CN113272683A - 测量设备、距离测量设备和测量方法 - Google Patents

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Abstract

该测量设备包括：光接收部(100)，其具有光接收元件组，该光接收元件组包括多个光接收元件(10)，该多个光接收元件(10)包括在目标区域中；控制部(102)，其用于执行控制使得包括在光接收元件组中的第一光接收元件组和第二光接收元件组在不同的时间段被读取；以及信号处理部(112)，其用于使用从第一光接收元件组和第二光接收元件组中的至少一个读取的信号来执行信号处理。第一光接收元件组和第二光接收元件组的和集包括所有多个光接收元件，并且第一光接收元件组的至少一部分不包括在第二光接收元件组中。

Description

测量设备、距离测量设备和测量方法
技术领域
本公开涉及测量设备、距离测量设备和测量方法。
背景技术
作为用于通过使用光来测量到测量目标的距离的距离测量方法之一，被称为直接飞行时间(ToF)方法的距离测量方法是可用的。在通过直接ToF方法的距离测量处理中，由光接收元件接收源自从光源发射的光并且被测量目标反射的反射光，并且基于从光发射到接收作为反射光的光的时间段来测量到目标的距离。此外，在直接ToF方法中，已知的是使用光接收元件以二维网格图案布置的像素阵列来执行距离测量的配置。
在使用像素阵列的距离测量中，在对包括在像素阵列中的所有光接收元件同时执行驱动或距离测量结果的输出的情况下，在诸如功耗、数据的通信频带、电路规模等方面存在限制。因此，已经提出了将像素阵列划分成多个区域，并且顺序驱动所划分的区域以执行距离测量结果输出的划分驱动方法。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利公开第2018-044923号。
专利文献2：日本专利公开第2016-176721号。
发明内容
技术问题
在根据现有技术的划分驱动方法中，例如，像素阵列的下端区域的距离测量处理与像素阵列的上端区域的距离测量处理之间的时间差较大，并且存在难以确保整个像素阵列中的距离测量结果的同时性的可能性。在这种情况下，难以测量到距离测量设备的距离以高速变化的测量目标的距离。
本公开的目的是提供一种可以实现更高精确的距离测量的测量设备、距离测量设备和测量方法。
问题的解决方案
根据本公开的测量设备包括：光接收部，其包括光接收元件组，该光接收元件组包括多个光接收元件，该多个光接收元件包括在目标区域中；控制部，其控制包括在光接收元件组中的第一光接收元件组和第二光接收元件组，以便在彼此不同的时间段期间读出第一光接收元件组和第二光接收元件组；以及信号处理部，其基于从第一光接收元件组和第二光接收元件组中的至少一个读出的信号执行信号处理。在该测量设备中，第一光接收元件组和第二光接收元件组的和集包括所有多个光接收元件，并且第一光接收元件组的至少一部分不包括在第二光接收元件组中。
附图说明
[图1]是示意性地描绘通过可以应用于实施例的直接ToF方法的距离测量的示图。
[图2]是描绘可以应用于第一实施例并且基于光接收部接收光的时间的示例的直方图的示图。
[图3]是描绘使用根据实施例的距离测量设备的电子设备的示例的配置的框图。
[图4]是更具体地描绘可以应用于实施例的距离测量设备的示例的配置的框图。
[图5]是描绘可以应用于根据实施例的距离测量设备的装置的配置的示例的示意图。
[图6]是描绘可以应用于实施例的像素的示例的配置的示图。
[图7A]是描绘根据现有技术的像素阵列部的扫描方法的示例的示图。
[图7B]是描绘根据现有技术的像素阵列部的扫描方法的另一示例的示图。
[图8]是示出根据第一实施例的距离测量设备中的扫描方法的示图。
[图9]是关注像素的布线描绘根据第一实施例的像素阵列部的第一示例的配置的示图。
[图10]是关注每个像素的布线描绘根据第一实施例的第二示例的像素阵列部的配置的示例的示图。
[图11]是示出可以应用于第一实施例的光源部的光沿水平方向扫描的示图。
[图12]是更具体地示出根据第一实施例的像素阵列部中的行的扫描的示图。
[图13]是描绘根据第一实施例的读出处理的示例的流程图。
[图14A]是示出根据第一实施例的第一修改的眼睛安全效果的示图。
[图14B]是示出根据第一实施例的第一修改的眼睛安全效果的示图。
[图15A]是示出根据第一实施例的第一修改的降低入射到相邻行的反射光的影响的示图。
[图15B]是示出根据第一实施例的第一修改的降低入射到相邻行的反射光的影响的示图。
[图16A]是示意性地描绘根据第一实施例的第二修改的将对其执行扫描的行的高度可变的示例的示图。
[图16B]是示意性地描绘根据第一实施例的第二修改的隔行扫描的跳过量可变的示例的示图。
[图17]是示出根据第一实施例的第三修改的扫描方法的示图。
[图18]是描绘由第二实施例使用根据第一实施例和第一实施例的修改的距离测量设备的使用示例的示图。
[图19]是描绘可以应用根据本公开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。
[图20]是描绘成像部的安装位置的示例的示图。
具体实施方式
在下文中，参考附图详细描述本公开的第一实施例。应当注意，在以下第一实施例中，相同的元件由相同的参考标记表示，并且省略重复的描述。
(适用于实施例的技术)
本公开涉及一种用于使用光执行距离测量的技术。在描述本公开的实施例之前，为了便于理解，描述可以应用于实施例的技术。在该实施例中，直接飞行时间(ToF)方法用作距离测量方法。直接ToF方法是由光接收元件接收源自从光源发射的光并且被测量目标反射的反射光，并且基于光发射定时与光接收定时之间的差的时间来执行距离测量的方法。
参考图1和图2简要描述根据直接ToF方法的距离测量。图1是示意性地描绘通过可以应用于实施例的直接ToF方法的距离测量的示图。距离测量设备300包括光源部301和光接收部302。光源部301例如是激光二极管，并且被驱动以发射脉冲形式的激光。从光源部301发射的光被测量目标303反射，并且作为反射光被光接收部302接收。光接收部302包括光接收元件，用于通过光电转换将光转换为电信号，并且输出与所接收的光相对应的信号。
这里，光源部301发射光的时间(光发射定时)表示为时间t0，并且由光接收部302接收源自从光源部301发射的光并被测量目标303反射的反射光的时间(光接收定时)表示为时间t1。如果假设常数c是光速(2.9979×108[m/sec])，则通过以下表达式(1)计算距离测量设备300与测量目标303之间的距离D。
D＝(c/2)×(t1-t0)…(1)
距离测量设备300多次重复执行上述处理。光接收部302包括多个光接收元件，并且可以基于由光接收元件单独接收反射光的光接收定时来计算距离D。距离测量设备300基于类别(区间(bin)(多个区间))对从光发射定时的时间t0到由光接收部302接收光的光接收定时的时间段tm(该时间段被称为光接收时间段tm)进行分类以生成直方图。
应当注意，光接收部302在光接收时间段tm期间接收的光不限于源自从光源部301发射的光并且被测量目标反射的反射光。例如，距离测量设备300(光接收部302)周围的环境光也被光接收部302接收。
图2是示出可以应用于实施例的基于光接收部302接收光的时间的示例的直方图的示图，该直方图可应用于该实施例。参考图2，横坐标轴表示区间，而纵坐标轴表示每个区间的频率。区间是当针对每个预定单位时间段d对光接收时间段tm进行分类的类别。具体地，区间#0对应于0≤tm＜d；区间#1对应于d≤tm＜2×d；区间#2对应于2×d≤tm＜3×d；…；区间#(N-2)对应于(N-2)×d≤tm＜(N-1)×d。在光接收部302的曝光时间段是时间段tep的情况下，tep＝N×d成立。
距离测量设备300基于区间对获取光接收时间段tm的次数进行计数，以确定每个区间的频率310，并且生成直方图。这里，当从光源部301发射的光被反射时，光接收部302还接收除反射光以外的光。作为成为目标并且除反射光以外的这种光的示例，上文描述的环境光是可用的。由范围311指示的直方图的一部分包括环境光的环境光分量。环境光是随机入射到光接收部302的光，并且成为作为目标的反射光的噪声。
另一方面，成为目标的反射光是根据具体距离接收的光，并且在直方图中显示为有源光分量312。与有源光分量312中的峰值的频率相对应的区间是与测量目标303的距离D相对应的区间。距离测量设备300可以通过获取区间的表示时间(例如，区间中的中间时间)作为上述时间t1，根据上面给出的表达式(1)来计算到测量目标303的距离D。通过以上述方式使用多个光接收结果，可以针对随机噪声执行适当的距离测量。
图3是描绘使用根据实施例的距离测量设备的电子设备的示例的配置的框图。参考图3，电子设备6包括距离测量设备1、光源部2、存储部3、控制部4和光学系统5。
