(57)【要約】【課題】時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能な測距装置、及び信号処理回路を提供すること。【解決手段】本技術の一形態に係る測距装置は、クロック部と、計数生成部と、出力部と、算出部とを具備する。前記クロック部は、スタート信号に基づいてクロック信号を出力する。前記計数生成部は、前記クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力可能である。前記出力部は、ストップ信号の入力に応じて、前記計数生成部から出力される前記計数信号の論理レベルを保持し、保持結果情報を出力する。前記算出部は、前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号の各々に基づいた前記保持結果情報に基づいて、距離情報を算出する。【選択図】図６
2020197457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタート信号に基づいてクロック信号を出力するクロック部と、
前記クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力可能な計数生成部と、
ストップ信号の入力に応じて、前記計数生成部から出力される前記計数信号の論理レベルを保持し、保持結果情報を出力する出力部と、
前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号の各々に基づいた前記保持結果情報に基づいて、距離情報を算出する算出部と
を具備する測距装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測距装置であって、さらに、
前記スタート信号に基づいて光を出射する出射部と、光を受光することで受光信号を出力する受光部とを具備し、
前記ストップ信号は、前記受光信号の出力に応じて前記出力部に入力される
測距装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測距装置であって、
前記計数生成部は、前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号の各々を、切替え可能に出力する
測距装置。
【請求項４】
請求項１に記載の測距装置であって、
前記出力部は、複数回出力された前記第１の計数信号の各々の論理レベルの保持結果に基づいた複数の第１の保持結果情報と、複数回出力された前記第２の計数信号の各々の論理レベルの保持結果に基づいた複数の第２の保持結果情報とを出力し、
前記算出部は、前記複数の第１の保持結果情報と、前記複数の第２の保持結果情報とに基づいて、前記距離情報を算出する
測距装置。
【請求項５】
請求項４に記載の測距装置であって、
前記出力部は、前記複数の第２の計数信号の各々の論理レベルの保持結果が反転された反転結果に基づいて、前記複数の第２の保持結果情報を出力する
測距装置。
【請求項６】
請求項４に記載の測距装置であって、
前記算出部は、前記複数の第１の保持結果情報と、前記複数の第２の保持結果情報とに対して統計処理を実行することで、前記距離情報を算出する
測距装置。
【請求項７】
請求項６に記載の測距装置であって、
前記算出部は、前記第１の保持結果情報と、前記第２の保持結果情報とに対して、平均値の算出、モード（最頻値）の算出、又はメジアン（中央値）の算出の少なくとも１つを実行することで、前記距離情報を算出する
測距装置。
【請求項８】
請求項１に記載の測距装置であって、
前記計数信号は、論理レベルの変化が、所定の符号化方式で符号化された符号の状態遷移に対応している
測距装置。
【請求項９】
請求項８に記載の測距装置であって、
前記計数信号は、複数のビット信号を含み、
前記複数のビット信号の各々の論理レベルの組み合わせの変化が、前記状態遷移に対応している
測距装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の測距装置であって、
前記出力部は、前記複数のビット信号の各々の論理レベルを保持し、前記保持結果情報を出力する
測距装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の測距装置であって、
前記計数生成部は、ジョンソンカウンタ、又はグレイコードカウンタの少なくとも一方を含む
測距装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の測距装置であって、
前記クロック信号は、位相がシフトされた複数のパルス信号のうちの、少なくとも１つを含む
測距装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の測距装置であって、
前記クロック信号は、位相が９０°単位でシフトされた複数のパルス信号のうちの、少なくとも１つを含む
測距装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の測距装置であって、
前記計数生成部は、前記計数信号を出力するラッチを有し、前記ラッチの初期値を制御することで、前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号を切替えて出力する
測距装置。
【請求項１５】
クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力可能な計数生成部と、
ストップ信号の入力に応じて前記計数生成部から出力される前記計数信号の論理レベルを保持し、保持結果情報を出力する出力部と
を具備する信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、タイムデジタルコンバータ（ＴＤＣ：Time-to-Digital Converter）を有する測距装置、及び信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、粒度（時間分解能）の異なる２つのＴＤＣ回路のゲインミスマッチを解消するためのキャリブレーション技術が開示されている（特許文献１の明細書段落［００３２］［００６３］等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５４４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＴＤＣによる時間−デジタル変換を利用した測距装置は広く知られており、高い精度で時間−デジタル変換が可能となる技術が求められている。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能な測距装置、及び信号処理回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る測距装置は、クロック部と、計数生成部と、出力部と、算出部とを具備する。
前記クロック部は、スタート信号に基づいてクロック信号を出力する。
前記計数生成部は、前記クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力可能である。
前記出力部は、ストップ信号の入力に応じて、前記計数生成部から出力される前記計数信号の論理レベルを保持し、保持結果情報を出力する。
前記算出部は、前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号の各々に基づいた前記保持結果情報に基づいて、距離情報を算出する。
【０００７】
この測距装置では、クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々が出力される。そして第１の計数信号及び第２の計数信号の各々の論理レベルが保持され、保持結果情報がそれぞれ出力される。出力される第１の計数信号及び第２の計数信号の各々に基づいた前記保持結果情報に基づいて、距離情報を算出される。これにより計数信号のハイレベルへの立ち上がりとローレベルへの立ち下がりとの非対称性の影響に起因する計数信号の遷移時刻の誤差を相殺することが可能となる。この結果、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【０００８】
前記測距装置は、さらに、前記スタート信号に基づいて光を出射する出射部と、光を受光することで受光信号を出力する受光部とを具備してもよい。この場合、前記ストップ信号は、前記受光信号の出力に応じて前記出力部に入力されてもよい。
これにより、光の出射及び受光に基づいて、距離情報を高精度に算出することが可能となる。
