JP2021067534A - Distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測距装置に関する。 The present invention relates to a ranging device.
光を用いて被測定物までの距離を測定する測距方式の一つとして、直接ToF(Time of Flight)方式と呼ばれる測距手法が知られている。直接ToF方式では、光源から射出された光が被測定物により反射された反射光をセンサにより受光し、光が射出されてから反射光として受光されるまでの時間に基づき対象までの距離を計測する。 As one of the distance measuring methods for measuring the distance to the object to be measured using light, a distance measuring method called a direct ToF (Time of Flight) method is known. In the direct ToF method, the light emitted from the light source receives the reflected light reflected by the object to be measured by the sensor, and the distance to the target is measured based on the time from the emission of the light to the reception as the reflected light. To do.
直接ToF方式の測距では、センサから、測距結果を含む様々な内部情報が出力される。直接ToF方式により高速に測距を行いたい場合に、これらの内部情報を逐次的に全て出力していると、出力帯域律速により、測距の速度が制限されてしまう。 In the direct ToF method of distance measurement, various internal information including the distance measurement result is output from the sensor. When it is desired to perform distance measurement at high speed by the direct ToF method and all of these internal information are sequentially output, the speed of distance measurement is limited by the output band rate-determining.
本開示は、より高速な測距が可能な測距装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a distance measuring device capable of measuring a distance at a higher speed.
本開示に係る測距装置は、受光素子を含む受光部と、光源が発光した発光タイミングから受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、計測値のヒストグラムを生成する生成部と、ヒストグラムに基づく被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、出力部に出力させるデータを制御する出力制御部と、を備え、出力制御部は、距離を示すデータのうち、第1の距離を示すデータを第1の頻度で出力部に出力させ、第2の距離を示すデータを第2の頻度で出力部に出力させる。 The distance measuring device according to the present disclosure includes a light receiving unit including a light receiving element, a time measuring unit that measures the time from the light emitting timing when the light source emits light to the light receiving timing when the light receiving element receives light, and acquires a measured value. The output control unit includes a generation unit that generates a histogram of values, an output unit that outputs data indicating the distance to the object to be measured based on the histogram, and an output control unit that controls the data to be output to the output unit. Of the data indicating the distance, the data indicating the first distance is output to the output unit at the first frequency, and the data indicating the second distance is output to the output unit at the second frequency.
以下、本開示の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same parts are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.
以下、本開示の実施形態について、下記の順序に従って説明する。
1.各実施形態に適用可能な技術
1−1.測距処理の概略的な説明
1−2.測距装置の構成例
1−3.画素アレイ部のスキャン方法
1−4.エレメント単位、画素回路単位の読み出し制御例
2.第1の実施形態
2−1.既存技術について
2−2.第1の実施形態に係る出力処理
2−3.測距装置から出力される情報の例
2−4.変形例
3.第2の実施形態
4.第3の実施形態
5.第4の実施形態
5−1.本開示の撮像装置を車両に搭載する場合のより具体的な例
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in the following order.
1. 1. Techniques applicable to each embodiment 1-1. Schematic explanation of distance measurement processing 1-2. Configuration example of distance measuring device 1-3. How to scan the pixel array section 1-4. Read control example for each element and
[1.各実施形態に適用可能な技術]
(1−1.測距処理の概略的な説明)
先ず、本開示の各実施形態に適用可能な技術について説明する。本開示は、光を用いて測距を行う技術に関するものである。各実施形態では、測距方式として、直接ToF(Time Of Flight)方式を適用する。直接ToF方式は、光源から射出された光が被測定物により反射した反射光を受光素子により受光し、光の射出タイミングと受光タイミングとの差分の時間に基づき測距を行う方式である。
[1. Technology applicable to each embodiment]
(1-1. Schematic explanation of distance measurement processing)
First, the techniques applicable to each embodiment of the present disclosure will be described. The present disclosure relates to a technique for performing distance measurement using light. In each embodiment, the ToF (Time Of Flight) method is directly applied as the distance measuring method. The direct ToF method is a method in which the light emitted from the light source receives the reflected light reflected by the object to be measured by the light receiving element, and the distance is measured based on the time difference between the light emission timing and the light receiving timing.
図1および図2を用いて、直接ToF方式による測距について、概略的に説明する。図1は、各実施形態に適用可能な直接ToF方式による測距を模式的に示す図である。測距装置300は、光源部301と受光部302とを含む。光源部301は、例えばレーザダイオードであって、レーザ光をパルス状に発光するように駆動される。光源部301から射出された光は、被測定物303により反射され、反射光として受光部302に受光される。受光部302は、光電変換により光を電気信号に変換する受光素子を含み、受光した光に応じた信号を出力する。
The distance measurement by the direct ToF method will be schematically described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram schematically showing distance measurement by the direct ToF method applicable to each embodiment. The
ここで、光源部301が発光した時刻(発光タイミング)を時間t0、光源部301から射出された光が被測定物303により反射された反射光を受光部302が受光した時刻(受光タイミング)を時間t1とする。定数cを光速度(2.9979×108[m/sec])とすると、測距装置300と被測定物303との間の距離Dは、次式(1)により計算される。
D=(c/2)×(t1−t0) …(1)
Here, the time when the
D = (c / 2) × (t 1 −t 0 )… (1)
測距装置300は、上述の処理を、複数回繰り返して実行する。受光部302が複数の受光素子を含み、各受光素子に反射光が受光された各受光タイミングに基づき距離Dをそれぞれ算出してもよい。測距装置300は、発光タイミングの時間t0から受光部302に光が受光された受光タイミングまでの時間tm(受光時間tmと呼ぶ)を階級(ビン(bins))に基づき分類し、ヒストグラムを生成する。
The ranging
なお、受光部302が受光時間tmに受光した光は、光源部301が発光した光が被測定物により反射された反射光に限られない。例えば、測距装置300(受光部302)の周囲の環境光も、受光部302に受光される。
The light received by the
図2は、各実施形態に適用可能な、受光部302が受光した時刻に基づく一例のヒストグラムを示す図である。図2において、横軸はビン、縦軸は、ビン毎の頻度を示す。ビンは、受光時間tmを所定の単位時間d毎に分類したものである。具体的には、ビン#0が0≦tm<d、ビン#1がd≦tm<2×d、ビン#2が2×d≦tm<3×d、…、ビン#(N−2)が(N−2)×d≦tm<(N−1)×dとなる。受光部302の露光時間を時間tepとした場合、tep=N×dである。
FIG. 2 is a diagram showing an example histogram based on the time when the
測距装置300は、受光時間tmを取得した回数をビンに基づき計数してビン毎の頻度310を求め、ヒストグラムを生成する。ここで、受光部302は、光源部301から射出された光が反射された反射光以外の光も受光する。このような、対象となる反射光以外の光の例として、上述した環境光がある。ヒストグラムにおいて範囲311で示される部分は、環境光による環境光成分を含む。環境光は、受光部302にランダムに入射される光であって、対象となる反射光に対するノイズとなる。
The
一方、対象となる反射光は、特定の距離に応じて受光される光であって、ヒストグラムにおいてアクティブ光成分312として現れる。このアクティブ光成分312内のピークの頻度に対応するビンが、被測定物303の距離Dに対応するビンとなる。測距装置300は、そのビンの代表時間(例えばビンの中央の時間)を上述した時間t1として取得することで、上述した式(1)に従い、被測定物303までの距離Dを算出することができる。このように、複数の受光結果を用いることで、ランダムなノイズに対して適切な測距を実行可能となる。
On the other hand, the target reflected light is light received according to a specific distance, and appears as an active
(1−2.測距装置の構成例)
図3は、各実施形態に係る測距装置を用いた電子機器の一例の構成を示すブロック図である。図3において、電子機器6は、測距装置1と、光源部2と、記憶部3と、制御部4と、光学系5と、を含む。
(1-2. Configuration example of distance measuring device)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an example of an electronic device using the distance measuring device according to each embodiment. In FIG. 3, the
光源部2は、上述した光源部301に対応し、レーザダイオードであって、例えばレーザ光をパルス状に発光するように駆動される。光源部2は、面光源としてレーザ光を射出するVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)を適用することができる。これに限らず、光源部2として、レーザダイオードをライン上に配列したアレイを用い、レーザダイオードアレイから射出されるレーザ光をラインに垂直の方向にスキャンする構成を適用してもよい。さらにまた、単光源としてのレーザダイオードを用い、レーザダイオードから射出されるレーザ光を水平および垂直方向にスキャンする構成を適用することもできる。
The
測距装置1は、上述した受光部302に対応して、複数の受光素子を含む。複数の受光素子は、例えば2次元格子状(行列状)に配列されて受光面を形成する。光学系5は、外部から入射する光を、測距装置1が含む受光面に導く。
The
制御部4は、電子機器6の全体の動作を制御する。例えば、制御部4は、測距装置1に対して、光源部2を発光させるためのトリガである発光トリガを供給する。測距装置1は、この発光トリガに基づくタイミングで光源部2を発光させると共に、発光タイミングを示す時間t0を記憶する。また、制御部4は、例えば外部からの指示に応じて、測距装置1に対して、測距の際のパターンの設定を行う。
The
測距装置1は、受光面に光が受光されたタイミングを示す時間情報(受光時間tm)を取得した回数を所定の時間範囲内で計数し、ビン毎の頻度を求めて上述したヒストグラムを生成する。測距装置1は、さらに、生成したヒストグラムに基づき、被測定物までの距離Dを算出する。算出された距離Dを示す情報は、記憶部3に記憶される。
The ranging device 1 counts the number of times that time information (light receiving time t m ) indicating the timing at which light is received on the light receiving surface is acquired within a predetermined time range, obtains the frequency for each bin, and obtains the above-mentioned histogram. Generate. The
図4は、各実施形態に適用可能な測距装置1の基本的な構成の例をより詳細に示すブロック図である。図4において、測距装置1は、画素アレイ部100と、測距処理部101と、画素制御部102と、全体制御部103と、クロック生成部104と、発光タイミング制御部105と、インタフェース(I/F)106と、を含む。これら画素アレイ部100、測距処理部101、画素制御部102、全体制御部103、クロック生成部104、発光タイミング制御部105およびインタフェース106は、例えば1つの半導体チップ上に配置される。
FIG. 4 is a block diagram showing in more detail an example of the basic configuration of the
図4において、全体制御部103は、例えば予め組み込まれるプログラムに従い、この測距装置1の全体の動作を制御する。また、全体制御部103は、外部から供給される外部制御信号に応じた制御を実行することもできる。クロック生成部104は、外部から供給される基準クロック信号に基づき、測距装置1内で用いられる1以上のクロック信号を生成する。発光タイミング制御部105は、外部から供給される発光トリガ信号に従い発光タイミングを示す発光制御信号を生成する。発光制御信号は、光源部2に供給されると共に、測距処理部101に供給される。
In FIG. 4, the
