WO2019044487A1 - 測距装置、及び、測距方法 - Google Patents

測距装置、及び、測距方法 Download PDF

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light
unit
timing signal
light emission
light reception
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慶太郎 天川
祐介 森山
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar

Definitions

  • the present technology relates to a distance measuring device and a distance measuring method, and more particularly to, for example, a distance measuring device and a distance measuring method capable of improving the accuracy of distance measurement.
  • Patent Document 1 describes a distance measuring system that corrects the light emission timing.
  • the irradiation light is emitted, and the irradiation light is reflected by the object (object) and the reflected light returned is received, so that the irradiation light is emitted.
  • Distance measurement is performed according to the time until the reflected light is received. Therefore, when the timing to start emission of the irradiation light and the timing to start reception of the reflected light deviate from the ideal (theoretical) timing, an error occurs in distance measurement, and the accuracy of distance measurement decreases. Furthermore, if it is not known how much the timing to start light emission and light reception is specifically deviated from the ideal timing, it is difficult to correct the deviation appropriately, that is, to correct the error of distance measurement It becomes.
  • a special environment for measuring how much the distance between the distance obtained by the distance measurement and the actual distance is, for example, an environment capable of measuring the distance to an object at a certain distance If it is possible, an adjustment can be made to correct the deviation from the theoretical value of the received light amount from the received light amount of the reflected light obtained by receiving the reflected light.
  • the distance measuring device in an environment where the user uses the distance measuring device on a daily basis, for example, in an environment where the user drives a car, the distance to the object constantly changes, and the distance measuring operation in which the distance measuring device performs distance measurement It is difficult to sequentially measure and correct the deviation from the theoretical value of the amount of light received.
  • the present technology has been made in view of such a situation, and aims to improve the accuracy of distance measurement.
  • the distance measuring device emits the irradiation light to a light receiving unit that receives reflected light from an object of the irradiation light emitted from the light emitting unit that emits light, and the light emitting unit.
  • a light emission timing signal for controlling a light emission operation the light emission operation is controlled, and a light reception timing signal for controlling a light reception operation for receiving the reflected light is supplied to the light receiving unit.
  • a measurement unit configured to measure a deviation time from the light reception timing.
  • a light receiving unit that receives reflected light from a subject of irradiation light emitted from a light emitting unit that emits light, and the light emitting unit emit the irradiation light.
  • the light emission operation is controlled, and a light reception timing signal for controlling a light reception operation for receiving the reflected light is supplied to the light receiving unit.
  • a distance measuring apparatus including a control unit configured to control the light receiving operation; a light emission timing at which the light emitting unit emits the irradiation light using the light emission timing signal and the light reception timing signal; and the light receiving unit It is a ranging method including measuring shift time with the light reception timing which light-receives the said reflected light.
  • the reflected light from the subject of the irradiation light emitted from the light emitting unit that emits light is received.
  • the light emission operation is controlled by supplying a light emission timing signal for controlling a light emission operation of emitting the irradiation light to the light emission unit, and the reflected light is received by the light reception unit.
  • the light reception operation is controlled by supplying a light reception timing signal for controlling the light reception operation, and light emission in which the light emitting unit emits the irradiation light using the light emission timing signal and the light reception timing signal A shift time between the timing and the light receiving timing at which the light receiving unit receives the reflected light is measured.
  • a distance measuring device includes a chip in which a first substrate and a second substrate are stacked, and a light emitting unit, the first substrate including a light receiving unit, and the second
  • the substrate includes a control unit, and the control unit supplies a light emission timing signal to the light emitting unit and supplies a light reception timing signal to the light receiving unit.
  • a light emitting unit is provided while a first substrate including a light receiving unit and a second substrate including a control unit are stacked on a chip, A control unit supplies a light emission timing signal to the light emitting unit, and a light reception timing signal to the light receiving unit.
  • the accuracy of distance measurement can be improved.
  • 5 is a timing chart showing an example of a light emission timing FB signal and a light reception timing FB signal. 5 is a timing chart showing another example of the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal. It is a flowchart explaining the correction process which a ranging system performs.
  • Fig. 21 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of a computer to which the present technology is applied. It is a block diagram showing an example of rough composition of a vehicle control system. It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of a vehicle exterior information detection part and an imaging part.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a first embodiment of a distance measuring system to which the present technology is applied.
  • the distance measurement system 10 shown in FIG. 1 includes a ToF sensor 20, a light emitting unit 21, and a correction unit 22.
  • the ToF sensor 20 is configured to include a control unit 31, a measurement unit 32, a light receiving unit 33, an A / D conversion unit 34, and an output unit 35.
  • Correction data is supplied from the correction unit 22 to the (exposure) control unit 31.
  • the control unit 31 supplies a light emission timing signal for controlling the light emission operation of emitting the irradiation light to the light emission unit 21 and also performs a light receiving (exposure) operation of receiving the reflected light from the object of the irradiation light to the light receiving unit 33 Supply a light reception timing signal to control the Further, the control unit 31 corrects (timing) one or both of the light emission timing signal and the light reception timing signal according to the correction data from the correction unit 22.
  • the light emission timing signal is fed back as a light emission timing FB (FeedBack) signal to the measurement unit 32 from the middle of the wiring that supplies the light emission timing signal from the control unit 31 to the light emission unit 21.
  • FB Light emission timing
  • the light reception timing signal is fed back as a light reception timing FB signal to the measurement unit 32 from the middle of the wiring that supplies the light reception timing signal from the control unit 31 to the light reception unit 33.
  • the measuring unit 32 uses the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal fed back from the middle of the wiring as described above to perform the light emission operation of emitting the irradiation light by the light emission unit 21 (hereinafter referred to as light emission timing And the timing at which the light receiving unit 33 performs a light receiving operation to receive the reflected light (hereinafter referred to as light receiving timing) (hereinafter referred to as a shift time) is measured, and the measurement result Is supplied to the correction unit 22.
  • the measurement unit 32 instructs the start of light reception of the light emission timing FB signal (for example, the timing of the rising edge of the pulse as the light emission timing FB signal) and the start of light reception of the light reception timing FB signal.
  • the time difference with the timing is measured as the deviation time.
  • the wiring for supplying the light reception timing signal from the control unit 31 to the light receiving unit 33 can be shortened.
  • the output timing of the light reception timing signal (for example, the rising edge of the pulse as the light reception timing signal) of the control unit 31 instructing the start of light reception and the light reception unit 33 receive the supply of the light reception timing signal. There is not a great delay between the timing of the start of light reception.
  • the wiring for supplying the light emission timing signal from the control unit 31 to the light emitting unit 21 becomes long.
  • the output timing of the light emission timing signal (for example, the rising edge of the pulse as the light emission timing signal) instructing the start of light emission of the control unit 31 and the light emission unit 21 receive the supply of the light emission timing signal.
  • a delay that can not be ignored may occur between the timing of the start of light emission.
  • the timing at which the light emission timing signal arrives at the light emitting unit 21 substantially matches the timing at which the light emission timing signal arrives at the measurement unit 32 as the light emission timing FB signal, and the light emission timing FB signal It can be treated as a signal that accurately represents the timing at which the light emission of 21 is started.
  • the position at which the light emission timing signal is fed back to the measurement unit 32 as the light emission timing FB signal is variable according to the situation, and may be provided either inside the ToF sensor 20 or outside the ToF sensor 20.
  • the light emission timing FB signal supplied from the outside is input to the ToF sensor 20
  • the position at which the light emission timing signal is fed back to the measurement unit 32 as the light emission timing FB signal may be provided inside the ToF sensor 20.
  • the light receiving unit 33 is configured by arranging a plurality of pixels (not shown) in a two-dimensional manner.
  • the light receiving unit 33 performs a light receiving operation of receiving the reflected light in the pixel according to the light receiving timing signal supplied from the control unit 31, and generates a charge corresponding to the light amount (light receiving amount) of the reflected light obtained by the light receiving operation.
  • a pixel signal as a voltage corresponding to the charge generated in the pixel is read from the light receiving unit 33 and supplied to the A / D conversion unit 34.
  • the A / D conversion unit 34 performs A / D conversion of the pixel signal from the light receiving unit 33 and supplies pixel data obtained as a result of the A / D conversion to the output unit 35.
  • the output unit 35 outputs the pixel data supplied from the A / D conversion unit 34 to the outside of the ToF sensor 20.
  • the light emitting unit 21 is connected to the control unit 31 of the ToF sensor 20 by a wire, and performs a light emitting operation of emitting irradiation light according to a light emission timing signal supplied from the control unit 31 through the wire.
  • the correction unit 22 generates correction data for correcting one or both of the light emission timing signal and the light reception timing signal according to the deviation time supplied from the measurement unit 32, and supplies the correction data to the control unit 31 of the ToF sensor 20. And controls correction of the light emission timing signal and the light reception timing signal in the control unit 31.
  • the control unit 31, the measurement unit 32, the light receiving unit 33, the A / D conversion unit 34, and the output unit 35 may be disposed on a single substrate, It is also possible to arrange on a plurality of substrates and to laminate the plurality of substrates.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of the ToF sensor 20 in a case where the ToF sensor 20 is configured by a chip having a laminated structure in which a plurality of substrates are laminated.
  • the ToF sensor 20 is configured by a chip 41 in which a plurality of substrates are stacked.
  • the chip 41 is configured by laminating the lower substrate 42 and the upper substrate 43 in this order from the bottom to the top.
  • the control unit 31, the measurement unit 32, the A / D conversion unit 34, and the output unit 35 are formed on the lower side substrate 42, and the light receiving unit 33 is formed on the upper side substrate 43.
