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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】P2024126262
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】光検出装置、測定方法、及び距離測定システム
(51)【国際特許分類】
G01S 7/4865 20200101AFI20240912BHJP
G01S 17/894 20200101ALI20240912BHJP
G01S 17/10 20200101ALI20240912BHJP
H04N 25/705 20230101ALI20240912BHJP
H04N 25/773 20230101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
G01S7/4865
G01S17/894
G01S17/10
H04N25/705
H04N25/773
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023034536
(22)【出願日】2023-03-07
(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】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(72)【発明者】
【氏名】平野 広之
(72)【発明者】
【氏名】芥川 一樹
(72)【発明者】
【氏名】宮之原 明彦
【テーマコード（参考）】
5C024
5J084
【Ｆターム（参考）】
5C024CY17
5C024EX12
5C024GX03
5C024GX15
5C024GY39
5C024GY41
5C024GY45
5C024HX27
5C024HX32
5C024JX41
5J084AA05
5J084AA10
5J084AB01
5J084AB07
5J084AB20
5J084AC02
5J084AC07
5J084AD01
5J084BA36
5J084BA40
5J084CA03
5J084CA19
5J084CA31
5J084CA32
5J084CA53
5J084CA70
5J084CA76
5J084CA77
5J084DA01
5J084DA08
5J084DA09
5J084EA04
(57)【要約】
【課題】本開示では、カウンタ値の変化する所定の時間間隔よりも短いスキューの測定が可能な光検出装置、測定方法及び距離測定システムを提供する。
【解決手段】本開示によれば、複数の画素を有する受光部と、タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、複数の画素の少なくとも１つの画素と計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、第１電気信号パルス又は第２電気信号パルスの到達タイミングに対応するカウンタ値とタイミング信号の発生タイミングに対応するカウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、カウンタ値に基づき、所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を備え、信号生成部は、カウンタ値と第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、光検出装置が提供される。
【選択図】図１
【解決手段】本開示によれば、複数の画素を有する受光部と、タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、複数の画素の少なくとも１つの画素と計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、第１電気信号パルス又は第２電気信号パルスの到達タイミングに対応するカウンタ値とタイミング信号の発生タイミングに対応するカウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、カウンタ値に基づき、所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を備え、信号生成部は、カウンタ値と第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、光検出装置が提供される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を備え、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、光検出装置。
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を備え、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、光検出装置。
【請求項2】
前記計測値に基づいて、前記所定の時間間隔がヒストグラムを構成するビンの時間間隔に対応するヒストグラムを生成するヒストグラム生成回路と、を更に備え、
前記測定処理部は、前記ヒストグラムに基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
前記測定処理部は、前記ヒストグラムに基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項3】
前記第１電気信号パルスの測定中は、前記タイミング信号に応じて発光部が発光し、
前記計測線には、前記第２電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部は、測定値に光速に基づく数値を乗算して距離値を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
前記計測線には、前記第２電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部は、測定値に光速に基づく数値を乗算して距離値を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項4】
スキューの測定期間中には、前記タイミング信号に応じて前記第２電気信号パルスが供給され、
前記計測線には、前記第１電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値が前記スキューに対応する、請求項２に記載の光検出装置。
前記計測線には、前記第１電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値が前記スキューに対応する、請求項２に記載の光検出装置。
【請求項5】
前記スキューの測定期間中には、前記タイミング信号は1回以上生成され、
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、前記ヒストグラムの連続する複数のビンに前記計測値が頻度として加算されるように前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、請求項４に記載の光検出装置。
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、前記ヒストグラムの連続する複数のビンに前記計測値が頻度として加算されるように前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、請求項４に記載の光検出装置。
【請求項6】
前記信号生成部は、統計分布に従い、前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項7】
前記信号生成部は、所定の範囲で発生する乱数に基づき、前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項8】
第１発振クロック信号を生成する第１発振器と、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記発振クロック信号の周期の整数倍または有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を更に備え、
前記信号生成部は、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第１発振クロック信号の周期の整数倍にはならず互いに素である周期、または、お互いの周期の最大公約数が第１所定値より小さく、且つ最小公倍数が第２所定値より大きい第２発振クロック信号を生成する第２発振器と、
前記第３電気信号パルスと前記第２発振クロック信号とを入力とし、前記第２電気信号パルスを出力する揺らぎ付与回路であって、前記第２発振クロック信号の立ち上がり、または、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスを出力し、前記第２発振クロック信号の次の立ち上がりまたは、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスの出力を停止する揺らぎ付与回路と、
を有する、請求項１に記載の光検出装置。
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記発振クロック信号の周期の整数倍または有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を更に備え、
前記信号生成部は、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第１発振クロック信号の周期の整数倍にはならず互いに素である周期、または、お互いの周期の最大公約数が第１所定値より小さく、且つ最小公倍数が第２所定値より大きい第２発振クロック信号を生成する第２発振器と、
前記第３電気信号パルスと前記第２発振クロック信号とを入力とし、前記第２電気信号パルスを出力する揺らぎ付与回路であって、前記第２発振クロック信号の立ち上がり、または、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスを出力し、前記第２発振クロック信号の次の立ち上がりまたは、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスの出力を停止する揺らぎ付与回路と、
を有する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項9】
発振クロック信号を生成する第１発振器を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第３電気信号パルスを入力として、前記第３電気信号パルスを可変的に遅延させて前記第２電気信号パルスとして出力する可変遅延回路と、
を有する、請求項１に記載の光検出装置。
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第３電気信号パルスを入力として、前記第３電気信号パルスを可変的に遅延させて前記第２電気信号パルスとして出力する可変遅延回路と、
を有する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項10】
発振クロック信号を生成する第１発振器と、
前記発振クロック信号における周期の所定倍の周期の第１クロック信号を発生数する第１フェーズロックループ回路と、
前記第１クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１クロック信号における周期の整数倍又は有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号の周期の整数倍又は有理数倍の周期の第２クロック信号を発生数する第２フェーズロックループ回路と、
前記第２クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第２電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
を有する、請求項１に記載の光検出装置。
前記発振クロック信号における周期の所定倍の周期の第１クロック信号を発生数する第１フェーズロックループ回路と、
前記第１クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１クロック信号における周期の整数倍又は有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号の周期の整数倍又は有理数倍の周期の第２クロック信号を発生数する第２フェーズロックループ回路と、
前記第２クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第２電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
を有する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項11】
スキューの測定期間中には、前記タイミング信号は1回以上生成され、
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、
前記測定処理部は、前記計測値の平均値に対応する前記測定値を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、
前記測定処理部は、前記計測値の平均値に対応する前記測定値を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項12】
前記測定処理部は、前記ヒストグラムのビンに対応する前記計測値の出現頻度と、当該前記計測値とを乗算した乗算値を、前記ヒストグラムのビン毎に演算して、加算した値を、前記出現頻度の合計値で除算した値に対応する前記測定値を生成する、請求項２に記載の光検出装置。
【請求項13】
前記計測値に対して、スキューにしたがった発生頻度の補正値を加算する補正処理部を更に備え、
前記測定処理部は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記測定値を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
前記測定処理部は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記測定値を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項14】
前記計測値に対して、スキューにしたがった発生頻度の補正値を加算する補正処理部を更に備え、
前記ヒストグラム生成回路は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記ヒストグラムを生成する、請求項２に記載の光検出装置。
前記ヒストグラム生成回路は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記ヒストグラムを生成する、請求項２に記載の光検出装置。
【請求項15】
