CN118202665A - 光电检测装置、成像装置和测距装置 - Google Patents

Abstract

根据本公开的一个方面的光电检测装置包括脉冲响应部、模拟计数部和复位部。所述脉冲响应部响应于光入射而生成脉冲信号。所述模拟计数部通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值。当所述第一计数值超过第一阈值时，所述复位部复位所述第一计数值。

Description

光电检测装置、成像装置和测距装置

技术领域

本公开涉及使用雪崩光电二极管(APD)的光电检测装置、成像装置和测距装置。

背景技术

在使用APD的光电检测装置中，模拟计数器近年来被设置在APD的后级。然而，在这种情况下，由于像素内泄漏或电容变化的影响，只能使用大约7比特至9比特的信号作为4V模拟计数器的输出信号。因此，涉及大量读取次数的应用由于用于A/D转换的时间而具有帧频限制的问题。为了解决这个问题，可以设想除了模拟计数器之外还使用1比特数字计数器以将输出信号的比特数扩大1比特(参见PTL 1)。

引用文献列表

专利文献

PTL 1：国际公开第WO2016/042734号

发明内容

然而，在PTL 1中记载的方法中，在读取时会多次读取模拟值，使得基本上无法解决帧频限制的问题。因此，希望提供一种在使用模拟计数器的同时减少帧频限制的光电检测装置、成像装置和测距装置。

根据本公开第一实施方案的光电检测装置包括脉冲响应部、模拟计数部和复位部。所述脉冲响应部响应于光入射而生成脉冲信号。所述模拟计数部通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值。所述复位部当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。

根据本公开第二实施方案的成像装置包括以矩阵形式布置的多个像素；和信号处理部，其基于从各个所述像素获得的像素数据生成图像数据。各个所述像素包括脉冲响应部、模拟计数部和复位部。所述脉冲响应部响应于光入射而生成脉冲信号。所述模拟计数部通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值。所述复位部当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。

根据本公开第三实施方案的测距装置包括光电检测装置，和信号处理电路，其根据所述光电检测装置的输出信号计算到测量对象的距离。所述光电检测装置包括脉冲响应部、模拟计数部和复位部。所述脉冲响应部响应于光入射而生成脉冲信号。所述模拟计数部通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值。所述复位部当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。

在根据本公开第一实施方案的光电检测装置、根据本公开第二实施方案的成像装置和根据本公开第三实施方案的测距装置中，当所述模拟计数部的计数值超过预定阈值时，所述模拟计数部的计数值在所述模拟计数部的后级中复位。因此，例如，可以通过模拟计数部对低位比特进行计数并且通过另一计数器(例如，数字计数器)对高位比特进行计数。

附图说明

图1为示出根据本公开的第一实施方案的成像装置的功能模块的示例的图。

图2为示出图1的固态成像器件的示意性构成的示例的图。

图3为示出图2的像素和周边电路的功能模块的示例的图。

图4为示出图3的检测部的电路构成的示例的图。

图5为示出图4的检测部的信号波形的示例的图。

图6为示出从图3和图4的像素输出的计数值的示例的图。

图7为示出从图2的像素阵列部读取信号的操作的概念的图。

图8为示出图2的像素和周边电路的电路构成的变形例的图。

图9为示出图3的检测部的电路构成的变形例的图。

图10为示出图9的检测部的信号波形的示例的图。

图11为示出图3的检测部的电路构成的变形例的图。

图12为示出可替换图3和图8的A/D转换部的电路构成的示例的图。

图13为示出可替换图3和图8的A/D转换部的电路构成的示例的图。

图14为示出图4、图9和图11的模拟计数器中的电容器的布置的示例的图。

图15为示出图4、图9和图11的模拟计数器中的电容器的布置的示例的图。

图16为示出图4、图9和图11的模拟计数器中的电容器的平面构成的示例的图。

图17为示出图2的像素和周边电路的功能模块的变形例的图。

图18为示出图2的像素和周边电路的功能模块的变形例的图。

图19为示出图2的像素和周边电路的功能模块的变形例的图。

图20为示出从图19的像素输出的计数值的示例的图。

图21为示出图2的像素和周边电路的功能模块的变形例的图。

图22为示出从图21的像素获取的计数值随时间变化的示例的图。

图23为示出图2的像素和周边电路的功能模块的变形例的图。

图24为示出图23的OVF控制部中的参考电阻的示例的图。

图25为示出从图23的像素获取的计数值随时间变化的示例的图。

图26为示出其中图1的成像装置由一个芯片构成的状态的图。

图27为示出其中图1的成像装置通过层叠两个芯片构成的状态的图。

图28为示出图2的像素阵列部的电路构成的变形例的图。

图29为示出图2的像素阵列部的电路构成的变形例的图。

图30为示出根据本公开的第二实施方案的测距装置的功能模块的示例的图。

图31为示出图30的光电检测部的示意性构成示例的图。

图32为示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

图33为用于辅助说明车外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

以下，参照附图详细说明本公开的实施方案。注意，按照以下顺序进行说明。

1.第一实施方案(图1-图7)：成像装置

2.变形例(图8-图29)

3.第二实施方案(图30-图31)：测距装置

4.应用例(图32、图33)

<1.第一实施方案>

[构成]

图1示出了根据本公开的第一实施方案的成像装置100的功能模块的示例。例如，如图1所示，成像装置100是通过成像获取图像数据的装置，并包括光学系统110、固态成像器件120、控制部130和通信部140。

光学系统110会聚入射光并将会聚的光引导至固态成像器件120。固态成像器件120通过成像获取图像数据，并经由通信部140向外部输出通过成像获取的图像数据。固态成像器件120包括后述的多个像素10。多个像素10被二维地布置在有效像素区域中。通信部140是与外部设备通信的接口，并将通过固态成像器件120获取的图像数据输出到外部设备。

控制部130控制固态成像器件120以使固态成像器件120通过成像获取图像数据。例如，控制部130允许同时选择沿着行方向并排布置的多个像素10(像素行)，从而使固态成像器件120保持在所选像素行中获取的多个像素数据。例如，控制部130进一步使所保持的多个像素数据依次输出到通信部140。例如，控制部130以预定周期依次选择多个像素行，并使由此获得的多个像素数据依次输出到通信部140。以这种方式，控制部130使通过固态成像器件120获得的多个像素数据作为图像数据从固态成像器件120输出到通信部140。

图2示出了固态成像器件120的示意性构成的示例。如图2所示，例如，固态成像器件120包括像素阵列部121、行驱动部122、A/D转换部123、数字计数部124和接口部125。

像素阵列部121包括执行光电转换的多个像素10。多个像素10以sx m(s、m均为正整数)的矩阵形式布置在有效像素区域中。在像素阵列部121中，两条水平信号线HSL1和SHL2沿着各像素行的行方向布线，两条垂直信号线VSL1和VSL2沿着各像素列的列方向布线。水平信号线HSL1和SHL2均为适于控制从像素10读取信号的定时的布线。水平信号线HSL1和SHL2中的每个的一端连接到行驱动部122。垂直信号线VSL1和VSL2均为适于从像素10读取信号的布线。垂直信号线VSL1的一端连接到A/D转换部123。垂直信号线VSL2的一端连接到数字计数部124。

例如，如图3所示，每个像素10包括光脉冲响应部11和检测部12。

(光脉冲响应部11)

光脉冲响应部11响应于光入射而生成脉冲信号。例如，如图3所示，光脉冲响应部11包括受光部11b和淬灭部(quench part)11a。

受光部11b包含雪崩光电二极管(APD)。在盖革模式(Geiger-mode)APD中，当在端子之间施加等于或高于击穿电压的电压时，单光子的入射会引起雪崩现象。通过雪崩现象来使单光子倍增的APD被称为单光子雪崩二极管(SPAD)。例如，在每个像素10中，受光部11b包括SPAD。淬灭部11a具有通过将施加到受光部11b上的电压降低到击穿电压来停止(淬灭)雪崩现象的功能。淬灭部11a还具有通过将施加到受光部11b的电压设置为等于或高于击穿电压的偏置电压来使光子能够再次在受光部11b中被检测到的功能。例如，淬灭部11a包括MOS晶体管。例如，淬灭部11a可以是电阻器。

