WO2023218798A1 - 測距装置及びカウンタ - Google Patents

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WO2023218798A1
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distance
code
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秀信 柿岡
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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    • H03M7/14—Conversion to or from non-weighted codes
    • H03M7/16—Conversion to or from unit-distance codes, e.g. Gray code, reflected binary code

Definitions

  • the present disclosure relates to a distance measuring device and a counter.
  • a surface-emitting laser is emitted by a light emission signal output from a pulse generator, the light reflected from the target is received by a pixel array, and the received signal and the output from the pulse generator are used to measure distance.
  • a TDC Time to Digital Converter
  • a Gray code is sometimes used as this TDC code to avoid distance measurement errors due to simultaneous bit transitions.
  • this Gray code has 2 n (n: an integer greater than or equal to 1) codes. For this reason, TDC circuits using Gray codes use counters that cycle through counts that are powers of two. However, if the distance you want to measure slightly exceeds (distance corresponding to one count value) ⁇ 2 n , it is necessary to extend the Gray code by 1 bit and cycle with a count of 2 n + 1 . Therefore, it is necessary to prepare a counter that is at most twice as long as the code corresponding to the distance, which causes problems such as an increase in power and a decrease in frame rate. Moreover, these problems become more serious as the number of bits increases.
  • gray code control suitable for the range is provided.
  • the distance measuring device includes one or more light emitting elements, a plurality of light receiving elements, a first counter, an encoder, a decoder, a second counter, and a distance extraction circuit.
  • the plurality of light receiving elements receive light reflected from the light emitting element at the target.
  • the first counter is an n-digit binary code from a first value to a second value that is 2 n - 1 - (the first value), and the next value after the second value is set as the first value.
  • the state of the first binary code is changed at predetermined time intervals.
  • the encoder converts the first binary code into an n-digit Gray code.
  • the decoder obtains an n-digit second binary code from the Gray code based on the light reception timing of the light receiving element.
  • the second counter counts the number of times light is received by the plurality of light receiving elements corresponding to each of the second binary codes.
  • the distance extraction circuit measures the distance to the target based on the count value acquired by the second counter.
  • the smaller value of the first value and the second value may be 0 or more and 2 n / 2 - 1 or less.
  • the first counter may generate the first binary code by setting the next value of 2 n - 1 to 0.
  • the first counter may increment the count value by 1 each time the state transitions.
  • the first counter may generate the first binary code by setting the next value of 0 to 2 n - 1.
  • the first counter may subtract 1 from the count value each time the state transitions.
  • the first counter may further include a first value acquisition circuit that acquires 2 n - 1 - (the second value) as the first value based on the input second value, and the first counter Counting may be performed based on the input second value and the acquired first value.
  • It may further include a second value acquisition circuit that acquires the second value based on the input first value, and the first counter is configured to acquire the second value based on the input first value and the acquired second value. You may count based on the value.
  • the distance extraction circuit may measure the distance to the target using a histogram having a frequency corresponding to the number of states from the first value to the second value.
  • the decoder may obtain the second binary code by subtracting the first value from the value obtained by converting the Gray code from the binary code.
  • the second counter may form a histogram by setting a count value for the second binary code obtained by converting the Gray code into a binary code as a count value for a value obtained by subtracting the first value from the second binary code.
  • the distance extraction circuit accumulates a count value for the second binary code obtained by converting the Gray code into a binary code in the second counter as a histogram, and corresponds to the first value with respect to the distance extracted from the histogram. You may also subtract the distance.
  • the distance extraction circuit accumulates a count value for the second binary code obtained by converting the Gray code into a binary code as a histogram in the second counter, and calculates a predetermined distance from the distance extracted from the histogram. may be subtracted.
  • the counter includes a first counter and an encoder.
  • the first counter is an n-digit binary code from a first value to a second value that is 2 n - 1 - (the first value), and the next value after the second value is set as the first value.
  • the state of the first binary code is changed at predetermined time intervals.
  • the encoder converts the first binary code into an n-digit Gray code.
  • the first counter may increment the count value by 1 every time there is a state transition.
  • the first counter may decrement the count value by 1 every time there is a state transition.
  • It may further include a decoder that converts the Gray code output by the encoder at the timing of receiving a predetermined control signal into a second binary code of n digits.
  • the decoder may subtract the first value from the second binary code and output the result.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an example of a distance measuring device according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an example of a distance measuring circuit according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the correspondence between binary code and Gray code according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a required TDC code according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the correspondence between binary code and Gray code according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an example of a distance measuring circuit according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside-vehicle information detection section and an imaging section.
  • a bit string in the present disclosure is defined, for example, as an unsigned bit string. Further, in the present disclosure, the conversion from a binary code to a Gray code and the conversion from a Gray code to a binary code may be implemented by a general method or circuit.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an example of a distance measuring device according to an embodiment.
  • the distance measuring device 1 includes a pulse generator 100, a TDC code generation circuit 104, a light receiving pixel array 106, a histogram generation circuit 108, and a distance acquisition circuit 110.
  • a light emitting element 102 is provided inside or outside the distance measuring device 1 .
  • the distance measuring device 1 is a device that measures the distance from a predetermined reference point (reference plane) to an object.
  • the pulse generator 100 generates and outputs a pulse signal that is a control signal for causing the light emitting element 102 to emit light.
  • the light emitting element 102 receives the pulse signal output from the pulse generator 100 and emits light.
  • One or more light emitting elements 102 are provided inside or outside the distance measuring device 1 .
  • the light emitting elements 102 may be provided in a one-dimensional or two-dimensional array.
  • the TDC code generation circuit 104 generates a TDC code based on the clock signal and transmits it to each pixel in the light receiving pixel array 106.
  • the TDC code generation circuit 104 uses, for example, a Gray code that does not require simultaneous transition of multiple bits at the timing of numerical value transition, as the TDC code.
  • the TDC code generation circuit 104 generates a TDC code by changing the state of the Gray code according to the timing of the clock signal.
  • the TDC code generation circuit 104 may generate a Gray code using the timing at which the pulse signal is received from the pulse generator 100 as an initial value, or may latch the Gray code at the timing at which the pulse signal is received in a latch circuit (not shown). You may.
  • the state transition may be, for example, increment (count up) or decrement (count down). That is, the counter in the present disclosure may have a form in which the counter value increases by 1 every time there is a state transition, or may have a form in which the counter value decreases by 1 every time there is a state transition.
  • the light-receiving pixel array 106 includes, for example, light-receiving pixels arranged in a two-dimensional array.
  • Each light-receiving pixel includes a light-receiving element such as a PD (photodiode), and receives light emitted by the light-emitting element 102 and reflected from the target.
  • the light-receiving pixel generates a signal by photoelectric conversion at the timing when the light-receiving element receives reflected light from an object.
  • the light-receiving pixel latches the gray code output from the TDC code generation circuit 104 and outputs the gray code at the timing when a signal is generated by photoelectric conversion to the histogram generation circuit 108.
  • the histogram generation circuit 108 generates a histogram for the Gray code at the timing when each of the light receiving pixel arrays 106 receives light.
  • the distance acquisition circuit 110 acquires the distance to the target based on the histogram generated by the histogram generation circuit 108. For example, the distance acquisition circuit 110 acquires the time from the timing when the light emitting element 102 emits light to the timing when the light receiving pixel array 106 receives light from the Gray code corresponding to the maximum value of the histogram generated by the histogram generation circuit 108 , and calculates this time. Calculate the distance to the target based on.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a distance measuring circuit according to one embodiment.
  • the distance measurement circuit 2 includes an arithmetic circuit 200, a first counter 202, a light emission signal generation circuit 204, an encoder 206, a light receiving element 208, a latch circuit 210, a decoder 212, a second counter 214, and a distance extraction circuit. Comprising circuit 216 and.
  • the distance measuring circuit 2 is a circuit that is included in the distance measuring device 1 of FIG. 1 and executes the operations of each of the above components.
  • the number of digits of the binary code and Gray code used in this distance measuring circuit 2 is assumed to be n. That is, the decimal values represented by the binary code and the Gray code range from 0 to 2 n - 1.
  • the distance measuring circuit 2 is a circuit that receives the signal MAX indicating the maximum value of the binary code and the clock signal CLK, and measures and outputs the distance to the target.
  • the signal MAX is, for example, a binary code value related to the maximum distance to be measured. Details of the value of the signal MAX will be described later.
  • the ranging circuit 2 changes the state of the binary code or Gray code from a first value (initial value) to a second value (final value) based on a clock signal.
  • the distance measuring circuit 2 may increment a code as a state transition.
  • the distance measuring circuit 2 causes a transition to the first value as the next state of the second value.
  • the distance measuring circuit 2 configures a counter by circulating the Gray code in the following order: 1st value ⁇ 1st value + 1 ⁇ ... ⁇ 2nd value ⁇ 1st value ⁇ ....
  • the distance measuring circuit 2 configures a counter by circulating from the second value to the first value. If the second value ⁇ the first value, the ranging circuit 2 cycles the code by transitioning from the first value to 2 n - 1 and then transitioning to 0, and after transitioning from 0 to the second value, Transition to 1 value. In this way, the magnitude relationship between the first value and the second value is not particularly limited. The transition of these count values is executed by the first counter 202, for example.
  • the distance measuring circuit 2 may decrement from the second value to the first value.
  • the cycle from the first value to the second value can be defined in the same way. The same applies to the cycle from 0 to 2 n - 1 in the case where the second value ⁇ the first value.
  • the state transition is an increment will be described, but the same can be applied to the case where the state transition is a decrement.
  • the arithmetic circuit 200 is a circuit that executes a predetermined arithmetic operation when the signal MAX is input, and outputs the arithmetic result.
  • the signal MAX may be, for example, a value corresponding to a second value representing the final value of the code.
  • the arithmetic circuit 200 may be a first value acquisition circuit that calculates the first value from the second value.
  • the first counter 202 is a circuit that generates a first binary code based on the signal MAX and the signal output by the arithmetic circuit 200.
  • the first counter 202 counts from the first value, which is the initial value, to the second value by incrementing at the timing at which the clock signal CLK is input (timing at every predetermined time).
