光检测设备和光检测系统的制作方法

1.本公开涉及检测光的光检测设备和光检测系统。


背景技术：

2.tof(飞行时间)方法经常用于测量到检测对象的距离。在该tof方法中，发射光，并且检测由检测对象反射的反射光。然后，在tof方法中，通过测量发射光的定时与检测到反射光的定时之间的时间差来测量到测量对象的距离。例如，在专利文献1中公开了一种基于表示从光接收部每单位时间输出的脉冲信号的数量的脉冲率来控制光接收部的灵敏度的光检测设备。
3.引证列表
4.专利文献
5.ptl 1：日本未经审查专利申请公开号2018-182051


技术实现要素：

6.期望光电检测装置具有高检测精度，并且预期进一步提高检测精度。
7.期望提供一种能够提高检测精度的光检测设备和光检测系统。
8.根据本公开的一个实施例的光电检测装置包括多个光接收部、加法部、分配部、多个计数器和控制部。多个光接收部中的每个包括光接收元件，并且被配置为生成包括与光接收元件的光接收的结果相对应的脉冲的第一脉冲信号。加法部被配置为通过从由多个光接收部生成的多个第一脉冲信号中选择一个或多个第一脉冲信号并且基于所选择的一个或多个第一脉冲信号进行加法处理来生成第二脉冲信号。分配部被配置为执行基于时钟信号以时分方式将第二脉冲信号分成多个第三脉冲信号的分配处理。多个计数器被设置为与多个第三脉冲信号对应，并且被配置为各自基于对应的第三脉冲信号进行计数处理。控制部被配置为基于多个计数器的相应计数值来设置要经历加法处理的一个或多个脉冲信号的信号数量。
9.根据本公开的实施例的光检测系统包括光发射部和光检测部。光发射部被配置为发光。光检测部被配置为检测由从光发射部发射的、被检测对象反射的光。光检测部包括多个光接收部、加法部、分配部、多个计数器以及控制部。多个光接收部中的每个包括光接收元件，并且被配置为生成包括与光接收元件的光接收的结果相对应的脉冲的第一脉冲信号。加法部被配置为通过从由多个光接收部生成的多个第一脉冲信号中选择一个或多个第一脉冲信号并且基于所选择的一个或多个第一脉冲信号进行加法处理来生成第二脉冲信号。分配部被配置为执行基于时钟信号以时分方式将第二脉冲信号分配成多个第三脉冲信号的分配处理。多个计数器被设置为与多个第三脉冲信号对应，并且被配置为各自基于对应的第三脉冲信号进行计数处理。控制部被配置为基于多个计数器的各自的计数值来设置要经历加法处理的一个或多个脉冲信号的信号数量。
10.在根据本公开的实施方式的光检测设备和光检测系统中，在多个光接收部中，生
成包括与光接收元件的光接收的结果对应的脉冲的第一脉冲信号。然后，通过从由多个光接收部生成的多个第一脉冲信号中选择一个或多个第一脉冲信号并且基于所选择的一个或多个第一脉冲信号进行加法处理来生成第二脉冲信号。基于时钟信号以时分方式将该第二脉冲信号分配成多个第三脉冲信号。通过基于多个第三脉冲信号中的每个第三脉冲信号执行计数处理来生成计数值。然后，基于这些计数值来设置要经历加法处理的一个或多个脉冲信号的信号数量。
附图说明
11.图1是示出根据本公开的实施方式的光检测系统的配置实例的框图。
12.图2是示出图1中所示的光检测部的配置实例的框图。
13.图3是表示图2所示的光检测部的结构例的电路图。
14.图4a是示出在图3中示出的光接收部的构造实例的电路图。
15.图4b是示出图3中所示的光接收部的另一配置实例的电路图。
16.图5是示出图3中示出的加法部的配置实例的框图。
17.图6a是示出图3中示出的光强度判定部的配置实例的框图。
18.图6b是示出图3中示出的光强度判定部的另一配置实例的框图。
19.图6c是示出图3中所示的光强度判定部的另一配置实例的框图。
20.图7是表示图3所示的光检测部的成像模式下的操作示例的框图。
21.图8是表示图3所示的光检测部的成像模式下的操作示例的时序波形图。
22.图9是示出图3所示的光检测单元的测距模式下的操作实例的框图。
23.图10是表示图3所示的光检测单元的测距模式下的操作示例的时序波形图。
24.图11是表示测距模式下的光检测阵列的操作示例的说明图。
25.图12是示出根据变形例的光强度判定部的配置实例的框图。
26.图13是示出了根据变形例的加法部的操作实例的框图。
27.图14是示出根据另一变形例的光检测部的实现实例的说明图。
28.图15a是示出根据另一变形例的光接收部的配置实例的电路图。
29.图15b是示出根据另一变形例的光接收部的另一配置实例的电路图。
30.图16是示出根据另一变形例的光检测系统的结构例的框图。
31.图17是示出图16中所示的光检测部的配置实例的框图。
32.图18是表示图17所示的光检测单元的结构例的电路图。
33.图19是表示图18所示的光检测单元的操作示例的时序波形图。
34.图20是示出根据另一变形例的光接收部的配置实例的电路图。
35.图21是示出了根据另一变形例的加法部的配置实例的电路图。
36.图22a为示出根据另一变形例的光接收部的配置实例的电路图。
37.图22b是示出了根据另一个变形例的光接收部的配置实例的电路图。
38.图23是示出根据另一变形例的光检测单元的操作示例的电路图。
39.图24是示出根据另一变形例的光检测单元的另一操作示例的电路图。
40.图25是表示根据另一变形例的光检测单元的另一操作示例的电路图。
41.图26是示出根据另一变形例的光检测单元的另一操作示例的电路图。
42.图27是示出根据另一变形例的光接收部的配置实例的电路图。
43.图28是示出图27中示出的光接收部的操作实例的时序波形图。
44.图29是示出根据另一变形例的光接收部的配置实例的电路图。
45.图30是示出在图29中所示的光接收部的成像模式中的操作实例的时序波形图。
46.图31是示出在图29中所示的光接收部的成像模式中的操作实例的电路图。
47.图32是示出在图29中所示的光接收部的测距模式中的操作实例的时序波形图。
48.图33是示出了图29中所示的光接收部的测距模式中的操作实例的电路图。
49.图34是示出根据另一变形例的光接收部的配置实例的电路图。
50.图35是示出根据另一变形例的光接收部的配置实例的电路图。
51.图36是示出根据另一变形例的光接收部的配置实例的电路图。
52.图37是描述车辆控制系统的示意性配置的实例的框图。
53.图38是辅助说明车外信息检测部和成像部的安装位置的实例的图。
具体实施方式
54.在下文中，参考附图详细描述本公开的一些实施例。应注意，按照以下顺序给出描述。
55.1.实施例
56.2.应用于移动体的实例
57.《1.实施方式》
58.[配置实例]
[0059]
图1示出了根据实施方式的光检测系统(光检测系统1)的配置示例。光检测系统1被配置为能够作为图像传感器进行操作，并且能够作为tof传感器进行操作。光检测系统1包括光发射部11、光学系统12、光检测部20和控制部14。
[0060]
光发射部11被配置为基于来自控制部14的指令朝向检测对象obj发射光脉冲l0。光发射部11基于来自控制部14的指令通过执行交替重复发射光和不发射光的发光操作，发射光脉冲l0。光发射部11包括例如发射红外光的光源。该光源包括例如激光光源、led(发光二极管)等。
[0061]
光学系统12包括在光检测部20的光接收表面s上形成图像的透镜。
[0062]
光检测部20被配置为基于来自控制部14的指令检测光。光检测部20然后输出基于检测结果的图像数据作为数据dt。
[0063]
控制部14被配置为向光发射部11和光检测部20提供控制信号并控制光发射部11和光检测部20的操作，以由此控制光检测系统1的操作。控制部14包括模式设定部15。模式设定部15被配置为设定光检测系统1的操作模式m。光检测系统1能够以成像模式ma和测距模式mb进行操作。成像模式ma是基于来自对象的光l10捕获该对象的图像的模式。测距模式mb是其中发射光脉冲l0并检测由检测对象obj反射的反射光脉冲l1以由此测量光脉冲l0发射的定时与反射光脉冲l1被检测的定时之间的时间差的模式。模式设定部15将成像模式ma和测距模式mb中的一个设置为操作模式m。另外，控制部14根据设定的操作模式m来控制光检测系统1的操作。
[0064]
图2示出了光检测部20的配置示例。光检测部20包括光检测阵列21、信号生成部
22、读出控制部23、信号处理部24和光检测控制部25。
[0065]
光电检测阵列21包括以矩阵设置的多个光电检测单元u。光电检测单元u各自被配置为检测光并且对检测次数进行计数。
[0066]
图3示出了光检测单元u的配置示例。光检测单元u具有多个光接收部31(本例中为4个光接收部31a至31d)、加法部32、多个选择器33(本例中为4个选择器33a至33d)、多个开关34(本例中为4个开关34a至34d)、多个计数器35(本例中为4个计数器35a至35d)以及光强度判定部36。
[0067]
多个光接收部31中的每一个被配置为检测光，从而生成包括对应于检测到的光的脉冲的脉冲信号plsa。光接收部31a通过检测光来生成脉冲信号pls(脉冲信号plsa)。光接收部31b通过检测光来生成脉冲信号pls(脉冲信号plsb)。光接收部31c通过检测光来生成脉冲信号pls(脉冲信号plsc)。光接收部31d通过检测光生成脉冲信号pls(脉冲信号plsd)。下面描述光接收部31a作为实例。应注意，这同样适用于光接收部31b至31d。
[0068]
图4a示出了光接收部31a的配置示例。在该实例中，光接收部31a包括光电二极管pd、电阻器r1和反相器iv1。
[0069]
光电二极管pd是将光转换成电荷的光电转换元件。光电二极管pd具有被供应了电源电压vss的阳极以及耦接至节点n1的阴极。例如，可以使用雪崩光电二极管(apd；雪崩光电二极管)、单光子雪崩二极管(spad；单光子雪崩二极管)等用于光电二极管pd。
[0070]
电阻器r1的一端被提供有电源电压vdd，并且另一端耦接到节点n1。
[0071]
反相器iv1被配置为在节点n1处的电压高于逻辑阈值的情况下输出低电平，并且在节点n1处的电压低于逻辑阈值的情况下输出高电平，从而生成脉冲信号plsa。
[0072]
利用这种配置，在光接收部31a中，光电二极管pd通过检测光来引起雪崩放大，这降低了节点n1处的电压。然后，在节点n1处的电压变得低于反相器iv1的逻辑阈值的情况下，脉冲信号plsa从低电平变为高电平。然后，电流通过电阻器r1流入节点n1，使节点n1处的电压上升。然后，在节点n1处的电压变得高于反相器iv1的逻辑阈值的情况下，脉冲信号plsa从高电平变为低电平。因此，光接收部31a生成包括与检测到的光对应的脉冲的脉冲信号plsa。
[0073]
图4b示出了光接收部31a的另一配置示例。在该实例中，光接收部31a包括光电二极管pd、晶体管mp1、反相器iv1以及控制电路ckt1。
[0074]
晶体管mp1是p型mos(金属氧化物半导体)晶体管，并且具有耦接到控制电路ckt1的输出端子的栅极、被提供有电源电压vdd的源极和耦接到节点n1的漏极。
[0075]
控制电路ckt1被配置为基于脉冲信号plsa控制晶体管mp1的操作。具体地，控制电路ckt1在脉冲信号plsa从低电平变为高电平后，将晶体管mp1的栅极处的电压变为低电平，在脉冲信号plsa从高电平变为低电平后，将晶体管mp1的栅极处的电压变为高电平。
[0076]
利用这种配置，在光接收部31a中，光电二极管pd检测光，从而降低节点n1处的电压。然后，在节点n1处的电压变得低于反相器iv1的逻辑阈值的情况下，脉冲信号plsa从低电平变为高电平。在脉冲信号plsa的此改变之后，控制电路ckt1将晶体管mp1的栅极处的电压改变为低电平。因此，晶体管mp1导通以使电流通过晶体管mp1流入节点n1，这增加了节点n1处的电压。然后，在节点n1处的电压变得高于反相器iv1的逻辑阈值的情况下，脉冲信号plsa从高电平变为低电平。在脉冲信号plsa的此改变之后，控制电路ckt1将晶体管mp1的栅
极处的电压改变为高电平。这关断了晶体管mp1。因此，光接收部31a生成包括与检测到的光对应的脉冲的脉冲信号plsa。
[0077]
加法部32(图3)被配置为通过基于脉冲信号plsa、plsb、plsc和plsd以及由光强度判定部36生成的控制信号ctl执行加法处理来生成脉冲信号pls1。