淬灭部11a的一端(例如，MOS晶体管的源极)与被施加有固定电压Vspad的电源线连接。另一方面，淬灭部11a的另一端(例如，MOS晶体管的漏极)与受光部11b的一端(例如，SPAD的阴极)连接。图3示出了N1作为淬灭部11a和受光部11b之间的连接点(连接节点)。受光部11b的另一端(例如，SPAD的阳极)与被施加有基准电压Van的电源线连接。固定电压Vspad和基准电压Van的值被设定成允许向受光部11b施加等于或高于击穿电压的电压。连接节点N1与检测部12的(如后所述的)模拟计数器12a连接。

(检测部12)

例如，如图3所示，检测部12包括模拟计数器12a、OVF(溢出)控制部12b以及开关部12c和12d。检测部12基于从光脉冲响应部11输入的脉冲信号执行计数处理。检测部12输出通过计数处理获得的模拟计数电压Vout2和数字计数电压Vout1。例如，检测部12将计数电压Vout1输出到垂直信号线VSL1并且将计数电压Vout2输出到垂直信号线VSL2。通过使得基于计数电压Vout2获得的计数值Cnt2设置为低位比特侧并且基于计数电压Vout1获得的计数值Cnt1设置为高位比特侧，计数值Cnt1与计数值Cnt2组合以提供计数值Cnt。计数值Cnt为像素数据。

模拟计数器12a输出与从光脉冲响应部11输入的脉冲数相对应的模拟电压(计数电压Vcnt)。例如，模拟计数器12a是其中每当从光脉冲响应部11输入脉冲信号时，计数电压Vcnt从初始电压逐步下降的倒计数计数器(count-down counter)。例如，模拟计数器12a可以是其中每当从光脉冲响应部11输入脉冲信号时，计数电压Vcnt从初始电压逐步上升的正计数计数器(count-up counter)。从模拟计数器12a输出的计数电压Vcnt被输入到OVF控制部12b。

模拟计数器12a基于从OVF控制部12b输入的比较电压Vcmp的反相信号来复位模拟计数器12a的输出(计数电压Vcnt)。模拟计数器12a复位模拟计数器12a的输出，从而输出初始电压作为计数电压Vcnt。

OVF控制部12b检测模拟计数器12a是否饱和并将其结果输出为饱和电压Vovf。OVF控制部12b将饱和电压Vovf输出至开关部12c并且将比较电压Vcmp的反相信号输出到模拟计数器12a。开关部12c在导通时将输入到输入端子的饱和电压Vovf经由输出端子输出到垂直信号线VSL1。开关部12c在断开时使输入端子浮动。换句话说，开关部12c仅将开关部12c导通时的饱和电压Vovf作为计数电压Vout1输出到垂直信号线VSL1。开关部12d在导通时将输入到输入端子的计数电压Vcnt经由输出端子输出到垂直信号线VSL2。开关部12d在断开时使输入端子浮动。换句话说，开关部12d仅将在开关部12d导通时的计数电压Vcnt作为计数电压Vout2输出到垂直信号线VSL1。

接下来，将详细说明模拟计数器12a和OVF控制部12b的电路构成。图4示出了模拟计数器12a和OVF控制部12b的电路构成的示例。图5示出了检测部12中信号波形随时间变化的示例。

(模拟计数器12a)

如图4所示，例如，模拟计数器12a包括电荷提取部12-1、保持部12-2和复位部12-3。

电荷提取部12-1是包括电容器C1并且在电容器C1中累积与从光脉冲响应部11输入的脉冲信号的电压相对应的电荷的电路。电容器C1的电容C、存储电荷Q和从电容器C1提取的电压V之间存在V＝Q/C的关系。这使得模拟计数器12a可以保持与输入脉冲数相对应的电压。

保持部12-2是包括电容器C2并且将保持在电容器C2中的初始电压减小与保持在电荷提取部12-1中的电容器C1的电压相对应的量的电路。每当脉冲信号从光脉冲响应部11输入到电荷提取部12-1时，保持部12-2中的电容器C2的电压(计数电压Vcnt)从初始电压逐步减少。

复位部12-3包括开关元件，当从OVF控制部12b输入比较电压Vcmp的反相信号作为导通开关元件的信号时，复位部12-3导通开关元件并且将电容器C2的电压(计数电压Vcnt)设置为初始电压(电源电压Vdd)。换句话说，当从OVF控制部12b输入比较电压Vcmp的反相信号作为导通开关元件的信号时，复位部12-3复位计数电压Vcnt。当从OVF控制部12b输入比较电压Vcmp的反相信号作为断开开关元件的信号时，复位部12-3断开开关元件。

(OVF控制部12b)

例如，如图4所示，OVF控制部12b包括比较器、反相器、RS触发器和AND电路。例如，OVF控制部12b执行输入比较器的计数电压Vcnt和基准电压Vref之间的比较。因此，当计数电压Vcnt降到基准电压Vref以下时(即，当计数电压Vcnt从高于基准电压Vref的一侧超出至低于基准电压Vref的一侧时)，OVF控制部12b将Hi电压作为比较电压Vcmp输出到RS触发器和反相器。反相器将输入的比较电压Vcmp的反相信号输出到复位部12-3。此时，OVF控制部12b使计数电压Vcnt复位。当计数电压Vcnt超过基准电压Vref时(即，当计数电压Vcnt从低于基准电压Vref的一侧超出至高于基准电压Vref的一侧时)，OVF控制部12b将Lo电压作为比较电压Vcmp输出到RS触发器和反相器。

RS触发器用作存储器。在RS触发器中，S端子与比较器的输出端子连接，Q端子与开关部12c的输入端子和AND电路的一个输入端子连接，并且R端子与AND电路的输出端子连接。在RS触发器中，当满足S＝0(Lo)→1(Hi)时，满足Q＝0(Lo)→1(Hi)。此时，RS触发器处于导通状态，此后，即使满足S＝1(Hi)→0(Lo)，也保持Q＝1(Hi)。当RS触发器处于导通状态且R＝0(Lo)→1(Hi)时，满足Q＝1(Hi)→0(Lo)。此时，RS触发器处于断开状态。

在AND电路中，一个输入端子连接到RS触发器的Q端子，另一个输入端子连接到提供用于导通和断开开关部12c的控制信号Sel1的布线，并且输出端子连接到RS触发器的R端子。

当涉及从Lo电压变为Hi电压的比较电压Vcmp输入到S端子时，RS触发器从Q端子输出Hi电压作为饱和信号Vovf。此时，计数电压Vcnt在复位部12-3中被复位，并且涉及从Hi电压变为Lo电压的比较电压Vcmp输入到S端子。然而，因为RS触发器为导通状态，因此RS触发器继续从Q端子输出Hi电压作为饱和信号Vovf。

当控制信号Sel1变成用于导通开关部12c的电压(Hi电压)时，Hi电压的饱和信号Vovf作为计数电压Vout1被输出到垂直信号线VSL1。此时，AND电路的两个输入端子具有Hi电压。因此，AND电路将Hi电压输入到R端子。这导致RS触发器断开，其中从Q端子输出Lo电压作为饱和信号Vovf。此时，垂直信号线VSL1上的电压(计数电压Vout1)从Hi电压转换为Lo电压。此后，当控制信号Sel1变成用于断开开关部12c的电压(Lo电压)时，开关部12c断开，并且AND电路的输出端子和RS触发器的R端子中的各者的电压从Hi电压变为Lo电压。

(周边电路)

接下来，对固态成像器件120中的像素阵列部121的周边电路进行说明。周边电路包括行驱动部122、A/D转换部123、数字计数部124和接口部125。

行驱动部122控制从多个像素10读取信号的定时。行驱动部122向多个水平信号线HSL1和HSL2输出用于选择各像素行的多个像素10的控制信号。因此，来自多个像素10的信号被依次输出到各像素行的多个垂直信号线VSL。

