WO2019171717A1

WO2019171717A1 - 光検出装置及び光検出方法

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Publication number: WO2019171717A1
Application number: PCT/JP2018/047627
Authority: WO
Inventors: 克宜松井; 宅見　宗則; 豊田　晴義; 一隆鈴木; 中村　和浩
Original assignee: 浜松ホトニクス株式会社
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2019-09-12
Also published as: US11405573B2; US20210006738A1; CN111837380B; TWI787440B; DE112018007240T5; TW201939352A; JP7082503B2; JP2019161295A; CN111837380A

Abstract

光検出装置１は、光の入射位置を検出する。光検出装置１は、複数の画素１１と、第１回路２３と、第２回路３３と、第１読出部２１，２２と、第２読出部３１，３２と、を備える。複数の画素１１は行列状に２次元配列され、各々が第１光感応部１５及び第２光感応部１６を有する。第１回路２３は、複数の第１光感応部１５を行ごとに接続する。第２回路３３は、複数の第２光感応部１６を列ごとに接続する。第１読出部２１，２２は、第１回路２３を通して信号データを読み出す。第２読出部３１，３２は、第２回路３３を通して信号データを読み出す。第１回路２３は、同一行で互いに隣り合う第１光感応部１５の間における電気的な接続と遮断とを切り替える行スイッチ２７を有する。

Description

光検出装置及び光検出方法

　本発明は、光検出装置及び光検出方法に関する。

　複数の画素を備えた光検出装置が知られている（特許文献１）。複数の画素は、行列状に２次元配列されている。複数の画素の各々は、一対の光感応部を有する。一対の光感応部の一方は、第１回路によって、行ごとに接続されている。一対の光感応部の他方は、第２回路によって、列ごとに接続されている。行方向へ射影された信号データは、第１回路から読み出される。列方向へ射影された信号データは、第２回路から読み出される。

国際公開第２００３／０４９１９０号

　知られている上記光検出装置では、センサ受光部における１画素が２つに分かれている。一方は行ごとにそれぞれ接続され、他方は列ごとにそれぞれ接続されている。センサ受光部に入射した光スポットが行方向及び列方向の各々へ信号データとして射影され、当該信号データが行方向及び列方向においてそれぞれ読み出される。この受光部構造による出力データ量は、複数画素を持つ１次元センサが２つ組み合わされた場合と同様であり、一般的な２次元センサの出力データ量と比較して少ない。したがって、上記光検出装置は、一般的な２次元センサと比較して、センサ受光部に入射した光スポットの２次元位置を高速に検出することができる。

　上記光検出装置では、複数のスポット光がセンサ受光部に入射される場合、上記複数のスポット光による信号データが行方向及び列方向のそれぞれへ合算されて射影される。この場合、上記光検出装置から出力される信号データに基づいて、複数のスポット光による信号データをそれぞれ正確に弁別することは困難である。このため、上記光検出装置では、複数スポット光におけるそれぞれの入射位置を正確に特定できないおそれがある。

　本発明の第一の態様及び第二の態様は、検出速度が確保されつつ、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る光検出装置を提供することを目的とする。本発明の第三の態様は、検出速度が確保されつつ、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る光検出方法を提供することを目的とする。

　本発明の第一の態様は、光の入射位置を検出する光検出装置である。この光検出装置は、複数の画素と、第１回路と、第２回路と、第１読出部と、第２読出部と、を備える。複数の画素は行列状に２次元配列され、各々が第１光感応部及び第２光感応部を有する。第１回路は、複数の第１光感応部を行ごとに接続する。第２回路は、複数の第２光感応部を列ごとに接続する。第１読出部は、第１回路を通して信号データを読み出す。第２読出部は、第２回路を通して信号データを読み出す。第１回路は、行ごとに、同一行で互いに隣り合う第１光感応部の間における電気的な接続と遮断とを切り替える行スイッチを有する。

　本第一の態様では、行スイッチが、同一行で互いに隣り合う第１光感応部の間において電気的な接続と遮断とを切り替える。このため、同一行に配列されている複数の第１光感応部から、第１読出部へ信号を出力する第１光感応部を選択することが可能である。これによれば、光検出装置は、たとえば、複数のスポット光が入射される場合であっても、上記行スイッチの電気的な接続をオフにすることで、異なるスポット光の入射によって発生した信号が同一行で合算されることを防止できる。したがって、上記光検出装置から出力された信号データにより、上記複数のスポット光における検出速度が確保されつつ、上記複数のスポット光における入射位置をそれぞれ正確に検出することが可能である。

　本第一の態様では、第２回路は、列ごとに、同一列で互いに隣り合う第２光感応部の間において電気的な接続と遮断とを切り替える列スイッチを有してもよい。この場合、同一列に配列されている複数の第２光感応部から、第２読出部へ信号を出力する第２光感応部を選択することが可能である。これによれば、光検出装置は、たとえば、複数のスポット光が入射される場合であっても、上記列スイッチの電気的な接続をオフにすることで、異なるスポット光の入射によって発生した信号が同一列で合算されることを防止できる。したがって、上記光検出装置から出力された信号データにより、上記複数のスポット光における検出速度が確保されつつ、上記複数のスポット光における入射位置をそれぞれ正確に検出することが可能である。

　本第一の態様では、第１読出部及び第２読出部の少なくとも一方によって読み出された信号データに基づいて、行スイッチのオン／オフを制御するスイッチ制御部を更に備えてもよい。この場合、読み出された信号データに基づいて、同一行に配列されている複数の第１光感応部から、第１回路を通して第１読出部へ信号を出力する第１光感応部を選択することが可能である。たとえば、前のフレームで検出されたスポット光の入射位置に基づいて、第１読出部へ信号を出力する第１光感応部が選択されれば、複数のスポット光の入射位置が更に正確に検出され得る。

　本第一の態様では、第１回路は、同一行に配列された複数の第１光感応部から信号データをそれぞれ出力する複数の出力ポートを有してもよい。第１読出部は、複数の出力ポートの各々から信号データを読み出してもよい。複数の出力ポートを通して、同一行に配列された複数の第１光感応部から信号データが読み出されるため、読み出し速度が向上し得る。

　本第一の態様では、第１回路は、行方向に延在し、かつ、行スイッチ及び第１光感応部が接続された複数の配線を有してもよい。第１読出部は、上記複数の配線の中から、信号データを読み出す少なくとも１つの配線を選択することで、信号データを読み出す画素群を選択する画素選択部を有してもよい。この場合、異なるスポット光の入射によって発生した信号が同一行で合算されることが防止されつつ、光の入射位置の検出に一層適した第１光感応部から信号データが読み出され得る。

　本第一の態様では、第１読出部は、画素選択部によって選択された画素群から、読み飛ばす画素列を選択する読飛選択部を有してもよい。この場合、信号データを読み出す画素が削減されるため、読み出し速度が更に向上し得る。

　本第一の態様では、第１読出部は、画素選択部によって選択された複数の配線のうちの所定数の配線に接続されている複数の第１光感応部から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出すビニング読出部を有してもよい。この場合、複数の配線に接続されている複数の第１光感応部から出力された信号の情報が反映されつつ、複数の第１光感応部から出力された複数の信号がそのまま信号データとして読み出される場合よりも読み出し速度が更に向上し得る。

　本発明の第二の態様は、複数のスポット光の入射位置を検出する光検出装置である。当該光検出装置は、複数の画素と、第１回路と、第２回路と、第１読出部と、第２読出部と、分割部とを備える。複数の画素は行列状に２次元配列され、各々が第１光感応部及び第２光感応部を有する。第１回路は、複数の第１光感応部を行ごとに接続する。第２回路は、複数の第２光感応部を列ごとに接続する。第１読出部は、第１回路を通して信号データを読み出す。第２読出部は、第２回路を通して信号データを読み出す。分割部は、第１読出部及び第２読出部の少なくとも一方から読み出された信号データに基づいて、複数の画素が配列されている領域を区分けすることで、複数の画素を各スポット光の入射位置に対応する複数のグループに分ける。第１読出部は、分割部によって分けられたグループごとに信号データを読み出す。

　本第二の態様では、分割部が、検出された各スポット光の入射位置ごとに、複数の画素が配列されている領域を区分けすることで、複数の画素を複数のグループに分ける。第１読出部は、分割部によって分けられたグループごとに信号データを読み出す。この場合、複数のスポット光が同一行に配列されている画素に照射されたとしても、スポット光の入射位置に応じて分けられたグループごとに信号データが読み出されるため、各スポット光に関する信号データが別々に読み出される。このため、射影された信号データを取得することで検出速度が確保されている構成でありながら、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る。