前記時間計測部、及び前記測定処理部は、前記1つ又は複数の画素毎に構成され、前記測定処理部それぞれの測定値には、当該測定値に対応するスキューにしたがった発生頻度の補正値がそれぞれ加算され、
前記ヒストグラム生成回路は、前記補正値がそれぞれ加算された複数の測定値を用いて、前記ヒストグラムを生成する、請求項２に記載の光検出装置。
前記ヒストグラム生成回路は、前記補正値がそれぞれ加算された複数の測定値を用いて、前記ヒストグラムを生成する、請求項２に記載の光検出装置。
【請求項16】
前記第１電気信号パルスを可変的に遅延させる可変遅延回路を更に備え、
前記可変遅延回路に対して、スキューにしたがった発生頻度の時間遅れ信号を出力する補正処理部を更に備える、請求項１に記載の光検出装置。
前記可変遅延回路に対して、スキューにしたがった発生頻度の時間遅れ信号を出力する補正処理部を更に備える、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項17】
前記複数の画素は、隣接する任意の数の画素配列により構成される、請求項１５に記載の光検出装置。
【請求項18】
前記信号生成部と、前記計測線を選択的に接続するマルチプレクサを更に備える、請求項１記載の光検出装置。
【請求項19】
複数の画素を有する光検出装置における信号線間のスキューを測定する測定方法であって、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給する信号生成工程と、
前記タイミング信号に応じて所定の時間間隔で時系列に発生するカウンタ値を用いて、前記複数の画素の少なくとも１つの画素に接続される計測線を介して伝送される第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発行タイミングとの差を計測値として計測する時間計測工程と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値をスキューとして生成する測定処理工程と、を備え、
前記信号生成工程は、前記カウンタ値の発生タイミングと前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、測定方法。
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給する信号生成工程と、
前記タイミング信号に応じて所定の時間間隔で時系列に発生するカウンタ値を用いて、前記複数の画素の少なくとも１つの画素に接続される計測線を介して伝送される第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発行タイミングとの差を計測値として計測する時間計測工程と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値をスキューとして生成する測定処理工程と、を備え、
前記信号生成工程は、前記カウンタ値の発生タイミングと前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、測定方法。
【請求項20】
光検出装置と、
前記第１電気信号パルスの測定中に、前記タイミング信号に応じて発光する発光部と、
を備え、
前記光検出装置は、
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を有し、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、
距離測定システム。
前記第１電気信号パルスの測定中に、前記タイミング信号に応じて発光する発光部と、
を備え、
前記光検出装置は、
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を有し、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、
距離測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光検出装置、測定方法、及び距離測定システムに関する。
【背景技術】
【0002】
物体（対象物）までの距離をＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）に基づいて計測する距離測定システムが一般に知られている。ＴＯＦには、一般に、直接ＴＯＦ（ｄＴＯＦ）と間接ＴＯＦ（ｉＴＯＦ）とがある。直接ＴｏＦは、受光素子からパルス光を発射し、単一のパルス光が照射された物体からの反射光をＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）と呼ばれる受光素子で受けてフォトンを検出し、これにより発生したキャリアを、アバランシェ増倍を用いて電気信号パルスに変換して、これをＴＤＣ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に入力することで反射光の到来時刻を計測し、物体までの距離を算出する技術である。一方、間接ＴｏＦは、受光素子からパルス光を発射し、物体からの反射光により発生した電荷の検出及びその蓄積量が光の到来タイミングに依存して変化する半導体素子構造を利用して、光の飛行時間を計測する。
【0003】
ＳＰＡＤを用いた距離測定システムは、単一のパルス光に対して、画素を構成する幾つかのＳＰＡＤによる反応をサンプリング周波数に従った所定の時間間隔ごとに加算したヒストグラムを生成し、そこからピーク値に対応する時刻を採用することにより、距離を算出している。このような距離測定システムは、ライン状に配置された画素列ごとにフォトンを読み出すことにより、画素ごとに距離情報を持った撮像フレーム（距離画像）をリアルタイムに得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２０２１－５０５０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
半導体装置の製造ばらつきや回路設計上の信号線の長短等の問題により発生する信号間のスキュー（遅速）が生じる恐れがある。また、距離測定システムでは時系列に所定の時間間隔ごとに変化するカウンタ値に基づき、測定値が生成される。ところが、所定の時間間隔よりも短いスキューの測定、及び補正は困難となってしまう。
【0006】
そこで、本開示では、カウンタ値の変化する所定の時間間隔よりも短いスキューの測定が可能な光検出装置、測定方法及び距離測定システムが提供される。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本開示によれば、受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を備え、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、光検出装置が提供される。
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を備え、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、光検出装置が提供される。
【0008】
前記計測値に基づいて、前記所定の時間間隔がヒストグラムを構成するビンの時間間隔に対応するヒストグラムを生成するヒストグラム生成回路と、を更に備え、
前記測定処理部は、前記ヒストグラムに基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成してもよい。
前記測定処理部は、前記ヒストグラムに基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成してもよい。
【0009】
前記第１電気信号パルスの測定中は、前記タイミング信号に応じて発光部が発光し、
前記計測線には、前記第２電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値に光速に基づく数値を乗算した値が測定距離に対応してもよい。
前記計測線には、前記第２電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値に光速に基づく数値を乗算した値が測定距離に対応してもよい。
【0010】
スキューの測定期間中には、前記タイミング信号に応じて前記第２電気信号パルスが供給され、
前記計測線には、前記第１電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値が前記スキューに対応してもよい。
前記計測線には、前記第１電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値が前記スキューに対応してもよい。
【0011】
前記スキューの測定期間中には、前記タイミング信号は1回以上生成され、
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、前記ヒストグラムの連続する複数のビンに前記計測値が頻度として加算されるように前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与えてもよい。
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、前記ヒストグラムの連続する複数のビンに前記計測値が頻度として加算されるように前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与えてもよい。
【0012】
前記信号生成部は、統計分布に従い、前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与えてもよい。
【0013】
前記信号生成部は、所定の範囲で発生する乱数に基づき、前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与えてもよい。
【0014】
第１発振クロック信号を生成する第１発振器と、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１発振クロック信号の周期の整数倍または有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を更に備え、
前記信号生成部は、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第１発振クロック信号の周期の整数倍にはならず互いに素である周期、または、お互いの周期の最大公約数が第１所定値より小さく、且つ最小公倍数が第２所定値より大きい第２発振クロック信号を生成する第２発振器と、
前記第３電気信号パルスと前記第２発振クロック信号とを入力とし、前記第２電気信号パルスを出力する揺らぎ付与回路であって、前記第２発振クロック信号の立ち上がり、または、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスを出力し、前記第２発振クロック信号の次の立ち上がり、または、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスの出力を停止する揺らぎ付与回路と、
を有してもよい。
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１発振クロック信号の周期の整数倍または有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を更に備え、
前記信号生成部は、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第１発振クロック信号の周期の整数倍にはならず互いに素である周期、または、お互いの周期の最大公約数が第１所定値より小さく、且つ最小公倍数が第２所定値より大きい第２発振クロック信号を生成する第２発振器と、
前記第３電気信号パルスと前記第２発振クロック信号とを入力とし、前記第２電気信号パルスを出力する揺らぎ付与回路であって、前記第２発振クロック信号の立ち上がり、または、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスを出力し、前記第２発振クロック信号の次の立ち上がり、または、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスの出力を停止する揺らぎ付与回路と、
を有してもよい。
【0015】
発振クロック信号を生成する第１発振器を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第３電気信号パルスを入力として、前記第３電気信号パルスを可変的に遅延させて前記第２電気信号パルスとして出力する可変遅延回路と、
を有してもよい。
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第３電気信号パルスを入力として、前記第３電気信号パルスを可変的に遅延させて前記第２電気信号パルスとして出力する可変遅延回路と、
を有してもよい。
【0016】
発振クロック信号を生成する第１発振器と、
前記発振クロック信号周期における所定倍の周期の第１クロック信号を発生数する第１フェーズロックループ回路と、
前記第１クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１クロック信号における周期の整数倍又は有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号の周期の整数倍又は有理数倍の周期の第２クロック信号を発生数する第２フェーズロックループ回路と、
前記第２クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第２電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
を有してもよい。
前記発振クロック信号周期における所定倍の周期の第１クロック信号を発生数する第１フェーズロックループ回路と、
前記第１クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１クロック信号における周期の整数倍又は有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号の周期の整数倍又は有理数倍の周期の第２クロック信号を発生数する第２フェーズロックループ回路と、
前記第２クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第２電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
を有してもよい。
【0017】
スキューの測定期間中には、前記タイミング信号は1回以上生成され、
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、
前記測定処理部は、前記カウンタ値の平均値に対応する前記測定値を生成してもよい。
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、
前記測定処理部は、前記カウンタ値の平均値に対応する前記測定値を生成してもよい。
【0018】