A/D转换部123与垂直信号线VSL2连接。垂直信号线VSL2经由开关部12d连接到模拟计数器12a的输出端子。A/D转换部123经由垂直信号线VSL2对模拟计数器12a的输出端子处的电压(计数电压Vcnt)执行A/D转换，从而生成与计数电压Vcnt相对应的数字计数值Cnt2(n-k比特)。

数字计数部124与垂直信号线VSL1连接。数字计数部124经由垂直信号线VSL1读取数字信号(计数电压Vout1)，并对读取的计数电压Vout1执行计数处理，从而生成数字计数值Cnt1(k比特)。数字计数部124包括数字加法部124A和存储器阵列124B，如图3所示。

数字加法部124A在曝光时段开始时初始化存储器阵列124B。此后，数字加法部124A以预定周期经由垂直信号线VSL1读取特定像素10(以下，称为“要进行计数处理的像素10”)的计数电压Vout1。数字加法部124A进一步从存储器阵列124B读取之前已经写入存储器阵列124B的要进行计数处理的像素10的计数电压Vout1。数字加法部124A将读取的两个计数电压Vout1相加，并将由此获得的值作为要进行计数处理的像素10的计数电压Vout1写入存储器阵列124B(覆盖(overwriting))。每当数字加法部124A从要进行计数处理的像素10读取计数电压Vout1时，数字加法部124A重复执行上述加法处理(计数处理)，从而生成数字计数值Cnt1(k比特)。

接口部125组合计数值Cnt1和计数值Cnt2，从而生成计数值Cnt，其中计数值Cnt1被设置为低位比特侧，计数值Cnt2被设置为高位比特侧(参见图6)。接口部125将生成的计数值Cnt作为像素数据输出到外部。

接下来，对从像素阵列部121读取信号的操作进行说明。图7为示出从像素阵列部121读取信号的操作的示例的概念图。

例如，控制部130控制像素阵列部121以允许同时导通沿着行方向并排布置的多(m)个像素10(行线)的各开关12c。因此，信号处理部122从控制部130选择的行线中的每个像素10读取计数电压Vout1，并对读取的计数电压Vout1执行计数处理，从而生成数字计数值Cnt1。

这里，计数电压Vout1是取值为“1”或“0”的1比特数字数据。例如，假设分配3比特作为计数值Cnt1。在这种情况下，信号处理部122将数字计数电压Vout1加到计数值Cnt1上。在计数值Cnt1为初始值(000)的情况下，信号处理部122将读取的计数电压Vout1(“1”或“0”)加到计数值Cnt1上，以使计数值Cnt1变成001或000。

例如，对于所有(s)行线，控制部130对每个行线执行上述控制。因此，信号处理部122从每个行线读取多(m)个计数电压Vout1，并对读取的计数电压Vout1执行计数处理，从而生成数字计数值Cnt1。因此可以获得一帧的计数值Cnt1。信号处理部122将获取的一帧的计数值Cnt1保持在存储器中。

例如，控制部130在曝光时段期间重复获取上述一帧的计数值Cnt1。控制部130在曝光时段结束时在获取上述一帧的计数值Cnt1的同时获取一帧的计数值Cnt2。

例如，控制部130控制像素阵列部121以允许在曝光时段结束时的定时同时导通行线中包括的各开关12d。因此，信号处理部122从控制部130选择的行线中的每个像素10读取模拟计数电压Vout2，并对读取的计数电压Vout2执行AD转换处理，从而生成与计数电压Vout2相对应的数字计数值Cnt2。这里，例如，假设分配4比特作为计数值Cnt2。此时，计数值Cnt2例如为0101。

例如，对于所有(s)行线，控制部130对每个行线执行上述控制。因此，信号处理部122从每个行线读取多(m)个计数电压Vout2，并对读取的计数电压Vout2执行AD转换处理，从而生成与计数电压Vout2相对应的数字计数值Cnt2。因此可以获得一帧的计数值Cnt2。信号处理部122将获取的一帧的计数值Cnt2保持在存储器中。

信号处理部122通过使用已经从多个存储器中的一个存储器读取的一帧的计数值Cnt1和从多个存储器中的另一个存储器读取的一帧的计数值Cnt2来生成一帧的像素数据(即，图像数据)。

[效果]

接下来，对成像装置100的效果进行说明。

在本实施方案中，OVF控制部12b设置在模拟计数器12a的后级。当模拟计数器12a的计数值cnt1超过预定阈值时，OVF控制部12b复位模拟计数器12a的计数电压Vcnt。例如，因此使得模拟计数器12a可以对低位比特进行计数，并且数字计数器122a可以对高位比特进行计数。因此，这使得可以将每个像素10读取模拟值的次数可以减少到一次，并且还可以将比特的数量增加所设置的数字计数器122a的数量。因此，可以在使用模拟计数器的同时减少帧频限制。

在本实施方案中，通过对从OVF控制部12b输出的数字信号(计数电压Vout1)执行计数处理来生成数字计数值Cnt1。此外，通过对从模拟计数器12a输出的模拟计数电压Vout2进行A/D转换来生成数字计数值Cnt2。因此，例如可以通过模拟计数器12a对低位比特进行计数，并且可以通过数字计数器122a对高位比特进行计数。因此，这使得可以将每个像素10读取模拟值的次数减少到一次，并且还可以将比特的数量增加所设置的数字计数器122a的数量。因此，可以在使用模拟计数器的同时减少帧频限制。

在本实施方案中，像素阵列部121设置有将数字计数电压Vout1传输到数字加法部124A的垂直信号线VSL1和将模拟计数电压Vout2传输到A/D转换部123的垂直信号线VSL2。这使得可以在像素阵列部121的外部设置数字加法部124A和A/D转换部123并且因此可以减小像素10的尺寸。

<2.变形例>

接下来，对根据上述实施方案的成像装置100的变型例进行说明。

[变形例A]

在上述实施方案中，例如，可以设置数字计数器阵列124C代替数字加法部124A和存储器阵列124B，如图8所示。

数字计数器阵列124C包括与每个像素10相对应的数字计数器。数字计数器阵列124C在曝光时段开始时初始化数字计数器阵列124C。此后，数字计数器阵列124C以预定周期经由垂直信号线VSL1读取要进行计数处理的像素10的计数电压Vout1(数字计数值)，并对读取的计数电压Vout1执行计数处理，从而生成数字计数值Cnt1(k比特)。数字计数器阵列124C每当从要进行计数处理的像素10读取计数电压Vout1(数字计数值)时，数字计数器阵列124C重复执行上述计数处理，从而生成数字计数值Cnt1(k比特)。在设置数字计数器阵列124C的情况下，数字计数部124所占的面积比上述实施方案中略大。然而，在其他方面可以实现与上述实施方案中类似的效果。

[变形例B]

在上述实施方案中，例如，OVF控制部12b可以包括数字计数器来代替RSFF和AND电路，如图9所示。此时，数字计数器是1比特数字计数器。例如，如图10所示，每当比较电压Vcmp变为Hi电压时，数字计数器的输出(饱和电压Vovf)变化为取“1”、“0”、“1”等。在这种情况下，也可以获得与上述实施方案类似的计数值Cnt1和Cnt2。因此，可以以与上述实施方案类似的方式，在使用模拟计数器的同时减少帧频限制。

[变形例C]

在上述实施方案中，例如，OVF控制部12b可以包括反相器来代替比较器，如图11所示。此时，当具有低于反相器的阈值的值的计数电压Vcnt输入到反相器时，反相器将Hi电压作为输出信号Vinv输出到RS触发器和反相器。此外，当具有高于反相器的阈值的值的计数电压Vcnt输入到反相器时，反相器将Lo电压作为输出信号Vinv输出到RS触发器和反相器。在这种情况下，也可以实现与上述实施方案类似的功能。因此，可以以与上述实施方案类似的方式，在使用模拟计数器的同时减少帧频限制。

[变形例D]

