JP2020518791A - 飛行時間測定を行うための技法 - Google Patents

Abstract

いくつかの実施形態では、測定システムは、コマンド信号を受け取る第１のデジタル化時間及び警告信号を受け取る第２のデジタル化時間を決定するように構成される時間／デジタル変換器（ＴＤＣ）を含んでもよい。第１のデジタル化時間及び第２のデジタル化時間は、反復回数Ｎについて決定されてもよい。コマンド信号は、ある遅延時間だけ遅延されてもよく、遅延時間は、反復回数Ｎの各々について変えられてもよい。測定システムは、コマンド信号に基づいて逆バイアスモードからアクティブモードに切り替えるように構成される第１の動的フォトダイオード（ＤＰＤ）を含んでもよい。ＴＤＣは、反復回数Ｎの各々について第１のデジタル化時間と第２のデジタル化時間との間の差を計算してもよく、差は、遅延時間が変えられるにつれて変化してもよい。【選択図】 図１Ａ

Description

関連出願の相互参照

[0001]この出願は、２０１７年４月７日に出願された米国特許仮出願第１５／４８１，７８４号の優先権を主張するものであり、その内容は、参照により本明細書に全体として組み込まれる。

[0002]この開示は一般に、距離測定システム及び方法に関し、より詳しくは、飛行時間測定を行うための技法に関する。

[0003]典型的な飛行時間測定システムは、物体までの距離を決定するために感知デバイスの出力電流から導かれる時間測定結果を使用することもある。出力電流を使用することは、しかしながら、いくつかの課題をもたらすこともある。例えば、出力電流は、ある相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサに適合しないこともあり、測定システム内に高電圧を引き起こすこともある。その上、出力電流を使用することは、背景光に対する測定感度を減少させることもあり、大きい画素サイズを扱うときにノイズを導入することもある。加えて、そのようなシステムは、アナログ処理を利用することもあり、それはまた、システムにノイズを導入することもある。

[0004]前述のことを考慮すると、飛行時間測定の効率及び性能を改善するシステム及び方法の必要性があるということを理解することができる。

[0005]飛行時間測定を行うための技法が、開示される。いくつかの実施形態では、測定システムは、コマンド信号を受け取る第１のデジタル化時間及び警告信号を受け取る第２のデジタル化時間を決定するように構成されてもよい時間／デジタル変換器（ＴＤＣ）を含んでもよい。第１のデジタル化時間及び第２のデジタル化時間は、反復回数Ｎについて決定されてもよい。コマンド信号は、ある遅延時間だけ遅延されてもよい。遅延時間は、反復回数Ｎの各々について変えられてもよい。測定システムは、コマンド信号に基づいて逆バイアスモードからアクティブモードに切り替えるように構成されてもよい第１の動的フォトダイオード（ＤＰＤ）を含んでもよい。第１のＤＰＤは、アクティブモードにおいて光を受けるとき、出力電流を出力するようにさらに構成されてもよい。警告信号は、出力電流に基づいてもよい。ＴＤＣは、反復回数Ｎの各々について第１のデジタル化時間と第２のデジタル化時間との間の差を計算してもよい。差は、遅延時間が変えられるにつれて変化してもよい。

[0006]いくつかの実施形態では、測定システムは、第１のデジタル化時間と第２のデジタル化時間との間の差が最小化されるところの反復についての遅延時間を決定するように構成されてもよいコントローラをさらに含んでもよい。

[0007]いくつかの実施形態では、コントローラは、第１のデジタル化時間と第２のデジタル化時間との間の差が最小化されるところの反復についての遅延時間に基づいて測定値を決定してもよい。

[0008]いくつかの実施形態では、測定値は、距離測定値であってもよい。

[0009]いくつかの実施形態では、距離測定値は、Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２を計算することによって決定されてもよく、但しＬは、距離測定値であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、第１のデジタル化時間と第２のデジタル化時間との間の差が最小化されるための遅延時間であり、ｃは、光の速度である。

[0010]いくつかの実施形態では、コマンド信号は、第１のコマンド信号及び第２のコマンド信号を含む多重化信号であってもよく、第１のコマンド信号は、第１のＤＰＤに対応してもよく、第２のコマンド信号は、第２のＤＰＤに対応してもよい。

[0011]いくつかの実施形態では、コマンド信号は、逆多重化されてもよく、第１のコマンド信号は、第１のＤＰＤに送られてもよく、第２のコマンド信号は、第２のＤＰＤに送られてもよい。

[0012]いくつかの実施形態では、警告信号は、第１の警告信号及び第２の警告信号を含む多重化信号であってもよく、第１の警告信号は、第１のＤＰＤに対応してもよく、第２の警告信号は、第２のＤＰＤに対応してもよい。

[0013]いくつかの実施形態では、コマンド信号は、第１のＤＰＤを逆バイアスモードからアクティブモードに切り替えるために必要とされることもある駆動電圧を指定してもよい。

[0014]いくつかの実施形態では、コマンド信号は、第１のＤＰＤを逆バイアスモードからアクティブモードに切り替えるために必要とされることもある第１の駆動電圧及び第２のＤＰＤを第２の逆バイアスモードから第２のアクティブモードに切り替えるために必要とされることもある第２の駆動電圧を指定してもよい。

[0015]いくつかの実施形態では、測定システムは、プロセッサ及びプロセッサによって実行可能な命令を記憶するメモリを含んでもよい。命令は、光が光源によって放出されるときから、駆動電圧が動的フォトダイオード（ＤＰＤ）に印加されるときまでの時間であってもよい第１の時間を決定するステップを含んでもよい。駆動電圧は、ＤＰＤを順方向にバイアスしてもよい。命令は、駆動電圧がＤＰＤに印加されるときから、ＤＰＤが出力電流を出力するときまでの時間であってもよい第２の時間を決定するステップを含んでもよい。出力電流は、ＤＰＤが、順方向にバイアスされるとき、ＤＰＤによって感知される入射光を示してもよい。命令は、反復回数Ｎについて第１の時間を決定するステップ及び第２の時間を決定するステップを含んでもよい。Ｎは、１よりも大きくてもよい。第１の時間は、各反復について変えられてもよい。

命令は、決定された第２の時間のすべてのうちで最小であってもよい最小化された第２の時間を決定するステップ、最小化された第２の時間に対応する第１の時間を決定するステップ、及び最小化された第２の時間に対応してもよい第１の時間に基づいて距離を決定するステップを含んでもよい。

[0016]いくつかの実施形態では、測定値は、距離測定値であってもよい。

[0017]いくつかの実施形態では、距離測定値は、Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２を計算することによって決定されてもよく、但しＬは、距離測定値であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、最小化された第２の時間に対応する第１の時間であり、ｃは、光の速度である。

