具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述用于实现根据本公开的技术的方式(下文中，称为实施例)。应当理解，根据本公开的技术不限于该实施例，并且该实施例中的各种数值等是示例性的。在以下描述中，相同的附图标记将用于相同的元件或具有相同功能的元件，并且将省略多余的描述。将按以下顺序进行描述。

1.根据本公开的光检测装置和测距装置的概述

2.根据实施例的测距装置

2-1.测距装置的配置概述

2-2.使用SPAD元件的光检测装置的基本像素电路

2-2-1.根据第一示例的像素电路

2-2-2.根据第二示例的像素电路

2-3.像素电路的电路操作

2-4.SPAD元件的死区时间DT

2-5.闭锁电流问题

3.根据实施例的光检测装置

3-1.第一示例(SPAD元件的元件特性是温度的示例)

3-2.第二示例(第一示例的变型例：负载电路由恒流源构成的示例)

3-3.第三示例(SPAD元件的元件特性是雪崩电流的示例)

3-4.第四示例(SPAD元件的元件特性是击穿电压的示例)

3-5.第五示例(根据实施例的光检测装置的控制方法的示例)

4.变型例

5.根据本公开的技术的应用示例(移动体的示例)

6.本公开可采用的配置

<根据本公开的光检测装置和测距装置的概述>

利用根据本公开的光检测装置和测距装置，可以采用其中光接收元件的元件特性是由温度传感器检测的光接收元件的温度的模式。在这种情况下，控制部可以被配置为执行涉及根据光接收元件的温度的下降来提高再充电电流的控制。

利用根据本公开的包括上述优选模式和配置的光检测装置和测距装置，可以采用光接收元件的元件特性是光接收元件的雪崩电流的模式。在这种情况下，控制部可以被配置为执行对再充电电流的控制，使得光接收元件的雪崩电流和再充电电流之间的比率变得恒定。

可替代地，利用根据本公开的包括上述优选模式和配置的光检测装置和测距装置，可以采用光接收元件的元件特性是光接收元件的击穿电压的模式。在这种情况下，控制部可以被配置为执行涉及根据光接收元件的击穿电压的下降来提高再充电电流的控制。此外，控制部可以被配置为基于将光接收元件的击穿电压和再充电电流彼此关联的查找表来执行再充电电流的控制。

此外，利用根据本公开的包括上述优选模式和配置的光检测装置和测距装置，可以采用光接收元件是被配置为根据光子的接收来生成信号的元件的配置。此外，可以采用光接收元件由单光子雪崩二极管构成的配置。

<根据实施例的测距装置>

[测距装置的配置概要]

图1是示出根据本公开实施例的测距装置的示意性配置图。根据本实施例的测距装置1采用测量直到已经向被摄体10照射的光(例如，激光)在被被摄体10反射之后返回的时间的ToF方法，作为用于测量到作为测量对象的被摄体10的距离的测量方法。为了通过ToF方法实现距离测量，根据本实施例的测距装置1包括光源20和光检测装置30。此外，根据稍后将描述的本公开的实施例的光检测装置被用作光检测装置30。

图2A和图2B示出了根据本实施例的测距装置1的具体配置。例如，光源20具有激光驱动器21、激光光源22和漫射透镜23，并且向被摄体10照射激光。激光驱动器21在控制部40的控制下驱动激光光源22。激光源22由例如半导体激光器制成，并且通过由激光驱动器21驱动来发射激光。漫射透镜23漫射从激光光源22发射的激光，并将漫射的激光向被摄体10照射。

光检测装置30具有光接收透镜31、光传感器32和逻辑电路33，并且接收反射激光，该反射激光是从激光照射部分20发射的照射激光，并且在被摄体10上反射并返回。光接收透镜31在光传感器32的光接收表面上收集来自被摄体10的反射激光。光传感器32以像素为单位经由光接收透镜31接收来自被摄体10的反射激光，并对反射激光进行光电转换。光传感器32的输出信号通过逻辑电路33提供给控制部40。稍后将描述光传感器32的细节。

例如，控制部40由CPU(中央处理单元)等构成，控制部40控制光源20和光检测装置30，并测量从光源20向被摄体10发射的激光的照射时间点到在被摄体10上反射后返回的时间点的时间段t。基于测量的时间段t，可以获得至被摄体10的距离L。

作为测量时间段t的方法，通过在从光源20发射脉冲光的时刻启动计时器，并在光检测装置30接收到脉冲光的时刻停止计时器来测量时间段t。作为另一种时间测量方法，可以以预定周期从光源20发射脉冲光，可以检测光检测装置30接收脉冲光的周期，并且可以基于光发射周期和光接收周期之间的相位差来测量时间段t。多次执行时间测量，并且通过检测通过叠加多次测量的时间而产生的直方图的峰值来测量时间段t。

作为光传感器32，也可以使用由包括光接收元件(光接收部)的像素构成并以二维阵列排列的二维阵列传感器(所谓的区域传感器)，或者由包括光接收元件的像素构成并线性排列的一维阵列传感器(所谓的线传感器)。

另外，在本实施例中，其中像素的光接收元件由响应于接收光子而产生信号的元件构成的传感器(例如由SPAD(单光子雪崩二极管)元件构成的传感器)被用作光传感器32。换言之，根据本实施例的光检测装置30被配置为使得像素的光接收元件由SPAD元件构成。应当注意，光接收元件不限于SPAD元件，并且可以使用其他各种元件，例如APD(雪崩光电二极管)或CAPD(电流辅助光子解调器)。