在上述实施方案中，例如，A/D转换部122b可以包括比较器和计数器，如图12所示。此时，垂直信号线VSL2的电压(计数电压Vout2)和基准电压Vref_adc被输入到比较器。比较器执行计数电压Vout2和基准电压Vref_adc之间的比较。当计数电压Vout2低于基准电压Vref_adc时，比较器输出高电平电压。例如，当计数电压Vout2超过基准电压Vref_adc时，比较器输出低电平电压。计数器对从比较器输入的脉冲数进行计数，从而生成计数值Cnt2(n-k比特)。

[变形例E]

在上述实施方案中，例如，A/D转换部124c可以包括比较器和锁存器，如图13所示。此时，垂直信号线VSL2的电压(计数电压Vout2)和基准电压Vref_adc被输入到比较器。比较器执行计数电压Vout2和基准电压Vref_adc之间的比较。当计数电压Vout2低于基准电压Vref_adc时，比较器输出高电平电压。例如，当计数电压Vout2超过基准电压Vref_adc时，比较器输出低电平电压。比较器的输出变为高电平时锁存器记录(保持)时刻码。

[变形例F]

在上述实施方案及其变形例中，模拟计数器12a的电容器C1和C2可以均由MIM(金属-绝缘体-金属)构成。此时，例如，电容器C1和C2可以形成在与逻辑芯片100B不同的芯片(传感器芯片100A)上，逻辑芯片100B上形成有信号处理部122和接口部123，如图14所示。传感器芯片100A形成有像素阵列部121。例如，通过将传感器芯片100A上形成的铜焊盘和在逻辑芯片100B上形成的铜焊盘彼此接合来层叠传感器芯片100A和逻辑芯片100B。

注意，例如，电容器C1和C2可以形成在逻辑芯片100B上，如图15所示。此时，除了电容器C1和C2之外的每个像素10的部分可以形成在传感器芯片100A上。这使得可以减小传感器芯片100A的尺寸，因为占用面积的电容器C1和C2不形成在传感器芯片100A上。

图16示出了电容器C1和C2的平面构成的示例。例如，电容器C1和C2均具有如图16所示的梳齿状。在这种情况下，电容器C1和C2可以形成在同一层中，其中电容与电容器C1和C2沿着厚度方向层叠的情况下的电容相差不大。

[变形例G]

在上述实施方案及其变形例中，例如，每个像素10可以包括切换部13，如图17所示。切换部13在向垂直信号线VSL输出饱和信号Vovf和向垂直信号线VSL输出计数电压Vcnt之间执行切换。此时，例如，周边电路可以包括切换部126，如图17所示。当饱和信号Vovf施加到垂直信号线VSL时，切换部126将垂直信号线VSL连接到数字加法部124A并且当计数电压Vcnt施加到垂直信号线VSL时，切换部126将垂直信号线VSL连接到A/D转换部123。在这种情况下，可以减少垂直信号线VSL的数量，并因此减小像素阵列部121的面积。

[变形例H]

在上述实施方案及其变形例中，例如，可以省略A/D转换部123，如图18所示。此时，可以在每个像素10的检测部12中设置与A/D转换部123的功能类似的A/D转换部12e，并且在周边电路中设置有用于读取垂直信号线VSL2的电压的读取部127。在这种情况下，可以从每个像素10向垂直信号线VSL1和VSL2输出两个数字信号(饱和信号Vovf和计数电压Vcnt)，从而实现抗外部噪声的成像装置100。

[变形例I]

在上述实施方案及其变形例中，例如，检测部12可以包括多级的模拟块，各个模拟块包括一组模拟计数器12a和OVF控制部12b，如图19所示。

此时，在第一级模拟块中，模拟计数器12a生成模拟计数值Cnt1(计数电压Vcnt1)。此外，在第一级模拟块中，当模拟计数器12a生成的计数电压Vcnt1下降到基准电压Vref以下时(即，当计数电压Vcnt1从高于基准电压Vref的一侧超出至低于基准电压Vref的一侧时)，OVF控制部12b输出Hi电压作为饱和信号Vovf。例如，当计数电压Vcnt1超过基准电压Vref时(即，当计数电压Vcnt1从高于基准电压Vref的一侧超出至低于基准电压Vref的一侧时)，OVF控制部12b输出Lo电压作为饱和信号Vovf。

在第二级及之后的模拟块中，模拟计数器12a基于前一级模拟块中的OVF控制部12b输出的饱和信号Vovf执行计数处理，从而生成模拟计数值Cnt2(计数电压Vcnt2)。此外，在第二级及之后的模拟块中，当模拟计数器12a生成的计数电压Vcnt2低于基准电压Vref时(即，当计数电压Vcnt2从高于基准电压Vref的一侧超出至低于基准电压Vref的一侧时)，OVF控制部12b输出Hi电压作为饱和信号Vovf。例如，当计数电压Vcnt2超过基准电压Vref时(即，当计数电压Vcnt2从高于基准电压Vref的一侧超出至低于基准电压Vref的一侧时)，OVF控制部12b输出Lo电压作为饱和信号Vovf。

在本变形例中，周边电路包括数字加法部124、A/D转换部123和A/D转换部128。数字加法部124A连接到垂直信号线VSL1。垂直信号线VSL1经由开关部12c连接到第二级OVF控制部12b。数字加法部124A经由垂直信号线VSL1读取第二级的饱和信号Vovf并对读取的饱和信号Vovf执行计数处理，从而生成数字计数值Cnt1(k1比特)。

A/D转换部123与垂直信号线VSL2连接。垂直信号线VSL2经由开关部12d连接到第一级中的模拟计数器12a的输出端。A/D转换部123经由垂直信号线VSL2对第一级中的模拟计数器12a的输出端处的电压(计数电压Vcnt2)执行A/D转换，从而生成与计数电压Vcnt2相对应的数字计数值Cnt2(k2比特)。

A/D转换部128与垂直信号线VSL3连接。垂直信号线VSL3经由开关部12f连接到第二级中的模拟计数器12a的输出端。A/D转换部128经由垂直信号线VSL3对第二级中的模拟计数器12a的输出端处的电压(计数电压Vcnt3)执行A/D转换，从而生成与计数电压Vcnt3相对应的数字计数值Cnt3(n-k1-k2比特)。

接口部125使用从第一级和第二级中的模拟计数器12a获得的计数值(计数值Cnt2和Cnt3)(设置在低位比特侧)以及从数字计数器122a获得的计数值(计数值Cnt1)(设置在高位比特侧)组合计数值Cnt1、Cnt2和Cnt3，从而生成计数值Cnt(参见图20)。注意，计数值Cnt2被设置为比计数值Cnt3更靠近低位比特侧。接口部125将生成的计数值Cnt作为像素数据输出到外部。

如上所述，通过设置均包括作为模拟块的一组模拟计数器12a和OVF控制部12b的多级可以处理更多的比特数。因此可以在使用模拟计数器的同时减少帧频限制。

[变形例J]

在上述实施方案及其变形例中，例如，检测部12可以在OVF控制部12b的后级中包括数字计数器12g，如图21所示。此时，可以省略数字计数部124，并在周边电路中可以设置有读取垂直信号线VSL1的电压的读取部129。

数字计数器12g对从OVF控制部12b输出的数字信号执行计数处理，从而生成数字计数值Cnt1。读取部122f经由垂直信号线VSL1读取数字计数值Cnt1。

图22示出了从像素10获得的计数值Cnt随时间变化的示例。在低照度下，模拟计数器12a可以不饱和，并且数字计数器12g也可以不执行计数。在中照度和高照度下，模拟计数器12a的饱和还使得数字计数器12g执行计数。在低照度下，计数值Cnt的时间变化是缓慢变化的，然而随着照度增加，计数值Cnt的时间变化会变得陡峭。

[变形例K]

在上述变形例J中，例如，检测部12可以包括判定部12h，如图23所示。判定部12h基于数字计数器12g生成的计数值Cnt1设置基准电压Vref。例如，判定部12h基于计数值Cnt1生成用于设置基准电压Vref的控制信号Scode并将生成的控制信号Scode输出至OVF控制部12b。

