JP2022510817A - 空間的に分配されるストロービングのための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

ライダー（光検出及び測距）装置は、それぞれのエミッタ制御信号に応答して光信号を放射するように構成されている複数のエミッタ・ユニットを備えるエミッタ・アレイと、光信号のパルス間のそれぞれのストローブ窓についてアクティベート及びディアクティベートされるように構成されている複数の検出器ピクセルを備える検出器アレイと、検出器ピクセルの第１のサブセットをアクティベートする一方、検出器ピクセルの第２のサブセットを非アクティブにしておくストローブ信号を提供するように構成されている制御回路とを備える。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ライダー（ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）又は光検出及び測距）システムに関し、より詳細には、タイム・オブ・フライトＬＩＤＡＲシステムにおいて電力消費を削減する方法及びデバイスに関する。

［優先権の主張］
本出願は、２０１８年１１月２０日付けで出願された「Spatially Distributed Strobing」と題する米国仮特許出願第６２／７６９，７３６号からの優先権の利益を主張するものであり、この米国仮特許出願の全内容及び開示が、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。

タイム・オブ・フライト（ＴｏＦ：time of flight）ベースのイメージング（画像化）は、測距（range finding）、深さプロファイリング（depth profiling）、及び３Ｄイメージング（例えば、ライダー）を含む多数の用途で使用される。直接的なタイム・オブ・フライト測定は、照射光の放射と物体又は他のターゲットからの反射後の照射光の検知との間の時間の長さを直接測定することを含む。この測定から、ターゲットまでの距離を求めることができる。間接的なタイム・オブ・フライト測定は、ライダー・システムのエミッタ素子（複数の場合もある）によって放射された信号の振幅を位相変調し、ライダー・システムの検出器素子（複数の場合もある）において受信されたエコー信号の（例えば、遅延又はシフトに関する）位相を測定することによってターゲットまでの距離を求めることを含む。これらの位相は、一連の個々の測定値又はサンプルを用いて測定することができる。

エミッタ素子は、検出器素子による検出用の視野にわたって照射光を放射するように制御することができる。ＴｏＦ測定用のエミッタ素子は、ＬＥＤ又はレーザー等のパルス光源を含むことができる。使用することができるレーザーの例は、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：vertical cavity surface emitting laser）を含む。光学系において使用されるレーザーを構成する方法は、Warrenに付与された「COMPACT MULTI-ZONE INFRARED LASER ILLUMINATOR」と題する特許文献１に論述されている。

特定のアプリケーションにおいて、直接的なタイム・オブ・フライトシステム又は間接的なタイム・オブ・フライトシステムのいずれかにおけるエミッタ素子からの反射された照射光の検知は、単一光子アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ：Single Photon Avalanche Diode）アレイ等の単一光子検出器のアレイを使用して行うことができる。ＳＰＡＤアレイは、高感度及び高タイミング分解能が役立つイメージング・アプリケーションにおいて固体検出器として使用することができる。

ＳＰＡＤは、例えば、所望のパルス幅を有するストローブ信号により又はそうしたストローブ信号に応じて、その降伏領域を超えてバイアスがかけられるｐ－ｎ接合デバイスに基づいている。高い逆バイアス電圧により、デバイスの空乏層内に導入された単一の電荷キャリアが衝撃イオン化を介して自己持続型アバランシェをもたらすことができるように、十分な大きさの電界が発生する。クエンチ回路（quench circuit）により、アバランシェを、アクティブに（能動的に）又はパッシブに（受動的に）消滅させて、デバイスを更なる光子を検出するように「リセット」することができる。開始電荷キャリアは、高電界領域に突き当たる単一入射光子を用いて光電子的に生成することができる。「単一光子アバランシェ・ダイオード」という名称のもとであるのはこの特徴である。この単一光子検出動作モードは、「ガイガー（Geiger）モード」と称されることが多い。

ライダー・システムにおける電力消費は、いくつかの用途、例えば、無人航空機（ＵＡＶ：unmanned aerial vehicle）、自動車、及び産業ロボット工学において特に問題となる可能性がある。例えば、自動車の用途では、増加した放射電力要件（emission power requirement）が、自動車の電源によって満たされなければならず、これは、自動車製造業者にとってかなりの重荷を付加するおそれがある。また、より高い放射電力から生成される熱は、発光アレイの光学性能を変える場合があり、及び／又は信頼性に悪影響を与える場合がある。

米国特許第１０，２４４，１８１号

本開示のいくつかの実施の形態によれば、ライダー（光検出及び測距）装置は、それぞれのエミッタ制御信号に応答して光信号を放射するように構成されている複数のエミッタ・ユニットを備えるエミッタ・アレイと、前記光信号のパルス間のそれぞれのストローブ窓の間でアクティベート及びディアクティベートされるように構成されている複数の検出器ピクセルを備える検出器アレイと、前記検出器ピクセルの第１のサブセットをアクティベートする一方、前記検出器ピクセルの第２のサブセットを非アクティブにしておくストローブ信号を提供するように構成されている制御回路とを備える。

いくつかの実施の形態では、前記エミッタ・アレイは、前記光信号のうちの連続したものの間にエミッタ・サイクルを有する前記光信号を放射するように更に構成され、前記制御回路は、前記第２のサブセットが非アクティブである間の前記エミッタ・サイクルの間に第１の時間遅延において前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットをアクティベートする前記ストローブ信号を提供するように更に構成される。

いくつかの実施の形態では、前記ストローブ信号は第１のストローブ信号であり、前記制御回路は、前記エミッタ・サイクルの間に第２の時間遅延において前記検出器ピクセルの前記第２のサブセットをアクティベートする一方で、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットを非アクティブにしておく第２のストローブ信号を提供するように更に構成される。

いくつかの実施の形態では、前記第１のストローブ信号は、第１の持続時間の間アクティブであるように構成され、前記第２のストローブ信号は、前記第１の持続時間と異なる第２の持続時間の間アクティブであるように構成される。

いくつかの実施の形態では、前記第２の時間遅延は前記第１の時間遅延よりも大きい。

いくつかの実施の形態では、前記検出器アレイは行及び列を含み、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記検出器アレイの行又は前記検出器アレイの列を含む。

いくつかの実施の形態では、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、第１の検出器ピクセル及び第２の検出器ピクセルを含み、前記制御回路は、前記第１の検出器ピクセルをアクティベートした後の或る時間オフセットにおいて前記第２の検出器ピクセルをアクティベートするように更に構成される。

いくつかの実施の形態では、前記検出器アレイは、物理的にコロケート（collocate：配置する、又は配列する）された検出器ピクセルから構成されている第１のサブアレイと、物理的にコロケートされた検出器ピクセルから構成されている第２のサブアレイとを含み、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記第１のサブアレイの第１の検出器ピクセルと、前記第２のサブアレイの第２の検出器ピクセルとを含む。

本開示のいくつかの実施の形態によれば、ライダー（光検出及び測距）装置は、第１の光信号及び第２の光信号の間にエミッタ・サイクルを有する該第１の光信号及び該第２の光信号を放射するように構成されているエミッタと、前記エミッタ・サイクルの間のそれぞれのストローブ窓の間でアクティベート及びディアクティベートされるように構成されている複数の検出器ピクセルを含む検出器アレイと、前記エミッタ・サイクル内の第１の時間遅延において前記エミッタ・サイクル内の第１のストローブ窓を前記複数の検出器ピクセルの第１のサブセットに適用するとともに、前記エミッタ・サイクル内の前記第１の時間遅延と異なる第２の時間遅延において前記エミッタ・サイクル内の第２のストローブ窓を前記複数の検出器ピクセルの第２のサブセットに適用するように構成されている制御回路とを備える。

いくつかの実施の形態では、前記第１のストローブ窓の第１の部分が、前記エミッタ・サイクル内の前記第２のストローブ窓の第２の部分に重複する。

いくつかの実施の形態では、前記検出器アレイは行及び列を含み、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記検出器アレイの行又は前記検出器アレイの列を含む。

いくつかの実施の形態では、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、第１の検出器ピクセル及び第２の検出器ピクセルを含み、前記制御回路は、前記第１の検出器ピクセルをアクティベートした後の或る時間オフセットにおいて前記第２の検出器ピクセルをアクティベートするように構成される。

いくつかの実施の形態では、前記第１の時間遅延及び前記第２の時間遅延は、プログラムに従って制御されるように構成される。

いくつかの実施の形態では、前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間と異なる。

いくつかの実施の形態では、前記第２の時間遅延は前記第１の時間遅延よりも大きく、前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間よりも短い。

いくつかの実施の形態では、前記第２の時間遅延は前記第１の時間遅延よりも大きく、前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間よりも長い。

いくつかの実施の形態では、前記検出器アレイは、物理的にコロケートされた検出器ピクセルから構成されている第１のサブアレイと、物理的にコロケートされた検出器ピクセルから構成されている第２のサブアレイとを含み、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記第１のサブアレイの第１の検出器ピクセルと、前記第２のサブアレイの第２の検出器ピクセルとを含む。

本開示のいくつかの実施の形態によれば、ライダー装置は、第１の光信号及び第２の光信号の間にエミッタ・サイクルを有する該第１の光信号及び該第２の光信号を放射するように構成されているエミッタと、前記エミッタ・サイクルの間のそれぞれのストローブ窓の間でアクティベート及びディアクティベートされるように構成されている複数の検出器ピクセルを含む検出器アレイと、前記エミッタ・サイクル内で、前記第１の光信号に対するそれぞれの異なる時間遅延において、前記複数の検出器ピクセルの第１のサブセットと、前記複数の検出器ピクセルの第２のサブセットとをアクティベートするストローブ信号を提供するように構成されている制御回路とを備える。

