CN114902068A - 光接收装置、距离测量装置和光接收电路 - Google Patents

光接收装置、距离测量装置和光接收电路 Download PDF

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Abstract

[问题]提供了一种能够使死区时间最小化的光接收装置、光接收电路和距离测量装置。[解决方案]根据本公开的光接收装置可以包括：光接收电路，包括光接收元件；电源电路，被配置为将电源电位供应给光接收电路；以及控制电路，被配置为基于与光子作用而从光接收电路输出的信号来控制由电源电路供应的电源电位。

Description

光接收装置、距离测量装置和光接收电路
技术领域
本公开涉及光接收装置、距离测量装置和光接收电路。
背景技术
在诸如车载装置和移动装置的多个领域中，已经提出了基于直至来自发光元件的照射光被对象反射并返回至光接收元件的飞行时间(ToF)来测量到对象的距离的技术应用。雪崩光电二极管(APD)已知为光接收元件。在Geiger模式APD中，在端子两端施加等于或高于击穿电压的电压，并且由于单个光子的入射而发生雪崩现象。将通过雪崩现象倍增单光子的APD称为单光子雪崩二极管(SPAD)。
在SPAD中，雪崩现象可以通过将端子两端的电压降低至击穿电压来停止。降低端子两端的电压并且停止雪崩现象被称为淬灭。然后，当SPAD的端子两端的电压被充电至等于或高于击穿电压的偏置电压时，光子可以被再次检测到。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2010-091377
专利文献2：日本专利申请公开号2014-081254
专利文献3：日本专利申请公开号2018-179732
专利文献4：日本专利申请国家公开(特开)号2008-542706。
发明内容
本发明要解决的问题
在开始通过ToF测量距离之前，期望进行设置以缩短不能检测光子的死区时间。
因此，本公开提供一种能够最小化死区时间的光接收装置、光接收电路和距离测量装置。
问题的解决方案
根据本公开的一方面的光接收装置包括：光接收电路，包括光接收元件；电源电路，被配置为将电源电位供应给光接收电路；以及控制电路，被配置为基于从与光子作用的光接收电路输出的信号来控制由电源电路供应的电源电位。
光接收装置可进一步包括负载电路，该负载电路连接至光接收电路并且将充电电流供应给光接收元件，并且控制电路可被配置为基于信号改变包括负载电路的充电电流和负载电路的电阻值中的至少一个的参数。
光接收装置可包括多个光接收电路，并且控制电路可被配置为基于从多个光接收电路输出的信号改变电源电路的电源电位和连接至至少一个光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
光接收装置可进一步包括误差检测器，误差检测器被配置为基于从光接收电路输出的信号的波形执行误差确定，并且控制电路可被配置为基于从多个光接收电路输出的信号的误差确定的数量来改变电源电路的电源电位和连接至至少一个光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
至少一个光接收电路可被配置为以执行无源充电，且控制电路可被配置为调整光接收电路的充电电流，使得误差确定的数量小于第一阈值。
至少一个光接收电路可以被配置为执行有源充电，并且控制电路可以被配置为基于误差确定的数量调整在光接收电路中产生用于有源充电的脉冲的时间延迟。
误差检测器可被配置为对脉冲宽度超过第二阈值的信号和脉冲之间的间隔小于第三阈值的信号中的至少一个执行误差确定。
光接收装置可进一步包括误差校正电路，误差校正电路被配置为基于从光接收电路输出的信号的波形执行误差确定并且校正已执行误差确定的信号的波形。
误差校正电路可被配置为对脉冲宽度超过第二阈值的信号和脉冲之间的间隔小于第三阈值的信号中的至少一个执行误差确定。
控制电路可以被配置为基于针对从多个光接收电路输出的信号的误差确定的数量，改变电源电路的电源电位和连接到至少一个光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
光接收电路中的至少一者可以被配置为执行无源充电，且控制电路可被配置为调整光接收电路的充电电流，使得误差确定的数量小于第一阈值。
至少一个光接收电路可以被配置为执行有源充电，并且控制电路可以被配置为基于误差确定的数量调整在光接收电路中产生用于有源充电的脉冲的时间延迟。
光接收元件可以是雪崩光电二极管。
根据本公开的一个方面的距离测量装置可包括：发光元件；多个光接收电路，包括光接收元件；电源电路，被配置为向多个光接收电路提供电源电位；以及控制电路，被配置为在发光元件不发光的时段期间基于从与光子作用的多个光接收电路输出的信号控制电源电位。
光接收装置可进一步包括连接至每一个光接收电路并且将充电电流供应给光接收元件的多个负载电路，并且控制电路可被配置为基于信号控制多个负载电路的电阻值和充电电流中的至少一个。
控制电路可被配置为基于信号调整在至少一个光接收电路中产生用于有源充电的脉冲的时间延迟。
根据本公开的一方面的光接收电路可以包括：光接收元件；电流源；开关，能够导通连接到基准电位的第一触点侧或连接到光接收元件的第二触点侧；电流镜电路，被配置为从输出侧供应通过对在基准电位和电流源之间流动的第一电流进行镜像而获得的第二电流；以及晶体管，具有连接至基准电位的第一信号电极、连接至光接收元件和电流镜电路的输出侧的第二信号电极以及连接至开关的控制电极。
光接收电路可以包括多个开关和晶体管，并且可以被配置为使得响应于开关的切换将通过将第一电流乘以N(N是正整数)获得的第三电流供应给光接收元件。
光接收电路可进一步包括读取电路，该读取电路被配置为在光接收元件与光子作用时产生脉冲。
根据本公开的一个方面的光接收电路可包括：光接收元件；多个电阻器，并联连接在基准电位和光接收元件之间；多个开关，每个开关与电阻器串联连接；以及读取电路，被配置为当光接收元件与光子作用时产生脉冲，并且可以被配置为使得根据开关的切换来调整供应给光接收元件的电流。
附图说明
图1是示出光接收装置的实例的框图。
图2是示意性示出使用光接收装置的距离测量的实例的示图。
图3是示出了执行无源充电的光接收电路的实例的电路图。
图4是示出图4的光接收电路中的电压波形的实例的曲线图。
图5是示出执行有源充电的光接收电路的实例的电路图。
图6是示出图5的光接收电路中的电压波形的实例的曲线图。
图7是示出了脉冲发生器的配置的实例的电路图。
图8是示意性示出根据本公开的光接收装置的实例的示图。
图9是示出通过误差检测器进行的误差确定的实例的曲线图。
图10是示出在根据本公开的光接收装置或距离测量装置中的处理的实例的流程图。
图11是示出光接收装置或测距装置中的误差确定的设定和数量的实例的表格。
图12是示出可以调整电阻值的负载电路的实例的电路图。
图13是示出可以调整电流值的负载电路的实例的电路图。
图14是示出确定负载电路的设置的处理的实例的流程图。
图15是示出确定电源电路的设置的处理的实例的流程图。
图16是示出了电源电位和误差确定的数量的实例的表格。
图17是示出了根据变形例2的距离测量装置的实例的框图。
图18是示出了图17的距离测量装置中的电压波形的校正处理的实例的曲线图。
图19是示出图17的距离测量装置中的电压波形的校正处理的实例的曲线图。
图20是示出了根据变形例3的距离测量装置的实例的框图。
图21是示出了根据变形例4的光接收装置的实例的框图。
图22是示出了根据变形例5的电路的示例的电路图。
图23是示出了根据变形例6的电路的示例的电路图。
图24是示出车辆控制系统的示意性配置的实例的框图。
图25是示出车外信息检测部和成像单元的安装位置的实例的说明图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，相同的附图标记被给予具有基本上相同的功能配置的组成元件，并且省略冗余的说明。
图1的框图示出了光接收装置的实例。此外，图2示意性示出了使用光接收装置的距离测量的实例。图1的光接收装置200包括通信电路210、控制电路220、SPAD控制器221、SPAD阵列240、电路块241、处理电路230、传输电路211、PLL 250、时钟发生器251、电流源252、温度传感器253、触发电路254、以及电源电路256。处理电路230包括直方图生成器232和距离计算单元233作为内部组件。此外，光接收装置200经由端子T_OUT连接至图2中的发光元件255。
通信电路210和传输电路211与外部电路通信。控制电路220控制光接收装置200的每个组件。SPAD阵列240对应于图2中的检测单元1。例如，在SPAD阵列240中，安装多个SPAD和与每个SPAD对应的光接收电路。SPAD阵列包括多个单光子雪崩二极管(SPAD)。光接收电路被配置成用于当SPAD与光子作用时向后续电路输出脉冲。此外，光接收电路包括淬灭SPAD并且执行充电的电路。SPAD控制器221控制光接收电路。例如，SPAD控制器221执行光接收电路中的开关的切换、电流值的控制和脉冲生成定时的控制。
电路块241包括例如连接到每个光接收电路的后级的采样器。采样器还被称为缓冲器，并且将从光接收电路输入的信号数字化。此外，电路块241可以包括误差检测器和误差校正电路。稍后将描述误差检测器和误差校正电路的细节。触发电路254控制发光元件255的发光定时。
直方图生成器232对每个光接收电路的数字化输出信号的电压电平进行采样并且生成直方图。直方图生成器232可以重复采样操作多次以生成直方图。通过多次执行采样操作，可以将从发光元件发射的光的反射光rl与其他光区分开。直方图生成器232可以在生成直方图时执行诸如多次测量结果的平均之类的操作。距离计算单元233基于与从触发电路254传输的光的照射时间t0和直方图的峰值时间t1有关的信息，计算光接收装置200与对象之间的距离。例如，当光速是c时，光接收装置200与对象OBJ之间的距离可以通过L＝c/2(t1-t0)的等式获得。在该等式中，t1-t0对应于飞行时间。传输电路211可用于将包括所计算的距离的信息传输至外部电路。具有计算到对象的距离的功能的装置，诸如光接收装置200，被称为距离测量装置。
电源电路256是将电源电位Vdd供应给被安装为SPAD阵列240中的像素的光接收电路的电路。可以使用在上述电路图中描述的每个电路作为SPAD阵列240中的光接收电路。即，电源电路256在后述的电路图中电连接到电源电位Vdd的信号线。此外，电源电路256经由控制信号线连接至SPAD控制器221。SPAD控制器221可以通过将控制信号传输至电源电路256来改变电源电位Vdd的值。
电源电路256可以由SPAD控制器221以外的部件控制。例如，确定光接收电路中的充电方法的控制电路220可以直接控制电源电路256。
