JP2024101815A

JP2024101815A - 光電変換装置

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Publication number: JP2024101815A
Application number: JP2023005962A
Authority: JP
Inventors: 和憲松山; Kazunori Matsuyama; 紀之識名; Noriyuki Shikina
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2023-01-18
Filing date: 2023-01-18
Publication date: 2024-07-30
Also published as: US20240241230A1

Abstract

【課題】フレームレートが向上し得る光電変換装置を提供する。
【解決手段】各々が入射光に基づいて信号を生成する複数の画素を含む受光部と、前記受光部における受光結果を複数回積算することにより、発光装置の発光から前記受光部における受光までの時間情報と、受光の度数とが対応付けられた度数分布を生成する度数分布生成部と、を有し、前記度数分布生成部は、前記複数の画素のうちの１つの前記受光結果から度数分布を生成する第１モードと、前記複数の画素のうちの複数個の前記受光結果が統合された度数分布を生成する第２モードとのいずれかにより動作し、前記第２モードにおける前記受光結果の第２積算回数は、前記第１モードにおける前記受光結果の第１積算回数よりも少ない。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換装置に関する。

特許文献１及び特許文献２には、発光部から光を射出し、物体からの反射光を含む光を複数の画素が配された受光部によって受けることにより、物体までの距離を測定する測距装置が開示されている。これらの測距装置は、複数の画素の出力を統合する機能を有している。そして、特許文献１及び特許文献２には、出力を統合する範囲を切り替えることにより空間解像度を変化させる手法が開示されている。

特開２０２０－０９１１１７号公報特開２０２１－１０３１０１号公報

特許文献１及び特許文献２に開示されているような空間解像度を切り替える機能を有する光電変換装置において、フレームレートの向上が更に要求される場合がある。

本発明は、フレームレートが向上し得る光電変換装置を提供することを目的とする。

本明細書の一開示によれば、各々が入射光に基づいて信号を生成する複数の画素を含む受光部と、前記受光部における受光結果を複数回積算することにより、発光装置の発光から前記受光部における受光までの時間情報と、受光の度数とが対応付けられた度数分布を生成する度数分布生成部と、を有し、前記度数分布生成部は、前記複数の画素のうちの１つの前記受光結果から度数分布を生成する第１モードと、前記複数の画素のうちの複数個の前記受光結果が統合された度数分布を生成する第２モードとのいずれかにより動作し、前記第２モードにおける前記受光結果の第２積算回数は、前記第１モードにおける前記受光結果の第１積算回数よりも少ないことを特徴とする光電変換装置が提供される。

本発明によれば、フレームレートが向上し得る光電変換装置が提供される。

第１実施形態に係る測距装置の概略構成例を示すハードウェアブロック図である。第１実施形態に係る測距装置の概略構成例を示す機能ブロック図である。第１実施形態に係るビニング処理を模式的に示すブロック図である。第１実施形態に係る測距フレーム取得の概略を示す図である。第１実施形態に係る測距装置の動作を示すフローチャートである。第２実施形態に係る測距フレーム取得の概略を示す図である。第２実施形態に係る測距装置の動作を示すフローチャートである。第３実施形態に係る測距装置の動作の概略を示す模式図である。第４実施形態に係る測距装置の概略構成例を示す機能ブロック図である。第４実施形態に係るビニング処理を模式的に示すブロック図である。第５実施形態に係る光電変換装置の全体構成を示す概略図である。第５実施形態に係るセンサ基板の構成例を示す概略ブロック図である。第５実施形態に係る回路基板の構成例を示す概略ブロック図である。第５実施形態に係る光電変換部及び画素信号処理部の１画素分の構成例を示す概略ブロック図である。第５実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの動作を説明する図である。第６実施形態に係る機器の概略図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。複数の図面にわたって同一の要素又は対応する要素には共通の符号が付されており、その説明は省略又は簡略化されることがある。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、以下の実施形態で説明されている事項は本発明に必須でないものも含み得る。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る測距装置１の概略構成例を示すハードウェアブロック図である。測距装置１は、発光装置２、信号処理回路３及び受光装置４を有している。なお、本実施形態において示す測距装置１の構成は一例であり、図示された構成に限定されるものではない。

測距装置１は、ＬｉＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）等の技術を用いて測距の対象物Ｘまでの距離を測定する装置である。測距装置１は、発光装置２から射出した光が対象物Ｘで反射され、受光装置４で受光されるまでの時間差に基づいて、測距装置１から対象物Ｘまでの距離を計測する。また、測距装置１は、対象物Ｘを含む所定の測距範囲にレーザー光を射出し、反射光を画素アレイにより受光することにより、距離を二次元状に複数点測定することができる。これにより、測距装置１は、距離画像を生成して出力することができる。このような方式は、ＦｌａｓｈＬｉＤＡＲと呼ばれることもある。

受光装置４が受ける光は、対象物Ｘからの反射光以外に太陽光等の環境光を含む。そのため、測距装置１は、複数の期間（ビン期間）の各々における入射光をカウントした度数分布を生成し、光量がピークとなる期間に反射光が入射したものと判定するという手法を用いて環境光の影響を低減した測距を行う。

発光装置２は、測距装置１の外部にレーザー光等の光を射出する装置である。信号処理回路３は、デジタル信号の演算処理を行うプロセッサ、デジタル信号を記憶するメモリ等を含み得る。当該メモリは、例えば、半導体メモリであり得る。

受光装置４は、入射した光に基づくパルスを含むパルス信号を生成する。受光装置４は、例えば、アバランシェフォトダイオードを光電変換素子として含む光電変換装置である。この場合、１つの光子がアバランシェフォトダイオードに入射して電荷が生成されると、アバランシェ増倍により１つのパルスが生成される。しかしながら、受光装置４は、例えば、他のフォトダイオードを用いた光電変換素子を用いたものであってもよい。

図２は、本実施形態に係る測距装置１の概略構成例を示す機能ブロック図である。測距装置１は、発光部２０、受光部４０、制御部３１、データ伝搬部３２、ビニング処理部３３、度数分布生成部３４、度数分布保持部３５及び出力部３６を有している。

受光部４０は、複数の行及び複数の列をなすように配された複数の画素Ｐを有している。複数の画素Ｐの各々は光電変換素子と、光電変換素子からの信号の読み出し用の画素回路とを含む。以下の説明では、光電変換素子はアバランシェフォトダイオードであるものとする。

受光部４０及び発光部２０は、図１における受光装置４及び発光装置２にそれぞれ対応する。制御部３１、データ伝搬部３２、ビニング処理部３３、度数分布生成部３４、度数分布保持部３５及び出力部３６は、図１における信号処理回路３に対応する。

制御部３１は、発光部２０に発光のタイミングを制御する発光制御信号を出力する。また、制御部３１は、測距距離に応じた露光制御信号と画素Ｐの走査信号とを受光部４０に出力する。また、制御部３１は、ビニング処理部３３、度数分布生成部３４、度数分布保持部３５の動作を制御する制御信号を出力する。この制御信号は、例えば、動作モード及び距離情報を通知する機能とフレームの開始及び終了のタイミングを制御する機能とを有する。

画素Ｐの光電変換素子は、制御部３１から出力される露光制御信号が有効な期間に光子を検出した場合に、光を電気信号に変換する。画素Ｐの画素回路は、光電変換部において変換された電気信号を画素出力信号線に出力する。受光部４０には、制御部３１から供給される制御パルスを受けて、各画素Ｐに制御パルスを供給する垂直走査回路（不図示）を有している。垂直走査回路にはシフトレジスタ、アドレスデコーダ等の論理回路が用いられ得る。各画素Ｐの光電変換部から出力された信号は、各画素Ｐの画素回路において処理される。画素回路にはメモリが設けられており、メモリは画素Ｐへの受光の有無を示すデジタル信号（データ）を保持する。

制御部３１は、読み出し領域を順次選択する制御パルスを受光部４０に出力する。これにより、選択された読み出し領域の画素Ｐのメモリからデジタル信号が垂直信号線を介してデータ伝搬部３２に読み出される。本実施形態では、２行分の画素Ｐからデジタル信号が並列出力されるものとして説明する。

なお、受光部４０には、複数の画素Ｐが２次元に配されているが、複数の画素Ｐが１次元に配されていてもよい。また、画素回路の機能は必ずしもすべての画素Ｐに１つずつ設けられていなくてもよい。例えば、複数の画素Ｐによって１つの画素回路が共有されていてもよい。この場合、画素回路は複数の画素Ｐからの信号を順次処理する。また、測距装置１は、光電変換素子を有する第１基板と、画素回路を有する第２基板とが積層された構造であってもよい。これにより、測距装置１が高感度化及び高機能化し得る。

データ伝搬部３２は、受光部４０の複数の画素Ｐからのデータを所定のタイミングにおいて一括で取得する。そして、データ伝搬部３２は、複数の画素Ｐから取得したデータを次のデータ入力までの間に一定のクロック周期で出力する。データ伝搬部３２は、後段のビニング処理部３３及び度数分布生成部３４における並列処理数に応じた１クロック当たりの出力データ数によりデータ出力を行う。本実施形態では、ビニング処理部３３及び度数分布生成部３４には１クロック当たり２行分のデータが並列入力されるものとする。すなわち、データ伝搬部３２は、入力されたデータをそのまま出力するものとする。このように受光部４０から読み出されるデータの１単位をマイクロフレームと称する。