いくつかの実施の形態では、前記制御回路は、前記エミッタ・サイクル内の第１のストローブ窓の間に前記第１のサブセットをアクティベートする前記ストローブ信号を提供するように更に構成され、前記制御回路は、前記エミッタ・サイクル内の第２のストローブ窓の間に前記第２のサブセットをアクティベートする前記ストローブ信号を提供するように更に構成される。

いくつかの実施の形態では、前記第１のストローブ窓の第１の部分が、前記第２のストローブ窓の第２の部分に重複する。

いくつかの実施の形態では、前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間と異なる。

いくつかの実施の形態では、前記検出器アレイは行及び列を含み、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記検出器アレイの行又は前記検出器アレイの列を含む。

いくつかの実施の形態では、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、第１の検出器ピクセル及び第２の検出器ピクセルを含み、前記制御回路は、前記第１の検出器ピクセルをアクティベートした後の或る時間オフセットにおいて前記第２の検出器ピクセルをアクティベートするように構成される。

いくつかの実施の形態では、前記異なるそれぞれの時間遅延は、プログラムに従って制御されるように構成される。

いくつかの実施の形態では、前記第１のストローブ窓の第１のそれぞれの時間遅延は、前記第２のストローブ窓の第２のそれぞれの時間遅延よりも短く、前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間よりも短い。

いくつかの実施の形態では、前記第１のストローブ窓の第１のそれぞれの時間遅延は、前記第２のストローブ窓の第２のそれぞれの時間遅延よりも短く、前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間よりも長い。

本明細書に記載するいくつかの実施形態による例示的なライダー・システムを示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態によるエミッタ制御信号及び／又は検出器制御信号を生成する制御回路の一例を示す図である。 図２Ｂとの比較のために本明細書に記載するいくつかの実施形態によるグローバル・ストローブ分配を示す図である。 図２Ａとの比較のために本明細書に記載するいくつかの実施形態による空間ストローブ分配を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による例示的な空間ストローブ分配を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による例示的な空間ストローブ分配を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による例示的な空間ストローブ分配を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による例示的なデジタル・ピクセル構成を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による列ストローブ分配の別の例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による重複ストローブ窓の別の例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による異なる持続期間のストローブ窓を使用する一例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による擬似ランダム・ストローブ・サイクル持続期間の一例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による一定アクティビティ・ストロービング（constant activity strobing）の一例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態によるサブアレイ一定アクティビティ・ストローブ分配（ラスタ）の一例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による一定スライド・ストローブ窓（constant sliding strobe window）の一例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による２ｎｓのストローブ窓遅延を生成するように構成されている回路の一実施形態の例示的な実施態様を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態によるストローブ・デコーダの一実施形態の非限定の例示的な実施態様を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態によるグローバル４ビット・グレイコード・ストローブ・カウンタの一例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態による４ビット非線形グレイコード・ストローブ・カウンタの一例を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態によるストローブ・デコーダの非限定の例示的な実施態様を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態によるストローブ・デコーダの非限定の例示的な実施態様を示す図である。 本明細書に記載するいくつかの実施形態によるプログラマブル・ストローブ・ブロックの非限定の例示的な実施態様を示す図である。 図１５のストローブ・デコーダの動作の例示的な実施形態を示す図である。

ライダー・システムは、エミッタのアレイ及び検出器のアレイ、又は単一のエミッタ及び検出器のアレイを有するシステム、若しくはエミッタのアレイ及び単一の検出器を有するシステムを含むことができる。本明細書に記載するように、１つ以上のエミッタは、エミッタ・ユニットを規定することができ、１つ以上の検出器は、検出器ピクセルを規定することができる。フラッシュ・ライダー・システムは、視野（ＦｏＶ：field of view）又はシーンにわたって短期間（パルス）の間、エミッタのアレイ又はこのアレイのサブセットから光を放射し、ＦｏＶ内のターゲットから反射されたエコー信号を１つ以上の検出器において検出することによって１つ以上のターゲットの３次元遠近画（例えば、点群）を取得することができる。非フラッシュ・ライダー・システム又は走査ライダー・システムは、例えば、点走査又は線走査を使用して視野又はシーンにわたって発光を（連続して）ラスタ走査し、点ごとに必要な電力を放出し、順次走査して全ＦｏＶを復元することによって画像フレームを生成することができる。

本開示の実施形態によるライダー・システム又は回路１００の一例が図１Ａに示されている。ライダー・システム１００は、制御回路１０５と、タイミング回路１０６と、複数のエミッタ１１５ｅを含むエミッタ・アレイ１１５と、複数の検出器１１０ｄを含む検出器アレイ１１０とを備える。検出器１１０ｄは、タイム・オブ・フライト・センサ（例えば、ＳＰＡＤ等の単一光子検出器のアレイ）を含む。エミッタ・アレイ１１５のエミッタ素子１１５ｅの１つ以上は、タイミング発生器又はドライバー回路１１６によって制御される時刻及び周波数において照射パルス又は連続波信号を（例えば、散光器又は光学フィルタ１１４を通じて）それぞれ放射するエミッタ・ユニットを規定することができる。特定の実施形態では、エミッタ１１５ｅは、ＬＥＤ又はレーザー（垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等）等のパルス光源とすることができる。照射光は、ターゲット１５０から反射されて戻り、検出器アレイ１１０の１つ以上の検出器素子１１０ｄによって規定される検出器ピクセルによって検知される。制御回路１０５は、直接ＴｏＦ測定技法又は間接的ＴｏＦ測定技法を使用して、エミッタ・アレイ１１５からターゲット１５０に進み検出器アレイ１１０の検出器１１０ｄに戻る行程にわたる照射パルスのタイム・オブ・フライトを測定及び／又は計算するピクセル・プロセッサを実施する。

いくつかの実施形態では、エミッタ・モジュール又は回路１１５は、エミッタ素子１１５ｅ（例えば、ＶＣＳＥＬ）のアレイと、エミッタ素子のうちの１つ以上に結合された光学素子１１３、１１４（例えば、レンズ（複数の場合もある）１１３（マイクロ・レンズ等）及び／又は散光器１１４）の対応するアレイ、及び／又は、ドライバー電子機器（driver electronics）１１６とを含むことができる。光学素子１１３、１１４は、任意選択とすることができ、個別のエミッタ素子１１５ｅ又は数群のエミッタ素子１１５ｅのいずれかの照射野が大きく重複せず、エミッタ素子１１５ｅから出力される光の十分に大きなビーム広がりを更に提供して目の安全を観測者に提供することを確保するために、エミッタ素子１１５ｅから出力される光のビーム広がりを十分に小さくするように構成することができる。

ドライバー電子機器１１６は、１つ以上のエミッタ素子にそれぞれ対応することができ、マスタ・クロックを基準とするタイミング制御信号及び／又はエミッタ素子１１５ｅによって出力される光のピーク電力を制御する電力制御信号に応答してそれぞれ動作させることができる。いくつかの実施形態では、エミッタ・アレイ１１５におけるエミッタ素子１１５ｅのそれぞれは、それぞれのドライバー回路１１６に接続されかつそれによって制御される。他の実施形態では、エミッタ・アレイ１１５におけるエミッタ素子１１５ｅのそれぞれの群（例えば、互いに空間的に近接するエミッタ素子１１５ｅ）は、同じドライバー回路１１６に接続することができる。ドライバー回路又は回路部１１６は、エミッタ１１５ｅから出力される光放射信号の変調周波数、タイミング及び振幅を制御するように構成された、１つ以上のドライバー・トランジスタを含むことができる。

複数のエミッタ１１５ｅからの光信号の放射によって、フラッシュ・ライダー・システム１００の単一の画像フレームが提供される。エミッタ１１５ｅの最大光電力出力は、本明細書に記載する実施形態に従って検出することができる、最も明るい背景照明条件における最も遠くの最も反射の少ないターゲットからのエコー信号の信号対雑音比を生成するように選択することができる。光の放射波長を制御する任意選択のフィルタ及びエミッタ・アレイ１１５の照射野を増加させる任意選択的な散光器１１４が例として示されている。

エミッタ１１５ｅのうちの１つ以上から出力される発光は、１つ以上のターゲット１５０に突き当たり、１つ以上のターゲット１５０によって反射され、反射光は、（例えば、受信機光学部品類１１２を介して）検出器１１０ｄのうちの１つ以上によって光信号（本明細書では、戻り信号、エコー信号、又はエコーとも称する）として検出され、電気信号表現（本明細書では、検出信号と称する）に変換され、視野１９０の３Ｄ点群表現１７０を規定するように（例えば、タイム・オブ・フライトに基づいて）処理される。本明細書に記載するような本開示の実施形態によるライダー・システムの動作は、図１Ａの制御回路１０５等の１つ以上のプロセッサ又はコントローラによって実行することができる。

いくつかの実施形態では、受信機／検出器モジュール又は回路１１０は、検出器ピクセルのアレイ（各検出器ピクセルは、１つ以上の検出器１１０ｄ、例えばＳＰＡＤを備える）と、受信機光学部品類１１２（例えば、ＦｏＶ１９０にわたって光を収集する１つ以上のレンズ）と、検出器アレイ１１０の全て又はいくつかの部分への電力供給、それらの有効化、及び無効化を行い、それらへタイミング信号を提供するように構成されている受信機電子機器（タイミング回路１０６を含む）とを備える。検出器ピクセルは、少なくともナノ秒精度でアクティベート又はディアクティベートすることができ、個々にアドレス指定可能であり、群単位でアドレス指定可能であり、及び／又はグローバルにアドレス指定可能であり得る。受信機光学部品類１１２は、ライダー・システムによって撮像することができる最大ＦｏＶからの光を収集するように構成されているマクロ・レンズ、検出ピクセルの収集効率を改善するマイクロ・レンズ、及び／又は迷光の検出を低減させるか又は阻止する反射防止コーティングを含むことができる。いくつかの実施形態では、スペクトル・フィルタ１１１は、「信号」光（すなわち、エミッタから出力された光信号の波長に対応する波長の光）を通すか又はその通過を可能にすることができるが、非信号光（すなわち、エミッタから出力される光信号と異なる波長の光）の通過を実質的に排除又は阻止することができる。