[0018]いくつかの実施形態では、第１の時間は、各反復において第１の時間を増加させることによって各反復について変えられてもよい。

[0019]いくつかの実施形態では、反復回数は、所定の数であってもよい。

[0020]いくつかの実施形態では、命令は、第１の方向において振動鏡を制御するように構成されてもよい第１の制御信号を決定するステップを含んでもよい。

[0021]いくつかの実施形態では、命令は、第２の方向においてステッパ鏡を制御するように構成されてもよい第２の制御信号を決定するステップを含んでもよい。

[0022]いくつかの実施形態では、第１の制御信号及び第２の制御信号は、振動鏡の動きをステッパ鏡と同期させるように構成されてもよい。

[0023]いくつかの実施形態では、第１の方向は、垂直方向であってもよく、第２の方向は、水平方向であってもよい。

[0024]いくつかの実施形態では、第１の方向は、水平方向であってもよく、第２の方向は、垂直方向であってもよい。

[0025]本開示は、添付の図面に示されるような本開示の特定の実施形態を参照してより詳細に今から述べられることになる。本開示は、特定の実施形態を参照して以下で述べられるが、本開示は、それらに限定されないことを理解すべきである。本明細書での教示を利用できる当業者は、追加の実装、変更、及び実施形態、並びに他の使用分野を認識することになり、それらは、本明細書で述べられるような本開示の範囲内であり、それらに関して、本開示は、著しく有用なこともある。

[0026]本開示のより完全な理解を容易にするために、添付の図面への言及が、今からなされ、それらの図面において類似の要素は、類似の数字を用いて参照される。これらの図面は、本開示を限定すると解釈すべきでなく、説明に役立つことだけを目的としている。

動的フォトダイオード（ＤＰＤ）性能のグラフを示す図である。 トリガ時間対遅延時間のグラフを示す図である。 トリガ時間対遅延時間の理論的曲線と測定された曲線との間の比較を示す図である。 単一のＤＰＤが含まれるところの、本開示の一実施形態による飛行時間システムを示す図である。 多数のＤＰＤが、含まれ、多重化／逆多重化動作が、使用されるところの、本開示の一実施形態による飛行時間システムを示す図である。 多数のＤＰＤが、含まれ、並列動作が、使用されるところの、本開示の一実施形態による飛行時間システムを示す図である。 本開示の一実施形態による飛行時間システムの実装形態の概観を示す図である。 本開示の一実施形態による光源についての例示的走査パターンを示す図である。 本開示の一実施形態による飛行時間システムの実装のためのシステムを示す図である。 本開示の一実施形態による飛行時間処理ステップの例示的流れ図を示す図である。

[0037]図１Ａは、本開示の一実施形態による動的フォトダイオード（ＤＰＤ）性能を代表するグラフを示す。特に、図１Ａは、本開示の一実施形態による、レーザなどの光源から放出される光、環境内の１つ又は複数の物体から反射する放出光によって引き起こされる反射光、及び環境内の１つ又は複数の物体から反射される光を感知するＤＰＤの応答の間の関係を示す。最初に、図１Ａのグラフ（ｉ）を参照すると、光源は、光源パルス（ａ）によって表されるように、放出光のパルスを配送してもよい。光源は、レーザ光源、又は光パルスを放出する能力がある任意の光源であってもよい。放出光のパルスは、環境内に放出され、環境内の１つ又は複数の物体と相互作用してもよい。放出光が、環境内の１つ又は複数の物体と相互作用した後、１つ又は複数の物体からの反射光が、放出されてもよい。グラフ（ｉｉ）を参照すると、反射光は、パルス（ｂ）によって反映されるように、１つ又は複数の物体から反射され、ＤＰＤの光感知領域に入射してもよい。パルス（ａ）からパルス（ｂ）までの時間の差は、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}であり、光が光源によって放出されるときの時間と光がＤＰＤの光感知領域に入射するときの時間との間の遅延を表す。

[0038]グラフ（ｉｉｉ）を参照すると、光源発光（グラフ（ｉ）、パルス（ａ））から反射光入射（グラフ（ｉｉ）、パルス（ｂ））を通り、その後のＤＰＤ性能が、示される。特に、反射光を感知するＤＰＤの駆動電圧Ｖ及び出力電流Ｉが、示される。駆動電圧Ｖは、ＤＰＤの陽極と陰極との間の電圧差であってもよい。出力電流Ｉは、ＤＰＤの陽極又は陰極のうちの１つから出力しているとして測定される電流であってもよい。最初は、Ｖ及びＩは両方とも、ゼロであってもよい。Ｖ及びＩのこの初期レベルは、ＤＰＤが、逆にバイアスされ、それに印加される駆動電圧Ｖを有さないこともあるからであってもよい。従って、この状態では、ＤＰＤは、入射光を感知しないこともあり、出力電流Ｉは、ゼロのこともある。グラフ（ｉｉｉ）によって示されるように、光が光源によって放出されるときから時間（ｔ）の後（例えば、グラフ（ｉ）のパルス（ａ）から時間（ｔ）の後）、駆動電圧Ｖは、グラフ（ｉｉｉ）上の点（ｃ）によって示されるように、高状態に入れられてもよい。高状態は、ＤＰＤを順方向にバイアスされた、アクティブモードに置く駆動電圧であってもよい。ＤＰＤは、その光感知領域に入射する光を今では感知することができる。ＤＰＤは、反射光がＤＰＤの光感知領域に入射するときの時間の前に（例えば、パルス（ｂ）の前に）、又は少なくともＤＰＤがＤＰＤの光感知領域に入射する反射光を検出する能力があるときの時間に（例えば、それがパルス（ｂ）における事象を検出する能力があるときの時間に）、アクティブモードに置かれてもよい。駆動電圧ＶがＤＰＤをアクティブモードに置くとき（例えば、点（ｃ））からトリガ時間（Ｔ_１）の後、ＤＰＤは、ＤＰＤによって感知される１つ又は複数の物体からの反射光の量を示す点（ｄ）における出力電流Ｉを出力してもよい。

[0039]ＤＰＤが、１つ又は複数の物体からの反射光を捕獲するために使用されるとき、図１Ａにおいて述べられるプロセスは、時間（ｔ）が各反復について変えられる状態で、何回も反復されてもよい。（ｔ）のこの変化は以て、光が光源によって放出されるとき（例えば、グラフ（ｉ）のパルス（ａ））から、グラフ（ｉｉｉ）上の点（ｃ）によって示されるように、ＤＰＤの電圧がアクティブ状態にあるときまでの遅延を変えることもある。トリガ時間Ｔ_１は、時間（ｔ）の各反復について記録されてもよい。反復回数を行った後、Ｔ_１が、最小化され、ＤＰＤが、なお順方向にバイアスされ、パルス（ｂ）における事象を感知することができるための時間（ｔ）は、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}に対応する。Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}が、決定され、さらなる計算において使用されてもよい。