度数分布生成部３４は、制御部３１から入力される測定距離情報に基づいて、ビニング処理部３３から出力される受光結果を示すデータを距離ごとに複数回積算する。ここで測定距離情報は、現時点において受光部４０で測定を行っている距離の設定を示す情報を含む。測定距離は光の飛行時間に比例するため、この測定距離情報は発光部２０における発光から受光部４０における受光までの時間情報と言い換えることもできる。本実施形態では、１つの距離ごとに複数回のマイクロフレームの測定が行われる。そして、発光から露光制御信号の有効化までの時間を変えながら複数の距離の測定を行う。度数分布生成部３４は、距離に応じた階級ごとにマイクロフレームを積算することにより、距離を階級とし、受光回数を度数とし、階級と度数とが対応付けられた度数分布を生成する。

度数分布保持部３５は、度数分布生成部３４において生成された度数分布を保持するメモリを有する。出力部３６は、測距装置１の外部に所定のフォーマットで情報を出力するインターフェースである。度数分布保持部３５に保持された情報は、出力部３６を介して外部の信号処理装置にそのまま出力してもよい。あるいは、度数分布保持部３５は、度数分布からピークを検出するピーク検出処理を行って距離情報を生成し、外部の信号処理装置に距離情報を出力してもよい。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態に係るビニング処理を模式的に示すブロック図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、受光部４０、ビニング処理部３３及び度数分布生成部３４のうちのビニング処理に関連する要素をより詳細に示している。度数分布生成部３４は、制御部３１からの制御信号に応じて、ビニング処理が無効化されている状態（第１モード）と、ビニング処理が有効化されている状態（第２モード）のいずれかで動作可能である。図３（ａ）はビニング処理が無効化されている場合の動作を示しており、図３（ｂ）はビニング処理が有効化されている場合の動作を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されているように、本実施形態におけるビニング処理は、互いに隣接する２行及び互いに隣接する２列の４つの画素Ｐのビニング処理が行われるが、ビニング処理の対象となる画素Ｐの数はこれに限られず、複数個であればよい。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されているように、ビニング処理部３３は、加算器ＡＤ１と選択回路ＳＬ１を有している。また、度数分布生成部３４は、４つの画素Ｐに対応する４つの加算器ＡＤ２と、４つの画素に対応する４つのメモリＭＥＭ１とを有している。図３（ａ）及び図３（ｂ）において、ハッチングを付して示されている要素は動作を行わない要素を示している。

加算器ＡＤ１には、４つの画素Ｐからの出力信号が入力される。加算器ＡＤ１は、これらの入力信号を加算して選択回路ＳＬ１に出力する機能を有する。選択回路ＳＬ１は、加算器ＡＤ１の出力信号と、４つの画素Ｐのうちの１つの画素からの出力信号とが入力される。選択回路ＳＬ１は、制御部３１からの制御信号に応じて、これらの信号のいずれかを出力する。

４つの加算器ＡＤ２のうちの１つには選択回路ＳＬ１の出力信号が入力され、他の３つの加算器ＡＤ２には、３つの画素Ｐの出力信号がそれぞれ入力される。加算器ＡＤ２は、対応するメモリＭＥＭ１に記憶されているデータに入力された信号の値を加算して再び対応するメモリＭＥＭ１に書き戻す機能を有する。

図３（ａ）に示されているように、ビニング処理が無効化されている場合には、選択回路ＳＬ１は、制御部３１からの制御信号に応じて、１つの画素Ｐからの信号を出力する。これにより、各画素Ｐの出力信号はビニング処理がなされずにそのまま対応する加算器ＡＤ２に入力される。各加算器ＡＤ２は、各画素Ｐの出力信号に応じて、メモリＭＥＭ１に保持されているデータの値を０又は１だけ加算する。すなわち、度数分布生成部３４は、ビニング処理が無効化されている場合には、１回の読み出しが行われるごとに最大で１だけ度数を加算する。この処理において、加算器ＡＤ１は使用されない。

図３（ｂ）に示されているように、ビニング処理が有効化されている場合には、選択回路ＳＬ１は、制御部３１からの制御信号に応じて、４つの画素Ｐからの信号が加算器ＡＤ１により加算された信号を出力する。この信号が入力される加算器ＡＤ２は、各画素Ｐの出力信号の総和に応じて、メモリＭＥＭ１に保持されているデータの値を０から４のいずれかだけ加算する。また、この場合にはビニング処理により３つの加算器ＡＤ２は使用されず、出力される信号の数は１／４になる。度数分布生成部３４は、ビニング処理が有効化されている場合には、１回の読み出しが行われるごとに最大で４だけ度数を加算する。また、取得される信号の空間解像度は行方向及び列方向のいずれも１／２になる。なお、ビニング処理時に使用されなくなるメモリＭＥＭ１の記憶領域については、電源の供給を停止又は減少させる等の手法により省電力処理を行うことが好適である。これにより、ビニング処理が有効化されている場合のメモリＭＥＭ１の消費電力をビニング処理が無効化されている場合のメモリＭＥＭ１の消費電力よりも小さくすることができる。

図４は、本実施形態に係る測距フレーム取得の概略を示す図である。図４には、１つの測距結果に相当する測距フレームと、測距フレームの生成に用いられるサブフレームと、サブフレームの生成に用いられるマイクロフレームとの取得期間がブロックを横方向に並べることにより模式的に示されている。図４の横方向は時間の経過を示しており、１つのブロックが１つの測距フレーム、サブフレーム又はマイクロフレームの取得期間を示している。また、図４には、発光部２０の発光期間を制御する制御信号と受光部４０における受光期間を制御する露光制御信号が示されている。なお、図４は、ビニング処理が無効化されている場合を前提としている。

図４の「測距期間」には、１測距期間に含まれる複数のフレーム期間ＦＬ１、ＦＬ２、…が示されている。フレーム期間ＦＬ１は１測距期間における第１フレーム期間を示しており、フレーム期間ＦＬ２は１測距期間における第２フレーム期間を示している。フレーム期間とは、測距装置１が１回の測距を行い、測距装置１から対象物Ｘまでの距離（測距結果）を示す信号を外部に出力する期間である。

１つの測距フレームは複数のサブフレームから生成される。図４の「フレーム期間」には、１フレーム期間に含まれる複数のサブフレーム期間ＳＦ＿１、ＳＦ＿２、…、ＳＦ＿ｎと、度数分布からピークを判定して出力するピーク出力期間ＰＯＵＴとが示されている。サブフレーム期間ＳＦ＿１は１フレーム期間における第１サブフレーム期間を示しており、サブフレーム期間ＳＦ＿２は１フレーム期間における第２サブフレーム期間を示している。本実施形態ではサブフレームの個数は１フレーム当たりｎ個であるものとする（ｎは２以上の整数）。サブフレーム期間ＳＦ＿ｎは１フレーム期間における第ｎサブフレーム期間を示している。

１つのサブフレームは複数のマイクロフレームから生成される。図４の「サブフレーム期間」には、１サブフレーム期間に含まれる複数のマイクロフレーム期間ＭＦ＿１、ＭＦ＿２、…、ＭＦ＿ｍが示されている。マイクロフレーム期間ＭＦ＿１は１サブフレーム期間における第１マイクロフレーム期間を示しており、マイクロフレーム期間ＭＦ＿２は１サブフレーム期間における第２マイクロフレーム期間を示している。本実施形態ではマイクロフレームの個数は１サブフレーム当たりｍ個であるものとする（ｍは２以上の整数）。マイクロフレーム期間ＭＦ＿ｍは１サブフレーム期間における第ｍサブフレーム期間を示している。このマイクロフレームの個数ｍは、受光結果の積算回数に相当する。

図４の「発光」及び「露光制御信号」は、１マイクロフレーム期間における、発光部２０の発光期間と、受光部４０に入力される露光制御信号とを示している。「発光」がハイレベルである発光期間ＬＡに発光部２０は発光する。また、「露光制御信号」がハイレベルである露光期間ＬＢに受光部４０の画素Ｐに光が入射すると、画素Ｐにおいて入射光の検出が行われる。発光期間ＬＡの開始から露光期間ＬＢの開始までの期間Ｔ＿ｋは、発光から受光までの光の飛行時間に相当する。すなわち、期間Ｔ＿ｋの長さは、対応するマイクロフレームにおける測距距離に相当する。なお、ｋは、対応するサブフレーム期間の番号であり、１からｎまでの整数である。

複数のマイクロフレーム期間ＭＦ＿１、ＭＦ＿２、…、ＭＦ＿ｍの各々において、発光期間ＬＡの開始から露光期間ＬＢの開始までの期間Ｔ＿ｋは同一である。すなわち、１つのサブフレーム期間においては、ｍ回の受光データの読み出し（マイクロフレームの取得）が行われる。各画素Ｐにおいて１つのマイクロフレーム期間内に１回以上光子が検出された場合に、当該画素は受光データとして「１」を出力する。１つのサブフレーム期間に取得されたｍ個のサブフレームを積算することにより、光子が検出されたマイクロフレームの個数を示すデータが生成される。