検出器アレイ１１０の検出器１１０ｄは、タイミング回路１０６に接続されている。タイミング回路１０６は、エミッタ・アレイ１１５のドライバー回路部１１６に位相ロックすることができる。検出器１１０ｄのそれぞれ又は検出器群の感度を制御することができる。例えば、検出器素子が、逆バイアス・フォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ：avalanche photodiode）、ＰＩＮダイオード、及び／又はガイガーモード・アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ）を含むとき、逆バイアスを調整することができ、それによって、オーバーバイアス（overbias）がより高いほど、感度が高くなる。

いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサ等の制御回路１０５は、異なるエミッタ制御信号を異なるエミッタ１１５ｅのドライバー回路部１１６に提供し、及び／又は異なる信号（例えば、ストローブ信号）を異なる検出器１１０ｄのタイミング回路部１０６に提供して、ターゲット１５０からのエコー信号を検出するために異なる検出器１１０ｄを有効化／無効化する。

エミッタ制御信号及び／又は検出器制御信号を生成する制御回路１０５の一例が図１Ｂに示されている。図１Ｂの制御回路は、１つ以上の制御回路、例えば、本明細書に記載するように、エミッタ制御信号をエミッタ・アレイ１１５に提供するように構成されているエミッタ制御回路及び／又はストローブ信号を検出器アレイ１１０に提供するように構成されている検出器制御回路を表すことができる。また、制御回路１０５は、エミッタ１１５ｅ及び検出器１１０ｄの動作を協調させるように構成されているシーケンサ回路を備えることができる。より一般的には、制御回路１０５は、検出器１１０ｄのアクティベーションのタイミング及び／又は持続期間を制御するそれぞれの検出器信号を生成し、及び／又はエミッタ１１５ｅからの光信号の出力を制御するそれぞれのエミッタ制御信号を生成するように構成されている１つ以上の回路を備えることができる。

いくつかのライダーの実施態様では、異なるイメージング距離範囲は、異なるエミッタ１１５ｅを使用することによって達成することができる。例えば、２００メートル（ｍ）の距離範囲までのターゲット１５０を照明するように構成されているエミッタ１１５ｅは、１００ｍの距離範囲までを撮像するように構成されているエミッタ１１５ｅの４倍の電力を立体角当たり放出するように動作させることができる。いくつかの実施形態では、同じエミッタ１１５ｅは、撮像される距離に応じて異なる電力レベルを利用するように構成することができる。例えば、ライダー・システム１００が、例えばエミッタ・アレイ１１５から２００メートルの距離にあるターゲット１５０を照明するように構成されている場合には、エミッタ１１５ｅは、第１の電力レベルで駆動することができる。ライダー・システム１００が、例えばエミッタ・アレイ１１５から１００メートルの距離にあるターゲット１５０を照明するように切り替わった場合又は別の方法でそのように（例えば、動的に）構成されている場合には、エミッタ１１５ｅは、第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルで駆動することができる。

本明細書において使用されるストロービングは、ライダー・システム１００の１つ以上の検出器１１０ｄのアクティベーションのタイミング及び／又は持続期間（本明細書ではストローブ窓とも称する）を制御する検出器制御信号（本明細書ではストローブ信号又は「ストローブ」とも称する）の生成を指すことができる。すなわち、本明細書に記載するいくつかの実施形態は、レンジ・ストロービング（range strobing）（すなわち、エミッタ（例えばレーザー）の始動に対して可変の遅延において、エミッタ・サイクルにわたる持続期間又は時間窓の間アクティベート及びディアクティベートされるようにＳＰＡＤをバイアスし、したがって、各窓／フレームにおいて特定の距離サブレンジに対応する反射信号光子を捕捉する）を利用して、各エミッタ・サイクルにおいて取得される周囲光子の数を制限することができる。エミッタ・サイクル（例えばレーザー・サイクル）は、エミッタ・パルス間の時間を指す。いくつかの実施形態では、エミッタ・サイクル時間は、光の放射パルスが最遠の許容されたターゲットとの間を往復するのに必要とされる時間として設定されるか又は別の方法でこの時間に基づいて設定され、すなわち、所望の距離範囲に基づいて設定される。約２００メートルの所望の距離範囲内のターゲットをカバーするために、いくつかの実施形態におけるレーザーは、最大でも７５０ｋＨｚの周波数で動作させることができる（すなわち、約１．３マイクロ秒又はそれよりも長い時間ごとにレーザー・パルスを放射する）。

レンジ－ストロービング・フラッシュ・ライダー（例えば、それぞれの距離範囲に対応するストローブ窓を有する）は、いくつかの理由によってストロービングを使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、検出器素子をピクセル内に組み合わせることができ、光信号の放射後に検出器素子及び／又はピクセルを選択的にアクティベートして、特定のストローブ窓の間にターゲットからのエコー信号を検出することができる。検出されたエコー信号を使用して、このエコー信号から、検出器に入射した光子の検出「カウント」のヒストグラムを生成することができる。ヒストグラムに基づいてターゲット距離を検出する方法の例は、例えば、２０１９年２月１２日付けで出願された「METHODS AND SYSTEMS FOR HIGH-RESOLUTION LONG-RANGE FLASH LIDAR」と題する米国特許出願第１６／２７３，７８３号に論述されている。この米国特許出願の内容は、引用することによって本明細書の一部をなすものとする。

検出器（例えばＳＰＡＤ）は、ライダーのエミッタの作動中及びライダー・システムの最小範囲に対応する期間中は非アクティブとなるようにバイアスすることができる。いくつかの実施態様では、検出器アレイの電荷分配及び高速充電を可能にするために、コンデンサのアレイをライダー・システムに設けることができる。

いくつかの実施形態では、検出は、エミッタ（例えばレーザー）が作動した直後にタイミング信号（例えば開始信号）とともに開始することができ、アバランシェによるトリガの早期又はアクティブ時間窓の終了（例えば終了信号）時に終了することができる。いくつかの実施形態では、検出は、アバランシェが発生した場合にはアバランシェとともに又はこれに応答して開始することができ、その後のレーザー・パルスの始動直前に終了することができる。いくつかの実施形態では、タイミング信号（例えば、開始信号及び終了信号）は、レーザー・サイクルの開始でもなく、レーザー・サイクルの終了でもなく、サイクルの開始と終了との間で時刻設定された信号である。いくつかの実施形態では、開始信号及び終了信号のタイミングは、全てのサイクルの間において同一であるとは限らず、例えば、範囲のストロービングを可能にする。

いくつかの実施態様では、充電方式は受動的であり、アバランシェが発生するとすぐに、ＳＰＡＤデバイスは直ちにかつ急速に充電する。いくつかの実施形態では、充電回路は能動的であり、充電時間は電気的に制御される。いくつかの実施形態では、能動的充電回路部は、レーザー・パルスの作動と相関した時間の間、絶縁破壊を越えてＳＰＡＤにバイアスをかける。いくつかの実施形態では、充電回路部は、光のパルスが最遠のターゲットとの間を往復するのに必要とされる時間の一部分（例えば、「ストローブ窓」）の間、ＳＰＡＤにバイアスをかけ、このストローブ窓は、ライダーの範囲をストローブするために変更される。いくつかの実施形態では、アクティブ充電回路部は、トラップ電荷の十分大きな割合を解放するために十分長い時間（例えば、１ｎｓ、２ｎｓ、３ｎｓ、５ｎｓ、７ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、又は１００ｎｓ）の間ＳＰＡＤをその充電状態に維持し、その後、ＳＰＡＤを急速に充電する。

ＳＰＡＤを利用する検出器アレイでは、アレイ全体が、同じストローブ窓を同時に受信することができる。そのような技法は、グローバル・ストローブ分配と称することができる。本明細書において使用される場合、ストローブ窓は、ＳＰＡＤが光子を検出したか否かを判断するためにＳＰＡＤがバイアスをかけられるストローブ信号の持続時間（例えばパルス幅）とすることができる。例えば、６００×３００のＳＰＡＤピクセルのＳＰＡＤアレイでは、１８０Ｋピクセルの全てが、同じストローブ窓を受信することができる。ストローブ窓は、サブフレーム内で複数回繰り返すことができる。この期間の終わりに、サブフレームを読み出し、例えば、検出された光子の数をカウントすることができる。その後、プロセスは、次のストローブ窓を露出し動作を繰り返すことによって再度開始することができる。いくつかの実施形態では、それぞれのＳＰＡＤは、ストローブ窓及び／又はサブフレーム間において「リセット」することができる。

しかしながら、そのような技法は、ＳＰＡＤの複数及び／又は全てを同時に充電するために、大きなＳＰＡＤ静電容量へと導く場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、各ピクセルは、２つのＳＰＡＤマイクロセルを含むことができ、各ＳＰＡＤマイクロセルは、ほぼ１０μｍ×１０μｍであり、ＳＰＡＤマイクロセル当たりほぼ１００ｆＦの静電容量を有する。そのような実施形態では、１８０ｋピクセルが存在し、各ピクセルが１００ｆＦの静電容量を有する場合、充電動作に関連した総静電容量は１８０ｋ×１００ｆＦ×２＝～４０ｎＦとなり得る。

加えて、短い範囲の平面ターゲット（例えば、１０ｍ離れた白色のトラックの側面）の場合に、同時に起こる大きなピクセル・ピーク電力が存在する場合がある。例えば、そのようなターゲットは、ＳＰＡＤの全てをアクティベートさせる場合があり、これは、電力消費の増加を引き起こす場合がある。例えば、１８０ｋピクセル×１００μＡ×１．１Ｖ＝１８Ｗの電力となる。

