DE112022002675T5

DE112022002675T5 - Lichtdetektionsvorrichtung und entfernungsmessungssystem

Info

Publication number: DE112022002675T5
Application number: DE112022002675.8T
Authority: DE
Inventors: Yumi YATSUNAMI; Hiroaki Sakaguchi
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2021-05-19
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2024-03-07
Also published as: CN117295972A; JPWO2022244508A1; WO2022244508A1

Abstract

[Problem] Eine Fehlfunktionsdiagnose und Fehlfunktionsdetektion können effizient durchgeführt werden.[Lösung] Eine Lichtdetektionsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine Arrayeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Lichtempfangsbereiche aufweist und mehrere Lichtempfangselemente aufweist, die innerhalb von jedem der Lichtempfangsbereiche angeordnet sind; eine Berechnungseinheit für jedes Pixel einschließlich eines oder mehrerer Lichtempfangselemente, die in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche enthalten sind, welche zum Erzeugen eines Histogramms bezüglich der Anzahl an Malen eines Empfangs von Licht in dem Lichtempfangselement innerhalb des Pixels und eines Lichtempfangstimings konfiguriert ist; und eine Fehlfunktionsdetektionseinheit, die zum Detektieren einer Fehlfunktion des Inneren der Berechnungseinheit konfiguriert ist.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lichtdetektionsvorrichtung und ein Entfernungsmessungssystem.
[Stand der Technik]
Technologien für automatisiertes Fahren haben Aufmerksamkeit angezogen. Bei Technologien für automatisiertes Fahren ist es erforderlich, eine Entfernung zu einem Objekt, das in der Nähe eines Fahrzeugs positioniert ist, genau und schnell zu messen. Als ein Verfahren zum Messen einer Entfernung wurde eine Technik zum Unterteilen eines Lichtempfangsbereichs eines Lichtempfangselementarrays, in dem mehrere Lichtempfangselemente in einer Arrayform angeordnet sind, in mehrere Bereiche, Einstellen eines optimalen Berechnungskoeffizienten für jeden der Bereiche und Berechnen einer Entfernung zu einem Objekt vorgeschlagen (siehe zum Beispiel PTL 1).
[Zitatliste]
[Patentliteratur]
[PTL 1] JP 2020-118567A
[Kurzdarstellung]
[Technisches Problem]
Ein in PTL 1 offenbartes Entfernungsmessungssystem beinhaltet einen Verarbeitungsschaltkreis zum Messen einer Entfernung in jedem mehrerer Bereiche und dementsprechend ist die Konfiguration davon kompliziert. Insbesondere ist es, um ein Objekt, das in der Nähe eines Fahrzeugs positioniert ist, mit hoher Genauigkeit zu detektieren, erforderlich, die Anzahl an Lichtempfangselementen zu erhöhen, die in einem Lichtempfangselementarray enthalten sind. Falls die Anzahl an Lichtempfangselementen, die in dem Lichtempfangselementarray enthalten sind, zunimmt, muss von dem Standpunkt des Erhöhens der Geschwindigkeit einer Verarbeitung die Anzahl an Bereichen, die durch Unterteilen des Lichtempfangsbereichs erlangt werden, erhöht werden. Falls die Anzahl an Bereichen, die durch Unterteilen des Lichtempfangsbereichs erlangt werden, erhöht wird, wird die Anzahl an Verarbeitungsschaltkreisen, die zum Messen von Entfernungen verwendet werden, erhöht.
Für eine fahrzeuginterne Vorrichtung muss eine funktionale Sicherheit wichtig sein und es wird ursprünglich bevorzugt, dass sie eine Struktur zum Durchführen einer Fehlfunktionsdiagnose jedes Verarbeitungsschaltkreises beinhaltet, der innerhalb eines Entfernungsmessungssystems angeordnet ist. Jedoch ist in der zuvor beschriebenen PTL 1 eine Fehlfunktionsdiagnose des Entfernungsmessungssystems nicht beschrieben.
Dementsprechend werden gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Lichtdetektionsvorrichtung und ein Entfernungsmessungssystem, die zum effizienten Durchführen einer Fehlfunktionsdiagnose und Fehlfunktionsdetektion in der Lage sind, bereitgestellt.
[Lösung des Problems]
Um die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen wird gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Lichtdetektionsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes beinhaltet: eine Arrayeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Lichtempfangsbereiche aufweist und mehrere Lichtempfangselemente aufweist, die innerhalb von jedem der Lichtempfangsbereiche angeordnet sind; eine Berechnungseinheit für jedes Pixel einschließlich eines oder mehrerer Lichtempfangselemente, die in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche enthalten sind, welche zum Erzeugen eines Histogramms bezüglich der Anzahl an Malen eines Empfangs von Licht in dem Lichtempfangselement innerhalb des Pixels und eines Lichtempfangstimings konfiguriert ist; und eine Fehlfunktionsdetektionseinheit, die zum Detektieren einer Fehlfunktion des Inneren der Berechnungseinheit konfiguriert ist.
Die Berechnungseinheit kann Folgendes beinhalten: einen Abtastschaltkreis, der zum Abtasten von Ausgabesignalen der mehreren Lichtempfangselemente, die in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche enthalten sind, mit einer vorbestimmten Abtastperiode und Ausgeben von Detektionssignalen, die angeben, dass die mehreren Lichtempfangselemente Licht für jedes Pixel empfangen haben, konfiguriert ist; einen Additionsschaltkreis, der zum Erzeugen eines Pixelwertes konfiguriert ist, der durch Addieren der Anzahl der Detektionssignale für jedes Pixel erlangt wird; und ein Histogrammerzeugungsschaltkreis, der zum Erzeugen des Histogramms jedes Pixels in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche basierend auf dem Pixelwert konfiguriert ist, der durch den Additionsschaltkreis erzeugt wird, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit eine Fehlfunktion des Abtastschaltkreises, des Additionsschaltkreises und/oder des Histogrammerzeugungsschaltkreises detektieren kann.
Die Berechnungseinheit kann Folgendes beinhalten: einen Filterschaltkreis, der zum Beseitigen einer Rauschkomponente konfiguriert ist, die in dem durch den Histogrammerzeugungsschaltkreis erzeugten Histogramm enthalten ist; einen Echodetektionsschaltkreis, der zum Messen einer Entfernung zu einem Objekt durch Detektieren einer Zeitdifferenz, bis Licht durch das Objekt reflektiert wird und durch die Arrayeinheit empfangen wird, nachdem das Licht projiziert wurde, basierend auf dem Histogramm nach einer Beseitigung der Rauschkomponente unter Verwendung des Filterschaltkreises konfiguriert ist, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit eine Fehlfunktion des Abtastschaltkreises, des Additionsschaltkreises, des Histogrammerzeugungsschaltkreises, des Filterschaltkreises und/oder des Echodetektionsschaltkreises detektieren kann.
Die Berechnungseinheit kann mehrere Bereichsberechnungseinheiten beinhalten, die jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche entsprechen, jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten kann wenigstens manche Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis beinhalten, und die Fehlfunktionsdetektionseinheit kann eine Fehlfunktion wenigstens mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis für jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten detektieren.
Die Fehlfunktionsdetektionseinheit kann das gleiche Testmustersignal in zwei Bereichsberechnungseinheiten unter den mehreren Bereichsberechnungseinheiten eingeben und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmen, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
Die Fehlfunktionsdetektionseinheit kann Folgendes beinhalten: zwei Selektoren, die zum Auswählen davon konfiguriert sind, ob das Testmustersignal in Eingangsknoten oder interne Knoten der zwei Bereichsberechnungseinheiten eingegeben werden soll oder nicht; und einen Komparator, der zum Vergleichen von Ausgabesignalen der zwei Bereichsberechnungseinheiten miteinander konfiguriert ist, wenn die zwei Selektoren eine Eingabe des Testmustersignals auswählen.
Die Fehlfunktionsdetektionseinheit kann zwei Codierungseinheiten beinhalten, die codierte Daten von Ausgabesignalen der zwei Bereichsberechnungseinheiten erzeugen, wenn die zwei Selektoren eine Eingabe des Testmustersignals auswählen, und der Komparator kann zwei Stücke der codierten Daten vergleichen, die durch die zwei Codierungseinheiten erzeugt werden.
Die Berechnungseinheit kann eine gerade Zahl, die zwei oder größer ist, der Bereichsberechnungseinheiten beinhalten, und die Fehlfunktionsdetektionseinheit kann die gerade Zahl der Bereichsberechnungseinheiten in jeden Satz aus zwei Bereichsberechnungseinheiten unterteilen, das gleiche Testmustersignal in die zwei Bereichsberechnungseinheiten jedes Satzes eingeben und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmen, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
Die Berechnungseinheit kann eine ungerade Zahl, die drei oder größer ist, der Bereichsberechnungseinheiten beinhalten, und die Fehlfunktionsdetektionseinheit kann die ungerade Zahl der Bereichsberechnungseinheiten in mehrere Sätze aus zwei Bereichsberechnungseinheiten unter Verwendung mancher der Bereichsberechnungseinheiten auf eine Duplexweise unterteilen, das gleiche Testmustersignal in die zwei Bereichsberechnungseinheiten jedes Satzes eingeben und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmen, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
Die Berechnungseinheit kann drei oder mehr der mehreren der Bereichsberechnungseinheiten beinhalten, und die Fehlfunktionsdetektionseinheit kann das gleiche Testmustersignal in die mehreren Bereichsberechnungseinheiten eingeben und gemäß dessen, ob sich Ausgabesignale mancher Bereichsberechnungseinheiten unter den mehreren Bereichsberechnungseinheiten von Ausgabesignalen verbleibender Bereichsberechnungseinheiten unterscheiden, die zahlenmäßig größer als die manchen Bereichsberechnungseinheiten sind, bestimmen, dass die manchen Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweisen.
Jede der mehreren der Bereichsberechnungseinheiten kann mehrere Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen aufweisen, die kaskadenartig verbunden sind, einschließlich wenigstens mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis, und der Komparator kann mehrere Vergleichseinheiten beinhalten, die mit Ausgangsknoten der Verarbeitungsschaltkreise von zwei oder mehr Stufen verbunden sind, die kaskadenartig mit einer späteren Stufenseite des Selektors für jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten verbunden sind, und jede der mehreren Vergleichseinheiten kann Ausgabesignalen von Ausgangsknoten der Verarbeitungsschaltkreise unterschiedlicher Stufen in den zwei Bereichsberechnungseinheiten miteinander vergleichen.
Die Berechnungseinheit kann Verarbeitungsschaltkreise mehrerer Stufen aufweisen, die kaskadenartig verbunden sind, einschließlich mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis, und unterschiedliche Selektoren können mit Eingangsseiten von zwei oder mehr Verarbeitungsschaltkreisen unter den mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen verbunden sein und das Testmustersignal kann unter Verwendung der Selektoren auswählbar sein, und der Komparator kann in Assoziation mit jedem der Selektoren auf einer späteren Stufenseite des Verarbeitungsschaltkreises angeordnet sein, mit dem jeder der Selektoren verbunden ist.
Die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit kann größer als die Anzahl an Pixeln sein, für die die Berechnungseinheit eine Erzeugung des Histogramms durchführt, der Abtastschaltkreis kann das Detektionssignal für jedes Pixel der Arrayeinheit ausgeben, der Additionsschaltkreis kann den Pixelwert jedes von Pixeln erzeugen, wobei die Anzahl an Pixeln kleiner als die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit ist, und der Selektor kann zwischen dem Abtastschaltkreis und dem Additionsschaltkreis angeordnet sein, ein Detektionssignal, das von dem Abtastschaltkreis ausgegeben wird, in den Additionsschaltkreis mit einer Zeitanpassung zu der Zeit eines Normalbetriebs eingeben und das Testmustersignal in den Additionsschaltkreis zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose eingeben.
Die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit kann größer als die Anzahl an Pixeln sein, für die die Berechnungseinheit eine Erzeugung des Histogramms durchführt, der Abtastschaltkreis kann das Detektionssignal für jedes Pixel der Arrayeinheit ausgeben, der Additionsschaltkreis kann den Pixelwert jedes von Pixeln der Arrayeinheit erzeugen, und der Histogrammerzeugungsschaltkreis kann das Histogramm jedes von Pixeln erzeugen, wobei die Anzahl an Pixeln kleiner als die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit ist, und der Selektor kann zwischen dem Additionsschaltkreis und dem Histogrammerzeugungsschaltkreis angeordnet sein, den Pixelwert, der durch den Additionsschaltkreis erzeugt wird, in den Histogrammerzeugungsschaltkreis mit einer Zeitanpassung zu der Zeit eines Normalbetriebs eingeben und das Testmustersignal in den Histogrammerzeugungsschaltkreis zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose eingeben.
Jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten kann eine Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit beinhalten, die einen ersten Berechnungskoeffizienten, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit eines Normalbetriebs verwendet wird, und einen zweiten Berechnungskoeffizienten, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose verwendet wird, speichert, die Lichtdetektionsvorrichtung kann ferner eine Steuereinheit beinhalten, die zum Durchführen einer Steuerung zum Auswählen eines des ersten Berechnungskoeffizienten und des zweiten Berechnungskoeffizienten und Liefern des ausgewählten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen und Durchführen von Auswahlumschalten des Selektors konfiguriert ist.
Jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten kann eine erste Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit aufweisen, die einen ersten Berechnungskoeffizienten speichert, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit eines Normalbetriebs verwendet wird, und die Lichtdetektionsvorrichtung kann ferner Folgendes beinhalten: eine zweite Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit, die zum Speichern eines zweiten Berechnungskoeffizienten konfiguriert ist, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose verwendet wird; und eine Steuereinheit, die zum Durchführen einer Steuerung zum Liefern des ersten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen zu der Zeit des Normalbetriebs, Durchführen einer Steuerung zum Liefern des zweiten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen zu der Zeit der Fehlfunktionsdiagnose und Durchführen von Auswahlumschalten des Selektors konfiguriert ist.
Eine Timingsteuereinheit kann enthalten sein, die zum separaten Steuern der Arrayeinheit und der Berechnungseinheit in einer Normalbetriebsperiode, in der das Histogramm basierend auf Licht erzeugt wird, das durch die Arrayeinheit empfangen wird, und in einer Fehlfunktionsdiagnoseperiode konfiguriert ist, in der eine Fehlfunktionsdetektion der Berechnungseinheit basierend auf dem Testmustersignal in einem Zustand durchgeführt wird, in dem eine Lichtempfangsoperation der Arrayeinheit gestoppt ist.
Eine Timingsteuereinheit kann enthalten sein, die zum Durchführen einer Steuerung zum Eingeben des Testmustersignals in einen Eingangsknoten oder einen internen Knoten der Berechnungseinheit und Ausgeben eines Fehlfunktionsdiagnosesignals von der Berechnungseinheit in einer Periode konfiguriert ist, in dem jeder Verarbeitungsschaltkreis innerhalb der Berechnungseinheit eine Verarbeitung basierend auf Licht durchführt, das durch die Arrayeinheit empfangen wird.
Ein Mustergenerator kann enthalten sein, der zum Erzeugen des Testmustersignals einschließlich eines Zufallsmusters einer Zeitreihe konfiguriert ist, und das gleiche Testmustersignal kann an die mehreren Bereichsberechnungseinheiten geliefert werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Entfernungsmessungssystem bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: die Lichtdetektionsvorrichtung, die zuvor beschrieben wurde; und eine Lichtprojektionseinheit, die zum Projizieren von Licht auf das Objekt konfiguriert ist.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]

[1] 1 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines ToF-Sensors veranschaulicht.
[2] 2 ist ein Diagramm, das ein optisches System eines ToF-Sensors gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
[3] 3 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Lichtempfangseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
[4] 4 ist eine schematische Ansicht, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines SPAD-Arrays gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
[5] 5 ist ein Schaltbild, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines SPAD-Pixels gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
[6] 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Tiefenbild veranschaulicht, das durch einen ToF-Sensor erlangt wird.
[7] 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Histogramm veranschaulicht, das basierend auf einem Einzelbild erzeugt wird, das von einem SPAD-Bereich erlangt wird, der für einen ersten Bereich verantwortlich ist, der in 7 veranschaulicht ist.
[8] 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Histogramm veranschaulicht, das basierend auf einem Einzelbild erzeugt wird, das von einem SPAD-Bereich erlangt wird, der für einen vierten Bereich verantwortlich ist, der in 7 veranschaulicht ist.
[9] 9 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Berechnungseinheit gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
[10] 10 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Berechnungseinheit veranschaulicht.
[11] 11 ist ein Diagramm, das Berechnungskoeffizienten veranschaulicht.
[12] 12 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Berechnungseinheit veranschaulicht.
[13] 13 ist ein Diagramm, das ein Laminierungsstrukturbeispiel einer Lichtempfangseinheit und einer Berechnungseinheit eines ToF-Sensors veranschaulicht.
[14] 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein planares Layout einer Lichtempfangsfläche eines Lichtempfangschips veranschaulicht.
[15] 15 ist ein Diagramm, das ein Planarlayoutbeispiel einer Fläche eines Schaltkreischips auf einer Lichtempfangschipseite veranschaulicht.
[16] 16 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
[17] 17 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
[18] 18 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
[19] 19 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
[20] 20 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.
[21] 21 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
[22] 22 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel aus 21.
[23] 23 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform.
[24] 24 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel aus 23.
[25A] 25A ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform.
[25B] 25B ist ein Blockdiagramm, das eine interne Konfiguration eines Registerblocks veranschaulicht, der in 25A veranschaulicht ist.
[26A] 26A ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform.
[26B] 26B ist ein Blockdiagramm, das eine interne Konfiguration eines Registerblocks veranschaulicht, der für jede Berechnungseinheit angeordnet ist.
[27] 27 ist ein Operationszeitverlaufsdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform.
[28] 28 ist ein Operationszeitverlaufsdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer 11. Ausführungsform.
[29] 29 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer 12. Ausführungsform.
[30] 30 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer 13. Ausführungsform.
[31] 31 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Gesamtkonfiguration eines Fahrzeugsteuersystems veranschaulicht.
[32] 32 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Beispiel für Positionen veranschaulicht, an denen eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit und eine Bildgebungseinheit installiert sind.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Lichtdetektionsvorrichtung und eines Entfernungsmessungssystems unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Obwohl Hauptkomponenten der Lichtdetektionsvorrichtung und des Entfernungsmessungssystems hauptsächlich beschrieben werden, können nachfolgend in der Lichtdetektionsvorrichtung und dem Entfernungsmessungssystem Komponenten oder Funktionen vorhanden sein, die nicht veranschaulicht oder beschrieben sind. Die folgende Beschreibung schließt nicht veranschaulichte oder beschriebene Komponenten oder Funktionen nicht aus.
(Entfernungsmessungssystem: ToF-Sensor)
1 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines ToF-Sensors als ein Entfernungsmessungssystem einschließlich einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet der ToF-Sensor 1 eine Steuereinheit 11, eine Lichtemissionseinheit 13, eine Lichtempfangseinheit 14, eine Berechnungseinheit 15 und eine Externe-Ausgabe-Schnittstelle (SST) 19. Die Lichtempfangseinheit 14 und die Berechnungseinheit 15 konfigurieren eine Lichtdetektionsvorrichtung 10.
Die Steuereinheit 11 ist als zum Beispiel eine Informationsverarbeitungsvorrichtung, wie etwa eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU: Central Processing Unit), konfiguriert und steuert jede Einheit des ToF-Sensors 1.
Die Externe-Ausgabe-SST 19 kann zum Beispiel ein Kommunikationsadapter zum Herstellen einer Kommunikation mit einem externen Host 80 über ein Kommunikationsnetz in Übereinstimmung mit einem beliebigen Standard, wie etwa nicht nur einem drahtlosen Local Area Network (LAN) oder einem drahtgebundenem LAN, sondern auch einem Controller Area Network (CAN), einem Local Interconnect Network (LIN) oder FlexRay (eingetragenes Markenzeichen), sein.
Hier kann, wenn zum Beispiel der ToF-Sensor 1 in einem Automobil oder dergleichen montiert ist, der Host 80 eine Motorsteuereinheit (ECU: Engine Control Unit) sein, die in dem Automobil oder dergleichen montiert ist. Wenn der ToF-Sensor 1 in einem sich autonom bewegenden Roboter, wie etwa einem Roboterhaustier zu Hause oder einem autonomen sich bewegenden Körper, wie etwa einem Roboterreiniger, einem unbemannten Flugobjekt oder einem Folgebeförderungsroboter, befindet, kann der Host 80 eine Steuervorrichtung oder dergleichen sein, die den autonomen sich bewegenden Körper steuert.
Die Lichtemissionseinheit 13 beinhaltet zum Beispiel eine oder mehrere Halbleiterlaserdioden als Lichtquellen und emittiert Laserlicht L1 mit einer Pulsform einer vorbestimmten Zeitbreite mit einer vorbestimmten Periode (auch als eine Lichtemissionsperiode bezeichnet). Außerdem emittiert die Lichtemissionseinheit 13 zum Beispiel Laserlicht L1 mit einer Zeitbreite von 1 Nanosekunde (ns) mit einer Periode von 1 Megahertz (MHz). Falls zum Beispiel ein Objekt 90 innerhalb eines Entfernungsmessungsbereichs vorhanden ist, wird das Laserlicht L1, das von der Lichtemissionseinheit 13 emittiert wird, durch dieses Objekt 90 reflektiert und fällt auf die Lichtempfangseinheit 14 als Reflexionslicht L2 ein.
Obwohl nachfolgend Einzelheiten beschrieben werden, beinhaltet die Lichtempfangseinheit 14 zum Beispiel mehrere Einzelphoton-Lawinenfotodiode(SPAD: Single Photon Avalanche Photodiode)-Pixel, die in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind, und gibt Informationen bezüglich der Anzahl an SPAD-Pixeln aus (nachfolgend als eine Detektionszahl bezeichnet), die einen Einfall von Photonen nach einer Lichtemission der Lichtemissionseinheit 13 detektiert haben (zum Beispiel entsprechend der Anzahl an Detektionssignalen, die nachfolgend zu beschreiben sind). Zum Beispiel detektiert die Lichtempfangseinheit 14 den Einfall von Photonen mit einer vorbestimmten Abtastperiode als Reaktion auf eine Lichtemission der Lichtemissionseinheit 13 und gibt die Anzahl an Detektionen aus.
Die Berechnungseinheit 15 sammelt jede Detektionszahl, die von der Lichtempfangseinheit 14 für mehrere SPAD-Pixel (die zum Beispiel einem oder mehreren Makropixeln entsprechen, die nachfolgend zu beschreiben sind) ausgegeben wird, und erzeugt basierend auf Pixelwerten, die durch die Sammlung davon erlangt werden, ein Histogramm mit einer horizontalen Achse als eine Laufzeit und einer vertikalen Achse als eine akkumulierte Pixelzahl. Zum Beispiel erzeugt, durch wiederholtes Durchführen einer Erfassung eines Pixelwertes durch Sammeln von Detektionszahlen für eine Lichtemission zu einer Zeit von der Lichtemissionseinheit 13 mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz für eine Lichtemission zu mehrerer Zeiten von der Lichtemissionseinheit 13, die Berechnungseinheit 15 ein Histogramm mit einer horizontalen Achse (einem Bin des Histogramms) als eine Abtastperiode, die einer Laufzeit entspricht, und einer vertikalen Achse als ein akkumulierter Pixelwert, der durch Akkumulieren von Pixelwerten erlangt wird, die zu jeder Abtastperiode erlangt werden.
