WO2023223928A1 - 測距装置及び測距システム - Google Patents

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WO2023223928A1
WO2023223928A1 PCT/JP2023/017684 JP2023017684W WO2023223928A1 WO 2023223928 A1 WO2023223928 A1 WO 2023223928A1 JP 2023017684 W JP2023017684 W JP 2023017684W WO 2023223928 A1 WO2023223928 A1 WO 2023223928A1
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WO
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light receiving
distance measuring
section
light
distance measurement
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PCT/JP2023/017684
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和寿 冨田
恭範 佃
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors

Definitions

  • the present technology relates to a ranging device and a ranging system.
  • SPAD Single-Photon Avalanche Diode
  • SPAD Single-Photon Avalanche Diode
  • SPAD has the detection capability of detecting one photon.
  • a light receiving chip in which a plurality of SPADs are arranged in a two-dimensional direction is used.
  • the brightness in the vicinity of the object to be measured may change rapidly. For example, as soon as a vehicle traveling inside a tunnel exits the tunnel, the surrounding area suddenly becomes brighter.
  • some systems equipped with a distance measuring device have a function of switching between a long distance measuring mode and a medium and short distance measuring mode.
  • the light emitting unit for distance measurement may cause only a part of the light emitting elements to emit light in the long distance measurement mode, but may cause more light emitting elements to emit light in the intermediate distance measurement mode. In this case, more SPADs respond in the intermediate and short distance measurement mode than in the long distance measurement mode.
  • Patent Document 1 does not take into account sudden changes in ambient brightness, there is a risk that distance measurement accuracy will decrease for a while after the ambient brightness changes suddenly.
  • This technology was created in view of this situation, and it is a ranging device and ranging system that can perform accurate distance measurement from the start of distance measurement even if the surrounding brightness changes rapidly. It provides:
  • a light receiving section that receives a reflected light pulse signal reflected by an object
  • a distance measuring section that performs distance measuring processing based on an output signal of the light receiving section
  • a distance measuring device including a bias control section that controls a bias voltage of the light receiving section before the distance measuring section starts the distance measuring process.
  • the bias control unit controls a bias voltage of the light receiving unit during a first period before the distance measurement unit starts the distance measurement process and a second period while the distance measurement process is performed. It's okay.
  • the first period may include a part of the period immediately before starting the distance measurement process among the periods in which the distance measurement process is not performed.
  • the light receiving section is It may include a first light receiving element used for the distance measuring process and a second light receiving element used for controlling the bias voltage.
  • the light receiving section includes a first light receiving element used for the distance measurement process and a second light receiving element used for controlling the bias voltage, and the first light receiving element is configured such that the second light receiving element is The light receiving operation may be performed within the period in which the bias voltage is controlled.
  • the light receiving section includes a plurality of first light receiving elements used for the distance measuring process and a second light receiving element used for controlling the bias voltage, and a portion of the plurality of first light receiving elements.
  • the first light receiving element may perform a light receiving operation during the period in which the second light receiving element controls the bias voltage.
  • a pixel array section having the plurality of first light receiving elements, wherein the some of the first light receiving elements are two or more first light receiving elements obtained by thinning out the plurality of first light receiving elements in the pixel array section; Good too.
  • the bias control unit may control the bias voltage based on the voltage level of the output signal of the light receiving unit before the distance measurement unit starts the distance measurement process.
  • the bias control section may control the bias voltage based on a voltage level of an output signal of the light receiving section that has received the reflected light pulse signal before the distance measuring section starts the distance measuring process. .
  • the bias voltage may be controlled so that the cathode voltage or anode voltage of the first light receiving element reaches a predetermined voltage level when the first light receiving element receives the reflected light pulse signal.
  • the bias control unit may control the bias voltage based on the number of times the output signal of the light receiving unit crosses a predetermined threshold.
  • the light receiving section includes a plurality of light receiving elements, and the bias control section controls the bias voltage based on the number of times an output signal of at least some of the plurality of light receiving elements crosses a predetermined threshold. May be controlled.
  • a frequency counting section for counting the number of crossings; a storage section for storing a correspondence relationship between the number of times the output signal of the light receiving section crosses a predetermined threshold value and the output signal level of the light receiving section; and the frequency counting section.
  • a storage control unit that reads the output signal level corresponding to the counted number of times from the storage unit, and the bias control unit adjusts the bias voltage based on the output signal level read by the storage control unit. May be controlled.
  • the storage unit may store a correspondence relationship between the number of times the output signal of the light receiving unit crosses a predetermined threshold, the output signal level of the light receiving unit, and temperature.
  • the number counting section may count the number of times an output signal of the light receiving section that received the reflected light pulse signal crosses the predetermined threshold before the distance measuring section starts the distance measuring process.
  • a distance measuring system further comprising a light emitting section that emits a light pulse signal, and the light receiving section receives the reflected light pulse signal obtained by reflecting the light pulse signal from the object.
  • the light emitting unit emits the optical pulse signal during a period in which the distance measurement process is performed and in a period in which the bias control unit controls a bias voltage of the light receiving unit before starting the distance measurement process. Good too.
  • the distance measuring section may measure the distance to the object based on a time difference between a timing at which the light pulse signal is emitted by the light emitting section and a timing at which the reflected light pulse signal is received by the light receiving section.
  • the light emitting unit includes a plurality of light emitting elements each of which emits the light pulse signal, When the distance measuring section measures the distance to the object within a first distance range, the light emitting section operates in a first mode in which a first number of the light emitting elements of one or more emit light simultaneously; when measuring the distance to the object within a second distance range that is wider than the first distance range, a second mode in which a second number of the light emitting elements, which is smaller than the first number, emit light at the same time; has In the first mode, the light emitting unit is configured to include the first number of the light emitting elements during a period in which the distance measurement unit performs the distance measurement process and before the distance measurement unit starts the distance measurement process.
  • the second number of light emitting elements are not emitted before the distance measuring section starts the distance measuring process, and the period during which the distance measuring section performs the distance measuring process.
  • the second number of light emitting elements may emit light at the same time.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a ranging system according to a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a distance measuring device according to a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of the configuration of a pixel chip in a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a circuit chip in a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a circuit block in a first embodiment of the present technology. It is a block diagram showing an example of a monitor pixel in a 1st embodiment of this art.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a ranging system according to a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a distance measuring device according to a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a ranging pixel in the first embodiment of the present technology. It is a figure showing an example of fluctuation of cathode voltage in SPAD.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which the excess bias in SPAD is small.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of spot light and flood light.
  • FIG. 3 is an operation timing diagram regarding distance measurement processing and bias control.
  • FIG. 3 is an operation timing diagram of the distance measuring device and the light emitting unit in the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a capture period when calculation processing for distance measurement is performed inside the distance measurement device.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a capture period when calculation processing for distance measurement is performed outside the distance measurement device.
  • FIG. 5 shows a circuit operation of the distance measuring device during a distance measuring stop period in the first embodiment of the present technology. It is a figure which shows the circuit operation of the ranging device during the ranging stop period in the 2nd embodiment of this technique. It is a figure which shows the circuit operation of the ranging device during the ranging stop period in 3rd Embodiment of this technique.
  • FIG. 7 is an operation timing diagram of a distance measuring device and a light emitting unit in a fourth embodiment of the present technology.
  • FIG. 12 is a diagram showing the circuit operation of the distance measuring device during a period from the start of the distance measuring stop period to several frames before the distance measuring period starts in the fourth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is an operation timing diagram of a distance measuring device and a light emitting unit in a fifth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is an operation timing diagram of a distance measuring device and a light emitting unit in a sixth embodiment of the present technology.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a circuit operation of a distance measuring device in a case where a count value is monitored only by a monitor pixel among a monitor pixel and a distance measuring pixel during a distance measuring stop period in a sixth embodiment of the present technology. . It is a figure showing the data structure of a storage part in a 6th embodiment of this technology.
  • FIG. 7 is an operation timing diagram of a distance measuring device and a light emitting unit in a seventh embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is an operation timing diagram of a distance measuring device and a light emitting unit in an eighth embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside-vehicle information detection section and an imaging section.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a ranging system 100 according to a first embodiment of the present technology.
  • This distance measuring system 100 measures the distance to an object by irradiating light, and is intended to be installed in a vehicle-mounted LiDAR (Light Detection And Ranging) or the like.
  • This distance measuring system 100 includes a light emitting section 110, a synchronization control section 120, and a distance measuring device 200.
  • a configuration may also be adopted in which at least one of the light emitting section 110 and the synchronization control section 120 is integrated with the distance measuring device 200.
  • the synchronization control unit 120 controls the light emitting unit 110 and the distance measuring device 200 to operate in synchronization.
  • This synchronization control section 120 operates the light emitting section 110 and the distance measuring device 200 in synchronization with a synchronization signal CLKp having a predetermined frequency.
  • the light emitting unit 110 intermittently emits, for example, a light pulse signal in the frequency band of near-infrared light in synchronization with the synchronization signal CLKp.
  • the distance measuring device 200 receives a reflected light pulse signal generated by irradiating an optical pulse signal from the light emitting unit 110 onto an object and is reflected, and calculates the distance to the object.
  • this distance measuring device 200 measures the round trip time between the light emission timing of the light emitting section and the timing at which the reflected light pulse signal is received.
  • the distance measuring device 200 calculates the distance to the object from the measured round trip time, and generates and outputs distance data indicating the distance.
  • the distance measurement device 200 may perform part of the distance measurement processing up to estimating the reception timing of the reflected light pulse signal from the object, and perform the remaining distance measurement processing outside the distance measurement device 200. good.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a chip configuration of the distance measuring device 200.
  • the distance measuring device 200 in FIG. 2 has a stacked structure in which a pixel chip 201 and a circuit chip 202 are stacked. These chips are connected by Cu--Cu junctions or the like to transmit various signals. Note that the pixel chip 201 and the circuit chip 202 may be connected by vias, bumps, etc. in addition to Cu--Cu bonding.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the configuration of the pixel chip 201.
  • This pixel chip 201 is provided with a light receiving section 210.
  • a plurality of light receiving elements 211 and a plurality of light receiving elements 212 are arranged.
  • the light receiving element 211 is provided to monitor changes in the output voltage of the light receiving section 210 due to temperature changes, as will be described later.
  • the light receiving element 212 is provided to perform distance measurement processing.
  • the light receiving elements 211 are arranged linearly along one end of the light receiving section 210, for example. Note that the arrangement location and number of the light receiving elements 211 are arbitrary.
  • the light receiving elements 212 are arranged, for example, in a two-dimensional grid.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the circuit chip 202.
  • This circuit chip 202 includes a timing generator 220, a circuit block 300, and an output interface 260.
  • distance measuring sections 270 and 360 are provided inside the circuit block 300.
  • the distance measurement unit 270 performs distance measurement processing using the distance measurement pixels 402.
  • the distance measurement unit 360 performs distance measurement processing using the monitor pixels 401.
  • the distance measuring section 270 is essential, the distance measuring section 360 is not essential and may be omitted. Note that the distance measuring units 270 and 360 may be provided separately from the circuit block 300.
  • a time-to-digital conversion unit Inside the ranging units 270 and 360, a time-to-digital conversion unit, a histogram generation unit, a distance calculation unit, and the like are provided, as will be described later.
  • the timing generating section 220 controls the light receiving section 210 to operate in synchronization with the light emission timing of the light emitting section 110.
  • a plurality of pixel circuits are arranged within the circuit block 300. Some of the pixel circuits are connected to the above-mentioned light receiving element 212 to constitute the distance measuring pixel 402. Details of the circuit block 300 will be described later.
  • the horizontal direction of the circuit block in FIG. 4 is referred to as a column direction, and the vertical direction is referred to as a row direction.
  • the time-to-digital converters in the ranging units 270 and 360 generate digital signals corresponding to the time when the signal level of the photoelectric conversion signal corresponding to the reflected light pulse signal output from the pixel circuit in the circuit block 300 falls below a threshold value. do. This digital signal indicates the timing of photon detection.
  • the time-to-digital converter supplies the digital signal to the histogram generator.
  • the histogram generation unit in the ranging units 270 and 360 generates a histogram based on the digital signal generated by the time-to-digital converter.
  • the histogram is a graph representing the frequency of light reception timing of a plurality of reflected light pulse signals.
  • the histogram generation unit in the distance measurement unit 270 generates a histogram for one or more distance measurement pixels 402, and determines the timing of each peak value as the reception timing of reflected light.
  • the histogram generated by the histogram generator is used to measure the distance to the object.
  • the time corresponding to the peak position of the maximum frequency number in the histogram is set as the light reception timing, and the distance to the object is calculated based on the time difference between the light emission timing of the light emitting unit 110 and the light reception timing of the light receiving unit 210. do.
  • the distance to the object is calculated for each ranging pixel 402 and output to the outside via the output interface 260.
  • FIG. 5 is a detailed block diagram of circuit block 300 of FIG. 4.
  • a plurality of monitor pixel circuits 310, a plurality of distance measuring pixel circuits 370, and a bias control section 500 are arranged.
  • the monitor pixel circuit 310 is arranged for each light receiving element 211 and connected to the corresponding light receiving element 211.
  • the light receiving element 211 and the monitor pixel circuit 310 connected to the light receiving element 211 constitute one monitor pixel 401.
