JP2024022190A - 信号処理装置、光検出器、及び距離計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】距離計測装置の製造コストを抑止し且つ測距性能を向上させる。【解決手段】実施形態の信号処理装置は、間欠的に入力される複数の信号を処理する。信号処理装置は、複数の入力端ＳＣＨと、第１出力端乃至第Ｎ出力端（Ｎは２以上の整数）と、制御回路とを含む。複数の入力端は、複数の信号がそれぞれ入力可能に構成される。第１出力端乃至第Ｎ出力端は、各々が連続したＭ個（Ｍは２以上の整数）の入力端を含む第１グループ乃至第Ｎグループにそれぞれ関連付けられる。制御回路は、第ｋグループ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の連続したＭ個の入力端にそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号を第ｋ出力端へ出力させ、Ｍ個の入力端として割り当てる入力端の組み合わせを、第１時刻乃至第Ｍ時刻のそれぞれで互いに異なるように切り替える。【選択図】図８

Description

実施形態は、信号処理装置、光検出器、及び距離計測装置に関する。

ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）と呼ばれる距離計測装置が知られている。ＬｉＤＡＲは、レーザ光を対象物に照射し、対象物から反射された反射光の強度をセンサ（光検出器）によって検出する。そして、ＬｉＤＡＲは、センサから出力される光強度信号に基づいて、ＬｉＤＡＲから対象物までの距離を計測する。

特開２０２０－１８０９４１号公報

距離計測装置の製造コストを抑制し且つ測距性能を向上させる。

実施形態の信号処理装置は、間欠的に入力される複数の信号を処理する。信号処理装置は、複数の入力端ＳＣＨと、第１出力端乃至第Ｎ出力端（Ｎは２以上の整数）と、制御回路とを含む。複数の入力端は、複数の信号がそれぞれ入力可能に構成される。第１出力端乃至第Ｎ出力端は、各々が連続したＭ個（Ｍは２以上の整数）の入力端を含む第１グループ乃至第Ｎグループ（Ｎは２以上の整数）にそれぞれ関連付けられる。制御回路は、第ｋグループ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の連続したＭ個の入力端にそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号を第ｋ出力端へ出力させ、Ｍ個の入力端として割り当てる入力端の組み合わせを、第１時刻乃至第Ｍ時刻のそれぞれで互いに異なるように切り替える。

第１実施形態に係る距離計測装置の全体構成の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る距離計測装置の測距方法の概要を示す概略図。 第１実施形態に係る距離計測装置のより詳細な構成の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る距離計測装置による１フレームの測距結果の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る距離計測装置が備える光検出器の構成の一例を示すブロック図。 第１実施形態に係る距離計測装置が備える光検出器に含まれたセンサアレイ及びカラムセレクタの回路構成の一例を示す回路図。 第１実施形態に係る距離計測装置が備える光検出器に含まれたセンサアレイ及びカラムセレクタの平面レイアウトの一例を示す平面図。 第１実施形態に係る距離計測装置が備える光検出器に含まれた信号処理装置の回路構成の一例を示す回路図。 第１実施形態に係る距離計測装置におけるスイッチの回路構成の一例を示す回路図。 第１実施形態に係る距離計測装置が備える計測部の構成の一例を示すブロック図。 第１実施形態に係る距離計測装置の測距動作におけるカラムセレクタの制御方法の一例を示す平面図。 第１実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第１時刻における信号処理装置の動作の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第２時刻における信号処理装置の動作の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る距離計測装置の測距動作における測距結果の出力方法の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る距離計測装置の測距動作の計測結果と画素との対応関係の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る距離計測装置の平均化処理における平均化範囲の設定の一例を示す概略図。 第１実施形態と従来例の平均化処理の違いについて説明するための概略図。 第１比較例に係る光検出器における評価条件を示す概略図。 第２比較例に係る光検出器における評価条件を示す概略図。 第１実施形態に係る光検出器における評価条件を示す概略図。 第１比較例と第１実施形態とのそれぞれの測距性能の一例を示すグラフ。 第１比較例、第２比較例、及び第１実施形態の評価結果を示すグラフ。 第１比較例と第１実施形態とを比較するための第１比較例の評価条件を示す概略図。 第２比較例と第１実施形態とを比較するための第２比較例の評価条件を示す概略図。 第２実施形態に係る距離計測装置が備える光検出器の構成の一例を示すブロック図。 第２実施形態に係る距離計測装置が備える光検出器に含まれた信号処理装置の回路構成の一例を示す回路図。 第２実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第１時刻における信号処理装置の動作の一例を示す概略図。 第２実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第２時刻における信号処理装置の動作の一例を示す概略図。 第２実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第３時刻における信号処理装置の動作の一例を示す概略図。 第２実施形態に係る距離計測装置の測距動作における測距結果の出力方法の一例を示す概略図。 第３実施形態に係る距離計測装置が備える光検出器の構成の一例を示すブロック図。 第３実施形態に係る距離計測装置が備える光検出器に含まれた信号処理装置の回路構成の一例を示す回路図。 第３実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第１時刻におけるカラムセレクタの動作の一例を示す概略図。 第３実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第２時刻におけるカラムセレクタの動作の一例を示す概略図。 変形例に係る光検出器に含まれたセンサアレイ及びカラムセレクタの平面レイアウトの一例を示す概略図。

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。各実施形態は、発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示している。図面は模式的又は概念的なものであり、各図面の寸法及び比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。図面に示された“Ｘ方向”及び“Ｙ方向”は、互いに交差する方向に対応している。Ｘ方向は、例えば、水平方向に対応する。Ｙ方向は、例えば、垂直方向に対応する。本発明の技術的思想は、構成要素の形状、構造、配置等によって特定されるものではない。

なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一の符号が付されている。参照符号を構成する文字の後の数字等は、同じ文字を含んだ参照符号によって参照され、且つ同様の構成を有する要素同士を区別するために使用される。同じ文字を含んだ参照符号で示される要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素はそれぞれ文字のみを含んだ参照符号により参照される。

＜１＞第１実施形態
第１実施形態に係る距離計測装置１は、当該距離計測装置１と対象物と間の距離を計測することが可能なＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）の一種である。以下に、第１実施形態に係る距離計測装置１の詳細について説明する。

＜１－１＞構成
＜１－１－１＞距離計測装置１の全体構成
図１は、第１実施形態に係る距離計測装置１の全体構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、本例では、距離計測装置１の前方に、測距の対象物ＴＧの一例として車両が配置されている。距離計測装置１は、例えば、制御部１０、出射部２０、受光部３０、計測部４０、及び画像処理部５０を備えている。

制御部１０は、距離計測装置１の全体の動作を制御する。制御部１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、発振器を含んでいる（図示せず）。ＲＯＭは、距離計測装置１の動作に使用されるプログラム等を記憶している。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って、出射部２０、受光部３０、計測部４０、及び画像処理部５０を制御する。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域として使用される。発振器は、間欠的なパルス信号の生成に使用される。制御部１０は、様々なデータ処理や、演算処理を実行可能に構成されてもよい。

出射部２０は、レーザ光を間欠的に生成及び出射する。以下では、間欠的に生成されるレーザ光のことを、“パルスレーザ”と呼ぶ。パルスレーザは、所定のパルス幅及び周期で出射される。パルスレーザは、距離計測装置１と対象物ＴＧとの間の距離の計測に使用される。本明細書では、出射部２０から出射されたレーザ光のことを、“出射光Ｌ１”と呼ぶ。距離計測装置１の外部で反射された出射光Ｌ１のことを、“反射光Ｌ２”と呼ぶ。

受光部３０は、距離計測装置１に入射した光を検出して、受光結果を計測部４０に転送する。言い換えると、受光部３０は、距離計測装置１に入射した光を電気信号に変換して、変換した電気信号を計測部４０に転送する。受光部３０は、距離計測装置１に間欠的に入射する反射光Ｌ２の検出に使用される。受光部３０は、反射光Ｌ２の他に、環境光や迷光（装置内部で発生する光）も受光するが、後者の光はノイズに該当する。以下では、簡単のために、環境光などのノイズについての説明は適宜省略する。

計測部４０は、受光部３０から転送された受光結果に基づいて、受光部３０が反射光Ｌ２を検出した時刻を計測する。そして、計測部４０は、出射部２０から出射光Ｌ１が出射された時刻と、受光部３０が反射光Ｌ２を検出した時刻とに基づいて、距離計測装置１と対象物ＴＧとの間の距離を計測する。出射部２０から出射光Ｌ１が出射された時刻は、例えば、制御部１０から通知される。計測部４０は、受光部３０から入力された電気信号を処理した結果の一部を制御部１０に入力してもよい。

画像処理部５０は、計測部４０の計測結果を取得し、取得した計測結果を用いて、距離情報を含む画像を生成する。画像処理部５０により生成された画像は、距離計測装置１と対象物ＴＧとの間の距離情報を含む。また、画像処理部５０により生成された画像は、例えば、距離計測装置１を備える車両などの制御プログラムによって参照される。なお、画像処理部５０は、距離計測装置１に外部接続されてもよい。

なお、第１実施形態に係る距離計測装置１では、制御部１０が、出射部２０と受光部３０から独立した１つのブロックとして説明されている。これに限定されず、制御部１０の機能の一部は、受光部３０や計測部４０に実装されてもよい。これにより、距離計測装置１は、細かい操作をタイムリーに行うことが出来る。以下の説明で特に明示されていない制御は、説明を簡単にするために、制御部１０によって実行されるものとする。

図２は、第１実施形態に係る距離計測装置１の測距方法の概要を示す概略図である。入力電圧の波形は、出射部２０に含まれた光源に供給される電圧の時間変化を示している。受光結果の波形は、受光部３０が検出した光に基づいた電気信号の強度の時間変化を示している。図２に示すように、出射部２０の光源にパルス信号が供給されると、パルス信号の立ち上がりに基づいて出射光Ｌ１が生成及び出射される。そして、当該出射光Ｌ１が対象物ＴＧに照射され、受光部３０が、対象物ＴＧから反射した反射光Ｌ２を検出する。

計測部４０は、出射部２０から出射光Ｌ１が出射された出射時刻と、受光部３０が反射光Ｌ２を検出した受光時刻との差に基づいて、出射光Ｌ１の飛行時間（ＴｏＦ：Time of Flight）を算出する。そして、計測部４０は、出射光Ｌ１の飛行時間とレーザ光の速度とに基づいて、距離計測装置１と対象物ＴＧとの間の距離を計測（測距）する。このような距離計測装置１の測距方法は、“ＴｏＦ方式”とも呼ばれる。計測部４０は、距離計測装置１が出射及び受光する出射光Ｌ１及び反射光Ｌ２の組毎に、測距結果を出力する。

なお、計測部４０は、少なくとも出射光Ｌ１の出射に関する時間に基づいて出射時刻を決定し、反射光Ｌ２の受光に関する時間に基づいて受光時刻を決定していればよい。例えば、計測部４０は、出射時刻及び受光時刻を、信号の立ち上がり時間に基づいて決定してもよいし、信号のピーク時刻に基づいて決定してもよい。計測部４０の処理が制御部１０によって実行されてもよい。

＜１－１－２＞出射部２０の構成
図３は、第１実施形態に係る距離計測装置１が備える出射部２０及び受光部３０の構成の一例を示す概略図である。まず、図３を参照して、出射部２０の具体的な構成について説明する。図３に示すように、出射部２０は、例えば、駆動回路２１及び２２、光源２３、光学系２４、及びミラー２５を含む。

駆動回路２１は、制御部１０の発振器から入力されたパルス信号に応じて駆動電流を生成する。そして、駆動回路２１は、生成した駆動電流を光源２３に供給する。つまり、駆動回路２１は、光源２３の電流供給源として機能する。

駆動回路２２は、制御部１０による制御に応じて駆動電流を生成する。そして、駆動回路２２は、生成した駆動電流をミラー２５に供給する。つまり、駆動回路２２は、ミラー２５の電源回路として機能する。

光源２３は、レーザダイオード等のレーザ光源である。光源２３は、駆動回路２１から供給された間欠的な駆動電流（パルス信号）に基づいて、レーザ光（出射光Ｌ１）を間欠的に出射する。光源２３により出射されたレーザ光（パルスレーザ）は、光学系２４に入射する。

光学系２４は、複数のレンズや光学素子を含み得る。光学系２４は、光源２３により出射された出射光Ｌ１の光路上に配置される。光学系２４は、入射した出射光Ｌ１をコリメートして、コリメートした出射光Ｌ１をミラー２５に導く。また、光学系２４は、ビームスプリッタＢＳを含む。光源２３から出射された出射光Ｌ１は、ビームスプリッタＢＳを通過して、ミラー２５に照射される。さらに、ビームスプリッタＢＳは、ミラー２５から照射された反射光Ｌ２を、受光部３０へ向けて反射する。

ミラー２５は、駆動回路２２から供給される駆動電流に基づいて駆動し、当該ミラー２５に入射した出射光Ｌ１を反射する。ミラー２５によって反射された出射光Ｌ１は、距離計測装置１の外部に出射される。さらに、ミラー２５は、外部からの反射光Ｌ２を反射して、光学系２４に導く。ミラー２５の反射面は、例えば、互いに交差する２つの軸を中心として回転或いは揺動可能に構成される。ミラー２５としては、ポリゴンミラーや、回転ミラーや、１軸のＭＥＭＳミラーなどが使用され得る。本明細書では、ミラー２５が、２つの反射面を有する回転ミラー（両面鏡）である場合について説明する。

距離計測装置１は、ミラー２５を制御して出射光Ｌ１の出射方向を変更することによって、測距したい領域をスキャンする。距離計測装置１は、スキャンする領域（以下、スキャン領域ＳＡと呼ぶ）内で複数点の計測動作を実行し、様々な対象物ＴＧとの距離を計測する。そして、距離計測装置１は、スキャンを連続的に実行することによって、距離計測装置１の前方の対象物ＴＧとの距離を逐次取得することが出来る。以下では、１回のスキャンに対応する複数点の測距結果の組のことを“フレーム”と呼ぶ。なお、出射部２０は、レーザ光を用いたスキャンをすることが可能な構成を有していれば良く、その他の構成であってもよい。例えば、出射部２０は、ミラー２５によって反射されたレーザ光の光路上に配置された光学系をさらに備えていてもよい。

図４は、第１実施形態に係る距離計測装置による１フレームの測距結果の一例を示す概略図である。図４は、スキャン領域ＳＡと、当該スキャンによって得られる対象物ＴＧの距離データを可視化したものを模式的に示している。図４の例では、出射光Ｌ１は、ＰＱＲ空間に照射される。Ｒ軸は、距離計測装置１から対象物ＴＧに向かう軸であり、例えば、出射光Ｌ１の出射方向の中心に沿う。ＰＱ面は、Ｒ軸に直交し、出射光Ｌ１の出射口から同心円状に広がる曲面である。Ｐ軸及びＱ軸は、ＰＱ面内において互いに直交する軸である。距離データは、例えば、当該ＰＱ面への写像として生成される。

距離計測装置１は、例えば、計測周期毎にスキャン領域ＳＡより小さい検出領域ＤＡに対応する複数の距離データを生成する。検出領域ＤＡは、例えば、１次元に配列されたｎ個（ｎは２以上の整数）の画素ＰＸ（ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３、…、及びＰＸｎ）を含む。各画素ＰＸに対して、１つの距離データが生成される。ｎ個の画素ＰＸは、例えば、Ｑ軸に沿って並ぶ。距離計測装置１は、上述した計測周期毎の処理を、検出領域ＤＡをＰ軸に沿って１次元的にシフトさせながら繰り返し実行する。連続する検出領域ＤＡは、重なっていてもよいし、離れていてもよい。これにより、距離計測装置１は、スキャン領域ＳＡ内の第１行Ｓ１に相当する領域に関して距離データを生成することができる。

そして、距離計測装置１は、第１行Ｓ１に対して実行した処理と同等の処理を、スキャン領域ＳＡ内の第２行Ｓ２に対しても実行する。ミラー２５として２つの反射面を有する回転ミラーが使用される場合、第１行Ｓ１及び第２行Ｓ２で構成される２行分の距離データが生成される。これにより、距離計測装置１は、空間ＰＱＲ内に存在する物体までの距離データをスキャン領域ＳＡ内にマッピングすることができ、空間ＰＱＲ内の対象物ＴＧまでの距離を認識することができる。１フレームの測距結果のＱ軸に沿った画素数は、スキャン領域ＳＡの計測に割り当てられる行数が多いほど高くなり得る。