Außerdem identifiziert die Berechnungseinheit 15 nach dem Durchführen eines vorbestimmten Filterprozesses an dem erzeugten Histogramm eine Laufzeit zu einer Zeit, zu der der akkumulierte Pixelwert zu einer Spitze wird, aus dem Histogramm nach dem Filterprozess. Dann berechnet die Berechnungseinheit 15 die Entfernung von dem ToF-Sensor 1 oder einer Vorrichtung, an der der ToF-Sensor 1 montiert ist, zu dem Objekt 90, das in dem Entfernungsmessungsbereich vorhanden ist, basierend auf der identifizierten Laufzeit. Die Informationen der Entfernung, die durch die Berechnungseinheit 15 berechnet werden, können zum Beispiel an den Host 80 oder dergleichen über die Externe-Ausgabe-SST 19 ausgegeben werden.
(Optisches System)
2 ist ein Diagramm, das ein optisches System eines ToF-Sensors gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 2 veranschaulicht ein sogenanntes optisches System vom Scantyp, das den Sichtwinkel der Lichtempfangseinheit 14 in der horizontalen Richtung scannt. Jedoch ist das optische System des ToF-Sensors nicht auf dies beschränkt und kann zum Beispiel jenes eines sogenannten Flash-Typ-ToF-Sensors sein, bei dem der Sichtwinkel der Lichtempfangseinheit 14 fest ist.
Wie in 2 veranschaulicht, beinhaltet der ToF-Sensor 1 eine Lichtquelle 131, eine Kollimatorlinse 132, einen Halbspiegel 133, einen Galvanospiegel 135, eine Lichtempfangslinse 146 und ein SPAD-Array 141 als ein optisches System. Die Lichtquelle 131, die Kollimatorlinse 132, der Halbspiegel 133 und der Galvanospiegel 135 sind zum Beispiel in der Lichtemissionseinheit 13 in 1 enthalten. Die Lichtempfangslinse 146 und das SPAD-Array 141 sind zum Beispiel in der Lichtempfangseinheit 14 in 1 enthalten.
Bei der in 2 veranschaulichten Konfiguration wird Laserlicht L 1, das von der Lichtquelle 131 emittiert wird, durch die Kollimatorlinse 132 in paralleles Licht umgewandelt, dessen Intensitätsspektrum eines Querschnitts eine rechteckige Form aufweist, die in der vertikalen Richtung lang ist, und es fällt danach auf den Halbspiegel 133 ein. Der Halbspiegel 133 reflektiert einen Teil des einfallenden Laserlichts L1. Das Laserlicht L1, das durch den Halbspiegel 133 reflektiert wird, fällt auf den Galvanospiegel 135 ein. Zum Beispiel wird der Galvanospiegel 135 in einer horizontalen Richtung mit einer vorbestimmten Rotationsachse, die als sein Schwingungszentrum festgelegt wird, durch eine Antriebseinheit 134, die basierend auf einer Steuerung von der Steuereinheit 11 arbeitet, in Schwingung versetzt. Dementsprechend wird das Laserlicht L1 horizontal gescannt, so dass der Sichtwinkel SR des Laserlichts L1, das durch den Galvanospiegel 135 reflektiert wird, einen Entfernungsmessungsbereich AR in einer horizontalen Richtung auf eine hin- und herbewegende Weise scannt. In der Antriebseinheit 134 kann ein mikroelektromechanisches System (MEMS), ein Mikromotor oder dergleichen verwendet werden.
Das durch den Galvanospiegel 135 reflektierte Licht L1 wird durch das Objekt 90 reflektiert, das in dem Entfernungsmessungsbereich AR vorhanden ist, und das Reflexionslicht L2 fällt auf den Galvanospiegel 135 ein. Ein Teil des Reflexionslichts L2, das auf den Galvanospiegel 135 eingefallen ist, wird durch den Halbspiegel 133 transmittiert und fällt auf die Lichtempfangslinse 146 ein und bildet dementsprechend ein Bild in einem speziellen verwendeten SPAD-Array 142 in dem SPAD-Array 141. Außerdem kann das verwendete SPAD-Array 142 das gesamte SPAD-Array 141 sein oder kann ein Teil davon sein.
(Lichtempfangseinheit)
3 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Lichtempfangseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 3 veranschaulicht, beinhaltet die Lichtempfangseinheit 14 ein SPAD-Array 141, einen Timingsteuerschaltkreis 143, einen Ansteuerungsschaltkreis 144 und einen Ausgabeschaltkreis 145.
Das SPAD-Array 141 beinhaltet mehrere SPAD-Pixel 20, die in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind. Eine Pixelansteuerungsleitung LD (eine Vertikalrichtung in der Zeichnung) ist mit den mehreren SPAD-Pixeln 20 für jede Spalte verbunden und eine Ausgabesignalleitung LS (eine Horizontalrichtung in der Zeichnung) ist für jede Zeile damit verbunden. Die einen Enden der Pixelansteuerungsleitungen LD sind mit Ausgabeenden des Ansteuerungsschaltkreises 144 verbunden, die den Spalten entsprechen, und die einen Enden der Ausgabesignalleitungen LS sind mit Eingabeenden des Ausgabeschaltkreises 145 verbunden, die den Zeilen entsprechen.
In 3 wird Reflexionslicht L2 unter Verwendung des gesamten oder eines Teils des SPAD-Arrays 141 detektiert. In einem Bereich, der in dem SPAD-Array 141 verwendet wird (ein verwendetes SPAD-Array 142), wird, falls das gesamte Laserlicht L1 als Reflexionslicht L2 reflektiert wird, ein Bild des Reflexionslichts L2, das in dem SPAD-Array 141 als ein Bild gebildet wird, zu einer rechteckigen Form, die in lang in der vertikalen Richtung ist. Jedoch ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt und verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden, wie etwa ein Gebiet, das größer oder kleiner als das Bild des Reflexionslichts L2 ist, das auf dem SPAD-Array 141 gebildet wird.
Der Ansteuerungsschaltkreis 144 beinhaltet ein Schieberegister, einen Adressendecodierer und dergleichen und steuert die SPAD-Pixel 20 des SPAD-Arrays 141 alle gleichzeitig, Spalte für Spalte oder dergleichen an. Dementsprechend beinhaltet der Ansteuerungsschaltkreis 144 wenigstens einen Schaltkreis, der eine Quench-Spannung V_QCH, die später beschrieben wird, an jedes SPAD-Pixel 20 in einer ausgewählten Spalte des SPAD-Arrays 141 anlegt, und einen Schaltkreis, der eine Auswahlsteuerspannung V_SEL, die später beschrieben wird, an jedes SPAD-Pixel 20 in der ausgewählten Spalte anlegt. Dann wählt der Ansteuerungsschaltkreis 144 SPAD-Pixel 20, die zum Detektieren des Einfalls von Photonen verwendet werden, Spalte für Spalte aus, indem er die Auswahlsteuerspannung V_SEL an eine Pixelansteuerungsleitung LD anlegt, die einer zu lesenden Spalte entspricht.
Signale (die als Detektionssignale bezeichnet werden) V_OUT, die von den SPAD-Pixeln 20 in der Spalte ausgegeben werden, die durch den Ansteuerungsschaltkreis 144 ausgewählt und gescannt wird, werden durch die Ausgabesignalleitungen LS in den Ausgabeschaltkreis 145 eingegeben. Der Ausgabeschaltkreis 145 gibt das Detektionssignal V_OUT, das von jedem SPAD-Pixel 20 ausgegeben wird, in die Berechnungseinheit 15 ein, die nachfolgend zu beschreiben ist.
Der Timingsteuerschaltkreis 143 beinhaltet einen Timinggenerator, der verschiedene Timingsignale oder dergleichen erzeugt, und steuert den Ansteuerungsschaltkreis 144 und den Ausgabeschaltkreis 145 basierend auf den verschiedenen Timingsignalen, die durch den Timinggenerator erzeugt werden.
(SPAD-Array)
4 ist eine schematische Ansicht, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines SPAD-Arrays gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 4 veranschaulicht, weist ein verwendetes SPAD-Array 142 zum Beispiel eine Konfiguration auf, bei der mehrere SPAD-Pixel 20 in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind. Die mehreren SPAD-Pixel 20 sind in mehrere Makropixel 30 gruppiert, die jeweils durch eine vorbestimmte Anzahl an SPAD-Pixeln 20 konfiguriert sind, die in einer Zeilen- und/oder Spaltenrichtung angeordnet sind. Eine Form eines Bereichs, der durch Zusammenfügen von Außenrändern von SPAD-Pixeln 20 erlangt wird, die auf der äußersten Peripherie der Makropixel 30 positioniert sind, bildet eine vorbestimmte Form (zum Beispiel ein Rechteck).
Zum Beispiel ist das verwendete SPAD-Array 142 durch mehrere Makropixel 30 konfiguriert, die in einer Vertikalrichtung (die einer Spaltenrichtung entspricht) angeordnet sind. In der vorliegenden Offenbarung ist das verwendete SPAD-Array 142 zum Beispiel in mehrere Bereiche (die nachfolgend als SPAD-Bereiche bezeichnet werden) in der vertikalen Richtung unterteilt. Bei dem in 4 veranschaulichten Beispiel ist das verwendete SPAD-Array 142 in vier SPAD-Bereiche 142-1 bis 142-4 unterteilt. Der SPAD-Bereich 142-1, der sich an einer untersten Position befindet, entspricht zum Beispiel einem untersten 1/4-Bereich in dem Sichtwinkel SR des verwendeten SPAD-Arrays 142, der SPAD-Bereich 142-2, der darauf positioniert ist, entspricht zum Beispiel einem zweiten 1/4-Bereich von der Unterseite in dem Sichtwinkel SR, der SPAD-Bereich 142-3, der darauf positioniert ist, entspricht zum Beispiel einem dritten 1/4-Bereich von der Unterseite in dem Sichtwinkel SR, und der oberste SPAD-Bereich 142-4 entspricht zum Beispiel einem obersten 1/4-Bereich in dem Sichtwinkel SR.
(SPAD-Pixel)
5 ist ein Schaltbild, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines SPAD-Pixels 20 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht, beinhaltet das SPAD-Pixel 20 eine Fotodiode 21 als ein Lichtempfangselement und einen Leseschaltkreis 22, der einen Einfall von Photonen auf die Fotodiode 21 detektiert. In einem Zustand, in dem eine Rückwärts-Bias-Spannung V_SPAD gleich oder höher als eine Durchbruchspannung oder mehr zwischen einer Anode und einer Kathode der Fotodiode 21 angelegt wird, erzeugt die Fotodiode 21, wenn Photonen einfallen, einen Lawinenstrom.
Der Leseschaltkreis 22 beinhaltet einen Quench-Widerstand 23, einen Digitalwandler 25, einen Inverter 26, einen Puffer 27 und einen Auswahltransistor 24. Der Quench-Widerstand 23 ist zum Beispiel unter Verwendung eines N-Typ-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET: N-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; nachfolgend als ein NMOS-Transistor bezeichnet) konfiguriert, wobei ein Drain davon mit der Anode der Fotodiode 21 verbunden ist und eine Source davon durch den Auswahltransistor 24 mit Masse verbunden ist. Ferner wird eine voreingestellte Quench-Spannung V_QCH zum Ermöglichen, dass der NMOS-Transistor als ein Quench-Widerstand wirkt, an ein Gate des NMOS-Transistors, der den Quench-Widerstand 23 darstellt, von dem Ansteuerungsschaltkreis 144 über eine Pixelansteuerungsleitung LD angelegt.
Die in 5 veranschaulichte Fotodiode 21 ist eine SPAD. Die SPAD ist eine Lawinenfotodiode, die in einem Geiger-Modus arbeitet, wenn eine Rückwärts-Bias-Spannung gleich oder höher als die Durchbruchspannung zwischen einer Anode und einer Kathode davon angelegt wird, und kann den Einfall eines Photons detektieren.
Der Digitalwandler 25 beinhaltet einen Widerstand 251 und einen NMOS-Transistor 252. Ein Drain des NMOS-Transistors 252 ist über den Widerstand 251 mit einer Leistungsversorgungsspannung VDD verbunden und eine Source davon ist mit Masse verbunden. Außerdem wird eine Spannung an einem Verbindungsknoten N 1 zwischen der Anode der Fotodiode 21 und dem Quench-Widerstand 23 an ein Gate des NMOS-Transistors 252 angelegt.
Der Inverter 26 beinhaltet einen P-Typ-MOSFET (nachfolgend als ein PMOS-Transistor bezeichnet) 261 und einen NMOS-Transistor 262. Ein Drain des PMOS-Transistors 261 ist mit der Leistungsversorgungsspannung VDD verbunden und eine Source davon ist mit einem Drain des NMOS-Transistors 262 verbunden. Der Drain des NMOS-Transistors 262 ist mit der Source des PMOS-Transistors 261 verbunden und eine Source davon ist mit Masse verbunden. Eine Spannung an einem Verbindungsknoten N2 zwischen dem Widerstand 251 und dem Drain des NMOS-Transistors 252 wird an ein Gate des PMOS-Transistors 261 und das Gate des NMOS-Transistors 262 angelegt. Eine Ausgabe des Inverters 26 wird in den Puffer 27 eingegeben.
Der Puffer 27 ist ein Schaltkreis zur Impedanzumwandlung. Wenn ein Ausgabesignal von dem Inverter 26 in den Puffer 27 eingegeben wird, führt der Puffer 27 eine Impedanzumwandlung an dem eingegebenen Ausgabesignal durch und gibt das umgewandelte Signal als ein Detektionssignal V_OUT aus.
Der Auswahltransistor 24 ist zum Beispiel ein NMOS-Transistor, ein Drain von diesem ist mit der Source des NMOS-Transistors verbunden, der den Quench-Widerstand 23 darstellt, und eine Source davon ist mit Masse verbunden. Der Auswahltransistor 24 ist mit dem Ansteuerungsschaltkreis 144 verbunden. Der Auswahltransistor 24 wechselt von ausgeschaltet zu eingeschaltet, wenn die Auswahlsteuerspannung V_SEL von dem Ansteuerungsschaltkreis 144 über die Pixelansteuerungsleitung LD an ein Gate des Auswahltransistors 24 angelegt wurde.
(Schematisches Operationsbeispiel des SPD-Pixels)
Der in 5 veranschaulichte Leseschaltkreis 22 arbeitet zum Beispiel wie folgt. Mit anderen Worten wird zuerst in einer Periode, in der eine Auswahlsteuerspannung V_SEL von dem Ansteuerungsschaltkreis 144 an den Auswahltransistor 24 angelegt wird und sich der Auswahltransistor 24 in einem Ein-Zustand befindet, eine Rückwärts-Bias-Spannung V_SPAD gleich oder höher als eine Durchbruchspannung an die Fotodiode 21 angelegt. Dementsprechend ist die Operation der Fotodiode 21 zugelassen.
Andererseits wird in einer Periode, in der die Auswahlsteuerspannung V_SEL nicht von dem Ansteuerungsschaltkreis 144 an den Auswahltransistor 24 angelegt wird und sich der Auswahltransistor 24 in einem Aus-Zustand befindet, die Rückwärts-Bias-Spannung V_SPAD nicht an die Fotodiode 21 angelegt und dementsprechend wird die Operation der Fotodiode 21 verhindert.
Falls ein Photon auf die Fotodiode 21 einfällt, wenn sich der Auswahltransistor 24 in dem Ein-Zustand befindet, wird ein Lawinenstrom in der Fotodiode 21 erzeugt. Dementsprechend fließt der Lawinenstrom durch den Quench-Widerstand 23 und steigt die Spannung des Verbindungsknotens N1 an. Wenn die Spannung des Verbindungsknotens N1 höher als die Ein-Spannung des NMOS-Transistors 252 wird, geht der NMOS-Transistor 252 in den Ein-Zustand über und die Spannung des Verbindungsknotens N2 wechselt von der Leistungsversorgungsspannung VDD auf 0 V Dann wechselt, wenn die Spannung des Verbindungsknotens N2 von der Leistungsversorgungsspannung VDD auf 0 V wechselt, der PMOS-Transistor 261 von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand, wechselt der NMOS-Transistor 262 von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand und wechselt die Spannung des Verbindungsknotens N3 von 0 V auf die Leistungsversorgungsspannung VDD.
Infolgedessen wird ein High-Pegel-Detektionssignal V_OUT von dem Puffer 27 ausgegeben.
Danach wird, wenn die Spannung des Verbindungsknotens N1 weiterhin ansteigt, die Spannung, die zwischen der Anode und der Kathode der Fotodiode 21 angelegt wird, niedriger als die Durchbruchspannung und dementsprechend stoppt der Lawinenstrom und fällt die Spannung des Verbindungsknotens N1 ab. Dann geht, wenn die Spannung des Verbindungsknotens N1 niedriger als die Ein-Spannung des NMOS-Transistors 252 wird, der NMOS-Transistor 252 in den Aus-Zustand über und die stoppt Ausgabe des Detektionssignals V_OUT von dem Puffer 27 (Low-Pegel).
Auf diese Weise gibt in einer Periode von einem Zeitpunkt, zu dem ein Photon auf die Fotodiode 21 einfällt, um einen Lawinenstrom zu erzeugen, und dementsprechend der NMOS-Transistor 252 in den Ein-Zustand übergeht, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem der Lawinenstrom stoppt und der NMOS-Transistor 252 in den Aus-Zustand übergeht, der Leseschaltkreis 22 ein Detektionssignal V_OUT mit dem High-Pegel aus. Das Ausgabedetektionssignal V_OUT wird in die Berechnungseinheit 15 durch den Ausgabeschaltkreis 145 eingegeben.
(Tiefenbild)
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Tiefenbild veranschaulicht, das durch einen ToF-Sensor gemäß der vorliegenden Offenbarung erlangt wird, und ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Tiefenbild veranschaulicht, das durch den ToF-Sensor 1 erlangt wird, der in einem Zustand installiert ist, in dem er zu der Vorderseite eines Fahrzeugs zeigt. Wie in 6 veranschaulicht, wird in der vorliegenden Offenbarung, wenn Laserlicht L1 einmal in einer horizontalen Richtung gescannt wird, ein Tiefenbild 50, das einem Entfernungsmessungsbereich AR entspricht, als Tiefeninformationen einer Tiefe zu einem Objekt erlangt, das innerhalb des Entfernungsmessungsbereichs AR vorhanden ist. Dementsprechend kann, wie in 4 veranschaulicht, falls das vertikal lange verwendete SPAD-Array 142 vertikal in vier Teile unterteilt ist, das Tiefenbild 50 in vier Bereiche 50-1 bis 50-4 unterteilt werden, die vertikal ausgerichtet sind. Hier ist der erste Bereich 50-1 ein Tiefenbild, das in dem SPAD-Bereich 142-1 erlangt wird, ist der zweite Bereich 50-2 ein Tiefenbild, das in dem SPAD-Bereich 142-2 erlangt wird, ist der dritte Bereich 50-3 ein Tiefenbild, das in dem SPAD-Bereich 142-3 erlangt wird, und ist der vierte Bereich 50-4 ein Tiefenbild, das in dem SPAD-Bereich 142-4 erlangt wird.
Der erste Bereich 50-1, der auf der untersten Seite positioniert ist, ist zum Beispiel ein Tiefenbild nahe der Unterseite eines Fahrzeugs, in dem der ToF-Sensor 1 montiert ist. Dementsprechend gibt es in dem ersten Bereich 50-1 zum Beispiel eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt, das in einer kurzen Entfernung von einem Fahrzeug vorhanden ist, wie etwa eine Straßenoberfläche, eine weiße Linie, ein Bordstein oder dergleichen, enthalten ist.
Der vierte Bereich 50-4, der auf der obersten Seite positioniert ist, ist zum Beispiel ein Tiefenbild nahe einer oberen Seite des Fahrzeugs. Dementsprechend gibt es in dem vierten Bereich 50-4 zum Beispiel eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt, das in einer langen Entfernung von dem Fahrzeug vorhanden ist, wie etwa ein Schild, ein Aushängeschild oder dergleichen, enthalten ist.
Der zweite Bereich 50-2 ist zum Beispiel ein Tiefenbild einer vorderen unteren Seite des Fahrzeugs. Dementsprechend gibt es in dem zweiten Bereich 50-2 zum Beispiel eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt in einer dazwischenliegenden Entfernung zwischen der kurzen Entfernung und der langen Entfernung, wie etwa ein vorausfahrendes Fahrzeug mit einer kurzen Zwischenfahrzeugentfernung, eine Straßenoberfläche oder dergleichen, enthalten ist.
Der dritte Bereich 50-3 ist zum Beispiel ein Tiefenbild einer vorderen oberen Seite des Fahrzeugs. Dementsprechend gibt es in dem dritten Bereich 50-3 zum Beispiel eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt, das in einer Entfernung vorhanden ist, die eine dazwischenliegende Entfernung zwischen der kurzen Entfernung und der langen Entfernung ist, und in einer Entfernung vorhanden ist, die länger als jene eines Objekts mit einer hohen Wahrscheinlichkeit dafür ist, dass es in dem zweiten Bereich 50-2 enthalten ist, wie etwa ein vorausfahrendes Fahrzeug mit einer langen Zwischenfahrzeugentfernung, ein auf der Straße befindliches Werkstück, wie etwa eine Ampel, oder dergleichen, enthalten ist.
Außerdem kann die horizontale Linie H1 in dem zweiten Bereich 50-2 enthalten sein oder kann in dem dritten Bereich 50-3 enthalten sein. Des Weiteren ist die Konfiguration nicht auf diese beschränkt und die horizontale Linie kann in dem ersten oder vierten Bereich 50-1 oder 50-4 enthalten sein oder ist möglicherweise in keinem der Bereiche 50-1 bis 50-4 enthalten.
Außerdem wird für eine Emission des Laserlichts L1 zur Erlangung eines Tiefenbildes eines gewissen Bereichs (eines gewissen Sichtwinkels), die einmal oder mehrmals durchgeführt wird, ein Einzelbild eines Bereichs erlangt, der dem Sichtwinkel des verwendeten SPAD-Arrays 142 entspricht, der durch eine gepunktete Linie in 6 bezeichnet ist. Dementsprechend werden, falls das verwendete SPAD-Array 142 vertikal in vier Teile unterteilt ist, für eine Emission von Laserlicht L1 zur Erlangung eines Tiefenbildes eines gewissen Bereichs (eines gewissen Sichtwinkels), die einmal oder mehrmals durchgeführt wird, ein Einzelbild 51-1, das dem Sichtwinkel des SPAD-Bereichs 142-1 entspricht, ein Einzelbild 51-2, das dem Sichtwinkel des SPAD-Bereichs 142-2 entspricht, ein Einzelbild 51-3, das dem Sichtwinkel des SPAD-Bereichs 142-3 entspricht, und ein Einzelbild 51-4, das dem Sichtwinkel des SPAD-Bereichs 142-4 entspricht, erlangt. Außerdem werden die Einzelbilder 51-1 bis 51-4 in einer horizontalen Richtung zusätzlich zu dem Scannen des Laserlichts L1 in der horizontalen Richtung verschoben.
(Histogramm)
Hier ist allgemein bei einer Fokussierung auf den ersten Bereich 50-1, der auf der untersten Seite positioniert ist, und den vierten Bereich 50-4, der auf der obersten Seite positioniert ist, ein Objekt, das nahe der Unterseite einer Vorrichtung vorhanden ist, was dem ersten Bereich 50-1 entspricht, nahe der Vorrichtung positioniert und ist ein Objekt, das nahe der oberen Seite einer Vorrichtung vorhanden ist, was dem vierten Bereich 50-4 entspricht, weit von der Vorrichtung entfernt positioniert. Dementsprechend wird, wie in 7 veranschaulicht, in einem Histogramm G1, das basierend auf dem Einzelbild 51-1 erzeugt wird, das von dem SPAD-Bereich 142-1 erlangt wird, der für den ersten Bereich 50-1 verantwortlich ist, ein akkumulierter Pixelwert zu einer Spitze bei einer kurzen Laufzeit und wird, wie in 8 veranschaulicht, in einem Histogramm G4, das basierend auf dem Einzelbild 51-4 erzeugt wird, das von dem SPAD-Bereich 142-4 erlangt wird, der für den vierten Bereich 50-4 verantwortlich ist, ein akkumulierter Pixelwert zu einer Spitze bei einer langen Laufzeit.
