特許ウォッチ

公開番号2025051047
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023159942
出願日2023-09-25
発明の名称TDC装置および測距装置
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H04N 25/78 20230101AFI20250328BHJP(電気通信技術)
要約【課題】複数のTDC回路に対して共通のクロック信号を供給する構成のTDC装置において、電源変動の影響を回避するための技術を提供する。
【解決手段】TDC装置が、複数のTDC回路と、前記複数のTDC回路に対して共通のクロック信号を供給するクロック供給部と、前記複数のTDC回路に対してカウント動作の開始タイミングを指示するカウントスタート信号を出力するスタート制御部と、を備える。前記スタート制御部は、前記クロック供給部から前記複数のTDC回路に対して前記共通のクロック信号が供給されたタイミングから所定の遅延時間が経過した後に、前記カウントスタート信号を出力する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
複数のＴＤＣ（ＴｉｍｅｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路と、
前記複数のＴＤＣ回路に対して共通のクロック信号を供給するクロック供給部と、
前記複数のＴＤＣ回路に対してカウント動作の開始タイミングを指示するカウントスタート信号を出力するスタート制御部と、を備え、
前記スタート制御部は、前記クロック供給部から前記複数のＴＤＣ回路に対して前記共通のクロック信号が供給されたタイミングから所定の遅延時間が経過した後に、前記カウントスタート信号を出力する、
ＴＤＣ装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記クロック供給部が供給する前記共通のクロック信号は、互いに位相のずれた複数のクロック信号から構成される多相クロック信号である、
請求項１に記載のＴＤＣ装置。
【請求項３】
前記スタート制御部は、前記クロック供給部に対して前記共通のクロック信号の供給開始タイミングを指示するクロック供給スタート信号を出力するものであり、前記クロック供給スタート信号を出力してから前記所定の遅延時間が経過した後に前記カウントスタート信号を出力するように各信号の出力タイミングを制御する、
請求項１に記載のＴＤＣ装置。
【請求項４】
前記ＴＤＣ装置は、光源から射出され物体で反射された光を検出する光電変換素子を有する画素から出力される信号に基づいて、前記光電変換素子が光を検出したタイミングを示す時間情報を取得するものである、
請求項１～３のいずれかに記載のＴＤＣ装置。
【請求項５】
前記複数のＴＤＣ回路のそれぞれには、互いに異なる画素から出力される信号がカウント動作を停止するストップ信号として入力される、
請求項４に記載のＴＤＣ装置。
【請求項６】
前記スタート制御部は、前記光源が光を射出するタイミングに同期した射出タイミング信号に基づいて前記カウントスタート信号を生成する生成部を有する、
請求項４に記載のＴＤＣ装置。
【請求項７】
前記生成部は、前記射出タイミング信号を遅延させることにより前記カウントスタート信号を生成する遅延回路である、
請求項６に記載のＴＤＣ装置。
【請求項８】
前記遅延回路は、前記カウントスタート信号の遅延量を変更可能である、
請求項７に記載のＴＤＣ装置。
【請求項９】
光源と、
前記光源から射出され物体で反射された光を検出する光電変換素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素から出力される信号に基づいて、各画素の前記光電変換素子が光を検出したタイミングを示す時間情報を取得するＴＤＣ（ＴｉｍｅｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）装置と、を備え、
前記ＴＤＣ装置は、
前記複数の画素に対応する複数のＴＤＣ回路と、
前記複数のＴＤＣ回路に対して共通のクロック信号を供給するクロック供給部と、
前記複数のＴＤＣ回路に対してカウント動作の開始タイミングを指示するカウントスタート信号を出力するスタート制御部と、を備え、
前記スタート制御部は、前記クロック供給部から前記複数のＴＤＣ回路に対して前記共通のクロック信号が供給されたタイミングから所定の遅延時間が経過した後に、前記カウントスタート信号を出力する、
測距装置。
【請求項１０】
前記クロック供給部が供給する前記共通のクロック信号は、互いに位相のずれた複数のクロック信号から構成される多相クロック信号である、
請求項９に記載の測距装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＣ装置および測距装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
アバランシェ増倍を利用し、単一光子レベルの微弱光を検出可能な光電変換装置が知られている。特許文献１には、複数の画素が配列されたセンサチップと、信号処理を行う回路が形成された回路チップの双方を積層構造で電気的に接続した光電変換装置が開示されている。この光電変換装置のセンサチップ内の画素に、電荷がアバランシェ増倍を起こすアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が用いられることも開示されている。
【０００３】
また、光電変換装置の一応用例として、光を射出したタイミングと物体からの反射光を検出したタイミングの時間差から、その物体までの距離を測定する技術が知られている。この種の測距装置は光学式ＴＯＦ（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）センサと呼ばれる。光電変換素子を有する画素を２次元的に配列した画素アレイを用いて被写体の３次元情報（デプスマップ）を取得可能なＴＯＦセンサは、ＴＯＦカメラや３Ｄ計測装置とも呼ばれる。例えば、特許文献２には、ＴＯＦセンサにおいて、反射光を検出するまでの経過時間を時間・デジタル変換回路（ＴｉｍｅｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下、ＴＤＣ）を用いてカウントする構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許出願公開第２０１７／０１８６７９８号明細書
特開２０２２－１２４３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、画素アレイの各列に対応する複数列分のＴＤＣ回路に対して共通のクロック信号を一斉に供給し、すべてのＴＤＣ回路を一括駆動する、という構成を検討している。かかる構成により、測距処理の高速化、回路構造の簡単化などの効果が期待できる。
【０００６】
しかしながら、本発明者らが実験を進めるなかで、上記構成においては、共通クロック信号を一斉供給したときに回路を流れる電流量が急変することに起因して、ＴＤＣ回路の電源電圧が変動する可能性があることを見出した。このような電源変動がＴＤＣ動作中に生じると、ＴＤ変換の誤動作、ひいては測距の失敗や精度低下を招くおそれがある。
【０００７】
電源変動は、同時に駆動するＴＤＣ回路の数が多いほど、つまり画素アレイの画素数（列数）が増えるほど、大きくなる。また、ＴＤＣ回路の時間分解能が高いほど、電源変動の影響を受けやすく、誤動作のリスクが高まる。したがって、ＴＯＦセンサの高精細化や測距分解能の向上が進むほど、上記問題は無視できなくなる。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、複数のＴＤＣ回路に対して共通のクロック信号を供給する構成のＴＤＣ装置において、電源変動の影響を回避するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、複数のＴＤＣ（ＴｉｍｅｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路と、前記複数のＴＤＣ回路に対して共通のクロック信号を供給するクロック供給部と、
前記複数のＴＤＣ回路に対してカウント動作の開始タイミングを指示するカウントスタート信号を出力するスタート制御部と、を備え、前記スタート制御部は、前記クロック供給部から前記複数のＴＤＣ回路に対して前記共通のクロック信号が供給されたタイミングから所定の遅延時間が経過した後に、前記カウントスタート信号を出力する、ＴＤＣ装置を含む。
【発明の効果】
【００１０】
複数のＴＤＣ回路に対して共通のクロック信号を供給する構成のＴＤＣ装置において、電源変動の影響を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許