JP2021128165A - 撮像デバイスの画素システム、画素、および方法 - Google Patents

撮像デバイスの画素システム、画素、および方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2021128165A
JP2021128165A JP2021021511A JP2021021511A JP2021128165A JP 2021128165 A JP2021128165 A JP 2021128165A JP 2021021511 A JP2021021511 A JP 2021021511A JP 2021021511 A JP2021021511 A JP 2021021511A JP 2021128165 A JP2021128165 A JP 2021128165A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tof
voltage
trigger
pulse
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021021511A
Other languages
English (en)
Inventor
リオビ ジョン
Liobe John
リオビ ジョン
ジュ ルイ
Rui Zhu
ジュ ルイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sensors Unlimited Inc
Original Assignee
Sensors Unlimited Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sensors Unlimited Inc filed Critical Sensors Unlimited Inc
Publication of JP2021128165A publication Critical patent/JP2021128165A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S17/14—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein a voltage or current pulse is initiated and terminated in accordance with the pulse transmission and echo reception respectively, e.g. using counters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
    • G01S7/4873—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection by deriving and controlling a threshold value
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

【課題】改善された画素の検出及び画素システムを提供する。【解決手段】撮像デバイスの画素システム２００は、１つ以上の閾値電圧においてパルスを検出するように構成されたパルストリガアセンブリ２０３を含む１つ以上の画素２０１と、１つ以上の画素の一部を形成し、及び／または１つ以上の画素に接続されたタイマシステム２０５と、を含む。タイマシステムは、１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、２０７ｂを含む。パルストリガアセンブリは、１つ以上の閾値においてパルスを検出したことに応答して、１つ以上のトリガスイッチを作動する。画素システムは、パッシブ撮像及び非同期レーザパルス検出のいずれか又は両方を同時に実行する間、タイマシステムからの出力に基づいてタイムオブフライト（ＴＯＦ）を判定するよう、１つ以上の画素及び／またはタイマシステムに動作可能に接続されたＴＯＦモジュール２０９を含む。【選択図】図２

Description

本開示は、画素に関し、特に、画素の検出及び画素システムに関する。
特定の画素設計は、パッシブ照明だけでなく、アクティブ照明、例えば、レーザパルスを検出するために行われることがある。従来の設計は、パルスが発生したことのみを検出することができるが、タイムオブフライトを適切に検出することができず、したがって、距離を正確に測定することができない。
そのような従来の方法及びシステムは概して、それらの意図した目的のために満足であると考えられてきた。しかしながら、改善された画素の検出及び画素システムに対する本分野における必要性がなおも存在する。本開示は、この必要性に対する解決策を提供する。
本開示の少なくとも１つの態様に従って、撮像デバイス用の画素システムは、１つ以上の閾値電圧においてパルスを検出するように構成されたパルストリガアセンブリを含む１つ以上の画素と、１つ以上の画素の一部を形成し、及び／または１つ以上の画素に接続されたタイマシステムと、を含んでもよく、タイマシステムは、１つ以上のトリガスイッチを含む。パルストリガアセンブリは、１つ以上の閾値においてパルスを検出したことに応答して、１つ以上のトリガスイッチを作動するように構成されてもよい。画素システムは、タイマシステムからの出力に基づいてタイムオブフライト（ＴＯＦ）を判定するよう、１つ以上の画素及び／またはタイマシステムに動作可能に接続されたＴＯＦモジュールを含んでもよい。
タイマシステムは、経時的に変化する少なくとも１つの電圧ランプの電圧値に基づいて、ＴＯＦモジュールが信号のＴＯＦを判定することを可能にするように構成された少なくとも１つの電圧ランプを含んでもよい。タイマシステムは、１つ以上のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含んでもよく、１つ以上のＡＤＣは、１つ以上のトリガスイッチがパルスによって作動されるとき、少なくとも１つの電圧ランプから電圧値を受信するように構成されている。
１つ以上の画素は、少なくとも１つの電圧ランプに接続された電圧バッファ、１つ以上のＡＤＣの各々に接続された列バッファ、及び列バッファに接続されたランプキャパシタを含んでもよい。１つ以上のトリガスイッチは、各々の列バッファと少なくとも１つの電圧ランプに接続された電圧バッファとの間に配列されてもよい。
パルストリガアセンブリは、ダイオード、それから電圧を受信するようダイオードに接続された増幅器、増幅器に接続された１つ以上のハイパスフィルタ、１つ以上の閾値電圧の各々に対する比較器、及びそれぞれの比較器を１つ以上のトリガスイッチのそれぞれのトリガスイッチに接続する電圧閾値トリガラインを含んでもよい。パルストリガアセンブリは、１つ以上のトリガスイッチが動作することを選択的に可能にするように構成された１つ以上のＴＯＦモードスイッチを含んでもよい。
１つ以上のトリガスイッチは、第１の比較器及び第２の比較器にそれぞれ接続され、パルスの第１の閾値電圧及びパルスの第２の閾値電圧のそれぞれにおいて作動されるように構成された第１のトリガスイッチ及び第２のトリガスイッチを含んでもよい。１つ以上のＴＯＦモードスイッチは、第１のＴＯＦスイッチ及び第２のＴＯＦスイッチを含んでもよい。第１のＴＯＦモードでは、第１のＴＯＦスイッチは、第１のトリガスイッチを作動することができるように作動されてもよい。第２のＴＯＦモードでは、第２のＴＯＦスイッチは、第２のトリガスイッチを作動することができるように作動されてもよい。
パルストリガアセンブリは、非同期レーザパルス検出（ＡＬＰＤ）モードスイッチを介して第１の閾値トリガ電圧ラインに選択的に接続されたＡＬＰＤシステムを含んでもよい。ＡＬＰＤシステムは、第１の比較器と第１のＴＯＦモードスイッチとの間に接続されてもよい。第１のＴＯＦモードスイッチは、第１の比較器と第１のトリガスイッチとの間にあってもよい。第２のＴＯＦモードスイッチは、増幅器と第２の比較器との間に接続されてもよい。
画素は、ダイオードに接続されたパッシブ撮像システムを含んでもよい。パッシブ撮像システムは、パッシブ撮像信号がパッシブ撮像モードにおいてダイオードから１つ以上のＡＤＣのうちの少なくとも１つに出力されることを可能にするように構成された少なくとも１つのパッシブ撮像モードスイッチを含む。画素は、パッシブ撮像モードを、第２のＴＯＦモードではなく第１のＴＯＦモードにより作動することができるように構成されてもよく、ＡＬＰＤモードをパッシブ撮像モードにより作動することができる。
