CN110018488A - 受光元件、飞行时间测量装置及光雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种受光元件、飞行时间测量装置及光雷达装置。能够实现适合脉冲光的照射区域的受光区域、并且能够大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件，由此，能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置，并实现增加最大测量距离的廉价的光雷达装置。受光元件(80)通过利用透镜使来自照射区域的反射光成像并由受光部(81)接收从而对飞行时间进行计测，所述照射区域接收由脉冲光照射的对象物中的照射。受光部(81)形成得比由对象物的照射区域反射并成像的投影部(PA)大。受光部(81)中的、与投影部(PA)重叠的部分作为受光区域被激活。

Description

受光元件、飞行时间测量装置及光雷达装置

技术领域

本发明涉及一种对到对象物的距离进行测量的光雷达装置、用于该光雷达装置的飞行时间测量装置、以及用于该光雷达装置的受光元件。

背景技术

三维图像除通常的照片等二维图像以外，还包含到视野内的对象物的距离信息的概念，近年来，正在普及作为汽车、机器人等的周边识别用的应用。作为高精度的距离信息的计测法，正在普及对照射激光而激光从对象物反射并返回为止的飞行时间(Time-of-flight)进行计测的方法。

作为朝向视野照射激光的方法，存在有使大致平行地准直且照射于狭窄的范围的激光束(点光束)和受光装置一体地旋转的旋转式(参照专利文献1、2)、利用镜面等扫描点光束的扫描型(专利文献3)、及使激光束大致均匀地向视野整体扩散并照射的同时照射型(专利文献4)。

由于同时照射型无需机械的机构，因此易于小型化，但对象物的激光强度比扫描型弱。因此，当到对象物的距离变大时，信号强度变弱且距离测量精度降低。

另一方面，将激光束成形为线状并仅在一方向上进行扫描的情况(参照专利文献3)下，如果与同时照射相比，则光照射强度得以改善，但并不充分。但是，在以测量至50m～200m的远方为目的装置中，开发了许多对象物中易于获得强的光束强度的点光束的扫描型。

与此相对，近年来，利用最多的是使用多个激光源和一对一对应的多个受光元件的旋转式(参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2008/008970号(2008年1月17日公开)

专利文献2：国际公开第2011/146523号(2011年11月24日公开)

专利文献3：日本特开2011-21980号公报(2011年2月3日公开)

专利文献4：美国注册专利USP6133989(2000年10月17日注册)

发明内容

本发明所要解决的技术问题

然而，在所述以往的光雷达装置中，根据以下的理由，存在有无法效率良好地测量至远方且无法实现廉价的光雷达装置的课题。

即，在光雷达装置中，通常将脉冲光照射于对象物，对其反射光进行接收，对飞行时间(ToF：Time of Flight)进行计测，并包含对到对象物的距离进行计测的飞行时间测量装置。在汽车用途中，存在有飞行时间测量装置即使在赤道正下方的正午的太阳光下也必须工作且在强烈的背景光下增加最大测量距离的重要的课题。

作为远方的对象物，对象物面上的光照射强度与距离的平方成反比例地下降。因而，为了增加最大测量距离，需要通过将对象物面的仅被脉冲光照射的区域(照射区域)设为测量对象从而能够稍微提高相对于背景光的强度比。

通常，对于远方，由在照射区域发出脉冲光的半导体元件的近场观察到的发光区域的大小与准直透镜的焦点距离来确定，调节的余地少。

因此，构成飞行时间测量装置的受光元件，需要将通过仅将成像光学元件使所述照射区域在受光元件上成像的投影部设为受光区域。

不过，对于飞行时间测量装置的组合，一定会伴随着误差而在受光元件与发光元件的相对位置存在有偏差。为了克服该偏差，需要使受光区域扩散而确保大的空白或提高组合精度，由此将空白抑制在最低限度。

前者会因背景光量的增加而产生SN比下降，最大测量距离变短。另一方面，后者会使组合成本增加。在现状中，不存在可增加最大飞行距离并且降低制造成本的受光元件。因而，即使有大的制造偏差，也谋求能够增加最大测量距离的受光元件。

本发明的一方式是鉴于所述以往的问题点而完成的，其目的在于，能够实现适合脉冲光的照射区域的受光区域，并且实现能够大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件，由此，能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置，能够实现最大测量距离增加的廉价的光雷达装置。

解决问题的手段

本发明的一方式中的受光元件，其特征在于，通过利用成像光学元件对来自照射区域的反射光进行成像并由受光部接收从而对飞行时间进行计测，所述照射区域接收由脉冲光照射的对象物中的照射，所述受光部形成得比由所述对象物的照射区域IA反射并在该受光部中成像的投影部大，所述受光部中的、与所述投影部重叠的部分作为受光区域被激活。

本发明的一方式中的飞行时间测量装置，其特征在于，至少包含：脉冲发光元件、偏振分束器、成像光学元件、所述受光元件，所述脉冲发光元件将脉冲光按照所述偏振分束器及所述成像光学元件的顺序穿过而照射于对象物，来自所述对象物的反射光按照所述成像光学元件及所述偏振分束器的顺序穿过而在所述受光元件上成像，所述脉冲发光元件及所述受光元件分别配置于所述成像光学元件中的一方的焦点位置。

本发明的一方式中的飞行时间测量装置，其特征在于，至少包含：脉冲发光元件、准直透镜、偏振分束器、成像光学元件、所述受光元件，所述脉冲发光元件将脉冲光按照所述准直透镜及所述偏振分束器的顺序穿过而照射于对象物，来自所述对象物的反射光按照所述偏振分束器及所述成像光学元件的顺序穿过而在所述受光元件上成像，所述脉冲发光元件配置于所述准直透镜中的一方的焦点位置，所述受光元件配置于所述成像光学元件中的一方的焦点位置。

本发明的一方式中的飞行时间测量装置，其特征在于，至少包含：脉冲发光元件、准直透镜、成像光学元件、所述受光元件，所述脉冲发光元件使脉冲光穿过所述准直透镜而照射于对象物，来自所述对象物的反射光穿过所述成像光学元件而在所述受光元件中成像，所述脉冲发光元件配置于所述准直透镜中的一方的焦点位置，所述受光元件配置于所述成像光学元件中的一方的焦点位置。

本发明的一方式中的光雷达装置，其特征在于，具备所述飞行时间测量装置。

发明效果

根据本发明的一方式，可起到如下效果：实现适合脉冲光的照射区域的受光区域，并且实现能够大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件，由此，能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置，实现最大测量距离增加的廉价的光雷达装置。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式的光雷达装置的飞行时间测量装置具备的受光元件的结构的示意图。

图2为表示所述光雷达装置的整体结构的示意图。

图3为表示构成所述光雷达装置的飞行时间测量装置的结构的示意图。

图4的(a)～(d)为表示构成所述光雷达装置的飞行时间测量装置中的光照射区域与受光区域的关系的示意图。

图5为表示构成所述受光元件的受光部的SPAD的具体的构成的示意图。

图6为表示构成所述受光部的SPAD阵列的结构的示意图。

图7为表示所述受光元件的主要的建立流程的流程图。

图8为表示所述受光元件的详细流程且表示受光元件的不良SPAD除外工序的流程图。

图9为表示所述受光元件的详细流程且表示在受光元件中选择要激活的列及行的工序的流程图。

图10为表示所述飞行时间测量装置中的测量结果的图。

图11为表示所述飞行时间测量装置的受光元件中的受光强度分布的图。

图12为表示本发明的第一实施方式的光雷达装置的变形例1的结构的示意图。

图13为表示本发明的第一实施方式的光雷达装置的变形例2的结构的示意图。

图14为表示本发明的飞行时间测量装置具备的第二实施方式的受光元件的结构的示意图。

图15为表示所述受光元件中的构成受光部的SPAD阵列的结构的示意图。

图16为表示构成所述受光部的SPAD的结构的示意图。

图17为表示所述受光元件的不良SPAD除外工序的流程图。

图18为表示所述受光元件中选择要激活的SPAD选择的流程的流程图。

图19为表示所述光雷达装置的飞行时间测量装置中的受光元件的受光强度分布的图。

图20为表示本发明的第三实施方式的光雷达装置中的飞行时间测量装置的构成的示意图。

图21为表示本发明的第四实施方式的光雷达装置的飞行时间测量装置的示意图。

图22的(a)为表示所述光雷达装置中的脉冲发光元件的结构的主视图，(b)为表示所述光雷达装置中的脉冲发光元件的结构的俯视图。

图23为表示所述光雷达装置中的受光元件的结构的示意图。

图24为表示本发明的第四实施方式的光雷达装置的变形例的受光元件的结构的示意图。

图25为表示本发明的第五实施方式的光雷达装置的飞行时间测量装置的结构的示意图。

图26为表示所述光雷达装置中的受光元件的光照射区域与受光区域的关系的示意图。

图27为表示本发明的第六实施方式的光雷达装置中的飞行时间测量装置的构成的示意图。

图28为表示本发明的第七实施方式的光雷达装置中的受光元件的受光区域的示意图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

基于图1～图13对本发明的一实施方式进行说明，如以下所示。

基于图2对具备本发明中的第一实施方式的飞行时间测量装置10的光雷达装置1的结构进行说明。图2为表示本实施方式的光雷达装置1的结构的示意图。

光雷达装置1如图2所示具有：飞行时间测量装置10，其使脉冲光L1照射于对象物M，接收来自对象物M的反射光L2；控制/电源部20，其向飞行时间测量装置10供给电源，对脉冲光的照射和受光的时机进行控制；及箱体30，其对飞行时间测量装置10和控制/电源部20进行保持。

此外，光雷达装置1使箱体30旋转，并包含驱动/接口部40，所述驱动/接口部40包含接口，所述接口向控制/电源部20供给电源，并传递与旋转有关的同步信号，将来自控制/电源部20的计测结果向外部输出。

图2所示的坐标轴在通常的用途中是指，Z轴为铅直方向，Y轴为脉冲光的照射方向、即测量对象方向，X-Y平面为水平面。

光雷达装置1为通过使飞行时间测量装置10旋转而水平方向地扫描脉冲光L1的装置，旋转角度也可以是360度、或像120度或者210度那样，也可以是恒定的范围。

接着，基于图3对所述光雷达装置1具备的飞行时间测量装置10的结构进行说明。图3为表示光雷达装置1中的飞行时间测量装置10的结构的示意图。

飞行时间测量装置10如图3所示包含：透镜50、1/4波长板51、偏振分束器60、脉冲发光元件70、受光元件80、及光学带通滤波器68。

透镜50为成像光学元件。脉冲发光元件70的光射出部和受光元件80的受光部配置于透镜50中的一方的焦点位置。透镜50对于脉冲光L1作为准直透镜发挥作用，另一方面，对于来自远方的反射光L2作为向受光元件80聚集反射光L2的成像光学元件发挥作用。脉冲发光元件70为发出沿Z轴方向的直线偏振的脉冲光L1的元件。偏振分束器60为相对于Z轴倾斜45度并在与X轴平行的面具有边界面的立方型，并透射从脉冲发光元件70发出的Z轴方向上的直线偏振光。1/4波长板51将沿Z轴方向直线偏振的光改变为圆偏振。因而，脉冲光L1从透镜50作为圆偏振的大致平行光向对象物M照射。来自对象物M的反射光L2通过透镜50聚集，并通过偏振分束器60使沿X方向直线偏振的成分向受光元件80聚集。在反射光L2圆偏振的情况下，利用1/4波长板51改变为X方向的直线偏振，因此偏振分束器60的反射损失少。另外，在本构成中，作为成像光学元件使用透镜50，但未必限于此，即使是离轴反射镜那样的反射镜，也能够与成像光学元件同样地构成。

飞行时间测量装置10也可以在透镜50的外侧具有用于防止雨滴、泥、灰尘等障害物的附着的透明的罩部等罩盖。所述罩盖也可以具有对无助于距离测量的可视光等光进行截止的过滤器功能。除这样的作为保护成像光学元件的窗的罩部以外，优选不包含反射镜等的其他光学元件。为了防止由反射引起的光量的下降、偏振状态的变化。但是，在后述的变形例1及变形例2中，示出使用扫描用的镜面的构成，但例外的是它们是为了不使用旋转机构而进行扫描所必须的部件。此外，扫描用的镜面通过使用反射率高的高精度的镜面，能够将光量的下降抑制在最小限度。