【０００９】
前記計数生成部は、前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号の各々を、切替え可能に出力してもよい。
【００１０】
前記出力部は、複数回出力された前記第１の計数信号の各々の論理レベルの保持結果に基づいた複数の第１の保持結果情報と、複数回出力された前記第２の計数信号の各々の論理レベルの保持結果に基づいた複数の第２の保持結果情報とを出力してもよい。この場合、前記算出部は、前記複数の第１の保持結果情報と、前記複数の第２の保持結果情報とに基づいて、前記距離情報を算出してもよい。
これにより、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【００１１】
前記出力部は、前記複数の第２の計数信号の各々の論理レベルの保持結果が反転された反転結果に基づいて、前記複数の第２の保持結果情報を出してもよい。
これにより、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【００１２】
前記算出部は、前記複数の第１の保持結果情報と、前記複数の第２の保持結果情報とに対して統計処理を実行することで、前記距離情報を算出してもよい。
これにより、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【００１３】
前記算出部は、前記第１の保持結果情報と、前記第２の保持結果情報とに対して、平均値の算出、モード（最頻値）の算出、又はメジアン（中央値）の算出の少なくとも１つを実行することで、前記距離情報を算出してもよい。
これにより、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【００１４】
前記計数信号は、論理レベルの変化が、所定の符号化方式で符号化された符号の状態遷移に対応していてもよい。
これにより、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
前記計数信号は、複数のビット信号を含んでもよい。この場合、前記複数のビット信号の各々の論理レベルの組み合わせの変化が、前記状態遷移に対応していてもよい。
これにより、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【００１６】
前記出力部は、前記複数のビット信号の各々の論理レベルを保持し、前記保持結果情報を出力してもよい。
これにより、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【００１７】
前記計数生成部は、ジョンソンカウンタ、又はグレイコードカウンタの少なくとも一方を含んでもよい。
これにより、計数生成部を容易に実現することが可能となる。
【００１８】
前記クロック信号は、位相がシフトされた複数のパルス信号のうちの、少なくとも１つを含んでもよい。
これにより、高い精度での時間−デジタル変換を実現しつつ、時間分解能をさらに向上させることが可能となる。
【００１９】
前記クロック信号は、位相が９０°単位でシフトされた複数のパルス信号のうちの、少なくとも１つを含んでもよい。
これにより、高い精度での時間−デジタル変換を実現しつつ、時間分解能をさらに向上させることが可能となる。
【００２０】
前記計数生成部は、前記計数信号を出力するラッチを有し、前記ラッチの初期値を制御することで、前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号を切替えて出力してもよい。
これにより、第１の計数信号及び第２の計数信号の切替えを容易に実現することが可能となる。
【００２１】
本技術の一形態に係る信号処理回路は、計数生成部と、出力部とを具備する。
前記計数生成部は、クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力可能である。
前記出力部は、ストップ信号の入力に応じて前記計数生成部から出力される前記計数信号の論理レベルを保持し、保持結果情報を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本技術に係る測距装置の概要を説明するためのブロック図である。
【図２】ＴＯＦセンサの構成例を示す模式図である。
【図３】図２に示したＴＯＦセンサが有する計時制御部と、時間−デジタル変換部が有する計数生成部、及び複数の取込部の内の１つに関わる部分とを詳しく示した模式図である。
【図４】計数生成部が有するカウンタを４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタで構成した場合の一例を示す模式図である。
【図５】図４で説明した４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタで構成するカウンタを初期化するための、セット入力及びクリア入力の印加方法を示す図である。
【図６】図４に例示した４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタで構成するカウンタに対し、図５に例示した初期設定を実行した場合の動作波形を示す模式図である。
【図７】取込部の回路構成の一例を示す模式図である。
【図８】図７に示す反転制御回路の構成例を示す模式図である。
【図９】時間−デジタル変換のＤＮＬ劣化を説明するための模式図である。
【図１０】ＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌとが異なる場合に発生する時間幅の理想状態からの誤差を説明するための模式図である。
【図１１】非反転動作における計数信号と、反転動作における計数信号を示す模式図である。
【図１２】時間−デジタル変換のＤＮＬ改善効果を示す模式図である。
【図１３】本技術に係る信号検出イベントに対する動作例を説明する。
【図１４】時間−デジタル変換部の他の構成例を示す模式図である。
【図１５】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。
【図１６】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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
［測距装置の主要部］
図１は、本技術に係る測距装置の概要を説明するためのブロック図である。測距装置１００は、計時制御部１０と、時間−デジタル変換部２０と、演算部３０とを有する。
【００２５】
計時制御部１０は、計時開始信号に基づいて、クロック信号を出力する。クロック信号は、所定の時間間隔を表現可能な任意の信号を含む。例えば、クロック信号として、パルス幅及びパルス間隔がそれぞれ一定となるパルス信号が用いられる。あるいは、パルスの立ち上がりのみが一定の間隔に設定されたパルス信号や、パルスの立ち下がりのみが一定の間隔に設定されたパルス信号等が、クロック信号として用いられてもよい。
【００２６】
また複数の信号により、クロック信号が実現されてもよい。例えば同一の周波数で互いに位相が異なる複数のパルス信号が、本技術に係るクロック信号として用いられてもよい。例えば互いに位相が９０°異なる複数のパルス信号が、クロック信号として出力されてもよい。その他、例えば所定の時間間隔に応じて、論理レベルが変化する任意の信号等が、クロック信号として用いられてもよい。
【００２７】
時間−デジタル変換部２０は、計数生成部２１と、取込部２２とを有する。計数生成部２１は、計時制御部１０から出力されるクロック信号に基づいた計数信号を出力する。計数信号は、計時制御部１０からのクロック信号を計数生成部２１によってカウントした結果を出力することで生成してもよい。
【００２８】
本実施形態では、計数信号として、クロック信号に基づいて論理レベルが変化する信号が出力される。なお論理レベルの変化は、論理レベルのローレベルからハイレベルへの変化（立ち上がり）、及び論理レベルのハイレベルからローレベルへの変化（立ち下がり）の両方を含む。
【００２９】
本実施形態では、計数生成部２１から出力される論理レベルの変化が、所定の符号化方式で符号化された符号（コード）の状態遷移に対応するような計数信号が出力される
【００３０】
また、本実施形態では、計数生成部２１により、計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力することが可能である。例えば計数生成部２１は、出力を反転させない非反転動作と、出力を反転させる反転動作とを、切り替え可能に構成される。非反転動作における計数信号が第１に係数信号に相当し、反転動作における計数信号が第２の計数信号に相当する。
