TWI826448B - 時間測量裝置 - Google Patents

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TWI826448B TW108117015A TW108117015A TWI826448B TW I826448 B TWI826448 B TW I826448B TW 108117015 A TW108117015 A TW 108117015A TW 108117015 A TW108117015 A TW 108117015A TW I826448 B TWI826448 B TW I826448B
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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本發明之時間測量裝置具備：像素，其具有受光元件，可基於受光元件之受光結果產生包含邏輯脈衝之脈衝信號；時序檢測部，其可基於脈衝信號檢測出受光元件之受光時序；脈衝數檢測部，其可檢測出脈衝信號所含之邏輯脈衝之脈衝數；及控制部，其可基於脈衝數，控制射出複數個光脈衝之光源之動作。

Description

時間測量裝置
本發明係關於一種測量自射出光之時點至檢測光之時點為止之時間的時間測量裝置。
對至測定對象物之距離進行測定時，常使用TOF(Time Of Flight：飛行時間)法。於該TOF法中，射出光且檢測由測定對象物反射之反射光。且，於TOF法中，藉由測量射出光之時點及檢測出反射光之時點之間之時間差，而測量至測定對象物之距離(例如，專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-91377號公報
然而，一般對電子機器，期望消耗電力較低，對時間測量裝置，亦期望消耗電力較低。
本發明較理想為提供一種可減少電力消耗之時間測量裝置。
本發明之一實施形態之第1時間測量裝置具備像素、時序檢測部、脈衝數檢測部、及控制部。像素為具有受光元件，可基於受光元件之受光結果而產生包含邏輯脈衝之脈衝信號者。時序檢測部為可基於脈衝信號檢測受光元件之受光時序者。脈衝數檢測部為可檢測脈衝信號所含邏輯脈衝之脈衝數者。控制部為可基於脈衝數控制射出複數個光脈衝之光源之動作者。
本發明之一實施形態之第2時間測量裝置具備第1像素、第2像素、時序檢測部、脈衝數檢測部、及控制部。第1像素為具有第1受光元件，可基於第1受光元件之受光結果而產生包含邏輯脈衝之第1脈衝信號者。第2像素為具有第2受光元件，可基於第2受光元件之受光結果而產生包含邏輯脈衝之第2脈衝信號者。時序檢測部為可基於第1脈衝信號檢測第1受光元件之受光時序者。脈衝數檢測部為可檢測第2脈衝信號所含之邏輯脈衝之脈衝數者。控制部為可基於脈衝數控制射出複數個光脈衝之光源之動作者。
本發明之一實施形態之第1時間測量裝置中，基於受光元件之受光結果，產生包含邏輯脈衝之脈衝信號，並基於該脈衝信號，檢測受光元件之受光時序。又，檢測脈衝信號所含之邏輯脈衝之脈衝數，並基於該脈衝數控制射出複數個光脈衝之光源之動作。
本發明之一實施形態之第2時間測量裝置中，基於第1受光元件之受光結果，產生包含邏輯脈衝之第1脈衝信號，並基於該第1脈衝信號，檢測 第1受光元件之受光時序。又，基於第2受光元件之受光結果，產生包含邏輯脈衝之第2脈衝信號。且，檢測該第2脈衝信號所含之邏輯脈衝之脈衝數，並基於該脈衝數控制射出複數個光脈衝之光源之動作。
根據本發明之一實施形態之第1時間測量裝置及第2時間測量裝置，因基於脈衝信號所含之邏輯脈衝之脈衝數控制光源之動作，故可減少消耗電力。再者，此處所記載之效果未必受到限定，亦可為本發明中所記載之任一效果。
1:時間測量裝置
1A:時間測量裝置
1D:時間測量裝置
1E:時間測量裝置
2:時間測量裝置
3:時間測量裝置
9:攝像裝置
11:光源
12:光源驅動部
12A:光源驅動部
12D:光源驅動部
12E:光源驅動部
13:透鏡
16E:計數器
17D:光強度設定部
20:感測器部
20A:感測器部
20C:感測器部
20D:感測器部
20E:感測器部
20F:感測器部
20G:感測器部
20H:感測器部
21:像素陣列
21F:像素陣列
21H:像素陣列
22:選擇信號產生部
23:計數器
24:TDC
25:頻率曲線產生電路
26:處理部
27:控制部
27C:控制部
27D:控制部
27E:控制部
27G:控制部
28:發光時序設定部
29:光強度設定部
29C:光強度設定部
29G:光強度設定部
31:受光元件
32:電晶體
33:電晶體
34:反相器
35~38:電晶體
39:反相器
40:感測器部
42:光源驅動部
47:控制部
48:發光時序設定部
49:光脈衝數設定部
50:感測器部
57:控制部
58:發光時序設定部
59:閾值設定部
60:攝像部
61:像素陣列
63:計數器
66:處理部
111:半導體基板
112:半導體基板
123:計數器部
124:時間測量部
125:頻率曲線產生部
125G:頻率曲線產生部
155:頻率曲線產生部
163:計數器部
C1:值
C2:值
CK:時脈信號
CN:T計數值
CNTmax:最大計數值
D:深度值
D1:中心值
F:訊框期間
HY:頻率曲線
L1:光脈衝
L2:反射光脈衝
P:像素
PB:藍像素
PDM:虛設像素
PG:綠像素
PIC:深度圖像
PIC2:攝像圖像
PR:紅像素
PU:脈衝
PU1:脈衝
PZ:像素
S1:觸發信號
S2:光強度控制信號
S3:觸發信號
SEL:選擇線
SGL:信號線
SGL2:信號線
SIG:像素信號
SSEL:選擇信號
STP:停止信號
STT:開始信號
T:發光週期
t1~t7:時點
t11~t13:時點
t21~t23:時點
TH:閾值
U:單位
Vbias:偏壓電壓
Vdd:電源電壓
Vg1:電壓
Vg2:電壓
W1:峰值
W2:波層
圖1係表示本發明之第1實施形態之時間測量裝置之一構成例之構成圖。
圖2係表示圖1所示之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖3係表示圖2所示之像素陣列之一構成例之電路圖。
圖4係表示圖3所示之反相器之一構成例之電路圖。
圖5係表示圖2所示之頻率曲線產生電路所產生之頻率曲線之一例的說明圖。
圖6A表示圖2所示之光強度設定部之一動作例之說明圖。
圖6B表示圖2所示之光強度設定部之其他動作例之說明圖。
圖6C表示圖2所示之光強度設定部之其他動作例之說明圖。
圖7係表示圖2所示之感測器部之安裝例之說明圖。
圖8(A)~(F)係表示圖1所示之時間測量裝置之一動作例之時序波形圖。
圖9(A)~(C)係表示較暗環境中時間測量裝置之一動作例之時序圖。
圖10(A)~(C)係表示較亮環境中時間測量裝置之一動作例之時序圖。
圖11係表示較暗環境中之頻率曲線之一例之說明圖。
圖12係表示較亮環境中之頻率曲線之一例之說明圖。
圖13係表示比較例之頻率曲線之一例之說明圖。
圖14係表示變化例之時間測量裝置之一構成例之構成圖。
圖15係表示其他變化例之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖16係表示其他變化例之時間測量裝置之一構成例之構成圖。
圖17係表示圖16所示之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖18係表示其他變化例之時間測量裝置之一構成例之構成圖。
