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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024169421
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】画素読み出し回路
(51)【国際特許分類】
H04N 25/707 20230101AFI20241128BHJP
【ＦＩ】
H04N25/707
【審査請求】未請求
【請求項の数】28
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024084996
(22)【出願日】2024-05-24
(31)【優先権主張番号】303189
(32)【優先日】2023-05-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IL
(71)【出願人】
【識別番号】524198342
【氏名又は名称】セミコンダクター デバイシズ リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ ＬＴＤ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｓｈｅｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ Ｄ．Ｎ． Ｍｉｓｇａｖ， Ｉｓｒａｅｌ
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ヤコブソン クラウディオ ガブリエル
(72)【発明者】
【氏名】ドブロミスリン ローマン
(72)【発明者】
【氏名】ベン－アリ ニムロッド
【テーマコード（参考）】
5C024
【Ｆターム（参考）】
5C024GX02
5C024HX57
(57)【要約】 （修正有）
【課題】光検出器画素の焦点面アレイとともに使用するための画素読み出し集積回路を提供する。
【解決手段】視野（ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、当該光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、当該複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、当該複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、当該少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、当該検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、レーザ光のパルスの当該光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、を含む、撮像システム。
【選択図】なし
【解決手段】視野（ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、当該光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、当該複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、当該複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、当該少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、当該検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、レーザ光のパルスの当該光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、を含む、撮像システム。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像システムであって、
視野（ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、前記光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、前記複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
前記複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、前記少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、前記検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、
レーザ光のパルスの前記光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、を備える、撮像システム。
視野（ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、前記光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、前記複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
前記複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、前記少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、前記検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、
レーザ光のパルスの前記光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、を備える、撮像システム。
【請求項2】
前記電気的変動をタイムスタンプするように構成されたグローバルタイミング回路を備える、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項3】
前記接続が、前記少なくとも２つの画素回路への電源接続である、請求項１又は２に記載の撮像システム。
【請求項4】
前記接続が、前記少なくとも２つの画素回路に供給される基準電圧である、請求項１又は２に記載の撮像システム。
【請求項5】
前記検出回路が、前記電気的変動を前記複数の画素回路のうちの１つ以上に関連付けるように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項6】
前記グローバルタイミング回路が、前記タイムスタンプを前記複数の画素回路のうちの１つ以上に関連付けるように構成されている、請求項２～５のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項7】
複数の画素回路のうちの２つ以上が各々、複数の検出チャネルのうちの１つの検出チャネルを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項8】
前記複数の検出チャネルが、検出データを提供する、請求項７に記載の撮像システム。
【請求項9】
前記複数の検出チャネルが、検出フレームの構築のために前記検出データを１つ以上のフレームメーカに渡すように構成されており、各検出チャネルが、前記検出フレームの画素に関連付けられている、請求項８に記載の撮像システム。
【請求項10】
前記タイムスタンプが、前記検出フレームの１つ以上の画素に関連付けられている、請求項７～９のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項11】
前記接続が、前記複数の検出チャネルのうちの２つ以上の検出チャネルへの接続である、請求項７～１０のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項12】
前記複数の画素回路の少なくとも一部が各々、画像データを提供するように構成された撮像チャネルを有する、請求項７～１０のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項13】
前記検出データ及び前記画像データが、互いに関連付けられ提供される、請求項１２に記載の撮像システム。
【請求項14】
前記検出データの各画素が、前記画像データの１つ以上の画素に関連付けられている、請求項１３に記載の撮像システム。
【請求項15】
既知の時間に、レーザ光のパルスを前記ＦＯＶの方へ向けるように構成されたレーザ源と通信するように構成された、請求項２～１４のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項16】
前記光検出器画素アレイにおける前記受け取りが、前記レーザ源によって放射され、前記ＦＯＶ内の物体によって反射されたレーザ光のパルスの一部分のものである、請求項１５に記載の撮像システム。
【請求項17】
前記タイムスタンプ及び前記既知の時間を使用して、前記システムの１つ以上の構成要素と前記物体との間の範囲を決定するように構成された処理及びメモリ回路を備える、請求項１５又は１６に記載の撮像システム。
【請求項18】
前記検出回路が、電力消費における複数のサージを検出するように構成されており、
前記グローバルタイミング回路が、複数のタイムスタンプ、前記複数のサージの各々について１つのタイムスタンプを提供するように構成されている、請求項２～１７のいずれか一項に記載の撮像システム。
前記グローバルタイミング回路が、複数のタイムスタンプ、前記複数のサージの各々について１つのタイムスタンプを提供するように構成されている、請求項２～１７のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項19】
前記ＰＣＡが、複数の画素回路を含み、前記複数の画素回路が各々、撮像チャネルを有する、請求項１～１８のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項20】
処理及びメモリ回路（ＰＭＣ）を備え、
各前記撮像チャネルが、画像の構築のために画像データを画像処理ユニットに渡すように構成されている、請求項１９に記載の撮像システム。
各前記撮像チャネルが、画像の構築のために画像データを画像処理ユニットに渡すように構成されている、請求項１９に記載の撮像システム。
【請求項21】
前記複数のタイムスタンプを使用して、レーザ源を識別するように構成された処理及びメモリ回路（ＰＭＣ）を備える、請求項１８又は１９に記載の撮像システム。
【請求項22】
前記グローバルタイミング回路が、カウンタを備え、前記変動の検出時のカウンタ値が、前記タイムスタンプを提供する、請求項２～２１のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項23】
前記カウンタが、前記変動の検出時にリセットされる、請求項２２に記載の撮像システム。
【請求項24】
前記グローバルタイミング回路が、前記変動の検出時に開始されるカウンタを備え、
後続の第２の変動の検出時のカウンタ値が、検出された変動間の時間測度を提供する、請求項２～２１のいずれか一項に記載の撮像システム。
後続の第２の変動の検出時のカウンタ値が、検出された変動間の時間測度を提供する、請求項２～２１のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項25】
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、光検出器画素アレイの検出器から光測定信号を受け取るように構成されている、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
レーザ光のパルスの前記光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、
電力消費における前記電気的変動をタイムスタンプするように構成されたグローバルタイミング回路と、を備えるＲＯＩＣ。
レーザ光のパルスの前記光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、
