CN111722239A - 受光装置以及距离测定装置 - Google Patents

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Abstract

实施方式涉及受光装置以及距离测定装置。实施方式的受光装置具备受光部。所述受光部具备多个像素，该多个像素在第1方向以及作为与所述第1方向交叉的方向的第2方向上配置成阵列状，能够根据接收到的光的强度来输出信号。所述多个像素分别具备1个或者多个受光元件。所述受光部具有由多个连续的所述像素构成的受光区域，根据表示所述第1方向上的所述受光区域的位置以及所述第2方向上的所述受光区域的位置的信号来指定所述受光部中的所述受光区域。

Description

受光装置以及距离测定装置
关联申请
本申请享有以日本专利申请2019-50991号(申请日：2019年3月19日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请，从而包含基础申请的所有内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及受光装置以及距离测定装置。
背景技术
激光雷达(Light detection and raging(LIDAR))将激光照射到测量对象物，利用传感器感知从测量对象物反射的反射光的强度，根据传感器的输出而变换为时间序列的数字信号。通过该变换，根据从激光器发光起至数字信号的信号值的峰值等为止的时间差，对测量对象物的距离进行测量。
在该LIDAR的技术、特别是车载用LIDAR中，进行了利用硅光电倍增管(SiliconPhoto Multiplier(SiPM))的2维排列传感器的研究。然而，在以往的方法中，由于要求广泛地去除环境光所致的噪声，另外要求受理光的传感器的准确的同步等，所以难以实现利用了SiPM的高性能的LIDAR。
发明内容
实施方式提供提高了2维排列传感器的性能的受光装置以及距离测定装置。
实施方式的受光装置具备受光部。所述受光部具备多个像素，该多个像素在第1方向以及作为与所述第1方向交叉的方向的第2方向上配置成阵列状，能够根据接收到的光的强度来输出信号。所述多个像素分别具备1个或者多个受光元件。所述受光部具有由多个连续的所述像素构成的受光区域，根据表示所述第1方向上的所述受光区域的位置以及所述第2方向上的所述受光区域的位置的信号来指定所述受光部中的所述受光区域。
附图说明
图1示意地示出具有SiPM阵列的受光装置的受光部。
图2示出一个实施方式的受光区域。
图3示出一个实施方式的受光区域。
图4示出一个实施方式的像素与信号线的连接。
图5示出一个实施方式的像素与第1信号线的连接。
图6示出一个实施方式的像素与第1信号线的连接。
图7示出一个实施方式的像素与第1信号线的连接。
图8示出一个实施方式的第1信号线与第2信号线的连接。
图9示出一个实施方式的第1信号线与第2信号线的连接。
图10示出一个实施方式的受光装置的像素与输出的关系。
图11是示出一个实施方式的受光装置的功能的框图。
图12示出一个实施方式的第1开关。
图13示出一个实施方式的像素与第1信号线的连接。
图14示出一个实施方式的受光装置的受光部的另一例子。
图15示出一个实施方式的受光装置的受光部的另一例子。
图16示出一个实施方式的距离测定装置的功能。
图17示出一个实施方式的受光强度的一个例子。
图18示出一个实施方式的受光强度的分布的一个例子。
图19示出一个实施方式的受光装置的受光部的另一例子。
图20示出一个实施方式的受光装置的像素的输出的一个例子。
图21示出一个实施方式的受光装置的像素的输出的另一例子。
具体实施方式
以下，参照附图，说明实施方式。附图是作为一个例子而示出的，并非限定本实施方式。另外，关于附图中的位置、尺寸比等，也是为了简化说明而作为一个例子而示出的，只要没有特别记载，就并不示出准确的位置、准确的尺寸比。在说明中，例如，将表示位置的索引小的一方称为上游，传递信号的方向为从索引小的一方向大的一方传递的方向。它们是作为一个例子而示出的，在安装中，只要是唯一地传递信号的朝向，索引的大小就也可以相反。
(第1实施方式)
图1是示出受光装置1的受光部10的示意图。受光装置1作为受光传感器而具备受光部10。受光部10具备沟道12。虽然示出了25个沟道，但不限于此，受光部10既可以由1个沟道构成，也可以具备比25个沟道多的沟道。即，受光部10具备1个或者多个沟道12。
图1的右图示出沟道12部分的放大图。沟道12具备1个或者多个单光子雪崩二极管(Single photon avalanche diode(SPAD))14。SPAD14的数量不限定于图1所示的数量。SPAD14作为受光元件而例如具备雪崩光电二极管(avalanche photodiode(APD))或者SPAD。SPAD14通过雪崩击穿来探测光子单位中的受光，变换为电信号而检测光。以下，在本说明书中，将沟道称为像素。一般而言，有时将SPAD称为pixel(像素)，但在本说明书中，想要留意的是不使用该称呼方法。
受光装置1能够根据由以阵列状配置的像素12中的、配置于哪个位置的像素12进行受光来检测受光位置以及接收到的光的强度。以下，在说明中，为了方便，使用图示出的第1方向和作为与第1方向交叉的方向的第2方向来进行说明。在说明中，上下表示沿着第1方向的方向，左右表示沿着第2方向的方向。这些方向是在将像素12配置成阵列状的情况下定义的相对的方向，也可以对调。另外，为了受光装置1的适应性，第1方向与第2方向最好垂直地交叉，但也可以不严格地垂直，也可以根据SPAD的形状等而以不严格地垂直的预定的角度交叉。另外，像素12、SPAD14分别作为正方形而图示出，但并不限于此，也可以为其它形状、例如长方形。
图2是示出本实施方式的受光部10中的受光区域和像素12的配置的一个例子的图。在此，受光区域仅仅是名称，也可以是未必该区域全部接受光。用虚线表示像素12的边界，用实线表示受光区域16的边界。在本实施方式中，不根据在像素12的各个像素中探测到的光来检测位置，而根据在某种程度的范围探测到的光来判断是否接收到光。例如，受光区域16为具有3×4像素的矩形区域。
将第1方向上的受光区域16的像素数记载为第1预定数量，将第2方向上的受光区域16的像素数记载为第2预定数量。这样，受光区域16为在被指定的受光的位置处具有配置于预定范围的多个连续的像素的区域。例如，第1预定数量为3，第2预定数量为4。
位置的指定例如斜线所示那样，使用左上的像素的第1方向以及第2方向的坐标来进行。如果是在第1方向上为第M个、在第2方向上为第N个的像素，则分别使用坐标M，N来表示位置。位置的表示方式并不限于左上，也可以为左下、右上、右下等，也可以为中心的像素的坐标，除此以外，只要是能够唯一地决定位置的表示方式即可。例如，当指定左上的位置M，N时，将在从该像素12起在第1方向上为第1预定数量、在第2方向上为第2预定数量的矩形区域中的各个像素12中接收到的光变换为信号而输出。通过指定该位置，从而探测在受光部10内的任意地指定的位置处是否接收到光。