[0078]
图5示出了加法部32的配置示例。加法部32包括开关swa、swb、swc和swd、逻辑或(or)电路or1和加法控制部ckt2。
[0079]
开关swa被配置为基于从加法控制部ckt2供应的控制信号接通或断开脉冲信号plsa到或电路or1的供应。具体地，在开关swa接通的情况下，开关swa将脉冲信号plsa提供至或电路or1，在开关swa断开的情况下，开关swa将低电平信号提供至或电路or1。开关swa包括例如逻辑与(and)电路或者或电路。
[0080]
同样地，开关swb被配置为基于从加法控制部ckt2供应的控制信号接通或断开脉冲信号plsb到或电路or1的供应。开关swc被配置为基于从加法控制部ckt2供应的控制信号接通或断开将脉冲信号plsc供应给或电路or1。开关swd被配置为基于从加法控制部ckt2供应的控制信号接通或断开脉冲信号plsd到或电路or1的供应。
[0081]
或电路or1被配置为通过求从开关swa至swd供应的四个信号的逻辑或来生成脉冲信号pls1。
[0082]
加法控制部ckt2基于控制信号ctl设置要经历四个脉冲信号pls(脉冲信号plsa至plsd)的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num，并且基于设置的结果将控制信号提供给开关swa至swd中的每个。
[0083]
利用这种配置，例如，在控制信号ctl指明光强度高的情况下，加法控制部ckt2将要经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num设置为“1”，并且例如，接通开关swa并且断开开关swb至swd。因此，加法部32生成在脉冲信号plsa为高电平的时段中变为高电平并且在其他时段内变为低电平的脉冲信号pls1。换句话说，加法部32生成具有的波形类似于脉冲信号plsa的波形的脉冲信号pls1。
[0084]
此外，例如，在控制信号ctl指明光强度低的情况下，加法控制部ckt2将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num设置为“4”，并接通开关swa至swd。因此，加法部32生成在脉冲信号plsa为高电平的时段中、在脉冲信号plsb为高电平的时段中、在脉冲信号plsc为高电平的时段中以及在脉冲信号plsd为高电平的时段中变为高电平并且在其他时段内变为低电平的脉冲信号pls1。
[0085]
选择器33a(图3)被配置为基于模式控制信号smode选择脉冲信号plsa和脉冲信号pls1中的一个，并且输出所选择的脉冲信号作为脉冲信号plsa1。在该示例中，在操作模式m是成像模式ma的情况下，模式控制信号smode处于低电平“0”，并且在操作模式m是测距模式mb的情况下，模式控制信号smode处于高电平“1”。因此，在操作模式m是成像模式ma的情况下，选择器33a选择脉冲信号plsa，并且输出该脉冲信号plsa作为脉冲信号plsa1。此外，在操作模式m是测距模式mb的情况下，选择器33a选择脉冲信号pls1，并且输出该脉冲信号pls1作为脉冲信号plsa1。
[0086]
同样地，选择器33b被配置为基于模式控制信号smode选择脉冲信号plsb和脉冲信号pls1中的一个，并且将所选择的脉冲信号作为脉冲信号plsb1输出。选择器33c被配置为基于模式控制信号smode选择脉冲信号plsc和脉冲信号pls1中的一个，并且输出所选择的
脉冲信号作为脉冲信号plsc1。选择器33d被配置为基于模式控制信号smode选择脉冲信号plsd和脉冲信号pls1中的一个，并且输出所选择的脉冲信号作为脉冲信号plsd1。
[0087]
开关34a被配置为基于时钟信号clka接通或断开脉冲信号plsa1到计数器35a的供应。具体地，在时钟信号clka为高电平的情况下，开关34a将脉冲信号plsa1提供给计数器35a，并且在时钟信号clka为低电平的情况下，开关34a将低电平信号提供给计数器35a。开关34a包括例如and电路或or电路。
[0088]
同样地，开关34b被配置为基于时钟信号clkb接通或断开脉冲信号plsb1到计数器35b的供应。开关34c被配置为基于时钟信号clkc接通或断开脉冲信号plsc1到计数器35c的供应。开关34d被配置为基于时钟信号clkd接通或断开脉冲信号plsd1到计数器35d的供应。
[0089]
在操作模式m是成像模式ma的情况下，要供应到开关34a至34d的时钟信号clka至clkd在相同的定时上升并且在相同的定时下降。因此，在时钟信号clka至clkd为高电平的时段中，开关34a至34d将脉冲信号plsa1至plsd1原样分别供应至计数器35a至35d。此外，在操作模式m是测距模式mb的情况下，要提供给开关34a至34d的时钟信号clka至clkd是四相时钟信号。在测距模式mb中，脉冲信号plsa1至plsd1各自是由加法部32生成的脉冲信号pls1。因此，开关34a至34d基于时钟信号clka至clkd以时分方式将该脉冲信号pls1分成四个脉冲信号。
[0090]
计数器35a被配置为通过基于从开关34a供应的脉冲信号的上升沿执行计数处理来递增计数值cnta。同样地，计数器35b被配置为通过基于从开关34b提供的脉冲信号的上升沿执行计数处理来递增计数值cntb。计数器35c被配置为通过基于从开关34c提供的脉冲信号的上升沿执行计数处理来递增计数值cntc。计数器35d被配置为通过基于从开关34d供应的脉冲信号的上升沿执行计数处理来递增计数值cntd。
[0091]
光强度判定部36被配置为基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd来判定光强度。具体地，在操作模式m是成像模式ma的情况下，光强度判定部36基于计数值cnta至cntd判定光强度是否高。光强度判定部36然后在操作模式m从成像模式ma变为测距模式mb时使用控制信号ctl将这样的判定的结果提供给加法部32。
[0092]
图6a示出了光强度判定部36的配置示例。在该实例中，光强度判定部36包括加法部add1和比较器cp1。加法部add1被配置为计算计数值cnt1至cnt4的总值。比较器cp1被配置为通过将加法部add1获得的总值与预定阈值ref进行比较来生成控制信号。在该实例中，光强度判定部36在计数值cnt1至cnt4的总值大于阈值ref的情况下判定光强度高，并且在计数值cnt1至cnt4的总值小于阈值ref的情况下判定光强度低。
[0093]
图6b示出了光强度判定部36的另一配置示例。在该实例中，光强度判定部36包括锁存器lta至ltd和或电路or2。锁存器lta被配置为基于计数值cnta的位数据中的最高有效位(msb；most significant bit)值已从“1”变为“0”来设置输出信号为高电平。同样，锁存器ltb被配置为基于计数值cntb的位数据中的最高有效位值已从“1”变为“0”而将输出信号设定为高电平。锁存器ltc被配置为基于计数值cntc的位数据中的最高有效位值已从“1”变为“0”而将输出信号设定为高电平。锁存器ltd被配置为基于计数值cntd的位数据中的最高有效位值已从“1”变为“0”而将输出信号设定为高电平。或电路or2被配置为通过求从锁存器lta到ltd提供的信号的逻辑or来生成控制信号ctl。在这个实例中，光强度判定部36在计数值cnt1至cnt4中的至少一个进行一轮次的情况下判定光强度高，并且在计数值cnt1至
cnt4中均未进行一轮次的情况下判定光强度低。
[0094]
图6c示出了光强度判定部36的另一配置示例。在该实例中，光强度判定部36包括锁存器lta至ltd以及逻辑与(and)电路and1。与电路and1被配置为通过求从锁存器lta到ltd提供的信号的逻辑and来生成控制信号ctl。在这个实例中，光强度判定部36在所有计数值cnt1至cnt4都进行一轮次的情况下判定光强度高，并且在计数值cnt1至cnt4中的任何计数值未进行一轮次的情况下判定光强度低。
[0095]
信号生成部22(图2)被配置为基于来自光检测控制部25的指令生成时钟信号clka至clkd和模式控制信号smode，并将时钟信号clka至clkd和模式控制信号smode供应到光检测阵列21中的多个光检测单元u。
[0096]
读出控制部23被配置为基于来自光检测控制部25的指令控制对向信号处理部24供应光检测阵列21中的多个光检测单元u的每个中生成的计数值cnta至cntd的操作。例如，读出控制部23控制多个光检测单元u的操作，以顺次地选择一行的光检测单元u，并使所选择的光检测单元u将计数值cnta至cntd提供给信号处理部24。
[0097]
信号处理部24被配置为基于来自光检测控制部25的指令来执行预定信号处理。具体地，在操作模式m是成像模式ma的情况下，信号处理部24通过基于从光检测阵列21中的多个光检测单元u的每一个提供的计数值cnta至cntd执行预定图像处理来生成捕捉图像的图像数据。另外，在操作模式m为测距模式mb的情况下，信号处理部24基于从光检测阵列21中的多个光检测单元u的每个提供的计数值cnta至cntd，通过测量从光发射部11发射光脉冲l0到光检测单元u检测反射光脉冲l1的时间来生成距离图像的图像数据。然后，信号处理部24输出生成的图像数据作为数据dt。
[0098]
光检测控制部25被配置为基于来自控制部14(图1)的指令通过向信号生成部22、读出控制部23和信号处理部24提供控制信号并控制信号生成部22、读出控制部23和信号处理部24的操作，来控制光检测部20的操作。
[0099]
这里，光接收部31对应于本公开中的“光接收部”的具体实例。光电二极管pd对应于本公开中的“光接收元件”的具体实例。脉冲信号pls对应于本公开中的“第一脉冲信号”的具体实例。开关swa至swd和或电路or1对应于本公开中的“加法部”的具体实例。脉冲信号pls1对应于本公开中的“第二脉冲信号”的具体实例。开关34a至34d对应于本公开中的“分配部”的具体实例。计数器35对应于本公开中的“计数器”的具体实例。光强度判定部36和加法控制部ckt2对应于本公开中的“控制部”的具体实例。测距模式mb对应于本公开中的“第一操作模式”的具体实例。成像模式ma对应于本公开中的“第二操作模式”的具体实例。
[0100]
[操作和工作]
[0101]
接下来，描述根据本实施方式的光检测系统1的操作和工作。
[0102]
(整体操作的概述)
[0103]
首先，参考图1和图2描述光检测系统1的总体操作的概述。
[0104]
在操作模式m是成像模式ma的情况下，光学系统12在光检测部20的光接收表面s上形成图像。光检测部20检测光。控制部14向光检测部20供应控制信号，并且控制光检测部20的操作，以由此控制光检测系统1的成像操作。
[0105]
在操作模式m是测距模式mb的情况下，光发射部11向检测对象obj发射光脉冲l0。光学系统12在光检测部20的光接收表面s上形成图像。光检测部20检测反射光脉冲l1。控制
部14向光发射部11和光检测部20提供控制信号，并且控制光发射部11和光检测部20的操作，以由此控制光检测系统1的距离测量操作。
[0106]
在光检测部20中，光检测阵列21的光检测单元u通过检测光来生成计数值cnta至cntd。信号生成部22生成时钟信号clka至clkd和模式控制信号smode，并且向多个光检测单元u供应时钟信号clka至clkd和模式控制信号smode。读出控制部23控制向信号处理部24供应光检测阵列21中的多个光检测单元u的每个中生成的计数值cnta至cntd的操作。信号处理部24基于从光检测阵列21中的多个光检测单元u的每一个提供的计数值cnta至cntd执行预定信号处理以生成图像数据，并且输出生成的图像数据作为数据dt。光检测控制部25基于来自控制部14的指示通过向信号生成部22、读出控制部23、信号处理部24供给控制信号，控制信号生成部22、读出控制部23、信号处理部24的操作，由此控制光检测部20的操作。
[0107]
(详细操作)
[0108]