作为脉冲发光元件70，在使用端面发光激光芯片的情况下，与Z轴平行地设置发光层面，沿Y轴方向设置发光光轴。端面发光激光芯片与发光层平行地直线偏振，因此通过这样的配置，能够沿Z轴方向直线偏振。与Z轴方向的发散相比，从端面发光激光芯片发出的光在近场处，X轴方向的发散大。

作为脉冲发光元件70，与使用面发光激光芯片的情况也同样，将直线偏振的面发光激光芯片设置为偏振方向与Z轴平行。

如图2所示，优选在受光元件80的前面设置光学带通滤波器68。通过添加将脉冲光L1的波长设为透射带的中心波长并具有几nm至几十nm的波长透射带宽的光学带通滤波器68，从而削减能够反射光L2内由与脉冲光L1不同的背景光产生的成分，能够提高SN比。

根据图3所示的飞行时间测量装置10的结构，能够构成为将透镜50共用于光的照射和受光这双方且通过使用偏振分束器60而使脉冲光L1和反射光L2穿过同一光路上。对于光照射，能够大致直接照射脉冲发光元件70的直线偏振的光，因此光的损失少。即使相对于反射光，来自对象物M的反射光L2是与脉冲光L1相同的圆偏振的情况下，损失少。此外，通过共用透镜50，能够减少大的透镜，能够降低成本。而且，偏振分束器60设置于透镜50的后方(与对象物M相反方向)，因此能够使用直径比透镜50的直径小的尺寸的偏振分束器。其结果为能够降低成本。

另外，未必需要1/4波长板51。在不设置1/4波长板51的情况下，脉冲光L1直线偏振，接收的反射光L2具有与脉冲光L1不同的直线偏振。因而，受光强度会因对象物M的反射特性而改变，但本发明的一方式中的效果不变。

(脉冲发光元件)

脉冲发光元件70为半值宽度为1nsec至几百nsec程度的脉冲宽度发光的元件。脉冲的峰值功率为几W至几百W。发光波长能够根据用途确定，但优选为波长700nm至1000nm程度的红外线。

由此，由于人的眼睛看不见，因此在不成为障碍方面，具有越是长波长对动物的眼睛的安全性越高的优点。此外，发光波长越长，背景光强度也越会下降，但特别是940nm至950nm附近的波长会因空气中的水分对太阳光的吸收而强度下降，因此是优选的。此外，发光波长为1000nm以下，具有能够将廉价的硅元件用于受光部的优点。对于硅元件，波长越短，量子效率越提高，因此考虑到所述那样的背景，最优选900nm至950nm附近。

脉冲光L1的远方的截面形状实际上根据发出激光的区域的大小即发光区域的形状确定。因此，端面发光激光芯片为，相对于发光层平行方向上长且垂直方向上短的接近椭圆形的形状。另一方面，对于面发光激光芯片，脉冲光L1的远方的截面形状根据多个激光发光单元的配置形状确定，也可是圆形、正多边形、长方形等各种形状。

脉冲发光元件70发出的光需要强度以不减少的方式到达远方，必须尽量降低发散。远方的脉冲光L1的发散为，脉冲发光元件70的发光区域的大小越大其越大，因此优选发光区域小。在此，发光区域的大小是指，近场观察到的发光区域的最大直径P。

端面发光激光芯片的发光区域为，相对于发光层平行方向上长且垂直方向上短，其结果为，最大径P为相对于发光层平行方向的长度，通常大体与脊部宽度相等。当将相对于发光层垂直方向的发光区域的大小设为U时，发光区域的纵横比P/U为P/U>>1。

对于面发光激光芯片，在发光区域包含多个激光发光单元的情况较多，因此并不是表示各激光发光单元的发光部的大小的孔径的尺寸，多个激光发光单元整体的最大径为发光区域的大小P。对于面发光激光芯片，通常P/U～1。

脉冲发光元件70优选为，连同发光的激光芯片一起包含对其进行驱动的驱动电路。用于其发光的电源从控制/电源部20供给，发光前的充电工作、发光工作的时机也由控制/电源部20控制。

(透镜)

透镜50优选为，为了测量至远方而焦点距离f长。当焦点距离f长时，能够降低脉冲光L1的发散，能够提高远方的光照射强度。此外，当焦点距离f长时，透镜50的附近的脉冲光L1的口径变大，因此每单位面积的光强度降低，易于满足作为激光设备的安全基准的等级1条件。结果为，能够提高脉冲光的峰值功率，能够实现进一步到远方的测量。

而且，透镜50优选为，开口直径大。当透镜50的开口直径大时，透镜50的聚集能力提高，能够有效聚集来自远方的反射光L2。另外，在图2中，在透镜50与偏振分束器60之间只有1/4波长板51，因此成为飞行时间测量装置10的Y轴方向的长度与焦点距离f的长度对应地变长的构成。但是，也可以通过使透镜50与偏振分束器60之间的光路弯折，以缩短飞行时间测量装置10的Y轴方向的长度为目的，在透镜50与偏振分束器60之间配置镜面。

在本构成中，将透镜50用作作为照射光的脉冲光L1的准直透镜，另一方面，通过将透镜50用作成像光学元件而使反射光L2聚集于受光元件。

当将脉冲发光元件70的发光部的大小设为P，将从发光部发出的光的角度分布的半值宽度设为θ时，大体上以下的关系成立。但是，受光部的大小Q为，与发光区域的大小P同方向的受光部的长度。

透镜50的附近的脉冲光L1的直径：

从透镜50到远方的距离L的对象物M的脉冲光L1的照射区域IA的直径：

照射区域IA通过透镜50投影在受光部上的投影部PA的直径：

另外，括号内的数值为半值宽度θ＝10度，焦点距离f＝75mm，发光区域的大小P＝0.2mm，距离L＝100m的情况下的值。对于远方，能够无视的第二项，因此

在此，基于图4的(a)～(d)对光照射区域与受光区域的关系进行说明。图4的(a)～(d)为表示飞行时间测量装置10中的光照射区域与受光区域的关系的示意图。

为了提高反射光L2的受光信号强度，如图4的(a)所示，必须使受光元件80的实际的受光区域RA重合于投影部PA。不过，如图4的(a)所示，在受光区域RA的大小与发光区域的大小P大致相等的情况下，当脉冲发光元件70的中心或受光元件80的中心配置为，在互不相同的方向上与透镜50的光轴偏移时，如图4的(b)、(c)所示，在投影部PA与受光区域RA之间产生偏移。其结果为，脉冲光L1的反射光相对于背景光的反射光减少，SN比下降，最大测量距离缩短。如图4的(d)所示，当相对于投影部PA增大受光区域RA时，即使受光***与照射***的光轴稍微偏移，也能够接收光。不过，当增大受光区域RA时，到未照射有脉冲光L1的对象物M为止包含于受光区域RA，接收不需要的背景光，SN比下降，最大测量距离不会增加。对于针对该课题的对策，在后述的受光元件80的栏中进行说明。

(偏振分束器)

在本实施方式中，如图3所示，记载了偏振分束器60为，通过粘贴两个直角棱镜，在接合面形成多层电介质膜的立方型。不过，偏振分束器60并不限定于立方型，也可以是板型。在立方型的情况下、只要是入射光的P偏振(图3中为Z轴方向的偏振)透射接合面，并反射S偏振(图3中为X轴方向的偏振)的通常的偏振分束器即可。偏振分束器60优选为，尽量设置为远离透镜50。根据图2可知，越远离透镜50，越能够缩小偏振分束器60的大小。

(受光元件)

基于图1对本实施方式中的受光元件80的结构进行说明。图1为表示光雷达装置1中的受光元件80的结构的示意图。

如图1所示，受光元件80包含受光部81、列选择电路91、行选择电路92、总和电路93、ToF计测单元94、控制电路95、及存储器96。

受光部81由呈n行m列的阵列状配置的受光检测元件即SPAD(Single PhotonAvalanche Diode)(i,j)构成。受光部81构成为，比照射区域IA的透镜50向受光元件80上投影的投影部PA大，即使在脉冲发光元件70与受光元件80的设置位置相对地向不同的方向偏移的情况下，投影部PA滞留在受光部81内。通过仅对与投影部PA重叠SPAD(i,j)进行激活，即使位置偏移也能够总是以所需最低限的SPAD(i,j)覆盖投影部PA。因而，不会接收不需要的背景光，能够将SN比保持得较高，能够避免最大测量距离减少。

在本实施方式中，通过使用形成于Si基板上的SPAD(i,j)，能够容易地制造大规模的阵列，因此没有大成本的增加。例如，端面激光芯片的发光区域为200μm×10μm程度，在图3的结构中，投影部PA的大小也成为同程度。在纵方向及横方向中的任一方向上将位置偏移均设为±100μm，受光部81的大小为400μm×210μm程度。这与Si-LSI的通常的大小的几mm相比，充分小。

此外，对于本实施方式那样的扫描型的飞行时间测量，有时必须通过一次发出的脉冲光L1实施飞行时间测量。无法对与许多脉冲光L1有关测量结果进行相加。因而，照射区域IA的脉冲光L1的强度与背景光相比充分强烈，受光元件80检测到的光子数多。在这样的状况下，与配置少数大的SPAD的情况相比，优选配置许多小的SPAD。这是由于一个SPAD在一次受光后，在不灵敏时间(Daed time)(10nsec～100nsec)内无法实施不同的受光。理想的是每1个SPAD在不灵敏时间接收的平均光子数比1个小。因而，如图1所示，呈阵列状配置许多SPAD适于这样的扫描型的飞行时间测量装置10。

受光部81的形状能够根据投影部PA的形状和应容许的位置偏移量自由地改变。例如，在端面发光激光的情况下，发光区域为椭圆形，投影部PA的形状也为椭圆形，因此优选图4所示的长方形的形状或椭圆形的形状。发光区域为接近圆形的面发光激光，投影部PA也接近圆形，因此优选四边形或圆形。在图4中，如果左右方向的上下方向的位置偏移变大的可能性变高，则还能够延长上下方向的长度。

此外，优选与投影部PA重叠的SPAD(i,j)的个数尽量多，优选至少50个以上，进一步优选100个以上。

受光元件80在受光部81内的SPAD(i,j)内作为用于选择并激活与投影部PA重叠的行及列的电路，具有列选择电路91及行选择电路92。SPAD(i,j)通过列选择线Cj与列选择电路91连接，通过行选择线Ri与行选择电路92连接。在受光部81中，只有与激活的列选择线Cj及行选择线Ri连接的SPAD(i,j)被激活，对要入射的光子进行感测。不过，不对其他SPAD(i,j)进行感测，因此完全无助于测量。因而，能够避免感测多余的背景光。

SPAD(i,j)通过列信号线OCj与列计数器CTj连接。列计数器CTj为，对连接SPAD(i,j)感测光子时产生的脉冲数进行相加的二进制计数器，在测量期间j列的SPAD感测到的光电数的和作为乘法值Nj输出。列计数器CT1～CTm与总和电路93连接，总和电路93的输出与ToF计测单元94连接。当测量期间结束时各个列计数器CTj的输出被读出至总和电路93。总和电路93对各列计数器CTj的输出的总和ΣNj＝N1+N2+····Nm进行计算，将结果向ToF计测单元94输出。该切换读出时，列计数器CT1～CTm及总和电路93复位。

在从脉冲光L1的发光起的每恒定时间ΔT，重复所述工作，各时间带的ΣNj按照时间序列蓄积于ToF计测单元94。如果将第一工作(l为0至lm的整数)的ΣNj设为N(l)，则N(l)为，通过脉冲发光在从经过时间T＝ΔT·l起的恒定时间ΔT的期间受光部81检测到的光子数。Tm＝ΔT·lm最长飞行时间、Tm·c/2(c：光速)成为可测量的最大距离。ToF计测单元94根据记录的N(l)对飞行时间进行计算。关于计算方法将在下文中叙述。

在本实施方式中，在每列设置列计数器CTj，但也可以在多个每列设置二进制计数器。但是，在利用一个二进制计数器对许多列的输出进行计数的情况下，产生漏数的可能性提高，因此必须构成为根据各列的计数量，将脉冲的漏数抑制在最小限度。

此外，列计数器CTj按照每恒定时间ΔT，对总和电路93清除计数结果并复位，进入下一个计数。因此，有时会产生中断计数的时间带。该系数中断时间优选为极短。因此，例如，想到了对列计数器CTj附加用于蓄积计数结果的缓冲器。由此，即使使计数器部分复位，也能够保持缓冲器的内容。因此，如果采用总和电路93从该缓冲器读出计数结果并在读出结束后使计数器的内容与缓冲器的内容同步的构成，计数器的复位工作的时间成为中断时间。

