WO2022239459A1

WO2022239459A1 - 測距装置及び測距システム

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Publication number: WO2022239459A1
Application number: PCT/JP2022/011545
Authority: WO
Inventors: 辰樹西野
Original assignee: ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority date: 2021-05-14
Filing date: 2022-03-15
Publication date: 2022-11-17
Also published as: JP2022175591A

Abstract

測距精度が低下することを抑制することが可能な、測距装置及び測距システムを提供する。照明装置からの照射光が照射された対象物からの前記照射光の反射光が入射する第１の領域に受光領域が配置され、それぞれ第１の信号を生成する複数の第１の画素ユニット（１２００Ａ）と、前記反射光が入射しない第２の領域に受光領域が配置され、それぞれ第２の信号を生成する複数の第２の画素ユニット（１２００Ｂ）とを有し、前記第１及び第２の画素ユニットを含む複数の画素ユニットそれぞれの受光領域が行列方向に配列された画素アレイ（１００）と、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて距離情報を出力する測距処理部（１１０）と、を備える測距装置を提供する。

Description

測距装置及び測距システム

　本開示は、測距装置及び測距システムに関する。

　ＬｉＤＡＲ（Light　Detection　and　Ranging、Laser　Imaging　Detection　and　Ranging）用途に用いられる技術として、光源から対象物に光を照射してから、受光部がその反射光を検出するまでの時間を計測するＴｏＦ（Time-of-flight）法により距離計測を行う距離計測センサ（以下、ＴｏＦセンサという）が注目されている。

　ＴｏＦセンサでは、光源が発光してからその反射光が受光部の光電変換部へ入射するまでの時間（以下、飛行時間という）を物理量として複数回計測することで、その結果から生成された物理量からなるヒストグラムに基づいて、対象物までの距離を特定する技術が開示されている。

特開２０２０－１３４３１３号公報

　しかしながら、このようなＴｏＦセンサにおいて生じるフレア現象等の影響により、測距精度が低下することが課題であった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、測距精度の低下を抑制することが可能な測距装置及び測距システムを提案する。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る一形態の測距装置は、照明装置からの照射光が照射された対象物からの前記照射光の反射光が入射する第１の領域に受光領域が配置され、それぞれ第１の信号を生成する複数の第１の画素ユニットと、前記反射光が入射しない第２の領域に受光領域が配置され、それぞれ第２の信号を生成する複数の第２の画素ユニットとを有し、前記第１及び第２の画素ユニットを含む複数の画素ユニットそれぞれの受光領域が行列方向に配列された画素アレイと、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて距離情報を出力する測距処理部と、を備える。

　さらに、本開示に係る一形態の測距システムは、照射光を照射する照明装置と、前記照射光が対象物によって反射された反射光を受光する測距装置と、を備え、前記測距装置は、前記反射光が入射する第１の領域に受光領域が配置され、それぞれ第１の信号を生成する複数の第１の画素ユニットと、前記反射光が入射しない第２の領域に受光領域が配置され、それぞれ第２の信号を生成する複数の第２の画素ユニットとを有し、前記第１及び第２の画素ユニットを含む複数の画素ユニットそれぞれの受光領域が行列方向に配列された画素アレイと、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて距離情報を出力する測距処理部と、を備える。

本開示の実施形態に係る測距システム１の概略構成の一例を示すブロック図である。図１に示した画素アレイ１００の概略構成の一例を示す図である。本開示の実施形態に係る測距システム１の光学システムの概略構成の一例を示す図である。本開示の実施形態に係る測距システム１の光学システムの概略構成の一例を示す図である。図２においてフレア現象が生じている場合の模式図の一例を示す図である。図５に示したフレア画素におけるヒストグラムの概略図の一例を示す図である。第１の実施形態に係る画素アレイ１００及び測距処理部１１０の詳細構成の一例を示すブロック図である。第１の実施形態に係る減算処理前後のヒストグラムの概略図の一例を示す図である。第１の実施形態に係る演算処理の概略例を示すフローチャートである。第１の実施形態の変形例に係る画素アレイ１００のレーザ照射領域１０１０の変形例の概略構成の一例を示す図である。第２の実施形態に係る画素アレイ１００及び測距処理部２１０の詳細構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態に係る演算処理の概略例を示すフローチャートである。第３の実施形態に係る画素アレイ１００及び測距処理部３１０の詳細構成の一例を示すブロック図である。第３の実施形態に係る画素アレイ１００及び測距処理部３１０の変形例の詳細構成の一例を示すブロック図である。第３の実施形態に係る演算処理の概略例を示すフローチャートである。適用例に係る車両制御システムの概略構成の一例を示すブロック図である。適用例に係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、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

　また、以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
　　１．第１の実施形態
　　　１．１　測距システム
　　　１．２　光学システム
　　　１．３　画素アレイ
　　　１．４　背景
　　　１．５　演算方法
　　　１．６　変形例
　　　１．７　作用・効果
　　２．第２の実施形態
　　　２．１　演算方法
　　　２．２　作用・効果
　　３．第３の実施形態
　　　３．１　演算方法
　　　３．２　作用・効果
　　４．適用例
　　５．補足

　１．第１の実施形態
　１．１　測距システム
　図１は、本開示の実施形態に係る測距システム１の概略構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、測距システム１は、光源部１０と測距装置２０と全体制御部３０と受光部光学系４０とを備える。測距システム１は、光源とＴｏＦセンサとを備えるセンサシステムであり、光を射出するとともに、対象物５０により反射された反射光を検出するように構成される。ここで、対象物５０は測距システム１の画角内に存在する１以上の物体であってよい。

　光源部１０は、全体制御部３０からの指示に基づいて、対象物５０に向かってレーザ光（照射光）Ｌ０を射出するように構成される。光源部１０は、全体制御部３０からの指示に基づいて、発光および非発光を交互に繰り返す発光動作を行うことにより所定の発光周期でレーザ光Ｌ０を射出する。光源部１０は、例えば赤外光を射出する光源を備える。この光源は、例えば、レーザ光源やＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）などを用いて構成される。また、レーザ光源に、面光源として、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical　Cavity　Surface　Emitting　LASER）を適用することもできる。ここで、光源部１０は、本開示における「照明装置」の一具体例に対応する。対象物５０は、本開示における「対象物」の一具体例に対応する。

　受光部光学系４０は、測距装置２０の受光面において像を結像させるレンズを含んで構成される。この受光部光学系４０には、光源部１０から射出され、対象物５０により反射された光パルス（反射光パルスＬ１）が入射するようになっている。

　測距装置２０は、図１に示すように、画素アレイ１００と、測距処理部１１０と、測距制御部１２０と、駆動回路１３０と、発光タイミング制御部１４０と、制御部１５０と、クロック生成部１６０と、出力部１７０とを備える。測距装置２０は、全体制御部３０からの指示に基づいて、反射光パルスＬ１を検出するように構成される。そして、測距装置２０は、検出結果に基づいて距離画像を生成し、生成した距離画像の画像データを出力部１７０より距離情報Ｄ１として出力する。ここで、画素アレイ１００は、本開示における「画素アレイ」の一具体例に対応する。測距処理部１１０は本開示における「測距処理部」の一具体例に対応する。

　これら、画素アレイ１００と、測距処理部１１０と、測距制御部１２０と、駆動回路１３０と、発光タイミング制御部１４０と、制御部１５０と、クロック生成部１６０と、出力部１７０とは、１つの半導体チップ上に配置することができる。また一方で、測距装置２０は第１の半導体チップと第２の半導体チップとを積層した構成としてもよい。この場合、例えば画素アレイ１００の一部の（光電変換部１００１)を第１の半導体チップ上に配置し、測距装置に含まれる他の部分を第２の半導体チップ上に配置する構成が考えられる。

　図１において、全体制御部３０は、例えば予め組み込まれるプログラムに従い、測距システム１全体の動作を制御する。また、全体制御部３０は、外部から供給される外部制御信号に応じた制御を実行することもできる。一方、制御部１５０は、全体制御部３０からの指示に従い、測距装置２０全体の動作を制御する。

　クロック生成部１６０は、外部から供給される基準クロック信号に基づき、測距装置２０内で用いられる１以上のクロック信号を生成する。発光タイミング制御部１４０は、全体制御部３０から供給される発光トリガ信号に従い、発光タイミングを示す発光制御信号を生成する。発光制御信号は、光源部１０に供給されるとともに、測距処理部１１０に供給される。測距制御部１２０は、制御部１５０からの指示に基づいて、測距処理部１１０の動作を制御することにより、画素アレイ１００の各画素１０００から出力される検出信号に基づく距離情報の生成を測距処理部１１０に実行させる。

　画素アレイ１００は、マトリックス状に配置された複数の画素１０００を備える。画素１０００は、光を検出することにより、検出した光の光量に応じた検出信号ＰＬＳを生成するように構成される。詳しくは、図２を用いて後述する。

　複数の画素１０００に対しては、列ごとに画素駆動線ＬＤ（図面中の上下方向）が接続され、その一端は駆動回路１３０の各列に対応した出力端に接続される。

　本実施形態では、画素アレイ１００の全部又は一部を使用して、反射光Ｌ１を検出する。画素アレイ１００における使用する領域は、レーザ光Ｌ０全体が反射光Ｌ１として反射された場合に画素アレイ１００に結像される反射光Ｌ１の像と同じ、スキャン方向と垂直な方向（図面中、上下方向。以下、垂直方向ともいう）に長い矩形であってよい。ただし、これに限定されず、画素アレイ１００に結像される反射光Ｌ１の像よりも大きな領域や小さな領域など、種々変形されてよい。

　駆動回路１３０は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、画素アレイ１００の各画素１０００を、全画素同時や列単位等で駆動する。そこで、駆動回路１３０は、少なくとも、画素アレイ１００内の選択列における各画素１０００に、後述するクエンチ電圧Ｖ＿ＱＣＨを印加する回路と、選択列における各画素１０００に、後述する選択制御電圧Ｖ＿ＳＥＬを印加する回路とを含む。そして、駆動回路１３０は、読出し対象の列に対応する画素駆動線ＬＤに選択制御電圧Ｖ＿ＳＥＬを印加することで、フォトンの入射を検出するために用いる画素１０００を列単位で選択する。

　画素アレイ１００から出力された検出信号は、測距処理部１１０に供給される。測距処理部１１０は、ＴＤＣ部１１１と、ヒストグラム生成部１１２と、信号処理部１１３とを備える。