【００３１】
取込部２２は、イベント検出信号に基づいて、計数生成部２１から出力された計数信号を取り込み、計時素情報を演算部３０へ出力する。具体的には、イベント検出信号の入力に応じて計数生成部２１から出力された計数信号の論理レベルが保持される。そしてその保持結果に基づいて計時素情報が生成され、演算部３０へ出力される。
【００３２】
例えば計数生成部２１の非反転動作における第１の計数信号の論理レベルの保持結果に基づいて、第１の計時素情報が生成され、演算部３０へ出力される。また、計数生成部２１の反転動作における第２の計数信号の論理レベルの保持結果に基づいて、第２の計時素情報が生成され、演算部３０へ出力される。なお、計数生成部２１の反転動作に連動して、反転動作における第２の計数信号の保持結果がさらに反転された反転結果に基づいて、第２の計時素情報が生成されてもよい。
【００３３】
演算部３０は、時間−デジタル変換部２０から出力される計時素情報に基づいて、計時情報を生成し、演算結果として出力する。
【００３４】
演算部３０は、第１の計時素情報及び第２の計時素情報に基づいて、計時情報を生成する。具体的には、第１の計時素情報及び第２の計時素情報に対して統計処理が実行されることで、計時情報が生成される。
【００３５】
本実施形態において、計時開始信号は、スタート信号に相当する。イベント検出信号は、ストップ信号に相当する。また計時制御部１０は、スタート信号に基づいてクロック信号を出力するクロック部として機能する。
【００３６】
時間−デジタル変換部２０は、信号処理回路に相当する。計数生成部２１は、クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力可能な計数生成部として機能する。
【００３７】
取込部２２が出力する計時素情報（第１の計時素情報、第２の計時素情報）は、保持結果情報（第１の保持結果情報、第２の保持結果情報）に相当する。取込部２２は、ストップ信号の入力に応じて計数生成部から出力される計数信号の論理レベルを保持し、保持結果情報を出力する出力部として機能する。
【００３８】
演算部３０が演算結果として出力する計時情報は、距離情報に相当する。演算部３０は、第１の計数信号及び第２の計数信号の各々に基づいた保持結果情報に基づいて、距離情報を算出する算出部として機能する。演算部３０は、複数回出力された第１の計数信号の各々の論理レベルの保持結果に基づいた複数の第１の保持結果情報と、複数回出力された第２の計数信号の各々の論理レベルの保持結果に基づいた複数の第２の保持結果情報とに基づいて、距離情報を算出することが可能である。
【００３９】
本測距装置１００では、時間−デジタル変換部２０により、計時開始信号に基づいたクロック信号の入力に対して、非反転動作及び反転動作が切り替えられながら複数回実行される。そして演算部３０により、非反転動作及び反転動作に応じて出力される複数の第１の計時素情報及び複数の第２の計時素情報に対して統計処理が実行されることで、計時情報が生成される。
【００４０】
以下、本技術に係る測距装置１００として、ＴｏＦセンサ（同じ符号を用いてＴＯＦセンサ１００とする）を例に挙げ、本技術に係る測距方法について、詳細に説明する。
【００４１】
［ＴＯＦセンサ］
図２は、ＴＯＦセンサ１００の構成例を示す模式図である。ＴＯＦセンサ１００は、図１に示す、計時制御部１０、時間−デジタル変換部２０、及び演算部３０に加えて、イメージング制御部４０と、出射部５０と、画素情報生成部６０と、画像生成部７０とを有する。
【００４２】
イメージング制御部４０は、距離画像取得指示に基づいて、計時制御部１０に計時開始信号を出力するとともに、画素情報生成部６０及び画像生成部７０に画素選択信号を出力する。
【００４３】
計時制御部１０は、基準周波数信号発生部１１とクロック発生部１２を有する。基準周波数信号発生部１１は、クロック発生部１２に対し定常的に基準周波数信号を出力する。クロック発生部１２は、計時開始信号と、基準周波数信号とに基づいて、所定の順序及びタイミングで、発光制御信号を出射部５０へ出力するとともに、クロック信号と計数制御信号を時間−デジタル変換部２０へ出力する。
【００４４】
出射部５０は、発光手段５１を有する。発光手段５１は、発光制御信号に基づいて、投射光を所定の時間出射する。発光手段５１として、例えば、発光ダイオード、レーザーダイオード等の半導体発光素子が用いられてもよい。投射光としては、例えば赤外線を用いてもよい。本実施形態において、出射部５０は、スタート信号に基づいて光を出射する出射部として機能する。
【００４５】
画素情報生成部６０は、画素アレイ６１と、信号選択部６３とを有する。画素アレイ６１は、例えば複数の画素６２がＭ行×Ｎ列のアレイ状に配列される。ここで、Ｍ、Ｎは任意の自然数とすることができる。
【００４６】
画素６２は受光素子を備え、光を受信することで受光素子の作用に基づいて画素信号を信号選択部６３へ出力する。受光素子としては、例えば、ＰＮ接合、ＰＤ（フォトダイオード）、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）、ＳＰＡＤ（単一光子アバランシェフォトダイオード）を用いてもよい。本実施形態において、画素信号は、受光信号に相当する。画素６２は、光を受光することで受光信号を出力する受光部として機能する。
【００４７】
信号選択部６３は、各画素６２から出力される画素信号を、イメージング制御部４０から与えられる画素選択信号に基づいて選択して、時間−デジタル変換部２０へ検出信号として出力する。この検出信号は、図１に示すイベント検出信号に相当する。
【００４８】
時間−デジタル変換部２０は、計数生成部２１と、画素情報生成部６０から出力される検出信号に対応した個数の取込部２２とを有する。計数生成部２１は、計時制御部１０から出力されるクロック信号と計数制御信号に基づいて、所定のシーケンスで計数信号を生成し、複数の取込部２２へ同時に出力する。
【００４９】
取込部２２は、画素情報生成部６０から出力される検出信号に含まれる信号検出イベントに基づいて、計数生成部２１から出力された計数信号を取り込み、計時制御部１０から出力された計数制御信号に基づいた加工を実行して、計時素情報を演算部３０へ出力する。
【００５０】
演算部３０は、画素６２毎に、または明示していないがグループ化された画素群６２Ａ毎に、複数の測距動作の実行に亘り、時間−デジタル変換部２０から出力される計時素情報の系列に対して統計処理を実行し、演算結果を画像生成部７０へ出力する。
【００５１】
統計処理としては、例えば、計時素情報系列の平均値、モード（最頻値）、メジアン（中央値）などの演算を行うことが可能である。さらには測距環境やシステム固有の性質を考慮して、ヒストグラムにおける頻度の小さい計時素情報を除去したり、ヒストグラムの正規分布からのずれを補正するなどの演算が追加されてもよい。
【００５２】
画像生成部７０は、順次切り替えられる画素選択信号毎に、演算結果を画素選択信号に基づいて画像上の座標に対応づけることで、距離画像を生成し出力する。この距離画像も、本技術に係る距離情報に含まれる。
【００５３】
図３は、図２に示したＴＯＦセンサ１００が有する計時制御部１０と、時間−デジタル変換部２０が有する計数生成部２１、及び複数の取込部２２の内の１つに関わる部分とを詳しく示した模式図である。
【００５４】
基準周波数信号発生部１１は、１つ又は複数の基準周波数信号をクロック発生部１２へ定常的に出力する。複数の基準周波数信号を出力する場合には、その数をｋとした場合、例えば基準周波数の１周期をｋ等分（ｋは自然数）に相当する単位位相ずつ順次シフトされた出力としてもよい。図３では例として、ｋ＝４の場合が示されており、この場合には、基準周波数信号として、０°、９０°、１８０°、２７０°の位相シフトをもつ４種の信号波形が得られる。
【００５５】
クロック発生部１２は、計時開始信号に基づいて基準周波数信号を適宜加工して、クロック信号と計数制御信号とを時間−デジタル変換部２０へ出力する。基準周波数信号発生部１１から複数の基準周波数信号が出力される場合には、クロック発生部１２はその全てを用いてもよいし一部を用いてもよい。
【００５６】
すなわちクロック信号として、位相がシフトされた複数のパルス信号のうちの、少なくとも１つの信号が用いられてもよい。例えば、図３に例示するように、位相が９０°単位でシフトされた複数のパルス信号のうちの、少なくとも１つの信号が用いられてもよい。
【００５７】
計数生成部２１は、クロック信号を入力とするカウンタ２１０を用いて構成することができる。カウンタ２１０は多様な構成をとることが可能で、特に計時用には、時系列で隣接する出力コード（１，０の組み合わせ）間のハミング距離が１となるカウンタ回路構成とすることができる。
