APD传感器和测距系统的制作方法 专利技术说明

电子通信装置的制造及其应用技术apd传感器和测距系统技术领域1.本公开涉及apd(雪崩光电二极管)传感器和测距系统。背景技术：2.通过飞行时间(tof)方法执行距离测量的测距系统近来已经引起关注。例如，这种测距系统的每个像素包括诸如单光子雪崩二极管(spad)的apd作为光电转换器。当在施加高于击穿电压的电压的状态(盖革模式)下在p-n结处接收到一个光子时，spad引起雪崩放大。这使得瞬时电流流过spad。通过检测电流流动的定时，可以高精度地测量距离。3.现有技术文献4.专利文献5.专利文献1：日本专利申请特开第2019-192903号技术实现要素：6.本发明要解决的问题7.为了缩小这种测距系统中的光接收装置的尺寸，期望通过一个计数器对与来自多个像素的信号有关的值进行计数。例如，计数器可以通过计数包括在来自像素的信号中的脉冲的数量或脉冲的生成时间来计数由像素接收的光子的数量或光接收时间。在这种情况下，从多个像素向计数器同时输入信号引起计数器不能正确地对值进行计数的问题。8.因此，本公开提供了apd传感器和测距系统，其能够用一个计数器高精度地计数与来自多个像素的信号相关的值。9.问题的解决方案10.根据本公开内容的第一方面的apd(雪崩光电二极管)传感器包括：多个像素，每个像素包括apd；多个状态检测电路，被配置为检测从多个像素输出的多个第一信号的状态，并且生成包括多个第一信号的状态的检测结果的多个第二信号；逻辑运算电路，被配置为对多个第二信号或对根据所述多个第二信号而变化的多个第三信号执行逻辑运算，并且生成包括所述逻辑运算的结果的第四信号，以及计数器，被配置为基于第四信号对与多个第一信号有关的值进行计数，其中，每个状态检测电路具有输入第四信号的输入端子，以及基于输入到输入端子的第四信号，使对每个状态检测电路的相应一个第一信号的输入无效。例如，这使得可以通过使用第四信号控制状态检测电路的操作，用一个计数器来高精度地计数与来自多个像素的信号相关的值。11.并且，上述第一方式的apd传感器还可以包括第一基板和粘合到第一基板的第二基板，该第一基板包括具有多个像素的像素阵列区域，该第二基板包括状态检测电路、逻辑运算电路和计数器。这使得可以通过例如将第一基板和第二基板粘合在一起来制造apd传感器。12.此外，根据第一方面，状态检测电路、以及逻辑运算电路的至少一部分可被配置在与像素阵列区域对置的位置，计数器可被配置在未与像素阵列区域对置的位置或被配置在像素阵列区域内。由此，例如能够将状态检测电路配置在与像素相对应的位置，将逻辑运算电路的一部分配置在与像素相对应的位置。13.此外，根据第一方面，状态检测电路可被配置在与像素阵列区域对置的位置，逻辑运算电路和计数器的至少一部分可被配置在未与像素阵列区域对置的位置。由此，例如能够将状态检测电路与像素对应地配置，将逻辑运算电路的一部分与像素不相对应地配置。14.此外，根据第一方面，apd可以是spad(单光子雪崩二极管)。例如，这使得可以计数与多个像素所接收的光子有关的值。15.此外，根据第一方面，apd的阴极可以电连接到相应的一个状态检测电路。这使得例如可以邻近电流源或缓冲器布置apd的阴极。16.此外，根据第一方面，apd的阳极可以电连接到相应的一个状态检测电路。这使得例如可以邻近电流源或缓冲器布置apd的阳极。17.此外，根据第一方面，输入端子可以是被配置为复位状态检测电路中的对应的一个的复位端子。例如，这使得可以通过使用第四信号重置状态检测电路，从而可以在一个计数器中高精度地计数与来自多个像素的信号相关的值。18.此外，根据第一方面，状态检测电路可分别检测相应的一个第一信号的边沿。例如，这使得易于利用一个计数器以高精度计数与来自多个像素的信号相关的值。19.此外，根据第一方面，每个状态检测电路均可以包括触发器电路。例如，这使得易于利用一个计数器以高精度计数与来自多个像素的信号相关的值。20.此外，根据第一方面，第一信号可以各自被输入到触发器电路的时钟端子。例如，这使得可以适当地将触发器电路用作每个状态检测电路。21.此外，根据第一方面，状态检测电路可分别检测第一信号中的相应一个的电平。例如，这使得可以容易地检测来自多个像素的信号的状态。22.此外，根据第一方面，状态检测电路可以各自包括锁存电路。例如，这使得可以容易地检测来自多个像素的信号的状态。23.此外，根据第一方面，每个状态检测电路进一步可以包括被配置为对从相应的一个第一信号获得的两个信号执行and运算或nand运算的and电路或nand电路，并将指示and运算或nand运算的结果的信号输入到锁存电路。例如，这使得可以适当地将锁存电路用作每个状态检测电路。24.此外，根据第一方面，逻辑运算电路可以包括被配置为基于多个第二信号生成多个第三信号的多个晶体管。这使得可以生成根据第二信号而变化的第三信号。25.此外，根据第一方面，第二信号可分别输入至相应的一个晶体管中的控制端子，并且第三信号可分别从相应的一个晶体管的主端子(例如，mos晶体管的漏极端子或源极端子)输出。这使得能够容易地生成根据第二信号而变化的第三信号。26.此外，根据第一方面，第四信号可包括对多个第二信号或多个第三信号的and运算、or运算、nand运算或nor运算的结果。例如，这允许来自多个像素的信号会聚成一个信号。27.此外，根据第一方面，逻辑运算电路可以包括有线and电路、有线or电路、有线nand电路或有线nor电路。例如，这允许来自多个像素的信号利用简单的电路配置会聚成一个信号。28.此外，根据第一方面，逻辑运算电路可以包括and门、or门、nand门和nor门中的至少一种。这允许来自多个像素的信号例如使用逻辑门会聚成一个信号。29.根据本公开内容的第二方面的测距系统包括：发光装置，被配置为用光照射对象；光接收装置，被配置为接收从对象反射的光；以及测距装置，被配置为基于由光接收装置接收到的光来测量到对象的距离，其中，光接收装置包括：多个像素，每个像素包括apd(雪崩光电二极管)；该apd被配置为接收从该对象反射的光，多个状态检测电路，被配置为检测从该多个像素输出的多个第一信号的状态，并且生成包括该多个第一信号的状态的检测结果的多个第二信号；逻辑运算电路，被配置为对所述多个第二信号或对根据多个第二信号而变化的多个第三信号执行逻辑运算，并且生成包括所述逻辑运算的结果的第四信号，以及计数器，被配置为基于所述第四信号对与所述多个第一信号有关的值进行计数，每个状态检测电路均具有输入所述第四信号的输入端子，以及基于输入到输入端子的第四信号，使对每个状态检测电路的相应一个第一信号的输入无效。例如，这使得可以通过使用第四信号控制状态检测电路的操作，与来自多个像素的信号相关的值可以在一个计数器中以高精度计数。附图说明30.图1是示出根据第一实施方式的测距系统的配置的框图。31.图2是示出根据第一实施方式的成像单元的配置的框图。32.图3是根据第一实施方式的成像单元的配置的立体图。33.图4是示出根据第一实施方式的apd传感器的配置的电路图。34.图5是示出根据第一实施方式的apd传感器的操作实例的时序图。35.图6是示出根据第一实施方式的比较例的apd传感器的配置的电路图。36.图7是示出根据比较例的apd传感器的操作实例的时序图。37.图8是用于比较根据第一实施方式的apd传感器和上述根据比较例的apd传感器的图。38.图9是示出根据第二实施方式的apd传感器的配置的电路图。39.图10是示出根据第三实施方式的apd传感器的配置的电路图。40.图11是示出根据第四实施方式的apd传感器的配置的电路图。41.图12是示出根据第四实施方式的状态检测电路的配置实例的电路图。42.图13是示出根据第四实施方式的状态检测电路的另一配置实例的电路图。43.图14是示出根据第五实施方式的apd传感器的配置的电路图。44.图15是示出根据第六实施方式的apd传感器的配置的电路图。45.图16是示出根据第七实施方式的apd传感器的配置的电路图。46.图17是示出电子装置的配置实例的框图。47.图18是示出移动对象控制系统的配置实例的框图。48.图19是图18中所示的成像单元的设置位置的具体实例的平面图。49.图20是示出内窥镜手术系统的概略结构的例子的图。50.图21是示出摄像头和ccu的功能配置的实例的框图。具体实施方式51.在下文中，将参照附图描述本公开的实施方式。52.(第一实施方式)53.图1是示出根据第一实施方式的测距系统的配置的框图。图1中所示的测距系统包括发光装置1、光接收装置2和控制装置3。控制装置3是根据本公开的测距装置的实例。54.发光装置1包括产生光的多个发光元件，并且用来自发光元件的光照射对象p。光接收装置2接收从被检体p反射的光。控制装置3控制图1中所示的测距系统的各种操作，并且基于例如由光接收装置2接收的光来测量到对象p的距离。图1中所示的测距系统用于识别，例如，由人使用他/她的手执行的手势，但是可用于其他目的(例如，人脸的认证)。55.发光装置1包括光源驱动单元11、光源12以及准直透镜13，并且根据光接收装置2的要求，可进一步包括衍射光学元件14。光接收装置2包括透镜单元21、成像单元22和成像信号处理单元23。控制装置3包括测距单元31。56.