受光区域16内的各个像素12分别输出受光强度。这样，不将由各个像素12接收到光而得的信号进行结合，而分别输出来自各个像素12的信号。在光不是均匀地照射到受光区域整个区域，而仅照射到一部分的像素的情况下，分别输出来自各个像素12的信号，从而能够仅使用被照射光的像素的信号。能够去除来自未被照射光的像素的噪声，所以信噪比(signal to noise ratio(SNR))与其相应地变高。由于在受光区域内的光的照射中存在偏重，另外，将光的焦点聚焦的结果是该偏重变大，所以通过分别输出，从而SNR被改善。另一方面，能够在接收到受光区域16内的各个像素12的输出的器件(例如，processingcircuitry，处理电路)侧集中，所以能够将受光区域16如1个像素那样处置。
图3是示出受光区域的别的方式的图。受光区域无需为1个，也可以具备多个受光区域16A、16B。在该情况下，在各受光区域根据坐标来定位。受光区域16A根据坐标MA，NA来决定，受光区域16B根据坐标MB，NB来决定。这样具备多个受光区域，从而在作为受光对象的激光器等发光器件存在多个的情况下，针对各个发光器件的受光能够通过对各自的受光区域进行扫描而获取。另外，受光区域16A、16B为隔离的结构，但并不限于此，也可以共有一部分的像素。
图4是示出与用于安装受光区域16的像素12有关的连接关系的图。作为输出路径，对各个像素12连接第1预定数量的第1信号线100。在受光区域16如图2那样为3×4的区域的情况下，如图4所示，与3根信号线连接。沿着第1方向的像素12分别连接于相同的第1信号线100。
各个第1信号线100与沿着第2方向而配备的第2信号线140连接。例如，第2信号线140配备有与存在于受光区域16的像素数相同的根数、即(第1预定数量)×(第2预定数量)根。在上述例中，配备有3×4＝12根第2信号线140。
在从像素12起的信号线与第1信号线100的交点、以及第1信号线100与第2信号线140的交点处，分别配备开关。能够通过由这些开关进行的信号线的切换，经由第1信号线100以及第2信号线140分别获取来自各个像素12的信号。
对于开关的切换，使用表示位置的选择线。第1选择线连接于从像素12起的信号线与第1信号线100的各个交点处的第1开关，第2选择线连接于第1信号线100与第2信号线140的各个交点处的第2开关。利用第1选择线以及第2选择线分别表示上述受光区域16的第1方向的位置以及第2方向的位置，决定受光区域16。
开关例如可以构成为具备金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor(MOSFET))。在该情况下，开关的驱动端子为栅极，在被选择的情况下超过栅极及源极间的阈值电压的电压被施加到选择线。
详细地说明各信号线、开关以及选择线。
图5是示出像素12与第1信号线100的连接的一个例子的图。为了进行说明，使用1个像素与3根信号线连接的图。为了方便，将第1信号线100的附图标记设为101、102、103，将第1开关110的附图标记设为111、112、113，将后述第1伪线130的附图标记设为131、132、133，分别示出多个要素中的1个要素。像素12分别经由第1开关111、112、113而与第1信号线101、102、103连接。
像素12经由第1开关111而与第1信号线101连接。在关断状态下，第1开关111为与第1信号线101不连接的状态。第1开关111的用于使其驱动的端子与接收选择信号的第1选择线121连接。当从第1选择线121被输入选择像素12和第1信号线101的信号时，转变为接通状态，第1开关111切换，连接第1信号线101和像素12。在选择线中流过的信号例如为表示高或者低的值的信号，为根据该信号来决定开关的驱动状态的信号。
在关断状态、即未被输入从第1选择线121向第1信号线101的输出信号的情况下，例如，像素12经由第1开关111而与第1伪线131连接。第1伪线131为与第1信号线不连接的信号线，与以使被输入的信号对装置的影响少的方式进行处理的器件等连接。例如，第1伪线131也可以接地，使来自像素12的信号流到接地面。另外，第1伪线131不是必需的结构，在第1伪线131不连接于第1开关111的情况下，也可以在第1开关111的关断状态下，使从像素12起的信号线成为开路状态。
同样地，像素12根据来自第1选择线122的信号，经由第1开关112而与第1信号线102或者第1伪线132中的任意的线连接，根据来自第1选择线123的信号，经由第1开关113而与第1信号线103或者第1伪线133中的任意的线连接。像素12为与第1信号线101、102、103中的任意1根连接、或者与它们都不连接的状态。
关于1个像素12的连接如图5所示那样。接下来，说明关于在第1方向上排列的多个像素12的连接。受光区域16的位置如上所述通过指定像素12的位置而进行。根据被指定的像素12，受光区域16内的各个像素12与任意的第1信号线连接。例如，说明指定图2所示的受光区域16内的左上的像素12即位置M，N的情况。受光区域16的位置是指定区域内的左上的像素12的位置，但在其它情况下也能够采用同样的结构来进行动作。
图6是示出几个像素12与第1信号线100的连接的图。第1选择线120对沿着第2方向而配置的像素12是共同的。第1选择线120用实线表示，第1开关110、像素12用虚线表示，第1伪线130未被图示。以下，在没有特别记载的情况下，4位的附图标记如果为其前两位用相同的附图标记表示的要素、例如11xx，则表示第1开关，如果为10xx，则表示第1信号线等。
任意的第1选择线120连接于各个第1开关110。根据从所连接的第1选择线120输入的选择信号来切换第1开关110。通过该切换，向沿着第1方向的第1信号线100中的任意的第1信号线选择性地输出来自像素12的信号。
选择第1方向位置M的第1选择线120例如与第1方向位置M处的最左的第1开关1100、第1方向M+1上的从左起第二个第1开关1110以及第1方向M+2上的从左起第三个第1开关1120的选择信号输入端子(驱动端子)连接。这样，1个第1选择线120被配备成能够关于第2方向位置N处的像素12中的、在第1方向上连续第1预定数量(例如，3个)的像素12(例如，第1方向位置M、M+1、M+2的像素)而分别切换与不同的第1信号线100的连接。第1信号线100也可以在与3个第1开关110的驱动端子连接之后，以适当地流过信号的方式连接，例如经由电阻接地。
与第1方向位置M对应的第1选择线120与第2方向位置N、N+1、…处的切换第1方向位置M的像素12的输出的第1开关110分别连接。这样，在1个信号线中发送选择信号，从而以选择存在于被指定的第1方向位置的像素12的方式与第1开关110连接。
作为一个例子，说明根据左上的像素12的位置来指定受光区域16，受光区域16的第1方向的像素数为3，第2方向的像素数为3以上，指定左上的像素12的位置为M，N的受光区域16的情况。即，说明受光区域16所包含的像素为位置M～M+2，N～N+n(n≥2)的情况。在该情况下，在与位置M相对的第1方向上的第1选择线120中，输入表示被选择的选择信号。
图7是示出上述情况下的像素12与第1信号线100的连接状态的图。说明在第1方向位置M的第1选择线120中流过选择信号的情况。在图中，用实线表示的像素12是被选择并为有源的像素，用实线表示的线表示有源的导线。