【００５８】
ここで、２つのコードのハミング距離が１であるとは、例えばコードを構成する信号数をｂとしたときに、ｂ−１個の信号の信号値は２つのコード間で不変で、残りの１個の信号の信号値１，０が入れ替わっているという状況が常に成り立っていることを指す。このような出力コードを実現する手段として、例えば、ジョンソンカウンタやグレイコードカウンタを用いることができる。
【００５９】
取込部２２は、保持部２２１とデータ加工部２２２とを有する。保持部２２１は、信号選択部６３から出力される検出信号に含まれる信号検出イベントに基づいて計数生成部２１から出力された計数信号を取り込み、保持したデータを保持信号としてデータ加工部２２２へ出力する。データ加工部２２２は、保持部２２１から出力された保持信号を、計数制御信号に基づいて加工し、計時素情報として演算部３０へ出力する。
【００６０】
計時制御信号は、カウンタ２１０を初期化するために用いられてもよい。具体的には、初期化動作において、カウンタ２１０の初期状態を設定するために用いられてもよい。さらに、例えば、カウンタ２１０は２通りの初期状態が、２通りの計数制御信号の値にそれぞれ対応づけられるように設定され、計時制御信号の値に基づいてそのいずれかが選択されるようにしてもよい。
【００６１】
ここでカウンタ２１０の２通りの初期状態の内、第１の初期状態がカウンタ２１０の出力を反転させない（非反転）動作と関連付けられ、第２の初期状態がカウンタ２１０の出力を反転させる動作と関連付けられるように設定することもできる。
【００６２】
計数制御信号に基づくデータ加工部２２２の動作は、計数制御信号に基づく計数生成部２１の動作と関連してもよい。例えば、第１の計数制御信号の値に基づきカウンタ２１０が第１の初期状態をとり、カウンタ２１０の出力を反転させない動作をしているとする。このときに、データ加工部２２２においては、保持部２２１の出力を反転させずに計時素情報として出力する。
【００６３】
一方、第２の計数制御信号の値に基づきカウンタ２１０が第２の初期状態をとり、カウンタ２１０の出力を反転させる動作をしているとする。このときに、データ加工部２２２においては、保持部２２１の出力をさらに反転させて計時素情報として出力する。このようにデータ加工部２２２の動きを制御することが可能である。
【００６４】
１つの測距結果を得るための複数の計時素情報の取得シーケンスにおいて、カウンタ２１０の初期状態が計数制御信号に基づいて、既定のシーケンスで変化するように制御されてもよい。典型的には、計数制御信号は第１の計数制御信号の値と第２の計数制御信号の値をとることができ、第１の計数制御信号の値に対してはカウンタ２１０が第１の初期状態をとり、第２の計数制御信号の値に対してはカウンタ２１０が第２の初期状態をとる。
【００６５】
そして、順次実行される測距動作毎に、計数制御信号が第１の計数制御信号の値と第２の計数制御信号の値とを交互にとることで、カウンタ２１０の初期値は第１の初期状態と第２の初期状態とが交互に設定される。これにより、カウンタ２１０の出力を反転させない動作と反転させる動作を交互に繰り返す制御をさせることができる。この動作によって、演算部３０へはカウンタ２１０の出力が反転していない動作における計時素情報と、カウンタ２１０の出力が反転した動作における計時素情報の両方が交互に入力され、演算部３０で実行される統計処理においては、両者が反映される。
【００６６】
なお、カウンタ２１０の出力が反転していない動作における計数信号は、第１の計数信号に相当する。カウンタ２１０の出力が反転した動作における計数信号は、第２の計数信号に相当する。
【００６７】
また保持部２２１の出力は、計数信号の論理レベルの保持結果に相当する。従って、カウンタ２１０の出力が反転していない動作に対応して、保持部２２１の出力を反転させずに出力される計時素情報は、第１の計数信号の論理レベルの保持結果に基づいた第１の保持結果情報に相当する。
【００６８】
一方、カウンタ２１０の出力が反転した動作に対応して、保持部２２１の出力を反転させて出力される計時素情報は、第２の計数信号の論理レベルの保持結果に基づいた第２の保持結果情報に相当する。さらにいえば、第２の計数信号の論理レベルの保持結果が反転された反転結果に基づいた第２の保持結果情報に相当する。
【００６９】
図４は、計数生成部２１が有するカウンタ２１０を４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタで構成した場合の一例を示す模式図である。本例では、カウンタ２１０は２組の同一構造のステートマシン２１０ａ、及びステートマシン２１０ｂで構成される。
【００７０】
ステートマシン２１０ａ及び２１０ｂの入力には、クロック信号に含まれる２つの、クロック信号（ＣＫ０）及びクロック信号（ＣＫ９０）がそれぞれ入力される。ステートマシン２１０ａ及びステートマシン２１０ｂを構成する４つのＤラッチＬａｔｃｈ２１１ａ１、２１１ａ２、２１１ｂ１、２１１ｂ２へのセット入力Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、及びクリア入力Ｃａ１、Ｃａ２、Ｃｂ１、Ｃｂ２は計時制御信号に含まれ、カウンタ２１０を初期化するために用いられる。４つのＤラッチＬａｔｃｈ２１１ａ１、２１１ａ２、２１１ｂ１、及び２１１ｂ２の出力Ｑ１、Ｑ３、Ｑ２、Ｑ４は、計数信号に含まれ、取込部２２へ出力される。
【００７１】
以下に、ステートマシン２１０ａの回路構成を説明する。ステートマシン２１０ｂについても構造は同一なので説明を省略する。
【００７２】
ステートマシン２１０ａは、クロック信号（ＣＫ０）に対してシングル−差動変換動作を行うＳ２Ｄ２１３ａを備え、Ｓ２Ｄ２１３ａの差動出力は、Ｌａｔｃｈ２１１ａ１、及びＬａｔｃｈ２１１ａ２のクロック入力端子に入力される。ここでＬａｔｃｈ２１１ａ１、又はＬａｔｃｈ２１１ａ２のクロック入力端子の極性とＳ２Ｄ２１３ａの出力の極性との対応関係は、Ｌａｔｃｈ２１１ａ１とＬａｔｃｈ２１１ａ２とで相異なる。
【００７３】
Ｌａｔｃｈ２１１ａ１の出力Ｑ１はＬａｔｃｈ２１１ａ２へ入力され、Ｌａｔｃｈ２１１ａ２の出力Ｑ３はＮＯＴ回路５１２ａで反転されて５１１ａ１に入力される。
【００７４】
Ｌａｔｃｈ２１１ａ１は、セット入力Ｓａ１及びクリア入力Ｃａ１をさらに備え、セット入力Ｓａ１又はクリア入力Ｃａ１の遷移によって、出力Ｑ１は強制的に、'１'又は'０'に設定される。同様に、Ｌａｔｃｈ２１１ａ２は、セット入力Ｓａ２及びクリア入力Ｃａ２をさらに備え、セット入力Ｓａ２またはクリア入力Ｃａ２の遷移によって、出力Ｑ３は強制的に、'１'又は'０'に設定される。
【００７５】
図５は、図４で説明した４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタで構成するカウンタ２１０を初期化するための、セット入力Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、及びクリア入力Ｃａ１、Ｃａ２、Ｃｂ１、Ｃｂ２の印加方法を示す図である。本例では、通常動作においてはセット入力Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、及びクリア入力Ｃａ１、Ｃａ２、Ｃｂ１、Ｃｂ２は"０"とする。そして初期化する場合には、初期設定期間、表に示す値に設定することにより、非反転出力モードか反転出力モードのいずれかに設定される。
【００７６】
図６は、図４に例示した４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタで構成するカウンタ２１０に対し、図５に例示した初期設定を実行した場合の動作波形を示す模式図である。図６に示すように、ｔ＝０でセット入力Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、及びクリア入力Ｃａ１、Ｃａ２、Ｃｂ１、Ｃｂ２が入力され、計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）が初期化される。
【００７７】
本例では、このときクロック信号（ＣＫ０，ＣＫ９０、ＣＫ１８０、ＣＫ２７０）は、図６に示した所定の論理レベルをとるものとする。また、クロック信号（ＣＫ１８０）は実信号としては存在せず、その代わりに、Ｓ２Ｄ２１３ａによってクロック信号（ＣＫ０）と等価な信号が生成される。同様に、クロック信号（ＣＫ２７０）は実信号としては存在せず、その代わりに、Ｓ２Ｄ５１２ｂによってクロック信号（ＣＫ９０）と等価な信号が生成される。
【００７８】
