JP2018137569A - 測距装置、および測距方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物からの反射光に基づく画素信号にノイズが生じることを抑止して、測距の精度を維持する。【解決手段】本技術の一側面である測距装置は、照射光を発光する発光部と、複数の画素から成り、前記照射光が対象物において反射した反射光を受光する受光部と、前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、前記照射光の発光を制御する制御部とを備え、前記受光部は、前記画素から読み出される画素信号をAD変換する複数のAD変換部を有し、前記受光部を成す複数の画素のうち、隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号は、同一の前記AD変換部によってAD変換され、前記算出部は、前記時間を算出する過程において、前記同一の前記AD変換部によってAD変換されている前記第１の画素信号と前記第２の画素信号との差分を演算する。【選択図】図１０

Description

本技術は、測距装置、および測距方法に関し、特に、低周波ノイズに起因する測距精度の低下を抑止できるようにした測距装置、および測距方法に関する。

対象物までの距離を測定する（以下、測距を行うとも称する）測距装置としてTOF(Time Of Flight)センサが知れている（例えば、特許文献１参照）。

TOFセンサは、対象物に照射する光である照射光を発光し、その照射光が対象物において反射した反射光を受光することで、照射光の発光から反射光の受光までの時間、すなわち、照射光が対象物で反射されて戻ってくるまでの反射時間Δtを求めている。そして、この反射時間Δtと光速c[m/s]とを用い、次式（１）に基づいて対象物までの距離Lを演算している。
L=c×Δt／2 ・・・（１）

特開2016-090268号公報

上述したように、TOFセンサでは、照射光が対象物で反射されて戻ってくるまでの時間Δtを求めており、反射光を受光するための構成として、例えばCMOSイメージセンサ等と同様に構成される固体撮像素子が採用されている。したがって、該固体撮像素子が出力する画素信号にノイズが生じてしまうと、照射光が対象物で反射されて戻ってくるまでの時間Δtを正確に求めることができなくなり、対象物の測距の精度が低下してしまうことになる。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、対象物からの反射光に基づく画素信号にノイズが生じることを抑止して、測距の精度を維持できるようにするものである。

本技術の一側面である測距装置は、照射光を発光する発光部と、複数の画素から成り、前記照射光が対象物において反射した反射光を受光する受光部と、前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、前記照射光の発光を制御する制御部とを備え、前記受光部は、前記画素から読み出される画素信号をAD変換する複数のAD変換部を有し、前記受光部を成す複数の画素のうち、隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号は、同一の前記AD変換部によってAD変換され、前記算出部は、前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を算出する過程において、前記同一の前記AD変換部によってAD変換されている前記第１の画素信号と前記第２の画素信号との差分を演算する。

前記受光部を成す複数の画素のうち、同一の行または同一の列において隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号は、同一の前記AD変換部によってAD変換されるようにすることができる。

前記AD変換部は、前記第１の画素から読み出される前記第１の画素信号をAD変換した後、前記第２の画素から読み出される前記第２の画素信号をAD変換することができる。

前記AD変換部は、前記第１の画素から読み出される前記第１の画素信号をAD変換する際にオートゼロ処理を実行し、前記第２の画素から読み出される前記第２の画素信号をAD変換する際にオートゼロ処理を省略することができる。

本技術の一側面である測距装置は、車両に搭載することができ、前記発光部は、前記車両の外部に照射光を発光することができる。

本技術の一側面である測距方法は、照射光を発光する発光部と、複数の画素から成り、前記照射光が対象物において反射した反射光を受光する受光部と、前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、前記照射光の発光を制御する制御部とを備え、前記受光部は、前記画素から読み出される画素信号をAD変換する複数のAD変換部を有する測距装置の測距方法において、前記受光部を成す複数の画素のうち、隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号を同一の前記AD変換部によってAD変換し、前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を算出する過程において、前記同一の前記AD変換部によってAD変換されている前記第１の画素信号と前記第２の画素信号との差分を演算するステップを含む。

本技術の一側面においては、受光部を成す複数の画素のうち、隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号が同一のAD変換部によってAD変換され、照射光の発光から反射光の受光までの時間を算出する過程において、同一のAD変換部によってAD変換されている第１の画素信号と第２の画素信号との差分が演算される。

