WO2021079789A1

WO2021079789A1 - 測距装置

Info

Publication number: WO2021079789A1
Application number: PCT/JP2020/038663
Authority: WO
Inventors: 久美子馬原
Original assignee: ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2021-04-29
Also published as: JP2021067534A

Abstract

より高速な測距が可能な測距装置（１ａ）を提供する。本開示に係る測距装置は、受光素子（１０００）を含む受光部（１００）と、光源が発光した発光タイミングから受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部（１１０）と、計測値のヒストグラムを生成する生成部（１１１）と、ヒストグラムに基づく被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部（１０６）と、出力部に出力させるデータを制御する出力制御部（１４０）と、を備える。出力制御部は、距離を示すデータのうち、第１の距離を示すデータを第１の頻度で出力部に出力させ、第２の距離を示すデータを第２の頻度で出力部に出力させる。

Description

測距装置

　本発明は、測距装置に関する。

　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センサにより受光し、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。

特開２００８－０７６３９０号公報

　直接ＴｏＦ方式の測距では、センサから、測距結果を含む様々な内部情報が出力される。直接ＴｏＦ方式により高速に測距を行いたい場合に、これらの内部情報を逐次的に全て出力していると、出力帯域律速により、測距の速度が制限されてしまう。

　本開示は、より高速な測距が可能な測距装置を提供することを目的とする。

　本開示に係る測距装置は、受光素子を含む受光部と、光源が発光した発光タイミングから受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、計測値のヒストグラムを生成する生成部と、ヒストグラムに基づく被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、出力部に出力させるデータを制御する出力制御部と、を備え、出力制御部は、距離を示すデータのうち、第１の距離を示すデータを第１の頻度で出力部に出力させ、第２の距離を示すデータを第２の頻度で出力部に出力させる。

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。各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構成例をより詳細に示すブロック図である。各実施形態に適用可能な画素回路の基本的な構成例を示す図である。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アレイ部のスキャン方法の例を示す図である。各実施形態に適用可能な画素アレイ部のスキャン方法の例を示す図である。各実施形態に適用可能な、フレーム、ラインおよび測距処理の関係の例を示す図である。各実施形態に係る画素アレイ部の構成例をより具体的に示す図である。各実施形態に係る画素アレイ部の細部の構成の例を示す図である。各実施形態に係る画素アレイ部の細部の構成の例を示す図である。各実施形態に適用可能な、各画素回路から信号Ｖｐｌｓを読み出すための構成の例を示す図である。既存技術による測距データおよび属性データの出力処理の例を説明するための図である。既存技術による、属性データの出力をホスト装置との通信により切り替える例を説明するための図である。第１の実施形態に係る測距装置の一例の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る測距装置における出力処理について説明するための図である。各エレメント（画素回路）が受光した時刻に基づくヒストグラムの例を示す図である。ヒストグラムのピーク形状の例を模式的に示す図である。ヒストグラムのピーク形状の例を模式的に示す図である。ヒストグラムのピーク形状の例を模式的に示す図である。第１の実施形態の変形例に係る測距装置における出力処理について説明するための図である。第２の実施形態に係る測距データの出力処理を説明するための図である。画素アレイ部全体による測距処理の例を模式的に示す図である。第２の実施形態に係る、奇数番のフレーム（ｏｄｄ）における間引きの例を示す図である。第２の実施形態に係る、偶数番のフレーム（ｅｖｅｎ）における間引きの例を示す図である。第３の実施形態に係る出力処理を説明するための模式図である。第３の実施形態に係る出力処理を示す一例のフローチャートである。第１の実施形態およびその変形例、ならびに、第２、第３の実施形態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。

　以下、本開示の実施形態について、下記の順序に従って説明する。
１．各実施形態に適用可能な技術
　１－１．測距処理の概略的な説明
　１－２．測距装置の構成例
　１－３．画素アレイ部のスキャン方法
　１－４．エレメント単位、画素回路単位の読み出し制御例
２．第１の実施形態
　２－１．既存技術について
　２－２．第１の実施形態に係る出力処理
　２－３．測距装置から出力される情報の例
　２－４．変形例
３．第２の実施形態
４．第３の実施形態
５．第４の実施形態
　５－１．本開示の撮像装置を車両に搭載する場合のより具体的な例

［１．各実施形態に適用可能な技術］
（１－１．測距処理の概略的な説明）
　先ず、本開示の各実施形態に適用可能な技術について説明する。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。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ｔ_m（受光時間ｔ_m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ｔ_m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ｔ_m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≦ｔ_m＜ｄ、ビン＃１がｄ≦ｔ_m＜２×ｄ、ビン＃２が２×ｄ≦ｔ_m＜３×ｄ、…、ビン＃（Ｎ－２）が(Ｎ－２)×ｄ≦ｔ_m＜(Ｎ－１)×ｄとなる。受光部３０２の露光時間を時間ｔ_epとした場合、ｔ_ep＝Ｎ×ｄである。

　測距装置３００は、受光時間ｔ_m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。

（１－２．測距装置の構成例）
　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（行列状）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ｔ_m）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の基本的な構成の例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、行列状の配列で配置される、それぞれ受光素子を含む複数の画素回路１０、１０、…を含む。各画素回路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、各画素回路１０からの画素信号の読み出しを、行方向にｐ個、列方向にｑ個の、（ｐ×ｑ）個の画素回路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、各画素回路１０を行方向にスキャンし、さらに列方向にスキャンして、各画素回路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、各画素回路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回路１０を、画素信号を読み出す対象の画素回路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、各画素回路１０から画素信号を読み出すこともできる。

　各画素回路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。

　各画素回路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、対象領域に含まれる各画素回路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、対象領域に含まれる各画素回路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回路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。

　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近似曲線を作成する。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。

　なお、詳細は後述するが、信号処理部１１２は、このヒストグラムの近似曲線に基づき、ピーク強度、ピークの開始および終了位置などの情報を取得できる。この信号処理部１１２においてヒストグラムの近似曲線から取得される、距離情報を含む各情報を、測距情報（測距データ）と呼ぶ。

　信号処理部１１２で求められた距離情報を含む測距データは、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出力部として機能する。。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含む測距データを、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、各実施形態に適用可能な画素回路１０の基本的な構成例を示す図である。図５において、画素回路１０は、受光素子１０００と、トランジスタ１１００、１１０２および１１０３と、インバータ１１０４と、スイッチ部１１０１と、ＡＮＤ回路１１１０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、単一フォトンアバランシェダイオードを用いる。以下、単一フォトン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ェ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ェ増倍を生じ、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５において、ＳＰＡＤである受光素子１０００は、カソードが結合部１１２０に接続され、アノードが電圧（－Ｖｂｄ）の電圧源に接続される。電圧（－Ｖｂｄ）は、ＳＰＡＤに対してアバランシェ増倍を発生させるための大きな負電圧である。結合部１１２０は、信号ＥＮ＿ＰＲに応じてオン（閉）、オフ（開）が制御されるスイッチ部１１０１の一端に接続される。スイッチ部１１０１の他端は、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ(Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor)であるトランジスタ１１００のドレインに接続される。トランジスタ１１００のソースは、電源電圧Ｖｄｄに接続される。また、トランジスタ１１００のゲートに、基準電圧Ｖｒｅｆが供給される結合部１１２１が接続される。

　トランジスタ１１００は、電源電圧Ｖｄｄおよび基準電圧Ｖｒｅｆに応じた電流をドレインから出力する電流源である。このような構成により、受光素子１０００には、逆バイアスが印加される。スイッチ部１１０１がオンの状態で受光素子１０００にフォトンが入射されると、アバランシェ増倍が開始され、受光素子１０００のカソードからアノードに向けて電流が流れる。

　トランジスタ１１００のドレイン（スイッチ部１１０１の一端）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１１０４に入力される。インバータ１１０４は、入力された信号に対して例えば閾値判定を行い、当該信号が閾値を正方向または負方向に超える毎に当該信号を反転し、パルス状の信号Ｖｐｌｓとして出力する。

　インバータ１１０４から出力された信号Ｖｐｌｓは、ＡＮＤ回路１１１０の第１の入力端に入力される。ＡＮＤ回路１１１０の第２の入力端には、信号ＥＮ＿Ｆが入力される。ＡＮＤ回路１１１０は、信号Ｖｐｌｓと信号ＥＮ＿Ｆとが共にハイ（Ｈｉｇｈ）状態の場合に、信号Ｖｐｌｓを、端子１１２２を介して画素回路１０から出力する。