　本第二の態様では、第１読出部は、各グループ内の複数の画素の中から、信号データを読み出す画素群を選択する画素選択部を有してもよい。この場合、各グループ内の複数の画素のうち、光の入射位置の検出に適した画素群から信号データが読み出され得る。

　本第二の態様では、第１読出部は、画素選択部によって選択された画素群から読み飛ばす画素列を選択する読飛選択部を有してもよい。この場合、画素選択部によって選択された画素群から信号データを読み出す画素が削減されるため、読み出し速度が更に向上し得る。

　本第二の態様では、第１読出部は、少なくとも１つのグループ内の複数の行に配列されている複数の第１光感応部から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出すビニング読出部を有してもよい。この場合、各グループ内の複数の行に配列されている複数の第１光感応部から出力された信号の情報が反映されつつ、複数の第１光感応部から出力された複数の信号がそのまま信号データとして読み出される場合よりも読み出し速度が更に向上し得る。

　本発明の第三の態様は、光検出装置を用いてスポット光の２次元入射位置を検出する光検出方法である。上記光検出装置は、複数の画素と、第１回路と、第２回路とを備える。複数の画素は行列状に２次元配列され、各々が第１光感応部及び第２光感応部を含む。第１回路は、複数の第１光感応部を行ごとに接続する。第２回路は、複数の第２光感応部を列ごとに接続する。当該光検出方法では、第１回路を通して出力される信号から行方向へ射影された信号データを読み出し、第２回路を通して出力される信号から列方向へ射影された信号データを読み出し、読み出された２つの信号データからスポット光の２次元入射位置を検出する。当該光検出方法は、信号データに基づいて、少なくとも１つのスポット光の２次元入射位置を検出することと、複数のスポット光が検出された場合に、検出された各スポット光の２次元入射位置に基づいて、複数の画素が配列されている領域を区分けすることで、複数の画素を複数のグループに分けることと、グループごとに信号データを読み出すことと、を備える。

　本第三の態様では、複数のスポット光が検出された場合に、検出された各スポット光の２次元入射位置に基づいて、複数の画素が配列されている領域を区分けすることで、複数の画素が複数のグループに分けられる。信号データは、グループごとに読み出される。この場合、複数のスポット光が同一行に配列されている画素に照射されたとしても、各スポット光に関する信号データがそれぞれ読み出される。このため、射影された信号データを取得することで検出速度が確保されている構成でありながら、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る。

　本発明の第一の態様及び第二の態様によれば、検出速度が確保されつつ、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る光検出装置が提供される。本発明の第三の態様によれば、検出速度が確保されつつ、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る光検出方法が提供される。

図１は、一実施形態に係る光検出装置のブロック図である。図２は、光検出装置の概略回路図である。図３は、本実施形態の変形例に係る光検出装置の概略回路図である。図４は、本実施形態の変形例に係る光検出装置の概略回路図である。図５は、部分読み出しを示す図である。図６は、読み飛ばしを示す図である。図７は、光検出装置による信号データの読み出しを示す図である。図８は、グループ分けを示す図である。図９は、グループ分けを示す図である。図１０は、グループ分けの再設定条件を示す図である。図１１は、グループ分けの再設定条件を示す図である。図１２は、領域の区分けを示す図である。図１３は、本実施形態の変形例に係る光検出装置におけるグループ分けを示す図である。図１４は、光検出装置において行われる処理を示すフローチャートである。図１５は、比較例に係る光検出装置によって読み出される信号データを示す図である。図１６は、本実施形態に係る光検出装置によって読み出される信号データを示す図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

　まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る光検出装置の全体の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る光検出装置のブロック図である。図２は、本実施形態に係る光検出装置の概略回路図である。

　光検出装置１は、光の２次元入射位置を検出するプロファイルセンサであり、光が入射することによって発生した信号を、入射位置に応じた２次元射影データ、すなわち２次元プロファイルとして読み出す。本実施形態では、光検出装置１は、スポット光の入射位置を継続的に複数のフレームで検出する。ここで、「フレーム」は、光検出装置１で行われる一回の光検出の期間を意味する。

　光検出装置１は、センサ受光部１０、行方向読出部２１，２２、列方向読出部３１，３２、行方向スイッチ制御部４１、及び列方向スイッチ制御部４２を備えている。スポット光の受光によってセンサ受光部１０で発生した信号の射影データは、行方向読出部２１及び列方向読出部３１によって読み出される。たとえば、行方向読出部２１，２２が第１読出部に含まれる場合、列方向読出部３１，３２は第２読出部に含まれる。

　センサ受光部１０は、図２に示されているように、複数の画素１１と、複数の画素１１を行方向読出部２１に接続するためのセンサ回路２３と、複数の画素１１を列方向読出部３１に接続するためのセンサ回路３３とを有する。たとえば、センサ回路２３が第１回路に含まれる場合、センサ回路３３は第２回路に含まれる。

　複数の画素１１は、行列状に２次元配列されている。「行列状」は、ハニカムパターンなど２次元の最密充填パターンも含む。複数の画素１１の各々は、光感応部１５及び光感応部１６を含んでいる。各光感応部１５，１６は、フォトダイオードなどの受光素子を含んでいる。各光感応部１５，１６は、複数の受光素子を含んでいてもよい。たとえば、光感応部１５が第１光感応部に含まれる場合、光感応部１６は第２光感応部に含まれる。

　同一の画素１１に含まれている光感応部１５及び光感応部１６は、上記行方向及び列方向に直交する方向から見て、隣接している。すなわち、センサ受光部１０には、複数の光感応部１５と複数の光感応部１６とが、画素１１ごとに行方向及び列方向に配列されている。

　センサ回路２３は、行ごとに、同一行に配列された複数の光感応部１５から信号データをそれぞれ出力する２つの出力ポート２４，２５を有する。行方向読出部２１，２２は、それぞれ、２つの出力ポート２４，２５の各々から信号データを読み出す。同一行における出力ポートは、１つであってもよいし３つ以上であってもよい。本実施形態では、行方向読出部２１が出力ポート２４から信号データを読み出し、行方向読出部２２が出力ポート２５から信号データを読み出す。

　センサ回路２３は、図２に示されているように、複数の配線２６と、複数の配線２６に物理的に接続された複数の行スイッチ２７とを有し、これらを介して、センサ受光部１０に配列された複数の光感応部１５を行ごとに電気的に接続する。各光感応部１５は、対応する配線２６と電気的に接続されている。複数の行スイッチ２７の少なくとも１つは、同一行で互いに隣り合う光感応部１５の間における電気的な接続と遮断とを切り替える。各行スイッチ２７のオン／オフは、行方向スイッチ制御部４１によって制御される。本実施形態では、各行に複数の行スイッチ２７が、配置されている。

　行方向スイッチ制御部４１によって同一行に配置された複数の行スイッチ２７がオンとされた場合、センサ回路２３は、当該複数の行スイッチ２７と当該複数の行スイッチ２７に接続された配線２６とを通して同一行に配列された複数の光感応部１５を電気的に接続する。行方向スイッチ制御部４１によって同一行に配置された複数の行スイッチ２７の全てがオンとされることで、同一行に配列された複数の光感応部１５の全てが行方向読出部２１，２２に電気的に接続される。

　本実施形態では、センサ回路２３は、図２に示されているように、行ごとに、同一行において行方向に延在する複数の配線２６と、同一行において各配線２６を接続する複数の行スイッチ２７を有している。複数の行スイッチ２７は、複数の行画素間スイッチ２８と複数の行読出スイッチ２９とを含んでいる。

　複数の行画素間スイッチ２８は、行ごとに、同一行に配列されている全ての光感応部１５について、各光感応部１５に接続された配線２６の間に１つずつ配置されている。これにより、各行画素間スイッチ２８は、同一行で互いに隣り合う光感応部１５の間における電気的な接続と遮断とを切り替える。たとえば、同一行に配置されている複数の行画素間スイッチ２８の全てがオンとされていた状態からいずれか１つがオフとされた場合、同一行に配列されている複数の光感応部１５は、行方向で、互いに電気的に絶縁された２つのグループに分けられる。

