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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】P2024000938
(43)【公開日】2024-01-09
(54)【発明の名称】光検出装置及び測距システム
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20231226BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20231226BHJP
G01S 17/32 20200101ALI20231226BHJP
G01S 17/93 20200101ALI20231226BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G01C3/06 120Q
G01S17/32
G01S17/93
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022099946
(22)【出願日】2022-06-21
(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】前田 俊治
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA10
2F112CA05
2F112DA15
2F112DA21
2F112DA24
2F112DA28
2F112DA32
2F112FA03
2F112FA07
2F112FA21
2F112FA45
2F112FA50
5J084AA05
5J084AB01
5J084AB07
5J084AC02
5J084AD01
5J084BA02
5J084BA36
5J084BA39
5J084BA48
5J084BB24
5J084BB27
5J084BB28
5J084BB40
5J084CA31
5J084CA48
5J084CA49
5J084CA68
5J084EA31
(57)【要約】
【課題】半導体集積化が容易で、低消費電力かつ測距精度に優れた光検出装置を提供する。
【解決手段】光検出装置は、複数の波長帯域を含む第１光信号を受光する受光部と、前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、を備える。
【選択図】図４
【解決手段】光検出装置は、複数の波長帯域を含む第１光信号を受光する受光部と、前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、を備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の波長帯域を含む第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、を備える、光検出装置。
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、を備える、光検出装置。
【請求項2】
前記第１光信号は、発光部が発光した複数の波長帯域を含む光信号が物体で反射された反射光信号である、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項3】
前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を切り替える光サーキュレータを備え、
前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を前記光サーキュレータで切り替えて、前記物体に照射し、
前記受光部は、前記物体で反射された前記第１光信号を前記光サーキュレータを介して受光する、請求項２に記載の光検出装置。
前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を前記光サーキュレータで切り替えて、前記物体に照射し、
前記受光部は、前記物体で反射された前記第１光信号を前記光サーキュレータを介して受光する、請求項２に記載の光検出装置。
【請求項4】
前記第２光信号は、前記第１光信号、又は所定のパルス幅のパルス光信号である、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項5】
前記受光部は、
それぞれが光電変換素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素に対して前記第１光信号を同タイミングで入射させる複数の第１光導波路と、
前記複数の画素に対して前記第２光信号を一定の遅延時間ずつ順にずらして入射させる複数の第２光導波路と、を有し、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とを光電変換して畳み込み演算を行った画素信号を出力する、請求項１に記載の光検出装置。
それぞれが光電変換素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素に対して前記第１光信号を同タイミングで入射させる複数の第１光導波路と、
前記複数の画素に対して前記第２光信号を一定の遅延時間ずつ順にずらして入射させる複数の第２光導波路と、を有し、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とを光電変換して畳み込み演算を行った画素信号を出力する、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項6】
前記第２光信号は、前記第１光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく自己相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成する、請求項５に記載の光検出装置。
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく自己相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成する、請求項５に記載の光検出装置。
【請求項7】
所定のパルス幅のパルス光信号を生成するパルス光発生器を備え、
前記第２光信号は、前記パルス光発生器で生成された前記パルス光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく相互相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成する、請求項５に記載の光検出装置。
前記第２光信号は、前記パルス光発生器で生成された前記パルス光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく相互相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成する、請求項５に記載の光検出装置。
【請求項8】
前記複数の第１光導波路は、前記複数の第１光導波路の光路長、屈折率、又は反射率の少なくとも一つを個別に調整して、前記第１光信号を同タイミングに前記複数の画素に入射させる、請求項５に記載の光検出装置。
【請求項9】
前記複数の第２光導波路は、前記複数の第２光導波路の光路長、屈折率、又は反射率の少なくとも一つを個別に調整して、一定の遅延時間ずつずらされた前記第２光信号を前記複数の画素に入射する、請求項５に記載の光検出装置。
【請求項10】
前記第１光信号は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号形式の光信号である、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項11】
前記第１光信号は、それぞれ異なる周波数帯域の複数のサブキャリア信号を含んでおり、
前記複数のサブキャリア信号のうち、信号強度がピーク値になるサブキャリア信号の周波数では、このサブキャリア信号に周波数軸上で隣接する２つのサブキャリア信号の信号強度はゼロである、請求項１０に記載の光検出装置。
前記複数のサブキャリア信号のうち、信号強度がピーク値になるサブキャリア信号の周波数では、このサブキャリア信号に周波数軸上で隣接する２つのサブキャリア信号の信号強度はゼロである、請求項１０に記載の光検出装置。
【請求項12】
発光部から発光された複数の波長帯域を含む光信号を、それぞれ異なる波長帯域の複数の分光信号に分光する分光器を備え、
