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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2026-01-22
(45)【発行日】2026-01-30
(54)【発明の名称】光検出装置および光検出システム
(51)【国際特許分類】
G01S 7/4861 20200101AFI20260123BHJP
H04N 25/773 20230101ALI20260123BHJP
【ＦＩ】
G01S7/4861
H04N25/773
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2022575118
(86)(22)【出願日】2021-12-01
(86)【国際出願番号】 JP2021044114
(87)【国際公開番号】W WO2022153700
(87)【国際公開日】2022-07-21
【審査請求日】2024-10-25
(31)【優先権主張番号】P 2021005817
(32)【優先日】2021-01-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小澤 秀樹
(72)【発明者】
【氏名】高塚 拳文
【審査官】梶田 真也
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３１９３４４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１２８９２１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０１－１８４４０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２１７２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７７１４３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１
Ｇ０１Ｓ １７／００ － １７／９５
Ｇ０１Ｂ １１／００ － １１／３０
Ｇ０１Ｃ ３／００ － ３／３２
Ｈ０４Ｎ ５／３０ － ５／３３
Ｈ０４Ｎ ２５／７７３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光パルスを検出可能な受光素子を有し、前記受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号を生成する受光部と、複数の制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、前記複数の制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることにより前記パルス信号を伝える複数のスイッチと、
前記複数のスイッチに対応して設けられ、それぞれが、前記複数のスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給された前記パルス信号に基づいてカウント処理を行うことにより第１のカウント値を生成する複数のカウンタと、
検出期間において、前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間を、前記パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、前記複数の制御信号を生成する信号生成部と、
前記複数のカウンタのそれぞれの前記第１のカウント値に基づいて、複数の前記単位期間のそれぞれにおける第２のカウント値を算出し、複数の前記第２のカウント値のうち、前記光パルスの成分を含む２つの前記第２のカウント値に基づいて、前記光パルスの光検出タイミングを算出する処理部と
を備えた光検出装置。
【請求項2】
前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間は、互いに等しい請求項１に記載の光検出装置。
【請求項3】
前記パルス期間の時間長は、前記単位期間の時間長の整数倍である請求項１に記載の光検出装置。
【請求項4】
前記検出期間における、最初の１または複数の前記単位期間を除く期間において、前記受光部は前記光パルスを検出する請求項１に記載の光検出装置。
【請求項5】
前記検出期間における、最後の１または複数の前記単位期間を除く期間において、前記受光部は前記光パルスを検出する請求項１に記載の光検出装置。
【請求項6】
前記検出期間おける、前記複数の制御信号のうちの最初に前記パルス期間が設定された第１の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第１のスイッチがオン状態になり、前記処理部は、前記複数のカウンタのうちの、前記第１のスイッチに対応する第１のカウンタの前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項7】
前記検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最後に前記パルス期間が設定された第２の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第２のスイッチがオン状態になり、前記処理部は、前記複数のカウンタのうちの、前記第２のスイッチに対応する第２のカウンタの前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項8】
前記検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最初に前記パルス期間が設定された第１の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第１のスイッチがオン状態になり、前記検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最後に前記パルス期間が設定された第２の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第２のスイッチがオン状態になり、
前記複数のカウンタのそれぞれの前記第１のカウント値に基づいて、前記複数のカウンタのうちの、前記第１のスイッチに対応する第１のカウンタの前記第１のカウント値、および前記第２のスイッチに対応する第２のカウンタの前記第１のカウント値のうちの一方を選択し、選択された前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項9】
前記受光素子は、シングルフォトンアバランシェダイオードを含む請求項１に記載の光検出装置。
【請求項10】
前記受光素子は、アバランシェフォトダイオードを含む請求項１に記載の光検出装置。
【請求項11】
複数の光検出ユニットを備え、前記複数の光検出ユニットのそれぞれは、前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタを含む
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項12】
前記受光素子は、第１の半導体基板に設けられ、前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタは、前記第１の半導体基板に貼り付けられた第２の半導体基板に設けられた
請求項１１に記載の光検出装置。
【請求項13】
前記受光素子は、前記第１の半導体基板における第１の領域に設けられ、前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタは、前記第２の半導体基板における、前記第１の領域に対応する位置に配置された第２の領域に設けられた
請求項１２に記載の光検出装置。
【請求項14】
光を射出する発光部と前記発光部から射出された光のうちの、検出対象により反射された光を検出する光検出部と
を備え、
前記光検出部は、
光パルスを検出可能な受光素子を有し、前記受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号を生成する受光部と、
複数の制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、前記複数の制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることにより前記パルス信号を伝える複数のスイッチと、
前記複数のスイッチに対応して設けられ、それぞれが、前記複数のスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給された前記パルス信号に基づいてカウント処理を行うことにより第１のカウント値を生成する複数のカウンタと、
検出期間において、前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間を、前記パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、前記複数の制御信号を生成する信号生成部と、
前記複数のカウンタのそれぞれの前記第１のカウント値に基づいて、複数の前記単位期間のそれぞれにおける第２のカウント値を算出し、複数の前記第２のカウント値のうち、前記光パルスの成分を含む２つの前記第２のカウント値に基づいて、前記光パルスの光検出タイミングを算出する処理部と
を含む
光検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光を検出する光検出装置および光検出システムに関する。
【背景技術】
【0002】
検出対象物までの距離を計測する際、しばしば、ＴＯＦ（Time Of Flight）法が用いられる。このＴＯＦ法では、光を射出するとともに、検出対象物により反射された反射光を検出する。そして、ＴＯＦ法では、光を射出したタイミングおよび反射光を検出したタイミングの間の時間差を計測することにより、検出対象物までの距離を計測する。例えば、特許文献１には、受光素子により生成された電荷を、２つの電荷蓄積部のいずれか一方に選択的に蓄積させる測距装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－７７１４３号公報
【発明の概要】
【0004】
光検出装置では、光検出タイミングの検出精度を高めることが望まれており、さらなる検出精度の向上が期待されている。
【0005】
光検出タイミングの検出精度を高めることができる光検出装置および光検出システムを提供することが望ましい。
【0006】
本開示の一実施の形態における光検出装置は、受光部と、複数のスイッチと、複数のカウンタと、信号生成部と、処理部とを備えている。受光部は、光パルスを検出可能な受光素子を有し、受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号を生成するように構成される。複数のスイッチは、複数の制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、複数の制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることによりパルス信号を伝えるように構成される。複数のカウンタは、複数のスイッチに対応して設けられ、それぞれが、複数のスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給されたパルス信号に基づいてカウント処理を行うことにより第１のカウント値を生成するように構成される。信号生成部は、検出期間において、複数の制御信号のそれぞれにおけるパルス期間を、パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、複数の制御信号を生成するように構成される。処理部は、複数のカウンタのそれぞれの第１のカウント値に基づいて、複数の単位期間のそれぞれにおける第２のカウント値を算出し、複数の第２のカウント値のうち、光パルスの成分を含む２つの第２のカウント値に基づいて、光パルスの光検出タイミングを算出するように構成される。
【0007】
本開示の一実施の形態における光検出システムは、発光部と、光検出部とを備えている。発光部は、光を射出するように構成される。光検出部は、発光部から射出された光のうちの、検出対象により反射された光を検出するように構成される。光検出部は、光パルスを検出可能な受光部と、複数のスイッチと、複数のカウンタと、信号生成部と、処理部とを有している。受光部は、受光素子を有し、受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号を生成するように構成される。複数のスイッチは、複数の制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、複数の制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることによりパルス信号を伝えるように構成される。複数のカウンタは、複数のスイッチに対応して設けられ、それぞれが、複数のスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給されたパルス信号に基づいてカウント処理を行うことにより第１のカウント値を生成するように構成される。信号生成部は、検出期間において、複数の制御信号のそれぞれにおけるパルス期間を、パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、複数の制御信号を生成するように構成される。処理部は、複数のカウンタのそれぞれの第１のカウント値に基づいて、複数の単位期間のそれぞれにおける第２のカウント値を算出し、複数の第２のカウント値のうち、光パルスの成分を含む２つの第２のカウント値に基づいて、光パルスの光検出タイミングを算出するように構成される。
【0008】
本開示の一実施の形態における光検出装置および光検出システムでは、受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号が生成される。このパルス信号は、複数のスイッチが複数の制御信号に基づいてオンオフすることにより、複数のカウンタに供給される。複数のスイッチのそれぞれでは、制御信号のパルス期間においてオン状態になることにより、パルス信号がカウンタに供給される。複数のカウンタのそれぞれでは、スイッチから供給されたパルス信号に基づいてカウント処理が行われ、第１のカウント値が生成される。複数の制御信号は、複数の制御信号のそれぞれにおけるパルス期間を、パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、生成される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の一実施の形態に係る光検出システムの一構成例を表すブロック図である。
【図9】比較例に係る光検出ユニットの一構成例を表す回路図である。
【図10】比較例に係る光検出システムの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図11】比較例に係る信号処理部の一動作例を表す説明図である。
【図12】測距誤差の一特性例を表す説明図である。
【図13】測距誤差の他の特性例を表す説明図である。
【図14】変形例に係る信号生成部の一構成例を表すブロック図である。
【図15】変形例に係る光検出ユニットの一構成例を表すブロック図である。
【図16】他の変形例に係る光検出ユニットの一構成例を表すブロック図である。
【図17】他の変形例に係る光検出システムの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図18】他の変形例に係る光検出ユニットの一構成例を表すブロック図である。
【図19】他の変形例に係る光検出システムの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図20】他の変形例に係る信号処理部の一動作例を表す説明図である。
【図21】他の変形例に係る信号処理部の一動作例を表す説明図である。
【図22】他の変形例に係る信号処理部の一動作例を表す説明図である。
【図23】他の変形例に係る信号処理部の一動作例を表す説明図である。
【図24】他の変形例に係る光検出ユニットの一構成例を表すブロック図である。
【図25】他の変形例に係る光検出システムの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図26】他の変形例に係る光検出ユニットの一構成例を表すブロック図である。
【図27】他の変形例に係る光検出システムの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図28】他の変形例に係る信号処理部の一動作例を表す説明図である。
【図29】他の変形例に係る信号処理部の一動作例を表す説明図である。
【図30A】他の変形例に係る受光部の一構成例を表す回路図である。
【図30B】他の変形例に係る受光部の一構成例を表す回路図である。
【図31】他の変形例に係る光検出ユニットの一構成例を表すブロック図である。
【図32】他の変形例に係る光検出部の一実装例を表す説明図である。
【図33】他の変形例に係る受光部の一構成例を表す回路図である。
【図34】他の変形例に係る光検出部の一実装例を表す説明図である。