[0040]例えば、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、次の方程式を使用して環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤとの間の距離Ｌを決定するために使用することができ、
Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２
但しＬは、環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤとの間の距離であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、上で述べられた通りであり、ｃは、光の速度である。図１Ａに示されるＤＰＤ性能は従って、距離Ｌを決定するためにトリガ時間Ｔ_１を使用する。これは、時間領域測定を提供するので、有利である。本開示の実施形態では、この計算は、アナログ増幅を使用しないシステムにおいて行われてもよく、アナログ／デジタル変換（ＡＤＣ）よりもむしろ時間／デジタル変換（ＴＤＣ）を使用してもよい。従って、計算におけるアナログプロセスに起因する付加ノイズがない又はその量が低減されることもあり、不整合及び背景光干渉の量が低減されることもある。ＴＤＣ制約はまた、他の変換技法に対するほど厳しくないこともある。

[0041]図１Ｂは、トリガ時間Ｔ_１対遅延時間Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}の理論的グラフを示す。図１Ｂによって示されるように、光が光源によって放出されるときの時間と光がＤＰＤに入射するときの時間との間の遅延が、時間（ｔ）まで増加するにつれて（例えば、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}が、増加するにつれて）、トリガ時間Ｔ_１は、最小値Ｔ_{１＿ｍｉｎ}まで減少することもある。Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}が、時間（ｔ）を過ぎて増加し続けるにつれて、しかしながら、トリガ時間Ｔ_１は、増加することもある。図１Ｂの重要性は、図１Ｂが、トリガ時間Ｔ_１が最小であるとき、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}が時間（ｔ）に等しいということを示していることである。従って、時間（ｔ）及びトリガ時間Ｔ_１は、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}を決定するために使用されてもよく、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、前に論じられたように、距離Ｌを決定するために使用することができる。

[0042]図１Ｃは、トリガ時間Ｔ_１対Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}の理論的曲線と測定された曲線との間の比較を示す。測定された曲線は、曲線（ｉ）と特定される。理論的曲線は、曲線（ｉｉ）と特定される。図１Ｃによって示されるように、測定された曲線及び理論的曲線は、互いに対応し、互いによく似ている。曲線の凹形の性質は、ＤＰＤに入射する弱い反射信号によって引き起こされることもある。弱い反射信号が、存在するとき、Ｔ_１は、自己トリガ時間に近くなることもあり、それは、反射信号が存在しないときのトリガ時間であり、それは、トリガ時間測定結果に対する上方境界を形成する。弱い反射信号は加えて、曲線（ｉ）と関連するノイズを説明することもある。

[0043]図２は、単一ＤＰＤが、含まれるところの、本開示の一実施形態による飛行時間システム２００を示す。システム２００は、コントローラ２０２を含む。コントローラ２０２は、１つ又は複数のマイクロコントローラ、プロセッサ、又はマイクロプロセッサによって形成されてもよい。コントローラ２０２は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気ディスクドライブ、光学ドライブ、プログラム可能な読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又は任意の他のメモリ及びメモリの組み合わせなどの、１つ又は複数のメモリデバイスを含んでもよい。１つ又は複数のマイクロコントローラ、プロセッサ、又はマイクロプロセッサは、アルゴリズム、命令、及び／又は本開示の様々なプロセスを行うためにメモリデバイスのうちの１つ若しくは複数に記憶されるプログラムを実装してもよい。コントローラ２０２は、様々な信号をシステム２００における構成要素から送り、受け取ってもよい。その上、図２（並びに図３及び図４）は、様々な構成要素を示すが、そのような構成要素の機能性は、そのような機能性を提供し、１つ又は複数のメモリデバイスに記憶される命令を実行する１つ又は複数のプロセッサにおいて具現化されてもよいことを理解すべきである。

[0044]図２に示されるように、コントローラ２０２は、コマンド信号ＣＭＤ１をパルス発生器２０４に送ってもよい。コマンド信号ＣＭＤ１は、どのようにして光がシステム２００における光源２０８によって放出されるべきかについての情報を指定してもよい。例えば、ＣＭＤ１は、光源２０８によって放出される光のパルス幅及び／又はパルス振幅を指定してもよい。ＣＭＤ１は、複数のパルス又は単一パルスについて光のパルス幅及び／又はパルス振幅を指定してもよい。

[0045]パルス発生器２０４は、ＣＭＤ１をコントローラ２０２から受け取ってもよく、光源２０８によって放出されるべき光パルスの種類を決定してもよい。例えば、パルス発生器２０４は、パルス幅及び／又はパルス振幅をＣＭＤ１から決定してもよい。この決定に基づいて、パルス発生器２０４は、光パルスパラメータをドライバ２０６に送ってもよい。ドライバ２０６は次いで、パルス２１０を出力するように光源２０８を駆動してもよい。パルス２１０が、出力されてもよく、環境内の１つ又は複数の物体に反射して入射光２１８を発生させてもよい。

[0046]光源２０８は、赤外（ＩＲ）光パルスを放出するレーザであってもよい。別法として、光源２０８は、ＩＲ光パルス以外の光を放出する光源デバイスであってもよい。例えば、光源２０８は、赤外波長範囲以外の光スペクトルの部分からの波長を特徴とする光パルスを放出するレーザデバイスであってもよい。光源２０８は、光の短いパルス、中間のパルス、及び長いパルスを発生させる能力がある光源であってもよい。光源２０８は、可視又は非可視光を放出してもよい。

[0047]ＣＭＤ１が、コントローラ２０２によってパルス発生器２０４に送られるそれと同じ時間又は実質的に同じ時間に、コマンド信号ＣＭＤ２が、コントローラ２０２からプログラム可能な遅延発生器２１２に送られてもよい。ＣＭＤ２は、いつ駆動電圧Ｖ（図１に関して上で言及された）がＤＰＤ２１６に提供されるべきかを指定してもよい。従って、ＣＭＤ２は、いつＤＰＤ２１６が、入射光２１８を感知するために、逆バイアスから順方向バイアスに変更され、アクティブモードに置かれるべきかを指定してもよい。ＣＭＤ２は加えて、ＤＰＤ２１６をアクティブモードに置くために、ＤＰＤ２１６に提供されるべき電圧量を指定してもよい。ＤＰＤ２１６は、米国特許仮出願第１５／４６１，６４５号及び第１４／６８９，２７６号（米国特許第９，４３１，５６６号）において述べられるような動的フォトダイオードであってもよく、それらは、本明細書に参照により各々明確に組み込まれる。

[0048]プログラム可能な遅延発生器２１２は、ＣＭＤ２を受け取り、ＣＭＤ２をセンサフロントエンド２１４に転送するのを遅延させるために、光が光源２０８から放出された後の時間（ｔ）の量を決定してもよい。プログラム可能な遅延発生器２１２は、遅延されたＣＭＤ２（例えば、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄ）をセンサフロントエンド２１４に出力してもよい。プログラム可能な遅延発生器２１２はまた、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄを時間／デジタル変換器（ＴＤＣ）２２０に出力してもよい。

[0049]センサフロントエンド２１４は、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄを受け取ってもよく、駆動電圧ＶをＤＰＤ２１６に提供してもよい。ＤＰＤ２１６は次いで、順方向にバイアスされ、アクティブモードに置かれてもよい。ＤＰＤ２１６は、図１Ａを参照して上で論じられたように、入射光２１８を感知し、電流Ｉを出力してもよい。電流Ｉは、センサフロントエンド２１４に出力されてもよい。センサフロントエンド２１４は、電流Ｉがセンサフロントエンド２１４に出力されたことを示すデジタル化警告信号をＴＤＣ２２０に送ってもよい。

