DE112022003427T5

DE112022003427T5 - Lichtempfangende vorrichtung, abstandsmessvorrichtung und verfahren zum steuern einer lichtempfangenden vorrichtung

Info

Publication number: DE112022003427T5
Application number: DE112022003427.0T
Authority: DE
Inventors: Takuya Yokoyama
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2024-05-02
Also published as: JPWO2023281824A1; CN117321443A; WO2023281824A1

Abstract

Die lichtempfangende Vorrichtung enthält eine lichtempfangende Einheit und einen Controller. Die lichtempfangende Einheit enthält ein erstes lichtempfangendes Element, das von dem ersten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element, das Licht empfängt, das von einem zweiten lichtemittierenden Element emittiert wird, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem ersten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt. Der Controller steuert das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element so, dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine lichtempfangende Vorrichtung, eine Abstandsmessvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der lichtempfangenden Vorrichtung.
Hintergrund
Herkömmlicherweise gibt es eine Abstandsmessvorrichtung, die einen Abstand zu einem Objekt, bei dem es sich um einen Reflektor handelt, misst, indem ein Laserstrahl nach außen emittiert und reflektiertes Licht empfangen wird, wie etwa eine lichtgestützte Geschwindigkeits- und Abstandsmessung (LiDAR; engl.: light detection and ranging). Bei dieser Art von Abstandsmessvorrichtung kann eine Anomalie eines lichtemittierenden Elements durch eine Änderung eines Spannungswerts detektiert werden, der an das lichtemittierende Element angelegt wird, das einen Laserstrahl emittiert (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1) .
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2017-208195 A
Zusammenfassung
Technisches Problem
Bei der herkömmlichen Technik besteht jedoch das Problem, dass eine Anomalie eines lichtemittierenden Elements nicht detektiert werden kann, wenn sich eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss teilt bzw. gemeinsam nutzt.
Daher schlägt die vorliegende Offenbarung eine lichtempfangene Vorrichtung, eine Abstandsmessvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der lichtempfangenden Vorrichtung vor, die imstande sind, eine Anomalie eines lichtemittierenden Elements in einem Fall zu detektieren, in dem eine Vielzahl lichtemittierender Elemente einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt.
Lösung für das Problem
Um das obige Problem zu lösen, umfasst eine lichtempfangende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung: eine lichtempfangende Einheit, die ein erstes lichtempfangendes Element, das von einem ersten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element enthält, das Licht empfängt, davon einem zweiten lichtemittierenden Element emittiert wird, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem ersten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt; und einen Controller, der das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element steuert, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines ToF-Sensors als Abstandsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, um ein optisches System des ToF-Sensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu erläutern.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer lichtempfangenden Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist ein schematisches Diagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines LD-Arrays und eines SPAD-Arrays gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines SPAD-Pixels gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein detaillierteres Konfigurationsbeispiel einer SPAD-Additionseinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das ein von einer Berechnungseinheit erzeugtes Histogramm veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das ein Lichtemissionsmuster einer lichtemittierenden Einheit und ein Lichtempfangsmuster einer lichtempfangenden Einheit veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm, das eine Verarbeitung eines Musters 2-1 in 8 veranschaulicht.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Auswählen eines Musters veranschaulicht.
11 ist ein Diagramm, das eine Verarbeitung eines Musters 2-2 in 8 veranschaulicht.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Auswählen eines Musters veranschaulicht.
13 ist ein Diagramm, das ein Lichtemissionsmuster einer lichtemittierenden Einheit und ein Lichtempfangsmuster einer lichtempfangenden Einheit veranschaulicht.
14 ist ein Diagramm, das eine Verarbeitung eines Musters 2-1 in 13 veranschaulicht.
15 ist ein schematisches Diagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel des LD-Arrays veranschaulicht.
16 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Lichtempfangsmusters im SPAD-Array veranschaulicht.
17 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Lichtempfangsmusters im SPAD-Array veranschaulicht.
18 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur einer gesamten Verarbeitung veranschaulicht, die vom ToF-Sensor ausgeführt wird.
19 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur in einem Fall veranschaulicht, in dem ein Fehler auftritt.
20 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
21 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel von Installationspositionen eines Detektors für Information von außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungseinheit veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden hierin mit Verweis auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen werden die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und wird eine redundante Beschreibung unterlassen.
Überdies kann in der Beschreibung und den Zeichnungen eine Vielzahl von Bestandteilelementen mit im Wesentlichen derselben funktionalen Konfiguration voneinander unterschieden werden, indem unterschiedliche Zahlen nach derselben Bezugsziffer hinzugefügt werden. Falls es jedoch nicht notwendig ist, die Vielzahl von Bestandteilelementen mit im Wesentlichen derselben funktionellen Konfiguration voneinander zu unterscheiden, wird nur die gleiche Bezugsziffer angegeben.
Man beachte, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.

1. Ausführungsform
- 1.1 Abstandsmessvorrichtung (ToF-Sensor)
- 1.2 Optisches System
- 1.3 Lichtempfangende Einheit
- 1.4 LD-Array und SPAD-Array
- 1.5 SPAD-Pixel
- 1.6 Schematisches Betriebsbeispiel eines SPAD-Pixels
- 1.7 SPAD-Additionseinheit
- 1.8 Abtastzyklus
- 1.9 Histogramm
- 1.10 Anomalie-Detektionsverfahren (1)
- 1.11 Anomalie-Detektionsverfahren (2)
- 1.12 Anomalie-Detektionsverfahren (3)
- 1.13 Anomalie-Detektionsverfahren (4)
2. Anwendungsbeispiel
3. Zusammenfassung

1. Ausführungsform
Zunächst wird mit Verweis auf die Zeichnungen im Folgenden eine Ausführungsform im Detail beschrieben.
1.1 Abstandsmessvorrichtung (ToF-Sensor)
1 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines ToF-Sensors als Abstandsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht ist, enthält der ToF-Sensor 1 einen Controller 11, eine lichtemittierende Einheit 13, eine lichtempfangende Einheit 14, eine Berechnungseinheit 15 und eine externe Schnittstelle (I/F) 19. Der Controller 11, die lichtempfangende Einheit 14 und Berechnungseinheit 15 sind in der lichtempfangenden Vorrichtung 2 enthalten.
Der Controller 11 enthält beispielsweise eine Informationsverarbeitungseinrichtung wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und steuert jede Einheit des ToF-Sensors 1. Überdies steuert der Controller 11 das Lesen des Detektionssignals von der lichtempfangenden Einheit 14 und das Durchführen einer Abstandsmessung. Überdies enthält der Controller 11 eine Bestimmungseinheit 111, die eine Anomalie der lichtemittierenden Einheit 13 bestimmt.
Die externe I/F 19 kann beispielsweise ein Kommunikationsadapter sein, um eine Kommunikation mit einem externen Host 80 über ein Kommunikationsnetzwerk einzurichten, das einem beliebigen Standard wie etwa einem Controller Area Network (CAN), einem Local Interconnect Network (LIN) oder FlexRay (eingetragenes Warenzeichen) zusätzlich zu einem drahtlosen lokalen Netzwerk (LAN; engl.: local area network) oder einem drahtgestützten LAN entspricht.
Hier kann es sich, falls der ToF-Sensor 1 in einem mobilen Körper wie etwa einem Automobil montiert ist, beispielsweise bei dem Host 80 um eine an einem Automobil oder dergleichen montierte Motor-Steuerungseinheit (ECU) sein. Überdies kann in einem Fall, in dem der ToF-Sensor 1 in einem autonomen mobilen Roboter wie etwa einem Haustierroboter oder einem autonomen mobilen Körper wie etwa einem Reinigungsroboter, einem unbemannten Luftfahrzeug oder Folgetransportroboter montiert ist, der Host 80 eine Steuerungsvorrichtung oder dergleichen sein, die den autonomen mobilen Körper steuert.
Obgleich Details später beschrieben werden, umfasst die lichtemittierende Einheit 13 beispielsweise Halbleiter-Laserdioden als eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, die in einem eindimensionalen Array entlang einer vertikalen Richtung als Lichtquelle angeordnet sind, und emittiert sie einen gepulsten Laserstrahl L1 mit einer vorbestimmten Zeitbreite in einem vorbestimmten Zyklus (worauf auch als Lichtemissionszyklus verwiesen wird). Außerdem emittiert die lichtemittierende Einheit 13 den Laserstrahl L1 beispielsweise mit einer Zeitbreite von 1 ns (Nanosekunde) in einem Zyklus von 1 MHz (Megahertz). Falls sich beispielsweise ein Objekt 90 innerhalb des Abstandsmessbereichs befindet, wird der von der lichtemittierenden Einheit 13 emittierte Laserstrahl L1 vom Objekt 90 reflektiert und tritt als reflektiertes Licht L2 in die lichtempfangende Einheit 14 ein.
Obgleich Details später beschrieben werden, enthält die lichtempfangende Einheit 14 beispielsweise SPAD-Pixel, bei denen es sich um eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen handelt, die in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind und jeweils Licht von einer Vielzahl von Halbleiter-Laserdioden empfangen, und gibt sie Informationen in Bezug auf die Anzahl (zum Beispiel entsprechend der Anzahl von später zu beschreibenden Detektionssignalen) von SPAD-Pixeln (worauf hier im Folgenden als die Anzahl von Detektionen verwiesen wird) aus, in denen das Auftreten bzw. der Einfall von Photonen nach einer Lichtemission durch die lichtemittierende Einheit 13 detektiert wurde. Beispielsweise detektiert die lichtempfangende Einheit 14 den Einfall von Photonen in einem vorbestimmten Abtastzyklus für eine Lichtemission der lichtemittierenden Einheit 13 und gibt die Anzahl detektierter Photonen aus.
Die Berechnungseinheit 15 aggregiert die von der lichtempfangenden Einheit 14 ausgegebene Anzahl an Detektionen für jedes der Vielzahl von SPAD-Pixeln (die zum Beispiel einem oder einer Vielzahl von später zu beschreibenden Makro-Pixeln entsprechen) und erzeugt ein Histogramm, in dem die horizontale Achse die Laufzeit ist und die vertikale Achse der akkumulierte Pixel-Wert auf der Basis der durch die Aggregation erhaltenen Pixelwerte ist. Beispielsweise führt die Berechnungseinheit 15 für eine Vielzahl von Malen einer Lichtemission der lichtemittierenden Einheit 13 das Erhalten eines Pixel-Werts durch Aggregieren der Anzahl von Detektionen bei der vorbestimmten Abtastfrequenz für eine Lichtemission der lichtemittierenden Einheit 13 aus, wodurch ein Histogramm erzeugt wird, in dem die horizontale Achse (Klasse (engl.: bin) des Histogramms) ein Abtastzyklus ist, der der Laufzeit entspricht, und die vertikale Achse ein akkumulierter Pixel-Wert ist, der durch Akkumulieren von in jedem Abtastzyklus erhaltenen Pixel-Werten erhalten wird.