なお、上述されたスキャン方法は、“マルチチャネルラスタスキャン”と呼ばれる。マルチチャネルラスタスキャンを実現する手段としては、縦方向に細長い形状の照射面を有する出射光Ｌ１が使用される。この場合、出射部２０が、例えば、異方性のある非球面コリメータレンズを有している。また、ミラー２５として、互いに異なるチルト角を有する複数の反射面を有する、ポリゴンミラーや回転ミラーや２軸のミラーなどが使用される。距離計測装置１は、別のスキャン方法として、ＯＰＡ方法（Optical Phased Array）を使用してもよい。距離計測装置１の１回のスキャンにおける行数やスキャン方向は、その他の設定であってもよい。第１実施形態に係る距離計測装置１による動作及び効果は、出射光Ｌ１のスキャン方法に依存しない。

＜１－１－３＞受光部３０の構成
再び図３を参照して、第１実施形態に係る距離計測装置１が備える受光部３０の具体的な構成について説明する。図３に示すように、受光部３０は、例えば、光学系３１、及び光検出器ＰＤを含む。光検出器ＰＤは、例えば、センサアレイ３２、カラムセレクタ３３、信号処理装置３４、及び制御回路３５を含む。

光学系３１は、距離計測装置１に入射した反射光Ｌ２を光検出器ＰＤのセンサアレイ３２に集める。光学系３１は、少なくとも１つのレンズを含む。例えば、光学系３１は、センサアレイ３２を覆うように設けられたマイクロレンズアレイを有する。

センサアレイ３２は、光学系３１を介して入射した光を電気信号に変換する。センサアレイ３２は、光電子増倍素子を含む。光電子増倍素子としては、例えば、アバランシェフォトダイオードの一種である単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ：Single-Photon Avalanche Diode）が使用される。センサアレイ３２によって変換された電気信号（受光結果）は、カラムセレクタ３３を介して信号処理装置３４に出力される。

カラムセレクタ３３は、制御回路３５の制御に基づいて、センサアレイ３２に含まれた複数のＳＰＡＤの組のいずれかを選択する。そして、選択した複数のＳＰＡＤの組と、信号処理装置３４との間を電気的に接続する。

信号処理装置３４は、センサアレイ３２から転送された電気信号の出力レベルを調整して、計測部４０に出力する。さらに、信号処理装置３４は、入力される信号の組み合わせを切り替える機能を有する。信号処理装置３４の詳細な構成については後述する。

制御回路３５は、制御部１０の制御に基づいて、光検出器ＰＤの全体の動作を制御する。制御回路３５の処理は、制御部１０により実行されてもよい。

なお、光検出器ＰＤの各構成は、同じ基板（チップ）に形成されてもよいし、異なる基板に形成されてもよい。信号処理装置３４は、光検出器ＰＤに外部接続されてもよい。計測部４０が、信号処理装置３４の機能を有していてもよい。

（光検出器ＰＤの構成）
図５は、第１実施形態に係る距離計測装置１が備える光検出器ＰＤの詳細な構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、センサアレイ３２は、複数のチャネルユニット（グループ）ＣＨＵ１～ＣＨＵ（ｎ＋１）を含む（ｎは２以上の整数）。カラムセレクタ３３は、複数の選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ（ｎ＋１）を含む。

各チャネルユニットＣＨＵは、複数のＳＰＡＤを含み、副画素に対応する。各副画素は、単に“画素”と呼ばれてもよい。センサアレイ３２の複数のチャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ（ｎ＋１）は、それぞれ出力ノードセットＯＵＴ１～ＯＵＴ（ｎ＋１）を介して、複数の選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ（ｎ＋１）にそれぞれ接続される。各出力ノードセットＯＵＴは、複数の出力ノードを含む。出力ノードの詳細については後述する。

各選択積算器ＸＦＲは、対応付けられたチャネルユニットＣＨＵに含まれた複数のＳＰＡＤを選択的にアクティブ状態にする。アクティブ状態のＳＰＡＤは、反射光Ｌ２を検知可能な状態に対応する。カラムセレクタ３３の複数の選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ（ｎ＋１）は、それぞれサブチャネルＳＣＨ１～ＳＣＨ（ｎ＋１）を介して、信号処理装置３４に接続される。これにより、選択積算器ＸＦＲｉ（１≦ｉ≦（ｎ＋１））は、アクティブ状態のＳＰＡＤから出力ノードセットＯＵＴｉを介して入力された電気信号を積算して、サブチャネルＳＣＨｉを用いて信号処理装置３４に転送し得る。

信号処理装置３４は、連続した２つのサブチャネルＳＣＨの電気信号を積算して、当該連続した２つのサブチャネルＳＣＨに対応付けられたチャネルＣＨに出力する。言い換えると、信号処理装置３４は、隣り合う２つの副画素から転送された電気信号を積算して、計測部４０に出力する。本明細書では、信号処理装置３４と計測部４０との間で電気信号の転送に使用される信号線の数が、チャネル数Ｎに対応する。

なお、第１実施形態に係る光検出器ＰＤにおいて、チャネルユニットＣＨＵの数と、選択積算器ＸＦＲの数とのそれぞれは、チャネル数Ｎに基づいて設計される。第１実施形態では、Ｎ＝ｎ／２である。具体的には、チャネル数Ｎ＝８０（すなわち、８０ｃｈの出力を有する光検出器ＰＤ）である場合、カラムセレクタ３３と信号処理装置３４との間は、１６１個のサブチャネルＳＣＨにより接続される。

以下では、説明を簡潔にするために、Ｎ＝４、すなわちｎ＝８であり、光検出器ＰＤが、４個のチャネルＣＨ１～ＣＨ４と、９個のサブチャネルＳＣＨ１～ＳＣＨ９と、９個の選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ９と、９個の出力ノードセットＯＵＴ１～ＯＵＴ９と、９個のチャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ９とを備える場合について説明する。

（センサアレイ３２及びカラムセレクタ３３の回路構成）
図６は、第１実施形態に係る距離計測装置１が備える光検出器ＰＤに含まれたセンサアレイ３２及びカラムセレクタ３３の回路構成の一例を示す回路図である。図６に示すように、各チャネルユニットＣＨＵは、複数のセルユニットＣＵ１～ＣＵｍ（ｍは２以上の整数）を含む。各セルユニットＣＵは、複数の光検出素子ＤＣを含む。以下では、各セルユニットＣＵが３つの光検出素子ＤＣを含む場合について説明する。各光検出素子ＤＣは、例えば、直列に接続されたダイオードＡＰＤ及びクエンチ抵抗Ｒｑと、保護抵抗Ｒｓと、ダイオードＲＤとを含む。各選択積算器ＸＦＲは、例えば、トランジスタＴ１～Ｔｍを含む。

ダイオードＡＰＤは、例えば、ＳＰＡＤである。ダイオードＡＰＤは、バイアス電源に接続された入力端と、クエンチ抵抗Ｒｑの第１端に接続された出力端とを有する。クエンチ抵抗Ｒｑは、クエンチ抵抗として機能する。同じセルユニットＣＵに含まれた複数のクエンチ抵抗Ｒｑのそれぞれの第２端は、互いに接続される。すなわち、各セルユニットＣＵの出力は、複数の光検出素子ＤＣの出力が結線され、出力電流（電流信号）が積算されるような構成を有する。光検出器ＰＤ内の全てのダイオードＡＰＤの入力端（カソード）には、同電圧が印加される。各ダイオードＡＰＤの出力端（アノード）は、アバランシェ降伏（avalanche break down）の降伏電圧以上（例えば、－３０Ｖ程度）にバイアスされる。これにより、ダイオードＡＰＤは、反射光Ｌ２の受光に基づいてアバランシェ降伏を起こし、ガイガー放電（Geiger discharge）を発生させることができる。

クエンチ抵抗Ｒｑは、アバランシェ降伏を起こしたダイオードＡＰＤの両端の電位差を降伏電圧以下に抑制する（クエンチング）。ダイオードＡＰＤは、クエンチ抵抗Ｒｑなどによりガイガー放電を停止し得る。そして、ダイオードＡＰＤは、ガイガー放電を停止してから一定時間経過後に反射光Ｌ２を受光することによって、再びガイガー放電を発生させ得る。ダイオードＡＰＤがガイガー放電を発生させてから再びガイガー放電を発生できるようになるまでの時間は、出射光Ｌ１のパルス周期と比べて極めて小さい。このため、ダイオードＡＰＤは、周期的に計測することができる。チャネルユニットＣＨＵｉに含まれた複数のセルユニットＣＵ１～ＣＵｍのそれぞれの出力ノードの組は、図５に示された出力ノードセットＯＵＴｉに対応する。

保護抵抗Ｒｓは、ダイオードＡＰＤとクエンチ抵抗Ｒｑとの間に接続される。ダイオードＲＤの出力端（アノード）は、ダイオードＡＰＤとクエンチ抵抗Ｒｑとの間のノードに接続される。ダイオードＲＤの入力端（カソード）は、ノードＤＯＵＴに接続される。各ダイオードＲＤの入力端は、ノードＤＯＵＴに共通接続される。すなわち、各ダイオードＲＤの入力端は、結合されてもよい。ノードＤＯＵＴは、ダイオードＡＰＤの降伏電圧よりも若干（＞ダイオードＡＰＤの閾値電圧Ｖｔｈ）低い電位に接続される。これにより、非選択の出力ノードセットＯＵＴの電位が下がった場合に、ノードＤＯＵＴにキャリアが放出され、対応付けられたトランジスタＴ１～Ｔｍが保護される。

セルユニットＣＵは、センサアレイ３２が光を検出することが可能な領域の最小単位として使用される。セルユニットＣＵは、副画素と呼ばれてもよいし、単に画素と呼ばれてもよい。セルユニットＣＵを構成する光検出素子ＤＣ（ダイオードＡＰＤ）の数は、少なくとも１つ以上であればよい。複数のダイオードＡＰＤを含むセルユニットＣＵは、シリコン光増倍素子（ＳｉＰＭ：Silicon Photomultiplier）と呼ばれてもよい。センサアレイ３２が検出可能な光のダイナミックレンジは、１つのセルユニットＣＵが含むダイオードＡＰＤの数に応じて変化し得る。また、ダイオードＡＰＤの出力電流の向きは、ダイオードＡＰＤの極性に応じて変わり得る。

各セルユニットＣＵには、カラムアドレスが割り当てられる。各セルユニットＣＵは、カラムアドレスによって特定され得る。ダイオードＡＰＤは、制御回路３５によってアクティブ状態又は非アクティブ状態に設定可能に構成される。アクティブ状態のダイオードＡＰＤは、当該ダイオードＡＰＤに入射した光を検知することが可能であり、検知結果を示す光信号を出力端に出力する。非アクティブ状態のダイオードＡＰＤは、通常、省電力な状態であり、光を検知しない。なお、各セルユニットＣＵには、ロウアドレスが割り当てられてもよい。

選択積算器ＸＦＲｉ（１≦ｉ≦（ｎ＋１））に含まれた複数のトランジスタＴ１～Ｔｍは、チャネルユニットＣＨＵｉに含まれた複数のセルユニットＣＵ１～ＣＵｍにそれぞれ接続される。具体的には、選択積算器ＸＦＲｉのトランジスタＴｊ（１≦ｊ≦ｍ）の第１端は、チャネルユニットＣＨＵｉのセルユニットＣＵｊに含まれた複数のクエンチ抵抗Ｒｑのそれぞれの第２端に接続される。複数のトランジスタＴ１～Ｔｍのそれぞれは、例えば、ｐ型の極性を有するＭＯＳ（metal-oxide-semiconductor）トランジスタである。

選択積算器ＸＦＲｉに含まれた複数のトランジスタＴ１～Ｔｍのそれぞれの第２端は、サブチャネルＳＣＨｉに接続される。サブチャネルＳＣＨに入力される電流信号は、複数のトランジスタＴ１～Ｔｍが並列に接続されることによって積算される。すなわち、選択積算器ＸＦＲは、積算器と等価な回路を構成している。選択積算器ＸＦＲｉに含まれた複数のトランジスタＴ１～Ｔｍのそれぞれのゲート端には、制御信号ＣＳ１～ＣＳｍがそれぞれ入力される。すなわち、選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ９のそれぞれのトランジスタＴｊは、共通の制御信号ＣＳによって制御される。

制御回路３５は、カラムセレクタ３３を介して、Ｘ方向に並んだセルユニットＣＵのうち少なくとも１つのセルユニットＣＵをアクティブ状態或いは非アクティブ状態に設定し得る。具体的には、制御回路３５は、制御信号ＣＳ１～ＣＳｍを用いて、チャネルユニットＣＨＵｉの少なくとも１つのセルユニットＣＵを選択する。言い換えると、制御回路３５は、制御信号ＣＳ１～ＣＳｍを用いて、各チャネルユニットＣＨＵのトランジスタＴ１～Ｔｍの少なくとも１つを選択的にオン状態にする。さらに言い換えると、カラムセレクタ３３は、複数のサブチャネルＳＣＨのそれぞれと、対応付けられた複数のセルユニットＣＵの少なくとも１つとを選択的に接続可能に構成される。

また、制御回路３５は、各サブチャネルＳＣＨの電圧を、例えば、０Ｖ～数Ｖ程度に設定する。これにより、制御回路３５は、オン状態となった少なくとも１つのトランジスタＴに対応する光検出素子ＤＣの各ダイオードＡＰＤに逆バイアスを印加することができる。この逆バイアスは、ダイオードＡＰＤにアバランシェ降伏を発生させることが可能な電位差である。その結果、光検出器ＰＤ内のチャネルユニットＣＨＵｉは、計測周期毎に、選択されたセルユニットＣＵｊ内の複数の光検出素子ＤＣにおいて発生した電流の合計を、サブチャネルＳＣＨｉに出力することができる。

なお、トランジスタＴ１～Ｔｍに相当する素子としては、後述する動作を実行することが可能であれば、その他のスイッチ素子が使用されてもよい。また、センサアレイ３２は、１個のクエンチ抵抗Ｒｑの代わりにアクティブクエンチ回路を備えていてもよい。アクティブクエンチ回路は、制御回路３５の制御に基づいてクエンチングを実行し、上記のクエンチ抵抗Ｒｑが使用される場合よりも高速にクエンチングし得る。以下の説明において、クエンチ抵抗Ｒｑがアクティブクエンチ回路に置き換えられ、クエンチ抵抗Ｒｑの出力端がアクティブクエンチ回路の出力端に置き換えられてもよい。チャネルユニットＣＨＵの出力信号は、クエンチ抵抗Ｒｑが使用される場合にアナログ電流信号となり、アクティブクエンチ回路が使用される場合にデジタル信号となり得る。アクティブクエンチ回路が使用される場合、出力信号の加算のために、加算器が使用される。

なお、ダイオードＲＤと保護抵抗Ｒｓの代わりに、ｎ型のＭＯＳトランジスタが設けられても良い。このｎ型のＭＯＳトランジスタのソース及びドレインの一方が対応する出力ノードセットＯＵＴに含まれた出力ノードに接続され、他方が接地電圧ＶＳＳまたはノードＤＯＵＴに接続され、ゲート端に制御信号ＣＳｍが入力されてもよい。

（センサアレイ３２及びカラムセレクタ３３の平面レイアウト）
図７は、第１実施形態に係る距離計測装置１が備える光検出器ＰＤに含まれたセンサアレイ３２及びカラムセレクタ３３の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図７に付加された二点鎖線のグリッドは、セルユニットＣＵ毎の領域を例示している。図７に示すように、光検出器ＰＤにおいて、センサアレイ３２は、例えば、矩形の受光面を有する。センサアレイ３２とカラムセレクタ３３とは、例えば、Ｘ方向に隣り合っている。センサアレイ３２とカラムセレクタ３３とは、例えば、同一の半導体基板上に形成される。