圖19係表示圖18所示之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖20係表示其他變化例之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖21係表示其他變化例之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖22係表示其他變化例之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖23係表示一實施形態之時間測量裝置之一構成例之構成圖。
圖24係表示第2實施形態之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖25係表示第2實施形態之光脈衝之一例之說明圖。
圖26係表示第3實施形態之感測器部之一構成例之方塊圖。
圖27係表示較暗環境中之頻率曲線之一例之說明圖。
圖28係表示較亮環境中之頻率曲線之一例之說明圖。
圖29係表示應用例之攝像裝置之一構成例之構成圖。
圖30係表示圖29所示之攝像部之一構成例之方塊圖。
圖31係表示圖30所示之像素陣列之像素之配置例之說明圖。
以下，對本發明之實施形態，參照圖式詳細說明。再者，說明按以下順序進行。
1.第1實施形態 2.第2實施形態 3.第3實施形態 4.應用例(於攝像裝置之應用) <1.第1實施形態> [構成例]
圖1係表示第1實施形態之時間測量裝置(時間測量裝置1)之一構成例之圖。時間測量裝置1為射出光，且檢測由測定對象物反射之反射光，並測量射出光之時點及檢測出反射光之時點之間之時間差者。時間測量裝置1具備光源11、光源驅動部12、透鏡13、及感測器部20。
光源11係朝向測定對象物射出光脈衝L1者，例如使用脈衝雷射光源而構成者。
光源驅動部12為基於來自感測器部20之指示而驅動光源11者。具體而言，光源驅動部12基於自感測器部20供給之發光觸發信號S1，以光源11於與發光觸發信號S1所含之觸發脈衝相應之時序發光之方式控制光源 11之動作。又，光源驅動部12具有基於自感測器部20供給之光強度控制信號S2控制光源11射出之光脈衝L1之光強度的功能。
透鏡13為使像於感測器部20之感測器面成像者。對該透鏡13，入射由測定對象物反射之光脈衝(反射光脈衝L2)。
感測器部20為藉由檢測反射光脈衝L2而產生具有至測定對象物之距離相關之資訊之深度圖像(Depth圖像)PIC者。深度圖像PIC所含之複數個像素值之各者為表示深度相關之值(深度值D)者。且，感測器部20輸出所產生之深度圖像PIC。又，感測器部20亦具有產生發光觸發信號S1及光強度控制信號S2，且將該等發光觸發信號S1及光強度控制信號S2供給至光源驅動部12之功能。
圖2係表示感測器部20之一構成例之圖。感測器部20具有像素陣列21、選擇信號產生部22、計數器部123、時間測量部124、頻率曲線產生部125、處理部26、及控制部27。
像素陣列21具有配置為矩陣狀之複數個像素PZ。
圖3係表示像素陣列21之一構成例者。該圖3係圖示有像素陣列21中之相互相鄰之4個(=2×2)像素PZ。像素陣列21具有複數條選擇線SEL、及複數條信號線SGL。複數條選擇線SEL之各者為圖2、3中沿縱方向延伸者，如圖2所示，一端連接於選擇信號產生部22。於該選擇線SEL，藉由 選擇信號產生部22，施加選擇信號SSEL。複數條信號線SGL之各者為圖2、3中沿橫方向延伸者，如圖2所示，一端連接於計數器部123及時間測量部124。像素PZ具有受光元件31、電晶體32、33、及反相器34。
受光元件31為檢測光之光電二極體，例如使用單光子雪崩二極體(SPAD：Single photon avalanche diode)而構成。受光元件31之陰極連接於電晶體32、33之汲極及反相器34之輸入端子，對陽極供給特定偏壓電壓Vbias。
電晶體32為P型MOS(Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體)電晶體，源極被供給電源電壓Vdd，閘極被供給電壓Vg1，汲極連接於受光元件31之陰極、電晶體33之汲極、及反相器34之輸入端子。於像素陣列21進行動作之情形時，電晶體32作為於受光元件31中流通與電壓Vg1相應之特定電流之定電流源而發揮功能。又，於像素陣列21未進行動作之情形時，電壓Vg1成為高位準，藉此，電晶體32設定為斷開狀態。
電晶體33為N型MOS電晶體，源極接地，閘極被供給電壓Vg2，汲極連接於受光元件31之陰極、電晶體32之汲極、及反相器34之輸入端子。於像素陣列21進行動作之情形時，電壓Vg2成為低位準，藉此，電晶體33設定為斷開狀態。又，於像素陣列21未進行動作之情形時，電壓Vg2成為高位準，藉此，電晶體33設定為導通狀態。
反相器34為反轉輸入端子中之電壓而自輸出端子輸出反轉後之電壓 者。又，反相器34亦具有基於輸入至控制端子之選擇信號SSEL將輸出阻抗設為高阻抗之功能。反相器34之輸入端子連接於受光元件31之陰極及電晶體32、33之汲極，控制端子連接於選擇線SEL，輸出端子連接於信號線SGL。
圖4係表示反相器34之一構成例之圖。反相器34具有電晶體35~38、及反相器39。
電晶體35、36為P型MOS電晶體。電晶體35之源極被供給電源電壓Vdd，閘極連接於反相器39之輸出端子，汲極連接於電晶體36之源極。電晶體36之源極連接於電晶體35之汲極，閘極連接於反相器34之輸入端子，汲極連接於反相器34之輸出端子。電晶體37、38為N型MOS電晶體。電晶體37之汲極連接於反相器34之輸出端子，閘極連接於反相器34之輸入端子，源極連接於電晶體38之汲極。電晶體38之汲極連接於電晶體37之源極，閘極連接於反相器34之控制端子，源極接地。反相器39之輸入端子連接於反相器34之控制端子，輸出端子連接於電晶體35之閘極。
藉由該構成，反相器34於輸入至控制端子之選擇信號SSEL之電壓為高位準之情形時，反轉輸入端子中之電壓，並自輸出端子輸出反轉後之電壓。又，反相器34於輸入至控制端子之選擇信號SSEL之電壓為低位準之情形時，將輸出阻抗設為高阻抗。
於像素陣列21中，基於選擇信號SSEL，選擇複數個像素PZ中之一行像素PZ。具體而言，選擇信號產生部22藉由將複數個選擇信號SSEL中之1個選擇信號SSEL之電壓設為高位準，而選擇與被供給該高位準之選擇信號SSEL之選擇線SEL連接之一行像素PZ。於所選擇之像素PZ中，若光脈衝(反射光脈衝L2)入射至受光元件31，則電流流通於受光元件31，受光元件31之陰極中之電壓過渡性地降低。反相器34基於受光元件31之陰極中之電壓，而自輸出端子輸出脈衝PU。如此，所選擇之像素PZ輸出包含與入射之反射光脈衝L2相應之脈衝PU之像素信號SIG。
選擇信號產生部22(圖2)為基於自控制部27供給之控制信號產生複數個選擇信號SSEL，且將該等複數個選擇信號SSEL分別供給至像素陣列21中之像素PZ之複數行者。選擇信號產生部22藉由將複數個選擇信號SSEL中之1個選擇信號SSEL之電壓依序設為高位準，而以行單位依序選擇複數個像素PZ。
計數器部123具有複數個計數器23(計數器23(1)、23(2)、23(3)、...)。複數個計數器23分別連接於像素陣列21中之複數條信號線SGL。複數個計數器23之各者為基於自控制部27供給之控制信號，對自像素陣列21經由信號線SGL供給之像素信號SIG所含之脈衝PU之數進行計數者。且，計數器部123將複數個計數器23中之計數結果(計數值CNT)供給至控制部27。