電力消費における前記電気的変動をタイムスタンプするように構成されたグローバルタイミング回路と、を備えるＲＯＩＣ。
【請求項26】
前記複数の画素回路に電力を供給するように構成された少なくとも１つのドライバを備え、
前記検出回路が、前記ドライバと前記複数の画素回路との間の１つ以上の接続での電力消費における前記電気的変動を検出するように構成されている、請求項２５に記載のＲＯＩＣ。
前記検出回路が、前記ドライバと前記複数の画素回路との間の１つ以上の接続での電力消費における前記電気的変動を検出するように構成されている、請求項２５に記載のＲＯＩＣ。
【請求項27】
撮像の方法であって、
光検出器のアレイを使用して視野（ＦＯＶ）の複数の測定信号を取得することであって、各検出器が、前記複数の測定信号のうちの１つの測定信号を生み出す、取得することと、
前記光検出器のアレイにおけるレーザ光のパルスの受け取りに関連付けられた電気的変動を検出し、タイムスタンプすることと、を含む、方法。
光検出器のアレイを使用して視野（ＦＯＶ）の複数の測定信号を取得することであって、各検出器が、前記複数の測定信号のうちの１つの測定信号を生み出す、取得することと、
前記光検出器のアレイにおけるレーザ光のパルスの受け取りに関連付けられた電気的変動を検出し、タイムスタンプすることと、を含む、方法。
【請求項28】
撮像システムであって、
視野（ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、前記光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、前記複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
前記複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、前記少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、前記検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、
レーザ光のパルスの前記光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、
前記電気的変動のタイムスタンプであって、前記複数の画素回路のうちの１つ以上に関連付けられる、タイムスタンプを提供するように構成されたグローバルタイミング回路と、
複数の検出チャネルであって、各々が、前記複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられており、検出データを提供するように構成されており、これらの各画素が、前記複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられている、複数の検出チャネルと、
複数の撮像チャネルであって、各々が、前記複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられており、画像データを提供するように構成されており、これらの各画素が、前記複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられている、複数の撮像チャネルと、を備える、撮像システム。
視野（ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、前記光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、前記複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
前記複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、前記少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、前記検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、
レーザ光のパルスの前記光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、
前記電気的変動のタイムスタンプであって、前記複数の画素回路のうちの１つ以上に関連付けられる、タイムスタンプを提供するように構成されたグローバルタイミング回路と、
複数の検出チャネルであって、各々が、前記複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられており、検出データを提供するように構成されており、これらの各画素が、前記複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられている、複数の検出チャネルと、
複数の撮像チャネルであって、各々が、前記複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられており、画像データを提供するように構成されており、これらの各画素が、前記複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられている、複数の撮像チャネルと、を備える、撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、そのいくつかの実施形態において、画素読み出し回路に関し、より具体的には、排他的ではないが、光検出器画素の焦点面アレイ（focal plane array、ＦＰＡ）とともに使用するための画素読み出し集積回路に関する。
【背景技術】
【0002】
米国特許第９，２１５，３８６号は、「本発明は、任意のタイプのアクティブマトリクス光検出器（フォトダイオード）と統合される画素読み出し集積回路（readout integrated circuit、ＲＯＩＣ）を提供し、オンチップ処理を伴う高度な多機能赤外線検出器を作成する。本発明はまた、高度なオンチップ信号処理を伴う読み出し集積回路（ＲＯＴＣ）を備える新しいタイプの検出器を提供する．．．より具体的には、読み出し回路は、同じフレームのデータを処理することによって実装される、画素ごとの撮像モード及びイベント検出モードという２つの異なるモードを同時に又はほぼ同時に実装することが可能である。単一画素イベント検出モードでは、読み出し回路は、特定のイベントを光電流の正の変化として識別し、これは、検出器要素によって電流に変換される任意の電磁放射パルスであるレーザパルス又は兵器発射パルスの存在を示す可能性がある。そのような高速イベント検出が同じフレームの画像を取得するのと同時に実行されるという事実により、高速イベントは検出されるだけでなく、関心領域から撮像されているフレーム内のその場所も、更に画素サイズ解像度で決定することができる。」を開示する。
【0003】
追加の背景技術は、米国特許第９，２１５，３８６号、及び米国特許出願公開第２０２１／０３６０１８４号を含む。
【0004】
各々が参照によりその内容全体が本文書に組み込まれる、本明細書における上記の参考文献の認識は、これらが現在開示されている主題の特許性にいかなる形でも関連していることを意味するものとして推論されるべきではない。
【発明の概要】
【0005】
以下は、本開示のいくつかの例示的な実施形態の非排他的なリストである。本開示はまた、以下に列挙されない場合であっても、一例における全ての特徴よりも少ない特徴を含む実施形態、及び複数の例からの特徴を使用する実施形態を含む。
【0006】
実施例１．撮像システムであって、
視野（field of view、ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（pixel circuitry array、ＰＣＡ）であって、各画素回路が、当該光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、当該複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
当該複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、当該少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、当該検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、
レーザ光のパルスの当該光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、を備える、撮像システム。
視野（field of view、ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（pixel circuitry array、ＰＣＡ）であって、各画素回路が、当該光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、当該複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
当該複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、当該少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、当該検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、
レーザ光のパルスの当該光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、を備える、撮像システム。
【0007】
実施例２．当該電気的変動をタイムスタンプするように構成されたグローバルタイミング回路を備える、実施例１に記載の撮像システム。
【0008】
実施例３．当該接続が、当該少なくとも２つの画素回路への電源接続である、実施例１又は２に記載の撮像システム。
【0009】
実施例４．当該接続が、当該少なくとも２つの画素回路に供給される基準電圧である、実施例１又は２に記載の撮像システム。
【0010】
実施例５．当該検出回路が、当該電気的変動を当該複数の画素回路のうちの１つ以上に関連付けるように構成されている、実施例１～４のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0011】
実施例６．当該グローバルタイミング回路が、当該タイムスタンプを当該複数の画素回路のうちの１つ以上に関連付けるように構成されている、実施例２～５のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0012】
実施例７．複数の画素回路のうちの２つ以上が各々、複数の検出チャネルのうちの１つの検出チャネルを有する、実施例１～６のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0013】
実施例８．当該複数の検出チャネルが、検出データを提供する、実施例７に記載の撮像システム。
【0014】
実施例９．当該複数の検出チャネルが、検出フレームの構築のために当該検出データを１つ以上のフレームメーカに渡すように構成されており、各検出チャネルが、当該検出フレームの画素に関連付けられている、実施例８に記載の撮像システム。
【0015】
実施例１０．当該タイムスタンプが、当該検出フレームの１つ以上の画素に関連付けられている、実施例７～９のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0016】
実施例１１．当該接続が、当該複数の検出チャネルのうちの２つ以上の検出チャネルへの接続である、実施例７～１０のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0017】
実施例１２．当該複数の画素回路の少なくとも一部が各々、画像データを提供するように構成された撮像チャネルを有する、実施例７～１０のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0018】
実施例１３．当該検出データと当該画像データとが、互いに関連付けられ提供される、実施例１２に記載の撮像システム。
