CN110291414A - 距离测量装置和距离测量方法 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及距离测量装置和距离测量方法，其基于来自对象物的反射光来抑制像素信号中的可能噪声，从而允许保持距离测量的精度。根据本技术的一个方面的距离测量装置包括：光发射部，其发射照射光；光接收部，其接收与在对象物处反射的照射光相对应的反射光；计算部，其基于从发射照射光到接收反射光的时间计算到对象物的距离；以及控制部，其控制照射光的发射。光接收部包括多个AD转换部，这多个AD转换部对从像素读取的像素信号进行AD转换。分别从形成光接收部的多个像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号由多个AD转换部的相同AD转换部进行AD转换，第一像素和第二像素彼此相邻。在计算时间的过程期间，计算部计算由相同的AD转换部AD转换的第一像素信号和第二像素信号之间的差。

Description

距离测量装置和距离测量方法
技术领域
本技术涉及距离测量装置和距离测量方法，并且更具体地涉及允许抑制由低频噪声引起的距离测量精度降低的距离测量装置和距离测量方法。
背景技术
作为测量到对象物的距离(下文中也表示为执行对象物的距离测量)的距离测量装置，TOF(飞行时间)传感器是已知的(例如，参见专利文献1)。
TOF传感器发射照射光(照射到对象物的光)，并接收与在对象物处反射的照射光相对应的反射光。因此，TOF传感器确定从照射光的发射到反射光的接收的时间，即，直到照射光在对象物处被反射之后返回的反射时间Δt。然后，TOF传感器使用反射时间Δt和光速c[m/s]来基于等式(1)计算到对象物的距离L。
L＝c×Δt/2...(1)
引用列表
专利文献
专利文献1
日本专利公开No.2016-090268
发明内容
技术问题
如上所述，TOF传感器确定直到照射光在对象物处被反射之后返回的时间Δt。作为用于接收反射光的配置，例如，采用与CMOS图像传感器等类似地配置的固态成像元件。因此，在由固态成像元件输出的像素信号中出现的噪声阻止了对直到照射光在对象物处被反射之后返回的时间Δt的精确确定。这降低了对象物的距离测量的精度。
鉴于这些情况，本技术的目的是基于来自对象物的反射光来抑制在像素信号中出现噪声，以允许保持距离测量的精度。
问题的解决方案
根据本技术的一个方面的距离测量装置包括：光发射部，其发射照射光；光接收部，其包括多个像素并且接收与在对象物处反射的照射光相对应的反射光；计算部，其基于从发射照射光到接收反射光的时间计算到对象物的距离；以及控制部，其控制照射光的发射。光接收部包括多个AD转换部，这多个AD转换部对从像素读取的像素信号进行AD转换。分别从形成光接收部的多个像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号由多个AD转换部的相同AD转换部进行AD转换，第一像素和第二像素彼此相邻。在计算从发射照射光到接收反射光的时间的过程期间，计算部计算由相同的AD转换部AD转换的第一像素信号和第二像素信号之间的差。
分别从形成光接收部的多个像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号可以由相同的AD转换部进行AD转换，第一像素和第二像素在相同的行或相同的列中彼此相邻。
AD转换部可以对从第一像素读取的第一像素信号进行AD转换，然后对从第二像素读取的第二像素信号进行AD转换。
AD转换部可以在对从第一像素读取的第一像素信号进行AD转换时执行自动调零处理，并且在对从第二像素读取的第二像素信号进行AD转换时省略自动调零处理。
根据本技术的一个方面的距离测量装置可以安装在车辆中，并且光发射部可以将照射光发射到车辆的外部。
根据本技术的一个方面的距离测量方法是用于距离测量装置的距离测量方法。距离测量装置包括：光发射部，其发射照射光；光接收部，其包括多个像素并且接收与在对象物处反射的照射光相对应的反射光；计算部，其基于从发射照射光到接收反射光的时间计算到对象物的距离；以及控制部，其控制照射光的发射。光接收部包括多个AD转换部，这多个AD转换部对从像素读取的像素信号进行AD转换。距离测量方法包括以下步骤：由多个AD转换部的相同AD转换部对分别从形成光接收部的多个像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号进行AD转换，第一像素和第二像素彼此相邻，并且在计算从发射照射光到接收反射光的时间的过程期间，计算由相同的AD转换部AD转换的第一像素信号和第二像素信号之间的差。
根据本技术的一个方面，相同的AD转换部用于对分别从形成光接收部的多个像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号进行AD转换，第一像素和第二像素彼此相邻，并且在计算从发射照射光到接收反射光的时间的过程期间，由相同的AD转换部AD转换的第一像素信号和第二像素信号之间的差被计算。