　複数の行読出スイッチ２９は、行ごとに、同一行に配列されている光感応部１５のうち、最も行方向読出部２１，２２に近い光感応部１５に接続された配線２６と、出力ポート２４，２５の各々との間に１つずつ配置されている。これにより、各行読出スイッチ２９は、少なくとも１つの光感応部１５と行方向読出部２１，２２との間において電気的な接続と遮断とを切り替える。

　センサ回路３３は、列ごとに、同一列に配列された複数の光感応部１６から信号データをそれぞれ出力する２つの出力ポート３４，３５を有する。列方向読出部３１，３２は、それぞれ、２つの出力ポート３４，３５の各々から信号データを読み出す。同一列における出力ポートは、１つであってもよいし３つ以上であってもよい。本実施形態では、列方向読出部３１が出力ポート３４から信号データを読み出し、列方向読出部３２が出力ポート３５から信号データを読み出す。

　センサ回路３３は、図２に示されているように、複数の配線３６と、複数の配線３６に物理的に接続された複数の列スイッチ３７とを有し、これらを介して、センサ受光部１０に配列された複数の光感応部１６を列ごとに電気的に接続する。各光感応部１６は、対応する配線３６と電気的に接続されている。複数の列スイッチ３７の少なくとも１つは、同一列で互いに隣り合う光感応部１６の間における電気的な接続と遮断とを切り替える。各列スイッチ３７のオン／オフは、列方向スイッチ制御部４２によって制御される。本実施形態では、各列に複数の列スイッチ３７が、配置されている。

　列方向スイッチ制御部４２によって同一列に配置された複数の列スイッチ３７がオンとされた場合、センサ回路３３は、当該複数の列スイッチ３７と当該複数の列スイッチ３７に接続された配線３６とを通して同一列に配列された複数の光感応部１６を電気的に接続する。列方向スイッチ制御部４２によって同一列に配置された複数の列スイッチ３７の全てがオンとされることで、同一列に配列された複数の光感応部１６の全てが列方向読出部３１，３２に電気的に接続される。

　本実施形態では、センサ回路３３は、図２に示されているように、列ごとに、同一列において列方向に延在する複数の配線３６と、同一列において各配線３６を接続する複数の列スイッチ３７を有している。複数の列スイッチ３７は、複数の列画素間スイッチ３８と複数の列読出スイッチ３９とを含んでいる。

　複数の列画素間スイッチ３８は、列ごとに、同一列に配列されている全ての光感応部１６について、各光感応部１６に接続された配線３６の間に１つずつ配置されている。これにより、各列画素間スイッチ３８は、同一列で互いに隣り合う光感応部１６の間における電気的な接続と遮断とを切り替える。たとえば、同一列に配置されている複数の列画素間スイッチ３８の全てがオンとされていた状態からいずれか１つがオフとされた場合、同一列に配列されている複数の光感応部１６は、列方向で、互いに電気的に絶縁された２つのグループに分けられる。

　複数の列読出スイッチ３９は、列ごとに、同一列に配列されている光感応部１６のうち、最も列方向読出部３１，３２に近い光感応部１６に接続された配線３６と、出力ポート３４，３５の各々との間に１つずつ配置されている。これにより、各列読出スイッチ３９は、少なくとも１つの光感応部１６と列方向読出部３１，３２との間において電気的な接続と遮断とを切り替える。

　図３は、本実施形態の変形例に係る光検出装置１の概略回路図である。図３に示されている構成では、センサ回路２３は、行ごとに、同一行に配列された複数の光感応部１５から信号データを出力する１つの出力ポート２４を有し、この出力ポート２４のみから行方向読出部２１によって信号データを読み出す。この場合も、同一行における出力ポートは、２つ以上であってもよい。センサ回路３３は、列ごとに、同一列に配列された複数の光感応部１６から信号データを出力する１つの出力ポート３４を有し、この出力ポート３４のみから列方向読出部３１によって信号データを読み出す。この場合も、同一列における出力ポートは、２つ以上であってもよい。

　センサ回路２３は、図２に示されている構成と同様に、行ごとに、同一行において行方向に延在する複数の配線２６と、同一行において各配線２６を接続する複数の行スイッチ２７とを有している。複数の行スイッチ２７は、複数の行画素間スイッチ２８と複数の行読出スイッチ２９とを含んでいる。各行画素間スイッチ２８は、同一行で互いに隣り合う光感応部１５の間における電気的な接続と遮断とを切り替える。

　図３に示されている構成では、同一行において行方向に延在する複数の配線２６の各々は、複数の光感応部１５に接続されている。複数の行画素間スイッチ２８は、行ごとに、同一行における複数の配線２６の間に１つずつ配置されている。これにより、各行画素間スイッチ２８は、同一行において複数の光感応部１５に接続されている配線２６の間の電気的な接続と遮断とを切り替える。すなわち、各行画素間スイッチ２８がオフとされた場合、同一行に配列されている複数の光感応部１５は、行方向で、互いに電気的に絶縁された２つのグループに分けられる。複数の行画素間スイッチ２８は、同一行において２つ以上配置されてもよい。

　センサ回路３３は、図２に示されている構成と同様に、列ごとに、同一列において列方向に延在する複数の配線３６と、同一列において各配線３６を接続する複数の列スイッチ３７とを有している。複数の列スイッチ３７は、複数の列画素間スイッチ３８と複数の列読出スイッチ３９とを含んでいる。各列画素間スイッチ３８は、同一列で互いに隣り合う光感応部１６の間における電気的な接続と遮断とを切り替える。

　図３に示されている構成では、同一列において列方向に延在する複数の配線３６の各々は、複数の光感応部１６に接続されている。複数の列画素間スイッチ３８は、列ごとに、同一列における複数の配線３６の間に１つずつ配置されている。これにより、各列画素間スイッチ３８は、同一列において複数の光感応部１６に接続されている配線３６の間の電気的な接続と遮断とを切り替える。すなわち、各列画素間スイッチ３８がオフとされた場合、同一列に配列されている複数の光感応部１６は、列方向で、互いに電気的に絶縁された２つのグループに分けられる。複数の列画素間スイッチ３８は、同一列において２つ以上配置されてもよい。

　図４は、本実施形態の変形例に係る光検出装置１の概略回路図である。図３に示されている構成と同様に、センサ回路２３は、行ごとに、同一行に配列された複数の光感応部１５から信号データを出力する１つの出力ポート２４を有し、この出力ポート２４のみから行方向読出部２１によって信号データを読み出す。この場合も、同一行における出力ポートは、２つ以上であってもよい。センサ回路３３は、列ごとに、同一列に配列された複数の光感応部１６から信号データを出力する１つの出力ポート３４を有し、この出力ポート３４のみから列方向読出部３１によって信号データを読み出す。この場合も、同一列における出力ポートは、２つ以上であってもよい。

　図４に示されている構成では、センサ回路２３は、行ごとに、同一行において行方向に延在する１つの配線２６と、同一行において配線２６と複数の光感応部１５とを接続する複数の行スイッチ２７とを有している。すなわち、各光感応部１５に、１つの行スイッチ２７が接続されている。各光感応部１５は、対応する行スイッチ２７がオンにされることによって、出力ポート２４及び配線２６を通して行方向読出部２１と電気的に接続される。行スイッチ２７によって、同一行で互いに隣り合う光感応部１５の間における電気的な接続と遮断とが切り替えられる。

　図４に示されている構成では、センサ回路３３は、列ごとに、同一列において列方向に延在する１つの配線３６と、同一列において配線３６と複数の光感応部１６とを接続する複数の列スイッチ３７とを有している。すなわち、各光感応部１６に、１つの列スイッチ３７が接続されている。各光感応部１６は、対応する列スイッチ３７がオンにされることによって、出力ポート３４及び配線３６を通して列方向読出部３１と電気的に接続される。列スイッチ３７によって、同一列で互いに隣り合う光感応部１６の間における電気的な接続と遮断とが切り替えられる。

　次に、本実施形態において、センサ受光部１０に接続された行方向読出部２１及び列方向読出部３１、並びに、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２について説明する。たとえば、行方向スイッチ制御部４１が行方向分割部に含まれる場合、列方向スイッチ制御部４２は列方向分割部に含まれる。