位置M，N的像素12经由第1开关1100而与和第2方向位置N对应的第1信号线1010连接。这是为了从第1选择线120输入的选择信号驱动第1开关1100，从而像素12与第1信号线1010连接。然后，在该位置的像素12中受光并变换后的信号被输出到第1信号线1010。
位置M+1，N的像素12经由第1开关1110而与和第2方向位置N对应的第1信号线1020连接。在该位置的像素12中受光并变换后的信号被输出到第1信号线1020。位置M+2，N的像素12经由第1开关1120而与和第2方向位置N对应的第1信号线1030连接。在该位置的像素12中受光并变换后的信号被输出到第1信号线1030。
同样地，存在于第2方向位置N+1、N+2、…的、与第1方向位置M、M+1、M+2对应的像素12经由第1开关1101、1111、1121、1102、1112、1122而与和各个第2位置对应的第1信号线1011、1021、1031、1012、1022、1032连接。这样，存在于第1位置M、M+1、M+2的位置的像素12分别唯一地与第1信号线100连接，当在各个像素12中受光的情况下，经由第1信号线100输出信号。
这样，对于各个第1信号线100，根据在第1方向上指定的位置来与任意的像素12连接，在该像素12受光的定时输出信号。与配备于在第2方向上相邻的像素12彼此之间的沿着第1方向的第1信号线100连接，并指定第2方向的位置的是第2信号线140。如图4所示，第2信号线140例如沿着第2方向配备于像素12的配置区域外。
此外，图7中的布线是表示一个例子的布线，无需布线成这样的配置。只要是如像素12与对应的第1信号线100、第1开关110以及第1选择线120的连接状态成为相同的状态那样的布线即可。例如，第1选择线120为了与第1开关110分别连接而布线成阶梯状，但并不限于此，也可以以与被连接的第1开关110的驱动端子连接的方式相对于第1方向以及第2方向而斜着布线成直线状。另外，在2维空间中进行了记载，但也可以在3维方向上展开。在以下的图中也相同。
图8是示出第1信号线100与第2信号线140的连接的图。与图5同样地，为了方便，将第1信号线100的附图标记设为101、102、103，将第2信号线140的附图标记设为141、142、143，将第2开关150的附图标记设为151、152、153，将第2选择线160的附图标记设为161、162、163，将第2伪线170的附图标记设为171、172、173，分别表示多个要素中的1个要素。
第1信号线101经由第2开关151而与第2信号线141连接。第2选择线161连接于第2开关151的驱动端子。当从第2选择线161输入选择信号时，第2开关151从关断状态转变为接通状态，连接第1信号线101和第2信号线141。当在该状态下在第1信号线101中流过信号时，信号也被输出到第2信号线141。关于第1信号线102和第2信号线142、以及第1信号线103和第2信号线143也同样地，分别经由第2开关152、153切换连接。第2选择线162、163分别连接于第2开关152、153的驱动端子。
在与属于相同的第2方向位置的第1信号线100连接的各个第2信号线141、142、143中，与第2开关151、152、153连接的第2选择线161、162、163也可以电连接，或者为相同的第2选择线160。
图9是示出第1信号线100与第2信号线140的连接的图，特别是详细地示出第2开关150与第2选择线160的连接的图。第1信号线100与第2信号线140例如被配备成经由1个第2选择线160而各个第2信号线140与1个第1信号线100连接。
例如，说明用实线表示的信号线为表示第2方向位置N的选择线的情况。与第2方向位置N、N+1、N+2、N+3对应的第1信号线100与各个第2信号线140唯一地连接的第2开关150的驱动部、与第2选择线160连接。通过这样连接，从而在第1方向以及第2方向上排列的像素12各自输出的信号被输出到第2信号线140。
图10示出表示在利用第1选择线120和第2选择线160指定位置M，N的像素12的情况下，在各个第2信号线140中进行哪个像素12的输出的一个例子。即，在图6中的第1选择线120中选择M的像素，在图9中的第2选择线160中选择N的像素。在图10中，省略选择线、伪线的图示。
在将第1预定数量设为3，将第2预定数量设为4，将M，N的位置的像素12作为受光区域16的左上的像素而指定的情况下，输出来自斜线所示的像素12的信号。在该情况下，将来自位于第1方向的位置M、M+1、M+2、且第2方向的位置N、N+1、N+2、N+3的像素12的信号作为受光区域16的信号而输出。
第1开关110以及第2开关150用白圈或者黑圈表示。用白圈表示的开关为成为关断的开关，例如为与伪线连接的开关。关于用黑圈表示的开关，从驱动部经由选择线被施加选择信号作为驱动信号，为成为接通的开关。即，在用黑圈表示的开关中，来自像素12的输出和第1信号线100、或者第1信号线100和第2信号线140分别连接。
位置M，N的像素12与能够经由第1开关110连接的第1信号线100中的、例如最左的信号线连接。该第1信号线100经由图示出的第2开关150中的、左上的第2开关150而与最上的第2信号线140连接。而且，经由该最上的第2信号线140而与接收受光的信息的电路(或者器件)连接，经由该第2信号线140而输出像素12接收到的光的信息。
位置M+1，N的像素12经由第1开关110而与从左起第2个第1信号线100连接。该第1信号线100经由第2开关150而与从上起第2个第2信号线140连接。位置M，N+1的像素12经由第1开关110而与对应的第1信号线100中的最左的信号线连接。该第1信号线100经由第2开关150而与从上起第4个第2信号线140连接。
图10的右下所示的是从各个第2信号线140输出来自处于哪个位置的像素12的信号。这样，当选择了表示受光区域16的像素12的位置时，针对属于该受光区域16的各个像素12的信号唯一地经由第2信号线140而输出。
此外，与像素12连接的第1信号线100、以及与第1信号线100连接的第2信号线140的排列顺序是作为一个例子而示出的，未必限于这样排列。只要属于受光区域16的像素12的输出分别从第2信号线140唯一地输出，就可以是任意的顺序。
另外，也可以使得能够根据想要测量的粒度来变更受光区域16的大小、即第1预定数量和第2预定数量。在该情况下，在沿着第2方向的像素12间配备有第1预定数量的最大数量的第1信号线100，被配备成(第1预定数量的最大值)×(第2预定数量的最大值)根第2信号线140经由第2开关150而与各个第1信号线100连接。第1选择线120与上述第1信号线100和像素12的连接的情况同样地配备。关于第2开关150以及第2选择线160也相同。
图11是示出受光装置1的电路结构(或者器件结构)的图。受光装置1具备上述受光部10、区域指定部20以及信号处理部22。这些各部也可以包括上述结构，由处理电路构成其一部分或者全部。信号处理部22另外也可以为从受光装置独立出的装置。