１つ以上の画素は、ＴＯＦモジュールが１つ以上の誤りを低減または除去することを可能にする複数閾値読み出しを第１のＴＯＦモード及び第２のＴＯＦモードがもたらすよう共に作動可能であるように構成される。特定の実施形態では、１つ以上のハイパスフィルタは、各々の比較器に動作可能に接続された単一のハイパスフィルタを含んでもよい。電圧ランプは、電圧バッファの前方で、ランプスイッチによってパッシブ撮像ラインに接続されてもよい。
本開示の少なくとも１つの態様に従って、画素は、本明細書で開示される（例えば、上記説明されたような）画素のいずれかの適切な実施形態を含んでもよい。例えば、画素は、１つ以上の閾値電圧においてパルスを検出するように構成されたパルストリガアセンブリと、パルストリガアセンブリに接続されたタイマシステムと、を含み、タイマシステムは、１つ以上のトリガスイッチを含む。パルストリガアセンブリは、１つ以上の閾値においてパルスを検出したことに応答して、１つ以上のトリガスイッチを作動するように構成されてもよい。タイマシステムは、少なくとも１つの電圧ランプに接続するように構成された電圧バッファと、１つ以上のそれぞれのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）に接続するように構成された１つ以上の列バッファであって、１つ以上のトリガスイッチは、各々の列バッファと電圧バッファとの間に配置される、１つ以上の列バッファと、電圧ランプから電圧を受信するための各々の列バッファに接続された１つ以上のランプキャパシタと、を含んでもよい。パルストリガアセンブリは、ダイオードと、そこから電圧を受信するようダイオードに接続された増幅器と、増幅器に接続された１つ以上のハイパスフィルタと、１つ以上の閾値電圧の各々に対する比較器と、それぞれの比較器を１つ以上のトリガスイッチのそれぞれのトリガスイッチに接続する電圧閾値トリガラインと、１つ以上のトリガスイッチが動作することを選択的に可能にするように構成された１つ以上のＴＯＦモードスイッチと、を含んでもよい。１つ以上のトリガスイッチは、第１の比較器及び第２の比較器にそれぞれ接続され、パルスの第１の閾値電圧及びパルスの第２の閾値電圧のそれぞれにおいて作動されるように構成された第１のトリガスイッチ及び第２のトリガスイッチを含んでもよい。
本開示の少なくとも１つの態様に従って、方法は、パルスを受信する単一の時間値を判定するよう、２つ以上の閾値電圧においてパルスが画素において受信されたことを最初に判定することによって、出力信号のタイムオブフライト（ＴＯＦ）を判定することを含んでもよい。方法は次いで、電圧差を判定するよう、パルスを受信する単一の時間値において初期電圧をランプ電圧と比較するために、電圧ランプを使用することと、次いで、相関データに基づいて、電圧差をＴＯＦと関連付けることと、を含んでもよい。方法は更に、ＴＯＦの複数閾値モードの動作と異なるモードの動作との間で選択することを含んでもよい。方法は、いずれかの他の適切な方法（複数可）及び／またはそれらの部分（複数可）を含んでもよい。
主題の開示のシステム及び方法のそれらの特徴及び他の特徴は、図面と併用して好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、当業者にとって容易に明らかになるであろう。
主題の開示が関連する当業者が過度な実験なしに、主題の開示のデバイス及び方法をどのように行い、及びどのように使用するかを容易に理解するように、それらの好ましい実施形態が特定の図面を参照して本明細書で詳細に説明される。
本開示に従った、撮像システムの実施形態の概略図である。 本開示に従った、システムの実施形態の概略図である。 同時に有効にされるパッシブ撮像モード及び非同期レーザパルス検出（ＡＬＰＤ）モードにより示される、図２の実施形態の概略図である。 同時に有効にされる第１のタイムオブフライト（ＴＯＦ）モード及びパッシブ撮像モードにより示される、図２の実施形態の概略図である。 同時に有効にされる第１のＴＯＦモード及び第２のＴＯＦモードにより示される、図２の実施形態の概略図であり、パッシブ撮像モード及びＡＬＰＤモードが無効にされる。 本開示に従った、システムの実施形態の概略図である。 有効にされるパッシブ撮像モード及びＡＬＰＤモードにより示される、図４の実施形態の概略図であり、ＴＯＦモードが無効にされる。 有効にされるパッシブ撮像モードにより示される、図４の実施形態の概略図である。 有効にされる第１のＴＯＦモード、第２のＴＯＦモード、及びＡＬＰＤモードにより示される、図４の実施形態の概略図であり、パッシブ撮像モードが無効にされる。 単一閾値ＴＯＦ測定を示す概略図である。 単一閾値ＴＯＦ測定と複数閾値（例えば、２回）ＴＯＦ測定との間の差を示す一連の図である。
ここで、図面への参照が行われ、図面では、同一の参照符号は、主題の開示の類似の構造的特徴または態様を識別する。限定ではなく、説明及び例示の目的のために、開示に従ったシステムの実施形態の例示的な図が図１に示され、参照符号１００によって全体的に指定される。本開示の他の実施形態及び／または態様が図２〜７に示される。本明細書で説明される特定の実施形態は、正確なタイムオブフライト（ＴＯＦ）測定（例えば、レーザパルスに対する）をもたらすため、パルス検出、パッシブ撮像をもたらすため、及び／またはいずれかの他の適切な使用のために使用されてもよい。
図１を参照して、システム１００の実施形態は、ターゲット１０３にレーザパルス１０４を出力するよう（例えば、空中を通じて）、１つ以上の光学系１０３に接続された１つ以上のレーザ光源１０１（例えば、ガウス形状パルスをもたらす）を含んでもよく、ターゲット１０３は、特定の反射率及びレーザ光源１０１からの距離を有する。システム１００は、反射されたレーザパルス１０６を受信するための１つ以上の光学系１０７に接続された撮像デバイス１０５を含んでもよい。特定の実施形態では、システム１００は、いずれかの適切な距離において、及びいずれかの適切な解像度においてターゲットと動作するように構成されてもよい。
本開示の少なくとも１つの態様に従って、図２及び４を参照して、撮像デバイス（例えば、撮像デバイス１０５）に対する画素システム２００、４００は、１つ以上の閾値電圧（例えば、Ｖth1及び／またはＶth2）においてパルスを検出するように構成されたパルストリガアセンブリ２０３、４０３を含む１つ以上の画素２０１、４０１を含んでもよい。画素システム２００、４００は、１つ以上の画素２０１、４０１の一部を形成し、及び／または１つ以上の画素２０１、４０１に接続されたタイマシステム２０５、４０５を含んでもよい。タイマシステム２０５、４０５は、１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、２０７ｂ、４０７ａ、４０７ｂを含んでもよい。パルストリガアセンブリ２０３、４０３は、１つ以上の閾値においてパルスを検出したことに応答して、１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、ｂ、４０７ａ、ｂを作動するように構成されてもよい。
画素システム１００は、タイマシステム２０５、４０５からの出力に基づいてタイムオブフライト（ＴＯＦ）を判定するよう、１つ以上の画素２０３、４０３及び／またはタイマシステム２０５、４０５に動作可能に接続されたＴＯＦモジュール２０９、４０９を含んでもよい。ＴＯＦモジュール２０９、４０９は、任意の適切な機能（例えば、本明細書で開示されるような）を実行するように構成された任意の適切なコンピュータハードウェア及び／またはソフトウェアを含んでもよい。
タイマシステム２０５、４０５は、経時的に変化する少なくとも１つの電圧ランプ２１１の電圧値に基づいて、ＴＯＦモジュール２０９が信号のＴＯＦを判定することを可能にするように構成された少なくとも１つの電圧ランプ２１１、４１１を含んでもよい。タイマシステム２０５、４０５は、１つ以上のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２１３ａ、２１３ｂ、４１３ａ、４１３ｂを含んでもよい。１つ以上のＡＤＣ２１３ａ、ｂ、４１３ａ、ｂは、１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、ｂ、４０７ａ、ｂがパルスによって作動されるとき、少なくとも１つの電圧ランプ２１１から電圧値を受信するように構成されてもよい。