【図35】他の変形例に係る光検出部の一実装例を表す説明図である。
【図36】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である。
【図37】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である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．移動体への応用例
１．実施の形態
２．移動体への応用例
【0011】
＜１．実施の形態＞
［構成例］
図１は、一実施の形態に係る光検出システム（光検出システム１）の一構成例を表すものである。光検出システム１は、ＴｏＦセンサであり、光を射出するとともに、検出対象物ＯＢＪにより反射された反射光を検出するように構成される。光検出システム１は、発光部１１と、光学系１２と、光検出部２０と、制御部１４とを備えている。
［構成例］
図１は、一実施の形態に係る光検出システム（光検出システム１）の一構成例を表すものである。光検出システム１は、ＴｏＦセンサであり、光を射出するとともに、検出対象物ＯＢＪにより反射された反射光を検出するように構成される。光検出システム１は、発光部１１と、光学系１２と、光検出部２０と、制御部１４とを備えている。
【0012】
発光部１１は、制御部１４からの指示に基づいて、検出対象物ＯＢＪに向かって光パルスＬ０を射出するように構成される。発光部１１は、制御部１４からの指示に基づいて、発光および非発光を交互に繰り返す発光動作を行うことにより光パルスＬ０を射出するようになっている。発光部１１は、例えば赤外光を射出する光源を有する。この光源は、例えば、レーザ光源やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを用いて構成される。
【0013】
光学系１２は、光検出部２０の受光面Ｓにおいて像を結像させるレンズを含んで構成される。この光学系１２には、発光部１１から射出され、検出対象物ＯＢＪにより反射された光パルス（反射光パルスＬ１）が入射するようになっている。
【0014】
光検出部２０は、制御部１４からの指示に基づいて、反射光パルスＬ１を検出するように構成される。そして、光検出部２０は、検出結果に基づいて距離画像を生成し、生成した距離画像の画像データをデータＤＴとして出力するようになっている。
【0015】
制御部１４は、発光部１１および光検出部２０に制御信号を供給し、これらの動作を制御することにより、光検出システム１の動作を制御するように構成される。
【0016】
図２は、光検出部２０の一構成例を表すものである。光検出部２０は、光検出アレイ２１と、信号生成部３０と、読出制御部２３と、信号処理部２４と、光検出制御部２５とを有している。
【0017】
光検出アレイ２１は、マトリックス状に配置された複数の光検出ユニットＵを有している。光検出ユニットＵは、反射光パルスＬ１を検出し、その検出回数をカウントするように構成される。
【0018】
図３は、光検出ユニットＵの一構成例を表すものである。光検出ユニットＵは、受光部ＤＥＴと、複数のスイッチＳＷ（この例では８つのスイッチＳＷ１～ＳＷ８）と、複数のカウンタＣＮＴ（この例では８つのカウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８）とを有している。
【0019】
受光部ＤＥＴは、光を検出することにより、検出した光に応じたパルスを有するパルス信号ＰＬＳを生成するように構成される。
【0020】
図４Ａは、受光部ＤＥＴの一構成例を表すものである。この例では、受光部ＤＥＴは、フォトダイオードＰＤと、抵抗素子Ｒ１と、インバータＩＶ１とを有している。
【0021】
フォトダイオードＰＤは、光を電荷に変換する光電変換素子である。フォトダイオードＰＤのアノードには電源電圧ＶＳＳが供給され、カソードはノードＮ１に接続される。フォトダイオードＰＤは、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ；Avalanche Photodiode）や、シングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ；Single Photon Avalanche Diode）などを用いることができる。
【0022】
抵抗素子Ｒ１の一端には電源電圧ＶＤＤが供給され、他端はノードＮ１に接続される。
【0023】
インバータＩＶ１は、ノードＮ１における電圧が論理しきい値より高い場合に低レベルを出力し、ノードＮ１における電圧が論理しきい値より低い場合に高レベルを出力することにより、パルス信号ＰＬＳを生成するように構成される。
【0024】
この構成により、この受光部ＤＥＴでは、フォトダイオードＰＤが光を検出することにより、アバランシェ増幅が生じ、ノードＮ１における電圧が低下する。そして、ノードＮ１における電圧がインバータＩＶ１の論理しきい値より低くなると、パルス信号ＰＬＳが低レベルから高レベルへ変化する。その後、抵抗素子Ｒ１を介してノードＮ１に電流が流れることにより、ノードＮ１の電圧が上昇する。そして、ノードＮ１における電圧がインバータＩＶ１の論理しきい値より高くなると、パルス信号ＰＬＳが高レベルから低レベルに変化する。このようにして、受光部ＤＥＴは、検出した光に応じたパルスを有するパルス信号ＰＬＳを生成するようになっている。
【0025】
図４Ｂは、受光部ＤＥＴの他の一構成例を表すものである。この例では、受光部ＤＥＴは、フォトダイオードＰＤと、トランジスタＭＰ１と、インバータＩＶ１と、制御回路ＣＫＴ１とを有している。
【0026】
トランジスタＭＰ１は、Ｐ型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタであり、ゲートは制御回路ＣＫＴ１の出力端子に接続され、ソースには電源電圧ＶＤＤが供給され、ドレインはノードＮ１に接続される。
【0027】
制御回路ＣＫＴ１は、パルス信号ＰＬＳに基づいてトランジスタＭＰ１の動作を制御するように構成される。具体的には、制御回路ＣＫＴ１は、パルス信号ＰＬＳが低レベルから高レベルに変化した後にトランジスタＭＰ１のゲートの電圧を低レベルにし、パルス信号ＰＬＳが高レベルから低レベルに変化した後にトランジスタＭＰ１のゲートの電圧を高レベルにするようになっている。
【0028】
この構成により、この受光部ＤＥＴでは、フォトダイオードＰＤが光を検出することにより、ノードＮ１における電圧が低下する。そして、ノードＮ１における電圧がインバータＩＶ１の論理しきい値より低くなると、パルス信号ＰＬＳが低レベルから高レベルに変化する。制御回路ＣＫＴ１は、このパルス信号ＰＬＳの変化の後に、トランジスタＭＰ１のゲートの電圧を低レベルにする。これにより、トランジスタＭＰ１がオン状態になり、トランジスタＭＰ１を介してノードＮ１に電流が流れることにより、ノードＮ１の電圧が上昇する。そして、ノードＮ１における電圧がインバータＩＶ１の論理しきい値より高くなると、パルス信号ＰＬＳが高レベルから低レベルに変化する。制御回路ＣＫＴ１は、このパルス信号ＰＬＳの変化の後に、トランジスタＭＰ１のゲートの電圧を高レベルにする。これにより、トランジスタＭＰ１がオフ状態になる。このようにして、受光部ＤＥＴは、検出した光に応じたパルスを有するパルス信号ＰＬＳを生成するようになっている。
【0029】
スイッチＳＷ１（図３）は、制御信号ＥＮ１に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ１への供給をオンオフするように構成される。具体的には、スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ１がアクティブ（この例では高レベル）である期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）において、パルス信号ＰＬＳに含まれる信号部分をカウンタＣＮＴ１に供給し、制御信号ＥＮ１が非アクティブ（この例では低レベル）である期間において低レベルの信号をカウンタＣＮＴ１に供給するようになっている。スイッチＳＷ１は、例えば論理積（ＡＮＤ）回路や論理和（ＯＲ）回路を用いて構成される。
【0030】
同様に、スイッチＳＷ２は、制御信号ＥＮ２に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ２への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ３は、制御信号ＥＮ３に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ３への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ４は、制御信号ＥＮ４に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ４への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ５は、制御信号ＥＮ５に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ５への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ６は、制御信号ＥＮ６に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ６への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ７は、制御信号ＥＮ７に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ７への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ８は、制御信号ＥＮ８に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ８への供給をオンオフするように構成される。
【0031】
カウンタＣＮＴ１は、スイッチＳＷ１から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１をインクリメントするように構成される。同様に、カウンタＣＮＴ２は、スイッチＳＷ２から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ２をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ３は、スイッチＳＷ３から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ３をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ４は、スイッチＳＷ４から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ４をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ５は、スイッチＳＷ５から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ５をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ６は、スイッチＳＷ６から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ６をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ７は、スイッチＳＷ７から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ７をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ８は、スイッチＳＷ８から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ８をインクリメントするように構成される。
【0032】
信号生成部３０（図２）は、光検出制御部２５からの指示に基づいて制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を生成し、生成した制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を光検出アレイ２１における複数の光検出ユニットＵに供給するように構成される。
【0033】
図５は、信号生成部３０の一構成例を表すものである。信号生成部３０は、制御信号生成部３１と、クロック信号生成部３２と、フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）３３～３９と、ドライバＤＲＶ１～ＤＲＶ８とを有している。
【0034】
制御信号生成部３１は、クロック信号ＣＬＫに同期した信号ＥＮ１Ａを生成するように構成される。クロック信号生成部３２は、クロック信号ＣＬＫを生成するように構成される。
【0035】
フリップフロップ３３～３９のそれぞれは、Ｄ型のフリップフロップであり、クロック端子ＣＫに供給されたクロック信号ＣＬＫの立ち上がりエッジに基づいて、データ端子Ｄに入力された信号をサンプリングし、サンプリングされた信号を出力端子Ｑから出力するように構成される。フリップフロップ３３～３９は、シフトレジスタを構成し、フリップフロップ３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９がこの順に接続される。シフトレジスタの初段回路であるフリップフロップ３３のデータ端子Ｄには、制御信号生成部３１により生成された信号ＥＮ１Ａが供給される。そして、フリップフロップ３３～３９は、信号ＥＮ２Ａ～ＥＮ８Ａをそれぞれ生成する。信号ＥＮ２Ａの波形は、クロック信号ＣＬＫの１周期分の時間だけ信号ＥＮ１Ａの波形を遅らせたものである。信号ＥＮ３Ａの波形は、クロック信号ＣＬＫの１周期分の時間だけ信号ＥＮ２Ａの波形を遅らせたものである。信号ＥＮ４Ａの波形は、クロック信号ＣＬＫの１周期分の時間だけ信号ＥＮ３Ａの波形を遅らせたものである。信号ＥＮ５Ａの波形は、クロック信号ＣＬＫの１周期分の時間だけ信号ＥＮ４Ａの波形を遅らせたものである。信号ＥＮ６Ａの波形は、クロック信号ＣＬＫの１周期分の時間だけ信号ＥＮ５Ａの波形を遅らせたものである。信号ＥＮ７Ａの波形は、クロック信号ＣＬＫの１周期分の時間だけ信号ＥＮ６Ａの波形を遅らせたものである。信号ＥＮ８Ａの波形は、クロック信号ＣＬＫの１周期分の時間だけ信号ＥＮ７Ａの波形を遅らせたものである。
【0036】
ドライバＤＲＶ１～ＤＲＶ８は、制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を、光検出アレイ２１における複数の光検出ユニットＵに供給するように構成される。ドライバＤＲＶ１は、信号ＥＮ１Ａに基づいて制御信号ＥＮ１を生成するように構成される。ドライバＤＲＶ２は、信号ＥＮ２Ａに基づいて制御信号ＥＮ２を生成するように構成される。ドライバＤＲＶ３は、信号ＥＮ３Ａに基づいて制御信号ＥＮ３を生成するように構成される。ドライバＤＲＶ４は、信号ＥＮ４Ａに基づいて制御信号ＥＮ４を生成するように構成される。ドライバＤＲＶ５は、信号ＥＮ５Ａに基づいて制御信号ＥＮ５を生成するように構成される。ドライバＤＲＶ６は、信号ＥＮ６Ａに基づいて制御信号ＥＮ６を生成するように構成される。ドライバＤＲＶ７は、信号ＥＮ７Ａに基づいて制御信号ＥＮ７を生成するように構成される。ドライバＤＲＶ８は、信号ＥＮ８Ａに基づいて制御信号ＥＮ８を生成するように構成される。
【0037】
読出制御部２３（図２）は、光検出制御部２５からの指示に基づいて、光検出アレイ２１における複数の光検出ユニットＵのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ８を信号処理部２４に供給する動作を制御するように構成される。読出制御部２３は、例えば、１行分の光検出ユニットＵを行単位で順次選択し、選択された光検出ユニットＵがカウント値ＣＯ１～ＣＯ８を信号処理部２４に供給するように、複数の光検出ユニットＵの動作を制御するようになっている。
【0038】
信号処理部２４は、光検出制御部２５からの指示に基づいて、距離画像を生成するように構成される。具体的には、信号処理部２４は、光検出アレイ２１における複数の光検出ユニットＵのそれぞれから供給されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ８に基づいて、その光検出ユニットＵにおける反射光パルスＬ１の受光タイミングを検出する。信号処理部２４は、発光部１１が光パルスＬ０を射出してから、光検出ユニットＵが反射光パルスＬ１を検出するまでの時間（ＴＯＦ値）を計測することにより、距離画像を生成する。そして、信号処理部２４は、生成した距離画像の画像データを、データＤＴとして出力するようになっている。
【0039】
光検出制御部２５は、制御部１４（図１）からの指示に基づいて、信号生成部３０、読出制御部２３、および信号処理部２４に制御信号を供給し、これらの動作を制御することにより、光検出部２０の動作を制御するように構成される。
【0040】
