JP2023170280A

JP2023170280A - 測距装置及び測距システム

Info

Publication number: JP2023170280A
Application number: JP2022081902A
Authority: JP
Inventors: 和寿冨田; Kazutoshi Tomita; 恭範佃; Yasunori Tsukuda
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2022-05-18
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2023-12-01
Also published as: WO2023223928A1

Abstract

【課題】周囲の明るさが急激に変化しても、測距開始時点から正確な測距を行う。【解決手段】測距装置は、物体で反射された反射光パルス信号を受光する受光部と、前記受光部の出力信号に基づいて測距処理を行う測距部と、前記測距部が前記測距処理を開始する前に、前記受光部のバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、を備える。【選択図】図１４

Description

本技術は、測距装置及び測距システムに関する。

ＴｏＦ（Time of Flight）方式の測距装置では、物体からの反射光パルス信号を受光するためにＳＰＡＤ（Single-Photon Avalanche Diode）を用いることが多い。ＳＰＡＤは、１光子を検出できる検出能力を有する。通常は、複数のＳＰＡＤを二次元方向に配列した受光チップが用いられる。

しかしながら、ＳＰＡＤのアノードとカソード間のブレークダウン電圧は、温度に応じて変化するという問題があり、温度によって、ＳＰＡＤの検出感度が変動する。このため、温度に応じてＳＰＡＤのアノード電圧を制御することで、光に反応したＳＰＡＤのカソード電圧が温度により変動しないようにする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）

特開２０２１－５６０１６号公報

例えば、測距装置を自動運転に適用する場合などでは、測距対象の物体が位置する付近の明るさが急激に変化する場合がある。例えば、トンネルの内部を走行している車両がトンネルを出た途端に周囲が急激に明るくなる。また、測距装置を備えたシステムによっては、遠距離測距モードと中近距離測距モードの切り替え機能を備えたものがある。測距用の発光部は、遠距離測距モードでは一部の発光素子のみを発光させるのに対して、中近距離測距モードではより多くの発光素子を発光させる場合がある。この場合、遠距離測距モード時よりも、中近距離測距モード時の方が多くのＳＰＡＤが反応する。

このように、周囲の明るさが急激に変化すると、光に反応するＳＰＡＤの数が大きく変化し、それによって、ＳＰＡＤのチップの温度が変化する。

特許文献１では、周囲の明るさが急激に変化することを考慮に入れていないため、周囲の明るさが急激に変化してからしばらくの間は、測距精度が低下するおそれがある。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、周囲の明るさが急激に変化しても、測距開始時点から正確な測距を行うことができる測距装置及び測距システムを提供するものである。

上記の課題を解決するために、本開示によれば、
物体で反射された反射光パルス信号を受光する受光部と、
前記受光部の出力信号に基づいて測距処理を行う測距部と、
前記測距部が前記測距処理を開始する前に、前記受光部のバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
を備える測距装置が提供される。

前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の第１期間と、前記測距処理を行っている間の第２期間とに、前記受光部のバイアス電圧を制御してもよい。

前記第１期間は、前記測距処理を行わない期間のうち、前記測距処理を開始する直前の一部の期間を含んでもよい。

前記受光部は、
前記測距処理に用いられる第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有してもよい。

前記受光部は、
前記測距処理に用いられる第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、
前記第１受光素子は、前記第２受光素子が前記バイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行ってもよい。

前記受光部は、
前記測距処理に用いられる複数の第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、
前記複数の第１受光素子のうちの一部の第１受光素子は、前記第２受光素子が前記バイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行ってもよい。

前記複数の第１受光素子を有する画素アレイ部を備え、
前記一部の第１受光素子は、前記画素アレイ部内の前記複数の第１受光素子を間引いた２以上の第１受光素子であってもよい。

前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御してもよい。

前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御してもよい。

前記第１受光素子が前記反射光パルス信号を受光したときに、前記第１受光素子のカソード電圧又はアノード電圧が予め定めた所定の電圧レベルになるように前記バイアス電圧を制御してもよい。

前記バイアス制御部は、前記受光部の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御してもよい。

前記受光部は、複数の受光素子を有し、
前記バイアス制御部は、前記複数の受光素子のうち少なくとも一部の受光素子の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御してもよい。

前記交差回数をカウントする回数カウント部と、
前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の出力信号レベルとの対応関係を記憶する記憶部と、
前記回数カウント部でカウントされた回数に対応する前記出力信号レベルを前記記憶部から読み出す記憶制御部と、を備え、
前記バイアス制御部は、前記記憶制御部が読み出した前記出力信号レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御してもよい。

前記記憶部は、前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の前記出力信号レベルと、温度との対応関係を記憶してもよい。

前記回数カウント部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号が前記所定の閾値と交差した回数をカウントしてもよい。

本開示の他の一態様では、上述した測距装置と、
光パルス信号を発光する発光部と、をさらに備え、
前記受光部は、前記光パルス信号が前記物体で反射された前記反射光パルス信号を受光する測距システムが提供される。

前記発光部は、前記測距処理を行っている期間と、前記測距処理を開始する前の前記バイアス制御部が前記受光部のバイアス電圧を制御する期間とに前記光パルス信号を発光してもよい。

前記測距部は、前記発光部による前記光パルス信号の発光タイミングと、前記受光部による前記反射光パルス信号の受光タイミングとの時間差に基づいて前記物体までの距離を測定してもよい。

前記発光部は、それぞれが前記光パルス信号を発光する複数の発光素子を有し、
前記発光部は、前記測距部が第１距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、１以上の第１個数の前記発光素子を同時に発光させる第１モードと、前記測距部が前記第１距離範囲よりも広い第２距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、前記第１個数よりも少ない第２個数の前記発光素子を同時に発光させる第２モードとを有し、
前記発光部は、前記第１モードでは、前記測距部が前記測距処理を行う期間と、前記測距部が前記測距処理を開始する前とにおいて、前記第１個数の前記発光素子を同時に発光させ、前記第２モードでは、前記測距部が前記測距処理を開始する前には前記第２個数の前記発光素子を発光させず、前記測距部が前記測距処理を行う期間内に前記第２個数の前記発光素子を同時に発光させてもよい。

本技術の第１の実施の形態における測距システムの一構成例を示すブロック図である。本技術の第１の実施の形態における測距装置の一例を示す図である。本技術の第１の実施の形態における画素チップの一構成例を示す平面図である。本技術の第１の実施の形態における回路チップの一構成例を示すブロック図である。本技術の第１の実施の形態における回路ブロックの一構成例を示すブロック図である。本技術の第１の実施の形態におけるモニタ画素の一例を示すブロック図である。本技術の第１の実施の形態における測距画素の一例を示すブロック図である。ＳＰＡＤにおけるカソード電圧の変動の一例を示す図である。ＳＰＡＤにおけるエクセスバイアスが小さい例を示す図である。スポット光およびフラッド光の説明図である。測距処理及びバイアス制御に関する動作タイミング図である。本技術の第１の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。測距のための演算処理を測距装置内部で行う場合のキャプチャ期間の説明図である。測距のための演算処理を測距装置外部で行う場合のキャプチャ期間の説明図である。本技術の第１の実施の形態における測距停止期間中の測距装置の回路動作を示すである。本技術の第２の実施の形態における測距停止期間中の測距装置の回路動作を示す図である。本技術の第３の実施の形態における測距停止期間中の測距装置の回路動作を示す図である。本技術の第４の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。本技術の第４の実施の形態における、測距停止期間の開始時点から測距期間が開始される数フレーム手前までの期間の測距装置の回路動作を示す図である。本技術の第４の実施の形態における、測距期間の直前の測距装置の回路動作を示す図である。本技術の第５の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。本技術の第６の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。本技術の第６の実施の形態における、測距停止期間内に、モニタ画素及び測距画素のうち、モニタ画素のみでカウント値を監視する場合の、測距装置の回路動作を示す図である。本技術の第６の実施の形態における、記憶部のデータ構成を示す図である。本技術の第６の実施の形態における測距装置の処理動作を示すフローチャートである。本技術の第６の実施の形態における、測距停止期間内に、モニタ画素及び測距画素のうち、測距画素の一部のみでカウント値を監視する場合の、測距装置の回路動作を示す図である。本技術の第７の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。本技術の第８の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