　図５において、結合部１１２０は、さらに、それぞれＮチャネルのＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ１１０２および１１０３のドレインが接続される。トランジスタ１１０２および１１０３のソースは、例えば接地電位に接続される。トランジスタ１１０２のゲートは、信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖが入力される。また、トランジスタ１１０３のゲートは、信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈが入力される。これらトランジスタ１１０２および１１０３の少なくとも一方がオフ状態の場合、受光素子１０００のカソードが強制的に接地電位とされ、信号Ｖｐｌｓがロー（Ｌｏｗ）状態に固定される。

　信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿ＶおよびＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈを、それぞれ、画素アレイ部１００において各画素回路１０が配置される２次元格子状の垂直および水平方向の制御信号として用いる。これにより、画素アレイ部１００に含まれる各画素回路１０のオン状態／オフ状態を、画素回路１０毎に制御可能となる。なお、画素回路１０のオン状態は、信号Ｖｐｌｓを出力可能な状態であり、画素回路１０のオフ状態は、信号Ｖｐｌｓを出力不可の状態である。

　例えば、画素アレイ部１００において２次元格子の連続するｑ列に対して、信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈをトランジスタ１１０３がオンとなる状態とし、連続するｐ行に対して、信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖをトランジスタ１１０２がオンとなる状態とする。これにより、ｐ行×ｑ列のブロック状に、各受光素子１０００の出力を有効にできる。また、信号Ｖｐｌｓは、ＡＮＤ回路１１１０により、信号ＥＮ＿Ｆとの論理積により画素回路１０から出力されるため、例えば信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿ＶおよびＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈにより有効とされた各受光素子１０００の出力に対して、より詳細に有効／無効を制御可能である。

　さらに、例えば出力が無効とされる受光素子１０００が含まれる画素回路１０に対して、スイッチ部１１０１をオフ状態とする信号ＥＮ＿ＰＲを供給することで、当該受光素子１０００に対する電源電圧Ｖｄｄの供給を停止させ、当該画素回路１０をオフ状態とすることができる。これにより、画素アレイ部１００における消費電力を削減することが可能である。

　これら信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ、ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ、ＥＮ＿ＰＲおよびＥＮ＿Ｆは、例えば、全体制御部１０３が有するレジスタなどに記憶されるパラメータに基づき全体制御部１０３により生成される。パラメータは、当該レジスタに予め記憶させておいてもよいし、外部入力に従い当該レジスタに記憶させてもよい。全体制御部１０３により生成された各信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ、ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ、ＥＮ＿ＰＲおよびＥＮ＿Ｆは、画素制御部１０２により画素アレイ部１００に供給される。

　なお、上述した、スイッチ部１１０１、ならびに、トランジスタ１１０２および１１０３を用いた、信号ＥＮ＿ＰＲ、ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿ＶおよびＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈによる制御は、アナログ電圧による制御となる。一方、ＡＮＤ回路１１１０を用いた信号ＥＮ＿Ｆによる制御は、ロジック電圧による制御となる。そのため、信号ＥＮ＿Ｆによる制御は、信号ＥＮ＿ＰＲ、ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿ＶおよびＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈによる制御と比較して低電圧にて可能であり、取り扱いが容易である。

　図６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６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６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、複数の画素回路１０それぞれに含まれる受光素子１０００が行列状に配列される。また、画素回路１０において、トランジスタ１１００、１１０２および１１０３、スイッチ部１１０１、インバータ１１０４、ならびに、ＡＮＤ回路１１１０は、ロジックチップ２１上に形成される。受光素子１０００のカソードは、例えばＣＣＣ(Copper-Copper　Connection)などによる結合部１１２０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。

　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６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。

（１－３．画素アレイ部のスキャン方法）
　次に、各実施形態に適用可能な画素アレイ部１００のスキャン方法の例について、概略的に説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、各実施形態に適用可能な画素アレイ部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個（例えば６００個）の画素回路１０配置される行がＹ本配置されるサイズを有する。すなわち、画素アレイ部１００は、行方向（図７Ａにおける水平方向）、および、列方向（図７Ａにおける垂直方向）にそれぞれＸ列（Ｘ個）およびＹ行（Ｙ個）の、合計で（Ｘ×Ｙ）個の画素回路１０が行列状の配列で配置されて構成される。

　ここで、本開示では、図７Ａに示されるように、画素アレイ部１００において、ｐ個×ｑ個の画素回路１０を含むブロック１１を、１つの画素として扱う。すなわち、画素アレイ部１００において、ｐ個×ｑ個の画素回路１０を含むブロックであるブロック１１毎に測距が行われる。ブロック１１は、ヒストグラム生成の際に受光時間ｔ_mの数を加算する加算単位である。より具体的には、ブロック１１毎に、ブロック１１に含まれる各画素回路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。ブロック１１は、複数の画素回路１０による検出結果が１つに纏められて出力されるため、１つの画素として扱うことができる。図７Ａおよび後述する図７Ｂでは、説明のため、ブロック１１が５個×４個の画素回路１０を含むものとして示している。

　以下では、ブロック１１が画素として扱われることを考慮して、ブロック１１をエレメント１１と呼ぶ。

　図７Ａに示されるように、画素アレイ部１００の全面の各エレメント１１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。

　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、エレメント１１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をエレメント１１の高さに応じて垂直方向に分割した各領域を、ラインと呼ぶ。また、画素アレイ部１００において全ラインを含む領域を、フレームと呼ぶ。換言すれば、フレームは、画素アレイ部１００において、測距に対して有効な画素回路１０を全て含む領域である。フレームに含まれる全エレメント１１をスキャンする期間をフレーム期間と呼び、ラインに含まれる全エレメント１１をスキャンする期間をライン期間と呼ぶ。

　図７Ｂにおいて、画素アレイ部１００の下端のラインにおける測距処理が終了すると（１回目）、その１つ上のラインにおいて、エレメント１１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をエレメント１１単位で水平方向にスキャンして測距処理を行い、このライン単位のスキャンを、垂直方向に隣接するラインに対して順次実行する。測距は、この１ライン分の測距を単位として実行される。１フレーム分の測距処理が終了すると、次のフレーム期間の測距処理が同様にして実行される。

　図８は、各実施形態に適用可能な、フレーム期間、ライン期間および測距処理の関係の例を示す図である。図８において、右方向に時間の進行を示し、上段からフレーム期間、ライン期間および測距データを示している。また、ライン期間において、ハイ（Ｈｉｇｈ）状態が各エレメント１１のスキャンが実行される期間を示す。図８の例では、各ライン期間は、例えば数１０［μｓｅｃ］の長さとされ、この数１０［μｓｅｃ］で測距処理が実行されて測距データＸが出力され、１フレーム期間内で複数ラインの処理が実行される。１フレーム期間は、例えば数［ｍｓｅｃ］の長さを有する。すなわち、１本のラインに含まれる各エレメント１１による測距処理の結果は、測距装置１（インタフェース１０６）から、数１０［μｓｅｃ］の期間内に全て出力される必要がある。

（１－４．エレメント単位、画素回路単位の読み出し制御例）
　次に、各実施形態に適用可能な、エレメント４００単位、画素回路１０単位に読み出し制御の例について説明する。図９は、各実施形態に係る画素アレイ部１００の構成例をより具体的に示す図である。図４を用いて説明した画素制御部１０２は、図９においては、水平制御部１０２ａと垂直制御部１０２ｂとに分離して示されている。

　図９において、画素アレイ部１００は、水平方向にｘ列、垂直方向ｙ行の、計（ｘ×ｙ）個の画素回路１０を含む。また、図９、ならびに、後述する図１０および図１１の例では、エレメント１１は、水平方向に３個、垂直方向に３個の計９個の画素回路１０を含むものとして示している。

　例えば、行方向（水平方向）、すなわち列単位で各画素回路１０を制御するための、上述の信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈに対応する信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈは、エレメント１１を単位とする３ビット信号（［２：０］として示す）により全体制御部１０３から出力され、水平制御部１０２ａに供給される。すなわち、この１つの３ビット信号により、水平方向に連続して配置される３つの画素回路１０に対する信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ［０］、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ［１］およびＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ［２］がマージされて伝送される。

　図９の例では、画素アレイ部１００の左端のエレメント１１から順に、信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ＃０［２：０］、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ＃１［２：０］、…、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ＃（ｘ／３）［２：０］が、全体制御部１０３により生成され、水平制御部１０２ａに供給される。水平制御部１０２ａは、各信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ＃０［２：０］、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ＃１［２：０］、…、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｈ＃（ｘ／３）［２：０］の３ビットの値（［０］、［１］、［２］として示す）に従い、それぞれ対応するエレメント１１の各列を制御する。

　同様に、例えば、列方向（垂直方向）、すなわち行単位で各画素回路１０を制御するための、上述の信号ＸＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖに対応する信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖは、エレメント１１を単位とする３ビット信号で全体制御部１０３から出力され、垂直制御部１０２ｂに供給される。すなわち、この１つの３ビット信号により、垂直方向に連続して配置される３つの画素回路１０に対する信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ［０］、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ［１］およびＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ［２］がマージされて伝送される。