[0050]ＴＤＣ２２０は、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄを受け取る時間を測定し、この時間を、駆動電圧Ｖが、ＤＰＤ２１６に提供され、ＤＰＤ２１６をアクティブモードに置くとき（すなわち、図１Ａの点（ｃ））の時間として扱ってもよい。ＴＤＣ２２０はまた、警告信号をセンサフロントエンド２１４から受け取る時間（すなわち、図１Ａの点（ｄ））を測定してもよい。ＴＤＣ２２０は、測定された時間のデジタル表現を記録してもよい。ＴＤＣ２２０は、これらの２つの測定された時間の間の差を計算することによってトリガ時間Ｔ_１を決定してもよい。この計算は、測定された時間のデジタル表現を利用してもよい。

[0051]プログラム可能な遅延発生器２１２は、ＣＭＤ２を遅延させるための時間（ｔ）の量を変え、反復回数について異なる時間（ｔ）をセンサフロントエンド２１４に提供してもよい。反復回数は、所定の数、又は可変的に計算された数であってもよい。各反復について、トリガ時間Ｔ_１は、ＴＤＣ２２０によって決定されてもよい。各トリガ時間Ｔ_１は、コントローラ２０２に出力され、コントローラ２０２によって記録されてもよい。コントローラ２０２は、ＤＰＤがなお順方向にバイアスされ、図１Ａでのパルス（ｂ）における事象を感知することができる状態で、トリガ時間Ｔ_１が最小化されるための時間（ｔ）を決定してもよい。Ｔ_１が最小化されるところのこの時間（ｔ）は、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}に等しい。Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は次いで、上で論じられた次の方程式を使用して環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤ２１６との間の距離Ｌを決定するためにコントローラ２０２によって使用されてもよく、
Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２
但しＬは、環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤ２１６との間の距離であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、上で述べられた通りであり、ｃは、光の速度である。

[0052]図３は、多数のＤＰＤが、含まれ、多重化／逆多重化が、利用されてもよいところの、本開示の一実施形態による飛行時間システム３００を示す。図２におけるのと同じ参照数字によって参照される要素は、図２に関して述べられる通りに機能する。

[0053]信号発生器３０２は、光源２０８を駆動し、ＤＰＤ２１６のうちの１つ又は複数を作動させるためのコマンドをコントローラ２０２から受け取ってもよい。信号発生器３０２は、コマンド信号ＣＭＤ１を発生させてもよい。例えば、ＣＭＤ１は、上で前に述べられた通りであってもよい。ＣＭＤ１は、パルス発生器２０４に送られてもよく、それは、光源２０８によって放出されるべき光パルスの種類を決定してもよい。この決定に基づいて、パルス発生器２０４は、光パルスパラメータをドライバ２０６に送ってもよく、ドライバ２０６は、前に述べられたように、パルス２１０を出力するように光源２０８を駆動してもよい。パルス２１０が、出力され、環境内の１つ又は複数の物体に反射して入射光２１８を発生させてもよい。

[0054]信号発生器３０２はまた、コマンド信号ＣＭＤ２を発生させてもよい。ＣＭＤ２は、Ｎ個のＤＰＤ２１６についてＮ個のコマンド信号を含む、複合コマンド信号であってもよく、但しＮは、１から利用されるＤＰＤ２１６と同数までに及ぶ。例えば、ＣＭＤ２は、Ｎ個のＤＰＤ２１６についてＮ個のコマンド信号を含む多重化信号であってもよい。ＣＭＤ２のＮコマンド信号の各々は、いつ駆動電圧Ｖが、Ｎ個のＤＰＤ２１６の各々に提供されるべきかを指定してもよい。ＣＭＤ２のＮコマンド信号の各々は、いつ各ＤＰＤ２１６が、入射光２１８を感知するために、逆バイアスから順方向バイアスに変更され、アクティブモードに置かれるべきであるかを指定してもよい。

[0055]ＣＭＤ１が、信号発生器３０２によってパルス発生器２０４に送られるそれと同じ時間又は実質的に同じ時間に、コマンド信号ＣＭＤ２が、信号発生器３０２からプログラム可能な遅延発生器２１２に送られてもよい。プログラム可能な遅延発生器２１２は、ＣＭＤ２を受け取り、ＣＭＤ２をセンサフロントエンド２１４に転送することを遅延させるために、光が光源２０８から放出された後の時間（ｔ）の量を決定してもよい。プログラム可能な遅延発生器２１２は、ＣＭＤ２を時間（ｔ）だけ遅延させ、遅延されたＣＭＤ２（例えば、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄ）をデマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）３０４に出力してもよい。プログラム可能な遅延発生器２１２はまた、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄを時間／デジタル変換器（ＴＤＣ）２２０に出力してもよい。

[0056]ＤＭＵＸ３０４は、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄを逆多重化してその中に含有されるＮコマンド信号の各々を抽出してもよい。Ｎコマンド信号の各々は次いで、それぞれのセンサフロントエンド２１４に送られてもよい。いくつかの実施形態では、コマンド信号は、システム３００におけるセンサフロントエンド２１４の各々に送られてもよい。いくつかの実施形態では、コマンド信号は、システム３００におけるセンサフロントエンド２１４の選択したものの各々だけに送られてもよい。

[0057]いったんコマンド信号が、センサフロントエンド２１４によって受け取られると、センサフロントエンド２１４は、駆動電圧ＶをそのそれぞれのＤＰＤ２１６に提供してもよい。駆動される各ＤＰＤ２１６は次いで、上で論じられたようにアクティブモードに置かれ、それぞれの電流Ｉをそのそれぞれのセンサフロントエンド２１４に出力してもよい。各センサフロントエンド２１４は、電流Ｉがそれぞれのセンサフロントエンド（複数可）２１４に出力されたことを示すデジタル化警告信号をＭＵＸ３０６に送ってもよい。ＭＵＸ３０６は次いで、受け取られた各警告信号を多重化し、多重化出力信号ＭＵＸ＿ＯＵＴをＴＤＣ２２０に出力してもよい。

[0058]ＴＤＣ２２０は、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄを受け取る時間を測定し、この時間を、駆動電圧Ｖが、各ＤＰＤ２１６に提供され、ＤＰＤ２１６を作動させるとき（例えば、図１Ａの点（ｃ））の時間として扱ってもよい。ＴＤＣ２２０はまた、ＭＵＸ＿ＯＵＴをＤＰＤ２１６から受け取る時間（例えば、図１Ａの点（ｄ））を測定してもよい。ＴＤＣ２２０は、測定された時間のデジタル表現を記録してもよい。ＴＤＣ２２０は、これらの２つの測定された時間の間の差を計算することによってトリガ時間Ｔ_１を決定してもよい。この計算は、測定された時間のデジタル表現を利用してもよい。