本技術の一側面によれば、対象物からの反射光に基づく画素信号にノイズが生じることを抑止できる。よって、測距の精度を維持することが可能となる。

本技術を適用した測距装置の一実施の形態の概要を説明する図である。 反射時間Δtの第１の算出方法の原理を説明する図である。 反射時間Δtの第２の算出方法の原理を説明する図である。 TOFセンサである測距装置が、第２の算出方法により反射時間Δtを求める場合の測距の例を説明するタイミングチャートである。 測距装置１０の電気的な構成例を示すブロック図である。 受光部１２の構成例を示すブロック図である。 カラムADCの動作を説明するタイミングチャートである。 ２行分の画素A,BとカラムADCの配線レイアウトの一例を示すブロック図である。 図８に対応する２行分のカラムADCの動作を説明するタイミングチャートである。 本実施の形態における２行分の画素A,BとカラムADCの配線レイアウトを示すブロック図である。 図１０に対応する２行分のカラムADCの動作を説明するタイミングチャートである。 図８の配線レイアウトと図１０の配線レイアウトを採用した場合におけるノイズを比較する図である。 本技術を適用したコンピュータの構成例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜本技術を適用した測距装置の一実施の形態＞

図１は、本技術を適用した測距装置の一実施の形態の概要を説明する図である。

測距装置１０は、発光部１１および受光部１２を有し、TOF方式で、対象物までの距離を測定する。

発光部１１は、対象物に照射するパルス光等の所定の変調光等である照射光を発光する。

受光部１２は、照射光が対象物において反射した反射光を受光する。

測距装置１０は、発光部１１での照射光の発光から、受光部１２での反射光の受光までの時間（以下、反射時間ともいう）Δtを求め、上述した式（１）に基づいて対象物までの距離Lを算出する。

したがって、対象物までの距離Lは、反射時間Δtを求めることにより得ることができるが、測距装置１０を含むTOFセンサにおいて、反射時間Δtを求める方法としては、例えば、第１の算出方法と第２の算出方法とがある。

＜反射時間Δtの第１の算出方法＞

図２は、反射時間Δtの第１の算出方法の原理を説明する図である。

ここで、照射光として、例えば所定のパルス幅Tpのパルス光を採用することとする。

TOFセンサでは、照射光が発光されてから、対象物までの距離Lに応じた反射時間Δtだけ経過した後に、照射光の反射光（照射光が対象物で反射した反射光）が受光される。

いま、照射光としてのパルス光と同一のパルス幅であって、位相が等しいパルスを第１の受光パルスと称することにする。また、照射光としてのパルス光と同一のパルス幅であって、位相がパルス光のパルス幅Tpと同じ幅だけずれたパルスを第２の受光パルスと称することにする。

第１の算出方法では、第１の受光パルスの（H(High)レベルの）期間と、第２の受光パルスの期間とのそれぞれの期間において、反射光が受光される。

いま、第１の受光パルスの期間に受光された反射光の電荷量（受光量）をQ1と表すとともに、第２の受光パルスの期間に受光された反射光の電荷量をQ2と表すことにする。

この場合、反射時間Δtは次式（２）に従って求めることができる。
△t＝Tp×Q2／(Q1+Q2) ・・・（２）

式（２）から分かるように、反射時間Δtは、電荷量Q2に比例する。よって、対象物までの距離Lが近距離である場合、電荷量Q2は小さくなり、対象物までの距離Lが遠距離である場合、電荷量Q2は大きくなる。

図２Ａは、対象物までの距離Lが近距離である場合の照射光、反射光、第１の受光パルスのおける電荷量Q1、および第２の受光パルスのおける電荷量Q2を表しており、図２Ｂは、対象物までの距離Lが遠距離である場合の照射光、反射光、第１の受光パルスのおける電荷量Q1、および第２の受光パルスのおける電荷量Q2を表している。

なお、実際には、第１および第２の受光パルスの期間においては、反射光の他、環境光も受光されるため、反射時間Δt（延いては距離L）の算出にあたっては、環境光の電荷量をキャンセルする必要がある。但し、本実施の形態では、説明を簡単にするため、環境光の電荷量のキャンセルについては説明を省略する。