或者，设置2系列的计数器，按照每ΔT切换使用该计数器，从而实质上能够将中断时间设为零。另外，按照每规定的时间对激活的SPAD(i,j)的光子检测数进行计数的电路构成，无需限于利用图1那样的二进制计数器按照每列进行统计，从而取得所有的二进制计数器的总计的构成。如果是按照时间序列求取激活的SPAD(i,j)的光子检测数的总计的电路构成，则也可以是任意的构成。

受光元件80包含进行以上那样的受光元件80的各种功能的执行、及其时机控制的控制电路95。控制电路95也可以包含CPU单元、RAM、非易失性存储器等存储器96。

接着，基于图5及图6对构成受光部81的SPAD的具体的构成进行说明。图5为表示构成受光部81的SPAD的具体的构成的示意图。图6为表示构成受光部81的SPAD阵列的结构的示意图。

作为SPAD阵列的要素的SPAD(i,j)如图5所示包含光电二极管PD、晶体管Tr、脉冲输出电路81a。行选择线Ri向光电二极管PD供给电源。在晶体管Tr的栅电极连接有列选择线Cj，行选择线Ri与电源连接，仅列选择线Cj被激活的SPAD(i,j)成为光子检测模式。在本实施方式的SPAD(i,j)中，采用非能动淬灭方式，晶体管Tr的ON电阻兼用作淬灭用的电阻。在能动淬灭的情况下，成为不同的电路构成。

脉冲输出电路81a为，在光电二极管PD检测到光子的情况下，将恒定时间幅的脉冲输出至OCj上的电路。此外，在图5中，将晶体管Tr配置于光电二极管PD的GND侧，但也可以将晶体管Tr配置在光电二极管PD与高电压电源之间。而且，并不限定于晶体管TrNMOS(N-metal-oxide-semiconductor)，也可以是PMOS(P-metal-oxide-semiconductor)。

行选择电路92如图6所示例如包含：将SPAD的电源VSPAD向各行选择线Ri连接的开关SW1～SWn和对开关SWi进行控制的电路。行选择电路92能够利用任意的组合将开关SWi设为导通。虽未图示，但也与列选择电路91同样地，包含对任意的列信号线Cj进行激活的开关和其控制电路。

在图5所示的SPAD(i,j)的电路中，晶体管Tr由NMOS-FET(field-effecttransistor：电场效果晶体管)构成，因此列信号线Cj被设定为H电平时，SPAD(i,j)被激活。

应激活的SPAD(i,j)的选择基于图7～9所示的流程来实施。图7为表示受光元件80的主要的建立流程的流程图，图8及图9为表示受光元件80的详细流程的流程图。

如图7所示，实施组合飞行时间测量装置10(S1)、脉冲发光元件70的发光测试(S2)、受光元件80的测试(S3)、及不良SPAD的确定(S4)。另外，S1～S4的工序的顺序也可以不同。在S2的脉冲发光元件70的发光测试中，对脉冲发光元件70是否像设计那样发出脉冲光L1进行测试。在S3的受光元件80的测试中，受光元件80独立于各个SPAD的检测特性而单独地对其他电路是否正常工作进行测试。即，除对脉冲光L1的脉冲宽度、中心波长、波长分布及发光功率等脉冲发光元件70其本身的特性适当以外，对透射了偏振分束器60、1/4波长板51及透镜50后的脉冲光L1的照射方向、与照射方向垂直的面内的光强度分布是否适当等进行评价。

对于S4的不良SPAD的确定，主要对黑暗时的SPAD特性进行评价。详细而言，基于图8来实施。图8为表示受光元件80的不良SPAD除外工序的流程图。

如图8所示，当完成飞行时间测量装置10的组合时(S11)，接通电源(S12)。接下来，作为初始设定，表示选择行的i设定为1，并且所有的G(j)设定为0(S13)。在此，G(1)～G(m)为1比特的存储器，如果G(j)＝0则表示能够使用j列，另一方面，如果G(j)＝1则表示不能够使用j列。接下来，利用行选择电路92使开关SWi导通(闭合)(S14)。

接着，在S15至S19中，示出依次测试从选择列编号1到选择列编号m的循环。具体而言，首先，对选择列编号1进行选择(S15)。如果G(j)＝0(S16)，则利用列选择电路91激活列选择线Cj(S17)。由此，SPAD(i,j)被激活，黑暗时的脉冲输出与CTj相乘(S18)，对相乘数DCj比设计值大或小进行判定(S19)。在相乘数DCj比设计值大的情况下，无法使用SPAD(i,j)，因此设定为G(j)＝1(S21)。另一方面，如果比设计值小，则没有问题，则使选择列编号j加1(S20)，返回S16。

当利用S15至S21的循环针对选择行编号i测试所有选择列编号时，使选择行编号i加1(S22)，为了向下一个选择行编号过渡，返回S14。在选择行编号i比n大的时间点(S23)，测试结束(S24)。

在本构成中，在即使选择列编号j为暗计数数多1个的SPAD(i,j)的情况下，设定为不使用选择列编号j整体。这样的一系列的流程由控制电路95来控制。当存在有暗计数数多的SPAD时，相当于列的信号数增加，因此存在有无法与由反射光L2的入射产生的信号进行区别的可能性。因而，暗计数数的测试、即图7所示的不良SPAD的确定(S4)需要在受光列的确定(S5)及受光行的确定(S6)前完成。

接下来，基于图9说明对与投影部PA重叠SPAD(i,j)进行选择的图7所示的受光列的确定(S5)及受光行的确定(S6)。图9为表示受光元件80中对要激活的列及行进行选择的工序的流程图。

如图9所示，首先在将飞行时间测量装置10的电源接通后(S31)，基于根据所述不良SPAD的确定(S4)的结果获得的G(j)，仅针对满足G(j)＝0的选择列编号j，列选择电路91对Cj进行激活(S32)。行选择电路92使所有开关SWi导通(闭合)(S33)。在该状态下，对试验体照射脉冲光L1(S34)，接收反射光L2(S35)。此时，在被激活的选择列编号j的列计数器CTj中记录有由反射光L2产生的光子检测数。

在S36至S42中，读出列计数器CTj的结果，仅对存在有设计值以上的计数数的选择列编号进行选择。由此，能够去除反射光L2未到达的列。

具体而言，在S36中，初始设定为选择列编号j＝1，在S37中，路径选择列编号j仅选择不良SPAD的确定(S4)的测试。在S38中，读出列计数器CTj的计数数Nj，在S39中，在计数数Nj比设计值小的情况下，通过设为G(j)＝1而去除选择列编号j。S42中使选择列编号j加1(S41)，在选择列编号j为m以下的情况(S42)下，返回S37。如此，不会有暗计数数的异常且可选择能够感测反射光L2的选择列编号，G(j)记录有其结果。

接下来，对具有与投影部PA重叠的SPAD(i,j)的选择行编号i的选择进行说明。

首先，作为初始设定设定选择行编号i＝1，且将所有H(i)设定为0(S43)。在此，H(i)为，在选择行编号i接收反射光L2的基础上，记录有是否有效的存储器。如果H(i)＝0则有效，如果H(i)＝1则无效。

接下来，基于到此为止的测试获得的G(j)，对仅满足G(j)＝0的选择列编号j进行激活(S44)。

之后，在S45到S53的循环中，对可否按照每行由脉冲光L1接收反射光L2进行测试。具体而言，利用行选择电路92使选择的i行的开关SWi导通(闭合)(S45)，对试验体照射脉冲光L1(S46)，接收反射光L2(S47)。接下来，读出各列的列计数器CTj的乘法值Nj，利用总和电路93对ΣNj进行计算(S48)。并且，在S49中对ΣNj比设计值大或小进行判定。如果ΣNj比设计值小，则视作选择行编号i无助于反射光L2的受光，设定H(i)＝1(S50)。另一方面，如果ΣNj为设计值以上，则反射光L2有助于受光，因此保持H(i)＝0的状态，使选择行编号i加1(S51)，在选择行编号i为n以下的情况(S52)下，向S45跳跃。如果选择行编号i比n大(S52)，则测试结束(S53)。

如此，通过选择满足G(j)＝0的选择列编号j及满足H(i)＝0的选择行编号i，能够选择与投影部PA重叠的SPAD(i,j)组。G(j)及H(i)存储于存储器96。

接着，对由图1所示的ToF计测单元94实施的飞行时间(ToF)的确定方法的一个示例进行说明。

相对于来自图2及图3所示的飞行时间测量装置10的一次脉冲光L1的发光，根据脉冲光L1的发光，每ΔT计测到的反射光L2的测量值N(0)，N(1)，····N(lm)存储于图1所示的受光元件80的ToF计测单元94。

在本实施方式中，ΔT设定为脉冲光L1的脉冲宽度的例如一半。在此，N(l)的一个示例如图10所示。图10为表示飞行时间测量装置10中的测量结果的图。

如图10所示，N(l)的大半为由背景光产生的信号，超过由背景光产生的信号电平Nb的信号为来自对象物M的脉冲光L1的反射光L2。但是，测量值N(l)如图10所示依照泊松分布，因此需要注意偏差变大且对背景光的信号电平Nb进行确定。

背景光的信号电平Nb如下那样确定。即，首先求取N(l)的平均值[N]。对于泊松分布分散与平均值的平方根相等，因此背景光的信号电平Nb可成为[N]+α·√[N]。α为3～5程度的常数。在图10的示例中，[N]＝4.0，受光光子数的最大值“14”与α＝5对应。因而，通过将α较大得设定为5，能够避免由背景光产生的噪声，能够仅对来自对象物M的反射光L2进行检测。

另一方面，例如如果设为α＝3，则成为背景光的信号电平Nb＝11，无法去除受光光子数“12”及所述最大值“14”这两点，但对于脉冲光L1的反射光L2的信号强度变弱且受光光子数的信号强度只有“12”的对象物M，能够识别为对象物。因而，在即使稍微捕获噪声也能够广泛检测有可能是对象物的信号情况下，尽量排除有可能有噪声的信号而仅可靠地对对象物进行检测的情况下，变更α的值即可。如此，具有根据ToF计测单元94存储的一系列的N(l)，来决定背景光的信号电平Nb，将超过背景光的信号电平Nb的信号提取为对象物，求取其飞行时间的功能。在所述的说明中，对一次脉冲光L1进行了说明，但使多次脉冲发光的测量相乘，将其结果设为N(l)的情况也是相同的。

(控制/电源部、及驱动/接口部)

接着，对图2所示的控制/电源部20、及驱动/接口部40进行说明。

首先，驱动/接口部40使箱体30朝向规定的旋转角。并且，并与其同步地，控制/电源部20使飞行时间测量装置10脉冲发光，向对象物M照射脉冲光L1。与脉冲发光同时地，开始反射光L2的计测。

飞行时间测量装置10确定的飞行时间，经由控制/电源部20从驱动/接口部40连同旋转角的信息一起向外部发送。

另外，对于控制/电源部20及驱动/接口部40的详情，由于能够应用公知的技术，因此省略说明。

(效果的说明)

使用本实施方式中的光雷达装置1的飞行时间测量装置10，利用以下的条件及方法验证效果。

即，作为从飞行时间测量装置10中的脉冲发光元件70发出脉冲光L1的发光条件，设为发光波长905nm、峰值功率31W、脉冲宽度6nsec。脉冲发光元件70中的端面发光激光芯片的发光区域的大小为，P＝200μm，U＝10μm。近场的光的发散角度为，X方向25度，Z方向10度。

对于受光元件80的受光部81，在147μm×357μm的区域，将7μm角的SPAD配置21行×51列，总数1071个。在配置时，假定与受光元件80及脉冲发光元件70的各设计位置的相对的位置偏移，Z方向及X方向均大体为±50μm以内，如果处于该范围内，则能够以无灵敏度下降的方式进行测量的情况作为所需基准。

图5所示的SPAD的光电二极管PD的受光部为直径4.5μm的圆形，量子效率为15％。

此外，作为图3所示的光学带通滤波器68，使用透射带中心波长905nm，透射带宽45nm的干扰过滤器。透镜50为焦点距离75mm，F2.8(开口直径26.8mm)，透镜50穿过后的脉冲光L1的发散角为X轴方向±0.004度，Z轴方向±0.08度。偏振分束器60使用一边的长度15mm的立方型，其中心设置在距透镜5040mm的位置。受光元件80隔着光学带通滤波器68、1/4波长板51、及偏振分束器60，设置于透镜50的焦点位置。同样地，脉冲发光元件70隔着1/4波长板51、及偏振分束器60，设置于透镜50的焦点位置。另外，设置为脉冲发光元件70中的端面发光激光芯片的发光区域的中心位于透镜50的光轴上，但Z轴方向及X轴方向分别存在有几十μm的误差。同样地，设置为受光部81的中心位于透镜50的光轴上，但这也会产生几十μm的误差。这些误差为，根据基板的加工精度、芯片向基板的安装精度等而预想的误差。

