TWI833561B - 感測器、校正焦平面陣列中飽和檢測結果的方法及檢測物體深度資訊的方法 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
揭露感測器、校正焦平面陣列中飽和檢測結果的方法及檢測物體深度資訊的方法，涉及在紅外光子中被使用的電光器件及雷射器，以及有關檢測一物體的深度資訊，由一焦平面陣列之多個感光點，該多個感光點檢測一視野不同方向之瞬時視場到達的光。
Description
本申請涉及並要求美國臨時專利申請號的優先權：2020年12月26日提交的63/130,646、2021年5月29日提交的63/194,977及2021年12月25日提交的63/293,766，所有這些通過引用他們整體被併入本文。
本發明涉及光子系統、方法及電腦程式產品。更具體地，本發明涉及在紅外(IR)光子中被使用的電光器件及雷射器。
光電檢測裝置諸如光電檢測器陣列(也稱為“光電感測器陣列(photosensor arrays)”)包括許多感光位點(a multitude of photosites)(PSs)，每個感光位點包括一個或多個光電二極體及電容，該一個或多個光電二極體用於檢測衝擊(impinging)的光，該電容用於儲存由該光電二極體提供的電荷。該電容可以被實現為一專用電容器及/或使用該光電二極體、電晶體及/或該PS的其它構件的寄生電容。此後，在本說明書中以及為了簡單起見，該術語“光電檢測裝置(photodetecting device)”經常被替換為縮寫詞“PDD”，該術語“光電檢測器陣列
(photodetector array)”經常被替換為縮寫詞“PDA”，而術語“光電二極體(photodiode)”經常被替換為縮寫詞“PD”。
該術語“感光位點(photosite)”涉及多個感測器的一陣列中的單個感測器元件(也被稱為“感官(sensel)”，如詞語“感測器(sensor)”及“細胞(cell)”或“感測器(sensor)”及“元件(element)”的組合)，並且是也被稱為“感測器元件(sensor element)”、“光感測器元件(photosensor element)”、“光檢測器元件(photodetector element)”等。在下文中，“感光位點(photosite)”通常被替換為縮寫詞“PS”。每個PS可以包括：一個或多個PD(譬如如果彩色濾波器陣列被實現，則檢測光譜的不同部分的光的多個PD可以可選地被統標為單個PS)。除該PD外，該PS還可以包括：一些電路或多個附加構件。
暗電流(在本文也被稱為“DC”)是一種眾所周知的現象，當提及諸多PD時，它屬於流過該PD的電流，即使沒有光子進入該裝置也是如此。在諸多PD中的DC可能是由該PD的一消耗區中電子及空穴的隨機產生引起的。
在某些情況下，有需要向諸多感光位點提供以一相對較高的DC為特徵的諸多光電二極體，同時實現尺寸受限的諸多電容器。在某些情況下，有需要向諸多PS提供以一相對高的DC為特徵的諸多PD，同時降低暗電流對一輸出檢測訊號的影響。在以高DC累積為特徵的諸多PS中，有需要並且克服DC對諸多電光系統的有害影響將是有益的。此後以及為了簡單起見，該術語“電光(electrooptical)”可以被替換為縮寫詞“EO”。
短波紅外(SWIR)成像使得使用可見光成像難以進行的一系列的應用成為可能。諸多應用包括電子板檢查、太陽能電池檢查、產品檢查、門控成像、識別及分類、監視、防偽、過程質量控制以及更多。許多現存的基於砷
化鎵銦(InGaAs)的SWIR成像系統製造成本昂貴，並且目前受制於有限的製造能力。
因此，能夠基於更容易被集成到周圍電子器件中的諸多PD提供使用更具成本效益的諸多光接收器的SWIR成像系統將是有益的。
在各種示例中，揭露一種由一光電檢測器陣列產生影像的方法，包括：從該光電檢測器陣列獲得在一第一幀持續時間期間被測量的不同感光位點的多個檢測值，該光電檢測器陣列包括眾多被複製的PS，該些檢測值包括：一第一PS的一第一檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從一視場(FOV)衝擊在該第一PS上的光量；一第二PS的一第二檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第二PS上的光量；一第三PS的一第三檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第三PS上的光量；至少一個第四PS中的每個第四PS的一第四檢測值，在該相應的第四PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；及至少一個第五PS中的每個第五PS的一第五檢測值，在該相應的第五PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；基於從該第一檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第一PS輸出值；基於從該第二檢測值減去該至少一個第五檢測值的一平均值以決定一第二PS輸出值；基於從該第三檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第三PS輸出值；至少基於該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值產生一第一幀影像。
在各種示例中，揭露一種可操作以產生影像的電光(EO)系統，該EO系統包括：一PDA，包括多個感光位點(PSs)，每個PS可操作以輸出一檢測值，
該檢測值指示在一檢測持續時間期間衝擊在該相應PS上的光量及在該檢測持續時間期間由該PS產生的一DC級別；一遮蔽件，用於至少在一第一幀持續時間期間遮蔽該些PS的一子群組免受環境照明；及一處理器，可操作以：獲得在該第一幀持續時間期間被測量的該PDA的多個不同PS的多個檢測值，該些被獲得的檢測值包括：一第一PS的一第一檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從一FOV衝擊在該第一PS上的光量；一第二PS的一第二檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第二PS上的光量；一第三PS的一第三檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第三PS上的光量；至少一個第四PS中的每個第四PS的一第四檢測值，在該相應的第四PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；及至少一個第五PS中的每個第五PS的一第五檢測值，在該相應的第五PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；該處理器，還可操作以：基於從該第一檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第一PS輸出值；基於從該第二檢測值減去該至少一個第五檢測值的一平均值以決定一第二PS輸出值；基於從該第三檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第三PS輸出值；及至少基於該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值產生一第一幀影像。
在各種示例中，揭露一種基於光電檢測器的檢測以產生影像的非暫時性電腦可讀媒體，包括被儲存在其上的多個指令，當該些指令在一處理器上被執行時，進行步驟：從一PDA獲得在一第一幀持續時間期間被測量的不同PS的多個檢測值，該PDA包括眾多被複製的PS，該些檢測值包括：一第一PS的一第一檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從一FOV衝擊在該第一PS上的光量；一第二PS的一第二檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在
該第二PS上的光量；一第三PS的一第三檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第三PS上的光量；至少一個第四PS中的每個第四PS的一第四檢測值，在該相應的第四PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；及至少一個第五PS中的每個第五PS的一第五檢測值，在該相應的第五PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；基於從該第一檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第一PS輸出值；基於從該第二檢測值減去該至少一個第五檢測值的一平均值以決定一第二PS輸出值；基於從該第三檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第三PS輸出值；及至少基於該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值產生一第一幀影像。
在各種示例中，揭露一種基於一短波紅外(SWIR)電光成像系統(SEI系統)的檢測以產生一場景的一深度影像的方法，該方法包括：獲得該SEI系統的多個檢測訊號，其中該些檢測訊號中的每個檢測訊號指示在一相應檢測時框內由該SEI系統的至少一FPA從該SEI系統的一FOV內的一特定方向捕獲的光量，該至少一個FPA包括多個單獨的PS，每個PS包括將多個衝擊的光子轉換成檢測電荷的鍺元素(Ge element)，其中對於在一FOV內的多個方向中的每個方向，多個不同檢測訊號指示沿該方向從不同距離範圍的多個被反射的SWIR照明級別；及處理該些檢測訊號以決定一個3D檢測圖，該3D檢測圖包括在多個物體被檢測的該FOV中的多個3D位置，其中該處理包括：補償在收集該些鍺元素引起的該些檢測訊號期間累積的多個暗電流(DC)級別，及其中該補償包括：將不同程度的暗電流補償應用於由該至少一個FPA的不同PS檢測的多個檢測訊號。
在各種示例中，揭露一種基於一SEI系統的檢測以產生一場景的一深度影像的系統，該系統包括至少一個處理器，該處理器被配置為：獲得該
SEI系統的多個檢測訊號，其中該些檢測訊號中的每個檢測訊號指示在一相應檢測時框內由該SEI系統的至少一個焦平面陣列(FPA)從該SEI系統的一FOV內的一特定方向捕獲的光量，該至少一個FPA包括多個單獨的PS，每個PS包括將多個衝擊的光子轉換成檢測電荷的鍺元素，其中對於在一FOV內的多個方向中的每個方向，多個不同檢測訊號指示沿該方向從不同距離範圍的多個被反射的SWIR照明級別；及處理該些檢測訊號以決定一個三維(3D)檢測圖，該3D檢測圖包括在多個物體被檢測的該視場中的多個3D位置，其中該處理包括：補償在收集該些鍺元素引起的該些檢測訊號期間累積的多個DC級別，及其中該補償包括：將不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS檢測的多個檢測訊號。
在各種示例中，揭露一種基於一SEI系統的檢測以產生一場景的一深度影像的非暫時性電腦可讀媒體，包括被儲存在其上的多個指令，當該些指令在一處理器上被執行時，進行步驟：獲得該SEI系統的多個檢測訊號，每個檢測訊號指示在一相應檢測時框內由該SEI系統的至少一個FPA從該SEI系統的一FOV內的一特定方向捕獲的光量，該至少一個FPA包括多個單獨的PS，每個PS包括將多個衝擊的光子轉換成檢測電荷的鍺元素，其中對於在一FOV內的多個方向中的每個方向，多個不同檢測訊號指示沿該方向從不同距離範圍的多個被反射的SWIR照明級別；及處理該些檢測訊號以決定一個三維(3D)檢測圖，該3D檢測圖包括在多個物體被檢測的該FOV中的多個3D位置，其中該處理包括：補償在收集該些鍺元素引起的該些檢測訊號期間累積的多個暗電流級別，及其中該補償包括：將不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS檢測的多個檢測訊號。
在各種示例中，揭露一種可操作以檢測一物體的深度資訊的感測器，該感測器包括：一FPA，具有多個PS，每個PS可操作以檢測從該PS的一IFOV到達的光，其中不同PS在該感測器的一視場內指向不同方向；一讀出集合的多個讀出電路(a readout-set of readout circuitries)(ROCs)，每個讀出電路由多個開關耦合到該FPA的一讀出群組的多個PS(a readout-group of PSs)，且在該讀出群組經由該些開關中的至少一個開關連接到該相應ROC時可操作以輸出一電訊號，指示衝擊在該讀出群組的該些PS上的光量；一控制器，可操作以改變該些開關的多個開關狀態，使得在不同時間該讀出集合的不同ROC耦合到該讀出群組，以將不同ROC暴露於相距該感測器為不同距離處的多個物體的照明光的反射；及一處理器，可操作以從該讀出集合獲得該些電訊號，指示從該讀出群組的多個感光位點的該IFOV收集的反射光的多個檢測級別，及決定該物體的深度資訊，指示基於該些電訊號的該物體與該感測器的一距離。
在各種示例中，揭露一種檢測一物體的深度資訊的方法，包括：在一第一持續時間期間：連接一感測器的一第一ROC與一讀出群組的多個PS，該讀出群組的多個PS由一FPA的多個感光位點組成，同時保持該感測器的一第二ROC及一第三ROC與該讀出群組的多個PS斷開，及從該第一ROC獲得第一電訊號，該第一電訊號指示在該第一持續時間期間從該物體反射而共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的第一照明脈衝光量；在一第二持續時間期間：將該讀出群組的多個PS連接到該第二ROC，同時保持該第一ROC及該第三ROC與該讀出群組的多個PS斷開，及從該第二ROC獲得一第二電訊號，該第二電訊號指示在該第二持續時間期間從該物體反射而共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的第二照明脈衝光量；在一第三持續時間期間：將該讀出群組的多個PS連接到該第三
ROC，同時保持該第一ROC及該第二ROC與該讀出群組的多個PS斷開，及從該第三ROC獲得一第三電訊號，該第三電訊號指示在該第三持續時間期間從該物體反射而共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的第三照明脈衝光量；及至少基於該第一電訊號、該第二電訊號及該第三電訊號決定該物體與一感測器的一距離，該感測器包括該FPA。
在各種示例中，揭露一種可切換的光學感測器，包括：一FPA，具有多個PS，每個PS可操作以檢測從該PS的一IFOV到達的光，其中不同PS在該感測器的一視場內指向不同方向；一讀出集合的多個ROC，每個ROC由多個開關耦合到該FPA的一讀出群組的多個PS，且該ROC可操作以輸出一電訊號，該電訊號指示在該讀出群組的多個PS經由該些開關中的至少一個開關連接到該相應ROC時衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的光量；一控制器，可操作以改變該些開關的多個開關狀態，使得該讀出集合的不同ROC在不同時間耦合到該讀出群組，以將不同ROC暴露於來自位於相距該感測器為不同距離處的多個物體的照明光的反射；及一處理器，被配置為從該讀出集合獲得該些電訊號，指示從該讀出群組的多個PS的該些IFOV收集的反射光的檢測級別，及基於處理該些電訊號產生在該FOV中的多個物體的一個2D模型。
在各種示例中，揭露一種校正一FPA中的多個飽和檢測結果的方法，該方法包括：從一第一ROC獲得一第一電訊號，該第一電訊號指示從該FPA的一FOV內的一物體反射而在該相應照明脈衝的一飛行時間TOF內的一第一持續時間期間共同衝擊在一讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，其中在該第一持續時間期間，一第二ROC、一第三ROC及一第四ROC與該讀出群組的多個PS斷開；從該第二ROC獲得一第二電訊號，該第二電訊號指示從該物體反
射而在該相應照明脈衝的該TOF內的一第二持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，其中在該第二持續時間期間，該第一ROC、該第三ROC及該第四ROC與該讀出群組的多個感光位點斷開；從該第三ROC獲得一第三電訊號，該第三電訊號指示從該物體反射而在該相應照明脈衝的該TOF內的一第三持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，其中在該第三持續時間期間，該第一ROC、該第二ROC及該第四ROC與該讀出群組的多個PS斷開；從該第四讀出電路獲得一第四電訊號，該第四電訊號指示從該物體反射而在該相應照明脈衝的該飛行時間內的一第四持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，其中在該第四持續時間期間，該第一ROC、該第二ROC及該第三ROC與該讀出群組的多個PS斷開；基於相似性準則在一預先存在合集的多個距離相關聯檢測級別的多個元組內查找一匹配元組；識別出該電訊號群組中的一電訊號是飽和的；及基於該匹配元組及該電訊號群組的至少一個電訊號，決定對應該飽和的電訊號的一校正檢測級別。
在各種示例中，揭露一種基於一SEI系統的檢測以識別物體的材料的方法，該方法包括：獲得多個檢測訊號，該些檢測訊號指示從該SEI系統的一FOV內的一IFOV收集的光量，由該SEI系統的至少一個PS在不同時間捕獲，每個檢測訊號指示從在該IFOV內的一不同距離反射的多個SWIR照明級別；處理該些檢測訊號以決定到該FOV內的一物體的一距離；基於由該SEI朝向在一第一SWIR範圍內的該物體發射的照明強度、從該第一SWIR範圍內的該物體反射的照明光的多個檢測級別及該距離，決定該物體對該第一短波紅外範圍內的照明
的一第一反射率；及基於該第一反射率，決定一材料成分資訊，該材料成分資訊指示該物體被製造的至少一種材料。
100:成像系統
100’:成像系統
100”:成像系統
102:照明源
102A:照明源
102P:照明源
104:目標
106:光脈衝
108:反射輻射
110:接收器
112:控制器
114:影像處理器
116:光學器件
118:鍺光電二極體(PD)
120:電子控制單元(ECU)
122:增益介質
124:泵
126A:Q開關(QS)元件
126P:可飽和吸收體(SA)
128:Q開關(QS)脈衝光電檢測器
228:電磁輻射
300:過程
302:步驟
304:步驟
306:步驟
308:步驟
310:步驟
400:過程
402:步驟
404:步驟
406:步驟
408:步驟
410:步驟
412:步驟
430:目標
500:方法
510:步驟
520:步驟
530:步驟
540:步驟
550:步驟
560:步驟
600:雷射器
602:增益介質(GM)
604:可飽和吸收體(SA)
606:光腔
608:高反射率鏡
610:輸出耦合器
612:雷射光束
614:普通結晶材料
616:閃光燈
618:雷射二極體
620:聚焦光學器件
622:擴散器或其它光學器件
700:短波紅外(SWIR)光學系統
702:感測器
704:光學器件
706:光電檢測器陣列(PDA)
708:光學器件
710:處理器
712:控制器
910:物體
1100:方法
1102:步驟
1104:步驟
1106:步驟
1108:步驟
1110:步驟
1112:步驟
1114:步驟
1200:感光位點(PS)
1200’:感光位點(PS)
1202:光電檢測器(PD)
1204:電壓控制電流源(VCCS)
1206:其它構件
1300:光電檢測裝置(PDD)
1300’:光電檢測裝置(PDD)
1302:光電檢測器(PD)
1304:電壓控制電流源(VCCS)
1306:其它構件
1310:感光位點(PS)
1310’:感光位點(PS)
1318:放大器
1320:第一輸入
1322:第二輸入
1338:控制器
1340:控制電壓產生電路
1400:曲線
1402:電壓
1404:電壓
1412:等效電壓
1414:等效電壓
1500:參考電路
1600:光電檢測裝置(PDD)
1600’:光電檢測裝置(PDD)
1602:感光區域
1604:區域
1610:讀出電路
1620:位置
1700:光電檢測裝置(PDD)
1704:電壓控制電流汲取器
1714:電壓控制電流汲取器
1718:放大器
1800:光電檢測裝置(PDD)
1900:光電檢測裝置(PDD)
1902:光源
1904:物理屏障
1906:被忽略的感光位點
1908:處理器
1910:記憶體模組
1912:通訊模組
1914:顯示器
1916:電源
1918:硬殼
1920:光學器件
2000:方法
2010:階段
2020:階段
2100:方法
2110:階段
2112:階段
2114:階段
2116:階段
2118:階段
2120:階段
2122:步驟
2124:階段
2126:階段
2128:階段
2200:方法
2210:階段
2220:階段
2230:階段
2240:階段
2250:階段
2300:電光(EO)系統
2302:光電檢測器陣列(PDA)
2304:處理器
2306:感光位點(PS)
2308:記憶體模組
2310:通訊模組
2312:顯示器
2314:控制器
2316:光源
2318:讀出電路
2320:電源
2322:硬殼
2324:光學器件
2400:方法
2402:階段
2402’:圖
2404:階段
2404’:圖
2406:階段
2406’:圖
2408:階段
2408’:圖
2410:階段
2410’:圖
2412:階段
2412’:圖
2414:階段
2414’:圖
2416:階段
2416’:圖
2418:階段
2418’:圖
2420:階段
2420’:圖
2422:階段
2422’:圖
2500:方法
2502:階段
2504:階段
2506:階段
2508:階段
2510:階段
3500:方法
3510:階段
3520:階段
3530:階段
3540:階段
3600:系統
3610:光電檢測器陣列(PDA)
3620:處理器
3630:讀出電路
3640:控制器
3650:照明源
3662:記憶體
3670:檢測光學器件
3700:方法
3710:階段
3720:階段
3730:階段
3740:階段
3902:示例性目標物體
3904:示例性目標物體
3912:第一影像
3914:第一影像
3922:第二影像
3924:第二影像
4110:光電檢測器陣列(PDA)
4114:區域
4120:感光位點(PS)
4130:實體塊
4500:方法
4510:階段
4520:階段
4530:階段
4540:階段
4550:階段
4600:方法
4610:階段
4620:階段
4630:階段
4640:階段
4700:圖
4710:群組
4720:群組
4730:群組
4740:群組
4800:光電檢測器陣列(PDA)
5200:感測器
5210:讀出群組
5210A:讀出群組
5210B:讀出群組
5210C:讀出群組
5210D:讀出群組
5212:感光位點(PS)
5212(a):感光位點(PS)
5212(b):感光位點(PS)
5212(c):感光位點(PS)
5220:處理器
5230:切換網路
5232:開關
5240:讀出集合
5242:讀出電路(ROC)
5242(a):讀出電路
5242(b):讀出電路
5242(c):讀出電路
5242(ROC1):讀出電路
5242(ROC2):讀出電路
5242(ROC3):讀出電路
5243:讀出電路
5250:控制器
5260:光源
5280:光學器件
5282:光學器件
5290:焦平面陣列(FPA)
5292:感測器的另一部分
5310:多個感光位點(PS)5212(a)、5212(b)及5212(c))共同檢測的部分
5312(a):第一瞬時視場(iFOV)
5312(b):第二瞬時視場(iFOV)
5312(c):第三瞬時視場(iFOV)
5382:塔
5384:樹
5390:視場(FOV)
5410:圖
5420:圖
5430:圖
5440:圖
5450:圖
5460:圖
5500:方法
5510:階段
5520:階段
5602:檢測結果
5604:匹配元組
5606:圖
5608:圖
5610:差異
5710:圖
5720:圖
5730:圖
5740:圖
5762:物體
5764:物體
5766:曲線
5768:曲線
5770:曲線
5772:元組
5774:元組
5800:方法
5810:階段
5820:階段
5830:階段
5840:階段
5850:階段
5860:階段
5870:階段
5880:階段
5900:方法
5910:階段
5920:階段
5930:階段
5940:階段
5950:階段
5960:階段
5970:階段
8012(1):第1個感光位點
8012(2):第2個感光位點
8012(3):第3個感光位點
8012(4):第4個感光位點
8012(5):第5個感光位點
9100:方法
9110:階段
9120:階段
9130:階段
9140:階段
A:感光位點(PS)族群
B:感光位點(PS)族群
C:感光位點(PS)族群
C2:感光位點(PS)
D:感光位點(PS)族群
D1:距離
D2:距離
D3:距離
D4:距離
D5:距離
DoV:景深
E:感光位點(PS)族群
F:感光位點(PS)族群
F1:感光位點(PS)
G9:感光位點(PS)
I4:感光位點(PS)
J2:感光位點(PS)
ROC1:讀出電路
ROC2:讀出電路
ROC3:讀出電路
S1:電訊號群組
S2:電訊號群組
S3:電訊號群組
S4:電訊號群組
T:時間
T2:時間
T1:元組
T54:元組
T249:元組
VA:陽極供應電壓
VC:陰極供應電壓
VCTRL:控制電壓
VFI:第一輸入電壓
VRPA:參考陽極電壓
△t:啟用週期
下面參考在此段落後被列出的圖式以描述本文揭露的實施例的非限制性示例。在一個以上的圖中出現的相同結構、元件或部件可以在它們出現的所有圖中用相同的數字被標記。該圖式及描述意在說明及闡明本文揭露的實施例，並且不應被認為以任何方式進行限制。所有圖式示出根據目前揭露的主題的諸多示例的裝置或流程圖。在圖式中：〔第1A圖〕：是以圖解說明一主動SWIR成像系統的一示意性框圖。
〔第1B圖〕：是以圖解說明一主動SWIR成像系統的一示意性框圖。
〔第1C圖〕：是以圖解說明一主動SWIR成像系統的一示意性框圖。
〔第2圖〕：是以圖解說明在一SWIR成像系統中在多個積分時間的不同持續時間後的雜訊功率的相對幅度的一示例性圖形。
〔第3A圖〕：示出一些實施例的一主動SWIR成像系統的一操作方法的一流程圖。
〔第3B圖〕：示出一些實施例的一主動SWIR成像系統的一操作方法的一示意圖。
〔第3C圖〕：示出一些實施例的一主動SWIR成像系統的一操作方法的一示意圖。
〔第4A圖〕：示出一主動SWIR成像系統的一示例性操作方法的一流程圖。
〔第4B圖〕：示出一主動SWIR成像系統的一示例性操作方法的一示意圖。
〔第4C圖〕：示出一主動SWIR成像系統的一示例性操作方法的一示意圖。
〔第5圖〕：是以圖解說明用於一種在一EO系統的一FOV中產生多個物體的多個SWIR影像的方法的一流程圖。
〔第6圖〕：是示出一SWIR光學系統的一示例的一示意性功能框圖。
〔第7A圖〕：是以圖解說明P-QS雷射器的一示例的一示意性功能框圖。
〔第7B圖〕：是以圖解說明P-QS雷射器的一示例的一示意性功能框圖。
〔第7C圖〕：是以圖解說明P-QS雷射器的一示例的一示意性功能框圖。
〔第8圖〕：是以圖解說明一SWIR光學系統的一示意性功能圖。
〔第9圖〕：是以圖解說明一SWIR光學系統的一示意性功能圖。
〔第10圖〕：是以圖解說明一SWIR光學系統的一示例的一示意性功能框圖。
〔第11A圖〕：是以圖解說明一種用於製造一P-QS雷射器的多個部件的方法的一示例的一流程圖。
〔第11B圖〕：是以圖解說明一種用於製造一P-QS雷射器的多個部件的方法的用於執行該方法的一概念性時間軸。
〔第11C圖〕：是以圖解說明一種用於製造一P-QS雷射器的多個部件的方法的用於執行該方法的一概念性時間軸。
〔第12A圖〕：示意性地示出一PS包括一PD，該PD由一電壓控制電流源控制。
〔第12B圖〕：示意性地示出一PS包括一PD，該PD以一“3T”結構由一電壓控制電流源控制。
〔第13A圖〕：示出一光電檢測裝置(PDD)，該PDD包括一PS及可操作以降低DC影響的電路。
〔第13B圖〕：示出一光電檢測裝置(PDD)，該PDD包括一PS及可操作以降低DC影響的電路。
〔第13C圖〕：示出一PDD，該PDD包括多個PS及可操作以降低DC影響的電路。
〔第14圖〕：示出一PDD的一示例性PD IV曲線及可能的工作電壓。
〔第15圖〕：示出一控制電壓產生電路，該控制電壓產生電路被連接到多個參考PS。
〔第16A圖〕：示出一PDD，該PDD包括多個PS的一陣列及基於多個PD的參考電路。
〔第16B圖〕：示出一PDD，該PDD包括多個PS的一陣列及基於多個PD的參考電路。
〔第17圖〕：示出一PDD，每個PDD包括一PS及可操作用於降低DC影響的電路。
〔第18圖〕：示出一PDD，每個PDD包括一PS及可操作用於降低DC影響的電路。
〔第19圖〕：是以圖解說明一PDD，該PDD包括光學器件、一處理器及多個附加構件。
〔第20圖〕：是以圖解說明一種用於補償在一光電檢測器中的DC的方法的一流程圖。
〔第21圖〕：是以圖解說明一種用於補償在一光電檢測器中的DC的方法的一流程圖。
〔第22圖〕：是以圖解說明一種用於測試一光電檢測器的方法的一流程圖。
〔第23圖〕：是以圖解說明一些實施例的一EO系統。
〔第24圖〕：是以圖解說明一種基於一光電檢測器陣列(PDA)的資料產生影像資訊的方法的一示例。
〔第25圖〕：是以圖解說明一種用以在不同幀曝光時間(在本文被稱為"FET")對於PDA操作產生一模型的方法的一流程圖。
〔第26圖〕：是以圖解說明一種用以在不同FET對於PDA操作產生一模型的方法對於在不同幀曝光時間拍攝相同場景的不同幀執行該方法的一圖形表徵。
〔第27圖〕：是以圖解說明一種用以在不同操作條件基於多個PS的不同子集產生多個影像的方法的一示例的一流程圖。
〔第28A圖〕：是以圖解說明一EO系統及多個示例性目標物體。
〔第28B圖〕：是以圖解說明多個示例性目標物體。
〔第29圖〕：是以圖解說明一種基於一PDA的資料產生影像資訊的方法的一流程圖。
〔第30圖〕：以圖解說明PDA的三個圖。
〔第31圖〕：以圖解說明一種由一PDA產生影像的方法。
〔第32圖〕：以圖解說明一PDA的不同主動PS到一PS參考群組的諸多PS之間的一映射。
〔第33圖〕：以圖解說明一種用於決定在一PDA的多個PS之間的一匹配模型的方法。
〔第34圖〕：以圖解說明多個PS在四個不同溫度下的示例性模擬檢測訊號的一圖。
〔第35圖〕：以圖解說明一PDA，其中每個PS被分類為六族之一或是有缺陷的。
〔第36圖〕：以圖解說明一種基於一SWIR的EO成像系統的檢測以產生一場景的一深度影像的方法。
〔第37圖〕：以圖解說明從位於不同距離的諸多物體反射的檢測訊號。
〔第38A圖〕：以圖解說明感測器。
〔第38B圖〕：以圖解說明感測器。
〔第38C圖〕：以圖解說明感測器。
〔第39圖〕：以圖解說明諸多檢測時序圖；〔第40A圖〕：以圖解說明感測器；〔第40B圖〕：以圖解說明感測器；〔第40C圖〕：以圖解說明感測器；〔第41A圖〕：以圖解說明感測器；〔第41B圖〕：以圖解說明感測器；〔第42圖〕：以圖解說明一感測器的一FOV；〔第43A圖〕：以圖解說明感測器；〔第43B圖〕：以圖解說明感測器；〔第44圖〕：以圖解說明深度檢測切換模式與影像檢測切換模式同時(或一齊)被實現的焦平面陣列；〔第45A圖〕：以圖解說明在單個TOF內的不同時間的相同讀出電路被連接到一讀出群組的切換機制；
〔第45B圖〕：以圖解說明在單個TOF內的不同時間的相同讀出電路被連接到一讀出群組的切換機制；〔第46圖〕：以圖解說明一種檢測一物體的深度資訊的方法；〔第47圖〕：以圖解說明一種校正在一FPA中的飽和檢測結果的方法。
〔第48圖〕：以圖解說明基於時間上不同的檢測訊號的諸多飽和檢測結果的校正；〔第49圖〕：以圖解說明一種基於SWIR的EO成像系統的檢測以識別諸多物體的諸多材料的方法。
將被理解的是，為了圖例的簡化及清楚起見，在圖式中被示出的諸多元件未必按比例繪製。例如：為了清楚起見，一些元件的尺寸可能相對於其它元件被放大。此外，在被認為適當的情況下，諸多圖式標記可以在諸多圖式之間被重複以指示諸多對應或相似的元件。
在以下詳細描述中，闡述許多具體細節以提供本發明的透徹理解。然而，本領域技術人員將理解的是，本發明可以在沒有這些具體細節的情況下被實踐。在其它情況下，公知方法、過程及構件未被詳細描述，以免混淆本發明。
在闡述的圖式及描述中，相同的圖式標記指示不同實施例或配置共有的那些構件。
除非另有特別說明，否則從以下討論中可以明顯看出，被理解的是，在整個說明書討論中，使用諸如“處理(processing)”、“計算(calculating)”、“計
算(computing)”、“決定(determining)”、“產生(generating)”、“設置(setting)”、“配置(configuring)”等術語、”選擇(selecting)”、“定義(defining)”等包括將資料操縱及/或變換為其它資料的一電腦的動作及/或過程，該資料被表示為物理量，譬如諸多電子量，及/或表示該諸多物理物體的資料。
該術語“電腦(computer)”、“處理器(processor)”及“控制器(controller)”應被廣義地解釋為涵蓋具備資料處理能力的任何種類的電子裝置，通過非限制的示例包括：一個人電腦、一伺服器、一計算系統、一通訊裝置、一處理器(譬如數位訊號處理器(DSP)、一微控制器、一現場可程式化化邏輯閘陣列(FPGA)、一特殊功能積體電路等)、任何其它電子計算裝置，或其任意組合。
根據本文的教導的操作可以由為了期望目的而被特別建構的一電腦或由為了期望目的而被特別配置的一通用電腦通過被儲存在一電腦可讀儲存媒體中的一電腦程式被執行。
如本文中所使用的，該短語“例如(for example)”、“諸如(such as)”、“比如(for instance)”及其詞型變化描述目前揭露的主題的諸多非限制性實施例。在說明書中對“一種情況(one case)”、“一些情況(some cases)”、“其它情況(other cases)”或其詞型變化的引用意謂著結合實施例被描述的一特定特徵、結構或特性被包括在目前揭露的主題的至少一個實施例中。因此，該短語“一種情況(one case)”、“一些情況(some cases)”、“其它情況(other cases)”或其詞型變化的出現不一定意指相同的(多個)實施例。
應當理解的是，為了清楚起見，在諸多單獨的實施例的上下文中被描述的目前揭露的主題的某些特徵也可以在單個實施例中以組合被提供。相
反地，為了簡潔起見，在單個實施例的上下文中被描述的目前揭露的主題的各種特徵也可以單獨地或以任何合適的子組合被提供。
在目前揭露的主題的諸多實施例中，在圖式中被以圖解說明的一個或多個階段或步驟可以用不同順序被執行及/或一個或多個階段群組可以同時被執行，反之亦然。該諸多圖式以圖解說明根據目前揭露的主題的一實施例的系統架構的一總體示意圖。在諸多圖式中的每個模組可以由進行本文所定義及解釋的諸多功能的軟體、硬體及/或韌體的任何組合組成。在諸多圖式中的該諸多模組可以被集中在一個位置或被分散在一個以上的位置。
在說明書中對一方法的任何引用應被比照(mutatis mutandis)應用於能夠執行該方法的一系統，並且應該比照應用於儲存諸多指令的一非暫時性電腦可讀媒體，該指令一旦由一電腦執行，引起執行該方法。
在說明書中對一系統的任何引用應被比照應用於能夠由該系統執行的一方法，並且應該比照應用於儲存諸多指令的一非暫時性電腦可讀媒體，該指令可由該系統執行。