图7示出了在操作模式m是成像模式ma的情况下的光检测单元u的操作示例。在图7中，使用指明其状态的开关的示图，示出了各个选择器33a至33d和开关34a至34d。在成像模式ma中，选择器33a输出脉冲信号plsa作为脉冲信号plsa1。选择器33b输出脉冲信号plsb作为脉冲信号plsb1。选择器33c输出脉冲信号plsc作为脉冲信号plsc1。选择器33d输出脉冲信号plsd作为脉冲信号plsd1。开关34a至34d然后基于时钟信号clka至clkd同时接通或断开。在图7中，开关34a至34d导通。
[0109]
图8示出了在执行成像操作的情况下的光检测部20的操作示例。(a)表示模式控制信号smode的波形。(b)至(e)分别表示时钟信号clka至clkd的波形。(f)表示读出控制部23的操作。
[0110]
在执行成像操作的情况下，信号生成部22将模式控制信号smode改变为低电平(图8的(a))。在多个光检测单元u的每一个中，光接收部31a至31d通过检测光分别生成脉冲信号plsa至plsd。因此，如图7所示，选择器33a至33d分别输出脉冲信号plsa至plsd作为脉冲信号plsa1至plsd1。信号生成部22然后生成同时在高电平和低电平之间变化的时钟信号clka至clkd(图8的(b)至(e))。
[0111]
在定时t11处，帧周期f开始。在这个定时t11，信号生成部22将时钟信号clka至clkd从低电平改变为高电平(图8的(b)至(e))。因此，在从定时t11至定时t12的周期中，开关34a将脉冲信号plsa1提供至计数器35a，开关34b将脉冲信号plsb1提供至计数器35b，开关34c将脉冲信号plsc1提供至计数器35c，并且开关34d将脉冲信号plsd1提供至计数器35d。
[0112]
计数器35a然后基于从开关34a供应的脉冲信号plsa1的上升沿执行计数处理，以递增计数值cnta。同样地，计数器35b基于从开关34b提供的脉冲信号plsb1的上升沿执行计数处理以递增计数值cntb。计数器35c基于从开关34c提供的脉冲信号plsc1的上升沿执行计数处理以使计数值cntc递增。计数器35d基于从开关34d提供的脉冲信号plsd1的上升沿执行计数处理以使计数值cntd递增。
[0113]
然后，在定时t12处，信号生成部22将时钟信号clka至clkd从高电平改变为低电平(图8的(b)至(e))。因此，开关34a至34d停止向计数器35a至35d提供脉冲信号plsa1至plsd1。
[0114]
然后，在从定时t12到定时t13的时间段内，读出控制部23执行读出控制cr，从而控
制多个光检测单元u的操作以向信号处理部24供应在多个光检测单元u的每个中生成的计数值cnta至cntd。此后，计数器35a至35d中的计数值cnta至cntd被重置。然后，在此定时t13，帧周期f结束。
[0115]
光检测部20重复从定时t11到定时t13这样的操作。信号处理部24然后基于从多个光检测单元u的每一个提供的计数值cnta至cntd执行预定图像处理以生成捕获图像的数据，并输出生成的数据作为数据dt。
[0116]
图9示出了操作模式m是测距模式mb的情况下的光检测单元的操作示例。在测距模式mb中，选择器33a输出脉冲信号pls1作为脉冲信号plsa1，选择器33b输出脉冲信号pls1作为脉冲信号plsb1，选择器33c输出脉冲信号pls1作为脉冲信号plsc1，并且选择器33d输出脉冲信号pls1作为脉冲信号plsd1。然后，基于构成四相时钟信号的时钟信号clka至clkd，以时分方式导通或断开开关34a至34d。在图9中，开关34a接通，并且开关34b至34d断开。
[0117]
图10示出了在执行测距操作的情况下的光检测部20的操作示例。(a)表示模式控制信号smode的波形。(b)表示从光发射部11发出的光的波形。(c)至(f)分别表示时钟信号clka至clkd的波形。(g)表示某个光检测单元u(光检测单元u1)中的控制信号ctl(控制信号ctl1)的波形。(h)表示要经历光检测单元u1的加法部32的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num(信号数量num1)。(i)表示另一光检测单元u(光检测单元u2)中的控制信号ctl(控制信号ctl2)的波形。(j)表示要经历光检测单元u2的加法部32的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num(信号数量num2)。(k)表示读出控制部23的操作。
[0118]
在执行测距操作的情况下，为了准备测距操作，信号生成部22将模式控制信号smode改变为与成像操作类似的低电平(图10的(a))。因此，类似于成像操作(图7)，选择器33a至33d分别输出脉冲信号plsa至plsd作为脉冲信号plsa1至plsd1。
[0119]
然后，在定时t21处，信号生成部22将时钟信号clka到clkd从低电平改变到高电平(图10的(c)到(f))。因此，在从定时t21到定时t22的时间段内，开关34a将脉冲信号plsa1提供到计数器35a，开关34b将脉冲信号plsb1提供到计数器35b，开关34c将脉冲信号plsc1提供到计数器35c，并且开关34d将脉冲信号plsd1提供到计数器35d。
[0120]
在从定时t21到定时t22的时段中，光发射部11可以发光或者可以不发光(图10的(b))。
[0121]
然后，计数器35a基于从开关34a供应的脉冲信号plsa1的上升沿执行计数处理，以递增计数值cnta。同样地，计数器35b基于从开关34b提供的脉冲信号plsb1的上升沿执行计数处理以递增计数值cntb。计数器35c基于从开关34c提供的脉冲信号plsc1的上升沿执行计数处理以使计数值cntc递增。计数器35d基于从开关34d提供的脉冲信号plsd1的上升沿执行计数处理以使计数值cntd递增。
[0122]
然后，在定时t22处，信号生成部22将时钟信号clka到clkd从高电平改变到低电平(图10的(c)到(f))。因此，开关34a至34d停止向计数器35a至35d提供脉冲信号plsa1至plsd1。
[0123]
然后，在定时t22之后，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd来判定光强度。加法部32的加法控制部ckt2基于这种判定的结果，设置要经受四个脉冲信号pls(脉冲信号plsa到plsd)的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num。
[0124]
在该示例中，在光检测单元u1中，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值
cnta至cntd判定获得的光强度为高，并在定时t23将控制信号ctl改变为高电平(图10的(g))。加法部32的加法控制部ckt2基于该控制信号ctl1将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num1设置为“1”(图10的(h))。因而，例如，加法控制部ckt2接通开关swa，并断开开关swb到swd，加法部32生成具有的波形类似于脉冲信号plsa的波形的脉冲信号pls1。
[0125]
此外，在光检测单元u2中，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd判定所获得的光强度低，并且在定时t23将控制信号ctl2改变为低电平(图10的(i))。加法部32的加法控制部ckt2基于该控制信号ctl2将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num2设置为“4”(图10的(j))。因此，加法控制部ckt2接通开关swa至swd，并且加法部32基于脉冲信号plsa至plsd生成脉冲信号pls1。
[0126]
图11示出了多个光检测单元u中的生成要经历加法处理的脉冲信号pls的光接收部31的示例。在本例中，光接收部31在光检测单元u内配置成2行2列。加阴影的光接收部31表示生成要经历加法处理的脉冲信号pls的光接收部31，而未加阴影的光接收部31是生成不经历加法处理的脉冲信号pls的光接收部31。在本例中，在某个光检测单元u中，对从四个光接收部31中的一个光接收部31输出的一个脉冲信号pls进行加法处理，在另一个某个光检测单元u中，对从四个光接收部31输出的四个脉冲信号pls进行加法处理。由此，在多个光检测单元u的每一个中单独设定信号数量num。
[0127]
然后，在从定时t23到定时t24的时间段内，读出控制部23执行读出控制cr，从而控制多个光检测单元u的操作以向信号处理部24供应由多个光检测单元u中的每一个生成的计数值cnta至cntd(图10的(k))。此后，计数器35a至35d中的计数值cnta至cntd被重置。
[0128]
然后，在定时t24处，信号生成部22将模式控制信号smode从低电平改变为高电平(图10的(a))。因此，选择器33a至33d分别输出由加法部32生成的脉冲信号作为脉冲信号plsa1至plsd1。
[0129]
然后，在从定时t25到定时t30的时段(检测时段pdet)中，光检测系统1重复发射光脉冲l0，并且重复检测由检测对象obj反射的反射光脉冲l1。
[0130]
具体地，在从定时t25到定时t26的时段中，光发射部11发光(图10的(b))。信号生成部22在从定时t25到定时t26的时间段内将时钟信号clka改变为高电平，在从定时t26到定时t27的时间段内将时钟信号clkb改变为高电平，在从定时t27到定时t28的时间段内将时钟信号clkc改变为高电平，并且在从定时t28到定时t29的时间段内将时钟信号clkd改变为高电平。因此，开关34a在从定时t25到定时t26的时间段内将脉冲信号plsa1(脉冲信号pls1)提供到计数器35a，开关34b在从定时t26到定时t27的时间段内将脉冲信号plsb1(脉冲信号pls1)提供到计数器35b，开关34c在从定时t27到定时t28的时间段内将脉冲信号plsc1(脉冲信号pls1)提供到计数器35c，并且开关34d在从定时t28到定时t29的时间段内将脉冲信号plsd1(脉冲信号pls1)提供到计数器35d。然后，计数器35a基于在定时t25至定时t26的时间段内从开关34a供应的脉冲信号plsa1的上升沿执行计数处理以使计数值cnta递增。计数器35b基于在从定时t26到定时t27的时间段内从开关34b供应的脉冲信号plsb1的上升沿执行计数处理以使计数值cntb递增。计数器35c基于从定时t27到定时t28的时间段内从开关34c提供的脉冲信号plsc1的上升沿执行计数处理，以递增计数值cntc。计数器35d基于从定时t28到定时t29的时间段内从开关34d提供的脉冲信号plsd1的上升沿执行计数处理以使计数值cntd递增。
[0131]
光检测单元u重复从定时t25到定时t29这样的操作。因此，计数器35a在时钟信号clka为高电平的多个时段内执行计数处理以生成计数值cnta，计数器35b在时钟信号clkb为高电平的多个时段内执行计数处理以生成计数值cntb，计数器35c在时钟信号clkc为高电平的多个时段内执行计数处理以生成计数值cntc，并且计数器35d在时钟信号clkd为高电平的多个时段内执行计数处理以生成计数值cntd。
[0132]
然后，在从定时t30到定时t31的时段中，读出控制部23执行读出控制cr，从而控制多个光检测单元u向信号处理部24供应由多个光检测单元u中的每一个生成的计数值cnta至cntd的操作(图10的(k))。此后，计数器35a至35d中的计数值cnta至cntd被重置。
[0133]
光检测系统1重复从定时t25到定时t31这样的操作。信号处理部24基于从多个光检测单元u的每一个提供的计数值cnta至cntd，通过测量从光发射部11发射光脉冲l0到光检测单元u检测反射光脉冲l1的时间来生成距离图像的数据，并将所生成的数据作为数据dt输出。
[0134]