時間測量部124具有複數個TDC(Time to Digital Converter，時間數 位轉換器)24(TDC24(1)、24(2)、24(3)、...)。複數個TDC24分別連接於像素陣列21中之複數條信號線SGL。複數個TDC24之各者為基於自控制部27供給之控制信號測量自像素陣列21經由信號線SGL供給之像素信號SIG所含之脈衝PU之時序者。具體而言，TDC24基於自控制部27供給之開始信號STT，開始對自控制部27供給之時脈信號CK之時脈脈衝進行計數。且，TDC24於像素信號SIG中每次顯現脈衝PU時，輸出該時之計數值。開始信號STT顯示之時序與光源11之發光時序對應。由此，TDC24輸出之計數值與光源11射出光脈衝L1之時點及像素PZ檢測出反射光脈衝L2之時點之間之時間差對應，換言之，與時間測量裝置1和測定對象物之間之距離對應。即，TDC24輸出之計數值為深度值D。時間測量部124以如此方式，於像素信號SIG每次顯現脈衝PU時，輸出深度值D。
頻率曲線產生部125具有複數個頻率曲線產生電路25(頻率曲線產生電路25(1)、25(2)、25(3)、...)。複數個頻率曲線產生電路25分別對應複數個TDC24而設置。頻率曲線產生電路25(1)為基於自控制部27供給之控制信號產生自TDC24(1)供給之深度值D之頻率曲線HY者。頻率曲線產生電路25(2)為基於自控制部27供給之控制信號產生自TDC24(2)供給之深度值D之頻率曲線HY者。對於其他頻率曲線產生電路25亦同樣。
圖5係表示頻率曲線產生電路25產生之頻率曲線HY之一例之圖。橫軸表示深度值D，縱軸表示顯現深度值D之頻率。於該例中，頻率曲線HY具有峰值W1、及其以外之波層W2。
峰值W1為基於與反射光脈衝L2相應之脈衝PU者。峰值W1之中心值D1例如與光源11射出光脈衝L1之時點及像素PZ檢測出反射光脈衝L2之時點之間之時間差對應，對應時間測量裝置1與測定對象物之間之距離。即，例如，該中心值D1為時間測量裝置1應測量之期望之深度值D。該峰值W1之高度例如可藉由增大光源11射出之光脈衝L1之光強度而提高。
波層W2為基於以隨機時序產生之脈衝PU者。即，於各像素PZ被入射反射光脈衝L2以外之環境光，故各像素PZ產生與該環境光相應之脈衝PU。又，各像素PZ中，於未入射光之情形時，亦有例如產生與所謂之暗電流相應之脈衝PU之情形。該等脈衝PU因以隨機時序產生，故於頻率曲線HY中，如圖5所示，作為波層W2顯現。例如，於較暗環境中，該波層W2變低，於較亮環境中，該波層W2變高。檢測峰值W1之位置時，因波層W2為雜訊，故較理想為波層W2較低。於時間測量裝置1中，如下所述，以峰值W1之高度超過波層W2之方式，且以峰值W1之高度與波層W2相比不會變得過高之方式，調節光脈衝L1之光強度。
複數個頻率曲線產生電路25之各者產生此種頻率曲線HY。然後，頻率曲線產生部125將該等頻率曲線產生電路25產生之頻率曲線HY相關之資訊(例如，各頻率曲線HY之中心值D1)供給至處理部26。
處理部26為基於自控制部27供給之控制信號、及自頻率曲線產生部125供給之複數個頻率曲線HY相關之資訊，而產生深度圖像PIC者。深度圖像PIC所含之複數個像素值之各者表示深度相關之值(深度值D)。且， 處理部26輸出所產生之深度圖像PIC。
控制部27為藉由對選擇信號產生部22、計數器部123、時間測量部124、頻率曲線產生部125、及處理部26供給控制信號，且對光源驅動部12供給發光觸發信號S1及光強度控制信號S2，而控制時間測量裝置1之動作者。控制部27具有發光時序設定部28、及光強度設定部29。
發光時序設定部28為產生指示光源11中之發光時序之發光觸發信號S1者。發光觸發信號S1包含有複數個觸發脈衝。控制部27藉由將該發光觸發信號S1供給至光源驅動部12，而以光源11於與該發光觸發信號S1所含之觸發脈衝相應之時序發光之方式，控制光源11之動作。
光強度設定部29為基於自計數器部123供給之複數個計數值CNT而產生指示光脈衝L1之光強度之光強度控制信號S2者。計數值CNT不僅包含與反射光脈衝L2相應之脈衝PU之數量，亦包含有與環境光或暗電流相應之脈衝PU之數量。由此，於計數值CNT較小之情形時，波層W2較低，於計數值CNT較大之情形時，波層W2較高。光強度設定部29基於此種計數值CNT，而產生指示光脈衝L1之光強度之光強度控制信號S2。控制部27藉由將該光強度控制信號S2供給至光源驅動部12，而以光源11射出與該光強度控制信號S2相應之光強度之光脈衝L1之方式，控制光源11之動作。
該光強度設定部29例如基於全部像素PZ相關之複數個計數值CNT之 最大值(最大計數值CNTmax)，設定光脈衝L1之光強度。
圖6A係表示光強度設定部29之一動作例之圖。橫軸表示最大計數值CNTmax，縱軸表示光脈衝L1之光強度。於該例中，於最大計數值CNTmax為值C1以上且值C2以下之情形時，最大計數值CNTmax越大，則光強度越呈一次函數地變大。又，光強度於最大計數值CNTmax小於值C1之情形時不變化，同樣，於最大計數值CNTmax大於值C2之情形時不變化。
圖6B、6C係表示光強度設定部29之其他動作例之圖。亦可如圖6B所示，最大計數值越大，則越使光強度階段性變大。又，如圖6C所示，光強度與最大計數值CNTmax之間之關係亦可為一次函數以外之關係。
如此，光強度設定部29於最大計數值CNTmax較小之情形時使光脈衝L1之光強度變小，於最大計數值CNTmax較大之情形時使光脈衝L1之光強度變大。藉此，於時間測量裝置1中，例如，可於波層W2較低之情形時，使光脈衝L1之光強度較小，於波層W2較高之情形時，使光脈衝L1之光強度較大。
藉由該構成，於時間測量裝置1中，基於自計數器部123供給之複數個計數值CNT，以峰值W1之高度超過波層W2之方式，且以峰值W1之高度與波層W2相比不會變得過高之方式，調節光脈衝L1之光強度。藉此，於時間測量裝置1中，可有效地減少消耗電力。
圖7係表示感測器部20之安裝例之圖。於該例中，感測器部20形成於2片半導體基板111、112。於半導體基板111，形成像素陣列21所含之複數個受光元件31，於半導體基板112，形成像素陣列21中之複數個受光元件31以外之元件、計數器部123、時間測量部124、頻率曲線產生部125、處理部26、及控制部27。半導體基板111、112相互疊合，例如經由所謂之TCV(Through Chip Via，晶片通孔)等而相互電性連接。再者，於該例中，將感測器部20形成於2片半導體基板111、112，但並未限定於此，亦可取而代之，例如將感測器部20及光源驅動部12形成於2片半導體基板111、112。光源驅動部12例如可形成於半導體基板112。又，例如，亦可於1片半導體基板形成感測器部20。
此處，像素PZ對應於本發明之「像素」之一具體例。像素信號SIG對應本發明之「脈衝信號」之一具體例。時間測量部124對應本發明之「時序檢測部」之一具體例。計數器部123對應本發明之「脈衝數檢測部」之一具體例。控制部27對應本發明之「控制部」之一具體例。
[動作及作用]
繼而，就本實施形態之時間測量裝置1之動作及作用進行說明。
(整體動作概要)