  • the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal are transmitted to the measurement unit 32 formed on the lower substrate 42.
  • the deviation time is measured using the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal that are supplied.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the operation of the distance measuring system 10. As shown in FIG.
  • the distance measurement system 10 performs a distance measurement operation. That is, in the ranging system 10, the control unit 31 outputs the light emission timing signal and the light reception timing signal.
  • the light emitting unit 21 performs a light emitting operation to emit the irradiation light according to the light emission timing signal output by the control unit 31, and the light receiving unit 33 reflects the irradiation light from the subject according to the light reception timing signal output by the control unit 31. To generate a charge corresponding to the light quantity of the reflected light.
  • the distance measurement system 10 After the above distance measurement operation, readout of a pixel signal as an electrical signal corresponding to the charge generated by the light receiving unit 33 is performed. That is, the pixel signal corresponding to the charge generated by the light receiving unit 33 is read from the light receiving unit 33 and supplied to the A / D conversion unit 34.
  • the A / D conversion unit 34 performs A / D conversion on the pixel signal read from the light receiving unit 33, and supplies the pixel data obtained as a result to the output unit 35.
  • the output unit 35 outputs the pixel data from the A / D conversion unit 34.
  • a measurement operation of measuring the deviation time is performed in parallel with the distance measurement operation. That is, in the ranging operation, the light emission timing signal and the light reception timing signal output by the control unit 31 are fed back to the measurement unit 32 as a light emission timing FB signal and a light reception timing FB signal, respectively.
  • the measurement unit 32 measures a time difference between the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal as a shift time. That is, for example, based on the timing at which the light emission timing FB signal instructs the start of light emission, the measurement unit 32 shifts the time from the timing to the timing at which the light reception timing FB signal instructs the start of light reception. Measure as.
  • the deviation time is output from the measurement unit 32 to the outside of the ToF sensor 20 and supplied to the correction unit 22.
  • the measurement operation as described above is repeatedly performed in parallel with the distance measurement operation.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining another example of the operation of the distance measuring system 10. As shown in FIG.
  • FIG. 3 illustrates the case where the measurement operation and the distance measurement operation are performed in parallel
  • the measurement operation and the distance measurement operation may not necessarily be performed in parallel. That is, the measurement operation and the distance measurement operation can be performed at different timings as shown in FIG.
  • the measurement operation is performed. That is, in the ranging system 10, the control unit 31 outputs the light emission timing signal and the light reception timing signal as in the case of the ranging operation.
  • the light emission timing signal and the light reception timing signal output from the control unit 31 are fed back to the measurement unit 32 as a light emission timing FB signal and a light reception timing FB signal, respectively.
  • the measurement unit 32 measures a time difference between the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal as a shift time.
  • the light emitting operation is performed in the light emitting unit 21.
  • the light reception timing signal output from the control unit 31 is supplied to the light reception unit 33, the light reception unit 33 performs a light reception operation.
  • the light receiving unit 33 receives the reflected light from the subject of the irradiation light emitted by the light emitting operation, and generates a charge corresponding to the light amount of the reflected light.
  • the control unit 31 resets the pixels of the light receiving unit 33 (for example, turns on a reset transistor (not shown) constituting the pixel) and discharges (discards) the charge generated in the measurement operation. .
  • control unit 31 outputs the light emission timing signal and the light reception timing signal.
  • the light emitting unit 21 performs a light emitting operation to emit the irradiation light according to the light emission timing signal output by the control unit 31, and the light receiving unit 33 reflects the irradiation light from the subject according to the light reception timing signal output by the control unit 31. To generate a charge corresponding to the light quantity of the reflected light.
  • the A / D conversion unit 34 reads a pixel signal as an electrical signal for the charge generated by the light receiving unit 33, and performs A / D conversion of the pixel signal. Do.
  • the A / D conversion unit 34 supplies pixel data obtained as a result of A / D conversion to the output unit 35, and the output unit 35 outputs the pixel data from the A / D conversion unit 34.
  • the light emission used in the distance measurement operation performed immediately after the measurement operation according to the deviation time obtained by the measurement operation It is possible to correct the timing signal and the light reception timing signal, and to improve the accuracy of distance measurement performed in the distance measurement operation (to improve the error in distance measurement).
  • FIG. 5 is a timing chart showing an example of the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal.
  • the light emission timing signal is a pulse (signal), and the period of the H (High) level of the pulse represents a period in which the light emission operation of emitting the irradiation light is performed.
  • the light reception timing signal is assumed to be a pulse, and the period of the H level of the pulse represents a period during which the light reception operation for receiving the reflected light (and holding the charge corresponding to the reflected light) is performed. .
  • the output of the light emission timing signal or the light reception timing signal means, for example, the output of the rising edge of a pulse as the light emission timing signal or the light reception timing signal.
  • the position at which the light emission timing signal is fed back to the measurement unit 32 as the light emission timing FB signal is located at approximately the midpoint of the wiring connecting the ToF sensor 20 and the light emission unit 21
  • the timing at which the light emission timing signal arrives at the light emitting unit 21 substantially matches the timing at which the light emission timing FB signal arrives at the measuring unit 32. That is, it is assumed that the light emission timing (period in which the pulse is H) represented by the light emission timing FB signal and the light emission timing (timing at which the light emission operation is performed) substantially coincide with each other.
  • the control unit 31 the time T 11, and outputs a light emission timing signal, the light emission timing signal, the time T 13 delayed from time T 11, as a light emitting timing FB signal, measured Suppose you arrive at section 32.
  • the light emission timing FB signal (the light emission timing represented by the light emission timing) substantially matches the light emission timing.
  • control unit 31 outputs a light reception timing signal, the received light timing signal is later than the time T 11, and the earlier time T 12 to time T 13, as the light receiving timing FB signal, arrived at the measuring unit 32 I assume.
  • the timing of the output of the light reception timing signal of the control unit 31 and the timing at which the light reception unit 33 actually receives the light reception timing signal and starts to receive light are so large. There is no delay. In addition, there is no significant delay between the light reception timing signal and the light reception timing FB signal. From the above, the timing of light reception (period in which the pulse is at the H level) represented by the light reception timing signal, and further, the light reception timing FB signal substantially matches the light reception timing. That is, the light reception timing signal (the light reception timing represented by), the light reception timing FB signal (the light reception timing represented by), and the light reception timing (the timing at which the light reception operation is performed) substantially coincide with each other.
  • FIG. 6 is a timing chart showing another example of the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal.
  • control unit 31 the time T 21, and outputs a light emission timing signal, the light emission timing signal, the time T 22 delayed from time T 21, as a light emitting timing FB signal, arrives at the measurement unit 32 ing.
  • control unit 31 outputs a light reception timing signal, and the light reception timing signal is output to the measurement unit 32 as the light reception timing FB signal at the same time T 22 as when the light emission timing FB signal arrives at the measurement unit 32. Has arrived.
  • the correction unit 22 sets the shift time to 0 in the ideal case.
  • correction data for correcting the light emission timing signal and the light reception timing signal is generated.
  • the correction The unit 22 advances correction data for advancing (output of) the light emission timing signal, correction data for delaying (output of) the light reception timing signal, or advance of the light emission timing signal so that the deviation time becomes 0 in the ideal case. , Correction data for delaying the light reception timing signal.
  • the deviation time in the ideal case where there is no distance measurement error is also referred to as a reference deviation signal.
  • 0 is adopted as the reference deviation time, but the reference deviation time is determined by performing distance measurement of an object at a known distance before shipping the ToF sensor 20 or the like. , And can be stored in the measurement unit 32.
  • the reference deviation time stored in the measurement unit 32 is supplied from the measurement unit 32 to the correction unit 22, and the correction unit 22 generates correction data using the reference deviation time from the measurement unit 32. it can.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the correction process performed by the distance measurement system 10.
  • the deviation time is measured, and one or both of the light emission timing signal and the light reception timing signal are corrected according to the deviation time.
  • step S11 when the ranging system 10 is activated, correction processing is started, and in step S11, the control unit 31 outputs a light emission timing signal and a light reception timing signal, and the process proceeds to step S12.
  • the light emission timing signal output from the control unit 31 is supplied to the light emitting unit 21. Furthermore, the light emission timing signal is fed back to the measurement unit 32 as a light emission timing FB signal from an intermediate position of the wiring from the control unit 31 to the light emission unit 21.
  • the light reception timing signal output from the control unit 31 is supplied to the light reception unit 33. Further, the light reception timing signal is fed back to the measurement unit 32 as a light reception timing FB signal from a position midway of the wiring from the control unit 31 to the light reception unit 33.
  • step S12 the measurement unit 32 measures the deviation time between the light emission timing and the light reception timing from the light emission timing FB signal and the light reception timing FB signal fed back to the measurement unit 32, and supplies the difference to the correction unit 22.
  • the correction unit 22 generates correction data for correcting one of the light emission timing signal or the light reception timing signal or both of the light emission timing signal and the light reception timing signal based on the deviation time from the measurement unit 32, and transmits the correction data to the control unit 31. After supplying, the process proceeds from step S12 to step S13.
  • step S13 the control unit 31 corrects one of the light emission timing signal or the light reception timing signal or both of the light emission timing signal and the light reception timing signal according to the correction data from the correction unit 22. Thereby, in step S11 to be performed next, the control unit 31 outputs the light emission timing signal and the light reception timing signal after correction.
  • the ToF sensor 20 it is possible to easily and quantitatively grasp the shift time between the light emission timing and the light reception timing by the measurement operation performed by the measurement unit 32.