　各画素１０００から読み出された検出信号ＰＬＳは、ＴＤＣ部１１１に供給される。ここで、検出信号は、画素アレイ１００における例えば画素列ごとに、所定のサンプリング周期で読み出され、ＴＤＣ部１１１に供給される。

　ＴＤＣ部１１１は、基準とするタイミング（例えば、発光タイミング制御部１４０から発光制御信号が入力されたタイミング）から画素アレイ１００から供給された検出信号ＰＬＳが入力されるまでの時間差を計測し、計測された時間差を示すデジタル情報を生成する。すなわち、ＴＤＣ部１１１は、発光制御信号と検出信号ＰＬＳとに基づき、光源部１０から光が出射してその光が対象物５０で反射して各画素１０００に入射するまでの飛行時間を示す時間情報を生成する。

　ヒストグラム生成部１１２は、ＴＤＣ部１１１により生成された時間情報に基づいてヒストグラムを生成する。ここで、ヒストグラム生成部１１２は、時間情報を、測距制御部１２０により設定された単位時間ｄに基づき計数し、ヒストグラムを生成する。単位時間ｄとは、例えば、ヒストグラムにおける１つのビンに割り当てられた時間幅であってよい。また、単位時間ｄは、例えば、画素アレイ１００の各画素１０００から検出信号を読み出すサンプリング周期と同じ時間幅であってもよい。

　信号処理部１１３は、ヒストグラム生成部により生成されたヒストグラムのデータに基づき、所定の演算処理を行い、例えば、距離情報を算出する。信号処理部１１３は、例えば、ヒストグラムのデータに基づき、当該ヒストグラムの曲線近似を作成する。信号処理部１１３は、このヒストグラムが近似された曲線のピークを検出し、検出されたピークに基づき、対象物５０までの距離Ｄを求めることができる。

　信号処理部１１３は、ヒストグラムの曲線近似を行う際に、ヒストグラムが近似された曲線に対してフィルタ処理を施すことができる。例えば、信号処理部１１３は、ヒストグラムが近似された曲線に対してローパスフィルタ処理を施すことで、ノイズ成分を抑制することが可能である。

　測距処理部１１０から出力される距離情報は出力部１７０に供給される。出力部１７０はインターフェース部とも呼ばれ、測距処理部から供給された距離情報を、出力データとして外部に出力する。出力部１７０としては、例えば、ＭＩＰＩ（Mobile　Industry　Processor　Interface)を適用することができる。

　なお、上述では、信号処理部１１３で求められた距離情報は出力部１７０を介して外部に出力されているが、これはこの例に限定されない。すなわち、ヒストグラム生成部１１２により生成されたヒストグラムのデータを出力部１７０から出力する構成をとってもよい。この場合、測距条件情報は、フィルタ係数を示す情報を省略することができる。出力部１７０から出力されたヒストグラムデータは、例えば、外部の情報処理装置に供給され、適宜、処理される。

　また、距離情報はヒストグラムのデータそのものでなくてもよい。すなわち、距離情報は、ヒストグラムが近似された曲線の特徴点の情報であってもよい。

　全体制御部３０は、光源部１０および測距装置２０に制御信号を供給し、これらの動作を制御することにより、測距システム１の動作を制御するように構成される。

　１．２　光学システム
　図３は、本実施形態に係る測距システム１の光学システムの概略構成を示す図である。図３では、測距装置２０の画角を水平方向に走査する、いわゆるスキャン型の光学システムを例示する。

　図３に示すように、測距システム１は、光学システムとして、光源１１と、集光レンズ１２と、ハーフミラー１３と、ポリゴンミラー１４と、受光レンズ１５と、画素アレイ１００とを備える。光源１１、集光レンズ１２、ハーフミラー１３及びポリゴンミラー１４は、例えば、図１における光源部１０に含まれる。また、受光レンズ１５は図１における受光部光学系４０に含まれる。なお、ハーフミラー１３及びポリゴンミラー１４は、光源部１０と受光部光学系４０とで共有されてよい。

　図３に示す構成において、光源１１から出射したレーザ光Ｌ０は、集光レンズ１２により、断面の強度スペクトルが垂直方向に長い矩形の平行光に変換され、その後、ハーフミラー１３に入射する。ハーフミラー１３は、入射したレーザ光Ｌ０の一部を反射する。ハーフミラー１３で反射したレーザ光Ｌ０は、ポリゴンミラー１４に入射する。ポリゴンミラー１４は、例えば、全体制御部３０からの制御に基づいて動作する駆動部１６により、所定の回転軸を振動中心として水平方向に振動する。これにより、ポリゴンミラー１４で反射したレーザ光Ｌ０の画角ＳＲが測距範囲ＡＲを水平方向に往復走査するように、レーザ光Ｌ０が水平走査される。なお、駆動部１６には、ＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　System）やマイクロモーター等を用いることができる。

　ポリゴンミラー１４で反射したレーザ光Ｌ０は、測距範囲ＡＲ内に存在する対象物５０で反射し、反射光Ｌ１としてポリゴンミラー１４に入射する。ポリゴンミラー１４に入射した反射光Ｌ１の一部は、ハーフミラー１３を透過して受光レンズ１５に入射し、それにより、画素アレイ１００における特定の領域に結像される。なお、特定の領域は、画素アレイ１００の全体であってもよいし、一部であってもよい。また、特定の領域は、例えば、請求の範囲における第１の領域に相当する領域であってもよい。

　図３ではスキャン型の光学系を例示したが、これに限定されず、例えば、図４に示すように、測距システム１の画角が固定された、いわゆるフラッシュ型の光学システムとすることも可能である。この場合、図４に示すように、光源１１と、照射レンズ１７と、集光レンズ１８と、画素アレイ１００とを備える。光源１１から出射されたレーザ光Ｌ０は、照射レンズ１７を介することで必要十分な広がり角の光に変換されて、測距範囲ＡＲ全体に照射される。測距範囲ＡＲ内に存在する対象物５０で反射したレーザ光Ｌ０は、反射光Ｌ１として、集光レンズ１８を介して画素アレイ１００に入射する。このように、一度の発光で測距範囲ＡＲ全体を測定することが可能なフラッシュ型の測距システム１では、測距範囲ＡＲ内を走査するための駆動部１６やハーフミラー１３と、ポリゴンミラー１４とを必要としておらず、そのため、スキャン型の測距システム１と比較して、光学システムが小規模で済むという利点がある。

　１．３　画素アレイ
　図２は、図１に示した画素アレイ１００の概略構成の一例を示す図である。図２に示すように、画素アレイ１００は複数の画素１０００が行列方向に配列されており、各画素１０００は、光電変換部１００１と、クエンチ抵抗１００２と、選択トランジスタ１００３と、インバータ１００４とを備える。例えば、クエンチ抵抗１００２はＰＭＯＳトランジスタで構成されていてもよい。

　光電変換部１００１は、入射された光を光電変換により電気信号に変換して出力する。光電変換部１００１は、入射された光子（光子）を光電変換により電気信号に変換し、光子の入射に応じたパルスを出力する。光電変換部１００１として、例えば、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ：Single　Photon　Avalanche　Diode）が用いられる。ＳＰＡＤは、カソードにアバランシェ増倍が発生する大きな負電圧を加えておくと、１光子の入射に応じて発生した電子がアバランシェ増倍を生じ、大電流が流れる特性を有する。ＳＰＡＤのこの特性を利用することで、１光子の入射を高感度で検知することができる。ここで、光電変換部１００１は、本開示における「光電変換部」の一具体例に対応する。

　図２において、光電変換部１００１は、カソードがクエンチ抵抗１００２のドレインに接続され、アノードが光電変換部１００１の降伏電圧である電圧Ｖｂｄに対応する負電圧（－Ｖｏｐ）の電圧源に接続される。クエンチ抵抗１００２のソースが電源電圧Ｖｅに接続される。クエンチ抵抗１００２のゲートには、クエンチ電圧Ｖ＿ＱＣＨが入力される。クエンチ抵抗１００２は、電源電圧Ｖｅおよびクエンチ電圧Ｖ＿ＱＣＨに応じた電流をドレインから出力する電流源である。このような構成により、光電変換部１００１には、逆バイアスが印加される。また、光電流は、光電変換部１００１のカソードからアノードに向けた方向に流れる。

　より詳細には、光電変換部１００１は、カソードに電源電圧Ｖｅが印加され、カソードーアノード間の電圧が電圧Ｖｅ＋Ｖｏｐとなっている状態で光子が入射されると、アバランシェ増倍が開始されカソードからアノードの方向に向けて電流が流れ、それに伴い光電変換部１００１において電圧降下が発生する。この電圧降下により、光電変換部１００１のカソードーアノード間の電圧が電圧Ｖｏｐまで下がるとアバランシェ増倍が停止される（クエンチング動作）。その後、電流源であるクエンチ抵抗１００２からの電流（リチャージ電流）により光電変換部１００１が充電され、光電変換部１００１の状態が光子入射前の状態に戻る（リチャージ動作）。

　クエンチ抵抗１００２のドレインと光電変換部１００１のカソードとの接続点から取り出された電圧Ｖｃａが、インバータ１００４に入力される。インバータ１００４は、入力された電圧Ｖｃａに対して閾値電圧Ｖｔｈに基づき閾値判定を行い、出力する信号Ｖｉｎｖを、当該電圧Ｖｃａが閾値電圧Ｖｔｈを正方向または負方向に超える毎に反転させる。

　より具体的には、インバータ１００４は、光電変換部１００１に対する光子の入射に応じたアバランシェ増倍による電圧降下において、電圧Ｖｃａが閾値電圧Ｖｔｈを跨いだ第１のタイミングで、信号Ｖｉｎｖを反転させる。次に、リチャージ動作により光電変換部１００１の充電が行われ電圧Ｖｃａが上昇する。インバータ１００４は、この上昇する電圧Ｖｃａが閾値電圧Ｖｔｈを跨いだ第２のタイミングで、信号Ｖｉｎｖを再び反転させる。この第１のタイミングと第２のタイミングとの時間方向の幅が、光電変換部１００１に対する光子の入射に応じた出カパルスとなる。この出力パルスは、図１において説明した検出信号ＰＬＳに対応する。また、検出信号ＰＬＳは、本開示における「第１の信号」及び「第２の信号」の一具体例に対応する。

　選択トランジスタ１００３は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタであり、そのドレインがクエンチ抵抗１００２のドレインと光電変換部１００１のカソードとの接続点に接続され、そのソースが電圧Ｖｇに接続されている。電圧ＶｇはＧＮＤ電圧（０Ｖ）であってもよいし、負電圧であってもよい。選択トランジスタ１００３のゲートは駆動回路１３０に接続されており、ゲートに駆動回路１３０からの選択制御電圧Ｖ＿ＳＥＬが画素駆動線ＬＤを介して印加されると、選択トランジスタ１００３がオフ状態からオン状態に変化する。