作为验证方法，在组合飞行时间测量装置10后，实施从图7所示的S2到S4的工序。另外，SPAD(12，43)的暗计数数变大，因此不使用j＝43列。

接下来，在从飞行时间测量装置10远离100m的点，作为试验体放置白色的纸，朝向该纸照射脉冲光L1，实施图9的流程图所示的列、行的选择工序。另外，试验体的设置位置优选为尽量远方。如果可能的话，则优选靠近最大测量距离。通过如此设置，能够在最大测量距离附近确定有效的受光区域RA。该工序在暗处实施。

测量结果的示例如图11所示。图11为表示飞行时间测量装置10的受光元件80中的受光强度分布的图。另外，在图11中，为了的方便作图，对行与列的配置进行切换。此外，在图11中，使在飞行时间的时机测量到的受光强度正好相乘1000次，将最大值设为1，从而实施标准化。

在图11中如实线框所示，选择行编号i＝3～9，选择列编号j＝5～39作为受光区域RA是有效的。即，在受光区域RA有效的SPAD数为7×35＝245个，整体的107一个内的约为23％。另外，根据图11可知，不能够将稍微能检测反射光L2的SPAD全面地作为受光区域RA。反射光L2的信号比背景光明显强的SPAD设为受光区域RA，能够提高SN比。像本构成那样，在相对于椭圆形的投影部PA设定长方形的受光区域RA的情况下，有时角部的SPAD的反射光L2的信号变弱，但优选在大半的SPAD中，反射光L2的信号比背景光的信号大。

在图11中如单点划线框所示，相对于本来的设计中心为SPAD(i,j)＝SPAD(11、26)，实际的受光区域RA中心为SPAD(i,j)＝SPAD(6、22)，因此可知相对的位置偏移为，Z方向-35μm(＝5×7μm)，X方向-28μm(＝4×7μm)。在该例中，不良列j＝43不包含受光区域RA，因此完全没有不良列的影响。

相对于除43列以外的所有SPAD的受光信号数，所述有效的245个的受光信号数约为75％，因此利用有效区域捕捉脉冲光L1的反射光L2内的约3/4。此外，位于受光元件80的中心的、与受光区域RA同尺寸(7行，35列)的区域的受光信号数约为19％。

因而，像本构成那样，在不具有能够消除脉冲发光元件70与受光元件80的位置偏移的机构的情况下，会因位置偏移而使信号量下降至约1/4(＝19％/75％)。背景光的信号量不变，因此SN比也同样地下降至1/4，最大测量距离大幅下降。

另一方面，在总是使用总数1071个SPAD的情况下，脉冲光L1的反射光L2的信号为，如果位置偏移范围为±75μm以内，则能够总是确保本构成的排列的信号量。不过，在该情况下，背景光的反射光增加至4.4倍(＝1071/245)，因此SN比下降，最大测量距离变短。

将所述试验体放置于距飞行时间测量装置200m的位置，对飞行时间进行了测量的结果如图10所示。测量在7月的阳光灿烂的日子进行，背景光非常强。由背景光产生的光子计数数为最大14个，平均为4.0个。

该结果为，即使在200m的距离，也可获得与最大背景光信号相比充分大的信号。在重复测量中，来自试验体的信号为，平均26.7个，最大36个，最少16个。因而，作为本构成的最大测量距离，能够大体为200m。

不过，如所述那样，如果具有与本构成相同的受光区域，并不具有位置偏移补正机构，则背景信号量不变，脉冲光L1的反射光强度为1/4，因此最大测量距离为100m以下。此外，在将本实施方式的受光元件80的整个区域用作受光区域的情况下，预料反射光信号强度增加10％～20％程度，背景光强度为4.4倍，因此图10所示的背景光信号数增加至38个程度。因而，最大距离为130m～140m程度。

另外，当到对象物M的距离变短时，投影部PA以覆盖受光区域RA的方式扩大，而且受光光量与距离的平方成反比例增加，因此不会防碍飞行时间测量。

如以上所述，像本构成那样，将受光元件80的受光区域构成为包含远方的对象物M的脉冲光L1的照射区域IA投影于受光元件80上的投影部PA，当受光元件80与脉冲发光元件70的光轴在组合时偏移的情况下，仅激活受光元件80上的包含投影部PA的部分。该结果为，能够实现较高的SN比。由此，无需精密的定位，能够缓和飞行时间测量装置10的组合精度，因此能够提高生产效率，使组合成本下降。此外，通过总是仅利用供脉冲光L1的反射光L2到达的受光部81，能够实现较高的SN比，能够大幅增加最大测量距离。

〔变形例1〕

基于图12对本第一实施方式的光雷达装置1中的作为变形例1的光雷达装置1a的结构进行说明。图12为表示本第一实施方式中的变形例1的光雷达装置1a的结构的示意图。

如图12所示，光雷达装置1a在不是旋转机构且利用反射镜面对测量区域进行扫描这一点与光雷达装置1不同。但是，飞行时间测量装置10a具有与飞行时间测量装置10相同的功能。无需使箱体30a旋转，因此易于实现小型、轻量化、低功耗化。此外，反射镜面在能够进行二维扫描这一点是有利的。

详细而言，变形例1的光雷达装置1a具有：飞行时间测量装置10a，其对对象物M照射脉冲光L1，接收来自对象物M的反射光L2；控制/电源部20a，其向飞行时间测量装置10a供给电源，且对脉冲光L1的照射及反射光L2的受光的时机进行控制；镜面35，其向照射方向反射脉冲光L1；镜面驱动部36，其对朝向镜面35的方向进行控制；及箱体30a，其对上述部件进行收纳。

箱体30a具有透射脉冲光L1及反射光L2的窗。另外，窗也可以具有用于防止雨滴、泥、及灰尘等障害物的附着的透明的罩部等罩盖。此外，罩盖也可以具有截止无助于距离测量的可视光等光的过滤器功能。

在所述构成的光雷达装置1a中，反射光L2被镜面35反射，并到达飞行时间测量装置10a。控制/电源部20a包含对朝向镜面35的方向进行确定并对镜面驱动部36发出指示的功能。控制/电源部20a还包含将计测结果向外部输出的接口功能。坐标轴与所述图2同样。在镜面35以Z轴为旋转轴旋转的情况下，与所述光雷达装置1同样地，在X-Y面内进行一维扫描。除使镜面35绕Z轴的旋转以外，还绕与Z轴正交并与X轴成45度的轴旋转，也能够进行Z轴方向的扫描。

光雷达装置1a内的飞行时间测量装置10a与镜面35的位置关系，并不限定于图12，也能够匹配用途来确定。例如，使飞行时间测量装置10a的光轴与Z轴方向一致，对使镜面35绕Z轴的旋转和相对于Z轴的倾斜度进行控制，能够在X―Y面内覆盖360度，且在Z轴方向上以规定的角度振动，还能够对广泛的范围的区域进行测量。镜面35也可以是电镜，也可以是MEMS镜面。

光雷达装置1a能够实现适合脉冲光L1的照射区域IA的受光区域，能够大幅缓和受光元件80相对于脉冲发光元件70的定位精度，从而大幅增加最大测量距离，且采用可降低成本的飞行时间测量装置10a。由此、光雷达装置1a能够使最大测量距离增加，且能够降低生产成本。此外，光雷达装置1a能够进行二维扫描，并具有易于小型化的特征。

〔变形例2〕

基于图13对本第一实施方式的光雷达装置1中的作为变形例2的光雷达装置1b的结构进行说明。图13为表示本第一实施方式中的变形例2的光雷达装置1b的结构的示意图。

如图13所示，光雷达装置1b在不是旋转机构且利用多边形镜面对测量区域进行扫描这一点与光雷达装置1不同。但是，飞行时间测量装置10b具有与飞行时间测量装置10相同的功能。无需使箱体30b旋转，因此能够易于实现小型、轻量化、低功耗化。此外，多边形镜面在能够进行二维扫描这一点是有利的。

详细而言，变形例2的光雷达装置1b具有：飞行时间测量装置10b，其将脉冲光L1照射于对象物M，接收来自对象物M的反射光L2；控制/电源部20b，其向飞行时间测量装置10b供给电源，且对脉冲光L1的照射及反射光L2的受光的时机进行控制；多边形镜面35b，其使脉冲光L1向照射方向反射；镜面驱动部36b，其对多边形镜面35b的旋转进行控制；箱体30b，其上述部件进行收纳。

箱体30b具有透射脉冲光L1及反射光L2的窗。另外，窗也可以具有用于防止雨滴、泥、灰尘、等障害物的附着的透明的罩部等罩盖。此外，罩盖也可以具有截止无助于距离测量的可视光等光的过滤器功能。

在所述构成的光雷达装置1b中，反射光L2被多边形镜面35b反射，并向飞行时间测量装置10b到达。控制/电源部20b包含对多边形镜面35b朝向的方向进行确定，对镜面驱动部36b发出指示的功能。控制/电源部20b还包含将计测结果向外部输出的接口功能。坐标轴与所述图2同样。多边形镜面35b的镜面的倾斜角恒定，在以Z轴为旋转轴旋转的情况下，与所述光雷达装置1同样地，在X-Y面内进行一维扫描。将多边形镜面35b的各镜面相对于Z轴的倾斜角度设定为不同的角度，从而能够利用在Z轴方向上不同的多个角度进行水平扫描。

光雷达装置1b内的飞行时间测量装置10b与多边形镜面35b的位置关系并不限定于图13，能够匹配用途进行确定。

光雷达装置1b能够实现适合脉冲光L1的照射区域IA的受光区域，大幅缓和受光元件80相对于脉冲发光元件70的定位精度，从而能够大幅增加最大测量距离，且采用可降低成本的飞行时间测量装置10b。由此、光雷达装置1b能够使最大测量距离增加，且降低生产成本。此外，光雷达装置1b能够进行二维扫描，具有易于小型化的特征。

如此，在本实施方式中的受光元件80中，利用作为成像光学元件的透镜50使来自照射区域IA的反射光L2成像并由受光部81接收从而对飞行时间进行计测，所述照射区域IA接收由脉冲光L1照射的对象物M中的照射。并且，受光部81形成为，比由对象物M的照射区域IA反射并在受光部81中成像的投影部PA大，受光部81中的、与投影部PA重叠部分作为受光区域被激活。另外，激活是指，能够感测要入射的光子状态。

由此，能够至少使对象物的照射区域在受光部中成像，并且即使在受光元件与发光元件之间存在有包含光轴的相对位置的偏移也能够在受光部中成像。

此外，在本实施方式的受光元件80中，受光部81中的、与投影部PA重叠的部分作为受光区域被激活。该结果为，仅将对象物M的照射区域IA作为测量对象，因此能够稍微提高相对于背景光的强度比，进而能够避免最大测量距离减少。

因而，能够实现如下受光元件80：能够实现适合脉冲光L1的照射区域IA的受光区域，能够大幅缓和受光元件80相对于脉冲发光元件70的定位精度。

此外，本实施方式中的飞行时间测量装置10、10a、10b至少包含脉冲发光元件70、偏振分束器60、作为成像光学元件的透镜50、及受光元件80。此外，脉冲发光元件70使脉冲光L1按照偏振分束器60及透镜50的顺序穿过并照射于对象物M，来自对象物M的反射光L2按照透镜50及偏振分束器60的顺序穿过并在受光元件80中成像。而且，脉冲发光元件70及受光元件80分别配置在透镜50中的一方的焦点位置。

因此，能够利用透镜50使来自接收由脉冲光L1照射的对象物M中的照射的照射区域IA的反射光L2可靠地成像并由受光部81接收。因而，能够实现适合脉冲光L1的照射区域IA的受光区域并且能够大幅缓和受光元件80相对于脉冲发光元件70的定位精度的受光元件80，由此能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置10、10a、10b。