ここで、受光部ＤＥＴは、本開示における「受光部」の一具体例に対応する。フォトダイオードＰＤは、本開示における「受光素子」の一具体例に対応する。パルス信号ＰＬＳは、本開示における「パルス信号」の一具体例に対応する。スイッチＳＷ１～ＳＷ８は、本開示における「複数のスイッチ」の一具体例に対応する。制御信号ＥＮ１～ＥＮ８は、本開示における「複数の制御信号」の一具体例に対応する。カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８は、本開示における「複数のカウンタ」の一具体例に対応する。信号生成部３０は、本開示における「信号生成部」の一具体例に対応する。信号処理部２４は、本開示における「処理部」の一具体例に対応する。
【0041】
［動作および作用］
続いて、本実施の形態に係る光検出システム１の動作および作用について説明する。
続いて、本実施の形態に係る光検出システム１の動作および作用について説明する。
【0042】
（全体動作概要）
まず、図１，２を参照して、光検出システム１の全体動作概要を説明する。発光部１１は、検出対象物ＯＢＪに向かって光パルスＬ０を射出する。光学系１２は、光検出部２０の受光面Ｓにおいて像を結像させる。光検出部２０は、反射光パルスＬ１を検出する。制御部１４は、発光部１１および光検出部２０に制御信号を供給し、これらの動作を制御することにより、光検出システム１の測距動作を制御する。
まず、図１，２を参照して、光検出システム１の全体動作概要を説明する。発光部１１は、検出対象物ＯＢＪに向かって光パルスＬ０を射出する。光学系１２は、光検出部２０の受光面Ｓにおいて像を結像させる。光検出部２０は、反射光パルスＬ１を検出する。制御部１４は、発光部１１および光検出部２０に制御信号を供給し、これらの動作を制御することにより、光検出システム１の測距動作を制御する。
【0043】
光検出部２０において、光検出アレイ２１の光検出ユニットＵは、反射光パルスＬ１を検出することによりカウント値ＣＯ１～ＣＯ８を生成する。信号生成部３０は、制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を生成し、この制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を複数の光検出ユニットＵに供給する。読出制御部２３は、光検出アレイ２１における複数の光検出ユニットＵのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ８を信号処理部２４に供給する動作を制御する。信号処理部２４は、光検出アレイ２１における複数の光検出ユニットＵから供給されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ８に基づいて、距離画像を生成し、生成した距離画像の画像データをデータＤＴとして出力する。光検出制御部２５は、制御部１４からの指示に基づいて、信号生成部３０、読出制御部２３、および信号処理部２４に制御信号を供給し、これらの動作を制御することにより、光検出部２０の動作を制御する。
【0044】
（詳細動作）
図６は、光検出システム１の一動作例を表すものであり、（Ａ）は発光部１１から射出された光の波形を示し、（Ｂ）は検出対象物ＯＢＪにより反射され、ある光検出ユニットＵに入射した光の波形を示し、（Ｃ）～（Ｊ）は制御信号ＥＮ１～ＥＮ８の波形をそれぞれ示し、（Ｋ）～（Ｒ）はカウント値ＣＯ１～ＣＯ８の波形をそれぞれ示し、（Ｓ）は読出制御部２３の動作を示す。
図６は、光検出システム１の一動作例を表すものであり、（Ａ）は発光部１１から射出された光の波形を示し、（Ｂ）は検出対象物ＯＢＪにより反射され、ある光検出ユニットＵに入射した光の波形を示し、（Ｃ）～（Ｊ）は制御信号ＥＮ１～ＥＮ８の波形をそれぞれ示し、（Ｋ）～（Ｒ）はカウント値ＣＯ１～ＣＯ８の波形をそれぞれ示し、（Ｓ）は読出制御部２３の動作を示す。
【0045】
タイミングｔ１１～ｔ２２の期間（露光期間Ｐ１）において、光検出システム１は、光パルスＬ０を繰り返し射出するとともに、検出対象物ＯＢＪにより反射された反射光パルスＬ１を繰り返し検出する。
【0046】
具体的には、タイミングｔ１１～ｔ１２の期間において、発光部１１は光パルスＬ０を射出する（図６（Ａ））。
【0047】
信号生成部３０は、タイミングｔ１１～ｔ１４の期間において制御信号ＥＮ１を高レベルにする（図６（Ｃ））。制御信号ＥＮ１が高レベルである期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）の長さは、３つの単位期間Ｐ１Ａに対応する長さである。同様に、信号生成部３０は、タイミングｔ１２～ｔ１５の期間において制御信号ＥＮ２を高レベルにし、タイミングｔ１３～ｔ１６の期間において制御信号ＥＮ３を高レベルにし、タイミングｔ１４～ｔ１７の期間において制御信号ＥＮ４を高レベルにし、タイミングｔ１５～ｔ１８の期間において制御信号ＥＮ５を高レベルにし、タイミングｔ１６～ｔ１９の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ１７～ｔ２０の期間において制御信号ＥＮ７を高レベルにし、タイミングｔ１８～ｔ２１の期間において制御信号ＥＮ８を高レベルにする（図６（Ｄ）～６（Ｊ））。このように、信号生成部３０は、制御信号ＥＮ１～ＥＮ８における、高レベルになる期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）を、単位期間Ｐ１Ａだけ順次ずらすように、制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を生成する。
【0048】
この例では、反射光パルスＬ１は、タイミングｔ１６をまたぐ位置に生じる（図６（Ｂ））。
【0049】
スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ１に基づいて、タイミングｔ１１～ｔ１４の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ１に供給する。カウンタＣＮＴ１は、このタイミングｔ１１～ｔ１４の期間において、スイッチＳＷ１から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１をインクリメントする（図６（Ｃ），（Ｋ））。なお、この図では、カウント値ＣＯ１はタイミングｔ１１において変化するように描いているが、制御信号ＥＮ１が高レベルである期間の期間内において変化し得る。
【0050】
同様に、スイッチＳＷ２は、制御信号ＥＮ２に基づいて、タイミングｔ１２～ｔ１５の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ２に供給する。カウンタＣＮＴ２は、このタイミングｔ１２～ｔ１５の期間において、スイッチＳＷ２から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ２をインクリメントする（図６（Ｄ），（Ｌ））。
【0051】
スイッチＳＷ３は、制御信号ＥＮ３に基づいて、タイミングｔ１３～ｔ１６の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ３に供給する。カウンタＣＮＴ３は、このタイミングｔ１３～ｔ１６の期間において、スイッチＳＷ３から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ３をインクリメントする（図６（Ｅ），（Ｍ））。
【0052】
スイッチＳＷ４は、制御信号ＥＮ４に基づいて、タイミングｔ１４～ｔ１７の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ４に供給する。カウンタＣＮＴ４は、このタイミングｔ１４～ｔ１７の期間において、スイッチＳＷ４から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ４をインクリメントする（図６（Ｆ），（Ｎ））。
【0053】
スイッチＳＷ５は、制御信号ＥＮ５に基づいて、タイミングｔ１５～ｔ１８の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ５に供給する。カウンタＣＮＴ５は、このタイミングｔ１５～ｔ１８の期間において、スイッチＳＷ５から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ５をインクリメントする（図６（Ｇ），（Ｏ））。
【0054】
スイッチＳＷ６は、制御信号ＥＮ６に基づいて、タイミングｔ１６～ｔ１９の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ６に供給する。カウンタＣＮＴ６は、このタイミングｔ１６～ｔ１９の期間において、スイッチＳＷ６から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ６をインクリメントする（図６（Ｈ），（Ｐ））。
【0055】
スイッチＳＷ７は、制御信号ＥＮ７に基づいて、タイミングｔ１７～ｔ２０の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ７に供給する。カウンタＣＮＴ７は、このタイミングｔ１７～ｔ２０の期間において、スイッチＳＷ７から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ７をインクリメントする（図６（Ｉ），（Ｑ））。
【0056】
スイッチＳＷ８は、制御信号ＥＮ８に基づいて、タイミングｔ１８～ｔ２１の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ８に供給する。カウンタＣＮＴ８は、このタイミングｔ１８～ｔ２１の期間において、スイッチＳＷ８から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ８をインクリメントする（図６（Ｊ），（Ｒ））。
【0057】
例えば、タイミングｔ１２～ｔ１３の期間では、２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になり、カウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ２がカウント処理を行う。また、タイミングｔ１３～ｔ１４の期間では、３つのスイッチＳＷ１～ＳＷ３がオン状態になり、カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ３がカウント処理を行う。このように、光検出システム１では、スイッチＳＷ１～ＳＷ８のうちの２以上がオン状態になり、オン状態である２以上のスイッチＳＷに接続された２以上のカウンタＣＮＴがカウント処理を行う。
【0058】
光検出ユニットＵは、このようなタイミングｔ１１～ｔ１９の期間（検出期間Ｐ１Ｂ）の動作を繰り返す。これにより、カウンタＣＮＴ１は、制御信号ＥＮ１が高レベルである複数の期間（例えばタイミングｔ１１～ｔ１４の期間、タイミングｔ１９～ｔ２２の期間、など）において、カウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１を生成する。カウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ８についても同様である。
【0059】
そして、タイミングｔ２４～ｔ２５の期間（読出期間Ｐ２）において、読出制御部２３は、読出制御ＣＲを行うことにより、複数の光検出ユニットＵのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ８を信号処理部２４に供給するように、複数の光検出ユニットＵの動作を制御する（図６（Ｓ））。その後、カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８におけるカウント値ＣＯ１～ＣＯ８はリセットされる。
【0060】
信号処理部２４は、光検出ユニットＵから供給されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ８に基づいて、その光検出ユニットＵにおける反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出する。具体的には、信号処理部２４は、カウント値ＣＯ１～ＣＯ８に基づいて、検出期間Ｐ１Ｂにおける複数の単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおけるカウント値ＣＮ（カウント値ＣＮ１～ＣＮ８）を算出することにより、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出する。
【0061】
図７は、カウント値ＣＯ１～ＣＯ８と、カウント値ＣＮ１～ＣＮ８との間の関係を表すものである。
【0062】
カウント値ＣＯ１は、検出期間Ｐ１Ｂにおける最初の単位期間Ｐ１Ａ、２番目の単位期間Ｐ１Ａ、および３番目の単位期間Ｐ１Ａにおけるカウント値が累積されたものである。カウント値ＣＯ２は、検出期間Ｐ１Ｂにおける２番目の単位期間Ｐ１Ａ、３番目の単位期間Ｐ１Ａ、および４番目の単位期間Ｐ１Ａにおけるカウント値が累積されたものである。カウント値ＣＯ３～ＣＯ８についても同様である。このように、カウント値ＣＯ１～ＣＯ８のそれぞれは、３つの単位期間Ｐ１Ａにおけるカウント値が蓄積されたものである。
【0063】
カウント値ＣＮ１は、検出期間Ｐ１Ｂにおける最初の単位期間Ｐ１Ａにおけるカウント値が累積されたものである。カウント値ＣＮ２は、検出期間Ｐ１Ｂにおける２番目の単位期間Ｐ１Ａにおけるカウント値が累積されたものである。カウント値ＣＮ３～ＣＮ８についても同様である。このように、カウント値ＣＮ１～ＣＮ８は、１つの単位期間Ｐ１Ａにおけるカウント値が蓄積されたものである。
【0064】
カウント値ＣＯ１～ＣＯ８は、カウント値ＣＮ１～ＣＮ８を用いて以下のように表すことができる。
ＣＯ１＝ＣＮ１＋ＣＮ２＋ＣＮ３
ＣＯ２＝ＣＮ２＋ＣＮ３＋ＣＮ４
ＣＯ３＝ＣＮ３＋ＣＮ４＋ＣＮ５
ＣＯ４＝ＣＮ４＋ＣＮ５＋ＣＮ６
ＣＯ５＝ＣＮ５＋ＣＮ６＋ＣＮ７
ＣＯ６＝ＣＮ６＋ＣＮ７＋ＣＮ８
ＣＯ７＝ＣＮ７＋ＣＮ８＋ＣＮ１
ＣＯ８＝ＣＮ８＋ＣＮ１＋ＣＮ２
この８つの式を連立させて解くことにより、カウント値ＣＮ１～ＣＮ８は、カウント値ＣＯ１～ＣＯ８を用いて表すことができる。このように、信号処理部２４は、カウント値ＣＮ１～ＣＮ８を算出することにより、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出することができる。
ＣＯ１＝ＣＮ１＋ＣＮ２＋ＣＮ３
ＣＯ２＝ＣＮ２＋ＣＮ３＋ＣＮ４
ＣＯ３＝ＣＮ３＋ＣＮ４＋ＣＮ５
ＣＯ４＝ＣＮ４＋ＣＮ５＋ＣＮ６
ＣＯ５＝ＣＮ５＋ＣＮ６＋ＣＮ７
ＣＯ６＝ＣＮ６＋ＣＮ７＋ＣＮ８
ＣＯ７＝ＣＮ７＋ＣＮ８＋ＣＮ１
ＣＯ８＝ＣＮ８＋ＣＮ１＋ＣＮ２
この８つの式を連立させて解くことにより、カウント値ＣＮ１～ＣＮ８は、カウント値ＣＯ１～ＣＯ８を用いて表すことができる。このように、信号処理部２４は、カウント値ＣＮ１～ＣＮ８を算出することにより、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出することができる。
【0065】
図８は、光検出システム１のより具体的な動作の一例を表すものである。この例では、タイミングｔ３１～ｔ３２の期間において、発光部１１は光パルスＬ０を射出し、タイミングｔ３６～ｔ３８の期間において、光検出ユニットＵに反射光パルスＬ１が入射する。また、光検出ユニットＵには、全期間において環境光ＬＡが入射する。
【0066】
タイミングｔ３６～ｔ３８の期間において、受光部ＤＥＴのフォトダイオードＰＤに反射光パルスＬ１が入射すると、フォトダイオードＰＤでは、ある確率でアバランシェ増幅が生じる。これにより、受光部ＤＥＴは、このタイミングｔ３６～ｔ３８のうちのあるタイミングで、パルス信号ＰＬＳを低レベルから高レベルに変化させることにより、パルスを生成する。このパルス信号ＰＬＳの立ち上がりエッジがタイミングｔ３７よりも前であれば、カウンタＣＮＴ３，ＣＮＴ４，ＣＮＴ５がカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ３，ＣＯ４，ＣＯ５をインクリメントする。また、パルス信号ＰＬＳの立ち上がりエッジがタイミングｔ３７よりも後であれば、カウンタＣＮＴ４，ＣＮＴ５，ＣＮＴ６がカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ４，ＣＯ５，ＣＯ６をインクリメントする。
【0067】
また、フォトダイオードＰＤでは、環境光が入射した場合でも、アバランシェ増幅が生じる。よって、カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８は、環境光に基づいて、カウント値ＣＯ１～ＣＯ８をそれぞれインクリメントする。
【0068】
その結果、この例では、カウント値ＣＯ３～ＣＯ６は、反射光の成分および環境光の成分の両方を含み、カウント値ＣＯ１～ＣＯ３，ＣＯ７，ＣＯ８は、環境光の成分のみを含む。
【0069】
信号処理部２４は、このようなカウント値ＣＯ１～ＣＯ８に基づいて、検出期間Ｐ１Ｂにおける複数の単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおけるカウント値ＣＮ１～ＣＮ８を算出する。この例では、カウント値ＣＮ５，ＣＮ６は、反射光の成分および環境光の成分の両方を含み、カウント値ＣＮ１～ＣＯ４，ＣＯ７，ＣＯ８は、環境光の成分のみを含む。信号処理部２４は、反射光の成分を含むカウント値ＣＮ５，ＣＮ６に基づいて、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出することができる。
【0070】