　画素１０００の出力状態は、例えば以下のように動作する。選択トランジスタ１００３がオフ状態である期間（非接続期間）、光電変換部１００１のカソードには電源電圧Ｖｅが供給されることから、光電変換部１００１に光子が入射すると前述したように、電圧降下が生じ、画素１０００からは出力パルスが出力される。この状態である画素１０００のことを以下アクティブ画素１２００と呼ぶ。一方、選択トランジスタ１００３がオンである期間(接続期間)、光電変換部１００１のカソードは電圧Ｖｇが印加される。すなわち、光電変換部１００１には降伏電圧を超える電圧が印加されない状態となり、光子が光電変換部１００１に入射しても、画素１０００からは出力パルスは出力されない。この状態である画素１０００のことを以下非アクティブ画素と呼ぶ。

　また、図２に示すように、１つのヒストグラムの作成に使用される画素１０００の数は、複数であってもよい。その場合、本説明では、１つのヒストグラムの作成に使用される複数の画素１０００の集合をマクロ画素１１００（画素ユニットとも呼ぶ）と称する。このマクロ画素１１００は、例えばｍ×ｎ（ｍ、ｎはそれぞれ２以上の整数）の画素１０００で構成される。このように、１つのマクロ画素１１００をデプス画像の１画素に対応する構成とした場合、１つのマクロ画素１１００を構成する複数の画素１０００のうちで光子の入射が検出された画素１０００の数が検出信号として出力される。なお、デプス画像とは、各画素の値がヒストグラムに基づいて決定された距離情報である画像データであってよい。

　１．４　背景
　上述した測距装置（ＴｏＦセンサ）において、非常に強い光の強度を持つ反射光が受光部に入射すると、受光部はその反射光を吸収しきれずに、更なる反射を引き起こす。この受光部からの反射光は、多方向の角度に分散され、測距装置のパッケージや受光レンズを含むレンズにより反射され、再び受光部へ入射する。この現象はフレア現象と呼ばれ、アクティブ画素の受光量に影響を及ぼし、本来の測距データとは異なる位置にピークを持つヒストグラムが生成され、測距誤差として検出される。以下、フレア現象により受光部へ再入射する光のことを、フレア光と呼ぶ。

　図５に、画素アレイ１００においてフレア現象が生じている場合の模式図を示す。図５に示すように、レーザ照射領域１０１０と、読み出し領域１０２０と、フレア画素１０３０と、フレア領域１０４０が画素アレイ１００上に存在する。

　レーザ照射領域１０１０は、反射光Ｌ１が画素アレイ１００において照射される領域である。このレーザ照射領域１０１０は図５においては矩形で示されているが、矩形でなくてもよい。

　読み出し領域１０２０は、画素アレイ１００において入射してくる光に応じで検出信号を出力することができるような状態になっている領域のことを指し、複数のアクティブ画素１２００により構成される。この読み出し領域１０２０は、例えば、複数のアクティブ状態のマクロ画素１１００で構成されていてもよい。

　一般的に、消費電力の観点から、画素アレイ１００の全ての画素１０００がアクティブ状態になっていることは少ない。例えば、レーザ照射領域１０１０と読み出し領域１０２０とは、図５に示すように、消費電力を下げるために一致していることが望ましい。しかし、例えば、間引き読み出しの場合など、レーザ照射領域１０１０すべてが読み出し領域１０２０に設定されていなくてもよい。

　ここで、図５に示すように、非常に強い光が入射したフレア画素１０３０を中心として、フレア光が周囲の画素に再入射するフレア領域１０４０が生じることがある。図５においては、例えば、４つのフレア画素１０３０によるフレアの影響について図示している。フレア領域１０４０は、再反射する物体との距離や光の強度により、広さは一定ではない。

　図６に、フレア領域１０４０内に存在するアクティブ画素１２００Ａからの信号により生成されるヒストグラムの一例を示す。ヒストグラムの横軸は、飛行時間を示しており、縦軸は、累積画素値であり、入射した反射光の強度を示している。

　図６のヒストグラムにおいては、フレア光の影響を受けているため、反射光を起因とするピークＡの他に、フレア光を起因とするピークＢが存在している。前述の通り、累積画素値が最大となる際の飛行時間に基づいて、測距情報が出力されるため、フレア画素１０３０においては、本来距離情報がピークＡに基づいて算出されるべきところが、ピークＢに基づいて算出される。従って、フレア画素１０３０においては、実際の距離とは異なる距離情報が出力されることになり、測距誤差が生じてしまう。

　さらに、例えば、対象物の反射率が高い場合、受光部に入射する反射光の光強度が強くなるため、上記のようなフレア等による測距精度低下の問題が顕著化する場合がある。

　また、受光部に再入射する光はフレア現象だけでなくゴースト現象も引き起こすことがある。このゴースト現象も、フレア光と同様にヒストグラムにおいて異なる位置にピークを持つため、実際の距離とは異なる距離情報が出力されることになり、測距誤差を生じさせる要因となる。

　その他にも、反射光の光強度が非常に弱く、ランダムノイズとの差が小さい場合にも、測距誤差が生じ得る。

　そこで、以下の実施形態では、レーザ照射領域１０１０に含まれるアクティブ画素１２００Ａとレーザ照射領域１０１０に含まれないアクティブ画素１２００Ｂとから得られるそれぞれの信号に基づいて演算処理を行うことにより、フレア現象等の影響を受けない測距装置及び測距システムについて、具体例を挙げて説明する。

　１．５　演算方法
　図７に、第１の実施形態に係る画素アレイ１００及び測距処理部１１０の詳細構成の一例を示すブロック図を示す。図７に示すように、レーザ照射領域１０１０が垂直方向に長い矩形の場合で説明を行うが、レーザ照射領域１０１０はこれに限られず、後述する変形例であってもよいし、その他、完全なる矩形を成していなくてもよい。また、この場合の光学システムはスキャン型であっても、フラッシュ型であってもよい。さらに、以下の説明では、１つのヒストグラムが１つの画素１０００に対応する場合を例示するが、上述したように、１つのヒストグラムが複数の画素１０００を含む１つのマクロ画素１１００に対応していてもよい。その場合、後述する画素１０００、アクティブ画素１２００Ａ及びアクティブ画素１２００Ｂは、それぞれマクロ画素１１００であってよい。

　例えば、画素アレイ１００上におけるレーザ照射領域１０１０が、列Ｃ１に対応している場合、読み出し領域１０２０も列Ｃ１に設定される。すなわち、列Ｃ１の画素１０００に接続された画素駆動線ＬＤには選択制御電圧Ｖ＿ＳＥＬが印加され、アクティブ状態とされる。ここで、アクティブ画素１２００Ａは、レーザ照射領域１０１０に含まれ、かつ、アクティブ状態である画素である。一方、レーザ照射領域に含まれないアクティブ画素１２００Ｂは、通常のフレア現象等の影響を除去しない場合は、非アクティブ画素として選択トランジスタ１００３がオン状態に設定されている。しかし、本願の実施形態においては、レーザ照射領域１０１０に含まれない画素もアクティブ状態とし、その出力とレーザ照射領域１０１０に含まれるアクティブ画素の出力とで演算処理を行うことにより、フレア現象などの影響を低減する。すなわち、アクティブ画素１２００Ｂもアクティブ状態とされる。

　ここで、レーザ照射領域１０１０は、本開示における「第１の領域」の一具体例に対応する。画素アレイ１００におけるレーザ照射領域１０１０でない領域は、本開示における「第２の領域」の一具体例に対応する。アクティブ画素１２００Ａ及びアクティブ画素１２００Ｂは、それぞれ本開示における「第１の画素ユニット」及び「第２の画素ユニット」の一具体例に対応する。

　アクティブ画素１２００Ａとアクティブ画素１２００Ｂは、例えば、図７に示すように、互いに隣り合う列Ｃ１及びＣ２、かつ、同じ行Ｒ１にそれぞれ配置されていてもよいが、この位置関係に限られない。例えば、アクティブ画素１２００Ａが列Ｃ１行Ｒ１に配置されている場合、アクティブ画素１２００Ｂは、列Ｃ２行Ｒ０のような異なる行にあっても、列Ｃ３行Ｒ１のような、必ずしも隣り合った行または列に位置していなくてもよい。一方で、フレア現象による影響は、近接する画素において相関性が高いため、アクティブ画素１２００Ａとアクティブ画素１２００Ｂとはできるだけ近い方が好ましい。

　また、アクティブ画素１２００Ｂは、レーザ照射領域１０１０に含まれていないことが望ましいが、例えばレーザ光が読み出し領域１０２０の幅に一致しないような場合は、多少のレーザ光が入射していてもよい。

　第１の実施形態における画素アレイ１００及び測距処理部１１０における動作について、以下に説明する。第１の実施形態において、アクティブ画素１２００Ａが列Ｃ１行Ｒ１、アクティブ画素１２００Ｂが列Ｃ２行Ｒ１である場合について説明するが、特にアクティブ画素１２００Ａとアクティブ画素１２００Ｂの位置はこれに限られない。

　まず、駆動回路１３０により、列Ｃ１とＣ２にある画素１０００がアクティブ状態とされる。これにより、アクティブ画素１２００Ａ及びアクティブ画素１２００Ｂはそれぞれの光電変換部１００１に入射する光子に応じて、それぞれ検出信号Ａ及び検出信号Ｂを出力する。ＴＤＣ部１１１において、発光制御信号と検出信号Ａ及び検出信号Ｂに基づいて、時間情報Ａ及び時間情報Ｂが出力される。

　第１の実施形態において、ヒストグラム生成部１１２はメモリ回路１１４Ａ及びメモリ回路１１４Ｂと、演算回路１１７とを備える。ここで、メモリ回路１１４Ａ及びメモリ回路１１４Ｂは、本開示における「第１のメモリ回路」及び「第２のメモリ回路」の一具体例に対応する。ヒストグラム生成部１１２は、ＴＤＣ部１１１から出力される時間情報Ａに基づいて、メモリ回路１１４Ａ内にヒストグラムＡを生成する（本開示における「第１のヒストグラム生成部」の一具体例に対応）。例えば、ヒストグラム生成部１１２は、所定のサンプリング周期で読み出される検出信号Ａから算出された時間情報Ａに基づき、メモリ回路１１４Ａ内に作成するヒストグラムＡにおける時間情報Ａに対応するビンの値をインクリメントすることで、メモリ回路１１４Ａ内にヒストグラムＡを生成する。その際、検出信号Ａの振幅がＡＤ（Analog-to-Digital）変換等により量子化されている場合、ヒストグラム生成部１１２は、ヒストグラムＡの該当するビンに、量子化された検出信号Ａの値を加算することで、ヒストグラムＡを作成してもよい。なお、アクティブ画素１２００Ａがマクロ画素１１００である場合には、検出信号Ａが反射光の入射を検出した画素の数を示しているため、ヒストグラム生成部１１２は、検出信号Ａの値をヒストグラムＡの該当するビンに加算してよい。

