测距装置和测距方法与流程

本申请涉及测距装置和测距方法。

背景技术：

近年来，根据tof(飞行时间)方法进行测距的距离图像传感器(在下文中，称为tof传感器)日益受到关注。例如，tof传感器是已知使用cmos(互补金属氧化物半导体)半导体集成电路技术来产生，并且使用以平面方式布置的多个spad(单光子雪崩二极管)来测量到目标物体的距离。

在使用spad的tof传感器中，跨越由光源发射光与反射光入射至spad之间的时间段(在下文中，称为飞行时间)被作为物理量多次测量，并且基于根据测量结果生成的物理量的直方图来识别到目标物体的距离。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利公开第2010-091378号

专利文献2：日本专利公开第2016-176750号

技术实现要素：

技术问题

本文中，基于光速恒定原理，直方图的区间计数相当于到目标物体的距离。因此，在短距离上进行测距的情况下，直方图的必要且充分的区间计数不同于在长距离上进行测距的情况。即，在短距离上进行测距的情况下，具有小的区间计数就足够了。另一方面，在长距离上进行测距的情况下，需要有更大的区间计数。

此外，直方图的区间计数对应于存储直方图的存储器区域的尺寸(也称为深度)。因此，在短距离上进行测距的情况下，具有浅存储器区域就足够了。另一方面，在长距离上进行测距的情况下，需要具有更深的存储器区域。

然而，传统上，不管测距目标的范围如何，仅使用特定尺寸的存储区域。因此，当在诸如在短距离上进行测距的情况下不需要深存储器区域时，一些存储器区域几乎保持未使用。这导致了未以有效的方式使用存储器资源的问题。

在这方面，在本应用中，提出了能够根据情况有效地使用存储器资源的测距装置和测距方法。

问题的解决方案

为了解决上述问题，根据本公开的一个方面的测距装置具有：控制寄存器，保持多个像素模式中的一个像素模式作为设定值；阵列单元，包括多个光接收元件的布置，每个光接收元件检测光子的入射；读取单元，从每个光接收元件以预定采样周期读取检测信号；像素值生成单元，以像素为单位记录以采样周期从多个光接收元件中的每一个读取的检测信号的数量，并且针对每个采样周期生成每个像素的像素值；以及存储器，用于针对每个像素，存储通过像素值生成单元计算的每个采样周期中的像素值的直方图，其中每个像素由多个光接收元件中的一个或多个光接收元件组成，当在控制寄存器中保持第一像素模式时，将存储器中具有第一尺寸的区域分配给每个像素，并且当在控制寄存器中保持第二像素模式时，将存储器中具有不同于第一尺寸的第二尺寸的区域分配给每个像素。

附图说明

图1是示出根据第一实施方式的用作测距装置的tof传感器的示意性配置的实例的框图。

图2是示出根据第一实施方式的光接收单元的示意性配置的实例的框图。

图3是示出根据第一实施方式的spad阵列的示意性配置的实例的框图。

图4是示出根据第一实施方式的spad像素的示意性配置的实例的电路图。

图5是示出根据第一实施方式的加法单元的更详细配置的实例的框图。

图6是示出根据第一实施方式的直方图处理单元的示意性配置的实例的框图。

图7是示出根据第一实施方式的像素计数可变并行加法器(在第一像素模式的情况下)的更详细配置的实例的框图。

图8是示出根据第一实施方式的像素计数可变并行加法器(在第二像素模式的情况下)的更详细配置的实例的框图。

图9是示出根据第一实施方式的像素计数可变并行加法器(在第三像素模式的情况下)的更详细配置的实例的框图。

图10是示出根据第一实施方式的像素计数可变并行加法器(在第四像素模式的情况下)的更详细配置的实例的框图。

图11是示出根据第一实施方式的矩阵转置单元的示意性配置的实例的框图。

图12是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例中由直方图生成单元进行的操作的框图。

图13是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例(在第一像素模式的情况下)中通过关注于单个直方图生成单元，由直方图生成单元进行的操作的框图。

图14是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例(在第一像素模式的情况下)中由直方图生成单元进行的操作的时序图。

图15是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例(在第二像素模式的情况下)中由直方图生成单元进行的操作的框图。

图16是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例(在第二像素模式的情况下)中由直方图生成单元进行的操作的时序图。

图17是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例(在第三像素模式的情况下)中由直方图生成单元进行的操作的框图。

图18是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例(在第三像素模式的情况下)中由直方图生成单元进行的操作的时序图。

图19是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例(在第四像素模式的情况下)中由直方图生成单元进行的操作的框图。

图20是用于说明根据第一实施方式的在单个采样实例(在第四像素模式的情况下)中由直方图生成单元进行的操作的时序图。

图21是用于说明根据第一实施方式的在直方图生成单元中进行的操作的示图。

图22是用于说明根据第一实施方式的tof传感器进行的整体操作的实例的流程图。

图23是用于说明在图22中示出的步骤s15中的第一类直方图操作期间由直方图生成单元进行的直方图生成操作的实例的流程图。

图24是用于说明在图22中示出的步骤s19中的第二类直方图操作期间由直方图生成单元进行的直方图生成操作的实例的流程图。

图25是用于说明在图22中示出的步骤s23中的第三类直方图操作期间由直方图生成单元进行的直方图生成操作的流程图。

图26是用于说明在图22中示出的步骤s26中的第四类直方图操作期间由直方图生成单元进行的直方图生成操作的流程图。

图27是示出根据第一实施方式的响应于来自发光单元的第一发光实例而在存储器中创建的示例性直方图的示图。

图28是示出根据第一实施方式的响应于来自发光单元的第二发光实例而获得的每个采样数处的像素值的实例的示图。

图29是示出根据第一实施方式的响应于来自发光单元的第二发光实例而在存储器中创建的示例性直方图的示图。

图30是示出根据第一实施方式的响应于来自发光单元的第三发光实例而获得的每个采样数处的像素值的实例的示图。

图31是示出根据第一实施方式的响应于来自发光单元的第三发光实例而在存储器中创建的示例性直方图的示图。

图32是示出根据第二实施方式的用作测距装置的tof传感器的示意性配置的实例的示意图。

图33是示出车辆控制系统的示意性配置的实例的框图。

图34是示出车外信息检测部和成像部的安装位置的实例的说明性示图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本申请的优选实施方式。在如下描述的实施方式中，类似的组成元件由相同的参考标号表示，并不再对其进行重复的说明。

按以下面的项的顺序对本申请进行说明。

1.开始

2.第一实施方式

2.1测距装置(tof传感器)

2.2光接收单元

2.3spad阵列

2.4spad像素

2.5spad像素的整体操作的实例

2.6加法单元

2.7采样周期

2.8直方图处理单元

2.8.1像素数可变并行加法器

2.8.1.1像素模式＝0(第一像素模式)

2.8.1.2像素模式＝1(第二像素模式)

2.8.1.3像素模式＝2(第三像素模式)

2.8.1.4像素模式＝3(第四像素模式)

2.8.2矩阵转置单元

2.8.3直方图生成单元的示意性配置的实例

2.8.3.1第一像素模式(像素模式＝0)

2.8.3.1.1在单个采样实例中进行的操作

2.8.3.1.2响应于单个发光实例而进行的操作

2.8.3.2第二像素模式(像素模式＝1)

2.8.3.2.1在单个采样实例中进行的操作

2.8.3.2.2响应于单个发光实例进行的操作

2.8.3.3第三像素模式(像素模式＝2)

2.8.3.3.1在单个采样实例中进行的操作

2.8.3.3.2响应于单个发光实例进行的操作

2.8.3.4第四像素模式(像素模式＝3)

2.8.3.4.1在单个采样实例中进行的操作

2.8.3.4.2响应于单个发光实例进行的操作

2.9用于直方图处理的电路的实例

2.10操作实例

2.10.1第一类直方图生成操作

2.10.2第二类直方图生成操作

2.10.3第三类直方图生成操作

2.10.4第四类直方图生成操作

2.11直方图创建的具体实例

2.12距离估计/计算单元

2.13动作/效果

3.第二实施方式

3.1测距装置(tof传感器)

3.2动作/效果

4.应用例

1.开始

如上所述，在短距离上进行测距的情况下，存储器区域的所需深度不同于在长距离上进行测距的情况。

此外，在短距离上进行测距的情况下，在由tof传感器获得的测距图像所需的必要且足够的分辨率也不同于在长距离上进行测距的情况。

例如，使用spad的tof传感器包括spad阵列，spad阵列具有布置为二维栅格的多个spad。spad阵列中的spad被分组成多个宏像素(macropixel，巨像素)，每个宏像素由一个或多个spad组成。单个宏像素对应于测距图像中的单个像素。因此，当确定组成单个宏像素的spad的数量以及确定宏像素的区域的形状时，从而确定整个tof传感器中的宏像素的数量，从而确定测距图像的分辨率。在这方面，例如，如果单个宏像素中的spad的数量保持为小，则变得可以增强通过tof传感器获得的测距图像的分辨率。

然而，如果单个宏像素中的spad的数量保持为小，则从单个宏像素获得的像素值的动态范围变窄。因此，来自远处物体的任何微弱的反射光被掩埋在具有大致恒定强度的环境光(也称为背景光)中，并且很难区分反射光和环境光。

为此，为了增强远处物体或低反射率物体的检测性能，需要通过增加单个宏像素中的spad的数量来加宽像素值的动态范围。

以这种方式，需要使用单个spad阵列来实现两个矛盾的使用状态：即，对于使用spad的tof传感器，以小区间计数使用存储器，同时通过减少单个宏像素中的spad的数量来实现高分辨率的使用状态；以及对于使用spad的tof传感器，以大区间计数使用存储器，同时通过增加单个宏像素中的spad的数量来实现宽动态范围的使用状态。

在那方面，在下面描述的实施方式中，参考具体实例，对测距装置和测距方法进行说明，该测距装置和测距方法能够使分辨率和区间计数保持可变，从而根据情况实现存储器资源的有效使用，并且能够根据情况重新平衡分辨率和动态范围。

2.第一实施方式

下面参照附图详细描述第一实施方式。在第一实施方式中，参照实例说明称为闪光型测距装置的测距装置，在该闪光型测距装置中，spad像素布置在二维栅格中并且立即获得广角测距图像。

2.1测距装置(tof传感器)

图1是示出根据第一实施方式的用作测距装置的tof传感器的示意性配置的实例的框图。如图1所示，tof传感器1包括控制单元11、控制寄存器12、发光单元13、光接收单元14、加法单元15、直方图处理单元16、距离估计/计算单元18以及外部接口(i/f)19。

控制单元11例如使用诸如cpu(中央处理单元)的信息处理装置来配置，并且控制tof传感器1的组成元件。本文中，控制单元11根据作为设定值存储在控制寄存器12中的像素模式，来控制tof传感器1的组成元件。

tof传感器1具有多个像素模式，其中tof传感器1的分辨率和测距范围都不同；并且可以基于来自外部主机80的指令或者基于由控制单元11进行的确定，来在像素模式之间进行切换。关于像素模式的设置，例如，控制单元11可以将经由外部i/f19从主机80输入的值设置为与控制寄存器12中的像素模式对应的设定值；或者控制单元11可以执行确定以及改变控制寄存器12中的像素模式的设定值。

例如，当在汽车中实施tof传感器1时，主机80可以是安装在汽车中的ecu(发动机控制单元)。可替代地，当tof传感器1被安装在自主移动机器人(诸如，家用机器人)中，或者被安装在自主移动物体(诸如，机器人吸尘器、或无人驾驶的航空器、或目标引导的运输机器人)中时，主机80可以是控制自主移动物体的控制装置。

控制寄存器12例如将tof传感器1的像素模式存储于其中作为设定值。尽管下文参考实例进行详细说明，但是在本说明中，tof传感器1的像素模式包括像素模式0至像素模式3。例如，在像素模式0中，分辨率在像素模式0至3中最高，并且测距范围窄。在像素模式3中，测距范围在像素模式0至3中最宽并且分辨率低。在像素模式“1”和“2”中，分辨率和测距范围在像素模式0和像素模式3的分辨率和测距范围之间。

发光单元13使用例如一个或多个半导体激光二极管配置，并且以预定周期(也称为发光周期)发射具有预定持续时间的脉冲激光l1。本文中，发光单元13在至少等于或大于光接收单元14的视场角的角度范围内发射激光l1。此外，例如，发光单元13以1ghz(千兆赫)的周期发射具有1ns(纳秒)的持续时间的激光l1。例如，当在测距范围内存在物体90时，从发光单元13发射的激光l1从物体90反射并且作为反射光l2落在光接收单元14上。