画素アレイ部100は、行列状の配列で配置される、それぞれ受光素子を含む複数の画素回路10、10、…を含む。各画素回路10の動作は、全体制御部103の指示に従った画素制御部102により制御される。例えば、画素制御部102は、各画素回路10からの画素信号の読み出しを、行方向にp個、列方向にq個の、(p×q)個の画素回路10を含むブロック毎に制御することができる。また、画素制御部102は、当該ブロックを単位として、各画素回路10を行方向にスキャンし、さらに列方向にスキャンして、各画素回路10から画素信号を読み出すことができる。これに限らず、画素制御部102は、各画素回路10をそれぞれ単独で制御することもできる。
The
さらに、画素制御部102は、画素アレイ部100の所定領域を対象領域として、対象領域に含まれる画素回路10を、画素信号を読み出す対象の画素回路10とすることができる。さらにまた、画素制御部102は、複数行(複数ライン)を纏めてスキャンし、それを列方向にさらにスキャンして、各画素回路10から画素信号を読み出すこともできる。
Further, the
各画素回路10から読み出された画素信号は、測距処理部101に供給される。測距処理部101は、変換部110と、生成部111と、信号処理部112と、を含む。
The pixel signal read from each
各画素回路10から読み出され、画素アレイ部100から出力された画素信号は、変換部110に供給される。ここで、画素信号は、対象領域に含まれる各画素回路10から非同期で読み出され、変換部110に供給される。すなわち、画素信号は、対象領域に含まれる各画素回路10において光が受光されたタイミングに応じて受光素子から読み出され、出力される。
The pixel signal read from each
変換部110は、画素アレイ部100から供給された画素信号を、デジタル情報に変換する。すなわち、画素アレイ部100から供給される画素信号は、当該画素信号が対応する画素回路10に含まれる受光素子に光が受光されたタイミングに対応して出力される。変換部110は、供給された画素信号を、当該タイミングを示す時間情報に変換する。
The
生成部111は、変換部110により画素信号が変換された時間情報に基づきヒストグラムを生成する。ここで、生成部111は、時間情報を、設定部113により設定された単位時間dに基づき計数し、ヒストグラムを生成する。
The generation unit 111 generates a histogram based on the time information in which the pixel signal is converted by the
信号処理部112は、生成部111により生成されたヒストグラムのデータに基づき所定の演算処理を行い、例えば距離情報を算出する。信号処理部112は、例えば、生成部111により生成されたヒストグラムのデータに基づき、当該ヒストグラムの近似曲線を作成する。信号処理部112は、このヒストグラムが近似された曲線のピークを検出し、検出されたピークに基づき距離Dを求めることができる。
The
信号処理部112は、ヒストグラムの曲線近似を行う際に、ヒストグラムが近似された曲線に対してフィルタ処理を施すことができる。例えば、信号処理部112は、ヒストグラムが近似された曲線に対してローパスフィルタ処理を施すことで、ノイズ成分を抑制することが可能である。
When the
なお、詳細は後述するが、信号処理部112は、このヒストグラムの近似曲線に基づき、ピーク強度、ピークの開始および終了位置などの情報を取得できる。この信号処理部112においてヒストグラムの近似曲線から取得される、距離情報を含む各情報を、測距情報(測距データ)と呼ぶ。
Although details will be described later, the
信号処理部112で求められた距離情報を含む測距データは、インタフェース106に供給される。インタフェース106は、信号処理部112から供給された距離情報を、出力データとして外部に出力する出力部として機能する。。インタフェース106としては、例えばMIPI(Mobile Industry Processor Interface)を適用することができる。
The distance measurement data including the distance information obtained by the
なお、上述では、信号処理部112で求められた距離情報を含む測距データを、インタフェース106を介して外部に出力しているが、これはこの例に限定されない。すなわち、生成部111により生成されたヒストグラムのデータであるヒストグラムデータを、インタフェース106から外部に出力する構成としてもよい。この場合、設定部113が設定する測距条件情報は、フィルタ係数を示す情報を省略することができる。インタフェース106から出力されたヒストグラムデータは、例えば外部の情報処理装置に供給され、適宜、処理される。
In the above description, the distance measurement data including the distance information obtained by the
図5は、各実施形態に適用可能な画素回路10の基本的な構成例を示す図である。図5において、画素回路10は、受光素子1000と、トランジスタ1100、1102および1103と、インバータ1104と、スイッチ部1101と、AND回路1110と、を含む。
FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration example of the
受光素子1000は、入射された光を光電変換により電気信号に変換して出力する。各実施形態においては、受光素子1000は、入射されたフォトン(光子)を光電変換により電気信号に変換し、フォトンの入射に応じたパルスを出力する。各実施形態では、受光素子1000として、単一フォトンアバランシェダイオードを用いる。以下、単一フォトンアバランシェダイオードを、SPAD(Single Photon Avalanche Diode)と呼ぶ。SPADは、カソードにアバランシェ増倍が発生する大きな負電圧を加えておくと、1フォトンの入射に応じて発生した電子がアバランシェ増倍を生じ、大電流が流れる特性を有する。SPADのこの特性を利用することで、1フォトンの入射を高感度で検知することができる。
The
図5において、SPADである受光素子1000は、カソードが結合部1120に接続され、アノードが電圧(−Vbd)の電圧源に接続される。電圧(−Vbd)は、SPADに対してアバランシェ増倍を発生させるための大きな負電圧である。結合部1120は、信号EN_PRに応じてオン(閉)、オフ(開)が制御されるスイッチ部1101の一端に接続される。スイッチ部1101の他端は、PチャネルのMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であるトランジスタ1100のドレインに接続される。トランジスタ1100のソースは、電源電圧Vddに接続される。また、トランジスタ1100のゲートに、基準電圧Vrefが供給される結合部1121が接続される。
In FIG. 5, in the
トランジスタ1100は、電源電圧Vddおよび基準電圧Vrefに応じた電流をドレインから出力する電流源である。このような構成により、受光素子1000には、逆バイアスが印加される。スイッチ部1101がオンの状態で受光素子1000にフォトンが入射されると、アバランシェ増倍が開始され、受光素子1000のカソードからアノードに向けて電流が流れる。
The
トランジスタ1100のドレイン(スイッチ部1101の一端)と受光素子1000のカソードとの接続点から取り出された信号が、インバータ1104に入力される。インバータ1104は、入力された信号に対して例えば閾値判定を行い、当該信号が閾値を正方向または負方向に超える毎に当該信号を反転し、パルス状の信号Vplsとして出力する。
A signal extracted from the connection point between the drain of the transistor 1100 (one end of the switch unit 1101) and the cathode of the
インバータ1104から出力された信号Vplsは、AND回路1110の第1の入力端に入力される。AND回路1110の第2の入力端には、信号EN_Fが入力される。AND回路1110は、信号Vplsと信号EN_Fとが共にハイ(High)状態の場合に、信号Vplsを、端子1122を介して画素回路10から出力する。
The signal Vpls output from the
図5において、結合部1120は、さらに、それぞれNチャネルのMOSFETであるトランジスタ1102および1103のドレインが接続される。トランジスタ1102および1103のソースは、例えば接地電位に接続される。トランジスタ1102のゲートは、信号XEN_SPAD_Vが入力される。また、トランジスタ1103のゲートは、信号XEN_SPAD_Hが入力される。これらトランジスタ1102および1103の少なくとも一方がオフ状態の場合、受光素子1000のカソードが強制的に接地電位とされ、信号Vplsがロー(Low)状態に固定される。
In FIG. 5, the coupling portion 1120 is further connected to the drains of the transistors 1102 and 1103, which are N-channel MOSFETs, respectively. The sources of transistors 1102 and 1103 are connected, for example, to a ground potential. The signal XEN_SPAD_V is input to the gate of the transistor 1102. Further, the signal XEN_SPAD_H is input to the gate of the transistor 1103. When at least one of the transistors 1102 and 1103 is in the off state, the cathode of the
信号XEN_SPAD_VおよびXEN_SPAD_Hを、それぞれ、画素アレイ部100において各画素回路10が配置される2次元格子状の垂直および水平方向の制御信号として用いる。これにより、画素アレイ部100に含まれる各画素回路10のオン状態/オフ状態を、画素回路10毎に制御可能となる。なお、画素回路10のオン状態は、信号Vplsを出力可能な状態であり、画素回路10のオフ状態は、信号Vplsを出力不可の状態である。
The signals XEN_SPAD_V and XEN_SPAD_H are used as two-dimensional grid-like vertical and horizontal control signals in which each
例えば、画素アレイ部100において2次元格子の連続するq列に対して、信号XEN_SPAD_Hをトランジスタ1103がオンとなる状態とし、連続するp行に対して、信号XEN_SPAD_Vをトランジスタ1102がオンとなる状態とする。これにより、p行×q列のブロック状に、各受光素子1000の出力を有効にできる。また、信号Vplsは、AND回路1110により、信号EN_Fとの論理積により画素回路10から出力されるため、例えば信号XEN_SPAD_VおよびXEN_SPAD_Hにより有効とされた各受光素子1000の出力に対して、より詳細に有効/無効を制御可能である。
For example, in the
さらに、例えば出力が無効とされる受光素子1000が含まれる画素回路10に対して、スイッチ部1101をオフ状態とする信号EN_PRを供給することで、当該受光素子1000に対する電源電圧Vddの供給を停止させ、当該画素回路10をオフ状態とすることができる。これにより、画素アレイ部100における消費電力を削減することが可能である。
Further, for example, by supplying the signal EN_PR that turns off the switch unit 1101 to the
これら信号XEN_SPAD_V、XEN_SPAD_H、EN_PRおよびEN_Fは、例えば、全体制御部103が有するレジスタなどに記憶されるパラメータに基づき全体制御部103により生成される。パラメータは、当該レジスタに予め記憶させておいてもよいし、外部入力に従い当該レジスタに記憶させてもよい。全体制御部103により生成された各信号XEN_SPAD_V、XEN_SPAD_H、EN_PRおよびEN_Fは、画素制御部102により画素アレイ部100に供給される。
These signals XEN_SPAD_V, XEN_SPAD_H, EN_PR and EN_F are generated by the
なお、上述した、スイッチ部1101、ならびに、トランジスタ1102および1103を用いた、信号EN_PR、XEN_SPAD_VおよびXEN_SPAD_Hによる制御は、アナログ電圧による制御となる。一方、AND回路1110を用いた信号EN_Fによる制御は、ロジック電圧による制御となる。そのため、信号EN_Fによる制御は、信号EN_PR、XEN_SPAD_VおよびXEN_SPAD_Hによる制御と比較して低電圧にて可能であり、取り扱いが容易である。
The control by the signals EN_PR, XEN_SPAD_V and XEN_SPAD_H using the switch unit 1101 and the transistors 1102 and 1103 described above is controlled by the analog voltage. On the other hand, the control by the signal EN_F using the AND
図6は、各実施形態に係る測距装置1に適用可能なデバイスの構成の例を示す模式図である。図6において、測距装置1は、それぞれ半導体チップからなる受光チップ20と、ロジックチップ21とが積層されて構成される。なお、図6では、説明のため、受光チップ20とロジックチップ21とを分離した状態で示している。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a device configuration applicable to the
受光チップ20は、画素アレイ部100の領域において、複数の画素回路10それぞれに含まれる受光素子1000が行列状に配列される。また、画素回路10において、トランジスタ1100、1102および1103、スイッチ部1101、インバータ1104、ならびに、AND回路1110は、ロジックチップ21上に形成される。受光素子1000のカソードは、例えばCCC(Copper-Copper Connection)などによる結合部1120を介して、受光チップ20とロジックチップ21との間で接続される。
In the
ロジックチップ21は、受光素子1000によって取得された信号を処理する信号処理部を含むロジックアレイ部200が設けられる。ロジックチップ21に対して、さらに、当該ロジックアレイ部200と近接して、受光素子1000によって取得された信号の処理を行う信号処理回路部201と、測距装置1としての動作を制御する素子制御部203と、を設けることができる。
The
例えば、信号処理回路部201は、上述した測距処理部101を含むことができる。また、素子制御部203は、上述した画素制御部102、全体制御部103、クロック生成部104、発光タイミング制御部105およびインタフェース106を含むことができる。
For example, the signal
なお、受光チップ20およびロジックチップ21上の構成は、この例に限定されない。また、素子制御部203は、ロジックアレイ部200の制御以外にも、例えば受光素子1000の近傍に、他の駆動や制御の目的で配置することができる。素子制御部203は、図6に示した配置以外にも、受光チップ20およびロジックチップ21の任意の領域に、任意の機能を有するように設けることができる。
The configuration on the
(1−3.画素アレイ部のスキャン方法)
次に、各実施形態に適用可能な画素アレイ部100のスキャン方法の例について、概略的に説明する。図7Aおよび図7Bは、各実施形態に適用可能な画素アレイ部100のスキャン方法の例を示す図である。
(1-3. Pixel array section scanning method)
Next, an example of a scanning method of the
例えば図7Aにおいて、画素アレイ部100は、X個(例えば600個)の画素回路10配置される行がY本配置されるサイズを有する。すなわち、画素アレイ部100は、行方向(図7Aにおける水平方向)、および、列方向(図7Aにおける垂直方向)にそれぞれX列(X個)およびY行(Y個)の、合計で(X×Y)個の画素回路10が行列状の配列で配置されて構成される。
For example, in FIG. 7A, the
ここで、本開示では、図7Aに示されるように、画素アレイ部100において、p個×q個の画素回路10を含むブロック11を、1つの画素として扱う。すなわち、画素アレイ部100において、p個×q個の画素回路10を含むブロックであるブロック11毎に測距が行われる。ブロック11は、ヒストグラム生成の際に受光時間tmの数を加算する加算単位である。より具体的には、ブロック11毎に、ブロック11に含まれる各画素回路10において露光、フォトン検出、ヒストグラム生成、ピーク検出といった測距処理が実行される。ブロック11は、複数の画素回路10による検出結果が1つに纏められて出力されるため、1つの画素として扱うことができる。図7Aおよび後述する図7Bでは、説明のため、ブロック11が5個×4個の画素回路10を含むものとして示している。
Here, in the present disclosure, as shown in FIG. 7A, the
以下では、ブロック11が画素として扱われることを考慮して、ブロック11をエレメント11と呼ぶ。
In the following, the
図7Aに示されるように、画素アレイ部100の全面の各エレメント11において、同時に測距処理が実行された場合、消費電力や、データの通信帯域、回路規模などの点での制約がある。そのため、画素アレイ部100を複数の領域に分割し、分割した領域に対して順次に測距処理を行う。
As shown in FIG. 7A, when distance measurement processing is executed simultaneously in each