此外，本实施方式中的光雷达装置1、1a、1b分别具备飞行时间测量装置10、10a、10b。由此，可起到能够防止在光雷达装置1、1a、1b的最近产生盲点，且能够实现测量至远距离的光雷达装置的效果。此外，能够提供一种不受制造偏差左右，而能够增大最大测量距离的光雷达装置1。另外，关于光雷达装置1、1a、1b的脉冲光L1及反射光L2的扫描机构，并不限于旋转机构、镜面，即使使用采用了液晶偏转光栅的光束扫描装置那样的非机械的扫描方式，也能够享有同样的优点。

〔第二实施方式〕

基于图14～图19对本发明的一实施方式进行说明，如以下所示。另外，本实施方式的光雷达装置1c与第一实施方式的光雷达装置1相比，受光元件80c的结构不同，除此以外与第一实施方式相同。

(受光元件)

基于图14及图15对本实施方式中的受光元件80c的结构进行说明。图14为表示本实施方式的光雷达装置1c具备的飞行时间测量装置10c的受光元件80c的结构的示意图。图15为表示受光元件80c中的构成受光部81c的SPADc阵列的结构的示意图。

本实施方式的受光元件80c如图14所示，与所述第一实施方式的图1所示的受光元件80相比，SPADc(i,j)及其阵列构成、特别是行选择电路92c的结构不同。

具体而言，本实施方式的受光元件80c的阵列构成如图15所示，SPADc(i,j)与电源线VSPAD、行选择线Ri、列选择线Cj及列信号线OCj连接。即，如图16所示，本实施方式的SPADc(i,j)在所述第一实施方式中与图5所示的SPAD(i,j)相同，包含光电二极管PD、晶体管Tr、脉冲输出电路81a。本实施的方式中的SPADc(i,j)与所述第一实施方式的图5所示的SPAD(i,j)的大的差异点在于，在晶体管Tr的栅电极的控制法中使光电二极管PD进入检测模式。

详细而言，所述第一实施方式的受光元件80的受光部81如图5所示，相对于利用列选择线Cj直接控制SPAD(i,j)，在本实施方式的构成的受光元件80c的受光部81c中如图16所示，晶体管Tr的栅电极与存储电路M(i,j)连接，SPADc(i,j)根据存储电路M(i,j)的状态实施控制。

在第一实施方式中，各个SPAD(i,j)以行单位及列单位来选择，在本实施方式中，能够使用存储电路M(i,j)，单独地选择各个SPAD。

该结果为，在本实施方式中，与第一实施方式相比，能够实现细致的受光区域RAc的设定。即，在第一实施方式中，利用行选择线Ri向各SPAD供给电源，但在本实施方式中利用电源线VSPAD向各SPADc供给电源。该结果为，在本实施方式中，控制对SPADc进行激活的开关即晶体管Tr的存储电路M(i,j)，由行选择线Ri和列选择线Cj来控制。存储电路M(i,j)至少存储晶体管Tr的导通或断开即可，具有1比特的存储器即可。

以下，认为在存储电路M(i,j)为H状态时，晶体管Tr导通，在L状态时断开。

另外，存储电路M(i,j)的存储器为通常的SRAM，在电源接通时从外部存储器读入，也可以写入存储电路M(i,j)，也可以是非易失性存储器。在使用非易失性存储器的情况下，需要利用行选择线Ri和列选择线Cj实施易失性地控制的模式、和向非易失性存储器写入且根据写入的H/L状态控制晶体管Tr的模式。

向各存储电路M(i,j)的写入经由行选择线Ri和列选择线Cj来进行。例如，在初始状态下，所有存储电路M(i,j)为L状态。因此，如果行选择线Ri被激活时的列选择线Cj为H状态，则存储电路M(i,j)为H状态，如果不是H状态则维持L状态即可。因而，行选择电路92c及列选择电路91只要具有通常的解码器电路的功能即可。

如以上所述，本实施方式的受光元件80c与第一实施方式的受光元件80相比，选择了激活SPADc(i,j)的方法不同，仅对与投影部PA重叠的SPADc(i,j)进行激活这一点与受光元件80相同。因此，即使在投影部PA与受光区域RA之间存在有位置偏移，也能够总是以所需最低限的SPADc(i,j)覆盖投影部PA。

应激活的SPADc(i,j)的选择基本上，依照表示所述第一实施方式的图7所示的受光元件80的主要的建立流程的流程图。不过，在本实施方式中，不分开进行受光列的确定和受光行的确定，因此图7所示的受光列的确定(S5)和受光行的确定(S6)成为受光SPAD的确定。

基于图17对本实施方式的受光元件80c中的不良SPAD的除外工序进行说明。图17为表示受光元件80c的不良SPAD除外工序的流程图。另外，图17为与实施方式的图7的不良SPAD的确定(S4)相当的黑暗时SPADc的特性评价。

如图17所示，当光雷达装置1c的组合完成(S61)时，电源接通(S62)。接下来，作为初始设定，表示选择行编号的i设定为1(S63)。接下来，利用行选择电路92激活行选择线Ri(S64)。

接着，在S65至S74中，示出依次测试从选择列编号1到选择列编号m的循环。具体而言，首先，从选择列编号1中按顺序选择选择列编号j(S65)。由此，利用列选择电路91激活列选择线Cj(S66)。该结果为，SPADc(i,j)被激活，黑暗时的脉冲输出与CTj相乘(S67)，对相乘数DCj比设计值大或小进行判定(S68)。在相乘数DCj比设计值大的情况下，无法使用SPADc(i,j)，因此设定为K(i,j)＝1(S69)。另一方面，如果小则没有问题，因此设定为K(i,j)＝0(S70)。另外，K(i,j)为1比特的存储器，如果K(i,j)＝0，则表示能够使用SPADc(i,j)，另一方面，如果K(i,j)＝1，则表示不可使用SPADc(i,j)。之后。使选择列编号j加1(S71)，返回S66。

当利用从S64到S72的循环对选择行编号i测试所有列时，使选择行编号i加1(S73)，向下一个行过渡，返回S64。在选择行编号i比n大的时间点(S74)，结束测试(S75)。

在本构成中，仅对暗计数数多的SPADc(i,j)进行筛选，因此与不可使用列整体的第一实施方式相比能够抑制不良SPADc的影响。利用控制电路95控制以上那样的一系列的流程。

接下来，基于图18说明对与投影部PA重叠的SPADc(i,j)进行选择的流程、即包含图7所示的受光列的确定(S5)和受光行的确定(S6)的受光SPAD的确定。图18为表示在受光元件80c中选择要激活的SPAD的流程的流程图。另外，在图18的流程图中，试验体等的配置、测量条件与第一实施方式相同。

如图18所示，首先，在使光雷达装置1c的电源接通后(S81)，在初始状态中，表示选择行编号的i设定为1(S82)。并且，在表示选择列编号的j设定为1后(S83)，在从S84至S94的流程中，针对所有选择列编号j实施受光量的检查。

具体而言，基于图17的流程图中获得的K(i,j)，对于作为K(i,j)＝1的选择列编号j的SPADc，存在有暗计数不良，因此不实施受光量的检查，向S91跳跃。该判断工序为S84。

在S84后，利用行选择电路92c及列选择电路91，激活行选择线Ri和列选择线Cj(S85)。在该状态中，向试验体照射脉冲光L1(S86)，接收反射光L2(S87)。此时，在被激活的选择列编号j的列计数器CTj中，记录有反射光L2的光子检测数，因此读出列计数器CTj的计数数Lj(S88)。接下来，对计数数Lj是否比设计值小进行判断(S89)，在计数数Lj比设计值小的情况下，设为K(i,j)＝1(S90)。由此，能够去除反射光L2未到达SPADc(i,j)。

接下来，使选择列编号j加1(S91)，在选择列编号j为选择列编号m以下的情况(S92)下，返回S84。

如此，没有暗计数数的异常，选择能够感测反射光L2的列，在K(i,j)中记录其结果。当所有选择列编号j的检查结束时，使选择行编号i加1(S93)，只要选择行编号i为选择行编号n以下，则返回S83。

如以上所述，测量所有SPADc(i,j)的受光量，仅选出通过设计确定的值以上的受光量的某SPADc(i,j)。K(i,j)直接写入存储电路M(i,j)、或在蓄积于存储器96后每次电源接通时，写入存储电路M(i,j)。

所述的过程，确定测量区域的示例如图19所示。另外，在图19中，为了的方便作图，对行和列的配置进行切换。此外，在图19中，使在飞行时间的时机测量到的受光强度正好相乘1000次，将最大值设为1，从而实施标准化。在本实施方式中，将标准值为0.3以上的部分设为受光区域RAc(另外，包含一部分小于标准值0.3的SPAD可解释为，根据周围的分布来看，低的标准值中有偏差。)。在此，对于标准值0.3，将最大背景光的信号强度的约3倍的信号量选择为目标。如此，在受光区域的大半的SPAD中，优选反射光L2的信号明显比背景光的信号大。

在图19中，如白色方块所示，SPADc(4、10)及SPADc(4、41)为暗计数量大且不良的情况。此外，在图19中，如黑色圆圈所示，相对于最大受光量，仅将大体表示30％以上的受光量的SPADc(i,j)指定为受光区域RAc。在此，所述SPADc(4、10)处于受光区域RAc中，但相对于受光区域RAc中的SPAD数187个，缺失一个，影响是有限的。

而且，在图19中，受光区域RAc的中心从受光部的中心向行方向偏移56μm(＝7μm×8)，向列方向偏移77μm(＝7μm×11)。如此，通过仅选择受光量多的部位，可将受光区域RAc限定得较小，因此脉冲发光元件70与受光元件80c的位置偏移能够覆盖至更大的部位，这是本实施方式的优点。

另一方面，通过缩窄受光区域RAc，存在有SN比变差的可能性。在图19中，受光区域RAc所包含的SPAD数为188个，该个数约为第一实施方式的76％，背景光信号量以相同程度下降。在第一实施方式中，平均4.0个，最大14个，但在本构成中，平均3.0个，最大10个。

另一方面，来自放置于200m的距离的试验体的信号，相对于第一实施方式中平均26.7个，最大36个，最少16个，在本构成中，平均21.4个，最大30，最少13。

脉冲光的反射光信号约为80％，背景光量越减少其越不会减少。即使在本构成中，能够实现最大测量距离200m。该理由如图19所示，即使受光区域RAc偏向受光部81c的端部的情况下，在受光部81c的中心侧受光区域RAc增加，通过仅选择信号量多的SPAD，在抑制背景光信号的增加的同时，能够有效检测脉冲光L1的反射光L2。

如以上所述，在本实施方式的结构中，能够选择性地激活受光部81c的任意的SPADc(i,j)，因此能够将不良SPAD的影响抑制在最小限度，并且相对于受光元件80c与脉冲发光元件70的位置偏移，能够在广泛范围内进行应对。

〔第三实施方式〕

基于图20对本发明的一实施方式进行说明，如以下所示。另外，本实施方式中的光雷达装置1d的飞行时间测量装置10d相对于第一实施方式的光雷达装置1的飞行时间测量装置10，如图20所示成为光照射***与受光***不共有成像光学元件的构成。除此以外与第一实施方式相同。

基于图20对本实施方式中的飞行时间测量装置10d的结构进行说明。图20为表示本实施方式中的光雷达装置1d中的飞行时间测量装置10d的结构的示意图。

如图20所示，在本实施方式中的光雷达装置1d的飞行时间测量装置10d中，受光***具有受光透镜50d，照射***具有准直透镜52。此外，在受光透镜50d及准直透镜52的前方配置有偏振分束器60d及1/4波长板51d。

受光元件80d配置在受光透镜50d的焦点位置，另一方面，脉冲发光元件70d配置在准直透镜52的焦点位置。

利用该结构，能够使脉冲光L1d的光轴与受光的反射光L2d的光轴一致。在本构成中，对象物M上的脉冲光L1d的照射区域IAd由准直透镜52来控制，受光元件80d的对象物M上的受光区域RAd由受光透镜50d来控制。其结果为，相对于第一实施方式的飞行时间测量装置10，设计的自由度增加。

在此，当将脉冲发光元件70d的发光部的大小设为Pd，将从发光部发出的光的角度分布的半值宽度设为θd，将受光元件80d的受光部的大小设为Qd时，大体以下的关系成立。