　同様にして、ヒストグラム生成部１１２は、ＴＤＣ部１１１から出力される時間情報Ｂに基づいて、メモリ回路１１４Ｂ内にヒストグラムＢを生成する（本開示における「第２のヒストグラム生成部」の一具体例に対応）。

　それぞれのメモリ回路１１４Ａ、１１４Ｂで生成されたヒストグラムＡ及びヒストグラムＢは、演算回路１１７に入力される。本実施形態において、メモリ回路１１４Ａおよびメモリ回路１１４Ｂでのヒストグラム生成は、例えば、並行して行われてよい。

　ここで、図８に示すように、ヒストグラムＡは、図６と同様に、フレア光の影響を受けているため、反射光を起因とするピークＡの他に、フレア光を起因とするピークＢが存在している。一方、図８のヒストグラムＢは、アクティブ画素１２００Ｂがレーザ照射領域１０１０外であることから、反射光を起因とするピークは存在せず、フレア光を起因とするピークＢが存在している。

　演算回路１１７では、入力されたヒストグラムＡ及びヒストグラムＢに基づいて減算処理を含む演算処理Ｓ１００が行われ、ヒストグラムＣが生成される。具体的には、ヒストグラムＡとヒストグラムＢとの各ビンが同じ時間情報（サンプリング期間に相当）に対応するものと仮定して、ヒストグラムＡの各ビンの値からヒストグラムＢの各ビンの値が減算されることで、ヒストグラムＣが作成される。上述したように、ヒストグラムＡには反射光を起因とするピークＡとフレア光を起因とするピークＢとが存在し、ヒストグラムＢにはフレア光を起因とするピークＢが存在する。したがって、ヒストグラムＡからヒストグラムＢを減算することで、ヒストグラムＣに示すように、反射光を起因とするピークＡへの影響を抑えつつ、フレア光を起因とするピークＢを低減又は消滅させることが可能となる。

　ここで、ヒストグラムＡ、ヒストグラムＢ及びヒストグラムＣは、本開示における「第１のヒストグラム」、「第２のヒストグラム」及び「第３のヒストグラム」の一具体例に対応する。

　また、フレアに限らずゴースト等が存在する場合にも、ヒストグラムＡには反射光を起因とするピークＡとゴースト等を起因とするピークＢとが存在する一方、ヒストグラムＢには反射光を起因とするピークＡが存在せず、ゴースト等を起因とするピークＢが存在するため、ヒストグラムＡからヒストグラムＢを減算することで、反射光を起因とするピークＡへの影響を抑えつつ、ゴースト等を起因とするピークＢを低減又は消滅させることが可能となる。

　さらに、アクティブ画素１２００Ａに近いアクティブ画素１２００Ｂからの検出信号Ｂに基づいて作成されたヒストグラムＢには、アクティブ画素１２００Ａからの検出信号Ａに基づいてヒ作成されたストグラムＡのランダムノイズと近しいランダムノイズが含まれる場合がある。そのような場合、ヒストグラムＡからヒストグラムＢを減算することで、ヒストグラムＣにおけるランダムノイズを低減することも可能となり得る。

　ヒストグラムＣは図８に示すように、ピークＢについて減算処理が行われることにより、ピークＡが最も累積画素値が高いヒストグラムである。ここで、ヒストグラムＣにおいてピークＢの位置における累積画素値はすべて減算処理される必要はなく、ピークＡよりも十分低い累積画素値であればよい。

　演算回路１１７で生成されたヒストグラムＣは、信号処理部１１３に出力される。信号処理部１１３では、例えば、入力されたヒストグラムＣのデータに基づき、ヒストグラムＣの曲線近似を作成する。信号処理部１１３は、このヒストグラムＣが近似された曲線のピークＡを検出し、検出されたピークＡに基づき、距離情報を出力する。すなわち、フレア現象等の影響を受けることなく、正確な距離Ｄを求めることができ、測距精度の低下を抑制することができる。

　ここで、信号処理部１１３から出力される距離情報はヒストグラムＣに基づく特徴点を含んでいてもよいし、ピークＡの重心の情報を含んでいてもよい。さらに、ピークＡの最大累積画素値に対応するビン番号に関する情報であってもよい。また、必ずしも信号処理部１１３は、特徴点や重心に関する情報でなく、ヒストグラムＣそのものを出力してもよい。

　図９に、第１の実施形態に係る演算処理の概略例を示すフローチャートを示す。図９に示すように、例えば、全体制御部３０からの指示に基づいて、光源部１０及び測距装置２０は以下のように動作する。

　まず、ステップＳ１では、例えば、駆動回路１３０が、全体制御部３０からの制御に基づき、アクティブ画素１２００Ａを含む第１の領域及びアクティブ画素１２００Ｂを含む第２の領域をアクティブ状態とする。前述したように、第１の領域はレーザ照射領域１０１０であり、第２の領域はレーザ照射領域１０１０に含まれない。ここで第１の領域は、矩形であってもよいし、レーザ照射領域１０１０に合うように適宜調整されてもよい。さらに第２の領域は、複数の領域に分割されていてもよい。例えば、第１の領域が列Ｃ１である場合、図７における列Ｃ０及び列Ｃ２を第２の領域として選択してもよい。

　ステップＳ２では、例えば全体制御部３０において管理されている発光回数をカウントするためのカウンタの値Ｎがゼロにリセットされる（Ｎ＝０）。

　ステップＳ３では、例えば測距制御部１２０において管理されている１回の発光ごとの読み出し回数（サンプリング回数ともいう）をカウントするためのカウンタの値Ｍがゼロにリセットされる（Ｍ＝０）。

　ステップＳ４では、発光タイミング制御部１４０が、全体制御部３０から供給される発光トリガ信号に従い発光制御信号を生成し、これを光源部１０へ供給する。それにより、光源部１０からレーザ光Ｌ０が照射される。この時、測距システム１の光学システムは、例えば、スキャン型であっても、フラッシュ型であってもよい。

　ステップＳ５では、レーザ光Ｌ０が対象物５０で反射された反射光Ｌ１を含む光に基づいて、アクティブ画素１２００Ａにおいて検出信号Ａが生成され、アクティブ画素１２００Ｂにおいて検出信号Ｂが生成される。なお、先述したように第２の領域が複数に分割されている場合は、例えば、複数のアクティブ画素１２００Ｂ１、１２００Ｂ２からそれぞれ検出信号Ｂ１及び検出信号Ｂ２が生成されてもよい。

　ステップＳ６では、ＴＤＣ部１１１において、発光タイミング制御部１４０から供給された発光制御信号と検出信号Ａとに基づいて時間情報Ａが生成され、同じく発光制御信号と検出信号Ｂに基づいて時間情報Ｂが生成される。なお、ＴＤＣ部１１１による時間情報Ａ及びＢの生成動作は、上述した動作と同様であってよい。また、第２の領域が複数に分割されている場合は、例えば、時間情報Ｂ１及び時間情報Ｂ２が生成されてもよい。

　ステップＳ７では、ヒストグラム生成部１１２において、時間情報Ａに基づいてヒストグラムＡが生成され、時間情報Ｂに基づいてヒストグラムＢが生成される。より具体的には、ヒストグラム生成部１１２は、メモリ回路１１４Ａ内に格納されているヒストグラムＡにおける時間情報Ａに対応するビンの値を更新する。その際、検出信号Ａが量子化されている場合又は反射光Ｌ１を検出した画素１０００の数を示している場合には、該当のビンに検出信号Ａが示す値が加算されてもよい。同様にして、ヒストグラム生成部１１２は時間情報Ｂに基づいて、メモリ回路１１４Ｂ内のヒストグラムＢにおける対象のビンに値を格納する。ここで、ヒストグラムＢは、時間情報Ｂ１及び時間情報Ｂ２の平均値に基づいて生成されてもよい。この場合、複数の領域のアクティブ画素１２００からフレア光を起因とする成分を得、その平均値をとることで、より正確にフレア光を起因とするピークＢを低減又は消滅させることが可能となる。

　ステップＳ８では、検出回数（サンプリング回数）をカウントするためのカウンタの値Ｍが１インクリメントされる（Ｍ＝Ｍ＋１）。つづいて、ステップＳ９では、インクリメント後のカウンタの値Ｍが、予め特定した読み出し回数の上限値Ｍ＿ｍａｘに達しているか否かが判定され、達していない場合（ステップＳ９；ＮＯ）、本動作がステップＳ５に戻り、カウンタの値ＭがＭ＿ｍａｘに達するまで、以降の動作が繰り返し実行される。一方、値Ｍが上限値Ｍ＿ｍａｘに達している場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、本動作がステップＳ１０へ進む。なお、検出回数（サンプリング回数）の上限値Ｍ＿ｍａｘは、例えば、１以上の値であってよい。

　ステップＳ１０では、発光回数をカウントするためのカウンタの値Ｎが１インクリメントされる（Ｎ＝Ｎ＋１）。つづいて、ステップＳ１１では、インクリメント後のカウンタの値Ｎが、予め設定しておいた発光回数の上限値Ｎ＿ｍａｘに達しているか否かが判定され、達していない場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、本動作がステップＳ３へ戻り、カウンタの値Ｎが上限値Ｎ＿ｍａｘに達するまで、以降の動作が繰り返し実行される。一方、値Ｎが上限値Ｎ＿ｍａｘに達している場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、本動作がステップＳ１２へ進む。なお、発光回数の上限値Ｎ＿ｍａｘは、ヒストグラムから生成される距離情報の精度が必要十分の精度になるであろうと見込まれる値であってよく、例えば、１以上の値であってよい。