区域指定部20进行受光区域16的指定。受光区域16的指定例如根据所决定的算法(例如，正弦振动)和参数，由区域指定部20执行。另外，在另一例子中，根据从外部输入的位置信息或者同步信息来执行受光区域16的指定。区域的指定根据第1方向上的位置以及第2方向上的位置来执行。区域指定部20对与指定的第1方向的位置对应的第1选择线120以及与指定的第2方向的位置对应的第2选择线160分别施加用于驱动各开关的电压或者电流等。利用由该区域指定部20施加了电压等的选择线来驱动受光部10中的上述动作。
信号处理部22处理来自受光部10中的各第2信号线140的输出信号。例如，对该输出信号进行AD变换，根据该信号取峰值的时刻而判断为接收到光。另外，在另一例子中，对多个输出信号的AD变换结果进行累计(平均化)，根据其峰值时刻而判断为接收到光。作为又一例子，在从多个第2信号线140输出的信号之和超过第1阈值的情况下，判断为在受光区域16接收到光。另外，作为又一例子，也可以在输出超过第2阈值的信号的第2信号线的数量超过第3阈值的情况下，判断为在受光区域16接收到光。作为又一例子，也可以将来自第2方向N上的与第1方向M、M+1、…对应的第2信号线140的输出之和与第4阈值进行比较而进行判断。
信号处理部22输出在受光区域16接收到光的时刻、和受光信号的强弱以及环境光的强弱。只要将智能累积技术(smart accumulation technique(SAT))应用于受光区域，就能够针对关注的像素(该像素)，仅对其周围的像素的信号中的来自该像素的对象的信号进行累计。因而，能够提高SNR，关于各个像素而输出结果。另外，作为另一例子，也可以对在受光区域16内的多个像素12中探测到的受光强度进行插值，求出受光区域整体的峰值和强度分布而输出。也可以与上述同样地，每隔沿着第1方向的像素12的第1预定数量而输出第2预定数量相当的受光强度。
在利用LIDAR的情况下，例如，使受光区域16与发光装置(例如，激光器)的动作同步，从而测定受光的定时，从而能够进行向反射物的距离的测定。如前所述，根据本实施方式，将具有预定的扩展的区域设定成受光区域16，指定该受光区域16的位置，选择对应的像素12，从而能够在具有某种程度的扩展的区域受光。因而，具有某种程度的范围地进行测定，所以无需严格地取得同步，即使是比较宽松的同步也能够进行基于LIDAR的距离测定。同样地，在某种程度的范围进行测定，所以在受光位置的位置偏离中也具有鲁棒性。进而，当在像素间接收到光的情况下，也能够检测。
另外，例如，在用作LIDAR的受光装置的情况下，在使受光光学系统的焦点成为无限远的情况下，反射光从近距离物体散焦，被照射到宽的区段，但当这样在光量中出现大的差异的情况下也能够精度良好地探测受光。另外，在光量特别大的情况下，有时传感器饱和，或者长时间留有残留输出，但当这样具有预定的扩展而进行测量的情况下，也能够在除此以外的周边的像素即光量小的区域进行测量。另外，应用非同轴的光学系统的情况较多，但在该情况下，根据距离不同而照射位置不同。特别是在反射物体近的情况下，容易引起受光位置的偏离，但具有扩展地进行检测，所以在这样的情况下也能够精度良好地进行测量。这样，能够实现受光装置1的受光的精度的提高。
如图3所示具备多个受光区域，从而能够检测多个激光中的反射。通过使用多个发光器件，能够增大激光器的功率，另外，能够增加测定次数。其结果，能够实现距离、分辨率的增大。进而，还能够使用多堆叠的发光器件，特别是有效利用堆叠的间隔大的发光器件。
另外，在该实施例中，通过图4至图10所示的、基于开关110的像素12与第1信号线100的连接、以及基于开关150的第1信号线100与第2信号线140的连接，受光区域16内的相对位置和输出的顺序不因第1方向位置M和第2方向位置N的值而改变。例如，如图10所示，位于受光区域16内的左上的像素被输出到最上。该顺序关于(M，N)而为升序。由于该特征，信号处理部22及其后级的电路能够仅从第1方向位置M和第2方向位置N确定第2信号线140中的输出的各个信号是来自哪个像素12的输出信号。通过省去该确定所需的处理，能够相应地简化信号处理部22及其后级的电路。
(第2实施方式)
图12是示出前述实施方式中的第1开关110的另一例子的图。第1开关110例如具备晶体管110A、110B、110D、逻辑非电路110C以及逻辑与电路110E。各个晶体管例如构成为具备当对栅极施加阈值以上的电压时电流从漏极流到源极的n-MOSFET。
在最简单的前述实施方式中，具备上述电路元件中的晶体管110A。在该情况下，晶体管110A的漏极与像素12连接，栅极与第1选择线120连接，源极与第1信号线100连接。
在前述实施方式中，在具有伪线的情况下，具备上述电路元件中的晶体管110A、110B以及逻辑非电路110C。在该情况下，晶体管110A的连接与上述相同。另一方面，晶体管110B的漏极与像素12连接，栅极经由逻辑非电路110C而与第1选择线120连接，源极与第1伪线130连接。在该情况下，在未施加在第1选择线120中选择的信号的情况下，晶体管110A不驱动，而晶体管110B驱动，来自像素12的信号被输出到第1伪线130。相反，在施加在第1选择线120中选择的信号的情况下，晶体管110B不驱动，而晶体管110A驱动，来自像素12的信号被输出到第1信号线100。
在本实施方式中，除了具有伪线的情况之外，还具备晶体管110D和逻辑与电路110E。另外，对第1开关110连接表示在比该开关靠上游的第1开关110中是否输出来自与该开关对应的像素的信号的信号流经的第1标志线180。在标志线中流过的信号例如也可以与选择线同样地为表示高或者低的信号。在该情况下，在最上游中低的信号被施加到第1标志线180。
也可以不是所有的第1开关110都是图12的结构，仅使一部分的第1开关110成为该结构，关于其它第1开关110，成为对前述实施方式所记载的结构增加逻辑与电路110E的结构。晶体管110D的漏极与第1信号线100连接，栅极与第1标志线180连接，源极与第1信号线以及晶体管110A连接。
当在第1选择线120中，未施加将来自像素12的信号输出到第1信号线100的电压的情况下，晶体管110A成为关断的状态，晶体管110B成为接通的状态，来自像素12的信号不输出到第1信号线100，来自像素12的信号被输出到第1伪线130。来自该像素12的信号被输出到第1伪线130，以不成为受光区域16中的输出的方式处理。
在该情况下，在第1标志线180中，经由逻辑与电路110E，与从上游来的信号相同的信号向下游输出。即，当在上游中高的信号被施加到任意的第1选择线的情况下，与比被施加该信号的像素所对应的第1开关靠上游的晶体管110D对应的晶体管成为关断，与处于被施加该信号的像素所对应的第1开关以下的最近的下游的晶体管110D对应的晶体管成为接通。其结果，成为在所选择的像素以下，第1信号线100与第2信号线140经由第2开关150连接的状态。
另一方面，在将来自像素12的信号输出到第1信号线100的电压被施加到第1选择线120的情况下，晶体管110A成为接通的状态，晶体管110B成为关断的状态。来自像素12的信号被输出到第1信号线100，来自像素12的信号不输出到第1伪线130。然后，来自像素12的信号被输出到第1信号线100，经由第2开关150输出到第2信号线140。