  • the ranging pixel circuit 370 is arranged for each light receiving element 212 and connected to the corresponding light receiving element 212.
  • the light receiving element 212 and the ranging pixel circuit 370 corresponding to the light receiving element 212 constitute one ranging pixel 402.
  • This ranging pixel 402 detects photons and generates a pulsed photoelectric conversion signal.
  • the bias control unit 500 controls the voltage of either the cathode or the anode of the light receiving elements 211 and 212 based on the result of photon detection by the monitor pixel 401.
  • the anode voltages of the light receiving elements 211 and 212 are to be controlled by the bias control unit 500, and the cathode voltages are to be monitored. Monitoring of cathode voltage will be described later. Note that the cathode voltage may be controlled and the anode voltage may be monitored. In this specification, the voltage on the side of the controlled object is referred to as a bias voltage. That is, the anode voltage is sometimes called a bias voltage.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the monitor pixel 401 in the first embodiment of the present technology.
  • the light receiving element 211 in the pixel chip 201 and the monitor pixel circuit 310 in the circuit chip 202 constitute one monitor pixel 401.
  • the light receiving element 211 and the monitor pixel circuit 310 are connected via a chip connection section 311.
  • the input node of the monitor pixel circuit 310 connected to the chip connection section 311 is referred to as a connection node 312.
  • the chip connection portion 311 is a portion where the wiring within the pixel chip 201 and the wiring within the circuit chip 202 are connected, for example, by Cu--Cu bonding.
  • the monitor pixel circuit 310 includes a pMOS (p-channel Metal Oxide Semiconductor) transistor 321, an nMOS (n-channel Metal Oxide Semiconductor) transistor 322, a sample and hold circuit 340, and an analog-to-digital converter (ADC) 350. Further, the monitor pixel circuit 310 may include an inverter 330 and a distance measuring section 360.
  • pMOS p-channel Metal Oxide Semiconductor
  • nMOS n-channel Metal Oxide Semiconductor
  • ADC analog-to-digital converter
  • the light receiving element 211 draws current in response to incident photons.
  • this light receiving element 211 for example, the above-mentioned SPAD is used.
  • the pMOS transistor 321 is inserted between the cathode of the light receiving element 211 and the power supply voltage VDDH.
  • This PMOS transistor 321 has a certain constant voltage RCH input to its gate to operate as a current source, and initializes the cathode voltage of the light receiving element 211 to the power supply voltage VDDH via the connection node 312.
  • the nMOS transistor 322 is inserted between the cathode of the light receiving element 211 and the ground voltage VSS. This nMOS transistor 322 forcibly sets the cathode of the light receiving element 211 to the ground voltage VSS via the connection node 312 when the high level control signal SM from the timing generation section 220 is input to the gate.
  • the cathode of the light receiving element 211 stops receiving light.
  • the voltage at the connection node 312 (cathode voltage VSM) connected to the cathode of the light receiving element 211 corresponds to the voltage to be monitored.
  • An analog-to-digital converter (ADC) 350 is connected to the connection node 312 via a sample and hold circuit 340 .
  • ADC analog-to-digital converter
  • the sample and hold circuit 340 holds the cathode voltage.
  • the analog-to-digital converter 350 determines how much difference there is between the holding voltage and the desired quench voltage, while the anode of the light receiving element 211 is connected to the bias control section 500, and the anode voltage VRLD is controlled by the bias control section 500. 500.
  • the analog-to-digital converter 350 is inserted between the sample and hold circuit 340 and the bias control section 500.
  • the analog-to-digital converter 350 generates a digital signal that indicates how much of a difference there is between the holding voltage of the sample and hold circuit 340 and the desired quench voltage.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of a ranging pixel in the first embodiment of the present technology.
  • the light receiving element 212 in the pixel chip 201 and the ranging pixel circuit 370 in the circuit chip 202 constitute one ranging pixel 402.
  • the light receiving element 212 and the distance measuring pixel circuit 370 are connected via a chip connection section 371.
  • the chip connection section 371 and the ranging pixel circuit 370 are connected via a connection node 372.
  • the ranging pixel circuit 370 includes a pMOS (p-channel Metal Oxide Semiconductor) transistor 381 and an nMOS (n-channel Metal Oxide Semiconductor) transistor 382, an inverter 390, and a ranging section 270.
  • pMOS p-channel Metal Oxide Semiconductor
  • nMOS n-channel Metal Oxide Semiconductor
  • the pMOS transistor 381 is inserted between the light receiving element 212 and the power supply voltage VDDH.
  • This PMOS transistor 381 initializes the cathode voltage of the light receiving element 212 to the power supply voltage VDDH via the connection node 372 when a certain constant voltage RCH for operating as a current source is input to its gate.
  • the nMOS transistor 382 is inserted between the cathode of the light receiving element 212 and the ground voltage VSS. This nMOS transistor 382 forcibly sets the cathode of the light receiving element 212 to the ground voltage VSS via the connection node 372 when a high level control signal SD is input to its gate. When the cathode of the light receiving element 212 is set to the ground voltage VSS, the light receiving element 212 stops receiving light.
  • the cathode voltage of the light receiving element 212 is input to the inverter 390 via the connection node 372.
  • the output voltage of the inverter 390 changes depending on whether the cathode voltage of the light receiving element 212 is lower than the threshold voltage of the inverter 390.
  • the output voltage of inverter 390 is input to distance measuring section 270.
  • the distance measuring section 270 includes a time-to-digital converter, a histogram generation section, a center of gravity calculation section, a distance calculation section, and the like.
  • the cathode of the light receiving element 212 is connected to the connection node 372.
  • the anode of the light receiving element 212 is connected to a bias control section 500, and the anode voltage VRLD thereof is controlled by the bias control section 500.
  • the bias control unit 500 controls the anode voltage VRLD of the light receiving elements 211 and 212 to be the same voltage.
  • FIG. 8 is a diagram showing how the cathode voltage VSD of the light receiving element 212 in the distance measuring pixel 402 changes.
  • the cathode voltage VSD is set to the power supply voltage VDDH, which is the initial voltage.
  • VDDH the power supply voltage
  • the cathode voltage VSD drops rapidly.
  • the lowest value of this cathode voltage VSD is the quench voltage VQ.
  • the output logic of inverter 390 is inverted. Thereafter, the cathode voltage VSD is initialized to the original power supply voltage VDDH by a recharge process.
  • the potential difference between power supply voltage VDDH and quench voltage VQ is called excess bias (excess bias) VEX. Further, the potential difference between the quench voltage VQ and the anode voltage VRLD is called a breakdown voltage VBD.
  • excess bias VEX and the breakdown voltage VBD vary depending on the temperature and the like.
  • the inverter 390 outputs a pulse signal.
  • the distance measuring section 270 generates a digital signal representing the light reception timing based on the pulse signal output from the inverter 390.
  • the excess bias VEX shown in FIG. 8 changes depending on the temperature, and in some cases, the cathode voltage VSD may not fall below the threshold voltage VTH of the inverter 390 even though the light receiving element 212 has received a photon. In particular, the higher the temperature, the smaller the excess bias VEX tends to be.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example in which the excess bias VEX is small. As described above, when the excess bias VEX is small, the cathode voltage VSD of the light receiving element 212 may not fall below the threshold voltage VTH of the inverter 390. Alternatively, it may take some time for the cathode voltage VSD to fall below the threshold voltage VTH. In the former case, even though a photon is incident, no pulse signal is output from the inverter 390, making distance measurement impossible. In the latter case, a shift occurs in the photon detection timing, resulting in an error in the distance measurement position.
  • the bias control unit 500 continuously monitors the cathode voltage VSM of the light receiving element 211 in the monitor pixel 401 during the distance measurement period, and adjusts the voltage between the monitor pixel 401 and the distance measurement pixel 402 according to the degree of decrease in the cathode voltage VSM.
  • Bias control is performed to control the anode voltage VRLD of the light receiving elements 211 and 212. More specifically, the bias control is performed to lower the anode voltage VRLD more as the degree of decrease in the cathode voltage VSM of the light receiving element 211 is smaller.
  • the distance measurement process is performed intermittently with distance measurement stop periods in between. If the surrounding brightness changes significantly during the distance measurement stop period, the cathode voltage VSM of the light receiving element 211 may become a different value from the previous distance measurement period when starting distance measurement processing after that, and The distance measurement accuracy decreases.
  • changes in ambient brightness can occur, for example, when a vehicle traveling inside a tunnel exits the tunnel, or when a long-distance ranging mode (second mode) and a short-range ranging mode (second mode) change. 1 mode).
  • second mode long-distance ranging mode
  • second mode short-range ranging mode
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the spot light LS used in the long-distance ranging mode and the flood light LF used in the intermediate-to-short range ranging mode.
  • long-distance ranging mode it is necessary to increase the laser power to irradiate a long distance, so it is necessary to irradiate an optical pulse signal to an object within the desired range using a limited number of light emitting elements.
  • Spot light LS is used because of its nature.
  • the laser power can be reduced compared to long-distance measurement mode, but in order to irradiate a wide range of objects with optical pulse signals, it is necessary to emit light from more light emitting elements.
  • flood light LF is used.
  • the spot light LS is light that is evenly thinned out from a plurality of light emitting elements in the light emitting section 110 so that only some of the light emitting elements emit light.
  • the flood light LF is light that uniformly irradiates the inside of the light receiving section 210, and the number of light emitting elements that emit light at the same time is larger than that of the spot light LS.
  • the amount of reflected light pulse signals incident on the SPADs forming the light receiving elements 211 and 212 is greatly different between the spot light LS and the flood light LF. Therefore, for example, when switching from spot light LS to flood light LF, the number of SPADs that react to light (hereinafter referred to as the number of firing pixels) increases significantly, which causes the temperature of the SPAD chip to rise, causing the light receiving element of the SPAD to increase. The degree of decrease in the cathode voltage VSD of 212 becomes smaller. In addition, when going out from a dark tunnel into the bright outdoors, the amount of light incident on the SPAD increases significantly, the temperature of the SPAD chip increases, and the degree of decrease in the cathode voltage VSD of the light receiving element 212 may become smaller. .
  • FIG. 11 is an operation timing diagram regarding distance measurement processing and bias control of a distance measurement device according to a comparative example.
  • the distance measurement period TON and the distance measurement stop period TOFF are alternately repeated.
  • the light emitting section 110 repeatedly emits a light pulse signal, and during the ranging stop period TOFF, the light emitting section 110 stops emitting the light pulse signal.
  • bias control is performed only during the ranging period TON.
  • bias control is not performed during the distance measurement stop period TOFF, so if the ambient brightness changes significantly during the distance measurement stop period TOFF, accurate distance measurement processing will be performed at the start of the subsequent distance measurement process. There is a possibility that it will not be possible.
  • Each embodiment described below is characterized by being able to solve this problem.
  • the distance measuring device is characterized by operating the light receiving element 211 and performing bias control of the light receiving elements 211 and 212 before starting the distance measuring process.
  • FIG. 12 is an operation timing diagram of the distance measuring device 200 and the light emitting unit 110 in the first embodiment.
  • bias control of the light receiving elements 211 and 212 is performed during the distance measurement stop period TOFF before the distance measurement period TON.
  • the light emitting unit 110 stops emitting the optical pulse signal, so the light receiving element 211 receives environmental light (also called noise light).
  • the bias control unit 500 controls the anode voltage VRLD of the light receiving elements 211 and 212 based on the result of light reception by the light receiving element 211 during the distance measurement stop period TOFF.
  • the distance measurement period TON includes a capture period TCAP in which the light receiving elements 211 and 212 receive reflected light pulse signals and perform distance measurement processing, and a blank period TBLK as necessary.
  • the blank period TBLK is a period from the end of the capture period TCAP until the start of the next capture period TCAP.
  • the blank period TBLK can be omitted, in which case a plurality of capture periods will be provided without interruption.
  • the capture period TCAP includes, for example, an exposure period TEXP, a readout period TRD, a calculation period TCAL, and a data output period TDO.
  • the exposure period TEXP is a period during which the light receiving elements 211 and 212 receive the reflected light pulse signal.
  • the readout period TRD is a period during which the pulse signal output from the inverter 390 connected to the light receiving element 212 is converted into a digital signal and a histogram is generated by the histogram generation section.
  • the calculation period TCAL is a period during which the center of gravity is calculated based on the histogram, the light reception timing is specified, and the distance to the object is measured.
  • the data output period TDO is a period in which the calculation results of the calculation period are output.
  • the calculation process for distance measurement may be performed outside the distance measurement device 200 according to this embodiment.
  • the capture period TCAP includes, for example, an exposure period TEXP, a read period TRD, and a data output period TDO, as shown in detail in FIG. 13B, and the calculation period TCAL can be omitted.
  • FIG. 14 is a diagram showing the circuit operation of the distance measurement device 200 during the distance measurement stop period TOFF in the first embodiment.
  • the distance measuring device 200 includes a monitor pixel 401, a distance measuring pixel 402, and a bias control section 500.
  • a high-level control signal SD is input to the distance measurement pixel 402.
  • the nMOS transistor 382 is turned on, the cathode of the light receiving element 212 in the ranging pixel 402 is forcibly set to the ground voltage VSS, and the light receiving element 212 in the ranging pixel 402 stops light receiving operation.