(Problem eines Falls, in dem ein Berechnungskoeffizient so konfiguriert ist, dass er gemeinsam ist)
Aus diesem Grund kann, wie in 9 veranschaulicht, falls für die Einzelbilder 51-1 bis 51-4, die jeweils von den SPAD-Bereichen 142-1 bis 142-4 erlangt werden, Berechnungsprozesse zum Berechnen von Entfernungen zu Objekten unter Verwendung einer gemeinsamen Berechnungseinheit 915 und eines gemeinsamen Berechnungskoeffizienten 916 durchgeführt werden, nicht bestimmt werden, dass Entfernungsmessungsergebnisse 917-1 bis 917-4 davon unter Verwendung optimaler Berechnungskoeffizienten berechnet werden, und dementsprechend besteht eine Möglichkeit, dass die Entfernungsmessungsgenauigkeit verschlechtert wird.
(Berechnungsprozess gemäß der vorliegenden Offenbarung)
Dementsprechend ist in der vorliegenden Offenbarung, wie in 10 veranschaulicht, die Berechnungseinheit 15 in vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 unterteilt, so dass sie jeweils ein Paar mit den vier SPAD-Bereichen 142-1 bis 142-4 bilden, und einzelne Berechnungskoeffizienten 16-1 bis 16-4 werden für die Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 festgelegt.
Durch derartiges Konfigurieren können einzelne Berechnungskoeffizienten 16-1 bis 16-4 gemäß den vorhergesagten Entfernungen zu Objekten jeweils für die Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eingestellt werden und dementsprechend können jeweilige Entfernungsmessungsergebnisse 17-1 bis 17-4 unter Verwendung optimaler Berechnungskoeffizienten berechnet werden. Dementsprechend kann, selbst wenn ein Objekt in einer kurzen Entfernung und ein Objekt in einer langen Entfernung innerhalb des Entfernungsmessungsbereichs AR vorhanden sind, eine Verschlechterung der Entfernungsmessungsgenauigkeit verhindert werden.
Zum Beispiel kann für die Bereichsberechnungseinheit 15-1, die dem SPAD-Bereich 142-1 entspricht, in dem ein Objekt leicht in einer kurzen Entfernung vorhanden sein kann, eine hohe Schwelle Sth 1 (siehe 7) als eine Schwelle zum Extrahieren einer Komponente des Reflexionslichts L2 aus dem detektierten Licht als der Berechnungskoeffizient 16-1 eingestellt werden und kann ein Filterkoeffizient zum Beseitigen einer Rauschkomponente einer niedrigen Frequenz eingestellt werden und kann für die Bereichsberechnungseinheit 15-4, die dem SPAD-Bereich 142-4 entspricht, in dem ein Objekt leicht in einer langen Entfernung vorhanden sein kann, eine niedrige Schwelle Sth4 (siehe 8) als eine Schwelle als der Berechnungskoeffizient 16-4 eingestellt werden, und ein Filterkoeffizient zum Beseitigen einer Rauschkomponente mit einer hohen Frequenz kann eingestellt werden.
Außerdem können gleichermaßen, auch für die Bereichsberechnungseinheiten 15-2 und 15-3, optimale Berechnungskoeffizienten 16-2 und 16-3 gemäß Entfernungen zu Objekten eingestellt werden, die in dem zweiten Bereich 50-2 und dem dritten Bereich 50-3 vorhergesagt werden.
(Beispiel für den Berechnungskoeffizienten)
Als Beispiele für die Berechnungskoeffizienten 16-1 bis 16-4, die jeweils durch die Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 gemäß der vorliegenden Offenbarung eingestellt werden, gibt es, wie zum Beispiel in 11 veranschaulicht, eine Schwelle zum Extrahieren einer Komponente des Reflexionslichts L2 aus detektiertem Licht (nachfolgend als eine Echoschwelle bezeichnet) und einen Filterkoeffizienten zum Beseitigen einer Rauschkomponente (nachfolgend als ein Filterkoeffizient bezeichnet), wie zuvor beschrieben, eine Auflösung eines zu erlangenden Tiefenbildes (nachfolgend einfach als eine Auflösung bezeichnet), eine Bildwiederholrate, mit der ein Tiefenbild aus dem SPAD-Array 142 gelesen wird (nachfolgend einfach als eine Bildwiederholrate bezeichnet), einen Ausgabebereich (Zeitrahmen) eines Histogramms (nachfolgend als ein Histogrammausgabebereich bezeichnet) und dergleichen.
Die Echoschwelle, wie zuvor beschrieben, ist eine Schwelle, die zum Extrahieren einer Komponente des Reflexionslichts L2 aus Licht, das durch das SPAD-Pixel 20 detektiert wird, verwendet wird, und kann, wie zum Beispiel in 11 veranschaulicht, derart eingestellt werden, dass sie zu dem ersten Bereich 50-1 hin höher wird, in dem es eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Anwesenheit eines Objekts in einer kurzen Entfernung gibt, und sie zu dem vierten Bereich 50-4 hin niedriger wird, in dem es eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Anwesenheit eines Objekts in einer langen Entfernung gibt.
Wie zuvor beschrieben, ist der Filterkoeffizient ein Filterkoeffizient, der zum Beseitigen einer Rauschkomponente aus einem erzeugten Histogramm verwendet wird, und, wie zum Beispiel in 11 veranschaulicht, ein Filterkoeffizient zum Beschneiden einer Niederfrequenzkomponente kann zu dem ersten Bereich 50-1 hin eingestellt werden und ein Filterkoeffizient zum Beschneiden einer Hochfrequenzkomponente kann zu dem vierten Bereich 50-4 hin eingestellt werden.
Wie zuvor beschrieben, kann die Auflösung zum Beispiel durch Ändern der Anzahl an Makropixeln 30, die ein Pixel konfigurieren, geändert werden. Wie in 11 veranschaulicht, kann diese Auflösung zum Beispiel derart eingestellt werden, dass sie zu dem ersten Bereich 50-1 hin höher wird und sie zu dem vierten Bereich 50-4 hin auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird. Durch das Verringern der Auflösung kann der Dynamikumfang eines Pixels verbreitert werden und dementsprechend kann schwaches Reflexionslicht L2, das durch ein Objekt reflektiert wird, das sich in einer großen Entfernung befindet, detektiert werden. Andererseits kann durch Erhöhen der Auflösung ein feineres Tiefenbild erlangt werden und dementsprechend kann die Entfernungsmessungsgenauigkeit erhöht werden.
Zum Beispiel kann durch Ändern einer Bin-Zahl eines Histogramms, das durch einen Histogrammschaltkreis 152 erzeugt wird, der später zu beschreiben ist, und der Emissionsperiode der Lichtemissionseinheit 13 die Bildwiederholrate geändert werden. Zum Beispiel kann durch Konfigurieren der Bin-Zahl des Histogramms so, dass sie halbiert wird, und Verdoppeln der Emissionsperiode der Lichtemissionseinheit 13 die Bildwiederholrate verdoppelt werden. Wie in 11 veranschaulicht, kann diese Bildwiederholrate zum Beispiel derart eingestellt werden, dass sie zu dem ersten Bereich 50-1 hin höher wird und sie zu dem vierten Bereich 50-4 hin niedriger wird. Durch das Erhöhen der Bildwiederholrate kann eine Entfernung zu einem Objekt mit einem höheren Zyklus gemessen werden und kann dementsprechend eine Antwort auf das Objekt schnell gestartet werden. Andererseits kann durch Verringern der Bildwiederholrate die Datenverarbeitungsmenge reduziert werden und dementsprechend können eine Verkürzung einer Verarbeitungszeit und eine Reduzierung eines Leistungsverbrauchs erzielt werden.
Zum Beispiel kann der Histogrammausgabebereich durch Ändern eines Bereichs (eines Zeitrahmens) des auszugebenden erzeugten Histogramms geändert werden. Zum Beispiel kann, falls eine Entfernung zu einem Objekt berechnet wird, das in einer kurzen Entfernung positioniert ist, indem ein vorheriger Zeitrahmen des Histogramms ausgegeben wird, ein Ausgabeband reduziert werden. Andererseits kann, falls eine Entfernung zu einem Objekt berechnet wird, das in einer langen Entfernung positioniert ist, indem ein anschließender Zeitrahmen des Histogramms ausgegeben wird, gleichermaßen das Ausgabeband reduziert werden. Wie in 11 veranschaulicht, kann der Ausgabebereich dieses Histogramms zum Beispiel auf einen weiteren vorherigen Zeitrahmen des Histogramms zu dem ersten Bereich 50-1 hin eingestellt werden und kann auf einen weiteren anschließenden Zeitrahmen des Histogramms zu dem vierten Bereich 50-4 hin eingestellt werden. Durch Verschmälern des Ausgabebereichs des Histogramms kann die Datenverarbeitungsmenge reduziert werden und dementsprechend kann eine Verkürzung der Verarbeitungszeit und eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs erzielt werden.
Hier sind die zuvor beschriebenen Berechnungskoeffizienten lediglich einfache Beispiele und verschiedene Hinzufügungen und Änderungen können vorgenommen werden. Zum Beispiel können ein Wert zur Zeit einer Subtraktion von Rauschen gemäß externem Störungslicht von dem Histogramm, eine Abtastfrequenz und dergleichen in die Berechnungskoeffizienten aufgenommen werden.
(Schematisches Konfigurationsbeispiel der Berechnungseinheit)
12 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel der Berechnungseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 12 veranschaulicht, beinhaltet jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 einen Abtastschaltkreis 150, einen SPAD-Additionsschaltkreis 151, einen Histogrammschaltkreis 152, einen Filterschaltkreis 153, einen Echodetektionsschaltkreis 154 und einen Registerblock 155.
Der Registerblock 155 ist zum Beispiel ein Speicherbereich, der unter Verwendung eines statischen Direktzugriffsspeichers (SRAM) oder dergleichen konfiguriert ist, und speichert einzelne Berechnungskoeffizienten, die in einem Berechnungsprozess verwendet werden, der durch jeden des Abtastschaltkreises 150, des SPAD-Additionsschaltkreises 151, des Histogrammschaltkreises 152, des Filterschaltkreises 153 und des Echodetektionsschaltkreises 154 durchgeführt wird, die zu einer entsprechenden Bereichsberechnungseinheit gehören.
Zum Beispiel wandelt der Abtastschaltkreis 150 eine Impulswellenform eines Signals V_OUT, das von dem SPAD-Array 141 durch den Ausgabeschaltkreis 145 ausgegeben wird, in ein Detektionssignal einer Impulswellenform einer Zeitbreite gemäß einem Operationstakt des SPAD-Additionsschaltkreises 151 gemäß einer Auflösung unter Berechnungskoeffizienten, die in dem Registerblock 155 einer entsprechenden Bereichsberechnungseinheit gespeichert sind, um und gibt das Detektionssignal aus.
Durch Zählen von Detektionssignalen V_OUT, die von dem entsprechenden Makropixel 30 für jede Abtastperiode eingegeben werden, zählt der SPAD-Additionsschaltkreis 151 die Anzahl an SPAD-Pixeln 20, in denen ein Einfall eines Photons detektiert wurde (eine Detektionszahl), für jede Abtastperiode und gibt diesen gezählten Wert als einen Pixelwert des Makropixels 30 aus.
Hier ist die Abtastperiode das Intervall, in dem die Zeit von der Emission des Laserlichts L1 durch die Lichtemissionseinheit 13 bis zu der Detektion des Einfalls eines Photons durch die Lichtempfangseinheit 14 (Laufzeit) gemessen wird. Eine Periode kürzer als die Lichtemissionsperiode der Lichtemissionseinheit 13 wird für diese Abtastperiode eingestellt. Zum Beispiel ermöglicht das Verkürzen der Abtastperiode eine Berechnung der Laufzeit eines Photons, das von der Lichtemissionseinheit 13 emittiert wird, und durch das Objekt 90 reflektiert wird, mit einer höheren Zeitauflösung. Dies bedeutet, dass das Erhöhen der Abtastfrequenz eine Berechnung der Entfernung zu dem Objekt 90 mit einer höheren Entfernungsmessungsauflösung ermöglicht.
Falls zum Beispiel eine Laufzeit bis zum Auftreffen des Reflexionslichts L2 auf die Lichtempfangseinheit 14, nachdem die Lichtemissionseinheit 13 das Laserlicht L1 emittiert hat und dieses Laserlicht L1 durch ein Objekt 90 reflektiert wurde, durch t bezeichnet wird, ist die Lichtgeschwindigkeit C konstant (C ≈ 300.000.000 m (Meter)/s (Sekunde), und dementsprechend kann eine Entfernung L zu dem Objekt 90 wie in der folgenden Gleichung (1) berechnet werden. $L = C \times t/ 2$
Wenn dementsprechend die Abtastfrequenz 1 GHz ist, ist eine Abtastperiode 1 ns (Nanosekunde). In diesem Fall entspricht eine Abtastperiode 15 cm (Zentimeter). Dies gibt an, dass eine Entfernungsmessungsauflösung 15 cm ist, falls die Abtastfrequenz 1 GHz ist. Wenn außerdem die Abtastfrequenz verdoppelt wird, so dass sie 2 GHz ist, wird die Abtastperiode 0,5 ns (Nanosekunden) und dementsprechend entspricht eine Abtastperiode 7,5 cm (Zentimeter). Dies gibt an, dass die Entfernungsmessungsauflösung halbiert werden kann, wenn die Abtastfrequenz verdoppelt wird. Dementsprechend ermöglicht das Erhöhen der Abtastfrequenz und Verkürzen der Abtastperiode eine Berechnung der Entfernung zu dem Objekt 90 mit höherer Genauigkeit.
Der Histogrammschaltkreis 152 fügt zum Beispiel einen Pixelwert jedes Pixels, die synchron durch den Abtastschaltkreis 150 berechnet werden, zu einem Wert eines Bins, der einer Abtastperiode entspricht, in dem Histogramm des Pixels, das heißt einem Bin, der einer Laufzeit entspricht, gemäß einer Bildwiederholrate unter Berechnungskoeffizienten, die in dem Registerblock 155 einer entsprechenden Bereichsberechnungseinheit gespeichert werden, und/oder einem Erzeugungsbereich des Histogramms hinzu, wodurch ein Histogramm jedes Pixels erzeugt wird (siehe zum Beispiel 7 oder 8).
Der Filterschaltkreis 153 führt zum Beispiel einen Filterprozess an dem durch den Histogrammschaltkreis 152 erzeugten Histogramm gemäß einem Filterkoeffizienten einer Rauschbeschneidung unter Filterkoeffizienten, die in dem Registerblock 155 einer entsprechenden Bereichsberechnungseinheit gespeichert sind, durch, wodurch Rauschen eines Frequenzbandes gemäß dem Filterkoeffizienten beseitigt wird.
Zum Beispiel extrahiert der Echodetektionsschaltkreis 154 gemäß einer Echoschwelle unter Berechnungskoeffizienten, die in dem Registerblock 155 einer entsprechenden Bereichsberechnungseinheit gespeichert sind, eine Komponente des Reflexionslichts L2 aus dem Histogramm nach einer Rauschbeseitigung und berechnet eine Entfernung zu einem Objekt, die in jedem Pixel von einer Bin-Zahl (einer Laufzeit) gezeichnet wird, in dem ein akkumulierter Pixelwert zu einer Spitze wird, in der extrahierten Komponente des Reflexionslichts L2 .
Die Einzelbilder 51-1 bis 51-4, die unter Verwendung der Entfernungen zu Objekten konfiguriert sind, die zum Beispiel wie zuvor beschrieben berechnet werden, können durch die Steuereinheit 11 oder die Externe-Ausgabe-SST 19 in den Host 80 eingegeben werden.
(Chipkonfigurationsbeispiel der Lichtempfangseinheit und Berechnungseinheit)
13 ist ein Diagramm, das ein Laminierungsstrukturbeispiel einer Lichtempfangseinheit und einer Berechnungseinheit eines ToF-Sensors gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 13 veranschaulicht, weisen die Lichtempfangseinheit 14 und die Berechnungseinheit 15 eine Struktur eines Laminierungschips 100 auf, in der der Lichtempfangschip 101 und der Schaltkreischip 102 vertikal gebondet sind. Der Lichtempfangschip 101 ist zum Beispiel ein Halbleiterchip einschließlich eines SPAD-Arrays 141, in dem Fotodioden 21 der SPAD-Pixel 20 der Lichtempfangseinheit 14 angeordnet sind, und der Schaltkreischip 102 ist zum Beispiel ein Halbleiterchip, in dem Komponenten außer der Fotodiode 21 des SPAD-Pixels 20 der Lichtempfangseinheit 14 und der Berechnungseinheit 15, die in 1 veranschaulicht sind, angeordnet sind.
Beim Bonden zwischen dem Lichtempfangschip 101 und dem Schaltkreischip 102 kann zum Beispiel sogenanntes Direktbonden, bei dem Bondflächen davon planarisiert werden und beide Chips unter Verwendung einer Zwischenelektronenkraft gebondet werden, verwendet werden. Jedoch ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt und zum Beispiel kann sogenanntes Cu-CU-Bonden, bei dem aus Kupfer (Cu) gefertigte Elektrodenpads, die auf Bandflächen davon gebildet sind, gebondet werden, oder eine beliebige andere Bondung, wie etwa Bump-Bonden, verwendet werden.
Außerdem sind der Lichtempfangschip 101 und der Schaltkreischip 102 durch einen Verbindungsteil, wie etwa eine Siliciumdurchkontaktierung (TSV: Through-Silicon Via), die ein Halbleitersubstrat durchdringt, elektrisch miteinander verbunden. Bei einer Verbindung unter Verwendung einer TSV kann zum Beispiel ein sogenanntes Zwillings-TSV-Verfahren zum Verbinden von zwei TSVs, das heißt einer TSV, die in dem Lichtempfangschip 101 bereitgestellt ist, und einer TSV, die von dem Lichtempfangschip 101 zu dem Schaltkreischip 102 auf den Außenoberflächen der Chips bereitgestellt ist, ein sogenanntes Gemeinsam-genutzte-TSV-Verfahren zum Verbinden des Lichtempfangschip 101 und des Schaltkreischips 102 durch eine TSV, die durch beide der Chips hindurchgeht, oder dergleichen genutzt werden.
Falls jedoch eine Cu-Cu-Verbindungsstelle oder eine Bump-Verbindungsstelle verwendet wird, um den Lichtempfangschip 101 und den Schaltkreischip 102 zusammenzufügen, werden sowohl der Lichtempfangschip 3121 als auch der Schaltkreischip 3122 durch einen Cu-Cu-Fügeteil oder einen Bump-Fügeteil elektrisch miteinander verbunden.
Außerdem sind in dem in 13 veranschaulichten Laminierungschip 100 Komponenten nicht auf die Lichtempfangseinheit 14 und die Berechnungseinheit 15 beschränkt und die Lichtemissionseinheit 13, die Steuereinheit 11 und andere Komponenten können darin enthalten sein.
(Planarlayoutbeispiel jedes Chips)
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Planarlayout der Lichtempfangsfläche des Lichtempfangschips 101 veranschaulicht. Wie in 14 veranschaulicht, weist ein effektiver Pixelbereich 120 der Lichtempfangsfläche des Lichtempfangschips 101 eine Konfiguration auf, in der mehrere Fotodioden 21 in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind. Die Fotodioden 21 der SPAD-Pixel 20, die zu dem verwendeten SPAD-Array 142 gehören, können manche von Photodioden 21 des effektiven Pixelbereichs 120 sein oder können sämtliche Fotodioden 21 sein.
15 ist ein Diagramm, das ein Planarlayoutbeispiel einer Fläche eines Schaltkreischips 102 auf einer Seite eines Lichtempfangschips 101 veranschaulicht. Wie in 15 veranschaulicht, ist in einem Bereich des Schaltkreischips 102, der dem Bereich des verwendeten SPAD-Arrays 142 entspricht, ein Leseschaltkreisbereich 22A angeordnet, in dem Leseschaltkreise 22 der SPAD-Pixel 20 in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind. Außerdem sind in einem Bereich angrenzend an den Leseschaltkreisbereich 22A vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 parallel zueinander angeordnet.
In jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 sind in einer Reihenfolge von einem Bereich am nächsten zu dem Leseschaltkreisbereich 22A ein Abtastschaltkreis 150, ein Histogrammschaltkreis 152, ein Filterschaltkreis 153 und ein Echodetektionsschaltkreis 154 angeordnet. Auf diese Weise kann durch Anordnen von Komponenten in der Reihenfolge des Durchführens des Prozesses für ein Detektionssignal, das von dem Leseschaltkreis 22 ausgegeben wird, eine Verdrahtungslänge vom Lesen zur Ausgabe verkürzt werden und dementsprechend können eine Signalverzögerung und dergleichen verringert werden.
Außerdem ist der Registerblock 155 parallel zu dem Abtastschaltkreis 150, dem Histogrammschaltkreis 152, dem Filterschaltkreis 153 und dem Echodetektionsschaltkreis 154 angeordnet. Auf diese Weise kann durch Anordnen des Registerblocks 155 so, dass er an den Abtastschaltkreis 150, den Histogrammschaltkreis 152, den Filterschaltkreis 153 und den Echodetektionsschaltkreis 154 angrenzt, ein Herausziehen von Signalleitungen von dem Registerblock 155 zu Schaltkreisen vereinfacht werden.
Außerdem kann, wie zuvor beschrieben, durch das Unterteilen der Berechnungseinheit 15 in vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eine Schaltkreisgestaltung einzelner Bereichsberechnungseinheiten einfacher durchgeführt werden, kann ein Schaltkreismuster einer Bereichsberechnungseinheit in den anderen drei Bereichsberechnungseinheiten verwendet werden und kann dementsprechend ein Vorteil erlangt werden, dass Aufwand und eine Zeit, die für die Schaltkreisgestaltung erforderlich sind, erheblich verkürzt werden können.
In der Lichtdetektionsvorrichtung 10 und dem Entfernungsmessungssystem, die in 1 bis 15 veranschaulicht sind, ist der Sichtwinkel des verwendeten SPAD-Arrays 142 in mehrere Bereiche unterteilt (die den Einzelbildern 51-1 bis 51-4 entsprechen), können unabhängige Berechnungskoeffizienten für jeden Bereich eingestellt werden und können dementsprechend optimale Berechnungskoeffizienten für jeden Bereich gemäß einer Entfernung zu einem Objekt mit einer hohen Wahrscheinlichkeit eingestellt werden, in jedem Bereich vorhanden zu sein. Dementsprechend kann eine Entfernung zu einem Objekt unter Verwendung optimaler Berechnungskoeffizienten für jeden Bereich berechnet werden und dementsprechend kann zum Beispiel, selbst wenn ein Objekt in einer kurzen Entfernung und ein Objekt in einer langen Entfernung innerhalb des Entfernungsmessungsbereichs AR vorhanden sind, eine Verschlechterung der Entfernungsmessungsgenauigkeit verhindert werden.