　行方向読出部２１，２２、列方向読出部３１，３２、行方向スイッチ制御部４１、及び列方向スイッチ制御部４２は、ＡＮＤ/ＯＲ/ＮＯＴ/ＸＯＲゲート等の各種論理回路により構成されるレジスタ、メモリ、比較器、演算器、多重器、選択器、Ａ/Ｄコンバータ、及び電源制御回路等を含むハードウエアにより構成される。さらに、行方向読出部２１，２２、列方向読出部３１，３２、行方向スイッチ制御部４１、及び列方向スイッチ制御部４２は、一部もしくは全体がＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）又はＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等の集積回路によって構成されていてもよい。行方向読出部２１，２２、列方向読出部３１，３２、行方向スイッチ制御部４１、及び列方向スイッチ制御部４２は、内蔵および外部における制御プログラム、各種制御信号等により制御され動作する。

　行方向読出部２１，２２は、複数の配線２６を通して複数の光感応部１５から信号データを読み出す。この際、各行スイッチ２７のオン／オフの状態に応じて、同一行において電気的に行方向読出部２１，２２に接続された複数の光感応部１５からの出力が合算される。これにより、行方向読出部２１，２２は、継続的に複数のフレームで、行方向へ射影された信号データを読み出す。行方向へ射影された信号データは、たとえば行方向プロファイルともいう。列方向読出部３１，３２は、複数の配線３６を通して複数の光感応部１６から信号データを読み出す。この際、各列スイッチ３７のオン／オフの状態に応じて、同一列において電気的に列方向読出部３１，３２に接続された複数の光感応部１６からの出力が合算される。これにより、列方向読出部３１，３２は、継続的に複数のフレームで、列行方向へ射影された信号データを読み出す。列方向へ射影された信号データは、たとえば列方向プロファイルともいう。

　行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、上記射影された信号データにおける重心位置、ピーク位置、信号データのプロファイル幅、及び輝度などの特徴量を演算する。これによって、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、それぞれ、行方向及び列方向において、センサ受光部１０へのスポット光の入射位置、すなわち、センサ受光部１０におけるスポット光が照射されている領域を演算する。上記特徴量及びスポット光の入射位置は、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２で演算されてもよいし、光検出装置１の外部で演算されてもよい。

　行方向読出部２１，２２は、複数の配線２６の少なくとも一部を通して出力された信号の行方向へ射影された信号データから重心位置を演算する。列方向読出部３１，３２は、複数の配線３６の少なくとも一部を通して出力された信号の列方向へ射影された信号データから重心位置を演算する。ここで行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２により演算される重心位置とは、複数の配線２６及び複数の配線３６の少なくとも一部を通して出力された信号の行方向及び列方向へ射影された信号データにおける重心位置である。上記演算された各重心位置は、実際に物理的に配置されている画素１１の位置と厳密に一致しないおそれがある。このため、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、上述した信号データから演算された重心位置に近似する位置、たとえば、上記演算された重心位置に最も近い画素１１の位置、を重心位置として出力してもよい。行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、重心位置として、画素の値が最大輝度をとるピーク位置を出力してもよい。画素の値は、たとえば輝度である。最大輝度は、たとえば極大値である。

　行方向スイッチ制御部４１は、各行スイッチ２７のオン／オフの切り替えを制御する。本実施形態では、行方向スイッチ制御部４１は、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２によって読み出された信号データに基づいて、各行スイッチ２７のオン／オフをフィードバック制御する。

　列方向スイッチ制御部４２は、各列スイッチ３７のオン／オフの切り替えを制御する。本実施形態では、列方向スイッチ制御部４２は、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２によって読み出された信号データに基づいて、各列スイッチ３７のオン／オフをフィードバック制御する。

　次に、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２の機能ブロックについて詳細に説明する。図１に示されているように、行方向読出部２１，２２は、それぞれ、行方向画素選択部５１、行方向読飛選択部５２、及び行方向ビニング読出部５３を有する。列方向読出部３１，３２は、それぞれ、列方向画素選択部６１、列方向読飛選択部６２、及び列方向ビニング読出部６３を有する。

　行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１は、センサ受光部１０を構成する複数の画素１１から、信号データを読み出す画素群を選択する。本実施形態では、行方向画素選択部５１は、複数の配線２６の中から信号データを読み出す少なくとも１つの配線２６を選択することで、信号データを読み出す光感応部１５、すなわち画素、を選択する。列方向画素選択部６１は、複数の配線３６の中から信号データを読み出す少なくとも１つの配線３６を選択することで、信号データを読み出す光感応部１６、すなわち画素、を選択する。本実施形態では、行方向画素選択部５１は、複数の配線２６を選択する場合、互いに隣り合った複数の配線２６を選択する。列方向画素選択部６１は、複数の配線３６を選択する場合、互いに隣り合った複数の配線３６を選択する。

　本実施形態では、行方向画素選択部５１は、行方向読出部２１，２２によって読み出された信号データに基づいて、信号データを読み出す画素群を選択する。列方向画素選択部６１は、列方向読出部３１，３２によって読み出された信号データに基づいて、信号データを読み出す画素群を選択する。行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１は、所定条件が満たされたときに予め設定された画素列を選択してもよいし、所定の閾値以上の輝度が検出された画素列を選択してもよい。この所定の閾値は、たとえば、検出された輝度、ピーク位置、及びプロファイル幅などの特徴量から求められた値、又はユーザによって設定された任意の値である。

　行方向読出部２１，２２は、行方向画素選択部５１によって選択された配線２６から信号データの読み出しを行う。換言すれば、行方向画素選択部５１によって選択された配線２６に接続されている光感応部１５から、信号データが読み出される。列方向読出部３１，３２は、列方向画素選択部６１によって選択された配線３６から信号データの読み出しを行う。換言すれば、列方向画素選択部６１によって選択された配線３６に接続されている光感応部１６から、信号データが読み出される。

　たとえば、行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１は、図５に示されているように、センサ受光部１０を構成する複数の画素１１が配列されている領域Ｒのうち一部の領域Ｒｐに配列されている画素１１を、信号データを読み出す画素群として選択する。この場合、領域Ｒｐに配列されている画素１１から部分読み出しが行われる。部分読み出しとは、複数の画素１１が配列されている領域のうち、一部の領域に配列されている画素１１のみから信号を読み出すことをいう。図５では、領域Ｒｐと領域Ｒｐ以外の領域とを区別するため、領域Ｒｐは、ドットハッチングで示されている。

　行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１は、信号データを読み出す画素群として、予め設定された領域に配列された画素１１を選択してもよいし、所定の閾値以上の輝度が検出される画素１１を選択してもよい。この所定の閾値は、たとえば、検出された輝度、ピーク位置、及びプロファイル幅などの特徴量から求められた値、又はユーザによって設定された任意の値である。

　行方向画素選択部５１は、行スイッチ２７のオン／オフによって複数の画素１１、すなわち光感応部１５、が複数のグループに分けられた場合、各グループ内の複数の画素１１の中から、信号データを読み出す画素群を選択する。列方向画素選択部６１は、列スイッチ３７のオン／オフによって複数の画素１１、すなわち光感応部１６、が複数のグループに分けられた場合、各グループ内の複数の画素１１の中から、信号データを読み出す画素群を選択する。たとえば、図７で示されている例では、スポット光Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に入射している。行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１は、当該領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちの一部の領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに配列されている画素１１を、信号データを読み出す画素群として選択する。

　行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２は、信号データを読み出さない画素列、すなわち、読み飛ばす画素列を選択する。本実施形態では、行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２は、行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１によって選択された画素群から、読み飛ばす画素列を選択する。行方向読飛選択部５２は、行方向画素選択部５１によって選択された複数の光感応部１５から、読み飛ばす光感応部１５を選択する。列方向読飛選択部６２は、列方向画素選択部６１によって選択された複数の光感応部１６から、読み飛ばす光感応部１６を選択する。

　たとえば、図６に示されているように、行方向読飛選択部５２が偶数行Ｌｅに配列された画素列を選択した場合、行方向読出部２１，２２は、信号データを奇数行Ｌｏに配列された画素列から読出し、偶数行Ｌｅに配列された画素列からは読み出さない。列方向読飛選択部６２が偶数行Ｌｅに配列された画素列を選択した場合、列方向読出部３１，３２は、信号データを奇数行Ｌｏに配列された画素列から読出し、偶数行Ｌｅに配列された画素列からは読み出さない。

　読み出す行と読み出さない行とが、奇数行Ｌｏと偶数行Ｌｅとで逆であってもよい。図６で示されている例では、行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２は１行おきに読み飛ばす画素列を選択するが、複数行おきに読み飛ばす画素列を選択してもよい。行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２は、行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１によって選択されていない画素群から読み飛ばす画素列を選択してもよい。この場合、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２によって選択された画素列以外の画素１１から信号データを読み出す。図６では、奇数行Ｌｏと偶数行Ｌｅとを区別するために、奇数行Ｌｏは、ドットハッチングで示されている。