在该情况下，在上游中，未施加对应的第1选择线120中的选择信号，来自像素的信号未输出到相同的第1信号线100，且信号未输出到第1标志线180，或者低的信号流到第1标志线180。因此，比阈值电压低的电压被施加到晶体管110D的栅极，成为关断状态。即，第1信号线100在比该像素12靠上游处成为电切断的状态。
另一方面，针对下游，第1标志线180经由逻辑与电路110E而输出第1选择线120与上游的第1标志线180逻辑与的结果，所以高的信号被输出到第1标志线180。其结果，在下游中，输出从该像素12输出的信号。
如上那样，根据本实施方式，将具有预定的扩展的区域设定成受光区域16，指定该受光区域16的位置，选择对应的像素12，从而也能够在具有某种程度的扩展的区域进行受光。像素12在开关为关断状态的情况下，经由开关而与伪线连接，所以在属于未选择的区域的像素12中接受的环境光(噪声)不传递给输出，能够改善SNR。另外，在被照射大光量的情况下，能够抑制来自所选择的区域以外的载流子流到输出，能够缩短像素的输出饱和的期间等，能够缓和饱和状态。进而，能够利用晶体管110D来决定是否将来自上游的信号传递给第1信号线100，所以能够降低信号线的寄生电容，其结果，能够抑制来自像素12的输出频带恶化。
此外，设为仅在第1方向上存在标志线，但不限于此。例如，也可以沿着各个第2信号线140而配备第2标志线，与图12同样地将第2开关150中的一部分或者全部与第2标志线连接。
(第3实施方式)
在前述实施方式中，在沿着第2方向而相邻的像素12彼此各自之间具备第1信号线100，但并不限于此。
图13是示出像素12与第1信号线100的连接的另一例子的图。也可以如图13所示，在沿着第2方向而相邻的像素12中共有第1信号线100。通过共有，从而能够当在沿着第2方向而相邻的像素12中受光的情况下，提高其受光灵敏度。
在该情况下，能够削减第1信号线100以及第2信号线140的根数。即，还能够实现上述受光灵敏度的提高、并且安装面积的削减。另外，通过减少布线本身，能够抑制不好的情况的产生概率。
(第4实施方式)
在第4实施方式中，为了修正受光区域16的偏离，重要的是如前述第1～第3实施方式的受光装置1那样，不论受光区域16的位置如何，都唯一地保持受光区域16内的像素位置与输出顺序的关系。具体而言，在为3×4的受光区域的情况下，输出顺序如图10所示那样为(M，N→M+1，N→M+2，N→…)。在本实施方式中，说明保持该顺序，并更加削减布线容量，削减受光部的面积的受光装置1。
图14是示出来自本实施方式的受光部10的输出的图。受光部10为了输出来自受光区域16的信号，经由将从受光部10输出的信号的顺序进行排列的开关电路18而与信号处理电路连接。在开关电路18中，代替在前述各实施方式所示的各开关以及各信号线中当决定M、N时自动地排列，而根据条件来对来自受光区域16内的各像素12的输出进行排列。
此外，开关电路18既可以与信号处理一体化，也可以位于比信号处理的一部分或者全部的电路靠后级的位置。信号处理有时如先前所记载那样由如放大器那样的模拟电路、AD变换器、如SAT那样的进行累计等的逻辑电路构成，在该情况下，也可以位于AD变换器与所述逻辑电路之间。其原因在于，通过这样做，从而不产生开关电路所致的模拟信号的劣化，能够进行需要正确的输出顺序或者像素位置信息的逻辑处理。
不是唯一地维持受光区域16内的像素位置与输出顺序的关系，在受光部10与信号处理之间追加开关电路18，利用开关电路18将输出顺序变更为受光区域16内的唯一的顺序。开关电路18还接收表示受光区域16的位置的N和M的信号，根据M和N，将开关的连接改变，决定输出顺序。开关电路18也可以为仅基于逻辑以及基于表格中的任意一个。开关电路18的输入线数存在与输出线数相同的情况和比其多的情况这两种。开关电路由基于如后所述的算法的逻辑电路、或者表格驱动的电路实现。后者使用记载有M、N以及输出信号的顺序与受光区域内的相对位置的对应的表格。
受光部10内的像素12分别经由对应的像素开关间信号线190而与开关电路18连接。接收到来自属于受光区域16的像素12的信号的开关电路18例如根据在受光区域16内图14的右下所示的顺序，将来自像素12的信号输出到各个输出线192。例如，当将像素中的该顺序的编号设为x时，在受光区域16内与x的位置对应的像素经由输出线192_x而输出。在输出线192_x的接收侧，与该n对应地进行信号处理，从而进行如前述实施方式所示的位置偏离等的校正、或者基于其它受光区域16内的位置的处理。这样，能够不变更与受光区域16内的相对的位置有关的顺序地执行信号处理。
图15是更详细地示出图14的受光部10的图。受光部具有数量与第1方向的像素数相同的第1选择线120、和数量与第2方向的像素数相同的第2选择线160。根据第1方向的位置N和第2方向的位置M，第1选择线120和第2选择线160的一部分成为接通，另一部分成为关断。如右侧所示的像素周围的放大图所示，在与像素对应的第1选择线120和第2选择线160这两方都接通的情况下，经由与电路而对应的开关成为接通，该像素的信号经由该开关连接于预定的像素开关间信号线190。关于开关，能够应用与图12相同的开关，未连接的像素的信号连接于伪线(图12的130)。这样，针对属于受光区域16的像素12，进行根据被施加到第1选择线120以及第2选择线160的信号来输出来自像素12的信号的控制。
在本实施方式中，不论N和M的值如何，各个像素12都被输出到受光部10的预定的输出线。因而，为了信号处理，需要以将输出顺序保持成恒定的方式，追加开关电路18而利用开关电路重新排列。但是，存在于受光部10的像素开关间信号线成为第1选择线120、第2选择线160以及像素开关间信号线190，其根数在各级中变少，其布线容量也变小。另外，受光部中的开关电路的总数也比第1实施方式少。在受光部中，其传感器的面积比率左右灵敏度，但信号线和开关电路变少，从而传感器的面积比率变大，灵敏度提高。
像素12与像素开关间信号线190的对应例如也可以在将像素12的受光部10中的第1方向的位置设为m，将第2方向的位置设为n的情况下根据基于m的第1预定数量的剩余、以及基于n的第2预定数量的剩余来决定。在指定受光区域16的情况下，以使该区域内的像素不连接于相同的像素开关间信号线190的方式将像素与像素开关间信号线190连接即可。
在第1预定数量为3，第2预定数量为4的情况下，例如，在将m的第1预定数量的剩余为a、n的第2预定数量的剩余为b的像素表示成(a，b)时，(0，0)与第1像素开关间信号线190_1连接，(0，1)与第2像素开关间信号线190_2连接…，(1，0)与第5像素开关间信号线190_5连接，…，(2，3)与第12像素开关间信号线190_12连接。
相对于此，在开关电路18中，例如，在按照逻辑排序的情况下，针对表示受光部10内的受光区域16的位置的M，N，分别根据第1预定数量、第2预定数量的剩余来对来自各像素的输出进行排列。例如，如果M为3的剩余为A，N为4的剩余为B，则将设为X＝(1+(A×第2预定数量)+B)的第X的像素开关间信号线190_X与输出线192_1连接，将第X+1的像素开关间信号线190_(X+1)与输出线192_2连接。以下，同样地，根据X的值来连接像素开关间信号线和输出线。此外，在表示像素开关间信号线以及输出线的编号(X，X+1等)超过12的情况下，适当地与从1起循环地计数而得到的编号的输出线连接。