在說明書中對一非暫時性電腦可讀媒體或類似術語的任何引用應被比照應用於能夠執行被儲存在該非暫時性電腦可讀媒體中的該諸多指令，並且應被比照應用於可由一電腦執行的方法，該電腦讀取被儲存在該非暫時性電腦可讀媒體中的該諸多指令。
除非另有定義，否則本文中使用的所有技術及科學術語具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常所理解的相同含義。本文提供的材料、方法及示例僅是說明性的，並非意圖被限制。
本發明的方法及系統的實現涉及手動、自動或其一組合以進行或完成某些被選擇的任務或步驟。而且，本發明的方法及系統的優選實施例的實際儀器及設備，可以通過硬體或通過在任何韌體的任何作業系統上的軟體或其一組合以實現幾個被選擇的步驟。例如：作為硬體，本發明的多個被選擇的步驟可以被實現為一晶片或一電路。作為軟體，本發明的多個被選擇的步驟可以被實現為由一電腦使用任何合適的作業系統以執行的多個軟體指令。在任何情況下，本發明的方法及系統的多個被選擇的步驟可以被描述為由一資料處理器進行，諸如用於執行多個指令的一計算平臺。
第1A圖、第1B圖及第1C圖是分別以圖解說明根據目前揭露的主題的多個示例的多個主動SWIR成像系統100、100’及100”的多個示意性框圖。
如本文中被使用的，一“主動(active)”成像系統可操作以檢測從它的視場(FOV)到達該系統的光，由包括多個PD的一成像接收器對它進行檢測，並且處理該多個檢測訊號以提供該FOV或其一部分的一個或多個影像。該術語“影像(image)”意指由該成像系統檢測的一場景的數字表徵，該成像系統儲存在該影像中的每個元件(像素)的一顏色值，每個像素顏色代表從該視場(譬如該FOV的一0.02°乘0.02°的部分，具體取決於接收器的光學器件)的不同部位到達該成像系統的光。注意的是，可選地，該成像系統還可被操作以產生在該FOV中的諸多物體或光的其它表徵(譬如一深度圖、三維(3D)模型、多邊形網格)，但是該術語“影像”意指沒有深度資料的二維(2D)影像。
系統100包括一照明源(IS)102，該照明源(IS)可操作以朝向一個或多個目標104發射在SWIR波段中的多個輻射脈衝，引起來自該物體的被反射輻射在系統100的方向上被反射回去。在第1A圖中，出射照明(outgoing illumination)
被標記為106，並且朝向系統100被反射的照明被標記為108。該被發射的輻射的諸多部分也可能在其它方向上被反射、被偏轉或被該目標吸收。該術語“目標(target)”意指該成像感測器的該FOV中的任何物體(object)，諸如固體、液體、柔性及剛性物體。這樣的物體的一些非限制性示例包括車輛、道路、人、動物、植物、建築物、電子設備、雲、微觀樣品、製造中的物品等。可以使用任何合適類型的照明源102，例如一個或多個雷射器、一個或多個發光二極體(LED)、一個或多個入射閃光燈、以上的任意組合等。如下面更詳細地討論的，照明源102可以可選地包括一個或多個主動雷射器，或一個或多個P-QS雷射器。
系統100還包括至少一個成像接收器(或簡稱為“接收器(receiver)”)110，該成像接收器110包括可操作用於檢測該被反射的SWIR輻射的多個鍺(Ge)PD。接收器為多個鍺PD中的每個產生一電訊號，該電訊號表示在它的可檢測光譜範圍內衝擊SWIR光量。該量包括從目標反射的SWIR輻射脈衝光量，並且還可以包括：附加的SWIR光(譬如從太陽或從外部光源抵達)。
該術語“鍺PD(Ge PD)”涉及其中在該鍺內、在一鍺合金(譬如SiGe)內或在鍺(或鍺合金)與另一種材料(譬如矽，SiGe)之間的界面上發生光誘導的電子激發(後來可檢測為光電流)的任何PD。具體地，該術語“鍺PD”既涉及純鍺PD，也適用於鍺-矽PD。當包含鍺及矽的鍺PD被使用時，可以使用不同濃度的天竺葵。例如：鍺PD中的鍺的相對部分(無論是以矽合金化還是與其相鄰)可以是在5%與99%的範圍內。例如：在多個鍺PD中鍺的相對部分可以是在15%與40%之間。注意的是，除了矽之外的材料也可以是鍺PD的一部分，例如鋁、鎳、矽化物或任何其它合適的材料。在本發明的一些實現方案中，該多個鍺PD可以是純鍺PD(包括大於99.0%的鍺)。
注意的是，該接收器可以被實現為在單個晶片上被製造的一PDA。遍及本發明被討論的任何該PD陣列都可以被用作接收器110。該鍺PD可以用任何合適的佈置被佈置，諸如一矩形矩陣(鍺PD的直行及直列)、蜂窩平鋪(honeycomb tiling)，及甚至是不規則構造。優選地，在該接收器中的鍺PD的數量允許產生高分辨率影像。例如：諸多PD的數量可以在1兆像素、10兆像素或更多的規模的數量級上。
在一些實施例中，接收器110具有以下規格：
a. HFOV(水平FOV)[m]：60
b. WD(工作距離)[m]：150
c.像素尺寸[um]：10
d.分辨率(在目標上)[mm]：58
e.像素#[H]：1,050
f.像素#[V]：1112
g.長寬比：3：1
h.視角[rad]：0.4
i.目標的反射率[%]：10%
j.收集(假設目標反射率為100%並假設為朗伯反射率，被收集的光子與被發射的光子的比率)：3e-9。
除了如上所述的衝擊SWIR光以外，該多個鍺PD中的每個產生的該電訊號還代表：
a.讀出雜訊，是隨機的，它的幅度與積分時間無關(或實質上無關)。這種雜訊的示例包括奈奎斯特．約翰遜(Nyquist Johnson)雜訊(也稱為熱雜訊或
kTC雜訊)。除了統計分量之外，該讀出過程還可以將一DC分量引入該訊號中，但是該術語“讀出雜訊(readout noise)”涉及由該讀出過程所引入的該訊號的該隨機分量。
b. DC雜訊，是隨機的，並且在積分時間內會被累積(即，它取決於積分時間)。除了統計分量之外，該DC還將一DC分量(其可以被消除或可以不被消除，譬如為如關於第12A圖至第22圖被討論的)引入該訊號，但是該術語“DC雜訊(dark current noise)”屬於由DC在該積分時間內被累積的該訊號的該隨機分量。
一些鍺PD，尤其是將鍺與另一種材料(譬如諸如矽)結合在一起的某些PD，其特徵在於一相對較高級別的DC。例如：多個鍺PD的該DC可能大於50μA/cm2(與該PD的一表面積有關)，甚至更大(譬如大於100μA/cm2、大於200μA/cm2或大於500μA/cm2)。取決於該PD的表面積，這樣多個級別的DC可以被轉換為每鍺PD為50皮安(pA)或更高(譬如每鍺PD超過100pA、每鍺PD超過200pA、每鍺PD超過500pA，或每鍺PD超過2nA)。注意的是，可以使用不同尺寸的多個PD，諸如大約10mm2、大約50mm2、大約100mm2、大約500mm2。要被注意的是，當該多個鍺PD經受不同級別的非零偏壓(nonzero bias)時，該多個鍺PD可能產生不同幅度的暗電流(這在該多個鍺PD中的每個上引起例如大於50皮安的暗電流)。
系統100還包括一控制器112及影像處理器114，該控制器112控制接收器110(以及可選地還控制照明源(IS)102及/或其它構件)的操作。因此，控制器112被配置為在一相對短的積分時間內控制接收器110的啟用，從而限制DC雜訊的累積對訊號質量的影響。例如：控制器112可以操作為在一積分時間內控制
接收器110的啟用，在該積分時間內該被累積的DC雜訊不超過該無關積分時間的讀出雜訊。
現在參考第2圖，第2圖是以圖解說明根據本發明的主題的諸多示例的在多個積分時間的不同持續時間後的雜訊功率的相對幅度的一示例性圖形。對於一給定的雷射脈衝能量，訊號雜訊比(SNR)主要由雜訊級別決定，該雜訊級別包括該DC雜訊(該暗光電流的雜訊)及熱雜訊(也被稱為kTC雜訊)。如第2圖的示例性圖形所示，取決於基於鍺的接收器110的積分時間，該DC雜訊或該熱雜訊在影響該PD的該電訊號的該SNR中占主導地位。由於控制器112在一相對短的時間內(在第2圖中被指定為“A”的範圍內)限制該鍺光電檢測器的啟用時間，因此，沒有太多的來自DC雜訊的電子被收集，因此SNR被改善並且因此主要受熱雜訊影響。對於一更長的接收器積分時間，在影響該接收器的SNR時，源於該鍺光電檢測器的該DC的該雜訊將超過該熱雜訊，從而引起接收器性能下降。注意的是，第2圖的圖形僅是說明性的，並且該暗電流雜訊隨時間的累積通常隨著時間的平方根而增加E雜訊
。(替代地，將y軸視為在一匹配的非線性多項式比例上被繪製)。同樣，在零積分時間(在這樣的一情況下，累積的DC雜訊為零)時，該多個軸不會彼此交叉。
回到系統100，注意的是，控制器112可以控制接收器110的啟用，以用於更短的積分時間(譬如積分時間，在該積分時間期間該被累積的DC雜訊不超過該讀出雜訊的一半或該讀出雜訊的四分之一)。注意的是，除非特別需要，否則將該積分時間限制在非常低的級別會限制可以被檢測的多個光感應訊號的數量，並且會使有關熱雜訊的SNR變差。注意的是，適合於讀取多個嘈雜訊號
的多個讀出電路中的熱雜訊位準(需要收集相對較高的訊號位準)會引入不可忽略的讀出雜訊，這可能會嚴重降低該SNR。
在一些實現方案中，控制器112可以應用稍長的積分時間(譬如積分時間，在該積分時間期間該被累積的DC雜訊不超過該讀出雜訊的兩倍或該讀出雜訊的×1.5)。
本文揭露的示例性實施例涉及用於使用包括基於鍺的多個PD的多個接收器的高SNR主動SWIR成像的多個系統及多個方法。與砷化鎵銦技術相比，鍺接收器技術的主要優勢是與CMOS工藝流程的兼容性，允許將該接收器作為一CMOS產出線的一部分進行製造。例如：通過在一矽(Si)基板上生長多個Ge外延層，諸如採用Si光子學，多個鍺PD可以被集成到CMOS工藝流程中。因此，諸多鍺PD也比等效的諸多砷化鎵銦(InGaAs)PD更具成本效益。
為了利用諸多鍺PD，在本文被揭露的一示例性系統適於克服諸多鍺二極體的相對較高的DC的限制，通常在約50μA/cm2的範圍內。通過使用具有短擷取時間及諸多高功率雷射脈衝的一組合的主動成像，該DC問題可以被克服。
與砷化鎵銦(InGaAs)技術相比，諸多鍺PD的使用-特別是但不限於使用CMOS工藝流程製造的諸多鍺PD，對於非冷卻SWIR成像而言，是一便宜得多的解決方案。與許多現有技術成像系統不同，主動成像系統100包括一脈衝照明源，該脈衝照明源具備一短照明持續時間(譬如低於1μS，譬如1至1000μS)及高峰值功率。儘管存在此類脈衝光源的缺點(譬如照明不均勻，更複雜的讀出電路可能引入更高級別的讀出雜訊)以及較短積分時間的缺點(譬如在單個採集週期無法擷取一大範圍的多個距離)。在下面的描述中，幾種方式被討論，用於克服這些缺點，以提供諸多有效的成像系統。
現在參考第1B圖及第1C圖，它們示意性地以圖解說明根據一些實施例的編號為100’及100”的諸多其它SWIR成像系統。像系統100一樣，系統100’包括一主動照明源102A及接收器110。在一些實施例中，成像系統100、100’及100”還包括控制器112及影像處理器114。在一些實施例中，接收器110的輸出的處理可以由影像處理器114進行，並且附加地或替代地由一外部影像處理器(未被示出)進行。多個成像系統100’及100”可以是成像系統100的諸多變體。關於系統100被討論的任何構件或功能可以在系統100’及100”中的任何一種中被實現，反之亦然。
控制器112是一計算裝置(computing device)。在一些實施例中，控制器112的諸多功能在照明源102及接收器110內被提供，並且不需要控制器112作為一單獨的構件。在一些實施例中，成像系統100’及100”的控制由控制器112、照明源102及接收器110共同作用而被進行。附加地或替代地，在一些實施例中，成像系統100’及100”的控制可以由一外部控制器諸如一車輛電子控制單元(ECU)120(其可能屬於已被安裝該成像系統的一車輛)進行(或額外進行)。
照明源102被配置為在該電磁光譜的紅外(IR)區域中發射一光脈衝106。更具體地，光脈衝106在該SWIR光譜帶中，包括在大約1.3μm至3.0μm的一範圍內的波長。
在一些實施例中，諸如在第1B圖中示出的，該照明源(現在被標記為102A)是一主動Q開關雷射器(或“主動Q型開關”雷射器)，其包括一增益介質(gain medium)122、一泵(pump)124、多個鏡(未被示出)及一主動QS元件126A。在一些實施例中，QS元件126A是一調變器(modulator)。在由泵124對該增益介質
122進行電子式或光學式泵送(pumping)後，一光脈衝通過QS元件126A的主動觸發被釋放。
在一些實施例中，諸如在第1C圖中被示出的，照明源102P是一P-QS雷射器，該P-QS雷射器包括增益介質122、泵124、多個鏡(未示出)及一SA 126P。在一“被動QS(passive QS)”光脈衝被釋放後，SA 126P允許該雷射腔儲存光能(來自由泵124泵送的增益介質122)，直到在SA 126P中達到一飽和級別。為了檢測該被動QS脈衝的釋放，一QS脈衝光電檢測器128被耦合到照明源102P。在一些實施例中，QS脈衝光電檢測器128是一鍺PD。來自QS脈衝光電檢測器128的該訊號被用來觸發在接收器110中的接收過程，使得接收器110將在適於要被成像的目標104距離的一時間段後被啟用。該時間段被衍生如以下參考第3B圖、第3C圖、第4B圖及第4C圖進一步描述的。
在一些實施例中，來自照明源102的雷射脈衝持續時間在從100ps到1微秒的範圍內。在一些實施例中，雷射脈衝能量在從10微焦耳到100毫焦耳的範圍內。在一些實施例中，該雷射脈衝週期為100微秒的量級。在一些實施例中，該雷射脈衝週期在從1微秒到100毫秒的範圍內。
增益介質122以一晶體的形式或替代地以一陶瓷形式被提供。可以用於增益介質122的多個材料的多個非限制性示例包括：Nd：YAG、Nd：YVO4、Nd：YLF、Nd：Glass、Nd：GdVO4、Nd：GGG、Nd：KGW、Nd：KYW、Nd：YALO、Nd：YAP、Nd：LSB、Nd：S-FAP、Nd：Cr：GSGG、Nd：Cr：YSGG、Nd：YSAG、Nd：Y2O3、Nd：Sc2O3、Er：Glass、Er：YAG，依此類推。在一些實施例中，該增益介質的多個摻雜級別可以基於對一特定增益的需求被改變。多個SA 126P的多個非限制性示例包括：Co2+：MgAl2O4、Co2+：尖晶石(Spinel)、Co2+：硒化鋅(ZnSe)與其它摻
鈷晶體、V3+：YAG、被摻雜的玻璃、量子點、半導體SA鏡(SESAM)、Cr4+YAGSA，諸如此類。P-QS雷射器102P可以被實現的諸多附加方式參照第6圖至圖11被討論，關於一雷射器600被討論的任何變體也可以比照適用照明源102P。
關於照明源102，注意的是，具備足夠功率及足夠短脈衝的脈衝雷射比無脈衝照明更難獲得且更昂貴，尤其是在基於太陽吸收的人眼安全SWIR輻射被需要時。
接收器110可以包括：一個或多個鍺PD 118及接收器的光學器件116。在一些實施例中，接收器110包括多個鍺PD 118的一2D陣列。接收器110被選擇以使其對紅外輻射敏感，該紅外輻射至少包括由照明源102發射的波長，從而致使得該接收器可以從反射輻射108形成該被照明的目標104的意象(imagery)。
接收器的光學器件116可以包括：一個或多個光學元件，例如諸多鏡或諸多透鏡，其被佈置成收集、集中及可選地過濾該被反射的電磁輻射228，並將該電磁輻射聚焦到接收器110的一焦平面上。
接收器110響應於由代表該照明場景的意象的一個或多個鍺PD 118所檢測的電磁輻射而產生多個電訊號。由接收器110所檢測的多個訊號可以被傳輸到內部影像處理器114或一外部影像處理器(未被示出)，以處理成該目標104的一SWIR影像。在一些實施例中，接收器110被多次啟用以創建“多個時間切片(time slices)”，每個時間切片覆蓋一特定距離範圍。在一些實施例中，影像處理器114結合這些切片以創建具備更大視覺深度的單個影像，諸如由格魯伯(Gruber)、托比亞斯(Tobias)等人提出的。“Gated2depth：來自門控影像的實時密
集雷射雷達(LIDAR)”，arXiv預印本arXiv：1902.04997(2019)，在此全文引入作為參考。
在汽車領域，由多個成像系統100’或100”產生的接收器110的視場(FOV)內的該影像的目標104可以被處理，以提供各種駕駛人輔助及諸多安全功能，諸如：前向碰撞警告(FCW)、車道偏離警告(LDW)、交通標誌識別(TSR)以及對相關實體諸如行人或迎面而來車輛的檢測。該被產生的影像也可以被顯示給駕駛人，例如被投影在車輛擋風玻璃上的一平視顯示器(HUD)上。附加地或替代地，多個成像系統100’或100”可以介接到一車輛ECU 120，以提供諸多影像或視訊，以使得自動駕駛能夠在低光照級別或惡劣的可見性條件下進行。
在諸多主動成像場景中，一光源譬如雷射器與多個光接收器的一陣列被結合使用。由於該鍺PD在該SWIR波段操作，因此在不超出人眼安全規定的情況下，高功率光脈衝是可行的。對於汽車場景中的實現方案，一典型的脈衝長度為~100奈秒(ns)，儘管，在某些實施例中，也可以預期高達約1微秒的更長的脈衝持續時間。考慮到人眼的安全性，~300千瓦(KW)的一峰值脈衝功率是被允許的，但是目前的雷射二極體實際上無法達到此級別。因此，在本系統中，該高功率脈衝是由一QS雷射器產生的。在一些實施例中，該雷射是一P-QS雷射器，以進一步降低成本。在一些實施例中，該雷射器是主動QS。
如本文被使用的，該術語“目標(target)”意指任何的一被成像的實體、物體、區域或場景(an imaged entity,object,area,or scene)。在諸多汽車應用中的諸多目標的諸多非限制性示例包括諸多車輛、諸多行人、諸多物理障礙或其它物體。
一些實施例，一種主動成像系統包括：一照明源，用於朝向一目標發射一輻射脈衝，從而引起從該目標反射輻射，其中該照明源包括一QS雷射器；及一接收器，包括一個或多個鍺PD，用於接收該反射輻射。在一些實施例中，該照明源在該SWIR光譜帶中操作。
在一些實施例中，該QS雷射器是一主動QS雷射器。在一些實施例中，該QS雷射器是一P-QS雷射器。在一些實施例中，該P-QS雷射器包括一SA。在一些實施例中，該SA被選自於由以下材料組成的群組：Co2+：MgAl2O4、Co2+：尖晶石、Co2+：ZnSe與其它摻鈷晶體、V3+：YAG、摻雜的玻璃、量子點、半導體SA鏡(SESAM)及Cr4+YAG SA。
在一些實施例中，該系統還包括一QS脈衝光電檢測器，用於檢測由該P-QS雷射器發射的一輻射脈衝。在一些實施例中，該接收器被配置為在足以使該輻射脈衝行進到一目標並返回到該接收器的一時間被啟用。在一些實施例中，該接收器在一積分時間被啟用，在該積分時間內，該鍺PD的DC功率不超過該鍺PD的該kTC雜訊功率。
在一些實施例中，該接收器響應於由多個鍺PD接收的該反射輻射而產生多個電訊號，其中該多個電訊號代表由該輻射脈衝照射的該目標的意象。在一些實施例中，該多個電訊號由一內部影像處理器或一外部影像處理器中的一個處理成該目標的一影像。在一些實施例中，該目標的該影像被處理以提供前向碰撞警告、車道偏離警告、交通標誌識別以及對行人或迎面而來車輛的檢測中的一種或多種。
諸多另外的實施例，一種用於進行主動成像的方法包括步驟：通過一照明源釋放一光脈衝，該照明源包括一主動QS雷射器；以及在足以使該光
脈衝行進到一目標並返回到該QS雷射器的時間後，在一有限的時間段內啟用一接收器，該接收器包括一個或多個鍺PD，以接收從該目標被反射的一反射光脈衝(reflected light pulse)。在一些實施例中，該照明源在短波紅外(SWIR)光譜帶中操作。在一些實施例中，該有限的時間段等於一積分時間，在該積分時間期間，該鍺PD的DC功率不超過該鍺PD的一kTC雜訊功率。
在一些實施例中，該接收器響應於由該多個鍺PD接收的該反射光脈衝而產生該多個電訊號，其中該多個電訊號代表由該光脈衝照射的該目標的意象。在一些實施例中，該多個電訊號由一內部影像處理器或一外部影像處理器中的一個處理成該目標的一影像。在一些實施例中，該目標的該影像被處理以提供前向碰撞警告、車道偏離警告、交通標誌識別以及對行人或迎面而來車輛的檢測中的一種或多種。
諸多另外的實施例，一種用於進行主動成像的方法包括步驟：泵送一P-QS雷射器，該P-QS雷射器包括一SA，以在該SA飽和時引起一光脈衝的釋放；通過一QS脈衝光電檢測器檢測該光脈衝的該釋放；基於該被檢測的光脈衝釋放，在足以使該光脈衝行進到一目標並返回到該QS雷射器的時間後，在一有限的時間段內啟用一接收器，該接收器包括一個或多個鍺PD，以接收該反射光脈衝。在一些實施例中，該QS雷射器在短波紅外(SWIR)光譜帶中操作。
在一些實施例中，該SA被選自於Co2+：MgAl2O4、Co2+：尖晶石、Co2+：ZnSe、其它被摻鈷晶體、V3+：YAG、被摻雜的玻璃、量子點、半導體SA鏡(SESAM)及Cr4+YAG SA。在一些實施例中，該有限的時間段等於一積分時間，在該積分時間期間，該鍺PD的DC功率不超過該鍺PD的該kTC雜訊功率。
在一些實施例中，該接收器響應於由該多個鍺PD接收的該反射光脈衝而產生多個電訊號，其中該多個電訊號代表由該光脈衝照射的該目標的意象。在一些實施例中，該多個電訊號由一內部影像處理器或一外部影像處理器中的一個處理成該目標的一影像。在一些實施例中，該目標的該影像被處理以提供前向碰撞警告、車道偏離警告、交通標誌識別以及對行人或迎面而來車輛的檢測中的一種或多種。
示例性實施例涉及一種用於使用多個基於鍺的PD的高SNR主動SWIR成像的系統及方法。在一些實施例中，該成像系統是一門控成像系統(gated imaging system)。在一些實施例中，該脈衝照明源是一主動或P-QS雷射器。
現在參考第3A圖、第3B圖及第3C圖，分別示出一些實施例的一主動SWIR成像系統的一操作方法的一流程圖及多個示意圖。在第3A圖中被示出的過程300是基於如參照第1B圖所描述的系統100’。在步驟302中，照明源102A的泵124被啟用以泵送增益介質122。在步驟304中，主動QS元件126A沿一目標104的方向釋放一光脈衝，該目標104位於一距離為D處。在步驟306中，在時間=T，該光脈衝衝擊目標104並產生朝向系統100’及接收器110返回的反射輻射。在步驟308中，在等待一時間=T2後，接收器110被啟用以接收該反射輻射。該返回傳播延遲T2由該脈衝從照明源102A到目標104的該飛行時間(flight time)加上從目標104被反射的該光訊號的飛行時間組成。因此，對於與照明源102A及接收器110相距一距離“D”處的一目標104而言，T2是已知的。接收器110的該啟用週期△t是基於所需的景深(DoV)被決定。該DoV由2DoV=c*△t給出，其中c是光速。一100ns的典型△t提供一15米的景深。在步驟310中，該反射輻射以一△t的時間段被接收器110接收。來自接收器110的該被接收的資料由影像處理器114(或外
部影像處理器)處理以產生一接收影像(received image)。過程300可以在每個幀中被重複N次，其中一幀被定義為從接收器110被傳輸到影像處理器114(或一外部影像處理器)的該資料集。在一些實施例中，N是在1與10,000之間。
現在參考第4A圖、第4B圖及第4C圖分別示出一些實施例的一主動SWIR成像系統的一示例性操作方法的一流程圖及多個示意圖。在圖4中被示出的一過程400是基於如參考第1C圖所描述的系統100”。在步驟402中，照明源102P的泵124被啟用以泵送增益介質122並使SA 126P飽和。在步驟404中，在達到一飽和級別後，SA 126P沿一目標430的方向釋放一光脈衝，該目標430位於一距離為D處。在步驟406中，QS脈衝光電檢測器128檢測該被釋放光脈衝。在步驟408中，在時間=T，該光脈衝衝擊目標430，並產生朝向系統100”及接收器110返回的反射輻射。在步驟410中，在等待由QS脈衝光電檢測器128所檢測的一被釋放光脈衝後的一時間=T2後，接收器110被啟用以接收該反射輻射。該返回傳播延遲T2包括從照明源102P到目標430的脈衝的飛行時間加上從目標430被反射的光訊號的飛行時間。因此，對於與照明源102P及接收器110相距一距離“D”處的一目標430而言，T2是已知的。該△t的啟用週期是根據所需的景深(DoV)被決定。在步驟412中，接收器110以一△t的時間段接收該反射輻射。來自接收器110的該被接收的資料由影像處理器114(或由外部影像處理器)處理以產生一接收影像。過程400可以在每個幀中被重複N次。在一些實施例中，N是在1與10,000之間。
參照所有成像系統100、100’及100”，注意的是，那些成像系統中的任何一個都可以包括：讀出電路，用以在該積分時間後讀出由每個鍺PD收集的電荷的一累積，以提供該相應PD的該檢測訊號。這樣，與LIDARs或其它深度
感測器不同，該讀出過程可以在該積分時間的震盪後被執行並且因此在該訊號從一大範圍的多個距離不可逆地求和(irreversibly summed)後被執行。
參照所有成像系統100、100’及100”，可選地，接收器110輸出代表由多個鍺PD中的每個在該積分時間內累積的電荷的一檢測訊號組，其中該檢測訊號組代表由至少一個SWIR輻射脈衝所照射的該目標的意象。
參照所有成像系統100、100’及100”，該成像系統可以可選地至少一個衍射光學元件(DOE)，該衍射光學元件可操作以在朝向該目標發射光前改善該脈衝照明源的光的照明均勻性。如上所述，一高峰值功率脈衝光源102可能在該FOV的不同部分上發出一不夠均勻的照明分佈。該DOE(未被以圖解說明)可以改善該照明的均勻性以產生該FOV的多個高質量影像。注意的是，在諸多雷射雷達系統及其它深度感測器中通常不需要等效的照明均勻性，因此出於成本、系統複雜性、系統體積等原因，它們可能不包含諸多DOE元件。例如：在諸多LIDAR系統中，只要整個FOV接收到足夠的照明度(高於允許以一最小所需距離檢測目標的一閾值)，在該FOV中的某些區域是否比該FOV的其它部分所接收的照明密度更多就無關緊要。該系統100的DOE，如果被實施，則可以例如被用於減少諸多斑點效應。注意的是，諸多成像系統100、100’及100”還可以包括：用於將光從光源102引導到該FOV的其它類型的光學器件，諸如諸多透鏡、諸多鏡、諸多棱鏡、諸多波導等。
參照所有成像系統100、100’及100”，控制器112可以可選地被操作以啟用接收器110以順序獲取一系列門控影像，每個門控影像表示在一不同距離範圍內的不同鍺PD的檢測訊號，及一影像處理器可操作於將該系列影像組合成單個二維影像。例如：一第一影像可以獲取在0與50米(m)之間的來自該成像
感測器的光，一第二影像可以獲取在50至100米之間的來自該成像感測器的光，一第三影像可以獲取在100至125米之間的來自該成像感測器的光，並且影像處理器114可以組合多個2D影像為單個2D影像。這樣，每個距離範圍都以被累積的DC雜訊被擷取，該被累積的暗電流雜訊仍小於由讀出電路引入的該讀出雜訊，以使用更多的光脈衝及更多的計算為代價。該最終影像的每個像素的該顏色值(譬如灰度值)可以根據該多個門控影像中的各個像素的一功能(譬如所有值中的一最大值或一加權平均值)被決定。
所有成像系統100、100’及100”，該成像系統可以是一未冷卻的基於鍺的SWIR成像系統，可操作在超過50(米)m的一距離處以一20%的SWIR反射率(在相關光譜範圍內)檢測一1m x 1m的目標。
參照所有成像系統100、100’及100”，脈衝照明源102可以是一QS雷射器，該QS雷射器可操作以發射具有在10毫焦耳(millijoule)與100毫焦耳之間的脈衝能量的人眼安全的雷射脈衝。雖然不是必須的，但是該照明波長可以被選擇以匹配一太陽吸收帶(譬如該照明波長可以在1.3微米(μm)與1.4μm之間。
參照所有成像系統100、100’及100”，用於影像產生的每個鍺PD的輸出訊號可以代表每個PD的單個純量(scalar)。參照所有成像系統100、100’及100”，每個PD可以輸出一累積訊號，該累積訊號代表一大範圍的多個距離。例如：接收器110的一些、大多數或全部鍺PD可以輸出多個檢測訊號，該多個檢測訊號每個代表從20m、40m及60m反射到相應PD的光。
與許多已知技術系統相比，諸多成像系統100、100’及100”的另一個區別特徵是，該脈衝照明不被用於凍結物體在野外的快速運動(譬如與攝影閃光燈照明不同)，並且同樣被用於靜態場景。與許多已知技術系統相比，諸多成
像系統100、100’及100”的另一個區別特徵是，與外部雜訊相比，該影像的該門控並不是主要用以避免該系統中的內部雜訊，這對於某些已知技術(譬如陽光)而言是一麻煩事。
注意的是，以上關於諸多系統100、100’及100”被討論的構件、特徵、操作模式、系統架構及內部關係中的任何一個都可以在必要的情況下在以下被討論的任何EO系統中被實現，諸如諸多系統700、1300、1300’、1600、1600’、1700、1800、1900、2300及3600。
第5圖是以圖解說明根據本發明主題的諸多示例的一種用以在一EO系統的一FOV中產生諸多物體的諸多SWIR影像的方法500的一流程圖。參考關於先前圖式闡述的諸多示例，方法500可以由諸多成像系統100、100’及100”中的任何一個執行。注意的是，方法500也可以由描述如下的任何主動成像系統(諸如諸多系統700、1300、1300’、1600、1600’、1700、1800、1900、2300及3600)實現。
方法500從朝向該FOV發射至少一個照明脈衝的一步驟(或“階段”)510開始，從而引起SWIR輻射從至少一個目標反射。在下文中，“步驟(step)”及“階段(stage)”可被互換使用。可選地，該一個或多個脈衝可以是高峰值功率脈衝。例如：與單個脈衝相比，多個照明脈衝可能需要被使用，以實現一總體上更高的照明級別(an overall higher level of illumination)。參考諸多圖式的諸多示例，步驟510可以可選地由控制器112執行。
一步驟520包括由一成像接收器觸發連續訊號獲取的啟動，該成像接收器包括多個鍺PD(在以上關於接收器110被討論的意義上)，該接收器110可操作以檢測該被反射的SWIR輻射。步驟520的連續訊號獲取意謂該電荷被連
續且不可逆地收集(即，不可能獲悉在任何中間時間收集到什麼級別的電荷)，而且不是以小增量方式收集。步驟520的該觸發可以在步驟510前被執行(譬如：如果該檢測陣列需要一加速時間)，與步驟510同時被執行，或者在步驟510結束後(譬如在與系統相距一非零距離處開始檢測)被執行。參考圖式的示例，步驟520可以可選地由控制器112執行。
步驟530在觸發步驟520後開始，並且包括對於多個鍺PD中的每個進行收集，以作為該觸發的一結果，至少由該SWIR反射輻射衝擊在該相應的鍺PD上引起的電荷、大於50μA/cm2的DC、有關積分時間的DC雜訊及無關積分時間的讀出雜訊。參考圖式的示例，步驟530可以可選地由接收器110執行。
步驟540包括：當由於DC雜訊而被收集的電荷量仍低於由於累積無關時間的讀出雜訊而被收集的電荷量時，觸發停止該電荷的收集。該積分時間是步驟530到步驟540停止為止的持續時間。參考圖式的示例，步驟540可以可選地由控制器112執行。
一步驟560在步驟540結束後被執行，並且步驟560包括基於由多個鍺PD中的每個收集的電荷級別以產生該FOV的一影像。如前述關於諸多成像系統100、100’及100”，在步驟560中被產生的該影像是沒有深度資訊的一2D影像。參考圖式的示例，步驟560可以可選地由成像處理器114執行。
可選地，作為步驟540的一結果的停止收集可以是接著可選的步驟550，由讀出電路讀取與該多個鍺PD中的每個鍺PD所收集的電荷量相關的一訊號，放大該讀取的訊號，並提供該被放大的訊號(可選地，在進一步處理後)到一影像處理器，該影像處理器執行如步驟560的該影像的該產生。參照圖式的示例，步驟550可以可選地由該讀出電路(未被圖解說明如上，但是可以等效於如
下討論的任何讀出電路，諸如一讀出電路1610、2318及3630)執行。注意的是，步驟550是可選的，因為從該多個鍺PS中讀出該諸多檢測結果的其它合適的方法可以被實現。
可選地，多個鍺PD中的每個輸出的訊號是一純量，表示從20米被反射的光、從40米被反射的光及從60米被反射的光量。
可選地，步驟560的該產生可以包括：基於對於該多個鍺PD中的每個所讀取的一純量值以產生該影像。可選地，步驟510的該發射可以包括：通過使脈衝雷射照明(通過一個或多個雷射器)穿過至少一個衍射光學元件(DOE)，並將該被削弱的光發射到該FOV，以增加脈衝雷射照明的照明均勻性。可選地，該DC大於每鍺PD為50皮安(picoampere)。可選地，該多個鍺PD是多個矽鍺PD(Si-Ge PDs)，每個矽鍺PD都包括矽及鍺。可選地，該發射通過至少一個主動QS雷射器被進行。可選地，該發射通過至少一個P-QS雷射器被進行。可選地，該收集是當該接收器在高於30℃的一溫度下操作時被執行，並且處理該FOV的該影像以檢測在50米與150米之間的多個範圍內的多個車輛及多個行人。可選地，該發射包括以小於1米的一距離發射具有在10毫焦耳與100毫焦耳之間的脈衝能量的多個照明脈衝到一人的未被保護的眼睛中，而不損害眼睛。
如前述關於諸多主動成像系統100、100’及100”，幾個門控影像可以被組合為單個影像。可選地，方法500可以包括：重複多次發射、觸發、收集及停止(emitting,triggering,collecting and ceasing)的順序；觸發在每個順序的來自光發射的不同時間的該採集。在每個順序，方法500可以包括：從該接收器讀取一檢測值，該檢測值用於對應大於2米(譬如2.1米、5米、10米、25米、50米、100米)的不同距離範圍的該多個鍺PD中的每個鍺PD。在這樣的一情況下，在步驟560
中的該影像的該產生包括基於以不同順序從不同鍺PD讀取的該多個檢測值以產生單個二維影像。注意的是，由於僅有幾個影像被拍攝，所以該多個門控影像不是稀疏的(即，在全部或大多數門控影像中，存在許多像素的檢測值)。還要被注意的是，該多個門控影像可以具有重疊的距離範圍。例如：一第一影像可以代表距離範圍為0至60米，一第二影像可以代表距離範圍為50至100米，一第三影像可以代表距離範圍為90至120米。
第6圖至第11C圖演示諸多SWIR的EO系統及諸多P-QS雷射器可以在這種系統中被使用，以及諸多用於這種雷射器的操作及製造的方法。
第10圖是以圖解說明根據本發明主題的諸多示例的SWIR光學系統700的一示例的一示意性功能框圖。系統700至少包括P-QS雷射器600，但是也可以如第10圖所示包括諸多附加部件，諸如：
a.一感測器702，可操作以感測來自系統700的該FOV的反射光，尤其是從諸多外部物體910被反射的雷射器600的反射照明。參照其它示例，感測器702可以被實現為本發明中被討論的成像接收器、PDA或諸多PDD，諸如諸多構件110、1300、1300’、1600、1600’、1700、1800、1900、2302及3610。
b.一處理器710，可操作以處理感測器702的該諸多感測結果。該處理的該輸出可以是該FOV的一影像、該FOV的一深度模型、該FOV的一個或多個部分的光譜分析、在該FOV中的諸多被識別物體的資訊、在該FOV上的光統計或任何其它類型的輸出。參考諸多其它示例，處理器710可以被實現為在本發明中被討論的諸多處理器中的任何一個，諸如諸多處理器114、1908、2304及3620。
c.一控制器712，可操作以控制雷射器600及/或處理器710的活動。例如：控制器712可以包括：控制處理器710及/或雷射器600的時機、同步及其它操作參數。參照諸多其它示例，控制器712可以被實現為在本發明中被討論的諸多其它控制器中的任何一個，諸如控制器112、1338、2314及3640。
可選地，系統700可以包括：對該雷射的波長敏感的一SWIR PDA 706。這樣，SWIR光學系統可以用作一主動SWIR攝像機、SWIR飛行時間(ToF)感測器、SWIR光檢測及測距(LIDAR)感測器等。該ToF感測器可能對該雷射的波長敏感。可選地，該PDA可以是對由雷射器600發射的諸多SWIR頻率敏感的一基於CMOS的PDA，諸如由以色列的特拉維夫的趣眼有限公司(TriEye LTD)設計及製造的一基於CMOS的PDA。