　行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２は、所定条件が満たされたときに予め設定された画素列を選択してもよいし、所定の閾値以下の輝度が検出された画素列を選択してもよい。この所定の閾値は、たとえば、検出された輝度、ピーク位置、及びプロファイル幅などの特徴量から求められた値、又はユーザによって設定された任意の値である。行方向読飛選択部５２は、行スイッチ２７のオン／オフによって複数の画素１１、すなわち光感応部１５、が複数のグループに分けられた場合、グループごとに読み飛ばす画素列を選択する。列方向読飛選択部６２は、列スイッチ３７のオン／オフによって複数の画素１１、すなわち光感応部１６、が複数のグループに分けられた場合、グループごとに読み飛ばす画素列を選択する。

　行方向ビニング読出部５３は、予め設定された画素群又は行方向画素選択部５１によって選択された画素群に配列された画素１１から出力された信号、すなわち画素群から出力された信号を、ビニング読み出しによって読み出す。列方向ビニング読出部６３は、予め設定された画素群又は列方向画素選択部６１によって選択された画素群に配列された画素１１から出力された信号、すなわち画素群から出力された信号を、ビニング読み出しによって読み出す。本実施形態では、行方向ビニング読出部５３は、行方向画素選択部５１によって選択された複数の配線２６のうち、隣り合って配置された所定数の配線２６に接続されている複数の光感応部１５から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。列方向ビニング読出部６３は、列方向画素選択部６１によって選択された複数の配線３６のうち、隣り合って配置された所定数の配線３６に接続されている複数の光感応部１６から出力された信号を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。

　上記所定数の配線２６，３６は、ユーザによって設定されていてもよいし、種々の条件ごとに予め設定されていてもよい。行方向ビニング読出部５３は、行スイッチ２７のオン／オフによって複数の画素１１、すなわち光感応部１５、が複数のグループに分けられた場合、少なくとも１つのグループ内の複数の行に配列されている複数の光感応部１５から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。列方向ビニング読出部６３は、列スイッチ３７のオン／オフによって複数の画素１１、すなわち光感応部１６、が複数のグループに分けられた場合、少なくとも１つのグループ内の複数の列に配列されている複数の光感応部１６から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。

　行方向ビニング読出部５３は、加算回路によって、複数の配線２６から出力された信号の合算値を上記信号データとして読み出す。行方向ビニング読出部５３は、ワイヤードＯＲによって、複数の配線２６から出力された信号の論理和を上記信号データとして読み出す構成であってもよい。列方向ビニング読出部６３は、加算回路によって、複数の配線３６から出力された信号の合算値を上記信号データとして読み出す。列方向ビニング読出部６３は、ワイヤードＯＲによって、複数の配線３６から出力された信号の論理和を上記信号データとして読み出す構成であってもよい。

　行方向ビニング読出部５３及び列方向ビニング読出部６３は、それぞれ、複数の配線２６，３６から出力された信号の中央値を上記信号データとして読み出してもよいし、複数の配線２６，３６から出力された信号の合算値の平均を上記信号データとして読み出してもよい。行方向ビニング読出部５３及び列方向ビニング読出部６３は、それぞれ、複数の配線２６，３６から出力された信号を射影した信号データのピーク値、すなわちプロファイルのピーク値、ピーク位置、プロファイル幅などの特徴量から求められた値を上記信号データとして読み出してもよい。

　次に、図７から図１３を参照して、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２において行われる制御について、詳細に説明する。

　行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、スポット光Ａ，Ｂ，Ｃの入射によって発生する信号がそれぞれ異なる信号データとして検出されるように、複数の画素１１を複数のグループに分ける。すなわち、スポット光Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ異なる領域となるように、センサ受光部１０において複数の画素１１が配列されている領域を区分けする。

　行方向スイッチ制御部４１は、センサ受光部１０に入射された複数のスポット光Ａ，Ｂ，Ｃの信号データに基づいて、複数の行スイッチ２７を制御する。具体的には、行方向スイッチ制御部４１は、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２の少なくとも一方によって読み出された信号データに基づいて、センサ受光部１０において複数の画素１１が配列されている領域を区分けする。これによって、行方向スイッチ制御部４１は、複数の画素１１を各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃの入射位置に対応する複数のグループに分ける。

　この制御によって、行方向スイッチ制御部４１は、たとえば図７に示されているように、複数の光感応部１５を、互いに電気的に絶縁された２つのグループにわける。本実施形態では、行方向スイッチ制御部４１は、列方向と平行な直線Ｌ１に沿って互いに電気的に絶縁された２つのグループに分ける。行方向スイッチ制御部４１は、複数の光感応部１５を３以上のグループに分けてもよい。行方向読出部２１，２２は、行方向スイッチ制御部４１によって分けられたグループごとに信号データを読み出す。

　本実施形態では、図７に示されているように、行方向スイッチ制御部４１は、スポット光Ａが入射している光感応部１５とスポット光Ｂ，Ｃが入射している光感応部１５とがそれぞれ異なるグループとなるように、複数の光感応部１５を２つのグループに分ける。その結果、グループ分けをした後の読み出しにおいて行方向読出部２１，２２から、スポット光Ａが入射しているグループの信号データＸ１，Ｘ４と、スポット光Ｂ，Ｃが入射しているグループの信号データＸ２，Ｘ３が別々に読み出される。本実施形態では、行方向読出部２１から信号データＸ２，Ｘ３が読み出され、行方向読出部２２から信号データＸ１，Ｘ４が読み出される。同一の行方向読出部２１，２２が、信号データＸ２，Ｘ３と信号データＸ１，Ｘ４とを時間で分割して別々に読み出してよい。

　列方向スイッチ制御部４２は、センサ受光部１０に入射された複数のスポット光Ａ，Ｂ，Ｃの信号データに基づいて、複数の列スイッチ３７を制御する。具体的には、列方向スイッチ制御部４２は、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２の少なくとも一方によって読み出された信号データに基づいて、センサ受光部１０において複数の画素１１が配列されている領域を区分けする。これによって、列方向スイッチ制御部４２は、複数の画素１１を各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃの入射位置に対応する複数のグループに分ける。

　この制御によって、列方向スイッチ制御部４２は、たとえば図７に示されているように、複数の光感応部１６を、互いに電気的に絶縁された２つのグループにわける。本実施形態では、列方向スイッチ制御部４２は、行方向と平行な直線Ｌ２に沿って互いに電気的に絶縁された２つのグループに分ける。列方向スイッチ制御部４２は、複数の光感応部１６を３以上のグループに分けてもよい。列方向読出部３１，３２は、列方向スイッチ制御部４２によって分けられたグループごとに信号データを読み出す。

　本実施形態では、図７に示されているように、列方向スイッチ制御部４２は、スポット光Ａが入射している光感応部１６とスポット光Ｂ，Ｃが入射している光感応部１６とがそれぞれ異なるグループとなるように、複数の光感応部１６を２つのグループに分ける。その結果、グループ分けをした後の読み出しにおいて列方向読出部３１，３２から、スポット光Ａ，Ｂが入射しているグループの信号データＹ１，Ｙ２と、スポット光Ｃが入射しているグループの信号データＹ３，Ｙ４が、別々に読み出される。本実施形態では、列方向読出部３１から信号データＹ１，Ｙ２が読み出され、列方向読出部３２から信号データＹ３，Ｙ４が読み出される。同一の列方向読出部３１，３２、信号データＹ１，Ｙ２と信号データＹ３，Ｙ４とを時間で分割して別々に読み出してよい。

　行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、少なくとも一つのスポット光の検出結果が所定の条件を満たした場合に、再度、複数の光感応部１５，１６のグループ分けを行う。すなわち、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、所定の条件が満たされた場合に、複数の画素１１が配列されている領域の区分けの基準となる直線Ｌ１又は直線Ｌ２の位置（分割位置）を変更する。

　たとえば、行方向スイッチ制御部４１は、図８に示されているようにスポット光Ｂが領域Ｒ１と領域Ｒ２との両方で検出された場合に、オフとする行スイッチ２７を変更することで、図９に示されるように領域Ｒ１と領域Ｒ２とを区分ける位置、すなわちグループを分ける位置を変更する。この場合、行方向スイッチ制御部４１は、スポット光Ａが入射している光感応部１６とスポット光Ｂ，Ｃが入射している光感応部１６とがそれぞれ異なるグループとなるように、複数の光感応部１６を再び２つのグループに分ける。