カウンタ２１０はクロック信号（ＣＫ０）とクロック信号（ＣＫ９０）との立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジによって状態が遷移する。本例では図５に示した通り、初期状態は、非反転動作用と反転動作用との２通りをとるものと規定している。従って計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）の時系列としては、図６に示した非反転動作、及び反転動作の２通りをとる。
【００７９】
この動作で生成した計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）の論理値のパターンによって、時間区間Ｐ１〜Ｐ８が規定される。時間区間の幅ＬＳＢは時間−デジタル変換部２０の分解能を決める。クロック信号（ＣＫ０，ＣＫ９０、ＣＫ１８０、ＣＫ２７０）の各々のデューティーサイクルが正確に５０％、かつクロック信号（ＣＫ０，ＣＫ９０、ＣＫ１８０、ＣＫ２７０）の隣接する信号間の位相差が正確に９０°である場合には、時間区間の幅ＬＳＢは均一になる。
【００８０】
なお、ジョンソンカウンタの動作によりＰ８の次の時間区間は再びＰ１となる。本例では、４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタを用いたため、その取り得る状態はは４ｘ２＝８通りとなり、８つの時間区間Ｐ１〜Ｐ８が規定される。一般的には、Ｎｊビットのジョンソンカウンタは、２Ｎｊ個の状態をとることができ、２Ｎｊ個の時間区間が規定される。
【００８１】
本実施形態において、図６に示す非反転動作における計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）が、「第１の計数信号」に相当する。反転動作における計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）が、「第２の計数信号」に相当する。また「第１の計数信号」を構成する複数の計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）は、複数のビット信号に相当する。同様に「第２の計数信号」を構成する複数の計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）は、複数のビット信号に相当する。
【００８２】
互いに論理レベルが反転している「第１の計数信号」及び「第２の計数信号」は、「第１の計数信号」に含まれる複数のビット信号と、これに対応する「第２の計数信号」に含まれる複数のビット信号とが、互いに反転している状態を含む。また「第１の計数信号」及び「第２の計数信号」の両方において、複数のビット信号の各々の論理レベルの組み合わせが、符号（コード）の状態遷移に対応する。
【００８３】
また本実施形態では、初期設定期間における計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）の初期化が、ＤラッチＬａｔｃｈ２１１ａ１、２１１ａ２、２１１ｂ１、及び２１１ｂ２の初期値の制御に相当する。そして初期化された計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）が初期値に相当する。本実施形態では、ラッチの初期値を制御することで、非反転出力モードにおける第１の計数信号と、反転出力モードにおける第２の計数信号とを切替えて出力することが容易に可能となる。
【００８４】
図７は、取込部２２の回路構成の一例を示す模式図である。なお、ここでは図４に例示した４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタで構成するカウンタ２１０と共に用いられることを想定している。
【００８５】
取込部２２は、保持部２２１とデータ加工部２２２とを有する。保持部２２１はＤＦＦ２２１ａ１、ＤＦＦ２２１ｂ１、ＤＦＦ２２１ａ２、ＤＦＦ２２１ｂ２で構成される。そして検出信号の遷移に基づいて、計数信号（Ｑ１）、計数信号（Ｑ２）、計数信号（Ｑ３）、計数信号（Ｑ４）をそれぞれ取込み、保持信号（Ｑ１）、保持信号（Ｑ２）、保持信号（Ｑ３）、保持信号（Ｑ４）として、データ加工部２２２にそれぞれ出力する。
【００８６】
データ加工部２２２は、４組の反転制御回路２２２ａ１、２２２ｂ１、２２２ａ２、２２２ｂ２で構成される。反転制御回路２２２ａ１、２２２ｂ１、２２２ａ２、２２２ｂ２は、計数制御信号が'０'の場合には入力信号をそのままそれぞれ出力し、計数制御信号が'１'の場合には入力を反転させてそれぞれ出力するＥｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲの論理を持つ回路でよい。例えば、図８に示す通りＮＯＴ回路２２５とマルチプレクサ２２６とを用いて構成することができる。
【００８７】
このように本実施形態では、「第１の計数信号」及び及び「第２の計数信号」の各々に含まれる複数のビット信号（複数の計数信号（Ｑ１〜Ｑ４））の各々の論理レベルが保持されことで、保持結果情報として、計時素情報が出力される。
【００８８】
［距離画像取得方法］
ＴＯＦセンサ１００による距離画像取得方法について説明する。距離画像取得指示が入力されると、イメージング制御部４０は画素選択信号によって、複数の測距対象画素を特定するとともに、計時開始信号によって計時動作を開始させる。計時動作が開始されると、まずクロック発生部１２は、計数制御信号によって、計数生成部２１の初期状態と取込部２２の論理とを非反転動作、又は反転動作のいずれかに設定する。次に、発光制御信号によって、発光手段を発光させ光が出射される。発光タイミングと実質同時刻にクロック信号の出力が開始される。
【００８９】
出射された光に基づく測距対象１１０からの反射光を受光した画素６２から、画素信号が出力される。画素信号は、信号選択部６３により画素選択信号で対応づけられた検出信号（イベント検出信号）として出力され、取込部２２の保持部２２１が備える複数のＤＦＦのクロック端子に一括して入力される。このように本実施形態では、イベント検出信号は、画素信号の出力に応じて、取込部２２に出力される。
【００９０】
保持部２２１が有する複数のＤＦＦは、信号検出イベントに同期して計数信号の論理レベルを取込み、保持信号としてデータ加工部２２２へ出力する（図６の時刻Ｔ１の例を参照）。データ加工部２２２は、計数制御信号に対応して保持信号に対し反転又は非反転処理を実行して、計数素情報として演算部３０へ出力する。
【００９１】
以上に述べた計時動作の開始から計数素情報の出力までのシーケンスが、計数生成部２１の初期状態と取込部２２の論理を、同期して非反転動作、又は反転動作に切り替えながら複数回実行される。演算部３０では複数の計時素情報の系列に対して統計処理を実行し、画素選択信号によって特定された測距対象画素に対する計時情報を生成する。
【００９２】
計時情報は演算結果として画像生成部７０へ出力される。画像生成部７０は、演算結果と画素選択信号の系列とに基づいた距離画像を取得する。
【００９３】
ここで、計数生成部２１の初期状態と取込部２２の論理が非反転動作であることに由来のする第１の計時素情報と、計数生成部２１の初期状態と取込部２２の論理が反転動作であることに由来のする第２の計時素情報との両方が同時に統計処理されることで、時間−デジタル変換部２０の計時精度誤差を相殺し、ＴＯＦセンサ１００の測距精度を向上することができる。具体的には、計数信号パルスの立ち上がりの遅延時間と立ち下がり遅延時間の非対称性に起因する微分非直線性（以下ＤＮＬ）を改善することが可能になる。以下に、本技術による、ＤＮＬ改善効果について説明する。
【００９４】
［ＤＮＬの改善］
図９は、時間−デジタル変換のＤＮＬ劣化を説明するための模式図である。図４に示した４ｂｉｔ出力のジョンソンカウンタを想定する。図９に示すクロック信号は、カウンタ２１０への入力である。図９ｂに示す理想状態における計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）では、時間区間Ｐ１〜Ｐ８の幅ＬＳＢは均一となる。
【００９５】
実際の回路において計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）はクロック信号（ＣＫ０、ＣＫ９０、ＣＫ１８０、ＣＫ２７０）に基づいて遷移し、クロック信号のエッジから計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）の遷移まではゼロではない遅延時間を持つ。さらに、立ち上がり遅延時間Ｔｒｉｓｅと立ち下がり遅延時間Ｔｆａｌｌは必ず異なる。