首先，參照圖1，說明時間測量裝置1之整體動作概要。光源11朝向測定對象物射出光脈衝L1。光源驅動部12基於自感測器部20供給之發光 觸發信號S1，以光源11於與發光觸發信號S1所含之觸發脈衝相應之時序發光之方式控制光源11之動作。又，光源驅動部12基於自感測器部20供給之光強度控制信號S2，控制光源11射出之光脈衝L1之光強度。
感測器部20藉由檢測出反射光脈衝L2而產生深度圖像PIC。具體而言，選擇信號產生部22藉由基於自控制部27供給之控制信號，產生複數個選擇信號SSEL，而以行單位依序選擇複數個像素PZ。像素陣列21之被選擇之像素PZ輸出包含與入射之反射光脈衝L2相應之脈衝PU之像素信號SIG。計數器部123之計數器23基於自控制部27供給之控制信號，對像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數。時間測量部124之TDC24基於自控制部27供給之控制信號，測量像素信號SIG所含之脈衝PU之時序，藉此產生深度值D。頻率曲線產生部125之頻率曲線產生電路25基於自控制部27供給之控制信號，產生自TDC24供給之深度值D之頻率曲線HY。處理部26基於自控制部27供給之控制信號、及自頻率曲線產生部125供給之複數個頻率曲線HY相關之資訊，而產生深度圖像PIC。控制部27藉由對選擇信號產生部22、計數器部123、時間測量部124、頻率曲線產生部125、及處理部26供給控制信號，且對光源驅動部12供給發光觸發信號S1及光強度控制信號S2，而控制時間測量裝置1之動作。
(詳細動作)
圖8係表示時間測量裝置1之一動作例之圖，(A)表示自光源11射出之射出光之波形，(B)表示像素陣列21中左起第一行之像素PZ(1)之動作，(C)表示像素陣列21中之左起第2行之像素PZ(2)之動作，(D)表示像素陣列 21中之左起第3行之像素PZ(3)之動作，(E)表示像素陣列21中之最右之行(第N行)之像素PZ(N)之動作，(F)表示計數器部123之動作。於圖8(B)~(E)中，標網格之部分表示像素PZ被選擇，未標網格之部分表示像素PZ未被選擇。又，於圖8(F)中，標網格之部分表示計數器部123進行計數動作，未標網格之部分表示計數器部123未進行計數動作。
若於時點t1，訊框期間F開始，則首先於時點t1~t3之期間，選擇信號產生部22選擇第1行之像素PZ(1)(圖8(B))。且，光源驅動部12基於發光觸發信號S1，而以於該時點t1~t3之期間，光源11以特定發光週期(發光週期T)射出複數次(例如1000次)光脈衝L1之方式，控制光源11之動作(圖8(A))。藉此，像素PZ(1)輸出包含與入射之反射光脈衝L2相應之脈衝PU之像素信號SIG。時間測量部124之TDC24於該像素信號SIG每次顯現脈衝PU時，產生深度值D。頻率曲線產生部125之頻率曲線產生電路25產生自TDC24供給之深度值D之頻率曲線HY，並將該頻率曲線HY相關之資訊供給至處理部26。
又，計數器部123之計數器23於時點t1~t2之期間，對像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數。計數器23進行計數動作之計數期間(時點t1~t2之期間)之長度設定為較光源11射出光脈衝L1之週期(發光週期T)所對應之時間更長之時間。且，計數器部123將複數個計數器23中之計數結果(計數值CNT)供給至控制部27之光強度設定部29。
圖9係表示使時間測量裝置1於較暗環境中動作時之時間測量裝置1之 一動作例之圖，圖10係表示使時間測量裝置1於較亮環境中動作時之時間測量裝置1之一動作例之圖。於圖9、10中，(A)表示頻率曲線HY，(B)表示自光源11射出之射出光之波形，(C)表示像素信號SIG之波形。
於該例中，於時點t11，光源11射出光脈衝L1，於時點t12，像素PZ檢測反射光脈衝L2，產生與該反射光脈衝L2相應之脈衝PU(脈衝PU1)。藉此，頻率曲線HY於與時點t12相應之深度值D之位置具有峰值W1。
又，於該時點t11~t13之期間，像素PZ以隨機時序產生與環境光或暗電流相應之脈衝PU。於圖9之例中，因使時間測量裝置1於較暗環境動作，故與環境光或暗電流相應之脈衝PU之出現頻率較低，於圖10之例中，因使時間測量裝置1於較亮環境動作，故與環境光或暗電流相應之脈衝PU之出現頻率較高。藉此，於圖9之例中，波層W2變低，於圖10之例中，波層W2變高。
其次，於時點t3~t5之期間，選擇信號產生部22選擇第2行之像素PZ(2)(圖8(C))。且，光源驅動部12基於發光觸發信號S1，而以於該時點t3~t5之期間，光源11以特定發光週期(發光週期T)射出複數次(例如1000次)光脈衝L1之方式，控制光源11之動作(圖8(A))。藉此，像素PZ(2)輸出包含與入射之反射光脈衝L2相應之脈衝PU之像素信號SIG。TDC24於該像素信號SIG每次顯現脈衝PU時，產生深度值D。頻率曲線產生電路25產生自TDC24供給之深度值D之頻率曲線HY，並將該頻率曲線HY相關之資訊供給至處理部26。
又，計數器部123之計數器23於時點t3~t4之期間，對像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數。且，計數器部123將複數個計數器23中之計數結果(計數值CNT)供給至控制部27之光強度設定部29。
如此，感測器部20於時點t1~t7之期間(訊框期間F)中，以行單位依序選擇複數個像素PZ，頻率曲線產生部125產生像素陣列21之全部像素PZ相關之頻率曲線HY，計數器部123產生像素陣列21之全部像素PZ相關之計數值CNT。
且，處理部26基於全部像素PZ相關之頻率曲線HY相關之資訊，產生深度圖像PIC。又，控制部27之光強度設定部29基於全部像素PZ相關之計數值CNT，產生光強度控制信號S2，並將該光強度控制信號S2供給至光源驅動部12。藉此，如圖8(A)所示，設定自時點t7開始之下個訊框期間F中射出之光脈衝L1之光強度。
(關於光強度之設定)
光強度設定部29例如基於複數個計數值CNT，設定光脈衝L1之光強度。具體而言，光強度設定部29如圖6A所示，於最大計數值CNTmax較小之情形時使光脈衝L1之光強度變小，於最大計數值CNTmax較大之情形時使光脈衝L1之光強度變大。藉此，於時間測量裝置1中，可有效地減少消耗電力。以下對該動作進行詳細說明。
圖11表示使時間測量裝置1於較暗環境中動作時之頻率曲線HY，圖12表示使時間測量裝置1於較亮環境中動作時之頻率曲線HY。
於使時間測量裝置1於較暗環境中動作之情形時，如圖9所示，因與環境光或暗電流相應之脈衝PU之出現頻率較低，故計數值CNT變小，波層W2低。光強度設定部29基於某訊框期間F中獲得之全部像素PZ相關之計數值CNT，獲得該等計數值CNT之最大值(最大計數值CNTmax)。該最大計數值CNTmax較使時間測量裝置1於較亮環境中動作之情形時之最大計數值CNTmax小。光強度設定部29基於該最大計數值CNTmax，設定下個訊框期間F中之光脈衝L1之光強度。如此，於最大計數值CNTmax較小之情形時，光強度設定部29如圖6A所示，使光脈衝L1之光強度變小。藉此，於時間測量裝置1中，如圖11所示，能夠不使峰值W1之高度與波層W2相比變得過高。