　同様に、列方向スイッチ制御部４２は、図８に示されているようにスポット光Ａが領域Ｒ１，Ｒ４で検出された場合に、オフとする列スイッチ３７を変更して、図９に示されるように領域Ｒ１と領域Ｒ４とを区分ける位置を変更する。行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、各領域の大きさ、各領域における出力の特徴量、及び各特徴量に対して設定された閾値に基づいて、直線Ｌ１又は直線Ｌ２の位置、すなわちグループを分ける位置を変更するか否かを判断する。各領域の大きさは、たとえば各領域に配列されている画素１１の数である。特徴量は、たとえばピーク位置、２次元重心位置、輝度などである。直線Ｌ１又は直線Ｌ２の位置は、分割位置ともいう。

　本実施形態では、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２が直線Ｌ１又は直線Ｌ２の位置を変更するか否かは、各領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４における、各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃのピーク位置及び輝度の時間変化によって判定される。たとえば、第１フレームにおいて領域Ｒ１のみで検出されていたスポット光Ａが、第１フレームよりも後の第２フレームで領域Ｒ２側へ移動した場合について考える。「第１フレーム」及び「第２フレーム」は、「フレーム」と同様に、光検出装置１で行われる一回の光検出の期間を意味する。「第１フレーム」は、光検出装置１における光検出の任意のフレームである。以下では、第２フレームは、第１フレームの次のフレームとする。

　この場合、領域Ｒ１では、第１フレームにおいて検出されていたスポット光のピーク位置が第２フレームにおいて図１０に示されているようにΔＸだけ移動したことと、第１フレームから第２フレームにかけて当該スポット光の輝度がΔＩｘだけ減少したことが検出される。一方で、領域Ｒ２では、図１１に示されているように、第１フレームで検出されていなかったスポット光が、第２フレームにおいて検出される。なお、図１０および図１１において、実線で示されている信号データは第１フレームにおいて検出されたスポット光の信号データを示し、破線で示されている信号データは第２フレームで検出されたスポット光の信号データを示す。

　本実施形態では、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、第１フレームにおいて検出されていたスポット光のピーク位置および輝度が第２フレームにおいて変化し、かつ、第１フレームで光が検出されていなかった領域において第２フレームでピーク輝度が閾値を超える光が検出された場合に、スポット光が複数の領域で跨がって検出されていると判断する。行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、スポット光が複数の領域で跨がって検出されていると判断すると、直線Ｌ１，Ｌ２の位置を変更する。行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、フレーム毎に、グループ分けを行ってもよい。

　次に、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２による領域の区分けの方法、すなわち直線Ｌ１，Ｌ２の設定方法について詳細に説明する。

　行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、スポット光が複数の領域で跨がって検出されていると判断された場合に、上述した信号データから演算されたスポット光の重心位置に基づいて複数の画素１１が配列されている領域の区分けを行う。たとえば、図１２に示されているように、スポット光Ａ，Ｂ，Ｃについてそれぞれ重心位置（Ｍｘａ，Ｍｙａ）、（Ｍｘｂ，Ｍｙｂ）、（Ｍｘｃ，Ｍｙｃ）が検出された場合、各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃの信号データのプロファイル幅、ピーク位置及び輝度値などに基づいて、区分けの基準となる直線Ｌ１及び直線Ｌ２を設定可能な位置を演算する。直線Ｌ１及び直線Ｌ２は、予め設定されている位置に設定されてもよい。

　図１２に示されている例では、各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃの信号データのプロファイル幅及び輝度値に基づいて、区分けの基準となる直線Ｌ１及び直線Ｌ２を設定可能な位置を各スポット光の重心位置からの距離α，β，γ，σ，ε，ζによって表している。直線Ｌ１は、行方向において、スポット光Ａの重心位置Ｍｘａから±αの位置、スポット光Ｂの重心位置Ｍｘｂから±βの位置、スポット光Ｃの重心位置Ｍｘｃから±γの位置に設定可能である。直線Ｌ２は、列方向において、スポット光Ａの重心位置Ｍｙａから±εの位置、スポット光Ｂの重心位置Ｍｙｂから±σの位置、スポット光Ｃの重心位置Ｍｙｃから±ζの位置に設定可能である。α，β，γ，σ，ε，ζは、不図示のメモリ、レジスタ等に予め格納されている値であってもよいし、センサ受光部１０の全体において輝度分布の極小値が検出された位置に基づく値であってもよい。

　各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃの重心位置Ｍｘａ，Ｍｘｂ，Ｍｘｃは、各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃのピーク輝度値にそれぞれ対応して設定された閾値ｔｈａ，ｔｈｂ，ｔｈｃを用いて演算されてもよい。たとえば、各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃの重心位置Ｍｘａ，Ｍｘｂ，Ｍｘｃは、当該閾値ｔｈａ，ｔｈｂ，ｔｈｃを超えた輝度を出力する画素１１に基づいて演算されてもよい。この際、ピーク輝度が高いスポット光の重心位置から順に演算が行われる。すでに演算されたスポット光の重心位置に基づいて、不要な画素の情報は除外される。

　図１３では、スポット光Ａ，Ｂ，Ｃが近接している状態で、閾値ｔｈａ，ｔｈｂ，ｔｈｃを用いて重心位置Ｍｘａ，Ｍｘｂ，Ｍｘｃの演算が行われている。図１３に示されているようにスポット光Ａ，Ｂ，Ｃが近接していると判定された場合のみ、上述した閾値を用いた重心位置の演算が行われてもよい。当該閾値ｔｈａ，ｔｈｂ，ｔｈｃは、対応するスポット光Ａ，Ｂ，Ｃのピーク輝度値未満の値である。

　次に、図１４のフローチャートを参照して、光検出装置１を用いた光検出方法について詳細に説明する。

　まず、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、行方向画素選択部５１、列方向画素選択部６１、行方向読飛選択部５２、列方向読飛選択部６２、行方向ビニング読出部５３、及び列方向ビニング読出部６３の各種設定を初期化し、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、複数の画素１１が配列されている領域のグループ分けの設定を初期化する（処理Ｓ１）。当該初期化によって、最初のフレームで信号データを読み出す画素群は、予め格納されている情報に基づく画素群、すなわち初期設定画素群、に設定される。本実施形態では、初期設定画素群は、センサ受光部１０に配列されている全ての画素１１からなる画素群である。

　続いて、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、処理Ｓ１で設定された初期設定画素群から信号データを読み出す（処理Ｓ２）。行方向読出部２１，２２は、複数の配線２６の少なくとも一部を通して出力された信号から行方向へ射影された信号データを読み出す。列方向読出部３１，３２は、複数の配線３６の少なくとも一部を通して出力された信号から列方向へ射影された信号データを読み出す。これら２つの信号データによって、最初のフレームにおける少なくとも１つのスポット光の２次元入射位置が検出される。

　続いて、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、処理Ｓ２で読み出された信号データの特徴量を演算する（処理Ｓ３）。特徴量は、たとえば、重心位置、ピーク位置、上記信号データのプロファイル幅、及び輝度である。

　続いて、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、処理Ｓ２で演算された演算結果に基づいて、センサ受光部１０に配列された複数の画素１１が配列されている領域の区分けを行う（処理Ｓ４）。換言すれば、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、検出された各スポット光の２次元入射位置に基づいて、複数の画素１１が配列されている領域の区分けを行うことで、複数の画素１１を複数のグループに分ける。本実施形態では、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、処理Ｓ３で演算された重心位置、プロファイル幅、及び輝度に基づいて、センサ受光部１０に配列された複数の画素１１のグループ分けを行う。行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１によって、グループごとに、次のフレームで信号データを読み出す画素群を選択する。

　続いて、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、直前の処理で分割されたグループごとに、直前の処理で選択された画素群から、信号データを読み出す（処理Ｓ５）。行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２によって、読み飛ばす画素列が選択されている場合、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、当該選択されている画素列を読み飛ばす。行方向ビニング読出部５３及び列方向ビニング読出部６３は、予め設定された所定数の配線２６，３６から出力された信号を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。

　続いて、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、処理を終了するか判断する（処理Ｓ６）。行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２は、処理を終了すると判断した場合には、処理を終了する。