尽管后面进行详细的说明，例如，光接收单元14包括以二维栅格布置的多个spad像素，并且在从发光单元13发光之后，输出与在光接收单元上检测到光子入射的spad像素的数量(在下文中，称为检测计数)相关的信息(例如，该信息相当于如在后面说明的检测信号的数量)。例如，响应于来自发光单元13的单个发光实例，光接收单元14以预定采样周期检测光子的入射，并且输出检测计数。

加法单元(addingunit)15针对多个spad像素(相当于一个或多个宏像素(后面描述))中的每一个，合计从光接收单元14输出的检测计数，并且将每个计数值作为像素值输出到直方图处理单元16。

直方图处理单元16根据针对一个或多个宏像素中的每一个宏像素获得的像素值，创建直方图，其中，横轴表示飞行时间(例如，等于指示采样顺序的数(在下文中，称为采样数))，并且其中，纵轴表示累积像素值。例如，在安装在直方图处理单元16中的存储器17中创建直方图。作为存储器17，例如，可以使用sram(静态随机存取存储器)。然而，这不是唯一可行的情况，并且可替代地，可以使用诸如dram(动态ram)的各种类型的存储器作为存储器17。

距离估计/计算单元18从由直方图处理单元16创建的直方图中，识别对应于累积像素值的峰值的飞行时间。此外，基于所识别的飞行时间，距离估计/计算单元18估计或计算从tof传感器1或从安装有tof传感器1的装置到测距范围内存在的物体90的距离。然后，距离估计/计算单元18经由例如外部i/f19向主机80输出关于估计/计算的距离的信息。

2.2光接收单元

图2是示出根据第一实施方式的光接收单元的示意性配置的实例的框图。如图2所示，光接收单元14包括定时控制电路141、驱动电路142、spad阵列143和输出电路144。

spad阵列143包括以二维栅格布置的多个spad像素20。像素驱动线ld连接至每列spad像素20(参照图2，在垂直方向上)，并且输出信号线ls连接至每行spad像素20(参照图2，在水平方向上)。像素驱动线ld的一端连接至与各列spad像素20相对应的驱动电路142的输出端。类似地，输出信号线ls的一端连接至与各行spad像素20相对应的输出电路144的输入端。

驱动电路142包括移位寄存器和地址解码器，并且以全像素并行方式或以列为单位驱动spad阵列143的spad像素20。在这方面，驱动电路142至少包括：用于向spad阵列143的选定列中的spad像素20施加淬灭电压v_qch(后面描述)的电路、以及用于向选定列中的spad像素20施加选择控制电压v_sel(后面描述)的电路。驱动电路142将选择控制电压v_sel施加至与用于读取的目标列对应的像素驱动线ld，并且以列为单位，选择用于检测光子入射的spad像素20。

在本文中，将从由驱动电路142选择和扫描的列中的每一个spad像素20输出的信号(称为检测信号)v_out，通过相应的输出信号线ls输入至输出电路144。输出电路144将从spad像素20输入的检测信号v_out输出至相对于每个宏像素(后面描述)布置的加法单元15(参见图1)。

定时控制电路141包括用于生成各种定时信号的定时发生器，并且基于定时发生器生成的各种定时信号来控制驱动电路142和输出电路144。

2.3spad阵列

图3是示出了根据第一实施方式的spad阵列的示意性配置的实例的示意图。如图3所示，在spad阵列143的配置中，例如，多个spad像素20布置为二维栅格。spad像素20被分组成由沿列方向和/或行方向布置的预定数量的spad像素20组成的多个宏像素30。在每个宏像素30中，通过接合位于该宏像素30的最外围的spad像素40的外边缘形成的区域具有预定形状(例如，矩形形状)。

同时，沿列方向布置的多个宏像素30被划分为各自具有预定数量的宏像素30的多个像素组31。在图3中示出的实例中，从沿列方向布置的宏像素#0至宏像素#47的48个宏像素30，被划分为与j＝0至j＝6相对应的6个像素组31。由此，在每个像素组31中，包括与i＝0至i＝7对应的8个宏像素30。

2.4spad像素

图4是示出了根据第一实施方式的spad像素的示意性配置的实例的电路图。如图4所示，spad像素20包括用作光接收元件的光电二极管21，并且包括检测光子入射到光电二极管21上的读取电路22。在光电二极管21的阳极与阴极之间施加等于或大于击穿电压的反向偏置电压v_spad的状态下，当光子落在光电二极管21上时，光电二极管中产生雪崩电流。

读取电路22包括淬灭电阻23、数字转换器25、反相器26、缓冲器27和选择晶体管24。例如，淬灭电阻23使用例如n型mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管，下文中称为nmos晶体管)来配置。在淬灭电阻23中，漏极连接到光电二极管21的阳极，而源极经由选择晶体管24接地。此外，构成淬灭电阻23的nmos晶体管的栅极由驱动电路142经由像素驱动线ld施加淬灭电压v_qch，该淬灭电压v_qch为了使nmos晶体管充当淬灭电阻的目的而被预先设置。

在第一实施方式中，光电二极管21表示spad。spad是当在其阳极与阴极之间施加等于或大于击穿电压的反向偏置电压时在盖革(geiger)模式下操作的雪崩光电二极管，并且能够检测单个光子的入射。

数字转换器25包括电阻251和nmos晶体管252。nmos晶体管252的漏极经由电阻251连接到电源电压vdd，并且源极接地。此外，nmos晶体管252的栅极施加有在光电二极管21的阳极与淬灭电阻23之间的连接点n1的电压。

反相器26包括p型mosfet(在下文中，称为pmos晶体管)261和nmos晶体管262。pmos晶体管261的漏极连接到电源电压vdd，而源极连接到nmos晶体管262的漏极。nmos晶体管262的漏极连接到pmos晶体管261的源极，并且其源极接地。pmos晶体管261的栅极和nmos晶体管262的栅极施加有电阻251和nmos晶体管252的漏极之间的连接点n2的电压。反相器26的输出被输入到缓冲器27。

缓冲器27是用于阻抗转换的电路，并且当从反相器26接收到输出信号时，对该输出信号进行阻抗转换并且将结果作为检测信号v_out输出。

选择晶体管24例如是nmos晶体管。选择晶体管24的漏极连接到构成淬灭电阻23的nmos晶体管的源极，并且源极接地。选择晶体管24连接到驱动电路142，并且当其栅极经由像素驱动线ld被施加来自驱动电路142的选择控制电压v_sel时，从截止状态变为导通状态。

2.5spad像素的整体操作的实例

例如，图4中示出的读取电路22以以下方式操作。首先，在选择晶体管24由于被施加来自驱动电路142的选择控制电压v_sel而处于导通状态时，大于或等于击穿电压的反向偏置电压v_spad被施加到光电二极管21。因此，允许光电二极管21的操作。

另一方面，尽管选择晶体管24由于未施加来自驱动电路142的选择控制电压v_sel而处于截止状态，但是由于反向偏置电压v_spad未被施加至光电二极管21，因此不允许光电二极管21的操作。

虽然选择晶体管24处于导通状态，但是当光子落在光电二极管21上时，在光电二极管21中产生雪崩电流。因此，雪崩电流流到淬灭电阻23，使得连接点n1的电压增加。如果连接点n1的电压超过nmos晶体管252的导通电压，则nmos晶体管252切换到导通状态，并且连接点n2的电压从电源电压vdd变为0v。一旦连接点n2的电压从电源电压vdd变为0v，pmos晶体管261从截止状态切换到导通状态，nmos晶体管从导通状态切换到截止状态，并且连接点n3的电压从0v变为电源电压vdd。因此，从缓冲器27输出高电平的检测信号v_out。

如果连接点n1的电压继续增加，则施加在光电二极管21的阳极与阴极之间的电压下降到低于击穿电压。因此，雪崩电流停止并且连接点n1的电压下降。如果连接点n1的电压下降到低于nmos晶体管452的导通电压，那么，nmos晶体管452切换到截止状态，并且来自缓冲器27的检测信号v_out的输出停止(指示低电平)。

以这种方式，在从nmos晶体管452由于光电二极管21上的光子入射产生雪崩电流而导致切换到导通状态的时间开始到nmos晶体管452由于雪崩电流的停止而导致切换到截止状态的时间的时段期间，读取电路输出高电平的检测信号v_out。然后，检测信号v_out经由输出电路144输入到与每个宏像素30相对应的加法单元15(参见图1)。因此，每个加法单元15接收检测信号v_out的输入，该检测信号在数量上等于组成单个宏像素30的spad像素20中被检测到具有光子入射的spad像素20的数量(即，等于检测计数)。

2.6加法单元

图5是示出根据第一实施方式的加法单元的更详细配置的实例的框图。如图5所示，加法单元15例如包括脉冲整形单元151和光接收实例计数单元152。

脉冲整形单元151将从spad阵列143输入的经由输出电路144的检测信号v_out的脉冲波形整形为具有与加法单元15的操作时钟对应的持续时间的脉冲波形。

光接收实例计数单元152对在每个采样周期中从相应的宏像素30输入的检测信号v_out进行计数，合计每个采样周期的在其上检测到光子入射的spad像素20的数量(即，记录检测计数)，并且输出该计数值作为该宏像素30的像素值d。

同时，在图5中示出的像素值d[i][j][8:0]中，[i]表示实现对每个像素组31中的宏像素30的识别的标识符。在该实例中，[i]取从“0”到“7”的值(参见图3)。此外，[j]表示使能像素组31的标识符。在该实例中，[j]取从“0”到“5”的值(参见图3)。此外，[8：0]表示像素值d[i][j]的位计数。关于像素值d[i][j](后面描述)的情况也是如此。因此，在图5中，示出了基于从由标识符i和j标识的宏像素30输入的检测信号v_out，生成可以取从“0”到“511”的值的9位像素值。

2.7采样周期

采样周期意味着用于测量从发光单元13发射激光l1开始到检测到光接收单元14上的光子的时间段(飞行时间)的周期性。采样周期被设定为比发光单元13的发光周期短。例如，由于缩短采样周期，所以可以用更高的时间分辨率估计或计算已经从发光单元13发射并且已经从物体90反射的光子的飞行时间。这意味着，由于设置更高的采样频率，可以用更高的测距分辨率来估计或计算到物体90的距离。

例如，如果t表示从发光单元13发射激光l1开始到激光l1从物体90反射时获得的反射光l2入射到光接收单元14上的飞行时间，由于光速c是恒定的(其中，c≈300,000,000m(米)/s(秒))，那么可估计或计算到物体90的距离l，如在下面的等式(1)中给出的。

l＝c×t/2(1)

在这方面，如果采样频率被设置为等于1ghz，则采样周期变为等于1ns(纳秒)。在这种情况下，单个采样周期等于15cm(厘米)。这表明，当采样频率被设置为等于1ghz时，测距分辨率等于15cm。如果采样频率加倍到2ghz，由于采样周期变为等于0.5ns(纳秒)，因此单个采样周期变为等于7.5cm(厘米)。这表明，当采样频率加倍时，测距分辨率可以减半。这样，由于增加采样频率以缩短采样周期，可以更高精度估计或计算到物体90的距离。

2.8直方图处理单元

下面参照附图详细说明根据第一实施方式的直方图处理单元16。

图6是示出了根据第一实施方式的直方图处理单元的示意性配置的实例的框图。在图6中，为了清晰，在示出加法单元15的同时也示出了spad阵列143的配置。另一方面，为了方便起见，未示出存储器17，但是假设存储器被包含在多个直方图生成单元1630至1637中的每一个中。

如图6所示，加法单元15被布置为与spad阵列143中的宏像素30一一对应。此外，图1中示出的直方图处理单元16包括：像素计数可变并行加法器(pixelcountvariable-paralleladder)161，布置成与spad阵列143中的像素组31一一对应；矩阵转置单元162，相对于像素计数可变并行加法器161共同布置；以及直方图生成单元1630至1637(然而，在不对直方图生成单元1630至1637进行区分的情况下，它们被称为直方图生成单元163)。本文中，加法单元15、像素计数可变并行加法器161和矩阵转置单元162表示例如权利要求中提到的像素值生成单元。

2.8.1像素计数可变并行加法器

图7至图10是示出根据第一实施方式的像素计数可变并行加法器的更详细配置的实例的框图。在图7中示出了像素模式被设置为“0”时像素计数可变并行加法器161的示意性配置的实例。在图8中示出了当像素模式被设置为“1”时像素计数可变并行加法器161的示意性配置的实例。在图9中示出了当将像素模式被设置为“2”时像素计数可变并行加法器161的示意性配置的实例。在图10中示出了当像素模式被设置为“3”时像素计数可变并行加法器161的示意性配置的实例。

2.8.1.1像素模式＝0(第一像素模式)