複数のサブフレーム期間ＳＦ＿１、ＳＦ＿２、…、ＳＦ＿ｎの各々において、期間Ｔ＿１、Ｔ＿２、…、Ｔ＿ｎの長さは互いに異なる。これにより、複数のサブフレーム期間ＳＦ＿１、ＳＦ＿２、…、ＳＦ＿ｎの各々において、異なる距離における受光の度数分布が取得される。ピーク出力期間ＰＯＵＴにおいて、サブフレーム期間ＳＦ＿１、ＳＦ＿２、…、ＳＦ＿ｎの各々の度数からピーク（最大値）が検出される。このピークに対応する期間Ｔ＿ｋの長さは測距装置１から対象物Ｘまでの距離に比例する。

図５は、本実施形態に係る測距装置１の動作を示すフローチャートである。図５は測距期間の開始から終了までの動作を示している。ステップＳ１１からステップＳ２３の間のループにおける一周の処理は、図４における１つのサブフレームを取得する処理を示している。ステップＳ１１からステップＳ２０（又はステップＳ２１）の間のループにおける一周の処理は、図４における１つのマイクロフレームを取得する処理を示している。

ステップＳ１１において、制御部３１は、発光部２０を制御して、所定の測距範囲内にパルス光を発する。また、制御部３１は、受光部４０を制御して入射光の検出のための露光処理を開始させる。ステップＳ１１の処理が初回である場合には、発光と受光の間隔に相当する期間（露光制御信号間隔）は、Ｔ＿１に設定されている。

ステップＳ１２において、ある画素Ｐに露光期間内に光子が入射された場合（ステップＳ１２におけるＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に移行して当該画素Ｐは光子の検出を示す光子検出信号（受光パルス）を生成する。光子検出信号は、画素Ｐ内のメモリに受光データとして保持される。露光期間内に光子が入射されなかった画素については（ステップＳ１２におけるＮＯ）、処理はステップＳ１４に移行する。これらのステップＳ１２及びステップＳ１３の処理は各画素Ｐにおいて並行して行われる。

ステップＳ１４において、制御部３１の読み出し走査の制御に基づいて、受光データが所定領域内の画素Ｐからデータ伝搬部３２を介してビニング処理部３３に読み出される。

ステップＳ１５において、ビニング処理部３３は、制御部３１からのビニングの有無を示す制御信号に基づいて、受光データのビニング処理が有効化されているか否かを判定する。ビニングが有効化されている場合（ステップＳ１５におけるＹＥＳ）、処理はステップＳ１６に移行する。ビニングが無効化されている場合（ステップＳ１５におけるＮＯ）、処理はステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１６において、図３（ｂ）に示されているように、ビニング処理部３３と度数分布生成部３４は、４つの画素Ｐからの受光データを統合して度数分布を生成するビニング処理を行う（第２モード）。

ステップＳ１７において、図３（ａ）に示されているように、ビニング処理部３３と度数分布生成部３４は、ビニング処理を行わない。すなわち、画素Ｐからの受光データに基づいて、画素Ｐごとに度数分布が生成される（第１モード）。

ステップＳ１８において、制御部３１は、読み出し対象領域の全画素データの読み出しが完了したか否かを判定する。読み出しが完了していない場合（ステップＳ１８におけるＮＯ）、処理はステップＳ１４に移行し、読み出し領域を変更して読み出しが継続される。読み出しが完了している場合（ステップＳ１８におけるＹＥＳ）、処理はステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９において、ビニング処理部３３は、制御部３１からのビニングの有無を示す制御信号に基づいて、受光データのビニング処理が有効化されているか否かを判定する。ビニング処理が有効化されている場合（ステップＳ１９におけるＹＥＳ）、処理はステップＳ２０に移行する。ビニング処理が無効化されている場合（ステップＳ１９におけるＮＯ）、処理はステップＳ２１に移行する。

ビニング処理が無効化されている場合であるステップＳ２１において、制御部３１は、当該サブフレームにおいて取得済みのマイクロフレーム数がｍ以上であるか否かを判定する。取得済みのマイクロフレーム数がｍ未満である場合（ステップＳ２１におけるＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行し、次のマイクロフレームの取得が行われる。取得済みのマイクロフレーム数がｍ以上である場合（ステップＳ２１におけるＹＥＳ）、処理はステップＳ２２に移行する。この処理により、ビニング処理が無効化されている場合にはｍ個（第１積算回数）のマイクロフレームが取得され、積算される。

ビニング処理が有効化されている場合であるステップＳ２０において、制御部３１は、当該サブフレームにおいて取得済みのマイクロフレーム数がｍ／４以上であるか否かを判定する。取得済みのマイクロフレーム数がｍ／４未満である場合（ステップＳ２０におけるＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行し、次のマイクロフレームの取得が行われる。取得済みのマイクロフレーム数がｍ／４以上である場合（ステップＳ２０におけるＹＥＳ）、処理はステップＳ２２に移行する。この処理により、ビニング処理が有効化されている場合にはｍ／４個（第２積算回数）のマイクロフレームが取得され、積算される。

図３に示されているように、ビニング処理が有効化されている場合には、１マイクロフレームあたり最大で４まで度数が加算され得る。これに対し、ビニング処理が無効化されている場合には、１マイクロフレームあたりに加算され得る度数は最大でも１である。したがって、ビニング処理が有効化されている場合には、ビニング処理が無効化されている場合と比べて４倍（ビニングされる画素の個数倍）早く測距結果が度数分布に加算される。したがって、ビニング処理が有効化されている場合には、ビニング処理が無効化されている場合に対し、１サブフレーム当たりのマイクロフレーム数が１／４（ビニングされる画素数の逆数）になるようにステップＳ２０、Ｓ２１の処理の閾値が設定されている。これにより、ビニング処理が有効化されている場合には、ビニング処理が無効化されている場合に対し、測距フレームの生成に要する時間が１／４程度に短縮される。

ステップＳ２２において、制御部３１は、露光制御信号間隔がＴ＿ｎ（最終サブフレームにおける露光制御信号間隔）であるか否かを判定する。露光制御信号間隔がＴ＿ｎではない場合（ステップＳ２２におけるＮＯ）、処理はステップＳ２３に移行する。露光制御信号間隔がＴ＿ｎである場合（ステップＳ２２におけるＹＥＳ）、処理はステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２３において、制御部３１は、露光制御信号間隔の設定値を次のサブフレーム用の値に変更する。例えば、露光制御信号間隔がＴ＿１である場合には、制御部３１は、露光制御信号間隔をＴ＿２に変更する。その後、処理はステップＳ１１に移行し、次のサブフレームの取得が行われる。

ステップＳ２４において、露光制御信号間隔がＴ＿１からＴ＿ｎまでのｎ種類である度数分布が度数分布保持部３５に取得済みである。度数分布保持部３５又は外部の信号処理装置は、度数分布のピークを検出するピーク検出処理を行って距離情報を生成する。このピーク検出処理は、例えば取得された複数の階級にわたる度数の最大値を取得して、最大値に対応する露光制御信号間隔に基づいて測距装置１から対象物Ｘまでの距離を算出する処理であり得る。より具体的には、ピークに対応する露光制御信号間隔をＴ＿ｐ、光速をｃ（約３０万ｋｍ／ｓ）とするとき、距離ＹはＹ＝ｃ×Ｔ＿ｐ／２により算出することができる。

ステップＳ２５において、制御部３１は、測距を終了するか否かを判定する。測距を終了すると判定された場合（ステップＳ２５におけるＹＥＳ）、本処理は終了する。測距を終了しないと判定された場合（ステップＳ２５におけるＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行し、次の測距フレームの取得が行われる。

上述のように、本実施形態によれば、ビニング処理が有効化されている場合において、取得するマイクロフレームの数を低減することができ、処理時間が短縮され得る。したがって、フレームレートが向上し得る光電変換装置が提供される。

マイクロフレーム数の低減の具体例を説明する。例えば、１サブフレーム当たりの光子検出数の最大値が６３であり、測距処理が１２８距離分（１２８サブフレーム）だけ行われる場合を想定する。この場合、１距離及び１画素当たりの度数分布の保持に要する記憶容量は６ビットである。１距離当たりの度数の最大値が６３である場合、１サブフレーム当たりのマイクロフレーム数は、ビニング処理が無効化されている場合には６３であり、ビニング処理が有効化されている場合には１６である。なお、１６×４の値は６４であり、ビニング処理が無効化されている場合には光子検出数が６４であることもあり得るが、この場合には１つの度数が切り捨てられ、６３が保持される。ビニング処理が無効化されている場合の１２８距離分のマイクロフレーム数は、６３×１２８＝８０６４マイクロフレームである。これに対し、ビニング処理が有効化されている場合の１２８距離分のマイクロフレーム数は、１６×１２８＝２０４８マイクロフレームである。したがって、マイクロフレーム数は、概ねビニング対象の画素数の逆数に比例する。したがって、ビニング対象の画素数が多いほどマイクロフレーム数がより低減される。

本実施形態においては、ビニング有無によるマイクロフレーム数の変化割合が１：４に固定されているが、この変化割合は制御部３１の制御に応じて動的に変更されてもよい。例えば、対象物の反射率が低く受光の度数が十分に確保できない場合には、ビニング処理を行うことで光子の検出確率を増大させることができる。このような用途でビニング処理が行われる場合には、ビニングが有効化されている場合のマイクロフレーム数をビニングが無効化されている場合の１／４回より多く（ビニングされる画素数の逆数よりも多く）してもよい。これにより、光子の受光度数を増大させることができ、信号の精度が向上する。また、これとは逆に対象物の反射率が高い場合には、ビニングが有効化されている場合のマイクロフレーム数をビニングが無効化されている場合の１／４回より小さく（ビニングされる画素数の逆数よりも小さく）してもよい。これにより、処理がより高速化される。すなわち、ビニングが無効化されている場合のマイクロフレーム数に対するビニングが有効化されている場合のマイクロフレーム数の比の値は、ビニングされる画素数の逆数以上であってもよく、ビニングされる画素数の逆数未満であってもよい。

