WO2020137318A1 - 測定装置、測距装置および測定方法 - Google Patents

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久美子 馬原
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Definitions

  • the present invention relates to a measuring device, a distance measuring device, and a measuring method.
  • a distance measuring method called the direct ToF (Time of Flight) method is known.
  • the direct ToF method the light emitted from the light source is reflected by the object to be measured, the reflected light is received by the light receiving element, and the object is detected based on the time from the emission of the light to the reception of the reflected light. Measure the distance to.
  • the direct ToF method a configuration is known in which distance measurement is performed using a pixel array in which light receiving elements are arranged in a two-dimensional lattice.
  • the present disclosure aims to provide a measuring device, a distance measuring device, and a measuring method capable of more accurate distance measuring.
  • a measuring device includes a light receiving unit having a light receiving element group including a plurality of light receiving elements included in a target region, a first light receiving element group and a second light receiving element group included in the light receiving element group. And a signal processing unit that performs signal processing based on a signal read from at least one of the first light receiving element group and the second light receiving element group, The union of the first light receiving element group and the second light receiving element group includes all the plurality of light receiving elements, and at least a part of the first light receiving element group is not included in the second light receiving element group.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a pixel array section according to a second example of the first embodiment, focusing on the wiring for each pixel.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining scanning of light from a light source unit in a horizontal direction, which is applicable to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for more specifically explaining scanning of each row in the pixel array unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart of an example showing a reading process according to the first embodiment. It is a figure for demonstrating the effect of the eye-safe which concerns on the 1st modification of 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating the effect of the eye-safe which concerns on the 1st modification of 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating suppression of the influence of the reflected light which injects into an adjacent row based on the 1st modification of 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating suppression of the influence of the reflected light which injects into an adjacent row based on the 1st modification of 1st Embodiment. FIG.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an example in which the height of a row to be scanned is variable, according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of making an interlace amount variable by interlaced scanning according to a second modification of the first embodiment. It is a figure for demonstrating the scanning method which concerns on the 3rd modification of 1st Embodiment. It is a figure which shows the usage example which uses the distance measuring device which concerns on 1st Embodiment and each modified example by 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile body control system to which the technology according to the present disclosure can be applied. It is a figure which shows the example of the installation position of an imaging part.
  • the present disclosure relates to a technique for performing distance measurement using light.
  • ToF Time Of Flight
  • the direct ToF method is a method in which the light emitted from the light source is reflected by the object to be measured and the reflected light is received by the light receiving element, and distance measurement is performed based on the time difference between the light emission timing and the light reception timing.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing distance measurement by a direct ToF method applicable to each embodiment.
  • Distance measuring apparatus 300 includes a light source unit 301 and a light receiving unit 302.
  • the light source unit 301 is, for example, a laser diode, and is driven so as to emit laser light in a pulse shape.
  • the light emitted from the light source section 301 is reflected by the DUT 303 and is received by the light receiving section 302 as reflected light.
  • the light receiving unit 302 includes a light receiving element that converts light into an electric signal by photoelectric conversion, and outputs a signal according to the received light.
  • the time at which the light source unit 301 emits light is time t 0
  • the time at which the light receiving unit 302 receives the reflected light of the light emitted from the light source unit 301 reflected by the DUT 303 is time t 1
  • the range finder 300 repeatedly executes the above-mentioned processing a plurality of times.
  • the light receiving unit 302 may include a plurality of light receiving elements, and the distance D may be calculated based on each light receiving timing when the reflected light is received by each light receiving element.
  • the range finder 300 classifies the time t m from the time t 0 of the light emission timing to the light reception timing when the light is received by the light receiving unit 302 (referred to as light reception time t m ) based on the class (bins), Generate a histogram.
  • the light received by the light receiving unit 302 during the light receiving time t m is not limited to the reflected light obtained by reflecting the light emitted by the light source unit 301 by the object to be measured.
  • ambient light around the distance measuring device 300 (light receiving unit 302) is also received by the light receiving unit 302.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a histogram based on the time when the light receiving unit 302 receives light, which is applicable to each embodiment.
  • the horizontal axis indicates the bin and the vertical axis indicates the frequency for each bin.
  • the bins are obtained by classifying the light receiving time t m for each predetermined unit time d. Specifically, bin #0 has 0 ⁇ t m ⁇ d, bin #1 has d ⁇ t m ⁇ 2 ⁇ d, bin #2 has 2 ⁇ d ⁇ t m ⁇ 3 ⁇ d,..., Bin #(N -2) becomes (N-2) ⁇ d ⁇ t m ⁇ (N-1) ⁇ d.
  • the range finder 300 counts the number of times the light receiving time t m is acquired based on the bins, obtains the frequency 310 for each bin, and creates a histogram.
  • the light receiving unit 302 also receives light other than the reflected light obtained by reflecting the light emitted from the light source unit 301.
  • An example of such light other than the reflected light of interest is the above-mentioned ambient light.
  • the portion indicated by the range 311 in the histogram includes the ambient light component due to the ambient light.
  • the ambient light is light that is randomly incident on the light receiving unit 302 and becomes noise with respect to the target reflected light.
  • the target reflected light is light received according to a specific distance and appears as an active light component 312 in the histogram.
  • the bin corresponding to the frequency of peaks in the active light component 312 becomes the bin corresponding to the distance D of the DUT 303.
  • the range finder 300 obtains the representative time of the bin (for example, the time at the center of the bin) as the time t 1 described above, and calculates the distance D to the DUT 303 according to the above-described equation (1). be able to. In this way, by using a plurality of light reception results, it is possible to perform appropriate distance measurement for random noise.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an example of an electronic device using the distance measuring device according to each embodiment.
  • the electronic device 6 includes a distance measuring device 1, a light source unit 2, a storage unit 3, a control unit 4, and an optical system 5.
  • the light source unit 2 corresponds to the above-described light source unit 301, is a laser diode, and is driven so as to emit, for example, a pulsed laser beam.
  • a VCSEL Very Cavity Surface Emitting LASER
  • an array in which laser diodes are arranged on a line may be used, and a configuration may be applied in which laser light emitted from the laser diode array is scanned in a direction perpendicular to the line.
  • a configuration in which a laser diode as a single light source is used and the laser light emitted from the laser diode is scanned in the horizontal and vertical directions can be applied.
  • Distance measuring device 1 includes a plurality of light receiving elements corresponding to light receiving unit 302 described above.
  • the plurality of light receiving elements are arranged, for example, in a two-dimensional lattice to form a light receiving surface.
  • the optical system 5 guides light incident from the outside to a light receiving surface included in the distance measuring device 1.
  • the control unit 4 controls the overall operation of the electronic device 6. For example, the control unit 4 supplies the distance measuring device 1 with a light emission trigger that is a trigger for causing the light source unit 2 to emit light. The distance measuring device 1 causes the light source unit 2 to emit light at the timing based on this light emission trigger, and stores the time t 0 indicating the light emission timing. Further, the control unit 4 sets a pattern for distance measurement in the distance measuring device 1 in response to an instruction from the outside, for example.
  • the range finder 1 counts the number of times the time information (light receiving time t m ) indicating the timing at which light is received on the light receiving surface is acquired within a predetermined time range, obtains the frequency for each bin, and calculates the histogram described above. To generate.
  • the distance measuring device 1 further calculates the distance D to the object to be measured based on the generated histogram. Information indicating the calculated distance D is stored in the storage unit 3.
  • FIG. 4 is a block diagram showing in more detail the configuration of an example of the distance measuring device 1 applicable to each embodiment.
  • the distance measuring device 1 includes a pixel array unit 100, a distance measuring processing unit 101, a pixel control unit 102, an overall control unit 103, a clock generation unit 104, a light emission timing control unit 105, and an interface ( I/F) 106.
  • the pixel array unit 100, the distance measurement processing unit 101, the pixel control unit 102, the overall control unit 103, the clock generation unit 104, the light emission timing control unit 105, and the interface (I/F) 106 are arranged on, for example, one semiconductor chip. To be done.
  • the overall control unit 103 controls the overall operation of the distance measuring device 1 according to a program incorporated in advance, for example. Further, the overall control unit 103 can also execute control according to an external control signal supplied from the outside.
  • the clock generation unit 104 generates one or more clock signals used in the range finder 1 based on a reference clock signal supplied from the outside.
  • the light emission timing control unit 105 generates a light emission control signal indicating a light emission timing according to a light emission trigger signal supplied from the outside. The light emission control signal is supplied to the light source unit 2 and the distance measurement processing unit 101.
  • the pixel array unit 100 includes a plurality of pixels 10, 10,... Each of which includes a light receiving element and which are arranged in a two-dimensional lattice.
  • the operation of each pixel 10 is controlled by the pixel control unit 102 according to an instruction from the overall control unit 103.
  • the pixel control unit 102 can control reading of pixel signals from each pixel 10 for each block including (p ⁇ q) pixels 10 of p pixels in the row direction and q pixels in the column direction. it can.
  • the pixel control unit 102 can read each pixel 10 from each pixel 10 by scanning each pixel 10 in the row direction and further in the column direction by using the block as a unit. Not limited to this, the pixel control unit 102 can also individually control each pixel 10.
  • the pixel control unit 102 can set a predetermined region of the pixel array unit 100 as a target region, and set the pixels 10 included in the target region as the target pixels 10 from which pixel signals are read. Furthermore, the pixel control unit 102 can collectively scan a plurality of rows (a plurality of lines), further scan the rows in the column direction, and read pixel signals from the pixels 10.
  • the pixel signal read from each pixel 10 is supplied to the distance measurement processing unit 101.
  • the distance measurement processing unit 101 includes a conversion unit 110, a generation unit 111, and a signal processing unit 112.
  • the pixel signal read from each pixel 10 and output from the pixel array unit 100 is supplied to the conversion unit 110.
  • the pixel signal is asynchronously read from each pixel 10 and supplied to the conversion unit 110. That is, the pixel signal is read from the light receiving element and output according to the timing at which light is received in each pixel 10.
  • the conversion unit 110 converts the pixel signal supplied from the pixel array unit 100 into digital information. That is, the pixel signal supplied from the pixel array section 100 is output at the timing when light is received by the light receiving element included in the pixel 10 corresponding to the pixel signal. The conversion unit 110 converts the supplied pixel signal into time information indicating the timing.
  • the generation unit 111 generates a histogram based on the time information obtained by converting the pixel signal by the conversion unit 110.
  • the generation unit 111 counts the time information based on the unit time d set by the setting unit 113 and generates a histogram. Details of the histogram generation processing by the generation unit 111 will be described later.
  • the signal processing unit 112 performs predetermined arithmetic processing based on the data of the histogram generated by the generation unit 111, and calculates distance information, for example.
  • the signal processing unit 112 creates, for example, a curve approximation of the histogram based on the data of the histogram generated by the generation unit 111.
  • the signal processing unit 112 can detect the peak of the curve to which this histogram is approximated, and obtain the distance D based on the detected peak.
  • the signal processing unit 112 can perform filter processing on the curve to which the histogram is approximated. For example, the signal processing unit 112 can suppress the noise component by performing low-pass filter processing on the curve to which the histogram is approximated.
  • the distance information obtained by the signal processing unit 112 is supplied to the interface 106.
  • the interface 106 outputs the distance information supplied from the signal processing unit 112 to the outside as output data.
  • MIPI Mobile Industry Processor Interface
  • the distance information obtained by the signal processing unit 112 is output to the outside via the interface 106, but this is not limited to this example. That is, the histogram data that is the data of the histogram generated by the generation unit 111 may be output from the interface 106 to the outside. In this case, the distance measurement condition information set by the setting unit 113 can omit the information indicating the filter coefficient.
  • the histogram data output from the interface 106 is supplied to, for example, an external information processing device and appropriately processed.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a device configuration applicable to the distance measuring apparatus 1 according to each embodiment.
  • the distance measuring device 1 is configured by stacking a light-receiving chip 20 and a logic chip 21, each of which is a semiconductor chip.
  • the light receiving chip 20 and the logic chip 21 are shown in a separated state.
  • the light receiving elements 1000 included in each of the plurality of pixels 10 are arranged in a two-dimensional lattice shape in the area of the pixel array section 100.
  • the logic chip 21 is provided with a logic array unit 200 including a signal processing unit that processes a signal acquired by the light receiving element 1000. Further, with respect to the logic chip 21, a signal processing circuit unit 201 for processing a signal acquired by the light receiving element 1000 is provided in the vicinity of the logic array unit 200, and element control for controlling the operation of the distance measuring device 1.
  • the part 203 can be provided.
  • the signal processing circuit unit 201 can include the distance measurement processing unit 101 described above.
  • the element control unit 203 can include the pixel control unit 102, the overall control unit 103, the clock generation unit 104, the light emission timing control unit 105, and the interface 106 described above.
  • the configuration on the light-receiving chip 20 and the logic chip 21 is not limited to this example.
  • the element control section 203 can be arranged, for example, near the light receiving element 1000 for other driving and control purposes.
  • the element control unit 203 can be provided in any region of the light receiving chip 20 and the logic chip 21 so as to have any function, in addition to the arrangement shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an example of a pixel 10 applicable to each embodiment.
  • the pixel 10 includes a light receiving element 1000, a resistor 1101, an inverter 1102, an amplifier 1103, and a switch 1104.
  • the light receiving element 1000 converts incident light into an electric signal by photoelectric conversion and outputs the electric signal.
  • the light receiving element 1000 converts incident photons (photons) into electric signals by photoelectric conversion, and outputs pulses according to the incidence of photons.
  • a single photon avalanche diode is used as the light receiving element 1000.
  • the single photon avalanche diode will be referred to as SPAD (Single Photon Avalanche Diode).
  • SPAD Single Photon Avalanche Diode
  • the SPAD has a characteristic that when a large negative voltage that causes avalanche multiplication is applied to the cathode, electrons generated in response to the incidence of one photon cause avalanche multiplication and a large current flows. By utilizing this characteristic of SPAD, the incident of one photon can be detected with high sensitivity.
  • the light receiving element 1000 which is a SPAD, has a cathode connected to a terminal of a power supply potential VDD via a resistor 1101 and an anode connected to a terminal of a potential GND(1) lower than the power supply potential VDD.
  • the terminal of the potential GND(1) is, for example, a ground terminal or a terminal of a predetermined negative voltage.
  • the light receiving element 1000 is not limited to SPAD. It is also possible to apply an avalanche photodiode (APD) or a normal photodiode as the light receiving element 1000.
  • APD avalanche photodiode
  • APD normal photodiode
  • One end of the resistor 1101 is connected to the power supply potential VDD, and the other end is connected to the cathode of the light receiving element 1000.
  • a signal extracted from the connection point between the resistor 1101 and the cathode of the light receiving element 1000 is input to the inverter 1102.
  • the inverter 1102 inverts the inputted signal of the cathode potential of the light receiving element 1000, and supplies the inverted output signal Vsig to the amplifier 1103 via the switch 1104 whose on/off is controlled by the control signal SH_ON.
  • the amplifier 1103 shapes the inverted output signal Vsig and outputs it as a pulse Vpls.
  • the ground-side potential GND(2) to which the inverter 1102 and the amplifier 1103 are connected is different from the ground-side potential GND(1) to which the anode of the light receiving element 1000 is connected.