可選地，系統700可以包括：一處理器710，用於處理來自該SWIR PDA(或系統700的任何其它光敏感測器)的檢測資料。例如：該處理器可以處理該檢測資訊，以提供系統700的一視場(FOV)的一SWIR影像，以檢測在該FOV中的諸多物體，諸如此類。可選地，該SWIR光學系統可以包括：一飛行時間(ToF)SWIR感測器及一控制器，該飛行時間(ToF)SWIR感測器對該雷射的該波長敏感，該控制器可操作以將該ToF SWIR感測器及該P-QS SWIR雷射器的操作同步以檢測該SWIR光學系統的FOV中的至少一個物體的一距離。可選地，系統700可以包括：控制器712，該控制器712可操作以控制雷射器600或系統的諸多其它構件諸如PDA(譬如焦平面陣列，FPA)的一操作的一個或多個方面。例如：該雷射的一些參數可以由該控制器控制，包括時機、持續時間、強度、聚焦(timing,duration,intensity,focusing)，諸如此類。儘管不是必須的，但是該控制器可以基於該PDA的諸多檢測結果(直接地，或者基於該處理器的處理)以控制該雷射器的
操作。可選地，該控制器可以是可操作以控制該雷射泵或其它類型的光源以影響該雷射的諸多啟用參數。可選地，該控制器可以是可操作以動態地改變該脈衝重複率。可選地，該控制器可以是可操作以控制該光整形光學器件的動態修改，例如：用於改善FOV中的諸多特定區域中的一訊號雜訊比(SNR)。可選地，該控制器可以是可操作以控制該照明模組以動態地改變脈衝能量及/或持續時間(譬如以諸多其它P-QS雷射器可能的相同方式，諸如改變泵送雷射的聚焦等)。
進一步並且可選地，系統700可以包括：溫度控制(譬如被動溫度控制、主動溫度控制)，用於總體上控制該雷射或者其一個或多個構件(譬如該泵二極體)的一溫度。這樣的溫度控制可以包括：例如一熱電冷卻器(TEC)、一風扇、一散熱器、在泵二極體下的電阻加熱器，依此類推。
進一步並且可選地，系統700可以包括：被用於漂白GM 602及SA 604中的至少一個的另一雷射器。可選地，系統700可以包括：一內部光敏檢測器(譬如一個或多個PD，像PDA 706)，該內部光敏檢測器可操作以測量由雷射器600(譬如如上所述的PD118)產生一脈衝的一時間。在這樣的一情況下，控制器712可操作以基於從內部光敏檢測器706獲得的時機資訊發出一觸發訊號到PDA 706(或其它類型的照相機或感測器702)，該PDA 706檢測來自系統700的FOV中的諸多物體的雷射的光的反射。
在上述光譜範圍(1.3至1.5μm)內需要大量雷射器的主要行業是用於光學資料儲存的電子行業，這使得該二極體雷射器的成本降低至每裝置、每瓦為數美元甚至更低。但是，這些雷射器不適用於其它行業，例如汽車行業，這些行業要求雷射具備相當高的峰值功率及光束亮度，並且將在惡劣的環境條件下被使用。
注意的是，關於被認為是該SWIR光譜的一部分的波長範圍，尚無科學共識。然而，出於本發明的目的，該SWIR光譜包括電磁輻射，該電磁輻射的波長大於可見光譜的波長，並且該電磁輻射至少包括在1300與1500nm之間的光譜範圍。
儘管不限於這種用途，但是一個或多個P-QS雷射器600可以被用作成像系統100、100’及100”中的任何一個的照明源102。雷射器600可以被用在需要脈衝照明的SWIR範圍內的任何其它EO系統中，例如諸多雷射雷達、諸多光譜儀、諸多通訊系統，諸如此類。注意的是，該諸多被提出的雷射器600及用於製造這種雷射器的諸多方法允許以相對較低的產出成本進行大批量製造在該SWIR光譜範圍內操作的雷射器。
P-QS雷射器600至少包括一晶體增益介質(crystalline gain medium)602(在下文中也被稱為“GM”)、一晶體SA 604及一光腔606，上述結晶材料在該光腔606中被限制，以允許光在增益介質602中進行傳播，以增強趨向產生一雷射光束612(譬如在第8圖中示出)。該光腔也被眾所周知為該術語“光學諧振器(optical resonator)”及“諧振腔(resonating cavity)”，並且該光腔包括一高反射率鏡608(也稱為“高反射器(high reflector)”)及一輸出耦合器610。以下被討論的是幾種不同類型的結晶材料的獨特且新穎的組合，並且使用多種製造技術以製造雷射器，從而允許大批量製造價格合理的該SWIR光譜範圍的諸多雷射器。出於本發明內容的簡潔的原因，在此不提供關於P-QS雷射器的本領域中公知的一般細節，但是這些細節可以從各種各樣的資源中容易地獲得。如本領域中已知的，該雷射器的該可飽和吸收體(saturable absorber)用作該雷射器的該Q開關
(Q-switch)。該術語“結晶材料(crystalline material)”廣泛地包括單晶形式或多晶形式的任何材料。
該被連接的晶體增益介質及晶體SA的尺寸可以取決於設計一特定P-QS雷射器600的目的。在一非限制性示例中，該SA及該GM的一結合長度是在5與15毫米之間。在一非限制性示例中，該SA及該GM的該結合長度是在2與40毫米之間。在一非限制性示例中，該SA及該GM的該組合的一直徑(譬如如果是一圓柱體，或被局限在一虛構的此類圓柱體中)是在2與5毫米之間。在一非限制性示例中，SA及GM的該組合的一直徑是在0.5與10毫米之間。
P-QS雷射器600包括一增益介質結晶材料(GMC)，該增益介質結晶材料被剛性連接到一SA結晶材料(SAC)。該剛性耦合可以用本領域中已知的任何一種方式被實現，諸如使用黏合劑、擴散黏結、複合晶體黏結、生長一個在另一個的上部，諸如此類。然而，如下所述，以一陶瓷形式的剛性連接的結晶材料可以使用簡單且廉價的方法被實現。注意的是，該GMC及該SAC材料可以彼此直接剛性連接，但是可以可選地經由一中間物體(譬如另一晶體)彼此剛性連接。在一些實施方案中，該增益介質及該SA兩者可以在單片結晶材料上被實現，通過將不同摻雜劑(譬如下文關於SAC材料及GMC被討論的那些)摻雜在單片結晶材料的不同部分，或通過共摻雜單片結晶材料(a single piece of crystalline material)，將兩種摻雜劑(譬如共摻雜有N3+及V3+的一陶瓷YAG)摻雜相同體積的結晶材料。可選地，該增益介質可以在一單晶飽和吸收基板(single crystal saturable absorbing substrate)上生長(譬如使用液相外延，LPE)。注意的是，在如下的揭露中被廣泛討論的分離的GMC材料及SA結晶材料，摻雜有兩種摻雜劑的單片陶瓷結晶材料也可以被比照使用於任何後列的實現方案中。
第7A圖、第7B圖及第7C圖是以圖解說明根據目前揭露的主題的P-QS雷射器600的諸多示例的諸多示意性功能框圖。在第7A圖中，該兩種摻雜劑被實現在該普通結晶材料614的兩個部分上(既充當GM又充當SA)，而在第7B圖中，該兩種摻雜劑被實現在普通結晶材料614(在被圖解說明的情況下-該普通晶體的整體)的普通體積上被可互換地實現。可選地，該GM及該SA可以在被摻雜有釹及至少一種其它材料的單片結晶材料上被實現。可選地(譬如如第7C圖所示)，輸出耦合器610及高反射率鏡608中的任何一者或兩者可以被直接膠合到該多種結晶材料(譬如該GM或該SA，或將兩者結合的一晶體)中的一種。
SAC及GMC中的至少一種是一陶瓷結晶材料，該陶瓷結晶材料是以一陶瓷形式(譬如一多晶形式)的相關結晶材料(譬如被摻雜的釔鋁石榴石，YAG，被摻雜釩)。具有一種(尤其是兩種)陶瓷形式的結晶材料允許更高數量及更低成本的生產。例如：代替在一緩慢且有限的過程中生長單獨的單晶材料，通過粉末燒結(即，壓實並可能加熱一種粉末以形成一固體質量)、低溫燒結、真空燒結，諸如此類，多晶材料可以被製造。諸多結晶材料(SAC或GMC)中的一種可以被燒結在另一種的上部，從而消除進行複雜且昂貴的工藝程式，諸如拋光、擴散黏結或表面活化黏結。可選地，該GMC及SAC中的至少一個是多晶的。可選地，該GMC及該SAC都是多晶的。
提到該GMC及該SAC的諸多結晶材料的該諸多組合可以被製成，這樣的諸多組合可以包括：
a.該GMC是陶瓷摻釹的釔鋁石榴石(Nd：YAG)，並且該SAC是(a)陶瓷摻三價釩的釔鋁石榴石(V3+：YAG)或(b)一陶瓷摻鈷結晶材料。可選地，該陶瓷摻鈷結晶材料可以是兩價陶瓷摻鈷結晶材料。在那些替代方案中，選自於上述
群組的該Nd：YAG及該SAC兩者均為陶瓷形式。一摻鈷結晶材料是摻有鈷的一結晶材料。諸多示例包括摻鈷尖晶石(Co：鈷或Co2+：MgAl2O4)、摻鈷硒化鋅(Co2+：ZnSe)，摻鈷YAG(Co2+：YAG)。儘管不是必須如此，但是在此選項中，高反射率鏡及該SA可以可選地被剛性連接到該增益介質及該SA，以使該P-QS雷射器是一單片微晶片P-QS雷射器(譬如如第8圖及第10圖所示)。
b.該GMC是陶瓷摻釹的釔鋁石榴石(Nd：YAG)，並且該SAC是一非陶瓷SAC，選自於由以下材料組成的多個摻雜陶瓷材料的一群組：(a)摻三價釩的釔鋁石榴石(V3+：YAG)及(b)摻鈷結晶材料。可選地，該摻鈷結晶材料可以是摻二價鈷結晶材料。在這樣的一情況下，高反射率鏡608及輸出耦合器610被剛性連接到該增益介質及該SA，使得P-QS雷射器600是一單片微晶片P-QS雷射器。
c.該GMC是陶瓷摻釹稀土元素結晶材料，並且該SAC是一陶瓷結晶材料，選自於由以下組成的多個摻雜的結晶材料的一群組：(a)摻三價釩的釔鋁石榴石(V3+：YAG)及(b)諸多摻鈷結晶材料。可選地，該鈷摻雜結晶材料可以是二價鈷摻雜結晶材料。儘管不是必須的，但是在此選項中，高反射率鏡608及輸出耦合器610可以可選地被剛性連接到該增益介質及該SA，使得P-QS雷射器600是一單片微晶片P-QS雷射器。
注意的是，在任何一種實現方案中，一種摻雜結晶材料可以摻雜有超過一種摻雜劑。例如：該SAC可以摻雜有以上揭露的主摻雜劑以及至少一種其它摻雜材料(譬如以顯著更低的含量)。一種摻釹稀土元素結晶材料是一種結晶材料，該結晶材料的晶胞(unit cell)包含一稀土元素(一明決定義的15種化學元素群組中的一種，包括15種鑭系元素以及鈧及釔)，並且其摻雜有釹(譬如三重離
子化釹)可替代在該晶胞的一部分中的該稀土元素。可以在本發明中被使用的摻釹稀土元素結晶材料的幾個非限制性示例為：a. Nd：YAG(如上所述)，摻釹鎢酸釔鉀(Nd：KYW)、摻釹氟化鋰釔(Nd：YLF)、摻釹原釩酸釔(YVO4)，在所有這些中的該稀土元素是釹，Nd；b.摻釹原釩酸((Nd：GdVO4)、摻釹鎵石榴石(Nd：GGG)、摻釹鎢酸釓鉀(Nd：KGW)，所有這些中的該稀土元素是釓，Gd；c.摻釹硼酸鈧鑭(Nd：LSB)，其中的該稀土元素為鈧；d.其它摻釹稀土元素結晶材料可以被使用，其中的稀土元素可以是釔、釓、鈧或任何其它稀土元素。
以下討論應用於諸多GMC及諸多SAC的任何可選的組合。
可選地，該GMC被直接剛性連接到該SAC。替代地，該GMC及該SAC可以被間接連接(譬如該SAC及GMC中的每個經由一種或多種中間結晶材料的一群組及/或經由一種或多種其它對相關波長透明的固體材料被連接)。可選地，該SAC及該GMC中的一者或兩者對相關波長是透明的。
可選地，該SAC可以是摻鈷尖晶石(Co Co2+：MgAl2O4)。可選地，該SAC可以是摻鈷YAG(Co：YAG)。可選地，這可以使得鈷及釹Nd能夠共摻雜在相同YAG上。可選地，該SAC可以是摻鈷硒化鋅(Co2+：ZnSe)。可選地，該GMC可以是一陶瓷摻鈷結晶材料。
可選地，該SA的一初始透射率(T0)是在75%與90%之間。可選地，該SA的該初始透射率是在78%與82%之間。
由該雷射發射的該諸多波長取決於被使用在它的構造中的材料，尤其取決於該GMC及該SAC的材料及摻雜劑。諸多輸出波長的一些示例包
括在1,300nm及1,500nm範圍內的諸多波長。一些更具體的示例包括1.32μm或約1.32μm(譬如1.32μm±3nm)、1.34μm或約1.34μm(譬如1.34μm±3nm)、1.44μm或約1.44μm(譬如1.44μm±3nm)。對這些光頻率範圍中的一者或多者敏感的一對應成像器可以被包括在SWIR光學系統700中(譬如如第10圖所示)。
第8圖及第9圖是以圖解說明根據目前揭露的主題的諸多示例的SWIR光學系統700的多個示意性功能圖。如在這些圖例中被示範的，雷射器600除了如上討論的那些構件之外，還可以包括：諸多附加的構件，諸如(但不限於)：
a.一光源諸如一閃光燈616或一雷射二極體618，該雷射二極體618用作該雷射器的一泵。參考前面的諸多示例，該光源可以用作泵124。
b.聚焦光學器件620(譬如透鏡)，用於將光從該光源(譬如618)聚焦到該雷射器600的光軸上。
c.一擴散器(diffuser)或其它光學器件622，用以在雷射光束612離開光腔606後操縱雷射光束612。
可選地，SWIR光學系統700可以包括：光學器件708，以將該雷射散佈在一更寬的FOV上，以改善在該FOV中的眼睛安全性問題。可選地，SWIR光學系統700可以包括：光學器件704，以收集來自該FOV的反射雷射並將它引導到該感測器702上，例如：引導到光電檢測器陣列(PDA)706上，參見第10圖。可選地，該P-QS雷射器600是一個二極體泵送的固態雷射器(DPSSL)。
可選地，P-QS雷射器600包括至少一個二極體泵光源618及用於將該二極體泵光源的光聚焦到該光學諧振器(光腔)中的光學器件620。可選地，該光源位於該光軸上(作為一端泵)。可選地，該光源可以被剛性地連接到高反射率鏡608或SA 604，使得該光源是一單片微晶片P-QS雷射器的一部分。可選地，該
雷射器的該光源可以包括：一個或多個垂直腔表面發射雷射器(VCSEL)陣列。可選地，P-QS雷射器600包括至少一個VCSEL陣列及用於將該VCSEL陣列的光聚焦到該光學諧振器中的光學器件。由該光源(譬如該雷射泵)發出的波長可能取決於該雷射中被使用的諸多結晶材料及/或諸多摻雜劑。可以由該泵發射的一些示例性泵送波長包括：808nm或約808nm、869nm或約869nm、約九百多(nine hundred and some)nm。
該雷射的該功率可能取決於它被設計的用途。例如：該雷射輸出功率可以是在1W與5W之間。例如：該雷射輸出功率可以是在5W與15W之間。例如：該雷射輸出功率可以是在15W與50W之間。例如：該雷射輸出功率可以是在50W與200W之間。例如：該雷射輸出功率可以是高於200W。
QS雷射器600是一脈衝雷射器，並且可以具有不同的頻率(重複率)、不同的脈衝能量，及不同的脈衝持續時間，這可以取決於它被設計的用途。例如：該雷射的一重複率可以是在10Hz與50Hz之間。例如：該雷射的一重複率可以是在50Hz與150Hz之間。例如：該雷射的一脈衝能量可以是在0.1mJ與1mJ之間。例如：該雷射的一脈衝能量可以是在1mJ與2mJ之間。例如：該雷射的一脈衝能量可以是在2mJ與5mJ之間。例如：該雷射的一脈衝能量可以高於5mJ。例如：該雷射的一脈衝持續時間可以是在10ns與100ns之間。例如：該雷射的一脈衝持續時間可以是在0.1μs與100μs之間。例如：該雷射的一脈衝持續時間可以是在100μs與1ms之間。該雷射的尺寸也可以改變，例如取決於它的部件的尺寸。例如：該雷射的尺寸可以是X1乘X2乘X3，其中每個尺寸(X1、X2及X3)是在10mm與100mm之間、在20與200mm之間，依此類推。該輸出耦合鏡可以是平坦的、彎曲的或稍微彎曲的。
可選地，除了該增益介質及該SA之外，雷射器600還可以包括：未摻雜YAG，用於防止熱量累積在該增益介質的一吸收區域中。該未摻雜YAG可以可選地被成形為包圍該增益介質及該SA的一圓柱體(譬如一同心圓柱體)。
第11A圖是以圖解說明根據目前揭露的主題的方法1100的一示例的一流程圖。方法1100是一種用於製造用於一P-QS雷射器的多個部件的方法，該P-QS雷射器例如但不限於上述P-QS雷射器600。參考關於先前圖式闡述的諸多示例，該P-QS雷射器可以是雷射器600。注意的是，關於雷射器600或關於其一構件被討論的任何變體也可以對於在方法1100中被製造的該P-QS雷射器的諸多部件或關於其一對應的構件被實施，反之亦然。
方法1100以將至少一種第一粉末塞入(inserting into)一第一模具中的步驟1102開始，該步驟1102隨後在方法1100中被處理以產出一第一結晶材料。該第一結晶材料用作該P-QS雷射器的該GM或該SA。在一些實現方案中，該雷射器的該增益介質首先被製造(譬如通過燒結的方式)，然後該SA被製造在該先前製造的GM的頂部上(譬如通過燒結的方式)。在其它實現方案中，該雷射器的該SA首先被製成，然後該GM被製成在該先前製造的SA的頂部上。在其它實現方案中，該SA及該GM被彼此獨立地製成，並且被耦合以形成單個剛體。該耦合可以作為加熱、燒結或稍後的一部分被完成。
方法1100的步驟1104包括將至少一種第二粉末塞入一第二模具中，該至少一種第二粉末與該至少一種第一粉末不同。該至少一種第二粉末稍後在方法1100中被處理，以產出一第二結晶材料。該第二結晶材料用作該P-QS雷射器的該GM或該SA(以便該SA及該GM中的一者由該第一結晶材料製成，另一功能性由該第二結晶材料製成)。
該第二模具可以與該第一模具不同。替代地，該第二模具可以與該第一模具相同。在這樣的一情況下，該至少一種第二粉末可以被塞入，例如：在該至少一種第一粉末的頂部上(或者如果已經製成，則在該第一生坯的頂部上)，在其旁邊、在其周圍，諸如此類。該將至少一種第二粉末塞入該至少一種第一粉末的相同模具(如果被實現)可以被執行在將該至少一種第一粉末處理成一第一生坯前、在將該至少一種第一粉末處理成該後第一生坯，或在將該至少一種第一粉末處理成該第一生坯的過程中的某個時間。
該第一粉末及/或該第二粉末可包括被壓碎的YAG(或任何其它前述材料，諸如尖晶石、MgAl2O4、ZnSe)及摻雜材料(譬如N3+、V3+、Co)。該第一粉末及/或該第二粉末可以包括：用以製成YAG的材料(或其它任何上述材料，例如尖晶石、MgAl2O4、ZnSe)及摻雜材料(譬如N3+、V3+、Co)。
步驟1106在步驟1102後被執行，並且包括將在第一模具中的該至少一種第一粉末壓實以產出一第一生坯。步驟1104在步驟1108後被執行，其包括將在第二模具中的至少一種第二粉末壓實，從而產出一第二生坯。如果在步驟1102及1104中將該至少一種第一粉末及該至少一種第二粉末塞入相同模具中，則可以在步驟1106及1108中同時進行該諸多粉末的壓實(譬如藉由按壓該至少一種第二粉末，該至少一種第二粉末轉而壓縮該至少一種第一粉末緊靠該模具)，但這不是必須的。例如：步驟1104(以及因此也執行步驟1108)可以可選地在步驟1106的壓縮後被執行。
步驟1110包括將該第一生坯加熱以產出(yield)一第一結晶材料。步驟1112包括將該第二生坯以產出一第二結晶材料。在不同的實施例中，該第
一晶體的該加熱可以在步驟1106及1110中的每個以前、同時、部分同時或以後被執行。
可選地，在步驟1110處進行該第一生坯的加熱先於在步驟1108中(並且可能在步驟1104中)進行該至少一種第二粉末的壓實(並且還可能先於該塞入)。該第一生坯及該第二生坯可以分別被加熱(譬如在不同的時間、在不同的溫度、對於不同的持續時間)。該第一生坯及該第二生坯可以一起被加熱(譬如在相同烤箱中)，或者在加熱中彼此連接或不這樣做。該第一生坯及該第二生坯可以經受不同的加熱制度(heating regimes)，該加熱制度可以共享部分共加熱，同時在加熱制度的其它部分中被分別加熱。例如：該第一生坯及該第二生坯中的一者或兩個可以與另一生坯分開地加熱，然後該兩個生坯可以一起被加熱(譬如在耦合後，但不一定如此)。可選地，該第一生坯的加熱及該第二生坯的加熱包括在單個烤箱中同時加熱該第一生坯及該第二生坯。注意的是，可選地，該步驟1114的耦合是在單個烤箱中同時加熱該兩個生坯的一結果。要被注意的是，可選地，該步驟1114的耦合通過在物理上彼此連接後將兩個生坯共燒結被完成。
步驟1114包括將該第二結晶材料耦合到該第一結晶材料。該耦合可以用本領域中已知的任何耦合方式被執行，其幾個非限制性示例如上被討論關於P-QS雷射器600。要被注意的是，該耦合可以具有幾個子步驟，在不同的實施例中，其中一些子步驟可以用不同的方式與步驟1106、1108、1110及1112中的不同步驟交織(intertwine)。該耦合引起包括該GM及該SA的單個剛性結晶體(rigid crystalline body)。
注意的是，方法1100可以包括：多個附加步驟，該多個附加步驟在諸多晶體的製造中(特別是在彼此黏結的多晶材料的陶瓷或非陶瓷多晶晶體化
合物的製造中)被使用。少數非限制性示例包括粉末製備(powder preparation)、黏合劑燒盡(binder burn-out)、緻密化(densification)、退火(annealing)、拋光(polishing)(如果需要，如下所述)，諸如此類。
在方法1100中的該P-QS雷射器的該GM(如上所述，其可以是該第一結晶材料或該第二結晶材料)是一種摻釹結晶材料。在方法1100中的該P-QS雷射器的該SA(如上所述，其可以是該第一結晶材料或該第二結晶材料)選自於由以下材料組成的多個結晶材料的一群組：(a)一種摻釹結晶材料，及(b)一種摻雜結晶材料，該摻雜結晶材料選自於由摻三價釩的釔鋁石榴石(V3+：YAG)及摻鈷結晶材料組成的多個摻雜結晶材料的一群組。該GM及該SA中的至少一者是一陶瓷結晶材料。可選地，該GM及該SA都是陶瓷結晶材料。可選地，該GM及該SA中的至少一者是一多晶材料。可選地，該GM及該SA兩者均為多晶材料。
儘管製造工藝程式的諸多附加步驟可以在方法1100的不同階段之間被進行，但是在至少一些實現方案中，不需要在燒結過程中在該第二材料黏結以前對該第一材料進行拋光。
關於可以在方法1100中製造該GMC及該SAC的結晶材料的諸多組合，這樣的諸多組合可以包括：
a.該GMC是陶瓷摻釹的釔鋁石榴石(Nd：YAG)，並且該SAC是(a)陶瓷摻三價釩的釔鋁石榴石(V3+：YAG)，或(b)一陶瓷摻鈷結晶材料。在此替代方案中，選自上述群組的Nd：YAG及SAC均為陶瓷形式。一摻鈷結晶材料是摻雜有鈷的一結晶材料。諸多示例包括摻鈷尖晶石(Co：Spinel或Co2+：MgAl2O4)、摻鈷硒化鋅(Co2+：ZnSe)。儘管不是必須的，但是在此選項中的該高反射率鏡及該輸出耦合器可以可選地被剛性連接到該GM及該SA，使得該P-QS雷
射器是一單片微晶片P-QS雷射器。
b.該GMC是一陶瓷摻釹的釔鋁石榴石(Nd：YAG)，該SAC是一非陶瓷SAC，選自於由以下材料組成的多個摻雜陶瓷材料的一群組：(a)摻三價釩的釔鋁石榴石(V3+：YAG)及(b)多種摻鈷結晶材料。在這樣的一情況下，該高反射率鏡及該輸出耦合器被剛性連接到該GM及該SA，使得該P-QS雷射器是一單片微晶片P-QS雷射器。
c.該GMC是陶瓷摻釹稀土元素結晶材料，並且該SAC是選自於由以下材料組成的多個摻雜結晶材料的一群組：(a)摻三價釩的釔鋁石榴石(V3+：YAG)及(b)多種摻鈷結晶材料。儘管不是必須的，但是在此選項中的該高反射率鏡及該輸出耦合器可以可選地被剛性連接到該GM及該SA，使得該P-QS雷射器是一單片微晶片P-QS雷射器。
整體上參照方法1100，注意的是，該SAC及該GMC中的一者或兩者(以及可選的一種或多種中間連接的結晶材料，如果有)對相關波長(譬如SWIR輻射)是透明的。
第11B圖及第11C圖包括根據目前揭露的主題的諸多示例的用於執行方法1100的幾個概念性時間軸。為了簡化圖式，假設該SA是至少一種第一粉末的該處理的一結果，並且該增益介質是至少一種第二粉末的該處理的一結果。如上所述，該作用可以互換。
第12A圖示意性地示出被編號為1200的一PS的一示例，包括由一電壓控制電流源(VCCS)1204控制的一光電檢測器(譬如PD)1202。注意的是，該電壓控制電流源1204可以可選地在PS 1200的外部(譬如如果單個VCCS 1204提供電流到多個PS)。VCCS 1204是一從屬電流源，遞送與一控制電壓(在圖中被標
記為VCTRL)成比例的一電流。在本發明中被揭露的該諸多PS及諸多PDD可以包括：任何合適類型的VCCS。PS 1200的其它(“附加的(additional)”)構件(未被示出)由一通用框1206集體地表示。當被用於感測時，PS 1200之類的諸多PS及光電檢測器1202之類的諸多光電檢測器在下文中也可以被稱為“主動”或“非參考”的諸多PS/諸多光電檢測器(與用於決定該電流源的該控制電壓的輸入的諸多PS及諸多光電檢測器不同)。
第12B圖示意性地示出編號為1200’的一PS的另一示例，它是PS 1200的一示例。在PS 1200’中，其它構件1206為一“3T”(三電晶體)結構的形式。任何其它合適的電路可以用作諸多附加構件1206。
電流源1204可被用於提供與PD 1202所產生的該暗電流相同幅度但方向相反的一電流，從而消除該DC(或至少減少它)。如果PD 1202的特點是高DC特性，這將特別有用。這樣，從該PD流到一電容(如上所述，可以由一個或多個電容器、由該PS的寄生電容或其一組合提供)的該電荷，以及該DC引起的電荷可以被抵消。尤其是，由電流源1204提供幅度實質上等於該DC的一電流意謂該被提供的電流不會抵消由於被檢測的光衝擊在PD 1202上而由PD 1202產生的該實際電訊號。
第13A圖示出根據目前揭露的主題的諸多示例的一PDD 1300。PDD 1300包括可將由電流源1204發出的該電流與由PD 1202產生的DC可控制地匹配的電路，即使在該被產生的DC不是恒定的(隨時間變化)的情況下亦然。注意的是，由PD 1202產生的該DC的級別可以取決於不同的參數，諸如操作溫度及被供應給該PD的該偏壓(其也可以不時改變)。
通過PDD 1300減少在PS 1200內的DC的影響(而不是在訊號處理的後期階段，無論是類比還是數位)，使得能夠利用一相對較小的電容，而不會使該電容飽和或降低它對該被收集的電荷作出響應的線性度。
PDD 1300包括一PS 1200及一參考PS 1310，該PS 1200用於檢測衝擊的光，該參考PS 1310的輸出由附加電路(討論如下)使用，用於減少或消除在PS 1200中的DC的影響。像PS 1200(及1200’)一樣，參考PS 1310包括一PD 1302、一VCCS 1304及可選的其它電路(“其它構件(other components)”，被統標為1306)。在一些示例中，PDD 1300的參考PS 1310可以與PDD 1300的PS 1200相同。可選地，PS 1310的任何一個或多個構件可以與PS 1200的一相應構件相同。例如：PD 1302可以與PD 1202實質相同。例如：VCCS 1304可以與VCCS 1204相同。可選地，PS 1310的任何一個或多個構件可以不同於諸多PS 1200的那些構件(譬如PD、電流源、附加電路)。注意的是，PS 1200及PS 1310的實質相同的構件(譬如PD、電流源、附加電路)可以在不同的操作條件下被操作。例如：不同的偏壓可以被供應給多個PD 1202及1302。例如：附加構件1206及1306的不同構件可以使用不同的參數被操作，或者選擇性地連接/斷開，即使當它們的結構實質相同時。為了簡單及清楚起見，PS 1310的諸多構件以數字1302(用於該PD)、1304(用於該VCCS)及1306(用於該附加電路)被編號，但不暗示此指示這些構件與構件1202、1204及1206不同。
在一些示例中，參考附加電路1306可以被省略或被斷開，以便不影響該DC的決定。PD 1202可以在以下任一條件下操作：反向偏壓、正向偏壓、零偏壓，或選擇性地在上述偏壓中的任意兩個或三個之間(譬如由一控制器諸如下面討論的控制器1338控制)。PD 1302可以在以下任一條件下操作：反向偏壓、
正向偏壓、零偏壓，或選擇性地在上述偏壓中的任意兩個或三個之間(譬如由一控制器諸如下面討論的控制器1338控制)。諸多PD 1202及1302可以在實質相同的偏壓(譬如大約-5V、大約0V、大約+0.7V)下操作，這不是必須的(譬如當測試PDD 1300時，如下面更詳細地討論的)。可選地，PDD 1300的單個PS有時可以操作為PS 1200(從PDD 1300的一FOV檢測光)，而有時操作為PS 1310(其檢測訊號輸出被用於決定對於該PDD的另一PS 1200的一VCCS的一控制電壓)。可選地，被用於檢測衝擊的光的“主動(active)”PS及參考PS的作用可以被交換。PDD 1300還包括一控制電壓產生電路(control-voltage generating circuitry)1340，該控制電壓產生電路1340至少包括放大器1318及與PDD 1300的多個PS的多個電連接。放大器1318具有至少兩個輸入：第一輸入1320及第二輸入1322。放大器1318的第一輸入1320被供應有一第一輸入電壓(VFI)，該第一輸入電壓可以由控制器(被實現在PDD 1300上、在一外部系統上或其組合)直接控制，或從該系統中的其它電壓被衍生(其轉而可以由該控制器控制)。放大器1318的第二輸入1322被連接到(參考PS 1310的)PD 1302的陰極。
在一第一使用例示例中，PD 1202被保持在一第一電壓(也被稱為“陽極電壓(anode voltage)”，被標記為VA)與一第二電壓(也被稱為“陰極電壓(cathode voltage)”，被標記為VC)之間的一工作偏壓。該陽極電壓可以由該控制器(被實現在PDD 1300上、在一外部系統上或其組合)直接控制，或從該系統中的其它電壓被衍生(又可以由控制器控制)。陰極電壓可以由控制器直接控制(在PDD 1300上，在外部系統上或其組合實現)，或從系統中的其它電壓被衍生(其轉而可以由該控制器控制)。該陽極電壓VA及該陰極電壓VC中的每個在時間上可以保持恒定或不保持恒定。例如：該陽極電壓VA可以由一恒定源(譬如經由一焊盤，從
一外部控制器)被提供。取決於該實現方案，該陰極電壓VC可以是實質恒定的或隨時間變化的。例如：當將一3T結構使用於PS 1200時，譬如由於諸多附加構件1206的操作及/或來自PD 1202的電流，使得VC隨時間變化。VC可以可選地由諸多附加構件1206(而不是由該參考電路)決定/控制/影響。
VCCS 1204被用於提供(饋送)一電流到PD 1202的該陰極端，以抵消由PD 1202產生的暗電流。注意的是，在其它時間，VCCS 1204可以饋送其它電流，以實現其它目的(譬如用於校準或測試PDD 1300)。由VCCS 1204產生的該電流的該位準響應於放大器1318的一輸出電壓被控制。用於控制VCCS 1204的該控制電壓，被標記為VCTRL，可以與放大器1318的一輸出電壓相同(如圖所示)。替代地，VCTRL可以從放大器1318的該輸出電壓被衍生(譬如由於在放大器1318的該輸出與VCCS 1204之間的電阻或阻抗)。
為了抵消(或至少減少)PD 1202的該DC對PS 1200的該輸出訊號的影響，PDD 1300可以使PD 1302經受與PD 1202所承受的實質相同的偏壓。例如：當PD 1302與PD 1202實質相同時，讓PD 1302及PD 1202經受相同偏壓可以被使用。對兩個PD(1202及1302)供應相同偏壓的一種方法是對PD 1302的該陽極供應電壓VA(其中被供應的電壓被標記為VRPA，RPA代表“參考PD陽極(reference PD anode)”)，並且對PD 1302的該陰極供應電壓VC(其中被施加的電壓被標記為VRPC，RPC代表“參考PD陰極(reference PD cathode)”)。供應相同偏壓的另一種方式是將VRPA=VA+△V供應給PD 1302的該陽極，將VRPC=VC+△V供應給PD 1302的該陰極。可選地，陽極電壓VA、參考陽極電壓VRPA或兩者可以由一外部電源(譬如經由PDD 1300所連接的一印刷電路板(PCB))提供。
如上所述，放大器1318的第一輸入1320被供應有第一輸入電壓VFI。放大器1318的第二輸入1322被連接到PD 1302的該陰極。放大器1318的操作減少它的兩個輸入(1320及1322)之間的電壓差，從而促使在第二輸入1322上的電壓趨向被供應給該第一輸入(VFI)的相同受控電壓。現在參考第3B圖，其中PD 1302上的該DC(在下文中被標示為DC參考(DCReference))由一箭頭1352表示(所述如圖所示的電路與第13A圖的電路相同)。在PD 1202保持黑暗情況的那段時間期間，PD 1302上的電流等於PD 1202的暗電流。PDD 1300(或被連接到它或與它相鄰的任何系統構件)都可能阻擋光線到PD 1302，因此它保持處於黑暗。該阻擋可以通過物理屏障(譬如不透明屏障)、通過光學器件(譬如諸多轉向透鏡)、通過電子快門及諸如此類被進行。在下面的說明中，假設在PD 1302上的所有電流是由PD 1302產生的DC。替代地，如果PD 1302經受光(譬如在該系統中的諸多低級別的已知雜散光)，則一電流源可以被實現以偏移已知的光起源訊號，或者該第一輸入電壓VFI可以被修改以補償(至少部分地)用於雜散照明。旨在使光遠離PD 1302的該屏障、光學器件或其它專用構件可以在該晶圓級上實現(在製造PDD 1300的同一晶圓上)，可以被連接到那個晶圓(譬如使用黏合劑)，可以被剛性連接到其中安裝有該晶圓的一殼體，諸如此類。
假設VFI是恒定的(或緩慢變化)，則VCCS 1304的該輸出(由箭頭1354表示)必須在幅度上與PD 1302的該DC相等(DC參考)，這意謂VCCS 1304為PD 1302的該DC消耗提供電荷載體，從而允許該電壓保持在VFI。由於VCCS 1304的該輸出由響應於放大器1318的該輸出的VCTRL控制，所以放大器1318被操作以輸出所需的輸出，使得VCTRL將控制VCCS 1304的輸出，其在幅度上將與在PD 1302上的該暗電流相同。
如果PD 1202與PD 1302實質相同並且VCCS 1204與VCCS 1304實質相同，則放大器1318的該輸出還將致使VCCS 1204對PD 1202的該陰極提供相同級別的電流(DC參考)。在這樣的一情況下，為了使VCCS 1204的輸出抵消由PD 1202產生的該DC(在下文中被標示為DC主動PD(DCActivePD))，要求PD 1202及PD 1302兩者將產生一相似級別的DC。為了使兩個PD(1202及1302)經受相同偏壓(這將引起兩個PD產生實質相同級別的DC，因為兩個PD都維持在實質相同的條件譬如溫度)，被提供到放大器1318的第一輸入的該電壓響應於PD 1202的該陽極電壓及該陰極電壓以及PD 1302的該陽極電壓被決定。例如：如果VA等於VRPA，則等於VC的VFI可以被提供到第一輸入1320。注意的是，VC可以隨時間改變，並且不一定由一控制器決定(譬如VC可以被決定為諸多附加構件1206的結果)。如果PD 1202與PD 1302不同及/或如果VCCS 1204與VCCS 1304不同，則放大器1318的該輸出可以通過匹配在放大器1318與VCCS 1204之間的諸多電氣構件(未被示出)被修改，以提供相關的控制電壓到VCCS 1204(譬如如果已知PD 1202上的DC與PD 1302上的DC線性相關，則放大器1318的該輸出可以根據線性相關被修改)。供應相同偏壓的另一種方法是將VRPA=VA+△V供應給PD 1302的該陽極，並且將VRPC=VC+△V供應給PD 1302的該陰極。
第13C圖示出根據目前揭露的主題的諸多示例的一PDD 1300’包括多個PS 1200。PDD 1300’包括PDD 1300的所有構件，以及諸多附加PS 1200。PDD 1300’的不同PS彼此實質相同(譬如全部是一個二維PDA的一部分)，因此不同PS 1200的該諸多PD 1302彼此產生相似的DC。因此，相同控制電壓VCTRL被供應給PDD 1300’的不同PS 1200的所有VCCS 1204，致使這些VCCS 1204抵消(或
至少減少)由各個PD 1202產生的該DC的影響。以上關於PDD 1300討論的任何選項都可以被比照應用於PDD 1300’。
在某些情況下(譬如如果VC不是恒定的及/或未知的)，可以提供一第一輸入電壓VFI(譬如通過一控制器)，該第一輸入電壓VFI被選擇以在PD 1302上引起與PD 1202類似的暗電流。
