WO2021085123A1 - 受光装置、測距装置および受光回路 - Google Patents

受光装置、測距装置および受光回路 Download PDF

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recharge
error
control
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久美子 馬原
治 小澤
朋広 松川
康大 篠塚
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes

Definitions

  • the present disclosure relates to a light receiving device, a distance measuring device, and a light receiving circuit.
  • APD avalanche photodiode
  • the avalanche phenomenon can be stopped by lowering the voltage between the terminals to the yield voltage. Lowering the voltage between the terminals to stop the avalanche phenomenon is called quenching. Then, when the voltage between the terminals of the SPAD is recharged to a bias voltage equal to or higher than the yield voltage, photons can be detected again.
  • the SPAD may not be recharged or it may take a long time to recharge. Therefore, the dead time during which photons cannot be detected becomes long. It is desirable to shorten the dead time in order to measure the distance with high accuracy.
  • the present disclosure provides a light receiving device, a light receiving circuit, and a distance measuring device capable of detecting photons with high accuracy regardless of the illuminance of the environment.
  • the first light receiving circuit is configured so that the recharging method of the light receiving element can be switched, and the first light receiving circuit is based on a signal output by the first light receiving circuit in reaction with photons. It may include a control circuit configured to control the recharge method of the circuit.
  • the recharge method may include at least one of passive recharge, active recharge, or a combination of passive recharge and active recharge.
  • the recharge method may include at least one of a recharge current during the passive recharge operation and a time delay during which the reset pulse is generated during the active recharge operation.
  • the control circuit includes a plurality of the first light receiving circuits, and the control circuit is configured to control the recharging method in at least one of the first light receiving circuits based on the signals output by the plurality of first light receiving circuits. You may be.
  • a measurement circuit configured to count the number of reactions in the plurality of first light receiving circuits is further provided, and the control circuit controls at least one of the recharge methods in the first light receiving circuit based on the number of reactions. It may be configured to do so.
  • An error detector configured to determine an error based on the waveform of the signal output by the first light receiving circuit is further provided, and the control circuit includes an error in the signal output from the plurality of first light receiving circuits. It may be configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the number of determinations.
  • the error detector may be configured to make an error determination of at least one of the signals whose pulse width exceeds the first threshold value or the signals whose intervals between pulses are less than the second threshold value. ..
  • An error correction circuit configured to make an error determination based on the waveform of the signal output by the first light receiving circuit and correct the waveform of the signal for which the error determination has been made may be further provided.
  • the error correction circuit may be configured to make an error determination of at least one of the signals whose pulse width exceeds the first threshold value or the signals whose intervals between pulses are less than the second threshold value. ..
  • the control circuit may be configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the number of error determinations in the signals output from the plurality of first light receiving circuits.
  • the control circuit may be configured to control the recharge method in the first light receiving circuit for each region of the image to be captured.
  • the control circuit may be configured to control the recharge method in the plurality of light receiving circuits based on the signal output by the first light receiving circuit corresponding to a part region of the image to be captured. ..
  • a plurality of second light receiving circuits configured to perform a passive recharge operation may be further provided.
  • the first light receiving circuit may be connected to the first pixel, and the second light receiving circuit may be connected to the second pixel whose light receiving surface or opening surface is smaller than that of the first pixel.
  • the light receiving element may be an avalanche photodiode.
  • the distance measuring device is a reaction between a light emitting element, a plurality of light receiving circuits configured to switch the recharging method of the light receiving element, and photons during a period when the light emitting element is not emitting light. It may include a control circuit configured to control the recharge method of at least one of the light receiving circuits based on the signals output by the plurality of light receiving circuits.
  • the light receiving circuit includes a light receiving element, a load element connected to a reference potential, a first switch connected between the load element and the light receiving element, and the first switch and the light receiving light. Between the inverter connected to the first signal line between the elements via the second signal line, the first transistor connected to the reference potential, and the first transistor and the second signal line. A connected second switch and a pulse generator connected to a third signal line after the inverter and a first control electrode of the first transistor may be provided.
  • the pulse generator may be configured to output a pulse to the first control electrode according to the voltage of the third signal line.
  • the pulse generator may be configured to output a pulse to the first control electrode with a time delay when the voltage level of the third signal line changes.
  • a second transistor connected to the reference potential and a third switch connected between the second transistor and the second signal line are further provided, and the second control electrode of the second transistor is the first. 3 It may be connected to a signal line.
  • the block diagram which showed the example of the distance measuring device The figure which showed the example of distance measurement using the distance measuring device schematically.
  • the circuit diagram which showed the example of the light receiving circuit.
  • the graph which showed the example of the voltage waveform in the light receiving circuit A graph showing an example of a histogram in a low-light environment.
  • a graph showing an example of a histogram in a high-light environment A graph showing an example of an ideal histogram in a high light environment.
  • the circuit diagram which showed the example of the circuit by this disclosure A table showing an example of switch settings in the circuit according to the present disclosure.
  • the graph which showed the example of the voltage waveform in the circuit by this disclosure A table showing an example of switch settings in the circuit according to the present disclosure.
  • the circuit diagram which showed the example of the structure of the pulse generator.
  • the graph which shows the example of the relationship between the number of reaction SPADs and a threshold.
  • a table showing an example of correspondence between the number of reaction SPADs and the selected operation mode.
  • the flowchart which showed the example of the process which determines the distance measurement condition.
  • the plan view which showed the example of the correspondence relationship between a pixel and a recharge circuit.
  • the plan view which showed the example of the correspondence relationship between a pixel and a recharge circuit.
  • the block diagram which showed the example of the light receiving device.
  • the schematic diagram which showed the example of the light receiving device by the modification 1.
  • the graph which showed the example of the error detection in the voltage waveform A table showing an example of the operation mode in the first modification.
  • the block diagram which showed the example of the distance measuring device It is a block diagram which shows an example of the schematic structure of a vehicle control system. It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of the vehicle exterior information detection unit and the imaging unit.
  • the block diagram of FIG. 1 shows an example of a distance measuring device.
  • FIG. 2 schematically shows an example of distance measurement using a distance measuring device.
  • the distance measuring device 200 of FIG. 1 includes a communication circuit 210, a control circuit 220, a SPAD controller 221, a circuit block 240, a circuit block 241 and a processing circuit 230, a transfer circuit 211, a PLL 250, and a clock generator. It includes 251 and a current source 252, a temperature sensor 253, and a trigger circuit 254.
  • the processing circuit 230 includes a histogram generator 232 and a distance calculation unit 233 as internal components. Further, the distance measuring device 200 is connected to the light emitting element 255 of FIG. 2 via the terminal T_OUT.
  • the communication circuit 210 and the transfer circuit 211 communicate with an external circuit.
  • the control circuit 220 controls each component of the ranging device 200.
  • the circuit block 240 corresponds to the detection unit 1 in FIG.
  • the SPAD array includes a plurality of single photon avalanche diodes (SPADs).
  • the light receiving circuit is configured to output a pulse to a subsequent circuit when the SPAD reacts with a photon. Further, the light receiving circuit includes a circuit for quenching the SPAD and a circuit for performing recharging.
  • the SPAD controller 221 controls the light receiving circuit.
  • the SPAD controller 221 controls, for example, a switch in the light receiving circuit, a current value, and a pulse generation timing.
  • the circuit block 241 includes, for example, a sampler connected to the subsequent stage of each light receiving circuit.
  • the sampler also called a buffer, digitizes the signal input from the light receiving circuit.
  • the circuit block 241 may include an error detector and an error correction circuit. Details of the error detector and the error correction circuit will be described later.
  • the trigger circuit 254 controls the light emission timing of the light emitting element 255.
  • the histogram generator 232 samples the voltage level of the output signal of each digitized light receiving circuit and generates a histogram.
  • the histogram generator 232 may generate a histogram by repeating the sampling operation a plurality of times. By performing the sampling operation a plurality of times, it is possible to distinguish between the ambient light and the reflected light rl of the light emitted from the light emitting element.
  • the histogram generator 232 may perform operations such as averaging the measurement results over a plurality of times when generating the histogram.
  • the distance calculation unit 233 calculates the distance between the distance measuring device 200 and the object based on the information regarding the irradiation time t0 of the light transferred from the trigger circuit 254 and the peak time t1 of the histogram.
  • t1-t0 corresponds to the flight time.
  • the transfer circuit 211 may be used to transfer information, including the calculated distance, to an external circuit.
  • a component of a processing circuit 230 including a histogram generator 232 and a distance calculation unit 233 can be implemented by a hardware circuit such as FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the function of the processing circuit 230 may be implemented by a CPU (central processing unit) and a program executed on the CPU.
  • the processing circuit 230 may include a program and a memory or storage for storing data necessary for executing the program.
  • the distance measuring device 200 in FIG. 1 is only an example of the configuration of the distance measuring device. Therefore, the configuration of the distance measuring device according to the present disclosure may be different from that of the distance measuring device 200.
  • the ranging device may not include all the components of the ranging device 200. For example, in the ranging device, at least one of the PLL 250, the clock generator 251, the current source 252, the temperature sensor 253, the trigger circuit 254, and the communication circuit 210 may be omitted. In addition, other components may be added, or other components may be omitted.
  • the circuit diagram of FIG. 3 shows an example of a light receiving circuit used for photon detection. Further, the graph of FIG. 4 shows an example of a voltage waveform in the light receiving circuit.
  • the circuit 13 of FIG. 3 includes a photodiode PD, a transistor TR0, and an inverter INV.
  • Transistor TR0 is a epitaxial transistor. For example, SPAD can be used as the photodiode PD.
  • the source of the transistor TR0 is connected to the power supply potential Vdd.
  • the drain of the transistor TR0 is connected to the cathode of the photodiode PD.
  • a voltage Van is applied to the anode of the photodiode PD.
  • a reverse voltage equal to or higher than the breakdown voltage is applied between the terminals of the photodiode PD.
  • the input side of the inverter INV is connected to the drain of the transistor TR0 and the cathode of the photodiode PD. Further, a subsequent circuit such as a buffer is connected to the output side of the inverter INV.
  • the transistor TR0 is an example of the load element 90 of the circuit 13.
  • the configuration of the load element may be different from this.
  • a resistor may be used as the load element, or a combination of a transistor and a resistor may be used.
  • the cathode potential Vca decreases according to the voltage drop in the load element 90.
  • the avalanche phenomenon stops and the current flowing between the terminals of the photodiode PD decreases.
  • the voltage between the terminals of the photodiode PD becomes a value equal to or higher than the breakdown voltage, and photons can be detected again (Vca in Graph 60).
  • the inverter INV outputs a HIGH (positive electrode) pulse during the period when the cathode potential Vca is equal to or less than the threshold value th (Vp in the graph 60). Since the circuit 13 outputs a pulse when a photon is detected, various processes such as photon counting, histogram generation, and flight time calculation can be performed in the subsequent circuit.
  • the circuit that performs the operation shown in Graph 60 is called a passive recharge circuit.
  • the circuit 13 described above is an example of a passive recharge circuit.
  • a circuit having a configuration different from that of the circuit 13 may be used.
  • a circuit having inverted polarities may be used.
  • a circuit in which other elements are added to the circuit 13 may be used. Power consumption can be reduced by using a passive recharge circuit.
  • the photodiode PD detects photons during the period from when the photodiode PD reacts with photons until the avalanche phenomenon is stopped (quenched) and the voltage between the terminals of the photodiode PD is recharged above the breakdown voltage. I can't do it. This period is called dead time.
  • dead time By increasing the number of SPADs mounted on the device, the influence of dead time can be reduced. This is because if there are a sufficient number of SPADs, other SPADs can supplement the detection ability of some SPADs that are in the dead time.
  • the dead time can be shortened to some extent by increasing the recharge current flowing through the load element 90.
  • the recharge current is made too large, the voltage between the terminals of the photodiode PD will not drop to the breakdown voltage, and quenching will not be possible (Vca in Graph 62).
  • the output voltage of the inverter INV sticks, it becomes difficult to detect photons.
  • the photodiode PD may rereact with the photons of the ambient light before the cathode potential Vca rises to a voltage higher than the threshold value of the inverter INV. Therefore, the cathode potential Vca rises slowly, and the dead time becomes long. Further, the pulse width output by the inverter INV becomes too large (graph 61). If the pulse width becomes too large, it becomes difficult to perform processing such as distance measurement in the subsequent circuit.
  • the graph in FIG. 5 shows an example of a histogram generated in a low-light environment.
  • the graph of FIG. 6 shows an example of a histogram generated in a high illuminance environment.
  • the vertical axis indicates the number of reaction SPADs.
  • the horizontal axis indicates the time difference from the light emission time of the light emitting element 255.
  • the dead time of SPAD tends to be long in a high illuminance environment. Therefore, since the number of SPADs that cannot respond to photons increases, clear peaks do not appear in the histogram (Fig. 6). Ideally, it is preferable to be able to generate a histogram in which the histogram of FIG. 5 is shifted upward by the number of photons due to ambient light, as shown in the graph of FIG. 7, even in a high illuminance environment.
  • FIG. 8 schematically shows an example of a light receiving device according to the present disclosure.
  • the light receiving device 100 of FIG. 8 includes a plurality of light receiving circuits 11, a plurality of samplers 20, a measuring circuit 30, and a control circuit 40.
  • the light receiving circuit 11 includes a SPAD and a light receiving circuit.
  • the measurement circuit 30 includes a histogram generator 31 as an internal component.
  • the plurality of light receiving circuits 11 are arranged, for example, in the circuit block 240 of the distance measuring device 200 (FIG. 1).
  • the plurality of samplers 20 are arranged, for example, in the circuit block 241.
  • the measurement circuit 30 corresponds to, for example, the processing circuit 230.
  • the control circuit 40 corresponds to, for example, the control circuit 220 and the SPAD controller 221.
  • Each light receiving circuit 11 is connected to the sampler 20 in the subsequent stage via the signal line l_rd.
  • a measurement circuit 30 is connected to the subsequent stage of each sampler 20.
  • the measurement circuit 30 is connected to the control circuit 40.
  • the control circuit 40 is connected to each light receiving circuit 11 via a signal line l_ct. Although a plurality of signal lines l_ct are shown in FIG. 8, the number of control signal lines does not matter.
  • the control circuit 40 may control a plurality of light receiving circuits 11 with one signal line.
  • the light receiving circuit 11 When SPAD reacts with photons, the light receiving circuit 11 outputs a pulse to the signal line l_rd.
  • the sampler 20 digitizes a signal including a pulse.
  • the histogram generator 31 generates a histogram based on the pulses included in the signals input from each sampler.
  • the circuit diagram of FIG. 9 shows an example of the circuit according to the present disclosure.
  • the circuit 10 of FIG. 9 includes a photodiode PD, a switch SW1, a transistor TR0, a transistor TR1, a switch SW2, a transistor TR2, a switch SW3, an inverter INV, and a pulse generator PG.
  • the transistor TR0, the transistor TR1, and the transistor TR2 are all polyclonal transistors.
  • SPAD can be used as the photodiode PD.
  • the switch SW1, the switch SW2 and the switch SW3 are mounted by, for example, a MOS transistor.
  • the gate of each MOS transistor can be connected to the control circuit 40.
  • the control circuit 40 turns the switch on / off by controlling the voltage applied to the gate of each MOS transistor.
  • the gate of the transistor TR0 may be connected to the control circuit 40.
  • the control circuit 40 can control the voltage applied to the gate of the transistor TR0 and adjust the resistance value between the source and drain of the transistor TR0.
  • the source of the transistor TR0 is connected to the power supply potential Vdd.
  • the switch SW1 is connected between the drain of the transistor TR0 and the cathode of the photodiode PD.
  • a voltage Van is applied to the anode of the photodiode PD.
  • the value of the voltage Van can be determined so that a reverse voltage equal to or higher than the breakdown voltage is applied between the terminals of the photodiode PD.
  • the input terminal of the inverter INV is connected to the cathode of the photodiode PD and the switch SW1 via the signal line Lin.
  • Both the source of the transistor TR1 and the source of the transistor TR2 are connected to the power supply potential Vdd.
  • a switch SW2 is connected between the drain of the transistor TR1 and the signal line Lin.
  • the switch SW3 is connected between the drain of the transistor TR2 and the signal line Lin.
  • the output terminal of the inverter INV is connected to the gate of the transistor TR2 and the input terminal of the pulse generator PG via the signal line Lout.
  • the output terminal of the pulse generator PG is connected to the gate of the transistor TR1.
  • the table of FIG. 10 shows an example of a switch setting in the circuit 10.
  • the method of recharging the photodiode PD can be switched according to the switch setting.
  • the switch setting for active recharging is set.
  • the circuit 10 shown in FIG. 9 the switch setting for active recharging is set.
  • the circuit 10 can be passively recharged (switch setting st2).
  • the circuit 10 operates in the same manner as the circuit 13 (passive recharge circuit) of FIG.
  • the switch SW1 and the switch SW2 are turned on, the circuit 10 can be made to perform both active recharge and active recharge (switch setting st3).
  • the switch SW3 may be ON or OFF.
  • the graph of FIG. 11 shows an example of a voltage waveform in the circuit 10.
  • Graph 63 in FIG. 11 corresponds to a voltage waveform when passive recharging is performed in the circuit 10.
  • the graph 64 corresponds to the voltage waveform when the circuit 10 is actively recharged.
  • Vg in the graph 64 indicates the gate voltage of the transistor TR1.
  • the horizontal axis shows the time.
  • the inverter INV outputs a HIGH (positive electrode property) pulse during a period when the voltage of the signal line Lin is equal to or less than the threshold value th (Vp in graph 64). Based on the pulse, the measurement circuit 30 in the subsequent stage can execute various processes. Since the voltage of the signal line Lin becomes LOW, the voltage of the signal line Lout on the output side of the inverter INV becomes HIGH. When the HIGH signal is input, the pulse generator PG outputs a LOW (negative electrode) pulse with a time delay td. Therefore, the LOW voltage is applied to the gate of the transistor TR1 and the source / drain of the transistor TR1 is turned on. In Vg of graph 64, the LOW pulse is output over the period tr. As a result, the cathode potential Vca is raised by the power supply potential Vdd, and photons can be detected again by the photodiode PD.
  • the transistor TR2 latches the state of the transistor TR1.
  • the transistor TR2 can suppress the generation of a through current and prevent the cathode potential Vca from becoming indefinite.
  • the voltage drop between the source and drain of the transistor TR0 contributes to the quenching of the photodiode PD. Similar to the circuit 13 in FIG. 3, the voltage between the terminals of the photodiode PD rises when the current flowing between the terminals of the photodiode PD decreases due to quenching.
  • the portion of the circuit 10 including the transistor TR1, the transistor TR2, the switch SW2, the switch SW3, and the pulse generator PG corresponds to the active recharge circuit 91. Further, the portion of the circuit 10 including the transistor TR0 (load element 90) and the switch SW1 corresponds to a passive recharge circuit.