首先，如图7所示，当由控制单元11设置像素模式“0”时，换言之，当在所有的像素模式中设置具有最高分辨率和最窄测距范围的像素模式(在下文中，称为第一像素模式)时，像素计数可变并行加法器161在从加法单元15接收到8个8位像素值d[i][j][8:0](i＝0至7)之后不加修改地输出，作为8个12位像素值d[i][j][11:0](i＝0至7)。因此，从像素计数可变并行加法器161并行输出8个12位像素值d[i][j][11:0](i＝0至7)。在这种情况下，由于单个宏像素相当于测距图像中的单个像素，因此tof传感器1的分辨率变得等于每单位面积的宏像素30的数量。

2.8.1.2像素模式＝1(第二像素模式)

如图8所示，当由控制单元11设置像素模式“1”时，换言之，当在所有像素模式中设置具有第二高分辨率和第二窄测距范围的像素模式(在下文中，称为第二像素模式)时，在像素计数可变并行加法器161中实现4个加法器41，用于将来自i＝2k(其中k为0和3之间的整数，包含0和3)的像素值d[2k][j][8：0]的像素值加到i＝2k+1的像素值d[j][2k+1][8：0]上。本文中，加法器41可通过例如执行预定程序来实现。

加法器41接收i＝0的像素值d[0][j][8:0]、和i＝1的像素值d[1][j][8:0]的输入，并将那些8位像素值相加，并且生成12位像素值d。然后，从像素计数可变并行加法器161输出生成的12位像素值d，作为i＝0的像素值d[0][j][11：0]和i＝1的像素值d[1][j][11：0]。因此，像素值d[0][j][11:0]和像素值d[1][j][11:0]保持相同的值。

以相同的方式，加法器41接收i＝2的像素值d[2][j][8：0]、和i＝3的像素值d[3][j][8：0]的输入，并将那些8位像素值相加，并生成12位像素值d。然后，输出生成的12位像素值d，作为保持相同的值的像素值d[2][j][11：0]和像素值d[3][j][11：0]。此外，加法器41接收i＝4的像素值d[4][j][8：0]、和i＝5的像素值d[5][j][8：0]的输入，并将那些8位像素值相加，并生成12位像素值d。然后，输出生成的12位像素值d，作为保持相同的值的像素值d[4][j][11：0]和像素值d[5][j][11：0]。此外，加法器41接收i＝6的像素值d[6][j][8：0]、和i＝7的像素值d[7][j][8：0]的输入，并将这些值相加，并且生成12位像素值d。然后，输出生成的12位像素值d，作为保持相同的值的像素值d[6][j][11：0]和像素值d[7][j][11：0]。

以这种方式，在第二像素模式中，将从两个宏像素30获得的值相加，以生成保持相同的值的两个像素值d[2k][j][11：0]和d[2k+1][j][11：0]。这表示，在第二像素模式中，两个宏像素30对应于测距图像中的单个像素。因此，在第二像素模式中，tof传感器1的分辨率变为例如等于第一像素模式中的分辨率的一半。

同时，同样在这种情况下，从像素计数可变并行加法器161并行输出8个12位像素值d[i][j][11：0](i＝0至7)。

2.8.1.3像素模式＝2(第三像素模式)

如图9所示，当由控制单元11设置像素模式“2”时，换言之，当在所有的像素模式中设置具有第三高分辨率和第三窄测距范围的像素模式(在下文中，称为第三像素模式)时，在像素计数可变并行加法器161中实现两个加法器45，用于将i＝4k(其中k等于0或1)的像素值d[4k][j][8：0]、i＝4k+1的像素值d[4k+1][j][8：0]、i＝4k+2的像素值d[4k+2][j][8：0]和i＝4k+3的像素值d[4k+3][j][8：0]相加。

每个加法器45可以进一步通过安装2个加法器42来实现，加法器42中的每一个将来自在第二像素模式中实现的4个加法器41的4个输出中的两个相加。以与加法器41相同的方式，加法器42可通过例如执行预定程序来实现。

加法器45接收i＝0至3的像素值d[0][j][8：0]至d[3][j][8：0]的输入，并将这些8位像素值相加并且生成12位像素值d。然后，从像素计数可变并行加法器161输出生成的12位像素值d，作为i＝0至3的像素值d[0][j][11：0]至d[3][j][11：0]。因此，i＝0至3的像素值d[0][j][11：0]至d[3][j][11：0]保持相同的值。

以相同的方式，加法器45接收i＝4至7的像素值d[4][j][8:0]至d[7][j][8:0]的输入，并将这些8位像素值相加，并且生成12位像素值d。然后，输出生成的12位像素值d，作为保持相同的值的像素值d[4][j][11:0]至d[7][j][11:0]。

以这种方式，在第三像素模式中，将从4个宏观像素30获得的值相加，以生成保持相同的值的4个像素值d[4k][j][11:0]、d[4k+1][j][11:0]、d[4k+2][j][11:0]、和d[4k+3][j][11:0]。这表示，在第三像素模式中，4个宏观像素30对应于测距图像中的单个像素。因此，在第三像素模式中，tof传感器1的分辨率变得等于例如第一像素模式中的分辨率的四分之一。

同时，同样在这种情况下，从像素计数可变并行加法器161并行输出8个12位像素值d[i][j][10:0](i＝0至7)。

2.8.1.4像素模式＝3(第四像素模式)

如图10所示，当由控制单元11设置像素模式“3”时，换言之，当在所有的像素模式中设置具有最低分辨率和最宽测距范围的像素模式(在下文中，称为第四像素模式)时，在像素计数可变并行加法器161中实现加法器46，用于相加所有的像素值d[i][j][8:0](其中，i＝0至7)

可进一步通过安装加法器43来实现加法器46，加法器43将在第三像素模式中另外安装的2个加法器42的输出相加。例如，以与加法器41和加法器42相同的方式，加法器43可以通过例如执行预定程序来实现。

加法器46将所有的输入像素值d[i][j][8:0](i＝0至7)相加，并且生成12位像素值d。从像素计数可变并行加法器161输出生成的像素值d，作为i＝0至7的像素值d[0][j][11:0]至d[7][j][11:0]。因此，像素值d[0][j][11:0]至d[7][j][11:0]保持相同的值。

以这种方式，在第四像素模式中，将从8个宏像素30获得的值相加，以生成保持相同的值的8个像素值d[i][j][11:0](i＝0至7)。这表示，在第四像素模式中，8个宏像素30对应于测距图像中的单个像素。因此，在第四像素模式中，tof传感器1的分辨率变得等于例如第一像素模式中的分辨率的八分之一。

同时，同样在这种情况下，从像素计数可变并行加法器161并行输出8个12位像素值d[i][j][11:0](i＝0至7)。

以这种方式，在第一实施方式中，由像素计数可变并行加法器161相加的像素值d的数量根据像素模式而发生变化。

2.8.2矩阵转置单元

图11是示出根据第一实施方式的矩阵转置单元的示意性配置的实例的框图。如图11所示，从与j＝0至7的像素组31一一对应的6个像素计数可变并行加法器161中的每一个中，将8个像素值d[i][j](i＝0至7，j＝0至5)输入到矩阵转置单元162(在下文中，称为像素值序列480至485)。即，从6个像素计数可变并行加法器161中，将以8行和6列布置的48个像素值d[i][j](在下文中，称为像素值矩阵)输入到矩阵转置单元162。矩阵转置单元162对8行6列的输入的像素值矩阵进行矩阵转置，并且生成6行8列的像素值矩阵。

然后，矩阵转置单元162将后矩阵转置像素值矩阵逐列输入至布置在后级的直方图生成单元163。本文中，直方图生成单元1630至1637被布置为与后矩阵转置像素值序列490至497具有一一对应关系。因此，将像素值序列490输入到直方图生成单元1630；将像素值序列491输入到直方图生成单元1631；将像素值序列492输入到直方图生成单元1632；将像素值序列493输入到直方图生成单元1633；将像素值序列494输入到直方图生成单元1634；将像素值序列495输入到直方图生成单元1635；将像素值序列496输入到直方图生成单元1636；并且将像素值序列497输入到直方图生成单元1637。同时，在下面的说明中，在不对像素值序列490至497进行区分的情况下，它们被称为像素值序列49。

2.8.3直方图生成单元的示意性配置的实例

图12、图13、图15、图17和图19是用于说明根据第一实施方式的在一个采样实例中由直方图生成单元进行的操作的框图。图14、图16、图18和图20是用于说明根据第一实施方式的响应于来自发光单元的单个发光实例由直方图生成单元进行的操作的时序图。本文中，图12、图13和图14是用于说明设置像素模式“0”时的直方图生成单元的示图。图15和图16是用于说明设置像素模式“1”时的直方图生成单元的示图。图17和图18是用于说明设置像素模式“2”时的直方图生成单元的示图。图19和图20是用于说明设置像素模式“3”时的直方图生成单元的示图。

2.8.3.1第一像素模式(像素模式＝0)

首先，对关于在直方图生成单元163中设置第一像素模式(像素模式＝0)的情况进行说明。

2.8.3.1.1在单个采样实例中进行的操作

如图12所示，当设置像素模式＝0时，即，当由控制单元11设置第一像素模式时，直方图生成单元1630至1637中的每一个将从矩阵转置单元162输入的相应像素值序列49的值，加到与每个直方图中当前采样数对应的区间的值上，每个直方图存储在存储器170至177中的相应存储器中。

通过主要描述直方图生成单元1630对该操作进行详细说明。如图13所示，直方图生成单元1630中的存储器170包括存储器1700至1705，存储器1700至1705的数量与像素组31相等。存储器1700至1705中的每一个具有与j＝0至5的像素组31中的每一个一一对应关系，并且用于存储基于从相应像素组31中的宏像素30获得的像素值的直方图。

在存储器1700至1705的每一个中，直方图的每个区间号(也写为binidx)对应于例如该存储器中的存储器地址。此外，在每个直方图中，单个区间对应于单个采样周期。因此，在本实例中，由于来自发光单元13的发光，较小的区间号对应于在早期时刻进行的采样，即，对应于具有较低采样数的采样。同时，在图13中示出了响应于来自发光单元13的单个发光实例进行256个采样实例的情况。

直方图生成单元1630从向其输入的像素值序列490(其中，宏像素的标识符i被设置为“0”)中，将像素组31的标识符j等于“0”的像素值d[0][0]加到直方图中与当前采样数对应的区间的值上，该直方图在对应j＝0的像素组31的存储器1700中(在下文中，称为j＝0的存储器)。例如，如果当前采样数对应于binidx＝50，则直方图生成单元1630将像素值d[0][0]加到存储在存储器1700中的直方图中binidx＝50的区间中的值上。

以相同的方式，直方图生成单元1630将从j＝1至5的像素组31中的宏像素30中获得的像素值d[0][1]至d[0][5]中的每一个，加到直方图中与当前采样数对应的区间的值上，该直方图在j＝1至5的存储器1701至1705中的相应存储器中。

由于在直方图生成单元1630至1637中的每一个中进行上述操作，像素值d[i][j](其中，i＝0至7，j＝0至5)被加到每个直方图中的相应区间的值上，该每个直方图在存储器1700至1705中的相应存储器中。因此，在第一像素模式中，在存储器17中，创建直方图，该直方图的数量(在本实例中为48)等于单个像素组31中的宏像素30的数量smax(在本实例中为8)与像素组31的数量nc(在本实例中为6)相乘的结果。

同时，例如，可以将指示当前采样数所对应的区间的信息从控制单元11输入到直方图处理单元16。或者，可以在直方图处理单元16或加法单元15中识别当前采样数。又或者，可以监控从发光单元13发光起所经过的时间，并且直方图生成单元163可以基于监控值来识别当前采样数。

2.8.3.1.2响应于单个发光实例而进行的操作

如图14所示，重复地执行参考图12和图13说明的采样操作达预定的采样计数(在本实例中，执行256次)。在进行预定次数的采样的时间段期间(在图14所示的采样数p0至p255之间的时间段期间)，分别允许或禁止写入存储器170至177的使能信号en0至en7保持在高电平(允许电平)。因此，允许在存储器170至177的每一个中的nc个存储器(在图13所示的实例中，存储器1700至1705)中执行写入，并且最后，响应于来自发光单元13的单个发光实例，在存储器17中创建48个直方图。

2.8.3.2第二像素模式(像素模式＝1)

下面对在直方图生成单元163中设置第二像素模式(像素模式＝1)的情况进行说明。

2.8.3.2.1在单个采样实例中进行的操作

如图15所示，当设置像素模式“1”时，即，由控制单元11设置第二像素模式，由于由像素计数可变并行加法器161进行的像素值d相加(见图8)，在像素值序列49中，i＝0和1的像素值d[0][j]和d[1][j]保持相同的值，i＝2和3的像素值d[2][j]和d[3][j]保持相同的值，i＝4和5的像素值d[4][j]和d[5][j]保持相同的值，并且i＝6和7的像素值d[6][j]和d[7][j]保持相同的值。