[0059]プログラム可能な遅延発生器２１２は、反復回数についてＣＭＤ２を遅延させるために時間（ｔ）の量を変えてもよい。反復回数は、所定の数、又は可変的に計算された数であってもよい。各反復について、同じ又は異なる数のＤＰＤ２１６が、駆動されてもよい。各反復について、決定されたトリガ時間Ｔ_１は、ＴＤＣ２２０によってアキュムレータ３０８に出力されてもよい。いったん反復トリガ時間Ｔ_１のすべてが、アキュムレータ３０８によって累積されると、それらは、強要（ｅｘａｃｔｉｏｎ）アルゴリズムプロセッサ３１０に送られてもよい。

[0060]強要アルゴリズムプロセッサ３１０は、駆動されるＤＰＤがなお順方向にバイアスされ、図１Ａに示されるパルス（ｂ）における事象を感知することができる状態で、トリガ時間Ｔ_１が最小化されるための時間（ｔ）を決定してもよい。この決定された時間（ｔ）は、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}に等しい。その後、決定されたＴ_{ｌｉｇｈｔ}は、コントローラ２０２に送られてもよく、コントローラ２０２は、上で論じられた次の方程式を使用して環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤ２１６との間の距離Ｌを決定してもよく、
Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２
但しＬは、環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤ２１６との間の距離であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、上で述べられた通りであり、ｃは、光の速度である。

[0061]ＴＣＤ２２０、アキュムレータ３０８及び強要アルゴリズムプロセッサ３１０による処理は、全デジタル環境におけるデジタル信号処理によって行われてもよい。これは、アナログ信号が、処理から排除され又は低減され、付加アナログノイズが従って、回避されてもよいので、有利である。加えて、電力消費が、低減されてもよい。また、全デジタル環境を準備することによって、アナログ回路よりもむしろ、デジタル回路が、利用されてもよく、従ってより小さいフットプリントを有するように及び／又はチップ上により小さい面積を取るように縮小することができる。

[0062]システム３００は、情景内のある点までの距離を測定するための効率的な方法を提供してもよい。多数のＤＰＤ２１６によって提供される、多数の画素を有することは、関心のある点が、距離測定のために選択できるということを提供してもよい。多重化及び逆多重化を準備することによって、回路のサイズ及び複雑さが低減されてもよい。加えて、自動焦点応用が、システム３００を使用して準備されてもよい。

[0063]コントローラ２０２は、通信プロトコル３１２を介して他のシステムと通信してもよい。例えば、コントローラ２０２は、光源２１０及びＤＰＤ２１６を駆動するためのコマンドを他のプロセッサから通信プロトコル３１２を介して受け取ってもよい。コントローラ２０２はまた、計算された距離Ｌなどのデータを１つ又は複数のシステムに通信プロトコル３１２を介して送ってもよい。通信プロトコル３１２は、集積回路間（Ｉ^２Ｃ）プロトコル、又は例えばシリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、若しくはＲＳ２３２などの、任意の他のタイプの通信プロトコルであってもよい。

[0064]１つ又は複数のデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）は、ＤＰＤ２１６をバイアスするために使用される電圧Ｖを発生させてもよい。別法として、ＤＡＣ機能性は、各センサフロントエンド２１４によって、又はコントローラ２０２によって提供されてもよい。別法として、ＤＡＣは、１つ又は複数のセンサフロントエンド２１４と通信してもよい。バンドギャップ基準プロセッサは、電圧計算における使用のために基準電圧をＤＡＣ（又はＤＡＣ機能性を提供する要素）に提供してもよい。バンドギャップ基準プロセッサはまた、基準電圧をＴＤＣ２２０に提供してもよい。別法として、ＴＤＣ２２０は、それに組み込まれたバンドギャップ基準プロセッサの基準電圧機能性を有してもよい。

[0065]図４は、多数のＤＰＤが、並列動作によって動作させられるところの、本開示の一実施形態による飛行時間システム４００を示す。図２及び図３におけるのと同じ参照番号よって参照される要素は、図２及び図３に関して述べられた通りに機能する。

[0066]前に論じられたように、信号発生器３０２は、光源２０８を駆動し、ＤＰＤ２１６のうちの１つ又は複数を作動させるためのコマンドをコントローラ２０２から受け取ってもよい。信号発生器３０２は、コマンド信号ＣＭＤ１を発生させてもよい。ＣＭＤ１は、パルス発生器２０４に送られてもよく、それは、光源２０８によって放出されるべき光パルスの種類を決定してもよい。この決定に基づいて、パルス発生器２０４は、光パルスパラメータをドライバ２０６に送ってもよい。上で述べられたように、ドライバ２０６は、パルス２１０を出力するように光源２０８を駆動してもよい。パルス２１０が、出力され、環境内の１つ又は複数の物体に反射して入射光２１８を発生させてもよい。

[0067]信号発生器３０２はまた、コマンド信号ＣＭＤ２を発生させてもよい。ＣＭＤ２は、どのようにしてシステム４００におけるＮ個のＤＰＤ２１６の各々が、機能すべきか（例えば、各ＤＰＤ２１６が駆動されるべき電圧及び／又は各ＤＰＤ２１６が駆動されるべき時間）を指定してもよく、但しＮは、１から利用されるＤＰＤ２１６と同数までに及ぶ。

[0068]ＣＭＤ１が、信号発生器３０２によってパルス発生器２０４に送られるそれと同じ時間又は実質的に同じ時間に、コマンド信号ＣＭＤ２が、信号発生器３０２からプログラム可能な遅延発生器２１２に送られてもよい。プログラム可能な遅延発生器２１２は、ＣＭＤ２を受け取り、ＣＭＤ２をセンサフロントエンド２１４に転送するのを遅延させるために、光が光源２０８から放出された後の時間（ｔ）の量を決定してもよい。プログラム可能な遅延発生器２１２は、ＣＭＤ２を時間（ｔ）だけ遅延させ、遅延されたＣＭＤ２（例えば、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄ）を時間／デジタル変換器（ＴＤＣ）４０４に出力してもよい。ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄはまた、各ＤＰＤ２１６について各センサフロントエンド２１４に出力されてもよい。

[0069]いったんＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄが、センサフロントエンド２１４によって受け取られると、センサフロントエンド２１４は、駆動電圧ＶをそのそれぞれのＤＰＤ２１６に提供してもよい。駆動される各ＤＰＤ２１６は、アクティブモードに置かれ、それぞれの電流Ｉをそのそれぞれのセンサフロントエンド２１４に出力してもよい。各センサフロントエンド２１４は、デジタル化警告信号をＴＤＣ４０４に送ってもよい。ＴＤＣ４０４は、ＣＭＤ２＿ｄｅｌａｙｅｄをプログラム可能な遅延発生器２１２から受け取る時間を測定し、この時間を、駆動電圧Ｖが、各ＤＰＤ２１６に提供され、ＤＰＤ２１６を作動させるときの時間（例えば、図１Ａの点（ｃ））として扱ってもよい。ＴＤＣ４０４はまた、各センサフロントエンド２１４から警告信号を受け取る時間（例えば、図１Ａの点（ｄ））を測定してもよい。ＴＤＣ４０４は、測定された時間のデジタル表現を記録してもよい。ＴＤＣ４０４は、これらの２つの測定された時間の間の差を計算することによってトリガ時間Ｔ_１を決定してもよい。この計算は、測定された時間のデジタル表現を利用してもよい。ＴＤＣ４０４は次いで、時間（ｔ）の反復回数の各々についてトリガ時間Ｔ_１を記録し、各反復についてのトリガ時間Ｔ_１をコントローラ２０２に出力してもよい。

