光回数を３、サブフレームＳＦＭ３における測距光ＬＭＬの発光回数を３に設定することができる。
【0093】
このように、上述の第３の実施の形態では、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設ける。これにより、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジＭＲＧを拡大することが可能となるとともに、測距精度の低下を抑制しつつ、測距点あたり最大３つの対象物の測距を実現することができる。
【0094】
＜４．第４の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態では、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設けた。この第４の実施の形態では、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに時分割的に設ける。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設ける。第４の実施の形態では、測距点あたりに測距可能な物体の最大個数が２となるが、第３の実施の形態と比較してより測距レンジＭＲＧが拡大される。
上述の第３の実施の形態では、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設けた。この第４の実施の形態では、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに時分割的に設ける。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設ける。第４の実施の形態では、測距点あたりに測距可能な物体の最大個数が２となるが、第３の実施の形態と比較してより測距レンジＭＲＧが拡大される。
【0095】
図９は、第４の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【0096】
同図において、フレームＦＭは、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３に分割される。サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３は、第１測距期間に割り当てられ、サブフレームＳＦＭ０は、第２測距期間に割り当てられる。第１測距期間には、ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる複数のサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３が割り当てられる。各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭでは、ＴＤＣコードが複数回循環する。
【0097】
このとき、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ３のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。サブフレームＳＦＭ０のＴＤＣコード循環期間は、測距レンジＭＲＧに相当する期間に設定することができる。第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、第１測距期間のＴＤＣコード循環期間と同等以下とすることができる。例えば、サブフレームＳＦＭ０で生成されるヒストグラムのビン幅は、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間と等しくすることができる。また、第１測距期間で生成される２以上のＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣ分解能は互いに等しくすることができる。例えば、各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン幅は、互いに等しくすることができる。また、測距レンジＭＲＧは、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３から生成される３つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数と、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン数×最小のＦｉｎｅヒストグラムのビン数のうちの小さい方の値で与えることができる。このとき、測距点あたりに測距可能な対象物の最大個数は２となる。
【0098】
ここで、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≦Ｆｉｎｅヒストグラムの最小のＴＤＣコード循環期間に対応する距離という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。また、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≧測距レンジ／ヒストグラムビン数の最大値という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。
【0099】
サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は６、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は８、サブフレームＳＦＭ３で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は１０に設定することができる。ここで、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣコード循環期間をサブレンジＳＲに設定し、サブフレームＳＦＭ０で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅をサブレンジＳＲに設定することができる。このとき、測距レンジ測距レンジＭＲＧは, ３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３から生成される３つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数１２０ビンで与えられる。この場合、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は２０ビンと設定され、Ｆｉｎｅヒストグラムのビン数の最大値を上回るため、必要な回路資源が増加する。回路資源の観点から、Ｆｉｎｅヒストグラムのビン数の最大値を、設定可能なヒストグラムのビン数とする制約を設けてもよい。例えば、サブフレームＳＦＭ０で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は１０に設定する。このとき、測距レンジＭＲＧは、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン数×最小のＦｉｎｅヒストグラムのビン数＝１０ビン×６ビン＝６０ビンで与えられる。