例えば、特定の実施形態では、１つ以上の画素２０３、４０３は、少なくとも１つの電圧ランプ２１１、４１１に接続された電圧バッファ２１５、４１５、１つ以上のＡＤＣ２１３ａ、ｂ、４１３ａ、ｂの各々に接続された列バッファ２１７ａ、２１７ｂ、４１７ａ、４１７ｂ、及び列バッファ２１７ａ、ｂ、４１７ａ、４１７ｂに接続されたランプキャパシタ２１９ａ、２１９ｂ、４１９ａ、４１９ｂを含んでもよい。このことに関して、１つ以上のＡＤＣ２１３ａ、ｂ、４１３ａ、４１３ｂは、各々のランプキャパシタ２１９ａ、ｂ、４１９ａ、ｂ上の電圧を読み出すことができ、ＴＯＦモジュール２０９、４０９にランプ電圧を提供することができる。これは、経過した時間量を示す、１つ以上の電圧ランプ２１１、４１１の開始電圧とランプキャパシタ２１９ａ、ｂ、４１９ａ、ｂの電圧との間の電圧の差に応じて、ＴＯＦモジュール２０９、４０９がＴＯＦを判定することを可能にする。特定の実施形態では、専用のクロック機構が必要とされない。特定の実施形態では、システム２００、４００は、複数の画素２０３、４０３を含んでもよく、例えば、画素２０３、４０３の全てに共通する単一の電圧ランプ２１１及び／またはＡＤＣ（もしくは、ＡＤＣのグループ）を利用してもよい。
１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、ｂ、４０７ａ、ｂは、例えば、各々の列バッファ２１７ａ、ｂ、４１７ａ、ｂと少なくとも１つの電圧ランプ２１１、４１１に接続された電圧バッファ２１５、４１５との間に配置されてもよい。いずれかの他の適切な位置が本明細書で考えられる。
パルストリガアセンブリ２０３、４０３は、それから電圧を受信する、ダイオード２１９、４１９及びダイオード２１９、４１９に接続された増幅器２２１、４２１を含んでもよい。ダイオード２１９、４１９は、当業者によって認識されるように、カソード電圧によりバイアスされてもよい。パルストリガアセンブリ２０３、４０３は、増幅器２２１、４２１に接続された１つ以上のハイパスフィルタ２２３ａ、２２３ｂ、４２３、１つ以上の閾値電圧の各々に対する比較器２２５ａ、２２５ｂ、４２５ａ、４２５ｂ、及びそれぞれの比較器２２５ａ、ｂ、４２５ａ、ｂを１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、ｂ、４０７ａ、ｂのそれぞれのトリガスイッチ２０７ａ、ｂ、４０７ａ、ｂに接続する電圧閾値トリガライン２２７ａ、２２７ｂ、４２７ａ、４２７ｂを含んでもよい。図２に示されるように、ハイパスフィルタ２２３ａ、ｂは、比較器２２５ａ、ｂとの共通構成要素であってもよい。特定の実施形態では、例えば、図４に示されるように、ハイパスフィルタ４２３は、比較器４２５ａ、ｂとは別個であってもよい。構成要素のいずれかの適切な描写が本明細書で考えられる。１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、ｂは、例えば、そのゲートに印加される制御電圧によって制御されるように構成されたいずれかの適切なタイプのスイッチであってもよい。
図２に示されるように、パルストリガアセンブリ２０３、４０３は、１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、ｂが動作することを選択的に可能にするように構成された１つ以上のＴＯＦモードスイッチ２２９ａ、２２９ｂを含んでもよい。図４に示されるように、１つ以上のトリガスイッチ４０７ａ、ｂへのランプ電圧を選択的に可能にするために、単一のＴＯＦモードスイッチ４２９が使用されてもよい。
図２及び４に示されるように、１つ以上のトリガスイッチ２０７ａ、ｂ、４０７ａ、ｂは、第１の比較器２２５ａ、４２５ａ及び第２の比較器２２５ｂ、４２５ｂにそれぞれ接続され、パルスの第１の閾値電圧（例えば、Ｖth1）及びパルスの第２の閾値電圧（例えば、Ｖth2）のそれぞれにおいて作動されるように構成された第１のトリガスイッチ２０７ａ、４０７ａ及び第２のトリガスイッチ２０７ｂ、４０７ｂを含んでもよい。例えば、ダイオード２１９、４１９からの受信された電圧が第１の閾値、例えば、Ｖth1にあり、またはそれを上回るとき、第１の比較器２２５ａ、４２５ａは、第１のトリガスイッチ２０７ａ、４０７ａに近いライン２２７ａ、４２７ａに信号を出力してもよい。第２のトリガスイッチ２０７ｂ、４０７ｂ、及び／またはいずれかの他の適切な数のトリガスイッチは、同様の方式において動作してもよい。
図２に示されるように、１つ以上のＴＯＦモードスイッチ２２９ａ、２２９ｂは、第１のＴＯＦスイッチ２２９ａ及び第２のＴＯＦスイッチ２２９ｂを含んでもよい。第１のＴＯＦモード（例えば、図３Ｂに示されるような）では、第１のＴＯＦスイッチ２２９ａは、第１のトリガスイッチ２０７ａを作動することができるように作動されてもよい。第２のＴＯＦモード（例えば、図３Ｃに示されるような）では、第２のＴＯＦスイッチ２２９ｂは、第２のトリガスイッチ２０７ｂを作動することができるように作動されてもよい。
パルストリガアセンブリ２０３、４０３及び／または画素２０１、４０１は、例えば、図２に示されるようなＡＬＰＤモードスイッチ２３３を介して、または図４に示されるようなスイッチなしに、第１の閾値トリガ電圧ライン２２７ａ、４２７ａに選択的に接続された非同期レーザパルス検出（ＡＬＰＤ）システム２３１、４３１を含んでもよい。ＡＬＰＤシステム２３１は、例えば、第１の比較器２２５ａ、４２５ａと第１のＴＯＦモードスイッチ２２９ａとの間に接続されてもよい（例えば、図２に示されるように）。図４に示されるように、ＡＬＰＤシステム２３１は、例えば、図２にあるように、その間にスイッチなしに閾値トリガ電圧ライン４２７ａと並列してもよいことが考えられる。任意の他の適切な位置が本明細書で考えられる。
図２に示されるように、第１のＴＯＦモードスイッチ２２９ａは、第１の比較器２２５ａと第１のトリガスイッチ２０７ａとの間にあってもよい。特定の実施形態では、第２のＴＯＦモードスイッチは、増幅器２２１と第２の比較器２２５ｂとの間に接続されてもよい。任意の他の適切な位置が本明細書で考えられる。特定の実施形態では、ＡＬＰＤシステム２３１、４３１は、パルスが受信されたことを示す信号を制御モジュール（例えば、ＴＯＦモジュール２０９）に出力するが、ＴＯＦを示すデータを提供することが可能でない、適切な構成要素を含んでもよい。例えば、ＡＬＰＤシステム２３１は、電圧Ｖddがキャパシタ２３１ｂに対して動作することを可能にするよう、第１の比較器２２５ａからの電圧によって作動されたパルススイッチ２３１ａを含んでもよい。列バッファ２３１ｃは、キャパシタ２３１ｂ内の電圧がＶddにあるときを読み出すよう、制御モジュールに接続することができる適切なＡＤＣ（図示せず）に接続されてもよい。制御モジュールは次いで、例えば、ＴＯＦを判定することなく、パルスが発生したことを判定してもよい。
特定の実施形態では、画素２０１、４０１は、ダイオード２１９、４１９に接続されたパッシブ撮像システム２３３、４３３を含んでもよい。パッシブ撮像システム４３３は、パッシブ撮像モード（例えば、図３Ａ、５Ａ、及び５Ｂに示されるような）において、パッシブ撮像信号がダイオード２１９、４１９から１つ以上のＡＤＣ（例えば、第２のＡＤＣ２１３ｂ、４１３ｂ）のうちの少なくとも１つに出力されることを可能にするように構成された少なくとも１つのパッシブ撮像モードスイッチ２３５、４３５を含んでもよい。画素２０１は、第２のＴＯＦモード（例えば、図３Ｃ及び５Ｃに示されるような）ではないが、第１のＴＯＦモード（例えば、図３Ｂに示されるような）によりパッシブ撮像モードを作動することができるように構成されてもよい。図３Ａ及び５Ａに示されるように、ＡＬＰＤモードは、パッシブ撮像モードにより作動されてもよく、またはパッシブ撮像モードは別個であってもよい（例えば、図５Ｂ）。
図３Ｃ及び５Ｃに示されるように、１つ以上の画素２０１は、ＴＯＦモジュールが１つ以上の誤りを低減または除去することを可能にする複数閾値読み出しをもたらすよう、第１のＴＯＦモード及び第２のＴＯＦモードが共に作動可能であるように構成されてもよい。モードの任意の他の適切な組み合わせが本明細書で考えられる。