なお、本実施形態の度数分布保持部３５は、すべてのマイクロフレームを記憶することを前提としているが、一部のデータを保持しない構成であってもよい。例えば、複数のサブフレームのうちの最大値のもののみを保持する等の手法を採用することにより、記憶容量を削減してもよい。

［第２実施形態］
本実施形態では、第１実施形態の１つの測距フレーム期間の間に距離解像度が異なる２段階の測距を行う変形例を説明する。本実施形態において、第１実施形態と共通する要素については説明を省略又は簡略化する場合がある。

図６は、本実施形態に係る測距フレーム取得の概略を示す図である。図６の「フレーム期間」に示されているように、１つの測距フレーム期間が、第１段階ＳＴＡと第２段階ＳＴＢの２つの段階に区分されている。フレーム期間の第１段階ＳＴＡには、複数のサブフレーム期間ＳＦＡ＿１、ＳＦＡ＿２、…、ＳＦＡ＿ｎ１においてｎ１個のサブフレームの取得が行われ、その後、ピーク出力期間ＰＯＵＴＡにピークの判定及び出力が行われる。フレーム期間の第２段階ＳＴＢには、複数のサブフレーム期間ＳＦＢ＿１、ＳＦＢ＿２、…、ＳＦＢ＿ｎ２においてｎ２個のサブフレームの取得が行われ、その後、ピーク出力期間ＰＯＵＴＢにピークの判定及び出力が行われる。なお、ｎ１、ｎ２はいずれも２以上の整数である。

「サブフレーム期間」には、第１段階ＳＴＡの１サブフレーム期間に含まれる複数のマイクロフレーム期間ＭＦＡ＿１、ＭＦＡ＿２、…、ＭＦＡ＿ｍ１が示されている。また、「サブフレーム期間」には、第２段階ＳＴＢの１サブフレーム期間に含まれる複数のマイクロフレーム期間ＭＦＢ＿１、ＭＦＢ＿２、…、ＭＦＢ＿ｍ２も示されている。なお、ｍ１、ｍ２はいずれも２以上の整数である。

第１段階ＳＴＡにおいてはビニング処理が有効化されており、第２段階ＳＴＢにおいてはビニング処理が無効化されている。また、図６の「第１段階の露光制御信号」及び「第２段階の露光制御信号」に示されているように、第１段階ＳＴＡの露光期間ＬＤは、第２段階ＳＴＢの露光期間ＬＢよりも長い。

図７は、本実施形態に係る測距装置１の動作を示すフローチャートである。図７は測距期間の開始から終了までの動作を示している。

ステップＳ３１において、制御部３１は、第１段階ＳＴＡ用の露光制御信号の有効期間（露光期間ＬＤのハイレベルの期間）を第１の長さに設定する。第１の長さは、後述するステップＳ３４で設定される第２の長さよりも長い。言い換えると、第１段階ＳＴＡでは、反射光の検出期間が長く、距離方向の解像度が低い状態での測距が行われる。

第１段階ＳＴＡに相当するステップＳ３２において、測距装置１は、ビニング処理を有効化し、かつ、測距の距離範囲を全範囲に設定した状態で図５と同様の測距処理を行う。すなわち、図５のステップＳ１５、Ｓ１９においてＹＥＳが選択される状態で図５と同様の測距処理が行われる。したがって、第１実施形態と同様に、１サブフレーム当たりのマイクロフレーム数はビニング処理が無効化されている場合に比べて１／４である。

ステップＳ３３において、測距装置１は、ステップＳ３２の処理で得られた度数分布（第２度数分布）から取得された距離情報から対象物Ｘの概略距離を取得する。第２段階ＳＴＢの測距の取得範囲は、この概略距離に基づいて設定される。以上の処理により、画素Ｐの行方向及び列方向の解像度と距離方向の解像度とがいずれも低い距離情報の取得が行われる。

ステップＳ３４において、制御部３１は、第２段階ＳＴＢ用の露光制御信号の有効期間（露光期間ＬＢのハイレベルの期間）を第２の長さに設定する。第２の長さは、第１の長さよりも短い。言い換えると、第２段階ＳＴＢでは、第１段階ＳＴＡよりも距離方向の解像度が高い状態での測距が行われる。

第２段階ＳＴＢに相当するステップＳ３５において、測距装置１は、ビニング処理を無効化し、かつ、測距の距離範囲を対象物Ｘの概略距離の近傍の所定範囲に狭く設定した状態で図５と同様の測距処理を行う。すなわち、図５のステップＳ１５、Ｓ１９においてＮＯが選択される状態で図５と同様の測距処理が行われる。以上の処理により、画素Ｐの行方向及び列方向の解像度と距離方向の解像度とがいずれも高い距離情報の取得が行われる。なお、第２段階ＳＴＢにおいて測距が行われる所定範囲は、例えば、第１段階ＳＴＡの１つのサブフレームがカバーする距離範囲に相当する。

ステップＳ３６において、測距装置１は、ステップＳ３２の処理で得られた距離情報のうち、対象物Ｘの概略距離の近傍の部分をステップＳ３５の処理で得られた度数分布（第１度数分布）から取得された距離情報に置き換えることで距離情報の更新を行う。

ステップＳ３７において、制御部３１は、測距を終了するか否かを判定する。測距を終了すると判定された場合（ステップＳ３７におけるＹＥＳ）、本処理は終了する。測距を終了しないと判定された場合（ステップＳ３７におけるＮＯ）、処理はステップＳ３１に移行し、次の測距フレームの取得が行われる。

本実施形態によれば、対象物Ｘの近傍の解像度を維持しつつ、取得するマイクロフレームの数を低減することができ、処理時間が短縮され得る。したがって、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、対象物Ｘの近傍の精度を維持しつつフレームレートが向上し得る光電変換装置が提供される。

ここで、全距離をビニングせずに測距処理を行う場合のマイクロフレーム数と本実施形態のマイクロフレーム数との比較について説明する。例えば、第１実施形態と同様に１サブフレーム当たりの光子検出数の最大値が６３であり、距離分解能が１２８である場合、１測距フレームを得るためのマイクロフレーム数は８０６４である。これに対し、本実施形態においては第１段階ＳＴＡの距離分解能が８であり、第２段階ＳＴＢの距離分解能が１６であるものとし、第２段階ＳＴＢの測定範囲は第１段階ＳＴＡの１つのサブフレームがカバーする範囲であるものとする。この場合、第１段階ＳＴＡにおけるマイクロフレーム数は１６×８＝１２８マイクロフレームであり、第２段階ＳＴＢにおけるマイクロフレーム数は６３×１６＝１００８マイクロフレームである。これらの合計は１１３６マイクロフレームであるため、対象物Ｘの近傍の解像度を維持しつつ、取得するマイクロフレームの数を低減することができる。

なお、第１段階ＳＴＡにおいて対象物Ｘが存在しないことが既知である距離範囲については読み出しを行わないようにしてもよい。この場合、測距処理を更に高速化することができる。

［第３実施形態］
本実施形態では、第１実施形態のビニング処理の有無の切り替えの適用例等を説明する。本実施形態において、第１実施形態と共通する要素については説明を省略又は簡略化する場合がある。本実施形態で説明する適用例は自動運転、運転補助等のための車両用の測距処理であるが、適用例はこれに限られるものではない。

図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、本実施形態に係る測距装置１の動作の概略を示す模式図である。図８（ａ）は、車載カメラにより撮像された車両外の画像の例である。図８（ａ）には、測距の対象物Ｂ１からＢ７が図示されている。

図８（ｂ）は、図８（ａ）の奥行方向における測距装置１と対象物Ｂ１からＢ７との位置を模式的に示す図である。測距装置１は位置Ｌ０にあるものとする。また、対象物Ｂ１からＢ７は、位置Ｌ０から位置ＬＭＡＸの間にあるものとする。位置ＬＭＡＸは測距範囲の中の最も測距装置１から遠い位置である。位置Ｌ０から位置ＬＴＨの間（距離が閾値未満）を近距離とし、位置ＬＴＨから位置ＬＭＡＸの間（距離が閾値以上）を遠距離とする。すなわち、位置ＬＴＨは近距離と遠距離の間の閾値である。

図８（ｃ）は、測距の距離範囲及びビニングの有無の設定を時系列で模式的に示す図である。図８（ｃ）の１つのボックスは１測距フレームを示しており、ボックス内の記載は測距処理の条件を示している。図８（ｃ）に示されているように、異なる条件での測距が複数回繰り返し行われる。「Ｌ０－ＬＴＨ」は、位置Ｌ０から位置ＬＴＨの間の近距離の範囲で測距が行われることを示している。「ＬＴＨ－ＬＭＡＸ」は、位置ＬＴＨから位置ＬＭＡＸの間の遠距離の範囲で測距が行われることを示している。「ビニング」は、第１実施形態で述べたビニング処理が有効化されていることを示している。「非ビニング」は、第１実施形態で述べたビニング処理が無効化されていることを示している。図８（ｃ）に示されているように、位置Ｌ０から位置ＬＴＨの間の近距離の測距が行われる場合にはビニング処理が有効化され、位置ＬＴＨから位置ＬＭＡＸの間の遠距離の測距が行われる場合にはビニング処理が無効化されているという設定が採用されている。また、図８（ｃ）に示されているように、近距離の測距は遠距離の測距よりも高頻度に行われている。