[0070]プログラム可能な遅延発生器２１２は、反復回数の各々についてＣＭＤ２を遅延させるために時間（ｔ）の量を変えてもよい。上で論じられたように、反復回数は、所定の数、又は可変的に計算された数であってもよい。各反復について、同じ又は異なる数のＤＰＤ２１６が、駆動されてもよい。各反復について、トリガ時間Ｔ_１が、ＴＤＣ４０４によってコントローラ２０２に出力されてもよい。時間（ｔ）が変えられるところの反復回数を行った後、ＤＰＤがなお順方向にバイアスされ、図１Ａにおけるパルス（ｂ）によって表される事象を感知することができる状態で、Ｔ_１が最小化されるための時間（ｔ）が、コントローラ２０２によって決定されてもよい。この決定された時間（ｔ）は、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}に等しい。従って、決定されたＴ_{ｌｉｇｈｔ}は、コントローラ２０２に送られてもよく、コントローラ２０２は、上で論じられた次の方程式を使用して環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤ２１６との間の距離Ｌを決定してもよく、
Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２
但しＬは、環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤ２１６との間の距離であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、上で述べられた通りであり、ｃは、光の速度である。

[0071]ＤＡＣ及びバンドギャップ基準プロセッサ機能性は、図３に関して述べられたのと同じ又は同様の仕方で図４に含まれてもよい。

[0072]図５Ａは、本開示の一実施形態による飛行時間システムの実装の概観５００を示す。光源５０２は、光ビームを鏡５０４の方へ向けてもよい。１つ又は複数の光源５０２が、光を鏡５０４の方へ向けるために含まれてもよい。加えて、多数の鏡５０４が、含まれてもよい。鏡５０４は、１つ又は複数の微小機械システム（ＭＥＭＳ）マイクロミラーデバイスを含んでもよい。鏡５０４は、光ビームを物体５０６などの物体の方へ向け直してもよい。物体５０６は、任意の物体であってもよいが、しかし図５Ａでは車両として示されている。光ビームは、ある点において物体５０６に当たってもよく、光は次いで、センサモジュール５０８に向け直されてもよい。センサモジュール５０８は、ＤＰＤセンサ（ＤＰＤ２１６などの）、及び図２〜４に関して述べられるそれらなどの付随する要素を含んでもよい。センサモジュール５０８は、物体５０６上の点とセンサモジュール５０８との間の距離Ｌを決定してもよい。このプロセスは、物体５０６上の多数の点とセンサモジュール５０８との間の距離を決定するために多数回反復されてもよい。鏡５０４を含むことによって、逆光に対する耐性（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｉｍｍｕｎｉｔｙ）が、増加することもあり、それは、測定結果の精度の改善及び測定結果におけるノイズの減少をもたらすことができる。

[0073]図５Ｂは、光源５０２についての例示的走査パターン５０８である。例えば、光源５０２は、あるパターンの光を物体５０６上の多数の点に向けるように制御されてもよい。そのような場合、鏡５０４は、静止していてもよく、光源５０２は、光を多数の点に向けるように制御されてもよい。別法として、光源５０２は、静止していてもよく、鏡５０４は、光を多数の点に向け直すように制御されてもよい。別の実施形態では、光源５０２及び鏡５０４は両方とも、光を多数の点に向け直すように制御されてもよい。

[0074]図６は、本開示の一実施形態による飛行時間システムの実装のためのシステムを示す。特に、図６は、図５Ａに示される実装のための例となる制御システム６００を示す。制御システム６００は、センサアレイ６０８と鏡６１６及び６１８との間の同期を提供してもよい。鏡６１６及び６１８は、光源６１４からの光を物体６２４上のある点の方へ向けるための最小化視野を提供してもよい。最小化視野は、背景光を排除し、距離Ｌの測定値の改善をもたらすことができる。図５Ｂのアレイは、制御システム６００において使用されてもよい。

[0075]コントローラ６０２は、１つ又は複数のマイクロコントローラ、プロセッサ、又はマイクロプロセッサによって形成されてもよい。コントローラ６０２は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気ディスクドライブ、光学ドライブ、プログラム可能な読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又は任意の他のメモリ及びメモリの組み合わせなどの、１つ又は複数のメモリデバイスを含んでもよい。１つ又は複数のマイクロコントローラ、プロセッサ、又はマイクロプロセッサは、アルゴリズム、命令、及び／又は本開示の様々なプロセスを行うためにメモリデバイスのうちの１つ若しくは複数に記憶されるプログラムを実装してもよい。コントローラ６０２は、様々な信号をシステム６００における構成要素から送り、受け取ってもよい。図６は、様々な構成要素を示すが、そのような構成要素の機能性は、そのような機能性を提供し、１つ又は複数のメモリデバイスに記憶される命令を実行する１つ又は複数のプロセッサにおいて具現化されてもよいことを理解すべきである。

[0076]コントローラ６０２は、カウンタ６０４及び／又はルックアップテーブル６０６を含んでもよい。別法として、カウンタ６０４及び／又はルックアップテーブル６０６は、コントローラ６０２と通信する外部ユニットであってもよい。システム６００はまた、センサアレイ６０８を含んでもよい。センサアレイ６０８は、前に論じられたＤＰＤのうちの１つ又は複数を含んでもよい。

[0077]動作時には、ルックアップテーブル６０６は、センサアレイ６０８と通信してもよい。ルックアップテーブル６０６は、センサアレイ６０８内のＤＰＤの数に対応するエントリを有してもよい。ルックアップテーブル６０６は、センサアレイのどのＤＰＤ（複数可）がアクティブモードにあるべきかを示すコマンドをセンサアレイ６０８に送ってもよい。ルックアップテーブル６０６はまた、コマンドをパルス発生器６１０に送ってもよい。パルス発生器６１０は、コマンドをルックアップテーブル６０６から受け取ってもよく、光源６１４によって放出されるべき光パルスの種類を決定してもよい。例えば、パルス発生器６１０は、パルス幅及び／又はパルス振幅をコマンドから決定してもよい。この決定に基づいて、パルス発生器６１０は、光パルスパラメータをドライバ６１２に送ってもよい。ドライバ６１２は次いで、パルス６２２を出力するように光源６１４を駆動してもよい。