  • the output of the inverted output signal Vsig is turned on and off by the control signal SH_ON, but this is not limited to this example. That is, the control signal SH_ON may control other functions as long as the output of the pulse Vpls in the pixel 10 can be stopped. For example, the control signal SH_ON may control ON/OFF of the power supply of the power supply potential VDD supplied to the pixel 10.
  • the light receiving element 1000 and the resistor 1101 are formed on the light receiving chip 20.
  • the inverter 1102, the amplifier 1103, and the switch 1104 are formed on the logic chip 21.
  • the coupling portion 1105 is such that the connection point between the resistor 1101 and the cathode of the light receiving element 1000 and the input end of the inverter 1102 are coupled to the light receiving chip 20 and the logic chip via the coupling portion 1105 such as CCC (Copper-Copper Connection). 21 is connected.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of a scanning method of the pixel array unit 100 according to the existing technology.
  • the pixel array unit 100 has a size of X pixels (for example, 600 pixels) ⁇ Y lines (for example, 200 lines), and has X and Y lines in the horizontal and vertical directions in FIG. 7A, respectively.
  • a total of (X ⁇ Y) pixels 10 are arranged and arranged in a two-dimensional lattice.
  • the distance measurement is performed for each pixel 10 for each block 400 of p pixels ⁇ q pixels (for example, 5 pixels ⁇ 4 pixels). More specifically, for each block 400, distance measurement processing such as exposure, photon detection, histogram generation, and peak detection is executed in each pixel 10 included in the block 400. That is, the block 400 is an addition unit for adding the number of light receiving times t m when the histogram is generated.
  • the pixel array unit 100 be divided into a plurality of areas and that the distance measurement processing be sequentially performed on the divided areas.
  • FIG. 7B is a diagram schematically showing execution of distance measurement processing in which the pixel array unit 100 is divided into a plurality of areas. As shown in FIG. 7B, the pixel array unit 100 is vertically divided into areas according to the height of the block 400, and the distance measurement processing is executed for each of the divided areas.
  • each region obtained by dividing the pixel array unit 100 in the vertical direction according to the height of the block 400 will be referred to as a row of the block 400, or simply a “row”.
  • the “row” indicates the row of this block 400.
  • FIG. 7B when the distance measurement processing in the lower row of the pixel array unit 100 is completed (first time), the distance measurement processing is executed for each block 400 in the row immediately above (second time). Thereafter, similarly, the pixel array unit 100 is horizontally scanned in units of blocks 400 to perform distance measurement processing, and this row unit scanning is sequentially executed for vertically adjacent rows.
  • a method of sequentially performing row-by-row scanning on the entire pixel array unit 100 in this manner is called rolling scanning. By executing the rolling scan, it is possible to suppress the power consumption per hour and the data communication band, and it is possible to reduce the circuit scale.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the scanning method in the distance measuring device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 8 corresponds to FIG. 7A described above, and the pixel array unit 100 has a size of X pixels ⁇ Y pixels, and has X and Y pixels in the horizontal and vertical directions in FIG. 8, respectively.
  • a total of (X ⁇ Y) pixels 10 are arranged in a two-dimensional lattice. Further, in the example of FIG.
  • a block 400 is an addition unit that adds the number of light receiving times t m when generating the histogram.
  • first frame (Frame) period The period from the start to the end of the scan of the odd-numbered rows.
  • the scanning of the even-numbered rows of the pixel array unit 100 is executed.
  • the distance measuring apparatus 1 refers to the right side of FIG. 8, scans the pixel array unit 100, for example, the second row from the lower end as a scan range, performs distance measurement for each block 400, and then performs pixel distance measurement.
  • the third row of the array unit 100 is skipped, the fourth row is used as a scan range, and scanning is performed for each block 400.
  • the period from the start to the end of the scanning of the even-numbered rows is the second frame period.
  • the rows to be scanned do not overlap in the first frame period and the second frame period in this way.
  • the first light receiving element group which is a set of pixels 10 read in the first frame period
  • the second light receiving element group which is a set of pixels 10 read in the second frame period. 10
  • the union of the first light receiving element group and the second light receiving element group is a light receiving element group including all the pixels 10 included in the target area to be measured in the pixel array unit 100. It can be said to include.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the first example of the pixel array section 100 according to the first embodiment, focusing on the wiring for each pixel 10.
  • the height of one row is set to 2 pixels (2 lines)
  • the block 400 has a size of 6 pixels ⁇ 2 pixels (2 lines).
  • the value a is an odd value of 3 or more, and is from the bottom to the (a-2)th row, the (a-1)th row, and the a-th row.
  • the a-th row and the (a-2)th row are odd rows
  • the (a-1)th row is an even row.
  • Vpls 11 , Vpls 12 , Vpls 13 , Vpls 14 , Vpls 15 output from the pixels 10 11 , 10 12 , 10 13 , 10 14 , 10 15 and 10 16 of the upper line of the block 400 in the a-th row.
  • Vpls 16 are supplied to the conversion unit 110 in the distance measurement processing unit 101 (not shown) via the signal lines 411 11 , 411 12 , 411 13 , 411 14 , 411 15 and 411 16 .
  • the pixels 10 21 to 10 26 in the lower line of the block 400 in the a-th row are the same as the pixels 10 11 to 10 16 described above. That is, the pulses Vpls 21 to Vpls 26 output from the pixels 10 21 to 10 26 are input to the conversion unit 110 via the signal lines 411 21 to 411 26 , respectively.
  • the conversion unit 110 corresponds to the time when each pulse Vpls 11 to Vpls 16 and each pulse Vpls 21 to Vpls 26 are supplied from each signal line 411 11 to 411 16 and each signal line 411 21 to 411 26. Output each digital value.
  • control lines 410 1 and 410 2 are provided in the vertical direction (column direction) for each row.
  • the control line 410 1 is connected to each of the pixels 10 11 to 10 16 and each of the pixels 10 21 to 10 26 in the odd-numbered row (in the example of FIG. 9, row a and row (a-2) row) block 400, for example. ..
  • the control line 410 2 is connected to each of the pixels 10 11 to 10 16 and each of the pixels 10 21 to 10 26 in the even-numbered row (the (a-1)th row in the example of FIG. 9) block 400, for example.
  • Control signals for controlling the measurement operation in the connected pixels 10 11 to 10 16 and the connected pixels 10 21 to 10 26 are transmitted to the control lines 410 1 and 410 2 , respectively.
  • a control signal SH_ON for controlling on/off of the switch 1104 can be used as this control signal.
  • the control signal SH_ON 1 is supplied to each of the pixels 10 11 to 10 16 and each of the pixels 10 21 to 10 26 in the block 400 in the odd-numbered row via the control line 410 1 .
  • the control signal SH_ON 2 is supplied to each of the pixels 10 11 to 10 16 and each of the pixels 10 21 to 10 26 in the even-numbered block 400 via the control line 410 2 .
  • the control signals SH_ON 1 and SH_ON 2 are generated by the pixel control unit 102 according to an instruction from the overall control unit 103, for example, and are supplied to the pixel array unit 100 (see FIG. 4 ).
  • the pixel control unit 102 outputs a control signal SH_ON 1 for turning on the switch 1104 in the first period and turning off in the second period to the control line 410 1 .
  • the pixel control unit 102 outputs a control signal SH_ON 2 for turning off the switch 1104 in the first period and turning on in the second period to the control line 410 2 .
  • the interlaced scan can be performed in which the first period and the second period are the first frame period and the second frame period described with reference to FIG. 8, respectively.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the pixel array section 100 ′ according to the second example according to the first embodiment, paying attention to the wiring for each pixel 10.
  • the height of one row is set to 2 pixels and the block 400 is set to a size of 6 pixels ⁇ 2 pixels (2 lines), as in FIG. 9 described above.
  • the signal lines 411 11 , 411 12 ,... are provided for each of the pixels 10 aligned in the horizontal direction, so that the number of wiring lines is very large and large wiring lines are provided. Area is needed.
  • the signal lines 411 11 to 411 16 and the signal lines 411 21 to 411 26 are shared by every predetermined number of pixels 10 on the line.
  • Pulses Vpls 15 , Vpls 15' ,... Output from the pixels 10 15 , 10 15 ′,... are supplied to the conversion unit 110 by sharing the signal line 411 15 .
  • the pulses Vpls 14 , Vpls 14 ′ ,... Output from the pixels 10 14 , 10 14 ′,... are shared by the signal line 411 14, and are supplied to the conversion unit 110.
  • the signal lines 411 13 to 411 11 are shared by the corresponding pixels 10 in the blocks 400, 400,... Which are adjacent in the same row.
  • the pulse Vpls when the pulse Vpls is simultaneously output from the plurality of pixels 10 sharing the signal line for transmitting the pulse Vpls, the pulse Vpls is output from any one of the plurality of pixels 10 of the plurality of pixels 10. It cannot be discriminated whether it was output.
  • the pulse Vpls when the pulse Vpls is supplied from the signal line 411 C to the conversion unit 110 in the (a-2)th row, the pulse Vpls shares the signal line 411 C. It is extremely difficult to specify from which of the pixels 10 A and 10 B (shown by hatching) the output.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining scanning of light from the light source unit 2 in the horizontal direction, which is applicable to the first embodiment.
  • the left side of FIG. 11 shows a configuration example for performing the scan.
  • the light source 430 which is a laser diode, emits light at a predetermined light emission timing and emits laser light.
  • the laser light emitted from the light source 430 is condensed by the condenser lens 431, reflected by the polarization beam splitter 432, and applied to the micro mirror 433.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the direction of the reflected light that the emitted light reflects can be changed within a predetermined angle range according to control from the outside.
  • a part of the laser light emitted from the micro mirror 433 as reflected light is reflected by the DUT 434, and the reflected light is applied to the micro mirror 433.
  • the reflected light from the DUT 434 which is applied to the micro mirror 433 is reflected by the micro mirror 433 and is applied to the pixel array section 100 ′ via the light receiving lens 435.
  • the laser light emitted from the light source 430 and reflected by the micro mirror 433 is converted into light that is narrow in the horizontal direction and long in the vertical direction by using, for example, an aperture having slits in the vertical direction.
  • the object to be measured 434 is irradiated.
  • the micro mirror 433 is driven to scan the light in the horizontal direction.
  • the reflected light which is the laser light emitted from the light source 430 and reflected by the DUT 434, is received in the pixel array section 100 ′ only in the region 436 having a predetermined horizontal width and a long vertical length. To be done.
  • the region 436 includes the pixel 10 B and the pixel 10 A is outside the region 436. Therefore, by synchronizing the driving for the horizontal scanning of the micromirror 433 and the processing in the distance measurement processing unit 101 with respect to the pulse Vpls, the pulse supplied to the distance measurement processing unit 101 via the signal line 411 C. It can be specified that Vpls is the signal output from the pixel 10B.
  • FIG. 12 is a diagram for more specifically explaining scanning of each row in the pixel array unit 100 according to the first embodiment. Note that in FIG. 12, for the sake of explanation, the height of one row is set to two pixels (two lines). Further, here, the configuration of the pixel array section 100 described with reference to FIG. 9 is applied.
  • the overall control unit 103 sets, in the pixel array unit 100, a target region 441 that is a target region for detecting light.
  • the width of the target region 441 corresponds to the horizontal width of the pixel array unit 100, and has a height of 2n lines (2n pixels) when the value n is a predetermined natural number.
  • the lower end of the target region 441 is located at a position higher by 2 pixels than the lower end of the pixel array unit 100, and the upper end is located at a position lower by 2 pixels than the upper end of the pixel array unit 100.
  • the pixel control unit 102 follows the instruction of the overall control unit 103, in the first frame period shown on the left side of FIG. 12, the scanning of the first row is started from the lower end of the target region 441, and thereafter, While skipping every row, the third row, the fifth row,... And each odd row are scanned.
  • the pixel control unit 102 sets the control signal SH_ON 1 to a state in which the switch 1104 (see FIG. 6) is turned on (on state) and sets the control signal SH_ON 2 in accordance with an instruction from the overall control unit 103.
  • the switch 1104 is turned off (off state).
  • the conversion unit 110 selects the signal lines 411 11 to 411 16 , 411 21 to 411 26 of the row to be read according to the instruction of the overall control unit 103, and selects each of the selected signal lines 411 11 to 411 16 . Processing is performed on the pulses Vpls 11 to Vpls 16 and Vpls 21 to Vpls 26 supplied from 411 21 to 411 26 .
  • the pixel control unit 102 in scanning each row, monitors whether or not the scanned row includes the upper end of the target area 441 or the row extends over the upper end of the target area 441.
  • the (2n+1)th row is scanned.
  • the row includes the upper edge of the target area 441.
  • the pixel control unit 102 determines that the scan in the first frame period has ended, and shifts the processing to the scan in the second frame period.
  • the pixel control unit 102 adds an offset 443 corresponding to the height of one line, that is, two pixels, to the scan start position in the second frame period. Therefore, in the second frame period, the scanning is started from the second row, skipping the first row. After that, while skipping every other row, the fourth row, the sixth row,... And even rows are scanned.
  • the pixel control unit 102 monitors, in scanning each row, whether or not the scanned row includes the upper end of the target area 441 or the row extends over the upper end of the target area 441. .. In the example of FIG. 12, the pixel control unit 102 determines that, when executing the scan of the 2n-th row, the 2n-th row has reached the upper end of the target region 441, and the scan in the second frame period has ended. judge. When the pixel control unit 102 determines that the scan in the second frame period is completed, the process shifts to the scan in the first frame period. The pixel control unit 102 does not add an offset to the scan start position after the second frame period to the first frame period.
  • the distance measuring device 1 repeats the scan of the odd rows in the first frame period and the scan of the even rows in the second frame period to perform the distance measurement.
  • the scan in each of the first frame period and the second frame period can be executed in half the time as compared with the case where all the pixels 10 included in the pixel array section 100 are continuously scanned. ..
  • the target region 441 described above includes all the pixels 10 included in the pixel array unit 100.
  • the first processing it is possible to perform processing using one of the distance measurement results of the first frame period and the distance measurement result of the second frame period. For example, by using the distance measurement result of the first frame period in which the scan is performed first, compared with the case where the distance measurement result based on the output of all the pixels 10 included in the pixel array unit 100 is used, the speed is higher (for example, half). Distance) becomes possible.
  • the number of pixels 10 used for distance measurement is half that in the case where the distance measurement results based on the outputs of all the pixels 10 included in the pixel array unit 100 are used, which is disadvantageous in terms of accuracy. , It is possible to grasp the whole situation at high speed. Further, this also facilitates distance measurement of the object to be measured that moves at high speed.
  • the second process it is possible to obtain the difference between the distance measurement result in the first frame period and the distance measurement result in the second frame period.
  • the difference between the distance measurement results of the adjacent rows in the distance measurement result of each row in the first frame period and the distance measurement result of each row in the second frame period is obtained.
  • the difference in frequency in each corresponding bin in each histogram can be applied.
  • the difference between the distance measurement result on the first line in the first frame period and the distance measurement result on the second line in the second frame period is calculated. Further, the difference between the distance measurement result on the second line in the second frame period and the distance measurement result on the third line in the first frame period is obtained. Further, the difference between the distance measurement result on the third line in the first frame period and the distance measurement result on the fourth line in the second frame period is obtained. In the same manner, the difference between the distance measurement results of the adjacent rows in the first frame period and the second frame period is sequentially obtained.