＜反射時間Δtの第２の算出方法＞

図３は、反射時間Δtの第２の算出方法の原理を説明する図である。

第２の算出方法では、照射光としてのパルス光の発光が、複数回、例えば４回行われる。

そして、４回のパルス光の発光に対して、0ずらし受光、π/2ずらし受光、πずらし受光、および、3π/2ずらし受光が、それぞれ行われる。

θずらし受光では、第１および第２の受光パルスを、第１の算出方法の場合から、θ[rad]だけずらして、反射光の受光が行われる。ここで、照射光としてのパルス光のパルス幅Tpの位相がπ[rad]である。

いま、θずらし受光における第１の受光パルスの期間に受光された反射光の電荷量を、TapAと表すとともに、第２の受光パルスの期間に受光された反射光の電荷量を、TapBと表すこととする。

そして、0ずらし受光で得られた電荷量TapAとTapBとの差分TapA-TapBを差信号Sig1と表すこととする。

同様に、π/2ずらし受光、πずらし受光、および、3π/2ずらし受光で得られた電荷量TapAとTapBとの差分TapA-TapBを、差信号Sig2，Sig3、および、Sig4と、それぞれ表すこととする。

この場合、照射光と反射光との位相差φは、次式（３）に従って求めることができる。
φ＝arctan((Sig2-Sig4)/(Sig1-Sig3)) ・・・（３）

さらに、位相差φと反射時間Δtとは一対一に対応し、反射時間Δtは、位相差φに基づき、次式（４）に従って求めることができる。
Δt＝Tp×φ／π ・・・（４）

本技術は、上述した第１および第２の算出方法のいずれにも適用することができるが、以下では、第１および第２の算出方法のうち、第２の算出方法を例に説明を行う。

＜測距の例＞

図４は、TOFセンサである測距装置１０が、第２の算出方法により反射時間Δtを求める場合の測距の例を説明するタイミングチャートである。

測距装置１０では、対象物までの距離Lを算出する期間をフレームとして、フレーム単位で、距離Lを算出する。図４では、フレームの長さ（フレーム長）は、例えば、33[ms]になっている。

フレームは、照射光を発光する期間である複数のサブフレームsubを含む。

図４では、サブフレームの長さ（サブフレーム長）は、例えば、0.2[ms]になっている。

さらに、図４では、フレームは、例えば、4個のサブフレームsubを含み、その4個のサブフレームsubは、所定の一定の間隔sdで、フレームの先頭から配置されている。4個のサブフレームsubの先頭から終わりまでの長さは、例えば、1[ms]になっており、したがって、図４のフレームでは、先頭から1[ms]の期間に、4個のサブフレームsubが存在し、残りの32(=33-1)[ms]の期間は、サブフレームが存在しない期間になっている。

フレームにおいて、4個のサブフレームsubでは、0ずらし受光、π/2ずらし受光、πずらし受光、および、3π/2ずらし受光が、それぞれ行われる。

サブフレームsubでは、1回の照射光の発光およびθずらし受光の時間（例えば、2πの位相に対応する時間）を、例えば、100[ns]として、照射光の発光およびθずらし受光の時間が、例えば、2000回等の複数回繰り返される。

図３で説明した照射光と反射光との位相差φの算出には、2000回等の複数回受光された反射光の電荷量の総和が用いられる。

＜測距装置１０の構成例＞

図５は、図１に示された測距装置１０の電気的な構成例を示すブロック図である。

該測距装置１０は、発光部１１、受光部１２、距離算出部５１、および、制御部５３を有する。

発光部１１は、例えば、LED(Light Emitting Diode)等で構成され、制御部５３の制御に従って、照射光を発光する。

受光部１２は、有効画素部３０およびダミー画素部４０を有する。なお、受光部１２の詳細な構成例については、図6を参照して後述する。

有効画素部３０は、複数の画素３１を有し、ダミー画素部４０は、複数の画素４１を有する。

画素３１および４１は、例えば、PD（フォトダイオード）等で構成され、そこに入射する光を受光し、その光の光量に対応する電荷を発生する。

有効画素部３０では、画素３１が、制御部５３の制御に従って、発光部１１が発光した照射光の反射光を受光し、その反射光に応じた電荷、すなわち、例えば、図３で説明した第１の受光パルスの期間に受光された反射光の電荷量TapA、および、第２の受光パルスの期間に受光された反射光の電荷量TapBを生成して距離算出部５１に供給する。