図7Bは、この画素アレイ部100を複数領域に分割した測距処理の実行を概略的に示す図である。図7Bに示されるように、画素アレイ部100を、垂直方向に、エレメント11の高さに応じた領域に分割し、分割した領域毎に測距処理を実行する。
FIG. 7B is a diagram schematically showing the execution of the distance measuring process in which the
以下では、画素アレイ部100をエレメント11の高さに応じて垂直方向に分割した各領域を、ラインと呼ぶ。また、画素アレイ部100において全ラインを含む領域を、フレームと呼ぶ。換言すれば、フレームは、画素アレイ部100において、測距に対して有効な画素回路10を全て含む領域である。フレームに含まれる全エレメント11をスキャンする期間をフレーム期間と呼び、ラインに含まれる全エレメント11をスキャンする期間をライン期間と呼ぶ。
Hereinafter, each region in which the
図7Bにおいて、画素アレイ部100の下端のラインにおける測距処理が終了すると(1回目)、その1つ上のラインにおいて、エレメント11毎に測距処理が実行される(2回目)。以降同様にして、画素アレイ部100をエレメント11単位で水平方向にスキャンして測距処理を行い、このライン単位のスキャンを、垂直方向に隣接するラインに対して順次実行する。測距は、この1ライン分の測距を単位として実行される。1フレーム分の測距処理が終了すると、次のフレーム期間の測距処理が同様にして実行される。
In FIG. 7B, when the distance measuring process on the lower end line of the
図8は、各実施形態に適用可能な、フレーム期間、ライン期間および測距処理の関係の例を示す図である。図8において、右方向に時間の進行を示し、上段からフレーム期間、ライン期間および測距データを示している。また、ライン期間において、ハイ(High)状態が各エレメント11のスキャンが実行される期間を示す。図8の例では、各ライン期間は、例えば数10[μsec]の長さとされ、この数10[μsec]で測距処理が実行されて測距データXが出力され、1フレーム期間内で複数ラインの処理が実行される。1フレーム期間は、例えば数[msec]の長さを有する。すなわち、1本のラインに含まれる各エレメント11による測距処理の結果は、測距装置1(インタフェース106)から、数10[μsec]の期間内に全て出力される必要がある。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the frame period, the line period, and the distance measuring process, which can be applied to each embodiment. In FIG. 8, the progress of time is shown to the right, and the frame period, line period, and distance measurement data are shown from the top. Further, in the line period, the high state indicates the period during which the scan of each
(1−4.エレメント単位、画素回路単位の読み出し制御例)
次に、各実施形態に適用可能な、エレメント400単位、画素回路10単位に読み出し制御の例について説明する。図9は、各実施形態に係る画素アレイ部100の構成例をより具体的に示す図である。図4を用いて説明した画素制御部102は、図9においては、水平制御部102aと垂直制御部102bとに分離して示されている。
(1-4. Example of read control for each element and pixel circuit)
Next, an example of read control for 400 elements and 10 pixel circuits, which can be applied to each embodiment, will be described. FIG. 9 is a diagram showing more specifically a configuration example of the
図9において、画素アレイ部100は、水平方向にx列、垂直方向y行の、計(x×y)個の画素回路10を含む。また、図9、ならびに、後述する図10および図11の例では、エレメント11は、水平方向に3個、垂直方向に3個の計9個の画素回路10を含むものとして示している。
In FIG. 9, the
例えば、行方向(水平方向)、すなわち列単位で各画素回路10を制御するための、上述の信号XEN_SPAD_Hに対応する信号EN_SPAD_Hは、エレメント11を単位とする3ビット信号([2:0]として示す)により全体制御部103から出力され、水平制御部102aに供給される。すなわち、この1つの3ビット信号により、水平方向に連続して配置される3つの画素回路10に対する信号EN_SPAD_H[0]、EN_SPAD_H[1]およびEN_SPAD_H[2]がマージされて伝送される。
For example, the signal EN_SPAD_H corresponding to the above-mentioned signal XEN_SPAD_H for controlling each
図9の例では、画素アレイ部100の左端のエレメント11から順に、信号EN_SPAD_H#0[2:0]、EN_SPAD_H#1[2:0]、…、EN_SPAD_H#(x/3)[2:0]が、全体制御部103により生成され、水平制御部102aに供給される。水平制御部102aは、各信号EN_SPAD_H#0[2:0]、EN_SPAD_H#1[2:0]、…、EN_SPAD_H#(x/3)[2:0]の3ビットの値([0]、[1]、[2]として示す)に従い、それぞれ対応するエレメント11の各列を制御する。
In the example of FIG. 9, the signals EN_SPAD_H # 0 [2: 0], EN_SPAD_H # 1 [2: 0], ..., EN_SPAD_H # (x / 3) [2: 0], in order from the
同様に、例えば、列方向(垂直方向)、すなわち行単位で各画素回路10を制御するための、上述の信号XEN_SPAD_Vに対応する信号EN_SPAD_Vは、エレメント11を単位とする3ビット信号で全体制御部103から出力され、垂直制御部102bに供給される。すなわち、この1つの3ビット信号により、垂直方向に連続して配置される3つの画素回路10に対する信号EN_SPAD_V[0]、EN_SPAD_V[1]およびEN_SPAD_V[2]がマージされて伝送される。
Similarly, for example, the signal EN_SPAD_V corresponding to the above-mentioned signal XEN_SPAD_V for controlling each
図9の例では、画素アレイ部100の下端のエレメント11から順に、信号EN_SPAD_V#0[2:0]、EN_SPAD_V#1[2:0]、…、EN_SPAD_V#(y/3)[2:0]が、全体制御部103により生成され、垂直制御部102bに供給される。垂直制御部102bは、各信号EN_SPAD_V#0[2:0]、EN_SPAD_V#1[2:0]、…、EN_SPAD_V#(y/3)[2:0]の3ビットの値に従い、それぞれ対応するエレメント11の各行を制御する。
In the example of FIG. 9, the signals EN_SPAD_V # 0 [2: 0], EN_SPAD_V # 1 [2: 0], ..., EN_SPAD_V # (y / 3) [2: 0], in order from the
なお、図示は省略するが、信号EN_PRは、例えば、上述の信号EN_SPAD_Vと同様に、エレメント11を単位とする3ビット信号として全体制御部103から出力され、垂直制御部102bに供給される。垂直制御部102bは、各信号EN_PRの3ビットの値に従い、それぞれ対応するエレメントの各行を制御する。
Although not shown, the signal EN_PR is output from the
図10および図11は、各実施形態に係る画素アレイ部100の細部の構成の例を示す図である。より具体的には、図10および図11では、信号EN_Fによる制御について示されている。
10 and 11 are diagrams showing an example of the detailed configuration of the
図10に示されるように、信号EN_Fは、画素アレイ部100の隣接する複数列を含む制御対象130毎に供給される信号である。ここでは、エレメント11のサイズに合わせて、制御対象130が3列を含むものとして示されている。また、信号EN_Fは、当該制御対象130に含まれる各行に対し、所定周期の行毎に同一の信号が供給される。すなわち、制御対象130が3列を含むこの例では、同一行の3個の画素回路10に対して、同一の信号EN_Fが供給される。図10では、一例として、信号EN_Fが42ビット([41:0]として示す)の信号とされ、42行(7行×6)毎に同一の信号が供給されるものとして示されている。図10の例では、画素アレイ部100の左端から、3列毎に、信号EN_F#0[41:0]、EN_F#1[41:0]、…、EN_F#(x/3)[41:0]、が全体制御部103から出力され、水平制御部102aに供給される。
As shown in FIG. 10, the signal EN_F is a signal supplied for each
水平制御部102aは、各信号EN_F#0[41:0]、EN_F#1[41:0]、…、EN_F#(x/3)[41:0]の各ビットを、それぞれ対応する制御対象130の各行に供給する。図11に示されるように、水平制御部102aは、例えば画素アレイ部100の左端の制御対象130に対し、信号EN_F#0[0]を、第1行目、第42(m+1)行目(mは1以上の整数)、…、第42(n+1)行目、…と、42行毎に供給する。水平制御部102aは、信号EN_F#0[2]についても同様に、第2行目、第42(m+2)行目、…と、42行毎に供給する。なお、図11において、制御対象130の上端の行は、42行単位の前半となっていて、信号EN_F#0[20]が供給される。
The
すなわち、この42ビットの信号EN_F[41:0]により、水平方向に連続して配置される3つの画素回路10による組が、垂直方向に連続して配置される42組に対する信号EN_F[0]、EN_F[1]、…、EN_F[41]がマージされて伝送される。
That is, by the 42-bit signal EN_F [41: 0], the set of three
このように、画素アレイ部100は、信号EN_Fにより、複数列毎に異なる制御が可能とされる。さらに、画素アレイ部100は、当該複数列内において、複数行毎(ライン毎)に同一の信号EN_Fが供給される。したがって、画素アレイ部100に含まれる各画素回路10に対して、当該複数列を幅方向の最小単位として、当該複数行(ライン)を周期とした制御が可能である。
In this way, the
図12は、各実施形態に適用可能な、各画素回路10から信号Vplsを読み出すための構成の例を示す図である。なお、図12では、図中に矢印で示すように、図の横方向が列方向となっている。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a configuration for reading a signal Vpls from each
各実施形態では、列方向の所定数の画素回路10毎に、信号Vplsを読み出す読み出し配線を共有化する。図12の例では、v個の画素回路10毎に、読み出し配線を共有化している。例えば、1列に配置される各画素回路10をv個ずつ含むグループ12u、12u+1、12u+2、…を考える。グループ12uは、画素回路1011〜101vを、グループ12u+1は、画素回路1021〜102vを、グループ12u+2は、1031〜103v、…を、それぞれ含む。
In each embodiment, the read wiring for reading the signal Vpls is shared for each of a predetermined number of
各グループ12u、12u+1、12u+2、…において、グループ内での位置が対応する画素回路10の読み出し配線を共有化する。図12の例では、図の右側を位置の先頭側として、グループ12uの第1番目の画素回路1011、グループ12u+1の第1番目の画素回路1021、グループ12u+2の第1番目の画素回路1031、…の読み出し配線を共有化する。図12の例では、各画素回路1011、1021、1031、…の読み出し配線を、順次、OR回路4111、4121、4131、…を介して接続することで、複数の読み出し配線の共有化を行っている。
In each
例えば、グループ12uに対して、グループ12uに含まれる画素回路1011〜101vそれぞれに対して、OR回路4111、4112、…、411vを設け、それぞれの第1の入力端に、画素回路1011〜101vの読み出し配線を接続する。また、グループ12u+1に対しても同様に、グループ12u+1に含まれる画素回路1021〜102vに対してそれぞれOR回路4121〜412vを設ける。さらに同様に、グループ12u+2についても、グループ12u+2に含まれる画素回路1031〜103vに対してそれぞれOR回路4131〜413vを設ける。
For example, for
なお、各OR回路4111〜411vの出力は、例えば測距処理部101に入力される。
The outputs of the
画素回路1011、1021および1031を例に取ると、OR回路4111は、第1の入力端に画素回路1011の読み出し配線が接続され、第2の入力端にOR回路4121の出力が接続される。OR回路4121は、第1の入力端に画素回路1021の読み出し配線が接続され、第2の入力端にOR回路4131の出力が接続される。OR回路4131以降についても同様である。
Taking the
この図12に示す構成に対して、例えば垂直制御部102bは、信号EN_SPAD_Vにより、各グループ12u、12u+1、12u+2、…において位置が対応する各画素回路10から、同時に読み出しを行わないように制御する。換言すれば、垂直制御部102bは、列に、(v−1)個おきに配置される複数の画素回路10のうち1の画素回路10のみ、読み出し可能に制御する。図12の例では、垂直制御部102bは、例えば、画素回路1011と、画素回路1021と、画素回路1031と、から同時に読み出しを行わないように制御する。これに限らず、この列方向の同時読み出しの制御は、水平制御部102aが信号EN_Fを用いて行うことも可能である。
With respect to the configuration shown in FIG. 12, for example, the
一方、この図12に示す構成では、垂直制御部102bは、列に連続して配置されるv個の画素回路10からの同時読み出しを指定することができる。このとき、垂直制御部102bは、同時に読み出しを行う画素回路10を、グループ12u、12n+1、12u+2、…を跨いで指定することができる。すなわち、図12に示す構成では、列方向に連続するv個の画素回路10が同時読み出し可能である。例えば、グループ12uに含まれる先頭から3番目の画素回路1013から、グループ12u+1に含まれる先頭から2番目の画素回路1022までの、連続して配置されるv個の画素回路10に対して、同時読み出しを指定することが可能である。
On the other hand, in the configuration shown in FIG. 12, the
また、垂直制御部102bは、列において連続して配置されるv個の画素回路10からの同時読み出しを指定する場合、当該列の他の画素回路10からの読み出しを行わないように制御する。そのため、例えばOR回路4111の出力は、画素回路1011、1021、1031、…の何れか1つの画素回路10から読み出された信号Vplsとなる。
Further, when the
このように、各画素回路10の読み出し配線の接続と、各画素回路10に対する読み出し制御を行うことで、列単位での読み出し配線の数を削減することが可能となる。
In this way, by connecting the read wiring of each
[2.第1の実施形態]
次に、本開示の第1の実施形態について説明する。本開示の第1の実施形態は、測距データと、それ以外の情報(属性データと呼ぶ)とを出力する場合の出力帯域律速を抑制可能とするものである。より具体的には、第1の実施形態では、測距データと、それ以外の情報(属性データ)とで、出力する頻度を異ならせる。より具体的には、測距データを第1の頻度で出力する場合に、属性データを、第1の頻度より低い第2の頻度で出力する。
[2. First Embodiment]
Next, the first embodiment of the present disclosure will be described. The first embodiment of the present disclosure makes it possible to suppress the output band rate-determining when outputting distance measurement data and other information (referred to as attribute data). More specifically, in the first embodiment, the frequency of output is different between the distance measurement data and the other information (attribute data). More specifically, when the distance measurement data is output at the first frequency, the attribute data is output at a second frequency lower than the first frequency.