以下、図面を参照して、測距装置の実施形態について説明する。以下では、測距装置の主要な構成・回路・テーブルモデル等を説明するが、測距装置には、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。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本技術の第１の実施の形態における測距システム１００の一構成例を示すブロック図である。この測距システム１００は、光の照射によって物体までの距離を測定するものであり、車載ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）などへの搭載を想定している。この測距システム１００は、発光部１１０、同期制御部１２０及び測距装置２００を備える。発光部１１０と同期制御部１２０の少なくとも一方を測距装置２００と統合する構成も取りうる。

同期制御部１２０は、発光部１１０及び測距装置２００を同期して動作させる制御を行う。この同期制御部１２０は、所定周波数の同期信号ＣＬＫｐに同期させて、発光部１１０及び測距装置２００を動作させる。

発光部１１０は、同期信号ＣＬＫｐに同期させて、例えば、近赤外光の周波数帯域の光パルス信号を間欠的に発光する。

測距装置２００は、発光部１１０からの光パルス信号が物体に照射されて反射された反射光パルス信号を受光し、物体までの距離を算出する。この測距装置２００は、ｄＴｏＦ（direct Time of Flight）方式の場合、発光部の発光タイミングと、反射光パルス信号を受光したタイミングまでの往復時間を測定する。測距装置２００は、測定した往復時間から、物体までの距離を算出し、その距離を示す距離データを生成して出力する。あるいは、測距装置２００は、物体からの反射光パルス信号の受光タイミングを推定するまでの測距処理の一部を行い、測距処理の残りの処理を測距装置２００の外部で行ってもよい。

［測距装置の構成例］
本実施の形態による測距装置は、半導体チップで構成可能である。図２は、測距装置２００のチップ構成の一例を示す図である。図２の測距装置２００は、画素チップ２０１と回路チップ２０２を積層した積層構造で構成されている。これらのチップは、Ｃｕ－Ｃｕ接合などで接続されて各種の信号の伝送を行う。なお、画素チップ２０１と回路チップ２０２は、Ｃｕ－Ｃｕ接合の他、ビアやバンプなどにより接続されてもよい。

図３は、画素チップ２０１の一構成例を示す平面図である。この画素チップ２０１には、受光部２１０が設けられる。この受光部２１０内に、複数の受光素子２１１と、複数の受光素子２１２とが配列されている。受光素子２１１は、後述するように、温度変化による受光部２１０の出力電圧の変化をモニタするために設けられている。受光素子２１２は、測距処理を行うために設けられている。受光素子２１１は、例えば、受光部２１０の一端部に沿って、線状に配列されている。なお、受光素子２１１の配置場所及び個数は任意である。一方、受光素子２１２は、例えば二次元格子状に配列されている。

図４は、回路チップ２０２の一構成例を示すブロック図である。この回路チップ２０２は、タイミング生成部２２０、回路ブロック３００、及び出力インタフェース２６０を備える。回路ブロック３００の内部には、測距部２７０、３６０が設けられている。測距部２７０は、測距画素４０２を用いて測距処理を行う。測距部３６０は、モニタ画素４０１を用いて測距処理を行う。測距部２７０は必須であるが、測距部３６０は必須ではなく、省略してもよい。なお、測距部２７０、３６０は、回路ブロック３００とは別個に設けてもよい。

測距部２７０、３６０の内部には、後述するように、時間デジタル変換部とヒストグラム生成部、及び距離計算部などが設けられる。

タイミング生成部２２０は、上述したように、発光部１１０の発光タイミングに同期させて受光部２１０を動作させる制御を行う。

回路ブロック３００内には、複数の画素回路が配列されている。そのうちの一部の画素回路は、上述の受光素子２１２と接続されて測距画素４０２を構成する。回路ブロック３００の詳細については後述する。本明細書では、図４の回路ブロックの左右方向を列方向、上下方向を行方向と呼ぶ。

測距部２７０、３６０内の時間デジタル変換器は、回路ブロック３００内の画素回路から出力された反射光パルス信号に応じた光電変換信号の信号レベルが閾値を下回る時刻に対応するデジタル信号を生成する。このデジタル信号は、光子の検出タイミングを示す。時間デジタル変換器は、デジタル信号をヒストグラム生成部に供給する。

図４では、回路ブロックを偶数行と奇数行に分けずにデジタル信号を生成するため、回路チップ２０２の構成を小面積化できるが、回路チップ２０２の全画素回路でのデジタル信号を生成するため、消費電力が増える。

測距部２７０、３６０内のヒストグラム生成部は、時間デジタル変換器で生成されたデジタル信号に基づいて、ヒストグラムを生成する。ここで、ヒストグラムは、複数の反射光パルス信号の受光タイミングの頻度を表すグラフである。測距部２７０内のヒストグラム生成部は、一つ以上の測距画素４０２に対してヒストグラムを生成し、それぞれのピーク値のタイミングを反射光の受光タイミングとして求める。ヒストグラム生成部で生成されたヒストグラムは、物体までの距離を計測するために用いられる。例えば、ｄＴｏＦ方式の場合、ヒストグラムの頻度数が最大のピーク位置に対応する時刻を受光タイミングとし、発光部１１０の発光タイミングから、受光部２１０の受光タイミングまでの時間差により、物体までの距離を計算する。物体までの距離は、測距画素４０２ごとに計算されて、出力インタフェース２６０を介して外部に出力される。

図５は図４の回路ブロック３００の詳細なブロック図である。図５の回路ブロック３００には、複数のモニタ画素回路３１０と、複数の測距画素回路３７０と、バイアス制御部５００とが配置されている。

モニタ画素回路３１０は、受光素子２１１ごとに配置され、対応する受光素子２１１と接続されている。受光素子２１１と、その受光素子２１１に接続されたモニタ画素回路３１０とは、一つのモニタ画素４０１を構成する。

測距画素回路３７０は、受光素子２１２ごとに配置され、対応する受光素子２１２と接続されている。受光素子２１２と、その受光素子２１２に対応する測距画素回路３７０とは、一つの測距画素４０２を構成する。この測距画素４０２は、光子を検出してパルス状の光電変換信号を生成する。