又，於使時間測量裝置1於較亮環境中動作之情形時，如圖10所示，因與環境光或暗電流相應之脈衝PU之出現頻率較高，故計數值CNT變大，波層W2變高。光強度設定部29基於某訊框期間F中獲得之全部像素PZ相關之計數值CNT，獲得該等計數值CNT之最大值(最大計數值CNTmax)。該最大計數值CNTmax較使時間測量裝置1於較暗環境中動作之情形時之最大計數值CNTmax大。光強度設定部29基於該最大計數值CNTmax，設定下個訊框期間F中之光脈衝L1之光強度。如此，於最大計數值CNTmax較大之情形時，光強度設定部29如圖6A所示，使光脈衝L1之光強度變大。藉此，於時間測量裝置1中，如圖12所示，峰值W1之高度 超過波層W2。
如此，於時間測量裝置1中，基於自計數器部123供給之計數值CNT，調節光脈衝L1之光強度。具體而言，光強度設定部29例如圖6A所示，於最大計數值CNTmax較小之情形時使光脈衝L1之光強度變小，於最大計數值CNTmax較大之情形時使光脈衝L1之光強度變大。藉此，於時間測量裝置1中，能夠以峰值W1之高度超過波層W2之方式，且以峰值W1之高度與波層W2相比不會變得過高之方式，調節光脈衝L1之光強度。其結果，於時間測量裝置1中，可有效地減少消耗電力。
即，例如，於使時間測量裝置1於較暗環境中動作時，將光脈衝L1之光強度設為與於較亮環境中動作之情形相同之光強度之情形時，如圖13所示，有峰值W1之高度相對於波層W2變得過高之情形。於該情形時，光源11消耗大量之電力。另一方面，於本實施形態中，因基於自計數器部123供給之複數個計數值CNT，調節光脈衝L1之光強度，故如圖11所示，能夠不使峰值W1之高度與波層W2相比變得過高。如此，於時間測量裝置1中，可根據波層W2，將光脈衝L1之光強度設定為所需最小限度之光強度，故可抑制光源11消耗之電力，其結果可有效減少消耗電力。
又，於時間測量裝置1中，光強度設定部29基於全部像素PZ相關之計數值CNT之最大值(最大計數值CNTmax)，調節光脈衝L1之光強度。最大計數值CNTmax之像素PZ多數情況下為例如全部像素PZ中之波層W2最高之像素PZ。由此，藉由將光脈衝L1之光強度調節成該最大計數值 CNTmax，可減少一部分像素PZ之頻率曲線HY中峰值W1被波層W2沒過之虞。
[效果]
如上所述，於本實施形態中，因基於自計數器部供給之計數值，調節光脈衝之光強度，故可有效地減少消耗電力。
於本實施形態中，因基於最大計數值調節光脈衝之光強度，故可減少頻率曲線HY中峰值被波層沒過之虞。
[變化例1-1]
於上述實施形態中，感測器部20對光源驅動部12供給發光觸發信號S1，藉此，感測器部20控制光源11之動作，但未限定於此。亦可取而代之，如例如圖14所示之時間測量裝置1A，光源驅動部對感測器部供給指示動作時序之觸發信號。該時間測量裝置1A具備光源驅動部12A、及感測器部20A。光源驅動部12A產生指示感測器部20A之動作時序之觸發信號S3，並將該觸發信號S3供給至感測器部20A。感測器部20A基於該觸發信號S3進行動作。
[變化例1-2]
於上述實施形態中，基於全部像素PZ相關之計數值CNT之最大值(最大計數值CNTmax)調節光脈衝L1之光強度，但並未限定於此。例如，於全部像素PZ相關之計數值CNT相互大致相等之情形時，光強度設定部29 亦可基於全部像素PZ相關之計數值CNT之平均值調節光脈衝L1之光強度。於該情形時，例如，於存在故障之像素PZ之情形時，可抑制該故障之像素PZ對光強度之影響。
[變化例1-3]
於上述實施形態中，設置與複數條信號線SGL之數量相同數量之計數器23，獲得全部像素PZ相關之計數值CNT，但並不限定於此。亦可取而代之，例如設置更少之數量之計數器23，獲得一部分像素PZ之計數值CNT。計數器23之數量亦可為複數個，又可如例如圖15所示之感測器部20C，為1個。該感測器20C具有計數器23、及控制部27C。計數器23連接於像素陣列21之複數條信號線SGL中之1條(該例中為最上方之信號線SGL)，基於自控制部27C供給之控制信號，對自像素陣列21經由該信號線SGL供給之像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數。藉此，計數器23獲得連接於該信號線SGL之複數個像素PZ之計數值CNT。且，計數器23將該等計數值CNT供給至控制部27C。控制部27C具有光強度設定部29C。光強度設定部29C基於自該計數器23供給之複數個計數值CNT，而產生指示光脈衝L1之光強度之光強度控制信號S2。
[變化例1-4]
於上述實施形態中，感測器部20對光源驅動部12供給光強度控制信號S2，但未限定於此。以下，對本變化例，列舉數例進行說明。
圖16係表示本變化例之時間測量裝置1D之一構成例之圖。時間測量 裝置1D具備光源驅動部12D、及感測器部20D。光源驅動部12D具有光強度設定部17D。光強度設定部17D與上述實施形態之光強度設定部29同樣，為基於自感測器部20D供給之計數值CNT，設定光源11射出之光脈衝L1之光強度者。
圖17係表示感測器部20D之一構成例之圖。感測器部20D具有計數器23、及控制部27D。計數器23連接於像素陣列21之複數條信號線SGL中之1條(該例中為最上方之信號線SGL)，基於自控制部27D供給之控制信號，對自像素陣列21經由該信號線SGL供給之像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數。藉此，計數器23獲得連接於該信號線SGL之複數個像素PZ之計數值CNT。且，計數器23將該等計數值CNT供給至光源驅動部12D之光強度設定部17D。控制部27D為自上述實施形態之控制部27省略光強度設定部29而成者。
圖18係表示本變化例之時間測量裝置1E之一構成例之圖。時間測量裝置1E具備光源驅動部12E、及感測器部20E。光源驅動部12E具有計數器16E、及光強度設定部17D。計數器16E與上述實施形態之計數器23同樣，為對像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數者。且，計數器16E將計數結果(計數值CNT)供給至光強度設定部17D。光強度設定部17D為基於自計數器16E供給之計數值CNT，設定光源11射出之光脈衝L1之光強度者。
圖19係表示感測器部20E之一構成例之圖。感測器部20E具有控制部 27E。感測器部20E將像素陣列21產生之複數個像素信號SIG中之1個供給至光源驅動部12E之計數器16E。控制部27E為自上述實施形態之控制部27省略光強度設定部29且省略控制計數器23之動作之功能而成者。
[變化例1-5]
於上述實施形態中，將用以求出深度值D之像素PZ產生之像素信號SIG供給至計數器23，但並未限定於此。亦可取而代之，如例如圖20所示之感測器部20F，將用以求出深度值D之像素PZ以外之像素產生之像素信號SIG供給至計數器23。感測器部20F具有像素陣列21F、及計數器23。像素陣列21F具有複數個虛設像素PDM。虛設像素PDM之電路構成與像素PZ之電路構成(圖3)相同。複數個虛設像素PDM連接於1條信號線SGL。此處，像素PZ對應本發明之「第1像素」之一具體例。虛設像素PDM對應本發明之「第2像素」之一具體例。計數器23連接於複數個虛設像素PDM所連接之信號線SGL。計數器23對自虛設像素PDM供給之像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數。
[變化例1-6]