ここで、単位期間Ｐ１Ａは、本開示における「単位期間」の一具体例に対応する。パルス期間Ｐ１Ｃは、本開示における「パルス期間」の一具体例に対応する。検出期間Ｐ１Ｂは、本開示における「検出期間」の一具体例に対応する。カウント値ＣＯ１～ＣＯ８のそれぞれは、本開示における「第１のカウント値」の一具体例に対応する。カウント値ＣＮ１～ＣＮ８のそれぞれは、本開示における「第２のカウント値」の一具体例に対応する。
【0071】
光検出システム１では、このように、反射光の成分を含む２つのカウント値ＣＮ（この例ではカウント値ＣＮ５，ＣＮ６）に基づいて、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出する。この２つのカウント値ＣＮは、反射光の成分と、検出期間Ｐ１Ｂのうちの２つの単位期間Ｐ１Ａにおける環境光の成分を含む。これにより、光検出システム１では、Ｓ／Ｎ（Signal/Noise）比を高めることができる。
【0072】
（比較例）
次に、比較例に係る光検出システム１と対比して、本実施の形態の効果について説明する。本比較例は、受光素子により生成された電荷を、２つのフローティングディフュージョンのいずれか一方に選択的に蓄積させる、いわゆるインダイレクト方式のＴｏＦセンサである。
次に、比較例に係る光検出システム１と対比して、本実施の形態の効果について説明する。本比較例は、受光素子により生成された電荷を、２つのフローティングディフュージョンのいずれか一方に選択的に蓄積させる、いわゆるインダイレクト方式のＴｏＦセンサである。
【0073】
図９は、比較例に係る光検出システム１Ｒにおける光検出ユニットＵＲの一例を表すものである。この光検出ユニットＵＲは、フォトダイオードＰＤと、トランジスタＭＮ１，ＭＮ２と、フローティングディフュージョンＦＤ１，ＦＤ２とを有している。
【0074】
フォトダイオードＰＤのアノードには電源電圧ＶＳＳが供給され、カソードはトランジスタＭＮ１，ＭＮ２のソースに接続される。
【0075】
トランジスタＭＮ１，ＭＮ２は、Ｎ型のＭＯＳトランジスタである。トランジスタＭＮ１のゲートには制御信号ＣＴＬ１が供給され、ソースはフォトダイオードＰＤのカソードに接続され、ドレインはフローティングディフュージョンＦＤ１に接続される。トランジスタＭＮ２のゲートには制御信号ＣＴＬ２が供給され、ソースはフォトダイオードＰＤのカソードに接続され、ドレインはフローティングディフュージョンＦＤ２に接続される。制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２は、図示しない信号生成部３０Ｒにより供給される。
【0076】
フローティングディフュージョンＦＤ１は、フォトダイオードＰＤからトランジスタＭＮ１を介して転送された電荷を蓄積するように構成される。フローティングディフュージョンＦＤ２は、フォトダイオードＰＤからトランジスタＭＮ２を介して転送された電荷を蓄積するように構成される。フローティングディフュージョンＦＤ１，ＦＤ２は、例えば、半導体基板の表面に形成された拡散層を用いて構成される。図９では、フローティングディフュージョンＦＤ１，ＦＤ２を、容量素子のシンボルを用いて示している。
【0077】
図１０は、光検出システム１Ｒの一動作例を表すものであり、（Ａ）は発光部１１から射出された光の波形を示し、（Ｂ）は検出対象物ＯＢＪにより反射され、ある光検出ユニットＵに入射した光の波形を示し、（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ），（Ｉ）は制御信号ＣＴＬ１の波形を示し、（Ｄ），（Ｆ），（Ｈ），（Ｊ）は制御信号ＣＴＬ２の波形を示す。光検出システム１Ｒでは、露光期間Ｐ１は、４つのサブフレーム期間ＰＳ（サブフレーム期間ＰＳ１～ＰＳ４）を含んでいる。（Ｃ），（Ｄ）に示した制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２は、サブフレーム期間ＰＳ１において用いられ、（Ｅ），（Ｆ）に示した制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２は、サブフレーム期間ＰＳ２において用いられ、（Ｇ），（Ｈ）に示した制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２は、サブフレーム期間ＰＳ３において用いられ、（Ｉ），（Ｊ）に示した制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２は、サブフレーム期間ＰＳ４において用いられる。
【0078】
露光期間Ｐ１において、光検出システム１Ｒは、光パルスＬ０を繰り返し射出するとともに、検出対象物ＯＢＪにより反射された反射光パルスＬ１を繰り返し検出する。
【0079】
具体的には、タイミングｔ４１～ｔ４２の期間において、発光部１１は光パルスＬ０を射出する（図１０（Ａ））。
【0080】
サブフレーム期間ＰＳ１では、信号生成部３０Ｒは、タイミングｔ４１において、制御信号ＣＴＬ１を低レベルから高レベルに変化させるとともに制御信号ＣＴＬ２を高レベルから低レベルに変化させ、タイミングｔ４５において、制御信号ＣＴＬ１を高レベルから低レベルに変化させるとともに制御信号ＣＴＬ２を低レベルから高レベルに変化させる。トランジスタＭＮ１は、制御信号ＣＴＬ１に基づいて、タイミングｔ４１～ｔ４５の期間においてオン状態になり、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積される。トランジスタＭＮ２は、制御信号ＣＴＬ２に基づいて、タイミングｔ４５～ｔ４９の期間においてオン状態になり、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積される。
【0081】
サブフレーム期間ＰＳ２では、信号生成部３０Ｒは、タイミングｔ４２において、制御信号ＣＴＬ１を低レベルから高レベルに変化させるとともに制御信号ＣＴＬ２を高レベルから低レベルに変化させ、タイミングｔ４６において、制御信号ＣＴＬ１を高レベルから低レベルに変化させるとともに制御信号ＣＴＬ２を低レベルから高レベルに変化させる。トランジスタＭＮ１は、制御信号ＣＴＬ１に基づいて、タイミングｔ４２～ｔ４６の期間においてオン状態になり、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積される。トランジスタＭＮ２は、制御信号ＣＴＬ２に基づいて、タイミングｔ４６～ｔ５０の期間においてオン状態になり、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積される。
【0082】
サブフレーム期間ＰＳ３では、信号生成部３０Ｒは、タイミングｔ４３において、制御信号ＣＴＬ１を低レベルから高レベルに変化させるとともに制御信号ＣＴＬ２を高レベルから低レベルに変化させ、タイミングｔ４７において、制御信号ＣＴＬ１を高レベルから低レベルに変化させるとともに制御信号ＣＴＬ２を低レベルから高レベルに変化させる。トランジスタＭＮ１は、制御信号ＣＴＬ１に基づいて、タイミングｔ４３～ｔ４７の期間においてオン状態になり、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積される。トランジスタＭＮ２は、制御信号ＣＴＬ２に基づいて、タイミングｔ４７～ｔ５１の期間においてオン状態になり、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積される。
【0083】
サブフレーム期間ＰＳ４では、信号生成部３０Ｒは、タイミングｔ４４において、制御信号ＣＴＬ１を低レベルから高レベルに変化させるとともに制御信号ＣＴＬ２を高レベルから低レベルに変化させ、タイミングｔ４８において、制御信号ＣＴＬ１を高レベルから低レベルに変化させるとともに制御信号ＣＴＬ２を低レベルから高レベルに変化させる。トランジスタＭＮ１は、制御信号ＣＴＬ１に基づいて、タイミングｔ４４～ｔ４８の期間においてオン状態になり、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積される。トランジスタＭＮ２は、制御信号ＣＴＬ２に基づいて、タイミングｔ４８～ｔ５２の期間においてオン状態になり、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積される。
【0084】
このように、光検出システム１Ｒでは、サブフレーム期間ＰＳ１～ＰＳ４のそれぞれにおいて、２つのトランジスタＭＮ１，ＭＮ２のうちの１つのみがオン状態になる。
【0085】
図１１は、光検出システム１Ｒのより具体的な動作の一例を表すものである。この例では、タイミングｔ５１～ｔ５２の期間において、発光部１１は光パルスＬ０を射出し、タイミングｔ５６～ｔ５８の期間において、光検出ユニットＵＲに反射光パルスＬ１が入射する。また、光検出ユニットＵＲには、全期間において環境光ＬＡが入射する。
【0086】
サブフレーム期間ＰＳ１では、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷ＣＨ１は、環境光の成分のみを含み、フローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積された電荷ＣＨ２は、反射光の成分および環境光の成分の両方を含む。
【0087】
サブフレーム期間ＰＳ２では、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷ＣＨ１は、反射光の成分および環境光の成分を含み、フローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積された電荷ＣＨ２は、反射光の成分および環境光の成分の両方を含む。電荷ＣＨ２における反射光の成分は、電荷ＣＨ１における反射光の成分よりも多い。
【0088】
サブフレーム期間ＰＳ３では、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷ＣＨ１は反射光の成分および環境光の成分を含み、フローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積された電荷ＣＨ２は、環境光の成分のみを含む。
【0089】
サブフレーム期間ＰＳ４では、フローティングディフュージョンＦＤ１に蓄積された電荷ＣＨ１は反射光の成分および環境光の成分を含み、フローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積された電荷ＣＨ２は、環境光の成分のみを含む。
【0090】
光検出システム１Ｒの信号処理部２４Ｒは、４つのサブフレーム期間ＰＳ１～ＰＳ４における、電荷ＣＨ１の合計量、および電荷ＣＨ２の合計量に基づいて、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出することができる。電荷ＣＨ１，ＣＨ２は、反射光の成分と、検出期間Ｐ１Ｂにおける環境光の成分を含む。よって、光検出システム１Ｒでは、Ｓ／Ｎ比が悪化してしまう。
【0091】
一方、本実施の形態に係る光検出システム１では、反射光の成分を含む２つのカウント値ＣＮ（図８の例ではカウント値ＣＮ５，ＣＮ６）に基づいて、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出する。この２つのカウント値ＣＮは、反射光の成分と、検出期間Ｐ１Ｂのうちの２つの単位期間Ｐ１Ａにおける環境光の成分を含む。よって、光検出システム１では、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。
【0092】
図１２，１３は、本実施の形態に係る光検出システム１および比較例に係る光検出システム１Ｒにおける測距誤差の一特性例を表すものであり、図１２は環境光がない場合を示し、図１３は環境光が強い場合を示す。横軸は、検出対象物ＯＢＪまでの距離を示し、縦軸は測距誤差を示す。
【0093】
環境光がない場合には、図１２に示したように、光検出システム１における測距誤差は、光検出システム１Ｒにおける測距誤差に比べて低くなる。具体的には、光検出システム１における測距誤差は、光検出システム１Ｒにおける測距誤差の約１／√８に低減する。
【0094】
環境光が強い場合でも、図１３に示したように、光検出システム１における測距誤差は、光検出システム１Ｒにおける測距誤差に比べて低くなる。具体的には、光検出システム１における測距誤差は、光検出システム１Ｒにおける測距誤差の約１／４に低減する。
【0095】
このように、本実施の形態に係る光検出システム１では、Ｓ／Ｎ比を高めることができるので、比較例に係る光検出システム１Ｒよりも、測定誤差を低減することができる。
【0096】
本比較例に係る光検出システム１Ｒ（図９，１０）では、例えば、測距精度を高めるため、制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２の周波数を高くする方法があり得る。しかしながら、一般に半導体回路では、動作周波数には上限があるため、測距精度の向上には限度がある。また、このように制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２の周波数を高くすると、測距レンジが狭くなってしまう。具体的には、制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２の周波数を２倍にすると、測距レンジが半分になってしまう。また、例えば、測距精度を高めるため、複数のサブフレーム期間ＰＳにおける制御信号ＣＴＬ１の位相差および制御信号ＣＴＬ２の位相差を小さくする方法もあり得る。しかしながら、この場合には、サブフレーム期間ＰＳの数が増えてしまう。具体的には、例えば位相差を半分にする場合には、サブフレーム期間ＰＳの数が２倍になる。その結果、測距時間が長くなってしまう。
【0097】
一方、本実施の形態に係る光検出システム１（図３，６）では、測距精度を高めるため、複数の制御信号ＥＮの位相差を小さくすることができる。例えば、測距精度を２倍にする場合には、複数の制御信号ＥＮの位相差を半分にするとともに、スイッチＳＷおよびカウンタＣＮＴの数を２倍にすることができる。この場合には、光検出システム１では、比較例の場合とは異なり、動作周波数、測距レンジ、および測距時間は、いずれも維持される。これにより、光検出システム１では、比較的容易に測距精度を高めることができる。
【0098】
このように、光検出システム１では、８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、これらの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８のうちの対応する制御信号のパルス期間Ｐ１Ｃにおいてオン状態になることによりパルス信号ＰＬＳを伝える８つのスイッチＳＷ１～ＳＷ８を設けるようにした。また、８つのスイッチＳＷ１～ＳＷ８に対応して設けられ、それぞれが、これらのスイッチＳＷ１～ＳＷ８のうちの対応するスイッチを介して供給されたパルス信号ＰＬＳに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯを生成する８つのカウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８を設けるようにした。そして、検出期間Ｐ１Ｂにおいて、８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８のそれぞれにおけるパルス期間Ｐ１Ｃを、そのパルス期間Ｐ１Ｃより短い時間長を有する単位期間Ｐ１Ａだけ順次ずらすように、８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を生成する信号生成部３０を設けるようにした。これにより、光検出システム１では、例えば、スイッチＳＷ１～ＳＷ８のうちの２以上がオン状態になり、オン状態である２以上のスイッチＳＷに接続された２以上のカウンタＣＮＴがカウント処理を行う。そして、例えば、光検出システム１は、８つのカウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８のカウント値ＣＯ１～ＣＯ８に基づいて、複数の単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおけるカウント値ＣＮ１～ＣＮ８に算出することができる。これにより、光検出システム１では、反射光の成分を含む２つのカウント値ＣＮに基づいて、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出することができるので、測距精度を高めることができる。
【0099】
［効果］
以上のように本実施の形態では、８つの制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、これらの制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることによりパルス信号を伝える８つのスイッチを設けるようにした。また、８つのスイッチに対応して設けられ、それぞれが、これらのスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給されたパルス信号に基づいてカウント処理を行うことによりカウント値を生成する８つのカウンタを設けるようにした。そして、検出期間において、８つの制御信号のそれぞれにおけるパルス期間を、そのパルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、８つの制御信号を生成する信号生成部を設けるようにした。これにより、検出精度を高めることができる。