前記複数の分光信号が１以上の物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は、前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成され、前記受光部にて受光される、請求項１に記載の光検出装置。
前記複数の分光信号が１以上の物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は、前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成され、前記受光部にて受光される、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項13】
前記分光器で分光された前記複数の分光信号は、所定領域内のそれぞれ異なる伝搬方向に伝搬する、請求項１２に記載の光検出装置。
【請求項14】
前記分光器で分光された前記複数の分光信号を少なくとも一方向に走査させる走査部材を備え、
前記走査部材で走査された前記複数の分光信号が前記物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成されて、前記受光部にて受光される、請求項１２に記載の光検出装置。
前記走査部材で走査された前記複数の分光信号が前記物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成されて、前記受光部にて受光される、請求項１２に記載の光検出装置。
【請求項15】
前記分光器及び前記走査部材を一体化させた屈折方向制御部材を備え、
前記屈折方向制御部材は、前記第１光信号に含まれる波長帯域ごとに分光された複数の分光信号の屈折方向をそれぞれ相違させて、二次元方向に伝搬させる、請求項１４に記載の光検出装置。
前記屈折方向制御部材は、前記第１光信号に含まれる波長帯域ごとに分光された複数の分光信号の屈折方向をそれぞれ相違させて、二次元方向に伝搬させる、請求項１４に記載の光検出装置。
【請求項16】
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記第１光信号を反射させた物体までの距離を計測する測距部を備える、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項17】
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記第１光信号に含まれる周波数成分の解析を行うスペクトラム解析部を備える、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項18】
複数の波長帯域の光信号を発光する発光部と、
前記発光部で発光された光信号が物体で反射された第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記物体までの距離を計測する測距部と、を備える、測距システム。
前記発光部で発光された光信号が物体で反射された第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記物体までの距離を計測する測距部と、を備える、測距システム。
【請求項19】
前記発光部は、ＯＦＤＭ信号形式の光信号を発光する、請求項１８に記載の測距システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光検出装置及び測距システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダ及び測距センサが提案されている（特許文献１参照）。ＦＭＣＷ方式の測距センサは、ＴｏＦ（Time of Flight）方式の一種であり、距離を周波数に換算して測距を行う。
【0003】
ＦＭＣＷ方式の測距センサでは、光源から周波数を連続的に変化させた光信号を発光し、この光信号の周波数と物体からの反射光の周波数との周波数差が一定になる時間領域にて、反射光の遅延量を検出し、検出された遅延量に基づいて物体までの距離を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－６１８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ＦＭＣＷ方式の測距センサは、長距離での距離計測精度に優れ、また低消費電力であるという特徴を備えている。光源から発光される光信号には、短波長赤外光（ＳＷＩＲ：Short Wavelength Infra-Red）の波長帯域を用いるのが一般的であるが、ＳＷＩＲの波長帯域である１５００ｎｍを周波数に換算すると、２００ＴＨｚもの高周波信号である。このため、光源からの光信号や、物体からの反射光信号を直接アナログ－デジタル変換することは困難である。よって、一般には、光学ミキサを用いて低周波数信号に変換してからアナログ－デジタル変換が行われる。しかしながら、低損失の光学ミキサを半導体基板上に集積化するには、種々の課題がある。
【0006】
そこで、本開示では、半導体集積化が容易で、低消費電力かつ測距精度に優れた光検出装置及び測距システムを提供するものである。
【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、複数の波長帯域を含む第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、を備える、光検出装置。
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、を備える、光検出装置。
【0008】
前記第１光信号は、発光部が発光した複数の波長帯域を含む光信号が物体で反射された反射光信号であってもよい。
【0009】
前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を切り替える光サーキュレータを備え、
前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を前記光サーキュレータで切り替えて、前記物体に照射し、
前記受光部は、前記物体で反射された前記第１光信号を前記光サーキュレータを介して受光してもよい。
前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を前記光サーキュレータで切り替えて、前記物体に照射し、
前記受光部は、前記物体で反射された前記第１光信号を前記光サーキュレータを介して受光してもよい。
【0010】
前記第２光信号は、前記第１光信号、又は所定のパルス幅のパルス光信号であってもよい。
【0011】
前記受光部は、
それぞれが光電変換素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素に対して前記第１光信号を同タイミングで入射させる複数の第１光導波路と、
前記複数の画素に対して前記第２光信号を一定の遅延時間ずつ順にずらして入射させる複数の第２光導波路と、を有し、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とを光電変換して畳み込み演算を行った画素信号を出力してもよい。
それぞれが光電変換素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素に対して前記第１光信号を同タイミングで入射させる複数の第１光導波路と、
前記複数の画素に対して前記第２光信号を一定の遅延時間ずつ順にずらして入射させる複数の第２光導波路と、を有し、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とを光電変換して畳み込み演算を行った画素信号を出力してもよい。
【0012】
前記第２光信号は、前記第１光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく自己相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成してもよい。
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく自己相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成してもよい。
【0013】
所定のパルス幅のパルス光信号を生成するパルス光発生器を備え、
前記第２光信号は、前記パルス光発生器で生成された前記パルス光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく相互相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成してもよい。