  • the first counter 202 transitions the state to the first value as the next value after the second value.
  • the light emitting signal generation circuit 204 outputs a signal that controls the light emitting element 102 to emit light based on the clock signal CLK.
  • the first counter 202 starts counting binary codes at the timing when the clock signal CLK starts being input, and at the same timing, the light emission signal generation circuit 204 starts emitting light.
  • the timing at which input of the clock signal CLK is started may be, for example, the timing of transition from the second value to the first value. This timing may be controlled by an external circuit. By controlling the input signal in this manner, it is also possible to appropriately control the Gray code in a state in which it is continuously circulated.
  • the encoder 206 converts the n-digit first binary code generated by the first counter 202 into an n-digit Gray code.
  • the encoder 206 converts the first binary code output from the first counter 202 into a Gray code at the timing when the clock signal CLK is input.
  • the encoder 206 may include a memory circuit to hold the output of the first counter 202 and convert the held first binary code to Gray code at the timing when the clock signal CLK is input. good. In this case, the encoder 206 may convert the next transition state of the held binary code, simply the value added by 1, into a Gray code and output it to the latch circuit 210.
  • the light-emitting element 102 emits light upon receiving the light-emission signal output by the light-emission signal generation circuit 204 .
  • the light emitted by the light emitting element 102 is reflected by the object.
  • the light-receiving element 208 receives the light emitted by the light-emitting element 102 that is reflected from the target, and outputs a signal indicating that it has received the light by photoelectrically converting it.
  • the light receiving element 208 is an element provided in a plurality of pixels arranged in an array in the light receiving pixel array 106 in FIG. 1, and may be a PD, an APD (Avalanche Photo Diode), or a SPAD. (Single Photon Avalanche Diode).
  • the latch circuit 210 latches the gray code output from the encoder 206 and outputs the latched value to the decoder 212 at the timing when the light receiving element 208 receives light.
  • a plurality of light receiving elements 208 and latch circuits 210 are provided.
  • the latch circuit 210 may be provided in one-to-one correspondence with each of the light receiving elements 208.
  • a latch circuit 210 may be included as a pixel circuit connected to the light receiving element 208.
  • the decoder 212 converts the n-digit Gray code output from the latch circuit 210 into an n-digit second binary code and outputs it.
  • the second binary code may be, for example, a code that counts from 0 to (maximum value) - (minimum value). That is, the decoder 212 obtains the n-digit second binary code from the n-digit Gray code based on the light reception timing of the light receiving element.
  • the second counter 214 counts the second binary code output from the decoder 212. In other words, the second counter 214 counts the number of light receiving elements 208 that receive light at the timing corresponding to each gray code.
  • the distance extraction circuit 216 generates a histogram based on the count output by the second counter 214, and extracts the distance to the target from this histogram.
  • the distance extraction circuit 216 extracts, for example, a second binary code corresponding to the mode (most frequent value) in the histogram, and extracts the distance corresponding to the extracted second binary code as the distance to the target. In this way, the distance extraction circuit 216 obtains a binary value from the histogram with the minimum value as 0 and the maximum value as the difference between the first value and the second value, based on the count value obtained from the second counter 214. Obtain and output the distance corresponding to this binary value.
  • FIG. 3 is a diagram showing the correspondence between binary code and Gray code for an example where the code is 4 bits.
  • the top line is the decimal value corresponding to the code.
  • Each of the binary code and the Gray code is a continuous bit value from MSB (Most Significant Bit) to LSB (Least Significant Bit) starting from the top row.
  • the value changes from a minimum of 1 bit to a maximum of 4 bits (transition from 15 to 0) at the same time each time the circulating count value increases.
  • the value of one bit changes at every transition each time the circulating count value increases. In this way, by using the Gray code, even if the light receiving element receives light during the transition, the error in the counted value will be 1 at most. If a binary code is used, the error will be larger than this. Therefore, by using the Gray code in distance measurement, the error in the measured distance can be kept small.
  • Gray code it is symmetrical about the axis between 7 and 8, that is, between the count values of 2 n - 1 and 2 n , except for the MSB.
  • locations where the count value advances the same number from 0 to the right and from 15 to the left differ only in one bit of the MSB. From this, it can be seen that even in transitions between count values that deviate from the median value by the same number of targets, only one bit changes state.
  • Gray code 0101 indicating 6 and Gray code 1101 indicating 9 can be similarly expressed by 1-bit transitions until only 1 bit of the MSB differs. Similarly, when the number of bits increases, the difference is 1 MSB bit with the median as the axis of symmetry.
  • the signal MAX is the minimum value among the values that can be used to count the maximum distance to be measured, but it is not limited to this.
  • the signal MAX may be a value with some margin above the minimum value for which distance can be measured.
  • the distance measuring circuit 2 receives the signal MAX appropriately set in this way.
  • the first value is smaller than the second value.
  • the second value is smaller than the first value.
  • the arithmetic circuit 200 may take the second value as the value of the signal MAX and calculate the first value from this second value.
  • the arithmetic circuit 200 can obtain the first value, for example, by subtracting the binary bits of the second value from a value in which all bits are 1.
  • the arithmetic circuit 200 can obtain the first value by calculating the exclusive OR of a bit string in which all bits are 1 and a binary bit string of the second value.
  • n may be a predetermined number of bits used for the counter, or may be determined based on the value of m.
  • this m that is, the number of stages to be counted in the TDC code, may be input to the ranging circuit 2.
  • the input signal value m may be set to an even number. That is, if m is an odd number, the signal m + 1 may be input, and even if m is an odd number, the arithmetic circuit 200 converts the input to an even number (for example, m ⁇ m + 1 ) or by using calculations that include the ceiling function described above. For example, the arithmetic circuit 200 adds 1 to the input and shifts it to the right by 1 bit, regardless of whether m is even or odd, instead of calculating ceil (m / 2) above, as long as there is no overflow. Similar results can also be obtained.
  • the first counter 202 generates a first binary code that performs cyclic counting based on the first value and second value set above. For example, in the example of FIG. 3, the first counter 202 generates a first binary code that starts from 2, transitions to 13, and transitions from 13 to 2. The first counter counts up normally up to the second value, and for transitions from the second value, inverts the bits, for example, subtracts each bit from 1, or uses exclusive logic between each bit and 1. By taking the sum, you can transition to the first value.
  • FIG. 4 is a diagram showing the transition of the first binary code and the Gray code when the first counter 202 generates the above first binary code.
  • the encoder 206 converts the first binary code indicating a state between 2 and 13 into a Gray code. As shown in the figure, the counter value after 13 is 2, but even in this cycle, the Gray code is a 1-bit state change. As a result, it is possible to generate a Gray code having an appropriate initial value and final value that undergoes a cycle in which only one bit of state changes at any timing transition.
  • the decoder 212 may convert the Gray code at the timing when the light receiving element 208 receives light into a second binary code indicating a range from 0 to (second value) - (first value).
  • the decoder 212 can generate such a second binary code by subtracting the first value from the binary value obtained by converting the Gray code.
  • the second counter 214 may count the frequency value of the light reception timing corresponding to the second binary code output from the decoder 212 described above.
  • the distance extraction circuit 216 generates a histogram based on the second binary code in which the first value in the first binary code is 0 and the second value in the first binary code is (second value) - (first value). The distance is calculated by extracting the mode of this histogram.
  • the decoder 212 may convert a gray code into a binary value at the timing when the light receiving element 208 receives light as the second binary code.
  • the second counter 214 may make the count by associating the frequency value of the light reception timing with the value obtained by subtracting the first value from the second binary code.
  • the second counter 214 may count by associating the frequency value of the light reception timing with the value of the second binary code.
  • the count value corresponding to the distance may be extracted by subtracting the first value at the timing when the distance extraction circuit 216 generates the histogram or reads the mode from the histogram.
  • the distance extraction circuit 216 accumulates the count value for the second binary code as a histogram in the second counter 214 and calculates the distance by subtracting the distance for the first value from the distance extracted from the histogram. Good too. Further, the distance extraction circuit 216 may measure the distance by subtracting the count value for the second binary code by a predetermined distance from the distance extracted from the histogram by the second counter 214 .
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the TDC code required for the distance to be measured according to an embodiment.
  • the top row shows a histogram of light received by the light receiving element. From this result, the required TDC code width is the range shown by the arrow in the diagram.
  • the width of the TDC code represented by the Gray code can be set as a multiple of 2, so while keeping the distance measurement error small, power consumption can be suppressed. Furthermore, the frame rate can be improved.
  • the input signal MAX may be the maximum value of the distance corresponding to the binary code instead of the maximum value of the binary code.
  • the arithmetic circuit 200 may calculate the width of the TDC code from the input maximum distance and obtain the first value and the second value. This calculation may be made dependent on the clock frequency.
  • the input signal may be the signal MIN instead of the signal MAX.
  • This signal MIN may be the minimum value of a binary code corresponding to the distance.
  • the arithmetic circuit 200 may be a second value acquisition circuit that calculates the second value from the first value using the signal MIN as the first value.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a Gray code when the first value is larger than the second value.
  • the first binary code is generated as a code that starts with the first value 9, transitions to 15, then 0, and then cycles to 9 when it reaches 6.
  • the decoder 212 can generate a Gray code in which transitions at all timings are represented by 1-bit state changes.
  • n 4
  • n 4
  • any value of n that is, the maximum width of the TDC code can be used. 2
  • the counter may include, for example, a first counter and an encoder.
  • the first counter is an n-digit binary code from the first value to the second value which is 2 n - 1 - (first value), and the next value after the second value is set as the first value.
  • the state of the binary code is changed (incremented or decremented) at predetermined intervals.
  • the encoder converts the first binary code into an n-digit Gray code. The output of this encoder can be used for counting.
  • the counter can also include the decoder described above.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically showing a distance measuring circuit 2 according to another embodiment.