[使用SPAD元件的光检测装置的基本像素电路]

图3A示出了第一示例。图3B示出了使用SPAD元件的光检测装置30的基本像素电路的第二示例。在这种情况下，示出了对应于一个像素的基本配置。

(根据第一示例的像素电路)

像素电路的第一示例是负载电路55由电阻元件R构成的示例。在根据第一示例的像素电路50的SPAD元件51中，阴极电极经由作为负载电路55的电阻元件R连接到施加电源电压V_DD的端子52，阳极电极连接到施加阳极电压V_bd的端子53。作为阳极电压V_bd，施加足以引起雪崩倍增的负电压。另外，经由由P型金属氧化物半导体晶体管Q_p和N型金属氧化物半导体晶体管Q_n构成的波形整形电路54，SPAD元件51的阴极电压V_CA被导出为SPAD输出(像素输出)。

将等于或高于击穿电压V_BD(例如，-50至-10V)的电压施加到SPAD元件51。等于或高于击穿电压V_BD的过量电压被称为过量偏置电压V_EX，并且通常是大约2到5V的电压。这是比传统光电二极管更大的值。SPAD元件51在称为盖革(Geiger)模式的区域中操作，该区域没有DC稳定点。图4A示出了SPAD元件51的PN结的I(电流)-V(电压)特性。

将使用图4B所示的特性图来描述高温下SPAD元件51的PN结的I-V特性的行为。在图4B的特性图中，高温下的特性用虚线表示。在高温下，击穿电压V_BD向反向侧移动，雪崩电流I_a减小。换言之，在高温下，由于硅的晶格振动较大，电子的平均自由程较短。因此，即使当施加高电场时，由于只有少量电子达到高能量，因此雪崩电流I_a也不太可能发生。

(根据第二示例的像素电路)

像素电路的第二示例是负载电路55由诸如P型金属氧化物半导体晶体管Q_L的恒流源构成的示例。根据第二示例的像素电路50与根据图3A所示的第一示例的像素电路50的不同之处仅在于：根据第一示例的像素电路50中的负载电路55已经从电阻元件R改变为P型金属氧化物半导体晶体管Q_L，其他电路组件基本相同。

[像素电路的电路操作]

接下来，将使用图5所示的波形图来描述如上所述配置的像素电路50的电路操作。

在电流不流过SPAD元件51的状态下，将V_DD-V_bd的电压施加到SPAD元件51。电压值(V_DD-V_bd)等于(V_BD+V_EX)。此外，由于暗电子产生速率DCR(暗计数率)和光照射在SPAD元件51的PN结处产生的电子导致雪崩倍增发生，并产生雪崩电流1_a。即使在光被屏蔽的状态下(换言之，没有入射光的状态)，这种现象也可能发生。这叫做暗电子产生率DCR。

当阴极电压V_CA下降并且SPAD元件51的端子间电压(或者换言之，阴极电压V_CA)变得等于PN二极管的击穿电压V_BD时，雪崩电流I_a被中止。该操作是所谓的失超(quench)操作，并且此时的SPAD元件51的阴极电压V_CA是失超电压。

随后，通过从构成负载电路55的电阻元件R或P型金属氧化物半导体晶体管Q_L提供再充电电流I_r，SPAD元件51的阴极电压V_CA从失超电压恢复到电源电压V_DD并返回到其初始状态。换言之，由电阻元件R或P型金属氧化物半导体晶体管Q_L构成的负载电路55是一个再充电电路，该电路向SPAD元件51提供再充电电流I_r，以便恢复SPAD元件51的阴极电压V_CA。

即使当光入射到SPAD元件51而产生一个电子-空穴对时，由于电子-空穴对充当种子并且产生雪崩电流I_a，所以即使一个光子的入射也可以以一定的概率PDE(光子检测效率)被检测到。检测到光子的概率PDE通常在百分之几到百分之二十左右。

重复执行上述操作。此外，在一系列操作中，阴极电压V_CA的波形由波形整形电路54整形，并且以一个光子的到达时间为起点的脉冲宽度为T的脉冲信号成为SPAD输出(像素输出)。

SPAD元件51是高性能光传感器，其能够以某一概率PDE检测单个光子的入射。然而，一旦检测到光子，就存在几纳秒到几十纳秒的时间段，在该时间段期间，SPAD元件51不能对作为光传感器的光子做出反应，或者换言之，存在死区时间DT。因此，当光子的检测频率在高光强度条件下上升并且死区时间DT的总周期相对于观察时间变得不可忽略时，光检测精度下降。

[光子无法反应的死区时间DT]

现在将使用图6所示的波形图更详细地描述光传感器不能对光子作出反应的死区时间DT。如上所述，在SPAD元件51中，存在死区时间DT，该死区时间DT归因于阴极电压V_CA恢复到电源电压V_DD所需的时间，在该时间期间阴极电压不能对光的入射作出反应。例如，虽然雪崩倍增发生两次，并相应地在区域a中产生两个脉冲信号作为SPAD输出，但是尽管雪崩倍增在区域b中发生两次，但仅产生一个脉冲信号。

理论上，相对于在由SPAD元件51反应之后并直到阴极电压V_CA达到或超过后续级的波形整形电路54的阈值电压为止发生的光入射，SPAD元件51不产生SPAD输出。换言之，这个周期构成了死区时间DT，并且脉冲宽度T表示其极限值。

[闭锁电流问题]

