JP2021039069A - 光検出装置、電子装置及び光検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受光素子の出力配線数を削減する。【解決手段】光検出装置は、光を受光するオン状態又は光を受光しないオフ状態に切替可能な複数の受光素子を有する受光アレイと、第１方向からの光を受光アレイにより受光する場合、複数の受光素子のうち、第１方向からの光が照射される領域と受光可能な領域とが少なくとも一部重複すると決定される１以上の受光素子をオン状態に、それ以外の受光素子をオフ状態に制御する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、光検出装置、電子装置及び光検出方法に関する。

受光素子等の光検出装置は、自動運転技術などに広く用いられている。自動運転技術では、物体からの反射光を光検出装置で受光して、物体までの距離を計測して距離画像を生成する。距離画像の解像度を上げるには、光検出装置に含まれる単位面積当たりの受光素子の数を増やす必要がある。ところが、受光素子間の距離が短くなると、受光素子同士でクロストークが発生し、距離画像のボケやノイズの要因になる。

また、光検出装置内の受光素子の数が増えると、各受光素子の出力配線を配置する場所を確保するのが難しくなる。また、出力配線の配置場所を確保する必要性から、配置可能な受光素子の総数にも制限が生じる。

特開平６−２２４４６３号公報

本発明の一実施形態は、受光素子の出力配線数を削減可能な光検出装置、電子装置及び光検出方法を提供するものである。

本実施形態によれば、光を受光するオン状態又は光を受光しないオフ状態に切替可能な複数の受光素子を有する受光アレイと、
第１方向からの光を前記受光アレイにより受光する場合、前記複数の受光素子のうち、前記第１方向からの光が照射される領域と受光可能な領域とが少なくとも一部重複すると決定される１以上の受光素子をオン状態に、それ以外の受光素子をオフ状態に制御する制御部と、を備える、光検出装置が提供される。

一実施形態による光検出装置を内蔵する電子装置の概略構成を示すブロック図。 本実施形態による光検出装置として機能する受光センサの内部構成を示すブロック図。 受光アレイに入射される所望の反射光を模式的に示す図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は物体から受光アレイまでの距離によって反射光のビームスポットの位置と径が変化しない理由を説明する図。 制御部がオン状態にする受光素子を動的に制御する一例を示す図。 第２の実施形態による光検出装置１の内部構成を示すブロック図。 第１方向に配置された複数の受光素子を４つごとに同一の出力配線に接続する例を示す図。 受光部と信号処理部を半導体基板上に実装した例を示す模式的な斜視図。

以下、図面を参照して、光検出装置、電子装置及び光検出方法の実施形態について説明する。以下では、光検出装置、電子装置及び光検出方法の主要な構成部分を中心に説明するが、光検出装置、電子装置及び光検出方法には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。

図１は一実施形態による光検出装置１を内蔵する電子装置２の概略構成を示すブロック図である。図１の電子装置２は、ＴｏＦ（Time of Flight）方式の距離計測を行うものである。図１の電子装置２は、投光部３と、光制御部４と、受光部５と、信号処理部６と、画像処理部７とを備えている。このうち、投光部３と、光制御部４と、受光部５と、信号処理部６とで、距離計測装置８が構成される。本実施形態による光検出装置１は、受光部５の少なくとも一部として実装される。

図１の電子装置２の少なくとも一部は、１つ又は複数の半導体ＩＣ（Integrated Circuit）で構成可能である。例えば、信号処理部６と画像処理部７を一つの半導体チップの内部に集積してもよいし、この半導体チップに受光部５まで含めて集積してもよい。また、この半導体チップに投光部３まで含めて集積してもよい。

投光部３は、第１の光を投光する。第１の光は、例えば所定の周波数帯域のレーザ光である。レーザ光とは、位相及び周波数が揃ったコヒーレントな光である。投光部３は、パルス状の第１の光を所定の周期で間欠的に投光する。投光部３が第１の光を投光する周期は、第１の光の一つのパルスに基づいて距離計測装置８で距離を計測するのに要する時間以上の時間間隔である。