光源部2对应于上述光源部301，并且是被驱动以发射例如脉冲形式的激光的激光二极管。在光源部2中，发射激光的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)可以用作面光源。这不是限制性的，并且作为光源部2，可以应用使用阵列的配置，在该阵列中，激光二极管布置在线上，使得从激光二极管阵列发射的激光沿垂直于该线的方向被扫描。此外，可以应用另一种配置，该配置使用激光二极管作为单个光源，使得沿水平和垂直方向扫描从激光二极管发射的激光。
对应于上述光接收部302，距离测量设备1包括多个光接收元件。多个光接收元件例如以二维网格图案布置以形成光接收面。光学系统5将从外部入射的光引入到包括在距离测量设备1中的光接收面。
控制部4控制电子设备6的整体操作。例如，控制部4向距离测量设备1提供光发射触发器，该光发射触发器是用于使光源部2发射光的触发器。距离测量设备1使光源部2在基于光发射触发器的定时发射光，并且存储表示光发射定时的时间t0。此外，控制部4例如响应于来自外部的指示对距离测量设备1执行用于距离测量的模式的设置。
距离测量设备1在预定时间范围内对表示光接收面接收光的定时的时间信息(光接收时间段tm)的次数进行计数，并获得每个区间的频率，以生成上述直方图。距离测量设备1进一步基于所生成的直方图计算到测量目标的距离D。表示计算出的距离D的信息被存储在存储部3中。
图4是更具体地描绘可以应用于实施例的距离测量设备1的示例的配置的框图。参考图4，距离测量设备1包括像素阵列部100、距离测量处理部101、像素控制部102、整体控制部103、时钟生成部104、光发射定时控制部105和接口(I/F)106。像素阵列部100、距离测量处理部101、像素控制部102、整体控制部103、时钟生成部104、光发射定时控制部105和接口(I/F)106例如布置在单个半导体芯片上。
参考图4，整体控制部103例如根据预先包含在其中的程序来控制整个距离测量设备1的操作。此外，整体控制部103还可以根据从外部提供的外部控制信号执行控制。时钟生成部104基于从外部提供的参考时钟信号生成要在距离测量设备1中使用的一个或多个时钟信号。光发射定时控制部105根据从外部提供的光发射触发信号生成指示光发射定时的光发射控制信号。光发射控制信号被提供给光源部2并且还被提供给距离测量处理部101。
像素阵列部100包括以二维网格图案布置的多个像素10、10等，并且每个像素包括光接收元件。每个像素10的操作由像素控制部102根据整体控制部103的指示来控制。例如，像素控制部102可以针对包括(p×q)个像素10的每个块控制从像素10读出像素信号，像素10包括行方向上的p个像素和列方向上的q个像素。此外，像素控制部102可以以块为单位沿行方向并且进一步沿列方向扫描像素10，以从像素10读出像素信号。这不是限制性的，并且像素控制部102还可以独立地控制各个像素10。此外，像素控制部102可以将像素阵列部100的预定区域确定为目标区域，并且将包括在目标区域中的像素10确定为用于读出像素信号的目标的像素10。此外，像素控制部102还可以共同扫描多行(多条线)，并且进一步沿列方向扫描多行(多条线)，以从像素10读出像素信号。
从每个像素10读出的像素信号被提供给距离测量处理部101。距离测量处理部101包括转换部110、生成部111和信号处理部112。
从每个像素10读出并从像素阵列部100输出的像素信号被提供给转换部110。这里，从像素10异步读出像素信号，并且将该像素信号提供给转换部110。具体地，从光接收元件读出像素信号，并且根据每个像素10接收光的定时输出该像素信号。
转换部110将从像素阵列部100提供的像素信号转换为数字信息。具体地，对应于包括在像素信号对应的像素10中的光接收元件接收光的定时输出从像素阵列部100提供的像素信号。转换部110将提供给其的像素信号转换为指示定时的时间信息。
生成部111基于由转换部110转换像素信号的时间信息生成直方图。这里，生成部111基于由设置部113设置的单位时间段d对时间信息进行计数，以生成直方图。稍后描述生成部111的直方图生成处理的细节。
信号处理部112基于由生成部111生成的直方图的数据执行预定计算处理，以计算例如距离信息。信号处理部112例如基于由生成部111生成的直方图的数据生成直方图的曲线近似。信号处理部112检测直方图近似的曲线的峰值，并且可以基于所检测的峰值计算距离D。
当要执行直方图的曲线近似时，信号处理部112可以对直方图近似的曲线执行滤波处理。例如，信号处理部112可以通过对直方图近似的曲线执行低通滤波处理来减少噪声分量。
由信号处理部112计算的距离信息被提供给接口106。接口106将从信号处理部112提供的距离信息作为输出数据输出到外部。例如，作为接口106，可以应用移动工业处理器接口(MIPI)。
应当注意，尽管前述描述描述了通过接口106将由信号处理部112获得的距离信息输出到外部，但这不是限制性的。换句话说，可以应用将作为由生成部111生成的直方图的数据直方图数据从接口106输出到外部的配置。在这种情况下，从由设置部113设置的距离测量条件信息中，可以省略表示滤波器系数的信息。从接口106输出的直方图数据例如被提供给外部信息处理设备，并且被适当地处理。
图5是描绘可以应用于根据实施例的距离测量设备1的装置的配置的示例的示意图。参考图5，距离测量设备1被配置为使得各自包括半导体芯片的光接收芯片20和逻辑芯片21彼此堆叠。应当注意，在图5中，为了说明起见，光接收芯片20和逻辑芯片21以分离状态描绘。
在光接收芯片20中，包括在多个像素10中的光接收元件1000以二维网格图案布置在像素阵列部100的区域中。在逻辑芯片21中，设置了逻辑阵列部200，该逻辑阵列部200包括处理由光接收元件1000获取的信号的信号处理部。在逻辑芯片21中，可以与逻辑阵列部200相邻地另外设置对由光接收元件1000获取的信号执行处理的信号处理电路部201和控制作为距离测量设备1的操作的元件控制部203。
例如，信号处理电路部201可以包括上文描述的距离测量处理部101。此外，元件控制部203可以包括上文描述的像素控制部102、整体控制部103、时钟生成部104、光发射定时控制部105和接口106。
应当注意，光接收芯片20和逻辑芯片21上的配置不限于该示例中的配置。此外，除了逻辑阵列部200的控制之外，为了驱动和控制的目的，元件控制部203例如可以布置在光接收元件1000的附近。除了图5所描绘的布置方式之外，元件控制部203可以设置在光接收芯片20和逻辑芯片21的任何区域中，使得其具有任何功能。
图6是描绘可以应用于实施例的像素10的示例的配置的示图。参考图6，像素10包括光接收元件1000、电阻器1101、反相器1102、放大器1103和开关1104。
光接收元件1000通过光电转换将入射到其上的光转换为电信号，并且输出该电信号。在实施例中，光接收元件1000通过光电转换将入射到其上的光子(光子)转换为电信号，并且根据光子的入射输出脉冲。在实施例中，单光子雪崩二极管用作光接收元件1000。单光子雪崩二极管在下文中称为SPAD(Single Photon Avalanche Diode)。SPAD具有这样的特性，即，如果向其阴极持续施加引起雪崩倍增的高负电压，则根据一个光子的入射而生成的电子引起雪崩倍增并且流动大电流。通过利用SPAD的这一特性，可以高灵敏度地检测一个光子的入射。
参考图6，作为SPAD的光接收元件1000在其阴极处通过电阻器1101连接到电源电位VDD的端子，并且在其阳极处连接到电位低于电源电位VDD的电位GND(1)的端子。电位GND(1)的端子例如是接地端子或预定负电压的端子。因此，反向偏置被施加到光接收元件1000。此外，光电流沿从光接收元件1000的阴极朝向阳极的方向流动。
应当注意，光接收元件1000不限于SPAD。也可以应用雪崩光电二极管(APD)和普通光电二极管作为光接收元件1000。
电阻器1101的一端连接到电源电位VDD，并且另一端连接到光接收元件1000的阴极。每当光子的入射被光接收元件1000检测到时，光电流流向电阻器1101，并且光接收元件1000的阴极电位下降到低于电源电位VDD的初始状态的值(淬灭操作)。
从电阻器1101和光接收元件1000的阴极的结点提取的信号被输入到反相器1102。反相器1102将输入到其上的光接收元件1000的阴极电位的信号反相，并且通过由控制信号SH_ON控制在导通与关断之间的开关1104将得到的反相输出信号Vsig提供给放大器1103。放大器1103将反相输出信号Vsig整形并输出为脉冲Vpls。同时，反相器1102和放大器1103连接的接地侧的电位GND(2)与光接收元件1000的阳极连接的接地侧的电位GND(1)不同。
应当注意，虽然在图6中，反相输出信号Vsig的输出由控制信号SH_ON控制在导通与关断之间，但是该示例不是限制性的。具体地，如果控制信号SH_ON可以停止从像素10输出脉冲Vpls，则控制信号SH_ON可以控制不同的功能。例如，可以利用控制信号SH_ON在导通与关断之间控制要提供给像素10的电源电位VDD的电力的供应。