如上所述，通过重复产生/暂停雪崩电流I_a来执行使用SPAD元件51的光检测操作。通过从负载电路55(由电阻元件R或P型MOS半导体晶体管Q_L构成的恒流源)提供再充电电流I_r，已经被雪崩电流I_a降低的SPAD元件51的阴极电压V_CA恢复到电源电压VDD。

在这种情况下，由于再充电电流I_r越大，阴极电压V_CA恢复到电源电压V_DD就越快，并且光传感器不能对光子作出反应的死区时间DT就越短，所以就特性而言，较大的再充电电流I_r是有利的。换言之，再充电电流I_r越大，恢复时间(死区时间DT)越短，并且作为光传感器可以实现的特性越有利。然而，再充电电流I_r必须充分小于雪崩电流I_a，并且再充电电流的温度依赖性高。

如稍后将描述的，具有使用SPAD元件51作为光传感器32的光检测装置30的测距装置1可以安装到诸如汽车的移动体上使用。当试图实现宽温度范围内的操作时，例如当将测距装置1安装到车辆上时，会出现不利影响，例如室温下的死区时间DT的恶化。

SPAD元件51具有二极管结构，并且在电流不流过SPAD元件51的状态下，施加比击穿电压V_BD更大的电压(盖革模式)。当归因于光子或热噪声的雪崩电流I_a在这种状态下流动并导致SPAD元件51的阴极电压V_CA下降，并且与阳极电压VA_N的差电压(V_CA-V_AN)等于击穿电压V_BD时，雪崩电流I_a暂停，并且执行导通/关断操作。然而，由于击穿电压V_BD具有高的温度依赖性，所以在高温条件下必须施加更大的电压，并且雪崩电流I_a也随之降低。

当SPAD元件51用于光检测时，为了使已经被雪崩电流I_a降低的阴极电压V_CA恢复，如前所述，由电阻元件R或P型MOS半导体晶体管Q_L构成的恒流源执行再充电操作。此外，再充电电流I_r越大，恢复越快，并且光传感器不能反应的死区时间DT就越短。

另一方面，在光检测期间，SPAD元件51的雪崩电流I_a必须设置得足够大于再充电电流I_r，并且阴极电压V_CA必须降低，直到阴极电压V_CA变得等于击穿电压V_BD为止。因此，当再充电电流I_r太大时，发生在光检测期间阴极电压V_CA没有充分下降并且直通电流继续流动的闭锁电流问题。

因此，虽然必须考虑雪崩电流I_a来确定再充电电流I_r，以防止闭锁电流问题的发生，但是由于雪崩电流I_a高度依赖于温度，所以再充电电流I_r的设置要考虑最坏的情况。当工作温度要求范围较宽时，例如当测距装置1安装到车辆等上时，在诸如室温的条件下会出现问题，因为死区时间DT变得不必要地延长。

<根据实施例的光检测装置>

根据本公开的实施例的光检测装置30被配置为使得：控制流经负载电路55的再充电电流Ir的控制部根据作为光接收元件的示例的SPAD元件51的元件特性来控制再充电电流Ir。因此，由于光检测装置30可以在宽温度范围内(例如当将光检测装置30安装到车辆上时)执行光检测操作，而不会引起闭锁电流问题，例如，可以适应指定的车载温度。此外，由于可以为每个温度设置适当的再充电电流I_r，所以不需要在最坏的条件下确定再充电电流I_r，并且可以在每个条件下实现最佳死区时间DT。此外，还可以设置有意延长死区时间DT的模式，例如节能模式或夜间模式。

在下文中，将描述根据SPAD元件51的元件特性来控制再充电电流I_r的本实施例的具体示例。

[第一示例]

第一示例是SPAD元件51的元件特性是SPAD元件51的温度的示例。图7示出了根据第一示例的光检测装置中的像素电路的电路图。

图7示出了对应于一个像素的电路配置。除了SPAD元件51、波形整形电路54和负载电路55之外，根据第一示例的像素电路50还包括：控制流经负载电路55的再充电电流_Ir的控制部61，和检测SPAD元件51的温度作为SPAD元件51的元件特性的温度传感器62。控制部61和温度传感器62相对于多个像素电路50共同设置。

另外，根据第一示例的像素电路50使用电阻值可变的可变电阻元件VR作为负载电路55。可变电阻元件VR能够根据电阻值的变化来改变要提供给SPAD元件51的再充电电流I_r。

虽然在这种情况下可变电阻元件VR被用作负载电路55，但是负载电路55不限于此，例如，负载电路55可以由多个电阻元件和开关元件的组合制成，并且被配置为使用开关元件来改变电阻值。

控制部61采用由温度传感器62检测的SPAD元件51的温度作为元件特性，并根据元件特性控制流过负载电路55的再充电电流I_r，或者换言之，根据元件特性控制要供应至SPAD元件51的再充电电流I_r。更具体地，控制部61执行控制，该控制涉及根据SPAD元件51的温度相对于预定设定温度的下降来升高再充电电流I_r，以及根据温度的上升来降低再充电电流I_r。在低温下，可以通过增加再充电电流I_r来缩短死区时间DT。此外，在高温下，可以通过降低再充电电流I_r来可靠地实现失超操作。

例如，光检测装置具有层压结构，该层压结构通过层压至少两个半导体基板，即第一半导体基板和第二半导体基板而制成，SPAD元件51以二维阵列布置在第一半导体基板上，并且除SPAD元件51之外的电路部分(例如像素电路50)布置在第二半导体基板上。在光检测装置的层压结构中，例如，温度传感器62可以通过安装在第二半导体基板上来检测SPAD元件51的温度。作为温度传感器62，例如，可以使用已知的温度传感器，其通过利用电特性与半导体带隙中的温度变化成比例地变化的特性来测量温度。