本发明的有益效果
根据本技术的一个方面，可以基于来自对象物的反射光抑制在像素信号中出现噪声。因此，可以保持距离测量的精度。
附图说明
图1是辅助概述应用本技术的距离测量装置的实施例的图。
图2是辅助说明反射时间Δt的第一计算方法的原理的图。
图3是辅助说明反射时间Δt的第二计算方法的原理的图。
图4是辅助说明在作为TOF传感器的距离测量装置使用第二计算方法确定反射时间Δt的情况下的距离测量的示例的时序图。
图5是描绘距离测量装置10的电气配置的示例的框图。
图6是描绘光接收部12的配置的示例的框图。
图7是辅助说明列ADC的操作的时序图。
图8是描绘用于两行的像素A和B以及列ADC的布线布局的示例的框图。
图9是辅助说明用于两行的列ADC的操作的时序图，该时序图对应于图8。
图10是描绘根据本实施例的用于两行的像素A和B以及列ADC的布线布局的示例的框图。
图11是辅助说明用于两行的列ADC的操作的时序图，该时序图对应于图10。
图12是用于比较采用图8中的布线布局产生的噪声与采用图10中的布线布局产生的噪声的图。
图13是描绘应用本技术的计算机的配置的示例的框图。
图14是描绘车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。
图15是辅助说明外部车辆信息检测部和成像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述用于执行本技术的最佳模式(以下称为实施例)。
<应用本技术的距离测量装置的实施例>
图1是辅助概述应用本技术的距离测量装置的实施例的图。
距离测量装置10包括光发射部11和光接收部12，以通过TOF方法测量到对象物的距离。
光发射部11发射照射光，该照射光是例如预定的调制光，例如照射到对象物的脉冲光。
光接收部12接收与在对象物处反射的照射光相对应的反射光。
距离测量装置10确定从光发射部11发射照射光直到由光接收部12接收到反射光的时间(以下称为反射时间)Δt。距离测量装置10因此基于上述等式(1)计算到对象物的距离L。
因此，可以通过确定反射时间Δt来获得到对象物的距离L。用于确定包括距离测量装置10的TOF传感器中的反射时间Δt的方法包括例如第一计算方法和第二计算方法。
<反射时间Δt的第一计算方法>
图2是辅助说明反射时间Δt的第一计算方法的原理的图。
这里，例如，假设具有预定脉冲宽度Tp的脉冲光用作照射光。
当从发射照射光起经过了与到对象物的距离L相对应的反射时间Δt时，TOF传感器接收照射光的反射光(在对象物处反射的照射光)。
现在，具有与用作照射光的脉冲光相同的脉冲宽度并且具有与脉冲光的相位相等的相位的脉冲称为第一接收光脉冲。另外，具有与用作照射光的脉冲光相同的脉冲宽度并且具有从脉冲光的相位移位与脉冲光的脉冲宽度Tp相等的宽度的相位的脉冲称为第二接收光脉冲。
在第一计算方法中，在第一接收光脉冲(H(高)电平)的时段和第二接收光脉冲的时段的每一个期间接收反射光。
现在，在第一接收光脉冲的时段期间接收的反射光中的电荷量(接收光量)表示为Q1。在第二接收光脉冲的时段期间接收的反射光中的电荷量表示为Q2。
在这种情况下，可以根据等式(2)确定反射时间Δt。
Δt＝Tp×Q2/(Q1+Q2)…(2)
从等式(2)可以看出，反射时间Δt与电荷量Q2成比例。因此，在到对象物的距离L较短的情况下，电荷量Q2较小。在到对象物的距离L较长的情况下，电荷量Q2较大。
图2中的A表示在到对象物的距离L较短的情况下的照射光、反射光、第一接收光脉冲中的电荷量Q1和第二接收光脉冲中的电荷量Q2。图2中的B表示在距对象物的距离L较长的情况下的照射光、反射光、第一接收光脉冲中的电荷量Q1和第二接收光脉冲中的电荷量Q2。
实际上，在第一和第二接收光脉冲的时段期间，除了反射光之外还接收环境光。因此，在计算反射时间Δt(并且因此距离L)时，需要消除环境光中的电荷量。然而，在本实施例中，为了简化描述，省略了对环境光中的电荷量的消除的描述。
<反射时间Δt的第二计算方法>
图3是辅助说明反射时间Δt的第二计算方法的原理的图。
在第二计算方法中，用作照射光的脉冲光被发射多次，例如四次。
对于脉冲光的四次发射，分别执行0移位光接收、π/2移位光接收、π移位光接收和3π/2移位光接收。
在θ移位光接收中，在第一计算方法中通过相对于第一和第二接收光脉冲将第一和第二接收光脉冲移位θ[rad]来接收反射光。这里，π[rad]表示作为照射光的脉冲光的脉冲宽度Tp的相位。
现在，在θ移位光接收中在第一接收光脉冲的时段期间接收的反射光中的电荷量表示为TapA。在θ移位光接收中在第二接收光脉冲的时段期间接收的反射光中的电荷量表示为TapB。
通过0移位光接收获得的电荷量TapA和TapB之间的差TapA-TapB表示为差信号Sig1。
类似地，通过π/2移位光接收、π移位光接收和3π/2移位光接收获得的电荷量TapA和TapB之间的差TapA-TapB分别表示为差信号Sig2、Sig3和Sig4。
