(57)【要約】  被検体からの反射光を受光する受光部を有し、受光部は、受光素子部と、受光素子部に駆動電圧を供給する駆動部とを有し、駆動電圧により、受光素子部に対する印加電圧が、距離計測期間において、ブレークダウン電圧より大きく、且つ、時間の経過に伴って印加電圧が大きくなるように構成されている距離センサ装置である。図１
2020095514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体からの反射光を受光する受光部を有し、
前記受光部は、受光素子部と、前記受光素子部に駆動電圧を供給する駆動部とを有し、
前記駆動電圧により、前記受光素子部に対する印加電圧が、距離計測期間において、ブレークダウン電圧より大きく、且つ、時間の経過に伴って前記印加電圧が大きくなるように構成されている距離センサ装置。
【請求項２】
前記駆動電圧により、前記受光素子部に対する印加電圧が、距離非計測期間において、ブレークダウン電圧以下に変化する
請求項１に記載の距離センサ装置。
【請求項３】
前記駆動部に接続される駆動電圧線と、前記駆動電圧線に接続され、前記受光部から出力される信号を読み出す信号読出線とを有し、
前記駆動電圧線と前記信号読出線との接続点に、前記受光素子部が接続されている
請求項１に記載の距離センサ装置。
【請求項４】
前記駆動電圧線にローパスフィルタが接続され、前記信号読出線にハイパスフィルタが接続されている
請求項３に記載の距離センサ装置。
【請求項５】
前記受光素子部は、並列に接続される複数の受光セルを有し、
前記受光セルは、アノードが接地され、カソードがクエンチング抵抗の一端側に接続されるアバランシェフォトダイオードを有し、
前記クエンチング抵抗の他端側が前記接続点に接続されている
請求項３に記載の距離センサ装置。
【請求項６】
前記受光セルの数が１００以上である
請求項５に記載の距離センサ装置。
【請求項７】
発光部と、
前記発光部から出射された光を受光する他の受光部とを有し、
前記発光部から出射された光が前記被検体により反射された反射光を前記受光部が受光した第１のタイミングと、前記他の受光部が前記発光部から出射された光を受光した第２のタイミングとに基づいて、前記被検体までの距離を計測する計測部を有する
請求項１に記載の距離センサ装置。
【請求項８】
受光部が、被検体からの反射光を受光し、
駆動部が、前記受光部が有する受光素子部に駆動電圧を供給し、
前記駆動電圧により、前記受光素子部に対する印加電圧が、距離計測期間において、ブレークダウン電圧より大きくされ、且つ、時間の経過に伴って前記印加電圧が大きくされる距離センサ装置の制御方法。
【請求項９】
請求項１に記載の距離センサ装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、距離センサ装置、制御方法及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光を照射しその反射光を受光することにより、光を反射した物体（以下、被検体と適宜、称する）に関する距離情報を取得する装置が提案されている（例えば、下記特許文献１を参照のこと。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１７９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような分野では、被検体までの距離に関係なく、当該距離を高精度に計測（測定）できることが望まれる。【０００５】
したがって、本開示は、被検体までの距離を高精度に計測できる距離センサ装置、制御方法及び電子機器を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、例えば、
被検体からの反射光を受光する受光部を有し、
受光部は、受光素子部と、受光素子部に駆動電圧を供給する駆動部とを有し、
駆動電圧により、受光素子部に対する印加電圧が、距離計測期間において、ブレークダウン電圧より大きく、且つ、時間の経過に伴って印加電圧が大きくなるように構成されている距離センサ装置である。
本開示は、上述した距離センサ装置を有する電子機器でも良い。【０００７】
本開示は、例えば、
受光部が、被検体からの反射光を受光し、
駆動部が、受光部が有する受光素子部に駆動電圧を供給し、
駆動電圧により、受光素子部に対する印加電圧が、距離計測期間において、ブレークダウン電圧より大きくされ、且つ、時間の経過に伴って印加電圧が大きくされる距離センサ装置の制御方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態にかかる距離センサ装置の構成例を説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかるLPF及びHPFの接続例を説明するための図である。