在OVF控制部12b中，例如，如图24的(A)所示，多个基准电压线经由切换部连接到比较器的一个输入端子。切换部基于从判定部12h输入的控制信号Scode从多个基准电压线中选择一个基准电压线。

在OVF控制部12b中，例如，多个恒流源可以经由切换部连接到比较器的一个输入端子，如图24的(B)所示。此时，切换部基于从判定部12h输入的控制信号Scode从多个基准电压线中选择一个基准电压线。

图25示出了从像素10获得的计数值Cnt随时间变化的示例。为计数值Cnt设置了多个阈值，如图25中的虚线所示。在低照度下，计数值Cnt未达到最低值的阈值，这使得选择将被施加最低值的基准电压Vref1的基准电压线。在中照度和高照度下，计数值Cnt达到最低值的阈值，这使得选择将被施加比最低值的基准电压线Vref1高的基准电压Vref2的基准电压线。此时，计数值Cnt进一步达到第二最低阈值，这使得选择将被施加比基准电压Vref2高的基准电压Vref3的基准电压线。

如上所述，通过根据计数值Cnt的大小来设定基准电压的值，可以将计数值Cnt的时间变化设置为无论照度如何都基本保持恒定。

[变形例L]

在上述实施方案及其变形例中，例如，固态成像器件120可以形成在一个半导体基板100C上，如图26所示。此时，其中多个像素10以矩阵形式布置的有效像素区域形成在半导体基板100C的表面上。例如，行驱动部122、A/D转换部123、数字计数部124和接口部125等安装在半导体基板100C的表面上的有效像素区域的周围。

[变形例M]

在上述实施方案及其变形例中，例如，固态成像器件120可以由多个半导体基板(例如两个半导体基板100D和100E)层叠而成，如图27所示。此时，多个受光部11b可以以矩阵形式布置在半导体基板100D的表面上，并且多个淬灭部11a可以以矩阵形式布置在半导体基板100E的表面上。例如，半导体基板100D和100E通过将由铜构成并且设置在半导体基板100D侧的焊盘部11c和由铜构成并且设置在半导体基板100E侧的焊盘部11d彼此接合而彼此接合。在这种情况下，可以将固态成像器件120形成为其中在每个像素10中受光部11b和淬灭部11a彼此层叠的层叠体。这使得与在一个半导体基板的表面上形成受光部11b和淬灭部11a的情况相比，可以减小像素10的平面尺寸。

[变形例N]

在上述实施方案及其变形例中，例如，加法部20可以连接到多个像素10的输出，如图28所示。加法部20将从多个像素10输入的计数值Cnt相加。这使得可以获得具有高灵敏度的图像。

[变形例O]

在上述实施方案及其变形例中，例如，每个像素10中可以省略检测部12，如图29所示。在这种情况下，加法部20可以连接到多个光脉冲响应部11的输出，并且检测部12可以连接到加法部20的输出。加法部20对从多个光脉冲响应部11输入的脉冲数进行计数，并将由此获得的模拟计数值输出到检测部12。通过这种方式，也可以获得具有高灵敏度的图像。

<3.第二实施方案>

[构成]

图30示出了根据本公开的第二实施方案的测距装置200的功能模块的示例。测距装置200是ToF(飞行时间)传感器，并且发射光并检测被检测对象反射的反射光。测距装置200包括发光部210、光学系统220、光电检测部230、控制部240、信号处理部250和通信部260。

发光部210基于来自控制部240的指令向检测对象发射光脉冲L0。发光部210基于来自控制部240的指令，通过执行交替重复发光和不发光的光发射操作来发射光脉冲L0。例如，发光部210包括发射红外光的光源。例如，该光源包括激光光源或LED(发光二极管)。

光学系统220包括在光电检测部230的受光面上形成图像的透镜。从光发射部210发射并被检测对象反射的光脉冲(反射光脉冲L1)进入光学系统220。

光电检测部230基于来自控制部240的指令检测反射光脉冲L1。信号处理部250基于光电检测部230的检测结果生成距离图像数据，并经由通信部250将生成的距离图像数据输出到外部。例如，光电检测部230的构成与根据上述实施方案及其任意变形例的固态成像器件120的构成类似，如图31所示。

控制部240向发光部210和光电检测部230提供控制信号，并控制发光部210和光电检测部230的操作，从而控制测距装置200的操作。

[效果]

在本实施方案中，与上述实施方案类似，OVF控制部12b设置在模拟计数器12a的后级。当模拟计数器12a的计数值cnt1超过预定阈值时，OVF控制部12b复位模拟计数器12a的计数电压Vcnt。因此，例如可以通过模拟计数器12a对低位比特进行计数并且通过数字计数器124b对高位比特进行计数。因此，这使得可以将每个像素10读取模拟值的次数减少到一次，并且还可以将比特数增加所设置的数字计数器124b的数量。因此，可以在使用模拟计数器的同时减少帧频限制。

在本实施方案中，通过对从OVF控制部12b输出的数字信号(计数电压Vout1)执行计数处理来生成数字计数值Cnt1。此外，通过对从模拟计数器12a输出的模拟计数电压Vout2执行A/D转换来生成数字计数值Cnt2。因此，例如可以通过模拟计数器12a对低位比特进行计数并且通过数字计数器124b对高位比特进行计数。因此，这使得可以将每个像素10读取模拟值的次数减少到一次并且还可以将比特数增加所设置的数字计数器124b的数量。因此，可以在使用模拟计数器的同时减少帧频限制。

在本实施方案中，像素阵列部121设置有将数字计数电压Vout1传输到数字加法部124A的垂直信号线VSL1和将模拟计数电压Vout2传输到A/D转换部123的垂直信号线VSL2。这使得可以在像素阵列部121的外部设置数字加法部124A和A/D转换部123并且因此可以减小像素10的尺寸。

<4.应用例>

根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人飞行器、船舶、机器人、建筑机械或农业机械(拖拉机)等任何类型的移动体上的装置。

图32是示出作为根据本公开实施方案的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统7000的示意性构成的示例的框图。车辆控制系统7000包括经由通信网络7010彼此连接的多个电子控制单元。在图32所示的示例中，车辆控制系统7000包括驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、电池控制单元7300、车外信息检测单元7400、车内信息检测单元7500和综合控制单元7600。例如，将多个控制单元彼此连接的通信网络7010可以是符合诸如控制器局域网络(CAN)、局域互联网络(LIN)、局域网(LAN)、FlexRay(注册商标)等任意标准的车载通信网络。

各个控制单元包括：根据各种程序执行算法处理的微型计算机；存储部，其存储由微型计算机执行的程序、用于各种运算的参数等；和驱动各种控制对象装置的驱动电路。各个控制单元还包括：网络接口(I/F)，用于经由通信网络7010与其他控制单元进行通信；和通信I/F，用于通过有线通信或无线通信与车辆内外的装置、传感器等进行通信。图32所示的综合控制单元7600的功能构成包括微型计算机7610、通用通信I/F7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F7660、声音/图像输出部7670、车载网络I/F 7680和存储部7690。其他控制单元同样包括微型计算机、通信I/F、存储部等。

驱动系统控制单元7100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7100用作以下装置的控制装置：诸如内燃机、驱动马达等用于产生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。驱动系统控制单元7100可以具有作为防抱死制动系统(ABS)、电子稳定控制(ESC)等的控制装置的功能。

驱动系统控制单元7100与车辆状态检测部7110连接。例如，车辆状态检测部7110包括检测车身的轴向旋转运动的角速度的陀螺仪传感器、检测车辆的加速度的加速度传感器、用于检测油门踏板的操作量、制动踏板的操作量、方向盘的转向角、发动机速度或车轮转速等的传感器中的至少一个。驱动系统控制单元7100使用从车辆状态检测部7110输入的信号执行算法处理，并控制内燃机、驱动马达、电动转向装置、制动装置等。

车身系统控制单元7200根据各种程序控制设置于车身的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元7200用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯、雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从作为钥匙的替代的移动设备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7200。车身系统控制单元7200接收这些输入的无线电波或信号，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。