Außerdem können, da die Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 für jeden Bereich so konfiguriert sein können, dass sie das gleiche Schaltkreismuster aufweisen, Aufwand und Zeit, die zur Schaltkreisgestaltung erforderlich sind, erheblich verkürzt werden.
Des Weiteren kann zum Beispiel, falls ein Entfernungsmessungsprozess nicht für einen Teil der Bereiche durchgeführt wird, eine Leistungsversorgung zu einer entsprechenden Schaltkreiseinheit (einer beliebigen der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4) gestoppt werden und dementsprechend gibt es auch einen Vorteil, dass ein Leistungsverbrauch gemäß einer Situation reduziert werden kann.
Außerdem ist in der Lichtdetektionsvorrichtung 10 und dem Entfernungsmessungssystem 1, die in 1 bis 15 veranschaulicht sind, obwohl ein Fall veranschaulicht wurde, in dem der Sichtwinkel SR des verwendeten SPAD-Arrays 142 in der Horizontalrichtung auf eine hin- und herbewegende Weise gescannt wird, die Konfiguration nicht darauf beschränkt und der Sichtwinkel SR des verwendeten SPAD-Arrays 142 kann dazu konfiguriert sein, in einer Vertikalrichtung auf eine hin- und herbewegende Weise gescannt zu werden, wobei die Longitudinalrichtung des verwendeten SPAD-Arrays 142 als eine horizontale Richtung eingestellt wird.
Wie in 12 veranschaulicht, beinhalten die Lichtdetektionsvorrichtung 10 und das Entfernungsmessungssystem 1, die in 1 bis 15 veranschaulicht sind, mehrere der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4, beinhaltet jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 den Abtastschaltkreis 150, den Histogrammschaltkreis 152, den Filterschaltkreis 153 und den Echodetektionsschaltkreis 154 und dementsprechend ist, obwohl die interne Konfiguration kompliziert ist, keine Fehlfunktionsdiagnosefunktion enthalten. Aus diesem Grund kann, auch wenn ein Teil von Schaltkreisen innerhalb des Entfernungsmessungssystems 1 eine Fehlfunktion aufweist, die Fehlfunktion nicht schnell detektiert werden und dementsprechend sind die Lichtdetektionsvorrichtung 10 und das Entfernungsmessungssystem 1 von dem Standpunkt der funktionalen Sicherheit unzulänglich.
Dementsprechend weisen eine Lichtdetektionsvorrichtung 10 und ein Entfernungsmessungssystem 1, die nachfolgend beschrieben sind, ein Merkmal des Aufweisens einer Fehlfunktionsdiagnosefunktion auf. Insbesondere beinhaltet die Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 zusätzlich zu einem SPAD-Array (einer Arrayeinheit) 141 und einer Berechnungseinheit 15. Das SPAD-Array ist dem in 1 veranschaulichten SPAD-Array ähnlich, weist mehrere Lichtempfangsbereiche auf und mehrere Lichtempfangselemente (Fotodiode 21) sind innerhalb jedes Lichtempfangsbereichs angeordnet. Die Berechnungseinheit 15 erzeugt ein Histogramm bezüglich der Anzahl an Malen eines Empfangs von Licht in dem Lichtempfangselement 21 innerhalb eines Pixels und ein Lichtempfangstiming für jedes Pixel einschließlich eines oder mehrerer Lichtempfangselemente 21, die in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche enthalten sind. Die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 detektiert eine Fehlfunktion innerhalb der Berechnungseinheit 15. Mehrere Kandidaten können für eine spezielle Konfiguration der Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 betrachtet werden und dementsprechend werden sie sequentiell beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
16 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Ähnlich zu 12 beinhaltet die in 16 veranschaulichte Lichtdetektionsvorrichtung 10 ein SPAD-Array 141, das in vier Bereiche 142-1 bis 142-4 unterteilt ist, eine Berechnungseinheit 15, eine Fehlfunktionsdetektionseinheit 4, eine Steuereinheit 5, eine Externe-Ausgabe-Schnittstelleneinheit (nachfolgend als eine Externe-Ausgabe-SST bezeichnet) 19 und eine Fehlerausgabe-SST 7. Nachfolgend werden vier Unterteilungsbereiche innerhalb des SPAD-Arrays 141 als SPAD-Arraybereiche 0 bis 3 (142-1 bis 142-4) bezeichnet.
Die Berechnungseinheit 15 weist vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 auf, die den SPAD-Arraybereichen 0 bis 3 (142-1 bis 142-4) entsprechen. Jede der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 beinhaltet wenigstens manche Schaltkreise von einem Abtastschaltkreis 150, einem SPAD-Additionsschaltkreis 151, einem Histogrammschaltkreis 152, einem Filterschaltkreis 153, einem Echodetektionsschaltkreis 154 und einem Registerblock 33. Jeder Schaltkreis innerhalb der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 führt eine Operation ähnlich jener in 12 veranschaulichten durch. Ausgabesignale der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 werden durch die Externe-Ausgabe-SST 19 nach außen ausgegeben. Der Registerblock 33 speichert Berechnungskoeffizienten, die für jeden Verarbeitungsschaltkreis innerhalb einer entsprechenden der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 optimal sind, um einen Berechnungsprozess durchzuführen.
Der Abtastschaltkreis 150 tastet Ausgabesignale mehrerer Lichtempfangselemente 21, die in jedem mehrerer Lichtempfangsbereiche enthalten sind, mit einer vorbestimmten Abtastperiode ab und gibt ein Detektionssignal aus, das angibt, dass die mehreren Lichtempfangselemente 21 Licht für jedes Pixel empfangen haben. Der SPAD-Additionsschaltkreis 151 erzeugt einen Pixelwert, der durch Addieren der Anzahl an Detektionssignalen für jedes Pixel (Makropixel 30) erlangt wird. Der Histogrammschaltkreis 152 erzeugt ein Histogramm jedes Pixels in jedem mehrerer Lichtempfangsbereiche basierend auf dem Pixelwert, der durch den SPAD-Additionsschaltkreis 151 erzeugt wird. Der Filterschaltkreis 153 beseitigt eine Rauschkomponente, die in dem durch den Histogrammschaltkreis 152 erzeugten Histogramm enthalten ist. Der Echodetektionsschaltkreis 154 detektiert eine Zeitdifferenz, bis Licht durch ein Objekt reflektiert wird und durch die Arrayeinheit empfangen wird, nachdem das Licht projiziert wurde, basierend auf dem Histogramm, nachdem eine Rauschkomponente durch den Filterschaltkreis 153 beseitigt wurde, wodurch eine Entfernung zu dem Objekt gemessen wird.
Die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 gibt das gleiche Testmuster in zwei Bereichsberechnungseinheiten unter vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 ein und bestimmt, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist, wenn Ausgabesingale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind.
Die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet vier Selektoren 8 und vier Mustergeneratoren (PG: Pattern Generator) 9, die vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 entsprechen, und zwei Komparatoren 31.
Jeder der Mustergeneratoren 9 erzeugt ein Testmustersignal zu der Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose. Vier Mustergeneratoren 9 innerhalb der Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 erzeugen jeweils Testmustersignale. Die erzeugten Testmustersignale werden jeweils in die entsprechenden Selektoren 8 eingegeben. Jeder Mustergenerator 9 ändert ein Testmustersignal mit der Zeit. Zum Beispiel erzeugt jeder Mustergenerator 9 ein Testmustersignal, dessen Muster zufällig mit der Zeit geändert wird. Jeder Mustergenerator 9 kann ein Testmustersignal unter Verwendung einer Pseudozufallszahl erzeugen. Zwei Mustergeneratoren 9, die jedem Komparator 31 entsprechen, erzeugen Testmustersignale, deren Musterserien sich gleich ändern.
Jeder Selektor 8 wählt eines von einem Detektionssignal, das durch den Abtastschaltkreis 150 abgetastet wird, und einem Testmustersignal, das durch den Mustergenerator 9 erzeugt wird, aus und gibt das ausgewählte Signal in den entsprechenden SPAD-Additionsschaltkreis 151 ein. Jeder Selektor 8 wählt ein Detektionssignal, das durch den Abtastschaltkreis 150 abgetastet wird, zur Zeit des Durchführens eines Normalbetriebs aus und wählt ein Testmustersignal zu der Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose aus.
Zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose wird zum Beispiel das gleiche Testmustersignal in jeden SPAD-Additionsschaltkreis 151 eingegeben und die Registerblöcke 33 stellen jeweils die gleichen Berechnungskoeffizienten in den Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 ein. Aus diesem Grund führen der SPAD-Additionsschaltkreis 151, der Histogrammschaltkreis 152, der Filterschaltkreis 153 und der Echodetektionsschaltkreis 154 Prozesse basierend auf einem Testmustersignal durch, das in den SPAD-Additionsschaltkreis 151 eingegeben wird.
Die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet zwei Komparatoren 31 für die vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4. Jeder Komparator 31 vergleicht Ausgabesingale von zwei Bereichsberechnungseinheiten, die sich voneinander unterscheiden, zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose. Zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose, wenn das gleiche Testmustersignal in die SPAD-Additionsschaltkreise 151 eingegeben wird und die Registerblöcke 33 die gleichen Berechnungskoeffizienten in den Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 einstellen, sind, falls jeder SPAD-Additionsschaltkreis 151, jedes Histogrammschaltkreis 152, jeder Filterschaltkreis 153 und jeder Echodetektionsschaltkreis 154 normal betrieben werden, Ausgabesignale der Echodetektionsschaltkreise 154 gleich. Dementsprechend gibt jeder Komparator 31 ein Signal aus, das eine Übereinstimmung eines Vergleichsergebnisses angibt.
Zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose stimmen, falls wenigstens manche Schaltkreise innerhalb einer Bereichsberechnungseinheit unter zwei Bereichsberechnungseinheiten, die eine Eingabe in den Komparator 31 durchführen, eine Fehlfunktion aufweisen, Ausgabesingale dieser zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht miteinander überein und der Komparator 31 gibt ein Signal aus, das keine Übereinstimmung eines Vergleichsergebnisses angibt. Dementsprechend kann bestimmt werden, dass eine beliebige der zwei Bereichsberechnungseinheiten, die eine Eingabe in diesen Komparator 31 durchführen, eine Fehlfunktion aufweist.
Ein Vergleichsergebnissignal, das von dem Komparator 31 ausgegeben wird, wird zum Beispiel durch die Fehlerausgabe-SST 7 und die Externe-Ausgabe-SST 19 nach außen ausgegeben. Gemäß dem Vergleichsergebnissignal, das von dem Komparator 31 ausgegeben wird, kann detektiert werden, dass eine beliebige der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Berechnungseinheit 15 eine Fehlfunktion aufweist.
Die Steuereinheit 5 führt das Schalten des Selektors 8 durch. Insbesondere bewirkt die Steuereinheit 5, dass der Selektor 8 ein Detektionssignal, das von dem Abtastschaltkreis 150 ausgegeben wird, zur Zeit des Durchführens eines Normalbetriebs auswählt, und bewirkt, dass der Selektor 8 ein Testmustersignal, das von dem Mustergenerator 9 ausgegeben wird, zu der Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose auswählt.
Die Fehlerausgabe-SST 7 meldet eine Detektion einer Fehlfunktion. Außerdem kann durch Weglassen der Fehlerausgabe-SST 7 eine Detektion einer Fehlfunktion durch die Externe-Ausgabe-SST 19 möglicherweise nicht gemeldet werden. Falls eine Fehlfunktion detektiert wurde, zum Beispiel gemäß einem Ausgabesignal von der Fehlerausgabe-SST 7 oder der Externe-Ausgabe-SST 19, kann ein Interrupt auf einen Hostprozessor angewandt werden, der in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist. Alternativ dazu kann ein Hostprozessor eine Fehlfunktion durch regelmäßiges Abfragen von Werten der Fehlerausgabe-SST 7, der Externe-Ausgabe-SST 19 und verschiedener Register detektieren. Alternativ dazu können Informationen über eine Anwesenheit/Abwesenheit eines Fehlfunktionsdetektionsergebnisses zu Daten eines vorbestimmten Formats hinzugefügt werden (zum Beispiel MIPI: Mobile Industry Processor Interface, I2C: Inter-Integrated Circuits, SPI: Serial Peripheral Interface oder dergleichen), die von der Externe-Ausgabe-SST 19 ausgegeben werden.
Auf diese Weise gibt die Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform zwei jeweilige Ausgabesignale der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Berechnungseinheit 15 in jeweils unterschiedliche Komparatoren 31 ein und gibt das gleiche Testmustersignal in die Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 zu der Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose ein. Dementsprechend wird, wenn wenigstens ein Teil von Schaltkreisen innerhalb eines Teils der Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist, eine Nichtübereinstimmung in einem Komparator 31 detektiert, in den ein Ausgabesignal einer Bereichsberechnungseinheit mit dem Schaltkreis mit der Fehlfunktion eingegeben wird. Dementsprechend kann in Abhängigkeit davon, ob eine Nichtübereinstimmung in irgendeinem Komparator 31 detektiert wurde oder nicht, detektiert werden, ob eine der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Berechnungseinheit 15 eine Fehlfunktion aufweist oder nicht.
In der in 16 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 kann, obwohl es bekannt sein kann, dass eine der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Berechnungseinheit 15 eine Fehlfunktion hatte, eine Bereichsberechnungseinheit, die die Fehlfunktion hatte, nicht identifiziert werden. Dementsprechend kann ein anderer Mechanismus zum Identifizieren einer Bereichsberechnungseinheit, die eine Fehlfunktion hatte, bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann, falls eine Nichtübereinstimmung eines Vergleichsergebnisses in einem Komparator 31 detektiert wurde, ein Verifizierungsprozess durchgeführt werden, in dem gewisse Daten in einen Speicher, der nicht veranschaulicht ist, innerhalb des Histogrammschaltkreises 152 innerhalb von zwei Bereichsberechnungseinheiten, die mit dem Komparator 31 verbunden sind, und einen Speicher, der in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, innerhalb des Echodetektionsschaltkreises 154 geschrieben werden, und es wird bestimmt, ob die geschriebenen Daten normal gelesen werden können oder nicht. Dementsprechend kann eine Bereichsberechnungseinheit identifiziert werden, deren Speicher eine Fehlfunktion hatte.
In 16 muss, obwohl ein Beispiel veranschaulicht wurde, in dem die SPAD-Arraybereiche 0 bis 3 (142-1 bis 142-4), vier Abtastschaltkreise 150 und die Berechnungseinheit 15 einschließlich der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 bereitgestellt sind, die Anzahl an SPAD-Arraybereichen nicht zwingend vier sein. Falls n (hier ist n eine ganze Zahl von zwei oder mehr) SPAD-Arraybereiche vorhanden sind, sind n Abtastschaltkreise 150, eine Berechnungseinheit 15 einschließlich n Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4, n Mustergeneratoren 9 und n Selektoren 8 angeordnet. Falls n eine gerade Zahl ist, sind n/2 Komparatoren 31 angeordnet. Auch bei jeder nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsform kann, obwohl ein Wert von n beliebig ist, gemäß einer nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsform n eine ungerade Zahl oder eine gerade Zahl sein.
(Zweite Ausführungsform)
17 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Nachfolgend erfolgt eine Fokussierung auf unterschiedliche Punkte von der Lichtdetektionsvorrichtung 10, die in 16 veranschaulicht ist, in der Beschreibung .
Die in 17 veranschaulichte Lichtdetektionsvorrichtung 10 weist eine Berechnungseinheit 15 auf, die eine Konfiguration ähnlich jener aufweist, die in 16 veranschaulicht ist. Eine in 17 veranschaulichte Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet eine Codierungseinheit 32 zusätzlich zu den internen Komponenten der in 16 veranschaulichten Fehlfunktionsdetektionseinheit 4. Mit anderen Worten beinhaltet die in 17 veranschaulichte Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 vier Selektoren 8 und vier Mustergeneratoren 9, die vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 entsprechen, zwei Komparatoren 31 und die Codierungseinheit 32.
Zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose erzeugt die Codierungseinheit 32 codierte Daten von Ausgabesignalen entsprechender Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4. Die codierten Daten sind zum Beispiel ein Zyklische-Redundanzprüfung(CRC: Cyclic Redundancy Check)-Signal. In den Zeichnungen dieser Anmeldung wird die Codierungseinheit 32 durch CRC 32 bezeichnet. Ein CRC-Signal wird durch Durchführen einer Datenkompression von Ausgabesignalen der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 erzeugt und dementsprechend kann die Anzahl an gespeicherten Bits stärker als in einem Fall reduziert werden, in dem die Ausgabesignale der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 so gespeichert werden, wie sie sind. Dementsprechend können Kosten zur Zeit des Speicherns von Ausgabeergebnissen der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 reduziert werden.
Falls ein Entfernungsmessungssystem 1 einschließlich der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform die Codierungseinheit 32 zur Kommunikation bereits darin montiert aufweist, kann die Codierungseinheit 32 ein CRC-Signal unter Verwendung der Codierungseinheit 32 erzeugen und dementsprechend ist es nicht erforderlich, eine Codierungseinheit 32 neu anzuordnen.
Der in 17 veranschaulichte Komparator 31 vergleicht zwei CRC-Signale, die durch zwei Codierungseinheiten 32 erzeugt werden. Wie zuvor beschrieben, ist die Anzahl an Bits eines CRC-Signals kleiner als die Anzahl an Bits von Ausgabesignalen der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 und dementsprechend kann die interne Konfiguration des Komparators 31 weiter vereinfacht werden.
Auf diese Weise werden in der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform codierte Daten, die durch Codieren von Ausgabesignalen der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 erlangt werden, verglichen und dementsprechend kann die Konfiguration des Komparators 31 stärker als in einem Fall vereinfacht werden, in dem Ausgabesignale der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 miteinander verglichen werden, und dementsprechend kann die Anzahl an Bits zur Zeit des Speicherns von Ausgabeergebnissen der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 reduziert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurden, sind Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 einer geraden Anzahl innerhalb der Berechnungseinheit 15 angeordnet, unterteilt die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 die gerade Zahl der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 in jeweils einen Satz aus zwei Bereichsberechnungseinheiten, gibt das gleiche Testmustersignal in zwei Bereichsberechnungseinheiten jedes Satzes ein und bestimmt, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion hatte. Im Gegensatz dazu repräsentiert eine nachfolgend beschriebene dritte Ausführungsform einen Fall, in dem Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 einer ungeraden Anzahl innerhalb einer Berechnungseinheit 15 angeordnet sind. Außerdem ist die ungerade Zahl nicht auf drei beschränkt und kann eine ungerade Zahl von fünf oder mehr sein.
18 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die in 18 veranschaulichte Lichtdetektionsvorrichtung 10 beinhaltet SPAD-Arraybereiche 0 bis 2, eine Berechnungseinheit 15 mit drei Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 und eine Fehlfunktionsdetektionseinheit 4.
Die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet drei Mustergeneratoren 9, drei Selektoren 8 und zwei Komparatoren 31. Jeder Komparator 31 vergleicht Ausgabesignale von zwei Bereichsberechnungseinheiten unter drei Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 miteinander. Ein Ausgabesignal einer Bereichsberechnungseinheit unter den drei Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 wird in die beiden Komparatoren 31 eingegeben. Ausgabesingale der verbleibenden zwei Bereichsberechnungseinheiten werden in einen der zwei Komparatoren 31 eingegeben. Dementsprechend vergleichen die zwei Komparatoren 31 Ausgabesignale von zwei Bereichsberechnungseinheiten unter Verwendung eines Ausgabesignals einer Bereichsberechnungseinheit auf eine duplizierte Weise miteinander.
Wenn eine Nichtübereinstimmung eines Vergleichsergebnisses in wenigstens einem der zwei Komparatoren 31 detektiert wird, kann bestimmt werden, dass eine der Bereichsberechnungseinheiten innerhalb der Berechnungseinheit 15 eine Fehlfunktion aufweist.
Außerdem können, ähnlich zu 17, mehrere Codierungseinheiten 32, die Ausgabesignale von Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 codieren, in der in 18 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 angeordnet sein, und mehrere Stücke codierter Daten können in den Komparator 31 eingegeben werden.
Auf diese Weise können bei der dritten Ausführungsform, obwohl die Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 einer ungeraden Anzahl innerhalb der Berechnungseinheit 15 angeordnet sind, durch Eingeben von Ausgabesignalen mancher Bereichsberechnungseinheiten in mehrere Komparatoren 31 auf eine duplizierte Weise Ausgabesignale von zwei Bereichsberechnungseinheiten durch jeden Komparator 31 verglichen miteinander werden, indem sämtliche Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 innerhalb der Berechnungseinheit 15 in jeweils einen Satz von zwei Bereichsberechnungseinheiten unterteilt werden, und ähnlich der ersten und zweiten Ausführungsform kann detektiert werden, dass eine beliebige der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 innerhalb der Berechnungseinheit 15 eine Fehlfunktion hatte.
(Vierte Ausführungsform)
In der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurden, kann, obwohl es bekannt sein kann, dass eine beliebige von Bereichsberechnungseinheiten innerhalb der Berechnungseinheit 15 eine Fehlfunktion hatte, durch die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 nicht identifiziert werden, welche Bereichsberechnungseinheit die Fehlfunktion hatte, und für die Identifizierung, wie zuvor beschrieben, ist ein Verifizierungsmittel oder dergleichen zusätzlich zu der Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 erforderlich. Eine Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform, die nachfolgend beschrieben ist, ist so konfiguriert, dass sie zum Identifizieren einer Bereichsberechnungseinheit, die eine Fehlfunktion hatte, unter Verwendung einer Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 in der Lage ist.
19 ist ein Blockdiagramm der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform. Nachfolgend erfolgt eine Fokussierung auf unterschiedliche Punkte von der Lichtdetektionsvorrichtung 10, die in 16 veranschaulicht ist, in der Beschreibung . Die in 19 veranschaulichte Lichtdetektionsvorrichtung 10 beinhaltet SPAD-Arraybereiche 0 bis 2, eine Berechnungseinheit 15 mit drei Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 und eine Fehlfunktionsdetektionseinheit 4.
Die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet drei Mustergeneratoren 9 und drei Selektoren 8, die drei Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 entsprechen, und einen Komparator 31. Ausgabesignale von drei Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 werden in den Komparator 31 eingegeben und der Komparator 31 vergleicht diese drei Ausgabesignale miteinander. Dann kann, falls ein Ausgabesignal unter den drei Ausgabesignalen verschieden von den verbleibenden zwei Ausgabesignalen ist, identifiziert werden, dass die Bereichsberechnungseinheit, die das eine Ausgabesignal ausgegeben hat, eine Fehlfunktion hatte.
Auf diese Weise kann der Komparator 31 durch Vergleichen der drei Ausgabesignale, die miteinander eingegeben wurden, durch eine Majoritätsentscheidung eine Bereichsberechnungseinheit identifizieren, die eine Fehlfunktion hatte.
In 19 können, obwohl Ausgabesignale von drei Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 in den Komparator 31 eingegeben werden, Ausgabesignale von vier oder mehr Bereichsberechnungseinheiten in den Komparator 31 eingegeben werden, und eine Bereichsberechnungseinheit, die eine Fehlfunktion hatte, kann durch eine Majoritätsentscheidung identifiziert werden. Falls zum Beispiel Ausgabesignale von vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 in den Komparator 31 eingegeben werden, kann, falls ein Ausgabesignal unter ihnen verschieden von den verbleibenden drei Ausgabesignalen ist, identifiziert werden, dass eine Bereichsberechnungseinheit, die das Ausgabesignal ausgegeben hat, eine Fehlfunktion hatte.
Außerdem können, ähnlich zu 17, mehrere Codierungseinheiten 32, die Ausgabesignale der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-3 codieren, in der in 19 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 angeordnet sein, und mehrere Stücke codierter Daten können in den Komparator 31 eingegeben werden.