【0100】
また、第１測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔は、第２測距期間の測距光ＬＭＬの発光間隔より短くすることができる。また、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３の測距光ＬＭＬの発光間隔は、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３のＴＤＣコード循環期間の整数倍でもよい。このとき、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３の測距光ＬＭＬの発光回数は、各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３のビン数で測距レンジＭＲＧを割った値に設定することができる。例えば、サブフレームＳＦＭ０における測距光ＬＭＬの発光回数を１とする。このとき、サブフレームＳＦＭ１における測距光ＬＭＬの発光回数を１０、サブフレームＳＦＭ２における測距光ＬＭＬの発光回数を８、サブフレームＳＦＭ３における測距光ＬＭＬの発光回数を６に設定することができる。
【0101】
このように、上述の第４の実施の形態では、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに時分割的に設ける。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設ける。これにより、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジＭＲＧを拡大することが可能となるとともに、測距精度の低下を抑制しつつ、測距点あたり最大２つの対象物の測距を実現することができる。
【0102】
＜５．第５の実施の形態＞
上述の第４の実施の形態では、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに時分割的に設ける。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設けた。この第５の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３をフレームＦＭに並列して設け、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３の各組を第１測距期間および第２測距期間に割り当てる。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間の３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定する。また、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設ける。
上述の第４の実施の形態では、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに時分割的に設ける。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定するとともに、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を残りの１つのサブフレームＳＦＭ０に設けた。この第５の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３をフレームＦＭに並列して設け、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３の各組を第１測距期間および第２測距期間に割り当てる。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間の３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定する。また、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設ける。
【0103】
図１０は、第５の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【0104】
同図において、フレームＦＭは、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に分割される。第１測距期間および第２測距期間は並列に設置され、第１測距期間および第２測距期間のそれぞれには、サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３が割り当てられる。第１測距期間には、第１回路資源が割り当てられ、第２測距期間には、第２回路資源が割り当てられる。第１回路資源には、ＴＤＣ１３３－１およびヒストグラム生成部１３４－１を割り当て、第２回路資源には、ＴＤＣ１３３－２およびヒストグラム生成部１３４－２を割り当てることができる。
【0105】
このとき、第１測距期間において、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ３のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。第２測距期間において、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、測距レンジＭＲＧに相当する期間に設定することができる。第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、第１測距期間のＴＤＣコード循環期間と同等以下とすることができる。例えば、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるヒストグラムのビン幅は、第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間と等しくすることができる。また、第１測距期間で生成される２以上のＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣ分解能は互いに等しくすることができる。例えば、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン幅は、互いに等しくすることができる。測距レンジＭＲＧは、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３から生成される３つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数と、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン数×最小のＦｉｎｅヒストグラムのビン数のうちの小さい方の値で与えることができる。このとき、測距点あたり測距可能な対象物の最大個数は２となる。
【0106】