投光部３は、発振器１１と、投光制御部１２と、光源１３と、第１駆動部１４と、第２駆動部１５とを有する。発振器１１は、第１の光を投光する周期に応じた発振信号を生成する。第１駆動部１４は、発振信号に同期させて、光源１３に間欠的に電力を供給する。光源１３は、第１駆動部１４からの電力に基づいて、第１の光を間欠的に出射する。光源１３は、単一のレーザ光を出射するレーザ素子でもよいし、複数のレーザ光を同時に出射するレーザユニットでもよい。投光制御部１２は、発振信号に同期させて、第２駆動部１５を制御する。第２駆動部１５は、投光制御部１２からの指示に応じて、発振信号に同期した駆動信号を光制御部４に供給する。

光制御部４は、光源１３から出射された第１の光の進行方向を制御する。また、光制御部４は、受光された第２の光の進行方向を制御する。

光制御部４は、第１レンズ２１と、ビームスプリッタ２２と、第２レンズ２３と、走査ミラー２４とを有する。

第１レンズ２１は投光部３から出射された第１の光を集光させて、ビームスプリッタ２２に導く。ビームスプリッタ２２は、第１レンズ２１からの第１の光を二方向に分岐させて、第２レンズ２３と走査ミラー２４に導く。第２レンズ２３は、ビームスプリッタ２２からの分岐光を受光部５に導く。第１の光を受光部５に導光する理由は、受光部５にて投光タイミングを検出するためである。

走査ミラー２４は、投光部３内の第２駆動部１５からの駆動信号に同期して、ミラー面を回転駆動する。これにより、ビームスプリッタ２２を通過して走査ミラー２４のミラー面に入射された分岐光（第１の光）の反射方向を制御する。走査ミラー２４のミラー面を一定周期で回転駆動することで、光制御部４から出射された第１の光を所定範囲内で少なくとも一次元方向に走査させることができる。ミラー面を回転駆動する軸を二方向に設けることで、光制御部４から出射された第１の光を所定範囲内で二次元方向に走査させることも可能となる。図１では、走査ミラー２４により、電子装置２から投光される第１の光をＸ方向及びＹ方向に走査させる例を示している。

電子装置２から投光された第１の光の走査範囲内に、物体２０が存在する場合、第１の光は物体２０で反射される。物体２０で反射された反射光のうち、少なくとも一部は、受光部５にて受光される。

受光部５は、光検出器３１と、増幅器３２と、第３レンズ３３と、受光センサ３４と、Ａ／Ｄ変換器３５とを有する。光検出器３１は、ビームスプリッタ２２で分岐された光を受光して電気信号に変換する。光検出器３１にて、第１の光の投光タイミングを検出できる。増幅器３２は、光検出器３１から出力された電気信号を増幅する。

第３レンズ３３は、物体２０で反射されたレーザ光を受光センサ３４に結像させる。受光センサ３４は、本実施形態による光検出装置１であり、その詳細については後述する。受光センサ３４は、レーザ光を受光して電気信号に変換する。

Ａ／Ｄ変換器３５は、受光センサ３４から出力された電気信号を所定のサンプリングレートでサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、デジタル信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器３５の代わりに、時間デジタル変換器（ＴＤＣ：Time Digital Converter）を設けてもよい。

信号処理部６は、記憶部４１と、距離計測部４２と、制御部４３とを有する。信号処理部６は、第１の光を反射させた物体２０までの距離を計測するとともに、受光センサ３４で受光された第２の光に応じたデジタル信号を記憶部４１に記憶する。

距離計測部４２は、第１の光及び物体２０からの反射光に基づいて、物体２０までの距離を計測する。より具体的には、距離計測部４２は、第１の光の投光タイミングと、受光センサ３４で受光された第２の光に含まれる反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて、物体２０までの距離を計測する。すなわち、距離計測部４２は、以下の式（１）に基づいて、物体２０までの距離を計測する。
距離＝光速×（反射光の受光タイミング−第１の光の投光タイミング）／２ …（１）

式（１）式における「反射光の受光タイミング」とは、より正確には、反射光のピーク位置の受光タイミングである。距離計測部４２は、第２の光に含まれる反射光のピーク位置を、Ａ／Ｄ変換器３５で生成されたデジタル信号に基づいて検出する。