  • the circuit 10 is an example of a light receiving circuit that includes a passive recharge circuit and an active recharge circuit and can switch the recharge method.
  • a circuit having a configuration different from that of the circuit 10 may be used.
  • a circuit in which an element is added to the circuit 10 may be used.
  • a circuit in which the polarity of the circuit 10 is inverted may be used.
  • the epitaxial transistor replaces the NMOS transistor.
  • a positive bias voltage is applied to the cathode of the photodiode PD. It should be noted that not only the circuit 10 but also other circuits described in the present specification can adopt a configuration in which the polarity is inverted.
  • the circuit diagram of FIG. 12 shows an example of the configuration of the pulse generator.
  • the pulse generator PG of FIG. 12 includes a flip-flop FP and an inverter INV2.
  • the flip-flop FP is a D flip-flop.
  • the signal line Lout is connected to the D terminal of the flip-flop F1.
  • the signal line dctr is connected to the clock terminal of the flip-flop F1.
  • An inverter INV2 is connected between the Q terminal of the flip-flop F1 and the gate of the transistor TR1.
  • the time delay td from when the voltage of the signal line Lout becomes HIGH level to when the voltage Vg is changed to LOW level is set. Can be changed. For example, by increasing the pulse interval in the clock signal, the time delay td can be increased. Further, by reducing the pulse interval in the clock signal, the time delay td can be reduced.
  • the control circuit 40 or the clock generator 251 can supply a clock signal to the signal line dctr.
  • a pulse generator having a different configuration may be used.
  • a pulse generator may be mounted by an inverter chain.
  • a pulse generator may be mounted by combining a delay device and a logical operation element. That is, a pulse generator having any circuit configuration may be used as long as a pulse can be output to the gate of the transistor TR1 with a time delay after the level of the input voltage changes.
  • the graph of FIG. 13 shows an example of a histogram generated by the light receiving device according to the present disclosure for measuring ambient light.
  • the vertical axis of the graph in FIG. 13 corresponds to the reaction SPAD number Nr.
  • the horizontal axis of the graph corresponds to the photon detection time.
  • the measuring circuit 30 measures the number of reaction SPADs in the light receiving device 100 during the period when the light emitting element is not emitting light in order to measure the illuminance (turbulent light) of the environment.
  • the histogram generator 31 may be used to generate a histogram as shown in FIG.
  • the threshold value th1 and the threshold value th2 are indicated by broken lines.
  • the measurement circuit 30 transfers the reaction SPAD number Nr to the control circuit 40. Then, the control circuit 40 can compare the reaction SPAD number Nr with the threshold value th1 and the threshold value th2 to determine the recharge method.
  • the recharge method for example, passive recharge, active recharge, or a combination of passive recharge and active recharge is specified.
  • parameters at the time of recharge operation may be specified. Examples of parameters during the recharge operation include a time delay td in which a pulse for active recharge is generated, or a recharge current during passive recharge. However, other types of setting values may be specified in the parameters. Further, not all the parameters at the time of recharge operation need to be specifiable. For example, when a circuit having a fixed time delay td in which a pulse for active recharge is generated or a circuit in which the recharge current cannot be dynamically controlled is used, these parameters may be excluded from the control target.
  • the reaction SPAD number Nr is estimated to correlate with the illuminance of the environment. Therefore, if the reaction SPAD number Nr is large, it can be estimated that the light receiving device 100 is installed in an environment with high illuminance. On the other hand, if the reaction SPAD number Nr is small, it can be estimated that the light receiving device 100 is installed in an environment with low illuminance.
  • the table of FIG. 14 shows an example of correspondence between the number of reaction SPADs and the selected operation mode.
  • different operation modes are selected depending on the number of reaction SPADs. For example, when the reaction SPAD number Nr is equal to or higher than the threshold value th2, active recharge is performed (mode m1). Further, when the reaction SPAD number Nr is less than the threshold value th2, passive recharge is performed. When the reaction SPAD number Nr is larger than the threshold value th1 and less than the threshold value th2, passive recharge is performed by the recharge current i1 (mode m2). When the reaction SPAD number Nr is equal to or less than the threshold value th1, passive recharge is performed by a recharge current i2 smaller than i1 (mode m3).
  • active recharge can shorten the dead time compared to passive recharge. Therefore, it can be said that active recharge is a recharge method suitable for a high illuminance environment.
  • passive recharge has the advantage of lower power consumption than active recharge. In the case of passive recharge, the dead time can be shortened by increasing the recharge current. Therefore, in the example of the table 71, it is expected that the dead time of SPAD becomes shorter in the order of mode m3, mode m2, and mode m1.
  • the mode that can be expected to shorten the dead time requires more power. Therefore, it can be said that the dead time of SPAD and the power consumption are in a trade-off relationship. Therefore, as illustrated in Table 71, the optimum operation mode in which the dead time and the power consumption are balanced can be selected according to the reaction SPAD number Nr having a correlation with the illuminance of the environment. In this way, by using the mode in which the recharge method is defined including the parameters, it is possible to avoid complication of the processing executed by the measurement circuit 30 and the control circuit 40.
  • the control circuit 40 may compare the number of reaction SPADs obtained in one measurement with the threshold value. Further, the control circuit 40 may compare a representative value based on the number of reaction SPADs obtained in a plurality of measurements with the threshold value. For example, the control circuit 40 may compare the average value of the number of reaction SPADs measured a plurality of times with the threshold value. Further, the control circuit 40 may compare with the threshold value every time the number of reaction SPADs is measured, and select the operation mode based on the most frequent determination result.
  • the mode switching shown in the table 71 is only an example of a method of changing the recharging method in the light receiving circuit 11.
  • the recharging method in the light receiving circuit may be changed by a method different from that of the table 71.
  • active recharge can be selected when the number of reaction SPADs exceeds the threshold value t_rch
  • passive recharge can be selected when the number of reaction SPADs is equal to or less than the threshold value t_rch.
  • the parameter can be determined based on the reaction SPAD number Nr.
  • a function with the reaction SPAD number Nr as a variable may be used to determine the pulse delay or recharge current.
  • a function can be used in which the value of the pulse delay becomes smaller as the number of reaction SPADs Nr increases.
  • the flowchart of FIG. 15 shows an example of processing for determining the distance measuring condition.
  • the distance measuring condition includes, for example, the recharging method used in the light receiving circuit 11.
  • step S100 power is supplied and the light receiving device 100 is activated (step S100). Then, the light receiving device 100 measures the reaction SPAD number Nr during the period when the light emitting element is not emitting light (step S101).
  • the measurement circuit 30 can count the pulses output by the plurality of light receiving circuits 11 (for example, the circuit 10) to obtain the reaction SPAD number Nr.
  • the measurement circuit 30 transfers the reaction SPAD number Nr to the control circuit 40.
  • control circuit 40 determines the recharge method used in the light receiving circuit 11 based on the reaction SPAD number Nr (step S102).
  • the control circuit 40 can determine the recharge method used in the light receiving circuit 11 based on the reaction SPAD number Nr obtained in the measurement circuit 30.
  • step S102 for example, as shown in Table 71 of FIG. 14, one of the specified modes may be selected.
  • the control circuit 40 (more specifically, the SPAD controller 221) transmits a control signal via the signal line l_ct.
  • the light receiving circuit 11 can switch the switch according to the recharging method.
  • the measurement circuit 30 can perform distance measurement based on the setting determined in step S102 (step S103).
  • the processes of step S101 and subsequent steps may be executed again at the timing when the distance measurement (that is, the light emission of the light emitting element) is not performed.
  • the light receiving device 100 can be set according to the change in the illuminance of the environment.
  • the light receiving device has a first light receiving circuit configured so that the recharging method of the light receiving element can be switched, and a recharging method of the first light receiving circuit based on a signal output by the first light receiving circuit in reaction with photons. It may be provided with a control circuit configured to control. Further, the light receiving circuit according to the present disclosure may include a plurality of first light receiving circuits. In this case, the control circuit is configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the signals output by the plurality of first light receiving circuits.
  • the light receiving element for example, an avalanche photodiode can be used.
  • the above-mentioned photodiode PD is an example of a light receiving element.
  • the circuit 10 (FIG. 9) is an example of the first light receiving circuit. However, the first light receiving circuit may have a different configuration.
  • the method of recharging the light receiving element in the first light receiving circuit can include at least one of passive recharge, active recharge, or a combination of passive recharge and active recharge. Further, the method of recharging the light receiving element in the first light receiving circuit may include at least one of a recharge current during the passive recharge operation and a time delay in which the reset pulse is generated during the active recharge operation.
  • the light receiving device may further include a measuring circuit configured to count the number of reactions in the plurality of first light receiving circuits.
  • the control circuit is configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the number of reactions.
  • the ranging device may include a light emitting element, a plurality of light receiving circuits, and a control circuit.
  • the light receiving circuit is configured so that the recharging method of the light receiving element can be switched.
  • the control circuit is configured to control at least one of the light receiving circuits' recharging methods based on the signals output by the plurality of light receiving circuits in response to photons during the period when the light emitting element is not emitting light.
  • the light receiving element for example, an avalanche photodiode can be used.
  • the above-mentioned photodiode PD is an example of a light receiving element.
  • the circuit 10 (FIG. 9) is an example of a light receiving circuit. However, the light receiving circuit may have a different configuration.
  • all of the plurality of light receiving circuits 11 included in the light receiving device 100 do not have to be circuits (for example, circuit 10) in which the recharging method can be switched.
  • a part of the plurality of light receiving circuits 11 may be a circuit capable of switching the recharging method, and the rest may be a passive recharging circuit (for example, circuit 13).
  • the light receiving device according to the present disclosure may further include a plurality of second light receiving circuits configured to passively recharge the light receiving element.
  • a part of the light receiving circuit 11 of the light receiving device may be an active recharge circuit. Therefore, the light receiving device according to the present disclosure may further include a plurality of third light receiving circuits configured to actively recharge the light receiving element.
  • FIGS. 16 and 17 show an example of the correspondence between the pixels and the recharge circuit.
  • pixels 50 to 54 are shown.
  • the pixel 50 is mounted with a photodiode having a relatively large light-receiving surface area.
  • a photodiode of a circuit for example, circuit 10
  • the pixels 51 to 54 are each equipped with a photodiode having a relatively small light receiving surface area.
  • a photodiode of a passive recharge circuit (circuit 13) can be mounted on each of the pixels 51 to 54.
  • FIG. 17 shows pixels 55 and 56. Since the pixel 55 is covered with a light-shielding portion 75 having a relatively large area, the area of the opening surface 80 is small. For example, a photodiode of a passive recharge circuit (circuit 13) can be mounted on the pixel 55. On the other hand, since the pixel 56 is covered with the light-shielding portion 76 having a relatively small area, the area of the opening surface 81 is large. For example, a photodiode of a circuit (for example, circuit 10) capable of switching the recharge method can be mounted on the pixel 56.
  • a circuit for example, circuit 10
  • the probability that the light receiving circuit will detect photons and enter the dead time depends not only on the illuminance of the environment but also on the area of the light receiving surface or opening surface of the photodiode. Therefore, as illustrated in FIGS. 16 and 17, it is possible to prepare a light receiving circuit corresponding to various illuminances by adjusting the sensitivity according to the area of the light receiving surface or the opening surface of the photodiode.
  • a circuit for example, circuit 10 that can switch the recharge method is mounted on a pixel that is expected to enter a dead time with a relatively high probability, and is passive to a pixel that is expected to enter a dead time with a relatively low probability.
  • a recharge circuit eg, circuit 13
  • the first light receiving circuit may be connected to the first pixel
  • the second light receiving circuit may be connected to the second pixel whose light receiving surface or opening surface is smaller than that of the first pixel
  • the control circuit 40 can uniformly make the same settings for the plurality of light receiving circuits 11.
  • the control circuit 40 can set a plurality of light receiving circuits 11 to the same recharging method.
  • the setting contents for the plurality of light receiving circuits 11 do not have to be the same.
  • the control circuit 40 can set a different recharging method depending on the light receiving circuit 11.
  • the light receiving circuit 11 having a predetermined ratio may be actively recharged, and the remaining light receiving circuits may be passively recharged.
  • a 40% light receiving circuit may be set to active recharge and a 60% light receiving circuit may be set to passive recharge.
  • FIG. 18 shows an example of setting distance measurement conditions for each image area.
  • FIG. 19 shows an example in which distance measurement conditions are set for each image.
  • 18 and 19 show images taken from a car traveling along a highway viaduct. This image includes a region A1, a region A2, and a region A3.
  • the area A1 corresponds to an empty part and has a relatively high illuminance.
  • the region A2 corresponds to a portion shaded by the viaduct and is a region where the illuminance is relatively low.
  • the area A3 corresponds to other parts. The higher the illuminance of the area in the image, the more the ambient light at the time of distance measurement.
  • a recharge method that can expect a short dead time is set for the light receiving circuit that captures the image of the region A1. Then, for the light receiving circuit that captures the image of the region A2, a recharge method that can be expected to suppress power consumption is set.
  • the light receiving circuit that captures the image of the area A1 can be actively recharged. Further, the light receiving circuit that captures the image of the region A2 can be passively recharged.
  • the illuminance of each region in the image can be estimated by the method described with reference to FIG.
  • the histogram generator 31 can generate a histogram as shown in FIG. 13 for each group of light receiving circuits that image each region. If the value on the vertical axis of the histogram is normalized by the number of light receiving circuits (pixels) that image each region, it is possible to compare the illuminances in a plurality of regions.
  • a parameter that can be expected to have a short dead time may be set for the light receiving circuit that performs imaging in the area A1, and a parameter that can be expected to suppress power consumption may be set for the light receiving circuit that performs imaging in the area A2.
  • the time delay td of the recharge pulse may be set short, or the recharge current may be set large.
  • the time delay td of the recharge pulse may be set to be long, or the recharge current may be set to be small.
  • the recharging method of the light receiving circuit may be set according to the pixel with the highest illuminance. As a result, high distance measurement accuracy can be maintained. Further, the recharging method of the light receiving circuit for imaging the region may be determined based on the average illuminance in the region A3.
  • control circuit of the light receiving device may be configured to control the recharging method in the first light receiving circuit for each region of the image to be captured.
  • control circuit 40 Depending on the function of the control circuit 40 or the topology of the signal line l_ct used for transmitting the control signal, it may be possible to uniformly set the same settings for a plurality of light receiving circuits. In addition, there may be an implementation in which the recharge method is specified for each group of light receiving circuits. Further, there are cases where it is desired to avoid complication of the control algorithm regardless of the controllable particle size.
  • the control circuit 40 determines the recharge method set in the plurality of light receiving circuits according to the light receiving circuit or the group of the light receiving circuits in which the highest illuminance is measured. In addition, even if a region in an image that requires particularly high ranging accuracy is specified and the recharge method set in a plurality of light receiving circuits is determined according to the illuminance measured by the light receiving circuit that images the region. Good. For example, in the application in the in-vehicle field, it is possible to determine the distance measuring condition of the entire image according to the illuminance measured in the area A5 of FIG. 17, where other automobiles, pedestrians, animals, etc. are likely to appear. it can.
  • the area where other automobiles, pedestrians, animals, etc. are likely to appear may be specified in advance based on the coordinates in the height direction in the image. Further, the measurement circuit 30 may dynamically extract a region in the image where other automobiles, pedestrians, animals, etc. are likely to appear by using machine learning such as a neural network. In this case, the measurement circuit 30 may generate learning data from images obtained by a plurality of light receiving circuits (a plurality of SPADs). Further, the measurement circuit 30 may generate learning data from an image captured by another image sensor.
  • a plurality of light receiving circuits a plurality of SPADs
  • control circuit controls the recharging method in the plurality of first light receiving circuits based on the signal output by the first light receiving circuit corresponding to a part of the image to be captured. It may be configured to do so.
  • the light receiving device may be a distance measuring device including a light emitting element and a distance calculation unit, as in the devices shown in FIGS. 1 and 2.
  • the light receiving device according to the present disclosure does not necessarily have to have a distance measuring function.
  • a device such as the light receiving device 201 of FIG. 20 in which the distance calculation unit 233 and the trigger circuit 254 are omitted may be used.
  • the light receiving device 201 can detect photons by the SPAD array and generate the histogram of FIG.
  • the light receiving device 201 may be connected to another device to add functions corresponding to the distance calculation unit, the trigger circuit, and the light emitting element.
  • the light receiving device 201 can be used as a device for determining the recharging method. In this case, the other distance measuring device can perform the distance measuring based on the recharge method determined by the light receiving device 201.
  • FIG. 21 is a schematic view showing an example of a light receiving device according to the first modification.
  • an error detector 21 is connected between the light receiving circuit 11 and the sampler 20.
  • the error detector 21 is configured to perform error detection based on the voltage signal output from the light receiving circuit 11.
  • the error detector 21 is arranged, for example, in the circuit block 241 of FIG. 1 or FIG. It is assumed that at least a part of the plurality of light receiving circuits 11 is a circuit (for example, circuit 13) in which the recharging method can be switched.
  • a part of the light receiving circuit 11 of the light receiving device 101 may be a passive recharge circuit or an active recharge circuit.
  • the configuration of the light receiving device shown in FIG. 21 is only an example.
  • the error detector 21 may be connected between the sampler 20 and the input terminal of the measurement circuit 30.
  • a circuit in which the function of the sampler 20 and the function of the error detector 21 are integrated may be connected between each light receiving circuit 11 and the input terminal of the measurement circuit 30.
  • the function corresponding to the error detector 21 may be mounted on the measurement circuit 30. In this case, it can be said that the measurement circuit 30 includes the error detector 21.
  • the graph of FIG. 22 shows an example of error detection by the error detector 21.
  • Graphs 65 to 67 of FIG. 22 show waveforms of the cathode potential Vca of the photodiode PD and the output voltage Vp of the light receiving circuit 11 (inverter INV).
  • the horizontal axis indicates the time.
  • the photodiode PD re-reacts with the photons of the ambient light before the cathode potential Vca rises to a voltage higher than the threshold value of the inverter INV, and the pulse width output by the inverter INV is large.
  • the case where it becomes too large (the same case as the graph 61 of FIG. 4) is shown.
  • the error detector 21 detects the rising edge of the pulse in the voltage signal output from the light receiving circuit 11. Then, the error detector 21 monitors the pulse width. The error detector 21 makes an error determination when the pulse width exceeds the threshold value t_h.
  • the error detector 21 can sample the voltage of the signal in the period t_s, and if the sampled voltage continuously becomes HIGH n_h times, an error determination can be made.
  • the error detector 21 detects the rising edge of the pulse in the voltage signal output from the light receiving circuit 11. Then, the error detector 21 measures the period during which the output voltage of the light receiving circuit 11 is HIGH. The error detector 21 determines an error when the period during which the output voltage of the light receiving circuit 11 is HIGH exceeds the threshold value t_h. In the example of the graph 66, the error determination can be made by the same method as in the case of the graph 65.