センサアレイ３２の領域では、Ｎ＝４の場合、各々がＸ方向（ロウ方向）に延伸して設けられたチャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ９が、Ｙ方向（カラム方向）に並んでいる。各チャネルユニットＣＨＵの領域では、複数のセルユニットＣＵ１～ＣＵｍが、Ｘ方向に並んでいる。各セルユニットＣＵの領域では、光検出素子ＤＣ１～ＤＣ３が、Ｙ方向に並んでいる。このように配置されることにより、セルユニットＣＵは、Ｘ方向に沿って光検出素子ＤＣの１個分の幅を有し、Ｙ方向に沿って光検出素子ＤＣの個数分の幅を有する。チャネルユニットＣＨＵは、Ｘ方向に沿ってセルユニットＣＵのｍ個分の幅を有し、Ｙ方向に沿ってセルユニットＣＵの１個分の幅を有する。センサアレイ３２の領域は、Ｘ方向に沿ってチャネルユニットＣＨＵのおよそ１個分の幅を有し、Ｙ方向に沿ってチャネルユニットＣＨＵのおよそ（ｎ＋１）個分の幅を有する。

カラムセレクタ３３の領域では、対応付けられたチャネルユニットＣＨＵと隣り合うように、選択積算器ＸＦＲが配置されている。具体的には、Ｎ＝４の場合、チャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ９の隣に、選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ９がそれぞれ配置されている。１つのチャネルユニットＣＨＵの領域のＹ方向に沿った幅と、１つの選択積算器ＸＦＲの領域のＹ方向に沿った幅とは、例えば、略等しく設計される。このように配置されることにより、カラムセレクタ３３の領域は、Ｘ方向に沿って選択積算器ＸＦＲのおよそ１個分の幅を有し、Ｙ方向に沿って選択積算器ＸＦＲのおよそ（ｎ＋１）個分の幅を有する。なお、カラムセレクタ３３の領域の形状は、センサアレイ３２の領域と異なり、物理的及び光学的な制約を有しない。このため、カラムセレクタ３３の領域における回路設計は、センサアレイ３２よりも高い自由度を有する。

なお、第１実施形態では、チャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ９が、スキャンの第１行Ｓ１と第２行Ｓ２とのそれぞれで使用される場合について例示したが、これに限定されない。光検出器ＰＤは、スキャンの行毎に対応付けて上述されたセンサアレイ３２及びカラムセレクタ３３と同様の回路を有していてもよい。この場合、例えば、複数のカラムセレクタ３３間で対応付けられたサブチャネルＳＣＨ同士が結線される。スキャン領域ＳＡの計測における複数行のスキャンは、互いに重なり合ってもよく、矩形でなくてもよい。通常、一度の計測では、Ｙ方向及びＸ方向のそれぞれに固定数（例えば複数）の光検出素子ＤＣがアクティブ状態に設定される。アクティブ状態に設定された固定数の光検出素子ＤＣのＹ方向の位置は、計測の度に変更され得る。

（信号処理装置３４の回路構成）
図８は、第１実施形態に係る距離計測装置１が備える光検出器ＰＤに含まれた信号処理装置３４の回路構成の一例を示す回路図である。図８に示すように、信号処理装置３４は、スイッチ部３４１、及び出力部３４２を含む。スイッチ部３４１は、複数のサブチャネルＳＣＨの組み合わせを切り替える回路である。スイッチ部３４１は、Ｎ＝４の場合、複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ５を含む。出力部３４２は、例えば、スイッチ部３４１を介して入力された複数の信号を増幅して、それぞれ複数のチャネルＣＨに出力する回路である。出力部３４２は、Ｎ＝４の場合、複数の出力回路ＯＣ１～ＯＣ４を含む。

各スイッチＳＷは、三路スイッチであり、入力端ＩＴ、出力端ＯＴ１及びＯＴ２を有する。各スイッチＳＷは、制御信号ＧＳに基づいて、入力端ＩＴ及び出力端ＯＴ１の間、又は入力端ＩＴ及び出力端ＯＴ２の間を電気的に接続する。制御信号ＧＳは、制御回路３５によって生成される信号である。各出力回路ＯＣは、入力端に入力された信号の出力レベルを調整して、出力端に接続されたチャネルＣＨに出力し得る。また、各出力回路ＯＣは、入力端に接続されたノードＮＧの電圧を調整することによって、ダイオードＡＰＤの出力端に印加される電圧を調整し得る。

スイッチＳＷ１の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ１に接続される。スイッチＳＷ１の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれ接地ノードＧＮＤ及びノードＮＧ１に接続される。ノードＮＧ１は、サブチャネルＳＣＨ２と、出力回路ＯＣ１の入力端とに接続される。出力回路ＯＣ１の出力端は、チャネルＣＨ１に接続される。

スイッチＳＷ２の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ３に接続される。スイッチＳＷ２の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧ１及びＮＧ２に接続される。ノードＮＧ２は、サブチャネルＳＣＨ４と、出力回路ＯＣ２の入力端とに接続される。出力回路ＯＣ２の出力端は、チャネルＣＨ２に接続される。

スイッチＳＷ３の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ５に接続される。スイッチＳＷ３の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧ２及びＮＧ３に接続される。ノードＮＧ３は、サブチャネルＳＣＨ６と、出力回路ＯＣ３の入力端とに接続される。出力回路ＯＣ３の出力端は、チャネルＣＨ３に接続される。

スイッチＳＷ４の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ７に接続される。スイッチＳＷ４の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧ３及びＮＧ４に接続される。ノードＮＧ４は、サブチャネルＳＣＨ８と、出力回路ＯＣ４の入力端とに接続される。出力回路ＯＣ４の出力端は、チャネルＣＨ４に接続される。

スイッチＳＷ５の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ９に接続される。スイッチＳＷ５の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧ４及び接地ノードＧＮＤに接続される。

すなわち、スイッチ部３４１において、スイッチＳＷｋ（２≦ｋ≦Ｎ＋１）は、入力端ＩＴがサブチャネルＳＣＨ（２×ｋ－１）に接続され、出力端ＯＴ１がノードＮＧ（ｋ－１）に接続され、出力端ＯＴ２がノードＮＧｋに接続された構成を有する。スイッチ部３４１において、一端部分に割り当てられたスイッチＳＷ（例えばスイッチＳＷ１）の出力端ＯＴ１と、他端部分に割り当てられたスイッチＳＷ（例えばスイッチＳＷ５）の出力端ＯＴ２とは、例えば、接地される。

図９は、第１実施形態に係る距離計測装置１におけるスイッチＳＷの回路構成の一例を示す回路図である。図９に示すように、各スイッチＳＷは、例えば、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２を含む。トランジスタＴＲ１及びＴＲ２のそれぞれは、ｐ型の極性を有するＭＯＳトランジスタである。トランジスタＴＲ１及びＴＲ２のそれぞれの第１端（ソース）は、スイッチＳＷの入力端ＩＴに接続される。トランジスタＴＲ１及びＴＲ２のそれぞれの第２端（ドレイン）は、スイッチＳＷの出力端ＯＴ１及びＯＴ２にそれぞれ接続される。トランジスタＴＲ１のゲート端には、制御信号ＧＳが入力される。トランジスタＴＲ２のゲート端には、制御信号ＧＳの反転信号ｂＧＳが入力される。すなわち、スイッチＳＷには、制御信号ＧＳと反転信号ｂＧＳからなる信号対（２本の信号線）が、制御信号ＧＳとして与えられる。これにより、スイッチＳＷは、三路スイッチとして機能し得る。なお、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２のそれぞれは、ｎ型の極性を有するＭＯＳトランジスタであってもよい。スイッチＳＷに入力される制御信号ＧＳの設定は、スイッチＳＷが有するトランジスタＴＲの極性に応じて適宜変更され得る。

＜１－１－４＞計測部４０の構成
図１０は、第１実施形態に係る距離計測装置１が備える計測部の構成の一例を示すブロック図である。図１０に示すように、計測部４０は、複数の計測ブロックＭＢを含む。計測ブロックＭＢ１～ＭＢ４は、それぞれチャネルＣＨ１～ＣＨ４から入力された信号を処理する。複数の計測ブロックＭＢの各々は、信号処理回路４１、ＡＤ（Analog to Digital）変換回路４２、及び計測回路４３を含む。

信号処理回路４１は、関連付けられたチャネルＣＨに入力された信号の増幅等の処理をして、処理した信号をＡＤ変換回路４２に出力する。信号処理回路４１に利用される増幅器は、例えば、トランスインピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）である。

ＡＤ変換回路４２は、信号処理回路４１から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を計測回路４３に入力する。計測部４０は、ＡＤ変換回路４２の替わりに、ＴＤ（Time to Digital）変換回路を備えていてもよいし、ＡＤ変換回路とＴＤ変換回路との両方を備えていてもよい。

計測回路４３は、ＡＤ変換回路４２から入力されたデジタル信号に基づいて対象物ＴＧと距離計測装置１との間の距離を計測し、計測結果を外部に出力する。本例では、計測ブロックＭＢ１～ＭＢ４が、それぞれチャネルＣＨ１～ＣＨ４に入力された信号を処理して、それぞれ計測結果Ｒ１～Ｒ４を出力している。

＜１－２＞動作
以下に、第１実施形態に係る距離計測装置１の測距動作に関連して、カラムセレクタ３３の制御方法と、信号処理装置３４の動作とについて順に説明する。

＜１－２－１＞カラムセレクタ３３の制御方法
図１１は、第１実施形態に係る距離計測装置１の測距動作におけるカラムセレクタ３３の制御方法の一例を示す平面図である。図１１は、カラムセレクタ３３の制御に基づき設定されるセンサアレイ３２の状態の一例を示し、説明の簡略化のため、チャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ４のそれぞれのセルユニットＣＵ１～ＣＵ７を含む領域を示している。図１１において、選択状態のセルユニットＣＵに対応する光検出素子ＤＣは、ハッチングなしで示され、非選択状態のセルユニットＣＵに対応する光検出素子ＤＣは、太線のハッチングにより示されている。また、センサアレイ３２上で反射光Ｌ２が照射される領域が、細線のハッチングが付加された領域により示されている。

図１１に示すように、本例において、カラムセレクタ３３は、反射光Ｌ２が照射される位置に合わせて、セルユニットＣＵ３～ＣＵ５を選択している。この場合、制御回路３５が制御信号ＣＳ３～ＣＳ５のそれぞれを“Ｌ”レベルに設定し、その他の制御信号ＣＳを“Ｈ”レベルに設定する。“Ｌ”レベルは、トランジスタＴをオン状態にし得る論理レベルである。“Ｈ”レベルは、トランジスタＴをオフ状態にし得る論理レベルである。すると、カラムセレクタ３３に含まれた各選択積算器ＸＦＲにおいて、トランジスタＴ３～Ｔ５がオン状態になり、トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ６、及びＴ７がオフ状態になる。

これにより、チャネルユニットＣＨＵｉ（１≦ｉ≦ｎ＋１）のセルユニットＣＵ３～ＣＵ５とサブチャネルＳＣＨｉとの間の電流経路が形成され、その他のセルユニットＣＵとサブチャネルＳＣＨｉとの間の電流経路が遮断される。言い換えると、反射光Ｌ２の照射位置のセルユニットＣＵに含まれた光検出素子ＤＣ（すなわち、ＳＰＡＤ）がアクティブ状態になり、光を検知可能な状態に設定される。一方で、反射光Ｌ２が照射されない位置のセルユニットＣＵに含まれた光検出素子ＤＣが非アクティブ状態になり、選択されたセルユニットＣＵ以外の光検出素子ＤＣにより検出される反射光Ｌ２以外のノイズ成分が排除される。光検出器ＰＤは、このように選択的にアクティブ領域を設定することによって、高いＳ／Ｎ比で反射光Ｌ２を検知することができ、計測精度を向上させることができる。

＜１－２－２＞信号処理装置３４の動作
第１実施形態において、信号処理装置３４のスイッチ部３４１は、隣り合うサブチャネルＳＣＨの２種類の組み合わせを切り替え可能である。第１実施形態では、この２種類の組み合わせのことを、入力グループＩＧ１及びＩＧ２と呼ぶ。以下に、距離計測装置１の測距動作において、入力グループＩＧ１及びＩＧ２にそれぞれ関連付けられた第１時刻及び第２時刻における信号処理装置３４（スイッチ部３４１）の動作について順に説明する。

（第１時刻）
図１２は、第１実施形態に係る距離計測装置１の測距動作の第１時刻における信号処理装置３４の動作の一例を示す概略図である。図１２は、Ｎ＝４の場合の信号処理装置３４の回路構成と、第１時刻における制御回路３５の制御の概要を示している。図１２に示すように、制御回路３５は、第１時刻において、制御信号ＧＳを“Ｌ”レベルに設定する。すると、各スイッチＳＷは、制御信号ＧＳに基づいて、入力端ＩＴと出力端ＯＴ２との間を電気的に接続する。

具体的には、サブチャネルＳＣＨ１とノードＮＧ１との間が接続される。出力回路ＯＣ１の入力端には、サブチャネルＳＣＨ１及びＳＣＨ２のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ３とノードＮＧ２との間が接続される。出力回路ＯＣ２の入力端には、サブチャネルＳＣＨ３及びＳＣＨ４のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ５とノードＮＧ３との間が接続される。出力回路ＯＣ３の入力端には、サブチャネルＳＣＨ５及びＳＣＨ６のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ７とノードＮＧ４との間が接続される。出力回路ＯＣ４の入力端には、サブチャネルＳＣＨ７及びＳＣＨ８のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。

以上で説明されたように、第１実施形態の信号処理装置３４は、第１時刻において、入力グループＩＧ１に対応して、サブチャネルＳＣＨ（２×ｋ－１）（１≦ｋ≦Ｎ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（２×ｋ）の出力電流とを組み合わせた信号を、出力回路ＯＣｋに入力する。そして、出力回路ＯＣｋが、第１時刻に対応して、サブチャネルＳＣＨ（２×ｋ－１）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（２×ｋ）の出力電流とが積算された信号に基づく信号を、チャネルＣＨｋに出力する。

（第２時刻）
図１３は、第１実施形態に係る距離計測装置１の測距動作の第２時刻における信号処理装置３４の制御方法の一例を示す概略図である。図１３は、Ｎ＝４の場合の信号処理装置３４の回路構成と、第２時刻における制御回路３５の制御の概要を示している。図１３に示すように、制御回路３５は、第２時刻において、制御信号ＧＳを“Ｈ”レベルに設定する。すると、各スイッチＳＷは、制御信号ＧＳに基づいて、入力端ＩＴと出力端ＯＴ１との間を電気的に接続する。

具体的には、サブチャネルＳＣＨ３とノードＮＧ１との間が接続される。出力回路ＯＣ１の入力端には、サブチャネルＳＣＨ２及びＳＣＨ３のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ５とノードＮＧ２との間が接続される。出力回路ＯＣ２の入力端には、サブチャネルＳＣＨ４及びＳＣＨ５のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ７とノードＮＧ３との間が接続される。出力回路ＯＣ３の入力端には、サブチャネルＳＣＨ６及びＳＣＨ７のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ９とノードＮＧ４との間が接続される。出力回路ＯＣ４の入力端には、サブチャネルＳＣＨ８及びＳＣＨ９のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。

以上で説明されたように、第１実施形態の信号処理装置３４は、第２時刻において、入力グループＩＧ１に対応して、サブチャネルＳＣＨ（２×ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（２×ｋ＋１）の出力電流とを組み合わせた信号を、出力回路ＯＣｋに入力する。そして、出力回路ＯＣｋが、第２時刻に対応して、サブチャネルＳＣＨ（２×ｋ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（２×ｋ＋１）の出力電流とが積算された信号に基づく信号を、チャネルＣＨｋに出力する。

＜１－２－３＞測距結果の出力方法
図１４は、第１実施形態に係る距離計測装置１の測距動作における測距結果の出力方法の一例を示す概略図である。図１４は、チャネル数Ｎ＝４の場合において、受光部３０から計測部４０へ転送される情報と、計測部４０から画像処理部５０へ転送される情報と、画像処理部５０による処理の一部とを示している。

図１４に示すように、受光部３０は、図４を用いて説明された検出領域ＤＡに対応して、入力グループＩＧ１の光検出結果に基づいて生成されたチャネルＣＨ１～ＣＨ４の電気信号と、入力グループＩＧ２の光検出結果に基づいて生成されたチャネルＣＨ１～ＣＨ４の電気信号とを、計測部４０へ順に転送する。言い換えると、１つの検出領域ＤＡに対応して、入力グループＩＧ１に対応する受光結果の出力と、入力グループＩＧ２に対応する受光結果の出力とが実行される。このように、受光部３０は、検出領域ＤＡ毎に、チャネル数Ｎ×２の情報（電気信号）を計測部４０に送信（転送）する。