  • a low-level control signal SM is input to the monitor pixel 401.
  • the nMOS transistor 322 is turned off, and the cathode voltage VSM of the light-receiving element 211 in the monitor pixel 401 is inputted with a certain constant voltage RCH for operating as a current source, initialized by the recharge process, and repeats the light-receiving operation. It becomes possible.
  • the bias control unit 500 performs bias control based on the light reception result of the light receiving element 211 in the monitor pixel 401, and adjusts the cathode voltage VSD (quench voltage VQ) when the light receiving element 212 reacts to a photon. ) is at a constant voltage level.
  • VSD quench voltage VQ
  • the excess bias VEX shown in FIG. 8 does not change due to temperature, and accurate distance measurement can be performed from the time when distance measurement processing is started thereafter.
  • the bias control of the light receiving elements 211 and 212 is performed not only during the distance measurement period TON but also during the distance measurement stop period TOFF. Even if the surrounding brightness changes significantly, the distance measurement process can be performed with high accuracy from the time when the subsequent distance measurement process is started.
  • the light receiving element 211 in the monitor pixel 401 not only the light receiving element 211 in the monitor pixel 401 but also the light receiving element 212 in the ranging pixel 402 is operated to receive light during the ranging stop period TOFF, and during the ranging period TON.
  • This improves distance measurement accuracy by eliminating temperature errors between the inside and outside. That is, the light receiving element 212 in the ranging pixel 402 performs a light receiving operation during the period in which the light receiving element 211 in the monitor pixel 401 controls the bias voltage.
  • FIG. 15 is a diagram showing the circuit operation of the distance measurement device 200 during the distance measurement stop period TOFF in the second embodiment.
  • a low level control signal SD is input to the ranging pixel 402 in the second embodiment.
  • the nMOS transistor 382 is turned off, and the cathode voltage VSD of the light receiving element 212 in the ranging pixel 402 is initialized by a recharge process when a certain voltage RCH for operating as a current source is input, and is repeatedly Light receiving operation becomes possible.
  • the light receiving element 211 in the monitor pixel 401 not only the light receiving element 211 in the monitor pixel 401 but also the light receiving element 212 in the ranging pixel 402 performs the light receiving operation during the ranging stop period TOFF. It is possible to eliminate the temperature error amount during TON, and it is possible to suppress a decrease in distance measurement accuracy immediately after starting distance measurement processing.
  • the ranging pixel 402 includes a ranging pixel 403 that performs a light receiving operation during the ranging stop period TOFF, and a ranging pixel 404 that does not perform a light receiving operation during the ranging stopping period TOFF.
  • FIG. 16 is a diagram showing the circuit operation of the distance measurement device 200 during the distance measurement stop period TOFF in the third embodiment.
  • a low level control signal SD is input to some of the distance measuring pixels 403 to perform a light receiving operation
  • a high level control signal SD is input to the remaining distance measuring pixels 404. Enter this to stop light reception.
  • the distance measurement pixels 403 and 404 include light receiving elements 213 and 214 and nMOS transistors 383 and 384, respectively. In this way, the light receiving elements 212 in some of the ranging pixels 403 perform light receiving operations during the period in which the light receiving elements 211 in the monitor pixels 401 control the bias voltage.
  • some of the ranging pixels 403 that perform the light receiving operation during the ranging stop period TOFF are, for example, ranging pixels that are evenly thinned out from the plurality of ranging pixels 402 in the light receiving section 210.
  • the third embodiment in addition to the monitor pixel 401, some of the distance measurement pixels 403 perform the light receiving operation during the distance measurement stop period TOFF, so that the light receiving operation is lower than that of the second embodiment. With low power consumption, highly accurate ranging processing can be performed from the start of ranging.
  • bias control is continuously performed during the distance measurement stop period TOFF. Therefore, while the anode bias voltage can be controlled as a result of stable temperature rise, the longer the distance measurement stop period TOFF, the more power consumption increases. Therefore, the fourth embodiment described below is characterized in that bias control is performed during a part of the period immediately before starting the distance measurement process (hereinafter referred to as control period TJST) during the distance measurement stop period TOFF. do.
  • control period TJST a part of the period immediately before starting the distance measurement process
  • the ranging pixel 402 similarly to the third embodiment, performs a light receiving operation during the ranging stop period TOFF, and the ranging pixel 403 performs a light receiving operation during the ranging stop period TOFF.
  • a ranging pixel 404 that does not perform this will be described. Note that the fourth embodiment can also be applied when all the ranging pixels 402 in the light receiving unit 210 perform the light receiving operation, or when only the monitor pixel 401 performs the light receiving operation.
  • FIG. 17 is an operation timing diagram of the distance measuring device 200 and the light emitting unit 110 in the fourth embodiment.
  • FIG. 17 shows an example in which the monitor pixel 401 and some of the distance measurement pixels 403 perform light receiving operation to perform bias control during the control period TJST, which is several frames before the distance measurement period TON during the distance measurement stop period TOFF. ing.
  • Several frames means one or more frames, and is not limited to a specific number of frames. Although power consumption increases as the number of frames increases, bias control can be performed with higher reliability, so it is desirable to set an appropriate number of frames by balancing power consumption and reliability of bias control.
  • FIGS. 18A and 18B are diagrams showing the circuit operation of the distance measuring device 200 in the fourth embodiment.
  • FIG. 18A is a diagram showing the circuit operation of the distance measuring device 200 during the period from the start of the distance measuring stop period TOFF to the control period TJST.
  • the monitor pixel 401 and all distance measuring pixels 403 and 404 in the light receiving section 210 stop their light receiving operation. Therefore, the control signal SM input to the gate of the nMOS transistor 322 connected to the cathode of the light receiving element 211 in the monitor pixel 401 becomes high level, and the cathode of the light receiving element 211 is forced to become the ground voltage VSS.
  • the control signal SD input to the gates of the nMOS transistors 383 and 384 connected to the cathodes of the light receiving elements 213 and 214 in the distance measuring pixels 403 and 404 becomes high level and the light receiving elements 213 , 214 are forced to ground voltage VSS.
  • the light receiving element 211 in the monitor pixel 401 and the light receiving elements 213 and 214 in the ranging pixels 403 and 404 stop their light receiving operation.
  • FIG. 18B is a diagram showing the circuit operation of the ranging device 200 during the control period TJST. Similar to FIG. 16, FIG. 18B shows an example in which the monitor pixel 401 and some distance measuring pixels 403 perform a light receiving operation.
  • the light receiving element 211 of the monitor pixel 401 and the light receiving element 213 of some of the distance measuring pixels 403 have their cathode voltages VSM and VSD temporarily lowered each time they react to a photon, and then the cathode voltages VSM and VSD decrease due to subsequent recharge processing. is initialized.
  • bias control is performed only during the control period TJST immediately before starting the distance measurement process during the distance measurement stop period TOFF, so power consumption can be suppressed.
  • bias control of each light receiving element is performed based on the environmental light (sometimes referred to as background light or noise light) received during the distance measurement stop period TOFF.
  • the environmental light sometimes referred to as background light or noise light
  • the difference in brightness between the distance measurement stop period TOFF and the distance measurement period TON increases, and the temperature change of the light receiving unit 210 also increases, so that the bias control performed during the distance measurement stop period TOFF There is a possibility that it cannot be applied as is within the period TON.
  • the light receiving section 210 receives a reflected light pulse signal based on the flood light LF that causes more light emitting elements in the light emitting section 110 to emit light.
  • the light emitting unit 110 intermittently emits a light pulse signal even during the distance measurement stop period TOFF, and bias control is performed under the same conditions as the distance measurement period TON. be.
  • FIG. 19 is an operation timing diagram of the distance measuring device 200 and the light emitting unit 110 in the fifth embodiment.
  • the light emitting unit 110 intermittently emits a light pulse signal not during the distance measurement period TON but also during at least part of the distance measurement stop period TOFF.
  • the emitted light pulse signal is irradiated onto an object, and the reflected light pulse signal from the object is received by the monitor pixel 401 and the ranging pixels 403 and 404.
  • the monitor pixel 401 and the light receiving element 211 perform bias control to control the anode voltage VRLD of each light receiving element based on the result of receiving the reflected light pulse signal.
  • the flood light LF is emitted during the distance measurement period TON, there is a high possibility that temperature changes will become noticeable, so it is desirable to emit the flood light LF during the distance measurement stop period TOFF as well.
  • the spotlight LS is emitted during the distance measurement stop period TOFF. You may choose not to do so.
  • the spotlight LS may also be emitted during the distance measurement stop period TOFF.
  • bias control may be performed using all the distance measurement pixels 403 and 404 in addition to the monitor pixel 401 in the light receiving section 210 during the distance measurement stop period TOFF. Bias control may be performed using some of the ranging pixels 403, or bias control may be performed using only the monitor pixels 401. Furthermore, bias control may be performed only during the control period TJST.
  • the light pulse signal is emitted by the light emitting unit 110 in the same manner as during the distance measurement period TON, and the bias control is performed. Therefore, the difference in the amount of light incident on the pixel chip 201 between the distance measurement stop period TOFF and the distance measurement period TON can be suppressed, and the reliability of bias control during the distance measurement stop period TOFF can be improved.
  • the bias voltage (for example, the anode voltage VRLD of the light receiving element 212) is adjusted depending on the temperature change. It can be finely adjusted.
  • bias control is performed based on the number of times the cathode voltages VSM and VSD of the light receiving elements 211 and 212 are lower than the threshold voltage VTH of the inverters 330 and 390.
  • FIG. 20 is an operation timing diagram of the distance measuring device 200 and the light emitting unit 110 in the sixth embodiment.
  • the distance measuring device 200 performs a counting operation during the distance measuring stop period TOFF.
  • FIG. 21 is a diagram showing the circuit operation of the distance measuring device 200 in the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram showing a case where only the monitor pixel 401 among the monitor pixel 401 and the distance measurement pixel 402 monitors the count value during the distance measurement stop period TOFF.
  • the cathode voltage VSM of the light-receiving element 211 of the monitor pixel 401 is set to the initialization voltage by the pMOS transistor 321, and light-receiving operation becomes possible.
  • the cathode of the light receiving element 212 of the ranging pixel 402 is set to the ground voltage VSS by the nMOS transistors 383 and 384, and the light receiving operation is forcibly stopped.
  • the monitor pixel circuit 310 counts the above-mentioned count value using the histogram generation unit and counting unit 613 in the distance measurement unit 360, the storage unit 620, and the storage control unit 630.
  • the time-to-digital converter 612 disposed within the ranging section 360 is used in ranging processing, but is not used during counting processing and is bypassed.
  • an inverted pulse signal is output from the inverter 330, and this inverted pulse signal becomes a digital signal.
  • This digital signal is a binary signal indicating whether the cathode voltage VSM of the light receiving element 211 is lower than the threshold voltage VTH of the inverter 330.
  • the histogram generating unit/counting unit 613 outputs the photon reaction frequency as a count value during the distance measurement stop period TOFF based on the above-mentioned digital signal.
  • the storage unit 620 stores the correspondence between the average value of the count values counted by each light receiving element 211, the quench voltage VQ of the light receiving element 211, and the temperature.
  • the information stored in the storage unit 620 is, for example, information that is measured and stored before shipping the distance measuring device according to the present disclosure.
  • FIG. 22 is a diagram showing the data structure of the storage unit 620.
  • the storage unit 620 stores the correspondence between the average value of the count values, the quench voltage VQ of the light receiving element 211 or 212 in the monitor pixel 401, and the temperature.
  • the quench voltage VQ of the light receiving elements 211 and 212 indicates the bias-controlled anode voltage VRLD.
  • the temperature information in the storage unit 620 is not essential information from the viewpoint of estimating the quench voltage VQ from the count value.
  • the storage control unit 630 refers to the storage unit 620 based on the count value output from the histogram generation unit and counting unit 613, and obtains the corresponding quench voltage VQ.
  • FIG. 23 is a flowchart showing the processing operation of the distance measuring device 200 in the sixth embodiment. This flowchart is performed during the distance measurement stop period TOFF.
  • step S1 the information shown in FIG. 22 is stored in the storage unit 620 (step S1). As described above, the process of step S1 is performed, for example, before shipping the distance measuring device. Alternatively, the information shown in FIG. 22 may be stored in the storage unit 620 at any timing according to a user's instruction.
  • the monitor pixel 401 is used to count the number of times the cathode voltage VSM of the light receiving element 211 is lower than the threshold voltage VTH of the inverter 330 during the distance measurement stop period TOFF (step S2).
  • the histogram generating section/counting section 613 calculates the average value of the count values of the plurality of light receiving elements 211 that count the number of times.
  • step S3 the storage unit 620 is referred to based on the count value counted in step S2, and the corresponding quench voltage VQ is obtained (step S3).
  • the process in step S3 is performed by the storage control unit 630.
  • step S4 the anode voltage VRLD of each of the light receiving elements 211 and 212 is controlled so that the cathode voltages VSM and VSD of each of the light receiving elements 211 and 212 in the light receiving unit 210 become the quench voltage VQ obtained in step S3 during the photon reaction.
  • Bias control is performed (step S4).
  • the control in step S4 is performed by the bias control section 500.
  • steps S2 to S4 in FIG. 23 are performed every time the ranging stop period TOFF occurs.