  • the error detector 21 samples the voltage of the signal in the period t_s, and makes an error determination when the number of times the sampled voltage becomes LOW continuously is less than n_l times.
  • the error determination may be made by a method different from this.
  • the error detector 21 can also perform error determination when the light receiving circuit 11 outputs a LOW level (negative electrode) pulse. In that case, if the error detector 21 performs an operation in which HIGH is replaced with LOW, LOW is replaced with HIGH, the falling edge of the pulse is replaced with the rising edge of the pulse, and the rising edge of the pulse is replaced with the falling edge of the pulse in the above description. Good.
  • the error detector 21 determines an error
  • the error detector 21 transmits an error signal to the measurement circuit 30.
  • an error signal may be transmitted using a signal line separate from the signal line to which the pulse is transmitted when a photon is detected. Further, an error signal may be transmitted by superimposing the pulse on the signal line to which the pulse is transmitted when the photon is detected.
  • the error signal transmitted by the error detector 21 may include an error code.
  • the error code is information that identifies the type of error detected by the error detector 21.
  • the error codes E1, E2, and E3 can be associated with the errors in the graphs 65 to 67 described above, respectively.
  • the measurement circuit 30 counts the number of error determinations in the plurality of light receiving circuits 11. When the error signal includes an error code, the measurement circuit 30 may count the number of error determinations for each error code.
  • the error detector 21 may transmit information related to the error in addition to the error code. For example, the error detector 21 can transmit the information of the interval t_ip between the pulses detected by using the error signal of the error code E3 to the measurement circuit 30.
  • the measurement circuit 30 transfers the counted error determination number to the control circuit 40.
  • the control circuit 40 can determine the recharge method based on the number of error determinations in the plurality of light receiving circuits 11. For example, the control circuit 40 can change the recharge method when the number of error determinations exceeds the threshold value. Further, the control circuit 40 may determine the recharge method based on the error code included in the error signal. For example, the control circuit 40 can determine the recharge method based on the ratio of each error code.
  • the control circuit 40 increases the recharge current at the time of passive recharge or uses a recharge method. Can be changed to active recharge. Further, when the number of error judgments exceeds the threshold value and the ratio of the error code E2 exceeds a predetermined value, the control circuit 40 reduces the recharge current at the time of passive recharge or changes the recharge method to active recharge. You can switch.
  • the control circuit 40 causes the recharge current. Can be increased.
  • the interval between the detected pulses It is possible to execute different processes depending on t_ip.
  • the control circuit 40 determines that the pulse delay set value td is too small, and causes the control circuit 40 to increase the pulse delay td to a larger value. It can be changed. Further, when the difference between t_ip and the pulse delay td for active recharge is equal to or greater than a predetermined value, the control circuit 40 can change the pulse delay td for active recharge to a smaller value.
  • control circuit 40 determines the recharge method based on the error code ratio.
  • control circuit 40 may determine the recharge method by a method different from this.
  • the control circuit 40 can compare the number of error signals having each error code with the threshold value and determine the recharge method according to the determination result.
  • the table of FIG. 23 shows an example of the operation mode in the light receiving device 101.
  • five operation modes M1 to M5 are defined.
  • mode M1 and mode M2 active recharge is performed.
  • the set value of the pulse delay for active recharge is larger than that in the mode M1.
  • modes M3 to M5 passive recharge is performed.
  • the set value of the recharge current increases in the order of modes M5, M4, and M3. Therefore, the length of the dead time expected in the light receiving circuit 11 becomes shorter in the order of modes M5, M4, M3, M2, and M1.
  • the power consumption increases in the order of modes M5, M4, M3, M2, and M1.
  • the measurement circuit 30 and the control circuit 40 may realize the above-mentioned change in the recharge method by switching the operation mode.
  • the flowchart of FIG. 24 shows an example of the distance measuring condition determination process by the light receiving device 101. Hereinafter, the process will be described with reference to the flowchart of FIG. 24.
  • step S110 power is supplied and the light receiving device 101 is activated (step S110). Then, the light receiving device 101 counts errors in the plurality of light receiving circuits during the period when the light emitting element is not emitting light (step S111).
  • step S111 the measurement circuit 30 can receive an error signal from the error detector 21 and count the error based on the error signal. For example, the measurement circuit 30 may obtain the total number of error determinations by receiving the error signal. Further, the measurement circuit 30 may obtain the number of error determinations for each error code. In this way, the measurement circuit 30 can count errors by various methods. The measurement circuit 30 transfers information on the number of error determinations to the control circuit 40.
  • control circuit 40 determines the recharge method used in the light receiving circuit 11 based on the error count (step S112). Then, the control circuit 40 counts the error again in a state where the determined recharge method is used, and determines whether or not the error count is less than the threshold value (step S113). The process branches according to the determination result in step S113.
  • the measurement circuit 30 can perform distance measurement based on the setting determined in step S112 (step S114).
  • the detected error count is equal to or greater than the threshold value (NO in step S113)
  • the light receiving device 101 returns to the process of step S112.
  • the processes of step S111 and subsequent steps may be executed again during the period when distance measurement (that is, light emission of the light emitting element) is not performed.
  • the light receiving device 101 can be set according to the change in the illuminance of the environment.
  • the light receiving device 101 may be activated, and the operation mode in the initial state of the light receiving device 101 may be determined based on the error count obtained in step S111. For example, when the error count in step S111 is larger than a predetermined value, the initial operation mode of the light receiving device 101 may be set to mode M1. Further, when the error count in step S111 is smaller than a predetermined value, the initial operation mode of the light receiving device 101 may be set to mode M5.
  • the control circuit 40 may determine the changed operation mode based on the operation mode in the initial state. For example, when the initial operation mode is mode M5 and the error count is equal to or greater than the threshold value, the operation mode can be changed to mode M4. Similarly, in the mode M4, the operation mode can be changed to M3 when the error count becomes equal to or higher than the threshold value. In this way, the distance measurement process can be started after repeating the change of the operation mode until the error count becomes less than the threshold value. By this method, it is possible to balance the power consumption and the distance measurement accuracy.
  • the operation mode in the initial state is mode M1 and the error count is less than the threshold value
  • the operation mode may be changed to mode M2.
  • the operation mode may be changed to M3. In this way, you may start from the operation mode that minimizes the expected dead time, and if the error count is less than the threshold value, change to the operation mode that consumes less power. .. By using this method, it is possible to prevent the power consumption from becoming larger than necessary.
  • the light receiving device 101 does not necessarily have to be adjusted as described above. For example, the light receiving device 101 obtains an error count in the initial operation mode, and if the error count is less than the threshold value, immediately starts distance measurement without changing the operation mode. May be good.
  • the settings of the plurality of light receiving circuits 11 can be adjusted according to the illuminance of the environment. This makes it possible to ensure high distance measurement accuracy.
  • control circuit 40 of the light receiving device 101 may set a different recharging method depending on the light receiving circuit 11 as in the light receiving device 100. Similarly, the control circuit 40 of the light receiving device 101 may set the same recharging method for the plurality of light receiving circuits 11. Further, the control circuit 40 of the light receiving device 101 may set different parameters depending on the light receiving circuit 11. That is, the control circuit 40 of the light receiving device 101 may set the same operation mode for the plurality of light receiving circuits 11. Further, the control circuit 40 of the light receiving device 101 may set different operation modes depending on the light receiving circuit 11.
  • the light receiving device may further include an error detector configured to determine an error based on the waveform of the signal output by the first light receiving circuit.
  • the control circuit is configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the number of error determinations in the signals output from the plurality of first light receiving circuits.
  • the error detector may be configured to make an error determination of at least one of a signal whose pulse width exceeds the first threshold value and a signal whose interval between pulses is less than the second threshold value.
  • the above-mentioned threshold value t_h is an example of the first threshold value.
  • the above-mentioned threshold value t_l is an example of the second threshold value.
  • the light receiving device 101 may count errors for each image region and determine a ranging condition (for example, a recharge method) for each image region. Further, as shown in FIG. 19, the light receiving device 101 may count errors for each region of the image and set the same ranging conditions for the entire image based on the result.
  • the light receiving device 101 may be a distance measuring device including a light emitting element 255, a distance measuring unit 234, and a trigger circuit 254. Further, the light receiving device 101 may be a device in which the light emitting element 255, the distance measuring unit 234, and the trigger circuit 254 are omitted.
  • the schematic diagram of FIG. 25 shows an example of the light receiving device according to the modified example 2.
  • the error correction circuit 22 is connected between the light receiving circuit 11 and the sampler 20.
  • the error correction circuit 22 is configured to correct the voltage signal determined to be in the error state among the voltage signals output from the light receiving circuit 11.
  • the error correction circuit 22 corresponds to an error detector 21 to which a function of converting a voltage signal determined to be an error into a voltage signal that is not in an error state is added.
  • the error correction circuit 22 is arranged, for example, in the circuit block 241 of FIG. 1 or FIG.
  • the configuration and function of the light receiving device 102 are the same as those of the light receiving device 101 described above, except that the error detector 21 replaces the error correction circuit 22.
  • the configuration of the light receiving device shown in FIG. 25 is only an example.
  • the error correction circuit 22 may be connected between the sampler 20 and the input terminal of the measurement circuit 30.
  • a circuit in which the function of the sampler 20 and the function of the error correction circuit 22 are integrated may be connected between each light receiving circuit 11 and the input terminal of the measurement circuit 30.
  • the function of converting the voltage signal determined to be an error into a voltage signal that is not in an error state may be implemented in the input stage of the measurement circuit 30.
  • the measurement circuit 30 can correct the voltage signal output from the light receiving circuit 11 based on the error signal received from the error detector 21. That is, it is also possible to adopt a configuration in which the measurement circuit 30 includes the error correction circuit 22.
  • At least a part of the plurality of light receiving circuits 11 is a circuit (for example, circuit 13) in which the recharging method can be switched.
  • a part of the light receiving circuit 11 of the light receiving device 101 may be a passive recharge circuit or an active recharge circuit.
  • the graphs of FIGS. 26 and 27 show an example of the voltage waveform correction process in the light receiving device 102.
  • the horizontal axis indicates the time.
  • Graph 73 of FIG. 26 shows the waveforms of the input voltage Vai of the error correction circuit 22, the output voltage Vao of the error correction circuit 22, and the error signal Ves.
  • passive recharging is performed in the light receiving circuit 11, and the same phenomenon as in graph 61 (FIG. 4) and graph 65 (FIG. 22) occurs.
  • the pulse width output from the light receiving circuit 11 is too large.
  • the error correction circuit 22 detects the rising edge of the pulse in the voltage signal output from the light receiving circuit 11. Then, the error correction circuit 22 monitors the pulse width.
  • the error correction circuit 22 outputs the input signal as it is until the error determination is performed.
  • the error correction circuit 22 determines an error when the pulse width exceeds the threshold value t_h. If the error correction circuit 22 makes an error determination during pulse detection, the error correction circuit 22 masks the portion of the pulse that exceeds the threshold value t_h.
  • the error correction circuit 22 outputs the HIGH voltage in the portion of the period t_h from the rising edge of the pulse. Then, the error correction circuit 22 outputs the LOW voltage in the portion of the corresponding period t_m1 after the pulse width exceeds t_h. In this way, the error correction circuit 22 can correct the pulse width to a pulse equal to the threshold value t_h even when the light receiving circuit 11 outputs a pulse having a pulse width exceeding the threshold value t_h.
  • the voltage of the error signal Ves is HIGH during the period t_m1 in which the pulse is masked. As a result, it is possible to notify the measurement circuit 30 in the subsequent stage that the error determination has been performed.
  • the error correction circuit 22 may notify the measurement circuit 30 of the error code. As a result, the control circuit 40 can determine the recharge method according to not only the number of error determinations but also the type of error.
  • the error correction circuit 22 samples the input voltage Vai in the period t_s, and can perform an error determination when the sampled voltage is continuously n_h times HIGH level.
  • the error determination may be performed by a method different from this. Even when the phenomenon of graph 62 (FIG. 4) and graph 66 (FIG. 22) occurs, the error correction circuit 22 corrects the waveform of the voltage signal and outputs a pulse whose pulse width is equal to the threshold value t_h. It is possible to do.
  • Graph 74 of FIG. 27 shows the waveforms of the input voltage Vai of the error correction circuit 22, the output voltage Vao of the error correction circuit 22, and the error signal Ves.
  • active recharging is performed in the light receiving circuit 11.
  • the output voltage of the light receiving circuit 11 that is, the input voltage Vai of the error correction circuit 22
  • the error correction circuit 22 outputs the input signal as it is until the error determination is performed.
  • the error correction circuit 22 determines an error when the input voltage Vai is LOW for a period shorter than the threshold value t_l after the fall of the pulse at the input voltage Vai.
  • the error correction circuit 22 may output the HIGH error signal Ves after determining the error. Further, the error correction circuit 22 may notify the measurement circuit 30 of the error code.
  • the error correction circuit 22 masks the pulse for a predetermined period t_m2 after the error determination.
  • the error correction circuit 22 outputs a LOW level voltage in the period t_m2 after the error determination.
  • This period t_m2 is referred to as a masking period.
  • the error correction circuit 22 again outputs the input signal as it is.
  • the masking period t_m2 for example, a value larger than the threshold value t_l can be set.
  • the error correction circuit 22 may adjust the masking period t_m2 according to the situation of error determination in the input voltage Vai. For example, in the input voltage Vai of the graph 74, three pulses arrive at intervals shorter than the threshold value t_l after the arrival of the first pulse. Therefore, the error correction circuit 22 makes an error determination three times in succession at the timing indicated by the white arrow. However, the error correction circuit 22 can cancel the error state when the error is not determined for the period t_r after the error determination is finally made. When the error state is cleared, the error correction circuit 22 outputs the re-input pulse as it is. As in the example of the graph 74, the error correction circuit 22 may set the error signal Ves to LOW when the error state is released. The error correction circuit 22 may output a discontinuous HIGH error signal Ves each time an error determination is made, instead of continuously outputting the HIGH error signal Ves during the period t_m2.
  • the error correction circuit 22 can sample the voltage of the signal in the period t_s, and perform error determination when the number of times the sampled voltage becomes LOW continuously is less than n_l times.
  • the error correction circuit 22 may perform error determination by a method different from this.
  • the error determination and error correction in the case where the light receiving circuit 11 outputs a HIGH level (positive electrode property) pulse at the time of detecting a photon have been described.
  • the error correction circuit 22 can also perform error determination even when the light receiving circuit 11 outputs a LOW level (negative electrode) pulse. In that case, if the error correction circuit 22 performs an operation in which HIGH is replaced with LOW, LOW is replaced with HIGH, the falling edge of the pulse is replaced with the rising edge of the pulse, and the rising edge of the pulse is replaced with the falling edge of the pulse in the above description. Good.
  • the light receiving device may further include an error correction circuit configured to make an error determination based on the waveform of the signal output by the first light receiving circuit and correct the waveform of the signal for which the error determination has been made. .. Further, the error correction circuit may be configured to determine at least one of a signal whose pulse width exceeds the first threshold value and a signal whose interval between pulses is less than the second threshold value. Further, the control circuit may be configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the number of error determinations in the signals output from the plurality of first light receiving circuits.
  • FIG. 9 shows a circuit 10 in which the recharge method can be switched.
  • the circuit 10 is only an example of a circuit in which the recharge method can be switched. Therefore, the circuit capable of switching the recharge method may have a different configuration.
  • the circuit diagram of FIG. 28 shows an example of the circuit according to the modified example 3.
  • the circuit 12 of FIG. 28 corresponds to a circuit in which the transistor TR2 and the switch SW3 of the circuit 10 are omitted. That is, in the circuit 12, the portion of the circuit 10 that latches the state of the transistor TR1 is omitted. In the circuit 12, when SW1 is set to ON and SW2 is set to OFF, passive recharging is performed. Further, in the circuit 12, when SW1 is set to OFF and SW2 is set to ON, active recharge is performed. In the circuit 12, when both SW1 and SW2 are set to ON, both passive recharge and active recharge are performed. The operation of the circuit 12 is the same as that of the circuit 10 described above, except that the operation of latching the state of the transistor TR1 is eliminated.
  • the light receiving circuit may include a light receiving element, a load element, a first switch, an inverter, a first transistor, a second switch, and a pulse generator.
  • the load element is connected to a reference potential.
  • the first switch is connected between the load element and the light receiving element.
  • the inverter is connected to the first signal line between the first switch and the light receiving element via the second signal line.
  • the first transistor is connected to the reference potential.
  • the second switch is connected between the first transistor and the second signal line.
  • the pulse generator is connected to the third signal line in the subsequent stage of the inverter and the first control electrode of the first transistor.
  • the photodiode PD is an example of a light receiving element.
  • the light receiving element may be an avalanche photodiode.
  • the transistor TR0 in FIGS. 9 and 28 is an example of a load element.
  • the power supply potential Vdd is an example of a reference potential.
  • the switch SW1 is an example of the first switch.
  • the transistor TR1 is an example of the first transistor.
  • the switch SW2 is an example of the second switch.
  • the first signal line corresponds to, for example, a signal line connecting the switch SW1 and the photodiode PD.
  • the signal line Lin is an example of the second signal line.
  • the signal line Lout is an example of a third signal line.
  • the gate of the transistor TR1 is an example of the first control electrode of the first transistor.
  • the pulse generator may be configured to output a pulse to the first control electrode according to the voltage of the third signal line. Further, the pulse generator may be configured to output a pulse to the first control electrode with a time delay when the voltage level of the third signal line changes. The pulse generator may be configured to adjust the time delay according to the control signal supplied from the control circuit.
  • a pulse generator of any circuit configuration may be used.
  • the light receiving circuit according to the present disclosure may further include a second transistor connected to a reference potential and a third switch connected between the second transistor and the second signal line.
  • the second control electrode of the second transistor is connected to the third signal line.
  • the transistor TR2 in FIG. 9 is an example of a second transistor.
  • the switch SW3 in FIG. 9 is an example of a third switch.
  • the second control electrode of the second transistor corresponds to, for example, the gate of the transistor TR2.
  • the circuit 14 in FIG. 29 corresponds to a circuit in which the load element 90 (transistor TR0) of the circuit 10 is omitted. That is, the circuit 14 is an active recharge circuit that does not perform passive recharge.
  • the operation of the circuit 14 is the same as when the switch SW1 is set to OFF, the switch SW2 is set to ON, and the switch SW3 is set to ON in the circuit 10 (switch setting st1 in the table 70).
  • At least one of the plurality of light receiving circuits 11 of the above-mentioned light receiving devices 100 to 102 may be the circuit 12 or the circuit 14.
  • the control circuit 40 can switch between the switch SW1 and the switch SW2 to control the signal supplied to the signal line dctr.