此外，在图6中，光接收元件1000和电阻器1101形成在光接收芯片20上。同时，反相器1102、放大器1103和开关1104形成在逻辑芯片21上。电阻器1101和光接收元件1000的阴极的结点以及反相器1102的输入端例如通过耦合部1105通过铜-铜连接(CCC)等在光接收芯片20与逻辑芯片21之间彼此连接。
(根据现有技术的像素阵列的扫描方法的示例)
现在，在描述本公开之前，粗略描述根据现有技术的像素阵列部100的扫描方法。图7A和图7B是描绘根据现有技术的像素阵列部100的扫描方法的示例的示图。
例如，参考图7A，像素阵列部100具有X个像素(例如，600像素)×Y条线(例如，200条线)的尺寸，并且被配置为使得沿图7A中的水平方向和垂直方向以X个像素和Y条线的二维网格图案排列总共(X×Y)个像素10。此外，在图7A的示例中，针对p个像素×q个像素(例如，5个像素×4个像素)的每个块400执行像素阵列部100中的像素10的距离测量。更具体地，对于每个块400，针对包括在块400中的每个像素10执行包括曝光、光子检测、直方图生成和峰值检测的距离测量处理。换句话说，块400是在直方图生成时将光接收时间段tm的数量相加的相加单位。
如图7A所描绘的，在针对像素阵列部100的整个区域中的块400同时执行距离测量处理的情况下，存在功耗、用于数据的通信频带、电路规模等方面的限制。因此，已经提出将像素阵列部100划分为多个区域，并且对所划分的区域顺序执行距离测量处理。
图7B是示意性地描绘像素阵列部100被划分为多个区域的距离测量处理的执行的示图。如图7B所描绘的，像素阵列部100根据块400的高度沿垂直方向划分为区域，并且针对所划分的区域中的每一个执行距离测量处理。根据块400的高度沿垂直方向划分像素阵列部100的区域中的每一个在下文中被称为块400的行，或简称为“行”。在下面给出的描述中，除非另有说明，否则术语“行”表示块400的行。
参考图7B，如果对像素阵列部100的下端处的行的距离测量处理结束(第一次)，则对紧接在所述第一行之上的行中的块400执行距离测量处理(第二次)。此后，以块400为单位沿水平方向扫描像素阵列部100，以类似地执行距离测量处理，并且对于沿垂直方向彼此相邻的行顺序执行以行为单位的扫描。对整个像素阵列部100沿垂直方向以行为单位顺序执行扫描的方法称为滚动扫描。通过执行滚动扫描，可以降低单位时间的功耗和用于数据的通信频带，并且可以减小电路规模。
然而，根据现有技术，在对像素阵列部100的下端处的行执行距离测量处理之后到对像素阵列部100的上端处的行执行距离测量处理之前，需要时间，并且存在损害整个像素阵列部100上的距离测量的同时性的可能性。例如，在移动体是测量目标或用于执行距离测量的设备本身安装在移动体上的这种情况下，难以获取高精度的距离测量信息。
[第一实施例]
现在，描述本公开的第一实施例。在本公开的第一实施例中，隔行扫描方法应用于包括在像素阵列部100中的像素10。图8是用于示出根据第一实施例的距离测量设备1中的扫描方法的示图。应当注意，图8对应于上文描述的图7A，并且像素阵列部100具有X个像素×Y个像素的尺寸，并且被配置为使得以二维网格图案排列总共(X×Y)个像素10，使得X和Y个像素10分别包括在图8中的水平方向和垂直方向。此外，在图8的示例中，像素阵列部100中的像素10针对p个像素×q个像素(例如，5个像素×4个像素)的每个块400执行距离测量。块400是在直方图生成时将光接收时间段tm的数量相加的相加单位。
此外，在以下描述中，除非另有说明，否则假设包括在像素阵列部100中的所有像素10配置作为用于读出像素信号的目标的目标区域。
首先参考图8的左侧，根据第一实施例的距离测量设备1确定例如在像素阵列部100的下端处的一行(第一行)作为扫描范围，并且执行该扫描范围的扫描以对每个块400执行距离测量处理。然后，距离测量设备1跳过像素阵列部100的第二行，确定第三行作为扫描范围，并且执行该扫描范围的扫描以对扫描范围中的每个块400执行距离测量处理。此后，距离测量设备1通过类似地跳过偶数行来执行奇数行的扫描。具体地，在m＝1、2、3、…的情况下，距离测量设备1顺序执行第(2m-1)行的扫描。奇数行的扫描从开始到结束的时间段被定义为第一帧(Frame)周期。
在第一帧周期期间的奇数行的距离测量处理结束之后，执行像素阵列部100的偶数行的扫描。具体地，参考图8的右侧，距离测量设备1确定例如从像素阵列部100的下端的第二行作为扫描范围，并且扫描该扫描范围以对扫描范围中的每个块400执行距离测量。然后，距离测量设备1跳过像素阵列部100的第三行，确定第四行作为扫描范围，并且执行该扫描范围的扫描以对扫描范围中的每个块400执行距离测量处理。此后，距离测量设备1通过类似地跳过奇数行来执行偶数行的扫描。具体地，在m＝1、2、3、…的情况下，距离测量设备1顺序执行第(2m)行的扫描。偶数行的扫描从开始到结束的时间段被定义为第二帧周期。
如上所述，在第一实施例中，执行扫描的行在第一帧周期与第二帧周期之间不重叠。换句话说，可以认为作为在第一帧周期期间读出的像素10的集合的第一光接收元件组不包括在作为在第二帧周期期间读出的像素10的集合的第二光接收元件组中包括的任何像素10，并且第一光接收元件组和第二光接收元件组的和集包括光接收元件组，该光接收元件组包括所有像素10，该像素10包括在成为像素阵列部100中的距离测量目标的目标区域中。
图9是关注像素10的布线描绘根据第一实施例的像素阵列部100的第一示例的配置的示图。应当注意，在图9中，为了便于描述，一行的高度是两个像素(两条线)，并且块400具有6个像素×2个像素(两条线)的尺寸。
参考图9，假设值“a”是等于或大于3的奇数值，并且从底部定义第(a-2)行、第(a-1)行和第a行。在这种情况下，例如，第a行和第(a-2)行是奇数行，而第(a-1)行是偶数行。关注其中的第a行，以像素101、102、103、104、105和106以及像素1021、1022、1023、1024、1025和1026单独包括在块400中为例给出描述。
从第a行中的块400的上级的线的像素1011、1012、1013、1014、1015和1016输出的脉冲Vpls11、Vpls12、Vpls13、Vpls14、Vpls15和Vpls16分别通过信号线41111、41112、41113、41114、41115和41116提供给距离测量处理部101(未示出)中的转换部110。
此外，第a行中的块400的下级的线的像素1021至1026类似于上述像素1011至1016。具体地，从像素1021至1026输出的脉冲Vpls21至Vpls26分别通过信号线41121至41126输入到转换部110。
转换部110输出分别对应于从信号线41111至41116和信号线41121至41126提供脉冲Vpls11至Vpls16和脉冲Vpls21至Vpls26的时间段的数字值。
另一方面，对于每一行，沿垂直方向(列方向)设置控制线4101和4102。控制线4101例如连接到奇数行(在图9的示例中，第a行和第(a-2)行)的块400中的像素1011至1016和像素1021至1026。同时，控制线4102例如连接到偶数行(在图9的示例中，第(a-1)行)的块400中的像素1011至1016和像素1021至1026。
沿着控制线4101和4102，发送用于控制分别连接到其上的像素1011至1016和像素1021至1026的测量操作的控制信号。例如，对于控制信号，可以使用用于控制开关1104(参考图6)的导通/关断的控制信号SH_ON。在图9的示例中，控制信号SH_ON1通过控制线4101提供给奇数行的块400中的像素1011至1016和像素1021至1026。同时，控制信号SH_ON2通过控制线4102提供给偶数行的块400中的像素1011至1016和像素1021至1026。
例如，控制信号SH_ON1和SH_ON2由像素控制部102响应于整体控制部103的指示而生成，并且被提供给像素阵列部100(参考图4)。像素控制部102将控制信号SH_ON1输出到控制线4101，该控制信号SH_ON1控制开关1104在第一周期期间导通并且在第二周期期间关断。此外，像素控制部102将控制信号SH_ON2输出到控制线4102，该控制信号SH_ON2控制开关1104在第一周期期间关断并且在第二周期期间导通。因此，隔行扫描成为可能，其中，第一周期和第二周期分别被确定为上面参考图8描述的第一帧周期和第二帧周期。
图10是关注每个像素10的布线描绘根据第一实施例的第二示例的像素阵列部100′的配置的示例的示图。应当注意，在图10中，与上文描述的图9类似，为了便于描述，一行的高度是两个像素，并且块400具有6个像素×2个像素(两条线)的尺寸。在上面描述的图9的配置中，在像素阵列部100中，为沿水平方向排列的像素10设置信号线41111、41112等。因此，布线的数量变得非常多，并且需要很大的布线面积。
相反，在图10所描绘的配置中，线上的每个预定数量的像素10共享信号线41111至41116和信号线41121至41126。