在这种情况下，可以根据等式(3)确定照射光和反射光之间的相位差
此外，相位差一对一地对应于反射时间Δt，并且可以根据等式(4)基于相位差确定反射时间Δt。
本技术适用于上述第一和第二计算方法。在第一和第二计算方法中，下面将通过示例描述第二计算方法。
<距离测量的示例>
图4是辅助说明在作为TOF传感器的距离测量装置10使用第二计算方法确定反射时间Δt的情况下的距离测量的示例的时序图。
在距离测量装置10中，计算到对象物的距离L的时段被指定为帧，并且以帧为单位计算距离L。在图4中，帧具有例如33[ms]的长度(帧长度)。
帧包括多个子帧sub，其是发射照射光的时段。
在图4中，子帧具有例如0.2[ms]的长度(子帧长度)。
此外，在图4中，例如，帧包括四个子帧sub，并且四个子帧sub从帧的头部以预定的规则间隔sd布置。四个子帧sub的从头到尾的长度例如是1[ms]。因此，在图4中的帧中，在距离头部1[ms]的时段期间存在四个子帧sub，在32(＝33-1)[ms]的剩余时段期间不存在子帧。
在帧中，在四个相应的子帧sub中执行0移位光接收、π/2移位光接收、π移位光接收和3π/2移位光接收。
在子帧sub中，包括发射照射光和θ偏移光接收的一个操作的时间(例如，对应于2π相位的时间)是例如100[ns]，并且重复多次，例如，2000次。
为了计算图3中描述的照射光和反射光之间的相位差计算多次(例如2000次)接收的反射光中的电荷量的总和。
<距离测量装置10的配置的示例>
图5是描绘图1中描绘的距离测量装置10的电气配置的示例的框图。
距离测量装置10包括光发射部11、光接收部12距离计算部51和控制部53。
光发射部11包括例如LED(发光二极管)，以在控制部53的控制下发射照射光。
光接收部12包括有效像素部30和虚设像素部40。下面将参考图6详细描述光接收部12的配置的示例。
有效像素部30包括多个像素31，并且虚设像素部40包括多个像素41。
像素31和41各自包括例如PD(光电二极管)，并接收入射在PD上的光以产生与接收光量相对应的电荷。
在有效像素部30中，像素31在控制部53的控制下接收由光发射部11发射的照射光的反射光，以产生与反射光相对应的电荷，即，例如，在第一接收光脉冲的时段期间接收的反射光中的电荷量TapA和在第二接收光脉冲的时段期间接收的反射光中的电荷量TapB，如图3所述。然后，像素31将电荷量TapA和TapB提供给距离计算部51。
在虚设像素部40中，像素41例如被遮光，并且用作所谓的OPB(光学黑)像素。
在图5中描绘的配置示例中，为了避免图示的复杂性，构成有效像素部30的像素31和构成虚设像素部40的像素41布置在分开的区域中。然而，例如，像素41可以被布置为在像素31中混合。
距离计算部51使用来自像素31的电荷量来计算相位差(例如，如图3所示)，并且基于从相位差确定的反射时间Δt，计算到对象物的距离L。距离计算部51计算针对构成有效像素部30的每个像素31的距离L。然后，距离计算部51输出例如具有表示距离L的像素值(对应于距离L的值)的距离图像作为距离信息。
控制部53控制光发射部11对照射光的发射和光接收部12的像素31对反射光的接收。
<光接收部12的配置示例>
图6是描绘光接收部12的配置的示例的框图。
如图6中所示，光接收部12被配置为基本上类似于诸如CMOS图像传感器的固态成像元件，其采用列并行ADC(模拟数字转换器)。
光接收部12包括像素部101、列ADC102、水平传送扫描电路103、数字-模拟转换(DAC)装置104和垂直扫描电路105。
像素部101对应于图5中的有效像素部30和虚设像素部40，并且包括单位像素121，单位像素121按矩阵布置并且包括PD和各种像素Trs(晶体管)。单位像素121对应于图5中的像素31和41。
另外，像素部101包括沿着图的横向(像素行中的像素的阵列方向)形成在矩阵形像素阵列的各行中的像素驱动线(未示出)，以及沿着图的上下方向(像素列中的像素的阵列方向)形成在各列中的垂直信号线122-1至122-N。在下面的描述中，在垂直信号线122-1至122-N不需要彼此单独区分的情况下，垂直信号线122-1至122-N被简单地描述为垂直信号线122。其他部被类似地描述。
垂直扫描电路105是在控制部53的控制下同时驱动像素部101的所有像素121或以行等为单位驱动像素121的像素驱动部。尽管省略了具体配置的图示，垂直扫描电路105包括读取扫描系统和扫描扫描系统，或者包括批量扫描和批量传送。
从垂直扫描电路105选择和扫描的像素行中的单位像素121输出的像素信号分别经由垂直信号线122-1至122-N提供给列ADC 102-1至102-N。每个列ADC 102包括比较器141和计数器142，用于针对像素部101的每个像素列，对作为通过垂直信号线122从所选行中的每个单位像素121输出的像素信号的电压信号VSL执行预定信号处理，并提供给水平传送扫描电路103。