図２及び４の実施形態は、同様に機能するように構成されてもよい。図４の実施形態は、例えば、図２の実施形態と比較して、部品総数を低減させるための、異なる部品の配列を含んでもよい。例えば、特定の実施形態では、１つ以上のハイパスフィルタは、各々の比較器４２５ａ、ｂに動作可能に接続された単一のハイパスフィルタ４２３を含んでもよい。電圧ランプ４１１は、電圧バッファ４１５の前方で、ランプスイッチ（例えば、ＴＯＦモードスイッチ４２９）によってパッシブ撮像ライン４３７に接続されてもよい。特定の実施形態では、例えば、図４に示されるように、電圧ランプは、キックバックノイズを軽減するよう画素にバッファされてもよく、バッファは、パッシブ撮像読み出し経路であるものから再使用されてもよく、パッシブモードスイッチを開放することを介して、統合キャップが切断されてもよい。特定の実施形態では、電圧ランプが切断されてもよく、統合キャップがバッファに接続されてもよく、パッシブ撮像読み出しが発生するまで、ＡＬＰＤ読み出しに従って有効にされたｒｓｔ２、及びｒｓｔ１が無効にされたままであってもよく、ＴＯＦ２_ｏｕｔに対するＡＤＣが無効にされてもよい。
本開示の少なくとも１つの態様に従って、画素は、本明細書で開示される（例えば、上記説明されたような）、画素のいずれかの適切な実施形態、例えば、画素２０１、４０１を含んでもよい。例えば、画素は、１つ以上の閾値電圧においてパルスを検出するように構成されたパルストリガアセンブリ、及びパルストリガアセンブリに接続されたタイマシステムを含んでもよく、タイマシステムは、１つ以上のトリガスイッチを含む。パルストリガアセンブリは、１つ以上の閾値においてパルスを検出したことに応答して、１つ以上のトリガスイッチを作動するように構成されてもよい。タイマシステムは、少なくとも１つの電圧ランプに接続するように構成された電圧バッファ、１つ以上のそれぞれのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）に接続するように構成された１つ以上の列バッファ、及び電圧ランプから電圧を受信するための各々の列バッファに接続された１つ以上のランプキャパシタを含んでもよく、１つ以上のトリガスイッチは、各々の列バッファと電圧バッファとの間に配置される。パルストリガアセンブリは、ダイオード、それから電圧を受信するようダイオードに接続された増幅器、増幅器に接続された１つ以上のハイパスフィルタ、１つ以上の閾値電圧の各々に対する比較器、それぞれの比較器を１つ以上のトリガスイッチのそれぞれのトリガスイッチに接続する電圧閾値トリガライン、及び１つ以上のトリガスイッチが動作することを選択的に可能にするように構成された１つ以上のＴＯＦモードスイッチを含んでもよい。１つ以上のトリガスイッチは、第１の比較器及び第２の比較器にそれぞれ接続され、パルスの第１の閾値電圧及びパルスの第２の閾値電圧のそれぞれにおいて作動されるように構成された第１のトリガスイッチ及び第２のトリガスイッチを含んでもよい。
本開示の少なくとも１つの態様に従って、方法は、パルスを受信する単一の時間値を判定するよう、２つ以上の閾値電圧においてパルスが画素において受信されたことを最初に判定することによって、出力信号のタイムオブフライト（ＴＯＦ）を判定することを含んでもよい。方法は次いで、電圧差を判定するよう、パルスを受信する単一の時間値において初期電圧をランプ電圧と比較するために電圧ランプを使用することと、次いで、相関データに基づいて、電圧差をＴＯＦと相関付けることを含んでもよい。方法は更に、ＴＯＦ複数閾値モードの動作と異なるモードの動作との間で選択することとを含んでもよい。
特定の実施形態では、方法は、複数の閾値の各々に対するデータポイントを受信することと、複数のデータポイントからの単一の到着時間値を外挿することと、を含んでもよい。例えば、ＴＯＦモジュール２０９、４０９は、この機能を実行してもよい（例えば、閾値交差時間からの到着時間を線形的に外挿／推定することによって）。方法は、複数の閾値交差をそれぞれのパルス信号と相関付けることを含んでもよい。方法は、ＴＯＦを計算するために、単一の到着時間を使用することを含んでもよい。方法は、例えば、少なくとも誤差範囲内の２つの信号の間の単一の到着時間の一致を判定することによって到着した同一の到着時間の２つの信号を判定し、または同時閾値交差が２つ以上の非同時発生信号を伴ったことを判定するために、曖昧性を除去することを含んでもよい。方法は、任意の他の適切な方法（複数可）及び／またはそれらの一部（複数可）を含んでもよい。本明細書で開示される適切な方法は、コンピュータ可読媒体に記憶されてもよく、及び／またはそうでなければ、適切なコンピュータによって実行可能であってもよい。
本開示に従って、レーザパルスは、ダイオード（例えば、感光素子）上で光ってもよく、電圧パルスを生成してもよい。増幅器は、参照電圧（例えば、Ｖref）に応じてこの入力信号を増幅してもよい。増幅器からの出力は、第１の閾値（例えば、Ｖth1、予め定められた設定された電圧）と比較されるよう、第１のハイパスフィルタ及び／または比較器に送信されてもよい。増幅器の出力が閾値と同程度に高く、またはそれよりも高いとき、比較器は、作動する（例えば、トリガスイッチを閉鎖する）信号を出力してもよい。
電圧ランプは、信号の飛行を時間計測するために使用されてもよい。例えば、レーザ信号が最初に伝送されるとき、電圧ランプは、固定されたレート、例えば、毎秒２００ミリボルトにあるランプであってもよい。ＴＯＦモジュールは、ＴＯＦを計算するために、後に開始電圧／時間の使用をマークしてもよい。パルスが受信され、トリガスイッチが作動されるとき、ランプ電圧が読み出されてもよく、時間に相関付けられてもよく、よって、ＴＯＦを与える。
特定の実施形態はまた、パッシブ撮像システムを含んでもよい。特定の実施形態では、パッシブキャパシタは、ダイオードに接続された電流ミラーから電圧を取得してもよい。ＡＤＣは、パッシブキャパシタ電圧を読み出してもよい。特定の実施形態では、パッシブ撮像システムは、タイミングシステムと１つ以上の構成要素（例えば、キャパシタ、バッファ、及び／またはＡＤＣ）を共有してもよく、その結果、パルスが検出されるとき、パッシブモードでは、パッシブ信号を読み出すための構成要素が使用され、ＴＯＦモードでは、ランプ電圧を読み出すための構成要素が使用される。
特定の撮像デバイスが既にオンボードであることができることを理由に、電圧ランプが有利であることができる。電圧をランプし、トリガポイントにおいて電圧を２値化するようクランプすることは、時間を記録することのまさに１つの実施形態である。加えてまたは代わりに、実施形態は、経過した時間をカウントし、デジタル信号を直接送出する１つ以上のデジタルカウンタを含んでもよい。例えば、カウンタまたはクロックが使用されてもよいが、例えば、それらは、電圧ランプを使用することよりも電力集中的であり、より多くの空間を占有することが考えられる。
実施形態は、改善されたタイムオブフライト測定を実行するシステムを提供する。実施形態は、パルス信号を監視する複数閾値（例えば、少なくとも二重閾値）を可能にする。実施形態は、Ｖth1とは異なる第２の閾値（例えば、Ｖth2）に対する複製された第２の経路を含んでもよい。実施形態は、データの２つのポイントを可能にする複数のキャパシタに対するサンプルの独立した同時測定を可能にすることができる。図６に示されるように、単一閾値測定が取られてもよいが、誤りをもたらし、それは、許容可能であり、または望ましいことがあるか、またはそうでないことがある。
図７に示されるように、単一閾値測定と二重閾値測定との間の比較は、二重閾値測定を使用する利点を示す。二重閾値測定により理解することができるように（図７の下側）、２つのデータポイントを有することは、ＴＯＦモジュール（例えば、２０９、４０９）が、信号タイプ及びタイムオブフライトの更に正確な判定を可能にするよう、データポイントをラインに外挿することを可能にする。例えば、単一閾値測定が異なる振幅の同時発生信号（例えば、同一の距離において２つの異なるマテリアルから引き出す同一の信号、図７の左上）を２つの異なる信号として誤って見なす場合、二重閾値システムは、振幅に関わらず、同一の時間に信号が到着することを示す（単一の信号が複数の表面から反射したことを示す、例えば、図７の左下）、時間軸に交差するラインを交差のポイントが形成することを可能にする。単一閾値測定が異なる時間に到着する複数の信号を単一の信号として誤って見なす場合（例えば、図７の右上）、二重閾値測定は、２つの別個の信号を２つの異なる到着時間に正確に分離する。複数閾値のアプローチによって生成された時間を使用して、ＴＯＦモジュールは、より正確な到着時間を外挿することができ、ＴＯＦを計算するために（例えば、ターゲットの範囲を定めるため）、その値を使用することができる。