此外，像素开关间信号线190也可以比属于受光区域16的像素数多。在该情况下，关于剩余，根据该像素开关间信号线190的数量来变更。另外，如上所述，也可以不基于剩余，而例如在输入M、N之后，根据表示连接关系的表格来切换开关。使用剩余仅仅是一个例子，开关电路18只要是调整顺序的开关电路，就可以是任意的电路。另外，顺序也可以不是图所示的顺序，例如，在下述所示的实施方式中能够为了位置的调整等而将受光位置对应起来即可。
如上那样，根据本实施方式，与前述各实施方式同样地设定受光区域16，从而也能够在具有某种程度的扩展的区域进行受光。进而，能够掌握是来自在受光区域16相对地位于何处的像素的输出，所以能够削减中间的信号线的数量，更加减小布线容量，且减小受光部的面积，并维持受光区域16内的像素的顺序，并进行输出。
(第5实施方式)
前述实施方式的受光装置1也可以在LIDAR中使用。在配备于通常的LIDAR的情况下，在具备发光部和距离测定部的距离测定装置中，配备有前述受光装置1，根据来自接收到发光部发出的光的受光装置1的输出来进行距离的测定。本实施方式还涉及当在受光位置、即受光区域16产生偏离的情况下，根据受光区域的输出，特别是根据多个输出的输出分布，校正受光区域16的位置的受光装置1或者距离测定装置。
图16示出在本实施方式中的距离测定装置(LIDAR)中安装有受光装置1的状态的框图的一个例子。距离测定装置3除了具备还具备受光位置校正部24的受光装置1之外，还至少具备发光部30和距离测定部32。
发光部30至少具备激光器、例如激光二极管(Laser Diode(LD))等发光器件。另外，具备用于对发光器件进行扫描的器件。另外，也可以配备测量发光器件的朝向的传感器、输出与该朝向有关的信息的输出器件等器件(或者电路)。在本实施方式中，发光部30也可以具备对对象发光，并且将发光器件的测量开始的定时以及测量开始的定时的朝向输出到区域指定部20的器件。
区域指定部20例如根据决定的算法(例如，正弦振动)和参数，根据在前述实施方式中说明的与受光区域16对应的像素12的位置将受光区域16通知给受光部10。受光区域16如图1以及图2所示是属于受光部10的像素12中的预定的区域。受光部10根据所通知的位置将来自存在于受光区域16内的像素12的输出向信号处理部22输出。信号处理部22处理来自像素12的信号，输出到距离测定部32以及受光位置校正部24。在本实施方式中，例如，信号处理部22关于沿着第1方向而连续的受光区域16内的像素12，将接收到光的结果输出到距离测定部32，并将该信号强度之和输出到受光位置校正部24。
受光位置校正部24根据从信号处理部22输出的信息，决定校正受光区域16的位置的信息。在该实施例中，根据在受光区域16受光的强度的分布来校正受光区域16的位置。校正信息被输出到区域指定部20或者受光部10，用于受光装置1中的受光区域16的位置的校正。关于校正信息，例如既可以区域指定部20针对基于决定的算法和参数的信息，在第1选择线120以及第2选择线160中选择根据校正信息进行校正而选择为受光区域16的位置，也可以在受光部10中，使根据从区域指定部20通知的信息而选择的信号的位置偏移地选择。关于该校正的详细内容将在后面叙述。
距离测定部32接收在信号处理部22中变换后的信号，测定直至对象为止的距离。直至对象为止的距离根据从发光部30发光的时刻和在受光部10中接收到光的时刻来决定。该时间的决定既可以基于距离测定部32接收发光部30发光的定时、以及经由信号处理部22接收受光部10受光的定时而测量出的结果，也可以由发光部30向受光装置1通知发光定时，根据在受光装置1中受光部10受光的定时，将测量出的时间通知给距离测定部32。
距离测定部32根据发光以及受光的定时和光速来测量直至对象为止的距离，输出到外部。
通过设定在前述中说明的受光部10的受光区域16，从而在从发光部30发出的光具有扩展的情况下能够进行受光，但由于受光部10等的温度变化、经年劣化等，受光的定时有时偏离。在本实施方式中，说明测量该偏离，自动地进行受光区域16的位置的校正的受光装置1。
在图16中，在受光装置1的内部示出受光位置校正部24，但并不限于此，也可以配备于受光装置1。即，既可以在受光装置1内自动地进行受光区域16的校准，也可以在受光装置1外获取信息而进行校准。当在受光装置1外获取校正信息的情况下，既可以用被通知该校正信息的受光装置1进行校正，也可以从受光装置1外通知校正命令，校正受光装置1中的信息，或者也可以作为校正从发光部30向区域指定部20的信息的通知而得的结果，实质地校正受光区域16的位置。另外，受光位置校正部24也可以配备于距离测定部32，与距离测定一起进行受光位置的校正。在与除了受光装置1以外的距离测定装置3的信息的传递中，有时花费时间，所以更好的是如图16所示是在受光装置1中配备受光位置校正部24的结构。
图17是示出受光区域16中的受光强度的一个例子的图。表示受光区域16内的像素的颜色的浓淡表示受光强度，颜色越明亮，表示受光强度越大，颜色越暗淡，表示受光强度越小。受光区域16用第1预定值为3、第2预定值为5的3×5的区域表示。在受光区域16，例如受光的强度如图所示因第2位置不同而不同。
图18是示出图17的第2方向位置与受光强度的关系的图。这例如是基于将来自远方的反射光聚焦成两个像素量的宽度的受光光学系统设计。该设计的结果是来自远方的反射光聚光到2～3个像素，在其周围还观测到微弱地照射光的光的扩散。
此外，为了说明而示出了仅在第2方向上扩散，但并不限于此，也可以在第1方向上也扩散。在以下的说明中，仅对关于第2方向的扩展的测量以及校正进行说明，但这关于第1方向也能够同样地进行。即，在作为第1方向或者第2方向中的任意的方向的校正方向上，从受光强度推测偏离，并进行校正。也可以不在第1方向或者第2方向中的某一个方向上进行校正，而在双方校正偏离，在该情况下，关于校正方向，根据各个校正的朝向，考虑为第1方向或者第2方向，执行偏离的校正。
当在发光部30中发光元件相对于第2方向进行单振动而被扫描的情况下，例如，在受光部10中发光部30发出的光到达的位置通过以下的公式求出。
x＝a sin(ωt+φ) (1)
另一方面，在关于实际地在受光区域16接收到的光的强度而输出的信号处理部22中，将来自在第1方向上连续的像素12的输出之和分别如图17所示设为210A、210B、…、210E。在图17的情况下，受光的强度分布为210A<210B<210C<210D>210E。在该受光区域16，受光区域16向左偏离，通过将该区域向右侧偏移，从而更加精度良好地推测受光的情况。既可以如上所述，关于受光区域16中的所有的沿着第1方向取和而得的强度210A、210B、…而求出大小关系，也可以简单地将210A与210E(受光区域16的两端处的和)进行比较，如果210A>210B，则向左偏离，如果210A<210E，则向右偏离。
在公式(1)中，通过变更a、ω或者
Figure BDA0002313942780000221