  • the distance measuring circuit 2 does not need to include a decoder. Without a decoder, a gray code histogram is generated based on the output from the light receiving element 208 , and the distance extraction circuit 216 converts this gray code appropriately to convert it into a binary code or a binary code. Distance information may be acquired directly without going through it.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to any type of transportation such as a car, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility vehicle, an airplane, a drone, a ship, a robot, a construction machine, an agricultural machine (tractor), etc. It may also be realized as a device mounted on the body.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system 7000, which is an example of a mobile object control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • Vehicle control system 7000 includes multiple electronic control units connected via communication network 7010.
  • the vehicle control system 7000 includes a drive system control unit 7100, a body system control unit 7200, a battery control unit 7300, an outside vehicle information detection unit 7400, an inside vehicle information detection unit 7500, and an integrated control unit 7600. .
  • the communication network 7010 connecting these plurality of control units is, for example, a communication network based on any standard such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network), or FlexRay (registered trademark). It may be an in-vehicle communication network.
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • LAN Local Area Network
  • FlexRay registered trademark
  • Each control unit includes a microcomputer that performs calculation processing according to various programs, a storage unit that stores programs executed by the microcomputer or parameters used in various calculations, and a drive circuit that drives various devices to be controlled. Equipped with Each control unit is equipped with a network I/F for communicating with other control units via the communication network 7010, and also communicates with devices or sensors inside and outside the vehicle through wired or wireless communication. A communication I/F is provided for communication. In FIG.
  • the functional configuration of the integrated control unit 7600 includes a microcomputer 7610, a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning section 7640, a beacon receiving section 7650, an in-vehicle device I/F 7660, an audio image output section 7670, An in-vehicle network I/F 7680 and a storage unit 7690 are illustrated.
  • the other control units similarly include a microcomputer, a communication I/F, a storage section, and the like.
  • the drive system control unit 7100 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 7100 includes a drive force generation device such as an internal combustion engine or a drive motor that generates drive force for the vehicle, a drive force transmission mechanism that transmits the drive force to wheels, and a drive force transmission mechanism that controls the steering angle of the vehicle. It functions as a control device for a steering mechanism to adjust and a braking device to generate braking force for the vehicle.
  • the drive system control unit 7100 may have a function as a control device such as ABS (Antilock Brake System) or ESC (Electronic Stability Control).
  • a vehicle state detection section 7110 is connected to the drive system control unit 7100.
  • the vehicle state detection unit 7110 includes, for example, a gyro sensor that detects the angular velocity of the axial rotation movement of the vehicle body, an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle, or an operation amount of an accelerator pedal, an operation amount of a brake pedal, or a steering wheel. At least one sensor for detecting angle, engine rotational speed, wheel rotational speed, etc. is included.
  • the drive system control unit 7100 performs arithmetic processing using signals input from the vehicle state detection section 7110, and controls the internal combustion engine, the drive motor, the electric power steering device, the brake device, and the like.
  • the body system control unit 7200 controls the operations of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 7200 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a turn signal, or a fog lamp.
  • radio waves transmitted from a portable device that replaces a key or signals from various switches may be input to the body control unit 7200.
  • the body system control unit 7200 receives input of these radio waves or signals, and controls the door lock device, power window device, lamp, etc. of the vehicle.
  • the battery control unit 7300 controls the secondary battery 7310, which is a power supply source for the drive motor, according to various programs. For example, information such as battery temperature, battery output voltage, or remaining battery capacity is input to the battery control unit 7300 from a battery device including a secondary battery 7310. The battery control unit 7300 performs arithmetic processing using these signals, and controls the temperature adjustment of the secondary battery 7310 or the cooling device provided in the battery device.
  • the external information detection unit 7400 detects information external to the vehicle in which the vehicle control system 7000 is mounted. For example, at least one of an imaging section 7410 and an external information detection section 7420 is connected to the vehicle exterior information detection unit 7400.
  • the imaging unit 7410 includes at least one of a ToF (Time Of Flight) camera, a stereo camera, a monocular camera, an infrared camera, and other cameras.
  • the vehicle external information detection unit 7420 includes, for example, an environmental sensor for detecting the current weather or weather, or a sensor for detecting other vehicles, obstacles, pedestrians, etc. around the vehicle equipped with the vehicle control system 7000. At least one of the surrounding information detection sensors is included.
  • the environmental sensor may be, for example, at least one of a raindrop sensor that detects rainy weather, a fog sensor that detects fog, a sunlight sensor that detects the degree of sunlight, and a snow sensor that detects snowfall.
  • the surrounding information detection sensor may be at least one of an ultrasonic sensor, a radar device, and a LIDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) device.
  • the imaging section 7410 and the vehicle external information detection section 7420 may be provided as independent sensors or devices, or may be provided as a device in which a plurality of sensors or devices are integrated.
  • FIG. 9 shows an example of the installation positions of the imaging section 7410 and the vehicle external information detection section 7420.
  • the imaging units 7910, 7912, 7914, 7916, and 7918 are provided, for example, at at least one of the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and upper part of the windshield inside the vehicle 7900.
  • An imaging unit 7910 provided in the front nose and an imaging unit 7918 provided above the windshield inside the vehicle mainly acquire images in front of the vehicle 7900.
  • Imaging units 7912 and 7914 provided in the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 7900.
  • An imaging unit 7916 provided in the rear bumper or back door mainly acquires images of the rear of the vehicle 7900.
  • the imaging unit 7918 provided above the windshield inside the vehicle is mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 9 shows an example of the imaging range of each of the imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916.
  • Imaging range a indicates the imaging range of imaging unit 7910 provided on the front nose
  • imaging ranges b and c indicate imaging ranges of imaging units 7912 and 7914 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range d is The imaging range of an imaging unit 7916 provided in the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing image data captured by imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916, an overhead image of vehicle 7900 viewed from above can be obtained.
  • the external information detection units 7920, 7922, 7924, 7926, 7928, and 7930 provided at the front, rear, sides, corners, and the upper part of the windshield inside the vehicle 7900 may be, for example, ultrasonic sensors or radar devices.
  • External information detection units 7920, 7926, and 7930 provided on the front nose, rear bumper, back door, and upper part of the windshield inside the vehicle 7900 may be, for example, LIDAR devices.
  • These external information detection units 7920 to 7930 are mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, and the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 causes the imaging unit 7410 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image data. Further, the vehicle exterior information detection unit 7400 receives detection information from the vehicle exterior information detection section 7420 to which it is connected.
  • the external information detection unit 7420 is an ultrasonic sensor, a radar device, or a LIDAR device
  • the external information detection unit 7400 transmits ultrasonic waves, electromagnetic waves, etc., and receives information on the received reflected waves.
  • the external information detection unit 7400 may perform object detection processing such as a person, car, obstacle, sign, or text on the road surface or distance detection processing based on the received information.
  • the external information detection unit 7400 may perform environment recognition processing to recognize rain, fog, road surface conditions, etc. based on the received information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may calculate the distance to the object outside the vehicle based on the received information.
  • the outside-vehicle information detection unit 7400 may perform image recognition processing or distance detection processing for recognizing people, cars, obstacles, signs, characters on the road, etc., based on the received image data.
  • the outside-vehicle information detection unit 7400 performs processing such as distortion correction or alignment on the received image data, and also synthesizes image data captured by different imaging units 7410 to generate an overhead image or a panoramic image. Good too.
  • the outside-vehicle information detection unit 7400 may perform viewpoint conversion processing using image data captured by different imaging units 7410.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 detects in-vehicle information.
  • a driver condition detection section 7510 that detects the condition of the driver is connected to the in-vehicle information detection unit 7500.
  • the driver state detection unit 7510 may include a camera that images the driver, a biosensor that detects biometric information of the driver, a microphone that collects audio inside the vehicle, or the like.
  • the biosensor is provided, for example, on a seat surface or a steering wheel, and detects biometric information of a passenger sitting on a seat or a driver holding a steering wheel.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may calculate the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 7510, or determine whether the driver is dozing off. You may.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may perform processing such as noise canceling processing on the collected audio signal.
  • the integrated control unit 7600 controls overall operations within the vehicle control system 7000 according to various programs.
  • An input section 7800 is connected to the integrated control unit 7600.
  • the input unit 7800 is realized by, for example, a device such as a touch panel, a button, a microphone, a switch, or a lever that can be inputted by the passenger.
  • the integrated control unit 7600 may be input with data obtained by voice recognition of voice input through a microphone.
  • the input unit 7800 may be, for example, a remote control device that uses infrared rays or other radio waves, or an externally connected device such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant) that is compatible with the operation of the vehicle control system 7000. It's okay.
  • the input unit 7800 may be, for example, a camera, in which case the passenger can input information using gestures. Alternatively, data obtained by detecting the movement of a wearable device worn by a passenger may be input. Further, the input section 7800 may include, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by a passenger or the like using the input section 7800 described above and outputs it to the integrated control unit 7600. By operating this input unit 7800, a passenger or the like inputs various data to the vehicle control system 7000 and instructs processing operations.
  • the storage unit 7690 may include a ROM (Read Only Memory) that stores various programs executed by the microcomputer, and a RAM (Random Access Memory) that stores various parameters, calculation results, sensor values, etc. Further, the storage unit 7690 may be realized by a magnetic storage device such as a HDD (Hard Disc Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, a magneto-optical storage device, or the like.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the general-purpose communication I/F 7620 is a general-purpose communication I/F that mediates communication with various devices existing in the external environment 7750.
  • the general-purpose communication I/F7620 supports cellular communication protocols such as GSM (registered trademark) (Global System of Mobile communications), WiMAX (registered trademark), LTE (registered trademark) (Long Term Evolution), or LTE-A (LTE-Advanced). , or other wireless communication protocols such as wireless LAN (also referred to as Wi-Fi (registered trademark)) or Bluetooth (registered trademark).
  • the general-purpose communication I/F 7620 connects to a device (for example, an application server or a control server) existing on an external network (for example, the Internet, a cloud network, or an operator-specific network) via a base station or an access point, for example. You may.
  • the general-purpose communication I/F 7620 uses, for example, P2P (Peer To Peer) technology to communicate with a terminal located near the vehicle (for example, a driver, a pedestrian, a store terminal, or an MTC (Machine Type Communication) terminal). You can also connect it with a device (for example, an application server or a control server) existing on an external network (for example, the Internet, a cloud network, or an operator-specific network) via a base station or an access point, for example. You may.