因此，在第二像素模式中，直方图生成单元163使用保持相同的值的2个像素值d创建单个直方图。更具体地，直方图生成单元163使用像素值d[0][j]和d[1][j]创建单个直方图，使用像素值d[2][j]和d[3][j]创建单个直方图，使用像素值d[4][j]和d[5][j]创建单个直方图，并且使用像素值d[6][j]和d[7][j]创建单个直方图。

换言之，在第二像素模式中，直方图生成单元163使用存储保持相同的值的2个像素值d的一对存储器170和171创建直方图，使用存储保持相同的值的2个像素值d的一对存储器172和173创建直方图，使用存储保持相同的值的2个像素值d的一对存储器174和175创建直方图，并且使用存储保持相同的值的2个像素值d的一对存储器176和177来创建直方图。此时，每对中的2个存储器中的一个(即，存储器170、存储器172、存储器174和存储器176)被分配给相应直方图的前半部分中的区间。此外，每对中的其他存储器(即，存储器171、存储器173、存储器175和存储器177)被分配给相应直方图的后半部分中的区间。例如，存储器170、存储器172、存储器174和存储器176中的每一个被分配给相应直方图中binidx＝0至255的区间，而存储器171、存储器173、存储器175和存储器177中的每一个被分配给相应直方图中binidx＝256至511的区间。因此，可以将每个直方图中的区间的数量加倍，从而使得能够拓宽测距范围。

更具体地，首先，在直方图生成单元163中，直方图生成单元1630、1632、1634和1636中的每一个分别将从矩阵转置单元162输入的像素值序列49中的i＝2k(其中，k是0和3之间的整数，包括0和3)的像素值d[2k][j](其中，j＝0至5)，加到每一个直方图中与当前采样数对应的区间的值上，该直方图存储在存储器170、172、174和176中的相应存储器中。然后，其余直方图生成单元1631、1633、1635和1637中的每一个分别将i＝2k+1的像素值d[2k+1][j](其中，j＝0至5)，加到每一个直方图中与当前采样数对应的区间的值上，该直方图存储在存储器171、173、175和177中的相应存储器中。

因此，在存储器170和171中创建具有两倍区间数量的nc个(在本实例中为6个)直方图；在存储器172和173中创建具有两倍区间数量的nc个(在本实例中为6个)直方图；在存储器174和175中创建具有两倍区间数量的nc个(在本实例中为6个)直方图；并且在存储器176和177中创建具有两倍区间数量的nc个(在本实例中为6个)直方图。

2.8.3.2.2响应于单个发光实例而进行的操作

如图16所示，重复地执行参考图15进行的采样操作达预定采样计数，诸如第一像素模式中的采样计数的两倍(即，在本实例中为512次)。此时，在第二像素模式中，在创建第二像素模式直方图的前半部分的时间段期间(例如，在跨越采样数p0至p255之间的时间段期间)，用于允许写入的高电平的使能信号en0、en2、en4和en6仅分别被发送至存储器170、172、174和176，以用于前半部分；并且用于禁止写入的低电平的使能信号en1、en3、en5和en7分别被发送到其他存储器171、173、175和177，以用于后半部分。因此，在跨越采样数p0至p255之间的时间段期间，使用i＝0、2、4和6的像素值d，在存储器170、72、174和176中创建直方图的前半部分(例如，相当于binidx＝0至255的区间)。

另一方面，在创建直方图的后半部分的时间段期间(例如，在跨越采样数p256至p511之间的时间段期间)，用于禁止写入的低电平的使能信号en0、en2、en4和en6分别被发送至存储器170、172、174和176，以用于前半部分；并且用于允许写入的高电平的使能信号en1、en3、en5和en7分别被发送到存储器171、173、175和177，以用于后半部分。因此，在跨越采样数p0至p255之间的时间段期间，使用i＝1、3、5和7的像素值d，在存储器171、173、175和177中创建直方图的后半部分(例如，相当于binidx＝256至511的区间)。

因此，使用i＝0和1的像素值d在存储器170和171中创建nc个(在本实例中为6个)直方图；使用i＝2和3的像素值d在存储器172和173中创建nc个(在本实例中为6个)直方图；使用i＝4和5的像素值d在存储器174和175中创建nc个(在本实例中为6个)直方图；并且使用i＝6和7的像素值d在存储器176和177中创建nc个(在本实例中为6个)直方图。因此，在本实例中，最后，响应于来自发光单元13的单个发光实例，创建smax/2×nc个(在本实例中为24个)直方图。

2.8.3.3第三像素模式(像素模式＝2)

下面对在直方图生成单元163中设置第三像素模式(像素模式＝2)的情况进行说明。

2.8.3.3.1在单个采样实例中进行的操作

如图17所示，当设置像素模式“2”时，即，由控制单元11设置第三像素模式，由于由像素计数可变并行加法器161进行的像素值d相加(参见图9)，在像素值序列49中，i＝0至3的像素值d[0][j]至d[3][j]保持相同的值，并且i＝4至7的像素值d[4][j]至d[7][j]保持相同的值。

因此，在第三像素模式中，直方图生成单元163使用保持相同的值的4个像素值d来创建单个直方图。更具体地，直方图生成单元163使用像素值d[0][j]至d[3][j]创建单个直方图，并且使用像素值d[4][j]至d[7][j]创建单个直方图。

换言之，在第三像素模式中，直方图生成单元163使用存储保持相同的值的4个像素值d的4个存储器170至173创建直方图，并且使用存储保持相同的值的4个像素值d的4个存储器174至177创建直方图。此时，在每组4个存储器中，将初始存储器(即，存储器170和存储器174)分配给相应直方图的第一个四分之一中的区间；将第二存储器(即，存储器171和存储器175)分配给相应直方图的第二个四分之一中的区间；将第三存储器(即，存储器172和存储器176)分配给相应直方图的第三个四分之一中的区间；并且将最后的存储器(即，存储器173和存储器177)分配给相应直方图的第四个四分之一中的区间。因此，每个直方图中的区间的数量可以是四倍的，从而能够进一步加宽测距范围。

更具体地，首先，在直方图生成单元163中，直方图生成单元1630和1634中的每一个将从矩阵转置单元162输入的像素值序列49中i＝4k(其中，k是等于0或1的整数)的像素值d[4k][j]，加到每一个直方图中与当前采样数对应的区间的值上，该直方图存储在存储器170和174中的相应存储器中。然后，直方图生成单元1631和1635中的每一个将i＝4k+1的像素值d[4k+1][j]，加到每一个直方图中与当前采样数对应的区间的值上，该直方图存储在存储器171和175中的相应存储器中。随后，直方图生成单元1632和1636中的每一个将i＝4k+2的像素值d[4k+2][j]，加到每一个直方图中与当前采样数对应的区间的值上，该直方图存储在存储器172和176中的相应存储器中。最后，直方图生成单元1633和1637中的每一个将i＝4k+3的像素值d[4k+3][j]，加到每一个直方图中与当前采样数对应的区间的值上，该直方图存储在存储器173和177中的相应存储器中。

因此，在存储器170至173中创建具有四倍区间数量的nc个(在本实例中为6个)直方图；并且在存储器174至177中创建具有四倍区间数量的nc个(在本实例中为6个)直方图。

2.8.3.3.2响应于单个发光实例而进行的操作

如图18所示，重复地执行参考图17进行的采样操作达预定采样计数，诸如，第一像素模式中的采样计数的四倍(即，在本实例中为1024次)。此时，在第三像素模式中，在创建直方图的第一个四分之一部分的时间段期间(例如，在跨越采样数p0至p255之间的时间段期间)，用于允许写入的高电平的使能信号en0和en4仅分别被发送至存储器170和174，以用于第一个四分之一部分；并且用于禁止写入的低电平的使能信号en1、en2、en3、en5、en6和en7分别被发送到其他存储器171、172、173、175、176和177，以用于第二个四分之一部分。因此，在跨越采样数p0至p255的时间段期间，使用i＝0和4的像素值d，在存储器170和174中创建直方图的第一个四分之一部分(例如，相当于binidx＝0至255的区间)。

随后，在创建直方图的第二个四分之一部分的时间段期间(例如，在跨越采样数p256至p511之间的时间段期间)，用于允许写入的高电平的使能信号en1和en5仅分别被发送至存储器171和175，以用于第二个四分之一部分；并且用于禁止写入的低电平的使能信号en0、en2、en3、en4、en6和en7分别被发送到其他存储器170、172、173、174、176和177，以用于第二个四分之一部分。因此，在跨越采样数p256至p511之间的时间段期间，使用i＝1和5的像素值d，在存储器171和175中创建直方图的第二个四分之一部分(例如，相等于binidx＝256至511的区间)。

随后，在创建直方图的第三个四分之一部分的时间段期间(例如，在跨越采样数p512至p767之间的时间段期间)，用于允许写入的高电平的使能信号en2和en6仅分别被发送存储器172和176，以用于第三个四分之一部分，并且用于禁止写入的低电平的使能信号en0、en1、en3、en4、en5和en7分别被发送到其他存储器170、171、173、174、175和177。因此，在跨越采样数p512至p767之间的时间段期间，使用i＝2和6的像素值d，在存储器172和176中创建直方图的第三个四分之一部分(例如，相当于binidx＝512至767的区间)。

随后，在创建直方图的第四个四分之一部分的时间段期间(例如，在跨越采样数p768至p1023之间的时间段期间)，用于允许写入的高电平的使能信号en3和en7仅分别被发送至存储器173和177，以用于第四个四分之一部分，并且用于禁止写入的低电平的使能信号en0、en1、en2、en4、en5和en6被分别发送到其他存储器170、171、172、174、175和176，以用于第四个四分之一部分。因此，在跨越采样数p768至p1023之间的时间段期间，使用i＝3和7的像素值d，在存储器173和177中创建直方图的第四个四分之一部分(例如，相等于binidx＝768至1023的区间)。

因此，使用i＝0至3的像素值d在存储器170至173中创建nc个(在本实例中为6个)直方图，并且使用i＝4至7的像素值d在存储器174和177中创建nc个(在本实例中为6个)直方图。因此，在本实施例中，最后，响应于来自发光单元13的单个发光实例创建smax/4×nc个(在本实例中为12个)直方图。

2.8.3.4第四像素模式(像素模式＝3)

下面对在直方图生成单元163中设置第四像素模式(像素模式＝3)的情况进行说明。

2.8.3.4.1在单个采样实例中进行的操作

如图19所示，当设置像素模式“3”时，即，由控制单元11设置第四像素模式，由于像素计数可变并行加法器161进行的像素值d的相加(参见图9)，在像素值序列49中，i＝0至7的所有像素值d[0][j]至d[7][j]保持相同的值。

因此，在第四像素模式中，每个直方图生成单元163使用保持相同的值的所有(8个)像素值d创建单个直方图。换言之，在第四像素模式中，每个直方图生成单元163使用存储8个像素值d的8个存储器170至177创建单个直方图。此时，将初始存储器170分配给相应直方图的初始八分之一部分的区间；将第二存储器171分配给相应直方图的第二个八分之一部分的区间；将第三存储器172分配给相应直方图的第三个八分之一部分的区间；将第四存储器173分配给相应直方图的第四个八分之一部分的区间；将第五存储器174分配给相应直方图的第五个八分之一部分的区间；将第六存储器175分配给相应直方图的第六个八分之一部分的区间；将第七存储器176分配给相应直方图的第七个八分之一部分的区间；并且将最后一个存储器177分配给相应直方图的最后八分之一部分的区间。因此，每个直方图中的区间的数量可以增加八倍，从而能够进一步加宽测距范围。

更具体地，首先，在直方图生成单元163中，直方图生成单元1630将从矩阵转置单元162输入的像素值序列49中的i＝0的像素值d[0][j]加到存储在存储器170中的直方图中与当前采样数对应的区间的值中。随后，以相同的方式，直方图生成单元1631至1637分别将i＝1至7的像素值d[1][j]至d[7][j]，依次加到存储在存储器171至177中的直方图中与当前采样数对应的区间的值中。

因此，在存储器170至177中创建具有8倍区间数量的nc个(在本实例中为6个)直方图。

2.8.3.4.2响应于单个发光实例而进行的操作

如图20所示，重复地执行参考图19进行的采样操作达预定采样计数，诸如，第一像素模式中的采样计数的8倍(即，在本实例中为2048次)。此时，在第四像素模式中，按照存储器170至177的顺序依次改变用于发送允许写入的高电平的使能信号en0至en7的时间段。