前記第２光信号は、前記パルス光発生器で生成された前記パルス光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく相互相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成してもよい。
【0014】
前記複数の第１光導波路は、前記複数の第１光導波路の光路長、屈折率、又は反射率の少なくとも一つを個別に調整して、前記第１光信号を同タイミングに前記複数の画素に入射させてもよい。
【0015】
前記複数の第２光導波路は、前記複数の第２光導波路の光路長、屈折率、又は反射率の少なくとも一つを個別に調整して、一定の遅延時間ずつずらされた前記第２光信号を前記複数の画素に入射してもよい。
【0016】
前記第１光信号は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号形式の光信号であってもよい。
【0017】
前記第１光信号は、それぞれ異なる周波数帯域の複数のサブキャリア信号を含んでおり、
前記複数のサブキャリア信号のうち、信号強度がピーク値になるサブキャリア信号の周波数では、このサブキャリア信号に周波数軸上で隣接する２つのサブキャリア信号の信号強度はゼロであってもよい。
前記複数のサブキャリア信号のうち、信号強度がピーク値になるサブキャリア信号の周波数では、このサブキャリア信号に周波数軸上で隣接する２つのサブキャリア信号の信号強度はゼロであってもよい。
【0018】
発光部から発光された複数の波長帯域を含む光信号を、それぞれ異なる波長帯域の複数の分光信号に分光する分光器を備え、
前記複数の分光信号が１以上の物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は、前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成され、前記受光部にて受光されてもよい。
前記複数の分光信号が１以上の物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は、前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成され、前記受光部にて受光されてもよい。
【0019】
前記分光器で分光された前記複数の分光信号は、所定領域内のそれぞれ異なる伝搬方向に伝搬してもよい。
【0020】
前記分光器で分光された前記複数の分光信号を少なくとも一方向に走査させる走査部材を備え、
前記走査部材で走査された前記複数の分光信号が前記物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成されて、前記受光部にて受光されてもよい。
前記走査部材で走査された前記複数の分光信号が前記物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成されて、前記受光部にて受光されてもよい。
【0021】
前記分光器及び前記走査部材を一体化させた屈折方向制御部材を備え、
前記屈折方向制御部材は、前記第１光信号に含まれる波長帯域ごとに分光された複数の分光信号の屈折方向をそれぞれ相違させて、二次元方向に伝搬させてもよい。
前記屈折方向制御部材は、前記第１光信号に含まれる波長帯域ごとに分光された複数の分光信号の屈折方向をそれぞれ相違させて、二次元方向に伝搬させてもよい。
【0022】
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記第１光信号を反射させた物体までの距離を計測する測距部を備えてもよい。
【0023】
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記第１光信号に含まれる周波数成分の解析を行うスペクトラム解析部を備えてもよい。
【0024】
本開示によれば、複数の波長帯域の光信号を発光する発光部と、
前記発光部で発光された光信号が物体で反射された第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記物体までの距離を計測する測距部と、を備える、測距システムが提供される。
前記発光部で発光された光信号が物体で反射された第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記物体までの距離を計測する測距部と、を備える、測距システムが提供される。
【0025】
前記発光部は、ＯＦＤＭ信号形式の光信号を発光してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1A】干渉計を用いて光の周波数解析を行う概念図。
【図2】自己相関方式の処理手順をより詳細に説明する図。
【図3】光電変換素子を有する受光部で行われる畳み込み演算処理を模式的に示す図。
【図4】自己相関方式の光検出装置のブロック図。
【図5】相互相関方式を説明する図。
【図6】相互相関方式の光検出装置のブロック図。
【図7】本開示による測距システムの概略構成を示す図。
【図8A】インパルス信号に対してフーリエ変換処理を行った結果を示す図。
【図8B】パルス信号に対してフーリエ変換処理を行った結果を示す図。
【図9】入射光信号に含まれる複数のＯＦＤＭ信号の一例を示す図。
【図11】ＯＦＤＭ信号を用いた本開示による測距システムの概略構成を示す図。
【図12】受光部の動作とシミュレーション波形を示す図。
【図13】位相角と位相差の関係を示す図。
【図14】本開示による光検出装置の具体的構成の第１例を示すブロック図。
【図15A】第１光導波路の形状を変えて光路量を等しくする例を示す図。
【図15B】互いに屈折率又は反射率の異なる材料を用いて光路長を調整する図。
【図15C】第１光導波路の屈折率又は反射率を電気的に制御して、光路長を同一にする例を示す図。
【図16】一変形例による光検出装置の具体的構成の第２例を示すブロック図。
【図17】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18】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】
【0027】
以下、図面を参照して、光検出装置及び測距システムの実施形態について説明する。以下では、光検出装置及び測距システムの主要な構成部分を中心に説明するが、光検出装置及び測距システムには、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。
【0028】
短波長赤外光等の光に対して、干渉計を用いて光学的な自己相関を取ることにより、周波数解析を行うことができる。
【0029】
図１Ａは干渉計１を用いて光の周波数解析を行う概念図である。図１Ａの干渉計１は、光源２と、ハーフミラー３と、固定ミラー４と、可動ミラー５と、光電変換素子（フォトダイオード）６ａを有する受光部６とを備えている。
【0030】
光源２は、例えば短波長赤外帯域又は可視光帯域の光を発光する。図１Ａの波形ｗ１に示すように、光源２が発光する光は、２種類以上の波長（周波数）成分を含んでいる。
【0031】
光源２からの光の一部は、ハーフミラー３を透過して固定ミラー４で反射され、ハーフミラー３で再度反射されて光電変換素子６ａに入射される。また、光源２からの光の他の一部は、ハーフミラー３で反射されて可動ミラー５で反射され、ハーフミラー３を透過して光電変換素子６ａに入射される。
【0032】
このように、光電変換素子６ａには、固定ミラー４で反射された光と、可動ミラー５で反射された光とが入射される。可動ミラー５は光軸に沿って周期的に移動される。よって、光源２からハーフミラー３と可動ミラー５で反射されて、ハーフミラー３を透過して光電変換素子６ａに入射される光の光路長は、可動ミラー５の移動により変更される。
【0033】
これに対して、光源２からハーフミラー３を透過して固定ミラー４とハーフミラー３で反射されて光電変換素子６ａに入射される光の光路長は常に一定である。よって、これら２つの光路長の差は、可動ミラー５の移動に応じて変化する。
【0034】
光電変換素子６ａには、これら２つの光路長の光が入射される。光電変換素子６ａは、これら２つの光路長の光を合成した画素信号を生成する。すなわち、光電変換素子６ａは、固定ミラー４で反射されて入射された光を、可動ミラー５で反射された光が入射されるタイミングでサンプリングする場合と同様の画素信号を生成する。固定ミラー４の位置は周期的に変化するため、光電変換素子６ａは、固定ミラー４で反射された光を、複数のサンプリング位置でサンプリングした場合と同様の画素信号を生成できる。この画素信号は、例えば波形ｗ２で表される。波形ｗ２は、可動ミラーを周期的に移動させた状態で光電変換素子６ａから出力された画素信号をアナログ－デジタル変換（以下、ＡＤ変換）した波形を示している。より具体的には、波形ｗ２は、固定ミラー４で反射された光を、少しずつずらしながら畳み込み演算を行って生成される波形である。