光源驱动单元11驱动光源12以使光源12产生光。光源12包括上述多个发光元件。根据本实施方式的光源驱动单元11驱动发光元件以使发光元件产生光。根据本实施方式的每个发光元件具有例如垂直腔面发射激光器(vcsel)结构并且产生激光。从光源12产生的光是例如可见光或红外线。57.准直透镜13校准来自光源12的光。因此，来自光源12的光变为平行光并且朝向衍射光学元件14发射。衍射光学元件14衍射来自准直透镜13的平行光。因此，来自准直透镜13的平行光变成具有期望图案的光并且从发光器件1发射。发光装置1用具有期望图案的光(照射光)照射被检体p。投影到对象p上的图案也称为投影图像。照射到被检体p的光被被检体p反射并被光接收装置2接收58.透镜单元21包括多个透镜，并且使透镜收集和会聚从对象p反射的光。每个透镜覆盖有用于防止光反射的减反射膜。抗反射膜可以用作透射与从发光器件1发射的光的波长相同的光的带通滤波器(bpf)。59.成像单元22捕获由透镜单元21收集和会聚的光的图像并输出通过图像捕获获得的成像信号。成像单元22是诸如电荷耦合器件(ccd)图像传感器或互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器的固态成像装置。60.成像信号处理单元23对从成像单元22输出的摄像信号进行规定的信号处理。例如，成像信号处理单元23对成像单元22所成图像进行各种图像处理。成像信号处理单元23将进行了上述信号处理的成像信号输出到控制装置3。61.控制装置3包括用于控制测距系统的各种操作的处理器、存储器、存储器等，并且使测距单元31控制例如由测距系统执行的距离测量。例如，测距单元31控制光源驱动单元11的操作，并且基于来自成像信号处理单元23的成像信号测量(计算)测距系统与对象p之间的距离。根据本实施方式的距离测量通过例如飞行时间(tof)方法来执行，但是可以通过其他方法来执行。62.图2是示出根据第一实施方式的成像单元22的配置的框图。63.根据本实施例的成像单元22包括具有多个像素41的像素阵列区域42、控制电路43、垂直选择电路44、多个外部像素阵列信号处理电路45、水平选择电路46、输出电路47、多个垂直信号线48和多个水平信号线49。例如，根据本实施方式的成像单元22是spad传感器。64.每个像素41包括用作光电转换器的光电二极管。光电二极管的示例是apd，诸如spad。65.像素阵列区域42具有以二维阵列布置的多个像素41。像素阵列区域42包括在接收到光时执行光电转换并输出由光电转换产生的信号电荷的有效像素区域。66.控制电路43基于垂直同步信号、水平同步信号、主时钟等生成各种信号，垂直选择电路44、外部像素阵列信号处理电路45、水平选择电路46等基于该各种信号操作。这些信号例如是时钟信号和控制信号，并且被输入到垂直选择电路44、外部像素阵列信号处理电路45、水平选择电路46等。67.垂直选择电路44和水平选择电路46从像素阵列区域42的像素41中设定有效像素。垂直选择电路44和水平选择电路46还通过信号读取线48将各像素41读取的反应时间信息提供给外部像素阵列信号处理电路45。68.外部像素阵列信号处理电路45基于由像素41获得的反应时间信息计算距离。69.图3是根据第一实施方式的成像单元22的配置的透视图。70.根据本实施方式的成像单元22包括粘合在一起的光接收基板51和逻辑基板52。具体地，根据本实施方式的成像单元22制造如下：各层设置在光接收基板51用的半导体基板上，各层设置在逻辑基板52用于的半导体基板上，半导体基板以介于半导体基板之间的层粘合在一起，并且接合之后的半导体基板被分成多个芯片。注意，例如，在粘合之后，为了减小每个芯片的厚度，可以去除至少一个半导体衬底或者使该半导体衬底更薄。此外，半导体基板中的至少一个可以是半导体基板以外的基板。在图3中，光接收基板51设置在逻辑基板52上。光接收基板51和逻辑基板52分别是根据本公开的第一基板和第二基板的实例。71.光接收基板51包括上述像素阵列区域42。如上所述，像素阵列区域42具有以二维阵列布置的多个像素41。像素阵列区域42接收由透镜单元21收集和会聚的光(见图1)。成像单元22捕捉该光的图像并且将通过图像捕捉获得的成像信号输出到成像信号处理单元23(见图1)。72.逻辑基板52包括逻辑阵列单元53、信号处理单元54和成像控制单元55。逻辑阵列单元53包括与上述多个像素41对应的多个逻辑电路，并且每个逻辑电路处理从对应像素41输出的信号。信号处理单元54处理从逻辑电路输出的多个信号。例如，信号处理单元54对信号执行逻辑运算或者计数包括在信号中的脉冲的数量。成像控制单元55控制成像单元22的各种动作。例如，成像控制单元55包括图1中所示的控制电路43、垂直选择电路44、外部像素阵列信号处理电路45以及水平选择电路46。73.根据本实施方式，逻辑阵列单元53被设置为使得逻辑阵列单元53的大部分面向像素阵列区域42，并且信号处理单元54和成像控制单元55被设置为防止信号处理单元54的大部分和成像控制单元55的大部分面向像素阵列区域42。因此，逻辑阵列单元53被设置为在图3中的垂直方向上将逻辑阵列单元53的大部分放置在像素阵列区域42之上，并且信号处理单元54和成像控制单元55被设置为防止信号处理单元54的大部分和成像控制单元55的大部分在图3中的垂直方向上放置在像素阵列区域42之上。74.如后面将要描述的，根据本实施方式的成像单元22包括多个状态检测电路61、逻辑运算电路62和时间到数字计数器(tdc)63(参见图4)。状态检测电路61例如被设置在逻辑阵列单元53中，从而面向像素阵列区域42。另一方面，例如，tdc 63设置在信号处理单元54中，使得不面向像素阵列区域42。逻辑运算电路62可以设置在逻辑阵列单元53或信号处理单元54中，即可以被配置在与像素阵列区域42对置或未对置的位置。此外，逻辑运算电路62可以跨逻辑阵列单元53和信号处理单元54设置，或者可以跨与像素阵列区域42对置的位置和未与像素阵列区域42对置的位置配置。注意，tdc 63可以配置在像素阵列区域42内，而不是配置在信号处理单元54内。稍后将描述状态检测电路61、逻辑运算电路62和tdc63的进一步细节。75.要注意的是，在图1中所示的成像信号处理单元23可包括在逻辑基板52内，并且例如，可包括在信号处理单元54或成像控制单元55内。76.图4是示出根据第一实施方式的apd传感器的配置的电路图。77.本实施方式的成像单元22具有具有图4所示的结构的apd传感器。如图4所示，根据本实施方式的apd传感器包括多个像素41、多个状态检测电路61、逻辑运算电路62和tdc 63。各像素41包括apd41a、电流源41b和反相器41c。每个状态检测电路61包括d触发器(dff)电路61a。图4示出dff电路61a的时钟(clk)端子、d端子、q端子、qb(/q)端子、设置(s)端子和复位(r)端子。逻辑运算电路62具有多个晶体管62a、布线nor电路62b、not门62c，布线nor电路62b具有晶体管62d。td c63是本发明的计数器的一例。78.图4示出作为包括在根据本实施例的apd传感器中的多个像素41的实例的两个像素41。各像素41的apd 41a的阴极与电流源41b和反相器41c电连接，经由反相器41c与对应的状态检测电路61电连接。注意，根据本实施例的apd传感器中所包括的像素41的数量可以不是两个。79.apd 41a在接收到由透镜单元21(图1)收集和会聚的光时执行光电转换，并且输出通过光电转换产生的信号电荷。例如，根据本实施方式的apd 41a是spad，并且当在施加高于击穿电压的电压的状态(盖革模式)下在p-n结处接收到一个光子时引起雪崩放大。这导致瞬时电流流过apd 41a。结果，包括脉冲的信号从每个像素41输出到相应的状态检测电路61。图4示出了从两个像素41中的一个输出的信号s1a和从两个像素41中的另一个输出的信号s1b。信号s1a、s1b是第一信号的实例。应注意，apd 41a可以是除了spad之外的光电二极管。80.电流源41b和逆变器41c作为对应的像素41的读取电路起作用。电流源41b向apd41a供给恒定电流来对apd 41a进行充电。反相器41c将来自apd 41a的信号进行反相和放大，并且将信号s1a(或s1b)输出到相应的状态检测电路61。81.本实施例的apd传感器包括与像素41的数量相同的状态检测电路61。因此，图4示出两个状态检测电路61作为包括在根据本实施例的apd传感器中的多个状态检测电路61的实例。每个状态检测电路61具有电连接到对应像素41的dff电路61a的clk端子，并且具有电连接到逻辑运算电路62的dff电路61a的q端子和r端子。dff电路61a是根据本公开的触发器电路的实例，并且r端子是根据本公开的输入端子的实例。82.每个状态检测电路61检测从对应像素41输出的信号s1a(或s1b)的状态，并且生成包括信号s1a(或s1b)的状态的检测结果的信号s2a(或s2b)。图4示出了从两个状态检测电路61中的一个输出的信号s2a和从两个状态检测电路61中的另一个输出的信号s2b。信号s2a、s2b是第二信号的示例。83.