前記測定処理部は、前記ヒストグラムのビンに対応する前記計測値の出現頻度と、当該前記計測値とを乗算した乗算値を、前記ヒストグラムのビン毎に演算して、加算した値を、前記出現頻度の合計値で除算した値に対応する前記測定値を生成してもよい。
【0019】
前記計測値に対して、スキューにしたがった発生頻度の補正値を加算する補正処理部を更に備え、
前記測定処理部は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記測定値を生成してもよい。
前記測定処理部は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記測定値を生成してもよい。
【0020】
前記計測値に対して、スキューにしたがった発生頻度の補正値を加算する補正処理部を更に備え、
前記ヒストグラム生成回路は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記ヒストグラムを生成してもよい。
前記ヒストグラム生成回路は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記ヒストグラムを生成してもよい。
【0021】
前記時間計測部、及び前記測定処理部は、前記1つ又は複数の画素毎に構成され、前記測定処理部それぞれの測定値には、当該測定値に対応するスキューにしたがった発生頻度の補正値がそれぞれ加算され、
前記ヒストグラム生成回路は、前記補正値がそれぞれ加算された複数の測定値を用いて、前記ヒストグラムを生成してもよい。
前記ヒストグラム生成回路は、前記補正値がそれぞれ加算された複数の測定値を用いて、前記ヒストグラムを生成してもよい。
【0022】
前記第１電気信号パルスを可変的に遅延させる可変遅延回路を更に備え、
前記可変遅延回路に対して、スキューにしたがった発生頻度の時間遅れ信号を出力する補正処理部を更に備えてもよい。
前記可変遅延回路に対して、スキューにしたがった発生頻度の時間遅れ信号を出力する補正処理部を更に備えてもよい。
【0023】
前記複数の画素は、隣接する任意の数の画素配列により構成されてもよい。
【0024】
前記信号生成部と、前記計測線を選択的に接続するマルチプレクサを更に備える、（１）に記載の光検出装置。
【0025】
本開示によれば、複数の画素を有する光検出装置における信号線間のスキューを測定する測定方法であって、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給する信号生成工程と、
前記タイミング信号に応じて所定の時間間隔で時系列に発生するカウンタ値を用いて、前記複数の画素の少なくとも１つの画素に接続される計測線を介して伝送される第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発行タイミングとの差を計測値として計測する時間計測工程と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値をスキューとして生成する測定処理工程と、を備え、
前記信号生成工程は、前記カウンタ値の発生タイミングと前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、測定方法が提供される。
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給する信号生成工程と、
前記タイミング信号に応じて所定の時間間隔で時系列に発生するカウンタ値を用いて、前記複数の画素の少なくとも１つの画素に接続される計測線を介して伝送される第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発行タイミングとの差を計測値として計測する時間計測工程と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値をスキューとして生成する測定処理工程と、を備え、
前記信号生成工程は、前記カウンタ値の発生タイミングと前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、測定方法が提供される。
【0026】
本開示によれば、光検出装置と、
前記第１電気信号パルスの測定中に、前記タイミング信号に応じて発光する発光部と、
を備え、
前記光検出装置は、
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を有し、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、
距離測定システムが提供される。
前記第１電気信号パルスの測定中に、前記タイミング信号に応じて発光する発光部と、
を備え、
前記光検出装置は、
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を有し、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、
距離測定システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本技術の一実施形態における距離測定システムの構成の一例を示すブロック図。
【図2】クロック生成部の構成例を示すブロック図。
【図3】距離測定システムにおけるスキュー補正処理を説明するためのブロック図。
【図4】補正処理の無い場合の測定動作例を示すタイムチャート。
【図5】ヒストグラム生成回路が生成したヒストグラムの例を示す図。
【図7】テスト電気信号パルスに対応するヒストグラム例を示す図。
【図8】時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスに対応するヒストグラム例を示す図。
【図9】テスト電気信号パルスの測定動作例を示すタイムチャート。
【図10】補正処理部の構成例を示すブロック図。
【図12】第２実施形態に係る画素回路の動作例を示すタイムチャート。
【図13】２つの受光素子の出力をまとめて、ヒストグラムを生成する構成例を示す図。
【図14】スキューの測定処理例を示すフローチャート。
【図15】受光素子の通常測定処理例を示すフローチャート。
【図16】第１実施形態の変形例１に係るテスト信号生成部の構成例を示すブロック図。
【図17】第１実施形態の変形例２に係るテスト信号生成部の構成例を示すブロック図。
【図18】２つの受光素子の出力をまとめて、ヒストグラムを生成する構成例を示す図
【図19】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図。
【図20】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、図面を参照して、光検出装置及び距離測定システムの実施形態について説明する。以下では、光検出装置及び距離測定システムの主要な構成部分を中心に説明するが、光検出装置及び距離測定システムには、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
【0029】
（第１実施形態）
図１は、本技術の一実施形態における距離測定システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る距離測定システム１は、パルス光を発射し、パルス光が照射された物体ＯＢＪからの反射光に基づいて、物体ＯＢＪ（対象物ないしは被写体）までの距離を測定する。すなわち、この距離測定システム１は、例えば、検出装置５と、発光部１０と、受光光学系２０と、全体制御部３０と、を備える。これらの検出装置５と、発光部１０と、受光系２０と、全体制御部３０とは、例えば、ＣＭＯＳ ＬＳＩのようなシステム・オン・チップ（ＳｏＣ）として一体的に構成することが可能であるが、これに限定されない。例えば、発光部１０、及び後述する受光部４０といった幾つかのコンポーネントが別体のＬＳＩとして構成されてもよい。
図１は、本技術の一実施形態における距離測定システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る距離測定システム１は、パルス光を発射し、パルス光が照射された物体ＯＢＪからの反射光に基づいて、物体ＯＢＪ（対象物ないしは被写体）までの距離を測定する。すなわち、この距離測定システム１は、例えば、検出装置５と、発光部１０と、受光光学系２０と、全体制御部３０と、を備える。これらの検出装置５と、発光部１０と、受光系２０と、全体制御部３０とは、例えば、ＣＭＯＳ ＬＳＩのようなシステム・オン・チップ（ＳｏＣ）として一体的に構成することが可能であるが、これに限定されない。例えば、発光部１０、及び後述する受光部４０といった幾つかのコンポーネントが別体のＬＳＩとして構成されてもよい。
【0030】
検出装置５は、反射光をＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）と呼ばれる受光素子で受光することにより得られる電気信号パルスに基づいて、物体ＯＢＪ（対象物ないしは被写体）までの距離を測定するいわゆる直接ＴＯＦ型測距装置である。本技術は、直接ＴＯＦ型測距装置を例にして説明されるが、これに限定されない。例えば間接ＴＯＦ型測距装置に対しても同様に適用することが可能である。すなわち、この検出装置５は、受光部４０と、測距処理部５０と、制御部６０と、通信インタフェース（ＩＦ部）部７０とを有する。なお、検出装置５の詳細は、後述する。
【0031】
発光部１０は、光源を有する。この光源は、後述する全体制御部３０、及び制御部６０の制御に従い、対象エリアに対して、ＴＯＦ測距のためのレーザパルス光（以下「パルス光」という。）を発光ないしは出射する。このような測距に用いるためのパルス光は、アクティブ光と称されることもある。光源は、例えば、端面発光型半導体レーザであってもよいし、或いは面発光型半導体レーザであってもよい。例えば、発光部１０の光源は、対象エリアに向けて光を空間的に発光することが可能である。本実施形態では、発光部１０は、ＬＳＩチップの外に設けられているが、これに限られるものではなく、ｏｎチップにより構成されてもよい。
【0032】
受光光学系２０は、例えば複数のレンズで構成される。この受光光学系２０は、パルス光が照射された物体ＯＢＪからの反射光を検出装置５の受光部４０に導光する。すなわち、受光光学系２０は、受光部４０の受光面の前方に配置され、体ＯＢＪからの反射光を効率よく受光することができるように、レンズ等の光学素子が設けられている。
【0033】
全体制御部３０は、距離測定システム１の動作を統括的に制御する。すなわち、全体制御部３０は、光検出装置５、及び発光部１０の動作を統括的に制御する。
【0034】
ここで、光検出装置５の詳細を説明する。光検出装置５は、受光部４０と、測距処理部５０と、制御部６０と、通信インタフェース部７０とを有する。
【0035】
受光部４０は、対象エリアから入射する光に反応して、電気信号パルスを出力するセンサである。入射光（観測光）は、測距に対して外乱光として作用する環境光及び発光部１０により出射されたパルス光が照射した物体ＯＢＪからの反射光を含み得る。
【0036】
本開示において、受光部４０は、画素アレイ部４２と、駆動回路４４とを有する。画素アレイ部４２は、２次元アレイ状に配置された複数の画素４２Ｐを有する。各画素４２Ｐは、受光素子（ＳＰＡＤ）４２１を含み構成されたＣＭＯＳイメージセンサである。すなわち、画素アレイ部４２は、２次元アレイ状に配置された複数の受光素子（ＳＰＡＤ）４２１を含み構成されたＣＭＯＳイメージセンサである。また、各ＳＰＡＤは、飛来した光（フォトン）を検出し、これにより発生したキャリアを、アバランシェ増倍を用いて電気信号パルスに変換する。なお、隣接する幾つかのＳＰＡＤの集合体（ＳＰＡＤ群）を画素と称し得る。例えば、画素は、隣接する２×２、３×３、６×６、９×９といった任意の数の配列（アレイパターン）からなるＳＰＡＤの集合体により構成され、これらの数に限定されない。なお、本実施形態に係る画素４２Ｐが出力する電気信号パルスが第１電気信号パルスに対応する。
【0037】
駆動回路４４は、制御部６０の制御の下、ＳＰＡＤ群の数を制御する。駆動回路４４は、例えば特定のＳＰＡＤ群（例えば撮像フレームにおける１ライン方向のＳＰＡＤ群）を有効化し、電気信号パルスを読み出す。したがって、１フレーム時間において順次に各ラインのＳＰＡＤ群が有効化され、有効化されたＳＰＡＤ群のそれぞれから出力される電気信号パルスによって、対象エリアに対する１撮像フレームが形成される。受光部４０から読み出された電気信号パルスは、例えば所定段数の遅延バッファを含む信号線を介して（図３参照）、測距処理部５０に出力される。なお、図１には明示されていないが、受光部４０の出力端には、選択された画素４２Ｐから電気信号パルスを読み出すための画素選択スイッチ４３（図３参照）が設けられている。駆動回路４４は、画素選択スイッチ４３を制御する。
【0038】
測距処理部５０は、発光部１０により出射したパルス光と受光部４０により受光した観測光とに基づいて、物体ＯＢＪまでの距離を算出する（測距する）コンポーネントである。測距処理部５０は、例えば、信号処理プロセッサにより構成される。本開示では、測距処理部５０は、時間－デジタルコンバータ（Ｔｉｍｅ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＴＤＣ）部５２と、補正処理部５３と、ヒストグラム生成部５４と、測定処理部５５とを、有する。また、測定処理部５５は、距離演算部５６と、遅延補正量推定部５８とを、有する。
【0039】
ＴＤＣ部５２は、パルス光が出射された時刻から特定のＳＰＡＤにより光を受光した時刻までの時間（すなわち、光の到来時間）をデジタルの計測値に変換するコンポーネントである。発光部１０は、パルス光は、制御部６０の生成するタイミング信号Ｓ１０（図４参照）に応じて、パルス光を出射する。そなわち、このＴＤＣ部５２は、タイミング信号Ｓ１０が発生したタイミングから、電気信号パルスが到達するまでの時間を計測する。なお、本実施形態に係るＴＤＣ部５２が時間計測部に対応する。
【0040】
補正処理部５３は、ＴＤＣ回路５２２の出力値を受光素子４２１ごとのスキューに基づき補正し、ヒストグラム生成部５４に出力する。本開示では、補正処理部５３は、ヒストグラムの生成に先立ち、計測値に、補正処理部５３により算出された補正値を例えば統計分布にしたがい重畳することにより、計測値を補正する。これにより、回路設計等に起因する、画素４２Ｐから読み出される電気信号パルスの遅速（スキュー）が補正可能となる。なお、補正処理部５３の詳細は後述する。
【0041】
ヒストグラム生成部５４は、補正処理部５３で補正されたＴＤＣ部５２により出力されるサンプリング時間ごとの計測値の合計値に基づいてヒストグラムを生成する。例えば、ヒストグラム生成部５４は、生成したヒストグラムに基づくサンループ値を、動作モードに従って、距離演算部５６、及び遅延補正量推定部５８の少なくともいずれかに出力する。或いは、ヒストグラム生成部５４により生成されたヒストグラムは、距離演算部５６、及び遅延補正量推定部５８により参照される。
【0042】
