JP2020148682A - 距離測定装置及びスキュー補正方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】距離測定装置における回路配線上の信号間のスキューに依存するＴＯＦ測定精度の低下を抑制すること。【解決手段】 本技術は、複数の画素を有する受光部と、前記複数の画素のうちの特定の画素に接続された基準信号線に接続され、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記特定の画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測する基準時間計測部と、前記特定の画素に接続された信号本線に接続され、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測する時間計測部と、前記基準時間値と前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値を算出し記憶する補正処理部とを備え、記憶された前記補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記特定の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速を補正するように構成された距離測定装置である。【選択図】図２

Description

本技術は、距離測定装置及びスキュー補正方法に関する。
物体（対象物）までの距離をＴｏＦ（Time of Flight）に基づいて計測する距離測定装置（測距センサと称されることもある。）が知られている。ＴＯＦには、一般に、直接ＴＯＦ（ｄＴＯＦ）と間接ＴＯＦ（ｉＴＯＦ）とがある。直接ＴｏＦは、発光素子からパルス光を発射し、単一のパルス光が照射された物体からの反射光をＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）と呼ばれる受光素子で受けてフォトンを検出し、これにより発生したキャリアを、アバランシェ増倍を用いて電気信号パルスに変換し、これをＴＤＣ（Time to Digital Converter）に入力することで反射光の到来時刻を計測し、物体までの距離を算出する技術である。一方、間接ＴｏＦは、発光素子からパルス光を発射し、物体からの反射光により発生した電荷の検出及びその蓄積量が光の到来タイミングに依存して変化する半導体素子構造を利用して、光の飛行時間を計測する。
ＳＰＡＤを用いた距離測定装置は、単一のパルス光に対して、画素を構成する幾つかのＳＰＡＤによる反応をサンプリング周波数に従って分割された時間ごとに加算したヒストグラムを作成し、そこからピーク値に対応する時刻を採用することにより、距離を算出している。このような距離測定装置は、ライン状に配置された画素列ごとにフォトンを読み出すことにより、画素ごとに距離情報を持った撮像フレーム（距離画像）をリアルタイムに得ることができる。
一般に、距離測定装置においては、回路内部での信号伝搬の遅延時間により、測距精度が十分ではないという問題があることから、例えば、特許文献１に記載されるように、画素が光を受光したタイミングから時間計測部が受光信号を入力したタイミングまでの時間差を受光側の遅延時間として測定することができるようにした光飛行時間測定装置及び光学的測距装置が提案されている。
特開２０１６−２１１８８１号公報
しかしながら、上述した特許文献１の技術は、画素が光を受光したタイミングから時間計測部が受光信号を入力したタイミングまでの時間差を受光側の遅延時間として測定することができるものの、半導体装置の製造ばらつきや回路設計上の信号線の長短等の問題により発生する、信号間のスキュー（遅速）までも考慮するものではなかったため、ＴＯＦ測距精度に誤差が含まれ得るという問題があった。
そこで、上記事情に鑑み、本開示では、回路配線上の信号間のスキューに依存するＴＯＦ測定精度の低下を抑制し得る距離測定装置及びスキュー補正方法が提供される。
上記事情に鑑み、本開示に係る技術は、以下に示す発明特定事項乃至は技術的特徴を含んで構成され得る。
すなわち、ある観点に従う本開示に係る技術は、複数の画素を有する受光部と、前記複数の画素のうちの特定の画素に接続された基準信号線に接続され、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記特定の画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測する基準時間計測部と、前記特定の画素に接続された信号本線に接続され、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測する時間計測部と、前記基準時間値と前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値を算出し記憶する補正処理部と、を備える距離測定装置である。そして、前記距離測定装置は、記憶された前記補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記特定の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速を補正するように構成される。
また、ある観点に従う本開示に係る技術は、距離測定装置における信号線間のスキューを補正するスキュー補正方法である。前記方法は、受光部における複数の画素のうちの特定の画素に接続された基準信号線を介して、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記特定の画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測することと、前記特定の画素に接続された信号本線を介して、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測することと、前記基準時間値と前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値を算出し記憶することと、記憶された前記補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記特定の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速を補正することと、を含む。
なお、本開示において、手段とは、単に物理的手段を意味するものではなく、その手段が有する機能をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの手段が有する機能が２つ以上の物理的手段により実現されても、２つ以上の手段の機能が１つの物理的手段により実現されてもよい。
また、システムとは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合又は結合した物のことをいい、各装置や機能モジュールが単一の物により構成されるか、複数の物により構成されるかは問わない。
本開示に係る技術によれば、距離測定装置における配線上の信号間のスキューに依存するＴＯＦ測定精度の低下を抑制することができるようになる。
本技術の他の技術的特徴、目的、及び作用効果乃至は利点は、添付した図面を参照して説明される以下の実施形態により明らかにされる。また、本明細書に記載された作用効果等はあくまでも例示であって限定されるものではない。