例如，处理电路230的组件(包括直方图生成器232和距离计算单元233)可以通过硬件电路(诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))来实现。然而，处理电路230的功能可以由中央处理单元(CPU)和在CPU上执行的程序来实现。在这种情况下，处理电路230可包括存储程序和执行程序所必需的数据的存储器或存储器。
要注意的是，图1中的光接收装置200仅仅是光接收装置的配置的一个实例。因此，根据本公开的光接收装置的配置可不同于光接收装置200的配置。光接收装置可不包括光接收装置200的所有组件。例如，在光接收装置中，可省略PLL 250、时钟发生器251、电流源252、温度传感器253、触发电路254以及通信电路210中的至少一个。此外，可以添加其他组件，或者可以省略其他组件。
图3的电路图示出了用于光子检测的光接收电路的实例。此外，图4的曲线图示出了光接收电路中的电压波形的实例。图3中的光接收电路13包括光电二极管PD、晶体管TR0和反相器INV。晶体管TR0是PMOS晶体管。例如，SPAD可以用作光电二极管PD。晶体管TR0的源极连接至电源电位Vdd。晶体管TR0的漏极连接至光电二极管PD的阴极。在光电二极管PD的阳极施加电压Van。在光电二极管PD的两端，利用电压Van施加击穿电压以上的反向电压。反相器INV的输入侧连接到晶体管TR0的漏极和光电二极管PD的阴极。另外，在反相器INV的输出侧连接有缓冲器等后级电路。
晶体管TR0是光接收电路13的负载元件90的实例。然而，负载元件的配置可不同于此。例如，电阻器可以用作负载元件，或者可以使用晶体管和电阻器的组合。此外，包括多个元件的负载电路可以连接至负载元件的位置。
当光子进入光电二极管PD并且流过光电二极管PD的端子的电流由于雪崩倍增而增加时，阴极电位Vca根据负载元件90中的电压降而降低。当光电二极管PD的两端间电压降低至击穿电压时，雪崩现象停止，并且流过光电二极管PD的端子的电流减小。结果，光电二极管PD两端间电压变为等于或高于击穿电压的值，并且可以再次检测光子(曲线图60的Vca)。另一方面，反相器INV在正极电位Vca等于或小于阈值thi(曲线图60的Vp)的时段中输出HIGH(正极性)脉冲。由于光接收电路13在光子检测时输出脉冲，所以，可以在随后的电路中执行诸如光子计数、直方图生成和飞行时间计算的各种处理。
应注意，执行以曲线图60示出的操作的电路被称为无源充电电路。上述光接收电路13是无源充电电路的实例。作为无源充电电路，可以使用具有与光接收电路13的配置不同的配置的电路。例如，可以使用极性反转的电路。此外，可以使用在光接收电路13中添加了其他元件的电路。当使用无源充电电路时，可以抑制功耗。
在从光电二极管PD与光子作用直到雪崩现象停止(淬灭)并且光电二极管PD两端的电压被充电至等于或高于击穿电压的时段期间，光电二极管PD不能检测光子。该时段被称为死区时间。当从负载元件90供应的电流不足时，直至曲线图60中示出的电压Vca升高的时间tup变长，因此死区时间变长。从负载元件或负载电路供应的用于重置光接收元件(例如，光电二极管PD)的端子的电压电平的电流被称为充电电流。在无源充电电路用作光接收电路的情况下，优选设置光接收电路的充电电流，以便在开始诸如测距的处理之前使死区时间最小化。例如，在工厂装运、距离测量装置的初始启动、或初始化操作时执行的校准处理中，可以确定SPAD阵列240中的光接收电路(像素)中的充电电流，最小化死区时间，并且改善距离测量性能。
应注意，在无源充电电路中，如果充电电流过大，则光电二极管PD的端子两端的电压不会降低至击穿电压，使得不能执行淬灭(曲线图61中的Vca)。此时，由于反相器INV的输出电压稳定(stick)，因此难以检测光子。因此，为了增强测距性能，期望在不向光接收元件提供过度充电电流的情况下抑制输出电压死锁发生的概率。
图5的电路图示出了根据本公开的电路的实例。图5中的光接收电路10包括光电二极管PD、开关SW1、晶体管TR0、晶体管TR1、开关SW2、晶体管TR2、开关SW3、反相器INV、以及脉冲发生器PG。晶体管TR0、晶体管TR1和晶体管TR2均是PMOS晶体管。例如，SPAD可以用作光电二极管PD。
开关SW1、开关SW2和开关SW3例如由MOS晶体管实现。例如，每个MOS晶体管的栅极可以连接到SPAD控制器221。在这种情况下，SPAD控制器221通过控制施加至每个MOS晶体管的栅极的电压来接通/断开开关。应注意，晶体管TR0的栅极可以连接至SPAD控制器221。在这种情况下，SPAD控制器221可以控制施加至晶体管TR0的栅极的电压以调整晶体管TR0的源极与漏极之间的电阻值。注意，控制电路220可以代替SPAD控制器221执行上述控制。
晶体管TR0的源极连接至电源电位Vdd。开关SW1连接在晶体管TR0的漏极与光电二极管PD的阴极之间。在光电二极管PD的阳极施加电压Van。电压Van的值可以被确定成使得在光电二极管PD两端施加等于或高于击穿电压的反向电压。反相器INV的输入端子经由信号线Lin连接到光电二极管PD的阴极和开关SW1。
晶体管TR1的源极和晶体管TR2的源极均连接到电源电位Vdd。开关SW2连接在晶体管TR1的漏极与信号线Lin之间。另一方面，开关SW3连接在晶体管TR2的漏极与信号线Lin之间。反相器INV的输出端经由信号线Lout连接到晶体管TR2的栅极和脉冲发生器PG的输入端。脉冲发生器PG的输出端连接至晶体管TR1的栅极。
在光接收电路10中，可以根据开关设置来切换对光电二极管PD充电的方法。当开关SW1断开并且开关SW2和开关SW3接通时，可使得光接收电路10执行有源充电。在图5中示出的光接收电路10中，设置用于执行有源充电的开关。此外，当开关SW1接通并且开关SW2和开关SW3断开时，可使得光接收电路10执行无源充电。在这种情况下，光接收电路10与图3中的光接收电路13(无源充电电路)类似地操作。此外，当开关SW1和开关SW2接通时，可使得光接收电路10执行有源充电和无源充电两者。在这种情况下，开关SW3可以接通或断开。
图6的曲线图示出了光接收电路10中的电压波形的实例。图6中的曲线图63对应于在由光接收电路10执行有源充电的情况下的电压波形。应注意，曲线图63中的Vg表示晶体管TR1的栅极电压。在每个曲线图中，水平轴表示时间。
将描述使光接收电路10执行有源充电时(开关被设置为st1时)的操作。当光子进入光电二极管PD并且流过光电二极管PD的端子的电流由于雪崩倍增而增加时，阴极电位Vca根据晶体管TR1和晶体管TR2的源极/漏极两端的电压降而降低。当光电二极管PD两端的电压减小到击穿电压时，雪崩现象停止(淬灭)，类似于执行无源充电的情况。
反相器INV在信号线Lin的电压等于或小于阈值thi(曲线图64的Vp)的时段中输出HIGH(正极性)的脉冲。后续级中的测量电路30可以基于脉冲执行各种类型的处理。由于信号线Lin的电压变为LOW，所以反相器INV的输出侧的信号线Lout的电压变为HIGH。当输入HIGH信号时，脉冲发生器PG输出具有时间延迟td的LOW(负极性)脉冲。因此，LOW的电压施加到晶体管TR1的栅极，并且晶体管TR1的源极/漏极导通。在曲线图64的Vg中，在时段tr内输出LOW脉冲。结果，阴极电位Vca由电源电位Vdd升高，并且光子可再次由光电二极管PD检测。
当信号线Lin的电压由于充电而变为HIGH时，反相器INV的输出侧的信号线Lout的电压变为LOW。此时，LOW的电压施加到晶体管TR2的栅极，并且晶体管TR2的源极/漏极导通。以这种方式，晶体管TR2锁存晶体管TR1的状态。晶体管TR2能够抑制直通电流的产生，并且防止阴极电位Vca不确定。
应注意，在不仅开关SW2和开关SW3而且开关SW1导通的情况下(开关设置st3)，晶体管TR0的源极和漏极两端的压降进一步有助于光电二极管PD的淬灭。当光电二极管PD的端子之间流动的电流由于淬灭而减小时，光电二极管PD两端的电压与图3中的光接收电路13类似地增加。
如图6的曲线图63所示，为了执行有源充电和缩短光电二极管PD的死区时间，需要调整时间延迟td的值。在此，时间延迟td是指从光电二极管PD的阴极电位Vca成为等于或小于阈值thi到从脉冲发生器PG输出LOW的脉冲为止的时间差。图6的曲线图64示出了在时间延迟td被设置为太短的情况下的电压波形。若时间延迟被设置为td过短，则即使从脉冲发生器PG输出复位脉冲，阴极电位Vca也会再次降低。阴极电位Vca低于阈值thi，脉冲发生器PG在短时间段内生成多个脉冲。因此，在阴极电位Vca发生振荡(hunting)，并且不能使用光接收电路10执行光子检测。为了提高测距性能，期望确保在光接收电路中产生有源充电脉冲的时间延迟td的足够值并且防止电压的波动。
在使用有源充电电路作为光接收电路的情况下，优选设定光接收电路的产生有源充电脉冲的时间延迟td，以使得开始诸如测距的处理之前的死区时间最小化。例如，在工厂装运、距离测量装置的初始启动、或初始化操作时执行的校准处理中，可以确定在SPAD阵列240中的光接收电路(像素)中生成有源充电脉冲的时间延迟td，最小化死区时间，并且改善距离测量性能。
在光接收电路10中，包括晶体管TR1、晶体管TR2、开关SW2、开关SW3和脉冲发生器PG的部分对应于有源充电电路91。此外，在光接收电路10中，包括晶体管TR0(负载元件90)和开关SW1的部分对应于无源充电电路。光接收电路10是包括无源充电电路和有源充电电路的光接收电路的实例。
要注意的是，可使用具有与光接收电路10(图5)的配置不同的配置的电路。例如，可以使用在光接收电路10中添加了元件的电路。此外，可以使用通过反转光接收电路10的极性而获得的电路。在使用极性反转的电路的情况下，用NMOS晶体管代替PMOS晶体管。另外，在光接收电路10的极性反转的情况下，对光电二极管PD的阴极施加正的偏置电压。因而，将上述的光电二极管PD的阴极电位置换为阳极电位。注意，不仅光接收电路10，而且本说明书中描述的其他电路可以采用极性反转的配置。
图7的电路图示出了脉冲发生器的配置的实例。图7的脉冲发生器PG包括触发器FP和反相器INV2。触发器FP是D触发器。信号线Lout连接到触发器F1的D端子。信号线dctr连接到触发器F1的时钟端子。反相器INV2连接在触发器F1的Q端子与晶体管TR1的栅极之间。
在图7的脉冲发生器PG中，通过控制供应给信号线dctr的时钟信号，可以改变从信号线Lout的电压变为HIGH电平时到电压Vg变为LOW电平时的时间延迟td。例如，当增大时钟信号中的脉冲的间隔，可以增大时间延迟td。此外，当减小时钟信号中的脉冲间隔时，可以减小时间延迟td。当使用图7的脉冲发生器PG时，容易通过从外部提供的时钟信号控制时间延迟。例如，SPAD控制器221或时钟发生器251可以将时钟信号供应至信号线dctr。