  • the case where counting of the count value in step S2 is performed only by the monitor pixel 401 as shown in FIG. 21 has been described above.
  • counting may be performed using only some distance measuring pixels 403, or may be performed using all distance measuring pixels 402.
  • the storage unit 620 in FIG. 21 may be provided separately from the distance measuring device 200.
  • a storage unit that stores the count value counted by the distance measurement unit 270 is omitted, but this storage unit may be provided separately from the distance measurement device 200.
  • FIG. 24 is a diagram showing a case where count values are monitored by only some of the distance measurement pixels 403 among the monitor pixels 401 and distance measurement pixels 402.
  • the cathodes of the light receiving elements 211 and 214 of the monitor pixel 401 and the ranging pixel 404 that does not monitor the count value are connected to the nMOS transistor 322. , 384, the ground voltage is forcibly set to VSS, and the light receiving operation is stopped.
  • the ranging pixel circuit 370 in FIG. 24 counts the frequency of photon reactions within the ranging section 270.
  • the distance measuring pixel 403 also estimates the quench voltage VQ of the light receiving element 213 using the count value and the storage section, and based on the estimated quench voltage VQ. Bias control can be performed using
  • bias control is not performed based on the cathode voltage VSM of the light receiving element 211 in the monitor pixel 401, but when the cathode voltage VSM or VSD is lower than the threshold voltage VTH of the inverters 330 and 390. Since the bias control is performed based on the number of times the photoreceptor 211 and the photoreceptor 212 are operated, the anode voltage VRLD of the light receiving elements 211 and 212 can be controlled by only operating a part of the pixels without worrying about the difference in temperature change.
  • the storage unit 620 is referred to from the measured count value, the quench voltage VQ is obtained, and the bias voltage is can be set and bias control can be performed quickly.
  • FIG. 25 is an operation timing diagram of the distance measuring device 200 and the light emitting unit 110 in the seventh embodiment.
  • the counting operation is performed during the control period TJST immediately before the distance measurement period TON during the distance measurement stop period TOFF.
  • bias control of each light receiving element is performed based on the environmental light received during the distance measurement stop period TOFF.
  • the light emitting unit 110 performs a light emitting operation even during the distance measurement stop period TOFF, so that the distance measurement stop period TOFF is This improves the reliability of bias control within TOFF.
  • FIG. 26 is an operation timing diagram of the distance measuring device 200 and the light emitting unit 110 in the eighth embodiment.
  • the light emitting unit 110 intermittently emits a light pulse signal even during the distance measurement stop period TOFF.
  • the light pulse signal is emitted by the light emitting unit 110 to perform the counting operation, similarly to the distance measurement period TON. Therefore, the difference in the amount of light incident on the pixel chip 201 between the distance measurement stop period TOFF and the distance measurement period TON can be suppressed, and the reliability of bias control during the distance measurement stop period TOFF can be improved.
  • 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. 27 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.
  • 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 rotational motion of the vehicle body, an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle, or the operation amount of the accelerator pedal, the operation amount of the brake pedal, and the 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. 28 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. 28 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 IEEE1609, 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 distance measuring device 200 according to the present embodiment described using FIG. 14 etc. can be implemented in any control unit or the like. 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 200 according to the present embodiment described using FIG. 14 etc. can be applied to the integrated control unit 7600 of the application example shown in FIG. 17.
  • the processing operation of the distance measuring section 270 of the distance measuring device 200 can be performed by the microcomputer 7610, the storage section 7690, and the in-vehicle network I/F 7680 of the integrated control unit 7600.
  • the components of the ranging device 200 described using FIG. 14 etc. are modules for the integrated control unit 7600 shown in FIG. 17 (for example, an integrated circuit module configured with one die). It may be realized in. Alternatively, the distance measuring device 200 described using FIG. 14 and the like may be realized by a plurality of control units of the vehicle control system 7000 shown in FIG. 17.
  • a light receiving section that receives a reflected light pulse signal reflected by an object, a distance measuring section that performs a distance measuring process based on an output signal of the light receiving section, and the distance measuring section starts the distance measuring process.
  • a distance measuring device further comprising: a bias control section that controls a bias voltage of the light receiving section.
  • the bias control unit controls the bias voltage of the light receiving unit in a first period before the distance measurement unit starts the distance measurement process and in a second period while the distance measurement process is performed.
  • the distance measuring device according to (1) which controls.
  • the distance measuring device according to (2), wherein the first period includes a part of the period immediately before starting the distance measuring process among the periods in which the distance measuring process is not performed.
  • the light receiving section is The distance measuring device according to any one of (1) to (3), comprising a first light receiving element used for the distance measuring process and a second light receiving element used for controlling the bias voltage.
  • the light receiving unit includes a first light receiving element used for the distance measurement process and a second light receiving element used for controlling the bias voltage, and the first light receiving element is configured to control the bias voltage.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (3), which performs a light receiving operation to contribute to control.
  • the light receiving unit includes a plurality of first light receiving elements used for the distance measuring process and a second light receiving element used for controlling the bias voltage, and among the plurality of first light receiving elements.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (3), wherein some of the first light receiving elements perform the distance measuring process and perform a light receiving operation to contribute to controlling the bias voltage. .
  • a pixel array section having the plurality of first light receiving elements is provided, and some of the first light receiving elements perform the light receiving operation to perform the distance measurement process and contribute to the control of the bias voltage.
  • the distance measuring device according to (6), wherein the plurality of first light receiving elements in the pixel array section are thinned out to include two or more first light receiving elements.
  • the bias control unit controls the bias voltage based on the voltage level of the output signal of the light receiving unit before the distance measurement unit starts the distance measurement process, (1) to (7)
  • the distance measuring device according to any one of .
  • the bias control section controls the bias voltage based on the voltage level of the output signal of the light receiving section that has received the reflected light pulse signal before the distance measuring section starts the distance measuring process. , (1) to (7). (10) controlling the bias voltage so that the cathode voltage or anode voltage of the first light receiving element reaches a predetermined voltage level when the first light receiving element receives the reflected light pulse signal; The distance measuring device according to any one of (4) to (7). (11) The distance measurement according to any one of (1) to (3), wherein the bias control unit controls the bias voltage based on the number of times the output signal of the light receiving unit crosses a predetermined threshold. Device.