バイアス制御部５００は、モニタ画素４０１による光子の検出結果に基づいて、受光素子２１１、２１２のカソード及びアノードのいずれかの電圧を制御する。

以降、本明細書では、受光素子２１１、２１２のアノード電圧をバイアス制御部５００による制御対象とし、カソード電圧を監視対象として説明する。カソード電圧の監視については後述する。なお、カソード電圧を制御対象、アノード電圧を監視対象としてもよい。本明細書では、制御対象側の電圧を、バイアス電圧と呼ぶ。すなわち、アノード電圧をバイアス電圧と呼ぶことがある。

図６は、本技術の第１の実施の形態におけるモニタ画素４０１の一例を示すブロック図である。前述したように、画素チップ２０１内の受光素子２１１と、回路チップ２０２内のモニタ画素回路３１０は、１つのモニタ画素４０１を構成する。受光素子２１１とモニタ画素回路３１０はチップ接続部３１１を介して接続される。本明細書では、チップ接続部３１１に繋がるモニタ画素回路３１０の入力ノードを、接続ノード３１２と呼ぶ。チップ接続部３１１は、例えばＣｕ－Ｃｕ接合により画素チップ２０１内の配線と回路チップ２０２内の配線を接続する箇所である。

モニタ画素回路３１０は、ｐＭＯＳ（p-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３２１及びｎＭＯＳ（ｎ-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３２２と、サンプルホールド回路３４０と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３５０とを備える。また、モニタ画素回路３１０は、インバータ３３０と測距部３６０を有していてもよい。

受光素子２１１は、光子の入射に応じて、電流を引き込む。この受光素子２１１として、例えば、上述したＳＰＡＤが用いられる。

ｐＭＯＳトランジスタ３２１は、受光素子２１１のカソードと電源電圧ＶＤＤＨとの間に挿入される。このｐＭＯＳトランジスタ３２１は、そのゲートに電流源として動作させるためのある一定電圧ＲＣＨが入力されており、接続ノード３１２を介して受光素子２１１のカソード電圧を電源電圧ＶＤＤＨに初期化する。一方、ｎＭＯＳトランジスタ３２２は、受光素子２１１のカソードとグランド電圧ＶＳＳとの間に挿入される。このｎＭＯＳトランジスタ３２２は、タイミング生成部２２０からのハイレベルの制御信号ＳＭがゲートに入力された際に、接続ノード３１２を介して受光素子２１１のカソードを強制的にグランド電圧ＶＳＳに設定する。受光素子２１１のカソードがグランド電圧ＶＳＳに設定されると、受光素子２１１は受光動作を停止する。

受光素子２１１のカソードに繋がる接続ノード３１２の電圧（カソード電圧ＶＳＭ）が監視対象の電圧に該当する。接続ノード３１２にはサンプルホールド回路３４０を介してアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３５０が接続されている。受光素子２１１が光子を受光してカソード電圧ＶＳＭが低下すると、サンプルホールド回路３４０がカソード電圧を保持する。アナログデジタル変換器３５０は、保持電圧と所望のクエンチ電圧との差分がどの程度あるかを判別する一方、受光素子２１１のアノードは、バイアス制御部５００に接続され、そのアノード電圧ＶＲＬＤは、バイアス制御部５００により制御される。

アナログデジタル変換器３５０は、サンプルホールド回路３４０とバイアス制御部５００との間に挿入される。このアナログデジタル変換器３５０は、サンプルホールド回路３４０の保持電圧と所望のクエンチ電圧との差分がどの程度あるかを示すデジタル信号を生成する。

図７は、本技術の第１の実施の形態における測距画素の一例を示すブロック図である。前述したように、画素チップ２０１内の受光素子２１２と、回路チップ２０２内の測距画素回路３７０は、一つの測距画素４０２を構成する。受光素子２１２と測距画素回路３７０はチップ接続部３７１を介して接続される。チップ接続部３７１と測距画素回路３７０は、接続ノード３７２を介して接続される。

測距画素回路３７０は、ｐＭＯＳ（p-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３８１及びｎＭＯＳ（ｎ-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３８２と、インバータ３９０と、測距部２７０とを備える。

ｐＭＯＳトランジスタ３８１は、受光素子２１２と電源電圧ＶＤＤＨとの間に挿入される。このｐＭＯＳトランジスタ３８１は、そのゲートに電流源として動作させるためのある一定電圧ＲＣＨが入力された際に、接続ノード３７２を介して受光素子２１２のカソード電圧を電源電圧ＶＤＤＨに初期化する。一方、ｎＭＯＳトランジスタ３８２は、受光素子２１２のカソードとグランド電圧ＶＳＳとの間に挿入される。このｎＭＯＳトランジスタ３８２は、そのゲートにハイレベルの制御信号ＳＤが入力された際に、接続ノード３７２を介して受光素子２１２のカソードを強制的にグランド電圧ＶＳＳに設定する。受光素子２１２のカソードがグランド電圧ＶＳＳに設定されると、受光素子２１２は受光動作を停止する。

受光素子２１２のカソード電圧は、接続ノード３７２を介してインバータ３９０に入力される。受光素子２１２のカソード電圧がインバータ３９０の閾値電圧を下回るか否かで、インバータ３９０の出力電圧が変化する。インバータ３９０の出力電圧は測距部２７０に入力される。測距部２７０は、時間デジタル変換器、ヒストグラム生成部、重心計算部、及び距離計算部などを有する。

受光素子２１２のカソードは、接続ノード３７２に接続される。一方、受光素子２１２のアノードは、バイアス制御部５００に接続され、そのアノード電圧ＶＲＬＤは、バイアス制御部５００により制御される。このように、バイアス制御部５００は、受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを同じ電圧に制御する。

図８は、測距画素４０２内の受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤが変化する様子を示す図である。初期状態では、カソード電圧ＶＳＤは、初期電圧である電源電圧ＶＤＤＨに設定されている。受光素子２１２に光子が入射すると、カソード電圧ＶＳＤは急激に降下する。このカソード電圧ＶＳＤの最低値は、クエンチ電圧ＶＱである。カソード電圧ＶＳＤがインバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回ると、インバータ３９０の出力論理が反転する。この後、リチャージ処理によりカソード電圧ＶＳＤは元の電源電圧ＶＤＤＨに初期化される。電源電圧ＶＤＤＨとクエンチ電圧ＶＱとの間の電位差は、エクセスバイアス（超過バイアス）ＶＥＸと呼ばれる。また、クエンチ電圧ＶＱとアノード電圧ＶＲＬＤとの間の電位差は、ブレークダウン電圧ＶＢＤと呼ばれる。電源電圧ＶＤＤＨ及びアノード電圧ＶＲＬＤが一定の場合、エクセスバイアスＶＥＸとブレークダウン電圧ＶＢＤは、温度等により変動する。

上述したように、受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤがインバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回ったときに、インバータ３９０からはパルス信号が出力される。測距部２７０は、インバータ３９０から出力されるパルス信号に基づいて、受光タイミングを表すデジタル信号を生成する。

温度に応じて、図８に示すエクセスバイアスＶＥＸは変化し、場合によっては、受光素子２１２が光子を受光したにもかかわらず、カソード電圧ＶＳＤがインバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回らないことがある。特に、温度が高くなるほど、エクセスバイアスＶＥＸはより小さくなる傾向にある。図９はエクセスバイアスＶＥＸが小さい例を示す図である。上述したように、エクセスバイアスＶＥＸが小さい場合、受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤがインバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回らない場合がある。もしくは、カソード電圧ＶＳＤが閾値電圧ＶＴＨを下回るのに時間がかかる場合がある。前者の場合、光子が入射したにも関わらず、インバータ３９０からパルス信号が出力されず、測距できなくなってしまう。後者の場合、光子の検出タイミングにずれが生じ、測距位置に誤差が生じる。