Außerdem spezifiziert nach Durchführen einer vorbestimmten Filterverarbeitung am erzeugten Histogramm die Berechnungseinheit 15 die Laufzeit, wenn der akkumulierte Pixel-Wert den Peak vom Histogramm nach der Filterverarbeitung erreicht. Die Berechnungseinheit 15 berechnet den Abstand vom ToF-Sensor 1 oder der mit dem ToF-Sensor 1 ausgestatteten Vorrichtung zum innerhalb des Abstandsmessbereichs befindlichen Objekt 90 auf der Basis der spezifizierten Laufzeit. Man beachte, dass die Informationen über den durch die Berechnungseinheit 15 berechneten Abstand beispielsweise über die externe I/F 19 an den Host 80 oder dergleichen ausgegeben werden können.
1.2 Optisches System
2 ist ein Diagramm, um ein optisches System des ToF-Sensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu erläutern. 2 veranschaulicht ein optisches System des sogenannten Scan-Typs, das den Blickwinkel der lichtempfangenden Einheit 14 in der horizontalen Richtung scannt.
Wie in 2 veranschaulicht ist, enthält der ToF-Sensor 1 als optisches System ein LD-Array 131, eine Kollimatorlinse 132, einen Halbspiegel 133, einen Galvanospiegel 135, eine lichtempfangende Linse 146 und ein SPAD-Array 141. Das LD-Array 131, die Kollimatorlinse 132, der Halbspiegel 133 und der Galvanospiegel 135 sind beispielsweise in der lichtempfangenden Einheit 13 in 1 enthalten. Überdies sind die lichtempfangende Linse 146 und das SPAD-Array 141 beispielsweise in der lichtempfangenden Einheit 14 in 1 enthalten.
In der in 2 veranschaulichten Konfiguration wandelt die Kollimatorlinse 132 den vom LD-Array 131 emittierenden Laserstrahl L1 in einen rechteckigen parallelen Strahl mit einem Intensitätsspektrum mit einem Querschnitt, der in der vertikalen Richtung lang ist, um und tritt dann der Laserstrahl L1 in den Halbspiegel 133 ein. Der Halbspiegel 133 reflektiert einen Teil des einfallenden Laserstrahls L1. Der vom Halbspiegel 133 reflektierte Laserstrahl L1 fällt auf den Galvanospiegel 135. Der Galvanospiegel 135 vibriert beispielsweise in der horizontalen Richtung um eine vorbestimmte Drehachse mittels einer Antriebseinheit 134, die basierend auf der Steuerung vom Controller 11 arbeitet. Im Ergebnis wird der Laserstrahl L1 so horizontal gescannt, dass ein Blickwinkel SR des Laserstrahls L1, der vom Galvanospiegel 135 reflektiert wird, in einem Abstandsmessbereich AR in der horizontalen Richtung hin- und herlaufend scannt. Mit anderen Worten fungieren die Antriebseinheit 134 und der Galvanospiegel 135 als eine Scan-Einheit, die vom LD-Array 131 emittiertes Licht entlang der horizontalen Richtung scannt. Man beachte, dass ein mikro-elektromechanisches System (MEMS), ein Mikromotor oder dergleichen für die Antriebseinheit 134 verwendet werden kann.
Der vom Galvanospiegel 135 reflektierte Laserstrahl L1 wird von dem im Abstandsmessbereich AR befindlichen Objekt 90 reflektiert und tritt als das reflektierte Licht L2 in den Galvanospiegel 135 ein. Ein Teil des reflektierten Lichts L2, das auf den Galvanospiegel 135 fällt, wird durch den Halbspiegel 133 durchgelassen und fällt auf die lichtempfangende Linse 146, wodurch ein Bild auf einem spezifischen SPAD-Array 142 im SPAD-Array 141 gebildet bzw. erzeugt wird. Man beachte, dass es sich bei dem SPAD-Array 142 um das gesamte SPAD-Array 141 oder einen Teil davon handeln kann.
1.3 Lichtempfangende Einheit
3 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer lichtempfangenden Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 3 veranschaulicht ist, enthält die lichtempfangende Einheit 14 ein SPAD-Array 141, eine Zeitsteuerungsschaltung 143, eine Ansteuerungsschaltung 144 und eine Ausgabeschaltung 145.
Das SPAD-Array 141 enthält eine Vielzahl von SPAD-Pixeln 20, die in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind. Mit der Vielzahl von SPAD-Pixeln 20 ist eine Pixel-Ansteuerungsleitung LD (vertikale Richtung in der Zeichnung) für je eine bzw. jede Spalte verbunden, und eine Ausgangssignalleitung LS (horizontale Richtung in der Zeichnung) ist für je eine bzw. jede Reihe verbunden. Ein Ende der Pixel-Ansteuerungsschaltung LD ist mit einem je einer bzw. jeder Spalte entsprechenden Ausgabeende der Ansteuerungsschaltung 144 verbunden, und ein Ende der Ausgangssignalleitung LS ist mit einem je einer bzw. jeder Reihe entsprechenden Eingangsende der Ausgabeschaltung 145 verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das reflektierte Licht L2 unter Verwendung des gesamten SPAD-Arrays 141 oder eines Teils davon detektiert. Das Gebiet bzw. der Bereich (SPAD-Array 142), der im SPAD-Array 141 genutzt wird, kann ein Rechteck sein, das in der vertikalen Richtung lang ist und das Gleiche wie das Bild des reflektierten Lichts L2 ist, das auf dem SPAD-Array 141 gebildet wird, wenn der gesamte Laserstrahl L1 als das reflektierte Licht L2 reflektiert wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und können verschiedene Modifikationen wie etwa ein Bereich größer oder ein Bereich kleiner als das auf dem SPAD-Array 141 erzeugte Bild des reflektierten Lichts L2 vorgenommen werden.
Die Ansteuerungsschaltung 144 enthält ein Schieberegister, einen Adressdecodierer und dergleichen und steuert jedes SPAD-Pixel 20 des SPAD-Arrays 141 zur gleichen Zeit für alle Pixel in Einheiten von Spalten oder dergleichen an. Daher enthält die Ansteuerungsschaltung 144 zumindest eine Schaltung, die eine Lösch- bzw. Quench-Spannung V_QCH, die später beschrieben werden soll, an jedes SPAD-Pixel 20 in der Auswahlspalte im SPAD-Array 141 anlegt, und eine Schaltung, die eine Auswahl-Steuerungsspannung V_SEL, die später beschrieben werden soll, an jedes SPAD-Pixel 20 in der Auswahlspalte anlegt. Die Ansteuerungsschaltung 144 legt dann die Auswahl-Steuerungsspannung V_SEL an die Pixel-Ansteuerungsleitung LD an, die der zu lesenden Spalte entspricht, wodurch die SPAD-Pixel 20 ausgewählt werden, die zum Detektieren eines Einfalls von Photonen in Einheiten von Spalten genutzt werden sollen.
Ein Signal (worauf als Detektionssignal verwiesen wird) V_OUT, das von jedem SPAD-Pixel 20 der durch die Ansteuerungsschaltung 144 selektiv gescannten Spalte abgegeben wird, wird über jede der Ausgangssignalleitungen LS in die Ausgabeschaltung 145 eingespeist. Die Ausgabeschaltung 145 gibt das von jedem SPAD-Pixel 20 eingespeiste Detektionssignal V_OUT an die SPAD-Additionseinheit 40 ab, die für jedes später beschriebene Makro-Pixel vorgesehen ist.
Die Zeitsteuerungsschaltung 143 enthält einen Zeitsteuerungsgenerator oder dergleichen, der verschiedene Zeitsteuerungssignale erzeugt, und steuert die Ansteuerungsschaltung 144 und die Ausgabeschaltung 145 auf der Basis der verschiedenen, vom Zeitsteuerungsgenerator erzeugten Zeitsteuerungssignale.
1.4 LD-Array und SPAD-Array
4 ist ein schematisches Diagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel des LD-Arrays und des SPAD-Arrays gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 4 veranschaulicht ist, hat das LD-Array 131 eine Konfiguration, bei der beispielsweise LDs 131-1 bis 131-8, die eine Vielzahl von auf einem Substrat 1310 montierten Halbleiter-Laserdioden bilden, in einem eindimensionalen Array entlang einer vertikalen Richtung angeordnet sind. Mit anderen Worten enthält das LD-Array 131 beispielsweise die LDs 131-1 bis 131-8, die entlang der vertikalen Richtung einander benachbart der Reihe nach angeordnet sind. Jede der LDs 131-1 bis 131-8 hat jeweils einen Anodenanschluss 1311 bis 1318 und teilt sich bzw. nutzt einen Kathodenanschluss 1319 gemeinsam. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die LDs 131-1 bis 131-8 einen Kathodenanschluss 1319 gemeinsam nutzen; die LDs 131-1 bis 131-8 können jedoch einen Anodenanschluss gemeinsam nutzen. Überdies wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem das LD-Array 131 acht LDs umfasst; aber die Anzahl der LDs muss nur eine Mehrzahl sein.
Das SPAD-Array 142 hat beispielsweise eine Konfiguration, bei der eine Vielzahl von SPAD-Pixeln 20 in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind. Die Vielzahl von SPAD-Pixeln 20 ist in eine Vielzahl von Makro-Pixeln 30 gruppiert, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von in der Reihen- und/oder Spalten-Richtung angeordneten SPAD-Pixeln 20 umfassen. Die Form des Bereichs, der die äußeren Ränder der am äußersten Rand jedes Makro-Pixels 30 gelegenen SPAD-Pixel 20 verbindet, ist eine vorbestimmte Form (zum Beispiel ein Rechteck).
Das SPAD-Array 142 enthält beispielsweise eine Vielzahl von Makro-Pixeln 30, die in der vertikalen Richtung (entsprechend der Spalten-Richtung) angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist das SPAD-Array 142 beispielsweise in eine Vielzahl von Bereichen (worauf hier im Folgenden als SPAD-Bereich verwiesen wird) in der vertikalen Richtung unterteilt. In dem in 4 veranschaulichten Beispiel ist das SPAD-Array 142 in acht SPAD-Bereiche 142-1 bis 142-8 unterteilt, die jeweils die von den LDs 131-1 bis 131-8 emittierten Laserstrahlen empfangen. Der oberste SPAD-Bereich 142-1 entspricht beispielsweise dem obersten 1/8-Bereich im Blickfeld SR des SPAD-Arrays 142 und empfängt den von der LD 131-1 emittierten Laserstrahl. Ähnlich entspricht der SPAD-Bereich 142-2 darunter beispielsweise dem zweiten 1/8-Bereich von oben im Blickfeld SR und empfängt den von der LD 131-2 emittierten Laserstrahl. Ähnlich entsprechen die SPAD-Bereiche 142-3 bis 142-8 jeweils 1/8-Bereichen im Blickwinkel SR und empfangen sie die von den LDs 131-3 bis 131-8 emittierten Laserstrahlen.
1.5 SPAD-Pixel
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel des SPAD-Pixels gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht ist, enthält das SPAD-Pixel 20 eine Fotodiode 21 als lichtempfangendes Element und eine Ausleseschaltung 22, die den Einfall eines Photons auf der Fotodiode 21 detektiert. Wenn ein Photon in die Fotodiode 21 in einem Zustand eintritt, in dem eine umgekehrte Vorspannung bzw. Sperrvorspannung V_SPAD, die gleich einer Durchbruchspannung oder höher als eine solche ist, zwischen einer Anode und einer Kathode der Fotodiode angelegt ist, wird ein Lawinenstrom erzeugt.