因此，在跨越采样数p0至p255之间的时间段期间，使用i＝0的像素值d，在存储器170中创建直方图的初始八分之一部分(例如，相当于binidx＝0至255的区间)。在跨越采样数p256至p511之间的时间段期间，使用i＝1的像素值d，在存储器171中创建直方图的第二个八分之一部分(例如，相当于binidx＝256至511的区间)。在跨越采样数p512至p767之间的时间段期间，使用i＝2的像素值d，在存储器172中创建直方图的第三个八分之一部分(例如，相当于binidx＝512至767的区间)。在跨越采样数p768至p1023之间的时间段期间，使用i＝3的像素值d，在存储器173中创建直方图的第四个八分之一部分(例如，相当于binidx＝768至1023的区间)。在跨越采样数p1024至p1279之间的时间段期间，使用i＝4的像素值d，在存储器174中创建直方图的第五个八分之一部分(例如，相当于binidx＝1024至1279的区间)。在跨越采样数p1280至p1535之间的时间段期间，使用i＝5的像素值d，在存储器175中创建直方图的第六个八分之一部分(例如，相当于binidx＝1280至1535的区间)。在跨越采样数p1536至p1791之间的时间段期间，使用i＝6的像素值d，在存储器176中创建直方图的第七个八分之一部分(例如，相当于binidx＝1536至1791的区间)。在跨越采样数p1792至p2047之间的时间段期间，使用i＝7的像素值d，在存储器177中创建直方图的最后一个八分之一部分(例如，相当于binidx＝1792至2047的区间)。因此，使用i＝0至7的像素值d，在存储器170至177中创建nc个(在本实例中为6个)直方图。因此，在本实例中，最后，响应于来自发光单元13的单个发光实例，创建smax/8×nc个(在本实例中为6个)直方图。

2.9用于直方图处理的电路的实例

图21是用于说明根据第一实施方式的在直方图生成单元中进行的操作的示图。在图21中示出了当图13所示的直方图生成单元1630在存储器1700中创建直方图时的流程的实例。然而，相同的操作还可适用于其他存储器1701至1705并且适用于其他直方图生成单元1631至1637。即，图21所示的配置以相应的方式布置到用于单独存储直方图的每个存储器(在图13所示的实例中，存储器1700至1705)。例如，关于图21中示出的配置，直方图生成单元1630包括与存储器1700至1705具有一一对应关系的6种这类配置。

如图21所示，直方图生成单元1630包括选择器51和64、加法器(+1)52、作为同步电路的d-触发器(ff)电路53、54、56、61、62、和65；加法器63、以及用作存储器1700的sram55。本文中，向其输入读地址read_addr的sram55和向其输入写地址write_addr的sram55是同一sram(存储器1700)。

在这种配置中，用虚线围起来的d-ff电路61和62、加法器63、选择器64和d-ff电路65作为加法器电路60操作，以用于计算累积像素值。

在响应于第一采样实例而进行的直方图生成操作中，首先，将sram55的开始地址(假定为“0”)输入至选择器51，sram55的开始地址相当于直方图的初始bin数量。此外，在响应于第一采样实例的直方图生成操作中，已经由控制线(未示出)将使选择器51输出开始地址“0”的控制信号输入至选择器51。因此，从选择器51中输出该输入的开始地址“0”作为地址addr。然后，将地址addr输入到d-ff电路53和加法器(+1)52。

将在初始采样实例(例如，采样数p0)中获得的像素值d[i][j](在本说明中，i＝0且j＝0)输入至表示加法器电路60的初始阶段的d-ff电路61。

d-ff电路53的输出和d-ff电路61的输出同步。因此，在d-ff电路53输出地址addr时，d-ff电路61输出像素值d[i][j]。

将从d-ff电路53输出的地址addr输入至d-ff电路54，并且还作为读地址read_addr输入至sram55。将从d-ff电路61输出的像素值d[i][j]输入至d-ff电路62。

d-ff电路54的输出、sram55的输出、及d-ff电路62的输出同步。因此，在d-ff电路54输出地址addr时，从sram55输出存储在对应读地址read_addr的区间中的累积像素值read_data[i]，并且从d-ff电路62输出像素值d[i][j]。

将从d-ff电路54输出的地址addr输入至d-ff电路56。此外，将从sram55读取的累积像素值read_data[i]输入至加法器63。此外，将从d-ff电路62输出的像素值d[i][j]输入至加法器63和选择器64。

在响应于第一采样实例而进行的直方图生成操作中，对于选择器64，用于使选择器64输出像素值d[i][j]的控制信号已经由控制线(未示出)输入至选择器64。因此，将输入像素值d[i][j]作为写数据bin_data[j]从选择器64输出至d-ff电路65。

d-ff电路56和d-ff电路65的输出同步。因此，在d-ff电路56输出地址addr时，d-ff电路65输出写数据bin_data[j]。

将从d-ff电路56输出的地址addr作为写地址write_addr输入至sram55。此外，还写数据bin_data[j]与写地址write_addr的同步输入到sram55。因此，输入至sram55的写数据bin_data[j]，作为写地址write_addr中指定的区间中的累积像素值存储。

随后，在响应于第二采样实例和后续实例而进行的直方图生成操作中，将用于使加法器(+1)52输出输入值的控制信号，输入至选择器51。加法器(+1)52输出将从选择器51输出的地址addr加1而获得的值。因此，在响应于第二采样实例和后续实例而进行的直方图生成操作中，从选择器51输出通过将前一个地址addr加1而获得的下一个地址addr。然后将输出地址addr输入到d-ff电路53和加法器(+1)52。

将作为第二采样实例和后续实例(例如，对应于以后的采样数p1)的结果而获得的像素值d[i][j](在本说明中，i＝0并且j＝0)输入至表示加法器电路60的初始阶段的d-ff电路61。

由于d-ff电路53的输出和d-ff电路61的输出同步，因此d-ff电路61在d-ff电路53输出地址addr的同时输出像素值d[i][j]。

随后，由于d-ff电路54的输出、sram55的输出和d-ff电路62的输出同步，在d-ff电路54输出地址addr时，从sram55输出存储在与读地址read_addr对应的区间中的累积像素值read_data[i]，并且从d-ff电路62输出像素值d[i][j]。

在响应于第二采样实例和后续实例而进行的直方图生成操作中，将用于使选择器64输出从加法器63输入的值的控制信号，输入到选择器64。加法器63输出通过将从sram55读取的累积像素值read_data[i]与从d-ff电路62输出的像素值d[i][j]相加而获得的值。因此，响应于第二采样实例和后续实例而进行的直方图生成操作，通过将当前实例的像素d[i][j]加到累积像素值read_data[i]上直到该时间点而获得的值，作为写数据bin_data[j]从选择器64输出。因此，在与当前采样实例(当前采样数)对应的sram55的区间中，通过将当前实例的像素d[i][j]加到累积像素值read_data[i]上而获得的累积像素值被存储。

由于以等于预定采样计数的数量重复地进行上述操作，因此在存储器17中创建与来自发光单元13的单个发光实例对应的直方图。此外，当以等于预定发光计数的数量重复地进行上述操作，创建直方图以用于估计或计算距存在于测距范围内的物体90的距离。

2.10操作实例

图22是用于说明根据第一实施方式的由tof传感器进行的整体操作的实例流程图。

如图22所示，在操作中，首先，控制单元11获取在控制寄存器12中设置的像素模式(步骤s11)。然后，控制单元11确定像素模式是否被设置为“0”，即，是否设置第一像素模式(步骤s12)。如果像素模式被设置为“0”(在步骤s12中为是)，则控制单元11响应于来自发光单元13的单个发光实例将n设置为采样计数nmax(步骤s13)；并且在像素计数可变并行加法器161和直方图生成单元163中将像素模式设置为＝0(步骤s14)。随后，控制单元11使直方图处理单元16进行第一类直方图操作(例如，参见图7、图11、图12、图13、及图14)(步骤s15)。然后，系统控制进行至步骤s27。

另一方面，如果像素模式未被设置为“0”(在步骤s12中为否)，则控制单元11确定像素模式是否被设置为“1”，即，是否设置第二像素模式(步骤s16)。如果像素模式被设置为“1”(在步骤s16中为是)，那么控制单元11将2n设置为采样计数nmax(步骤s17)，并且在像素计数可变并行加法器161和直方图生成单元163中设置像素模式＝1(步骤s18)。随后，控制单元11使直方图处理单元16进行第二类直方图操作(例如，参见图8、图11、图15、及图16)(步骤s19)。然后，系统控制进行至步骤s27。

另一方面，如果像素模式未被设置为“1”(在步骤s16中为否)，则控制单元11确定像素模式是否被设置为“2”，即，是否设置第三像素模式(步骤s20)。如果像素模式被设置为“2”(在步骤s20中为是)，那么控制单元11将4n设置为采样计数nmax(步骤s21)，并且在像素计数可变并行加法器161和直方图生成单元163中设置像素模式＝2(步骤s22)。随后，控制单元11使直方图处理单元16进行第三类直方图操作(例如，参见图9、图11、图17、及图18)(步骤s23)。然后，系统控制进行至步骤s27。

另一方面，如果像素模式未被设置为“2”(在步骤s20中为否)，则控制单元11确定像素模式被设置为“3”并且将8n设置为采样计数nmax(步骤s24)，并且在像素计数可变并行加法器161和直方图生成单元163中设置像素模式＝3(步骤s25)。随后，控制单元11使直方图处理单元16进行第四类直方图操作(例如，参见图10、图11、图19、及图20)(步骤s26)。然后，系统控制进行至步骤s27。

在步骤s27中，基于根据第一类直方图操作至第四类直方图操作中的任一个生成的直方图(步骤s15、或步骤s19、或步骤s23、或步骤s26)，控制单元11估计或计算距存在于测距范围内的物体90的距离。然后，控制单元11确定是否结束当前操作(步骤s28)。如果要结束当前操作(步骤s28中为是)，则控制单元11结束当前操作。另一方面，如果不结束当前操作(在步骤s28为否)，则系统控制返回至步骤s11，并且控制单元11再次进行后续操作。

2.10.1第一类直方图生成操作

图23是用于说明在图22中示出的步骤s15中的第一类直方图操作期间由直方图生成单元进行的直方图生成操作的实例的流程图。在下面的说明中，为了便于说明，重点放在直方图生成单元163中的直方图生成单元1630上。然而，相同的操作也适用于其他直方图生成单元1631至1637。此外，在下面的说明中，为了清楚起见，假设区间数(binidx)与采样数(n)相同。

如图23所示，在第一类直方图生成操作中，首先，直方图生成单元1630在发光计数m中设置“1”用于识别来自发光单元13的当前数量的发光实例(步骤s101)，并且在采样数n中重置“0”用于识别当前采样数(步骤s102)。然后，直方图生成单元1630分别将允许电平的使能信号en0至en7输入到存储器170至177，并且允许写入所有存储器170至177(步骤s103)。本文中，假设使用直方图生成单元163中的计数器(未示出)来管理采样数n。

然后，直方图生成单元1630从矩阵转置单元162接收基于从spad阵列143的spad像素20读取的检测信号计算的像素值序列d(像素值序列49)的输入(步骤s104)，并且针对存储在存储器170中的每一个“j”，将像素值d[i][j]＝d[0][0]至d[0][5]加到直方图的具有binidx＝n的区间的值上(步骤s105)。同时，如上所述，假设以预定采样周期重复地执行从spad像素20读取检测信号。

然后，直方图生成单元1630确定采样数n是否已经达到表示最大值的采样计数nmax(步骤s106)。如果采样数n已达到采样计数nmax(在步骤s106中为是)，则系统控制进行至步骤s108。然而，如果采样数n尚未达到采样计数nmax(在步骤s106中为否)，则直方图生成单元1630将采样数n加1(步骤s107)。然后，系统控制返回到步骤s104，并且直方图生成单元1630再次执行后续操作。

在步骤s108中，直方图生成单元1630确定例如来自发光单元13的发光实例的数量是否已经达到预定计数mmax。如果来自发光单元13的发光实例的数量已经达到预定计数mmax(在步骤s108中为是)，则直方图生成单元1630结束第一类直方图生成操作。然而，如果来自发光单元13的发光实例的数量未达到预定计数mmax(在步骤s108中为否)，则直方图生成单元1630将发光单元13的发光计数m加1(步骤s109)。然后，系统控制返回到步骤s101，并且直方图生成单元1630再次执行后续操作。这样，由于能够根据来自发光单元13的m次发光生成直方图，因此能够高精度地估计或计算到物体90的距离。

2.10.2第二类直方图生成操作

图24是用于说明在图22中示出的步骤s19中的第二类直方图操作期间由直方图生成单元进行的直方图生成操作的实例的流程图。在下面的说明中，为了便于说明，重点放在直方图生成单元163中的直方图生成单元1630上。然而，相同的操作也适用于其他直方图生成单元1631至1637。此外，在图24所示的操作中，用相同的步骤号表示与图23所示的操作相同的操作，并且省略了其详细说明。