　図９の例では、画素アレイ部１００の下端のエレメント１１から順に、信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ＃０［２：０］、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ＃１［２：０］、…、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ＃（ｙ／３）［２：０］が、全体制御部１０３により生成され、垂直制御部１０２ｂに供給される。垂直制御部１０２ｂは、各信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ＃０［２：０］、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ＃１［２：０］、…、ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖ＃（ｙ／３）［２：０］の３ビットの値に従い、それぞれ対応するエレメント１１の各行を制御する。

　なお、図示は省略するが、信号ＥＮ＿ＰＲは、例えば、上述の信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖと同様に、エレメント１１を単位とする３ビット信号として全体制御部１０３から出力され、垂直制御部１０２ｂに供給される。垂直制御部１０２ｂは、各信号ＥＮ＿ＰＲの３ビットの値に従い、それぞれ対応するエレメントの各行を制御する。

　図１０および図１１は、各実施形態に係る画素アレイ部１００の細部の構成の例を示す図である。より具体的には、図１０および図１１では、信号ＥＮ＿Ｆによる制御について示されている。

　図１０に示されるように、信号ＥＮ＿Ｆは、画素アレイ部１００の隣接する複数列を含む制御対象１３０毎に供給される信号である。ここでは、エレメント１１のサイズに合わせて、制御対象１３０が３列を含むものとして示されている。また、信号ＥＮ＿Ｆは、当該制御対象１３０に含まれる各行に対し、所定周期の行毎に同一の信号が供給される。すなわち、制御対象１３０が３列を含むこの例では、同一行の３個の画素回路１０に対して、同一の信号ＥＮ＿Ｆが供給される。図１０では、一例として、信号ＥＮ＿Ｆが４２ビット（［４１：０］として示す）の信号とされ、４２行（７行×６）毎に同一の信号が供給されるものとして示されている。図１０の例では、画素アレイ部１００の左端から、３列毎に、信号ＥＮ＿Ｆ＃０［４１：０］、ＥＮ＿Ｆ＃１［４１：０］、…、ＥＮ＿Ｆ＃（ｘ／３）［４１：０］、が全体制御部１０３から出力され、水平制御部１０２ａに供給される。

　水平制御部１０２ａは、各信号ＥＮ＿Ｆ＃０［４１：０］、ＥＮ＿Ｆ＃１［４１：０］、…、ＥＮ＿Ｆ＃（ｘ／３）［４１：０］の各ビットを、それぞれ対応する制御対象１３０の各行に供給する。図１１に示されるように、水平制御部１０２ａは、例えば画素アレイ部１００の左端の制御対象１３０に対し、信号ＥＮ＿Ｆ＃０［０］を、第１行目、第４２（ｍ＋１）行目（ｍは１以上の整数）、…、第４２（ｎ＋１）行目、…と、４２行毎に供給する。水平制御部１０２ａは、信号ＥＮ＿Ｆ＃０［２］についても同様に、第２行目、第４２（ｍ＋２）行目、…と、４２行毎に供給する。なお、図１１において、制御対象１３０の上端の行は、４２行単位の前半となっていて、信号ＥＮ＿Ｆ＃０［２０］が供給される。

　すなわち、この４２ビットの信号ＥＮ＿Ｆ［４１：０］により、水平方向に連続して配置される３つの画素回路１０による組が、垂直方向に連続して配置される４２組に対する信号ＥＮ＿Ｆ［０］、ＥＮ＿Ｆ［１］、…、ＥＮ＿Ｆ［４１］がマージされて伝送される。

　このように、画素アレイ部１００は、信号ＥＮ＿Ｆにより、複数列毎に異なる制御が可能とされる。さらに、画素アレイ部１００は、当該複数列内において、複数行毎（ライン毎）に同一の信号ＥＮ＿Ｆが供給される。したがって、画素アレイ部１００に含まれる各画素回路１０に対して、当該複数列を幅方向の最小単位として、当該複数行（ライン）を周期とした制御が可能である。

　図１２は、各実施形態に適用可能な、各画素回路１０から信号Ｖｐｌｓを読み出すための構成の例を示す図である。なお、図１２では、図中に矢印で示すように、図の横方向が列方向となっている。

　各実施形態では、列方向の所定数の画素回路１０毎に、信号Ｖｐｌｓを読み出す読み出し配線を共有化する。図１２の例では、ｖ個の画素回路１０毎に、読み出し配線を共有化している。例えば、１列に配置される各画素回路１０をｖ個ずつ含むグループ１２_u、１２_u+1、１２_u+2、…を考える。グループ１２_uは、画素回路１０₁₁～１０_1vを、グループ１２_u+1は、画素回路１０₂₁～１０_2vを、グループ１２_u+2は、１０₃₁～１０_3v、…を、それぞれ含む。

　各グループ１２_u、１２_u+1、１２_u+2、…において、グループ内での位置が対応する画素回路１０の読み出し配線を共有化する。図１２の例では、図の右側を位置の先頭側として、グループ１２_uの第１番目の画素回路１０₁₁、グループ１２_u+1の第１番目の画素回路１０₂₁、グループ１２_u+2の第１番目の画素回路１０₃₁、…の読み出し配線を共有化する。図１２の例では、各画素回路１０₁₁、１０₂₁、１０₃₁、…の読み出し配線を、順次、ＯＲ回路４１₁₁、４１₂₁、４１₃₁、…を介して接続することで、複数の読み出し配線の共有化を行っている。

　例えば、グループ１２_uに対して、グループ１２_uに含まれる画素回路１０₁₁～１０_1vそれぞれに対して、ＯＲ回路４１₁₁、４１₁₂、…、４１_1vを設け、それぞれの第１の入力端に、画素回路１０₁₁～１０_1vの読み出し配線を接続する。また、グループ１２_u+1に対しても同様に、グループ１２_u+1に含まれる画素回路１０₂₁～１０_2vに対してそれぞれＯＲ回路４１₂₁～４１_2vを設ける。さらに同様に、グループ１２_u+2についても、グループ１２_u+2に含まれる画素回路１０₃₁～１０_3vに対してそれぞれＯＲ回路４１₃₁～４１_3vを設ける。

　なお、各ＯＲ回路４１₁₁～４１_1vの出力は、例えば測距処理部１０１に入力される。

　画素回路１０₁₁、１０₂₁および１０₃₁を例に取ると、ＯＲ回路４１₁₁は、第１の入力端に画素回路１０₁₁の読み出し配線が接続され、第２の入力端にＯＲ回路４１₂₁の出力が接続される。ＯＲ回路４１₂₁は、第１の入力端に画素回路１０₂₁の読み出し配線が接続され、第２の入力端にＯＲ回路４１₃₁の出力が接続される。ＯＲ回路４１₃₁以降についても同様である。

　この図１２に示す構成に対して、例えば垂直制御部１０２ｂは、信号ＥＮ＿ＳＰＡＤ＿Ｖにより、各グループ１２_u、１２_u+1、１２_u+2、…において位置が対応する各画素回路１０から、同時に読み出しを行わないように制御する。換言すれば、垂直制御部１０２ｂは、列に、（ｖ－１）個おきに配置される複数の画素回路１０のうち１の画素回路１０のみ、読み出し可能に制御する。図１２の例では、垂直制御部１０２ｂは、例えば、画素回路１０₁₁と、画素回路１０₂₁と、画素回路１０₃₁と、から同時に読み出しを行わないように制御する。これに限らず、この列方向の同時読み出しの制御は、水平制御部１０２ａが信号ＥＮ＿Ｆを用いて行うことも可能である。

　一方、この図１２に示す構成では、垂直制御部１０２ｂは、列に連続して配置されるｖ個の画素回路１０からの同時読み出しを指定することができる。このとき、垂直制御部１０２ｂは、同時に読み出しを行う画素回路１０を、グループ１２_u、１２n+1、１２_u+2、…を跨いで指定することができる。すなわち、図１２に示す構成では、列方向に連続するｖ個の画素回路１０が同時読み出し可能である。例えば、グループ１２_uに含まれる先頭から３番目の画素回路１０₁₃から、グループ１２_u+1に含まれる先頭から２番目の画素回路１０₂₂までの、連続して配置されるｖ個の画素回路１０に対して、同時読み出しを指定することが可能である。

　また、垂直制御部１０２ｂは、列において連続して配置されるｖ個の画素回路１０からの同時読み出しを指定する場合、当該列の他の画素回路１０からの読み出しを行わないように制御する。そのため、例えばＯＲ回路４１₁₁の出力は、画素回路１０₁₁、１０₂₁、１０₃₁、…の何れか１つの画素回路１０から読み出された信号Ｖｐｌｓとなる。