ここで、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≦Ｆｉｎｅヒストグラムの最小のＴＤＣコード循環期間に対応する距離という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。また、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≧測距レンジ／ヒストグラムビン数の最大値という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。
【0107】
例えば、第１測距期間において、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は６、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は８、サブフレームＳＦＭ３で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は１０に設定することができる。また、第２測距期間において、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は１０、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は８、サブフレームＳＦＭ３で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は６に設定することができる。ここで、第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣコード循環期間をサブレンジＳＲに設定し、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅をサブレンジＳＲに設定することができる。
【0108】
このように、上述の第５の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３をフレームＦＭに並列して設け、３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３の組を第１測距期間および第２測距期間に割り当てる。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間の３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定する。また、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設ける。これにより、２つの対象物１０１、１０２の測距を可能としつつ、測距レンジＭＲＧを拡大するために、４つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ３をフレームＦＭに設ける必要がなくなる。このため、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、対象物１０１、１０２の測距精度を向上させることが可能となるとともに、フレームレートを向上させつつ、測距レンジＭＲＧを拡大することができる。
【0109】
なお、上述の第５の実施の形態において、２つの対象物１０１、１０２の測距を行うには、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３で生成される３つのＦｉｎｅヒストグラムと、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成される１つのＣｏａｒｓｅヒストグラムがあればよい。このため、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ２、ＳＦＭ３で生成される２つのＣｏａｒｓｅヒストグラムは不要である。
【0110】
＜６．第６の実施の形態＞
上述の第５の実施の形態では、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間の３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設けた。この第６の実施の形態では、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２をフレームＦＭに並列して設け、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２の組を第１測距期間および第２測距期間に割り当てる。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる３つの第１ＴＤＣコード循環期間のうちの２つの第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。また、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間および残りの１つの第１ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設ける。
上述の第５の実施の形態では、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間の３つのサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設定する。そして、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１からＳＦＭ３に設けた。この第６の実施の形態では、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２をフレームＦＭに並列して設け、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２の組を第１測距期間および第２測距期間に割り当てる。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる３つの第１ＴＤＣコード循環期間のうちの２つの第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。また、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間および残りの１つの第１ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設ける。
【0111】
図１１は、第６の実施の形態に係る測距装置のＴＤＣ処理のシーケンスの一例を示す図である。
【0112】
同図において、フレームＦＭは、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に分割される。第１測距期間および第２測距期間は並列に設置され、第１測距期間および第２測距期間のそれぞれには、サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２が割り当てられる。第１測距期間には、第１回路資源が割り当てられ、第２測距期間には、第２回路資源が割り当てられる。第１回路資源には、ＴＤＣ１３３－１およびヒストグラム生成部１３４－１を割り当て、第２回路資源には、ＴＤＣ１３３－２およびヒストグラム生成部１３４－２を割り当てることができる。
【0113】