具体地，在同一行中彼此相邻的块400、400等中，分别从像素1016、像素1016′等输出的脉冲Vpls16、Vpls16′等共享信号线41116被提供给转换部110。在块400、400等中，分别从像素1015、像素1015′等输出的脉冲Vpls15、Vpls15′等共享信号线41115被提供给转换部110。此外，分别从像素1014、像素1014′等输出的脉冲Vpls14、Vpls14′等共享信号线41114被提供给转换部110。同样，信号线41113至41111类似地由在同一行中彼此相邻的块400、400等中的单独对应的像素10共享。
类似地，在块400、400等中，分别从像素1026、像素1026′等输出的脉冲Vpls26、Vpls26′等共享信号线41126被提供给转换部110。此外，在块400、400等中，分别从像素1025、像素1025′等输出的脉冲Vpls25、Vpls25′等共享信号线41125被提供给转换部110。此外，在块400、400等中，分别从像素1024、像素1024′等输出的脉冲Vpls24、VPLS14′等共享信号线41124被提供给转换部110。同样，信号线41123至41121类似地由在同一行中彼此相邻的块400、400等中的单独对应的像素10共享。
在以上述方式由多个像素10共享用于发送脉冲Vpls的信号线的情况下，可以减少用于信号线的布线的数量并减少布线面积。
在该第二示例中，其中，脉冲Vpls从共享用于发送脉冲Vpls的信号线的多个像素10同时输出，其不能确定脉冲Vpls从多个像素10中的哪一个输出。作为示例，参考图10，其中，脉冲Vpls从信号线411C提供给第(a-2)行中的转换部110，很难指定该脉冲Vpls从共享信号线411C的像素10A和10B中的哪一个(每一个用斜线表示)输出。
这可以例如通过沿水平方向扫描从光源部2发射的光来解决。图11是示出可以应用于第一实施例的光源部2的光沿水平方向扫描的示图。
在图11的左侧，描绘了用于执行刚描述的这种扫描的配置的示例。例如作为激光二极管的光源430被激发以在预定光发射定时生成光并发射激光。从光源430发射的激光被聚光透镜431聚光，并被偏振分束器432反射，从而被施加到微镜433。例如，微机电系统(MEMS)可以应用于微镜433，并且通过微镜433，可以在来自外部的控制下在预定角度范围内改变由所施加的光生成并且反射的反射光的方向。
作为反射光从微镜433发射的激光的一部分被测量目标434反射，并且该反射光被施加到微镜433。来自施加到微镜433的测量目标434的反射光被微镜433反射，并通过光接收透镜435被施加到像素阵列部100′。
这里，从光源430施加并被微镜433反射的激光使用例如在垂直方向上设置狭缝的孔径来成形，使得其具有在水平方向上窄且在垂直方向上细长的形状，并且然后被施加到测量目标434。此外，微镜433被驱动以沿水平方向扫描光。因此，源自从光源430发射并被测量目标434反射的激光的反射光仅在水平方向上具有预定宽度且在垂直方向上被拉长的区域436处被像素阵列部100′接收。
在图11的右侧的示例中，像素10B包括在区域436中，并且像素10A在区域436外部。因此，通过使微镜433沿水平方向扫描的驱动与距离测量处理部101对脉冲Vpls的处理彼此同步，可以指定通过信号线411C提供给距离测量处理部101的脉冲Vpls是从像素10B输出的信号。
(根据第一实施例的像素阵列部中的行的扫描的具体示例)
图12是更具体地示出根据第一实施例的像素阵列部100中的行的扫描的示图。应当注意，在图12中，为了便于描述，一行的高度是两个像素(两条线)。此外，这里，应用参考图9描述的像素阵列部100的配置。
在距离测量设备1中，例如，整体控制部103相对于像素阵列部100设置作为用于执行光检测的目标的区域的目标区域441。在图12的示例中，目标区域441的宽度对应于像素阵列部100沿水平方向的宽度，并且在值n是预定自然数的情况下，目标区域441具有对应于2n条线(2n个像素)的高度。此外，目标区域441的下端被设置为比像素阵列部100的下端高两个像素的位置，并且目标区域441的上端被设置为比像素阵列部100的上端低两个像素的位置。
在距离测量设备1中，像素控制部102根据整体控制部103的指示，在图12左侧所示的第一帧周期期间，从目标区域441的下端开始扫描第一行。此后，像素控制部102在跳过每一行的同时扫描奇数行，如第三行、第五行等。
作为更具体的示例，像素控制部102根据整体控制部103的指示，将控制信号SH_ON1设置为用于接通开关1104(参考图6)的状态(导通状态)，并且将控制信号SH_ON2设置为用于断开开关1104的状态(关断状态)。此外，转换部110根据整体控制部103的指示，选择成为读出目标的行的信号线41111至41116和41121至41126，并对从所选择的信号线41111至41116和41121至41126提供的脉冲Vpls11至Vpls16和Vpls21至Vpls26执行处理。
像素控制部102在每行的扫描中监测所扫描的行是否包括目标区域441的上端或者该行是否涉及目标区域441的上端。在图12的示例中，在第一帧周期期间扫描第(2n-1)行，并且然后当执行跳过一行的第(2n+1)行的扫描时，第(2n+1)行包括目标区域441的上端。在这种情况下，像素控制部102确定在第一帧周期期间的扫描完成，并且将处理转移到第二帧周期的扫描。
在扫描周期从第一帧周期转变到第二帧周期的情况下，像素控制部102将针对一行的高度(即，针对两个像素)的偏移443添加到第二帧周期的扫描的开始位置。因此，在第二帧周期期间，跳过第一行，从第二行开始扫描。此后，在连续跳过一行的同时，像素控制部102扫描偶数行，如第四行、第六行等。
与第一帧周期期间类似，像素控制部102在每行的扫描中监测所扫描的行是否包括目标区域441的上端，或者该行是否涉及目标区域441的上端。在图12的示例中，当执行第2n行的扫描时，像素控制部102确定第2n行涉及目标区域441的上端，并且确定在第二帧周期期间的扫描完成。在确定在第二帧周期期间的扫描完成之后，像素控制部102将处理转移到在第一帧周期期间的扫描。在从第二帧周期转变到第一帧周期时，像素控制部102不执行对扫描开始位置的偏移的添加。
距离测量设备1以如上所述的方式重复在第一帧周期期间奇数行的扫描和在第二帧周期期间偶数行的扫描，以执行距离测量。在连续扫描包括在像素阵列部100中的所有像素10的可选情况下，可以在一半的时间段内执行第一帧周期和第二帧周期中的每一个期间的扫描。
(适用于第一实施例的数据处理)
现在，参考上面描述的图8描述根据第一实施例的数据处理。在像素阵列部100中，例如，通过应用在第一帧周期期间执行奇数行的扫描并且在第二帧周期期间执行偶数行的扫描的隔行扫描，可以实施以下描述的三种不同的数据处理。
注意，在以下描述中，假设上述目标区域441包括像素阵列部100中包括的所有像素10。
作为第一处理，使用第一帧周期期间的距离测量结果和第二帧周期期间的距离测量结果中的一个的处理是可能的。例如，与使用基于包括在像素阵列部100中的所有像素10的输出的距离测量结果的可选情况相比，通过使用首先执行扫描的第一帧周期期间的距离测量结果，可以以高速(例如，在半个时间段内)进行距离测量。
在这种情况下，由于与使用基于包括在像素阵列部100中的所有像素10的输出的距离测量结果的可选情况相比，在距离测量中使用的像素10的数量变为一半，尽管该处理在精度方面不利，但是可以以高速识别整体状态。此外，这还使得可以容易地测量关于以高速移动的测量目标的距离。
作为第二处理，计算第一帧周期期间的距离测量结果与第二帧周期期间的距离测量结果之间的差的处理是可能的。例如，根据第一帧周期期间的行的距离测量结果和第二帧周期期间的行的距离测量结果来计算彼此相邻的行的距离测量结果之间的差。作为差，例如，可以应用各个直方图中的对应区间的频率之间的差。
在图8的示例中，例如，计算第一帧周期期间的第一行的距离测量结果与第二帧周期期间的第二行的距离测量结果之间的差。此外，计算第二帧周期期间的第二行的距离测量结果与第一帧周期期间的第三行的距离测量结果之间的差。此外，计算第一帧周期期间的第三行的距离测量结果与第二帧周期期间的第四行的距离测量结果之间的差。此后，以类似的方式顺序计算在第一帧周期和第二帧周期期间彼此相邻的行的距离测量结果之间的差。
与扫描包括在像素阵列部100中的所有像素10的可选情况相比，第一帧周期和第二帧周期中的每一个是一半的时间段。因此，根据第二处理，促进了关于以较高速度移动的测量目标的距离测量。
作为第三处理，计算第一帧周期期间的距离测量结果和第二帧周期期间的距离测量结果的和的处理是可能的。在这种情况下，该和是计算通过在第一帧周期期间的距离测量处理获得的并且包括在基于奇数行中的像素10的输出的距离信息和通过在第二帧周期期间的距离测量处理获得的并且基于包括在偶数行中的像素10的输出的距离信息的和集的处理。从该和集，可以获得基于包括在像素阵列部100中的所有像素10的输出的距离信息。因此，与通过上述第一处理的距离测量结果相比，可以获得更高精度的距离测量结果。
此外，可以通过用于扫描像素阵列部100中的行的公共控制来执行上述第一处理、第二处理和第三处理。