因此，在光检测系统1中，基于由多个光接收部31生成的多个脉冲信号pls(脉冲信号plsa至plsd)执行加法处理以生成脉冲信号pls1。然后，基于时钟信号clka至clkd执行用于以时分方式将脉冲信号pls1分配成多个脉冲信号的分配处理，并且基于多个脉冲信号中的每个脉冲信号执行计数处理。因此，例如，通过加法处理收集多个脉冲信号pls的脉冲以生成包括多个脉冲的一个脉冲信号pls1，与不进行加法处理的情况相比，这使得可以增加脉冲信号pls1中的脉冲的数量。因此，在光检测系统1中，能够提高测距操作时的检测精度。
[0135]
此外，在光检测系统1中，基于控制信号ctl从多个脉冲信号pls(脉冲信号plsa至plsd)选择一个或多个脉冲信号pls，并且基于一个或多个选择的脉冲信号pls执行加法处理。此外，基于多个计数器的相应计数值来设置一个或多个脉冲信号的信号数量。因此，例如，在光强度高的情况下，可以减少距离测量操作中检测精度降低的可能性。换言之，在光强度高的情况下，四个光接收部31a至31d可生成包括彼此稍微偏移的定时的脉冲的脉冲信号plsa至plsd。例如，在基于四个脉冲信号plsa至plsd一致地进行加法处理的情况下，在通过加法处理生成的脉冲信号pls1中，存在将这样的脉冲信号plsa至plsd的脉冲组合成一个脉冲的可能性。在这种情况下，距离测量操作中的检测精度降低。与此相对，在光检测系统1中，例如在光强度高的情况下，能够减少要经历加法处理的脉冲信号pls的信号数量，其结果，能够降低合成脉冲信号plsa至plsd的脉冲的可能性。其结果，在光检测系统1中，能够降低测距操作时的检测精度下降的可能性。
[0136]
此外，在光检测系统1中，基于控制信号ctl从多个脉冲信号pls(脉冲信号plsa至plsd)选择一个或多个脉冲信号pls，并且基于一个或多个选择的脉冲信号pls执行加法处理。因此，例如，在光强度高的情况下，可以抑制电源电压的降低。换言之，例如，在光强度高的状态下基于四个脉冲信号plsa至plsd一致地进行加法处理的情况下，在通过加法处理生成的脉冲信号pls1中，可能在短时间内生成多个脉冲。在很多光检测单元u中，在脉冲信号pls1中，在短时间内生成脉冲的情况下，在短时间内流过大的电源电流，由于所谓的ir降，电源电压暂时下降。与此相对，在光检测系统1中，例如在光强度高的情况下，能够减少要经历加法处理的脉冲信号pls的信号数量，能够减少在短时间内在脉冲信号pls1中生成多个脉冲的可能性。这使得能够降低电源电压暂时降低的可能性。其结果，在光检测系统1中，能够降低例如误操作的可能性，能够降低测距操作时的检测精度下降的可能性。
[0137]
[效果]
[0138]
如上所述，在本实施例中，基于由多个光接收部生成的多个脉冲信号来执行加法处理以生成脉冲信号。然后，执行基于时钟信号以时分方式将该脉冲信号分成多个脉冲信号的分配处理，并且基于多个脉冲信号中的每个脉冲信号执行计数处理。这使得可以提高距离测量操作中的检测精度。
[0139]
在本实施例中，基于控制信号从多个脉冲信号中选择一个或多个脉冲信号，并且基于所选择的一个或多个脉冲信号来执行加法处理以生成脉冲信号。此外，基于多个计数器的相应计数值来设置一个或多个脉冲信号的信号数量。这使得可以减小在距离测量操作中检测精度降低的可能性。
[0140]
在本实施例中，基于控制信号从多个脉冲信号中选择一个或多个脉冲信号，并且基于所选择的一个或多个脉冲信号来执行加法处理以生成脉冲信号，这使得可以减小电源电压临时降低的可能性。因此，这使得可以减小在距离测量操作中检测精度降低的可能性。
[0141]
[变形例1]
[0142]
在上述实施方式中，光强度判定部36判定光强度是高还是低，并且加法部32的加法控制部ckt2基于这种判定的结果，将要经历四个脉冲信号pls(脉冲信号plsa至plsd)的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num设置为“1”或“4”，但这不是限制性的。下面详细说明本变形例的光检测单元u。本变形例的光检测单元u与上述实施方式(图3)同样，具有光强度判定部36b和加法部32b。
[0143]
图12示出了光强度判定部36b的配置示例。光强度判定部36b包括加法部add1、比较器cp1和阈值设定部ckt3。在该实例中，阈值设定部ckt3被配置为依次生成三个阈值ref1至ref3。比较器cp1将加法部add1获得的总值与三个阈值ref1至ref3依次比较。
[0144]
图13示出了加法部32b的操作示例。在控制信号ctl指明计数值cnta至cntd的总值低于阈值ref1的情况下，加法部32b的加法控制部ckt2b将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num设置为“4”。此外，在控制信号ctl指明计数值cnta至cntd的总值高于阈值ref1并且低于阈值ref2的情况下，加法控制部ckt2b将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num设置为“3”。此外，在控制信号ctl指明计数值cnta至cntd的总值高于阈值ref2并且低于阈值ref3的情况下，加法控制部ckt2b将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num设置为“2”。此外，在控制信号ctl指明计数值cnta至cntd的总值高于阈值ref3的情况下，加法控制部ckt2b将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num设置为“1”。
[0145]
[变形例2]
[0146]
根据上述实施例的光检测部20可以形成在一个半导体基板上，或者可以形成在多个半导体基板上。下面详细描述光检测部20形成在两个半导体基板上的情况作为实例。
[0147]
图14示出了光检测部20的实现示例。在该实例中，光检测部20形成在两个半导体基板101和102上。半导体基板101设置在光检测部20的光接收表面s侧，半导体基板102设置在与光检测部20的光接收表面s相对的一侧。半导体基板101和102彼此重叠。半导体基板101的配线和半导体基板102的配线通过配线103彼此耦接。例如，可以将诸如cu-cu的金属接合用于配线103。光电检测单元u设置在这两个半导体基板101和102上方。
[0148]
图15a示出了光接收部31a的配置示例。该光接收部31a具有与图4a所示的光接收部31a相同的电路配置。在该实例中，光接收部31a设置在两个半导体基板101和102上方。具
体地，光电二极管pd设置在半导体基板101上，并且电阻器r1和反相器iv1设置在半导体基板102上。光电二极管pd的阴极通过配线103耦接到电阻器r1的另一端和反相器iv1的输入端。
[0149]
图15b示出了光接收部31a的另一个配置示例。该光接收部31a具有与图4b所示的光接收部31a相同的电路配置。在该实例中，该光接收部31a设置在两个半导体基板101和102上。具体地，光电二极管pd设置在半导体基板101上，并且晶体管mp1、反相器iv1和控制电路ckt1设置在半导体基板102上。光电二极管pd具有通过配线103耦接到晶体管mp1的漏极和反相器iv1的输入端子的阴极。
[0150]
光检测单元u中的加法部32、选择器33a至33d、开关34a至34d、计数器35a至35d、光强度判定部36例如配设在半导体基板102上。
[0151]
[变形例3]
[0152]
在上述实施例中，进行成像操作和测距操作两者，但这不是限制性的。代替此，例如，可仅执行距离测量操作。下面，对本变形例的光检测系统1d进行详细说明。
[0153]
图16示出了光检测系统1d的配置实例。光检测系统1d包括光检测部20d和控制部14d。光检测部20d被配置为基于来自控制部14d的指令检测光。控制部14d被配置为向光发射部11和光检测部20d提供控制信号并控制光发射部11和光检测部20d的操作，以由此控制光检测系统1d的操作。
[0154]
图17示出了光检测部20d的配置示例。光检测部20d包括光检测阵列21d、信号生成部22d、读出控制部23、信号处理部24d和光检测控制部25。
[0155]
光检测阵列21d包括布置成矩阵的多个光检测单元u。
[0156]
图18示出了光检测单元u的配置实例。光检测单元u具有多个光接收部31(本例中为4个光接收部31a至31d)、加法部32、多个开关34(本例中为4个开关34a至34d)、多个计数器35(本例中为4个计数器35a至35d)以及光强度判定部36。
[0157]
加法部32通过执行基于脉冲信号plsa、plsb、plsc和plsd的加法处理以及由光强度判定部36生成的控制信号ctl来生成脉冲信号pls1。加法部32然后将生成的脉冲信号pls1提供给开关34a至34d。
[0158]
开关34a基于时钟信号clka接通或断开脉冲信号pls1至计数器35a的供应。同样地，开关34b基于时钟信号clkb接通或断开向计数器35b供应脉冲信号pls1。开关34c基于时钟信号clkc接通或断开脉冲信号pls1至计数器35c的供应。开关34d基于时钟信号clkd接通或断开脉冲信号pls1至计数器35d的供应。开关34a至34d基于时钟信号clka至clkd以时分方式将该脉冲信号pls1分成四个脉冲信号。
[0159]
信号生成部22d(图17)被配置为基于来自光检测控制部25的指令生成时钟信号clka至clkd，并将时钟信号clka至clkd提供到光检测阵列21d中的多个光检测单元u。
[0160]
信号处理部24d被配置成基于从光检测阵列21中的多个光检测单元u中的每一个提供的计数值cnta至cntd，通过测量从光发射部11发射光脉冲l0到光检测单元u检测反射光脉冲l1的时间来生成距离图像的数据。然后，信号处理部24d输出所生成的数据作为数据dt。
[0161]
图19示出了光检测部20d的操作示例。(a)表示从光发射部11发出的光的波形。(b)至(e)分别表示时钟信号clka至clkd的波形。(f)表示某个光检测单元u(光检测单元u1)中
的控制信号(控制信号ctl1)的波形。(g)表示要经历光检测单元u1的加法部32的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num(信号数量num1)。(h)表示另一光检测单元u(光检测单元u2)中的控制信号ctl(控制信号ctl2)的波形。(i)表示要经历光检测单元u2的加法部32的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num(信号数量num2)。(j)表示读出控制部23的操作。
[0162]
在从定时t41到定时t42的时段(检测时段pdet)中，与上述实施方式(图10)一样，光检测系统1d重复发射光脉冲l0，并重复检测由检测对象obj反射的反射光脉冲l1。
[0163]
然后，在定时t42之后，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd来判定光强度。加法部32的加法控制部ckt2基于这种判定的结果设置要经受四个脉冲信号pls(脉冲信号plsa到plsd)的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num。
[0164]
在该示例中，在光检测单元u1中，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd判定所获得的光强度为高，并且在定时t43将控制信号clt1改变为高电平(图19的(f))。加法部32的加法控制部ckt2基于该控制信号ctl1将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num1设置为“1”(图19的(g))。因而，例如，加法控制部ckt2接通开关swa，并断开开关swb到swd，加法部32生成具有的波形类似于脉冲信号plsa的波形的脉冲信号pls1。
[0165]