的值，能够校正受光区域16的位置。例如，考虑受光区域16的位置从N小的一方向大的一方移动的情况。在该情况下，通过简单地增大
Figure BDA0002313942780000222
使相位偏移，能够使受光区域16向右侧偏移。在第2方向的位置N为受光部10的中心的右侧的情况下，例如通过增大振幅a，或者增大频率ω，能够使受光区域16向右侧偏移。相反，在第2方向的位置N为中心的左侧的情况下，例如通过减小振幅a，或者减小频率ω，能够使受光区域16向右侧偏移。这样，能够校正受光区域16的位置，以在接下来的受光定时得到更好的结果。
在受光区域16的位置从N大的一方向小的一方移动的情况下，例如以与上述相反的方式进行校正。另外，更简单的是，也可以在任意的情况下，区域指定部20都关于选择的区域而使第2方向的位置例如相对于当前的值而偏移+α(α≥1)，从而使受光区域16向右侧移动。
该α的值既可以根据在受光区域16受光的强度分布来计算，也可以采用预定的值、例如α＝1等。最简单的是，在受光区域16向左偏离的情况下，使第2方向的受光位置+1，在受光区域16向右侧偏离的情况下，使第2方向的受光位置成为-1。
在使α的值可变的情况下，例如以如下方式求出α。在成为如图18那样的强度分布的情况下，求出如用实线表示那样的向上凸的曲线，从分布的中央推测α。另外，也可以使用FIR相关滤波器等来求出对实线的曲线拟合而成的虚线的直线，求出分布的中央，推测α。这样利用根据强度分布而推测出的α来校正受光区域16的位置。
另外，在获取照射到对象而反射的光的强度来进行校正的情况下，有时由于作为反射对象的物体而在反射强度中出现不均。为了应对这样的情况，例如，获取多次的受光数据，使用受光区域16内的位置处的受光强度的平均值等统计量，获取受光区域16内的强度分布，根据这样获取到的强度分布，推测位置偏离量α。由此，能够进行将作为对象的物体中的反射不均等未意图的偏重进行消除后的稳定的像素扫描。
作为另一例子，在上述中，将210A、…中的一个的沿着第1方向的和作为对象，但并不限于此，例如，也可以设为210AC＝210A+210B+210C，210BD＝210B+210C+210D，210CE＝210C+210D+210E，进行对应数量的(例如，1帧量的)测量，求出其合计值，比较210AC、210BD、210CE的合计值的大小，进行校正。例如，进行在210AC的合计值最大的情况下，使位置向左偏移1，在210BD的合计值最大的情况下，不偏移，在210CE的合计值最大的情况下，使位置向右偏移1的校正。这样，使用能够根据强度分布高速地进行运算的指标来进行校正。
作为又一例子，也可以使用杂散光来进行校正。在距离测定装置3中，有时射出的光被其框体反射、散射，杂散光是指该反射、散射。有时存在由受光部10接收到杂散光的区域。例如，当基于发光部30的发光器件的振幅大时，有时在距离测定装置3的框体的内部产生反射，受光部10接收该反射光。
也可以在这样产生杂散光的状态下，将受光部10进行受光的位置数据等存储于未图示的存储部，使用与该存储的位置数据的偏离来进行校正。存储的数据例如为在工厂出货时、搭载于汽车等而最初启动的定时获取到的数据。也可以存储作为基准的杂散光的受光状态，在距离测定的执行时、执行前等，接收相同的状态下的杂散光，与存储于存储部的位置数据进行比较，从而校正偏离。
在该情况下，根据直至检测为止的时间和强度分布来调整扫描的同步、扫描范围等。通过使用杂散光，为根据射出的位置唯一地确定的值，所以能够实现比使用来自物体的反射光的方法更稳定的调整。另外，能够进行更少的测量次数的调整，所以能够进行更迅速的调整，在产生异常的情况下也能够在早期探测到。
以往，为了使1个像素的范围受光，根据设置于发光器件的传感器来匹配其受光位置和像素位置的指定，非常需要高精度的感测和控制。但是，如上那样，根据本实施方式，能够通过来自具有某种程度的范围的受光区域16中的像素12的受光，容易且可靠地进行受光位置的校正。另外，通过这样进行校正，还能够应对装置的经年劣化、突发地产生的异常。
(第6实施方式)
图19是将针对受光装置的输出而对一定时间的信号的数量进行计数的累计器(积分器)设置于受光装置之中的例子。在本实施方式中，受光装置1在像素12与输出之间，具备脉冲检测器40、各种开关(第1开关110以及第2开关150、或者开关电路18)、以及累计器42。关于开关的结构，与前述各实施方式相同，所以省略详细的说明。第2信号线140作为累计器42的输入而连接。在具有信号处理装置的情况下，累计器42的输出作为信号处理装置的输入而连接。
脉冲检测器40从像素12检测而输出的信号检测脉冲状的信号。例如，脉冲检测器40针对1个像素12而配备有1个。作为另一例子，也可以针对图4等中的第2信号线140的各个第2信号线，或者针对图14所示的输出线192的各个输出线而配备1个脉冲检测器40。根据像素12的性能，该脉冲检测器40不是必需的结构。例如，在能够在累计器42中不经由脉冲检测器40而适当地检测来自像素12的脉冲状的信号的情况下，也可以省略脉冲检测器40。脉冲检测器40也可以作为由模拟或者数字电路构成的脉冲检测电路而配备。
累计器42对脉冲检测器40输出的结果进行累计，或者在未配备脉冲检测器40的情况下，对像素12输出的结果进行累计。累计器42例如经由开关而与脉冲检测器40或者像素12连接，以接收来自处于受光区域16内的像素12的输出。关于开关，与前述所示的各种开关同样地，在像素12为受光区域16内的情况下成为接通，在除此以外的情况下成为关断。即，关于属于受光区域16的像素，脉冲检测器40或者像素12与累计器42连接。另外，该累计器的输出值定期地、例如每隔10ns进行复位。
该累计器42也可以为根据模拟或者数字电路来安装的累计电路。另外，作为另一例子，累计器42也可以为对每隔预定时间而复位的脉冲进行计数的计数器电路。此外，累计器42也可以不配备于受光装置1的内部，而配备于外部，进行针对来自受光装置1的脉冲输出的累计。在每个像素的SPAD数为1个的情况下，输出信号相当于2值的数字信号，但利用该累计器使输出信号多值化(成为多值的模拟信号)，利用后级的AD变换器复原。受光装置1和信号处理部22最好通过不同的半导体工艺来制造，作为其它IC芯片而安装的情形较多。在该情况下，能够利用多值化来降低芯片间的布线数，减少芯片的引脚数，使IC封装体小型化。
SPAD的响应在接收的光为脉冲状的情况下为高速，例如具有几GHz的频带。这关于具备SPAD的像素也是同样的，具备1个SPAD的像素或者具备多个SPAD的像素的响应也在接收的光为脉冲状的情况下例如具有几GHz的频带。因此，在受光装置与信号处理装置之间的布线长的情况下，有时信号劣化而无法传递。
因而，例如，通过对在10ns这样的时间中产生的脉冲的数量进行计数，从而测定受光的强度。图20是示出SPAD接收脉冲的情况下的测定例的图。通过将接收到的脉冲的数量作为维持大致10ns的时间的模拟值而输出，能够更可靠地传播。