(2−1.既存技術について)
先ず、理解を容易とするために、既存技術による測距データおよび属性データの出力について、概略的に説明する。ここでは、ライン毎に、ラインに含まれる全てのエレメント11による測距データXがライン毎に測距装置1から出力され、属性データは、属性データp、q、rおよびsの4種類が測距装置1から出力されるものとする。属性データの具体例については、後述する。
(2-1. Existing technology)
First, in order to facilitate understanding, the output of distance measurement data and attribute data by the existing technology will be schematically described. Here, for each line, distance measurement data X by all the
図13は、既存技術による出力処理の例を説明するための図である。図13は、上述した図8と対応する図であって、各部の意味は、図8と共通であるため、ここでの説明を省略する。図13に示すように、既存技術では、複数の属性データp、q、rおよびsは、それぞれ、測距データXと同期して出力されていた。この方法では、ライン毎に5系統のデータが出力されることになり、例えばインタフェース106の出力帯域が圧迫される。そのため、測距処理を高速に実行した場合であっても、全体としての処理速度は、出力帯域律速となってしまう。
FIG. 13 is a diagram for explaining an example of output processing by the existing technique. FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 8 described above, and since the meaning of each part is the same as that of FIG. 8, the description thereof is omitted here. As shown in FIG. 13, in the existing technique, the plurality of attribute data p, q, r and s are output in synchronization with the distance measurement data X, respectively. In this method, five systems of data are output for each line, for example, the output band of the
また、属性データp、q、rおよびsは、それぞれ複数回の測距に付き1回の出力で足りる場合がある。既存技術によれば、この場合、インタフェース106から出力される各情報を、外部のホスト装置との通信により切り替えていた。図14は、既存技術による、属性データの出力をホスト装置との通信により切り替える例を説明するための図である。図14は、上述した図8と対応する図であって、各部の意味は、図8と共通であるため、ここでの説明を省略する。また、図14において、測距データXの系統が省略されている。
Further, the attribute data p, q, r and s may be output once for each of a plurality of distance measurements. According to the existing technology, in this case, each information output from the
図14の例の場合、ホスト装置との通信処理に所定の時間を要するため、例えば属性データpの出力と、属性データqの出力と、を切り替えるための設定は、時間に余裕のある、例えばフレーム間351に実行する必要がある。属性データpの出力が次の属性データqの出力に切り替わるまでの時間が長いため、適切なタイミングで情報を出力することが困難となるおそれがある。
In the case of the example of FIG. 14, since it takes a predetermined time for the communication process with the host device, for example, the setting for switching between the output of the attribute data p and the output of the attribute data q has a sufficient time, for example. It needs to be executed between
(2−2.第1の実施形態に係る出力処理)
次に、第1の実施形態に係る測距データおよび属性データの出力処理について説明する。第1の実施形態では、異なる複数の属性データの出力を、測距毎すなわち測距データの出力のタイミングに同期して切り替える。
(2-2. Output processing according to the first embodiment)
Next, the output processing of the distance measurement data and the attribute data according to the first embodiment will be described. In the first embodiment, the output of a plurality of different attribute data is switched for each distance measurement, that is, in synchronization with the output timing of the distance measurement data.
図15は、第1の実施形態に係る測距装置の一例の構成を示すブロック図である。図15において、第1の実施形態に係る測距装置1aは、上述した図4に示した測距装置1に対して、設定部113、設定値記憶部114および出力制御部140が追加されている。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of an example of the distance measuring device according to the first embodiment. In FIG. 15, in the distance measuring device 1a according to the first embodiment, a
また、図15では、属性データのうち幾つかを取得する手段として、温度測定部150と照度測定部151とが示されている。温度測定部150は、画素アレイ部100の温度を測定し、温度情報を出力する。照度測定部151は、測距装置1の外部の照度(明るさ)すなわち環境光の照度を測定し、照度値を出力する。
Further, in FIG. 15, a
設定値記憶部114は、測距装置1が測距を実行する際に用いる1以上の測距条件情報を記憶する。測距条件情報は、例えば、生成部111がヒストグラムを生成する際の単位時間dを示す情報と、信号処理部112がフィルタ処理に用いるフィルタ係数と、を含む設定情報と、測距パターンを設定するための情報と、を含む。また、設定値記憶部114は、ヒストグラムデータのピーク形状の種別を示す情報と、測距情報の出力制御に関する出力制御情報と、をさらに記憶することができる。設定値記憶部114に記憶される各情報は、例えば外部制御信号に従った全体制御部103の制御により、書き換えることができる。
The set
設定部113は、例えば全体制御部103の制御に従い、設定値記憶部114から測距条件情報を読み出し、読み出した測距条件情報に基づき、生成部111および信号処理部112に対するパラメータなどの設定を行う。
For example, the
出力制御部140は、信号処理部112から出力される測距データをインタフェース106に対して出力する。このとき、出力制御部140は、測距データに含まれる各情報のうち、例えば設定部113により指定された情報を選択して出力することができる。
The
出力制御部140は、上述したように、信号処理部112から測距データが供給される。また、出力制御部140は、温度測定部150から出力された温度情報と、照度測定部151から出力された照度情報と、が属性データとして供給される。さらに、出力制御部140は、画素アレイ部100から、図示されない経路を介して、画素アレイ部100に供給される電源の電圧を示す電圧値情報を、属性データとして取得することができる。さらにまた、出力制御部140は、設定値記憶部114に記憶される各情報のうち、測距装置1の外部に出力するための情報(外部出力情報と呼ぶ)を、属性データとして取得することができる。
As described above, the
出力制御部140は、これら測距データおよび属性データの、インタフェース106に対する出力を制御する。例えば、出力制御部140は、設定値記憶部114に記憶される出力制御情報に基づき、これら測距データ、および、属性データに含まれる各情報の出力タイミングを制御する。また、出力制御部140は、設定値記憶部114に記憶される出力制御情報に基づき、測距データの出力をエレメント11毎に制御することも可能である。
The
図16は、第1の実施形態に係る測距装置1aにおける出力処理について説明するための図である。各部の意味は、図8と共通であるため、ここでの説明を省略する。図16において、属性データは、属性データp、q、rおよびsの4種類が測距装置1aから、それぞれ1フレーム期間に少なくとも1回、測距装置1aから出力されればよいものとする。図16の例では、出力制御部140は、複数の属性データp、q、rおよびsを、測距単位(ライン単位)で切り替えている。すなわち、出力制御部140は、複数の属性データp、q、rおよびsを、時分割で、データの種類毎にインタフェース106から出力させる。
FIG. 16 is a diagram for explaining an output process in the ranging device 1a according to the first embodiment. Since the meaning of each part is the same as that of FIG. 8, the description thereof is omitted here. In FIG. 16, it is assumed that four types of attribute data p, q, r and s need to be output from the distance measuring device 1a from the distance measuring device 1a at least once in one frame period. In the example of FIG. 16, the
より具体的に説明する。図16において、説明のため、1フレームが8ラインを含み、各ラインにおける測距に応じて、各ラインに同期して測距データX1、X2、…、X8が出力されるものとする。第1ライン目(図16の左端)の測距に応じて、測距データX1と、属性データpとが出力される。第2ライン目の測距に応じて、測距データX2と、属性データqとが出力される。同様にして、第3ライン目の測距に応じて測距データX3および属性データrが出力され、第4ライン目の測距に応じて測距データX4および属性データsが出力される。 This will be described more specifically. In FIG. 16, for the sake of explanation, one frame includes eight lines, and distance measurement data X 1 , X 2 , ..., X 8 are output in synchronization with each line according to the distance measurement in each line. To do. Distance measurement data X 1 and attribute data p are output according to the distance measurement of the first line (the left end of FIG. 16). Distance measurement data X 2 and attribute data q are output according to the distance measurement of the second line. Similarly, the distance measurement data X 3 and the attribute data r are output according to the distance measurement of the third line, and the distance measurement data X 4 and the attribute data s are output according to the distance measurement of the fourth line. ..
これによれば、各ライン(測距単位)において出力されるデータが、測距データと、1系統の属性データの2系統となり、例えば図13を用いて説明した既存技術の例と比較して、出力帯域の圧迫が抑制される。 According to this, the data output in each line (distance measurement unit) becomes two systems, the distance measurement data and the attribute data of one system, and is compared with the example of the existing technology described with reference to FIG. , The pressure on the output band is suppressed.