  • Each of the first frame period and the second frame period is half of the time required to scan all the pixels 10 included in the pixel array section 100. Therefore, according to the second processing, distance measurement of the object to be measured moving at a higher speed becomes easier.
  • the third process it is possible to obtain the sum of the distance measurement result in the first frame period and the distance measurement result in the second frame period.
  • the sum is obtained by the distance information based on the output of each pixel 10 included in the odd-numbered rows, which is obtained by the distance measurement processing in the first frame period, and the even-numbered row, which is obtained by the distance measurement processing in the second frame.
  • This is a process of obtaining the union of the distance information based on the output of each pixel 10 included. With this union, the distance information based on the output can be acquired for all the pixels 10 included in the pixel array unit 100. Therefore, it is possible to obtain a more accurate distance measurement result as compared with the distance measurement result in the above-described first processing.
  • first processing, second processing, and third processing can be executed by common control relating to scanning of each row in the pixel array unit 100.
  • FIG. 13 is a flowchart of an example showing the read processing according to the first embodiment.
  • the overall control unit 103 sets, in the pixel control unit 102, a region to be read in the first frame period and a region to be read in the second frame period.
  • the overall control unit 103 may set these areas according to an external instruction, or may set according to information stored in advance in a register or the like included in the overall control unit 103, for example.
  • the overall control unit 103 executes the reading in the first frame period in the next step S11. That is, the overall control unit 103 instructs the pixel control unit 102 to execute the reading in the first frame period according to the information set in step S10. The pixel control unit 102 executes the reading in the first frame period according to this instruction.
  • the overall control unit 103 executes the reading of the first frame period according to the information set in step S10. That is, the overall control unit 103 instructs the pixel control unit 102 to execute the reading in the second frame period.
  • the pixel control unit 102 executes the reading in the second frame period according to this instruction.
  • the process proceeds to the next step S13.
  • step S13 the signal processing unit 112 executes signal processing based on the read results in steps S11 and S12, for example, under the control of the overall control unit 103. That is, the signal processing unit 112 obtains the distance measurement result obtained based on the pixel signal read in the first frame period in step S11 and the pixel signal read in the second frame period in step S12. The signal processing is executed using at least one of the distance measurement result. At this time, the signal processing unit 112 can execute at least one signal processing among the above-described first processing, second processing, and third processing.
  • the overall control unit 103 can also execute the process of step S13 and the processes of steps S11 and S12 in parallel.
  • step S13 the overall control unit 103 terminates a series of processing according to the flowchart of FIG. 13 when, for example, an instruction to terminate the processing is given from the outside (step S14, “Yes”). If there is no instruction to end the process (step S14, “No”), the overall control unit 103 returns the process to step S11 and executes the processes of steps S11 to S13.
  • the first modified example of the first embodiment is an example in which the irradiation range of the laser light emitted from the light source unit 2 and the scanning range of the row unit in the pixel array unit 100 are synchronized.
  • the irradiation range of the laser light from the light source unit 2 when all the pixels 10 included in the pixel array unit 100 are set as light receiving targets is set as the entire irradiation range.
  • the irradiation range of the laser light of the light source section 2 is the first row on the lower end side of the entire irradiation range. To the range corresponding to.
  • the irradiation range of the laser light of the light source section 2 is narrowed to the range corresponding to the third row in the central portion of the entire irradiation range.
  • the configuration using the micro mirror 433 described with reference to FIG. 11 can be applied.
  • the laser beam is shaped so as to be narrow in the horizontal direction and long in the vertical direction.
  • the shape of the laser light emitted according to FIG. 11 is rotated 90° by changing the direction of the aperture, for example, to make the shape narrow in the vertical direction and long in the horizontal direction.
  • an effect of eye-safe with respect to the laser light emitted from the light source unit 2 can be expected.
  • the eye-safe effect according to the first modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 14A and 14B.
  • FIG. 14A is a schematic diagram of an example in which the irradiation range of the laser light emitted from the light source unit 2 and the scanning range of each row in the pixel array unit 100 are synchronized with each other in the rolling scan according to the existing technology.
  • FIG. In the case of rolling scan, in the pixel array section 100, the first row, the second row,... Which are adjacent to each other are sequentially scanned.
  • the irradiation range of the laser light from the light source unit 2 is controlled in synchronization with the scanning of the first row, the second row,... In the pixel array section 100.
  • a face 500 as an object to be measured is schematically shown in association with the pixel array section 100.
  • the lower end of the face 500 is detected in the scan of the first row, and thereafter, the second row, the third row,... And the whole face 500 is detected.
  • the actual face 500 is irradiated with the laser light emitted from the light source unit 2 in the range corresponding to the first line, the second line,....
  • Irradiation of the eyes 501R and 501L with laser light on the face 500 should be avoided as much as possible.
  • the eyes 501R and 501L extend over the third row and the fourth row, and the laser from the light source unit 2 is scanned in the third row and the fourth row. Light will be emitted to the eyes 501R and 501L.
  • FIG. 14B schematically illustrates an example in which the irradiation range of the laser light emitted from the light source unit 2 and the scanning range of each row in the pixel array unit 100 are synchronized with each other in the interlaced scan according to the present disclosure.
  • FIG. FIG. 14B shows an example of the first frame period in which odd-numbered rows are scanned. In the interlaced scan, when scanning of a certain row is completed within one frame period, the next scan is executed by skipping the next row.
  • the fourth row is skipped and the scan of the fifth row is performed. Therefore, the laser light from the light source unit 2 is applied to the eyes 501R and 501L in the range corresponding to the third row when scanning the third row, but is applied to the range corresponding to the fourth row. Not done. Therefore, compared to the case of rolling scan, the time for which the eyes 501R and 501L are irradiated with laser light is shortened, the burden on the eyes 501R and 501L is reduced, and the effect of eye-safe can be expected.
  • the first modified example of the first embodiment it is possible to further suppress the influence of the reflected light incident on the adjacent row when switching the row to be scanned in the pixel array section 100.
  • FIGS. 15A and 15B suppression of the influence of the reflected light incident on the adjacent row according to the first modification of the first embodiment will be described.
  • FIG. 15A is a schematic diagram of an example in which the irradiation range of the laser light emitted from the light source unit 2 and the scanning unit of the row unit in the pixel array unit 100 are synchronized with each other in the rolling scan according to the existing technology.
  • FIG. In the case of rolling scan, in the pixel array section 100, the first row, the second row,... Which are adjacent to each other are sequentially scanned.
  • the irradiation range of the laser light from the light source unit 2 is controlled in synchronization with the scanning of the first row, the second row,... In the pixel array section 100.
  • the reflected light from the DUT in the scan of a certain row may affect the adjacent row.
  • the manner in which the reflected light from the object to be measured in the scan of the third row affects the second row, which is the adjacent row is schematically shown.
  • the scan for the second row is completed, and the row to be scanned is switched from the second row to the third row.
  • the irradiation range of the reflected light from the object to be measured moves from the range corresponding to the second row to the range corresponding to the third row.
  • the reflected light is applied to a slightly wider range than the range of the third row.
  • the reflected light 442b of the second row may be incident on each pixel 10 on the upper end side of the second row. is there.
  • each pixel 10 on the upper end side of the second row which is not the scan target at this point, does not shut off the power supply voltage VDD supplied to each pixel 10, but, for example, as shown in FIG. It is assumed that the output of the light receiving element 1000 included in the pixel 10 is masked. In this case, in each pixel 10 on the upper end side of the second row, each light receiving element 1000 itself is in the operating state, and when the reflected light 442b is incident, the other pixels 10 (in the second row) are included. The number of reactions with respect to the light receiving element 1000) may increase, and heat may be generated.
  • FIG. 15B schematically illustrates an example in which the irradiation range of the laser light emitted from the light source unit 2 and the scanning range of each row in the pixel array unit 100 are synchronized with each other in the interlaced scan according to the present disclosure.
  • FIG. FIG. 15B shows an example of the first frame period in which odd-numbered rows are scanned.
  • the distance measurement process is not executed for the lines before and after the third line (second line and fourth line). Therefore, even when the reflected lights 442a and 442b protruding to the range of the third row are incident on the pixels 10 of the respective rows, the distance measurement result is not affected.
  • the second modified example of the first embodiment is an example in which the height of a row to be scanned and the interlace scanning interlaced amount are variable.
  • FIG. 16A is a diagram schematically illustrating an example in which the height of a row to be scanned is variable according to the second modified example of the first embodiment.
  • the height of the row before the change is set to 4 pixels, and in the example of FIG. 16A, the height of the u-th row is changed from 4 pixels to 6 pixels. If the width of the block 400 is the same as that before the height change, the number of the pixels 10 to which the number of the light receiving time t m is added when the histogram is generated increases because the height of the row increases. Accordingly, the distance measurement result of the u-th row after the height of the row is changed can be made more accurate.
  • FIG. 16B is a diagram schematically showing an example in which the amount of interlace scanning is variable according to the second modification of the first embodiment.
  • the interlace amount before the change is set to 4 pixels, and in the example of FIG. 16B, the interlace amount at the time of jumping from the vth row to the (v+2)th row is changed to 6 pixels.
  • the distance measuring apparatus 1 is capable of independently setting the height of the line for performing the above-described scanning and the interlace scanning interlaced amount.
  • the control signal SH_ON is individually supplied to each of the pixels 10 arranged in the column direction, and the pixel control unit 102 turns each control signal SH_ON into an ON state and an OFF state according to an instruction from the overall control unit 103.
  • Control The pixel control unit 102 supplies a control signal SH_ON for instructing on to the pixels 10 included in a row to be scanned, and supplies a control signal SH_ON for instructing off to the pixels 10 included in an interlaced row. Supply.
  • the height of the line to be scanned and the interlace scanning interlace amount can be set independently of each other, whereby the speed and accuracy of the distance measurement processing in the distance measuring device 1 can be adjusted. Becomes In addition, it becomes possible to actively perform the adjustment of the speed and the accuracy. For example, adjusting the speed or accuracy of the distance measurement processing may be changed according to the distance measurement result.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the scanning method according to the third modified example of the first embodiment.
  • the height of the row to be scanned and the interlace are set so that the row to be scanned and the row to be scanned next are adjacent to each other in the same frame period.
  • Set the interlace amount by scanning In the example of FIG. 17, the height of the row on which the scan is executed is 8 pixels, and the interlace amount is 0 pixels.
  • the first row and the third row are adjacent to each other in the first frame period, and the second row and the fourth row are adjacent to each other in the second frame period.
  • the first frame period and the second frame period at least a part of one of the two rows that continuously scan is set not to be included in the other row.
  • an offset of 4 pixels is added to the first frame period, and scanning is started.
  • the lower half of the first row does not overlap with the scan range in the second frame period
  • the upper half of the fourth row is the first half. It does not overlap with the scan range in one frame period.
  • the union of each pixel 10 included in the scan range in the first frame period and each pixel 10 included in the scan range in the second frame period includes all the pixels 10 included in the pixel array unit 100. As described above, the scan of each row in the first frame period and the second frame period is executed.
  • a part of the first light receiving element group which is the set of pixels 10 read in the first frame period
  • a part of the second light receiving element group which is the set of pixels 10 read in the second frame period.
  • the union of the first light receiving element group and the second light receiving element group includes a light receiving element group including all the pixels 10 included in the target region of the pixel array unit 100. be able to.
  • the number of pixels 10 to which the number of the light receiving time t m is added when the histogram is generated is larger than that in the case where the scan ranges do not overlap between the first frame period and the second frame period.
  • the distance measurement result can be made more accurate.
  • the addition number of the light receiving time t m is increased, it is possible to remove noise from the generated histogram and improve the accuracy of the time difference between the first frame period and the second frame period.
  • control of scanning by the distance measuring apparatus 1 according to the third modification of the first embodiment can be performed by controlling the control signals SH_ON 1 and SH_ON 2 described with reference to FIG. 9.
  • control signals SH_ON 1 and SH_ON 2 are respectively applied to the pixels 10 included in the overlapping portion 447 that overlaps in the first frame period and the second frame period. Supply.
  • the ON/OFF of the switch 1104 is controlled by each of the control signals SH_ON 1 and SH_ON 2 .
  • control signal SH_ON 1 when scanning is performed in the first frame period, the control signal SH_ON 1 is turned on and the control signal SH_ON 2 is turned off. Further, when performing the scan in the second frame period, the control signal SH_ON 1 is turned off and the control signal SH_ON 2 is turned on.
  • the interlaced scan is performed by dividing the scan in the pixel array unit 100 into a first frame period in which an odd row is scanned and a second frame period in which an even row is scanned. There is.
  • the scan in the second frame period is performed after the scan in the first frame period. This is not limited to this example, and the scan in the first frame period may be performed after the scan in the second frame period.
  • the interlaced scan is performed in two periods, that is, the first frame period in which odd-numbered rows are scanned and the second frame period in which even-numbered rows are scanned.
  • This is not limited to this example.
  • a frame period in which scanning of (3m ⁇ 2) rows is performed a frame period in which scanning of (3m ⁇ 1) rows is performed, and scanning of 3m rows are performed.
  • the interlaced scan may be executed in three periods, that is, the frame period to be executed. Furthermore, it is possible to execute the interlaced scan in four or more periods.
  • FIG. 18 is a diagram showing a usage example using the distance measuring apparatus 1 according to the first embodiment and each modification thereof according to the second embodiment.
  • the distance measuring device 1 described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-rays as described below.
  • -A device that captures images used for viewing, such as digital cameras and mobile devices with camera functions.
  • ⁇ In-vehicle sensors that take images of the front, rear, surroundings, and inside of the vehicle, such as automatic driving, safe driving, and recognition of the driver's condition;
  • a device used for traffic such as a distance measurement sensor for distance measurement.
  • a device used for home appliances such as a TV, a refrigerator, an air conditioner, and the like in order to photograph a user's gesture and operate the device according to the gesture.
  • -A device used for medical care or healthcare such as an endoscope or a device for taking an angiogram by receiving infrared light.
  • -A device used for security such as a surveillance camera for crime prevention or a camera for person authentication.
  • -A device used for beauty such as a skin measuring device that takes a picture of the skin and a microscope that takes a picture of the scalp.
  • -Devices used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications.
  • -A device used for agriculture such as a camera for monitoring the condition of fields and crops.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to devices mounted on various moving bodies such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. Good.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system which is an example of a mobile body control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, a vehicle exterior information detection unit 12030, a vehicle interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are shown as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system 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 wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a steering mechanism for adjusting and a control device such as a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls operations of various devices mounted on the vehicle body according to 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 for various lamps such as a head lamp, a back lamp, a brake lamp, a winker, or a fog lamp.
  • radio waves or signals of various switches transmitted from a portable device that substitutes for a key can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts the input of these radio waves or signals and controls the vehicle door lock device, the power window device, the lamp, and the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the image capturing unit 12031 to capture an image of the vehicle exterior and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 performs, for example, image processing on the received image, and performs object detection processing and distance detection processing based on the result of the image processing.
  • the image pickup unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected with, for example, a driver state detection unit 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of 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 or not the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generation device, the steering mechanism or the braking device based on the information on the inside and outside of the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including avoidance or impact mitigation of a vehicle, follow-up traveling based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance traveling, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generation device, the steering mechanism, the braking device, or the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, thereby It is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information on the outside of the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of antiglare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the voice image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of a voice and an image to an output device capable of visually or audibly notifying information to a passenger of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an onboard display and a head-up display, for example.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as the front nose of the vehicle 12100, the side mirrors, the rear bumper, the back door, and the upper portion of the windshield inside the vehicle.