以上のように本実施の形態では、８つの制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、これらの制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることによりパルス信号を伝える８つのスイッチを設けるようにした。また、８つのスイッチに対応して設けられ、それぞれが、これらのスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給されたパルス信号に基づいてカウント処理を行うことによりカウント値を生成する８つのカウンタを設けるようにした。そして、検出期間において、８つの制御信号のそれぞれにおけるパルス期間を、そのパルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、８つの制御信号を生成する信号生成部を設けるようにした。これにより、検出精度を高めることができる。
【0100】
［変形例１］
上記実施の形態では、信号生成部３０が８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を生成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、信号生成部が８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８のうちのいくつかを生成し、光検出ユニットが、残りの制御信号ＥＮを生成してもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。
上記実施の形態では、信号生成部３０が８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を生成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、信号生成部が８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８のうちのいくつかを生成し、光検出ユニットが、残りの制御信号ＥＮを生成してもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。
【0101】
本変形例に係る光検出システム１Ａは、上記実施の形態に係る光検出システム１（図１）と同様に、光検出部２０Ａを備えている。光検出部２０Ａは、上記実施の形態に係る光検出部２０（図２）と同様に、信号生成部３０Ａと、光検出アレイ２１Ａとを有している。
【0102】
信号生成部３０Ａは、８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８のうちの５つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ５を生成し、生成した制御信号ＥＮ１～ＥＮ５を、光検出アレイ２１Ａに供給するように構成される。
【0103】
図１４は、信号生成部３０Ａの一構成例を表すものである。信号生成部３０Ａは、制御信号生成部３１と、クロック信号生成部３２と、フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）３３～３６と、ドライバＤＲＶ１～ＤＲＶ５とを有している。すなわち、上記実施の形態に係る信号生成部３０（図５）では、７つのフリップフロップ３３～３９および８つのドライバＤＲＶ１～ＤＲＶ８を設けることにより８つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ８を生成したが、本変形例に係る信号生成部３０Ａでは、４つのフリップフロップ３３～３６および５つのドライバＤＲＶ１～ＤＲＶ５を設けることにより５つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ５を生成している。
【0104】
光検出アレイ２１Ａは、マトリックス状に配置された複数の光検出ユニットＵＡを有している。光検出ユニットＵＡは、反射光パルスＬ１を検出し、その検出回数をカウントするように構成される。また、光検出ユニットＵＡは、制御信号ＥＮ１～ＥＮ５に基づいて、制御信号ＥＮ６～ＥＮ８を生成する機能をも有している。
【0105】
図１５は、光検出ユニットＵＡの一構成例を表すものである。光検出ユニットＵＡは、否定論理和（ＮＯＲ）回路ＮＲ１～ＮＲ３を有している。否定論理和回路ＮＲ１は、制御信号ＥＮ１および制御信号ＥＮ３の否定論理和を求めることにより制御信号ＥＮ６を生成するように構成される。否定論理和回路ＮＲ２は、制御信号ＥＮ２および制御信号ＥＮ４の否定論理和を求めることにより制御信号ＥＮ７を生成するように構成される。否定論理和回路ＮＲ３は、制御信号ＥＮ３および制御信号ＥＮ５の否定論理和を求めることにより制御信号ＥＮ８を生成するように構成される。
【0106】
この構成により、光検出システム１Ａでは、例えば、光検出アレイ２１Ａにおける制御信号ＥＮの配線の数を少なくすることができる。
【0107】
［変形例２］
上記実施の形態では、図３に示したように、光検出ユニットＵに８つのカウンタＣＮＴを設けたが、これに限定されるものではなく、７つ以下のカウンタＣＮＴを設けてもよいし、９つ以上のカウンタＣＮＴを設けてもよい。以下に、５つのカウンタＣＮＴを設けた例について、詳細に説明する。
上記実施の形態では、図３に示したように、光検出ユニットＵに８つのカウンタＣＮＴを設けたが、これに限定されるものではなく、７つ以下のカウンタＣＮＴを設けてもよいし、９つ以上のカウンタＣＮＴを設けてもよい。以下に、５つのカウンタＣＮＴを設けた例について、詳細に説明する。
【0108】
本変形例に係る光検出システム１Ｂは、上記実施の形態に係る光検出システム１（図１）と同様に、光検出部２０Ｂを備えている。光検出部２０Ｂは、上記実施の形態に係る光検出部２０（図２）と同様に、信号生成部３０Ｂと、光検出アレイ２１Ｂと、読出制御部２３Ｂと、信号処理部２４Ｂとを有している。
【0109】
信号生成部３０Ｂは、５つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ５を生成し、生成した制御信号ＥＮ１～ＥＮ５を、光検出アレイ２１Ｂに供給するように構成される。
【0110】
光検出アレイ２１Ｂは、マトリックス状に配置された複数の光検出ユニットＵＢを有している。
【0111】
図１６は、光検出ユニットＵＢの一構成例を表すものである。光検出ユニットＵＢは、受光部ＤＥＴと、５つのスイッチＳＷ（スイッチＳＷ１～ＳＷ５）と、５つのカウンタＣＮＴ（カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ５）とを有している。
【0112】
スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ１に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ１への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ２～ＳＷ５についても同様である。
【0113】
カウンタＣＮＴ１は、スイッチＳＷ１から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ５についても同様である。
【0114】
読出制御部２３Ｂは、光検出制御部２５からの指示に基づいて、光検出アレイ２１Ｂにおける複数の光検出ユニットＵＢのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ５を信号処理部２４Ｂに供給する動作を制御するように構成される。
【0115】
信号処理部２４Ｂは、光検出アレイ２１Ｂにおける複数の光検出ユニットＵＢのそれぞれから供給されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ５に基づいて、その光検出ユニットＵＢにおける反射光パルスＬ１の受光タイミングを検出する。そして、信号処理部２４Ｂは、発光部１１が光パルスＬ０を射出してから、光検出ユニットＵＢが反射光パルスＬ１を検出するまでの時間（ＴＯＦ値）を計測することにより、距離画像を生成する。
【0116】
図１７は、光検出システム１Ｂの一動作例を表すものであり、（Ａ）は発光部１１から射出された光の波形を示し、（Ｂ）は検出対象物ＯＢＪにより反射され、ある光検出ユニットＵに入射した光の波形を示し、（Ｃ）～（Ｇ）は制御信号ＥＮ１～ＥＮ５の波形をそれぞれ示し、（Ｈ）～（Ｌ）はカウント値ＣＯ１～ＣＯ５の波形をそれぞれ示し、（Ｍ）は読出制御部２３Ｂの動作を示す。
【0117】
タイミングｔ７１～ｔ７９の期間（露光期間Ｐ１）において、光検出システム１は、光パルスＬ０を繰り返し射出するとともに、検出対象物ＯＢＪにより反射された反射光パルスＬ１を繰り返し検出する。
【0118】
具体的には、タイミングｔ７１～ｔ７２の期間において、発光部１１は光パルスＬ０を射出する（図１７（Ａ））。
【0119】
信号生成部３０Ｂは、タイミングｔ７１～ｔ７３の期間において制御信号ＥＮ１を高レベルにする（図１７（Ｃ））。制御信号ＥＮ１が高レベルである期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）の長さは、２つの単位期間Ｐ１Ａに対応する長さである。同様に、信号生成部３０Ｂは、タイミングｔ７２～ｔ７４の期間において制御信号ＥＮ２を高レベルにし、タイミングｔ７３～ｔ７５の期間において制御信号ＥＮ３を高レベルにし、タイミングｔ７４～ｔ７６の期間において制御信号ＥＮ４を高レベルにし、タイミングｔ７５～ｔ７７の期間において制御信号ＥＮ５を高レベルにする（図１７（Ｄ）～１７（Ｇ））。このように、信号生成部３０Ｂは、制御信号ＥＮ１～ＥＮ５における、高レベルになる期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）を、単位期間Ｐ１Ａだけ順次ずらすように、制御信号ＥＮ１～ＥＮ５を生成する。
【0120】
この例では、反射光パルスＬ１は、タイミングｔ７３をまたぐ位置に生じる（図１７（Ｂ））。
【0121】
スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ１に基づいて、タイミングｔ７１～ｔ７３の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ１に供給する。カウンタＣＮＴ１は、このタイミングｔ７１～ｔ７３の期間において、スイッチＳＷ１から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１をインクリメントする（図１７（Ｃ），（Ｈ））。スイッチＳＷ２～ＳＷ５、およびカウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ５についても同様である。
【0122】
光検出ユニットＵＢは、このようなタイミングｔ７１～ｔ７５の期間（検出期間Ｐ１Ｂ）の動作を繰り返す。これにより、カウンタＣＮＴ１は、制御信号ＥＮ１が高レベルである複数の期間（例えばタイミングｔ７１～ｔ７３の期間、タイミングｔ７６～ｔ７８の期間、など）において、カウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１を生成する。カウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ５についても同様である。
【0123】
そして、タイミングｔ８０～ｔ８１の期間（読出期間Ｐ２）において、読出制御部２３Ｂは、読出制御ＣＲを行うことにより、複数の光検出ユニットＵＢのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ５を信号処理部２４Ｂに供給するように、複数の光検出ユニットＵＢの動作を制御する（図１７（Ｍ））。その後、カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ５におけるカウント値ＣＯ１～ＣＯ５はリセットされる。
【0124】
信号処理部２４Ｂは、カウント値ＣＯ１～ＣＯ５に基づいて、検出期間Ｐ１Ｂにおける複数の単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおけるカウント値ＣＮを算出することにより、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出する。
【0125】
［変形例３］
上記実施の形態では、図６に示したように、検出期間Ｐ１Ｂにおける動作を連続して繰り返すようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、検出期間Ｐ１Ｂにおける動作を個別に複数回行うようにしてもよい。以下に、本変形例に係る光検出システム１Ｃについて詳細に説明する。
上記実施の形態では、図６に示したように、検出期間Ｐ１Ｂにおける動作を連続して繰り返すようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、検出期間Ｐ１Ｂにおける動作を個別に複数回行うようにしてもよい。以下に、本変形例に係る光検出システム１Ｃについて詳細に説明する。
【0126】
本変形例に係る光検出システム１Ｃは、上記実施の形態に係る光検出システム１（図１）と同様に、光検出部２０Ｃを備えている。光検出部２０Ｃは、上記実施の形態に係る光検出部２０（図２）と同様に、信号生成部３０Ｃと、光検出アレイ２１Ｃと、読出制御部２３Ｃと、信号処理部２４Ｃとを有している。
【0127】
信号生成部３０Ｃは、１４個の制御信号ＥＮ１～ＥＮ１４を生成し、生成した制御信号ＥＮ１～ＥＮ１４を、光検出アレイ２１Ｃに供給するように構成される。
【0128】
光検出アレイ２１Ｃは、マトリックス状に配置された複数の光検出ユニットＵＣを有している。
【0129】
図１８は、光検出ユニットＵＣの一構成例を表すものである。光検出ユニットＵＣは、受光部ＤＥＴと、１４個のスイッチＳＷ（スイッチＳＷ１～ＳＷ１４）と、１４個のカウンタＣＮＴ（カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ１４）とを有している。
【0130】
スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ１に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ１への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ２～ＳＷ１４についても同様である。
【0131】
カウンタＣＮＴ１は、スイッチＳＷ１から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ１４についても同様である。
【0132】
読出制御部２３Ｃは、光検出制御部２５からの指示に基づいて、光検出アレイ２１Ｃにおける複数の光検出ユニットＵＣのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ１４を信号処理部２４Ｃに供給する動作を制御するように構成される。
【0133】
信号処理部２４Ｃは、光検出アレイ２１Ｃにおける複数の光検出ユニットＵＣのそれぞれから供給されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ１４に基づいて、その光検出ユニットＵＣにおける反射光パルスＬ１の受光タイミングを検出する。そして、信号処理部２４Ｃは、発光部１１が光パルスＬ０を射出してから、光検出ユニットＵＣが反射光パルスＬ１を検出するまでの時間（ＴＯＦ値）を計測することにより、距離画像を生成する。
【0134】
図１９は、光検出システム１Ｃの一動作例を表すものであり、（Ａ）は発光部１１から射出された光の波形を示し、（Ｂ）は検出対象物ＯＢＪにより反射され、ある光検出ユニットＵに入射した光の波形を示し、（Ｃ）～（Ｐ）は制御信号ＥＮ１～ＥＮ１４の波形をそれぞれ示し、（Ｑ）は読出制御部２３Ｃの動作を示す。
【0135】
露光期間Ｐ１における複数の検出期間Ｐ１Ｂのそれぞれにおいて、光検出システム１は、光パルスＬ０を射出するとともに、検出対象物ＯＢＪにより反射された反射光パルスＬ１を検出する。
【0136】
具体的には、タイミングｔ９１～ｔ９２の期間において、発光部１１は光パルスＬ０を射出する（図１９（Ａ））。
【0137】