【００９６】
この理由は、立ち上がり動作において信号線駆動に関わる素子（トランジスタ等）と、立下り動作において信号線駆動に関わる素子（同）は、例えばそれぞれＰＭＯＳトランジスタと、ＮＭＯＳトランジスタであるように、種類が異なるためである。さらに、それらの素子の駆動特性の製造ばらつきは、典型的には５０％程度の幅を持つため、立ち上がり遅延時間Ｔｒｉｓｅと立ち下がり遅延時間Ｔｆａｌｌを設計によって完全に一致させることは困難である。
【００９７】
図９示す実際の計数信号は、互いに一致しないＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌを考慮した計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）である。ここで、立ち上がり遅延時間Ｔｒｉｓｅは常に一定値をとり、かつ立下り遅延時間Ｔｆａｌｌは常に一定値をとるものとするが、上記の通り、ＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌが異なるため実際の時間区間Ｐ１〜Ｐ８の幅ＬＳＢは不均一になる。
【００９８】
具体的には、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３はいずれもあるビットの立ち上がりタイミングから隣接するビットの立ち上がりタイミングまでの時間間隔に相当する。従って、いずれも遅延時間Ｔｒｉｓｅをもつので、時間区間幅は等しい。同様に、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７はいずれもあるビットの立ち下がりタイミングから隣接するビットの立ち下がりタイミングまでの時間間隔に相当する。従って、いずれも遅延時間Ｔｆａｌｌをもつので、時間区間幅はやはり等しい。
【００９９】
一方、Ｐ４は、Ｑ４の立ち上がりからＱ１の立ち下がりまでの時間間隔に相当するため、ＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌの差が時間区間幅の誤差となる。同様に、Ｐ８は、Ｑ４の立ち下がりから、Ｑ１の立ち上がりまでの時間間隔に相当するため、ＴｆａｌｌとＴｒｉｓｅの差が時間区間幅の誤差となる。
【０１００】
図１０に、ＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌとが異なる場合に発生する時間幅Ｐ１〜Ｐ８の理想状態からの誤差をＤＮＬとして示す。時間幅Ｐ１〜Ｐ８は量子化区間番号（ｉ）〜（ｖｉｉｉ）に対応させ横軸方向に配置し、時間幅Ｐ１〜Ｐ８の誤差は、理想ＬＳＢで規格化して縦軸方向の値で示す。
【０１０１】
すなわち、
ＤＮＬｘ＝時間幅Ｐｘ／理想ＬＳＢ−１    （ｘは１〜８の自然数）
と定義する。
ここでは、Ｔｒｉｓｅ＞Ｔｆａｌｌの場合を示したが、Ｔｒｉｓｅ＜Ｔｆａｌｌの場合には、Ｐ４およびＰ８のＤＮＬは符号が反転する。
【０１０２】
以上に説明した通り、カウンタ２１０の出力である計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）の立ち上がり時間Ｔｒｉｓｅと立ち下がり時間Ｔｆａｌｌの非対称性により、時間−デジタル変換特性のＤＮＬが悪化する。
【０１０３】
なお、立ち上がりの遅延時間と立ち下がりの遅延時間の非対称性を改善するために、計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）を差動出力として、差動のクロスポイントによってタイミングが規定されるように設計する例も考えられる。しかしながら、差動信号に変換する前の回路にて既に非対称性が現れるため、本質的な解決にはならない。さらに、計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）を差動出力とすることは、配線領域の増加や電力の増加を伴うため好ましくない。
【０１０４】
この現象は、ＴｒｉｓｅおよびＴｆａｌｌで代表させた、回路の遅延時間が、ＬＳＢの時間幅に比べて無視できない値を取る場合、特に、測距システムのような、時間−デジタル変換の時間分解能を高くしなければならない場合に問題となる。
【０１０５】
この課題に対し、本技術では上記の通りに計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）を反転させずに出力する動作（非反転動作）と計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）を反転させて出力する動作（反転動作）を併用し、同一の重みで計時結果を統計処理することによってＤＮＬを改善する。以下にＤＮＬ改善メカニズムを説明する。
【０１０６】
図１１に、非反転動作における計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）と、反転動作における計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）を示す。なお非反転動作における計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）は、図９に示す実際の計数信号と同一の波形である。
【０１０７】
図１１に示す非反転動作においてはＴｒｉｓｅ＞ＴｆａｌｌのためＰ４が理想ＬＳＢより小さく、Ｐ８が理想ＬＳＢより大きくなる。一方反転動作においては、逆にＰ４が理想ＬＳＢより大きく、Ｐ８が理想ＬＳＢより小さくなる。
【０１０８】
ここで、Ｐ４の非反転動作における誤差をΔＰ４ｎ、反転動作における誤差をΔＰ４ｉとする。同様にＰ８の非反転動作における誤差をΔＰ８ｎ、反転動作における誤差をΔＰ８ｉとすると、
ΔＰ４ｎ＝Ｔｆａｌｌ−Ｔｆｉｓｅ
ΔＰ４ｉ＝Ｔｒｉｓｅ−Ｔｆａｌｌ
ΔＰ８ｎ＝Ｔｒｉｓｅ−Ｔｆａｌｌ
ΔＰ８ｉ＝Ｔｆａｌｌ−Ｔｆｉｓｅ
となる。したがって、
ΔＰ４ｎ＝−ΔＰ４ｉ
ΔＰ８ｎ＝−ΔＰ８ｉ
が成り立つ。
【０１０９】
ここで、演算部３０で実行される統計処理において、複数回の非反転動作における計時素情報と、同回数の反転動作における計時素情報とに対し、同じ重みで平均をとる。そうすると、ΔＰ４ｎと絶対値が等しく逆符号のＰ４ｉとが相殺し、同様にΔＰ８ｎと絶対値が等しく逆符号のＰ８ｉとが相殺し、共にＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌの非対称性に起因する時間−デジタル変換誤差が打ち消される。
【０１１０】
図１２は、時間−デジタル変換のＤＮＬ改善効果を示す模式図である。図１２Ａ〜Ｃに示すように、非反転動作においては量子化区間（ｉｖ）及び（ｖｉｉｉ）で発生していたＤＮＬが、反転動作においては逆符号となり、統計処理によって相殺され、時間−デジタル変換のＤＮＬ特性が改善されることが示される。
【０１１１】
なお、ＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌの差分に起因するＤＮＬを統計処理にて相殺する動作に加え、ＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌとの平均値をオフセット量として適宜処理することで、さらに時間−デジタル変換の変換精度を向上させることが可能となる。具体的には、統計処理によって得られた計時結果から、ＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌの平均値を減算することで、カウンタ２１０のクロック入力からの遅延時間を除去して計時の絶対精度を向上させることができる。
【０１１２】
図１３に、本技術に係る信号検出イベントに対する動作例を説明する。時刻Ｔ２及びＴ３で信号検出イベントが発生する場合について説明する。時刻Ｔ２は、非反転動作におけるＱ１の立ち上がり又は反転動作におけるＱ１の立ち下がり近傍の特定の時刻である。時刻Ｔ３は、非反転動作におけるＱ１の立ち下がり又は反転動作におけるＱ１の立ち上がり近傍の特定の時刻である。
【０１１３】
さらに、ここではカウンタ２１０がＴｒｉｓｅ＞Ｔｆａｌｌとなる遅延時間特性を備えるとする。また時刻Ｔ２は、非反転動作におけるＱ１の立ち上がり時刻と、反転動作におけるＱ１の立ち下がり時刻との間の特定の時刻とする。また時刻Ｔ３は非反転動作におけるＱ１の立ち下がり時刻と、反転動作におけるＱ１の立ち上がり時刻との間の特定の時刻とする。
【０１１４】