  • the ToF sensor 20 it is possible to confirm the error of the distance from the shift time, instead of confirming the error between the distance obtained from the pixel data output to the outside from the ToF sensor 20 and the actual distance. it can.
  • the deviation time can be easily confirmed at the time of actual use of the ToF sensor 20, at the time of inspection of the ToF sensor 20 after manufacture, at the time of operation check of the ToF sensor 20 after design, etc. Can.
  • the inspection of the ToF sensor 20 performed while changing the voltage condition, the temperature condition, and the like it is possible to easily confirm how much deviation time occurs with respect to each voltage condition and each temperature condition.
  • the shift time taking into consideration the environment where the ToF sensor 20 is used, for example, fluctuations in temperature and voltage, is measured, and the ToF sensor 20 is used according to the shift time. It is possible to correct the light emission timing signal and the light reception timing signal that are appropriate for the environment in which they are located.
  • the control unit 31 sets individual deviations of the light emission timing signal and the light reception timing signal of the manufactured ToF sensor 20 alone or the ToF sensor 20 incorporated in the distance measurement system 10 It can be corrected to become the reference deviation time. Furthermore, it is possible to correct the light emission timing signal and the light reception timing signal so as to dynamically adjust the fluctuation from the reference deviation time of the deviation time which occurs when the distance measurement operation is actually performed.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a second embodiment of a distance measuring system to which the present technology is applied.
  • the distance measurement system 60 includes a ToF sensor 20, a light emitting unit 21, and a correction unit 22.
  • ranging system 60 is configured similar to ranging system 10 of FIG.
  • the distance measurement system 60 of FIG. 8 measures the light emission timing signal as the light emission timing FB signal in that the position where the light emission timing signal is fed back as the light emission timing FB signal is the position inside the ToF sensor 20.
  • the position at which feedback is performed differs from the distance measurement system 10 which is a position outside the ToF sensor 20.
  • the ToF sensor 20 can be provided with a terminal for receiving an external signal, as shown in FIG. 1, the light emission timing FB signal fed back from the outside of the ToF sensor 20 is sent to the ToF sensor 20. It can be input.
  • the ToF sensor 20 can be provided with a terminal for receiving an external signal due to limitations such as design reasons, as shown in FIG.
  • the feedback of the signal can be structured inside the ToF sensor 20.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a third embodiment of the distance measuring system to which the present technology is applied.
  • the distance measuring system 70 includes a light emitting unit 21 and a ToF sensor 71, and the ToF sensor 71 includes a correcting unit 22, a control unit 31, a measuring unit 32, a light receiving unit 33, and an A / D conversion unit 34. And an output unit 35.
  • the distance measurement system 70 is different from the distance measurement system 10 shown in FIG. 1 in that the correction unit 22 provided outside the ToF sensor 20 is provided inside the ToF sensor 71 in the distance measurement system 70 shown in FIG. It differs from the ranging system 10.
  • the terminal for outputting the shift time to the outside of the ToF sensor 71 is a ToF sensor 71. Need to be provided.
  • the shift time measured by the measurement unit 32 is supplied to the correction unit 22 provided outside the ToF sensor 20. It can be easily grasped. Then, from the deviation time, when the actual use of ToF sensor 20, inspection of ToF sensor 20 after manufacturing, operation check of ToF sensor 20 after design, etc., error in distance obtained by distance measurement is recognized can do.
  • the light emission timing signal supplied from the control unit 31 to the light emission unit 21 is fed back as a light emission timing FB signal at a position outside the ToF sensor 71.
  • the position to be fed back as the light emission timing FB signal may be inside the ToF sensor 71 as in the case of FIG.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a fourth embodiment of the distance measuring system to which the present technology is applied.
  • the distance measurement system 80 includes a ToF sensor 20, a light emitting unit 21, and a correction unit 22.
  • ranging system 80 is configured similar to ranging system 10 of FIG.
  • the ToF sensor 20 of FIG. 10 does not directly supply the deviation time output by the measurement unit 32 to the correction unit 22 outside the ToF sensor 20, but supplies it to the output unit 35 inside the ToF sensor 20. Furthermore, it is different from the distance measurement system 10 of FIG. 1 in which the shift time is directly supplied from the measurement unit 32 to the correction unit 22 outside the ToF sensor 20 in that the output unit 35 supplies the shift unit 22 to the correction unit 22.
  • the shift time output by the measurement unit 32 is supplied to the output unit 35. Then, in the output unit 35, the shift time from the measurement unit 32 is output to the outside of the ToF sensor 20.
  • the output unit 35 can embed the shift time as pixel data into pixel data and output it.
  • the output unit 35 can multiplex and output the shift time measured when obtaining the pixel data before or after the pixel data of the frame.
  • the shift time is multiplexed with pixel data of a frame and output, the shift time with respect to each frame is grasped, and the pixel data of the frame, and further, the distance to the subject obtained from the pixel data is It is possible to correct using the deviation time.
  • the output unit 35 supplies the deviation time from the measurement unit 32 to the correction unit 22.
  • the correction unit 22 generates correction data according to the deviation time supplied from the output unit 35, and supplies the correction data to the control unit 31 of the ToF sensor 20. Control the correction.
  • the light emission timing signal supplied from the control unit 31 to the light emission unit 21 is fed back as a light emission timing FB signal at a position outside the ToF sensor 20, but the light emission timing signal is The position to be fed back as the light emission timing FB signal may be inside the ToF sensor 20 as in the case of FIG.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a sensor module to which the present technology is applied.
  • the sensor module 90 includes a ToF sensor 20, a light emitting unit 21, and an AP (Application Processor) 91. Therefore, the sensor module 90 is configured using the ToF sensor 20 and the light emitting unit 21 of FIG. 1.
  • the measurement operation, the distance measurement operation, and the readout of the pixel signal are performed in the ToF sensor 20 as described in FIG. 3 or 4. Then, pixel data obtained as a result of the distance measurement operation and reading of the pixel signal is supplied from the output unit 35 to the AP 91, and a shift time obtained as a result of the measurement operation is supplied from the measurement unit 32 to the AP 91.
  • the AP 91 uses the pixel data from the ToF sensor 20 to calculate distance information representing the distance to the subject. Further, the AP 91 uses the deviation time from the ToF sensor 20 to generate correction data and supplies the correction data to the ToF sensor 20.
  • control unit 31 corrects the light emission timing signal and the light reception timing signal using the correction data from the AP 91.
  • the sensor module 90 of FIG. 11 can be configured using the ToF sensor 20 of FIG. 8 or the ToF sensor 20 of FIG. 10 in addition to the ToF sensor 20 shown in FIG.
  • the sensor module 90 of FIG. 11 can be configured using a ToF sensor 71 shown in FIG. 9 instead of the ToF sensor 20.
  • generation of correction data using the deviation time is performed by the correction unit 22 provided inside the ToF sensor 71, so the ToF The supply of the shift time from the sensor 71 to the AP 91 and the supply of correction data from the AP 91 to the ToF sensor 71 are not necessary.
  • distance measurement is performed by the ToF method.
  • ToF method distance measurement irradiation light is irradiated to a subject by using predetermined modulated light such as pulse light as irradiation light, and reflected light from the object of the irradiation light is received.
  • the distance L to the subject is calculated based on the time (hereinafter also referred to as reflection time) ⁇ t until light reception of
  • the distance L to the subject can be obtained by determining the reflection time ⁇ t.
  • the reflection time ⁇ t can also be referred to as a phase difference between the irradiation light and the reflection light.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of the method of calculating the reflection time ⁇ t.
  • pulsed light of a predetermined pulse width Tp is employed as the irradiation light.
  • the pulse with the same pulse width and the same phase as the pulse light as the irradiation light is referred to as the first light receiving pulse, and the phase is shifted by the pulse width Tp with the same pulse width as the pulse light as the irradiation light.
  • This pulse is referred to as a second light reception pulse.
  • the first light reception pulse and the second light reception pulse correspond to a light reception timing signal, and in the ToF sensor 20 or the ToF sensor 71, the period of the first light reception pulse (of H (High) level) and the second light reception Reflected light is received during each of the pulse periods.
  • the charge amount (received light amount) of the reflected light received in the period of the first light reception pulse is represented as Q1
  • the charge amount of the reflected light received in the period of the second light reception pulse is represented as Q2 I assume.
  • FIG. 13 illustrates an example configuration of an embodiment of a computer in which a program that executes the above-described series of processes is installed.
  • a central processing unit (CPU) 101 executes various processes in accordance with a program stored in a read only memory (ROM) 102 or a program loaded from a storage unit 108 to a random access memory (RAM) 103. Do.
  • the RAM 103 also stores data necessary for the CPU 101 to execute various processes.
  • the CPU 101, the ROM 102, and the RAM 103 are interconnected via a bus 104.
  • An input / output interface 105 is also connected to the bus 104.
  • the input / output interface 105 includes an input unit 106 including a keyboard and a mouse, an output unit 107 including a display including an LCD (liquid crystal display) and a speaker, and a storage unit 108 including a hard disk and the like.
  • a communication unit 109 configured of an adapter or the like is connected. The communication unit 109 performs communication processing via a network such as the Internet, for example.
  • the drive 110 is also connected to the input / output interface 105 as necessary, and removable media 111 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory are appropriately attached, and a computer program read from them is It is installed in the storage unit 108 as necessary.
  • removable media 111 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory are appropriately attached, and a computer program read from them is It is installed in the storage unit 108 as necessary.