要注意的是，图7的电路仅仅为脉冲发生器PG的一个实例。因而，可使用具有不同配置的脉冲发生器。例如，脉冲发生器可以由逆变器链实现。此外，通过组合延迟单元和逻辑操作元件可以实现脉冲发生器。即，可以使用具有任何电路配置的脉冲发生器，只要在输入电压的电平改变之后，该脉冲可以以时间延迟输出至晶体管TR1的栅极。
图8示意性示出了根据本公开的光接收装置的实例。图8的光接收装置101包括多个光接收电路11、多个采样器20、多个误差检测器21、测量电路30和控制电路40。光接收电路11包括SPAD和光接收电路。测量电路30包括直方图生成器31作为内部部件。
多个光接收电路11例如对应于光接收装置200(图1)的SPAD阵列240。例如，多个采样器20和多个误差检测器21被布置在电路块241中。测量电路30对应于例如处理电路230。例如，控制电路40对应于控制电路220和SPAD控制器221。
每个光接收电路11经由信号线l_rd连接到后级的采样器20。采样器还被称为缓冲器，并且将从光接收电路输入的信号数字化。每个采样器20的输出侧连接到误差检测器21。然后，测量电路30连接至每个误差检测器21的后级。测量电路30连接至控制电路40。控制电路40经由信号线l_ct连接到每个光接收电路11。注意，虽然在图8中示出了多个信号线l_ct，但是用于控制的信号线的数量不受限制。例如，控制电路40可利用一条信号线控制多个光接收电路11。注意，光接收电路11的配置不受限制。例如，图3和图5中所示的光接收电路可以用作光接收电路11。光接收电路11可以是充电电路或有源充电电路。此外，具有不同配置的电路可以混合在多个光接收电路11中。
当SPAD与光子作用时，光接收电路11将电压信号输出至信号线l_rd。误差检测器21被配置为基于从光接收电路11输出的电压信号执行误差检测。此外，采样器20对从光接收电路11输出的电压信号进行数字化。直方图生成器31基于从每个采样器输入的信号中包括的脉冲来生成直方图。
要注意的是，在图8中所示的光接收装置的配置仅仅是一个实例。例如，误差检测器21可连接在光接收电路11和采样器20之间。此外，采样器20的功能和误差检测器21的功能集成在其中的电路可以连接在每个光接收电路11和测量电路30的输入端子之间。此外，多个信号线l_rd可连接至共用误差检测器，而无需为每个信号线l_rd准备误差检测器21。在这种情况下，一个误差检测器必须执行多个信号线l_rd的误差确定，但是可以减少必要的电路面积。此外，对应于误差检测器21的功能可以安装在测量电路30侧上。在这种情况下，可以说测量电路30具有误差检测器21的功能。
图9的曲线图示出了通过误差检测器21进行误差检测的实例。误差检测器21可例如通过以下描述的方法执行误差确定。图9的曲线图65至67示出光电二极管PD的阴极电位Vca和光接收电路11的输出电压Vp(反相器INV)的波形。在每个曲线图中，水平轴表示时间。
曲线图65示出了在阴极电位Vca上升到高于反相器INV的阈值的电压之前光电二极管PD再次与光子作用，并且从反相器INV输出的脉冲宽度变得过大的情况。例如，误差检测器21检测从光接收电路11输出的电压信号中的脉冲的上升(rising)。然后，误差检测器21监测脉冲宽度。误差检测器21在脉冲宽度超过阈值t_h的情况下做出误差确定。例如，误差检测器21在周期t_s中对信号的电压进行采样，并且当采样的电压连续变为HIGH n_h次时可以连续进行误差确定。在这种情况下，t_s和n_h的值可被设置为满足t_h＝t_s×n_h的关系。然而，可以通过不同于该方法的方法来执行误差确定。
在曲线图66中，由于光接收电路11中的充电电流过大，所以光电二极管PD两端的电压不会降低至击穿电压，并且不能进行淬灭。因此，光接收电路11的输出电压稳定。例如，误差检测器21检测从光接收电路11输出的电压信号中的脉冲的上升。然后，误差检测器21测量光接收电路11的输出电压为HIGH的时间段。误差检测器21在光接收电路11的输出电压为HIGH的时段超过阈值t_h时进行误差确定。在曲线图66的示例中，可以通过与曲线图65的情况类似的方法来执行误差确定。
在曲线图67中，与光子作用后，在光电二极管PD中产生残留电荷。因此，即使光接收电路11执行淬灭和充电操作，光电二极管PD也再次与光子作用。阴极电位Vca的振荡(hunting)由于与光子的再作用而发生。例如，在光接收电路11的电压信号中的脉冲下降之后，在光接收电路11的输出电压为LOW的时段短于阈值t_l的情况下，误差检测器21进行误差确定。例如，误差检测器21在周期t_s中对信号的电压进行采样，并且在采样电压连续变为LOW的数量小于n_l次的情况下执行误差确定。在这种情况下，t_s和n_l的值可以被设置为使得满足t_l＝t_s×n_l的关系。此外，可以通过不同于该方法的方法来执行误差确定。
这里，已经描述了在光子检测时光接收电路11输出HIGH电平(正极性)的脉冲的情况下的误差确定。误差检测器21还可以在光接收电路11输出LOW电平(负极性)的脉冲的情况下进行误差确定。在这种情况下，在上述说明中，误差检测器21进行如下操作就足够了：HIGH被替换为LOW，LOW被替换为HIGH，脉冲的下降被替换为脉冲的上升，脉冲的上升被替换为脉冲的下降。
在进行误差确定的情况下，误差检测器21将误差信号输出至测量电路30。例如，可使用与在光子检测时通过其传输脉冲的信号线分离的信号线传输误差信号。此外，可以通过在光子检测时脉冲被发送到的信号线上叠加来发送误差信号。误差检测器21可输出包括指示所检测的误差的类型的误差代码的误差信号。误差代码可包括例如指示(1)过小的充电电流、(2)过大的充电电流、(3)过短的时间延迟td和(4)过长的时间延迟td的信息。此外，误差信号可以包括指定上述误差波形的类型的信息或关于检测的波形的信息。
接下来，将描述基于从SPAD阵列240中的多个像素(光接收电路)输出的电压信号通过误差确定来搜索使死区时间最小化的设置的处理的实例。
图10的流程图示出了根据本公开的光接收装置或距离测量装置中的处理的实例。下面将参照图10的流程图描述处理。
首先，激活SPAD阵列240(步骤S101)。然后，测量电路30对SPAD阵列240中的多个光接收电路中的误差进行计数(步骤S102)。步骤S102中的误差确定和检测通过例如上述误差检测器21或测量电路30来执行。在误差检测器21检测到误差的情况下，在后续阶段的测量电路30可以通过误差信号获得关于SPAD阵列240中的误差确定的数量的信息。在此，测量电路30可以针对每个误差代码对误差确定的数量进行计数。
例如，包括SPAD阵列240中的误差确定的数量和针对每个误差代码的误差确定的数量中的至少一个的信息被称为误差信息。由测量电路30获得的误差信息被传送至控制电路40(控制电路220)。在使用包括发光元件的距离测量装置的情况下，在步骤S102的执行周期期间停止发光元件的发光，并且可以消除来自发光元件的影响。
控制电路40确定误差计数是否在基准范围内(步骤S103)。例如，控制电路40可以确定SPAD阵列240中的误差确定的数量是否小于阈值。此外，控制电路40可以将针对每个误差代码的误差确定的数量与阈值进行比较，并且确定误差计数是否落入基准范围内。因而，能够指定接下来要进行的调整内容。
要进行的处理根据步骤S103中的确定结果而进行分支。在控制电路40确定误差计数在基准范围内的情况下(步骤S103为“是”)，完成调整处理(步骤S105)。在步骤S105之后，距离测量装置可以通过用来自发光元件的光照射对象OBJ来开始距离测量处理。
在控制电路40确定误差计数在基准范围之外的情况下(步骤S103为否)，控制电路40改变由脉冲发生器PG生成脉冲的充电电流和/或时间延迟中的至少一个(步骤S104)。步骤S103中的确定为否定的情况的实例包括误差确定的数量大于阈值的情况或特定误差代码的误差确定的数量大于阈值的情况。步骤S104中的调整内容取决于SPAD阵列240中的光接收电路的类型。例如，在光接收电路是无源充电电路的情况下，调整充电电流。此外，在光接收电路是无源充电电路的情况下，调整由脉冲发生器PG生成脉冲的时间延迟td。SPAD控制器221可以改变SPAD阵列240中的每个光接收电路的设置。在这种情况下，控制电路40可以通知SPAD控制器221设置将要改变的像素(光接收电路)的地址以及设置内容。
例如，在确定充电电流的大小不足的情况下，控制电路40可将光接收电路中的充电电流调整为更大。在这种情况下，控制电路40可将负载元件或负载电路中的电阻值调整为更小。此外，在确定充电电流过大的情况下，控制电路40可将光接收电路中的充电电流调整为更小。在这种情况下，控制电路40可将负载元件或负载电路中的电阻值调整为更小。
另外，在确定由脉冲发生器PG生成脉冲的时间延迟td过短的情况下，控制电路40能够将时间延迟td调整得更长。在确定在脉冲发生器PG中生成脉冲的时间延迟td过长的情况下，控制电路40能够将时间延迟td调整为更短。
当完成步骤S104中的处理时，再次执行步骤S102和S103中的处理。即，再次对多个光接收电路的误差进行计数，确定误差计数是否在基准范围内。当误差计数在基准范围内时(在步骤S103中为是)，完成调整处理(步骤S105)。在步骤S105之后，距离测量装置可以通过用来自发光元件的光照射对象OBJ来开始距离测量处理。
图10的上述处理的执行定时不限于装置的校准时间。因此，图10的处理可在装置的校准时间之外的定时执行。例如，在开始设备的操作之后，可执行图10的处理。
图11的表T1示出了当在SPAD阵列240中的光接收电路中使用每个值的充电电流时的误差确定的数量。例如，测量电路30或控制电路40使用不同的充电电流来测量误差确定的数量并且生成表T1。参照图11，当抑制充电电流时，误差确定的数量减少。例如，控制电路40可以基于误差确定数量的阈值调整充电电流。在这种情况下，控制电路40将在使用充电电流ic1时的误差确定的数量ec1与阈值the进行比较。在ec1>the的情况下，控制电路40将充电电流变更为ic2(ic1≠ic2)。控制电路40能够根据误差代码的信息，确定是采用比ic1大的ic2还是比ic1小的ic2。然后，当控制电路40确定误差确定的数量小于阈值时，可以使用此时的充电电流执行距离测量。
例如，在调整处理中获得表T1的数据的情况下，误差确定数量3可以用作阈值the。然而，阈值可以与此不同。应注意，包括在图11的表格中的电流值仅是实例，并不旨在限制在光接收电路中使用的充电电流的值。
注意，在使用不同的充电电流测量误差确定数量的情况下，可以从可以在光接收电路中设置的充电电流的最大值imax开始误差确定的数量的测量，或者可以从可以在光接收电路中设置的充电电流的最小值imin开始误差确定的数量的测量。此外，可以从具有在imax和imin之间的值的充电电流开始测量误差确定的数量。即，调整处理开始时的充电电流不受限制。