图13是描绘根据第一实施例的读出处理的示例的流程图。在步骤S10中，整体控制部103相对于像素控制部102设置用于在第一帧周期期间读出的区域和用于在第二帧周期期间读出的区域。整体控制部103可以根据来自外部的指示来设置区域，或者可以根据预先存储在例如设置在整体控制部103中的寄存器等中的信息来设置区域。
在下一步骤S11中，整体控制部103执行第一帧周期期间的读出。具体地，整体控制部103根据在步骤S10中设置的信息，指示像素控制部102执行第一帧周期期间的读出。像素控制部102根据该指示执行第一帧周期期间的读出。在第一帧周期期间的读出结束之后，在下一步骤S12中，整体控制部103根据在步骤S10中设置的信息，执行第一帧周期期间的读出。具体地，整体控制部103指示像素控制部102执行第二帧周期期间的读出。像素控制部102根据指示执行第二帧周期期间的读出。在第二帧周期期间的读出结束之后，处理转移到下一步骤S13。
在步骤S13中，信号处理部112例如在整体控制部103的控制下，基于步骤S11和S12中的读出结果执行信号处理。具体地，信号处理部112使用在步骤S11中基于在第一帧周期期间读出的像素信号获得的距离测量结果和在步骤S12中基于在第二帧周期期间读出的像素信号获得的距离测量结果中的至少一个来执行信号处理。此时，信号处理部112可以执行上述第一处理、第二处理和第三处理中的一个或多个的信号处理。应当注意，整体控制部103也可以使步骤S13的处理与步骤S11和S12的处理并行执行。
在步骤S13中的信号处理完成之后，如果接收到例如来自外部的结束处理的指示(在步骤S14中为“是”)，则整体控制部103结束图13的流程图的一系列处理。如果没有接收到结束处理的指示(在步骤S14中为“否”)，则整体控制部103将处理返回到步骤S11，以执行步骤S11至S13中的处理。
(第一实施例的第一修改)
现在，描述第一实施例的第一修改。第一实施例的第一修改是将从光源部2发射的激光的照射范围与像素阵列部100中以行为单位的扫描范围彼此同步的示例。
例如，在包括在像素阵列部100中的所有像素10被确定为光接收目标的情况下，光源部2的激光的照射范围被确定为整个照射范围。参考图8，例如，在像素阵列部100中的第一行在第一帧周期期间被扫描的情况下，光源部2的激光的照射范围被限制在对应于整个照射范围的下端侧的第一行的范围。类似地，在像素阵列部100中的第三行要被扫描的情况下，光源部2的激光的照射范围被限制在对应于整个照射范围的中间部分处的第三行的范围。
作为用于限制激光的照射范围的光源部2的配置，可以应用如上参考图11描述的使用微镜433的配置。在图11中，该配置使得施加在水平方向上窄且在垂直方向上细长形状的激光。例如，通过改变孔径等的方向，使通过图11的配置施加的激光的形状旋转90度，使得激光具有在垂直方向上窄但在水平方向上细长的形状。
以上述方式，通过根据在像素阵列部100中以行为单位的扫描来限制光源部2的激光的照射范围，可以增加要施加到测量目标的激光的强度。
根据第一实施例的第一修改，可以预期针对从光源部2发射的激光的眼睛安全(眼睛安全)效果。参考图14A和图14B描述根据第一实施例的第一修改的眼睛安全效果。
图14A是示意性地描绘通过现有技术的滚动扫描中从光源部2发射的激光的照射范围和像素阵列部100中以行为单位的扫描范围彼此同步的情况的示例的示图。在滚动扫描的情况下，顺序扫描像素阵列部100中彼此相邻的第一行、第二行等。光源部2的激光的照射范围与像素阵列部100的第一行、第二行等的扫描同步地控制。
这里，考虑面部是测量目标的情况。在图14A中，以与像素阵列部100的对应关系示意性地描绘了作为测量目标的面部500。在该示例中，描绘了在扫描第一行时检测面部500的下端，并且然后检测面部500的第二行、第三行等，从而检测整个面部500的状态。在实际面部500上，从光源部2发射的激光被施加到对应于第一行、第二行等的范围内。
在面部500中，应尽可能避免将激光施加到眼睛501R和501L。然而，在图14A的示例中，眼睛501R和501L跨第三行和第四行延伸，并且在第三行的扫描和第四行的扫描中，来自光源部2的激光被施加到眼睛501R和501L。
图14B是示意性地描绘根据本技术的隔行扫描中从光源部2发射的激光的照射范围和像素阵列部100中以行为单位的扫描范围彼此同步的情况的示例的示图。在图14B中，描绘了在执行奇数行的扫描的一个帧周期期间的示例。在隔行扫描中，在一个帧周期期间，在某一行的扫描结束之后，跳过紧接的下一行执行下一次扫描。
在图14B的示例中，在第三行的扫描之后，跳过第四行，并且执行第五行的扫描。因此，在第三行的扫描时，尽管来自光源部2的激光被施加到对应于第三行的范围内的眼睛501R和501L，但是对应于第四行的范围不被照射。因此，与滚动扫描的情况相比，减少了向眼睛501R和501L施加激光的时间，从而减轻了眼睛501R和501L的负担，并且可以预期眼睛安全效果。
根据第一实施例的第一修改，可以进一步减小当在像素阵列部100中切换要扫描的行时要进入相邻行的反射光的影响。参考图15A和图15B描述根据第一实施例的第一修改的要进入相邻行的反射光的影响的减小。
图15A是示意性地描绘根据现有技术的滚动扫描中从光源部2发射的激光的照射范围和像素阵列部100中以行为单位的扫描范围彼此同步的情况的示例的示图。在滚动扫描的情况下，顺序扫描像素阵列部100中彼此相邻的第一行、第二行等。光源部2的激光的照射范围与像素阵列部100中的第一行、第二行等的扫描同步控制。
顺便提及，在某一行的扫描中来自测量目标的反射光有时对相邻行有影响。图15A的示例示意性地表示在例如第三行的扫描中来自测量目标的反射光对作为相邻行的第二行有影响的状态。第二行的扫描结束，并且要对其执行扫描的行从第二行切换到第三行。随着扫描行的切换，来自测量目标的反射光的照射范围从对应于第二行的范围移动到对应于第三行的另一范围。反射光被施加到比第三行的范围更宽的范围。
存在从第三行的范围突出的反射光442a和反射光442b中涉及第二行的反射光442b可以进入第二行的上端侧的像素10的可能性。
例如，假设在该时间点不是扫描目标的第二行的上端侧的像素10被配置为使得不切断要施加给每个像素10的电源电位VDD的电源，但是例如，如图6所描绘的，包括在像素10中的光接收元件1000的输出被屏蔽。在这种情况下，第二行的上端侧的每个像素10中的光接收元件1000本身处于工作状态，并且如果反射光442b进入，则相对于包括在第二行中的其他像素10(光接收元件1000)的反应数量增加，导致发热的可能性。
相反，也可以是在扫描从第二行的扫描切换到第三行的扫描之后，从源自在第二行的扫描时施加的激光的较远反射光分量的第二行的范围突出的光分量进入第三行的下端侧的像素10的情况。在这种情况下，第三行的距离测量处理的结果受到第二行处理时的反射光的影响，导致没有获得正确结果的可能性。
图15B是示意性地描绘根据本公开的隔行扫描中从光源部2发射的激光的照射范围和像素阵列部100中以行为单位的扫描范围彼此同步的情况的示例的示图。图15B描绘了在执行奇数行扫描的第一帧周期期间的示例。
在隔行扫描中，在一个帧周期期间，在某一行的扫描结束之后，跳过紧接的下一行执行下一次扫描。例如，在第一帧周期期间，不对第三行的紧接在前的行和紧接在后的行(对第二行和第四行)执行距离测量处理。因此，即使从第三行的范围突出的反射光442a和反射光442b进入这些行的像素10，也不会出现对距离测量结果的影响。
(第一实施例的第二修改)
现在，描述第一实施例的第二修改。第一实施例的第二修改是要对其执行扫描的行的高度和通过隔行扫描的跳过量是单独可变的示例。
图16A是示意性地描绘根据第一实施例的第二修改的将对其执行扫描的行的高度可变的示例的示图。参考图8，在改变之前的行的高度是四个像素，并且在图16A的示例中，第u行的高度从四个像素改变为六个像素。在块400的宽度与改变之前的宽度没有改变的情况下，通过行的高度增加的量增加了其在生成直方图时将光接收时间段tm的数量相加的像素10的数量。由此，可以使行的高度改变之后的第u行的距离测量结果更精确。
图16B是示意性地描绘根据第一实施例的第二修改的隔行扫描的跳过量可变的示例的示图。参考图8，在改变之前的跳过量是四个像素，并且在图16B的示例中，从第V行跳到第(V+2)行时的跳过量改变为六个像素。
在根据第一实施例的第二修改的距离测量设备1中，可以彼此独立地设置要对其执行扫描的行的高度和通过上述隔行扫描的跳过量。作为示例，控制信号SH_ON被单独地提供给沿列方向排列的像素10，并且像素控制部102根据整体控制部103的指示在导通与关断状态之间控制每个控制信号SH_ON。像素控制部102向包括在要对其执行扫描的行中的像素10提供用于接通的指示的控制信号SH_ON，并且向包括在要跳过的行中的像素10提供用于断开的指示的控制信号SH_ON。
通过使以上述方式彼此独立地设置要对其执行扫描的行的高度和隔行扫描的跳过量成为可能，可以调节距离测量设备1的距离测量处理的速度和精度。此外，可以主动地执行速度和精度的调节。例如，可以根据距离测量的结果来改变距离测量处理的速度或精度的调节。