上述のような設定がなされていることによる効果を説明する。一般的に、自車両との距離が近い対象物の衝突可能性は、自車両との距離が遠い対象物の衝突可能性よりも高い。したがって、車両用の測距においては、近距離の測距の高頻度化が望まれる。図８（ａ）及び図８（ｂ）の例においては、近距離にある対象物Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が、遠距離にある対象物Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７と比較して自車両に影響を与える可能性が高い。したがって、本実施形態では、近距離の測距は遠距離の測距よりも高頻度に行われている。これにより、衝突可能性が高い近距離の対象物を高頻度に測距することで対象物をより早く検知することができる。

また、一般的に近距離にある対象物は、遠距離にある対象物に比べて、画像中の大きさが大きい傾向がある。したがって、ビニング処理が行われることにより画素Ｐの行方向及び列方向の解像度が低下しても物体の検出への影響は小さい。したがって、本実施形態では、近距離の測距が行われる場合にはビニング処理が有効化され、遠距離の測距が行われる場合にはビニング処理が無効化されている。これにより、近距離の測距を高速かつ高頻度に行うことができ、遠距離の測距の解像度が確保される。

したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、距離に応じて適正な検知頻度と解像度が確保できる測距装置１が提供される。

遠距離の測距の際には、露光制御信号の有効期間の長さを、近距離の測距の際と比較して長くすることにより、距離分解能を低下させてもよい。これにより、取得するマイクロフレームの数を低減することができ、処理時間が短縮され得る。

図８（ｃ）では、位置ＬＴＨから位置ＬＭＡＸの間の測距が一括して行われる例を示しているがこれに限られない。例えば、位置ＬＴＨから位置ＬＭＡＸの間の測距を複数の処理に分割し、これらの複数の処理を近距離の測距の間の異なる期間に分割して実行してもよい。これにより、近距離の測距の周期を一定にすることができるため、近距離の測距の時間間隔を短縮することができる。

第１実施形態と同様に、ビニング有無によるマイクロフレーム数の変化割合は１：４であってもよいが、これに限られない。例えば、対象物の距離が近い場合は、発光部２０から発せられた光の反射光が受光部４０において検出されやすい。したがって、マイクロフレーム数を１／４よりも小さくしてもよく、その場合にも外乱の影響を受けにくい。

一方、対象物の距離が遠い場合には、発光部２０から発せられた光の反射光が受光部４０において検出されにくい。したがって、遠距離の測距の場合にもビニング処理が有効化されてもよく、反射光の検出率を向上させることができる。また、例えば、ビニング処理によって使用されなくなる画素用の度数分布の記憶領域を活用することにより、遠距離の測距における１サブフレームあたりのマイクロフレーム数を増加させてもよく、検出精度が向上し得る。

［第４実施形態］
上述の第１実施形態乃至第３実施形態においては、露光制御信号を用いて測距範囲を制御する方式による測距装置１の構成及び制御手法に関して説明した。しかしながら、測距装置１に適用可能な方式はこれに限定されない。これ以外の方式として、ＴＤＣ（Ｔｉｍｅ－ｔｏ－ＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）と呼ばれる回路を用いる手法も適用可能である。この手法では、発光と同時に発光からの経過時間を計測するカウンタに時間カウント動作を開始させ、画素が反射光を受光したことを示す受光パルスの受信時の時間カウンタ値とカウンタの動作周波数から、対象物の距離が取得される。本実施形態では、ＴＤＣを用いる手法の適用例を説明する。本実施形態において、第１実施形態乃至第３実施形態と共通する要素については説明を省略又は簡略化する場合がある。

図９は、本実施形態に係る測距装置１の概略構成例を示す機能ブロック図である。本実施形態の測距装置１は、図２の構成のビニング処理部３３及び度数分布保持部３５に代えて時間カウント部３７及び時間変換部３８を有している。

制御部３１は、発光部２０に発光のタイミングを制御する発光制御信号を出力する。制御部３１は、この発光制御信号と同期するように、時間カウント部３７における時間カウントの動作開始及び動作終了を制御する制御信号を出力する。また、制御部３１は、受光部４０に対し、画素Ｐを駆動する駆動パルスを出力し、画素Ｐの露光の制御及び所定領域の画素Ｐからの受光パルスの出力の制御を行う。また、制御部３１は、１回の測距における測定回数（発光及び受光の処理の繰り返し回数）の制御を行う。この測定回数は度数分布の生成のための受光結果の積算回数である。

画素Ｐは、実施形態１乃至３で示した露光制御信号による露光制御処理は行わない。これに代えて、画素Ｐは、時間カウント部３７の時間カウント動作の有効期間中に光子を検出したタイミングで、受光パルスを時間変換部３８に出力する動作を行う。

時間カウント部３７は、クロック信号に基づいて時間カウントを行うカウンタを含み得る。時間カウント部３７は、制御部３１から時間カウント動作の開始制御を受けた時に、時間変換部３８に対して時間カウント値の出力を開始する。そして、時間カウント部３７は、制御部３１から時間カウント動作の終了制御を受けた時に、時間カウント値の出力を停止する。

時間変換部３８は、上述のＴＤＣを含む。時間変換部３８は、時間カウント部３７から出力される時間カウント値を参照して、各画素Ｐが出力する受光パルスを受けた時点の時間カウント値をデータ伝搬部３２に出力する。データ伝搬部３２は、各画素Ｐの受光タイミングを示す時間カウント値を、１サイクルに所定の画素数分だけ出力する。この時間カウント値は、発光から受光までの光の飛行時間を示すため、測距装置１から対象物Ｘまでの距離に相当する。

度数分布生成部３４は、制御部３１から出力される制御信号とデータ伝搬部３２から出力される時間カウント値に基づいて、時間（又は距離）を階級とし、受光回数を度数とする度数分布を生成する。制御部３１から出力される制御信号がビニング処理の無効化を指示している場合、度数分布生成部３４は、複数の画素Ｐのそれぞれについて度数分布を生成する。一方、制御部３１から出力される制御信号がビニング処理の有効化を指示している場合、度数分布生成部３４は、ビニング対象である複数の画素Ｐの出力信号に対応する時間カウント値を１つに統合した度数分布を生成する。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本実施形態に係るビニング処理を模式的に示すブロック図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、受光部４０、制御部３１、時間カウント部３７、時間変換部３８及び度数分布生成部３４のうちのビニング処理に関連する要素をより詳細に示している。図１０（ａ）はビニング処理が無効化されている場合の動作を示しており、図１０（ｂ）はビニング処理が有効化されている場合の動作を示している。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されているように、本実施形態におけるビニング処理は、隣接する２行及び２列の４つの画素Ｐのビニング処理が行われるものとするが、ビニングの対象となる画素Ｐの数はこれに限られない。なお、データ伝搬部３２はビニング処理の説明において不要であるため、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において図示が省略されている。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、４つの画素Ｐにはこれらを区別するために「画素Ａ」、「画素Ｂ」、「画素Ｃ」及び「画素Ｄ」のラベルが付されている。度数分布生成部３４は、４つの比較器ＣＭＰと、４つのメモリＭＥＭ２と、ビニング制御回路３４１とを有している。４つの比較器ＣＭＰには、これらを区別するために「比較器Ａ」、「比較器Ｂ」、「比較器Ｃ」及び「比較器Ｄ」のラベルが付されている。「比較器Ａ」、「比較器Ｂ」、「比較器Ｃ」及び「比較器Ｄ」は、それぞれ「画素Ａ」、「画素Ｂ」、「画素Ｃ」及び「画素Ｄ」に対応して配されている。４つのメモリＭＥＭ２には、これらを区別するために「メモリＡ」、「メモリＢ」、「メモリＣ」及び「メモリＤ」のラベルが付されている。「メモリＡ」、「メモリＢ」、「メモリＣ」及び「メモリＤ」は、それぞれ「画素Ａ」、「画素Ｂ」、「画素Ｃ」及び「画素Ｄ」に対応して配されている。

図９を参照して説明したように、時間変換部３８は、複数の画素Ｐのそれぞれについて画素Ｐから出力される受光パルスを受けた時点の時間カウント値を度数分布生成部３４に出力する。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の例では、４つの画素Ｐのすべてについて時間変換部３８は、「２」を出力するものとする。

比較器ＣＭＰは、入力された時間カウント値をワンホットのデジタルデータに変換してビニング制御回路３４１に出力する。本例では比較器ＣＭＰには「２」が入力されているので、比較器ＣＭＰは２桁目が「１」でありそれ以外の桁が「０」であるデジタルデータを出力する。このワンホットのデジタルデータは、メモリＭＥＭ２の各桁への加算値を指示する情報である。

ビニング制御回路３４１は、制御部３１から出力される制御信号に応じてビニング処理の有効化と無効化を切り替え可能である。また、ビニング制御回路３４１は、４つのメモリに記憶されているデジタルデータの各桁に所定の値を加算する処理を行うことができる。