控制电路40可在误差确定的数量变得小于阈值the之后继续调整处理。例如，在期望使用尽可能大的充电电流以缩短死区时间的情况下，可以使用较大的充电电流对误差确定的数量进行计数，并且可以将误差确定的数量与阈值the进行比较。即使在改变充电电流之后误差确定的数量小于阈值the的情况下，也可以使用更大的充电电流执行距离测量。此外，在期望使用较小的充电电流来抑制功耗的情况下，可使用较小的充电电流对误差确定的数量进行计数，并可将误差确定的数量与阈值进行比较。即使在改变充电电流之后误差确定的数量小于阈值the的情况下，也可以使用较小的充电电流执行距离测量。
图11的表T2示出了当在SPAD阵列240中的光接收电路中使用每个值的充电电流时的误差确定的数量。例如，测量电路30或控制电路40使用不同的时间延迟td测量误差确定的数量并且生成表T2。参考图11，在脉冲生成器PG生成具有较短时间延迟td的脉冲的情况下，误差确定的数量减少。例如，控制电路40可以基于误差确定的数量的阈值the调整时间延迟td。在这种情况下，控制电路40将使用时间延迟td1时的误差确定的数量ed1与阈值the进行比较。在ed1>the的情况下，控制电路40将时间延迟改变为td2(td1≠td2)。控制电路40可基于关于误差代码的信息确定是使用大于td1的td2还是使用小于td1的td2。然后，当控制电路40确定误差确定的数量小于阈值时，可以在那个时间的时间延迟处产生有源充电脉冲并且执行距离测量。
例如，在调整处理中获得表T2的数据的情况下，误差确定数量3可以用作阈值the。然而，阈值可以与此不同。要注意的是，包含在图11的表格中的时间延迟的值仅仅作为一个实例，并非旨在限制生成脉冲的时间延迟的值。
注意，在使用不同的充电电流来测量误差确定的数量的情况下，误差确定数量的测量可从能够在脉冲发生器PG中设置的时间延迟的最小值tdmin开始，或者误差确定数量的测量可从能够在脉冲发生器PG中设置的时间延迟的最大值tdmax开始。此外，误差确定的数量的测量可从tdmin和tdmax之间的值的时间延迟值开始。即，调整处理开始时的时间延迟不受限制。
控制电路40可在误差确定的数量变得小于阈值the之后继续调整处理。例如，在期望使用尽可能短的时间延迟以缩短死区时间的情况下，可以使用更短的时间延迟对误差确定的数量进行计数，并且可以将误差确定的数量与阈值the进行比较。即使在改变到较短的时间延迟之后误差确定的数量小于阈值the的情况下，也可以使用更小的时间延迟来执行距离测量。此外，在期望使用尽可能长的时间延迟以抑制电力消耗的情况下，可以使用更长的时间延迟对误差确定的数量进行计数，并且可以将误差确定的数量与阈值the进行比较。即使在时间延迟改变之后误差确定的数量小于阈值the的情况下，也可以使用更长的时间延迟来执行距离测量。
接下来，将描述可用于根据本公开的光接收装置、距离测量装置和光接收电路的负载电路的实例。
图3和图5示出了光接收电路的实例，其中，晶体管TR0被用作控制充电电流的负载元件90。然而，为了以更高的精度控制充电电流，可以使用包括多个元件的负载电路来代替负载元件90。以下将描述能够控制电阻值或充电电流的负载电路的实例。
图12的电路图示出了可调整电阻值的负载电路的实例。图12示出了连接至光接收电路的负载电路90A。负载电路90A经由开关SW1连接到光电二极管PD的阴极和信号线Lin。例如，图3和图5的电路图中的晶体管TR0可以用负载电路90A替换。开关SW1是用于切换无源充电的启用/禁用的开关。在光接收电路中未禁用无源充电的情况下，可以省略开关SW1，并且负载电路90A可以直接连接到光电二极管PD的阴极和信号线Lin。
负载电路90A包括串联连接的多对电阻器和开关。电阻器R1与成对开关s1串联连接。此外，电阻器R2与成对开关S2串联连接。电阻器R3与成对开关s3串联连接。电阻器R4类似地与成对开关s4串联连接。图12的负载电路90A包括四对电阻器和开关。然而，负载电路中包括的电阻器和开关的对的数量可以不同于此。例如，可以使用负载电路，其中，电阻器-开关对的数量是等于或大于2的任何整数。此外，成对的电阻器和开关彼此并联连接。电源电位Vdd被施加到与每对的光电二极管PD相对的端点。
假设负载电路90A中的开关s1至s4由控制SPAD阵列240的电路切换。例如，通过控制电路40、控制电路220、SPAD控制器221、和外部处理电路300中的至少一个接通/断开开关s1至s4。开关s1至s4例如由MOS晶体管实现。然而，开关s1至s4的安装方法不受限制。
在负载电路90A中，可以根据要接通的开关的数量来调整电阻值。当要接通的开关的数量增加时，并联连接的电阻器的数量增加，使得负载电路90A的电阻值减小。例如，假设电阻器R1至R4的电阻值相等。在这种情况下，当接通两个开关时，与接通一个开关的情况相比，负载电路90A的电阻值变成1/2。与此类似，当接通三个开关时，与接通一个开关的情况相比，负载电路90A的电阻值变成1/3。此外，当四个开关接通时，负载电路90A的电阻值与一个开关接通时相比变成1/4。
注意，负载电路的多个电阻器的电阻值可以不必彼此相等。因此，负载电路可包括具有不同电阻值的电阻器。
在使用相同电源电位Vdd的情况下，增加负载电路90A的电阻值减小了充电电流。此外，当负载电路90A的电阻值减小时，可以增加充电电流。如上所述，在根据本公开的光接收装置、光接收电路和距离测量装置中，可以通过改变负载电路90A中要接通的开关的数量来调整充电电流。当使用负载电路90A时，可以高精度地调整充电电流。
如图12的实例中所示，根据本公开的光接收电路可包括：光接收元件；多个电阻器，并联连接在基准电位与光接收元件之间；多个开关，每个开关与电阻器串联连接；以及读取电路，被配置为当光接收元件与光子作用时产生脉冲。根据本公开内容的光接收电路可以被配置为使得根据开关的切换调整供应给光接收元件的电流。上述电源电位Vdd是基准电位的实例。上述光电二极管PD是光接收元件的实例。读取电路对应于，例如，图3和图5中所示的电路的不包括晶体管TR0、开关SW1和光电二极管PD的部分。
图13的电路图示出可以调整电流值的负载电路的实例。图13示出了连接至光接收电路的负载电路90B。负载电路90B经由开关SW1连接到光电二极管PD的阴极和信号线Lin。例如，图3和图5的电路图中的晶体管TR0可以用负载电路90B替换。开关SW1是用于切换无源充电的启用/禁用的开关。在光接收电路中未禁用无源充电的情况下，开关SW1可省略，并且负载电路90B可直接连接到光电二极管PD的阴极和信号线Lin。下面将假定开关SW1接通，来描述负载电路90B。
负载电路90B包括电流源CS、晶体管tr0、晶体管tr1、晶体管tr3、晶体管tr4、开关sec2、开关sec3以及开关sec4。作为电流源CS，可以使用电流源晶体管。作为电流源晶体管，可以使用MOS晶体管。然而，电流源CS的安装方法不受限制。电流源CS可以是恒流源。晶体管tr0至tr4是PMOS晶体管。开关se2至se4是能够切换触点c0与触点c1之间的电连接目的地的开关。
晶体管tr0至tr4的源极中的每一个连接至电源电位Vdd。此外，晶体管tr2至tr4的漏极经由开关SW1连接到光电二极管PD和信号线Ln。晶体管tr0和tr1形成镜像电源电位Vdd和电流源CS之间的电流Is的电流镜像电路。因此，晶体管Tr0的栅极和漏极短路。此外，晶体管Tr0的栅极经由信号线Lc连接至晶体管tr1的栅极。
开关se2连接到晶体管tr2的栅极。此外，开关se3连接至晶体管tr3的栅极。此外，开关se4连接至晶体管tr4的栅极。开关se2至开关se4的触点c0全部连接至电源电位Vdd。另外，开关se2-se4的触点cl全部与信号线Lc连接。
假设负载电路90B中的开关se2至se4可以由控制SPAD阵列240的电路切换。例如，通过控制电路40、控制电路220、SPAD控制器221、和外部处理电路300中的至少一个切换开关se2至se4。
图13的负载电路90B包括三对晶体管和连接至晶体管的栅极的开关。然而，晶体管和开关的对的数量可以不同于此。例如，负载电路可以包括任意数量的晶体管和开关对，诸如一个或多个晶体管和开关。在将一对晶体管和开关添加到图13的电路的情况下，附加晶体管和开关的布线遵循现有晶体管和开关布线方法。在添加开关的情况下，触点c0连接至电源电位Vdd，并且触点c1连接至信号线Lc。此外，在添加晶体管的情况下，栅极连接到开关，源极连接到电源电位Vdd，漏极连接到另一晶体管的漏极。
在负载电路90B中，可以根据其中触点c1侧接通的开关的数量来调整电流值。例如，在触点c1侧接通的开关的数量为零的情况下，等于电流源CS的电流ic的充电电流被供应至光接收电路。在存在其中触点c1侧接通的一个开关的情况下，电流源CS的两倍(2×ics)的电流的充电电流被供应至光接收电路。此外，在存在其中触点c1侧接通的两个开关的情况下，将电流源CS的电流的三倍(3×ics)的充电电流供应至光接收电路。此外，在存在其中触点c2侧接通的三个开关的情况下，电流源CS的电流的四倍(4×ics)的充电电流被供应至光接收电路。如上所述，在根据本公开的光接收装置、光接收电路和距离测量装置中，充电电流可通过改变负载电路90B中触点c1侧接通的开关的数量来调整。当使用负载电路90B时，可以高精度地调整充电电流。
注意，在使用其中光接收电路的极性被反转的电路执行光子检测的情况下，负载电路90B的极性可被反转。通过用NMOS晶体管代替图13中的PMOS晶体管，可以使负载电路90B的极性反转。
如图13的实例中所示，根据本公开的光接收电路可包括光接收元件、电流源、开关、电流镜电路和晶体管。开关可以接通连接到基准电位的第一触点侧或连接到光接收元件的第二触点侧。电流镜电路被配置为从输出侧供应通过对在基准电位和电流源之间流动的第一电流进行镜像而获得的第二电流。在晶体管中，第一信号电极连接到基准电位，第二信号电极连接到光接收元件的输出侧和电流镜电路，并且控制电极连接到开关。
此处，例如，第一触点对应于上述开关se2至开关se4中的触点c0。第二触点例如对应于上述开关se2至s4中的触点c1。电流镜电路例如是由上述晶体管tr0和晶体管tr1形成的电流镜电路。电流镜电路的输出侧例如对应于晶体管tr1的漏极。第一信号电极例如是MOS晶体管的源极。第二信号电极例如是MOS晶体管的漏极。然而，第一信号电极、第二信号电极和MOS晶体管的电极之间的对应关系可以反转。控制电极例如是MOS晶体管的栅极。
此外，如图13的实例中所示，根据本公开的光接收电路可包括多个开关和晶体管。根据本公开的光接收电路可以被配置为使得响应于开关的切换将通过将第一电流乘以N(N是正整数)获得的第三电流供应给光接收元件。此外，根据本公开的光接收电路可进一步包括读取电路，该读取电路被配置为当光接收元件与光子作用时产生脉冲。
当控制SPAD充电方法时，可以改变在光接收电路中使用的电源电位Vdd。可通过改变电源电位Vdd来调整无源充电时的充电电流。在向SPAD阵列中的像素供应共用电源电位的情况下，SPAD阵列中的所有像素的充电电流的设置可以在短时间内改变。然而，可以使用具有其中不将共用电源电位供应至SPAD阵列中的像素的配置的光接收装置和距离测量装置。例如，多个电源电路可以用于将电源电位供应至SPAD阵列中的像素。