  • the program executed by the computer may be a program that performs processing in chronological order according to the order described in this specification, in parallel, or when necessary, such as when a call is made. It may be a program to be processed.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on any type of mobile object such as a car, an electric car, a hybrid electric car, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot May be
  • FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • Vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an external information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (Interface) 12053 are illustrated as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the driveline control unit 12010 controls the operation of devices related to the driveline of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a drive force generation device for generating a drive force of a vehicle such as an internal combustion engine or a drive motor, a drive force transmission mechanism for transmitting the drive force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. adjusting steering mechanism, and functions as a control device of the braking device or the like to generate a braking force of the vehicle.
  • Body system control unit 12020 controls the operation of the camera settings device to the vehicle body in accordance with various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device of various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker or a fog lamp.
  • the body system control unit 12020 the signal of the radio wave or various switches is transmitted from wireless controller to replace the key can be entered.
  • Body system control unit 12020 receives an input of these radio or signal, the door lock device for a vehicle, the power window device, controls the lamp.
  • Outside vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with vehicle control system 12000.
  • an imaging unit 12031 is connected to the external information detection unit 12030.
  • the out-of-vehicle information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle, and receives the captured image.
  • the external information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing of a person, a vehicle, an obstacle, a sign, characters on a road surface, or the like based on the received image.
  • Imaging unit 12031 receives light, an optical sensor for outputting an electric signal corresponding to the received light amount of the light.
  • the imaging unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information.
  • the light image pickup unit 12031 is received may be a visible light, it may be invisible light such as infrared rays.
  • Vehicle information detection unit 12040 detects the vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects a state of a driver is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera for imaging the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver does not go to sleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generation device, the steering mechanism or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the outside information detecting unit 12030 or the in-vehicle information detecting unit 12040, and a drive system control unit A control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 the driving force generating device on the basis of the information around the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or vehicle information detection unit 12040, by controlling the steering mechanism or braking device, the driver automatic operation such that autonomously traveling without depending on the operation can be carried out cooperative control for the purpose of.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12030 based on the information outside the vehicle acquired by the external information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps in response to the preceding vehicle or the position where the oncoming vehicle is detected outside the vehicle information detection unit 12030, the cooperative control for the purpose of achieving the anti-glare such as switching the high beam to the low beam It can be carried out.
  • Audio and image output unit 12052 transmits, to the passenger or outside of the vehicle, at least one of the output signal of the voice and image to be output device to inform a visually or aurally information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • Display unit 12062 may include at least one of the on-board display and head-up display.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, on the front nose of the vehicle 12100, a side mirror, a rear bumper, a back door, an upper portion of a windshield of a vehicle interior, and the like.
  • the imaging unit 12101 provided in the front nose and the imaging unit 12105 provided in the upper part of the windshield in the vehicle cabin mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 included in the side mirror mainly acquire an image of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield in the passenger compartment is mainly used to detect a leading vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 15 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • Imaging range 12111 indicates an imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • imaging range 12112,12113 are each an imaging range of the imaging unit 12102,12103 provided on the side mirror
  • an imaging range 12114 is The imaging range of the imaging part 12104 provided in the rear bumper or the back door is shown.
  • a bird's eye view of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging unit 12101 through 12104 may have a function of obtaining distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of imaging devices, or an imaging device having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 measures the distance to each three-dimensional object in the imaging ranges 12111 to 12114, and the temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100). In particular, it is possible to extract a three-dimensional object traveling at a predetermined speed (for example, 0 km / h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100 as a leading vehicle, in particular by finding the it can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance before the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. Automatic operation or the like for autonomously traveling without depending on the way of the driver operation can perform cooperative control for the purpose.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data relating to three-dimensional objects into two-dimensional vehicles such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, classification and extracted, can be used for automatic avoidance of obstacles.
  • the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 into obstacles visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines a collision risk which indicates the risk of collision with the obstacle, when a situation that might collide with the collision risk set value or more, through an audio speaker 12061, a display portion 12062 By outputting a warning to the driver or performing forcible deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging unit 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether a pedestrian is present in the images captured by the imaging units 12101 to 12104.
  • Such pedestrian recognition is, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether it is a pedestrian or not
  • the procedure is to determine Microcomputer 12051 is, determines that the pedestrian in the captured image of the imaging unit 12101 to 12104 is present, recognizing the pedestrian, the sound image output unit 12052 is rectangular outline for enhancement to the recognized pedestrian to superimpose, controls the display unit 12062.
  • the audio image output unit 12052 is, an icon or the like indicating a pedestrian may control the display unit 12062 to display the desired position.
  • the example of the vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described above.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to the imaging unit 12031 and the like among the configurations described above.
  • the distance measuring system 10 of FIG. 1, the distance measuring system 60 of FIG. 8 to FIG. 10, and the sensor module 90 of FIG. 11 can be applied to the imaging unit 12031.
  • the technology according to the present disclosure to the imaging unit 12031, the accuracy of distance measurement can be improved, and appropriate driving support can be performed using an accurate distance.
  • the present technology can also be configured as follows. (1) A light receiving unit that receives reflected light from a subject of irradiation light emitted from the light emitting unit that emits light; The light emission operation is controlled by supplying a light emission timing signal for controlling the light emission operation of emitting the irradiation light to the light emission unit, and the light reception operation of receiving the reflected light in the light reception unit is controlled.
  • a control unit that controls the light reception operation by supplying a light reception timing signal to A measurement unit that measures a deviation time between a light emission timing at which the light emitting unit emits the irradiation light and a light reception timing at which the light reception unit receives the reflected light using the light emission timing signal and the light reception timing signal Distance measuring device with and.
  • the measurement unit measures the deviation time using the light emission timing signal fed back from the middle of the wiring that supplies the light emission timing signal from the control unit to the light emission unit, and the light reception timing signal.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (3).
  • the light emitting unit emits the irradiation light
  • the light receiving unit receives the reflected light
  • the shift is performed in parallel with a distance measurement operation that generates a charge corresponding to the light amount of the reflected light.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (4), which measures time.
  • a light receiving unit that receives reflected light from a subject of irradiation light emitted from the light emitting unit that emits light;
  • the light emission operation is controlled by supplying a light emission timing signal for controlling the light emission operation of emitting the irradiation light to the light emission unit, and the light reception operation of receiving the reflected light in the light reception unit is controlled.
  • a control unit configured to control the light receiving operation by supplying a light receiving timing signal to Using the light emission timing signal and the light reception timing signal, measure a deviation time between the light emission timing at which the light emission unit emits the irradiation light and the light reception timing at which the light reception unit receives the reflected light. Ranging method including.
  • the first substrate includes a light receiving unit
  • the second substrate includes a controller.
  • the range finder, wherein the control unit supplies a light emission timing signal to the light emitting unit and supplies a light reception timing signal to the light receiving unit.
  • the second substrate further includes a measurement unit.
  • the measurement unit uses the light emission timing signal and the light reception timing signal to shift the light emission timing at which the light emission unit emits the irradiation light and the light reception timing at which the light reception unit receives the reflected light from the subject. Measuring distance The distance measuring device described in (7).
  • the measuring unit is arranged in parallel with a distance measurement operation in which the light emitting unit emits the irradiation light, the light receiving unit receives reflected light from a subject, and generates a charge corresponding to the light amount of the reflected light.
  • the distance measuring device according to any one of (8) to (11), which measures the deviation time.