Auf diese Weise werden bei der vierten Ausführungsform Ausgabesignale von drei oder mehr Bereichsberechnungseinheiten in den Komparator 31 eingegeben, werden die Ausgabesignale miteinander verglichen und wird eine Bereichsberechnungseinheit, die eine Fehlfunktion hatte, durch eine Majoritätsentscheidung identifiziert, wodurch eine Stelle der Fehlfunktion unter Verwendung einer einfachen Konfiguration identifiziert werden kann.
(Fünfte Ausführungsform)
Bei einer fünften Ausführungsform wird eine Fehlfunktionsdiagnose einzeln an Verarbeitungsschaltkreisen mehrerer Stufen innerhalb von Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 durchgeführt.
20 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der fünften Ausführungsform. In der in 20 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 unterscheidet sich eine interne Konfiguration einer Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 von jener der in 16 veranschaulichten Fehlfunktionsdetektionseinheit 4. Die in 20 veranschaulichte Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet mehrere Komparatoren 31 (erster bis vierter Komparator 31-1 bis 31-4), in die Ausgabesignale mehrerer Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen innerhalb der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eingegeben werden, zusätzlich zu vier Mustergeneratoren 9 und vier Selektoren 8, die vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 entsprechen. Hier sind die Verarbeitungsschaltkreise Abtastschaltkreise 150, SPAD-Additionsschaltkreise 151, Histogrammschaltkreise 152, Filterschaltkreise 153 und Echodetektionsschaltkreis 154 innerhalb der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4.
Bei dem in 20 veranschaulichten Beispiel sind zwei von Ausgabesignalen von vier SPAD-Additionsschaltkreisen 151 innerhalb der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 als ein Satz eingestellt und werden an die zwei ersten Komparatoren 31-1 ausgegeben und, falls die Ausgabesignale nicht miteinander übereinstimmen, wird detektiert, dass ein beliebiger der SPAD-Additionsschaltkreise 151 eine Fehlfunktion hatte. Gleichermaßen sind zwei von Ausgabesignalen von vier Histogrammschaltkreisen 152 innerhalb der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 als ein Satz eingestellt und werden an die zwei zweiten Komparatoren 31-2 ausgegeben und, falls die Ausgabesignale nicht miteinander übereinstimmen, wird detektiert, dass ein beliebiger der Histogrammschaltkreise 152 eine Fehlfunktion aufweist. Gleichermaßen sind zwei von Ausgabesignalen von vier Filterschaltkreisen 153 innerhalb der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 als ein Satz eingestellt und werden an die zwei dritten Komparatoren 31-3 ausgegeben und, falls die Ausgabesignale nicht miteinander übereinstimmen, wird detektiert, dass ein beliebiger der Filterschaltkreise 153 eine Fehlfunktion aufweist. Gleichermaßen sind zwei von Ausgabesignalen von vier Echodetektionsschaltkreisen 154 innerhalb der vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 als ein Satz eingestellt und werden an die zwei vierten Komparatoren 31-4 ausgegeben und, falls die Ausgabesignale nicht miteinander übereinstimmen, wird detektiert, dass ein beliebiger der Echodetektionsschaltkreise 154 eine Fehlfunktion aufweist.
Die in 20 veranschaulichte Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet insgesamt 8 Komparatoren 31 (jeweils zwei der ersten bis vierten Komparatoren 31-1 bis 31-4) und jeder Komparator 31 kann detektieren, welcher Verarbeitungsschaltkreis innerhalb jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eine Fehlfunktion hatte. Ein Ausgabesignal von jedem Komparator 31 wird zum Beispiel durch die Fehlerausgabe-SST 7 oder die Externe-Ausgabe-SST 19 nach außen ausgegeben.
Obwohl die in 20 veranschaulichte Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 zwei Ausgabesignale von Verarbeitungsschaltkreisen innerhalb jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 in den ersten bis vierten Komparatoren 31-1 bis 31-4 eingibt, können, ähnlich zu 19, drei oder mehr Ausgabesignale jedes Verarbeitungsschaltkreises in den Komparator 31 eingegeben werden und er kann so konfiguriert sein, dass er zum Identifizieren davon, welcher Verarbeitungsschaltkreis eine Fehlfunktion hatte, durch eine Majoritätsentscheidung in der Lage ist.
Außerdem können, ähnlich zu 17, codierte Daten, die durch Codieren von Ausgabesignale von Verarbeitungsschaltkreisen erlangt werden, in den Komparator 31 eingegeben werden.
Auf diese Weise werden bei der fünften Ausführungsform Ausgabesignale von Verarbeitungsschaltkreisen jeder Stufe innerhalb mehrerer der Berechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 durch entsprechende Komparatoren 31 (die ersten bis vierten Komparatoren 31-1 bis 31-4) verglichen und dementsprechend kann detektiert werden, welcher Verarbeitungsschaltkreis innerhalb der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eine Fehlfunktion hatte.
(Sechste Ausführungsform)
Bei einer sechsten Ausführungsform wird ein Testmustersignal in mehrere Stellen innerhalb eines Abtastschaltkreises 150 und eines Berechnungsschaltkreises eingegeben, und eine Fehlfunktionsdetektion wird an den mehreren Stellen durchgeführt.
21 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der sechsten Ausführungsform. In der in 21 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 unterscheidet sich die interne Konfiguration einer Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 von jener der in 16 veranschaulichten Fehlfunktionsdetektionseinheit 4. Die in 21 veranschaulichte Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet vier erste Mustergeneratoren 9-1 und vier erste Selektoren 8-1, die zwischen SPAD-Arraybereichen 0 bis 3 (142-1 bis 142-4) angeordnet sind, und vier Abtastschaltkreise 150, zwei erste Komparatoren 31-1, in die zwei von Ausgabesignalen von vier SPAD-Addierern als ein Satz eingegeben werden, vier zweite Mustergeneratoren 9-2 und vier zweite Selektoren 8-2, die zwischen den vier SPAD-Addierern und vier Histogrammschaltkreisen 152 angeordnet sind, und zwei zweite Komparatoren 31-2, in die zwei von Ausgabesignalen der vier Echodetektionsschaltkreise 154 als einen Satz eingegeben werden.
Die vier ersten Mustergeneratoren 9-1, die vier ersten Selektoren 8-1 und die zwei ersten Komparatoren 31-1 werden zum Detektieren einer Fehlfunktion eines beliebigen der vier Abtastschaltkreise 150 und der vier SPAD-Additionsschaltkreise 151 zur Zeit eines Testmodus verwendet. Wenn eine Nichtübereinstimmung von Ausgabesignalen in wenigstens einem der zwei ersten Komparatoren 31-1 detektiert wird, wird detektiert, dass ein beliebiger der vier Abtastschaltkreise 150 und der vier SPAD-Additionsschaltkreise 151 eine Fehlfunktion hatte. Vier Testmuster, die durch die vier ersten Mustergeneratoren 9-1 erzeugt werden, sind Zufallsmuster, die unter Verwendung von Pseudozufallszahlen oder dergleichen erzeugt werden, zwei Testmuster, die den zwei ersten Komparatoren 31-1 entsprechen, sind Muster, in denen eine Musterserie sich gleich ändert.
Die vier zweiten Mustergeneratoren 9-2, die vier zweiten Selektoren 8-2 und die zwei zweiten Komparatoren 31-2 werden zum Detektieren einer Fehlfunktion eines beliebigen der vier Histogrammschaltkreise 152, der vier Filterschaltkreise 153, der vier Echodetektionsschaltkreise 154 zur Zeit eines Testmodus verwendet. Wenn eine Nichtübereinstimmung von Ausgabesignalen in wenigstens einem der zwei zweiten Komparatoren 31-2 detektiert wird, wird detektiert, dass ein beliebiger der vier Histogrammschaltkreise 152, der vier Filterschaltkreise 153 und der vier Echodetektionsschaltkreise 154 eine Fehlfunktion hatte. Vier Testmuster, die durch die vier zweiten Mustergeneratoren 9-2 erzeugt werden, sind Zufallsmuster, die unter Verwendung von Pseudozufallszahlen oder dergleichen erzeugt werden, und zwei Testmuster, die den zwei zweiten Komparatoren 31-2 entsprechen, sind Muster, in denen eine Musterserie sich gleich ändert.
Zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose wählt eine Steuereinheit 5 einen eines ersten Fehlfunktionsdiagnosemodus und eines zweiten Fehlfunktionsdiagnosemodus aus. Wenn der erste Fehlfunktionsdiagnosemodus durch die Steuereinheit 5 ausgewählt wird, wählt der erste Selektor 8-1 ein erstes Testmuster aus und gibt das ausgewählte erste Testmuster in den Abtastschaltkreis 150 ein. In diesem Fall werden Prozesse des Abtastschaltkreises 150 und der SPAD-Additionsschaltkreise 151 sequentiell basierend auf dem ersten Testmuster durchgeführt und werden zwei von Ausgabesignalen der vier SPAD-Additionsschaltkreise 151 in die zwei ersten Komparatoren 31-1 als ein Satz eingegeben. Dementsprechend können, wenn der erste Fehlfunktionsdiagnosemodus ausgewählt wird, die zwei ersten Komparatoren 31-1 eine Fehlfunktion eines beliebigen der vier Abtastschaltkreise 150 oder der vier SPAD-Additionsschaltkreise 151 detektieren.
Wenn der zweite Fehlfunktionsdiagnosemodus durch die Steuereinheit 5 ausgewählt wird, wählt der zweite Selektor 8-2 ein zweites Testmuster aus und gibt das ausgewählte zweite Testmuster in die Histogrammschaltkreise 152 ein. In diesem Fall werden Prozesse des Histogrammschaltkreises 152, des Filterschaltkreises 153 und des Echodetektionsschaltkreises 154 sequentiell basierend auf dem zweiten Testmuster durchgeführt und werden zwei von Ausgabesignalen der vier Echodetektionsschaltkreise 154 in die zwei zweiten Komparatoren 31-2 als ein Satz eingegeben. Dementsprechend können, wenn der zweite Fehlfunktionsdiagnosemodus ausgewählt wird, die zwei zweiten Komparatoren 31-2 eine Fehlfunktion eines beliebigen der vier Histogrammschaltkreise 152, der vier Filterschaltkreise 153 oder der vier Echodetektionsschaltkreise 154 detektieren.
22 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einem modifizierten Beispiel aus 21. In 22 sind zwei erste Komparatoren 31-1 an Stellen angeordnet, die verschieden von jenen sind, die in 21 veranschaulicht sind. Zwei von Ausgabesignalen der Histogrammschaltkreise 152 werden in die zwei ersten Komparatoren 31-1, die in 22 veranschaulicht sind, als ein Satz eingegeben.
Zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose wählt die Steuereinheit 5 einen des ersten Fehlfunktionsdiagnosemodus und des zweiten Fehlfunktionsdiagnosemodus aus. Wenn der erste Fehlfunktionsdiagnosemodus durch die Steuereinheit 5 ausgewählt wird, wählt der erste Selektor 8-1 das erste Testmuster aus und gibt das ausgewählte erste Testmuster in den Abtastschaltkreis 150 ein. In diesem Fall werden basierend auf dem ersten Testmuster Prozesse des Abtastschaltkreises 150, des SPAD-Additionsschaltkreises 151 und des Histogrammschaltkreises 152 sequentiell durchgeführt und zwei von Ausgabesignalen der vier Histogrammschaltkreise 152 werden in die zwei ersten Komparatoren 31-1 als ein Satz eingegeben. Dementsprechend können, wenn der erste Fehlfunktionsdiagnosemodus ausgewählt wird, die zwei ersten Komparatoren 31-1 detektieren, dass ein beliebiger der vier Abtastschaltkreise 150, der vier SPAD-Additionsschaltkreise 151 oder der vier Histogrammschaltkreise 152 eine Fehlfunktion hatte.
Wenn der zweite Fehlfunktionsdiagnosemodus durch die Steuereinheit 5 ausgewählt wird, wählt der zweite Selektor 8-2 das zweite Testmuster aus und gibt das ausgewählte zweite Testmuster in den Histogrammschaltkreis 152 ein. In diesem Fall werden basierend auf dem zweiten Testmuster Prozesse des Histogrammschaltkreises 152, des Filterschaltkreises 153 und des Echodetektionsschaltkreises 154 sequentiell durchgeführt und zwei von Ausgabesignalen der vier Echodetektionsschaltkreise 154 werden in die zwei zweiten Komparatoren 31-2 als ein Satz eingegeben. Dementsprechend können, wenn der zweite Fehlfunktionsdiagnosemodus ausgewählt wird, die zwei zweiten Komparatoren 31-2 detektieren, dass ein beliebiger der vier Histogrammschaltkreise 152, der vier Filterschaltkreise 153 oder der vier Echodetektionsschaltkreise 154 eine Fehlfunktion hatte.
Auch in den in 21 und 22 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtungen 10 können drei oder mehr Ausgabesignale in einen ersten Komparator 31-1 oder den zweiten Komparator 31-2 eingegeben werden und kann ein Verarbeitungsschaltkreis, der eine Fehlfunktion erleidet, durch eine Majoritätsentscheidung identifiziert werden.
Außerdem können, ähnlich zu 17, codierte Daten, die durch Codieren eines Ausgabesignals von jedem Verarbeitungsschaltkreis erlangt werden, in den Komparator 31 eingegeben werden.
Auf diese Weise werden bei der sechsten Ausführungsform Testmuster in mehrere Stellen innerhalb der Lichtdetektionsvorrichtung 10 eingegeben und werden Ausgabesignale von Verarbeitungsschaltkreisen unterschiedlicher Stufen unter Verarbeitungsschaltkreisen mehrerer Stufen innerhalb jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 in einzelne Komparatoren 31 eingegeben, wodurch es einfach wird, eine Stelle innerhalb der Lichtdetektionsvorrichtung 10 zu identifizieren, an der eine Fehlfunktion aufgetreten ist.
(Siebte Ausführungsform)
Eine Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer siebten Ausführungsform repräsentiert einen Fall, in dem die Anzahl an Pixeln innerhalb eines SPAD-Arrays 141 größer als die Anzahl an Pixeln ist, die durch eine Berechnungseinheit 15 verarbeitet werden können.
23 ist ein Blockdiagramm der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der siebten Ausführungsform. Die in 23 veranschaulichte Lichtdetektionsvorrichtung 10 beinhaltet Folgendes: ein SPAD-Array 141, einen Abtastschaltkreis 150, einen Selektor 8, ein Spaltenverschiebungszahleinstellungsregister 34, eine Berechnungseinheit 15, die vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 beinhaltet, und eine Fehlfunktionsdetektionseinheit 4. Die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 beinhaltet einen Mustergenerator 9 und zwei Komparatoren 31.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Fall angenommen, in dem die Anzahl an Pixeln innerhalb des SPAD-Arrays 141 größer als die Anzahl an Pixeln ist, die durch die Berechnungseinheit 15 verarbeitet werden können, und ein Entfernungsmessungsprozess wird durch die Berechnungseinheit 15 für jede Pixelgruppe einer Spaltenrichtung innerhalb des SPAD-Arrays 141 durchgeführt.
Der Abtastschaltkreis 150 gibt Detektionssignale aus, die der Anzahl an Pixeln innerhalb des SPAD-Arrays 141 entsprechen. Ein Detektionssignal, das von dem Abtastschaltkreis 150 ausgegeben wird, wird um eine Spaltenanzahl verschoben, die in dem Spaltenverschiebungszahleinstellungsregister 34 eingestellt wird, und wird von dem Selektor 8 zu der Zeit eines Normalbetriebs ausgegeben. Auf diese Weise wird ein Detektionssignal, das jedem Pixel innerhalb mancher Spalten innerhalb des SPAD-Arrays 141 entspricht, durch den Selektor 8 ausgewählt und wird an die Berechnungseinheit 15 geliefert.
Der Selektor 8 ist zwischen dem Abtastschaltkreis 150 und vier SPAD-Addierern angeordnet. Zur Zeit eines Normalbetriebs führt der Selektor 8 eine Spaltenverschiebung an einem Detektionssignal durch, das von dem Abtastschaltkreis 150 ausgegeben wird, wie zuvor beschrieben, und liefert dann die Detektionssignale an jeden SPAD-Additionsschaltkreis 151.
Andererseits wählt zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose der Selektor 8 ein Testmustersignal aus, das durch den Mustergenerator 9 erzeugt wird, und liefert das ausgewählte Testmustersignal an jeden SPAD-Additionsschaltkreis 151 innerhalb der Berechnungseinheit 15, ohne eine Operation des Verschiebens jeder Spalte (nachfolgend als Spaltenverschiebung bezeichnet) durchzuführen.
Ähnlich zu 16 beinhaltet die Berechnungseinheit 15 vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 und jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 beinhaltet einen SPAD-Additionsschaltkreis 151, einen Histogrammschaltkreis 152, einen Filterschaltkreis 153 und einen Echodetektionsschaltkreis 154. Zwei von Ausgabesignalen von vier Echodetektionsschaltkreisen 154 werden in die zwei Komparatoren 31 als ein Satz eingegeben. Eine Vergleichsoperation, die durch den Komparator 31 durchgeführt wird, ist jener ähnlich, die in 16 veranschaulicht ist.
24 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einem modifizierten Beispiel aus 23. In der in 24 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 detektiert ein SPAD-Additionsschaltkreis 151 Pixelwerte sämtlicher Pixel innerhalb eines SPAD-Arrays 141. Ein Histogrammschaltkreis 152, ein Filterschaltkreis 153 und ein Echodetektionsschaltkreis 154 auf einer Seite einer späteren Stufe des SPAD-Additionsschaltkreises 151 können Pixel verarbeiten, die einer Anzahl entsprechen, die kleiner als die Anzahl an Pixeln innerhalb des SPAD-Arrays 141 ist.
Ein Pixelwert, der von dem SPAD-Additionsschaltkreis 151 ausgegeben wird, wird spaltenverschoben und wird dann in jeden Histogrammschaltkreis 152 eingegeben.
Vier Selektoren 8 innerhalb der in 24 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 sind zwischen vier SPAD-Additionsschaltkreisen 151 und vier Histogrammschaltkreisen 152 angeordnet. Zur Zeit eines Normalbetriebs, wie zuvor beschrieben, führt jeder Selektor 8 eine Spaltenverschiebung eines Pixelwertes durch, der von jedem SPAD-Additionsschaltkreis 151 ausgegeben wird, und liefert dann den Spaltenverschieberpixelwert an eine entsprechende Histogrammverarbeitungseinheit. Andererseits wählt zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose jeder Selektor 8 ein Testmustersignal aus, das durch den Mustergenerator 9 erzeugt wird, und gibt das ausgewählte Testmustersignal in einen entsprechenden Histogrammschaltkreis 152 ein.
Auch in den in 23 und 24 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtungen 10 können drei oder mehr Ausgabesignale in einen ersten Komparator 31-1 oder den zweiten Komparator 31-2 eingegeben werden und kann ein Verarbeitungsschaltkreis, der eine Fehlfunktion erleidet, durch eine Majoritätsentscheidung identifiziert werden.
Außerdem können, ähnlich zu 17, codierte Daten, die durch Codieren eines Ausgabesignals von jedem Verarbeitungsschaltkreis erlangt werden, in den Komparator 31 eingegeben werden.
Auf diese Weise kann, selbst wenn die Anzahl an Pixeln des SPAD-Arrays 141 größer als die Anzahl an Pixeln jedes Verarbeitungsschaltkreises innerhalb der Berechnungseinheit 15 ist, die Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der siebten Ausführungsform eine Fehlfunktionsdiagnose durch Eingeben eines Testmustersignals in jeden Verarbeitungsschaltkreis zur Zeit des Durchführens der Fehlfunktionsdiagnose durchführen.
(Achte Ausführungsform)
Bei einer achten Ausführungsform speichert ein Registerblock 33, der Berechnungskoeffizienten speichert, die verwendet werden, wenn Verarbeitungsschaltkreise innerhalb der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 Berechnungsprozesse durchführen, Berechnungskoeffizienten für eine Fehlfunktionsdiagnose.
25A ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der achten Ausführungsform. 25A veranschaulicht eine Konfiguration ähnlich jener der in 17 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10. Insbesondere beinhaltet eine in 25A veranschaulichte Fehlfunktionsdetektionseinheit 4, ähnlich der in 17 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10, vier Mustergeneratoren 9, vier Selektoren 8 und vier Codierungseinheiten (CRC) 32, die vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 entsprechen, und zwei Komparatoren 31. Außerdem beinhaltet die in 25A veranschaulichte Lichtdetektionsvorrichtung 10 eine Steuereinheit 5. Zur Zeit eines Normalbetriebs oder zur Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose führt die Steuereinheit 5 das Schalten des Selektors 8 und das Schalten von Berechnungskoeffizienten innerhalb des Registerblocks 33 durch. Die Codierungseinheit 32 erzeugt codierte Daten, die durch Codieren eines Ausgabesignals des Echodetektionsschaltkreises 154 erlangt werden. Die codierten Daten sind zum Beispiel ein CRC-Signal. Außerdem kann die Codierungseinheit 32 codierten Daten außer einem CRC-Signal erzeugen.
25B ist ein Blockdiagramm, das eine interne Konfiguration des Registerblocks (einer Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit) 33 veranschaulicht. Wie in 25B veranschaulicht, beinhaltet der Registerblock 33 ein erstes Register 35, das Berechnungskoeffizienten für einen Normalbetrieb (erste Berechnungskoeffizienten) speichert, ein zweites Register 36, das Berechnungskoeffizienten zur Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose (zweite Berechnungskoeffizienten) speichert, und einen Selektor 37, der einen des Berechnungskoeffizienten, der in dem ersten Register 35 gespeichert ist, und eines Berechnungskoeffizienten, der in dem zweiten Register 36 gespeichert ist, basierend auf einem Steuersignal von der Steuereinheit 5 auswählt.
Der Registerblock 33 ist für jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 angeordnet und das zweite Register 36 ist in jedem Registerblock 33 angeordnet und dementsprechend können Berechnungskoeffizienten zur Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose einzeln für jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eingestellt werden.
Außerdem kann die Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der achten Ausführungsform mit den Lichtdetektionsvorrichtungen 10 gemäß der ersten bis siebten Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurden, kombiniert werden und dementsprechend können Konfigurationen außer dem Registerblock 33 und der Steuereinheit 5 innerhalb der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gleich jenen der Lichtdetektionsvorrichtungen 10 gemäß der zweiten bis siebten Ausführungsform sein.
Auch in der in 25A veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 können drei oder mehr Ausgabesignale in einen ersten Komparator 31-1 oder den zweiten Komparator 31-2 eingegeben werden und kann ein Verarbeitungsschaltkreis, der eine Fehlfunktion erleidet, durch eine Majoritätsentscheidung identifiziert werden.
Außerdem können, ähnlich zu 17, codierte Daten, die durch Codieren eines Ausgabesignals von jedem Verarbeitungsschaltkreis erlangt werden, in den Komparator 31 eingegeben werden.
Auf diese Weise werden bei der achten Ausführungsform die Berechnungskoeffizienten für einen Normalbetrieb und die Berechnungskoeffizienten für eine Fehlfunktionsdiagnose in dem Registerblock 33 gespeichert und gemäß einer Anweisung von der Steuereinheit 5 wird einer der Berechnungskoeffizienten ausgewählt und wird an jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 geliefert. Dementsprechend kann, nachdem Berechnungskoeffizienten, die zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose geeignet sind, in jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eingestellt wurden, durch Eingeben eines Testmusters eine Fehlfunktionsdiagnose durchgeführt werden. Außerdem können bei der achten Ausführungsform nicht nur zur Zeit eines Normalbetriebs, sondern auch zur Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose einzelne Berechnungskoeffizienten in jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eingestellt werden.