(第一实施例的第三修改)
现在，描述第一实施例的第三修改。在上述第一实施例中，要对其执行扫描的行在第一帧周期和第二帧周期期间不重叠。相反，第一实施例的第三修改是在第一帧周期和第二帧周期期间要对其执行扫描的范围重叠的示例。
图17是示出根据第一实施例的第三修改的扫描方法的示图。在第一实施例的第三修改中，要对其执行扫描的行的高度和隔行扫描的跳过量被设置为使得已经对其执行扫描的行和接下来要对其执行扫描的行在同一帧周期期间彼此相邻。在图17的示例中，要对其执行扫描的行的高度是8像素，并且跳过量是0个像素。在这种情况下，在第一帧周期期间，第一行和第三行彼此相邻，并且在第二帧周期期间，第二行和第四行彼此相邻。
此外，在第一帧周期和第二帧周期期间对其连续执行扫描的两行之间的一行被设置为使得其至少一部分不包括在另一行中。在图17的示例中，在第二帧周期期间，以增加到第一帧周期的四个像素的偏移开始扫描。
如上所述，通过设置用于第二帧周期的每行的高度和跳过量以及偏移量，在第二帧周期期间对其执行扫描的第二行和第四行以及在第一帧周期期间对其执行扫描的第一行和第三行中出现重叠部447。
此时，在图17的示例中，在第一帧周期期间，第一行的下半部分不与第二帧周期期间的扫描范围重叠，并且在第二帧周期期间，第四行的上半部分不与第一帧周期期间的扫描范围重叠。此外，执行第一帧周期和第二帧周期期间的行的扫描，使得包括在第一帧周期期间的扫描范围中的像素10和包括在第二帧周期期间的扫描范围中的像素10的和集包括像素阵列部100中包括的所有像素10。
换句话说，这可以认为作为在第一帧周期期间读出的像素10的集合的第一光接收元件组不包括在作为在第二帧周期期间读出的像素10的集合的第二光接收元件组中包括的像素10，并且第一光接收元件组和第二光接收元件组的和集包括光接收元件组，该光接收元件组包括所有像素10，该像素10包括在像素阵列部100中的目标区域中。
在重叠部447中，与在第一帧周期和第二帧周期期间扫描范围不重叠的可选情况相比，在直方图生成时将光接收时间段tm数量相加的像素10的数量变多。因此，可以获得更高精度的距离测量结果。此外，由于光接收时间段tm的相加数增加，因此可以从所生成的直方图执行噪声消除，并且提高第一帧周期与第二帧周期之间的时间差的精度。
作为示例，根据第一实施例的第三修改的距离测量设备1的扫描的控制可以通过以上参考图9描述的控制信号SH_ON1和SH_ON2的控制来执行。在第一实施例的第三修改的情况下，例如，控制信号SH ON1和SH_ON2被提供给包括在重叠部447中并且在第一帧周期和第二帧周期期间重叠的相应像素10。在图6的示例中，开关1104的导通/关断分别由控制信号SH_ON1和SH_ON2控制。
例如，在要执行第一帧周期期间的扫描的情况下，控制信号SH_ON1被置于导通状态，并且控制信号SH_ON2被置于关断状态。另一方面，在要执行第二帧周期期间的扫描的情况下，控制信号SH_ON1被置于关断状态，并且控制信号SH_ON2被置于导通状态。
(第一实施例的第四修改)
现在，描述第一实施例的第四修改。在上面描述的第一实施例中，像素阵列部100的扫描被划分为在执行奇数行的扫描的第一帧周期期间的扫描和在执行偶数行的扫描的第二帧周期期间的扫描，从而执行隔行扫描。在第一实施例中，在这种隔行扫描时，在执行第一扫描周期期间的扫描之后，执行第二帧周期期间的扫描。然而，这不是限制性的，并且可以在执行第二帧周期期间的扫描之后执行第一帧周期期间的扫描。
此外，在上面描述的第一实施例中，扫描周期被划分为两个周期，包括执行奇数行的扫描的第一帧周期和执行偶数行的扫描的第二帧周期以执行隔行扫描。然而，这不是限制性的。例如，在m＝1、2、3等成立的情况下，扫描周期可以被划分为三个周期，包括执行第(3m-2)行的扫描的帧周期、执行第(3m-1)行的扫描的另一帧周期和执行第3m行的扫描的另一帧周期以执行隔行扫描。也可以将扫描周期划分为四个或更多个周期以执行隔行扫描。
[第二实施例]
现在，作为本公开的第二实施例，描述本公开的第一实施例和第一实施例的修改的应用示例。图18是描绘根据第二实施例使用根据上述第一实施例和第一实施例的修改中的任一个的距离测量设备1的使用示例的示图。
例如，如下所述，在要感测诸如可见光、红外光、紫外光、X射线的光的各种情况下，可以使用上述距离测量设备1。
·捕获用于娱乐观看的图像的设备，诸如数码相机和具有相机功能的便携式设备。
·用于交通的设备，诸如捕获车辆的前部、后部、周围环境、内部等的图像的车内传感器，以确保诸如自动停车等的安全驾驶或识别驾驶员的状态；用于监测行驶车辆和道路的监测摄像机；以及用于执行车辆之间的距离测量的距离测量传感器。
·用于家用电器的设备，诸如电视、冰箱和空调，以便捕获用户手势的图像并且根据手势执行设备操作。
·用于医疗或保健的设备，诸如内窥镜和通过接收红外光执行血管造影的设备。
·用于安全的设备，诸如用于安全应用的监测摄像头和用于个人认证应用的相机。
·用于美容的设备，诸如用于对皮肤成像的皮肤测量仪和用于对头皮成像的显微镜。
·用于运动的设备，诸如用于运动应用的动作相机和可穿戴相机等。
·用于农业的设备，诸如用于监测田地和农作物状态的相机。
[根据本公开的技术的进一步应用示例]
(应用于移动体的示例)
根据本公开的技术可以应用于结合在各种移动体(诸如汽车、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、船舶或机器人)中的设备。
图19是描绘作为可以应用根据本公开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19所描绘的示例中，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、车内信息检测单元12040以及集成控制单元12050。此外，微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053作为集成控制单元12050的功能配置而示出。
驾驶系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驾驶系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作用于生成诸如内燃机、驱动电机等的车辆的驱动力的驱动力生成装置、用于将驱动力传递至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、用于生成车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制设置在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或用于各种灯(诸如前照灯、倒车灯、制动灯、转向灯和雾灯)的控制装置。在这种情况下，从替代钥匙的移动装置发送的无线电波或各种开关的信号可以被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，并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与成像部12031连接。车外信息检测单元12030使成像部12031对车辆外部的图像成像，并且接收所成像的图像。基于所接收的图像，车外信息检测单元12030可以执行检测诸如路面上的人、车辆、障碍物、标志、符号等的对象的处理，或者执行检测到对象的距离的处理。车外信息检测单元12030例如对所接收的图像执行图像处理，并且基于图像处理的结果执行对象检测处理或距离检测处理。
成像部12031是接收光并且输出与所接收的光的光量相对应的电信号的光学传感器。成像部12031可以输出作为图像的电信号，或者可以输出作为关于测量距离的信息的电信号。此外，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。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。例如，驾驶员状态检测部12041包括对驾驶员成像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元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。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算用于驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且将控制命令输出至驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能的协同控制，该功能包括用于车辆的碰撞回避或撞击缓冲、基于跟随距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞的警报、车辆偏离车道的警报等。