如图24所示，在第二类直方图生成操作中，首先，直方图生成单元1630在发光计数m中设置“1”以用于识别来自发光单元13的当前发光实例数量(步骤s101)，在变量q的最大值qmax中设置“1”(步骤s201)，并且在变量q中重置“0”(步骤s202)。此外，以与图23中示出的步骤s102相同的方式，直方图生成单元1630在采样数n中重置“0”(步骤s102)。

然后，直方图生成单元1630将允许电平的使能信号(在图16所示的实例中，使能信号en0、en2、en4和en6的集合或者使能信号en1、en3、en5和en7的集合)输入至存储器170至177中第2k+q个存储器(在图15所示的实例中，存储器170、172、174和176的集合或者存储器171、173、175和177的集合)，从而允许在第2k+q个存储器中进行写入(步骤s203)。

然后，直方图生成单元1630执行与图23中示出的步骤s104至步骤s107的操作相同的操作，直到采样数n达到nmax，并且创建每个直方图的前半部分或后半部分。

随后，直方图生成单元1630确定变量q是否已经达到最大值qmax(步骤s204)。如果变量q已达到最大值qmax(在步骤s204中为是)，则系统控制进行至步骤s108。然而，如果变量q还没达到最大值qmax(在步骤s204中为否)，则直方图生成单元1630将变量q加1(步骤s205)。然后，系统控制返回到步骤s102，并且直方图生成单元1630再次执行后续操作以便创建每个直方图的剩余半部分。

2.10.3第三类直方图生成操作

图25是用于说明在图22中示出的步骤s23中的第三类直方图操作期间由直方图生成单元进行的直方图生成操作的流程图。在下面的说明中，为了便于说明，重点放在直方图生成单元163中的直方图生成单元1630上。然而，相同的操作也适用于其他直方图生成单元1631至1637。此外，在图25所示的操作中，用相同的步骤号表示与图23或图24所示的操作相同的操作，并且省略了其详细说明。

在图25所示的第三类直方图生成操作中，在与图24所示的第二类直方图生成操作中的操作相同的操作中，分别用图25中示出的步骤s301和步骤s302中的操作代替图24中示出的步骤s201和步骤s203中的操作。

在步骤s301，直方图生成单元1630在变量q的最大值qmax中设置“3”。

在步骤s302中，直方图生成单元1630将允许电平的使能信号(在图18所示的实例中，一对使能信号en0和en4，或一对使能信号en1和en5，或一对使能信号en2和en6，或一对使能信号en3和en7中的任何一对)输出至存储器170至177中的第4k+q个存储器(在图17所示的实例中，一对存储器170和174，或一对存储器171和175，或一对存储器172和176，或一对存储器173和177中的任何一对)，从而允许在第4k+q个存储器中进行写入。

随后，以与图24中示出的步骤s104至步骤s205的操作相同的方式，对于变量q的每个值，直方图生成单元1630进行与步骤s102至步骤s107的操作相同的操作，直到采样数n从0达到nmax，并且因此创建每个直方图的每个四分之一部分。

然后，系统控制进行至步骤s108，并且直方图生成单元1630以重复方式进行上述操作，直到发光单元13的发光计数m达到预定计数mmax。

2.10.4第四类直方图生成操作

图26是用于说明图22中示出的步骤s26中的第四类直方图操作期间由直方图生成单元进行的直方图生成操作的流程图。在下面的说明中，为了便于说明，重点放在直方图生成单元163中的直方图生成单元1630。然而，相同的操作也适用于其他直方图生成单元1631至1637。此外，在图26所示的操作中，用相同的步骤号表示与图23至图25的任一个步骤所示的操作相同的操作，并且不再重复其详细说明。

在图25中示出的第三类直方图生成操作中，在与图24中示出的第二类直方图生成操作或图25中示出的第三类直方图生成操作中的操作相同的操作中，分别用在图26中示出的步骤s401和步骤s402中的操作替换图24中示出的步骤s201和步骤s203中的操作或图25中示出的步骤s301和步骤s302中的操作。

在步骤s401，直方图生成单元1630在变量q的最大值qmax中设置“7”。

在步骤s402中，直方图生成单元1630将允许电平的使能信号(在图20中示出的实例中，使能信号en0，或使能信号en1，或使能信号en2，或使能信号en3，或使能信号en4，或使能信号en5，或使能信号en6，或使能信号en7)输出至存储器170至177中的第8k+q个存储器(在图19所示的实例中，存储器170、或存储器171、或存储器172、或存储器173、或存储器174、或存储器175、或存储器176、或存储器177)，从而允许在第8k+q个存储器中进行写入。

随后，以与图24中示出的从步骤s104至步骤s205的操作相同的方式，对于变量q的每个值，直方图生成单元1630执行与从步骤s102至步骤s107的操作相同的操作，直到采样数n从0达到nmax，并且因此创建每个直方图的每个八分之一部分。

然后，系统控制进入步骤s108。直方图生成单元1630以重复的方式执行上述操作，直到发光单元13的发光计数m达到预定计数mmax。

2.11直方图创建的具体实例

关于基于上述配置和操作创建直方图，下面给出参考具体实例的说明。下面对设置像素模式＝2的情况(即，设置第三像素模式)进行说明。然而，相同的说明也适用于其他像素模式。

图27是示出响应于来自发光单元的第一发光实例(m＝1)而在存储器中创建的示例性直方图的示图。图28是示出响应于来自发光单元的第二发光实例(m＝2)而获得的每个采样数处的像素值的实例的示图。图29是示出响应于来自发光单元的第二发光实例(m＝2)而在存储器中创建的示例性直方图的示图。图30是示出响应于来自发光单元的第三发光实例(m＝3)而获得的每个采样数处的像素值的实例的示图。图31是示出响应于来自发光单元的第三发光实例(m＝3)而在存储器中创建的示例性直方图的示图。本文中，假设使用i和j具有相同值的像素值d[i][j]至d[i+3][j]创建在图27至图31中示出的直方图。

首先，如图27所示，响应于来自发光单元13的第一发光实例(m＝1)，在存储器17中创建直方图，其中，由于响应于单个发光实例进行采样而获得的每个采样数n的像素值d存储在相应的区间中。

随后，当响应于来自发光单元13的第二发光实例(m＝2)获得如图28所示的直方图时，如图29所示，在存储器17中创建直方图，其中，将响应于第二发光实例(m＝2)获得的直方图的每个区间的值加到响应于第一发光实例(m＝1)获得的直方图的每个区间的值上。

以相同的方式，当响应于来自发光单元13的第三发光实例(m＝3)获得如图30所示的直方图时，在存储器17中存储的直方图的每个区间中，存储从第一发光实例(m＝1)到第三发光实例(m＝3)获得的像素值的累积值(即，累积像素值)，如图31所示。

以这种方式，通过将响应于来自发光单元13的多个发光实例而获得的像素值d相加，有可能增加检测反射光l2的像素值的累积像素值与由噪声(诸如，环境光l0)引起的累积像素值之间的差异。这使得能够增强在反射光l2和噪声之间进行区分的可靠性，并且因此使得能够更精确地估计或计算到物体90的距离。

2.12距离估计/计算单元

下面对根据第一实施方式的距离估计/计算单元18进行说明。距离估计/计算单元18基于由直方图处理单元16在存储器17中创建的直方图来估计或者计算到物体90的距离。例如，距离估计/计算单元18识别累积像素值达到峰值时每个直方图中的区间数，将所识别的区间数转换成飞行时间或距离信息，并且相应估计或计算到物体90的距离。

例如，在第一像素模式中，距离估计/计算单元18识别存储于存储器170至177中的、累积像素值在峰值时的直方图中的这种区间数，并且基于所识别的区间数估计或计算到物体90的距离。在第二像素模式中，距离估计/计算单元18识别累积像素值在峰值时的、使用一对存储器170和171、一对存储器172和173、一对存储器174和175、和一对存储器176和177配置的直方图中的这种区间数，并且基于所识别的区间数估计或计算到物体90的距离。在第三像素模式中，距离估计/计算单元18识别累积像素值在峰值时的、使用存储器170至173的集合和存储器174至177的集合配置的直方图中的这种区间数，并且基于所识别的区间数估计或计算到物体90的距离。在第四像素模式中，距离估计/计算单元18识别累积像素值在峰值时的、使用存储器170至177配置的直方图中的这种区间数，并且基于所识别的区间数估计或计算到物体90的距离。

同时，可使用提前存储在存储器中的转换表进行从区间数到飞行时间或距离信息的转换，或者可提前存储将区间数转换为飞行时间或距离信息的转换公式，并且可使用转换公式进行转换。

此外，可以实现各种方法来识别累积像素值在峰值时的区间数，诸如，识别具有最高值的区间的区间数的方法，或对直方图进行拟合的方法，并且根据由于拟合而获得的函数曲线来识别累积像素值在峰值时的区间数。

2.13动作/效果

如上所述，根据第一实施方式，可根据像素模式改变存储器170至177的使用模式。例如，在第一像素模式中，在存储器170至177中创建48个直方图。在第二像素模式中，通过从存储器170至177中形成4对2个存储器而创建24个直方图。在第三像素模式中，通过从存储器170至177中形成2组4个存储器而创建12个直方图。在第四像素模式中，通过组合所有的存储器170至177而创建6个直方图。因此，当不需要深存储区域时(例如，在近距离上进行测距的情况下)或者当需要深存储区域时(例如，在远距离上进行测距的情况下)，可改变存储器17的使用模式，从而能够根据情况有效利用存储资源。

此外，根据第一实施方式，可从使能信号en0至en7中将不允许写入的相应使能信号提供到存储器170至177中不进行写入的存储器，并且存储器可切换至休眠状态。这使得能够实现功耗的降低。

此外，根据第一实施方式，可根据像素模式改变测距图像中单个像素对应的宏像素30的数量。因此，还可以根据情况改变tof传感器1的分辨率。例如，在短距离上进行测距从而不需要宽动态范围的情况下，可通过增强分辨率获得详细的测距图像。另一方面，在长距离上进行测距从而需要宽动态范围的情况下，可通过降低分辨率在宽动态范围中获得测距图像。因此，可根据情况有效地改变分辨率。

3第二实施方式

在第一实施方式中，参照实例对闪光型测距装置进行说明。在第二实施方式中，参照实例对扫描型测距装置进行说明。在以下的说明中，用相同的参考标号表示与第一实施方式相同的配置，并不再重复进行多余的说明。

3.1测距装置(tof传感器)

图32是示出根据第二实施方式的用作测距装置的tof传感器的示意性配置的实例的示意图。如图1所示，tof传感器2包括控制装置200、聚光透镜201、半反射镜202、微反射镜203、光接收透镜204、扫描单元205、发光单元213、和光接收单元214。微反射镜203和扫描单元205表示权利要求中提到的扫描单元，扫描单元例如扫描落在阵列单元(例如，相当于spad阵列143)上的光。同时，扫描单元可以另外包括聚光透镜201、半反射镜202和光接收透镜204中的至少一个。

光接收单元214具有例如根据第一实施方式的宏像素30在垂直方向(对应于列方向)布置的结构。即，例如，可以使用图3中示出的spad阵列143的一些列(一个或多个列)配置光接收单元214。在下文中，spad阵列143的那些列被称为宏像素序列243。因此，参照图3中示出的spad阵列143，宏像素序列243具有这样的结构，即，在列方向上排列的从宏像素#0至宏像素#47的48个宏像素30被分成j＝0至6的6个像素组31。

以与根据第一实施方式的发光单元13相同的方式，使用例如一个或多个半导体激光二极管配置发光单元213，并且以预定周期(也称为发光周期)发射具有预定持续时间的脉冲激光l1。此外，例如，发光单元13以1ghz(千兆赫)的周期发射具有1ns(纳秒)的持续时间的激光l1。

聚光透镜201使从发光单元213发射的激光l1聚焦。例如，聚光透镜201以激光l1的传播与光接收单元214的视场角相当的方式，使激光l1聚焦。

半反射镜202朝向微反射镜203反射入射激光l1的至少一部分。另一方面，可以用诸如反射一部分光并透射其余部分光的偏振镜的光学器件来代替半反射镜202。

微反射镜203以微反射镜203的角度可围绕反射面的中心而变化的方式附接至扫描单元205。扫描单元205使微反射镜203在水平方向上振荡或振动使得，例如，已从微反射镜203反射的激光l1的图像sa在预定扫描区域ar内沿水平方向来回地移动。例如，扫描单元205以激光l1的图像sa在预定扫描区域ar内来回地移动1ms(毫秒)的方式，使微反射镜203在水平方向上振荡或振动。本文中，可使用步进电动机或压电元件使微反射镜203进行振荡或振动。

从来自存在于测距范围内的物体90的激光l1的反射而获得的反射光l2，从与激光l1相反的方向、沿着与激光l1的发射轴相同的光轴的入射轴落在微反射镜203上。当落在微反射镜203上时，反射光l2沿着与激光l1的光轴相同的光轴落在半反射镜202上，并且该反射光的一部分穿过半反射镜202。