図２は本実施形態による光検出装置１として機能する受光センサ３４の内部構成を示すブロック図である。図２の受光センサ３４は、受光アレイ５１と、制御部５２とを有する。

受光アレイ５１は、光を受光するオン状態又は光を受光しないオフ状態に個別に切替可能な複数の受光素子５３を有する。図２の例では、複数の受光素子５３が二次元方向（第２方向Ｘ及び第３方向Ｙ）に配置されている例を示すが、一次元方向（第２方向Ｘ）にのみ配置されていてもよい。複数の受光素子５３のそれぞれには、各受光素子５３で光を受光したときに光電変換した電気信号を伝送する出力配線５４が接続されている。各出力配線５４は、第３方向Ｙにおける各受光素子５３の隙間に配置されている。

本実施形態では、受光素子５３としてＳＰＡＤ（Silicon Photon Avalanche Diode）を利用する。ＳＰＡＤは、ＡＰＤ（Avalanche Photo-Diode）をガイガーモードで動作させるものであり、受光した１つの光子を光電変換した電気信号を出力することができる。図２の例では、第２方向Ｘ（横方向）と第３方向Ｙ（縦方向）に複数個ずつ受光素子５３を配置している。なお、実際の受光アレイ５１では、複数の受光素子５３で１画素を形成し、縦横方向にそれぞれ複数個の画素を配置することが多い。１画素の単位は、ＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）とも呼ばれる。図２は、受光アレイ５１の簡略化した構成を図示しており、縦横方向に複数個ずつの受光素子５３を配置した例を示している。

ＳＰＡＤにブレークダウン電圧を超える逆バイアス電圧を印加した状態で光が入射されると、雪崩電流を引き起こして大電流が出力される。その際、雪崩電流が生じた場所から光が出射される。この光を周囲の他の受光素子５３が感知して光電変換による電気信号を出力するおそれがある。この電気信号はノイズであり、クロストークとも呼ばれる。

制御部５２は、第１方向からの光を前記受光アレイにより受光する場合、複数の受光素子５３のうち、第１方向からの光が照射される領域と受光可能な領域とが少なくとも一部重複すると決定される１以上の受光素子５３をオン状態に、それ以外の受光素子５３をオフ状態に制御する。図２では、ハッチを付けた受光素子５３がオン状態、白抜きの受光素子５３がオフ状態の例を示している。

このように、制御部５２は、一部の受光素子５３のみをオン状態にして、オン状態にした受光素子５３で受光された電気信号を、出力配線５４を介して取得する。ここで、第１方向からの光は、投光した光が物体２０で反射された光であり、第１方向とは、投光した光が物体２０で反射された反射光が到来する方向である。制御部５２は、第１方向からの反射光が照射される領域と受光可能な領域とが少なくとも一部重複すると決定される１以上の受光素子５３をオン状態に制御する。より具体的には、制御部５２は、受光アレイ５１の受光面上での第１方向からの光の受光位置及びビームスポット径に基づいて、複数の受光素子５３のうちオン状態にする１以上の受光素子５３を制御する。

投光部３が投光した光は、光制御部４で走査される。よって、光の方向は時間に応じて変化し、物体２０で反射される方向も、光の走査方向に応じて変化する。制御部５２は、物体２０からの反射光の方向（第１方向）に応じて、複数の受光素子５３のうちオン状態にする１以上の受光素子５３を動的に制御する。

受光アレイ５１には、投光部３から投光された光が物体２０で反射されて、その反射光が入射されるだけでなく、太陽光などの環境光などが入射される。また、環境光が物体２０で反射されて、その反射光も受光アレイ５１に入射される場合がある。これらの光のうち、距離計測に使用される光は、投光部３から投光された光が物体２０で反射されて、受光アレイ５１に入射される光であり、以下では、この光を所望の反射光と呼ぶことにする。所望の反射光は、投光部３から投光されて、光制御部４で走査された光の方向に応じて進行して物体２０で反射され、受光アレイ５１上の特定位置に入射される。