次に、計測部４０は、受光部３０から受け取った入力グループＩＧ１に対応する受光結果に基づいて、チャネルＣＨ１～ＣＨ４にそれぞれ対応する計測結果Ｒ１～Ｒ４を生成する。同様に、計測部４０は、受光部３０から受け取った入力グループＩＧ２に対応する受光結果に基づいて、チャネルＣＨ１～ＣＨ４にそれぞれ対応する計測結果Ｒ１～Ｒ４を生成する。それから、計測部４０は、入力グループＩＧ１の計測結果Ｒ１～Ｒ４と、入力グループＩＧ２の計測結果Ｒ１～Ｒ４とのそれぞれをパケット化する。そして、計測部４０は、入力グループＩＧ１の計測結果Ｒ１～Ｒ４を含むパケットＰ１と、入力グループＩＧ２の計測結果Ｒ１～Ｒ４を含むパケットＰ２とを、画像処理部５０へ転送する。このように、距離計測装置１では、計測部４０及び画像処理部５０間のデータの送信が、フレーム単位でなく、チャネル単位（入力グループＩＧ単位）で実行される。また、距離計測装置１では、検出領域ＤＡ毎に、パケットＰ１及びＰ２の組が対応付けられる。

次に、画像処理部５０は、計測部４０から受け取ったパケットＰ１及びＰ２の組の並び替えを実行し、当該検出領域ＤＡに対応付けられた複数の画素ＰＸを生成する。具体的には、画像処理部５０は、同じチャネルＣＨに対応するデータが２個続くように、データを挿入する。より具体的には、画像処理部５０は、パケットＰ１の計測結果Ｒ１の次にパケットＰ２の計測結果Ｒ１を挿入し、パケットＰ２の計測結果Ｒ１の次にパケットＰ１の計測結果Ｒ２を挿入し、パケットＰ１の計測結果Ｒ２の次にパケットＰ２の計測結果Ｒ２を挿入し、…、パケットＰ１の計測結果Ｒ４の次にパケットＰ２の計測結果Ｒ４を挿入する。すなわち、画像処理部５０は、垂直方向に、パケットＰ１の計測結果と、パケットＰ２の計測結果とを交互に並べる。交互に並べられたこれらの計測結果は、隣り合うサブチャネルＳＣＨの組み合わせが１つずつずれて対応付けられている。

そして、画像処理部５０は、並び替えた複数の計測結果に基づいて、複数の画素ＰＸを生成する。本例では、並び替えられたパケットＰ１及びＰ２のそれぞれの計測結果Ｒ１～Ｒ４のグループが、対応付けられた検出領域ＤＡの画素ＰＸ１～ＰＸ８に対応している。すなわち、各検出領域ＤＡにおいて配列する画素ＰＸの数は、チャネル数Ｎ×入力グループＩＧの数に対応する。例えば、光検出器ＰＤが４０ｃｈ（Ｎ＝４０）で構成された場合、各検出領域ＤＡに対応して、４０×２＝８０個の画素ＰＸがＱ軸に沿って配列する。さらに、２つの反射面を有する回転ミラーが使用された場合、スキャン領域ＳＡによりマッピングされた画像は、Ｑ軸に沿って配列した８０×２＝１６０個の画素ＰＸを有する。

＜１－２－４＞計測結果と画素ＰＸとの対応関係
図１５は、第１実施形態に係る距離計測装置１の測距動作の計測結果と画素ＰＸとの対応関係の一例を示す概略図である。図１５は、連続した３つの検出領域ＤＡ１～ＤＡ３に対応する画素ＰＸの計測位置の重心を、センサアレイ３２の平面レイアウトに重ねて示している。斜線のハッチングにより示された楕円形状の領域は、センサアレイ３２上で反射光Ｌ２が照射される領域を模式的に示している。

図１５に示すように、反射光Ｌ２の照射位置は、時間の経過と共に変化し得る。本例では、反射光Ｌ２の照射位置が、Ｘ方向に移動している。図１５に示された時刻ｔ１～ｔ６のそれぞれは、反射光Ｌ２の照射位置に対応付けられた計測タイミングを示している。また、本例では、時刻ｔ１、ｔ３、及びｔ５、すなわち奇数回目の計測時刻が、入力グループＩＧ１に対応付けられている。また、時刻ｔ２、ｔ４、及びｔ６、すなわち偶数回目の計測時刻が、入力グループＩＧ２に対応付けられている。そして、時刻ｔ１及びｔ２が、検出領域ＤＡ１に対応付けられている。時刻ｔ３及びｔ４が、検出領域ＤＡ２に対応付けられている。時刻ｔ５及びｔ６が、検出領域ＤＡ３に対応付けられている。

各画素ＰＸの計測位置は、各時刻で選択されるセルユニットＣＵの配置に基づいて決定される。本例では、実線のグリッドが、入力グループＩＧ１に対応する画素ＰＸに関連付けられて示され、破線のグリッドが、入力グループＩＧ２に対応する画素ＰＸに関連付けられて示されている。具体的には、時刻ｔ１、ｔ３、及びｔ５に生成される奇数番の画素ＰＸは、チャネルユニットＣＨＵ（２×ｋ－１）（１≦ｋ≦Ｎ）に対する副画素と、チャネルユニットＣＨＵ（２×ｋ）に対応する副画素とにより構成される。時刻ｔ２、ｔ４、及びｔ６に生成される偶数番の画素ＰＸは、チャネルユニットＣＨＵ（２×ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）に対する副画素と、チャネルユニットＣＨＵ（２×ｋ＋１）に対応する副画素とにより構成される。

このため、奇数番の画素ＰＸの組における計測位置の重心と、偶数番の画素ＰＸの組における計測位置の重心とは、例えば、Ｙ方向に１つのチャネルユニットＣＨＵ（副画素）分ずれている。言い換えると、奇数番の画素ＰＸの組における計測位置の重心と、偶数番の画素ＰＸの組における計測位置の重心とは、Ｙ方向に画素ＰＸの半分（半画素）だけずれている。各検出領域ＤＡは、Ｘ方向にずれた位置で計測された入力グループＩＧ１及びＩＧ２のそれぞれの画素ＰＸを含んでいる。なお、図１５に示された一例では、各画素ＰＸに対応する領域が正方形の領域で示されているが、これに限定されない。各画素ＰＸに対応する領域は、センサアレイ３２に含まれた光検出素子ＤＣのレイアウトと、選択されるセルユニットＣＵの数及び位置に応じて変わり得る。

＜１－２－５＞平均化処理
第１実施形態に係る距離計測装置１において、計測部４０は、信頼度に基づく平均化アルゴリズムを利用した平均化処理を実行する。平均化処理において、計測部４０は、ターゲットの測定点（画素ＰＸ）の距離値を算出する際に、当該測定点の近傍の少なくとも１つの測定点の計測結果を利用する。そして、計測部４０は、例えば、ターゲットの近傍の測定点の計測結果を信頼度に基づいて重み付けして、ターゲットの測定点の計測結果に累積させる。それから、計測部４０は、累積した計測結果に含まれた信号の少なくとも１つのピークを検出し、信頼度の情報に基づいて、検出した少なくとも１つのピークから当該測定点の距離値を決定する。

図１６は、第１実施形態に係る距離計測装置１の平均化処理における平均化範囲の設定の一例を示す概略図である。図１６は、平均化処理で使用される平均化範囲の一例を、図１５と同様のセンサアレイ３２の平面レイアウトに重ねて示している。本明細書において、平均化範囲は、上述されたターゲットの測定点を含み且つターゲットの周囲の少なくとも１つの測定点を含む領域のことを示している。本例では、破線で囲まれた領域ＡＡ１が、検出領域ＤＡ１の画素ＰＸ１で使用される平均化範囲を示している。二点鎖線で囲まれた領域ＡＡ２が、検出領域ＤＡ１の画素ＰＸ２で使用される平均化範囲を示している。

図１６に示すように、検出領域ＤＡ１の画素ＰＸ１及びＰＸ２は、副画素としてチャネルユニットＣＨＵ２を共有した関係を有している。そして、検出領域ＤＡ１の画素ＰＸ１の平均化範囲（領域ＡＡ１）は、検出領域ＤＡ１及びＤＡ２のそれぞれの画素ＰＸ１及びＰＸ３と、検出領域ＤＡ１の画素ＰＸ２及びＰＸ４を含んでいる。一方で、検出領域ＤＡ１の画素ＰＸ２の平均化範囲（領域ＡＡ２）は、検出領域ＤＡ１及びＤＡ２のそれぞれの画素ＰＸ２及びＰＸ４と、検出領域ＤＡ２の画素ＰＸ３及びＰＸ５を含んでいる。

図１６では、領域ＡＡ１に含まれた複数の画素ＰＸの重心と、領域ＡＡ２に含まれた複数の画素ＰＸの重心との変移が、ｄＲにより示されている。ｄＲのＹ方向（カラム方向）の成分は、１つのチャネルユニットＣＨＵ（副画素）分、すなわち画素ＰＸの半分の幅に対応している。入力グループＩＧ１及びＩＧ２の間でチャネルユニットＣＨＵを共有する２つの画素ＰＸのそれぞれの平均化範囲は、Ｙ方向に画素ＰＸの半分だけ位置がシフトした関係を有している。言い換えると、計測部４０は、各検出領域ＤＡでチャネルユニットＣＨＵを共有する２つの画素ＰＸ毎に、一方の平均化範囲（領域ＡＡ１）に含まれた画素ＰＸからｄＲ移動した位置に配置された画素ＰＸを、他方の平均化範囲（領域ＡＡ２）に含めて設定する。

以上のように、第１実施形態における計測部４０は、１回のスキャンにおいて、奇数回目の計測結果に対する平均化範囲と、偶数回目の計測結果に対する平均化範囲とを切り替えている。そして、計測部４０は、入力グループＩＧ１の各画素ＰＸと、入力グループＩＧ２の各画素ＰＸとのそれぞれを上述された平均化処理によって生成する。その結果、計測部４０は、検出領域ＤＡ毎に、チャネル数Ｎ×２、すなわち平均化前に各入力グループＩＧの計測で使用されたサブチャネルＳＣＨの数と同じ数の画素ＰＸに対応する計測結果を、画像処理部５０に転送することができる。

図１７は、第１実施形態と従来例の平均化処理の違いについて説明するための概略図である。ここで、図１７を参照して、第１実施形態と従来例の平均化処理の違いについて説明する。

第１実施形態における光検出器３２のセルユニットＣＵの数は、従来例に対しておよそ２倍になる。一方で、第１実施形態における出力チャネル数は、従来例における出力チャネル数と変わらない。このため、第１実施形態及び従来例のそれぞれの信号処理回路４１及びＡＤ変換回路４２としては、個数も含めて同じものが使用され得る。第１実施形態と従来例との間では、チャネル数が変わらないため、第１実施形態は、計測回路及び平均化回路についても従来例と同じものを使用可能である。

従来例における平均化範囲が、図１７に示されている。ここで、画素ＰＸ１及びＰＸ２は、１つのチャネル線に出力され、画素ＰＸ３及びＰＸ４は、別の１つのチャネル線に出力される（チャネル線は２本）。従来例における平均化範囲は、計測の度に変わることなく、固定されたチャネルの組に対して処理される。最初の平均化範囲が領域ＡＡ１である場合に、前述した２つのチャネルに対して平均化処理が実行される。そして、次の平均化範囲が領域ＡＡ２である場合に、領域ＡＡ１と同じ２つのチャネルに対して平均化処理が実行される。従って、領域ＡＡ２は、図１７に示されているように、例えば、画素ＰＸ１～ＰＸ４までの６つの画素を含む。このとき、従来例における領域ＡＡ１及びＡＡ２の重心の違いは、約０．１７画素となり、第１実施形態の重心の違い（半画素）と比べて極めて小さい。このことは、従来例の平均化処理が使用された場合、垂直方向については、領域ＡＡ１の平均化結果と領域ＡＡ２の平均化結果との観測位置及び方向が殆ど変わらないことを意味している。従って、垂直方向の解像度の改善は、従来例の平均化処理よりも、第１実施形態の方が優れている。

一方で、第１実施形態では、図１６に示すように、領域ＡＡ２において、画素ＰＸ１を平均化範囲から外し、代わりに画素ＰＸ５を加えている。つまり、第１実施形態の平均処理における領域ＡＡ２では、従来例では対象とならなかった１つ下のチャネル信号が、平均化範囲に加えられ、対象となるチャネル数が２から３に増えている。これにより、画素位置がｄＲだけ移動することを実現している。回路としては、前述のチャネル信号が平均化回路に伝達される径路にゲート（トランジスタ）が１つ追加され、入力グループＩＧ１とＩＧ２の何れかを示す制御信号に従ってゲートが開閉されることにより、実現され得る。

なお、平均化範囲として、図１６では、垂直方向について従来例の２～３画素分（すなわちセルユニットＣＵで４つ分）に設定され、水平方向について３画素分に設定された場合が例示されているが、これに限定されない。垂直方向及び水平方向の両方共に、任意の画素数が使用され得る。ただし、平均化対象のセルユニットＣＵの数は、一定である必要がある。すなわち、入力グループＩＧ２では、平均化対象となるチャネルが１つ増えるが、入力グループＩＧ１及びＩＧ２の間で使用されるセルユニットＣＵの数は一定になる。

＜１－３＞第１実施形態の効果
以上で説明された第１実施形態に係る距離計測装置１に依れば、距離計測装置１の製造コストを抑制し且つ測距性能を向上させることができる。以下に、第１実施形態の効果の詳細について説明する。

距離計測装置１が車載される場合、前方の監視に要求されるスペックとして、垂直方向の解像度が特に重視される。垂直方向の解像度を高める方法としては、スキャンの行数を増やすことや、同時に測距できる垂直方向の画素数（すなわち、１つの検出領域ＤＡに対応して垂直方向に並ぶ画素ＰＸの数）を増やすことが考えられる。例えば、センサアレイ３２のチャネルユニットＣＨＵの数を増やすことによって、同時に測距できる垂直方向の画素ＰＸの数を増やすことができる。

しかしながら、光検出器から出力される受光結果を処理するための計測ＩＣは、距離値の計測するための回路をチャネル毎に有する。チャネル数を増やすことに伴い回路面積が大きくなるため、チャネル数を増やすことは計測ＩＣのサイズの増大と、製造コストの増大の要因となる。つまり、距離計測装置１で使用される計測ＩＣのチャネル数は、製造コストの面から増やすことに限界がある。このため、製造コストと性能との両立を考慮すると、垂直方向の画素数を増やすために光検出器のチャネル数を増やすことも困難である。

また、チャネル数を増やした場合、光検出器と計測ＩＣとの間の配線数が増える。この配線数の設計にも、コスト面・技術面において限界がある。このため、光検出器と計測ＩＣとの間にあまりに多い配線数を設けることは、事実上実現困難である。

一方で、スキャンの行数を増やすことは、計測ＩＣのチャネル数を増やすことなく垂直方向の画素数を高めることが可能である。例えば、多面のポリゴンミラーを使用することによって、スキャンの行数を増やすことができる。しかしながら、ポリゴンミラーは、回転ミラー（両面鏡）よりも面精度や加工精度を高めることが困難であり、回転ミラーより広い設置面積を要する。このため、コンパクトで低コストな距離計測装置１を実現するためには、回転ミラーを利用することが好ましい。

その他に垂直方向の画素数を増やす方法としては、各チャネルに対して、偶数番のチャネルユニットＣＨＵと奇数番のチャネルユニットＣＨＵとを切り替えて接続することが考えられる。このような方法は、インターレース方式とも呼ばれる。しかしながら、単純にチャネルユニットＣＨＵの接続を切り替える場合、１つのチャネルあたりで光の検出に使用されるダイオードＡＰＤの数や面積が減少する。すると、光検出器の出力電流におけるＳ／Ｎ比が低下し、検出性能が低下する。つまり、この方法は、光検出器ＰＤに照射されている光の半分を利用しておらず、長距離向けの距離計測装置１としては好ましくない。さらに、この方法では、ダイナミックレンジが不足するおそれがある。ダイナミックレンジの不足は、測距の失敗の要因となる場合があり、また、測距精度の低下の要因ともなり得る。また、本方法は、光検出器に照射されている光の半分を利用しないため、長距離向けの距離計測装置１としては好ましくない。