在根据本公开的光接收装置和距离测量装置中，能够调整电源电位Vdd的值的电源电路和上述负载电路90A或90B可以组合使用。通过使用多个部件的组合，可以在光接收电路中在宽范围内设置充电电流值。
通过优化负载电路的设置和电源电路的设置，可以使光接收装置或距离测量装置中的死区时间最小化。在下文中，将描述确定负载电路的设置和电源电路的设置的处理的实例。
图14的流程图示出确定负载电路的设置的处理的实例。下面将参照图14的流程图描述处理。
首先，激活SPAD阵列240(步骤S201)。然后，测量电路30对SPAD阵列240中的多个光接收电路中的误差进行计数(步骤S202)。例如，通过上述误差检测器21或测量电路30进行步骤S202中的误差确定和检测。在误差检测器21检测到误差的情况下，在后续阶段的测量电路30可以通过误差信号获得关于SPAD阵列240中的误差确定的数量的信息。这里，测量电路30可以针对指定误差类型的每个误差代码对误差确定的数量进行计数。
例如，包括SPAD阵列240中的误差确定的数量和针对每个误差代码的误差确定的数量中的至少一个的信息被称为误差信息。由测量电路30获得的误差信息被传送至控制电路40(控制电路220)。在使用包括发光元件的距离测量装置的情况下，在步骤S202的执行周期期间停止发光元件的发光。这使得可以消除发光元件的影响。
控制电路40确定误差计数是否在基准范围内(步骤S203)。例如，控制电路40可以确定SPAD阵列240中的误差确定的数量是否小于阈值。此外，控制电路40可以将针对每个误差代码的误差确定的数量与阈值进行比较，并且确定误差计数是否落入基准范围内。例如，在步骤S203中，控制电路40可基于误差确定的数量和误差代码来估计充电电流是否过小或者充电电流是否过大。
要进行的处理根据步骤S203中的确定结果进行分支。在控制电路40确定误差计数在基准范围内的情况下(步骤S203中“是”)，完成调整处理(步骤S205)。在步骤S205之后，距离测量装置可以通过用来自发光元件的光照射对象OBJ来开始距离测量处理。
在控制电路40确定误差计数在基准范围之外的情况下(步骤S203中“否”)，控制电路40改变负载电路的充电电流和电阻值中的至少一个(步骤S204)。步骤S203中的确定为否定的情况的实例包括误差确定的数量大于阈值的情况或特定误差代码的误差确定的数量大于阈值的情况。如上所述，SPAD控制器221可以改变SPAD阵列240中的每个光接收电路的设置。在这种情况下，控制电路40可以通知SPAD控制器221设置将要改变的像素(光接收电路)的地址以及设置内容。
例如，在确定充电电流的大小不足的情况下，控制电路40可将光接收电路中的充电电流改变成更大。在这种情况下，控制电路40可将负载电路中的电阻值改变得更小。作为负载电路，例如，可以使用图12中的负载电路90A或者图13中的负载电路90B。此外，在SPAD阵列240中的光接收电路中检测到图4的曲线图62中示出的现象并且确定充电电流过大的情况下，控制电路40可以将光接收电路中的充电电流改变成更小。在这种情况下，控制电路40可将负载电路中的电阻值改变得更大。
当完成步骤S204中的处理时，再次执行步骤S202和S203中的处理。即，再次对多个光接收电路的误差进行计数，确定误差计数是否在基准范围内。当误差计数在基准范围内时(步骤S203中“是”)，完成校准处理(步骤S205)。在步骤S205之后，距离测量装置可以通过用来自发光元件的光照射对象OBJ来开始距离测量处理。
图14的上述处理的执行定时不限于装置的校准时间。因此，图14的处理可以在设备的校准时间之外的定时执行。例如，在装置的操作开始之后，可以调整图12的负载电路90A中的电阻值。
图15的流程图示出确定电源电路的设置的处理的实例。下面将参照图15的流程图描述处理。
首先，激活SPAD阵列240(步骤S211)。然后，测量电路30对SPAD阵列240中的多个光接收电路中的误差进行计数(步骤S212)。在步骤S212中的误差确定和检测通过例如上述的误差检测器21或测量电路30来执行。在误差检测器21检测到误差的情况下，在后续阶段的测量电路30可以通过误差信号获得SPAD阵列240中的误差信息。
由测量电路30获得的误差信息被传送至控制电路40(控制电路220)。在使用包括发光元件的距离测量装置的情况下，在步骤S202中停止发光元件的发光。这使得可以消除发光元件的影响。
控制电路40确定误差计数是否在基准范围内(步骤S213)。只要执行基于误差信息的确定，步骤S213中的详细确定方法就可以是任何确定方法。
要进行的处理根据步骤S213中的确定结果而进行分支。在控制电路40确定误差计数在基准范围内的情况下(步骤S213为“是”)，完成调整处理(步骤S215)。在步骤S215之后，距离测量装置可以通过用来自发光元件的光照射对象OBJ来开始距离测量处理。
在控制电路40确定误差计数在基准范围之外的情况下(步骤S213中“否”)，控制电路40控制电源电路并且改变SPAD阵列240的电源电压(步骤S214)。步骤S213中的确定为否定的情况的实例包括误差确定的数量大于阈值的情况或特定误差代码的误差确定的数量大于阈值的情况。代替控制电路40，SPAD控制器221或外部处理电路300可以改变电源电路的设置。此外，在多个电源电路连接至SPAD阵列240的情况下，在步骤S214中，可以改变电源电路中的至少一个的设置。
例如，在确定充电电流的大小不足的情况下，控制电路40可以控制电源电路以将SPAD阵列240中使用的电源电位Vdd改变至更高。结果，可以增加每个光接收电路中的充电电流。此外，在SPAD阵列240中的光接收电路中检测到图4的曲线图62中示出的现象并且确定充电电流过大的情况下，控制电路40可以控制电源电路以将SPAD阵列240中使用的电源电位Vdd改变到较低电平。因此，可以减少SPAD阵列240中的光接收电路中的充电电流。
当完成步骤S214中的处理时，再次执行步骤S212和S213中的处理。即，再次对多个光接收电路的误差进行计数，判断误差计数是否在基准范围内。当误差计数在基准范围内时(步骤S213中“是”)，完成调整处理(步骤S215)。在步骤S215之后，距离测量装置可以通过用来自发光元件的光照射对象OBJ来开始距离测量处理。
图15的上述处理的执行定时不限于装置的校准时间。因此，图15的处理可以在设备的校准时间之外的定时执行。例如，在开始设备的操作之后，可以调整由电源电路提供的电源电位Vdd的值。
图16中的表T3指示当在SPAD阵列240中使用多个值的电源电位Vdd时的误差确定的数量。例如，测量电路30或控制电路40使用不同的电源电位Vdd测量误差确定的数量并且生成表T3。参照图16，当设置较高电源电位Vdd时，误差确定的数量减少。例如，控制电路40可以基于误差确定的数量的阈值the调整电源电位Vdd。在这种情况下，控制电路40将在使用电源电位Vdd1时的误差确定的数量ed1与阈值the进行比较。在ed1>the的情况下，控制电路40将电源电位改变为Vdd2(Vdd1≠Vdd2)。控制电路40可基于误差代码的信息确定是使用大于Vdd1的Vdd2还是使用小于Vdd1的Vdd2。然后，当控制电路40确定误差确定的数量小于阈值时，可以使用此时的电源电位执行距离测量。
例如，在调整处理中获得表T3的数据的情况下，误差确定的数量3可以用作阈值the。然而，阈值可以与此不同。注意，包括在图16的表中的电源电位的值仅仅是实例，并不旨在限制在光接收电路中使用的电源电位的值。
注意，在使用多个电源电位测量误差确定的数量的情况下，可以从光接收电路中可用的最高电源电位Vddmax开始误差确定的数量的测量，或者可以从光接收电路中可用的最低电源电位Vddmin开始误差确定的数量的测量。此外，可以从Vddmax与Vddmin之间的值的电源电位开始误差确定的数量的测量。即，调整处理开始时的电源电位不受限制。
控制电路40可在误差确定的数量变得小于阈值the之后继续调整处理。例如，在期望使用尽可能大的充电电流以缩短死区时间的情况下，可以使用较高的电源电位对误差确定的数量进行计数，并且可以将误差确定的数量与阈值the进行比较。即使在电源电位改变之后误差确定的数量小于阈值the的情况下，也可以使用更高的电源电位执行距离测量。此外，在期望使用尽可能低的电源电位以抑制功率消耗的情况下，可以使用较低的电源电位对误差确定的数量进行计数，并且可以将误差确定的数量与阈值the进行比较。即使在电源电位改变之后误差确定的数量小于阈值的情况下，也可以使用更低的电源电位执行距离测量。
根据本公开的光接收装置可以包括：光接收电路，包括光接收元件；电源电路，被配置为将电源电位供应给光接收电路；以及控制电路，被配置为基于从与光子作用的光接收电路输出的信号来控制由电源电路提供的电源电位。
如上所述，根据本公开的光接收装置可以进一步包括负载电路，该负载电路连接至光接收电路并且将充电电流供应给光接收元件。在这种情况下，控制电路可被配置为基于通过光接收电路与光子的作用而从光接收电路输出的信号来改变包括负载电路的充电电流和负载电路的电阻值中的至少一个的参数。
此外，根据本公开的光接收装置可以包括多个光接收电路。在这种情况下，控制电路可以被配置为基于从多个光接收电路输出的信号来改变电源电路的电源电位和连接至光接收电路中的至少一个的负载电路的参数中的至少一个。
此外，根据本公开的光接收装置可以进一步包括误差检测器，误差检测器被配置为基于从光接收电路输出的信号的波形确定误差。作为误差检测器，可以使用上述误差检测器21或测量电路30。在该情况下，控制电路被配置为基于从多个光接收电路输出的信号的误差确定的数量，来改变电源电路的电源电位和连接至至少一个光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
此外，在本公开的光接收装置中，至少一个光接收电路可被配置为执行无源充电。在这种情况下，控制电路被配置为调整光接收电路的充电电流，使得误差确定的数量小于第一阈值。
此外，在本公开的光接收装置中，至少一个光接收电路可被配置为执行有源充电。在这种情况下，控制电路被配置为基于误差确定的数量来调整在光接收电路中生成用于有源充电的脉冲的时间延迟。
误差检测器可被配置为对脉冲宽度超过第二阈值的信号和脉冲之间的间隔小于第三阈值的信号中的至少一个执行误差确定。此外，在根据本公开的光接收装置中，雪崩光电二极管可以用作光接收元件。
接下来，将描述具有在输出信号被确定为误差的情况下校正来自光接收电路的输出信号的功能的光接收装置的实例。