Abstract

本技術は、測距の精度の向上を図ることができるようにする測距装置、及び、測距方法に関する。 制御部は、発光部に、照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号を供給することにより、発光動作を制御するとともに、受光部に、反射光を受光する受光動作を制御するための受光タイミング信号を供給することにより、受光動作を制御する。計測部は、発光タイミング信号と、受光タイミング信号とを用いて、発光部が照射光を発光する発光タイミングと、受光部が反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測する。本技術は、例えば、ToF方式で測距を行う場合に適用できる。

Description

測距装置、及び、測距方法
　本技術は、測距装置、及び、測距方法に関し、特に、例えば、測距の精度の向上を図ることができるようにする測距装置、及び、測距方法に関する。
　例えば、特許文献１には、発光タイミングを補正する測距システムが記載されている。
特開２０１３－１９５３０７号公報
　ToF（Time of Flight）方式の測距装置では、照射光が発光され、その照射光が物体（被写体）で反射されて戻ってくる反射光が受光されることで、照射光が発光されてから反射光が受光されるまでの時間に応じて、測距が行われる。そのため、照射光の発光を開始するタイミングや、反射光の受光を開始するタイミングが、理想（理論）的なタイミングからずれている場合、測距に誤差が生じ、測距の精度が低下する。さらに、発光や受光を開始するタイミングが、理想的なタイミングから具体的にどの程度ずれているのかがわからない場合、そのずれを適切に補正すること、すなわち、測距の誤差を補正することが困難となる。
　測距により得られる距離と実際の距離とのずれが、どの程度になっているかを測定する特別な環境、例えば、ある一定の距離にある物体までの距離を測定することができる環境を用意することができる場合、反射光を受光して得られる反射光の受光量から、受光量の理論的な値とのずれを補正するための調整を行うことができる。
　しかしながら、測距装置を、ユーザが日常で使用する環境、例えば、ユーザが自動車を運転する環境では、物体までの距離は常に変化するため、測距装置が、測距を行っている測距動作中に受光量の理論的な値とのずれを逐次測定し、補正することは困難である。
　本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、測距の精度の向上を図ることができるようにするものである。
　本技術の第１の側面の測距装置は、光を発光する発光部から発光された照射光の、被写体からの反射光を受光する受光部と、前記発光部に、前記照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号を供給することにより、前記発光動作を制御するとともに、前記受光部に、前記反射光を受光する受光動作を制御するための受光タイミング信号を供給することにより、前記受光動作を制御する制御部と、前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が前記照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が前記反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測する計測部とを備える測距装置である。
　本技術の第１の側面の測距方法は、光を発光する発光部から発光された照射光の、被写体からの反射光を受光する受光部と、前記発光部に、前記照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号を供給することにより、前記発光動作を制御するとともに、前記受光部に、前記反射光を受光する受光動作を制御するための受光タイミング信号を供給することにより、前記受光動作を制御する制御部とを備える測距装置が、前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が前記照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が前記反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測することを含む測距方法である。
　本技術の第１の側面の測距装置及び測距方法においては、光を発光する発光部から発光された照射光の、被写体からの反射光が受光される。また、前記発光部に、前記照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号が供給されることにより、前記発光動作が制御されるとともに、前記受光部に、前記反射光を受光する受光動作を制御するための受光タイミング信号が供給されることにより、前記受光動作が制御され、前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が前記照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が前記反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間が計測される。
　本技術の第２の側面の測距装置は、第１の基板と第２の基板とを積層したチップと、発光部とを備え、前記第１の基板は、受光部を備え、前記第２の基板は、制御部を備え、前記制御部は、前記発光部に発光タイミング信号を供給し、前記受光部に受光タイミング信号を供給する。
　本技術の第２の側面の測距装置においては、受光部を備える第１の基板と、制御部を備える第２の基板とがチップに積層されるとともに、発光部が備えられており、前記制御部から、前記発光部に発光タイミング信号が供給され、前記受光部に受光タイミング信号が供給される。
　本技術によれば、測距の精度の向上を図ることができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術を適用した測距システムの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 複数枚の基板で構成されるToFセンサの構成例を説明する図である。 測距システムの動作の例を説明する図である。 測距システムの動作の他の例を説明する図である。 発光タイミングFB信号と受光タイミングFB信号との例を示すタイミングチャートである。 発光タイミングFB信号と受光タイミングFB信号との他の例を示すタイミングチャートである。 測距システムが行う補正処理を説明するフローチャートである。 本技術を適用した測距システムの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 本技術を適用した測距システムの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 本技術を適用した測距システムの第４の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 本技術を適用したセンサモジュールの構成例を示すブロック図である。 反射時間Δtの算出方法の原理を説明する図である。 本技術を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 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。
　＜１．測距システムの第１の実施の形態＞
　図１は、本技術を適用した測距システムの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　図１に示される測距システム１０は、ToFセンサ２０、発光部２１、及び、補正部２２を備えて構成される。
　ToFセンサ２０は、制御部３１、計測部３２、受光部３３、A/D変換部３４、及び、出力部３５を備えて構成される。
　（露光）制御部３１には、補正部２２から補正データが供給される。制御部３１は、発光部２１に照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号を供給するとともに、受光部３３に、照射光の被写体からの反射光を受光する受光（露光）動作を制御するための受光タイミング信号を供給する。また、制御部３１は、補正部２２からの補正データに応じて、発光タイミング信号及び受光タイミング信号の一方又は両方（のタイミング）を補正する。
　計測部３２には、制御部３１から発光部２１に発光タイミング信号を供給する配線の途中から、発光タイミング信号が、発光タイミングFB（FeedBack）信号としてフィードバックされる。
　さらに、計測部３２には、制御部３１から受光部３３に受光タイミング信号を供給する配線の途中から、受光タイミング信号が、受光タイミングFB信号としてフィードバックされる。
　計測部３２は、上述のように配線の途中からフィードバックされる発光タイミングFB信号と受光タイミングFB信号とを用いて、発光部２１が照射光を発光する発光動作を行うタイミング（以下、発光タイミングと称する。）と、受光部３３が反射光を受光する受光動作を行うタイミング（以下、受光タイミングと称する。）との時間的なずれ（以下、ずれ時間と称する。）を計測し、その計測結果により得られるずれ時間を、補正部２２に供給する。
　例えば、計測部３２は、発光タイミングFB信号の、発光の開始を指示するタイミング（例えば、発光タイミングFB信号としてのパルスの立ち上がりエッジのタイミング）と、受光タイミングFB信号の、受光の開始を指示するタイミング（例えば、受光タイミングFB信号としてのパルスの立ち上がりエッジのタイミング）との時間差を、ずれ時間として計測する。
　なお、受光部３３は、制御部３１とともに、ToFセンサ２０に内蔵されるため、制御部３１から受光部３３に受光タイミング信号を供給する配線を短くすることができる。この場合、制御部３１の、受光の開始を指示する受光タイミング信号（例えば、受光タイミング信号としてのパルスの立ち上がりエッジ）の出力タイミングと、受光部３３が、その受光タイミング信号の供給を受けて実際に受光を開始するタイミングとの間には、それほど大きな遅延は生じない。
　一方、発光部２１は、制御部３１を内蔵するToFセンサ２０の外部に設けられているため、制御部３１から発光部２１に発光タイミング信号を供給する配線は長くなる。この場合、制御部３１の、発光の開始を指示する発光タイミング信号（例えば、発光タイミング信号としてのパルスの立ち上がりエッジ）の出力タイミングと、発光部２１が、その発光タイミング信号の供給を受けて実際に発光を開始するタイミングとの間には、無視することができない遅延が生じることがある。
　そこで、発光タイミング信号を、発光タイミングFB信号として、計測部３２にフィードバックする位置としては、ToFセンサ２０と発光部２１とを接続する配線のほぼ中点の位置を採用することができる。この場合、発光タイミング信号が、発光部２１に到着するタイミングと、その発光タイミング信号が、発光タイミングFB信号として、計測部３２に到着するタイミングとがほぼ一致し、発光タイミングFB信号を、発光部２１の発光が開始されるタイミングを正確に表す信号として扱うことができる。
　また、発光タイミング信号を、発光タイミングFB信号として、計測部３２にフィードバックする位置は、状況に応じて可変であり、ToFセンサ２０の内部又はToFセンサ２０の外部のどちらに設けられてもよい。例えば、ToFセンサ２０の構造上、ToFセンサ２０に外部から供給される信号を受信する端子を設けることが難しい場合には、ToFセンサ２０に、外部から供給される発光タイミングFB信号を入力することが難しいので、このような場合には、発光タイミング信号を、発光タイミングFB信号として、計測部３２にフィードバックする位置は、ToFセンサ２０の内部に設けられてもよい。
　受光部３３は、複数の画素（図示せず）が、２次元に配置されて構成される。受光部３３は、制御部３１から供給される受光タイミング信号に従って、画素において反射光を受光する受光動作を行い、その受光動作によって得られる反射光の光量（受光量）に対応する電荷を発生する。画素で発生された電荷に対応する電圧としての画素信号は、受光部３３から読み出され、A/D変換部３４に供給される。
　A/D変換部３４は、受光部３３からの画素信号をA/D変換し、そのA/D変換の結果得られる画素データを、出力部３５に供給する。
　出力部３５は、A/D変換部３４から供給される画素データを、ToFセンサ２０の外部に出力する。