現在參考第14圖，其示出根據目前揭露的主題的諸多示例的一示例性PD I-V曲線1400。為了便於說明，曲線1400代表PD 1302及PD 1202兩者的I-V曲線，出於本說明的目的，它們被假定為實質相同，並且經受相同的陽極電壓(即，對於本說明而言，VA=VRPA)。I-V曲線1400在電壓1402與1404之間相對平坦，這意謂被供應給該相關的PD的1402與1404之間的不同偏壓將產出相似級別的DC。如果VC在一陰極電壓範圍內變化，給定一已知VA，則意謂在PD 1202上的該偏壓被限制在電壓1402與1404之間，然後供應一VRPC會致使在PD 1302上的該偏壓也位於電壓1402與1404之間，將致使VCCS 1204輸出足夠類似於DC主動PD的一電流，即使PD 1202及PD 1302經受不同的偏壓。在這樣的一情況下，VRPC可以在該陰極電壓範圍內(如等效電壓1414所示)，也可以在其外部(但仍將PD 1302上的偏壓保持在1402與1404之間)，如等效電壓1412所示範的。對其它配置的修改，諸如如上討論的那些，可以被比照實現。注意的是，由於其它原因，不同的偏壓也可以被供應給不同的PD 1202及1302。例如：不同的偏壓可以被供應作為該PDA的測試或校準的一部分。
在現實生活中，單個PDD的不同PS的不同PD(或其它構件)被製成非確切相同，並且這些PS的操作也非彼此確切相同。在一PD陣列中，諸多PD可能彼此有些不同，並且DC可能有所不同(譬如由於製造差異，溫度略有差異等)。
第15圖示出根據本發明的諸多示例的一控制電壓產生電路1340，該控制電壓產生電路1340被連接到多個參考感光位點1310(統標為1500)。第15圖的電路(也被稱為參考電路1500)可被用於決定對於多個PDD 1300、1300’的對應一個或多個PS 1310的一個或多個VCCS 1204及在本發明中被討論的任何PDD變化的一控制電壓(被標記為VCTRL)。特別地，參考電路1500可以被用於基於從在一定程度上有所不同(譬如由於製造不準確、操作條件有所不同等引起的一結果)的多個參考PS 1310收集的資料以決定一控制電壓，用於抵消(或限制)一PDD的一個或多個PS 1200中的DC的影響。如前所述，諸多PD的暗電流即使相似，也可能彼此不同。注意的是，在某些PD技術中，意圖相同的諸多PD可能以諸多暗電流為特色，這些DC相差x1.5、x2、x4甚至更多的一因數。在本文被討論的該平均機制甚至允許補償這樣的顯著差異(譬如在製造方面)。在放大器1318被連接到多個參考PS 1310以平均幾個PS 1310的諸多級別的DC的情況下，將這樣的諸多PS 1310保持在黑暗中，譬如使用如上討論的任何機制。被供應給各種PS 1310的不同VCCS 1304的該諸多電壓被短路，使得所有VCCS 1304接收實質相同控制電壓。該不同參考PD 1302的該諸多陰極電壓被短路到不同的網路。這樣，儘管在不同的參考PS 1310中的電流彼此略有不同(由於參考諸多PS 1310彼此稍有不同)，但是被供應給各個PDD的一個或多個PS 1200(其也可以彼此間且與參考PS 1310略有不同)的該平均控制電壓是足夠精確的，以一足夠均勻的方式抵消暗電流對不同PS 1200的影響。可選地，單個放大器1318的該輸出電壓被供應給所有PS 1200及所有參考PS 1310。可選地，用於該PDD的該諸多被選擇的PD具有一平坦的I-V響應(如上所述，譬如關於第14圖)，使得關於參考電路1500被討論的該平均控制電壓抵消在不同PS 1200中的該DC到一非常好的程度。在第
16A圖及第16B圖中提供諸多PDD的諸多非限制性示例，其包括多個參考PS 1310，其平均輸出訊號被用於修改多個主動PS 1200的該多個輸出訊號(例如以減少輸出訊號的DC的影響)。不同的配置、幾何形狀及數值比率可以在單個PDD的該多個參考PS 1310與該多個主動PS 1200之間被實現。例如：在包括以多個行及多個列被佈置的多個PS的一矩形PDA中，一整個行的諸多PS(譬如1,000個PS)或幾行或列的諸多PS可以被用作多個參考PS 1310(並且可選地被保持在黑暗中)，而該陣列的其餘部分接收基於對那些參考PS行的輸出進行平均的該控制訊號。這種產生控制電流的方法通過消除該平均暗電流，僅留下PS對PS(PS-to-PS)的變化，從而大幅降低暗電流的影響。
第16A圖及第16B圖示出根據本發明的主題的諸多示例的多個PDD，該多個光電檢測裝置包括多個PS的一陣列及基於多個PD的參考電路。PDD 1600(第16A圖所示)及PDD 1600’(第16B圖所示，是PDD 1600的一種變體)包括PDD 1300的所有構件，以及多個附加PS 1200及PS 1310。可選地，PDD 1600(以及分別為PDD 1600’)的不同PS彼此實質相同。上面關於多個PDD 1300及1300’以及關於電路1500被討論的任何選項可以被比照應用於PDD 1600及1600’。
第16A圖示出一光檢測器裝置1600，該光檢測器裝置1600包括一感光區域1602(其在光檢測器裝置1600的操作中暴露於外部光)、一區域1604，及控制電壓產生電路1340，該感光區域1602具備多個(陣列)PS 1200，該區域1604具備被保持在黑暗中(至少在參考電流測量中，可選地在所有時間)的多個參考PS 1310，該控制電壓產生電路1340還包括控制器1338。控制器1338可以控制放大器1318的操作、被供應給放大器1318的電壓及/或多個參考PS 1310的操作。可選地，控制器1338還可以控制多個PS 1200及/或PDD 1600的其它構件的諸多操作。
控制器1338可以控制多個主動PS 1200及多個參考PS 1310兩者在相同的操作條件(譬如偏壓、曝光時間、管理讀出制度)下操作。注意的是，控制器1338的任何功能可以由一外部控制器(譬如在被安裝該PDD的一EO系統的另一個處理器上被實現，或由諸如被安裝該PDD的一自動駕駛汽車的一控制器的一輔助系統)實現。可選地，控制器1338可以被實現為一個或多個處理器，該一個或多個處理器與PDD 1600的其它構件(譬如多個PS 1200及1310、放大器1318)被製造在同一晶圓上。可選地，控制器1338可以被實現為一個或多個處理器，該一個或多個處理器位於被連接到這樣的一晶圓的一PCB上。其它合適的控制器也可以被實現為控制器1338。
第16B圖示出根據目前揭露的主題的諸多示例的一光電檢測器裝置1600’。光電檢測器裝置1600’類似於裝置1600，但是具備諸多構件以一不同的幾何形狀被佈置並且未示出諸多不同PS的內部細節。還被圖解說明的是讀出電路1610，該讀出電路1610被用於從多個PS 1200讀取該多個檢測訊號並提供它們以用於進一步處理(譬如以減少雜訊、用於影像處理)，用於儲存或用於任何其它用途。例如：讀出電路1610可以順序地暫時排列不同PS 1200的該讀出值(可能在該PDD的一個或多個處理器的一些處理後，未被示出)，在提供它們用於進一步處理、儲存或任何其它動作前。可選地，讀出電路1610可以被實現為一個或多個單元，該一個或多個單元與PDD 1600的其它構件(譬如多個PS 1200及1310、放大器1318)被製造在同一晶圓上。可選地，讀出電路1610可以被實現為連接到這種晶圓的PCB上的一個或多個單元。其它合適的讀出電路也可以被實現為讀出電路1610。注意的是，諸如讀出電路1610之類的一讀出電路可以在本發明中被討論的任何PDD中被實現(譬如多個PDD 1300、1700、1800及1900)。在該訊號的
一可選的數位化以前，對於類比訊號處理的諸多示例可以在該PDD中被執行(譬如通過讀出電路1610或相應PDD的一個或多個處理器)，包括：修改增益(放大)、偏移及合併(結合來自兩個或更多PS的多個輸出訊號)。該讀出資料的數位化可以在該PDD上或其外部被實現。
可選地，PDD 1600(或本發明中被揭露的任何其它PDD)可以包括：一採樣電路，該採樣電路用於採樣放大器1318的該輸出電壓及/或該控制電壓VCTRL(如果不同)，並且用以在至少一指定的最短時間段保持該電壓位準。這樣的採樣電路可以位於放大器1318的輸出與至少一個VCCS 1204中的一者或多者之間的任何位置(譬如在位置1620處)。任何合適的採樣電路可以被使用；例如：在某些情況下，示範性電路可以包括：多個“採樣且保持(sample and hold)”開關。可選地，採樣電路可以僅在某些時間被使用，而在其它時間執行該控制電壓的直接實時讀出。例如：當在該系統中的諸多暗電流的諸多幅度緩慢變化，當僅在部分時間使PS 1310被遮光時，使用一採樣電路可能是有用的。
第17圖及第18圖示出根據目前揭露的主題的諸多示例的更多的PDD。在如上所述的PDD(譬如1300、1300’、1600、1600’)中，一電壓控制電流源被用於該多個主動PS 1200及該多個參考PS 1310。一電流源是可以在該被揭露的PDD中被使用的一電壓控制電流電路的一個示例。可以被使用的另一種類型的電壓控制電流電路是電壓控制電流汲取器(voltage-controlled current-sink)，其吸收的電流在幅度上由供應給它的控制電壓控制。例如：一電流吸收器可以被使用，其中該多個PD(1202、1302)上的該偏壓在方向上與以上示範的該偏壓相反。更一般地，每當一電壓控制電流源(1204、1304)被討論如上時，此構件可以由一電壓控制電流汲取器(分別被標記為1704及1714)替換。注意的是，使用一電
流吸收器代替一電流源可能需要在該相應的PDD的其它部分中使用不同類型的構件或電路。例如：與多個VCCS 1204及1304一起被使用的一放大器1318在功率、尺寸等方面不同於與多個電壓控制電流汲取器1704及1714一起被使用的放大器1718。為了區分包括多個電壓控制電流汲取器而不是多個VCCS的多個PS，多個標號1200’及1310’對應於如上討論的多個PS 1200及1300。
在第17圖中，一PDD 1700包括多個電壓控制電流電路，該多個電壓控制電流電路為多個電壓控制電流汲取器(在PS 1200’及PS 1310’兩者中)，並且一合適的放大器1718被使用以代替放大器1318。如上討論的有關諸多電流源的所有變體同樣適用於諸多電流吸收器。
在第18圖中，一PDD 1800包括兩種類型的電壓控制電流電路，電壓控制電流源1204及1314以及電壓控制電流汲取器1704及1714，以及匹配的放大器1318及1718。這可以允許例如以正向或反向偏壓來操作PDD 1800的該多個PD。至少一個開關(或其它選擇機制)可以被使用以選擇哪個參考電路被啟用/停用，該一個基於多個VCCS或該一個基於多個電壓控制電流汲取器的參考電路。這樣的選擇機制可以被實現為例如防止兩個反饋調節器彼此“對抗(against)”工作(譬如如果在PD上以接近零的偏壓工作)。如上關於任何先前討論的多個PDD(譬如1300、1300’、1600、1600’)討論的任何選項、解釋或變化可以比照應用於多個PDD 1700及1800。特別地，多個PDD 1700及1800可以包括：多個PS 1200’及/或多個參考PS 1310’，類似於如上的討論(譬如關於第15、16A及16B圖)。
注意的是，在以上討論的多個任何PDD中，一個或多個該PS(譬如一光電檢測陣列的PS)可以可選地可控制以選擇性地作為一參考PS 1310(譬如有時)或作為一常規PS 1200(譬如其它時間)。這樣的PS可能包括以兩種角色進行
操作所需的電路。例如：如果在不同類型的電光系統中使用相同的PDD，則可以使用它。例如：一個系統可能需要在1,000與4,000個參考PS 1310之間進行精度的平均，而另一系統可能需要一較低的精度，這可以通過在1與1200個參考PS 1310之間進行平均被實現。在另一個示例中，如上所述，當整個PDA被變暗並被儲存在一採樣保持電路中時，基於一些(甚至全部)PS的控制電壓的平均可以被執行，並且所有PS可以被使用在一個或多個後續幀中使用該被決定的控制電壓對FOV資料進行檢測。
注意的是，在如上討論中，為了簡單起見，假設各個PDA上所有PD的該陽極側被連接到一已知(並且可能是受控的)電壓，及該多個檢測訊號以及多個VCCS的連接，並且多個附加電路被實施在該陰極側。注意的是，可選地，該多個PD 1202及1302可以比照以相反的方式被連接(其中該讀出位於該陽極側，依此類推)。
參考如上討論的所有PDD(譬如1300、1600、1700、1800)，要被注意的是，該多個PS、該讀出電路、該參考電路及其它上述構件(以及可能需要的任何附加構件)可以被實現在單個晶圓上或在一個以上晶圓上、一個或多個PCB上或被連接到該多個PS的另一種合適類型的電路上，諸如此類。
第19圖以圖解說明根據目前揭露的主題的諸多示例的一PDD 1900。PDD 1900可以實現來自如上所述的一個或多個PDD的特徵的任意組合，並且進一步包括多個附加構件。例如：PDD 1900可以包括：以下任何一個或多個構件：
a.至少一個光源1902，可操作以將光發射到PDD 1900的該FOV上。光源1902的一些光從該FOV中的物體被反射，並被感光區域1602中的多個PS
1200擷取(其在光電檢測器裝置1900的操作過程中暴露於外部光)，並被用於產生一影像或該多個物體的其它模型。任何合適類型的光源(譬如脈衝的、連續的、調變的LED、雷射器)可以被使用。可選地，光源1902的操作可以由一控制器(譬如控制器1338)控制。
b.一物理屏障1904用於將該檢測器陣列的區域1604保持在黑暗中。物理屏障1904可以是該檢測器陣列的一部分或在其外部。物理屏障1904可以是固定的或可移動的(譬如一移動的快門)。注意的是，其它類型的變暗機制也可以被使用。可選地，物理屏障1904(或其它變暗機制)可在不同時間使該檢測陣列的不同部分變暗。可選地，屏障1904的操作，如果可改變，可以由一控制器(譬如控制器1338)控制。
c.被忽略的感光位點1906。注意的是，並非該PDA的所有PS都必須被用於檢測(多個PS 1200)或用作參考(多個PS 1310)。例如：一些PS可能位於未完全變暗且未完全點亮的一區域中，因此在該影像的產生(或響應於多個PS 1200的該多個檢測訊號而被產生的其它類型的輸出)中被忽略。可選地，PDD 1900可以在不同時間忽略不同的PS。
d.至少一個處理器1908，用於處理多個PS 1200輸出的該多個檢測訊號。這樣的處理可以包括：例如訊號處理、影像處理、光譜分析等。可選地，處理器1908的諸多處理結果可以被用於修改控制器1338(或另一個控制器)的操作。可選地，控制器1338及處理器1908可以被實現為單個處理單元。可選地，處理器1908的處理結果可以被提供給以下的任何一個或多個：一有形記憶體模組1910，用於諸多外部系統(譬如一遠端伺服器或被安裝PDD 1900的一車輛的一車輛電腦)，譬如經由一通訊模組1912、用於顯示影
像或其它類型的結果(譬如圖形，光譜儀的文本結果)的一顯示器1914、另一種類型的輸出介面(譬如一揚聲器，未被示出)，依此類推。注意的是，可選地，來自多個PS 1310的多個訊號也可以由處理器1908處理，例如以評估PDD 1900的一條件(譬如可操作性、溫度)。
e.一記憶體模組(memory module)1910，用於儲存由該多個主動PS或由讀出電路1610(譬如如果不同)輸出的多個檢測訊號中的至少一個，以及由處理器1908通過處理該多個檢測訊號而產生的檢測資訊。
f.電源1916(譬如電池、交流電(AC)力適配器、直流電(DC)力適配器)。該電源可以對該多個PS、該放大器或該PDD的任何其它構件提供電力。
g.一硬殼(hard casing)1918(或任何其它類型的結構支撐)。
h.光學器件1920，用於將光源1902的光(如果被實現)引導到該FOV及/或用於將來自該FOV的光引導到該多個主動PS 1200。這樣的光學器件可以包括：例如諸多透鏡、諸多鏡(固定的或可移動的)、諸多棱鏡、諸多濾光片，諸如此類。
如上所述，如上所述的多個PDD可被用於匹配該控制電壓，該控制電壓決定由該至少一個第一電壓控制電流電路(VCCC)1204提供的該電流級別，以負責該PDD的操作條件的差異，該差異改變由該至少一個PD 1202產生的DC的該多個級別的變化。例如：對於包括多個PS 1200及多個PS 1320的一PDD：當該PDD在一第一溫度下操作時，控制電壓產生電路1340響應於該多個參考PD 1302的DC，向該電壓控制電流電路提供一控制電壓，用以在一第一溫度下提供處於一第一級別的一電流，以減少該主動PD 1202的諸多DC對多個主動PS 1200的輸出的影響；以及當該PDD在一第二溫度(高於該第一溫度)下操作時，控制電
壓產生電路1340響應於該多個參考PD 1302的暗電流，向該電壓控制電流電路提供一控制電壓，用於提供處於一第二位準的一電流，以減少該多個主動PD 1202的DC對多個主動PS 1200的輸出的影響，使得該第二位準在幅度上大於該第一位準。
第20圖是根據本發明的主題的諸多示例的用於補償在一光電檢測器中的DC的方法2000的一流程圖。方法2000在一PDD中被執行，該PDD至少包括：(a)多個主動PS，每個主動PS包括至少一個主動PD；(b)至少一個參考PS，包括一參考PD；(c)至少一個第一VCCC，被連接到一個或多個主動PD；(d)至少一個參考VCCC，被連接到一個或多個參考PD；及(e)一控制電壓產生電路，被連接到該主動VCCC及該參考VCCC。例如：方法2000可以被執行在多個PDD 1300’、1600、1600’、1700及1800(後兩個在多個實現方案中包括多個主動PS)中的任何一個中。注意的是，方法2000可以包括：執行以上關於各種前述PDD的任何構件被討論的任何動作或功能。
方法2000至少包括多個階段(多個階段)2010及2020。階段2010包括：基於該至少一個參考PD中的DC的一級別，產生一控制電壓，當該控制電壓被提供給該至少一個參考VCCC時，致使該至少一個參考VCCC產生一電流，該電流減少該參考PD的DC對該參考PS的一輸出的一影響。階段2020包括向該至少一個第一VCCC提供該控制電壓，從而致使該至少一個第一VCCC產生一電流，該電流減少該多個主動PD的DC對該多個主動PS的多個輸出的一影響。VCCC代表“電壓控制電流電路(Voltage Controlled Current Circuit)”，並且它可被實現為一電壓控制電流源(voltage-controlled current source)或一電壓控制電流汲取器(voltage-controlled current sink)。
可選地，階段2010使用一放大器被實現，該放大器為該控制電壓產生電路的一部分。在這樣的一情況下，階段2010包括當該放大器的一第二輸入被電連接在該參考PD與該參考電壓控制電流電路之間時，供應一第一輸入電壓到該放大器的一第一輸入。該放大器可被用於連續減少在該參考電壓控制電路的一輸出與該第一輸入電壓之間的一差異，從而產生該控制電壓。可選地，該(多個)第一VCCC及該(多個)參考VCCC兩者被連接到該放大器的一輸出。
在該PDD包括產生不同級別的DC的多個不同參考PD的情況下，階段2010可以包括：基於該多個參考PD的不同DC的平均以產生單個控制電壓。
方法2000可以包括：防止來自該PDD的一FOV的光到達該多個參考PD(譬如使用一物理屏障或轉向光學器件)。
方法2000可以包括：在降低該DC的諸多影響後採樣該多個主動PS的多個輸出，並且基於該多個被採樣的輸出以產生一影像。
第21圖是示出根據本發明的主題的諸多示例的用於補償一PDD中的DC的方法2100的一流程圖。方法2100具有兩個階段，該兩個階段在不同溫度制度中被執行；當該PDD在一第一溫度(T1)操作時，一第一階段群組(2110至2116)被執行，並且當該PDD在高於該第一溫度的一第二溫度(T2)操作時，一第二階段群組(2120至2126)被執行。該第一溫度及該第二溫度在不同的實現方案中或在方法2100的不同實例中的程度可以不同。例如：該溫度差可以為至少5℃；至少10℃；至少20℃；至少40℃；至少100℃，依此類推。尤其是，方法2100在甚至更小的諸多溫度差(譬如小於1℃)可能是有效的。注意的是，該第一溫度及該第二溫度中的每個可以被實現為一溫度範圍(譬如跨越0.1℃；1℃；5℃或更高)。在該第二溫度範圍內的任何溫度高於該第一溫度範圍內的任何溫度(譬如根
據前面提到的該多個範圍)。方法2100可以可選地在以上討論的任何PDD中被執行(1300、1600等)。注意的是，方法2100可以包括：關於各種前述PDD的任何構件執行以上討論的任何動作或功能，並且方法2100的該PDD可以包括：以上關於前述多個PDD中的任何一者或多者被討論的該多個構件中的一者或多者的任何組合。
參考當該PDD在該第一溫度(其可以是一第一溫度範圍)操作時被執行的多個階段：階段2110包括基於該PDD的至少一個參考PD的DC決定一第一控制電壓。階段2112包括提供該第一控制電壓到一第一VCCC，該第一VCCC被耦合到該PDD的一主動PS的至少一個主動PD，從而致使該第一VCCC在該主動PS中施加一第一DC抵制電流(impose a first dark-current countering current)。步驟2114包括由該主動PD產生一第一檢測電流，以響應於：(a)源於該PDD的一視場中的一物體的衝擊該主動PD的光，以及(b)由該主動PD產生的DC。階段2116包括響應於第一檢測電流及第一DC抵制電流，由該主動PS輸出一第一檢測訊號，該第一檢測訊號在幅度上小於該第一檢測電流，從而補償DC對該第一檢測訊號的影響。方法2100還可包括可選階段2118，基於來自該PDD的多個PS(以及可選地為全部)的多個第一檢測訊號以產生該PDD的一FOV的至少一個第一影像。當該PDD處於該第一溫度或在一隨後的階段時，階段2118可以被執行。
參考當該PDD在該第二溫度(其可以是一第二溫度範圍)中操作時被執行的多個階段：階段2120包括基於該PDD的至少一個參考PD的DC以決定一第二控制電壓。步驟2122包括將該第二控制電壓提供給該第一VCCC，從而致使該第一VCCC在該主動PS中施加一第二DC抵制電流；階段2124包括由該主動PD產生一第二檢測電流，以響應於：(a)源於該物體的該主動PD的光衝擊，以及(b)
由該主動PD產生的DC。階段2126包括響應於該第二檢測電流及該第二DC抵制電流，由該主動PS輸出幅度小於該第二檢測電流的一第二檢測訊號，從而補償DC對該第二檢測訊號的影響。該第二DC抵制電流的一幅度大於該第一DC抵制電流的一幅度，並且可能通過大於一個的任何比率。例如：該比率可以是以至少兩倍或顯著更高(譬如以一個、兩個、三個(或更多)幅度的數量級)的一因數。方法2100還可包括可選階段2128，基於來自該PDD的多個PS(以及可選地為全部)的多個第二檢測訊號以產生該PDD的一FOV的至少一個第二影像。當該PDD處於該第二溫度或在隨後的階段時，階段2128可以被執行。
可選地，在該第一DC抵制電流被產生的一第一時間(t1)中從該物體衝擊在該主動PD上的一第一級別的輻射(L1)實質上等於在該第二DC抵制電流被產生的一第二時間(t2)中從該物體衝擊在該主動PD上的一第二級別的輻射(L2)，其中該第二檢測訊號的一幅度實質上等於該第一檢測訊號的一幅度。注意的是，可選地，本發明的該PDD可以被用於檢測多個訊號位準，該多個訊號位準顯著低於它的PD處於某些操作溫度(譬如以一個、兩個或更多數量級的幅度)所產生的該多個位準的DC。因此，方法2100可被用以在兩個不同的溫度發出多個相似級別的多個輸出訊號，其中該多個DC比該多個檢測訊號大兩個或多個數量級，並且彼此之間顯著不同(譬如以一因數×2、×10)
可選地，該第一控制電壓的該決定及該第二控制電壓的該決定由一控制電壓產生電路執行，該控制電壓產生電路包括至少一個放大器，該放大器具有一輸入，該輸入被電連接在該參考PD與一參考電壓控制電流電路之間，該參考電壓控制電流電路被耦合到該參考PD。
可選地，方法2100還可以包括：將一第一輸入電壓供應給該放大器的另一輸入，該第一輸入電壓的位準被決定為與在該主動PD上的一偏壓相對應。可選地，方法2100可以包括：供應該第一輸入電壓，使得在該參考PD上的一偏壓與在該主動PD上的一偏壓實質相同。可選地，方法2100可以包括：當該多個主動PD具有多個不同的DC時，基於該PDD的多個參考PD的不同DC以決定該第一控制電壓及該第二控制電壓，其中該第一控制電壓的該提供包括將相同的第一控制電壓提供給多個第一電壓控制電流電路，每個第一電壓控制電流電路被耦合到具有不同DC的該PDD的多個主動PD中的至少一個主動PD，其中該第二控制電壓的該提供包括將相同的第二控制電壓提供給該多個第一電壓控制電流電路。
可選地，多個不同主動PD同時產生多個不同級別的暗電流，並且多個不同參考PD同時產生多個不同級別的DC，並且該控制電壓產生電路基於該第二PD的多個不同DC的平均向不同主動PD提供一相同控制電壓。可選地，方法2100可以包括：使用專用光學器件將來自該視場的光引導到該PDD的多個主動PS；以及防止來自該視場的光到達該PDD的多個參考PD。
第22圖是示出根據本發明的主題的諸多示例的用於測試一PDD的方法2200的一流程圖。例如：該測試可以通過任何前述的PDD被執行。即是，如上描述的可被用於減少DC的該影響的相同電路及架構可以被用於附加用途，以實時測試多個不同PS的多個檢測路徑。可選地，該測試可以在該PDD處於操作模式(即不處於測試模式)當時被完成。在一些實現方案中，一些PS可以在被暴露於來自該FOV的環境光當時被測試，甚至當相同PDD的多個其它PS擷取該FOV的一實際影像時(具備或不具備對於DC的補償)。儘管如此，要被注意的是，
方法2200也可以可選地在多個其它類型的PDD中被實現。還要被注意的是，方法2200還可以可選地使用與上述關於前述多個PDD被討論的多個電路或多個架構相似的多個電路或多個架構被實現，但是當該多個PD非特徵在於高DC並且降低DC不被需要或被執行時。方法2200被描述為被應用於單個PS，但是它可以被應用於一PDD的一些或全部PS。
方法2200的階段2210包括：向一控制電壓產生電路的一放大器的一第一輸入提供一第一電壓，其中該放大器的該第二輸入被連接到一參考PD及一第二電流電路，該第二電流電路供應電流，該電流以一級別被支配以響應於該放大器的一輸出電壓；從而致使該放大器產生用於該PDD的一PS的一第一電流電路的一第一控制電壓。參考關於先前圖式闡述的諸多示例，該放大器可以是放大器1318或放大器1718，並且該PS可以是PS 1310或PS 1310’。如下討論可以提供多個第一電壓給該第一輸入的多個示例。
方法2200的階段2220包括讀取由該PS產生的該PS的一第一輸出訊號，以響應於由該第一電流電路產生的電流及由該PS的一PD產生的電流。
方法2200的階段2230包括向該放大器的該第一輸入提供與該第一輸入不同的一第二電壓，從而致使該放大器產生用於該第一電流電路的一第二控制電壓。這樣的多個第二電壓的諸多示例可以被討論如下。
方法2200的階段2240包括讀取由該PS產生的該PS的一第二輸出訊號，以響應於由該第一電流電路產生的電流及由該PS的一PD產生的電流。
方法2200的階段2250包括基於該第一輸出訊號及該第二輸出訊號，決定該PDD的一檢測路徑的一缺陷狀態，該檢測路徑包括該PS及與該PS相
關聯的讀出電路。在使用第一電壓及第二電壓的多個不同組合當時可以檢測哪種類型的缺陷的諸多示例被討論如下。
一第一示例包括使用該第一電壓及該第二電壓中的至少一個電壓以嘗試使該PS飽和(譬如通過該VCCS向PS的該電容提供一非常高的電流，而與該實際檢測位準無關)。未能使該PS飽和(譬如接收一檢測訊號，該檢測訊號不是白色的，可能是全黑的或半色調的)，指示該相關PS或它的讀出路徑中的其它構件(譬如PS放大器、採樣器、模數轉換器)存在一問題。在這樣的一情況下，該第一電壓(例如)致使該放大器產生一控制電壓，該控制電壓致使該第一電流電路使該PS飽和。在這樣的一情況下，在階段2250處，該缺陷狀態的該決定可以包括：決定PS正在發生故障的該檢測路徑，以響應於決定該第一輸出訊號未飽和。在這樣的一情況下，該第二電壓可以是不引起該PS飽和的電壓(譬如它致使該VCCS不發出電流，僅補償該DC，以防止電流被該電容收集)。測試一PS檢測路徑是否可以飽和可以被實時實現。
當嘗試使一個或多個PS飽和以測試該PDD時，方法2200可包括：在該PDD的一第一檢測幀期間在該PS被暴露於環境光當時讀取該第一輸出訊號，其中在先前決定該檢測路徑是可操作後，該故障狀態的該決定被執行，以響應於在早於該第一幀的一第二檢測幀讀取一飽和的輸出訊號。例如：在該PDD的一正在進行的操作中(譬如在擷取一視訊當時)，如果飽和嘗試失敗，則它在相同操作中的前一時間成功後，一PS可以被決定為有缺陷或不可用。該測試可以在不是該視訊一部分的一測試幀(testing frame)被執行，或者對於飽和輸出被忽略的單個PS執行(譬如與這些PS相應的該像素顏色可以從對其進行測試的幀的多個相鄰像素完成)，將這些PS視為不可用於此幀的跨度(span))。
一第二示例包括使用該第一電壓及該第二電壓中的至少一個電壓以嘗試消耗該PS(譬如通過該VCCS向該PS的該電容提供一非常高的反向電流(opposite current)，而與該實際檢測位準無關)。未能消耗該PS(譬如接收一檢測訊號，該檢測訊號不是黑色的，可能是全白或半色調)表示相關PS或其讀取路徑中的其它構件存在一問題。在這樣的一情況下，該第二電壓(例如)致使該放大器產生一第二控制電壓，該第二控制電壓致使該第一電流電路消耗由於衝擊在該PS上的FOV光而引起的一檢測訊號。在這樣的一情況下，在階段2250處，該缺陷狀態的該決定可以包括：決定該檢測路徑正在發生故障，以響應於決定該第二輸出訊號沒被消耗。在這樣的一情況下，該第一電壓可以是不會引起該PS飽和的電壓(譬如其會致使該VCCS不發出電流，僅補償該DC，從而使該電容飽和)。測試一PS檢測路徑是否可以被消耗(譬如無需使各個PS變暗)可以被實時實現。
當試圖消耗一個或多個PS以測試該PDD時，方法2200可包括在該PDD的一第三檢測幀中在該PS被暴露於環境光當時讀取該第二輸出訊號，其中在先前決定該檢測路徑是可操作後，該故障狀態的該決定被執行，以響應於在早於該第三幀的一第四檢測幀讀取一被消耗的輸出訊號。
使用方法2200通過使用供應多個控制電壓以測試一PS的又一示例包括供應兩個以上的電壓。例如：可以在不同的時間(譬如在不同的幀)提供三個或更多個不同的電壓給放大器的第一輸入。在這樣的一情況下，階段2250可以包括：基於該第一輸出訊號、該第二輸出訊號及與被供應給該放大器的該第一輸入的該第三或更多電壓相應的至少一個其它輸出訊號，決定該PDD的該檢測路徑的該缺陷狀態。例如：在不同的時間(譬如單調地，其中每個電壓大於一先前的電壓)，三個、四個或更多個不同的電壓可以被供應給該放大器的該第一
輸入，並且對應於不同電壓的相同PS的該多個輸出訊號可以被測試以對應於該多個被供應的電壓(譬如該多個輸出訊號在幅度上也是單調地增加)。
使用方法2200以測試該PDD的一部分(甚至全部)的一示例包括從該PDD的多個PS中的每個PS讀取至少兩個輸出訊號，以響應於被提供給該相應PS的該放大器的至少兩個不同電壓，基於與該相應的第一檢測路徑相關聯的至少一個PS輸出的至少兩個輸出訊號，對於至少一個第一檢測路徑決定一操作狀態，並基於與該相應的第二檢測路徑相關聯的至少一個其它PS輸出的該至少兩個輸出訊號，對於至少一個第二檢測路徑決定一故障狀態。
可選地，當該PDD被遮蔽以免受環境光影響時，及/或當使用(譬如一已知幅度的、專用照明的，諸如此類)指定的照明時，方法2200可以與多個指定的測試目標(譬如黑色目標、白色目標)結合執行，但並非必須如此。
可選地，階段2250可以被替換為決定該檢測路徑的一操作狀態。例如：這可被用於將該PDD的多個不同PS校準到該相同級別。例如：當該PDD變暗並且沒有一專用目標或專用照明時，相同的電壓可以被供應給不同PS的VCCS。不同PS的不同輸出訊號可以被相互比較(在被供應給該放大器的該第一輸入的一個或多個不同電壓下)。基於該比較，多個校正值可以被分配給不同的PS檢測路徑，這樣它們將為相似的照明級別提供一相似的輸出訊號(由不同PS的該多個VCCS所包含的電流模擬)。例如：可以決定應將PS A的輸出乘以1.1，以將一校準後的輸出訊號輸出到PS B。例如：可以決定應將一增量訊號△S添加到PS C的輸出，以將一校準後的輸出訊號輸出到PS D。非線性校正還可以被實現。
第23圖以圖解說明根據目前揭露的主題的諸多示例的一電光(EO)系統2300。EO系統2300包括至少一個PDA 2302及至少一個處理器2304，該
至少一個處理器2304可操作以處理來自該PDA的多個PS 2306的多個檢測訊號。EO系統2300可以是使用PDA進行檢測的任何類型的EO系統，例如照相機、光譜儀、LIDAR，諸如此類。
該至少一個處理器2304可操作並配置用於處理由至少一個PDA 2302的多個PS 2306輸出的多個檢測訊號。這樣的處理可以包括：例如訊號處理、影像處理、光譜分析等。可選地，處理器2304的處理結果可以被提供給以下任何一個或多個：一有形記憶體模組(tangible memory module)2308(用於儲存或以後檢索)，用於外部系統(譬如一遠端伺服器或安裝EO系統2300的一車輛的一車輛電腦)譬如經由一通訊模組2310、用於顯示一影像或其它類型的結果(譬如圖形、光譜儀的文本結果)的一顯示器2312，另一種類型的輸出介面(譬如一揚聲器，未被示出)，諸如此類。
EO系統2300可以包括：一控制器2314，該控制器2314控制EO系統2300(譬如PDA 2302及一可選光源2316)的多個操作參數。特別地，控制器2314可以被配置為設置(或否則改變)由EO系統2300用於擷取不同幀的該多個幀曝光時間。可選地，處理器2304對多個光檢測訊號的多個處理結果可以被用於修改控制器2314的操作。可選地，控制器2314及處理器2304可以被實現為單個處理單元。
EO系統2300可以包括：至少一個光源2316，可操作以將光發射到EO系統2300的該POV上。光源2316的一些光從該POV中的物體被反射並且被PS 2306(至少那些在EO系統2300的多個FET期間位於被暴露於外部光的一感光區域中的PS)擷取。檢測在該FOV中來自多個物體的光(無論是光源的光的反射、其它光源的反射，或是輻射光)被用於產生該多個物體的一影像或其它模型(譬如一
個三維深度圖)。任何合適類型的光源可以被使用(譬如脈衝的、連續的、調變的、LED、雷射)。可選地，光源2316的操作可以由一控制器(譬如控制器2314)控制。
EO系統2300可以包括：一讀出電路2318，用於從多個不同的PS 2306讀出多個電檢測訊號。可選地，讀出電路2318可以在將該多個電檢測訊號提供給處理器2304前對它們進行處理。這樣的預處理可以包括：例如：放大、採樣、加權、降噪、校正、數位化、設上限、位準調整、DC補償(amplification,sampling,weighting,denoising,correcting,digitalization,capping,level-adjustments,dark current compensation)，諸如此類。
此外，EO系統2300可以包括：多個附加構件，諸如(但不限於)以下一個或多個可選的構件：
a.記憶體模組2308，用於儲存由該多個PS 2306或由讀出電路2318(譬如如果不同)輸出的多個檢測訊號中的至少一個，以及由處理器2304通過處理該多個檢測訊號而被產生的檢測資訊。
b.一電源2320，諸如一電池、一AC電力適配器、DC電力適配器，諸如此類。電源2320可以向該PDA、讀出電路2318或EO系統2300的任何其它構件提供電力。
c.一硬殼2322(或任何其它類型的結構支撐)。
d.光學器件2324，用於將光源2316的光(如果被實現)引導到該FOV及/或用於將來自該FOV的光引導到PDA 2300。這樣的光學器件可以包括：例如：諸多透鏡、諸多鏡(固定的或可移動的)、諸多棱鏡、諸多濾光片，諸如此類。