これらの問題を回避及び／又は低減することができる異なる技法は、空間ストローブ分配（spatial strobe distribution）を使用することである。空間ストローブ分配は、ピクセルのサブセットが平面ターゲットのために同時にアクティブになるように、ピクセル・アレイ全体を通じてストローブを空間的に分配することができる。空間ストローブ分配は、ピークＳＰＡＤ充電電流をレーザー・サイクル内の複数のストローブ窓にわたって広げて削減することができる。空間ストローブ分配は、ピクセル・アクティビティ・ピーク電力もレーザー・サイクル内の複数のストローブ窓にわたって広げて削減することができる。

図２Ａ及び図２Ｂは、本明細書に記載するいくつかの実施形態によるグローバル・ストローブ分配（図２Ａ）と空間ストローブ分配（図２Ｂ）との比較を示している。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、例示的なレーザー・サイクルは、ｎ個のストローブ窓に分割することができる。例えば、レーザー・サイクル時間（例えば、放射されるレーザー間の時間）は、１．３μｓとすることができる。レーザー・サイクルは、例えば、１６個のストローブ窓等のｎ個のストローブ窓に分割することができる。そのような例では、ストローブ窓は、１．３μｓのレーザー・サイクル内においてそれぞれ８１ｎｓにおいて分配することができる。図２Ａ及び図２Ｂに関して論述するレーザー・パルス間のタイミングは単なる一例にすぎない。本発明から逸脱することなく、他のタイミングも可能であり得る。

図２Ａは、グローバルなストローブ分配の一例を示している。特に、図２Ａは、ライダー・システムのレーザー・パルスに関する一連のｎ個のストローブ窓のタイミングを示している。各ストローブ窓１～ｎは、それぞれのストロービング信号Ｓｔｒｏｂｅ＃０～Ｓｔｒｏｂｅ＃ｎに応答した、レーザー・パルスに対して異なるそれぞれの遅延においてライダー・システムの検出器（例えばＳＰＡＤ）のアクティベーションの持続期間を規定する。いくつかの実施形態では、個々のストローブ窓は、図２Ａに示すように、持続期間を同じにすることができる。画像サブフレームは、レーザー・パルスのそれぞれのパルス間に複数のストローブ窓を有する複数のレーザー・パルスを含むことができる。例えば、各サブフレームには約１０００個のレーザー・サイクルが存在することができる。各サブフレームは、それぞれのストローブ窓について収集されたデータも表すことができる。ストローブ窓読み出し操作は、各サブフレームの終わりに実行することができ、複数のサブフレーム（それぞれのストローブ窓に対応する）は、各画像フレーム（例えば、各フレーム内に２０個のサブフレーム）を構成する。

検出を目的として、いくつかのライダー・システムは、特定のレーザー・パルスに対して１回のみ所与の検出器について特定のストローブをアクティベートする。換言すれば、検出器（例えば、ＳＰＡＤ及び／又はＳＰＡＤピクセル内のＳＰＡＤの集合体）は、特定のレーザー・サイクルの単一のストローブ窓（対応する距離サブレンジを有する）についてのみアクティブであることができる。図２Ａは、Ｓｔｒｏｂｅ＃０～Ｓｔｒｏｂｅ＃ｎのそれぞれのレーザー・パルスについてそれらのタイミングの一例を示している。例えば、図２Ａは、特定のストローブ窓（例えば、特定の距離範囲に対応する検出器のアクティベーションの特定の時間）を複数のレーザー・サイクルに使用することができることを示している。例えば、第１のストローブ窓（例えば、Ｓｔｒｏｂｅ＃０）を検出器の全てについて複数のレーザー・サイクル（例えば、Ｌａｓｅｒ＃０～Ｌａｓｅｒ＃（Ｘ－１））に使用することができる。異なる距離サブレンジに対応する第２のストローブ窓（例えば、Ｓｔｒｏｂｅ＃１）は、第２の複数のレーザー・サイクル（例えば、Ｌａｓｅｒ＃Ｘ～Ｌａｓｅｒ＃（Ｙ－１））に使用することができる。この連鎖は、複数のレーザー・サイクルが各距離サブレンジに利用されながら、距離サブレンジ（例えば、ｎ個のストローブ窓）のそれぞれがサンプリングされるまで、異なる距離サブレンジ（distance sub-range）に対応するその後のストローブ窓を通して続けることができる。図２Ａは、光エミッタとしてのレーザーの使用を記載しているが、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、他のタイプの光信号も使用することができることが理解されるであろう。

光信号のパルス（及び／又は対応するストローブ窓）間の時間は、距離範囲（例えば、光子がエミッタからその距離範囲にあるターゲットに進んで検出器に戻るのに要する時間）に対応することができ、それぞれのストローブ窓は、したがって、その距離範囲のサブレンジに対応することができる。例えば、２００メートル（ｍ）の距離範囲を撮像するために、１ｍ～２０ｍ、２０ｍ～４０ｍ、４０ｍ～６０ｍ、．．．、及び１８０ｍ～２００ｍの距離サブレンジをカバーする１０個のそれぞれのストローブ窓を定めることができる。距離サブレンジをより明確にするために１０個のストローブ窓が一例として使用されるが、カバーされる距離サブレンジに対する対応する変更に伴って異なる数のストローブ窓（例えば、１６個のストローブ窓）を使用することができることが理解されるであろう。

上記で論述したように、グローバル・ストローブ分配では、特定のレーザー・サイクルのそれぞれのストローブ窓は、ライダー・システムの検出器の複数及び／又は全てにグローバルに適用することができる。したがって、所与のレーザー・サイクルの間に、ライダー・システムの検出器の全てが、特定の距離サブレンジをそれぞれサンプリングしている場合がある。ライダー・システムは、検出器の検出光子のカウントの全てを収集して点群を生成することができる。

図２Ｂは、本明細書に記載するいくつかの実施形態による空間ストローブ分配のストローブ窓の配置を示している。図２Ｂに示すように、空間ストローブ分配を用いると、特定のレーザー・サイクルの間に２つ以上のストローブ窓をアクティベートすることができる。同じストローブ窓（及び関連した距離サブレンジ）をライダー・システムの検出器の全てにグローバルに提供するのではなく、使用されている空間分配方式に応じて、異なるストローブ窓を検出器アレイの異なる検出器に適用することができる。したがって、所与のレーザー・サイクルの間に、第１のストローブ窓（例えば、Ｓｔｒｏｂｅ＃０）を、レーザー・パルスの放射後に（特定の距離サブレンジに関連付けられた）第１の時間遅延において第１の検出器（例えば、ＳＰＡＤ及び／又はＳＰＡＤピクセル）及び／又は第１の検出器サブセットに適用することができる。その同じレーザー・サイクルの間に、第２のストローブ窓（例えば、Ｓｔｒｏｂｅ＃ｎ）を、レーザー・パルスの放射後に（第２の距離サブレンジに関連付けられた）第２の時間遅延において第２の検出器（例えば、ＳＰＡＤ及び／又はＳＰＡＤピクセル）及び／又は第２の検出器サブセットに適用することができる。このように、検出器アレイの異なる検出器をレーザー・サイクルの間の異なる時点にアクティベートすることができる。

ピクセル・アレイ内のストローブの様々な空間配置が可能である。空間分配の１つの例は、ピクセル・アレイの中のサブアレイの配置を含むことができる。サブアレイは、物理的にコロケートされた複数の検出器（例えばピクセル）を含むことができる。例えば、ピクセル・アレイ内の検出器の正方配置（square arrangement）をサブアレイとしてグループ化することができる。サブアレイ配置は、信号ルーティングを容易にすることができる。空間分配の１つの例は、ピクセル・アレイの中の個々の列及び／又は行、又は、列及び／又は行のグループを含むことができ、これも、より容易なルーティングを同様に提供することができる。

図３は、本発明のいくつかの実施形態による、ピクセル内の１６個のＳＰＡＤ及び／又はピクセルの例示的なサブアレイのサブアレイ空間分配の一例を示している。本明細書において使用される場合、ピクセルは、個々の検出器（例えばＳＰＡＤ）及び検出器のグループの双方を指すことができる。例えば、ピクセルは、４×４配置の検出器（例えばＳＰＡＤ）を含むことができる。図３は、各ピクセルがピクセルＣ、Ｒとしてラベル付けされているライダー・システムのピクセルのサブアレイを形成する１６個のピクセルの例示的なピクセル・アレイ３１０を示している。ここで、Ｃは、ピクセル・アレイ内のピクセルの列を示し、Ｒは、ピクセル・アレイ内のピクセルの行を示す。このライダー・システムのようなライダー・システムは、複数のそのようなピクセル・アレイ３１０を含むことができる。すなわち、ライダー・システム１００の検出器アレイ１１０（図１参照）は、ピクセル・アレイ３１０の１つ以上を含むことができる。図３は、ｎ個のストローブ窓の特定のストローブ窓構成３２０も示しており、ここで、ｎは整数である。ストローブ窓構成３２０は、所与のレーザー・サイクルの間にピクセル・アレイ３１０の特定のピクセル位置に適用されるストローブ窓の順序付けを示している。図３では、ストローブ窓構成３２０は、ストローブ窓をピクセル・アレイ３１０にどのように適用することができるのかを示すことを意図している。例えば、ストローブ窓構成３２０の特定のセル内のＳｔｒｂ＃０指定は、ピクセル・アレイ３１０内の対応するピクセル（例えば、Ｐｉｘｅｌ０，０）がＳｔｒｏｂｅ＃０の間にアクティベートされる（例えば、Ｓｔｒｏｂｅ＃０がＰｉｘｅｌ０，０に適用される）ことを示すことを意図している。ストローブ窓構成３２０の別のセル内のＳｔｒｂ＃１指定は、ピクセル・アレイ３１０内の対応するピクセル（例えば、Ｐｉｘｅｌ０，１）が、Ｓｔｒｏｂｅ＃０後の後続のストローブ窓であるＳｔｒｏｂｅ＃１の間にアクティベートされることを示すことを意図している。それ以外のセル内の指定についても同様である。