時刻Ｔ２で発生した検出イベントに対して、時間−デジタル変換部２０は、非反転動作時には量子化区間（ｖｉｉｉ）に対応する計時素情報を出力し、反転動作時には量子化区間（ｉ）に対応する計時素情報を出力する。複数回の計時動作において、反転動作と非反転動作とを同回数ずつ実行した場合、量子化区間（ｖｉｉｉ）に対応する計時素情報数と量子化区間（ｉ）に対応する計時素情報数とは半分ずつになる。そして演算部３０の統計処理の処理の結果、まず量子化区間（ｖｉｉｉ）に対応する計時情報と量子化区間（ｉ）に対応する計時情報の平均値が得られる。
【０１１５】
同様に時刻Ｔ３で発生した検出イベントに対して、時間−デジタル変換部２０は、非反転動作時には量子化区間（ｉＶ）に対応する計時素情報を出力し、反転動作時には量子化区間（ｖ）に対応する計時素情報を出力する。複数回の計時動作において、反転動作と非反転動作とを同回数ずつ実行した場合、量子化区間（ｉｖ）に対応する計時素情報数と量子化区間（ｖ）に対応する計時素情報数とは半分ずつになる。そして演算部３０の統計処理の処理の結果、まず量子化区間（ｉｖ）に対応する計時情報と量子化区間（ｖ）に対応する計時情報の平均値が得られる。
【０１１６】
ここで、統計処理によって１ＬＳＢより高い分解能の演算結果が得られるが、例えば１ＬＳＢ以下を丸めて出力することもできる。この時、統計処理を実行した段階で、ＴｒｉｓｅとＴｆａｌｌの非対称に起因する誤差は相殺されているため、１ＬＳＢ以下を丸めて出力された演算結果に対してもＤＮＬは改善されている。また、丸め動作を実行せず出力することも可能であり、実際に使う素子の発生するノイズや持続的な測距対象の位置変動等により測距結果が分布を持つ場合には、１ＬＳＢより高い精度の測距が可能になる。
【０１１７】
以上の通り、本技術を用いることで時間−デジタル変換のＤＮＬが改善され、時間分解能を上げることが可能となる。このため、例えばＳＰＡＤのような高速の光電変換が可能な素子を用いた測距システムに供する信号処理回路において、時間分解能を高くするための技術としても好適である。
【０１１８】
また、上記した特許文献１に記載のＴＤＣでは、キャリブレーション用の追加回路が必要である。これに対して本技術では、そのような追加回路を設けることなく、時間−デジタル変換の精度を向上させることが可能となる。
【０１１９】
なお、計数信号（Ｑ１〜Ｑ４）を差動出力として設計される場合でも、本技術と同等の動作は可能であり、それによるＤＮＬ改善効果も有効である。
【０１２０】
＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【０１２１】
各図面を参照して説明した、測距装置が対応するＴＯＦセンサ１００、信号処理回路が対応する時間−デジタル変換部２０、計数生成部２１、取込部２２等の各構成、および時間−デジタル変換方法、測距方法、距離画像取得方法等はあくまで一実施形態であり、本技術の趣旨を逸脱しない範囲で、任意に変形可能である。すなわち本技術を実施するための他の任意の構成やアルゴリズム等が採用されてよい。
【０１２２】
ＴＯＦセンサ１００を構成する、イメージング制御部４０、クロック発生部１２、演算部３０、画像生成部７０は一般的な手法で設計されるデジタル回路として任意のブロック切り分けが可能であり、任意のハードウェア及びソフトウェアが用いられてよい。例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、その他ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスが用いられてもよい。
【０１２３】
基準周波数信号発生部１１は、それ自身が発振器を備えてもよいし、ＴＯＦセンサ外部で発生された信号を加工して、基準周波数信号として出力してもよい
【０１２４】
基準周波数信号発生部１１から出力される基準周波数信号はそのままクロック信号として用いられてもよいし、クロック発生部１２において、パルス幅、周波数、立ち上がりのタイミング、立ち下がりのタイミング、ハイレベルの電圧値等が適宜制御されて、クロック信号が生成されてもよい。
【０１２５】
出射部５０が備える発光手段５１から出射される電磁波としては赤外線以外にも、可視光、紫外線が可能である。また、発光スペクトルの線幅は任意である。さらには半導体以外にエレクトロルミネッセンスや黒体輻射を用いる発光素子を用いてもよい。
【０１２６】
画素アレイ６１が備える画素６２の数については、配置数を表すＭ及びＮのいずれか一方あるいは両方が１であってもよい。例えば、Ｍ＝１でＮが複数の場合またはＭが複数でＮ＝１の場合は、一次元の距離分布を取得可能で、ＴＯＦセンサ１００にあわせて光学的走査手段を併用することにより、距離画像も取得することができる。またＭ＝Ｎ＝１の場合には、ＴＯＦセンサ単独では距離センサとして構成することができる。この場合には、イメージング制御部４０、信号選択部６３および画像生成部７０を省略し、１つの取込部２２を備えた構成とすることもできる。
【０１２７】
信号選択部６３によって選択されて、検出信号に関係づけられる画素６２の選び方や複数取り得る検出信号との対応付けは任意である。具体的な選択方法として、信号選択部６３は、複数のマルチプレクサを備え、異なる画素６２の出力がマルチプレクサの入力にそれぞれ接続され、いずれか１つの入力が画素選択信号によって検出信号に関係づけられるようにすることができる。マルチプレクサから出力される検出信号は、時間−デジタル変換部２０が備える１つまたは複数の取込部２２に接続することができる。
【０１２８】
さらに、１つの画素６２がさらに異なる複数のマルチプレクサの入力に接続され、全体としてマトリクス回路を構成し、画素６２と取込部２２とを柔軟に対応づけられるようにして、異なる画素６２からの検出出力の伝搬遅延の空間的勾配を補償する動作をさせることもできる。逆に、画素６２と検出信号とが１対１に対応させられている場合には、信号選択部６３を省略した構成をとることもできる。
【０１２９】
信号選択部６３及び時間−デジタル変換部２０は、一体化して、複数の画素信号の入力に対し、画素を選択して信号検出イベントまでの時間を測定する回路としてもよい。
【０１３０】
図１４は、時間−デジタル変換部２０の他の構成例を示す模式図である。計数生成部２１を構成するカウンタ２１０は、複数の種類のカウンタを組み合わせて構成することもできる。図１４に示す例では、計数生成部２１が下位カウンタ２１０ａと上位カウンタ２１０ｂとを備え、下位カウンタ２１０ａからのキャリー信号Ｃａｒｒｙに基づいて上位カウンタ２１０ｂの出力が更新されるように構成されている。
【０１３１】
その他にも、上記したハミング距離の制約を守りつつ、ビット数の組み合わせ方法や、カウンタの種類の組み合わせを適切に選択することで、動作速度、精度、消費電力などの特性のトレードオフを考慮した設計が可能になる。
【０１３２】
１回の測距動作内で計時制御信号を切り替える方法としては、例示した反転動作と非反転動作とを交互に繰り返す制御方法の他に、複数の計時素情報取得動作に亘って、反転動作又は非反転動作の一方を所定の回数継続させた後に他方に切り替え、他方を所定の回数継続させることも可能である。さらには、反転動作または非反転動作の継続回数を、乱数発生手段等を用いてランダムに切り替えることも可能である。その際には、反転動作の合計回数と非反転動作の合計回数が同等になるような乱数発生手段を用いることもできる。
【０１３３】
図２に例示したＴＯＦセンサ１００の構成例について、複数の時間−デジタル変換部２０を構成し、それぞれ独立に動作させてもよい。典型的には２つの時間−デジタル変換部２０を有し、一方の時間−デジタル変換部２０には検出信号の一部を対応させ、他方の時間−デジタル変換部２０には検出信号の残りの部分を対応させることができる。そして、それぞれの時間−デジタル変換部２０は、独立に時間−デジタル変換レンジを設定できるように構成し、測距動作または距離画像取得動作を高機能にすることも可能である。
【０１３４】
さらに、２つの時間−デジタル変換部２０を有し、一方の時間−デジタル変換部２０には検出信号の一部を対応させ、他方の時間−デジタル変換部２０には検出信号の残りの部分を対応させる構成において、一方の時間−デジタル変換部２０と他方の時間−デジタル変換部２０の反転動作・非反転動作を相補的に実行させることもできる。さらに、一方の時間−デジタル変換部２０と他方の時間−デジタル変換部２０を入れ子構造的に配置し、反転動作に対応する計数信号と非反転動作に対応する計数信号とを差動配線的にレイアウトすることも可能である。これによって計数信号の引き回しが原因となるスイッチングノイズを低減し、時間−デジタル変換部２０の変換精度をさらに向上させることができる。
【０１３５】