飞行时间测量装置10d的附近的脉冲光L1d的直径：

到飞行时间测量装置10d的远方(距离L)的对象物M上的脉冲光L1d的照射区域IAd的直径：

投影于受光部的照射区域IAd的图像即投影部PAd的直径：

在第一实施方式中，焦点距离fd＝f，因此远方的对象物M的投影部PAd的直径，大致Pd相等，在本构成中焦点距离f≠fd，能够实现各种组合。

再者，形成SPAD的工艺的加工尺寸变大且一个SPAD的大小像第一实施方式那样无法小至7μm，例如，存在有只能缩小至15μm程度的情况。在一个SPAD的大小为15μm程度时，在第一实施方式的情况下，受光区域所包含的SPAD数为1/4。该结果为，保持该状态，则计测时的信号数减少，SN比下降。

因此，为了避免该事态而确保与第一实施方式同数的SPAD数，需要使受光部的大小也扩散至2倍，照射区域也设为2倍。为了将照射区域设为2倍，需要将脉冲发光元件70d的发光部的大小Pd设为2倍、或将焦点距离fd设为一半。通常，由于难以增大激光的发光区域，因此只要将准直透镜52的焦点距离fd设为一半即可。

相反，在为了提高脉冲发光元件70d的发光功率而使用具有更大的脉冲发光元件70d的发光部的大小Pd的面发光激光的情况下，通过增大准直透镜52的焦点距离fd，缩小照射区域IAd的大小，缩小投影部PAd的直径。

根据本实施方式的结构，即使脉冲发光元件70d的发光区域的大小与受光元件80d的受光部的大小的关系变化，也能够适当选择受光透镜50d的焦点距离、及准直透镜52的焦点距离。由此，能够将受光元件80d的受光部构成为比脉冲光L1d的照射区域IAd投影于受光元件80d上的投影部PA大。该结果为，在受光元件80d的光轴与脉冲发光元件70d的光轴偏移的情况下，也能够通过仅对受光元件80d上的投影部Pad进行激活，来实现较高的SN比。

由此，无需精密的定位且能够缓和飞行时间测量装置10d的组合精度，因此能够提高生产效率，降低组合成本。而且，通过仅有效利用供脉冲光L1d的反射光L2d到达的受光部，能够实现较高的SN比，能够大幅增加最大测量距离。

〔第四实施方式〕

基于图21～图24对本发明的一实施方式进行说明，如以下所示。另外，本实施方式中的光雷达装置1e的飞行时间测量装置10e与实施的方式1的光雷达装置1的飞行时间测量装置10相比，如图21所示，在脉冲发光元件70e包含多个发光部，受光元件80e包含多个受光部这一点不同。

基于图21及图22的(a)(b)对本实施方式中的飞行时间测量装置10e的结构进行说明。图21为表示本实施方式的光雷达装置1e中的飞行时间测量装置10e的结构的示意图。图22的(a)为表示飞行时间测量装置10e中的脉冲发光元件70e的结构的主视图。图22的(b)为表示飞行时间测量装置10e中的脉冲发光元件70e的结构的俯视图。

所述第一实施方式中的光雷达装置1为单沟道构成。因此，在提高分辨率方面是不利的。与此相对，本实施方式的主要目的在于，通过多沟道化并增加测量点来提高分辨率。

首先，作为多沟道化的情况，想到了使脉冲发光元件70e的发光部与受光元件80e的受光部一对一对应的情况。在该情况下，必须使与各发光部的光轴对应的受光部的光轴对齐。

再者，对于使单体的发光部的光轴与单体的受光部的光轴对应，需要微米级的精度的定位，需要非常多的劳力。越进行光雷达装置的小型化，该问题点越变成大的问题。改善该点也是本实施的方式的目的。

本实施方式的飞行时间测量装置10e的脉冲发光元件70e如图21所示，脉冲发光元件70e包含多个发光部，且受光元件80e包含多个受光部。

具体而言，如图22的(a)(b)所示，在本实施方式的飞行时间测量装置10e中，脉冲发光元件70e例如包含8个发光部78-1～78-8。但是，脉冲发光元件70e未必需要限定于8个发光部78-1～78-8，例如如果是2个以上，则也可以是任意数量。

详细而言，如图22的(a)所示，脉冲发光元件70e在N层71与P层73间具有发光层72。

N层71包含沉积在N型GaAs基板及其上的N型层。在N层71上，发光层72及P层73依次外延沉积，并形成有与各发光部78-1～78-8对应的脊部77-1～77-8、及P电极76-1～76-8。在N层71的背面形成有N电极75，在脊部77-1～77-8间覆盖有绝缘膜74。各脊部77-1～77-8以等间隔R相互平行地配置。

如图22的(b)所示，各脊部77-1～77-8的中心线与端面79F、79B正交。另外，端面79F为光照射方向。脉冲发光元件70e相对于照射***的光轴垂直于端面79F，且脊部77-1～77-8以平行的方式设置。

在此，在图21中，例示了发光部78-3处于脉冲发光元件70e的光轴上的情况，当将距发光部78-m(m为1～8中的任意整数)的光轴的距离设为Zm时，表示为Zm＝(m-3)·R。

该结果为，从发光部78-m发出的光，穿过偏振分束器60、1/4波长板51及透镜50e照射于对象物M。此时，来自透镜50e的光轴的光在Z轴方向上以互不相同的角度照射于对象物M。

当将从发光部78-m发出的脉冲光设为脉冲光L1-m，将脉冲光L1-m的行进方向与Y轴所成的角度设为Am时，存在有tan(Am)＝Zm/f的关系。各发光部78-m通过在对应的P电极76-m与共用的N电极75之间流通电流，从而进行发光。在此，假定依次发光。

优选脉冲发光元件70e包含各发光部78-m的驱动电路。另外，在图20中省略驱动电路。从控制/电源部20e供给用于其发光的电源，发光前的充电工作、发光工作的时机也由控制/电源部20e控制。

接着，受光元件80e的结构如图23所示。受光元件80e如图23所示，与脉冲发光元件70e同样地具有8个受光部81-1～81-8。各受光部81-m相互以等间隔R配置。各受光部81-m分别具有受光控制部82-m。受光控制部82-m对受光部81-m供给电源，对受光部81-m的输出信号进行放大，在加工后，向计测电路83传递。计测电路83求取每个各受光部81-m的飞行时间Tm，并向控制·IO·电源部84发送。向受光元件80e的电源供给及时机控制由控制/电源部20e来实施。另外，脉冲发光后的受光开始也可以通过从脉冲发光元件70e直接发送时机信号来进行控制。

在此，如图21所示，受光元件80e以受光部的中心线85与透镜50e的光轴平行的方式，相对于Z轴垂直设置。为了与图21所示的脉冲发光元件70e一对一对应，受光***的光轴的中心配置于受光部81-3的中心。在图23中，以受光部81-m的受光***的光轴的中心为基准的坐标Ym表示为Ym＝(m-3)·R。

如果将脉冲发光元件70e及受光元件80e形成为单片，则发光部78-m及受光部81-m的位置关系根据平版印刷技术精度来确定，因此能够以非常高的精度进行制造。在本实施方式中，无需以单独高精度设置各个发光部、受光部那样的小的部件，与个别的发光部、受光部相比，只要高精度地设置远比其大的脉冲发光元件70e、受光元件80e即可。因此，对于制造飞行时间测量装置10e容易数倍。特别是，在为了高分辨率化而将发光部、受光部的数量增加至16个、32个、64个的情况下，效果更加显着。

因而，在本实施方式的结构中，飞行时间测量装置10e的制造变容易，能够抑制不良的产生，能够以低成本进行生产。

另外，本实施方式的受光元件80e的各受光部81-m的结构与第一实施方式的受光元件80的受光部81的结构、或第二实施方式的受光元件80c的受光部81c的结构相同。受光控制部82-m与第一实施方式同样地，至少包含行选择电路92、列选择电路91。受光控制部82-m与第一实施方式同样地，也可以包含列计数器CTj、总和电路93、及关联的控制电路。

在本实施方式的受光部81-m中，对应的发光部78-m的对象物M的光照射区域IA-m比由透镜50e投影于受光部81-m上的投影部PA-m大，并且，仅对与投影部PA-m重叠的部分进行激活，能够进行实际的光检测。

因而，在脉冲发光元件70e及受光元件80e的设置时，脉冲发光元件70e及受光元件80e即使与设计位置稍微偏移，也能够利用受光部81-m对位置偏移进行补正。

另外，作为脉冲发光元件70e及受光元件80e，也可以分别配置多个图22及图23所示的一个装置。例如，能够通过串联两排具有图22所示的8个发光部的发光装置，用作具有合计16个发光部的脉冲发光元件。同时，能够通过串联两排具有图23所示的8个受光部的受光装置，用作具有合计16个受光部的受光元件。与使用一个各装置的情况相比，虽工序数为2倍，但不用开发具有16个发光部、受光部的装置且能够容易地制造具有2倍分辨率的脉冲发光元件、受光元件。

此外，为了能够实现这样的使用方法，优选从端部的脊部77-1及脊部77-8的中心到芯片的端部的距离为R/2以下，优选从端部的受光部81-1及受光部81-8的中心到芯片的端部的距离为R/2以下。

在本实施方式中，脉冲发光元件70e例如为，各脊部77-1～77-8的宽度为200μm，脊部的配置间距为R＝350μm，各发光部78-1～78-8的发光波长为905nm±1nm、及峰值功率为31W±1W，并利用脉冲宽度6nsee进行驱动。

此外，受光元件80e形成于硅基板，受光部81-1～81-8以与发光部的配置间距相同的R＝350μm配置。各受光部81-m为与第一实施方式的受光部81同样的结构。但是，配置间距为350μm，因此例如SPAD的配置数为21×43＝903个，受光部81-m的大小为147μm×301μm。受光控制部82-m包含第一实施方式的行选择电路92、列选择电路91及列计数器CTj。计测电路83包含总和电路93及ToF计测单元94的功能，控制·IO·电源部84包含控制电路95的功能。即，受光元件80e至少集成8个受光元件80的受光部81的功能，并共有ToF计测功能。受光部81-m能够分别将受光区域RA-m设定于各自的受光部81-m，所述受光区域RA-m覆盖由对应的发光部78-m产生的远方的对象物M的投影部PA-m。

在本实施方式中，作为图21所示的光学带通滤波器68，例如使用了透射带中心波长905nm及透射带宽45nm的干扰过滤器。透镜50e为焦点距离40mm及F1.8(开口直径22.2mm)。偏振分束器60使用一边的长度15mm的立方型，其中心设置于与透镜50e相距20mm的位置。受光元件80e隔着光学带通滤波器68、1/4波长板51及偏振分束器60设置于透镜50e的焦点位置。同样地，脉冲发光元件70e隔着1/4波长板51及偏振分束器60设置于透镜50e的焦点位置。透镜50e穿过后的脉冲光的发散角为0.29度程度。来自各发光部78-1～78-8的脉冲光L1-1～L1-8相对于Y轴方向，在Z轴侧分别以+1.0度，+0.5度，0度，-0.5度，-1.0度，-1.5度，-2.0度及-2.5度的偏转角释放。

各受光部81-1～81-8接收相对于所述脉冲光L1-1～L1-8的反射光L2-1～L2-8。发光部78-1～78-8按顺序发光，并与其对应地，受光部81-1～81-8依次接收光。因而，临时激活的发光部与受光部为一对。利用来自所述控制/电源部20的信号，对控制·IO·电源部84选择的受光部81-m从受光控制部82-m向各SPAD供给电源。

通过依次重复所述那样的测量，能够一次实施8点测量。在该情况下，Z轴方向的角度分辨率为0.5度。但是，该Z轴方向的角度分辨率(R/f(rad))能够通过透镜50e的焦点距离f以及发光部及受光部的各间距R来控制。例如，通过使用长的焦点距离f的透镜50e，能够缩小角度分辨率。

在本实施方式中，通过依次驱动8个沟道，能够实现与第一实施方式同等的最大测量距离。此时，位置偏移补正范围缩窄与削减受光部81-m的一方的边的长度相应的量，但即使有组合误差，也能够通过适当设定受光区域RA-m，从而最大测量距离也不会下降。

如此，本实施方式的光雷达装置1e具有用于提高角度分辨率的多个发光部及多个受光部，具有最大测量距离长且制造方法容易的特征。

在本实施方式中，脉冲发光元件70e的发光部78-m的配置间距恒定。该结果为，受光元件80e的受光部81-m的配置间距也恒定。不过，配置间距未必需要恒定，能够实施各种变更。例如，在视野的中心部，以提高分辨率并在周边部降低分辨率的目的，能够使相邻发光部的距离在脉冲发光元件70e的中央部中比周边部短。在该情况下，受光元件80e中的受光部81-m的坐标Ym必须与对应发光部78-m的坐标Zm相等。