【0035】
可動ミラー５をゆっくりとした速度で移動させても、光電変換素子６ａは、波形ｗ２のような画素信号を生成でき、光源２からの光の波長（周波数）に合わせて高速にサンプリングをしてＡＤ変換する必要がなくなる。
【0036】
波形ｗ２に示す画素信号をフーリエ変換処理を行うと、図１Ａの波形ｗ３に示すように、光源２で発光された光に含まれる複数の波長（周波数）成分を抽出することができる。
【0037】
図１Ａでは、可動ミラー５を光軸に沿って周期的に移動させる例を示したが、可動ミラー５で光路長を変える代わりに光の伝搬遅延時間を周期的に可変させる構成も取り得る。
【0038】
図１Ｂは図１Ａの干渉計１の一変形例を示す図である。図１Ｂの干渉計１ａは、ハーフミラー３、固定ミラー４、及び可動ミラー５の代わりに、光導波路７と光学可変遅延素子８とを有する。光学可変遅延素子８は、光の伝搬遅延時間を周期的に可変させることができる。
【0039】
光源２から発光された光は、光導波路７と光学可変遅延素子８に入射される。光導波路７に入射された光が光導波路７から出射されるまでに要する時間（伝搬遅延時間）は常に一定である。これに対して、光学可変遅延素子８に入射された光が光学可変遅延素子８から出射されるまでに要する時間は、周期的に変化する。
【0040】
光導波路７から出射された光と光学可変遅延素子８から出射された光はいずれも光電変換素子６ａに入射される。光導波路７から出射された光と光学可変遅延素子８から出射された光の遅延時間は周期的に変化するため、光電変換素子６ａを有する受光部６は、光導波路７から出射された光と光学可変遅延素子８から出射された光を畳み込み演算した画素信号を生成する。この画素信号は、図１Ａの波形ｗ２と同じになる。よって、この画素信号に対してフーリエ変換処理を行うと、波形ｗ３と同様に、光源２で発光された光に含まれる複数の波長成分を抽出することができる。
【0041】
【0042】
図２及び図３は自己相関方式の処理手順をより詳細に説明する図である。図２及び図３は、互いに周波数が異なる２つの信号を合成した信号に対して、自己相関方式にて、その信号に含まれる２つの周波数成分を抽出する例を示している。
【0043】
図２には、合成される２つの信号の波形ｗ４、ｗ５と、合成後の信号の波形ｗ６が図示されている。波形ｗ４とｗ５の信号振幅は異なっているため、合成後の信号の波形ｗ６の振幅は時間に応じて変化する。自己相関方式では、合成後の信号と、合成後の信号を段階的に遅延させた信号との間で畳み込み演算を行ってデジタル信号を生成する。
【0044】
図３は光電変換素子６ａを有する受光部６で行われる畳み込み演算処理を模式的に示す図である。以下では、波形ｗ６で表される合成後の信号を入射光信号と呼び、入射光信号を段階的に遅延させた信号を遅延光信号と呼ぶ。
【0045】
受光部６内の各光電変換素子６ａには、同一位相の入射光信号と、遅延量がそれぞれ異なる遅延光信号とが入射される。各光電変換素子６ａを有する受光部６は、入射光信号ｗ６と遅延光信号ｗ７との畳み込み演算とＡＤ変換を行う。これにより、波形ｗ８に示すデジタル信号が生成される。次に、デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行う。これにより、波形ｗ９に示すように、入射光信号ｗ６に含まれる２つの周波数成分が抽出される。
【0046】
複数の遅延光信号ｗ７の遅延量は等量ずつ相違しており、これら遅延光信号２７と入力光信号ｗ６との畳み込み演算を行った結果を示す信号は、入力光信号ｗ６を高速にサンプリングした信号と相関がある。
【0047】
図４は自己相関方式の光検出装置１０ａのブロック図である。図４の光検出装置１０ａは、複数の光電変換素子１１ａを有する受光部１１と、ＡＤ変換器（ＡＤＣ：Analog Digital Converter）１２と、フーリエ変換処理部（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）１３とを有する。
【0048】
受光部１１内の各光電変換素子１１ａには、入射光信号と、入射光信号を段階的に遅延させた遅延光信号とが入射される。各光電変換素子１１ａに入射される入射光信号の位相は揃っており、同タイミングで同一位相の入射光信号が入射される。各光電変換素子１１ａに入射される遅延光信号は、光電変換素子１１ａごとに、遅延量が等量ずつずれている。
【0049】
各画素光電変換素子１１ａで生成される画素信号は、入射光信号と遅延光信号との畳み込み演算を行った信号であり、例えば波形ｗ１３で表される。ＡＤ変換器１２は、複数の光電変換素子１１ａで光電変換された画素信号をデジタル信号に変換する。受光部１１とＡＤ変換器１２とで、入射光信号と遅延光信号の畳み込み演算とＡＤ変換とが行われる。フーリエ変換処理部１３は、デジタル信号に基づいて、入射光信号に含まれる複数の周波数成分を抽出する。
【0050】
入射光信号に含まれる複数の周波数成分を抽出する手法として、自己相関方式の他に、相互相関方式と呼ばれる方式がある。図５は相互相関方式を説明する図である。図５は、図２と同様に、波形ｗ４、ｗ５で表される２つの信号を合成した波形ｗ６の入射光信号の周波数解析を行う例を示している。
【0051】
相互相関方式では、複数の光電変換素子１１ａに対して、同一位相の入射光信号（波形ｗ６）を入射するとともに、段階的に遅延させたパルス光信号（波形ｗ１０）を入射する。すなわち、各光電変換素子１１ａに入射されるパルス光信号は、それぞれ位相が等量ずつ異なっている。各光電変換素子１１ａを有する受光部１１は、入射光信号とパルス光信号との畳み込み演算を行った画素信号を生成し、その後に画素信号をＡＤ変換して、波形ｗ１１に示すデジタル信号を生成する。相互相関方式によるデジタル信号の波形ｗ１１は、自己相関方式によるデジタル信号の波形ｗ８と同様であり、波形ｗ９と同様の波形ｗ１２の周波数解析結果が得られる。
【0052】
図６は相互相関方式の光検出装置１０ｂのブロック図である。図６の光検出装置１０ｂは、図４の光検出装置１０ａと同様に、複数の光電変換素子１１ａを有する受光部１１と、ＡＤ変換器１２と、フーリエ変換処理部１３とを有する他に、パルス光発生器１４を有する。
【0053】
パルス光発生器１４は、所定のパルス幅のパルス光信号を生成する。受光部１１内の各光電変換素子１１ａには、入射光信号と、段階的に遅延されたパルス光信号とが入射される。各光電変換素子１１ａを有する受光部１１では、入射光信号とパルス光信号とに基づいて畳み込み演算を行って、例えば波形ｗ１４に示すような画素信号を生成する。この画素信号はＡＤ変換器１２でデジタル信号に変換される。フーリエ変換処理部１３は、デジタル信号に基づいて、入射光信号に含まれる複数の周波数成分を抽出する。
【0054】
以上に説明したように、複数の周波数成分（波長成分）を含む入射光信号に対して、受光部１１内の各画素で自己相関方式又は相互相関方式による畳み込み演算を行って生成されるデジタル信号は、高速のＡＤ変換器を用いずに生成できる。このため、回路規模を縮小でき、かつ消費電力の低減も図れる。
【0055】
また、生成されたデジタル信号は、入射光信号に含まれる複数の周波数成分を含んでおり、ＡＤ変換後にフーリエ変換処理を行うことで、距離計測や周波数解析を行うことができる。
【0056】
図７は本開示による測距システム２０の概略構成を示す図である。図７の測距システム２０は、光源２と、サーキュレータ２１と、受光部１１とを備えている。光源２は、複数の波長（周波数）帯域の光信号を発光する。サーキュレータ２１は、光源２で発光された光信号の伝搬方向を切り替えて、物体１５の方向に伝搬させる。サーキュレータ２１で伝搬方向が切り替えられた光信号が物体１５に照射されると、物体１５で反射されて、その反射光信号は、逆方向を伝搬して、サーキュレータ２１に入射される。サーキュレータ２１は、反射光信号を受光部１１に導光する。
【0057】
受光部１１は、自己相関方式を採用する場合には、反射光信号と、反射光信号を段階的に遅延させた遅延光信号とを複数の画素に入射させて、各画素内で畳み込み演算を行った結果を示す画素信号を生成する。この画素信号は、図７では不図示のＡＤ変換器でデジタル信号に変換される。デジタル信号は、図７では不図示のフーリエ変換処理部に入力され、デジタル信号に含まれる複数の周波数成分が抽出される。抽出された複数の周波数成分の位相差から物体１５の距離を計測することができる。
【0058】
距離計測を行うには、光源２が発光する光信号に複数の波長（周波数）帯域の信号成分が含まれている必要がある。本実施形態では、複数の波長（周波数）帯域の信号成分を含む光信号として、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を使用することができる。