  • P2P Peer To Peer
  • a terminal located near the vehicle for example, a driver, a pedestrian, a store terminal, or an MTC (Machine Type Communication) terminal. You can also connect it with
  • the dedicated communication I/F 7630 is a communication I/F that supports communication protocols developed for use in vehicles.
  • the dedicated communication I/F 7630 uses standard protocols such as WAVE (Wireless Access in Vehicle Environment), which is a combination of lower layer IEEE802.11p and upper layer IEE7609, DSRC (Dedicated Short Range Communications), or cellular communication protocol. May be implemented.
  • the dedicated communication I/F 7630 typically supports vehicle-to-vehicle communication, vehicle-to-infrastructure communication, vehicle-to-home communication, and vehicle-to-pedestrian communication. ) communications, a concept that includes one or more of the following:
  • the positioning unit 7640 performs positioning by receiving, for example, a GNSS signal from a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite (for example, a GPS signal from a GPS (Global Positioning System) satellite), and determines the latitude, longitude, and altitude of the vehicle. Generate location information including. Note that the positioning unit 7640 may specify the current location by exchanging signals with a wireless access point, or may acquire location information from a terminal such as a mobile phone, PHS, or smartphone that has a positioning function.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • the beacon receiving unit 7650 receives, for example, radio waves or electromagnetic waves transmitted from a wireless station installed on the road, and obtains information such as the current location, traffic jams, road closures, or required travel time. Note that the function of the beacon receiving unit 7650 may be included in the dedicated communication I/F 7630 described above.
  • the in-vehicle device I/F 7660 is a communication interface that mediates connections between the microcomputer 7610 and various in-vehicle devices 7760 present in the vehicle.
  • the in-vehicle device I/F 7660 may establish a wireless connection using a wireless communication protocol such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), NFC (Near Field Communication), or WUSB (Wireless USB).
  • the in-vehicle device I/F 7660 connects to USB (Universal Serial Bus), HDMI (registered trademark) (High-Definition Multimedia Interface), or MHL (Mobile High).
  • USB Universal Serial Bus
  • HDMI registered trademark
  • MHL Mobile High
  • the in-vehicle device 7760 may include, for example, at least one of a mobile device or wearable device owned by a passenger, or an information device carried into or attached to the vehicle.
  • the in-vehicle device 7760 may include a navigation device that searches for a route to an arbitrary destination. or exchange data signals.
  • the in-vehicle network I/F 7680 is an interface that mediates communication between the microcomputer 7610 and the communication network 7010.
  • the in-vehicle network I/F 7680 transmits and receives signals and the like in accordance with a predetermined protocol supported by the communication network 7010.
  • the microcomputer 7610 of the integrated control unit 7600 communicates via at least one of a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning section 7640, a beacon reception section 7650, an in-vehicle device I/F 7660, and an in-vehicle network I/F 7680.
  • the vehicle control system 7000 is controlled according to various programs based on the information obtained. For example, the microcomputer 7610 calculates a control target value for a driving force generating device, a steering mechanism, or a braking device based on acquired information inside and outside the vehicle, and outputs a control command to the drive system control unit 7100. Good too.
  • the microcomputer 7610 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions, including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following distance based on vehicle distance, vehicle speed maintenance, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. Coordination control may be performed for the purpose of
  • the microcomputer 7610 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on the acquired information about the surroundings of the vehicle, so that the microcomputer 7610 can drive the vehicle autonomously without depending on the driver's operation. Cooperative control for the purpose of driving etc. may also be performed.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 7610 acquires information through at least one of a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning section 7640, a beacon reception section 7650, an in-vehicle device I/F 7660, and an in-vehicle network I/F 7680. Based on this, three-dimensional distance information between the vehicle and surrounding objects such as structures and people may be generated, and local map information including surrounding information of the current position of the vehicle may be generated. Furthermore, the microcomputer 7610 may predict dangers such as a vehicle collision, a pedestrian approaching, or entering a closed road, based on the acquired information, and generate a warning signal.
  • the warning signal may be, for example, a signal for generating a warning sound or lighting a warning lamp.
  • the audio and image output unit 7670 transmits an output signal of at least one of audio and images to an output device that can visually or audibly notify information to the occupants of the vehicle or to the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 7710, a display section 7720, and an instrument panel 7730 are illustrated as output devices.
  • Display unit 7720 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • the display section 7720 may have an AR (Augmented Reality) display function.
  • the output device may be other devices other than these devices, such as headphones, a wearable device such as a glasses-type display worn by the passenger, a projector, or a lamp.
  • the output device When the output device is a display device, the display device displays results obtained from various processes performed by the microcomputer 7610 or information received from other control units in various formats such as text, images, tables, graphs, etc. Show it visually. Further, when the output device is an audio output device, the audio output device converts an audio signal consisting of reproduced audio data or acoustic data into an analog signal and audibly outputs the analog signal.
  • control units connected via the communication network 7010 may be integrated as one control unit.
  • each control unit may be composed of a plurality of control units.
  • vehicle control system 7000 may include another control unit not shown.
  • some or all of the functions performed by one of the control units may be provided to another control unit.
  • predetermined arithmetic processing may be performed by any one of the control units.
  • sensors or devices connected to any control unit may be connected to other control units, and multiple control units may send and receive detection information to and from each other via communication network 7010. .
  • a computer program for realizing each function of the ranging device 1 or the ranging circuit 2 according to the present embodiment described using FIGS. 1 to 7 can be implemented in any control unit, etc. . It is also possible to provide a computer-readable recording medium in which such a computer program is stored.
  • the recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like.
  • the above computer program may be distributed, for example, via a network, without using a recording medium.
  • the distance measuring device 1 or the distance measuring circuit 2 according to the present embodiment described using FIGS. 1 to 7 is applied to the integrated control unit 7600 of the application example shown in FIG. be able to.
  • the outside information detection unit 7400 the imaging section 7410, or the outside information detection section 7420 shown in FIG.
  • it may be implemented in a module for the positioning unit 7640 (for example, an integrated circuit module configured with one die).
  • the smaller value of the first value and the second value is 0 or more and 2 n / 2 - 1 or less, The distance measuring device described in (1).
  • the first counter If the first value is greater than the second value, the first counter generates the first binary code by setting the next value of 2 n - 1 to 0; The distance measuring device described in (2).
  • the first counter adds 1 to the count value each time the state transitions.
  • the distance measuring device described in (3) The distance measuring device described in (3).
  • the first counter If the first value is greater than the second value, the first counter generates the first binary code by setting the next value of 0 to 2 n - 1.
  • the distance measuring device described in (2) If the first value is greater than the second value, the first counter generates the first binary code by setting the next value of 0 to 2 n - 1. The distance measuring device described in (2).
  • the first counter subtracts a count value by 1 every time the state transitions.
  • the distance measuring device described in (5) The distance measuring device described in (5).
  • a first value acquisition circuit that acquires 2 n - 1 - (the second value) as the first value based on the input second value; Furthermore, the first counter counts based on the input second value and the acquired first value;
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (6).
  • a second value acquisition circuit that acquires the second value based on the input first value; Furthermore, the first counter counts based on the input first value and the acquired second value;
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (6).
  • the distance extraction circuit measures the distance to the target using a histogram having a frequency corresponding to the number of states from the first value to the second value.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (8).
  • the decoder subtracts the first value from the value obtained by converting the Gray code from the binary code to obtain a second binary code.
  • the distance measuring device described in (9).
  • the second counter forms a histogram by setting a count value for the second binary code obtained by converting the Gray code into a binary code as a count value for a value obtained by subtracting the first value from the second binary code.
  • the distance extraction circuit accumulates a count value for the second binary code obtained by converting the Gray code into a binary code in the second counter as a histogram, and corresponds to the first value with respect to the distance extracted from the histogram. subtract the distance to, The distance measuring device described in (9).
  • the distance extraction circuit accumulates a count value for the second binary code obtained by converting the Gray code into a binary code as a histogram in the second counter, and calculates a predetermined distance from the distance extracted from the histogram. subtract, The distance measuring device described in (9).
  • a first binary code that is an n-digit binary code from a first value to a second value that is 2 n - 1 - (the first value), and a value next to the second value is set as the first value; a first counter that changes state at predetermined time intervals; an encoder that converts the first binary code into an n-digit Gray code; A counter.
  • the first counter adds 1 to the count value every time there is a state transition.
  • the first counter subtracts the count value by 1 every time there is a state transition.