そこで、バイアス制御部５００は、測距期間内に継続的にモニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭをモニタし、カソード電圧ＶＳＭの低下度合に応じてモニタ画素４０１及び測距画素４０２内の受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを制御するバイアス制御を行う。より具体的には、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭの低下度合が小さいほど、アノード電圧ＶＲＬＤをより低下させるバイアス制御を行う。このようなバイアス制御を行うことで、温度が変化しても、受光素子２１２のエクセスバイアスＶＥＸをほぼ一定に制御でき、ＰＤＥ及び測距位置の算出精度が向上する。

測距処理は、測距停止期間を間に挟んで、断続的に行われる。測距停止期間内に周囲の明るさが大きく変化すると、その後に測距処理を開始する際に、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭが直前の測距期間とは異なる値になることがあり、一時的に測距精度が低下する。周囲の明るさの変化は、上述したように、例えばトンネルの内部を走行している車両がトンネルから出た場合や、遠距離測距モード（第２モード）と中近距離測距モード（第１モード）の切り替えを行う場合などに生じる。以下では、遠距離測距モードと中近距離測距モードの切り替えで周囲の明るさが変化する理由を説明する。

図１０は、遠距離測距モードで用いられるスポット光ＬＳと、中近距離測距モードで用いられるフラッド光ＬＦを説明する図である。遠距離測距モードを選択した場合、遠方まで照射するためにレーザーパワーを上げる必要があるため、限られた数での発光素子にて、所望の範囲内の物体に光パルス信号を照射する必要性があることから、スポット光ＬＳが用いられる。一方、中近距離測定モードを選択した場合、遠距離測距モードに比べてレーザーパワーは軽減できるが、広範囲の物体に光パルス信号を照射するには、より多くの発光素子を発光させる必要があるため、フラッド光ＬＦが用いられる。スポット光ＬＳとは、図１０Ａに示すように、発光部１１０内の複数の発光素子を均等に間引いて一部の発光素子のみが発光する光である。フラッド光ＬＦとは、図１０Ｂに示すように、受光部２１０内を一様に照射する光であり、スポット光ＬＳよりも同時に発光される発光素子の数が多くなる。

スポット光ＬＳとフラッド光ＬＦでは、受光素子２１１、２１２を構成するＳＰＡＤに入射する反射光パルス信号の量が大きく異なる。そのため、例えばスポット光ＬＳからフラッド光ＬＦに切り替えた場合、光に反応するＳＰＡＤの数（以下、発火画素数）が大きく増加し、それによって、ＳＰＡＤのチップの温度が上昇し、ＳＰＡＤの受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤの低下度合が小さくなる。この他、暗いトンネルから明るい屋外に出た際などでも、ＳＰＡＤに入射する光量が大きく増加し、ＳＰＡＤのチップの温度が上昇し、受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤの低下度合が小さくなる場合がある。

図１１は、一比較例による測距装置の測距処理とバイアス制御に関する動作タイミング図である。図１１に示すように測距期間ＴＯＮと、測距停止期間ＴＯＦＦとが交互に繰り返される。測距期間ＴＯＮにおいては、発光部１１０は光パルス信号を繰り返し発光し、測距停止期間ＴＯＦＦにおいては、発光部１１０は光パルス信号の発光を停止する。また、バイアス制御は測距期間ＴＯＮにのみ行われる。

図１１の場合、測距停止期間ＴＯＦＦ内には、バイアス制御を行わないため、測距停止期間ＴＯＦＦ内に周囲の明るさが大きく変化すると、その後の測距処理開始時点で正確な測距処理ができないおそれがある。以下に説明する各実施形態では、この問題を解決できることを特徴とする。

本実施形態に係る測距装置は、測距処理を開始する前に受光素子２１１を動作させて、受光素子２１１、２１２のバイアス制御を行うことを特徴とする。図１２は、第１の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第１の実施の形態においては、測距期間ＴＯＮの前の測距停止期間ＴＯＦＦにおいて受光素子２１１、２１２のバイアス制御を行う。測距停止期間ＴＯＦＦ中は、発光部１１０は光パルス信号の発光を停止しているため、受光素子２１１は、環境光（ノイズ光とも呼ぶ）を受光することになる。バイアス制御部５００は、測距停止期間ＴＯＦＦ中の受光素子２１１による受光結果に基づいて、受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを制御する。

また、測距期間ＴＯＮには、受光素子２１１、２１２が反射光パルス信号を受光して測距処理を行うキャプチャ期間ＴＣＡＰと、必要に応じてブランク期間ＴＢＬＫとが設けられる。ブランク期間ＴＢＬＫは、キャプチャ期間ＴＣＡＰが終わってから、次のキャプチャ期間ＴＣＡＰが始まるまでの期間である。ブランク期間ＴＢＬＫは省略することができ、その場合、複数のキャプチャ期間が途切れなく設けられることになる。

キャプチャ期間ＴＣＡＰは、図１３Ａに詳細を示すように、例えば、露光期間ＴＥＸＰと、読出し期間ＴＲＤと、演算期間ＴＣＡＬと、データ出力期間ＴＤＯとを含む。露光期間ＴＥＸＰは、受光素子２１１、２１２が反射光パルス信号を受光する期間である。読出し期間ＴＲＤは、受光素子２１２に接続されたインバータ３９０から出力されたパルス信号をデジタル信号に変換してヒストグラム生成部でヒストグラムを生成する期間である。演算期間ＴＣＡＬは、ヒストグラムに基づいて重心を計算して受光タイミングを特定し、物体までの距離を計測する期間である。データ出力期間ＴＤＯは演算期間の演算処理結果を出力する期間である。

測距のための演算処理は、本実施形態に係る測距装置２００の外部で行ってもよい。この場合、キャプチャ期間ＴＣＡＰは、図１３Ｂに詳細を示すように、例えば、露光期間ＴＥＸＰと、読出し期間ＴＲＤと、データ出力期間ＴＤＯとを含むことになり、演算期間ＴＣＡＬを省略できる。

図１４は、第１の実施の形態における測距停止期間ＴＯＦＦ中の測距装置２００の回路動作を示す図である。上述の通り、測距装置２００はモニタ画素４０１、測距画素４０２、及びバイアス制御部５００を備える。

測距停止期間ＴＯＦＦにおいては、測距画素４０２に対してハイレベルの制御信号ＳＤが入力される。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ３８２はオンし、測距画素４０２内の受光素子２１２のカソードは、強制的にグランド電圧ＶＳＳに設定され、測距画素４０２内の受光素子２１２は受光動作を停止する。

一方、測距停止期間ＴＯＦＦにおいて、モニタ画素４０１に対してはローレベルの制御信号ＳＭが入力される。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ３２２はオフし、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭは、電流源として動作させるためのある一定電圧ＲＣＨが入力され、リチャージ処理により初期化され、繰り返し受光動作が可能になる。