　行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２が処理を終了しないと判断した場合、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２が、グループを分ける位置を変更するか否かを判断する（処理Ｓ７）。行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２が、グループを分ける位置を変更しないと判断した場合には、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２が上記処理Ｓ５を行う。

　行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、グループを分ける位置を変更すると判断した場合、処理Ｓ５で検出された複数のスポット光の重心位置に基づいて複数の画素１１が配列されている領域の区分けを行う（処理Ｓ８）。行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２が、行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１によって、グループごとに、次のフレームで信号データを読み出す画素群を選択した後、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２が上記処理Ｓ５を行う。以上の処理によって、複数のスポット光の２次元入射位置が複数のフレームで繰り返し検出される。

　以上説明したように、光検出装置１では、行スイッチ２７が、同一行で互いに隣り合う光感応部１５の間において電気的な接続と遮断とを切り替える。このため、同一行に配列されている複数の光感応部１５から、行方向読出部２１，２２へ信号を出力する光感応部１５を選択することが可能である。列スイッチ３７は、同一列で互いに隣り合う光感応部１６の間において電気的な接続と遮断とを切り替える。このため、同一列に配列されている複数の光感応部１６から、列方向読出部３１，３２へ信号を出力する光感応部１６を選択することが可能である。

　たとえば、図１５は、センサ受光部１０に複数のスポット光Ａ，Ｂ，Ｃが入射している場合に、スポット光Ｂ，Ｃによって発生した信号が同一行で合算されて出力され、スポット光Ａ，Ｃによって発生した信号が同一列で合算されて出力された状態を示している。この場合、射影された信号データＸでは、スポット光Ｂ，Ｃのいずれによって発生した信号かが区別され難い。同様に、射影された信号データＹでは、スポット光Ａ，Ｃのいずれによって発生した信号かが区別され難い。このため、各スポット光Ａ，Ｂ，Ｃの入射位置を正確に検出することは困難である。

　光検出装置１は、行スイッチ２７によって、同一行で互いに隣り合う光感応部１５の間において電気的な接続をオフにすることで、異なるスポット光Ｂ，Ｃの入射によって発生した信号が同一行で合算されることを防止できる。光検出装置１では、列スイッチ３７によって、同一列で互いに隣り合う光感応部１６の間において電気的な接続をオフにすることで、異なるスポット光Ａ，Ｃの入射によって発生した信号が同一列で合算されることが防止され得る。この場合、図１６に示されるように、スポット光Ａ，Ｂ，Ｃごとに信号データが読み出され得る。したがって、射影された信号データを取得することで検出速度が確保されている構成でありながら、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る。

　行スイッチ２７及び列スイッチ３７によって、同一行又は同一列においてグループごとに信号データが読み出される。このため、１回の読み出しで読み出しの対象となる画素数が低減される。したがって、読み出し速度が向上し得る。

　光検出装置１は、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２の少なくとも一方によって読み出された信号データに基づいて、行スイッチ２７のオン／オフを制御する行方向スイッチ制御部４１を更に備えている。行方向スイッチ制御部４１によれば、読み出された信号データに基づいて、同一行に配列されている複数の光感応部１５から、センサ回路２３を通して行方向読出部２１，２２へ信号を出力する光感応部１５を選択することが可能である。

　光検出装置１は、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２の少なくとも一方によって読み出された信号データに基づいて、列スイッチ３７のオン／オフを制御する列方向スイッチ制御部４２を更に備えている。列方向スイッチ制御部４２によれば、読み出された信号データに基づいて、同一列に配列されている複数の光感応部１６から、センサ回路３３を通して列方向読出部３１，３２へ信号を出力する光感応部１６を選択することが可能である。

　たとえば、前のフレームで検出されたスポット光の入射位置に基づいて、行方向読出部２１，２２へ信号を出力する光感応部１５が選択されれば、複数のスポット光の入射位置が更に正確に検出され得る。同様に、列方向読出部３１，３２へ信号を出力する光感応部１６が選択されれば、複数のスポット光の入射位置が更に正確に検出され得る。

　センサ回路２３は、同一行に配列された複数の光感応部１５から信号データをそれぞれ出力する複数の出力ポート２４，２５を有している。行方向読出部２１は、出力ポート２４から信号データを読み出し、行方向読出部２２は、出力ポート２５から信号データを読み出す。センサ回路３３は、同一列に配列された複数の光感応部１６から信号データをそれぞれ出力する複数の出力ポート３４，３５を有している。列方向読出部３１は、出力ポート３４から信号データを読み出し、列方向読出部３２は、出力ポート３５から信号データを読み出す。このように、複数の出力ポート２４，２５，３４，３５を通して、同一行に配列された複数の光感応部１５又は同一列に配列された複数の光感応部１６から信号データが読み出されるため、読み出し速度が向上し得る。

　センサ回路２３は、行方向に延在し、かつ、行スイッチ２７及び光感応部１５が接続された複数の配線２６を有している。センサ回路３３は、列方向に延在し、かつ、列スイッチ３７及び光感応部１６が接続された複数の配線３６を有している。行方向画素選択部５１は、複数の配線２６の中から、信号データを読み出す少なくとも１つの配線２６を選択することで、信号データを読み出す画素群を選択する。列方向画素選択部６１は、複数の配線３６の中から、信号データを読み出す少なくとも１つの配線３６を選択することで、信号データを読み出す画素群を選択する。

　これによれば、異なるスポット光の入射によって発生した信号が同一行で合算されることが防止されつつ、光の入射位置の検出に一層適した光感応部１５及び光感応部１６から信号データが読み出され得る。たとえば、行スイッチ２７及び列スイッチ３７によってグループ分けされた画素１１の中から更に、行方向画素選択部５１又は列方向画素選択部６１によって、信号データを読み出す画素１１を抽出することで読み出し速度が更に向上し得る。

　行方向ビニング読出部５３は、行方向画素選択部５１によって選択された複数の配線２６のうちの所定数の配線２６に接続されている複数の光感応部１５から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。列方向ビニング読出部６３は、列方向画素選択部６１によって選択された複数の配線３６のうちの所定数の配線３６に接続されている複数の光感応部１６から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。このため、複数の配線２６，３６に接続されている複数の光感応部１５，１６から出力された信号の情報が反映されつつ、複数の光感応部１５，１６から出力された複数の信号がそのまま信号データとして読み出される場合よりも読み出し速度が更に向上し得る。

　光検出装置１では、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２が、検出された各スポット光の入射位置ごとに、複数の画素１１が配列されている領域を区分けすることで、複数の画素１１を複数のグループに分ける。行方向読出部２１，２２は、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２によって分けられたグループごとに信号データを読み出す。列方向読出部３１，３２は、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２によって分けられたグループごとに信号データを読み出す。

　これによれば、図１６に示されているように複数のスポット光Ｂ，Ｃが同一行に配列されている画素１１に照射されたとしても、スポット光Ｂ，Ｃの入射位置に応じて分けられたグループごとに信号データが読み出される。このため、各スポット光Ｂ，Ｃに関する信号データが別々に読み出される。同様に、図１６に示されているように複数のスポット光Ａ，Ｃが同一列に配列されている画素１１に照射されたとしても、スポット光Ａ，Ｃの入射位置に応じて分けられたグループごとに信号データが読み出される。このため、各スポット光Ａ，Ｃに関する信号データが別々に読み出される。したがって、射影された信号データを取得することで検出速度が確保されている構成でありながら、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る。

　行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１は、各グループ内の複数の画素１１の中から、信号データを読み出す画素群を選択する。このため、各グループ内の複数の画素１１のうち、光の入射位置の検出に適した画素群から信号データが読み出され得る。たとえば、図１６に示されているように、各グループ内の一部の領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに配列されている画素１１から信号データが読み出される。これにより、読み出す画素１１が削減されるため、読み出し速度が更に向上し得る。

　行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２は、行方向画素選択部５１又は列方向画素選択部６１によって選択された画素群から読み飛ばす画素列を選択する。この場合、行方向画素選択部５１及び列方向画素選択部６１によって選択された画素群から信号データを読み出す画素が削減されるため、読み出し速度が更に向上し得る。

　行方向ビニング読出部５３は、少なくとも１つのグループ内の複数の行に配列されている複数の光感応部１５から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。列方向ビニング読出部６３は、少なくとも１つのグループ内の複数の行に配列されている複数の光感応部１６から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出す。このため、各グループ内の複数の行に配列されている複数の光感応部１５，１６から出力された信号の情報が反映されつつ、複数の光感応部１５，１６から出力された複数の信号がそのまま信号データとして読み出される場合よりも読み出し速度が更に向上し得る。