  • a decoder that converts the Gray code output by the encoder at the timing of receiving a predetermined control signal into an n-digit second binary code
  • Ranging device 100: pulse generator, 102: Light emitting element, 104: TDC code generation circuit, 106: Light receiving pixel array, 108: Histogram generation circuit, 110: Distance acquisition circuit, 2: Ranging circuit, 200: Arithmetic circuit, 202: 1st counter, 204: Light emission signal generation circuit, 206: Encoder, 208: Photodetector, 210: Latch circuit, 212: Decoder, 214: 2nd counter, 216: Distance extraction circuit

Landscapes

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Abstract

［課題］範囲に適したグレイコードの制御をする。 ［解決手段］測距装置は、1又は複数の発光素子と、複数の受光素子と、第1カウンタと、エンコーダと、デコーダと、第2カウンタと、距離抽出回路と、を備える。前記複数の受光素子は、対象において反射した前記発光素子からの光を受光する。前記第1カウンタは、第1値から 2n - 1 - (前記第1値) である第2値までの n 桁のバイナリコードであり前記第2値の次の値が前記第1値として設定される第1バイナリコードを、所定時間ごとに状態遷移する。前記エンコーダは、前記第1バイナリコードを n 桁のグレイコードに変換する。前記デコーダは、前記受光素子の受光タイミングに基づいた前記グレイコードから n 桁の第2バイナリコードを取得する。前記第2カウンタは、前記第2バイナリコードのそれぞれに対応する前記複数の受光素子における受光回数を計数する。前記距離抽出回路は、前記第2カウンタにより取得された計数値に基づいて、前記対象までの距離を測距する。

Description

測距装置及びカウンタ
　本開示は、測距装置及びカウンタに関する。
　距離装置として、パルス発生器から出力した発光信号で面発光レーザーを発光させ、対象物から反射した光を画素アレイで受光し、受光した信号とパルス発生器からの出力とを用いて、測距する方法がある。この手法では、取得したヒストグラムから測距値を取得する際に、 TDC (Time to Digital Converter) コードを用いることができる。この TDC コードとして、ビットの同時遷移による測距ミスを回避する目的でグレイコードが利用されることがある。
　一般的に、このグレイコードは、 2n (n: 1 以上の整数) のコードを有する。このため、グレイコードを用いる TDC 回路は、 2 の累乗のカウントで循環するカウンタを用いる。しかしながら、測距したい距離が、 (1 つのカウント値に対応する距離) × 2n を僅かに超える場合には、グレイコードを 1 ビット拡張して 2n+1 のカウントで循環させる必要がある。このため、当該距離に対応するコードに対して最大 2 倍弱の長いカウンタを準備する必要があり、電力の増大やフレームレートの低下といった問題が発生する。また、これらは、ビット数が大きくなるほど顕著な問題となる。
特開2019-197457号公報
　そこで、本開示では、範囲に適したグレイコードの制御を提供する。
　測距装置は、1又は複数の発光素子と、複数の受光素子と、第1カウンタと、エンコーダと、デコーダと、第2カウンタと、距離抽出回路と、を備える。前記複数の受光素子は、対象において反射した前記発光素子からの光を受光する。前記第1カウンタは、第1値から 2n - 1 - (前記第1値) である第2値までの n 桁のバイナリコードであり前記第2値の次の値が前記第1値として設定される第1バイナリコードを、所定時間ごとに状態遷移する。前記エンコーダは、前記第1バイナリコードを n 桁のグレイコードに変換する。前記デコーダは、前記受光素子の受光タイミングに基づいた前記グレイコードから n 桁の第2バイナリコードを取得する。前記第2カウンタは、前記第2バイナリコードのそれぞれに対応する前記複数の受光素子における受光回数を計数する。前記距離抽出回路は、前記第2カウンタにより取得された計数値に基づいて、前記対象までの距離を測距する。
　前記第1値及び前記第2値のうち、小さい方の値は、 0 以上 2n / 2 - 1 以下であってもよい。
　前記第1値が前記第2値より大きい場合、前記第1カウンタは、 2n - 1 の次の値を 0 として前記第1バイナリコードを生成してもよい。
　前記第1カウンタは、前記状態遷移のたびにカウント値を 1 加算してもよい。
　前記第1値が前記第2値より大きい場合、前記第1カウンタは、 0 の次の値を 2n - 1 として前記第1バイナリコードを生成してもよい。
　前記第1カウンタは、前記状態遷移のたびにカウント値を 1 減算してもよい。
　入力された前記第2値に基づいて、 2n - 1 - (前記第2値) を前記第1値として取得する、第1値取得回路、をさらに備えてもよく、前記第1カウンタは、入力された前記第2値及び取得した前記第1値に基づいて、計数してもよい。
　入力された前記第1値に基づいて前記第2値を取得する、第2値取得回路、をさらに備えてもよく、前記第1カウンタは、入力された前記第1値及び取得した前記第2値に基づいて、計数してもよい。
　前記距離抽出回路は、前記第1値から前記第2値までの状態数に対応する度数を有するヒストグラムによって、前記対象までの距離を測定してもよい。
　前記デコーダは、前記グレイコードをバイナリコードから変換した値から前記第1値を減算して、第2バイナリコードを取得してもよい。
　前記第2カウンタは、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を、前記第2バイナリコードから前記第1値を減算した値に対する計数値としてヒストグラムを形成してもよい。
　前記距離抽出回路は、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を前記第2カウンタでヒストグラムとして蓄積し、前記ヒストグラムから抽出される距離に対して前記第1値に対応する距離を減算してもよい。
　前記距離抽出回路は、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を、前記第2カウンタでヒストグラムとして蓄積し、前記ヒストグラムから抽出される距離に対してあらかじめ定められた距離を減算してもよい。
　一実施形態によれば、カウンタは、第1カウンタと、エンコーダと、を備える。前記第1カウンタは、第1値から 2n - 1 - (前記第1値) である第2値までの n 桁のバイナリコードであり前記第2値の次の値が前記第1値として設定される第1バイナリコードを、所定時間ごとに状態遷移する。前記エンコーダは、前記第1バイナリコードを n 桁のグレイコードに変換する。
　前記第1カウンタは、状態遷移のたびにカウント値を 1 加算してもよい。
　前記第1カウンタは、状態遷移のたびにカウント値を 1 減算してもよい。
　所定制御信号を受信したタイミングにおける前記エンコーダが出力した前記グレイコードを、 n 桁の第2バイナリコードに変換する、デコーダ、をさらに備えてもよい。
　前記デコーダは、前記第2バイナリコードから前記第1値を減算して出力してもよい。
一実施形態に係る測距装置の一例を模式的に示すブロック図。 一実施形態に係る測距回路の一例を模式的に示すブロック図。 バイナリコードとグレイコードの対応を示す図。 一実施形態に係るバイナリコードとグレイコードの対応を示す図。 一実施形態に係る必要な TDC コードの一例を示す図。 一実施形態に係るバイナリコードとグレイコードの対応を示す図。 一実施形態に係る測距回路の一例を模式的に示すブロック図。 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。 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。
　以下、図面を参照して本開示における実施形態の説明をする。図面は、説明のために用いるものであり、実際の装置における各部の構成の形状、サイズ、又は、他の構成とのサイズの比等が図に示されている通りである必要はない。また、図面は、簡略化して書かれているため、図に書かれている以外にも実装上必要な構成、例えば、回路図における電源やバッファは、適宜適切に備えられるものとする。
　本開示におけるビット列は、例えば、符号なしのビット列として定義される。また、本開示において、バイナリコードからグレイコードへの変換及びグレイコードからバイナリコードへの変換は、一般的な手法又は回路により実装されていてもよい。
　図1は、一実施形態に係る測距装置の一例を模式的に示すブロック図である。測距装置 1 は、パルス発生器 100 と、 TDC コード生成回路 104 と、受光画素アレイ 106 と、ヒストグラム生成回路 108 と、距離取得回路 110 と、を備える。測距装置 1 の内部又は外部において、発光素子 102 を備える。測距装置 1 は、所定の基準点 (基準面) から、対象までの距離を測定する装置である。
　パルス発生器 100 は、発光素子 102 を発光させるための制御信号であるパルス信号を発生させ、出力する。
　発光素子 102 は、パルス発生器 100 から出力されるパルス信号を受信して、発光する。発光素子 102 は、測距装置 1 の内部又は外部に1又は 複数備えられる。複数備えられる場合、発光素子 102 は、 1 次元又は 2 次元のアレイ状に備えられてもよい。
　TDC コード生成回路 104 は、クロック信号に基づいた TDC コード を生成し、受光画素アレイ 106 内の各画素に送信する。 TDC コード生成回路 104 は、 TDC コードとして、例えば、数値が遷移するタイミングにおいて複数ビットが同時に遷移することが不要であるグレイコードを用いる。
　TDC コード生成回路 104 は、クロック信号のタイミングにしたがい、グレイコードを状態遷移することで、 TDC コードを生成する。 TDC コード生成回路 104 は、パルス発生器 100 からパルス信号を受信したタイミングを初期値として、グレイコードを生成してもよいし、パルス信号を受信したタイミングにおけるグレイコードを、図示しないラッチ回路にラッチしてもよい。
　状態遷移は、例えば、インクリメント (カウントアップ) 、又は、デクリメント (カウントダウン) のいずれかであってもよい。すなわち、本開示におけるカウンタは、状態遷移のたびにカウンタ値が 1 増加する形態であってもよいし、状態遷移のたびにカウンタ値が 1 減少する形態であってもよい。
　受光画素アレイ 106 は、例えば、 2 次元のアレイ状に配置される受光画素を備える。それぞれの受光画素は、 PD (フォトダイオード) といった受光素子を備え、発光素子 102 が射出し、対象において反射した光を受光する。受光画素は、受光素子が対象からの反射光を受光したタイミングで光電変換により信号を生成する。受光画素は、 TDC コード生成回路 104 から出力されるグレイコードをラッチし、光電変換による信号が生成されるタイミングにおけるグレイコードをヒストグラム生成回路 108 に出力する。
　ヒストグラム生成回路 108 は、受光画素アレイ 106 のそれぞれが受光したタイミングにおけるグレイコードについて、ヒストグラムを生成する。
　距離取得回路 110 は、ヒストグラム生成回路 108 が生成したヒストグラムに基づいて、対象までの距離を取得する。距離取得回路 110 は、例えば、ヒストグラム生成回路 108 が生成したヒストグラムの最大値に対応するグレイコードから、発光素子 102 が発光したタイミングから受光画素アレイ 106 が受光したタイミングの時間を取得し、この時間に基づいて、対象までの距離を算出する。
　グレイコードを用いることで、 TDC コードがインクリメントされるそれぞれのタイミングで 1 ビットごとの遷移となる。このため、何らかのエラーにより受光画素の信号出力タイミングが微小に前後した場合であっても、複数ビットが同時に遷移するバイナリコードと比較して、誤差が小さい状態を維持することができる。
　図2は、一実施形態に係る測距回路を示すブロック図である。測距回路 2 は、演算回路 200 と、第1カウンタ 202 と、発光信号発生回路 204 と、エンコーダ 206 と、受光素子 208 と、ラッチ回路 210 と、デコーダ 212 と、第2カウンタ 214 と、距離抽出回路 216 と、を備える。測距回路 2 は、図1の測距装置 1 に備えられ、上記の各構成の動作を実行する回路である。
　以下、この測距回路 2 で用いるバイナリコード及びグレイコードの桁数を n とする。すなわち、バイナリコード及びグレイコードの示す 10 進値は、 0 ～ 2n - 1 の範囲である。
　測距回路 2 は、バイナリコードの最大値を示す信号 MAX と、クロック信号 CLK が入力され、対象までの距離を測定して出力する回路である。信号 MAX は、例えば、測距する距離の最大値に関連するバイナリコードの値である。信号 MAX の値の詳細については、後述する。
　測距回路 2 は、バイナリコード又はグレイコードを、第1値 (初期値) から第2値 (最終値) へとクロック信号に基づいて状態遷移する。測距回路 2 は、一例として、状態遷移として、コードをインクリメントしてもよい。測距回路 2 は、第2値の次の状態として第1値に遷移させる。測距回路 2 は、このように、グレイコードを第1値 → 第1値 + 1 → ・・・ → 第2値 → 第1値 → ・・・、と循環させることで、カウンタを構成する。