バイアス制御部５００は、測距停止期間ＴＯＦＦにおいても、モニタ画素４０１内の受光素子２１１の受光結果に基づいてバイアス制御を行い、受光素子２１２が光子に反応した際のカソード電圧ＶＳＤ（クエンチ電圧ＶＱ）が一定の電圧レベルになるようにバイアス制御を行う。これにより、図８に示したエクセスバイアスＶＥＸが温度により変動しなくなり、その後に測距処理を開始した時点から正確な測距を行うことができる。

このように、第１の実施の形態では、測距期間ＴＯＮだけでなく、測距停止期間ＴＯＦＦにおいても受光素子２１１、２１２のバイアス制御を行うため、測距期間の合間の測距停止期間中に周囲の明るさが大きく変化しても、その後の測距処理開始時点から精度よく測距処理を行うことができる。

［第２の実施の形態］
上述の第１の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦにおいてはモニタ画素４０１内の受光素子２１１のみで受光動作を行ってバイアス制御を行う。これに対して、測距期間ＴＯＮ中はモニタ画素４０１内の受光素子２１１だけでなく、測距画素４０２内の受光素子２１２も受光動作を行う。測距画素４０２が受光動作を行うと、発火する受光素子２１２の数が増えることから、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のみで受光動作させた時と比較して温度上昇量が変化し、上述したクエンチ電圧ＶＱとエクセスバイアスＶＥＸが変化するため、測距精度が低下するおそれがある。

そこで、以下に説明する第２の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦにおいてモニタ画素４０１内の受光素子２１１だけでなく、測距画素４０２内の受光素子２１２を受光動作させ、測距期間ＴＯＮ中との温度誤差量を無くして測距精度を向上させるものである。すなわち、測距画素４０２内の受光素子２１２は、モニタ画素４０１内の受光素子２１１がバイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行う。

図１５は、第２の実施の形態における測距停止期間ＴＯＦＦ中の測距装置２００の回路動作を示す図である。第２の実施の形態における測距画素４０２に対しては、ローレベルの制御信号ＳＤが入力される。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ３８２はオフし、測距画素４０２内の受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤは、電流源として動作させるためのある一定電圧ＲＣＨが入力されると、リチャージ処理により初期化され、繰り返し受光動作が可能になる。

このように、第２の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦにおいて、モニタ画素４０１内の受光素子２１１だけでなく、測距画素４０２内の受光素子２１２も受光動作を行うため、測距期間ＴＯＮ中との温度誤差量を無くすことができ、測距処理を開始した直後での測距精度の低下を抑えることができる。

［第３の実施の形態］
上述の第１の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦにおいてモニタ画素４０１内の受光素子２１１のみが受光動作を行う。一方、第２の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ中において画素チップ２０１内の全ての画素内の受光素子が受光動作を行うため、消費電力が増大する。そこで、以下に説明する第３の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ中に一部の測距画素４０２のみが受光動作を行うものである。以下では、測距画素４０２が、測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行う測距画素４０３と、測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行わない測距画素４０４とを含む例を説明する。

図１６は、第３の実施の形態における測距停止期間ＴＯＦＦ中の測距装置２００の回路動作を示す図である。第３の実施の形態では、一部の測距画素４０３には、ローレベルの制御信号ＳＤを入力して受光動作を行わせ、残りの測距画素４０４には、ハイレベルの制御信号ＳＤを入力して受光停止状態とする。なお、測距画素４０３、４０４内には、測距画素４０２と同様に、それぞれ受光素子２１３、２１４及びｎＭＯＳトランジスタ３８３、３８４を備える。このように、一部の測距画素４０３内の受光素子２１２は、モニタ画素４０１内の受光素子２１１がバイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行う。

測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行う一部の測距画素４０３は、受光部２１０内の複数の測距画素４０２から例えば均等に間引かれた測距画素であるのが望ましい。均等に間引かれた一部の測距画素４０３で受光動作を行うことで、受光部２１０の全域での温度を反映させてバイアス制御を行うことができる。

このように、第３の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内に、モニタ画素４０１に加えて、一部の測距画素４０３で受光動作を行うため、第２の実施の形態よりも低消費電力で、測距開始時点から精度の高い測距処理を行うことができる。

［第４の実施の形態］
上述の第１～第３の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦ中に継続的にバイアス制御を行う。このため、温度上昇が安定した結果でアノードのバイアス電圧制御が可能である一方測距停止期間ＴＯＦＦが長いほど、消費電力が増大する。そこで、以下に説明する第４の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦのうち、測距処理を開始する直前の一部の期間（以下、制御期間ＴＪＳＴ）でバイアス制御を行うことを特徴とする。第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、測距画素４０２が、測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行う測距画素４０３と、測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行わない測距画素４０４とを含む例を説明する。なお、第４の実施形態は、受光部２１０内のすべての測距画素４０２で受光動作を行う場合、又は、モニタ画素４０１のみで受光動作を行う場合にも適用可能である。

図１７は、第４の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。図１７は、測距停止期間ＴＯＦＦのうち、測距期間ＴＯＮの数フレーム手前の制御期間ＴＪＳＴで、モニタ画素４０１と一部の測距画素４０３で受光動作を行ってバイアス制御を行う例を示している。数フレームとは、１フレーム以上を意味し、特定のフレーム数に限定される趣旨ではない。フレーム数が多いほど消費電力が増大するが、より信頼性の高いバイアス制御を行うことができるため、消費電力とバイアス制御の信頼性の兼ね合いで適切なフレーム数を設定するのが望ましい。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、第４の実施の形態における測距装置２００の回路動作を示す図である。図１８Ａは、測距停止期間ＴＯＦＦの開始時点から制御期間ＴＪＳＴまでの期間の測距装置２００の回路動作を示す図である。この期間内は、受光部２１０内のモニタ画素４０１とすべての測距画素４０３、４０４は受光動作を停止する。よって、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソードに繋がるｎＭＯＳトランジスタ３２２のゲートに入力される制御信号ＳＭはハイレベルになって受光素子２１１のカソードは強制的にグランド電圧ＶＳＳになる。同様に、上述した期間内には、測距画素４０３、４０４内の受光素子２１３、２１４のカソードに繋がるｎＭＯＳトランジスタ３８３、３８４のゲートに入力される制御信号ＳＤはハイレベルになって受光素子２１３、２１４のカソードは強制的にグランド電圧ＶＳＳになる。モニタ画素４０１内の受光素子２１１と測距画素４０３、４０４内の受光素子２１３、２１４は受光動作を停止する。

図１８Ｂは、制御期間ＴＪＳＴ内の測距装置２００の回路動作を示す図である。図１８Ｂは、図１６と同様に、モニタ画素４０１と一部の測距画素４０３で受光動作を行う例を示している。モニタ画素４０１の受光素子２１１と、一部の測距画素４０３の受光素子２１３は、光子に反応するたびに一時的にカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤが低下し、その後のリチャージ処理によりカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤは初期化される。

このように、第４の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦのうち、測距処理を開始する直前の制御期間ＴＪＳＴのみでバイアス制御を行うため、消費電力を抑えることができる。

［第５の実施の形態］
上述の第１～第４の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦに受光された環境光（背景光又はノイズ光と呼ぶこともある）に基づいて各受光素子のバイアス制御を行う。環境光の輝度が低い場合、測距停止期間ＴＯＦＦと測距期間ＴＯＮの輝度差が大きくなり、受光部２１０の温度変化も大きくなるため、測距停止期間ＴＯＦＦ内に行ったバイアス制御が測距期間ＴＯＮ内にそのまま適用できなくなるおそれがある。特に、中近距離の測距処理を行う場合、発光部１１０内のより多くの発光素子を発光させるフラッド光ＬＦに基づく反射光パルス信号を受光部２１０で受光するため、光子に反応する受光素子の数が急増して温度も上昇することから、バイアス制御をやり直さなければならなくなる。そこで、以下に説明する第５の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内にも発光部１１０が光パルス信号を間欠的に発光し、測距期間ＴＯＮと同じ条件でバイアス制御を行うものである。