  • the image capturing unit 12101 provided on the front nose and the image capturing unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the image capturing unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100.
  • the front images acquired by the image capturing units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic signal, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 20 shows an example of the shooting range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors
  • the imaging range 12114 indicates The imaging range of the imaging part 12104 provided in a rear bumper or a back door is shown. For example, by overlaying the image data captured by the image capturing units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of image capturing elements, or may be an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change of this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100). By determining, the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100, which is traveling in the substantially same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more), can be extracted as the preceding vehicle. it can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels without depending on the operation of the driver.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 uses the distance information obtained from the image capturing units 12101 to 12104 to convert three-dimensional object data regarding a three-dimensional object to other three-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, telephone poles, and the like. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 outputs the audio through the audio speaker 12061 and the display unit 12062. A driver can be assisted for avoiding a collision by outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering through the drive system control unit 12010.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the images captured by the imaging units 12101 to 12104. To recognize such a pedestrian, for example, a procedure of extracting a feature point in an image captured by the image capturing units 12101 to 12104 as infrared cameras, and whether or not a pedestrian is identified by performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the contour of an object.
  • the audio image output unit 12052 causes the recognized pedestrian to have a rectangular contour line for emphasis.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon indicating a pedestrian or the like at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the distance measuring device 1 according to the above-described first embodiment of the present disclosure and each modification thereof can be applied to the imaging unit 12031.
  • a light receiving unit having a light receiving element group including a plurality of light receiving elements included in the target region, A control unit that controls the first light receiving element group and the second light receiving element group included in the light receiving element group so as to read out in different periods, respectively.
  • a signal processing unit that performs signal processing based on a signal read from at least one of the first light receiving element group and the second light receiving element group; Equipped with The union of the first light receiving element group and the second light receiving element group includes all of the plurality of light receiving elements, and at least a part of the first light receiving element group is included in the second light receiving element group. No measuring device.
  • the measuring device wherein the first light receiving element group and the second light receiving element group do not include the same light receiving element.
  • the signal processing unit The signal processing according to (1) or (2), wherein the signal processing is performed based on a difference between a signal read from the first light receiving element group and a signal read from the second light receiving element group. measuring device.
  • the signal processing unit The signal processing according to (1) or (2), wherein the signal processing is performed based on a sum of a signal read from the first light receiving element group and a signal read from the second light receiving element group. measuring device.
  • the signal processing unit The signal processing is performed on either one of the signal read from the first light receiving element group and the signal read from the second light receiving element group (1) or (2).
  • Measuring device (6)
  • the plurality of light receiving elements are arranged in a two-dimensional lattice to form the light receiving element group,
  • the control unit is Sequentially reading a plurality of first scan ranges, each of which includes a plurality of lines continuously arranged in the column direction of the two-dimensional lattice-like array included in the first light receiving element group, After reading the plurality of first scan ranges, 6.
  • the method according to any one of (1) to (5) above, in which a plurality of second scan ranges, each of which includes a plurality of lines continuously arranged in the column direction, included in the second light receiving element group are sequentially read. measuring device.
  • the control unit is The interval between the plurality of first scan ranges, the number of lines included in each of the plurality of first scan ranges, the interval between the plurality of second scan ranges, and each of the plurality of second scan ranges.
  • the measurement device according to (6), wherein the number of lines to be included and the number of lines to be included are independently set.
  • a time measurement unit that measures the time until the light reception timing when the element receives light and acquires each measurement value
  • a generation unit that generates a histogram of each measurement value acquired by the time measurement unit
  • a calculation unit that calculates the distance to the object to be measured based on the histogram, Equipped with The union of the first light receiving element group and the second light receiving element group includes all of the plurality of light receiving elements, and at least a part of the first light receiving element group is included in the second light receiving element group. Not a rangefinder.
  • the distance measuring apparatus according to (8), wherein the first light receiving element group and the second light receiving element group do not include the same light receiving element.
  • the arithmetic unit is The measurement according to (8) or (9), wherein the calculation is performed based on a difference between a signal read from the first light receiving element group and a signal read from the second light receiving element group. Distance device.
  • the arithmetic unit is The measurement according to (8) or (9), wherein the calculation is performed based on a sum of a signal read from the first light receiving element group and a signal read from the second light receiving element group. Distance device.
  • the arithmetic unit is The calculation (8) or (9) is performed on one of the signal read from the first light receiving element group and the signal read from the second light receiving element group.
  • Distance measuring device described in. (13) The plurality of light receiving elements are arranged in a two-dimensional lattice to form the light receiving element group,
  • the control unit is Sequentially reading a plurality of first scan ranges, each of which includes a plurality of lines arranged in the column direction of the two-dimensional lattice-like array included in the first light receiving element group, After reading the plurality of first scan ranges, 15.
  • the control unit is The interval between the plurality of first scan ranges, the number of lines included in each of the plurality of first scan ranges, the interval between the plurality of second scan ranges, and each of the plurality of second scan ranges.
  • the distance measuring apparatus according to (13), wherein the number of lines to be included and the number of lines to be included are independently set.

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Abstract

測定装置は、対象領域に含まれる複数の受光素子（１０）からなる受光素子群を有する受光部（１００）と、受光素子群に含まれる第１の受光素子群と第２の受光素子群と、をそれぞれ異なる期間に読み出すように制御する制御部（１０２）と、第１の受光素子群および第２の受光素子群のうち少なくとも一方から読み出された信号に基づき信号処理を行う信号処理部（１１２）と、を備える。第１の受光素子群および第２の受光素子群の和集合が複数の受光素子を全て含み、第１の受光素子群の少なくとも一部が第２の受光素子群に含まれない。

Description

測定装置、測距装置および測定方法
　本発明は、測定装置、測距装置および測定方法に関する。