測定処理部５５の距離演算部５６は、生成された画素４２Ｐごとのヒストグラムに基づいて、ヒストグラム中のピーク値に対応する時間（すなわち、到来時間）を測定値として生成する。また、距離演算部５６、及び遅延補正量推定部５８のそれぞれは、補正処理部５３で補正されたＴＤＣ部５２により出力されるサンプリング時間ごとの計測値を用いて、平均値、重心などの測定値を演算することも可能である。距離演算部５６、及び遅延補正量推定部５８は、同等の処理が可能であり、スキューの測定には、主として遅延補正量推定部５８が用いられ、通常の距離測定には距離演算部５６が用いられる。このため、本実施形態では、延補正量推定部５８は、距離演算部５６の処理と同等の処理が可能である。なお、延補正量推定部５８の処理例の説明を省略する場合があるが、距離演算部５６の処理は、延補正量推定部５８で実施することも可能である。また、延補正量推定部５８で実施可能な処理は、距離演算部５６で実施することも可能である。
【0043】
すなわち、距離演算部５６、及び遅延補正量推定部５８のそれぞれは、発光部１０の所定の発光タイミングで出射されたパルス光が物体ＯＢＪに照射したときの反射光が受光されたとすれば、該発光タイミングから受光タイミングまでの時間は、物体ＯＢＪまでの光の往復時間であるから、測定値にｃ／２（ｃは光速）を乗算することにより、画素４２Ｐごとに物体ＯＢＪまでの距離を算出することができる。したがって、撮像フレームを構成する全ての画素４２Ｐに対して算出された距離により、距離画像を得ることができる。距離演算部５６は、各撮像フレームにおける画素４２Ｐごとに算出した距離に係るデータ（測距データ）を通信インタフェース部７０に順次に出力する。
【0044】
全体制御部３０の制御にしたがい制御部６０は、光検出装置５の各構成要素、及び発光部１０を制御する。この制御部６０は、クロック生成部６２と、テスト信号生成部６４と、タイミング制御部６６とを有する。
【0045】
図２は、クロック生成部６２の構成例を示すブロック図である。クロック生成部６２は、カウンタ値を生成可能であり、発振器６２２と、カウンタ６２４とを有する。発振器６２２は、例えば振動子を発振させて発振クロック信号を生成する。発振クロック信号の発振周期は、例えば４００ｐｓである。カウンタ６２４は発振クロック信号のパルス数をカウントしカウンタ値を出力する。すなわち、このカウンタ６２４は、所定のサンプリング周波数に従って分割された時間間隔、例えば４００ｐｓの時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を生成する。クロック生成部６２は、例えば生成した発振クロック信号、及びカウンタ値の少なくとも一方を例えばテスト信号生成部６４、タイミング制御部６６、及び測距処理部５０に出力する。
【0046】
テスト信号生成部６４は、受光素子４２１ごとのスキューを測定するためのテスト信号を生成する。このテスト信号生成部６４は、テスト信号として、タイミング信号に応じて計測線ＳＬ（図３参照）に第２電気信号パルスを供給する。テスト信号生成部６４は、例えば、第２電気信号パルスの発生タイミングに時間的な揺らぎを与えることが可能である。テスト信号生成部６４の詳細も後述する。なお、本実施形態に係るテスト信号生成部６４が信号生成部に対応する。
【0047】
タイミング制御部６６は、発振器６２２、及びカウンタ６２４の少なくともいずれかに基づき、発光部１０のパルス光の発光タイミングと、受光部４０、及び測距処理部５０の駆動タイミングとを制御する。例えば、タイミング制御部６６は、所定のタイミング信号Ｓ１０（図４参照）として出力し、これにより、発光部１０の受光素子を駆動する。パルス光は、例えば、数～数十ｎｓのパルス幅を有し得るが、これに限られない。また、１つのヒストグラムを生成するのに、例えば数千回のパルス光が照射される。すなわち、ヒストグラム生成部５４が生成するヒストグラムは、例えば数千回分の測定データにより生成される。
【0048】
通信インタフェース部７０は、算出された測距データを外部のホストＩＣに出力するためのインタフェース回路である。例えば、通信インタフェース部７０は、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に準拠したインタフェース回路であるが、これに限られない。例えば、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）やＬＶＤＳ、ＳＬＶＳ－ＥＣ等であってもよいし、これらのインタフェース回路のうちの幾つかを実装していてもよい。
【0049】
図３は、本技術の一実施形態における距離測定システム１におけるスキュー補正処理を説明するためのブロック図である。すなわち、同図は、図１に示した各種のコンポーネントのうち、本技術に特に関連するコンポーネントを中心にした構成を示している。なお、図３では、説明を簡単にするために、画素アレイ部４２の複数の受光素子４２１のなかの２つの受光素子４２１（１）と、受光素子４２１（２）とを図示している。また、以後の説明では、受光素子４２１（１）に対応する素子に（１）を付与し、受光素子４２１（２）に対応する素子に（２）を付与する場合がある。
【0050】
図３に示すように、画素４２Ｐは、例えば、フォトンを検出するアバランシェフォトダイオード４２１と、電流源４２２と、インバータ４２３とを含み構成される。電流源４２２は、例えばＰ型ＭＯＳＦＥＴにより構成され、また、インバータ４２３は、例えばＣＭＯＳインバータにより構成される。図中、受光素子４２１は、１つのＳＰＡＤからなるものとして示されているが、例えば、複数のＳＰＡＤ群を、ここでいう受光素子４２１とみなしてもよい。各受光素子４２１は、画素選択スイッチ４３の一端に接続される。画素選択スイッチ４３の他端は、計測線ＳＬの一端に接続される。計測線ＳＬの他端は、遅延回路４２５を介してＴＤＣ回路５２２に接続される。
【0051】
このような受光素子４２１において、駆動回路４４にしたがい、アバランシェフォトダイオード４２２のアノード側にはアバランシェ増倍が発生する程度の負電圧Ｖｂｄが印加される。アバランシェフォトダイオード４２１へ１フォトンの入射があると、これにより発生した電子がアバランシェ増倍を起こして、大きな電流が流れる。これにより、アバランシェフォトダイオード４２１のカソードの電圧が一旦負側に向かって大きく振れて、カソード電圧と負電圧Ｖｂｄ間の電圧がブレイクダウン電圧に達するところでアバランシェ増倍が停止する。このとき、低い電圧になっているアバランシェフォトダイオード４２１のカソードの電圧は、電流源４２２によって充電され、再び初期電圧に戻る。このような電圧波形は、インバータ４２３により整形され、１フォトンの到来時刻を基準点とするパルス状の電気信号パルスとして生成される。そして、画素選択スイッチ４３が閉（ＯＮ）状態にあると、電気信号パルスは計測線ＳＬを介してＴＤＣ回路５２２に入力し、デジタルの計測値に変換される。
【0052】
制御部６０は、補正値の算出処理の間、画素選択スイッチ４３を開（ＯＦＦ）状態にする。そして、第１のマルチプレクサＭＵＸ１は、制御部６０の制御の下、補正値の算出処理の間、複数の受光素子４２１のうちの補正値の算出処理に用いる画素４２Ｐと、遅延回路４２５とを、選択的に接続する。第１のマルチプレクサＭＵＸ１は、補正値の算出処理後は、いずれも開状態となる。遅延回路４２５は、例えば所定段数の遅延バッファで構成される。
【0053】
第２のマルチプレクサＭＵＸ２は、第１のマルチプレクサと対となって動作することが可能である。すなわち、第２のマルチプレクサＭＵＸ２は、制御部６０の制御の下、補正値の算出処理の間、複数の画素４２Ｐのうちのいずれかの計測線ＳＬに対応するヒストグラム生成回路５４２と補正処理部５３とを選択的に接続する。第２のマルチプレクサＭＵＸ２は、補正値の算出処理後は、いずれも開（ＯＦＦ）状態となる。
【0054】
ＴＤＣ部５２は、例えば、画素４２Ｐを構成する特定のＳＰＡＤ群ごとに設けられたＴＤＣ回路５２２群から構成される。ＴＤＣ回路５２２は、例えばＤＦＦ（ディーフリップフロップ）である。ＴＤＣ回路５２２は、例えば、不図示のＤ端子と、ＣＬＫ端子と、Ｑ端子を有する。
【0055】
ＴＤＣ回路５２２は、例えば、ＣＬＫ端子から入力される電気信号パルスが立ち上げる（ＬからＨに遷移させる）タイミングで、Ｄ端子のカウンタ値を記憶する。このカウンタ値は、上述のようにカウンタ６２４（図２参照）が生成し、所定の時間間隔、例えば４００ｐｓで時系列に変化する。そして、ＴＤＣ回路５２２は、記憶したカウンタ値をＱ端子から補正処理部５３に出力する。
【0056】
補正処理部５３は、通常の測定時に、ＴＤＣ回路５２２毎の出力値に、スキューにしたがった発生頻度の補正値を付与する。なお、補正処理部５３、及び遅延補正量推定部５８の詳細は、後述する。本実施形態では、各ヒストグラム生成回路５４２は、第２のマルチプレクサＭＵＸ２を介して、距離演算部５６又は遅延補正量推定部５８のいずれかに選択的に接続される。
【0057】
ヒストグラム生成部５４は、ＴＤＣ回路５２２群に対応するヒストグラム生成回路５４２群を含み構成される。ヒストグラム生成回路５４２群の生成するヒストグラムは、例えば、図示しないメモリ上に、ある種のデータ構造ないしはテーブルとして保持される。ヒストグラムは、撮像フレームにおける読み出しラインごとに発光されるパルス光に基づいて、画素４２Ｐの数に対応する数だけ生成される。なお、補正処理部５３で補正されたＴＤＣ部５２により出力されるサンプリング時間ごとの計測値も、図示しないメモリ上に、ある種のデータ構造ないしはテーブルとして保持することが可能である。距離演算部５６は、これらの保持された計測値を用いて、平均値、重心などの測定値を演算することも可能である。この場合、距離演算部５６がヒストグラムを用いた演算を主として行い、遅延補正量推定部５８がヒストグラムを用いない演算を行うように、機能分担することも可能である。
【0058】
（通常の測定動作）
以下では、図１乃至図３を参照しつつ、図４を用いて、補正処理の無い場合の測定動作例を説明する。図４は、補正処理の無い場合の測定動作例を示すタイムチャートである。ここでは、受光素子４２１（１）も受光素子４２１（２）も同一距離にあるＯＢＪを測定している例で説明する。つまり、受光素子４２１（１）に対する測定距離と、受光素子４２１（２）に対する測定距離との差の主因には、スキューが含まれる。
以下では、図１乃至図３を参照しつつ、図４を用いて、補正処理の無い場合の測定動作例を説明する。図４は、補正処理の無い場合の測定動作例を示すタイムチャートである。ここでは、受光素子４２１（１）も受光素子４２１（２）も同一距離にあるＯＢＪを測定している例で説明する。つまり、受光素子４２１（１）に対する測定距離と、受光素子４２１（２）に対する測定距離との差の主因には、スキューが含まれる。
【0059】
図４に示すように、上から、クロック生成６２の発振器６２２の出力する発振クロック信号を「発振器１出力」で示し、タイミング制御部６６の生成する発光パルス信号を「発光パルス信号」で示し、クロック生成６２のカウンタ６２４の生成するカウンタ信号のカウンタ値を「カウンタ値」で示し、遅延回路４２５（１）の出力パルスを「遅延１出力」で示し、ＴＤＣ回路５２２（１）の出力信号を「ＴＤＣ１出力」で示し、遅延回路４２５（２）の出力パルスを「遅延２出力」で示し、ＴＤＣ回路５２２（２）の出力信号を「ＴＤＣ２出力」で示す。横軸は時間である。なお、実測定でのカウンタ出力は、測定距離に応じて例えば数万オーダまでの数値を出力可能であるが、説明を簡単にするため、図４では０～８で説明する。
【0060】
クロック生成６２の発振器６２２は、発振クロック信号を例えば発振周期４００ｐｓにより生成する。タイミング制御部６６は、発振クロック信号に基づき、所定の周期でタイミング信号Ｓ１０を出力する。これにより、全体制御部３０は、タイミング信号Ｓ１０の生成タイミング毎に発光パルス信号を発光部１０に出力する。
【0061】
クロック生成部６２のカウンタ６２４は、発振クロック信号に基づき、発振クロック信号がロウレベルからハイレベルになるタイミングの回数を出力する。そしてし、カウンタ６２４は、タイミング信号Ｓ１０で０にリセットされる。このように、カウンタ６２４は、所定の時間間隔、例えば４００ｐｓで時系列に変化するカウンタ値を出力する。
【0062】
発光パルスの反射光を受光した受光素子４２１（１）の電圧波形は、インバータ４２３により整形され、１フォトンの到来時刻を基準点とするパルス状の電気信号パルスとして生成される。この電気信号パルスは、遅延回路４２５（１）で所定の時間遅延し、「遅延１出力」で示される電気信号パルスとして、ＴＤＣ回路５２２（１）のＣＬＫ端子に入力する。また、「カウンタ値」の情報を有するカウンタ信号は、ＴＤＣ回路５２２（１）のＤ端子に入力される。これにより、ＴＤＣ回路５２２（１）は、ＣＬＫ端子に入力する電気信号パルスの立ち上がりのタイミングで、カウンタ値を記憶し、ヒストグラム生成回路５４２（１）に出力する。例えば、ＴＤＣ回路５２２（１）は、２、２、１、、、などの測定値を、ヒストグラム生成回路５４２（１）に出力する。すなわち、ＴＤＣ回路５２２（１）は、電気信号パルスの到達タイミングに対応するカウンタ値とタイミング信号の発生タイミングに対応するカウンタ値との差を計測値とする。
【0063】
同様に、受光素子４２１（２）の電圧波形は、インバータ４２３により整形され、１フォトンの到来時刻を基準点とするパルス状の電気信号パルスが生成される。この電気信号パルスは、遅延回路４２５（２）で所定の時間遅延し、「遅延２出力」で示される電気信号パルスとして、ＴＤＣ回路５２２（２）のＣＬＫ端子に入力する。また、「カウンタ値」の情報を有するカウンタ信号は、ＴＤＣ回路５２２（２）のＤ端子に入力される。これにより、ＴＤＣ回路５２２（２）は、ＣＬＫ端子に入力する電気信号パルスの立ち上がりのタイミングで、カウンタ値を記憶し、ヒストグラム生成回路５４２（２）に出力する。例えば、ＴＤＣ回路５２２（２）は、３、２、２、、、などの測定値を、ヒストグラム生成回路５４２（１）に出力する。
【0064】
図５は、ヒストグラム生成回路５４２が生成したヒストグラムの例を示す図である。図５（ａ）はヒストグラム生成回路５４２（１）が生成したヒストグラム例である。図５（ｂ）はヒストグラム生成回路５４２（２）が生成したヒストグラム例である。横軸は、カウンタ値を示し、縦軸はカウンタ値の出現頻度を示す。
【0065】
なお、図５に示すように、本実施形態では、ヒストグラムを形成する長方形の基本単位をビンと称し、ビンの幅をビン幅と称する場合がある。例えば本実施形態に係るビン幅は、カウンタ値の所定の時間間隔、例えば４００ｐｓに対応する。
【0066】
これらから分かるように、本実施形態に係るカウンタ値は、パルス光の発光タイミングからの経過時間に対応する。通常は、同一のＯＢＪに対して数千回の測定を行うので、カウンタ値は、測定光の反射光に基づく測定光の時間的な分布は正規分布に近づき、その分布にレーザパルスの形状を畳み込ませた分布を有する。すなわち、ヒストグラム生成回路５４２（１）が生成したヒストグラムは、正規分布の特徴を有する形状となる。この分布は、アバランシェフォトダイオード４２２の統計的な揺らぎにより生じる。これにより、停止している同一のＯＢＪを測定しても、ヒストグラムは、測定回数を増加させれば、正規分布の特徴を有する形状に近づくものである。
【0067】
測定処理部５５の距離演算部５６は、このヒストグラムの統計分布特性を利用し、距離値をビン幅よりも高精度に演算することが可能となる。例えば、距離演算部５６は、ヒストグラム頻度の重心を演算する。例えば、ビン１における出現頻度が１、ビン２における出現頻度が３、ビン３における出現頻度が７、ビン４における出現頻度が２とすると、重心１は、（１×１＋２×３＋３×７＋４×２）／１３＝２．７７となる。このように、距離演算部５６は、ＴＤＣ回路５２２の計測値の平均値に対応する測定値を生成することが可能である。なお、この平均値は、計測値が増加するにしたがい、一般にヒストグラムのピーク位置の値に近づくものである。