现在，将描述列ADC 102中的信号处理。列ADC102需要执行快速操作，因此仅检测所谓的D相电平而不是P相电平。因此，列ADC 102不执行CDS(相关双采样)，CDS在一般CMOS图像传感器中的列ADC中被执行并且涉及输出D相位电平和P相位电平之间的差。CDS过程具有消除噪声效果。
图7是辅助说明列ADC 102中的信号处理的时序图。
在列ADC 102中，比较器141开始扫描从DAC 104提供的参考电压Vramp，同时，计数器142开始计数操作。在参考电压Vramp变得低于电压信号VSL的时序，来自比较器141的输出信号VCO从高电平反转为低电平。在该上升沿，计数器142的计数操作停止。计数值VCNT与参考电压Vramp已被扫描的电压宽度具有一对一的关系，并且作为输入电压的AD转换的结果被提供给随后的水平传送扫描电路103。
再次参考图6。水平传送扫描电路103顺序地从与列ADC 101-1至102-N的像素列对应的单元电路中选择。水平传送扫描电路103的选择性扫描使得由列ADC 102进行信号处理的像素信号被顺序输出到距离计算部51。
<列ADC 102中的噪声>
如上所述，在列ADC 102之后的距离计算部51计算电荷量TapA和TapB之间的差TapA-TapB，该差由θ(＝0、π/2、π、3π/2)移位光接收产生。产生电荷量TapA的像素和产生电荷量TapB的像素通常在同一行或同一列中彼此相邻地布置。产生电荷量TapA的像素在下文中被称为像素A，并且产生电荷量TapB的像素在下文中被称为像素B。下面将通过示例描述产生电荷量TapA的像素和产生电荷量TapB的像素在同一行中彼此相邻地布置的情况。
图8是描绘用于彼此相邻布置的两行的像素A和B、用于彼此相邻布置的两列的垂直信号线122A和122B、以及用于彼此相邻布置的两列的列ADC102A和102B的布线布局的示例的框图，像素A和B、垂直信号线122A和122B。以及列ADC 102A和102B被包括在图6的像素部101中。
在图8中描绘的布线布局中，第N行中的像素A和第N+1行中的像素A经由垂直信号线122A连接到列ADC 102A。类似地，第N行中的像素B和第N+1行中的像素B经由垂直信号线122B连接到列ADC 102B。换句话说，不同的列ADC 102连接到输出电荷量TapA(参与差TapA-TapB)的像素A以及输出电荷量TapB(也参与差TapA-TapB)的像素B。
因此，在根据来自第N行中的像素A和B的输出计算差TapA-TapB的情况下，列ADC102A和列ADC 102B同时执行一个操作(第一操作)就足够了。然后，在根据来自第N+1行中的像素A和B的输出计算差TapA-TapB的情况下，列ADC 102A和列ADC 102B同时执行一个操作(第二操作)就足够了。
图9是表示图8中描绘的布线布局中的列ADC 102A和102B的操作的时序图。图9A描绘了列ADC 102A的操作，并且图9B描绘了列ADC 102B的操作。
在图8中描绘的布线布局中，如图9所示，列ADC 102A和102B在每个操作开始时执行偏移电压信号VSL的自动调零处理。
在根据来自一行(例如，第N行)中的像素A和B的输出计算差TapA-TapB的情况下，列ADC 102A和列ADC 102B同时执行一个操作(第一操作)就足够了。因此，由列ADC 102A和列ADC 102B同时执行的两个操作(第一操作和第二操作)允许根据来自两行(例如，第N行和第N+1行)的像素A和B的输出来计算差TapA-TapB。
然而，由于需要如上所述的快速操作，列ADC 102不执行具有噪声消除效果的CDS过程。因此，来自列ADC 102的输出保持与由比较器141主要施加的1/f噪声代表的低频噪声混合。来自列ADC 102的输出与低频噪声混合也导致由后续距离计算部51计算的差TapA-TapB的误差。这增加了最终计算的到对象物的距离L的误差。
因此，在本实施例中，图8中描绘的布线布局被改变，使得一旦距离计算部51计算差TapA-TapB，就像CDS过程的情况一样，获得允许消除低频噪声的效果。
<本实施例中的像素A和B以及列ACD 102的布线布局>
图10是描绘在本实施例中用于彼此相邻布置的两行的像素A和B、用于彼此相邻布置的两列的垂直信号线122A和122B、以及用于彼此相邻布置的两列ADC的列ADC 102A和102B的布线布局的框图，像素A和B、垂直信号线122A和122B以及列ADC 102A和102B被包括在图6的像素部101中。
在图10中描绘的布线布局中，第N行中的像素A和像素B经由垂直信号线122A连接到列ADC 102A。类似地，第N+1行中的像素A和像素B经由垂直信号线122B连接到列ADC102B。换句话说，相同的列ADC 102连接到输出电荷量TapA的像素A(参与差TapA-TapB)以及输出电荷量TapB的像素B(也参与差TapA-TapB)。
在根据来自第N行中的像素A和B的输出计算差TapA-TapB的情况下，列ADC 102A对来自第N行中的像素A的输出进行AD转换(作为第一操作)，然后对来自第N行中的像素B的输出进行AD转换(作为第二操作)。