  • the plurality of light receiving circuits 11 may include at least one of the above-mentioned circuit 10, circuit 12, or circuit 13.
  • the type of circuit used as the light receiving circuit 11 can be determined based on the area of the light receiving surface or the opening surface of the photodiode (the probability that the photodiode enters the dead time).
  • the circuit 14 active recharge circuit
  • FIG. 30 shows an example of a distance measuring device.
  • FIG. 30 shows the ranging device 202 and the external processing circuit 300.
  • the distance measuring device 202 corresponds to a component of the distance measuring device 200 (FIG. 1) in which the control circuit 220 is omitted.
  • the processing circuit 230 of the distance measuring device 202 is connected to the external processing circuit 300 via the transfer circuit 211 and the terminal S_OUT. Further, the SPAD controller 221 of the distance measuring device 202 is connected to the external processing circuit 300 via the terminal S_IN and the communication circuit 210.
  • the external processing circuit 300 is, for example, a hardware circuit such as an ASIC or an FPGA. However, the external processing circuit 300 may be a computer including a CPU (central processing unit) and storage. In this case, the processing circuit 300 provides various functions by executing the program stored in the storage on the CPU.
  • the external processing circuit 300 executes a function corresponding to the control circuit 220 of FIG. 1 (control circuit 40 of FIGS. 8, 21 and 25). That is, an external processing circuit 300 separate from the ranging device 202 may determine the recharging method in each light receiving circuit 11. For example, the external processing circuit 300 receives the reaction SPAD number Nr obtained during the period when the light emitting element is not emitting light from the processing circuit 230, and determines the recharging method in each light receiving circuit 11 based on the reaction SPAD number Nr. It may be carried out (the method of FIGS. 13 to 15). Further, the external processing circuit 300 may determine the recharge method in each light receiving circuit 11 based on the error count (method in FIG. 24).
  • the communication between the processing circuit 300 and the distance measuring device 202 may be performed by wire or wirelessly. Further, the processing circuit 300 may determine the recharging method in each light receiving circuit 11 based on the reaction SPAD number Nr or the error count obtained for each image region (methods in FIGS. 18 and 19). ..
  • the recharging method to be used can be determined according to the illuminance of the environment. Therefore, it is possible to detect photons and measure the distance with high accuracy regardless of the illuminance of the environment.
  • the light receiving device, the light receiving circuit, and the distance measuring device can perform passive recharging when it is determined that active recharging is not necessary. Further, it is possible to suppress the recharge current at the time of passive recharge and to increase the time delay in which the pulse for active recharge is generated. Therefore, the power consumption required for photon detection or distance measurement can be suppressed. Further, in the light receiving device, the light receiving circuit, and the distance measuring device according to the present disclosure, a determination can be made for each area of the image to be captured, and the recharging method and the parameters at the time of recharging can be determined. Performance can be obtained.
  • the technology related to this disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.
  • FIG. 31 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are shown as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of a vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation 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 headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the image pickup unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received.
  • the image pickup unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, 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 the in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and 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, so that the driver can control the driver. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving, etc., which runs autonomously without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs coordinated control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the audio image output unit 12052 transmits the output signal of at least one of the audio and the image to the output device capable of visually or audibly notifying the passenger or the outside of the vehicle of the information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.
  • FIG. 32 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has image pickup units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 as the image pickup unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100, for example.
  • the imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging 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 imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the images in front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 32 shows an example of the photographing 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, respectively
  • the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103.
  • the imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or may be an image pickup element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more.
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking 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 coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. 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 that can be seen by the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are 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 operation parameter and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • 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 captured image of the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • 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 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the above is an example of a vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031.
  • the distance measuring device 200 of FIG. 1 and the light emitting element 255 of FIG. 2 can be mounted on the imaging unit 12031.
  • at least one of the light receiving device 100 of FIG. 8, the light receiving device 201 of FIG. 20, the light receiving device 101 of FIG. 21, the light receiving device 102 of FIG. 25, the external processing circuit 300 of FIG. May be implemented.
  • the present technology can have the following configurations.
  • a first light receiving circuit configured to switch the recharging method of the light receiving element, and It includes a control circuit configured to control the recharge method of the first light receiving circuit based on a signal output by the first light receiving circuit in reaction with photons.
  • Light receiving device (2)
  • the recharge method comprises at least one of passive recharge, active recharge, or a combination of passive recharge and active recharge.
  • the recharge method includes at least one of a recharge current during passive recharge operation and a time delay during which a reset pulse is generated during active recharge operation.
  • It is provided with a plurality of the first light receiving circuits.
  • the control circuit is configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the signals output by the plurality of first light receiving circuits.
  • the light receiving device according to any one of (1) to (3).
  • a measuring circuit configured to count the number of reactions in the plurality of first light receiving circuits is provided.
  • the control circuit is configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the number of reactions.
  • the light receiving device according to (4).
  • An error detector configured to determine an error based on the waveform of the signal output by the first light receiving circuit is further provided.
  • the control circuit is configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the number of error determinations in the signals output from the plurality of first light receiving circuits.
  • the light receiving device (4) or (5).
  • the error detector is configured to make an error determination of at least one of the signals whose pulse width exceeds the first threshold value or the signals whose intervals between pulses are less than the second threshold value.
  • the light receiving device (6).
  • An error correction circuit configured to make an error determination based on the waveform of the signal output by the first light receiving circuit and correct the waveform of the signal for which the error determination has been made is further provided.
  • the light receiving device according to (4) or (5).
  • the error correction circuit is configured to make an error determination of at least one of the signals whose pulse width exceeds the first threshold value or the signals whose intervals between pulses are less than the second threshold value.
  • the light receiving device (8).
  • the control circuit is configured to control the recharge method in at least one of the first light receiving circuits based on the number of error determinations in the signals output from the plurality of first light receiving circuits.
  • the light receiving device according to (8) or (9).
  • the control circuit is configured to control the recharge method in the first light receiving circuit for each region of the image to be captured.
  • the light receiving device according to any one of (4) to (10).
  • the control circuit is configured to control the recharge method in the plurality of light receiving circuits based on the signal output by the first light receiving circuit corresponding to a part region of the image to be captured.
  • the light receiving device according to any one of (4) to (10).
  • the light receiving device according to any one of (4) to (12), further comprising a plurality of second light receiving circuits configured to perform a passive recharge operation.
  • the first light receiving circuit is connected to the first pixel
  • the second light receiving circuit is connected to a second pixel whose light receiving surface or opening surface is smaller than that of the first pixel.