电池控制单元7300根据各种程序控制作为驱动马达的电源的二次电池7310。例如，从包括二次电池7310的电池装置向电池控制单元7300提供关于电池温度、电池输出电压、电池中剩余电量等的信息。电池控制单元7300使用这些信号执行算法处理，并且执行用于调节二次电池7310的温度的控制或者设置于电池装置的冷却装置等的控制。

车外信息检测单元7400检测关于包括车辆控制系统7000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元7400与成像部7410和车外信息检测部7420中的至少一个连接。成像部7410包括飞行时间(ToF)相机、立体相机、单眼相机、红外相机和其他相机中的至少一个。例如，车外信息检测部7420包括环境传感器和周边信息检测传感器中的至少一个，该环境传感器用于检测当前大气条件或天气条件，该周边信息检测传感器用于检测包括车辆控制系统7000的车辆的周边的其他车辆、障碍物、行人等。

例如，环境传感器可以是检测雨的雨滴传感器、检测雾的雾传感器、检测日照程度的日照传感器和检测降雪的雪传感器中的至少一个。周边信息检测传感器可以是超声波传感器、雷达装置和LIDAR(LIDAR：光检测和测距或激光成像检测和测距)装置中的至少一个。成像部7410和车外信息检测部7420中的每个可以被设置为独立的传感器或装置，或者可以被设置为其中集成有多个传感器或装置的装置。

图33示出了成像部7410和车外信息检测部7420的安装位置的示例的图。例如，成像部7910、7912、7914、7916和7918被布置在车辆7900的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及车内挡风玻璃上部的位置中的至少一个处。设置在前鼻上的成像部7910和设置在车内挡风玻璃上部的成像部7918主要获得车辆7900前方的图像。设置在侧视镜上的成像部7912和7914主要获得车辆7900侧方的图像。设置在后保险杠或后门上的成像部7916主要获得车辆7900后方的图像。设置在车内挡风玻璃上部的成像部7918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33示出了各个成像部7910、7912、7914和7916的拍摄范围的示例。成像范围a表示设置在前鼻上的成像部7910的成像范围。成像范围b和c分别表示设置在侧视镜上的成像部7912和7914的成像范围。成像范围d表示设置在后保险杠或后门上的成像部7916的成像范围。例如，通过叠加由成像部7910、7912、7914和7916成像的图像数据可以获得从上方观看的车辆7900的鸟瞰图像。

例如，设置在车辆7900的前方、后方、侧方和角部以及车内挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930可以是超声波传感器或雷达装置。例如，设置在车辆7900的前鼻、车辆7900的后保险杠、后门以及车内挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7926和7930可以是LIDAR装置。这些车外信息检测部7920-7930主要用于检测前方车辆、行人、障碍物等。

返回图32，继续进行说明。车外信息检测单元7400使成像部7410对车辆外部的图像进行成像，并接收成像的图像数据。另外，车外信息检测单元7400从连接到车外信息检测单元7400的车外信息检测部7420接收检测信息。在车外信息检测部7420是超声波传感器、雷达装置或LIDAR装置的情况下，车外信息检测单元7400发射超声波、电磁波等，并接收所接收到的反射波的信息。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息执行诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等物体的检测处理，或者执行与其之间的距离的检测处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息执行识别降雨、雾、路面状况等的环境识别处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息来计算与车外物体之间的距离。

另外，车外信息检测单元7400可以基于接收到的图像数据执行识别人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等的图像识别处理，或者执行与其之间的距离的检测处理。车外信息检测单元7400可以对接收到的图像数据进行诸如失真校正、对准等处理，并合成由多个不同的成像部7410成像的图像数据以生成鸟瞰图像或全景图像。车外信息检测单元7400可以使用由包括不同成像部分的成像部7410成像的图像数据来执行视点转换处理(viewpoint conversion processing)。

车内信息检测单元7500检测关于车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元7500与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部7510连接。驾驶员状态检测部7510可以包括对驾驶员成像的相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器、收集车辆内部的声音的麦克风等。例如，生物传感器被布置在座椅表面、方向盘等中，并检测坐在座椅中的乘员或握着方向盘的驾驶员的生物信息。车内信息检测单元7500可以基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息来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正在打盹。车内信息检测单元7500可以对通过声音收集获得的音频信号进行诸如噪声消除处理等处理。

综合控制单元7600根据各种程序控制车辆控制系统7000内的整体操作。综合控制单元7600与输入部7800连接。例如，输入部7800由诸如触摸面板、按钮、麦克风、开关、操纵杆等能够由乘员执行输入操作的装置实现。可以向综合控制单元7600供给通过对经由麦克风输入的语音进行语音识别而获得的数据。例如，输入部7800可以是使用红外线或其他无线电波的远程控制装置，或者是支持车辆控制系统7000的操作的诸如移动电话、个人数字助理(PDA)等外部连接装置。例如，输入部7800可以是相机。在这种情况下，乘员可以通过手势输入信息。可选择地，可以输入通过检测乘员佩戴的可穿戴装置的运动而获得的数据。此外，例如，输入部7800可以包括基于由乘员等使用上述输入部7800输入的信息来生成输入信号并将生成的输入信号输出到综合控制单元7600的输入控制电路等。乘员等通过操作输入部7800向车辆控制系统7000输入各种数据或给出用于处理操作的指令。

存储部7690可以包括存储由微型计算机执行的各种程序的只读存储器(ROM)和存储各种参数、运算结果、传感器值等的随机存取存储器(RAM)。另外，存储部7690可以由诸如硬盘驱动器(HDD)等磁性存储设备、半导体存储设备、光学存储设备、磁光存储设备等来实现。

通用通信I/F 7620是广泛使用的通信I/F，该通信I/F介导(mediate)与外部环境7750中存在的各种设备之间的通信。通用通信I/F 7620可以实现诸如全球移动通信系统(GSM(注册商标))、全球微波互联接入(WiMAX(注册商标))、长期演进(LTE(注册商标))、高级LTE(LTE-A)等蜂窝通信协议，或者诸如无线LAN(也称为无线保真(Wi-Fi(注册商标))、蓝牙(注册商标等)等其他无线通信协议。例如，通用通信I/F 7620可以经由基站或接入点连接到存在于外部网络(例如，因特网、云网络或公司专用网络)上的设备(例如，应用服务器或控制服务器)。另外，例如，通用通信I/F 7620可以使用对等(P2P：Peer To Peer)技术连接到车辆附近存在的终端(例如，该终端是驾驶员、行人或商店的终端，或者机器型通信(MTC)终端)。

专用通信I/F 7630是支持为车辆使用开发的通信协议的通信I/F。例如，专用通信I/F 7630可以实现诸如作为下级层的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11p和作为上级层的IEEE 1609的组合的车辆环境中的无线接入(WAVE)、专用短程通信(DSRC)或蜂窝通信协议等标准协议。专用通信I/F 7630通常执行V2X通信，其作为包括车辆与车辆之间的通信(车辆至车辆)、道路与车辆之间的通信(车辆至基础设施)、车辆与住宅之间的通信(车辆至住宅)以及行人与车辆之间的通信(车辆至行人)中的一个或多个的概念。

例如，定位部7640通过从全球导航卫星系统(GNSS)的卫星接收GNSS卫星信号(例如，来自全球定位系统(GPS)卫星的GPS信号)来执行定位，并生成包括车辆的纬度、经度和海拔高度的位置信息。顺便提及，定位部7640可以通过与无线接入点交换信号来识别当前位置，或者可以从具有定位功能的诸如移动电话、个人手持电话系统(PHS)或智能电话等终端获得位置信息。

例如，信标接收部7650接收从安装在道路上的无线电台等发送的无线电波或电磁波，从而获得关于当前位置、拥堵、封闭道路、必要时间等的信息。顺便提及，信标接收部7650的功能可以被包括在上述专用通信I/F 7630中。