図１９は、第５の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第５の実施の形態においては、測距期間ＴＯＮではなく、測距停止期間ＴＯＦＦの少なくとも一部においても、発光部１１０は光パルス信号を間欠的に発光する。発光された光パルス信号は、物体に照射されて、物体からの反射光パルス信号がモニタ画素４０１と測距画素４０３、４０４で受光される。モニタ画素４０１と受光素子２１１は、反射光パルス信号の受光結果に基づいて、各受光素子のアノード電圧ＶＲＬＤを制御するバイアス制御を行う。

測距期間ＴＯＮにフラッド光ＬＦを発光させる場合には、温度変化が顕著になるおそれが高いため、測距停止期間ＴＯＦＦにもフラッド光ＬＦを発光させるのが望ましい。また、測距期間ＴＯＮにスポット光ＬＳを発光させる場合には、フラッド光ＬＦほどは温度変化が顕著にならないため、消費電力を考慮に入れて、測距停止期間ＴＯＦＦにはスポット光ＬＳを発光させないようにしてもよい。あるいは、測距期間ＴＯＮにスポット光を発光させる場合に、測距停止期間ＴＯＦＦにもスポット光ＬＳを発光させてもよい。

また、第５の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内に、受光部２１０内のモニタ画素４０１の他に、すべての測距画素４０３、４０４を用いてバイアス制御を行ってもよいし、一部の測距画素４０３を用いてバイアス制御を行ってもよいし、モニタ画素４０１のみでバイアス制御を行ってもよい。さらに、制御期間ＴＪＳＴだけでバイアス制御を行ってもよい。

このように、第５の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内の少なくとも一部の制御期間ＴＪＳＴにおいて、測距期間ＴＯＮと同様に発光部１１０で光パルス信号を発光させて、バイアス制御を行うため、測距停止期間ＴＯＦＦと測距期間ＴＯＮとの画素チップ２０１への入射光量の違いを抑えることができ、測距停止期間ＴＯＦＦ内のバイアス制御の信頼性を向上できる。

［第６の実施の形態］
上述の第１～第５の実施の形態においては、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭの低下度合により、バイアス制御を行っていた。これに対して、以下に説明する第６の実施の形態では、モニタ画素４０１及び測距画素４０２における受光素子２１１、２１２のカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤがインバータ３３０、３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回った回数（以下、カウント値）をカウントする。このカウント値に基づき、バイアス制御を行うという点で、第１～第５の実施の形態と異なる。

第１～第５の実施形態のように、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭの低下度合に応じてバイアス制御を行う場合、温度変化に応じてバイアス電圧（例えば、受光素子２１２のアノード電圧ＶＲＬＤ）を細かく調整することができる。これに対して、以下に説明する第６の実施形態では、受光素子２１１、２１２のカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤがインバータ３３０、３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回った回数によりバイアス制御を行うため、温度変化に対してバイアス電圧を細かく調整することはできないものの、一部の画素を動作させるだけで受光部２１０内のすべての受光素子２１１、２１２のバイアス電圧を制御できる。

図２０は、第６の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第６の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦにおいて測距装置２００はカウント動作を行う。

図２１は、第６の実施の形態における測距装置２００の回路動作を示す図である。図２１は、測距停止期間ＴＯＦＦ内に、モニタ画素４０１及び測距画素４０２のうち、モニタ画素４０１のみでカウント値を監視する場合を示す図である。この場合、モニタ画素４０１の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭは、ｐＭＯＳトランジスタ３２１により初期化電圧に設定され、受光動作が可能となる。一方、測距画素４０２の受光素子２１２のカソードは、ｎＭＯＳトランジスタ３８３、３８４によりグランド電圧ＶＳＳに設定され、受光動作が強制的に停止状態になる。

第６の実施の形態において、モニタ画素回路３１０は、測距部３６０内のヒストグラム生成部兼カウント部６１３と、記憶部６２０と、記憶制御部６３０とを用いて、上述したカウント値をカウントする。測距部３６０内に配置される時間デジタル変換器６１２は、測距処理では使用されるが、カウント処理時には使用されず、バイパスされる。

受光素子２１１に光子が入射し、カソード電圧ＶＳＭがインバータ３３０の閾値電圧ＶＴＨを下回ったとき、インバータ３３０から反転パルス信号が出力され、この反転パルス信号がデジタル信号となる。このデジタル信号は、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭがインバータ３３０の閾値電圧ＶＴＨを下回ったか否かを示す２値信号である。

ヒストグラム生成部兼カウント部６１３は、測距停止期間ＴＯＦＦ内には上記のデジタル信号に基づいて、光子の反応頻度をカウント値として出力する。

記憶部６２０は、個々の受光素子２１１でカウントされたカウント値の平均値と、受光素子２１１のクエンチ電圧ＶＱと、温度との対応関係を記憶する。記憶部６２０に記憶される情報は、例えば、本開示による測距装置の出荷前に測定されて記憶される情報である。

図２２は記憶部６２０のデータ構成を示す図である。図示のように、記憶部６２０には、カウント値の平均値と、モニタ画素４０１内の受光素子２１１あるいは２１２のクエンチ電圧ＶＱと、温度との対応関係が記憶されている。受光素子２１１、２１２のクエンチ電圧ＶＱは、バイアス制御されるアノード電圧ＶＲＬＤを示している。なお、記憶部６２０における温度の情報は、カウント値からクエンチ電圧ＶＱを推定する観点では、必須の情報ではない。

記憶制御部６３０は、ヒストグラム生成部兼カウント部６１３から出力されたカウント値に基づいて記憶部６２０を参照し、対応するクエンチ電圧ＶＱを取得する。

図２３は、第６の実施の形態における測距装置２００の処理動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、測距停止期間ＴＯＦＦ内に行われる。

まず、記憶部６２０に図２２の情報を記憶する（ステップＳ１）。上述したように、ステップＳ１の処理は、例えば、測距装置の出荷前に行われる。あるいは、ユーザの指示で、任意のタイミングで記憶部６２０に図２２の情報を記憶してもよい。

次に、測距停止期間ＴＯＦＦ内にモニタ画素４０１を用いて、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭがインバータ３３０の閾値電圧ＶＴＨを下回る回数をカウントする（ステップＳ２）。このステップＳ２では、より詳細には、ヒストグラム生成部兼カウント部６１３にて、回数をカウントする複数の受光素子２１１のカウント値の平均値を計算する。

次に、ステップＳ２でカウントしたカウント値に基づいて記憶部６２０を参照し、対応するクエンチ電圧ＶＱを取得する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理は、記憶制御部６３０が行う。

次に、受光部２１０内の各受光素子２１１、２１２のカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤが光子反応時にステップＳ３で取得したクエンチ電圧ＶＱになるように、各受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを制御するバイアス制御を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４の制御は、バイアス制御部５００で行われる。