本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。 本技術の一実施形態における距離測定装置におけるスキュー補正処理を説明するためのブロックダイアグラムである。 本技術の一実施形態における距離測定装置における補正テーブルの構成の一例を示す図である。 本技術の一実施形態における距離測定装置における補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。 本技術の一実施形態における距離測定装置内の補正値算出処理の具体例を説明するためのタイミングチャートである。 本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。 本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。 本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。 本技術の一実施形態における距離測定装置における補正テーブルの構成の一例を示す図である。 本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。
以下、図面を参照して本開示に係る技術の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本技術は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（例えば各実施形態を組み合わせる等）して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。
［第１の実施形態］
図１は、本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。距離測定装置１は、発光素子からパルス光を発射し、パルス光が照射された物体ＯＢＪからの反射光をＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）と呼ばれる受光素子で受けることにより得られる電気信号パルスに基づいて、物体ＯＢＪ（対象物ないしは被写体）までの距離を測定するいわゆる直接ＴＯＦ型測距センサである。本技術は、直接ＴＯＦ型測距センサを例にして説明されるが、間接ＴＯＦ型測距センサに対しても同様に適用され得る。
同図に示すように、距離測定装置１は、例えば、制御部１０と、ドライバ部２０と、発光部３０と、受光部４０と、測距処理部５０といったコンポーネントを備える。これらのコンポーネントは、例えば、ＣＭＯＳ ＬＳＩのようなシステム・オン・チップ（ＳｏＣ）として一体的に構成され得るが、例えば、発光部３０や受光部４０といった幾つかのコンポーネントが別体のＬＳＩとして構成されても良い。距離測定装置１はまた、測距処理部５０により算出された距離に係るデータ（測距データ）を外部に出力するための通信インタフェース部（通信ＩＦ部）６０を含む。図示されていないが、距離測定装置１は、通信インタフェース部６０を介して、外部に配置されたホストＩＣとの通信可能に構成されている。また、図示されていないが、距離測定装置１は、動作環境、例えば温度等の変化を検出するための温度センサが設けられても良い。
制御部１０は、距離測定装置１の動作を統括的に制御するコンポーネントである。制御部１０は、例えば、クロック生成部１２と、制御信号生成部１４と、補正処理部１６とを含み構成される。
クロック生成部１２は、距離測定装置１の動作を司るクロックを生成する。クロック生成部１２は、図示されていないが、例えばクロック発振器とＰＬＬ回路とを含み構成され得る。クロック生成部１２は、生成したクロックを例えば制御信号生成部１４と測距処理部５０とに出力する。
制御信号生成部１４は、ドライバ部２０及び受光部４０のそれぞれに対する制御信号を生成し、出力する。具体的には、制御信号生成部１４は、所定のタイミングで、発光部３０を発光させるための制御信号をドライバ部２０に出力するとともに、該発光のタイミングで、受光部４０からのラインごとの読み出しタイミングを同期させるための制御信号を受光部４０に出力する。
補正処理部１６は、受光部４０と測距処理部５０との間の配線上の信号間のスキュー（遅速）に基づいて補正値を算出する。補正処理部１６は、算出した補正値を、例えば図３に示すような、メモリ上の補正テーブル３００に格納する。また、補正処理部１６は、測距中、補正テーブル３００から補正値を読み出して、これを後述する距離演算部５６に出力する。補正処理部１６の詳細については、後述する。
ドライバ部２０は、発光部３０の発光素子を駆動する。例えば、ドライバ部２０は、所定のトリガパルスを出力し、これにより、発光部３０の発光素子を駆動する。パルス光は、典型的には、数〜数十ｎｓのパルス幅を有し得るが、これに限られない。
発光部３０は、対象エリアに対して、ＴＯＦ測距のためのレーザパルス光（以下「パルス光」という。）を発光ないしは出射する光源を含み構成される。このような測距に用いるためのパルス光は、アクティブ光と称されることもある。光源は、例えば、端面発光型半導体レーザであっても良いし、面発光型半導体レーザであっても良い。典型的には、発光部３０の光源は、対象エリアに向けて光を空間的に発光し得る。本例では、発光部３０は、ＬＳＩチップの外に設けられているが、これに限られるものではなく、ｏｎチップにより構成されても良い。
受光部４０は、対象エリアから入射する光に反応して、電気信号パルスを出力するセンサである。入射光（観測光）は、測距に対して外乱光として作用する環境光及び発光部３０により出射されたパルス光が照射した物体ＯＢＪからの反射光を含み得る。図示されていないが、典型的には、受光部４０の受光面の前方には、光を効率よく受光することができるように、レンズ等の光学素子が設けられる。
本開示において、受光部４０は、２次元アレイ状に配置された複数の受光素子（ＳＰＡＤ）を含み構成されたＣＭＯＳイメージセンサである。すなわち、各ＳＰＡＤは、飛来した光（フォトン）を検出し、これにより発生したキャリアを、アバランシェ増倍を用いて電気信号パルスに変換する。なお、隣接する幾つかのＳＰＡＤの集合体（ＳＰＡＤ群）を画素と称し得る。例えば、画素は、隣接する３×３や、６×６、９×９といった任意の数の配列（アレイパターン）からなるＳＰＡＤの集合体により構成され、これらの数に限定されない。また、ＳＰＡＤ群の数は、制御部１０の制御の下、可変であり得る。さらに、特定のＳＰＡＤ群（例えば撮像フレームにおける１ライン方向のＳＰＡＤ群）は、制御信号生成部１４の制御信号に従って有効化され、これによって、電気信号パルスが読み出される。したがって、１フレーム時間において順次に各ラインのＳＰＡＤ群が有効化され、有効化されたＳＰＡＤ群のそれぞれから出力される電気信号パルスによって、対象エリアに対する１撮像フレームが形成される。受光部４０から読み出された電気信号パルスは、例えば所定段数の遅延バッファＢＵＦ＿ＤＥＬＡＹを含む信号線を介して（図２参照）、測距処理部５０に出力される。なお、図１には明示されていないが、受光部４０の出力端には、選択された画素から電気信号パルスを読み出すための画素選択スイッチ４３が設けられている。
測距処理部５０は、発光部３０により出射したパルス光と受光部４０により受光した観測光とに基づいて、物体ＯＢＪまでの距離を算出する（測距する）コンポーネントである。測距処理部５０は、典型的には、信号処理プロセッサにより構成される。本開示では、測距処理部５０は、時間−デジタルコンバータ（Time-to-Digital Converter：ＴＤＣ）部５２と、ヒストグラム作成部５４と、距離演算部５６とを含み構成されている。