穿过半反射镜202的反射光l2的图像穿过光接收透镜204，使得宏像素序列243的图像形成在光接收单元214上。

例如，控制装置200包括控制单元11、控制寄存器12、加法单元15、直方图处理单元16、存储器17、距离估计/计算单元18、和外部i/f19。这些组成元件可例如与根据第一实施方式的组成元件相同。然而，除了控制图1中示出的组成元件之外，根据第二实施方式的控制单元11也控制扫描单元205。

在这种配置中，以与第一实施方式相同的方式，加法单元15以预定采样周期接收检测信号v_out的输入，该检测信号的输入是从宏像素序列243的每个宏像素30中的每个spad像素20输出的。然后，以与第一实施方式相同的方式，针对一个或多个宏像素中的每一个，加法单元15对从光接收单元214输出的检测信号v_out进行合计，并且将每个计数值作为像素值输出到直方图处理单元16。

直方图处理单元16以与第一实施方式相同的方式根据像素模式在存储器17中创建直方图。此外，基于在存储器17中创建的直方图，距离估计/计算单元18以与第一实施方式相同的方式估计或者计算到物体90的距离。

3.2动作/效果

如上所述，不仅在闪光型tof传感器1而且还在扫描型tof传感器2中，可根据像素模式改变存储器170至177的使用模式。因此，当不需要深存储区域时(例如，在近距离上进行测距的情况下)或者当需要深存储区域时(例如，在远距离上进行测距的情况下)，可改变存储器17的使用模式，从而能够根据情况有效利用存储资源。

同时，其余配置、其余操作、及其余效果可与第一实施方式相同。因此，不重复相同的详细说明。

4.应用例

本申请中公开的技术可应用于各种产品。例如，在本申请中公开的技术可以被实现为安装在任何类型的移动物体中的装置，移动物体诸如汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动体、飞机、无人机、船舶、机器人、施工设备或农业机器(拖拉机)。

图33是示出车辆控制系统7000的示意性配置的实例的框图，该车辆控制系统是可应用作为根据本公开的实施方式的技术的移动体控制系统的实例。车辆控制系统7000包括经由通信网络7010彼此连接的多个电子控制单元。在图33所示出的实例中，车辆控制系统7000包括驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、电池控制单元7300、车外信息检测单元7400、车内信息检测单元7500、以及集成控制单元7600。将多个控制单元彼此连接的通信网络7010可以是符合任意标准的车载通信网络，诸如，控制器区域网(can)、局域互联网(lin)、局域网(lan)、flexray(注册商标)等。

各个控制单元包括：微型计算机，根据各种程序执行运算处理；存储部，存储由微型计算机进行的程序、用于各种操作的参数等；以及驱动电路，驱动各种控制目标设备。各个控制单元进一步包括：网络接口(i/f)，用于经由通信网络7010执行与其他控制单元的通信；以及通信i/f，用于通过有线通信或无线电通信执行与车辆内部和外部的设备、传感器等的通信。图33所示的集成控制单元7600的功能配置包括微型计算机7610、通用通信i/f7620、专用通信i/f7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备i/f7660、声音/图像输出部7670、车载网络i/f7680、以及存储部7690。其他控制单元也类似地包括微型计算机、通信i/f、存储部等。

驱动系统控制单元7100根据各种程序对与车辆的驱动系统相关的设备的工作进行控制。例如，驱动系统控制单元7100用作控制设备来控制：用于生成车辆的驱动力的驱动力生成设备，诸如内燃机、驱动电机等；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；用于生成车辆的制动力的制动设备等。驱动系统控制单元7100可具有防抱死制动系统(abs)、电子稳定控制(esc)等的控制设备的功能。

驱动系统控制单元7100连接有车辆状态检测部7110。车辆状态检测部7110例如包括下列项中的至少一个：检测车身的轴向旋转运动的角速度的陀螺仪传感器，检测车辆的加速度的加速度传感器，以及用于检测加速器踏板的操作量、制动踏板的操作量、方向盘的转向角、发动机速度或车轮的旋转速度等的传感器。驱动系统控制单元7100使用从车辆状态检测部7110输入的信号执行运算处理，以控制内燃机、驱动电机、电动助力转向设备、制动设备等。

车身系统控制单元7200根据各种程序对车身所装配的各种设备的工作进行控制。例如，车身系统控制单元7200用作控制设备来控制：无钥匙进入系统，智能钥匙系统，电动车窗设备，或前照灯、倒车灯、制动灯、转向灯、雾灯等各种灯。在这种情况下，车身系统控制单元7200可接收来自替代钥匙的移动设备所传输的无线电波或者各种开关的信号作为输入。车身系统控制单元7200接收这些输入的无线电波或信号，以控制车辆的门锁设备、电动车窗设备、灯等。

电池控制单元7300根据各种程序对用作驱动电机的电源的二次电池7310进行控制。例如，电池控制单元7300接收来自包括二次电池7310的电池设备的有关于电池温度、电池输出电压、电池的剩余电量等信息。电池控制单元7300使用这些信号执行运算处理，执行二次电池7310的温度调节控制，或者对电池设备的冷却设备进行控制等。

车外信息检测单元7400检测包括车辆控制系统7000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元7400至少与成像部7410和车外信息检测部7420中的一个相连接。成像部7410包括飞行时间(tof)相机、立体相机、单目相机、红外相机以及其他相机中的至少一个。车外信息检测部7420可以包括下列项中的至少一个：用于检测当前大气条件或天气条件的环境传感器，用于检测包括车辆控制系统7000的车辆的周边的其他车辆、障碍物、行人等的周边信息检测传感器。

环境传感器例如可以是下列项中的至少一个：检测雨的雨滴传感器，检测雾的雾传感器，检测日照程度的日照传感器，以及检测降雪的雪传感器。周边信息检测传感器可以是下列项中的至少一个：超声波传感器，雷达设备，以及lidar设备(光检测和测距装置，或激光成像检测和测距装置)。成像部7410和车外信息检测部7420两者中的每一个可设置为独立传感器或设备，或者可设置为多个传感器或设备集成在其中的设备。

图34示出成像部7410和车外信息检测部7420的安装位置的实例。成像部7910、7912、7914、7916和7918可以被布置在车辆7900的前鼻、侧视镜、后保险杠、后门以及车辆内部的挡风玻璃的上部的位置处。布置在前鼻的成像部7910以及布置在车辆内部的挡风玻璃的上部的成像部7918主要获得车辆7900的前方的图像。布置在侧视镜的成像部7912和7914主要获得车辆7900的侧方的图像。布置在后保险杠或后门的成像部7916主要获得车辆7900的后方的图像。布置在车辆内部的挡风玻璃的上部的成像部7918主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。

顺便提及，图34示出各个成像部7910、7912、7914和7916的拍摄范围的实例。成像范围a表示布置在前鼻的成像部7910的成像范围。成像范围b和c分别表示布置在侧视镜的成像部7912和7914的成像范围。成像范围d表示布置在后保险杠或后门的成像部7916的成像范围。例如，通过叠加由成像部7910、7912、7914和7916成像的图像数据能够获得从上方观察的车辆7900的鸟瞰图像。

布置在车辆7900的前部、后部、侧部和角部以及车辆内部的挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930可以是超声波传感器或雷达设备。布置在车辆7900的前鼻、车辆7900的后保险杠、后门以及车辆内部的挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7926和7930可以是lidar设备。这些车外信息检测部7920至7930主要用于检测前方车辆、行人、障碍物等。

回到图33，继续进行描述。车外信息检测单元7400使成像部7410成像车辆外部的图像并且接收所成像的图像数据。此外，车外信息检测单元7400从连接至车外信息检测单元7400的车外信息检测部7420接收检测信息。当车外信息检测部7420是超声波传感器、雷达设备或lidar设备时，车外信息检测单元7400使超声波、电磁波等发送，并且接收关于所接收的反射波的信息。基于所接收的信息，车外信息检测单元7400可执行检测物体(诸如路面上的人、车辆、障碍物、标志、符号等)的处理，或者执行检测到物体的距离的处理。车外信息检测单元7400可基于所接收的信息执行环境识别处理,以识别降雨、雾、路面条件等。车外信息检测单元7400可基于所接收的信息计算到车辆外部的物体的距离。

此外，基于所接收的图像数据，车外信息检测单元7400可执行用于识别物体(诸如路面上的人、车辆、障碍物、标志、符号等)的图像识别处理，或者执行检测到物体的距离的处理。车外信息检测单元7400可对所接收的图像数据进行诸如失真校正、对齐等处理，并且通过组合多个不同成像部7410成像的图像数据产生鸟瞰图像或全景图像。车外信息检测单元7400可使用不同成像部7410成像的图像数据来执行视点转换处理。

车内信息检测单元7500检测车辆内部的信息。车内信息检测单元7500可以连接有检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部7510。驾驶员状态检测部7510可包括拍摄驾驶员的相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器、收集车辆内部的声音的麦克风等。生物传感器可以布置在座位表面、方向盘等处，并且检测坐在座位中的乘客或握住方向盘的驾驶员的生物信息。基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息，车内信息检测单元7500可计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的注意力集中程度，或者可辨别驾驶员是否在打瞌睡。车内信息检测单元7500可对通过声音收集获得的音频信号进行诸如噪声消除处理等的处理。

集成控制单元7600根据各种程序对车辆控制系统7000内的总体操作进行控制。集成控制单元7600与输入部7800连接。输入部7800为能够通过乘客进行输入操作的设备，例如，触摸面板、按钮、麦克风、开关、控制杆等。集成控制单元7600可接收对经由麦克风输入的语音进行语音识别所获得的数据。输入部7800可以是使用红外线或其他无线电波的远程控制设备，或者可以是支持车辆控制系统7000的操作的诸如移动电话、个人数字助理(pda)等的外部连接设备。输入部7800可以是相机。在该情况下，乘客能够通过姿势来输入信息。或者，可以输入通过检测乘客佩戴的可佩戴设备的移动而获得的数据。此外，输入部7800可包括输入控制电路等，该输入控制电路等基于由乘客等使用上述输入部7800输入的信息而生成输入信号，并将所生成的输入信号输出至集成控制单元7600。乘客等，可通过操作输入部7800向车辆控制系统7000输入各种数据，处理操作的指令。

存储部7690可包括存储由微型计算机进行的各种程序的只读存储器(rom)以及存储各种参数、操作结果、传感器值等的随机存取存储器(ram)。此外，存储部7690可为诸如硬盘驱动器(hdd)等的磁性存储设备、半导体存储设备、光学存储设备、磁光存储设备等。

通用通信i/f7620是广泛使用的通信i/f，该通信i/f调解与存在于外部环境7750中的各种装置的通信。通用通信i/f7620可实现：蜂窝通信协议，诸如全球移动通信系统(gsm(注册商标))、全球互通微波接入(wimax(注册商标))、长期演进(lte(注册商标))、lte高级(lte-a)等，或者其他无线通信协议，诸如无线lan(也被称为无线保真(wi-fi(注册商标))、蓝牙(注册商标)等。通用通信i/f7620可经由基站或接入点连接至存在于外部网络(例如，互联网、云网络或公司特定网络)上的装置(例如，应用服务器或控制服务器)。此外，通用通信i/f7620可使用对等(p2p)技术，与存在于车辆附近的终端(该终端例如是驾驶员、行人或商店的终端，或机器型通信(mtc)终端)相连接。

专用通信i/f7630是支持针对车辆使用而开发的通信协议的通信i/f。专用通信i/f7630可实现：标准协议，例如，车辆环境中的无线接入(wave)(它是作为下层的电气和电子工程师协会(ieee)802.11p与作为上层的ieee1609的组合)，专用短程通信(dsrc)，或蜂窝通信协议。专用通信i/f7630通常进行包括下列项中一个或多个的概念的v2x通信：车辆与车辆之间(车辆对车辆)的通信，道路与车辆之间(车辆对基础设施)的通信，车辆与家庭之间(车辆对家庭)的通信，以及行人与车辆之间(车辆对行人)的通信。

定位部7640可以通过，接收来自gnss卫星的全球导航卫星系统(gnss)信号(例如，来自全球定位系统(gps)卫星的gps信号)，生成包括车辆的纬度、经度以及高度的位置信息，而执行定位。顺便提及，定位部7640可通过与无线接入点进行信号交换识别当前位置，也可从终端获得位置信息，上述终端诸如是移动电话、个人手提电话系统(phs)或具有定位功能的智能电话。

信标接收部7650可以接收来自安装在道路等上的无线电站传输的无线电波或电磁波，从而获得关于当前位置、堵塞、道路封闭、所需时间等的信息。顺便提及，信标接收部7650的功能可被包括在上述专用通信i/f7630中。