於上述實施形態中，設置複數個計數器23，基於該等計數器23中之計數值CNT，設定光脈衝L1之光強度，但並未限定於此。亦可取而代之，如例如圖21所示之感測器部20G，基於頻率曲線產生電路25產生之頻率曲線HY，設定光脈衝L1之光強度。感測器部20G具有頻率曲線產生部125G、及控制部27G。頻率曲線產生部125G具有將複數個頻率曲線產生電路25產生之頻率曲線HY中之波層W2相關之資訊供給至控制部27G之功 能。控制部27G具有光強度設定部29G。光強度設定部29G基於自頻率曲線產生部125G供給之波層W2相關之資訊，設定光脈衝L1之光強度。具體而言，光強度設定部29G例如基於複數個頻率曲線HY所含之波層W2中最高之波層W2，設定光脈衝L1之光強度。光強度設定部29G例如於波層W2較低之情形時，使光脈衝L1之光強度較小，於波層W2較高之情形時，使光脈衝L1之光強度較大。且，光強度設定部29G基於所設定之光脈衝L1之光強度，產生指示光脈衝L1之光強度之光強度控制信號S2。此處，頻率曲線產生部125G對應本發明之「脈衝數檢測部」之一具體例。
[變化例1-7]
於上述實施形態中，於像素陣列21中，以1行單位選擇像素PZ，但並未限定於此。亦可取而代之，如例如圖22所示之感測器部20H，以複數行單位(於該例中為2行單位)選擇像素PZ。感測器部20H具有像素陣列21H。像素陣列21H具有複數條選擇線SEL、複數條信號線SGL、及複數個像素PZ。例如，左起第1行之複數個像素PZ及第2行之複數個像素PZ連接於左起第一條選擇線SEL。又，第3行之複數個像素PZ及第4行之複數個像素PZ連接於第2條選擇線SEL。第5行以後亦同樣。又，例如第1列之複數個像素PZ中之屬於奇數行之像素PZ、與屬於偶數行之像素PZ連接於互不相同之信號線SGL。第2列以後亦同樣。藉由該構成，於感測器部20H中，以2行單位選擇像素PZ。
[變化例1-8]
於上述實施形態中，計數器部123及時間測量部124於相同期間進行 動作，但並未限定於此。亦可取而代之，例如預先藉由計數器部123進行動作而設定光脈衝L1之光強度，其後藉由基於所設定之光強度使光源11產生光脈衝L1，而使時間測量裝置1產生深度圖像PIC。
[其他變化例]
又，可使該等變化例中之2個以上組合。
<2.第2實施形態>
其次，對第2實施形態之時間測量裝置2進行說明。本實施形態為基於複數個計數值CNT調整光脈衝L1之數量者。再者，對與上述第1實施形態之時間測量裝置1實質上相同之構成部分標註相同符號，並適當省略說明。
圖23係表示時間測量裝置2之一構成例之圖。時間測量裝置2具備光源驅動部42、及感測器部40。
光源驅動部42為基於來自感測器部40之指示而驅動光源11者。具體而言，光源驅動部42基於自感測器部40供給之發光觸發信號S1，按光源11以與發光觸發信號S1所含之觸發脈衝相應之時序發光之方式控制光源11之動作。於該例中，觸發脈衝之數量變化。藉此，於時間測量裝置2中，光脈衝L1之數量得以變更。
感測器部40為藉由檢測反射光脈衝L2而產生具有至測定對象物之距 離相關之資訊之深度圖像PIC者。又，感測器部40亦具有產生發光觸發信號S1且將該發光觸發信號S1供給至光源驅動部42之功能。
圖24係表示感測器部40之一構成例之圖。感測器部40具有控制部47。控制部47為藉由對選擇信號產生部22、計數器部123、時間測量部124、頻率曲線產生部125、及處理部26供給控制信號，且對光源驅動部42供給發光觸發信號S1，而控制時間測量裝置2之動作者。控制部47具有光脈衝數設定部49、及發光時序設定部48。
光脈衝數設定部49為基於自計數器部123供給之複數個計數值CNT設定光源11射出之光脈衝L1之數量者。具體而言，光脈衝數設定部49例如基於某訊框期間F中所獲得之全部像素PZ相關之複數個計數值CNT之最大值(最大計數值CNTmax)，設定下個訊框期間F中之光脈衝L1之數量。例如，光脈衝數設定部49於最大計數值CNTmax較小之情形時使光脈衝L1之數量變少，於最大計數值CNTmax較大之情形時使光脈衝L1之數量變多。
發光時序設定部48為基於藉由光脈衝數設定部49設定之光脈衝L1之數量產生指示光源11中之發光時序之發光觸發信號S1者。
圖25係表示時間測量裝置2之光源11產生之光脈衝L1之一例之圖。於該例中，於最初之訊框期間F(時點t21~t22)中，光源11以特定發光週期射出光脈衝L1。且，於該例中，因於該訊框期間F中獲得之最大計數值CNTmax較小，故光脈衝數設定部49將光脈衝L1之數量設定為較少之數 量。發光時序設定部48基於藉由光脈衝數設定部49設定之光脈衝L1之數量，以使光脈衝L1變疏之方式，設定光源11中之發光時序。藉此，光源11如圖25所示，於下個訊框期間F(時點t22~t23)中，射出較時點t21~t22更少之數量之光脈衝L1。
如此，於時間測量裝置2中，光脈衝數設定部49基於自計數器部123供給之計數值CNT，調節光脈衝L1之數量。具體而言，光脈衝數設定部49於最大計數值CNTmax較小之情形時使光脈衝L1之數量變少，於最大計數值CNTmax較大之情形時使光脈衝L1之數量變多。藉此，於時間測量裝置2中，與時間測量裝置1同樣，能夠以峰值W1之高度超過波層W2，且以峰值W1之高度與波層W2相比不會變得過高之方式，調節光脈衝L1之數量。其結果，於時間測量裝置2中，可有效地減少光源11之消耗電力。
又，於減少光脈衝L1之數量之情形時，計數器部123及時間測量部124之動作時間變短，頻率曲線產生部125及處理部26中之運算量變少。藉此，可有效地減少計數器部123、時間測量部124、頻率曲線產生部125、及處理部26中之消耗電力。
如上所述，於本實施形態中，因基於自計數器部供給之計數值，調節光脈衝之數量，故可有效地減少消耗電力。
[變化例2]
亦可對上述實施形態之時間測量裝置2應用上述第1實施形態之各變 化例。
<3.第3實施形態>
其次，對第3實施形態之時間測量裝置3進行說明。本實施形態為於頻率曲線HY中之峰值W1之高度達到與波層W2相應之閾值TH時，停止光源11之動作者。再者，對與上述第1實施形態之時間測量裝置1實質上相同之構成部分標註相同符號，並適當省略說明。
如圖23所示，時間測量裝置3具有感測器部50。感測器部50為藉由檢測出反射光脈衝L2，而產生具有至測定對象物之距離相關之資訊之深度圖像PIC者。又，感測器部50亦具有產生發光觸發信號S1，且將該發光觸發信號S1供給至光源驅動部42之功能。
圖26係表示感測器部50之一構成例之圖。感測器部50具有頻率曲線產生部155、及控制部57。
頻率曲線產生部155具有複數個頻率曲線產生電路25(頻率曲線產生電路25(1)、25(2)、25(3)、...)。頻率曲線產生部155基於自控制部57供給之閾值TH，確認複數個頻率曲線產生電路25產生之頻率曲線HY中之峰值W1之高度是否達到該閾值TH。然後，頻率曲線產生部155於1行之像素PZ之全部頻率曲線HY中之峰值W1之高度達到該閾值TH時，產生停止信號STP。且，頻率曲線產生部155將該停止信號STP供給至控制部57。
控制部57為藉由對選擇信號產生部22、計數器部123、時間測量部124、頻率曲線產生部155、及處理部26供給控制信號，且對光源驅動部42供給發光觸發信號S1，而控制時間測量裝置3之動作者。控制部57具有閾值設定部59、及發光時序設定部58。
閾值設定部59為基於自計數器部123供給之複數個計數值CNT產生閾值TH者。具體而言，閾值設定部59例如基於某訊框期間F中所獲得之全部像素PZ相關之複數個計數值CNT之最大值(最大計數值CNTmax)，設定下個訊框期間F中使用之閾值TH。例如，閾值設定部59於最大計數值CNTmax較小之情形時使閾值TH變低，於最大計數值CNTmax較大之情形時使閾值TH變高。