【図３】図３は、実施の形態にかかるLPF及びHPFの周波数特性を説明するための図である。
【図４】図４は、実施の形態にかかるHPFを通過するノイズの一例を説明するための図である。
【図５】図５は、実施の形態にかかる距離センサ装置の動作例を説明するための図である。
【図６】図６は、実施の形態で得られる動作の一例を説明する際に参照される図である。
【図７】図７は、実施の形態にかかる受光部からの出力信号の一例を示す図である。
【図８】図８は、距離測定装置を応用した電子機器の一例を説明するための図である。
【図９】図９は、変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、応用例に係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。
【図１１】図１１は、応用例に係る車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜一般的な技術に関する説明＞
＜実施の形態＞
＜変形例＞
＜応用例＞
以下に説明する実施の形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。
【００１０】
［一般的な技術に関する説明］
始めに、本開示の理解を容易とするために、一般的な技術に関して説明する。パルスレーザを被検体に照射して散乱光の飛行時間を計測することにより、被検体までの距離を計測するToF（Time of Flight）方式の距離センサ装置は地形測定、自動運転における障害物測定、ジャスチャー検出、生産ラインにおける不良検査など多岐の用途に利用されている。
【００１１】
距離センサ装置の構造は用途に応じて種々の提案があり、これらの提案では、測定レンジ、距離精度、繰返し周波数、利用環境（特に屋外利用の可否）の点が考慮されている。受光素子には感度が求められるため、増倍率が〜１０3のAPD（Avalanche photo diode）の他、近年では単一光子検出が可能な増倍率が１０5〜１０6のSPAD（Single photon avalanche diode）やSiPM（Silicon Photomultiplier）と呼ばれる複数のSPADセルを電気的に接続した素子も利用されている。
【００１２】
APDはリニアモードで動作し、また受光後のリチャージタイムが短く、ノイズと被検体からの散乱光、あるいは、複数の距離にある被検体からの散乱光を時間軸上で分離することが可能となる。照射強度が高く、また、受光系の光の取り込み効率が大きい場合に優れている。SPADやSiPMは、ガイガーモードで動作するため散乱光強度が弱い場合でも十分な電気信号を得る事ができる反面、リチャージタイムが長く、憂慮すべき検出不可期間が存在する。特に、散乱光の取り込み効率は測定距離の二乗に反比例して低下するため、長距離用途に用いられることが多い。
【００１３】
ライン走査や２次元走査などの走査光学系を備えた距離センサ装置では走査光学系のミラー面積がアパーチャとして機能する。走査光学系のミラー径、振り角、繰返し周波数はトレードオフの関係を持ち、振り角が大きく、また繰返し周波数が大きくなるにつれてミラー径が小さくなり、その結果散乱光の取り込み効率が低下する。
【００１４】
何れの受光素子においても太陽光などの外光の影響を受けやすく、特に増倍率が大きいSPADやSiPMでは対策が必要になる。出射光路と散乱光の入射光路が同軸上にある同軸光学系では前記アパーチャにより非同軸上の光の取り込み効率が大幅に小さくなるため外光の影響を抑制できる。しかしながら、同軸光学系では出射光の距離センサ内部での散乱によりSPADやSiPMが誤動作することが知られている。内部散乱で励起されたSPADはアバランシェ増幅による起電圧によってブレークダウン電圧以下になり、アバランシェ増幅停止後はクエンチング抵抗を介してリチャージされる。しかしながら欠陥等にトラップされた電子によるアフターパルスによるアバランシェ増幅が生じるためリチャージタイムはSPADのキャパシタとクエンチング抵抗の積から求まる時定数に従った時間よりも長くなる。長距離用途ではこのようなリチャージタイムに起因した検出不可期間は問題にならない。中距離用途ではより短いリチャージタイムが求められ、例えば上述した特許文献１では、パルスレーザ照射のタイミングで駆動電圧をブレークダウン電圧以下に下げることで、内部散乱光によるアバランシェ増幅が起こらず、前述のアフターパルスが生じない。その後駆動電圧をブレークダウン電圧以上の設定値まで回復している。これにより検出不可期間はSPADのキャパシタとクエンチング抵抗の積から求まる時定数に従う。なお、SPADの時定数は数十ナノ秒から数百ナノ秒である。
【００１５】