ダミー画素部４０では、画素４１は、例えば、遮光されており、いわゆるOPB(Optical Black)画素として機能する。

なお、図５に示された構成例では、図が煩雑になるのを避けるため、有効画素部３０を構成する画素３１と、ダミー画素部４０を構成する画素４１とを、別個のエリアに配置してあるが、画素４１は、例えば、画素３１の中に混在するように配置することができる。

距離算出部５１は、画素３１からの電荷の電荷量を用いて、例えば、図３で説明したように、位相差φを算出し、その位相差φから求められる反射時間Δtに基づいて、対象物までの距離Lを算出する。距離算出部５１は、有効画素部３０を構成する各画素３１に対して、距離Lを算出し、その距離L（に対応する値）を画素値とする距離画像等を、距離情報として出力する。

制御部５３は、発光部１１による照射光の発光、および、受光部１２の画素３１による反射光の受光を制御する。

＜受光部１２の構成例＞
図６は、受光部１２の構成例を示すブロック図である。

同図に示されるように、該受光部１２は、列並列ADC(Analog Digital Converter)が採用されたCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子と略同様に構成される。

受光部１２は、画素部１０１、カラムADC１０２、水平転送走査回路１０３、デジタル−アナログ変換装置（DAC）１０４、および垂直走査回路１０５から構成されている。

画素部１０１は、図５の有効画素部３０およびダミー画素部４０に相当し、PDとカック種の画素Tr.（トランジスタ）を含む単位画素１２１がマトリクス状（行列状）に配置されて構成される。該単位画素１２１は、図５の画素３１，４１に相当する。

また画素部１０１は、行列状の画素配列に対して行毎に画素駆動線（不図示）が図の左右方向（画素行の画素の配列方向）に沿って形成され、列ごとに垂直信号線１２２−１乃至１２２−Ｎが図の上下方向（画素列の画素の配列方向）に沿って形成されている。なお、以下の説明において、垂直信号線１２２−１乃至１２２−Ｎを個々に区別する必要がない場合、単に垂直信号線１２２と記述する。他の部分も同様の記載を行う。

垂直走査回路１０５は、制御部５３からの制御に従い、画素部１０１の画素１２１を、全画素同時または行単位等で駆動する画素駆動部である。この垂直走査回路１０５は、その具体的な構成については図示を省略するが、読み出し走査系と、掃き出し走査系あるいは、一括掃き出し、一括転送を有する構成となっている。

垂直走査回路１０５によって選択走査された画素行の各単位画素１２１から出力される画素信号は、垂直信号線１２２−１乃至１２２−Ｎの各々を介してカラムADC１０２−１乃至１０２−Ｎに供給される。カラムADC１０２は、比較器１４１とカウンタ１４２から構成され、画素部１０１の画素列ごとに、選択行の各単位画素１２１から垂直信号線１２２を通して出力される画素信号としての電圧信号VSLに対して所定の信号処理を行い、水平転送走査回路１０３に供給される。

ここで、カラムADC１０２における信号処理について説明する。カラムADC１０２では動作に高速性が要求されるため、いわゆる、Ｄ相レベルのみを検出しており、Ｐ相レベルを検出していない。したがって、一般的なCMOSイメージセンサにおけるカラムADCにて行われているＤ相レベルとＰ相レベルの差分を出力するCDS（相関２重サンプリング）処理は行われていない。なお、CDS処理はノイズ除去効果を有する。

図７は、カラムADC１０２の信号処理を説明するタイミングチャートである。

カラムADC１０２においては、比較器１４１でDAC１０４から供給される参照電圧Vrampのスイープが開始されると同時に、カウンタ１４２のカウント動作が開始される。そして、参照電圧Vrampが電圧信号VSLを下回ったタイミングに、比較器１４１の出力信号VCOがハイレベルからローレベルに反転する。この立ち下りエッジでカウンタ１４２のカウント動作が停止される。カウント値VCNTは参照電圧Vrampがスイープした電圧幅と１対１の関係であり、このカウント値VCNTが、入力電圧をAD変換した結果として、後段の水平転送走査回路１０３に供給される。

図６に戻る。水平転送走査回路１０３は、カラムADC１０２−１乃至１０２−Ｎの画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平転送走査回路１０３による選択走査により、カラムADC１０２で信号処理された画素信号が順番に距離算出部５１に出力される。