此外，在光检测单元u2中，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd判定所获得的光强度低，并且在定时t43将控制信号ctl2改变为低电平(图19的(h))。加法部32的加法控制部ckt2基于该控制信号ctl2将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num2设置为“4”(图19的(i))。因此，加法控制部ckt2接通开关swa至swd，并且加法部32基于脉冲信号plsa至plsd生成脉冲信号pls1。
[0166]
然后，在从定时t44到定时t45的时段中，读出控制部23执行读出控制cr，从而控制多个光检测单元u向信号处理部24供应由多个光检测单元u中的每一个生成的计数值cnta至cntd的操作。此后，计数器35a至35d中的计数值cnta至cntd被重置。
[0167]
在从定时t45至定时t46的时段(检测时段pdet)中，同样地，光检测系统1d反复射出光脉冲l0，反复检测由检测对象obj反射的反射光脉冲l1。
[0168]
然后，在定时t46之后，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd来判定光强度。然后，加法部32的加法控制部ckt2基于这种判定的结果，设置要经受四个脉冲信号pls(脉冲信号plsa到plsd)的加法处理的脉冲信号pls的信号数量num。
[0169]
在这个实例中，在光检测单元u1中，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd判定所获得的光强度为高，并且在定时t47将控制信号ctl改变为高电平(图19的(f))。加法部32的加法控制部ckt2基于该控制信号ctl1将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num1设置为“1”(图19的(g))。因而，例如，加法控制部ckt2接通开关swa，并断开开关swb到swd，加法部32生成具有的波形类似于脉冲信号plsa的波形的脉冲信号pls1。
[0170]
此外，在光检测单元u2中，光强度判定部36基于计数器35a至35d的计数值cnta至cntd判定所获得的光强度为高，并且在定时t47将控制信号ctl2改变为低电平(图19的(h))。加法部32的加法控制部ckt2基于该控制信号ctl2将待经受加法处理的脉冲信号pls的信号数量num2设置为“1”(图19的(i))。因而，加法控制部ckt2接通开关swa，并断开开关swb到swd，加法部32生成具有的波形类似于脉冲信号plsa的波形的脉冲信号pls1。
[0171]
然后，在从定时t48至定时t49的时段中，读出控制部23执行读出控制cr，从而控制多个光检测单元u向信号处理部24d供应由多个光检测单元u中的每一个生成的计数值cnta至cntd的操作。此后，计数器35a至35d中的计数值cnta至cntd被重置。
[0172]
信号处理部24d基于从多个光检测单元u中的每一个提供的计数值cnta至cntd，通过测量从光发射部11发射光脉冲l0至光检测单元u检测反射光脉冲l1的时间来生成距离图像的数据，并将所生成的数据作为数据dt输出。
[0173]
即使这样的配置也能够提高测距操作中的检测精度。在本例子中，在仅进行测距操作的光检测系统1d中，基于测距操作中的计数值cnta至cntd来确定信号数量num；然而，在能够执行成像操作和测距操作两者的光检测系统中，信号数量num可基于测距操作中的计数值cnta至cntd来确定。
[0174]
在该实例中，在光接收部31a至31d中，例如，如图4a所示，设置反相器iv1，但这不是限制性的。例如，可以不提供反相器iv1。本变形例的光检测单元u与图18所示的结构相同，具有光接收部41a至41d和加法部42。如图20所示，光接收部41a包括光电二极管pd和电阻器r1。加法部42包括开关swa、swb、swc和swd、负与(nand)电路nd1和加法控制部ckt2，如图21中所示。nand电路nd1被配置为通过求从开关swa至swd提供的四个信号的nand来生成脉冲信号pls1。
[0175]
[变形例4]
[0176]
在上述实施方式中，如图4a和图4b所示，光接收部31a至31d中的每一个均包括一个光电二极管pd，但这不是限制性的。代替此，例如，如图22a和图22b所示，光接收部31a至31d中的每一个可包括多个光电二极管pd(在该示例中是四个光电二极管pd1至pd4)。光电二极管pd1至pd4彼此并联耦接，并且光电二极管pd1至pd4均具有被供应有电源电压vss的阳极以及耦接至节点n1的阴极。
[0177]
[变形例5]
[0178]
在上述实施例中，计数器35的配置是固定的，但这不是限制性的。代替此，例如，计数器35的配置可以是可变的。下面详细说明本变形例的光检测单元u。
[0179]
光检测单元u具有与根据上述实施方式的光检测单元u(图3)的构造相似的构造。本变形例的光检测单元u还具有多个开关，通过改变这些开关，能够实现以下的各种结构。下面描述通过改变开关实现的等效电路配置。
[0180]
图23示出了根据本变形例的光检测单元u的成像模式ma中的等效电路配置的示例。在图23中，未示出加法部32、选择器33a至33d、开关34a至34d以及光强度判定部36。在该示例中，计数器35a包括低阶计数器35a1和高阶计数器35a2。计数器35b包括低阶计数器35b1和高阶计数器35b2。计数器35c包括低阶计数器35c1和高阶计数器35c2。计数器35d包括低阶计数器35d1和高阶计数器35d2。例如，在计数器35a是8位计数器的情况下，计数器35a1和35a2中的每个是4位计数器。与上述实施方式一样，计数器35a基于脉冲信号plsa执行计数处理，计数器35b基于脉冲信号plsb执行计数处理，计数器35c基于脉冲信号plsc执行计数处理，并且计数器35d基于脉冲信号plsd执行计数处理。
[0181]
图24示出根据本变形例的光检测单元u的测距模式mb(测距模式mb1)下的等效电路配置的示例。在图24中，未示出选择器33a至33d和光强度判定部36。在该实例中，与上述实施方式一样，开关34a至34d基于构成四相时钟信号的时钟信号clka至clkd以时分方式将
脉冲信号pls1分成四个脉冲信号。
[0182]
图25示出根据本变形例的光检测单元u的另一测距模式mb(测距模式mb2)下的等效电路配置的实例。在图25中，未示出选择器33a至33d和光强度判定部36。在该示例中，图23和图24所示的四个计数器35a、35b、35c和35d被重新配置成八个计数器35a1、35a2、35b1、35b2、35c1、35c2、35d1和35d2。光检测单元u包括开关44a至44h。开关44a被配置为基于时钟信号clka接通或断开脉冲信号pls1至计数器35a1的供应。开关44b被配置为基于时钟信号clkb接通或断开脉冲信号pls1至计数器35a2的供应。开关44c被配置为基于时钟信号clkc接通或断开脉冲信号pls1至计数器35b1的供应。开关44d被配置为基于时钟信号clkd接通或断开脉冲信号pls1至计数器35b2的供应。开关44e被配置为基于时钟信号clke接通或断开脉冲信号pls1至计数器35c1的供应。开关44f被配置为基于时钟信号clkf接通或断开脉冲信号pls1至计数器35c2的供应。开关44g被配置为基于时钟信号clkg接通或断开脉冲信号pls1至计数器35d1的供应。开关44h被配置为基于时钟信号clkh接通或断开脉冲信号pls1至计数器35d2的供应。在该实例中，开关44a至44h基于构成八相时钟信号的时钟信号clka至clkh以时分方式将脉冲信号pls1分成八个脉冲信号。因此，例如，可以将距离测量操作中的检测精度提高到测距模式mb1(图24)中的检测精度的两倍，或者将可测量距离的距离范围扩大到测距模式mb1(图24)中的距离范围的两倍。
[0183]
图26示出了根据本变形例的光检测单元u的另一测距模式mb(测距模式mb3)中的等效电路配置的示例。在图26中，未示出选择器33a至33d和光强度判定部36。在该示例中，图25中示出的八个计数器35a1、35a2、35b1、35b2、35c1、35c2、35d1和35d2被重新配置为两个计数器35ab和35cd。在计数器35ab中，计数器35a1、35a2、35b1和35b2以从低阶到高阶的顺序耦接。在计数器35cd中，计数器35c1、35c2、35d1和35d2按照从低阶到高阶的顺序耦接。光检测单元u包括开关54a和54b。开关54a被配置为基于时钟信号clka接通或断开脉冲信号pls1至计数器35ab的供应。开关54b被配置为基于时钟信号clkb接通或断开向计数器35cd提供脉冲信号pls1。在该实例中，开关54a和54b基于构成两相时钟信号的时钟信号clka和clkb以时分方式将脉冲信号pls1分成两个脉冲信号。因此，例如，可以将计数器35ab和35cd中的每一个的计数范围扩展到测距模式mb1(图24)中的计数范围的两倍。因此，例如，可以增加图10中所示的检测时段pdet，并且可以减少读出控制cr的次数。
[0184]
由此，在本例中，本变形例的光检测单元u能够在一个成像模式ma和三个测距模式mb1至mb3中工作。因而，能够根据用途选择适当的测距模式mb。应注意，在该实例中，提供了三个测距模式mb1至mb3，但这不是限制性的。例如，可以省略这些测距模式mb中的一个或两个，或者可以进一步提供另一个测距模式mb。
[0185]
[变形例6]
[0186]
在上述实施例中，提供了具有图4a和图4b中所示的电路配置的光接收部31a至31d，但这不是限制性的。下面详细描述本变形例。
[0187]
图27示出了根据本变形例的光接收部31a的配置实例。光接收部31a包括光电二极管pd、晶体管mp1至mp3和mn4、反相器iv2和iv3、延迟电路del、nand电路nd2以及反相器iv4。晶体管mp1至mp3为p型mos晶体管，晶体管mn4为n型mos晶体管。
[0188]
光电二极管pd具有被供应了电源电压vss的阳极以及耦接至节点n1的阴极。晶体管mp1具有耦接至反相器iv4的输出端子的栅极、被提供有电源电压vdd的源极、以及耦接至
节点n1的漏极。晶体管mp2具有耦接到nand电路nd2的输出端子的栅极、被提供有电源电压vdd2的源极以及耦接到晶体管mp3的源极的漏极。晶体管mp3具有耦接至节点n1的栅极、耦接至晶体管mp2的漏极的源极、以及耦接至节点n2的漏极。晶体管mn4具有耦接至nand电路nd2的输出端子的栅极、耦接至节点n2的漏极、以及接地的源极。
[0189]
反相器iv2的输入端子耦接到节点n2，并且输出端子耦接到反相器iv3的输入端子和延迟电路del的输入端子。反相器iv3具有耦接至反相器iv2的输出端子的输入端子以及耦接至在该光接收部31a之后的级中的选择器33a和加法部32(图32)的输出端子。
[0190]
延迟电路del被配置为将输入信号延迟预定时间并且输出延迟信号。延迟电路del具有与反相器iv2的输出端子耦接的输入端子和与nand电路nd2耦接的输出端子。nand电路nd2被配置为求延迟电路del的输出信号和控制信号xrst的nand。nand电路nd2具有耦接到延迟电路del的输出端子的第一输入端子、被提供有控制信号xrst的第二输入端子、以及耦接到晶体管mp2和mn4的栅极以及反相器iv4的输入端子的输出端子。反相器iv4具有到nand电路nd2的输出端子的输入端子和耦接到晶体管mp1的栅极的输出端子。
[0191]
这里，晶体管mp3对应于本公开中的“晶体管”的具体实例。晶体管mp2对应于本公开中的“第一开关”的具体实例。晶体管mn4对应于本公开中的“第二开关”的具体实例。反相器iv2、延迟电路del和nand电路nd2对应于本公开中的“控制电路”的具体实例。
[0192]
图28示出了光接收部31a的操作实例。(a)表示光电二极管pd上的入射光的波形。(b)表示控制信号xrst的波形。(c)表示节点n1处的电压v1的波形。(d)表示节点n2处的电压v2的波形。(e)表示反相器iv2的输出端处的电压v3的波形。(f)表示nand电路nd2的输出端处的电压v4。(g)表示脉冲信号plsa的波形。