【0068】
また、距離演算部５６は、２．７７にビン幅に対応する時間に高速Ｃ／２を乗算して距離値を生成する。このように、ビン幅は１のオーダであるが、測定値は、例えば、ビン幅の１００分の１のオーダまで演算可能となる。このオーダは、測定回数により有効桁数が統計的に定まり、例えば測定回数を増加させれば、ビン幅の数千分の１のオーダまで演算可能となる。すなわち、距離演算部５６は、カウンタ値に基づき、所定の時間間隔である４００ｐｓよりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である。
【0069】
距離演算部５６は、ヒストグラム生成回路５４２（２）が生成したヒストグラムに対しても同様の演算を行う。例えば、距離演算部５６は、ヒストグラム生成回路５４２（２）が生成したヒストグラムに基づき、例えば２．８５を生成する。この差分２．８５－２．７７＝０．０８は受光素子４２１（１）と、受光素子４２１（２）との間で生じるスキューが主因となる。
【0070】
＜スキューの測定＞
ここで、図６乃至図９を用いて、スキューの測定の詳細を説明する。図６は、テスト信号生成部６４の構成例を図３の構成要素の一部と共に示す図である。テスト信号生成部６４は、スキューを測定する際のテスト信号Ｐ６４ｂを生成する。このテスト信号生成部６４は、テストパルス生成器６４２と、揺らぎ付与回路６４４とを有する。更に揺らぎ付与回路６４４は、発振器６４６と、ＤＦＦ（ディーフリップフロップ）６４８と、を有する。
ここで、図６乃至図９を用いて、スキューの測定の詳細を説明する。図６は、テスト信号生成部６４の構成例を図３の構成要素の一部と共に示す図である。テスト信号生成部６４は、スキューを測定する際のテスト信号Ｐ６４ｂを生成する。このテスト信号生成部６４は、テストパルス生成器６４２と、揺らぎ付与回路６４４とを有する。更に揺らぎ付与回路６４４は、発振器６４６と、ＤＦＦ（ディーフリップフロップ）６４８と、を有する。
【0071】
テストパルス生成器６４２は、例えばインバータ４２３の生成する電気信号パルスに対応するテスト電気信号パルスＰ６４ａを、タイミング制御部６６の制御に従い生成する。揺らぎ付与回路６４４は、テストパルス生成器６４２が生成する電気パルスＰ６４に時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｂを生成し、各遅延回路４２５に供給する。
【0072】
（揺らぎを与えない場合）
図７は、テストパルス生成器６４２が生成したテスト電気信号パルスＰ６４ａを遅延回路４２５（１）、ＴＤＣ回路５２２（１）を介して、ヒストグラム生成回路５４２（１）で生成した例を示す図である。例えば、テスト電気信号パルスＰ６４ａに対して、遅延回路４２５（１）で遅延し、例えば、カウンタ値の２．１２（実際には、２．１２の付与はできない）のタイミングでＴＤＣ回路５２２（１）に入力した場合、ＴＤＣ回路５２２（１）は２を出力する。テストパルス生成器６４２には、時間的な揺らぎはないので、例えば１０００回のテスト電気信号パルスＰ６４ａを出射しても、常に２．１２でＴＤＣ回路５２２（１）に入力し、ＴＤＣ回路５２２（１）は２を出力する。
図７は、テストパルス生成器６４２が生成したテスト電気信号パルスＰ６４ａを遅延回路４２５（１）、ＴＤＣ回路５２２（１）を介して、ヒストグラム生成回路５４２（１）で生成した例を示す図である。例えば、テスト電気信号パルスＰ６４ａに対して、遅延回路４２５（１）で遅延し、例えば、カウンタ値の２．１２（実際には、２．１２の付与はできない）のタイミングでＴＤＣ回路５２２（１）に入力した場合、ＴＤＣ回路５２２（１）は２を出力する。テストパルス生成器６４２には、時間的な揺らぎはないので、例えば１０００回のテスト電気信号パルスＰ６４ａを出射しても、常に２．１２でＴＤＣ回路５２２（１）に入力し、ＴＤＣ回路５２２（１）は２を出力する。
【0073】
これから分かるように、ヒストグラム生成回路５４２（１）は、カウンタ値２の頻度を増加させるのみである。このため、遅延補正量推定部５８が、ヒストグラム生成回路５４２（１）が生成したヒストグラムを用いて重心演算しても２しか生成することができなくなってしまう。同様に、例えば、２．００～２．９９の遅延が生じている場合にも、２しか生成することができなくなってしまうことを示している。このように、テストパルス生成器６４２が生成したテスト電気信号パルスＰ６４ａに揺らぎが無い場合には、スキューの測定精度はビン幅のオーダとなってしまう。
【0074】
（揺らぎを与える場合）
図８は、テストパルス生成器６４２が生成したテスト電気信号パルスＰ６４ａに揺らぎ付与回路６４４が時間的な揺らぎを与えた場合の、ヒストグラム例である。すなわち、時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｂを遅延回路４２５（１）、ＴＤＣ回路５２２（１）を介して、ヒストグラム生成回路５４２（１）で生成した例を示す図である。なお、本実施形態に係る時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｂが第２電気信号パルスに対応する。
図８は、テストパルス生成器６４２が生成したテスト電気信号パルスＰ６４ａに揺らぎ付与回路６４４が時間的な揺らぎを与えた場合の、ヒストグラム例である。すなわち、時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｂを遅延回路４２５（１）、ＴＤＣ回路５２２（１）を介して、ヒストグラム生成回路５４２（１）で生成した例を示す図である。なお、本実施形態に係る時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｂが第２電気信号パルスに対応する。
【0075】
例えば、揺らぎ付与回路６４４が、２から－２の間で均等に発生する乱数にビンの時間を乗算し、時間的な揺らぎとして、テストパルス生成器６４２が生成したテスト電気信号パルスに与えた例である。揺らぎ付与回路６４４が付与する時間的な揺らぎは、任意の分布を与えることが可能である。本実施形態では、均等な発生頻度の揺らぎを与えるがこれに限定されない。例えば、正規分布などにしたがった時間的な揺らぎを与えることも可能である。
【0076】
このように揺らぎ付与回路６４４は、テスト電気信号パルスＰ６４ａに対して例えば時間的に対称な揺らぎを与えることが可能となる。これにより、ＴＤＣ回路５２２の計測値も数値的に揺らぎを生じ、ヒストグラム生成回路５４２（１）で生成するヒストグラムにも幅が生じる。これにより、遅延補正量推定部５８が生成する重心値（平均値）を、２．１２に近づけることが可能となる。例えば、揺らぎ付与回路６４４は、テスト測定の回数と、測定オーダに合わせ、時間的な揺らぎの幅、統計分布の種類を設定可能である。
【0077】
再び図６を参照し、発振器６４６は、発振周期が例えば１６３３ｐｓであり、発振器６２２に対して時間的な揺らぎを有している。発振器６４６は、発振クロック信号をＤＦＦ（ディーフリップフロップ）６４８のＣＬＫ端子に入力する。また、テストパルス生成器６４２は、テスト電気信号パルスをＤＦＦ（ディーフリップフロップ）６４８のＤ端子に入力する。これにより、ＤＦＦ６４８は、時間的に対称に揺らいだテスト電気信号パルスＰ６４ｂを生成可能となる。
【0078】
発振器６４６の発振周期は、非同期性を担保するため、発振器６２２の発振周波数の整数倍に一致しないように構成する。例えば、発振器６４６は、発振器６２２の発振クロック信号の周期の整数倍にはならず互いに素である周期、または、発振器６２２、及び発振器６４６のお互いの周期の最大公約数が第１所定値より小さく、且つ最小公倍数が第２所定値より大きい発振クロック信号を生成する。例えば発振器６２２の発振周期が４００ｐｓだとすると、発振器６４６の発振周期は１６００ｐｓではなく、１６３３ｐｓに構成される。また、例えばテストパルス生成器６４２の出力パルス幅の半分より大きく構成される。これにより、一様性が担保可能となる。
【0079】
図９は、テスト電気信号パルスの測定動作例を示すタイムチャートである。図９に示すように、上から、クロック生成６２の発振器６２２の出力する発振クロック信号を「発振器１出力」で示し、テストパルス生成器６４２が生成したテスト電気信号パルスＰ６４ａを「テストパルス」で示し、クロック生成部６２のカウンタ６２４の生成するカウンタ信号のカウンタ値を「カウンタ値」で示し、発振器６４６の出力する発振クロック信号を「発振器２出力」で示し、ＤＦＦ６４８の出力する時間的に揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｂを「ＤＦＦ出力」で示し、遅延回路４２５（１）の出力を「遅延１出力」で示し、ＴＤＣ回路５２２（１）の出力を「ＴＤＣ１出力」で示し、遅延回路４２５（２）の出力を「遅延２出力」で示し、ＴＤＣ回路５２２（２）の出力を「ＴＤＣ２出力」で示す。横軸は時間である。
【0080】
クロック生成６２の発振器６２２は、発振クロック信号を例えば発振周期４００ｐｓにより生成する。タイミング制御部６６は、発振クロック信号に基づき、発振クロック信号の所定の周期毎にタイミング信号Ｓ１０を出力する。クロック生成部６２のカウンタ６２４は、発振器６２２の発振クロック信号に基づき、発振クロック信号がハイレベルになったタイミングの回数を出力し、タイミング信号Ｓ１０に応じて０にリセットする。これにより、テストパルス生成器６４２は、クロックカウントが０となるタイミング毎にテスト電気信号パルスＰ６４ａを発生する。発振器６４６は、発振クロック信号を例えば発振周期１６３３ｐｓにより生成する。
【0081】
ＤＦＦ６４８は、発振周期１６３３ｐｓの発振クロック信号がロウレベルからハイレベルになったタイミングの、テスト電気信号パルスＰ６４ａを記憶し、テスト電気信号パルスＰ６４ｂとして出力する。ＤＦＦ６４８は、次に発振周期１６３３ｐｓの発振クロック信号がロウレベルからハイレベルになったタイミングで、リセットする。これにより、ＤＦＦ６４８は、ロウレベル信号を出力する。このように、ＤＦＦ６４８は、発振器６２２に対する発振器６４６の時間的な揺らぎを反映したテスト電気信号パルスを「ＤＦＦ出力」として、遅延回路４２５（１）に出力する。
【0082】
遅延回路４２５（１）は時間的な揺らぎを反映したテスト電気信号パルスを遅れさせ、ＴＤＣ回路５２２（１）のＣＬＫ端子に入力する。ＴＤＣ回路５２２（１）のＤ端子には、カウンタ６２４のカウンタ値が入力される。これにより、ＴＤＣ回路５２２（１）は、カウンタ値に対して時間的な揺らぎを有するテスト電気信号パルスＰ６４ｂがロウレベルからハイレベルになったタイミングのカウンタ値を記憶し、ヒストグラム生成回路５４２（１）に計測値として出力する。例えば、ＴＤＣ回路５２２（１）は、２、２、１、、、などをヒストグラム生成回路５４２（１）に出力する。
【0083】
遅延回路４２５（２）は時間的な揺らぎを反映したテスト電気信号パルスを遅れさせ、ＴＤＣ回路５２２（２）のＣＬＫ端子に入力する。ＴＤＣ回路５２２（２）のＤ端子には、カウンタ６２４のカウンタ値が入力される。これにより、ＴＤＣ回路５２２（２）は、カウンタ値に対して時間的な揺らぎを有するテスト電気信号パルスＰ６４ｂがロウレベルからハイレベルになったタイミングのカウンタ信号を記憶し、ヒストグラム生成回路５４２（２）に計測値として出力する。例えば、ＴＤＣ回路５２２（２）は、３、２、３、、、などをストグラム生成回路５４２（２）に出力する。
【0084】
遅延補正量推定部５８は、ヒストグラム生成回路５４２（１）が生成したヒストグラム頻度の重心を演算する。例えば遅延補正量推定部５８は、重心として平均値１．６７を生成する。同様に遅延補正量推定部５８は、ヒストグラム生成回路５４２（２）が生成したヒストグラム頻度の重心を演算する。例えば遅延補正量推定部５８は、重心として平均値２．３３を生成する。これにより、測素子間遅延差＝（２．３３－１．６７）＝０．６６×１ｂｉｎの時間間隔（例えば４００ｐｓ）となる。これらの、重心値は、全ての受光素子４２１毎に測定される。そして、延補正量推定部５８は、これらの重心の値をスキューとして補正処理部５３に供給する。例えば１ビンの時間間隔は、例えば４００ｐｓであるので、素子間遅延差は、０．６６×４００ｐｓ＝２６４ｐｓとなる。なお、例えば１ビンの時間間隔が、１００ｐｓであれば、素子間遅延差は、０．６６×１００ｐｓ＝６６ｐｓとなる。
【0085】
ここで、図１０、及び図１１を用いて、補正処理部５３の詳細を説明する。図１０は、補正処理部５３の構成例を示すブロック図である。図１０に示すように、補正処理部５３は、各受光素子４２１の補正値生成部５３２と、記憶部５３４とを有する。また、記憶部５３４は、延補正量推定部５８から供給された各受光素子４２１のスキューを記憶する。
【0086】
【0087】
図１０、及び図１１に示すように、補正値生成部５３２は、ディザ付与部５３２ａと、乱数発生部５３２ｂとを有する。例えば、補正値生成部５３２は、記憶部５３４に記憶される素子間遅延差が０．６である時に、距離演算部５６が生成する重心値が－０．６ほど補正されるように、統計値にしたがい生成したデジタル値をＴＤＣ回路５２２に加算する。
【0088】
乱数発生部５３２は、例えば０．０～１．０の一応分布の乱数を発生する。なお、乱数発生部５３２ｂは、任意の分布、及び幅の乱数を発生させることも可能である。
【0089】
ディザ付与部５３２ａは、記憶部５３４に記憶される素子間遅延差が例えば、０．６であれば、－１を６０パーセントの確率で発生さ、０を４０パーセントの確率で発生させる。ディザ付与部５３２ａは、例えば、乱数発生部５３２の発生値が、０．０以上、０．４未満であれば０を生成し、０．４以上であれば－１を生成する。
【0090】
ディザ付与部５３２ａは、乱数発生部５３２が生成した統計的に発生した補正値を、ＴＤＣ回路５２２がカウンタ値を出力する度に、加算部５３０により加算する。これにより、例えば、０、－１、０、－１、－１、０、－１、０、－１、－１のように、０の発生頻度が４、－１の発生頻度が６の割合となり、ヒストグラム生成回路５４２が生成するヒストグラムの重心を、―０．６ずらすことが可能となる。このため、距離演算部５６が生成する重心値が－０．６ほど補正される
【0091】
なお、ディザ付与部５３２ａは、「０、－１、０、－１、－１、０、－１、０、－１、－１」を周期的に生成してもよい。これにより、ヒストグラムの重心を、―０．６ずらすことが可能となる。すなわち、この場合、ディザ付与部５３２ａは、乱数発生部５３２が生成した統計的に発生した補正値を、ＴＤＣ回路５２２がカウンタ値を出力する度に、周期的に加算部５３０により加算する。これにより、ヒストグラム生成回路５４２が生成するヒストグラムの重心を、―０．６ずらすことが可能となる。このため、距離演算部５６が生成する重心値が－０．６ほど補正される
【0092】
＜補正処理の効果＞
補正値生成部５３２による補正処理は、特に複数の受光素子４２１をまとめて１出力とする場合に、より有効となる。図１２は、２つの受光素子４２１の出力をまとめて、ヒストグラム生成回路５４２（１、２）で生成する構成例を示す図である。なお、１出力にまとめる受光素子４２１の数は２に限定されない。例えば、上述したように、隣接する３×３や、６×６、９×９といった任意の数の複数の受光素子４２１をまとめて１出力としてもよい。