　光を用いて被測定物までの距離を測定する測距方式の一つとして、直接ＴｏＦ(Time　of　Flight)方式と呼ばれる測距手法が知られている。直接ＴｏＦ方式による測距処理では、光源から射出された光が被測定物により反射された反射光を受光素子により受光し、光が射出されてから反射光として受光されるまでの時間に基づき対象までの距離を計測する。また、直接ＴｏＦ方式において、受光素子を２次元格子状に配列した画素アレイを用いて測距を行う構成が知られている。
　画素アレイを用いた測距において、画素アレイに含まれる全ての受光素子について、同時に駆動、あるいは測距結果の出力を行う場合、消費電力、データの通信帯域、回路規模などの点で制限がある。そのため、画素アレイを複数の領域に分割し、分割した各領域を順次に駆動し測距結果出力を行う分割駆動方法が提案されている。
特開２０１８－０４４９２３号公報 特開２０１６－１７６７２１号公報
　既存技術による分割駆動方法では、例えば画素アレイの下端の領域の測距処理から、上端の領域の測距処理までの時間差が大きく、画素アレイ全体における測距結果の同時性を確保することが難しくなるおそれがある。この場合、測距装置との間の距離が高速に変化する被測定物の測距が困難となってしまう。
　本開示は、より正確な測距が可能な測定装置、測距装置および測定方法を提供することを目的とする。
　本開示に係る測定装置は、対象領域に含まれる複数の受光素子からなる受光素子群を有する受光部と、受光素子群に含まれる第１の受光素子群と第２の受光素子群と、をそれぞれ異なる期間に読み出すように制御する制御部と、第１の受光素子群および第２の受光素子群のうち少なくとも一方から読み出された信号に基づき信号処理を行う信号処理部と、を備え、第１の受光素子群および第２の受光素子群の和集合が複数の受光素子を全て含み、第１の受光素子群の少なくとも一部が第２の受光素子群に含まれない。
各実施形態に適用可能な直接ＴｏＦ方式による測距を模式的に示す図である。 第１の実施形態に適用可能な、受光部が受光した時刻に基づく一例のヒストグラムを示す図である。 各実施形態に係る測距装置を用いた電子機器の一例の構成を示すブロック図である。 各実施形態に適用可能な測距装置の一例の構成をより詳細に示すブロック図である。 各実施形態に係る測距装置に適用可能なデバイスの構成の例を示す模式図である。 各実施形態に適用可能な画素の一例の構成を示す図である。 既存技術による画素アレイ部のスキャン方法の例を示す図である。 既存技術による画素アレイ部のスキャン方法の例を示す図である。 第１の実施形態に係る測距装置におけるスキャン方法を説明するための図である。 第１の実施形態に係る画素アレイ部の第１の例の構成を各画素に対する配線に注目して示す図である。 第１の実施形態に係る第２の例による画素アレイ部の構成例を各画素に対する配線に注目して示す図である。 第１の実施形態に適用可能な、光源部の光の水平方向へのスキャンを説明するための図である。 第１の実施形態に係る画素アレイ部における各行のスキャンをより具体的に説明するための図である。 第１の実施形態に係る読み出し処理を示す一例のフローチャートである。 第１の実施形態の第１の変形例に係るアイセーフの効果について説明するための図である。 第１の実施形態の第１の変形例に係るアイセーフの効果について説明するための図である。 第１の実施形態の第１の変形例に係る、隣接行に入射される反射光の影響の抑制について説明するための図である。 第１の実施形態の第１の変形例に係る、隣接行に入射される反射光の影響の抑制について説明するための図である。 第１の実施形態の第２の変形例に係る、スキャンを行う行の高さを可変とする例を模式的に示す図である。 第１の実施形態の第２の変形例に係る、インタレーススキャンによる飛び越し量を可変とする例を模試的に示す図である。 第１の実施形態の第３の変形例に係るスキャン方法を説明するための図である。 第２の実施形態による、第１の実施形態およびその各変形例に係る測距装置を使用する使用例を示す図である。 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。 撮像部の設置位置の例を示す図である。
　以下、本開示の第１の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各第１の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより、重複する説明を省略する。
（各実施形態に適用可能な技術）
　本開示は、光を用いて測距を行う技術に関するものである。本開示の各実施形態の説明に先んじて、理解を容易とするために、各実施形態に適用可能な技術について説明する。各実施形態では、測距方式として、直接ＴｏＦ(Time　Of　Flight)方式を適用する。直接ＴｏＦ方式は、光源から射出された光が被測定物により反射した反射光を受光素子により受光し、光の射出タイミングと受光タイミングとの差分の時間に基づき測距を行う方式である。
　図１および図２を用いて、直接ＴｏＦ方式による測距について、概略的に説明する。図１は、各実施形態に適用可能な直接ＴｏＦ方式による測距を模式的に示す図である。測距装置３００は、光源部３０１と受光部３０２とを含む。光源部３０１は、例えばレーザダイオードであって、レーザ光をパルス状に発光するように駆動される。光源部３０１から射出された光は、被測定物３０３により反射され、反射光として受光部３０２に受光される。受光部３０２は、光電変換により光を電気信号に変換する受光素子を含み、受光した光に応じた信号を出力する。
　ここで、光源部３０１が発光した時刻（発光タイミング）を時間ｔ0、光源部３０１から射出された光が被測定物３０３により反射された反射光を受光部３０２が受光した時刻（受光タイミング）を時間ｔ1とする。定数ｃを光速度（２．９９７９×１０8［ｍ／ｓｅｃ］）とすると、測距装置３００と被測定物３０３との間の距離Ｄは、次式（１）により計算される。
Ｄ＝(ｃ／２)×(ｔ1－ｔ0)　　…（１）
　測距装置３００は、上述の処理を、複数回繰り返して実行する。受光部３０２が複数の受光素子を含み、各受光素子に反射光が受光された各受光タイミングに基づき距離Ｄをそれぞれ算出してもよい。測距装置３００は、発光タイミングの時間ｔ0から受光部３０２に光が受光された受光タイミングまでの時間ｔm（受光時間ｔmと呼ぶ）を階級（ビン(bins)）に基づき分類し、ヒストグラムを生成する。
　なお、受光部３０２が受光時間ｔmに受光した光は、光源部３０１が発光した光が被測定物により反射された反射光に限られない。例えば、測距装置３００（受光部３０２）の周囲の環境光も、受光部３０２に受光される。
　図２は、各実施形態に適用可能な、受光部３０２が受光した時刻に基づく一例のヒストグラムを示す図である。図２において、横軸はビン、縦軸は、ビン毎の頻度を示す。ビンは、受光時間ｔmを所定の単位時間ｄ毎に分類したものである。具体的には、ビン＃０が０≦ｔm＜ｄ、ビン＃１がｄ≦ｔm＜２×ｄ、ビン＃２が２×ｄ≦ｔm＜３×ｄ、…、ビン＃（Ｎ－２）が(Ｎ－２)×ｄ≦ｔm＜(Ｎ－１)×ｄとなる。受光部３０２の露光時間を時間ｔepとした場合、ｔep＝Ｎ×ｄである。
　測距装置３００は、受光時間ｔmを取得した回数をビンに基づき計数してビン毎の頻度３１０を求め、ヒストグラムを生成する。ここで、受光部３０２は、光源部３０１から射出された光が反射された反射光以外の光も受光する。このような、対象となる反射光以外の光の例として、上述した環境光がある。ヒストグラムにおいて範囲３１１で示される部分は、環境光による環境光成分を含む。環境光は、受光部３０２にランダムに入射される光であって、対象となる反射光に対するノイズとなる。
　一方、対象となる反射光は、特定の距離に応じて受光される光であって、ヒストグラムにおいてアクティブ光成分３１２として現れる。このアクティブ光成分３１２内のピークの頻度に対応するビンが、被測定物３０３の距離Ｄに対応するビンとなる。測距装置３００は、そのビンの代表時間（例えばビンの中央の時間）を上述した時間ｔ1として取得することで、上述した式（１）に従い、被測定物３０３までの距離Ｄを算出することができる。このように、複数の受光結果を用いることで、ランダムなノイズに対して適切な測距を実行可能となる。
　図３は、各実施形態に係る測距装置を用いた電子機器の一例の構成を示すブロック図である。図３において、電子機器６は、測距装置１と、光源部２と、記憶部３と、制御部４と、光学系５と、を含む。
　光源部２は、上述した光源部３０１に対応し、レーザダイオードであって、例えばレーザ光をパルス状に発光するように駆動される。光源部２は、面光源としてレーザ光を射出するＶＣＳＥＬ(Vertical　Cavity　Surface　Emitting　LASER)を適用することができる。これに限らず、光源部２として、レーザダイオードをライン上に配列したアレイを用い、レーザダイオードアレイから射出されるレーザ光をラインに垂直の方向にスキャンする構成を適用してもよい。さらにまた、単光源としてのレーザダイオードを用い、レーザダイオードから射出されるレーザ光を水平および垂直方向にスキャンする構成を適用することもできる。
　測距装置１は、上述した受光部３０２に対応して、複数の受光素子を含む。複数の受光素子は、例えば２次元格子状に配列されて受光面を形成する。光学系５は、外部から入射する光を、測距装置１が含む受光面に導く。
　制御部４は、電子機器６の全体の動作を制御する。例えば、制御部４は、測距装置１に対して、光源部２を発光させるためのトリガである発光トリガを供給する。測距装置１は、この発光トリガに基づくタイミングで光源部２を発光させると共に、発光タイミングを示す時間ｔ0を記憶する。また、制御部４は、例えば外部からの指示に応じて、測距装置１に対して、測距の際のパターンの設定を行う。
　測距装置１は、受光面に光が受光されたタイミングを示す時間情報（受光時間ｔm）を取得した回数を所定の時間範囲内で計数し、ビン毎の頻度を求めて上述したヒストグラムを生成する。測距装置１は、さらに、生成したヒストグラムに基づき、被測定物までの距離Ｄを算出する。算出された距離Ｄを示す情報は、記憶部３に記憶される。
　図４は、各実施形態に適用可能な測距装置１の一例の構成をより詳細に示すブロック図である。図４において、測距装置１は、画素アレイ部１００と、測距処理部１０１と、画素制御部１０２と、全体制御部１０３と、クロック生成部１０４と、発光タイミング制御部１０５と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０６と、を含む。これら画素アレイ部１００、測距処理部１０１、画素制御部１０２、全体制御部１０３、クロック生成部１０４、発光タイミング制御部１０５およびインタフェース（Ｉ／Ｆ）１０６は、例えば１つの半導体チップ上に配置される。
　図４において、全体制御部１０３は、例えば予め組み込まれるプログラムに従い、この測距装置１の全体の動作を制御する。また、全体制御部１０３は、外部から供給される外部制御信号に応じた制御を実行することもできる。クロック生成部１０４は、外部から供給される基準クロック信号に基づき、測距装置１内で用いられる１以上のクロック信号を生成する。発光タイミング制御部１０５は、外部から供給される発光トリガ信号に従い発光タイミングを示す発光制御信号を生成する。発光制御信号は、光源部２に供給されると共に、測距処理部１０１に供給される。
　画素アレイ部１００は、２次元格子状に配列される、それぞれ受光素子を含む複数の画素１０、１０、…を含む。各画素１０の動作は、全体制御部１０３の指示に従った画素制御部１０２により制御される。例えば、画素制御部１０２は、各画素１０からの画素信号の読み出しを、行方向にｐ画素、列方向にｑ画素の、（ｐ×ｑ）個の画素１０を含むブロック毎に制御することができる。また、画素制御部１０２は、当該ブロックを単位として、各画素１０を行方向にスキャンし、さらに列方向にスキャンして、各画素１０から画素信号を読み出すことができる。これに限らず、画素制御部１０２は、各画素１０をそれぞれ単独で制御することもできる。さらに、画素制御部１０２は、画素アレイ部１００の所定領域を対象領域として、対象領域に含まれる画素１０を、画素信号を読み出す対象の画素１０とすることができる。さらにまた、画素制御部１０２は、複数行（複数ライン）を纏めてスキャンし、それを列方向にさらにスキャンして、各画素１０から画素信号を読み出すこともできる。
　各画素１０から読み出された画素信号は、測距処理部１０１に供給される。測距処理部１０１は、変換部１１０と、生成部１１１と、信号処理部１１２と、を含む。
　各画素１０から読み出され、画素アレイ部１００から出力された画素信号は、変換部１１０に供給される。ここで、画素信号は、各画素１０から非同期で読み出され、変換部１１０に供給される。すなわち、画素信号は、各画素１０において光が受光されたタイミングに応じて受光素子から読み出され、出力される。
　変換部１１０は、画素アレイ部１００から供給された画素信号を、デジタル情報に変換する。すなわち、画素アレイ部１００から供給される画素信号は、当該画素信号が対応する画素１０に含まれる受光素子に光が受光されたタイミングに対応して出力される。変換部１１０は、供給された画素信号を、当該タイミングを示す時間情報に変換する。
　生成部１１１は、変換部１１０により画素信号が変換された時間情報に基づきヒストグラムを生成する。ここで、生成部１１１は、時間情報を、設定部１１３により設定された単位時間ｄに基づき計数し、ヒストグラムを生成する。生成部１１１によるヒストグラム生成処理の詳細については、後述する。
　信号処理部１１２は、生成部１１１により生成されたヒストグラムのデータに基づき所定の演算処理を行い、例えば距離情報を算出する。信号処理部１１２は、例えば、生成部１１１により生成されたヒストグラムのデータに基づき、当該ヒストグラムの曲線近似を作成する。信号処理部１１２は、このヒストグラムが近似された曲線のピークを検出し、検出されたピークに基づき距離Ｄを求めることができる。
　信号処理部１１２は、ヒストグラムの曲線近似を行う際に、ヒストグラムが近似された曲線に対してフィルタ処理を施すことができる。例えば、信号処理部１１２は、ヒストグラムが近似された曲線に対してローパスフィルタ処理を施すことで、ノイズ成分を抑制することが可能である。
　信号処理部１１２で求められた距離情報は、インタフェース１０６に供給される。インタフェース１０６は、信号処理部１１２から供給された距離情報を、出力データとして外部に出力する。インタフェース１０６としては、例えばＭＩＰＩ(Mobile　Industry　Processor　Interface)を適用することができる。
　なお、上述では、信号処理部１１２で求められた距離情報を、インタフェース１０６を介して外部に出力しているが、これはこの例に限定されない。すなわち、生成部１１１により生成されたヒストグラムのデータであるヒストグラムデータを、インタフェース１０６から外部に出力する構成としてもよい。この場合、設定部１１３が設定する測距条件情報は、フィルタ係数を示す情報を省略することができる。インタフェース１０６から出力されたヒストグラムデータは、例えば外部の情報処理装置に供給され、適宜、処理される。
　図５は、各実施形態に係る測距装置１に適用可能なデバイスの構成の例を示す模式図である。図５において、測距装置１は、それぞれ半導体チップからなる受光チップ２０と、ロジックチップ２１とが積層されて構成される。なお、図５では、説明のため、受光チップ２０とロジックチップ２１とを分離した状態で示している。
　受光チップ２０は、画素アレイ部１００の領域において、複数の画素１０がそれぞれ含む受光素子１０００が２次元格子状に配列される。ロジックチップ２１は、受光素子１０００によって取得された信号を処理する信号処理部を含むロジックアレイ部２００が設けられる。ロジックチップ２１に対して、さらに、当該ロジックアレイ部２００と近接して、受光素子１０００によって取得された信号の処理を行う信号処理回路部２０１と、測距装置１としての動作を制御する素子制御部２０３と、を設けることができる。
　例えば、信号処理回路部２０１は、上述した測距処理部１０１を含むことができる。また、素子制御部２０３は、上述した画素制御部１０２、全体制御部１０３、クロック生成部１０４、発光タイミング制御部１０５およびインタフェース１０６を含むことができる。
　なお、受光チップ２０およびロジックチップ２１上の構成は、この例に限定されない。また、素子制御部２０３は、ロジックアレイ部２００の制御以外にも、例えば受光素子１０００の近傍に、他の駆動や制御の目的で配置することができる。素子制御部２０３は、図５に示した配置以外にも、受光チップ２０およびロジックチップ２１の任意の領域に、任意の機能を有するように設けることができる。
　図６は、各実施形態に適用可能な画素１０の一例の構成を示す図である。図６において、画素１０は、受光素子１０００と、抵抗１１０１と、インバータ１１０２と、アンプ１１０３と、スイッチ１１０４と、を含む。
　受光素子１０００は、入射された光を光電変換により電気信号に変換して出力する。各実施形態においては、受光素子１０００は、入射されたフォトン（光子）を光電変換により電気信号に変換し、フォトンの入射に応じたパルスを出力する。各実施形態では、受光素子１０００として、単一光子アバランシェダイオードを用いる。以下、単一光子アバランシェダイオードを、ＳＰＡＤ(Single　Photon　Avalanche　Diode)と呼ぶ。ＳＰＡＤは、カソードにアバランシ増倍が発生する大きな負電圧を加えておくと、１フォトンの入射に応じて発生した電子がアバランシ増倍を生じ、大電流が流れる特性を有する。ＳＰＡＤのこの特性を利用することで、１フォトンの入射を高感度で検知することができる。
　図６において、ＳＰＡＤである受光素子１０００は、カソードが抵抗１１０１を介して電源電位ＶＤＤの端子に接続され、アノードが電源電位ＶＤＤよりも電位が低い電位ＧＮＤ（１）の端子に接続される。電位ＧＮＤ（１）の端子は、例えば接地端子、あるいは、所定の負電圧の端子である。これにより、受光素子１０００には、逆バイアスが印加される。また、光電流は、受光素子１０００のカソードからアノードに向けた方向に流れる。
　なお、受光素子１０００は、ＳＰＡＤに限定されない。受光素子１０００としてアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）や、通常のフォトダイオードを適用することも可能である。
　抵抗１１０１の一端が電源電位ＶＤＤに接続され、他端が受光素子１０００のカソードに接続される。受光素子１０００においてフォトンの入射が検出される毎に抵抗１１０１に光電流が流れ、受光素子１０００のカソード電位が、電源電位ＶＤＤより低い初期状態の値に降下する（クエンチング動作）。
　抵抗１１０１と受光素子１０００のカソードとの接続点から取り出された信号が、インバータ１１０２に入力される。インバータ１１０２は、入力された、受光素子１０００のカソード電位の信号を反転し、反転出力信号Ｖｓｉｇを、制御信号ＳＨ＿ＯＮによりオン、オフが制御されるスイッチ１１０４を介してアンプ１１０３に供給する。アンプ１１０３は、反転出力信号Ｖｓｉｇを整形して、パルスＶｐｌｓとして出力する。また、インバータ１１０２およびアンプ１１０３が接続される接地側の電位ＧＮＤ（２）は、受光素子１０００のアノードが接続される接地側の電位ＧＮＤ（１）と異なる。