このとき、第１測距期間において、サブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。第２測距期間において、サブフレームＳＦＭ２のＴＤＣコード循環期間は、第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間より短くすることができる。第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間は、測距レンジＭＲＧに相当する期間に設定することができる。第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、第１測距期間のＴＤＣコード循環期間と同等以下とすることができる。例えば、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるヒストグラムのビン幅は、第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１のＴＤＣコード循環期間と等しくすることができる。また、第１測距期間で生成される２以上のＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣ分解能および第２測距期間のサブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣ分解は互いに等しくすることができる。例えば、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２および第２測距期間のサブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン幅は、互いに等しくすることができる。測距レンジＭＲＧは、第１測距期間の各サブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２および第２測距期間のサブフレームＳＦＭ２で生成される３つのＦｉｎｅヒストグラムのビン数の最小公倍数と、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン数×最小のＦｉｎｅヒストグラムのビン数のうちの小さい方の値で与えることができる。このとき、測距点あたりに測距可能な対象物の最大個数は２となる。
【0114】
ここで、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≦Ｆｉｎｅヒストグラムの最小のＴＤＣコード循環期間に対応する距離という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。また、Ｃｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅≧測距レンジ／ヒストグラムビン数の最大値という条件を満たすようにＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅を設定することができる。
【0115】
例えば、第１測距期間において、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は６、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は８に設定することができる。第２測距期間において、サブフレームＳＦＭ１で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン数は１０、サブフレームＳＦＭ２で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのビン数は１０に設定することができる。ここで、第１測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるＦｉｎｅヒストグラムのＴＤＣコード循環期間をサブレンジＳＲに設定し、第２測距期間のサブフレームＳＦＭ１で生成されるＣｏａｒｓｅヒストグラムのビン幅をサブレンジＳＲに設定することができる。
【0116】
このように、上述の第６の実施の形態では、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２をフレームＦＭに並列して設ける。そして、測距レンジＭＲＧが拡大されるように、互いに異なる３つの第１ＴＤＣコード循環期間のうちの２つの第１ＴＤＣコード循環期間を第１測距期間の２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定する。また、第１ＴＤＣコード循環期間よりも長い第２ＴＤＣコード循環期間および残りの１つの第１ＴＤＣコード循環期間を第２測距期間の２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設ける。これにより、２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２をフレームＦＭに設けることにより、２つの対象物１０１、１０２の測距を可能としつつ、測距レンジＭＲＧを拡大することができる。このため、ヒストグラムの生成にかかる負荷の増大を抑制しつつ、対象物１０１、１０２の測距精度を向上させることが可能となるとともに、フレームレートを向上させつつ、測距レンジＭＲＧを拡大することができる。
【0117】
＜７．第７の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに時分割的に設け、測距可能な対象物を２つとした。この第７の実施の形態では、複数のサブフレームがフレームに時分割的に設けられた測距における測距モードを選択可能とする。
上述の第１の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに時分割的に設け、測距可能な対象物を２つとした。この第７の実施の形態では、複数のサブフレームがフレームに時分割的に設けられた測距における測距モードを選択可能とする。
【0118】
図１２は、第７の実施の形態に係る測距装置の測距モードの一例を示す図である。
【0119】
同図において、測距装置１００には、測距モードとして、フレームレート優先モードと、検出可能ピーク数設定モードと、測距レンジ優先モードとが設けられる。このとき、測距装置１００は、光検出に光検出部１２３を用いることができる。フレームレート優先モードは、フレームレートの高速化に対応したモードである。検出可能ピーク数設定モードは、測距可能な対象物を２つまたは３つに切り替え可能なモードである。測距レンジ優先モードは、測距レンジの拡大に対応したモードである。
【0120】
測距装置１００は、フレームレート優先モード、検出可能ピーク数設定モードおよび測距レンジ優先モードの選択に応じて、測距レンジ、対応ピーク数、サブフレーム数およびレーザー発射間隔を切り替えることができる。例えば、測距装置１００は、フレームレート優先モードでは、上述の第１の実施の形態の測距処理を実行することができる。測距装置１００は、検出可能ピーク数設定モードで３ピーク対応が選択された場合、上述の第３の実施の形態の測距処理を実行することができる。測距装置１００は、測距レンジ優先モードが選択された場合、上述の第４の実施の形態の測距処理を実行することができる。
【0121】