【0019】
実施例１４．当該検出データの各画素が、当該画像データの１つ以上の画素に関連付けられている、実施例１３に記載の撮像システム。
【0020】
実施例１５．既知の時間に、レーザ光のパルスを当該ＦＯＶの方へ向けるように構成されたレーザ源と通信するように構成された、実施例２～１４のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0021】
実施例１６．当該光検出器画素アレイにおける当該受け取りが、当該レーザ源によって放射され、当該ＦＯＶ内の物体によって反射されたレーザ光のパルスの一部分のものである、実施例１５に記載の撮像システム。
【0022】
実施例１７．当該タイムスタンプ及び当該既知の時間を使用して、当該システムの１つ以上の構成要素と当該物体との間の範囲を決定するように構成された処理及びメモリ回路を備える、実施例１５又は１６に記載の撮像システム。
【0023】
実施例１８．当該検出回路が、電力消費における複数のサージを検出するように構成されており、
当該グローバルタイミング回路が、複数のタイムスタンプを提供するように構成されており、タイムスタンプが、当該複数のサージの各々についてのものである、実施例２～１７のいずれか１つに記載の撮像システム。
当該グローバルタイミング回路が、複数のタイムスタンプを提供するように構成されており、タイムスタンプが、当該複数のサージの各々についてのものである、実施例２～１７のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0024】
実施例１９．当該ＰＣＡが、複数の画素回路を含み、複数の画素回路が各々、撮像チャネルを有する、実施例１～１８のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0025】
実施例２０．処理及びメモリ回路（processing and memory circuitry、ＰＭＣ）を備え、
各当該撮像チャネルが、画像の構築のために画像データを画像処理ユニットに渡すように構成されている、実施例１９に記載の撮像システム。
各当該撮像チャネルが、画像の構築のために画像データを画像処理ユニットに渡すように構成されている、実施例１９に記載の撮像システム。
【0026】
実施例２１．当該複数のタイムスタンプを使用して、レーザ源を識別するように構成された処理及びメモリ回路（ＰＭＣ）を備える、実施例１８又は１９に記載の撮像システム。
【0027】
実施例２２．当該グローバルタイミング回路が、カウンタを備え、当該変動の検出時のカウンタ値が、当該タイムスタンプを提供する、実施例２～２１のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0028】
実施例２３．当該カウンタが、当該変動の検出時にリセットされる、実施例２２に記載の撮像システム。
【0029】
実施例２４．当該グローバルタイミング回路が、当該変動の検出時に開始されるカウンタを備え、
後続の第２の変動の検出時のカウンタ値が、検出された変動間の時間測度を提供する、実施例２～２１のいずれか１つに記載の撮像システム。
後続の第２の変動の検出時のカウンタ値が、検出された変動間の時間測度を提供する、実施例２～２１のいずれか１つに記載の撮像システム。
【0030】
実施例２５．ＲＯＩＣであって、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、光検出器画素アレイの検出器から光測定信号を受け取るように構成されている、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
レーザ光のパルスの当該光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、
電力消費における当該電気的変動をタイムスタンプするように構成されたグローバルタイミング回路と、を備える、ＲＯＩＣ。
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、光検出器画素アレイの検出器から光測定信号を受け取るように構成されている、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
レーザ光のパルスの当該光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、
電力消費における当該電気的変動をタイムスタンプするように構成されたグローバルタイミング回路と、を備える、ＲＯＩＣ。
【0031】
実施例２６．当該複数の画素回路に電力を供給するように構成された少なくとも１つのドライバを備え、
当該検出回路が、当該ドライバと当該複数の画素回路との間の１つ以上の接続での電力消費における当該電気的変動を検出するように構成されている、実施例２５に記載のＲＯＩＣ。
当該検出回路が、当該ドライバと当該複数の画素回路との間の１つ以上の接続での電力消費における当該電気的変動を検出するように構成されている、実施例２５に記載のＲＯＩＣ。
【0032】
実施例２７．撮像の方法であって、
光検出器のアレイを使用して視野（ＦＯＶ）の複数の測定信号を取得することであって、各検出器が、当該複数の測定信号のうちの１つの測定信号を生み出す、取得することと、
当該光検出器のアレイにおけるレーザ光のパルスの受け取りに関連付けられた電気的変動を検出し、タイムスタンプすることと、を含む、方法。
光検出器のアレイを使用して視野（ＦＯＶ）の複数の測定信号を取得することであって、各検出器が、当該複数の測定信号のうちの１つの測定信号を生み出す、取得することと、
当該光検出器のアレイにおけるレーザ光のパルスの受け取りに関連付けられた電気的変動を検出し、タイムスタンプすることと、を含む、方法。
【0033】
実施例２８．撮像システムであって、
視野（ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、当該光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、当該複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
当該複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、当該少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、当該検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、
レーザ光のパルスの当該光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、
当該電気的変動のタイムスタンプであって、当該複数の画素回路のうちの１つ以上に関連付けられる、タイムスタンプを提供するように構成されたグローバルタイミング回路と、
複数の検出チャネルであって、各々が、当該複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられており、検出データを提供するように構成されており、これらの各画素が、当該複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられている、複数の検出チャネルと、
複数の撮像チャネルであって、各々が、当該複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられており、画像データを提供するように構成されており、これらの各画素が、当該複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられている、複数の撮像チャネルと、を備える、撮像システム。
視野（ＦＯＶ）の複数の光測定信号を提供するように構成された光検出器画素アレイと、
複数の画素回路を備える画素回路アレイ（ＰＣＡ）であって、各画素回路が、当該光検出器画素アレイの画素に関連付けられており、当該複数の光測定信号のうちの１つの光測定信号を受け取るように構成された、画素回路アレイ（ＰＣＡ）と、
当該複数の画素回路のうちの少なくとも２つの画素回路への、及びそれらによって共有される少なくとも１つの電気接続であって、当該少なくとも２つの画素回路が、それぞれ、当該検出器画素アレイの少なくとも２つの検出器画素に関連付けられている、少なくとも１つの電気接続と、
レーザ光のパルスの当該光検出器画素アレイにおける受け取りに関連付けられた電気的変動を検出するように構成された検出回路と、
当該電気的変動のタイムスタンプであって、当該複数の画素回路のうちの１つ以上に関連付けられる、タイムスタンプを提供するように構成されたグローバルタイミング回路と、
複数の検出チャネルであって、各々が、当該複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられており、検出データを提供するように構成されており、これらの各画素が、当該複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられている、複数の検出チャネルと、
複数の撮像チャネルであって、各々が、当該複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられており、画像データを提供するように構成されており、これらの各画素が、当該複数の画素回路のうちの１つの画素回路に関連付けられている、複数の撮像チャネルと、を備える、撮像システム。
【0034】
特に定義しない限り、本文書内で使用される全ての技術用語及び／又は科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されている意味を有する。本明細書に記載のものと類似又は同等の方法及び／又は材料を、本開示の実施形態の実践及び／又は試験において使用することができ、例示的な方法及び／又は材料を以下に記載する。以下に記載する例示的な実施形態に関して、材料、方法、及び実施例は例示的なものであり、必ずしも限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0035】
本明細書に開示されている主題をより良く理解し、実際にそれがどのように実行され得るかを例示するために、添付の図面を参照して、非限定的な例としてのみ、実施形態をここで説明する。
【図1】本開示のいくつかの実施形態による、撮像システムの一部分の簡略化された概略図である。
【図2A】本開示のいくつかの実施形態による、検出器アレイ及びＲＯＩＣの一部分の簡略化された概略図である。
【図2B】本開示のいくつかの実施形態による、ＲＯＩＣの簡略化された概略図である。
【図3】本開示のいくつかの実施形態による方法である。
【図4】本開示のいくつかの実施形態による、撮像システムの簡略化された概略ブロック図である。
【図5】本開示のいくつかの実施形態による、撮像及び検出の方法である。
【図6】本開示のいくつかの実施形態による、撮像の簡略化された概略図示を含む。
【図7】本開示のいくつかの実施形態による、複数の画素回路及び検出回路を含むシステムの一部分の簡略化された概略図である。
【図8】本開示のいくつかの実施形態による、検出方法である。
【図9A】本開示のいくつかの実施形態による、検出回路の簡略化された概略図である。
【図9B】本開示のいくつかの実施形態による、検出回路の簡略化された概略図である。
【図9C】本開示のいくつかの実施形態による、較正方法である。
【図10】本開示のいくつかの実施形態による、画像及び後処理回路の簡略化された概略ブロック図である。
【図11】本開示のいくつかの実施形態による方法である。
【0036】
【発明を実施するための形態】
【0037】
本開示は、そのいくつかの実施形態において、画素読み出し回路に関し、より具体的には、排他的ではないが、光検出器画素の焦点面アレイ（ＦＰＡ）とともに使用するための画素読み出し集積回路に関する。
【0038】
概要
本開示のいくつかの実施形態の広範な態様は、２つ以上の画素についてグローバルに定義されるグローバルレベルでレーザ光パルスを受け取るタイミングを検出するために、複数の画素検出器を有する焦点面アレイ（ＦＰＡ）とＦＰＡに結合された読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）の回路とを使用することに関する。例えば、撮像のため、及び／又はレーザパルスのアレイベースの検出を提供するためにＦＰＡを使用することに加えて、である。