信号s1a被输入到dff电路61a之一的clk端子。dff电路61a检测信号s1a的边沿并且生成包括信号s1a的边沿的检测结果的信号s2a。例如，当信号s1a的值从逻辑0上升到逻辑1时，信号s2a的值从逻辑0或逻辑1改变到另。从dff电路61a的q端子输出信号s2a。这同样适用于信号s1b。具体地，另dff电路61a检测信号s1b的边沿并生成包括信号s1b的边沿的检测结果的信号s2b。84.本实施例的逻辑运算电路62具有与像素41的数量相同的晶体管62a。因此，图4示出两个晶体管62a作为包括在根据本实施例的逻辑运算电路62中的多个晶体管62a的实例。每个晶体管62a例如是mos晶体管，并且具有电连接至相应的状态检测电路61的q端子的栅极端子。此外，每个晶体管62a具有电连接到布线nor电路62b的源极端子或漏极端子中的一个，并且具有电连接到接地布线的源极端子或漏极端子中的另一个。所述栅极为本公开控制端子的示例，所述源极或漏极为本公开主端子的示例。本实施例的晶体管62a是nmos，但也可以是pmos。85.信号s2a被输入到晶体管62a之一的栅极端子。当具有预定值的信号s2a被输入到栅极端子时，晶体管62a从漏极端子输出漏极电流。结果，以依赖于信号s2a的方式变化的信号s3a从晶体管62a的源极端子或漏极端子输出到布线nor电路62b。这同样适用于信号s2b。具体而言，以依赖于信号s2b的方式变化的信号s3b从另一晶体管62a的源极端子或漏极端子输出到布线nor电路62b。信号s3a、s3b是第三信号的实例。86.布线nor电路62b包括电连接晶体管62a和not门62c的布线、以及设置在布线和电源布线之间的晶体管62d。晶体管62d是例如mos晶体管，并且晶体管62d具有电连接到接地布线的栅极端子。此外，晶体管62d具有电连接到电源布线的源极端子或漏极端子中的一个，并且具有电连接到每个晶体管62a和not门62c的源极端子或漏极端子中的另一个。根据本实施例的晶体管62d是具有与接地布线电连接的栅极端子的pmos，但也可以是具有与电源布线电连接的栅极端子的nmos。87.布线nor电路62b对信号s3a和信号s3b执行逻辑运算，以产生包括逻辑运算的结果的信号s4。布线nor电路62b对信号s3a和信号s3b执行或not运算，使得信号s4包括nor运算的结果。信号s4从布线nor电路62b输出到not门62c。信号s4是根据本公开的第四信号的实例。88.根据本实施例，通过使用布线nor电路62b，信号s3a和信号s3b收敛于信号s4。通常，与nor门相比，可以利用简单的电路配置来实现布线nor电路62b。因此，根据本实施例，通过使用布线nor电路62b，能够利用简单的电路结构将信号s3a和信号s3b收敛为信号s4。注意，根据本实施例的逻辑运算电路62可以代替布线nor电路62b而包括布线and电路、布线or电路或布线nand电路。89.如上所述，根据本实施方式的晶体管62a是nmos，并且根据本实施例的晶体管62d是pmos。通常，nmos的驱动力高于pmos。因此，根据本实施方式，nmos用作位于布线nor电路62b上游的晶体管62a，pmos用作充当布线nor电路62b的负载的晶体管62d，由此不仅允许增大布线nor电路62b的运算吞吐量，而且允许减小布线nor电路62b的面积。通常，布线nor电路62b通常负载电容大，并且通常运算缓慢。然而，如上所述，本实施例允许增加布线nor电路62b的运算吞吐量。这使得可以减少信号s3a、s3b的延迟时间的变化并减少距离测量的误差。90.not门62c对信号s4进行not运算以产生包括not运算结果的信号s5。因此，布线nor电路62b和not门62c作为对信号s3a和信号s3b执行或运算以生成包括或运算结果的信号s5的或电路起作用。not门62c也称为反相器。信号s5从not门62c输出到tdc63。信号s5也是根据本公开的第四信号的实例。91.根据本实施例的apd传感器包括与多个像素41对应的一个tdc63。因此，图4示出了与两个像素41对应的一个tdc 63。tdc63与not门62c电连接。92.tdc63可以通过对与信号s5相关的值进行计数来对与信号s1a和信号s1b相关的值进行计数。具体地，tdc63对从预定时间到信号s5的值从逻辑0变成逻辑1的时间的时间进行计数，并且输出由此计数的时间作为数字值。因此，tdc 63可以对信号s1a的值从逻辑0变为逻辑1的时间和信号s1b的值从逻辑0变为逻辑1的时间进行计数。即，tdc63可以对根据本实施例的apd传感器的各像素41接收一个光子的时间进行计数。根据本实施方式的测距系统基于从tdc63输出的数字值测量到对象p(图1)的距离。另外，也可以将tdc63替换为tdc63以外的计数器。93.根据本实施方式的tdc 63可以通过处理信号s5来计数由信号s1a表示的光子的光接收时间和由信号s1b表示的光子的光接收时间。这允许通过一个tdc63处理来自多个像素41的信号s1a、s1b，并且因此允许减小图1中所示的成像单元22和光接收装置2的尺寸。94.然而，信号s1a、s1b由一个tdc63处理的情况增加了信号s1a的变化和信号s1b的变化之间的脉冲宽度不能满足能够确保tdc63的正常操作的最小脉冲宽度的可能性。例如，当信号s1a的值和信号s1b的值在相同的定时或几乎相同的定时从逻辑0改变为逻辑1时，存在当输入具有这种改变的连续脉冲的信号时tdc63错误地获取与原始定时不同的定时值的可能性。95.因此，根据本实施例的apd传感器将信号s4反馈给每个状态检测电路61以防止这种错误的发生。如此反馈的信号s4被输入到每个dff电路61a的r端子。结果，每个dff电路61a被异步复位。96.下面将参照图4描述每个dff电路61a的r端子的更多细节。97.当输入到r端子的信号s4的值从逻辑1变为逻辑0时，每个dff电路61a被复位。具体地，当某个dff电路61a被重置时，从dff电路61a的q端子输出的信号s2a(或s2b)的值被重置为逻辑0。例如，当复位之前的值是逻辑1时，复位之后的值从逻辑1变为逻辑0。另一方面，当复位之前的值是逻辑0时，复位之后的值保持在逻辑0。98.当信号s2a、s2b的值都是逻辑0时，由于对信号s3a、s3b的nor运算，信号s3a、s3b的值都变成逻辑0，并且信号s4的值变成逻辑1。在这种情况下，当图4中所示的像素41中的任一个接收光子时，信号s1a或信号s1b的值变为逻辑1，并且信号s2a或信号s2b的值变为逻辑1。因此，信号s3a或信号s3b的值变为逻辑1，并且信号s4的值变为逻辑0。99.如上所述，当图4中所示的像素41中的任一个接收光子时，信号s4的值变为逻辑0。结果，每个dff电路61a被重置，并且信号s2a、s2b的值都变为逻辑0。因此，在根据本实施方式的apd传感器中，当图4所示的像素41中的任一个接收光子时，在信号s4的传播延迟时间和每个dff电路61a的重置传播延迟时间中重置每个dff电路61a。这允许当图4所示的像素41中的任一个接收光子时，根据本实施方式的apd传感器返回到可以在具有预定长度的复位时间段结束之后检测到下一个光子的状态。100.根据本实施例，当每个dff电路61a被重置时，即使信号s1a的值或信号s1b的值在预定时段内从逻辑0进一步改变为逻辑1，信号s2a、s2b的值都保持在逻辑0。由此，在tdc 63将某个光子的受光时间转换为数字值的情况下，能够防止tdc 63由于受光而发生误动作。因此，根据本实施方式，即使信号s1a的值和信号s1b的值在几乎相同的定时从逻辑0变为逻辑1，也可以防止如上所述的错误的发生。101.如上所述，根据本实施方式的apd传感器可以通过使用信号s4对dff电路61a进行复位来使向对应的dff电路61a的输入信号s1a(或s1b)无效。即，不管信号s1a、s1b的值如何，信号s2a、s2b的值都可以是逻辑0。102.在信号s4没有被输入到每个dff电路61a的r端子的情况下，如果信号s1a的值和信号s1b的值在几乎相同的定时从逻辑0改变为逻辑1，则存在紧接在信号s2a的值从逻辑1转变到逻辑0之后信号s2b的值从逻辑0转变到逻辑1的高可能性。在这种情况下，信号s3a、s3b的相应值变化的时间间隔变短，信号s4的逻辑值在短时间内切换，并且具有小于tdc63的最小允许脉冲宽度的毛刺的信号出现在信号s5中。当tdc63接收到这样的信号s5时，不能确保正常的动作，产生取得错误的受光时间信息的错误。另一方面，根据本实施例，向每个dff电路61a的r端子输入信号s4使得可以防止这样的错误的发生。103.注意，根据本实施方式的每个dff电路61a可采用当信号s4从逻辑0变为逻辑1时使dff电路61a复位的正逻辑，而不是当信号s4从逻辑1变为逻辑0时使dff电路61a复位的负逻辑。此外，根据本实施例的apd传感器可以向每个dff电路61a的s端子而不是每个dff电路61a的r端子输入信号s4。即使在这种情况下，也可以实施如上所述的能够防止误差的发生的apd传感器。104.图5是示出根据第一实施方式的apd传感器的操作实例的时序图。图5示出了图4中示出的信号s1a、s1b、s4、s5随时间的变化。105.