此外，微型计算机12051可以通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围环境的信息以控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等来执行旨在用于不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶的协同控制。
此外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的关于车辆外部的信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以例如通过根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或迎面车辆的位置来控制前照灯从远光变为近光来执行旨在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能够以视觉或听觉方式将信息通知给车辆的乘员或车辆外部的输出装置。在图19的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表面板12063作为输出装置而示出。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20是描绘成像部12031的安装位置的示例的图。在图20中，车辆12100包括成像部12101、12102、12103、12104和12105作为成像部12031。
成像部12101、12102、12103、12104和12105例如布置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及车辆内部的挡风玻璃的上部上的位置。布置在前鼻的成像部12101以及布置在车辆内部的挡风玻璃的上部的成像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。布置在侧视镜的成像部12102和12103主要获得车辆12100的侧面的图像。布置在后保险杠或后门的成像部12104主要获得车辆12100的后方的图像。由成像部12101和12105获得的前方的图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
顺便提及，图20描绘了成像部12101至12104的拍摄范围的示例。成像范围12111表示布置在前鼻的成像部12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示布置在侧视镜的成像部12102和12103的成像范围。成像范围12114表示布置在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包括多个成像元件的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
例如，微型计算机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至12114内的每个三维对象的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并且由此提取最近三维对象作为前方车辆，该最近三维对象具体是存在于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0公里/小时)沿与车辆12100基本相同的方向行驶。此外，微型计算机12051可以预先设置要保持的距前方车辆的跟随距离，并且执行自动制动控制(包括跟随的停车控制)、自动加速度控制(包括跟随的起动控制)等。因此，可以执行旨在用于不依赖于驾驶员的操作的自动行驶等的协同控制。
例如，微型计算机12051可以基于从成像部12101至12104获得的距离信息，将关于三维对象的三维对象数据分类为二轮车辆、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆等三维对象的三维对象数据，提取所分类的三维对象数据，并且将所提取的三维对象数据用于障碍物的自动回避。例如，微型计算机12051辨别车辆12100周围的障碍物是车辆12100的驾驶员可以视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定碰撞风险，该碰撞风险指示与每个障碍物发生碰撞的风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此存在碰撞的可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警报，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或回避转向。由此，微型计算机12051可以协助驾驶以避免碰撞。
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，微型计算机12051可以通过确定在成像部12101至12104的成像图像中是否存在行人来识别行人。这种行人识别例如由下列程序执行：提取作为红外照相机的成像部12101至12104的成像图像中的特性点的过程和通过对表示对象轮廓的一系列特性点执行模式匹配处理来确定是否是行人的过程。当微型计算机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该行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得用于强调的方形轮廓线被显示为叠加在所识别的行人上。声音/图像输出单元12052还可以控制显示部12062，使得在期望位置处显示表示行人的图标等。
上面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。根据本公开的技术例如可以应用于上述配置中的成像部12031。具体地，可以将根据上述本公开的第一实施例和第一实施例的修改的距离测量设备1应用于成像部12031。通过将根据本公开的技术应用于成像部12031，可以以更高的精度执行来自行驶车辆的距离测量。
应当注意，在本说明书中描述的有利效果仅是说明性的，而不是限制性的，并且可以获得其他有利效果。
应当注意，本技术还可以具有以下配置。
(1)
一种测量设备，包括：
光接收部，其包括光接收元件组，该光接收元件组包括多个光接收元件，该多个光接收元件包括在目标区域中；
控制部，其控制包括在光接收元件组中的第一光接收元件组和第二光接收元件组，以便在彼此不同的时间段期间读出第一光接收元件组和第二光接收元件组；以及
信号处理部，其基于从第一光接收元件组和第二光接收元件组中的至少一个读出的信号执行信号处理，其中，
第一光接收元件组和第二光接收元件组的和集包括所有多个光接收元件，并且第一光接收元件组的至少一部分不包括在第二光接收元件组中。
(2)
根据上述(1)的测量设备，其中，
第一光接收元件组和第二光接收元件组不包括相同的光接收元件。
(3)
根据上述(1)或(2)的测量设备，其中，
信号处理部基于从第一光接收元件组读出的信号与从第二光接收元件组读出的信号之间的差来执行信号处理。
(4)
根据上述(1)或(2)的测量设备，其中，
信号处理部基于从第一光接收元件组读出的信号和从第二光接收元件组读出的信号的和来执行信号处理。
(5)
根据上述(1)或(2)的测量设备，其中，
信号处理部对从第一光接收元件组读出的信号和从第二光接收元件组读出的信号中的任一个执行信号处理。
(6)
根据上述(1)至(5)任一项的测量设备，其中，
多个光接收元件以二维网格图案布置以形成光接收元件组，并且
控制部依次读出多个第一扫描范围，每个第一扫描范围包括多条线，多条线包括在第一光接收元件组中并且沿二维网格图案的阵列的列方向连续布置，并且
在读出多个第一扫描范围之后，依次读出多个第二扫描范围，每个第二扫描范围包括多条线，多条线包括在第二光接收元件组中并且沿列方向连续布置。
(7)
根据上述(6)的测量设备，其中，
控制部彼此独立地设置多个第一扫描范围之间的距离、包括在多个第一扫描范围中的每一个第一扫描范围中的线数、多个第二扫描范围之间的距离和包括在多个第二扫描范围中的每一个第二扫描范围中的线数。
(8)
一种距离测量设备，包括：
光接收部，其包括光接收元件组，该光接收元件组包括多个光接收元件，该多个光接收元件包括在目标区域中；
控制部，其控制包括在光接收元件组中的第一光接收元件组和第二光接收元件组，以便在彼此不同的时间段期间读出第一光接收元件组和第二光接收元件组；
时间测量部，其基于从第一光接收元件组和第二光接收元件组中的至少一个读出的信号测量从光源发射光的光发射定时到多个光接收元件中的读出信号的每个光接收元件接收光的光接收定时的时间段以获取测量值；
生成部，其生成由时间测量部获取的测量值的直方图；以及
计算部，其基于直方图执行到测量目标的距离的计算，其中，