ＴＤＣ部５２は、パルス光が出射された時刻から特定のＳＰＡＤにより光を受光した時刻までの時間（すなわち、光の到来時間）をデジタル値に変換するコンポーネントである。本開示において、ＴＤＣ部５２は、時間計測部の一例である。ＴＤＣ部５２は、例えば、画素を構成する特定のＳＰＡＤ群ごとに設けられたＴＤＣ回路５２２群から構成され、また、本開示では、ＴＤＣ部５２は、基準ＴＤＣ回路５２１を更に含む（図２参照）。基準ＴＤＣ回路５２１は、後述するように、信号間のスキューを算出するための基準値を算出するために用いられる。ＴＤＣ部５２の各ＴＤＣ回路５２２は、図示されていないが、例えば、ＲＳフリップフロップと、コースカウンタと、ファインカウンタとを含み構成される。概略的には、制御信号生成部１４の制御信号に従って生成されたトリガパルスは、発光部３０を駆動すると同時にＲＳフリップフロップをセットし、発光部３０から出射されたパルス光が照射した物体ＯＢＪからの反射光を受光したＳＰＡＤにより生成された電気信号パルスによりＲＳフリップフロップはリセットされ、これにより、ＴＯＦに応じたパルス幅を持った信号が生成される。生成された信号は、所定の時間分解能をそれぞれ有するコースカウンタとファインカウンタとによりカウントされて、デジタルコードとして出力される。コースカウンタ及びファインカウンタは、それぞれ、例えば、インバーターチェーンを含み構成される。
ヒストグラム作成部５４は、ＴＤＣ部５２により出力される、サンプリング時間（ビン）ごとのサンプリング値の合計値（すなわち、画素に対応するＳＰＡＤ群から出力されるフォトンの合計値）に基づいてヒストグラムを作成するコンポーネントである。ヒストグラム作成部５４は、ＴＤＣ回路５２２群に対応するヒストグラム作成回路５４２群を含み構成され得る。本開示では、ヒストグラム作成部５４は、基準ヒストグラム作成回路５４１を更に含む（図２参照）。ヒストグラムは、例えば、図示しないメモリ上に、ある種のデータ構造ないしはテーブルとして保持される。ヒストグラムは、撮像フレームにおける読み出しラインごとに発光されるパルス光に基づいて、画素の数に対応する数だけ作成される。ヒストグラム作成部５４は、作成したヒストグラムに基づくサンプル値を、動作モードに従って、補正処理部１６及び距離演算部５６のいずれかに出力する。或いは、ヒストグラム作成部５４により作成されたヒストグラムは、補正処理部１６及び距離演算部５６により参照される。
距離演算部５６は、作成された画素ごとのヒストグラムに基づいて、該ヒストグラム中のピーク値を検出し、ピーク値に対応する時間（すなわち、到来時間）から距離を算出するコンポーネントである。すなわち、発光部３０の所定の発光タイミングで出射されたパルス光が物体ＯＢＪに照射したときの反射光が受光されたとすれば、該発光タイミングから受光タイミングまでの時間は、物体ＯＢＪまでの光の往復時間であるから、これにｃ／２（ｃは光速）を乗算することにより、画素ごとに物体ＯＢＪまでの距離を算出することができる。したがって、撮像フレームを構成する全ての画素に対して算出された距離により、距離画像を得ることができる。距離演算部５６は、各撮像フレームにおける画素ごとに算出した距離に係るデータ（測距データ）を通信インタフェース部６０に順次に出力する。本開示では、距離演算部５６は、距離の算出に先立ち、作成されたヒストグラムの値に、補正処理部１６により算出された補正値を重畳することにより、ヒストグラムを補正する。これにより、回路設計等に起因する、画素から読み出される電気信号パルスの遅速が補正されることになる。
通信インタフェース部６０は、算出された測距データを外部のホストＩＣに出力するためのインタフェース回路である。例えば、通信インタフェース部６０は、ＭＩＰＩ（Mobile Industry Processor Interface）に準拠したインタフェース回路であるが、これに限られない。例えば、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＬＶＤＳ、ＳＬＶＳ−ＥＣ等であっても良いし、これらのインタフェース回路のうちの幾つかを実装していても良い。
図２は、本技術の一実施形態における距離測定装置におけるスキュー補正処理を説明するためのブロックダイアグラムである。すなわち、同図は、図１に示した各種のコンポーネントのうち、本技術に特に関連するコンポーネントを中心にした構成を示している。
同図に示すように、画素を構成する個々の受光素子４２は、典型的には、フォトンを検出するアバランシェフォトダイオード４２１と、電流源４２２と、インバータ４２３とを含み構成される。電流源４２２は、例えばＰ型ＭＯＳＦＥＴにより構成され、また、インバータ４２３は、例えばＣＭＯＳインバータにより構成される。図中、受光素子４２は、１つのＳＰＡＤからなるものとして示されているが、例えば、複数のＳＰＡＤ群を、ここでいう受光素子４２とみなしても良い。各受光素子４２は、画素選択スイッチ４３に接続される。
このような受光素子４２において、制御部１０の制御の下、アバランシェフォトダイオード４２２のアノード側にはアバランシェ増倍が発生する程度の負電圧Ｖｂｄが印加される。アバランシェフォトダイオード４２１へ１フォトンの入射があると、これにより発生した電子がアバランシェ増倍を起こして、大きな電流が流れる。これにより、アバランシェフォトダイオード４２１のカソードの電圧が一旦負側に向かって大きく振れて、カソード電圧と負電圧Ｖｂｄ間の電圧がブレイクダウン電圧に達するところでアバランシェ増倍が停止する。このとき、低い電圧になっているアバランシェフォトダイオード４２１のカソードの電圧は、電流源４２２によって充電され、再び初期電圧に戻る。このような電圧波形は、インバータ４２３により整形され、１フォトンの到来時刻を基準点とするパルス状の電気信号パルスが生成される。そして、画素選択スイッチ４３が閉（ＯＮ）状態にあると、電気信号パルスは信号本線ＳＬを介して読み出される。
第１のマルチプレクサＭＵＸ１は、制御部１０の制御の下、補正値の算出処理の間、複数の受光素子４２のうちのいずれかと基準ＴＤＣ回路５２１とを選択的に接続する。選択された受光素子４２と基準ＴＤＣ回路５２１とを接続する信号線は、基準信号線ＳＬ＿ＲＥＦとなる。第１のマルチプレクサＭＵＸ１は、補正値の算出処理後は、いずれも開状態となる。
第２のマルチプレクサＭＵＸ２は、第１のマルチプレクサと対となって動作する。すなわち、第２のマルチプレクサＭＵＸ２は、制御部１０の制御の下、補正値の算出処理の間、複数の受光素子４２のうちのいずれかの信号線に対応するヒストグラム作成回路５４２と補正処理部１６とを選択的に接続する。第２のマルチプレクサＭＵＸ２は、補正値の算出処理後は、いずれも開（ＯＦＦ）状態となる。
上述したように、ＴＤＣ部５２は、基準ＴＤＣ回路５２１と、画素（すなわち、受光素子４２）ごとに対応して設けられたＴＤＣ回路５２２とを含み構成される。各受光素子４２と各ＴＤＣ回路５２２とは、所定段数の遅延バッファＢＵＦ＿ＤＥＬＡＹを含む信号本線ＳＬを介して接続される。本実施形態では、基準ＴＤＣ回路５２１は、信号間のスキューの発生による測距精度の誤差を抑制するために用いられる。なお、図中、基準ＴＤＣ回路５２１及びＴＤＣ回路５２２のそれぞれの信号本線ＳＬの接続端をｎＲＥＦ、ｎ１、及びｎ２と表記するものとする。
ヒストグラム作成部５４もまた、基準ヒストグラム作成回路５４１と、画素ごとに対応して設けられたヒストグラム作成回路５４２とを含み構成される。各ヒストグラム作成回路５４２は、第２のマルチプレクサＭＵＸ２を介して、補正処理部１６又は距離演算部５６のいずれかに選択的に接続される。