上記では、時間−デジタル変換部２０が対応する信号処理回路の応用システムとして、光を用いるＴＯＦセンサを例に挙げた。これに限定されず他の時間測定を原理とする測距装置に対しても本技術は適用可能である。例えば、音波パルスを用いるソナーや電波を用いるレーダにも適用可能である。また、測距装置に限定されず、他の種々の装置に搭載される時間−デジタル変換手段を含む信号処理回路に対して、本技術を適用することが可能である。
【０１３６】
本開示において、「均一」「等しい」「同じ」「対称」等の、状態、サイズ、位置関係等を規定する概念は、「実質的に均一」「実質的に等しい」「実質的に同じ」「実質的に対称」等を含む概念とする。例えば「完全に均一」「完全に等しい」「完全に同じ」「完全に対称」等を基準とした所定の範囲（例えば±１０％の範囲）に含まれる状態も含まれる。
【０１３７】
＜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。
【０１３８】
図１５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１０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。
【０１３９】
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１５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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
ここで、図１６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。
【０１４７】
なお、図１６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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
図１５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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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１５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。
【０１６３】
なお、図１５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。
【０１６４】
なお、図２等を用いて説明した本実施形態に係る測距装置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。
【０１６５】
以上説明した車両制御システム７０００において、図２等を用いて説明した本実施形態に係る測距装置は、図１５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、測距装置のコントローラ等は、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により実現可能である
【０１６６】
また、図２等を用いて説明した測距装置の少なくとも一部の構成要素は、図１５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２等を用いて説明した測距装置が、図１５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。
【０１６７】
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
【０１６８】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）
スタート信号に基づいてクロック信号を出力するクロック部と、
前記クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力可能な計数生成部と、
ストップ信号の入力に応じて、前記計数生成部から出力される前記計数信号の論理レベルを保持し、保持結果情報を出力する出力部と、
前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号の各々に基づいた前記保持結果情報に基づいて、距離情報を算出する算出部と
を具備する測距装置。
（２）（１）に記載の測距装置であって、さらに、
前記スタート信号に基づいて光を出射する出射部と、光を受光することで受光信号を出力する受光部とを具備し、
前記ストップ信号は、前記受光信号の出力に応じて前記出力部に入力される
測距装置。
（３）（１）又は（２）記載の測距装置であって、
前記計数生成部は、前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号の各々を、切替え可能に出力する
測距装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の測距装置であって、
前記出力部は、複数回出力された前記第１の計数信号の各々の論理レベルの保持結果に基づいた複数の第１の保持結果情報と、複数回出力された前記第２の計数信号の各々の論理レベルの保持結果に基づいた複数の第２の保持結果情報とを出力し、
前記算出部は、前記複数の第１の保持結果情報と、前記複数の第２の保持結果情報とに基づいて、前記距離情報を算出する
測距装置。
（５）（４）に記載の測距装置であって、
前記出力部は、前記複数の第２の計数信号の各々の論理レベルの保持結果が反転された反転結果に基づいて、前記複数の第２の保持結果情報を出力する
測距装置。
（６）（４）又は（５）に記載の測距装置であって、
前記算出部は、前記複数の第１の保持結果情報と、前記複数の第２の保持結果情報とに対して統計処理を実行することで、前記距離情報を算出する
測距装置。
（７）（６）に記載の測距装置であって、
前記算出部は、前記第１の保持結果情報と、前記第２の保持結果情報とに対して、平均値の算出、モード（最頻値）の算出、又はメジアン（中央値）の算出の少なくとも１つを実行することで、前記距離情報を算出する
測距装置。
（８）（１）から（７）のうちいずれか１つに記載の測距装置であって、
前記計数信号は、論理レベルの変化が、所定の符号化方式で符号化された符号の状態遷移に対応している
測距装置。
（９）（８）に記載の測距装置であって、
前記計数信号は、複数のビット信号を含み、
前記複数のビット信号の各々の論理レベルの組み合わせの変化が、前記状態遷移に対応している
測距装置。    
（１０）（９）に記載の測距装置であって、
前記出力部は、前記複数のビット信号の各々の論理レベルを保持し、前記保持結果情報を出力する
測距装置。
（１１）（１）から（１０）のうちいずれか１つに記載の測距装置であって、
前記計数生成部は、ジョンソンカウンタ、又はグレイコードカウンタの少なくとも一方を含む
測距装置。
（１２）（１）から（１１）のうちいずれか１つに記載の測距装置であって、
前記クロック信号は、位相がシフトされた複数のパルス信号のうちの、少なくとも１つを含む
測距装置。
（１３）（１２）に記載の測距装置であって、
前記クロック信号は、位相が９０°単位でシフトされた複数のパルス信号のうちの、少なくとも１つを含む
測距装置。
（１４）（１）から（１３）のうちいずれか１つに記載の測距装置であって、
前記計数生成部は、前記計数信号を出力するラッチを有し、前記ラッチの初期値を制御することで、前記第１の計数信号及び前記第２の計数信号を切替えて出力する
測距装置。
（１５）
クロック信号に基づいた計数信号として、互いに論理レベルが反転している第１の計数信号及び第２の計数信号の各々を出力可能な計数生成部と、
ストップ信号の入力に応じて前記計数生成部から出力される前記計数信号の論理レベルを保持し、保持結果情報を出力する出力部と
を具備する信号処理回路。
【符号の説明】
【０１６９】
Ｑ１〜Ｑ４…計数信号（ビット信号）
１０…計時制御部
２０…時間−デジタル変換部
２１…計数生成部
２２…取込部
３０…演算部
４０…イメージング制御部
５０…出射部
６０…画素情報生成部
６１…画素アレイ
６２…画素
７０…画像生成部
１００…測距装置（ＴＯＦセンサ）
【図１】
2020197457.tif 000003
【図２】
2020197457.tif 000004
【図３】
2020197457.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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