可選地，PDA 2302的特徵可能在於相對較高的DC(譬如由於它的PD的類型及特性所致的一結果)。由於該高級別的DC，收集檢測電荷的該各個PS 2306的該多個電容可能會被該DC變成飽和(部分或全部)，幾乎沒有或沒有動態範圍用於檢測環境光(從FOV)。即使讀出電路系統2318或處理器2304(或系統2300的任何其它構件)從該檢測訊號減去多個DC級別(譬如對該檢測資料進行正規化)，也缺乏用於檢測的動態範圍，這意謂該各個PS 2306的所得檢測訊號過於飽和，不足以用於有意義地檢測多個環境光級別。由於來自各個PS 2306的該PD的DC在該幀曝光時間(FET)的整個持續時間內被累積在該電容中(無論是該多個PS的其它構件的實際電容器還是寄生電容或剩餘電容)，因此具備不同電容的多個不同的PS 2306在多個不同的FET可能被呈現為不可用。
第24圖以圖解說明根據目前揭露的主題的用於基於一PDA的資料產生影像資訊的方法2400的一示例。參考關於先前圖式闡述的諸多示例，方法2400可以由EO系統2300(譬如由處理器2304、控制器2314等)執行。在這樣的一情況下，方法2400的該PDA可以可選地是PDA 2302。在方法2400中被討論的其它相關構件可以是EO系統2300的該多個相應構件。方法2400包括改變一幀FET，在此中，該PDA從它的PD收集諸多電荷。這種被收集的電荷可能是由於對衝擊在該多個PD上的光的光電響應以及在該檢測系統內的多個內在來源，諸如由於該PD的DC引起的。衝擊的光可能會從譬如被安裝該PDA的一攝像機或其它EO系統的一FOV到達。該FET可以通過控制閃光照明持續時間，諸如此類，以電子式、機械式或其任意組合被控制。
注意的是，該FET可以是一整體FET，其是多個不同的持續時間的一總和，在此中，該PDA收集由於該PDA的多個PS中的光電活動引起的電荷。
在不同的多個不同的持續時間內收集的電荷被相加以提供單個輸出訊號的情況下，一整體FET被使用。這樣的整體FET可以例如與脈衝照明一起被使用，或者與主動照明一起被使用，在該主動照明中，該收集在短時間內被擱置(譬如以避免被該FOV中的一亮反射所飽和)。注意的是，可選地，在一些幀中，單個FET可以被使用，而在其它幀中，整個FET可以被使用。
方法2400的階段2402包括接收第一幀資訊。對於一PDA的多個PS中的每個PS，該第一幀資訊包括一第一幀檢測級別，該第一幀檢測級別指示在一第一FET中由該各個PS檢測的光的一強度。該第一幀資訊的該接收可以包括：從該PDA的所有該PS接收多個讀出訊號，但這不是必須的。例如：某些PS可能有缺陷，無法提供一訊號。例如：可以為該幀定義一感興趣區域(ROI)，指示資料僅從該幀的一部分被收集，依此類推。
該幀資訊可以用任何格式被提供，諸如用於每個PS的一檢測級別(或多個級別)(譬如介於0與1024之間，三個RGB值，每個介於0與255之間，諸如此類)，純量，矢量或任何其它格式。可選地，該幀資訊(對於該第一幀或諸多稍後的幀)可以可選地以間接方式指示多個檢測訊號(譬如關於一給定PS的該檢測級別的資訊可以相對於一相鄰PS的級別或者相對於一先前幀中的相同PS的級別被給出)。該幀資訊還可以包括：附加資訊(譬如順序號、時間戳、操作條件)，其中的一些可以在方法2400的後續步驟中被使用。該第一幀資訊(以及在方法2400的稍後階段中被接收的用於諸多稍後幀的幀資訊)可以直接從該PDA被接收，或者從一個或多個中間單元(諸如一中間處理器、儲存器單元、資料聚合器，諸如此類)被接收。該第一幀資訊(以及在方法2400的稍後階段中被接收的用於稍
後幀的幀資訊)可以包括：由各個PS獲取的該原始資料，但是還可以包括：預處理的資料(譬如在加權、去噪、校正、數位化、設上限、級別調整，諸如此類)。
階段2404包括基於該第一FET識別該PDD的該多個PS中的至少兩種類型的PS：
a.用於該第一幀的一可用PS群組(被稱為“第一可用PS群組(first group of usable PSs)”)，至少包括該PDA的該多個PS中的一第一個PS、一第二個PS及一第三個PS。
b.用於該第一幀的一不可用PS群組(被稱為“第一不可用PS群組(first group of unusable PSs)”)，至少包括該PDA的多個PS中的一第四個PS。
階段2404的該識別可以用不同的方式被實現，並且可以可選地包括(顯式地或隱式地)識別該多個PS中的每個屬於上述至少兩個組中的一者。可選地，該PDA的每個PS(或其一預先決定的子組的每個PS，諸如ROI的所有PS)可以被分配給相對於該第一幀的兩個複數中的一者，該第一可用PS群組或該第一不可用PS群組。然而，這不一定是必須的，並且某些PS可能未被分配用於某些幀，或者可能被分配給其它多個(譬如多個PS的可用性基於該相應的該第一幀的該FET以外的諸多參數，諸如基於被收集的資料被決定)。可選地，階段2404的該識別可以包括：決定哪些PS符合該第一複數個PS中的一個，並自動將該PDA的其餘PS(或它的一預定子組，例如ROI)視為屬於該兩者中的其它複數個PS。
注意的是，階段2404(以及階段2412及2402)的該識別不必反映該各個PS的一實際可用性狀態(在某些實現方案中，也確實反映這些實際可用性狀態)。例如：被包括在該第一不可用PS群組中的一PS實際上可以在該第一幀的該多個條件下被使用，而被包括在該第一可用PS群組中的另一PS實際上可以在該
第一幀的該多個情況下不被使用。階段2404的該識別是對該PDA的多個PS的該可用性的一估計或評估(estimation or assessment)，而不是對各個PS的一測試。還要注意的是，多個PS的可用性還可以基於其它因素在階段2404中被估計。例如：該缺陷PS的一預先存在的列表可被用於將此類PS排除在被認為可用之外。
階段2404(以及階段2412及2420)的該識別可以包括：基於複合FET包括該PDD的多個採樣PS對光敏感的持續時間的一總和，並且不包括該PDD的多個採樣PS對光不敏感的多個持續時間之間的多個中間時間，識別該多個不可用PS群組中的至少一者(及/或該多個可用PS群組中的至少一者)。
(在多個階段2404、2412及/或2420中)的多個可用及不可用PS群組的該識別可以部分地基於溫度的一評估。可選地，方法2400可以包括：處理一個或多個幀(特別是多個先前幀或該目前幀)用於決定一溫度評估(譬如通過評估在一暗幀中或在多個未映像成該FOV的變暗的PS中的DC級別)。然後，方法2400可以包括：使用該溫度評估以識別用於一稍後幀的一可用PS群組及一不可用PS群組，這影響相應影像的產生。該溫度評估可被用於評估該DC在該相關FET的該持續時間內飽和將多麼快速使一給定PS的該動態範圍飽和。可選地，該溫度評估可以被用於利用該PS的一可用性模型的一參數(譬如在方法2500中被產生的一者)。
相對於階段2402的執行時機，階段2404的執行時機可以改變。例如：階段2404可以可選地在執行階段2402之前、同時、部分同時或之後被執行。參考圖式的示例，階段2404可以可選地由處理器2304及/或控制器2314執行。用於執行階段2404的該識別的諸多方法的諸多示例被討論關於方法1100。
階段2406包括：不理會該第一不可用PS群組的該多個第一幀檢測級別，基於該第一可用PS群組的該多個第一幀檢測級別，以產生一第一影像。該第一影像的該產生可以使用任何合適的方法被實現，並且可以可選地基於附加資訊(譬如從一主動照明單元被接收的資料，如果被使用，來自諸多附加感測器諸如諸多濕度感測器的資料)。參考關於先前圖式闡述的諸多示例，注意的是，階段2406可以可選地由處理器2304實現。注意的是，該產生可以包括：處理該多個訊號的多個不同階段(譬如加權、降噪、校正、數位化、設上限、位準調整，諸如此類)。
對於該第一不可用PS群組，注意的是，由於在該第一影像的該產生中被忽略那些PS的檢測資料，因此多個替換值可以用任何合適的方式(如果需要)被計算。這樣的多個替換值可以被計算，例如：基於多個相鄰PS的多個第一幀檢測級別、基於多個較早幀的多個較早檢測級別、基於相同PS(譬如如果在一前一幀中可用)或一個或多個相鄰PS(譬如基於該場景的運動學分析)。例如：可以使用一維納濾波器(Wiener filter)、局部均值算法(local mean algorithms)、非局部均值算法(non-local means algorithms)，諸如此類。參照基於該PDA資料的多個影像的該產生，可選地，該產生的任何一個或多個這樣的影像(譬如該第一影像、該第二影像及該第三影像)可以包括：計算用於至少一個像素的一替換值，該至少一個像素與一PS相關聯，該PS基於被識別為可用於相應影像的至少一個其它相鄰PS的檢測級別而被識別為不可用於相應影像。在使用非二進制可用性評估的情況下(並且階段2404、2412及/或2420的該識別包括將至少一個PS識別為屬於一第三組部分可用性PS)，每個這樣的PS的檢測訊號被部分識別為可用，可以將
其與多個相鄰PS的多個檢測訊號及/或多個相同PS的多個其它讀數在其可用(或部分可用)的其它時間進行組合或平均。
可選地，該第一影像的該產生(以及稍後的該第二影像及該第三影像的產生)還可以包括：不理會被決定為缺陷的、不起作用的或由於任何其它原因不可用的多個PS的多個輸出，或者被決定為具有一缺陷的、不起作用的或不可用的檢測路徑。用於檢測多個PS及/或多個相關的檢測路徑的缺陷的附加方法的一示例被討論關於方法2200，其可以與方法2400結合。方法2200的該輸出可被用於產生階段2406、2414及2422。在這樣的一情況下，方法2200可以被週期性地執行並提供用於產生該多個影像的多個輸出，或者可以被特定觸發以用於方法2400的多個影像的產生。
可選地，該第一影像(以及該第二影像及該第三影像，稍後)的該產生可以包括：當一PS被決定為可用時，基於被測量的該PS的一檢測級別，計算與該PS相關聯的至少一個像素的一替換值，該PS被識別為不可用於該相應的影像。此類資訊可以與多個相鄰PS的資訊一起被使用，也可以與其獨立使用。使用來自其它時間的一PS的多個檢測級別可能包括：例如：考慮來自多個先前幀(譬如用於多個靜止場景)的多個檢測級別、使用來自被用於產生一複合影像的一系列影像採集的另一快照的檢測資訊，諸如一高動態範圍影像(HDRI)或一多波長複合影像(其中幾個鏡頭使用不同的光譜濾鏡被拍攝，然後被組合到單個影像中)。
注意的是，在該第一影像中(以及在基於該PDA的檢測資料所產生的任何其它幀中)，單個像素可以基於來自單個PS或來自多個PS的一組合的該檢測資料；同樣地，來自單個PS的該資訊可被用於決定在該影像上的一個或多個
像素的像素顏色。例如：Θ乘Φ度(degrees)的一FOV可以被以多個X乘Y的PS覆蓋，並且可以被轉換為在該影像中的N乘N個像素。這些M×N個像素中的一者的一像素值可以被計算為用於一個或多個PS的Pixel-Value(i,j)=Σ(ap,s．DLp,s)的一總和，其中DLp,s是用於該幀的PS(p,s)的該檢測級別，及ap,s是該特定像素(i,j)的一平均係數。
在階段2406後，該第一影像然後可以被提供給一外部系統(譬如一螢幕監視器、一記憶體單元、一通訊系統、一影像處理電腦)。該第一影像然後可以使用該一個或多個影像處理算法被處理。在階段2406後，該第一影像然後可以按照期望以其它方式被處理。
對於由光檢測器感測器擷取的許多幀，無論是否為多個連續的幀，階段2402至2406都可以被重複進行數次(reiterated several times)。注意的是，在一些實現方案中，譬如如果高動態範圍(HDR)成像技術被實現，則該第一影像可以基於幾個幀的多個檢測級別被產生。在其它實現方案中，該第一影像通過單個幀的多個第一幀檢測級別被產生。階段2402及2406的多個實例可以跟隨階段2404的單個實例(譬如如果對於幾個幀使用相同的FET)。
階段2408在接收該第一幀資訊後被執行，並且包括：決定一第二FET，該第二FET比該第一FET更長。該第二FET的該決定包括決定多個相關PD的該暴露的一持續時間(譬如以毫秒、其諸多部分或其諸多倍數為單位)。階段2408還可以包括：決定多個附加的時機參數(additional timing parameters)(譬如該曝光的一開始時間)，但這不是必須的。相對於該第一FET更長的該第二FET可以出於任何原因被選擇。這樣的一原因可以包括：例如：以下的任何一者或多者：在該FOV中的總體光強度、在該FOV的多個部分中的光強度、採用包圍曝光
(bracketing)技術、採用高動態範圍攝影技術、光圈變化，諸如此類。該第二FET可以比該第一FET更長任何比率，無論是相對較低的值(譬如×1.1倍、×1.5倍)，是超過幾倍的值(譬如×2、×5)還是更高的值(譬如×20、×100、×5,000)。參考圖式的諸多示例，階段2408可以可選地由控制器2314及/或處理器2304執行。可選地，一外部系統可以通過EO系統2300(譬如被安裝EO系統2300的一車輛的一控制系統)以決定該第一FET或影響該FET的設置。
注意的是，可選地，階段2408及階段2416中的至少一個可以通過與一外部實體一起共同決定一新FET(分別為該第二FET及/或該第三FET)而被替換。這樣的一外部實體可以是例如一外部控制器、一外部處理器、一外部系統。注意的是，可選地，階段2408及階段2416中的至少一個可以通過從一外部實體接收一新FET(分別為該第二FET及/或該第三FET)的指示而被替換。該FET的該指示可以是顯式的(譬如以毫秒為單位的持續時間)或隱式的(譬如與該FET相應的光圈開口及/或曝光值(EV)的變化的指示、閃光持續時間的指示)。注意的是，可選地，階段2408及階段2416中的至少一個可以通過從一外部實體接收對預期DC(或至少一部分DC被傳輸到該PS的該電容，譬如如果諸多DC緩解策略被實現)。
階段2410包括接收第二幀資訊。該第二幀資訊包括對於該PDA的該多個PS中的每個PS的一第二幀檢測級別，該第二幀檢測級別指示在該第二FET中由相對應PS檢測的光的一強度。注意的是，該第二幀(在此中用於該第二幀資訊的該檢測資料被收集)可以直接跟隨在該第一幀後，但這不是必須的。在該第一幀與該第二幀之間的一個或多個中間幀(如果有任何的)中的任何一個的多個FET可以等於該第一FET、該第二FET或任何其它FET(更長的或更短的)。參
考圖式的示例，階段2410可以可選地由處理器2304執行(譬如經由讀出電路2318)。
階段2412包括基於該第二FET從該PDD的多個PS中識別該PDA的至少兩種類型的PS：
a.用於該第二幀的一可用PS群組(被稱為“第二可用PS群組(second group of usable PSs)”)包括該第一個PS。
b.用於該第二幀的一不可用PS群組(被稱為“一第二不可用PS群組(a second group of unusable PSs)”)包括該第二個PS、該第三個PS及該第四個PS。
即是，由於該第二幀的該FET較長，在階段2404中被識別為屬於該第一可用PS群組的該第二個PS及該第三個PS(即，前述用於該第一幀的一可用PS群組)在階段2412中被識別為屬於該第二不可用PS群組(即，前述用於該第二幀的一不可用PS群組)。階段2412的該識別可以用不同的方式被實現，諸如以上關於階段2404被討論的那些中的任何一者或多者。出於各種原因，被認為可用於較短FET的多個PS可能在階段2412中被認為對於較長的FET是不可用的。例如：如果這種PS具有的電荷儲存能力(譬如電容)低於該PDA中的多個PS的平均電荷儲存能力，則可以認為這些PS的電荷儲存能力在更長的積分時間對於該檢測訊號及該累積DC均不足。如果該DC級別被維持(譬如該PD上的溫度及偏壓不變)，則由於它無法維持足夠的動態範圍而在該第一FET中無法呈現的任何PS也將被識別為不可用於該較長的第二FET。
階段2412在階段2408後被執行(因為它基於階段2408的該多個輸出)。相對於階段2410的執行時機，階段2412的執行時機可以改變。例如：階段2412可以可選地在執行階段2410之前、同時、部分同時或之後被執行。參考圖
式的示例，階段2412可以可選地由處理器2304執行。用於執行階段2412的該識別的諸多方法的諸多示例被討論關於方法2500。
階段2414包括：不理會該第二不可用PS群組的多個第二幀檢測級別，基於該第二可用PS群組的該多個第二幀檢測級別產生一第二影像。重要的是，階段2414包括產生該第二影像，同時忽略至少兩個PS的該多個輸出(多個檢測級別)，至少兩個PS的多個輸出被用於產生該第一影像。基於該第一幀的該FET，這些至少兩個PS被識別為可用，並且被識別為可用於產生該第一影像(即，至少該第二個PS及該第三個PS)。該第二影像的該產生可以使用任何合適的方法被實現，包括上面關於該第一影像的該產生被討論的任何方法、技術及變體。關於該第二不可用PS群組，注意的是，由於在該第二影像的該產生中忽略那些PS的檢測資料，因此多個替換值可以用任何合適的方式(如果被需要)被計算。在階段2414後，該第二影像然後可以被提供給一外部系統(譬如一螢幕監視器、一記憶體單元、一通訊系統、一影像處理電腦)，然後可以使用一個或多個影像處理算法進行處理，或者可以然後根據需要進行其它處理。
對於由光電檢測器感測器擷取的許多的幀，無論是否為多個連續的幀，階段2410至2414可以被重複執行多次。注意的是，在一些實現方案中，例如：如果高動態範圍(HDR)成像技術被實現，則該第二影像可以基於幾個幀的多個檢測級別被產生。在其它實現方案中，該第二影像是通過單個幀的多個第二幀檢測級別被產生。階段2410及2414的多個實例可以跟隨階段2412的單個實例(譬如如果對於幾個幀使用相同的第二FET)。
步驟2416在接收到該第二幀資訊後被執行，並且包括：決定一第三FET，該第三FET比該第一FET更長並且比該第二FET更短。該第三FET的該決
定包括：決定對於該多個相關PD的該暴露的一持續時間(譬如以毫秒、其諸多部分或諸多倍數為單位)。階段2416還可以包括：決定多個附加時機參數(譬如該曝光的一開始時間)，但這不是必須的。該第三FET可以出於任何原因被選擇，例如以上關於階段2408中的該第二FET的該決定被討論的原因。該第三FET可以比第一FET更長任何比率，無論是相對較低的值(譬如×1.1倍、×1.5倍)、超過幾倍的值(譬如×2、×5)，或是任何更高的值(譬如×20、×100、×5,000)。該第三FET可以比該第二FET更短任何比率，無論是相對較低的值(譬如×1.1倍、×1.5倍)，超過幾倍(譬如×2、×5)，或是任何更高的值(例如×20、×100、×5,000)。參考圖式的示例，階段2416可以可選地由控制器2314及/或處理器2304執行。可選地，一外部系統可以決定該第一FET或通過EO系統2300影響該FET的該設置。
方法2400的階段2420包括接收第三幀資訊。該第三幀資訊包括對於該PDA的多個PS中的每個PS的一第三幀檢測級別，該第三幀檢測級別指示在該第三FET中由相對應PS檢測的光的一強度。注意的是，該第三幀(在此中用於該第三幀資訊的該檢測資料被收集)可以直接跟隨該第二幀，但這不是必須的。在該第二幀與該第三幀之間的一個或多個中間幀(如果有任何的)中的任何一個的多個FET可以等於該第二FET、該第三FET或任何其它FET(更長的或更短的)。參考圖式的示例，階段2420可以可選地由處理器2304執行(譬如經由讀出電路2318)。
階段2420包括基於該第三FET從該PDD的多個PS中識別該PDA的至少兩種類型的PS：
a.用於該第三幀的一可用PS群組(被稱為“第三可用PS群組(third group of usable PSs)”)包括該第一個PS及該第二個PS。
b.用於該第三幀的一不可用PS群組(被稱為“一第三不可用PS群組(a third group of unusable PSs)”)包括該第三個PS及該第四個PS。
即是，由於該第三幀相對於該第一幀的該FET更長，該第二個PS在階段2404中被識別為屬於該第一可用PS群組(即，前述用於該第一幀的一可用PS群組)在階段2420被識別為屬於該第三不可用PS群組(即，前述用於該第三幀的一不可用PS群組)。由於該第三幀相對於該第二幀的該FET更長，該第三個PS在階段2412中被識別為屬於該第二不可用PS群組(即，前述用於該第二幀的一不可用PS群組)在階段2420中被識別為屬於該第三可用PS群組(即，前述用於該第三幀的一可用PS群組)。
階段2420的該識別可以用不同的方式被實現，諸如以上關於階段2404被討論的那些中的任何一者或多者。出於各種原因，譬如：如以上關於階段2412被討論的，被認為可用於較短的FET的多個PS可能在階段2420中被認為對於較長的FET是不可用的。出於各種原因，被認為不可用於較長的FET的多個PS可能在階段2420中被認為對於該較短的FET是可用的。例如：如果這樣的多個PS具有的電荷儲存能力(譬如電容)大於該第二不可用PS群組中的一些PS的電荷儲存能力，則那些不同的PS的電荷儲存能力可以被認為在比該第二FET的一更短的積分時間內對於該檢測訊號及該被累積的DC是足夠的。
階段2420在階段2416後被執行(因為它基於階段2416的該多個輸出)。相對於階段2416的執行時機，階段2420的執行時機可以改變。例如：階段2420可以可選地在執行階段2416之前、同時、部分同時或之後被執行。參考圖式的示例，階段2420可以可選地由處理器2304及/或控制器2314執行。用於執行階段2420的識別的諸多方法的諸多示例被討論關於方法1100。
階段2422包括：不理會該第三不可用PS群組的多個第三幀檢測級別，基於該第三可用PS群組的該多個第三幀檢測級別以產生一第三影像。重要的是，階段2422包括產生該第三影像，同時忽略至少一個PS的該多個輸出(檢測級別)，該至少一個PS的多個輸出被用於該第一影像的該產生(譬如該第二個PS)，同時利用至少一個PS的該多個輸出，該至少一個PS的多個輸出在該第二影像的該產生(譬如該第三個PS)。該第三影像的該產生可以使用任何合適的方法被實現，包括以上關於該第一影像的該產生被討論的任何方法、技術及變體。關於該第三不可用PS群組，注意的是，由於這些PS的檢測資料在該第三影像的該產生被忽略，因此多個替換值可以用任何合適的方式(如果被需要)被計算。在階段2422之後，該第三影像可以被提供給一外部系統(譬如一螢幕監視器、一記憶體單元、一通訊系統、一影像處理電腦)。在階段2422後，該第三影像可以使用一個或多個影像處理算法被處理。在階段2422後，該第三影像然後可以按期望以其它方式被處理。
可選地，在方法2400中的一個或多個影像(譬如該第一影像、該第二影像、該第三影像)的產生可以基於評估對於該相應的影像的至少一個PS的DC累積的一先前階段，譬如至少基於該相應的FET、在該擷取光訊號或接近光訊號中的電測量，諸如此類。例如：這種測量可以包括：在被保持在黑暗中的一參考PS上測量DC(或另一指示性測量)。該相應影像的該產生可以包括：從一個或多個PS的該檢測訊號減去與該PS的該DC評估有關的一幅度，以給出該PDA的該FOV的一更準確的表徵。可選地，此階段的補償DC累積僅對於該相應影像的多個可用PS執行。
在以相對較高的DC為特徵的一PDA中(譬如由於它的多個PD的類型及特性的一結果)，其中檢測電荷被收集的該各個PS的該電容可能因DC而變成飽和(部分或全部)，幾乎沒有動態範圍用於檢測環境光(從該系統的一FOV到達)。即使當從該多個檢測訊號減去多個DC級別的裝置被實現(譬如以對該檢測資料進行正規化)時，缺少用於檢測的動態範圍也意謂所得訊號完全飽和，或者不足以有意義地檢測多個環境光級別。由於來自該PD的DC在該FET被累積在該電容(無論該多個PS的實際電容器或其它構件的寄生電容或殘餘電容)中，因此該方法使用該FET以決定該PS可用於該相應的FET，在為整個FET收集該DC(或其至少相關部分)的該電荷後，在該電容中會留有足夠的動態範圍。用於一幀的一不可用PS群組的該識別可以包括：在給定該相應的幀的該FET的情況下，識別多個PS，該多個PS的動態範圍低於一可接受閾值(或否則被預期無法通過一動態範圍充分性標準)。同樣地，對於一幀的一可用PS群組的該識別可以包括：在給定該對應的幀的該FET的情況下，識別多個PS，該多個PS的動態範圍高於一可接受閾值(或者否則被預期滿足一動態範圍充足性標準)。前述的兩個可接受閾值可以是相同閾值或不同閾值(例如：如果多個PS的動態範圍在那些閾值之間被不同地對待，譬如被識別為屬於該相關的幀的一部分可用PS組)。
總體上參考方法2400，注意的是，對於多個附加FET(譬如一第四FET，諸如此類)，多個階段2416、2418、2420及2422的多個附加實例可以被重複。這樣的時間可以更長、更短或等於任何先前使用的FET。還注意的是，可選地，該第一FET、該第二FET及該第三FET是多個連續的FET(即在該第一FET與該第三FET之間該PDA不使用其它FET)。替代地，其它FET可以在第一FET及第三FET之間被使用。
注意的是，即使該曝光值(EV)保持相同，多個不同的可用PS群組及不可用PS也可以在方法2400中對於不同的FET被決定。例如：考慮一種情況，其中該第一FET以一因數q被擴展，以提供該第二FET，但該F數以一因數q被增加，使得由PDA接收的總照明度是實質相同。在這樣的一情況下，即使該EV保持恒定，該第二不可用PS群組將包括除在該第一不可用PS群組中被包括的那些PS之外的其它PS，因為該DC累積以一因數p增長。
一種非暫時性電腦可讀媒體被提供，用於基於一PDA的資料產生影像資訊，該非暫時性電腦可讀媒體包括被儲存在其上的多個指令，當該多個指令在一處理器上被執行時，進行以下步驟：接收第一幀資訊，該第一幀資訊包括對於該PDA的多個PS中的每個PS的一第一幀檢測級別，該第一幀檢測級別指示在一第一FET中由該各個PS所檢測的一光強度；基於該第一FET，識別該PDD的該多個PS：一第一可用PS群組，包括一第一個PS、一第二個PS及一第三個PS，以及一第一不可用PS群組，包括一第四個PS；不理會該第一不可用PS群組的多個第一幀檢測級別，基於該第一可用PS群組的該第一幀檢測級別產生一第一影像；在接收該第一幀資訊後，決定一第二FET，該FET比該第一FET更長；接收第二幀資訊，該第二幀資訊包括用於該PDA的該多個PS中的每個PS的一第二幀檢測級別，該第二幀檢測級別指示在一第二FET中由該各個PS所檢測的一光強度；基於第二FET，識別該PDD的該多個PS：一第二可用PS群組，包括該第一個PS，以及一第二不可用PS群組，包括該第二個PS、該第三個PS及該第四個PS；不理會該第二不可用PS群組的多個第二幀檢測級別，基於該第二可用PS群組的該多個第二幀檢測級別產生一第二影像；在接收該第二幀資訊後，決定一第三FET，該第三FET比該第一FET更長且比該第二FET更短；接收第三幀資訊，
該第三幀資訊包括用於該PDA的該多個PS中的每個PS的一第三幀檢測級別，該第三幀檢測級別指示在一第三FET中由該各個PS所檢測的一光強度；基於該第三FET，識別該PDD的多個PS：一第三可用PS群組，包括該第一個PS及該第二個PS，以及一第三不可用PS群組，包括該第三個PS及該第四個PS；及不理會該第三不可用PS群組的多個第三幀檢測級別，基於該第三可用PS群組的該多個第三幀檢測級別產生一第三影像。
先前段落的該非暫時性電腦可讀媒體可以包括：被儲存在其上的多個附加指令，當該多個指令在一處理器上被執行時，執行以上相對於方法2400被討論的任何其它步驟或變體。
第25圖是示出根據目前揭露的主題的諸多示例的用以在不同的FET中產生用於PDA操作的模型的方法2500的一流程圖。識別該多個PS中的哪個PS屬於提供有一給定FET的一可用PS群組(以及諸多可能的附加參數，諸如溫度、在多個PD上的偏壓、多個PS的電容等)可以在不同的FET基於該多個PS中的每個PS的該行為的一模型。這樣的建模可以是方法2400的一部分，或者可以在它之前單獨執行。對於多個PDA(譬如PDA 1602)的多個PS中的每個PS，並且可能對於該PDA的所有PS，執行方法2500的多個階段2502、2504及2506。
階段2502包括：決定多個不同的FET中的每個FET的該相應PS的可用性。該可用性的該決定可以用不同的方式被執行。例如：該PS的一檢測訊號可以與一期望值(譬如如果照明級別是已知的，可能是完全暗的，或者是一已知較高照明級別)進行比較、與在其它多個PS中的一平均值進行比較、與在其它多個PS中的多個檢測級別(譬如如果所有PS都在成像一個色均勻目標)進行比較、與在其它多個FET中的多個檢測結果(譬如決定在持續時間T例如200奈秒處
的該檢測級別是否大約是在T/2處的該檢測級別的兩倍例如330奈秒)進行比較，諸如此類。該被決定的可用性可以是一個二進制值(譬如可用或不可用)、一個非二進制值(譬如一純量評估可用性級別或指示其可用性)、一組值(譬如一向量)或任何其它合適的格式。可選地，對於多個PS中的所有PS使用相同的多個幀FET，但這不是必須的。例如：在一個非二進制可用性評估中，介於完全不可用與完全可用之間的一中間值可能指示的是，在其它可用時間(或部分可用)的時間，該相應PS的該檢測訊號應與多個相鄰PS的多個檢測訊號及/或與相同的多個PS的其它讀數結合或平均。
方法2500可以包括：測量該相應PS的電荷累積容量及/或飽和參數的一可選階段2504。該電荷容量可以用任何合適的方式被測量，譬如使用來自該PD、來自該PS中其它電源(譬如電流源)、來自該PDA中的其它電源或來自一外部電源(譬如在製造光電檢測器的製造工廠中的校準機)。階段2504可以被省略，例如：在差異是在不同的PS之間的電容為可忽略或被簡單地忽略的情況下。
階段2506包括為相應PS創建一可用性預測模型(usability prediction model)，該可用性預測模型提供在不同的FET操作時該PS的可用性的估計，這些不同FET未被包括在階段2502中被主動決定該可用性的該多個FET中。該多個不同的FET可以被包括在階段2502的該多個FET的相同持續時間跨度中，從它更長或從它更短。該被創建的可用性預測模型可以提供不同類型的可用性指示，諸如：一個二進制值(譬如可用或不可用)、一非二進制值(譬如一純量評估可用性或其指示性)、一組值(譬如一向量)或任何其它合適的格式。由該模型指示的該可用性類型可以是在階段2502中被決定的相同類型的可用性或其差異。例如：階段2502可以包括：評估在不同的FET中被收集的該DC，而階段
2504可以包括：決定一時間閾值，該時間閾值指示此PS被認為是可用的最大允許FET。可選地，該可用性模型可以考慮各個PS的電荷累積容量。
任何合適的方式可以被使用以創建該可用性預測模型。例如：對於不同的FET，可以對於該PD測量或評估不同的DC，然後進行一回歸分析以決定可以評估其它多個FET中的該DC的一函數(多項式，指數等)。
可選階段2508包括：對於PDA的至少一部分，至少包括該先前階段的該多個PS，進行編譯一可用性模型。例如：階段2508可以包括：產生一個或多個矩陣或其它類型的映射，該映射在它的多個單元中對於該各個PS儲存多個模型參數。例如：如果階段2506包括對於每個PS(p,s)創建一DC線性回歸函數，該DC線性回歸函數由DarkCurrent(p,s)=Ap,s．τ+Bp,s(其中τ是該FET，並且Ap,s及Bp,s是該線性回歸的該線性係數)提供，然後可以產生一矩陣A以儲存多個不同的Ap,s值，並且可以產生一矩陣B以儲存多個不同的Bp,s值。如果需要，一第三矩陣C可以被用於對於多個不同的PS儲存不同的電容值Cp,s(或不同的飽和度值Sp,s)。
階段2506(或階段2508，如果被實現)後續可以是可選階段2510，該可選階段2510包括基於階段2506(或階段2508，如果被實現)的該多個結果決定不是用於階段2502的該多個FET中的一FET的該多個PS的可用性。例如：階段2510可以包括：對於該PDA的多個不同PS創建不可用PS的一遮罩(譬如一矩陣)。
完整地參考方法2500，階段2502可以包括：決定在四個不同FET(譬如33ns、330ns、600ns及2000ns)的該PDA的每個PS的DC。階段2504可以包括：決定對於每個PS的一飽和度值，並且階段2506可以包括：對於每個PS的隨時間的DC累積創建一多項式回歸(polynomial regression)。在此示例中的階段2508可以包括：產生一矩陣，在每個單元中儲存該FET，其中該PS的該DC(的回
歸分析)將使該PS飽和。階段2510可以包括：接收一新FET，並通過產生一個二進制矩陣，該二進制矩陣儲存用於每個不可用PS(其中該FET高於該儲存值)的一第一值(譬如“0”)及用於每個可用PS(其中該FET低於該儲存值)的一第二值(譬如“1”)，以決定該矩陣的每個單元是低於還是高於該儲存值。
方法2500的任何階段都可以在該PDA的製造過程中(譬如在工廠校準中)、該系統的操作過程中(譬如在將包括該PDA的一EO系統安裝在它被指定的位置，諸如一車輛、監視系統等之後)，或在這些時間之間或之後的任何其它合適的時間進行。可以在不同的時間執行不同的階段。
完整地參考方法2400，注意的是，可以比照在不同的階段以不同的操作條件(譬如當不同的經受不同的溫度時，當向多個PD供應多個不同的偏壓時)被擴展以測量DC對多個不同FET中的多個不同PS的影響。
可選地，作為方法2400的一部分的該決定一FET(譬如該第二FET、該第三FET)可以包括：最大化該對應FET，同時將用於該相應幀的不可用PS的一數量保持在一預定閾值以下。例如：為了最大程度地收集多個訊號，方法2400可以包括：設置接近一閾值的一FET，該閾值與一預定數量的不可用PS相關(譬如要求至少99%的該PDA的多個PS為可用，允許多達1%的該多個PS為不可用)。注意的是，在某些情況下，該最大化可能不會產出該確切最大持續時間，但一持續時間接近它(譬如在數學上的最大持續時間的320%以上或325%以上)。例如：可以選擇多個離散的預定義時間跨度中的該最大幀持續時間。
例如：作為方法2400的一部分的一決定一FET可以包括：決定一FET，該FET比其它多個可能的FET長，從而致使比一先前FET更多的多個PS，從而使得與這樣的其它可能的FET相比，一更高數量的多個PS被認為不可用，但
改善在其餘多個PS中的影像質量。這可能會很有用，例如：在相對黑暗的條件下。注意的是，可選地，該FET的該決定(譬如通過嘗試使它最大化)可以考慮是在多個不同FET中被認為不可用的多個PS的該空間分佈。例如：知道在該PDA的某些區域中，一累積的多個PS具備高百分比的該PS，其將在某個FET之上被認為不可用，這可能會致使決定低於該閾值的一FET，尤其是如果這是該FOV的一重要部分(譬如在該FOV的一中心，或在一先前幀中被識別出行人或車輛的位置)。
方法2400可以包括：基於在多個不同FET被檢測的兩個或更多個幀的多個檢測級別以創建單個影像，其中多個不同的不可用PS群組被用於不同的FET。例如：可以使用三個FET：×1、×10及×100。可以基於一個或多個PS的該多個檢測級別(譬如在其中該PS為可用、未飽和且檢測一不可忽略的訊號的FET)或多個相鄰PS的多個檢測級別(譬如如果不提供任何可用的檢測訊號，即使在該相應PS被決定為可用的情況下，諸如因為在這樣的一情況下該訊號可忽略不計)，以決定對於該影像的每個像素決定的顏色。方法2400可以包括：決定用於組合對單個影像的不同曝光的多個FET(譬如使用高動態範圍成像技術，HDR)。此類FET的該決定可以基於多個不同FET中的不同PS可用性的建模，例如在方法2500中被產生的該模型。方法2400還可包括：決定在兩個或更多個不同的檢測實例中擷取單個影像(其中在每個實例中分別讀取該多個檢測訊號，然後將其相加)，每個檢測實例提供足夠的可用PS。例如：代替使用2毫秒的FET進行一場景的單次擷取，方法2400可以包括：決定擷取該場景兩次(譬如兩個1ms的FET、1.5ms及0.5ms的FET)，使得每次曝光中的可用PS的數量將超過一預定閾值。
可選地，方法2400可以包括：基於不同FET中的不同PS的一可用性模型(譬如在方法2500中被產生的)以及由該PDA擷取的至少一個先前幀的飽和資料，以決定至少一個FET。該飽和資料包括關於在至少一個先前幀的至少一個FET中飽和的多個PS的資訊(譬如多個PS的數量、哪個PS、該PDA的哪些部分)及/或關於在至少前一幀的至少一個FET中幾乎飽和的多個PS的資訊。該飽和度資料可能與緊接在前的幀(或幾幀)有關，因此它指示一幕簾成像場景(curtain imaged scene)的飽和行為(saturation behavior)。