如上所述，在包括根据第一示例的像素电路50的光检测装置中，根据SPAD元件51的温度来控制流过负载电路55的再充电电流I_r。因此，可以在宽温度范围内执行光检测操作，而不会导致闭锁电流问题。此外，由于可以为每个温度设置适当的再充电电流I_r，所以不需要在最坏的条件下确定再充电电流I_r，并且可以在每个条件下实现最佳死区时间DT。

[第二示例]

第二示例是第一示例的变型例，并且表示负载电路55由例如P型MOS半导体晶体管Q_L构成的示例。图8示出了根据第二示例的光检测装置中的像素电路的电路图。

负载电路55能够根据P型MOS半导体晶体管Q_L的栅极电压的变化来改变要提供给SPAD元件51的再充电电流I_r。因此，控制部61根据由温度传感器62检测到的SPAD元件51的温度来控制流过负载电路55的再充电电流I_r，或者换言之，控制向SPAD元件51供应的再充电电流_Ir。

虽然将单个P型MOS半导体晶体管Q_L用作负载电路55，并且通过改变P型MOS导体晶体管Q_L的栅极电压来控制再充电电流I_r，但是负载电路55不限于此，并且负载电路可以被配置为改变并联连接并且构成P型MOS半导体晶体管Q_L的晶体管的数量。

即使在包括根据第二示例的像素电路50的光检测装置中，在第二示例中负载电路55由恒流源制成，也可以获得与包括根据第一示例的像素电路50的光检测装置类似的操作优势，在第一示例中负载电路55由可变电阻元件VR制成。换言之，由于根据SPAD元件51的温度来控制流经负载电路55的再充电电流I_r，所以可以在宽温度范围内执行光检测操作，而不会导致闭锁电流问题。此外，由于可以为每个温度设置适当的再充电电流I_r，所以不需要在最坏的条件下确定再充电电流I_r，并且可以在每个条件下实现最佳死区时间DT。

[第三示例]

第三示例是SPAD元件51的元件特性是SPAD元件51的雪崩电流I_a的示例。图9示出了根据第五示例的光检测装置中的像素电路的电路图。

在根据第三示例的像素电路50中，负载电路55以类似于第二示例的方式由诸如P型MOS半导体晶体管Q_L的恒流源制成，并且采用其中像素电路50具有雪崩电流观察电路63的配置，该雪崩电流观察电路63监控作为SPAD元件51的元件特性的SPAD元件51的雪崩电流I_a。

控制部61采用由雪崩电流观察电路63检测的SPAD元件51的雪崩电流I_a作为元件特性，并根据元件特性控制流过负载电路55的再充电电流I_r。更具体地，控制部61控制再充电电流I_r，使得SPAD元件51的雪崩电流I_a和再充电电流I_r之间的比率变得恒定。雪崩电流I_a和再充电电流I_r之间的比率被固定为例如100:1的比率。

如上所述，在包括根据第三示例的像素电路50的光检测装置中，根据SPAD元件51的雪崩电流I_a来控制流过负载电路55的再充电电流I_r。因此，可以在宽温度范围内执行光检测操作，而不会导致闭锁电流问题。此外，由于可以为每个温度设置适当的再充电电流I_r，所以不需要在最坏的条件下确定再充电电流I_r，并且可以在每种条件下实现最佳死区时间DT。

虽然在第三示例中已经以类似于第二示例的方式举例说明了其中负载电路55由诸如P型MOS半导体晶体管Q_L的恒流源构成的像素电路，但是即使在其中负载电路55以类似于第一示例的方式由可变电阻元件VR构成的像素电路的情况下，也可以获得类似的操作优势。

[第四示例]

第四示例是SPAD元件51的元件特性是SPAD元件51的击穿电压V_BD的示例。图10示出了根据第四示例的光检测装置中的像素电路的电路图。

在根据第四示例的像素电路50中，以类似于第二示例的方式，负载电路55由诸如P型MOS半导体晶体管Q_L的恒流源制成，并且采用这样的配置：其中像素电路50具有参考SPAD元件64，该参考SPAD元件64具有与SPAD元件51相同的元件特性，并且参考SPAD元件64的击穿电压V_BD被监控为SPAD元件51的元件特性。

参考SPAD元件64的击穿电压V_BD可以从参考SPAD元件64的I-V特性获得。具体地，例如，反向电压被施加到单个参考SPAD元件64的阴极电极/阳极电极，并且将致使期望电流流动的电压差定义为击穿电压V_BD。可替代地，电流流过参考SPAD元件64，并且在这一点产生的电压差被监控并被定义为击穿电压V_BD。

控制部61采用参考SPAD元件64的击穿电压V_BD作为SPAD元件51的元件特性(击穿电压V_BD)，并根据元件特性控制流过负载电路55的再充电电流I_r。更具体地，控制部61执行涉及根据作为SPAD元件51的元件特性的击穿电压V_BD的下降来提高再充电电流I_r的控制。

在SPAD元件51中，温度条件越高，击穿电压V_BD的绝对值越大，并且即使过量偏置电压V_EX恒定，雪崩电流I_a也减小。因此，相对于在击穿电压V_BD的相应条件下流过负载电路55的再充电电流I_r，将预先获得最佳电流值。此外，创建将击穿电压V_BD和再充电电流I_r相互关联的查找表，并且基于该查找表来控制再充电电流I_r。