本開示のいくつかの実施形態の広範な態様は、２つ以上の画素についてグローバルに定義されるグローバルレベルでレーザ光パルスを受け取るタイミングを検出するために、複数の画素検出器を有する焦点面アレイ（ＦＰＡ）とＦＰＡに結合された読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）の回路とを使用することに関する。例えば、撮像のため、及び／又はレーザパルスのアレイベースの検出を提供するためにＦＰＡを使用することに加えて、である。
【0039】
本開示のいくつかの実施形態の一態様は、ＦＰＡの画素へのレーザ光の到着のタイミングを識別するために使用される、ＲＯＩＣの画素回路への１つ以上の接続、電圧レベルのサージ、及び／又は接続を通過する電流を監視することに関する。
【0040】
理論に縛られることを望むものではないが、画素検出器へのレーザ光の受け取り時に、撮像及び／又は検出に関連付けられた回路は、例えば、接続の電圧レベル及び／又は接続を通る電流が変化する電力サージを経験することが理論付けられている。ここで、いくつかの実施形態では、画素イベントは、短い高強度変化として検出可能である。
【0041】
いくつかの実施形態では、例えば、直接接続されていない他の回路は、寄生効果に関連付けられた、例えば、それが理論化された同様のサージを経験する。ここで、いくつかの実施形態では、画素イベントは、複数の個々の画素回路への１つ以上の共有接続を監視することによって識別される。
【0042】
ここで、いくつかの実施形態では、接続は、電源、バイアス、基準、閾値、制御信号、及び接地漏れのうちの１つ以上における電圧及び／又は電流を含む。
【0043】
例示的な実施形態において、サージは、検出回路のラッチへの接続において検出される。検出画素による光の検出時にラッチが状態を変化させる場合、状態の変化は、ラッチへの電力供給及び／又はバイアスにおいて関連する変動を引き起こす。いくつかの実施形態では、接続は、２つ以上の画素回路によって共有され、潜在的に、複数の画素が一度に監視され得ることを意味する。潜在的に、接続において検出されたサージから画素イベントを識別することは、例えば、測定が検出回路から値を読み出すために必要とされる時間によって遅延されないため、検出器アレイへの光の到着に関するより正確な（及び／又は迅速な）タイミング情報を提供する。例えば、共有接続におけるサージの検出は、個々の画素から測定値を読み出すこと、例えば、行ごとの順次読み出しを含む読み出しを必要とするものよりも迅速である。
【0044】
いくつかの実施形態では、光検出器画素の焦点面アレイ（ＦＰＡ）の測定画素からの少なくとも２つの異なるタイプの信号が識別される（例えば、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第９，２１５，３８６号に説明されるような特徴を含む）。
【0045】
ここで、例えば、個々の画素測定信号は、感知された光内の第１の信号に関する撮像データ（例えば、信号を積分することによる）と、感知された光内の第２の信号の受け取りに関する検出器データ（例えば、信号の強度の高速変動に応答することによる）との両方を提供するように処理される。ここで、いくつかの実施形態では、第１の信号は、可視及び／又は短波赤外線ＳＷＩＲ光の測定に関連付けられる。ここで、いくつかの実施形態では、光の第２の信号は、レーザの１つ以上のパルスの測定に関連付けられる。
【0046】
いくつかの実施形態において、検出されたサージが２つ以上の画素に関連付けられる場合、例えば、いくつかの実施形態において、グローバル電力消費信号（例えば、２つ以上の画素を含むＦＰＡの領域に対してグローバル、例えば、検出器アレイ全体に対してグローバル）が、第２の信号の到着のタイミングを提供するために使用される。例えば、ここで、いくつかの実施形態では、特徴的なサージの識別は、サージのタイミングを記憶すること（例えば、タイムスタンプを生成すること）を含む。
【0047】
いくつかの実施形態の一態様は、検出器アレイの視野（ＦＯＶ）に向かう既知の時間における第２の信号の放射に関し、検出データは、ＦＯＶ内の１つ以上の物体による放射された第２の信号の反射の検出を含む。いくつかの実施形態では、検出器への第２の信号の到着の識別されたタイミングは、物体までの距離（本明細書では「範囲」とも呼ばれる）、例えば物体と検出器アレイとの間の距離を決定するために使用される。
【0048】
いくつかの実施形態では、到着のタイミングに加えて、又はその代わりに、検出器アレイ内の場所及び／又は強度、並びに／又は第２の信号の到着を感知する画素の数が、画像データを増強するために使用される。
【0049】
例えば、いくつかの実施形態では、決定された範囲は、撮像及び／又は検出データとともに提供される（例えば、表示のために）。ここで、例えば、ディスプレイは、例えば検出の視野及び／又は画像データ内の物体の場所とともに物体までの距離の指示を提供する。
【0050】
検出器アレイの画素における第２の信号のパルスの到着は、本明細書では「画素イベント」と呼ばれ、及び／又は光パルスが到着する画素は、「アクティブ画素」と呼ばれる。
【0051】
いくつかの実施形態の一態様は、隣接する画素イベント間の時間を測定することに関する。例えば、いくつかの実施形態では、光源変調信号を抽出する。ここで、いくつかの実施形態では、第２の信号は、検出器アレイに到達する第２の信号のパルスの特性から識別可能である特性シグネチャを有する。例えば、いくつかの実施形態では、レーザ源は、特徴的な時間変調パルスを有し、その変調は、いくつかの実施形態では、検出器において検出された画素イベントのタイミングから決定される（例えば、レーザ源を識別するために）。
【0052】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載され、かつ／又は図面及び／若しくは実施例に図示される構成要素及び／又は方法の構築及び配置の詳細に必ずしも限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、又は様々な方法で実施及び実行されることが可能である。
【0053】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による、撮像システム１００の一部分の簡略化された概略図である。
【0054】
いくつかの実施形態では、システム１００は、本明細書で「光検出器」、「光センサ」、「検出器」、及び「画素」（図示せず）とも呼ばれる光検出器のアレイ（本明細書では「焦点面アレイ（ＦＰＡ）」及び「光検出器アレイ」とも呼ばれる）を含む。
【0055】
いくつかの実施形態では、システム１００は、画素回路１１２のアレイ１５１を含む読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）１１１を含む。
【0056】
ここで、いくつかの実施形態では、光検出器アレイの各検出器は、画素回路アレイ（ＰＣＡ）１５１の画素回路１１２に関連付けられる。いくつかの実施形態では、各光検出器は、例えば、図２Ａ～図２Ｂに図示され、及び／又はそれに関して説明されるように、ＰＣＡ１５１の単一の対応する画素回路１１２に関連付けられる。
【0057】
いくつかの実施形態では、ＲＯＩＣ１１１は、ＦＰＡにハイブリダイズされた特定のタイプの検出器を読み出すために使用され、画像を生成するために使用される赤外線撮像ＲＯＩＣを含む。いくつかの実施形態では、ＲＯＩＣ１１１は、各画素から光電流を蓄積すること、光電流信号を画素マトリクスの外部に駆動すること、光電流信号をデジタルに変換すること、リンクを通して信号を駆動して、例えば読み出し及び／又は表示のための信号を提供すること、のうちの１つ以上を行う。
【0058】
いくつかの実施形態では、ＲＯＩＣ１１１は、各画素に信号電荷を格納し、次いで、読み出しのために信号を出力タップにルーティングする。
【0059】
いくつかの実施形態では、ＲＯＩＣ１１１は、画素データを集積回路の外部に伝達するための高速アナログ出力を有する。いくつかの実施形態では、アナログデジタル変換（analog-to-digital conversion、ＡＤＣ）が実装され、デジタル出力が提供され、任意選択で、ＡＤＣは、ＲＯＩＣ１１１内のオンチップで提供される。
【0060】
例解を簡単にするために、ＰＣＡ１５１は、図１では４つの画素回路１１２を含むが、いくつかの例示的な実施形態では、ＰＣＡ１５１は、１００ｋ～２０Ｍ画素回路、又は３００ｋ～１０Ｍ画素回路、又は３００ｋ～５Ｍ画素回路、又はそれより低い、又はそれより高い、又は中間の数、若しくは範囲を含む。
【0061】
いくつかの実施形態では、検出器アレイ及びＰＣＡ１５１は、検出器の各々について測定信号１５０を生み出す。
【0062】
いくつかの実施形態では、システム１００は、１つ以上の要素１１９に結合された検出回路１２２を含む。ここで、要素１１９は、いくつかの実施形態では、ＰＣＡ１５１への電源接続を含む。ここで、要素１１９は、いくつかの実施形態では、例えば制御信号、例えば基準電圧を提供するドライバを含む。検出回路１２２は、画素イベントに関連付けられたＰＣＡ１５１の画素回路１１２への電気接続における変動（例えば、変動のタイミング）を検出するように構成される。
【0063】
図１は、画素回路１１２の全てについて単一の検出回路１２２を図示するが、いくつかの実施形態では、システム１００は、複数の検出回路１２２を含み、各検出回路は、複数の画素回路に関連付けられた画素イベントを検出するように構成される。
【0064】
いくつかの実施形態では、システム１００は、検出回路１２２から画素イベントを示す信号を受け取ると、画素イベントのタイムスタンプ信号１３４を生成し、任意選択的に保存するグローバルタイミング回路１２１を含む。
【0065】
図２Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、検出器アレイ２１０及びＲＯＩＣ２１１の一部分の簡略化された概略図である。
【0066】
図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、ＲＯＩＣ２１１の簡略化された概略図である。
【0067】
図２Ａは、本明細書では互換的に「検出器」、「画素」、及び「センサ」とも呼ばれる光検出器２１０－１、例えば半導体検出器のアレイを備える焦点面アレイ２１０を図示する。
【0068】
いくつかの実施形態では、図２Ｂは、図２ＡのＲＯＩＣ２１１を図示し、検出器アレイ２１０は、各々が検出器２１０－１を関連する画素回路２１２に接続する要素２５２のアレイを明らかにするために除去されている。ここで、例示的な実施形態において、コネクタ２５２のうちの１つ以上は、インジウムバンプを含む。
【0069】
いくつかの実施形態では、ＲＯＩＣ２１１は複数の画素回路２１２を含み、いくつかの実施形態では、単一の画素回路２１２が検出器アレイ２１０の各検出器２１０－１に関連付けられて、ＦＰＡ混成ＲＯＩＣを形成する。
【0070】
いくつかの実施形態では、画素回路２１２のうちの１つ以上は、関連付けられた検出器２１０－１上の電荷、例えば、検出器２１０－１に衝突する光子に関連付けられた電荷を積分する、増幅する、及び多重化することのうちの１つ以上を行う。
【0071】
図３は、本開示のいくつかの実施形態による方法である。
【0072】
３００において、いくつかの実施形態では、光源に関するデータが受け取られる。
【0073】
例えば、レーザ光パルス、例えば、図４の光源４２３によって放射されるレーザ光の放射に関するタイミングである。
【0074】
例えば、検出器で受け取られた光源に関する情報（例えば、光源のシグネチャ）である。ここで、いくつかの実施形態では、シグネチャは、検出器によって検出されるパルスレーザ源のパルスの変調に関するデータを含む。例えば、時間変調データである。
【0075】
３０２において、いくつかの実施形態では、電力消費が監視される。例えば、監視が、システム（例えば、図１のシステム１００、例えば、図４のシステム４００、例えば、図７のシステム７００）の１つ以上の部分への１つ以上の電力接続において行われる。
【0076】