　このように、各画素回路１０の読み出し配線の接続と、各画素回路１０に対する読み出し制御を行うことで、列単位での読み出し配線の数を削減することが可能となる。

［２．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の実施形態は、測距データと、それ以外の情報（属性データと呼ぶ）とを出力する場合の出力帯域律速を抑制可能とするものである。より具体的には、第１の実施形態では、測距データと、それ以外の情報（属性データ）とで、出力する頻度を異ならせる。より具体的には、測距データを第１の頻度で出力する場合に、属性データを、第１の頻度より低い第２の頻度で出力する。

（２－１．既存技術について）
　先ず、理解を容易とするために、既存技術による測距データおよび属性データの出力について、概略的に説明する。ここでは、ライン毎に、ラインに含まれる全てのエレメント１１による測距データＸがライン毎に測距装置１から出力され、属性データは、属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓの４種類が測距装置１から出力されるものとする。属性データの具体例については、後述する。

　図１３は、既存技術による出力処理の例を説明するための図である。図１３は、上述した図８と対応する図であって、各部の意味は、図８と共通であるため、ここでの説明を省略する。図１３に示すように、既存技術では、複数の属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓは、それぞれ、測距データＸと同期して出力されていた。この方法では、ライン毎に５系統のデータが出力されることになり、例えばインタフェース１０６の出力帯域が圧迫される。そのため、測距処理を高速に実行した場合であっても、全体としての処理速度は、出力帯域律速となってしまう。

　また、属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓは、それぞれ複数回の測距に付き１回の出力で足りる場合がある。既存技術によれば、この場合、インタフェース１０６から出力される各情報を、外部のホスト装置との通信により切り替えていた。図１４は、既存技術による、属性データの出力をホスト装置との通信により切り替える例を説明するための図である。図１４は、上述した図８と対応する図であって、各部の意味は、図８と共通であるため、ここでの説明を省略する。また、図１４において、測距データＸの系統が省略されている。

　図１４の例の場合、ホスト装置との通信処理に所定の時間を要するため、例えば属性データｐの出力と、属性データｑの出力と、を切り替えるための設定は、時間に余裕のある、例えばフレーム間３５１に実行する必要がある。属性データｐの出力が次の属性データｑの出力に切り替わるまでの時間が長いため、適切なタイミングで情報を出力することが困難となるおそれがある。

（２－２．第１の実施形態に係る出力処理）
　次に、第１の実施形態に係る測距データおよび属性データの出力処理について説明する。第１の実施形態では、異なる複数の属性データの出力を、測距毎すなわち測距データの出力のタイミングに同期して切り替える。

　図１５は、第１の実施形態に係る測距装置の一例の構成を示すブロック図である。図１５において、第１の実施形態に係る測距装置１ａは、上述した図４に示した測距装置１に対して、設定部１１３、設定値記憶部１１４および出力制御部１４０が追加されている。

　また、図１５では、属性データのうち幾つかを取得する手段として、温度測定部１５０と照度測定部１５１とが示されている。温度測定部１５０は、画素アレイ部１００の温度を測定し、温度情報を出力する。照度測定部１５１は、測距装置１の外部の照度（明るさ）すなわち環境光の照度を測定し、照度値を出力する。

　設定値記憶部１１４は、測距装置１が測距を実行する際に用いる１以上の測距条件情報を記憶する。測距条件情報は、例えば、生成部１１１がヒストグラムを生成する際の単位時間ｄを示す情報と、信号処理部１１２がフィルタ処理に用いるフィルタ係数と、を含む設定情報と、測距パターンを設定するための情報と、を含む。また、設定値記憶部１１４は、ヒストグラムデータのピーク形状の種別を示す情報と、測距情報の出力制御に関する出力制御情報と、をさらに記憶することができる。設定値記憶部１１４に記憶される各情報は、例えば外部制御信号に従った全体制御部１０３の制御により、書き換えることができる。

　設定部１１３は、例えば全体制御部１０３の制御に従い、設定値記憶部１１４から測距条件情報を読み出し、読み出した測距条件情報に基づき、生成部１１１および信号処理部１１２に対するパラメータなどの設定を行う。

　出力制御部１４０は、信号処理部１１２から出力される測距データをインタフェース１０６に対して出力する。このとき、出力制御部１４０は、測距データに含まれる各情報のうち、例えば設定部１１３により指定された情報を選択して出力することができる。

　出力制御部１４０は、上述したように、信号処理部１１２から測距データが供給される。また、出力制御部１４０は、温度測定部１５０から出力された温度情報と、照度測定部１５１から出力された照度情報と、が属性データとして供給される。さらに、出力制御部１４０は、画素アレイ部１００から、図示されない経路を介して、画素アレイ部１００に供給される電源の電圧を示す電圧値情報を、属性データとして取得することができる。さらにまた、出力制御部１４０は、設定値記憶部１１４に記憶される各情報のうち、測距装置１の外部に出力するための情報（外部出力情報と呼ぶ）を、属性データとして取得することができる。

　出力制御部１４０は、これら測距データおよび属性データの、インタフェース１０６に対する出力を制御する。例えば、出力制御部１４０は、設定値記憶部１１４に記憶される出力制御情報に基づき、これら測距データ、および、属性データに含まれる各情報の出力タイミングを制御する。また、出力制御部１４０は、設定値記憶部１１４に記憶される出力制御情報に基づき、測距データの出力をエレメント１１毎に制御することも可能である。

　図１６は、第１の実施形態に係る測距装置１ａにおける出力処理について説明するための図である。各部の意味は、図８と共通であるため、ここでの説明を省略する。図１６において、属性データは、属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓの４種類が測距装置１ａから、それぞれ１フレーム期間に少なくとも１回、測距装置１ａから出力されればよいものとする。図１６の例では、出力制御部１４０は、複数の属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓを、測距単位（ライン単位）で切り替えている。すなわち、出力制御部１４０は、複数の属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓを、時分割で、データの種類毎にインタフェース１０６から出力させる。

　より具体的に説明する。図１６において、説明のため、１フレームが８ラインを含み、各ラインにおける測距に応じて、各ラインに同期して測距データＸ₁、Ｘ₂、…、Ｘ₈が出力されるものとする。第１ライン目（図１６の左端）の測距に応じて、測距データＸ₁と、属性データｐとが出力される。第２ライン目の測距に応じて、測距データＸ₂と、属性データｑとが出力される。同様にして、第３ライン目の測距に応じて測距データＸ₃および属性データｒが出力され、第４ライン目の測距に応じて測距データＸ₄および属性データｓが出力される。

　これによれば、各ライン（測距単位）において出力されるデータが、測距データと、１系統の属性データの２系統となり、例えば図１３を用いて説明した既存技術の例と比較して、出力帯域の圧迫が抑制される。

　出力制御部１４０は、これら属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓの出力のオン／オフを、測距毎に切り替える。例えば、出力制御部１４０は、各属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓを所定のタイミングで取得し、取得した各属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓを、出力制御部１４０が備えるレジスタにそれぞれ格納する。出力制御部１４０は、測距毎（ライン毎）に、属性データを読み出すレジスタを切り替える。このように、複数の属性データのうち出力する属性データを、出力制御部１４０の内部で切り替えることで、例えば図１４を用いて説明した既存技術の例と比較して、より高速な出力切り替えを実現できる。したがって、第１の実施形態が適用された測距装置１ａは、より高速な測距処理を実現可能である。

（２－３．測距装置から出力される情報の例）
　次に、第１の実施形態に係る測距装置１ａにおいて、出力制御部１４０により出力される測距データおよび属性データの例について説明する。

　先ず、図１７および図１８Ａ～図１８Ｃを用いて測距データの例について説明する。図１７は、各エレメント１１（画素回路１０）が受光した時刻に基づくヒストグラムの例を示す図である。なお、図１７に示されるヒストグラム５０は、曲線にて近似されており、横軸が時間ｔとされている。

　図１７において、例えば左端が光源部２による発光タイミングの時間ｔ₀であるものとする。右方向に向けて受光タイミングが遅くなり、光源部２で発光された光がより遠距離にて反射されたことを示している。すなわち、図１７において右方向に向けて、被測定物との距離Ｄが大きくなる。

　図１７の例では、時間ｔ₁₀、ｔ₁₁およびｔ₁₂に、それぞれヒストグラムのピーク５１ａ、５１ｂおよび５１ｃが検出されている。これらピーク５１ａ、５１ｂおよび５１ｃが検出された各時間ｔ₁₀、ｔ₁₁およびｔ₁₂を、それぞれピーク位置と呼ぶ。また、図２のヒストグラムにおいて範囲３１１で示した環境光成分をオフセットとして差し引いた高さを、ピーク強度と呼ぶ。また、ピーク５１ａを例に取り、ピーク５１ａが開始する時間を開始位置Ｐ_st、終了する時間を終了位置Ｐ_edと呼ぶ。開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edは、例えば曲線近似したヒストグラム５０の微分をとることで検出できる。