车内设备I/F 7660是介导微型计算机7610与存在于车辆内的各种车内设备7760之间的连接的通信接口。车内设备I/F 7660可以使用诸如无线LAN、蓝牙(注册商标)、近场通信(NFC)或无线通用串行总线(WUSB)等无线通信协议来建立无线连接。另外，车内设备I/F 7660可以经由图中未示出的连接端子(必要时，还可以经由电缆)通过通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI(注册商标))、移动高清链路(MHL)等建立有线连接。例如，车内设备7760可以包括乘员拥有的移动设备和可穿戴设备以及携带到车辆中或附接到车辆的信息设备中的至少一个。车内设备7760还可以包括搜索到任意目的地的路径的导航装置。车内设备I/F 7660与这些车内设备7760交换控制信号或数据信号。

车载网络I/F 7680是介导微型计算机7610与通信网络7010之间的通信的接口。车载网络I/F 7680根据通信网络7010所支持的预定协议来发送和接收信号等。

综合控制单元7600的微型计算机7610基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F 7660和车载网络I/F 7680中的至少一个获得的信息，根据各种程序控制车辆控制系统7000。例如，微型计算机7610可以基于所获得的关于车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并向驱动系统控制单元7100输出控制命令。例如，微型计算机7610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，该功能包括车辆碰撞规避或碰撞减轻、基于跟随距离的跟随行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等。另外，微型计算机7610可以执行旨在用于自动驾驶的协同控制，其通过基于所获得的关于车辆周围的信息控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，使车辆自动行驶而不依赖于驾驶员的操作等。

微型计算机7610可以基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F 7660和车载网络I/F7680中的至少一个获得的信息，生成车辆与诸如周围结构、人等物体之间的三维距离信息，并生成包括关于车辆当前位置的周围的信息的局部地图信息。另外，微型计算机7610可以基于所获得的信息来预测诸如车辆碰撞、行人等的接近、进入封闭道路等危险，并生成警告信号。例如，警告信号可以是用于产生警告声音或点亮警告灯的信号。

声音/图像输出部7670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或听觉上向车辆乘员或车辆外部通知信息。在图32的示例中，音频扬声器7710、显示部7720和仪表面板7730被作为输出装置示出。例如，显示部7720可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一个。显示部7720可以具有增强现实(AR)显示功能。输出装置可以是这些装置以外的其他装置，并且可以是诸如耳机、如乘员佩戴的眼镜型显示器等可佩戴设备、投影仪、灯等其他装置。在输出装置是显示装置的情况下，显示装置以诸如文本、图像、表格、图表等各种形式在视觉上显示由微型计算机7610执行的各种处理获得的结果或从其他控制单元接收的信息。另外，在输出装置是音频输出装置的情况下，音频输出装置将由再现的音频数据或声音数据等构成的音频信号转换成模拟信号，并在听觉上输出模拟信号。

顺便提及，在图32所示的示例中，经由通信网络7010彼此连接的至少两个控制单元可以被一体化到一个控制单元中。可选择地，各个控制单元可以包括多个控制单元。此外，车辆控制系统7000可以包括图中未示出的其他控制单元。另外，由以上说明中的控制单元中的一个控制单元执行的功能的一部分或全部可以被分配给其他控制单元。也就是说，只要经由通信网络7010发送和接收信息，那么预定的算法处理就可以由任何控制单元执行。类似地，连接到控制单元中的一个控制单元的传感器或装置可以连接到其他控制单元，并且多个控制单元可以经由通信网络7010相互发送和接收检测信息。

注意，可以将用于实现使用图1至图29等说明的成像装置100的各个功能或使用图30、图31等说明的测距装置200的各个功能的计算机程序安装在任何控制单元等上。此外，还可以提供一种其中存储这种计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质例如是磁盘、光盘、磁光盘、闪存等。此外，例如，可以通过网络传送上述计算机程序，而不使用记录介质。

在上述车辆控制系统7000中，例如，可以将使用图1至图29等说明的成像装置100或使用图30、图31等说明的测距装置200用作作为环境传感器的LIDAR的光源操纵部。此外，包括使用图1至图29等说明的成像装置100或使用图30、图31等说明的测距装置200的光学计算单元也可以执行在成像部的图像识别。在使用图1至图29等说明的成像装置100或使用图30、图31等说明的测距装置200用作高效高亮度投影装置的情况下，可以在地面上投影线或字符。具体而言，当车辆向后移动时，可以显示一条线以使车外的人能够看到车辆将要经过的位置，或者当车辆给行人让路时，可以用灯光显示人行横道。

此外，使用图1至图29等说明的成像装置100的至少一些组件可以在图32所示的综合控制单元7600的模块(例如由一个管芯(die)构成的集成电路模块)中实现。或者，使用图1至图29等说明的成像装置100可以通过图32所示的车辆控制系统7000的多个控制单元实现。

此外，使用图30、图31等说明的测距装置200的至少一些组件可以在图32所示综合控制单元7600的模块(例如由一个管芯构成的集成电路模块)中实现。或者，使用图30、图31等说明的测距装置200可以通过图32所示的车辆控制系统7000的多个控制单元来实现。

虽然以上已经参考实施方案、其变形例及应用例说明了本公开，但本公开不限于上述实施方案等，并且可以以多种方式进行变形。注意，这里所述的效果仅为示例。本公开的效果不限于本文所记载的效果。本公开可以具有本文所记载的效果之外的效果。

另外，例如，本公开可以具有以下构成。

(1)一种光电检测装置，包括：

脉冲响应部，其响应于光入射而生成脉冲信号；

模拟计数部，其通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值；以及

复位部，其当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。

(2)根据(1)所述的光电检测装置，其中

当所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，并且

所述光电检测装置还包括：

第一数字计数器，其通过对从所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成数字第二计数值；以及

A/D转换部，其通过对所述第一计数值执行A/D转换来生成数字第三计数值。

(3)根据(1)或(2)所述的光电检测装置，还包括开关，在所述开关处通过单独的控制信号控制所述数字信号向所述第一数字计数器的输出和所述第一计数值向所述A/D转换部的输出。

(4)根据(3)所述的光电检测装置，其中所述复位部在当所述第一计数值超过所述第一阈值时保持所述数字信号，并且在当所述复位部输出所述数字信号时复位所述第一计数值。

(5)根据(3)所述的光电检测装置，其中所述复位部包括保持和输出所述数字信号的第二数字计数器。

(6)根据(2)所述的光电检测装置，其中

所述第一数字计数器包括数字加法部和存储器，并且

所述数字加法部将从所述复位部输出的所述数字信号和从所述存储器读取的计数值彼此相加，并将由此得到的值作为所述第二计数值覆盖所述存储器中的所述计数值。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的光电检测装置，其中所述脉冲响应部包括雪崩光电二极管和与所述雪崩光电二极管串联的淬灭电路。

(8)根据(2)所述的光电检测装置，还包括输出部，其通过组合所述第三计数值和所述第二计数值来生成第四计数值，并输出所生成的第四计数值，其中所述第三计数值被设置在低位比特侧并且所述第二计数值被设置在高位比特侧。

(9)根据(2)至(8)中任一项所述的光电检测装置，包括：

多级的作为模拟块的一组所述模拟计数部和所述复位部，

在第一级所述模拟块中，当所述模拟计数部生成的所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，

在第二级及之后的所述模拟块中，所述模拟计数部通过基于从在前一级的所述模拟块中的所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成模拟第五计数值，并且

当输入到所述复位部的所述第五计数值超过第二阈值时，所述复位部输出表示所述第五计数值超过所述第二阈值的数字信号。

(10)根据(2)至(8)中任一项所述的光电检测装置，还包括基于所述数字计数器生成的所述第二计数值来设定所述第一阈值的阈值设定部。

(11)一种成像装置，包括：

以矩阵形式布置的多个像素；和

信号处理部，其基于从各个所述像素获得的像素数据生成图像数据，其中

各个所述像素包括：

脉冲响应部，其响应于光入射而生成脉冲信号，

模拟计数部，其通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值，以及

复位部，其当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。

(12)根据(11)所述的成像装置，其中

当所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，并且

所述信号处理部包括：

第一数字计数器，其通过对从所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成数字第二计数值，以及

A/D转换部，其通过对所述第一计数值执行A/D转换来生成数字第三计数值。

(13)根据(11)所述的成像装置，还包括开关，在所述开关处通过单独的控制信号控制所述数字信号向所述第一数字计数器的输出和所述第一计数值向所述A/D转换部的输出。