出力制御部140は、これら属性データp、q、rおよびsの出力のオン/オフを、測距毎に切り替える。例えば、出力制御部140は、各属性データp、q、rおよびsを所定のタイミングで取得し、取得した各属性データp、q、rおよびsを、出力制御部140が備えるレジスタにそれぞれ格納する。出力制御部140は、測距毎(ライン毎)に、属性データを読み出すレジスタを切り替える。このように、複数の属性データのうち出力する属性データを、出力制御部140の内部で切り替えることで、例えば図14を用いて説明した既存技術の例と比較して、より高速な出力切り替えを実現できる。したがって、第1の実施形態が適用された測距装置1aは、より高速な測距処理を実現可能である。
The
(2−3.測距装置から出力される情報の例)
次に、第1の実施形態に係る測距装置1aにおいて、出力制御部140により出力される測距データおよび属性データの例について説明する。
(2-3. Example of information output from the distance measuring device)
Next, in the distance measuring device 1a according to the first embodiment, an example of the distance measuring data and the attribute data output by the
先ず、図17および図18A〜図18Cを用いて測距データの例について説明する。図17は、各エレメント11(画素回路10)が受光した時刻に基づくヒストグラムの例を示す図である。なお、図17に示されるヒストグラム50は、曲線にて近似されており、横軸が時間tとされている。
First, an example of ranging data will be described with reference to FIGS. 17 and 18A to 18C. FIG. 17 is a diagram showing an example of a histogram based on the time when each element 11 (pixel circuit 10) receives a light. The
図17において、例えば左端が光源部2による発光タイミングの時間t0であるものとする。右方向に向けて受光タイミングが遅くなり、光源部2で発光された光がより遠距離にて反射されたことを示している。すなわち、図17において右方向に向けて、被測定物との距離Dが大きくなる。
In FIG. 17, for example, it is assumed that the left end is the time t 0 of the light emission timing by the
図17の例では、時間t10、t11およびt12に、それぞれヒストグラムのピーク51a、51bおよび51cが検出されている。これらピーク51a、51bおよび51cが検出された各時間t10、t11およびt12を、それぞれピーク位置と呼ぶ。また、図2のヒストグラムにおいて範囲311で示した環境光成分をオフセットとして差し引いた高さを、ピーク強度と呼ぶ。また、ピーク51aを例に取り、ピーク51aが開始する時間を開始位置Pst、終了する時間を終了位置Pedと呼ぶ。開始位置Pstおよび終了位置Pedは、例えば曲線近似したヒストグラム50の微分をとることで検出できる。
In the example of FIG. 17, the time t 10, t 11 and t 12, respectively
信号処理部112は、生成部111において生成されたヒストグラムに基づき、上述のピーク位置と、ピーク強度と、開始位置Pstおよび終了位置Pedとを取得する。
The
信号処理部12は、さらに、ヒストグラムのピークの形状を示す形状情報を取得する。図18A、図18Bおよび図18Cは、ヒストグラムのピーク形状の例を模式的に示す図である。図18Aは、ヒストグラム50において一対の開始位置Pstおよび終了位置Pedの間に1つのピーク51が検出される例を示している。このピーク51の形状を、通常形状と呼ぶ。
The
図18Bは、ヒストグラム50において一対の開始位置Pstおよび終了位置Pedの間に、位置が近接した2つのピーク51dおよび51eが検出される例を示している。この図18Bの場合、ピーク51dおよび51eの間がヒストグラム50のオフセット高さより所定以上高いため、ピーク51dおよび51eが1つのピークが割れたものと考え、この位置が近接した2つのピーク51dおよび51eによる形状を、ピーク割れ形状と呼ぶ。
FIG. 18B shows an example in which two
また、図18Cは、ピーク51fが、ヒストグラム50において一対の開始位置Pstおよび終了位置Pedの間に、極めて近接し且つ連続した多数のピークを含んで検出される例を示している。この極めて近接し且つ連続した多数のピークを含むピーク51fの形状を、ピーク連続発生形状と呼ぶ。
Further, FIG. 18C shows an example in which the
信号処理部112は、生成部111から供給されたヒストグラム50を解析して、ヒストグラム50に含まれるピークの形状が通常形状、ピーク割れ形状およびピーク連続発生形状の何れであるかを求め、例えば当該ピークの情報に対して、ピークの形状を示す形状情報を関連付ける。
The
第1の実施形態では、出力制御部140は、エレメント11毎に、次の(1)〜(3)の情報のうち何れかを測距データとして出力する。
In the first embodiment, the
(1)ヒストグラム50の全情報
この場合、ヒストグラム50の全情報とは、ヒストグラム50の各ビンにおける頻度を示す情報となる。出力制御部140は、生成部111で生成されたヒストグラム50の全情報を、信号処理部112から受け取り、測距データとして出力する。
(1) All information of the
(2)ピーク周辺のヒストグラム50の情報
信号処理部112は、生成部111から受け取ったヒストグラム50を解析してピークの開始位置Pstおよび終了位置Pedを求める。1つのヒストグラム50に複数のピークが検出された場合には、これら複数のピークそれぞれについて、開始位置Pstおよび終了位置Pedを求める。信号処理部112は、これらピークの開始位置Pstおよび終了位置Pedを示す情報と、当該開始位置Pstおよび終了位置Pedの間の各ビンにおける頻度を示す情報と、を出力制御部140に渡す。出力制御部140は、信号処理部112から受け取ったこれらの情報を、測距データとして出力する。
(2) Information on the
(3)ピーク情報
信号処理部112は、生成部111から受け取ったヒストグラム50を解析して、ピーク位置と、当該ピーク位置のピークの開始位置Pstおよび終了位置Pedと、当該ピークのピーク強度および形状情報と、を求める。1つのヒストグラム50に複数のピークが検出された場合には、これら複数のピークそれぞれについて、これらの情報を求める。信号処理部112は、これらの各情報を、出力制御部140に渡す。出力制御部140は、信号処理部112から受け取ったこれらの情報を、測距データとして出力する。
(3) Peak Information The
上述した(1)ヒストグラム50の全情報、(2)ピーク周辺のヒストグラム50の情報、および、(3)ピーク情報、のうち、データを受け取って得られる情報量、および、出力データ量は、それぞれ(1)>(2)>(3)となる。また、(1)ヒストグラム50の全情報、から、(2)ピーク周辺のヒストグラム50の情報、を作成することができる。さらに、(2)ピーク周辺のヒストグラム50の情報、から、(3)ピーク情報、を作成することができる。すなわち、(1)から(2)、(2)から(3)と、情報量を圧縮し出力データ量を小さくすることができる。
Of the above-mentioned (1) all information of the
次に、測距装置1から出力される属性データの例について説明する。属性データは、(4)画素(エレメント11)に係る情報と、(5)外乱光に係る情報と、(6)画素アレイ部100のキャリブレーションに係る情報と、(7)画素アレイ部100の動作に影響を与えるパラメータの情報と、に大別できる。
Next, an example of attribute data output from the ranging
(4)画素に係る情報
画素すなわちエレメント11を識別するための画素識別情報などのヘッダ情報である。例えば、画素アレイ部100においてスキャンの対象となる、すなわち、測距装置1aにおいて、画素信号が出力されるエレメント11を識別する情報が、全体制御部103から測距処理部101に渡される。測距処理部101において、例えば変換部110は、画素アレイ部100から供給される画素信号を時間情報に変換し、この時間情報にヘッダ情報として画素識別情報を付加する。なお、画素識別情報を付加する機能は、常時オンまたは常時オフとする。
(4) Information related to pixels Header information such as pixel identification information for identifying pixels, that is,
(5)外乱光に係る情報
外乱光は、照度測定部151により測定される。より具体的には、出力制御部140は、照度測定部151から、測距処理中の、光源部2においてレーザ光が発光されていない期間に測定された測距装置1の外部の照度を、外乱光の照度として測定する。測距装置1aは、測定した外乱光の照度を示す外乱光情報を、数ライン期間に1回程度の頻度、あるいは、数フレーム期間に1回の頻度で出力する。また、外乱光情報は、隣接する画素(エレメント11)では変化が無いものと考えることができ、シーンによっては、直前に測定された外乱光による外乱光情報を出力することも可能である。
(5) Information on ambient light The ambient light is measured by the illuminance measuring unit 151. More specifically, the
(6)キャリブレーションに係る情報
画素アレイ部100は、受光タイミングを正確に測定するために、キャリブレーションを例えば定期的に実行する。キャリブレーションの一例として、画素アレイ部100の配線遅延の補正が挙げられる。例えば、基準パルスを画素アレイ部100のラインの一端に入力して、他端での遅延量を測定する。1フレーム期間中に異なるラインで複数回、遅延量を測定することで、より精度を上げることができる。キャリブレーションに係る情報(キャリブレーション情報)は、例えば数ライン期間に1回程度の頻度で取得され出力される。測距装置1aは、例えば、測定された遅延量に基づき求められる、受光素子検出およびサンプリングの配線遅延補正情報を、キャリブレーション情報として取得する。
(6) Information Related to Calibration The
(7)画素アレイ部100の動作に影響を与えるパラメータの情報
画素アレイ部100の温度、画素アレイ部100に供給される電源の電圧は、画素アレイ部100の動作に影響を与えるパラメータである。測距装置1aは、例えば画素アレイ部100に密着して設けられる温度測定部150により温度を測定する。また、測距装置1aは、例えば全体制御部103あるいは画素制御部102により、画素アレイ部100に供給される電源の電圧を測定する。測距装置1aによる、画素アレイ部100の温度および電圧は、例えば1フレーム期間に1回程度の頻度で出力される。これら温度および電圧を示す情報は、例えば上述した、画素アレイ部100から出力される画素信号に基づく測距データを補正するためのキャリブレーション情報として用いることができる。
(7) Information on parameters that affect the operation of the
上述した各属性データに関し、出力する属性データを示す情報や、当該属性データを出力する頻度を示す情報は、例えば、設定値記憶部114に予め記憶される。また、設定値記憶部114に対して、測距データに関し、上述した(1)ヒストグラム50の全情報、(2)ピーク周辺のヒストグラム50の情報、および、(3)ピーク情報、のうち何れを出力するかを示す情報も、予め記憶させておくことができる。
With respect to each of the above-mentioned attribute data, information indicating the attribute data to be output and information indicating the frequency of outputting the attribute data are stored in advance in, for example, the set
出力制御部140は、設定値記憶部114に記憶されるこれらの情報を、設定部113を介して取得し、取得した情報に従い出力する測距データの選択、および、各属性データの出力タイミングを制御する。これに限らず、出力制御部140がメモリを有し、出力する測距データと、出力する属性データを示す情報、および、当該属性データを出力する頻度を示す情報とを、このメモリに予め記憶しておいてもよい。
The
(2−4.変形例)
次に、第1の実施形態の変形例について説明する。第1の実施形態の変形例は、属性データの出力タイミングを、複数のパターンから選択可能としたものである。図19は、第1の実施形態の変形例に係る測距装置1aにおける出力処理について説明するための図である。図19に示されるように、ライン期間毎に出力される測距データXに対して、属性データp、q、rおよびsは、パターン(1)〜(4)として示されるように、複数のパターンでの出力が可能とされている。
(2-4. Modification example)
Next, a modified example of the first embodiment will be described. In the modified example of the first embodiment, the output timing of the attribute data can be selected from a plurality of patterns. FIG. 19 is a diagram for explaining the output process in the ranging device 1a according to the modified example of the first embodiment. As shown in FIG. 19, with respect to the distance measurement data X output for each line period, the attribute data p, q, r and s are a plurality of attribute data p, q, r and s as shown as patterns (1) to (4). It is possible to output in a pattern.
図19の例では、パターン(1)は、各属性データp、q、rおよびsがライン期間毎に順次出力されるパターンである。パターン(2)は、属性データpおよびqがライン期間毎に交互に出力されるパターンである。パターン(3)は、属性データpが1ライン、属性データqが2ライン期間、属性データrが1ライン期間で出力されるパターンである。また、パターン(4)は、属性データpが3ライン期間、属性データqが4ライン期間、属性データrが1ライン期間で出力されるパターンである。なお、これらのパターン(1)〜(4)は、説明のための例であって、これらに限定されるものではない。 In the example of FIG. 19, pattern (1) is a pattern in which each attribute data p, q, r and s are sequentially output for each line period. The pattern (2) is a pattern in which the attribute data p and q are alternately output for each line period. The pattern (3) is a pattern in which the attribute data p is output in one line, the attribute data q is output in a two-line period, and the attribute data r is output in a one-line period. Further, the pattern (4) is a pattern in which the attribute data p is output in a 3-line period, the attribute data q is output in a 4-line period, and the attribute data r is output in a 1-line period. Note that these patterns (1) to (4) are examples for explanation and are not limited thereto.
これらパターン(1)〜(4)のうち、各属性データp、q、rおよびsを出力するために用いるパターンを示す情報は、例えば設定値記憶部114に予め記憶される。出力制御部140は、設定値記憶部114に記憶される当該情報を、設定部113を介して取得し、取得した情報に示されるパターンに従い、各属性データp、q、rおよびsが格納されるレジスタから、属性データを読み出すレジスタを選択する。これにより、出力帯域の圧迫が抑制されると共に、各属性データp、q、rおよびsを、適切なタイミングで出力することができる。
Of these patterns (1) to (4), information indicating a pattern used to output each attribute data p, q, r and s is stored in advance in, for example, the set
[3.第2の実施形態]
次に、本開示の第2の実施形態について説明する。本開示の第2の実施形態は、出力する測距データを削減可能とするものである。より具体的には、第2の実施形態では、第1の測距データを第1の頻度で出力する場合に、第2の測距データを、第1の頻度より低い第2の頻度で出力する。
[3. Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described. The second embodiment of the present disclosure makes it possible to reduce the output ranging data. More specifically, in the second embodiment, when the first ranging data is output at the first frequency, the second ranging data is output at a second frequency lower than the first frequency. To do.
なお、第2の実施形態では、図15を用いて説明した第1の実施形態に係る測距装置1aの構成をそのまま適用できるので、装置構成についての説明を省略する。 In the second embodiment, the configuration of the distance measuring device 1a according to the first embodiment described with reference to FIG. 15 can be applied as it is, and thus the description of the device configuration will be omitted.