图17的框图示出根据变形例2的距离测量装置的实例。在图17的光接收装置102中，误差校正电路22连接在采样器20与测量电路30的每个输入端子之间。误差校正电路22被配置为校正从采样器20输出的电压信号中的被确定为处于误差状态的电压信号。误差校正电路22与误差检测器21相对应，误差检测器21上添加了将误差确定的电压信号转换成不处于误差状态的电压信号的功能。例如，误差校正电路22与采样器20一起被布置在电路块241中。光接收装置102的配置和功能类似于上述光接收装置101的配置和功能，不同之处在于误差检测器21被误差校正电路22替代。
要注意的是，在图17中所示的光接收装置的配置仅仅是一个实例。例如，误差校正电路22可以连接在光接收电路11和采样器20之间。此外，采样器20的功能和误差校正电路22的功能被集成的电路可以连接在每个光接收电路11和测量电路30的输入端子之间。此外，多个信号线l_rd可连接至共用误差校正电路，而无需为每个信号线l_rd准备误差校正电路22。在这种情况下，一个误差校正电路需要执行多个信号线l_rd的误差确定和信号的校正，但是可以减少所需的电路面积。应注意，在测量电路30的输入级中可以实现将误差确定电压信号转换成不处于误差状态的电压信号的功能。在这种情况下，测量电路30可以基于从误差检测器21接收的误差信号来校正从光接收电路11输出的电压信号。即，还可以采用其中测量电路30包括误差校正电路22的配置。
注意，光接收电路11的配置不受限制。例如，图3和图5中所示的光接收电路可以用作光接收电路11。光接收电路11可以是充电电路或有源充电电路。此外，具有不同配置的电路可以混合在多个光接收电路11中。
图18和图19的曲线图示出图17的光接收装置102中的电压波形的校正处理的实例。在每个曲线图中，水平轴表示时间。
图18的曲线图73示出了误差校正电路22的输入电压Vai、误差校正电路22的输出电压Vao以及误差信号Ves的波形。在曲线图73中，光接收电路11执行无源充电，但是充电所需的时间太长。因此，在曲线图73中，从光接收电路11输出的脉冲宽度太大。例如，误差校正电路22检测从光接收电路11输出的电压信号中的脉冲的上升。然后，误差校正电路22监测脉冲宽度。误差校正电路22原样输出输入信号直至执行误差确定。在脉冲宽度超过阈值t_h的情况下，误差校正电路22进行误差确定。当在脉冲检测期间进行误差确定时，误差校正电路22掩蔽脉冲中超过阈值t_h的部分。
在曲线图73的实例中，误差校正电路22在从脉冲上升起的时间段t_h中输出HIGH电压。然后，误差校正电路22在与脉冲宽度超过t_h相对应的时间段t_m1的一部分中输出LOW电压。如上所述，即使在光接收电路11输出具有超过阈值t_h的脉冲宽度的脉冲的情况下，误差校正电路22也可以将脉冲校正为具有等于阈值t_h的脉冲宽度的脉冲。此外，在曲线图73的实例中，在脉冲被屏蔽的期间t_m1中，误差信号Ves的电压为HIGH。结果，可以向后续阶段的测量电路30通知已经执行了误差确定。注意，误差校正电路22可以将误差代码通知给测量电路30。
误差校正电路22在周期t_s中对输入电压Vai进行采样，并且在采样电压连续处于HIGH电平n_h次的情况下可以执行误差确定。此处，t_s和n_h的值可被设置为满足t_h＝t_s×n_h的关系。例如，可以设置t_s＝1纳秒、n_h＝10和t_h＝10纳秒。然而，可以通过不同于该方法的方法来执行误差确定。
图19的曲线图74示出了误差校正电路22的输入电压Vai、误差校正电路22的输出电压Vao以及误差信号Ves的波形。在曲线图74的示例中，光接收电路11执行有源充电。在曲线图74的实例中，光接收电路11的输出电压(即，误差校正电路22的输入电压Vai)由于曲线图64或曲线图67中示出的现象而振荡。误差校正电路22原样输出输入信号直至执行误差确定。例如，在输入电压Vai的脉冲下降之后，在输入电压Vai处于短于阈值t_l的时段LOW中的情况下，误差校正电路22执行误差确定。当执行误差确定时，误差校正电路22可输出高误差信号Ves。此外，应注意，误差校正电路22可将误差代码通知给测量电路30。误差校正电路22在误差确定之后在预定时段t_m2内掩蔽脉冲。
在曲线图74的实例中，误差校正电路22在误差确定之后的时段t_m2中输出LOW电平电压。该时段t_m2被称为掩蔽时段。当在误差确定之后经过了掩蔽时段t_m2时，误差校正电路22照原样再次输出输入信号。例如，在曲线图74中，在掩蔽时段t_m2过去之后，误差校正电路22再次输出脉冲。例如，大于阈值t_l的值可被设置为遮蔽时段t_m2。
此外，误差校正电路22可根据输入电压Vai下的误差确定情况调整掩蔽时段t_m2。例如，在曲线图74中的输入电压Vai处在第一脉冲到达之后，三个脉冲以比阈值t_l短的间隔到达。因此，误差校正电路22在由白色箭头表示的定时连续进行三次误差确定。然而，误差校正电路22可以在最后误差确定之后的时段t_r期间未执行误差确定的情况下释放误差状态。当误差状态被释放时，误差校正电路22原样输出重新输入的脉冲。与图74中的示例一样，当释放误差状态时，误差校正电路22可将误差信号Ves设置为低。此外，误差校正电路22也可以不在时段t_m2期间连续输出HIGH误差信号Ves，而是在每次进行误差确定时输出不连续的HIGH误差信号Ves。
例如，误差校正电路22在周期t_s中对信号的电压进行采样，并且可以在采样电压连续变为LOW的数量小于n_l次的情况下执行误差确定。t_s和n_l的值可以被设置为使得满足t_l＝t_s×n_l的关系。然而，误差校正电路22可以通过与该方法不同的方法进行误差确定。
这里，已经描述了在光子检测时光接收电路11输出HIGH电平(正极性)的脉冲的情况下的误差确定和误差校正。然而，在光接收电路11输出LOW电平(负极性)的脉冲的情况下，误差校正电路22也可以进行误差确定。在这种情况下，如上所述，误差校正电路22进行如下操作就足够了：HIGH被替换为LOW，LOW被替换为HIGH，脉冲的下降被替换为脉冲的上升，脉冲的上升被替换为脉冲的下降。
即使在使用包括误差校正电路22的光接收装置102的情况下，也可以使用上述流程图或表格执行光接收电路、脉冲生成器或电源电路的调整处理。
如上所述，根据本公开的光接收装置可进一步包括误差校正电路，误差校正电路被配置为基于从光接收电路输出的信号的波形执行误差确定并且校正已经执行误差确定的信号的波形。作为误差校正电路，例如，可以使用上述误差校正电路22或测量电路30。在这种情况下，误差校正电路可被配置为对脉冲宽度超过第二阈值的信号和脉冲之间的间隔小于第三阈值的信号中的至少一个执行误差确定。在光接收装置包括误差校正电路的情况下，控制电路可以被配置为基于对从多个光接收电路输出的信号的误差确定的数量，改变电源电路的电源电位和连接至光接收电路中的至少一个的负载电路的参数中的至少一个。
图20的框图示出根据变形例3的距离测量装置的实例。图20示出了光接收装置202和外部处理电路300。光接收装置202对应于从光接收装置200(图1)的部件省略控制电路220和电源电路256的配置。光接收装置202的处理电路230经由传输电路211和端子S_OUT连接至外部处理电路300。此外，光接收装置202的SPAD控制器221经由端子S_IN和通信电路210连接至外部处理电路300。如图20所示，外部的电源电路257可以用作向SPAD阵列240供应电源电位Vdd的电路。电源电路257经由端子PWR连接至距离测量装置204中的SPAD阵列240。此外，电源电路257经由控制信号线连接到外部处理电路300。外部处理电路300通过向电源电路257发送控制信号来改变电源电位Vdd的值。
外部处理电路300例如是诸如ASIC或FPGA的硬件电路。然而，外部处理电路300可以是包括中央处理单元(CPU)和存储器的计算机。在这种情况下，外部处理电路300通过执行存储在CPU上的存储器中的程序来提供各种功能。
外部处理电路300执行对应于图1的控制电路220(图8和图17的控制电路40)的功能。即，与光接收装置202分离的外部处理电路300可执行每个光接收电路11的设置和电源电路的设置。注意，外部处理电路300与光接收装置202之间的通信可通过有线或无线进行。
图21的框图示出根据变形例4的光接收装置的实例。如在图1和图20中所示的装置中，根据本公开的光接收装置可以是包括发光元件和距离计算单元的距离测量装置。然而，根据本公开的光接收装置可能不一定包括距离测量功能。例如，如在图21中的光接收装置201中，可使用省去距离计算单元233和触发电路254的装置。光接收装置201可以通过SPAD阵列240检测光子并且生成直方图。光接收装置201可以连接到另一装置，并且可以添加对应于距离计算单元、触发电路和发光元件的功能。此外，光接收装置201可以用作确定SPAD阵列240的设置和电源电位的装置。在这种情况下，另一距离测量装置可以基于由光接收装置201确定的SPAD阵列240的设置和电源电位执行距离测量。
在下文中，将描述可以用作SPAD阵列240中的像素的另一光接收电路的实例。
图22的电路图示出根据变形例5的电路的实例。图22中的光接收电路12对应于其中省略光接收电路10的晶体管TR2和开关SW3的电路。即，在光接收电路12中，锁存晶体管TR1的状态的光接收电路10的一部分被省略。在光接收电路12中，当SW1被设置为接通并且SW2被设置为断开时，执行无源充电。此外，在光接收电路12中，当SW1被设置为断开并且SW2被设置为接通时，执行有源充电。应注意，在光接收电路12中，当SW1和SW2均被设为接通时，执行无源充电和有源充电。注意，光接收电路12的操作类似于上述光接收电路10的操作，不同之处在于取消了锁存晶体管TR1的状态的操作。
图23的电路图示出根据变形例6的电路的实例。图23中的光接收电路14对应于其中省略了光接收电路10的负载元件90(晶体管TR0)的电路。即，光接收电路14是专用于有源充电的电路。光接收电路14的操作与在光接收电路10中将开关SW1设定为断开、开关SW2设定为接通、开关SW3设定为接通的情况类似(表70的开关设定st1)。
根据本公开内容的距离测量装置可以包括：发光元件；多个光接收电路；电源电路，被配置为将电源电位供应至多个光接收电路；以及控制电路，被配置为在发光元件不发光的时段期间基于从与光子的作用的多个光接收电路输出的信号控制电源电位。此外，根据本公开的距离测量装置可以进一步包括多个负载电路，每个负载电路连接至每个光接收电路并且将充电电流供应至光接收电路中的光接收元件。在这种情况下，控制电路可被配置为基于信号控制多个负载电路的电阻值和充电电流中的至少一个。
此外，根据本公开的距离测量装置的控制电路可以被配置为基于信号调整至少一个光接收电路中产生用于有源充电的脉冲的时间延迟。
当使用根据本公开的光接收装置、距离测量装置和光接收电路时，可以在执行用于最小化死区时间的设置之后开始距离测量。因此，可以高精度地执行光子检测或距离测量。在根据本公开的光接收装置、距离测量装置和光接收电路中，可以选择多种方法中的至少一种来调整充电电流。例如，电源电路可以根据多个光接收电路的误差确定的数量来调整要供应给多个光接收电路的电源电位。在SPAD阵列中供应共用电源电位的情况下，可以在短时间内改变整个SPAD阵列的充电电流的设置。