例えばナチュラルＵＩ(User Interface)など、人の動的活動における自然なジェスチャー入力の検出に距離センサを用いる場合、出射光を高振り角、高繰返し周波数のミラーを使用し、且つ、十数センチメートルの近距離から十数メートルの中距離までを測距することが必要である。また、外光耐性も求められるため、同軸光学系であって、且つガイガーモードによる高感度計測が必要になる。内部散乱光による検出不可期間は数ナノ秒以内であることが求められ、例えば、測定可能最短距離が１５センチメートルであってはレーザ出射タイミング以降の検出不可期間は１ナノ秒である。特許文献１に記載の技術のようにSPADの駆動電圧をオーバ電圧以下から駆動電圧までスイッチングする手法ではSPADの時定数から求まるリチャージタイムが検出不可期間となり、数十ナノ秒以上計測できないという問題がある。従って、リチャージタイムは設けないほうが好ましい。以上の点を踏まえ、実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
＜実施の形態＞
［距離センサ装置の構成例］
（全体の構成例）
図１は、実施の形態にかかる距離センサ装置（距離センサ装置１）の構成例を説明するためのブロック図である。図１に示すように、概略的には、距離センサ装置１から出射されたレーザ光が基準光Ｌ１として測距対象である被検体３０に照射され、被検体３０からの反射光Ｌ２（散乱光）が距離センサ装置１に受光される。このように出射光と反射光が同じ光路を通る構成は、同軸光学系と称される。そして、距離センサ装置１により被検体３０までの距離が測定される。
【００１７】
距離センサ装置１は、例えば、制御部１１、光源駆動部１２、半導体レーザ１３、光合波部１４、走査駆動部１５、光走査部１６、受光部２１Ａ、受光部２１Ｂ、増幅部１７、計測部１８及び演算部１９を有している。
【００１８】
制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されており、距離センサ装置１の各部を統括的に制御する。制御部１１は、不図示のＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。ＲＯＭには、制御部１１により実行されるプログラムが格納されている。ＲＡＭは、制御部１１によってプログラムが実行される際のワークメモリや、データの一時記憶領域として使用される。
【００１９】
光源駆動部１２は、制御部１１による制御に応じて、半導体レーザ１３を駆動する。例えば、光源駆動部１２は、制御部１１からタイミング信号を受信した場合に、半導体レーザ１３を駆動する。
【００２０】
発光部の一例である半導体レーザ１３は、光源駆動部１２による駆動制御に応じて半導体レーザを駆動しパルスレーザを出射する。なお、パルスレーザが出射された正確なタイミングが半導体レーザ１３から制御部１１に供給されるようにしても良い。
【００２１】
半導体レーザ１３から出射されたパルスレーザは、コリメータレンズやミラー等の光学部位（不図示）及び光合波部１４を通る。光合波部１４は、光路を変更するものであり、ハーフミラーやビームスプリッタ等を適用することができる。
【００２２】
走査駆動部１５は、光走査部１６を所望の周波数および振り角で動作させる。走査駆動部１５は、例えば、制御部１１の制御に応じて動作する。
【００２３】
光走査部１６は、走査駆動部１５による駆動制御に応じて動作することにより、光の方向を走査するものである。光走査部１６が走査駆動部１５による駆動制御に応じて１次元ないしは２次元に走査しながら測距することにより、一方向（０次元）の距離情報に限定されることなく、１次元面、２次元面若しくは３次元面内の距離情報を取得することができる。光走査部１６としては、ガルバノミラーやポリゴンミラーといった回転式ミラーの他、小型化が可能であり高速駆動が可能であるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを適用することができる。なお、光走査部１６と被検体３０との間に窓があっても良い。
【００２４】
なお、レーザ照射タイミングと光走査部１６の動作が同期してあっても良いし、非同期であっても良い。光走査部１６の位置や角度を示す信号は、走査駆動部１５から制御部１１に供給される。
【００２５】
受光部２１Ａは、被検体３０からの反射光Ｌ２を受光する。受光部２１Ａの詳細については後述する。受光部２１Ａからの出力信号ＳＡ（例えば、電圧）が増幅部１７に供給される。他の受光部の一例である受光部２１Ｂは、光合波部１４により分波された基準光Ｌ１を受光する。受光部２１Ｂからの出力信号ＳＢ（例えば、電圧）が増幅部１７に供給される。受光部２１Ｂは、PIN-PD、APD、SiPM等の受光素子を有する受光素子部を有している。なお、受光部２１Ｂの構成は、受光部２１Ａと同一でも良いし、異なっていても良い。
【００２６】