图11A示出了在低温和高温下的SPAD元件的PN结的I-V特性的行为，并且图11B示出了将击穿电压V_BD和再充电电流I_r相互关联的查找表的示例。

如上所述，在包括根据第四示例的像素电路50的光检测装置中，根据SPAD元件51的击穿电压V_BD来控制流过负载电路55的再充电电流I_r。因此，可以在宽温度范围内执行光检测操作，而不会导致闭锁电流问题。此外，由于可以为每个温度设置适当的再充电电流I_r，所以不需要在最坏的条件下确定再充电电流I_r，并且可以在每种条件下实现最佳死区时间DT。

虽然在第四示例中已经以类似于第二示例的方式举例说明了其中负载电路55由诸如P型MOS半导体晶体管Q_L的恒流源构成的像素电路，但是即使在其中负载电路55以类似于第一示例的方式由可变电阻元件VR制成的像素电路的情况下，也可以获得类似的操作优势。

[第五示例]

第五示例表示根据本公开实施例的光检测装置30的控制方法的示例。图12示出了根据第五示例的光检测装置的控制方法的处理示例的流程图。

在这种情况下，作为控制方法的示例，将描述根据第一示例的光检测装置中的控制方法，或者换言之，将描述使用SPAD元件51的温度作为SPAD元件51的元件特性的光检测装置中的控制方法。本控制方法的处理在控制部61的控制下执行。

控制部61从温度传感器62获取作为SPAD元件51的元件特性的SPAD元件51的温度(步骤S11)，将已经获取的作为SPAD元件51的元件特性的SPAD元件51的温度与预定的设定温度进行比较(步骤S12)，并且当SPAD元件51的温度是设定温度时(步骤S12中为是)，控制部61结束用于本控制方法的一系列处理。

当SPAD元件51的温度低于设定温度时(S12中的下降)，控制部61执行升高再充电电流I_r的处理步骤(步骤S13)，随后返回到步骤S11的处理，并重复执行上述处理步骤。另外，当SPAD元件51的温度高于设定温度时(S12中的上升)，控制部61执行降低再充电电流I_r的处理步骤(步骤S14)，随后返回到步骤S11的处理，并重复执行上述处理步骤。

如上所述，在根据第五示例的光检测装置的控制方法中，从温度传感器62获取SPAD元件51的温度作为SPAD元件51的元件特性，并且根据获取的SPAD元件51的温度来控制流过负载电路55的再充电电流I_r。因此，可以在宽温度范围内执行光检测操作，而不会导致闭锁电流问题。此外，由于可以为每个温度设置适当的再充电电流I_r，所以不需要在最坏的条件下确定再充电电流I_r，并且可以在每种条件下实现最佳死区时间DT。

<变型例>

尽管此前已经基于优选实施例描述了根据本公开的技术，但是根据本公开的技术不限于该实施例。上述实施例中描述的成像装置的配置和结构是示例性的，并且可以在认为合适的情况下对其进行各种修改。例如，虽然已经使用其中SPAD元件用作光接收元件的示例描述了上述实施例，但是光接收元件不限于SPAD元件，并且可以使用诸如APD或CAPD的元件来获得类似的操作优势。

<根据本公开的技术的应用示例>

根据本公开的技术可以应用于各种产品。在下文中，将描述更具体的应用示例。例如，根据本公开的技术可以实现为安装到各种类型的移动体的测距装置，包括汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、远洋船舶、机器人、建筑机械以及农业和农业机械(拖拉机)。

[移动体]

图13是示出车辆控制系统7000的示意性配置示例的框图，车辆控制系统7000表示可以应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例。车辆控制系统7000包括通过通信网络7010连接的多个电子控制单元。在图13所示的示例中，车辆控制系统7000包括驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、电池控制单元7300、外部车辆信息检测单元7400、内部车辆信息检测单元7500和集成控制单元7600。连接多个控制单元的通信网络7010可以是符合任意标准的车载通信网络，例如CAN(控制器局域网)、LIN(本地互连网络)、LAN(局域网)或FlexRay(注册商标)。

每个控制单元包括根据各种程序执行算术处理的微型计算机、存储要由微型计算机执行的程序、要在各种计算中使用的参数等的存储部、以及驱动作为控制目标的各种装置的驱动电路。每个控制单元包括用于经由通信网络7010与其他控制单元通信的网络I/F以及用于经由有线通信或无线通信与车辆内外的装置、传感器等通信的通信I/F。图13示出了作为集成控制单元7600的功能组件的微型计算机7610、通用通信I/F 7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车载装置I/F7660、音频/视频输出部7670、车载网络I/F 7680和存储部7690。其他控制单元类似地包括微型计算机、通信I/F、存储部等。

驱动系统控制单元7100根据各种程序控制与车辆驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元7100用作用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置(例如内燃机或驱动马达)的控制装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构的控制装置、用于调节车辆转向角的转向机构的控制装置、以及用于产生车辆制动力的制动装置的控制装置。驱动系统控制单元7100可以具有作为ABS(防抱死制动系统)的控制装置、ESC(电子稳定控制)的控制装置等的功能。

车辆状态检测部7110连接到驱动系统控制单元7100。例如，车辆状态检测部7110包括检测车身的轴的旋转运动的角速度的陀螺仪传感器、检测车辆加速度的加速度传感器、以及用于检测油门踏板的操作量、制动踏板的操作量、方向盘的转向角、发动机的转数、车轮的转速等的传感器中的至少一个。驱动系统控制单元7100使用从车辆状态检测部7110输入的信号执行算术处理，并控制内燃机、驱动马达、电动转向装置、制动装置等。