方法2400可以進一步包括：對在多個不同FET的該PDA的多個PS的可用性進行建模(譬如通過實現方法2500或任何其它合適的建模方法)。提供在多個不同FET的該PDA的多個PS的一可用性模型(或是方法2400的一部分，或不是方法2400的一部分)，方法2400可以包括：(a)基於該建模的結果決定該第二FET及該第三FET中的至少一個FET；及/或(b)基於該建模的結果，識別該多個不可用PS群組中的至少一者。
可選地，在決定任何一個或多個FET時，方法2400可包括：決定一FET，該FET在由於該FOV場景的黑暗引起的擴展該FET與該FET的減少之間進行平衡，以限制呈現不可用的PS數量，該數量隨著更長的FET而升高(譬如基於方法2500的模型)。例如：當在相同溫度下且偏壓在該PD上時(使得每個FET中的DC保持恒定)，階段2408可包括：決定一更長的FET，因為該場景變得更暗(以大量不可用的PS為代價)，以及階段2416可以包括：決定一較短的FET，因為該場景再次變亮(從而減少不可用PS的數量)。這在較暗的影像中尤為重要，在較暗的影像中，由DC累積(這是由溫度及工作條件而不是照明級別造成)引起的多個PS的可用性限制該FET的延長，這將被進行，如果DC累積不會顯著限制各個PS
的該動態範圍。在另一示例中，在該場景照明保持恒定的一時間跨度內，階段2408可以包括：決定因溫度下降而被啟用的一更長的FET(從而降低DC，並降低每個FET上不可用PS的百分比)，而階段2416可能包括：決定一較短的FET，因為該PDA的溫度再次上升。
第26圖是根據本發明的主題的諸多示例的對於在不同FET中的相同場景拍攝的三個幀的方法2400的執行的一圖形表徵。該示例場景包括四個同心矩形，每個矩形比周圍的矩形更暗。第26圖的不同圖對應於方法2400的一階段，並用帶一撇號的一等效參考數字進行編號。例如：圖2406’匹配階段2406的一執行，依此類推。較低的九個圖中的每個矩形代表單個PS，或直接映射到此類PS的一像素(在較低的三個圖中)。在所有圖中，該多個PS相對於該PDD的位置保持不變。
如在許多類型的PDA中常見的那樣，從其接收幀資訊的該PDA可能包括不良的、有缺陷或其它行為異常的諸多PS(也被稱為不良的、有缺陷或其它行為異常的像素)。該術語“行為異常的PS(Misbehaving PS)”在廣義上與偏離它的預期響應的一PS有關，包括但不限於：卡住的、死機的、發熱的、點燃的、溫暖的、有缺陷的及閃爍的PS(stuck,dead,hot,lit,warm,defective,and flashing PSs)。行為異常的諸多PS可能是單個PS或多個PS的群集。可能引起一PS行為異常的諸多缺陷的諸多非限制性示例包括：PS凸點鍵連接性、解決多路多工器中的故障、漸暈、某些PS的嚴重靈敏度不足、非線性、訊號線性差、低滿阱、平均方差線性差、過多的雜訊及高DC(PS bump bond connectivity,addressing faults in the multiplexer,vignetting,severe sensitivity deficiency of some PSs,non-linearity,poor signal linearity,low full well,poor mean-variance linearity,excessive noise and
high dark current)。在方法2400中被識別為一不可用PS的一個或多個PS可能是一永久性故障PS，或者是基於與FET不相關的條件(譬如由於高溫)而行為異常的PS。可以將此類PS識別為無法用於方法2400的所有FET(譬如PS 8012.5)。但是，注意的是，由於功能有限及足夠長的FET(譬如PS 8012.4)，某些功能性PS(並非“行為異常(misbehaving)”)可能被認為在方法2400的所有FET中都不可用。可選地，方法2400可以包括：基於除了FET之外的其它參數(譬如溫度、諸多電參數、環境光級別)以決定該PDA的一個或多個PS的可用性。注意的是，在這樣的一情況下，由於其它考慮因素(譬如溫度)，由於FET的理由而呈現不可用的一PS通常不能被認為是可用的，由於它的電容的限制。
在所示的示例中：
a.可能在所有條件下，PS 8012.5沒有輸出訊號，無論在所有三個FET(T1、T2、T3)中衝擊到它的光量。
b.可能在所有條件下，PS 8012.4輸出飽和訊號，無論在所有三個FET(T1、T2、T3)中衝擊到它的光量。
c. PS 8012.3在最短的FET(T1)輸出一可用訊號，但在更長的FET(T2及T3)輸出一不可用(飽和)訊號。
d. PS 8012.2在多個較短的FET(T1及T3)輸出一可用訊號，但在最長的FET(T2)輸出一不可用(飽和)訊號。
注意的是，也可能發生其它類型的缺陷及錯誤的輸出。舉例來說，此類錯誤可能包括：輸出一高度非線性的訊號響應、始終輸出太強的一訊號、始終輸出太弱的一訊號、輸出隨機或半隨機的輸出，諸如此類。同樣，許多PS(諸如第一個PS 8012.1)可被用於檢測中被使用的所有FET。
回到第23圖，注意的是，可選地，系統2300可以是具有動態PS可用性評估能力的一EO系統。即是，EO系統2300可以能夠基於FET及可能的其它操作參數以交替地分配諸多不同PS為可用或不可用，並且僅當在(譬如一可用性模型)擷取的時間決定各個PS為可用時利用多個PS的多個檢測訊號。
在這樣的一情況下，EO系統2300包括：
a. PDA 2302，其包括多個PS 2306，每個PS 2306可操作以在不同幀輸出多個檢測訊號。該相應PS 2306對一幀輸出的該檢測訊號指示在一相應幀中衝擊在該相應PS上的光量(並且可能還指示該相應PS的該PD的DC)。
b.一可用性過濾模組(譬如被實現為處理器2304的一部分，或其單獨實現)。該可用性過濾模組可操作以基於一第一FET對於每個PS 2306以決定該PS是不可用(其在不同的PS 2306之間可能是不同的)，並且稍後基於比該第一FET更短的一第二FET以決定相同的PS 2306是可用的。即是，在某一點為不可用的諸多PS 2306(並且其輸出在產生一個或多個影像時被忽略)可能稍後會再次變得可用(譬如如果該FET變短)，並且這些PS 2306的該諸多輸出可能是有用於再次產生諸多後續影像。
c.處理器2304可操作以基於該多個PS 2306的多個幀檢測級別以產生多個影像。在處理器2304的其它配置中，它被配置為：(a)在基於多個第一幀檢測級別產生一第一影像時，排除一被濾波PS的一第一檢測訊號，該被濾波PS的第一檢測訊號由該可用性過濾模組決定為不可用於該第一影像，以及(b)當在擷取該多個第一幀檢測級別後基於由該PDA擷取的多個第二幀檢測級別產生一第二影像時，包括由該可用性過濾模組決定為可用於該第二影像的該被濾波的PS的一第二檢測訊號。
可選地，控制器2314可以基於該EO系統的該FOV中的多個物體的不同照明級別，對於不同的幀決定不同的FET。
可選地，控制器2314可以被配置為通過使多個FET最大化同時將各個幀的不可用PS的數量保持低於一預定閾值以決定用於該EO系統的多個FET(譬如如關於方法2400被討論的)。
可選地，EO系統2300可以包括：至少一個遮蔽PD，其被遮蔽(譬如通過一物理屏障或使用偏轉光學器件)免受環境照明；以及專用電路，其可操作以基於該至少一個遮蔽PD的訊號位準輸出指示DC的級別的電參數。處理器2304可以被配置為基於該電參數、基於相應FET，以及基於該PDA的該多個檢測訊號，以產生多個影像，從而對於不同幀中的DC累積的不同程度進行補償。
可選地，處理器2304可被用於基於當該PS被識別為可用時所測量的該被濾波PS的一檢測級別以計算與該被濾波PS相關聯的該第一影像的至少一個像素的一替換值。可選地，處理器2304可以被配置為：基於多個相鄰PS的檢測級別，當各個PS的檢測訊號被排除在多個影像的該產生之外時，計算對於多個PS的多個替換值。可選地，處理器2304可以基於多個鄰近PS的一第一幀檢測級別被操作以與該被濾波PS相關聯的該第一影像的至少一個像素計算一替換值。
可選地，處理器2304(或可用性過濾器模組，如果不是處理器的一部分)可以被操作以基於一FET決定對於多個PS的一可用性程度，該程度包括該PDD的採樣多個PS對光敏感的持續時間的一總和，並且不包括在採樣多個PS對光不敏感的多個持續時間之間的多個中間時間。
可選地，處理器2304可以利用方法2500被產生的一可用性模型以決定何時包括及何時排除在不同FET被擷取的不同PS的多個檢測訊號。可選地，EO系統2300可以操作以執行方法2500。可選地，EO系統2300可以被配置為與一外部系統(譬如在EO系統2300的製造中被使用的一工廠校準機)一起參與方法2500的執行。
第27圖是示出根據目前揭露的主題的方法3500的一示例的一流程圖。方法3500被用於基於在不同操作條件下的多個PS的不同子集產生多個影像。參考關於先前圖式闡述的諸多示例，方法3500可以由處理器1604執行，其中方法3500的該PDA可以可選地是PDA 1602。方法3500至少包括多個階段3510、3520、3530及3540，其對於由一PDA擷取的不同幀作為一順序重複進行。可以對於一流中的每個幀完整地執行該順序，但是不必如此，如下面更詳細地討論的。
該順序開始於階段3510，該階段從該PDA接收幀資訊，該幀資訊指示由該PDA的多個PS提供的用於該幀的多個檢測訊號。該幀資訊可以包括：每個PS的檢測級別(或多個級別)(譬如在0與1024之間，三個RGB值，每個在0與255之間，諸如此類)，或任何其它格式。該幀資訊可以間接方式指示多個檢測訊號(譬如可以相對於一相鄰PS的該位準或相對於一先前幀中的相同PS的該位準以給出與一給定PS的該檢測位準有關的資訊。該幀資訊還可以包括：附加資訊(譬如順序號、時間戳、操作條件)，其中一些可以在方法3500的後續步驟中使用。從該PDA接收的幀資訊的可能包括：不良的、有缺陷的或其它行為異常的PS。
階段3520包括在該幀持續時間期間接收操作狀況資料，該操作狀況資料指示該PDA的多個操作狀況。該多個操作條件可以從不同類型的實體被
接收，諸如以下實體中的任何一個或多個：該PDA、該PDA的一控制器、執行方法3500的該至少一個處理器、一個或多個感測器、執行方法3500的至少一個處理器的一個或多個控制器，諸如此類。在階段3520中可以提及的多個操作條件的多個非限制性示例包括該PDA的FET(譬如電子或機械快門、閃光照明持續時間，諸如此類)，該PDA或所連接的電路的放大增益、被供應給該PDA的多個PD的偏壓、環境光級別、專用照明級別、下游影像處理器的影像處理模式、被應用於該光的過濾(譬如光譜過濾、偏振)，諸如此類。
階段3530包括基於該操作狀況資料決定一缺陷PS群組，其包括該多個PS中的至少一個並且排除多個其它PS。當在階段3520的不同對應實例中基於對於這些幀被接收的不同操作條件資料為不同幀執行階段3530時，對於操作條件彼此不同的不同幀選擇不同缺陷PS群組。然而，可以為具有不同操作條件的兩個幀選擇同一組缺陷像素(譬如當操作條件的差異相對較小時)。
注意的是，該決定是基於該操作條件資料，而不是基於對該多個PS本身的評估，因此，被包括在不同組的各種PS的缺陷性是對它們條件的一估計，而不是對他們實際可操作性條件的一陳述。因此，在階段3530中被包括在該缺陷PS群組中的一PS在操作條件資料中指示的該多個操作條件下不一定是有缺陷的或不可操作的。階段3530的決定旨在盡可能準確地匹配該PDA的實際實際狀態。
步驟3540包括處理該幀資訊以提供表示該幀的一影像。該處理基於該光電檢測器的多個PS的多個檢測訊號，但不包括在該缺陷PS群組中的多個PS。即是，來自該PDA的該多個PS的該多個檢測訊號被用於產生代表該FOV(或其它場景、或光到達該PDA的一個或多個物體)的一影像，但避免所主動於多個
PS的所有檢測訊號，其被包括在該缺陷PS群組(如前所述，它是基於被擷取的該相關幀資訊中的操作條件資料動態被決定的)。階段3540可以可選地包括計算多個替換值以補償多個被忽略的檢測訊號。這樣的計算可以包括：例如：基於多個相鄰PS的多個檢測訊號以決定一缺陷PS的一替換值。這樣的計算可以包括：例如：基於該影像的多個相鄰像素的該多個值以決定該影像的一像素的一替換值。以上關於方法2400中的影像產生被討論的任何技術也可以被用於階段3540中的影像產生。
對於兩個幀(一第一幀及一第二幀)執行該方法的一示例可以包括：例如：
a.從該PDA接收指示由多個PS提供的並且與一第一幀持續時間有關的多個第一檢測訊號的第一幀資訊，該多個PS至少包括一第一個PS、一第二個PS及一第三個PS。一幀持續時間(frame duration)是由該PDA匯總的光到單個影像或一視訊的一幀的時間。不同的幀持續時間可以是互斥的，但是在一些實施例中可以可選地被部分重疊。
b.接收第一操作條件資料，該第一操作條件資料指示在該第一幀持續時間期間的該PDA的操作條件。
c.至少基於該第一操作條件資料以決定一第一缺陷PS群組，包括該第三個PS，但不包括該第一個PS及該第二個PS。該決定可以包括：直接決定該第一缺陷PS群組，或者決定其它資料，這些資料暗示哪些像素被認為是有缺陷的(譬如決定無缺陷像素的一補集，為每個像素分配一缺陷級別，然後設置一閾值或其它決定標準)。
d.基於該第一缺陷PS群組以處理該第一幀資訊以提供一第一影像，使得該處理至少基於該第一個PS及該第二個PS的該多個第一檢測訊號(可選地，在先前的預處理後，諸如數位化、設上限、位準調整等)，並忽略與該第三個PS的多個檢測訊號有關的資訊。
e.從該PDA接收第二幀資訊，該第二幀資訊指示由多個檢測PS提供的多個第二檢測訊號。該第二幀資訊與該第一幀持續時間以外的一第二幀持續時間有關。
f.接收第二操作條件資料，該第二操作條件資料指示在該第二幀持續時間期間的該PDA的多個操作條件，該第二操作條件資料與該第一操作條件資料不同。注意的是，可以從與接收該第一操作條件資料相同的源接收該第二操作條件資料，但這不是必須的。
g.基於該多個第二操作條件，決定一第二缺陷PS群組的資料，包括該第二個PS及該第三個PS，但不包括該第一個PS。該決定可以包括：直接決定該第二缺陷PS群組，或者決定其它資料，這些資料暗示哪些像素被認為是有缺陷的(譬如決定無缺陷像素的一補集，為每個像素分配一缺陷級別，然後設置一閾值或其它決定標準)。
h.基於該第二缺陷PS群組對該第二幀資訊進行處理以提供一第二影像，使得該第二影像資訊的該處理至少基於該第一個PS的該多個第二檢測訊號，並且忽略與該第二個PS及該第三個PS的多個檢測訊號有關的資訊。
第28A圖以圖解說明根據目前揭露的主題的諸多示例的系統3600以及多個示例性目標物體3902及3904。EO系統3600至少包括處理器3620，該處理器可操作以處理來自至少一個PDA(可能是同一系統的一部分，但不一定如此)
的多個檢測訊號，以產生表示系統3600的一FOV中的多個物體的多個影像。系統3600可以由一系統2300實現，並且使用類似的圖式標記(譬如在這樣的一情況下，PDA 3610可以是PDA 2302，控制器3640可以是控制器2314，依此類推)，但這不是必須的。為了簡潔起見，並非重複以上關於系統2300所提供的所有描述，並且注意的是，系統2300的一個或多個構件的任何組合可以比照在系統3600中被實現，反之亦然。系統3600可以是進一步包括PDA 3610及光學器件的一處理系統(譬如一電腦、一圖形處理單元)或一EO系統。在後一種情況下，系統3600可以是使用PDA進行檢測的任何類型的EO系統，諸如一照相機、一光譜儀、一LIDAR，諸如此類。可選地，系統3600可以包括：一個或多個照明源3650(譬如多個雷射器、多個LED)，用於照明在該FOV中的多個物體(譬如至少為該第一FET及該第二FET照明該物體)。可選地，系統3600可包括控制器3640，該控制器3640可基於該EO系統的該FOV中的多個物體的不同照明級別以決定對於不同幀的不同FET。可選地，那些不同的FET可以包括：該第一FET及/或該第二FET。
在第28A圖中示出兩個示例性目標：具備一高反射牌板的一深色汽車3902(具有低反射率的車身面板)，以及在它上面的具備一白色補丁的一黑色矩形面板3904。注意的是，系統3600不必限於產生具備多個高反射率補丁的多個低反射率物體的多個影像。然而，系統3600產生這種目標的多個影像的方式是有趣的。
處理器3620被配置為從一PDA(譬如PDA 3610，如果被實現)接收一物體的多個檢測結果，該物體包括在所有側面上被多個低反射率表面環繞的一高反射率表面(以多個目標3902及3904為例)。多種檢測結果包括：(a)在一第一FET中由該PDA所檢測該物體的第一幀資訊，以及(b)在比該第一FET更長的
一第二FET中由該PDA所檢測的該物體的第二幀資訊。該第一幀資訊及該第二幀資訊指示由該PDA的不同PS輸出的多個檢測訊號，該多個檢測訊號轉而指示由該PDA所檢測的該目標的不同部分的多個光強度。一些PS檢測來自該多個物體的低反射率部分的光，而至少另一PS檢測來自該高反射率表面的光。
基於不同的FET，處理器3620以不同的方式處理該第一幀資訊及該第二幀資訊。第28B圖以圖解說明根據目前揭露的主題的諸多示例的多個目標3902及3904的示例性第一影像及該第二影像。當處理該第一幀資訊時，處理器3620基於該第一FET以處理該第一幀資訊。它產生一第一影像，該第一影像包括代表該高反射率表面的一亮區域，其被代表該低反射率表面的一暗背景包圍。這在第28B圖中被以圖解說明作為多個第一影像3912及3914(對應於第28A圖的多個物體3902及3904)。當處理器3620基於該第二FET處理比該第一FET更長的該第二幀資訊時。Tt產生一第二影像，該第二影像包括沒有一亮區域的一暗背景。這在第28B圖被以圖解說明作為多個第二影像3922及3924(對應於第28A圖的多個物體3902及3904)。
即是，即使更多的高反射表面的光到達該第二幀的該光電檢測器的各個PS，該影像輸出不會更亮也不飽和，而是更暗。處理器3620可以通過使用相鄰PS的資訊以決定代表該第二影像中的該高反射率表面的該多個像素的較暗的顏色(其具有多個較低強度的訊號，由於它們擷取該物體的較低反射率的表面)，因為它決定來自多個相關PS的該多個訊號在那個較長的第二FET中不可用。可選地，處理器3620可以被配置為當基於該第二FET(以及可選地還基於各個PS的可用性建模，譬如如關於方法2500被討論的)產生該第二影像時，丟棄與高反射率表面相應的被檢測的多個光訊號，以及被配置為對於該第二影像的至
少一個對應像素計算一暗色，以響應於從多個相鄰PS被擷取的該多個物體的多個相鄰低反射率表面被檢測的多個光強度。可選地，由處理器3620決定丟棄該相應PS的資訊不是基於該檢測訊號位準，而是基於該相應PS對DC(譬如有限的電容)的敏感性。可選地，當處理該第二幀資訊時，處理器3620可以基於該第二FET，例如類似於方法2400的該多個識別階段，將檢測來自該高反射率表面的光的至少一個PS識別為不可用於該第二幀。
注意的是，該高反射率表面可以小於該低反射率表面，並且可以在所有側面上都被該低反射率表面包圍，但這不是必須的。該高反射率表面的尺寸(譬如角度尺寸)可以對應於單個PS、小於一個PS，但是也可以對應於幾個PS。在該高反射率級別與該低反射率級別之間的差異可以變化。例如：該低反射率表面的反射率可以是在0%與15%之間，而該高反射率表面的反射率可以是在80%與100%之間。在另一個示例中，該低反射率表面可以具有在50%與55%之間的反射率，而該高反射率表面可以是在65%與70%之間的反射率。例如：該高反射率表面的該最小反射率可以是該低反射率表面的該最大反射率的×2、×3、×5、×10或×100。可選地，該高反射率表面在該多個PS可以檢測的該光譜範圍內具有大於95%的反射率(譬如白色表面)，而該低反射率表面在該多個PS可以檢測的該光譜範圍內具有小於5%的反射率(譬如黑色表面)。注意的是，如上所述，一FET可以對應於一片段化的時間跨度(譬如對應於幾個照明脈衝)或單個連續的時間跨度。
注意的是，可選地，在該第一FET中及在該第二FET中從該高反射率表面到達相關PS的多個光訊號級別的量可以是相似的。這可以通過過濾進來的光，相應地改變檢測光學器件3670的一f數被實現(譬如將FET以一因數q增
加，而將f數以一因數q增加)。可選地，在擷取該第一幀資訊中的該PDA的一第一曝光值(EV)與在擷取該第二幀資訊中的該PDA的該第二EV相差小於1%。可選地，FET的差異是在該第一幀與第二幀之間的操作條件之間的唯一主要差異。
如上討論評估該PDA的溫度以將該可用性模型校準到不同級別的DC。可選地，處理器3620可以進一步被配置為：(a)處理從該物體反射的檢測訊號，以在擷取該第一幀資訊中決定該光電檢測陣列的一第一溫度評估，以及在擷取該第一幀資訊中決定該光電檢測陣列的一第二溫度評估，以及(b)基於該第二FET及該第二溫度評估，決定丟棄與該高反射率表面相應的多個檢測結果。
第29圖是示出根據本發明的主題的諸多示例的用於基於一PDA的資料產生影像資訊的方法3700的一流程圖。參考關於先前圖式闡述的示例，注意的是，方法3700可以可選地由系統3600執行。上面關於系統3600被討論的任何變體可以比照應用於方法3700。特別地，方法3700(及其至少多個階段3710、3720、3730及3740)可以由處理器3620執行。
階段3710包括從該PDA接收包括一白色區域的一黑色目標的第一幀資訊，該第一幀資訊指示由該PDA在一第一FET中所檢測的該目標的不同部分的光強度。注意的是，該白色區域可以由一亮區域(或其它高反射區域)被替換。例如：任何反射率高於50%的區域可以被代替使用。注意的是，該黑色目標可以由一暗區域(或其它稍微反射的區域)被替換。例如：反射率低於10%的任何目標可以被代替使用。
階段3720包括基於該第一FET以處理該第一幀資訊以提供一第一影像，該第一影像包括被一暗背景環繞的一亮區域。可選地，可以使用以上關
於方法2400的階段2406、2414及2422中的任何一個討論的影像產生過程中的任何一個以實現階段3720。
階段3730包括從PDA接收包括白色區域的黑色目標的第二幀資訊，該第二幀資訊是在比該第一FET更長的一第二FET中由該PDA所檢測的該目標的不同部分的指示多個光強度。
步驟3740包括基於該第二FET處理該第二幀資訊，以提供一第二影像，該第二影像包括沒有一亮區域的一暗背景。可選地，階段3740可以使用以上相對於方法2400的階段2406、2414及2422中的任何一個討論的影像產生過程中的任何一個以及識別多個可用及不可用PS群組的先前階段被實現。
關於方法3700的執行順序，階段3720在階段3710後執行，階段3740在階段3730後執行。除此之外，可以使用任何合適的階段順序。方法3700還可以可選地包括經由一PDA擷取該第一幀資訊及/或該第二幀資訊。
可選地，在接收該第一幀資訊後，該第二FET可以在接收該第二幀資訊前被決定，該第二FET比該第一FET更長。可選地，該第二幀資訊的該處理可以包括：基於該第二FET，丟棄被檢測的該白色區域的光強度資訊；決定該第二影像的至少一個對應像素的一暗色，以響應於該第二幀資訊所檢測的多個相鄰區域的多個光強度。可選地，該第二幀資訊的該處理可以包括：基於該第二FET，識別至少一個PS，該至少一個PS檢測來自該白色區域的光為不可用於該第二幀。可選地，在擷取該第一幀資訊中的該PDA的一第一曝光值(EV)可以與在擷取該第二幀資訊中的該PDA的一第二EV相差小於1%。
可選地，在該第一幀曝光時間期間，與該低反射率資料相關聯的該PS上的DC累積為該PS留下一可用動態範圍，而在該第二幀曝光時間期間，那
個PS上的DC累積為PS留下一不足動態範圍。在這樣的一情況下，不能將與該高反射率區域相應PS用於該第二影像中的影像產生，並且可以計算替換色值以替換該丟失的檢測級別。
一種非暫時性電腦可讀媒體被提供，用於基於一PDA的資料(包括儲存在其上的多個指令)產生影像資訊，該影像資訊在一處理器上執行時，將執行以下步驟：(a)從一PDA接收一黑色目標的第一幀資訊，該黑色目標包括一白色區域，該第一幀資訊指示在一第一FET中由該PDA所檢測的該目標的不同部分的光強度；(b)基於該第一FET處理該第一幀資訊，以提供一第一影像，該第一影像包括被一暗背景環繞的一亮區域；(c)從該PDA接收該黑色目標的第二幀資訊，該黑色目標包括該白色區域，該第二幀資訊指示在比該第一FET更長的一第二FET中由該PDA所檢測的該目標的不同部分的光強度；(d)基於該第二FET處理該第二幀資訊，以提供一第二影像，該第二影像包括沒有一亮區域的一暗背景。
前段的該非暫時性電腦可讀媒體可以包括：被儲存在其上的其它指令，該多個指令在一處理器上被執行時，進行以上關於方法3700所討論的任何其它步驟或變體。
在上面的揭露中，描述多個系統、方法及電腦代碼產品，以及利用它們以光電擷取及產生高質量影像的方式。特別地，在高PDDC的存在下，這樣的系統、方法及電腦代碼產品可以被利用以產生多個高質量的SWIR影像(或其它SWIR感測資料)。這樣的諸多PD可以是諸多鍺PD，但是並非在所有情況下都是如此。如上討論以協同方式使用這樣的系統、方法及電腦程式產品的一些方式，並且許多其它方式是可能的，並且被認為是本發明的創新主題的一部分。
如上討論的任何系統都可以合併如上討論的任何一個或多個其它系統中的任何一個或多個構件，以實現更高質量的結果，以更有效或更具成本效益的方式，或出於任何其它原因而獲得相似的結果。同樣，以上討論的任何方法都可以合併以上討論的任何一種或多種其它方法的任何一個或多個階段，以實現更高質量的結果，以更有效或更具成本效益的方式實現相似的結果，或用於任何其它原因。
在下面的段落中，提供這種組合的一些非限制性示例，以證明某些可能的協同作用。
例如：該積分時間足夠短以克服DC雜訊的過度影響的成像系統100、100’及100”可以實現多個PDD，諸如多個PDD 1300、1300’、1600、1600’、1700、1800被包括在接收器110中以減少該暗雜訊的非時變(直流，DC)部分。這樣，該多個PS的該電容不會被未累積在檢測訊號中的DC的非時變部分壓垮，並且該DC的該雜訊不會使該檢測訊號蒙上陰影。在多個成像系統100、100’及100”中的任何一個中實現多個PDD 1300、1300’、1600、1600’、1700、1800中的任何一個可以被用於將該幀曝光時間延長到一明顯的程度(因為該DC的該DC部分不會被累積在該電容中)，同時仍會檢測有意義的訊號。
例如：該積分時間被設置得足夠短以克服DC雜訊的過度影響的成像系統100、100’及100”可以實現方法2400、2500及3500中的任何一者或多者，以決定在那個幀曝光時間可用的多個PS，並且可能減少該幀曝光時間(其對應於該積分時間)，以進一步決定一足夠數量的PS是可用的。同樣，在一給定FET的該讀出雜訊與該預期累積DC雜訊位準之間的該預期比率以及在這樣的一PS中的不同PS的該預期可用性可以被該控制器使用，以設置在該被檢測的訊號的質
量、可用像素的數量與該光源(譬如雷射器600)所需的該照明級別之間的一平衡。當適用時，在不同FET的該可用性模型還可被用於決定範圍由成像系統100、100’及100”所產生的該多個門控影像的該距離。將多個PDD 1300、1300’、1600、1600’、1700、1800中的任何一個進一步併入作為這種成像系統的該感測器將增加前段中討論的益處。
例如：方法2400、2500及3500中的任何一種或多種可以由系統1900(或由包括多個PDD 1300、1300’、1600、1600’、1700、1800中的任何一個的任何EO系統)實現。如關於系統1900(或所提及的任何PDD)被討論的該DC累積的該諸多影響的減少允許利用諸多更長的FET。實現任何一種方法都可以用以促進更長的FET，因為決定哪些PS是在一相對較長的FET中暫時不可用，能使系統1900(或具備被提及的該多個PDD中的一個的另一EO系統)忽略這些PS，並可選地將它們的檢測輸出以多個相鄰PS的資料進行替換。
第30圖以圖解說明根據當前揭露的主題的示例的PDA 4110的三個圖。參考圖A，PDA 4110包括多個PS 4120。該多個PS可能對SWIR光、IR及/或可見光譜的其他部分或電磁頻譜的任何其他部分敏感。在該圖解說明的示例中，該多個PS 4120被佈置成諸多列及諸多行，但是諸多PS的任何其他幾何佈置可以被實現。在該圖解說明的示例中的該多個PS中的每個PS由對應於該相應PS的一列的一字母及對應於該相應PS的一行的一數字表示。
一些類型的PS以相對高的DC為特徵，如上文更詳細討論的。可選地，諸多PS 4120能夠以一相對高的暗電流為特徵(譬如，以上提供的任何準則及示例)。一種減少DC對由PDA捕獲的影像的影響的方法是通過從一PS的一檢測值減去在該PS被遮蔽以免受環境照明時由同一PS被測量的一參考檢測值。可選
地，在遮蔽狀態下取得的幾個檢測值的一平均值可以從實際檢測值被減去，以減少諸多DC測量的雜訊。參考第31圖，討論另一種減少DC對由PDA捕獲的影像的影響的方法，並且包括使用被遮蔽環境照明的PS的檢測資料以減少檢測從該PDA(或安裝該PDA的一EO系統)的一FOV到達的光在諸多PS中的DC累積的影響。注意的是，兩種方法可以同時(即，用於校正相同的光測量)、在不同時間或以任何其他合適的方式被組合在單個PDA中。
圖B以圖解說明一種佈置，其中PDA 4110的單個矩形區域4114中的諸多PS(包括該圖解說明的示例中的三列PS，H至J列)通過一實體塊遮蔽環境光(因此僅測量或主要是由該多個PS的光二極體產生的DC)。圖C以圖解說明一種佈置，其中PDA 4110的幾個區域4114中的諸多PS被一實體塊4130遮蔽環境光。一個或多個區域4114可以位於PDA 4110的一部分中(例如，鄰近一個邊緣；在一角落中)，或在該PDA的諸多距離較遠區域(例如在諸多相對的邊緣上；在中間及諸多角落中)。每個區域4114可以包括一個或多個PS 4120(譬如，在每個遮蔽區域4114中可以包括數十、數百、數千或數萬個PS 4120)。實體塊4130可以包括單個連續塊或多個單獨的塊狀元件(未示出)。
第31圖以圖解說明根據當前揭露主題的示例的一種被編號為4500的由一PDA產生影像的方法。參考圖式的示例，方法4500可以可選地由一處理器諸如以上關於先前圖式討論的諸多處理器中的任何一個處理器執行。
方法4500的階段4510包括從一PDA獲得在一第一幀持續時間期間被測量的不同PS的多個檢測值，該PDA包括眾多被複製的PS(a multitude of duplicated PSs)，該多個檢測值包括：
a.一第一PS的一第一檢測值(譬如，第32圖的圖4610中的PS C2)，指示在該第一幀持續時間期間從一FOV衝擊在該第一PS上的光量；b.一第二PS的一第二檢測值(譬如，圖4610中的PS F1)，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第二PS上的光量；c.一第三PS的一第三檢測值(譬如，圖4610中的PS G9)，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第三PS上的光量；d.至少一個第四PS中的每個PS的一第四檢測值(譬如，圖4610中的PS I4)，在該相應的第四PS被遮蔽以免受環境照明時被測量。每個相應第四PS的該第四檢測值也稱為“第一暗測量(first dark measurement)”，屬於被遮光時的檢測值的測量。該(一個或多個)第四檢測值可以在該第一幀持續時間期間被測量，但在一些實現方案中，並非如此；e.至少一個第五PS中的每個PS的一第五檢測值(譬如，圖4610中的PS J2)，在該相應的第五PS被遮蔽以免受環境照明時被測量。每個相應第五PS的該第五檢測值也稱為“第二暗測量(second dark measurement)”。該(一個或多個)第五檢測值可以在該第一幀持續時間期間被測量，但在一些實現方案中，並非如此。
該術語“多個被複製的感光位點(duplicated photosites)”涉及彼此相似的PS，具備由於製造不精確導致的微小差異。每個被複製的PS可以由一組本質相同的光刻遮罩(a substantially identical set of photolithographic masks)製成，且經受一組基本相同的製造工藝(譬如，彼此同時)。該檢測值可以是由相應PS輸出的電訊號；一電訊號通過處理輸出電訊號(譬如放大)而被接收；對應於任一此類電訊號的一數位值(譬如，使用一類比數位轉換器，ADC)；或一數位訊號通
過處理該輸出訊號而被接收(譬如，校正動態範圍差異、內部增益及諸如此類)。可選地，該PDA的大多數PS，包括第一PS、第二PS、第三PS、第四PS及第一PS，是彼此的複製件。注意的是，不僅該多個PS本身可能是彼此的複製件(在上面討論的意義上)，而且可選地與該多個PS相關聯的系統的其他部分，例如整個檢測通道或讀出通道(例如，包括放大器、濾波器、ADC模組及諸如此類)。
多個階段4520、4530及4540包括決定用於不同“主動(active)”PS(該第一PS、該第二PS及該第三PS)的輸出值，包括在通過相關的參考PS(該至少一個第四PS及該至少一個第五PS)的測量的幫助下補償DC效應。
階段4520包括基於從該第一檢測值減去至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第一PS輸出值(即，該第一PS相關聯的一輸出值)。階段4530包括基於從該第二檢測值減去該至少一個第五檢測值的一平均值以決定一第二PS輸出值。階段4540包括基於從該第三檢測值減去至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第三PS輸出值。在僅使用一個第四PS(或僅一個第五PS)的情況下，該平均值等於該第四檢測值(或該第五檢測值，各自地)。可選地，在減法之前，可以將單個第四檢測值乘以一已知因數。如果使用多於一個第四PS(或一個第五PS)，則可以使用任何合適類型的平均值來平均化該多個相應的檢測值，例如算術平均值、中值、加權平均值、截斷平均值、中間範圍、縮尾均值(winsorized mean)。
方法4500繼續到階段4550，該階段4550至少基於該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值來產生一第一幀影像。該第一幀影像的產生可以進一步基於其他PS的附加輸出值。
除了決定對應於該第一PS、該第二PS及該第三PS的多個輸出值之外，方法4500可以包括決定對應於PDA的其他PS的諸多輸出值。可選地，對於檢測來自該FOV的光並且其檢測值旨在用於產生一第一幀影像的PDA的所有(或大多數)PS，方法4500可以包括對於這些PS之中的每個PS決定一對應的輸出值，基於從該相應PS的檢測值中減去(多個被複製的PS中的)至少一個對應參考PS的多個檢測值的一平均值。該多個參考PS是在測量上述諸多檢測值時被遮光的一群組的多個PS(a group of PSs)。因此，以下假設方法4500包括，在階段4550之前，決定多個主動PS中的每個PS的輸出值，其檢測值是基於在該第一幀持續時間期間的該多個相應PS的光測量而被提供的。這些輸出值中的每個輸出值的該決定包括從相應主動PS的檢測值中減去在執行測量時被遮光的至少一個參考PS的至少一個參考檢測值(或“暗測量”)的一平均值。
方法4500然後可以對於許多附加幀(連續或不連續)被重複，以便連續產生該FOV的諸多影像，其中基於被遮光的一群組的多個參考PS的多個測量(及因而提供諸多DC測量)消除(或減少)對該多個影像的DC影響。用於產生不同幀的不同影像的該多個主動PS及該多個參考PS之間的映射(mapping)可以長時間保持恆定，甚至無限期地保持(例如，如果在製造期間被決定)。
第32圖以圖解說明根據當前揭露主題的一示例的一PDA 4110的不同主動PS 4120對一參考群組的多個PS(在該圖解說明的示例中的H、I、J列)中的多個PS 4120之間的一映射。圖4610以圖解說明方法4500的前述多個PS之間的連接，而圖4620示例一完整映射，其中每個主動PS被映射到一參考群組的一個或多個PS。在該圖解說明的示例中，每個主動PS都被映射到單個參考PS，其地址在原始主動PS上以斜體被標記。可以看出的是，由於該多個主動PS的群組