[0078]図２〜４に関して上で論じられた光源と同様に、光源６１４は、赤外（ＩＲ）光パルスを放出するレーザであってもよい。別法として、光源６１４は、ＩＲ光パルス以外の光を放出する光源デバイスであってもよい。例えば、光源６１４は、赤外波長範囲以外の光スペクトルの部分からの波長を特徴とする光パルスを放出するレーザデバイスであってもよい。光源６１４は、光の短いパルス、中間のパルス、及び長いパルスを発生させる能力がある光源であってもよい。光源６１４は、可視又は非可視光を放出してもよい。

[0079]パルス６２２が、出力されてもよく、ステッパ鏡６１６及び／又は振動鏡６１８に反射してもよい。ステッパ鏡及び振動鏡６１８は両方とも、光源６１４から放出される光を向け直すように位置を調整されてもよい。例えば、ステッパ鏡６１６は、水平方向、垂直方向、又は垂直方向及び水平方向の両方にその位置を調整されてもよい。同様に、振動鏡６１８は、垂直方向、水平方向、又は垂直方向及び水平方向の両方にその位置を調整されてもよい。鏡６１６及び６１８のうちの１つ又は両方は、パルス６２２を指定された走査パターンで物体６２４上に、又は物体６２４上の指定された場所の方へ向けるために、位置を調整されてもよい。物体６２４は、単一の物体であってもよい。別法として、物体６２４は、１つ又は複数の物体であってもよい。

[0080]コントローラ６０２は、制御信号を鏡６１６及び６１８のうちの１つ又は両方に送ってもよい。例えば、コントローラ６０２は、鏡の位置を調整し、以て光源６１４からの光を特定の角度（複数可）に向け直す制御信号をステッパ鏡６１６及び／又は振動鏡６１８に送ってもよい。光６２２は、物体６２４の方へ向けられ、その後反射されてもよい。反射光は、システム６００において光６２６として示され、センサアレイ６０８に入射する。

[0081]振動鏡６１８は、周波数信号をＰＬＬ６２０に出力してもよい。周波数信号は、例えば、２５ｋＨｚ信号であってもよく、振動鏡６１８が位置を調整される周波数を示してもよい。ＰＬＬ６２０は、周波数を検出する。ＰＬＬ６２０は、振動鏡６１８の示された周波数を追跡する信号を発生させてもよい。例えば、ＰＬＬ６２０は、振動鏡６１８の周波数を追跡する周波数インジケータ信号をコントローラ６０２に送ってもよい。コントローラ６０２は、周波数インジケータ信号を受け取ってもよく、ステッパ鏡６１６が振動鏡６１８の周波数に基づいて調整されるような制御信号をステッパ鏡６１６に送ってもよい。例えば、ステッパ鏡６１６は、振動鏡６１８に対してその動きが同期するように調整されてもよい。コントローラ６０２はまた、それが動作すべき新しい周波数、又はそれが動作している周波数への調整を示す制御信号を振動鏡６１８に送ってもよい。鏡６１６及び６１８の制御は、センサアレイ６０８と鏡６１６及び６１８の各々との間の同期を提供してもよい。その上、この制御は、物体６２４上の特定の位置及び走査パターンへの光パルス６２２の焦点調節を可能にしてもよく、反射光６２６が、センサアレイ６０８に入射するとき、小さい視野への鏡の調整を準備してもよい。これは、反射光６２６と関連する背景ノイズを排除することができる。

[0082]光６２６は、センサアレイ６０８の１つ又は複数のＤＰＤに入射してもよい。センサアレイ６０８は、画素読み出し信号をコントローラ６０２に出力してもよい。画素読み出し信号は、アクティブな各ＤＰＤに入射する反射光６２６の量を示してもよい。その上、画素読み出し信号は、Ｔ_１及びＴ_{ｌｉｇｈｔ}を決定するために使用されてもよい。カウンタ６０４は、Ｔ_１値の数を数えてもよく、その後いつ十分な数が記録されたかを決定してもよい。その後、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、図２〜４に関して上で論じられ、また図７に関して以下で論じられもするように、Ｔ_１に基づいてコントローラ６０２によって決定されてもよい。距離Ｌは、方程式、
Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２
を使用してコントローラ６０２によって決定することができ、但しＬは、環境内の１つ又は複数の物体とセンサアレイ６０８との間の距離であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、上で述べられた通りであり、ｃは、光の速度である。

[0083]図７は、本開示の一実施形態による飛行時間処理ステップの例示的流れ図７００を示す。流れ図７００に示されるステップは、図２〜４、図５Ａ及び図６に示されるシステムによって使用されてもよい。

[0084]ステップ７０２において示されるように、遅延時間（ｔ）が、決定される。時間（ｔ）は、光が、光源によって放出されるときから、駆動電圧Ｖが、ＤＰＤ２１６などのＤＰＤに印加されてＤＰＤをアクティブモードに置くときの時間までの時間である。時間（ｔ）の後、ＤＰＤは、環境内の１つ又は複数の物体から反射され、その光感知領域に入射する光を感知することができる。反射光は、光源によって放出された光によって引き起こされる。ステップ７０４において、トリガ時間（Ｔ_１）が、決定されてもよい。Ｔ_１は、駆動電圧Ｖが、ＤＰＤをアクティブモードに置くときから、ＤＰＤが、ＤＰＤによって感知される１つ又は複数の物体からの反射光の量を示す出力電流Ｉを提供するときまでの時間である。

[0085]ステップ７０２及び７０４は、上で論じられ、ステップ７０６によって示されるように、異なる回数反復されてもよい。ステップ７０２及び７０４は、一度反復されてもよく（例えば、ステップ７０２及び７０４を一度行う）、又は多数回反復されてもよい。多数の反復があるとき、ステップ７０２において決定される時間（ｔ）は、各反復において変えられてもよい。例えば、各時間（ｔ）は、各反復について増加され、減少され、又は同じに保持されてもよい。いったんステップ７０２及び７０４の必要とされる反復回数が、行われると、プロセス７００は、ステップ７０８へ進む。

[0086]ステップ７０８では、各反復のトリガ時間Ｔ_１が、ＤＰＤがなお順方向にバイアスされ、入射光を感知することができるための最低のＴ_１値を決定するために分析される。決定された時間は、値Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}に対応する。Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}が、従って決定される。

[0087]ステップ７１０では、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}が、上で論じられた次の方程式を使用して環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤとの間の距離Ｌを決定するために使用され、
Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２
但しＬは、環境内の１つ又は複数の物体とＤＰＤとの間の距離であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}は、上で述べられた通りであり、ｃは、光の速度である。