補正値生成部５３２による補正処理は、特に複数の受光素子４２１をまとめて１出力とする場合に、より有効となる。図１２は、２つの受光素子４２１の出力をまとめて、ヒストグラム生成回路５４２（１、２）で生成する構成例を示す図である。なお、１出力にまとめる受光素子４２１の数は２に限定されない。例えば、上述したように、隣接する３×３や、６×６、９×９といった任意の数の複数の受光素子４２１をまとめて１出力としてもよい。
【0093】
（単純加算による補正）
図１２（ａ）は、スキューの補正をしていないヒストグラムｈ１２を示す。ヒストグラムｈ１２は、横軸が時間に対応し、縦軸がカウンタ値の出現頻度を示す。ヒストグラムｈ１２では、受光素子４２１（１）に対応する分布のピークと、受光素子４２１（２）に対応する分布のピークとが分離している。すなわち、ヒストグラムｈ１２では、所謂ピーク割れが生じている。
図１２（ａ）は、スキューの補正をしていないヒストグラムｈ１２を示す。ヒストグラムｈ１２は、横軸が時間に対応し、縦軸がカウンタ値の出現頻度を示す。ヒストグラムｈ１２では、受光素子４２１（１）に対応する分布のピークと、受光素子４２１（２）に対応する分布のピークとが分離している。すなわち、ヒストグラムｈ１２では、所謂ピーク割れが生じている。
【0094】
図１２（ｂ）は、ヒストグラム生成回路５４２（１、２）の生成したそれぞれのヒストグラムに対してスキューの補正をしたヒストグラムｈｓ１２を示す。ヒストグラムｈｓ１２は、横軸が時間に対応し、縦軸がカウンタ値の出現頻度を示す。ヒストグラムｈｓ１２ａでは、受光素子４２１（１）に対応する分布のピークと、受光素子４２１（２）に対応する分布のピークとは、スキュー（１、２）の補正値に応じてシフトするが、ピークの分離は維持される。すなわち、ヒストグラムｈｓ１２ａでは、所謂ピーク割れが生じている。
【0095】
（統計処理による補正）
図１３は、２つの受光素子４２１の出力をまとめて、ヒストグラム生成回路５４２（１、２）で生成する構成例を示す図である。図１３（ａ）は、加算部５３０から統計値な補正値を加算していない例を示す図である。すなわち、スキューの補正をしていないヒストグラムｈ１２を示す。ヒストグラムｈ１２は、横軸が時間に対応し、縦軸がカウンタ値の出現頻度を示す。ヒストグラムｈ１２では、受光素子４２１（１）に対応する分布のピークと、受光素子４２１（２）に対応する分布のピークとが分離している。すなわち、ヒストグラムの所謂ピーク割れが生じている。
図１３は、２つの受光素子４２１の出力をまとめて、ヒストグラム生成回路５４２（１、２）で生成する構成例を示す図である。図１３（ａ）は、加算部５３０から統計値な補正値を加算していない例を示す図である。すなわち、スキューの補正をしていないヒストグラムｈ１２を示す。ヒストグラムｈ１２は、横軸が時間に対応し、縦軸がカウンタ値の出現頻度を示す。ヒストグラムｈ１２では、受光素子４２１（１）に対応する分布のピークと、受光素子４２１（２）に対応する分布のピークとが分離している。すなわち、ヒストグラムの所謂ピーク割れが生じている。
【0096】
図１３（ｂ）は、ＴＤＣ回路５２２（１、２）の生成したカウンタ値に、統計的なスキューの補正値、例えば、０、－１、０、－１、－１、０、－１、０、－１、－１などをそれぞれのＴＤＣ回路５２２に加算したヒストグラムｈｓ１２ｂを示す。ヒストグラムｈｓ１２ｂは、横軸が時間に対応し、縦軸がカウンタ値の出現頻度を示す。ヒストグラムｈｓ１２ｂでは、受光素子４２１（１）に対応する分布のピークと、受光素子４２１（２）に対応する分布のピークとは、スキュー（１、２）の統計的な補正値に応じてシフトする。これにより、ピークの分離が解消され、１つのピークとなる。すなわち、ヒストグラムを引き締める、所謂ジッタ（ｊｉｔｔｅｒ）低減効果を有する。１つのピークとなると、特に環境光などに対するノイズ耐性が向上し、より測定精度が向上する。
【0097】
以上が本実施形態に係る構成の説明であるが、以下に制御処理例を説明する。図１４は、スキューの測定処理例を示すフローチャートである。まず、全体制御部３０の制御にしたがい駆動回路４４は、全ての画素選択スイッチ４３をＯＦＦ（非接続状態）にし、マルチプレクサＭＵＸ１は、スキューの測定対象となる受光素子４２１の測定系をＯＮ（接続状態）にし、マルチプレクサＭＵＸ２は、スキューの測定対象となる受光素子４２１の測定系を、遅延補正量推定部５８側にＯＮ（接続状態）にする（ステップＳ１００）。なお、マルチプレクサＭＵＸ２は、測定対象となる受光素子４２１の測定系を除き、ＯＦＦ（非接続状態）にする。
【0098】
次に、テスト信号生成部６４は、全体制御部３０の制御にしたがい、時間的な揺らぎを反映したテスト電気信号パルスＰ６４ｂを測定対象となる受光素子４２１の測定系に供給する。このような測定を例えば、１０００回繰り返し、時間的な揺らぎを反映したテスト電気信号パルスＰ６４ｂの測定を行う（ステップＳ１０２）。
【0099】
次に、遅延補正量推定部５８は、例えば１０００回の繰り返し測定により、ヒストグラム生成回路５４２が生成したヒストグラムの重心に基づき、スキューを生成する（ステップＳ１０４）。遅延補正量推定部５８は、このスキューを補正値として、補正処理部５３の記憶部５３４の補正テーブルに記憶させる（ステップＳ１０６）。
【0100】
次に、全体制御部３０は、全ての受光素子４２１の測定系に対するスキューの測定処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。全体制御部３０は、終了していないと判定する場合（ステップＳ１０８のＮ）に、対称となる受光素子４２１の測定系を変更して、ステップＳ１００からの処理をくり返す。一方で、全体制御部３０は、終了したと判定する場合（ステップＳ１０８のＹ）に、駆動回路４４を制御して、全ての画素選択スイッチ４３をＯＮ（接続状態）にし、マルチプレクサＭＵＸ１を全てＯＦＦ（接続状態）にし、マルチプレクサＭＵＸ２を距離測定部６５側に切り換え、処理を終了する。
【0101】
図１５は、受光素子４２１の通常測定処理例を示すフローチャートである。ここでは、１つの受光素子４２１に対する測定例について説明する。なお、他の受光素子４２１も並行して測定が行われる。発光部１０は、全体制御部３０、及びタイミング制御部６６の制御にしたがい、パルス光を発光する（ステップＳ２００）。
【0102】
次に、物体ＯＢＪで反射し、受光素子４２１（２）で受光されたフォトンの電圧波形は、インバータ４２３により整形され、１フォトンの到来時刻を基準点とするパルス状の電気信号パルスが生成され、ＴＤＣ回路５２２は、遅延回路４２５で所定の時間遅延したタイミングに応じたカウンタ値を測定値として出力する（ステップＳ２０２）。
【0103】
次に、補正値生成部５３２による統計値にしたがった補正値が、ＴＤＣ回路５２２が出力するカウンタ信号に加算部５３０により加算される（ステップＳ２０４）。続けて、ヒストグラム生成回路５４２は、加算部５３０により加算処理されたカウンタ値に対応するビンの頻度を１、増加させる（ステップＳ２０６）。
【0104】
全体制御部３０は、例えば所定回数である１０００回の測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。全体制御部３０は、終了していないと判定する場合（ステップＳ２０８のＮ）に、ステップＳ２００からの処理をくり返す。一方で、全体制御部３０は、終了したと判定する場合（ステップＳ２０８のＹ）に、距離演算部５６に距離値を演算させ、処理を終了する。
【0105】
以上説明したように、本実施形態によれば、テスト信号生成部６４が、テストパルス生成器６４２が生成するテスト電気パルスＰ６４ａに時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｂを生成することとした。これにより、ヒストグラム生成回路５４２が生成するヒストグラムのビンの時間間隔よりも短いスキューの測定が可能となる。
【0106】
（第１実施形態の変形例１）
第１実施形態の変形例１に係る距離測定システム１は、テスト信号生成部６４ａの揺らぎ付与回路６４４ａを可変遅延回路で構成した点で、第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する。以下では第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する点を説明する。
第１実施形態の変形例１に係る距離測定システム１は、テスト信号生成部６４ａの揺らぎ付与回路６４４ａを可変遅延回路で構成した点で、第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する。以下では第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する点を説明する。
【0107】
図１６は、第１実施形態の変形例１に係るテスト信号生成部６４ａの構成例を示すブロック図である。図１６に示すように、揺らぎ付与回路６４４ａを可変遅延回路で構成した点で、第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する。揺らぎ付与回路６４４ａは、遅延時間を多段階に変更可能な遅延回路である。
【0108】
これにより、テストパルス生成器６４２は、例えばインバータ４２３の生成する電気パルスに対応するテスト電気信号パルスＰ６４ａを、タイミング制御部６６の制御に従い生成する。揺らぎ付与回路６４４ａは、テストパルス生成器６４２が生成する電気パルスＰ６４ａに時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｃを生成し、各遅延回路４２５に供給する。揺らぎ付与回路６４４ａが付与する時間的な揺らぎは、任意の遅延パターンで付与可能である。本実施形態では、均等な時間的な揺らぎを与えるがこれに限定されない。例えば、正規分布などにしたがった時間的な揺らぎを与えることも可能である。
【0109】
このように揺らぎ付与回路６４４ａは、例えテスト電気信号パルスＰ６４ａに対して時間的な揺らぎを与えることが可能となる。これにより、ＴＤＣ回路５２２の出力値も数値的に揺らぎを生じ、ヒストグラム生成回路５４２で生成するヒストグラムにも幅が生じる。これにより、遅延補正量推定部５８が生成する重心値（平均値）を、ヒストグラムのビン幅のオーダより小さくすることが可能となる。
【0110】
（第１実施形態の変形例２）
第１実施形態の変形例２に係る距離測定システム１は、テストパルス生成器６４２は、揺らぎ付与回路６４４ｂの入力に基づき、テストパルス生成器６４２が生成するテスト電気パルスＰ６４ｃと、カウンタ６２４の起動タイミングとの間に時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｃを生成する点で、第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する。以下では第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する点を説明する。
第１実施形態の変形例２に係る距離測定システム１は、テストパルス生成器６４２は、揺らぎ付与回路６４４ｂの入力に基づき、テストパルス生成器６４２が生成するテスト電気パルスＰ６４ｃと、カウンタ６２４の起動タイミングとの間に時間的な揺らぎを与えたテスト電気信号パルスＰ６４ｃを生成する点で、第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する。以下では第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する点を説明する。
【0111】
図１７は、第１実施形態の変形例２に係るテスト信号生成部６４ｂの構成例を示すブロック図である。図１７に示すように、揺らぎ付与回路６４４ｂをフェーズロックループ（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）２回路で構成した点で、第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する。ＰＬＬ２回路６４４ｂは、発振器６２２の発振パルス信号の１倍を含む整数又は有理数倍の周波数のテスト電気信号パルスＰ６４ｃを生成する。
【0112】
また、カウンタ６２４側には、ＰＬＬ１回路６２６が構成される。ＰＬＬ１回路６２６は、発振器６２２の発振パルス信号の１倍を含む整数又は有理数倍の周波数の電気パルスＰ６４ｄを生成する。本実施形態では、例えばＰＬＬ１回路、及びＰＬＬ２回路は、発振器６２２の発振パルス信号と同周期のパルス信号を生成する。ＰＬＬ１回路、及びＰＬＬ２回路それぞれのパルスの生成タイミングはランダムな時間的な揺らぎを有する。これにより、ストパルス生成器６４２が生成するテスト電気パルスＰ６４ｃと、カウンタ６２４のカウントの起動タイミング（カウンタが０となるタイミング）４との間に時間的な揺らぎ生じる。すなわち、テスト電気パルスＰ６４ｃと、カウンタ６２４のカウンタ値との間には、ランダムな時間的な揺らぎが生じる。
【0113】
このように揺らぎ付与回路６４４ｂは、例えテスト電気信号パルスＰ６４ａに対して時間的な揺らぎを与えることが可能となる。これにより、ＴＤＣ回路５２２の出力値も数値的に揺らぎを生じ、ヒストグラム生成回路５４２で生成するヒストグラムにも幅が生じる。これにより、遅延補正量推定部５８が生成する重心値を、ヒストグラムのビン幅のオーダより小さくすることが可能となる。
【0114】
（第１実施形態の変形例３）
第１実施形態の変形例３に係る距離測定システム１は、補正処理部５３は、受光素子４２１の生成する電気パルスに対して、遅速に応じた統計的な時間揺らぎを与える点で、第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する。以下では第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する点を説明する。
第１実施形態の変形例３に係る距離測定システム１は、補正処理部５３は、受光素子４２１の生成する電気パルスに対して、遅速に応じた統計的な時間揺らぎを与える点で、第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する。以下では第１実施形態に係る距離測定システム１と相違する点を説明する。
【0115】
（統計処理による電気パルスの補正）
図１８は、２つの受光素子４２１の出力をまとめて、ヒストグラム生成回路５４２（１、２）で生成する構成例を示す図である。図１８は、遅延回路４２５の代わりに可変遅延回路４２５ｂで構成される点で、図１３に示した構成例と相違する。
図１８は、２つの受光素子４２１の出力をまとめて、ヒストグラム生成回路５４２（１、２）で生成する構成例を示す図である。図１８は、遅延回路４２５の代わりに可変遅延回路４２５ｂで構成される点で、図１３に示した構成例と相違する。
【0116】
図１８は、加算部５３０から統計値な補正値を加算していない例を示す図である。補正処理部５３は、可変遅延回路４２５ｂに、統計的なスキューの補正値、例えば、（０、１、０、１、１、０、１、０、１、１）×カウンタ値の間隔（ビンの時間間隔）などを順に入力し、受光素子４２１の生成する電気パルスをスキュー（１、２）に応じて統計的に遅延させる。
【0117】