Die Ausleseschaltung 22 enthält einen Quench-Widerstand 23, einen Digitalwandler 25, einen Inverter 26, einen Puffer 27 und einen Auswahltransistor 24. Der Quench-Widerstand 23 ist beispielsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor vom N-Typ (MOSFET: worauf hier im Folgenden als NMOS-Transistor verwiesen wird), dessen Drain mit der Anode der Fotodiode 21 verbunden ist und dessen Source über den Auswahltransistor 24 geerdet ist. Außerdem wird eine Quench-Spannung V_QCH, die vorher festgelegt wird, um zu veranlassen, dass der NMOS-Transistor als Quench-Widerstand fungiert, von der Ansteuerungsschaltung 144 über die Pixel-Ansteuerungsleitung LD an das Gate des NMOS-Transistors, der den Quench-Widerstand 23 bildet, angelegt.
In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Fotodiode 21 um eine SPAD. Die SPAD ist eine Lawinen-Fotodiode, die in einem Geigermodus arbeitet, wenn eine Sperrvorspannung, die gleich einer Durchbruchspannung oder höher als eine solche ist, zwischen einer Anode und einer Kathode der SPAD angelegt ist, und den Einfall eines Photons detektieren kann.
Der Digitalwandler 25 enthält einen Widerstand 251 und einen NMOS-Transistor 252. Ein Drain des NMOS-Transistors 252 ist über den Widerstand 251 mit einer Stromversorgungsspannung VDD verbunden, und dessen Source ist geerdet. Außerdem wird eine Spannung an einen Verbindungspunkt N1 zwischen der Anode der Fotodiode 21 und dem Quench-Widerstand 23 an das Gate des NMOS-Transistors 252 angelegt.
Der Inverter 26 enthält einen MOSFET-Transistor vom P-Typ (worauf hier im Folgenden als PMOS-Transistor verwiesen wird) 261 und einen NMOS-Transistor 262. Ein Drain des PMOS-Transistors 261 ist mit der Stromversorgungsspannung VDD verbunden, und dessen Source 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 dessen Source ist geerdet. Eine Spannung an einem Verbindungspunkt N2 zwischen dem Widerstand 251 und dem Drain des NMOS-Transistors 252 wird an das Gate des PMOS-Transistors 261 bzw. das Gate des NMOS-Transistors 262 angelegt. Die Ausgabe des Inverters 26 wird in den Puffer 27 eingespeist.
Der Puffer 27 ist eine Schaltung zur Impedanzumwandlung. Wenn ein Ausgangssignal vom Inverter 26 eingespeist wird, wandelt der Puffer die Impedanz des Ausgangssignals, das eingespeist wird, um und gibt das umgewandelte Signal als Detektionssignal V_OUT ab.
Der Auswahltransistor 24 ist beispielsweise ein NMOS-Transistor, dessen Drain mit der Source des den Quench-Widerstand 23 bildenden NMOS-Transistors verbunden ist und dessen Source geerdet ist. Der Auswahltransistor 24 ist mit der Ansteuerungsschaltung 144 verbunden und wechselt vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand, wenn das Auswahl-Steuerungssignal V_SEL von der Ansteuerungsschaltung 144 über die Pixel-Ansteuerungsleitung LD an das Gate des Auswahltransistors 24 angelegt wird.
1.6 Schematisches Betriebsbeispiel eines SPAD-Pixels
Die in 5 veranschaulichte Ausleseschaltung 22 arbeitet beispielsweise wie folgt. Das heißt, zunächst wird während einer Periode, in der die Auswahl-Steuerungsspannung V_SEL von der Ansteuerungsschaltung 144 an den Auswahltransistor 24 angelegt wird und der Auswahltransistor 24 im EIN-Zustand ist, die Sperrvorspannung V_SPAD, die gleich der Durchbruchspannung oder höher als diese ist, an die Fotodiode 21 angelegt. Infolgedessen ist der Betrieb der Fotodiode 21 zugelassen.
Auf der anderen Seite wird während einer Periode, in der die Auswahl-Steuerungsspannung V_SEL von der Ansteuerungsschaltung 144 nicht an den Auswahltransistor 24 angelegt wird und der Auswahltransistor 24 im AUS-Zustand ist, die Sperrvorspannung V_SPAD nicht an die Fotodiode 21 angelegt, sodass der Betrieb der Fotodiode 21 unterbunden ist.
Wenn ein Photon in die Fotodiode 21 eintritt, während der Auswahltransistor 24 im EIN-Zustand ist, wird in der Fotodiode 21 ein Lawinenstrom erzeugt. Infolgedessen fließt ein Lawinenstrom durch den Quench-Widerstand 23 und steigt die Spannung am Verbindungspunkt N1. Wenn die Spannung am Verbindungspunkt N1 höher als die Spannung für den EIN-Zustand des NMOS-Transistors 252 wird, geht der NMOS-Transistor 252 in den EIN-Zustand über und ändert sich die Spannung am Verbindungspunkt N2 von der Stromversorgungsspannung VDD in 0 V. Wenn sich die Spannung am Verbindungspunkt N2 von der Stromversorgungsspannung VDD in 0 V ändert, wechselt der PMOS-Transistor 261 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand, wechselt der NMOS-Transistor 262 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand und ändert sich die Spannung am Verbindungspunkt N3 von 0 V in die Stromversorgungsspannung VDD. Infolgedessen wird vom Puffer 27 das Hochpegel-Detektionssignal V_OUT abgegeben.
Danach wird, wenn die Spannung am Verbindungspunkt N1 weiter ansteigt, die zwischen der Anode und der Kathode der Fotodiode 21 angelegte Spannung kleiner als die Durchbruchspannung, wodurch der Lawinenstrom stoppt und die Spannung am Verbindungspunkt N1 abnimmt. Wenn dann die Spannung am Verbindungspunkt N1 niedriger als die Spannung für den EIN-Zustand des NMOS-Transistors 252 wird, geht der NMOS-Transistor 252 in den AUS-Zustand über und wird die Abgabe des Detektionssignals V_OUT vom Puffer 27 gestoppt (niedriger Pegel).
Wie oben beschrieben wurde, gibt die Ausleseschaltung 22 das Hochpegel-Detektionssignal V_OUT während einer Periode von dem Zeitpunkt, zu dem das Photon in die Fotodiode 21 eintritt, um den Lawinenstrom zu erzeugen, und der NMOS-Transistor 252 in den EIN-Zustand übergeht, bis zu dem Zeitpunkt ab, zu dem der Lawinenstrom stoppt und der NMOS-Transistor 252 in den AUS-Zustand übergeht. Das Ausgabe-Detektionssignal V_OUT wird für jedes Makro-Pixel 30 über die Ausgabeschaltung 145 in die SPAD-Additionseinheit 40 eingespeist. Daher wird das Detektionssignal V_OUT der Anzahl (die Detektionszahl) von SPAD-Pixeln 20, in denen der Einfall von Photonen unter der Vielzahl von ein Makro-Pixel 30 bildenden SPAD-Pixeln 20 detektiert wird, in jede SPAD-Additionseinheit 40 eingespeist.
1.7 SPAD-Additionseinheit
6 ist ein Blockdiagramm, das ein detaillierteres Konfigurationsbeispiel der SPAD-Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Man beachte, dass die SPAD-Additionseinheit 40 in der lichtempfangenden Einheit 14 enthalten sein kann oder in der Berechnungseinheit 15 enthalten sein kann.
Wie in 6 veranschaulicht ist, enthält die SPAD-Additionseinheit 40 beispielsweise eine Impuls-Formungseinheit 41 und eine Lichtempfangszahl-Zähleinheit 42.
Die Impuls-Formungseinheit 41 formt die Impulswellenform des über die Ausgabeschaltung 145 vom SPAD-Array 141 eingespeisten Detektionssignals V_OUT in eine Impulswellenform mit einer Zeitbreite gemäß dem Betriebstakt der SPAD-Additionseinheit 40.
Die Lichtempfangszahl-Zähleinheit 42 zählt das Detektionssignal V_OUT, das vom entsprechenden Makro-Pixel 30 für jeden Abtastzyklus eingespeist wird, wodurch die Zahl (die Detektionszahl) der SPAD-Pixel 20 gezählt wird, in denen der Einfall von Photonen für jeden Abtastzyklus detektiert wird, und gibt den gezählten Wert als den Pixel-Wert des Makro-Pixels 30 aus.
1.8 Abtastzyklus
Hier handelt es sich bei dem Abtastzyklus um einen Zyklus zum Messen einer Zeit (Laufzeit) von dem Zeitpunkt an, zu dem die lichtemittierende Einheit 13 den Laserstrahl L1 emittiert, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die lichtempfangende Einheit 14 den Einfall von Photonen detektiert. Als der Abtastzyklus wird ein Zyklus festgelegt, der kürzer als der Lichtemissionszyklus der lichtemittierenden Einheit 13 ist. Indem man beispielsweise den Abtastzyklus verkürzt, ist es möglich, die Laufzeit des von der lichtemittierenden Einheit 13 emittierten und vom Objekt 90 reflektierten Photons mit einer höheren Zeitauflösung zu berechnen. Dies bedeutet, dass durch Erhöhen der Abtastfrequenz der Abstand zum Objekt 90 mit einer höheren Abstandsmessauflösung berechnet werden kann.
Falls beispielsweise eine Laufzeit bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die lichtemittierende Einheit 13 den Laserstrahl L1 emittiert, der Laserstrahl L1 vom Objekt 90 reflektiert wird und das reflektierte Licht L2 auf die lichtempfangende Einheit 14 fällt, auf t festgelegt wird, kann der Abstand L zum Objekt 90 mit der folgenden Gleichung (1) berechnet werden, da die Lichtgeschwindigkeit C konstant (C ≈ 300.000.000 m (Meter)/s (Sekunde)) ist. $L = C \times t / 2$
Wenn die Abtastfrequenz 1 GHz beträgt, beträgt daher der Abtastzyklus 1 ns (Nanosekunde). In diesem Fall entspricht ein Abtastzyklus 15 cm (Zentimeter). Dies bedeutet, dass die Abstandsmessauflösung 15 cm beträgt, wenn die Abtastfrequenz 1 GHz ist. Wenn außerdem die Abtastfrequenz auf 2 GHz verdoppelt wird, beträgt der Abtastzyklus 0,5 ns (Nanosekunden) und entspricht somit ein Abtastzyklus 7,5 cm (Zentimeter). Dies bedeutet, dass die Auflösung einer Abstandsmessung auf 1/2 gesetzt werden kann, wenn die Abtastfrequenz verdoppelt wird. Durch Erhöhen der Abtastfrequenz und Verkürzen des Abtastzyklus kann auf diese Weise der Abstand zum Objekt 90 genauer berechnet werden.
1.9 Histogramm
7 veranschaulicht ein Histogramm, das von der oben beschriebenen Berechnungseinheit 15 erzeugt wird. Konkret veranschaulicht 7 einen Graphen, der durch Linearisieren eines Histogramms erhalten wird, in dem die vertikale Achse einen akkumulierten Pixel-Wert repräsentiert und die horizontale Achse die Zeit (Laufzeit) repräsentiert. Wie in 7 veranschaulicht ist, erscheint im Histogramm ein Peak P1, der dem Objekt 90 entspricht, bei dem es sich um einen Reflektor handelt, wenn sich das Objekt 90 (siehe 1) in dem mittels des ToF-Sensors 1 detektierten Bereich befindet. Der Peak P1 hat eine Peak-Breite nahe der Impulsbreite des Laserstrahls L1.