図３は、特定のピクセルが各ストローブ窓の間に選択されるサブアレイ空間分配を示している。図３は、サブアレイ・ストローブ分配の１つの実施形態の一例（例えばラスタ分配）にすぎず、限定することを意図するものではない。図３に示すように、サブアレイ・ストローブ分配３２０は、行内のピクセルの位置に基づいてピクセルを順次（例えば左から右に）処理することに基づくことができる。特定の行が完了すると、次のストローブ窓は、次の行を反対方向（例えば右から左）に続けることができる。当業者であれば、本発明の概念から逸脱することなく、サブアレイ・ベースの処理の他の構成も使用することができることを認識するであろう。

例えば、図４は、本発明のいくつかの実施形態による「スパイラル（らせん状の）」サブアレイ・ストローブ分配４２０を示している。図４では、スパイラル分配４２０が図３と同様のピクセル・アレイ３１０に適用される。図４に示すように、特定のレーザー・サイクルの間のストロービングは、特定の行に沿って進行し、その後、特定の列に沿って進行することができ、ピクセル・アレイ３１０の中心に向かってスパイラル・パターンで交互に進む。

図５は、本発明のいくつかの実施形態によるランダム・サブアレイ・ストローブ分配５２０の別の例を示している。図５に示すように、特定のレーザー・サイクルの間のストロービングは、ピクセル・アレイ３１０内でランダムに進行することができ、ピクセルは、特定のパターンを伴わずに、レーザー・サイクルの間に非繰り返し的に選択される。いくつかの実施形態では、ランダム・サブアレイ・ストローブ分配５２０は、異なるレーザー・サイクルにおいて異なることができる。例えば、ランダム・サブアレイ・ストローブ分配５２０は、レーザー・サイクルごとに再構成することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、ランダム・サブアレイ・ストローブ分配５２０は、特定の持続時間後に再構成することができる。本明細書に記載するサブアレイ処理の例は、例示を意図したものにすぎず、本明細書に記載する実施形態の限定を意図したものではない。

図６は、本明細書に記載するいくつかの実施形態による例示的なデジタル・ピクセル構成を示している。図６は、デジタル・ピクセル・ストローブ発生器が、サブアレイ６０５の中心において共有される常時オンの電圧制御発振器（ＶＣＯ：voltage controlled oscillator）６１０を使用することができるピクセル・サブアレイ６０５を組み込んだデジタル・ピクセル実施態様を示している。ＶＣＯ６１０からの信号は、相関器がトリガされると、ピクセル・カウンタのそれぞれに順番に分配することができる。相関器は、それぞれの到達時刻が少なくとも１つの他の検出光子に対する所定の相関時間内にある検出器による１つ以上の光子の検出を表すそれぞれの相関信号を出力するように構成することができる。相関器回路は、例えば、２０１９年２月１２日付けで出願された「METHODS AND SYSTEMS FOR HIGH-RESOLUTION LONG-RANGE FLASH LIDAR」と題する米国特許出願第１６／２７３，７８３号に論述されている。図６の実施形態では、持続期間が数ナノ秒（例えば１０ナノ秒未満）であるレーザー・パルスを用いた正確なタイムスタンプのデジタル化はそれほど強調されない場合があるので、ＶＣＯ周波数は低くする（例えば２ＧＨｚ未満）ことができる。いくつかの実施形態では、クロック同期信号６２０をＶＣＯ６１０に提供することができる。

図７は、本明細書に記載するいくつかの実施形態による列ストローブ分配の別の例を示している。図７に示すように、各ストローブ窓の間に、ピクセル・アレイの１つ以上の列のピクセルを同時にストローブすることができる。例えば、１６個のストローブ窓が規定されている場合には、列０、列１６、列３２等（例えば、１６個ごとの列）を最初の窓の間にストローブすることができ、列１、列１７、列３３等を２番目の窓の間にストローブすることができる。それ以外の列についても同様にストローブすることができる。図７における列処理の例は、例示を意図したものにすぎず、本明細書に記載する実施形態の限定を意図したものではない。行処理は、図７に記載しているのと同様に実行することができるが、処理要素は、列ではなくピクセル・アレイの行である。

本明細書に論述するストローブ分配の変形形態に加えて、ストローブ窓タイミングの様々な構成を使用することによって追加の改善を得ることができる。いくつかの実施形態では、改善は、ターゲットからのレーザーの戻りが２つの隣接するストローブ窓にわたって分配されるシナリオを考慮するために、例えば、ストローブ窓幅の一部分だけ重複するストローブ窓を有することによって達成することができる。この一部分は、例えば、ストローブ窓の１／２０、１／１０、１／５、１／４、１／３、１／２等とすることができる。この実施形態は図８に示されている。重複ストローブは、ストローブ長の僅かな増加をもたらすことができる。重複ストローブの使用は、本明細書に論述するストローブ分配方式（例えば、ピクセル・サブアレイ、行ベース、列ベース等）と組み合わせて使用することができる。

いくつかの実施形態では、改善は、異なる持続期間のストローブを有することによって達成することができる。例えば、短い範囲のストローブ窓（例えば、より近い距離サブレンジに関連付けられたストローブ窓）が、長い範囲のストローブ窓よりも持続期間が長いか又は短いことが、信号対背景比（ＳＢＲ：signal-to-background ratio）を等しくするために有利であり得る。持続期間は、ほぼ１／ｒ^２によって配分することができ、ここで、ｒは送信機からの距離である。図９は、本明細書に記載するいくつかの実施形態による異なる持続期間のストローブ窓の例示的な使用を示している。そのような方式は、より弱いより遠方のターゲット用の取得窓がより短く、したがって、到達する周囲光子をより少なくすることを可能にし、それによって、平均到達時刻を計算するときに、一様なストローブ窓シナリオと比較してより高い信号対背景比を達成することをもたらす。図９は、より遠方のターゲットの取得がより短い一例を示しているが、他の構成も可能であることが理解されるであろう。例えば、図９の構成を逆にすることができ、短い範囲のストローブ窓（例えば、より近い距離サブレンジに関連付けられたストローブ窓）は、より長い範囲のストローブ窓よりも持続期間をより短くすることができる（例えば、距離範囲が増加すると、ストローブ窓持続期間は増加することができる）。

いくつかの実施形態では、擬似ランダム・サイクル持続期間を使用することができる。いくつかの実施態様では、複数のライダー・システム間の干渉に関連した問題が発生する場合がある。１つの解決策は、１つのライダー・システムの信号が外部（すなわち、別のライダー・システム）に可能な限りランダムに見えるが、発信元のライダーに同期しているようにすることを含むことができる。本明細書に記載する例示的な実施形態によるライダー・システムは、異なるサブフレーム・シーケンスにおいて所与のピクセル内の所与の距離サブレンジをサンプリングすることができるので、異なるサブフレームにおいて異なるピクセル内の異なる距離サブレンジを空間的にサンプリングすることは、干渉するライダー・システムに対して或るディザリング（dithering）作用を有する場合がある。図１０は、本明細書に記載するいくつかの実施形態による擬似ランダム・ストローブ・サイクル持続期間の一例を示している。いくつかの実施形態では、図１０に示すシーケンスは繰り返さない場合がある。

いくつかの実施形態では、一定アクティビティ・ストロービングを使用することができる。図１１は、本明細書に記載するいくつかの実施形態による一定アクティビティ・ストロービングの一例を示している。例えば、空間分散型ストロービングの１つの手法は、一定遅延間隔だけ互いに僅かに時間オフセットされた同じ持続期間のより多くのストローブを有することである。前述した１６個のストローブの例を使用すると、ストローブ・ゲートの４つの等しい遅延を使用することができる。図１１に示すように、第１のストローブ（例えば、Ｓｔｒｏｂｅ＃０）を、ストローブ窓適用のそれぞれの間の対応する時間遅延とともに４つの異なる検出器に適用することができる。例えば、Ｓｔｒｏｂｅ＃０の適用は、Ｓｔｒｏｂｅ＃０Ｄ０（検出器０に適用されるＳｔｒｏｂｅ＃０）、Ｓｔｒｏｂｅ＃０Ｄ１（検出器１に適用されるＳｔｒｏｂｅ＃０）、Ｓｔｒｏｂｅ＃０Ｄ２（検出器２に適用されるＳｔｒｏｂｅ＃０）、及びＳｔｒｏｂｅ＃０Ｄ３（検出器３に適用されるＳｔｒｏｂｅ＃０）として示される。このパターンは、Ｓｔｒｏｂｅ＃１、Ｓｔｒｏｂｅ＃２、及びＳｔｒｏｂｅ＃３、及びそれ以降について繰り返される。いくつかの実施形態では、Ｄ０及びＤ１は、ピクセル・アレイ内の近傍の検出器とすることができ（例えば、以下で論述する図１２参照）、順次有効にすることができる。例えば、Ｓｔｒｏｂｅ＃０Ｄ０、Ｓｔｒｏｂｅ＃０Ｄ１、Ｓｔｒｏｂｅ＃０Ｄ２、Ｓｔｒｏｂｅ＃０Ｄ３は、ストローブ期間の一部分（例えば、１／４）だけオフセットされた時点において近傍のピクセル・アレイ内の検出器をアクティベートすることができる。図１１は、Ｓｔｒｏｂｅ＃０、Ｓｔｒｏｂｅ＃１、Ｓｔｒｏｂｅ＃２、及びＳｔｒｏｂｅ＃３が全て、例えば検出器０（Ｄ０）に適用されることを示しているが、異なる検出器をストローブ窓のうちの異なるものについてアクティベートすることができることが理解されるであろう。同様に、図１１は、４つの検出器（例えば、Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）しか示していないが、これは例示を目的としたものにすぎず、本明細書に記載する実施形態によるライダー・システムは追加の検出器を備えることができることが理解されるであろう。したがって、レーザー・サイクルの全て又は大部分にわたって延びる追加のストローブ窓を設けることができる。