　なお、図６では、制御信号ＳＨ＿ＯＮにより反転出力信号Ｖｓｉｇの出力をオン、オフしているが、これはこの例に限定されない。すなわち、制御信号ＳＨ＿ＯＮは、画素１０におけるパルスＶｐｌｓの出力を停止できれば、他の機能を制御してもよい。例えば、制御信号ＳＨ＿ＯＮにより、画素１０に供給される電源電位ＶＤＤの電源の供給のオン、オフを制御してもよい。
　また、図６において、受光素子１０００および抵抗１１０１は、受光チップ２０上に形成される。また、インバータ１１０２、アンプ１１０３およびスイッチ１１０４は、ロジックチップ２１上に形成される。結合部１１０５は、抵抗１１０１と受光素子１０００のカソードとの接続点と、インバータ１１０２の入力端とが、例えばＣＣＣ(Copper-Copper　Connection)などによる結合部１１０５を介して、受光チップ２０とロジックチップ２１との間で接続される。
（既存技術による画素アレイのスキャン方法の例）
　次に、本開示の説明に先立って、既存技術による画素アレイ部１００のスキャン方法について、概略的に説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、既存技術による画素アレイ部１００のスキャン方法の例を示す図である。
　例えば図７Ａにおいて、画素アレイ部１００は、Ｘ画素（例えば６００画素）×Ｙライン（例えば２００ライン）のサイズを有し、図７Ａ上の水平方向および垂直方向にそれぞれＸ個およびＹラインの、合計で（Ｘ×Ｙ）個の画素１０が２次元格子状に配列されて構成される。また、図７Ａの例では、画素アレイ部１００において、各画素１０は、ｐ画素×ｑ画素（例えば５画素×４画素）のブロック４００毎に測距が行われる。より具体的には、ブロック４００毎に、ブロック４００に含まれる各画素１０において露光、フォトン検出、ヒストグラム生成、ピーク検出といった測距処理が実行される。すなわち、ブロック４００は、ヒストグラム生成の際に受光時間ｔmの数を加算する加算単位である。
　図７Ａに示されるように、画素アレイ部１００の全面の各ブロック４００において、同時に測距処理が実行された場合、消費電力や、データの通信帯域、回路規模などの点での制約がある。そのため、画素アレイ部１００を複数の領域に分割し、分割した領域に対して順次に測距処理を行うことが提案されている。
　図７Ｂは、この画素アレイ部１００を複数領域に分割した測距処理の実行を概略的に示す図である。図７Ｂに示されるように、画素アレイ部１００を、垂直方向に、ブロック４００の高さに応じた領域に分割し、分割した領域毎に測距処理を実行する。以下では、画素アレイ部１００をブロック４００の高さに応じて垂直方向に分割した各領域を、ブロック４００の行、若しくは、単に「行」と呼ぶ。以下、特に記載の無い限り、「行」は、このブロック４００の行を示すものとする。
　図７Ｂにおいて、画素アレイ部１００の下端の行における測距処理が終了すると（１回目）、その一つ上の行において、ブロック４００毎に測距処理が実行される（２回目）。以降同様にして、画素アレイ部１００をブロック４００単位で水平方向にスキャンして測距処理を行い、この行単位のスキャンを、垂直方向に隣接する行に対して順次実行する。このように、画素アレイ部１００の全体に対して、行単位のスキャンを垂直方向に順次実行する方法を、ローリングスキャンと呼ぶ。ローリングスキャンを実行することで、時間当りの消費電力やデータの通信帯域を抑制でき、回路規模を削減することが可能である。
　しかしながら、既存技術では、画素アレイ部１００の下端の行で測距処理を実行してから上端の行で測距処理を実行するまでの時間を要し、画素アレイ部１００全体での測距の同時性が損なわれるおそれがあった。例えば、動体が被測定物の場合や、測距を行う装置そのものが移動体に搭載されているような場合に、高精度の測距情報を取得することが困難となる。
［第１の実施形態］
　次に、本開示の第１の実施形態について説明する。本開示の第１の実施形態では、画素アレイ部１００に含まれる各画素１０に対して、インタレーススキャン方式を適用する。図８は、第１の実施形態に係る測距装置１におけるスキャン方法を説明するための図である。なお、図８は、上述した図７Ａに対応するもので、画素アレイ部１００は、Ｘ画素×Ｙ画素のサイズを有し、図８上の水平方向および垂直方向にそれぞれＸ個およびＹ個の、合計で（Ｘ×Ｙ）個の画素１０が２次元格子状に配列されて構成される。また、図８の例では、画素アレイ部１００において、各画素１０は、ｐ画素×ｑ画素（例えば５画素×４画素）のブロック４００毎に測距が行われる。ブロック４００は、ヒストグラム生成の際に受光時間ｔmの数を加算する加算単位である。
　また、以下では、特に記載の無い限り、画素アレイ部１００に含まれる全ての画素１０が、画素信号を読み出す対象である対象領域を構成しているものとする。
　第１の実施形態に係る測距装置１は、先ず、図８の左側を参照し、画素アレイ部１００の例えば下端の１行（第１行目）をスキャン範囲としてスキャンしてブロック４００毎の測距処理を行い、次に、画素アレイ部１００の第２行目を飛び越して、第３行目をスキャン範囲としてスキャンしてブロック４００毎の測距処理を行う。測距装置１は、以降、同様にして偶数行を飛び越して、奇数行のスキャンを行う。すなわち、測距装置１は、ｍ＝１，２，３，…とするとき、第（２ｍ－１）行目のスキャンを順次実行する。この、奇数行のスキャンの開始から終了までの期間を、第１フレーム（Ｆｒａｍｅ）期間とする。
　第１フレーム期間における奇数行の測距処理が終了すると、画素アレイ部１００の偶数行のスキャンが実行される。具体的には、測距装置１は、図８の右側を参照し、画素アレイ部１００の例えば下端から２行目をスキャン範囲としてスキャンしてブロック４００毎の測距を行い、次に、画素アレイ部１００の第３行目を飛び越して、第４行目をスキャン範囲としてスキャンしてブロック４００毎の測距処理を行う。測距装置１は、以降、同様にして奇数行を飛び越して、偶数行のスキャンを行う。すなわち、測距装置１は、ｍ＝１，２，３，…とするとき、第（２ｍ）行目のスキャンを順次実行する。この、偶数行のスキャンの開始から終了までの期間を、第２フレーム期間とする。
　第１の実施形態では、このように、第１フレーム期間と第２フレーム期間とで、スキャンを行う行が重複しない。これは、換言すれば、第１フレーム期間に読み出される画素１０の集合である第１の受光素子群が、第２フレーム期間に読み出される画素１０の集合である第２の受光素子群が含む画素１０を含まず、且つ、第１の受光素子群と第２の受光素子群の和集合が、画素アレイ部１００において測距対象となる対象領域に含まれる全ての画素１０からなる受光素子群を含む、ということができる。
　図９は、第１の実施形態に係る画素アレイ部１００の第１の例の構成を、各画素１０に対する配線に注目して示す図である。なお、図９では、説明のため、１行の高さを２画素分（２ライン分）とし、ブロック４００を、６画素×２画素（２ライン）のサイズとしている。
　図９において、値ａを３以上の奇数値とし、下から第（ａ－２）行、第（ａ－１）行、第ａ行とする。この場合、例えば第ａ行および第（ａ－２）行が奇数行となり、第（ａ－１）行が偶数行となる。これらのうち、第ａ行に注目して、ブロック４００に含まれる各画素１０1、１０2、１０3、１０4、１０5および１０6、ならびに、各画素１０21、１０22、１０23、１０24、１０25および１０26を例にとって説明を行う。
　第ａ行におけるブロック４００の上段のラインの各画素１０11、１０12、１０13、１０14、１０15および１０16から出力される各パルスＶｐｌｓ11、Ｖｐｌｓ12、Ｖｐｌｓ13、Ｖｐｌｓ14、Ｖｐｌｓ15およびＶｐｌｓ16は、各信号線４１１11、４１１12、４１１13、４１１14、４１１15および４１１16を介して、測距処理部１０１（図示しない）内の変換部１１０に供給される。
　第ａ行におけるブロック４００の下段のラインの各画素１０21～１０26についても、上述の各画素１０11～１０16と同様である。すなわち、各画素１０21～１０26から出力される各パルスＶｐｌｓ21～Ｖｐｌｓ26は、それぞれ各信号線４１１21～４１１26を介して変換部１１０に入力される。
　変換部１１０は、各信号線４１１11～４１１16、および、各信号線４１１21～４１１26から各パルスＶｐｌｓ11～Ｖｐｌｓ16、および、各パルスＶｐｌｓ21～Ｖｐｌｓ26が供給された時間に対応する各デジタル値を出力する。
　一方、各行に対して、垂直方向（列方向）に、制御線４１０1および４１０2が設けられる。制御線４１０1は、例えば奇数行（図９の例では第ａ行および第（ａ－２）行）のブロック４００における各画素１０11～１０16および各画素１０21～１０26に接続される。また、制御線４１０2は、例えば偶数行（図９の例では第（ａ－１）行）のブロック４００における各画素１０11～１０16および各画素１０21～１０26に接続される。
　制御線４１０1および４１０2は、それぞれ、接続される各画素１０11～１０16および各画素１０21～１０26における計測動作を制御するための制御信号が伝送される。例えば、この制御信号として、スイッチ１１０４（図６参照）のオン、オフを制御するための制御信号ＳＨ＿ＯＮを用いることができる。図９の例では、制御信号ＳＨ＿ＯＮ1が、制御線４１０1を介して、奇数行のブロック４００における各画素１０11～１０16および各画素１０21～１０26に供給される。また、制御信号ＳＨ＿ＯＮ2が、制御線４１０2を介して、偶数行のブロック４００における各画素１０11～１０16および各画素１０21～１０26に供給される。
　制御信号ＳＨ＿ＯＮ1およびＳＨ＿ＯＮ2は、例えば全体制御部１０３の指示に応じて、画素制御部１０２により生成され、画素アレイ部１００に供給される（図４参照）。画素制御部１０２は、スイッチ１１０４を第１期間でオン、第２期間でオフとする制御信号ＳＨ＿ＯＮ1を制御線４１０1に対して出力する。また、画素制御部１０２は、スイッチ１１０４を当該第１期間でオフ、第２期間でオンとする制御信号ＳＨ＿ＯＮ2を、制御線４１０2に対して出力する。これにより、当該第１期間および第２期間を、それぞれ図８を用いて説明した、第１フレーム期間および第２フレーム期間とした、インタレーススキャンが可能となる。
　図１０は、第１の実施形態に係る、第２の例による画素アレイ部１００’の構成例を、各画素１０に対する配線に注目して示す図である。なお、図１０では、説明のため、上述した図９と同様に、１行の高さを２画素分とし、ブロック４００を、６画素×２画素（２ライン）のサイズとしている。上述した図９の構成では、画素アレイ部１００において、水平方向に整列する各画素１０に対して信号線４１１11、４１１12、…を設けることになり、配線数が非常に多くなり、大きな配線面積が必要になる。
　これに対して、図１０に示される構成では、ライン上の所定数の画素１０毎に、信号線４１１11～４１１16、および、信号線４１１21～４１１26を共有する。
　具体的には、同じ行で隣接するブロック４００、４００、…において、画素１０16、画素１０16’、…からそれぞれ出力されるパルスＶｐｌｓ16、Ｖｐｌｓ16’、…が、信号線４１１16を共有して変換部１１０に供給される。当該ブロック４００、４００、…において、画素１０15、１０15’、…からそれぞれ出力されるパルスＶｐｌｓ15、Ｖｐｌｓ15’、…が、信号線４１１15を共有して変換部１１０に供給される。また、画素１０14、１０14’、…からそれぞれ出力されるパルスＶｐｌｓ14、Ｖｐｌｓ14’、…が、信号線４１１14を共有して変換部１１０に供給される。信号線４１１13～４１１11についても同様に、同じ行で隣接するブロック４００、４００、…において、それぞれ対応する画素１０で共有する。
　同様に、ブロック４００、４００、…において、画素１０26、画素１０26’、…からそれぞれ出力されるパルスＶｐｌｓ26、Ｖｐｌｓ26’、…が、信号線４１１26を共有して変換部１１０に供給される。当該ブロック４００、４００、…において、画素１０25、１０25’、…からそれぞれ出力されるパルスＶｐｌｓ25、Ｖｐｌｓ25’、…が、信号線４１１25を共有して変換部１１０に供給される。また、当該ブロック４００、４００、…において、画素１０24、１０24’、…からそれぞれ出力されるパルスＶｐｌｓ24、Ｖｐｌｓ14’、…が、信号線４１１24を共有して変換部１１０に供給される。信号線４１１23～４１１21についても同様に、同じ行で隣接するブロック４００、４００、…において、それぞれ対応する画素１０で共有する。
　このように、パルスＶｐｌｓを伝送するための信号線を複数の画素１０で共有することで、当該信号線のための配線数を削減し、配線面積を抑制することが可能である。
　この第２の例において、パルスＶｐｌｓを伝送するための信号線を共有する複数の画素１０から同時にパルスＶｐｌｓが出力された場合に、このパルスＶｐｌｓが当該複数の画素１０のうち何れの画素１０から出力されたか、を判別することができない。一例として、図１０を参照し、第（ａ－２）行において、信号線４１１Cから変換部１１０に対してパルスＶｐｌｓが供給された場合、このパルスＶｐｌｓが、当該信号線４１１Cを共有する画素１０Aおよび１０B（それぞれ斜線を付して示す）の何れから出力されたかを特定することは、極めて困難である。
　これは、例えば、光源部２により発光された光を、水平方向にスキャンすることで、解決できる。図１１は、第１の実施形態に適用可能な、光源部２の光の水平方向へのスキャンを説明するための図である。
　図１１の左側に、当該スキャンを行うための構成例を示す。例えばレーザダイオードである光源４３０が所定の発光タイミングで発光され、レーザ光が射出される。光源４３０から射出されたレーザ光は、集光レンズ４３１で集光され、偏光ビームスプリッタ４３２で反射されて、マイクロミラー４３３に照射される。マイクロミラー４３３は、例えばＭＥＭＳ(Micro　Electro　Mechanical　Systems)を適用することができ、照射された光が反射する反射光の方向を、外部からの制御に従い所定の角度範囲で変更することができる。
　マイクロミラー４３３から反射光として射出されたレーザ光の一部は、被測定物４３４により反射され、その反射光がマイクロミラー４３３に照射される。マイクロミラー４３３に照射された、被測定物４３４からの反射光は、マイクロミラー４３３により反射され、受光レンズ４３５を介して画素アレイ部１００’に照射される。
　ここで、光源４３０から照射され、マイクロミラー４３３で反射されたレーザ光を、例えば垂直方向にスリットが設けられたアパチャーなどを用いて、水平方向に狭く、垂直方向に長い形状とされた光として被測定物４３４に向けて照射する。さらに、マイクロミラー４３３を駆動して、当該光を水平方向にスキャンする。これにより、光源４３０から射出されたレーザ光が被測定物４３４により反射された反射光が、画素アレイ部１００’において、水平方向に所定幅を持ち、垂直方向に長い領域４３６に限定して受光される。
　図１１の右側の例では、領域４３６に画素１０Bが含まれ、画素１０Aは、領域４３６外となっている。したがって、マイクロミラー４３３の水平方向スキャンのための駆動と、パルスＶｐｌｓに対する測距処理部１０１における処理と、を同期させることで、信号線４１１Cを介して測距処理部１０１に供給されたパルスＶｐｌｓが画素１０Ｂから出力された信号であると特定することができる。
（第１の実施形態に係る画素アレイ部における各行のスキャンの具体例）
　図１２は、第１の実施形態に係る、画素アレイ部１００における各行のスキャンをより具体的に説明するための図である。なお、図１２において、説明のため、１行の高さを２画素分（２ライン分）としている。また、ここでは、図９を用いて説明した画素アレイ部１００の構成を適用するものとする。
　測距装置１において、例えば全体制御部１０３は、画素アレイ部１００に対して、光の検出を行う対象の領域である対象領域４４１を設定する。図１２の例では、対象領域４４１の幅は、画素アレイ部１００の水平方向の幅に対応し、値ｎを所定の自然数とするとき、２ｎライン分（２ｎ画素分）の高さを有するものとする。また、対象領域４４１の下端が、画素アレイ部１００の下端に対して２画素分高い位置とされ、上端が、画素アレイ部１００の上端に対して２画素分低い位置とされている。
　測距装置１において、画素制御部１０２は、全体制御部１０３の指示に従い、図１２の左側に示す第１フレーム期間において、第１行目のスキャンが対象領域４４１の下端から開始され、以降、１行毎に飛び越しながら、第３行目、第５行目、…と奇数行の各行をスキャンする。
　より具体的な例として、画素制御部１０２は、全体制御部１０３の指示に従い、制御信号ＳＨ＿ＯＮ1を、スイッチ１１０４（図６参照）をオンとする状態（オン状態）とし、制御信号ＳＨ＿ＯＮ2を、スイッチ１１０４をオフとする状態（オフ状態）とする。さらに、変換部１１０は、全体制御部１０３の指示に従い、読み出し対象とされる行の信号線４１１11～４１１16、４１１21～４１１26を選択し、選択した各信号線４１１11～４１１16、４１１21～４１１26から供給されるパルスＶｐｌｓ11～Ｖｐｌｓ16、Ｖｐｌｓ21～Ｖｐｌｓ26に対する処理を行う。
　画素制御部１０２は、各行のスキャンにおいて、スキャンした行が対象領域４４１の上端を含む、あるいは、当該行が対象領域４４１の上端に掛かる、か否かを監視する。図１２の例では、第１フレーム期間において、第（２ｎ－１）行目をスキャンし、次に、１行分飛び越えた第（２ｎ＋１）行目のスキャンを実行した際に、当該第（２ｎ＋１）行が対象領域４４１の上端を含んでいる。この場合、画素制御部１０２は、第１フレーム期間におけるスキャンが終了したと判定し、処理を、第２フレーム期間のスキャンに移行する。
　画素制御部１０２は、第１フレーム期間から第２フレーム期間に移行した場合に、第２フレーム期間におけるスキャンの開始位置に、１行の高さ分、すなわち２画素分のオフセット４４３を付加する。したがって、第２フレーム期間では、第１行目を飛び越して、第２行目からスキャンが開始される。以降、１行毎に飛び越しながら、第４行目、第６行目、…と偶数行の各行をスキャンする。
　画素制御部１０２は、第１フレーム期間と同様に、各行のスキャンにおいて、スキャンした行が対象領域４４１の上端を含む、あるいは、当該行が対象領域４４１の上端に掛かる、か否かを監視する。図１２の例では、画素制御部１０２は、第２ｎ行目のスキャンを実行した際に、当該第２ｎ行が対象領域４４１の上端に掛かったと判定し、第２フレーム期間におけるスキャンが終了したと判定する。画素制御部１０２は、第２フレーム期間におけるスキャンが終了したと判定すると、処理を第１フレーム期間のスキャンに移行する。画素制御部１０２は、第２フレーム期間から第１フレーム期間への以降の際には、スキャン開始位置に対するオフセットの付加を行わない。
　測距装置１は、上述のようにして、第１フレーム期間における奇数行のスキャンと、第２フレーム期間における偶数行のスキャンとを繰り返して、測距を行う。ここで、第１フレーム期間および第２フレーム期間それぞれにおけるスキャンは、画素アレイ部１００に含まれる画素１０の全てを連続的にスキャンする場合に比べて、半分の時間で実行することが可能である。
（第１の実施形態に適用可能なデータ処理）
　次に、上述した図８を参照しながら、第１の実施形態に係るデータ処理について説明する。画素アレイ部１００において、第１フレーム期間において奇数行のスキャンを行い、第２フレーム期間において偶数行のスキャンを行うインタレーススキャンを適用することで、例えば以下に示す３種類のデータ処理を実現できる。
　なお、以下では、上述した対象領域４４１が画素アレイ部１００に含まれる全ての画素１０を含むものとする。