1.10 Anomalie-Detektionsverfahren (1)
8 ist ein Diagramm, das ein Lichtemissionsmuster einer lichtemittierenden Einheit und ein Lichtempfangsmuster einer lichtempfangenden Einheit veranschaulicht. 8 veranschaulicht von links die Musternamen, die Nummern der LDs 131-1 bis 131-8, die Licht emittieren müssen, die Nummern von SPAD-Bereichen 142-1 bis 142-8, die detektiert werden müssen, die Nummern von LDs 131-1 bis 131-8, die Licht in einem stationären Fall emittieren, die Nummern von SPAD-Bereichen 142-1 bis 142-8, die Licht im stationären Fall detektieren, die in einem anormalen Fall kurzgeschlossenen Teile, die Nummern von LDs 131-1 bis 131-8, die Licht im anormalen Fall emittieren, und die Nummern von SPAD-Bereichen 142-1 bis 142-8, die Licht im anormalen Fall detektieren.
9 ist ein Diagramm, das eine Verarbeitung eines Musters 2-1 in 8 veranschaulicht. Bei der Verarbeitung des Musters 2-1 ist ein Bereich, der mit Licht von den LDs 131-1 bis 131-8 bestrahlt wird, A11 und ist ein Bereich, in dem die SPAD-Bereiche 142-1 bis 142-8 das Licht detektieren, A12. Konkret veranlasst der Controller 11, dass die LD 131-2 Licht auf der Basis der LD-Lichtemissionsanforderung emittiert, und veranlasst er, dass der SPAD-Bereich 142-1 und der SPAD-Bereich 142-2 Licht auf der Basis des SPAD-Detektionsbereich detektieren. Wie oben beschrieben wurde, steuert, wenn irgendeine der LDs 131-1 bis 131-8 Licht emittiert, der Controller 11 die SPAD-Bereiche 142-1 bis 142-8 so, dass das Licht von dem SPAD-Bereich, der Licht von der LD empfängt, die Licht emittiert hat, und dem SPAD-Bereich empfangen wird, der Licht von der LD empfängt, die der LD benachbart ist, die Licht emittiert hat.
Zu dieser Zeit emittiert im stationären Fall, in dem kein Fehler in den LDs 131-1 bis 131-8 auftritt, die LD 131-2 Licht, detektiert der SPAD-Bereich 142-2 das Licht und detektiert der SPAD-Bereich 142-1 das Licht nicht.
Im anormalen Fall andererseits, in dem ein Kurzschluss zwischen dem Anodenanschluss 1311 der LD 131-1 und dem Anodenanschluss 1312 der LD 131-2 auftritt, wird die an die LD 131-2 angelegte Leistung zur Hälfte an die LD 131-1 und die LD 131-2 angelegt und emittieren sowohl die LD 131-1 als auch die LD 131-2 Licht. Dann detektieren sowohl der SPAD-Bereich 142-1 als auch der SPAD-Bereich 142-2 Licht. Daher stellt man bei der Verarbeitung des Musters 2-1, wenn sowohl der SPAD-Bereich 142-1 als auch der SPAD-Bereich 142-2 Licht detektieren, fest, dass ein Kurzschluss zwischen dem Anodenanschluss 1311 und dem Anodenanschluss 1312 auftritt. In einem Fall, in dem sowohl der SPAD-Bereich 142-1 als auch der SPAD-Bereich 142-2 Licht detektieren, wenn die LD 131-2 Licht emittiert, bestimmt daher die Bestimmungseinheit, dass die lichtemittierende Einheit 13 anormal ist.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Auswählen eines Musters veranschaulicht. Wie in 10 veranschaulicht ist, ist es, wenn die Verarbeitung von Mustern 1, 2-1 bis 7-1 und 8 in Schritten 1 bis 8 ausgeführt wird, möglich, zu identifizieren, ob ein Kurzschluss in den Anodenanschlüssen 1311 bis 1318 der LDs 131-1 bis 131-8 aufgetreten ist oder nicht, und ist es ferner möglich, einen Teil, in dem ein Kurzschluss aufgetreten ist, zu identifizieren.
In dem stationären Fall und dem anormalen Fall ändert sich der Gesamtbetrag der an das LD-Array 131 angelegten Leistung nicht, und somit ist es nicht möglich, einen Kurzschluss des LD-Arrays 131 unter Verwendung eines Spannungswerts oder dergleichen zu detektieren. Außerdem kann in einem Fall, in dem der Anodenanschluss und der Kathodenanschluss nicht gemeinsam sind und die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen jeweils den Anodenanschluss und den Kathodenanschluss aufweist, ein Kurzschluss unter Verwendung eines Spannungswerts oder dergleichen detektiert werden, kann aber das LD-Array 131 nicht verkleinert werden.
1.11 Anomalie-Detektionsverfahren (2)
11 ist ein Diagramm, das eine Verarbeitung des Musters 2-2 in 8 veranschaulicht. Bei der Verarbeitung des Musters 2-2 ist ein Bereich, der mit Licht von den LDs 131-1 bis 131-8 bestrahlt wird, A11 und ist ein Bereich, in dem die SPAD-Bereiche 142-1 bis 142-8 das Licht detektieren, A13. Konkret veranlasst der Controller 11, dass die LD 131-2 Licht auf der Basis der LD-Lichtemissionsanforderung emittiert, und veranlasst er, dass der SPAD-Bereich 142-2 und der SPAD-Bereich 142-3 Licht auf der Basis des SPAD-Detektionsbereichs detektieren.
In diesem Fall emittiert im stationären Fall, in dem in den LDs 131-1 bis 131-8 kein Fehler auftritt, die LD 131-2 Licht, detektiert der SPAD-Bereich 142-2 das Licht und detektiert der SPAD-Bereich 142-3 das Licht nicht.
Im anomalen Fall andererseits, in dem zwischen dem Anodenanschluss 1312 der LD 131-2 und dem Anodenanschluss 1313 der LD 131-3 ein Kurzschluss auftritt, wird die an die LD 131-2 angelegte Leistung zur Hälfte an die LD 131-2 und die LD 131-3 angelegt und emittieren sowohl die LD 131-2 als auch die LD 131-3 Licht. Dann detektieren sowohl der SPAD-Bereich 142-2 als auch der SPAD-Bereich 142-3 Licht. Bei der Verarbeitung des Musters 2-2 stellt man daher, wenn sowohl der SPAD-Bereich 142-2 als auch der SPAD-Bereich 142-3 Licht detektieren, fest, dass zwischen dem Anodenanschluss 1312 und dem Anodenanschluss 1313 ein Kurzschluss auftritt.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Auswählen eines Musters veranschaulicht. Wie in 12 veranschaulicht ist, ist es, wenn die Verarbeitung der Muster 1, 2-2 bis 7-2 und 8 in Schritten 1 bis 8 ausgeführt wird, möglich, zu identifizieren, ob in den Anodenanschlüssen 1311 bis 1318 der LDs 131-1 bis 131-8 ein Kurzschluss aufgetreten ist oder nicht, und ist es ferner möglich, einen Teil, in dem ein Kurzschluss aufgetreten ist, zu identifizieren.
1.12 Anomalie-Detektionsverfahren (3)
13 ist ein Diagramm, das ein Lichtemissionsmuster einer lichtemittierenden Einheit und ein Lichtempfangsmuster einer lichtempfangenden Einheit veranschaulicht. 13 veranschaulicht ähnlich wie 8 von links die Musternamen, die Nummern von LDs 131-1 bis 131-8, die Licht emittieren müssen, die Nummern von SPAD-Bereichen 142-1 bis 142-8, die detektiert werden müssen, die Nummern von LDs 131-1 bis 131-8, die Licht in einem stationären Fall emittieren, die Nummern von SPAD-Bereichen 142-1 bis 142-8, die Licht im stationären Fall detektieren, die im anormalen Fall kurzgeschlossenen Teile, die Nummern von LDs 131-1 bis 131-8, die Licht im anormalen Fall emittieren, und die Nummern von SPAD-Bereichen 142-1 bis 142-8, die im anormalen Fall Licht detektieren.
14 ist ein Diagramm, das eine Verarbeitung des Musters 2-1 in 13 veranschaulicht. Bei der Verarbeitung des Musters 2-1 ist ein Bereich, der von den LDs 131-1 bis 131-8 mit Licht bestrahlt wird, A11 und ist ein Bereich, in dem die SPAD-Bereiche 142-1 bis 142-8 das Licht detektieren, A14. Konkret veranlasst der Controller 11, dass die LD 131-2 Licht auf der Basis der LD-Lichtemissionsanforderung emittiert, und veranlasst er, dass der SPAD-Bereich 142-1, der SPAD-Bereich 142-2 und der SPAD-Bereich 142-3 Licht auf der Basis des SPAD-Detektionsbereichs detektieren.
Zu diesem Zeitpunkt emittiert im stationären Fall, in dem kein Fehler in den LDs 131-1 bis 131-8 auftritt, die LD 131-2 Licht, detektiert der SPAD-Bereich 142-2 das Licht und detektieren der SPAD-Bereich 142-1 und der SPAD-Bereich 142-3 das Licht nicht.
Im anormalen Fall auf der anderen Seite, in dem zwischen dem Anodenanschluss 1311 der LD 131-1 und dem Anodenanschluss 1312 der LD 131-2 ein Kurzschluss auftritt, wird die an die LD 131-2 angelegte Leistung zur Hälfte an die LD 131-1 und die LD 131-2 angelegt und emittieren sowohl die LD 131-1 als auch die LD 131-2 Licht. Dann detektieren sowohl der SPAD-Bereich 142-1 als auch der SPAD-Bereich 142-2 Licht. Deshalb stellt man bei der Verarbeitung des Musters 2-1, wenn sowohl der SPAD-Bereich 142-1 als auch der SPAD-Bereich 142-2 Licht detektieren, fest, dass ein Kurzschluss zwischen dem Anodenanschluss 1311 und dem Anodenanschluss 1312 auftritt.
Für jedes in 13 veranschaulichte Muster ist es, wenn die Verarbeitung der Schritte 1 bis 8 in 10 und 12 ausgeführt wird, möglich, zu identifizieren, ob in den Anodenanschlüssen 1311 bis 1318 der LDs 131-1 bis 131-8 ein Kurzschluss aufgetreten ist oder nicht, und ist es ferner möglich, einen Teil, in dem ein Kurzschluss aufgetreten ist, zu identifizieren.
1.13 Anomalie-Detektionsverfahren (4)
15 ist ein schematisches Diagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel des LD-Arrays veranschaulicht. Wie in 15 veranschaulicht ist, kann das LD-Array 131 eine Konfiguration aufweisen, die die in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordneten LDs 131-11 bis 131-nm enthält. Die LDs 131-11 bis 131-1n, die in der horizontalen Richtung (ReihenRichtung) benachbart sind, nutzen einen Anodenanschluss 13111 gemeinsam. Ähnlich nutzen die in der horizontalen Richtung benachbarten n LDs die Anodenanschlüsse 13112 bis 1311m für jede Reihe. Darüber hinaus nutzen die in der vertikalen Richtung (Spalten-Richtung) benachbarten LDs 131-11 bis 131-m1 einen Kathodenanschluss 13121 gemeinsam. Ähnlich nutzen die in der vertikalen Richtung benachbarten m LDs die Kathodenanschlüsse 13122 bis 1312n für jede Spalte.