另外，在本实施方式中，示出脉冲发光元件70e的发光部78-m与受光元件80e的受光部81-m一对一对应的情况，但也可以是1对2等的结构。例如，在欲使角度分辨率非常高的情况下，能够相对于发光部78-m设为受光部81-ma、81-mb、81-mc等。

〔变形例〕

作为本第四实施方式的变形例中的光雷达装置1f的结构，如图24所示，能够与受光部81f-1～8对应地，准备多个(图24中为8个)计测电路83f-1～8。

基于图24对本第四实施方式的变形例中的光雷达装置1f的结构进行说明。图24为表示本第四实施方式的变形例中的光雷达装置1f的受光元件80f的结构的示意图。

如图24所示，本实施方式的变形例中的光雷达装置1f的受光元件80f在受光部81f-1～81f-8及受光控制部82f-1～82f-8为多个(图24中为8个)这一点与受光元件80e相同。不过，计测电路83f-1～83f-8与受光部81f-1～81f-8对应地准备多个(图24中为8个)这一点不同。

即，受光部81f-m、受光控制部82f-m、计测电路83f-m具有与实施的方式1的受光元件80的受光部81、或第二实施方式的受光元件80c的受光部81c相同的功能，能够同时进行工作。在此，在本实施方式的变形例中，脉冲发光元件70f的外观与图22的(a)(b)相同，但能够使多个(本变形例中为8个)的发光部78f-1～78f-8同时发光。此外，受光部81f-1～81f-8也能够同时接收光。

在第四实施方式中，发光部受光部的对为一对一对地进行工作，但在本变形例中能够同时工作。由此，能够缩短测量时间。此外，通过增加测量次数，能够使测量结果相加，提高测量精度。

〔第五实施方式〕

基于图25及图26对本发明的一实施方式进行说明，如以下所示。本实施方式中的光雷达装置1g的飞行时间测量装置10g如图25所示，与第三实施方式的光雷达装置1d的飞行时间测量装置10d同样地，光照射***与受光***构成不共有光学元件的构成。即，受光***中有受光透镜50g，照射***中有准直透镜52g。不过，在本实施的方式中，在不使用偏振分束器60d，光照射***的光轴与受光***的光轴独立地配置这一点不同。

基于图25及图26对本实施方式中的光雷达装置1g的飞行时间测量装置10g的结构进行说明。图25为表示本实施方式中的光雷达装置1g的飞行时间测量装置10g的结构的示意图。图26为表示光雷达装置1g中的受光元件80g的光照射区域与受光区域的关系的示意图。

如图25所示，本实施方式的飞行时间测量装置10g不使用偏振分束器60d，光照射***的光轴与受光***的光轴独立地配置。另外，在本实施方式中，假定光照射***的光轴与受光***的光轴相互平行的情况进行说明。

例如，即使在设计阶段光照射***的光轴与受光***的光轴相互平行，也会在实际的飞行时间测量装置10g的制造阶段，因受光透镜50g、准直透镜52g、脉冲发光元件70g及受光元件80g的安装精度的偏差，而两光轴完全平行的可能性较少，还有两者交叉的情况。

在本实施方式中，即使有这样的偏差，也能够以高效率生产最大测量距离较大的飞行时间测量装置10g。此外，在本实施方式中，无需偏振分束器60d、1/4波长板51d，能够实现构造简略化，使制造成本下降。

如图25所示，例如，当将脉冲发光元件70g的发光部的大小设为Pg，将由发光部发出的光的角度分布的半值宽度设为θg，将受光透镜50g的光轴与准直透镜52g的光轴的距离设为D时，与第一实施方式及第三实施方式同样地以下的关系成立。

飞行时间测量装置10g的附近的脉冲光L1g的直径：

到飞行时间测量装置10g远方(距离L)的对象物M的脉冲光L1g的照射区域IAg的直径：

投影于受光部81g上的照射区域IAg的投影部PAg的直径：

在本实施方式中，为了光照射***的光轴与受光***的光轴不相互重叠，而投影部PAg的中心不位于受光透镜50g的光轴上，产生下述W的位移。

受光部81g中的照射区域IAg的中心与受光透镜50g的光轴的距离：

W＝D/L·f

在此，如果设为距离D＝30mm、距离L＝100m、焦点距离f＝75mm，则距离W＝22.5μm。因而，如果是远方的对象物M，则为第一实施方式、第二实施的方式中假定的位置偏移补正范围以下的大小，如果受光元件80g具有与受光元件80或受光元件80c同样的结构，则能够同样地增大最大测量距离。

不过，如图25所示，为了使距离与到对象物M的距离L对应地W变化，而需要短距离的对应策。能够在远方无视作为的第二项的因此投影部PAg的大小为，由脉冲发光元件70g的发光部的大小Pg与两个准直透镜52g及受光透镜50g的各焦点距离之比确定的常数Pg·f/fg。

另一方面，当距离L小时，第二项变大，因此投影部PAg的大小增加，并且其中心在X轴方向上移动距离W。因此，覆盖作为目标的最大测量距离的投影部PAg，并且在短距离侧的投影部PAg存在的方向上扩大受光部81g的受光区域RAg。由此，能够捕捉从远方到附近的对象物M。

相对于远方的对象物M，到投影部PAg以外的部分为止包含于受光区域，因此虽SN比稍微变差，但从远方到附近，能够利用一个受光元件80g进行计测。另一方面，相对于附近的对象物M，无法覆盖其投影部PAg整体，但由于是短距离，因此受光效率高。因此，即使是比较狭窄的受光区域，也能够获得充分的信号量。

赋予图25所示的投影部PAg的脉冲发光元件70g使用端面发光激光，并配置为发光层与X轴平行。在该配置中，在远方，如图26所示，投影部PAg显示出X轴方向长的椭圆状的形状。另一方面，在近距离投影部PAg沿X轴方向移动，因此能够减少受光区域的扩展。即，能够抑制SN比的变差，能够增加最大测量距离。

在将端面发光激光的发光层配置为与Z轴平行的情况下，无法较大得扩展受光区域，因此无法获得这样的效果。因而，脉冲发光元件70g的发光区域优选为，与配置有受光元件80g的方向平行地扩大。因此，优选将端面发光激光配置为发光层与X轴平行、或将面发光激光的发光区域的形状设为X轴方向上细长。

在飞行时间测量装置10g中，增加最大测量距离，另一方面，为了尽量测量至短距离，缩小光轴间的距离D是有效的，但使两个透镜间距离靠近受到限制。除此以外作为可能的对策，使准直透镜52g的焦点距离fg相对于受光透镜50g的焦点距离f尽量小。

例如如果设为f/fg＝2，则投影部PAg相对于远方的对象物M的大小为2倍，能够将近距离的投影部PAg的扩大抑制为一半。该结果为，能够抑制由受光区域RAg的扩展产生的SN比的下降。因而，优选准直透镜52g的焦点距离fg比受光透镜50g的焦点距离f小。

实际上，会因组合误差的方式，使投影部PAg相对于受光部81g的中心的相对的位置改变。此外，会因到对象物M的距离，使移动的方向也改变。因此，充分大地形成受光部81g，使受光区域至少覆盖远方的对象物M的投影部PAg，以包含近距离的对象物M的投影部PAg的一部分的方式进行扩展。由此，能够应对从远距离到近距离，并且能够实现最大测量距离较大的飞行时间测量装置10g。此外，能够使余量相对于制造误差扩散，能够降低制造成本。

〔第六实施方式〕

基于图27对本发明的一实施方式进行说明，如以下所示。本实施的方式中的光雷达装置1h的飞行时间测量装置10h如图27所示，能够组合第三实施方式中的光雷达装置1d的飞行时间测量装置10d、第四实施方式中的光雷达装置1e的飞行时间测量装置10e。

即，本实施方式的飞行时间测量装置10h与第三实施方式的飞行时间测量装置10d相比，无需使受光元件80h的受光部81h-m的配置间距Ra与脉冲发光元件70h的发光部78h-m的配置间距Rb相同这一点不同。由此，本实施方式的飞行时间测量装置10h能够提高设计的自由度。

基于图27对本实施方式中的光雷达装置1h的飞行时间测量装置10h的结构进行说明。图27为表示本实施方式中的光雷达装置1h的飞行时间测量装置10h的结构的示意图。

如图27所示，在本实施方式中的光雷达装置1h的飞行时间测量装置10h中，受光元件80h的受光部81h-m的配置间距Ra与脉冲发光元件70h的发光部78h-m的配置间距Rb不相同。

即，当将从脉冲发光元件70h的发光部78h-m发出的脉冲光设为脉冲光L1h-m，将脉冲光L1h-m的行进方向与Y轴所成的角度设为Am时，存在有tan(Am)＝Zm/fh的关系。Zm为发光部78h-m的中心的Z坐标，fh为准直透镜52h的焦点距离。

另一方面，以与Y轴所成的角度Am返回的反射光L2h-m成为Ym＝f/fh·Zm。该理由在于，受光元件80h的受光部81h-m的Y坐标为tan(Am)＝Ym/f的关系。

该结果为，Ra＝f/fh·Rb，通过调节受光透镜50h与准直透镜52h的值，能够相对于脉冲发光元件70h的发光部78h-m的配置间距，增大或减小受光元件80h的受光部81h-m的配置间距。

在第四实施方式中，为了缩小受光部而使Ra与Rb匹配，但位置偏移调节范围缩小。与此相对，在本实施方式的结构的情况下，如果设定为f/fh>1，则能够相对于Rb增大Ra，因此无需重新设计受光部。

本实施方式的受光元件80h的各受光部能够以如下方式构成受光区域：远方的对象物M的对应的脉冲光的照射区域包含投影于受光部上的投影部。因而，即使在具有用于提高角度分辨率的多个沟道的飞行时间测量装置10h中，受光元件80h的光轴与脉冲发光元件70h的光轴在组合时偏移的情况下，通过仅在受光元件80h上的包含投影部的部分设定受光区域，能够实现较高的SN比，能够大幅增加最大测量距离。

由此，无需精密的定位且能够缓和飞行时间测量装置10h的组合精度，因此能够提高生产效率，能够降低组合成本。而且，通过使受光透镜50h与准直透镜52g独立，能够变更受光区域与发光区域的间距，能够提高装置的设计自由度。

〔第七实施方式〕

基于图28对本发明的一实施方式进行说明，如以下所示。本实施的方式中的受光元件80i为与第二实施方式的受光元件80c的电路构成相同，只有工作方法不同。

即，在第一、二实施方式中，受光区域在飞行时间测量装置10、10c的制造阶段可毫无异议地确定，以后不假定变更。以下，利用与第二实施方式的对比进行说明。

在本实施方式中，如图28所示，具有多个受光区域RAi-1·RAi-2·RAi-3。受光区域RAi-1与受光区域RAc相同。受光区域RAi-2包含受光区域RAi-1，且为比受光区域RAi-1大的受光区域。受光区域RAi-3包含受光区域RAi-2，且为比受光区域RAi-2大的受光区域。受光区域RAi-1·RAi-2·RAi-3按该顺序扩大受光区域，能够接收更多的反射光L2i。在图28的示例中，相对于受光区域RAi-1，受光区域RAi-2约为11％，受光区域RAi-3能够接收多17％的反射光L2i的信号。

此外，在本实施方式中，能够根据状况切换并使用受光区域。例如，在太阳光明媚的白天期间，通过将受光区域RAi-1用作受光区域而仅激活反射光L2i比背景光明显强的SPAD，能够提高SN比，能够增加白天期间的最大测量距离。此外，在背景光几乎没有的晚上期间，通过将受光区域RAi-3用作受光区域，对更多的反射光L2i的信号进行计测，能够增加晚上期间的最大测量距离。受光区域RAi-3与受光区域RAi-1相比信号量多17％，因此即使距离增加8％也能够对相同的信号量进行计测。因此，与使用受光区域RAi-1的情况相比，能够将最大测量距离增加约8％。

所述的受光区域的切换为，在存储器96中预先存储多个受光区域的数据，控制电路95基于选择的受光区域的数据写入各SPADi(i,j)的存储电路M(i,j)“H”或“L”的数据即可。受光区域的选择也可以根据时刻、周围的状况，从外部***对受光元件80i指示要使用的受光区域。或者，也可以通过受光元件80i对来自受光区域外的SPAD的输出进行测量，进行白天期间与晚上期间的区别，对受光区域进行切换。