【0059】
図８Ａと図８ＢはＯＦＤＭ信号を説明する図である。図８Ａに示すインパルス信号に対してフーリエ変換処理を行うと、全周波数成分を均等に含む周波数解析結果が得られる。また、図８Ｂに示すように、所定のパルス幅を有するパルス信号に対してフーリエ変換処理を行うと、所定の周波数で信号強度がピーク値になり、一定の周波数ごとに信号強度がゼロになる周波数解析結果が得られる。
【0060】
ＯＦＤＭ信号は、信号強度がピーク値になる周波数がそれぞれ相違する複数のサブキャリア信号を含み、一つのサブキャリア信号の信号強度がピーク値になるときには他のサブキャリア信号の信号強度がゼロになるようにしている。ＯＦＤＭ信号は、信号強度がピーク値になる周波数がそれぞれ異なる複数のサブキャリア信号を含みながらも、これらサブキャリア信号がそれぞれ干渉しないという特徴を有する。
【0061】
図９は入射光信号に含まれる複数のＯＦＤＭ信号の一例を示す図である。図９の横軸は周波数、縦軸は信号強度である。図９のＯＦＤＭ信号は、３つのサブキャリア信号を含む例を示している。図９Ａは、それぞれ位相が異なり同一のパルス幅を有するパルス信号を示している。図９Ｂは図９Ａの３つのパルス信号に対して逆フーリエ変換処理を行って生成される信号を示している。図９Ｃは図９Ａの３つのパルス信号に対して逆フーリエ変換処理を行って生成される信号の絶対値を示しており、サブキャリア信号に該当する。ＯＦＤＭ信号は、例えば図９Ｃの３つの波形を合成することにより得られる。
【0062】
図１０は図９Ｃの３つのサブキャリア信号ｗ１５，ｗ１６，ｗ１７を合成したＯＦＤＭ信号の波形図である。図１０の横軸は周波数、縦軸は信号強度である。図１０のＯＦＤＭ信号は、隣り合う周波数のサブキャリア信号同士の位相を互いに直交させて、周波数帯域の一部を重ね合わせている。一つのサブキャリア信号の信号強度がピークになる時間位置では、他のサブキャリア信号の信号強度はゼロである。
【0063】
ＯＦＤＭ信号は、マルチパスに強いため、無線通信で広く用いられている。無線通信で使用されるＯＦＤＭ信号は、ピーク値に対して振幅変調、周波数変調、又は位相変調などを行うことができる。本実施形態では、ＯＦＤＭ信号を周波数解析又は距離計測に用いるため、ピーク値に変調をかける必要はない。
【0064】
ＯＦＤＭ信号は、マルチパスにより位相のずれが生じる。特に、位相変調の場合、シンボルの回転が起きる。このため、ＯＦＤＭ受信機にはイコライザが設けられる。イコライザは、ビルや山などの障害物によるマルチパスを検出して補正を行う。このように、イコライザは、障害物を検出して補正する機能を持っている。これはすなわち、障害物までの距離を検出できることを意味する。本実施形態では、マルチパスに強いＯＦＤＭ信号を用いて、イコライザを設けてマルチパスの補正を行う代わりに、障害物（物体１５）の距離を計測する。
【0065】
図１０に示すように、ＯＦＤＭ信号は複数のサブキャリア信号を含んでおり、各サブキャリア信号は信号強度がピークになる周波数がそれぞれ異なっている。光源２で発光される光信号をＯＦＤＭ信号にすることで、所定領域内に位置する複数の物体１５の距離計測を同時に行うことができる。光源２で発光される光信号に含まれるサブキャリア信号の数を増やすことで、より多くの物体１５の距離計測を同時に行うことができる。
【0066】
図１１はＯＦＤＭ信号を用いた本開示による測距システム２０ａの概略構成を示す図である。図１１の測距システム２０ａは、光源２ａと、サーキュレータ２１と、受光部１１と、分光器２２と、走査部材２３とを備えている。
【0067】
光源２ａは、図９に示すＯＦＤＭ信号形式の光信号を発光する。光源２ａは、ＯＦＤＭ信号に含まれる各サブキャリア信号形式の光信号を発光する複数の発光部を有し、これら発光部から発光される複数の光信号によりＯＦＤＭ信号形式の光信号が生成される。あるいは、一つの発光部から複数のサブキャリア信号を含む光信号を発光してもよい。一つの発光部から複数のサブキャリア信号を含む光信号を発光する場合、個々のサブキャリア信号成分の光強度を抑制でき、レーザ安全性の観点で望ましい。
【0068】
サーキュレータ２１は、光源２ａで発光された光信号の伝搬方向を切り替える。サーキュレータ２１は、光源２ａで発光された光信号を分光器２２の方向に伝搬させるか、物体１５からの反射光信号を受光部１１の方向に伝搬させるかを切り替える。
【0069】
分光器２２は、光源２ａで発光された光信号を波長（周波数）ごとに複数の方向に分光する。光源２ａで発光された光信号はＯＦＤＭ信号であるため、信号強度がピーク値になる周波数がそれぞれ異なる複数のサブキャリア信号を含んでいる。分光器２２は、光信号を複数の分光信号に分光する。各分光信号は、光源２ａで発光された光信号に含まれるいずれかのサブキャリア信号成分を含んでいる。分光器２２で分光された複数の分光信号は、それぞれ異なる方向に伝搬し、伝搬方向に位置する物体１５の距離計測に用いられる。
【0070】
分光器２２は、例えばプリズムである。プリズムは、入射光を波長（周波数）帯域ごとに異なる方向に屈折させる。これにより、プリズムは、入射光を複数の分光信号に分光させて、各分光信号を別々の方向に伝搬させる。
【0071】
分光器２２は、波長（周波数）帯域ごとに屈折率を変化させる屈折率制御部材であればよく、必ずしもプリズムを用いる必要はない。
【0072】
図１１の例では、分光器２２で分光された複数の分光信号にて、物体１５の検出範囲である二次元領域の第１方向ｙの所定領域２４内に存在する物体１５の距離計測を同時に行うことができる。第１方向ｙの所定領域２４内に存在する１以上の物体１５からの反射光は、物体１５までの距離に応じた時間で、分光器２２に入射される。分光器２２は、第１方向ｙの所定領域２４内に存在する１以上の物体１５からの反射光を光結合して受光部１１に入射させる。
【0073】
走査部材２３は、分光器２２で分光された複数の分光信号を二次元領域の第２方向ｘに走査させることができる。走査部材２３は、例えば、少なくとも一軸周りに回転自在な反射ミラーを有し、分光器２２で分光された複数の分光信号を反射させて、二次元領域の第２方向ｘに走査させる。これにより、第１方向ｙに延びる所定領域２４を第２方向ｘに走査させながら、所定領域２４ごとに二次元領域の全域に位置する１以上の物体１５の距離計測を行うことができる。
【0074】
図１１の分光器２２と走査部材２３を一体化させた屈折方向制御部材を設けてもよい。屈折方向制御部材は、光源２ａからの光信号に含まれる波長（周波数）帯域ごとに複数の分光信号に分光し、これら分光信号の屈折方向をそれぞれ相違させて、二次元方向に伝搬させる。これにより、分光器２２と走査部材２３を設けなくても、三次元領域内に位置する複数の物体１５に分光信号を照射させることができる。複数の分光信号が照射された複数の物体１５からの反射分光信号は、屈折方向制御部材にて光結合されて、サーキュレータ２１を介して受光部１１に入射される。
【0075】
図１２は図１１の測距システム２０ａで三次元（空間）領域内の物体１５の距離計測を行う場合の受光部１１の動作とシミュレーション波形を示す図である。図１２は、光源２ａが図８に示すように３つのサブキャリア信号を含むＯＦＤＭ信号形式の光信号を発光する場合のシミュレーション結果を示す。光源２ａで発光された光信号は、サーキュレータ２１にて伝搬方向が切り替えられ、分光器２２に入射される。分光器２２は、光信号に含まれる３つのサブキャリア信号を、それぞれ別々の分光信号に分光する。分光器２２で分光された３つの分光信号は、それぞれ別々の方向に伝搬し、別々の物体１５の距離計測に用いられる。各分光信号の伝搬方向に位置する物体１５からの反射光信号は、逆の経路を通って分光器２２に入射される。分光器２２は、これら３つの反射光信号を光結合して、サーキュレータ２１に入射する。サーキュレータ２１は、分光器２２からの反射光信号を受光部１１に導光する。
【0076】
図１２の波形ｗ２１は、受光部１１内の各画素に入射光信号と遅延光信号を入射した場合に各画素から出力される画素信号をＡＤ変換したデジタル信号の波形である。波形ｗ２１の横軸は時間、縦軸はデジタル信号の信号レベルである。
【0077】
図１２の波形ｗ２２は、デジタル信号をフーリエ変換処理部１３でフーリエ変換処理を行い、その処理結果の絶対値を示している。波形ｗ２２の横軸は周波数、縦軸はフーリエ変換処理後の絶対値である。波形ｗ２２には、各サブキャリアのピーチ値が現れている。
図１２の波形ｗ２３は、デジタル信号に対して複素数のフーリエ変換処理を行った結果を示している。波形ｗ２３の横軸は位相角、縦軸は複素数のフーリエ変換処理結果である位相角の値である。位相角の微分（傾き）は位相差を表す。図１３に示すように、位相角の傾きが位相差であり、位相角を微分することにより求められる。