(group)大於該多個參考PS的群組，因此存在多個主動PS的多個集合(sets)，它們都映射到單個參考PS(或在另一示例中為同一群組的多個參考PS)。例如，有兩個主動PS被映射到參考PS J6，三個主動PS被映射到參考PS I4，以及四個主動PS被映射到參考PS J5。
可選地，從該多個主動PS(例如，該第一PS、該第二PS及該第三PS)的該多個檢測值中減去的該多個參考值是基於在該第一幀持續時間內被執行的該多個相應參考PS(例如，該第四PS及該第五PS)的測量來決定。然而，此非必定如此，並且可以可選地在第一幀之前(或甚至之後)執行此類測量。例如，該多個參考PS的諸多暗測量可以僅每隔幾幀(例如5、10、100)執行一次，並且相同的DC測量可以用於對幾個不同的幀進行減法，在這些幀中，在不同的時間對於多個主動PS獲得不同的檢測值。可選地，該第四檢測值及該第五檢測值可以在該第一幀持續時間期間被測量。
雖非必定如此，但是該多個參考檢測值可以基於在該多個主動PS暴露於光的同時(同時、部分同時或在相同幀持續時間內)被執行的多個測量。可選地，該第四檢測值及該第五檢測值是在該第一PS、該第二PS及該第三PS暴露於環境光時被測量的。
一主動PS與一參考PS的關聯能夠以不同方式並且在不同時間執行。可選地，這種關聯(或“映射(mapping)”)可以執行一次並保持恆定。在其他示例中，該映射過程在不同時間重複進行(例如，在例行校準會期、在檢測到有缺陷的PS時，等等)。當所有這些PS都被環境光遮蔽時，該映射過程可能基於測量該多個主動PS及該多個參考PS的該多個檢測值(因而(或主要)僅產生及測量暗電流(可以測量附加訊號，如讀出噪音等)。可選地，這樣的遮蔽式測量在不同的操
作條件下被執行(例如不同的溫度、不同的暴露時間等)，並且對於每個主動PS，一組一個(或可選地多於一個)PS在不同的可選條件基於DC行為的相似性。注意的是，由於匹配是在相關PS(以及可選地整個PDA)被遮光時執行的，因此可以比較在不同時間(例如不同幀)進行的多個測量。
如前所述，可選地，在主動PS與參考PS之間的匹配保持恆定。可選地，方法4500還可以包括：(a)基於從該相應幀的該第一檢測值減去該相應幀的至少一個第四檢測值的一平均值以對於多個附加幀決定多個第一PS輸出值；(b)基於從該相應幀的該第二檢測值減去該相應幀的至少一個第五檢測值的一平均值以對於該多個附加幀決定多個第二PS輸出值；(c)基於從該相應幀的該第三檢測值減去該相應幀的該至少一個第四檢測值的一平均值以對於該多個附加幀決定多個第三PS輸出值；及(d)至少基於該相應幀的該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值以對於該多個附加幀中的每個附加幀產生一幀影像。
如前所述，可選地，在主動PS與參考PS之間的匹配對於一寬範圍的溫度保持恆定。可選地，先前段落落的每個附加幀是在不同溫度下的PDA被攝取的，其中該多個不同溫度中的一第一溫度比該多個不同溫度中的一第二溫度更高至少20℃。可選地，該第四PS具有一DC熱行為(即不同溫度下的一DC級別)，與該第一PS及該第三PS的DC熱行為等效；該第五PS具有一DC熱行為，與該第二PS的DC熱行為等效，但不同於該第四PS的DC熱行為。在存在多於一個第四PS及/或多於一個第五PS的情況下，並且可選地，該至少一個第四PS具有一組合DC熱行為(基於所選擇的平均化)，與該第一PS及該第三PS的DC熱行為等效；該至少一個第五PS具有一組合DC熱行為，與所述第二PS的DC熱行為等效(但不同於該至少一個第四PS的組合DC熱行為)。如果多個DC行為在不同溫度下相
似，則多個DC行為是等效的(例如，所選的參考PS的多個DC測量的圖最接近，例如使用最小均方或其他度量標準，與該參考PS的所有圖中的被測試的主動PS最接近)。注意的是，可選地，該參考PS的該多個DC測量值在與不同溫度下的該主動PS的該多個DC測量值比較之前可以乘以一純量(或以其他方式一致地操縱)。
可選地，在進行該多個輸出值的該決定之前，獲得一匹配模型，對於在該第一幀期間被暴露於FOV照明的大多數PS中的每個PS，該匹配模型包括至少一個匹配參考PS，基於先前在該相應PS被遮蔽以免受環境照明時被測量的該相應PS的一檢測值，至少一個匹配參考PS與該相應PS匹配。該匹配能夠以許多合適的格式中的任何一種被保存(例如，一個或多個查找表，LUT)。可選地，該匹配模型至少在一星期內保持恆定，其中多個不同幀影像在該星期中的不同日基於該匹配模型被產生。圖4620中提供一匹配模型的一示例。
該主動PS群組與該參考PS群組之間的多個PS的相對數量可以變化，在該參考群組中的多個PS的絕對數量也可以變化。可選地，PDA 4110可以包括1,000(10)個或更多個主動PS(例如1K至10K、10K至100K、100K至1M、1M至10M、10M至100M、>100M或它們的任何組合)，每個匹配的PS與從一遮蔽PS群組(例如“多個參考PS”)中被選擇的一遮蔽PS相關聯，該遮蔽PS包括少於1%的主動PS數量。例如，如果有2M個主動PS，則可以將20K或更少的被環境光遮蔽的PS用作一參考群組。在其他情況下，可以在多個主動PS與多個參考PS的數量之間實施不同的比率，例如<0.1%、0.1至0.5%、0.5%至1%、1%至2%、2%至5%、5%至20%，或其任意組合)。諸多主動PS也被稱為“諸多匹配的PS”，在一個或多個參考PS與它們匹配(例如，通過一匹配模型諸如一LUT)。可選地，該匹配模型
包括對於多個至少10K被匹配的PS進行匹配，該多個被匹配的PS中每一個與選自於包括少於1%的被匹配的PS數量的一遮蔽PS群組中的一遮蔽PS相關聯。任何其他比率範圍可以被使用。
參照該匹配模型，可選地，該匹配模型將多個被匹配的PS中的每一個精確匹配一個參考PS。可選地，該匹配模型將該多個被匹配的PS中的每一個精確匹配一個參考PS。
方法4500可以在任何合適的EO系統中實施，其中一些PS可以在EO系統使用其他PS檢測環境光的至少部分時間期間被遮蔽以免受環境照明。揭露一種可操作以產生影像的EO系統，其包括：
a.一PDA，該PDA包括多個PS，每個PS可操作以輸出一檢測值，該檢測值指示在一檢測持續時間期間衝擊在該相應PS上的光量及在該檢測持續時間期間由該PS產生的一DC級別。注意的是，可選地，該多個檢測值可以在該多個PS與該處理器之間的轉換中被稍微處理，例如，如本揭露的其他地方所討論的，或者如本領域中已知的。
b.一遮蔽件，用於至少在一第一幀持續時間期間遮蔽該多個PS的一子群組免受環境照明。這樣的一遮蔽可以阻擋光、反射光、衍射光或以任何其他合適的方式操縱它，以防止光在操作時到達該被遮蔽的PS。該遮蔽可以是固定的及/或選擇性的(例如可移動的)。
c.一處理器，可操作以(譬如通過設計、配置及諸如此類)：
d.獲得在該第一幀持續時間期間被測量的該PDA的多個不同PS的多個檢測值，該多個被獲得的檢測值包括：(a)一第一PS的一第一檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從一FOV衝擊在該第一PS上的光量；(b)一第二PS的一
第二檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第二PS上的光量；(c)一第三PS的一第三檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第三PS上的光量；(d)至少一個第四PS中的每個第四PS的一第四檢測值，在該相應的第四PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；及(e)至少一個第五PS中的每個第五PS的一第五檢測值，在該相應的第五PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；
e.基於從該第一檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第一PS輸出值；
f.基於從該第二檢測值減去該至少一個第五檢測值的一平均值以決定一第二PS輸出值；
g.基於從該第三檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第三PS輸出值；及
h.至少基於該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值產生一第一幀影像。
關於該多個輸出值的該決定，注意除了減法之外還可以實施額外的計算，並且該被減的值可以可選地在減法之前被預處理(例如，用於通過相應的PS校正檢測級別的線性度)。
可選地，該PDA的大多數PS是彼此的複製件，該大多數包括該第一PS、該第二PS、該第三PS、該第四PS及該第一PS。可選地，該第四檢測值及該第五檢測值是在該第一幀持續時間期間被測量的。可選地，該第四檢測值及該第五檢測值是在該第一PS、該第二PS及該第三PS暴露於環境光時被測量的。可選地，該至少一個第四PS具有一DC熱行為等效於該第一PS及該第三PS的DC
熱行為，並且其中該至少一個第五PS具有一不同的DC熱行為等效於該第二PS的DC熱行為。
可選地，該處理器還可操作以：(a)基於從一相應幀的該第一檢測值減去該相應幀的該至少一個第四檢測值的一平均值以對於多個附加幀決定多個第一PS輸出值；(b)基於從該相應幀的該第二檢測值減去該相應幀的該至少一個第五檢測值的一平均值以對於該多個附加幀決定多個第二PS輸出值；(c)基於從該相應幀的該第三檢測值減去該相應幀的該至少一個第四檢測值的一平均值以對於該多個附加幀決定多個第三PS輸出值；及(d)至少基於該相應幀的該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值以對於該多個附加幀中的每個附加幀產生一幀影像。在這種情況下，該多個附加幀中的每個附加幀是該PDA在一不同溫度下被攝取的，其中該多個不同溫度中的一第一溫度比該多個不同溫度中的一第二溫度更高至少20℃。
可選地，該EO系統還可包括一記憶體模組，該記憶體模組用於儲存一匹配模型，對於在該第一幀期間被暴露於FOV照明的大多數感光位點中的每個感光位點，該匹配模型包括至少一個匹配參考PS，基於先前在該相應PS被遮蔽以免受環境照明時被測量的該相應PS的一檢測值，該至少一個匹配參考PS與該相應PS匹配，其中該處理器可操作以決定該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值以進一步響應該匹配模型。可選地，該匹配模型至少在一星期內保持恆定，並且其中多個不同幀影像在該星期中的不同日基於該匹配模型被產生。可選地，該匹配模型包括對於多個至少10000個被匹配的感光位點的匹配，該多個被匹配的感光位點中的每個被匹配的感光位點與從一遮蔽PS群組中被選擇的一遮蔽PS相關聯，該遮蔽PS群組包括的被匹配的PS的數量少於1%。
根據方法4500，一種具備諸多機器可讀指令的非暫時性電腦可讀媒體可以被實現，用以基於光電檢測器的檢測以產生影像。例如，揭露一種非暫時性電腦可讀媒體，包括儲存在其上的諸多指令，當該多個指令在一處理器上被執行時，進行步驟：a.從該PDA獲得在一第一幀持續時間期間被測量的不同PS的多個檢測值，該PDA包括眾多被複製的PS，該多個檢測值包括：(a)一第一PS的一第一檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從一FOV衝擊在該第一PS上的光量；(b)一第二PS的一第二檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第二PS上的光量；(c)一第三PS的一第三檢測值，指示在該第一幀持續時間期間從該FOV衝擊在該第三PS上的光量；(d)至少一個第四PS中的每個第四PS的一第四檢測值，在該相應的第四PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；及(e)至少一個第五PS中的每個第五PS的一第五檢測值，在該相應的第五PS被遮蔽以免受環境照明時被測量；b.基於從該第一檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第一PS輸出值；c.基於從該第二檢測值減去該至少一個第五檢測值的一平均值以決定一第二PS輸出值；d.基於從該第三檢測值減去該至少一個第四檢測值的一平均值以決定一第三PS輸出值；及e.至少基於該第一PS輸出值、該第二PS輸出值及該第三PS輸出值產生一第一幀影像。
上面討論的任何變體都可以通過非暫時性電腦可讀媒體中的適當指令被比照(mutatis mutandis)實現，經過必要的修改，並且出於簡潔的原因不再重複。
第33圖以圖解說明根據本揭露的主題的示例的一種被編號為4600的用於決定一PDA的多個PS之間的一匹配模型的方法。該匹配PS，表示匹配不同PS的DC行為。該匹配模型可用於減少DC對即時測量的影響，例如如上文關於方法4500所討論的，或用於任何其他用途。例如，該匹配模型的該決定可用於檢測有缺陷的PS(例如，沒有良好匹配的PS可被視為有缺陷)。
階段4610包括獲得該PDA的多個PS中的每個PS在多個不同溫度下的多個檢測訊號。例如，該多個PS可以包括方法4500的該第一PS、該第二PS、該第三PS、該第四PS及該第五PS，以及多個其他PS。在示例可選實現方案中，多個PS可以包括該PDA的所有PS、該PDA的所有操作的PS、該PDA的至少90%的PS、或該PDA的另一個子集合的PS。不同PS的檢測訊號可以在共同的離散溫度(例如T1、T2、T3、T4等)下被測量。在其他實現方式中，可以對於不同溫度獲得每個PS(或每個PS群組)的檢測訊號(例如，對於PS A5檢測，可以獲得在溫度T(A5,1)、T(A5,2)、T(A5,3)及T(A5,4)下的訊號，而對於PS B5，可以獲得溫度T(B5,1)、T(B5,2)及T(B5,3)下的檢測訊號)。雖非必定如此，但可以在不同數量的溫度下為不同的PS獲得多個檢測訊號。可選地，對於多個PS獲得多個檢測訊號的最低溫度低於水的凍結溫度(0℃)，而最高溫度高於水的蒸發溫度(100℃)。其他溫度範圍也可以被實現。在僅舉的幾個示例中，對於多個PS中的每個PS測量多個檢測訊號的溫度跨度可以包括以下溫度範圍中的任何一個或多個：0℃至70℃、-20℃至70℃、-40℃至20℃、25℃至150℃、100℃至250℃、-70℃至-40℃。不同PS的訊號測
量也可以在其他操作條件(例如曝光時間、光二極體偏壓等)的變化範圍內進行測量。
方法4600的階段4620包括在不同溫度(並且可能還超過另一個操作參數的跨度，例如如上所述)對於該PDA的一主動PS群組中的每個PS識別該PDA的一參考PS群組中的至少一個PS。該匹配參考PS的該選擇可以基於最小均方或任何其他用於尋找相似行為的PS的演算法被完成。
方法4600可以可選地由本揭露中討論的任何一個合適的系統來實施。注意的是，可選地，方法4600可以在製造期間通過一外部系統或與外部系統一齊實施。出於本揭露的簡潔的原因，包括用於執行方法4600(或本揭露中被揭露的任何其他方法)的指令的非暫時性電腦可讀媒體僅作為參考被揭露。
第34圖以圖解說明根據本揭露的主題的示例的跨越四個不同溫度的50個PS的示例性模擬檢測訊號的一圖4700。在該圖解說明的示例中，四組50個PS在其對溫度的DC響應方面是可區分的。這些群組被稱為4710、4720、4730及4740。在所提供的示例中，大約10個參考PS的一參考群組很可能足以匹配整個PDA。當然，PS原型的實際數量可能大於4。
回到方法4600，階段4630包括創建一匹配模型，該匹配模型將該主動PS群組中的每個PS與具備在階段4620中被識別的一類似DC行為的該PDA的一個或多個PS相關聯。注意的是，階段4630可以包括：選擇具備小於最佳匹配的一個或多個匹配的PS，因為可以考慮附加參數。例如，除了階段4620中的一良好匹配結果之外，階段4630還可以考慮幾何接近度(例如，有利於選擇附近的參考PS)。幾何接近度可用於例如在不同溫度下補償在即時操作期間的該PDA的不同部分。
方法4600還可以包括：除了階段4630之外或替代地，識別該PDA的至少一個有缺陷的PS的階段4640。例如，階段4640可以包括：如果沒有對於該相應的主動PS找到符合一匹配充分性準則的匹配PS，則決定該主動PS群組的一PS被認為是有缺陷的。
方法4600還可包括多個附加階段，例如決定該PDA的哪些PS被用作參考PS以及哪些PS被用作主動PS。例如，如果方法4600在製造期間被執行，則基於將多個主動PS與該參考組匹配的質量，則至少在DC測量時間期間遮蔽該多個參考PS的光屏障可以被定位。例如，參考第30圖的圖B所示，這樣的一階段可以包括：決定屏障4130是否應該覆蓋PDA 4110的兩列、三列或四列(例如，I至J列、H至J列或G至J列)。在第30圖的圖C中，這樣的一階段可被用於決定是否需要在側面上的較小參考區域。
方法4600的另一個步驟可以包括：對於該主動PS群組中的每個PS決定一備用匹配參考PS(backup matching reference PS)，例如在PDA的生命週期期間最初匹配的參考PS變得有缺陷的情況下。
可以使用方法4600的該匹配模型的另一個用途是用於決定該PDA的不同部分之間的溫度差。例如，基於方法4600(尤其是階段4620)的該匹配結果，具備相似DC行為的PS族群可以在該PDA的不同部分中被識別。例如，第35圖以圖解說明一PDA 4800(在一些示例中可以是PDA 4100)，其中每個PS被分類為六個族群之一(“A”、“B”、“C”、“D”、“E”及“F””)，或者如果沒有族群匹配可以被識別，則為有缺陷(標記為
)。如圖所示，不同族群的PS在以圖解說明的示例中被分散在該PDA的各處。一個暗幀(其中該PDA的不同部分中的PS，以及可選的整個PDA)可以被攝取，並且可以將屬於單個族群的PS的DC測量值相互
比較。由於此族群的PS的DC行為是已知的，因此測量值的差異可能是由於該PDA的不同部分的溫度差異造成的。當然，可以組合來自不同家庭的資訊，以在即時操作期間創建該PDA的一溫度圖。注意的是，可被用於溫度差異檢測的匹配可能與被用於減少DC影響的匹配不同(例如，可以使用更少的原型/族群)。該被決定的溫度差可用於校準稍後測量的檢測訊號的影像的不同部分。注意的是，基於這樣的一種匹配模型的溫度差檢測可以在該DC補償相同的系統上實現，或者獨立於其實現。
方法4600的一變體可以包括：將多個PS匹配到多個PS族群中，每個PS族群至少包括最小數量的PS(例如，三個、五個、十個、三十個)，在多個參考PS與多個主動PS之間具有或沒有區別。一旦實現這樣的匹配，就可以為每個族群而不是為每個單獨的PS儲存指示該族群的PS的DC行為的資料及/或用於減少DC對相應族群的PS的影響的操作參數的資料。因此，可以為每個族群保存許多參數(例如，不同溫度下的預期DC級別及/或其他操作參數、在不同溫度下被使用的增益等)。這樣，儲存資料所需的記憶體需求減少DC效應的影響，無論是否對某些PS進行遮光，都被大幅降低。例如，對於2兆像素的PDA，許多DC參數可能僅對於100、200或1,000個族群(以此為例)被保存，而一LUT將2M PS中的每個PS與每個族群相關聯。
注意的是，方法4500及4600可以與上述任何方法以及上述任何PDA、PDD及EO系統一起使用。例如，PDD 1900的該多個遮蔽PS可被用作方法4500及4600的該多個參考PS。
參考前述諸圖，方法4500及4600以及它們的兩個或更多階段的任何組合可以由以上關於先前諸圖討論的任何處理器來執行。
前述方法的某些階段也可以在運行在一電腦系統上的一電腦程式中被實現，該電腦程式至少包括諸多代碼部分，該諸多代碼部分用以在諸如一電腦系統的一可程式化裝置上運行或啟用一可程式化裝置時進行相關方法的諸多步驟，以進行根據本發明的一裝置或系統的諸多功能。這樣的方法也可以在運行在一電腦系統上的一電腦程式中被實現，該電腦程式至少包括諸多代碼部分，該諸多代碼部分使一電腦執行本發明的一方法的該諸多步驟。
第36圖以圖解說明根據目前揭露的主題的示例的一種被編號為5500的基於一短波紅外(SWIR)電光成像系統(也稱為SWIR EO系統或“SEI系統”)的檢測以產生一場景的一深度影像的方法。該SEI系統可以是上面討論的任何系統，或任何其他合適的SWIR的EO系統(例如一感測器、一照相機、一雷射雷達及諸如此類)。方法5500可以由該SEI系統的一個或多個處理器、該SEI系統外部的一個或多個處理器或兩者的組合來執行。
在方法5500中，階段5510包括：獲得該SEI系統的多個檢測訊號，每個檢測訊號指示在一相應的檢測時框內由該SEI系統的至少一個FPA從SEI系統的一FOV內的一特定方向捕獲的光量(即，在該檢測時框期間該相應檢測訊號被捕獲，例如，被測量自一相關聯的光源諸如一雷射器的照明的觸發)。該至少一個FPA包括多個單獨的PS，每個PS包括鍺(Ge)元素，其中多個衝擊的光子被轉換為檢測電荷。注意的是，方法5500可以被用於任何類型的以一高DC為特徵的諸多PS，即使不包括Ge但包括其他元素。
對於一FOV內的多個方向中的每個方向，(前述多個檢測訊號中的)不同檢測訊號指示來自沿該方向的不同距離範圍的反射SWIR照明級別。第37圖中的圖5710中提供一個示例，其以圖解說明三個不同檢測訊號從同一方向到
達該FOV內的時序。在圖中的y軸(縱坐標)表示該檢測系統對從相關方向到達的被反射的光子的響應級別。該反射照明源自一個或多個光源(例如雷射器或LED)，這些光源可選地由控制該FPA的同一處理器控制，並從該FOV的一部分被反射(例如，對應於單個PS可檢測的空間體積))。注意的是，不同的檢測訊號可能與FOV的相似但不完全重疊的部分相關聯(例如，如果該感測器、該場景或兩者之間的中間光學器件及時移動)。來自同一PS的檢測訊號可以在不同檢測訊號相關聯的不同檢測時間窗從該FOV內的稍微不同的角度被反射。
參考第37圖的示例，注意圖5710並未顯示每個訊號的檢測級別，而是該多個檢測訊號對從光發射開始的不同時間從一完美反射器被反射的多個光子的響應。圖5720以圖解說明位於距該SEI系統不同距離的三個物體。注意的是，在許多情況下，在每個方向上每次僅檢測到一個物體，該物體是最接近該SEI系統的物體。然而，在某些情況下，可能會檢測到一個以上的物體(例如，如果前景物體是部分透明的，或者沒有阻擋來自整個PS的光)。圖5730以圖解說明在其中一個物體存在的方向上的三個返回訊號的位準。在這個示例中，一人在近場中，一狗在中間範圍，一樹在遠場中(諸多物體的選擇是任意的，並且通常僅來自每個物體的一部分反射的光被單個PS檢測)。從距離D1處的一物體返回的光由三個不同檢測訊號的人形表示(對應於不同的檢測時序窗及來自該SEI系統的不同範圍)。同樣，對應於從多個距離D2及D3的多個物體反射的光的多個檢測訊號的位準由一狗及一樹符號對應地表示。如圖5740所示，來自位於一給定距離處的一物體的反射可以被轉換為一元組(tuple)(或資料的任何其他表示，例如任何合適形式的方向相關資料結構(DADS))，它表示在不同時間窗被檢測的訊號的諸多相對級別。在該圖解說明的示例中，該元組中的每個數字表示一個檢
測窗中被檢測的訊號位準。在該元組中的多個檢測級別的指示可以對於該感測器的距離進行校正(因為來自相同物體的反射光隨著距離而減小)，但非必然如此。雖然在該圖解說明的示例中使用三個部分重疊的時間窗，但任意數量的時間窗可被使用。對於該FOV的不同區域，時間窗的數量可能相同，但非必然如此。
階段5520包括處理多個檢測訊號以決定一3D檢測圖，該3D檢測圖包括在該FOV中被檢測的該物體的多個3D位置。該處理包括：補償在收集由Ge元素產生的多個檢測訊號期間累積的暗電流級別，並且該補償包括：將不同程度的DC補償應用於由至少一個焦點陣列的不同PS檢測的多個檢測訊號。
除了補償被累積的DC之外或代替補償被累積的DC，該處理可以包括：在讀取該多個檢測訊號期間補償高積分雜訊級別及/或讀出雜訊級別。該補償可以包括將不同程度的雜訊級別補償應用於由至少一個焦點陣列的不同PS檢測的多個檢測訊號。
對於DC的收集、該讀出雜訊及/或該積分雜訊的補償能夠以任何合適的方式進行，例如通過使用以下一項或多項的任何組合：軟體、硬體，及韌體。特別地，可以使用上述系統、方法及電腦程式產品中的任何一個或多個或其任何部分的任何組合來實現對DC收集的補償。以上討論可用於補償DC及對於由至少一個焦點陣列的不同PS檢測的檢測訊號應用DC補償程度的系統、方法及電腦程式產品的一些非限制性示例，參見第12A至35圖。
在一些實現方案中，可以在獲得多個檢測訊號期間(例如在該感測器的硬體級別)執行補償，並且可以對已經補償DC累積的檢測訊號執行處理(例如使用關於第12A到22圖討論的系統及方法。
參考階段5520內的補償，可選地，該補償可以包括：從由一第一PS檢測的一第一檢測訊號減去一第一DC補償偏移，該第一檢測訊號對應於一第一檢測範圍，及從由該第一PS檢測的一第二檢測訊號減去一第二DC補償偏移，該第二DC補償偏移不同於該第一DC補償偏移，該第二檢測訊號對應於一第二檢測範圍，該第二檢測範圍比該第一檢測範圍更遠離該SEI系統。
可選地，方法5500可以包括主動照明(例如，通過該SEI系統的至少一個光源)及該多個檢測訊號的採集的協調。可選地，方法5500可以包括：(a)觸發一第一照明的發射(譬如由一雷射或LED)與發起一第一門控影像的曝光相協調，其中對於該多個方向中的不同方向檢測多個第一檢測訊號；(b)觸發一第二照明的發射(譬如雷射、LED)與發起一第二門控影像的曝光相協調，其中對於該不同方向檢測多個第二檢測訊號；及(c)觸發一第三照明的發射(譬如雷射、LED)與發起一第三門控影像的曝光相協調，其中對於該不同方向檢測多個第三檢測訊號。在這種情況下，階段5520的該處理可以可選地包括：基於來自該第一影像、該第二影像及該第三影像中的每個影像的至少一個檢測訊號，決定在該不同方向中的一第一方向內的一第一個3D位置中的一第一物體的一存在，以及基於來自該第一影像、該第二影像及該第三影像中的每個影像的至少一個檢測訊號，決定在該不同方向中的一第二方向內的一第二個3D位置中的一第二物體的存在，其中該第一物體與該SEI系統的一距離至少是該第二物體與該SEI系統的一距離的兩倍。
可選地，將該不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS檢測的多個檢測訊號包括：使用被遮蔽以免受來自該FOV的光影響的不同參考PS的多個被檢測的DC級別。
可選地，該補償可包括：將不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS同時檢測的多個檢測訊號。
關於積分雜訊及讀出雜訊，注意的是，對此類雜訊的補償可以通過執行方法5500的至少一個處理器與在獲取該多個相應的檢測訊號期間用於照明該FOV的諸多部分的照明脈衝的數量相關聯。不同數量的照明脈衝可能導致該多個檢測訊號的顯著非線性，在決定該FOV中的不同物體的距離/3D位置之前，可選地作為該處理的一部分對其進行校正。
參考使用DADS來決定FOV中不同物體的距離/3D位置，注意DADS(例如多個元組)與距離的不同轉換函數可以被用於該FOV內的不同方向，例如為了補償跨該FOV的檢測通道的不均勻性(例如該感測器及/或該多個檢測物體)、照明的不均勻性(例如使用多個光源、光源不均勻性或光學器件不均勻性)，及諸如此類。
在該FOV內來自同一方向的不同檢測訊號對應於不同的檢測窗，這些檢測窗可以是相同的距離，也可以是不同的距離。例如，一檢測窗可以對應於大約50m的距離範圍(例如，在相距該SEI系統為80m與相距該SEI系統為130m之間)。在不同的示例中，用於決定在該FOV中的一物體的一距離/3D位置的一些或全部檢測窗可以是0.1m至10m之間、5m至25m之間、20m至50m之間、50m至100m之間、100m至250m之間的一距離範圍，諸如此類。與不同檢測訊號相關的距離範圍可能重疊。例如，一第一檢測窗可以檢測來自相距該SEI系統為0m與50m之間的物體的返回光，一第二窗口可以對應於距離在25m與75m之間的物體，一第三窗口可以對應於距離在50與150m之間的物體。
方法5500可以由一個或多個處理器執行，例如但不限於任何上述系統的處理器。揭露一種基於一SEI系統的檢測以產生一場景的一深度影像的系統，該系統包括至少一個處理器，該處理器被配置為：獲得該SEI系統的多個檢測訊號，其中該多個檢測訊號中的每個檢測訊號指示在一相應檢測時框內由該SEI系統的至少一個FPA從該SEI系統的一FOV內的一特定方向捕獲的光量，該至少一個FPA包括多個單獨的PS，每個PS包括將多個衝擊的光子轉換成檢測電荷的鍺元素，其中對於在一FOV內的多個方向中的每個方向，多個不同檢測訊號指示沿該方向從不同距離範圍的多個被反射的SWIR照明級別；及處理該多個檢測訊號以決定一3D檢測圖，該3D檢測圖包括在多個物體被檢測的該視場中的多個3D位置，其中該處理包括：補償在收集該多個鍺元素引起的該多個檢測訊號期間累積的多個DC級別，其中該補償包括：將不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS檢測的多個檢測訊號。
可選地，所述補償可以包括：從由一第一PS檢測的一第一檢測訊號減去一第一DC補償偏移，該第一檢測訊號對應於一第一檢測範圍；及從由該第一PS檢測的一第二檢測訊號減去一第二DC補償偏移，該第二DC補償偏移不同於該第一DC補償偏移，該第二檢測訊號對應於一第二檢測範圍，該第二檢測範圍比該第一檢測範圍更遠離該SEI系統。
可選地，該至少一個處理器還可被配置為：(a)觸發一第一照明的發射與發起一第一門控影像的曝光相協調，其中對於該多個方向中的不同方向檢測多個第一檢測訊號；(b)觸發一第二照明的發射與發起一第二門控影像的曝光相協調，其中對於該不同方向檢測多個第二檢測訊號；及(c)觸發一第三照明的發射與發起一第三門控影像的曝光相協調，其中對於該不同方向檢測多個第
三檢測訊號。在這種情況下，作為該3D檢測圖的該決定的一部分，該至少一個處理器還被配置為決定：(a)基於來自該第一影像、該第二影像及該第三影像中的每個影像的至少一個檢測訊號，決定在該不同方向中的一第一方向內的一第一個3D位置中的一第一物體的存在，及(b)基於來自該第一影像、該第二影像及該第三影像中的每個影像的至少一個檢測訊號決定在該不同方向中的一第二方向內的一第二個3D位置中的一第二物體的存在，其中該第一物體與該SEI系統的一距離至少是該第二物體與該SEI系統的一距離的兩倍。
可選地，將該不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS檢測的多個檢測訊號包括：使用被遮蔽以免受來自該FOV的光影響的不同參考PS的多個被檢測的DC級別。
可選地，該補償可包括：將不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS同時檢測的多個檢測訊號。
可選地，該至少一個處理器中的一個或多個處理器(並且可能為全部)可以是該SEI系統的一部分。
參考前述諸圖，方法5500及其兩個或更多個階段的任何組合可以由以上關於先前諸圖討論的任何處理器來執行。參考前述諸圖，方法4600及其兩個或多個階段的任何組合可以由以上關於先前諸圖討論的任何處理器執行。
注意的是，雖然方法5500及相關系統是關於基於SWIR的EO成像系統(SEI系統)的檢測來產生場景的深度影像進行討論，但是類似的方法及系統基於對具有高DC或其他雜訊及對訊號幹擾的EO成像系統的檢測，可以被比照用於產生場景的深度影像，即使在電磁頻譜的其他部分運行時也是如此。
一種具備機器可讀指令的非暫時性電腦可讀媒體可以被實現，用於根據方法5500基於一SEI系統的檢測來產生一場景的深度影像。例如，揭露一種非暫時性電腦可讀媒體，包括儲存在其上的指令，當在處理器上執行時，執行以下步驟：a.獲得該SEI系統的多個檢測訊號，每個檢測訊號指示在一相應檢測時框內由該SEI系統的至少一個FPA從該SEI系統的一FOV內的一特定方向捕獲的光量，該至少一個FPA包括多個單獨的PS，每個PS包括將多個衝擊的光子轉換成檢測電荷的鍺元素，其中對於在一FOV內的多個方向中的每個方向，多個不同檢測訊號指示沿該方向從不同距離範圍的多個被反射的SWIR照明級別；及b.處理該多個檢測訊號以決定一個3D檢測圖，該3D檢測圖包括在多個物體被檢測的該FOV中的多個3D位置，其中該處理包括：補償在收集該多個鍺元素引起的該多個檢測訊號期間累積的多個DC級別，及其中該補償包括：將不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS檢測的多個檢測訊號。
先前段落落的該非暫時性電腦可讀媒體可以包括儲存在其上的附加指令，當在處理器上執行時，執行以上關於方法5500討論的任何其他步驟或變體。
第38A至38C圖以圖解說明根據本揭露的主題的示例的一種被編號為5200的感測器。感測器5200可操作以檢測一物體在它的FOV中的深度資訊。注意的是，感測器5200可以是上面討論的任何感測器的變體(在任何術語下)，具有下面討論的適配(包括控制器5250及其功能，以及相關聯的開關)。出
於簡潔的原因，上面討論的關於不同感測器的許多細節、選項及變體不再重複，並且可以在感測器5200中進行必要的修改後實施。
感測器5200包括一FPA 5290，該FPA 5290又包括多個PS 5212，每個PS可操作以檢測從該PS的一IFOV到達的光。不同的PS 5212在感測器5200的一FOV 5390內指向不同的方向。例如，參考在第42圖中示例的FOV 5390，一第一PS 5212(a)可以指向一第一iFOV 5312(a)，一第二PS 5212(b)可以指向一第二iFOV 5312(b)，一第三PS 5212(c)可以指向一第三iFOV 5312(c)。該FOV 5390中可被一讀出群組的多個PS(統標為5210，包括多個PS 5212(a)、5212(b)及5212(c))共同檢測的部分被標記為5310。注意的是，可以實施任何類型的PS 5312，例如包括單個光二極體或多個光二極體。單個讀出群組5210(以及可選地甚至整個FPA 5290)的不同PS 5212可能本質上是彼此的一複製件，但非必然如此，並且不同類型的PS 5212可以可選地被實現在單個FPA 5290中，甚至在單個讀出群組5210中。單個讀出群組5210的不同PS 5212以及可選地甚至整個FPA 5290的不同PS 5212可能對電磁頻譜的相同部分或其不同部分敏感。在本揭露的別處(例如，上文)中討論的任何一種或多種類型的PS可以被實現為PS 5212。
注意的是，可選地，單個讀出群組5210的所有PS 5212在實體上彼此相鄰(即，讀出群組5210的每個PS 4212在實體上與讀出群組5210的至少一個其他PS 5212相鄰)，以便在讀出群組5210的任意兩個PS 5212之間創建通過相鄰PS 5212的至少一條連續路徑)。儘管如此，也可以實現非連續讀出群組(例如，如果FPA 5290的某些PS 5212有缺陷，如果FPA 5290的某些PS 5212未使用(例如，為了節省電力)，或出於任何其他原因。如果FPA 5290包括多個讀出群組5210，則多個讀出群組5210可能包括相同數量的PS 5212(但非必然如此)，可能包括相同
類型的PS 5212(但非必然如此)，或者可以排列在相同的幾何配置中(例如，在1x3陣列中，如第40A、40B及40C圖的示例中所示，但非必然如此)。
感測器5200包括至少一個讀出集合5240，該讀出集合5240包括多個讀出電路5242。注意的是，任何合適類型的讀出電路，各種讀出電路在本領域中是已知的，可以被實現為讀出電路5242(或作為本揭露中討論的其他系統的讀出電路)。諸多示例包括(但不限於)諸多讀出電路，該讀出電路包括(或可選地由以下各項組成)：電容器、積分器或電容式跨阻抗放大器。在單個讀出集合5240中的多個讀出電路5242中的每一個由多個開關5232(統標為5230)連接到FPA 5290的相同讀出群組5210的多個PS 5212。一讀出電路5242從被連接到該讀出電路5242的一個或多個PS 5212讀取訊號，並輸出資料(例如以一類比或數位方式)以指示相應的一個或多個PS 5212所經受的光級別。該輸出資料可以被提供給一處理器、與另一個系統通訊、被儲存在一記憶體模組中，或以任何其他方式使用。單個讀出集合的不同讀出電路5242連接到相應讀出群組5210的各式各樣PS 5122並且可操作以輸出指示衝擊在讀出群組5210的多個PS 5212上的光量的一電訊號。讀出群組5210經由該多個開關5230中的至少一個連接到該相應的讀出電路5242。注意的是，多個開關5232能夠以任何合適的開關技術實現，例如一個或多個電晶體的任何組合。多個開關5232可以作為FPA 5290的一部分被實現，但非必然如此。例如，多個開關5232中的一些或全部可以包括在一讀出晶片中，該讀出晶片電連接(並且可選地也實體連接)到FPA 5290。讀出電路5242可以作為FPA 5290的一部分被實現，但非必然如此。例如，多個讀出電路5242中的一些或全部可以被包括在一讀出晶片中，該讀出晶片電連接(並且可選地也實體連接)到FPA 5290。