このとき、測距装置１００は、フレームレート優先モードと、検出可能ピーク数設定モードと、測距レンジ優先モードのそれぞれにおいて、レーザー発射間隔をサブフレームごとに変化させてもよい。
【0122】
このように、上述の第７の実施の形態では、測距モードとして、フレームレート優先モードと、検出可能ピーク数設定モードと、測距レンジ優先モードとを測距装置１００に設ける。これにより、測距装置１００は、測距条件を変更しつつ測距を実施することができ、測距環境に適応した測距を実現することが可能となる。
【0123】
＜８．第８の実施の形態＞
上述の第７の実施の形態では、複数のサブフレームがフレームに時分割的に設けられた測距における測距モードを選択可能とした。この第８の実施の形態では、複数のサブフレームがフレームに並列して設けられた測距における測距モードを選択可能とする。
上述の第７の実施の形態では、複数のサブフレームがフレームに時分割的に設けられた測距における測距モードを選択可能とした。この第８の実施の形態では、複数のサブフレームがフレームに並列して設けられた測距における測距モードを選択可能とする。
【0124】
図１３は、第８の実施の形態に係る測距装置の測距モードの一例を示す図である。
【0125】
同図において、測距装置１００には、測距モードとして、フレームレート優先モードと、測距レンジ優先モードとが設けられる。このとき、測距装置１００は、光検出に光検出部２２３を用いることができる。
【0126】
測距装置１００は、フレームレート優先モードおよび測距レンジ優先モードの選択に応じて、測距レンジ、対応ピーク数、サブフレーム数およびレーザー発射間隔を切り替えることができる。例えば、測距装置１００は、フレームレート優先モードでは、上述の第２の実施の形態の測距処理を実行することができる。測距装置１００は、測距レンジ優先モードが選択された場合、上述の第５の実施の形態の測距処理または上述の第６の実施の形態の測距処理を実行することができる。
【0127】
このように、上述の第８の実施の形態では、測距モードとして、フレームレート優先モードと、測距レンジ優先モードとを測距装置１００に設ける。これにより、測距装置１００は、測距条件を変更しつつ測距を実施することができ、測距環境に適応した測距を実現することが可能となる。
【0128】
＜９．第９の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定した。この第９の実施の形態では、画素１５１が配列された画素アレイ部１４０を上層チップに設け、回路部が配列された回路アレイ部を下層チップに設ける。
上述の第１の実施の形態では、３つのサブフレームＳＦＭ０からＳＦＭ２をフレームＦＭに時分割的に設け、互いに異なる第１ＴＤＣコード循環期間を２つのサブフレームＳＦＭ１、ＳＦＭ２に設定した。この第９の実施の形態では、画素１５１が配列された画素アレイ部１４０を上層チップに設け、回路部が配列された回路アレイ部を下層チップに設ける。
【0129】
図１４は、第９の実施の形態に係る光検出部の積層例を示す斜視図である。
【0130】
同図において、この光検出部は、画素アレイ部１４０および回路アレイ部５０１を備える。画素アレイ部１４０は、回路アレイ部５０１上に積層することができる。画素アレイ部１４０は、画素１５１および読出し回路１３２を備える。画素１５１は、ロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置される。各画素１５１には、ＳＰＡＤを設けることができる。
【0131】
回路アレイ部５０１は、回路部５１１を備える。回路部５１１は、ロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置される。回路部５１１は、画素１５１ごとに設けることができる。各回路部５１１には、ＴＤＣ１３３およびヒストグラム生成部１３４などを設けることができる。
【0132】
回路アレイ部５０１が形成される下層チップおよび画素アレイ部１４０が形成される上層チップは、直接接合してもよい。このとき、下層チップおよび上層チップには、パッド電極５２１、５２２をそれぞれ形成することができる。パッド電極５２１は、回路部５１１に接続される。パッド電極５２２は、読出し回路１３２に接続される。パッド電極５２１、５２２は、互いに対向配置することができる。下層チップおよび上層チップの直接接合では、ハイブリッドボンディングを用いることができる。このとき、パッド電極５２１、５２２は、Ｃｕ－Ｃｕ接続することができる。
【0133】
このように、上述の第９の実施の形態では、画素１５１が配列された画素アレイ部１４０を回路部５１１が配列された回路アレイ部５０１上に積層する。これにより、チップサイズの増大を抑制しつつ、画素１５１の面積を増大させることができ、固体撮像装置の小型化を図りつつ、感度を向上させることができる。
【0134】
＜１０．第１０の実施の形態＞
上述の第９の実施の形態では、画素１５１が配列された画素アレイ部１４０を回路部５１１が配列された回路アレイ部５０１上に積層した。この第１０の実施の形態では、複数のＳＰＡＤが設けられた画素が配列された画素アレイ部を上層チップに設け、回路部が配列された回路アレイ部を下層チップに設ける。
上述の第９の実施の形態では、画素１５１が配列された画素アレイ部１４０を回路部５１１が配列された回路アレイ部５０１上に積層した。この第１０の実施の形態では、複数のＳＰＡＤが設けられた画素が配列された画素アレイ部を上層チップに設け、回路部が配列された回路アレイ部を下層チップに設ける。
【0135】
図１５は、第１０の実施の形態に係る光検出部の積層例を示す斜視図である。
【0136】
同図において、この光検出部は、画素アレイ部６４０および回路アレイ部６０１を備える。画素アレイ部６４０は、回路アレイ部６０１上に積層することができる。画素アレイ部６４０は、画素６５１および読出し回路１３２を備える。画素６５１は、ロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置される。各画素６５１には、複数のＳＰＡＤ６５２を設けることができる。各画素６５１において、ＳＰＡＤ６５２は、ロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置してもよい。同図では、ＳＰＡＤ６５２を２行２列にマトリックス状に配置した例を示した。各画素６５１において、複数のＳＰＡＤ６５２は並列に接続することができる。
【0137】
回路アレイ部６０１は、回路部６１１を備える。回路部６１１は、ロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置される。回路部６１１は、画素６５１ごとに設けることができる。各回路部６１１には、ＴＤＣ１３３およびヒストグラム生成部１３４などを設けることができる。このとき、各回路部６１１の読出し回路１３２は、各画素６５１の複数のＳＰＡＤ６５２に接続することができる。
【0138】
回路アレイ部６０１が形成される下層チップおよび画素アレイ部６４０が形成される上層チップは、直接接合してもよい。このとき、下層チップおよび上層チップには、パッド電極６２１、６２２をそれぞれ形成することができる。パッド電極６２１は、回路部６１１に接続される。パッド電極６２２は、読出し回路１３２に接続される。パッド電極６２１、６２２は、互いに対向配置することができる。下層チップおよび上層チップの直接接合では、ハイブリッドボンディングを用いることができる。このとき、パッド電極６２１、６２２は、Ｃｕ－Ｃｕ接続することができる。