  • the light receiving unit includes a plurality of light receiving elements, and the bias control unit is configured to control the bias control unit based on the number of times an output signal of at least some of the plurality of light receiving elements intersects with a predetermined threshold.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (3), which controls a bias voltage.
  • (13) a frequency counting section for counting the number of times of crossing, a storage section for storing the correspondence between the number of times the output signal of the light receiving section crosses a predetermined threshold value and the output signal level of the light receiving section; a storage control section that reads out the output signal level corresponding to the number of times counted by the counting section from the storage section;
  • the distance measuring device according to (11) or (12), which controls the bias voltage.
  • the storage unit stores the correspondence relationship between the number of times the output signal of the light receiving unit crosses a predetermined threshold, the output signal level of the light receiving unit, and temperature. range device.
  • the number of times counting section counts the number of times that the output signal of the light receiving section that received the reflected light pulse signal crosses the predetermined threshold before the distance measuring section starts the distance measuring process.
  • the distance measuring device according to (13) or (14).
  • a distance measuring system further comprising: a light emitting section that emits a light pulse signal, wherein the light receiving section receives the reflected light pulse signal obtained by reflecting the light pulse signal from the object.
  • the light emitting unit emits the optical pulse signal during a period in which the distance measurement process is performed and in a period in which the bias control unit controls the bias voltage of the light receiving unit before starting the distance measurement process.
  • the distance measuring section measures the distance to the object based on the time difference between the emission timing of the light pulse signal by the light emitting section and the reception timing of the reflected light pulse signal by the light receiving section. 17) The ranging system described in 17).
  • the light emitting unit includes a plurality of light emitting elements each of which emits the light pulse signal, When the distance measuring section measures the distance to the object within a first distance range, the light emitting section operates in a first mode in which a first number of the light emitting elements of one or more emit light simultaneously; when measuring the distance to the object within a second distance range that is wider than the first distance range, a second mode in which a second number of the light emitting elements, which is smaller than the first number, emit light at the same time; has In the first mode, the light emitting unit is configured to include the first number of the light emitting elements during a period in which the distance measurement unit performs the distance measurement process and before the distance measurement unit starts the distance measurement process.
  • the distance measuring system according to any one of (16) to (18), wherein the second number of the light emitting elements are made to emit light at the same time.

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Abstract

［課題］周囲の明るさが急激に変化しても、測距開始時点から正確な測距を行う。 ［解決手段］測距装置は、物体で反射された反射光パルス信号を受光する受光部と、前記受光部の出力信号に基づいて測距処理を行う測距部と、前記測距部が前記測距処理を開始する前に、前記受光部のバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、を備える。

Description

測距装置及び測距システム
　本技術は、測距装置及び測距システムに関する。
　ＴｏＦ（Time of Flight）方式の測距装置では、物体からの反射光パルス信号を受光するためにＳＰＡＤ（Single-Photon Avalanche Diode）を用いることが多い。ＳＰＡＤは、１光子を検出できる検出能力を有する。通常は、複数のＳＰＡＤを二次元方向に配列した受光チップが用いられる。
　しかしながら、ＳＰＡＤのアノードとカソード間のブレークダウン電圧は、温度に応じて変化するという問題があり、温度によって、ＳＰＡＤの検出感度が変動する。このため、温度に応じてＳＰＡＤのアノード電圧を制御することで、光に反応したＳＰＡＤのカソード電圧が温度により変動しないようにする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）
特開２０２１－５６０１６号公報
　例えば、測距装置を自動運転に適用する場合などでは、測距対象の物体が位置する付近の明るさが急激に変化する場合がある。例えば、トンネルの内部を走行している車両がトンネルを出た途端に周囲が急激に明るくなる。また、測距装置を備えたシステムによっては、遠距離測距モードと中近距離測距モードの切り替え機能を備えたものがある。測距用の発光部は、遠距離測距モードでは一部の発光素子のみを発光させるのに対して、中近距離測距モードではより多くの発光素子を発光させる場合がある。この場合、遠距離測距モード時よりも、中近距離測距モード時の方が多くのＳＰＡＤが反応する。
　このように、周囲の明るさが急激に変化すると、光に反応するＳＰＡＤの数が大きく変化し、それによって、ＳＰＡＤのチップの温度が変化する。
　特許文献１では、周囲の明るさが急激に変化することを考慮に入れていないため、周囲の明るさが急激に変化してからしばらくの間は、測距精度が低下するおそれがある。
　本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、周囲の明るさが急激に変化しても、測距開始時点から正確な測距を行うことができる測距装置及び測距システムを提供するものである。
　上記の課題を解決するために、本開示によれば、物体で反射された反射光パルス信号を受光する受光部と、前記受光部の出力信号に基づいて測距処理を行う測距部と、前記測距部が前記測距処理を開始する前に、前記受光部のバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、を備える測距装置が提供される。
　前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の第１期間と、前記測距処理を行っている間の第２期間とに、前記受光部のバイアス電圧を制御してもよい。
　前記第１期間は、前記測距処理を行わない期間のうち、前記測距処理を開始する直前の一部の期間を含んでもよい。
　前記受光部は、
　前記測距処理に用いられる第１受光素子と、前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有してもよい。
　前記受光部は、前記測距処理に用いられる第１受光素子と、前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、前記第１受光素子は、前記第２受光素子が前記バイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行ってもよい。
　前記受光部は、前記測距処理に用いられる複数の第１受光素子と、前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、前記複数の第１受光素子のうちの一部の第１受光素子は、前記第２受光素子が前記バイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行ってもよい。
　前記複数の第１受光素子を有する画素アレイ部を備え、前記一部の第１受光素子は、前記画素アレイ部内の前記複数の第１受光素子を間引いた２以上の第１受光素子であってもよい。
　前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御してもよい。
　前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御してもよい。
　前記第１受光素子が前記反射光パルス信号を受光したときに、前記第１受光素子のカソード電圧又はアノード電圧が予め定めた所定の電圧レベルになるように前記バイアス電圧を制御してもよい。
　前記バイアス制御部は、前記受光部の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御してもよい。
　前記受光部は、複数の受光素子を有し、前記バイアス制御部は、前記複数の受光素子のうち少なくとも一部の受光素子の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御してもよい。
　前記交差回数をカウントする回数カウント部と、前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の出力信号レベルとの対応関係を記憶する記憶部と、前記回数カウント部でカウントされた回数に対応する前記出力信号レベルを前記記憶部から読み出す記憶制御部と、を備え、前記バイアス制御部は、前記記憶制御部が読み出した前記出力信号レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御してもよい。
　前記記憶部は、前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の前記出力信号レベルと、温度との対応関係を記憶してもよい。
　前記回数カウント部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号が前記所定の閾値と交差した回数をカウントしてもよい。
　本開示の他の一態様では、上述した測距装置と、
　光パルス信号を発光する発光部と、をさらに備え、前記受光部は、前記光パルス信号が前記物体で反射された前記反射光パルス信号を受光する測距システムが提供される。
　前記発光部は、前記測距処理を行っている期間と、前記測距処理を開始する前の前記バイアス制御部が前記受光部のバイアス電圧を制御する期間とに前記光パルス信号を発光してもよい。
　前記測距部は、前記発光部による前記光パルス信号の発光タイミングと、前記受光部による前記反射光パルス信号の受光タイミングとの時間差に基づいて前記物体までの距離を測定してもよい。
　前記発光部は、それぞれが前記光パルス信号を発光する複数の発光素子を有し、
　前記発光部は、前記測距部が第１距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、１以上の第１個数の前記発光素子を同時に発光させる第１モードと、前記測距部が前記第１距離範囲よりも広い第２距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、前記第１個数よりも少ない第２個数の前記発光素子を同時に発光させる第２モードとを有し、
　前記発光部は、前記第１モードでは、前記測距部が前記測距処理を行う期間と、前記測距部が前記測距処理を開始する前とにおいて、前記第１個数の前記発光素子を同時に発光させ、前記第２モードでは、前記測距部が前記測距処理を開始する前には前記第２個数の前記発光素子を発光させず、前記測距部が前記測距処理を行う期間内に前記第２個数の前記発光素子を同時に発光させてもよい。
本技術の第１の実施の形態における測距システムの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における測距装置の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における画素チップの一構成例を示す平面図である。 本技術の第１の実施の形態における回路チップの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における回路ブロックの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態におけるモニタ画素の一例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における測距画素の一例を示すブロック図である。 ＳＰＡＤにおけるカソード電圧の変動の一例を示す図である。 ＳＰＡＤにおけるエクセスバイアスが小さい例を示す図である。 スポット光およびフラッド光の説明図である。 測距処理及びバイアス制御に関する動作タイミング図である。 本技術の第１の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。 測距のための演算処理を測距装置内部で行う場合のキャプチャ期間の説明図である。 測距のための演算処理を測距装置外部で行う場合のキャプチャ期間の説明図である。 本技術の第１の実施の形態における測距停止期間中の測距装置の回路動作を示すである。 本技術の第２の実施の形態における測距停止期間中の測距装置の回路動作を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における測距停止期間中の測距装置の回路動作を示す図である。 本技術の第４の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。 本技術の第４の実施の形態における、測距停止期間の開始時点から測距期間が開始される数フレーム手前までの期間の測距装置の回路動作を示す図である。 本技術の第４の実施の形態における、測距期間の直前の測距装置の回路動作を示す図である。 本技術の第５の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。 本技術の第６の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。 本技術の第６の実施の形態における、測距停止期間内に、モニタ画素及び測距画素のうち、モニタ画素のみでカウント値を監視する場合の、測距装置の回路動作を示す図である。 本技術の第６の実施の形態における、記憶部のデータ構成を示す図である。 本技術の第６の実施の形態における測距装置の処理動作を示すフローチャートである。 本技術の第６の実施の形態における、測距停止期間内に、モニタ画素及び測距画素のうち、測距画素の一部のみでカウント値を監視する場合の、測距装置の回路動作を示す図である。 本技術の第７の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。 本技術の第８の実施の形態における測距装置と発光部の動作タイミング図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下、図面を参照して、測距装置の実施形態について説明する。以下では、測距装置の主要な構成・回路・テーブルモデル等を説明するが、測距装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
　（第１の実施の形態）
　図１は、本技術の第１の実施の形態における測距システム１００の一構成例を示すブロック図である。この測距システム１００は、光の照射によって物体までの距離を測定するものであり、車載ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）などへの搭載を想定している。この測距システム１００は、発光部１１０、同期制御部１２０及び測距装置２００を備える。発光部１１０と同期制御部１２０の少なくとも一方を測距装置２００と統合する構成も取りうる。