(14)根据(13)所述的成像装置，其中当所述第一计数值超过所述第一阈值时所述复位部保持所述数字信号，并且当所述复位部输出所述数字信号时复位所述第一计数值。

(15)根据(13)所述的成像装置，其中所述复位部包括保持和输出所述数字信号的第二数字计数器。

(16)根据(11)至(15)中任一项所述的成像装置，还包括：

向所述数字计数器传输所述数字信号的第一布线；和

向所述A/D转换部传输所述第一计数值的第二布线。

(17)根据(11)至(16)中任一项所述的成像装置，其中

各个所述像素还包括在所述数字信号的输出和所述第一计数值的输出之间执行切换的第一切换部，并且

所述成像装置还包括将所述切换部的输出输入到所述数字计数器或所述A/D转换部的第二切换部。

(18)根据(11)至(17)中任一项所述的成像装置，其中

各个所述像素包括多级的作为模拟块的一组所述模拟计数部和所述复位部，

在第一级的所述模拟块中，当所述模拟计数部生成的所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，

在第二级及之后的所述模拟块中，所述模拟计数部通过基于从在前一级的所述模拟块中的所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成模拟第五计数值，并且

当输入到所述复位部的所述第五计数值超过第二阈值时，所述复位部输出表示所述第五计数值超过所述第二阈值的数字信号。

(19)根据(11)所述的成像装置，其中

当所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，

各个所述像素还包括通过对从所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成数字第二计数值的数字计数器。

(20)根据(19)所述的光电检测装置，还包括基于所述数字计数器生成的所述第二计数值来设定所述第一阈值的阈值设定部。

(21)根据(11)至(20)中任一项所述的光电检测装置，其中所述脉冲响应部包括雪崩光电二极管和与所述雪崩光电二极管串联的淬灭电路。

(22)根据(11)至(21)中任一项所述的成像装置，其中所述模拟计数部的电容器由MIM(金属-绝缘体-金属)构成。

(23)根据(22)所述的成像装置，包括：

第一芯片，其形成有所述模拟计数器的所述电容器，所述电容器由所述MIM构成；和

第二芯片，其形成有所述脉冲响应部和所述模拟计数部的除所述MIM之外的电路。

(24)一种测距装置，包括：

光电检测装置；和

信号处理电路，其根据所述光电检测装置的输出信号计算到测量对象的距离，其中

所述光电检测装置包括：

脉冲响应部，其响应于光入射而生成脉冲信号，

模拟计数部，其通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值，以及

复位部，其当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。

在根据本公开的第一实施方案的光电检测装置、根据本公开的第二实施方案的成像装置和根据本公开的第三实施方案的测距装置中，当模拟计数部的计数值超过预定阈值时模拟计数部的计数值在模拟计数部的后级中复位。因此，例如，可以通过模拟计数部对低位比特进行计数，并且通过另一计数器(例如，数字计数器)对高位比特进行计数。如上所述，多级计数器的使用使得可以在使用模拟计数器的同时减少由模拟计数器对帧频造成的限制。

本申请要求于2021年11月22日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2021-189721的权益，其全部内容通过引用并入本文中。

本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种变形、组合、次组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (19)

1.一种光电检测装置，包括：

脉冲响应部，其响应于光入射而生成脉冲信号；

模拟计数部，其通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值；以及

复位部，其当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。

2.根据权利要求1所述的光电检测装置，其中

当所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，并且

所述光电检测装置还包括：

第一数字计数器，其通过对从所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成数字第二计数值；以及

A/D转换部，其通过对所述第一计数值执行A/D转换来生成数字第三计数值。

3.根据权利要求1所述的光电检测装置，还包括开关，在所述开关处通过单独的控制信号控制所述数字信号向所述第一数字计数器的输出和所述第一计数值向所述A/D转换部的输出。

4.根据权利要求3所述的光电检测装置，其中所述复位部在当所述第一计数值超过所述第一阈值时保持所述数字信号，并且在当所述复位部输出所述数字信号时复位所述第一计数值。

5.根据权利要求3所述的光电检测装置，其中所述复位部包括保持和输出所述数字信号的第二数字计数器。

6.根据权利要求2所述的光电检测装置，其中

所述第一数字计数器包括数字加法部和存储器，并且

所述数字加法部将从所述复位部输出的所述数字信号和从所述存储器读取的计数值彼此相加，并将由此得到的值作为所述第二计数值覆盖所述存储器中的所述计数值。

7.根据权利要求1所述的光电检测装置，其中所述脉冲响应部包括雪崩光电二极管和与所述雪崩光电二极管串联的淬灭电路。

8.一种成像装置，包括：

以矩阵形式布置的多个像素；和

信号处理部，其基于从各个所述像素获得的像素数据生成图像数据，其中

各个所述像素包括：

脉冲响应部，其响应于光入射而生成脉冲信号，

模拟计数部，其通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值，以及

复位部，其当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。

9.根据权利要求8所述的成像装置，其中

当所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，并且

所述信号处理部包括：

第一数字计数器，其通过对从所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成数字第二计数值，以及

A/D转换部，其通过对所述第一计数值执行A/D转换来生成数字第三计数值。

10.根据权利要求8所述的成像装置，还包括开关，在所述开关处通过单独的控制信号控制所述数字信号向所述第一数字计数器的输出和所述第一计数值向所述A/D转换部的输出。

11.根据权利要求10所述的成像装置，其中所述复位部在当所述第一计数值超过所述第一阈值时保持所述数字信号，并且在当所述复位部输出所述数字信号时复位所述第一计数值。

12.根据权利要求10所述的成像装置，其中所述复位部包括保持和输出所述数字信号的第二数字计数器。

13.根据权利要求8所述的成像装置，还包括：

向所述数字计数器传输所述数字信号的第一布线；和

向所述A/D转换部传输所述第一计数值的第二布线。

14.根据权利要求8所述的成像装置，其中

各个所述像素还包括在所述数字信号的输出和所述第一计数值的输出之间执行切换的第一切换部，并且

所述成像装置还包括将所述切换部的输出输入到所述数字计数器或所述A/D转换部的第二切换部。

15.根据权利要求8所述的成像装置，其中

各个所述像素包括多级的作为模拟块的一组所述模拟计数部和所述复位部，

在第一级的所述模拟块中，当所述模拟计数部生成的所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，

在第二级及之后的所述模拟块中，所述模拟计数部通过基于从在前一级的所述模拟块中的所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成模拟第五计数值，并且

当输入到所述复位部的所述第五计数值超过第二阈值时，所述复位部输出表示所述第五计数值超过所述第二阈值的数字信号。

16.根据权利要求8所述的成像装置，其中

当所述第一计数值超过所述第一阈值时，所述复位部输出表示所述第一计数值超过所述第一阈值的数字信号，

各个所述像素还包括通过对从所述复位部输出的所述数字信号执行计数处理来生成数字第二计数值的数字计数器。

17.根据权利要求16所述的光电检测装置，还包括基于所述数字计数器生成的所述第二计数值来设定所述第一阈值的阈值设定部。

18.根据权利要求8所述的成像装置，其中所述脉冲响应部包括雪崩光电二极管和与所述雪崩光电二极管串联的淬灭电路。

19.一种测距装置，包括：

光电检测装置；和

信号处理电路，其根据所述光电检测装置的输出信号计算到测量对象的距离，其中

所述光电检测装置包括：

脉冲响应部，其响应于光入射而生成脉冲信号，

模拟计数部，其通过基于所述脉冲信号执行计数处理来生成模拟第一计数值，以及

复位部，其当所述第一计数值超过第一阈值时复位所述第一计数值。