図３は受光アレイ５１に入射される所望の反射光を模式的に示す図である。光制御部４は、投光部３からの光を所定範囲ｒ１内で走査させる。光制御部４で走査された光のうち、物体２０で反射された光が所望の反射光である。所望の反射光は、受光アレイ５１内の予め想定された位置に入射される。ここで、予め想定された位置とは、光制御部４で走査された光の方向に応じた方向である。すなわち、受光アレイ５１内の所望の反射光の入射位置は、光制御部４で走査された光の方向によって特定できる。そこで、制御部５２は、光制御部４が走査する光の方向に応じて、所望の反射光が入射される可能性のある受光アレイ５１内の受光素子５３をオン状態にする。

図３では、所望の反射光以外の光（例えば、太陽光等の環境光）が物体２０で反射されて受光アレイ５１に入射されたときに得られる物体２０の距離画像を破線で示している。実線の丸ｂｐは所望の反射光が受光アレイ５１に入射された場合のビームスポットを示している。投光部３がレーザ光を投光する場合、レーザ光のビームスポットｂｐはＬＥＤ光などに比べて非常に小さいが、ある程度の面積は有するため、制御部５２は、所望の反射光のビームスポットｂｐの径を考慮に入れて、オン状態にする受光素子５３を決定する。より具体的には、受光素子５３上の所望の反射光のビームスポットｂｐの面積を、受光素子５３の面積で正規化したオーバーラップ比率が所定値（例えば１０％）を超える受光素子５３だけをオン状態にする。あるいは、所望の反射光のビームスポットｂｐの中に完全に含まれる受光素子５３のみオン状態にしてもよい。

投光部３は断続的に光を投光し、光制御部４は、投光部３が投光した光を所定範囲内で継続的に走査させる。よって、光制御部４から出射される光の方向は継続的に変化し、物体２０で反射された所望の反射光の方向も継続的に変化する。制御部５２は、所望の反射光の継続的な変化に追随させて、オン状態にする受光素子５３を切り替える。

なお、投光部３から投光されて、光制御部４で走査された光は、物体２０にて反射されるが、投光部３から物体２０までの距離によって、物体２０で反射された所望の反射光が受光アレイ５１に届くまでの時間が変化する。ただし、受光アレイ５１上での所望の反射光のビームスポットｂｐの位置と径は、物体２０から受光アレイ５１までの距離にほとんど依存しない。図４は物体２０から受光アレイ５１までの距離によって反射光のビームスポットｂｐの位置と径が変化しない理由を説明する図である。図４（ａ）に示すように、投光部３で投光されて光制御部４で走査された光は、レーザ光であっても、伝搬距離によってビームスポット径が広がる。図４（ａ）は、近距離の物体２０に入射されるレーザ光のビームスポット径をφ１、遠距離の物体２０に入射されるレーザ光のビームスポット径をφ２としている。

一方、図４（ｂ）は遠距離の物体２０からの反射光が受光アレイ５１に入射されるまでの光路を示し、図４（ｃ）は近距離の物体２０からの反射光が受光アレイ５１に入射されるまでの光路を示している。物体２０からの反射光は、受光アレイ５１の近傍に設けられたレンズ５１ａで集光されて、受光アレイ５１の受光面に結像される。レンズ５１ａの口径は１〜２ｃｍ程度であるのに対し、受光アレイ５１から物体２０までの距離は１０〜２００ｍであり、レンズ５１ａの口径に比べてはるかに大きい。

図４（ｂ）と図４（ｃ）を比較すればわかるように、受光アレイ５１の受光面上のレーザスポットは、若干のボケを有するため、物体２０までの距離によってビームスポット径は多少変動するが、受光アレイ５１から物体２０までの距離に比べて、レンズ５１ａのサイズははるかに小さいため、受光アレイ５１の受光面でのボケ量は小さく、ビーム位置の変化もわずかである。

よって、制御部５２は、オン状態にする受光素子５３を設定する際には、受光アレイ５１から物体２０までの距離を必ずしも考慮する必要はない。ただし、物体２０までの距離によって、受光面上のビーム位置が若干ずれることは考えられるため、制御部５２は、物体２０までの距離を計測した結果を用いて、次回、投光部３が光を投光する際に、オン状態にする受光素子５３を設定してもよい。例えば、物体２０が近距離にいる場合と、遠距離にいる場合とで、オン状態にする受光素子５３を第２方向Ｘ及び第３方向Ｙの少なくとも一方向に、シフトさせてもよい。シフト量は、物体２０までの距離に応じて変化させてもよいし、物体２０が近距離か遠距離かの二択で、所定量だけシフトさせるか否かを設定してもよい。