増幅部１７は、出力信号ＳＡ及び出力信号ＳＢのそれぞれを所定の増幅率でもって増幅したり、波形成形する回路である。増幅部１７としては、例えば、増幅後の電圧が所定の制限値を超える場合には、当該制限値を出力するリミッティングアンプを適用することができる。
【００２７】
計測部１８は、時間デジタル変換器により反射光Ｌ２の飛来時間を計測する。なお、半導体レーザから出力されたパルスレーザの一部は光走査部１６を経由せずに受光部２１Ｂに到達し、受光部２１Ｂの受光素子を励起する。光起電圧は増幅部１７を経由して計測部１８に入力される。受光部２１Ｂを経由した信号は受光部２１Ａを経由した信号よりも早い時間に到達するため、受光部２１Ａが反射光Ｌ２を受光したタイミング（時間）から受光部２１Ｂが基準光Ｌ１を受光したタイミング（時間）を差し引き、その結果に光速及び１／２を乗算することで被検体３０までの距離を測定することができる。なお、受光したタイミングとは、例えば、増幅部１７により増幅された出力信号ＳＡ、ＳＢが、所定の閾値を超えたタイミングである。計測部１８は、計測結果である被検体３０までの距離情報を制御部１１に供給する。制御部１１は、距離情報を演算部１９に供給する。
【００２８】
演算部１９は、制御部１１を介して供給された距離情報に対する各種のデータ補正処理を行う。データ補正処理がなされた距離情報は、アプリケーションに応じた処理に使用される。
【００２９】
（受光部の構成例）
次に、受光部２１Ａの構成例について説明する。なお、以下に説明する構成例は、受光部２１Ｂに対しても適用することができる。
【００３０】
受光部２１Ａは、受光素子部２０１、駆動部２０２、LPF２０５及びHPF２０６とを有している。駆動部２０２は、SiPM駆動部２０２Ａ、パルス駆動部２０２Ｂ及びBias-T２０２Ｃを有している。
【００３１】
受光素子部２０１は、例えば、ガイガーモードで動作するAPDをマルチピクセル化した構成を有有するSiPMである。なお、SiPMは、MPPC(Multi Pixel Photon Counter)等とも称される。受光素子部２０１は、並列に接続された複数の受光セルを有している。１個の受光セル（例えば、図１に示す受光セル２１０）は、APD２１０Ａと、クエンチング抵抗２０１Ｂと、キャパシタ（容量成分）２１０Ｃを有している。APD２１０Ａのアノードが接地されている。APD２１０Ａのカソードには、クエンチング抵抗２０１Ｂと並列キャパシタ２１０Ｃとが並列に接続された構成が接続されている。即ち、APD２１０Ａのカソードには、クエンチング抵抗２０１Ｂの一端が接続されている。なお、十分な励起強度を得るために受光セル２１０の数は１００セル以上であることが好ましい。
【００３２】
SiPM駆動部２０２Ａは、DC(Direct Current)駆動のための直流電圧を供給する電源である。パルス駆動部２０２Ｂは、パルス信号（矩形波）を出力する。パルス駆動部２０２Ｂは、制御部１１より供給されるタイミング信号を受信することに応じて、パルス信号のレベル（ハイ又はロー）を切り替える。制御部１１が、パルスレーザを出射するタイミングに対応するようにパルス駆動部２０２Ｂに対するタイミング信号を供給することにより、パルス駆動部２０２Ｂの動作がパルスレーザの出射タイミングに同期する。
【００３３】
Bias-T２０２Ｃは、SiPM駆動部２０２Ａから供給されるＤＣ(Direct Current)成分とパルス駆動部２０２Ｂから供給されるＡＣ（Alternating Current）成分とを合成する。具体的には、Bias-T２０２Ｃは、SiPM駆動部２０２Ａから供給される直流電圧をパルス駆動部２０２Ｂが出力するパルス信号で変調する。そして、Bias-T２０２Ｃは、変調した信号を出力する。本実施の形態では、この変調された信号（変調電圧）が駆動電圧として使用される。
【００３４】
駆動部２０２から出力された駆動電圧は、駆動電圧線ＬＮ１を介して受光素子部２０１に供給される。また、受光素子部２０１から出力される信号は、信号読出線ＬＮ２を介して読み出され、受光素子部２０１から読み出された信号が増幅部１７に供給される。駆動電圧線ＬＮ１と信号読出線ＬＮ２との接続点である接続点Ｐ１に、受光素子部２０１の出力側（クエンチング抵抗２０１Ｂの他端側）が接続されている。
【００３５】
本実施の形態では、駆動電圧線ＬＮ１にLPF２０５が接続されている。また、信号読出線ＬＮ２にHPF２０６が接続されている。LPF２０５及びHPF２０６によりダイプレクサ回路が形成されている。図１に示すようにLPF２０５及びHPF２０６が受光素子部２０１に結線されている。かかる構成において、LPF２０５を経由して受光素子部２０１に数Ｖのステップ電圧が印加される場合、HPF２０６にもステップ電圧が混入する。受光素子部２０１から出力される計測最小レベルは数十ミリＶであるため、LPF２０５からHPF２０６へのゲインを-40ｄＢ以下にすることが望ましい。ステップ電圧や受光素子部２０１から出力されるパルス信号はいずれも周波数帯域が広く、通信用のダイプレクサのように明確な周波数帯域分離ができないからである。