補正処理部１６は、基準ヒストグラム作成回路５４１により作成された基準ヒストグラムと、各ヒストグラム作成回路５４２により作成されたヒストグラムとに基づいてスキュー補正に関するデータを算出し、これを例えば図３に示すような補正テーブル３００として保持する。具体的には、補正処理部１６は、基準ヒストグラム作成回路５４１により作成された基準ヒストグラムに基づいて基準値を算出するとともに、各ヒストグラム作成回路５４２により作成されたヒストグラムに基づいてサンプル値を算出する。典型的には、基準値及びサンプル値は、各ヒストグラムのピーク値であり得る。続いて、補正処理部１６は、算出した基準値と各サンプル値とに基づいて、画素の信号本線ＳＬごとの補正値を算出する。補正処理部１６は、測距中、補正テーブル３００に保持している補正値を距離演算部５６に出力する。測距中、距離演算部５６は、補正処理部１６から出力される各補正値を、対応する信号本線ＳＬのヒストグラムの値に重畳する。これにより、信号ＳＬ間のスキューは補正され、したがって、距離演算部５６での測距精度の低下を防止することができるようになる。なお、本開示では、距離演算部５６が、対応する信号本線ＳＬのヒストグラムの値に補正値を重畳する構成が説明されているが、これに限られず、補正処理部１６が、補正値を重畳し、これを距離演算部５６に出力する構成であっても構わない。また、本開示では、補正処理部１６は、制御部１０の一部として説明されているが、これに限られず、例えば測距処理部５０の一部として構成されても良い。
図４は、本技術の一実施形態における距離測定装置における補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。かかる処理は、所定のタイミングで、例えば、距離測定装置１の動作開始時に、実際の測距処理に先立って又は実際の測距処理において実行され得る。或いは、かかる処理は、例えば、距離測定装置１の動作中、１フレーム又は数フレームごとにその測距開始前や動作環境の変化（例えば温度等の変化）を検出した場合に、実行されても良い。
同図に示すように、距離測定装置１の制御部１０は、まず、スキュー補正対象となる信号本線ＳＬに対応する画素（すなわち、受光素子４２）を１つ選択する（Ｓ４０１）。すなわち、制御部１０は、選択された画素に対応する画素選択スイッチ４３を閉状態にするとともに、第１のマルチプレクサＭＵＸ１及び第２のマルチプレクサＭＵＸ２を制御する。続いて、制御部１０は、発光部３０及び受光部４０を駆動して、スキューに対する補正値の算出のための測距処理を開始する（Ｓ４０２）。
発光部３０による光の出射に応答して受光部４０の選択された画素から読み出された電気信号パルスは、基準ＴＤＣ回路５２１及び対応するＴＤＣ回路５２２に入力され、それぞれ、デジタルコードに変換されて、変換されたデジタルコードのそれぞれは、基準ヒストグラム作成回路５４１及び対応するヒストグラム作成回路５４２に入力される。基準ヒストグラム作成回路５４１及び対応するヒストグラム作成回路５４２は、それぞれ、入力されたデジタルコードに基づいて、ヒストグラムを作成する（Ｓ４０３）。基準ヒストグラム作成回路５４１及び対応するヒストグラム作成回路５４２によって作成された各ヒストグラムは、補正処理部１６に入力される。
補正処理部１６は、入力された各ヒストグラムに基づいて、基準値及びサンプル値をそれぞれ算出する（Ｓ４０４）。すなわち、補正処理部１６は、基準ヒストグラム作成回路５４１により作成された基準ヒストグラムに基づいて、基準値を算出するとともに、対応するヒストグラム作成回路５４２により作成されたヒストグラムに基づいて、サンプル値を算出する。補正処理部１６は、算出した基準値及びサンプル値を補正テーブル３００に記憶する。
続いて、補正処理部１６は、算出した基準値とサンプル値とに基づいて、補正値を算出する（Ｓ４０５）。すなわち、補正処理部１６は、基準値とサンプル値との差を算出し、これを補正値として決定する。補正処理部１６は、算出した補正値を補正テーブル３００に記憶する。
制御部１０は、上記の一連の処理により、全ての画素の信号本線ＳＬに対する補正値を算出したか否かを判断し（Ｓ４０６）、まだ補正値を算出していない画素の信号本線ＳＬがあると判断する場合には（Ｓ４０６のＮｏ）、Ｓ４０１の処理に戻る。
以上のようにして、各画素の信号本線ＳＬに対して算出された補正値は、補正テーブル３００に格納される。距離演算部５６は、実際の測距処理時、各ヒストグラム作成回路５４２から出力されるヒストグラムに基づいてピーク値を算出し、該ピーク値に基づく距離情報に、補正処理部１６により算出した補正値を重畳することにより、スキューが補正されることになる。
なお、距離測定装置１は、補正値の算出処理を、実際の測距処理に先立つ擬似的な測距処理において行っても良いし、或いは実際の測距処理において行って良い。実際の測距処理において補正値の算出処理を行う場合、距離測定装置１は、補正値が算出された後は、直ちに算出された補正値をヒストグラムに重畳することにより、誤差の影響を最小限に抑えることができる。
図５は、本技術の一実施形態における距離測定装置内の補正値算出処理の具体例を説明するためのタイミングチャートである。なお、図中、理解容易のため、右側には、対応するデジタルコードに基づくヒストグラムが示されている。
同図に示すように、制御部１０の制御の下、駆動された発光部３０は、所定のタイミングでパルス光を出射する。選択され有効化された受光素子４２は、上述したように、フォトンを検出すると、これを電気信号パルスに変換して、信号本線ＳＬを介して、ＴＤＣ部５２に出力する。
まず、受光素子４２（１）に対する信号本線ＳＬ（１）の補正値を算出する場合を考える。制御部１０は、受光素子４２（１）からの出力が補正処理部１６に入力されるように、第１のマルチプレクサＭＵＸ１及び第２のマルチプレクサＭＵＸ２を制御する。この状態で、パルス光の出射に応じて受光素子４２（１）は電気信号パルスを生成し、生成された電気信号パルスは、基準信号線ＳＬを介して、基準ＴＤＣ回路５２１に入力されるとともに、信号本線ＳＬ（１）を介して、ＴＤＣ回路５２２（１）に入力される。
基準ＴＤＣ回路５２１は、入力された電気信号パルスを所定の時間分解能を持つカウンタによりカウントしていき、所定の時間範囲内でカウントした値に基づいて、所定ビット数のデジタルコードを生成する。一例として、基準ＴＤＣ回路５２１は、デジタルコードとして、「１０」、「１０」、「１０」及び「１１」を出力したものとする（理解を容易にするため、ここでは十進数に換算した値を示している。）。基準ＴＤＣ回路５２１は、生成したデジタルコードを基準ヒストグラム作成回路５４１に出力する。
基準ヒストグラム作成回路５４１は、基準ＴＤＣ回路５２１から出力されるデジタルコードに基づいて、基準ヒストグラムを作成する。上述の例によれば、デジタルコード「１０」が３回（７５％）で、「１１」が１回（２５％）であるため、基準ヒストグラム作成回路５４１は、図示のような基準ヒストグラムを作成する。基準ヒストグラム作成回路５４１は、作成した基準ヒストグラムを補正処理部１６に出力する。
補正処理部１６は、基準ヒストグラム作成回路５４１により作成された基準ヒストグラムに基づいて、基準値を算出する。上述の例によれば、補正処理部１６は、基準値として、「１０．２５」（＝１０×０．７５＋１１×０．２５）を算出し、これをメモリ上の補正テーブル３００に格納する。
一方、ＴＤＣ回路５２２（１）は、入力された電気信号パルスを所定の時間分解能を持つカウンタによりカウントしていき、所定の時間範囲内でカウントした値に基づいて、所定ビット数のデジタルコードを生成する。ここでは、例えば、ＴＤＣ回路５２２（１）は、デジタルコードとして、「１０」、「１１」、「１０」及び「１１」を出力したものとする。ＴＤＣ回路５２２（１）は、生成したデジタルコードをヒストグラム作成回路５４２（１）に出力する。