対応するストローブ窓の間のそのような遅延は、例えば、遅延ロック・ループ（ＤＬＬ：delay locked loop）を使用する回路において行うことができる。そのような例では、２０．２５ｎｓ（８１ｎｓ／４）だけ互いにオフセットされた１６個のストローブの４つのセットが存在することができる。ＳＰＡＤ充電電流は、その場合に、１６×８１ｎｓ間隔ではなく６４×２０．２５ｎｓ間隔で分配される。これは、窓間隔の時間の中間点を分割することができる。いくつかの実施形態では、これは、誤差のより容易な外部補正をもたらすことができる。一定アクティビティ・ストロービングを使用するいくつかの実施形態では、外部システムは、空間時間オフセットを各ピクセル・レーザー戻り推定値から減算することができる。図１１の例では、１６個のストローブ窓のうちの４つのみが示されている。

いくつかの実施形態では、ピクセル・サブアレイ・ストローブ分配を一定アクティビティ・ストローブ分配と組み合わせることができる。図１２は、本明細書に記載するいくつかの実施形態によるサブアレイ一定アクティビティ・ストローブ分配（ラスタ）の一例１２２０を示している。

いくつかの実施形態では、ピクセルの１つのサブアレイの処理は、ピクセルの別のサブアレイから僅かにオフセットされて実行することができる。例えば、図１２では、４つのサブアレイ１２１０＿ａ、１２１０＿ｂ、１２１０＿ｃ、及び１２１０＿ｄが示されている。ストローブ窓は、これらの４つのサブアレイ１２１０＿ａ、１２１０＿ｂ、１２１０＿ｃ、及び１２１０＿ｄのうちの対応するものに図３の方法と同様の方法で適用することができる。しかしながら、第１のサブアレイ１２１０＿ａの第１の検出器（例えばＳＴＲＢ＃０Ｄ０）に適用される第１のストローブ窓（例えばＳｔｒｏｂｅ＃０）は、第２のサブアレイ１２１０＿ｂの第１の検出器（例えばＳＴＲＢ＃０Ｄ１）に適用される第１のストローブ窓から時間をオフセットすることができ、この第２のサブアレイ１２１０＿ｂの第１の検出器に適用される第１のストローブ窓は、第３のサブアレイ１２１０＿ｃの第１の検出器（例えばＳＴＲＢ＃０Ｄ２）に適用される第１のストローブ窓からオフセットすることができ、その以外の第１のストローブ窓についても同様にオフセットすることができる。第２のストローブ窓（例えばＳｔｒｏｂｅ＃１）は、同様のオフセットを有するストローブ分配において様々なサブアレイのうちの次のサブアレイに適用することができる。遅延されたサブアレイは、図１２では、隣接するサブアレイとして示されているが、これは単なる一例にすぎないことが理解されるであろう。当業者によって理解されるように、遅延されたグループの数の増加とともに他の多くのパターンが可能である。例えば、オフセットされたストローブ窓は、図４のストローブ分配４２０及び図５のストローブ分配５２０、又は本明細書に記載する他の任意のストローブ分配にも適用することができる。

いくつかの実施形態では、一定スライド・ストローブ窓方式を使用することができる。図１３は、本明細書に記載するいくつかの実施形態による一定スライド・ストローブ窓の一例を示している。この方式は、生成を容易にするとともに配線を削減するために列フォーマットでストローブ窓を分配する。例えば、６００個の列がある場合には、６００個の個別のストローブを生成することができる。例えば、６００×３００アレイでは、３００個のＳＰＡＤからなる１つの列を２ｎｓごとに充電することができる。このメカニズムは、低い平均電流引き込み（例えば、３Ｖ超過の場合に１００ｍＡ推定値）をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、ライダーの検出器の１つの側（例えば左側）が近い範囲を見ている（例えば、より近い距離サブレンジに関連したストローブ窓を利用している）とき、検出器のもう１つの側（例えば右側）は、長い範囲を見る（例えば、より遠方の距離サブレンジに関連したストローブ窓を利用する）ことができる。一実施形態では、ストローブ距離の周期的な波が、左から右に絶えず移動することができる。いくつかの実施形態では、外部システムが、ピクセル時間推定値（例えば、２ｎｓ×列インデックス）をオフセットするように補償（例えば減算）することができる。

いくつかの実施形態では、ストローブ窓（例えば８１ｎｓ持続期間）を時間遅延（例えば２ｎｓ）とともに生成して、実質的に一定のＳＰＡＤ充電電力をＳＰＡＤアレイにわたって提供することができる。例えば、６００個の列がある場合には、ストローブ窓間の２ｎｓシフトを６００個のストローブ窓の数だけ倍数すると１．３μｓとなる。そのような実施形態では、ＳＰＡＤ静電容量（例えば４０ｎＦ）の１／６００を２ｎｓごとに３Ｖによって充電することができ、この結果、電流は１００ｍＡとなる。

図１４は、本明細書に記載するいくつかの実施形態による２ｎｓストローブ窓遅延を生成するように構成されている回路の一実施形態の例示的な実施態様を示している。図１４では、６００列のそれぞれの列が遅延に基づいてアクティベートされる６００×３００のＳＰＡＤアレイ１４１０が一例として提供されている。

図１４を参照すると、位相ロック・ループＰＬＬは、位相検出器１４２０と、チャージ・ポンプ１４２５と、フィルタ１４２７とを備えることができる。ＰＬＬは、遅延ロック・ループＤＬＬに提供される位相クロック信号を生成することができる。ＤＬＬは、位相検出器１４４０と、チャージ・ポンプ１４４５とを備えることができる。チャージ・ポンプ１４４５から出力される信号は、ピクセル・アレイ１４１０の列のそれぞれに提供することができる遅延されたストローブ窓（列１ストローブ窓、列２ストローブ窓等として示されている）を位相クロック信号から生成するのに使用することができる一連の遅延素子１４４７に提供することができる。図１４の構成は、列ではなく行に基づいて実施することもできることが理解されるであろう。

図１５は、本明細書に記載するいくつかの実施形態によるストローブ・デコーダの一実施形態の非限定の例示的な実施態様を示している。ストローブ・デコーダは、ピクセルｘ，ｙをデコードするように構成することができる（ここで、ｘはピクセルの列であり、ｙはピクセルの行である）。図１５内において、ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ＜３：０＞＜ｙ＞は列ベースの信号であり、ＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ＜３：０＞はピクセル・アレイ全体にグローバルであり、ＩｎｔＳｔａｔｅ＜３：０＞＜ｘ，ｙ＞はピクセル＜ｘ，ｙ＞における内部信号であり、ＳｅｌＳｔｒｏｂｅ＜ｘ，ｙ＞は、ＳＰＡＤ及びピクセル・アクティビティをゲート制御するためにピクセルｘ，ｙにおいて内部で使用されるストローブ信号である。

ピクセルｘ，ｙのデコードは、２段階で行うことができる。第１に、デコーダは、列信号Ｗｒｉｔｅ＜ｘ＞の制御下で、ローカル・ストローブ番号をラッチして記憶することができる。第２に、デコーダは、グローバルに分配されたＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ＜３：０＞から正しいパルスを選択することができる。

いくつかの実施形態では、ピクセル・アレイにおける空間ストローブ・パターンは、ハード・ワイヤードとすることができ、チップ製造後に変更することができない（又は変更することが困難であり得る）。いくつかの実施形態では、空間ストローブ・パターン形成は、外部システムがＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ＜３：０＞に関するワードを内部ピクセル状態ＩｎｔＳｔａｔｅ＜３：０＞に書き込むことによるプログラマブルな方法（例えば、プログラムに従って制御される）で確立することができる（例えば、図１５参照）。例えば、センサチップの起動時に、コントローラは、ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ＜３：０＞値の初期パターンをピクセル・アレイ内にロードすることができる。これは、例えば、ピクセル・アレイの各行のローリング書き込みパルシングＷｒｉｔｅ＜ｘ＞の１回の通過と、列ベースのレジスタからのＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ＜３：０＞＜ｙ＞のロードとによって行うことができる。ＩｎｔＳｔａｔｅ＜３：０＞は、ライダー・システムの最大距離に対応する繰り返しレート（例えば１．３μｓ）で０～１５にサイクルすることができるグローバルに分配される（例えばグレイコード）ストローブ・カウントＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ＜３：０＞を選択することができる。

グレイコードは、２つの連続する値が１ビット（２進数字）のみ（例えば、任意の所与の点における信号遷移のうちの１つのみ）異なるように２進数系を順序付けたものである。図１６は、本明細書に記載するいくつかの実施形態によるグローバル４ビット・グレイコード・ストローブ・カウンタの一例を示している。図１７は、本明細書に記載するいくつかの実施形態による４ビット非線形グレイコード・ストローブ・カウンタの一例を示している。図７において、信号のうちの異なるものはコードの異なるビットを表す。図１７に示すように、コードを、いくつかの実施形態では、同期クロック信号に従って遷移させることができる遷移点（図１７に点線によって示す）において変化させることができる。

デコード後、非線形グレイコードは、短い範囲においてより長いストローブを生成することができ、長い範囲においてより短いストローブを生成することができる。これは、背景雑音の削減をもたらすことができ、長い範囲において質量中心を改善することができる。逆に、より長いストローブは、信号がより大きい、短い範囲においてより多くの背景雑音を許容することができる。図１６及び図１７に示すコードは単なる例示にすぎず、本開示の限定を意図するものでないことが理解されるであろう。グレイコードを利用しないビット構成を含む他のビット構成も、本発明から逸脱することなく利用することができる。