　第１の処理として、第１フレーム期間の測距結果と、第２フレーム期間の測距結果と、のうち、何れか一方の測距結果を用いる処理が可能である。例えば、先にスキャンが行われる第１フレーム期間の測距結果を用いることで、画素アレイ部１００に含まれる全ての画素１０の出力に基づく測距結果を用いる場合に比べて、高速（例えば半分の時間）で測距が可能となる。
　この場合、測距に用いる画素１０の数が、画素アレイ部１００に含まれる全ての画素１０の出力に基づく測距結果を用いる場合に比べて半分となるため、精度の点では不利である一方、全体の様子を高速に把握することが可能である。また、これにより、高速に移動する被測定物の測距も容易となる。
　第２の処理として、第１フレーム期間の測距結果と、第２フレーム期間の測距結果との差分を求める処理が可能である。例えば、第１フレーム期間における各行の測距結果と、第２フレーム期間における各行の測距結果とにおいて、隣接する行の測距結果の差分を求める。差分は、例えば、それぞれのヒストグラムにおいて対応する各ビンにおける頻度の差分を適用できる。
　図８の例では、例えば、第１フレーム期間における第１行目の測距結果と、第２フレーム期間における第２行目の測距結果との差分を求める。また、第２フレーム期間における第２行目の測距結果と、第１フレーム期間における第３行目の測距結果との差分を求める。さらに、第１フレーム期間における第３行目の測距結果と、第２フレーム期間における第４行目の測距結果との差分を求める。以下同様にして、第１フレーム期間と第２フレーム期間とで隣接する行の測距結果の差分を順次求めていく。
　第１フレーム期間および第２フレーム期間は、それぞれ、画素アレイ部１００に含まれる全ての画素１０をスキャンする場合に比べて半分の時間となる。そのため、第２の処理によれば、より高速に移動する被測定物の測距が容易となる。
　第３の処理として、第１フレーム期間の測距結果と第２フレーム期間の測距結果との和を求める処理が可能である。この場合、和は、第１フレーム期間の測距処理により得られた、奇数行に含まれる各画素１０の出力に基づく距離情報と、第２フレームの測距処理により得られた、偶数行に含まれる各画素１０の出力に基づく距離情報と、の和集合を求める処理となる。この和集合により、画素アレイ部１００に含まれる全ての画素１０に出力に基づく距離情報を取得することができる。したがって、上述した第１の処理における測距結果と比較してより高精度な測距結果を得ることが可能である。
　さらに、以上の第１の処理、第２の処理および第３の処理は、画素アレイ部１００における各行のスキャンに係る共通の制御で実行することができる。
　図１３は、第１の実施形態に係る読み出し処理を示す一例のフローチャートである。ステップＳ１０で、全体制御部１０３は、第１フレーム期間に読み出す領域と、第２フレーム期間に読み出す領域と、を画素制御部１０２に対して設定する。全体制御部１０３は、これらの領域を、外部からの指示に従い設定してもよいし、例えば全体制御部１０３が備えるレジスタなどに予め記憶される情報に従い設定してもよい。
　全体制御部１０３は、次のステップＳ１１で、第１フレーム期間での読み出しを実行する。すなわち、全体制御部１０３は、ステップＳ１０で設定された情報に従い、第１フレーム期間の読み出しを実行するように、画素制御部１０２に指示する。画素制御部１０２は、この指示に従い、第１フレーム期間の読み出しを実行する。第１フレーム期間の読み出しが終了すると、全体制御部１０３は、次のステップＳ１２で、ステップＳ１０で設定された情報に従い、第１フレーム期間での読み出しを実行する。すなわち、全体制御部１０３は、第２フレーム期間の読み出しを実行するように、画素制御部１０２に指示する。画素制御部１０２は、この指示に従い、第２フレーム期間の読み出しを実行する。第２フレーム期間の読み出しが終了すると、処理は、次のステップＳ１３に移行される。
　ステップＳ１３で、信号処理部１１２は、例えば全体制御部１０３の制御に従い、ステップＳ１１およびステップＳ１２での読み出し結果に基づく信号処理を実行する。すなわち、信号処理部１１２は、ステップＳ１１により第１フレーム期間で読み出された画素信号に基づき得られた測距結果と、ステップＳ１２により第２フレーム期間で読み出された画素信号に基づき得られた測距結果と、のうち少なくとも一方を用いて信号処理を実行する。このとき、信号処理部１１２は、上述した第１の処理、第２の処理および第３の処理のうち１以上の信号処理を実行できる。なお、全体制御部１０３は、ステップＳ１３の処理と、ステップＳ１１およびステップＳ１２の処理と、を並行して実行させることもできる。
　全体制御部１０３は、ステップＳ１３での信号処理が終了した後、例えば外部から処理の終了が指示されると（ステップＳ１４、「Ｙｅｓ」）、この図１３のフローチャートによる一連の処理を終了させる。全体制御部１０３は、処理の終了の指示が無ければ（ステップＳ１４、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１１に戻し、ステップＳ１１～ステップＳ１３の処理を実行する。
（第１の実施形態の第１の変形例）
　次に、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。第１の実施形態の第１の変形例では、光源部２から射出されるレーザ光の照射範囲と、画素アレイ部１００における行単位のスキャンの範囲とを同期させる例である。
　例えば、画素アレイ部１００に含まれる全ての画素１０を受光対象とした場合の、光源部２によるレーザ光の照射範囲を、全照射範囲とする。図８を参照し、画素アレイ部１００において例えば第１フレーム期間における第１行目をスキャンする場合、光源部２のレーザ光の照射範囲を、全照射範囲における下端側の、当該第１行目に対応する範囲に絞る。同様に、画素アレイ部１００において第３行目をスキャンする場合、光源部２のレーザ光の照射範囲を、全照射範囲における中央部分の、当該第３行目に対応する範囲に絞る。
　光源部２がレーザ光の照射範囲を絞るための構成としては、図１１を用いて説明した、マイクロミラー４３３を用いた構成を適用できる。図１１では、水平方向に狭く、垂直方向に長い形状とされたレーザ光を照射する構成となっている。この図１１により照射されるレーザ光の形状を、例えばアパチャーの向きを変えるなどにより９０°回転させ、垂直方向に狭く、水平方向に長い形状とする。
　このように、光源部２のレーザ光の照射範囲を、画素アレイ部１００における行単位のスキャンに応じて絞ることで、被測定物に照射されるレーザ光の強度を上げることができる。
　第１の実施形態の第１の変形例によれば、光源部２から射出されるレーザ光に対するアイセーフ(eye-safe)の効果が期待できる。図１４Ａおよび図１４Ｂを用いて、第１の実施形態の第１の変形例に係るアイセーフの効果について説明する。
　図１４Ａは、既存技術による、ローリングスキャンに対して、光源部２から射出されるレーザ光の照射範囲と、画素アレイ部１００における行単位のスキャンの範囲とを同期させた場合の例を模式的に示す図である。ローリングスキャンの場合、画素アレイ部１００において、それぞれ隣接する第１行目、第２行目、…が、順次にスキャンされる。この画素アレイ部１００における第１行目、第２行目、…のスキャンと同期して、光源部２によるレーザ光の照射範囲を制御する。
　ここで、顔が被測定物である場合について考える。図１４Ａにおいて、被測定物としての顔５００を、画素アレイ部１００に対応させて、模式的に示している。この例では、第１行目のスキャンにおいて顔５００の下端が検出され、以降、第２行目、第３行目、…と、顔５００の全体が検出される様子が示されている。実際の顔５００には、これら第１行目、第２行目、…に対応する範囲で、光源部２から照射されたレーザ光が照射されることになる。
　顔５００において、眼５０１Ｒおよび５０１Ｌに対するレーザ光の照射は、できるだけ避けるべきである。しかしながら、図１４Ａの例では、眼５０１Ｒおよび５０１Ｌが第３行目および第４行目に跨っており、第３行目のスキャンと、第４行のスキャンと、において、光源部２からのレーザ光が眼５０１Ｒおよび５０１Ｌに照射されることになる。
　図１４Ｂは、本開示に係るインタレーススキャンに対して、光源部２から射出されるレーザ光の照射範囲と、画素アレイ部１００における行単位のスキャンの範囲とを同期させた場合の例を模式的に示す図である。図１４Ｂでは、奇数行のスキャンを行う第１フレーム期間の例が示されている。インタレーススキャンでは、１つのフレーム期間内においては、ある行のスキャンが終了すると、次のスキャンは、次の行を飛び越して実行される。
　図１４Ｂの例では、第３行目のスキャンの後、第４行目を飛び越して第５行目のスキャンが行われる。したがって、光源部２からのレーザ光は、第３行目のスキャン時に、当該第３行目に対応する範囲で眼５０１Ｒおよび５０１Ｌに照射されるが、第４行目に相当する範囲には照射されない。そのため、ローリングスキャンの場合と比べて、眼５０１Ｒおよび５０１Ｌにレーザ光が照射される時間が短縮され、眼５０１Ｒおよび５０１Ｌに対する負担が減り、アイセーフの効果が期待できる。
　第１の実施形態の第１の変形例によれば、さらに、画素アレイ部１００においてスキャンする行を切り替える際の、隣接行に入射される反射光の影響を抑制することが可能である。図１５Ａおよび図１５Ｂを用いて、第１の実施形態の第１の変形例に係る、隣接行に入射される反射光の影響の抑制について説明する。
　図１５Ａは、既存技術による、ローリングスキャンに対して、光源部２から射出されるレーザ光の照射範囲と、画素アレイ部１００における行単位のスキャンの範囲とを同期させた場合の例を模式的に示す図である。ローリングスキャンの場合、画素アレイ部１００において、それぞれ隣接する第１行目、第２行目、…が、順次にスキャンされる。この画素アレイ部１００における第１行目、第２行目、…のスキャンと同期して、光源部２によるレーザ光の照射範囲を制御する。
　ところで、ある行のスキャンにおける被測定物からの反射光が、隣接行に影響を与える場合がある。図１５Ａの例では、例えば第３行目のスキャンにおける、被測定物からの反射光が、隣接行である第２行目に影響を与える様子が模式的に示されている。第２行目に対するスキャンが終了し、スキャンを行う行が第２行目から第３行目に切り替わる。スキャン行の切り替えと共に、被測定物からの反射光の照射範囲が、第２行目に対応する範囲から、第３行目に対応する範囲に移動する。反射光は、第３行目の範囲に対してやや広めの範囲に照射されることになる。
　この、第３行目の範囲に対してはみ出た反射光４４２ａおよび４４２ｂのうち、第２行目に掛かる反射光４４２ｂが、第２行目の上端側の各画素１０に入射される可能性がある。
　例えば、この時点でスキャン対象ではない、第２行目の上端側の各画素１０が、各画素１０に供給される電源電圧ＶＤＤの電源を遮断するのではなく、例えば図６に示したように、画素１０に含まれる受光素子１０００の出力をマスクする構成になっているものとする。この場合、第２行目の上端側の各画素１０において、各受光素子１０００自体は稼働状態となっており、反射光４４２ｂが入射されると、第２行目に含まれる他の画素１０（受光素子１０００）に対して反応回数が増加し、熱が発生する可能性がある。
　これとは逆に、スキャンが第２行目のスキャンから第３行目のスキャンに切り替わった後に、第２行目のスキャン時に照射されたレーザ光による、より遠方からの反射光のうち、第２行目の範囲からはみ出た光が、第３行目の下端側の各画素１０に入射される場合も考えられる。この場合には、第３行目の測距処理の結果が第２行目の処理の際の反射光の影響を受け、正しい結果が得られない可能性がある。
　図１５Ｂは、本開示に係るインタレーススキャンに対して、光源部２から射出されるレーザ光の照射範囲と、画素アレイ部１００における行単位のスキャンの範囲とを同期させた場合の例を模式的に示す図である。図１５Ｂでは、奇数行のスキャンを行う第１フレーム期間の例が示されている。
　インタレーススキャンでは、１つのフレーム期間内においては、ある行のスキャンが終了すると、次のスキャンは、次の行を飛び越して実行される。例えば、第１フレーム期間において、第３行目の前後の行（第２行目および第４行目）は、測距処理が実行されない。したがって、第３行目の範囲に対してはみ出た反射光４４２ａおよび４４２ｂが、当該各行の各画素１０に入射された場合であっても、測距結果への影響は現れない。
（第１の実施形態の第２の変形例）
　次に、第１の実施形態の第２の変形例について説明する。第１の実施形態の第２の変形例は、スキャンを行う行の高さと、インタレーススキャンによる飛び越し量と、をそれぞれ可変とする例である。
　図１６Ａは、第１の実施形態の第２の変形例に係る、スキャンを行う行の高さを可変とする例を模式的に示す図である。図８を参照し、変更前の行の高さを４画素分とし、図１６Ａの例では、第ｕ行目の高さが、４画素分から６画素分に変更されている。ブロック４００の幅が高さの変更前と変わらないとした場合、行の高さが高くなった分、ヒストグラム生成の際に受光時間ｔmの数が加算される画素１０の数が多くなる。これにより、行の高さ変更後の第ｕ行目の測距結果を、より高精度とすることができる。
　図１６Ｂは、第１の実施形態の第２の変形例に係る、インタレーススキャンによる飛び越し量を可変とする例を模試的に示す図である。図８を参照し、変更前の飛び越し量を４画素分とし、図１６Ｂの例では、第ｖ行目から第（ｖ＋２）行目に飛び越す際の飛び越し量が６画素分に変更されている。
　第１の実施形態の第２の変形例に係る測距装置１は、上述したスキャンを行う行の高さと、インタレーススキャンによる飛び越し量と、をそれぞれ独立して設定可能とされる。一例として、列方向に整列する各画素１０に対して、制御信号ＳＨ＿ＯＮを個別に供給し、画素制御部１０２は、全体制御部１０３の指示に従い、各制御信号ＳＨ＿ＯＮをそれぞれオン、オフの状態に制御する。画素制御部１０２は、スキャンを実行する行に含まれる画素１０に対して、オンを指示する制御信号ＳＨ＿ＯＮを供給し、飛び越す行に含まれる画素１０に対して、オフを指示する制御信号ＳＨ＿ＯＮを供給する。
　このように、スキャンを行う行の高さと、インタレーススキャンによる飛び越し量と、をそれぞれ独立して設定可能とすることで、測距装置１における測距処理の速度や精度を調整することが可能となる。また、この速度や精度の調整を能動的に実行することが可能となる。例えば、測距処理の速度や精度を調整することを、測距結果に応じて変更することが考えられる。
（第１の実施形態の第３の変形例）
　次に、第１の実施形態の第３の変形例について説明する。上述した第１の実施形態では、第１フレーム期間と第２フレーム期間とで、スキャンを実行する行を重複させない。これに対して、第１の実施形態の第３の変形例は、第１フレーム期間と第２フレーム期間とで、スキャンを実行する範囲を重複させる例である。
　図１７は、第１の実施形態の第３の変形例に係るスキャン方法を説明するための図である。第１の実施形態の第３の変形例では、同一フレーム期間において、スキャンを実行した行と、次にスキャンを実行する行とが隣接するように、スキャンを実行する行の高さと、インタレーススキャンによる飛び越し量と、を設定する。図１７の例では、スキャンを実行する行の高さを８画素分とし、飛び越し量を０画素分としている。この場合、第１フレーム期間では、第１行目と第３行目とが隣接し、第２フレーム期間では、第２行目と第４行目とが隣接することになる。
　また、第１フレーム期間と、第２フレーム期間とで、連続してスキャンを実行する２つの行のうち一方の行は、少なくとも一部が他方の行に含まれないように設定される。図１７の例では、第２フレーム期間は、第１フレーム期間に対して４画素分のオフセットを付加されて、スキャンが開始される。
　上述したように、各行の高さおよび飛び越し量と、第２フレーム期間に対するオフセット量とを設定することで、第２フレーム期間においてスキャンが実行される第２行目および第４行目と、第１フレーム期間においてスキャンが実行される第１行目および第３行目と、に重複部分４４７が発生する。
　このとき、図１７の例では、第１フレーム期間においては、第１行目の下半分が第２フレーム期間におけるスキャン範囲と重複せず、第２フレーム期間においては、第４行目の上半分が第１フレーム期間におけるスキャン範囲と重複しない。また、第１フレーム期間におけるスキャン範囲に含まれる各画素１０と、第２フレーム期間におけるスキャン範囲に含まれる各画素１０と、の和集合が、画素アレイ部１００に含まれる全ての画素１０を含むように、第１フレーム期間および第２フレーム期間における各行のスキャンが実行される。
　これは、換言すれば、第１フレーム期間に読み出される画素１０の集合である第１の受光素子群の一部が、第２フレーム期間に読み出される画素１０の集合である第２の受光素子群が含む画素１０を含まず、且つ、第１の受光素子群と第２の受光素子群の和集合が画素アレイ部１００の対象領域に含まれる全ての画素１０からなる受光素子群を含む、ということができる。
　重複部分４４７は、第１フレーム期間と第２フレーム期間とでスキャン範囲が重複しない場合に比べて、ヒストグラム生成の際に受光時間ｔmの数が加算される画素１０の数が多くなる。これにより、測距結果をより高精度とすることができる。また、受光時間ｔmの加算数が多くなることで、生成されたヒストグラムに対するノイズ除去や、第１フレーム期間と第２フレーム期間との間の時間差分の精度を向上させることが可能である。
　一例として、この第１の実施形態の第３の変形例に係る測距装置１によるスキャンの制御は、図９を用いて説明した制御信号ＳＨ＿ＯＮ1およびＳＨ＿ＯＮ2の制御により可能である。第１の実施形態の第３の変形例の場合、第１フレーム期間と第２フレーム期間とで重複する重複部分４４７に含まれる画素１０に対して、例えば、制御信号ＳＨ＿ＯＮ1およびＳＨ＿ＯＮ2をそれぞれ供給する。図６の例では、制御信号ＳＨ＿ＯＮ1およびＳＨ＿ＯＮ2それぞれにより、スイッチ１１０４のオン、オフを制御する。
　例えば、第１フレーム期間でのスキャンを行う場合には、制御信号ＳＨ＿ＯＮ1をオン状態、制御信号ＳＨ＿ＯＮ2をオフ状態とする。また、第２フレーム期間でのスキャンを行う場合には、制御信号ＳＨ＿ＯＮ1をオフ状態、制御信号ＳＨ＿ＯＮ2をオン状態とする。
（第１の実施形態の第４の変形例）
　次に、第１の実施形態の第４の変形例について説明する。上述した第１の実施形態では、画素アレイ部１００におけるスキャンを、奇数行に対するスキャンを行う第１フレーム期間と、偶数行に対するスキャンを行う第２フレーム期間と、に分けてインタレーススキャンを行っている。第１の実施形態では、このインタレーススキャンの際に、第１フレーム期間におけるスキャンを実行した後に、第２フレーム期間におけるスキャンを実行している。これはこの例に限定されず、第２フレーム期間におけるスキャンを実行した後に、第１フレーム期間におけるスキャンを実行してもよい。
　また、上述した第１の実施形態では、奇数行に対するスキャンを行う第１フレーム期間と、偶数行に対するスキャンを行う第２フレーム期間と、の２つの期間に分けてインタレーススキャンを行っているが、これはこの例に限定されない。例えば、ｍ＝１，２，３，…とするとき、（３ｍ－２）行のスキャンを実行するフレーム期間と、（３ｍ－１）行のスキャンを実行するフレーム期間と、３ｍ行のスキャンを実行するフレーム期間と、の３つの期間に分けてインタレーススキャンを実行してもよい。さらに、４つ以上の期間に分けてインタレーススキャンを実行する事も考えられる。
［第２の実施形態］
　次に、本開示の第２の実施形態として、本開示の第１の実施形態およびその各変形例の適用例について説明する。図１８は、第２の実施形態による、上述の第１の実施形態およびその各変形例に係る測距装置１を使用する使用例を示す図である。