【００３６】
図２は、LPF２０５及びHPF２０６の接続例を説明するための図である。LPF２０５は、例えば５段のLCフィルタにより構成されており、入力及び出力のそれぞれにインダクタが配されている。図２に示すように、LPF２０５の入力側にマッチング用の抵抗２０７が接続されていても良く、LPF２０５の出力側にアッテネータ２０８が接続されていても良い。アッテネータ２０８を接続することにより、HPF２０６からの反射ノイズを軽減することができる。
【００３７】
HPF２０６は、例えば７段のLCフィルタにより構成されており、入力及び出力のそれぞれにキャパシタが配されている。受光素子部２０１の全受光セルの合成インピーダンスは低周波数側で高く、高周波側で低くなる。従って、全受光セルの電圧を変調する場合には所望の周波数帯の合成インピーダンスとLPF２０５の合成インピーダンスを合わせる。一方、励起されたセルから見た受光素子部２０１の非励起セルと励起セルとのクエンチング抵抗および並列キャパシタからなる合成インピーダンスは受光セル数に依存するため受光素子部２０１とHPF２０６のインピーダンス整合が難しく、所望の特性に合わせた調整がなされる。
【００３８】
図２に示すように、LPF２０５の出力側をキャパシタではなくインダクタとする構成により、受光素子部２０１からの高周波成分がキャパシタで減衰し、HPF２０６経由のゲインが低下してしまうことを防止することができる。また、HPF２０６の入力側をインダクタではなくキャパシタとする構成により、LPF２０５から入力したステップ電圧がインダクタで減衰してしまうことを防止することができる。なお、具体的なLPF２０５及びHPF２０６としては、ベッセル、バタワース、チェビシェフ等の公知のLCフィルタを適用することができる他、これらをベースに調整されたフィルタや、抵抗が挿入されたフィルタ等も適用することができる。
【００３９】
図３は、LPF２０５及びHPF２０６の周波数特性を説明するための図（グラフ）である。図３における縦軸はゲイン（ｄＢ）を示し、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。図３に示す例はLPF２０５にチェビシェフフィルタを、HPF２０６にベッセルフィルタを使用した場合の周波数特性を示す。LPFから受光素子部２０１までの周波数特性（図３におけるラインＬＡ１）は300ＭＨｚ〜400ＭＨｚに急峻なカットオフ周波数をもつ。このカットオフ周波数はLPF２０５単体よりも高く、LPF２０５と受光素子部２０１とが結合したことによる共振である。このような高周波成分は受光素子部２０１を構成する受光セル２１０のクエンチング抵抗ではなく、並列キャパシタ経由で受光素子部２０１のジャンクションの電圧を変調するため、ジャンクションキャパシタンスとの比により減衰される。
【００４０】
LPF２０５からHPF２０６までの周波数特性（図３におけるラインＬＡ２）は該LPF２０５と受光素子部２０１の共振周波数でピークを持つが-40ｄＢ以下に抑えられている。受光素子部２０１の受光セル２１０が１０セル程度励起された場合を想定した励起セルからHPF２０６までの周波数特性（図３におけるラインＬＡ３）は、ベッセルフィルタの特性に従ってなだらかであるが、LPF２０５と受光素子部２０１の共振周波数で段がある。このようにLPF２０５とHPF２０６とは明確な周波数帯域分離を持たずにそれぞれ受光素子部２０１への入力及び出力に対応している。
【００４１】
図４は、7Ｖのステップ電圧を与えた場合のHPF２０６を通過するノイズの一例を示している。図４における縦軸は電圧（Ｖ）を示し、横軸は時間（秒）を示している。入力から数十ナノ秒の期間で僅かな振動成分が現れる。この周波数は300ＭＨｚ〜400ＭＨｚであり、LPF２０５と受光素子部２０１との共振である。最大振幅は5ミリＶ以下となった。これは受光素子部２０１が受光する光子に換算して２個以下であり、計測閾値レベル以下である。
【００４２】
［距離センサ装置の動作例］
次に、図５を参照して、距離センサ装置１の動作例について説明する。図５のグラフにおける縦軸は電圧のレベルを示し、横軸は時間軸を示している。図５におけるV_1（ロー）、V_2（ハイ）の間で切り替えられるV_DRは駆動部２０２から出力される駆動電圧、V_BDは受光素子部２０１のAPDのブレークダウン電圧、V_SiPMは受光素子部２０１に印加される印加電圧である。
【００４３】
パルスレーザが被検体３０に照射されるタイミング前は、V_SiPMがブレークダウン電圧以下にされている。そして、V_DRがV_1からV_2に引き上げられるタイミングで、パルスレーザが被検体３０に照射される。本実施の形態では、パルス駆動部２０２Ｂと制御部１１の制御（具体的には、光源駆動部１２に対する駆動制御を行い、半導体レーザ１３からパルスレーザを出射する制御）とが同期しているので、駆動電圧のV_1からV_2への立ち上がりに応じてパルスレーザを被検体３０に照射することが可能となる。