信号生成部３０Ｃは、タイミングｔ９１～ｔ９４の期間において制御信号ＥＮ１を高レベルにする（図１９（Ｃ））。制御信号ＥＮ１が高レベルである期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）の長さは、３つの単位期間Ｐ１Ａに対応する長さである。同様に、信号生成部３０Ｃは、タイミングｔ９２～ｔ９５の期間において制御信号ＥＮ２を高レベルにし、タイミングｔ９３～ｔ９６の期間において制御信号ＥＮ３を高レベルにし、タイミングｔ９４～ｔ９７の期間において制御信号ＥＮ４を高レベルにし、タイミングｔ９５～ｔ９８の期間において制御信号ＥＮ５を高レベルにし、タイミングｔ９６～ｔ９９の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ９７～ｔ１００の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ９８～ｔ１０１の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ９９～ｔ１０２の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ１００～ｔ１０３の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ１０１～ｔ１０４の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ１０２～ｔ１０５の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ１０３～ｔ１０６の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにし、タイミングｔ１０４～ｔ１０７の期間において制御信号ＥＮ６を高レベルにする（図１９（Ｄ）～１９（Ｐ））。このように、信号生成部３０Ｃは、制御信号ＥＮ１～ＥＮ１４における、高レベルになる期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）を、単位期間Ｐ１Ａだけ順次ずらすように、制御信号ＥＮ１～ＥＮ１４を生成する。
【0138】
この例では、反射光パルスＬ１は、タイミングｔ９６をまたぐ位置に生じる（図１９（Ｂ））。
【0139】
スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ１に基づいて、タイミングｔ９１～ｔ９４の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ１に供給する。カウンタＣＮＴ１は、このタイミングｔ９１～ｔ９４の期間において、スイッチＳＷ１から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１をインクリメントする（図１９（Ｃ））。スイッチＳＷ２～スイッチＳＷ１４、およびカウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ１４についても同様である。
【0140】
光検出ユニットＵＣは、露光期間Ｐ１において、このようなタイミングｔ９１～ｔ１０７の期間（検出期間Ｐ１Ｂ）の動作を、例えば少し時間を空けて個別に繰り返す。これにより、カウンタＣＮＴ１は、制御信号ＥＮ１が高レベルである複数の期間において、カウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１を生成する。カウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ１４についても同様である。
【0141】
そして、タイミングｔ１０８～ｔ１０９の期間（読出期間Ｐ２）において、読出制御部２３Ｃは、読出制御ＣＲを行うことにより、複数の光検出ユニットＵＣのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ１４を信号処理部２４Ｃに供給するように、複数の光検出ユニットＵＣの動作を制御する（図１９（Ｑ））。その後、カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ１４におけるカウント値ＣＯ１～ＣＯ１４はリセットされる。
【0142】
信号処理部２４Ｃは、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４に基づいて、検出期間Ｐ１Ｂにおける複数の単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおける推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することにより、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出する。
【0143】
図２０，２１は、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４、カウント値ＣＮ１～ＣＮ１６、および推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６の間の関係を表すものである。
【0144】
推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６は、カウント値ＣＯ１４が環境光の成分のみを含むと仮定した場合における、単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおけるカウント値である。推定カウント値ＣＲ１は、カウント値ＣＮ１と同様に、検出期間Ｐ１Ｂにおける最初の単位期間Ｐ１Ａにおけるカウント値が累積されたものである。推定カウント値ＣＲ２は、カウント値ＣＮ２と同様に、検出期間Ｐ１Ｂにおける２番目の単位期間Ｐ１Ａにおけるカウント値が累積されたものである。推定カウント値ＣＲ３～ＣＲ１６についても同様である。
【0145】
カウント値ＣＯ１４が環境光の成分のみを含む場合には、推定カウント値ＣＲ１４～ＣＲ１６のそれぞれは、カウント値ＣＯ１４の１／３であると推定される。よって、図２０における、推定カウント値αはカウント値ＣＯ１４の１／３であると推定され、推定カウント値βは、カウント値ＣＯ１４の２／３であると推定される。信号処理部２４Ｃは、この推定カウント値α，βを用いて、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することができる。
【0146】
すなわち、例えば、カウント値ＣＯ１，ＣＯ４，ＣＯ７，ＣＯ１０，ＣＯ１３および推定カウント値αの和から、カウント値ＣＯ２，ＣＯ５，ＣＯ８，ＣＯ１１，ＣＯ１４の和を減算することにより、推定カウント値ＣＲ１を得ることができる。また、例えば、カウント値ＣＯ２，ＣＯ５，ＣＯ８，ＣＯ１１，ＣＯ１４の和から、カウント値ＣＯ３，ＣＯ６，ＣＯ９，ＣＯ１２および推定カウント値βの和を減算することにより、推定カウント値ＣＲ２を得ることができる。また、例えば、カウント値ＣＯ３，ＣＯ６，ＣＯ９，ＣＯ１２および推定カウント値βの和から、カウント値ＣＯ４，ＣＯ７，ＣＯ１０，ＣＯ１３および推定カウント値αの和を減算することにより、推定カウント値ＣＲ３を得ることができる。推定カウント値ＣＲ４～ＣＲ１３についても同様である。図２１には、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ６を、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４および推定カウント値α，βをお用いて表記するとともに、カウント値ＣＮ１～ＣＮ１６を用いて表記している。カウント値ＣＯ１４が環境光の成分のみを含むと仮定しているので、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ６を、カウント値ＣＮ１～ＣＮ１６を用いて表記した式において、第２項はゼロであることが期待される。
【0147】
このように、カウント値ＣＯ１４が環境光の成分のみを含む場合には、信号処理部２４Ｃは、このような計算により、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４に基づいて、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することができる。図１９において、反射光パルスＬ１の終了タイミングが、制御信号ＥＮ１４の立ち上がりエッジのタイミングよりも前である場合には、カウント値ＣＯ１４は環境光の成分のみを含む。よって、例えば、検出対象物ＯＢＪまでの距離があらかじめある程度推定できており、反射光パルスＬ１の終了タイミングが、制御信号ＥＮ１４の立ち上がりエッジのタイミングよりも前である場合には、信号処理部２４Ｃは、このような計算により、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４に基づいて、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することができる。
【0148】
なお、この例では、カウント値ＣＯ１４が環境光の成分のみを含むと仮定したが、これに限定されるものではなく、カウント値ＣＯ１が環境光の成分のみを含むと仮定してもよい。この場合には、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ３のそれぞれは、カウント値ＣＯ１の１／３であると推定される。よって、図２２に示したように、推定カウント値αはカウント値ＣＯ１の１／３であると推定され、推定カウント値βは、カウント値ＣＯ１の２／３であると推定される。信号処理部２４Ｃは、この推定カウント値α，βを用いて、図２３に示したように、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することができる。例えば、検出対象物ＯＢＪまでの距離があらかじめある程度推定できており、反射光パルスＬ１の開始タイミングが、制御信号ＥＮ１の立ち下がりエッジのタイミングよりも後である場合には、信号処理部２４Ｃは、このような計算により、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４に基づいて、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することができる。
【0149】
また、信号処理部２４Ｃは、例えば、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４に基づいて、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４のうちの環境光の成分のみを含むカウント値ＣＯを特定するようにしてもよい。例えば、カウント値ＣＯ１４が環境光の成分のみを含む場合には、信号処理部２４Ｃは、図２０，２１に示した方法を用いて、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４に基づいて、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することができる。また、例えば、カウント値ＣＯ１が環境光の成分のみを含む場合には、信号処理部２４Ｃは、図２２，２３に示した方法を用いて、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４に基づいて、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することができる。
【0150】
また、本変形例に係る光検出システム１Ｃでは、検出期間Ｐ１Ｂにおける動作を個別に複数回行うようにしたが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態の場合（図６）と同様に、検出期間Ｐ１Ｂにおける動作を連続して繰り返すようにしてもよい。
【0151】
［変形例４］
上記変形例３に係る光検出システム１Ｃでは、カウント値ＣＯ１４が環境光の成分のみを含むと仮定して、そのカウント値ＣＯ１４に基づいて推定カウント値α，βを算出したが、これに限定されるものではなく、環境光を検出する専用のカウンタを設け、このカウンタのカウント値に基づいて推定カウント値α，βを算出してもよい。以下に、本変形例に係る光検出システム１Ｄについて詳細に説明する。
上記変形例３に係る光検出システム１Ｃでは、カウント値ＣＯ１４が環境光の成分のみを含むと仮定して、そのカウント値ＣＯ１４に基づいて推定カウント値α，βを算出したが、これに限定されるものではなく、環境光を検出する専用のカウンタを設け、このカウンタのカウント値に基づいて推定カウント値α，βを算出してもよい。以下に、本変形例に係る光検出システム１Ｄについて詳細に説明する。
【0152】
本変形例に係る光検出システム１Ｄは、上記実施の形態に係る光検出システム１（図１）と同様に、光検出部２０Ｄを備えている。光検出部２０Ｄは、上記実施の形態に係る光検出部２０（図２）と同様に、信号生成部３０Ｄと、光検出アレイ２１Ｄと、読出制御部２３Ｄと、信号処理部２４Ｄとを有している。
【0153】
信号生成部３０Ｄは、１４個の制御信号ＥＮ１～ＥＮ１４および制御信号ＥＮＢを生成し、生成した制御信号ＥＮ１～ＥＮ１４，ＥＮＢを、光検出アレイ２１Ｄに供給するように構成される。
【0154】
光検出アレイ２１Ｄは、マトリックス状に配置された複数の光検出ユニットＵＤを有している。
【0155】
図２４は、光検出ユニットＵＤの一構成例を表すものである。光検出ユニットＵＤは、スイッチＳＷＢと、カウンタＣＮＴＢとを有している。
【0156】
スイッチＳＷＢは、制御信号ＥＮＢに基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴＢへの供給をオンオフするように構成される。
【0157】
カウンタＣＮＴＢは、スイッチＳＷＢから供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯＢをインクリメントするように構成される。
【0158】
読出制御部２３Ｄは、光検出制御部２５からの指示に基づいて、光検出アレイ２１Ｄにおける複数の光検出ユニットＵＤのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ１４，ＣＯＢを信号処理部２４Ｄに供給する動作を制御するように構成される。
【0159】
信号処理部２４Ｄは、光検出アレイ２１Ｄにおける複数の光検出ユニットＵＤのそれぞれから供給されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ１４，ＣＯＢに基づいて、その光検出ユニットＵＤにおける反射光パルスＬ１の受光タイミングを検出する。そして、信号処理部２４Ｄは、発光部１１が光パルスＬ０を射出してから、光検出ユニットＵＤが反射光パルスＬ１を検出するまでの時間（ＴＯＦ値）を計測することにより、距離画像を生成する。
【0160】
図２５は、光検出システム１Ｄの一動作例を表すものであり、（Ａ）は発光部１１から射出された光の波形を示し、（Ｂ）は検出対象物ＯＢＪにより反射され、ある光検出ユニットＵに入射した光の波形を示し、（Ｃ）～（Ｐ）は制御信号ＥＮ１～ＥＮ１４の波形をそれぞれ示し、（Ｑ）は制御信号ＥＮＢの波形を示し、（Ｒ）は読出制御部２３Ｃの動作を示す。
【0161】
信号生成部３０Ｄは、発光部１１が光パルスＬ０を射出する前のタイミングｔ９０～ｔ９１の期間（環境光検出期間Ｐ１Ｄ）において、制御信号ＥＮＢを高レベルにする（図２５（Ｑ））。この環境光検出期間Ｐ１Ｄの長さは、この例では、６つの単位期間Ｐ１Ａに対応する長さである。スイッチＳＷＢは、制御信号ＥＮＢに基づいて、タイミングｔ９０～ｔ９１の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴＢに供給する。カウンタＣＮＴＢは、このタイミングｔ９０～ｔ９１の期間において、スイッチＳＷＢから供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯＢをインクリメントする。
【0162】
この環境光検出期間Ｐ１Ｄは、発光部１１が光パルスＬ０を射出する前の期間であるので、カウント値ＣＯＢは、環境光の成分のみを含む。よって、上記変形例３に係る推定カウント値αはカウント値ＣＯＢの１／６であると推定され、上記変形例３に係る推定カウント値βは、カウント値ＣＯＢの１／３であると推定される。このように、環境光検出期間Ｐ１Ｄの長さを長くすることにより、推定カウント値α，βの精度を高めることができる。
【0163】
光検出ユニットＵＤは、露光期間Ｐ１において、タイミングｔ９０～ｔ１０７の期間（環境光検出期間Ｐ１Ｄおよび検出期間Ｐ１Ｂ）の動作を、例えば少し時間を空けて個別に繰り返す。
【0164】
そして、タイミングｔ１０８～ｔ１０９の期間（読出期間Ｐ２）において、読出制御部２３Ｄは、読出制御ＣＲを行うことにより、複数の光検出ユニットＵＤのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ１４，ＣＯＢを信号処理部２４Ｄに供給するように、複数の光検出ユニットＵＤの動作を制御する（図２５（Ｒ））。その後、カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ１４，ＣＮＴＢにおけるカウント値ＣＯ１～ＣＯ１４，ＣＯＢはリセットされる。
【0165】
信号処理部２４Ｄは、カウント値ＣＯＢに基づいて推定カウント値α，βを算出し、信号処理部２４Ｃと同様に、カウント値ＣＯ１～ＣＯ１４および推定カウント値α，βに基づいて、検出期間Ｐ１Ｂにおける複数の単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおける推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ１６を算出することにより、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出する。
【0166】
［変形例５］
上記変形例３に係る光検出システム１Ｃでは、光検出ユニットＵＣに１４個のカウンタＣＮＴを設けたが、これに限定されるものではなく、１３個以下のカウンタＣＮＴを設けてもよいし、１５個以上のカウンタＣＮＴを設けてもよい。以下に、４つのカウンタＣＮＴを設けた例について、詳細に説明する。