実施形態は、例えば、単一のパルス内にパルスを２回検出することができ、信号振幅によって生じる時間／深度の曖昧性を低減させることができる。特定の実施形態は、例えば、最小の追加のトランジスタによるＴＯＦ検出に対して新たなモードを追加する。新たなモードは、単一のレーザパルス信号波形の２つのサンプル、同時読み出し、及び同時読み出しの適切な処理を可能にする。実施形態は、動きアーチファクトを除去または軽減することができ、ターゲットの反射率の差、後方散乱などのような、信号振幅差を生じさせる他の理由に起因した深度の曖昧性を低減させることができる。実施形態は、ＴＯＦ撮像経路を介したＴＯＦ信号校正をなおもサポートすることができる。利得／バッファ構成要素の実施形態は、バイアス電流調節を介した調節可能利得及び帯域幅を有することができ、ハイパスフィルタの角周波数は、電圧が調節可能であることができ、電流ミラーの電流利得／減衰は、調節可能であることができ、特定の実施形態では、ＴＯＦモードの間、入力ＰＭＯＳ ＴＸは、ＤＩの振る舞いを維持するよう、Ｖddに接続されてもよく、または電圧を分離してもよい。
例えば、特定の画素／読み出しのブロック図が本明細書で示される。本明細書で説明されず、図面に示されないいずれかの構成要素は、少なくとも本開示を考慮して、当業者によって認識されるような機能を有することを容易に理解することができる。実施形態は、アクティブパルス検出と共にパッシブ撮像による改善された忠実度及び直接タイムオブフライト（ＴＯＦ）撮像を実装することができる。実施形態は、立ち上りパルス検出を取得することを可能にし、それによって、範囲／反射の曖昧性の課題を軽減することができる。
当業者によって認識されるように、本開示の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具体化されてもよい。したがって、本開示の態様は、全体的なハードウェアの実施形態、全体的なソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、またはソフトウェアの態様及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形式を取ってもよく、それらの全ての考えられるものは、本明細書で「回路」、「モジュール」、または「システム」と称されてもよい。「回路」、「モジュール」、もしくは「システム」は、「回路」、「モジュール」、もしくは「システム」の開示された機能を共に実行することができる１つ以上の別個の物理ハードウェア及び／もしくはソフトウェア構成要素の１つ以上の部分を含んでもよく、または「回路」、「モジュール」、もしくは「システム」は、単一の自立型ユニット（例えば、ハードウェア及び／もしくはソフトウェアの）であってもよい。更に、本開示の態様は、その上で具体化されたコンピュータ可読プログラムコードを有する１つ以上のコンピュータ可読媒体（複数可）において具体化されたコンピュータプログラム製品の形式を取ってもよい。
１つ以上のコンピュータ可読媒体（複数可）の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電気、磁気、光学、電磁気、赤外線、または半導体システム、装置、もしくはデバイス、あるいは前述したもののいずれかの適切な組み合わせであってもよいが、それらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体の更に特定の例（非包括的リスト）は、１つ以上のワイヤを有する電気接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶デバイス、磁気記憶デバイス、または前述したもののいずれかの適切な組み合わせを含む。この明細書のコンテキストでは、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによる使用、またはそれらと関連した使用のためのプログラムを含むことができ、またはプログラムを記憶することができるいずれかの有形媒体であってもよい。
コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドにおいて、または搬送波の一部として、そこで具体化されたコンピュータ可読プログラムコードを有する伝播されたデータ信号を含んでもよい。そのような伝播された信号は、電気−磁気、光学、またはそれらのいずれかの適切な組み合わせを含むがそれらに限定されない、様々な形式のいずれかを取ってもよい。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体でなく、命令実行システム、装置、またはデバイスによる使用またはそれらと関連した使用のためのプログラムを通信、伝播、または搬送することができるいずれかのコンピュータ可読媒体であってもよい。
コンピュータ可読媒体上で具体化されたプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなど、または前述したもののいずれかの適切な組み合わせを含むがそれらに限定されない、いずれかの適切な媒体を使用して伝送されてもよい。
本開示の態様に対する動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、またはＣ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの従来型の手続型プログラミング言語を含む、１つ以上のプログラミング言語のいずれかの組み合わせにおいて記述されてもよい。プログラムコードは、ユーザのコンピュータ上で全体的に、ユーザのコンピュータ上で部分的に、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、ユーザのコンピュータ上で部分的に且つリモートコンピュータ上で部分的に、またはリモートコンピュータもしくはサーバ上で部分的に実行されてもよい。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含むいずれかのタイプのネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続されてもよく、または外部コンピュータへの接続が行われてもよい（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを通じて）。
本開示の態様は、本開示の実施形態に従った方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャートの例示及び／またはブロック図を参照して上記説明されてもよい。いずれかのフローチャートの例示及び／またはブロック図の各々のブロック、並びにいずれかのフローチャートの例示及び／またはブロック図内のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実装されてもよい。それらのコンピュータプログラム命令は、マシンを生成するよう、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてもよく、その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行される命令は、いずれかのフローチャート及び／またはブロック図のブロックまたはブロック（複数可）において指定された機能／動作を実施するための手段を生成する。
コンピュータ可読媒体に記憶された命令が、フローチャート及び／またはブロック図のブロックまたはブロック（複数可）において指定された機能／動作を実施する命令を含む製品を生成するように、特定の方式において機能するようコンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスを指令することができる、それらのコンピュータプログラム命令もコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。