　本実施形態に係る光検出方法では、複数のスポット光が検出された場合に、検出された各スポット光の２次元入射位置に基づいて、複数の画素が配列されている領域を区分けすることで、複数の画素１１が複数のグループに分けられる。信号データは、グループごとに読み出される。これによれば、複数のスポット光が同一行又は同一列に配列されている画素１１に照射されたとしても、各スポット光に関する信号データがそれぞれ読み出される。したがって、射影された信号データを取得することで検出速度が確保されている構成でありながら、複数のスポット光の入射位置が正確に検出され得る。

　以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

　たとえば、本実施形態では、光検出装置１は、行方向スイッチ制御部４１又は列方向スイッチ制御部４２を備えているが、行方向スイッチ制御部４１又は列方向スイッチ制御部４２で行われる各種の制御は光検出装置１の外部で行われてもよい。たとえば、複数の行スイッチ２７及び複数の列スイッチ３７のいずれをオン又はオフにするかの決定は、光検出装置１の外部で行われてもよい。スポット光の入射位置は、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２で読み出された信号データに基づいて、光検出装置１の外部で演算されてもよい。

　本実施形態では、同一行に配列された複数の光感応部１５から信号データをそれぞれ出力する複数の出力ポート２４，２５が設けられている。行方向読出部２１は、出力ポート２４から信号データを読み出し、行方向読出部２２は、出力ポート２５から信号データを読み出している。しかし、信号データは、一方の出力ポートから時間で分割して読み出されてもよい。たとえば、図１６で示されている例では、行方向読出部２１が、出力ポート２４から、信号データＸ２，Ｘ３を読み出した後に、信号データＸ４を読み出してもよい。

　複数の光感応部１５及び複数の光感応部１６は、行スイッチ２７及び列スイッチ３７によって分けられるグループごとに、行方向読出部２１，２２及び列方向読出部３１，３２に対して論理和接続されている。このため、同一行又は同一列においてグループごとに時間で分割して信号データを読み出す場合、一括で読み出す場合よりも読み出し抵抗が低減される。従って、読み出し速度が向上し得る。

　同様に、図１６で示されている例において、列方向読出部３１が、出力ポート３４から、信号データＹ２を読み出した後に、信号データＹ３，Ｙ４を読み出してもよい。この場合に、信号データＸ２，Ｘ３，Ｘ４、及び信号データＹ２，Ｙ３，Ｙ４が読み出される順番は順不同である。

　行方向読出部２１と行方向読出部２２は、図１に示されているように離間して配置された回路であってもよいし、一つの領域にまとめて配置された回路であってもよい。同様に、列方向読出部３１と列方向読出部３２は、図１に示されているように離間して配置された回路であってもよいし、一つの領域にまとめて配置された回路であってもよい。

　部分読み出し、ビニング読み出し、及び画素列の読み飛ばしは、同一フレームにおいて全て行われてもよいし、いずれか１つのみが行われてもよい。光検出装置１は、行方向読飛選択部５２及び列方向読飛選択部６２、並びに、行方向ビニング読出部５３及び列方向ビニング読出部６３のいずれを有していてもよいし、いずれも有していなくてもよい。

　本実施形態では、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、それぞれ、複数の光感応部１５及び複数の光感応部１６を２つのグループに分けた。しかし、行方向スイッチ制御部４１及び列方向スイッチ制御部４２は、それぞれ、複数の光感応部１５及び複数の光感応部１６を３つ以上のグループに分けてもよい。行方向スイッチ制御部４１が複数の光感応部１５を分けたグループの数と、列方向スイッチ制御部４２が複数の光感応部１６を分けたグループの数とは異なってもよい。

　１…光検出装置、１１…画素、１５，１６…光感応部、２１…行方向読出部、２３，３３…センサ回路、２４，２５…出力ポート、２７…行スイッチ、３１…列方向読出部、３７…列スイッチ、４１…行方向スイッチ制御部、５１…行方向画素選択部、５２…行方向読飛選択部、５３…行方向ビニング読出部、Ａ，Ｂ，Ｃ…スポット光。

Claims

　光の入射位置を検出する光検出装置であって、
　行列状に２次元配列されていると共に、各々が第１光感応部及び第２光感応部を有する複数の画素と、
　複数の前記第１光感応部を行ごとに接続する第１回路と、
　複数の前記第２光感応部を列ごとに接続する第２回路と、
　前記第１回路を通して信号データを読み出す第１読出部と、
　前記第２回路を通して信号データを読み出す第２読出部と、を備え、
　前記第１回路は、行ごとに、同一行で互いに隣り合う前記第１光感応部の間における電気的な接続と遮断とを切り替える行スイッチを有する。
　請求項１に記載の光検出装置であって、
　前記第２回路は、列ごとに、同一列で互いに隣り合う前記第２光感応部の間において電気的な接続と遮断とを切り替える列スイッチを有する。
　請求項１又は２に記載の光検出装置であって、
　前記第１読出部及び前記第２読出部の少なくとも一方によって読み出された信号データに基づいて、前記行スイッチのオン／オフを制御するスイッチ制御部を更に備える。
　請求項１～３のいずれか一項に記載の光検出装置であって、
　前記第１回路は、前記同一行に配列された複数の前記第１光感応部から信号データをそれぞれ出力する複数の出力ポートを有し、
　前記第１読出部は、前記複数の出力ポートの各々から信号データを読み出す。
　請求項１～４のいずれか一項に記載の光検出装置であって、
　前記第１回路は、行方向に延在し、かつ、前記行スイッチ及び前記第１光感応部が接続された複数の配線を有し、
　前記第１読出部は、
　　前記複数の配線の中から、信号データを読み出す少なくとも１つの配線を選択することで、信号データを読み出す画素群を選択する画素選択部を有する。
　請求項５に記載の光検出装置であって、
　前記第１読出部は、前記画素選択部によって選択された画素群から、読み飛ばす画素列を選択する読飛選択部を有する。
　請求項５又は６に記載の光検出装置であって、
　前記第１読出部は、前記画素選択部によって選択された複数の配線のうちの所定数の配線に接続されている複数の前記第１光感応部から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出すビニング読出部を有する。
　複数のスポット光の入射位置を検出する光検出装置であって、
　行列状に２次元配列されていると共に、各々が第１光感応部及び第２光感応部を有する複数の画素と、
　複数の前記第１光感応部を行ごとに接続する第１回路と、
　複数の前記第２光感応部を列ごとに接続する第２回路と、
　前記第１回路を通して信号データを読み出す第１読出部と、
　前記第２回路を通して信号データを読み出す第２読出部と、
　前記第１読出部及び第２読出部の少なくとも一方から読み出された信号データに基づいて、前記複数の画素が配列されている領域を区分けすることで、前記複数の画素を各前記スポット光の入射位置に対応する複数のグループに分ける分割部と、を備え、
　前記第１読出部は、前記分割部によって分けられたグループごとに前記信号データを読み出す。
　請求項８に記載の光検出装置であって、
　前記第１読出部は、各前記グループ内の複数の前記画素の中から、信号データを読み出す画素群を選択する画素選択部を有する。
　請求項９に記載の光検出装置であって、
　前記第１読出部は、前記画素選択部によって選択された画素群から読み飛ばす画素列を選択する読飛選択部を有する。
　請求項８～１０のいずれか一項に記載の光検出装置であって、
　前記第１読出部は、少なくとも１つの前記グループ内の複数の行に配列されている複数の前記第１光感応部から出力された信号の情報を１つの信号にまとめて信号データを読み出すビニング読出部を有する。
　光検出方法であって、
　行列状に２次元配列されていると共に各々が第１光感応部及び第２光感応部を含む複数の画素と、複数の前記第１光感応部を行ごとに接続する第１回路と、複数の前記第２光感応部を列ごとに接続する第２回路とを備えた光検出装置を用い、
　前記第１回路を通して出力される信号から行方向へ射影された信号データを読み出し、
　前記第２回路を通して出力される信号から列方向へ射影された信号データを読み出し、
　前記読み出された２つの信号データに基づいて、少なくとも１つのスポット光の２次元入射位置を検出し、
　複数の前記スポット光が検出された場合に、検出された各前記スポット光の２次元入射位置に基づいて、前記複数の画素が配列されている領域を区分けすることで、前記複数の画素を複数のグループに分け、
　前記グループごとに前記信号データを読み出す。