车内设备i/f7660是调解微型计算机7610与存在于车辆内的各种车内设备7760之间的连接的通信接口。车内设备i/f7660可使用诸如无线lan、蓝牙(注册商标)、近场通信(nfc)或无线通用串行总线(wusb)等无线通信协议建立无线连接。此外，车内设备i/f7660可经由在图中未示出的连接端子(以及电缆，如果必要的话)，通过通用串行总线(usb)、高清晰多媒体接口(hdmi(注册商标))、移动高清链接(mhl)等建立有线连接。车内设备7760可以包括下列项中的至少一个：乘客所拥有的移动设备和可佩戴设备以及载入车辆或附接至车辆的信息设备。车内设备7760还可包括搜索到任意目的地的路径的导航设备。车内设备i/f7660与这些车内设备7760交换控制信号或数据信号。

车载网络i/f7680是调解微型计算机7610与通信网络7010之间的通信的接口。车载网络i/f7680依照由通信网络7010支持的预定协议传输和接收信号等。

集成控制单元7600的微型计算机7610基于经由通用通信i/f7620、专用通信i/f7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备i/f7660以及车载网络i/f7680中的至少一个所获得的信息，根据各种程序控制车辆控制系统7000。例如，微型计算机7610可基于所获得的车辆内部或车辆外部相关信息，计算用于驱动力生成设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并且向驱动系统控制单元7100输出控制命令。例如，微型计算机7610可执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(adas)的功能的协同控制，该功能包括用于车辆的碰撞回避或撞击缓冲、基于车间距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警报、车辆偏离车道的警报等。此外，微型计算机7610可基于所获得的关于车辆周围环境的信息以控制驱动力生成设备、转向机构、制动设备，从而执行旨在用于不依赖于驾驶员的操作的自动行驶等的协同控制。

微型计算机7610可基于经由通用通信i/f7620、专用通信i/f7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备i/f7660以及车载网络i/f7680中的至少一个所获得的信息，生成车辆与诸如周围结构、人等物体之间的三维距离信息，并且生成包括车辆当前所处的周围环境的信息的局部地图信息。此外，微型计算机7610可基于所获得的信息预测诸如车辆的碰撞、行人等的接近、进入封闭道路等危险，并且生成警报信号。该警报信号可以是用于产生警告声音或点亮警报灯的信号。

声音/图像输出部7670将声音和图像中的至少一个的输出信号传输至输出设备，该输出设备能够向车辆的乘客或车辆外部以视觉或听觉方式通知信息。在图33的实例中，音频扬声器7710、显示部7720和仪表面板7730作为输出设备示出。显示部7720可包括车载显示器和平视显示器中的至少一个。显示部7720可具有增强现实(ar)显示功能。输出设备可以是这些设备以外的其他设备，诸如耳机、由乘客等佩戴的诸如眼镜式显示器等可佩戴设备、投影仪、灯等。在输出设备是显示设备的情况下，显示设备以视觉方式显示通过微型计算机7610进行的各种处理而获得的结果，或者显示从其他控制单元接收的以各种形式(诸如，文本、图像、表格、曲线图等)的信息。此外，在输出设备是音频输出设备的情况下，音频输出设备将播放的音频数据或声音数据等组成的音频信号转换为模拟信号，以听觉方式输出该模拟信号。

顺便提及，在图33所示出的实例中，经由通信网络7010彼此连接的至少两个控制单元可集成为一个控制单元。可替代地，每个单独的控制单元可包括多个控制单元。此外，车辆控制系统7000可包括图中未示出的其他控制单元。此外，通过上述描述中的控制单元中的一个控制单元进行的功能的部分或全部可被分配至另一控制单元。即，可通过任一个控制单元执行预定的运算处理，只要信息经由通信网络7010传输和接收。类似地，连接至控制单元中的一个控制单元的传感器或设备可被连接至另一控制单元，并且多个控制单元可经由通信网络7010相互传输和接收检测信息。

同时，用于实现根据实施方式的分别参照图1和图32说明的tof传感器1和tof传感器2的功能的计算机程序可以安装在任何控制单元中。此外，可提供存储计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质的实例包括磁盘、光盘、磁光盘和闪存。可替代地，代替使用记录介质，计算机程序可以例如经由网络来分布。

在车辆控制系统7000中，可在表示图33中示出的应用例的集成控制单元7600中，实现根据实施方式的分别参照图1和图32说明的tof传感器1和tof传感器2。例如，tof传感器1和tof传感器2中的控制单元11、控制寄存器12、加法单元15、直方图处理单元16、存储器17、距离估计/计算单元18以及外部i/f19相当于集成控制单元7600的微型计算机7610、存储部7690以及车载网络i/f7680。然而，这不是唯一可行的情况。可替代地，车辆控制系统7000可以等同于图1中示出的主机80。

同时，可在图33中示出的用于集成控制单元7600的模块(例如，使用单个管芯配置的集成电路模块)中实现根据实施方式的分别参照图1和图32说明的tof传感器1和tof传感器2的至少一些组成元件。可替代地，可以使用图33中示出的车辆控制系统7000的多个控制单元来实现根据实施方式的分别参照图1和图32说明的tof传感器1和tof传感器2。

尽管以上参照附图以实施方式的形式详细描述了本申请，但本申请的技术范围并不限于上述实施方式。即，本申请应被解释为体现本领域技术人员可以想到的、公平地落入本文所阐述的基本教导内的所有变形，诸如，其他实施方式、添加、替代配置和删除。

在本书面描述的实施方式中描述的效果仅是解释性和示例性的，并且范围不受限制。即，在本申请中公开的技术能够实现本领域技术人员能够想到的其他效果。

另外，以下说明的配置也落入本申请的技术范围内。

(1)一种测距装置，包括：

控制寄存器，保持多个像素模式中的一个像素模式作为设定值；

阵列单元，包括多个光接收元件的布置，每个光接收元件检测光子的入射；

读取单元，以预定采样周期从每个光接收元件读取检测信号；

像素值生成单元，以像素为单位记录以采样周期从多个光接收元件中的每一个读取的检测信号的数量，并且针对每个采样周期生成每个像素的像素值；以及

存储器，用于针对每个像素存储每个采样周期中用像素值生成单元计算的像素值的直方图，其中，

每个像素包括多个光接收元件中的一个或多个光接收元件，

当在控制寄存器中保持第一像素模式时，将存储器中具有第一尺寸的区域分配给每个像素，并且

当在控制寄存器中保持第二像素模式时，将存储器中具有不同于第一尺寸的第二尺寸的区域分配给每个像素。

(2)根据(1)的测距装置，其中，

像素值生成单元包括：

加法单元，针对等于第一预定计数的光接收元件的数量，记录从多个光接收元件中的每一个输出的检测信号的数量，并且输出第一类像素值，以及

可变并行加法单元，基于从加法单元输出的第一类像素值输出每个像素的像素值，

当在控制寄存器中保持第一像素模式时，可变并行加法单元输出第一类像素值作为每个像素的像素值；并且

当在控制寄存器中保持第二像素模式时，可变并行加法单元输出通过对第一类像素值中的至少两个进行相加而获得的值作为每个像素的像素值。

(3)根据(2)的测距装置，其中，

将阵列单元中的多个光接收元件分组为由第一预定计数的光接收元件组成的多个宏像素中，

将多个宏像素分组为第三预定计数的像素组，第三预定计数的像素组中的每一个由第二预定计数的宏像素组成，并且

当在控制寄存器中保持第二像素模式时，可变并行加法单元通过对第一类像素值中的至少两个进行相加来计算每个像素的像素值，第一类像素值由属于同一像素组的至少两个宏像素获得。

(4)根据(3)的测距装置，其中，当在控制寄存器中保持第二像素模式时，可变并行加法单元输出由于对第一类像素值进行加法运算而获得的像素值，以便使该像素值的数量等于在加法中使用的第一类像素值的数量。

(5)根据(2)至(4)中任一项的测距装置，其中，

存储器包括与数量上等于第一预定计数的光接收元件具有一一对应关系的存储区域，

当在控制寄存器中保持第一像素模式时，将单个像素的直方图存储在单个存储区域中，并且

当在控制寄存器中保持第二像素模式时，将单个像素的直方图存储在至少两个存储区域中。

(6)根据(4)的测距装置，其中，

存储器包括与数量上等于第一预定计数的光接收元件具有一一对应关系的存储区域，

当在控制寄存器中保持第一像素模式时，将单个像素的直方图存储在单个存储区域中，

当在控制寄存器中保持第二像素模式时，将单个像素值的直方图存储在至少两个存储区域中，并且

将从可变并行加法单元输出的具有相同值的像素值存储在存储有单个像素的直方图的至少两个存储区域中彼此不同的存储区域中。

(7)根据(3)或(4)的测距装置，其中，

像素值生成单元输出每个像素的像素值作为像素值矩阵，该像素值矩阵在行方向的元素数量等于第三预定计数并且在列方向的元素数量等于第二预定计数，并且

像素值生成单元还包括对像素值矩阵进行矩阵转置的矩阵转置单元。

(8)根据(6)的测距装置，其中，

存储器包括数量等于第三预定计数的第一类存储器，

第一类存储器中的每一个包括数量等于第二预定计数的存储区域，

像素值生成单元输出每个像素的像素值作为像素值矩阵，该像素值矩阵在行方向的元素数量等于第三预定计数并且在列方向上的元素数量等于第二预定计数，并且

像素值生成单元还包括对像素值矩阵进行矩阵转置的矩阵转置单元。

(9)根据(1)至(8)中任一项的测距装置，其中，

存储器的单个存储地址对应于直方图的单个区间，并且

测距装置还包括直方图生成单元，该直方图生成单元，针对每一个采样周期，通过按照存储器的存储地址的顺序，在存储器中写入通过像素值生成单元计算的像素值来创建直方图。

(10)根据(9)的测距装置，其中，直方图生成单元，针对每一个采样周期，将通过像素值生成单元计算的像素值加到已存储在表示写入目的地的存储地址中的值上。

(11)根据(9)或(10)的测距装置，还包括发光单元，发光单元在至少包含阵列单元的视场角的范围内发射脉冲激光，其中，

当在控制寄存器中保持第一像素模式时，直方图生成单元使用数量等于第一采样计数的像素值创建直方图，并且

当在控制寄存器中保持第二像素模式时，直方图生成单元使用数量等于第二采样计数的像素值创建直方图，第二采样计数不同于第一采样计数。

(12)根据(1)至(11)中任一项的测距装置，还包括距离估计/计算单元，距离估计/计算单元基于存储在存储器中的直方图来估计或计算到物体的距离。

(13)根据(1)至(12)中任一项的测距装置，其中，光接收元件是spad(单光子雪崩二极管)。

(14)根据(1)至(13)中任一项的测距装置，其中，

第二像素模式中的测距范围比第一像素模式中的测距范围宽，并且

第一像素模式中的分辨率高于第一像素模式中的分辨率。

(15)根据(1)至(14)中任一项的测距装置，其中，该测距装置是多个光接收元件以二维栅格排列的闪光型。

(16)根据(1)至(15)中任一项的测距装置，还包括扫描落在阵列单元上的光的扫描单元。

(17)一种测距方法，包括：

使控制寄存器保持多个像素模式中的一个像素模式作为设定值；

以像素为单位合计以预定采样周期从多个光接收元件读取的检测信号的数量，并且针对每个采样周期生成每个像素的像素值；以及

在存储器中针对每个像素存储每个采样周期中的像素值的直方图，其中，

每个像素由多个光接收元件中的一个或多个光接收元件组成，

当在控制寄存器中保持第一像素模式时，将存储器中具有第一尺寸的区域分配给每个像素，并且

当在控制寄存器中保持第二像素模式时，将存储器中具有不同于第一尺寸的第二尺寸的区域分配给每个像素。

参考符号列表

1、2tof传感器

11控制单元

12控制寄存器

13、213发光单元

14、214光接收单元

15加法单元

16直方图处理单元

17存储器

18距离估计/计算单元

19外部i/f

20spad像素

21光电二极管

22读取电路

23淬灭电阻

24选择晶体管

25数字转换器

26反相器

27缓冲器

30宏像素

31像素组

480至485、490至497像素值序列

51、64选择器

52加法器(+1)

53、54、56、61、62、65d-ff电路

55sram

63加法器

80主机

90物体

141定时控制电路

142驱动电路

143spad阵列

144输出电路

151脉冲整形单元

152光接收实例计数单元

161像素计数可变并行加法器

162矩阵转置单元

163、1630至1637直方图生成单元

170至177、1700至1705存储器

200控制装置

201聚光透镜

202半反射镜

203微反射镜

204光接收透镜

205扫描单元

243宏像素序列

251电阻

252、262nmos晶体管

261pmos晶体管

ar扫描区域

sa图像

l0环境光

l1激光

l2反射光

ld像素驱动线

ls输出信号线

p0至p2047采样数。