図20は、第2の実施形態に係る測距データの出力処理を説明するための図である。図20は、上述した図17と対応する図であって、各エレメント11(画素回路10)が受光した時刻に基づくヒストグラム50の例を示している。図20において、時間t10、t11およびt12に、それぞれヒストグラム50のピーク51a、51bおよび51cが検出されている。
FIG. 20 is a diagram for explaining the output processing of the ranging data according to the second embodiment. FIG. 20 is a diagram corresponding to FIG. 17 described above, and shows an example of a
図21は、画素アレイ部100全体による測距処理の例を模式的に示す図である。図21において、領域340は、画素アレイ部100におけるフレームに対応する。すなわち、図21は、領域340から見たシーンを模式的に示している。測距装置1aは、先ず、領域340の下端の、ラインに対応する領域341aを水平方向にスキャンし、領域341aのスキャンが終了すると、この水平方向のスキャンを、領域340に含まれる各ラインを垂直方向に順次切り替えて、繰り返し実行する。領域340の上端のラインである領域341bのスキャンが終了すると、領域340に対するスキャンが完了する。
FIG. 21 is a diagram schematically showing an example of distance measurement processing by the entire
領域340において、近距離に対象物体342が存在し、遠距離に対象物体343が存在するものとする。この場合、対象物体342は、例えば図20のピーク51aに対応し、対象物体343は、例えば図20のピーク51cに対応する。
In the
ここで、所定の距離Dthを考える。図20の例では、距離Dthは、時間t10に対応する距離より遠距離であって、時間t11およびt12に対応する距離より近距離とされている。この距離Dthに対して近い距離(距離Dth未満の距離)に対応する測距データを、上述した第1の測距データとする。一方、距離Dthに対して遠い距離(距離Dth以上の距離)を、上述した第2の測距データとする。 Here, consider a predetermined distance D th. In the example of FIG. 20, the distance D th is longer than the distance corresponding to the time t 10 and shorter than the distance corresponding to the times t 11 and t 12 . The distance data corresponding to a short distance (distance less than the distance D th) with respect to the distance D th, a first distance measurement data described above. On the other hand, long distance relative to the distance D th (distance D th or more distance), a second distance measurement data described above.
図20の例では、第1の測距データには、時間t10に対応する測距データが含まれ、第2の測距データには、時間t11およびt12に対応する各測距データが含まれる。第2の測距データを出力する頻度を、第1の測距データを出力する頻度よりも低くする。すなわち、一般的に、遠距離では、近距離と比較して、シーンの変化が少ない。そのため、例えば閾値となる距離Dthを定め、距離Dthに対して遠距離の距離範囲から計測された測距データを間引いて出力し、距離Dthに対して遠距離の測距データの出力を抑制する。 In the example of FIG. 20, the first ranging data includes the ranging data corresponding to the time t 10 , and the second ranging data includes the ranging data corresponding to the times t 11 and t 12. Is included. The frequency of outputting the second ranging data is made lower than the frequency of outputting the first ranging data. That is, in general, there is less change in the scene at a long distance than at a short distance. Therefore, for example, define a distance D th as the threshold value, the distance D is output by thinning the distance measurement data measured from a distance of the distance range for th, the distance D th output of the far distance measurement data to Suppress.
以下では、距離Dthに対して遠距離の距離範囲から計測された測距データを、遠距離領域データと呼び、距離Dthに対して近距離の距離範囲から計測された測距データを、近距離領域データと呼ぶ。 In the following, the distance measurement data measured from a long distance range with respect to the distance D th is referred to as long distance region data, and the distance measurement data measured from a short distance range with respect to the distance D th is referred to as long distance area data. It is called short-distance region data.
このとき、第2の実施形態では、間引いたエレメント11の測距データを補間可能なように、間引き方を予め定められたパターンに従い切り替える。例えば、出力制御部140は、奇数番のフレーム期間(フレーム(odd)とする)において、奇数番のラインの奇数番の位置のエレメント11と、偶数番のラインの偶数番のエレメント11と、で遠距離領域データを出力しない。また、出力制御部140は、偶数番のフレーム期間(フレーム(even)とする)において、奇数番のラインの偶数番の位置のエレメント11と、偶数番のラインの奇数番のエレメント11と、で遠距離領域データを出力しない。
At this time, in the second embodiment, the thinning method is switched according to a predetermined pattern so that the distance measurement data of the thinned
図22Aおよび図22Bを用いて、より具体的に説明する。なお、図22Aおよび図22Bでは、説明のため、画素アレイ部100において、エレメント11は、行、列方向に(5×4)個の画素回路10を含み、フレームは、5ラインを含むものとして示している。また、各ラインは、フレームの下端から第1ラインL#1、第2ラインL#2、第3ラインL#3、…とされ、エレメント11のラインに垂直方向の並びを第1カラム(列)Col#1、第2カラムCol#2、第3カラムCol#3、…としている。さらに、各エレメント11のうち、斜線を付したエレメント11は、近距離領域データおよび遠距離領域データを出力する。
A more specific description will be given with reference to FIGS. 22A and 22B. In FIGS. 22A and 22B, for the sake of explanation, in the
図22Aは、第2の実施形態に係る、奇数番のフレーム期間(odd)における間引きの例を示す図である。奇数番のラインである第1ラインL#1、第3ラインL#3では、奇数番のカラムCol#1、Col#3、…のエレメント11(すなわち、ライン内の奇数番のエレメント11)において、遠距離領域データを出力しない。一方、偶数番のラインである第2ラインL#2、第4ラインL#4では、偶数番のカラムCol#2、Col#4、…のエレメント11(すなわち、ライン内の偶数番のエレメント11)において、遠距離領域データを出力しない。
FIG. 22A is a diagram showing an example of thinning out in odd-numbered frame periods (odd numbers) according to the second embodiment. In the odd-numbered lines 1st
図22Bは、第2の実施形態に係る、偶数番のフレーム期間(even)における間引きの例を示す図である。奇数番のラインである第1ラインL#1、第3ラインL#3では、偶数番のカラムCol#2、Col#4、…のエレメント11(すなわち、ライン内の偶数番のエレメント11)において、遠距離領域データを出力しない。一方、偶数番のラインである第2ラインL#2、第4ラインL#4では、奇数番のカラムCol#1、Col#3、…のエレメント11(すなわち、ライン内の奇数番のエレメント11)において、遠距離領域データを出力しない。
FIG. 22B is a diagram showing an example of thinning out in even-numbered frame periods (even) according to the second embodiment. In the first
このように、各フレーム期間において遠距離領域データを出力しないエレメント11を予め設定しておくことで、測距装置1aから出力される測距データを削減することが可能となり、より高速な測距処理を実現可能である。
In this way, by setting the
また、フレーム期間毎およびライン毎に交互に、遠距離領域データを出力しないエレメント11を切り替えることで、当該エレメント11における遠距離領域データを、遠距離領域データを出力しないエレメント11に対し、フレーム内の隣接するエレメント11、および、時間的に隣接する複数のフレーム期間で位置が対応するエレメント11を用いて、補間することが可能となる。
Further, by alternately switching the
なお、上述では、閾値の距離Dthに基づき遠距離領域データを出力しないエレメント11を設けているが、これはこの例に限定されない。例えば、距離Dthに基づき、遠距離領域データをn個まで出力するエレメント11と、(n/2)個まで出力するエレメント11と、を設けてもよい。また、距離Dthに基づき、遠距離領域データにおけるピーク強度が所定以下のピーク情報を出力しないエレメント11を設けてもよい。
In the above description, the
[4.第3の実施形態]
次に、本開示の第3の実施形態について説明する。本開示の第3の実施形態は、出力する測距データを削減可能とするものである。より具体的には、第3の実施形態では、条件判定に基づき、遠距離領域データの出力を抑制するエレメント11を決定する。
[4. Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present disclosure will be described. The third embodiment of the present disclosure makes it possible to reduce the output ranging data. More specifically, in the third embodiment, the
図23は、第3の実施形態に係る出力処理を説明するための模式図である。なお、図23は、上述した図21と同一のシーンが示されている。図23において、ラインとしての領域341cのスキャンにおいて、エレメント11a、11bおよび11cにて、対象物体342が近距離、例えば上述の閾値の距離Dth未満の距離に検出されたものとする。また、当該領域341cのスキャンにおいて、エレメント11dおよび11eにて、対象物体343が遠距離、例えば上述の閾値の距離Dth以上の距離に検出されたものとする。
FIG. 23 is a schematic diagram for explaining the output process according to the third embodiment. Note that FIG. 23 shows the same scene as FIG. 21 described above. In FIG. 23, it is assumed that in the scan of the
ここで、測距データの出力帯域を考え、ある一定の出力帯域内において、ライン毎にN個の測距データを出力可能であるものとする。すなわち、ラインがm個のエレメント11を含む場合、各エレメント11が出力する平均の測距データ数は、N/m[個]となる。この場合において、各エレメント11について検出された対象物体の距離に基づき、各エレメント11において出力する測距データの数を調整する。
Here, considering the output band of the distance measurement data, it is assumed that N distance measurement data can be output for each line within a certain output band. That is, when the line includes
例えば、図23の領域341cにおいて、各エレメント11が4個のピーク(測距データ)を出力可能であるものとする。この場合に、近距離の対象物体342が検出されたエレメント11a、11bおよび11cでは、6個のピークを出力可能とする一方で、遠距離の対象物体343が検出されたエレメント11dおよび11eでは、2個のピークを出力可能とする。すなわち、一定の出力帯域内において領域341cの全体で出力可能なピーク数を維持しつつ、遠距離のピークの出力数を減らし、近距離のピークの出力数を増やす。
For example, in the
このように、測距結果に基づきエレメント11毎に出力する測距データの数を調整することで、当該エレメント11が含まれるラインにおける出力帯域律速を回避しつつ、適切に測距データを出力することが可能となる。またこれにより、第3の実施形態が適用された測距装置1aは、より高速な測距処理を実現可能である。
In this way, by adjusting the number of distance measurement data to be output for each
図24は、第3の実施形態に係る出力処理を示す一例のフローチャートである。この図24のフローチャートによる処理は、例えばエレメント11毎に実行される。ステップS100で、出力制御部140は、信号処理部112から供給された対象のエレメント11における測距データに基づき、当該エレメント11で検出された対象物体が遠距離の物体であるか否かを判定する。出力制御部140は、遠距離の物体であると判定した場合(ステップS100、「Yes」)、処理をステップS101に移行させる。
FIG. 24 is a flowchart of an example showing the output processing according to the third embodiment. The process according to the flowchart of FIG. 24 is executed for each
ステップS101で、出力制御部140は、当該エレメント11の出力データ数を予め定められた最小値に設定し、処理をステップS120に移行させる。
In step S101, the
一方、出力制御部140は、ステップS100で検出された対象物体が近距離の物体であると判定した場合(ステップS100、「No」)、処理をステップS110に移行させる。ステップS110で、出力制御部140は、出力帯域内で出力可能な出力データ数のピーク値(最大値)を算出する。次のステップS111で、出力制御部140は、ステップS110で算出されたピーク値を、出力データ数に設定し、処理をステップS120に移行させる。
On the other hand, when the
ステップS120で、出力制御部140は、ステップS101またはステップS111で設定された出力データ数に応じて、測距データを出力する。
In step S120, the
なお、上述では、測距処理を実行直後のエレメント11に対して判定を行っているが、これはこの例に限定されない。例えば、対象のエレメント11の周辺のエレメント11における測距結果に基づき、対象のエレメント11における出力データ数の判定を実行することができる。また、対象のエレメント11に対応する、例えば直前のフレームにおけるエレメント11の測距結果、あるいは、当該直前のフレームにおける対象のエレメント11の周辺のエレメント11での測距結果に基づき、対象のエレメント11における出力データ数の判定を実行することもできる。
In the above description, the determination is made for the
また、上述では、対象物体が検出されたエレメント11について、当該対象物体までの距離に応じて、出力する測距データの数を調整していたが、これはこの例に限定されない。例えば、対象物体として遠距離の対象物体のみが検出されたエレメント11について、測距データは常時(例えばライン期間毎)出力し、その他の情報(例えば属性データ)は間引いて、例えば数フレーム期間に1回、出力することもできる。またこの場合、奇数番および偶数番のフレーム期間あるいはラインで、その他の情報を出力するエレメント11を切り替えることも可能である。このとき、1フレーム当たりの測距データの出力数は、一定とすると好ましい。
Further, in the above description, for the
[5.第4の実施形態]
次に、第4の実施形態として、本開示に係る、第1の実施形態およびその変形例、ならびに、第2、第3の実施形態による測距装置1aの適用例について説明する。図25は、上述の第1の実施形態およびその変形例、ならびに、第2、第3の実施形態に係る測距装置1aを使用する使用例を示す図である。
[5. Fourth Embodiment]
Next, as a fourth embodiment, the first embodiment and its modification according to the present disclosure, and the application example of the distance measuring device 1a according to the second and third embodiments will be described. FIG. 25 is a diagram showing a first embodiment and a modification thereof, and a usage example using the distance measuring device 1a according to the second and third embodiments.