　同期制御部１２０は、発光部１１０及び測距装置２００を同期して動作させる制御を行う。この同期制御部１２０は、所定周波数の同期信号ＣＬＫｐに同期させて、発光部１１０及び測距装置２００を動作させる。
　発光部１１０は、同期信号ＣＬＫｐに同期させて、例えば、近赤外光の周波数帯域の光パルス信号を間欠的に発光する。
　測距装置２００は、発光部１１０からの光パルス信号が物体に照射されて反射された反射光パルス信号を受光し、物体までの距離を算出する。この測距装置２００は、ｄＴｏＦ（direct Time of Flight）方式の場合、発光部の発光タイミングと、反射光パルス信号を受光したタイミングまでの往復時間を測定する。測距装置２００は、測定した往復時間から、物体までの距離を算出し、その距離を示す距離データを生成して出力する。あるいは、測距装置２００は、物体からの反射光パルス信号の受光タイミングを推定するまでの測距処理の一部を行い、測距処理の残りの処理を測距装置２００の外部で行ってもよい。
　［測距装置の構成例］
　本実施の形態による測距装置は、半導体チップで構成可能である。図２は、測距装置２００のチップ構成の一例を示す図である。図２の測距装置２００は、画素チップ２０１と回路チップ２０２を積層した積層構造で構成されている。これらのチップは、Ｃｕ－Ｃｕ接合などで接続されて各種の信号の伝送を行う。なお、画素チップ２０１と回路チップ２０２は、Ｃｕ－Ｃｕ接合の他、ビアやバンプなどにより接続されてもよい。
　図３は、画素チップ２０１の一構成例を示す平面図である。この画素チップ２０１には、受光部２１０が設けられる。この受光部２１０内に、複数の受光素子２１１と、複数の受光素子２１２とが配列されている。受光素子２１１は、後述するように、温度変化による受光部２１０の出力電圧の変化をモニタするために設けられている。受光素子２１２は、測距処理を行うために設けられている。受光素子２１１は、例えば、受光部２１０の一端部に沿って、線状に配列されている。なお、受光素子２１１の配置場所及び個数は任意である。一方、受光素子２１２は、例えば二次元格子状に配列されている。
　図４は、回路チップ２０２の一構成例を示すブロック図である。この回路チップ２０２は、タイミング生成部２２０、回路ブロック３００、及び出力インタフェース２６０を備える。回路ブロック３００の内部には、測距部２７０、３６０が設けられている。測距部２７０は、測距画素４０２を用いて測距処理を行う。測距部３６０は、モニタ画素４０１を用いて測距処理を行う。測距部２７０は必須であるが、測距部３６０は必須ではなく、省略してもよい。なお、測距部２７０、３６０は、回路ブロック３００とは別個に設けてもよい。
　測距部２７０、３６０の内部には、後述するように、時間デジタル変換部とヒストグラム生成部、及び距離計算部などが設けられる。
　タイミング生成部２２０は、上述したように、発光部１１０の発光タイミングに同期させて受光部２１０を動作させる制御を行う。
　回路ブロック３００内には、複数の画素回路が配列されている。そのうちの一部の画素回路は、上述の受光素子２１２と接続されて測距画素４０２を構成する。回路ブロック３００の詳細については後述する。本明細書では、図４の回路ブロックの左右方向を列方向、上下方向を行方向と呼ぶ。
　測距部２７０、３６０内の時間デジタル変換器は、回路ブロック３００内の画素回路から出力された反射光パルス信号に応じた光電変換信号の信号レベルが閾値を下回る時刻に対応するデジタル信号を生成する。このデジタル信号は、光子の検出タイミングを示す。時間デジタル変換器は、デジタル信号をヒストグラム生成部に供給する。
　図４では、回路ブロックを偶数行と奇数行に分けずにデジタル信号を生成するため、回路チップ２０２の構成を小面積化できるが、回路チップ２０２の全画素回路でのデジタル信号を生成するため、消費電力が増える。
　測距部２７０、３６０内のヒストグラム生成部は、時間デジタル変換器で生成されたデジタル信号に基づいて、ヒストグラムを生成する。ここで、ヒストグラムは、複数の反射光パルス信号の受光タイミングの頻度を表すグラフである。測距部２７０内のヒストグラム生成部は、一つ以上の測距画素４０２に対してヒストグラムを生成し、それぞれのピーク値のタイミングを反射光の受光タイミングとして求める。ヒストグラム生成部で生成されたヒストグラムは、物体までの距離を計測するために用いられる。例えば、ｄＴｏＦ方式の場合、ヒストグラムの頻度数が最大のピーク位置に対応する時刻を受光タイミングとし、発光部１１０の発光タイミングから、受光部２１０の受光タイミングまでの時間差により、物体までの距離を計算する。物体までの距離は、測距画素４０２ごとに計算されて、出力インタフェース２６０を介して外部に出力される。
　図５は図４の回路ブロック３００の詳細なブロック図である。図５の回路ブロック３００には、複数のモニタ画素回路３１０と、複数の測距画素回路３７０と、バイアス制御部５００とが配置されている。
　モニタ画素回路３１０は、受光素子２１１ごとに配置され、対応する受光素子２１１と接続されている。受光素子２１１と、その受光素子２１１に接続されたモニタ画素回路３１０とは、一つのモニタ画素４０１を構成する。
　測距画素回路３７０は、受光素子２１２ごとに配置され、対応する受光素子２１２と接続されている。受光素子２１２と、その受光素子２１２に対応する測距画素回路３７０とは、一つの測距画素４０２を構成する。この測距画素４０２は、光子を検出してパルス状の光電変換信号を生成する。
　バイアス制御部５００は、モニタ画素４０１による光子の検出結果に基づいて、受光素子２１１、２１２のカソード及びアノードのいずれかの電圧を制御する。
　以降、本明細書では、受光素子２１１、２１２のアノード電圧をバイアス制御部５００による制御対象とし、カソード電圧を監視対象として説明する。カソード電圧の監視については後述する。なお、カソード電圧を制御対象、アノード電圧を監視対象としてもよい。本明細書では、制御対象側の電圧を、バイアス電圧と呼ぶ。すなわち、アノード電圧をバイアス電圧と呼ぶことがある。
　図６は、本技術の第１の実施の形態におけるモニタ画素４０１の一例を示すブロック図である。前述したように、画素チップ２０１内の受光素子２１１と、回路チップ２０２内のモニタ画素回路３１０は、１つのモニタ画素４０１を構成する。受光素子２１１とモニタ画素回路３１０はチップ接続部３１１を介して接続される。本明細書では、チップ接続部３１１に繋がるモニタ画素回路３１０の入力ノードを、接続ノード３１２と呼ぶ。チップ接続部３１１は、例えばＣｕ－Ｃｕ接合により画素チップ２０１内の配線と回路チップ２０２内の配線を接続する箇所である。
　モニタ画素回路３１０は、ｐＭＯＳ（p-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３２１及びｎＭＯＳ（ｎ-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３２２と、サンプルホールド回路３４０と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３５０とを備える。また、モニタ画素回路３１０は、インバータ３３０と測距部３６０を有していてもよい。
　受光素子２１１は、光子の入射に応じて、電流を引き込む。この受光素子２１１として、例えば、上述したＳＰＡＤが用いられる。
　ｐＭＯＳトランジスタ３２１は、受光素子２１１のカソードと電源電圧ＶＤＤＨとの間に挿入される。このｐＭＯＳトランジスタ３２１は、そのゲートに電流源として動作させるためのある一定電圧ＲＣＨが入力されており、接続ノード３１２を介して受光素子２１１のカソード電圧を電源電圧ＶＤＤＨに初期化する。一方、ｎＭＯＳトランジスタ３２２は、受光素子２１１のカソードとグランド電圧ＶＳＳとの間に挿入される。このｎＭＯＳトランジスタ３２２は、タイミング生成部２２０からのハイレベルの制御信号ＳＭがゲートに入力された際に、接続ノード３１２を介して受光素子２１１のカソードを強制的にグランド電圧ＶＳＳに設定する。受光素子２１１のカソードがグランド電圧ＶＳＳに設定されると、受光素子２１１は受光動作を停止する。
　受光素子２１１のカソードに繋がる接続ノード３１２の電圧（カソード電圧ＶＳＭ）が監視対象の電圧に該当する。接続ノード３１２にはサンプルホールド回路３４０を介してアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３５０が接続されている。受光素子２１１が光子を受光してカソード電圧ＶＳＭが低下すると、サンプルホールド回路３４０がカソード電圧を保持する。アナログデジタル変換器３５０は、保持電圧と所望のクエンチ電圧との差分がどの程度あるかを判別する一方、受光素子２１１のアノードは、バイアス制御部５００に接続され、そのアノード電圧ＶＲＬＤは、バイアス制御部５００により制御される。
　アナログデジタル変換器３５０は、サンプルホールド回路３４０とバイアス制御部５００との間に挿入される。このアナログデジタル変換器３５０は、サンプルホールド回路３４０の保持電圧と所望のクエンチ電圧との差分がどの程度あるかを示すデジタル信号を生成する。
　図７は、本技術の第１の実施の形態における測距画素の一例を示すブロック図である。前述したように、画素チップ２０１内の受光素子２１２と、回路チップ２０２内の測距画素回路３７０は、一つの測距画素４０２を構成する。受光素子２１２と測距画素回路３７０はチップ接続部３７１を介して接続される。チップ接続部３７１と測距画素回路３７０は、接続ノード３７２を介して接続される。
　測距画素回路３７０は、ｐＭＯＳ（p-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３８１及びｎＭＯＳ（ｎ-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３８２と、インバータ３９０と、測距部２７０とを備える。
　ｐＭＯＳトランジスタ３８１は、受光素子２１２と電源電圧ＶＤＤＨとの間に挿入される。このｐＭＯＳトランジスタ３８１は、そのゲートに電流源として動作させるためのある一定電圧ＲＣＨが入力された際に、接続ノード３７２を介して受光素子２１２のカソード電圧を電源電圧ＶＤＤＨに初期化する。一方、ｎＭＯＳトランジスタ３８２は、受光素子２１２のカソードとグランド電圧ＶＳＳとの間に挿入される。このｎＭＯＳトランジスタ３８２は、そのゲートにハイレベルの制御信号ＳＤが入力された際に、接続ノード３７２を介して受光素子２１２のカソードを強制的にグランド電圧ＶＳＳに設定する。受光素子２１２のカソードがグランド電圧ＶＳＳに設定されると、受光素子２１２は受光動作を停止する。
　受光素子２１２のカソード電圧は、接続ノード３７２を介してインバータ３９０に入力される。受光素子２１２のカソード電圧がインバータ３９０の閾値電圧を下回るか否かで、インバータ３９０の出力電圧が変化する。インバータ３９０の出力電圧は測距部２７０に入力される。測距部２７０は、時間デジタル変換器、ヒストグラム生成部、重心計算部、及び距離計算部などを有する。
　受光素子２１２のカソードは、接続ノード３７２に接続される。一方、受光素子２１２のアノードは、バイアス制御部５００に接続され、そのアノード電圧ＶＲＬＤは、バイアス制御部５００により制御される。このように、バイアス制御部５００は、受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを同じ電圧に制御する。
　図８は、測距画素４０２内の受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤが変化する様子を示す図である。初期状態では、カソード電圧ＶＳＤは、初期電圧である電源電圧ＶＤＤＨに設定されている。受光素子２１２に光子が入射すると、カソード電圧ＶＳＤは急激に降下する。このカソード電圧ＶＳＤの最低値は、クエンチ電圧ＶＱである。カソード電圧ＶＳＤがインバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回ると、インバータ３９０の出力論理が反転する。この後、リチャージ処理によりカソード電圧ＶＳＤは元の電源電圧ＶＤＤＨに初期化される。電源電圧ＶＤＤＨとクエンチ電圧ＶＱとの間の電位差は、エクセスバイアス（超過バイアス）ＶＥＸと呼ばれる。また、クエンチ電圧ＶＱとアノード電圧ＶＲＬＤとの間の電位差は、ブレークダウン電圧ＶＢＤと呼ばれる。電源電圧ＶＤＤＨ及びアノード電圧ＶＲＬＤが一定の場合、エクセスバイアスＶＥＸとブレークダウン電圧ＶＢＤは、温度等により変動する。
　上述したように、受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤがインバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回ったときに、インバータ３９０からはパルス信号が出力される。測距部２７０は、インバータ３９０から出力されるパルス信号に基づいて、受光タイミングを表すデジタル信号を生成する。
　温度に応じて、図８に示すエクセスバイアスＶＥＸは変化し、場合によっては、受光素子２１２が光子を受光したにもかかわらず、カソード電圧ＶＳＤがインバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回らないことがある。特に、温度が高くなるほど、エクセスバイアスＶＥＸはより小さくなる傾向にある。図９はエクセスバイアスＶＥＸが小さい例を示す図である。上述したように、エクセスバイアスＶＥＸが小さい場合、受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤがインバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回らない場合がある。もしくは、カソード電圧ＶＳＤが閾値電圧ＶＴＨを下回るのに時間がかかる場合がある。前者の場合、光子が入射したにも関わらず、インバータ３９０からパルス信号が出力されず、測距できなくなってしまう。後者の場合、光子の検出タイミングにずれが生じ、測距位置に誤差が生じる。
　そこで、バイアス制御部５００は、測距期間内に継続的にモニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭをモニタし、カソード電圧ＶＳＭの低下度合に応じてモニタ画素４０１及び測距画素４０２内の受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを制御するバイアス制御を行う。より具体的には、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭの低下度合が小さいほど、アノード電圧ＶＲＬＤをより低下させるバイアス制御を行う。このようなバイアス制御を行うことで、温度が変化しても、受光素子２１２のエクセスバイアスＶＥＸをほぼ一定に制御でき、ＰＤＥ及び測距位置の算出精度が向上する。
　測距処理は、測距停止期間を間に挟んで、断続的に行われる。測距停止期間内に周囲の明るさが大きく変化すると、その後に測距処理を開始する際に、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭが直前の測距期間とは異なる値になることがあり、一時的に測距精度が低下する。周囲の明るさの変化は、上述したように、例えばトンネルの内部を走行している車両がトンネルから出た場合や、遠距離測距モード（第２モード）と中近距離測距モード（第１モード）の切り替えを行う場合などに生じる。以下では、遠距離測距モードと中近距離測距モードの切り替えで周囲の明るさが変化する理由を説明する。
　図１０は、遠距離測距モードで用いられるスポット光ＬＳと、中近距離測距モードで用いられるフラッド光ＬＦを説明する図である。遠距離測距モードを選択した場合、遠方まで照射するためにレーザーパワーを上げる必要があるため、限られた数での発光素子にて、所望の範囲内の物体に光パルス信号を照射する必要性があることから、スポット光ＬＳが用いられる。一方、中近距離測定モードを選択した場合、遠距離測距モードに比べてレーザーパワーは軽減できるが、広範囲の物体に光パルス信号を照射するには、より多くの発光素子を発光させる必要があるため、フラッド光ＬＦが用いられる。スポット光ＬＳとは、図１０Ａに示すように、発光部１１０内の複数の発光素子を均等に間引いて一部の発光素子のみが発光する光である。フラッド光ＬＦとは、図１０Ｂに示すように、受光部２１０内を一様に照射する光であり、スポット光ＬＳよりも同時に発光される発光素子の数が多くなる。
　スポット光ＬＳとフラッド光ＬＦでは、受光素子２１１、２１２を構成するＳＰＡＤに入射する反射光パルス信号の量が大きく異なる。そのため、例えばスポット光ＬＳからフラッド光ＬＦに切り替えた場合、光に反応するＳＰＡＤの数（以下、発火画素数）が大きく増加し、それによって、ＳＰＡＤのチップの温度が上昇し、ＳＰＡＤの受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤの低下度合が小さくなる。この他、暗いトンネルから明るい屋外に出た際などでも、ＳＰＡＤに入射する光量が大きく増加し、ＳＰＡＤのチップの温度が上昇し、受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤの低下度合が小さくなる場合がある。
　図１１は、一比較例による測距装置の測距処理とバイアス制御に関する動作タイミング図である。図１１に示すように測距期間ＴＯＮと、測距停止期間ＴＯＦＦとが交互に繰り返される。測距期間ＴＯＮにおいては、発光部１１０は光パルス信号を繰り返し発光し、測距停止期間ＴＯＦＦにおいては、発光部１１０は光パルス信号の発光を停止する。また、バイアス制御は測距期間ＴＯＮにのみ行われる。
　図１１の場合、測距停止期間ＴＯＦＦ内には、バイアス制御を行わないため、測距停止期間ＴＯＦＦ内に周囲の明るさが大きく変化すると、その後の測距処理開始時点で正確な測距処理ができないおそれがある。以下に説明する各実施形態では、この問題を解決できることを特徴とする。
　本実施形態に係る測距装置は、測距処理を開始する前に受光素子２１１を動作させて、受光素子２１１、２１２のバイアス制御を行うことを特徴とする。図１２は、第１の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第１の実施の形態においては、測距期間ＴＯＮの前の測距停止期間ＴＯＦＦにおいて受光素子２１１、２１２のバイアス制御を行う。測距停止期間ＴＯＦＦ中は、発光部１１０は光パルス信号の発光を停止しているため、受光素子２１１は、環境光（ノイズ光とも呼ぶ）を受光することになる。バイアス制御部５００は、測距停止期間ＴＯＦＦ中の受光素子２１１による受光結果に基づいて、受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを制御する。
　また、測距期間ＴＯＮには、受光素子２１１、２１２が反射光パルス信号を受光して測距処理を行うキャプチャ期間ＴＣＡＰと、必要に応じてブランク期間ＴＢＬＫとが設けられる。ブランク期間ＴＢＬＫは、キャプチャ期間ＴＣＡＰが終わってから、次のキャプチャ期間ＴＣＡＰが始まるまでの期間である。ブランク期間ＴＢＬＫは省略することができ、その場合、複数のキャプチャ期間が途切れなく設けられることになる。
　キャプチャ期間ＴＣＡＰは、図１３Ａに詳細を示すように、例えば、露光期間ＴＥＸＰと、読出し期間ＴＲＤと、演算期間ＴＣＡＬと、データ出力期間ＴＤＯとを含む。露光期間ＴＥＸＰは、受光素子２１１、２１２が反射光パルス信号を受光する期間である。読出し期間ＴＲＤは、受光素子２１２に接続されたインバータ３９０から出力されたパルス信号をデジタル信号に変換してヒストグラム生成部でヒストグラムを生成する期間である。演算期間ＴＣＡＬは、ヒストグラムに基づいて重心を計算して受光タイミングを特定し、物体までの距離を計測する期間である。データ出力期間ＴＤＯは演算期間の演算処理結果を出力する期間である。
　測距のための演算処理は、本実施形態に係る測距装置２００の外部で行ってもよい。この場合、キャプチャ期間ＴＣＡＰは、図１３Ｂに詳細を示すように、例えば、露光期間ＴＥＸＰと、読出し期間ＴＲＤと、データ出力期間ＴＤＯとを含むことになり、演算期間ＴＣＡＬを省略できる。