  • the light receiving device according to (13).
  • the light receiving element is an avalanche photodiode.
  • the light receiving device according to any one of (1) to (14).
  • Light emitting element and A plurality of light receiving circuits configured to switch the recharging method of the light receiving element, and A control circuit configured to control at least one of the recharging methods of the light receiving circuit based on signals output by the plurality of light receiving circuits in response to photons during a period when the light emitting element is not emitting light.
  • Distance measuring device With the light receiving element With the load element connected to the reference potential, A first switch connected between the load element and the light receiving element, An inverter connected to the first signal line between the first switch and the light receiving element via the second signal line.
  • the first transistor connected to the reference potential and A second switch connected between the first transistor and the second signal line, A third signal line after the inverter and a pulse generator connected to the first control electrode of the first transistor are provided.
  • Light receiving circuit. The pulse generator is configured to output a pulse to the first control electrode in response to the voltage of the third signal line.
  • the light receiving circuit according to (17). (19) The pulse generator is configured to output a pulse to the first control electrode with a time delay when the voltage level of the third signal line changes.
  • the second transistor connected to the reference potential and A third switch connected between the second transistor and the second signal line is further provided.
  • the second control electrode of the second transistor is connected to the third signal line.

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Abstract

［課題］環境の照度に関わらずフォトンを高精度に検出することが可能な受光装置、受光回路および測距装置を提供する。 ［解決手段］本開示による受光装置は、受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成された第１受光回路と、フォトンとの反応で前記第１受光回路が出力する信号に基づいて前記第１受光回路の前記リチャージ方法を制御するように構成された制御回路とを備える。

Description

受光装置、測距装置および受光回路
　本開示は、受光装置、測距装置および受光回路に関する。
　車載、モバイルなど複数の分野において、発光素子からの照射光が物体で反射し、受光素子に戻ってくるまでの飛行時間（ＴｏＦ）に基づき、物体までの距離を測定する技術の応用が進められている。受光素子として、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が知られている。ガイガーモードのＡＰＤでは、端子間に降伏電圧以上の電圧が印加され、単一フォトンの入射でアバランシェ現象が発生する。単一フォトンをアバランシェ現象で増倍させるＡＰＤは、シングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）とよばれる。
　ＳＰＡＤでは、端子間の電圧を降伏電圧まで下げることによって、アバランシェ現象を止めることができる。端子間の電圧を下げ、アバランシェ現象を止めることは、クエンチとよばれる。そして、ＳＰＡＤの端子間の電圧を降伏電圧以上のバイアス電圧にリチャージさせると、再びフォトンの検出を行うことが可能となる。
特開２０１０－０９１３７７号公報 特開２０１４－０８１２５４号公報 特開２０１８－１７９７３２号公報
　ＴｏＦによる距離の測定では、幅広い明るさダイナミックレンジに対応した装置が必要とされている。ただし、高照度の環境では、ＳＰＡＤのリチャージができなくなったり、リチャージに時間がかかったりする場合がある。このため、フォトンの検出ができないデッドタイムが長くなってしまう。高い精度で測距を行うためには、デッドタイムを短くすることが望ましい。
　そこで、本開示は、環境の照度に関わらずフォトンを高精度に検出することが可能な受光装置、受光回路および測距装置を提供する。
　本開示の一態様による受光装置は、受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成された第１受光回路と、フォトンとの反応で前記第１受光回路が出力する信号に基づいて前記第１受光回路の前記リチャージ方法を制御するように構成された制御回路とを備えていてもよい。
　前記リチャージ方法は、パッシブリチャージ、アクティブリチャージ、またはパッシブリチャージとアクティブリチャージとの組み合わせの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
　前記リチャージ方法は、パッシブリチャージ動作時のリチャージ電流またはアクティブリチャージ動作時にリセット用パルスが生成される時間遅れの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
　複数の前記第１受光回路を備え、前記制御回路は、複数の前記第１受光回路が出力する前記信号に基づき、少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　複数の前記第１受光回路における反応数をカウントするように構成された計測回路をさらに備え、前記制御回路は、前記反応数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　前記第１受光回路が出力する前記信号の波形に基づいてエラー判定するように構成されたエラー検出器をさらに備え、前記制御回路は、複数の前記第１受光回路から出力された前記信号におけるエラー判定数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　前記エラー検出器は、パルス幅が第１しきい値を超える前記信号またはパルスどうしの間隔が第２しきい値未満である前記信号の少なくともいずれかをエラー判定するように構成されていてもよい。
　前記第１受光回路が出力する前記信号の波形に基づきエラー判定をし、前記エラー判定をされた前記信号の波形を補正するように構成されたエラー補正回路をさらに備えていてもよい。
　前記エラー補正回路は、パルス幅が第１しきい値を超える前記信号またはパルスどうしの間隔が第２しきい値未満である前記信号の少なくともいずれかをエラー判定するように構成されていてもよい。
　前記制御回路は、複数の前記第１受光回路から出力された前記信号におけるエラー判定数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　前記制御回路は、撮像される画像の領域ごとに、前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　前記制御回路は、撮像される画像の一部の領域に相当する前記第１受光回路が出力する前記信号に基づき、複数の前記受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　パッシブリチャージ動作をするように構成された複数の第２受光回路をさらに備えていてもよい。
　第１画素に前記第１受光回路が接続され、前記第１画素より受光面または開口面の小さい第２画素に前記第２受光回路が接続されていてもよい。
　前記受光素子は、アバランシェフォトダイオードであってもよい。
　本開示の一態様による測距装置は、発光素子と、受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成された複数の受光回路と、前記発光素子が発光していない期間に、フォトンとの反応で複数の前記受光回路が出力する信号に基づいて少なくともいずれかの前記受光回路の前記リチャージ方法を制御するように構成された制御回路とを備えていてもよい。
　本開示の一態様による受光回路は、受光素子と、基準電位に接続された負荷素子と、前記負荷素子と前記受光素子との間に接続された第１スイッチと、前記第１スイッチと前記受光素子との間の第１信号線に、第２信号線を介して接続されたインバータと、前記基準電位に接続された第１トランジスタと、前記第１トランジスタと前記第２信号線との間に接続された第２スイッチと、前記インバータの後段の第３信号線および前記第１トランジスタの第１制御電極に接続されたパルス生成器とを備えていてもよい。
　前記パルス生成器は、前記第３信号線の電圧に応じて前記第１制御電極にパルスを出力するように構成されていてもよい。
　前記パルス生成器は、前記第３信号線の電圧レベルが変化すると時間遅れをもって前記第１制御電極にパルスを出力するように構成されていてもよい。
　前記基準電位に接続された第２トランジスタと、前記第２トランジスタと前記第２信号線との間に接続された第３スイッチとをさらに備え、前記第２トランジスタの第２制御電極は、前記第３信号線に接続されていてもよい。
測距装置の例を示したブロック図。 測距装置を用いた測距の例を模式的に示した図。 受光回路の例を示した回路図。 受光回路における電圧波形の例を示したグラフ。 低照度の環境におけるヒストグラムの例を示したグラフ。 高照度の環境におけるヒストグラムの例を示したグラフ。 高照度の環境における理想的なヒストグラムの例を示したグラフ。 本開示による受光装置の例を概略的に示した図。 本開示による回路の例を示した回路図。 本開示による回路におけるスイッチ設定の例を示すテーブル。 本開示による回路における電圧波形の例を示したグラフ。 パルス生成器の構成の例を示した回路図。 反応ＳＰＡＤ数としきい値との関係の例を示すグラフ。 反応ＳＰＡＤ数と選択される動作モードとの対応例を示すテーブル。 測距条件を決定する処理の例を示したフローチャート。 画素とリチャージ回路との対応関係の例を示した平面図。 画素とリチャージ回路との対応関係の例を示した平面図。 画像の領域ごとに測距条件を設定する例を示した図。 画像ごとに測距条件を設定する例を示した図。 受光装置の例を示したブロック図。 変形例１による受光装置の例を示した概略図。 電圧波形におけるエラー検出の例を示したグラフ。 変形例１における動作モードの例を示すテーブル。 変形例１による測距条件の決定処理の例を示したフローチャート。 変形例２による受光装置の例を示した概略図。 変形例２における電圧波形の補正処理の例を示したグラフ。 変形例２における電圧波形の補正処理の例を示したグラフ。 変形例３による回路の例を示した回路図。 アクティブリチャージ回路の例を示した回路図。 測距装置の例を示したブロック図。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　図１のブロック図は、測距装置の例を示している。また、図２は、測距装置を用いた測距の例を模式的に示している。図１の測距装置２００は、通信回路２１０と、制御回路２２０と、ＳＰＡＤコントローラ２２１と、回路ブロック２４０と、回路ブロック２４１と、処理回路２３０と、転送回路２１１と、ＰＬＬ２５０と、クロック生成器２５１と、電流源２５２と、温度センサ２５３と、トリガ回路２５４とを備えている。処理回路２３０は、内部の構成要素として、ヒストグラム生成器２３２と、距離計算部２３３とを備えている。また、測距装置２００は、端子Ｔ＿ＯＵＴを介して図２の発光素子２５５に接続されている。
　通信回路２１０および転送回路２１１は、外部の回路との通信を行う。制御回路２２０は、測距装置２００の各構成要素を制御する。回路ブロック２４０は、図２の検出部１に相当する。回路ブロック２４０には、例えば、ＳＰＡＤアレイおよびそれぞれのＳＰＡＤに対応する受光回路が実装されている。ＳＰＡＤアレイは、複数のシングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）を含む。受光回路は、ＳＰＡＤがフォトンと反応したときに、パルスを後段の回路に出力するように構成されている。また、受光回路は、ＳＰＡＤのクエンチと、リチャージを行う回路とを含んでいる。ＳＰＡＤコントローラ２２１は、受光回路を制御する。ＳＰＡＤコントローラ２２１は、例えば、受光回路におけるスイッチの切り替え、電流値の制御、パルスの生成タイミングの制御を行う。
　回路ブロック２４１は、例えば、それぞれの受光回路の後段に接続されたサンプラを含んでいる。サンプラは、バッファともよばれ、受光回路から入力された信号をデジタル化する。また、回路ブロック２４１は、エラー検出器およびエラー補正回路を含んでいてもよい。エラー検出器およびエラー補正回路の詳細については、後述する。トリガ回路２５４は、発光素子２５５の発光タイミングを制御する。
　ヒストグラム生成器２３２は、デジタル化されたそれぞれの受光回路の出力信号の電圧レベルをサンプリングし、ヒストグラムを生成する。ヒストグラム生成器２３２は、複数回にわたって、サンプリング動作を繰り返し、ヒストグラムを生成してもよい。複数回にわたってサンプリング動作を行うことにより、外乱光と、発光素子から照射した光の反射光ｒｌとを識別することが可能となる。ヒストグラム生成器２３２は、ヒストグラムの生成時に、複数回にわたる計測結果の平均などの演算を行ってもよい。距離計算部２３３は、トリガ回路２５４から転送された光の照射時刻ｔ０に関する情報およびヒストグラムのピーク時刻ｔ１に基づき、測距装置２００と、物体との間の距離を計算する。例えば、光速度をｃとすると、測距装置２００と物体ＯＢＪまでの距離をＬ＝ｃ／２（ｔ１－ｔ０）の式によって求めることができる。このうち、ｔ１－ｔ０は、飛行時間に相当する。転送回路２１１を使って、計算された距離を含む情報を外部の回路に転送してもよい。
　例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェア回路によって、ヒストグラム生成器２３２、距離計算部２３３を含む処理回路２３０の構成要素を実装することができる。ただし、処理回路２３０の機能は、ＣＰＵ（中央処理装置）と、ＣＰＵ上で実行されるプログラムによって実装されていてもよい。この場合、処理回路２３０は、プログラムおよびプログラムの実行に必要なデータを保存するメモリまたはストレージを含んでいてもよい。
　なお、図１の測距装置２００は、測距装置の構成の一例にしかすぎない。したがって、本開示による測距装置の構成は、測距装置２００とは異なっていてもよい。測距装置は、測距装置２００のすべての構成要素を備えていなくてもよい。例えば、測距装置では、ＰＬＬ２５０、クロック生成器２５１、電流源２５２、温度センサ２５３、トリガ回路２５４、通信回路２１０のうち、少なくともいずれかが省略されていてもよい。また、その他の構成要素の追加がされていてもよいし、その他の構成要素が省略されていてもよい。
　図３の回路図は、フォトン検出に使われる受光回路の一例を示している。また、図４のグラフは、受光回路における電圧波形の例を示している。図３の回路１３は、フォトダイオードＰＤと、トランジスタＴＲ０と、インバータＩＮＶとを備えている。トランジスタＴＲ０は、ＰＭＯＳトランジスタである。フォトダイオードＰＤとして、例えば、ＳＰＡＤを使うことができる。トランジスタＴＲ０のソースは、電源電位Ｖｄｄに接続されている。トランジスタＴＲ０のドレインは、フォトダイオードＰＤのカソードに接続されている。フォトダイオードＰＤのアノードには、電圧Ｖａｎが印加されている。電圧Ｖａｎによって、フォトダイオードＰＤの端子間には、降伏電圧以上の逆電圧が印加される。インバータＩＮＶの入力側は、トランジスタＴＲ０のドレインおよびフォトダイオードＰＤのカソードに接続されている。また、インバータＩＮＶの出力側には、バッファなど後段の回路が接続される。
　トランジスタＴＲ０は、回路１３の負荷素子９０の一例である。ただし、負荷素子の構成は、これとは異なっていてもよい。例えば、負荷素子として、抵抗器を使ってもよいし、トランジスタと抵抗器を組み合わせたものを使ってもよい。
　フォトダイオードＰＤにフォトンが入射し、アバランシェ増倍によってフォトダイオードＰＤの端子間を流れる電流が増えると、負荷素子９０における電圧降下に応じ、カソード電位Ｖｃａが低下する。フォトダイオードＰＤの端子間電圧が降伏電圧まで下がると、アバランシェ現象は停止し、フォトダイオードＰＤの端子間を流れる電流が減少する。これにより、フォトダイオードＰＤの端子間の電圧は、降伏電圧以上の値となり、再びフォトンの検出を行うことが可能となる（グラフ６０のＶｃａ）。一方、インバータＩＮＶは、カソード電位Ｖｃａがしきい値ｔｈｉ以下である期間に、ＨＩＧＨ（正極性）のパルスを出力する（グラフ６０のＶｐ）。回路１３は、フォトンの検出時にパルスを出力するため、後段の回路においてフォトンカウント、ヒストグラムの生成、飛行時間の計算など各種の処理を行うことができる。
　なお、グラフ６０に示したような動作を行う回路は、パッシブリチャージ回路とよばれる。上述の回路１３は、パッシブリチャージ回路の一例である。パッシブリチャージ回路として、回路１３とは異なる構成の回路を使ってもよい。例えば、極性が反転した回路を使ってもよい。また、回路１３にその他の素子が追加された回路を使ってもよい。パッシブリチャージ回路を使うと、消費電力を抑えることが可能である。
　フォトダイオードＰＤがフォトンと反応してから、アバランシェ現象を停止（クエンチ）させて、再度フォトダイオードＰＤの端子間の電圧を降伏電圧以上にリチャージするまでの期間、フォトダイオードＰＤは、フォトンの検出を行うことができない。この期間は、デッドタイムとよばれる。装置に実装するＳＰＡＤの数を増やすことにより、デッドタイムによる影響を軽減することができる。充分な数のＳＰＡＤがあれば、デッドタイムに入っている一部のＳＰＡＤの検出能力を他のＳＰＡＤが補うことができるからである。
　パッシブリチャージ回路では、負荷素子９０を流れるリチャージ電流を大きくすることによって、ある程度までデッドタイムを短くすることができる。ただし、リチャージ電流を大きくしすぎると、フォトダイオードＰＤの端子間電圧が降伏電圧まで下がらなくなるため、クエンチを行うことができなくなってしまう（グラフ６２のＶｃａ）。このとき、インバータＩＮＶの出力電圧が張り付いてしまうため、フォトンを検出するのが困難となる。
　また、高照度の環境では、カソード電位ＶｃａがインバータＩＮＶのしきい値より高い電圧に上がる前に、フォトダイオードＰＤが外乱光のフォトンと再反応してしまう可能性がある。このため、カソード電位Ｖｃａが上がるのが遅くなり、デッドタイムが長くなってしまう。また、インバータＩＮＶが出力するパルス幅が大きくなりすぎてしまう（グラフ６１）。パルス幅が大きくなりすぎると、後段の回路で測距などの処理を行うことが難しくなる。
　次に、ヒストグラム生成器によって生成されるヒストグラムの例について説明する。
　図５のグラフは、低照度の環境で生成されるヒストグラムの例を示している。図６のグラフは、高照度の環境で生成されるヒストグラムの例を示している。いずれのグラフにおいても、縦軸が反応ＳＰＡＤ数を示している。また、横軸は、発光素子２５５の発光時刻からの時差を示している。外乱光の照度が小さいと、反射光ｒｌに相当するピークが明瞭なヒストグラムを生成することが可能である（図５）。ただし、高照度の環境では、ＳＰＡＤが反射光ｒｌのフォトンではなく、外乱光のフォトンに反応する確率が高くなる。また、上述の図４に示したように、高照度の環境では、ＳＰＡＤのデッドタイムが長くなる傾向にある。したがって、フォトンに反応できないＳＰＡＤの数が増えるため、ヒストグラムで明瞭なピークが現れなくなってしまう（図６）。理想的には、高照度の環境であっても、図７のグラフに示したような、図５のヒストグラムを外乱光によるフォトン数分だけ上方にシフトさせたヒストグラムを生成できることが好ましい。
　晴天の屋外、夜間、トンネル内など、さまざまな照度の環境で、ＳＰＡＤによるフォトン検出が行われることが想定される。環境の照度に関わらず高精度な測距を行うためには、幅広い明るさダイナミックレンジにおいてフォトンを高精度に検出する技術が必要である。
　以下では、本開示による受光回路および受光装置について説明する。
　図８は、本開示による受光装置の例を概略的に示している。図８の受光装置１００は、複数の受光回路１１と、複数のサンプラ２０と、計測回路３０と、制御回路４０とを備えている。受光回路１１は、ＳＰＡＤおよび受光回路を含んでいる。計測回路３０は、内部の構成要素として、ヒストグラム生成器３１を含んでいる。
　複数の受光回路１１は、例えば、測距装置２００（図１）の回路ブロック２４０に配置される。複数のサンプラ２０は、例えば、回路ブロック２４１に配置される。計測回路３０は、例えば、処理回路２３０に相当する。制御回路４０は、例えば、制御回路２２０およびＳＰＡＤコントローラ２２１に相当する。
　それぞれの受光回路１１は、信号線ｌ＿ｒｄを介して後段のサンプラ２０に接続されている。それぞれのサンプラ２０の後段には、計測回路３０が接続されている。計測回路３０は、制御回路４０に接続されている。制御回路４０は、信号線ｌ＿ｃｔを介してそれぞれの受光回路１１に接続されている。なお、図８では、複数の信号線ｌ＿ｃｔが示されているが、制御用の信号線の本数については、問わない。例えば、制御回路４０は、１本の信号線で複数の受光回路１１を制御してもよい。
　ＳＰＡＤがフォトンと反応すると、受光回路１１は信号線ｌ＿ｒｄにパルスを出力する。サンプラ２０は、パルスを含む信号をデジタル化する。ヒストグラム生成器３１は、それぞれのサンプラから入力された信号に含まれるパルスに基づいてヒストグラムを生成する。
　図９の回路図は、本開示による回路の例を示している。図９の回路１０は、フォトダイオードＰＤと、スイッチＳＷ１と、トランジスタＴＲ０と、トランジスタＴＲ１と、スイッチＳＷ２と、トランジスタＴＲ２と、スイッチＳＷ３と、インバータＩＮＶと、パルス生成器ＰＧとを備えている。トランジスタＴＲ０、トランジスタＴＲ１、トランジスタＴＲ２は、いずれもＰＭＯＳトランジスタである。フォトダイオードＰＤとして、例えば、ＳＰＡＤを使うことができる。
　スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ３は、例えば、ＭＯＳトランジスタによって実装される。例えば、それぞれのＭＯＳトランジスタのゲートを制御回路４０に接続することができる。この場合、制御回路４０は、個々のＭＯＳトランジスタのゲートに印加する電圧を制御することによって、スイッチをオン／オフする。なお、トランジスタＴＲ０のゲートを制御回路４０に接続してもよい。この場合、制御回路４０は、トランジスタＴＲ０のゲートに印加する電圧を制御し、トランジスタＴＲ０のソース／ドレイン間の抵抗値を調整することができる。
　トランジスタＴＲ０のソースは、電源電位Ｖｄｄに接続されている。スイッチＳＷ１は、トランジスタＴＲ０のドレインと、フォトダイオードＰＤのカソードとの間に接続されている。フォトダイオードＰＤのアノードには、電圧Ｖａｎが印加されている。フォトダイオードＰＤの端子間に、降伏電圧以上の逆電圧が印加されるよう、電圧Ｖａｎの値を決めることができる。インバータＩＮＶの入力端子は、信号線Ｌｉｎを介してフォトダイオードＰＤのカソードおよびスイッチＳＷ１に接続されている。
　トランジスタＴＲ１のソースおよびトランジスタＴＲ２のソースは、いずれも電源電位Ｖｄｄに接続されている。トランジスタＴＲ１のドレインと、信号線Ｌｉｎとの間には、スイッチＳＷ２が接続されている。一方、トランジスタＴＲ２のドレインと、信号線Ｌｉｎとの間には、スイッチＳＷ３が接続されている。インバータＩＮＶの出力端子は、信号線Ｌｏｕｔを介して、トランジスタＴＲ２のゲートおよびパルス生成器ＰＧの入力端子に接続されている。パルス生成器ＰＧの出力端子は、トランジスタＴＲ１のゲートに接続されている。
　図１０のテーブルは、回路１０におけるスイッチ設定の例を示している。図１０のテーブル７０に示したように、回路１０では、スイッチ設定に応じてフォトダイオードＰＤのリチャージ方法を切り替えることができる。スイッチＳＷ１をＯＦＦにし、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ３をＯＮにすると、回路１０にアクティブリチャージを行わせることができる（スイッチ設定ｓｔ１）。図９に示した回路１０では、アクティブリチャージを行うスイッチ設定となっている。また、スイッチＳＷ１をＯＮにし、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ３をＯＦＦにすると、回路１０にパッシブリチャージを行わせることができる（スイッチ設定ｓｔ２）。この場合、回路１０は、図３の回路１３（パッシブリチャージ回路）と同様の動作をする。さらに、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２をＯＮにすると、回路１０にアクティブリチャージとアクティブリチャージの両方を行わせることができる（スイッチ設定ｓｔ３）。この場合、スイッチＳＷ３は、ＯＮであってもよいし、ＯＦＦであってもよい。
　図１１のグラフは、回路１０における電圧波形の例を示している。図１１のグラフ６３は、回路１０でパッシブリチャージを行った場合における電圧波形に相当している。一方、グラフ６４は、回路１０でアクティブリチャージを行った場合における電圧波形に相当している。なお、グラフ６４のＶｇは、トランジスタＴＲ１のゲート電圧を示している。いずれのグラフにおいても、横軸は時刻を示している。
　回路１０にアクティブリチャージを行わせるとき（スイッチ設定ｓｔ１のとき）の動作について説明する。フォトダイオードＰＤにフォトンが入射し、アバランシェ増倍によってフォトダイオードＰＤの端子間を流れる電流が増えると、トランジスタＴＲ１およびトランジスタＴＲ２のソース／ドレイン間における電圧降下に応じ、カソード電位Ｖｃａが低下する。フォトダイオードＰＤの端子間電圧が降伏電圧まで下がると、アバランシェ現象が停止（クエンチ）する点は、パッシブリチャージが行われる場合と同様である。
　インバータＩＮＶは、信号線Ｌｉｎの電圧がしきい値ｔｈｉ以下である期間に、ＨＩＧＨ（正極性）のパルスを出力する（グラフ６４のＶｐ）。当該パルスに基づき、後段の計測回路３０は、各種の処理を実行することができる。信号線Ｌｉｎの電圧は、ＬＯＷになるため、インバータＩＮＶの出力側にある信号線Ｌｏｕｔの電圧は、ＨＩＧＨになる。パルス生成器ＰＧは、ＨＩＧＨの信号が入力されると、時間遅れｔｄをもって、ＬＯＷ（負極性）のパルスを出力する。したがって、トランジスタＴＲ１のゲートにＬＯＷの電圧が印加され、トランジスタＴＲ１のソース／ドレイン間がオンになる。グラフ６４のＶｇでは、期間ｔｒにわたって、ＬＯＷのパルスが出力されている。これにより、カソード電位Ｖｃａは、電源電位Ｖｄｄによって引き上げられ、再びフォトダイオードＰＤによるフォトンの検出が可能となる。
　リチャージによって信号線Ｌｉｎの電圧がＨＩＧＨになると、インバータＩＮＶの出力側の信号線Ｌｏｕｔの電圧は、ＬＯＷになる。このとき、トランジスタＴＲ２のゲートには、ＬＯＷの電圧が印加され、トランジスタＴＲ２のソース／ドレイン間は、オンとなる。このように、トランジスタＴＲ２は、トランジスタＴＲ１の状態をラッチする。トランジスタＴＲ２によって、貫通電流の発生を抑制し、カソード電位Ｖｃａが不定となるのを防止できる。
　なお、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ３だけでなく、スイッチＳＷ１もＯＮになっている場合（スイッチ設定ｓｔ３）、さらにトランジスタＴＲ０のソース／ドレイン間における電圧降下がフォトダイオードＰＤのクエンチに寄与する。クエンチによって、フォトダイオードＰＤの端子間を流れる電流が減少すると、フォトダイオードＰＤの端子間の電圧が上昇する点は、図３の回路１３と同様である。
　回路１０のうち、トランジスタＴＲ１と、トランジスタＴＲ２と、スイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ３と、パルス生成器ＰＧとを含む部分は、アクティブリチャージ回路９１に相当している。また、回路１０のうち、トランジスタＴＲ０（負荷素子９０）と、スイッチＳＷ１を含む部分は、パッシブリチャージ回路に相当している。回路１０は、パッシブリチャージ回路と、アクティブリチャージ回路とを含み、リチャージ方法を切り替え可能な受光回路の一例である。
　なお、回路１０（図９）とは異なる構成の回路を使ってもよい。例えば、回路１０に素子を追加した回路を使ってもよい。また、回路１０の極性を反転させた回路を使ってもよい。極性を反転させた回路を使う場合、ＰＭＯＳトランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタに置き換わる。また、回路１０の極性を反転させると、フォトダイオードＰＤのカソードに正のバイアス電圧が印加される。なお、回路１０に限らず、本明細書で説明するその他の回路についても、極性を反転させた構成を採用することが可能である。
　図１２の回路図は、パルス生成器の構成の例を示している。図１２のパルス生成器ＰＧは、フリップフロップＦＰと、インバータＩＮＶ２とを備えている。フリップフロップＦＰは、Ｄフリップフロップである。信号線Ｌｏｕｔは、フリップフロップＦ１のＤ端子に接続されている。信号線ｄｃｔｒは、フリップフロップＦ１のクロック端子に接続されている。フリップフロップＦ１のＱ端子と、トランジスタＴＲ１のゲートとの間には、インバータＩＮＶ２が接続されている。
　図１２のパルス生成器ＰＧでは、信号線ｄｃｔｒに供給するクロック信号を制御することによって、信号線Ｌｏｕｔの電圧がＨＩＧＨレベルになってから、電圧ＶｇをＬＯＷレベルに変化させるまでの時間遅れｔｄを変えることができる。例えば、クロック信号におけるパルスの間隔を大きくすると、時間遅れｔｄを大きくすることができる。また、クロック信号におけるパルスの間隔を小さくすると、時間遅れｔｄを小さくすることができる。図１２のパルス生成器ＰＧを使えば、外部から供給されるクロック信号によって、時間遅れを制御することが容易となる。例えば、制御回路４０またはクロック生成器２５１が信号線ｄｃｔｒにクロック信号を供給することができる。
　なお、図１２の回路は、パルス生成器ＰＧの一例にしかすぎない。したがって、これとは異なる構成のパルス生成器を使ってもよい。例えば、インバータチェインによってパルス生成器を実装してもよい。また、遅延器と論理演算素子を組み合わせることによってパルス生成器を実装してもよい。すなわち、入力電圧のレベルが変化してから、時間遅れをもって、トランジスタＴＲ１のゲートにパルスを出力できれば、どのような回路構成のパルス生成器を使ってもよい。
　次に、図８の受光回路１１として、図９の回路１０が実装されていると仮定し、本開示による受光装置の動作を説明する。
　図１３のグラフは、本開示による受光装置が外乱光の測定のために生成するヒストグラムの例を示している。図１３のグラフの縦軸は、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒに相当する。一方、グラフの横軸は、フォトンの検出時刻に相当する。計測回路３０は、環境の照度（外乱光）を測定するために、発光素子が発光していない期間に、受光装置１００における反応ＳＰＡＤ数を計測する。また、ヒストグラム生成器３１を使って、図１３に示したようなヒストグラムを生成してもよい。図１３のグラフには、しきい値ｔｈ１およびしきい値ｔｈ２が破線で示されている。
　計測回路３０は、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒを制御回路４０に転送する。そして、制御回路４０は、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒをしきい値ｔｈ１およびしきい値ｔｈ２と比較し、リチャージ方法を決定することができる。リチャージ方法では、例えば、パッシブリチャージ、アクティブリチャージまたは、パッシブリチャージとアクティブリチャージとの組み合わせが指定される。また、リチャージ方法では、リチャージ動作時のパラメータが指定されてもよい。リチャージ動作時のパラメータの例としては、アクティブリチャージ用のパルスが生成される時間遅れｔｄまたは、パッシブリチャージ時におけるリチャージ電流が挙げられる。ただし、パラメータでは、その他の種類の設定値が指定されていてもよい。また、リチャージ動作時のパラメータのすべてが指定可能なものでなくてもよい。例えば、アクティブリチャージ用のパルスが生成される時間遅れｔｄが固定された回路や、リチャージ電流の動的な制御ができない回路が使われる場合、これらのパラメータが制御対象から除外されていてもよい。
　一般に、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒは、環境の照度に相関していると推定される。したがって、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒが大きければ、受光装置１００が照度の高い環境に設置されていると推定することができる。一方、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒが小さければ、受光装置１００が照度の低い環境に設置されていると推定することが可能である。
　図１４のテーブルは、反応ＳＰＡＤ数と選択される動作モードとの対応例を示している。図１４のテーブル７１を参照すると、反応ＳＰＡＤ数に応じて異なる動作モードが選択されている。例えば、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒがしきい値ｔｈ２以上である場合には、アクティブリチャージが行われる（モードｍ１）。また、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒがしきい値ｔｈ２未満である場合には、パッシブリチャージが行われる。反応ＳＰＡＤ数Ｎｒがしきい値ｔｈ１より大きく、しきい値ｔｈ２未満である場合には、リチャージ電流ｉ１によるパッシブリチャージが行われる（モードｍ２）。反応ＳＰＡＤ数Ｎｒがしきい値ｔｈ１以下である場合には、ｉ１より小さいリチャージ電流ｉ２によるパッシブリチャージが行われる（モードｍ３）。
　一般に、アクティブリチャージの方がパッシブリチャージよりデッドタイムを短くすることが可能である。このため、アクティブリチャージは、高照度の環境に適したリチャージ方法であるといえる。一方、パッシブリチャージでは、アクティブリチャージより消費電力が抑えられる利点がある。パッシブリチャージであれば、リチャージ電流を大きくした方がデッドタイムを短くすることができる。したがって、テーブル７１の例では、モードｍ３、モードｍ２、モードｍ１の順でＳＰＡＤのデッドタイムが短くなることが期待される。
　デッドタイムの短縮が期待できるモードほど、多くの電力が必要となる。このため、ＳＰＡＤのデッドタイムと消費電力は、トレードオフ関係にあるといえる。そこで、テーブル７１に例示したように、環境の照度と相関を有する反応ＳＰＡＤ数Ｎｒに応じて、デッドタイムと消費電力とのバランスがとれた最適な動作モードを選択することができる。このように、パラメータを含めてリチャージ方法が定義されているモードを使うと、計測回路３０および制御回路４０で実行される処理の複雑化を避けることができる。
　なお、制御回路４０は、一回の計測で得られた反応ＳＰＡＤ数をしきい値と比較してもよい。また、制御回路４０は、複数回の計測で得られた反応ＳＰＡＤ数に基づく代表値をしきい値と比較してもよい。例えば、制御回路４０は、複数回にわたって計測された反応ＳＰＡＤ数の平均値をしきい値と比較してもよい。また、制御回路４０は、反応ＳＰＡＤ数を計測するたびにしきい値との比較を行い、最も頻度の高い判定結果に基づき、動作モードの選択を行ってもよい。
　テーブル７１に示したモード切り替えは、受光回路１１におけるリチャージ方法を変更する方法の一例にしかすぎない。テーブル７１とは異なる方法によって受光回路におけるリチャージ方法を変更してもよい。例えば、反応ＳＰＡＤ数がしきい値ｔ＿ｒｃｈを超えている場合に、アクティブリチャージを選択し、反応ＳＰＡＤ数がしきい値ｔ＿ｒｃｈ以下である場合に、パッシブリチャージを選択することができる。そして、受光回路１１で調整可能なパラメータがある場合、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒに基づき、パラメータを決定することができる。例えば、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒを変数とする関数を用いて、パルス遅延またはリチャージ電流を決定してもよい。この場合、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒが多いほど、パルス遅延の値が小さくなる関数を使うことができる。また、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒが多いほど、リチャージ電流の値が大きくなる関数を使うことができる。
　図１５のフローチャートは、測距条件を決定する処理の例を示している。以下では、図１５のフローチャートを参照しながら、処理を説明する。測距条件は、例えば、受光回路１１で使用されるリチャージ方法を含む。
　はじめに、電力を供給し、受光装置１００を起動する（ステップＳ１００）。そして、受光装置１００は、発光素子が発光していない期間に、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒを計測する（ステップＳ１０１）。ここで、計測回路３０は、複数の受光回路１１（例えば、回路１０）が出力したパルスをカウントし、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒを得ることができる。計測回路３０は、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒを制御回路４０に転送する。
次に、制御回路４０は、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒに基づき、受光回路１１で使用するリチャージ方法を決定する（ステップＳ１０２）。ここで、制御回路４０は、計測回路３０で得られた反応ＳＰＡＤ数Ｎｒに基づいて、受光回路１１で使用するリチャージ方法を決定することができる。ステップＳ１０２では、例えば、図１４のテーブル７１のように、規定されたモードのいずれかを選択してもよい。
　制御回路４０（より、具体的には、ＳＰＡＤコントローラ２２１）は、信号線ｌ＿ｃｔを介して制御信号を送信する。これにより、受光回路１１は、リチャージ方法に応じたスイッチの切り替えなどを行うことができる。そして、計測回路３０は、ステップＳ１０２で決められた設定に基づき測距を行うことができる（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の処理が実行された後、測距（すなわち、発光素子の発光）が行われないタイミングで、再びステップＳ１０１以降の処理を実行してもよい。これにより、環境の照度の変化に合わせて、受光装置１００の設定を行うことができる。
　本開示による受光装置は、受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成された第１受光回路と、フォトンとの反応で第１受光回路が出力する信号に基づいて第１受光回路のリチャージ方法を制御するように構成された制御回路とを備えていてもよい。また、本開示による受光回路は、複数の第１受光回路を備えていてもよい。この場合、制御回路は、複数の第１受光回路が出力する信号に基づき、少なくともいずれかの第１受光回路におけるリチャージ方法を制御するように構成されている。受光素子として、例えば、アバランシェフォトダイオードを使うことができる。上述のフォトダイオードＰＤは、受光素子の一例である。また、回路１０（図９）は、第１受光回路の一例である。ただし、第１受光回路は、これとは異なる構成の回路であってもよい。
　第１受光回路における受光素子のリチャージ方法は、パッシブリチャージ、アクティブリチャージ、またはパッシブリチャージとアクティブリチャージとの組み合わせの少なくともいずれかを含むことができる。また、第１受光回路における受光素子のリチャージ方法は、パッシブリチャージ動作時のリチャージ電流またはアクティブリチャージ動作時にリセット用パルスが生成される時間遅れの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
　また、本開示による受光装置は、複数の第１受光回路における反応数をカウントするように構成された計測回路をさらに備えていてもよい。この場合、制御回路は、反応数に基づいて少なくともいずれかの第１受光回路におけるリチャージ方法を制御するように構成されている。
　本開示による測距装置は、発光素子と、複数の受光回路と、制御回路とを備えていてもよい。受光回路は、受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成されている。制御回路は、発光素子が発光していない期間に、フォトンとの反応で複数の受光回路が出力する信号に基づいて少なくともいずれかの受光回路のリチャージ方法を制御するように構成されている。受光素子として、例えば、アバランシェフォトダイオードを使うことができる。上述のフォトダイオードＰＤは、受光素子の一例である。また、回路１０（図９）は、受光回路の一例である。ただし、受光回路は、これとは異なる構成の回路であってもよい。
　なお、受光装置１００が備えている複数の受光回路１１のすべてがリチャージ方法を切り替え可能な回路（例えば、回路１０）でなくてもよい。例えば、受光装置では、複数の受光回路１１のうち、一部がリチャージ方法を切り替え可能な回路であり、残りがパッシブリチャージ回路（例えば、回路１３）であってもよい。すなわち、本開示による受光装置は、受光素子のパッシブリチャージをするように構成された複数の第２受光回路をさらに備えていてもよい。また、受光装置の受光回路１１のうち、一部は、アクティブリチャージ回路であってもよい。したがって、本開示による受光装置は、受光素子のアクティブリチャージをするように構成された複数の第３受光回路をさらに備えていてもよい。
　図１６および図１７の平面図は、画素とリチャージ回路との対応関係の例を示している。図１６には、画素５０～５４が示されている。このうち、画素５０は、受光面の面積が比較的大きいフォトダイオードが実装されている。例えば、画素５０には、リチャージ方法を切り替え可能な回路（例えば、回路１０）のフォトダイオードを実装することができる。一方、画素５１～５４には、それぞれ受光面の面積が比較的小さいフォトダイオードが実装されている。例えば、画素５１～５４には、いずれもパッシブリチャージ回路（回路１３）のフォトダイオードを実装することができる。
　図１７には、画素５５および画素５６が示されている。画素５５は、面積の比較的大きい遮光部７５に覆われているため、開口面８０の面積が小さくなっている。例えば、画素５５には、パッシブリチャージ回路（回路１３）のフォトダイオードを実装することができる。一方、画素５６は、比較的面積の小さい遮光部７６に覆われているため、開口面８１の面積が大きくなっている。例えば、画素５６には、リチャージ方法を切り替え可能な回路（例えば、回路１０）のフォトダイオードを実装することができる。
　受光回路がフォトンを検出し、デッドタイムに入る確率は、環境の照度だけでなく、フォトダイオードの受光面または開口面の面積によっても左右される。そこで、図１６および図１７に例示したように、フォトダイオードの受光面または開口面の面積によって、感度を調整し、様々な照度に対応した受光回路を用意することができる。例えば、デッドタイムに入る確率が比較的高いと予想される画素にリチャージ方法を切り替え可能な回路（例えば、回路１０）を実装し、デッドタイムに入る確率が比較的低いと予想される画素にパッシブリチャージ回路（例えば、回路１３）を実装することができる。すべての画素にリチャージ方法を切り替え可能な回路を実装する場合と比べると、フォトン検出の精度を維持しつつ、消費電力およびコストの削減をはかることが可能である。
　すなわち、本開示による受光装置は、第１画素に第１受光回路が接続され、第１画素より受光面または開口面の小さい第２画素に第２受光回路が接続されていてもよい。
　制御回路４０は、複数の受光回路１１に対して、一律に同一の設定を行うことができる。例えば、制御回路４０は、複数の受光回路１１を同一のリチャージ方法に設定することができる。ただし、複数の受光回路１１に対する設定内容は、同一のものでなくてもよい。例えば、制御回路４０は、受光回路１１によって異なるリチャージ方法を設定することができる。例えば、所定の比率の受光回路１１にアクティブリチャージを行わせ、残りの受光回路にパッシブリチャージを行わせてもよい。例えば、４０％の受光回路をアクティブリチャージに設定し、６０％の受光回路をパッシブリチャージに設定してもよい。
　図１８は、画像の領域ごとに測距条件を設定する例を示している。また、図１９は、画像ごとに測距条件を設定する例を示している。図１８および図１９は、高速道路の高架橋に沿って走行している自動車より撮影された画像を示している。この画像は、領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３とを含む。領域Ａ１は、空の部分に相当し、照度が比較的高い領域である。領域Ａ２は、高架橋によって影となっている部分に相当し、照度が比較的低い領域である。また、領域Ａ３は、その他の部分に相当する。画像内の領域の照度が高いほど、測距時における外乱光が増える。そこで、領域Ａ１の撮像を行う受光回路について、短いデッドタイムが期待できるリチャージ方法を設定する。そして、領域Ａ２の撮像を行う受光回路については、消費電力の抑制が期待できるリチャージ方法を設定する。