(Neunte Ausführungsform)
Zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose werden Testmustersignale, die sich in derselben Musterserie ändern, als in mehrere der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eingegeben angenommen. Aus diesem Grund wird angenommen, dass die Berechnungskoeffizienten, die in den Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose eingestellt werden, so konfiguriert werden können, dass sie gleich sind, ohne dass irgendein Problem auftritt. Dementsprechend werden bei einer neunten Ausführungsform, die nachfolgend beschrieben ist, zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose die gleichen Berechnungskoeffizienten in mehreren Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eingestellt.
26A ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der neunten Ausführungsform und 26B ist ein Blockdiagramm, das eine interne Konfiguration eines Registerblocks 33 veranschaulicht, der in jeder von Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 angeordnet ist. Nachfolgend erfolgt eine Fokussierung auf unterschiedliche Punkte von den Lichtdetektionsvorrichtungen 10, die in 25Aund 25B veranschaulicht sind, in der Beschreibung .
Die interne Konfiguration des Registerblocks 33, der in 26B veranschaulicht ist, unterscheidet sich von jener des Registerblocks 33, der in 25B veranschaulicht ist. Der in 26B veranschaulichte Registerblock 33 beinhaltet ein Normalbetriebsregister (eine erste Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit) 38, das Berechnungskoeffizienten für einen Normalbetrieb speichert, und einen Selektor 39.
Außerdem beinhaltet die Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der neunten Ausführungsform einen Fehlfunktionsdiagnoseregisterblock (eine zweite Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit) 40 zusätzlich zu dem Registerblock 33 für jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4. Ein Fehlfunktionsdiagnoseregisterblock 40 ist für mehrere der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 angeordnet.
Zur Zeit eines Normalbetriebs und zur Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose steuert die Steuereinheit 5 eine Auswahl des Selektors 39 innerhalb des Registerblocks 33 für jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4. Dementsprechend wählt der Selektor 39 Berechnungskoeffizienten, die in dem Normalbetriebsregister 38 gespeichert sind, zur Zeit eines Normalbetriebs aus und wählt Berechnungskoeffizienten, die in dem Fehlfunktionsdiagnoseregisterblock 40 gespeichert sind, zur Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose aus.
Auch in der in 26A veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 können drei oder mehr Ausgabesignale in einen ersten Komparator 31-1 oder den zweiten Komparator 31-2 eingegeben werden und kann ein Verarbeitungsschaltkreis, der eine Fehlfunktion erleidet, durch eine Majoritätsentscheidung identifiziert werden.
Außerdem können, ähnlich zu 17, codierte Daten, die durch Codieren eines Ausgabesignals von jedem Verarbeitungsschaltkreis erlangt werden, in den Komparator 31 eingegeben werden.
Auf diese Weise wird in der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der neunten Ausführungsform zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose ein Testmustersignal eingegeben, nachdem gemeinsame Berechnungskoeffizienten in mehreren Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eingestellt wurden, und dementsprechend kann die interne Konfiguration des Registerblocks 33, der in jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 angeordnet ist, vereinfacht werden.
(Zehnte Ausführungsform)
In einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer zehnten Ausführungsform sind eine Normalbetriebsperiode und eine Fehlfunktionsdiagnoseperiode vollständig voneinander separiert. Die Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der zehnten Ausführungsform kann mit den Lichtdetektionsvorrichtungen 10 gemäß der ersten bis neunten Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurden, kombiniert werden und weist dementsprechend eine interne Konfiguration gemäß der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer beliebigen der ersten bis neunten Ausführungsform auf.
27 ist ein Operationszeitverlaufsdiagramm der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der zehnten Ausführungsform. Wie in der Zeichnung veranschaulicht, wird in einer Austastperiode zwischen einer Startverarbeitungsperiode und einer Normalbetriebsperiode, in der eine Entfernungsmessung durchgeführt wird, eine Fehlfunktionsdiagnoseperiode bereitgestellt. In der Fehlfunktionsdiagnoseperiode wird ein Prozess einer Entfernungsmessung in der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gestoppt. Mit anderen Worten werden in der Fehlfunktionsdiagnoseperiode eine Lichtempfangsoperation unter Verwendung des SPAD-Arrays 141 und eine Abtastoperation unter Verwendung des Abtastschaltkreises 150 gestoppt und jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Berechnungseinheit 15 betreibt jeden Verarbeitungsschaltkreis basierend auf einem Testmustersignal, das durch den Mustergenerator 9 erzeugt wird.
Die in 27 veranschaulichte Periodensteuerung wird zum Beispiel durch die Steuereinheit (eine Timingsteuereinheit) 5 durchgeführt. Die Steuereinheit 5 gemäß der zehnten Ausführungsform steuert das SPAD-Array 141 und die Berechnungseinheit 15 separat in einer Normalbetriebsperiode, in der ein Histogramm basierend auf Licht erzeugt wird, das durch das SPAD-Array 141 empfangen wird, und in einer Fehlfunktionsdiagnoseperiode, in der eine Fehlfunktionsdetektion der Berechnungseinheit 15 basierend auf einem Testmustersignal in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Lichtempfangsoperation des SPAD-Arrays 141 gestoppt ist.
Auf diese Weise wird bei der zehnten Ausführungsform eine Fehlfunktionsdiagnose in einem Zustand durchgeführt, in dem eine Verarbeitungsoperation in der Normalbetriebsperiode gestoppt ist, und dementsprechend kann eine Fehlfunktionsdiagnose jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 ohne irgendeinen Einfluss auf die Verarbeitungsoperation innerhalb der Normalbetriebsperiode durchgeführt werden.
(11. Ausführungsform)
Eine Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der 11. Ausführungsform führt eine Fehlfunktionsdiagnose durch, bis nächstes Licht empfangen wird, nachdem ein SPAD-Array 141 Licht empfangen hat. Die Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der 11. Ausführungsform kann mit den Lichtdetektionsvorrichtungen 10 gemäß der ersten bis neunten Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurden, kombiniert werden und dementsprechend ist die interne Konfiguration der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß jener der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer beliebigen der ersten bis neunten Ausführungsform.
28 ist ein Operationszeitverlaufsdiagramm der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der 11. Ausführungsform. Eine Lichtemissionseinheit innerhalb eines Entfernungsmessungssystems 1 emittiert Laserlicht intermittierend für jede vorbestimmte Periode. Dementsprechend empfängt das SPAD-Array 141 Reflexionslicht intermittierend von einem Objekt gemäß einem Lichtemissionstiming der Lichtemissionseinheit. Ein Timing, zu dem Reflexionslicht empfangen wird, ändert sich gemäß einer Entfernung zu einem Objekt und dementsprechend weist eine Periode, in der das SPAD-Array 141 Licht empfängt und eine Entfernungsmessung (nachfolgend als eine Sensordatenverarbeitungsperiode bezeichnet) durchführt, eine vorbestimmte Zeitbreite auf. Das SPAD-Array 141 weist mehrere Sensordatenverarbeitungsperioden gemäß einem Timing auf, zu dem die Lichtemissionseinheit Licht intermittierend emittiert, und zwischen einzelnen Sensordatenverarbeitungsperioden gibt es eine Periode, in der das SPAD-Array 141 kein Licht empfängt (nachfolgend als eine Kein-Lichtempfang-Periode oder eine Testdatenverarbeitungsperiode bezeichnet). Dementsprechend wird bei der 11. Ausführungsform eine Fehlfunktionsdiagnose innerhalb der Kein-Lichtempfang-Periode (der Testdatenverarbeitungsperiode) durchgeführt.
28 veranschaulicht eine Sensordatenverarbeitungsperiode, in der der Histogrammschaltkreis 152 einen Histogrammerzeugungsprozess durchführt, eine Sensordatenverarbeitungsperiode, in der der Filterschaltkreis 153 einen Rausbeseitigungsprozess durchführt, und eine Sensordatenverarbeitungsperiode, in der der Echodetektionsschaltkreis 154 eine Entfernungsmessung durchführt. Nachdem der Prozess des Histogrammschaltkreises 152 beendet ist, wird der Prozess des Filterschaltkreises 153 durchgeführt und danach wird der Prozess des Echodetektionsschaltkreises 154 durchgeführt und dementsprechend werden die Prozesse des Histogrammschaltkreises 152, des Filterschaltkreises 153 und des Echodetektionsschaltkreises 154 zur Zeit des Durchführens eines Normalbetriebs zeitlich versetzt durchgeführt. Bei der 11. Ausführungsform wird zwischen solchen Prozessen ein Testmuster für eine Fehlfunktionsdiagnose eingegeben, wird die Verarbeitung des Testmusters in der Reihenfolge des Histogrammschaltkreises 152, des Filterschaltkreises 153 und des Echodetektionsschaltkreises 154 durchgeführt.
Die in 28 veranschaulichte Periodensteuerung wird zum Beispiel durch die Steuereinheit (die Timingsteuereinheit) 5 durchgeführt. Die Steuereinheit 5 gemäß der 11. Ausführungsform führt eine Steuerung zum Eingeben eines Testmustersignals in einen Eingangsknoten oder einen internen Knoten der Berechnungseinheit 15 zwischen Perioden, in denen jeder Verarbeitungsschaltkreis innerhalb der Berechnungseinheit 15 einen Prozess basierend auf Licht durchführt, das durch das SPAD-Array 141 empfangen wird, und Ausgeben eines Fehlfunktionsdiagnosesignals von der Berechnungseinheit 15 durch.
Gemäß der 11. Ausführungsform wird eine Fehlfunktionsdiagnose zwischen Prozessen einer Pipeline durchgeführt, ohne den Prozess der Pipeline eines Normalbetriebs zu stoppen, und dementsprechend können eine Fehlfunktionsdiagnose und Fehlfunktionsdetektion der Berechnungseinheit 15 durchgeführt werden, ohne eine Entfernungsmessungsgenauigkeit oder - geschwindigkeit zu verschlechtern.
(Wirkungen und Effekte der 1. bis 11. Ausführungsform)
Bei der 1. bis 11. Ausführungsform können eine Fehlfunktionsdiagnose und Fehlfunktionsdetektion durchgeführt werden, ohne einen physisch redundanten Schaltkreis bereitzustellen, und dementsprechend können eine Fehlfunktionsdiagnose und Fehlfunktionsdetektion durchgeführt werden, ohne den Schaltkreismaßstab der Lichtdetektionsvorrichtung 10 zu erhöhen und den Leistungsverbrauch davon zu erhöhen.
Außerdem wird bei der 1. bis 11. Ausführungsform ein Vergleich zwischen einem Ausgabesignal zur Zeit des Eingebens eines Testmustersignals und einem erwarteten Ausgabewert, der im Voraus vorbereitet wird, nicht durchgeführt und dementsprechend ist eine Speicherungseinheit zum Speichern des erwarteten Ausgabewertes nicht erforderlich.
Des Weiteren kann bei der 1. bis 11. Ausführungsform die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 hinzugefügt werden, wobei die Blockkonfiguration der Lichtdetektionsvorrichtung 10 kaum geändert wird, und dementsprechend kann die Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 zu einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 mit verschiedenen internen Konfiguration als Nachinstallation hinzugefügt werden.
Außerdem kann bei der 1. bis 11. Ausführungsform kann, ohne Duplexing jedes Verarbeitungsschaltkreises innerhalb des Lichtdetektionsschaltkreises, eine Fehlfunktionsdetektionsrate äquivalent zu jener eines Falls erlangt werden, in dem Duplexing implementiert wird.
Auf diese Weise gibt es, obwohl die Lichtdetektionsvorrichtungen 10 gemäß der 1. bis 11. Ausführungsform verschiedene technische Effekte aufweisen, die zuvor beschrieben wurden, in der Lichtdetektionsvorrichtung 10 einschließlich des Histogrammschaltkreises 152 und des Echodetektionsschaltkreises 154 keine Lichtdetektionsvorrichtung 10 mit einer Fehlfunktionsdetektionsfunktion in der Zukunft, und dementsprechend können Konfigurationen wie nachfolgend betrachtet werden.
(12. Ausführungsform)
29 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer 12. Ausführungsform. In der in 29 veranschaulichten Lichtdetektionsvorrichtung 10 wird die interne Konfiguration jeder von Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb einer Berechnungseinheit 15 dupliziert. Insbesondere beinhaltet die in 29 veranschaulichte Lichtdetektionsvorrichtung 10 eine Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 für jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 und in der Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 sind Verarbeitungsschaltkreise mit den gleichen Konfigurationen wie jene der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 enthalten. Mit anderen Worten sind ein SPAD-Additionsschaltkreis 151, ein Histogrammschaltkreis 152, ein Filterschaltkreis 153 und ein Echodetektionsschaltkreis 154 innerhalb der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 auch in der Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 angeordnet. Nachfolgend werden der SPAD-Additionsschaltkreis 151, der Histogrammschaltkreis 152, der Filterschaltkreis 153 und der Echodetektionsschaltkreis 154 innerhalb der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 als erste Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 bezeichnet und werden der SPAD-Additionsschaltkreis 151, der Histogrammschaltkreis 152, der Filterschaltkreis 153 und der Echodetektionsschaltkreis 154 innerhalb der Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 als zweite Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 bezeichnet. In jedem Verarbeitungsschaltkreis innerhalb der zweiten Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 werden Berechnungskoeffizienten zur Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose von einem entsprechenden Registerblock 33 eingestellt.
Der Komparator 31, der für jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 angeordnet ist, vergleicht ein Ausgabesignal einer entsprechenden der ersten Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 mit einem Ausgabesignal einer entsprechenden der zweiten Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 und gibt ein Vergleichsergebnissignal aus. Die Vergleichsergebnissignale sind Signale, die angeben, ob irgendeine der ersten Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 und der zweiten Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eine Fehlfunktion hatte oder nicht. Die Vergleichsergebnissignale, die von vier Komparatoren 31 ausgegeben werden, die den vier Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 entsprechen, werden durch die Fehlerausgabe-SST 7 nach außen ausgegeben.
Ähnlich den ersten Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 wird ein Detektionssignal, das von dem Abtastschaltkreis 150 ausgegeben wird, in die zweiten Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Fehlfunktionsdetektionseinheit 4 eingegeben. Aus diesem Grund kann, ohne Verwenden eines Testmusters, eine Fehlfunktionsdetektion durch den Komparator 31 unter Verwendung eines Detektionssignals, das von dem Abtastschaltkreis 150 während einer Normalbetriebsperiode ausgegeben wird, konstant durchgeführt werden.
In der Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der 12. Ausführungsform wird die interne Konfiguration mehrerer der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Berechnungseinheit 15 dupliziert und dementsprechend kann, obwohl es ein Problem gibt, dass der Schaltkreismaßstab der Lichtdetektionsvorrichtung 10 groß wird, eine Fehlfunktionsdetektion durch den Komparator 31 während einer Normalbetriebsperiode kontinuierlich durchgeführt werden, ohne ein Testmustersignal von außen einzugeben.
(13. Ausführungsform)
30 ist ein Blockdiagramm einer Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer 13. Ausführungsform. Nachfolgend erfolgt eine Fokussierung auf unterschiedliche Punkte von der Lichtdetektionsvorrichtung 10, die in 16 veranschaulicht ist, in der Beschreibung .
Die in 30 veranschaulichte Lichtdetektionsvorrichtung 10 beinhaltet einen Mustergenerator 9, einen Selektor 8, einen Erwarteter-Wert-Ausgabeschaltkreis 41 und einen Komparator 31 für jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 innerhalb der Berechnungseinheit 15. Der Erwarteter-Wert-Ausgabeschaltkreis 41 speicherte erwartete Werte, die angenommene Ausgabesignale repräsentieren, die von den Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 ausgegeben werden, wenn ein durch den Mustergenerator 9 erzeugtes Testmustersignal in den SPAD-Additionsschaltkreis 151 innerhalb der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 im Voraus eingegeben wird.
Zur Zeit des Durchführens einer Fehlfunktionsdiagnose wählt jeder Selektor 8 ein Testmustersignal aus und gibt das ausgewählte Testmustersignal in den SPAD-Additionsschaltkreis 151 ein. Jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 verarbeitet sequentiell Testmustersignale und ein Ausgabesignal des Echodetektionsschaltkreises 154, der sich in einer finalen Stufe befindet, wird in den Komparator 31 eingegeben. Der Komparator 31 vergleicht ein Ausgabesignal des Echodetektionsschaltkreises 154 mit einem erwarteten Wert, der von dem Erwarteter-Wert-Ausgabeschaltkreis 41 ausgegeben und bestimmt im Fall einer Nichtübereinstimmung, dass eine entsprechende von Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eine Fehlfunktion hatte.
Auf diese Weise weist die Lichtdetektionsvorrichtung 10 gemäß der 13. Ausführungsform den Erwarteter-Wert-Ausgabeschaltkreis 41 für jede der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 auf und der Schaltkreismaßstab wird groß. Andererseits werden das Ausgabesignal jeder der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 und der erwartete Wert durch den Komparator 31 vergleichen und dementsprechend kann im Fall einer Nichtübereinstimmung mit dem erwarteten Wert identifiziert werden, dass eine entsprechende der Bereichsberechnungseinheiten 15-1 bis 15-4 eine Fehlfunktion hatte.
<<Anwendungsbeispiel>>
Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Einrichtung implementiert werden, die an einer beliebigen Art eines mobilen Körpers montiert wird, wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybridelektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Personal-Mobility-Vorrichtung, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff, einem Roboter, einer Baumaschine oder einer Landwirtschaftsmaschine (Traktor).
31 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Gesamtkonfiguration eines Fahrzeugsteuersystems 7000 veranschaulicht, das ein Beispiel für ein Mobilkörpersteuersystem ist, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird. Das Fahrzeugsteuersystem 7000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die durch ein Kommunikationsnetz 7010 verbunden sind. Bei dem in 31 veranschaulichten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 7000 eine Antriebssystemsteuereinheit 7100, eine Karosseriesystemsteuereinheit 7200, eine Batteriesteuereinheit 7300, eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 7500 und eine integrierte Steuereinheit 7600. Das Kommunikationsnetz 7010, das mehrere solche Steuereinheiten verbindet, kann zum Beispiel ein fahrzeuginternes Kommunikationsnetz sein, das einer beliebigen Spezifikation entspricht, wie etwa ein Controller Area Network (CAN), ein Local Interconnect Network (LIN), ein Local Area Network (LAN) FlexRay (eingetragenes Markenzeichen) oder dergleichen.
Jede Steuereinheit beinhaltet einen Mikrocomputer, der eine Arithmetikverarbeitung gemäß verschiedenen Programmen durchführt, eine Speicherungseinheit, die durch den Mikrocomputer ausgeführte Programme, für verschiedene Arithmetikoperationen verwendete Parameter und dergleichen speichert, und einen Ansteuerungsschaltkreis, der verschiedene Steuerzielvorrichtungen ansteuert. Jede Steuereinheit beinhaltet eine Netz-SST zum Durchführen einer Kommunikation mit anderen Steuereinheiten über das Kommunikationsnetz 7010 und beinhaltet eine Kommunikation-SST zum Durchführen einer Kommunikation durch drahtgebundene Kommunikation oder drahtlose Kommunikation mit Vorrichtungen, Sensoren oder dergleichen innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs. In 31 sind ein Mikrocomputer 7610, eine Mehrzweckkommunikation-SST 7620, eine Dedizierte-Kommunikation-SST 7630, eine Positionierungseinheit 7640, eine Beacon-Empfangseinheit 7650, eine Fahrzeuginterne-Vorrichtung-SST 7660, eine Audio/Bild-Ausgabeeinheit 7670, eine Fahrzeugmontiertes-Netz-SST 7680 und eine Speicherungseinheit 7690 als funktionale Konfigurationen der integrierten Steuereinheit 7600 gezeigt. Die anderen Steuereinheiten beinhalten auch einen Mikrocomputer, eine Kommunikation-SST, eine Speicherungseinheit und dergleichen.
Zum Beispiel steuert die Antriebssystemsteuereinheit 7100 Operationen von Vorrichtungen bezüglich eines Antriebssystems eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen Programmen. Zum Beispiel fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 7100 als Steuervorrichtungen, wie etwa eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft für das Fahrzeug, wie etwa ein Verbrennungsmotor oder ein Antriebsmotor, ein Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft auf Fahrzeugräder, ein Lenkmechanismus zum Anpassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft für das Fahrzeug erzeugt, und dergleichen. Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 kann eine Funktion einer Steuervorrichtung, wie etwa eines Antiblockiersystems (ABS), einer Fahrdynamikregelung (ESC: Electronic Stability Control) oder dergleichen, aufweisen.
Eine Fahrzeugzustandsdetektionseinheit 7110 ist mit der Antriebssystemsteuereinheit 7100 verbunden. Die Fahrzeugzustandsdetektionseinheit 7110 beinhaltet zum Beispiel einen Gyroskopsensor, der eine Winkelgeschwindigkeit einer axialen Rotationsbewegung eines Fahrzeugkörpers detektiert, einen Beschleunigungssensor, der eine Beschleunigung eines Fahrzeugs detektiert, und/oder Sensoren zum Detektieren einer Betätigungsmenge mit Bezug auf ein Gaspedal, einer Betätigungsmenge mit Bezug auf ein Bremspedal, eines Lenkwinkels eines Lenkrads, einer Motorgeschwindigkeit, einer Drehzahl von Rädern und dergleichen. Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 führt eine Arithmetikverarbeitung unter Verwendung eines Signals durch, das von der Fahrzeugzustandsdetektionseinheit 7110 eingegeben wird, um einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, eine Bremsvorrichtung und dergleichen zu steuern.
Die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 steuert Operationen verschiedener Vorrichtungen, mit denen die Fahrzeugkarosserie ausgestattet ist, gemäß verschiedenen Programmen. Zum Beispiel fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 als eine Steuervorrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines intelligenten Schlüsselsystems, einer elektrischen Fensterhebervorrichtung oder verschiedener Leuchten, wie etwa eines Frontscheinwerfers, eines Rückfahrlichts, eines Bremslichts, eines Fahrtrichtungsanzeigers und eines Nebelscheinwerfers. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer portablen Vorrichtung anstelle eines Schlüssels emittiert werden, oder Signale verschiedener Schalter in die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 empfängt Eingaben von Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine elektrische Fensterhebervorrichtung und eine Leuchte des Fahrzeugs.
Die Batteriesteuereinheit 7300 steuert eine Sekundärbatterie 7310, die eine Leistungsversorgungsquelle eines Antriebsmotors ist, gemäß verschiedenen Programmen. Zum Beispiel werden Informationen, wie etwa eine Batterietemperatur, eine Batterieausgabespannung oder eine verbleibende Kapazität einer Batterie, von einer Batterievorrichtung einschließlich der Sekundärbatterie 7310 in die Batteriesteuereinheit 7300 eingegeben. Die Batteriesteuereinheit 7300 führt eine Arithmetikverarbeitung unter Verwendung eines solchen Signals durch und führt eine Temperaturanpassungssteuerung der Sekundärbatterie 7310 oder eine Steuerung einer Kühlvorrichtung, mit der die Batterievorrichtung ausgestattet ist, und dergleichen durch.
Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 detektiert externe Informationen eines Fahrzeugs, in dem das Fahrzeugsteuersystem 7000 montiert ist. Zum Beispiel ist die Bildgebungseinheit 7410 und/oder der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektor 7420 mit der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 verbunden. In der Bildgebungseinheit 7410 sind wenigstens eine Laufzeit(ToF: Time of Flight)-Kamera, eine Stereokamera, eine Einzelobjektivkamera, eine Infrarotkamera und andere Kameras eingeschlossen. Der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektor 7420 beinhaltet zum Beispiel einen Umweltsensor, der derzeitiges Wetter oder atmosphärische Phänomene detektiert, und/oder einen Umgebungsinformationsdetektionssensor, der andere Fahrzeuge, Hindernisse, Fußgänger und dergleichen um ein Fahrzeug herum, an dem das Fahrzeugsteuersystem 7000 montiert ist, detektiert.