ヒストグラム作成回路５４２（１）は、ＴＤＣ回路５２２（１）から出力されるデジタルコードに基づいて、ヒストグラムを作成する。上述の例によれば、デジタルコード「１０」が２回（５０％）で、「１１」が２回（５０％）であるため、ヒストグラム作成回路５４２（１）は、図示のようなヒストグラムを作成する。ヒストグラム作成回路５４２（１）は、作成したヒストグラムを補正処理部１６に出力する。
補正処理部１６は、ヒストグラム作成回路５４２（１）により作成されたヒストグラムに基づいて、信号本線ＳＬ（１）のサンプル値を算出する。上述の例によれば、補正処理部１６は、信号本線ＳＬ（１）のサンプル値として、「１０．５」（＝１０×０．５＋１１×０．５）を算出し、これをメモリ上の補正テーブル３００に格納する。
さらに、補正処理部１６は、基準値と受光素子４２（１）に対する信号本線ＳＬ（１）のサンプル値とに基づいてスキューを算出することにより、補正値を決定する。スキューは、基準値と受光素子４２（１）に対するサンプル値との差として現れ、したがって、補正値は、スキューを相殺するために、そのものの値が用いられる。上述の例によれば、補正処理部１６は、スキューとして「０．２５」（＝１０．５−１０．２５）を算出し、これを補正値として補正テーブル３００に格納する。
次に、制御部１０は、受光素子４２（２）からの出力が補正処理部１６に供給されるように、第１のマルチプレクサＭＵＸ１及び第２のマルチプレクサＭＵＸ２を制御する。この状態で、パルス光の出射に応じて受光素子４２（２）において電気信号パルスが生成され、生成された電気信号パルスは、基準信号線ＳＬを介して、基準ＴＤＣ回路５２１入力されるとともに、信号本線ＳＬ（２）を介して、ＴＤＣ回路５２２（２）に入力される。
同様にして、基準ＴＤＣ回路５２１は、所定ビット数のデジタルコードを生成し、これを補正処理部１６に出力する。一例として、基準ＴＤＣ回路５２１は、デジタルコードとして、「１０」、「１０」、「１０」及び「１１」を出力したものとする。基準ＴＤＣ回路５２１は、生成したデジタルコードを基準ヒストグラム作成回路５４１に出力する。基準ヒストグラム作成回路５４１は、基準ＴＤＣ回路５２１から出力されるデジタルコードに基づいて、基準ヒストグラムを作成する。基準ヒストグラム作成回路５４１は、作成したヒストグラムを補正処理部１６に出力する。
補正処理部１６は、基準ヒストグラム作成回路５４１により作成されたヒストグラムに基づいて、基準値を算出する。上述の例によれば、補正処理部１６は、基準値として、「１０．２５」（＝１０×０．７５＋１１×０．２５）を算出し、これをメモリ上の補正テーブル３００に記憶する。
また、同様にして、ＴＤＣ回路５２２（２）は、所定ビット数のデジタルコードとして「１１」、「１１」、「１１」及び「１０」を生成し、ヒストグラム作成回路５４２（２）は、生成されたデジタルコードに基づいてヒストグラムを作成し、これを補正処理部１６に出力する。上述の例によれば、補正処理部１６は、信号本線ＳＬ（２）に対するデジタルコードとして、「１０．７５」（＝１０×０．２５＋１１×０．７５）を算出し、これをメモリ上の補正テーブル３００に格納する。これにより、補正処理部１６は、スキューとして０．５（＝１０．７５−１０．２５）を算出し、これを補正値として補正テーブル３００に記憶する。
以上のようにして、距離測定装置１は、各画素の信号本線ＳＬに対する補正値を格納した補正テーブル３００を作成する。したがって、距離演算部５６は、実際の測距中、各ヒストグラム作成部５４から出力されるヒストグラムの値に対して、補正テーブル３００から読み出される補正値を重畳した後、所定の距離演算を施す。これにより、画素の信号間のスキューが互いに相殺され、スキューに起因する測距精度の低下を抑制することができるようになる。
［第２の実施形態］
本実施形態では、ＴＤＣデジタルコードに基づいて基準ヒストグラムを作成することに代えて、平均値を算出し、算出した平均値に基づいて補正値を算出する距離測定装置及びスキュー補正方法が開示される。
図６は、本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。すなわち、同図に示す距離測定装置１は、基準ヒストグラム作成回路５４１に代えて、平均値算出部５５１を含み構成されている点で、図２に示した距離測定装置１と異なっている。
同図に示すように、本実施形態では、第２のマルチプレクサＭＵＸ２は、ＴＤＣ部５２とヒストグラム作成部５４との間に設けられている。平均値算出部５５１は、基準ＴＤＣ回路５２１からの出力と、第２のマルチプレクサＭＵＸ２を介した各ＴＤＣ回路５２２からの出力とを受け取るように設けられている。平均値算出部５５１は、所定の時間範囲内にＴＤＣ部５２から入力されたデジタルコードに基づいて、その平均値をそれぞれ算出し、これを補正処理部１６に出力する。
より具体的には、平均値算出部５５１は、所定の時間範囲内に基準ＴＤＣ回路５２１から順次に出力されるデジタルコードを累積的に加算した値をデジタルコードの累積総数で割ることによりその平均値を算出し、これを基準値として補正処理部１６に出力する。同様に、平均値算出部５５１は、所定の時間範囲内に選択された画素に対応するＴＤＣ回路５２２から順次に出力されるデジタルコードを累積的に加算した値を累積したデジタルコードの累積総数で割ることによりその平均値を算出し、これをサンプル値として補正処理部１６に出力する。補正処理部１６については、上記の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用乃至は利点をそうし得る。すなわち、本実施形態によれば、実際の測距中、各ヒストグラム作成部５４により作成されるヒストグラムの値に対して、補正値が重畳されるので、画素の信号間のスキューが互いに相殺され、スキューに起因する測距精度の低下を抑制することができるようになる。
［第３の実施形態］
本実施形態では、各受光素子４２から基準ＴＤＣ回路５２１への配線距離の長短を考慮して、複数の基準ＴＤＣ回路５２１を設けた距離測定装置及びスキュー補正方法が開示される。かかる距離測定装置及びスキュー補正方法では、特定のＴＤＣ回路５２２に対する信号線を共通にして、異なる基準ＴＤＣ回路５２１間のスキュー差を利用することにより、各信号線のスキューが補正される。
図７及び８は、本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。これらの図に示す距離測定装置１では、例えば、隣接する所定数の受光素子４２群ごと（本例では４つの受光素子４２ごと）に１つの基準ＴＤＣ回路が設けられている。なお、図中、受光素子４２に接続された画素選択スイッチ４３は、簡略化のため、省略されている。また、各コンポーネントの機能ないしは構成は、上述した実施形態のものと同様であるので、その説明を省略する。
図７を参照して、まず、制御部１０は、基準ＴＤＣ回路５２１（１）を基準に、受光素子４２（１）〜（４）のそれぞれが順次に選択されるように、第１のマルチプレクサＭＵＸ１及び第２のマルチプレクサＭＵＸ２を制御する。これにより、補正処理部１６は、上記実施形態と同様に、基準ＴＤＣ回路５２１（１）による基準値（１）及びＴＤＣ回路５２２（１）〜（４）のそれぞれによるサンプル値を取得し、ＴＤＣ回路５２２（１）〜（４）のそれぞれへの信号線に対する補正値を算出する。
次に、図８を参照して、制御部１０は、基準ＴＤＣ回路５２１（２）を基準に、受光素子４２（４）〜（８）のそれぞれが順次に選択されるように、第１のマルチプレクサＭＵＸ１及び第２のマルチプレクサＭＵＸ２を制御する。ここで、受光素子４２（４）は、基準ＴＤＣ回路５２１（２）に隣接しているため、その信号本線ＳＬが、再度、選択されることに留意されたい。これにより、補正処理部１６は、同様に、基準ＴＤＣ回路５２１（２）による基準値（２）及びＴＤＣ回路５２２（４）〜（８）のそれぞれによるサンプル値を取得する。