上記変形例３に係る光検出システム１Ｃでは、光検出ユニットＵＣに１４個のカウンタＣＮＴを設けたが、これに限定されるものではなく、１３個以下のカウンタＣＮＴを設けてもよいし、１５個以上のカウンタＣＮＴを設けてもよい。以下に、４つのカウンタＣＮＴを設けた例について、詳細に説明する。
【0167】
本変形例に係る光検出システム１Ｅは、上記実施の形態に係る光検出システム１（図１）と同様に、光検出部２０Ｅを備えている。光検出部２０Ｅは、上記実施の形態に係る光検出部２０（図２）と同様に、信号生成部３０Ｅと、光検出アレイ２１Ｅと、読出制御部２３Ｅと、信号処理部２４Ｅとを有している。
【0168】
信号生成部３０Ｅは、４つの制御信号ＥＮ１～ＥＮ４を生成し、生成した制御信号ＥＮ１～ＥＮ４を、光検出アレイ２１Ｅに供給するように構成される。
【0169】
光検出アレイ２１Ｅは、マトリックス状に配置された複数の光検出ユニットＵＥを有している。
【0170】
図２６は、光検出ユニットＵＥの一構成例を表すものである。光検出ユニットＵＢは、受光部ＤＥＴと、４つのスイッチＳＷ（スイッチＳＷ１～ＳＷ４）と、４つのカウンタＣＮＴ（カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ４）とを有している。
【0171】
スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ１に基づいて、パルス信号ＰＬＳのカウンタＣＮＴ１への供給をオンオフするように構成される。スイッチＳＷ２～ＳＷ４についても同様である。
【0172】
カウンタＣＮＴ１は、スイッチＳＷ１から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１をインクリメントするように構成される。カウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ４についても同様である。
【0173】
読出制御部２３Ｅは、光検出制御部２５からの指示に基づいて、光検出アレイ２１Ｅにおける複数の光検出ユニットＵＥのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ４を信号処理部２４Ｅに供給する動作を制御するように構成される。
【0174】
信号処理部２４Ｅは、光検出アレイ２１Ｅにおける複数の光検出ユニットＵＥのそれぞれから供給されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ４に基づいて、その光検出ユニットＵＥにおける反射光パルスＬ１の受光タイミングを検出する。そして、信号処理部２４Ｅは、発光部１１が光パルスＬ０を射出してから、光検出ユニットＵＢが反射光パルスＬ１を検出するまでの時間（ＴＯＦ値）を計測することにより、距離画像を生成する。
【0175】
図２７は、光検出システム１Ｅの一動作例を表すものであり、（Ａ）は発光部１１から射出された光の波形を示し、（Ｂ）は検出対象物ＯＢＪにより反射され、ある光検出ユニットＵに入射した光の波形を示し、（Ｃ）～（Ｆ）は制御信号ＥＮ１～ＥＮ４の波形をそれぞれ示し、（Ｇ）～（Ｊ）はカウント値ＣＯ１～ＣＯ４の波形をそれぞれ示し、（Ｋ）は読出制御部２３Ｅの動作を示す。
【0176】
この例では、タイミングｔ１１１～ｔ１２３の期間（露光期間Ｐ１）において、光検出システム１Ｅは、光パルスＬ０を繰り返し射出するとともに、検出対象物ＯＢＪにより反射された反射光パルスＬ１を繰り返し検出する。
【0177】
具体的には、タイミングｔ１１１～ｔ１１２の期間において、発光部１１は光パルスＬ０を射出する（図２７（Ａ））。
【0178】
信号生成部３０Ｅは、タイミングｔ１１１～ｔ１１３の期間において制御信号ＥＮ１を高レベルにする（図２７（Ｃ））。制御信号ＥＮ１が高レベルである期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）の長さは、２つの単位期間Ｐ１Ａに対応する長さである。同様に、信号生成部３０Ｅは、タイミングｔ１１２～ｔ１１４の期間において制御信号ＥＮ２を高レベルにし、タイミングｔ１１３～ｔ１１５の期間において制御信号ＥＮ３を高レベルにし、タイミングｔ１１４～ｔ１１６の期間において制御信号ＥＮ４を高レベルにする（図２７（Ｄ）～２７（Ｆ））。このように、信号生成部３０Ｅは、制御信号ＥＮ１～ＥＮ４における、高レベルになる期間（パルス期間Ｐ１Ｃ）を、単位期間Ｐ１Ａだけ順次ずらすように、制御信号ＥＮ１～ＥＮ４を生成する。
【0179】
この例では、反射光パルスＬ１は、タイミングｔ７３をまたぐ位置に生じる（図２７（Ｂ））。
【0180】
スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ１に基づいて、タイミングｔ１１１～ｔ１１３の期間においてオン状態になり、パルス信号ＰＬＳをカウンタＣＮＴ１に供給する。カウンタＣＮＴ１は、このタイミングｔ１１１～ｔ１１３の期間において、スイッチＳＷ１から供給されたパルス信号ＰＬＳにおける立ち上がりエッジに基づいてカウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１をインクリメントする（図２７（Ｃ），（Ｇ））。スイッチＳＷ２～ＳＷ４、およびカウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ４についても同様である。
【0181】
光検出ユニットＵＥは、このようなタイミングｔ１１１～ｔ１１５の期間（検出期間Ｐ１Ｂ）の動作を繰り返す。これにより、カウンタＣＮＴ１は、制御信号ＥＮ１が高レベルである複数の期間（例えばタイミングｔ１１１～ｔ１１３の期間、タイミングｔ１１５～ｔ１１７の期間、タイミングｔ１１９～ｔ１２１の期間など）において、カウント処理を行うことによりカウント値ＣＯ１を生成する。カウンタＣＮＴ２～ＣＮＴ４についても同様である。
【0182】
そして、タイミングｔ１２４～ｔ１２５の期間（読出期間Ｐ２）において、読出制御部２３Ｅは、読出制御ＣＲを行うことにより、複数の光検出ユニットＵＥのそれぞれにおいて生成されたカウント値ＣＯ１～ＣＯ４を信号処理部２４Ｅに供給するように、複数の光検出ユニットＵＥの動作を制御する（図２７（Ｋ））。その後、カウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ４におけるカウント値ＣＯ１～ＣＯ４はリセットされる。
【0183】
信号処理部２４Ｅは、カウント値ＣＯ１～ＣＯ４に基づいて、検出期間Ｐ１Ｂにおける複数の単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおける推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ４を算出することにより、反射光パルスＬ１の受光タイミングを算出する。
【0184】
図２８，２９は、カウント値ＣＯ１～ＣＯ４、カウント値ＣＮ１～ＣＮ４、および推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ４の間の関係を表すものである。
【0185】
推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ４は、カウント値ＣＯ４が環境光の成分のみを含むと仮定した場合における、単位期間Ｐ１Ａのそれぞれにおけるカウント値である。
【0186】
カウント値ＣＯ４が環境光の成分のみを含む場合には、推定カウント値ＣＲ１４～ＣＲ１，ＣＲ４のそれぞれは、カウント値ＣＯ４の１／２であると推定される。よって、図２８における、推定カウント値αはカウント値ＣＯ４の１／２であると推定される。信号処理部２４Ｅは、この推定カウント値αを用いて、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ４を算出することができる。例えば、検出対象物ＯＢＪまでの距離があらかじめある程度推定できており、反射光パルスＬ１の開始タイミングが制御信号ＥＮ４の立ち下がりエッジのタイミングより後であり、反射光パルスＬ１の終了タイミングが、制御信号ＥＮ４の立ち上がりエッジのタイミングよりも前である場合には、信号処理部２４Ｅは、このような計算により、カウント値ＣＯ１～ＣＯ４に基づいて、推定カウント値ＣＲ１～ＣＲ４を算出することができる。
【0187】
［変形例６］
上記実施の形態では、図４Ａ，４Ｂに示したように、受光部ＤＥＴが、１つのフォトダイオードＰＤを有するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図３０Ａ，３０Ｂに示すように、受光部ＤＥＴが、複数のフォトダイオードＰＤ（この例では４つのフォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４）を有してもよい。フォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４は互いに並列に接続され、フォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４のアノードには電源電圧ＶＳＳが供給され、カソードはノードＮ１に接続される。なお、この例ではフォトダイオードＰＤを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、３つ以下または５つ以上のフォトダイオードＰＤを設けてもよい。これにより、受光部ＤＥＴでは、例えば受光感度を高めることができる。
上記実施の形態では、図４Ａ，４Ｂに示したように、受光部ＤＥＴが、１つのフォトダイオードＰＤを有するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図３０Ａ，３０Ｂに示すように、受光部ＤＥＴが、複数のフォトダイオードＰＤ（この例では４つのフォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４）を有してもよい。フォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４は互いに並列に接続され、フォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４のアノードには電源電圧ＶＳＳが供給され、カソードはノードＮ１に接続される。なお、この例ではフォトダイオードＰＤを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、３つ以下または５つ以上のフォトダイオードＰＤを設けてもよい。これにより、受光部ＤＥＴでは、例えば受光感度を高めることができる。
【0188】
［変形例７］
上記実施の形態では、図３に示したように、光検出ユニットＵが、１つの受光部ＤＥＴを有するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図３１に示すように、複数の受光部ＤＥＴを有するようにしてもよい。この光検出ユニットＵＦは、複数の受光部ＤＥＴ（この例では４つの受光部ＤＥＴ１～ＤＥＴ４）と、論理和回路ＯＲ１とを有している。受光部ＤＥＴ１～ＤＥＴ４は、パルス信号をそれぞれ生成する。複数の受光部ＤＥＴのそれぞれは、例えば、図４Ａに示した回路構成や、図４Ｂに示した回路構成を有している。なお、この例では４つの受光部ＤＥＴを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、３つ以下または５つ以上の受光部ＤＥＴを設けてもよい。論理和回路ＯＲ１は、４つの受光部ＤＥＴ１～ＤＥＴ４により生成されたパルス信号の論理和を求めることにより、パルス信号ＰＬＳを生成するように構成される。これにより、光検出ユニットＵＦでは、例えば受光感度を高めることができる。
上記実施の形態では、図３に示したように、光検出ユニットＵが、１つの受光部ＤＥＴを有するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図３１に示すように、複数の受光部ＤＥＴを有するようにしてもよい。この光検出ユニットＵＦは、複数の受光部ＤＥＴ（この例では４つの受光部ＤＥＴ１～ＤＥＴ４）と、論理和回路ＯＲ１とを有している。受光部ＤＥＴ１～ＤＥＴ４は、パルス信号をそれぞれ生成する。複数の受光部ＤＥＴのそれぞれは、例えば、図４Ａに示した回路構成や、図４Ｂに示した回路構成を有している。なお、この例では４つの受光部ＤＥＴを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、３つ以下または５つ以上の受光部ＤＥＴを設けてもよい。論理和回路ＯＲ１は、４つの受光部ＤＥＴ１～ＤＥＴ４により生成されたパルス信号の論理和を求めることにより、パルス信号ＰＬＳを生成するように構成される。これにより、光検出ユニットＵＦでは、例えば受光感度を高めることができる。
【0189】
［変形例８］
上記実施の形態に係る光検出部２０は、１枚の半導体基板に形成してもよいし、複数の半導体基板に形成してもよい。以下に、２枚の半導体基板に形成する例を挙げて、本変形例について詳細に説明する。
上記実施の形態に係る光検出部２０は、１枚の半導体基板に形成してもよいし、複数の半導体基板に形成してもよい。以下に、２枚の半導体基板に形成する例を挙げて、本変形例について詳細に説明する。
【0190】
図３２は、光検出部２０の一実装例を表すものである。光検出部２０は、この例では、２枚の半導体基板１０１，１０２に形成される。半導体基板１０１は、光検出部２０の受光面Ｓ側に配置され、半導体基板１０２は、光検出部２０の受光面Ｓ側とは反対側に配置される。半導体基板１０１，１０２は互いに重ね合わされる。半導体基板１０１の配線と、半導体基板１０２の配線とは、配線１０３により接続される。配線１０３は、例えばＣｕ－Ｃｕ結合やバンプ結合などの金属結合などを用いることができる。光検出ユニットＵは、例えば、これらの２枚の半導体基板１０１，１０２にわたって配置される
【0191】
図３３は、光検出ユニットＵにおける受光部ＤＥＴの一構成例を表すものである。この受光部ＤＥＴは、図４Ａに示した受光部ＤＥＴと同じ回路構成を有する。この受光部ＤＥＴは、この例では、２枚の半導体基板１０１，１０２にわたって配置される。具体的には、フォトダイオードＰＤは半導体基板１０１に配置され、抵抗素子Ｒ１およびインバータＩＶ１は半導体基板１０２に配置される。フォトダイオードＰＤのカソードは、配線１０３を介して、抵抗素子Ｒ１の他端およびインバータＩＶ１の入力端子に接続される。ここで、インバータＩＶ１は、なお、この例では、図４Ａに示した受光部ＤＥＴを有する光検出部２０に対して本変形例を適用したが、同様に、図４Ｂに示した受光部ＤＥＴを有する光検出部２０に対して本変形例を適用してもよい。
【0192】
光検出ユニットＵにおける、スイッチＳＷ１～ＳＷ８、およびカウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８は、例えば、半導体基板１０２に配置される。半導体基板１０２におけるスイッチＳＷ１～ＳＷ８、およびカウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８が形成された領域は、半導体基板１０１におけるフォトダイオードＰＤが形成された領域に対応する位置に配置された領域である。具体的には、半導体基板１０２におけるスイッチＳＷ１～ＳＷ８、およびカウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８が形成された領域は、半導体基板１０１におけるフォトダイオードＰＤが形成された領域の直下に配置される。
【0193】
例えば、図３０Ａ，３０Ｄに示したように、受光部ＤＥＴに４つのフォトダイオードＰＤを設けた場合や、図３１に示したように、４つの受光部ＤＥＴを設けた場合など、光検出ユニットＵに４つのフォトダイオードＰＤを設けた場合には、図３４に示したように、これらの４つのフォトダイオードＰＤは、例えば半導体基板１０１に配置され、スイッチＳＷ１～ＳＷ８、およびカウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８は、例えば半導体基板１０２に配置される。同様に、例えば、光検出ユニットＵに９つのフォトダイオードＰＤを設けた場合には、図３５に示したように、これらの９つのフォトダイオードＰＤは、例えば半導体基板１０１に配置され、スイッチＳＷ１～ＳＷ８、およびカウンタＣＮＴ１～ＣＮＴ８は、例えば半導体基板１０２に配置される。
【0194】
［その他の変形例］
これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい。
これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい。
【0195】
＜２．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【0196】
図３６は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【0197】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図３６に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