　測距回路 2 は、第1値 < 第2値である場合、第2値から第1値へと循環させることでカウンタを構成する。測距回路 2 は、第2値 < 第1値である場合、コードを第1値から 2n - 1 まで遷移した後に 0 に遷移して循環させ、 0 から第2値まで遷移した後に、第1値へと遷移させる。このように、第1値と第2値の大小関係は、特に限定されるものではない。これらの計数値の遷移は、例えば、第1カウンタ 202 により実行される。
　測距回路 2 は、別の例として、第1値から第2値までインクリメントするのではなく、第2値から第1値までデクリメントしてもよい。この場合においても、第1値から第2値への循環は同様に定義することができる。また、第2値 < 第1値である場合における 0 から 2ｎ - 1 への循環も同様である。以下の説明においても状態遷移がインクリメントである場合について記載するが、デクリメントである場合も同様に適用することが可能である。
　演算回路 200 は、信号 MAX が入力されると、所定の演算を実行し、演算結果を出力する回路である。信号 MAX は、例えば、コードの最終値を表す第2値に対応する値であってもよい。この場合、演算回路 200 は、第2値から、第1値を算出する第1値取得回路であってもよい。
　第1カウンタ 202 は、信号 MAX 及び演算回路 200 が出力する信号に基づいて、第1バイナリコードを生成する回路である。第1カウンタ 202 は、初期値である第1値から、クロック信号 CLK が入力されるタイミング (所定時間ごとののタイミング) でインクリメントして第2値までを計数する。第1カウンタ 202 は、第2値の次の値として、第1値に状態を遷移させる。
　発光信号発生回路 204 は、クロック信号 CLK に基づいて、発光素子 102 を発光させる制御をする信号を出力する。例えば、クロック信号 CLK が入力され始めるタイミングで第1カウンタ 202 がバイナリコードのカウントを開始し、同じタイミングで発光信号発生回路 204 が発光を開始する。
　クロック信号 CLK の入力が開始されるタイミングは、例えば、第2値から第1値への遷移のタイミングであってもよい。このタイミングは、外部の回路により制御されていてもよい。このように入力信号を制御することで、グレイコードを持続的に循環させた状態で適切に制御することもできる。
　エンコーダ 206 は、第1カウンタ 202 が生成した n 桁の第1バイナリコードを n 桁のグレイコードへと変換する。エンコーダ 206 は、第1カウンタ 202 が出力する第1バイナリコードを、クロック信号 CLK が入力されたタイミングでグレイコードへと変換する。
　一例として、エンコーダ 206 内に記憶回路を備え、第1カウンタ 202 の出力を保持しておき、クロック信号 CLK が入力されたタイミングで保持されている第1バイナリコードをグレイコードへと変換してもよい。この場合、エンコーダ 206 は、保持されているバイナリコードの次の遷移状態、単純には、 1 を加えた値をグレイコードに変換し、ラッチ回路 210 へと出力してもよい。
　発光素子 102 は、発光信号発生回路 204 が出力した発光信号を受信すると、発光する。発光素子 102 が発光した光は、対象において反射する。
　受光素子 208 は、対象において反射した発光素子 102 が発光した光を受光し、光電変換することで受光したことを示す信号を出力する。受光素子 208 は、図1における受光画素アレイ 106 にアレイ状に複数配置される画素に備えられる素子であり、 PD であってもよいし、 APD (Avalanche Photo Diode) であってもよいし、 SPAD (Single Photon Avalanche Diode) であってもよい。
　ラッチ回路 210 は、エンコーダ 206 の出力するグレイコードをラッチし、受光素子 208 が受光したタイミングでラッチされている値をデコーダ 212 へと出力する。
　図に示すように、受光素子 208 及びラッチ回路 210 は、複数備えられる。ラッチ回路 210 は、受光素子 208 のそれぞれに 1 対 1 対応するように備えられてもよい。この場合、受光素子 208 に接続される画素回路として、ラッチ回路 210 が含まれていてもよい。
　デコーダ 212 は、ラッチ回路 210 から出力される n 桁のグレイコードを n 桁の第2バイナリコードに変換して出力する。ここで、第2バイナリコードは、例えば、 0 から (最大値) - (最小値) までをカウントするコードであってもよい。すなわち、デコーダ 212 は、受光素子の受光タイミングに基づいた n 桁のグレイコードから n 桁の第2バイナリコードを取得する。
　第2カウンタ 214 は、デコーダ 212 から出力される第2バイナリコードを計数する。第2カウンタ 214 は、すなわち、それぞれのグレイコードに対応するタイミングで受光した受光素子 208 の個数を計数する。
　距離抽出回路 216 は、第2カウンタ 214 が出力した計数値に基づいて、ヒストグラムを生成し、このヒストグラムから対象までの距離を抽出する。距離抽出回路 216 は、例えば、ヒストグラムにおけるモード (最頻値) に対応する第2バイナリコードを抽出し、この抽出された第2バイナリコードに対応する距離を、対象までの距離として抽出する。距離抽出回路 216 は、このように、第2カウンタ 214 から取得した計数値に基づいて、最小値を 0 、最大値を第1値と第2値の差としたヒストグラムからバイナリ値を取得し、このバイナリ値に対応する距離を取得して出力する。
　次に、本開示におけるバイナリコード及びグレイコードの遷移について説明する。
　図3は、バイナリコードとグレイコードの対応を、コードが 4 ビットである例について示す図である。一番上の行は、コードに対応する 10 進数の値である。バイナリコード及びグレイコードのそれぞれは、上の行から順に MSB (Most Significant Bit) から LSB (Least Significant Bit) へと連続するビット値である。
　バイナリコードは、循環する計数値が増加するごとに、最小 1 ビットから最大 4 ビット (15 → 0 の遷移) の値が同時に変化する。これに対して、グレイコードは、循環する計数値が増加するごとに、どの遷移においても 1 ビットの値が変化する。このように、グレイコードを用いることで、遷移の途中で受光素子が受光したとしても、計数値の誤差は、大きくても 1 となる。バイナリコードを用いた場合、誤差は、これよりも大きくなる。このため、測距においてグレイコードを用いることで、測定した距離の誤差を小さく抑えることができる。
　ここで、グレイコードに着目すると、 MSB を除き、 7 と 8 の間、すなわち、 2n - 1 と 2n の計数値の間を軸として、左右対称であることがわかる。すなわち、グレイコードにおいて、計数値が 0 から右に及び 15 から左に同じ数だけ進んだ箇所同士は、 MSB の 1 ビットだけが異なる。このことから、これらの中央値から対象に同じ数だけずれた計数値間の遷移においても、状態が変化するビットが 1 ビットであることがわかる。
　例えば、 0 + 1 = 1 を示すグレイコードは、 0001 であり、 15 - 1 = 14 を示すグレイコードは、 1001 であり、 MSB だけが異なる。同様に、 2 を示すグレイコードは、 0011 であり、 13 を示すグレイコードは、 1011 であり、 MSB だけが異なる。他についても同様である。以降も、 6 を示すグレイコード 0101 と、 9 を示すグレイコード 1101 とが MSB の 1 ビットのみが異なるまで同様に 1 ビットの遷移で表すことができる。ビット数が増加した場合も同様に、中央値を対称軸として、 MSB 1 ビットの違いとなる。
　これらの一方を第1値、他方を第2値とすることで、第1値と第2値との間のコードを遷移させる場合、 1 ビットの状態が変化する。このため、 (第1値) = 2n - 1 - (第2値) として定義することで、第2値から第1値への遷移が 1 ビットの状態変化だけで表される。また、この定義から、第1値及び第2値のうち、小さい方の値は、 0 以上 2n - 1 以下であるとすることができる。
　信号 MAX が距離の最大値を示す値だけではなく、上記のように最小値も信号 MAX の値に依存することから、信号 MAX は、望ましい距離を計数することが可能なバイナリコードの最大値であることを留意されたい。例えば、図3の例において信号 MAX = 13 が入力された場合、このグレイコードは、 2 から 13 までの値でカウントをするので、測距できる範囲は、 0 から 11 までの 12 段階の距離となる。
　このため、信号 MAX は、測距する距離の最大値を計数することが可能な値のうち最小値であることが望ましいが、これに限定されるものではない。信号 MAX は、距離を測定できる最小値よりも多少のマージンを持たせた値としてもよい。
　測距回路 2 は、このように適切に設定された信号 MAX が入力される。以下、限定されない一例として、第1値が第2値より小さい場合について説明する。第2値が第1値より小さい場合については後述する。
　演算回路 200 は、上記の定義にしたがい、第2値を信号 MAX の値とし、この第2値から第1値を求めてもよい。演算回路 200 は、例えば、全てのビットが 1 である値から、第2値のバイナリビットを減算することで、第1値を取得できる。演算回路 200 は、別の例として、全てのビットが 1 であるビット列と、第2値のバイナリビット列との排他的論理和を求めることで、第1値を取得することができる。
　別の例として、測距したい最大距離が m 段階の距離で表すことが可能である場合には、信号 MAX = 2n-1 - 1 + ceil (m / 2) (ceil: 天井関数) とすることで、適切な入力値とすることができる。上述したように、一例として、この値に +1 等として、マージンを持たせてもよい。
　例えば、 4 ビットのカウンタを用い (n = 4) 、距離を 12 段階で取得したい (m = 12) 場合には、測距装置 2 には、信号 MAX = 24-1 - 1 + ceil (12 / 2) = 13 を外部から入力してもよい。なお、 n は、あらかじめ決められているカウンタに用いるビット数でもよいし、 m の値に基づいて決定されてもよい。
　測距回路 2 に信号 MAX ではなくこの m 、すなわち、 TDC コードにおいてカウントしたい段階数が入力されてもよい。演算回路 200 は、この m から、カウンタの初期値と最終値である第1値と第2値を算出してもよい。例えば、演算回路 200 は、 (第1値) = 2n-1 - ceil (m / 2) とし、 (第2値) = 2n - 1 - (第1値) = 2n-1 - 1 + ceil (m / 2)として演算してもよい。
　例えば、上記と同様に距離を 12 段階で取得したい場合には、演算回路 200 は、 (第1値) = 24-1 - ceil (12 / 2) = 2 、 (第2値) = 24-1 - 1 + ceil (m / 2) = 13 と、演算により取得することができる。
　測距回路 2 に m を入力する場合には、別の例として、演算回路 200 は、 (第1値) = floor (2n-1 - m / 2) として取得することもできる。
　また、このように m を入力する場合、入力される信号の値 m を偶数と設定してもよい。すなわち、 m が奇数である場合には、信号 m ＋ 1 が入力されてもよいし、 m が奇数である場合においても、演算回路 200 は、入力を偶数に変換 (例えば、 m ← m + 1) したり、又は、上記の天井関数を含む演算等を用いたりすることにより、適切に処理できる。例えば、演算回路 200 は、 m の偶奇によらず、上記の ceil (m / 2) の演算の代わりに、桁あふれしない範囲においては、入力に 1 を加算して 1 ビット右シフトすることで、同様の結果を取得することもできる。
　第1カウンタ 202 は、上記で設定された第1値及び第2値に基づいて、循環する計数を行う第1バイナリコードを生成する。第1カウンタ 202 は、例えば、図3の例においては、 2 からスタートして 13 まで遷移し、 13 から 2 へと遷移する第1バイナリコードを生成する。第1カウンタは、第2値までは、通常通りにカウントアップし、第2値からの遷移について、ビットを反転、例えば、各ビットを 1 から減算したり、各ビットと 1 との排他的論理和を取ったりすることで、第1値へと遷移することができる。
　図4は、第1カウンタ 202 が上記の第1バイナリコードを生成した場合の第1バイナリコード及びグレイコードの遷移を示す図である。エンコーダ 206 は、 2 から 13 の間の状態を示す第1バイナリコードをグレイコードへと変換する。図に示すように、 13 の次は、 2 のカウンタ値となるが、この循環においても、グレイコードは、 1 ビットの状態変化である。この結果、どのタイミングの遷移においても、 1 ビットの状態変化しか行われない循環をする、適切な初期値及び最終値を有するグレイコードを生成することができる。
　デコーダ 212 は、限定されない一例として、受光素子 208 が受光したタイミングにおけるグレイコードを 0 から (第2値) - (第1値) までの範囲を示す第2バイナリコードに変換しもよい。デコーダ 212 は、グレイコードを変換したバイナリ値から第1値を減算することで、このような第2バイナリコードを生成することができる。