【００４４】
V_DRがV_1からV_2に変化することに伴い、受光素子部２０１にはV_2とV_SiPMの電圧差がかかり、受光素子部２０１の時定数に従って指数関数的にV_SiPMが上昇する。V_SiPMがV_BDを上回ったタイミングで受光素子部２０１からの出力が得られるようになり、ここから距離計測期間に入る。なお、距離計測期間中にもV_SiPMは、時間の経過に伴って徐々に上昇する。距離計測期間経過後にV_DRがV_2からV_1に下げられる。この電圧差によりV_SiPMは時定数に従って指数関数的に電圧が降下してV_BD以下になり、次の距離計測期間までの待機状態となる。即ち、距離非計測期間において、V_SiPMがV_BDより大きい値からV_BD以下に変化する。
【００４５】
上述した駆動方法により距離センサ装置１を動作させた際に得られる効果の一例について、図６を参照して説明する。図６は、ある距離計測期間及び距離非計測期間における、V_DR、V_SiPM等の変化を示している。この点は、図５を参照して既に説明しているので、重複した説明を省略する。また、図６では、タイミングｔａで受光素子部２０１が反射光Ｌ２を受光した場合に受光素子部２０１から出力される出力信号ＳＧ１と、タイミングｔｂで受光素子部２０１が反射光Ｌ２を受光した場合に受光素子部２０１から出力される出力信号ＳＧ２とが示されている。以下の説明では、前者をパターン１、後者をパターン２と称する。
【００４６】
パターン１は、出力信号ＳＧ１が時間的に早い段階で得られていることから、距離センサ装置１に対する距離が近い位置にある被検体３０からの反射光Ｌ２を受光部２１Ａが受光した場合である。被検体３０が距離センサ装置１に対して近い位置にあるので、反射光Ｌ２の強度は大きくなる。一方で、パターン２は、出力信号ＳＧ２が時間的に遅い段階で得られていることから、距離センサ装置１に対する距離が遠い位置にある被検体３０からの反射光Ｌ２を受光部２１Ａが受光した場合である。被検体３０が距離センサ装置１に対して遠い位置にあるので、反射光Ｌ２の強度は小さくなる。
【００４７】
ここで、ブレークダウン電圧以上のV_SiPMからV_BDを引いた値をオーバ電圧V_ODと呼び、出力信号の増倍率はV_SiPMがV_2以下であってはV_ODに概ね比例する。距離計測期間初期では、V_SiPMとV_BDとの差分が小さくなりV_ODが小さくなることから、増倍率も小さくなる。例えば、増倍率は、最大値の1/10程度になる。しかしながら、距離計測期間初期では、上述したように反射光Ｌ２の強度が大きいことから、増倍率が小さくても距離計測に必要なレベルの出力信号SG１が得られる。
【００４８】
一方で、上述したように、被検体３０が距離センサ装置１に対して遠い位置にある場合には、反射光Ｌ２の強度が小さくなる。従って、計測に十分な出力信号を得られず、測距の精度が低下したり、測距ができなくなる虞もある。しかしながら、計測期間において時間が経過するにつれ、V_SiPMが大きくなる。従って、V_SiPMとV_BDとの差分が大きくなりV_ODが大きくなることから、増倍率も大きくなる。従って、図６の点線で模式的に示すような計測に十分ではないレベルではなく、図６の実線で模式的に示すような計測に十分なレベルの出力信号ＳＧ２を得ることができる。また、V_SiPMのリチャージタイムを設ける必要も無く、距離センサ装置１の高速駆動が可能となる。また、距離センサ装置１が測定可能な距離範囲（例えば、近距離）に対する制約を最小限にすることができる。
【００４９】
［出力信号の一例］
図７は、V_SiPMがV_2（最大）において、１０受光セル（１０個の受光セル）励起された場合のHPF２０６から出力信号の一例を示す図である。図７における縦軸はVを示し、横軸は時間軸を示している。励起直後の急峻なインパルス応答に続いて、LPF２０５と受光素子部２０１の共振による信号が伝搬する。これらの何れもステップ電圧によるノイズよりも大きく、また励起タイミングを反映しているため時間計測に利用することができる。例えば双方の時間を計測することで、時間精度を改善したり、あるいは双方の時間差から信号強度を算出したりしても良い。これらの信号は、受光素子部２０１を構成するSiPMのアバランシェ増幅時間やSiPMに入射する光のジッタにより信号のパルス幅が広がることもあるが、そのような場合でも時間計測に利用することができる。V_SiPMがV_BDより僅かに大きい場合では、例えば１００受光セル励起された場合に図７と同等の出力信号が得られる。被検体３０からの散乱光は距離の二乗に反比例するため、例えば１０メートルの距離に被検体がある場合に１０光子が受光素子部２０１に入射できるシステムでは１０センチメートルでは１０5光子が受光素子部２０１に入射する可能性がある。従って、ステップ電圧によるノイズとSiPMからの信号とのS/Nは問題にならず、ステップ電圧によるノイズレベルは計測系の誤検出を防止するため、検出閾値以下に抑えることが可能となる。