第一光接收元件组和第二光接收元件组的和集包括所有多个光接收元件，并且第一光接收元件组的至少一部分不包括在第二光接收元件组中。
(9)
根据上述(8)的距离测量设备，其中，
第一光接收元件组和第二光接收元件组不包括相同的光接收元件。
(10)
根据上述(8)或(9)的距离测量设备，其中，
计算部基于从第一光接收元件组读出的信号与从第二光接收元件组读出的信号之间的差来执行计算。
(11)
根据上述(8)或(9)的距离测量设备，其中，
计算部基于从第一光接收元件组读出的信号和从第二光接收元件组读出的信号的和来执行计算。
(12)
根据上述(8)或(9)的距离测量设备，其中，
计算部对从第一光接收元件组读出的信号和从第二光接收元件组读出的信号中的任一个执行计算。
(13)
根据上述(8)至(12)的任一项的距离测量设备，其中，
多个光接收元件以二维网格图案布置以形成光接收元件组，并且
控制部依次读出多个第一扫描范围，每个第一扫描范围包括多条线，多条线包括在第一光接收元件组中并且沿二维网格图案的阵列的列方向连续布置，并且
在读出多个第一扫描范围之后，依次读出多个第二扫描范围，每个第二扫描范围包括多条线，多条线包括在第二光接收元件组中并且沿列方向连续布置。
(14)
根据上述(13)的距离测量设备，其中，
控制部彼此独立地设置多个第一扫描范围之间的距离、包括在多个第一扫描范围中的每一个第一扫描范围中的线数、多个第二扫描范围之间的距离和包括在多个第二扫描范围中的每一个第二扫描范围中的线数。
(15)
一种测量方法，包括：
控制步骤，其控制包括在光接收元件组中的第一光接收元件组和第二光接收元件组，该光接收元件组包括多个光接收元件，该多个光接收元件设置在光接收部中并且包括在目标区域中，以便在彼此不同的时间段期间读出第一光接收元件组和第二光接收元件组；以及
信号处理步骤，其基于从第一光接收元件组和第二光接收元件组中的至少一个读出的信号执行信号处理，其中，
第一光接收元件组和第二光接收元件组的和集包括所有多个光接收元件，并且第一光接收元件组的至少一部分不包括在第二光接收元件组中。
参考标记列表
1、300：距离测量设备
2、301：光源部
3：存储部
4：控制部
10、1011、1012、1013、1014、1014′、1015、1015′、1016、1016′、1021、1022、1023、1024、1024′、1025、1025′、1026、1026′、10A、10B：像素
20：光接收芯片
21：逻辑芯片
100，100′：像素阵列部
101：距离测量处理部
102：像素控制部
103：整体控制部
104：时钟生成部
105：光发射定时控制部
106：接口
111：生成部
112：信号处理部
400：块
4101、4102：控制线
41111、41112、41113、41114、41115、41116、41121、41122、41123、41124、41125、41126、411C：信号线
441：目标区域
443：偏移。

Claims (15)

1.一种测量设备，包括：
光接收部，包括光接收元件组，所述光接收元件组包括多个光接收元件，所述多个光接收元件包括在目标区域中；
控制部，控制包括在所述光接收元件组中的第一光接收元件组和第二光接收元件组，以便在彼此不同的时间段期间读出所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组；以及
信号处理部，基于从所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组中的至少一个读出的信号执行信号处理，其中，
所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组的和集包括所有所述多个光接收元件，并且所述第一光接收元件组的至少一部分不包括在所述第二光接收元件组中。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其中，
所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组不包括相同的光接收元件。
3.根据权利要求1所述的测量设备，其中，
所述信号处理部基于从所述第一光接收元件组读出的信号与从所述第二光接收元件组读出的信号之间的差来执行所述信号处理。
4.根据权利要求1所述的测量设备，其中，
所述信号处理部基于从所述第一光接收元件组读出的信号和从所述第二光接收元件组读出的信号的和来执行所述信号处理。
5.根据权利要求1所述的测量设备，其中，
所述信号处理部对从所述第一光接收元件组读出的信号和从所述第二光接收元件组读出的信号中的任一个执行所述信号处理。
6.根据权利要求1所述的测量设备，其中，
所述多个光接收元件以二维网格图案布置以形成所述光接收元件组，并且
所述控制部依次读出多个第一扫描范围，每个第一扫描范围包括多条线，所述多条线包括在所述第一光接收元件组中并且沿所述二维网格图案的阵列的列方向连续布置，并且，
在读出所述多个第一扫描范围之后，依次读出多个第二扫描范围，每个第二扫描范围包括多条线，所述多条线包括在所述第二光接收元件组中并且沿所述列方向连续布置。
7.根据权利要求6所述的测量设备，其中，
所述控制部彼此独立地设置所述多个第一扫描范围之间的距离、包括在所述多个第一扫描范围中的每一个第一扫描范围中的线数、所述多个第二扫描范围之间的距离和包括在所述多个第二扫描范围中的每一个第二扫描范围中的线数。
8.一种距离测量设备，包括：
光接收部，包括光接收元件组，所述光接收元件组包括多个光接收元件，所述多个光接收元件包括在目标区域中；
控制部，控制包括在所述光接收元件组中的第一光接收元件组和第二光接收元件组，以便在彼此不同的时间段期间读出所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组；
时间测量部，基于从所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组中的至少一个读出的信号测量从光源发射光的光发射定时到所述多个光接收元件中的读出所述信号的每个光接收元件接收所述光的光接收定时的时间段以获取测量值；
生成部，生成由所述时间测量部获取的所述测量值的直方图；以及
计算部，基于所述直方图执行到测量目标的距离的计算，其中，
所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组的和集包括所有所述多个光接收元件，并且所述第一光接收元件组的至少一部分不包括在所述第二光接收元件组中。
9.根据权利要求8所述的距离测量设备，其中，
所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组不包括相同的光接收元件。
10.根据权利要求8所述的距离测量设备，其中，
所述计算部基于从所述第一光接收元件组读出的信号与从所述第二光接收元件组读出的信号之间的差来执行所述计算。
11.根据权利要求8所述的距离测量设备，其中，
所述计算部基于从所述第一光接收元件组读出的信号和从所述第二光接收元件组读出的信号的和来执行所述计算。
12.根据权利要求8所述的距离测量设备，其中，
所述计算部对从所述第一光接收元件组读出的信号和从所述第二光接收元件组读出的信号中的任一个执行所述计算。
13.根据权利要求8所述的距离测量设备，其中，
所述多个光接收元件以二维网格图案布置以形成所述光接收元件组，并且
所述控制部依次读出多个第一扫描范围，每个第一扫描范围包括多条线，所述多条线包括在所述第一光接收元件组中并且沿所述二维网格图案的阵列的列方向连续布置，并且，
在读出所述多个第一扫描范围之后，依次读出多个第二扫描范围，每个第二扫描范围包括多条线，所述多条线包括在所述第二光接收元件组中并且沿所述列方向连续布置。
14.根据权利要求13所述的距离测量设备，其中，
所述控制部彼此独立地设置所述多个第一扫描范围之间的距离、包括在所述多个第一扫描范围中的每一个第一扫描范围中的线数、所述多个第二扫描范围之间的距离和包括在所述多个第二扫描范围中的每一个第二扫描范围中的线数。
15.一种测量方法，包括：
控制步骤，控制包括在光接收元件组中的第一光接收元件组和第二光接收元件组，所述光接收元件组包括多个光接收元件，所述多个光接收元件设置在光接收部中并且包括在目标区域中，以便在彼此不同的时间段期间读出所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组；以及
信号处理步骤，基于从所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组中的至少一个读出的信号执行信号处理，其中，
所述第一光接收元件组和所述第二光接收元件组的和集包括所有所述多个光接收元件，并且所述第一光接收元件组的至少一部分不包括在所述第二光接收元件组中。
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