本实施方式的受光元件80i的受光部能够以如下方式构成大小的不同的多个受光区域：远方的对象物M的对应的脉冲光L1的照射区域包含投影于受光部上的投影部。因而，即使在飞行时间测量装置10i中，在受光元件80i的光轴与脉冲发光元件70i的光轴在组合时偏移的情况下，通过仅在受光元件80i上的包含投影部的部分设定受光区域，能够实现较高的SN比，能够大幅增加最大测量距离。

由此，无需精密的定位，能够缓和飞行时间测量装置10i的组合精度，因此能够提高生产效率，能够降低组合成本。而且，通过根据周围的明暗切换受光区域，能够与白天期间相比进一步增加黑暗时的最大测量距离。由此，能够进一步提高光雷达装置1i的性能。

另外，此次公开的实施方式及变形例的所有点为例示并应认为其不用于制限性地解释。本发明的一方式中的范围通过权利要求书示出并不是所述的说明，并意于包含与保护范围均等的意思及范围内的所有的变更。

〔总结〕

本发明的方式1中的受光元件80的特征在于，利用成像光学元件(透镜50)使来自照射区域IA的反射光L2成像并由受光部81接收从而对飞行时间进行计测，所述照射区域接收由脉冲光L1照射的对象物M中的照射，所述受光部81形成得比由所述对象物M的照射区域IA反射并在该受光部81中成像的投影部PA大，所述受光部81中的、与所述投影部PA重叠的部分作为受光区域被激活。另外，激活是指，能够感测要入射的光子的状态。

对于飞行时间测量装置的组合，一定伴随着误差，而受光元件与发光元件的相对位置存在有偏差。因此，在本发明的一方式中的受光元件中，受光部形成得比对象物的照射区域在受光部中成像的投影部大。由此，至少能够使对象物的照射区域在受光部中成像，并且即使在受光元件与发光元件之间包含光轴的相对位置的偏移也能够在受光部中成像。

此外，在本发明的一方式中的受光元件中，受光部中的、与投影部重叠的部分作为受光区域被激活。该结果为，仅将对象物的照射区域作为测量对象，因此能够稍微提高相对于背景光的强度比，进而能够避免最大测量距离减少。

因而，能够实现适合脉冲光的照射区域的受光区域，并且能够实现能够大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件。

本发明的方式2中的受光元件80·80c能够具备预先存储所述受光区域的存储部(存储器96)。

由此，无需从外部***指示各个受光元件的受光区域的详情，能够将受光部中的、与来自反射区域的投影部重叠的部分可靠地作为受光区域进行激活。

在本发明的方式3中的受光元件80c中，优选所述受光区域不包含不良部。另外，不良部是指，从当初具有缺陷，即使在本来的可激活状态下，无法成为能够感测要入射的光子的状态的受光检测元件。

由此，通过排除无法感测的受光检测元件，能够避免受光量的变动而实现检测精度高的受光元件。

在本发明的方式4中的受光元件80中，所述受光部81能够呈阵列状配置由SPAD构成的受光检测元件。

由SPAD构成的受光检测元件的检测灵敏度高。因此，例如，在必须利用来自发光元件的一次发出的脉冲光进行飞行时间测量的情况下也能够容易进行检测。此外，由SPAD构成的受光检测元件能够容易地制造大规模的阵列，因此不会有大的成本的增加。

在本发明的方式5中的受光元件80中，所述受光区域能够以所述阵列状的行和列的单位设定。

由此，能够作为由行列构成的要素的集合确定与来自照射区域的投影部重叠的部分即受光区域。

在本发明的方式6中的受光元件80中，所述受光区域能够按每个所述SPAD而被设定。

由此，能够将由SPAD构成的受光检测元件作为各个要素的集合直接确定与来自照射区域的投影部重叠的部分即受光区域。

本发明的方式7中的受光元件80能够具备对来自所述SPAD的脉冲输出进行相加的二进制计数器(列计数器CTj)。

由此，能够利用二进制计数器对受光部检测到的脉冲输出的光子数的个数进行计数。

在本发明的方式8中的受光元件80i中，所述受光部具备多个受光区域RAi-1·RAi-2·RAi-3，能够根据状况选择要应用的受光区域RAi-1·RAi-2·RAi-3。

由此，能够根据周围的明暗等的状况，切换受光区域，能够与作为明亮时的白天期间相比进一步增加作为黑暗时的晚上期间的最大测量距离。进而能够进一步提高光雷达装置1i的性能。

本发明的方式9中的受光元件80e能够具备多个所述受光部81-1～81-8。

由此，通过使受光元件多沟道化，增加测量点，能够提高分辨率。

本发明的方式10中的飞行时间测量装置10、10a、10b的特征在于，至少包含：脉冲发光元件70、偏振分束器60、成像光学元件(透镜50)、及方式1～9中任一方式所述的受光元件80，所述脉冲发光元件70使脉冲光L1按照所述偏振分束器60及所述成像光学元件(透镜50)的顺序穿过而照射于对象物M，来自所述对象物M的反射光L2按照所述成像光学元件(透镜50)及所述偏振分束器60的顺序穿过而在所述受光元件80中成像，所述脉冲发光元件70及所述受光元件80分别配置于所述成像光学元件(透镜50)中的一方的焦点位置。

根据所述构成，脉冲发光元件及所述受光元件分别配置于成像光学元件中的一方的焦点位置。因此，能够利用成像光学元件使来自照射区域的反射光可靠地成像并由受光部接收，所述照射区域接收由脉冲光照射的对象物中的照射。因而，能够实现适合脉冲光的照射区域的受光区域，并且能够实现大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件，由此，能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置。

本发明的方式11中的飞行时间测量装置10d·10h的特征在于，至少包含：脉冲发光元件70d·70h、准直透镜52·52h、偏振分束器60·60h、成像光学元件(受光透镜50d·50h)、及方式1～9中任一方式所述的受光元件80d·80h，所述脉冲发光元件70d·70h使脉冲光L1d·L1-1～L1-8按照所述准直透镜52·52h及所述偏振分束器60·60h的顺序穿过而照射于对象物M，来自所述对象物M的反射光L2d·反射光L2-1～L2-8按照所述偏振分束器60·60h及所述成像光学元件(受光透镜50d·50h)的顺序穿过而在所述受光元件80d·80h中成像，所述脉冲发光元件70d·70h配置于所述准直透镜52·52h中的一方的焦点位置，所述受光元件80d·80h配置于所述成像光学元件(受光透镜50d·50h)中的一方的焦点位置。

根据所述构成，脉冲发光元件配置于所述准直透镜中的一方的焦点位置，所述受光元件配置于所述成像光学元件中的一方的焦点位置。因此，能够利用成像光学元件使来自照射区域的反射光可靠成像并由受光部接收，所述照射区域接收由脉冲光照射的对象物中的照射。因而，能够实现适合脉冲光的照射区域的受光区域，并且能够实现大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件，由此，能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置。

本发明的方式12中的飞行时间测量装置10g的特征在于，至少包含：脉冲发光元件70g、准直透镜52g、成像光学元件(受光透镜50g)、方式1～9中任一方式所述的受光元件80g，所述脉冲发光元件70g使脉冲光L1g穿过所述准直透镜52g照射于对象物M，来自所述对象物M的反射光L2g穿过所述成像光学元件(受光透镜50g)而在所述受光元件受光元件80g中成像，所述脉冲发光元件70g配置于所述准直透镜52g中的一方的焦点位置，所述受光元件80g配置于所述成像光学元件(受光透镜50g)中的一方的焦点位置。

根据所述构成，脉冲发光元件配置在准直透镜中的一方的焦点位置，受光元件配置在成像光学元件中的一方的焦点位置。因此，能够利用成像光学元件使来自照射区域的反射光可靠地成像并由受光部接收，所述照射区域接收由脉冲光照射的对象物中的照射。因而，能够实现适合脉冲光的照射区域的受光区域，并且能够实现大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件，由此，能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置。

在本发明的方式13中的飞行时间测量装置10e·10h中，所述脉冲发光元件70e·70h具备多个发光部78-1～78-8。

由此，通过使脉冲发光元件多沟道化，增加测量点，能够提高分辨率。

本发明的方式14中的光雷达装置1·1a～1h的特征在于，具备方式10～13中任一方式所述的飞行时间测量装置。

根据所述构成，能够实现适合脉冲光的照射区域的受光区域，并且实现能够大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件，由此，能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置，能够实现增加了最大测量距离的廉价的光雷达装置。

另外，本发明并不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，通过对不同的实施方式分别公开的技术手段进行适当组合而获得的实施方式也包含于本发明的技术范围。而且，通过对各实施方式分别公开的技术手段进行组合，能够形成新的技术特征。

附图标记说明

1·1a～1i 光雷达装置

10·10a～10i 飞行时间测量装置

20·20a·20b·20e 控制/电源部

35 镜面

35b 多边形镜面

36·36b 镜面驱动部

40 驱动/接口部

50·50e 透镜(成像光学元件)

50d·50h 受光透镜(成像光学元件)

50g 受光透镜

51·51d 1/4波长板

52·52g·52h 准直透镜

60·60d 偏振分束器

68 光学带通滤波器

70·70d～70h 脉冲发光元件

78-1～78-8 发光部

80·80c～80i 受光元件

81a 脉冲输出电路

83·83f-1～83f-m 计测电路

91 列选择电路

92·92c 行选择电路

93 总和电路

94 ToF计测单元

95 控制电路

96 存储器(存储部)

Cj 列选择线

CTj 列计数器(二进制计数器)

L1·L1-m 脉冲光

L2·L2-m 反射光

M(i,j) 存储电路

PD 光电二极管

Ri 行选择线

Tr 晶体管

Claims (14)

1.一种受光元件，通过利用成像光学元件对来自照射区域的反射光进行成像并由受光部接收从而对飞行时间进行计测，所述照射区域接收由脉冲光照射的对象物中的照射，其特征在于，

所述受光部形成得比由所述对象物的照射区域IA反射并在该受光部中成像的投影部大，

所述受光部中的、与所述投影部重叠的部分作为受光区域被激活。

2.根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于，

具备预先存储所述受光区域的存储部。

3.根据权利要求1或2所述的受光元件，其特征在于，

所述受光区域不包含不良部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的受光元件，其特征在于，

在所述受光部中，呈阵列状配置由SPAD构成的受光检测元件。

5.根据权利要求4所述的受光元件，其特征在于，

所述受光区域以所述阵列状的行和列的单位来设定。

6.根据权利要求4所述的受光元件，其特征在于，

所述受光区域按每个所述SPAD而被设定。

7.根据权利要求4或5所述的受光元件，其特征在于，

具备对来自所述SPAD的脉冲输出进行相加的二进制计数器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的受光元件，其特征在于，

所述受光部具备多个受光区域，并能够根据状况选择要应用的受光区域。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的受光元件，其特征在于，

具备多个所述受光部。

10.一种飞行时间测量装置，其特征在于，至少包含：

脉冲发光元件、偏振分束器、成像光学元件、以及权利要求1至9中任一项所述的受光元件，

所述脉冲发光元件将脉冲光按照所述偏振分束器及所述成像光学元件的顺序穿过而照射于对象物，

来自所述对象物的反射光按照所述成像光学元件及所述偏振分束器的顺序穿过而在所述受光元件上成像，

所述脉冲发光元件及所述受光元件分别配置于所述成像光学元件中的一方的焦点位置。

11.一种飞行时间测量装置，其特征在于，至少包含：

脉冲发光元件、准直透镜、偏振分束器、成像光学元件、以及权利要求1至9中任一项所述的受光元件，

所述脉冲发光元件将脉冲光按照所述准直透镜及所述偏振分束器的顺序穿过而照射于对象物，

来自所述对象物的反射光按照所述偏振分束器及所述成像光学元件的顺序穿过而在所述受光元件上成像，

所述脉冲发光元件配置于所述准直透镜中的一方的焦点位置，

所述受光元件配置于所述成像光学元件中的一方的焦点位置。

12.一种飞行时间测量装置，其特征在于，至少包含：

脉冲发光元件、准直透镜、成像光学元件、以及权利要求1至9中任一项所述的受光元件，

所述脉冲发光元件使脉冲光穿过所述准直透镜而照射于对象物，

来自所述对象物的反射光穿过所述成像光学元件而在所述受光元件成像，

所述脉冲发光元件配置于所述准直透镜中的一方的焦点位置，

所述受光元件配置于所述成像光学元件中的一方的焦点位置。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的飞行时间测量装置，其特征在于，

所述脉冲发光元件具备多个发光部。

14.一种光雷达装置，其特征在于，

具备权利要求10至13中任一项所述的飞行时间测量装置。