　ステップＳ１２では、演算回路１１７において、メモリ回路１１４Ａ及び１１４Ｂ内に作成されたヒストグラムＡ及びヒストグラムＢに基づいて、減算処理を含む演算処理が実行され、ヒストグラムＣが生成される。具体的には、上述したように、例えば、ヒストグラムＡとヒストグラムＢとの各ビンが同じ時間情報（サンプリング期間に相当）に対応するものと仮定して、ヒストグラムＡの各ビンの値からヒストグラムＢの各ビンの値が減算されることで、ヒストグラムＣが作成される。なお、この演算処理は、信号処理部１１３において実行されてもよい。

　ステップＳ１３では、信号処理部１１３において、ヒストグラムＣに基づいて距離情報が生成される。例えば、ヒストグラムＣのデータに基づき、ヒストグラムＣの曲線近似が作成される。信号処理部１１３は、このヒストグラムＣが近似された曲線のピークＡを検出し、検出されたピークＡに基づき、距離情報を出力する。

　ステップＳ１４では、信号処理部１１３から出力された距離情報に基づいて、出力部１７０から距離情報が出力される。なお、出力部１７０から出力される距離情報は、画素１０００ごと（マクロ画素１１００の場合はマクロ画素１１００ごと）の距離情報が２次元配列した２次元データ（デプス画像）であってもよい。

　その後、例えば全体制御部３０において、本動作を終了するか否かが判定され（ステップＳ１５）、終了する場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、本動作は終了する。一方、終了しない場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、本動作がステップＳ２へ戻り、以降の動作が実行される。

　１．６　変形例
　ここで、図１０を用いて、画素アレイ１００におけるレーザ照射領域１０１０の変形例について説明する。図５では、レーザ照射領域１０１０は１つの矩形領域を例として図示していたが、図１０に示すように、例えば、２以上の複数の領域に分離されていてもよい。この場合、分離されたレーザ照射領域１０１０は等間隔で配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。また、このように２以上の複数の領域に分離されたレーザ照射領域１０１０は、フラッシュ型の測距システムによって実現されてよい。

　レーザ照射領域１０１０が複数の領域に分割されている場合、読み出し領域１０２０はレーザ照射領域１０１０に対応するように設定されうる。しかし、例えば、間引き読み出しの場合など、レーザ照射領域１０１０すべてが読み出し領域１０２０に設定されていなくてもよい。

　変形例において、例えば、図１０に示すように、アクティブ画素１２００Ａはレーザ照射領域１０１０内に設定され、アクティブ画素１２００Ｂはレーザ照射領域１０１０外に設定される。アクティブ画素１２００Ａとアクティブ画素１２００Ｂの位置関係は、第１の実施形態で前述したものと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

　また、アクティブ画素１２００Ａ及びアクティブ画素１２００Ｂを用いた演算方法については、前述したものと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、第１の実施形態とは異なり、列単位ではなく、画素単位でのアクティブ画素１２００の選択ができるように、例えば、列に対応する画素駆動線ＬＤの他に、行に対応する画素駆動線ＬＤ２を備えていてもよい。この場合、駆動回路１３０は画素アレイ１００の行方向にも設けられうる。

　１．７　作用・効果
　以上のように、本実施形態によれば、本来のアクティブ画素１２００Ａに加えて、レーザ照射領域１０１０外の画素１０００またはマクロ画素１１００をアクティブ状態にし、アクティブ画素１２００Ｂとして読み出し、演算処理を行うことで、フレア現象等の影響を除去した距離情報の出力が可能となる。これにより、フレア現象等の影響の大小によらず、対象物５０との距離を正確に算出することができ、例えば、対象物５０の反射率が高い場合でも、測距精度低下を抑制することができる。

　道路標識やミラーなどは一般的に、フレア現象の引き起こす原因となりうる反射率の高い材料で構成されていることが多い。また、対向車線を走行する車両のライトや交通信号機などの光は強く、画素１０００に設けられた波長フィルタによる減衰を考慮してもフレア現象等の要因となり得る。これらのことから、本実施形態は車載向けＬｉＤＡＲに好適に使用される。ただし、これに限定されず、高反射物や光源等が対象物となり得る種々のシーンで使用される測距システムに対して、本実施形態は好適である。

　また、減算処理を含む演算処理により、ヒストグラムを生成するため、例えば、ゴースト、ランダムノイズ、背景光による影響についても低減することが可能である。

　また、メモリ回路１１４Ａ及びメモリ回路１１４Ｂをそれぞれ備えることにより、同時にヒストグラムＡ及びヒストグラムＢを生成することができるため、ヒストグラムＡ及びヒストグラムＢの生成に要する時間は、アクティブ画素１２００Ａのみについてヒストグラムを生成する場合と同等で済む。さらに、同じ受光タイミングにおけるヒストグラムＡ及びヒストグラムＢを生成することができるため、より効果的にフレア現象等を起因とするピークＢの除去または低減することが可能である。

　なお、本実施形態では、画素アレイ１００の画角ＳＲを水平方向へ往復走査する場合を例示したが、これに限定されず、画素アレイ１００の長手方向を水平方向とし、画素アレイ１００の画角ＳＲを垂直方向へ往復走査するように構成することも可能である。

　また、前述した通り、光学システムがスキャン型であっても、フラッシュ型であっても、画素アレイ１００上にレーザ照射領域１０１０とレーザが照射されていない領域が存在すれば本実施形態を適用することもできる。

　２．第２の実施形態
　次に、第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付与し、それを引用することで、その重複する説明を省略する。

　上述した第１の実施形態では、ヒストグラム生成部１１２がヒストグラムＡを生成するメモリ回路Ａ及びヒストグラムＢを生成するメモリ回路Ｂを有する場合（図７等参照）を例示した。これに対し、第２の実施形態では、ヒストグラムＡ及びヒストグラムＢが１つのメモリ回路１１４を使いまわすことで作成される場合を例示する。ここで、アクティブ画素１２００Ａとアクティブ画素１２００Ｂは簡単のために、第１の実施形態と同様に選択したものとして説明する。

　２．１　演算方法
　本実施形態では、先に、アクティブ画素１２００Ａからの検出信号Ａに基づいて反射光Ｌ１の成分を含むヒストグラムＡが作成され、次に、アクティブ画素１２００Ｂからの検出信号Ｂに基づいて反射光Ｌ１の成分を含まないヒストグラムＢが作成され、そして、ヒストグラムＡとヒストグラムＢとの差分（ヒストグラムＣ）に基づいて、距離情報が算出される。

　図１１は、第２の実施形態に係る画素アレイ１００及び測距処理部２１０の詳細構成の一例を示すブロック図を示す。図７に示すように、本実施形態に係る測距処理部２１０は、第１の実施形態において図７を用いて説明した測距処理部１１０と同様の構成において、ヒストグラム生成部１１２がヒストグラム生成部２１２に置き換えられている。

　ヒストグラム生成部２１２は、２つのメモリ回路１１４Ａ及び１１４Ｂの代わりに、１つのメモリ回路２１４と、スイッチ回路２１５と、バッファ回路２１６とを備える。なお、ヒストグラム生成部２１２は、演算回路２１７も有している。ここで、メモリ回路２１４は、本開示における「メモリ回路」の一具体例に対応する。スイッチ回路２１５は、本開示における「スイッチ回路」の一具体例に対応する。

　スイッチ回路２１５は、例えば、測距制御部１２０からの制御信号に従い、メモリ回路２１４に入力する時間情報を、アクティブ画素１２００Ａからの検出信号Ａに基づく時間情報Ａと、アクティブ画素１２００Ｂからの検出信号Ｂに基づく時間情報Ｂとのうちの何れかに切り替える。

　メモリ回路２１４は、メモリ回路１１４Ａ及び１１４Ｂと同様に、入力された時間情報Ａ又はＢに基づいて、ヒストグラムＡ又はＢを生成する。

　バッファ回路２１６は、メモリ回路２１４内に作成されたヒストグラムＡを一時的に保持し、その後、メモリ回路２１４内にヒストグラムＢが作成されると、保持しているヒストグラムＡを演算回路２１７へ出力する。

　第２の実施形態における画素アレイ１００及び測距処理部２１０における動作について、以下に説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と同様に、アクティブ画素１２００Ａが列Ｃ１行Ｒ１、アクティブ画素１２００Ｂが列Ｃ２行Ｒ１である場合について説明するが、特にアクティブ画素１２００Ａとアクティブ画素１２００Ｂの位置はこれに限られない。

　本実施形態では、まず、ヒストグラムＡが作成される。具体的には、まず、駆動回路１３０により、列Ｃ１にある画素１０００がアクティブ状態とされる。これにより、アクティブ画素１２００Ａは、検出信号Ａを出力する。ＴＤＣ部１１１において、発光制御信号と検出信号Ａに基づいて、時間情報Ａが出力される。

　第２の実施形態において、ヒストグラム生成部２１２は、上述したように、メモリ回路２１４と、スイッチ回路２１５と、バッファ回路２１６と、演算回路２１７とを備える。この段階では、メモリ回路２１４はＴＤＣ部１１１より時間情報Ａを受け取るようにスイッチ回路２１５が切り替えられているものとする。ヒストグラム生成部２１２は、ＴＤＣ部１１１から出力される時間情報Ａに基づいて、メモリ回路２１４内にヒストグラムＡを生成する。例えば、ヒストグラム生成部２１２は、所定のサンプリング周期で読み出される検出信号Ａから算出された時間情報Ａに基づき、メモリ回路２１４内に作成するヒストグラムＡにおける時間情報Ａに対応するビンの値をインクリメントすることで、メモリ回路２１４内にヒストグラムＡを生成する。その際、検出信号Ａの振幅がＡＤ変換等により量子化されている場合、ヒストグラム生成部２１２は、ヒストグラムＡの該当するビンに、量子化された検出信号Ａの値を加算することで、ヒストグラムＡを作成してもよい。なお、アクティブ画素１２００Ａがマクロ画素１１００である場合には、検出信号Ａが反射光の入射を検出した画素の数を示しているため、ヒストグラム生成部２１２は、検出信号Ａの値をヒストグラムＡの該当するビンに加算してよい。そして、ヒストグラム生成部２１２は、メモリ回路２１４内にヒストグラムＡが完成すると、ヒストグラムＡをバッファ回路２１６に転送し、メモリ回路２１４をリセットする。なお、第２の実施形態に係るメモリ回路２１４及びバッファ回路３３、第１の実施形態に係るメモリ回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、第３の実施形態に係るメモリ回路３１４は、ヒストグラムＡ、Ｂ又はＣを外部へ出力後、都度、リセットされてよい。

　続いて、ヒストグラムＢが作成される。具体的には、駆動回路１３０により、列Ｃ２にある画素１０００がアクティブ状態とされる。これにより、アクティブ画素１２００Ｂは、検出信号Ｂを出力する。ＴＤＣ部１１１において、発光制御信号と検出信号Ｂに基づいて、時間情報Ｂが出力される。