　例えば、領域Ａ１の撮像を行う受光回路に、アクティブリチャージを行わせることができる。また、領域Ａ２の撮像を行う受光回路に、パッシブリチャージを行わせることができる。画像中のそれぞれの領域の照度は、図１３について説明した方法によって推定することが可能である。例えば、ヒストグラム生成器３１は、それぞれの領域の撮像を行う受光回路のグループごとに、図１３のようなヒストグラムを生成することができる。ヒストグラムの縦軸の値を、それぞれの領域の撮像を行う受光回路（画素）の数で正規化すれば、複数の領域における照度を比較することが可能となる。
　また、領域Ａ１の撮像を行う受光回路について、短いデッドタイムが期待できるパラメータを設定し、領域Ａ２の撮像を行う受光回路について、消費電力の抑制が期待できるパラメータを設定してもよい。例えば、領域Ａ１については、リチャージ用パルスの時間遅れｔｄを短く設定してもよいし、リチャージ電流を大きく設定してもよい。また、領域Ａ２については、リチャージ用パルスの時間遅れｔｄを長く設定してもよいし、リチャージ電流を小さく設定してもよい。
　なお、図１８の領域Ａ３のように、照度の高い画素と、照度の低い画素が混在している場合、最も照度の高い画素に合わせて受光回路のリチャージ方法を設定してもよい。これにより、高い測距精度を維持することができる。また、領域Ａ３内の平均的な照度に基づき、当該領域の撮像を行う受光回路のリチャージ方法を決めてもよい。
　すなわち、本開示による受光装置の制御回路は、撮像される画像の領域ごとに、第１受光回路におけるリチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　制御回路４０の機能または制御信号の送信に用いられる信号線ｌ＿ｃｔのトポロジによっては、複数の受光回路に対して一律に同一の設定しか行えない場合がある。また、受光回路のグループ単位で、リチャージ方法の指定が行われる実装もありうる。さらに、制御が可能な粒度に関わらず、制御アルゴリズムの複雑化を避けることが望まれるケースもある。
　そこで、画像全体について、同一のリチャージ方法を設定することができる。測距精度を最優先にする場合、制御回路４０は、最も高い照度が計測された受光回路または受光回路のグループに合わせて、複数の受光回路に設定されるリチャージ方法を決定する。また、特に高い測距精度が求められる画像中の領域を指定し、当該領域の撮像を行う受光回路で計測された照度に合わせて、複数の受光回路に設定されるリチャージ方法を決定してもよい。例えば、車載分野での応用では、他の自動車、歩行者、動物などが出現する可能性の高い、図１７の領域Ａ５で計測された照度に合わせて、画像全体の測距条件を決めることができる。
　あらかじめ、画像中の高さ方向の座標に基づいて、他の自動車、歩行者、動物などが出現する可能性の高い領域を指定してもよい。また、計測回路３０は、ニューラルネットワークなどの機械学習を用いて、画像中で他の自動車、歩行者、動物などが出現する可能性の高い領域を動的に抽出してもよい。この場合、計測回路３０は、複数の受光回路（複数のＳＰＡＤ）によって得られた画像より学習データを生成してもよい。また、計測回路３０は、別のイメージセンサによって撮像された画像より学習データを生成してもよい。
　すなわち、本開示による受光装置の制御回路は、制御回路は、撮像される画像の一部の領域に相当する第１受光回路が出力する信号に基づき、複数の第１受光回路におけるリチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　本開示による受光装置は、図１および図２に示した装置のように、発光素子および距離計算部を備えた測距装置であってもよい。ただし、本開示による受光装置は、必ず測距機能を備えていなくてもよい。例えば、図２０の受光装置２０１のように、距離計算部２３３およびトリガ回路２５４が省略された装置を使ってもよい。受光装置２０１は、ＳＰＡＤアレイによるフォトンの検出と、図１３のヒストグラムの生成を行うことができる。受光装置２０１を他の装置に接続し、距離計算部、トリガ回路、発光素子に相当する機能を追加してもよい。また、受光装置２０１を、リチャージ方法を決める装置として使うことができる。この場合、他の測距装置は、受光装置２０１が決定したリチャージ方法に基づいて測距を行うことができる。
　次に、受光回路から出力される電圧信号に基づいてエラー判定を行い、リチャージ方法を決定する受光装置の例について説明する。
　図２１は、変形例１による受光装置の例を示した概略図である。図２１の受光装置１０１では、受光回路１１と、サンプラ２０との間に、エラー検出器２１が接続されている。エラー検出器２１は、受光回路１１から出力された電圧信号に基づき、エラー検出を行うように構成されている。エラー検出器２１は、例えば、図１または図２０の回路ブロック２４１に配置されている。複数の受光回路１１のうち、少なくとも一部は、リチャージ方法を切り替え可能な回路（例えば、回路１３）であるものとする。受光装置１０１の受光回路１１の一部は、パッシブリチャージ回路またはアクティブリチャージ回路であってもよい。
　なお、図２１に示した受光装置の構成は、一例にしかすぎない。例えば、エラー検出器２１を、サンプラ２０と、計測回路３０の入力端子との間に接続してもよい。また、サンプラ２０の機能およびエラー検出器２１の機能が統合された回路を、それぞれの受光回路１１と、計測回路３０の入力端子との間に接続してもよい。また、エラー検出器２１に相当する機能を、計測回路３０に実装してもよい。この場合、計測回路３０は、エラー検出器２１を含んでいるといえる。
　図２２のグラフは、エラー検出器２１によるエラー検出の例を示している。図２２のグラフ６５～６７は、フォトダイオードＰＤのカソード電位Ｖｃａおよび受光回路１１（インバータＩＮＶ）の出力電圧Ｖｐの波形を示している。いずれのグラフにおいても、横軸は、時刻を示している。
　グラフ６５は、高い照度のため、カソード電位ＶｃａがインバータＩＮＶのしきい値より高い電圧に上がる前に、フォトダイオードＰＤが外乱光のフォトンと再反応しており、インバータＩＮＶが出力するパルス幅が大きくなりすぎている場合（図４のグラフ６１と同様のケース）を示している。例えば、エラー検出器２１は、受光回路１１から出力された電圧信号におけるパルスの立ち上がりを検出する。そして、エラー検出器２１は、パルス幅を監視する。エラー検出器２１は、パルス幅がしきい値ｔ＿ｈを超えた場合に、エラー判定をする。例えば、エラー検出器２１は、周期ｔ＿ｓで信号の電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧が連続してｎ＿ｈ回ＨＩＧＨとなったら、エラー判定をすることができる。この場合、ｔ＿ｈ＝ｔ＿ｓ×ｎ＿ｈの関係が満たされるよう、ｔ＿ｓおよびｎ＿ｈの値を設定することができる。また、これとは異なる方法によって、エラー判定をしてもよい。
　グラフ６６では、受光回路１１におけるリチャージ電流を大きすぎるため、フォトダイオードＰＤの端子間電圧が降伏電圧まで下がらず、クエンチができなくなっている。このため、受光回路１１の出力電圧が張り付いてしまう。（図４３のグラフ６２と同様のケース）。例えば、エラー検出器２１は、受光回路１１から出力された電圧信号におけるパルスの立ち上がりを検出する。そして、エラー検出器２１は、受光回路１１の出力電圧がＨＩＧＨとなっている期間を計測する。エラー検出器２１は、受光回路１１の出力電圧がＨＩＧＨとなっている期間がしきい値ｔ＿ｈを超えたら、エラー判定をする。グラフ６６の例では、グラフ６５のケースと同様の方法によって、エラー判定をすることができる。
　グラフ６７では、フォトンとの反応後のフォトダイオードＰＤに残留電荷が発生している。このため、受光回路１１によって、クエンチおよびリチャージの動作が行われていても、フォトダイオードＰＤでフォトンとの再反応が起こる。フォトンとの再反応により、カソード電位Ｖｃａは、ハンチングする。例えば、エラー検出器２１は、受光回路１１の電圧信号におけるパルスの立ち下がり後に、受光回路１１の出力電圧がＬＯＷとなっている期間がしきい値ｔ＿ｌより短い場合に、エラー判定をする。例えば、エラー検出器２１は、周期ｔ＿ｓで信号の電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧が連続してＬＯＷとなった回数がｎ＿ｌ回より少ない場合にエラー判定をする。この場合、ｔ＿ｌ＝ｔ＿ｓ×ｎ＿ｌの関係が満たされるよう、ｔ＿ｓおよびｎ＿ｌの値を設定することができる。また、これとは異なる方法によって、エラー判定をしてもよい。
　ここでは、受光回路１１が、フォトンの検出時にＨＩＧＨレベル（正極性）のパルスを出力する場合におけるエラー判定を説明した。エラー検出器２１は、受光回路１１がＬＯＷレベル（負極性）のパルスを出力する場合にも、エラー判定を行うことができる。その場合、エラー検出器２１は、上述の説明におけるＨＩＧＨをＬＯＷに、ＬＯＷをＨＩＧＨに、パルスの立ち下がりをパルスの立ち上がりに、パルスの立ち上がりをパルスの立ち下がりに、それぞれ置き換えた動作を行えばよい。
　エラー検出器２１は、エラー判定を行った場合、エラー信号を計測回路３０に送信する。例えば、フォトンの検出時にパルスが伝達される信号線とは別個の信号線を使って、エラー信号を伝達してもよい。また、フォトンの検出時にパルスが伝達される信号線に重畳してエラー信号を送信してもよい。
　エラー検出器２１が送信するエラー信号は、エラーコードを含んでいてもよい。エラーコードとは、エラー検出器２１で検出されたエラーの種類を特定する情報である。例えば、エラーコードＥ１、Ｅ２、Ｅ３を、それぞれ上述のグラフ６５～６７のエラーに対応付けることができる。計測回路３０は、複数の受光回路１１におけるエラー判定数をカウントする。また、エラー信号にエラーコードが含まれている場合、計測回路３０は、エラーコードごとに、エラー判定数をカウントしてもよい。エラー検出器２１は、エラーコード以外に、エラーに関連する情報を送信してもよい。例えば、エラー検出器２１は、エラーコードＥ３のエラー信号を使って検出されたパルス間の間隔ｔ＿ｉｐの情報を計測回路３０に送信することができる。計測回路３０は、カウントしたエラー判定数を制御回路４０に転送する。
　制御回路４０は、複数の受光回路１１におけるエラー判定数に基づいて、リチャージ方法を決定することができる。例えば、制御回路４０は、エラー判定数がしきい値を超えた場合に、リチャージ方法を変更することができる。また、制御回路４０は、エラー信号に含まれているエラーコードに基づいて、リチャージ方法を決定してもよい。例えば、制御回路４０は、それぞれのエラーコードの比率に基づいて、リチャージ方法を決めることができる。
　例えば、エラー判定数がしきい値以上であり、複数のエラー信号にエラーコードＥ１が所定の比率以上含まれている場合、制御回路４０は、パッシブリチャージ時におけるリチャージ電流を増やすか、リチャージ方法をアクティブリチャージに変更することができる。また、エラー判定数がしきい値を超えており、エラーコードＥ２の比率が所定の値を超えている場合、制御回路４０は、パッシブリチャージ時におけるリチャージ電流を減らすか、リチャージ方法をアクティブリチャージに切り替えることができる。
　複数の受光回路１１でパッシブリチャージが行われているときに、エラー判定数がしきい値を超えており、エラーコードＥ３の比率が所定の値を超えている場合、制御回路４０は、リチャージ電流を増やすことができる。複数の受光回路１１でアクティブリチャージが行われているときに、エラー判定数がしきい値を超えており、エラーコードＥ３の比率が所定の値を超えている場合、検出されたパルス間の間隔ｔ＿ｉｐに応じて、異なる処理を実行することが可能である。ｔ＿ｉｐとアクティブリチャージ用のパルス遅延ｔｄの差が所定の値未満である場合、制御回路４０は、パルス遅延の設定値ｔｄが小さすぎると判定し、制御回路４０にパルス遅延ｔｄをより大きい値に変更させることができる。また、ｔ＿ｉｐとアクティブリチャージ用のパルス遅延ｔｄの差が所定の値以上である場合、制御回路４０は、アクティブリチャージ用のパルス遅延ｔｄをより小さい値に変更することができる。
　上述では、制御回路４０がエラーコードの比率に基づいて、リチャージ方法を決定する場合を例に説明をした。ただし、制御回路４０は、これとは異なる方法で、リチャージ方法を決めてもよい。例えば、制御回路４０は、それぞれのエラーコードを有するエラー信号の数をしきい値と比較し、その判定結果に応じてリチャージ方法を決定することができる。
　図２３のテーブルは、受光装置１０１における動作モードの例を示している。図２３のテーブル７２では、Ｍ１～Ｍ５の５つの動作モードが定義されている。モードＭ１およびモードＭ２では、アクティブリチャージが行われる。モードＭ２では、アクティブリチャージ用のパルス遅延の設定値がモードＭ１と比べて大きくなっている。モードＭ３～Ｍ５では、パッシブリチャージが行われる。モードＭ５、Ｍ４、Ｍ３の順で、リチャージ電流の設定値が大きくなっている。このため、受光回路１１において期待されるデッドタイムの長さは、モードＭ５、Ｍ４、Ｍ３、Ｍ２、Ｍ１の順で短くなる。ただし、消費電力は、モードＭ５、Ｍ４、Ｍ３、Ｍ２、Ｍ１の順で増える。
　パラメータを含むリチャージ方法が定義されているモードを使うことにより、計測回路３０および制御回路４０で実行される処理の複雑化を避けることができる。例えば、計測回路３０および制御回路４０は、動作モードを切り替えることによって、上述のリチャージ方法の変更を実現してもよい。
　図２４のフローチャートは、受光装置１０１による測距条件の決定処理の例を示している。以下では、図２４のフローチャートを参照しながら、処理を説明する。
　はじめに、電力を供給し、受光装置１０１を起動する（ステップＳ１１０）。そして、受光装置１０１は、発光素子が発光していない期間に、複数の受光回路におけるエラーをカウントする（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１で、計測回路３０は、エラー検出器２１からエラー信号を受信し、当該エラー信号に基づきエラーをカウントすることができる。例えば、計測回路３０は、エラー信号を受信することによって、エラー判定数の合計を求めてもよい。また、計測回路３０は、個別のエラーコードについて、エラー判定数を求めてもよい。このように、計測回路３０は、各種の方法によってエラーをカウントすることができる。計測回路３０は、エラー判定数の情報を制御回路４０に転送する。
　次に、制御回路４０は、エラーのカウントに基づき、受光回路１１で使用するリチャージ方法を決定する（ステップＳ１１２）。そして、制御回路４０は、決定されたリチャージ方法が使われている状態で再びエラーをカウントし、エラーのカウントがしきい値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１３における判定結果に応じて処理は分岐する。
　検出されたエラーのカウントがしきい値未満である場合（ステップＳ１１３のＹＥＳ）、計測回路３０は、ステップＳ１１２で決められた設定に基づき測距を行うことができる（ステップＳ１１４）。検出されたエラーのカウントがしきい値以上である場合（ステップＳ１１３のＮＯ）、受光装置１０１は、ステップＳ１１２の処理に戻る。なお、ステップＳ１１４の処理が実行された後、測距（すなわち、発光素子の発光）が行われない期間に、再びステップＳ１１１以降の処理を実行してもよい。これにより、環境の照度の変化に合わせて受光装置１０１を設定することができる。
　受光装置１０１を起動し、ステップＳ１１１で得られたエラーのカウントに基づいて、受光装置１０１の初期状態における動作モードを決定してもよい。例えば、ステップＳ１１１におけるエラーのカウントが所定の値より大きい場合に、受光装置１０１の初期の動作モードをモードＭ１に設定してもよい。また、ステップＳ１１１におけるエラーのカウントが所定の値より小さい場合に、受光装置１０１の初期の動作モードをモードＭ５に設定してもよい。
　制御回路４０は、初期状態における動作モードに基づいて変更後の動作モードを決めてもよい。例えば、初期の動作モードがモードＭ５である場合に、エラーのカウントがしきい値以上である場合、動作モードをモードＭ４に変更することができる。同様に、モードＭ４においても、エラーのカウントがしきい値以上となる場合には、動作モードをＭ３に変更することができる。このように、エラーのカウントがしきい値未満になるまで、動作モードの変更を繰り返した後に、測距処理を開始することができる。この方法により、消費電力と測距精度のバランスをとることが可能である。
　また、初期状態における動作モードがモードＭ１である場合に、エラーのカウントがしきい値未満である場合、動作モードをモードＭ２に変更してもよい。モードＭ２においても、エラーのカウントがしきい値未満となる場合には、動作モードをＭ３に変更してもよい。このように、期待されるデッドタイムが最短となる動作モードからスタートし、エラーのカウントがしきい値未満である場合には、それより消費電力が抑えられる動作モードへの変更を行ってもよい。この方法を使うと、必要以上に消費電力が大きくなることを防ぐことができる。
　なお、受光装置１０１は、必ず上述のような調整を行わなくてもよい。例えば、受光装置１０１は、初期状態の動作モードで、エラーのカウントを求め、エラーのカウントがしきい値未満である場合には、動作モードの変更を行わずに、ただちに測距を開始してもよい。
　受光装置１０１では、環境の照度に合わせて複数の受光回路１１の設定を調整することができる。これにより、高い測距精度を確保することが可能となる。
　なお、受光装置１０１の制御回路４０は、受光装置１００と同様、受光回路１１によって異なるリチャージ方法を設定してもよい。同様に、受光装置１０１の制御回路４０は、複数の受光回路１１に同一のリチャージ方法を設定してもよい。また、受光装置１０１の制御回路４０は、受光回路１１によって異なるパラメータを設定してもよい。すなわち、受光装置１０１の制御回路４０は、複数の受光回路１１に同一の動作モードを設定してもよい。また、受光装置１０１の制御回路４０は、受光回路１１によって異なる動作モードを設定してもよい。
　本開示による受光装置は、第１受光回路が出力する信号の波形に基づいてエラー判定するように構成されたエラー検出器をさらに備えていてもよい。この場合、制御回路は、複数の第１受光回路から出力された信号におけるエラー判定数に基づいて少なくともいずれかの第１受光回路におけるリチャージ方法を制御するように構成されている。また、エラー検出器は、パルス幅が第１しきい値を超える信号またはパルスどうしの間隔が第２しきい値未満である信号の少なくともいずれかをエラー判定するように構成されていてもよい。上述のしきい値ｔ＿ｈは、第１しきい値の一例である。また、上述のしきい値ｔ＿ｌは、第２しきい値の一例である。
　さらに、受光装置１０１は、図１８に示したように、画像の領域ごとにエラーのカウントを行い、画像の領域ごとに測距条件（例えば、リチャージ方法）を決定するものであってもよい。また、受光装置１０１は、図１９に示したように、画像の領域ごとにエラーのカウントを行い、その結果に基づいて画像全体で同一の測距条件を設定するものであってもよい。受光装置１０１は、発光素子２５５、距離計測部２３４およびトリガ回路２５４を備える測距装置であってもよい。また、受光装置１０１は、発光素子２５５、距離計測部２３４およびトリガ回路２５４が省略された装置であってもよい。
　次に、受光回路から出力信号がエラー判定された場合に、当該信号を補正する機能を備えた受光装置の例について説明する。
　図２５の概略図は、変形例２による受光装置の例を示している。図２５の受光装置１０２では、受光回路１１と、サンプラ２０との間に、エラー補正回路２２が接続されている。エラー補正回路２２は、受光回路１１から出力された電圧信号のうち、エラー状態と判定された電圧信号を補正するように構成されている。エラー補正回路２２は、エラー検出器２１に、エラー判定された電圧信号を、エラー状態でない電圧信号に変換する機能を追加したものに相当する。エラー補正回路２２は、例えば、図１または図２０の回路ブロック２４１に配置されている。エラー検出器２１がエラー補正回路２２に代わっている点を除けば、受光装置１０２の構成および機能は、上述の受光装置１０１と同様である。
　図２５に示した受光装置の構成は、一例にしかすぎない。例えば、エラー補正回路２２を、サンプラ２０と、計測回路３０の入力端子との間に接続してもよい。また、サンプラ２０の機能およびエラー補正回路２２の機能が統合された回路を、それぞれの受光回路１１と、計測回路３０の入力端子との間に接続してもよい。なお、エラー判定された電圧信号を、エラー状態でない電圧信号に変換する機能は、計測回路３０の入力段に実装されていてもよい。この場合、計測回路３０は、エラー検出器２１から受信したエラー信号に基づいて、受光回路１１から出力された電圧信号の補正を行うことができる。すなわち、計測回路３０がエラー補正回路２２を含む構成を採用することも可能である。
　複数の受光回路１１のうち、少なくとも一部は、リチャージ方法を切り替え可能な回路（例えば、回路１３）であるものとする。なお、受光装置１０１の受光回路１１の一部は、パッシブリチャージ回路または、アクティブリチャージ回路であってもよい。
　図２６および図２７のグラフは、受光装置１０２における電圧波形の補正処理の例を示している。いずれのグラフにおいても、横軸は、時刻を示している。
　図２６のグラフ７３は、エラー補正回路２２の入力電圧Ｖａｉ、エラー補正回路２２の出力電圧Ｖａｏおよびエラー信号Ｖｅｓの波形を示している。グラフ７３の例では、受光回路１１でパッシブリチャージが行われており、グラフ６１（図４）およびグラフ６５（図２２）と同様の現象が発生している。グラフ７３では、受光回路１１から出力されるパルス幅が大きくなりすぎている。例えば、エラー補正回路２２は、受光回路１１から出力された電圧信号におけるパルスの立ち上がりを検出する。そして、エラー補正回路２２は、パルス幅を監視する。エラー補正回路２２は、エラー判定の行われるまで、入力された信号をそのまま出力する。エラー補正回路２２は、パルス幅がしきい値ｔ＿ｈを超えた場合、エラー判定をする。エラー補正回路２２は、パルスの検出中にエラー判定を行ったら、当該パルスのうち、しきい値ｔ＿ｈを超える部分をマスキングする。
　グラフ７３の例において、エラー補正回路２２は、パルスの立ち上がりから期間ｔ＿ｈの部分でＨＩＧＨの電圧を出力している。そして、エラー補正回路２２は、パルス幅がｔ＿ｈを超えた後に相当する期間ｔ＿ｍ１の部分でＬＯＷの電圧を出力する。このように、エラー補正回路２２は、受光回路１１がしきい値ｔ＿ｈを超えるパルス幅のパルスを出力した場合であっても、パルス幅がしきい値ｔ＿ｈに等しいパルスに補正することができる。なお、グラフ７３の例では、パルスがマスキングされている期間ｔ＿ｍ１に、エラー信号Ｖｅｓの電圧がＨＩＧＨになっている。これにより、後段の計測回路３０に、エラー判定が行われた旨を通知することが可能となる。なお、エラー補正回路２２は、計測回路３０にエラーコードを通知してもよい。これにより、制御回路４０は、エラー判定数だけでなく、エラーの種類に応じてリチャージ方法を決定することができる。
　エラー補正回路２２は、周期ｔ＿ｓで入力電圧Ｖａｉをサンプリングし、サンプリングされた電圧が連続してｎ＿ｈ回ＨＩＧＨレベルであった場合に、エラー判定を行うことができる。ここで、ｔ＿ｈ＝ｔ＿ｓ×ｎ＿ｈの関係が満たされるように、ｔ＿ｓおよびｎ＿ｈの値を設定することができる。例えば、ｔ＿ｓ＝１ナノ秒、ｎ＿ｈ＝１０、ｔ＿ｈ＝１０ナノ秒に設定することが可能である。ただし、これとは異なる方法によって、エラー判定を行ってもよい。なお、グラフ６２（図４）およびグラフ６６（図２２）の現象が発生した場合にも、エラー補正回路２２は、電圧信号の波形を補正し、パルス幅がしきい値ｔ＿ｈに等しいパルスを出力することが可能である。
　図２７のグラフ７４は、エラー補正回路２２の入力電圧Ｖａｉ、エラー補正回路２２の出力電圧Ｖａｏおよびエラー信号Ｖｅｓの波形を示している。グラフ７４の例では、受光回路１１でアクティブリチャージが行われている。グラフ７４の例では、グラフ６７（図２２）と同様の現象に起因して受光回路１１の出力電圧（すなわち、エラー補正回路２２の入力電圧Ｖａｉ）がハンチングしている。エラー補正回路２２は、エラー判定の行われるまで、入力された信号をそのまま出力する。例えば、エラー補正回路２２は、入力電圧Ｖａｉにおけるパルスの立ち下がり後に、入力電圧Ｖａｉがしきい値ｔ＿ｌより短い期間ＬＯＷとなっている場合、エラー判定をする。エラー補正回路２２は、エラー判定をしたら、ＨＩＧＨのエラー信号Ｖｅｓを出力してもよい。また、エラー補正回路２２は、エラーコードを計測回路３０に通知してもよい。エラー補正回路２２は、エラー判定後に所定の期間ｔ＿ｍ２、パルスをマスキングする。