光制御部４は、投光部３からの光を一次元方向又は二次元方向に走査する。制御部５２は、光制御部４による光の走査方向及び走査速度に基づいて、オン状態にする受光素子５３を動的に制御してもよい。

図５は制御部５２がオン状態にする受光素子５３を動的に制御する一例を示す図である。制御部５２は、光制御部４が投光部３からの光を走査する方向と速度の情報を光制御部４から取得し、その取得した情報に基づいて、オン状態にする受光素子５３を動的に切り替える。すなわち、制御部５２は、光の走査方向と走査速度に応じて、オン状態にする受光素子５３を切り替えてもよい。

このように、本実施形態による制御部５２は、所望の反射光が入射される可能性のある受光素子５３のみをオン状態にし、受光アレイ５１内の他の受光素子５３はオフ状態にする。オフ状態の受光素子５３の出力信号は常にゼロであり、オフ状態の受光素子５３がノイズを出力するおそれがなくなる。したがって、距離計測部４２は、オン状態の受光素子５３が光を受光したタイミングに基づいて距離を計測でき、周辺画素のノイズの影響を受けなくなってクロストークを低減できることから、距離計測の精度を向上できるとともに、距離計測処理の負担を軽減できる。また、オン状態にする受光素子５３の数を減らせるため、消費電力の削減も図れる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、複数の受光素子５３に接続される出力配線５４の数を削減するものである。上述したように、距離画像の解像度を上げるには、受光アレイ５１内の単位面積当たりの受光素子５３の数を増やす必要がある。しかしながら、各受光素子５３には、光電変換した電気信号を伝送する出力配線５４が接続されるため、受光アレイ５１内の受光素子５３の数を増やすと、出力配線５４の配置領域を確保できなくなるおそれがある。第２の実施形態は、この問題を解決するものである。

図６は第２の実施形態による光検出装置１の内部構成を示すブロック図である。図６の光検出装置１は、図２の受光アレイ５１と同様に、受光アレイ５１と制御部５２を有するが、図２の受光アレイ５１よりも少ない数の出力配線５４を有する。出力配線５４には、スイッチアレイ５５が接続されている。なお、図２の受光アレイ５１にもスイッチアレイは必要になるが、図２では省略している。

図６の受光アレイ５１は、図２の受光アレイ５１と比べて、出力配線５４の数を大幅に削減することができる。図６の受光アレイ５１は、二次元方向、すなわち第２方向Ｘ及び第３方向Ｙに配置された複数の受光素子５３を有する。より具体的には、受光アレイ５１は、少なくとも第２方向Ｘに配置されたｍ個（ｍは２以上の整数）の受光素子５３を含む受光素子列５３ａと、ｍ個の受光素子５３で受光されて光電変換された信号を伝送する、ｍよりも小さいｎ（ｎは１以上の整数）本の出力配線５４と、を有する。このように、各受光素子列５３ａ内のｍ個の受光素子５３に接続される出力配線５４の数は、受光素子列５３ａ内の受光素子５３の総数よりも少ない数である。

第２方向Ｘに隣接して配置されるｎ個の受光素子５３のそれぞれは、異なる出力配線５４に接続されている。図６の場合、第２方向Ｘに隣接して配置される２個の受光素子５３が互いに異なる出力配線５４に接続されており、１つの受光素子列５３ａに対して２本の出力配線５４が設けられている。すなわち、第２方向Ｘに配置された複数の受光素子５３のうち左端から偶数番目の受光素子５３が接続される出力配線５４と、奇数番目の受光素子５３が接続される出力配線５４とが別個に設けられている。

図６では、１つの受光素子列５３ａ内の受光素子５３の数にかかわらず、各受光素子５３からの光電変換した電気信号は、２本の出力配線５４で伝送される。これにより、出力配線５４の数を大幅に削減できる。出力配線５４の数を削減できることから、第３方向Ｙに配置される受光素子列５３ａの間隔を狭めることができ、受光アレイ５１内の単位面積当たりの受光素子５３の数を増やすことができる。