　また、スイッチ回路２１５により、メモリ回路２１４はＴＤＣ部１１１より時間情報Ｂを受け取るように入力が切り替えられる。スイッチ回路２１５によるメモリ回路２１４の入力の切替は、ＴＤＣ部１１１からの時間情報Ａの出力が完了後直ちに行われてもよく、また、ＴＤＣ部１１１への検出信号Ｂの入力タイミングで行われてもよい。

　スイッチ回路２１５による入力情報の切替後、ヒストグラム生成部２１２は、ＴＤＣ部から出力される時間情報Ｂに基づいて、メモリ回路２１４内にヒストグラムＢを生成する。ヒストグラムＢの生成方法は上述したヒストグラムＡの生成方法と同様であってよい。

　バッファ回路２１６に格納されたヒストグラムＡ及び、メモリ回路２１４で生成されたヒストグラムＢは、演算回路２１７に入力する。演算回路２１７では、入力されたヒストグラムＡ及びヒストグラムＢに基づいて減算処理を含む演算処理が行われ、ヒストグラムＣが生成される。ヒストグラムＣの生成方法は第１の実施形態で述べたものと同様であるため、省略するが、図８におけるヒストグラムＣと同様に、演算回路２１７で生成されたヒストグラムＣは、反射光を起因とするピークＡへの影響を抑えつつ、フレア光を起因とするピークＢを低減又は消滅させることが可能となる。

　第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ゴースト等を起因とするピークＢを消滅させることが可能である。また同様に、ヒストグラムＣにおけるランダムノイズを低減することも可能となり得る。

　演算回路２１７へヒストグラムＡ及びヒストグラムＢが出力された後、メモリ回路２１４は再度スイッチ回路２１５の切替により、時間情報ＡをＴＤＣ部１１１から入力できるように接続が切り替えられる。

　演算回路２１７で生成されたヒストグラムＣは、信号処理部１１３に出力される。第１の実施形態と同様に、信号処理部１１３においてヒストグラムＣに基づいて生成された距離情報は、出力部１７０に出力される。ここで、信号処理部１１３から出力される距離情報はヒストグラムＣに基づく特徴点を含んでいてもよいし、ピークＡの重心の情報を含んでいてもよい。さらに、ピークＡの最大累積画素値に対応するビン番号に関する情報であってもよい。また、必ずしも信号処理部１１３は、特徴点や重心に関する情報でなく、ヒストグラムＣそのものを出力してもよい。

　また、演算回路３１７Ｃがヒストグラム生成部２１２内にある構成を例示して説明したが、信号処理部１１３内に設けられていてもよい。

　図１２に、第２の実施形態に係る演算処理の概略例を示すフローチャートを示す。図１２に示すように、例えば、全体制御部３０からの指示に基づいて、光源部１０及び測距装置２０は以下のように動作する。なお、第１の実施形態と共通する部分については適宜省略して述べる。

　まず、ステップＳ２１では、例えば、駆動回路１３０が、全体制御部３０からの制御に基づき、アクティブ画素１２００Ａを含む第１の領域をアクティブ状態とする。この時、スイッチ回路２１５により、メモリ回路２１４は、時間情報Ａを入力とするような接続状態とされている。

　ステップＳ２２では、例えば全体制御部３０において管理されている発光回数をカウントするためのカウンタの値Ｎがゼロにリセットされる（Ｎ＝０）。

　ステップＳ２３では、例えば測距制御部１２０において管理されている１回の発光ごとの読み出し回数（サンプリング回数ともいう）をカウントするためのカウンタの値Ｍ１がゼロにリセットされる（Ｍ１＝０）。

　ステップＳ２４では、発光タイミング制御部１４０が、全体制御部３０から供給される発光トリガ信号に従い発光制御信号を生成し、これを光源部１０へ供給する。それにより、光源部１０からレーザ光Ｌ０が照射される。

　ステップＳ２５では、レーザ光Ｌ０が対象物５０で反射された反射光Ｌ１を含む光に基づいて、アクティブ画素１２００Ａにおいて検出信号Ａが生成される。

　ステップＳ２６では、ＴＤＣ部１１１において、発光タイミング制御部１４０から供給された発光制御信号と検出信号Ａとに基づいて時間情報Ａが生成される。

　ステップＳ２７では、ヒストグラム生成部２１２において、時間情報Ａに基づいてヒストグラムＡが生成される。より具体的には、ヒストグラム生成部２１２は、メモリ回路２１４内に格納されているヒストグラムＡにおける時間情報Ａに対応するビンの値を更新する。その際、検出信号Ａが量子化されている場合又は反射光Ｌ１を検出した画素１０００の数を示している場合には、該当のビンに検出信号Ａが示す値が加算されてもよい。

　ステップＳ２８では、検出回数（サンプリング回数）をカウントするためのカウンタの値Ｍ１が１インクリメントされる（Ｍ１＝Ｍ１＋１）。つづいて、ステップＳ２９では、インクリメント後のカウンタの値Ｍ１が、予め特定した読み出し回数の上限値Ｍ１＿ｍａｘに達しているか否かが判定され、達していない場合（ステップＳ２９；ＮＯ）、本動作がステップＳ２５に戻り、カウンタの値Ｍ１がＭ１＿ｍａｘを達するまで、以降の動作が繰り返し実行される。一方、値Ｍ１が上限値Ｍ１＿ｍａｘに達している場合（ステップＳ２９；ＹＥＳ）、本動作がステップＳ３０へ進む。なお、検出回数（サンプリング回数）の上限値Ｍ１＿ｍａｘは、例えば、１以上の値であってよい。

　ステップＳ３０では、メモリ回路２１４で生成されたヒストグラムＡがバッファ回路２１６に格納される。

　ステップＳ３１では、例えば、スイッチ回路２１５により、時間情報Ｂを入力とするような接続状態に切り替えられる。ステップＳ３１は、例えば、ステップＳ２９とステップＳ３０の間で行われていてもよい。

　ステップＳ３２では、例えば、駆動回路１３０が、全体制御部３０からの制御に基づき、アクティブ画素１２００Ｂを含む第２の領域をアクティブ状態とする。このとき、第１の領域の画素を非アクティブ状態としてもよい。

　ステップＳ３３では、例えば測距制御部１２０において管理されている１回の発光ごとの読み出し回数（サンプリング回数ともいう）をカウントするためのカウンタの値Ｍ２がゼロにリセットされる（Ｍ２＝０）。

　ステップＳ３４では、発光タイミング制御部１４０が、全体制御部３０から供給される発光トリガ信号に従い発光制御信号を生成し、これを光源部１０へ供給する。それにより、光源部１０からレーザ光Ｌ０が照射される。

　ステップＳ３５では、フレア光などを含む光に基づいて、アクティブ画素１２００Ｂにおいて検出信号Ｂが生成される。

　ステップＳ３６では、ＴＤＣ部１１１において、発光タイミング制御部１４０から供給された発光制御信号と検出信号Ｂとに基づいて時間情報Ｂが生成される。

　ステップＳ３７では、ヒストグラム生成部２１２において、時間情報Ｂに基づいてヒストグラムＢが生成される。より具体的には、ヒストグラム生成部２１２は、メモリ回路２１４内に格納されているヒストグラムＢにおける時間情報Ｂに対応するビンの値を更新する。その際、検出信号Ｂが量子化されている場合又はフレア光などの光を検出した画素１０００の数を示している場合には、該当のビンに検出信号Ｂが示す値が加算されてもよい。

　ステップＳ３８では、検出回数（サンプリング回数）をカウントするためのカウンタの値Ｍ２が１インクリメントされる（Ｍ２＝Ｍ２＋１）。つづいて、ステップＳ３９では、インクリメント後のカウンタの値Ｍ２が、予め特定した読み出し回数の上限値Ｍ２＿ｍａｘに達しているか否かが判定され、達している場合（ステップＳ３９；ＮＯ）、本動作がステップＳ３５に戻り、カウンタの値ＭがＭ２＿ｍａｘに達するまで、以降の動作が繰り返し実行される。一方、値Ｍ２が上限値Ｍ２＿ｍａｘに達している場合（ステップＳ３９；ＹＥＳ）、本動作がステップＳ４０へ進む。なお、検出回数（サンプリング回数）の上限値Ｍ２＿ｍａｘは、例えば、１以上の値であってよい。

　ステップＳ４０では、発光回数をカウントするためのカウンタの値Ｎが１インクリメントされる（Ｎ＝Ｎ＋１）。つづいて、ステップＳ４１では、インクリメント後のカウンタの値Ｎが、予め設定しておいた発光回数の上限値Ｎ＿ｍａｘに達しているか否かが判定され、達していない場合（ステップＳ４１；ＮＯ）、本動作がステップＳ２３へ戻り、カウンタの値Ｎが上限値Ｎ＿ｍａｘに達するまで、以降の動作が繰り返し実行される。一方、値Ｎが上限値Ｎ＿ｍａｘに達している場合（ステップＳ４１；ＹＥＳ）、本動作がステップＳ４２へ進む。なお、発光回数の上限値Ｎ＿ｍａｘは、ヒストグラムから生成される距離情報の精度が必要十分の精度になるであろうと見込まれる値であってよく、例えば、１以上の値であってよい。

　ステップＳ４２から動作終了までの動作は、図９におけるステップＳ１２から動作終了までに対応し、同様の動作を行うため、ここでは説明を省略する。

　２．２　作用・効果
　以上のような構成によっても、第１の実施形態と同様に、本来のアクティブ画素１２００Ａに加えて、レーザ照射領域１０１０外の画素１０００またはマクロ画素１１００をアクティブ状態にし、アクティブ画素１２００Ｂとして読み出し、演算処理を行うことで、フレア現象等の影響を除去した距離情報の出力が可能となる。これにより、フレア現象等の影響の大小によらず、対象物５０との距離を正確に算出することができ、例えば、対象物５０の反射率が高い場合でも、測距精度低下を抑制することができる。

　さらに、本実施形態によれば、メモリ回路２１４がヒストグラムＡ及びヒストグラムＢの生成をいずれも行う、すなわち、メモリ回路２１４を使いまわすことで、メモリ回路１１４を複数用意する必要がなくなり、チップの省面積化が可能である。

　その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。

　３．第３の実施形態
　次に、第３の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付与し、それを引用することで、その重複する説明を省略する。