　グラフ７４の例において、エラー補正回路２２は、エラー判定後の期間ｔ＿ｍ２において、ＬＯＷレベルの電圧を出力している。この期間ｔ＿ｍ２をマスキング期間とよぶものとする。エラー判定後、マスキング期間ｔ＿ｍ２を経過すると、エラー補正回路２２は、再び、入力された信号をそのまま出力する。例えば、グラフ７４では、マスキング期間ｔ＿ｍ２の経過後、エラー補正回路２２は、再びパルスを出力している。マスキング期間ｔ＿ｍ２として、例えば、しきい値ｔ＿ｌより大きい値を設定することができる。
　また、エラー補正回路２２は、入力電圧Ｖａｉにおけるエラー判定の状況に応じて、マスキング期間ｔ＿ｍ２を調整してもよい。例えば、グラフ７４の入力電圧Ｖａｉでは、初回のパルスの到来後、しきい値ｔ＿ｌより短い間隔で３つのパルスが到来している。このため、エラー補正回路２２は、白い矢印で示されたタイミングで、続けて３回エラー判定をすることになる。ただし、エラー補正回路２２は、最後にエラー判定がされてから、期間ｔ＿ｒ、エラー判定がされない場合に、エラー状態を解除することができる。エラー状態が解除されたら、エラー補正回路２２は、再び入力されたパルスをそのまま出力する。グラフ７４の例のように、エラー補正回路２２は、エラー状態を解除したとき、エラー信号ＶｅｓをＬＯＷにしてもよい。なお、エラー補正回路２２は、期間ｔ＿ｍ２の間、連続的にＨＩＧＨのエラー信号Ｖｅｓを出力する代わりに、エラー判定がされるたびに、不連続なＨＩＧＨのエラー信号Ｖｅｓを出力してもよい。
　例えば、エラー補正回路２２は、周期ｔ＿ｓで信号の電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧が連続してＬＯＷとなった回数がｎ＿ｌ回より少ない場合にエラー判定を行うことができる。ｔ＿ｌ＝ｔ＿ｓ×ｎ＿ｌの関係が満たされるよう、ｔ＿ｓおよびｎ＿ｌの値を設定することができる。ただし、エラー補正回路２２は、これとは異なる方法によって、エラー判定を行ってもよい。
　ここでは、受光回路１１が、フォトンの検出時にＨＩＧＨレベル（正極性）のパルスを出力する場合におけるエラー判定およびエラー補正について説明した。ただし、エラー補正回路２２は、受光回路１１がＬＯＷレベル（負極性）のパルスを出力する場合にも、エラー判定を行うことが可能である。その場合、エラー補正回路２２は、上述の説明におけるＨＩＧＨをＬＯＷに、ＬＯＷをＨＩＧＨに、パルスの立ち下がりをパルスの立ち上がりに、パルスの立ち上がりをパルスの立ち下がりに、それぞれ置き換えた動作を行えばよい。
　本開示による受光装置は、第１受光回路が出力する信号の波形に基づきエラー判定をし、エラー判定をされた信号の波形を補正するように構成されたエラー補正回路をさらに備えていてもよい。また、エラー補正回路は、パルス幅が第１しきい値を超える信号またはパルスどうしの間隔が第２しきい値未満である信号の少なくともいずれかをエラー判定するように構成されていてもよい。さらに、制御回路は、複数の第１受光回路から出力された信号におけるエラー判定数に基づいて少なくともいずれかの第１受光回路におけるリチャージ方法を制御するように構成されていてもよい。
　図９では、リチャージ方法を切り替え可能な回路１０を示した。ただし、回路１０は、リチャージ方法を切り替え可能な回路の一例にしかすぎない。したがって、リチャージ方法を切り替え可能な回路は、これとは異なる構成であってもよい。
　図２８の回路図は、変形例３による回路の例を示している。図２８の回路１２は、回路１０のトランジスタＴＲ２およびスイッチＳＷ３を省略した回路に相当する。すなわち、回路１２では、回路１０のうち、トランジスタＴＲ１の状態をラッチする部分が省略されている。回路１２では、ＳＷ１をＯＮに、ＳＷ２をＯＦＦに設定すると、パッシブリチャージが行われる。また、回路１２では、ＳＷ１をＯＦＦに、ＳＷ２をＯＮに設定すると、アクティブリチャージが行われる。なお、回路１２では、ＳＷ１とＳＷ２の両方をＯＮに設定すると、パッシブリチャージと、アクティブリチャージの両方が行われる。なお、回路１２の動作は、トランジスタＴＲ１の状態をラッチする動作がなくなる点を除けば、上述の回路１０と同様となる。
　本開示による受光回路は、受光素子と、負荷素子と、第１スイッチと、インバータと、第１トランジスタと、第２スイッチと、パルス生成器とを備えていてもよい。負荷素子は、基準電位に接続されている。第１スイッチは、負荷素子と受光素子との間に接続されている。インバータは、第１スイッチと受光素子との間の第１信号線に、第２信号線を介して接続されている。第１トランジスタは、基準電位に接続されている。第２スイッチは、第１トランジスタと第２信号線との間に接続されている。パルス生成器は、インバータの後段の第３信号線および第１トランジスタの第１制御電極に接続されている。
　ここで、フォトダイオードＰＤは、受光素子の一例である。受光素子は、アバランシェフォトダイオードであってもよい。図９および図２８のトランジスタＴＲ０は、負荷素子の一例である。電源電位Ｖｄｄは、基準電位の一例である。スイッチＳＷ１は、第１スイッチの一例である。トランジスタＴＲ１は、第１トランジスタの一例である。スイッチＳＷ２は、第２スイッチの一例である。第１信号線は、例えば、スイッチＳＷ１とフォトダイオードＰＤとを接続する信号線に相当する。信号線Ｌｉｎは、第２信号線の一例である。信号線Ｌｏｕｔは、第３信号線の一例である。トランジスタＴＲ１のゲートは、第１トランジスタの第１制御電極の一例である。
　パルス生成器は、第３信号線の電圧に応じて第１制御電極にパルスを出力するように構成されていてもよい。また、パルス生成器は、第３信号線の電圧レベルが変化すると時間遅れをもって第１制御電極にパルスを出力するように構成されていてもよい。パルス生成器は、制御回路から供給される制御信号に応じて時間遅れを調整するように構成されていてもよい。どのような回路構成のパルス生成器を使ってもよい。
　また、本開示による受光回路は、基準電位に接続された第２トランジスタと、第２トランジスタと第２信号線との間に接続された第３スイッチとをさらに備えていてもよい。この場合、第２トランジスタの第２制御電極は、第３信号線に接続されている。図９のトランジスタＴＲ２は、第２トランジスタの一例である。図９のスイッチＳＷ３は、第３スイッチの一例である。また、第２トランジスタの第２制御電極は、例えば、トランジスタＴＲ２のゲートに相当する。
　図２９の回路１４は、回路１０の負荷素子９０（トランジスタＴＲ０）を省略した回路に相当する。すなわち、回路１４は、パッシブリチャージを行わない、アクティブリチャージ回路である。回路１４の動作は、回路１０において、スイッチＳＷ１がＯＦＦ、スイッチＳＷ２がＯＮ、スイッチＳＷ３がＯＮに設定されている場合（テーブル７０のスイッチ設定ｓｔ１）と同様となる。
　上述の受光装置１００～１０２（図８、図２１および図２５）の複数の受光回路１１のうち、少なくともいずれかは、回路１２または回路１４であってもよい。この場合、制御回路４０がスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を切り替え、信号線ｄｃｔｒに供給される信号を制御することができる。また、複数の受光回路１１に、上述の回路１０、回路１２または回路１３の少なくともいずれかが含まれていてもよい。上述のように、フォトダイオードの受光面または開口面の面積（フォトダイオードがデッドタイムに入る確率）に基づいて、受光回路１１として使われる回路の種類の決定することができる。例えば、受光面または開口面の面積が大きい画素に、回路１４（アクティブリチャージ回路）を実装することができる。
　図３０のブロック図は、測距装置の例を示している。図３０には、測距装置２０２と、外部処理回路３００が示されている。測距装置２０２は、測距装置２００（図１）の構成要素うち、制御回路２２０を省略したものに相当する。測距装置２０２の処理回路２３０は、転送回路２１１および端子Ｓ＿ＯＵＴを介して、外部処理回路３００に接続されている。また、測距装置２０２のＳＰＡＤコントローラ２２１は、端子Ｓ＿ＩＮおよび通信回路２１０を介して、外部処理回路３００に接続されている。外部処理回路３００は、例えば、ＡＳＩＣまたは、ＦＰＧＡなどのハードウェア回路である。ただし、外部処理回路３００は、ＣＰＵ（中央処理装置）と、ストレージを備えるコンピュータであってもよい。この場合、処理回路３００は、ストレージに保存されたプログラムをＣＰＵ上で実行することによって、各種の機能を提供する。
　外部処理回路３００は、図１の制御回路２２０（図８、図２１および図２５の制御回路４０）に相当する機能を実行する。すなわち、測距装置２０２とは、別個の外部処理回路３００がそれぞれの受光回路１１におけるリチャージ方法を決定してもよい。例えば、外部処理回路３００は、発光素子が発光していない期間に得られた反応ＳＰＡＤ数Ｎｒを処理回路２３０より受信し、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒに基づいて、それぞれの受光回路１１におけるリチャージ方法を決定してもよい（図１３～図１５の方法）。また、外部処理回路３００は、エラーカウントに基づいて、それぞれの受光回路１１におけるリチャージ方法を決定してもよい（図２４の方法）。
　なお、処理回路３００と、測距装置２０２との間の通信は、有線で行われてもよいし、無線によって行われてもよい。また、処理回路３００は、画像の領域ごとに求められた、反応ＳＰＡＤ数Ｎｒまたはエラーカウントに基づいて、それぞれの受光回路１１におけるリチャージ方法を決定してもよい（図１８および図１９の方法）。
　本開示による受光装置、受光回路および測距装置を使うことによって、環境の照度に合わせて、使用するリチャージ方法を決定することができる。このため、環境の照度に関わらず、フォトンを検出し、高い精度で測距を行うことが可能となる。
　また、本開示による受光装置、受光回路および測距装置は、アクティブリチャージを行う必要がないと判定した場合に、パッシブリチャージを行うことができる。さらに、パッシブリチャージ時のリチャージ電流を抑えたり、アクティブリチャージ用のパルスが生成される時間遅れを大きくしたりすることも可能である。このため、フォトンの検出または、測距に必要な消費電力を抑制することができる。さらに、本開示による受光装置、受光回路および測距装置では、撮像される画像の領域ごとに、判定を行い、リチャージ方法や、リチャージ時のパラメータを決めることができるため、用途に合わせて、最適なパフォーマンスを得ることができる。
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図３１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３１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３１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３２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図３２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３２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、衝突リスクが動作パラメータ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、撮像部１２０３１に適用され得る。例えば、撮像部１２０３１に、図１の測距装置２００および図２の発光素子２５５を実装することができる。また、撮像部１２０３１に、図８の受光装置１００、図２０の受光装置２０１、図２１の受光装置１０１、図２５の受光装置１０２、図３０の外部処理回路３００および測距装置２０２の少なくともいずれかを実装してもよい。撮像部１２０３１に、本開示に係る技術を適用することにより、環境の照度に関わらず、高い精度で測距を行うことができる。これにより、車両１２１００の安全性を高めることが可能となる。
　なお、本技術は、以下のような構成をとることができる。
（１）
　受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成された第１受光回路と、
　フォトンとの反応で前記第１受光回路が出力する信号に基づいて前記第１受光回路の前記リチャージ方法を制御するように構成された制御回路とを備える、
　受光装置。
（２）
　前記リチャージ方法は、パッシブリチャージ、アクティブリチャージ、またはパッシブリチャージとアクティブリチャージとの組み合わせの少なくともいずれかを含む、
　（１）に記載の受光装置。
（３）
　前記リチャージ方法は、パッシブリチャージ動作時のリチャージ電流またはアクティブリチャージ動作時にリセット用パルスが生成される時間遅れの少なくともいずれかを含む、
　（１）または（２）に記載の受光装置。
（４）
　複数の前記第１受光回路を備え、
　前記制御回路は、複数の前記第１受光回路が出力する前記信号に基づき、少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
　（１）ないし（３）のいずれか一項に記載の受光装置。
（５）
　複数の前記第１受光回路における反応数をカウントするように構成された計測回路をさらに備え、
　前記制御回路は、前記反応数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
　（４）に記載の受光装置。
（６）
　前記第１受光回路が出力する前記信号の波形に基づいてエラー判定するように構成されたエラー検出器をさらに備え、
　前記制御回路は、複数の前記第１受光回路から出力された前記信号におけるエラー判定数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
　（４）または（５）に記載の受光装置。
（７）
　前記エラー検出器は、パルス幅が第１しきい値を超える前記信号またはパルスどうしの間隔が第２しきい値未満である前記信号の少なくともいずれかをエラー判定するように構成されている、
　（６）に記載の受光装置。
（８）
　前記第１受光回路が出力する前記信号の波形に基づきエラー判定をし、前記エラー判定をされた前記信号の波形を補正するように構成されたエラー補正回路をさらに備える、
　（４）または（５）に記載の受光装置。
（９）
　前記エラー補正回路は、パルス幅が第１しきい値を超える前記信号またはパルスどうしの間隔が第２しきい値未満である前記信号の少なくともいずれかをエラー判定するように構成されている、
　（８）に記載の受光装置。
（１０）
　前記制御回路は、複数の前記第１受光回路から出力された前記信号におけるエラー判定数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
　（８）または（９）に記載の受光装置。
（１１）
　前記制御回路は、撮像される画像の領域ごとに、前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
　（４）ないし（１０）のいずれか一項に記載の受光装置。
（１２）
　前記制御回路は、撮像される画像の一部の領域に相当する前記第１受光回路が出力する前記信号に基づき、複数の前記受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
　（４）ないし（１０）のいずれか一項に記載の受光装置。
（１３）
　パッシブリチャージ動作をするように構成された複数の第２受光回路をさらに備える、　（４）ないし（１２）のいずれか一項に記載の受光装置。
（１４）
　第１画素に前記第１受光回路が接続され、
　前記第１画素より受光面または開口面の小さい第２画素に前記第２受光回路が接続されている、
　（１３）に記載の受光装置。
（１５）
　前記受光素子は、アバランシェフォトダイオードである、
　（１）ないし（１４）のいずれか一項に記載の受光装置。
（１６）
　発光素子と、
　受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成された複数の受光回路と、
　前記発光素子が発光していない期間に、フォトンとの反応で複数の前記受光回路が出力する信号に基づいて少なくともいずれかの前記受光回路の前記リチャージ方法を制御するように構成された制御回路とを備える、
　測距装置。
（１７）
　受光素子と、
　基準電位に接続された負荷素子と、
　前記負荷素子と前記受光素子との間に接続された第１スイッチと、
　前記第１スイッチと前記受光素子との間の第１信号線に、第２信号線を介して接続されたインバータと、
　前記基準電位に接続された第１トランジスタと、
　前記第１トランジスタと前記第２信号線との間に接続された第２スイッチと、
　前記インバータの後段の第３信号線および前記第１トランジスタの第１制御電極に接続されたパルス生成器とを備える、
　受光回路。
（１８）
　前記パルス生成器は、前記第３信号線の電圧に応じて前記第１制御電極にパルスを出力するように構成されている、
　（１７）に記載の受光回路。
（１９）
　前記パルス生成器は、前記第３信号線の電圧レベルが変化すると時間遅れをもって前記第１制御電極にパルスを出力するように構成されている、
　（１８）に記載の受光回路。
（２０）
　前記基準電位に接続された第２トランジスタと、
　前記第２トランジスタと前記第２信号線との間に接続された第３スイッチとをさらに備え、
　前記第２トランジスタの第２制御電極は、前記第３信号線に接続されている、
　（１７）ないし（１９）のいずれか一項に記載の受光回路。
　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
　ＯＢＪ　物体
　１　検出部
　１０、１２、１３、　回路
　１１　受光回路
　２０　サンプラ
　２１　エラー検出器
　２２　エラー補正回路
　３０　計測回路
　４０　制御回路
　５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６　画素
　７５、７６　遮光部
　８０、８１　開口面
　９０　負荷素子
　９１、９１、９２　アクティブリチャージ回路
　１００、１０１、１０２　受光装置
　２００　測距装置
　２５５　発光素子

Claims (20)

  1. 　受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成された第１受光回路と、
    　フォトンとの反応で前記第１受光回路が出力する信号に基づいて前記第１受光回路の前記リチャージ方法を制御するように構成された制御回路とを備える、
    　受光装置。
  2. 　前記リチャージ方法は、パッシブリチャージ、アクティブリチャージ、またはパッシブリチャージとアクティブリチャージとの組み合わせの少なくともいずれかを含む、
    　請求項１に記載の受光装置。
  3. 　前記リチャージ方法は、パッシブリチャージ動作時のリチャージ電流またはアクティブリチャージ動作時にリセット用パルスが生成される時間遅れの少なくともいずれかを含む、
    　請求項１に記載の受光装置。
  4. 　複数の前記第１受光回路を備え、
    　前記制御回路は、複数の前記第１受光回路が出力する前記信号に基づき、少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
    　請求項１に記載の受光装置。
  5. 　複数の前記第１受光回路における反応数をカウントするように構成された計測回路をさらに備え、
    　前記制御回路は、前記反応数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
    　請求項４に記載の受光装置。
  6. 　前記第１受光回路が出力する前記信号の波形に基づいてエラー判定するように構成されたエラー検出器をさらに備え、
    　前記制御回路は、複数の前記第１受光回路から出力された前記信号におけるエラー判定数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
    　請求項４に記載の受光装置。
  7. 　前記エラー検出器は、パルス幅が第１しきい値を超える前記信号またはパルスどうしの間隔が第２しきい値未満である前記信号の少なくともいずれかをエラー判定するように構成されている、
    　請求項６に記載の受光装置。
  8. 　前記第１受光回路が出力する前記信号の波形に基づきエラー判定をし、前記エラー判定をされた前記信号の波形を補正するように構成されたエラー補正回路をさらに備える、
    　請求項４に記載の受光装置。
  9. 　前記エラー補正回路は、パルス幅が第１しきい値を超える前記信号またはパルスどうしの間隔が第２しきい値未満である前記信号の少なくともいずれかをエラー判定するように構成されている、
    　請求項８に記載の受光装置。
  10. 　前記制御回路は、複数の前記第１受光回路から出力された前記信号におけるエラー判定数に基づいて少なくともいずれかの前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
    　請求項８に記載の受光装置。
  11. 　前記制御回路は、撮像される画像の領域ごとに、前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
    　請求項４に記載の受光装置。
  12. 　前記制御回路は、撮像される画像の一部の領域に相当する前記第１受光回路が出力する前記信号に基づき、複数の前記第１受光回路における前記リチャージ方法を制御するように構成されている、
    　請求項４に記載の受光装置。
  13. 　前記受光素子のパッシブリチャージをするように構成された複数の第２受光回路をさらに備える、
    　請求項４に記載の受光装置。
  14. 　第１画素に前記第１受光回路が接続され、
    　前記第１画素より受光面または開口面の小さい第２画素に前記第２受光回路が接続されている、
    　請求項１３に記載の受光装置。
  15. 　前記受光素子は、アバランシェフォトダイオードである、
    　請求項１に記載の受光装置。
  16. 　発光素子と、
    　受光素子のリチャージ方法を切り替えられるように構成された複数の受光回路と、
    　前記発光素子が発光していない期間に、フォトンとの反応で複数の前記受光回路が出力する信号に基づいて少なくともいずれかの前記受光回路の前記リチャージ方法を制御するように構成された制御回路とを備える、
    　測距装置。
  17. 　受光素子と、
    　基準電位に接続された負荷素子と、
    　前記負荷素子と前記受光素子との間に接続された第１スイッチと、
    　前記第１スイッチと前記受光素子との間の第１信号線に、第２信号線を介して接続されたインバータと、
    　前記基準電位に接続された第１トランジスタと、
    　前記第１トランジスタと前記第２信号線との間に接続された第２スイッチと、
    　前記インバータの後段の第３信号線および前記第１トランジスタの第１制御電極に接続されたパルス生成器とを備える、
    　受光回路。
  18. 　前記パルス生成器は、前記第３信号線の電圧に応じて前記第１制御電極にパルスを出力するように構成されている、
    　請求項１７に記載の受光回路。
  19. 　前記パルス生成器は、前記第３信号線の電圧レベルが変化すると時間遅れをもって前記第１制御電極にパルスを出力するように構成されている、
    　請求項１８に記載の受光回路。
  20. 　前記基準電位に接続された第２トランジスタと、
    　前記第２トランジスタと前記第２信号線との間に接続された第３スイッチとをさらに備え、
    　前記第２トランジスタの第２制御電極は、前記第３信号線に接続されている、
    　請求項１７に記載の受光回路。
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