ヒストグラムｈｓ１２ｃは、横軸が時間に対応し、縦軸がカウンタ値の出現頻度を示す。ヒストグラムｈｓ１２ｃでは、受光素子４２１（１）に対応する分布のピークと、受光素子４２１（２）に対応する分布のピークとは、スキュー（１、２）の統計的な補正値に応じてシフトする。これにより、ピークの分離が解消され、１つのピークとなる。すなわち、ヒストグラムを引き締める、所謂ジッタ（ｊｉｔｔｅｒ）低減効果を有する。１つのピークとなると、特に環境光などに対するノイズ耐性が向上し、より測定精度が向上する。
【0118】
＜＜応用例＞＞
本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）など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、建設機械、農業機械（トラクター）など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。
【0119】
図１９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７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０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１９に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
【0120】
各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図１９では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
【0121】
駆動系制御ユニット７１００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７１００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、駆動力を車輪に伝送するための駆動力伝送機構、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。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）又はＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等の制御装置としての機能を有してもよい。
【0122】
駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
【0123】
ボディ系制御ユニット７２００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７２００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７２００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７２００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。
【0124】
バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
【0125】
車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００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７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
【0126】
環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ、Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
【0127】
ここで、図２０は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０、７９１２、７９１４、７９１６、７９１８は、例えば、車両７９００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のうちの少なくとも一つ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７９１０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７９１８は、主として車両７９００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７９１２、７９１４は、主として車両７９００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７９１６は、主として車両７９００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７９１８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。
【0128】
なお、図２０には、それぞれの撮像部７９１０、７９１２、７９１４、７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ、ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２、７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０、７９１２、７９１４、７９１６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７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【0129】
車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０、７９２２、７９２４、７９２６、７９２８、７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、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に設けられる車外情報検出部７９２０、７９２６、７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
【0130】
図１９に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、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。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
【0131】
また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
【0132】
車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０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。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
【0133】
統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
【0134】
記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
【0135】
汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）若しくはＬＴＥ－Ａ（ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Ｐｅｅｒ Ｔｏ Ｐｅｅｒ）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）端末）と接続してもよい。
【0136】
専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ ｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、車車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｖｅｈｉｃｌｅ）通信、路車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）通信、車両と家との間（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｈｏｍｅ）の通信及び歩車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
【0137】
測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
【0138】
ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
【0139】
車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、又はＭＨＬ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｈｉｇｈ－ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｌｉｎｋ）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
【0140】
車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
【0141】
統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、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７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０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ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、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ってもよい。
【0142】
マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を生成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
【0143】
音声画像出力部７６７０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１９の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０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。表示部７７２０は、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
【0144】
なお、図１９に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
【0145】
なお、図１を用いて説明した本実施形態に係る距離測定システム１の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを、いずれかの制御ユニット等に実装することができる。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することもできる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
【0146】
以上説明した車両制御システム７０００において、図１を用いて説明した本実施形態に係る距離測定システム１は、図１９に示した応用例の統合制御ユニット７６００に適用することができる。例えば、距離測定システム１は、撮像部７４１０に相当する。
【0147】
なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
【0148】
（１）
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を備え、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、光検出装置。
（２）
前記計測値に基づいて、前記所定の時間間隔がヒストグラムを構成するビンの時間間隔に対応するヒストグラムを生成するヒストグラム生成回路と、を更に備え、
前記測定処理部は、前記ヒストグラムに基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成する、（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記第１電気信号パルスの測定中は、前記タイミング信号に応じて発光部が発光し、
前記計測線には、前記第２電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値に光速に基づく数値を乗算した値が測定距離に対応する、（１）に記載の光検出装置。
（４）
スキューの測定期間中には、前記タイミング信号に応じて前記第２電気信号パルスが供給され、
前記計測線には、前記第１電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値が前記スキューに対応する、（２）に記載の光検出装置。
（５）
前記スキューの測定期間中には、前記タイミング信号は1回以上生成され、
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、前記ヒストグラムの連続する複数のビンに前記計測値が頻度として加算されるように前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、（４）に記載の光検出装置。
（６）
前記信号生成部は、統計分布に従い、前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、（１）に記載の光検出装置。
（７）
前記信号生成部は、所定の範囲で発生する乱数に基づき、前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、（１）に記載の光検出装置。
（８）
第１発振クロック信号を生成する第１発振器と、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１発振クロック信号の周期の整数倍または有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を更に備え、