次に、補正処理部１６は、ＴＤＣ回路５２２（５）〜（８）のそれぞれへの信号本線ＳＬ（５）〜（８）に対する補正値を、基準ＴＤＣ回路５２１（１）の基準値と基準ＴＤＣ回路５２１（２）との基準値の間の差分を用いて、算出する。すなわち、基準ＴＤＣ回路５２１（１）を基準にしたＴＤＣ回路５２２（１）〜（４）のスキュー差ＳｋｅｗＲＥＦＴＤＣ１は、
ＳｋｅｗＲＥＦＴＤＣ１＝サンプル値−基準値（１） …式（１）
であり、基準ＴＤＣ回路５２１（２）を基準にしたＴＤＣ回路５２２（４）〜（８）のスキュー差ＳｋｅｗＲＥＦＴＤＣ２は、
ＳｋｅｗＲＥＦＴＤＣ２＝サンプル値−基準値（２） …式（２）
である。ここで、受光素子４２（４）の信号線を共通にした場合、基準値間の差分δは、
δ＝−ＳｋｅｗＲＥＦＴＤＣ２＋ＳｋｅｗＲＥＦＴＤＣ１
＝基準値（２）−基準値（１） …式（３）
となる。したがって、ＴＤＣ回路５２２（５）〜（８）のそれぞれへの信号本線ＳＬ（５）〜（８）に対する補正値は、ＴＤＣ回路５２２（４）への信号本線ＳＬ（４）を共通にして、サンプル値から基準値間の差分δを差し引くことで、算出される。
例えば、図９に示されるように、基準ＴＤＣ回路５２１（１）を基準にして、基準値（１）及びＴＤＣ回路５２２（１）〜（４）のそれぞれによるサンプル値が取得され、また、基準ＴＤＣ回路５２１（２）を基準にして、基準値（２）及びＴＤＣ回路５２２（４）〜（８）のそれぞれによるサンプル値が取得されたものとする。
したがって、ＴＤＣ回路５２２（１）〜（４）のそれぞれの信号線に対する補正値は、基準値（１）とサンプル値とのスキュー差として算出される。
一方、ＴＤＣ回路５２２（５）〜（８）のそれぞれの信号線に対する補正値は、基準値（１）と基準値（２）との間の差分「０．２０」が算出され、したがって、基準値（２）とサンプル値とのスキュー差に、該基準値間の差分「０．２０」を足し合わせた値となる。
以上のように、本実施形態によれば、上記の実施形態と同様の作用効果乃至は利点をそうし得る。また、本実施形態によれば各受光素子４２から基準ＴＤＣ回路５２１への配線距離の長短によるスキュー差を考慮しつつ、各補正値を算出することができる。とりわけ、特定のＴＤＣ回路に対する信号線を共通にして、異なる基準ＴＤＣ回路間のスキュー差を利用することにより、１つの基準ＴＤＣ回路による基準値に基づいて補正値を算出することができるようになる。
［第４の実施形態］
本実施形態では、基準ＴＤＣ回路５２１を設けずに、特定のＴＤＣ回路５２２と他のＴＤＣ回路５２２との間のスキュー差に基づいて、補正値を算出する距離測定装置及びスキュー補正方法が開示される。かかる距離測定装置及びスキュー補正方法では、テスト制御信号により、各受光素子（画素）がフォトンを受光した状態を擬似的に作り出して、ＴＤＣ回路５２２の信号線ごとのスキュー差を取得していき、該スキュー差から補正値が算出される。
図１０は、本技術の一実施形態における距離測定装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示す距離測定装置１には、受光素子４２とＴＤＣ回路５２２との間の信号本線ＳＬに、上記した第１のマルチプレクサＭＵＸ１に代えて、テスト用スイッチ７０が設けられている。テスト用スイッチ７０は、制御部１０の制御の下、開閉される。したがって、各受光素子４２のアバランシェフォトダイオード４２１のアノード側に負電圧Ｖｂｄが印加された状態において、各テスト用スイッチ７０が同時に開状態から閉状態に切り替えられると、スイッチ７０に接続されている電位がＧＮＤに急降下するため、アバランシェフォトダイオード４２１にフォトンが入射した状態がシミュレートされる。つまり、テスト用スイッチ７０は、その閉動作によって、各ＴＤＣ回路５２２に同一のタイミングで信号を入力するために用いられる。制御部１０は、ヒストグラム作成回路５４２によりヒストグラムが作成されるよう、このような制御を所定回数繰り返す。
上述したように、各ＴＤＣ回路５２２は、入力された電気信号パルスに従ってデジタルコードを生成し、これを対応するヒストグラム作成回路５４２に出力する。各ヒストグラム作成回路５４２は、入力されたデジタルコードに従ってヒストグラムを作成し、これを補正処理部１６に出力する。補正処理部１６は、各ヒストグラム作成回路５４２から受け取ったヒストグラムに基づいて、上述したように、補正値を算出し、補正テーブル３００に記憶する。したがって、上記実施形態と同様に、距離演算部５６は、実際の測距中、各ヒストグラム作成部５４から出力されるヒストグラムの値から算出された距離情報に対して、補正テーブル３００から読み出される補正値を重畳した後、所定の距離演算を施す。これにより、画素の信号間のスキューが互いに相殺され、スキューに起因する測距精度の低下を抑制することができるようになる。
上記各実施形態は、本技術を説明するための例示であり、本技術をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本技術は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。
例えば、本明細書に開示される方法においては、その結果に矛盾が生じない限り、ステップ、動作又は機能を並行して又は異なる順に実施しても良い。説明されたステップ、動作及び機能は、単なる例として提供されており、ステップ、動作及び機能のうちのいくつかは、技術の要旨を逸脱しない範囲で、省略でき、また、互いに結合させることで一つのものとしてもよく、また、他のステップ、動作又は機能を追加してもよい。
また、上記実施形態では、本技術を直接ＴＯＦ型測距センサに適用した例が説明されたが、間接ＴＯＦ型センサにも同様に適用し得る。すなわち、間接ＴＯＦ型センサでは、各受光素子から電気信号パルスを読み出すために用いられるクロック信号の信号線の長短により信号間のスキュー（クロックのずれ）が生じるおそれがあるところ、本技術を適用することにより、スキュー差を補正することができるようになる。とりわけ、間接ＴＯＦ型センサにおいては、従前、上記スキューの解消のために、高精度なＤＡＣ回路が必要となり、回路面積及び消費電力が増大するという問題があったが、本技術を適用することにより、そのようなＤＡＣ回路が不要となり、したがって、回路面積及び消費電力を抑制することができるようになる。
また、本明細書では、さまざまな実施形態が開示されているが、一の実施形態における特定のフィーチャ（技術的事項）を、適宜改良しながら、他の実施形態に追加し、又は該他の実施形態における特定のフィーチャと置換することができ、そのような形態も本技術の要旨に含まれる。
なお、本技術は、以下のような構成も採用することができる。
（１）
複数の画素を有する受光部と、
前記複数の画素のうちの特定の画素に接続された基準信号線に接続され、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記特定の画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測する基準時間計測部と、
前記特定の画素に接続された信号本線に接続され、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測する時間計測部と、
前記基準時間値と前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値を算出し記憶する補正処理部と、を備え、