図２３のステップＳ２～Ｓ４の処理は、測距停止期間ＴＯＦＦのたびに行われる。ステップＳ２のカウント値のカウントは、上記では図２１に示すようなモニタ画素４０１のみで行う場合を説明した。なお変形例として、図２４に示すように一部の測距画素４０３のみでカウントを行ってもよいし、すべての測距画素４０２でカウントを行ってもよい。測距画素４０３あるいは４０４でカウントを行う場合は、それぞれの対応の受光素子２１３、２１４のカソード電圧ＶＳＤが、インバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回る回数をカウントする。なお、図２１の記憶部６２０は、測距装置２００とは別個に設けてもよい。また、図２４では、測距部２７０でカウントしたカウント値を記憶する記憶部を省略しているが、この記憶部は測距装置２００とは別個に設けてもよい。

図２４は、モニタ画素４０１及び測距画素４０２のうち、一部の測距画素４０３のみでカウント値を監視する場合を示す図である。一部の測距画素４０３のみでカウント値を監視する場合、測距停止期間ＴＯＦＦ中においてはモニタ画素４０１及びカウント値監視を行わない測距画素４０４の受光素子２１１、２１４のカソードはｎＭＯＳトランジスタ３２２、３８４により強制的にグランド電圧ＶＳＳに設定されて、受光動作が停止状態になる。

図２４の測距画素回路３７０は、測距部２７０内で光子の反応頻度をカウントする。

モニタ画素４０１のみでカウント値を監視する場合と同様に、測距画素４０３においても、カウント値と記憶部を用いて、受光素子２１３のクエンチ電圧ＶＱを推定し、推定されたクエンチ電圧ＶＱに基づいてバイアス制御を行うことができる。

このように、第６の実施形態では、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭに基づいてバイアス制御を行うのではなく、カソード電圧ＶＳＭもしくはＶＳＤがインバータ３３０、３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回った回数に基づいてバイアス制御を行うため、一部の画素を動作させるだけで温度変化の差を気にせず受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを制御できる。また、事前に記憶部６２０にカウント値と、クエンチ電圧ＶＱと、温度との対応関係を記憶するため、計測されたカウント値から記憶部６２０を参照して、クエンチ電圧ＶＱを取得してバイアス電圧を設定でき、迅速にバイアス制御を行うことができる。

［第７の実施の形態］
上述の第６の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦに継続的にカウント動作を行っていた。これに対して、以下に説明する第７の実施の形態では、第４の実施の形態と同様に、カウント動作を行う期間を、制御期間ＴＪＳＴに限定することで、消費電力を抑えるものである。

図２５は、第７の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第７の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦのうち、測距期間ＴＯＮの直前の制御期間ＴＪＳＴ内にカウント動作を行う。

このように、第７の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内の一部である制御期間ＴＪＳＴのみでカウント動作を行うため、消費電力をより抑えることができる。

［第８の実施の形態］
上述の第６～第７の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦに受光された環境光に基づいて各受光素子のバイアス制御を行う。これに対して、以下に説明する第８の実施の形態では、第５の実施の形態と同様に、測距停止期間ＴＯＦＦ中にも発光部１１０が発光動作を行うことで、測距停止期間ＴＯＦＦ内のバイアス制御の信頼性を向上させるものである。

図２６は、第８の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第８の実施の形態においては、第５の実施の形態と同様に、測距停止期間ＴＯＦＦにおいても、発光部１１０は光パルス信号を間欠的に発光する。

このように、第８の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内の少なくとも一部のカウント動作期間において、測距期間ＴＯＮと同様に発光部１１０で光パルス信号を発光させてカウント動作を行うため、測距停止期間ＴＯＦＦと測距期間ＴＯＮにおける画素チップ２０１への入射光量の違いを抑えることができ、測距停止期間ＴＯＦＦ内のバイアス制御の信頼性を向上できる。

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

図２７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７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０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２７に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。

各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図２７では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。

駆動系制御ユニット７１００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７１００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。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）又はＥＳＣ（Electronic Stability Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。

駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。

ボディ系制御ユニット７２００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７２００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７２００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７２００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。

バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。

車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００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７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。

環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。

ここで、図２８は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００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のうちの少なくとも一つ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７９１０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７９１８は、主として車両７９００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７９１２，７９１４は、主として車両７９００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７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図２８には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６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７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、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に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。

図２７に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、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。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。

また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。

車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０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。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。

統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。

記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。

汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System of Mobile communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine Type Communication）端末）と接続してもよい。

専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless Access in Vehicle Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle to Home）の通信及び歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。

測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。

ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。

車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface、又はＭＨＬ（Mobile High-definition Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。

車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。

統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、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７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０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ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、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ってもよい。

マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。

音声画像出力部７６７０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２７の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０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。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。

なお、図２７に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。

なお、図１４等を用いて説明した本実施形態に係る測距装置２００の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを、いずれかの制御ユニット等に実装することができる。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することもできる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

以上説明した車両制御システム７０００において、図１４等を用いて説明した本実施形態に係る測距装置２００は、図１７に示した応用例の統合制御ユニット７６００に適用することができる。例えば、測距装置２００の測距部２７０の処理動作は、統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０、記憶部７６９０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０が行うことができる。

また、図１４等を用いて説明した測距装置２００の少なくとも一部の構成要素は、図１７に示した統合制御ユニット７６００のためのモジュール（例えば、一つのダイで構成される集積回路モジュール）において実現されてもよい。あるいは、図１４等を用いて説明した測距装置２００が、図１７に示した車両制御システム７０００の複数の制御ユニットによって実現されてもよい。

なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）物体で反射された反射光パルス信号を受光する受光部と、
前記受光部の出力信号に基づいて測距処理を行う測距部と、
前記測距部が前記測距処理を開始する前に、前記受光部のバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
を備える測距装置。
（２）前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の第１期間と、前記測距処理を行っている間の第２期間とに、前記受光部のバイアス電圧を制御する、
（１）に記載の測距装置。
（３）前記第１期間は、前記測距処理を行わない期間のうち、前記測距処理を開始する直前の一部の期間を含む、
（２）に記載の測距装置。
（４）前記受光部は、
前記測距処理に用いられる第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有する、
（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
（５）前記受光部は、
前記測距処理に用いられる第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、
前記第１受光素子は、前記バイアス電圧の制御に寄与するために受光動作を行う、
（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
（６）前記受光部は、
前記測距処理に用いられる複数の第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、
前記複数の第１受光素子のうちの一部の第１受光素子は、前記測距処理を行うとともに前記バイアス電圧の制御に寄与するために受光動作を行う、
（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
（７）前記複数の第１受光素子を有する画素アレイ部を備え、
前記測距処理を行うとともに前記バイアス電圧の制御に寄与するために受光動作を行う前記一部の第１受光素子は、前記画素アレイ部内の前記複数の第１受光素子を間引いた２以上の第１受光素子である、
（６）に記載の測距装置。
（８）前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、
（１）乃至（７）のいずれか一項に記載の測距装置。
（９）前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、
（１）乃至（７）のいずれか一項に記載の測距装置。
（１０）前記第１受光素子が前記反射光パルス信号を受光したときに、前記第１受光素子のカソード電圧又はアノード電圧が予め定めた所定の電圧レベルになるように前記バイアス電圧を制御する、
（４）乃至（７）のいずれか一項に記載の測距装置。
（１１）前記バイアス制御部は、前記受光部の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御する、
（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
（１２）前記受光部は、複数の受光素子を有し、
前記バイアス制御部は、前記複数の受光素子のうち少なくとも一部の受光素子の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御する、
（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
（１３）前記交差回数をカウントする回数カウント部と、
前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の出力信号レベルとの対応関係を記憶する記憶部と、
前記回数カウント部でカウントされた回数に対応する前記出力信号レベルを前記記憶部から読み出す記憶制御部と、を備え、
前記バイアス制御部は、前記記憶制御部が読み出した前記出力信号レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、
（１１）又は（１２）に記載の測距装置。
（１４）前記記憶部は、前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の前記出力信号レベルと、温度との対応関係を記憶する、
（１３）に記載の測距装置。
（１５）前記回数カウント部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号が前記所定の閾値と交差した回数をカウントする、
（１３）又は（１４）に記載の測距装置。
（１６）（１）乃至（１５）のいずれか一項に記載の測距装置と、
光パルス信号を発光する発光部と、をさらに備え、
前記受光部は、前記光パルス信号が前記物体で反射された前記反射光パルス信号を受光する、
測距システム。
（１７）前記発光部は、前記測距処理を行っている期間と、前記測距処理を開始する前の前記バイアス制御部が前記受光部のバイアス電圧を制御する期間とに前記光パルス信号を発光する、
（１６）に記載の測距システム。
（１８）前記測距部は、前記発光部による前記光パルス信号の発光タイミングと、前記受光部による前記反射光パルス信号の受光タイミングとの時間差に基づいて前記物体までの距離を測定する、
（１７）に記載の測距システム。
（１９）前記発光部は、それぞれが前記光パルス信号を発光する複数の発光素子を有し、
前記発光部は、前記測距部が第１距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、１以上の第１個数の前記発光素子を同時に発光させる第１モードと、前記測距部が前記第１距離範囲よりも広い第２距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、前記第１個数よりも少ない第２個数の前記発光素子を同時に発光させる第２モードとを有し、
前記発光部は、前記第１モードでは、前記測距部が前記測距処理を行う期間と、前記測距部が前記測距処理を開始する前とにおいて、前記第１個数の前記発光素子を同時に発光させ、前記第２モードでは、前記測距部が前記測距処理を開始する前には前記第２個数の前記発光素子を発光させず、前記測距部が前記測距処理を行う期間内に前記第２個数の前記発光素子を同時に発光させる、（１６）乃至（１８）のいずれか一項に記載の測距システム。

本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１００測距システム、１１０発光部、１２０同期制御部、２００測距装置、２０１画素チップ、２０２回路チップ、２１０受光部、２１１、２１２、２１３、２１４受光素子、２２０タイミング生成部、２６０出力インタフェース、２７０、３６０測距部、３００回路ブロック、３１０モニタ画素回路、３１１、３７１チップ接続部、３１２、３７２接続ノード、３２１、３８１ｐＭＯＳトランジスタ、３２２、３８２、３８３、３８４ｎＭＯＳトランジスタ、３３０、３９０インバータ、３４０サンプルホールド回路、３５０アナログデジタル変換器、３７０測距画素回路、４０１モニタ画素、４０２、４０３、４０４測距画素、５００バイアス制御部、６１２時間デジタル変換器、６１３ヒストグラム生成部兼カウント部、６２０記憶部、６３０記憶制御部

Claims

物体で反射された反射光パルス信号を受光する受光部と、
前記受光部の出力信号に基づいて測距処理を行う測距部と、
前記測距部が前記測距処理を開始する前に、前記受光部のバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
を備える測距装置。
前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の第１期間と、前記測距処理を行っている間の第２期間とに、前記受光部のバイアス電圧を制御する、
請求項１に記載の測距装置。
前記第１期間は、前記測距処理を行わない期間のうち、前記測距処理を開始する直前の一部の期間を含む、
請求項２に記載の測距装置。
前記受光部は、
前記測距処理に用いられる第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有する、
請求項１に記載の測距装置。
前記受光部は、
前記測距処理に用いられる第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、
前記第１受光素子は、前記第２受光素子が前記バイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行う、
請求項１に記載の測距装置。
前記受光部は、
前記測距処理に用いられる複数の第１受光素子と、
前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、
前記複数の第１受光素子のうちの一部の第１受光素子は、前記第２受光素子が前記バイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行う、
請求項１に記載の測距装置。
前記複数の第１受光素子を有する画素アレイ部を備え、
前記一部の第１受光素子は、前記画素アレイ部内の前記複数の第１受光素子を間引いた２以上の第１受光素子である、
請求項６に記載の測距装置。
前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、
請求項１に記載の測距装置。
前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、
請求項１に記載の測距装置。
前記第１受光素子が前記反射光パルス信号を受光したときに、前記第１受光素子のカソード電圧又はアノード電圧が予め定めた所定の電圧レベルになるように前記バイアス電圧を制御する、
請求項４に記載の測距装置。
前記バイアス制御部は、前記受光部の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御する、
請求項１に記載の測距装置。
前記受光部は、複数の受光素子を有し、
前記バイアス制御部は、前記複数の受光素子のうち少なくとも一部の受光素子の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御する、
請求項１に記載の測距装置。
前記交差回数をカウントする回数カウント部と、
前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の出力信号レベルとの対応関係を記憶する記憶部と、
前記回数カウント部でカウントされた回数に対応する前記出力信号レベルを前記記憶部から読み出す記憶制御部と、を備え、
前記バイアス制御部は、前記記憶制御部が読み出した前記出力信号レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、
請求項１１に記載の測距装置。
前記記憶部は、前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の前記出力信号レベルと、温度との対応関係を記憶する、
請求項１３に記載の測距装置。
前記回数カウント部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号が前記所定の閾値と交差した回数をカウントする、
請求項１３に記載の測距装置。
請求項１に記載の測距装置と、
光パルス信号を発光する発光部と、をさらに備え、
前記受光部は、前記光パルス信号が前記物体で反射された前記反射光パルス信号を受光する、
測距システム。
前記発光部は、前記測距処理を行っている期間と、前記測距処理を開始する前の前記バイアス制御部が前記受光部のバイアス電圧を制御する期間とに前記光パルス信号を発光する、
請求項１６に記載の測距システム。
前記測距部は、前記発光部による前記光パルス信号の発光タイミングと、前記受光部による前記反射光パルス信号の受光タイミングとの時間差に基づいて前記物体までの距離を測定する、
請求項１７に記載の測距システム。
前記発光部は、それぞれが前記光パルス信号を発光する複数の発光素子を有し、
前記発光部は、前記測距部が第１距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、１以上の第１個数の前記発光素子を同時に発光させる第１モードと、前記測距部が前記第１距離範囲よりも広い第２距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、前記第１個数よりも少ない第２個数の前記発光素子を同時に発光させる第２モードとを有し、
前記発光部は、前記第１モードでは、前記測距部が前記測距処理を行う期間と、前記測距部が前記測距処理を開始する前とにおいて、前記第１個数の前記発光素子を同時に発光させ、前記第２モードでは、前記測距部が前記測距処理を開始する前には前記第２個数の前記発光素子を発光させず、前記測距部が前記測距処理を行う期間内に前記第２個数の前記発光素子を同時に発光させる、請求項１６に記載の測距システム。