[0193]
在定时t61，根据本变形例的信号生成部22e将控制信号xrst从高电平变为低电平(图28的(b))。基于控制信号xrst的该变化，nand电路nd2的输出端子处的电压v4从低电平变为高电平(图28的(f))。基于电压v4的这种变化，晶体管mp1的栅极处的电压从高电平变化到低电平，这将导通晶体管mp1，导通晶体管mp1以将节点n1处的电压设置为电源电压vdd(图28的(c))。此外，基于电压v4的这种变化，晶体管mp2断开并且晶体管mn4导通，这将节点n2处的电压v2设置为低电平(图28的(d))，并且将反相器iv2的输出端子处的电压v3设置为高电平(图28的(e))。
[0194]
此后，信号生成部22e然后将控制信号xrst从低电平变为高电平(图28的(b))。基于控制信号xrst的该改变，nand电路nd2的输出端子处的电压v4从高电平改变到低电平(图28的(f))。基于电压v4的这种变化，晶体管mp1的栅极处的电压从低电平变为高电平，这关断晶体管mp1并且将节点n1处的电压保持在电源电压vdd(图28的(c))。此外，基于电压v4的这种变化，晶体管mp2导通并且晶体管mn4关断，这将节点n2处的电压v2维持在低电平(图28的(d))并且将反相器iv2的输出端子处的电压v3维持在高电平(图28的(e))。
[0195]
在定时t62，在光子进入光电二极管pd的情况下(图28的(a))，雪崩放大发生，并且节点n1处的电压v1开始从电源电压vdd降低(图28的(c))。然后，基于电压v1的这种变化，晶体管mp3从断开变成导通，并且节点n2处的电压v2从低电平变成高电平(图28的(d))。基于电压v2的该变化，反相器iv2的输出端的电压v3在定时t63从高电平变为低电平(图28的(e))。基于电压v3的该变化，脉冲信号plsa的电压从低电平变为高电平(图28的(g))。
[0196]
延迟电路del延迟由该电压v3指示的信号。因此，nand电路nd2的输出端子处的电
压v4在定时t64从低电平变为高电平(图28的(f))。基于电压v4的这种变化，晶体管mp1的栅极处的电压从高电平变为低电平，这将晶体管mp1从关断变为导通，并且光电二极管pd的阴极电压v1朝向电源电压vdd变化(图28的(c))。此外，基于电压v4的这种变化，晶体管mp2从导通变为关断，晶体管mn4从关断变为导通，并且节点n2处的电压v2从高电平变为低电平(图28的(d))。基于电压v2的该变化，反相器iv2的输出端的电压v3在定时t65从低电平变为高电平(图28的(e))。基于电压v3的该变化，脉冲信号plsa的电压从高电平变为低电平(图28的(g))。延迟电路del延迟由该电压v3表示的信号。因此，nand电路nd2的输出端子处的电压v4在定时t66处从高电平变为低电平(图28的(f))。
[0197]
因此，光接收部31a通过检测光来生成脉冲信号plsa。脉冲信号plsa的脉冲宽度tpw具有与延迟电路del的延迟量对应的时间宽度。因此，通过调整延迟电路del的延迟量，能够将脉冲信号plsa的脉冲宽度tpw设定为适当的时间宽度。
[0198]
[变形例7]
[0199]
在上述实施例中，如图4a和图4b所示，光电二极管pd的阴极直接耦接到晶体管mp1的漏极和反相器iv1的输入端子，但是这不是限制性的。下面参考一些实例详细描述本变形例。
[0200]
图29示出了根据本变形例的光接收部31a的配置实例。图29示出了将本变形例应用于图4b所示的光接收部31a。该光接收部31a包括光电二极管pd、晶体管mp1、反相器iv11、晶体管mp11和mp12、电阻器r11、反相器iv1和控制电路ckt1。晶体管mp1、mp11和mp12是p型mos晶体管。
[0201]
光电二极管pd的阳极被提供有电源电压vss，并且阴极耦接到节点n11。反相器iv11具有被提供有模式控制信号smode的输入端子和耦接至晶体管mp12的栅极的输出端子。晶体管mp11具有被供应有模式控制信号smode的栅极、耦接至节点n1的源极以及耦接至电阻器r11的一端的漏极。电阻器r11具有耦接到晶体管mp11的漏极的一端以及耦接到节点n11的另一端。晶体管mp12具有耦接至反相器iv11的输出端子的栅极、耦接至节点n1的源极、以及耦接至节点n11的漏极。期望晶体管mp12的导通电阻值和电阻器r11的电阻值之和大于光电二极管pd的阳极和阴极之间的电阻值。
[0202]
利用这种配置，在操作模式m是成像模式ma的情况下，在光接收部31a中，晶体管mp11导通，并且晶体管mp12关断。因而，光电二极管pd的阴极通过晶体管mp11和电阻器r11耦接到晶体管mp1的漏极和反相器iv1的输入端子。此外，在操作模式m是测距模式mb的情况下，晶体管mp12导通，并且晶体管mp11关断。因而，光电二极管pd的阴极通过晶体管mp12耦接到晶体管mp1的漏极和反相器iv1的输入端子。
[0203]
这里，晶体管mp1对应于本公开中的“负载元件”的具体实例。晶体管mp11和mp12以及电阻器r11对应于本公开中的“可变电阻部”的具体实例。反相器iv1对应于本公开中的“生成部”的具体实例。
[0204]
图30示出了成像模式ma中的光接收部31a的操作示例。(a)表示光电二极管pd上的入射光的波形。(b)表示节点n1处的电压v1的波形。(c)表示节点n11处的电压v11的波形。(d)表示脉冲信号plsa的波形。
[0205]
图31示出了成像模式ma中的光接收部31a的配置示例。在图31中，晶体管mp11和mp12均使用指示其状态的开关的图示来示出。此外，图31示出了表示节点n1处的寄生电容
值的电容器cap1和对应于节点n2处的寄生电容值的电容器cap11。在成像模式ma中，如图31所示，晶体管mp11导通，并且晶体管mp12关断。
[0206]
在定时t71，在光子进入光电二极管pd的情况下(图30的(a))，雪崩放大发生，并且电流从光电二极管pd的阴极流到阳极。在这种情况下，电流从电容器cap11流到光电二极管pd，并且电流通过电阻器r11从电容器cap1流到光电二极管pd，并且节点n11处的电压v11和节点n1处的电压v1开始从电源电压vdd减小(图30的(b)和(c))。电容cap11与光电二极管pd直接耦接，电阻器r11耦接在电容器cap1与光电二极管pd之间；因此，节点n1处的电压下降量小于节点n11处的电压下降量。
[0207]
然后，在定时t72，在雪崩放大结束的情况下，电流从电容器cap1流到电容器cap11，并且执行电容器cap1和cap11上的电荷的重新分配。因此，电压v11开始增大，并且电压v1继续减小(图30的(b)和(c))。
[0208]
在定时t73，在电压v1变得低于反相器iv1的逻辑阈值的情况下，脉冲信号plsa从低电平变为高电平(图30的(d))。
[0209]
然后，在定时t74，在电容器cap1和cap11上的电荷的重新分配结束的情况下，电压v1和v11变得彼此相同，并且保持这些电压。
[0210]
此后，在定时t75，控制电路ckt1将晶体管mp1的栅极处的电压从高电平改变到低电平。因此，晶体管mp1导通，并且电压v1和v11朝向电源电压vdd变化(图30的(b)和(c))。脉冲信号plsa根据电压v1的该变化从高电平变为低电平(图30的(d))。
[0211]
因此，在成像模式ma中，电压v1不会大幅改变，这抑制了电容器cap1的充电和放电。其结果，在光检测系统中，能够降低成像模式ma中的电力消耗。
[0212]
图32示出了测距模式mb中的光接收部31a的操作示例。(a)表示光电二极管pd上的入射光的波形。(b)表示节点n1处的电压v1的波形。(c)表示节点n11处的电压v11的波形。(d)表示脉冲信号plsa的波形。
[0213]
图33示出了测距模式mb中的光接收部31a的配置示例。在测距模式mb中，如图33中所示，晶体管mp12导通，并且晶体管mp11关断。
[0214]
在定时t81，在光子进入光电二极管pd的情况下(图32的(a))，雪崩放大发生，并且电流从光电二极管pd的阴极流到阳极。在这种情况下，电流从电容器cap11流到光电二极管pd，并且电流通过电阻器r11从电容器cap1流到光电二极管pd，并且节点n11处的电压v11和节点n1处的电压v1开始从电源电压vdd减小(图32的(b)和(c))。在测距模式mb中，电容器cap1通过晶体管mp12耦接到光电二极管pd；因此，节点n1处的电压的降低量与节点n11处的电压的降低量大致相同。
[0215]
在定时t82，在电压v1变得低于反相器iv1的逻辑阈值的情况下，脉冲信号plsa从低电平变为高电平(图32的(d))。
[0216]
然后，在定时t82，在雪崩放大结束的情况下，电压v1和v11大部分被保持(图32的(b)和(c))。
[0217]
此后，在定时t84，控制电路ckt1将晶体管mp1的栅极处的电压从高电平改变到低电平。因此，晶体管mp1导通，并且电压v1和v11朝向电源电压vdd变化(图32的(c)(b))。脉冲信号plsa根据电压v1的该变化从高电平变为低电平(图32的(d))。
[0218]
因此，在测距模式mb中，可以在从光子的进入定时起经过短响应时间之后升高脉
冲信号plsa。其结果，在该光检测系统中，能够提高测距操作时的检测精度。
[0219]
图34示出了根据本变形例的另一个光接收部31a的配置实例。该光接收部31a包括晶体管mp21和mp22。晶体管mp21和mp22是p型mos晶体管。晶体管mp21具有被供应有模式控制信号smode的栅极、耦接至节点n1的源极以及耦接至节点n11的漏极。晶体管mp22具有耦接至反相器iv11的输出端子的栅极、耦接至节点n1的源极、以及耦接至节点n11的漏极。晶体管mp21的栅极宽度w
p21
和栅极长度l
p21
以及晶体管mp22的栅极宽度w
p22
和栅极长度l
p22
满足以下表达式。
[0220]wp21
/l
p21
＜w
p22
/l
p22
[0221]
因而，可以使晶体管mp21接通的情况下的晶体管mp21的漏极-源极电阻值大于晶体管mp22接通的情况下的晶体管mp22的漏极-源极电阻值。
[0222]
图35示出了根据本变形例的另一个光接收部31a的配置实例。该光接收部31a包括晶体管mn11和mn12、电阻器r11和反相器iv12。晶体管mn11和mn12是n型mos晶体管。晶体管mn11具有耦接至反相器iv12的输出端子的栅极、耦接至节点n1的漏极、以及耦接至电阻器r11的一端的源极。晶体管mn12具有被供应有模式控制信号smode的栅极、耦接至节点n1的漏极、以及耦接至节点n11的源极。反相器iv12具有被提供有模式控制信号smode的输入端子和耦接至晶体管mn11的栅极的输出端子。
[0223]
利用这种配置，在操作模式m是成像模式ma的情况下，在光接收部31a中，晶体管mn11导通，并且晶体管mn12关断。因而，光电二极管pd的阴极通过晶体管mn11和电阻器r11耦接到晶体管mp1的漏极和反相器iv1的输入端子。此外，在操作模式m是测距模式mb的情况下，晶体管mn12导通，并且晶体管mn11关断。因而，光电二极管pd的阴极通过晶体管mn12耦接到晶体管mp1的漏极和反相器iv1的输入端子。
[0224]
图36示出了根据本变形例的另一个光接收部31a的配置实例。该光接收部31a包括晶体管mn21和mn22。晶体管mn21和mn22是n型mos晶体管。晶体管mn21具有耦接到反相器iv12的输出端子的栅极、耦接到节点n1的漏极以及耦接到节点n11的源极。晶体管mn22具有被供应有模式控制信号smode的栅极、耦接至节点n1的漏极、以及耦接至节点n11的源极。晶体管mn21的栅极宽度w
n21
和栅极长度l
n21
以及晶体管mn22的栅极宽度w
n22
和栅极长度l
n22
满足以下表达式。
[0225]wn21
/l
n21
＜w
n22
/l
n22
[0226]