如箭头e1所示，当像素41中的一个接收光子时，信号s1a的值从逻辑0变成逻辑1，并且信号s4的值从逻辑1变成逻辑0。此外，信号s5的值从逻辑0变为逻辑1(箭头e3)。当信号s4的值从逻辑1变为逻辑0时，如上所述重置每个dff电路61a。因此，即使当信号s1a的值和/或信号s1b的值在预定周期内进一步从逻辑0变为逻辑1时，信号s2a、s2b的值都保持在逻辑0。在从由箭头e1指示的变化经过时间w1之后，信号s4的值从逻辑0返回至逻辑1。此外，在从箭头e3指示的变化经过时间w3之后，信号s5的值从逻辑1返回至逻辑0。由此，在tdc63将某个光子的受光时间转换为数字值的情况下，能够防止tdc63由于受光而发生误动作。106.如箭头e2所示，当另一个像素41接收光子时，信号s1b的值从逻辑0变为逻辑1，并且信号s4的值从逻辑1变为逻辑0。此外，信号s5的值从逻辑0变成逻辑1(箭头e4)。当信号s4的值从逻辑1变为逻辑0时，如上所述重置每个dff电路61a。因此，即使当信号s1a的值和/或信号s1b的值在预定周期内进一步从逻辑0变为逻辑1时，信号s2a、s2b的值都保持在逻辑0。在从箭头e2指示的变化经过时间w2之后，信号s4的值从逻辑0返回至逻辑1。此外，在从由箭头e4指示的变化经过时间w4之后，信号s5的值从逻辑1返回至逻辑0。由此，在tdc63将某个光子的受光时间转换为数字值的情况下，能够防止tdc 63由于受光而发生误动作。107.应注意，图5中示出的信号s1b包括两个脉冲。信号s1b的第一脉冲在信号s4是逻辑0时发生，从而tdc 63不能检测第一脉冲。另一方面，信号s1b的第二脉冲在信号s4返回到逻辑1之后发生，使得tdc63可以检测第二脉冲。如上所述，根据本实施例的apd传感器，不能检测从复位开始起经过时间w1(或w2)之前接收到的光子，但可以检测从复位开始起经过时间w1(或w2)之后接收到的光子。根据本实施方式，如上所述，使时间w1和时间w2更短允许降低发生错误的可能性。时间w1和时间w2各自对应于输入到每个dff电路61a的信号s1a(或s1b)被禁用的输入禁用时段。108.图6是示出根据第一实施方式的比较例的apd传感器的配置的电路图。109.如图6所示，本比较例的apd传感器包括多个像素41、多个状态检测电路61’、逻辑运算电路62’、tdc 63。根据本比较例的像素41和tdc 63在构造上分别与根据第一实施方式的像素41和tdc 63相同。另一方面，根据本比较例的状态检测电路61’和逻辑运算电路62’的配置分别与根据第一实施例的状态检测电路61和逻辑运算电路62不同。根据本比较例的像素41、状态检测电路61’和逻辑运算电路62’分别输出信号s1a、s1b、信号s6a、s6b和信号s7。110.根据本比较例的各个状态检测电路61’包括例如与根据第一实施方式的各个状态检测电路61的dff电路61a相同的dff电路61a，但是信号s4不被输入到各个状态检测电路61的r端子。此外，根据本比较例的逻辑运算电路62’例如包括与根据第一实施方式的逻辑运算电路62的晶体管62a、布线nor电路62b和not门62c相同的晶体管62a、布线nor电路62b和not门62c，但是信号s6a、s6b而不是信号s4分别被输入到状态检测电路61的一个和另一个的r端子。在这种情况下，根据本比较例的信号s6a、s6b、s7分别对应于根据第一实施方式的信号s2a、s2b、s5。在下文中，将参考图7描述这种情况的时序图。111.图7是示出根据比较例的apd传感器的操作实例的时序图。图7示出了在图6中示出的信号s1a、s1b、s6a、s6b、s7中随着时间的变化。112.如箭头p1所示，当一个像素41和另一个像素41在几乎相同的时序接收光子时，信号s1a、s1b的值从逻辑0变成逻辑1，信号s6a、s6b的值从逻辑0变成逻辑1，并且在信号s7中发生两个脉冲。信号s6a、s6b的值各自通过信号s6a、s6b中对应的一个的反馈被重置，使得信号s6a、s6b的脉冲的脉冲宽度短。箭头p1所示的信号s7的两个脉冲没有被连接成一个脉冲，而是彼此接近。因此，与tdc63的通常动作所需要的最小脉冲宽度相比，脉冲宽度变短，存在tdc63发生故障、即测量错误的时间的可能性。113.如箭头p2所示，当一个像素41和另一个像素随后以几乎相同的时序接收光子时，信号s1a、s1b的值从逻辑0变为逻辑1，信号s6a、s6b的值从逻辑0变为逻辑1，并且在信号s7中再次出现两个脉冲。由箭头p2指示的信号s7的两个脉冲被连接成一个脉冲。因此，tdc63不能区分脉冲，但是没有发生错误时间的错误检测。114.根据本比较例，既能防止箭头p1所示的两个脉冲彼此的接近，又能防止箭头p2所示的两个脉冲的连接。因此，当根据本比较例的apd传感器在短时间段内接收多个光子时，存在频繁发生如上所述的故障的可能性。另一方面，根据第一实施例，由信号s4重置每个dff电路61a使得可以减少如上所述的发生故障的可能性。115.图8是用于比较根据第一实施方式的apd传感器和根据上述比较例的apd传感器的图。116.图8的水平轴表示当正确计数所有光子时的计数率(理想计数率)。图8的纵轴表示可能不能正确计数一些光子的实际计数率(输出计数率)。图8示出计数率始终相等的理想apd传感器、第一实施方式的apd传感器和比较例的apd传感器的理想计数率与输出计数率之间的关系。117.根据图8，在tdc 63可连续检测脉冲的脉冲间隔随着理想计数比的值的增加而增加的情况下，输出计数值的减少量与比较例中一样增加。另一方面，根据第一实施方式，即使在理想计数率的值增加的情况下，也可以减少与理想计数率的值的偏差，同时防止在比较例中可能发生的错误检测的出现。因此，根据本实施方式，即使理想计数率的值增加，也可以正确地计数许多光子。118.如上所述，根据本实施方式的apd传感器通过将来自逻辑运算电路62的信号s4反馈给状态检测电路61，来使信号s1a、s1b向状态检测电路61的输入无效。因此，本实施方式允许一个tdc63高精度地计数与来自多个像素41的信号s1a、s1b相关的值。119.应注意，根据本实施方式的状态检测电路61一一对应于像素41，使得期望状态检测电路61被配置在与像素阵列区域42对置的位置，如参考图3所描述的。另一方面，根据本实施方式的tdc 63不与像素41一一对应，因此期望将tdc63配置在未与像素阵列区域42对置的位置。逻辑运算电路62可以被配置在与像素阵列区域42对置或未对置的位置。例如，逻辑运算电路62可以跨与像素阵列区域42对置的位置和未与像素阵列区域42对置的位置配置。在这种情况下，逻辑运算电路62的晶体管62a与像素41一一对应，使得晶体管62a可被配置在与像素阵列区域42对置的位置。注意，tdc63可以配置在像素阵列区域42内，而不是配置在信号处理单元54内。120.以下，将描述根据第二实施方式至第七实施方式的apd传感器。与根据第一实施方式的apd传感器一样，apd传感器均包括在图1中所示的成像单元22中。将主要基于与根据第一实施方式的apd传感器的不同点描述根据第二实施方式至第七实施方式的apd传感器，并且将不酌情给出与根据第一实施方式的apd传感器的共同点的描述。121.(第二实施方式)122.图9是示出根据第二实施方式的apd传感器的配置的电路图。123.本实施方式的apd传感器包括四个像素41、四个状态检测电路61、逻辑运算电路62和tdc63。根据本实施方式的像素41、状态检测电路61和tdc 63在构造上分别与根据第一实施方式的像素41、状态检测电路61和tdc 63相同。图9示出了以与信号s1a、s1b相似的方式从像素41输出的信号s1c、s1d，以及以与信号s2a、s2b相似的方式从状态检测电路61输出的信号s2c、s2d。124.本实施例的逻辑运算电路62具有4个晶体管62a、布线nor电路62b、not门62c，布线nor电路62b具有晶体管62d。根据本实施方式的晶体管62a、not门62c和晶体管62d的配置分别与根据第一实施方式的晶体管62a、not门62c和晶体管62d相同。图9示出了以类似于信号s3a、s3b的方式从晶体管62a输出的信号s3c、s3d以及从not门62c输出的信号s5。125.根据本实施例的布线nor电路62b包括将四个晶体管62a与not门62c电连接的布线、以及设置在布线与电源布线之间的晶体管62d。布线nor电路62b对信号s3a、信号s3b、信号s3c和信号s3d执行逻辑运算，以产生包括逻辑运算的结果的信号s4。布线nor电路62b对信号s3a到s3d执行nor运算，使得信号s4包括nor运算的结果。信号s4从布线nor电路62b输出到not门62c和每个dff电路61a的r端子。126.根据本实施例，通过使用布线nor电路62b，信号s3a-s3d收敛于信号s4。通常，与nor门相比，可以利用简单的电路配置来实现布线nor电路62b。因此，根据本实施方式，通过使用布线nor电路62b，能够利用简单的电路结构将信号s3a-s3d收敛为信号s4。注意，尽管根据本实施例的布线nor电路62b使四个信号s3a至s3d收敛为信号s4，但是三个信号或五个或更多个信号可收敛为信号s4。