發光時序設定部58為產生指示光源11中之發光時序之發光觸發信號S1者。且，發光時序設定部58基於自頻率曲線產生部155供給之停止信號STP，停止發光觸發信號S1之產生。
圖27表示使時間測量裝置3於較暗環境中動作時之頻率曲線HY，圖28表示使時間測量裝置3於較亮環境中動作時之頻率曲線HY。
於使時間測量裝置3於較暗環境動作之情形時，因計數值CNT較小，故閾值設定部59如圖27所示，降低閾值TH。然後，於下個訊框期間F中，頻率曲線產生部155如圖27所示，於第1行之像素PZ之全部頻率曲線HY中之峰值W1之高度達到該閾值TH時，產生停止信號STP。藉此，光源11停 止光脈衝L1之產生。第2行以後亦同樣。藉此，於時間測量裝置3中，如圖27所示，能夠不使峰值W1之高度與波層W2相比變得過高。
又，於使時間測量裝置3於較亮環境動作之情形時，因計數值CNT較大，故閾值設定部59如圖28所示，使閾值TH變高。然後，於下個訊框期間F中，頻率曲線產生部155如圖28所示，於第1行之像素PZ之全部頻率曲線HY中之峰值W1之高度達到該閾值TH時，產生停止信號STP。藉此，光源11停止光脈衝L1之產生。第2行以後亦同樣。藉此，於時間測量裝置3中，如圖28所示，峰值W1之高度可超過波層W2。
如此，於時間測量裝置3中，基於自計數器部123供給之計數值CNT，設定閾值TH。具體而言，閾值設定部59於最大計數值CNTmax較小之情形時使閾值TH變低，於最大計數值CNTmax較大之情形時使閾值TH變高。且，於時間測量裝置3中，於頻率曲線HY中之峰值W1之高度達到該閾值TH時，停止光脈衝L1之產生。藉此，於時間測量裝置3中，與時間測量裝置1同樣，能夠以峰值W1之高度超過波層W2之方式，且以峰值W1之高度與波層W2相比不會變得過高之方式，調節光脈衝L1之數量。其結果，於時間測量裝置3中，可有效地減少光源11之消耗電力。
又，於減少光脈衝L1之數量之情形時，計數器部123及時間測量部124之動作時間變短，頻率曲線產生部155及處理部26中之運算量變少。藉此，可有效地減少計數器部123、時間測量部124、頻率曲線產生部155、及處理部26中之消耗電力。
如上所述，於本實施形態中，因基於自計數器部供給之計數值設定閾值，且頻率曲線中峰值之高度達到該閾值時，停止光脈衝之產生，故可有效地減少消耗電力。
<4.應用例>
其次，對上述實施形態之時間測量裝置之應用例進行說明。
圖29係表示攝像裝置9之一構成例者。該攝像裝置9將第1實施形態之時間測量裝置1之技術應用於攝像裝置者。再者，並未限定於此，亦可將第2實施形態之時間測量裝置2之技術、或第3實施形態之時間測量裝置3之技術應用於攝像裝置。攝像裝置9具備攝像部60。
攝像部60為藉由進行攝像動作而產生攝像圖像PIC2者。又，攝像部60亦具有藉由於光源11動作時檢測反射光脈衝L2而產生深度圖像PIC之功能。且，攝像部60輸出所產生之攝像圖像PIC2及深度圖像PIC。又，攝像部60亦具有產生深度圖像PIC時產生發光觸發信號S1及光強度控制信號S2，且將該等發光觸發信號S1及光強度控制信號S2供給至光源驅動部12之功能。
圖30係表示攝像部60之一構成例之圖。攝像部60具有像素陣列61、計數器部163、及處理部66。
像素陣列61具有複數個像素P。複數個像素P包含有複數個紅像素PR、複數個綠像素PG、複數個藍像素PB、及複數個像素PZ。紅像素PR為檢測紅色光者，綠像素PG為檢測綠色光者，藍像素PB為檢測藍色光者。紅像素PR、綠像素PG、及藍像素PB之電路構成與像素PZ之電路構成(圖3)同樣。於紅像素PR形成紅色之彩色濾光片，於綠像素PG形成綠色之彩色濾光片，於藍像素PB形成藍色之彩色濾光片。
圖31係表示像素陣列61中之紅像素PR、綠像素PG、藍像素PB、及像素PZ之配置例之圖。於像素陣列61，重複配置有以2列2行配置之4個像素(單位U)。於單位U中，左上配置綠像素PG，左下配置藍像素PB，右上配置紅像素PR，右下配置像素PZ。
又，像素陣列61如圖30所示，具有複數條選擇線SEL、複數條信號線SGL、及複數條信號線SGL2。複數條信號線SGL之各者為圖30中沿橫方向延伸者，如圖30所示，一端連接於時間測量部124。複數條信號線SGL2之各者為圖30中沿橫方向延伸者，如圖30所示，一端連接於計數器部163。
於單位U中，綠像素PG及藍像素PB連接於相互相同之選擇線SEL，紅像素PR及像素PZ連接於與綠像素PG及藍像素PB所連接之選擇線SEL互不相同之選擇線SEL。又，於單位U中，綠像素PG及紅像素PR連接於相互相同之信號線SGL2，藍像素PB連接於與綠像素PG及紅像素PR所連接之信號線SGL2互不相同之信號線SGL2。又，像素PZ連接於信號線 SGL。
計數器部163具有複數個計數器63(計數器63(1)、63(2)、63(3)、63(4)...)。複數個計數器63分別連接於像素陣列21中之複數條信號線SGL2。複數個計數器63之各者為基於自控制部27供給之控制信號對自像素陣列61經由信號線SGL2供給之像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數者。且，計數器部163將複數個計數器63中之計數結果供給至處理部66。又，計數器部163亦具有將複數個計數器63中之計數結果(計數值CNT)供給至控制部27之光強度設定部29的功能。
處理部66為基於自計數器部163供給之計數結果產生攝像圖像PIC2者。且，處理部66輸出所產生之攝像圖像PIC2。
此處，像素PZ對應本發明之「第1像素」之一具體例。紅像素PR、綠像素PG、及藍像素PB對應本發明之「第2像素」之一具體例。
於攝像裝置9中，像素陣列61中之複數個紅像素PR、綠像素PG、及藍像素PB輸出像素信號SIG，計數器部163之複數個計數器63對像素信號SIG所含之脈衝PU之數量進行計數。且，處理部66基於複數個計數器63中之計數結果，產生攝像圖像PIC2。
又，於攝像裝置9產生深度圖像PIC之情形時，計數器部163將複數個計數器63中之計數結果(計數值CNT)供給至控制部27之光強度設定部29。 光強度設定部29基於自計數器部163供給之複數個計數值CNT，設定光脈衝L1之光強度。光源11基於所設定之光強度而產生光脈衝L1。像素陣列61中之像素PZ輸出包含與反射光脈衝L2相應之脈衝PU之像素信號SIG。時間測量部124之TDC24基於自控制部27供給之控制信號，測量像素信號SIG所含之脈衝PU之時序，藉此產生深度值D。頻率曲線產生部125之頻率曲線產生電路25基於自控制部27供給之控制信號，產生自TDC24供給之深度值D之頻率曲線HY。處理部26基於自控制部27供給之控制信號、及自頻率曲線產生部125供給之複數個頻率曲線HY相關之資訊，而產生深度圖像PIC。
如此，於攝像裝置9中，可使用攝像動作中使用之計數器部163，獲得計數值CNT，且基於該計數值CNT，設定光脈衝L1之光強度。藉此，因不必與計數器部163分開設置圖2所示之計數器部123，故可縮小電路規模。
以上，雖列舉若干實施形態及變化例、以及該等具體之應用例而說明本技術，但本技術並不限定於該等實施形態等，可進行各種變化。
例如，雖於上述各實施形態中，使用複數個像素PZ構成時間測量裝置，但並未限定於此，亦可取而代之，例如使用1個像素PZ構成時間測量裝置。於該情形時，亦可藉由射出光，且檢測由測定對象物反射之反射光，而測量射出光之時點及檢測出反射光之時點之間之時間差。