図１２の波形ｗ２３は、デジタル信号に対して複素数のフーリエ変換処理を行った結果を示している。波形ｗ２３の横軸は位相角、縦軸は複素数のフーリエ変換処理結果である位相角の値である。位相角の微分（傾き）は位相差を表す。図１３に示すように、位相角の傾きが位相差であり、位相角を微分することにより求められる。
【0078】
図１２の波形ｗ２４は、波形ｗ２３の位相角を微分した波形図である。波形ｗ２４の横軸は位相角、縦軸は位相差である。波形ｗ２４は、左右に対称的な波形であり、階段状の波形形状になっている。階段状の波形形状は、位相差を表している。位相差は、図８（Ｃ）の３つのサブキャリアの遅延量を表しており、３つの分光信号が照射された３つ物体１５までの距離を表している。
【0079】
このように、光源２ａが複数のサブキャリア信号を含むＯＦＤＭ信号形式の光信号を発光することで、三次元空間領域内の第１方向ｙの所定領域２４内に位置する１以上の物体１５の距離を同時に計測することができる。また、走査部材２３を設けることで、三次元空間領域内に位置する複数の物体１５の距離を計測できる。
【0080】
図１４は本開示による光検出装置１０ｃの具体的構成の第１例を示すブロック図である。図１４の光検出装置１０ｃは、画素チップ３１とロジックチップ３２とを備えている。画素チップ３１とロジックチップ３２は積層されて、例えばＣｕ－Ｃｕ接合、ビア、バンプなどにより各種信号の伝送を行う。なお、図１４の光検出装置１０ｃは、画素チップ３１とロジックチップ３２に分けずに、単体のチップで構成することも可能である。また、３つ以上のチップを積層させて光検出装置１０ｃを構成してもよい。
【0081】
図１４の画素チップ３１は、複数の画素３３と、複数の第１光導波路３４と、複数の第２光導波路３５と、ＡＤ変換器１２と、ＤＡ変換器（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）３６とを有する。
【0082】
図１４の画素チップ３１には、物体１５からの反射光信号が入射される。物体１５からの反射光信号は、図１１に示すように、複数の物体１５で反射されて、分光器２２で光結合されてから画素チップ３１に入射される。より詳細には、反射光信号は、画素チップ３１内の複数の画素３３に直接入射されるのではなく、画素チップ３１上の複数の第１光導波路３４に入射される。
【0083】
複数の第１光導波路３４は、反射光信号の入射位置から複数に分岐された複数の分岐導波路であり、各分岐導波路は対応する画素３３まで延びている。複数の第１光導波路３４における反射光信号の入射位置から各画素３３までの距離を等しくしている。これにより、複数の第１光導波路３４で伝搬される反射光信号は、同タイミングで複数の画素３３に入射される。
【0084】
図１４に示すように、複数の第１光導波路３４における反射光信号の入射位置は、画素チップ３１の外周縁にあり、入射位置から各画素３３までの直線距離は異なっている。このため、図１５Ａに示すように、入射位置からの直線距離が短い画素３３までの第１光導波路３４を波状にして光路長を長くする。あるいは、図１５Ｂに示すように、反射光信号の入射位置からの直線距離が短い画素３３までの第１光導波路３４と、入射位置からの直接距離が長い画素３３までの第１光導波路３４では、互いに屈折率又は反射率の異なる材料を用いることで、光路長を調整する。あるいは、図１５Ｃに示すように、反射光信号の入射位置から画素３３までの距離に応じて第１光導波路３４に印加する電圧Ｖを制御して、第１光導波路３４の屈折率又は反射率を電気的に制御して、光路長を同一にする。
【0085】
複数の第２光導波路３５は、第１光導波路３４と共通の反射光信号の入射位置から分岐された複数の分岐導波路である。複数の第２光導波路３５における反射光信号の入射位置から各画素３３までの光路長はそれぞれ等量ずつ異なっている。すなわち、各第２光導波路３５で伝搬される反射光信号の遅延量は、等量ずつ異なっている。
【0086】
【0087】
このように、複数の画素３３には、複数の第１光導波路３４にて反射光信号が同時に入射されるとともに、複数の第２光導波路３５にて所定の遅延量ずつずれた反射光信号が入射される。図１４の部分拡大図に示すように、複数の第１光導波路３４と複数の第２光導波路３５の画素３３側の端部には反射部材１６が取り付けられており、第１光導波路３４と第２光導波路３５を伝搬してきた反射光信号は、反射部材１６で反射されて各画素３３に入射される。
【0088】
複数の画素３３は、第１光導波路３４で伝搬されてきた反射光信号（第１光信号）と、第２光導波路３５で伝搬されてきた反射光信号（第２光信号）とを受光して、自己相関方式による畳み込み演算を行って画素信号を生成する。生成された画素信号は、信号線Ｓｉｇを介してＡＤ変換器１２に入力される。信号線Ｓｉｇは、カラム方向に一定間隔で複数設けられている。
【0089】
画素チップ３１上のＡＤ変換器１２は、コンパレータ３７と、カウンタ３８とを有する。コンパレータ３７は、信号線Ｓｉｇを介して各画素３３から伝送された画素信号と、ＤＡ変換器３６で生成された参照信号とを比較する。参照信号は、時間とともに信号レベルが変化するランプ波信号である。コンパレータ３７は、画素信号と参照信号とが一致すると、出力信号レベルを変化させる。カウンタ３８は、コンパレータ３７で一致が検出されるまでの間、カウント動作を継続する。コンパレータ３７で一致が検出されたときのカウンタ３８のカウント値が画素信号をＡＤ変換したデジタル信号として接続部３９に送られる。
【0090】
ロジックチップ３２には、接続部４０とフーリエ変換処理部１３とが設けられている。画素チップ３１上の接続部３９とロジックチップ３２上の接続部４０は、対向する位置に配置されており、例えばＣｕ－Ｃｕ接合部を介して各種の信号の送受を行う。具体的には、画素チップ３１上のＡＤ変換器１２で生成されたデジタル信号は、接続部３９、４０を介してロジックチップ３２上のフーリエ変換処理部１３に入力される。
【0091】
フーリエ変換処理部１３は、デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行って、デジタル信号に含まれる複数のサブキャリア信号成分の位相差を検出する。検出された位相差により、物体１５の距離を計測することができる。
【0092】
このほか、ロジックチップ３２には、測距部４１又はスペクトラム解析部（周波数解析部）４２の少なくとも一方が設けられる場合もある。測距部４１は、フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、反射光信号を反射した物体１５までの距離を計測する。スペクトラム解析部４２は、フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、反射光信号に含まれる周波数成分の解析を行う。
【0093】
【0094】
図１６の光検出装置１０ｄは、画素チップ３１側の構成が図１４の光検出装置１０ｃとは異なっている。図１６の画素チップ３１上には、図１４の構成に加えて、パルス光発生器１４が設けられている。パルス光発生器１４は、所定のパルス幅のパルス光信号を生成する。パルス光発生器１４から出射されたパルス光信号は、複数の第２光導波路３５を介して複数の画素３３に入射される。複数の第２光導波路３５は、パルス光を等量ずつ遅延させて、各画素３３に入射する。すなわち、複数の画素３３に入射されるパルス光信号の入射タイミングは所定の遅延量ずつ異なっている。
【0095】
複数の画素３３はそれぞれ、対応する第１光導波路３４で伝搬されてきた反射光信号（第１光信号）と、対応する第２光導波路３５で伝搬されてきたパルス光信号（第２光信号）とを受光し、相互相関方式による畳み込み演算を行って画素信号を生成する。ＡＤ変換器１２とフーリエ変換処理部１３の処理動作は、図１４と同様であり、デジタル信号に含まれる複数のサブキャリア信号の位相差により物体１５の距離を測定することができる。
【0096】
このように、本実施形態では、複数の波長（周波数）成分を含む光信号を光源２ａで発光させて物体１５に照射し、物体１５からの反射光信号を複数の画素３３で受光するとともに、反射光信号を段階的にずらした遅延光信号、又はパルス光信号を段階的にずらした遅延パルス光信号を複数の画素３３で受光する。そして、複数の画素３３は、自己相関方式又は相互相関方式による畳み込み演算を行って画素信号を生成する。生成された画素信号をデジタル信号に変換して、周波数解析を行うことで、位相差を検出して物体１５の距離を計測する。
【0097】
本実施形態によれば、高周波信号である反射光信号を高速にサンプリングすることなくＡＤ変換をすることができ、ハードウェアコストを抑制できるとともに、低消費電力化を図れる。