另外，本实施例的逻辑运算电路62也可以不包括布线nor电路62b，而是包括布线and电路、布线or电路、布线nand电路。127.(第三实施方式)128.图10是示出根据第三实施方式的apd传感器的配置的电路图。129.本实施例的apd 41a具有缓冲器41d而不是反相器41c。并且，本实施例的各像素41的apd 41a的阳极不是阴极与电流源41b和缓冲器41d电连接，而是经由缓冲器41d与对应的状态检测电路61电连接。缓冲器41d对来自apd41a的信号进行放大，将信号s1a(或s1b)输出到对应的状态检测电路61。130.apd 41a可以在考虑了各种情形的情况下与第一实施方式或本实施方式中的任一个同样地配置。例如，在如本实施方式那样配置apd41a的情况下，在能够容易地制造成像单元22的情况下，也可以如本实施方式那样配置apd41a。另一方面，在如第一实施方式那样配置apd 41a的情况下，在成像单元22的性能提高的情况下，也可以如第一实施方式那样配置apd 41a。131.(第四实施方式)132.图11是示出根据第四实施方式的apd传感器的配置的电路图。133.根据第一实施方式的每个状态检测电路61包括检测信号s1a(或s1b)的边沿的dff电路61a，而根据本实施方式的每个状态检测电路61包括检测信号s1a(或s1b)的电平的锁存电路。将参考图12和图13描述这种锁存电路的实例。134.图12是示出根据第四实施方式的状态检测电路61的配置实例的电路图。135.在图12中所示的状态检测电路61包括缓冲器61b、61c、61d、not门61e、and门61f和d锁存电路61g。信号s1a(或者s1b，以下相同)经由缓冲器61b被输入到and门61f的一个输入端子，并且经由缓冲器61b、61c、61d和not门61e被输入到and门61f的另一输入端子。输入到后一输入端子的信号是通过延迟和反相输入到前一输入端子的信号而获得的信号。and门61f对这些信号执行and运算，并且从and门61f的输出端子输出包括and运算的结果的信号。与门61f从输出端子输出包括脉冲宽度比信号s1a中的脉冲短的脉冲的信号。136.d锁存电路61g包括：e(启用)端子，来自and门61f的信号被输入至该e(启用)端子；q端子，作为状态检测电路61的输出信号的信号s2a(或s2b，下文中同样适用)；qb端子，作为q端子的反相端子；以及r端子，信号s4被输入至该r端子。d锁存电路61g检测输入到e端子的信号的电平，并输出表示该电平的检测结果的信号s2a。例如，当来自and门61f的信号的值(电平)是逻辑1时，信号s2a的值变为逻辑1。137.如上所述，从and门61f输入到d锁存电路61g的信号包括脉冲宽度短的脉冲。因此，根据本实施方式的d锁存电路61g进行的电平检测的结果在内容上与根据第一实施方式的dff电路61a进行的边沿检测的结果相似。根据本实施例，因此d锁存电路61g可以输出与根据第一实施方式的从dff电路61a输出的信号s2a特性类似的信号s2a。138.图13是示出根据第四实施方式的状态检测电路61的另一配置实例的电路图。139.在图13中示出的状态检测电路61包括缓冲器61b、61c、61d、not门61e、nand门61i和sr锁存电路61h。因此，图13中示出的状态检测电路61具有其中图12中示出的状态检测电路61的and门61f和d锁存电路61g被替换为nand门61i和sr锁存电路61h的配置。信号s1a经由缓冲器61b被输入到nand门61i的一个输入端子，并且经由缓冲器61b、61c、61d和not门61e被输入到nand门61i的另一个输入端子。输入到后一输入端子的信号是通过延迟和反相输入到前一输入端子的信号而获得的信号。nand门61i对信号执行nand运算，并且从nand门61i的输出端子输出包括nand运算结果的信号。nand门61i从输出端子输出包括脉冲宽度比信号s1a中的脉冲短的脉冲的信号。140.sr锁存电路61h具有来自nand门61i的信号被输入到的s端子、作为状态检测电路61的输出信号的信号s2a被输出到的q端子、作为q端子的反相端子的qb端子、以及信号s4被输入到的r端子。sr锁存电路61h检测输入到s端子的信号的电平，并输出表示该电平的检测结果的信号s2a。例如，在来自nand门61i的信号的值(电平)是逻辑0的情况下，信号s2a的值变成逻辑1。141.如上所述，从nand门61i输入到sr锁存电路61h的信号包括脉冲宽度短的脉冲。因此，根据本实施方式的sr锁存电路61h进行的电平检测的结果在内容上与根据第一实施方式的dff电路61a进行的边沿检测的结果相似。根据本实施方式，因此sr锁存电路61h可以输出与根据第一实施方式的从dff电路61a输出的信号s2a特性类似的信号s2a。142.如上所述，根据本实施方式，可以使用锁存电路而不是触发器电路来实现与根据第一实施方式的状态检测电路61在功能上类似的状态检测电路61。143.注意，根据本实施方式的信号s4可以被输入到d锁存电路61g的s端子，而不是d锁存电路61g的r端子。此外，根据本实施例的sr锁存电路61h可以在r端子处接收来自nand门61i的信号并且在s端子处接收信号s4。即使在这种情况下，也可实现与图12或图13中所示的状态检测电路61的功能相似的功能。144.(第五实施方式)145.图14是示出根据第五实施方式的apd传感器的配置的电路图。146.本实施例的apd传感器包括多个像素41、多个状态检测电路61、逻辑运算电路62和tdc 63。根据本实施例的像素41和tdc 63在构造上分别与根据第一实施方式的像素41和tdc 63相同。此外，根据本实施方式的状态检测电路61的配置与根据第一实施方式或第四实施方式的状态检测电路61的配置相同。147.根据本实施例的逻辑运算电路62包括nor门62e和not门62c。nor门62e具有一个输入端子和输出端子，信号s2a被输入到所述一个输入端子，信号s2b被输入到所述另一个输入端子，包括对信号s2a、s2b的nor运算的结果的信号s11从所述输出端子输出。信号s11被输入到not门62c和每个状态检测电路61的r端子。not门62c输出包括对信号s11进行not运算的结果的信号s12。从逻辑运算电路62向tdc63输出信号s12。信号s11和信号s12是根据本公开的第四信号的实例。148.根据本实施例，不使用布线nor电路62a，而使用nor门62e，能够实现与第一实施例的逻辑运算电路62相同的功能的逻辑运算电路62。nor门62e的使用具有的优点是，例如，与使用布线nor电路62a的情况相比，可以缩短输入禁用时段(时间w1、w2)。该效果通常随着apd传感器的状态检测电路61的数量增加而增加。149.注意，根据本实施例的逻辑运算电路62可包含and门、or门或nand门而不是nor门62e。150.(第六实施方式)151.图15是示出根据第六实施方式的apd传感器的配置的电路图。152.本实施例的apd传感器包括四个像素41、四个状态检测电路61、逻辑运算电路62和tdc 63。根据本实施例的像素41和tdc 63在构造上分别与根据第一实施方式或第二实施方式的像素41和tdc 63相同。此外，根据本实施方式的状态检测电路61的配置与根据第一、第二或第四实施方式的状态检测电路61相同。153.根据本实施例的逻辑运算电路62包括两个nor门62f、nand门62g和一个not门62h。nor门62f中的一个具有信号s2a输入至其中的一个输入端子、信号s2b输入至其中的另一个输入端子、以及输出端子，信号s13a包括对信号s2a和信号s2b的nor运算的结果。nor门62f中的另一个具有一个输入端子(信号s2c输入至该输入端子)、另一个输入端子(信号s2d输入至该另一个输入端子)、以及输出端子(包括对信号s2c和信号s2d的nor运算的结果的信号s13b从该输出端子输出)。nand门62g具有被输入信号s13a的一个输入端子、被输入信号s13b的另一输入端子、以及输出包括对信号s13a和信号s13b的nand运算的结果的信号s14的输出端子。not门62h具有输入信号s14的输入端子和输出包括对信号s14进行not运算结果的信号s15的输出端子。从逻辑运算电路62向tdc 63输出信号s14，向各状态检测电路61的r端子输入信号s15。信号s13a、s13b、s14、s15是根据本公开的第四信号的实例。154.根据本实施例，可以使用逻辑门的组合来实现与根据第一实施方式的逻辑运算电路62的功能相似的逻辑运算电路62。因此，例如，可以产生与根据第五实施方式的逻辑运算电路62产生的效果类似的效果。155.注意，根据本实施例的一个nor门62f或另一个nor门62f中的至少一个可被有线nor电路替代。此外，根据本实施例的nand门62g可以用有线nand电路替换。如上所述，根据本实施例的逻辑运算电路62可包括有线and电路、有线or电路、有线nand电路或有线nor电路中的至少一个，以及and门、or门、nand门或nor门中的至少一个。156.(第七实施方式)157.图16是示出根据第七实施方式的apd传感器的配置的电路图。158.