これに対して、第１実施形態に係る距離計測装置１は、各チャネルＣＨに入力する信号を複数の入力グループＩＧ１及びＩＧ２で切り替えることが可能な信号処理装置３４を備えている。そして、測距動作では、信号処理装置３４が入力グループＩＧ１及びＩＧ２を交互に切り替えて、受光結果の計測が実行される。つまり、連続した２つの副画素の組み合わせが、計測タイミング毎に切り替えられ、各画素ＰＸの距離値の算出に使用される。また、計測部４０が、垂直方向に半分の画素ＰＸ（すなわち、副画素）だけずれた平均化範囲を設定し、入力グループＩＧ１及びＩＧ２の間で異なる画素ＰＸの組み合わせで平均化処理を実行する。そして、画像処理部５０が、入力グループＩＧ１及びＩＧ２の組の計測結果を並び替えて検出領域ＤＡの複数の画素ＰＸを生成する。

これにより、第１実施形態に係る距離計測装置１は、１つのチャネルあたりで光の検出に使用されるダイオードＡＰＤの数や面積を維持し、且つインターレース方式と同様に垂直方向の画素数を増やすことができる。すなわち、距離計測装置１は、インターレース方式を利用し且つ信号のＳ／Ｎ比を維持し、ダイナミックレンジの低下を抑制することができる。信号処理装置３４のスイッチ部３４１は、単純な切り替え回路により構成されるため、計測ＩＣ（計測部４０）のチャネル数を増やす場合よりも回路面積の増大が抑制され得る。また、第１実施形態に係る距離計測装置１では、例えば、図１６を用いて説明された平均化処理が実行されるため、垂直方向の実効的な解像度も高めることができる。その結果、第１実施形態に係る距離計測装置１は、距離計測装置１の製造コストを抑止し且つ測距性能を向上させることができる。

以下に、比較例を用いて、第１実施形態に係る距離計測装置１の特性について説明する。図１８、図１９、及び図２０は、それぞれ第１比較例、第２比較例、及び第１実施形態に係る光検出器における評価条件を示す概略図である。図１８、図１９、及び図２０のそれぞれは、測距に使用される画素ＰＸ（セルユニットＣＵ）の平面レイアウトに対して、対象物ＴＧが配置される位置及び大きさを模式的に示している。また、図１８、図１９、及び図２０では、連続した３つの検出領域ＤＡにおける複数の画素ＰＸが示されている。

図１８に示すように、第１比較例に係る光検出器ＰＤｘは、チャネルユニットＣＨＵｘ１～ＣＨＵｘ３と、当該チャネルユニットＣＨＵｘに対応して設けられた複数の画素ＰＸ１～ＰＸ３とを含む。第１比較例では、各チャネルユニットＣＨＵｘが、１つのチャネルＣＨに対応付けられている。そして、第１比較例の評価条件としては、図１８の中央部分の画素ＰＸ２と重なるように対象物ＴＧが配置されている。

図１９に示すように、第２比較例に係る光検出器ＰＤｙは、チャネルユニットＣＨＵｙ１～ＣＨＵｙ６と、当該チャネルユニットＣＨＵｙに対応して設けられた複数の画素ＰＸ１～ＰＸ６とを含む。第２比較例では、各チャネルユニットＣＨＵｙが、１つのチャネルＣＨに対応付けられ、チャネルユニットＣＨＵｙの垂直方向の幅は、チャネルユニットＣＨＵｘの半分に設定されている。そして、第２比較例の評価条件としては、図１９の中央部分の画素ＰＸ３及びＰＸ４と重なるように対象物ＴＧが配置されている。

図２０に示すように、第１実施形態に係る光検出器ＰＤは、チャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ６と、当該チャネルユニットＣＨＵｙに対応して設けられた複数の画素ＰＸ１～ＰＸ６とを含む。第１実施形態では、各チャネルユニットＣＨＵの垂直方向の幅は、第２比較例のチャネルユニットＣＨＵｙと同様に設定されている。そして、第１実施形態の評価条件としては、図２０の中央部分の画素ＰＸ３と重なるように対象物ＴＧが配置されている。

図２１は、第１比較例と第１実施形態とのそれぞれの測距性能の一例を示すグラフである。図２１に示されたグラフにおいて、横軸は、被写体サイズ（対象物ＴＧのサイズ）を示し、縦軸は、被写***置をずらして検出した最小信号値を示している。最小信号値は、最も重要である最悪ケースにおけるＬｉＤＡＲ性能を決める主要な因子である。ここで、いずれの最小信号値も、平均化処理が実行されていない場合の結果を示している。

図２１に示すように、第１比較例と第１実施形態との何れにおいても、被写体サイズが大きくなるにつれて、最小信号値が大きくなる。第１実施形態と第１比較例とが同一のセンササイズ（セルユニットＣＵのサイズ）に設計される場合、最小信号値は、第１実施形態の方が第１比較例よりも大きい。また、第１実施形態の光検出器ＰＤにおける縦横の画素が、同じセンサアレイ３２の面積で１．４倍された場合、最小信号値が、第１実施形態と第１比較例とで略一致する。このことは、逆に、第１実施形態の光検出器ＰＤにおける画素が（縦横で１倍で）変わらず、第１比較例の画素が縦横で１．４分の１にされた場合（解像度が縦横１．４倍の場合）に、両者の最小信号値が一致することを意味する。

すなわち、第１実施形態のインターレース方式は、実効的な垂直解像度を第１比較例の１．４倍程度改善していることを示している。インターレース方式では、入力グループＩＧ１及びＩＧ２の各々の１回ずつからなる、２回のレーザー出射により、１回の計測結果が得られる。このため、インターレース方式では、水平方向の解像度が０．５倍になると考えられる。まとめると、水平方向の解像度は、０．５倍×１．４倍～１．４分の１となり、水平方向の画素数が減少する。これに対して、ＬｉＤＡＲの水平方向の画素数のスペックは、通常、垂直方向の画素数のスペックよりも余裕がある。つまり、ＬｉＤＡＲは、インターレース方式が利用され、水平方向の画素数が減少した場合においても、要求されたスペックを満たし得る。従って、第１実施形態に係る距離計測装置１は、垂直方向の解像度が優先される車載で使用される場合において、垂直方向及び水平方向のいずれのスペックを満たすことができる。

図２２は、第１比較例、第２比較例、及び第１実施形態の評価結果を示すグラフである。図２２に示されたグラフにおいて、横軸は、被写体サイズ（対象物ＴＧのサイズ）［ｍｍ］を示し、縦軸は、測距可能距離［ｍ］を示している。各評価結果は、同じ頻度でレーザーが出射され、同等数の平均化処理が実行された場合の測距可能距離を示している。この評価では、レーザーの出射回数（つまり、計測回数）が揃えられているため、第１比較例と第２比較例の計測回数が、第１実施形態の倍に設定されている。この点を加味すると、、第１比較例の模式図は、図２３に示されるように、図１８に対して水平方向に画素が半分に分割された状態に対応する。同様に、第２比較例の模式図は、図２４に示されるように、図１９に対して水平方向に画素が半分に分割された状態に対応する。なお、第１比較例と第１実施形態では、チャネル数も含めて、全く同じ信号処理回路４１とＡＤ変換回路４２が使用され得る。

図２２に示すように、第１比較例、第２比較例、及び第１実施形態の何れにおいても、被写体サイズが大きくなるにつれて、測距可能距離が長くなる。また、第１比較例は、第２比較例よりも垂直方向の画素数が少ないため、被写体サイズが３００～７００［ｍｍ］の場合に、測距可能距離が短くなっている。第１実施形態は、第１比較例より良好であると言える。一方で、第１実施形態は、図２２に示すように、垂直方向に第２比較例と同様の画素数を有し、且つ第２比較例に近い測距可能距離を実現していると言える。そして、第１実施形態は、第１比較例よりも良好であり、且つ第２比較例に近い測距可能距離を実現している。すなわち、第１実施形態に係る距離計測装置１は、垂直画素数を見かけ上２倍に向上させ、実効的な解像度を１．４倍に向上させることによって、チャネル数を２倍にした場合に近づいた性能を実現することができる。

＜２＞第２実施形態
第２実施形態に係る距離計測装置１は、各チャネルＣＨに連続した３つのサブチャネルＳＣＨが関連付けられ、当該３つのサブチャネルＳＣＨの組み合わせを切り替え可能な光検出器ＰＤａを備える。以下に、第２実施形態に係る距離計測装置１の詳細について説明する。

＜２－１＞構成
＜２－１－１＞光検出器ＰＤａの構成
図２５は、第２実施形態に係る距離計測装置１が備える光検出器ＰＤａの構成の一例を示すブロック図である。図２５に示すように、光検出器ＰＤａは、センサアレイ３２ａ、カラムセレクタ３３ａ、及び信号処理装置３４ａを含む。センサアレイ３２aは、複数のチャネルユニット（グループ）ＣＨＵ１～ＣＨＵ（ｎ＋２）を含む（ｎは３以上の整数）。カラムセレクタ３３ａは、複数の選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ（ｎ＋２）を含む。

センサアレイ３２ａの複数のチャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ（ｎ＋２）は、それぞれ出力ノードセットＯＵＴ１～ＯＵＴ（ｎ＋２）を介して、複数の選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ（ｎ＋２）にそれぞれ接続される。カラムセレクタ３３ａの複数の選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ（ｎ＋２）は、それぞれサブチャネルＳＣＨ１～ＳＣＨ（ｎ＋２）を介して、信号処理装置３４ａに接続される。これにより、第２実施形態の各選択積算器ＸＦＲは、対応付けられたチャネルユニットＣＨＵに含まれたアクティブ状態のＳＰＡＤから出力された電気信号を、信号処理装置３４ａに転送し得る。

信号処理装置３４ａは、連続した３つのサブチャネルＳＣＨの信号を積算して、対応するチャネルＣＨに出力する。第２実施形態では、１つの画素ＰＸに対応する距離データの生成に、隣り合う３つの副画素（チャネルユニットＣＨＵ）から転送された電気信号が使用される。信号処理装置３４ａの詳細については後述する。

なお、第２実施形態に係る光検出器ＰＤａにおいて、チャネルユニットＣＨＵの数と、選択積算器ＸＦＲの数とのそれぞれは、チャネル数Ｎに基づいて設計される。第２実施形態では、Ｎ＝ｎ／３である。具体的には、チャネル数Ｎ＝８０（すなわち、８０ｃｈの出力を有する光検出器ＰＤ）である場合、カラムセレクタ３３ａと信号処理装置３４ａとの間は、２４２個のサブチャネルＳＣＨにより接続される。

以下の説明では、説明を簡潔にするために、Ｎ＝４、すなわちｎ＝１２であり、光検出器ＰＤが、４個のチャネルＣＨ１～ＣＨ４と、１４個のサブチャネルＳＣＨ１～ＳＣＨ１４と、１４個の選択積算器ＸＦＲ１～ＸＦＲ１４と、１４個の出力ノードセットＯＵＴ１～ＯＵＴ１４と、１４個のチャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ１４とを備える場合について説明する。

＜２－１－２＞信号処理装置３４ａの回路構成
図２６は、第２実施形態に係る距離計測装置１が備える光検出器ＰＤａに含まれた信号処理装置３４ａの回路構成の一例を示す回路図である。図８に示すように、信号処理装置３４ａは、スイッチ部３４１ａ、及び出力部３４２を含む。スイッチ部３４１ａは、複数のサブチャネルＳＣＨの組み合わせを切り替える回路である。スイッチ部３４１ａは、Ｎ＝４の場合、複数のスイッチＳＷａ１～ＳＷａ５と、複数のスイッチＳＷｂ１～ＳＷｂ５とを含む。出力部３４２は、例えば、スイッチ部３４１を介して入力された複数の信号を増幅して、それぞれ複数のチャネルＣＨに出力する回路である。出力部３４２は、Ｌ＝４の場合、複数の出力回路ＯＣ１～ＯＣ４を含む。

スイッチＳＷａ及びＳＷｂのそれぞれは、三路スイッチであり、入力端ＩＴ、並びに出力端ＯＴ１及びＯＴ２を有する。各スイッチＳＷａは、制御信号ＧＳａに基づいて、入力端ＩＴ及び出力端ＯＴ１の間、又は入力端ＩＴ及び出力端ＯＴ２の間を電気的に接続する。各スイッチＳＷｂは、制御信号ＧＳｂに基づいて、入力端ＩＴ及び出力端ＯＴ１の間、又は入力端ＩＴ及び出力端ＯＴ２の間を電気的に接続する。制御信号ＧＳａ及びＧＳｂのそれぞれは、制御回路３５によって生成される信号である。

スイッチＳＷａ１の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ１に接続される。スイッチＳＷａ１の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれ接地ノードＧＮＤ及びノードＮＧａ１に接続される。スイッチＳＷｂ１の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ２に接続される。スイッチＳＷｂ１の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれ接地ノードＧＮＤ及びノードＮＧｂ１に接続される。ノードＮＧａ１及びＮＧｂ１（以下、ノードＮＧ１とも呼ぶ）は、サブチャネルＳＣＨ３と、出力回路ＯＣ１の入力端とに接続される。

スイッチＳＷａ２の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ４に接続される。スイッチＳＷａ２の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧａ１及びＮＧａ２に接続される。スイッチＳＷｂ２の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ５に接続される。スイッチＳＷｂ２の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧｂ１及びＮＧｂ２に接続される。ノードＮＧａ２及びＮＧｂ２（以下、ノードＮＧ２とも呼ぶ）は、サブチャネルＳＣＨ６と、出力回路ＯＣ２の入力端とに接続される。

スイッチＳＷａ３の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ７に接続される。スイッチＳＷａ３の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧａ２及びＮＧａ３に接続される。スイッチＳＷｂ３の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ８に接続される。スイッチＳＷｂ３の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧｂ２及びＮＧｂ３に接続される。ノードＮＧａ３及びＮＧｂ３（以下、ノードＮＧ３とも呼ぶ）は、サブチャネルＳＣＨ９と、出力回路ＯＣ３の入力端とに接続される。

スイッチＳＷａ４の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ１０に接続される。スイッチＳＷａ４の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧａ３及びＮＧａ４に接続される。スイッチＳＷｂ４の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ１１に接続される。スイッチＳＷｂ４の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧｂ３及びＮＧｂ４に接続される。ノードＮＧａ４及びＮＧｂ４（以下、ノードＮＧ４とも呼ぶ）は、サブチャネルＳＣＨ１２と、出力回路ＯＣ４の入力端とに接続される。

スイッチＳＷａ５の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ１３に接続される。スイッチＳＷａ５の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧａ４及び接地ノードＧＮＤに接続される。スイッチＳＷｂ５の入力端ＩＴは、サブチャネルＳＣＨ１４に接続される。スイッチＳＷｂ５の出力端ＯＴ１及びＯＴ２は、それぞれノードＮＧｂ４及び接地ノードＧＮＤに接続される。

すなわち、スイッチ部３４１ａにおいて、スイッチＳＷａｋ’（２≦ｋ’≦Ｎ＋１）は、入力端ＩＴがサブチャネルＳＣＨ（３×ｋ’－２）に接続され、出力端ＯＴ１がノードＮＧ（ｋ’－１）に接続され、出力端ＯＴ２がノードＮＧｋ’に接続された構成を有する。スイッチ部３４１ａにおいて、スイッチＳＷｂｋ’は、入力端ＩＴがサブチャネルＳＣＨ（３×ｋ’－１）に接続され、出力端ＯＴ１がノードＮＧ（ｋ’－１）に接続され、出力端ＯＴ２がノードＮＧｋ’に接続された構成を有する。スイッチ部３４１ａにおいて、一端部分に割り当てられたスイッチＳＷａ及びＳＷｂ（スイッチＳＷａ１及びＳＷｂ１）のそれぞれの出力端ＯＴ１と、他端部分に割り当てられたスイッチＳＷａ及びＳＷｂ（例えば、スイッチＳＷａ５及びＳＷｂ５）のそれぞれの出力端ＯＴ２とは、例えば、接地される。

第２実施形態に係る距離計測装置１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

＜２－２＞信号処理装置３４ａの動作
第２実施形態において、信号処理装置３４ａのスイッチ部３４１ａは、隣り合うサブチャネルＳＣＨの３種類の組み合わせを形成する。第２実施形態では、この３種類の組み合わせのことを、それぞれ入力グループＩＧ１～ＩＧ３と呼ぶ。以下に、距離計測装置１の測距動作において、入力グループＩＧ１～ＩＧ３にそれぞれ関連付けられた第１時刻～第３時刻における信号処理装置３４ａ（スイッチ部３４１ａ）の動作について順に説明する。