コンピュータまたは他のプログラム可能装置上で実行される命令が、本明細書で指定された機能／動作を実施するための処理をもたらすように、コンピュータにより実施される処理を生成するようコンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させるコンピュータプログラム命令も、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスにロードされてもよい。
当業者は、本明細書で開示されたいずれかの数値は、厳密な値であってもよく、または範囲内の値であってもよいことを理解するであろう。更に、本開示において使用される近似（例えば、「約（ａｂｏｕｔ）」、「大体（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「およそ（ａｒｏｕｎｄ）」は、範囲内の述べられた値を意味してもよい。例えば、特定の実施形態では、範囲は、２０％内（プラスもしくはマイナス）、１０％内、５％内、２％内、または当業者によって認識されるようないずれかの他の適切な割合もしくは数以内（例えば、既知の許容限度もしくは誤差の範囲に対する）であってもよい。
本明細書で使用され、添付の特許請求の範囲において使用される冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、コンテキストが明確に他を示さない限り、項目の文法上の目的語のうちの１つまたは１つよりも多いもの（すなわち、少なくとも１つ）を指すために本明細書で使用される。例として、「要素」は、１つの要素または１つよりも多い要素を意味する。
明細書及び特許請求の範囲において使用されるフレーズ「及び／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、そのように結合された要素の「いずれかまたは両方」、すなわち、あるケースでは結合して存在し、他方のケースでは分離して存在する要素を意味すると理解されるべきである。「及び／または」により表記される複数の要素は、同一の方式において解釈されるべきであり、すなわち、要素のうちの「１つ以上」がそのように結合されると解釈されるべきである。「及び／または」の章によって特に識別された要素以外の他の要素は、特に識別されたそれらの要素に関連するかまたは関連しないかに関わらず、任意選択で存在してもよい。よって、非限定的な例として、「Ａ及び／またはＢ」との言及は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）などの制限のない言語と共に使用されるとき、１つの実施形態では、Ａのみ（任意選択で、Ｂ以外の要素を含む）、別の実施形態では、Ｂのみ（任意選択で、Ａ以外の要素を含む）、更なる別の実施形態では、Ａ及びＢの両方（任意選択で、他の要素を含む）などを指してもよい。
明細書及び特許請求の範囲において使用されるように、「または」は、上記定義されたように「及び／または」と同一の意味を有すると理解されるべきである。例えば、リストにおいて項目を分離するとき、「または」または「及び／または」は、包含的、すなわち、少なくとも１つを含むが、１つよりも多い数またはリストの要素をも含み、任意選択で、追加の表記されていない項目も含むとして理解されるべきである。「〜の１つのみ（ｏｎｌｙ ｏｎｅ ｏｆ）」もしくは「〜の厳密に１つ（ｅｘａｃｔｌｙ ｏｎｅ ｏｆ）」、または特許請求の範囲において使用されるとき、「〜から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」など、明確に反対に示される用語のみは、要素の数またはリストの厳密に１つの要素を含むことを指す。概して、本明細書で使用される用語「または」は、「いずれか（ｅｉｔｈｅｒ）」、「〜の１つのみ」、または「〜の厳密に１つ」など、排他的な用語が前にあるとき、排他的な選択肢（すなわち、「両方ではないが、一方または他方」）としてのみ解釈されるべきである。
いずれかの開示された実施形態及び／またはそれらのいずれかの適切な部分（複数可）のいずれかの適切な組み合わせ（複数可）は、本開示を参照した当業者によって認識されるように本明細書で考えられる。
上記説明され、図面において示された本開示の実施形態は、それらが関連する分野における改善をもたらす。主題の開示が特定の実施形態への参照を含むと共に、当業者は、主題の開示の精神及び範囲から逸脱することなく、それらへの変更及び／または修正が行われてもよいことを容易に認識するであろう。

Claims (20)

  1. 撮像デバイスの画素システムであって、
    １つ以上の閾値電圧においてパルスを検出するように構成されたパルストリガアセンブリを含む１つ以上の画素と、
    前記１つ以上の画素の一部を形成し、及び／または前記１つ以上の画素に接続されたタイマシステムであって、前記タイマシステムは、１つ以上のトリガスイッチを含み、前記パルストリガアセンブリは、前記１つ以上の閾値において前記パルスを検出したことに応答して、前記１つ以上のトリガスイッチを作動するように構成されている、前記タイマシステムと、
    前記タイマシステムからの出力に基づいてタイムオブフライト（ＴＯＦ）を判定するよう、前記１つ以上の画素及び／または前記タイマシステムに動作可能に接続されたＴＯＦモジュールと、
    を備えた、前記システム。
  2. 前記タイマシステムは、経時的に変化する少なくとも１つの電圧ランプの電圧値に基づいて、前記ＴＯＦモジュールが信号のＴＯＦを判定することを可能にするように構成された前記少なくとも１つの電圧ランプを含む、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記タイマシステムは、１つ以上のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含み、前記１つ以上のＡＤＣは、前記１つ以上のトリガスイッチが前記パルスによって作動されるとき、前記少なくとも１つの電圧ランプから電圧値を受信するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記１つ以上の画素は、前記少なくとも１つの電圧ランプに接続された電圧バッファ、前記１つ以上のＡＤＣの各々に接続された列バッファ、及び前記列バッファに接続されたランプキャパシタを含み、前記１つ以上のトリガスイッチは、各々の列バッファと前記少なくとも１つの電圧ランプに接続された前記電圧バッファとの間に配列される、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記パルストリガアセンブリは、ダイオード、それから電圧を受信するよう前記ダイオードに接続された増幅器、前記増幅器に接続された１つ以上のハイパスフィルタ、前記１つ以上の閾値電圧の各々に対する比較器、及びそれぞれの比較器を前記１つ以上のトリガスイッチの対応するトリガスイッチに接続する電圧閾値トリガラインを含む、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記パルストリガアセンブリは、前記１つ以上のトリガスイッチが動作することを選択的に可能にするように構成された１つ以上のＴＯＦモードスイッチを含む、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記１つ以上のトリガスイッチは、第１の比較器及び第２の比較器にそれぞれ接続され、前記パルスの第１の閾値電圧及び前記パルスの第２の閾値電圧のそれぞれにおいて作動されるように構成された第１のトリガスイッチ及び第２のトリガスイッチを含む、請求項６に記載のシステム。