【0139】
このように、上述の第１０の実施の形態では、複数のＳＰＡＤ６５２が設けられた画素６５１が配列された画素アレイ部６４０を、回路部６１１が配列された回路アレイ部６０１上に積層する。これにより、チップサイズの増大を抑制しつつ、各画素６５１の面積を増大させることが可能となるとともに、受光頻度を増大させることができる。このため、固体撮像装置の小型化を図りつつ、感度を向上させることが可能となるとともに、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【0140】
＜１１．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【0141】
図１６は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【0142】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１６に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ(interface)１２０５３が図示されている。
【0143】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【0144】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【0145】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【0146】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であってもよいし、赤外線等の非可視光であってもよい。
【0147】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【0148】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【0149】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【0150】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【0151】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１６の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【0152】
図１７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【0153】
図１７では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【0154】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【0155】
なお、図１７には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【0156】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【0157】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【0158】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【0159】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【0160】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、例えば、上述の測距装置１００は、撮像部１２０３１に適用することができる。車両制御システム１２０００に本開示に係る技術を適用することにより、測距処理にかかる負荷の増大を抑制しつつ、測距レンジを拡大することが可能となるとともに、複数の対象物１０１、１０２の測距精度を向上させることができる。
【0161】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【0162】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）と、
前記ＴＤＣの互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラム生成部で生成されたヒストグラムに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部と
を備える光検出装置。
（２）前記ＴＤＣは、発光間隔が互いに異なる前記光子の受光タイミングの時刻を計測する
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）前記ヒストグラム生成部は、
第１測距期間において前記ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、
第２測距期間において前記第１ヒストグラムよりも前記ＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成する
前記（１）または（２）に記載の光検出装置。
（４）前記第１測距期間の測距光の発光間隔は、前記第２測距期間の前記測距光の発光間隔より短い
前記（３）に記載の光検出装置。
（５）前記第１測距期間における前記測距光の発光間隔は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間の整数倍である
前記（３）または（４）に記載の光検出装置。
（６）前記第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間と同等以下である
前記（３）から（５）のいずれかに記載の光検出装置。
（７）前記第１測距期間において前記ＴＤＣのＴＤＣコードが測距レンジ内で複数回循環する
前記（３）から（６）のいずれかに記載の光検出装置。
（８）前記２以上の第１ヒストグラムの前記ＴＤＣ分解能は互いに等しい
前記（３）から（７）のいずれかに記載の光検出装置。
（９）前記第２測距期間の前記ＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の上限は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間の最小値である
前記（３）から（８）のいずれかに記載の光検出装置。
（１０）前記第２測距期間の前記ＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の下限は、前記第２ヒストグラムのビン数の最大値で測距レンジを割った値である
前記（９）に記載の光検出装置。
（１１）前記第１測距期間および前記第２測距期間は時分割的に設定される
前記（３）から（１０）のいずれかに記載の光検出装置。