再者，本說明書所記載之效果僅為例示，並非受到限定者，又，亦可有其他效果。
再者，本技術可設為如以下之構成。
(1)一種時間測量裝置，其具備：光源，其朝向測定對象物射出複數個光脈衝；像素，其具有受光元件，該受光元件檢測從上述測定對象物反射之複數個反射光脈衝，且可基於上述受光元件之受光結果而產生包含與上述複數個反射光脈衝相應之複數個脈衝之像素信號；時序檢測部，其可基於上述像素信號檢測上述受光元件之受光時序；脈衝數檢測部，其可檢測上述像素信號所含之上述複數個脈衝之數；及控制部，其可基於上述複數個脈衝之上述數，控制上述光源之動作；其中上述控制部可基於上述脈衝數，控制上述複數個光脈衝之各者之光強度。
(2)如上述(1)之時間測量裝置，其中上述控制部於上述複數個脈衝之上述數為第1脈衝數之情形時，可將上述光強度設定為第1光強度，於上述複數個脈衝之上述數為較上述第1脈衝數更多之第2脈衝數之情形時，可將上述光強度設定為較上述第1光強度更強之第2光強度。
(3)如上述(1)之時間測量裝置，其中上述控制部可基於上述複數個脈衝之上述數，控制被由上述光源射出之上述複數個光脈衝之光脈衝數。
(4)如上述(3)之時間測量裝置，其中上述控制部於上述複數個脈衝之上述數為第1脈衝數之情形時，可將上述光脈衝數設定為第1光脈衝數，於上述複數個脈衝之上述數為較上述第1脈衝數更多之第2脈衝數之情形時，可將上述光脈衝數設定為較上述第1光脈衝數更多之第2光脈衝數。
(5)如上述(1)之時間測量裝置，其進而具備可基於上述受光時序而產生上述受光時序相關之頻率曲線之頻率曲線產生部。
(6)如上述(5)之時間測量裝置，其中上述控制部可於上述頻率曲線之峰值達到與上述複數個脈衝之上述數之最大值相應之閾值時，停止上述光源之動作。
(7)如上述(6)之時間測量裝置，其中上述控制部於上述複數個脈衝之上述數為第1脈衝數之情形時，可將上述閾值設定為第1閾值，於上述複數個脈衝之上述數為較上述第1脈衝數更多之第2脈衝數之情形時，可將上述閾值設定為較上述第1閾值更大之第2閾值。
(8)如上述(1)之時間測量裝置，其中上述脈衝數檢測部可基於上述像素信號檢測上述複數個脈衝之上述數。
(9)如上述(6)之時間測量裝置，其中上述頻率曲線產生部可檢測出上述頻率曲線之波層值(floor value)，上述控制部可基於上述波層值，控制上述複數個光脈衝之各者之上述光強度。
(10)如上述(1)之時間測量裝置，其中上述時序檢測部能夠以上述複數個光脈衝之各者之發光時序為基準，檢測上述受光時序。
(11)一種時間測量裝置，其具備：光源，其朝向測定對象物射出複數個光脈衝；第1像素，其具有第1受光元件，且檢測從上述測定對象物反射之複數個反射光脈衝，可基於上述第1受光元件之受光結果產生包含與上述複數個反射光脈衝相應之複數個脈衝之第1像素信號；第2像素，其具有第2受光元件，且檢測從上述測定對象物反射之複數個反射光脈衝，可基於上述第2受光元件之受光結果產生包含與上述複數個反射光脈衝相應之複數個脈衝之第2像素信號；時序檢測部，其可基於上述第1像素信號，檢測出上述第1受光元件之受光時序；脈衝數檢測部，其可檢測上述第2像素信號所含之上述複數個脈衝之數；及控制部，其可基於上述複數個脈衝之上述數，控制上述光源之動作；其中上述控制部可基於上述脈衝數，控制上述複數個光脈衝之各者之光強度。
(12)如上述(11)之時間測量裝置，其中上述第2受光元件可接收特定顏色之光。
本申請案係基於在日本專利局於2018年5月24日申請之日本專利申請案號2018-099515號而主張優先權者，該申請案之全部內容以參照之方式引用於本申請案中。
若為本領域技術人員，則可根據設計上之要件或其他要因而想到各種修正、組合、次組合、及變更，但應理解其等包含於隨附之申請專利範 圍及其均等物之範圍內。
1‧‧‧時間測量裝置
11‧‧‧光源
12‧‧‧光源驅動部
13‧‧‧透鏡
20‧‧‧感測器部
L1‧‧‧光脈衝
L2‧‧‧反射光脈衝
PIC‧‧‧深度圖像
S1‧‧‧觸發信號
S2‧‧‧光強度控制信號

Claims (12)

  1. 一種時間測量裝置，其包含：光源，其朝向測定對象物射出複數個光脈衝；像素，其具有受光元件，該受光元件檢測從上述測定對象物反射之複數個反射光脈衝，且可基於上述受光元件之受光結果而產生包含與上述複數個反射光脈衝相應之複數個脈衝之像素信號；時序檢測部，其可基於上述像素信號檢測上述受光元件之受光時序；脈衝數檢測部，其可檢測上述像素信號所含之上述複數個脈衝之數；及控制部，其可基於上述複數個脈衝之上述數，控制上述光源之動作；其中上述控制部可基於上述複數個脈衝之上述數，控制上述複數個光脈衝之各者之光強度。
  2. 如請求項1之時間測量裝置，其中上述控制部於上述複數個脈衝之上述數為第1脈衝數之情形時，可將上述光強度設定為第1光強度，於上述複數個脈衝之上述數為較上述第1脈衝數多之第2脈衝數之情形時，可將上述光強度設定為較上述第1光強度強之第2光強度。
  3. 如請求項1之時間測量裝置，其中 上述控制部可基於上述複數個脈衝之上述數，控制被由上述光源射出之上述複數個光脈衝之光脈衝數。
  4. 如請求項3之時間測量裝置，其中上述控制部於上述複數個脈衝之上述數為第1脈衝數之情形時，可將上述光脈衝數設定為第1光脈衝數，於上述複數個脈衝之上述數為較上述第1脈衝數多之第2脈衝數之情形時，可將上述光脈衝數設定為較上述第1光脈衝數多之第2光脈衝數。
  5. 如請求項1之時間測量裝置，其進而包含可基於上述受光時序，而產生與上述受光時序相關之頻率曲線之頻率曲線產生部。
  6. 如請求項5之時間測量裝置，其中上述控制部可於上述頻率曲線之峰值達到與上述複數個脈衝之上述數之最大值相應之閾值時，停止上述光源之動作。
  7. 如請求項6之時間測量裝置，其中上述控制部於上述複數個脈衝之上述數為第1脈衝數之情形時，可將上述閾值設定為第1閾值，於上述複數個脈衝之上述數為較上述第1脈衝數多之第2脈衝數之情形時，可將上述閾值設定為較上述第1閾值大之第2閾值。
  8. 如請求項1之時間測量裝置，其中上述脈衝數檢測部可基於上述像素信號檢測出上述複數個脈衝之上述數。
  9. 如請求項6之時間測量裝置，其中上述頻率曲線產生部可檢測出上述頻率曲線之波層值(floor value)，上述控制部可基於上述波層值，控制上述複數個光脈衝之各者之上述光強度。
  10. 如請求項1之時間測量裝置，其中上述時序檢測部能夠以上述複數個光脈衝之各者之發光時序為基準，檢測出上述受光時序。
  11. 一種時間測量裝置，其包含：光源，其朝向測定對象物射出複數個光脈衝；第1像素，其包含第1受光元件，且檢測從上述測定對象物反射之複數個反射光脈衝，可基於上述第1受光元件之受光結果，產生包含與上述複數個反射光脈衝相應之複數個脈衝之第1像素信號；第2像素，其包含第2受光元件，且檢測從上述測定對象物反射之複數個反射光脈衝，可基於上述第2受光元件之受光結果，產生包含與上述複數個反射光脈衝相應之複數個脈衝之第2像素信號；時序檢測部，其可基於上述第1像素信號，檢測出上述第1受光元件之受光時序； 脈衝數檢測部，其可檢測出上述第2像素信號所含之上述複數個脈衝之數；及控制部，其可基於上述複數個脈衝之上述數，控制上述光源之動作；其中上述控制部可基於上述複數個脈衝之上述數，控制上述複數個光脈衝之各者之光強度。
  12. 如請求項11之時間測量裝置，其中上述第2受光元件可接收特定顏色之光。
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