　第2カウンタ 214 は、上記のデコーダ 212 から出力された第2バイナリコードに対応する受光タイミングの頻度値を計数してもよい。距離抽出回路 216 は、第1バイナリコードにおける第1値が 0 、第1バイナリコードにおける第2値が (第2値) - (第1値) と変換された第2バイナリコードに基づいたヒストグラムを生成し、このヒストグラムの最頻値を抽出して距離を算出する。
　デコーダ 212 は、限定されない別の一例として、受光素子 208 が受光したタイミングにおけるグレイコードをバイナリ値に変換した値を第2バイナリコードとしてもよい。
　この場合、一例として、第2カウンタ 214 が第2バイナリコードから第1値を減算した値に受光タイミングの頻度値を対応させて計数してもよい。別の例として、第2カウンタ 214 は、第2バイナリコードの値に受光タイミングの頻度値を対応させて計数してもよい。距離抽出回路 216 がヒストグラムを生成するタイミング又はヒストグラムから最頻値を読み取るタイミングにおいて第1値を減算して、距離に対応する計数値を抽出してもよい。
　すなわち、距離抽出回路 216 は、第2バイナリコードに対する計数値を第2カウンタ 214 でヒストグラムとして蓄積し、ヒストグラムから抽出される距離に対して第1値に対する距離を減算することで、測距してもよい。また、距離抽出回路 216 は、第2バイナリコードに対する計数値を第2カウンタ 214 でヒストグラムから抽出される距離に対してあらかじめ定められた距離を減算することで、測距してもよい。
　図5は、一実施形態に係る測距したい距離に対して必要となる TDC コードの一例を示す図である。最上段は、受光素子が受光したヒストグラムを示す。この結果から、必要な TDC コードの幅が図の矢印で示す範囲となる。
　本実施形態においては、 TDC コードの範囲として、例えば、任意の偶数値である m を選択することができる。このため、図に示すように、 m = 32 段階を表現するビットの幅では不足である場合には、 ｍ = 34 段階を表現するビットの幅とすることで、望ましい測距結果を取得することができる。
　一方で、比較例においては、 TDC コードの範囲を 2n から選択する。このため、 m = 64 段階を表現するビット (n = 6) を選択する必要がある。この場合、カウンタ値が 0 から 63 の 64 段階となり、意味を有しないビット数が多くなる。この結果は、ビット数、すなわち、測距距離が伸びるほど顕著となりうる。この不要となるビットが、消費電力の増大やフレームレートの低下を招きうる。
　以上のように、本実施形態によれば、グレイコードで表される TDC コードの幅を 2 の倍数で設定することができるため、測距誤差を小さく維持しつつも、消費電力を抑制し、また、フレームレートを向上させることができる。
　(第1変形例)
　入力される信号 MAX は、バイナリコードの最大値ではなく、当該バイナリコードに対応する距離の最大値あってもよい。この場合、演算回路 200 は、入力された最大距離から TDC コードの幅を算出し、第1値及び第2値を取得してもよい。この算出には、クロック周波数を依存させてもよい。
　(第2変形例)
　入力される信号は、信号 MAX の代わりに信号 MIN であってもよい。この信号 MIN は、距離に対応するバイナリコードの最小値であってもよい。
　入力信号が最小値を表す信号 MIN である場合には、演算回路 200 は、信号 MIN を第1値として、第1値から第2値を算出する第2値取得回路であってもよい。
　(第 3 変形例)
　図6は、第1値が第2値よりも大きい場合のグレイコードの例を示す図である。第1バイナリコードは、第1値である 9 から始まり、 15 の次に 0 に遷移し、 6 に到達すると次は 9 に循環するコードとして生成される。デコーダ 212 は、この第1バイナリコードをグレイコードに変換することで、全てのタイミングにおける遷移が 1 ビットの状態変化で表されるグレイコードを生成することができる。
　例えば、測距回路 2 の外部から入力される信号が、 TDC コードの必要幅 (m) である場合に、このようなグレイコードを用いてもよい。この場合、 (第2値) = ceil (m / 2) - 1 とすることができ、第1値は、前述の実施形態と同様に、演算回路 200 により取得することができる。
　このように、計数値の両端を省くのではなく、計数値の中央部分を省いても同様の効果を得ることができる。
　なお、上述の実施形態及び変形例においては、 n が 4 の場合を用いて説明する箇所があるが、これに限定されるものではなく、任意の n の値、すなわち、 TDC コードの最大幅が 2n となるような選択をすることができる。
　前述の実施形態においては、測距回路 2 において用いる場合を説明したが、本開示のカウンタは、グレイコードを用いたカウンタに利用することができる。カウンタは、例えば、第1カウンタと、エンコーダと、を備えてもよい。
　第1カウンタは、第1値から 2n - 1 - (第1値) である第2値までの n 桁のバイナリコードであり第2値の次の値が第1値として設定される第1バイナリコードを、所定時間ごとに状態遷移 (インクリメント又はデクリメント) する。エンコーダは、第1バイナリコードを n 桁のグレイコードに変換する。このエンコーダの出力を用いて、計数することができる。
　また、カウンタは、上記に説明したデコーダを備えることも可能である。
　図7は、別の一実施形態に係る測距回路 2 の概略を示すブロック図である。測距回路 2 は、デコーダを備えなくてもよい。デコーダを備えずに、受光素子 208 からの出力に基づいたグレイコードのヒストグラムを生成し、距離抽出回路 216 において、このグレイコードを適切に変換して、バイナリコードを経由し、又は、バイナリコードを経由することなく直接的に、距離情報を取得してもよい。
　このように、デコーダを有しない状態で測距することも可能である。この場合においても、本開示の符号化を用いることにより、消費電力を増大させることなく、適切に誤差の小さい計数を実現することが可能となる。
　(応用例)
　本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）など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8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７０００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７０００は、通信ネットワーク７０１０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8に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller　Area　Network）、ＬＩＮ（Local　Interconnect　Network）、ＬＡＮ（Local　Area　Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
　各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図8では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
　駆動系制御ユニット７１００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７１００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。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock　Brake　System）又はＥＳＣ（Electronic　Stability　Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。
　駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
　ボディ系制御ユニット７２００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７２００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７２００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７２００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。
　バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
　車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００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７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time　Of　Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
　環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light　Detection　and　Ranging、Laser　Imaging　Detection　and　Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
　ここで、図9は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００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のうちの少なくとも一つ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７９１０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７９１８は、主として車両７９００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７９１２，７９１４は、主として車両７９００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７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８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9には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６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７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、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に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
　図8に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
　また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
　車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０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。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
　統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal　Digital　Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
　記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random　Access　Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard　Disc　Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
　汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global　System　of　Mobile　communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long　Term　Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer　To　Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine　Type　Communication）端末）と接続してもよい。
　専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥ7６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless　Access　in　Vehicle　Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated　Short　Range　Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle　to　Vehicle）通信、路車間（Vehicle　to　Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle　to　Home）の通信及び歩車間（Vehicle　to　Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