前記信号生成部は、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第１発振クロック信号の周期の整数倍にはならず互いに素である周期、または、お互いの周期の最大公約数が第１所定値より小さく、且つ最小公倍数が第２所定値より大きい第２発振クロック信号を生成する第２発振器と、
前記第３電気信号パルスと前記第２発振クロック信号とを入力とし、前記第２電気信号パルスを出力する揺らぎ付与回路であって、前記第２発振クロック信号の立ち上がり、または、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスを出力し、前記第２発振クロック信号の次の立ち上がりまたは、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスの出力を停止する揺らぎ付与回路と、
を有する、（１）に記載の光検出装置。
（９）
発振クロック信号を生成する第１発振器を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第３電気信号パルスを入力として、前記第３電気信号パルスを可変的に遅延させて前記第２電気信号パルスとして出力する可変遅延回路と、
を有する、（１）に記載の光検出装置。
（１０）
発振クロック信号を生成する第１発振器と、
前記発振クロック信号の周期の所定倍の周期の第１クロック信号を発生数する第１フェーズロックループ回路と、
前記第１クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１クロック信号の周期の整数又は有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号の周期の整数又は有理数倍の周期の第２クロック信号を発生数する第２フェーズロックループ回路と、
前記第２クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第２電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
を有する、（１）に記載の光検出装置。
（１１）
スキューの測定期間中には、前記タイミング信号は1回以上生成され、
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、
前記測定処理部は、前記カウンタ値の平均値に対応する前記測定値を生成する、（１）に記載の光検出装置。
（１２）
前記測定処理部は、前記ヒストグラムのビンに対応する前記計測値の出現頻度と、当該前記計測値とを乗算した乗算値を、前記ヒストグラムのビン毎に演算して、加算した値を、前記出現頻度の合計値で除算した値に対応する前記測定値を生成する、（２）に記載の光検出装置。
（１３）
前記計測値に対して、スキューにしたがった発生頻度の補正値を加算する補正処理部を更に備え、
前記測定処理部は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記測定値を生成する、（１）に記載の光検出装置。
（１４）
前記計測値に対して、スキューにしたがった発生頻度の補正値を加算する補正処理部を更に備え、
前記ヒストグラム生成回路は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記ヒストグラムを生成する、（２）に記載の光検出装置。
（１５）
前記時間計測部、及び前記測定処理部は、前記1つ又は複数の画素毎に構成され、前記測定処理部それぞれの測定値には、当該測定値に対応するスキューにしたがった発生頻度の補正値がそれぞれ加算され、
前記ヒストグラム生成回路は、前記補正値がそれぞれ加算された複数の測定値を用いて、前記ヒストグラムを生成する、（２）に記載の光検出装置。
（１６）
前記第１電気信号パルスを可変的に遅延させる可変遅延回路を更に備え、
前記可変遅延回路に対して、スキューにしたがった発生頻度の時間遅れ信号を出力する補正処理部を更に備える、（１）に記載の光検出装置。
（１７）
前記複数の画素は、隣接する任意の数の画素配列により構成される、（１５）に記載の光検出装置。
（１８）
前記信号生成部と、前記計測線を選択的に接続するマルチプレクサを更に備える、（１）に記載の光検出装置。
（１９）
複数の画素を有する光検出装置における信号線間のスキューを測定する測定方法であって、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給する信号生成工程と、
前記タイミング信号に応じて所定の時間間隔で時系列に発生するカウンタ値を用いて、前記複数の画素の少なくとも１つの画素に接続される計測線を介して伝送される第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発行タイミングとの差を計測値として計測する時間計測工程と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値をスキューとして生成する測定処理工程と、を備え、
前記信号生成工程は、前記カウンタ値の発生タイミングと前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、測定方法。
（２０）
光検出装置と、
前記第１電気信号パルスの測定中に、前記タイミング信号に応じて発光する発光部と、
を備え、
前記光検出装置は、
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を有し、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、
距離測定システム。
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を備え、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、光検出装置。
（２）
前記計測値に基づいて、前記所定の時間間隔がヒストグラムを構成するビンの時間間隔に対応するヒストグラムを生成するヒストグラム生成回路と、を更に備え、
前記測定処理部は、前記ヒストグラムに基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成する、（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記第１電気信号パルスの測定中は、前記タイミング信号に応じて発光部が発光し、
前記計測線には、前記第２電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値に光速に基づく数値を乗算した値が測定距離に対応する、（１）に記載の光検出装置。
（４）
スキューの測定期間中には、前記タイミング信号に応じて前記第２電気信号パルスが供給され、
前記計測線には、前記第１電気信号パルスは供給を停止可能に構成され、
前記測定処理部の測定値が前記スキューに対応する、（２）に記載の光検出装置。
（５）
前記スキューの測定期間中には、前記タイミング信号は1回以上生成され、
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、前記ヒストグラムの連続する複数のビンに前記計測値が頻度として加算されるように前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、（４）に記載の光検出装置。
（６）
前記信号生成部は、統計分布に従い、前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、（１）に記載の光検出装置。
（７）
前記信号生成部は、所定の範囲で発生する乱数に基づき、前記第２電気信号パルスに対して時間的な揺らぎを与える、（１）に記載の光検出装置。
（８）
第１発振クロック信号を生成する第１発振器と、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１発振クロック信号の周期の整数倍または有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を更に備え、
前記信号生成部は、
前記第１発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第１発振クロック信号の周期の整数倍にはならず互いに素である周期、または、お互いの周期の最大公約数が第１所定値より小さく、且つ最小公倍数が第２所定値より大きい第２発振クロック信号を生成する第２発振器と、
前記第３電気信号パルスと前記第２発振クロック信号とを入力とし、前記第２電気信号パルスを出力する揺らぎ付与回路であって、前記第２発振クロック信号の立ち上がり、または、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスを出力し、前記第２発振クロック信号の次の立ち上がりまたは、立ち下がりのタイミングに基づき前記第３電気信号パルスの出力を停止する揺らぎ付与回路と、
を有する、（１）に記載の光検出装置。
（９）
発振クロック信号を生成する第１発振器を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、第３電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
前記第３電気信号パルスを入力として、前記第３電気信号パルスを可変的に遅延させて前記第２電気信号パルスとして出力する可変遅延回路と、
を有する、（１）に記載の光検出装置。
（１０）
発振クロック信号を生成する第１発振器と、
前記発振クロック信号の周期の所定倍の周期の第１クロック信号を発生数する第１フェーズロックループ回路と、
前記第１クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第１クロック信号の周期の整数又は有理数倍の周期の発生数を前記カウンタ値として生成するカウンタと、を、更に備え、
前記信号生成部は、
前記発振クロック信号の周期の整数又は有理数倍の周期の第２クロック信号を発生数する第２フェーズロックループ回路と、
前記第２クロック信号、及び前記タイミング信号に基づき、前記第２電気信号パルスを生成するパルス生成器と、
を有する、（１）に記載の光検出装置。
（１１）
スキューの測定期間中には、前記タイミング信号は1回以上生成され、
前記信号生成部は、前記複数回生成される前記タイミング信号それぞれに応じて、前記第２電気信号パルスを生成し、
前記測定処理部は、前記カウンタ値の平均値に対応する前記測定値を生成する、（１）に記載の光検出装置。
（１２）
前記測定処理部は、前記ヒストグラムのビンに対応する前記計測値の出現頻度と、当該前記計測値とを乗算した乗算値を、前記ヒストグラムのビン毎に演算して、加算した値を、前記出現頻度の合計値で除算した値に対応する前記測定値を生成する、（２）に記載の光検出装置。
（１３）
前記計測値に対して、スキューにしたがった発生頻度の補正値を加算する補正処理部を更に備え、
前記測定処理部は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記測定値を生成する、（１）に記載の光検出装置。
（１４）
前記計測値に対して、スキューにしたがった発生頻度の補正値を加算する補正処理部を更に備え、
前記ヒストグラム生成回路は、前記計測値に前記補正値を加算した後の数値に基づき、前記ヒストグラムを生成する、（２）に記載の光検出装置。
（１５）
前記時間計測部、及び前記測定処理部は、前記1つ又は複数の画素毎に構成され、前記測定処理部それぞれの測定値には、当該測定値に対応するスキューにしたがった発生頻度の補正値がそれぞれ加算され、
前記ヒストグラム生成回路は、前記補正値がそれぞれ加算された複数の測定値を用いて、前記ヒストグラムを生成する、（２）に記載の光検出装置。
（１６）
前記第１電気信号パルスを可変的に遅延させる可変遅延回路を更に備え、
前記可変遅延回路に対して、スキューにしたがった発生頻度の時間遅れ信号を出力する補正処理部を更に備える、（１）に記載の光検出装置。
（１７）
前記複数の画素は、隣接する任意の数の画素配列により構成される、（１５）に記載の光検出装置。
（１８）
前記信号生成部と、前記計測線を選択的に接続するマルチプレクサを更に備える、（１）に記載の光検出装置。
（１９）
複数の画素を有する光検出装置における信号線間のスキューを測定する測定方法であって、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給する信号生成工程と、
前記タイミング信号に応じて所定の時間間隔で時系列に発生するカウンタ値を用いて、前記複数の画素の少なくとも１つの画素に接続される計測線を介して伝送される第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発行タイミングとの差を計測値として計測する時間計測工程と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値をスキューとして生成する測定処理工程と、を備え、
前記信号生成工程は、前記カウンタ値の発生タイミングと前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、測定方法。
（２０）
光検出装置と、
前記第１電気信号パルスの測定中に、前記タイミング信号に応じて発光する発光部と、
を備え、
前記光検出装置は、
受光フォトンに応じて第１電気信号パルスを生成する複数の画素を有する受光部と、
タイミング信号に応じて計測線に第２電気信号パルスを供給可能である信号生成部と、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素と前記計測線を介して接続され、所定の時間間隔で時系列に変化するカウンタ値を用いて、前記計測線を介して伝送される前記第１電気信号パルス又は前記第２電気信号パルスの到達タイミングに対応する前記カウンタ値と前記タイミング信号の発生タイミングに対応する前記カウンタ値との差を計測値とする時間計測部と、
前記カウンタ値に基づき、前記所定の時間間隔よりも、最小値のオーダが小さい測定値を生成可能である測定処理部と、を有し、
前記信号生成部は、前記カウンタ値と前記第２電気信号パルスの発生タイミングとの間に時間的な揺らぎを与える、
距離測定システム。
【0149】
本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【0150】
１：距離測定システム、５：光検出装置、４０：受光部、４２Ｐ：画素、５２：ＴＤＣ部（時間計測部）、５３：補正処理部、５５：測定処理部、６４：テスト信号生成部（信号生成部）、４２５ｂ：可変遅延回路、５４２：ヒストグラム生成回路、６２２：発振器（第１発振器）、６２４：カウンタ、６２６：ＰＬＬ１回路、６４２：テストパルス生成器（パルス生成器）、６４４：揺らぎ付与回路、６４４ａ：揺らぎ付与回路（可変遅延回路）、６４４ｂ：揺らぎ付与回路（ＰＬＬ２回路）、６４６：発振器（第２発振器）、ＳＬ：計測線、ＭＵＸ１：マルチプレクサ。
【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】
【図18】
【図19】
【図20】
【手続補正書】
【提出日】2023-10-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１４８６８２号公報