上述した第1の実施形態およびその変形例、ならびに、第2、第3の実施形態による測距装置1aは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。 The distance measuring device 1a according to the first embodiment and its modifications described above and the second and third embodiments described above includes, for example, visible light, infrared light, ultraviolet light, X-rays, and the like as follows. It can be used in various cases to sense the light of.
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置。
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置。
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置。
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置。
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置。
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置。
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置。
-A device that captures images used for viewing, such as digital cameras and mobile devices with camera functions.
・ For safe driving such as automatic stop and recognition of the driver's condition, in-vehicle sensors that photograph the front, rear, surroundings, inside of the vehicle, etc., surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, inter-vehicle distance, etc. A device used for traffic, such as a distance measuring sensor that measures the distance.
-A device used for home appliances such as TVs, refrigerators, and air conditioners in order to take a picture of a user's gesture and operate the device according to the gesture.
-Devices used for medical treatment and healthcare, such as endoscopes and devices that perform angiography by receiving infrared light.
-Devices used for security, such as surveillance cameras for crime prevention and cameras for personal authentication.
-Devices used for beauty, such as a skin measuring device that photographs the skin and a microscope that photographs the scalp.
-Devices used for sports, such as action cameras and wearable cameras for sports applications.
-Agricultural equipment such as cameras for monitoring the condition of fields and crops.
(5−1.本開示の測距装置を車両に搭載する場合のより具体的な例)
本開示に係る測距装置1aの応用例として、当該測距装置1aを車両に搭載して使用する場合のより具体的な例について説明する。図26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。
(5-1. A more specific example of mounting the ranging device of the present disclosure on a vehicle)
As an application example of the distance measuring device 1a according to the present disclosure, a more specific example in the case where the distance measuring device 1a is mounted on a vehicle and used will be described. FIG. 26 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.
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26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。
The
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。
The drive
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。
The body
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。
The vehicle exterior
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。
The
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。
The in-vehicle
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。
The
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。
Further, the
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。
Further, the
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26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。
The audio-
図27は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。図27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。
FIG. 27 is a diagram showing an example of the installation position of the
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。
The
なお、図25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。
Note that FIG. 25 shows an example of the photographing range of the
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。
At least one of the
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。
For example, the
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。
For example, the
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。
At least one of the
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に適用され得る。具体的には、撮像部12031として、本開示の第1の実施形態およびその変形例、ならびに、第2、第3の実施形態に係る測距装置1aを、撮像部12031に適用できる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、より高速な測距が可能となり、走行する車両からの測距をより高精度に実行することが可能となる。
The example of the vehicle control system to which the technique according to the present disclosure can be applied has been described above. The technique according to the present disclosure can be applied to, for example, the
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。 It should be noted that the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained.
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
受光素子を含む受光部と、
光源が発光した発光タイミングから前記受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、
前記計測値のヒストグラムを生成する生成部と、
前記ヒストグラムに基づく被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、
前記出力部に出力させるデータを制御する出力制御部と、
を備え、
前記出力制御部は、
前記距離を示すデータのうち、第1の距離を示すデータを第1の頻度で前記出力部に出力させ、第2の距離を示すデータを第2の頻度で前記出力部に出力させる、
測距装置。
(2)
前記第1の距離は、第1の距離範囲に含まれる距離であり、
前記第2の距離は、該第1の距離範囲よりも遠い距離の第2の距離範囲に含まれる距離であり、
前記出力制御部は、
前記第2の距離を示すデータを、前記第1の頻度よりも低い前記第2の頻度で、前記出力部に出力させる、
前記(1)に記載の測距装置。
(3)
前記時間計測部は、
1以上の前記受光素子を含む画素毎に前記計測値を取得し、
前記出力制御部は、
前記第1の距離を示すデータと、前記第2の距離を示すデータとを、前記画素毎に切り替えて前記出力部に出力させる、
前記(1)または(2)に記載の測距装置。
(4)
前記出力制御部は、
前記出力部に出力させる前記第1の距離を示すデータと、前記第2の距離を示すデータと、を予め定められたパターンに従い切り替える、
前記(1)乃至(3)の何れかに記載の測距装置。
(5)
前記受光部に含まれる前記受光素子は、行列状の配列で配置され、
前記出力制御部は、
前記第1の距離を示すデータと、前記第2の距離を示すデータと、を出力する前記パターンを、フレーム期間毎に切り替える、
前記(4)に記載の測距装置。
(6)
前記出力制御部は、
前記画素毎の前記距離を示すデータを前記第1の頻度および前記第2の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを、該計測値に基づき判定する、
前記(3)に記載の測距装置。
(7)
前記出力制御部は、
前記画素のうち対象となる対象画素の周辺の画素それぞれの前記計測値に基づき、該対象画素の前記距離を示すデータを前記第1の頻度および前記第2の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを判定する、
前記(3)に記載の測距装置。
(8)
前記受光部に含まれる前記受光素子は、行列状の配列で配置され、
前記出力制御部は、
前記画素毎の前記距離を示すデータを前記第1の頻度および前記第2の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを、直前に計測された、前記配列に含まれる全ての有効な前記受光素子を含むフレームの前記計測値に基づき判定する、
前記(3)に記載の測距装置。
(9)
前記出力制御部は、
前記第1の距離を示すデータおよび前記第2の距離を示すデータとは異なるデータを、前記第1の頻度よりも低い第3の頻度でさらに前記出力部により出力させる、
前記(1)乃至(8)の何れかに記載の測距装置。
(10)
前記異なるデータは、
1以上の前記受光素子を含み、前記時間計測部が前記計測値を取得する単位である画素を識別する識別情報を含む、
前記(9)に記載の測距装置。
(11)
当該測距装置の外部の照度を測定する照度測定部をさらに備え、
前記異なるデータは、
前記照度測定部により測定された前記照度を示す情報を含む、
前記(9)または(10)に記載の測距装置。
(12)
前記異なるデータは、
前記計測値を補正するためのキャリブレーション情報を含む、
前記(9)乃至(11)の何れかに記載の測距装置。
(13)
前記キャリブレーション情報は、
前記受光部における配線遅延の情報を含む、
前記(12)に記載の測距装置。
(14)
前記受光部の温度を計測する温度計側部をさらに備え、
前記キャリブレーション情報は、
前記温度計側部が計測した前記温度を示す情報を含む、
前記(12)または(13)に記載の測距装置。
(15)
前記キャリブレーション情報は、
前記受光部に供給される電源の電圧を示す情報を含む。
前記(12)乃至(14)の何れかに記載の測距装置。
(16)
受光素子を含む受光部と、
光源が発光した発光タイミングから前記受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、
前記計測値のヒストグラムを生成する生成部と、
前記ヒストグラムに基づく被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、
前記出力部を制御する出力制御部と、
を備え、
前記出力制御部は、
前記距離を示すデータを第1の頻度で出力し、前記距離を示すデータとは異なるデータを第2の頻度で出力するように前記出力部を制御する、
測距装置。
(17)
前記出力制御部は、
前記異なるデータを、前記第1の頻度よりも低い前記第2の頻度で前記出力部に出力させる、
前記(16)に記載の測距装置。
(18)
前記出力制御部は、
前記異なるデータを、該異なるデータの種類毎に時分割で前記出力部に出力させる、
前記(16)または(17)に記載の測距装置。
(19)
前記出力制御部は、
予め定められたパターン基づくタイミングで、前記異なるデータを前記出力部により出力させる、
前記(16)乃至(18)の何れかに記載の測距装置。
(20)
前記時間計測部は、
1以上の前記受光素子を含む画素毎に前記計測値を取得し、
前記異なるデータは、
前記画素を識別する識別情報を含む、
前記(16)乃至(19)の何れかに記載の測距装置。
(21)
当該測距装置の外部の照度を測定する照度測定部をさらに備え、
前記異なるデータは、
前記照度測定部により測定された前記照度を示す情報を含む、
前記(16)乃至(20)の何れかに記載の測距装置。
(22)
前記異なるデータは、
前記計測値を補正するためのキャリブレーション情報を含む、
前記(16)乃至(21)の何れかに記載の測距装置。
(23)
前記キャリブレーション情報は、
前記受光部における配線遅延の情報を含む、
前記(22)に記載の測距装置。
(24)
前記受光部の温度を計測する温度計側部をさらに備え、
前記キャリブレーション情報は、
前記温度計側部が計測した前記温度を示す情報を含む、
前記(22)または(23)に記載の測距装置。
(25)
前記キャリブレーション情報は、
前記受光部に供給される電源の電圧を示す情報を含む。
前記(22)乃至(24)の何れかに記載の測距装置。
(26)
前記出力制御部は、
前記距離を示すデータとは別の距離を示すデータを、前記第1の頻度よりも低い第3の頻度で前記出力部に出力させる、
前記(16)乃至(25)の何れかに記載の測距装置。
(27)
前記距離は、第1の距離範囲に含まれる距離であり、
前記別の距離は、該第1の距離範囲よりも遠い距離の第2の距離範囲に含まれる距離である、
前記(26)に記載の測距装置。
The present technology can also have the following configurations.
(1)
A light receiving part including a light receiving element and a light receiving part
A time measuring unit that measures the time from the light emitting timing when the light source emits light to the light receiving timing when the light receiving element receives light and acquires the measured value.
A generator that generates a histogram of the measured values and
An output unit that outputs data indicating the distance to the object to be measured based on the histogram, and an output unit.
An output control unit that controls the data to be output to the output unit,
With
The output control unit
Of the data indicating the distance, the data indicating the first distance is output to the output unit at the first frequency, and the data indicating the second distance is output to the output unit at the second frequency.
Distance measuring device.
(2)
The first distance is a distance included in the first distance range.
The second distance is a distance included in a second distance range that is farther than the first distance range.
The output control unit
The data indicating the second distance is output to the output unit at the second frequency lower than the first frequency.
The distance measuring device according to (1) above.
(3)
The time measuring unit
The measured value is acquired for each pixel including one or more light receiving elements, and the measured value is acquired.
The output control unit
The data indicating the first distance and the data indicating the second distance are switched for each pixel and output to the output unit.
The distance measuring device according to (1) or (2) above.
(4)
The output control unit
The data indicating the first distance to be output to the output unit and the data indicating the second distance are switched according to a predetermined pattern.
The distance measuring device according to any one of (1) to (3) above.
(5)
The light receiving elements included in the light receiving unit are arranged in a matrix-like arrangement.
The output control unit
The pattern for outputting the data indicating the first distance and the data indicating the second distance is switched for each frame period.
The distance measuring device according to (4) above.
(6)
The output control unit
Based on the measured value, it is determined whether the data indicating the distance for each pixel is output to the output unit at the first frequency or the second frequency.
The distance measuring device according to (3) above.
(7)
The output control unit
Based on the measured values of the pixels around the target pixel among the pixels, data indicating the distance of the target pixel is output to the output unit at either the first frequency or the second frequency. Determine if you want to
The distance measuring device according to (3) above.
(8)
The light receiving elements included in the light receiving unit are arranged in a matrix-like arrangement.
The output control unit
All the effective light receiving signals included in the array, which were measured immediately before, as to whether the data indicating the distance for each pixel is output to the output unit at the first frequency or the second frequency. Judgment is made based on the measured value of the frame including the element.
The distance measuring device according to (3) above.
(9)
The output control unit
The data indicating the first distance and the data different from the data indicating the second distance are further output by the output unit at a third frequency lower than the first frequency.
The distance measuring device according to any one of (1) to (8).
(10)
The different data
It includes one or more light receiving elements, and includes identification information for identifying a pixel, which is a unit for the time measuring unit to acquire the measured value.
The distance measuring device according to (9) above.
(11)
An illuminance measuring unit for measuring the illuminance outside the distance measuring device is further provided.
The different data
Includes information indicating the illuminance measured by the illuminance measuring unit.
The distance measuring device according to (9) or (10) above.
(12)
The different data
Includes calibration information to correct the measurements.
The distance measuring device according to any one of (9) to (11).
(13)
The calibration information is
Including information on wiring delay in the light receiving unit,
The distance measuring device according to (12) above.
(14)
A thermometer side portion for measuring the temperature of the light receiving portion is further provided.
The calibration information is
Contains information indicating the temperature measured by the thermometer side.
The distance measuring device according to (12) or (13).
(15)
The calibration information is
Includes information indicating the voltage of the power supply supplied to the light receiving unit.
The distance measuring device according to any one of (12) to (14).