车身系统控制单元7200根据各种程序控制安装到车身的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元7200用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或各种灯(例如头灯、尾灯、刹车灯、转向指示灯和雾灯)的控制装置。在这种情况下，从替代钥匙的便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号可以输入到车身系统控制单元7200。车身系统控制单元7200接受无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。

电池控制单元7300根据各种程序控制作为驱动电机的电源的二次电池7310。例如，关于电池温度、电池输出电压、电池剩余容量等的信息从包括二次电池7310的电池装置输入到电池控制单元7300。电池控制单元7300使用这些信号来执行算术处理，以控制二次电池7310的温度调节或者控制电池装置中包括的冷却装置等。

外部车辆信息检测单元7400检测安装有车辆控制系统7000的车辆外部的信息。例如，成像部7410和外部车辆信息检测部7420中的至少一个连接到外部车辆信息检测单元7400。成像部7410包括ToF(飞行时间)相机、立体相机、单目相机、红外相机和其他相机中的至少一个。例如，外部车辆信息检测部7420包括用于检测当前天气或气象现象的环境传感器和用于检测安装有车辆控制系统7000的车辆周围的其他车辆、障碍物、行人等的环境信息检测传感器中的至少一个。

例如，环境传感器可以是检测雨天的雨滴传感器、检测雾的雾传感器、检测日照程度的日照传感器和检测降雪的雪传感器中的至少一种。环境信息检测传感器可以是超声波传感器、雷达装置和LIDAR(光检测和测距、激光成像检测和测距)装置中的至少一种。成像部7410和外部车辆信息检测部7420可以分别被包括为独立的传感器或独立的装置，或者可以被包括为集成多个传感器或装置的装置。

图14是示出成像部7410和外部车辆信息检测部7420的安装位置的示例的图。例如，成像部7910、7912、7914、7916和7918设置在车辆7900的车厢内的前鼻、侧镜、后保险杠、后门和前玻璃的上部中的至少一个位置。设置在前鼻上的成像部7910和设置在车厢内的前玻璃的上部的成像部7918主要获取车辆7900的前方的图像。设置在侧镜上的成像部7912和7914主要获取车辆7900的侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的成像部7916主要获取车辆7900的后部的图像。设置在车厢内前玻璃上部的成像部7918主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志、车道等。

图14示出了各个成像部7910、7912、7914和7916的成像范围的示例。成像范围a表示设置在前鼻上的成像部7910的成像范围，成像范围b和c分别表示设置在侧镜上的成像部7912和7914的成像范围，成像范围d表示设置在后保险杠或后门上的成像部7916的成像范围。例如，通过叠加由成像部7910、7912、7914和7916捕获的图像数据，获得从上方观看的车辆7900的鸟瞰图像。

例如，设置在车辆7900的车厢内的前玻璃的前部、后部、侧面、拐角和上部的外部车辆信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930可以是超声波传感器或雷达装置。例如，设置在车辆7900的车厢内的前鼻、后保险杠、后门和前玻璃的上部的外部车辆信息检测部7920、7926和7930可以是LIDAR装置。外部车辆信息检测部7920至7930主要用于检测前方车辆、行人、障碍物等。

回到图13继续描述。外部车辆信息检测单元7400使成像部7410捕获车辆外部的图像，并接收捕获的图像数据。此外，外部车辆信息检测单元7400从与其连接的外部车辆信息检测部7420接收检测信息。当外部车辆信息检测部7420是超声波传感器、雷达装置或LIDAR装置时，外部车辆信息检测单元7400使外部车辆信息检测部7420发送超声波、电磁波等，并接收关于接收到的反射波的信息。基于接收到的信息，外部车辆信息检测单元7400可以针对人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等执行对象检测处理或距离检测处理。基于接收到的信息，外部车辆信息检测单元7400可以执行用于识别降雨、雾、路面状况等的环境识别处理。基于接收到的信息，外部车辆信息检测单元7400可以计算到车辆外部的物体的距离。

另外，基于接收的图像数据，外部车辆信息检测单元7400可以执行图像识别处理或距离检测处理，用于识别人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等。外部车辆信息检测单元7400可以相对于接收的图像数据执行诸如失真校正或定位的处理，并且合成由不同成像部7410捕获的图像数据，以生成鸟瞰图像或全景图像。外部车辆信息检测单元7400可以使用由不同成像部7410捕获的图像数据来执行视点变换处理。

内部车辆信息检测单元7500检测关于车辆内部的信息。例如，检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部7510连接到内部车辆信息检测单元7500。驾驶员状态检测部7510可以包括捕获驾驶员的图像的照相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器、收集车厢内声音的麦克风等。例如，生物传感器设置在座椅表面、方向盘等上，并检测坐在座椅上的乘客或握着方向盘的驾驶员的生物信息。基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息，内部车辆信息检测单元7500可以计算驾驶员的疲劳程度或注意力集中程度，或者可以确定驾驶员是否已经睡着。内部车辆信息检测单元7500可以对收集的声音信号执行诸如噪声消除处理的处理。