此外，SPAD阵列可以包括像素，其中，电阻值可调的负载电路或电流值可调的负载电路连接至光接收电路。因此，可以以单个像素为单位以更高的精度调整充电电流的值。例如，容易调整SPAD阵列中的每个区域的充电电流。这使得可以获得高质量的距离图像。在使用根据本公开内容的光接收装置、光接收电路和距离测量装置的情况下，可以在抑制功耗的同时提高距离测量性能。
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实现为安装在任何类型的移动主体(诸如汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动性、飞机、无人机、船舶或机器人)上的装置。
图24是示出了车辆控制系统的示意性配置实例的框图，该车辆控制系统是可以应用根据本公开的技术的移动体控制系统的实例。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图24所示的实例中，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、车内信息检测部单元12040以及集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能配置，示出了微型计算机12051、声音图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。
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用作用于产生诸如内燃机或驱动电动机的车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传输机构、调整车辆的转向的转向机构、产生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根据各种程序来控制配备在车身中的各种装置的操作。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、电动车窗装置或诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向指示器或雾灯的各种灯的控制装置。在这种情况下，从替代按键的便携式设备发射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接收这些无线电波或信号的输入并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031与车外信息检测单元12030连接。车外信息检测单元12030使成像单元12031拍摄车外的图像，并接收拍摄到的图像。车外信息检测单元12030可以基于所接收的图像对路面上的例如人、汽车、障碍物、标志或字符等执行对象检测处理或距离检测处理。
成像单元12031是接收光并输出与所接收的光量对应的电信号的光学传感器。成像单元12031能够将电信号作为图像输出，或者将电信号作为距离测量信息输出。另外，成像单元12031所接收的光可以是可见光，也可以是红外光等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车内的信息。例如，检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041连接至车内信息检测单元12040。驾驶员状态检测单元12041包括例如拍摄驾驶员的照相机，并且车辆内部信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者可以确定驾驶员是否打瞌睡。
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获取的车内和车外的信息计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，为了实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能，微计算机12051可以执行协作控制，高级驾驶员辅助系统的功能包括车辆的防碰撞或冲击缓解、基于车间距离的跟随行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警报、车辆车道偏离警报等。
另外，微型计算机12051基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040取得的车辆周边的信息，对驱动力产生装置、转向机构、制动装置等进行控制，由此，微型计算机12051能够不依赖于驾驶员的操作而进行用于车辆自主行驶的自动驾驶等的协调控制。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获取的车外信息，向车身系统控制单元12020输出控制指令。例如，微型计算机12051可以根据由车外信息检测单元12030检测到的前面车辆或对面车辆的位置来控制前照灯，并且执行出于防眩光的目的(诸如将高光束切换为近光束)的协作控制。
声音图像输出单元12052向能够视觉地或听觉地向车辆的乘员或车辆外部通知信息的输出装置发送声音和图像输出信号中的至少一个。在图24的实例中，作为输出设备，示出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063。例如，显示单元12062可包括板上显示器(on-board display)或平视显示器(head-up display)中的至少一个。
图25是示出成像单元12031的设置位置的实例的示图。
在图25中，车辆12100包括作为成像单元12031的成像单元12101、12102、12103、12104和12105。
例如，成像单元12101、12102、12103、12104、12105被设置在车辆12100的车厢中的诸如前鼻、侧视镜、后保险杠、后门、以及挡风玻璃的上部的位置处。包括在前鼻中的成像单元12101和包括在车厢中的挡风玻璃的上部中的成像单元12105主要获取车辆12100的前方的图像。包括在侧视镜中的成像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。包括在后保险杠或后门中的成像单元12104主要获取车辆12100的后方的图像。由成像单元12101和12105获取的前方图像主要用于前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等的检测。
需注意，图25示出成像单元12101至12104的成像范围的实例。成像范围12111指示设置在前鼻中的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113分别指示设置在侧视镜中的成像单元12102和12103的成像范围，并且成像范围12114指示设置在后保险杠或后门中的成像单元12104的成像范围。例如，通过重叠由成像单元12101至12104成像的图像数据，获得从上方观看的车辆12100的俯视图像。
成像单元12101至12104中的至少一个可具有获取距离信息的功能。例如，成像单元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基于从成像单元12101至12104获得的距离信息获得在成像范围12111至12114内到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)，从而微型计算机12051可以提取在车辆12100的行进路径上最近的并且以预定速度(例如，0km/h或更大)在与车辆12100基本相同的方向上行驶的三维对象，作为前面车辆。此外，微型计算机12051可以设定确保在前面车辆前方的车间距离，并且可以执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。以这样的方式，为了不依赖于驾驶员的操作而自主运行的自动驾驶等的目的，能够进行协调控制。
例如，微型计算机12051可以基于从成像单元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成诸如两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电话杆等其他三维对象，并且提取该结果以使用该结果来自动躲避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100附近的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够看到的障碍物和难以看到的障碍物。然后，微型计算机12051确定表示与各个障碍物碰撞的风险的碰撞风险，并且当碰撞风险等于或高于操作参数并且有碰撞的可能性时，微型计算机12051可以经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警报或经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或避免转向，以执行用于防碰撞的驾驶辅助。
成像单元12101至12104中的至少一个可以是用于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单元12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过提取作为红外照相机的成像单元12101至12104的拍摄图像中的特征点的过程和对表示对象的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理并辨别其是否是行人的过程来执行行人的这种识别。如果微型计算机12051确定在成像单元12101至12104的拍摄图像中存在行人并识别行人，则声音图像输出单元12052使显示单元12062重叠并显示用于强调所识别的行人的矩形轮廓线。此外，声音图像输出单元12052可使显示单元12062在期望位置处显示指示行人的图标等。
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实例。根据本公开的技术可以应用于成像装置12031。例如，图1的光接收装置200和图2的发光元件255可以安装在成像单元12031上。此外，光接收装置200至202中的至少一个可以安装在成像单元12031上。通过将根据本公开内容的技术应用于成像装置12031，可以以更高的精度执行距离测量。结果，可以提高车辆12100的安全性。