　上述した実施形態では、ヒストグラムＡ及びヒストグラムＢに基づいて演算処理を行い、新たなヒストグラムＣを生成する場合（図８等参照）を例示した。これに対し、第３の実施形態では、ヒストグラムＡ及びヒストグラムＢを生成せず、時間情報Ａ及びＢから直接的にヒストグラムＣを生成する場合を例示する。

　３．１　演算方法
　本実施形態では、第１の実施形態と同様に、アクティブ画素１２００Ａ及び１２００Ｂから並行して検出信号Ａ及びＢが読み出されて時間情報Ａ及びＢが生成される。生成された時間情報のうち、時間情報Ａはヒストグラムに加算され、時間情報Ｂはヒストグラムから減算される。それにより、時間情報Ａ及びＢから直接的にヒストグラムＣが生成される。

　図１３は、第３の実施形態に係る画素アレイ１００及び測距処理部３１０の詳細構成の一例を示すブロック図を示す。図１３に示すように、本実施形態に係る測距処理部３１０は、第１の実施形態において図７を用いて説明した測距処理部１１０と同様の構成において、ヒストグラム生成部１１２がヒストグラム生成部３１２に置き換えられている。

　ヒストグラム生成部３１２は、２つのメモリ回路１１４Ａ及び１１４Ｂ並びに演算回路１１７の代わりに、メモリ回路３１４を備える。

　メモリ回路３１４は、入力された時間情報Ａ及びＢに基づいて、ヒストグラムＣを生成する。すなわち、ヒストグラム生成部３１２は、ＴＤＣ部１１１から入力された時間情報Ａに基づいて、メモリ回路３１４内のヒストグラムにおける該当するビンの値を加算し、ＴＤＣ部１１１から入力された時間情報Ｂに基づいて、メモリ回路３１４内のヒストグラムにおける該当するビンの値を減算することで、メモリ回路３１４内にヒストグラムＣを作成する。

　第３の実施形態における画素アレイ１００及び測距処理部３１０における動作について、以下に説明する。第３の実施形態において、第１の実施形態と同様に、アクティブ画素１２００Ａが列Ｃ１行Ｒ１、アクティブ画素１２００Ｂが列Ｃ２行Ｒ１である場合について説明するが、特にアクティブ画素１２００Ａとアクティブ画素１２００Ｂの位置はこれに限られない。

　本実施形態では、まず、第１の実施形態と同様に、アクティブ画素１２００Ａ及びアクティブ画素１２００Ｂは、それぞれ検出信号Ａ及び検出信号Ｂを出力する。ＴＤＣ部１１１において、発光制御信号と検出信号Ａ及び検出信号Ｂに基づいて、時間情報Ａ及び時間情報Ｂが出力される。

　第３の実施形態において、ヒストグラム生成部３１２は、上述したように、メモリ回路３１４を備える。ヒストグラム生成部３１２は、ＴＤＣ部１１１から出力される時間情報Ａ及び時間情報Ｂに基づいて、メモリ回路３１４内にヒストグラムＣを生成する。例えば、ヒストグラム生成部３１２は、所定のサンプリング周期で読み出される検出信号Ａから算出された時間情報Ａに基づき、メモリ回路３１４内に作成するヒストグラムＣにおける時間情報Ａに対応するビンの値をインクリメントする。一方、ヒストグラム生成部３１２は、所定のサンプリング周期で読み出される検出信号Ｂから算出された時間情報Ｂに基づき、メモリ回路３１４内に作成するヒストグラムＣにおける時間情報Ｂに対応するビンの値をデクリメントする。

　検出信号Ａ及び検出信号Ｂの振幅がＡＤ変換等により量子化されている場合、ヒストグラム生成部３１２は、ヒストグラムＡの該当するビンに、量子化された検出信号Ａの値を加算し、検出信号Ｂの値を減算することで、ヒストグラムＣを作成してもよい。なお、アクティブ画素１２００Ａがマクロ画素１１００である場合には、検出信号Ａが反射光の入射を検出した画素の数を示しているため、ヒストグラム生成部３１２は、検出信号Ａの値をヒストグラムＣの該当するビンに加算してよい。

　また、ヒストグラム生成部３１２は、図１４に示すように、ヒストグラム生成部３１２内に演算回路３１７をさらに備えていてもよい。演算回路３１７は、例えば、時間情報Ｂをデクリメントするために必要な演算、または、検出信号Ｂの値を減算するために必要な演算を行ってもよい。例えば、演算回路３１７は、時間情報Ａから時間情報Ｂを減算し、その結果で、メモリ回路３１４内のヒストグラムＣにおける該当するビンの値を増減させてもよい。

　生成されたヒストグラムＣは、図８におけるヒストグラムＣと同様のようになり、反射光を起因とするピークＡへの影響を抑えつつ、フレア光を起因とするピークＢを低減又は消滅させることが可能となる。

　図１５に、第３の実施形態に係る演算処理の概略例を示すフローチャートを示す。図１５に示すように、例えば、全体制御部３０からの指示に基づいて、光源部１０及び測距装置２０は以下のように動作する。なお、第１の実施形態と共通する部分については適宜省略して述べる。

　ステップＳ５１からステップＳ５６までは、図９におけるステップＳ１からステップＳ６と同様の動作であるため、詳細な説明はここでは省略する。

　ステップＳ５７では、ヒストグラム生成部３１２において、時間情報Ａ及び時間情報Ｂに基づいて、メモリ回路３１４にヒストグラムＣが生成される。より具体的には、ヒストグラム生成部３１２は、メモリ回路３１４内に格納されているヒストグラムＣにおける時間情報Ａに対応するビンの値をインクリメント、時間情報Ｂに対応するビンの値をデクリメントすることで更新する。その際、検出信号Ａが量子化されている場合又は反射光Ｌ１を検出した画素１０００の数を示している場合には、該当のビンに検出信号Ａが示す値が加算されてもよい。同様にして、ヒストグラム生成部３１２は、検出信号Ｂが量子化されている場合又は反射光Ｌ１を検出した画素１０００の数を示している場合には、時間情報Ｂに基づいて、該当のビンに検出信号Ｂが示す値が減算されてもよい。

　続いて、ステップＳ５８では、検出回数（サンプリング回数）をカウントするためのカウンタの値Ｍが１インクリメントされる（Ｍ＝Ｍ＋１）。つづいて、ステップＳ５９では、インクリメント後のカウンタの値Ｍが、予め特定した読み出し回数の上限値Ｍ＿ｍａｘに達しているか否かが判定され、達していない場合（ステップＳ５９；ＮＯ）、本動作がステップＳ５５に戻り、カウンタの値ＭがＭ＿ｍａｘに達するまで、以降の動作が繰り返し実行される。一方、値Ｍが上限値Ｍ＿ｍａｘに達している場合（ステップＳ５９；ＹＥＳ）、本動作がステップＳ６０へ進む。なお、検出回数（サンプリング回数）の上限値Ｍ＿ｍａｘは、例えば、１以上の値であってよい。

　以降、ステップＳ６０から動作終了までは、図９におけるステップＳ１０から動作終了までに対応し、同様の動作を行うため、ここでは説明を省略する。

　３．２　作用・効果
　以上のような構成によっても、第１及び第２の実施形態と同様に、本来のアクティブ画素１２００Ａに加えて、レーザ照射領域１０１０外の画素１０００またはマクロ画素１１００をアクティブ状態にし、アクティブ画素１２００Ｂとして読み出し、演算処理を行うことで、フレア現象等の影響を除去した距離情報の出力が可能となる。これにより、フレア現象等の影響の大小によらず、対象物５０との距離を正確に算出することができ、例えば、対象物の反射率が高い場合でも、測距精度低下を抑制することができる。

　さらに、本実施形態によれば、メモリ回路３１４のみでヒストグラムＣの生成行うので、メモリ回路を複数用意する必要がなく、チップの省面積化が可能である。

　また、本実施形態によれば、ヒストグラムＡ及びヒストグラムＢの生成を行わずにヒストグラムＣの生成行うため、ヒストグラムＣの生成にかかる時間が短くできるという効果もある。

　４．適用例
　次に、上述した測距システム１は、様々な製品へ応用することができる。例えば、上述した測距システム１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１６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１６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１７００５２、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１７００５２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１６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１７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

　図１７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１７には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

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

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

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

　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１７００５２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１７００５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。

　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１の測距システム１は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、測距精度の低下を抑制でき、精度の高い測距及び撮像をすることが可能となる。