　信号処理部１１２は、生成部１１１において生成されたヒストグラムに基づき、上述のピーク位置と、ピーク強度と、開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edとを取得する。

　信号処理部１２は、さらに、ヒストグラムのピークの形状を示す形状情報を取得する。図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１８Ｃは、ヒストグラムのピーク形状の例を模式的に示す図である。図１８Ａは、ヒストグラム５０において一対の開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edの間に１つのピーク５１が検出される例を示している。このピーク５１の形状を、通常形状と呼ぶ。

　図１８Ｂは、ヒストグラム５０において一対の開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edの間に、位置が近接した２つのピーク５１ｄおよび５１ｅが検出される例を示している。この図１８Ｂの場合、ピーク５１ｄおよび５１ｅの間がヒストグラム５０のオフセット高さより所定以上高いため、ピーク５１ｄおよび５１ｅが１つのピークが割れたものと考え、この位置が近接した２つのピーク５１ｄおよび５１ｅによる形状を、ピーク割れ形状と呼ぶ。

　また、図１８Ｃは、ピーク５１ｆが、ヒストグラム５０において一対の開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edの間に、極めて近接し且つ連続した多数のピークを含んで検出される例を示している。この極めて近接し且つ連続した多数のピークを含むピーク５１ｆの形状を、ピーク連続発生形状と呼ぶ。

　信号処理部１１２は、生成部１１１から供給されたヒストグラム５０を解析して、ヒストグラム５０に含まれるピークの形状が通常形状、ピーク割れ形状およびピーク連続発生形状の何れであるかを求め、例えば当該ピークの情報に対して、ピークの形状を示す形状情報を関連付ける。

　第１の実施形態では、出力制御部１４０は、エレメント１１毎に、次の（１）～（３）の情報のうち何れかを測距データとして出力する。

（１）ヒストグラム５０の全情報
　この場合、ヒストグラム５０の全情報とは、ヒストグラム５０の各ビンにおける頻度を示す情報となる。出力制御部１４０は、生成部１１１で生成されたヒストグラム５０の全情報を、信号処理部１１２から受け取り、測距データとして出力する。

（２）ピーク周辺のヒストグラム５０の情報
　信号処理部１１２は、生成部１１１から受け取ったヒストグラム５０を解析してピークの開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edを求める。１つのヒストグラム５０に複数のピークが検出された場合には、これら複数のピークそれぞれについて、開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edを求める。信号処理部１１２は、これらピークの開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edを示す情報と、当該開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edの間の各ビンにおける頻度を示す情報と、を出力制御部１４０に渡す。出力制御部１４０は、信号処理部１１２から受け取ったこれらの情報を、測距データとして出力する。

（３）ピーク情報
　信号処理部１１２は、生成部１１１から受け取ったヒストグラム５０を解析して、ピーク位置と、当該ピーク位置のピークの開始位置Ｐ_stおよび終了位置Ｐ_edと、当該ピークのピーク強度および形状情報と、を求める。１つのヒストグラム５０に複数のピークが検出された場合には、これら複数のピークそれぞれについて、これらの情報を求める。信号処理部１１２は、これらの各情報を、出力制御部１４０に渡す。出力制御部１４０は、信号処理部１１２から受け取ったこれらの情報を、測距データとして出力する。

　上述した（１）ヒストグラム５０の全情報、（２）ピーク周辺のヒストグラム５０の情報、および、（３）ピーク情報、のうち、データを受け取って得られる情報量、および、出力データ量は、それぞれ（１）＞（２）＞（３）となる。また、（１）ヒストグラム５０の全情報、から、（２）ピーク周辺のヒストグラム５０の情報、を作成することができる。さらに、（２）ピーク周辺のヒストグラム５０の情報、から、（３）ピーク情報、を作成することができる。すなわち、（１）から（２）、（２）から（３）と、情報量を圧縮し出力データ量を小さくすることができる。

　次に、測距装置１から出力される属性データの例について説明する。属性データは、（４）画素（エレメント１１）に係る情報と、（５）外乱光に係る情報と、（６）画素アレイ部１００のキャリブレーションに係る情報と、（７）画素アレイ部１００の動作に影響を与えるパラメータの情報と、に大別できる。

（４）画素に係る情報
　画素すなわちエレメント１１を識別するための画素識別情報などのヘッダ情報である。例えば、画素アレイ部１００においてスキャンの対象となる、すなわち、測距装置１ａにおいて、画素信号が出力されるエレメント１１を識別する情報が、全体制御部１０３から測距処理部１０１に渡される。測距処理部１０１において、例えば変換部１１０は、画素アレイ部１００から供給される画素信号を時間情報に変換し、この時間情報にヘッダ情報として画素識別情報を付加する。なお、画素識別情報を付加する機能は、常時オンまたは常時オフとする。

（５）外乱光に係る情報
　外乱光は、照度測定部１５１により測定される。より具体的には、出力制御部１４０は、照度測定部１５１から、測距処理中の、光源部２においてレーザ光が発光されていない期間に測定された測距装置１の外部の照度を、外乱光の照度として測定する。測距装置１ａは、測定した外乱光の照度を示す外乱光情報を、数ライン期間に１回程度の頻度、あるいは、数フレーム期間に１回の頻度で出力する。また、外乱光情報は、隣接する画素（エレメント１１）では変化が無いものと考えることができ、シーンによっては、直前に測定された外乱光による外乱光情報を出力することも可能である。

（６）キャリブレーションに係る情報
　画素アレイ部１００は、受光タイミングを正確に測定するために、キャリブレーションを例えば定期的に実行する。キャリブレーションの一例として、画素アレイ部１００の配線遅延の補正が挙げられる。例えば、基準パルスを画素アレイ部１００のラインの一端に入力して、他端での遅延量を測定する。１フレーム期間中に異なるラインで複数回、遅延量を測定することで、より精度を上げることができる。キャリブレーションに係る情報（キャリブレーション情報）は、例えば数ライン期間に１回程度の頻度で取得され出力される。測距装置１ａは、例えば、測定された遅延量に基づき求められる、受光素子検出およびサンプリングの配線遅延補正情報を、キャリブレーション情報として取得する。

（７）画素アレイ部１００の動作に影響を与えるパラメータの情報
　画素アレイ部１００の温度、画素アレイ部１００に供給される電源の電圧は、画素アレイ部１００の動作に影響を与えるパラメータである。測距装置１ａは、例えば画素アレイ部１００に密着して設けられる温度測定部１５０により温度を測定する。また、測距装置１ａは、例えば全体制御部１０３あるいは画素制御部１０２により、画素アレイ部１００に供給される電源の電圧を測定する。測距装置１ａによる、画素アレイ部１００の温度および電圧は、例えば１フレーム期間に１回程度の頻度で出力される。これら温度および電圧を示す情報は、例えば上述した、画素アレイ部１００から出力される画素信号に基づく測距データを補正するためのキャリブレーション情報として用いることができる。

　上述した各属性データに関し、出力する属性データを示す情報や、当該属性データを出力する頻度を示す情報は、例えば、設定値記憶部１１４に予め記憶される。また、設定値記憶部１１４に対して、測距データに関し、上述した（１）ヒストグラム５０の全情報、（２）ピーク周辺のヒストグラム５０の情報、および、（３）ピーク情報、のうち何れを出力するかを示す情報も、予め記憶させておくことができる。

　出力制御部１４０は、設定値記憶部１１４に記憶されるこれらの情報を、設定部１１３を介して取得し、取得した情報に従い出力する測距データの選択、および、各属性データの出力タイミングを制御する。これに限らず、出力制御部１４０がメモリを有し、出力する測距データと、出力する属性データを示す情報、および、当該属性データを出力する頻度を示す情報とを、このメモリに予め記憶しておいてもよい。

（２－４．変形例）
　次に、第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態の変形例は、属性データの出力タイミングを、複数のパターンから選択可能としたものである。図１９は、第１の実施形態の変形例に係る測距装置１ａにおける出力処理について説明するための図である。図１９に示されるように、ライン期間毎に出力される測距データＸに対して、属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓは、パターン（１）～（４）として示されるように、複数のパターンでの出力が可能とされている。

　図１９の例では、パターン（１）は、各属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓがライン期間毎に順次出力されるパターンである。パターン（２）は、属性データｐおよびｑがライン期間毎に交互に出力されるパターンである。パターン（３）は、属性データｐが１ライン、属性データｑが２ライン期間、属性データｒが１ライン期間で出力されるパターンである。また、パターン（４）は、属性データｐが３ライン期間、属性データｑが４ライン期間、属性データｒが１ライン期間で出力されるパターンである。なお、これらのパターン（１）～（４）は、説明のための例であって、これらに限定されるものではない。