然而，当列ADC 102A执行第一和第二操作时，列ADC 102B可以同时执行两个操作。具体地，在对来自第N+1行中的像素A的输出进行AD转换(作为第一操作)之后，列ADC 102B可以对来自N+1行中的像素B的输出进行AD转换(作为第二操作)。
图11是表示图10中描绘的布线布局中的列ADC 102A和102B的操作的时序图。图11A描绘了列ADC 102A的操作，并且图11B描绘了列ADC 102B的操作。
在图10中描绘的布线布局中，列ADC 102A和102B仅在第一操作开始时执行自动调零处理，并省略第二操作中的自动调零处理，如图11中所示。
然后，列ADC 102A对来自第N行中的像素A的输出进行AD转换(作为第一操作)，然后对来自第N行中的像素B的输出进行AD转换(作为第二操作)，同时省略自动调零处理。另外，同时，列ADC 102B对来自第N+1行中的像素A的输出进行AD转换(作为第一操作)，然后对来自第N+1行中的像素B的输出进行AD转换(作为第二操作)，同时省略自动调零处理。
在图10中描绘的布线布局中，来自第N行中的像素A和B的输出由相同的列ADC102A进行AD转换。类似地，来自第N+1行的像素A和B的输出由相同的列ADC 102B进行AD转换。因此，当后续距离计算部51计算差TapA-TapB时，计算结果还包含基于差提取的高通滤波器函数(下面的等式(5))的高通滤波器效果(低频噪声消除效果)。这允许获得消除低频噪声的效果，如CDS过程的情况一样。
高通滤波器函数H(ω)＝√(2-2COS(2πFnoise Tcds))...(5)
另外，由于来自第N行中的像素A和B的输出由相同的列ADC 102A进行AD转换，该AD转换抑制了与由不同列ADC 102A和102B对来自第N行中的像素A和B的输出的AD转换(如图8中描绘的布线布局)相比的、列之间的AD转换特性的变化。
然而，作为图10中描绘的布线布局的缺点，可能出现读取时间差，这在图8中描绘的布线布局中不出现，因此引起归因于干扰(主要是对PSRR(电源抑制比)的不利影响)的差异。然而，通过提供电源噪声消除电路(DC)可以抑制对PSRR的不利影响。
<图8中的布线布局和图10中的布线布局之间的比较>
图12表示在采用图8中的布线布局的情况下和在采用图10中的布线布局的情况下在后续距离计算部51中的差TapA-TapB中混合的噪声。
图12A对应于图8中的布线布局，并且图12B对应于图10中的布线布局。与图8中的布线布局相比，图10中的布线布局可以将CM(共模)噪声降低到大约50％。此外，总噪声也可降低约10％。
<应用本技术的计算机的描述>
上述一系列处理可以由硬件或软件执行。在通过软件执行一系列处理的情况下，构成软件的程序安装在计算机中。这里，计算机的示例包括集成到专用硬件中的计算机，以及能够通过在计算机中安装各种程序来执行各种功能的计算机，例如，通用个人计算机。
图13是描绘使用程序执行上述一系列处理的计算机的硬件的配置的示例的框图。
在计算机200中，CPU(中央处理单元)201、ROM(只读存储器)202和RAM(随机存取存储器)203通过总线204连接在一起。
总线204还连接到输入/输出接口205。输入/输出接口205连接到输入部206、输出部207、存储部208、通信部209和驱动器210。
输入部206包括键盘、鼠标、麦克风等。输出部207包括显示器、扬声器等。存储部208包括硬盘、非易失性存储器等。通信部209包括网络接口等。驱动器210驱动可移动介质211，例如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器。
如上所述配置的计算机200通过使CPU 201例如经由输入/输出接口205和总线204将存储在存储部208中的程序加载到RAM 203中并执行程序来执行上述一系列处理。
由计算机(CPU 201)执行的程序可以例如通过记录在用作封装介质的可移动介质211中来提供。此外，还可以经由诸如局域网、因特网和数字卫星广播的有线或无线传输介质来提供程序。
在计算机200中，程序可以通过将可移动介质211安装到驱动器210中而经由输入/输出接口205安装在存储部208中。此外，程序可以由通信部209经由有线或无线传输介质来接收，并安装在存储部208中。否则，程序可以预先安装在ROM 202或存储部208中。
由计算机200执行的程序可以是按时间顺序并按照这里描述的顺序处理的程序，或者是并行处理的程序或者在需要的时序处理的程序，例如，当调用程序时。
<移动体的应用>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在任何类型的移动体中的装置，上述任何类型的移动体例如是汽车、电动车辆、混合动力电动车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船只或机器人。