　５．補足
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

　また、本明細書に記載された各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。

　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　照明装置からの照射光が照射された対象物からの前記照射光の反射光が入射する第１の領域に受光領域が配置され、それぞれ第１の信号を生成する複数の第１の画素ユニットと、前記反射光が入射しない第２の領域に受光領域が配置され、それぞれ第２の信号を生成する複数の第２の画素ユニットとを有し、前記第１及び第２の画素ユニットを含む複数の画素ユニットそれぞれの受光領域が行列方向に配列された画素アレイと、
　前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて距離情報を出力する測距処理部と、
を備えた測距装置。
（２）
　前記第１の領域は前記行または前記列に沿った矩形領域である、
前記（１）に記載の測距装置。
（３）
　前記第２の領域は前記第１の領域と平行な矩形領域である、
前記（２）に記載の測距装置。
（４）
　前記第２の画素ユニットは前記第１の画素ユニットと隣接している、
前記（２）又は（３）に記載の測距装置。
（５）
　前記第１の領域は前記画素アレイの複数の領域に分離している、
前記（１）に記載の測距装置。
（６）
　前記第２の画素ユニットは前記第１の画素ユニットと隣接している、
前記（５）に記載の測距装置。
（７）
　前記第１の画素ユニットは複数の光電変換部を含む、
前記（１）～（６）の何れか１つに記載の測距装置。
（８）
　前記測距処理部は、前記第１の画素ユニットそれぞれで生成された前記第１の信号と、前記第２の画素ユニットそれぞれで生成された前記第２の信号とに基づくことで、前記第１の画素ユニットそれぞれの前記距離情報を生成する、
前記（１）～（７）の何れか１つに記載の測距装置。
（９）
　前記測距処理部は、前記第１の画素ユニットそれぞれで生成された前記第１の信号と、前記複数の第２の画素ユニットのうちの２以上の第２の画素ユニットそれぞれで生成された前記第２の信号の平均値とに基づくことで、前記第１の画素ユニットそれぞれの前記距離情報を生成する、
前記（１）～（７）の何れか１つに記載の測距装置。
（１０）
　前記測距処理部は、
　　前記第１の信号に基づいて第１のヒストグラムを生成する第１のヒストグラム生成部と、
　　前記第２の信号に基づいて第２のヒストグラムを生成する第２のヒストグラム生成部と、
を有するヒストグラム生成部を備え、
　　前記第１のヒストグラム及び前記第２のヒストグラムに基づいて前記距離情報を生成する、
前記（１）～（９）の何れか１つに記載の測距装置。
（１１）
　前記測距処理部は、前記第１のヒストグラムから第２のヒストグラムを減算することで、第３のヒストグラムを生成する、
前記（１０）に記載の測距装置。
（１２）
　前記測距処理部は、前記第３のヒストグラムのピーク、特徴点、重心のうち少なくとも何れか１つに基づいて前記距離情報を生成する、
前記（１１）に記載の測距装置。
（１３）
　前記測距処理部は、
　　前記第１のヒストグラム生成部が前記第１のヒストグラムの生成に使用する第１のメモリ回路と、
　　前記第２のヒストグラム生成部が前記第２のヒストグラムの生成に使用する第２のメモリ回路と、
をさらに有し、
　　前記第１のメモリ回路に生成された前記第１のヒストグラムから前記第２のメモリ回路に生成された前記第２のヒストグラムを減算することで、前記第３のヒストグラムを生成する、
前記(１１)又は（１２）に記載の測距装置。
（１４）
　前記測距処理部は、
　　前記第１の信号に基づく第１のヒストグラムと、前記第２の信号に基づく第２のヒストグラムとを生成するヒストグラム生成部と、
　　前記ヒストグラム生成部が前記第１及び第２のヒストグラムの生成に使用するメモリ回路と、
　　前記メモリ回路に生成された前記第１のヒストグラムを保持するバッファ回路と、
を有し、
　　前記メモリ回路内に前記第１のヒストグラムを生成し、当該メモリ回路内に生成された前記第１のヒストグラムを前記バッファ回路に転送し、前記メモリ回路内に前記第２のヒストグラムを生成し、前記バッファ回路に保持された前記第１のヒストグラムと前記メモリ回路内の前記第２のヒストグラムとに基づいて前記距離情報を生成する、
前記（１）～（９）の何れか１つに記載の測距装置。
（１５）
　前記ヒストグラム生成部の入力を前記第１の信号と前記第２の信号との何れかに切り替えるスイッチ回路をさらに備える、
前記（１４）に記載の測距装置。
（１６）
　前記測距処理部は、前記第１の信号に基づいてヒストグラムの値を加算し、前記第２の信号に基づいて前記ヒストグラムの値を減算するヒストグラム生成部を有する、
前記（１）～（９）の何れか１つに記載の測距装置。
（１７）
　前記距離情報は、前記測距処理部が前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて生成するヒストグラムのピークに対応するビン番号又は時間情報を含む、
前記（１）～（１６）の何れか１つに記載の測距装置。
（１８）
　前記距離情報は、前記測距処理部が前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて生成するヒストグラムの特徴点を含む、
前記（１）～（１７）の何れか１つに記載の測距装置。
（１９）
　前記距離情報は、前記測距処理部が前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて生成するヒストグラムを含む、
前記（１）～（１８）の何れか１つに記載の測距装置。
（２０）
　照射光を照射する照明装置と、
　前記照射光が対象物によって反射された反射光を受光する測距装置と、
を備え、
　前記測距装置は、
　　前記反射光が入射する第１の領域に受光領域が配置され、それぞれ第１の信号を生成する複数の第１の画素ユニットと、前記反射光が入射しない第２の領域に受光領域が配置され、それぞれ第２の信号を生成する複数の第２の画素ユニットとを有し、前記第１及び第２の画素ユニットを含む複数の画素ユニットそれぞれの受光領域が行列方向に配列された画素アレイと、
　前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて距離情報を出力する測距処理部と、
を備えた測距システム。

　１　測距システム
　１０　光源部
　１１　光源
　１２、１８　集光レンズ
　１３　ハーフミラー
　１４　ポリゴンミラー
　１５　受光レンズ
　１６　駆動部
　１７　照射レンズ
　２０　測距装置
　３０　全体制御部
　４０　受光部光学系
　５０　対象物
　１００　画素アレイ
　１１０、２１０、３１０　測距処理部
　１１１　ＴＤＣ部
　１１２、２１２、３１２　ヒストグラム生成部
　１１３　信号処理部
　１１４Ａ、１１４Ｂ、２１４、３１４　メモリ回路
　１１７、２１７、３１７　演算回路
　１２０　測距制御部
　１３０　駆動回路
　１４０　発光タイミング制御部
　１５０　制御部
　１６０　クロック生成部
　１７０　出力部
　２１５　スイッチ回路
　２１６　バッファ回路
　１０００　画素
　１００１　光電変換部
　１００２　クエンチ抵抗
　１００３　選択トランジスタ
　１００４　インバータ
　１０１０　レーザ照射領域
　１０２０　読み出し領域
　１０３０　フレア画素
　１０４０　フレア領域
　１１００　マクロ画素（画素ユニット）
　１２００Ａ、１２００Ｂ　アクティブ画素
　ＡＲ　測距範囲
　Ｄ１　距離情報
　Ｌ０　レーザ光（照射光）
　Ｌ１　反射光
　ＬＤ　画素駆動線
　ＰＬＳ　検出信号
　ＳＲ　画角

Claims

　照明装置からの照射光が照射された対象物からの前記照射光の反射光が入射する第１の領域に受光領域が配置され、それぞれ第１の信号を生成する複数の第１の画素ユニットと、前記反射光が入射しない第２の領域に受光領域が配置され、それぞれ第２の信号を生成する複数の第２の画素ユニットとを有し、前記第１及び第２の画素ユニットを含む複数の画素ユニットそれぞれの受光領域が行列方向に配列された画素アレイと、
　前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて距離情報を出力する測距処理部と、
を備えた測距装置。
　前記第１の領域は前記行または前記列に沿った矩形領域である、
請求項１に記載の測距装置。
　前記第２の領域は前記第１の領域と平行な矩形領域である、
請求項２に記載の測距装置。
　前記第２の画素ユニットは前記第１の画素ユニットと隣接している、
請求項１に記載の測距装置。
　前記第１の領域は前記画素アレイの複数の領域に分離している、
請求項１に記載の測距装置。
　前記第２の画素ユニットは前記第１の画素ユニットと隣接している、
請求項５に記載の測距装置。
　前記第１の画素ユニットは複数の光電変換部を含む、
請求項１に記載の測距装置。
　前記測距処理部は、前記第１の画素ユニットそれぞれで生成された前記第１の信号と、前記第２の画素ユニットそれぞれで生成された前記第２の信号とに基づくことで、前記第１の画素ユニットそれぞれの前記距離情報を生成する、
請求項１に記載の測距装置。
　前記測距処理部は、前記第１の画素ユニットそれぞれで生成された前記第１の信号と、前記複数の第２の画素ユニットのうちの２以上の第２の画素ユニットそれぞれで生成された前記第２の信号の平均値とに基づくことで、前記第１の画素ユニットそれぞれの前記距離情報を生成する、
請求項１に記載の測距装置。
　前記測距処理部は、
　　前記第１の信号に基づいて第１のヒストグラムを生成する第１のヒストグラム生成部と、
　　前記第２の信号に基づいて第２のヒストグラムを生成する第２のヒストグラム生成部と、
を有するヒストグラム生成部を備え、
　　前記第１のヒストグラム及び前記第２のヒストグラムに基づいて前記距離情報を生成する、
請求項８に記載の測距装置。
　前記測距処理部は、前記第１のヒストグラムから第２のヒストグラムを減算することで、第３のヒストグラムを生成する、
請求項１０に記載の測距装置。
　前記測距処理部は、前記第３のヒストグラムのピーク、特徴点、重心のうち少なくとも何れか１つに基づいて前記距離情報を生成する、
請求項１１に記載の測距装置。
　前記測距処理部は、
　　前記第１のヒストグラム生成部が前記第１のヒストグラムの生成に使用する第１のメモリ回路と、
　　前記第２のヒストグラム生成部が前記第２のヒストグラムの生成に使用する第２のメモリ回路と、
をさらに有し、
　　前記第１のメモリ回路に生成された前記第１のヒストグラムから前記第２のメモリ回路に生成された前記第２のヒストグラムを減算することで、前記第３のヒストグラムを生成する、
請求項１１に記載の測距装置。
　前記測距処理部は、
　　前記第１の信号に基づく第１のヒストグラムと、前記第２の信号に基づく第２のヒストグラムとを生成するヒストグラム生成部と、
　　前記ヒストグラム生成部が前記第１及び第２のヒストグラムの生成に使用するメモリ回路と、
　　前記メモリ回路に生成された前記第１のヒストグラムを保持するバッファ回路と、
を有し、
　　前記メモリ回路内に前記第１のヒストグラムを生成し、当該メモリ回路内に生成された前記第１のヒストグラムを前記バッファ回路に転送し、前記メモリ回路内に前記第２のヒストグラムを生成し、前記バッファ回路に保持された前記第１のヒストグラムと前記メモリ回路内の前記第２のヒストグラムとに基づいて前記距離情報を生成する、
請求項１に記載の測距装置。
　前記ヒストグラム生成部の入力を前記第１の信号と前記第２の信号との何れかに切り替えるスイッチ回路をさらに備える、
請求項１４に記載の測距装置。
　前記測距処理部は、前記第１の信号に基づいてヒストグラムの値を加算し、前記第２の信号に基づいて前記ヒストグラムの値を減算するヒストグラム生成部を有する、
請求項１に記載の測距装置。
　前記距離情報は、前記測距処理部が前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて生成するヒストグラムのピークに対応するビン番号又は時間情報を含む、
請求項１に記載の測距装置。
　前記距離情報は、前記測距処理部が前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて生成するヒストグラムの特徴点を含む、
請求項１７に記載の測距装置。
　前記距離情報は、前記測距処理部が前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて生成するヒストグラムを含む、
請求項１に記載の測距装置。
　照射光を照射する照明装置と、
　前記照射光が対象物によって反射された反射光を受光する測距装置と、
を備え、
　前記測距装置は、
　　前記反射光が入射する第１の領域に受光領域が配置され、それぞれ第１の信号を生成する複数の第１の画素ユニットと、前記反射光が入射しない第２の領域に受光領域が配置され、それぞれ第２の信号を生成する複数の第２の画素ユニットとを有し、前記第１及び第２の画素ユニットを含む複数の画素ユニットそれぞれの受光領域が行列方向に配列された画素アレイと、
　前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて距離情報を出力する測距処理部と、
を備えた測距システム。