因此，可以使在晶体管mn21导通的情况下的晶体管mn21的漏极-源极电阻值大于在晶体管mn22导通的情况下的晶体管mn22的漏极-源极电阻值。
[0227]
[其他变形例]
[0228]
可以组合这些变形例中的两个或更多个。
[0229]
《2.移动体的应用例》
[0230]
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在任何类型的移动体上的装置，该移动体诸如汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动性、飞机、无人机、船舶或机器人。
[0231]
图37是描绘了车辆控制系统的示意性配置的示例的框图，该车辆控制系统作为可以应用根据本公开的实施例的技术的移动体控制系统的示例。
[0232]
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图
37中描绘的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元1205。此外，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(i/f)12053作为集成控制单元12050的功能配置。
[0233]
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下装置的控制装置：用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置，诸如内燃机、驱动电动机等；用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；用于产生车辆的制动力的制动装置等。
[0234]
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、后备灯、制动灯、转向信号、雾灯等的各种灯的控制装置。在这种情况下，从作为按键的替代物的移动装置发送的无线电波或各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
[0235]
车外信息检测单元12030检测包含车辆控制系统12000的车外的信息。例如，车外信息检测单元12030连接有成像部12031。车外信息检测单元12030使成像部12031拍摄车外的图像，并接收该拍摄图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像，进行检测人、车辆、障碍物、标志、路面上的文字等物体的处理、或者检测其距离的处理等。
[0236]
成像部12031是接收光并且输出对应于接收到的光的光量的电信号的光学传感器。成像部12031可以输出电信号作为图像，或者可以输出电信号作为关于测量距离的信息。此外，成像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
[0237]
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的照相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或驾驶员的集中度，或者可以确定驾驶员是否打瞌睡。
[0238]
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(adas)的功能的协作控制，该功能包括用于车辆的防碰撞或减震、基于跟随距离的跟随驾驶、维持驾驶的车辆速度、车辆碰撞的警告、车辆与车道的偏离的警告等。
[0239]
另外，微型计算机12051通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车外或车内信息的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，可以执行用于自动驾驶的协作控制，这使得车辆不依赖于驾驶员的操作等而自动行驶。
[0240]
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的关于车外的信息，将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，微型计算机12051可以通过根据由车外信息检测单元12030检测的前方车辆或对面车辆的位置，控制前照灯以从远光改变到近光，来执行旨在防止眩光的协作控制。
[0241]
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到输出装置，
该输出装置能够视觉地或听觉地将信息通知给车辆的乘员或车辆外部。在图37的实例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示出为输出设备。例如，显示部12062可包括板上显示器和平视显示器中的至少一个。
[0242]
图38是描绘成像部12031的安装位置的实例的示图。
[0243]
在图38中，成像部12031包括成像部12101、12102、12103、12104和12105。
[0244]
成像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及车辆内部内挡风玻璃的上部上的位置。设置在车辆内部内的前鼻子的成像部12101和设置在挡风玻璃的上部的成像部12105主要获得车辆12100的前部的图像。设置到侧视镜的成像部12102和12103主要获得车辆12100的侧面的图像。设置到后保险杠或后门的成像部12104主要获得车辆12100的后部的图像。设置在车辆内部内的挡风玻璃的上部的成像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
[0245]
顺便提及，图38描述了成像部12101至12104的拍摄范围的示例。成像范围12111表示设置到前鼻的成像部12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示设置到侧视镜的成像部12102和12103的成像范围。成像范围12114表示设置到后保险杠或后门的成像部12104的成像范围。例如，通过将由成像部12101至12104成像的图像数据叠加来获得从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。
[0246]
成像部12101至12104中的至少一个可具有获得距离信息的功能。例如，成像部12101至12104中的至少一个可以是由多个成像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
[0247]
例如，微型计算机12051可以基于从成像部12101至12104获得的距离信息确定在成像范围12111至12114内距每个三维物体的距离以及距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并且由此提取最近的三维物体作为前方车辆，该最近的三维物体特别地存在于车辆12100的行进路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/小时)在与车辆12100大致相同的方向上行进。另外，微型计算机12051可以预先设定要保持在前方车辆前方的跟随距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。由此，能够不依赖于驾驶员的操作等，进行自动化行驶的协调控制。
[0248]
例如，微型计算机12051可以根据从成像部12101至12104获得的距离信息，将三维物体的三维物体数据分类为两轮车、标准大小的车辆、大型车辆、行人、电线杆等三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，使用提取出的三维物体数据自动躲避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定表示与各个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。微型计算机12051在碰撞风险为设定值以上且有可能发生碰撞的状况下，经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向。由此，微型计算机12051可以辅助驾驶以避免碰撞。
[0249]
成像部12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外线照相机。例如，微型计算机12051可以通过确定在成像部12101至12104的成像图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过提取成像部12101至12104的成像图像中的特征点作为红外照相机的过程和通过对表示对象的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来确定其是否是行人的过程来
执行行人的识别。当微型计算机12051确定在成像部12101至12104的成像图像中存在行人并且因此识别行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062使得用于强调的正方形轮廓线被显示为叠加在所识别的行人上。声音/图像输出部12052还可控制显示部12062，使得在期望的位置处显示表示行人的图标等。
[0250]
上面已经描述了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于上述组件中的成像部12031。这使得可以提高车辆控制系统12000中的距离测量操作中的检测精度。这允许车辆控制系统12000高精度地实现基于车辆间距离的跟随行驶功能、车速保持行驶功能、车辆碰撞的警告功能、车辆偏离车道的警告功能等。
[0251]
虽然上面已经参考一些实施例、变形例及其具体应用例描述了本技术，但是本技术不限于这些实施例等，并且可以各种方式进行修改。
[0252]
例如，在上述各实施例中，设置了四个光接收部31和四个选择器33，但这不是限制性的。代替此，例如，可以设置n1个光接收部31和n1个选择器33。n1为3以下或5以上。此外，在上述每个实施方式中，设置了四个开关34和四个计数器35，但这不是限制性的。代替此，例如，可提供n2个开关34和n2个计数器35。n2为3以下或5以上。n1和n2可彼此相等，如图24所示，或者可不相等，如图25和图26所示。
[0253]
应注意，在此描述的效果仅仅是说明性的和非限制性的，并且可以包括其他效果。
[0254]
应注意，本技术可具有以下配置。根据具有以下配置的本技术，可以提高检测精度。
[0255]
(1)
[0256]
一种光检测设备，包括：
[0257]
多个光接收部，各自包括光接收元件，并且生成第一脉冲信号，所述第一脉冲信号包括与所述光接收元件的光接收的结果相对应的脉冲；
[0258]
加法部，通过从由所述多个光接收部生成的多个第一脉冲信号中选择一个或多个第一脉冲信号并且基于所选择的一个或多个第一脉冲信号进行加法处理来生成第二脉冲信号；
[0259]
分配部，基于时钟信号执行用于以时分方式将第二脉冲信号划分为多个第三脉冲信号的分配处理；
[0260]
多个计数器，对应于所述多个第三脉冲信号而设置，并且每个计数器基于所述第三脉冲信号中的对应一个来执行计数处理；以及
[0261]
控制部，基于所述多个计数器的相应计数值来设置要经历所述加法处理的所述一个或多个脉冲信号的信号数。
[0262]
(2)
[0263]
根据(1)所述的光电检测装置，其中，
[0264]
所述控制部基于所述多个计数器的相应计数值判定光强度，
[0265]
在所述光强度是第一光强度的情况下，所述控制部将所述信号数量设置为第一数量，并且
[0266]
在所述光强度是低于所述第一光强度的第二光强度的情况下，所述控制部将所述信号数量设置为大于所述第一数量的第二数量。