記憶された前記補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記特定の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速を補正するように構成された、
距離測定装置。
（２）
前記基準時間計測部により計測された複数の前記基準時間値に基づいて基準ヒストグラムを作成する基準ヒストグラム作成回路と、
前記時間計測部により計測された複数の前記所定の時間値に基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成回路と、を更に備え、
前記補正処理部は、作成された前記基準ヒストグラムと前記ヒストグラムとに基づいて、前記補正値を算出する、
前記（１）に記載の距離測定装置。
（３）
前記補正処理部は、前記基準ヒストグラムに基づく基準値と前記ヒストグラムに基づく所定のサンプル値との差に基づいて前記補正値を決定する、前記（１）又は（２）に記載の距離測定装置。
（４）
前記距離測定装置は、前記補正値を、前記第２の発光制御に応答して作成されるヒストグラムの値に重畳することにより前記信号の遅速を補正するように構成される、前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の距離測定装置。
（５）
入力される複数の時間値に基づく平均値を算出する平均値算出部を更に備え、
前記平均値算出部は、
前記基準時間計測部により計測された複数の前記基準時間値に基づいて算出される平均値を基準値として出力し、
前記時間計測部により計測された複数の前記所定の時間値に基づいて算出される平均値をサンプル値として出力する。
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の距離測定装置。
（６）
前記複数の画素のいずれかを前記特定の画素として前記基準時間計測部に選択的に接続するマルチプレクサを更に備える、前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の距離測定装置。
（７）
複数の画素を有する受光部と、
前記複数の画素にそれぞれ接続された基準信号線に接続され、前記複数の画素のそれぞれについて、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測する複数の基準時間計測部と、
前記複数の画素にそれぞれ接続された信号本線に接続され、前記複数の画素のそれぞれについて、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測する、複数の時間計測部と、
前記基準時間値と各前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値をそれぞれ算出し記憶する補正処理部と、を備え、
記憶された前記各補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記複数の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速をそれぞれ補正するように構成された、
距離測定装置。
（８）
前記複数の基準時間計測部のそれぞれは、隣接する所定の画素群ごとに関連付けられて設けられる、前記（７）に記載の距離測定装置。
（９）
前記補正処理部は、前記所定の画素群ごとに関連付けられた前記基準時間計測部により計測された前記基準時間値に基づいて、前記所定の画素群のそれぞれについて、前記補正値を算出する、前記（７）又は（８）に記載の距離測定装置。
（１０）
前記補正処理部は、前記複数の基準時間計測部のうちの第１の基準時間計測部により計測された第１の基準時間値と前記複数の基準時間計測部のうちの第２の基準時間計測部により計測された第２の基準時間値との差分値を算出し、前記差分値に基づいて、前記補正値を算出する、前記（７）乃至（９）のいずれかに記載の距離測定装置。
（１１）
前記補正処理部は、前記第２の基準時間値と前記所定の時間値との差に、前記差分値を加算することにより、前記補正値を算出する、前記（１０）に記載の距離測定装置。
（１２）
前記補正値の算出は、測距中の１又は２以上のフレームごとに行われるように構成された、前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の距離測定装置。
（１３）
距離測定装置における信号線間のスキューを補正するスキュー補正方法であって、
受光部における複数の画素のうちの特定の画素に接続された基準信号線を介して、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記特定の画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測することと、
前記特定の画素に接続された信号本線を介して、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測することと、
前記基準時間値と前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値を算出し記憶することと、
記憶された前記補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記特定の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速を補正することと、を含む、
スキュー補正方法。
１…距離測定装置
１０…制御部
１２…クロック生成部
１４…制御信号生成部
１６…補正処理部
２０…ドライバ部
３０…発光部
４０…受光部
４２…受光素子（ＳＰＡＤ）
４２１…アバランシェフォトダイオード
４２２…電流源
４２３…インバータ
４３…画素選択スイッチ
５０…測距処理部
５２…時間−デジタルコンバータ（ＴＤＣ）部
５２１…基準ＴＤＣ回路
５２２…ＴＤＣ回路
５４…ヒストグラム作成部
５４１…基準ヒストグラム作成回路
５４２…ヒストグラム作成回路
５６…距離演算部
ＭＵＸ１，ＭＵＸ２…マルチプレクサ
ＳＬ…信号線
ＢＵＦ＿ＤＥＬＡＹ…遅延バッファ
６０…通信インタフェース部
７０…テスト用スイッチ

Claims (13)

  1. 複数の画素を有する受光部と、
    前記複数の画素のうちの特定の画素に接続された基準信号線に接続され、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記特定の画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測する基準時間計測部と、
    前記特定の画素に接続された信号本線に接続され、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測する時間計測部と、
    前記基準時間値と前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値を算出し記憶する補正処理部と、を備え、
    記憶された前記補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記特定の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速を補正するように構成された、
    距離測定装置。
  2. 前記基準時間計測部により計測された複数の前記基準時間値に基づいて基準ヒストグラムを作成する基準ヒストグラム作成回路と、