Ein Umweltsensor kann zum Beispiel ein Regentropfensensor, der Regen detektiert, ein Nebelsensor, der Nebel detektiert, ein Sonnenscheinsensor, der einen Grad von Sonnenschein detektiert, und/oder ein Schneesensor, der einen Schneefall detektiert, sein. Der Umgebungsinformationsdetektionssensor kann ein Ultraschallsensor, eine Radarvorrichtung und/oder eine Lidar(Light Detection and Ranging oder Laser Imaging Detection and Ranging)-Vorrichtung sein. Die Bildgebungseinheit 7410 und der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektor 7420 können als unabhängige Sensoren oder Vorrichtungen enthalten sein oder können als eine Vorrichtung enthalten sein, in der mehrere Sensoren oder Vorrichtungen integriert sind.
Hier veranschaulicht 32 ein Beispiel für Installationspositionen der Bildgebungseinheit 7410 und des Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektors 7420. Bildgebungseinheiten 7910, 7912, 7914, 7916 und 7918 sind zum Beispiel an einer Frontnase, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange, einer Hecktüre und/oder einem oberen Teil einer Windschutzscheibe in einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 7900 bereitgestellt. Die in der Frontnase enthaltene Bildgebungseinheit 7910 und die in dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrzeuginnenraum enthaltene Bildgebungseinheit 7918 erfassen hauptsächlich ein Bild vor dem Fahrzeug 7900. Die Bildgebungseinheiten 7912 und 7914, die in den Seitenspiegeln enthalten sind, erfassen hauptsächlich Bilder der Seiten des Fahrzeugs 7900. Die in der hinteren Stoßstange oder der Hecktüre enthaltene Bildgebungseinheit 7916 erlangt hauptsächlich ein Bild hinter dem Fahrzeug 7900. Die in dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrzeuginnenraum enthaltene Bildgebungseinheit 7918 wird hauptsächlich zur Detektion eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Ampel, eines Verkehrsschildes, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
In 32 ist ein Beispiel für Bildgebungsbereiche der jeweiligen Einheiten 7910, 7912, 7914 und 7916 veranschaulicht. Ein Bildgebungsbereich a gibt einen Bildgebungsbereich der Bildgebungseinheit 7910 an, die an der Frontnase bereitgestellt ist, Bildgebungsbereiche b und c geben Bildgebungsbereiche der Bildgebungseinheiten 7912 und 7914 an, die an den Seitenspiegeln bereitgestellt sind, und ein Bildgebungsbereich d gibt einen Bildgebungsbereich der Bildgebungseinheit 7916 an, die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktüre bereitgestellt ist. Ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 7900 wie bei Betrachtung von oberhalb kann zum Beispiel erhalten werden, wenn die Bilddaten, die durch die Bildgebungseinheiten 7910, 7912, 7914 und 7916 erfasst werden, überlagert werden.
Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheiten 7920, 7922, 7924, 7926, 7928 und 7930, die an einer Front, einem Heck, einer Seite, einer Ecke und einem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 7900 bereitgestellt sind, können zum Beispiel Ultraschallsensoren oder Radarvorrichtungen sein. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheiten 7920, 7926 und 7930, die an der Frontnase, der hinteren Stoßstange, der Hecktüre und dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 7900 bereitgestellt sind, können zum Beispiel LIDAR-Vorrichtungen sein. Diese Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheiten 7920 bis 7930 werden hauptsächlich zur Detektion eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses oder dergleichen verwendet.
Die Beschreibung wird wieder unter Bezugnahme auf 31 fortgesetzt. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 bewirkt, dass die Bildgebungseinheit 7410 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs erfasst, und empfängt die erfassten Bilddaten. Ferner empfängt die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 Detektionsinformationen von dem verbundenen Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektor 7420. Wenn der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektor 7420 ein Ultraschallsensor, eine Radarvorrichtung oder eine LIDAR-Vorrichtung ist, überträgt die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 Ultraschallwellen, elektromagnetische Wellen oder dergleichen und empfängt Informationen über empfangene reflektierte Wellen. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 kann eine Objektdetektionsverarbeitung oder Entfernungsdetektionsverarbeitung für eine Person, ein Fahrzeug, ein Hindernis, ein Schild, ein Symbol auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen basierend auf den empfangenen Informationen durchführen. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 kann eine Umwelterkennungsverarbeitung zum Erkennen von Regen, Nebel, einer Straßenoberflächensituation und dergleichen basierend auf den empfangenen Informationen durchführen. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 kann eine Entfernung zu einem Objekt außerhalb des Fahrzeugs basierend auf den empfangenen Informationen berechnen.
Ferner kann die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 eine Bilderkennungsverarbeitung oder Entfernungsdetektionsverarbeitung zum Erkennen einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schilds, eines Symbols auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen basierend auf den empfangenen Bilddaten durchführen. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 kann eine Verarbeitung, wie etwa eine Verzerrungskorrektur oder Ausrichtung, an den empfangenen Bilddaten durchführen und Bilddaten, die durch die unterschiedlichen Bildgebungseinheiten 7410 erfasst werden, kombinieren, um ein Vogelperspektivenbild oder ein Panoramabild zu erzeugen. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 7400 kann eine Sichtpunktumwandlungsverarbeitung unter Verwendung der Bilddaten durchführen, die durch die unterschiedlichen Bildgebungseinheiten 7410 erfasst werden.
Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 7500 detektiert Informationen innerhalb des Fahrzeugs. Zum Beispiel ist eine Fahrerzustandsdetektionseinheit 7510, die einen Zustand eines Fahrers detektiert, mit der Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 7500 verbunden. Die Fahrerzustandsdetektionseinheit 7510 kann eine Kamera, die einen Fahrer bildlich erfasst, einen biologischen Sensor, der biologische Informationen des Fahrers detektiert, oder ein Mikrofon, das einen Ton in dem Fahrzeuginnenraum sammelt, beinhalten. Der biologische Sensor ist auf zum Beispiels einer Sitzoberfläche, einem Lenkrad oder dergleichen bereitgestellt und detektiert biologische Informationen eines Insassen, der auf dem Sitz sitzt, oder des Fahrers, der das Lenkrad hält. Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 7500 kann den Müdigkeitsgrad oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder basierend auf detektierten Informationen, die von der Fahrerzustandsdetektionseinheit 7510 eingegeben werden, bestimmen, ob der Fahrer döst. Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 7500 kann einen Rauschunterdrückungsprozess oder dergleichen an einem gesammelten Tonsignal durchführen.
Die integrierte Steuereinheit 7600 steuert Gesamtoperationen des Inneren des Fahrzeugsteuersystems 7000 gemäß verschiedenen Programmen. Eine Eingabeeinheit 7800 ist mit der integrierten Steuereinheit 7600 verbunden. Zum Beispiel wird die Eingabeeinheit 7800 durch eine Vorrichtung realisiert, deren Eingabe durch einen Insassen bedient werden kann, wie etwa ein Berührungsfeld, eine Taste, ein Mikrofon, einen Schalter, einen Hebel oder dergleichen. Daten, die durch Durchführen einer Spracherkennung von Sprache erlangt werden, die von einem Mikrofon eingegeben werden, können in die integrierte Steuereinheit 7600 eingegeben werden. Zum Beispiel kann die Eingabeeinheit 7800 eine Fernsteuerungsvorrichtung unter Verwendung von Infrarotstrahlen oder anderen elektrischen Wellen sein oder kann eine externe Verbindungsvorrichtung, wie etwa ein Mobiltelefon oder ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), sein, die auf eine Operation des Fahrzeugsteuersystems 7000 reagieren kann. Die Eingabeeinheit 7800 kann zum Beispiel eine Kamera sein und in diesem Fall kann der Insasse Informationen durch eine Geste eingeben. Alternativ dazu können Daten, die durch Detektieren einer Bewegung einer Wearable-Vorrichtung erhalten werden, die durch den Insassen getragen wird, eingegeben werden. Ferner kann die Eingabeeinheit 7800 zum Beispiel einen Eingabesteuerschaltkreis beinhalten, der ein Eingabesignal basierend auf Informationen erzeugt, die durch den Insassen oder dergleichen unter Verwendung der Eingabeeinheit 7800 eingegeben werden, und das Eingabesignal an die integrierte Steuereinheit 7600 ausgibt. Der Insasse oder dergleichen gibt verschiedene Typen von Daten in das Fahrzeugsteuersystem 7000 ein oder weist eine Verarbeitungsoperation durch Bedienen der Eingabeeinheit 7800 an.
Die Speicherungseinheit 7690 kann einen Nurlesespeicher (ROM), der verschiedene Programme speichert, die durch den Mikrocomputer ausgeführt werden, und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) beinhalten, der verschiedene Parameter, Berechnungsergebnisse, Sensorwerte und dergleichen speichert. Außerdem kann die Speicherungseinheit 7690 durch eine magnetische Speicherungsvorrichtung, wie etwa ein Festplattenlaufwerk (HDD), eine Halbleiterspeicherungsvorrichtung, eine optische Speicherungsvorrichtung, eine magnetooptische Speicherungsvorrichtung oder dergleichen realisiert werden.
Die Mehrzweckkommunikation-SST 7620 ist eine Mehrzweckkommunikation-SST, die eine Kommunikation mit verschiedenen Vorrichtungen vermittelt, die in einer externen Umgebung 7750 vorhanden sind. Die Mehrzweckkommunikation-SST 7620 kann ein darin ein Zellularkommunikationsprotokoll, wie etwa GSM (eingetragenes Markenzeichen) (Global System of Mobile communications), WiMAX (eingetragenes Markenzeichen), LTE (eingetragenes Markenzeichen) (Long Term Evolution) oder LTE-A (LTE-Advanced), oder andere Drahtloskommunikationsprotokolle, wie etwa Wireless-LAN (auch als Wi-Fi (eingetragenes Markenzeichen) bezeichnet) oder Bluetooth (eingetragenes Markenzeichen), implementiert haben. Die Mehrzweckkommunikation-SST 7620 kann zum Beispiel mit einer Vorrichtung (zum Beispiel einem Anwendungsserver oder einem Steuerserver), der in einem externen Netz (zum Beispiel dem Internet, einem Cloud-Netz oder einem unternehmensspezifischen Netz) vorhanden ist, über eine Basisstation oder einen Zugangspunkt verbunden sein. Außerdem kann zum Beispiel die Mehrzweckkommunikation-SST 7620 mit einem Endgerät, das nahe dem Fahrzeug vorhanden ist (zum Beispiel einem Endgerät eines Fahrers, eines Fußgängers oder eines Geschäfts oder einem Maschinentypkommunikation(MTC)-Endgerät), unter Verwendung einer Peer-to-Peer(P2P)-Technologie verbunden sein.
Die Dedizierte-Kommunikation-SST 7630 ist eine Kommunikation-SST, die ein Kommunikationsprotokoll unterstützt, das zum Zweck der Verwendung in einem Fahrzeug formuliert ist. Die Dedizierte-Kommunikation-SST 7630 kann zum Beispiel ein Standardprotokoll, wie etwa einen Drahtloszugang in einer Fahrzeugumgebung (WAVE: Wireless Access in Vehicle Environment), das eine Kombination aus IEEE802.11p einer unteren Schicht und IEEE 1609 einer oberen Schicht ist, eine dedizierte Kurzreichweitenkommunikation (DSRC: Dedicated Short Range Communications), oder ein Zellularkommunikationsprotokoll implementieren. Die Dedizierte-Kommunikation-SST 7630 führt typischerweise eine V2X-Kommunikation mit einem Konzept einschließlich einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation, Fahrzeug-zu-Heim-Kommunikation und/oder Fahrzeug-zu-Fußgänger-Kommunikation durch.
Die Positionierungseinheit 7640 empfängt zum Beispiel ein GNSS-Signal von einem Globales-Navigationssatellitensystem(GNSS)-Satelliten (zum Beispiel ein GPS-Signal von einem Globales-Positionierungssystem(GPS)-Satelliten), führt eine Positionierung aus und erzeugt Positionsinformationen einschließlich eines Breitengrades, Längengrades und einer Höhenlage des Fahrzeugs. Die Positionierungseinheit 7640 kann eine aktuelle Position durch Austauschen von Signalen mit einem Drahtloszugangspunkt spezifizieren oder kann Positionsinformationen von einem Endgerät, wie etwa einem Mobiltelefon, PHS oder Smartphon mit einer Positionierungsfunktion, erlangen.
Die Beacon-Empfangseinheit 7650 empfängt Funkwellen oder elektromagnetische Wellen, die von einer Funkstation oder dergleichen übertragen werden, die an einer Straße installiert ist, und erlangen Informationen, wie etwa eine aktuelle Position, Stau, keine Durchfahrt oder benötigte Zeit. Eine Funktion der Beacon-Empfangseinheit 7650 kann in der zuvor beschriebenen Dedizierte-Kommunikation-SST 7630 enthalten sein.
Die Fahrzeuginterne-Vorrichtung-SST 7660 ist eine Kommunikationsschnittstelle, die Verbindungen zwischen dem Mikrocomputer 7610 und verschiedenen fahrzeuginternen Vorrichtungen 7760 vermittelt, die in dem Fahrzeug vorhanden sind. Die Fahrzeuginterne-Vorrichtung-SST 7660 kann eine Drahtlosverbindung unter Verwendung eines Drahtloskommunikationsprotokolls, wie etwa Wireless-LAN, Bluetooth (eingetragenes Markenzeichen), NFC (Nahfeldkommunikation) oder WUSB (Wireless USB), herstellen. Des Weiteren kann die Fahrzeuginterne-Vorrichtung-SST 7660 eine drahtgebundene Verbindung, wie etwa USB (Universal Serial Bus), HDMI (eingetragenes Markenzeichen) (High-Definition Multimedia Interface) oder MHL (Mobile High-definition Link), über einen (nicht veranschaulichten) Verbindungsanschluss (und ein Kabel, falls erforderlich) herstellen. Die fahrzeuginterne Vorrichtung 7760 kann zum Beispiel eine Mobilvorrichtung oder eine Wearable-Vorrichtung eines Insassen und/oder eine Informationsvorrichtung, die in dem Fahrzeug getragen wird oder an diesem angebracht ist, beinhalten. Ferner kann die fahrzeuginterne Vorrichtung 7760 eine Navigationsvorrichtung beinhalten, die nach einer Route zu einem beliebigen Ziel sucht. Die Fahrzeuginterne-Vorrichtung-SST 7660 tauscht Steuersignale oder Datensignale mit den fahrzeuginternen Vorrichtungen 7760 aus.
Die Fahrzeugmontiertes-Netz-I/F 7680 ist eine Schnittstelle, die eine Kommunikation zwischen dem Mikrocomputer 7610 und dem Kommunikationsnetz 7010 vermittelt. Die Fahrzeugmontiertes-Netz-I/F 7680 überträgt und empfängt Signale oder dergleichen in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Protokoll, das durch das Kommunikationsnetz 7010 unterstützt wird.
Der Mikrocomputer 7610 der integrierten Steuereinheit 7600 steuert das Fahrzeugsteuersystem 7000 gemäß verschiedenen Programmen basierend auf Informationen, die durch die Mehrzweckkommunikation-SST 7620, die Dedizierte-Kommunikation-SST 7630, die Positionierungseinheit 7640, die Beacon-Empfangseinheit 7650, die Fahrzeuginterne-Vorrichtung-SST 7660 und/oder die Fahrzeugmontiertes-Netz-SST 7680 erlangt werden. Zum Beispiel kann der Microcomputer 7610 Steuerzielwerte für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung basierend auf den erlangten Informationen über das Innere und Äußere des Fahrzeugs berechnen und Steuerbefehle an die Antriebssystemsteuereinheit 7100 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 7610 eine kooperative Steuerung zum Zweck des Implementierens von Funktionen eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) durchführen, einschließlich Fahrzeugkollisionsvermeidung, Aufprallabschwächung, Folgefahrt basierend auf einer Zwischenfahrzeugentfernung, Fahrt mit Fahrzeuggeschwindigkeitsbeibehaltung, Fahrzeugkollisionswarnung, Fahrzeugspurverlassenswarnung und dergleichen. Der Mikrocomputer 7610 kann eine koordinierte Steuerung zum Durchführen von automatisiertem Fahren oder dergleichen, wobei ein Fahrzeug autonom unabhängig von einer Bedienung eines Fahrers durch Steuern einer Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, eines Lenkmechanismus oder einer Bremsvorrichtung fährt, oder dergleichen basierend auf erlangten Umgebungsinformationen des Fahrzeugs durchführen.
Der Mikrocomputer 7610 kann 3-dimensionale Entfernungsinformationen zwischen dem Fahrzeug und Objekten, wie etwa umliegenden Strukturen oder Personen, basierend auf Informationen erzeugen, die über die Mehrzweckkommunikation-SST 7620, die Dedizierte-Kommunikation-SST 7630, die Positionierungseinheit 7640, die Beacon-Empfangseinheit 7650, die Fahrzeuginterne-Vorrichtung-SST 7660 und/oder die Fahrzeugmontiertes-Netz-SST 7680 erlangt werden, und kann lokale Karteninformationen einschließlich Umgebungsinformationen einer aktuellen Position des Fahrzeugs erzeugen. Der Mikrocomputer 7610 kann eine Gefahr, wie etwa eine Kollision des Fahrzeugs, eine Annäherung eines Fußgängers oder eine Einfahrt ein eine Straße mit Verkehrsbeschränkung, basierend auf den erlangten Informationen vorhersagen und kann ein Warnsignal erzeugen. Das Warnsignal kann zum Beispiel ein Signal zum Erzeugen eines Warntons oder Einschalten einer Warnleuchte sein.
Die Audio/Bild-Ausgabeeinheit 7670 überträgt ein Ausgabesignal von Audio und/oder einem Bild an eine Ausgabevorrichtung, die zum visuellen oder akustischen Mitteilen von Informationen an einen Insassen des Fahrzeugs oder den Außenbereich des Fahrzeugs in der Lage ist. Bei dem in 31 veranschaulichten Beispiel sind ein Audiolautsprecher 7710, eine Anzeigeeinheit 7720 und ein Armaturenbrett 7730 als Ausgabevorrichtungen veranschaulicht. Zum Beispiel kann die Anzeigeeinheit 7720 eine fahrzeuginterne Anzeige und/oder eine Head-Up-Anzeige beinhalten. Die Anzeigeeinheit 7720 kann eine Anzeigefunktion mit erweiterter Realität (AR: Augmented Reality) aufweisen. Die Ausgabevorrichtung ist möglicherweise nicht nur eine solche Vorrichtung, sondern auch eine andere Vorrichtung, wie etwa ein Kopfhörer, eine Wearable-Vorrichtung, wie etwa eine Anzeige vom Brillentyp, die durch einen Insassen getragen wird, ein Projektor oder eine Lampe. Wenn die Ausgabevorrichtung eine Anzeigevorrichtung ist, zeigt die Anzeigevorrichtung Ergebnisse, die durch verschiedene Prozesse erhalten werden, die durch den Mikrocomputer 7610 durchgeführt werden, oder Informationen, die von einer anderen Steuereinheit empfangen werden, in verschiedenen Formaten, wie etwa Text, Bilder, Tabellen und Graphen, an. Wenn die Ausgabevorrichtung eine Tonausgabevorrichtung ist, wandelt die Tonausgabevorrichtung ein Audiosignal, das durch reproduzierte Tondaten, akustische Daten oder dergleichen gebildet wird, in ein analoges Signal um und gibt das analoge Signal hörbar aus.
Bei dem in 31 veranschaulichten Beispiel können wenigstens zwei Steuereinheiten, die über das Kommunikationsnetz 7010 verbunden sind, als eine Steuereinheit integriert werden. Alternativ dazu kann jede Steuereinheit aus mehreren Steuereinheiten konfiguriert sein. Des Weiteren kann das Fahrzeugsteuersystem 7000 eine weitere Steuereinheit beinhalten (nicht veranschaulicht). Ferner kann bei der obigen Beschreibung die andere Steuereinheit manche oder alle Funktionen einer beliebigen der Steuereinheiten aufweisen. Das heißt, dass eine vorbestimmte Berechnungsverarbeitung durch eine beliebige der Steuereinheiten durchgeführt werden kann, so lange Informationen über das Kommunikationsnetz 7010 übertragen und empfangen werden. Gleichermaßen kann eine Sensorvorrichtung, die mit einer beliebigen der Steuereinheiten verbunden ist, mit der anderen Steuereinheit verbunden sein, und mehrere Steuereinheiten können Detektionsinformationen über das Kommunikationsnetz 7010 zueinander übertragen oder voneinander empfangen.
Die vorliegende Technik kann auch die folgenden Konfigurationen annehmen.

(1) Eine Lichtdetektionsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine Arrayeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Lichtempfangsbereiche aufweist und mehrere Lichtempfangselemente aufweist, die innerhalb von jedem der Lichtempfangsbereiche angeordnet sind; eine Berechnungseinheit für jedes Pixel einschließlich eines oder mehrerer Lichtempfangselemente, die in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche enthalten sind, welche zum Erzeugen eines Histogramms bezüglich der Anzahl an Malen eines Empfangs von Licht in dem Lichtempfangselement innerhalb des Pixels und eines Lichtempfangstimings konfiguriert ist; und eine Fehlfunktionsdetektionseinheit, die zum Detektieren einer Fehlfunktion des Inneren der Berechnungseinheit konfiguriert ist.
(2) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (1) beschrieben ist, wobei die Berechnungseinheit Folgendes beinhaltet: einen Abtastschaltkreis, der zum Abtasten von Ausgabesignalen der mehreren Lichtempfangselemente, die in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche enthalten sind, mit einer vorbestimmten Abtastperiode und Ausgeben von Detektionssignalen, die angeben, dass die mehreren Lichtempfangselemente Licht für jedes Pixel empfangen haben, konfiguriert ist; einen Additionsschaltkreis, der zum Erzeugen eines Pixelwertes konfiguriert ist, der durch Addieren der Anzahl der Detektionssignale für jedes Pixel erlangt wird; und ein Histogrammerzeugungsschaltkreis, der zum Erzeugen des Histogramms jedes Pixels in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche basierend auf dem Pixelwert konfiguriert ist, der durch den Additionsschaltkreis erzeugt wird, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit eine Fehlfunktion des Abtastschaltkreises, des Additionsschaltkreises und/oder des Histogrammerzeugungsschaltkreises detektiert.
(3) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (2) beschrieben ist, wobei die Berechnungseinheit Folgendes beinhaltet: einen Filterschaltkreis, der zum Beseitigen einer Rauschkomponente konfiguriert ist, die in dem durch den Histogrammerzeugungsschaltkreis erzeugten Histogramm enthalten ist; einen Echodetektionsschaltkreis, der zum Messen einer Entfernung zu einem Objekt durch Detektieren einer Zeitdifferenz, bis Licht durch das Objekt reflektiert wird und durch die Arrayeinheit empfangen wird, nachdem das Licht projiziert wurde, basierend auf dem Histogramm nach einer Beseitigung der Rauschkomponente unter Verwendung des Filterschaltkreises konfiguriert ist, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit eine Fehlfunktion des Abtastschaltkreises, des Additionsschaltkreises, des Histogrammerzeugungsschaltkreises, des Filterschaltkreises und/oder des Echodetektionsschaltkreises detektiert.