（第１時刻）
図２７は、第２実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第１時刻における信号処理装置の動作の一例を示す概略図である。図２７は、Ｎ＝４の場合の信号処理装置３４ａの回路構成と、第１時刻における制御回路３５の制御の概要を示している。図２７に示すように、第２実施形態の制御回路３５は、第１時刻において、制御信号ＧＳａ及びＧＳｂのそれぞれを“Ｌ”レベルに設定する。すると、各スイッチＳＷａは、制御信号ＧＳａに基づいて、入力端ＩＴと出力端ＯＴ２との間を接続する。また、各スイッチＳＷｂは、制御信号ＧＳｂに基づいて、入力端ＩＴと出力端ＯＴ２との間を接続する。

具体的には、サブチャネルＳＣＨ１及びＳＣＨ２とノードＮＧ１（ＮＧａ１及びＮＧｂ１）との間が接続される。出力回路ＯＣ１の入力端には、サブチャネルＳＣＨ１～ＳＣＨ３のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ４及びＳＣＨ５とノードＮＧ２（ＮＧａ２及びＮＧｂ２）との間が接続される。出力回路ＯＣ２の入力端には、サブチャネルＳＣＨ４～ＳＣＨ６のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ７及びＳＣＨ８とノードＮＧ３（ＮＧａ３及びＮＧｂ３）との間が接続される。出力回路ＯＣ３の入力端には、サブチャネルＳＣＨ７～ＳＣＨ９のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ１０及びＳＣＨ１１とノードＮＧ４（ＮＧａ４及びＮＧｂ４）との間が接続される。出力回路ＯＣ４の入力端には、サブチャネルＳＣＨ１０～ＳＣＨ１２のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。

なお、第２実施形態の第１時刻では、スイッチＳＷａ５が、サブチャネルＳＣＨ１３と接地ノードＧＮＤの間を接続し、スイッチＳＷｂ５が、サブチャネルＳＣＨ１４と接地ノードＧＮＤの間を接続する。このため、サブチャネルＳＣＨ１３に対応するチャネルユニットＣＨＵ１３と、サブチャネルＳＣＨ１４に対応するチャネルユニットＣＨＵ１４とは、第１時刻における光の検出に使用されない。

以上で説明されたように、第２実施形態の信号処理装置３４ａは、第１時刻において、入力グループＩＧ１に対応して、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ－２）（１≦ｋ≦Ｎ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ－１）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ）の出力電流とを組み合わせた信号を、出力回路ＯＣｋに入力する。そして、出力回路ＯＣｋが、第１時刻に対応して、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ－２）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ－１）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ）の出力電流とが積算された信号に基づく信号を、チャネルＣＨｋに出力する。

（第２時刻）
図２８は、第２実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第２時刻における信号処理装置の動作の一例を示す概略図である。図２８は、Ｎ＝４の場合の信号処理装置３４ａの回路構成と、第１時刻における制御回路３５の制御の概要を示している。図２８に示すように、第２実施形態の制御回路３５は、第２時刻において、制御信号ＧＳａを“Ｈ”レベルに設定し、制御信号ＧＳｂを“Ｌ”レベルに設定する。すると、各スイッチＳＷａは、制御信号ＧＳａに基づいて、入力端ＩＴと出力端ＯＴ１との間を接続する。また、各スイッチＳＷｂは、制御信号ＧＳｂに基づいて、入力端ＩＴと出力端ＯＴ２との間を接続する。

具体的には、サブチャネルＳＣＨ２及びＳＣＨ４とノードＮＧ１（ＮＧａ１及びＮＧｂ１）との間が接続される。出力回路ＯＣ１の入力端には、サブチャネルＳＣＨ２～ＳＣＨ４のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ５及びＳＣＨ７とノードＮＧ２（ＮＧａ２及びＮＧｂ２）との間が接続される。出力回路ＯＣ２の入力端には、サブチャネルＳＣＨ５～ＳＣＨ７のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ８及びＳＣＨ１０とノードＮＧ３（ＮＧａ３及びＮＧｂ３）との間が接続される。出力回路ＯＣ３の入力端には、サブチャネルＳＣＨ８～ＳＣＨ１０のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ１１及びＳＣＨ１３とノードＮＧ４（ＮＧａ４及びＮＧｂ４）との間が接続される。出力回路ＯＣ４の入力端には、サブチャネルＳＣＨ１１～ＳＣＨ１３のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。

なお、第２実施形態の第２時刻では、スイッチＳＷａ１が、サブチャネルＳＣＨ１と接地ノードＧＮＤの間を接続し、スイッチＳＷｂ５が、サブチャネルＳＣＨ１４と接地ノードＧＮＤの間を接続する。このため、サブチャネルＳＣＨ１に対応するチャネルユニットＣＨＵ１と、サブチャネルＳＣＨ１４に対応するチャネルユニットＣＨＵ１４とは、第２時刻における光の検出に使用されない。

以上で説明されたように、第２実施形態の信号処理装置３４ａは、第２時刻において、入力グループＩＧ２に対応して、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ－１）（１≦ｋ≦Ｎ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ＋１）の出力電流とを組み合わせた信号を出力回路ＯＣｋに入力する。そして、出力回路ＯＣｋが、第２時刻に対応して、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ－１）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ＋１）の出力電流とが積算された信号に基づく信号を、チャネルＣＨｋに出力する。

（第３時刻）
図２９は、第２実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第３時刻における信号処理装置の動作の一例を示す概略図である。図２９は、Ｎ＝４の場合の信号処理装置３４ａの回路構成と、第３時刻における制御回路３５の制御の概要を示している。図２９に示すように、第３実施形態の制御回路３５は、第３時刻において、制御信号ＧＳａ及びＧＳｂのそれぞれを“Ｈ”レベルに設定する。すると、各スイッチＳＷａは、制御信号ＧＳａに基づいて、入力端ＩＴと出力端ＯＴ１との間を接続する。また、各スイッチＳＷｂは、制御信号ＧＳｂに基づいて、入力端ＩＴと出力端ＯＴ１との間を接続する。

具体的には、サブチャネルＳＣＨ４及びＳＣＨ５とノードＮＧ１（ＮＧａ１及びＮＧｂ１）との間が接続される。出力回路ＯＣ１の入力端には、サブチャネルＳＣＨ３～ＳＣＨ５のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ７及びＳＣＨ８とノードＮＧ２（ＮＧａ２及びＮＧｂ２）との間が接続される。出力回路ＯＣ２の入力端には、サブチャネルＳＣＨ６～ＳＣＨ８のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ１０及びＳＣＨ１１とノードＮＧ３（ＮＧａ３及びＮＧｂ３）との間が接続される。出力回路ＯＣ３の入力端には、サブチャネルＳＣＨ９～ＳＣＨ１１のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。サブチャネルＳＣＨ１３及びＳＣＨ１４とノードＮＧ４（ＮＧａ４及びＮＧｂ４）との間が接続される。出力回路ＯＣ４の入力端には、サブチャネルＳＣＨ１２～ＳＣＨ１４のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。

なお、第２実施形態の第３時刻では、スイッチＳＷａ１が、サブチャネルＳＣＨ１と接地ノードＧＮＤの間を接続し、スイッチＳＷｂ１が、サブチャネルＳＣＨ２と接地ノードＧＮＤの間を接続する。このため、サブチャネルＳＣＨ１に対応するチャネルユニットＣＨＵ１と、サブチャネルＳＣＨ２に対応するチャネルユニットＣＨＵ２とは、第３時刻における光の検出に使用されない。

以上で説明されたように、第２実施形態の信号処理装置３４ａは、第３時刻において、入力グループＩＧ３に対応して、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ＋１）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ＋２）の出力電流とを組み合わせた信号を、出力回路ＯＣｋに入力する。そして、出力回路ＯＣｋが、第３時刻に対応して、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ＋１）の出力電流と、サブチャネルＳＣＨ（３×ｋ＋２）の出力電流とが積算された信号に基づく信号を、チャネルＣＨｋに出力する。

＜２－３＞測距結果の出力方法
図３０は、第２実施形態に係る距離計測装置１の測距動作における測距結果の出力方法の一例を示す概略図である。図３０は、チャネル数Ｎ＝４の場合において、光検出器ＰＤａを有する受光部３０ａから計測部４０へ転送される情報と、計測部４０から画像処理部５０へ転送される情報と、画像処理部５０による処理の一部とを示している。

図３０に示すように、受光部３０ａは、図４を用いて説明された検出領域ＤＡに対応して、入力グループＩＧ１の光検出結果に基づいて生成されたチャネルＣＨ１～ＣＨ４の電気信号と、入力グループＩＧ２の光検出結果に基づいて生成されたチャネルＣＨ１～ＣＨ４の電気信号と、入力グループＩＧ３の光検出結果に基づいて生成されたチャネルＣＨ１～ＣＨ４の電気信号とを、計測部４０へ順に転送する。言い換えると、１つの検出領域ＤＡに対応して、入力グループＩＧ１に対応する受光結果の出力と、入力グループＩＧ２に対応する受光結果の出力と、入力グループＩＧ３に対応する受光結果の出力とが実行される。このように、受光部３０ａは、検出領域ＤＡ毎に、チャネル数Ｎ×３の情報（電気信号）を計測部４０に送信（転送）する。

次に、計測部４０は、受光部３０ａから受け取った入力グループＩＧ１に対応する受光結果に基づいて、チャネルＣＨ１～ＣＨ４にそれぞれ対応する計測結果Ｒ１～Ｒ４を生成する。同様に、計測部４０は、受光部３０から受け取った入力グループＩＧ２に対応する受光結果に基づいて、チャネルＣＨ１～ＣＨ４にそれぞれ対応する計測結果Ｒ１～Ｒ４を生成する。計測部４０は、受光部３０から受け取った入力グループＩＧ３に対応する受光結果に基づいて、チャネルＣＨ１～ＣＨ４にそれぞれ対応する計測結果Ｒ１～Ｒ４を生成する。それから、計測部４０は、入力グループＩＧ１の計測結果Ｒ１～Ｒ４と、入力グループＩＧ２の計測結果Ｒ１～Ｒ４と、入力グループＩＧ３の計測結果Ｒ１～Ｒ４とのそれぞれをパケット化する。そして、計測部４０は、入力グループＩＧ１の計測結果Ｒ１～Ｒ４を含むパケットＰ１と、入力グループＩＧ２の計測結果Ｒ１～Ｒ４を含むパケットＰ２と、入力グループＩＧ３の計測結果Ｒ１～Ｒ４を含むパケットＰ３とを、画像処理部５０へ転送する。第２実施形態の距離計測装置１では、検出領域ＤＡ毎に、パケットＰ１～Ｐ３の組が対応付けられる。

次に、画像処理部５０は、計測部４０から受け取ったパケットＰ１～Ｐ３の組の並び替えを実行し、当該検出領域ＤＡに対応付けられた複数の画素ＰＸを生成する。具体的には、画像処理部５０は、同じチャネルＣＨに対応するデータが３個続くように、データを挿入する。より具体的には、画像処理部５０は、パケットＰ１の計測結果Ｒ１の次にパケットＰ２の計測結果Ｒ１を挿入し、パケットＰ２の計測結果Ｒ１の次にパケットＰ３の計測結果Ｒ１を挿入し、パケットＰ３の計測結果Ｒ１の次にパケットＰ１の計測結果Ｒ２を挿入し、…、パケットＰ２の計測結果Ｒ４の次にパケットＰ３の計測結果Ｒ４を挿入する。すなわち、画像処理部５０は、パケットＰ１～Ｐ３の計測結果が並ぶように、パケットＰ１の計測結果と、パケットＰ２の計測結果と、パケットＰ３の計測結果とを並べ替える。並べ替えられたこれらの計測結果は、隣り合うサブチャネルＳＣＨの組み合わせが１つずつずれて対応付けられている。

そして、第２実施形態の画像処理部５０は、並び替えた複数の計測結果に基づいて、複数の画素ＰＸを生成する。本例では、並び替えられたパケットＰ１～Ｐ３のそれぞれの計測結果Ｒ１～Ｒ４のグループが、対応付けられた検出領域ＤＡの画素ＰＸ１～ＰＸ１２に対応している。すなわち、各検出領域ＤＡにおいて配列する画素ＰＸの数は、チャネル数Ｎ×入力グループＩＧの数に対応する。例えば、第２実施形態では、光検出器ＰＤが４０ｃｈ（Ｎ＝４０）で構成された場合、各検出領域ＤＡに対応して、４０×３＝１２０個の画素ＰＸがＱ軸に沿って配列する。さらに、２つの反射面を有する回転ミラーが使用された場合、スキャン領域ＳＡによりマッピングされた画像は、Ｑ軸に沿って配列した１２０×２＝２４０個の画素ＰＸを有する。

第２実施形態に係る距離計測装置１のその他の動作は、第１実施形態と同様である。

＜２－４＞第２実施形態の効果
第２実施形態に係る距離計測装置１は、垂直画素数を見かけ上３倍に向上させることができる。そして、第２実施形態に係る距離計測装置１は、第１実施形態と同様の平均化処理を利用することによって、チャネル数を増加させることなく実効的な解像度を向上させることができる。従って、第２実施形態に係る距離計測装置１は、距離計測装置１の製造コストを抑止し且つ性能を向上させることができる。

＜３＞第３実施形態
第３実施形態に係る距離計測装置１は、スイッチ部３４１とカラムセレクタ３３の機能が統合された信号処理装置３４を有する光検出器ＰＤｂを備える。以下に、第３実施形態に係る距離計測装置１の詳細について説明する。

＜３－１＞構成
＜３－１－１＞光検出器ＰＤｂの構成
図２３は、第３実施形態に係る距離計測装置１が備える光検出器ＰＤｂの構成の一例を示すブロック図である。図２３に示すように、光検出器ＰＤｂは、センサアレイ３２ｂ、及び信号処理装置３４ｂを含む。センサアレイ３２ｂは、複数のチャネルユニット（グループ）ＣＨＵ１～ＣＨＵ（ｎ＋１）を含む（ｎは２以上の整数）。

センサアレイ３２ｂの複数のチャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ（ｎ＋１）は、それぞれ出力ノードセットＯＵＴ１～ＯＵＴ（ｎ＋１）を介して、信号処理装置３４ｂに接続される。信号処理装置３４ｂは、第１実施形態で説明されたカラムセレクタ３３及び信号処理装置３４の組と同様の機能を有する。すなわち、信号処理装置３４ｂは、制御回路３５の制御に基づいて、各チャネルユニットＣＨＵに含まれた複数のＳＰＡＤを選択的にアクティブ状態にする。そして、信号処理装置３４ａは、連続した３つの出力ノードセットＯＵＴのうち、アクティブ状態の出力ノードから出力された信号を積算して、対応するチャネルＣＨに出力する。第３実施形態では、第１実施形態と同様に、１つの画素ＰＸに対応する距離データの生成に、隣り合う２つの副画素（チャネルユニットＣＨＵ）から転送された電気信号が使用される。信号処理装置３４ｂの詳細については後述する。

なお、第３実施形態に係る光検出器ＰＤｂにおいて、チャネルユニットＣＨＵの数は、チャネル数Ｎに基づいて設計される。第３実施形態では、第１実施形態と同様に、Ｎ＝ｎ／２である。以下の説明では、説明を簡潔にするために、Ｎ＝４、すなわちｎ＝８であり、光検出器ＰＤが、４個のチャネルＣＨ１～ＣＨ４と、９個のサブチャネルＳＣＨ１～ＳＣＨ９と、９個の出力ノードセットＯＵＴ１～ＯＵＴ９と、９個のチャネルユニットＣＨＵ１～ＣＨＵ９とを備える場合について説明する。

＜３－１－２＞信号処理装置３４ｂの回路構成
図３２は、第３実施形態に係る距離計測装置１が備える光検出器ＰＤｂに含まれた信号処理装置３４ｂの回路構成の一例を示す回路図である。図３２に示すように、信号処理装置３４ｂは、スイッチ部３４１ｂ、及び出力部３４２を含む。スイッチ部３４１ｂは、複数の出力ノードセットＯＵＴの組み合わせを切り替える回路である。スイッチ部３４１ｂは、Ｎ＝４の場合、複数の選択積算器ＸＦＲａ１～ＸＦＲａ５と、複数の選択積算器ＸＦＲｂ１～ＸＦＲｂ５と、複数の選択積算器ＸＦＲｃ１～ＸＦＲｃ４と、論理積（ＡＮＤ）回路セットＡ１及びＡ２と、論理否定（ＮＯＴ）回路ＮＣとを含む。出力部３４２は、Ｎ＝４の場合、複数の出力回路ＯＣ１～ＯＣ４を含む。