【0098】
また、本実施形態では、ＯＦＤＭ信号形式の光信号を光源２ａで発光するため、分光器２２で複数の分光信号に分光させて、所定領域２４内の複数の物体１５の距離を同時に計測できる。これにより、走査部材２３を一次元方向に走査させるだけで、三次元空間内に位置する物体１５の距離計測を高速に行うことができる。
【0099】
さらに、本実施形態では、自己相関方式又は相互相関方式による畳み込み演算を行って画素信号を生成した後にＡＤ変換処理とフーリエ変換処理を行うため、光信号に含まれる複数の周波数成分の抽出を容易に行うことができ、光検出装置として利用することができる。
【0100】
（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。
【0101】
図１７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１７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。
【0102】
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１７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。
【0103】
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。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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
ここで、図１８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。
【0110】
なお、図１８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。
【0111】
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。
【0112】
図１７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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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、典型的には、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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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作成してもよい。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。
【0125】
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１７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。
【0126】
なお、図１７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。
【0127】
なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）複数の波長帯域を含む第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、を備える、光検出装置。
（２）前記第１光信号は、発光部が発光した複数の波長帯域を含む光信号が物体で反射された反射光信号である、（１）に記載の光検出装置。
（３）前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を切り替える光サーキュレータを備え、
前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を前記光サーキュレータで切り替えて、前記物体に照射し、
前記受光部は、前記物体で反射された前記第１光信号を前記光サーキュレータを介して受光する、（２）に記載の光検出装置。
（４）前記第２光信号は、前記第１光信号、又は所定のパルス幅のパルス光信号である、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（５）前記受光部は、
それぞれが光電変換素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素に対して前記第１光信号を同タイミングで入射させる複数の第１光導波路と、
前記複数の画素に対して前記第２光信号を一定の遅延時間ずつ順にずらして入射させる複数の第２光導波路と、を有し、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とを光電変換して畳み込み演算を行った画素信号を出力する、（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（６）前記第２光信号は、前記第１光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく自己相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成する、（５）に記載の光検出装置。
（７）所定のパルス幅のパルス光信号を生成するパルス光発生器を備え、
前記第２光信号は、前記パルス光発生器で生成された前記パルス光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく相互相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成する、（５）に記載の光検出装置。
（８）前記複数の第１光導波路は、前記複数の第１光導波路の光路長、屈折率、又は反射率の少なくとも一つを個別に調整して、前記第１光信号を同タイミングに前記複数の画素に入射させる、（５）乃至（７）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（９）前記複数の第２光導波路は、前記複数の第２光導波路の光路長、屈折率、又は反射率の少なくとも一つを個別に調整して、一定の遅延時間ずつずらされた前記第２光信号を前記複数の画素に入射する、（５）乃至（７）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１０）前記第１光信号は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号形式の光信号である、（１）乃至（９）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１１）前記第１光信号は、それぞれ異なる周波数帯域の複数のサブキャリア信号を含んでおり、
前記複数のサブキャリア信号のうち、信号強度がピーク値になるサブキャリア信号の周波数では、このサブキャリア信号に周波数軸上で隣接する２つのサブキャリア信号の信号強度はゼロである、（１０）に記載の光検出装置。
（１２）発光部から発光された複数の波長帯域を含む光信号を、それぞれ異なる波長帯域の複数の分光信号に分光する分光器を備え、
前記複数の分光信号が１以上の物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は、前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成され、前記受光部にて受光される、（１）乃至（１１）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１３）前記分光器で分光された前記複数の分光信号は、所定領域内のそれぞれ異なる伝搬方向に伝搬する、（１２）に記載の光検出装置。
（１４）前記分光器で分光された前記複数の分光信号を少なくとも一方向に走査させる走査部材を備え、
前記走査部材で走査された前記複数の分光信号が前記物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成されて、前記受光部にて受光される、（１２）又は（１３）に記載の光検出装置。
（１５）前記分光器及び前記走査部材を一体化させた屈折方向制御部材を備え、
前記屈折方向制御部材は、前記第１光信号に含まれる波長帯域ごとに分光された複数の分光信号の屈折方向をそれぞれ相違させて、二次元方向に伝搬させる、（１４）に記載の光検出装置。