16 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Lichtempfangsmusters im SPAD-Array veranschaulicht. Wie in 16 veranschaulicht ist, ist das SPAD-Array 142 in beispielsweise m Bereiche in der vertikalen Richtung und n Bereiche in der horizontalen Richtung unterteilt. In dem in 16 veranschaulichten Beispiel ist das SPAD-Array 142 in die SPAD-Bereiche 142-11 bis 142-mn unterteilt, die die jeweils von den LDs 131-11 bis 131-mn emittierten Laserstrahlen empfangen.
In 16 ist ein vom LD-Array 131 mit Licht bestrahlter Bereich A21 und ist ein Bereich, in dem das SPAD-Array 142 das Licht detektiert, A22. Konkret veranlasst der Controller 11, dass die LD 131-33, die den Bereich A21 mit Licht bestrahlt, Licht auf der Basis der LD-Lichtemissionsanforderung zu emittieren, und veranlasst er, dass der SPAD-Bereich 142-32, der SPAD-Bereich 142-33 und der SPAD-Bereich 142-34 entsprechend dem Bereich A22 das Licht auf der Basis des SPAD-Detektionsbereichs detektieren, wodurch ein Kurzschluss zwischen den in der horizontalen Richtung benachbarten Anodenanschlüssen detektiert wird. Indem man diese Verarbeitung durch sequentielles Scannen all der LDs 131-11 bis 131-nm und der SPAD-Bereiche 142-11 bis 142-mn durchführt, kann ein Kurzschluss all der Anodenanschlüsse detektiert werden.
Ähnlich veranlasst der Controller 11, dass die LD 131-33, die den Bereich A21 mit Licht bestrahlt, Licht auf der Basis der LD-Lichtemissionsanforderung emittiert, und veranlasst er, dass der SPAD-Bereich 142-23, der SPAD-Bereich 133 und der SPAD-Bereich 142-43 entsprechend dem Bereich A23 das Licht auf der Basis des SPAD-Detektionsbereichs detektieren, wodurch ein Kurzschluss zwischen den in der vertikalen Richtung benachbarten Kathodenanschlüssen detektiert wird. Indem man diese Verarbeitung durch sequentielles Scannen all der LDs 131-11 bis 131-nm und der SPAD-Bereiche 142-11 bis 142-mn durchführt, kann ein Kurzschluss all der Kathodenanschlüsse detektiert werden.
Die Kurzschlussdetektion des Anodenanschlusses entsprechend dem Bereich A22 und die Kurzschlussdetektion des Kathodenanschlusses entsprechend dem Bereich A23 können separat ausgeführt werden oder können gleichzeitig bzw. auf einmal (engl.: at a time) ausgeführt werden. 17 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Lichtempfangsmusters im SPAD-Array veranschaulicht. Wie in 17 veranschaulicht ist, veranlasst der Controller 11, dass die LD 131-33, die den Bereich A21 mit Licht bestrahlt, Licht auf der Basis der LD-Lichtemissionsanforderung emittiert, und veranlasst er, dass der SPAD-Bereich 142-23, der SPAD-Bereich 142-32, der SPAD-Bereich 142-33, der SPAD-Bereich 142-34 und der SPAD-Bereich 142-43 entsprechend dem Bereich A24 das Licht auf der Basis des SPAD-Detektionsbereichs detektieren, wodurch ein Kurzschluss zwischen den benachbarten Anodenanschlüssen und den benachbarten Kathodenanschlüssen auf einmal detektiert wird. Indem man diese Verarbeitung durch sequentielles Scannen all der LDs 131-11 bis 131-nm und der SPAD-Bereiche 142-11 bis 142-mn durchführt, kann ein Kurzschluss all der Anodenanschlüsse und der Kathodenanschlüsse auf einmal detektiert werden.
Als Nächstes wird unter Verwendung von 18 eine Prozedur einer vom ToF-Sensor 1 ausgeführten Verarbeitung beschrieben. 18 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der vom ToF-Sensor 1 ausgeführten gesamten Verarbeitung veranschaulicht.
Wie in 18 veranschaulicht ist, detektiert beispielsweise der Controller 11 einen Fehler, indem die in 8 veranschaulichten Muster in der in 10 veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden (Schritt S101). Die Verarbeitung, wenn ein Fehler detektiert wird, wird später beschrieben.
Anschließend emittiert die lichtemittierende Einheit 13 den Laserstrahl L1 durch Emittieren von Licht (Schritt S102) .
Danach empfängt die lichtempfangende Einheit 14 das reflektierte Licht L2, das der Laserstrahl L1 ist, der vom Objekt 90 reflektiert wurde (Schritt S103) .
Danach erzeugt die Berechnungseinheit 15 ein Histogramm der akkumulierten Pixel-Werte basierend auf dem von der lichtempfangenden Einheit 14 abgegebenen Detektionssignal (Schritt S104) .
Der Controller 11 berechnet dann den Abstand zum Objekt 90 auf der Basis des erzeugten Histogramms (Schritt S105) .
Anschließend gibt der Controller 11 den berechneten Abstand an den Host 80 aus (Schritt S106) und beendet die Verarbeitung.
Als Nächstes wird mit Verweis auf 19 eine Verarbeitungsprozedur in einem Fall beschrieben, in dem ein Fehler in Schritt S101 von 18 detektiert wird. 19 ist ein Flussdiagramm, dass die Verarbeitungsprozedur in dem Fall veranschaulicht, in dem ein Fehler auftritt. Man beachte, dass angenommen wird, dass der ToF-Sensor 1 in einem automatisch fahrenden Fahrzeug installiert ist.
In dem in 18 veranschaulichten Schritt S101 setzt, wenn die Bestimmungseinheit 111 bestimmt, dass ein Fehler, bei dem die LDs 131-1 bis 131-8 kurzgeschlossen sind, nicht auftritt (Schritt S201: Nein), der Controller den automatischen Fahrbetrieb fort (Schritt S202) . Mit anderen Worten wird die Verarbeitung von 18 fortgesetzt und fährt der ToF-Sensor 1 damit fort, das Abstandsmessergebnis auszugeben.
Wenn die Bestimmungseinheit 111 in Schritt S101 bestimmt, dass ein Fehler, bei dem die LDs 131-1 bis 131-8 kurzgeschlossen sind, aufgetreten ist (Schritt S201: Ja), bestimmt der Controller 11, ob es möglich ist, den Fahrbetrieb vom automatischen Fahrbetrieb auf das Fahren durch den Insassen umzuschalten oder nicht (Schritt S203). Konkret übermittelt der Controller 11 dem Insassen eine Nachricht zum Auswählen, ob der Fahrbetrieb auf das Fahren durch den Insassen umgeschaltet werden kann oder nicht, durch eine Anzeige auf einer Anzeigeeinheit wie etwa einem Fahrzeugnavigationssystem des Fahrzeugs, in dem der ToF-Sensor 1 montiert ist, oder mittels Sprachführung und bestimmt, ob der Fahrbetrieb vom automatischen Fahrbetrieb auf das Fahren durch den Insassen umgeschaltet werden kann oder nicht, entsprechend der Reaktion bzw. Antwort des Insassen auf die Nachricht. Wenn ein Fehler in den LDs 131-1 bis 131-8 auftritt, wird die Leistung, die an die LDs 131-1 bis 131-8 angelegt wird, die Licht emittieren sollen, halbiert, sodass die Lichtintensität schwach wird und der Abstand nicht weit gemessen werden kann. Daher ist es, wenn ein Fehler in den LDs 131-1 bis 131-8 auftritt, vorzuziehen, den automatischen Fahrbetrieb zu stoppen.
Falls der Insasse auf die Nachricht antwortet, dass der Fahrbetrieb auf das Fahren durch den Insassen umgeschaltet werden kann, bestimmt der Controller 11, dass der Fahrbetrieb vom automatischen Fahrbetrieb auf das Fahren durch den Insassen umgeschaltet werden kann (Schritt S203: Ja), und schaltet vom automatischen Fahrbetrieb auf das Fahren durch den Insassen um (Schritt S204).
Falls auf der anderen Seite der Insasse auf die Nachricht antwortet, dass der Fahrbetrieb nicht auf das Fahren durch den Insassen umgeschaltet werden kann, bestimmt der Controller 11, dass der Fahrbetrieb nicht vom automatischen Fahrbetrieb auf das Fahren durch den Insassen umgeschaltet werden kann (Schritt S203: Nein), und stoppt automatisch das Fahrzeug, in dem der ToF-Sensor 1 montiert ist (Schritt S205).
Wie oben beschrieben wurde, führt, wenn die Bestimmungseinheit 111 bestimmt, dass die lichtemittierende Einheit 13 anormal ist, während ein mobiler Körper wie etwa das Fahrzeug im automatischen Fahrbetrieb fährt, der Controller 11 eine Steuerung durch, um den automatischen Fahrbetrieb auf den manuellen Fahrbetrieb umzuschalten oder den mobilen Körper zu stoppen. Infolgedessen ist es, wenn die lichtemittierende Einheit 13 einen Fehler aufweist, möglich, die Sicherheit des Fahrzeugs, in dem der ToF-Sensor 1 installiert ist, zu gewährleisten.
2. Anwendungsbeispiel
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als an einer beliebigen Art von mobilem Körper wie etwa Automobilen, Elektrofahrzeugen, Hybrid-Elektrofahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern, Einrichtungen für persönliche Mobilität, Flugzeugen, Drohnen, Schiffen, Robotern, Baumaschinen oder landwirtschaftlichen Maschinen (Traktoren) montierte Vorrichtung realisiert werden.
20 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems 7000 veranschaulicht, das ein Beispiel für ein System zur Steuerung mobiler Körper ist, für das eine Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Das Fahrzeugsteuerungssystem 7000 enthält eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 7010 verbunden sind. In dem in 20 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 7000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 7100, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 7200, eine Batterie-Steuerungseinheit 7300, eine Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 7500 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 7600. Das die Vielzahl von Steuerungseinheiten verbindende Kommunikationsnetzwerk 7010 kann zum Beispiel ein bordeigenes Kommunikationsnetzwerk sein, das einem beliebigen Standard wie etwa einem Controller-Area-Network (CAN), einem Local-Interconnect-Network (LIN), einem lokalen Netzwerk bzw. Local-Area-Network (LAN) oder FlexRay (eingetragenes Warenzeichen) entspricht bzw. genügt.
Jede Steuerungseinheit enthält einen Mikrocomputer, der eine arithmetische Verarbeitung gemäß verschiedenen Programmen durchführt, eine Speichereinheit, die vom Mikrocomputer ausgeführte Programme, für verschiedene Berechnungen verwendete Parameter oder dergleichen speichert, und eine Ansteuerungsschaltung, die verschiedene, zu steuernde Vorrichtungen ansteuert. Jede Steuerungseinheit enthält eine Netzwerk-I/F zum Kommunizieren mit anderen Steuerungseinheiten über das Kommunikationsnetzwerk 7010 und eine Kommunikations-I/F zum Kommunizieren mit Vorrichtungen und Sensoren oderdergleichen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs über eine drahtgebundene Kommunikation oder drahtlose Kommunikation. In 20 sind als funktionale Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 7600 ein Mikrocomputer 7610, eine universelle Kommunikations-I/F 7620, eine dedizierte Kommunikations-I/F 7630, eine Positionsbestimmungseinheit 7640, eine Empfangseinheit 7650 für Datenpakete (engl.: beacon), eine I/F 7660 für Vorrichtungen innerhalb des Fahrzeugs, eine Audio-/Bild-Ausgabeeinheit 7670, eine I/F 7680 für ein bordeigenes Netzwerk und eine Speichereinheit 7690 veranschaulicht. Die anderen Steuerungseinheiten enthalten in ähnlicher Weise einen Mikrocomputer, eine Kommunikations-I/F, eine Speichereinheit und dergleichen.
Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 7100 steuert gemäß verschiedenen Programmen den auf das Antriebssystem des Fahrzeugs bezogenen Betrieb der Vorrichtungen. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 7100 als Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf die Räder, einen Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen. Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 7100 kann eine Funktion als Steuerungsvorrichtung wie etwa ein Antiblockier-Bremssystem (ABS) oder eine elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) haben.
Ein Detektor 7110 für den Fahrzeugzustand ist mit der Antriebssystem-Steuerungseinheit 7100 verbunden. Der Detektor 7110 für den Fahrzeugzustand umfasst beispielsweise zumindest einen eines Gyro-Sensors, der eine Winkelgeschwindigkeit einer axialen Drehbewegung einer Fahrzeugkarosserie detektiert, eines Beschleunigungssensors, der eine Beschleunigung des Fahrzeugs detektiert, oder eines Sensors, um einen Umfang einer Betätigung des Gaspedals, einen Umfang einer Betätigung des Bremspedals, einen Lenkwinkel eines Lenkrades, eine Motordrehzahl, eine Rotationsgeschwindigkeit der Räder oder dergleichen zu detektieren. Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 7100 führt unter Ausnutzung eines vom Detektor 7110 für den Fahrzeugzustand eingespeisten Signals eine arithmetische Verarbeitung durch und steuert einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor, eine elektrische Servolenkvorrichtung, eine Bremsvorrichtung oder dergleichen.
Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 7200 steuert gemäß verschiedenen Programmen die Operation bzw. den betrieb verschiedener Arten von am Fahrzeug montierten Vorrichtungen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 7200 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fensterhebevorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, einen Fahrtrichtungsanzeiger, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können von einem Mobilgerät übertragene bzw. gesendete Funkwellen als Alternative zu einem Schlüssel oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 7200 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt dies eingespeisten Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fensterhebevorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
Die Batterie-Steuerungseinheit 7300 steuert eine Sekundärbatterie 7310, die eine Stromversorgungsquelle des Antriebsmotors ist, gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise wird eine Information wie etwa eine Batterietemperatur, eine Ausgangsspannung der Batterie oder eine Restkapazität der Batterie in die Batterie-Steuerungseinheit 7300 von einer die Sekundärbatterie 7310 enthaltenden Batterievorrichtung eingespeist. Die Batterie-Steuerungseinheit 7300 führt unter Verwendung dieser Signale eine arithmetische Verarbeitung durch und führt eine Steuerung zur Temperatureinstellung der Sekundärbatterie 7310 oder eine Steuerung einer in der Batterievorrichtung enthaltenen Kühlvorrichtung oder dergleichen durch.
Die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Informationen über die äußere Umgebung des das Fahrzeugsteuerungssystem 7000 enthaltenden Fahrzeugs. Beispielsweise sind/ist eine Bildgebungseinheit 7410 und/oder der Detektor 7420 für Information von außerhalb des Fahrzeugs mit der Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Bildgebungseinheit 7410 enthält zumindest eine einer Laufzeit-(ToF)Kamera, einer Stereokamera, einer Monokular-Kamera, einer Infrarotkamera oder anderer Kameras. Der Detektor 7420 für Information von außerhalb des Fahrzeugs enthält beispielsweise zumindest einen eines Umwelt- bzw. Umgebungssensors, um das aktuelle Wetter oder Klima zu detektieren, oder eines Sensors zur Detektion einer Umgebungsinformation, um ein anderes Fahrzeug, ein Hindernis, einen Fußgänger oder dergleichen um das Fahrzeug, in dem das Fahrzeugsteuerungssystem 7000 montiert ist, herum zu detektieren.
Der Umgebungssensor kann zum Beispiel ein Regentropfensensor, der regnerisches Wetter detektiert, ein Nebelsensor, der Nebel detektiert, ein Sonnensensor, der einen Grad der Sonneneinstrahlung detektiert, und/oder ein Schneesensor sein, der Schneefall detektiert. Der Sensor zur Detektion einer Umgebungsinformation kann ein Ultraschallsensor, eine Radarvorrichtung und/oder eine Lichtdetektions- und Abstandsmessvorrichtung, Laser-Imaging-Detection-and-Ranging- (LIDAR-)Vorrichtung sein. Die Bildgebungseinheit 7410 und der Detektor 7420 für Information von außerhalb des Fahrzeugs können als unabhängige Sensoren oder Vorrichtungen bereitgestellt werden oder können als eine Vorrichtung, in der eine Vielzahl von Sensoren oder Vorrichtungen integriert ist, bereitgestellt werden.
21 stellt hier Diagramm, das ein Beispiel für Installationspositionen der Bildgebungseinheit 7410 und des Detektors 7420 für Information von außerhalb des Fahrzeugs veranschaulicht. Die Bildgebungseinheiten 7910, 7912, 7914, 7916 und 7918 sind an zum Beispiel der Frontpartie, einem Seitenspiegel, der hinteren Stoßstange, der Hecktür und/oder dem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 7900 positioniert. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungseinheit 7910 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Fahrzeuginnenraum vorgesehene Bildgebungseinheit 7918 erhalten vorwiegend ein Bild vor dem Fahrzeug 7900. Die an den Seitenspiegeln angebrachten Bildgebungseinheiten 7912 und 7914 erhalten vorwiegend Bilder von Bereichen an den Seien des Fahrzeugs 7900. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungseinheit 7916 erhält vorwiegend ein Bild hinter dem Fahrzeug 7900. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Fahrzeuginnenraum vorgesehene Bildgebungseinheit 7918 wird vorwiegend genutzt, ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrbahn oder dergleichen zu detektieren.
Man beachte, das 21 ein Beispiel für die Bildgebungs- bzw. Bildaufnahmebereiche der jeweiligen Bildgebungseinheiten 7910, 7912, 7914 und 7916 veranschaulicht. Ein Bildaufnahmebereich a repräsentiert den Bildaufnahmebereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungseinheit 7910. Bildaufnahmebereiche b und c repräsentieren die Bildaufnahmebereiche der Bildgebungseinheiten 7912 bzw. 7914, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind. Ein Bildaufnahmebereich d repräsentiert den Bildaufnahmebereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungseinheit 7916. Beispielsweise wird durch Überlagern der von den Bildgebungseinheiten 7910, 7912, 7914 und 7916 aufgenommenen Bilddaten ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 7900, wie von oben gesehen, erhalten.
Die Detektoren 7920, 7922, 7924, 7926, 7928 und 7930 für Information von außerhalb des Fahrzeugs, die an der Vorderseite, der Rückseite, den Seiten, den Ecken und der Windschutzscheibe im oberen Teil der Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs 7900 vorgesehen sind, können zum Beispiel ein Ultraschallsensor oder Radarvorrichtungen sein. Die Detektoren 7920, 7926 und 7930 für Information von außerhalb des Fahrzeugs, die an der Frontpartie, der hinteren Stoßstange, der Hecktür und dem oberen Teil der Windschutzscheibe des Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs 7900 vorgesehen sind, können beispielsweise die LIDAR-Vorrichtung sein. Diese Detektoren 7920 bis 7930 für Information von außerhalb des Fahrzeugs werden vorwiegend zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses oder dergleichen genutzt.
Zu 20 zurückkehrend wird die Beschreibung fortgesetzt. Die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs lässt die Bildgebungseinheit 7410 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs aufnehmen und empfängt die aufgenommenen Bilddaten. Darüber hinaus empfängt die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs Detektionsinformationen vom verbundenen Detektor 7420 für Information von außerhalb des Fahrzeugs. Falls es sich bei dem Detektor 7420 für Information von außerhalb des Fahrzeugs um einen Ultraschallsensor, eine Radarvorrichtung oder eine LIDAR-Vorrichtung handelt, überträgt bzw. sendet die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs Ultraschallwellen, elektromagnetische Wellen oder dergleichen und empfängt eine Information der empfangenen reflektierten Wellen. Die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis der empfangenen Information eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Verkehrszeichens, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren des Abstands dazu durchführen. Die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann eine Verarbeitung zur Umgebungserkennung zum Erkennen von Niederschlag, Nebel, Zuständen der Straßenoberfläche oder dergleichen auf der Basis der empfangenen Information durchführen. Die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann einen Abstand zu dem Objekt außerhalb des Fahrzeugs auf der Basis der empfangenen Information berechnen.
Darüber hinaus kann die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs auf der Basis der empfangenen Bilddaten eine Verarbeitung zur Bilderkennung zum Erkennen einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Verkehrszeichens, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands dazu durchführen. Die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs führt an den empfangenen Bilddaten eine Verarbeitung wie etwa eine Verzerrungskorrektur oder eine Ausrichtung bzw. Justierung durch und kombiniert die von verschiedenen Bildgebungseinheiten 7410 aufgenommenen Bilddaten, um ein Bild aus der Vogelperspektive oder ein Panoramabild zu erzeugen. Die Einheit 7400 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann unter Verwendung der von verschiedenen Bildgebungseinheiten 7410 aufgenommenen Bilddaten eine Verarbeitung zur Blickwinkel- bzw. Perspektivkonversion durchführen.
Die Einheit 7500 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs detektiert Informationen über das Innere des Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Einheit 7500 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs mit einem Detektor 7510 für den Fahrerzustand, der den Zustand eines Fahrers detektiert, verbunden. Der Detektor 7510 für den Fahrerzustand kann eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt, einen biologischen Sensor, der biologische Informationen des Fahrers detektiert, ein Mikrofon, das Geräusche im Fahrzeuginnenraum erfasst, oder dergleichen umfassen. Der biologische Sensor ist beispielsweise auf einer Sitzfläche, an einem Lenkrad oder dergleichen vorgesehen und detektiert biologische Informationen über den auf einem Sitz sitzenden Insassen oder den das Lenkrad haltenden Fahrer. Die Einheit 7500 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs kann einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder Konzentrationsgrad des Fahrers auf der Basis der vom Detektor 7510 für den Fahrerzustand eingegebenen Informationen berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst. Die Einheit 7500 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs kann eine Verarbeitung wie etwa eine Verarbeitung zur Rauschunterdrückung am erfassten Geräusch- bzw. Tonsignal durchführen.