図１０（ａ）に示されているように、ビニング処理が無効化されている場合には、ビニング制御回路３４１は、各画素Ｐに対応するメモリＭＥＭ２に対して、ワンホットのデジタルデータの値を加算する処理を行う。図１０（ａ）の例では各メモリＭＥＭ２の２桁目の値を１だけ加算する処理が行われる。この動作を繰り返すことで、各メモリＭＥＭ２には対応する画素Ｐの度数分布が生成される。

図１０（ｂ）に示されているように、ビニング処理が有効化されている場合には、ビニング制御回路３４１は、１つのメモリＭＥＭ２（図１０（ｂ）におけるメモリＡ）に対して、４つのワンホットのデジタルデータの値を合算した値を加算する処理を行う。図１０（ａ）の例では１つのメモリＭＥＭ２の２桁目の値を４だけ加算する処理が行われる。この動作を繰り返すことで、１つのメモリＭＥＭ２に４つの画素Ｐの出力が統合された度数分布が生成される。なお、図１０（ｂ）において、ハッチングを付して示されているメモリＭＥＭ２は度数分布の記憶動作を行わないメモリＭＥＭ２を示している。記憶動作を行わないメモリＭＥＭ２については、電源の供給を停止又は減少させる等の手法により省電力処理を行うことが好適である。これにより、ビニング処理が有効化されている場合のメモリＭＥＭ２の消費電力をビニング処理が無効化されている場合のメモリＭＥＭ２の消費電力よりも小さくすることができる。

４つの画素Ｐにおいて同じ距離にある対象物Ｘが検出される場合には、ビニング処理を行うことによりビニング処理が無効化されている場合に比べて４倍の速度で度数分布が生成される。したがって、ビニング処理を行うことにより画素Ｐの行方向及び列方向の解像度は低下するものの、ビニング処理が無効化されている場合に比べて概ね１／４の測定回数で度数分布を生成することができる。

上述のように、ＴＤＣを用いた本実施形態の構成においても第１実施形態乃至第３実施形態と同様に、ビニング処理が有効化されている場合において、測定回数を低減することができ、処理時間が短縮され得る。したがって、フレームレートが向上し得る光電変換装置が提供される。

本実施形態では、度数分布の生成前に各画素Ｐの出力信号のビニング処理が行われる構成を示しているが、ビニング処理のタイミングはこれに限られない。例えば、各画素Ｐの度数分布を個別に生成し、距離の算出の際に複数の度数分布を合算してもよい。この場合にもビニング処理が有効化されている場合の測定回数をビニング処理が無効化されている場合の測定回数よりも少なくすることで処理時間が短縮され得る。

［第５実施形態］
本実施形態では、第１実施形態乃至第４実施形態に係る測距装置１に適用され得る、アバランシェフォトダイオードを含む光電変換装置の具体的な構成例について述べる。本実施形態の構成例は一例であり、測距装置１に適用可能な光電変換装置はこれに限られない。

図１１は、本実施形態に係る光電変換装置１００の全体構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、互いに積層されたセンサ基板１１（第１基板）と、回路基板２１（第２基板）とを有する。センサ基板１１と回路基板２１とは、電気的に相互に接続されている。センサ基板１１は、複数の行及び複数の列をなすように配された複数の画素１０１が配された画素領域１２を有している。回路基板２１は、複数の行及び複数の列をなすように配された複数の画素信号処理部１０３が配された第１回路領域２２と、第１回路領域２２の外周に配された第２回路領域２３とを有している。第２回路領域２３は、複数の画素信号処理部１０３を制御する回路等を含み得る。センサ基板１１は、入射光を受ける光入射面と、光入射面に対向する接続面とを有している。センサ基板１１は、接続面側において回路基板２１と接続されている。すなわち、光電変換装置１００は、いわゆる裏面照射型である。

本明細書において、「平面視」とは、光入射面とは反対側の面に対して垂直な方向から視ることを指す。また、断面とは、センサ基板１１の光入射面とは反対側の面に対して垂直な方向における面を指す。なお、微視的に見て光入射面が粗面である場合もあり得るが、その場合には巨視的に見たときの光入射面を基準として平面視を定義する。

以下では、センサ基板１１と回路基板２１とは、ダイシングされたチップであるものとして説明するが、センサ基板１１と回路基板２１とは、チップに限定されるものではない。例えば、センサ基板１１と回路基板２１とは、ウエハであってもよい。また、センサ基板１１と回路基板２１とがダイシング済みのチップである場合には、光電変換装置１００は、ウエハ状態で積層した後にダイシングされることにより製造されてもよく、ダイシングされた後に積層されることにより製造されてもよい。

図１２は、センサ基板１１の配置例を示す概略ブロック図である。画素領域１２には、複数の行及び複数の列をなすように配された複数の画素１０１が配されている。複数の画素１０１の各々は、光電変換素子としてアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤと呼ぶ）を含む光電変換部１０２を基板内に有している。

ＡＰＤで生じる電荷対のうち信号電荷として用いられる電荷の導電型を第１導電型と呼ぶ。第１導電型とは、信号電荷と同じ極性の電荷を多数キャリアとする導電型を指す。また、第１導電型と反対の導電型、すなわち、信号電荷と異なる極性の電荷を多数キャリアとする導電型を第２導電型と呼ぶ。以下の説明のＡＰＤにおいては、ＡＰＤのアノードは固定電位とされており、ＡＰＤのカソードから信号が取り出される。したがって、第１導電型の半導体領域とはＮ型半導体領域であり、第２導電型の半導体領域とはＰ型半導体領域である。なお、ＡＰＤのカソードが固定電位とされ、ＡＰＤのアノードから信号が取り出される構成であってもよい。この場合は、第１導電型の半導体領域とはＰ型半導体領域であり、第２導電型の半導体領域とはＮ型半導体領域である。また、以下では、ＡＰＤの一方のノードを固定電位とする場合について説明するが、両方のノードの電位が変動する構成であってもよい。

図１３は、回路基板２１の構成例を示す概略ブロック図である。回路基板２１は、複数の行及び複数の列をなすように配された複数の画素信号処理部１０３が配された第１回路領域２２を有している。

また、回路基板２１には、垂直走査回路１１０、水平走査回路１１１、読み出し回路１１２、画素出力信号線１１３、出力回路１１４及び制御信号生成部１１５が配されている。図１２に示されている複数の光電変換部１０２と、図１３に示されている複数の画素信号処理部１０３は、それぞれ、画素１０１ごとに設けられた接続配線を介して電気的に接続されている。

制御信号生成部１１５は、垂直走査回路１１０、水平走査回路１１１及び読み出し回路１１２を駆動する制御信号を生成し、これらの各部に供給する制御回路である。これにより、制御信号生成部１１５は、各部の駆動タイミング等の制御を行う。

垂直走査回路１１０は、制御信号生成部１１５から供給された制御信号に基づいて、複数の画素信号処理部１０３の各々に制御信号を供給する。垂直走査回路１１０は、第１回路領域２２の行ごとに設けられている駆動線を介して各画素信号処理部１０３に対して行ごとに制御信号を供給する。なお、後述するように、この駆動線は各行について複数本であり得る。垂直走査回路１１０にはシフトレジスタ、アドレスデコーダ等の論理回路が用いられ得る。これにより、垂直走査回路１１０は、画素信号処理部１０３から信号を出力させる行の選択を行う。

画素１０１の光電変換部１０２から出力された信号は、画素信号処理部１０３で処理される。画素信号処理部１０３は、光電変換部１０２に含まれるＡＰＤから出力されるパルスをカウントすることによりデジタル信号を取得して保持する。

画素信号処理部１０３は、必ずしもすべての画素１０１に１つずつ設けられていなくてもよい。例えば、複数の画素１０１によって１つの画素信号処理部１０３が共有されていてもよい。この場合、画素信号処理部１０３は、各光電変換部１０２から出力された信号を順次処理することにより、各画素１０１に対して信号処理の機能を提供する。

水平走査回路１１１は、制御信号生成部１１５から供給された制御信号に基づいて、読み出し回路１１２に制御信号を供給する。画素信号処理部１０３は、第１回路領域２２の列ごとに設けられている画素出力信号線１１３を介して読み出し回路１１２に接続されている。１つの列の画素出力信号線１１３は、対応する列の複数の画素信号処理部１０３に共有されている。画素出力信号線１１３は、複数の配線を含んでおり、少なくとも、各画素信号処理部１０３からデジタル信号を読み出し回路１１２に出力する機能と、信号を出力させる列を選択するための制御信号を画素信号処理部１０３に供給する機能とを有している。読み出し回路１１２は、制御信号生成部１１５から供給された制御信号に基づいて、出力回路１１４を介して光電変換装置１００の外部の記憶部又は信号処理部に信号を出力する。

画素領域１２における光電変換部１０２の配列は１次元状であってもよい。また、画素信号処理部１０３の機能は、必ずしもすべての画素１０１に１つずつ設けられていなくてもよい。例えば、複数の画素１０１によって１つの画素信号処理部１０３が共有されていてもよい。この場合、画素信号処理部１０３は、各光電変換部１０２から出力された信号を順次処理することにより、各画素１０１に対して信号処理の機能を提供する。