图14是描绘作为可应用根据本公开的实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图14描绘的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车载信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，微计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053被示出为集成控制单元12050的功能配置。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置(例如内燃机、驱动电动机等)的控制装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制提供给车身的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或各种灯(例如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯、雾灯等)的控制装置。在这种情况下，作为对钥匙的替代从移动装置发送的无线电波或多种开关的信号可以输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的车门锁装置、电动车窗装置、灯等。
外部车辆信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，外部车辆信息检测单元12030与成像部12031连接。外部车辆信息检测单元12030使成像部12031对车辆外部的图像进行成像，并接收所成像的图像。基于所接收的图像，外部车辆信息检测单元12030可以执行检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等的对象物的处理或检测到其的距离的处理。
成像部12031是光学传感器，其接收光，并输出与接收的光量相对应的电信号。成像部12031可以输出电信号作为图像，或者可以输出电信号作为与测量的距离有关的信息。另外，由成像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等的不可见光。
车载信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。车载信息检测单元12040例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行成像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车载信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
微计算机12051可以基于与车辆内部或外部有关的信息计算针对驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，该信息是由车外信息检测单元12030或车载信息检测单元12040获得的，并向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协同控制，上述功能包括：车辆的碰撞避免或减震、基于跟随距离的跟随驾驶、车辆速度保持驾驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道的警告等。
另外，微计算机12051可以执行用于自动驾驶的协同控制，其基于关于车辆外部或内部的信息(该信息是由车外信息检测单元12030或车载信息检测单元12040获得的)通过控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等使车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作等。
另外，微计算机12051可以基于关于车辆外部的信息(该信息是由车外信息检测单元12030获得的)向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微计算机12051可以例如根据通过车外信息检测单位12030检测到的在前车辆或迎面而来的车辆的位置，执行旨在通过控制前照灯(以便从远光灯变为近光灯)来防止眩光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到输出装置，该输出装置能够在视觉上或听觉上将信息通知给车辆的乘员或车辆的外部。在图14的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示出为输出装置。显示部12062可以例如包括车载显示器和平视显示器中的至少一个。
图15是描绘成像部12031的安装位置的示例的图。
在图15中，成像部12031包括成像部12101、12102、12103、12104和12105。