ここで、いくつかの実施形態では、監視することは、電気的変動、例えば、電圧レベル及び／又は接続を通過する電流の変動について、接続のうちの１つ以上を監視することを含む。ここで、いくつかの実施形態では、接続は、識別するために閾値と比較される。ここで、例示的な比較回路は、図９Ａ及び／又は図９Ｂにおいて図示され、及び／又は図９Ａ及び／又は図９Ｂに関して説明される。
【0077】
３０４において、いくつかの実施形態では、画素イベントに関連付けられた電気的変動が検出される。
【0078】
いくつかの実施形態では、検出することは、電源電圧が閾値を超えていることを識別することを含む。代替的又は追加的に、いくつかの実施形態では、検出することは、電源電流が閾値を上回ることを識別することを含む。
【0079】
３０６において、いくつかの実施形態では、ステップ３０２において画素イベントを検出すると、タイムスタンプ及び／又は時間測度が生成される。
【0080】
いくつかの実施形態では、検出は時間フレームの間であり、いくつかの実施形態では、時間フレームはトリガ信号によって開始される。
【0081】
いくつかの実施形態では、時間フレームは、トリガ信号によって終了される。代替的又は追加的に、いくつかの実施形態では、タイムフレームの終了は、測定された時間が所定の最大値を超えたときに生じる。最大値は、いくつかの実施形態では、距離計の最大許容範囲に対応する。
【0082】
いくつかの実施形態では、画素イベントがフレーム内で検出されると、カウンタがタイムスタンプを提供するために使用され、次いで、任意選択で、終了される（本明細書では「リセット」とも呼ばれる）。
【0083】
いくつかの実施形態では、複数のタイムスタンプが生成され、例えば、各タイムスタンプは異なるレーザ光検出に関連付けられる。例えば、いくつかの実施形態では、画素イベントがフレーム内で検出されるとき、カウンタ要素における値が、タイムスタンプ、例えば、フレーム内で複数回、を提供するために使用される。ここで、いくつかの実施形態では、フレームの持続時間の後、カウンタはリセットされる。
【0084】
例えば、較正の間、いくつかの実施形態では、複数のタイムスタンプが、例えば、図９Ｃに説明されるように、生み出される。
【0085】
いくつかの実施形態では、時間測度が生成される。例えば、ここで、時間測度は２つのイベント間の時間を示す。いくつかの実施形態では、時間測度は、画素イベント間の持続時間である。ここで、例えば、いくつかの実施形態では、カウンタが、画素イベントの検出時に開始される。ここで、いくつかの実施形態では、カウンタは、次いで、後続の画素イベントの検出時に停止され（及び任意選択で休止され）、カウンタの値は、例えば、画素イベント間で経過した時間の時間測度を提供する。
【0086】
いくつかの実施形態では、画素イベントのタイムスタンプ及び画素イベント間の時間測度の両方が、例えば、ディスプレイへの入力として提供される。
【0087】
いくつかの実施形態では、検出は、画素イベントの光の強度を検出することを含む。ここで、いくつかの実施形態では、タイムスタンプ及び強度を含む信号は、処理及びメモリ回路（ＰＭＣ）に渡され、ＰＭＣは、例えば、１つ以上のコントローラを含む。ここで、いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、信号を処理し、及び／若しくは、例えば、ユーザに表示するために、データを出力及び／又は提供する。ＰＭＣの例示的な部分が、例えば、図１０に図示されている。
【0088】
いくつかの実施形態では、画素イベントの強度の検出は、アナログ強度信号を測定することを含む。
【0089】
３０８において、いくつかの実施形態では、タイムスタンプが使用される。例えば、物体までの範囲を決定するために。例えば、光源変調信号を抽出するために（例えば、ＰＲＦ技法において）。例えば、タイムスタンプを使用して、システム機能をウェイクする場合。
【0090】
いくつかの実施形態では、ステップ３００で受け取られたタイミング情報とともにタイムスタンプを使用して、レーザパルスを反射する物体までの範囲、例えば、物体とパルスを放射するレーザとの間の範囲を決定する。
【0091】
いくつかの実施形態では、タイムスタンプは、タイムスタンプが生み出される画素イベントの場所（例えば、領域、例えば、１画素を超えるサイズを有する領域）とともに、検出器アレイのＦＯＶ内の物体の場所の指示を提供するために使用される。ここで、指示は、例えば、物体の場所を識別するために検出フレーム及び／又は撮像を使用するよりも迅速である。
【0092】
任意選択的に、いくつかの実施形態では、受け取られた光の強度は、範囲を決定及び／又は検証するために使用され、例えば、より高い強度は、より小さい範囲、例えば、画素イベントを経験するより多数の画素に関連付けられると理解される。
【0093】
いくつかの実施形態では、タイムスタンプは、光源変調信号を抽出するために使用される。例えば、ここで、いくつかの実施形態では、タイムスタンプは、パルス繰り返し周波数（pulse repetition frequency、ＰＲＦ）技法で使用され、タイムスタンプを使用して採用される。
【0094】
例えば、ここで、タイムスタンプは、検出された光を生み出す光源を識別するために使用される。例えば、ここで、検出されたパルスの時間データは、どの光源が検出されているかを識別するために、複数の光源の既知のシグネチャ情報と比較される。
【0095】
任意選択的に、いくつかの実施形態では、受け取られた光の強度は、光源を識別及び／又は検証するために使用される（例えば、タイミング情報に加えて）。ここで、既知のシグネチャ情報は、いくつかの実施形態では、強度情報を含む。
【0096】
任意選択的に、例えば、タイムスタンプを使用して光変調信号を抽出する前に、タイムスタンプ信号は、レーザが存在するときを認識するためのウェイクオンデマンドメカニズムとして使用される。
【0097】
監視のために画素イベント検出を使用することの潜在的な利点は、監視の低電力消費である。
【0098】
画素イベント検出を使用する潜在的な利点は、例えば、到着のタイミングを見つけるために検出フレーム全体を評価することと比較して、速度の向上である。
【0099】
図４は、本開示のいくつかの実施形態による、撮像システム４００の簡略化された概略ブロック図である。
【0100】
いくつかの実施形態では、システム４００は、検出器アレイ４１０（例えば、図２Ａの検出器アレイ２１０の１つ以上の特徴を含む）と、ＰＣＡ４５１（例えば、図１のＰＣＡ１５１の１つ以上の特徴を含む画素回路のアレイを含む）とを含む。
【0101】
いくつかの実施形態では、システム４００は、１つ以上の光源４２３を含み、光源４２３は、いくつかの実施形態では、システム４００の視野（ＦＯＶ）に向かってレーザ光のパルスを放射するように構成されたレーザを含む。いくつかの実施形態では、光源４２３は、１ｎｓ～１μｓ、若しくは１ｎｓ～５００ｎｓ、又はそれよりも短い若しくは長い若しくは中間のパルス持続時間又は範囲のパルス持続時間の光を生み出す。いくつかの実施形態では、光源４２３は、１ｋｅ～１００ｋｅの間の強度、又はそれより低い、又はそれより高い、又は中間の範囲の強度のレーザ光パルスを生み出す。
【0102】
いくつかの実施形態では、検出器アレイ４１０は、検出器アレイ４１０の各検出器について測定信号４５４を生み出す。いくつかの実施形態では、ＰＣＡ４５１は、測定値４５４を受け取り、例えば、１つ以上の測定信号が、検出器からＰＣＡ４５１の各画素回路に受け取られる。
【0103】
いくつかの実施形態では、ＰＣＡ４５１は、複数の画像信号４５０を、例えば、コントローラを含む処理及びメモリ回路（ＰＣＭ）４４１に渡す。ここで、いくつかの実施形態では、各画像信号は、単一の画素回路及び／又は検出器画素に対応する。
【0104】
いくつかの実施形態では、システム４００は、１つ以上の電源４１９を含む。例解を簡単にするために、いくつかの実施形態では、電源４１９は、システム４００の他の要素（例えば、１つ以上のレーザ源４２３及びユーザインターフェース４４３）に供給するが、ＲＯＩＣ４１１への電源４１９接続のみが図示されている。
【0105】
いくつかの実施形態では、システム４００は、画素回路４１１への接続４７０における電気的変動を測定及び／又は検出する検出回路４２２を含み、電気的変動は、画素イベントに関連付けられる。例えば、ここで、ＲＯＩＣ４１１は、ＰＣＡ４５１の画素回路に接続された１つ以上の要素４１９－１、４１９－２を含む。ここで、いくつかの実施形態では、接続４７０は、電源接続（例えば、ラッチ及び／又は増幅器への）及び／又は制御信号接続（例えば、コンパレータへの電圧基準）を含む。いくつかの実施形態では、電源接続は、構成要素４１９－１及び４１９－２とＰＣＡ４５１との間の矢印によって図示され、矢印の双方向性は、いくつかの実施形態では、電源電圧に対するＰＣＡ電流消費の影響を示し、例えば、電源電圧の変動を引き起こす。いくつかの実施形態では、例示的な要素４１９－１、４１９－２は、ドライバ回路、電源回路、及び接地のうちの１つ以上を含む。
【0106】
図４は、いくつかの実施形態では、接続４７０における電圧変動の感知を例解するが、いくつかの実施形態では、電流変動が感知され、及び／又は電力消費におけるサージが感知される。
【0107】
【0108】
任意選択的に、いくつかの実施形態では、ＰＣＡ４５１の１つ以上の画素回路は、測定信号４５４が通過する２つのチャネル（例えば、図７の画素回路７１２のチャネル７６６、７６８に対応する）を含む。いくつかの実施形態では、第１の画像チャネルは、画像信号を発し、第２の検出チャネルは、検出信号を発し、それによってＰＣＡ４５１は、複数の画像信号４５０及び複数の検出信号４５８を発する。
【0109】
任意選択的に、いくつかの実施形態では、検出回路４２２は、例えば、画素回路の検出チャネルとインターフェースすることによって、画素回路ごとのレベルで画素回路への接続の電気的変動を検出し（例えば、図７に図示され、かつ／又は図７に関して説明されるように）、検出回路４２２とＰＣＡ４５１との間の接続として図４に図示されている。
【0110】
いくつかの実施形態では、グローバルタイミング回路（global timing circuit、ＧＴＣ）４１８は、検出回路４２２が画素イベントを識別すると、検出回路４２２から信号４６４を受け取る。いくつかの実施形態では、検出回路４２２から信号４６４を受け取ると、ＧＴＣ４１８はタイムスタンプ４３４を生成し、タイムスタンプは次いでＰＭＣ４４１に送られる。
【0111】
いくつかの実施形態では、ＧＴＣ４１８は、トリガ４１７を受け取るとリセットされ、検出回路４２２から信号４６４を受け取ると停止してタイムスタンプ４３４を生み出すカウンタを含む。
【0112】
いくつかの実施形態では、ＧＴＣ４１８は、例えば検出回路４２２から順次受け取られる複数の信号４６４に対して、複数のタイムスタンプを提供する。いくつかの実施形態では、検出回路４２２及び／又はＧＴＣ４１８は、画素イベントの検出及びタイムスタンプを継続的に提供する。いくつかの実施形態では、ＧＴＣ４１８は、複数のカウンタを含む。ここで、例えば、カウンタは、トリガ４１７を受け取ることによってリセットされ、検出回路４２２からの複数の順次受け取られる信号４６４の各々に対して１つのタイムスタンプ４３４を生み出すように停止される。
【0113】
複数のタイムスタンプの潜在的な利点は、自己反射及び／又は異なる反射経路に関連付けられた画素イベントを識別する能力である。
【0114】
ここで、いくつかの実施形態では、タイムスタンプは、反射がシステム自体の要素からのレーザ光の反射であることを識別するために使用され、例えば、いくつかの実施形態では、そのような反射は、レーザパルスの放射後に非常に急速に（例えば、閾値時間量未満で）発生するものとして識別される。
【0115】
ここで、いくつかの実施形態では、ＰＭＣ４４１は、複数のタイムスタンプを処理して、例えば、放射されたレーザパルス４２３の経路を識別し、例えば、物体からの直接反射経路及び／又は多重反射経路（例えば、複数の物体からの）を識別する。
【0116】
ここで、いくつかの実施形態では、ＰＭＣ４４１は、距離計ユニットを含み、距離計ユニットは、レーザパルスの放射の既知のタイミング４２４及びタイムスタンプ４３４を使用して、物体とシステム４００の１つ以上の部分（例えば、光源４２３及び／又は検出器アレイ４１０）との間の距離（本明細書では「範囲」とも呼ばれる）を決定する。