  8. 前記１つ以上のＴＯＦモードスイッチは、第１のＴＯＦスイッチ及び第２のＴＯＦスイッチを含み、第１のＴＯＦモードでは、前記第１のＴＯＦスイッチは、前記第１のトリガスイッチを作動することができるように作動され、第２のＴＯＦモードでは、前記第２のＴＯＦスイッチは、前記第２のトリガスイッチを作動することができるように作動される、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記パルストリガアセンブリは、非同期レーザパルス検出（ＡＬＰＤ）モードスイッチを介して前記第１の閾値トリガ電圧ラインに選択的に接続されたＡＬＰＤシステムを含む、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記ＡＬＰＤシステムは、前記第１の比較器と前記第１のＴＯＦモードスイッチとの間に接続され、前記第１のＴＯＦモードスイッチは、前記第１の比較器と前記第１のトリガスイッチとの間にある、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記第２のＴＯＦモードスイッチは、前記増幅器と前記第２の比較器との間に接続される、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記画素は、前記ダイオードに接続されたパッシブ撮像システムを含み、前記パッシブ撮像システムは、パッシブ撮像信号がパッシブ撮像モードにおいて前記ダイオードから前記１つ以上のＡＤＣのうちの少なくとも１つに出力されることを可能にするように構成された少なくとも１つのパッシブ撮像モードスイッチを含む、請求項１０に記載のシステム。
  13. 前記画素は、前記パッシブ撮像モードを、前記第２のＴＯＦモードではなく前記第１のＴＯＦモードにより作動することができるように構成され、前記ＡＬＰＤモードを前記パッシブ撮像モードにより作動することができる、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記１つ以上の画素は、前記ＴＯＦモジュールが１つ以上の誤りを低減または除去することを可能にする複数閾値読み出しを第１のＴＯＦモード及び前記第２のＴＯＦモードがもたらすよう共に作動可能である、請求項８に記載のシステム。
  15. 前記１つ以上のハイパスフィルタは、各々の比較器に動作可能に接続された単一のハイパスフィルタを含む、請求項１３に記載のシステム。
  16. 前記電圧ランプは、前記電圧バッファの前方で、ランプスイッチによってパッシブ撮像ラインに接続される、請求項１５に記載のシステム。
  17. １つ以上の閾値電圧においてパルスを検出するように構成されたパルストリガアセンブリと、
    前記パルストリガアセンブリに接続されたタイマシステムであって、前記タイマシステムは、１つ以上のトリガスイッチを含み、前記パルストリガアセンブリは、前記１つ以上の閾値において前記パルスを検出したことに応答して、前記１つ以上のトリガスイッチを作動するように構成されている、前記タイマシステムと、を備え、
    前記タイマシステムは、
    少なくとも１つの電圧ランプに接続するように構成された電圧バッファと、
    １つ以上のそれぞれのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）に接続するように構成された１つ以上の列バッファであって、前記１つ以上のトリガスイッチは、各々の列バッファと前記電圧バッファとの間に配置される、前記１つ以上の列バッファと、
    前記電圧ランプから電圧を受信するための各々の列バッファに接続された１つ以上のランプキャパシタと、を含み、
    前記パルストリガアセンブリは、
    ダイオードと、
    そこから電圧を受信するよう前記ダイオードに接続された増幅器と、
    前記増幅器に接続された１つ以上のハイパスフィルタと、
    前記１つ以上の閾値電圧の各々に対する比較器と、
    それぞれの比較器を前記１つ以上のトリガスイッチの対応するトリガスイッチに接続する電圧閾値トリガラインと、
    前記１つ以上のトリガスイッチが動作することを選択的に可能にするように構成された１つ以上のＴＯＦモードスイッチであって、前記１つ以上のトリガスイッチは、第１の比較器及び第２の比較器にそれぞれ接続され、前記パルスの第１の閾値電圧及び前記パルスの第２の閾値電圧のそれぞれにおいて作動されるように構成された第１のトリガスイッチ及び第２のトリガスイッチを含む、前記１つ以上のＴＯＦモードスイッチと、を含む、
    画素。
  18. 前記１つ以上のＴＯＦモードスイッチは、第１のＴＯＦスイッチ及び第２のＴＯＦスイッチを含み、第１のＴＯＦモードでは、前記第１のＴＯＦスイッチは、前記第１のトリガスイッチを作動することができるように作動され、第２のＴＯＦモードでは、前記第２のＴＯＦスイッチは、前記第２のトリガスイッチを作動することができるように作動される、請求項１７に記載の画素。
  19. パルスを受信する単一の時間値を判定するよう、２つ以上の閾値電圧において前記パルスが画素において受信されたことを最初に判定することによって、出力信号のタイムオブフライト（ＴＯＦ）を判定することと、次いで、電圧差を判定するよう、前記パルスを受信する前記単一の時間値において初期電圧をランプ電圧と比較するために、電圧ランプを使用することと、次いで、相関データに基づいて、前記電圧差を前記ＴＯＦと関連付けることと、を備えた、方法。
  20. ＴＯＦの複数閾値モードの動作と異なるモードの動作との間で選択することを更に備えた、請求項１９に記載の方法。
JP2021021511A 2020-02-13 2021-02-15 撮像デバイスの画素システム、画素、および方法 Pending JP2021128165A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/790,520 US11789130B2 (en) 2020-02-13 2020-02-13 Detection pixels and pixel systems
US16/790,520 2020-02-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021128165A true JP2021128165A (ja) 2021-09-02

Family

ID=74591887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021021511A Pending JP2021128165A (ja) 2020-02-13 2021-02-15 撮像デバイスの画素システム、画素、および方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11789130B2 (ja)
EP (1) EP3865902A1 (ja)
JP (1) JP2021128165A (ja)
CN (1) CN113253296A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11581697B2 (en) * 2021-03-10 2023-02-14 Allegro Microsystems, Llc Detector system comparing pixel response with photonic energy decay
US11815406B2 (en) 2021-04-14 2023-11-14 Allegro Microsystems, Llc Temperature sensing of an array from temperature dependent properties of a PN junction

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4222643A1 (de) 1992-07-10 1994-01-13 Bodenseewerk Geraetetech Einrichtung zur Messung von Pulslaufzeiten
US8288728B2 (en) * 2010-10-29 2012-10-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Method and apparatus to facilitate crystal identification in a pet detector
US8294110B2 (en) * 2011-03-11 2012-10-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for improved correction of SiPM non-linearity in multiplexed radiation detectors