[0088]この時点において、上で述べられたような本開示による飛行時間測定は、入力データの処理及び出力データの生成をある程度伴ってもよいことに留意すべきである。この入力データ処理及び出力データ生成は、ハードウェア又はソフトウェアにおいて実装されてもよい。例えば、特定の電子的構成要素が、上で述べられたような本開示による飛行時間測定と関連する機能を実装するためのハードウェアコントローラ又は同様の若しくは関連する回路構成において用いられてもよい。別法として、命令に従って動作する１つ又は複数のプロセッサが、上で述べられたような本開示による飛行時間測定と関連する機能を実装してもよい。もしそのようなことが、事実であるならば、そのような命令が、１つ若しくは複数の非一時的プロセッサ可読記憶媒体（例えば、磁気ディスク若しくは他の記憶媒体）に記憶されてもよく、又は１つ若しくは複数の搬送波において具現化される１つ若しくは複数の信号を介して１つ若しくは複数のプロセッサに伝達されてもよいということは、本開示の範囲内である。

[0089]本開示は、本明細書で述べられる特定の実施形態によって範囲を限定されるべきでない。実は、本開示の他の様々な実施形態及び本開示への変更は、本明細書で述べられるそれらに加えて、前述の説明及び添付の図面から当業者には明らかであることになる。それ故に、そのような他の実施形態及び変更は、本開示の範囲内に入ることを意図している。さらに、本開示は、少なくとも１つの特定の目的のために少なくとも１つの特定の環境における少なくとも１つの特定の実装形態の文脈において本明細書で述べられているけれども、当業者は、その有用性が、それに限定されず、本開示が、任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実装されてもよいということを認識するであろう。それに応じて、以下で記載される特許請求の範囲は、本明細書で述べられるような本開示の全幅及び趣旨を考慮して解釈されるべきである。

Claims (20)

1. コマンド信号を受け取る第１のデジタル化時間及び警告信号を受け取る第２のデジタル化時間を決定するように構成される時間／デジタル変換器（ＴＤＣ）であって、前記第１のデジタル化時間及び前記第２のデジタル化時間が、反復回数Ｎについて決定され、前記コマンド信号が、ある遅延時間だけ遅延され、前記遅延時間が、前記反復回数Ｎの各々について変えられる、時間／デジタル変換器（ＴＤＣ）と、
   前記コマンド信号に基づいて逆バイアスモードからアクティブモードに切り替えるように構成される第１の動的フォトダイオード（ＤＰＤ）であって、前記第１のＤＰＤが、前記アクティブモードにおいて光を受けるとき、出力電流を出力するようにさらに構成され、前記警告信号が、前記出力電流に基づいている、第１の動的フォトダイオード（ＤＰＤ）とを備え、
   前記ＴＤＣが、前記反復回数Ｎの各々について前記第１のデジタル化時間と前記第２のデジタル化時間との間の差を計算し、前記差が、前記遅延時間が変えられるにつれて変化する、測定システム。
2. 前記測定システムが、前記第１のデジタル化時間と第２のデジタル化時間との間の前記差が最小化されるところの前記反復についての前記遅延時間を決定するように構成されるコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記コントローラが、前記第１のデジタル化時間と第２のデジタル化時間との間の前記差が最小化されるところの前記反復についての前記遅延時間に基づいて測定値を決定する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記測定値が、距離測定値である、請求項３に記載の測定システム。
5. 前記距離測定値が、Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２を計算することによって決定され、但しＬが、距離測定値であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}が、前記第１のデジタル化時間と第２のデジタル化時間との間の前記差が最小化されるための前記遅延時間であり、ｃが、光の速度である、請求項４に記載の測定システム。
6. 前記コマンド信号が、第１のコマンド信号及び第２のコマンド信号を含む多重化信号であり、前記第１のコマンド信号が、前記第１のＤＰＤに対応し、前記第２のコマンド信号が、第２のＤＰＤに対応する、請求項１に記載の測定システム。
7. 前記コマンド信号が、逆多重化され、前記第１のコマンド信号が、前記第１のＤＰＤに送られ、前記第２のコマンド信号が、前記第２のＤＰＤに送られる、請求項６に記載の測定システム。
8. 前記警告信号が、第１の警告信号及び第２の警告信号を含む多重化信号であり、前記第１の警告信号が、前記第１のＤＰＤに対応し、前記第２の警告信号が、前記第２のＤＰＤに対応する、請求項１に記載の測定システム。
9. 前記コマンド信号が、前記第１のＤＰＤを前記逆バイアスモードから前記アクティブモードに切り替えるために必要とされる駆動電圧を指定する、請求項１に記載の測定システム。
10. 前記コマンド信号が、前記第１のＤＰＤを前記逆バイアスモードから前記アクティブモードに切り替えるために必要とされる第１の駆動電圧及び第２のＤＰＤを第２の逆バイアスモードから第２のアクティブモードに切り替えるために必要とされる第２の駆動電圧を指定する、請求項１に記載の測定システム。
11. プロセッサと、
    前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶するメモリであって、前記命令が、
    光が光源によって放出されるときから、駆動電圧が動的フォトダイオード（ＤＰＤ）に印加されるときまでの時間である第１の時間を決定するステップであり、前記駆動電圧が、前記ＤＰＤを順方向にバイアスする、ステップと、
    前記駆動電圧が前記ＤＰＤに印加されるときから、前記ＤＰＤが出力電流を出力するときまでの時間である第２の時間を決定するステップであり、前記出力電流が、前記ＤＰＤが順方向にバイアスされるとき、前記ＤＰＤによって感知される入射光を示す、ステップと、
    反復回数Ｎについて前記第１の時間を決定するステップ及び前記第２の時間を決定するステップであり、Ｎが、１よりも大きく、前記第１の時間が、各反復について変えられる、ステップと、
    前記決定された第２の時間のすべてのうちで最小である最小化された第２の時間を決定するステップと、
    前記最小化された第２の時間に対応する前記第１の時間を決定するステップと、
    前記最小化された第２の時間に対応する前記第１の時間に基づいて距離を決定するステップと、を含むメモリと、
    を備える、測定システム。
12. 前記測定値が、距離測定値である、請求項１１に記載の測定システム。
13. 前記距離測定値が、Ｌ＝（Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}＊ｃ）／２を計算することによって決定され、但しＬが、距離測定値であり、Ｔ_{ｌｉｇｈｔ}が、前記最小化された第２の時間に対応する前記第１の時間であり、ｃが、光の速度である、請求項１２に記載の測定システム。
14. 前記第１の時間が、各反復において前記第１の時間を増加させることによって各反復について変えられる、請求項１１に記載の測定システム。
15. 前記反復回数が、所定の数である、請求項１１に記載の測定システム。
16. 前記命令が、振動鏡を第１の方向において制御するように構成される第１の制御信号を決定するステップをさらに含む、請求項１１に記載の測定システム。
17. 前記命令が、ステッパ鏡を第２の方向において制御するように構成される第２の制御信号を決定するステップをさらに含む、請求項１６に記載の測定システム。
18. 前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号が、前記振動鏡の動きを前記ステッパ鏡と同期させるように構成される、請求項１７に記載の測定システム。
19. 前記第１の方向が、垂直方向であり、前記第２の方向が、水平方向である、請求項１７に記載の測定システム。
20. 前記第１の方向が、水平方向であり、前記第２の方向が、垂直方向である、請求項１７に記載の測定システム。

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