【0117】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣ４４１は、同期トリガ信号４１７（本明細書では「トリガ信号」、「トリガ」、「同期信号」とも呼ばれる）を生成する。ここで、いくつかの実施形態では、トリガ信号４１７は、それぞれ検出回路４２２及びＧＴＣ４１８における検出及び／又はタイムスタンプのタイミングを制御するために使用される。
【0118】
いくつかの実施形態では、同期トリガ４１７は、ＧＴＣ４１８を開始し、ＧＴＣ４１８は、その後、画素イベントが検出されたときに検出回路４２２によってサンプリング及び／又は終了されて、タイムスタンプ４３４を画素イベントに関連付け、タイムスタンプは、例えば、開始から経過した時間を示す。
【0119】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣ４４１は、制御信号４２４を光源４２３に送り、光源４２３の動作を制御する。いくつかの実施形態では、トリガ４１７は、光源４２３におけるレーザパルスの放射のタイミングを制御するために使用される。
【0120】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣ４４１は、レーザの起動に応答してＧＴＣ４１８をトリガする。あるいは、いくつかの実施形態では、ＧＴＣ４１８のトリガは、レーザの制御とは独立している。
【0121】
例えば、いくつかの実施形態では、ＰＭＣ４４１は、光源４２３の起動に応答して、トリガ信号４１７を使用してＧＴＣ４１８を開始する。
【0122】
いくつかの実施形態では、レーザ源４２３の動作は、検出イネーブル信号４１７の生成をもたらす。
【0123】
ここで、いくつかの実施形態では、レーザ源４２３は、例えばレーザパルスの放射時及び／又は放射後に、トリガ信号４２４を生み出す。トリガ信号４２４が、ＰＭＣ４４１によって受け取られる場合、ＰＭＣ４４１はその後、いくつかの実施形態では、例えば、レーザの動作時間に対する既知の時間オフセット後に、検出器をイネーブルするための検出イネーブル信号４１７を生成し、送る。
【0124】
ここで、いくつかの実施形態では、例えば、レーザの動作時間に対する既知の時間オフセットの後に、検出器をイネーブルするための検出イネーブル信号４１７が生成される（例えば、ＰＭＣ４４１よって）。例えば、レーザ制御信号４２４が、トリガ信号４１７の前に送られる。
【0125】
図４において、矢印４２４は、前の２つの段落で説明した両方の検出イネーブル信号４１７の生成シナリオを例解するために、両頭矢印として描かれている。
【0126】
いくつかの実施形態では、既知の時間オフセットは小さく、例えば、１ｎｓ～１００μｓ、又はより低い、若しくはより高い、又は中間の範囲若しくは持続時間、例えば、ナノ秒のオーダ（例えば、１～５００ｓ、又はより低い、若しくはより高い、又は中間の範囲若しくは持続時間）であり、ホイストは、いくつかの実施形態では、画素イベントとしての発光の感知を回避するために十分に長い。
【0127】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣ４４１は、画像のデータを生み出すために撮像信号４５０を受け取り、処理する画像処理ユニット（image processing unit、ＩＰＵ）を含む。ここで、いくつかの実施形態では、データは、いくつかの実施形態では、１つ以上のユーザインターフェース４４３によって、データに関連付けられた画像の表示のために提供される。
【0128】
任意選択的に、いくつかの実施形態では、追加情報が出力され、例えば、ユーザインターフェース４４３での表示のために提供され、例えば、範囲情報が、タイミング情報４３４から決定される。
【0129】
任意選択で、いくつかの実施形態では、ＰＭＣ４４１は、検出信号から検出フレームを構築する検出フレーム生成ユニットを含む。
【0130】
ここで、いくつかの実施形態では、検出フレームは、例えば、ユーザインターフェース４４３での表示のために提供される。例えば、いくつかの実施形態では、検出フレーム情報は、ユーザインターフェース４４３で表示される画像に重ね合わされる。
【0131】
任意選択的に、いくつかの実施形態では、検出回路４２２及び／又はＧＴＣ４１８は、画素回路への接続における感知された電気的変動の強度に関する指示を有する信号を生み出す。いくつかの実施形態では、強度は、レーザ信号を検出する画素の数（例えば、画素イベントを有する画素の数）を示す。
【0132】
いくつかの実施形態では、強度信号は、検出されているレーザ源を識別及び／又は検証するために使用される（例えば、図３のステップ３０８を参照）。いくつかの実施形態では、強度信号は、例えば、範囲を決定するためにタイムスタンプとともに使用される（例えば、図３のステップ３０８を参照）。ここで、例えば、強度が高いほど、より小さい範囲を示すと取られ、例えば、ターゲットに近いほど、検出に関与する画素の数が多くなる。
【0133】
いくつかの実施形態では、システム４００は、ＲＯＩＣ４１１を含み、これは、いくつかの実施形態では、ＰＣＡ４５１、並びに任意選択で、検出回路４２２、ＧＴＣ４１８、及びＰＭＣ４４１の１つ以上の部分をホストする。
【0134】
図５は、本開示のいくつかの実施形態による、撮像及び検出の方法である。
【0135】
図６は、本開示のいくつかの実施形態による、撮像の簡略化された概略図を含む。
【0136】
図６は、検出器アレイのＦＯＶ内の物体６５６に到達する放射されたレーザパルス６５８と、生み出された画像６６０と、検出フレーム６６２とを図示し、両方とも、ＦＯＶの検出器アレイ測定データを使用して生み出される。
【0137】
いくつかの実施形態では、画像６６０は、（例えば、検出フレーム６６２の正の領域に対応するものとして）空間のどこにレーザスポット（例えば、したがって、ターゲット）が位置するかに関するコンテキストを提供する。
【0138】
任意選択的に、範囲情報は、検出フレーム６６２及び／又は画像６６０上に及び／又はそれとともに表示される。例えば、ステップ５１０及び／又はステップ５１２に関して説明されるように。
【0139】
いくつかの実施形態では、検出及び撮像フレームは、例えばビデオフィード、例えば複数の検出フレームを含む検出ビデオ、例えば複数の画像を含む撮像ビデオとして、経時的に表示される。
【0140】
ここで図５を参照すると、５００において、いくつかの実施形態では、レーザパルスの放射に関するタイミング情報が受け取られる。例えば、図６を参照すると、レーザパルス６５８の放射のタイミングが示されている。ここで、いくつかの実施形態では、光源システムは、検出システムから独立しており、例えば、トリガ信号が、光源システムから検出システムに送られる。いくつかの実施形態では、放射されるレーザ光は、狭いビームを有し、本明細書では「スポット」又は「レーザスポット」と呼ばれる。いくつかの実施形態では、物体６５６は、レーザパルス６５８の一部分を検出器アレイに向けて反射する。
【0141】
５０２において、いくつかの実施形態では、接続信号における電気的変動は、検出器アレイにおける反射レーザパルスの到着に関連付けられる。
【0142】
５０４において、いくつかの実施形態では、検出器のアレイを使用して光が検出される。ここで、複数の検出器は、複数の測定信号を生み出す。
【0143】
いくつかの実施形態では、検出される光は、周囲光である。いくつかの実施形態では、検出される光は、反射レーザ光パルスを含む。いくつかの実施形態では、検出される光は、反射された照明光を含む（例えば、システムが、パルスレーザ光源以外の照明源、例えばより広い範囲の光源、例えば赤外線及び／又は可視光を用いた照明を含む場合）。
【0144】
いくつかの実施形態では、ステップ５０２及び５０４は同時に行われる。
【0145】
５０５において、いくつかの実施形態では、物体６５６と検出器アレイとの間の範囲は、レーザパルス６５８の放射時間に対する電気的変動のタイミングを使用して決定される。
【0146】
５０６において、いくつかの実施形態では、測定信号は、例えば画素回路及び／又は検出器ごとに検出データを生み出すようにフィルタリングされ、検出データは、物体６５６からのレーザ光６５８反射を示す検出フレーム６６２を生み出すように処理される。
【0147】
例えば、図７を参照すると、複数の画素回路７１２に対して、関連する検出信号７５４が画素回路の検出チャネル７６８を通過し、その後、いくつかの実施形態では、１つ以上の画素回路７１２に対する検出データが、検出フレーム６６２を生み出すように処理される。
【0148】
５０８において、いくつかの実施形態では、測定信号が、（例えば、画素回路及び／又は検出器ごとに）画像データを生み出すように処理（例えば、累積及び／又は積分）され、画像データが、物体６５６の画像６６０を生み出すように処理される。
【0149】
例えば、図７を参照すると、複数の画素回路７１２に対して、関連する検出信号７５４が、画素回路の画像チャネル７６６を通過し、その後、いくつかの実施形態では、画素回路ごとに画像データが、画像６６０を生み出すように処理される。
【0150】
いくつかの実施形態では、ステップ５０６及び５０８は同時に行われ、例えば、測定信号は、例えば同じ要素によって撮像チャネル及び検出チャネルに向けられる（例えば、フロントエンド回路７２５は、図７の撮像チャネル７６６及び検出チャネル７６８の両方に信号を向ける）。
【0151】
５１０において、任意選択的に、いくつかの実施形態では、検出データが、タイミングデータと組み合わされる。例えば、いくつかの実施形態では、範囲情報は、検出データ（例えば、検出フレーム）とともに提供され、タイミングデータ（例えば、範囲情報）は、いくつかの実施形態では、検出フレームの個々の画素に関連付けられる。いくつかの実施形態では、範囲情報は、検出データとともに表示され、例えば、範囲情報は、検出フレームとともに表示され、例えば、検出フレームは、検出フレームの部分（例えば、画素）までの距離を示すように注釈が付けられる。
【0152】
５１２において、任意選択的に、いくつかの実施形態では、例えば、検出データと組み合わせること（例えば、ステップ５１０において説明したように）に加えて、又はその代わりに、タイミングデータが、画像データと組み合わされる。ここで、例えば、いくつかの実施形態では、タイミングデータ及び画像データは、一緒に提供され、例えば、タイミングデータの各部分は、１つ以上の画像の画素に関連付けられる。例えば、提供されたデータが、画像とともに範囲情報を表示するために使用される場合、例えば、画像は、画像の部分（例えば、画素）までの距離を示すように注釈が付けられる。
【0153】
いくつかの実施形態では、関連付けられたタイミングデータ及び画像データは、同じ期間に対するものである。しかしながら、いくつかの実施形態では、検出フレームレートは、撮像フレームレートよりも高い。ここで、いくつかの実施形態では、複数の検出期間に感知された複数の画素イベントは、画像データ（例えば、単一画像）に関連付けられる（例えば、任意選択的に検出データとともに提供及び／又は表示される）。
【0154】
図７は、本開示のいくつかの実施形態による、複数の画素回路７１２及び検出回路７２２を含むシステム７００の一部分の簡略化された概略図である。
【0155】
いくつかの実施形態では、各画素回路は、１つ以上の検出器（例えば、図２Ａの検出器２１０－１）から信号を受け取る。ここで、例解を容易にするために、図７では、単一の検出信号７５４が、画素回路７１２によって受け取られるものとして図示されている。ここで、いくつかの実施形態では、検出信号７５４は、レーザパルスによって影響を受けた検出器画素を示す光電流、並びに／若しくは赤外線及び／又は周囲光などの撮像源によって照射されている画素を示す光電流を含む。
【0156】
いくつかの実施形態では、画素回路７１２は、米国特許第９，２１５，３８６号又はＩＬ２６２３７２に詳述されるようなフロントエンド回路７２５を含み、これらの両方は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0157】