该累计器42无需以1对1对应的方式搭载于受光部10所具备的所有的SPAD或者所有的像素，只要搭载与输出相同的数量、即受光区域16所具备的SPAD或者像素的数量即可。输出的数量远比受光部10所具备的像素等的数量少，所以与和所有的像素等对应地搭载相比，能够以更少的硅面积安装。另外，累计器42未必需要安装于受光部10。在累计器42不安装于受光部10，而安装于受光装置1、或者受光装置1外的距离测定装置3的情况下，能够不使受光部10的传感器面积比率下降、也就是说不使受光灵敏度下降地进行安装。
图21是关于接收脉冲状的光的情况下的测定而示出另一例子的图。还能够如该图21所示，作为累计器而使用低通滤波器。通过使用低通滤波器，能够近似地进行与累计同样的测定。另外，也可以将低通滤波器的一部分或者全部配备于受光装置之外。低通滤波器由电容器和电阻构成，但一般而言，也可以通过模拟或者数字的电路、IIR电路或者FIR电路来安装。此外，在为低通滤波器的情况下，不需要前述复位功能。还能够如图19所示，将进行脉冲检测的电路插入到SPAD或者像素与输出之间，由此在将SPAD等信号变换为数字信号之后进行输出。
通过将本实施方式的累计器与小型且高速的SPAD进行组合，能够实现高分辨率的受光装置。例如，也可以搭载与以往的SPAD相比4倍高速且相同的尺寸的SPAD，具备4比特的累计器42，进行多值化(4值化)。在该情况下，期待与以往的4个SPAD同等的检测能力，能够用大致1/4的面积实现受光装置1。另外，当改变视点时，能够用同等的面积实现约4倍的像素数的受光装置1。进而，在将小的SPAD与累计器进行组合的情况下，小的SPAD的反应速度为高速，所以能够利用面积小和基于累计器的多值化的相乘效果，实现像素数更大的(更高分辨率的)受光装置1。
在上述中说明的各电路的一部分或者全部也可以由中央处理单元(centralprocessing unit(CPU))等控制电路控制。在该情况下，也可以还具备与该控制电路连接的存储器。也可以在该存储器中存储如下程序，该程序储存有为了更具体地在硬件中执行而所需的软件的处理。该程序也可以存储于非临时的计算机可读介质。
说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，未意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种方式被实施，能够在不脱离发明的要旨的范围进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、要旨，并且包含于专利权利要求书所记载的发明及与其等同的范围。

Claims (14)

1.一种受光装置，具备受光部，其中，
所述受光部具备多个像素，该多个像素在第1方向以及作为与所述第1方向交叉的方向的第2方向上配置成阵列状，能够根据接收到的光的强度来输出信号，
所述多个像素分别具备1个或者多个受光元件，
所述受光部具有由多个连续的所述像素构成的受光区域，
根据表示所述第1方向上的所述受光区域的位置以及所述第2方向上的所述受光区域的位置的信号来指定所述受光部中的所述受光区域。
2.根据权利要求1所述的受光装置，其中，
所述像素具备1个或者多个雪崩光电二极管。
3.根据权利要求1所述的受光装置，其中，
所述受光区域为沿着所述第1方向而具有第1预定数量的所述像素、沿着所述第2方向而具有第2预定数量的所述像素的区域，
所述受光装置还具备沿着所述第1方向的所述第1预定数量的第1信号线，该第1信号线在所述受光部中沿着所述第2方向配置，在相邻的所述像素之间传递来自所述像素的信号。
4.根据权利要求3所述的受光装置，还具备：
第1开关，选择性地连接所述像素和与该像素对应的所述第1预定数量的所述第1信号线中的各个第1信号线；以及
第1选择线，以使沿着所述第1方向的所述第1预定数量的所述像素分别与不同的所述第1信号线连接的方式，与各个所述第1开关的驱动端子连接，传递切换所述第1开关的信号，
所述第1选择线与在所述第1方向上指定的位置处的沿着所述第2方向的所述像素所对应的所述第1开关的驱动端子连接。
5.根据权利要求3所述的受光装置，其中，
所述受光装置还具备数量与存在于所述受光区域的所述像素的数量相同的第2信号线，该第2信号线与所述第1信号线中的任意的第1信号线连接。
6.根据权利要求5所述的受光装置，还具备：
第2开关，选择性地连接所述第1信号线和所述第2信号线；以及
第2选择线，以使与沿着所述第2方向的属于所述受光区域的所述第2预定数量的所述像素连接的所述第1信号线分别与不同的所述第2信号线连接的方式，与各个所述第2开关的驱动端子连接，传递切换所述第2开关的信号。
7.根据权利要求1所述的受光装置，其中，
所述受光装置还具备区域指定部，该区域指定部输出表示所述第1方向上的所述受光区域的位置以及所述第2方向上的所述受光区域的位置的信号。
8.根据权利要求1所述的受光装置，其中，
所述受光装置具备受光位置校正部，该受光位置校正部在作为所述第1方向或者所述第2方向中的至少一方的校正方向上，根据探测到的受光强度来校正所述受光区域的位置。
9.根据权利要求1所述的受光装置，其中，
所述受光装置还具备开关电路，该开关电路连接于输出来自所述受光部中的所述像素中的各个像素的信号的信号线，根据所述受光区域内的所述像素的位置来对来自属于所述受光部中的所述受光区域的所述像素的信号进行排序并输出。
10.根据权利要求9所述的受光装置，具备：
第1选择线，在所述受光部中，选择作为所述受光区域而选择出的所述第1方向的所述像素；
第2选择线，在所述受光部中，选择作为所述受光区域而选择出的所述第2方向的所述像素；以及
逻辑积电路，根据所述第1选择线以及所述第2选择线的输出的逻辑积，控制对应的所述像素的输出。
11.根据权利要求1所述的受光装置，其中，
所述受光装置具备在将表示在所述像素中接收到光这一情况的信号输出到外部的情况下计算预定时间中的信号的累计值的累计器，所述受光装置输出所述累计值。
12.一种距离测定装置，具备：
发光部，向对象发出光；
权利要求1至11中的任意一项所述的受光装置；以及
距离测定部，根据所述发光部发出光的定时和所述受光装置接收到所述发光部发出的光的定时，测定直至所述对象为止的距离。
13.一种距离测定装置，具备：
发光部，向对象发出光；
权利要求1至10中的任意一项所述的受光装置；
累计器，计算从所述受光装置输出的信号的预定时间中的累计值；以及
距离测定部，根据所述发光部发出光的定时和所述受光装置接收到光的定时，使用所述累计器的输出来测定直至所述对象为止的距离。
14.一种距离测定装置，具备向对象发出光的发光部、接收所述发光部发出的光的受光部以及测定直至所述对象为止的距离的距离测定部，
所述受光部具备多个像素，该多个像素在第1方向以及作为与所述第1方向交叉的方向的第2方向上配置成阵列状，能够根据接收到的光的强度来输出信号，
所述多个像素分别具备1个或者多个受光元件，
所述受光部具有由多个连续的所述像素构成的受光区域，
根据表示所述第1方向上的所述受光区域的位置以及所述第2方向上的所述受光区域的位置的信号来指定所述受光部中的所述受光区域，
所述距离测定部根据所述发光部发出光的定时和所述受光区域接收到所述发光部发出的光的定时，测定直至所述对象为止的距离。
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