　図１４は、第１の実施の形態における測距停止期間ＴＯＦＦ中の測距装置２００の回路動作を示す図である。上述の通り、測距装置２００はモニタ画素４０１、測距画素４０２、及びバイアス制御部５００を備える。
　測距停止期間ＴＯＦＦにおいては、測距画素４０２に対してハイレベルの制御信号ＳＤが入力される。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ３８２はオンし、測距画素４０２内の受光素子２１２のカソードは、強制的にグランド電圧ＶＳＳに設定され、測距画素４０２内の受光素子２１２は受光動作を停止する。
　一方、測距停止期間ＴＯＦＦにおいて、モニタ画素４０１に対してはローレベルの制御信号ＳＭが入力される。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ３２２はオフし、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭは、電流源として動作させるためのある一定電圧ＲＣＨが入力され、リチャージ処理により初期化され、繰り返し受光動作が可能になる。
　バイアス制御部５００は、測距停止期間ＴＯＦＦにおいても、モニタ画素４０１内の受光素子２１１の受光結果に基づいてバイアス制御を行い、受光素子２１２が光子に反応した際のカソード電圧ＶＳＤ（クエンチ電圧ＶＱ）が一定の電圧レベルになるようにバイアス制御を行う。これにより、図８に示したエクセスバイアスＶＥＸが温度により変動しなくなり、その後に測距処理を開始した時点から正確な測距を行うことができる。
　このように、第１の実施の形態では、測距期間ＴＯＮだけでなく、測距停止期間ＴＯＦＦにおいても受光素子２１１、２１２のバイアス制御を行うため、測距期間の合間の測距停止期間中に周囲の明るさが大きく変化しても、その後の測距処理開始時点から精度よく測距処理を行うことができる。
　（第２の実施の形態）
　上述の第１の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦにおいてはモニタ画素４０１内の受光素子２１１のみで受光動作を行ってバイアス制御を行う。これに対して、測距期間ＴＯＮ中はモニタ画素４０１内の受光素子２１１だけでなく、測距画素４０２内の受光素子２１２も受光動作を行う。測距画素４０２が受光動作を行うと、発火する受光素子２１２の数が増えることから、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のみで受光動作させた時と比較して温度上昇量が変化し、上述したクエンチ電圧ＶＱとエクセスバイアスＶＥＸが変化するため、測距精度が低下するおそれがある。
　そこで、以下に説明する第２の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦにおいてモニタ画素４０１内の受光素子２１１だけでなく、測距画素４０２内の受光素子２１２を受光動作させ、測距期間ＴＯＮ中との温度誤差量を無くして測距精度を向上させるものである。すなわち、測距画素４０２内の受光素子２１２は、モニタ画素４０１内の受光素子２１１がバイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行う。
　図１５は、第２の実施の形態における測距停止期間ＴＯＦＦ中の測距装置２００の回路動作を示す図である。第２の実施の形態における測距画素４０２に対しては、ローレベルの制御信号ＳＤが入力される。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ３８２はオフし、測距画素４０２内の受光素子２１２のカソード電圧ＶＳＤは、電流源として動作させるためのある一定電圧ＲＣＨが入力されると、リチャージ処理により初期化され、繰り返し受光動作が可能になる。
　このように、第２の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦにおいて、モニタ画素４０１内の受光素子２１１だけでなく、測距画素４０２内の受光素子２１２も受光動作を行うため、測距期間ＴＯＮ中との温度誤差量を無くすことができ、測距処理を開始した直後での測距精度の低下を抑えることができる。
　（第３の実施の形態）
　上述の第１の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦにおいてモニタ画素４０１内の受光素子２１１のみが受光動作を行う。一方、第２の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ中において画素チップ２０１内の全ての画素内の受光素子が受光動作を行うため、消費電力が増大する。そこで、以下に説明する第３の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ中に一部の測距画素４０２のみが受光動作を行うものである。以下では、測距画素４０２が、測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行う測距画素４０３と、測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行わない測距画素４０４とを含む例を説明する。
　図１６は、第３の実施の形態における測距停止期間ＴＯＦＦ中の測距装置２００の回路動作を示す図である。第３の実施の形態では、一部の測距画素４０３には、ローレベルの制御信号ＳＤを入力して受光動作を行わせ、残りの測距画素４０４には、ハイレベルの制御信号ＳＤを入力して受光停止状態とする。なお、測距画素４０３、４０４内には、測距画素４０２と同様に、それぞれ受光素子２１３、２１４及びｎＭＯＳトランジスタ３８３、３８４を備える。このように、一部の測距画素４０３内の受光素子２１２は、モニタ画素４０１内の受光素子２１１がバイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行う。
　測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行う一部の測距画素４０３は、受光部２１０内の複数の測距画素４０２から例えば均等に間引かれた測距画素であるのが望ましい。均等に間引かれた一部の測距画素４０３で受光動作を行うことで、受光部２１０の全域での温度を反映させてバイアス制御を行うことができる。
　このように、第３の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内に、モニタ画素４０１に加えて、一部の測距画素４０３で受光動作を行うため、第２の実施の形態よりも低消費電力で、測距開始時点から精度の高い測距処理を行うことができる。
　（第４の実施の形態）
　上述の第１～第３の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦ中に継続的にバイアス制御を行う。このため、温度上昇が安定した結果でアノードのバイアス電圧制御が可能である一方測距停止期間ＴＯＦＦが長いほど、消費電力が増大する。そこで、以下に説明する第４の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦのうち、測距処理を開始する直前の一部の期間（以下、制御期間ＴＪＳＴ）でバイアス制御を行うことを特徴とする。第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、測距画素４０２が、測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行う測距画素４０３と、測距停止期間ＴＯＦＦ中に受光動作を行わない測距画素４０４とを含む例を説明する。なお、第４の実施形態は、受光部２１０内のすべての測距画素４０２で受光動作を行う場合、又は、モニタ画素４０１のみで受光動作を行う場合にも適用可能である。
　図１７は、第４の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。図１７は、測距停止期間ＴＯＦＦのうち、測距期間ＴＯＮの数フレーム手前の制御期間ＴＪＳＴで、モニタ画素４０１と一部の測距画素４０３で受光動作を行ってバイアス制御を行う例を示している。数フレームとは、１フレーム以上を意味し、特定のフレーム数に限定される趣旨ではない。フレーム数が多いほど消費電力が増大するが、より信頼性の高いバイアス制御を行うことができるため、消費電力とバイアス制御の信頼性の兼ね合いで適切なフレーム数を設定するのが望ましい。
　図１８Ａ及び図１８Ｂは、第４の実施の形態における測距装置２００の回路動作を示す図である。図１８Ａは、測距停止期間ＴＯＦＦの開始時点から制御期間ＴＪＳＴまでの期間の測距装置２００の回路動作を示す図である。この期間内は、受光部２１０内のモニタ画素４０１とすべての測距画素４０３、４０４は受光動作を停止する。よって、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソードに繋がるｎＭＯＳトランジスタ３２２のゲートに入力される制御信号ＳＭはハイレベルになって受光素子２１１のカソードは強制的にグランド電圧ＶＳＳになる。同様に、上述した期間内には、測距画素４０３、４０４内の受光素子２１３、２１４のカソードに繋がるｎＭＯＳトランジスタ３８３、３８４のゲートに入力される制御信号ＳＤはハイレベルになって受光素子２１３、２１４のカソードは強制的にグランド電圧ＶＳＳになる。モニタ画素４０１内の受光素子２１１と測距画素４０３、４０４内の受光素子２１３、２１４は受光動作を停止する。
　図１８Ｂは、制御期間ＴＪＳＴ内の測距装置２００の回路動作を示す図である。図１８Ｂは、図１６と同様に、モニタ画素４０１と一部の測距画素４０３で受光動作を行う例を示している。モニタ画素４０１の受光素子２１１と、一部の測距画素４０３の受光素子２１３は、光子に反応するたびに一時的にカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤが低下し、その後のリチャージ処理によりカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤは初期化される。
　このように、第４の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦのうち、測距処理を開始する直前の制御期間ＴＪＳＴのみでバイアス制御を行うため、消費電力を抑えることができる。
　（第５の実施の形態）
　上述の第１～第４の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦに受光された環境光（背景光又はノイズ光と呼ぶこともある）に基づいて各受光素子のバイアス制御を行う。環境光の輝度が低い場合、測距停止期間ＴＯＦＦと測距期間ＴＯＮの輝度差が大きくなり、受光部２１０の温度変化も大きくなるため、測距停止期間ＴＯＦＦ内に行ったバイアス制御が測距期間ＴＯＮ内にそのまま適用できなくなるおそれがある。特に、中近距離の測距処理を行う場合、発光部１１０内のより多くの発光素子を発光させるフラッド光ＬＦに基づく反射光パルス信号を受光部２１０で受光するため、光子に反応する受光素子の数が急増して温度も上昇することから、バイアス制御をやり直さなければならなくなる。そこで、以下に説明する第５の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内にも発光部１１０が光パルス信号を間欠的に発光し、測距期間ＴＯＮと同じ条件でバイアス制御を行うものである。
　図１９は、第５の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第５の実施の形態においては、測距期間ＴＯＮではなく、測距停止期間ＴＯＦＦの少なくとも一部においても、発光部１１０は光パルス信号を間欠的に発光する。発光された光パルス信号は、物体に照射されて、物体からの反射光パルス信号がモニタ画素４０１と測距画素４０３、４０４で受光される。モニタ画素４０１と受光素子２１１は、反射光パルス信号の受光結果に基づいて、各受光素子のアノード電圧ＶＲＬＤを制御するバイアス制御を行う。
　測距期間ＴＯＮにフラッド光ＬＦを発光させる場合には、温度変化が顕著になるおそれが高いため、測距停止期間ＴＯＦＦにもフラッド光ＬＦを発光させるのが望ましい。また、測距期間ＴＯＮにスポット光ＬＳを発光させる場合には、フラッド光ＬＦほどは温度変化が顕著にならないため、消費電力を考慮に入れて、測距停止期間ＴＯＦＦにはスポット光ＬＳを発光させないようにしてもよい。あるいは、測距期間ＴＯＮにスポット光を発光させる場合に、測距停止期間ＴＯＦＦにもスポット光ＬＳを発光させてもよい。
　また、第５の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内に、受光部２１０内のモニタ画素４０１の他に、すべての測距画素４０３、４０４を用いてバイアス制御を行ってもよいし、一部の測距画素４０３を用いてバイアス制御を行ってもよいし、モニタ画素４０１のみでバイアス制御を行ってもよい。さらに、制御期間ＴＪＳＴだけでバイアス制御を行ってもよい。
　このように、第５の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内の少なくとも一部の制御期間ＴＪＳＴにおいて、測距期間ＴＯＮと同様に発光部１１０で光パルス信号を発光させて、バイアス制御を行うため、測距停止期間ＴＯＦＦと測距期間ＴＯＮとの画素チップ２０１への入射光量の違いを抑えることができ、測距停止期間ＴＯＦＦ内のバイアス制御の信頼性を向上できる。
　（第６の実施の形態）
　上述の第１～第５の実施の形態においては、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭの低下度合により、バイアス制御を行っていた。これに対して、以下に説明する第６の実施の形態では、モニタ画素４０１及び測距画素４０２における受光素子２１１、２１２のカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤがインバータ３３０、３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回った回数（以下、カウント値）をカウントする。このカウント値に基づき、バイアス制御を行うという点で、第１～第５の実施の形態と異なる。
　第１～第５の実施形態のように、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭの低下度合に応じてバイアス制御を行う場合、温度変化に応じてバイアス電圧（例えば、受光素子２１２のアノード電圧ＶＲＬＤ）を細かく調整することができる。これに対して、以下に説明する第６の実施形態では、受光素子２１１、２１２のカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤがインバータ３３０、３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回った回数によりバイアス制御を行うため、温度変化に対してバイアス電圧を細かく調整することはできないものの、一部の画素を動作させるだけで受光部２１０内のすべての受光素子２１１、２１２のバイアス電圧を制御できる。
　図２０は、第６の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第６の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦにおいて測距装置２００はカウント動作を行う。
　図２１は、第６の実施の形態における測距装置２００の回路動作を示す図である。図２１は、測距停止期間ＴＯＦＦ内に、モニタ画素４０１及び測距画素４０２のうち、モニタ画素４０１のみでカウント値を監視する場合を示す図である。この場合、モニタ画素４０１の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭは、ｐＭＯＳトランジスタ３２１により初期化電圧に設定され、受光動作が可能となる。一方、測距画素４０２の受光素子２１２のカソードは、ｎＭＯＳトランジスタ３８３、３８４によりグランド電圧ＶＳＳに設定され、受光動作が強制的に停止状態になる。
　第６の実施の形態において、モニタ画素回路３１０は、測距部３６０内のヒストグラム生成部兼カウント部６１３と、記憶部６２０と、記憶制御部６３０とを用いて、上述したカウント値をカウントする。測距部３６０内に配置される時間デジタル変換器６１２は、測距処理では使用されるが、カウント処理時には使用されず、バイパスされる。
　受光素子２１１に光子が入射し、カソード電圧ＶＳＭがインバータ３３０の閾値電圧ＶＴＨを下回ったとき、インバータ３３０から反転パルス信号が出力され、この反転パルス信号がデジタル信号となる。このデジタル信号は、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭがインバータ３３０の閾値電圧ＶＴＨを下回ったか否かを示す２値信号である。
　ヒストグラム生成部兼カウント部６１３は、測距停止期間ＴＯＦＦ内には上記のデジタル信号に基づいて、光子の反応頻度をカウント値として出力する。
　記憶部６２０は、個々の受光素子２１１でカウントされたカウント値の平均値と、受光素子２１１のクエンチ電圧ＶＱと、温度との対応関係を記憶する。記憶部６２０に記憶される情報は、例えば、本開示による測距装置の出荷前に測定されて記憶される情報である。
　図２２は記憶部６２０のデータ構成を示す図である。図示のように、記憶部６２０には、カウント値の平均値と、モニタ画素４０１内の受光素子２１１あるいは２１２のクエンチ電圧ＶＱと、温度との対応関係が記憶されている。受光素子２１１、２１２のクエンチ電圧ＶＱは、バイアス制御されるアノード電圧ＶＲＬＤを示している。なお、記憶部６２０における温度の情報は、カウント値からクエンチ電圧ＶＱを推定する観点では、必須の情報ではない。
　記憶制御部６３０は、ヒストグラム生成部兼カウント部６１３から出力されたカウント値に基づいて記憶部６２０を参照し、対応するクエンチ電圧ＶＱを取得する。
　図２３は、第６の実施の形態における測距装置２００の処理動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、測距停止期間ＴＯＦＦ内に行われる。
　まず、記憶部６２０に図２２の情報を記憶する（ステップＳ１）。上述したように、ステップＳ１の処理は、例えば、測距装置の出荷前に行われる。あるいは、ユーザの指示で、任意のタイミングで記憶部６２０に図２２の情報を記憶してもよい。
　次に、測距停止期間ＴＯＦＦ内にモニタ画素４０１を用いて、受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭがインバータ３３０の閾値電圧ＶＴＨを下回る回数をカウントする（ステップＳ２）。このステップＳ２では、より詳細には、ヒストグラム生成部兼カウント部６１３にて、回数をカウントする複数の受光素子２１１のカウント値の平均値を計算する。
　次に、ステップＳ２でカウントしたカウント値に基づいて記憶部６２０を参照し、対応するクエンチ電圧ＶＱを取得する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理は、記憶制御部６３０が行う。
　次に、受光部２１０内の各受光素子２１１、２１２のカソード電圧ＶＳＭ、ＶＳＤが光子反応時にステップＳ３で取得したクエンチ電圧ＶＱになるように、各受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを制御するバイアス制御を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４の制御は、バイアス制御部５００で行われる。
　図２３のステップＳ２～Ｓ４の処理は、測距停止期間ＴＯＦＦのたびに行われる。ステップＳ２のカウント値のカウントは、上記では図２１に示すようなモニタ画素４０１のみで行う場合を説明した。なお変形例として、図２４に示すように一部の測距画素４０３のみでカウントを行ってもよいし、すべての測距画素４０２でカウントを行ってもよい。測距画素４０３あるいは４０４でカウントを行う場合は、それぞれの対応の受光素子２１３、２１４のカソード電圧ＶＳＤが、インバータ３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回る回数をカウントする。なお、図２１の記憶部６２０は、測距装置２００とは別個に設けてもよい。また、図２４では、測距部２７０でカウントしたカウント値を記憶する記憶部を省略しているが、この記憶部は測距装置２００とは別個に設けてもよい。