ここで、いくつかの実施形態では、フロントエンド回路７２５は、画素光電流を示すそれぞれの電気信号を生成する及び／又は得るように構成される。ここで、フロントエンド回路７２５は、いくつかの実施形態では、任意選択的に、直接注入（direct injection、ＤＩ）回路、バッファ直接注入（buffered direct injection、ＢＤＩ）回路、容量性トランスインピーダンス増幅（capacitive trans-impedance amplification、ＣＴＩＡ）回路、ソースフォロワ（source follower、ＳＦ）回路、及びこれらの組み合わせなどの任意の適切なタイプの光検出フロントエンド回路方式で構成される。
【0158】
ここで、いくつかの実施形態では、フロントエンド回路７２５は、検出信号７５４を受け取る。
【0159】
いくつかの実施形態では、検出信号７５４は、フロントエンド回路７２５から、例えば、信号を積分するアキュムレータ７２６と、その後に積分された信号をバッファリングするバッファ７２７とを含む画像チャネル７６６を通過した後、画像信号７５０として（例えば、画素回路７１１の他の撮像チャネル出力とともに）出力される。ここで、いくつかの実施形態では、アキュムレータ７２６は、信号を積分する。
【0160】
いくつかの実施形態では、検出信号７５４は、フロントエンド回路７２５から検出チャネル７６８を通過する。検出チャネル７６８は、いくつかの実施形態では、（例えば、最も典型的にはレーザパルスによって引き起こされる）光電流の急激な短い（例えば、１０μｓ未満にわたる、若しくは５μｓ未満、又は１μ未満、又はより低い、又はより高い、又は中間の持続時間、又は範囲にわたる）変化を検出するように構成された前処理ユニット７２８を含む。いくつかの実施形態では、前処理ユニット７２８は、他の高強度照明源のために構成される。いくつかの実施形態では、前処理ユニット７２８は、レーザ源の周波数に対応する所定の周波数帯域内（例えば、図４の光源４２３の周波数帯域に対応する周波数帯域）の信号を通過させるように構成されたバンドパスフィルタを含む。潜在的に、そのようなフィルタリングは、例えば、同じ周波数帯域に入る少量の雑音を除いて、前処理ユニット７２８によって渡される光電流の大部分が、選択された源（例えば、レーザ源）に由来することを確実にする。
【0161】
いくつかの実施形態では、検出チャネル７６８は、閾値を超える入力を受け取ると信号を出力するラッチ型コンパレータ７２９を含む。
【0162】
いくつかの実施形態では、検出回路７２２は、ＰＣＡ７５１への接続７１９を傍受し、いくつかの実施形態では、接続７１９は、ＰＣＡ７５１の複数の画素回路７１２への共有電気接続である。
【0163】
ここで、検出回路７２２は、電気接続電圧レベル及び／又は電気接続７１９を通過する電流を示す信号７７０を受け取り、画素イベントに関連付けられた電気的変動のタイミングを検出する。
【0164】
いくつかの実施形態では、接続７１９は、画素回路７１２の１つ以上の要素への電力消費のサージが、画素イベントのタイミングを記録及び／又は測定するために使用される、電源接続である。
【0165】
いくつかの実施形態では、接続７１９は、例えば複数の画素回路の同じ構成要素に供給される基準電圧又は電流基準である。例えば、いくつかの実施形態では、接続７１９は、ラッチ（図示せず）、例えば複数の画素回路に関連付けられた例えば複数のラッチ、例えば複数の画素回路の各画素回路に対して１つ（例えば、後述するように）、への電源を含む。例えば、追加的に又は代替的に、いくつかの実施形態では、接続７１９は、増幅器（いくつかの実施形態において、検出チャネル７６８が増幅器を含む場合には図示せず）、例えば複数の画素回路に関連付けられた例えば複数の増幅器、例えば複数の画素回路の各画素回路のための増幅器、への電源を含む。代替的に又は追加的に、いくつかの実施形態では、接続７１９は、前処理ユニット７２８、例えば複数の画素回路に関連付けられた例えば複数の前処理ユニット、例えば複数の画素回路の各画素回路のための前処理ユニット、への接続を含む。
【0166】
代替的又は追加的に、いくつかの実施形態では、接続７１９は、コンパレータ、例えばコンパレータ７３０に供給される基準（例えば、電圧基準）の接続を含む。代替的又は追加的に、いくつかの実施形態では、接続７１９は、複数の画素回路のための接地接続への接続を含む。いくつかの実施形態では、接続７１９は、複数の画素回路の１つ以上の要素への制御信号への接続を含む。
【0167】
例えば、例示的な実施形態では、（例えば、破線７７０ａによって図示されるように）検出回路７７２は、電源７１９（電源７１９は、いくつかの実施形態では、ドライバ、例えば、オンチップドライバである）の出力を、それが１つ以上の１つ以上の（例えば、各々の）ラッチ型コンパレータ７２９に供給される前に、遮断する。ここで、いくつかの実施形態では、例えば、ラッチ７３１の状態変化をもたらす画素イベント時に、１つ以上のラッチ７３１及び／又はラッチ型コンパレータ７２９への電源サージ（例えば、図示されていない電圧ドライバにおける）が、画素イベントの結果として生じる電流のサージ及び／又は電圧の低下を感知するために使用される。
【0168】
いくつかの実施形態では、画素イベント（例えば、ラッチ７３１の状態の変化）に直接関連付けられる電気的変動は、回路内の他の場所に電気的変動をもたらす。例えば、クロストーク（例えば、寄生、例えば寄生容量、に関連付けられる）が、追加的に回路に現れる変動をもたらす場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、ラッチ７３１の状態の変化及びラッチへの関連する電気的変動は、いくつかの実施形態では、別の接続において（例えば、コンパレータ７３０への接続において）測定可能な変動をもたらす。ここで、測定可能な変動は、いくつかの実施形態では、画素イベントのタイミングを決定するために、例えば検出器７２２によって検出される。
【0169】
いくつかの実施形態では、ラッチ７３１（例えば、各ラッチが単一の画素回路７１２に関係付けられた複数のラッチ７３１）及び／又はラッチ型コンパレータ７２９への電力消費におけるサージを感知することに代えて又は加えて、フロントエンド回路７２５の要素及び前処理ユニット７２８の要素への電源の１つ以上において電力消費サージが感知される。
【0170】
いくつかの実施形態では、コンパレータ７３０は、ラッチ７３１を含むラッチ型コンパレータ７２９である。ラッチ７３１は、いくつかの実施形態では、コンパレータ７３０から信号を受け取ると、状態を最初の第１のレベル（典型的には、論理「０」）から第２のレベル（典型的には、論理「１」）に変化させ、新しい状態をラッチし、例えば、信号７５４が画素イベントを含む場合、第２のレベルを出力する、双安定ラッチ７３１である。例えば、各々がＰＣＡ７５１の画素回路７１２に関連付けられた複数のラッチは、関連付けられた検出器が画素イベントを経験したか否かの（例えば、レーザ光によって影響を受けたか否かの）バイナリ表示を生み出す。ここで、いくつかの実施形態では、ＰＣＡ７５１は、複数のラッチ型コンパレータ出力７５８を出力し、いくつかの実施形態では、各々が１つ以上の検出信号に対応する。
【0171】
いくつかの実施形態では、ＰＣＡ７５１の各画素回路は、両方のチャネル７６６、７６８、を有し、例えば画像は、検出フレームに１対１の対応を有する。代替的に、いくつかの実施形態では、ＰＣＡ７５１の各画素回路よりも少ない数が検出チャネル７６８を有し、例えば、検出フレームは、画像よりも低い解像度を有する。
【0172】
図８は、本開示のいくつかの実施形態による、検出方法である。
【0173】
【0174】
８０２において、いくつかの実施形態では、検出回路は、レーザパルスの放射と同期される。例えば、レーザパルスの放射時（及び／又は放射前）に、光源ユニットは、信号（例えば、トリガ信号）を検出回路に送る。
【0175】
８０４において、いくつかの実施形態では、レーザパルスの放射時に（及び／又はそれと同期して）、検出チャネルの１つ以上の部分が、例えばトリガ信号（例えば図４のトリガ信号４１７、例えば図７のトリガ信号７１７）によって有効にされる。ここで、図７を参照すると、いくつかの実施形態では、前処理ユニット７２８及び／又はラッチ型コンパレータ７２９は、いくつかの実施形態では、例えば、通常は無効にされている同期信号７１７によって有効にされる。
【0176】
【0177】
レーザパルスの放射時に検出回路を有効にすることの潜在的な利点は、例えば、ノイズ及び／又は光反射に関連付けられた画素イベントの誤検出の潜在的な低減である。
【0178】
８０６において、任意選択的に、いくつかの実施形態では、画素イベント検出は、例えば、フレーム時間後に無効にされる。
【0179】
ここで、いくつかの実施形態では、検出は、例えば、複数のフレームについて、各フレームの開始時に有効にされ、各フレームの終了時に無効にされる。
【0180】
図９Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、検出回路９２２の簡略化された概略図である。
【0181】
いくつかの実施形態では、検出回路９２２は、電源信号９７０を受け取り、電源信号９７０は、いくつかの実施形態では、図１の電源信号１７０、及び／又は図４の電源信号４７０、及び／又は図７の電源信号７７０の１つ以上の特徴を含む。例えば、いくつかの実施形態では、電源信号９７０は、１つ以上の画素回路、例えば、画素回路のラッチ型コンパレータに電力を提供するドライバの出力である。
【0182】
ここで、いくつかの実施形態では、電源信号は、複数のラッチ型コンパレータのための電源への接続を含み、各ラッチ型コンパレータは、画素回路に関連付けられ、例えば、図７を参照すると、画素回路７１２のラッチ型コンパレータ７２９は、電源信号７７０を提供する（他の画素回路とともに）。
【0183】
いくつかの実施形態では、電源信号７７０は、基準電圧ＶＲＥＦ１と比較される。ここで、いくつかの実施形態では、比較は、コンパレータ９３３によって実行される。いくつかの実施形態では、電源信号９７０の電圧がＶＲＥＦを下回ると、信号が検出回路９２２から例えばＧＴＣ９１８（ＧＴＣ９１８は、いくつかの実施形態では、図１のＧＴＣ１１８及び／又は図１のＧＴＣ１１８の１つ以上の特徴を含む）に送られる（例えば、コンパレータ９３３が状態を変化させる）。
【0184】
図９Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、検出回路９２３の簡略化された概略図である。
【0185】
ここで、いくつかの実施形態では、検出回路９２３は、電源９１９及び画素回路アレイ（ＰＣＡ）９５１に接続される。
【0186】
いくつかの実施形態では、電源消費における電流サージは、例えば、電荷感知ユニット９３２を通る電源電流を（例えば、電圧ΔＶの変化として）測定すること、及び例えばコンパレータ９１６によって電圧変化入力と基準電圧ＶＲＥＦとを比較することによって識別される。ここで、いくつかの実施形態では、電流が、閾値（例えば、電荷検知ユニット９３２の特徴及び／又はＶＲＥＦの値として定義される閾値）を上回って上昇した場合、信号（例えば、コンパレータ９１６が状態を変化させる）が、検出回路９２３から（例えば、ＧＴＣ９１８に）発せられる。
【0187】
ここで、いくつかの実施形態では、電荷感知ユニット９３２は、１つ以上の抵抗器及び／又はコンデンサ及び／又は増幅器を含む。例えば、いくつかの実装形態では、電荷検知ユニット９３２は、ＰＣＡ９５１への電流供給信号９１９を、コンパレータ９１６における比較のための電圧に変換するための抵抗器を含む。
【0188】
図９Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、較正方法である。
【0189】
９００において、いくつかの実施形態では、光源に関するデータが受け取られる。例えば、受け取られたデータは、図３のステップ３００に関して説明されたような１つ以上の特徴を含む。
【0190】
９０２において、いくつかの実施形態では、複数のタイムスタンプが生み出され、各タイムスタンプは、光の検出に対応する。
【0191】
９０４において、いくつかの実施形態では、１つ以上の閾値（例えば、図９Ａ及び／又は図９ＢのＶＲＥＦ）が、放射されたレーザパルスに対して、検出回路が、最大でも、例えばフレーム時間の間に、単一の検出を提供するまで変更される。
【0192】
代替的又は追加的に、いくつかの実施形態では、１つ以上の閾値は、誤検出率を潜在的に低減することと、感度（例えば、検出を使用して見出す範囲の）を高めることとの間のトレードオフをバランスさせて、変更及び／又は選択される。