選択積算器ＸＦＲａ、ＸＦＲｂ、及びＸＦＲｃのそれぞれの機能及び構成は、第１実施形態で説明された選択積算器ＸＦＲと同様である。出力回路ＯＣの機能及び構成は、第１実施形態で説明された出力回路ＯＣと同様である。なお、以下の説明において、出力ノードセットＯＵＴｉ（１≦ｉ≦（ｎ＋１））と、選択積算器ＸＦＲの入力端とが接続されることは、チャネルユニットＣＨＵｉに含まれた複数のセルユニットＣＵ１～ＣＵｍのそれぞれの出力ノードと、当該選択積算器ＸＦＲに含まれた複数のトランジスタＴ１～Ｔｍのそれぞれの第１端とがそれぞれ接続されることに対応する。選択積算器ＸＦＲの出力端と所定のノードとが接続されることは、当該選択積算器ＸＦＲに含まれた複数のトランジスタＴ１～Ｔｍのそれぞれの第２端と、当該所定のノードとが接続されることに対応する。

選択積算器ＸＦＲａ１の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ１と接地ノードＧＮＤとにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｂ１の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ１とノードＮＧｂ１とにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｃ１の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ２と、ノードＮＧａ１とにそれぞれ接続される。ノードＮＧａ１及びＮＧｂ１は、出力回路ＯＣ１の入力端に接続される。出力回路ＯＣ１の出力端は、チャネルＣＨ１に接続される。

選択積算器ＸＦＲａ２の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ３とノードＮＧａ１とにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｂ２の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ３とノードＮＧｂ２とにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｃ２の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ４と、ノードＮＧａ２とにそれぞれ接続される。ノードＮＧａ２及びＮＧｂ２は、出力回路ＯＣ２の入力端に接続される。出力回路ＯＣ２の出力端は、チャネルＣＨ２に接続される。

選択積算器ＸＦＲａ３の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ５とノードＮＧａ２とにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｂ３の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ５とノードＮＧｂ３とにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｃ３の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ６と、ノードＮＧａ３とにそれぞれ接続される。ノードＮＧａ３及びＮＧｂ３は、出力回路ＯＣ３の入力端に接続される。出力回路ＯＣ３の出力端は、チャネルＣＨ３に接続される。

選択積算器ＸＦＲａ４の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ７とノードＮＧａ３とにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｂ４の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ７とノードＮＧｂ４とにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｃ４の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ８と、ノードＮＧａ４とにそれぞれ接続される。ノードＮＧａ４及びＮＧｂ４は、出力回路ＯＣ４の入力端に接続される。出力回路ＯＣ４の出力端は、チャネルＣＨ４に接続される。

選択積算器ＸＦＲａ５の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ９とノードＮＧａ４とにそれぞれ接続される。選択積算器ＸＦＲｂ５の入力端及び出力端は、出力ノードセットＯＵＴ９と接地ノードＧＮＤとにそれぞれ接続される。

選択積算器ＸＦＲａ１～ＸＦＲａ５のそれぞれのトランジスタＴ１～Ｔｍは、論理積回路セットＡ１の出力信号に基づいて制御される。具体的には、ＡＮＤ回路セットＡ１は、出力端が各選択積算器ＸＦＲａのトランジスタＴ１～Ｔｍのそれぞれのゲート端にそれぞれ接続されたｍ個のＡＮＤ回路を含む。ＡＮＤ回路セットＡ１のｍ個のＡＮＤ回路のそれぞれの第１入力端には、制御信号ＣＳ１～ＣＳｍがそれぞれ入力される。ＡＮＤ回路セットＡ１のｍ個のＡＮＤ回路のそれぞれの第２入力端には、制御信号ＧＳが入力される。

選択積算器ＸＦＲｂ１～ＸＦＲｂ５のそれぞれのトランジスタＴ１～Ｔｍは、ＡＮＤ回路セットＡ２の出力信号に基づいて制御される。具体的には、ＡＮＤ回路セットＡ２は、出力端が各選択積算器ＸＦＲｂのトランジスタＴ１～Ｔｍのそれぞれのゲート端にそれぞれ接続されたｍ個のＡＮＤ回路を含む。ＡＮＤ回路セットＡ２のｍ個のＡＮＤ回路のそれぞれの第１入力端には、制御信号ＣＳ１～ＣＳｍがそれぞれ入力される。ＡＮＤ回路セットＡ２のｍ個のＡＮＤ回路のそれぞれの第２入力端には、制御信号ＧＳの反転信号が入力される。制御信号ＧＳの反転信号は、制御信号ＧＳが論理否定回路ＮＣを介して出力されることによって生成される。

選択積算器ＸＦＲｃ１～ＸＦＲｃ４のそれぞれのトランジスタＴ１～Ｔｍは、制御信号ＣＳに基づいて制御される。具体的には、各選択積算器ＸＦＲｃのトランジスタＴ１～Ｔｍのそれぞれのゲート端には、第１実施形態と同様に、制御信号ＣＳ１～ＣＳｍがそれぞれ入力される。

以上で説明されたように、スイッチ部３４１ｂは、（Ｎ＋１）個の選択積算器ＸＦＲａと、（Ｎ＋１）個の選択積算器ＸＦＲｂと、Ｎ個の選択積算器ＸＦＲｃとを含む。スイッチ部３４１ｂにおいて、選択積算器ＸＦＲａｋ及びＸＦＲｂｋ（ｋは２以上の整数）のそれぞれの入力端は、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ－１）に接続される。選択積算器ＸＦＲａｋの出力端は、ノードＮＧａ（ｋ－１）に接続される。選択積算器ＸＦＲｂｋの出力端は、ノードＮＧｂｋに接続される。選択積算器ＸＦＲｃｋの入力端は、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ）に接続される。選択積算器ＸＦＲｃｋの出力端は、ノードＮＧａｋに接続される。スイッチ部３４１ｂにおいて、一端部分に割り当てられた選択積算器ＸＦＲａ（選択積算器ＸＦＲａ１）の出力端と、他端部分に割り当てられた選択積算器ＸＦＲｂ（例えば、選択積算器ＸＦＲｂ５）の出力端とは、例えば、接地される。

第３実施形態に係る距離計測装置１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

＜３－２＞信号処理装置３４ｂの動作
第３実施形態において、信号処理装置３４ｂのスイッチ部３４１ｂは、隣り合うサブチャネルＳＣＨの２種類の組み合わせを形成する。第３実施形態では、この２種類の組み合わせのことを、入力グループＩＧ１及びＩＧ２と呼ぶ。以下に、距離計測装置１の測距動作において、入力グループＩＧ１及びＩＧ２にそれぞれ関連付けられた第１時刻及び第２時刻における信号処理装置３４ｂ（スイッチ部３４１ｂ）の動作について順に説明する。

（第１時刻）
図３３は、第３実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第１時刻における信号処理装置３４ｂの動作の一例を示す概略図である。図３３は、Ｎ＝４の場合の信号処理装置３４ｂの回路構成と、第１時刻における制御回路３５の制御の概要を示している。図３３に示すように、第３実施形態の制御回路３５は、第１時刻において、制御信号ＧＳを“Ｌ”レベルに設定する。この場合、ＡＮＤ回路セットＡ１の各ＡＮＤ回路は、“Ｌ”レベルの制御信号ＧＳに基づいて、“Ｌ”レベルの信号を出力する非選択状態に設定される。一方で、ＡＮＤ回路セットＡ２の各ＡＮＤ回路は、制御信号ＧＳがＮＯＴ回路ＮＣにより反転されることにより生成された“Ｈ”レベルの信号に基づいて、制御信号ＣＳが“Ｈ”レベルである場合に“Ｈ”レベルの信号を出力し、制御信号ＣＳが“Ｌ”レベルである場合に“Ｌ”レベルの信号を出力する選択状態に設定される。

具体的には、出力ノードセットＯＵＴ１とノードＮＧｂ１との間が接続され、出力ノードセットＯＵＴ２とノードＮＧａ１との間が接続される。出力回路ＯＣ１の入力端には、サブチャネルＳＣＨ１及びＳＣＨ２のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。出力ノードセットＯＵＴ３とノードＮＧｂ２との間が接続され、出力ノードセットＯＵＴ４とノードＮＧａ２との間が接続される。出力回路ＯＣ２の入力端には、サブチャネルＳＣＨ３及びＳＣＨ４のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。出力ノードセットＯＵＴ５とノードＮＧｂ３との間が接続され、出力ノードセットＯＵＴ６とノードＮＧａ３との間が接続される。出力回路ＯＣ３の入力端には、サブチャネルＳＣＨ５及びＳＣＨ６のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。出力ノードセットＯＵＴ７とノードＮＧｂ４との間が接続され、出力ノードセットＯＵＴ８とノードＮＧａ４との間が接続される。出力回路ＯＣ４の入力端には、サブチャネルＳＣＨ７及びＳＣＨ８のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。

なお、第３実施形態の第１時刻では、選択積算器ＸＦＲａ１が、出力ノードセットＯＵＴ１と接地ノードＧＮＤの間を接続する。このため、出力ノードセットＯＵＴ１に対応するチャネルユニットＣＨＵ１は、第１時刻における光の検出に使用されない。

以上で説明されたように、第３実施形態の信号処理装置３４ａは、第１時刻において、入力グループＩＧ１に対応して、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ－１）（１≦ｋ≦Ｎ）の出力電流と、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ）の出力電流とを組み合わせた信号を、出力回路ＯＣｋに入力する。そして、出力回路ＯＣｋが、第１時刻に対応して、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ－１）の出力電流と、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ）の出力電流とが積算された信号に基づく信号を、チャネルＣＨｋに出力する。

（第２時刻）
図３４は、第３実施形態に係る距離計測装置の測距動作の第２時刻における信号処理装置３４ｂの動作の一例を示す概略図である。図３４は、Ｎ＝４の場合の信号処理装置３４ｂの回路構成と、第２時刻における制御回路３５の制御の概要を示している。図３４に示すように、第３実施形態の制御回路３５は、第２時刻において、制御信号ＧＳを“Ｈ”レベルに設定する。この場合、ＡＮＤ回路セットＡ１の各ＡＮＤ回路は、“Ｈ”レベルの制御信号ＧＳに基づいて、制御信号ＣＳが“Ｈ”レベルである場合に“Ｈ”レベルの信号を出力し、制御信号ＣＳが“Ｌ”レベルである場合に“Ｌ”レベルの信号を出力する選択状態に設定される。一方で、ＡＮＤ回路セットＡ２の各ＡＮＤ回路は、制御信号ＧＳがＮＯＴ回路ＮＣにより反転されることにより生成された“Ｌ”レベルの信号に基づいて、“Ｌ”レベルの信号を出力する非選択状態に設定される。

具体的には、出力ノードセットＯＵＴ２とノードＮＧａ１との間が接続され、出力ノードセットＯＵＴ３とノードＮＧａ１との間が接続される。出力回路ＯＣ１の入力端には、サブチャネルＳＣＨ１及びＳＣＨ２のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。出力ノードセットＯＵＴ４とノードＮＧａ２との間が接続され、出力ノードセットＯＵＴ５とノードＮＧａ２との間が接続される。出力回路ＯＣ２の入力端には、サブチャネルＳＣＨ４及びＳＣＨ５のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。出力ノードセットＯＵＴ６とノードＮＧａ３との間が接続され、出力ノードセットＯＵＴ７とノードＮＧａ３との間が接続される。出力回路ＯＣ３の入力端には、サブチャネルＳＣＨ５及びＳＣＨ６のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。出力ノードセットＯＵＴ８とノードＮＧａ４との間が接続され、出力ノードセットＯＵＴ９とノードＮＧａ４との間が接続される。出力回路ＯＣ４の入力端には、サブチャネルＳＣＨ８及びＳＣＨ９のそれぞれの出力電流が積算されて入力される。

なお、第３実施形態の第２時刻では、選択積算器ＸＦＲｂ５が、出力ノードセットＯＵＴ１と接地ノードＧＮＤの間を接続する。このため、出力ノードセットＯＵＴ９に対応するチャネルユニットＣＨＵ９は、第２時刻における光の検出に使用されない。

以上で説明されたように、第３実施形態の信号処理装置３４ａは、第２時刻において、入力グループＩＧ２に対応して、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）の出力電流と、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ＋１）の出力電流とを組み合わせた信号を出力回路ＯＣｋに入力する。そして、出力回路ＯＣｋが、第１時刻に対応して、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ）の出力電流と、出力ノードセットＯＵＴ（２×ｋ＋１）の出力電流とが積算された信号に基づく信号を、チャネルＣＨｋに出力する。

第３実施形態に係る距離計測装置１のその他の動作は、第１実施形態と同様である。

＜３－３＞第３実施形態の効果
第３実施形態に係る距離計測装置１は、第１実施形態と同様の効果を有する。さらに、第３実施形態に係る距離計測装置１は、カラムセレクタ３３とスイッチ部３４１の機能とを統合することによって、チャネルＣＨに出力される信号が経由するスイッチの数を、第１実施形態よりも減らすことができる。その結果、第３実施形態に係る距離計測装置１は、チャネルＣＨに出力される信号の特性劣化を第１実施形態よりも抑制することができ、測距精度を向上させることができる。

なお、第３実施形態では、信号処理装置３４がカラムセレクタ３３としての機能を有する場合について説明したが、これに限定されない。第３実施形態に係る距離計測装置１では、カラムセレクタ３３が、信号処理装置３４のスイッチ部３４１としての機能を有するものとみなされてもよい。

＜４＞変形例等
実施形態の信号処理装置は、間欠的に入力される複数の信号を処理する。信号処理装置は、複数の入力端（ＳＣＨ）と、第１出力端乃至第Ｎ出力端（ＣＨ）と、制御回路とを含む。複数の入力端は、複数の信号がそれぞれ入力可能に構成される。第１出力端乃至第Ｎ出力端（Ｎは２以上の整数）は、各々が連続したＭ個（Ｍは２以上の整数）の入力端を含む第１グループ乃至第Ｎグループにそれぞれ関連付けられる。制御回路は、第ｋグループ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の連続したＭ個の入力端にそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号を第ｋ出力端へ出力させ、Ｍ個の入力端として割り当てる入力端の組み合わせを、第１時刻乃至第Ｍ時刻のそれぞれで互いに異なるように切り替える。また、計測部４０は、第１時刻におけるターゲットの測定点の距離値を算出する際に、測定点を含む第１範囲（ＡＡ１）に含まれた複数の測定点の計測結果を利用し、第２時刻におけるターゲットの測定点の距離値を算出する際に、第１範囲（ＡＡ１）から少なくとも垂直方向に半画素分シフトした第２範囲（ＡＡ２）に含まれた複数の測定点の計測結果を利用する。さらに、計測部４０は、第１範囲に含まれた複数の測定点のそれぞれの計測結果を累積し、累積した計測結果に含まれた信号の少なくとも１つのピークを検出し、信頼度の情報に基づいて、検出した少なくとも１つのピークからターゲットの測定点の距離値を決定する。また、計測部４０は、第１時刻に対応する複数の距離値のデータを含む第１パケット（Ｐ１）と、第２時刻に対応する複数の距離値のデータを含む第２パケット（Ｐ２）とを、画像処理回路（画像処理部５０）に送信する。そして、画像処理回路は、同じ出力端（チャネルＣＨ）から出力されたデータが連続するように、第１パケットＰ１に含まれたデータと、第２パケットＰ２に含まれたデータとを並び替える。これにより、画像処理回路は、第１時刻乃至第Ｍ時刻に対応する複数の距離値のデータに基づいて、Ｎ×Ｍ個の画素を生成する。