＜カラムADC１０２におけるノイズについて＞
上述したように、カラムADC１０２の後段に位置する距離算出部５１では、θ（＝0，π/2，π，3π/2）ずらし受光で得られた電荷量TapAとTapBとの差分TapA-TapBを算出している。なお、電荷量TapAを生成する画素と電荷量TapBを生成する画素は、通常、同一の行または同一の列に隣接して配置される。以下、電荷量TapAを生成する画素を画素Aと称し、電荷量TapBを生成する画素を画素Bと称する。なお、以降においては、電荷量TapAを生成する画素と電荷量TapBを生成する画素が同一の行に隣接して配置される場合を例に説明する。

図８は、図６の画素部１０１における、離接して配置されている２行分の画素A,Bと、２列分の垂直信号線１２２Ａ，１２２Ｂと、２列分のカラムADC１０２Ａ，１０２Ｂの配線レイアウトの一例を示すブロック図である。

図８に示される配線レイアウトでは、N行目の画素AとN+１行目の画素Aが、垂直信号線１２２Ａを介してカラムADC１０２Ａに接続されている。同様に、N行目の画素BとN+１行目の画素Bが、垂直信号線１２２Ｂを介してカラムADC１０２Ｂに接続されている。換言すれば、差分TapA-TapBの電荷量TapAを出力する画素Aと電荷量TapBを出力する画素Bは、それぞれ異なるカラムADC１０２に接続されている。

したがって、N行目の画素A,Bの出力から差分TapA-TapBを算出する場合には、カラムADC１０２ＡとカラムADC１０２Ｂが同時に１回の動作（１回目の動作）を行えばよい。次に、N+１行目の画素A,Bの出力から差分TapA-TapBを算出する場合にも、カラムADC１０２ＡとカラムADC１０２Ｂが同時に１回の動作（２回目の動作）を行えばよい。

図９は、図８に示された配線レイアウトにおけるカラムADC１０２Ａ，１０２Ｂの動作を表すタイミングチャートである。なお、同図ＡはカラムADC１０２Ａの動作を示し、同図ＢはカラムADC１０２Ｂの動作を示している。

図８に示された配線レイアウトの場合、図９に示されるように、カラムADC１０２Ａおよび１０２Ｂは、各動作回の初めに、電圧信号VSLをオフセットさせるオートゼロ処理を行っている。

そして、１行分（例えば、N行目）の画素A,Bの出力から差分TapA-TapBを算出する場合には、カラムADC１０２ＡとカラムADC１０２Ｂが同時に１回の動作（１回目の動作）を行えばよい。よって、カラムADC１０２ＡとカラムADC１０２Ｂが同時に２回の動作（１回目の動作と２回目の動作）を行えば、２行分（例えば、N行目とN+１行目）の画素A,Bの出力から差分TapA-TapBを算出することができる。

ただし、カラムADC１０２では、上述したように、動作に高速性が要求されることを理由として、ノイズ除去効果を有するCDS処理が行われていない。したがって、カラムADC１０２の出力には、主に、比較器１４１によって印加される1/ｆノイズに代表される低周波ノイズが混在したままとなる。カラムADC１０２の出力に低周波ノイズが混在していると、後段の距離算出部５１にて算出される差分TapA-TapBにも誤差が生じてしまい、延いては、最終的に算出する対象物の距離Lの誤差も大きくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、距離算出部５１にて差分TapA-TapBが算出された段階で、CDS処理と同様に低周波ノイズを除去できる効果を得られるように、図８に示された配線レイアウトを変更している。

＜本実施の形態における画素A,BとカラムACD１０２との配線レイアウト＞
図１０は、図６の画素部１０１における、離接して配置されている２行分の画素A,Bと、２列分の垂直信号線１２２Ａ，１２２Ｂと、２列分のカラムADC１０２Ａ，１０２Ｂの本実施の形態における配線レイアウトを示すブロック図である。

図１０に示される配線レイアウトでは、N行目の画素Aおよび画素Bが、垂直信号線１２２Ａを介してカラムADC１０２Ａに接続されている。同様に、N+1行目の画素Aおよび画素Bが、垂直信号線１２２Ｂを介してカラムADC１０２Ｂに接続されている。換言すれば、差分TapA-TapBの電荷量TapAを出力する画素Aと電荷量TapBを出力する画素Bは、同一のカラムADC１０２に接続されている。