　これらパターン（１）～（４）のうち、各属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓを出力するために用いるパターンを示す情報は、例えば設定値記憶部１１４に予め記憶される。出力制御部１４０は、設定値記憶部１１４に記憶される当該情報を、設定部１１３を介して取得し、取得した情報に示されるパターンに従い、各属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓが格納されるレジスタから、属性データを読み出すレジスタを選択する。これにより、出力帯域の圧迫が抑制されると共に、各属性データｐ、ｑ、ｒおよびｓを、適切なタイミングで出力することができる。

［３．第２の実施形態］
　次に、本開示の第２の実施形態について説明する。本開示の第２の実施形態は、出力する測距データを削減可能とするものである。より具体的には、第２の実施形態では、第１の測距データを第１の頻度で出力する場合に、第２の測距データを、第１の頻度より低い第２の頻度で出力する。

　なお、第２の実施形態では、図１５を用いて説明した第１の実施形態に係る測距装置１ａの構成をそのまま適用できるので、装置構成についての説明を省略する。

　図２０は、第２の実施形態に係る測距データの出力処理を説明するための図である。図２０は、上述した図１７と対応する図であって、各エレメント１１（画素回路１０）が受光した時刻に基づくヒストグラム５０の例を示している。図２０において、時間ｔ₁₀、ｔ₁₁およびｔ₁₂に、それぞれヒストグラム５０のピーク５１ａ、５１ｂおよび５１ｃが検出されている。

　図２１は、画素アレイ部１００全体による測距処理の例を模式的に示す図である。図２１において、領域３４０は、画素アレイ部１００におけるフレームに対応する。すなわち、図２１は、領域３４０から見たシーンを模式的に示している。測距装置１ａは、先ず、領域３４０の下端の、ラインに対応する領域３４１ａを水平方向にスキャンし、領域３４１ａのスキャンが終了すると、この水平方向のスキャンを、領域３４０に含まれる各ラインを垂直方向に順次切り替えて、繰り返し実行する。領域３４０の上端のラインである領域３４１ｂのスキャンが終了すると、領域３４０に対するスキャンが完了する。

　領域３４０において、近距離に対象物体３４２が存在し、遠距離に対象物体３４３が存在するものとする。この場合、対象物体３４２は、例えば図２０のピーク５１ａに対応し、対象物体３４３は、例えば図２０のピーク５１ｃに対応する。

　ここで、所定の距離Ｄ_thを考える。図２０の例では、距離Ｄ_thは、時間ｔ₁₀に対応する距離より遠距離であって、時間ｔ₁₁およびｔ₁₂に対応する距離より近距離とされている。この距離Ｄ_thに対して近い距離（距離Ｄ_th未満の距離）に対応する測距データを、上述した第１の測距データとする。一方、距離Ｄ_thに対して遠い距離（距離Ｄ_th以上の距離）を、上述した第２の測距データとする。

　図２０の例では、第１の測距データには、時間ｔ₁₀に対応する測距データが含まれ、第２の測距データには、時間ｔ₁₁およびｔ₁₂に対応する各測距データが含まれる。第２の測距データを出力する頻度を、第１の測距データを出力する頻度よりも低くする。すなわち、一般的に、遠距離では、近距離と比較して、シーンの変化が少ない。そのため、例えば閾値となる距離Ｄ_thを定め、距離Ｄ_thに対して遠距離の距離範囲から計測された測距データを間引いて出力し、距離Ｄ_thに対して遠距離の測距データの出力を抑制する。

　以下では、距離Ｄ_thに対して遠距離の距離範囲から計測された測距データを、遠距離領域データと呼び、距離Ｄ_thに対して近距離の距離範囲から計測された測距データを、近距離領域データと呼ぶ。

　このとき、第２の実施形態では、間引いたエレメント１１の測距データを補間可能なように、間引き方を予め定められたパターンに従い切り替える。例えば、出力制御部１４０は、奇数番のフレーム期間（フレーム（ｏｄｄ）とする）において、奇数番のラインの奇数番の位置のエレメント１１と、偶数番のラインの偶数番のエレメント１１と、で遠距離領域データを出力しない。また、出力制御部１４０は、偶数番のフレーム期間（フレーム（ｅｖｅｎ）とする）において、奇数番のラインの偶数番の位置のエレメント１１と、偶数番のラインの奇数番のエレメント１１と、で遠距離領域データを出力しない。

　図２２Ａおよび図２２Ｂを用いて、より具体的に説明する。なお、図２２Ａおよび図２２Ｂでは、説明のため、画素アレイ部１００において、エレメント１１は、行、列方向に（５×４）個の画素回路１０を含み、フレームは、５ラインを含むものとして示している。また、各ラインは、フレームの下端から第１ラインＬ＃１、第２ラインＬ＃２、第３ラインＬ＃３、…とされ、エレメント１１のラインに垂直方向の並びを第１カラム（列）Ｃｏｌ＃１、第２カラムＣｏｌ＃２、第３カラムＣｏｌ＃３、…としている。さらに、各エレメント１１のうち、斜線を付したエレメント１１は、近距離領域データおよび遠距離領域データを出力する。

　図２２Ａは、第２の実施形態に係る、奇数番のフレーム期間（ｏｄｄ）における間引きの例を示す図である。奇数番のラインである第１ラインＬ＃１、第３ラインＬ＃３では、奇数番のカラムＣｏｌ＃１、Ｃｏｌ＃３、…のエレメント１１（すなわち、ライン内の奇数番のエレメント１１）において、遠距離領域データを出力しない。一方、偶数番のラインである第２ラインＬ＃２、第４ラインＬ＃４では、偶数番のカラムＣｏｌ＃２、Ｃｏｌ＃４、…のエレメント１１（すなわち、ライン内の偶数番のエレメント１１）において、遠距離領域データを出力しない。

　図２２Ｂは、第２の実施形態に係る、偶数番のフレーム期間（ｅｖｅｎ）における間引きの例を示す図である。奇数番のラインである第１ラインＬ＃１、第３ラインＬ＃３では、偶数番のカラムＣｏｌ＃２、Ｃｏｌ＃４、…のエレメント１１（すなわち、ライン内の偶数番のエレメント１１）において、遠距離領域データを出力しない。一方、偶数番のラインである第２ラインＬ＃２、第４ラインＬ＃４では、奇数番のカラムＣｏｌ＃１、Ｃｏｌ＃３、…のエレメント１１（すなわち、ライン内の奇数番のエレメント１１）において、遠距離領域データを出力しない。

　このように、各フレーム期間において遠距離領域データを出力しないエレメント１１を予め設定しておくことで、測距装置１ａから出力される測距データを削減することが可能となり、より高速な測距処理を実現可能である。

　また、フレーム期間毎およびライン毎に交互に、遠距離領域データを出力しないエレメント１１を切り替えることで、当該エレメント１１における遠距離領域データを、遠距離領域データを出力しないエレメント１１に対し、フレーム内の隣接するエレメント１１、および、時間的に隣接する複数のフレーム期間で位置が対応するエレメント１１を用いて、補間することが可能となる。

　なお、上述では、閾値の距離Ｄ_thに基づき遠距離領域データを出力しないエレメント１１を設けているが、これはこの例に限定されない。例えば、距離Ｄ_thに基づき、遠距離領域データをｎ個まで出力するエレメント１１と、（ｎ／２）個まで出力するエレメント１１と、を設けてもよい。また、距離Ｄ_thに基づき、遠距離領域データにおけるピーク強度が所定以下のピーク情報を出力しないエレメント１１を設けてもよい。

［４．第３の実施形態］
　次に、本開示の第３の実施形態について説明する。本開示の第３の実施形態は、出力する測距データを削減可能とするものである。より具体的には、第３の実施形態では、条件判定に基づき、遠距離領域データの出力を抑制するエレメント１１を決定する。

　図２３は、第３の実施形態に係る出力処理を説明するための模式図である。なお、図２３は、上述した図２１と同一のシーンが示されている。図２３において、ラインとしての領域３４１ｃのスキャンにおいて、エレメント１１ａ、１１ｂおよび１１ｃにて、対象物体３４２が近距離、例えば上述の閾値の距離Ｄ_th未満の距離に検出されたものとする。また、当該領域３４１ｃのスキャンにおいて、エレメント１１ｄおよび１１ｅにて、対象物体３４３が遠距離、例えば上述の閾値の距離Ｄ_th以上の距離に検出されたものとする。

