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公開番号2025057663
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023167378
出願日2023-09-28
発明の名称光電変換装置及び測距装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01S 7/4865 20200101AFI20250402BHJP(測定;試験)
要約【課題】画素への光子の入射頻度に応じた適切な信号を出力しうる光電変換装置を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、光の入射に応じて受光パルス信号を生成する受光部と、発光部による周期的な発光のごとに、発光部の発光から受光パルス信号が入力されるまでの経過時間を示す第1時間カウント値と、受光パルス信号のパルス幅を示す第2時間カウント値と、を取得する時間情報取得部と、前記第1時間カウント値の各々と受光頻度との関係を表す情報の生成に用いられる信号として、第2時間カウント値に応じた重みを含む重み値を生成する重み決定部と、を有する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
光の入射に応じて受光パルス信号を生成する受光部と、
発光部による周期的な発光のごとに、前記発光部の発光から前記受光パルス信号が入力されるまでの経過時間を示す第１時間カウント値と、前記受光パルス信号のパルス幅を示す第２時間カウント値と、を取得する時間情報取得部と、
前記第１時間カウント値の各々と受光頻度との関係を表す情報の生成に用いられる信号として、前記第２時間カウント値に応じた重みを含む重み値を生成する重み決定部と
を有することを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記情報は、前記発光部の周期的な発光のごとに、前記重み値を、前記第１時間カウント値に対応する前記受光頻度を表す値として積算することにより、生成される
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記時間情報取得部は、前記第１時間カウント値を取得する第１時間デジタル変換部と、前記第２時間カウント値を取得する第２時間デジタル変換部と、を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記時間情報取得部は、前記発光部の発光の後に最初に入力される前記受光パルス信号に対して前記第１時間カウント値及び前記第２時間カウント値を取得する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記時間情報取得部は、前記発光部の発光の後に前記受光パルス信号が最初に入力されてから所定の期間が経過するまでに入力される前記受光パルス信号のパルス幅に対応するカウント値を累計して前記第２時間カウント値とする
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記時間情報取得部は、前記受光パルス信号が最初に入力されてから前記所定の期間が経過するまでの時間カウントを行うカウンタを更に有する
ことを特徴とする請求項５記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記重み決定部は、前記第２時間カウント値が大きいほど前記重み値を大きい値に設定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記重み決定部は、前記第２時間カウント値が所定の閾値以下の場合は前記第２時間カウント値が大きいほど前記重み値を大きい値に設定し、前記第２時間カウント値が前記所定の閾値より大きい場合は前記第２時間カウント値が前記所定の閾値以下の場合に設定される前記重み値の最大値よりも小さい値に前記重み値を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記受光部は、ＳＰＡＤを有し、
前記重み決定部は、前記ＳＰＡＤの動作温度が第１の温度のときに前記重み値に与えられる重みが、前記ＳＰＡＤの動作温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度のときに前記重み値に与えられる重みよりも大きくなるように、前記重み値を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記受光部は、ＳＰＡＤを有し、
前記重み決定部は、前記ＳＰＡＤのリチャージ電圧が第１の電圧のときに前記重み値に与えられる重みが、前記ＳＰＡＤのリチャージ電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧のときに前記重み値に与えられる重みよりも大きくなるように、前記重み値を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（【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、光電変換装置及び測距装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
光を用いて対象物までの距離を測定する測距方式の一つとして、光飛行時間計測法（ＴＯＦ（Time of Flight）方式）と呼ばれる測距手法が知られている。ＴＯＦ方式は、対象物へ向けた光の射出から対象物により反射された光の検出までの時間に基づき対象物までの距離を計測する方法である。特許文献１には、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）素子を用いた光子検出センサにＴＯＦ方式を適用し、対象物までの距離を計測する測距装置が記載されている。特許文献１では、光源が発光してから画素に光子が入射されるタイミングまでの時間のカウント値に対して、画素への光子の入射に応じた受光素子の反応回数に応じた重みに対応する処理を施すことで、測距精度の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－００１７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、画素への光子の入射態様などによっては受光素子の反応回数に応じた重みを適切に反映することができず、測距精度を向上できないことがあった。
【０００５】
本発明の目的は、画素への光子の入射頻度に応じた適切な信号を出力しうる光電変換装置、並びに、このような光電変換装置を用いた測距精度の高い測距装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の一開示によれば、光の入射に応じて受光パルス信号を生成する受光部と、発光部による周期的な発光のごとに、前記発光部の発光から前記受光パルス信号が入力されるまでの経過時間を示す第１時間カウント値と、前記受光パルス信号のパルス幅を示す第２時間カウント値と、を取得する時間情報取得部と、前記第１時間カウント値の各々と受光頻度との関係を表す情報の生成に用いられる信号として、前記第２時間カウント値に応じた重みを含む重み値を生成する重み決定部と、を有する光電変換装置が提供される。
【０００７】
また、本明細書の他の一開示によれば、光の入射に応じて受光パルス信号を生成する受光部と、発光部による周期的な発光のごとに、前記発光部の発光から前記受光パルス信号が入力されるまでの経過時間を示す第１時間カウント値と、前記受光パルス信号のパルス幅を示す第２時間カウント値と、を取得する時間情報取得部と、前記発光部の周期的な発光のごとに、前記第２時間カウント値に応じた重みを含む重み値を生成する重み決定部と、前記発光部の周期的な発光のごとに、前記第１時間カウント値における受光頻度を表す値として、前記重み決定部から出力される前記重み値を積算し、複数の前記第１時間カウント値と前記受光頻度との関係を表す情報を生成する情報生成部と、前記複数の第１時間カウント値のうち前記重み値の積算値が最も大きい第１時間カウント値に対応する距離情報を取得する距離情報取得部と、を有する測距装置が提供される。
【０００８】
また、本明細書の更に他の一開示によれば、発光部の発光から受光パルス信号を受信するまでの経過時間を示す第１時間カウント値と、前記受光パルス信号のパルス幅を示す第２時間カウント値と、が周期的に入力される入力部と、前記第１時間カウント値及び前記第２時間カウント値の入力のごとに、前記第２時間カウント値に応じた重みを含む重み値を生成する重み決定部と、前記第１時間カウント値及び前記第２時間カウント値の入力のごとに、前記第１時間カウント値に対応する受光頻度を表す値として、前記重み決定部から出力される前記重み値を積算し、複数の前記第１時間カウント値と前記受光頻度との関係を表す情報を生成する情報生成部と、複数の前記第１時間カウント値のうち前記重み値の積算値が最も大きい第１時間カウント値に対応する距離情報を取得する距離情報取得部と、を有する情報処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画素への光子の入射頻度に応じた適切な信号を出力しうる光電変換装置、並びに、このような光電変換装置を用いた測距精度の高い測距装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１実施形態による測距装置の概略構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置における画素の構成例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置における画素の基本動作を説明する図である。
本発明の第１実施形態による測距装置における信号処理部の構成例を示すブロック図である。
ヒストグラム情報の一例を示す図である。
本発明の第１実施形態による測距装置の動作を示すタイミング図である。
本発明の第１実施形態による測距装置における重み付け保持部の処理の一例を示す図である。
本発明の第２実施形態による測距装置における信号処理部の構成例を示すブロック図である。
本発明の第２実施形態による測距装置の動作を示すタイミング図である。
本発明の第３実施形態による測距装置における重み付け保持部の処理の一例を示す図である。
本発明の第４実施形態による測距装置における重み付け保持部の処理の一例を示す図（その１）である。
本発明の第４実施形態による測距装置における重み付け保持部の処理の一例を示す図（その２）である。
本発明の第５実施形態による移動体の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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