スイッチアレイ５５は、受光素子列５３ａごとに、ｎ本の出力配線５４のいずれか一本を選択するｎ個のスイッチ５６を有する。本実施形態による制御部５２は、第１の実施形態と同様に、１以上の受光素子５３のみをオン状態にし、オン状態にした受光素子５３に接続された出力配線５４に繋がるスイッチ５６をオンする。

図６は、第２方向Ｘに配置された受光素子列５３ａ内の各受光素子５３を、第２方向Ｘの並び順に交互に２本の出力配線５４に接続しているが、これは、所望の反射光のビームスポット径が２個の受光素子５３の幅分の大きさであることを想定しているためである。この場合、同時に光を検知する受光素子５３は２個になるため、隣接する２個の受光素子５３をオン状態にし、かつ別々の出力配線５４に接続すればよい。それ以外の受光素子５３はオフ状態に設定されるため、オン状態に設定した受光素子５３の出力配線５４と同じ出力配線５４に接続しても、動作上の不具合は起きない。

受光アレイ５１の受光面上での所望の反射光のビームスポット径は、図４で説明したように、受光アレイ５１から物体２０までの距離には依存せず、投光部３における光源が出射する光のビームスポット径に依存するため、予め把握できる。そこで、本実施形態では、受光面上での所望の反射光のビームスポット径に合わせて、各受光素子５３と出力配線５４との接続を決定する。ビームスポット径が受光素子５３の２個分のサイズであれば、図６のように、第２方向Ｘの偶数番目と奇数番目の受光素子５３を別々の出力配線５４に接続すればよい。

図７は、第２方向Ｘに配置された複数の受光素子５３を４つごとに同一の出力配線５４に接続する例を示す図である。図７の例では、第２方向Ｘに延在する受光素子列５３ａごとに、４本の出力配線５４が設けられている。図７は、受光アレイ５１の受光面上での所望の反射光のビームスポット径が受光素子５３の４個分の大きさを有することを想定している。この場合、隣接する４個の受光素子５３が同時にオン状態になるため、これら受光素子５３は別々の出力配線５４に接続している。

このように、第２の実施形態では、受光素子列５３ａごとに、受光素子列５３ａ内の各受光素子５３からの光電変換した電気信号を、受光素子５３の数よりも少ない出力配線５４を介して伝送するため、受光素子５３の数に比べて出力配線５４の総数を大幅に削減できる。また、本実施形態では、受光アレイ５１の受光面上での所望の反射光のビームスポット径に合わせて、各受光素子５３と出力配線５４との接続を決定するため、オン状態にした受光素子５３の受光信号の取り出しに支障がない範囲で、出力配線５４の数を削減できる。

第１及び第２の実施形態による電子装置２の少なくとも一部は、ＳiＰ（Silicon in Package）で実装可能である。図８は受光部５と信号処理部６をパッケージの基板上に実装した例を示す模式的な斜視図である。図８の基板７１上には、第１ダイ７２と第２ダイ７３が設けられている。第１ダイ７２上には、図１の受光部５内の受光センサ３４が配置されている。受光センサ３４は、上述した第１〜第４の実施形態の光検出装置１を有するＳｉＰＭ７４である。ＳｉＰＭ７４は、Ｘ方向及びＹ方向に複数個ずつ配置されている。第２ダイ７３上には、図１の受光部５内のＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）３５と、信号処理部６とが配置されている。第１ダイ７２上のパッド７６と、第２ダイ７３上のパッド７７とがボンディングワイヤ７８で接続されている。

図８のレイアウト図では、第１ダイ７２上に複数のＳｉＰＭ７４を配置しているが、各ＳｉＰＭ７４に対応づけて、ＡＰＤのデッドタイムを短縮するためのアクティブクエンチ回路やパッシブクエンチ回路を配置してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 光検出装置、２ 電子装置、３ 投光部、４ 光制御部、５ 受光部、６ 信号処理部、７ 画像処理部、８ 距離計測装置、１１ 発振器、１２ 投光制御部、１３ 光源、１４ 第１駆動部、１５ 第２駆動部、２０ 物体、２１ 第１レンズ、２２ ビームスプリッタ、２３ 第２レンズ、２４ 走査ミラー、３１ 光検出器、３２ 増幅器、３３ 第３レンズ、３４ 受光センサ、３５ Ａ／Ｄ変換器、４１ 記憶部、４２ 距離計測部、４３ 制御部、５１ 受光アレイ、５２ 制御部、５３ 受光素子、５４ 出力配線、５５ スイッチアレイ、５６ スイッチ