図２１は、図１５のストローブ・デコーダの動作の例示的な実施形態を示している。図２１では、センサの電源投入時にストローブ窓のシーケンスをプログラミングすることができる。例えば、異なるピクセルにはＩｎｔＳｔａｔｅの異なる値を指定することができる。図２１の例では、１６進値の０ｘＡがＰｉｘｅｌ＃０に指定され、１６進値の０ｘ５がＰｉｘｅｌ＃１に指定され、１６進値の０ｘ８がＰｉｘｅｌ＃２に指定され、Ｐｉｘｅｌ＃１５まで同様に指定され、Ｐｉｘｅｌ＃１５には１６進値の０ｘＤが指定される。これらの指定は単なる例示にすぎず、本明細書に記載する実施形態を限定することを意図するものではない。図２１に示すように、ＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒに使用されるコード（例えば、２の補数コード）は、ピクセル間にストローブ窓をプログラムに従って（例えば、回路及び／又はプロセッサの動作によって）分配するために、ストローブ・デコーダと組み合わせて使用することができる。

いくつかの実施形態では、サブフレームは、ＡＤＣ又はデジタル読み出しを通じて行を走査するローリング・シャッタ方式に従って読み出すことができる。行ｙのピクセル・データを読み出している間、行ｙのＩｎｔＳｔａｔｅ＜３：０＞も、列並列デジタル回路によってピクセルから読み出して、インクリメントし、同じピクセル内にライトバックすることができる。

ストローブ更新の方法を説明してきたが、本明細書に記載する実施形態は、この方法に限定されるものではない。本発明の概念から逸脱することなく、ストローブ更新の他のシーケンスが可能である。例えば、ターゲットがシステムに向かって来ていると、オンチップ（列ベース）コントローラ又はオフチップ・コントローラによって考えられる場合には、ピクセルのＩｎｔＳｔａｔｅ＜３：０＞をデクリメントすることができる。別の例として、線形フィードバック・シフト・レジスタ（ＬＦＳＲ：linear feedback shift register）シーケンスを、不連続であるが周期的なストローブ・ホッピングに使用することができる。別の例として、ターゲットが取得されていると、オンチップ（列ベース）コントローラ又はオフチップ・コントローラによって考えられる場合には、より高いフレームレートで同じストローブ・サブフレームを読み出すために、ストローブは変更されないままとすることができる。これは、光子カウント信号を（ストローブに依存する）閾値と比較することによって行うことができる。

図１８は、本明細書に記載するいくつかの実施形態によるストローブ・デコーダの非限定の例示的な実施態様を示している。図１８に示すように、検出器（例えばＳＰＡＤ）をアクティベートするためにピクセル・アレイ内で使用されるストローブ信号（例えば、ＳｅｌＳｔｒｏｂｅ＜ｘ，ｙ＞）は、ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ信号及びＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ信号に基づいて生成することができる。本明細書に論述するように、ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ信号は、列ベースの信号とすることができ、ＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ信号は、ピクセル・アレイ全体にグローバルなものとすることができる。デコードの第１段階では、列信号Ｗｒｉｔｅ＜ｘ＞の制御下でローカル・ストローブ番号をラッチすることができる。デコードの第２段階では、第１段階の出力（例えばＩｎｔＳｔａｔｅ）とＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ信号とに基づいて、ＳｅｌＳｔｒｏｂｅ信号をデコードすることができる。システムは、ＳｙｓＲｓｔ信号の制御下でリセットすることができる。いくつかの実施形態では、図１８に示すｄ型フリップフロップ１８１０をラッチ又はＳＲＡＭとして実装して面積を削減することができる。

図１９は、本明細書に記載するいくつかの実施形態によるストローブ・デコーダの非限定の例示的な実施態様を示している。図１９に示すように、ストローブ・デコーダは、ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ＜１５：０＞グローバル・ストローブ信号から入力を受信するＩｎｔＳｔａｔｅ＜３：０＞によって制御される１６対１マルチプレクサ１９１０として実施することもできる。この場合に、ストローブは、個々に生成することができ、重複ストローブを分配することが可能になる。いくつかの実施形態では、より多くのワイヤ及びマルチプレクサの使用によって、より大きなシリコン面積が占有される場合がある。マルチプレクサ１９１０への入力は、図１８に関して論述するのと同様のｄ型フリップフロップ１８１０によって提供することができる。

図２０は、本明細書に記載するいくつかの実施形態によるプログラマブル・ストローブ・ブロック２０００の非限定の例示的な実施態様を示している。図２０のブロック図には、空間ストローブ分配に関連するブロック（主要なライダー動作でない）のみが示されている。図２０を参照すると、ピクセル・アレイ２０１０を準備することができる。ピクセル・アレイ２０１０は、Ｍ行及びＮ列を有することができる。ピクセル・アレイ２０１０によって提供されるストローブ窓の構成は、ストローブ・システム・コントローラ回路２０１５によって調整及び／又は制御することができる。ストローブ・システム・コントローラ回路２０１５は、例えば、図１の制御回路１０５等の制御回路の一部とすることができる。図１５～図１９に関して本明細書に論述したように、プログラマブル・ストローブ分配は、ＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ、ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ、及びＷｒｉｔｅ等の信号に基づくことができる。換言すれば、所与のピクセル（例えばＰｉｘｅｌ＜ｘ，ｙ＞）への特定のストローブ窓の適用は、ＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ信号、ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ信号、及びＷｒｉｔｅ信号の所与のステータスに基づいて制御することができる。ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ信号は、ストローブ・システム・コントローラ回路２０１５とＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅシフト・レジスタ回路２０２０との間の通信に基づいてＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ更新制御回路２０２５によって提供することができる。ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅシフトレジスタ回路２０２０は、ストローブ・システム・コントローラ回路２０１５の更なる制御を受けることができる。

ＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ信号は、ストローブ・システム・コントローラ回路２０１５とストローブ発生器回路２０３５との間の通信に基づいてＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒクロック分配回路２０３０によって提供することができる。ストローブ発生器回路２０３５は、ストローブ・システム・コントローラ回路２０１５の制御下で位相ロック・ループ２０４０から入力信号を受信することができる。

Ｗｒｉｔｅ信号は、ストローブ・システム・コントローラ回路２０１５の制御下で行アドレス指定回路２０１７によって提供することができる。図２０は、ＳｔｒｏｂｅＳｔａｔｅ信号、ＳｔｒｏｂｅＣｏｕｎｔｅｒ信号、及びＷｒｉｔｅ信号を生成する例示的な実施態様を示しているが、本発明の概念から逸脱することなく他の回路構成も可能であることが理解されるであろう。図２０に示すように、ストローブ状態を書き込む周辺回路を構成することができ、他の回路がグローバル・ストローブ・カウンタ信号を印加することが可能になる。その結果、検出器の空間サンプリング及び時間サンプリングのカスタマイゼーションをプログラムに従って行うことができる。このカスタマイゼーションは、デバイスの電源投入時に行うことができ、シリアル・チェーンを介して比較的ゆっくりと行うことができ及び／又は必要に応じて変更することができる。

本明細書に論述したストローブ分配方式の様々なもの（例えば、ピクセル・サブアレイ、行ベース、列ベース）は、本発明から逸脱することなく、本明細書に論述したストローブ・タイミング方式の様々なもの（例えば、重複ストローブ、非線形ストローブ、ランダム・ストローブ、一定アクティビティ・ストローブ、一定スライド・ストローブ）とともに利用することができることが理解されるであろう。

本明細書では、例示的な実施形態を示す添付図面を参照して、様々な実施形態について説明した。しかしながら、これらの実施形態は、異なる形態で具現化することができ、本明細書に示す実施形態に限定するものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、当業者に本発明の概念を十分に伝えるように提供される。本明細書に記載した例示的な実施形態並びに全体的な原理及び特徴に対する様々な変更形態が容易に明らかとなるであろう。図面において、層及び領域のサイズ及び相対サイズは、正確な尺度で示されてはおらず、場合によっては、明確にするために誇張されている可能性がある。

例示的な実施形態は、主に、特定の実施態様において提供された特定の方法及びデバイスに関して記載している。しかしながら、それらの方法及びデバイスは、他の実施態様で有効に動作することができる。「例示的な実施形態」、「１つの実施形態」及び「別の実施形態」等の言い回しは、同じか又は異なる実施形態とともに複数の実施形態を指す場合がある。実施形態について、或る特定のコンポーネントを有するシステム及び／又はデバイスに関して説明する。しかしながら、そうしたシステム及び／又はデバイスは、示したものより少ないか又は追加のコンポーネントを含むことができ、本発明の概念の範囲から逸脱することなく、それらのコンポーネントの配置及びタイプの変形形態を作成することができる。例示的な実施形態について、或る特定のステップ又は動作を有する特定の方法に関してもまた記載する。しかしながら、そうした方法及びデバイスは、異なる及び／又は追加のステップ／動作、並びに、例示的な実施形態とは一貫しない異なる順序でのステップ／動作を有する、他の方法に対しても有効に動作することができる。したがって、本発明の概念は、示した実施形態に限定されるようには意図されておらず、本明細書に記載した原理及び特徴と一貫する最も広い範囲が与えられるべきである。

当業者によって理解されるように、本開示の態様は、任意の新規で有用なプロセス、機械、製造品、若しくは組成物、又はそれらの新規で有用ないずれかの改良形態を含む多くの特許可能なクラス又はコンテキストのいずれにおいても本明細書に図示及び記載することができる。したがって、本開示の態様は、全体をハードウェアで実施することもできるし、全体をソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）で実施することもできるし、本明細書において全体を「回路」、「モジュール」、「コンポーネント」、又は「システム」と一般に称することができるソフトウェア及びハードウェアを組み合わせた実施態様で実施することもできる。さらに、本開示の態様は、コンピュータ可読プログラムコードが具現化された１つ以上のコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピューター・プログラム製品の形態を取ることができる。