（１２）前記第１ヒストグラムの生成および前記第２ヒストグラムの生成に同一の回路資源が割り当てられる
前記（１１）に記載の光検出装置。
（１３）前記第１測距期間および前記第２測距期間は並列に設定される
前記（３）から（１０）のいずれかに記載の光検出装置。
（１４）前記第１ヒストグラムの生成および前記第２ヒストグラムの生成に別個の回路資源が割り当てられる
前記（１３）に記載の光検出装置。
（１５）フレームレートを高速化可能なフレームレート優先モードと、検出可能ピーク数を増大可能な検出可能ピーク数設定モードと、測距レンジを拡大可能な測距レンジ優先モードとのいずれか少なくとも１つが設けられる
前記（１）から（１４）のいずれかに記載の光検出装置。
（１６）前記フレームレート優先モードと、前記検出可能ピーク数設定モードと、前記測距レンジ優先モードとのいずれか少なくとも１つにおいて、前記測距光の発光間隔がサブフレームごとに変化される
前記（１５）に記載の光検出装置。
（１７）前記ヒストグラム生成部で生成されたヒストグラムに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部
をさらに備える前記（３）に記載の光検出装置。
（１８）前記距離算出部は、前記第１ヒストグラムおよび第２ヒストグラムに基づいて、少なくとも１つの対象物までの距離を算出する
前記（１７）に記載の光検出装置。
（１９）前記距離算出部が算出可能な対象物までの距離の個数は、前記第１ヒストグラムの個数以下である
前記（１７）または（１８）に記載の光検出装置。
（２０）光子を対象物に出射する発光部と、
前記対象物から反射された光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）の互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成する光検出装置と
を備える測距システム。
（１）光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）と、
前記ＴＤＣの互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラム生成部で生成されたヒストグラムに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部と
を備える光検出装置。
（２）前記ＴＤＣは、発光間隔が互いに異なる前記光子の受光タイミングの時刻を計測する
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）前記ヒストグラム生成部は、
第１測距期間において前記ＴＤＣコード循環期間が互いに異なる２以上の第１ヒストグラムを生成し、
第２測距期間において前記第１ヒストグラムよりも前記ＴＤＣ分解能が粗い第２ヒストグラムを生成する
前記（１）または（２）に記載の光検出装置。
（４）前記第１測距期間の測距光の発光間隔は、前記第２測距期間の前記測距光の発光間隔より短い
前記（３）に記載の光検出装置。
（５）前記第１測距期間における前記測距光の発光間隔は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間の整数倍である
前記（３）または（４）に記載の光検出装置。
（６）前記第２測距期間のＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間と同等以下である
前記（３）から（５）のいずれかに記載の光検出装置。
（７）前記第１測距期間において前記ＴＤＣのＴＤＣコードが測距レンジ内で複数回循環する
前記（３）から（６）のいずれかに記載の光検出装置。
（８）前記２以上の第１ヒストグラムの前記ＴＤＣ分解能は互いに等しい
前記（３）から（７）のいずれかに記載の光検出装置。
（９）前記第２測距期間の前記ＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の上限は、前記第１ヒストグラムについての前記ＴＤＣコード循環期間の最小値である
前記（３）から（８）のいずれかに記載の光検出装置。
（１０）前記第２測距期間の前記ＴＤＣ分解能であるヒストグラムのビン幅の下限は、前記第２ヒストグラムのビン数の最大値で測距レンジを割った値である
前記（９）に記載の光検出装置。
（１１）前記第１測距期間および前記第２測距期間は時分割的に設定される
前記（３）から（１０）のいずれかに記載の光検出装置。
（１２）前記第１ヒストグラムの生成および前記第２ヒストグラムの生成に同一の回路資源が割り当てられる
前記（１１）に記載の光検出装置。
（１３）前記第１測距期間および前記第２測距期間は並列に設定される
前記（３）から（１０）のいずれかに記載の光検出装置。
（１４）前記第１ヒストグラムの生成および前記第２ヒストグラムの生成に別個の回路資源が割り当てられる
前記（１３）に記載の光検出装置。
（１５）フレームレートを高速化可能なフレームレート優先モードと、検出可能ピーク数を増大可能な検出可能ピーク数設定モードと、測距レンジを拡大可能な測距レンジ優先モードとのいずれか少なくとも１つが設けられる
前記（１）から（１４）のいずれかに記載の光検出装置。
（１６）前記フレームレート優先モードと、前記検出可能ピーク数設定モードと、前記測距レンジ優先モードとのいずれか少なくとも１つにおいて、前記測距光の発光間隔がサブフレームごとに変化される
前記（１５）に記載の光検出装置。
（１７）前記ヒストグラム生成部で生成されたヒストグラムに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部
をさらに備える前記（３）に記載の光検出装置。
（１８）前記距離算出部は、前記第１ヒストグラムおよび第２ヒストグラムに基づいて、少なくとも１つの対象物までの距離を算出する
前記（１７）に記載の光検出装置。
（１９）前記距離算出部が算出可能な対象物までの距離の個数は、前記第１ヒストグラムの個数以下である
前記（１７）または（１８）に記載の光検出装置。
（２０）光子を対象物に出射する発光部と、
前記対象物から反射された光子の受光タイミングの時刻を計測するＴＤＣ（Time to Digital Converter）の互いに異なるＴＤＣコード循環期間において、互いに異なるＴＤＣ分解能を持つヒストグラムを生成する光検出装置と
を備える測距システム。
【符号の説明】
【0163】
１００ 測距装置
１０１、１０２ 対象物
１１１ 駆動部
１１２ 発光部
１１３、１２１ 光学系
１２２ 光学フィルタ
１２３ 光検出部
１２４ 距離算出部
１３１ 画素アレイ部
１３２ 読出し回路
１３３ ＴＤＣ
１３４ ヒストグラム生成部
１３５ 制御部
１３１ 画素アレイ部
１４１ 行走査回路
１４２ 列処理回路
１５１ 画素
１５２ スイッチ
１０１、１０２ 対象物
１１１ 駆動部
１１２ 発光部
１１３、１２１ 光学系
１２２ 光学フィルタ
１２３ 光検出部
１２４ 距離算出部
１３１ 画素アレイ部
１３２ 読出し回路
１３３ ＴＤＣ
１３４ ヒストグラム生成部
１３５ 制御部
１３１ 画素アレイ部
１４１ 行走査回路
１４２ 列処理回路
１５１ 画素
１５２ スイッチ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】