【００５０】
［距離センサ装置を応用した電子機器］
本開示の距離センサ装置１は、単体としてではなく、各種の機器とシステム化された電子機器として実現することも可能である。電子機器の例について説明する。
【００５１】
図８は、距離センサ装置１を電子機器の一例であるジェスチャ認識装置に適用した例を示している。距離センサ装置１は、例えば、部屋の中にいる人物５の手までの距離を測定し、その距離の変化から手や指の動きを計測する。これにより、遠隔からのジェスチャ認識ができる。勿論、ジェスチャ認識装置は、手や指の動きだけでなく、顔、足、全身の動きを認識しても良い。また、認識対象に応じて、複数のジェスチャ認識装置を用いたシステムであっても良い。また、ジェスチャ認識装置は、人物５以外の動きを認識するものであっても良い。係るジェスチャ認識装置により、ゲームや各種電子機器の操作をしたり、プロジェクタ装置などを用いて対象者および周辺にAR（Augmented Reality）表示したりできるほか、ジェスチャ認識装置を公共な場所に配置して人の動作をビッグデータとして得ることができる。
【００５２】
また、距離センサ装置１が、電子機器の他の例であるプロジェクタ装置に適用されても良い。そして、投影面である壁面の各点に対して測距がなされるようにし、当該壁面の凹凸を識別するようにしても良い。識別した壁面の凹凸に応じて投影画像の画像データの全体または一部に補正処理（コントラスト改善処理や色調改善処理等）が行われても良い。
【００５３】
また、本開示の距離測定装置は、歩行者や障害物等までの距離を検知し、距離に応じてブレーキを作動させる安全装置にも適用可能である。即ち、本開示の距離測定装置は、このような安全装置が使用され得る自動車、電車、飛行機、ヘリコプター、小型飛行体等の移動体にも適用可能である。また、本開示の距離測定装置は、ロボット（接客用ロボットや災害救助用ロボット、掃除用ロボット等）や防犯装置にも適用可能である。これらの安全装置、移動体、防犯装置においても何らかの電気的な処理が行われるものであることから、上述した電子機器に含まれる。なお、具体的な応用例については後述する。
【００５４】
＜変形例＞
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、本開示の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００５５】
例えば、受光素子部２０１の周辺回路は実施の形態で示した回路構成に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、受光素子部２０１のAPDのアノードにクエンチング抵抗と並列キャパシタとを接続しても良い。駆動電圧としての変調電圧を供給するパルス駆動部２０２Ｂ、LPF２０５及びHPF２０６はAPDのアノード側に接続される。なお受光セル２１０に並列キャパシタが無い場合、各受光セルに独立してキャパシタ結合線があっても良い。また、各受光セルのクエンチング抵抗が共通ラインによって接続された回路構成であっても良いし、各受光セルのキャパシタが共通ラインによって接続された回路構成であっても良い。
【００５６】
なお、図９に示す回路構成は、受光部２１Ｂがない構成である。かかる構成の場合は、計測部１８は、半導体レーザ１３がパルスレーザを出射したタイミングを制御部１１等から取得して、被検体３０までの距離を計測する。
【００５７】
上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、実施の形態および変形例で説明した事項は、技術的な矛盾が生じない限り相互に組み合わせることができる。また、なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、例示された効果により本開示の内容が限定して解釈されるものではない。
【００５８】
本開示は、以下の形態も採ることが可能である。
（１）
被検体からの反射光を受光する受光部を有し、
前記受光部は、受光素子部と、前記受光素子部に駆動電圧を供給する駆動部とを有し、
前記駆動電圧により、前記受光素子部に対する印加電圧が、距離計測期間において、ブレークダウン電圧より大きく、且つ、時間の経過に伴って前記印加電圧が大きくなるように構成されている距離センサ装置。
（２）
前記駆動電圧により、前記受光素子部に対する印加電圧が、距離非計測期間において、ブレークダウン電圧以下に変化する
（１）に記載の距離センサ装置。
（３）