集成控制单元7600根据各种程序控制车辆控制系统7000中的整体操作。输入部7800连接到集成控制单元7600。输入部7800由乘客可以在其上执行输入操作的装置实现，例如触摸板、按钮、麦克风、开关或控制杆。通过对从麦克风输入的声音进行语音识别而获得的数据可以被输入到集成控制单元7600。例如，输入部7800可以是使用红外光或其他无线电波的遥控装置，或者是外部连接的装置，例如适应车辆控制系统7000的操作的移动电话或PDA(个人数字助理)。例如，输入部7800可以是照相机，在这种情况下，乘客可以通过向照相机打手势来输入信息。可替代地，可以输入通过检测乘客佩戴的可穿戴装置的运动而获得的数据。此外，例如，上述输入部7800可以包括输入控制电路等，该输入控制电路等基于乘客等使用输入部7800输入的信息而生成输入信号，并将生成的输入信号输出到集成控制单元7600。通过操作输入部7800，乘客等输入各种类型的数据并发出指令以执行关于车辆控制系统7000的处理操作。

存储部7690可以包括存储由微型计算机执行的各种程序的ROM(只读存储器)和存储各种参数、计算结果、传感器值等的RAM(随机存取存储器)。此外，存储部7690可以由磁存储装置实现，例如HDD(硬盘驱动器)、半导体存储装置、光存储装置、磁光存储装置等。

通用通信I/F7620是一种通用通信I/F，其协调与外部环境7750中存在的各种装置的通信。通用通信I/F 7620可以实现蜂窝通信协议，例如GSM(注册商标)(全球移动通信系统)、WiMAX、LTE(长期演进)或LTE-A(高级LTE)，或者其他无线通信协议，例如无线LAN(也称为Wi-Fi(注册商标))或蓝牙(注册商标)。例如，通用通信I/F7620可以通过基站或接入点连接到外部网络(例如，互联网、云网络或公司专用网络)上的装置(例如，应用服务器或控制服务器)。此外，例如，通用通信I/F7620可以使用P2P(对等)技术连接到存在于车辆附近的终端(例如，属于驾驶员或行人的终端、商店的终端或MTC(机器类型通信)终端)。

专用通信I/F 7630是一种支持设计用于车辆的通信协议的通信I/F。例如，专用通信I/F 7630可以实现标准协议，例如WAVE(车辆环境中的无线接入)，该标准协议是构成较低层的IEEE 802.11p和构成较高层的IEEE 1609、DSRC(专用短程通信)或蜂窝通信协议的组合。典型地，专用通信I/F 7630执行V2X通信，V2X通信是包括车辆之间的通信(车辆对车辆通信)、道路和车辆之间的通信(车辆对基础设施通信)、车辆和住宅之间的通信(车辆对家庭通信)、以及行人和车辆之间的通信(车辆对行人通信)中的一个或多个的概念。

例如，定位部7640从GNSS卫星(全球导航卫星系统)接收GNSS信号(例如，从GPS(全球定位系统)卫星接收GPS信号)，并执行定位，并生成包括车辆的纬度、经度和海拔的位置信息。可替代地，定位部7640可以通过与无线接入点交换信号来指定当前位置，或者从诸如移动电话、小灵通或具有定位功能的智能手机的终端获取位置信息。

例如，信标接收部7650接收从安装在道路上的无线电台等发射的无线电波或电磁波，并获取诸如当前位置、拥堵、关闭和所需时间的信息。可替代地，信标接收部7650的功能可以包括在上述专用通信I/F 7630中。

车载装置I/F 7660是协调微型计算机7610和存在于车辆内部的各种车载装置7760之间的通信的通信接口。车载装置I/F 7660可以使用无线通信协议建立无线连接，例如无线局LAN、蓝牙(注册商标)、NFC(近场通信)或WUSB(无线USB)。此外，车载装置I/F 7660可以经由连接终端(未示出)(以及必要时的电缆)建立有线连接，例如USB(通用串行总线)、HDMI(注册商标)(高清多媒体接口)或MHL(移动高清链路)。例如，车载装置7760可以包括由乘客持有或佩戴的移动装置或可佩戴装置以及将被携带到车辆上或附接到车辆的信息装置中的至少一个。此外，车载装置7760可以包括搜索到任意目的地的路线的导航装置。车载装置I/F 7660与车载装置7760交换控制信号和数据信号。

车载网络I/F 7680是调解微型计算机7610和通信网络7010之间的通信的接口。车载网络I/F 7680根据通信网络7010支持的规定协议发送和接收信号等。

集成控制单元7600的微型计算机7610根据基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7630、定位部7640、信标接收部7650、车载装置I/F 7660和车载网络I/F 7680中的至少一个获取的信息的各种程序来控制车辆控制系统7000。例如，基于获取的关于车辆外部和内部的信息，微型计算机7610可以计算驱动力产生装置、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7100输出控制命令。例如，微型计算机7610可以执行协同控制，以实现ADAS(高级驾驶员辅助系统)的功能，该ADAS包括车辆的碰撞避免或碰撞减轻、基于车间距的间隔控制、巡航控制、车辆的碰撞警告和车辆的车道偏离警告。此外，通过基于获取的车辆周边的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，微计算机7610可以出于自动驾驶等目的执行协同控制，使得车辆能够自主行驶而不必依赖于驾驶员的操作。

微型计算机7610可以基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7630、定位部7640、信标接收部7650、车载装置I/F 7660和车载网络I/F 7680中的至少一个获取的信息，生成车辆和周围物体(例如建筑物或人)之间的三维距离信息，并且创建包括车辆当前位置的外围信息的局部地图信息。此外，基于所获取的信息，微型计算机7610可以预测危险，例如涉及车辆的碰撞、行人的接近等，或者进入封闭道路，并生成警告信号。例如，警告信号可以是用于产生警告声音或打开警告灯的信号。