本实施例的apd传感器包括多个像素41、多个状态检测电路61、逻辑运算电路62和tdc 63。根据本实施例的像素41和tdc 63在构造上分别与根据第一实施方式的像素41和tdc63相同。此外，根据本实施方式的状态检测电路61的配置与根据第一实施方式或第四实施方式的状态检测电路61的配置相同。159.本实施例的逻辑运算电路62具有nand门62i和not门62c。nand门62i具有一个输入端子和输出端子，信号s2a输入至该一个输入端子，信号s2b输入至该另一个输入端子，包括对信号s2a和信号s2b进行nand运算的结果的信号s16从该输出端子输出。信号s16被输入到not门62c和每个状态检测电路61的r端子。not门62c输出包括对信号s16进行not运算的结果的信号s17。信号s17从逻辑运算电路62输出到tdc 63。信号s16和信号s17是根据本公开的第四信号的实例。160.根据本实施例，可以使用除了nor门之外的逻辑门来实现与根据第一实施例的逻辑运算电路62的功能相似的逻辑运算电路62。因此，例如，可以产生与根据第五实施方式的逻辑运算电路62产生的效果类似的效果。161.要注意的是，在测距系统内设置根据第一实施方式到第七实施方式的成像单元22，但是可在除测距系统之外的系统或装置内设置成像单元22。例如，在诸如稍后描述的应用实例的模式中，可使用根据第一实施方式至第七实施方式的成像单元22。162.(应用实例)163.图17是示出电子装置的配置实例的框图。图17所示的电子装置是摄像机100。164.照相机100包括包含透镜组等的光学单元101、作为根据第一至第七实施例中的任一个的成像单元22的成像器件102、作为照相机信号处理电路的dsp(数字信号处理器)电路103、帧存储器104、显示单元105、记录单元106、操作单元107和电源单元108。此外，dsp电路103、帧存储器104、显示单元105、记录单元106、操作单元107和电源单元108通过总线109彼此连接。165.光学单元101接收来自对象的入射光(图像光)，以在成像设备102的成像表面上形成作为图像的入射光。成像装置102将通过光学单元101在成像表面上形成为图像的入射光的量转换成每个像素的电信号，并且输出电信号作为像素信号。166.dsp电路103对从成像装置102输出的像素信号执行信号处理。帧存储器104是用于存储由成像装置102捕捉的运动图像或静止图像的一个帧的存储器。167.例如，显示单元105包括诸如液晶面板或有机el面板的面板类型的显示装置，并且显示由成像装置102捕捉的运动图像或静止图像。记录单元106将由成像装置102捕获的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘或半导体存储器的记录介质上。168.操作单元107在用户的操作下发出针对照相机100的各种功能的操作命令。电源单元108将用作这些电源目标的操作电力的各种类型的电力根据需要供应至dsp电路103、帧存储器104、显示单元105、记录单元106以及操作单元107。169.通过使用根据第一实施方式至第七实施方式中的任一个的成像单元22作为成像装置102，可以预期获取良好质量的图像。170.这种固态成像装置可应用于各种其他产品。例如，固态成像装置可安装在任何类型的移动对象上，诸如汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人运输车、飞机、无人机、船舶或机器人。171.图18是示出移动对象控制系统的配置实例的框图。图18中示出的移动对象控制系统是车辆控制系统200。172.车辆控制系统200包括通过通信网络201连接的多个电子控制单元。在图18所示的实例中，车辆控制系统200包括驱动系统控制单元210、车身系统控制单元220、车外信息检测单元230、车内信息检测单元240和集成控制单元250。图18进一步示出了作为集成控制单元250的部件的微型计算机251、声频图像输出单元252和车载i/f(网络接口)253。173.驱动系统控制单元210根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元210用作诸如内燃机或驱动电动机的用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。174.车身系统控制单元220根据各种程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元220用作智能钥匙系统、无钥匙进入系统、电动车窗装置或各种灯(诸如前照灯、尾灯、制动灯、转向信号和雾灯)的控制装置。在这种情况下，从替代按键的便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号可以被输入到身体系统控制单元220。在接收到这种无线电波或信号时，车身系统控制单元220控制车辆的车门锁定装置、电动车窗装置、灯等。175.车外信息检测单元230检测与搭载有车辆控制系统200的车辆的外部有关的信息。例如，在车外信息检测单元230上连接有成像单元231。车外信息检测单元230使成像单元231拍摄从车辆看到的车外的图像，从成像单元231接收拍摄到的图像。车外信息检测单元230可以根据接收到的图像，进行用于检测路面上的人、车辆、障碍物、标志、人物等物体的物体检测处理、用于检测与该物体的距离的距离检测处理。176.成像单元231是接收光并且输出对应于所接收的光量的电信号的光学传感器。成像单元231可将电信号作为图像输出或者可将电信号作为距离测量信息输出。成像单元231接收的光可以是可见光或不可见光，诸如红外线。成像单元231具有第一实施方式至第七实施方式中的任意一个的摄像单元22。177.车内信息检测单元240检测关于安装有车辆控制系统200的车辆的内部的信息。例如，在车内信息检测单元240上连接有检测驾驶员的状况的驾驶员状况检测单元241。驾驶员状态检测单元241可包括例如拍摄驾驶员的图像的摄像机，并且车内信息检测单元240可基于从驾驶员状态检测单元241输入的检测信息计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者可确定驾驶员是否打瞌睡。照相机可包括根据第一实施方式至第七实施方式中的任一个的成像单元22，并且可以是例如图17中所示的照相机100。178.微型计算机251可基于由车外信息检测单元230获取的车外信息或由车内信息检测单元240获取的车内信息计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并将控制命令输出到驱动系统控制单元210。例如，为了实现包括车辆碰撞避免、冲击减轻、基于车辆间距离的后续行驶、维持车辆速度的行驶、碰撞警报、车道偏离警报等的高级驾驶员辅助系统(adas)的功能，微型计算机251可以执行协调控制。179.此外，微型计算机251通过基于由车外信息检测单元230或车内信息检测单元240获取的与车辆的周围有关的信息控制驱动力生成装置、转向机构或制动装置，能够执行用于车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协调控制。180.此外，微型计算机251可以基于由车外信息检测单元230获取的车外信息将控制命令输出至车身系统控制单元220。例如，微型计算机251可以通过根据车外信息检测单元230检测到的前方车辆或迎面车辆的位置控制前照灯，来执行用于防止眩光的协调控制，例如从远光切换为近光。181.声频图像输出单元252将声音或图像中的至少一个的输出信号发送到能够视觉地或听觉地向车辆的乘员或车外通知信息的输出装置。在图18所示的实例中，音频扬声器261、显示单元262和仪表板263被示出为这种输出装置。显示单元262可包括例如板上显示器或平视显示器。182.图19是图18中所示的成像单元231的设置位置的具体实例的平面图。183.图19所示的车辆300包括成像单元301、302、303、304、305作为成像单元231。成像单元301、302、303、304、305例如设置在车辆300的车辆内部中的前鼻部、侧视镜、后保险杠、后门、以及挡风玻璃的上部。184.设置于前鼻子的摄像单元301主要拍摄从车辆300看到的前方视野的图像。设置于左后视镜的摄像单元302和设置于右后视镜的摄像单元303主要拍摄从车辆300看到的侧视像。设置于后保险杠或后门的摄像单元304主要拍摄从车辆300观察到的后方视野的图像。设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像单元305主要拍摄从车辆300看到的前方视野的图像。成像单元305用于检测例如前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志、车道等。185.图19示出了成像单元301、302、303、304(在后文中称为“成像单元301至304”)的成像范围的实例。成像范围311表示设置在前鼻处的成像单元301的摄像范围。成像范围312表示设置在左侧反射镜处的成像单元302的成像范围。