成像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门上的位置以及在车辆内部的挡风玻璃的上部的位置。提供给前鼻的成像部12101和提供给车辆内部的挡风玻璃的上部的成像部12105主要获得车辆12100前部的图像。提供给后视镜的成像部12102和12103主要获得车辆12100侧面的图像。提供给后保险杠或后门的成像部12104主要获得车辆12100后部的图像。提供给车辆内部的挡风玻璃的上部的成像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
顺便提一下，图15描绘了成像部12101到12104的拍摄范围的示例。成像范围12111表示提供给前鼻的成像部12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示提供给后视镜的成像部12102和12103的成像范围。成像范围12114表示提供给后保险杠或后门的成像部12104的成像范围。例如，通过叠加由成像部12101至12104成像的图像数据，获得从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。
成像部12101至12104中的至少一个可以具有获得距离信息的功能。例如，成像部12101至12104中的至少一个可以是由多个成像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
例如，微计算机12051可以基于从成像部12101至12104获得的距离信息确定到成像范围12111到12114内的每个三维物体的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取最近的三维物体作为在前车辆，该最近的三维物体具体存在于车辆12100的行进路径上并且在与车辆12100基本相同的方向以预定速度(例如，等于或大于0千米/小时)行进。此外，微计算机12051可以预先设置要与在前车辆保持的跟随距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行用于自动驾驶的协同控制，其使得车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作等。
例如，微计算机12051可以基于从成像部12101到12104获得的距离信息将三维物体上的三维物体数据分类为两轮车辆、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆以及其他三维物体的三维物体数据，提取分类的三维物体数据，并使用提取的三维物体数据用于自动避开障碍物。例如，微计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以在视觉上识别的障碍物以及车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。然后，微计算机12051确定表示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或者避免转向。微计算机12051由此可以辅助驱动以避免碰撞。
成像部12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微计算机12051可以通过确定成像部12101至12104的成像图像中是否存在行人来识别行人。例如，对行人的这种识别是通过下述过程来执行的：提取作为红外相机的成像部12101到12104的成像图像中的特征点的过程，以及通过对表示对象物轮廓的一系列特征点执行模式匹配处理来确定其是否是行人的过程。当微计算机12051确定在成像部12101至12104的成像图像中存在行人并且因此识别行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得显示用于强调的方形轮廓线以便叠加在识别的行人上。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得表示行人的图标等显示在期望的位置。
已经描述了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于例如包括在上述配置中的成像部12031。
本技术的实施例不限于上述实施例，并且可以在不脱离本技术的精神的情况下对实施例做出各种改变。
本技术可以采用以下配置。
(1)
一种距离测量装置，包括：
光发射部，其发射照射光；
光接收部，其包括多个像素并且接收与在对象物处反射的照射光相对应的反射光；
计算部，其基于从发射照射光到接收反射光的时间计算到对象物的距离；以及
控制部，其控制照射光的发射，
其中，光接收部包括多个AD转换部，这多个AD转换部对从像素读取的像素信号进行AD转换，
分别从形成光接收部的多个像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号由多个AD转换部的相同AD转换部进行AD转换，第一像素和第二像素彼此相邻，并且