Die integrierte Steuerungseinheit 7600 steuert den Gesamtbetrieb im Fahrzeugsteuerungssystem 7000 gemäß verschiedenen Programmen. Eine Eingabeeinheit 7800 ist mit der integrierten Steuerungseinheit 7600 verbunden. Die Eingabeeinheit 7800 ist mittels beispielsweise einer Vorrichtung, die von einem Insassen zur Eingabe bedient werden kann, wie etwa eines Berührungsfelds bzw. Touch Panels, einer Taste, eines Mikrofons, eines Schalters oder eines Hebels realisiert. Daten, die erhalten werden, indem eine Spracherkennung an der durch das Mikrofon eingegebenen Sprache durchgeführt wird, können in die integriere Steuerungseinheit 7600 eingegeben werden. Die Eingabeeinheit 7800 kann zum Beispiel eine Fernsteuerungsvorrichtung, die Infrarotstrahlung oder andere Funkwellen nutzt, oder eine Vorrichtung für eine externe Vorbindung wie etwa ein Mobiltelefon oder ein persönlicher digitaler Assistent (PDA) entsprechend dem Betrieb des Fahrzeugsteuerungssystems 7000 sein. Die Eingabeeinheit 7800 kann zum Beispiel eine Kamera sein, und in diesem Fall kann der Insasse eine Information mittels einer Geste eingeben. Alternativ dazu können Daten eingegeben werden, die erhalten werden, indem eine Bewegung der vom Insassen getragenen Vorrichtung detektiert wird. Außerdem kann die Eingabeeinheit 7800 beispielsweise eine Eingabesteuerungsschaltung oder dergleichen enthalten, die ein Eingangssignal auf der Basis einer Information erzeugt, die von dem Insassen oder dergleichen unter Verwendung der Eingabeeinheit 7800 eingegeben wird, und gibt das erzeugte Eingangssignal an die integrierte Steuerungseinheit 7600 ab. Durch Betätigen der Eingabeeinheit 7800 gibt der Insasse oder dergleichen verschiedene Daten in das Fahrzeugsteuerungssystem 7000 ein oder erteilt eine Anweisung für eine Verarbeitungsoperation.
Die Speichereinheit 7690 kann einen Festwert- bzw. Nurlesespeicher (ROM), der verschiedene, vom Mikrocomputer auszuführende Programme speichert, und einen Direktzugriffspeicher (RAM) enthalten, der verschiedene Parameter, Berechnungsergebnisse, Sensorwerte oder dergleichen speichert. Darüber hinaus kann die Speichereinheit 7690 mittels einer Magnetspeichervorrichtung wie etwa eines Festplattenlaufwerks (HDD), einer Halbleiter-Speichervorrichtung, einer optischen Speichervorrichtung, einer magneto-optischen Speicher oder dergleichen realisiert sein.
Die universelle Kommunikations-I/F 7620 ist eine I/F für eine universelle Kommunikation, die eine Kommunikation mit verschiedenen, in einer äußeren Umgebung 7750 vorhandenen Vorrichtungen vermittelt. Die universelle Kommunikations-I/F kann ein zellulares Kommunikationsprotokoll wie etwa ein globales System für mobile Kommunikation (GSM (eingetragenes Warenzeichen); engl.: Global System of Mobile communications), WiMAX (eingetragenes Warenzeichen), Long-Term-Evolution (LTE) (eingetragenes Warenzeichen) oder LTE-Advanced (LTE-A) oder andere Protokolle für eine drahtlose Kommunikation wie etwa ein drahtloses LAN (worauf auch als Wi-Fi (eingetragenes Warenzeichen) verwiesen wird) oder Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) implementieren. Die universelle Kommunikations-I/F 7620 kann mit einer Vorrichtung (zum Beispiel einem Anwendungs-Server oder einem Steuerungs-Server), die auf einem externen Netzwerk (zum Beispiel dem Internet, einem Cloud-Netzwerk oder einem unternehmensspezifischen Netzwerk) vorhanden ist, über beispielsweise eine Basisstation oder einen Zugangspunkt verbunden sein. Überdies kann die universelle Kommunikations-I/F 7620 mit einem Endgerät (zum Beispiel einem Endgerät eines Fahrers, eines Fußgängers oder eines Ladens oder einem Endgerät für eine Maschine-Typ-Kommunikation (engl.: machine type communication) (MTC)), das sich in der Nähe des Fahrzeugs befindet, unter Nutzung einer Peer-to-Peer-(P2P-)Technologie verbunden sein.
Die dedizierte Kommunikations-I/F 7630 ist eine Kommunikations-I/F, die ein zur Nutzung in einem Fahrzeug entwickeltes Kommunikationsprotokoll unterstützt. Die dedizierte Kommunikations-I/F 7630 kann beispielsweise ein Standardprotokoll wie etwa einen drahtlosen Zugang in einer Fahrzeugumgebung (WAVE), was eine Kombination von IEEE 802.11p der niedrigeren Schicht und IEEE 1609 der oberen Schicht ist, eine dedizierte Nahbereichskommunikation (engl.: dedicated short-range communications) (DSRC) oder ein Protokoll für zellulare Kommunikation implementieren. Die dedizierte Kommunikations-I/F 7630 führt typischerweise eine V2X-Kommunikation durch, was ein Konzept ist, das eine oder mehrere einer Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug, einer Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur, einer Kommunikation zwischen Fahrzeug und Heim und einem Fahrzeug und einer Kommunikation zwischen Fahrzeug und Fußgänger umfasst.
Die Positionsbestimmungseinheit 7640 empfängt zum Beispiel ein Signal eines globalen Satellitennavigationssystems (GNNS) von einem GNSS-Satelliten (zum Beispiel ein Signal eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) von einem GPS-Satelliten), führt eine Positionsbestimmung aus und erzeugt eine Positionsinformation, die den Breitengrad, den Längengrad und die Höhe des Fahrzeugs enthält. Man beachte, dass die Positionsbestimmungseinheit 7640 die aktuelle Position durch Austauschen von Signalen mit einem drahtlosen Zugangspunkt spezifizieren kann oder die Positionsinformation von einem Endgerät wie etwa einem Mobiltelefon, einem PHS oder einem Smartphone mit Positionsbestimmungsfunktion erlangen kann.
Die Empfangseinheit 7650 für Beacon bzw. Datenpakete empfängt zum Beispiel Funkwellen oder elektromagnetische Wellen, die von einer an einer Straße installierten Funkstation oder dergleichen übertragen werden, und erlangt Informationen wie etwa eine aktuelle Position, eine Verkehrsstauung, eine Stra-ßensperrung, eine erforderliche Zeit oder dergleichen. Man beachte, dass die Funktion der Empfangseinheit 7650 für Datenpakete in der oben beschriebenen dedizierten Kommunikations-I/F 7630 enthalten sein kann.
Die I/F 7660 für Vorrichtungen innerhalb des Fahrzeugs ist eine Kommunikationsschnittstelle, die eine Verbindung zwischen dem Mikrocomputer 7610 und verschiedenen Vorrichtungen 7760 innerhalb des Fahrzeugs, die sich innerhalb des Fahrzeugs befinden, vermittelt. Die I/F 7660 für Vorrichtungen innerhalb des Fahrzeugs kann eine drahtlose Verbindung unter Verwendung eines Protokolls für drahtlose Kommunikation wie etwa eines drahtlosen LAN, Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen), einer Nahfeldkommunikation (NFC) oder eines drahtlosen USB (WUSB) einrichten. Darüber hinaus kann die I/F 7660 für Vorrichtungen innerhalb des Fahrzeugs eine drahtgebundene Verbindung wie etwa einen universellen seriellen Bus (USB), eine High-Definition-Multimedia-Schnittstelle (HDMI) (eingetragenes Warenzeichen) oder einen mobilen High-Definition-Link (MHL) über einen nicht veranschaulichten Verbindungsanschluss (und nötigenfalls ein Kabel) einrichten. Die Vorrichtung 7760 innerhalb des Fahrzeugs kann beispielsweise zumindest eine einer mobilen Vorrichtung bzw. eines Mobilgeräts oder einer tragbaren Vorrichtung, die dem Insassen gehört, oder einer Informationsvorrichtung, die im Fahrzeug befördert wird oder daran angebracht ist, umfassen. Überdies kann die Vorrichtung 7760 innerhalb des Fahrzeugs eine Navigationsvorrichtung einschließen, die eine Route zu einem beliebigen Ziel sucht. Die I/F 7660 für Vorrichtungen innerhalb des Fahrzeugs tauscht ein Steuerungssignal oder ein Datensignal mit diesen Vorrichtungen 7760 innerhalb des Fahrzeugs aus
Die I/F 7680 für ein bordeigenes Netzwerk ist eine Schnittstelle, die eine Kommunikation zwischen dem Mikrocomputer 7610 und dem Kommunikationsnetzwerk 7010 vermittelt. Die I/F 7680 für ein bordeigenes Netzwerk sendet und empfängt Signale und dergleichen gemäß einem vom Kommunikationsnetzwerk 7010 unterstützten vorbestimmten Protokoll.
Der Mikrocomputer 7610 der integrierten Steuerungseinheit 7600 steuert das Fahrzeugsteuerungssystem 7000 gemäß verschiedenen Programmen auf der Basis von Informationen, die über zumindest eine der universellen Kommunikations-I/F 7620, der dedizierten Kommunikations-I/F 7630, der Positionsbestimmungseinheit 7640, der Empfangseinheit 7650 für Datenpakete, der I/F 7660 für Vorrichtungen innerhalb des Fahrzeugs oder der I/F 7680 für ein bordeigenes Netzwerk erlangt wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 7610 einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der zu erhaltenden Informationen von außerhalb oder innerhalb des Fahrzeugs berechnen und einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 7100 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 7610 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu gedacht ist, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrzeugassistenzsystems (ADAS) zu implementieren, welche Funktionen eine Kollisionsvermeidung oder eine Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, einen die Fahrzeuggeschwindigkeit beibehaltenden Fahrbetrieb, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einem Verlassen der Fahrbahn des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen. Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 7610 eine kooperative Steuerung durchführen, die für einen automatischen Fahrbetrieb gedacht ist, der das Fahrzeug unabhängig vom Eingriff des Fahrers autonom fahren lässt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen über die erhaltenen Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs gesteuert wird.
Der Mikrocomputer 7610 kann eine dreidimensionale Abstandsinformation zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt wie etwa einer Umgebungsstruktur oder einer Person auf der Basis der Information erzeugen, die über zumindest eine der universellen Kommunikations-I/F 7620, der dedizierten Kommunikations-I/F 7630, der Positionsbestimmungseinheit 7640, der Empfangseinheit 7650 für Datenpakete, der I/F 7660 für Instrumente im Inneren oder der I/F 7680 für ein bordeigenes Netzwerk erlangt wird, und kann eine lokale Karteninformation erzeugen, die Umgebungsinformationen über die aktuelle Position des Fahrzeugs enthält. Ferner kann der Mikrocomputer 7610 eine Gefahr wie etwa eine Kollision eines Fahrzeugs, eine Annäherung eines Fußgängers oder dergleichen oder eine Einfahrt in eine gesperrte Straße auf der Basis der erlangten Information vorhersagen und ein Warnsignal erzeugen. Das Warnsignal kann beispielsweise ein Signal zum Erzeugen eines Alarmtons oder zum Aufleuchten einer Warnleuchte sein.