図１２及び図１３に示されているように、平面視で画素領域１２に重なる領域に、複数の画素信号処理部１０３が配された第１回路領域２２が配される。そして、平面視において、センサ基板１１の端と画素領域１２の端との間に重なるように、垂直走査回路１１０、水平走査回路１１１、読み出し回路１１２、出力回路１１４、制御信号生成部１１５が配される。言い換えると、センサ基板１１は、画素領域１２と画素領域１２の周りに配された非画素領域とを有する。そして、回路基板２１において、平面視で非画素領域に重なる領域に、垂直走査回路１１０、水平走査回路１１１、読み出し回路１１２、出力回路１１４及び制御信号生成部１１５が配された第２回路領域２３（図１１において前述）が配されている。

なお、画素出力信号線１１３の配置、読み出し回路１１２の配置及び出力回路１１４の配置は図１３に示されているものに限定されない。例えば、画素出力信号線１１３が行方向に延びて配されており、対応する行の複数の画素信号処理部１０３に共有される配置であってもよい。そして、各行の画素出力信号線１１３が接続されるように読み出し回路１１２が配されていてもよい。

図１４は、本実施形態に係る光電変換部１０２及び画素信号処理部１０３の１画素分の構成例を示す概略ブロック図である。図１４には、センサ基板１１に配された光電変換部１０２と回路基板２１に配された画素信号処理部１０３との接続関係を含むより具体的な構成例が模式的に示されている。なお、図１４においては図１３における垂直走査回路１１０と画素信号処理部１０３との間の駆動線を駆動線２１３、２１４、２１５として示している。

光電変換部１０２は、ＡＰＤ２０１を有している。画素信号処理部１０３は、クエンチ素子２０２、波形整形部２１０、カウンタ回路２１１、選択回路２１２及びゲーティング回路２１６を有している。なお、画素信号処理部１０３は、波形整形部２１０、カウンタ回路２１１、選択回路２１２及びゲーティング回路２１６の少なくとも１つを有していればよい。

ＡＰＤ２０１は、光電変換により入射光に応じた電荷を生成する。ＡＰＤ２０１のアノードには、電圧ＶＬ（第１電圧）が供給される。また、ＡＰＤ２０１のカソードは、クエンチ素子２０２の第１端子及び波形整形部２１０の入力端子に接続されている。ＡＰＤ２０１のカソードには、アノードに供給される電圧ＶＬよりも高い電圧ＶＨ（第２電圧）が供給される。これにより、ＡＰＤ２０１のアノードとカソードには、ＡＰＤ２０１がアバランシェ増倍動作をするような逆バイアス電圧が供給される。逆バイアス電圧が供給されているＡＰＤ２０１において、入射光により電荷が生じると、この電荷がアバランシェ増倍を起こし、アバランシェ電流が発生する。

なお、ＡＰＤ２０１に逆バイアスの電圧が供給される場合の動作モードには、ガイガーモードとリニアモードとがある。ガイガーモードはアノード及びカソードの電位差が降伏電圧より大きい電位差で動作させるモードであり、リニアモードはアノード及びカソードの電位差が降伏電圧近傍又はそれ以下で動作させるモードである。

ガイガーモードで動作させるＡＰＤをＳＰＡＤ（ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＡｖａｌａｎｃｈｅＤｉｏｄｅ）と呼ぶ。このとき、例えば、電圧ＶＬ（第１電圧）が－３０Ｖであり、電圧ＶＨ（第２電圧）が１Ｖである。ＡＰＤ２０１は、リニアモードで動作させてもよく、ガイガーモードで動作させてもよい。ＳＰＡＤの場合はリニアモードのＡＰＤに比べて電位差が大きくなりアバランシェ増倍の効果が顕著となるため、ＳＰＡＤであることが好ましい。

クエンチ素子２０２は、アバランシェ増倍による信号増倍時に負荷回路（クエンチ回路）として機能する。クエンチ素子２０２は、ＡＰＤ２０１に供給する電圧を抑制して、アバランシェ増倍を抑制する（クエンチ動作）。また、クエンチ素子２０２は、クエンチ動作による電圧降下に応じた電流を流すことにより、ＡＰＤ２０１に供給する電圧を電圧ＶＨへと戻す（リチャージ動作）。クエンチ素子２０２は、例えば、抵抗素子であり得る。

波形整形部２１０は、光子検出時に得られるＡＰＤ２０１のカソードの電位変化を整形して、パルス信号を出力する。波形整形部２１０としては、例えば、インバータ回路が用いられる。図１４には、波形整形部２１０としてインバータを１つ用いた例が示されているが、波形整形部２１０は、複数のインバータを直列接続した回路を用いてもよく、波形整形効果を有するその他の回路であってもよい。

ゲーティング回路２１６は、波形整形部２１０から出力されたパルス信号を所定の期間だけ通過させるようなゲーティングを行う回路である。ゲーティング回路２１６をパルス信号が通過可能な期間には、ＡＰＤ２０１に入射した光子が後段のカウンタ回路２１１でカウントされる。したがって、ゲーティング回路２１６は、画素１０１において入射光に基づく信号生成が行われる露光期間を制御する。パルス信号を通過させる期間は駆動線２１５を介して垂直走査回路１１０から供給される制御信号により制御される。図１４には、ゲーティング回路２１６としてＡＮＤ回路を１つ用いた例が示されている。ＡＮＤ回路の２つの入力端子には、パルス信号と制御信号が入力される。ＡＮＤ回路はこれらの論理積をカウンタ回路２１１に出力する。なお、ゲーティング回路２１６は、ゲーティングを実現するものであればよく、ＡＮＤ回路以外の回路構成であってもよい。また、波形整形部２１０とゲーティング回路２１６は、ＮＡＮＤ回路等の論理回路を用いることにより一体化されていてもよい。

カウンタ回路２１１は、波形整形部２１０からゲーティング回路２１６を介して出力されたパルス信号をカウントし、カウント値を示すデジタル信号を保持する。また、駆動線２１３を介して垂直走査回路１１０から制御信号が供給されたとき、カウンタ回路２１１は保持している信号をリセットする。カウンタ回路２１１は、例えば１ビットカウンタであり得る。

選択回路２１２には、図１３に示されている垂直走査回路１１０から、図１４に示されている駆動線２１４を介して制御信号が供給される。この制御信号に応じて、選択回路２１２は、カウンタ回路２１１と画素出力信号線１１３との電気的な接続、非接続を切り替える。選択回路２１２は、例えば、カウンタ回路２１１に保持されている値に応じた信号を出力するためのバッファ回路等を含む。

なお、図１４の例では、選択回路２１２においてカウンタ回路２１１と画素出力信号線１１３との電気的な接続、非接続の切り替えが行われているが、画素出力信号線１１３への信号出力を制御する手法はこれに限定されない。例えば、クエンチ素子２０２とＡＰＤ２０１との間、光電変換部１０２と画素信号処理部１０３との間等のノードにトランジスタ等のスイッチを配し、電気的な接続、非接続を切り替えることにより、画素出力信号線１１３への信号出力を制御してもよい。また、光電変換部１０２に供給される電圧ＶＨ又は電圧ＶＬの値をトランジスタ等のスイッチを用いて変えることにより画素出力信号線１１３への信号出力を制御してもよい。

図１５（ａ）、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は、本実施形態に係るＡＰＤ２０１の動作を説明する図である。図１５（ａ）は、図１４におけるＡＰＤ２０１、クエンチ素子２０２、波形整形部２１０を抜き出して示した図である。図１５（ａ）に示されるように、ＡＰＤ２０１、クエンチ素子２０２及び波形整形部２１０の入力端子の接続ノードをｎｏｄｅＡとする。また、図１５（ａ）に示されるように、波形整形部２１０の出力側をｎｏｄｅＢとする。

図１５（ｂ）は、図１５（ａ）におけるｎｏｄｅＡの電位の時間変化を示すグラフである。図１５（ｃ）は、図１５（ａ）におけるｎｏｄｅＢの電位の時間変化を示すグラフである。時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間において、図１５（ａ）のＡＰＤ２０１には、ＶＨ－ＶＬの電圧が印加されている。時刻ｔ１において光子がＡＰＤ２０１に入射すると、ＡＰＤ２０１においてアバランシェ増倍が生じる。これにより、クエンチ素子２０２にアバランシェ電流が流れ、ｎｏｄｅＡの電位は降下する。その後、電位降下量が更に大きくなり、ＡＰＤ２０１に印加される電圧が徐々に小さくなる。そして、時刻ｔ２においてＡＰＤ２０１におけるアバランシェ増倍が停止する。これにより、ｎｏｄｅＡの電圧レベルはある一定値よりも降下しなくなる。その後、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間において、ｎｏｄｅＡには電圧ＶＨのノードから電圧降下分を補う電流が流れ、時刻ｔ３においてｎｏｄｅＡは元の電位に整定する。

上述の過程において、ｎｏｄｅＡの電位がある閾値よりも低い期間においてｎｏｄｅＢの電位はハイレベルになる。このようにして、光子の入射によって生じたｎｏｄｅＡの電位の降下の波形は、波形整形部２１０によって整形され、ｎｏｄｅＢにパルスとして出力される。

本実施形態によれば、第１又は第２実施形態の測距装置１に適用され得る、アバランシェフォトダイオードを用いた光電変換装置が提供される。

［第６実施形態］
図１６（ａ）、図１６（ｂ）は、本実施形態における車載測距装置に関する機器のブロック図である。機器８０は、上述した実施形態の測距装置１の一例である距離計測部８０３と、距離計測部８０３からの信号を処理する信号処理装置（処理装置）を有する。機器８０は、対象物までの距離を計測する距離計測部８０３と、計測された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部８０４とを有する。ここで、距離計測部８０３は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部８０４は距離情報を用いて、衝突可能性を判定してもよい。