在计算从发射照射光到接收反射光的时间的过程期间，计算部计算由相同的AD转换部AD转换的第一像素信号和第二像素信号之间的差。
(2)
根据上述(1)所述的距离测量装置，其中，分别从形成光接收部的多个像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号由相同的AD转换部进行AD转换，第一像素和第二像素在相同的行或相同的列中彼此相邻。
(3)
根据上述(1)或(2)所述的距离测量装置，其中，AD转换部对从第一像素读取的第一像素信号进行AD转换，然后对从第二像素读取的第二像素信号进行AD转换。
(4)
根据上述(1)至(3)中任一项所述的距离测量装置，其中，AD转换部在对从第一像素读取的第一像素信号进行AD转换时执行自动调零处理，并且在对从第二像素读取的第二像素信号进行AD转换时省略自动调零处理。
(5)
根据上述(1)至(4)中任一项所述的距离测量装置，其安装在车辆中，其中光发射部将照射光发射到车辆的外部。
(6)
一种用于距离测量装置的距离测量方法，该距离测量装置包括：
光发射部，其发射照射光；
光接收部，其包括多个像素并且接收与在对象物处反射的照射光相对应的反射光；
计算部，其基于从发射照射光到接收反射光的时间计算到对象物的距离；以及
控制部，其控制照射光的发射，
光接收部包括多个AD转换部，这多个AD转换部对从像素读取的像素信号进行AD转换，
距离测量方法包括以下步骤：
由多个AD转换部的相同AD转换部对分别从形成光接收部的多个像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号进行AD转换，第一像素和第二像素彼此相邻；以及
在计算从发射照射光到接收反射光的时间的过程期间，计算由相同的AD转换部AD转换的第一像素信号和第二像素信号之间的差。
参考标记列表
10距离测量装置、11光发射部、12光接收部、30有效像素部、31像素、40虚拟像素部、41像素，51距离计算部、53控制部、101像素部、102列ADC、103水平传送扫描电路、104数字-模拟转换装置、105垂直扫描电路、122垂直信号线、141比较器、142计数器、200计算机、201 CPU。

Claims (6)

1.一种距离测量装置，包括：
光发射部，所述光发射部发射照射光；
光接收部，所述光接收部包括多个像素并且接收与在对象物处反射的所述照射光相对应的反射光；
计算部，所述计算部基于从发射所述照射光到接收所述反射光的时间计算到所述对象物的距离；以及
控制部，所述控制部控制所述照射光的发射，
其中，所述光接收部包括多个AD转换部，多个所述AD转换部对从所述像素读取的像素信号进行AD转换，
分别从形成所述光接收部的多个所述像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号由多个所述AD转换部的相同AD转换部进行AD转换，所述第一像素和所述第二像素彼此相邻，并且
在计算从发射所述照射光到接收所述反射光的时间的过程期间，所述计算部计算由所述相同AD转换部AD转换的所述第一像素信号和所述第二像素信号之间的差。
2.根据权利要求1所述的距离测量装置，其中，分别从形成所述光接收部的多个所述像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号由所述相同AD转换部进行AD转换，所述第一像素和所述第二像素在相同的行或相同的列中彼此相邻。
3.根据权利要求2所述的距离测量装置，其中，所述AD转换部对从所述第一像素读取的所述第一像素信号进行AD转换，然后对从所述第二像素读取的所述第二像素信号进行AD转换。
4.根据权利要求3所述的距离测量装置，其中，所述AD转换部在对从所述第一像素读取的所述第一像素信号进行AD转换时执行自动调零处理，并且在对从所述第二像素读取的所述第二像素信号进行AD转换时省略所述自动调零处理。
5.根据权利要求1所述的距离测量装置，其安装在车辆中，其中所述光发射部将照射光发射到所述车辆的外部。
6.一种用于距离测量装置的距离测量方法，所述距离测量装置包括：
光发射部，所述光发射部发射照射光；
光接收部，所述光接收部包括多个像素并且接收与在对象物处反射的所述照射光相对应的反射光；
计算部，所述计算部基于从发射所述照射光到接收所述反射光的时间计算到所述对象物的距离；以及
控制部，所述控制部控制所述照射光的发射，
所述光接收部包括多个AD转换部，多个所述AD转换部对从所述像素读取的像素信号进行AD转换，
所述距离测量方法包括以下步骤：
由多个所述AD转换部的相同AD转换部对分别从形成所述光接收部的多个所述像素的第一像素和第二像素读取的第一像素信号和第二像素信号进行AD转换，所述第一像素和所述第二像素彼此相邻；以及
在计算从发射所述照射光到接收所述反射光的时间的过程期间，计算由所述相同AD转换部AD转换的所述第一像素信号和所述第二像素信号之间的差。
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