成像范围313表示设置在右侧反射镜的成像单元303的摄像范围。成像范围314表示设置于后保险杠或后门的成像单元304的摄像范围。例如，能够将由成像单元301至304所成图像数据重叠于俯视图像而得到车辆300的俯瞰图像。在下文中，成像范围311、312、313、314被称为“成像范围311至314”。186.成像单元301至304中的至少一个可具有获取距离信息的功能。例如，成像单元301至304中的至少一个可以是包括多个成像器件的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像器件。187.例如，微型计算机251(图18)计算至成像范围311至314中的每个三维物体的距离，并且基于从成像单元301至304获得的距离信息随时间改变距离(相对于车辆300的速度)。微型计算机251能够基于计算结果，抽出在车辆300的行驶路径上最近的三维物体来作为前方车辆，该三维物体以与车辆300大致相同的方向以规定的速度(例如，0km/h以上)行驶。另外，微型计算机251可以预先设定相对于前方车辆需要维持的车间距离，并进行自动减速控制(包括随动停止控制)、自动加速控制(包括随动启动控制)等。如上所述，根据本实施例，例如，能够进行不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协调控制。188.例如，微型计算机251基于从摄像单元301至304获取到的距离信息，通过将三维物体数据分类为二轮车、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆等三维物体，能够提取用于自动回避障碍物的与三维物体有关的三维物体数据。例如，微型计算机251将车辆300周围的障碍物识别为车辆300的驾驶员能够视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机251确定指示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险，并且当碰撞风险大于或等于设定值并且有碰撞的可能性时，微型计算机251可以通过经由音频扬声器261或显示单元262向驾驶员发出警报或经由驱动系统控制单元210进行强制减速或躲避转向来给予驾驶员防撞辅助。189.成像单元301至304中的至少一个可以是检测红外线的红外摄像机。例如，微型计算机251可以通过判断在由成像单元301至304捕捉的图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过提取由作为红外照相机的成像单元301至304捕捉的图像中的特征点的过程和对指示对象的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理以确定对象是否是行人的过程来执行这种行人识别。当微型计算机251确定在成像单元301至304捕捉的图像中存在行人并识别行人时，声频图像输出单元252控制显示单元262以正方形轮廓线显示图像，用于强调在图像上叠加识别出的行人。此外，声频图像输出单元252可控制显示单元262在期望的位置处显示指示行人的图标等。190.图20是示出了可应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性配置的实例的示图。191.图20示出操作者(外科医生)531使用内窥镜手术系统400在患者床533上对患者532进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统400包括内窥镜500、其他手术工具510(诸如吹气管511和能量处置器械512)、支撑内窥镜500的支撑臂设备520、以及安装了用于内窥镜手术的各种设备的推车600。192.内窥镜500包括：透镜镜筒501，从远端具有预定长度的一部分被插入到患者532的体腔内；以及摄像头502，连接到透镜镜筒501的近端。在图示的例子中，示出包括具有硬质透镜镜筒501的所谓硬质镜体的内窥镜500，但是，内窥镜500可包括具有软质透镜镜筒的所谓软质镜体。193.透镜镜筒501具有开口，物镜装配在该开口中，该开口设置在透镜镜筒501的远端。光源装置603与内窥镜500连接，由光源装置603产生的光被贯穿透镜镜筒的光导引导至透镜镜筒501的前端，经由物镜向患者532的体腔内的观察对象射出。另外，内窥镜500可以是直视内窥镜、斜视内窥镜或侧视内窥镜。194.光学系统和成像元件设置在摄像头502的内部，并且来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统会聚在成像元件上。通过摄像元件对观察光进行光电转换，生成与该观察光对应的电信号、即与观察图像对应的图像信号。图像信号作为raw数据被发送至照相机控制单元(ccu)601。195.ccu601包括中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等，并且共同控制内窥镜500和显示装置602的操作。此外，ccu601从相机头502接收图像信号，并且对图像信号执行用于基于图像信号显示图像的各种类型的图像处理，诸如显影处理(去马赛克)。196.在ccu601的控制下，显示设备602基于通过ccu601经受图像处理的图像信号来显示图像。197.光源装置603具有led(light emitting diode：发光二极管)等光源，将用于拍摄手术部位等的照射光供给到内窥镜500。198.输入装置604是用于内窥镜手术系统400的输入接口。用户可以经由输入装置604向内窥镜手术系统400输入各种类型的信息和指令。例如，用户输入改变内窥镜500的成像条件(照射光的类型、倍率、焦距等)的指令等。199.处置器械控制装置605为了组织消融、切开、血管的封闭等，对能量处置器械512的驱动进行控制。吹气装置606通过该吹气管511将气体馈送到该患者532的体腔中以便对该体腔充气，其目的是确保该内窥镜500的视野并且确保该操作者的工作空间。记录器607是能够记录关于手术的各种类型的信息的装置。打印机608是能够以各种形式(诸如文本、图像或图形)打印关于手术的各种类型的信息的设备。200.另外，向内窥镜500供给用于拍摄手术部位的图像的照射光的光源装置603可以包括例如led、激光光源或者包括led和激光光源的组合的白色光源。在白色光源包含rgb激光光源的组合的情况下，能够高精度地控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时序，光源装置603能够调整摄像图像的白平衡。此外，在这种情况下，以时分方式利用来自每个rgb激光源的激光照射观察目标并且与照射定时同步地控制摄像头502的成像元件的驱动还允许以时分方式捕捉与rgb一一对应的图像。根据该方法，不用在摄像元件中设置滤色器就能够得到彩色图像。201.此外，可以控制光源装置603的驱动，以便改变每预定时间要输出的光的强度。通过与光强度改变的定时同步地控制摄像头502的成像元件的驱动从而以时分方式获取图像并且合成图像，可以生成既不具有所谓的阻挡阴影也不具有曝光过度亮点的高动态范围图像。202.并且，光源装置603也可以构成为提供与特殊光观察对应的规定波段的光。在特殊光观察中，例如进行使用生物体组织的光吸收的波长依赖性而发出比通常观察用的照射光(即白色光)窄的频带的光、以高对比度拍摄粘膜表层的血管等规定的组织的所谓的窄频带光观察。或者，在特殊光观察中，也可以使用通过激励光的照射而产生的荧光来进行用于获得图像的荧光观察。在荧光观察中，例如，可以用激发光照射身体组织以观察来自身体组织的荧光(自发荧光观察)，或者可以将诸如吲哚菁绿(icg)的试剂局部注入到身体组织中并用对应于试剂的荧光波长的激发光照射身体组织以获得荧光图像。光源装置603也可以构成为提供与这种特殊光观察对应的窄频带光和/或激励光。203.图21是示出图20中示出的摄像头502和ccu 601的功能配置的实例的框图。204.摄像头502包括透镜单元701、成像单元702、驱动单元703、通信单元704和摄像头控制单元705。ccu 601包括通信单元711、图像处理单元712和控制单元713。摄像头502和ccu 601通过传输线缆700彼此通信连接。205.透镜单元701是设置在用于与透镜镜筒501连接的部分处的光学系统。从透镜镜筒501的远端获取的观察光被引导至摄像头502，以照射在透镜单元701上。透镜单元701包括包含变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。206.成像单元702包括摄像元件。成像单元702可以包括一个成像元件(所谓的单板型)或多个成像元件(所谓的多板型)。在成像单元702为多板型的情况下，例如，通过每个成像元件生成与rgb一一对应的图像信号，并且可从图像信号的组合中获得彩色图像。可替换地，成像单元702可以包括一对成像元件，用于获得对应于三维(3d)显示的右眼图像信号和左眼图像信号。通过这种3d显示，手术操作者531能够更高精度地掌握手术部位的生物体组织的深度。