（１６）前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記第１光信号を反射させた物体までの距離を計測する測距部を備える、（１）乃至（１５）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１７）前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記第１光信号に含まれる周波数成分の解析を行うスペクトラム解析部を備える、（１）乃至（１５）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１８）複数の波長帯域の光信号を発光する発光部と、
前記発光部で発光された光信号が物体で反射された第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記物体までの距離を計測する測距部と、を備える、測距システム。
（１９）前記発光部は、ＯＦＤＭ信号形式の光信号を発光する、（１８）に記載の測距システム。
（１）複数の波長帯域を含む第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、を備える、光検出装置。
（２）前記第１光信号は、発光部が発光した複数の波長帯域を含む光信号が物体で反射された反射光信号である、（１）に記載の光検出装置。
（３）前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を切り替える光サーキュレータを備え、
前記発光部で発光された光信号の伝搬方向を前記光サーキュレータで切り替えて、前記物体に照射し、
前記受光部は、前記物体で反射された前記第１光信号を前記光サーキュレータを介して受光する、（２）に記載の光検出装置。
（４）前記第２光信号は、前記第１光信号、又は所定のパルス幅のパルス光信号である、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（５）前記受光部は、
それぞれが光電変換素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素に対して前記第１光信号を同タイミングで入射させる複数の第１光導波路と、
前記複数の画素に対して前記第２光信号を一定の遅延時間ずつ順にずらして入射させる複数の第２光導波路と、を有し、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とを光電変換して畳み込み演算を行った画素信号を出力する、（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（６）前記第２光信号は、前記第１光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく自己相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成する、（５）に記載の光検出装置。
（７）所定のパルス幅のパルス光信号を生成するパルス光発生器を備え、
前記第２光信号は、前記パルス光発生器で生成された前記パルス光信号であり、
前記複数の画素は、前記複数の第１光導波路から出射された光と、前記複数の第２光導波路から出射された光とに基づく相互相関による畳み込み演算を行って前記画素信号を生成する、（５）に記載の光検出装置。
（８）前記複数の第１光導波路は、前記複数の第１光導波路の光路長、屈折率、又は反射率の少なくとも一つを個別に調整して、前記第１光信号を同タイミングに前記複数の画素に入射させる、（５）乃至（７）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（９）前記複数の第２光導波路は、前記複数の第２光導波路の光路長、屈折率、又は反射率の少なくとも一つを個別に調整して、一定の遅延時間ずつずらされた前記第２光信号を前記複数の画素に入射する、（５）乃至（７）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１０）前記第１光信号は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号形式の光信号である、（１）乃至（９）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１１）前記第１光信号は、それぞれ異なる周波数帯域の複数のサブキャリア信号を含んでおり、
前記複数のサブキャリア信号のうち、信号強度がピーク値になるサブキャリア信号の周波数では、このサブキャリア信号に周波数軸上で隣接する２つのサブキャリア信号の信号強度はゼロである、（１０）に記載の光検出装置。
（１２）発光部から発光された複数の波長帯域を含む光信号を、それぞれ異なる波長帯域の複数の分光信号に分光する分光器を備え、
前記複数の分光信号が１以上の物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は、前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成され、前記受光部にて受光される、（１）乃至（１１）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１３）前記分光器で分光された前記複数の分光信号は、所定領域内のそれぞれ異なる伝搬方向に伝搬する、（１２）に記載の光検出装置。
（１４）前記分光器で分光された前記複数の分光信号を少なくとも一方向に走査させる走査部材を備え、
前記走査部材で走査された前記複数の分光信号が前記物体に照射されて反射された複数の反射分光信号は前記分光器にて光結合されて前記第１光信号が生成されて、前記受光部にて受光される、（１２）又は（１３）に記載の光検出装置。
（１５）前記分光器及び前記走査部材を一体化させた屈折方向制御部材を備え、
前記屈折方向制御部材は、前記第１光信号に含まれる波長帯域ごとに分光された複数の分光信号の屈折方向をそれぞれ相違させて、二次元方向に伝搬させる、（１４）に記載の光検出装置。
（１６）前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記第１光信号を反射させた物体までの距離を計測する測距部を備える、（１）乃至（１５）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１７）前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記第１光信号に含まれる周波数成分の解析を行うスペクトラム解析部を備える、（１）乃至（１５）のいずれか一項に記載の光検出装置。
（１８）複数の波長帯域の光信号を発光する発光部と、
前記発光部で発光された光信号が物体で反射された第１光信号を受光する受光部と、
前記第１光信号と第２光信号とに基づいて自己相関又は相互相関による畳み込み演算を行って画素信号を生成する複数の画素と、
前記画素信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号を生成するアナログ－デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理を行った結果に基づいて、前記物体までの距離を計測する測距部と、を備える、測距システム。
（１９）前記発光部は、ＯＦＤＭ信号形式の光信号を発光する、（１８）に記載の測距システム。
【0128】
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】
【0129】
１、１ａ 干渉計、２、２ａ 光源、３ ハーフミラー、４ 固定ミラー、５ 可動ミラー、６ 受光部、６ａ 光電変換素子、７ 光導波路、８ 光学可変遅延素子、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 光検出装置、１１ 受光部、１１ａ 光電変換素子、１２ ＡＤ変換器、１３ フーリエ変換処理部、１４ パルス光発生器、１５ 物体、１６ 反射部材、２０ 測距システム、２０ａ 測距システム、２１ サーキュレータ、２２ 分光器、２３ 走査部材、２４ 所定領域、３１ 画素チップ、３２ ロジックチップ、３３ 画素、３４ 第１光導波路、３５ 第２光導波路、３６ ＤＡ変換器、３７ コンパレータ、３８ カウンタ、３９ 接続部、４０ 接続部、４１ 測距部、４２ スペクトラム解析部
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16】
【図17】
【図18】