IL212289A (en) 2011-04-13 2016-08-31 Semi-Conductor Devices - An Elbit Systems - Rafael Partnership Circuit and method for reading image signals
US9684066B2 (en) 2013-10-28 2017-06-20 Texas Instruments Incorporated Light radar signal processing apparatus, systems and methods
US20160205378A1 (en) 2015-01-08 2016-07-14 Amir Nevet Multimode depth imaging
EP3088915B1 (en) * 2015-04-29 2021-07-14 HENSOLDT Sensors GmbH A method for the determination of a plurality of distinct echo pulses in order to provide distance measurements by an active 3d sensor
US10048357B2 (en) * 2015-06-15 2018-08-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Time-of-flight (TOF) system calibration
JP6854828B2 (ja) * 2015-12-18 2021-04-07 ジェラルド ディルク スミッツ 物体のリアルタイム位置検知
US10386486B2 (en) 2016-06-21 2019-08-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Systems and methods for time of flight laser pulse engineering
US10737479B2 (en) * 2017-01-12 2020-08-11 Global Filtration Systems Method of making three-dimensional objects using both continuous and discontinuous solidification
JP6665873B2 (ja) * 2017-03-29 2020-03-13 株式会社デンソー 光検出器
WO2019068190A1 (en) * 2017-10-03 2019-04-11 Arb Labs Inc. PROGRESSIVE BETTING SYSTEMS
US10520589B2 (en) 2017-10-16 2019-12-31 Sensors Unlimited, Inc. Multimode ROIC pixel with laser range finding (LRF) capability
EP3803293A4 (en) * 2018-05-30 2022-06-15 Pendar Technologies, LLC METHODS AND DEVICES FOR GAP DIFFERENTIAL RAMAN SPECTROSCOPY WITH INCREASED OCULAR SAFETY AND REDUCED RISK OF EXPLOSION
US11181419B2 (en) * 2018-10-09 2021-11-23 Omnivision Technologies, Inc. Photon sensing with threshold detection using capacitor-based comparator
US11320520B2 (en) * 2018-11-07 2022-05-03 Baidu Usa Llc Lidar peak detection using time-to-digital converter and multi-pixel photon counter for autonomous driving vehicles
US11488999B2 (en) * 2020-01-06 2022-11-01 Qualcomm Incorporated Active depth sensing image sensor

Also Published As

Publication number Publication date
US20210255288A1 (en) 2021-08-19
US11789130B2 (en) 2023-10-17
US20240036176A1 (en) 2024-02-01
EP3865902A1 (en) 2021-08-18
CN113253296A (zh) 2021-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11808891B2 (en) Integrated LIDAR illumination power control
US11796648B2 (en) Multi-channel lidar illumination driver
CN109791195B (zh) 用于光达的自适应发射功率控制
EP3457177B1 (en) Distance measurement apparatus
US8625081B2 (en) Method and device for measuring distance
JP2021128165A (ja) 撮像デバイスの画素システム、画素、および方法
JP5218513B2 (ja) 変位センサ
US11430533B2 (en) Sample-and-hold circuit arranged for setting an adaptable time delay
CN112114328B (zh) 飞时测距装置
US20210112216A1 (en) Image sensor and image processing device including the same
US20190353788A1 (en) Distance measuring device and method
US11525913B2 (en) Light detection device and electronic apparatus comprising plural SPAD arrays with a photon detection rate controller
US20220179079A1 (en) Time-of-flight ranging device and time-of-flight ranging method
JP7076515B2 (ja) アクティブ測距システムのための記憶
JPWO2019050024A1 (ja) 距離測定方法および距離測定装置
US20200256962A1 (en) Signal processing device
KR20210049924A (ko) 일정 간섭 환경에서 전자기 신호를 검출하기 위한 시스템들 및 방법들
JP2001074827A (ja) 測距装置
JP2021056115A (ja) 測距装置
US11849229B2 (en) Image capturing apparatus having photon detection and control method therefor
US20200217965A1 (en) High dynamic range direct time of flight sensor with signal-dependent effective readout rate
JP3127009B2 (ja) 測距装置
CN115201787A (zh) 用于dtof传感器的防闪烁滤波器
CN113777583A (zh) 直接飞行时间DToF测距装置及其探测方法
CN117221686A (zh) 一种图像传感器的像素和图像传感器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230816

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240604