音频/视频输出部7670将声音和图像中的至少一个的输出信号传输到输出装置，该输出装置能够以听觉或视觉方式将信息通知给车辆的乘客或车辆的外部。在图13所示的示例中，音频扬声器7710、显示部7720和仪表盘7730被例示为输出装置。例如，显示部7720可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一个。显示部7720可以具有AR(增强现实)显示功能。输出装置可以是除上述装置之外的装置，例如耳机、可佩戴装置(例如由乘客佩戴的眼镜型显示器)、投影仪或灯。当输出装置是显示装置时，显示装置以诸如文本、图像、表格和图形的各种格式显示由微型计算机7610执行的各种类型的处理获得的结果或从其他控制单元接收的信息。此外，当输出装置是音频输出装置时，音频输出装置将由再现的语音数据、声音数据等构成的音频信号转换成模拟信号，并以可听的方式输出转换后的模拟信号。

在图13所示的示例中，经由通信网络7010连接的至少两个控制单元可以集成为单个控制单元。可替代地，每个控制单元可以由多个控制单元构成。此外，车辆控制系统7000可以包括未示出的其他控制单元。此外，在上面提供的描述中由任何控制单元承担的部分或全部功能可以由另一个控制单元承担。换言之，只要经由通信网络7010发送和接收信息，就可以由任何控制单元执行规定的算术处理。以类似的方式，连接到任何控制单元的传感器或装置可以连接到另一个控制单元，同时，多个控制单元可以经由通信网络7010相互发送和接收检测信息。

对可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例的描述已经结束。根据本公开的技术可以应用于例如上述配置中的成像部7910、7912、7914、7916和7918以及外部车辆信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930。此外，通过应用根据本公开的技术，由于光检测装置30可以适应指定的车载温度，并且在宽温度范围内执行光检测操作而不会引起闩锁电流问题，因此例如，可以构造能够以高精度检测成像对象的车辆控制系统。

<本公开可采用的配置>

本公开也可以如下进行配置。

<<A.光检测装置>>

[A-1]一种光检测装置，包括：

光接收元件；

负载电路，连接到光接收元件；以及

控制部，被配置为根据光接收元件的元件特性来控制流经负载电路的再充电电流。

[A-2]根据[A-1]所述的光检测装置，其中，

光接收元件的元件特性是由温度传感器检测的光接收元件的温度。

[A-3]根据[A-2]所述的光检测装置，其中，

控制部被配置为执行涉及根据光接收元件的温度的下降来提高再充电电流的控制。

[A-4]根据[A-1]所述的光检测装置，其中，

光接收元件的元件特性是光接收元件的雪崩电流。

[A-5]根据[A-4]所述的光检测装置，其中，

控制部被配置为控制再充电电流，使得光接收元件的雪崩电流和再充电电流之间的比率变得恒定。

[A6]根据[A-1]所述的光检测装置，其中，

光接收元件的元件特性是光接收元件的击穿电压。

[A-7]根据[A-6]所述的光检测装置，其中，

控制部被配置为执行涉及根据光接收元件的击穿电压的下降而提高再充电电流的控制。

[A-8]根据[A-7]所述的光检测装置，其中，

控制部被配置为基于查找表来执行对再充电电流的控制，查找表将光接收元件的击穿电压和再充电电流彼此关联。

[A-9]根据[A-1]至[A-8]中任一项所述的光检测装置，其中，

光接收元件是被配置成响应于接收光子而产生信号的元件。

[A-10]根据[A-9]所述的光检测装置，其中，

光接收元件由单光子雪崩二极管构成。

<<B.测距装置(测距装置)>>

[B-1]一种测距装置，具有被配置为向测量对象照射光的光源和被配置为检测由测量对象反射的光的光检测装置，其中，

光检测装置包括：

光接收元件；

负载电路，连接到光接收元件；以及

控制部，被配置为根据光接收元件的元件特性来控制流经负载电路的再充电电流。

[B-2]根据[B-1]所述的测距装置，其中，

光接收元件的元件特性是由温度传感器检测的光接收元件的温度。

[B-3]根据[B-2]所述的测距装置，其中，

控制部被配置为执行涉及根据光接收元件的温度的下降来提高再充电电流的控制。

[B-4]根据[B-1]所述的测距装置，其中，

光接收元件的元件特性是光接收元件的雪崩电流。

[B-5]根据[B-4]所述的测距装置，其中

控制部被配置为控制再充电电流，使得光接收元件的雪崩电流和再充电电流之间的比率变得恒定。

[B-6]根据[B-1]所述的测距装置，其中，

光接收元件的元件特性是光接收元件的击穿电压。

[B-7]根据[B-6]所述的测距装置，其中

控制部被配置为执行涉及根据光接收元件的击穿电压的下降来提高再充电电流的控制。

[B-8]根据[B-7]所述的测距装置，其中，

控制部被配置为基于查找表来执行对再充电电流的控制，查找表将光接收元件的击穿电压和再充电电流彼此关联。

[B-9]根据[B-1]至[B-8]中任一项所述的测距装置，其中

光接收元件是被配置成响应于接收光子而产生信号的元件。

[B-10]根据[B-9]所述的测距装置，其中，

光接收元件由单光子雪崩二极管构成。

[参考符号列表]

1测距装置、10被摄体(测量对象)、20光源、21激光驱动器、22激光光源、23漫射透镜、30光检测装置、31光接收透镜、32光传感器、33电路部、40控制部、50像素电路、51SPAD元件、54波形整形电路、55负载电路、61控制部、62温度传感器、63雪崩电流观察电路、64参考SPAD元件。