本明細書で使用した用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的とするものであり、例示的な実施形態を限定するようには意図されていない。本明細書において使用される場合、単数形「一（a、an）」及び「その（the）」は、別段文脈に明確な指示がない限り、複数形も含むように意図される。本明細書において使用される場合、「備える（comprising、comprises）」という用語は、非限定的（open-ended）であり、１つ以上の述べられていない要素、ステップ及び／又は機能を排除することなく１つ以上の述べられている要素、ステップ及び／又は機能を含むこともまた理解されるであろう。「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上のありとあらゆる組み合わせを含む。

本明細書では、第１、第２等の用語を用いて様々な要素について記載している場合があるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素から識別するためにのみ使用される。したがって、以下に考察する第１の要素は、本発明の概念の範囲から逸脱することなく第２の要素と呼ぶことができる。

要素が別の要素に「接続されて」いるか又は「結合されて」いるものとして言及される場合、それは、他方の要素に直接接続又は結合することができ、又は介在する要素が存在する場合があることも理解されるであろう。対照的に、要素が別の要素に「直接接続されて」いるか又は「直接結合されて」いるという場合、介在する要素は存在しない。

別段の定義のない限り、本明細書で用いる全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明の概念が属する技術分野の当業者に一般に理解されるものと同じ意味を有する。一般に使用される辞書において定義されるもの等の用語は、関連技術に関連するそれらの意味と一貫する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において明示的な定義のない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されないことが更に理解されるであろう。

本明細書において、上記の説明及び図面に関連して多くの異なる実施形態が開示されてきた。これらの実施形態の全ての組み合わせ及び部分的組み合わせをそのまま説明し示すことは、過度に繰り返しが多くわかりにくいものとなることが理解されるであろう。したがって、図面を含む本明細書は、本明細書において説明される実施形態並びにそれらを作成し用いる方式及びプロセスの全ての組み合わせ及び部分的組み合わせの完全な明細書を構成すると解釈されるものとし、任意のそのような組み合わせ又は部分的組み合わせに対する特許請求を支持するものとする。

図面及び明細書において、本開示の実施形態が開示されており、具体的な用語が採用されているが、それらは、一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、限定を目的とするものではない。添付の特許請求の範囲は、本出願が全ての管轄権における優先権出願として全ての法的要件を満たすことを確保するために提供され、本発明の範囲を規定するものとして解釈されないものとする。

Claims (26)

1. それぞれのエミッタ制御信号に応答して光信号を放射するように構成されている複数のエミッタ・ユニットを備えるエミッタ・アレイと、
   前記光信号のパルス間のそれぞれのストローブ窓についてアクティベート及びディアクティベートされるように構成されている複数の検出器ピクセルを備える検出器アレイと、
   前記検出器ピクセルの第１のサブセットをアクティベートする一方、前記検出器ピクセルの第２のサブセットを非アクティブにしておくストローブ信号を提供するように構成されている制御回路と
   を備える、ライダー（光検出及び測距）装置。
2. 前記エミッタ・アレイは、前記光信号のうちの連続したものの間のエミッタ・サイクルをもって前記光信号を放射するように更に構成され、
   前記制御回路は、前記第２のサブセットが非アクティブである間の前記エミッタ・サイクルにおいて第１の時間遅延で前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットをアクティベートする前記ストローブ信号を提供するように更に構成される、請求項１に記載のライダー装置。
3. 前記ストローブ信号は第１のストローブ信号であり、
   前記制御回路は、前記エミッタ・サイクルにおいて第２の時間遅延で前記検出器ピクセルの前記第２のサブセットをアクティベートする一方で、前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットを非アクティブにしておく第２のストローブ信号を提供するように更に構成される、請求項２に記載のライダー装置。
4. 前記第１のストローブ信号は、第１の持続時間の間アクティブであるように構成され、
   前記第２のストローブ信号は、前記第１の持続時間と異なる第２の持続時間の間アクティブであるように構成される、請求項３に記載のライダー装置。
5. 前記第２の時間遅延は前記第１の時間遅延よりも大きい、請求項３又は４に記載のライダー装置。
6. 前記検出器アレイは行及び列を含み、
   前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記検出器アレイの行又は前記検出器アレイの列を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のライダー装置。
7. 前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、第１の検出器ピクセル及び第２の検出器ピクセルを含み、
   前記制御回路は、前記第１の検出器ピクセルをアクティベートした後の或る時間オフセットにおいて前記第２の検出器ピクセルをアクティベートするように更に構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のライダー装置。
8. 前記検出器アレイは、物理的にコロケートされた検出器ピクセルから構成されている第１のサブアレイと、物理的にコロケートされた検出器ピクセルから構成されている第２のサブアレイとを含み、
   前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記第１のサブアレイの第１の検出器ピクセルと、前記第２のサブアレイの第２の検出器ピクセルとを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のライダー装置。
9. 第１の光信号及び第２の光信号の間のエミッタ・サイクルをもって該第１の光信号及び該第２の光信号を放射するように構成されているエミッタと、
   前記エミッタ・サイクルにおけるそれぞれのストローブ窓についてアクティベート及びディアクティベートされるように構成されている複数の検出器ピクセルを含む検出器アレイと、
   前記エミッタ・サイクル内の第１の時間遅延において前記エミッタ・サイクル内の第１のストローブ窓を前記複数の検出器ピクセルの第１のサブセットに適用するとともに、前記エミッタ・サイクル内の前記第１の時間遅延と異なる第２の時間遅延において前記エミッタ・サイクル内の第２のストローブ窓を前記複数の検出器ピクセルの第２のサブセットに適用するように構成されている制御回路と
   を備える、ライダー（光検出及び測距）装置。
10. 前記第１のストローブ窓の第１の部分が、前記エミッタ・サイクル内の前記第２のストローブ窓の第２の部分に重複する、請求項９に記載のライダー装置。
11. 前記検出器アレイは行及び列を含み、
    前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記検出器アレイの行又は前記検出器アレイの列を含む、請求項９又は１０に記載のライダー装置。
12. 前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、第１の検出器ピクセル及び第２の検出器ピクセルを含み、
    前記制御回路は、前記第１の検出器ピクセルをアクティベートした後の或る時間オフセットにおいて前記第２の検出器ピクセルをアクティベートするように構成される、請求項９～１１のいずれか１項に記載のライダー装置。
13. 前記第１の時間遅延及び前記第２の時間遅延は、プログラムに従って制御されるように構成される、請求項９～１２のいずれか１項に記載のライダー装置。
14. 前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間と異なる、請求項９～１３のいずれか１項に記載のライダー装置。
15. 前記第２の時間遅延は前記第１の時間遅延よりもより大きく、
    前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間よりもより短い、請求項９～１３のいずれか１項に記載のライダー装置。
16. 前記第２の時間遅延は前記第１の時間遅延よりもより大きく、
    前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間よりもより長い、請求項９～１３のいずれか１項に記載のライダー装置。
17. 前記検出器アレイは、物理的にコロケートされた検出器ピクセルから構成されている第１のサブアレイと、物理的にコロケートされた検出器ピクセルから構成されている第２のサブアレイとを含み、
    前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記第１のサブアレイの第１の検出器ピクセルと、前記第２のサブアレイの第２の検出器ピクセルとを含む、請求項９～１６のいずれか１項に記載のライダー装置。
18. 第１の光信号及び第２の光信号の間にエミッタ・サイクルをもって該第１の光信号及び該第２の光信号を放射するように構成されているエミッタと、
    前記エミッタ・サイクルにおけるそれぞれのストローブ窓についてアクティベート及びディアクティベートされるように構成されている複数の検出器ピクセルを含む検出器アレイと、
    前記エミッタ・サイクル内で、前記第１の光信号に対するそれぞれの異なる時間遅延において、前記複数の検出器ピクセルの第１のサブセットと、前記複数の検出器ピクセルの第２のサブセットとをアクティベートするストローブ信号を提供するように構成されている制御回路と
    を備える、ライダー（光検出及び測距）装置。
19. 前記制御回路は、前記エミッタ・サイクル内の第１のストローブ窓の間に前記第１のサブセットをアクティベートする前記ストローブ信号を提供するように更に構成され、
    前記制御回路は、前記エミッタ・サイクル内の第２のストローブ窓の間に前記第２のサブセットをアクティベートする前記ストローブ信号を提供するように更に構成される、請求項１８に記載のライダー装置。
20. 前記第１のストローブ窓の第１の部分が、前記第２のストローブ窓の第２の部分に重複する、請求項１８又は１９に記載のライダー装置。
21. 前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間と異なる、請求項１８～２０のいずれか１項に記載のライダー装置。
22. 前記検出器アレイは行及び列を含み、
    前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、前記検出器アレイの行又は前記検出器アレイの列を含む、請求項１８～２１のいずれか１項に記載のライダー装置。
23. 前記検出器ピクセルの前記第１のサブセットは、第１の検出器ピクセル及び第２の検出器ピクセルを含み、
    前記制御回路は、前記第１の検出器ピクセルをアクティベートした後の或る時間オフセットにおいて前記第２の検出器ピクセルをアクティベートするように構成される、請求項１８～２２のいずれか１項に記載のライダー装置。
24. 前記異なるそれぞれの時間遅延は、プログラムに従って制御されるように構成される、請求項１８～２３のいずれか１項に記載のライダー装置。
25. 前記第１のストローブ窓の第１のそれぞれの時間遅延は、前記第２のストローブ窓の第２のそれぞれの時間遅延よりもより短く、
    前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間よりもより短い、請求項１８～２４のいずれか１項に記載のライダー装置。
26. 前記第１のストローブ窓の第１のそれぞれの時間遅延は、前記第２のストローブ窓の第２のそれぞれの時間遅延よりもより短く、
    前記第１のストローブ窓の第１の持続期間は、前記第２のストローブ窓の第２の持続期間よりもより長い、請求項１８～２４のいずれか１項に記載のライダー装置。
    

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