[0267]
(3)
[0268]
根据(2)所述的光电检测装置，其中，所述控制部基于所述多个计数器的多个计数值的总计数值是否达到预定计数值，确定所述光强度。
[0269]
(4)
[0270]
根据(2)所述的光电检测装置，其中，所述控制部基于所述多个计数器的多个计数值中的一个或多个计数值是否达到预定计数值，确定所述光强度。
[0271]
(5)
[0272]
根据(1)至(3)中任一项所述的光电检测装置，其中，
[0273]
所述光检测设备具有第一操作模式和第二操作模式，并且
[0274]
在第一操作模式下，加法部通过执行加法处理来生成第二脉冲信号，并且多个计数器中的每一个基于第三脉冲信号中的对应一个来执行计数处理。
[0275]
(6)
[0276]
根据(5)所述的光电检测装置，其中，
[0277]
所述多个计数器的数量与所述多个光接收部的数量相同，
[0278]
所述多个计数器与所述多个第一脉冲信号一一对应，并且
[0279]
在所述第二操作模式下，所述多个计数器中的每一个计数器基于所述第一脉冲信号中的对应的一个执行所述计数处理。
[0280]
(7)
[0281]
根据(6)所述的光电检测装置，其中，所述控制部在所述第二操作模式下基于所述多个计数器的各自的计数值来设定所述信号数。
[0282]
(8)
[0283]
根据(5)所述的光电检测装置，其中，
[0284]
所述多个计数器的数量不同于所述多个光接收部的数量，
[0285]
所述多个计数器被重新配置为在数量上与所述多个光接收部相同的两个或更多个计数器，
[0286]
所述两个或更多个计数器与所述多个第一脉冲信号一一对应，并且
[0287]
在所述第二操作模式下，所述两个或更多个计数器中的每一个计数器基于所述第一脉冲信号中的对应的一个执行所述计数处理。
[0288]
(9)
[0289]
根据(8)所述的光电检测装置，其中，所述控制部在所述第二操作模式下基于所述两个以上计数器的各自的计数值来设定所述信号数。
[0290]
(10)
[0291]
根据(5)至(9)中任一项所述的光电检测装置，其中，
[0292]
所述光接收元件被设置在第一节点与第一电源节点之间的第一路径中，并且
[0293]
所述多个光接收部中的每一个包括：
[0294]
负载元件，被设置在所述第一节点与第二电源节点之间的第二路径中，
[0295]
可变电阻部，设置在所述第一路径中的所述第一节点与所述光接收元件之间，以及
[0296]
生成部，基于所述第一节点处的电压生成所述第一脉冲信号。
[0297]
(11)
[0298]
根据(10)所述的光电检测装置，其中，
[0299]
所述可变电阻部被配置为将电阻值设置为第一电阻值或大于所述第一电阻值的第二电阻值，
[0300]
在所述第一操作模式下，所述可变电阻部将所述电阻值设定为所述第一电阻值，并且
[0301]
在所述第二操作模式下，所述可变电阻部将所述电阻值设定为所述第二电阻值。
[0302]
(12)
[0303]
根据(1)至(11)中任一项所述的光电检测装置，其中，
[0304]
所述多个光接收部中的每一个包括：
[0305]
晶体管，所述晶体管具有耦接到所述光接收元件的栅极、源极和漏极，
[0306]
第一开关，通过接通将第一电源电压供应至所述晶体管的所述源极，
[0307]
第二开关，通过接通将第二电源电压供应至所述晶体管的漏极，以及
[0308]
控制电路，其基于所述晶体管的漏极处的电压，导通所述第一开关和所述第二开关中的一个，并且在从所述漏极处的电压改变起逝去预定时间之后断开所述第一开关和所述第二开关中的另一个。
[0309]
(13)
[0310]
根据(1)至(12)中任一项所述的光电检测装置，其中，所述光接收元件包括雪崩光电二极管。
[0311]
(14)
[0312]
根据(1)至(13)中任一项所述的光电检测装置，其中，所述光接收元件包括单光子雪崩二极管。
[0313]
(15)
[0314]
根据(1)至(14)中任一项所述的光电检测装置，其中，
[0315]
设置多个光检测单元，以及
[0316]
多个光检测单元分别具有多个光接收部、加法部、分配部、多个计数器和控制部。
[0317]
(16)
[0318]
根据(1)至(15)中任一项所述的光电检测装置，其中，
[0319]
多个光接收元件被设置在第一半导体基板上，并且
[0320]
所述加法部、所述分配部以及所述多个计数器被设置在接合至所述第一半导体基板的第二半导体基板上。
[0321]
(17)
[0322]
一种光检测系统，包括：
[0323]
光发射部，发射光；以及
[0324]
光检测部，检测由从光发射部发射的光的检测对象反射的光，其中
[0325]
所述光检测部包括：
[0326]
多个光接收部，各自包括光接收元件，并且生成第一脉冲信号，所述第一脉冲信号包括与所述光接收元件的光接收的结果相对应的脉冲，
[0327]
加法部，通过从由所述多个光接收部生成的多个第一脉冲信号中选择一个或多个第一脉冲信号并且基于所选择的一个或多个第一脉冲信号进行加法处理来生成第二脉冲
信号，
[0328]
分配部，基于时钟信号执行用于以时间分配方式将所述第二脉冲信号分配为多个第三脉冲信号的分配处理，
[0329]
多个计数器，对应于所述多个第三脉冲信号设置，并且每个计数器基于所述第三脉冲信号中的对应一个进行计数处理，以及
[0330]
控制部，基于所述多个计数器的相应计数值来设置要经历所述加法处理的所述一个或多个脉冲信号的信号数。
[0331]
本技术要求2020年11月2日向日本专利局提交的日本专利申请第2020-183865号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
[0332]
本领域技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

技术特征：
1.一种光检测设备，包括：多个光接收部，每个所述光接收部包括光接收元件，并且每个所述光接收部生成第一脉冲信号，所述第一脉冲信号包括与所述光接收元件的光接收的结果对应的脉冲；加法部，通过从多个所述光接收部生成的多个所述第一脉冲信号中选择一个或多个第一脉冲信号，并且基于所选择的一个或多个第一脉冲信号进行加法处理来生成第二脉冲信号；分配部，执行基于时钟信号以时分方式将所述第二脉冲信号划分为多个第三脉冲信号的分配处理；多个计数器，多个所述计数器对应于多个所述第三脉冲信号设置，并且每个所述计数器基于对应的所述第三脉冲信号执行计数处理；以及控制部，基于多个所述计数器的各自的计数值设定作为所述加法处理的对象的一个或多个脉冲信号的信号数量。2.根据权利要求1所述的光检测设备，其中，所述控制部基于多个所述计数器的各自的计数值判定光强度，在所述光强度是第一光强度的情况下，所述控制部将所述信号数量设置为第一数量，并且在所述光强度是低于所述第一光强度的第二光强度的情况下，所述控制部将所述信号数量设置为大于所述第一数量的第二数量。3.根据权利要求2所述的光检测设备，其中，所述控制部基于多个所述计数器的多个计数值的总计数值是否达到预定计数值来判定光强度。4.根据权利要求2所述的光检测设备，其中，所述控制部基于多个所述计数器的多个计数值中的一者或多者是否达到预定计数值来判定光强度。5.根据权利要求1所述的光检测设备，其中，所述光检测设备具有第一操作模式和第二操作模式，并且在所述第一操作模式下，所述加法部通过执行所述加法处理来生成所述第二脉冲信号，所述分配部进行所述分配处理，多个所述计数器中的每一者基于对应的所述第三脉冲信号执行计数处理。6.根据权利要求5所述的光检测设备，其中，多个所述计数器的数量与多个所述光接收部的数量相同，多个所述计数器与多个所述第一脉冲信号一一对应，并且在所述第二操作模式下，多个所述计数器中的每一个计数器基于对应的第一脉冲信号执行所述计数处理。7.根据权利要求6所述的光检测设备，其中，所述控制部基于所述第二操作模式中的多个所述计数器的各自的计数值来设定信号数量。8.根据权利要求5所述的光检测设备，其中，多个所述计数器的数量不同于多个所述光接收部的数量，多个所述计数器在所述第二操作模式中被重新配置为与多个所述光接收部的数量为相同数量的两个或更多个计数器，所述两个或更多个计数器与多个所述第一脉冲信号一一对应，并且在所述第二操作模式下，所述两个或更多个计数器中的每一个计数器基于所述第一脉冲信号中的对应的一个第一脉冲信号执行所述计数处理。
9.根据权利要求8所述的光检测设备，其中，所述控制部基于所述第二操作模式中的所述两个或更多个计数器的各自的计数值来设定所述信号数量。10.根据权利要求5所述的光检测设备，其中，所述光接收元件被设置于连接第一节点与第一电源节点的第一路径，并且多个所述光接收部中的每一者包括：负载元件，被设置于连接所述第一节点与第二电源节点的第二路径，可变电阻部，在所述第一路径中设置于所述第一节点与所述光接收元件之间，以及生成部，基于所述第一节点处的电压生成所述第一脉冲信号。11.根据权利要求10所述的光检测设备，其中，所述可变电阻部能够将电阻值设定为第一电阻值或大于所述第一电阻值的第二电阻值，在所述第一操作模式下，所述可变电阻部将电阻值设定为所述第一电阻值，并且在所述第二操作模式下，所述可变电阻部将电阻值设定为所述第二电阻值。12.根据权利要求1所述的光检测设备，其中，多个所述光接收部中的每一者包括：晶体管，所述晶体管具有源极、漏极、以及耦接到所述光接收元件的栅极，第一开关，所述第一开关通过被接通将第一电源电压供应至所述晶体管的所述源极，第二开关，所述第二开关通过被接通将第二电源电压供应至所述晶体管的所述漏极，以及控制电路，基于所述晶体管的所述漏极的电压，在从所述漏极的电压变化起经过预定时间之后，导通所述第一开关和所述第二开关中的一者，并且断开所述第一开关和所述第二开关中的另一者。13.根据权利要求1所述的光检测设备，其中，所述光接收元件包括雪崩光电二极管。14.根据权利要求1所述的光检测设备，其中，所述光接收元件包括单光子雪崩二极管。15.根据权利要求1所述的光检测设备，其中，具备多个光检测单元，以及多个所述光检测单元中的每一者具有所述多个光接收部、所述加法部、所述分配部、所述多个计数器和所述控制部。16.根据权利要求1所述的光检测设备，其中，多个所述光接收元件被设置在第一半导体基板上，并且所述加法部、所述分配部以及所述多个计数器被设置在接合至所述第一半导体基板的第二半导体基板上。17.一种光检测系统，包括：光发射部，发射光；以及光检测部，检测从所述光发射部发射的光被检测对象反射的光，其中所述光检测部包括：多个光接收部，每个所述光接收部包括光接收元件，并且每个所述光接收部生成第一脉冲信号，所述第一脉冲信号包括与所述光接收元件的光接收的结果对应的脉冲；加法部，通过从多个所述光接收部生成的多个所述第一脉冲信号中选择一个或多个第
一脉冲信号，并且基于所选择的一个或多个第一脉冲信号进行加法处理来生成第二脉冲信号；分配部，执行基于时钟信号以时分方式将所述第二脉冲信号划分为多个第三脉冲信号的分配处理；多个计数器，多个所述计数器对应于多个所述第三脉冲信号设置，并且每个所述计数器基于对应的所述第三脉冲信号执行计数处理；以及控制部，基于多个所述计数器的各自的计数值设定作为所述加法处理的对象的一个或多个脉冲信号的信号数量。

技术总结
本公开的光检测部包括：多个光接收单元，每个光接收单元具有光接收元件并且生成包括与光接收元件的光接收结果相对应的脉冲的第一脉冲信号；加法单元，选择由多个光接收单元生成的多个第一脉冲信号中的至少一个第一脉冲信号，并且基于所选择的至少一个第一脉冲信号通过执行加法处理来生成第二脉冲信号；分配单元，执行基于时钟信号以时分方式将第二脉冲信号分配为多个第三脉冲信号的分配处理；多个计数器，对应于第三脉冲信号设置，并基于对应的第三脉冲信号执行计数处理；以及控制单元，基于多个计数器的计数值来设置要经历加法处理的至少一个脉冲信号的信号的数量。理的至少一个脉冲信号的信号的数量。理的至少一个脉冲信号的信号的数量。


技术研发人员：高塚挙文
受保护的技术使用者：索尼半导体解决方案公司
技术研发日：2021.09.16
技术公布日：2023/7/22