　上述した測距装置１は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置。
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、ＴＶや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置。
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置。
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置。
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置。
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置。
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置。
［本開示に係る技術のさらなる適用例］
（移動体への適用例）
　本開示に係る技術は、さらに、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、ロボットといった各種の移動体に搭載される装置に対して適用されてもよい。
　図１９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１９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、およ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、および車載ネットワークＩ／Ｆ（インタフェース）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、および、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。車外情報検出ユニット１２０３０は、例えば、受信した画像に対して画像処理を施し、画像処理の結果に基づき物体検出処理や距離検出処理を行う。
　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１２０２０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およ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１９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およ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およ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２０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。図２０では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４および１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４および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、バックドアおよ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およ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。撮像部１２１０１および１２１０５で取得される前方の画像は、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２０には、撮像部１２１０１～１２１０４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および１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２および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１２１０１～１２１０４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１２１０１～１２１０４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１２１０１～１２１０４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１２１０１～１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１～１２１１４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１２１０１～１２１０４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１２１０１～１２１０４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１２１０１～１２１０４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１２１０１～１２１０４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１２１０１～１２１０４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、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、上述した本開示の第１の実施形態およびその各変形例に係る測距装置１を撮像部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、走行する車両からの測距をより高精度に実行することが可能となる。
　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無く、また他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　対象領域に含まれる複数の受光素子からなる受光素子群を有する受光部と、
　前記受光素子群に含まれる第１の受光素子群と第２の受光素子群と、をそれぞれ異なる期間に読み出すように制御する制御部と、
　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群のうち少なくとも一方から読み出された信号に基づき信号処理を行う信号処理部と、
を備え、
　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群の和集合が前記複数の受光素子を全て含み、前記第１の受光素子群の少なくとも一部が前記第２の受光素子群に含まれない
測定装置。
（２）
　前記第１の受光素子群と前記第２の受光素子群とが同一の受光素子を含まない
前記（１）に記載の測定装置。
（３）
　前記信号処理部は、
　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、の差分に基づき前記信号処理を行う
前記（１）または（２）に記載の測定装置。
（４）
　前記信号処理部は、
　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、の和に基づき前記信号処理を行う
前記（１）または（２）に記載の測定装置。
（５）
　前記信号処理部は、
　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、のうち何れか一方に対して前記信号処理を行う
前記（１）または（２）に記載の測定装置。
（６）
　前記複数の受光素子は、２次元格子状に配列されて前記受光素子群を形成し、
　前記制御部は、
　前記第１の受光素子群が含む、前記２次元格子状の配列の列方向に連続して配置される複数のラインをそれぞれ含む複数の第１のスキャン範囲を順次読み出し、
　該複数の第１のスキャン範囲の読み出しの後に、
　前記第２の受光素子群が含む、前記列方向に連続して配置される複数のラインをそれぞれ含む複数の第２のスキャン範囲を順次読み出す
前記（１）乃至（５）の何れかに記載の測定装置。
（７）
　前記制御部は、
　前記複数の第１のスキャン範囲の間隔と、該複数の第１のスキャン範囲それぞれが含むラインの数と、前記複数の第２のスキャン範囲の間隔と、該複数の第２のスキャン範囲それぞれが含むラインの数と、をそれぞれ独立して設定する
前記（６）に記載の測定装置。
（８）
　対象領域に含まれる複数の受光素子からなる受光素子群を有する受光部と、
　前記受光素子群に含まれる第１の受光素子群と第２の受光素子群と、をそれぞれ異なる期間に読み出すように制御する制御部と、
　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群のうち少なくとも一方から読み出された信号に基づき、光源が発光した発光タイミングから前記複数の受光素子のうち該信号が読み出された受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間をそれぞれ計測して各計測値を取得する時間計測部と、
　前記時間計測部により取得された各計測値のヒストグラムを生成する生成部と、
　前記ヒストグラムに基づき被測定物までの距離の演算を行う演算部と、
を備え、
　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群の和集合が前記複数の受光素子を全て含み、前記第１の受光素子群の少なくとも一部が前記第２の受光素子群に含まれない
測距装置。
（９）
　前記第１の受光素子群と前記第２の受光素子群とが同一の受光素子を含まない
前記（８）に記載の測距装置。
（１０）
　前記演算部は、
　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、の差分に基づき前記演算を行う
前記（８）または（９）に記載の測距装置。
（１１）
　前記演算部は、
　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、の和に基づき前記演算を行う
前記（８）または（９）に記載の測距装置。
（１２）
　前記演算部は、
　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、のうち何れか一方に対して前記演算を行う
前記（８）または（９）に記載の測距装置。
（１３）
　前記複数の受光素子は、２次元格子状に配列されて前記受光素子群を形成し、
　前記制御部は、
　前記第１の受光素子群が含む、前記２次元格子状の配列の列方向に連続して配置される複数のラインをそれぞれ含む複数の第１のスキャン範囲を順次読み出し、
　該複数の第１のスキャン範囲の読み出しの後に、
　前記第２の受光素子群が含む、前記列方向に連続して配置される複数のラインをそれぞれ含む複数の第２のスキャン範囲を順次読み出す
前記（８）乃至（１２）の何れかに記載の測距装置。
（１４）
　前記制御部は、
　前記複数の第１のスキャン範囲の間隔と、該複数の第１のスキャン範囲それぞれが含むラインの数と、前記複数の第２のスキャン範囲の間隔と、該複数の第２のスキャン範囲それぞれが含むラインの数と、をそれぞれ独立して設定する
前記（１３）に記載の測距装置。
（１５）
　受光部が有する、対象領域に含まれる複数の受光素子からなる受光素子群に含まれる第１の受光素子群と第２の受光素子群と、をそれぞれ異なる期間に読み出すように制御する制御ステップと、
　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群のうち少なくとも一方から読み出された信号に基づき信号処理を行う信号処理ステップと、
を含み、
　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群の和集合が前記複数の受光素子を全て含み、前記第１の受光素子群の少なくとも一部が前記第２の受光素子群に含まれない
測定方法。
１，３００　測距装置
２，３０１　光源部
３　記憶部
４　制御部
１０，１０11，１０12，１０13，１０14，１０14’，１０15，１０15’，１０16，１０16’，１０21，１０22，１０23，１０24，１０24’，１０25，１０25’，１０26，１０26’，１０A，１０B　画素
２０　受光チップ
２１　ロジックチップ
１００，１００’　画素アレイ部
１０１　測距処理部
１０２　画素制御部
１０３　全体制御部
１０４　クロック生成部
１０５　発光タイミング制御部
１０６　インタフェース
１１１　生成部
１１２　信号処理部
４００　ブロック
４１０1，４１０2　制御線
４１１11，４１１12，４１１13，４１１14，４１１15，４１１16，４１１21，４１１22，４１１23，４１１24，４１１25，４１１26，４１１C　信号線
４４１　対象領域
４４３　オフセット

Claims (15)

  1. 　対象領域に含まれる複数の受光素子からなる受光素子群を有する受光部と、
    　前記受光素子群に含まれる第１の受光素子群と第２の受光素子群と、をそれぞれ異なる期間に読み出すように制御する制御部と、
    　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群のうち少なくとも一方から読み出された信号に基づき信号処理を行う信号処理部と、
    を備え、
    　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群の和集合が前記複数の受光素子を全て含み、前記第１の受光素子群の少なくとも一部が前記第２の受光素子群に含まれない
    測定装置。
  2. 　前記第１の受光素子群と前記第２の受光素子群とが同一の受光素子を含まない
    請求項１に記載の測定装置。
  3. 　前記信号処理部は、
    　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、の差分に基づき前記信号処理を行う
    請求項１に記載の測定装置。
  4. 　前記信号処理部は、
    　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、の和に基づき前記信号処理を行う
    請求項１に記載の測定装置。
  5. 　前記信号処理部は、
    　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、のうち何れか一方に対して前記信号処理を行う
    請求項１に記載の測定装置。
  6. 　前記複数の受光素子は、２次元格子状に配列されて前記受光素子群を形成し、
    　前記制御部は、
    　前記第１の受光素子群が含む、前記２次元格子状の配列の列方向に連続して配置される複数のラインをそれぞれ含む複数の第１のスキャン範囲を順次読み出し、
    　該複数の第１のスキャン範囲の読み出しの後に、
    　前記第２の受光素子群が含む、前記列方向に連続して配置される複数のラインをそれぞれ含む複数の第２のスキャン範囲を順次読み出す
    請求項１に記載の測定装置。
  7. 　前記制御部は、
    　前記複数の第１のスキャン範囲の間隔と、該複数の第１のスキャン範囲それぞれが含むラインの数と、前記複数の第２のスキャン範囲の間隔と、該複数の第２のスキャン範囲それぞれが含むラインの数と、をそれぞれ独立して設定する
    請求項６に記載の測定装置。
  8. 　対象領域に含まれる複数の受光素子からなる受光素子群を有する受光部と、
    　前記受光素子群に含まれる第１の受光素子群と第２の受光素子群と、をそれぞれ異なる期間に読み出すように制御する制御部と、
    　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群のうち少なくとも一方から読み出された信号に基づき、光源が発光した発光タイミングから前記複数の受光素子のうち該信号が読み出された受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間をそれぞれ計測して各計測値を取得する時間計測部と、
    　前記時間計測部により取得された各計測値のヒストグラムを生成する生成部と、
    　前記ヒストグラムに基づき被測定物までの距離の演算を行う演算部と、
    を備え、
    　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群の和集合が前記複数の受光素子を全て含み、前記第１の受光素子群の少なくとも一部が前記第２の受光素子群に含まれない
    測距装置。
  9. 　前記第１の受光素子群と前記第２の受光素子群とが同一の受光素子を含まない
    請求項８に記載の測距装置。
  10. 　前記演算部は、
    　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、の差分に基づき前記演算を行う
    請求項８に記載の測距装置。
  11. 　前記演算部は、
    　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、の和に基づき前記演算を行う
    請求項８に記載の測距装置。
  12. 　前記演算部は、
    　前記第１の受光素子群から読み出された信号と、前記第２の受光素子群から読み出された信号と、のうち何れか一方に対して前記演算を行う
    請求項８に記載の測距装置。
  13. 　前記複数の受光素子は、２次元格子状に配列されて前記受光素子群を形成し、
    　前記制御部は、
    　前記第１の受光素子群が含む、前記２次元格子状の配列の列方向に連続して配置される複数のラインをそれぞれ含む複数の第１のスキャン範囲を順次読み出し、
    　該複数の第１のスキャン範囲の読み出しの後に、
    　前記第２の受光素子群が含む、前記列方向に連続して配置される複数のラインをそれぞれ含む複数の第２のスキャン範囲を順次読み出す
    請求項８に記載の測距装置。
  14. 　前記制御部は、
    　前記複数の第１のスキャン範囲の間隔と、該複数の第１のスキャン範囲それぞれが含むラインの数と、前記複数の第２のスキャン範囲の間隔と、該複数の第２のスキャン範囲それぞれが含むラインの数と、をそれぞれ独立して設定する
    請求項１３に記載の測距装置。
  15. 　受光部が有する、対象領域に含まれる複数の受光素子からなる受光素子群に含まれる第１の受光素子群と第２の受光素子群と、をそれぞれ異なる期間に読み出すように制御する制御ステップと、
    　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群のうち少なくとも一方から読み出された信号に基づき信号処理を行う信号処理ステップと、
    を含み、
    　前記第１の受光素子群および前記第２の受光素子群の和集合が前記複数の受光素子を全て含み、前記第１の受光素子群の少なくとも一部が前記第２の受光素子群に含まれない
    測定方法。
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