　図２４は、モニタ画素４０１及び測距画素４０２のうち、一部の測距画素４０３のみでカウント値を監視する場合を示す図である。一部の測距画素４０３のみでカウント値を監視する場合、測距停止期間ＴＯＦＦ中においてはモニタ画素４０１及びカウント値監視を行わない測距画素４０４の受光素子２１１、２１４のカソードはｎＭＯＳトランジスタ３２２、３８４により強制的にグランド電圧ＶＳＳに設定されて、受光動作が停止状態になる。
　図２４の測距画素回路３７０は、測距部２７０内で光子の反応頻度をカウントする。
　モニタ画素４０１のみでカウント値を監視する場合と同様に、測距画素４０３においても、カウント値と記憶部を用いて、受光素子２１３のクエンチ電圧ＶＱを推定し、推定されたクエンチ電圧ＶＱに基づいてバイアス制御を行うことができる。
　このように、第６の実施形態では、モニタ画素４０１内の受光素子２１１のカソード電圧ＶＳＭに基づいてバイアス制御を行うのではなく、カソード電圧ＶＳＭもしくはＶＳＤがインバータ３３０、３９０の閾値電圧ＶＴＨを下回った回数に基づいてバイアス制御を行うため、一部の画素を動作させるだけで温度変化の差を気にせず受光素子２１１、２１２のアノード電圧ＶＲＬＤを制御できる。また、事前に記憶部６２０にカウント値と、クエンチ電圧ＶＱと、温度との対応関係を記憶するため、計測されたカウント値から記憶部６２０を参照して、クエンチ電圧ＶＱを取得してバイアス電圧を設定でき、迅速にバイアス制御を行うことができる。
　（第７の実施の形態）
　上述の第６の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦに継続的にカウント動作を行っていた。これに対して、以下に説明する第７の実施の形態では、第４の実施の形態と同様に、カウント動作を行う期間を、制御期間ＴＪＳＴに限定することで、消費電力を抑えるものである。
　図２５は、第７の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第７の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦのうち、測距期間ＴＯＮの直前の制御期間ＴＪＳＴ内にカウント動作を行う。
　このように、第７の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内の一部である制御期間ＴＪＳＴのみでカウント動作を行うため、消費電力をより抑えることができる。
　（第８の実施の形態）
　上述の第６～第７の実施の形態においては、測距停止期間ＴＯＦＦに受光された環境光に基づいて各受光素子のバイアス制御を行う。これに対して、以下に説明する第８の実施の形態では、第５の実施の形態と同様に、測距停止期間ＴＯＦＦ中にも発光部１１０が発光動作を行うことで、測距停止期間ＴＯＦＦ内のバイアス制御の信頼性を向上させるものである。
　図２６は、第８の実施の形態における測距装置２００と発光部１１０の動作タイミング図である。第８の実施の形態においては、第５の実施の形態と同様に、測距停止期間ＴＯＦＦにおいても、発光部１１０は光パルス信号を間欠的に発光する。
　このように、第８の実施の形態では、測距停止期間ＴＯＦＦ内の少なくとも一部のカウント動作期間において、測距期間ＴＯＮと同様に発光部１１０で光パルス信号を発光させてカウント動作を行うため、測距停止期間ＴＯＦＦと測距期間ＴＯＮにおける画素チップ２０１への入射光量の違いを抑えることができ、測距停止期間ＴＯＦＦ内のバイアス制御の信頼性を向上できる。
　［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２７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２７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２７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２８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２８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２７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ＩＥＥＥ１６０９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２７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２７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１４等を用いて説明した本実施形態に係る測距装置２００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１４等を用いて説明した本実施形態に係る測距装置２００は、図１７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。例えば、測距装置２００の測距部２７０の処理動作は、統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０、記憶部７６９０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０が行うことができる。
　また、図１４等を用いて説明した測距装置２００の少なくとも一部の構成要素は、図１７に示した統合制御ユニット７６００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。あるいは、図１４等を用いて説明した測距装置２００が、図１７に示した車両制御システム７０００の複数の制御ユニットによって実現されてもよい。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
　（１）物体で反射された反射光パルス信号を受光する受光部と、前記受光部の出力信号に基づいて測距処理を行う測距部と、前記測距部が前記測距処理を開始する前に、前記受光部のバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、を備える測距装置。
　（２）前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の第１期間と、前記測距処理を行っている間の第２期間とに、前記受光部のバイアス電圧を制御する、（１）に記載の測距装置。
　（３）前記第１期間は、前記測距処理を行わない期間のうち、前記測距処理を開始する直前の一部の期間を含む、（２）に記載の測距装置。
　（４）前記受光部は、
　前記測距処理に用いられる第１受光素子と、前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有する、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（５）前記受光部は、前記測距処理に用いられる第１受光素子と、前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、前記第１受光素子は、前記バイアス電圧の制御に寄与するために受光動作を行う、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（６）前記受光部は、前記測距処理に用いられる複数の第１受光素子と、前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、前記複数の第１受光素子のうちの一部の第１受光素子は、前記測距処理を行うとともに前記バイアス電圧の制御に寄与するために受光動作を行う、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（７）前記複数の第１受光素子を有する画素アレイ部を備え、前記測距処理を行うとともに前記バイアス電圧の制御に寄与するために受光動作を行う前記一部の第１受光素子は、前記画素アレイ部内の前記複数の第１受光素子を間引いた２以上の第１受光素子である、（６）に記載の測距装置。
　（８）前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、（１）乃至（７）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（９）前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、（１）乃至（７）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（１０）前記第１受光素子が前記反射光パルス信号を受光したときに、前記第１受光素子のカソード電圧又はアノード電圧が予め定めた所定の電圧レベルになるように前記バイアス電圧を制御する、（４）乃至（７）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（１１）前記バイアス制御部は、前記受光部の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御する、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（１２）前記受光部は、複数の受光素子を有し、前記バイアス制御部は、前記複数の受光素子のうち少なくとも一部の受光素子の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御する、（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
　（１３）前記交差回数をカウントする回数カウント部と、前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の出力信号レベルとの対応関係を記憶する記憶部と、前記回数カウント部でカウントされた回数に対応する前記出力信号レベルを前記記憶部から読み出す記憶制御部と、を備え、前記バイアス制御部は、前記記憶制御部が読み出した前記出力信号レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、（１１）又は（１２）に記載の測距装置。
　（１４）前記記憶部は、前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の前記出力信号レベルと、温度との対応関係を記憶する、（１３）に記載の測距装置。
　（１５）前記回数カウント部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号が前記所定の閾値と交差した回数をカウントする、（１３）又は（１４）に記載の測距装置。
　（１６）（１）乃至（１５）のいずれか一項に記載の測距装置と、
　光パルス信号を発光する発光部と、をさらに備え、前記受光部は、前記光パルス信号が前記物体で反射された前記反射光パルス信号を受光する、測距システム。
　（１７）前記発光部は、前記測距処理を行っている期間と、前記測距処理を開始する前の前記バイアス制御部が前記受光部のバイアス電圧を制御する期間とに前記光パルス信号を発光する、（１６）に記載の測距システム。
　（１８）前記測距部は、前記発光部による前記光パルス信号の発光タイミングと、前記受光部による前記反射光パルス信号の受光タイミングとの時間差に基づいて前記物体までの距離を測定する、（１７）に記載の測距システム。
　（１９）前記発光部は、それぞれが前記光パルス信号を発光する複数の発光素子を有し、
　前記発光部は、前記測距部が第１距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、１以上の第１個数の前記発光素子を同時に発光させる第１モードと、前記測距部が前記第１距離範囲よりも広い第２距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、前記第１個数よりも少ない第２個数の前記発光素子を同時に発光させる第２モードとを有し、
　前記発光部は、前記第１モードでは、前記測距部が前記測距処理を行う期間と、前記測距部が前記測距処理を開始する前とにおいて、前記第１個数の前記発光素子を同時に発光させ、前記第２モードでは、前記測距部が前記測距処理を開始する前には前記第２個数の前記発光素子を発光させず、前記測距部が前記測距処理を行う期間内に前記第２個数の前記発光素子を同時に発光させる、（１６）乃至（１８）のいずれか一項に記載の測距システム。
　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
１００　測距システム、１１０　発光部、１２０　同期制御部、２００　測距装置、２０１　画素チップ、２０２　回路チップ、２１０　受光部、２１１、２１２、２１３、２１４　受光素子、２２０　タイミング生成部、２６０　出力インタフェース、２７０、３６０　測距部、３００　回路ブロック、３１０　モニタ画素回路、３１１、３７１　チップ接続部、３１２、３７２　接続ノード、３２１、３８１　ｐＭＯＳトランジスタ、３２２、３８２、３８３、３８４　ｎＭＯＳトランジスタ、３３０、３９０　インバータ、３４０　サンプルホールド回路、３５０　アナログデジタル変換器、３７０　測距画素回路、４０１　モニタ画素、４０２、４０３、４０４　測距画素、５００　バイアス制御部、６１２　時間デジタル変換器、６１３　ヒストグラム生成部兼カウント部、６２０　記憶部、６３０　記憶制御部

Claims (19)

  1. 　物体で反射された反射光パルス信号を受光する受光部と、
    　前記受光部の出力信号に基づいて測距処理を行う測距部と、
    　前記測距部が前記測距処理を開始する前に、前記受光部のバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、を備える測距装置。
  2. 　前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の第１期間と、前記測距処理を行っている間の第２期間とに、前記受光部のバイアス電圧を制御する、請求項１に記載の測距装置。
  3. 　前記第１期間は、前記測距処理を行わない期間のうち、前記測距処理を開始する直前の一部の期間を含む、請求項２に記載の測距装置。
  4. 　前記受光部は、
    　前記測距処理に用いられる第１受光素子と、
    　前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有する、請求項１に記載の測距装置。
  5. 　前記受光部は、
    　前記測距処理に用いられる第１受光素子と、
    　前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、
    　前記第１受光素子は、前記第２受光素子が前記バイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行う、請求項１に記載の測距装置。
  6. 　前記受光部は、
    　前記測距処理に用いられる複数の第１受光素子と、
    　前記バイアス電圧の制御に用いられる第２受光素子と、を有し、
    　前記複数の第１受光素子のうちの一部の第１受光素子は、前記第２受光素子が前記バイアス電圧の制御を行う期間内に受光動作を行う、請求項１に記載の測距装置。
  7. 　前記複数の第１受光素子を有する画素アレイ部を備え、
    　前記一部の第１受光素子は、前記画素アレイ部内の前記複数の第１受光素子を間引いた２以上の第１受光素子である、請求項６に記載の測距装置。
  8. 　前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前の前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、請求項１に記載の測距装置。
  9. 　前記バイアス制御部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号の電圧レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、請求項１に記載の測距装置。
  10. 　前記第１受光素子が前記反射光パルス信号を受光したときに、前記第１受光素子のカソード電圧又はアノード電圧が予め定めた所定の電圧レベルになるように前記バイアス電圧を制御する、請求項４に記載の測距装置。
  11. 　前記バイアス制御部は、前記受光部の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御する、請求項１に記載の測距装置。
  12. 　前記受光部は、複数の受光素子を有し、
    　前記バイアス制御部は、前記複数の受光素子のうち少なくとも一部の受光素子の出力信号と所定の閾値との交差回数に基づいて前記バイアス電圧を制御する、請求項１に記載の測距装置。
  13. 　前記交差回数をカウントする回数カウント部と、
    　前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の出力信号レベルとの対応関係を記憶する記憶部と、
    　前記回数カウント部でカウントされた回数に対応する前記出力信号レベルを前記記憶部から読み出す記憶制御部と、を備え、
    　前記バイアス制御部は、前記記憶制御部が読み出した前記出力信号レベルに基づいて、前記バイアス電圧を制御する、請求項１１に記載の測距装置。
  14. 　前記記憶部は、前記受光部の出力信号が所定の閾値と交差した回数と、前記受光部の前記出力信号レベルと、温度との対応関係を記憶する、請求項１３に記載の測距装置。
  15. 　前記回数カウント部は、前記測距部が前記測距処理を開始する前に前記反射光パルス信号を受光した前記受光部の出力信号が前記所定の閾値と交差した回数をカウントする、請求項１３に記載の測距装置。
  16. 　請求項１に記載の測距装置と、
    　光パルス信号を発光する発光部と、をさらに備え、
    　前記受光部は、前記光パルス信号が前記物体で反射された前記反射光パルス信号を受光する、測距システム。
  17. 　前記発光部は、前記測距処理を行っている期間と、前記測距処理を開始する前の前記バイアス制御部が前記受光部のバイアス電圧を制御する期間とに前記光パルス信号を発光する、請求項１６に記載の測距システム。
  18. 　前記測距部は、前記発光部による前記光パルス信号の発光タイミングと、前記受光部による前記反射光パルス信号の受光タイミングとの時間差に基づいて前記物体までの距離を測定する、請求項１７に記載の測距システム。
  19. 　前記発光部は、それぞれが前記光パルス信号を発光する複数の発光素子を有し、
    　前記発光部は、前記測距部が第１距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、１以上の第１個数の前記発光素子を同時に発光させる第１モードと、前記測距部が前記第１距離範囲よりも広い第２距離範囲内の前記物体までの距離を測定する際には、前記第１個数よりも少ない第２個数の前記発光素子を同時に発光させる第２モードとを有し、
    　前記発光部は、前記第１モードでは、前記測距部が前記測距処理を行う期間と、前記測距部が前記測距処理を開始する前とにおいて、前記第１個数の前記発光素子を同時に発光させ、前記第２モードでは、前記測距部が前記測距処理を開始する前には前記第２個数の前記発光素子を発光させず、前記測距部が前記測距処理を行う期間内に前記第２個数の前記発光素子を同時に発光させる、請求項１６に記載の測距システム。
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