【0198】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【0199】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【0200】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【0201】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【0202】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【0203】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【0204】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【0205】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【0206】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図３６の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【0207】
図３７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【0208】
図３７では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【0209】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、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。
【0210】
なお、図３７には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【0211】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【0212】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【0213】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【0214】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【0215】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。これにより、車両制御システム１２０００では、時間（ＴＯＦ値）や距離の検出精度を高めることができる。その結果、車両制御システム１２０００では、車両の衝突回避あるいは衝突緩和機能、車間距離に基づく追従走行機能、車速維持走行機能、車両の衝突警告機能、車両のレーン逸脱警告機能等を、高い精度で実現できる。
【0216】
以上、いくつかの実施の形態および変形例、ならびにそれらの具体的な応用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
【0217】
例えば、上記の各実施の形態では、図４Ａ，４Ｂに示したような受光部ＤＥＴを設けたが、受光部ＤＥＴの回路構成は、これに限定されるものではなく、様々な回路構成を適用することができる。
【0218】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
【0219】
なお、本技術は以下のような構成とすることができる。以下の構成の本技術によれば、検出精度を高めることができる。
【0220】
（１）
受光素子を有し、前記受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号を生成する受光部と、
複数の制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、前記複数の制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることにより前記パルス信号を伝える複数のスイッチと、
前記複数のスイッチに対応して設けられ、それぞれが、前記複数のスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給された前記パルス信号に基づいてカウント処理を行うことにより第１のカウント値を生成する複数のカウンタと、
検出期間において、前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間を、前記パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、前記複数の制御信号を生成する信号生成部と
を備えた光検出装置。
（２）
前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間は、互いに等しい
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記パルス期間の時間長は、前記単位期間の時間長の整数倍である
前記（１）または（２）に記載の光検出装置。
（４）
検出期間における、最初の１または複数の前記単位期間を除く期間において、前記受光部は光パルスを検出する
前記（１）から（３）のいずれかに記載の光検出装置。
（５）
検出期間における、最後の１または複数の前記単位期間を除く期間において、前記受光部は光パルスを検出する
前記（１）から（４）のいずれかに記載の光検出装置。
（６）
前記複数のカウンタのそれぞれの前記第１のカウント値に基づいて、複数の前記単位期間のそれぞれにおける第２のカウント値を算出することにより、光検出タイミングを算出する処理部をさらに備えた
前記（１）から（５）のいずれかに記載の光検出装置。
（７）
検出期間おける、前記複数の制御信号のうちの最初に前記パルス期間が設定された第１の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第１のスイッチがオン状態になり、
前記処理部は、前記複数のカウンタのうちの、前記第１のスイッチに対応する第１のカウンタの前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
前記（６）に記載の光検出装置。
（８）
検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最後に前記パルス期間が設定された第２の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第２のスイッチがオン状態になり、
前記処理部は、前記複数のカウンタのうちの、前記第２のスイッチに対応する第２のカウンタの前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
前記（６）に記載の光検出装置。
（９）
検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最初に前記パルス期間が設定された第１の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第１のスイッチがオン状態になり、
検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最後に前記パルス期間が設定された第２の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第２のスイッチがオン状態になり、
前記複数のカウンタのそれぞれの前記第１のカウント値に基づいて、前記複数のカウンタのうちの、前記第１のスイッチに対応する第１のカウンタの前記第１のカウント値、および前記第２のスイッチに対応する第２のカウンタの前記第１のカウント値のうちの一方を選択し、選択された前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
前記（６）に記載の光検出装置。
（１０）
前記受光素子は、シングルフォトンアバランシェダイオードを含む
前記（１）から（９）のいずれかに記載の光検出装置。
（１１）
前記受光素子は、アバランシェフォトダイオードを含む
前記（１）から（９）のいずれかに記載の光検出装置。
（１２）
複数の光検出ユニットを備え、
前記複数の光検出ユニットのそれぞれは、前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタを含む
前記（１）から（１１）のいずれかに記載の光検出装置。
（１３）
前記受光素子は、第１の半導体基板に設けられ、
前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタは、前記第１の半導体基板に貼り付けられた第２の半導体基板に設けられた
前記（１２）に記載の光検出装置。
（１４）
前記受光素子は、前記第１の半導体基板における第１の領域に設けられ、
前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタは、前記第２の半導体基板における、前記第１の領域に対応する位置に配置された第２の領域に設けられた
前記（１３）に記載の光検出装置。
（１５）
光を射出する発光部と
前記発光部から射出された光のうちの、検出対象により反射された光を検出する光検出部と
を備え、
前記光検出部は、
受光素子を有し、前記受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号を生成する受光部と、
複数の制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、前記複数の制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることにより前記パルス信号を伝える複数のスイッチと、
前記複数のスイッチに対応して設けられ、それぞれが、前記複数のスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給された前記パルス信号に基づいてカウント処理を行うことにより第１のカウント値を生成する複数のカウンタと、
検出期間において、前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間を、前記パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、前記複数の制御信号を生成する信号生成部と
を含む
光検出システム。
受光素子を有し、前記受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号を生成する受光部と、
複数の制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、前記複数の制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることにより前記パルス信号を伝える複数のスイッチと、
前記複数のスイッチに対応して設けられ、それぞれが、前記複数のスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給された前記パルス信号に基づいてカウント処理を行うことにより第１のカウント値を生成する複数のカウンタと、
検出期間において、前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間を、前記パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、前記複数の制御信号を生成する信号生成部と
を備えた光検出装置。
（２）
前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間は、互いに等しい
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記パルス期間の時間長は、前記単位期間の時間長の整数倍である
前記（１）または（２）に記載の光検出装置。
（４）
検出期間における、最初の１または複数の前記単位期間を除く期間において、前記受光部は光パルスを検出する
前記（１）から（３）のいずれかに記載の光検出装置。
（５）
検出期間における、最後の１または複数の前記単位期間を除く期間において、前記受光部は光パルスを検出する
前記（１）から（４）のいずれかに記載の光検出装置。
（６）
前記複数のカウンタのそれぞれの前記第１のカウント値に基づいて、複数の前記単位期間のそれぞれにおける第２のカウント値を算出することにより、光検出タイミングを算出する処理部をさらに備えた
前記（１）から（５）のいずれかに記載の光検出装置。
（７）
検出期間おける、前記複数の制御信号のうちの最初に前記パルス期間が設定された第１の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第１のスイッチがオン状態になり、
前記処理部は、前記複数のカウンタのうちの、前記第１のスイッチに対応する第１のカウンタの前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
前記（６）に記載の光検出装置。
（８）
検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最後に前記パルス期間が設定された第２の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第２のスイッチがオン状態になり、
前記処理部は、前記複数のカウンタのうちの、前記第２のスイッチに対応する第２のカウンタの前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
前記（６）に記載の光検出装置。
（９）
検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最初に前記パルス期間が設定された第１の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第１のスイッチがオン状態になり、
検出期間における、前記複数の制御信号のうちの最後に前記パルス期間が設定された第２の制御信号に基づいて、前記複数のスイッチのうちの第２のスイッチがオン状態になり、
前記複数のカウンタのそれぞれの前記第１のカウント値に基づいて、前記複数のカウンタのうちの、前記第１のスイッチに対応する第１のカウンタの前記第１のカウント値、および前記第２のスイッチに対応する第２のカウンタの前記第１のカウント値のうちの一方を選択し、選択された前記第１のカウント値を、前記パルス期間に含まれる前記単位期間の数で除算し、その除算結果に基づいて前記第２のカウント値を算出する
前記（６）に記載の光検出装置。
（１０）
前記受光素子は、シングルフォトンアバランシェダイオードを含む
前記（１）から（９）のいずれかに記載の光検出装置。
（１１）
前記受光素子は、アバランシェフォトダイオードを含む
前記（１）から（９）のいずれかに記載の光検出装置。
（１２）
複数の光検出ユニットを備え、
前記複数の光検出ユニットのそれぞれは、前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタを含む
前記（１）から（１１）のいずれかに記載の光検出装置。
（１３）
前記受光素子は、第１の半導体基板に設けられ、
前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタは、前記第１の半導体基板に貼り付けられた第２の半導体基板に設けられた
前記（１２）に記載の光検出装置。
（１４）
前記受光素子は、前記第１の半導体基板における第１の領域に設けられ、
前記受光部、前記複数のスイッチ、および前記複数のカウンタは、前記第２の半導体基板における、前記第１の領域に対応する位置に配置された第２の領域に設けられた
前記（１３）に記載の光検出装置。
（１５）
光を射出する発光部と
前記発光部から射出された光のうちの、検出対象により反射された光を検出する光検出部と
を備え、
前記光検出部は、
受光素子を有し、前記受光素子の受光結果に応じたパルスを含むパルス信号を生成する受光部と、
複数の制御信号に基づいてそれぞれオンオフし、それぞれが、前記複数の制御信号のうちの対応する制御信号のパルス期間においてオン状態になることにより前記パルス信号を伝える複数のスイッチと、
前記複数のスイッチに対応して設けられ、それぞれが、前記複数のスイッチのうちの対応するスイッチを介して供給された前記パルス信号に基づいてカウント処理を行うことにより第１のカウント値を生成する複数のカウンタと、
検出期間において、前記複数の制御信号のそれぞれにおける前記パルス期間を、前記パルス期間より短い時間長を有する単位期間だけ順次ずらすように、前記複数の制御信号を生成する信号生成部と
を含む
光検出システム。
【0221】
本出願は、日本国特許庁において２０２１年１月１８日に出願された日本特許出願番号２０２１－００５８１７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【0222】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【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】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30A】
【図30B】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】