　発光部２１は、ToFセンサ２０の制御部３１と配線で接続されており、その配線を介して、制御部３１から供給される発光タイミング信号に従って、照射光を発光する発光動作を行う。
　補正部２２は、計測部３２から供給されるずれ時間に応じて、発光タイミング信号及び受光タイミング信号の一方又は両方を補正する補正データを生成し、ToFセンサ２０の制御部３１に供給することで、制御部３１での発光タイミング信号や受光タイミング信号の補正を制御する。
　ここで、ToFセンサ２０は、制御部３１、計測部３２、受光部３３、A/D変換部３４、及び、出力部３５を、一枚の基板上に配置して構成することもできるし、複数枚の基板上に配置して、その複数枚の基板を積層して構成することもできる。
　図２は、複数枚の基板を積層した積層構造のチップでToFセンサ２０を構成する場合の、そのToFセンサ２０の構成例を説明する図である。
　図２において、ToFセンサ２０は、複数の基板を積層したチップ４１で構成される。
　チップ４１は、下側基板４２及び上側基板４３がその順で下から上に積層されて構成される。下側基板４２には、制御部３１、計測部３２、A/D変換部３４、及び、出力部３５が形成され、上側基板４３には、受光部３３が形成されている。
　以上のように、下側基板４２と上側基板４３を積層したチップ４１で構成されるToFセンサ２０では、下側基板４２に形成された計測部３２に、発光タイミングFB信号及び受光タイミングFB信号が供給され、その発光タイミングFB信号及び受光タイミングFB信号を用いて、ずれ時間が計測される。
　図３は、測距システム１０の動作の例を説明する図である。
　図３では、測距システム１０は、測距動作を行う。すなわち、測距システム１０では、制御部３１が、発光タイミング信号及び受光タイミング信号を出力する。発光部２１は、制御部３１が出力する発光タイミング信号に従って、照射光を発光する発光動作を行い、受光部３３は、制御部３１が出力する受光タイミング信号に従って、照射光の被写体からの反射光を受光する受光動作を行い、その反射光の光量に対応する電荷を発生する。
　測距システム１０では、以上の測距動作の後、受光部３３で発生された電荷に対応する電気信号としての画素信号の読み出しが行われる。すなわち、受光部３３で発生された電荷に対応する画素信号は、受光部３３から読み出され、A/D変換部３４に供給される。A/D変換部３４は、受光部３３から読み出された画素信号をA/D変換し、その結果得られる画素データを、出力部３５に供給する。出力部３５は、A/D変換部３４からの画素データを出力する。
　図３では、以上の測距動作と画素信号の読み出しとが繰り返し行われる。
　さらに、図３では、測距動作と並列して、ずれ時間を計測する計測動作が行われる。すなわち、測距動作において、制御部３１が出力する発光タイミング信号及び受光タイミング信号は、それぞれ、発光タイミングFB信号及び受光タイミングFB信号として、計測部３２にフィードバックされる。計測部３２は、発光タイミングFB信号と、受光タイミングFB信号との時間差を、ずれ時間として計測する。すなわち、例えば、計測部３２は、発光タイミングFB信号の、発光の開始を指示するタイミングを基準として、そのタイミングから、受光タイミングFB信号の、受光の開始を指示するタイミングまでの時間を、ずれ時間として計測する。ずれ時間は、計測部３２から、ToFセンサ２０の外部に出力され、補正部２２に供給される。
　図３では、以上のような計測動作が、測距動作と並列して繰り返し行われる。
　図３に示したように、計測動作が、測距動作と並列して行われる場合には、測距動作中に、その測距動作におけるずれ時間を把握することができる。
　図４は、測距システム１０の動作の他の例を説明する図である。
　図３では、計測動作と測距動作とが並列に行われる場合を説明したが、計測動作と測距動作とは、必ずしも並列に行われなくてもよい。すなわち、計測動作と測距動作とは、図４に示すように、別のタイミングで行うことができる。
　図４では、まず、計測動作が行われる。すなわち、測距システム１０において、測距動作の場合と同様に、制御部３１が、発光タイミング信号及び受光タイミング信号を出力する。制御部３１が出力する発光タイミング信号及び受光タイミング信号は、それぞれ、発光タイミングFB信号及び受光タイミングFB信号として、計測部３２にフィードバックされる。計測部３２は、発光タイミングFB信号と、受光タイミングFB信号との時間差を、ずれ時間として計測する。
　なお、図４の計測動作では、制御部３１が出力する発光タイミング信号は、発光部２１に供給されるため、発光部２１では、発光動作が行われる。同様に、制御部３１が出力する受光タイミング信号は、受光部３３に供給されるため、受光部３３では、受光動作が行われる。受光動作では、受光部３３は、発光動作により発光された照射光の被写体からの反射光を受光し、その反射光の光量に対応する電荷を発生する。
　図４では、測距動作を、計測動作とは別のタイミングで行うため、受光部３３において、計測動作で発生した電荷は不要である。そのため、制御部３１は、計測動作中は、受光部３３の画素をリセット状態にし（例えば、画素を構成する図示せぬリセットトランジスタをオンにし）、計測動作で発生した電荷を排出する（捨てる）。
　図４では、計測動作の後、図３の場合と同様に、測距動作と画素信号の読み出しとが行われる。
　すなわち、制御部３１が、発光タイミング信号及び受光タイミング信号を出力する。発光部２１は、制御部３１が出力する発光タイミング信号に従って、照射光を発光する発光動作を行い、受光部３３は、制御部３１が出力する受光タイミング信号に従って、照射光の被写体からの反射光を受光する受光動作を行い、その反射光の光量に対応する電荷を発生する。
　受光部３３では、以上の測距動作の後、A/D変換部３４が、受光部３３で発生された電荷に対する電気信号としての画素信号の読み出しを行い、その画素信号のA/D変換を行う。A/D変換部３４は、A/D変換の結果得られる画素データを、出力部３５に供給し、出力部３５は、A/D変換部３４からの画素データを出力する。
　図４では、以上の計測動作、測距動作、及び、画素信号の読み出しが、繰り返し行われる。
　以上のように、計測動作と測距動作とを、別のタイミングで行う場合には、計測動作で得られたずれ時間に応じて、その計測動作の直後に行われる測距動作で用いられる発光タイミング信号や受光タイミング信号の補正を行い、その測距動作で行われる測距の精度を向上させること（測距の誤差を改善すること）ができる。
　図５は、発光タイミングFB信号と受光タイミングFB信号との例を示すタイミングチャートである。
　なお、ここでは、発光タイミング信号は、パルス（信号）であることとし、そのパルスのH（High）レベルの期間が、照射光を発光する発光動作を行う期間を表すこととする。同様に、受光タイミング信号は、パルスであることとし、そのパルスのHレベルの期間が、反射光を受光（して反射光に対応する電荷を保持）する受光動作を行う期間を表すこととする。
　また、発光タイミング信号や受光タイミング信号の出力とは、例えば、発光タイミング信号や受光タイミング信号としてのパルスの立ち上がりエッジの出力を意味することとする。
　さらに、測距システム１０では、発光タイミング信号を発光タイミングFB信号として、計測部３２にフィードバックする位置が、ToFセンサ２０と発光部２１とを接続する配線のほぼ中点に位置しており、その結果、図１で説明したように、発光タイミング信号が発光部２１に到着するタイミングと、発光タイミングFB信号が計測部３２に到着するタイミングとがほぼ一致していることとする。すなわち、発光タイミングFB信号が表す発光タイミング（パルスがHになっている期間）と、発光タイミング（発光動作が行われるタイミング）とが、ほぼ一致していることとする。
　いま、図５に示すように、制御部３１が、時刻T11に、発光タイミング信号を出力し、その発光タイミング信号が、時刻T11から遅れた時刻T13に、発光タイミングFB信号として、計測部３２に到着したとする。上述したように、発光タイミングFB信号（が表す発光のタイミング）と、発光タイミングとは、ほぼ一致する。
　さらに、制御部３１が、受光タイミング信号を出力し、その受光タイミング信号が、時刻T11より遅く、かつ、時刻T13より早い時刻T12に、受光タイミングFB信号として、計測部３２に到着したとする。
　図１で説明したように、制御部３１の受光タイミング信号の出力のタイミングと、受光部３３が、その受光タイミング信号の供給を受けて実際に受光を開始するタイミングとの間には、それほど大きな遅延は生じない。また、受光タイミング信号と受光タイミングFB信号との間に、それほど大きな遅延はない。以上から、受光タイミング信号、さらには、受光タイミングFB信号が表す受光のタイミング（パルスがHレベルになっている期間）と、受光タイミングとは、ほぼ一致する。すなわち、受光タイミング信号（が表す受光のタイミング）、受光タイミングFB信号（が表す受光のタイミング）、及び、受光タイミング（受光動作が行われるタイミング）は、ほぼ一致する。
　図５では、発光タイミングFB信号が計測部３２に到着した時刻T13と、受光タイミングFB信号が計測部３２に到着した時刻T12との間の時間が、ずれ時間として計測される。
　図６は、発光タイミングFB信号と受光タイミングFB信号との他の例を示すタイミングチャートである。
　図６では、制御部３１が、時刻T21に、発光タイミング信号を出力し、その発光タイミング信号が、時刻T21から遅れた時刻T22に、発光タイミングFB信号として、計測部３２に到着している。
　さらに、制御部３１が、受光タイミング信号を出力し、その受光タイミング信号が、発光タイミングFB信号が計測部３２に到着したのと同一の時刻T22に、受光タイミングFB信号として、計測部３２に到着している。
　図６では、発光タイミングFB信号が計測部３２に到着した時刻T22と、受光タイミングFB信号が計測部３２に到着した時刻T22とが一致しており、ずれ時間としては、０が計測される。
　いま、図６に示したように、ずれ時間が０である場合が、測距の誤差のない理想的な場合であるとすると、補正部２２では、ずれ時間が理想的な場合の０になるように、発光タイミング信号や受光タイミング信号を補正する補正データが生成される。
　すなわち、例えば、図５に示したように、発光タイミングFB信号が計測部３２に到着した時刻T13が、受光タイミングFB信号が計測部３２に到着した時刻T12よりも遅い場合には、補正部２２は、ずれ時間が理想的な場合の０になるように、発光タイミング信号（の出力）を早める補正データ、受光タイミング信号（の出力）を遅らせる補正データ、又は、発光タイミング信号を早めるとともに、受光タイミング信号を遅らせる補正データを生成する。
　ここで、測距の誤差がない理想的な場合のずれ時間を、基準ずれ信号ともいう。ここでは、説明を簡単にするため、基準ずれ時間として０を採用したが、基準ずれ時間は、ToFセンサ２０の出荷前等に、既知の距離にある被写体の測距を行うことにより求めておき、計測部３２に記憶させることができる。この場合、計測部３２から補正部２２に、計測部３２に記憶された基準ずれ時間を供給し、補正部２２において、計測部３２からの基準ずれ時間を用いて、補正データを生成することができる。
　＜２．測距装置の補正処理＞
　図７は、測距システム１０が行う補正処理を説明するフローチャートである。
　補正処理では、ずれ時間が計測され、そのずれ時間に応じて、発光タイミング信号及び受光タイミング信号の一方又は両方が補正される。
　例えば、測距システム１０が起動すると補正処理が開始され、ステップＳ１１において、制御部３１は、発光タイミング信号及び受光タイミング信号を出力し、処理は、ステップＳ１２に進む。
　制御部３１が出力する発光タイミング信号は、発光部２１に供給される。さらに、発光タイミング信号は、制御部３１から発光部２１までの配線の途中の位置から発光タイミングFB信号として、計測部３２にフィードバックされる。
　また、制御部３１が出力する受光タイミング信号は、受光部３３に供給される。さらに、受光タイミング信号は、制御部３１から受光部３３までの配線の途中の位置から受光タイミングFB信号として、計測部３２にフィードバックされる。
　ステップＳ１２において、計測部３２は、その計測部３２にフィードバックされた発光タイミングFB信号と受光タイミングFB信号とから、発光タイミングと受光タイミングのずれ時間を計測し、補正部２２に供給する。
　補正部２２は、計測部３２からのずれ時間に基づいて、発光タイミング信号若しくは受光タイミング信号の一方、又は、発光タイミング信号及び受光タイミング信号の両方を補正する補正データを生成し、制御部３１に供給して、処理は、ステップＳ１２からステップＳ１３に進む。