以上で説明された各実施形態は、種々の変形が可能である。第１及び第２実施形態では、入力グループＩＧにおけるサブチャネルＳＣＨの組み合わせがそれぞれ２種類及び３種類である場合について例示したが、これに限定されない。例えば、入力グループＩＧにおけるサブチャネルＳＣＨの組み合わせが４種類以上あり、信号処理装置３４が４種類の入力グループＩＧにおけるサブチャネルＳＣＨの組み合わせを切り替える構成を有していてもよい。第３実施形態では、入力グループＩＧにおける出力ノードセットＯＵＴの組み合わせが２種類である場合について例示したが、これに限定されない。例えば、入力グループＩＧにおける出力ノードセットＯＵＴの組み合わせが３種類以上あり、信号処理装置３４が３種類の入力グループＩＧにおける出力ノードセットＯＵＴの組み合わせを切り替える構成を有していてもよい。

上記実施形態で説明された構成は、次のように言い換えられても良い。上記実施形態に係る距離計測装置１では、画素ＰＸが垂直にｎ’（ｎ’は２以上の整数）分割され、計測の度に連続するｎ’個の出力が積算される。例えば、２分割の場合には、偶数番のサブチャネルＳＣＨの出力が切り替えられて、隣接するサブチャネルＳＣＨの出力と積算される。言い換えると、距離計測装置１は、隣接する２つの偶数番のサブチャネルＳＣＨの間のサブチャネルＳＣＨの出力に対して、当該２つの偶数番のサブチャネルＳＣＨの一方を積算する処理と、他方を積算する処理とを交互に実行する構成を有する。これにより、距離計測装置１は、光検出器ＰＤ及び計測部４０（計測ＩＣ）の間を接続するチャネルＣＨの数がサブチャネルＳＣＨよりも少なく設計されつつ、１回の計測で使用されるサブチャネルＳＣＨの数と同じ数の垂直画素数を出力することができる。

上記実施形態では、製造コストの抑制のために、ミラー２５として両面鏡を利用する場合について例示したが、これに限定されない。製造コストよりも測距精度の方が重視される場合には、ミラー２５としてポリゴンミラーなどの他のミラーが利用されてもよい。

上記実施形態では、信号処理装置３４が出力部３４２（出力回路ＯＣ、すなわち増幅回路）を備えている場合について例示したが、これに限定されない。サブチャネルＳＣＨの出力が大きい場合（すなわち、ＳＰＡＤの出力電流が大きい場合）に、信号処理装置３４から出力部３４２が省略されてもよい。言い換えると、サブチャネルＳＣＨの出力を増幅させる必要が無い場合に、信号処理装置３４から増幅回路が省略されてもよい。

図３５は、変形例に係る光検出器ＰＤに含まれたセンサアレイ３２ｃ及びカラムセレクタ３３の平面レイアウトの一例を示す概略図である。図３５に示すように、Ｙ方向に配列する光検出素子ＤＣの数に依っては、隣り合うチャネルユニットＣＨＵのそれぞれが矩形の領域とならない場合がある。このような場合、例えば、チャネルユニットＣＨＵ１に含まれたセルユニットＣＵａ１～ＣＵａ６と、チャネルユニットＣＨＵ２に含まれたセルユニットＣＵｂ１～ＣＵｂ６とが、隣接部分において互い違いに配置された部分を有していてもよい。

具体的には、チャネルユニットＣＨＵ１は、Ｘ方向に並んだ複数の光検出素子ＤＣ１と、Ｘ方向に並んだ複数の光検出素子ＤＣ２とを含む。チャネルユニットＣＨＵ２は、Ｘ方向に並んだ複数の光検出素子ＤＣ１と、Ｘ方向に並んだ複数の光検出素子ＤＣ２とを含む。チャネルユニットＣＨＵ１及びＣＨＵ２の隣接部分に、Ｘ方向に並んだ複数の光検出素子ＤＣｘが設けられている。そして、Ｘ方向に沿って奇数番の光検出素子ＤＣｘは、奇数番のセルユニットＣＵａに含まれている。Ｘ方向に沿って偶数番の光検出素子ＤＣｘは、偶数番のセルユニットＣＵｂに含まれている。

このように、光検出素子ＤＣのレイアウトが隣り合うチャネルユニットＣＨＵで非対称である場合、境界部分の光検出素子ＤＣｘが、隣り合うチャネルユニットＣＨＵの一方及び他方に割り当てられた光検出素子ＤＣの数が略等しくなるように割り当てられることが好ましい。境界部分の光検出素子ＤＣｘの隣り合うチャネルユニットＣＨＵに対する割り当ては、互い違いでなくてもよく、任意で設計され得る。センサアレイ３２ｃのようなレイアウトは、信号処理装置３４が３つ以上の入力グループＩＧの組み合わせを切り替える構成を有する場合においても同様に設計され得る。

距離計測装置１の各構成の分類は、その他の分類であってもよい。計測部４０は、上記実施形態で説明された動作を実現することが可能であれば、その他の分類であってもよい。制御部１０に含まれたＣＰＵは、その他の回路であってもよい。例えば、ＣＰＵの替わりに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等が使用されてもよい。また、各実施形態において説明された処理のそれぞれは、専用のハードウェアによって実現されてもよい。ソフトウェアにより実行される処理と、ハードウェアによって実行される処理とが混在していてもよいし、どちらか一方のみであってもよい。制御部１０は、制御回路と呼ばれてもよい。計測部４０は、計測回路と呼ばれてもよい。画像処理部５０は、画像処理回路と呼ばれてもよい。

動作の説明で使用された各制御信号の論理レベルの設定は、その他の設定であってもよい。トランジスタＴがｐ型の極性を有するＭＯＳ（metal-oxide-semiconductor）トランジスタである場合、ゲート端に“Ｈ”レベルの制御信号が入力された場合にトランジスタＴはオン状態になる。各スイッチＳＷ、ＳＷａ、及びＳＷｂは、上記実施形態とは逆の論理レベルの信号に基づいて、上記実施形態と同様に動作してもよい。

本明細書において“接続”とは、電気的に接続されている事を示し、例えば間に別の素子を介することを除外しない。“オン状態”とは、対応するトランジスタのゲートに当該トランジスタの閾値電圧以上の電圧が印加されていることを示している。“オフ状態”とは、対応するトランジスタのゲートに当該トランジスタの閾値電圧未満の電圧が印加されていることを示し、例えばトランジスタのリーク電流のような微少な電流が流れることを除外しない。 “トランジスタの第１端及び第２端”のそれぞれは、トランジスタのドレイン又はソースに対応している。“画素ＰＸ”は、センサ回路と呼ばれてもよい。“アバランシェフォトダイオード（ダイオードＡＰＤ）”は、センサと呼ばれてもよい。信号処理装置３４では、サブチャネルＳＣＨが“入力端”と呼ばれてもよいし、チャネルＣＨが“出力端”と呼ばれてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…距離計測装置、１０…制御部、２０…出射部、２１…駆動回路、２２…駆動回路、２３…光源、２４…光学系、２５…ミラー、３０…受光部、３１…光学系、３２…センサアレイ、３３…カラムセレクタ、３４…信号処理装置、３５…制御回路、４０…計測部、４１…信号処理回路、４２…ＡＤ変換回路、４３…計測回路、５０…画像処理部、３４１…スイッチ部、３４２…出力部、ＸＦＲ…選択積算器、ＯＣ…出力回路、ＤＡ…検出領域、ＣＨ…チャネル、ＳＣＨ…サブチャネル、ＣＨＵ…チャネルユニット、ＣＵ…セルユニット、ＣＳ…制御信号、ＤＣ…光検出素子、ＡＰＤ…ダイオード、ＩＧ…入力グループ、Ｌ１…出射光、Ｌ２…反射光、ＭＢ…計測ブロック、ＮＴ…入力端、ＯＴ１，ＯＴ２…出力端、ＯＵＴ…出力ノードセット、Ｐ１～Ｐ３…パケット、ＰＸ…画素、ＳＷ…スイッチ、Ｔ１～Ｔｍ…トランジスタ、Ａ１，Ａ２…論理積回路セット、ＮＣ…論理否定回路、ＡＡ１，ＡＡ２…領域

Claims (19)

1. 間欠的に入力される複数の信号を処理する信号処理装置であって、
   前記複数の信号がそれぞれ入力可能に構成された複数の入力端と、
   各々が連続したＭ個（Ｍは２以上の整数）の入力端を含む第１グループ乃至第Ｎグループ（Ｎは２以上の整数）にそれぞれ関連付けられた第１出力端乃至第Ｎ出力端と、
   前記第ｋグループ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の前記連続したＭ個の入力端にそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号に基づく信号を前記第ｋ出力端へ出力させ、前記Ｍ個の入力端として割り当てる入力端の組み合わせを、第１時刻乃至第Ｍ時刻のそれぞれで互いに異なるように切り替える制御回路と、
   を備える、信号処理装置。
2. Ｍ＝２である場合に、
   前記複数の入力端は第１入力端乃至第（Ｎ×２＋１）入力端を含み、
   前記制御回路は、
   前記第１時刻において、前記第（ｋ×２－１）入力端と前記第（ｋ×２）入力端とにそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号に基づく信号を前記第ｋ出力端へ出力させ、
   前記第２時刻において、前記第（ｋ×２）入力端と前記第（ｋ×２＋１）入力端とにそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号に基づく信号を前記第ｋ出力端へ出力させる、
   請求項１に記載の信号処理装置。
3. 第１選択回路及び第２選択回路をさらに備え、
   Ｍ＝２である場合に、
   前記第（ｋ×２）入力端は、前記第ｋ出力端に接続され、
   前記第１選択回路は、前記第３入力端と前記第２入力端との間、又は、前記第３入力端と前記第４入力端との間を接続可能に構成され、
   前記第２選択回路は、前記第５入力端と前記第４入力端との間、又は、前記第５入力端と前記第６入力端との間を接続可能に構成される、
   請求項２に記載の信号処理装置。
4. Ｍ＝２である場合に、
   前記制御回路は、
   前記第１時刻において、前記第１選択回路を制御して前記第３入力端と前記第２入力端との間を接続し、且つ前記第２選択回路を制御して前記第５入力端と前記第４入力端との間を接続し、
   前記第２時刻において、前記第１選択回路を制御して前記第３入力端と前記第４入力端との間を接続し、且つ前記第２選択回路を制御して前記第５入力端と前記第６入力端との間を接続する、
   請求項３に記載の信号処理装置。
5. Ｍ＝３である場合に、
   前記複数の入力端は第１入力端乃至第（Ｎ×３＋２）入力端を含み、
   前記制御回路は、
   前記第１時刻において、前記第（ｋ×３－２）入力端と前記第（ｋ×３－１）入力端と前記第（ｋ×３）入力端とにそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号に基づく信号を前記第ｋ出力端へ出力させ、
   前記第２時刻において、前記第（ｋ×３－１）入力端と前記第（ｋ×３）入力端と前記第（ｋ×３＋１）入力端とにそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号に基づく信号を前記第ｋ出力端へ出力させ、
   前記第３時刻において、前記第（ｋ×３）入力端と前記第（ｋ×３＋１）入力端と前記第（ｋ×３＋２）入力端とにそれぞれ入力された複数の信号が積算された信号に基づく信号を前記第ｋ出力端へ出力させる、
   請求項１に記載の信号処理装置。
6. 第１選択回路乃至第４選択回路をさらに備え、
   Ｍ＝３である場合に、
   前記第（ｋ×３）入力端は、前記第ｋ出力端に接続され、
   前記第１選択回路は、前記第４入力端と前記第３入力端との間、又は、前記第４入力端と前記第６入力端との間を接続可能に構成され、
   前記第２選択回路は、前記第５入力端と前記第３入力端との間、又は、前記第５入力端と前記第６入力端との間を接続可能に構成され、
   前記第３選択回路は、前記第７入力端と前記第６入力端との間、又は、前記第７入力端と前記第９入力端との間を接続可能に構成され、
   前記第４選択回路は、前記第８入力端と前記第６入力端との間、又は、前記第７入力端と前記第９入力端との間を接続可能に構成される、
   請求項５に記載の信号処理装置。
7. Ｍ＝３である場合に、
   前記制御回路は、
   前記第１時刻において、前記第１選択回路を制御して前記第４入力端と前記第３入力端との間を接続し、前記第２選択回路を制御して前記第５入力端と前記第３入力端との間を接続し、前記第３選択回路を制御して前記第７入力端と前記第６入力端との間を接続し、前記第４選択回路を制御して前記第８入力端と前記第６入力端との間を接続し、
   前記第２時刻において、前記第１選択回路を制御して前記第４入力端と前記第３入力端との間を接続し、前記第２選択回路を制御して前記第５入力端と前記第６入力端との間を接続し、前記第３選択回路を制御して前記第７入力端と前記第６入力端との間を接続し、前記第４選択回路を制御して前記第８入力端と前記第９入力端との間を接続し、
   前記第３時刻において、前記第１選択回路を制御して前記第４入力端と前記第６入力端との間を接続し、前記第２選択回路を制御して前記第５入力端と前記第６入力端との間を接続し、前記第３選択回路を制御して前記第７入力端と前記第９入力端との間を接続し、前記第４選択回路を制御して前記第８入力端と前記第９入力端との間を接続する、
   請求項６に記載の信号処理装置。
8. 請求項１に記載の信号処理装置と、
   前記複数の入力端のそれぞれに接続された複数の光検出素子と、
   を備える、光検出器。
9. 前記複数の光検出素子は、アバランシェフォトダイオードを含む、
   請求項８に記載の光検出器。
10. 前記第１時刻乃至前記第Ｍ時刻のそれぞれにおいて、前記アバランシェフォトダイオードのカノードに、前記アバランシェフォトダイオードのアソードよりも高い電圧が印加される、
    請求項９に記載の光検出器。
11. カラムセレクタをさらに備え、
    前記複数の入力端のそれぞれに接続された前記複数の光検出素子は、少なくとも１つの光検出素子を含む複数のセルユニットに分類され、
    前記カラムセレクタは、前記複数の入力端のそれぞれと、対応付けられた前記複数のセルユニットの少なくとも１つとを選択的に接続可能に構成される、、
    請求項８に記載の光検出器。
12. 前記カラムセレクタは、前記入力端の組み合わせを切り替えるように構成される、
    請求項１１に記載の光検出器。
13. 請求項８に記載の光検出器と、
    光信号を出射する光源と、
    前記光検出器から出力された信号に基づいて前記光信号の反射光を検出し、前記光源が前記光信号を出射した時刻と、前記反射光を検出した時刻とを用いて距離値を算出する計測回路と、を備える、
    距離計測装置。
14. 画像処理回路をさらに備え、
    前記計測回路は、前記第１時刻に対応する複数の距離値のデータを含む第１パケットと、前記第２時刻に対応する複数の距離値のデータを含む第２パケットとを、前記画像処理回路に送信し、
    前記画像処理回路は、同じ出力端から出力されたデータが連続するように、前記第１パケットに含まれたデータと、前記第２パケットに含まれたデータとを並び替える、
    請求項１３に記載の距離計測装置。
15. 前記画像処理回路は、前記第１時刻乃至前記第Ｍ時刻に対応する複数の距離値のデータに基づいて、Ｎ×Ｍ個の画素を生成する、
    請求項１３に記載の距離計測装置。
16. 前記制御回路は、前記第１時刻乃至前記第Ｍ時刻の処理を繰り返し実行し、前記第Ｍ時刻の処理の度に、前記第１時刻乃至前記第Ｍ時刻のそれぞれにおける前記第１出力端乃至前記第Ｎ出力端の出力に基づく情報を前記計測回路に送信する、
    請求項１３に記載の距離計測装置。
17. 前記計測回路は、
    前記第１時刻におけるターゲットの測定点の距離値を算出する際に、前記測定点を含む第１範囲に含まれた複数の測定点の計測結果を利用し、
    前記第２時刻におけるターゲットの測定点の距離値を算出する際に、前記第１範囲から少なくとも垂直方向に半画素分シフトした第２範囲に含まれた複数の測定点の計測結果を利用する、
    請求項１３に記載の距離計測装置。
18. 前記計測回路は、前記第１範囲に含まれた前記複数の測定点のそれぞれの計測結果を累積し、前記累積した計測結果に含まれた信号の少なくとも１つのピークを検出し、信頼度の情報に基づいて、検出した少なくとも１つのピークから前記ターゲットの測定点の距離値を決定する、
    請求項１７に記載の距離計測装置。
19. 前記光源から出射された光信号を外部に反射し、外部の対象物から反射した前記光信号を前記光検出器に反射し、２つの反射面を有する回転ミラーをさらに備える、
    請求項１３に記載の距離計測装置。