【0193】
ここで、いくつかの実施形態では、閾値は、画素イベントを経験する複数の画素に対応する特定の強度においてのみ検出のために設定される。
【0194】
図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、画像及び後処理回路１０３５の簡略化された概略ブロック図である。
【0195】
いくつかの実施形態では、撮像及び後処理ユニット（imaging, and post-processing unit、ＩＰＰＵ）１０３５は、ＲＯＩＣ、例えば、図１１のＲＯＩＣ１１１の外部にある。代替的に、いくつかの実施形態では、ＩＰＰＵ１０３５の少なくとも一部は、本開示の態様によるＲＯＩＣをホストする集積回路によってホストされる。
【0196】
【0197】
いくつかの実施形態では、ＩＰＰＵ１０３５は、撮像チャネル１０３６を含む。ここで、撮像チャネル１０３６は、複数の画像信号１０５０、例えば、各画素回路からの画像信号（例えば、図４の画像信号４５０、例えば、図７の画像信号７５０）を受け取る。いくつかの実施形態では、撮像チャネル１０３６は、画像信号１０５０を処理して画像（例えば、図６の画像６６０）を生み出す。ここで、いくつかの実施形態では、撮像チャネル１０３６は、複数の画像を含むビデオフレーム出力１０６０を生み出す。いくつかの実施形態では、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第９，２１５，３８６号の記載に従って、画像処理が実行される（例えば、撮像チャネル１０３６によって）。
【0198】
いくつかの実施形態では、ＩＰＰＵ１０３５は、複数のラッチ出力１０５８（例えば、図７の出力７５８に対応する）を受け取り、ラッチ出力１０５８を処理して検出フレーム（例えば、図６の検出フレーム６６２）を生み出す検出チャネル１０３７を含む。ここで、いくつかの実施形態では、検出チャネル１０３７は、複数の検出フレームからビデオ出力１０６２を生み出す。
【0199】
いくつかの実施形態では、検出チャネル処理は、読み出しマルチプレクサ１０３８及びフレームメーカ１０３９によって提供される。ここで、例えば、ラッチ出力１０５８は、読み出しマルチプレクサ１０３８の入力に結合される。読み出しマルチプレクサ１０３８は、いくつかの実施形態では、各ラッチのバイナリ論理レベルを（例えば、順に）フレームメーカ１０３９に供給し、フレームメーカ１０３９は、いくつかの実施形態では、検出フレーム（例えば、図６の検出フレーム６６２）を再構築する。
【0200】
いくつかの実施形態では、検出フレーム（例えば、図６の検出フレーム６６２）は、撮像チャネル１０３６による画像出力（例えば、図６の画像６６０）に対応する。ここで、例えば、値が論理「１」である検出フレームの画素又はクラスタは、レーザスポットによって影響を受けた画像内の場所に対応する。
【0201】
いくつかの実施形態では、距離計１０２０は、タイムスタンプ１０３４を（例えば、ＧＴＣ、例えば図１のＧＴＣ１２１、例えば図４のＧＴＣ４２１、例えば図７のＧＴＣ７２１から）、例えば各検出フレームに関連付けられたタイムスタンプ１０３４を受け取る。いくつかの実施形態では、距離計１０２０は、例えばタイムスタンプデータ１０３４に基づいて範囲を決定する。
【0202】
いくつかの実施形態では、範囲データは検出データと組み合わされる。例えば、ここで、いくつかの実施形態では、範囲データは、例えば表示のために、例えば一緒に提供される検出フレームと組み合わされる。例えば、いくつかの実施形態では、フレームメーカ１０３９は、タイムスタンプデータ１０３４を、アクティブ画素又はクラスタを識別する情報とともに中継する。例えば、ビデオドライバ１０４０に対して、アクティブ画素又はクラスタをそれらのそれぞれの範囲データとともにそれらの適切な空間コンテキストで示すビデオフレームを作成する。
【0203】
いくつかの実施形態では、ＩＰＰＵ１０３５は、表示のタイミングを制御するように構成されたコントローラ１０４１を含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１０４１は、新しい検出フレームの表示のための時間を定義し、それを撮像チャネル１０３６から出力される対応するビデオフレームの表示と同期させる。
【0204】
いくつかの実施形態では、コントローラ１０４１は、例えばフレームメーカ１０３９によって、タイムスタンプ１０３４が検出フレームとどのように組み合わされるかを決定する。
【0205】
例えば、いくつかの実施形態では、検出フレームは、各画素回路検出チャネルのための検出データ（例えば、各ラッチ、例えば、図７のラッチ７３１のレベルを表す検出データ）に対するプリアンブルとして動作するフレームヘッダを備える。いくつかの実施形態では、フレームヘッダは、フレームセットアップの一般的な情報、及び／又は複数若しくは単一のタイムスタンプデータ、又は対応する現在の検出フレーム期間においてＧＴＣによって画素イベントが登録されなかった場合の「タイムスタンプが見つからなかった」という指示を含む。
【0206】
いくつかの実施形態では、撮像チャネル１０３６による画像ビデオフレーム出力１０６０（例えば、複数の画像、例えば、図６の画像６６０を含む）及びビデオドライバ１０４０からの検出ビデオ出力１０６２（例えば、複数の検出フレームを含む）は、例えば、２つ以上のディスプレイ上に、例えば、２つの異なるビデオとして別々に表示される。代替的に又は追加的に、２つのビデオが組み合わされ、例えば、画像及び検出フレームが一緒に提供され、例えば、各画像が１つ以上の検出フレームに関連付けられて、例えば、物体がレーザスポットによって照らされた場所を画像ビデオ上に図示する（例えば、強調する）。
【0207】
図１１は、本開示のいくつかの実施形態による方法である。
【0208】
１１００において、いくつかの実施形態では、ターゲットに向かうレーザパルスの放射に関するタイミング情報が受け取られる（例えば、図５のステップ５００の１つ以上の特徴に従って）。
【0209】
１１０２において、いくつかの実施形態では、検出器アレイが、ターゲットを含むＦＯＶからの光を感知する。ここで、センサ信号は、各検出器について、ターゲットから反射された第１のレーザパルスを感知する検出器アレイの一部を示す検出データ（及び任意選択で画像データ）を生み出すように処理される。
【0210】
１１０４において、いくつかの実施形態では、関心領域（region of interest、ＲＯＩ）が、検出データから識別される。例えば、ＲＯＩは、画素イベントを経験した検出器アレイのサブ部分であり、いくつかの実施形態では、サブ部分は、検出器アレイの所定の領域である。例えば、ＲＯＩは、画素イベントを経験した画素を含む。
【0211】
１１０６において、いくつかの実施形態では、ＲＯＩの画素回路に対する検出感度が増加される。ここで、いくつかの実施形態では、画素イベントの検出感度が増加される。
【0212】
例えば、ＲＯＩの画素回路の検出チャネルの１つ以上の部分の時定数を減少させることによって。ここで、いくつかの実施形態では、時定数は、ＲＯＩの画素回路のフロントエンド回路（例えば、図７のフロントエンド回路７２５）及び／又は前処理ユニット（例えば、図７の前処理ユニット７２８）及び／又はラッチ型コンパレータ（例えば、図７のラッチ型コンパレータ７２９）のうちの１つ以上について低減される。ここで、例示的な実施形態では、時定数は、電流供給を増加させることによって、例えば、１つ以上のドライバによってＰＣＡに提供される電流基準値（本明細書では「バイアス」値とも呼ばれる）を変更することによって、低減される。ここで、例えば、電流基準値は、フロントエンド／前処理ユニットの電流消費を定義する。
【0213】
例えば、代替的又は追加的に、検出フレーム読み出し期間を低減するために検出において使用される画素アレイ回路の行及び／又は列の数を減少させることによって。フレーム持続時間の低減は、例えば、低減された空間分解能を犠牲にして、より正確なタイムスタンプ、例えば、より高精度の距離測定を潜在的に提供する。
【0214】
１１０８において、いくつかの実施形態では、いくつかの実施形態では、ターゲットに向かう第２のレーザパルスの放射に関するタイミング情報が受け取られ、ステップ１１０２が繰り返されて、ＲＯＩにおいてより高い検出感度を有する第２の（例えば、部分的な）検出フレームを生み出す。
【0215】
一般事項
本文書内で使用される場合、「約」という用語は、±２０％を指す。用語「備える（comprises）」、「備える（comprising）」、「含む（includes）」、「含む（including）」、「有する（having）」、及びそれらの活用形は、「含むが、これらに限定されない」ことを意味する。「からなる（consisting of）」という用語は、「含み、限定される（including and limited to）」ことを意味する。
本文書内で使用される場合、「約」という用語は、±２０％を指す。用語「備える（comprises）」、「備える（comprising）」、「含む（includes）」、「含む（including）」、「有する（having）」、及びそれらの活用形は、「含むが、これらに限定されない」ことを意味する。「からなる（consisting of）」という用語は、「含み、限定される（including and limited to）」ことを意味する。
【0216】
本明細書で使用される場合、単数形、例えば、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別段の指示をしない限り、複数形を含む。
【0217】
本出願内では、様々な定量化及び／又は表現は、範囲の使用を含み得る。範囲形式は、本開示の範囲に対する柔軟性のない制限として解釈されるべきではない。したがって、範囲を含む記載は、具体的に開示された全ての可能な部分範囲並びにその範囲内の個々の数値を有すると見なされるべきである。例えば、１～６などの範囲の記載は、１～３、１～４、１～５、２～４、２～６、３～６などの部分範囲、並びにその述べた範囲及び／又は部分範囲内の個々の数、例えば、１、２、３、４、５、及び６を具体的に開示しているとみなされるべきである。数値範囲が本文書内に示されるときはいつでも、示された範囲内の任意の引用された数字（分数又は整数）を含むことが意味される。
【0218】
（例えば、明確にするために）別個の実施形態の文脈で説明される特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことを理解されたい。（例えば、簡潔性のために）単一の実施形態の文脈で説明される、本開示の種々の特徴はまた、別個に、又は任意の好適な部分的組み合わせで提供されてもよく、若しくは任意の他の説明される実施形態での使用に好適である場合がある。様々な実施形態の文脈において説明される特徴は、実施形態がそれらの要素なしで動作不能でない限り、それらの実施形態の本質的な特徴とみなされるべきではない。
【0219】
本開示は、その特定の実施形態に関連して説明されてきたが、多くの代替形態、修正形態、及び変形形態が当業者には明白であることは明らかである。したがって、本出願は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び広い範囲内に入るそのような代替形態、修正形態及び変形形態の全てを包含することを意図している。
【0220】
本明細書で言及される全ての参考文献（例えば、刊行物、特許、特許出願）は、例えば、各個別の刊行物、特許、又は特許出願が参照により本明細書に組み込まれることが個別に示されているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願における任意の参考文献の引用又は特定は、そのような参考文献が本開示に対する先行技術として入手可能であることを容認するものとして解釈されるべきではない。加えて、任意の優先権書類及び／又は本出願に関連する書類（例えば、同時出願）は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0221】
セクションの見出しが本明細書で使用される場合、それらは必ずしも限定するものとして解釈されるべきではない。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10】
【図11】
【外国語明細書】