(16)
A light receiving part including a light receiving element and a light receiving part
A time measuring unit that measures the time from the light emitting timing when the light source emits light to the light receiving timing when the light receiving element receives light and acquires the measured value.
A generator that generates a histogram of the measured values and
An output unit that outputs data indicating the distance to the object to be measured based on the histogram, and an output unit.
An output control unit that controls the output unit and
With
The output control unit
The output unit is controlled so that the data indicating the distance is output at the first frequency and the data different from the data indicating the distance is output at the second frequency.
Distance measuring device.
(17)
The output control unit
The different data is output to the output unit at the second frequency lower than the first frequency.
The distance measuring device according to (16) above.
(18)
The output control unit
The different data is output to the output unit in a time-division manner for each type of the different data.
The distance measuring device according to (16) or (17).
(19)
The output control unit
The output unit outputs the different data at a timing based on a predetermined pattern.
The distance measuring device according to any one of (16) to (18).
(20)
The time measuring unit
The measured value is acquired for each pixel including one or more light receiving elements, and the measured value is acquired.
The different data
Includes identification information that identifies the pixel
The distance measuring device according to any one of (16) to (19).
(21)
An illuminance measuring unit for measuring the illuminance outside the distance measuring device is further provided.
The different data
Includes information indicating the illuminance measured by the illuminance measuring unit.
The distance measuring device according to any one of (16) to (20).
(22)
The different data
Includes calibration information to correct the measurements.
The distance measuring device according to any one of (16) to (21).
(23)
The calibration information is
Including information on wiring delay in the light receiving unit,
The distance measuring device according to (22) above.
(24)
A thermometer side portion for measuring the temperature of the light receiving portion is further provided.
The calibration information is
Contains information indicating the temperature measured by the thermometer side.
The distance measuring device according to (22) or (23).
(25)
The calibration information is
Includes information indicating the voltage of the power supply supplied to the light receiving unit.
The distance measuring device according to any one of (22) to (24).
(26)
The output control unit
Data indicating a distance different from the data indicating the distance is output to the output unit at a third frequency lower than the first frequency.
The distance measuring device according to any one of (16) to (25).
(27)
The distance is a distance included in the first distance range.
The other distance is a distance included in a second distance range that is farther than the first distance range.
The distance measuring device according to (26) above.
1,1a,300 測距装置
10 画素回路
11,11a,11b,11c,11d,11e エレメント
50 ヒストグラム
51a,51b,51c,51d,51e,51f ピーク
100 画素アレイ部
101 測距処理部
102 画素制御部
103 全体制御部
104 クロック生成部
105 発光タイミング制御部
106 インタフェース
111 生成部
112 信号処理部
113 設定部
114 設定値記憶部
140 出力制御部
150 温度測定部
151 照度測定部
340,341a,341b,341c 領域
342,343 対象物体
1,1a, 300
Claims (27)
光源が発光した発光タイミングから前記受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、
前記計測値のヒストグラムを生成する生成部と、
前記ヒストグラムに基づく被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、
前記出力部に出力させるデータを制御する出力制御部と、
を備え、
前記出力制御部は、
前記距離を示すデータのうち、第1の距離を示すデータを第1の頻度で前記出力部に出力させ、第2の距離を示すデータを第2の頻度で前記出力部に出力させる、
測距装置。 A light receiving part including a light receiving element and a light receiving part
A time measuring unit that measures the time from the light emitting timing when the light source emits light to the light receiving timing when the light receiving element receives light and acquires the measured value.
A generator that generates a histogram of the measured values and
An output unit that outputs data indicating the distance to the object to be measured based on the histogram, and an output unit.
An output control unit that controls the data to be output to the output unit,
With
The output control unit
Of the data indicating the distance, the data indicating the first distance is output to the output unit at the first frequency, and the data indicating the second distance is output to the output unit at the second frequency.
Distance measuring device.
前記第2の距離は、該第1の距離範囲よりも遠い距離の第2の距離範囲に含まれる距離であり、
前記出力制御部は、
前記第2の距離を示すデータを、前記第1の頻度よりも低い前記第2の頻度で、前記出力部に出力させる、
請求項1に記載の測距装置。 The first distance is a distance included in the first distance range.
The second distance is a distance included in a second distance range that is farther than the first distance range.
The output control unit
The data indicating the second distance is output to the output unit at the second frequency lower than the first frequency.
The ranging device according to claim 1.
1以上の前記受光素子を含む画素毎に前記計測値を取得し、
前記出力制御部は、
前記第1の距離を示すデータと、前記第2の距離を示すデータとを、前記画素毎に切り替えて前記出力部に出力させる、
請求項1に記載の測距装置。 The time measuring unit
The measured value is acquired for each pixel including one or more light receiving elements, and the measured value is acquired.
The output control unit
The data indicating the first distance and the data indicating the second distance are switched for each pixel and output to the output unit.
The ranging device according to claim 1.
前記出力部に出力させる前記第1の距離を示すデータと、前記第2の距離を示すデータと、を予め定められたパターンに従い切り替える、
請求項1に記載の測距装置。 The output control unit
The data indicating the first distance to be output to the output unit and the data indicating the second distance are switched according to a predetermined pattern.
The ranging device according to claim 1.
前記出力制御部は、
前記第1の距離を示すデータと、前記第2の距離を示すデータと、を出力する前記パターンを、フレーム期間毎に切り替える、
請求項4に記載の測距装置。 The light receiving elements included in the light receiving unit are arranged in a matrix-like arrangement.
The output control unit
The pattern for outputting the data indicating the first distance and the data indicating the second distance is switched for each frame period.
The distance measuring device according to claim 4.
前記画素毎の前記距離を示すデータを前記第1の頻度および前記第2の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを、該計測値に基づき判定する、
請求項3に記載の測距装置。 The output control unit
Based on the measured value, it is determined whether the data indicating the distance for each pixel is output to the output unit at the first frequency or the second frequency.
The distance measuring device according to claim 3.
前記画素のうち対象となる対象画素の周辺の画素それぞれの前記計測値に基づき、該対象画素の前記距離を示すデータを前記第1の頻度および前記第2の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを判定する、
請求項3に記載の測距装置。 The output control unit
Based on the measured values of the pixels around the target pixel among the pixels, data indicating the distance of the target pixel is output to the output unit at either the first frequency or the second frequency. Determine if you want to
The distance measuring device according to claim 3.
前記出力制御部は、
前記画素毎の前記距離を示すデータを前記第1の頻度および前記第2の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを、直前に計測された、前記配列に含まれる全ての有効な前記受光素子を含むフレームの前記計測値に基づき判定する、
請求項3に記載の測距装置。 The light receiving elements included in the light receiving unit are arranged in a matrix-like arrangement.
The output control unit
All the effective light receiving signals included in the array, which were measured immediately before, as to whether the data indicating the distance for each pixel is output to the output unit at the first frequency or the second frequency. Judgment is made based on the measured value of the frame including the element.
The distance measuring device according to claim 3.
前記第1の距離を示すデータおよび前記第2の距離を示すデータとは異なるデータを、前記第1の頻度よりも低い第3の頻度でさらに前記出力部により出力させる、
請求項1に記載の測距装置。 The output control unit
The data indicating the first distance and the data different from the data indicating the second distance are further output by the output unit at a third frequency lower than the first frequency.
The ranging device according to claim 1.
1以上の前記受光素子を含み、前記時間計測部が前記計測値を取得する単位である画素を識別する識別情報を含む、
請求項9に記載の測距装置。 The different data
It includes one or more light receiving elements, and includes identification information for identifying a pixel, which is a unit for the time measuring unit to acquire the measured value.
The distance measuring device according to claim 9.
前記異なるデータは、
前記照度測定部により測定された前記照度を示す情報を含む、
請求項9に記載の測距装置。 An illuminance measuring unit for measuring the illuminance outside the distance measuring device is further provided.
The different data
Includes information indicating the illuminance measured by the illuminance measuring unit.
The distance measuring device according to claim 9.
前記計測値を補正するためのキャリブレーション情報を含む、
請求項9に記載の測距装置。 The different data
Includes calibration information to correct the measurements.
The distance measuring device according to claim 9.
前記受光部における配線遅延の情報を含む、
請求項12に記載の測距装置。 The calibration information is
Including information on wiring delay in the light receiving unit,
The distance measuring device according to claim 12.
前記キャリブレーション情報は、
前記温度計側部が計測した前記温度を示す情報を含む、
請求項12に記載の測距装置。 A thermometer side portion for measuring the temperature of the light receiving portion is further provided.
The calibration information is
Contains information indicating the temperature measured by the thermometer side.
The distance measuring device according to claim 12.
前記受光部に供給される電源の電圧を示す情報を含む。
請求項12に記載の測距装置。 The calibration information is
Includes information indicating the voltage of the power supply supplied to the light receiving unit.
The distance measuring device according to claim 12.
光源が発光した発光タイミングから前記受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、
前記計測値のヒストグラムを生成する生成部と、
前記ヒストグラムに基づく被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、
前記出力部を制御する出力制御部と、
を備え、
前記出力制御部は、
前記距離を示すデータを第1の頻度で出力し、前記距離を示すデータとは異なるデータを第2の頻度で出力するように前記出力部を制御する、
測距装置。 A light receiving part including a light receiving element and a light receiving part
A time measuring unit that measures the time from the light emitting timing when the light source emits light to the light receiving timing when the light receiving element receives light and acquires the measured value.
A generator that generates a histogram of the measured values and
An output unit that outputs data indicating the distance to the object to be measured based on the histogram, and an output unit.
An output control unit that controls the output unit and
With
The output control unit
The output unit is controlled so that the data indicating the distance is output at the first frequency and the data different from the data indicating the distance is output at the second frequency.
Distance measuring device.
前記異なるデータを、前記第1の頻度よりも低い前記第2の頻度で前記出力部に出力させる、
請求項16に記載の測距装置。 The output control unit
The different data is output to the output unit at the second frequency lower than the first frequency.
The distance measuring device according to claim 16.
前記異なるデータを、該異なるデータの種類毎に時分割で前記出力部に出力させる、
請求項16に記載の測距装置。 The output control unit
The different data is output to the output unit in a time-division manner for each type of the different data.
The distance measuring device according to claim 16.
予め定められたパターン基づくタイミングで、前記異なるデータを前記出力部により出力させる、
請求項16に記載の測距装置。 The output control unit
The output unit outputs the different data at a timing based on a predetermined pattern.
The distance measuring device according to claim 16.
1以上の前記受光素子を含む画素毎に前記計測値を取得し、
前記異なるデータは、
前記画素を識別する識別情報を含む、
請求項16に記載の測距装置。 The time measuring unit
The measured value is acquired for each pixel including one or more light receiving elements, and the measured value is acquired.
The different data
Includes identification information that identifies the pixel
The distance measuring device according to claim 16.
前記異なるデータは、
前記照度測定部により測定された前記照度を示す情報を含む、
請求項16に記載の測距装置。 An illuminance measuring unit for measuring the illuminance outside the distance measuring device is further provided.
The different data
Includes information indicating the illuminance measured by the illuminance measuring unit.
The distance measuring device according to claim 16.
前記計測値を補正するためのキャリブレーション情報を含む、
請求項16に記載の測距装置。 The different data
Includes calibration information to correct the measurements.
The distance measuring device according to claim 16.
前記受光部における配線遅延の情報を含む、
請求項22に記載の測距装置。 The calibration information is
Including information on wiring delay in the light receiving unit,
The distance measuring device according to claim 22.
前記キャリブレーション情報は、
前記温度計側部が計測した前記温度を示す情報を含む、
請求項22に記載の測距装置。 A thermometer side portion for measuring the temperature of the light receiving portion is further provided.
The calibration information is
Contains information indicating the temperature measured by the thermometer side.
The distance measuring device according to claim 22.
前記受光部に供給される電源の電圧を示す情報を含む。
請求項22に記載の測距装置。 The calibration information is
Includes information indicating the voltage of the power supply supplied to the light receiving unit.
The distance measuring device according to claim 22.
前記距離を示すデータとは別の距離を示すデータを、前記第1の頻度よりも低い第3の頻度で前記出力部に出力させる、
請求項16に記載の測距装置。 The output control unit
Data indicating a distance different from the data indicating the distance is output to the output unit at a third frequency lower than the first frequency.
The distance measuring device according to claim 16.
前記別の距離は、該第1の距離範囲よりも遠い距離の第2の距離範囲に含まれる距離である、
請求項26に記載の測距装置。 The distance is a distance included in the first distance range.
The other distance is a distance included in a second distance range that is farther than the first distance range.
The distance measuring device according to claim 26.
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