機器８０は車両情報取得装置８１０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、機器８０には、衝突判定部８０４での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ８２０が接続されている。また、機器８０は、衝突判定部８０４での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置８３０とも接続されている。例えば、衝突判定部８０４の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ８２０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置８３０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステム等の画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。機器８０のこれらの装置は上述のように車両を制御する動作の制御を行う移動体制御部として機能する。

本実施形態では車両の周囲、例えば前方又は後方を機器８０で測距する。図１６（ｂ）は、車両前方（測距範囲８５０）を測距する場合の機器を示している。測距制御手段としての車両情報取得装置８１０が、測距動作を行うように機器８０又は距離計測部８０３に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。

上述では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、機器は、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機、人工衛星、産業用ロボット及び民生用ロボット等の移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）、監視システム等、広く物体認識又は生体認識を利用する機器に適用することができる。

［変形実施形態］
本発明は、上述の実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。

本明細書の開示内容は、本明細書に記載した概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「ＡはＢである」旨（Ａ＝Ｂ）の記載があれば、「ＡはＢではない」旨（Ａ≠Ｂ）の記載を省略しても、本明細書は「ＡはＢではない」旨を開示又は示唆しているものとする。なぜなら、「ＡはＢである」旨を記載している場合には、「ＡはＢではない」場合を考慮していることが前提だからである。

本明細書の開示内容は、以下の構成を含む。
（構成１）
各々が入射光に基づいて信号を生成する複数の画素を含む受光部と、
前記受光部における受光結果を複数回積算することにより、発光装置の発光から前記受光部における受光までの時間情報と、受光の度数とが対応付けられた度数分布を生成する度数分布生成部と、
を有し、
前記度数分布生成部は、前記複数の画素のうちの１つの前記受光結果から度数分布を生成する第１モードと、前記複数の画素のうちの複数個の前記受光結果が統合された度数分布を生成する第２モードとのいずれかにより動作し、
前記第２モードにおける前記受光結果の第２積算回数は、前記第１モードにおける前記受光結果の第１積算回数よりも少ない
ことを特徴とする光電変換装置。
（構成２）
前記複数の画素の各々は、前記発光装置の発光から光の入射までの経過時間が露光期間内である場合に受光を示す信号を出力し、
互いに異なる複数の露光期間の各々における前記受光の度数から前記度数分布が生成される
ことを特徴とする構成１に記載の光電変換装置。
（構成３）
前記第２モードにおける前記露光期間の長さは、前記第１モードにおける前記露光期間の長さよりも長い
ことを特徴とする構成２に記載の光電変換装置。
（構成４）
前記発光装置の発光から前記受光部における受光までの経過時間を示す時間カウント値を前記時間情報として取得する時間変換部を更に有し、
前記度数分布生成部は、前記時間カウント値に応じた複数の階級ごとに前記受光の度数を積算することにより前記度数分布を生成する
ことを特徴とする構成１に記載の光電変換装置。
（構成５）
前記度数分布生成部は、前記第２モードにより生成された第２度数分布から取得された距離情報に基づいて、前記第１モードにより生成される第１度数分布の取得範囲を設定する
ことを特徴とする構成１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成６）
前記第１度数分布の取得範囲は、前記第２度数分布の取得範囲よりも狭い
ことを特徴とする構成５に記載の光電変換装置。
（構成７）
前記第１度数分布から取得される距離情報の距離分解能は、前記第２度数分布から取得される距離情報の距離分解能よりも高い
ことを特徴とする構成５又は６に記載の光電変換装置。
（構成８）
前記度数分布生成部は、測距を行う距離範囲に応じて前記第１モードと前記第２モードの切り替えを行う
ことを特徴とする構成１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成９）
前記度数分布生成部は、所定の閾値よりも小さい距離の測距を行う場合に前記第２モードにより動作し、前記閾値以上の距離の測距を行う場合に前記第１モードにより動作する
ことを特徴とする構成８に記載の光電変換装置。
（構成１０）
前記度数分布生成部は前記第１モード又は前記第２モードでの動作を複数回繰り返し行い、
前記度数分布生成部が前記第２モードで動作する頻度は、前記度数分布生成部が前記第１モードで動作する頻度よりも大きい
ことを特徴とする構成８又は９に記載の光電変換装置。
（構成１１）
前記度数分布生成部は、一定の周期により前記第２モードでの動作を行う
ことを特徴とする構成１０に記載の光電変換装置。
（構成１２）
前記第１積算回数に対する前記第２積算回数の比は、１より小さく、前記第２モードにおいて統合される画素の個数の逆数以上である
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成１３）
前記第１積算回数に対する前記第２積算回数の比は、前記第２モードにおいて統合される画素の個数の逆数未満である
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成１４）
前記第１積算回数に対する前記第２積算回数の比は、動的に変更される
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成１５）
前記第１積算回数に対する前記第２積算回数の比は、前記第２モードにおいて統合される画素の個数の逆数に等しい
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成１６）
前記画素はアバランシェフォトダイオードを含む
ことを特徴とする構成１乃至１５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成１７）
前記第２モードにおいて前記受光結果が統合される画素のうちの少なくとも２つが互いに隣接している
ことを特徴とする構成１乃至１６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成１８）
前記第２モードにおける前記度数分布を記憶するメモリの消費電力は、前記第１モードにおける前記メモリの消費電力よりも小さい
を備えることを特徴とする構成１乃至１７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成１９）
前記度数分布に基づく距離情報を出力する出力部を更に有する
を備えることを特徴とする構成１乃至１８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（構成２０）
移動体であって、
構成１乃至１９のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置により取得される距離情報に基づいて前記移動体を制御する移動体制御部と、
を備えることを特徴とする移動体。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

なお、上述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１測距装置
３４度数分布生成部
４０受光部

Claims

各々が入射光に基づいて信号を生成する複数の画素を含む受光部と、
前記受光部における受光結果を複数回積算することにより、発光装置の発光から前記受光部における受光までの時間情報と、受光の度数とが対応付けられた度数分布を生成する度数分布生成部と、
を有し、
前記度数分布生成部は、前記複数の画素のうちの１つの前記受光結果から度数分布を生成する第１モードと、前記複数の画素のうちの複数個の前記受光結果が統合された度数分布を生成する第２モードとのいずれかにより動作し、
前記第２モードにおける前記受光結果の第２積算回数は、前記第１モードにおける前記受光結果の第１積算回数よりも少ない
ことを特徴とする光電変換装置。
前記複数の画素の各々は、前記発光装置の発光から光の入射までの経過時間が露光期間内である場合に受光を示す信号を出力し、
互いに異なる複数の露光期間の各々における前記受光の度数から前記度数分布が生成される
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記第２モードにおける前記露光期間の長さは、前記第１モードにおける前記露光期間の長さよりも長い
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
前記発光装置の発光から前記受光部における受光までの経過時間を示す時間カウント値を前記時間情報として取得する時間変換部を更に有し、
前記度数分布生成部は、前記時間カウント値に応じた複数の階級ごとに前記受光の度数を積算することにより前記度数分布を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記度数分布生成部は、前記第２モードにより生成された第２度数分布から取得された距離情報に基づいて、前記第１モードにより生成される第１度数分布の取得範囲を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記第１度数分布の取得範囲は、前記第２度数分布の取得範囲よりも狭い
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
前記第１度数分布から取得される距離情報の距離分解能は、前記第２度数分布から取得される距離情報の距離分解能よりも高い
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
前記度数分布生成部は、測距を行う距離範囲に応じて前記第１モードと前記第２モードの切り替えを行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記度数分布生成部は、所定の閾値よりも小さい距離の測距を行う場合に前記第２モードにより動作し、前記閾値以上の距離の測距を行う場合に前記第１モードにより動作する
ことを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
前記度数分布生成部は前記第１モード又は前記第２モードでの動作を複数回繰り返し行い、
前記度数分布生成部が前記第２モードで動作する頻度は、前記度数分布生成部が前記第１モードで動作する頻度よりも大きい
ことを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
前記度数分布生成部は、一定の周期により前記第２モードでの動作を行う
ことを特徴とする請求項１０に記載の光電変換装置。
前記第１積算回数に対する前記第２積算回数の比は、１より小さく、前記第２モードにおいて統合される画素の個数の逆数以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記第１積算回数に対する前記第２積算回数の比は、前記第２モードにおいて統合される画素の個数の逆数未満である
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記第１積算回数に対する前記第２積算回数の比は、動的に変更される
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記第１積算回数に対する前記第２積算回数の比は、前記第２モードにおいて統合される画素の個数の逆数に等しい
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記画素はアバランシェフォトダイオードを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記第２モードにおいて前記受光結果が統合される画素のうちの少なくとも２つが互いに隣接している
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記第２モードにおける前記度数分布を記憶するメモリの消費電力は、前記第１モードにおける前記メモリの消費電力よりも小さい
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記度数分布に基づく距離情報を出力する出力部を更に有する
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
移動体であって、
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置により取得される距離情報に基づいて前記移動体を制御する移動体制御部と、
を備えることを特徴とする移動体。