前記駆動部に接続される駆動電圧線と、前記駆動電圧線に接続され、前記受光部から出力される信号を読み出す信号読出線とを有し、
前記駆動電圧線と前記信号読出線との接続点に、前記受光素子部が接続されている
（１）又は（２）に記載の距離センサ装置。
（４）
前記駆動電圧線にローパスフィルタが接続され、前記信号読出線にハイパスフィルタが接続されている
（３）に記載の距離センサ装置。
（５）
前記受光素子部は、並列に接続される複数の受光セルを有し、
前記受光セルは、アノードが接地され、カソードがクエンチング抵抗の一端側に接続されるアバランシェフォトダイオードを有し、
前記クエンチング抵抗の他端側が前記接続点に接続されている
（３）又は（４）に記載の距離センサ装置。
（６）
前記受光セルの数が１００以上である
（５）に記載の距離センサ装置。
（７）
発光部と、
前記発光部から出射された光を受光する他の受光部とを有し、
前記発光部から出射された光が前記被検体により反射された反射光を前記受光部が受光した第１のタイミングと、前記他の受光部が前記発光部から出射された光を受光した第２のタイミングとに基づいて、前記被検体までの距離を計測する計測部を有する
（１）から（６）までの何れかに記載の距離センサ装置。
（８）
受光部が、被検体からの反射光を受光し、
駆動部が、前記受光部が有する受光素子部に駆動電圧を供給し、
前記駆動電圧により、前記受光素子部に対する印加電圧が、距離計測期間において、ブレークダウン電圧より大きくされ、且つ、時間の経過に伴って前記印加電圧が大きくされる距離センサ装置の制御方法。
（９）
（１）から（７）までの何れかに記載の距離センサ装置を有する電子機器。
【００５９】
＜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。
【００６０】
図１０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。
【００６１】
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１０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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
ここで、図１１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。
【００６９】
なお、図１１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。
【００７０】
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。
【００７１】
図１０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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、ＬＴＥ（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。
【００７７】
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ＩＥＥ１６６０９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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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１０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。
【００８５】
なお、図１０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。
【００８６】
なお、上述した実施の形態にかかる距離センサ装置の構成、機能等は、例えば、車外情報検出ユニット７４００に対して適用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１・・・距離センサ装置、１３・・・半導体レーザ、１８・・・計測部、２１Ａ，２１Ｂ・・・受光部、２０１・・・受光素子部、２０２・・・駆動部、２０５・・・LPF、２０６・・・HPF、２１０・・・受光セル、２１０Ａ・・・APD、２１０Ｂ・・・クエンチング抵抗、３０・・・被検体、ＬＮ１・・・駆動電圧線、ＬＮ２・・・信号読出線、Ｐ１・・・接続点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【国際調査報告】
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