　ステップＳ１３において、制御部３１は、補正部２２からの補正データに従って、発光タイミング信号若しくは受光タイミング信号の一方、又は、発光タイミング信号及び受光タイミング信号の両方を補正する。これにより、次に行われるステップＳ１１では、制御部３１は、補正後の発光タイミング信号や受光タイミング信号を出力する。
　以上のように、ToFセンサ２０によれば、計測部３２で行われる計測動作により、発光タイミングと受光タイミングとのずれ時間を容易に定量的に把握することができる。
　さらに、ToFセンサ２０によれば、ToFセンサ２０から外部に出力される画素データから求められる距離と実際の距離との誤差を確認するのではなく、ずれ時間から、距離の誤差を確認することができる。
　また、ToFセンサ２０によれば、ToFセンサ２０の実際の使用時や、製造後のToFセンサ２０の検査時、設計後のToFセンサ２０の動作確認時等に、ずれ時間を容易に確認することができる。例えば、電圧条件や温度条件等を変更しながら行うToFセンサ２０の検査において、各電圧条件や各温度条件に対して、どの程度のずれ時間が発生するかを容易に確認することができる。
　さらに、ToFセンサ２０によれば、ToFセンサ２０を使用している環境、例えば、温度や電圧の変動等を加味したずれ時間を計測し、かかるずれ時間に応じて、ToFセンサ２０を使用している環境に適切な発光タイミング信号や受光タイミング信号の補正を行うことができる。
　また、ToFセンサ２０によれば、制御部３１は、製造後のToFセンサ２０単体や、測距システム１０に組み込まれたToFセンサ２０の発光タイミング信号や受光タイミング信号の個体ばらつきを、ずれ時間が基準ずれ時間になるように補正することができる。さらに、実際に測距動作を行ったときに発生する、ずれ時間の基準ずれ時間からの変動を動的に調整するように、発光タイミング信号や受光タイミング信号を補正することができる。
　＜３．測距システムの第２の実施の形態の構成例＞
　図８は、本技術を適用した測距システムの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　なお、図中、図１と対応する部分については同一の符号を付してあり、以下では、その説明については適宜する。
　図８において、測距システム６０は、ToFセンサ２０、発光部２１、及び、補正部２２を有する。したがって、測距システム６０は、図１の測距システム１０と同様に構成される。
　但し、図８の測距システム６０は、発光タイミング信号を、発光タイミングFB信号としてフィードバックする位置が、ToFセンサ２０の内部の位置である点で、発光タイミング信号を発光タイミングFB信号として計測部３２にフィードバックする位置が、ToFセンサ２０の外部の位置である測距システム１０と相違する。
　ToFセンサ２０に外部からの信号を受信するための端子を設けることができる場合には、図１に示したように、ToFセンサ２０の外部からフィードバックされる発光タイミングFB信号を、ToFセンサ２０に入力することができる。しかしながら、設計上の理由等の制約から、ToFセンサ２０に、外部からの信号を受信するための端子を設けることが難しい場合には、図８に示したように、ToFセンサ２０は、発光タイミング信号のフィードバックを、ToFセンサ２０の内部で行う構造をとることができる。
　＜４．測距システムの第３の実施の形態の構成例＞
　図９は、本技術を適用した測距システムの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　なお、図中、図１と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
　図９において、測距システム７０は、発光部２１、及び、ToFセンサ７１で構成され、ToFセンサ７１は、補正部２２、制御部３１、計測部３２、受光部３３、A/D変換部３４、及び、出力部３５を有する。
　図１の測距システム１０で、ToFセンサ２０の外部に備えられた補正部２２が、図９の測距システム７０では、ToFセンサ７１の内部に備えられた点で、測距システム７０は、測距システム１０と相違する。
　以上のように、ToFセンサ７１の内部に補正部２２を備えることにより、ToFセンサ７１の外部に補正部２２を設ける必要がなくなり、測距システム７０の実装が容易になる。
　なお、測距システム７０では、計測部３２で計測されたずれ時間を、ToFセンサ７１の外部で確認する場合には、ずれ時間を、ToFセンサ７１の外部に出力する端子を、ToFセンサ７１に設ける必要がある。
　一方、図１の測距システム１０では、計測部３２で計測されたずれ時間は、ToFセンサ２０の外部に設けられた補正部２２に供給されるので、ずれ時間を、ToFセンサ２０の外部で容易に把握することができる。そして、そのずれ時間から、ToFセンサ２０の実際の使用時や、製造後のToFセンサ２０の検査時、設計後のToFセンサ２０の動作確認時等に、測距により得られる距離の誤差を認識することができる。
　なお、図９の測距システム７０では、制御部３１から発光部２１に供給される発光タイミング信号が発光タイミングFB信号としてフィードバックされる位置が、ToFセンサ７１の外部にあるが、発光タイミング信号が発光タイミングFB信号としてフィードバックされる位置は、図８の場合と同様に、ToFセンサ７１の内部にあってもよい。
　＜５．測距システムの第４の実施の形態の構成例＞
　図１０は、本技術を適用した測距システムの第４の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　なお、図中、図１と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
　図１０において、測距システム８０は、ToFセンサ２０、発光部２１、及び、補正部２２を有する。したがって、測距システム８０は、図１の測距システム１０と同様に構成される。
　但し、図１０のToFセンサ２０は、計測部３２が出力するずれ時間を、ToFセンサ２０の外部の補正部２２に、直接供給するのではなく、ToFセンサ２０の内部にある出力部３５に供給し、さらに、出力部３５から補正部２２に供給する点で、計測部３２からToFセンサ２０の外部の補正部２２に、ずれ時間を直接供給する図１の測距システム１０と相違する。
　以上のように、測距システム８０では、計測部３２が出力するずれ時間が、出力部３５に供給される。そして、出力部３５では、計測部３２からのずれ時間が、ToFセンサ２０の外部に出力される。ここで、出力部３５からずれ時間を出力する場合、出力部３５は、ずれ時間を、エンデベットデータとして、画素データに埋め込んで出力することができる。また、出力部３５は、フレームの画素データの前又は後に、その画素データを得るときに計測されたずれ時間を多重化して出力することができる。このように、ずれ時間をフレームの画素データと多重化して出力する場合には、各フレームに対するずれ時間を把握し、そのフレームの画素データ、ひいては、その画素データから得られる被写体までの距離を、ずれ時間を用いて補正することができる。
　図１０の測距システム８０では、出力部３５は、計測部３２からのずれ時間を、補正部２２に供給する。補正部２２は、出力部３５から供給されるずれ時間に応じて、補正データを生成し、ToFセンサ２０の制御部３１に供給することで、制御部３１での発光タイミング信号や受光タイミング信号の補正を制御する。
　なお、図１０の測距システム８０では、制御部３１から発光部２１に供給される発光タイミング信号が発光タイミングFB信号としてフィードバックされる位置が、ToFセンサ２０の外部にあるが、発光タイミング信号が、発光タイミングFB信号としてフィードバックされる位置は、図８の場合と同様に、ToFセンサ２０の内部にあってもよい。
　＜６．測距システムを用いたセンサモジュール＞
　図１１は、本技術を適用したセンサモジュールの構成例を示すブロック図である。
　図１１において、センサモジュール９０は、ToFセンサ２０、発光部２１、及び、AP（Application Processor）９１を有する。したがって、センサモジュール９０は、図１のToFセンサ２０及び発光部２１を用いて構成される。
　以上のように構成されるセンサモジュール９０では、ToFセンサ２０において、図３又は図４に説明したように、計測動作、測距動作、及び、画素信号の読み出しが行われる。そして、測距動作及び画素信号の読み出しの結果得られる画素データが、出力部３５からAP９１に供給され、計測動作の結果得られるずれ時間が、計測部３２からAP９１に供給される。
　AP９１は、ToFセンサ２０からの画素データを用いて、被写体までの距離を表す距離情報を算出する。さらに、AP９１は、ToFセンサ２０からのずれ時間を用いて、補正データを生成し、ToFセンサ２０に供給する。
　ToFセンサ２０では、制御部３１において、AP９１からの補正データを用いて、発光タイミング信号や受光タイミング信号が補正される。
　なお、図１１のセンサモジュール９０は、図１に示されるToFセンサ２０の他、図８のToFセンサ２０又は図１０のToFセンサ２０を用いて構成することができる。
　さらに、図１１のセンサモジュール９０は、ToFセンサ２０に代えて、図９に示されるToFセンサ７１を用いて構成することができる。但し、センサモジュール９０を、図９のToFセンサ７１を用いて構成する場合は、ずれ時間を用いた補正データの生成が、ToFセンサ７１の内部に設けられた補正部２２で行われるので、ToFセンサ７１からAP９１へのずれ時間の供給、及び、AP９１からToFセンサ７１への補正データの供給は不要になる。
　以上説明した図１の測距システム１０、図８の測距システム６０ないし図１０の測距システム８０、及び、図１１のセンサモジュール９０では、ToF方式により測距が行われる。ToF方式の測距では、パルス光等の所定の変調光を照射光として、被写体に照射光が照射され、その照射光の被写体からの反射光を受光することで、照射光の発光から反射光の受光までの時間（以下、反射時間ともいう）Δtに基づいて、被写体までの距離Lが算出される。
　すなわち、反射時間Δtは、照射光が発光され、被写体で反射されて戻ってくるまでの時間であり、光速をc[m/s]と表すこととすると、被写体までの距離Lは、式L＝c×Δt/2に従って求めることができる。
　したがって、被写体までの距離Lは、反射時間Δtを求めることにより得ることができる。なお、反射時間Δtは、照射光と反射光との位相差ともいうことができる。
　図１２は、反射時間Δtの算出方法の原理を説明する図である。
　ここで、図１２では、照射光として、例えば、所定のパルス幅Tpのパルス光が採用されている。また、照射光としてのパルス光と同一のパルス幅で、同一の位相のパルスを、第１の受光パルスというとともに、照射光としてのパルス光と同一のパルス幅で、パルス幅Tpだけ位相がずれたパルスを、第２の受光パルスということとする。
　第１の受光パルス及び第２の受光パルスは、受光タイミング信号に相当し、ToFセンサ２０やToFセンサ７１では、第１の受光パルスの（H(High)レベルの）期間と、第２の受光パルスの期間とのそれぞれの期間において、反射光が受光される。
　いま、第１の受光パルスの期間に受光された反射光の電荷量（受光量）を、Q1と表すとともに、第２の受光パルスの期間に受光された反射光の電荷量をQ2と表すこととする。
　この場合、反射時間Δtは、式Δt＝Tp×Q2/（Q1+Q2）に従って求めることができる。
　電荷量Q1及びQ2は、画素データに相当する。したがって、画素データを用い、式Δt＝Tp×Q2/（Q1+Q2）、及び、式L＝c×Δt/2に従って、被写体までの距離Lを求めることができる。
　＜７．本技術を適用したコンピュータの説明＞
　次に、上述した制御部３１や計測部３２等の一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。
　そこで、図１３は、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示している。
　図１３において、CPU（Central　Processing　Unit）１０１は、ROM（Read　Only　Memory）１０２に記憶されているプログラム、又は記憶部１０８からRAM（Random　Access　Memory）１０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１０３にはまた、CPU１０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