(4) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (3) beschrieben ist, wobei die Berechnungseinheit mehrere Bereichsberechnungseinheiten beinhaltet, die jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche entsprechen, jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten wenigstens manche Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis beinhaltet, und die Fehlfunktionsdetektionseinheit eine Fehlfunktion wenigstens mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis für jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten detektiert.
(5) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (4) beschrieben ist, wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit das gleiche Testmustersignal in zwei Bereichsberechnungseinheiten unter den mehreren Bereichsberechnungseinheiten eingibt und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmt, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
(6) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (5) beschrieben ist, wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit Folgendes beinhaltet: zwei Selektoren, die zum Auswählen davon konfiguriert sind, ob das Testmustersignal in Eingangsknoten oder interne Knoten der zwei Bereichsberechnungseinheiten eingegeben werden soll oder nicht; und einen Komparator, der zum Vergleichen von Ausgabesignalen der zwei Bereichsberechnungseinheiten miteinander konfiguriert ist, wenn die zwei Selektoren eine Eingabe des Testmustersignals auswählen.
(7) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (6) beschrieben ist, wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit zwei Codierungseinheiten beinhaltet, die codierte Daten von Ausgabesignalen der zwei Bereichsberechnungseinheiten erzeugen, wenn die zwei Selektoren eine Eingabe des Testmustersignals auswählen, und der Komparator zwei Stücke der codierten Daten vergleicht, die durch die zwei Codierungseinheiten erzeugt werden.
(8) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in einem von (5) bis (7) beschrieben ist, wobei die Berechnungseinheit eine gerade Zahl, die zwei oder größer ist, der Bereichsberechnungseinheiten beinhaltet, und die Fehlfunktionsdetektionseinheit die gerade Zahl der Bereichsberechnungseinheiten in jeden Satz aus zwei Bereichsberechnungseinheiten unterteilt, das gleiche Testmustersignal in die zwei Bereichsberechnungseinheiten jedes Satzes eingibt und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmt, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
(9) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in einem von (5) bis (7) beschrieben ist, wobei die Berechnungseinheit eine ungerade Zahl, die drei oder größer ist, der Bereichsberechnungseinheiten beinhaltet, und die Fehlfunktionsdetektionseinheit die ungerade Zahl der Bereichsberechnungseinheiten in mehrere Sätze aus zwei Bereichsberechnungseinheiten unter Verwendung mancher der Bereichsberechnungseinheiten auf eine Duplexweise unterteilt, das gleiche Testmustersignal in die zwei Bereichsberechnungseinheiten jedes Satzes eingibt und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmt, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
(10) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (4) beschrieben ist, wobei die Berechnungseinheit drei oder mehr der mehreren der Bereichsberechnungseinheiten beinhaltet, die Fehlfunktionsdetektionseinheit das gleiche Testmustersignal in die mehreren Bereichsberechnungseinheiten eingibt und gemäß dessen, ob sich Ausgabesignale mancher Bereichsberechnungseinheiten unter den mehreren Bereichsberechnungseinheiten von Ausgabesignalen verbleibender Bereichsberechnungseinheiten unterscheiden, die mehr als die manchen Bereichsberechnungseinheiten sind, bestimmt, dass die manchen Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweisen.
(11) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (6) oder (7) beschrieben ist, wobei jede der mehreren der Bereichsberechnungseinheiten mehrere Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen aufweist, die kaskadenartig verbunden sind, einschließlich wenigstens mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis, der Komparator mehrere Vergleichseinheiten beinhaltet, die mit Ausgangsknoten der Verarbeitungsschaltkreise von zwei oder mehr Stufen verbunden sind, die kaskadenartig mit einer späteren Stufenseite des Selektors für jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten verbunden sind, und jede der mehreren Vergleichseinheiten Ausgabesignalen von Ausgangsknoten der Verarbeitungsschaltkreise unterschiedlicher Stufen in den zwei Bereichsberechnungseinheiten miteinander vergleicht.
(12) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (6) oder (7) beschrieben ist, wobei die Berechnungseinheit Verarbeitungsschaltkreise mehrerer Stufen aufweist, die kaskadenartig verbunden sind, einschließlich mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis, und unterschiedliche Selektoren mit Eingangsseiten von zwei oder mehr Verarbeitungsschaltkreisen unter den mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen verbunden sind und das Testmustersignal unter Verwendung jedes der Selektoren auswählbar ist, und wobei der Komparator in Assoziation mit jedem der Selektoren auf einer späteren Stufenseite des Verarbeitungsschaltkreises angeordnet ist, mit dem jeder der Selektoren verbunden ist.
(13) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (6) oder (7) beschrieben ist, wobei die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit größer als die Anzahl an Pixeln ist, für die die Berechnungseinheit eine Erzeugung des Histogramms durchführt, der Abtastschaltkreis das Detektionssignal für jedes Pixel der Arrayeinheit ausgibt, der Additionsschaltkreis den Pixelwert jedes von Pixeln erzeugt, wobei die Anzahl an Pixeln kleiner als die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit ist, und der Selektor zwischen dem Abtastschaltkreis und dem Additionsschaltkreis angeordnet ist, ein Detektionssignal, das von dem Abtastschaltkreis ausgegeben wird, in den Additionsschaltkreis mit einer Zeitanpassung zu der Zeit eines Normalbetriebs eingibt und das Testmustersignal in den Additionsschaltkreis zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose eingibt.
(14) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (6) oder (7) beschrieben ist, wobei die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit größer als die Anzahl an Pixeln ist, für die die Berechnungseinheit eine Erzeugung des Histogramms durchführt, der Abtastschaltkreis das Detektionssignal für jedes Pixel der Arrayeinheit ausgibt, der Additionsschaltkreis den Pixelwert jedes von Pixeln der Arrayeinheit erzeugt, und der Histogrammerzeugungsschaltkreis das Histogramm jedes von Pixeln erzeugt, wobei die Anzahl an Pixeln kleiner als die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit ist, und der Selektor zwischen dem Additionsschaltkreis und dem Histogrammerzeugungsschaltkreis angeordnet ist, den Pixelwert, der durch den Additionsschaltkreis erzeugt wird, in den Histogrammerzeugungsschaltkreis mit einer Zeitanpassung zu der Zeit eines Normalbetriebs eingibt und das Testmustersignal in den Histogrammerzeugungsschaltkreis zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose eingibt.
(15) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (12) beschrieben ist, wobei jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten eine Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit beinhaltet, die einen ersten Berechnungskoeffizienten, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit eines Normalbetriebs verwendet wird, und einen zweiten Berechnungskoeffizienten, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose verwendet wird, speichert, wobei die Lichtdetektionsvorrichtung ferner eine Steuereinheit beinhaltet, die zum Durchführen einer Steuerung zum Auswählen eines des ersten Berechnungskoeffizienten und des zweiten Berechnungskoeffizienten und Liefern des ausgewählten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen und Durchführen von Auswahlumschalten des Selektors konfiguriert ist.
(16) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in (12) beschrieben ist, wobei jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten eine erste Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit aufweist, die einen ersten Berechnungskoeffizienten speichert, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit eines Normalbetriebs verwendet wird, wobei die Lichtdetektionsvorrichtung ferner Folgendes beinhaltet: eine zweite Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit, die zum Speichern eines zweiten Berechnungskoeffizienten konfiguriert ist, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose verwendet wird; und eine Steuereinheit, die zum Durchführen einer Steuerung zum Liefern des ersten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen zu der Zeit des Normalbetriebs, Durchführen einer Steuerung zum Liefern des zweiten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen zu der Zeit der Fehlfunktionsdiagnose und Durchführen von Auswahlumschalten des Selektors konfiguriert ist.
(17) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in einem von (5) bis (16) beschrieben ist, die ferner eine Timingsteuereinheit beinhaltet, die zum separaten Steuern der Arrayeinheit und der Berechnungseinheit in einer Normalbetriebsperiode, in der das Histogramm basierend auf Licht erzeugt wird, das durch die Arrayeinheit empfangen wird, und in einer Fehlfunktionsdiagnoseperiode konfiguriert ist, in der eine Fehlfunktionsdetektion der Berechnungseinheit basierend auf dem Testmustersignal in einem Zustand durchgeführt wird, in dem eine Lichtempfangsoperation der Arrayeinheit gestoppt ist.
(18) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in einem von (5) bis (16) beschrieben ist, die ferner eine Timingsteuereinheit beinhaltet, die zum Durchführen einer Steuerung zum Eingeben des Testmustersignals in einen Eingangsknoten oder einen internen Knoten der Berechnungseinheit und Ausgeben eines Fehlfunktionsdiagnosesignals von der Berechnungseinheit in einer Periode konfiguriert ist, in dem jeder Verarbeitungsschaltkreis innerhalb der Berechnungseinheit eine Verarbeitung basierend auf Licht durchführt, das durch die Arrayeinheit empfangen wird.
(19) Die Lichtdetektionsvorrichtung, die in einem von (5) bis (18) beschrieben ist, die ferner einen Mustergenerator beinhaltet, der zum Erzeugen des Testmustersignals einschließlich eines Zufallsmusters einer Zeitreihe konfiguriert ist, wobei das gleiche Testmustersignal an die mehreren Bereichsberechnungseinheiten geliefert wird.
(20) Ein Entfernungsmessungssystem, das Folgendes beinhaltet: die Lichtdetektionsvorrichtung, die in einem von (3) bis (19) beschrieben ist; und eine Lichtprojektionseinheit, die zum Projizieren von Licht auf das Objekt konfiguriert ist.

Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehend erwähnten einzelnen Ausführungsformen beschränkt und umfassen verschiedene Modifikationen, die Fachleute erzielen können, und Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind ebenfalls nicht auf die vorstehend beschriebenen Details beschränkt. Mit anderen Worten können verschiedene Hinzufügungen, Modifikationen und teilweise Streichungen vorgenommen werden, ohne von der konzeptionellen Idee und dem Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, die aus den in den Ansprüchen und deren Äquivalenten definierten Details abgeleitet werden können.
[Bezugszeichenliste]

1: Entfernungsmessungssystem
4: Fehlfunktionsdetektionseinheit
5: Steuereinheit
8: Selektor
8-1: Erster Selektor
8-2: Zweiter Selektor
9: Mustergenerator
9-1: Erster Mustergenerator
9-2: Zweiter Mustergenerator
10: Lichtdetektionsvorrichtung
11: Steuereinheit
13: Lichtemissionseinheit
14: Lichtempfangseinheit
15: Berechnungseinheit
15-1: Bereichsberechnungseinheit
15-2: Bereichsberechnungseinheit
15-3: Bereichsberechnungseinheit
15-4: Bereichsberechnungseinheit
19: Externe-Ausgabe-Schnittstelle (SST)
20: SPAD-Pixel
21: Lichtempfangselement
21: Fotodiode
22: Schaltkreis
22A: Schaltkreisbereich
23: Quench-Widerstand
24: Auswahltransistor
25: Digitalwandler
26: Inverter
27: Puffer
30: Makropixel
31: Komparator
32: Codierungseinheit
33: Registerblock
34: Spaltenverschiebungszahleinstellungsregister
35: Erstes Register
36: Zweites Register
37: Selektor
38: Normalbetriebsregister
39: Selektor
40: Fehlfunktionsdiagnoseregisterblock
41: Erwarteter-Wert-Ausgabeschaltkreis
50: Tiefenbild
80: Host
90: Objekt
100: Chip
101: Lichtempfangschip
102: Schaltkreischip
120: Effektiver Pixelbereich
131: Lichtquelle
132: Kollimatorlinse
133: Halbspiegel
134: Antriebseinheit
135: Galvanospiegel
141: SPAD-Array
142: Verwendetes SPAD-Array
143: Timingsteuerschaltkreis
144: Ansteuerungsschaltkreis
145: Ausgabeschaltkreis
146: Lichtempfangslinse
150: Abtastschaltkreis
151: SPAD-Additionsschaltkreis
152: Histogrammschaltkreis
153: Filterschaltkreis
154: Echodetektionsschaltkreis
155: Registerblock
251: Widerstand
915: Berechnungseinheit
916: Berechnungskoeffizient

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020118567 A [0003]

Claims

Lichtdetektionsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Arrayeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Lichtempfangsbereiche aufweist und mehrere Lichtempfangselemente aufweist, die innerhalb von jedem der Lichtempfangsbereiche angeordnet sind; eine Berechnungseinheit für jedes Pixel einschließlich eines oder mehrerer Lichtempfangselemente, die in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche enthalten sind, welche zum Erzeugen eines Histogramms bezüglich der Anzahl an Malen eines Empfangs von Licht in dem Lichtempfangselement innerhalb des Pixels und eines Lichtempfangstimings konfiguriert ist; und eine Fehlfunktionsdetektionseinheit, die zum Detektieren einer Fehlfunktion des Inneren der Berechnungseinheit konfiguriert ist.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit Folgendes beinhaltet: einen Abtastschaltkreis, der zum Abtasten von Ausgabesignalen der mehreren Lichtempfangselemente, die in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche enthalten sind, mit einer vorbestimmten Abtastperiode und Ausgeben von Detektionssignalen, die angeben, dass die mehreren Lichtempfangselemente Licht für jedes Pixel empfangen haben, konfiguriert ist; einen Additionsschaltkreis, der zum Erzeugen eines Pixelwertes konfiguriert ist, der durch Addieren der Anzahl der Detektionssignale für jedes Pixel erlangt wird; ein Histogrammerzeugungsschaltkreis, der zum Erzeugen des Histogramms jedes Pixels in jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche basierend auf dem Pixelwert konfiguriert ist, der durch den Additionsschaltkreis erzeugt wird, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit eine Fehlfunktion des Abtastschaltkreises, des Additionsschaltkreises und/oder des Histogrammerzeugungsschaltkreises detektiert.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Berechnungseinheit Folgendes beinhaltet: einen Filterschaltkreis, der zum Beseitigen einer Rauschkomponente konfiguriert ist, die in dem durch den Histogrammerzeugungsschaltkreis erzeugten Histogramm enthalten ist; und einen Echodetektionsschaltkreis, der zum Messen einer Entfernung zu einem Objekt durch Detektieren einer Zeitdifferenz, bis Licht durch das Objekt reflektiert wird und durch die Arrayeinheit empfangen wird, nachdem das Licht projiziert wurde, basierend auf dem Histogramm nach einer Beseitigung der Rauschkomponente unter Verwendung des Filterschaltkreises konfiguriert ist, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit eine Fehlfunktion des Abtastschaltkreises, des Additionsschaltkreises, des Histogrammerzeugungsschaltkreises, des Filterschaltkreises und/oder des Echodetektionsschaltkreises detektiert.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Berechnungseinheit mehrere Bereichsberechnungseinheiten beinhaltet, die jedem der mehreren Lichtempfangsbereiche entsprechen, wobei jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten wenigstens manche Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis beinhaltet, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit eine Fehlfunktion wenigstens mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis für jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten detektiert.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit das gleiche Testmustersignal in zwei Bereichsberechnungseinheiten unter den mehreren Bereichsberechnungseinheiten eingibt und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmt, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit Folgendes beinhaltet: zwei Selektoren, die zum Auswählen davon konfiguriert sind, ob das Testmustersignal in Eingangsknoten oder interne Knoten der zwei Bereichsberechnungseinheiten eingegeben werden soll oder nicht; und einen Komparator, der zum Vergleichen von Ausgabesignalen der zwei Bereichsberechnungseinheiten miteinander konfiguriert ist, wenn die zwei Selektoren eine Eingabe des Testmustersignals auswählen.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit zwei Codierungseinheiten beinhaltet, die codierte Daten von Ausgabesignalen der zwei Bereichsberechnungseinheiten erzeugen, wenn die zwei Selektoren eine Eingabe des Testmustersignals auswählen, und wobei der Komparator zwei Stücke der codierten Daten vergleicht, die durch die zwei Codierungseinheiten erzeugt werden.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Berechnungseinheit eine gerade Zahl, die zwei oder größer ist, der Bereichsberechnungseinheiten beinhaltet, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit die gerade Zahl der Bereichsberechnungseinheiten in jeden Satz aus zwei Bereichsberechnungseinheiten unterteilt, das gleiche Testmustersignal in die zwei Bereichsberechnungseinheiten jedes Satzes eingibt und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmt, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Berechnungseinheit eine ungerade Zahl, die drei oder größer ist, der Bereichsberechnungseinheiten beinhaltet, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit die ungerade Zahl der Bereichsberechnungseinheiten in mehrere Sätze aus zwei Bereichsberechnungseinheiten unter Verwendung mancher der Bereichsberechnungseinheiten auf eine Duplexweise unterteilt, das gleiche Testmustersignal in die zwei Bereichsberechnungseinheiten jedes Satzes eingibt und, falls Ausgabesignale der zwei Bereichsberechnungseinheiten nicht gleich sind, bestimmt, dass eine der zwei Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweist.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Berechnungseinheit drei oder mehr der mehreren Bereichsberechnungseinheiten beinhaltet, und wobei die Fehlfunktionsdetektionseinheit das gleiche Testmustersignal in die mehreren Bereichsberechnungseinheiten eingibt und gemäß dessen, ob sich Ausgabesignale mancher Bereichsberechnungseinheiten unter den mehreren Bereichsberechnungseinheiten von Ausgabesignalen verbleibender Bereichsberechnungseinheiten unterscheiden, die mehr als die manchen Bereichsberechnungseinheiten sind, bestimmt, dass die manchen Bereichsberechnungseinheiten eine Fehlfunktion aufweisen.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede der mehreren der Bereichsberechnungseinheiten mehrere Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen aufweist, die kaskadenartig verbunden sind, einschließlich wenigstens mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis, wobei der Komparator mehrere Vergleichseinheiten beinhaltet, die mit Ausgangsknoten der Verarbeitungsschaltkreise von zwei oder mehr Stufen verbunden sind, die kaskadenartig mit einer späteren Stufenseite des Selektors für jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten verbunden sind, und wobei jede der mehreren Vergleichseinheiten Ausgabesignale von Ausgangsknoten der Verarbeitungsschaltkreise unterschiedlicher Stufen in den zwei Bereichsberechnungseinheiten miteinander vergleicht.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Berechnungseinheit Verarbeitungsschaltkreise mehrerer Stufen aufweist, die kaskadenartig verbunden sind, einschließlich mancher Schaltkreise unter dem Abtastschaltkreis, dem Additionsschaltkreis, dem Histogrammerzeugungsschaltkreis, dem Filterschaltkreis und dem Echodetektionsschaltkreis, wobei unterschiedliche Selektoren mit Eingangsseiten von zwei oder mehr Verarbeitungsschaltkreisen unter den mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen verbunden sind und das Testmustersignal unter Verwendung jedes der Selektoren auswählbar ist, und wobei der Komparator in Assoziation mit jedem der Selektoren auf einer späteren Stufenseite des Verarbeitungsschaltkreises angeordnet ist, mit dem jeder der Selektoren verbunden ist.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit größer als die Anzahl an Pixeln ist, für die die Berechnungseinheit eine Erzeugung des Histogramms durchführt, wobei der Abtastschaltkreis das Detektionssignal für jedes Pixel der Arrayeinheit ausgibt, wobei der Additionsschaltkreis den Pixelwert jedes von Pixeln erzeugt, wobei die Anzahl an Pixeln kleiner als die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit ist, und wobei der Selektor zwischen dem Abtastschaltkreis und dem Additionsschaltkreis angeordnet ist, ein Detektionssignal, das von dem Abtastschaltkreis ausgegeben wird, in den Additionsschaltkreis mit einer Zeitanpassung zu der Zeit eines Normalbetriebs eingibt und das Testmustersignal in den Additionsschaltkreis zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose eingibt.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit größer als die Anzahl an Pixeln ist, für die die Berechnungseinheit eine Erzeugung des Histogramms durchführt, wobei der Abtastschaltkreis das Detektionssignal für jedes Pixel der Arrayeinheit ausgibt, wobei der Additionsschaltkreis den Pixelwert jedes von Pixeln der Arrayeinheit erzeugt, wobei der Histogrammerzeugungsschaltkreis das Histogramm jedes von Pixeln erzeugt, wobei die Anzahl an Pixeln kleiner als die Anzahl an Pixeln der Arrayeinheit ist, und wobei der Selektor zwischen dem Additionsschaltkreis und dem Histogrammerzeugungsschaltkreis angeordnet ist, den Pixelwert, der durch den Additionsschaltkreis erzeugt wird, in den Histogrammerzeugungsschaltkreis mit einer Zeitanpassung zu der Zeit eines Normalbetriebs eingibt und das Testmustersignal in den Histogrammerzeugungsschaltkreis zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose eingibt.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten eine Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit beinhaltet, die einen ersten Berechnungskoeffizienten, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit eines Normalbetriebs verwendet wird, und einen zweiten Berechnungskoeffizienten, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose verwendet wird, speichert, wobei die Lichtdetektionsvorrichtung ferner eine Steuereinheit umfasst, die zum Durchführen einer Steuerung zum Auswählen eines des ersten Berechnungskoeffizienten und des zweiten Berechnungskoeffizienten und Liefern des ausgewählten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen und Durchführen von Auswahlumschalten des Selektors konfiguriert ist.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei jede der mehreren Bereichsberechnungseinheiten eine erste Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit aufweist, die einen ersten Berechnungskoeffizienten speichert, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit eines Normalbetriebs verwendet wird, wobei die Lichtdetektionsvorrichtung ferner Folgendes umfasst: eine zweite Berechnungskoeffizientenspeicherungseinheit, die zum Speichern eines zweiten Berechnungskoeffizienten konfiguriert ist, der in einem Berechnungsprozess zu der Zeit einer Fehlfunktionsdiagnose verwendet wird; und eine Steuereinheit, die zum Durchführen einer Steuerung zum Liefern des ersten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen zu der Zeit des Normalbetriebs, Durchführen einer Steuerung zum Liefern des zweiten Berechnungskoeffizienten an die mehreren Stufen von Verarbeitungsschaltkreisen zu der Zeit der Fehlfunktionsdiagnose und Durchführen von Auswahlumschalten des Selektors konfiguriert ist.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, die ferner eine Timingsteuereinheit umfasst, die zum separaten Steuern der Arrayeinheit und der Berechnungseinheit in einer Normalbetriebsperiode, in der das Histogramm basierend auf Licht erzeugt wird, das durch die Arrayeinheit empfangen wird, und in einer Fehlfunktionsdiagnoseperiode konfiguriert ist, in der eine Fehlfunktionsdetektion der Berechnungseinheit basierend auf dem Testmustersignal in einem Zustand durchgeführt wird, in dem eine Lichtempfangsoperation der Arrayeinheit gestoppt ist.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, die ferner eine Timingsteuereinheit umfasst, die zum Durchführen einer Steuerung zum Eingeben des Testmustersignals in einen Eingangsknoten oder einen internen Knoten der Berechnungseinheit und Ausgeben eines Fehlfunktionsdiagnosesignals von der Berechnungseinheit in einer Periode konfiguriert ist, in dem jeder Verarbeitungsschaltkreis innerhalb der Berechnungseinheit eine Verarbeitung basierend auf Licht durchführt, das durch die Arrayeinheit empfangen wird.
Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, die ferner einen Mustergenerator umfasst, der zum Erzeugen des Testmustersignals einschließlich eines Zufallsmusters einer Zeitreihe konfiguriert ist, wobei das gleiche Testmustersignal an die mehreren Bereichsberechnungseinheiten geliefert wird.
Entfernungsmessungssystem, das Folgendes umfasst: die Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 3; und eine Lichtprojektionseinheit, die zum Projizieren von Licht auf das Objekt konfiguriert ist.