要注意的是，在成像单元702为多板型的情况下，可与各个成像元件相应地设置多个透镜单元701。摄像单元702例如为第一至第七实施方式中的任一个中的摄像单元22。207.此外，成像单元702不必设置在摄像头502中。例如，成像单元702可刚好设置在透镜镜筒501内部的物镜之后。208.驱动单元703包括致动器，并且在摄像头控制单元705的控制下沿着光轴将透镜单元701的变焦透镜和聚焦透镜移动预定距离。这使得可以根据需要调整由成像单元702拍摄的图像的放大倍率和聚焦。209.通信单元704包括用于向ccu 601发送各种类型的信息并且从ccu 601接收各种类型的信息的通信装置。通信部704将从成像单元702获取到的图像信号作为raw数据经由发送线缆700发送到ccu 601。210.此外，通信单元704从ccu 601接收用于控制摄像头502的驱动的控制信号，并且将控制信号供应至摄像头控制单元705。控制信号例如包括与摄像条件有关的信息，诸如用于指定要拍摄的图像的帧频的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息和/或用于指定要拍摄的图像的放大倍率和焦点的信息。211.要注意的是，成像条件(例如，帧速率、曝光值、放大倍率或聚焦)可以根据需要由用户指定，或者可以基于所获取的图像信号通过ccu 601的控制单元713自动设置。在后一种情况下，内窥镜500配备有所谓的自动曝光(ae)功能、自动聚焦(af)功能以及自动白平衡(awb)功能。212.摄像头控制单元705基于经由通信单元704接收的来自ccu601的控制信号控制摄像头502的驱动。213.通信单元711包括用于向摄像头502发送各种类型的信息和从摄像头502接收各种类型的信息的通信装置。通信单元711通过传输线缆700接收从摄像头502传输的图像信号。214.此外，通信单元711将用于控制摄像头502的驱动的控制信号传输至摄像头502。图像信号和控制信号可以通过电信号通信、光通信等传输。215.图像处理单元712对作为从摄像头502发送的raw数据的图像信号执行各种类型的图像处理。216.控制单元713执行各种类型的控制，用于通过内窥镜500捕获手术部位等的图像并显示通过捕获手术部位等的图像获得的捕获图像。例如，控制单元713产生用于控制摄像头502的驱动的控制信号。217.此外，控制单元713基于经受图像处理单元712的图像处理的图像信号使显示设备602显示捕获手术部位等的捕获图像。此时，控制单元713可使用各种图像识别技术来识别捕获图像中的各种对象。例如，控制部713通过检测摄像图像中包含的被摄体的边缘形状、颜色等，能够识别钳子、特定的身体部位、出血、使用了能量处置器械512时的雾沫等手术器具。当在显示装置602上显示捕捉图像时，控制单元713可以使用识别结果显示各种类型的手术支持信息，其中手术支持信息叠加在手术部位的图像上。重叠显示并呈现给手术操作者531的手术辅助信息使得能够减轻手术操作者531的负担或者允许手术操作者531可靠地进行手术。218.连接摄像头502和ccu 601的传输电缆700是适用于电信号通信的电信号电缆、适于光通信的光纤、或包括电信号电缆和光纤的复合电缆。219.在此，在示出的实例中，通过使用传输电缆700的电线执行通信，但是可以通过无线执行相机头502与ccu 601之间的通信。220.虽然上面已经描述了本公开的实施方式，但是在不背离本公开的主旨的情况下，实施方式可以各种变形实施。例如，两个或更多个实施例可以组合地实现。221.应注意，本公开可具有以下配置。222.(1)一种apd(雪崩光电二极管)传感器，包括：223.多个像素，每个像素包括apd；224.多个状态检测电路，被配置为检测从所述多个像素输出的多个第一信号的状态，并且生成包括所述多个第一信号的状态的检测结果的多个第二信号；225.逻辑运算电路，被配置为对所述多个第二信号或根据所述多个第二信号而变化的多个第三信号执行逻辑运算，并且生成包括所述逻辑运算的结果的第四信号；以及226.计数器，被配置为基于所述第四信号对与所述多个第一信号有关的值进行计数，其中227.每个状态检测电路具有输入第四信号的输入端子，并且基于输入到输入端子的第四信号，使对每个状态检测电路的相应一个第一信号的输入无效。228.(2)根据(1)所述的apd传感器，还包括：229.第一基板，包括具有所述多个像素的像素阵列区域；以及230.第二基板，粘合至所述第一基板，所述第二基板包括所述状态检测电路、所述逻辑运算电路和所述计数器。231.(3)根据(2)所述的apd传感器，其中，状态检测电路以及逻辑运算电路的至少一部分被配置在与像素阵列区域对置的位置，计数器被配置在未与像素阵列区域对置的位置或者被配置在像素阵列区域内。232.(4)根据(2)的apd传感器，其中，状态检测电路被配置在与像素阵列区域对置的位置，并且逻辑运算电路的至少一部分、以及计数器被配置在未与像素阵列区域对置的位置。233.(5)根据(1)所述的apd传感器，所述apd为spad(单光子雪崩二极管)。234.(6)根据(1)所述的apd传感器，所述apd的阴极电连接相应的一个状态检测电路。235.(7)根据(1)所述的apd传感器，所述apd的阳极电连接相应的一个所述状态检测电路。236.(8)根据(1)所述的apd传感器，所述输入端为被配置为复位相应的一个状态检测电路的复位端子。237.(9)根据(1)的apd传感器，其中，状态检测电路分别检测相应的一个第一信号的边沿。238.(10)根据(1)的apd传感器，其中，每个状态检测电路均包括触发器电路。239.(11)根据(10)的apd传感器，其中，第一信号分别输入到触发器电路的时钟端子。240.(12)根据(1)的apd传感器，其中，状态检测电路分别检测相应的一个第一信号的电平。241.(13)根据(1)的apd传感器，其中，每个状态检测电路均包括锁存电路。242.(14)根据(13)所述的apd传感器，其中，每个状态检测电路进一步包括被配置为对从相应的一个所述第一信号获得的两个信号执行and运算或nand运算的and电路或nand电路，并将指示所述and运算或所述nand运算的结果的信号输入到所述锁存电路。243.(15)根据(1)所述的apd传感器，其中，所述逻辑运算电路包括基于所述多个第二信号生成所述多个第三信号的多个晶体管。244.(16)根据(15)的apd传感器，其中，所述第二信号分别输入到相应的一个晶体管的控制端子，并且第三信号分别从相应的一个晶体管的主端子(例如，mos晶体管的漏极端子或源极端子)输出。245.(17)根据(1)所述的apd传感器，所述第四信号包括所述多个第二信号或所述多个第三信号的and运算、or运算、nand运算或nor运算的结果。246.(18)根据(1)所述的apd传感器，所述逻辑运算电路包括有线and电路、有线or电路、有线nand电路或有线nor电路。247.(19)根据(1)所述的apd传感器，所述逻辑运算电路包括and门、or门、nand门和nor门中的至少一种。248.(20)一种测距系统，包括：249.发光装置，被配置为用光照射对象；250.光接收装置，被配置为接收从对象反射的光；以及251.测距装置，被配置为基于由光接收装置接收的光来测量到对象的距离，其中252.所述光接收装置包括：253.多个像素，每个像素包括apd(雪崩光电二极管)，该apd被配置为接收从该对象反射的光；254.多个状态检测电路，被配置为检测从所述多个像素输出的多个第一信号的状态，并且生成包括所述多个第一信号的状态的检测结果的多个第二信号；255.逻辑运算电路，被配置为所述多个第二信号或对根据所述多个第二信号而变化的多个第三信号执行逻辑运算，并且生成包括所述逻辑运算的结果的第四信号；以及256.计数器，被配置为基于所述第四信号对与所述多个第一信号有关的值进行计数，257.每个状态检测电路具有输入第四信号的输入端子，并且基于输入到输入端子的第四信号，使对每个状态检测电路的相应一个第一信号的输入无效。258.符号说明259.1发光装置2光接收装置3控制装置11光源驱动单元260.12光源13准直透镜14衍射光学元件21透镜单元261.22成像单元23成像信号处理单元31测距装置262.41像素41aapd41b电流源41c逆变器41d缓冲液263.42像素阵列区域43控制电路44垂直选择电路264.45外部像素阵列信号处理电路46水平选择电路265.51光接收基板52逻辑基板53逻辑阵列单元266.54信号处理单元55成像控制单元61状态检测电路267.61’状态检测电路61adff电路61b缓冲液61c缓冲液268.61d缓冲液61enot门61fand门61gd锁存电路269.61hsr锁存电路61inand门62逻辑运算电路270.62’逻辑运算电路62a晶体管62b有线nor电路271.62cnot门62d晶体管62enor门62fnor门62gnand门62hnot门62inand门63时分复用。









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