Claims (14)

1. 光を受光するオン状態又は光を受光しないオフ状態に切替可能な複数の受光素子を有する受光アレイと、
   第１方向からの光を前記受光アレイにより受光する場合、前記複数の受光素子のうち、前記第１方向からの光が照射される領域と受光可能な領域とが少なくとも一部重複すると決定される１以上の受光素子をオン状態に、それ以外の受光素子をオフ状態に制御する制御部と、を備える、光検出装置。
2. 前記第１方向からの光は、投光した光が物体で反射された反射光を含み、
   前記第１方向は、前記反射光が到来する方向であり、
   前記制御部は、前記第１方向からの前記反射光が照射される領域と受光可能な領域とが少なくとも一部重複すると決定される前記１以上の受光素子をオン状態に制御する、請求項１に記載の光検出装置。
3. 前記制御部は、前記受光アレイの受光面上での前記反射光の受光位置及びビームスポット径に基づいて、前記複数の受光素子のうちオン状態にする前記１以上の受光素子を決定する、請求項２に記載の光検出装置。
4. 前記第１方向は、投光した光が時間に応じて所定範囲内で走査された後に前記物体で反射された前記反射光の方向であり、
   前記制御部は、前記反射光の方向に応じて、前記複数の受光素子のうちオン状態にする前記１以上の受光素子を動的に制御する、請求項２又は３に記載の光検出装置。
5. 前記制御部は、光の走査方向及び走査速度に応じて、前記複数の受光素子のうちオン状態にする前記１以上の受光素子を切り替える、請求項４に記載の光検出装置。
6. 前記受光アレイは、
   少なくとも第２方向に配置されたｍ個（ｍは２以上の整数）の前記受光素子を含む受光素子列と、
   前記ｍ個の受光素子で受光されて光電変換された電気信号を伝送する、前記ｍよりも小さいｎ（ｎは１以上の整数）本の出力配線と、を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光検出装置。
7. 前記第２方向に隣接して配置されるｎ個の前記受光素子のそれぞれは、異なる前記出力配線に接続される、請求項６に記載の光検出装置。
8. それぞれ異なる前記出力配線に接続される前記ｎ個の前記受光素子は、前記受光アレイの受光面上の前記第１方向からの光のビームスポット径に応じたサイズを有する、請求項７に記載の光検出装置。
9. 前記受光アレイは、前記第２方向に交差する第３方向に配置されたｐ（ｐは２以上の整数）個の前記受光素子列を有し、
   前記ｎ個の受光素子と同数の前記出力配線は、前記第３方向に隣接して配置された２個の前記受光素子列の間に配置される、請求項７又は８に記載の光検出装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光検出装置と、
    光の投光タイミングと、オン状態の前記１以上の受光素子での受光タイミングとの時間差により、物体までの距離を計測する計測部と、を備える、電子装置。
11. 光を投光する投光部を備え、
    前記制御部は、前記投光部から投光された光が物体で反射された光を受光する可能性のある前記１以上の受光素子をオン状態に制御する、請求項１０に記載の電子装置。
12. 前記投光部から投光された光の方向を所定の範囲内で走査させる光制御部を備える、請求項１１に記載の電子装置。
13. 前記制御部は、前記光制御部による光の走査方向に基づいて前記所定の方向を推測する、請求項１２に記載の電子装置。
14. 第１方向からの光を、複数の受光素子を有する受光アレイにより受光する場合、光を受光するオン状態又は光を受光しないオフ状態に切替可能な前記複数の受光素子のうち、前記第１方向からの光が照射される領域と受光可能な領域とが少なくとも一部重複すると決定される受光素子をオン状態に、それ以外の受光素子をオフ状態に制御する、光検出方法。

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