　測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
　ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
　車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near　Field　Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless　USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition　Multimedia　Interface、又はＭＨＬ（Mobile　High-definition　Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
　車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
　統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、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７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０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ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、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ってもよい。
　マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
　音声画像出力部７６７０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8の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０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。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented　Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
　なお、図8に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
　なお、図1から図7を用いて説明した本実施形態に係る測距装置1又は測距回路 2 の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを、いずれかの制御ユニット等に実装することができる。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することもできる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
　以上説明した車両制御システム７０００において、図1から図7を用いて説明した本実施形態に係る測距装置1又は測距回路 2 は、図8に示した応用例の統合制御ユニット７６００に適用することができる。
　また、図1から図7を用いて説明した測距装置1又は測距回路 2 の少なくとも一部の構成要素は、図8に示した車外情報検出ユニット７４００、撮像部７４１０若しくは車外情報検出部７４２０又は測位部７６４０のためのモジュール（例えば、一つのダイで構成される集積回路モジュール）において実現されてもよい。
　前述した実施形態は、以下のような形態としてもよい。
(1)
1又は複数の発光素子から射出され、対象において反射した光を受光する、複数の受光素子と、
　第1値から 2n - 1 - (前記第1値) である第2値までの n 桁のバイナリコードであり前記第2値の次の値が前記第1値として設定される第1バイナリコードを、所定時間ごとに状態遷移する、第1カウンタと、
　前記第1バイナリコードを n 桁のグレイコードに変換する、エンコーダと、
　前記受光素子の受光タイミングに基づいた前記グレイコードから n 桁の第2バイナリコードを取得する、デコーダと、
　前記第2バイナリコードのそれぞれに対応する前記複数の受光素子における受光回数を計数する、第2カウンタと、
　前記第2カウンタにより取得された計数値に基づいて、前記対象までの距離を測距する、距離抽出回路と、
　を備える、測距装置。
(2)
　前記第1値及び前記第2値のうち、小さい方の値は、 0 以上 2n / 2 - 1 以下である、
　(1)に記載の測距装置。
(3)
　前記第1値が前記第2値より大きい場合、
　　前記第1カウンタは、 2n - 1 の次の値を 0 として前記第1バイナリコードを生成する、
　(2)に記載の測距装置。
(4)
　前記第1カウンタは、前記状態遷移のたびにカウント値を 1 加算する、
　(3)に記載の測距装置。
(5)
　前記第1値が前記第2値より大きい場合、
　　前記第1カウンタは、 0 の次の値を 2n - 1 として前記第1バイナリコードを生成する、
　(2)に記載の測距装置。
(6)
　前記第1カウンタは、前記状態遷移のたびにカウント値を 1 減算する、
　(5)に記載の測距装置。
(7)
　入力された前記第2値に基づいて、 2n - 1 - (前記第2値) を前記第1値として取得する、第1値取得回路、
　をさらに備え、
　前記第1カウンタは、入力された前記第2値及び取得した前記第1値に基づいて、計数する、
　(1)から(6)のいずれかに記載の測距装置。
(8)
　入力された前記第1値に基づいて前記第2値を取得する、第2値取得回路、
　をさらに備え、
　前記第1カウンタは、入力された前記第1値及び取得した前記第2値に基づいて、計数する、
　(1)から(6)のいずれかに記載の測距装置。
(9)
　前記距離抽出回路は、前記第1値から前記第2値までの状態数に対応する度数を有するヒストグラムによって、前記対象までの距離を測定する、
　(1)から(8)のいずれかに記載の測距装置。
(10)
　前記デコーダは、前記グレイコードをバイナリコードから変換した値から前記第1値を減算して、第2バイナリコードを取得する、
　(9)に記載の測距装置。
(11)
　前記第2カウンタは、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を、前記第2バイナリコードから前記第1値を減算した値に対する計数値としてヒストグラムを形成する、
　(9)に記載の測距装置。
(12)
　前記距離抽出回路は、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を前記第2カウンタでヒストグラムとして蓄積し、前記ヒストグラムから抽出される距離に対して前記第1値に対応する距離を減算する、
　(9)に記載の測距装置。
(13)
　前記距離抽出回路は、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を、前記第2カウンタでヒストグラムとして蓄積し、前記ヒストグラムから抽出される距離に対してあらかじめ定められた距離を減算する、
　(9)に記載の測距装置。
(14)
　第1値から 2n - 1 - (前記第1値) である第2値までの n 桁のバイナリコードであり前記第2値の次の値が前記第1値として設定される第1バイナリコードを、所定時間ごとに状態遷移する、第1カウンタと、
　前記第1バイナリコードを n 桁のグレイコードに変換する、エンコーダと、
　を備える、カウンタ。
(15)
　前記第1カウンタは、状態遷移のたびにカウント値を 1 加算する、
　(14)に記載のカウンタ。
(16)
　前記第1カウンタは、状態遷移のたびにカウント値を 1 減算する、
　(14)に記載のカウンタ。
(17)
　所定制御信号を受信したタイミングにおける前記エンコーダが出力した前記グレイコードを、 n 桁の第2バイナリコードに変換する、デコーダ、
　をさらに備える、(14)に記載のカウンタ。
(18)
　前記デコーダは、前記第2バイナリコードから前記第1値を減算して出力する、
　(17)に記載のカウンタ。
　本開示の態様は、前述した実施形態に限定されるものではなく、想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も前述の内容に限定されるものではない。各実施形態における構成要素は、適切に組み合わされて適用されてもよい。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容及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、変更及び部分的削除が可能である。
1: 測距装置、
 100: パルス発生器、
 102: 発光素子、
 104: TDC コード生成回路、
 106: 受光画素アレイ、
 108: ヒストグラム生成回路、
 110: 距離取得回路、
2: 測距回路、
 200: 演算回路、
 202: 第1カウンタ、
 204: 発光信号発生回路、
 206: エンコーダ、
 208: 受光素子、
 210: ラッチ回路、
 212: デコーダ、
 214: 第2カウンタ、
 216: 距離抽出回路

Claims (18)

1又は複数の発光素子から射出され、対象において反射した光を受光する、複数の受光素子と、
　第1値から 2n - 1 - (前記第1値) である第2値までの n 桁のバイナリコードであり前記第2値の次の値が前記第1値として設定される第1バイナリコードを、所定時間ごとに状態遷移する、第1カウンタと、
　前記第1バイナリコードを n 桁のグレイコードに変換する、エンコーダと、
　前記受光素子の受光タイミングに基づいた前記グレイコードから n 桁の第2バイナリコードを取得する、デコーダと、
　前記第2バイナリコードのそれぞれに対応する前記複数の受光素子における受光回数を計数する、第2カウンタと、
　前記第2カウンタにより取得された計数値に基づいて、前記対象までの距離を測距する、距離抽出回路と、
　を備える、測距装置。
　前記第1値及び前記第2値のうち、小さい方の値は、 0 以上 2n / 2 - 1 以下である、
　請求項1に記載の測距装置。
　前記第1値が前記第2値より大きい場合、
　　前記第1カウンタは、 2n - 1 の次の値を 0 として前記第1バイナリコードを生成する、
　請求項2に記載の測距装置。
　前記第1カウンタは、前記状態遷移のたびにカウント値を 1 加算する、
　請求項3に記載の測距装置。
　前記第1値が前記第2値より大きい場合、
　　前記第1カウンタは、 0 の次の値を 2n - 1 として前記第1バイナリコードを生成する、
　請求項2に記載の測距装置。
　前記第1カウンタは、前記状態遷移のたびにカウント値を 1 減算する、
　請求項5に記載の測距装置。
　入力された前記第2値に基づいて、 2n - 1 - (前記第2値) を前記第1値として取得する、第1値取得回路、
　をさらに備え、
　前記第1カウンタは、入力された前記第2値及び取得した前記第1値に基づいて、計数する、
　請求項1に記載の測距装置。
　入力された前記第1値に基づいて前記第2値を取得する、第2値取得回路、
　をさらに備え、
　前記第1カウンタは、入力された前記第1値及び取得した前記第2値に基づいて、計数する、
　請求項1に記載の測距装置。
　前記距離抽出回路は、前記第1値から前記第2値までの状態数に対応する度数を有するヒストグラムによって、前記対象までの距離を測定する、
　請求項1に記載の測距装置。
　前記デコーダは、前記グレイコードをバイナリコードから変換した値から前記第1値を減算して、第2バイナリコードを取得する、
　請求項9に記載の測距装置。
　前記第2カウンタは、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を、前記第2バイナリコードから前記第1値を減算した値に対する計数値としてヒストグラムを形成する、
　請求項9に記載の測距装置。
　前記距離抽出回路は、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を前記第2カウンタでヒストグラムとして蓄積し、前記ヒストグラムから抽出される距離に対して前記第1値に対応する距離を減算する、
　請求項9に記載の測距装置。
　前記距離抽出回路は、前記グレイコードをバイナリコードに変換した前記第2バイナリコードに対する計数値を、前記第2カウンタでヒストグラムとして蓄積し、前記ヒストグラムから抽出される距離に対してあらかじめ定められた距離を減算する、
　請求項9に記載の測距装置。
　第1値から 2n - 1 - (前記第1値) である第2値までの n 桁のバイナリコードであり前記第2値の次の値が前記第1値として設定される第1バイナリコードを、所定時間ごとに状態遷移する、第1カウンタと、
　前記第1バイナリコードを n 桁のグレイコードに変換する、エンコーダと、
　を備える、カウンタ。
　前記第1カウンタは、状態遷移のたびにカウント値を 1 加算する、
　請求項14に記載のカウンタ。
　前記第1カウンタは、状態遷移のたびにカウント値を 1 減算する、
　請求項14に記載のカウンタ。
　所定制御信号を受信したタイミングにおける前記エンコーダが出力した前記グレイコードを、 n 桁の第2バイナリコードに変換する、デコーダ、
　をさらに備える、請求項14に記載のカウンタ。
　前記デコーダは、前記第2バイナリコードから前記第1値を減算して出力する、
　請求項17に記載のカウンタ。
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