　ここで、測距データの出力帯域を考え、ある一定の出力帯域内において、ライン毎にＮ個の測距データを出力可能であるものとする。すなわち、ラインがｍ個のエレメント１１を含む場合、各エレメント１１が出力する平均の測距データ数は、Ｎ／ｍ［個］となる。この場合において、各エレメント１１について検出された対象物体の距離に基づき、各エレメント１１において出力する測距データの数を調整する。

　例えば、図２３の領域３４１ｃにおいて、各エレメント１１が４個のピーク（測距データ）を出力可能であるものとする。この場合に、近距離の対象物体３４２が検出されたエレメント１１ａ、１１ｂおよび１１ｃでは、６個のピークを出力可能とする一方で、遠距離の対象物体３４３が検出されたエレメント１１ｄおよび１１ｅでは、２個のピークを出力可能とする。すなわち、一定の出力帯域内において領域３４１ｃの全体で出力可能なピーク数を維持しつつ、遠距離のピークの出力数を減らし、近距離のピークの出力数を増やす。

　このように、測距結果に基づきエレメント１１毎に出力する測距データの数を調整することで、当該エレメント１１が含まれるラインにおける出力帯域律速を回避しつつ、適切に測距データを出力することが可能となる。またこれにより、第３の実施形態が適用された測距装置１ａは、より高速な測距処理を実現可能である。

　図２４は、第３の実施形態に係る出力処理を示す一例のフローチャートである。この図２４のフローチャートによる処理は、例えばエレメント１１毎に実行される。ステップＳ１００で、出力制御部１４０は、信号処理部１１２から供給された対象のエレメント１１における測距データに基づき、当該エレメント１１で検出された対象物体が遠距離の物体であるか否かを判定する。出力制御部１４０は、遠距離の物体であると判定した場合（ステップＳ１００、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１０１に移行させる。

　ステップＳ１０１で、出力制御部１４０は、当該エレメント１１の出力データ数を予め定められた最小値に設定し、処理をステップＳ１２０に移行させる。

　一方、出力制御部１４０は、ステップＳ１００で検出された対象物体が近距離の物体であると判定した場合（ステップＳ１００、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１１０に移行させる。ステップＳ１１０で、出力制御部１４０は、出力帯域内で出力可能な出力データ数のピーク値（最大値）を算出する。次のステップＳ１１１で、出力制御部１４０は、ステップＳ１１０で算出されたピーク値を、出力データ数に設定し、処理をステップＳ１２０に移行させる。

　ステップＳ１２０で、出力制御部１４０は、ステップＳ１０１またはステップＳ１１１で設定された出力データ数に応じて、測距データを出力する。

　なお、上述では、測距処理を実行直後のエレメント１１に対して判定を行っているが、これはこの例に限定されない。例えば、対象のエレメント１１の周辺のエレメント１１における測距結果に基づき、対象のエレメント１１における出力データ数の判定を実行することができる。また、対象のエレメント１１に対応する、例えば直前のフレームにおけるエレメント１１の測距結果、あるいは、当該直前のフレームにおける対象のエレメント１１の周辺のエレメント１１での測距結果に基づき、対象のエレメント１１における出力データ数の判定を実行することもできる。

　また、上述では、対象物体が検出されたエレメント１１について、当該対象物体までの距離に応じて、出力する測距データの数を調整していたが、これはこの例に限定されない。例えば、対象物体として遠距離の対象物体のみが検出されたエレメント１１について、測距データは常時（例えばライン期間毎）出力し、その他の情報（例えば属性データ）は間引いて、例えば数フレーム期間に１回、出力することもできる。またこの場合、奇数番および偶数番のフレーム期間あるいはラインで、その他の情報を出力するエレメント１１を切り替えることも可能である。このとき、１フレーム当たりの測距データの出力数は、一定とすると好ましい。

［５．第４の実施形態］
　次に、第４の実施形態として、本開示に係る、第１の実施形態およびその変形例、ならびに、第２、第３の実施形態による測距装置１ａの適用例について説明する。図２５は、上述の第１の実施形態およびその変形例、ならびに、第２、第３の実施形態に係る測距装置１ａを使用する使用例を示す図である。

　上述した第１の実施形態およびその変形例、ならびに、第２、第３の実施形態による測距装置１ａ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。

（５－１．本開示の測距装置を車両に搭載する場合のより具体的な例）
　本開示に係る測距装置１ａの応用例として、当該測距装置１ａを車両に搭載して使用する場合のより具体的な例について説明する。図２６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２６に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。

　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。

　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。

　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。

　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。

　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。

　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット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及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２６の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。

　図２７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。図２７では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。

　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び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２５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。

　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。

　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。

　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、撮像部１２０３１として、本開示の第１の実施形態およびその変形例、ならびに、第２、第３の実施形態に係る測距装置１ａを、撮像部１２０３１に適用できる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、より高速な測距が可能となり、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）
　受光素子を含む受光部と、
　光源が発光した発光タイミングから前記受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、
　前記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く被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、
　前記出力部に出力させるデータを制御する出力制御部と、
を備え、
　前記出力制御部は、
　前記距離を示すデータのうち、第１の距離を示すデータを第１の頻度で前記出力部に出力させ、第２の距離を示すデータを第２の頻度で前記出力部に出力させる、
測距装置。
（２）
　前記第１の距離は、第１の距離範囲に含まれる距離であり、
　前記第２の距離は、該第１の距離範囲よりも遠い距離の第２の距離範囲に含まれる距離であり、
　前記出力制御部は、
　前記第２の距離を示すデータを、前記第１の頻度よりも低い前記第２の頻度で、前記出力部に出力させる、
前記（１）に記載の測距装置。
（３）
　前記時間計測部は、
　１以上の前記受光素子を含む画素毎に前記計測値を取得し、
　前記出力制御部は、
　前記第１の距離を示すデータと、前記第２の距離を示すデータとを、前記画素毎に切り替えて前記出力部に出力させる、
前記（１）または（２）に記載の測距装置。
（４）
　前記出力制御部は、
　前記出力部に出力させる前記第１の距離を示すデータと、前記第２の距離を示すデータと、を予め定められたパターンに従い切り替える、
前記（１）乃至（３）の何れかに記載の測距装置。
（５）
　前記受光部に含まれる前記受光素子は、行列状の配列で配置され、
　前記出力制御部は、
　前記第１の距離を示すデータと、前記第２の距離を示すデータと、を出力する前記パターンを、フレーム期間毎に切り替える、
前記（４）に記載の測距装置。
（６）
　前記出力制御部は、
　前記画素毎の前記距離を示すデータを前記第１の頻度および前記第２の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを、該計測値に基づき判定する、
前記（３）に記載の測距装置。
（７）
　前記出力制御部は、
　前記画素のうち対象となる対象画素の周辺の画素それぞれの前記計測値に基づき、該対象画素の前記距離を示すデータを前記第１の頻度および前記第２の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを判定する、
前記（３）に記載の測距装置。
（８）
　前記受光部に含まれる前記受光素子は、行列状の配列で配置され、
　前記出力制御部は、
　前記画素毎の前記距離を示すデータを前記第１の頻度および前記第２の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを、直前に計測された、前記配列に含まれる全ての有効な前記受光素子を含むフレームの前記計測値に基づき判定する、
前記（３）に記載の測距装置。
（９）
　前記出力制御部は、
　前記第１の距離を示すデータおよび前記第２の距離を示すデータとは異なるデータを、前記第１の頻度よりも低い第３の頻度でさらに前記出力部により出力させる、
前記（１）乃至（８）の何れかに記載の測距装置。
（１０）
　前記異なるデータは、
　１以上の前記受光素子を含み、前記時間計測部が前記計測値を取得する単位である画素を識別する識別情報を含む、
前記（９）に記載の測距装置。
（１１）
　当該測距装置の外部の照度を測定する照度測定部をさらに備え、
　前記異なるデータは、
　前記照度測定部により測定された前記照度を示す情報を含む、
前記（９）または（１０）に記載の測距装置。
（１２）
　前記異なるデータは、
　前記計測値を補正するためのキャリブレーション情報を含む、
前記（９）乃至（１１）の何れかに記載の測距装置。
（１３）
　前記キャリブレーション情報は、
　前記受光部における配線遅延の情報を含む、
前記（１２）に記載の測距装置。
（１４）
　前記受光部の温度を計測する温度計側部をさらに備え、
　前記キャリブレーション情報は、
　前記温度計側部が計測した前記温度を示す情報を含む、
前記（１２）または（１３）に記載の測距装置。
（１５）
　前記キャリブレーション情報は、
　前記受光部に供給される電源の電圧を示す情報を含む、
前記（１２）乃至（１４）の何れかに記載の測距装置。
（１６）
　受光素子を含む受光部と、
　光源が発光した発光タイミングから前記受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、
　前記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く被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、
　前記出力部を制御する出力制御部と、
を備え、
　前記出力制御部は、
　前記距離を示すデータを第１の頻度で出力し、前記距離を示すデータとは異なるデータを第２の頻度で出力するように前記出力部を制御する、
測距装置。
（１７）
　前記出力制御部は、
　前記異なるデータを、前記第１の頻度よりも低い前記第２の頻度で前記出力部に出力させる、
前記（１６）に記載の測距装置。
（１８）
　前記出力制御部は、
　前記異なるデータを、該異なるデータの種類毎に時分割で前記出力部に出力させる、
前記（１６）または（１７）に記載の測距装置。
（１９）
　前記出力制御部は、
　予め定められたパターン基づくタイミングで、前記異なるデータを前記出力部により出力させる、
前記（１６）乃至（１８）の何れかに記載の測距装置。
（２０）
　前記時間計測部は、
　１以上の前記受光素子を含む画素毎に前記計測値を取得し、
　前記異なるデータは、
　前記画素を識別する識別情報を含む、
前記（１６）乃至（１９）の何れかに記載の測距装置。
（２１）
　当該測距装置の外部の照度を測定する照度測定部をさらに備え、
　前記異なるデータは、
　前記照度測定部により測定された前記照度を示す情報を含む、
前記（１６）乃至（２０）の何れかに記載の測距装置。
（２２）
　前記異なるデータは、
　前記計測値を補正するためのキャリブレーション情報を含む、
前記（１６）乃至（２１）の何れかに記載の測距装置。
（２３）
　前記キャリブレーション情報は、
　前記受光部における配線遅延の情報を含む、
前記（２２）に記載の測距装置。
（２４）
　前記受光部の温度を計測する温度計側部をさらに備え、
　前記キャリブレーション情報は、
　前記温度計側部が計測した前記温度を示す情報を含む、
前記（２２）または（２３）に記載の測距装置。
（２５）
　前記キャリブレーション情報は、
　前記受光部に供給される電源の電圧を示す情報を含む、
前記（２２）乃至（２４）の何れかに記載の測距装置。
（２６）
　前記出力制御部は、
　前記距離を示すデータとは別の距離を示すデータを、前記第１の頻度よりも低い第３の頻度で前記出力部に出力させる、
前記（１６）乃至（２５）の何れかに記載の測距装置。
（２７）
　前記距離は、第１の距離範囲に含まれる距離であり、
　前記別の距離は、該第１の距離範囲よりも遠い距離の第２の距離範囲に含まれる距離である、
前記（２６）に記載の測距装置。