应注意，本技术还可采用以下配置。
(1)一种光接收装置，包括：
光接收电路，包括光接收元件；
电源电路，被配置为将电源电位供应给光接收电路；以及
控制电路，被配置为基于从与光子作用的光接收电路输出的信号控制由电源电路供应的电源电位。
(2)根据(1)所述的光接收装置，进一步包括：
负载电路，连接至光接收电路并且将充电电流供应至光接收元件；
其中，控制电路被配置为基于信号改变包括负载电路的充电电流和负载电路的电阻值中的至少一个的参数。
(3)根据(2)所述的光接收装置，进一步包括：
多个光接收电路，
其中，控制电路被配置为基于从多个光接收电路输出的信号改变电源电路的电源电位和连接至至少一个光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
(4)根据(3)所述的光接收装置，进一步包括：
误差检测器，被配置为基于从光接收电路输出的信号的波形执行误差确定；
其中，控制电路被配置为基于从多个光接收电路输出的信号的误差确定的数量，改变电源电路的电源电位和连接至至少一个光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
(5)根据(4)所述的光接收装置，
其中，至少一个光接收电路被配置为执行无源充电；并且
控制电路被配置成用于调整光接收电路的充电电流，从而使得误差确定的数量小于第一阈值。
(6)根据(4)或(5)所述的光接收装置，
其中，至少一个光接收电路被配置为执行有源充电；并且
控制电路被配置为基于误差确定的数量调整在光接收电路中生成用于有源充电的脉冲的时间延迟。
(7)根据(4)至(6)中任一项所述的光接收装置，
其中，误差检测器被配置为对脉冲宽度超过第二阈值的信号和脉冲之间的间隔小于第三阈值的信号中的至少一个执行误差确定。
(8)根据(3)至(7)中任一项所述的光接收装置，进一步包括：
误差校正电路，被配置为基于从光接收电路输出的信号的波形执行误差确定并且校正已经执行误差确定的信号的波形。
(9)根据(8)所述的光接收装置，
其中，误差校正电路被配置为对脉冲宽度超过第二阈值的信号和脉冲之间的间隔小于第三阈值的信号中的至少一个执行误差确定。
(10)根据(8)所述的光接收装置，
其中，控制电路被配置为基于从多个光接收电路输出的信号的误差确定的数量，改变电源电路的电源电位和连接至至少一个光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
(11)根据(10)所述的光接收装置，
其中，至少一个光接收电路被配置为执行无源充电；并且
控制电路被配置成调整光接收电路的充电电流，从而使得误差确定的数量小于第一阈值。
(12)根据(10)或(11)所述的光接收装置，
其中，至少一个光接收电路被配置为执行有源充电；并且
控制电路被配置为基于误差确定的数量来调整光接收电路中生成用于有源充电的脉冲的时间延迟。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的光接收装置，
其中，光接收元件是雪崩光电二极管。
(14)一种距离测量装置，包括：
发光元件；
多个光接收电路，包括光接收元件；
电源电路，被配置为将电源电位供应给多个光接收电路；以及
控制电路，被配置为在发光元件不发光的时段期间基于从与光子的作用的多个光接收电路输出的信号控制电源电位。
(15)根据(14)所述的距离测量装置，还包括：
多个负载电路，连接至每个光接收电路并且将充电电流供应至光接收元件；
其中，控制电路被配置为基于信号控制多个负载电路的电阻值和充电电流中的至少一个。
(16)根据(14)或(15)所述的距离测量装置，
其中，控制电路被配置为基于信号调整在至少一个光接收电路中生成用于有源充电的脉冲的时间延迟。
(17)一种光接收电路，包括：
光接收元件；
电流源；
开关，能够导通连接到基准电位的第一触点侧或连接到光接收元件的第二触点侧；
电流镜电路，被配置为从输出侧供应通过对在基准电位与电流源之间流动的第一电流进行镜像而获得的第二电流；以及
晶体管，具有第一信号电极、第二信号电极和控制电极，第一信号电极连接到基准电位，第二信号电极连接到光接收元件和电流镜电路的输出侧，控制电极连接到开关。
(18)根据(17)所述的光接收电路，进一步包括：
多个开关和晶体管，
光接收电路被配置为使得响应于开关的切换将通过将第一电流乘以N(N是正整数)获得的第三电流供应给光接收元件。
(19)根据(17)或(18)所述的光接收电路，进一步包括：
读取电路，被配置成用于当该光接收元件与光子作用时产生脉冲。
(20)一种光接收电路，包括：
光接收元件；
多个电阻器，并联连接在基准电位和光接收元件之间；
多个开关，每个开关与电阻器串联连接；以及
读取电路，被配置成用于当该光接收元件与光子作用时产生脉冲；
光接收电路被配置为使得根据开关的切换来调整供应给光接收元件的电流。
本公开的各方面不限于上述各个实施例，而是包括可由本领域技术人员想到的各种修改，并且本公开的效果不限于上述内容。即，在不背离从在权利要求及其等同物中限定的内容获得的本公开的概念构思和精神的情况下，可进行各种添加、修改、以及部分删除。
附图标号列表
OBJ 对象
1 检测单元
10、12、13 光接收电路
11 光接收电路
20 采样器
21 误差检测器
22 误差校正电路
30 测量电路
40 控制电路
50、51、52、53、54、55、56 像素
75、76 遮光部
80、81 开口表面
90 负载元件
91、91、92 有源充电电路
100、101、102 光接收装置
200 距离测量装置
255 发光元件
256 电源电路。

Claims (20)

1.一种光接收装置，包括：
光接收电路，包括光接收元件；
电源电路，被配置为将电源电位供应给所述光接收电路；以及
控制电路，被配置为基于从与光子作用的所述光接收电路输出的信号控制由所述电源电路供应的所述电源电位。
2.根据权利要求1所述的光接收装置，进一步包括：
负载电路，连接至所述光接收电路并且将充电电流供应至所述光接收元件；
其中，所述控制电路被配置为基于所述信号改变包括所述负载电路的充电电流和所述负载电路的电阻值中的至少一个的参数。
3.根据权利要求2所述的光接收装置，进一步包括：
多个所述光接收电路，
其中，所述控制电路被配置为基于从多个所述光接收电路输出的信号来改变所述电源电路的所述电源电位和连接到至少一个所述光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的光接收装置，进一步包括：
误差检测器，被配置为基于从所述光接收电路输出的所述信号的波形执行误差确定；
其中，所述控制电路被配置为基于对从所述多个光接收电路输出的信号的误差确定的数量，改变所述电源电路的所述电源电位和连接到至少一个所述光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的光接收装置，
其中，至少一个所述光接收电路被配置为执行无源充电；并且
所述控制电路被配置成用于调整所述光接收电路的所述充电电流，从而使得所述误差确定的数量小于第一阈值。
6.根据权利要求4所述的光接收装置，
其中，至少一个所述光接收电路被配置为执行有源充电；并且
所述控制电路被配置为基于所述误差确定的数量调整在所述光接收电路中生成用于所述有源充电的脉冲的时间延迟。
7.根据权利要求4所述的光接收装置，
其中，所述误差检测器被配置为对脉冲宽度超过第二阈值的信号和脉冲之间的间隔小于第三阈值的信号中的至少一个执行误差确定。
8.根据权利要求3所述的光接收装置，进一步包括：
误差校正电路，被配置为基于从所述光接收电路输出的所述信号的波形执行误差确定并且校正已经执行所述误差确定的所述信号的所述波形。
9.根据权利要求8所述的光接收装置，
其中，所述误差校正电路被配置为对脉冲宽度超过第二阈值的信号和脉冲之间的间隔小于第三阈值的信号中的至少一个执行误差确定。
10.根据权利要求8所述的光接收装置，
其中，所述控制电路被配置为基于对从多个所述光接收电路输出的信号的误差确定的数量，改变所述电源电路的所述电源电位和连接到至少一个所述光接收电路的负载电路的参数中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的光接收装置，
其中，至少一个所述光接收电路被配置为执行无源充电；并且
所述控制电路被配置为基于所述误差确定的数量来调整所述光接收电路的所述无源充电中的所述充电电流。
12.根据权利要求10所述的光接收装置，
其中，所述光接收电路中的至少一个被配置为执行有源充电；并且
所述控制电路被配置为基于所述误差确定的数量调整在所述光接收电路中生成用于所述有源充电的脉冲的时间延迟。
13.根据权利要求1所述的光接收装置，
其中，所述光接收元件是雪崩光电二极管。
14.一种距离测量装置，包括：
发光元件；
多个光接收电路，包括光接收元件；
电源电路，被配置为将电源电位供应给多个所述光接收电路；以及
控制电路，被配置为在所述发光元件不发光的时段期间基于从与光子作用的多个所述光接收电路输出的信号控制所述电源电位。
15.根据权利要求14所述的距离测量装置，进一步包括：
多个负载电路，连接至每个所述光接收电路并且将充电电流供应至所述光接收元件；
其中，所述控制电路被配置为基于所述信号控制所述多个负载电路的电阻值和所述充电电流中的至少一个。
16.根据权利要求14所述的距离测量装置，
其中，所述控制电路被配置为基于所述信号调整在至少一个所述光接收电路中生成用于有源充电的脉冲的时间延迟。
17.一种光接收电路，包括：
光接收元件；
电流源；
开关，能够导通连接到基准电位的第一触点侧或连接到光接收元件的第二触点侧；
电流镜电路，被配置为从输出侧供应通过对在所述基准电位与所述电流源之间流动的第一电流进行镜像而获得的第二电流；以及
晶体管，具有第一信号电极、第二信号电极和控制电极，所述第一信号电极连接到所述基准电位，所述第二信号电极连接到所述光接收元件和所述电流镜电路的所述输出侧，所述控制电极连接到所述开关。
18.根据权利要求17所述的光接收电路，进一步包括：
多个开关和晶体管，
所述光接收电路被配置为使得响应于所述开关的切换将通过将所述第一电流乘以N(N是正整数)获得的第三电流供应给所述光接收元件。
19.根据权利要求17所述的光接收电路，进一步包括：
读取电路，被配置成用于当所述光接收元件与光子作用时产生脉冲。
20.一种光接收电路，包括：
光接收元件；
多个电阻器，并联连接在基准电位和所述光接收元件之间；
多个开关，每个开关与所述电阻器串联连接；以及
读取电路，被配置成用于当所述光接收元件与光子作用时产生脉冲；
所述光接收电路被配置为使得根据所述开关的切换来调整供应给所述光接收元件的电流。
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