　CPU１０１、ROM１０２、及びRAM１０３は、バス１０４を介して相互接続されている。このバス１０４にはまた、入出力インタフェース１０５も接続されている。
　入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウスなどによりなる入力部１０６、LCD（liquid crystal display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクなどより構成される記憶部１０８、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部１０９が接続されている。通信部１０９は、例えばインターネットなどのネットワークを介しての通信処理を行う。
　入出力インタフェース１０５にはまた、必要に応じてドライブ１１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部１０８にインストールされる。
　なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
　＜８．移動体への応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）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、ロボット等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１４は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１４に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０３０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１４の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図１５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１５では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、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１５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１等に適用され得る。具体的には、図１の測距システム１０、図８の測距システム６０ないし図１０の測距システム８０、図１１のセンサモジュール９０は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、測距の精度の向上を図り、正確な距離を用いて適切な運転支援を行うことができる。
　本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外に効果があってもよい。
　＜その他＞
　本技術は、以下のような構成もとることができる。
（１）
　光を発光する発光部から発光された照射光の、被写体からの反射光を受光する受光部と、
　前記発光部に、前記照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号を供給することにより、前記発光動作を制御するとともに、前記受光部に、前記反射光を受光する受光動作を制御するための受光タイミング信号を供給することにより、前記受光動作を制御する制御部と、
　前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が前記照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が前記反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測する計測部と
　を備える測距装置。
（２）
　前記発光タイミング信号及び前記受光タイミング信号のうちの一方又は両方は、前記ずれ時間に応じて補正される
　（１）に記載の測距装置。
（３）
　前記発光タイミング信号及び前記受光タイミング信号のうちの一方又は両方を、前記ずれ時間に応じて補正する制御を行う補正部をさらに備える
　（１）又は（２）に記載の測距装置。
（４）
　前記計測部は、前記制御部から前記発光部に前記発光タイミング信号を供給する配線の途中からフィードバックされる前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記ずれ時間を計測する
　（１）ないし（３）のいずれかに記載の測距装置。
（５）
　前記計測部は、前記発光部が前記照射光を発光し、前記受光部が前記反射光を受光して、前記反射光の光量に対応する電荷を発生する測距動作と並列して、前記ずれ時間を計測する
　（１）ないし（４）のいずれかに記載の測距装置。
（６）
　光を発光する発光部から発光された照射光の、被写体からの反射光を受光する受光部と、
　前記発光部に、前記照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号を供給することにより、前記発光動作を制御するとともに、前記受光部に、前記反射光を受光する受光動作を制御するための受光タイミング信号を供給することにより、前記受光動作を制御する制御部と
　を備える測距装置が、
　前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が前記照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が前記反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測する
　ことを含む測距方法。
（７）
　第１の基板と第２の基板とを積層したチップと、
　発光部と
　を備え、
　前記第１の基板は、受光部を備え、
　前記第２の基板は、制御部を備え、
　前記制御部は、前記発光部に発光タイミング信号を供給し、前記受光部に受光タイミング信号を供給する
　測距装置。
（８）
　前記第２の基板はさらに計測部を備え、
　前記計測部は、前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が被写体からの反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測する
　（７）に記載の測距装置。
（９）
　前記発光タイミング信号及び前記受光タイミング信号のうちの一方又は両方は、前記ずれ時間に応じて補正される
　（８）に記載の測距装置。
（１０）
　前記発光タイミング信号及び前記受光タイミング信号のうちの一方又は両方を、前記ずれ時間に応じて補正する制御を行う補正部をさらに備える
　（９）に記載の測距装置。
（１１）
　前記計測部は、前記制御部から前記発光部に前記発光タイミング信号を供給する配線の途中からフィードバックされる前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記ずれ時間を計測する
　（８）ないし（１０）のいずれかに記載の測距装置。
（１２）
　前記計測部は、前記発光部が前記照射光を発光し、前記受光部が被写体からの反射光を受光して、前記反射光の光量に対応する電荷を発生する測距動作と並列して、前記ずれ時間を計測する
　（８）ないし（１１）のいずれかに記載の測距装置。
　１０　測距システム，　２０　ToFセンサ，　２１　発光部，　２２　補正部，　３１　制御部，　３２　計測部，　３３　受光部，　３４　A/D変換部，　３５　出力部，　４１　チップ，　４２　下側基板，　４３　上側基板，　６０，７０　測距システム，　７１　ToFセンサ，　８０　測距システム，　９０　センサモジュール，　９１　AP

Claims (12)

  1. 　光を発光する発光部から発光された照射光の、被写体からの反射光を受光する受光部と、
    　前記発光部に、前記照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号を供給することにより、前記発光動作を制御するとともに、前記受光部に、前記反射光を受光する受光動作を制御するための受光タイミング信号を供給することにより、前記受光動作を制御する制御部と、
    　前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が前記照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が前記反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測する計測部と
    　を備える測距装置。
  2. 　前記発光タイミング信号及び前記受光タイミング信号のうちの一方又は両方は、前記ずれ時間に応じて補正される
    　請求項１に記載の測距装置。
  3. 　前記発光タイミング信号及び前記受光タイミング信号のうちの一方又は両方を、前記ずれ時間に応じて補正する制御を行う補正部をさらに備える
    　請求項１に記載の測距装置。
  4. 　前記計測部は、前記制御部から前記発光部に前記発光タイミング信号を供給する配線の途中からフィードバックされる前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記ずれ時間を計測する
    　請求項１に記載の測距装置。
  5. 　前記計測部は、前記発光部が前記照射光を発光し、前記受光部が前記反射光を受光して、前記反射光の光量に対応する電荷を発生する測距動作と並列して、前記ずれ時間を計測する
    　請求項１に記載の測距装置。
  6. 　光を発光する発光部から発光された照射光の、被写体からの反射光を受光する受光部と、
    　前記発光部に、前記照射光を発光する発光動作を制御するための発光タイミング信号を供給することにより、前記発光動作を制御するとともに、前記受光部に、前記反射光を受光する受光動作を制御するための受光タイミング信号を供給することにより、前記受光動作を制御する制御部と
    　を備える測距装置が、
    　前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が前記照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が前記反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測する
    　ことを含む測距方法。
  7. 　第１の基板と第２の基板とを積層したチップと、
    　発光部と
    　を備え、
    　前記第１の基板は、受光部を備え、
    　前記第２の基板は、制御部を備え、
    　前記制御部は、前記発光部に発光タイミング信号を供給し、前記受光部に受光タイミング信号を供給する
    　測距装置。
  8. 　前記第２の基板はさらに計測部を備え、
    　前記計測部は、前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記発光部が照射光を発光する発光タイミングと、前記受光部が被写体からの反射光を受光する受光タイミングとのずれ時間を計測する
    　請求項７に記載の測距装置。
  9. 　前記発光タイミング信号及び前記受光タイミング信号のうちの一方又は両方は、前記ずれ時間に応じて補正される
    　請求項８に記載の測距装置。
  10. 　前記発光タイミング信号及び前記受光タイミング信号のうちの一方又は両方を、前記ずれ時間に応じて補正する制御を行う補正部をさらに備える
    　請求項８に記載の測距装置。
  11. 　前記計測部は、前記制御部から前記発光部に前記発光タイミング信号を供給する配線の途中からフィードバックされる前記発光タイミング信号と、前記受光タイミング信号とを用いて、前記ずれ時間を計測する
    　請求項８に記載の測距装置。
  12. 　前記計測部は、前記発光部が前記照射光を発光し、前記受光部が被写体からの反射光を受光して、前記反射光の光量に対応する電荷を発生する測距動作と並列して、前記ずれ時間を計測する
    　請求項８に記載の測距装置。
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