Die Audio-/Bild-Ausgabeeinheit 7670 sendet ein Ausgangssignal zumindest eines Tons oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs eine Information optisch oder akustisch mitteilen kann. Im Beispiel von 20 sind als die Ausgabevorrichtung ein Audio-Lautsprecher 7710, eine Anzeigeeinheit 7720 und ein Armaturenbrett 7730 veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 7720 kann beispielsweise zumindest eine einer bordeigenen Anzeige oder einer Head-up-Anzeige umfassen. Die Anzeigeeinheit 7720 kann eine Funktion zur Anzeige einer erweiterten Realität (AR) enthalten. Die Ausgabevorrichtung kann eine andere Vorrichtung als diese Vorrichtungen wie etwa eine tragbare Vorrichtung wie etwa ein Kopfhörer, eine von einem Insassen getragene brillenartige Vorrichtung (engl.: eyeglass-type device), ein Projektor oder eine Lampe sein. Falls die Ausgabevorrichtung eine Anzeigevorrichtung ist, zeigt die Anzeigevorrichtung Ergebnisse, die durch verschiedene, vom Mikrocomputer 7610 durchgeführte Verarbeitungen erhalten wird, oder von einer anderen Steuerungseinheit empfangene Informationen in verschiedenen Formaten wie etwa Text, Bilder, Tabellen oder graphische Darstellungen an. Darüber hinaus wandelt, falls die Ausgabevorrichtung eine Ton-Ausgabevorrichtung ist, die Ton-Ausgabevorrichtung ein Audio-Signal, das reproduzierte Tondaten, akustische Daten oder dergleichen enthält, in ein analoges Signal um und gibt das analoge Signal akustisch aus.
Man beachte, dass im in 20 veranschaulichten Beispiel zumindest zwei, über das Kommunikationsnetzwerk 7010 verbundene Steuerungseinheiten als eine Steuerungseinheit integriert werden können. Alternativ dazu kann jede Steuerungseinheit durch eine Vielzahl von Steuerungseinheiten umfassen. Ferner kann das Fahrzeugsteuerungssystem 7000 eine (nicht veranschaulichte) weitere Steuerungseinheit enthalten. In der obigen Beschreibung können einige oder alle der von irgendeiner der Steuerungseinheiten ausgeführten Funktionen von einer anderen Steuerungseinheit ausgeführt werden. Das heißt, solange eine Information über das Kommunikationsnetzwerk 7010 übertragen bzw. gesendet und empfangen wird, kann von einer beliebigen Steuerungseinheit eine vorbestimmte arithmetische Verarbeitung durchgeführt werden. Ähnlich kann ein Sensor oder eine Vorrichtung, der oder die mit irgendeiner der Steuerungseinheiten verbunden ist, mit einer anderen Steuerungseinheit verbunden sein und kann eine Vielzahl von Steuerungseinheiten über das Kommunikationsnetzwerk 7010 Detektionsinformationen wechselseitig senden und empfangen.
Man beachte, dass ein Computerprogramm zum Realisieren jeder Funktion des ToF-Sensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der mit Verweis auf 1 beschrieben wurde, in jeder beliebigen Steuerungseinheit oder dergleichen installiert werden kann. Überdies ist es auch möglich, ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, das solch ein Computerprogramm speichert. Das Aufzeichnungsmedium ist beispielsweise eine Magnetplatte, eine optische Platte, eine magneto-optische Platte, ein Flash-Speicher oder dergleichen. Darüber hinaus kann das oben beschriebene Computerprogramm über zum Beispiel ein Netzwerk ohne Nutzung eines Aufzeichnungsmediums verteilt werden.
In dem oben beschriebenen Fahrzeugsteuerungssystem 7000 kann der ToF-Sensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der mit Verweis auf 1 beschrieben wurde, für die integrierte Steuerungseinheit 7600 des in 20 veranschaulichten Anwendungsbeispiels verwendet werden. Beispielsweise entsprechen der Controller 11, die Berechnungseinheit 15 und die externe I/F 19 des ToF-Sensors 1 dem Mikrocomputer 7610, der Speichereinheit 7690 und der I/F 7680 für ein bordeigenes Netzwerk der integrierten Steuerungseinheit 7600. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann das Fahrzeugsteuerungssystem 7000 dem Host 80 in 1 entsprechen.
Überdies können zumindest einige Komponenten des mit Verweis auf 1 beschriebenen ToF-Sensors 1 in einem Modul (zum Beispiel einem integrierten Schaltungsmodul, das einen Chip enthält) für die integrierte Steuerungseinheit 7600, die in 20 veranschaulicht ist, realisiert werden. Alternativ dazu kann der mit Verweis auf 1 beschriebene ToF-Sensor 1 durch eine Vielzahl von Steuerungseinheiten des in 20 veranschaulichten Fahrzeugsteuerungssystems 7000 realisiert werden.
3. Zusammenfassung
Wie oben beschrieben wurde, enthält gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die lichtempfangende Vorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die lichtempfangende Einheit 14 und den Controller 11. Die lichtempfangende Einheit 14 enthält ein erstes lichtempfangendes Element (zum Beispiel den SPAD-Bereich 142-1), das vom ersten lichtemittierenden Element (zum Beispiel LD 131-1) emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element (zum Beispiel SPAD-Bereich 142-2), das Licht empfängt, das von einem zweiten lichtemittierenden Element (z.B. LD 131-2) emittiert wird, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss (zum Beispiel den Kathodenanschluss 1319) mit dem ersten lichtemittierenden Element gemeinsam nutzt. Der Controller 11 steuert das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element, so dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert. Dies macht es möglich, einen Kurzschluss zwischen dem Anodenanschluss 1311 der LD 131-1 und dem Anodenanschluss 1312 der in der vertikalen Richtung benachbarten LD 131-2 zu detektieren. Indem man diesen Prozess wie in 10 oder 12 veranschaulicht wiederholt ausführt, ist es möglich, einen Kurzschluss für all die LDs 131-1 bis 131-8 zu detektieren. Daher kann gemäß der lichtempfangenden Vorrichtung 2 eine Anomalie eines lichtemittierenden Elements detektiert werden, wenn eine Vielzahl lichtemittierender Elemente einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt.
Obgleich die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurden, ist der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Außerdem können Bestandteilelemente verschiedener Ausführungsformen und Modifikationen geeignet kombiniert werden.
Darüber hinaus sind die Effekte der Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben wurden, nur Beispiele und nicht eingeschränkt und können andere Effekte geliefert werden.
Überdies sind die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Effekte nur Beispiele und nicht eingeschränkt und können andere Effekte geliefert werden.
Man beachte, dass die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen aufweisen kann.

(1) Eine lichtempfangende Vorrichtung, aufweisend:
- eine lichtempfangende Einheit, die ein erstes lichtempfangendes Element, das von einem ersten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element enthält, das Licht empfängt, das von einem zweiten lichtemittierenden Element emittiert wird, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem ersten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt; und
- einen Controller, der das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element steuert, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
(2) Die lichtempfangende Vorrichtung gemäß (1), aufweisend eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, dass eine lichtemittierende Einheit, die das erste lichtemittierende Element und das zweite lichtemittierende Element enthält, anormal ist, falls das zweite lichtempfangende Element Licht detektiert, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
(3) Die lichtempfangende Vorrichtung gemäß (1) oder (2), wobei die lichtempfangende Einheit in einem mobilen Körper installiert ist.
(4) Die lichtempfangende Vorrichtung gemäß (3), wobei, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die lichtemittierende Einheit anormal ist, während der mobile Körper in einem automatischen Fahrbetrieb fährt, der Controller eine Steuerung durchführt, um den automatischen Fahrbetrieb auf einen manuellen Fahrbetrieb umzuschalten oder den mobilen Körper zu stoppen.
(5) Die lichtempfangende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (4), wobei die lichtempfangende Einheit ein drittes lichtempfangendes Element enthält, das Licht empfängt, das von einem dritten lichtemittierenden Element emittiert wird, das dem zweiten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem zweiten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt, und der Controller das erste lichtempfangende Element, das zweite lichtempfangende Element und das dritte lichtempfangende Element steuert, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element, das zweite lichtempfangende Element und das dritte lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
(6) Eine Abstandsmessvorrichtung, aufweisend:
- eine lichtemittierende Einheit, die ein erstes lichtemittierendes Element und ein zweites lichtemittierendes Element enthält, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem ersten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt;
- eine lichtempfangende Einheit, die ein erstes lichtempfangendes Element, das von dem ersten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element enthält, das von dem zweiten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt; und
- einen Controller, der das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element steuert, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
(7) Verfahren zum Steuern einer lichtempfangenden Vorrichtung, aufweisend: eine lichtempfangende Einheit, die ein erstes lichtempfangendes Element, das von einem ersten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element enthält, das Licht empfängt, das von einem zweiten lichtemittierenden Element emittiert wird, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem ersten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt; und einen Controller, der die lichtempfangende Einheit steuert, wobei das Verfahren aufweist

Steuern, durch den Controller, des ersten lichtempfangenden Elements und des zweiten lichtempfangenden Elements, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
Bezugszeichenliste

1: ToF-Sensor (Abstandsmessvorrichtung)
2: lichtempfangende Vorrichtung
11: Controller
13: lichtemittierende Einheit
14: lichtempfangende Einheit
15: Berechnungseinheit
20: SPAD-Pixel
30: Makro-Pixel
80: Host
90: Objekt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017208195 A [0003]

Claims

Lichtempfangende Vorrichtung, aufweisend: eine lichtempfangende Einheit, die ein erstes lichtempfangendes Element, das von einem ersten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element enthält, das Licht empfängt, das von einem zweiten lichtemittierenden Element emittiert wird, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem ersten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt; und einen Controller, der das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element steuert, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
Lichtempfangende Vorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, dass eine lichtemittierende Einheit, die das erste lichtemittierende Element und das zweite lichtemittierende Element enthält, anormal ist, falls das zweite lichtempfangende Element Licht detektiert, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
Lichtempfangende Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die lichtempfangende Einheit in einem mobilen Körper installiert ist.
Lichtempfangende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die lichtemittierende Einheit anormal ist, während der mobile Körper in einem automatischen Fahrbetrieb fährt, der Controller eine Steuerung durchführt, um den automatischen Fahrbetrieb auf einen manuellen Fahrbetrieb umzuschalten oder den mobilen Körper zu stoppen.
Lichtempfangende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die lichtempfangende Einheit ein drittes lichtempfangendes Element enthält, das Licht empfängt, das von einem dritten lichtemittierenden Element emittiert wird, das dem zweiten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem zweiten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt, und der Controller das erste lichtempfangende Element, das zweite lichtempfangende Element und das dritte lichtempfangende Element steuert, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element, das zweite lichtempfangende Element und das dritte lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
Abstandsmessvorrichtung, aufweisend: eine lichtemittierende Einheit, die ein erstes lichtemittierendes Element und ein zweites lichtemittierendes Element enthält, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem ersten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt; eine lichtempfangende Einheit, die ein erstes lichtempfangendes Element, das von dem ersten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element enthält, das von dem zweiten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt; und einen Controller, der das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element steuert, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.
Verfahren zum Steuern einer lichtempfangenden Vorrichtung, aufweisend: eine lichtempfangende Einheit, die ein erstes lichtempfangendes Element, das von einem ersten lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt, und ein zweites lichtempfangendes Element enthält, das Licht empfängt, das von einem zweiten lichtemittierenden Element emittiert wird, das dem ersten lichtemittierenden Element benachbart angeordnet ist und mit dem ersten lichtemittierenden Element einen Anodenanschluss oder einen Kathodenanschluss gemeinsam nutzt; und einen Controller, der die lichtempfangende Einheit steuert, wobei das Verfahren aufweist Steuern, durch den Controller, des ersten lichtempfangenden Elements und des zweiten lichtempfangenden Elements, um zu veranlassen, dass das erste lichtempfangende Element und das zweite lichtempfangende Element Licht empfangen, wenn das erste lichtemittierende Element Licht emittiert.