そして、N行目の画素A,Bの出力から差分TapA-TapBを算出する場合には、カラムADC１０２Ａが１回目の動作としてN行目の画素Aの出力をAD変換した後、２回目の動作としてN行目の画素Bの出力をAD変換すればよい。

ただし、カラムADC１０２Ａが１回目および２回目の動作を行うと同時にカラムADC１０２Ｂも２回の動作を行うことができる。具体的には、カラムADC１０２Ｂが１回目の動作としてN+1行目の画素Aの出力をAD変換した後、２回目の動作としてN+1行目の画素Bの出力をAD変換することができる。

図１１は、図１０に示された配線レイアウトにおけるカラムADC１０２Ａ，１０２Ｂの動作を表すタイミングチャートである。なお、同図ＡはカラムADC１０２Ａの動作を示し、同図ＢはカラムADC１０２Ｂの動作を示している。

図１０に示された配線レイアウトの場合、図１１に示されるように、カラムADC１０２Ａおよび１０２Ｂは、１回目の動作の初めだけオートゼロ処理を行い、２回目の動作ではオートゼロ処理を省略する。

そして、カラムADC１０２Ａが１回の動作としてN行目の画素Aの出力をAD変換した後、オートゼロ処理を省略して２回目の動作としてN行目の画素Bの出力をAD変換する。また、これと同時に、カラムADC１０２Ｂが１回の動作としてN+1行目の画素Aの出力をAD変換した後、オートゼロ処理を省略して２回目の動作としてN+1行目の画素Bの出力をAD変換する。

図１０に示された配線レイアウトの場合、N行目の画素A,Bの出力は同一のカラムADC１０２ＡによってAD変換される。同様に、N+1行目の画素A,Bの出力は同一のカラムADC１０２ＢによってAD変換される。したがって、後段の距離算出部５１にて差分TapA-TapBが演算されると、その演算結果には、差分抽出によるハイパスフィルタ関数（次式（５））によるハイパスフィルタ効果（低周波ノイズ除去効果）が付加されることとなり、CDS処理と同様に低周波ノイズを除去した効果を得ることができる。
ハイパスフィルタ関数H(ω)=√（2-2COS（2π Fnoise Tcds）） ・・・（５）

また、N行目の画素A,Bの出力が同一のカラムADC１０２ＡによってAD変換されるので、図８に示された配線レイアウトの場合のように、N行目の画素A,Bの出力が異なるカラムADC１０２Ａ，１０２ＢによってAD変換される場合に比較して、AD変換特性のカラム間バラツキを抑えることができる。

ただし、図１０に示された配線レイアウトの場合のデメリットとして、図８に示された配線レイアウトの場合には生じなかった読み出し時間差が生じてしまい外乱影響差（主にPSRR（作動電源電圧除去比））が生じる可能性が有る。しかしながら、PSRRの影響については、電源ノイズキャンセル回路（ＤＣ）を設けることによって抑制することが可能である。

＜図８の配線レイアウトと図１０の配線レイアウトの比較＞
図１２は、図８の配線レイアウトと図１０の配線レイアウトを採用した場合における、後段の距離算出部５１にて差分TapA-TapBに混在しているノイズを表している。

同図Ａは図８の配線レイアウトに対応し、同図Ｂは図１０の配線レイアウトに対応する。図１０の配線レイアウトでは、図８の配線レイアウトに比較して、CMノイズ（コモンモード）を５割程度まで減らすことができる。また、Totalノイズについても、１割程度減らすことができる。

＜本技術を適用したコンピュータの説明＞
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図１３は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

このコンピュータ２００において、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。

バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記憶部２０８、通信部２０９、およびドライブ２１０が接続されている。

入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータ２００では、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５およびバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータ２００では、プログラムは、リムーバブルメディア２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータ２００が実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。

＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。

図１４は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。

車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１４に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。

駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。

ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。

撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。

車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。

マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。

音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１４の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。

図１５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図１５では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。

撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図１５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１等に適用され得る。

なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
照射光を発光する発光部と、
複数の画素から成り、前記照射光が対象物において反射した反射光を受光する受光部と、
前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、
前記照射光の発光を制御する制御部と
を備え、
前記受光部は、前記画素から読み出される画素信号をAD変換する複数のAD変換部を有し、
前記受光部を成す複数の画素のうち、隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号は、同一の前記AD変換部によってAD変換され、
前記算出部は、前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を算出する過程において、前記同一の前記AD変換部によってAD変換されている前記第１の画素信号と前記第２の画素信号との差分を演算する
測距装置。
（２）
前記受光部を成す複数の画素のうち、同一の行または同一の列において隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号は、同一の前記AD変換部によってAD変換される
前記（１）に記載の測距装置。
（３）
前記AD変換部は、前記第１の画素から読み出される前記第１の画素信号をAD変換した後、前記第２の画素から読み出される前記第２の画素信号をAD変換する
前記（１）または（２）に記載の測距装置。
（４）
前記AD変換部は、前記第１の画素から読み出される前記第１の画素信号をAD変換する際にオートゼロ処理を実行し、前記第２の画素から読み出される前記第２の画素信号をAD変換する際にオートゼロ処理を省略する
前記（１）から（３）のいずれかに記載の測距装置。
（５）
車両に搭載され、
前記発光部は、前記車両の外部に照射光を発光する
前記（１）から（４）のいずれかに記載の測距装置。
（６）
照射光を発光する発光部と、
複数の画素から成り、前記照射光が対象物において反射した反射光を受光する受光部と、
前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、
前記照射光の発光を制御する制御部と
を備え、
前記受光部は、前記画素から読み出される画素信号をAD変換する複数のAD変換部を有する測距装置の測距方法において、
前記受光部を成す複数の画素のうち、隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号を同一の前記AD変換部によってAD変換し、
前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を算出する過程において、前記同一の前記AD変換部によってAD変換されている前記第１の画素信号と前記第２の画素信号との差分を演算する
ステップを含む測距方法。

１０ 測距装置， １１ 発光部， １２ 受光部， ３０ 有効画素部， ３１ 画素， ４０ ダミー画素部， ４１ 画素， ５１ 距離算出部， ５３ 制御部， １０１ 画素部， １０２ カラムADC， １０３ 水平転送回路， １０４ デジタル−アナログ変換装置， １０５ 垂直走査回路， １２２ 垂直信号線， １４１ 比較器， １４２ カウンタ， ２００ コンピュータ， ２０１ CPU

Claims (6)

1. 照射光を発光する発光部と、
   複数の画素から成り、前記照射光が対象物において反射した反射光を受光する受光部と、
   前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、
   前記照射光の発光を制御する制御部と
   を備え、
   前記受光部は、前記画素から読み出される画素信号をAD変換する複数のAD変換部を有し、
   前記受光部を成す複数の画素のうち、隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号は、同一の前記AD変換部によってAD変換され、
   前記算出部は、前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を算出する過程において、前記同一の前記AD変換部によってAD変換されている前記第１の画素信号と前記第２の画素信号との差分を演算する
   測距装置。
2. 前記受光部を成す複数の画素のうち、同一の行または同一の列において隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号は、同一の前記AD変換部によってAD変換される
   請求項１に記載の測距装置。
3. 前記AD変換部は、前記第１の画素から読み出される前記第１の画素信号をAD変換した後、前記第２の画素から読み出される前記第２の画素信号をAD変換する
   請求項２に記載の測距装置。
4. 前記AD変換部は、前記第１の画素から読み出される前記第１の画素信号をAD変換する際にオートゼロ処理を実行し、前記第２の画素から読み出される前記第２の画素信号をAD変換する際にオートゼロ処理を省略する
   請求項３に記載の測距装置。
5. 車両に搭載され、
   前記発光部は、前記車両の外部に照射光を発光する
   請求項１に記載の測距装置。
6. 照射光を発光する発光部と、
   複数の画素から成り、前記照射光が対象物において反射した反射光を受光する受光部と、
   前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、
   前記照射光の発光を制御する制御部と
   を備え、
   前記受光部は、前記画素から読み出される画素信号をAD変換する複数のAD変換部を有する測距装置の測距方法において、
   前記受光部を成す複数の画素のうち、隣接する第１の画素と第２の画素のそれぞれから読み出される第１および第２の画素信号を同一の前記AD変換部によってAD変換し、
   前記照射光の発光から前記反射光の受光までの時間を算出する過程において、前記同一の前記AD変換部によってAD変換されている前記第１の画素信号と前記第２の画素信号との差分を演算する
   ステップを含む測距方法。

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