１，１ａ，３００　測距装置
１０　画素回路
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ　エレメント
５０　ヒストグラム
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ　ピーク
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
１１３　設定部
１１４　設定値記憶部
１４０　出力制御部
１５０　温度測定部
１５１　照度測定部
３４０，３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃ　領域
３４２，３４３　対象物体

Claims

　受光素子を含む受光部と、
　光源が発光した発光タイミングから前記受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、
　前記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く被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、
　前記出力部に出力させるデータを制御する出力制御部と、
を備え、
　前記出力制御部は、
　前記距離を示すデータのうち、第１の距離を示すデータを第１の頻度で前記出力部に出力させ、第２の距離を示すデータを第２の頻度で前記出力部に出力させる、
測距装置。
　前記第１の距離は、第１の距離範囲に含まれる距離であり、
　前記第２の距離は、該第１の距離範囲よりも遠い距離の第２の距離範囲に含まれる距離であり、
　前記出力制御部は、
　前記第２の距離を示すデータを、前記第１の頻度よりも低い前記第２の頻度で、前記出力部に出力させる、
請求項１に記載の測距装置。
　前記時間計測部は、
　１以上の前記受光素子を含む画素毎に前記計測値を取得し、
　前記出力制御部は、
　前記第１の距離を示すデータと、前記第２の距離を示すデータとを、前記画素毎に切り替えて前記出力部に出力させる、
請求項１に記載の測距装置。
　前記出力制御部は、
　前記出力部に出力させる前記第１の距離を示すデータと、前記第２の距離を示すデータと、を予め定められたパターンに従い切り替える、
請求項１に記載の測距装置。
　前記受光部に含まれる前記受光素子は、行列状の配列で配置され、
　前記出力制御部は、
　前記第１の距離を示すデータと、前記第２の距離を示すデータと、を出力する前記パターンを、フレーム期間毎に切り替える、
請求項４に記載の測距装置。
　前記出力制御部は、
　前記画素毎の前記距離を示すデータを前記第１の頻度および前記第２の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを、該計測値に基づき判定する、
請求項３に記載の測距装置。
　前記出力制御部は、
　前記画素のうち対象となる対象画素の周辺の画素それぞれの前記計測値に基づき、該対象画素の前記距離を示すデータを前記第１の頻度および前記第２の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを判定する、
請求項３に記載の測距装置。
　前記受光部に含まれる前記受光素子は、行列状の配列で配置され、
　前記出力制御部は、
　前記画素毎の前記距離を示すデータを前記第１の頻度および前記第２の頻度の何れで前記出力部に出力させるかを、直前に計測された、前記配列に含まれる全ての有効な前記受光素子を含むフレームの前記計測値に基づき判定する、
請求項３に記載の測距装置。
　前記出力制御部は、
　前記第１の距離を示すデータおよび前記第２の距離を示すデータとは異なるデータを、前記第１の頻度よりも低い第３の頻度でさらに前記出力部により出力させる、
請求項１に記載の測距装置。
　前記異なるデータは、
　１以上の前記受光素子を含み、前記時間計測部が前記計測値を取得する単位である画素を識別する識別情報を含む、
請求項９に記載の測距装置。
　当該測距装置の外部の照度を測定する照度測定部をさらに備え、
　前記異なるデータは、
　前記照度測定部により測定された前記照度を示す情報を含む、
請求項９に記載の測距装置。
　前記異なるデータは、
　前記計測値を補正するためのキャリブレーション情報を含む、
請求項９に記載の測距装置。
　前記キャリブレーション情報は、
　前記受光部における配線遅延の情報を含む、
請求項１２に記載の測距装置。
　前記受光部の温度を計測する温度計側部をさらに備え、
　前記キャリブレーション情報は、
　前記温度計側部が計測した前記温度を示す情報を含む、
請求項１２に記載の測距装置。
　前記キャリブレーション情報は、
　前記受光部に供給される電源の電圧を示す情報を含む、
請求項１２に記載の測距装置。
　受光素子を含む受光部と、
　光源が発光した発光タイミングから前記受光素子が受光した受光タイミングまで、の時間を計測して計測値を取得する時間計測部と、
　前記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く被測定物までの距離を示すデータを出力する出力部と、
　前記出力部を制御する出力制御部と、
を備え、
　前記出力制御部は、
　前記距離を示すデータを第１の頻度で出力し、前記距離を示すデータとは異なるデータを第２の頻度で出力するように前記出力部を制御する、
測距装置。
　前記出力制御部は、
　前記異なるデータを、前記第１の頻度よりも低い前記第２の頻度で前記出力部に出力させる、
請求項１６に記載の測距装置。
　前記出力制御部は、
　前記異なるデータを、該異なるデータの種類毎に時分割で前記出力部に出力させる、
請求項１６に記載の測距装置。
　前記出力制御部は、
　予め定められたパターン基づくタイミングで、前記異なるデータを前記出力部により出力させる、
請求項１６に記載の測距装置。
　前記時間計測部は、
　１以上の前記受光素子を含む画素毎に前記計測値を取得し、
　前記異なるデータは、
　前記画素を識別する識別情報を含む、
請求項１６に記載の測距装置。
　当該測距装置の外部の照度を測定する照度測定部をさらに備え、
　前記異なるデータは、
　前記照度測定部により測定された前記照度を示す情報を含む、
請求項１６に記載の測距装置。
　前記異なるデータは、
　前記計測値を補正するためのキャリブレーション情報を含む、
請求項１６に記載の測距装置。
　前記キャリブレーション情報は、
　前記受光部における配線遅延の情報を含む、
請求項２２に記載の測距装置。
　前記受光部の温度を計測する温度計側部をさらに備え、
　前記キャリブレーション情報は、
　前記温度計側部が計測した前記温度を示す情報を含む、
請求項２２に記載の測距装置。
　前記キャリブレーション情報は、
　前記受光部に供給される電源の電圧を示す情報を含む、
請求項２２に記載の測距装置。
　前記出力制御部は、
　前記距離を示すデータとは別の距離を示すデータを、前記第１の頻度よりも低い第３の頻度で前記出力部に出力させる、
請求項１６に記載の測距装置。
　前記距離は、第１の距離範囲に含まれる距離であり、
　前記別の距離は、該第１の距離範囲よりも遠い距離の第２の距離範囲に含まれる距離である、
請求項２６に記載の測距装置。