    前記時間計測部により計測された複数の前記所定の時間値に基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成回路と、を更に備え、
    前記補正処理部は、作成された前記基準ヒストグラムと前記ヒストグラムとに基づいて、前記補正値を算出する、
    請求項１に記載の距離測定装置。
  3. 前記補正処理部は、前記基準ヒストグラムに基づく基準値と前記ヒストグラムに基づく所定のサンプル値との差に基づいて前記補正値を決定する、請求項２に記載の距離測定装置。
  4. 前記距離測定装置は、前記補正値を、前記第２の発光制御に応答して作成されるヒストグラムの値に重畳することにより前記信号の遅速を補正するように構成される、請求項３に記載の距離測定装置。
  5. 入力される複数の時間値に基づく平均値を算出する平均値算出部を更に備え、
    前記平均値算出部は、
    前記基準時間計測部により計測された複数の前記基準時間値に基づいて算出される平均値を基準値として出力し、
    前記時間計測部により計測された複数の前記所定の時間値に基づいて算出される平均値をサンプル値として出力する。
    請求項３に記載の距離測定装置。
  6. 前記複数の画素のいずれかを前記特定の画素として前記基準時間計測部に選択的に接続するマルチプレクサを更に備える、請求項１記載の距離測定装置。
  7. 前記補正値の算出は、測距中の１又は２以上のフレームごとに行われるように構成された、請求項１に記載の距離測定装置。
  8. 複数の画素を有する受光部と、
    前記複数の画素にそれぞれ接続された基準信号線に接続され、前記複数の画素のそれぞれについて、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測する複数の基準時間計測部と、
    前記複数の画素にそれぞれ接続された信号本線に接続され、前記複数の画素のそれぞれについて、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測する、複数の時間計測部と、
    前記基準時間値と各前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値をそれぞれ算出し記憶する補正処理部と、を備え、
    記憶された前記各補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記複数の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速をそれぞれ補正するように構成された、
    距離測定装置。
  9. 前記複数の基準時間計測部のそれぞれは、隣接する所定の画素群ごとに関連付けられて設けられる、請求項８に記載の距離測定装置。
  10. 前記補正処理部は、前記所定の画素群ごとに関連付けられた前記基準時間計測部により計測された前記基準時間値に基づいて、前記所定の画素群のそれぞれについて、前記補正値を算出する、請求項９に記載の距離測定装置。
  11. 前記補正処理部は、前記複数の基準時間計測部のうちの第１の基準時間計測部により計測された第１の基準時間値と前記複数の基準時間計測部のうちの第２の基準時間計測部により計測された第２の基準時間値との差分値を算出し、前記差分値に基づいて、前記補正値を算出する、請求項１０に記載の距離測定装置。
  12. 前記補正処理部は、前記第２の基準時間値と前記所定の時間値との差に、前記差分値を加算することにより、前記補正値を算出する、請求項１１に記載の距離測定装置。
  13. 距離測定装置における信号線間のスキューを補正するスキュー補正方法であって、
    受光部における複数の画素のうちの特定の画素に接続された基準信号線を介して、発光部に対する第１の発光制御による第１の発光タイミングから前記特定の画素における受光タイミングまでの基準時間値を計測することと、
    前記特定の画素に接続された信号本線を介して、前記第１の発光タイミングから前記受光タイミングまでの所定の時間値を計測することと、
    前記基準時間値と前記所定の時間値とに基づいて、前記信号本線に対する補正値を算出し記憶することと、
    記憶された前記補正値に基づいて、前記発光部に対する第２の発光制御に応答して前記特定の画素から前記信号本線を介して出力される信号の遅速を補正することと、を含む、
    スキュー補正方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022097522A1 (ja) * 2020-11-05 2022-05-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 測距センサ、および、測距システム
WO2022176419A1 (ja) * 2021-02-18 2022-08-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 信号処理装置および信号処理方法、並びにプログラム
WO2022181081A1 (ja) * 2021-02-25 2022-09-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置および光検出システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000137077A (ja) * 1998-11-02 2000-05-16 Nec Corp パルスレーザ測距装置
JP6501403B2 (ja) * 2014-02-07 2019-04-17 国立大学法人静岡大学 イメージセンサ
JP6477083B2 (ja) * 2015-03-19 2019-03-06 株式会社豊田中央研究所 光学的測距装置
JP6609980B2 (ja) * 2015-04-30 2019-11-27 株式会社デンソー 光飛行時間測定装置及び光学的測距装置
JP2017224879A (ja) * 2016-06-13 2017-12-21 株式会社リコー 回路装置、距離測定装置、移動体装置及び距離測定方法
TWI828695B (zh) * 2018-07-27 2024-01-11 日商索尼半導體解決方案公司 受光裝置及測距裝置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022097522A1 (ja) * 2020-11-05 2022-05-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 測距センサ、および、測距システム
WO2022176419A1 (ja) * 2021-02-18 2022-08-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 信号処理装置および信号処理方法、並びにプログラム
DE112022001111T5 (de) 2021-02-18 2024-02-22 Sony Semiconductor Solutions Corporation Signalverarbeitungseinrichtung, signalverarbeitungsverfahren und programm
WO2022181081A1 (ja) * 2021-02-25 2022-09-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置および光検出システム

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