此外，感測器5200還包括至少一個控制器5250，該控制器5250被配置及可操作以改變該多個開關5230的多個開關狀態，使得讀出集合5240的不同讀出電路5242在不同的時間被連接到讀出群組5210(即，到該讀出群組的多個PS 5212)，用於將不同的讀出電路5242暴露於來自相距感測器5200為不同距離處的諸多物體的照明光的反射。照明光可以由一光源5260發射，該光源5260被包括在感測器5200或感測器5200被實施在其中的任何EO系統(例如一照相機、一望遠鏡、一光譜儀)中。照明光也可以由感測器5200相關聯的另一個光源(無論是由它控制還是與它的一共同控制器控制)或由任何其他光源發射。
感測器5200還包括一處理器5220，該處理器5220被配置為從讀出集合5240獲得該多個電訊號，該多個電訊號指示從多個PS 5212的該多個IFOV收集的反射光的檢測級別，用於決定該物體的深度資訊，指示該物體與感測器5200的一距離。例如，這樣的一物體可以是FOV 5390的背景中的一塔5382，或是FOV 5390的前景中的一樹5384。例如，處理器5200可以實現方法5500，或上面描述的任何技術(例如，關於第36及37圖)。
第38A、38B及38C圖以圖解說明處於讀出集合5240的不同開關狀態的相同感測器5200，讀出集合5240被連接到一讀出群組5210，讀出群組5210在該圖解說明的示例中包括三個PS 5212(a)、5212(b)及5212(c)。在第38A圖中，沒有讀出電路5242被連接到任何PS 5212，在這種情況下沒有讀出是可能的。在第38B圖中，單個讀出電路5242(a)被連接到所有三個PS 5212，使得能夠由單個讀出電路5242讀取一訊號，該訊號指示衝擊在所有三個PS 5212上的光。例如，在一取樣幀期間的不同時間，所有PS 5212可以一次順序連接到一個讀出電路5242，以便在所有時間由讀出群組5210的所有PS 5212收集光，但在不同時間由
不同讀出電路5242測量。第39圖的圖5410中提供這樣的一示例。參考上面也討論過的術語“幀(frame)”，注意可以實現不同持續時間的幀。例如，在每秒60幀(FPS)的幀速率中，每幀對應於1/60秒。然而，在一個或多個連續的時間跨度上(其可以在1/60持續時間內的時間上分開，在該給定示例中)，該幀檢測持續時間可以顯著更短(例如1至100微秒)。
在第38C圖中，多個讀出電路的一適當子群組(包括在該圖解說明的示例中的讀出電路5242(b)及5242(c))被連接到讀出群組5210的所有PS 5212，使得能夠由多個讀出電路5242讀取訊號指示衝擊在所有三個PS 5212上的光。將兩個讀出電路5212連接到讀出群組5210在第39圖的圖5420及5430中舉例說明。根據實現方案的要求，兩個以上的讀出電路5212可以可選地被連接到讀出群組5210。將多個讀出電路5212連接到單個讀出群組5210的實現方案的一示例是在不同檢測訊號的兩個不同檢測時間窗之間的過渡時間(例如，如上面關於第36及37圖所討論的)。
例如，在一取樣幀期間的不同時間，所有PS 5212可以一次順序連接到一個讀出電路5242，以便在所有時間測量由讀出群組5210的所有PS 5212收集的光，但是由不同讀出電路5242在不同的時間測量。第39圖的圖5410中提供這樣的一示例。在其他示例中，有時只有一個讀出電路5242被連接到PS 5212，而超過一個讀出電路5242並聯連接到PS 5212。第39圖的圖5420及5430中提供這樣的一示例。在又一示例中，多個讀出電路5242的不同子集合可以在不同時間並聯連接到讀出群組5210的PS 5212。關於所有選項，注意可選地，可能存在沒有讀出電路5242被連接到讀出群組5210的任何PS 5212的空閒時間。此類示例在第39圖的圖5440及5450中提供。第39圖的圖5460例示在單個幀中實現不同連接
組合的情況，單個讀出電路5242、多個讀出電路5242及沒有讀出電路5243在該感測器的一檢測持續時間期間的不同時間被連接到該讀出群組5210。
第40A至40C圖以圖解說明根據當前揭露主題的示例的感測器5200。可選地，切換網路5230包括可切換電路，該可切換電路使得單獨讀出電路5242能夠在某些時間被連接到單獨PS 5212，而在其他時間同時連接到多個PS 5212。在以圖解說明的示例中，在第40A圖中，所有三個讀出電路都與多個PS斷開，在第40B圖中，讀出電路5242(ROC1)被連接到所有三個PS 5212(a)、5212(b)及5212(c)，而其他兩個讀出電路被斷開。在第40C圖中、5242(ROC1)以及5242(ROC2)與5242(ROC3)均被連接到單個PS 5212。注意的是，檢測的操作參數(例如光二極體偏壓、放大增益等)在這兩種檢測狀態下可能不同。例如，為了處理由不同數量的PS 5212收集的不同光量。
感測器5200可操作以檢測一物體在其FOV中的深度資訊。注意的是，感測器5200可以是上面討論的任何感測器的變體(可能對感測器使用不同的名稱，例如“檢測器(detector)”、“光電檢測器(photodetector)”等)，具備下面討論的適配(包括一控制器5250及它的功能，以及相關的開關)。出於簡潔的原因，上面討論的關於不同感測器的許多細節、選項及變體不再重複，並且可以在感測器5200中進行必要的修改後被實現。
此外，感測器5200也可以在其他檢測模式下操作，提供不包括深度資訊的檢測輸出。例如，在一些檢測模式中，感測器5200可以操作為一相機，提供一2D影像，其中不同的檢測值指示在一個(或多個)檢測持續時間內從該FOV的一部分反射的光量。注意的是，此類檢測模式可能涉及FOV的主動照明，但非必然如此。在這種模式下，單獨的ROC 5242可以分別連接到單個PS 5212、每
個讀出群組5210，或兩者都連接(其中一些ROC 5242連接到單獨的PS 5212，而同時其他ROC 5242連接到讀出群組5210)。
在上面的許多示例中，讀出群組5210的所有PS 5212在整個測量時間期間都被連接到一個或多個ROC 5242。然而，此非必定如此，並且用於將讀出群組的PS 5212連接到一個或多個ROC 5242的任何其他合適的切換方案。可選地，在由感測器5200(例如，切換網路5230)實施的一些這樣的開關方案中，在一檢測週期(例如，一幀持續時間，即被連接到多個PS 5212的多個ROC 5242及在部分或全部檢測週期期間從其接收檢測資料)期間，一讀出集合5240的多個主動ROC 5242可能大於在該相應檢測週期期間的多個主動PS 5212的一平均數量。例如，多個不同的ROC 5242(例如2、3、4、5或10個ROC 5242)可被使用以獲得及輸出多個電訊號，該多個電訊號指示由單個PS 5212在一檢測幀的不同檢測持續時間期間所檢測的不同光量。例如，可以使用多個N個不同的ROC 5242(例如2、3、4、5或10個ROC 5242)來獲得及輸出多個電訊號，該多個電訊號指示在一個檢測幀的不同檢測持續時間期間由M個PS 5212在一次(1
M
N)所檢測的不同光量。可選地，僅單個讀出群組5210的多個PS 5212的一適當子集合可以被連接到不同組合，共同包括在單個幀檢測持續時間期間被連接到該相應讀出群組5210的一讀出集合5240的所有ROC 5240，其中在讀出集合5240中的多個ROC 5242的數量大於在該適當子集合中的PS 5212的數量。例如，可以使用這樣的切換方案以防止該ROC 5242或該相應ROC 5242相關聯的構件(例如電容器)在檢測時段期間飽和。例如，如果感測器5200或連接到感測器5200的另一個EO系統的一處理器被決定ROC 5242中的一些或全部在一先前的檢測持續時間(例如幀)期間是飽和的，則它可以將該幀檢測持續時間(例如6微秒(μsec))分隔在多個ROC 5242(例
如三個ROC 5242)之間，使得該多個相應ROC 5242中的每一個將在該幀檢測持續時間期間的一不同持續時間期間被連接到單個PS(或一飽和讀出群組5210的其他適當子集合)(例如，每個ROC 5242將在三分之一的時間，2微秒)期間被連接到單個PS 5212。本段落中討論的切換方案可以由感測器5200實施，該感測器5200以以上關於感測器5200討論的任何方式實施深度檢測。
第41A及41B圖示出根據當前揭露主題的示例的具有多個讀出集合5240的感測器5200，每個讀出群組與一相應的讀出群組5210相關聯。注意的是，雖然在第41A及41B圖中以圖解說明示例，每個讀出集合5240與一相應的讀出群組5210相關聯(即，單個讀出群組5210的所有PS 5212僅可連接以向單個讀出集合5240的該多個ROC 5242提供檢測資料，並且反之亦然)，這不一定如此，並且一些(或所有)PS 5212可以可選地與多於一個的讀出集合5240相關聯。注意的是，圖式標記5210及5240未在第41A及41B圖中被使用，以避免圖混亂。如第41A圖所示，可選地，每個讀出電路5242可以與一相應的PS 5212相關聯並且位於實體上接近該相應的PS。如第41B圖所示，可選地，PS 5212可以作為一統一的FPA 5290共同定位，並且多個讀出電路5242可以共同位於感測器5200的另一部分(標記為5292)，或者在同一晶圓上(如圖所示)，或者在由另一個晶圓製成的另一個晶片上(未示出)，或者在任何其他合適的佈置中。
第43A及43B圖以圖解說明根據本揭露的主題的其他示例的感測器5200。如第43A及43B圖所示，感測器5200可以可選地包括光學器件5280，用於將光從該FOV引導到各種PS 5212。這樣的光學器件可以包括例如透鏡、反射鏡(固定的或可移動的)、棱鏡、濾鏡及諸如此類。如第43B圖所示，感測器5200還可以包括一主動光源5260，諸如一雷射器或LED，受控於控制器5250、處理
器5220或另一個其他合適的控制模組。在這種情況下，感測器5200可以包括光學器件5282，用於將光源5260(如果被實現)的光引導到該FOV。這樣的光學器件5282可以包括例如透鏡、反射鏡(固定的或可移動的)、棱鏡、濾鏡及諸如此類。可選地，感測器5200可以與外部光源(未示出)相關聯，在這種情況下，外部光源可以由感測器5200控制，或者由與感測器5200交換照明時序資訊的外部控制模組控制。雖然未以圖解說明，但感測器5200可以包括任何其他所需的構件，諸如(也不限於)：(a)一記憶體模組(例如，用於儲存由該主動PS 5212或多個讀出電路5242輸出的檢測訊號中的至少一者、由處理器5220通過處理檢測訊號產生的檢測資訊)，(b)一電源(例如電池、交流電源適配器、直流電源適配器，例如對該多個PS、對多個放大器或感測器5200的任何其他構件供電)，以及(c)硬殼(或任何其他類型的結構支撐)。
感測器5200是可操作以檢測一物體的深度資訊的深度感測器的一示例，其包括：
a.一焦平面陣列(例如5290)，包括多個PS(例如5212)，每個PS可操作以檢測從該相應PS的一IFOV(例如5312)到達的光。該多個PS被佈置以使得不同PS在該感測器的一FOV內指向不同的方向。該多個PS可以被劃分為多個固定的讀出群組(如上面廣泛討論的)，但是也可以實現在多個PS與多個ROC之間更複雜的關係(例如，如果該FPA包括除了該多個PS之外的多個附加PS，可選地更多的PS增加幾個數量級)。
b.一讀出集合(例如5240)的多個讀出電路(例如ROC 5242)，每個讀出電路由多個開關(例如5232)連接到該FPA的一讀出群組(例如5210)的多個PS，並
且可操作以輸出一電訊號，指示在該讀出群組經由多個開關中的至少一個連接到該相應的ROC時衝擊在該讀出群組的該多個PS上的光量。
c.一控制器(例如5250)，可操作以改變該多個開關的多個開關狀態，使得該讀出集合的不同ROC在不同時間被連接到該讀出群組，用於將不同ROC暴露於來自被定位在相距該感測器的不同距離處的多個物體的照明光的反射。
d.一處理器(例如5220)，可操作以從該讀出集合獲取該多個電訊號，指示從該讀出群組的多個PS的該多個IFOV收集的反射光的多個檢測級別，並決定該物體的深度資訊，基於該多個電訊號指示該物體與該感測器的一距離。
以上關於感測器5200討論的所有變體、特徵、構件、能力、特性等，以及它們的任何可操作組合，可以最近一段的深度感測器來比照實現。同樣，在接下來的幾個段落中討論的關於上述深度感測器的所有變體、特徵、構件、能力、特性等可以在感測器5200中來比照實現。
可選地，深度感測器可以包括多個讀出集合的多個ROC，該多個讀出集合的ROC被連接到該FPA的多個讀出群組的多個PS(例如，如第41A及41B圖中例示的)。雖非必定如此，但所有讀出集合可以本質上彼此相似，例如具有相同數量的讀出電路並且可選地還具有相同的形狀、尺寸等。雖非必定如此，但所有的讀出群組可以本質上彼此相似，例如具有相同數量的PS並且可選地還具有相同的形狀、尺寸等。在這樣的一情況下，該深度感測器的該控制器可以可選地操作以在該多個開關的不同切換模式下操作，至少包括：
a.一深度檢測切換模式，其中該多個讀出集合中的每個讀出集合的不同ROC在不同時間被連接到該相應的讀出群組，並且該多個ROC的多個輸出被用於決定在該FOV中的多個物體的深度；及b.一影像檢測切換模式，其中該多個讀出集合中的每個讀出集合的不同ROC被耦合到至多一個PS，並且該多個ROC的多個輸出被用於產生在該FOV中的該多個物體的一個二維(2D)影像。
即，該深度感測器(例如，感測器5200)可以可選地可操作以作為一影像感測器(例如一相機)，可選地具備一更高解析度(例如，在與3D深度模型相比時的資料點更多)。不同的檢測切換模式可以由該控制器在不同的時間實現，但可選地，不同的切換模式可以在該感測器的不同部分同時實現。第44圖以圖解說明根據當前揭露的主題的示例的FPA 5290，其中深度檢測切換模式與影像檢測切換模式同時實現。FPA 5290的大多數PS 5122由控制器5220以影像檢測切換模式操作，而多個讀出群組5210A、5210B、5210C及5210D的一些PS 5212以深度檢測切換模式操作。由處理器5220對於每個讀出群組決定的深度資料也可以可選地用於多個相鄰的PS 5212。可選地，上述深度感測器的該控制器(例如控制器5250)可操作以在深度檢測切換模式中控制該FPA的多個部分並且同時在影像檢測切換模式中控制該FPA的其他部分。
可選地，該深度感測器的該控制器可操作以改變該多個開關的多個開關狀態，使得由該讀出集合的一第一ROC輸出的一第一電訊號指示在由一第三時間跨度間隔的至少兩個時間跨度期間從該讀出群組的多個PS的該多個IFOV收集的反射光的多個檢測級別，在該第三時間跨度期間，一第二ROC被連接到該讀出群組的多個PS並且該第二ROC從該讀出群組的多個PS斷開，其中該
處理器被配置為基於一第二電訊號解析該第一電訊號的多個深度模糊度(depth ambiguities)，該第二電訊號指示至少在第三時間跨度期間由該第二ROC從該讀出群組的多個PS的該多個IFOV收集的反射光的多個檢測級別。
第45A及45B圖以圖解說明根據本揭露的主題的示例的多個切換機制，其中相同ROC在一照明脈衝的一飛行時間內的不同時間被連接到該讀出群組。諸多曲線5766、5768及5770表示一第一ROC、一第二ROC及一第三ROC對在該飛行時間期間的不同時間衝擊在該讀出群組的多個PS上的光的響應性，這對應於與該FPA相距的不同距離。所屬領域具有通常知識者將清楚，橫座標在不同的實現方案中可以跨越不同的範圍(例如，0m至5m、0m至100m、100m至1km、0光秒至1光秒，諸如此類)，因此可以匹配任何距離範圍，取決於具體實現。從曲線5766可以看出，第一個ROC在兩個不同的時間跨度被連接到該多個讀出群組，並在這些時間之間斷開該讀出群組，此時第二個ROC及第三個ROC連接到它。距離D4及D5有許多組合，因此位於距離D4及D5處的兩個物體5762及5764將返回由第一個ROC測量的相同位準的訊號(被標記為S1)。注意的是，不同的物體可能具有不同的反射率。然而，由第二個ROC及第三個ROC測量的訊號(分別被標記為S2及S3)可用於解析模糊度(resolve the ambiguity)，因為多個ROC(在該圖解說明的示例中為三個)的該多個元組非常不同，例如多個元組5772(對應於位於相距該FPA為距離D4處的物體5762)及5774(對應於位於相距該FPA為距離D5處的物體5764)。注意的是，在超過一個連續時間跨度期間，超過一個ROC可以由該多個開關連接到該多個讀出群組，並且合適的切換機制可以被設計以解析這種情況下的模糊度。注意的是，這樣的諸多切換機制可以比照作為方法5500、5800、5900及9100的一部分被實現。可以實現如曲線5766所例
示的非連續測量持續時間的利用，以例如提高該FOV中的物體的距離評估的準確性。
可選地，該深度感測器的該控制器可操作以觸發對該FOV發射光的一光源的啟用並且使該多個開關的該多個開關狀態的改變與該觸發的時序同步。該光源可以是該深度感測器(例如5260)的一部分或在其外部，例如如上文關於感測器5200所討論的。
可選地，該深度感測器的該多個PS可以在一第一晶圓上被實現，並且該讀出集合的多個讀出電路在不同於該第一晶圓的一第二晶圓上被實現。該兩個晶片可以彼此接合，或以任何其他合適的方式電連接。將該多個PS選擇性地連接到該多個ROC的該多個開關以及該控制器可以在該第一晶圓上、在同一晶圓上或兩者的組合上被實現。注意的是，可選地，該第二晶圓可以是一獨立產品，這使得能夠將對於一影像檢測器設計的一FPA利用作為一深度感測器。例如，揭露一種感測器控制積體電路，包括：
a.至少一個讀出集合的多個ROC；
b.一外部FPA(在另一個晶圓上實現)的多個PS的多個電觸點可以被永久連接或不永久連接。
c.對於至少一個讀出集合中的每個讀出集合，對應的多個開關用於選擇性地經由相關的電觸點將該相應讀出集合的不同ROC連接到對應於該相應讀出群組的一讀出群組的多個PS(例如，如果包括多於一個)，其中該相應讀出集合的不同ROC由一控制器在不同時間連接到該相關的電觸點(並且在其他時間斷開)。該多個ROC可能類似於該多個ROC 5242。
d.一控制器，可操作以改變該多個開關的多個開關狀態，使得該讀出集合的不同ROC在不同時間被連接到該相關的電觸點(並在操作時經由該多個觸點到該相應讀出群組)，以將不同ROC暴露於相距該感測器為不同距離處的多個物體的照明光的反射；及。
e.一處理器，可操作以從該讀出集合獲得該多個電訊號，指示從該讀出群組的多個PS的該多個IFOV收集的反射光的多個檢測級別，及決定該物體的深度資訊，基於該多個電訊號指示該物體與該感測器的一距離。
以上討論的關於感測器5200的該多個ROC、開關、控制器或處理器的任何變型也可比照適用於先前段落的感測器控制積體電路。
根據將多個PS劃分為多個讀出群組的方式，從多個PS讀取一組合訊號可以顯著改變該深度感測器(例如感測器5200)的解析度。例如，如果每個讀出群組包括一個1x4行的多個PS，則一個2560Wx1440H的感測器可能僅輸出一個2560Wx360H的解析度輸出。可選地，為了修改感測器在至少一個軸線上的角解析度，可以包括一非球面透鏡，以在來自該FOV的光到達該PS之前折射它。特別地，可以實現一圓柱透鏡以便僅沿一個軸線改變該深度感測器的該角解析度。回到數字示例，如果該2560Wx1440H的感測器的原生角解析度在每個軸線(X及Y)上為0.01°，以提供25.6°x14.4°的一FOV，則可以包括一圓柱透鏡，從而減少該FOV的垂直角的跨度(例如，乘以兩倍，從14.4°到7.2°)，從而提高該深度感測器沿該軸線的該角解析度(例如，從0.04°到0.02°)。通常來說，可選地，如果該讀出群組的多個PS中的該多個PS沿一第一軸線佈置(例如，如上所述的1x4行，或2x3配置)，則該深度感測器可以包括(或被連接到)一非球面透鏡，其沿該第一軸線聚焦從該FOV到達該FPA的的入射光的程度比它將沿垂直於該第一軸
線的一第二軸線聚焦該入射光的程度更大。注意的是，除了(或代替)非球面透鏡之外，可以使用任何其他合適的光學構件(例如，非球面鏡、非線性棱鏡)。
注意的是，雖非必定如此，但該深度感測器(例如感測器5200)可以實現上述任何形式的方法5500。
參考前述深度感測器，注意具有類似架構但具備不同處理器的可切換感測器可以將前述切換方案用於非關深度檢測的目標。例如，這樣的切換方案可被選擇性地實現以評估使該FPA的一個或多個PS飽和的被檢測光強度的強度，如下面更詳細討論的。更通常地，揭露一種可切換的光學感測器，其包括：a.一焦平面陣列(FPA)，包括多個PS，每個PS可操作以檢測從該PS的一瞬時視場(IFOV)到達的光，其中不同PS在該感測器的一視場內指向不同方向；b.一讀出集合的多個ROC，每個ROC由多個開關連接到該FPA的一讀出群組的多個PS，且可操作以輸出一電訊號，該電訊號指示在該讀出群組經由該多個開關中的至少一個開關連接到該相應ROC時衝擊在該讀出群組的該多個PS上的光量；c.一控制器，可操作以改變該多個開關的多個開關狀態，使得該讀出集合的不同ROC在不同時間連接到該讀出群組，以將不同ROC暴露於來自位於相距該感測器為不同距離處的多個物體的照明光的反射；及d.一處理器，被配置為從該讀出集合獲得該多個電訊號，指示從該讀出群組的多個PS的該多個IFOV收集的反射光的多個檢測級別，及基於處理該多個電訊號產生在該FOV中的多個物體的一個2D模型。
以上關於感測器5200或前述深度感測器討論的所有變體、特徵、構件、能力、特性等，以及它們的任何可操作組合，可以來比照實現關於先前段落的該可切換光學感測器。
第46圖以圖解說明根據當前揭露的主題的示例的用於檢測一物體的深度資訊的方法5800。參考上述示例，方法5800可以可選地由感測器5200及/或由感測器5200的描述之後被描述的該深度感測器執行。
方法5800的階段5820包括：在一第一持續時間期間，將由一FPA的多個PS組成的一讀出群組的多個PS連接到一感測器的一第一ROC。階段5820的該連接被執行，同時保持一第二ROC及一第三ROC與該讀出群組的多個PS斷開。雖非必定如此，但該多個PS可以包括一鍺(Ge)成分，該成分由於光衝擊在其上而產生電荷載子(並且其產生的電流可以被測量以產生該相應PS的輸出訊號)。雖非必定如此，但該多個PS可能對SWIR光敏感(同時也對可見光敏感，或者不敏感，無論是原生的還是通過使用合適的濾鏡)。
階段5830包括從該第一ROC獲得一第一電訊號，該第一電訊號指示從該物體反射而在該第一持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的照明脈衝光量。
階段5840包括在一第二持續時間期間將該讀出群組的多個PS連接到該第二ROC，同時保持該第一ROC及該第三ROC與該讀出群組的多個PS斷開。該第二持續時間不同於該第一持續時間，並且可選地與它完全不重疊。替代地，該第二持續時間與該第一持續時間可以部分重疊。
階段5850包括從第二ROC獲得一第二電訊號，該第二電訊號指示從該物體反射而在該第二持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的照明脈衝光量。
階段5860包括在一第三持續時間期間將該讀出群組的多個PS連接到該第三ROC，同時保持該第一ROC及該第二ROC與該讀出群組的多個PS斷開。該第三持續時間不同於該第一持續時間及該第二持續時間，並且可選地與兩者之中的任一者完全不重疊。替代地，該第三持續時間與該第一持續時間及/或該第二持續時間可以部分重疊。
階段5870包括從該第三ROC獲得一第三電訊號，該第三電訊號指示從該物體反射而在該第三持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的照明脈衝光量。
注意的是，可以對於階段5820至5870選擇各種順序，並且所示順序僅是一個示例。例如，可選地，在所有相應的讀出電路收集電荷之後(在階段5820、5840及5860全部結束之後)，所有三個電訊號可以(在階段5830、5850及5870中)被獲得。可以改變。
階段5880在階段5830、5850及5870之後被執行，並且包括至少基於該第一電訊號、該第二電訊號及該第三電訊號以決定該物體與一感測器的一距離，該感測器包括該FPA。例如，基於該多個被獲得的電訊號的相對幅度可以執行在階段5880中的該距離的該決定。可選地，方法5500或其部分可被用於階段5880。
可選地，該第一持續時間、該第二持續時間及該第三持續時間全都可以在單個照明脈衝或一組脈衝的一ToF期間發生。可選地，方法5800可以從
朝向該FOV發射一光脈衝的階段5810開始，在這種情況下，階段5820、5840及5860可以基於該光脈衝的發射的時機被定時。可選地，方法5800可以包括發射一照明脈衝，其中該第一持續時間、該第二持續時間及該第三持續時間發生在脈衝往返(從該FOC中的一物體被反射後)於一檢測距離的一飛行時間持續時間內。對方法5800(或前述深度感測器)的不同利用，可以選擇不同的檢測距離。例如，該檢測距離可以在1m至10m、10m至50m、50m至500m、500m至10km、10km至1光秒或任何其他適用範圍之間。在這種情況下，該脈衝的反射會影響該第一電訊號、該第二電訊號及該第三電訊號中的至少兩者的一位準。
如上關於該深度感測器(例如感測器5200)所討論的，可選地，用於決定深度的相同感測器可以(例如同時或在不同時間)用於產生影像資訊。可選地，方法5800可以包括以下階段：
a.在一同時檢測持續時間期間：(a)將該第一ROC連接到該讀出群組的多個PS中的一第一PS，同時該第一PS與該第二ROC及該第三ROC斷開；(b)將該第二ROC連接到該讀出群組的多個PS中的一第二PS，同時該第二PS與該第一ROC及該第三ROC斷開；及(c)將該第三ROC連接到該讀出群組的多個PS中的一第三PS，同時該第三PS與該第一ROC及該第二ROC斷開。
b.從該第一ROC獲得一第四電訊號，該第四電訊號指示在該同時檢測持續時間期間從該物體反射而衝擊在該第一PS上的照明脈衝光量；從該第二ROC獲得一第五電訊號，該第五電訊號指示在該同時檢測持續時間期間從該物體反射而衝擊在該第二PS上的照明脈衝光量；及從該第三ROC獲得一第六電訊號，該第六電訊號指示在該同時檢測持續時間期間從該物體反射而衝擊在該第三PS上的照明脈衝光量。
c.在該同時檢測持續時間期間產生該FOV的一個2D影像，其中該2D影像的一第一像素的一顏色基於該第四電訊號，該2D影像的一第二像素的一顏色基於該第五電訊號，及該2D影像的一第三像素的一顏色基於該第六電訊號。雖非必定如此，但在每種情況下，對於每個像素決定的顏色僅取決於該第四電訊號、該第五電訊號及該第六電訊號中的一者。
可選地，該同時檢測持續時間(即，對於前述讀出群組的不同PS執行同時檢測的持續時間)晚於該物體的該距離的該決定。在另一個選項中，該同時檢測持續時間與基於讀出集合的多個電訊號決定到該FOV中的一物體的一距離重合，該讀出集合包括除了該第一ROC、該第二ROC及該第三ROC之外的多個ROC，其中在該同時檢測持續時間內的不同時間期間，該方法包括：改變將該多個ROC連接到一相應讀出集合的多個PS的多個開關的多個開關狀態，使得該讀出集合的不同ROC在不同時間被連接到該讀出群組，以將不同ROC暴露於來自位於相距該感測器為不同距離處的多個物體的照明光的反射。
可選地，該第三持續時間晚於該第二持續時間，該第二持續時間晚於該第一持續時間，及該第一電訊號指示從該物體反射而在該第一持續時間及晚於該第三持續時間的一第四持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的照明脈衝光量，其中該物體的該距離的該決定包括：基於該第二電訊號及該第三電訊號中的至少一者解析第一電訊號的範圍模糊度。關於第45A及45B圖的附加細節提供如上。
如上關於感測器5200所討論的所有變體、特徵、構件、能力、特性等，以及它們的任何可操作組合，都可以相對於方法5800來比照實現。
第47圖以圖解說明根據本揭露的主題的示例的一種被編號為5900的用於校正一FPA中的飽和檢測結果的方法。諸多校正飽和結果可以在感測器5200中或在利用不同檢測窗的門控成像的任何感測器中被實現，無論是為了評估在該FOV中的諸多物體的諸多距離還是用於任何其他用途。
方法5900的階段5910包括從一第一ROC獲得一第一電訊號，該第一電訊號指示從該FPA的一FOV內的一物體反射而在該相應照明脈衝的一TOF內的一第一持續時間期間共同衝擊在一讀出群組的多個PS上的照明脈衝光量，其中在該第一持續時間期間，一第二ROC、一第三ROC及一第四ROC與該讀出群組的多個PS斷開。
階段5920包括從該第二ROC獲得一第二電訊號，該第二電訊號指示從該物體反射而在該相應照明脈衝的該TOF內的一第二持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的照明脈衝光量，其中在該第二持續時間期間，該第一ROC、該第三ROC及該第四ROC與該讀出群組的多個PS斷開。
階段5930包括從該第三ROC獲得一第三電訊號，該第三電訊號指示從該物體反射而在該相應照明脈衝的該TOF內的一第三持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的照明脈衝光量，其中在該第三持續時間期間，該第一ROC、該第二ROC及該第四ROC與該讀出群組的多個PS斷開。
階段5940包括從該第四ROC獲得一第四電訊號，該第四電訊號指示從該物體反射而在該相應照明脈衝的該TOF內的一第四持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個PS上的照明脈衝光量，其中在該第四持續時間期間，該第一ROC、該第二ROC及該第三ROC與該讀出群組的多個PS斷開。
階段5950包括：基於相似性準則，在一預先存在合集的多個距離相關聯檢測級別的多個元組(a preexisting collection of distance-associated detection levels tuples)內查找一匹配元組。例如，一記憶體模組可以儲存多個元組，該多個元組對應於多個檢測訊號的多個相對幅度，該多個檢測訊號的該多個相對幅度對應於多個不同檢測調度(例如，多個不同檢測持續時間)。例如，一元組T1可以指示從相距該FPA為1m的一物體收集的多個檢測訊號的多個相對幅度，元組T54可以指示從相距該FPA為72m的一物體收集的多個檢測訊號的多個相對幅度，及元組T429可以指示從相距該FPA為187m的一物體收集的多個檢測訊號的多個相對幅度。這樣的多個元組的合集(或資料的任何其他表示，例如任何合適形式的方向相關資料結構(DADS))可以被稱為“字典(dictionary)”或“參考資料庫(reference database)”，並且可以包括任何數量的參考元組(例如大約10個、大約100個、大約1,000個、大約10,000個)。可以使用任何合適的相似性準則(例如最小均方、最小平均誤差)。階段5950可以包括將由該第一電訊號、該第二電訊號、該第三電訊號及該第四電訊號組成的一電訊號群組的多個幅度對應的多個檢測幅度與該參考資料庫的多個不同元組進行比較，並基於比較的結果選擇該匹配元組。
階段5960包括識別該電訊號群組中的一電訊號是飽和的(即，該多個PS中的至少一個PS在引起飽和訊號的測量期間飽和)。可以使用不同的方式來識別一飽和訊號。這樣的方式包括例如基於匹配元組與該多個獲得的訊號之間的多個差異來識別飽和度、基於多個獲得的訊號的幅度及指示多個飽和度級別的參考資訊來識別飽和度，及諸如此類。
階段5970包括基於該匹配元組及該電訊號群組中的至少一電訊號決定一校正檢測級別，該校正檢測級別對應於該飽和的電訊號。
可選地，階段5970可以包括基於由該第一電訊號、該第二電訊號、該第三電訊號及該第四電訊號組成的一電訊號群組的多個幅度相對應的該多個檢測幅度與該匹配元組的一比較以決定該校正檢測及別。
第48圖以圖解說明根據當前揭露的主題的示例基於在時間上不同的多個檢測訊號來校正多個飽和檢測結果。
一圖5602以圖解說明四個電訊號的群組(在圖中被標記為S1、S2、S3及S4)。圖5604以圖解說明多個檢測結果5602相匹配的該匹配元組，被縮放以配合該多個檢測結果。該多個檢測結果5602與縮放的匹配元組5604的一比較在圖5606中被展示，其中由該飽和度的截止導致的差異被標記為5610。圖5608示意性地以圖解說明該檢測結果的該校正，以更準確地反映從該物體到達的光量，在它因為(一電容器、放大器或該感測器的檢測路徑的任何其他一個或多個構件的)飽和而被封頂(capped)之前。
注意的是，雖然關於第48圖討論四個檢測訊號及方法5900，更多數量的檢測訊號可以比照使用。還應注意，即使方法5900討論由多個ROC獲得的多個檢測訊號，如果對應於多個不同檢測範圍的該多個檢測訊號以其他方式(例如，由一標準門控成像感測器)被收集。還注意的是，對應於每個電的定時持續時間不一定是連續的(例如，類似關於第45A及45B圖的討論)。
參考方法5900，可選地方法5900可以進一步包括基於該匹配元組以決定該物體與該FPA的一距離。可選地，方法5900還可以包括：產生該FOV
的一3D模型，包括在該3D模型中的一3D點，指示該讀出群組的一瞬時FOV的一方向、該物體的一距離及基於該校正檢測級別被決定的一顏色。
可選地，該第一電訊號、該第二電訊號、該第三電訊號及該第四電訊號全都表示相同照明脈衝從該物體反射的光量。
第49圖以圖解說明根據本揭露的主題的示例的一種被編號為9100的用於基於一SEI系統的檢測以識別諸多物體的諸多材料的方法。參考關於先前圖式闡述的示例，方法9100可以由感測器5200、由包括感測器5200的一系統或由上述能夠進行門控成像的任何其他系統來執行。
方法9100的階段9110包括：獲得多個檢測訊號，該多個檢測訊號指示從該SEI系統的一FOV內的一瞬時FOV收集的光量，由該SEI系統的至少一個PS在不同時間捕獲，該多個檢測訊號中的每個檢測訊號指示從在該瞬時FOV內的一不同距離反射的多個SWIR照明級別。
階段9120包括處理該多個檢測訊號以決定到該FOV內的一物體的一距離。各種決定距離的方法討論如上。例如，階段9120可以比照進行包括方法5800、方法5900及方法5500的任何一個或多個階段的任何組合。
階段9130包括基於由該SEI朝向在一第一SWIR範圍內的該物體發射的照明強度、從該第一SWIR範圍內的該物體反射的照明光的多個檢測級別及該距離，決定該物體對該第一SWIR範圍內的照明的一第一反射率。
注意的是，階段9130的照明可以包括用於階段9120中決定距離的一個或多個脈衝，但這不是必須的，並且可以使用其他照明(甚至由另一個光源，在某些情況下)。可選地，階段9130的照明由其光用於決定該距離的同一光源發射。決定該第一反射率需要具有與發射強度及其傳播距離有關的資訊，因為反
射訊號的強度取決於傳播距離(例如
1/R2)。將對於距離校準的發射幅度(例如，發射_強度(Emittion_Intensity)/R2)與被檢測的幅度進行比較以指示反射光的物體的反射率。
階段9140包括：基於該第一反射率決定一材料成分資訊，該材料成分資訊指示物體被製造的至少一種材料。注意的是，不同材料在電磁頻譜的SWIR部分的一反射率顯著不同。通常，以上關於方法9100被討論的資訊的附加資訊也可用於決定該材料成分。
例如，方法9100還可包括：基於由該SEI朝向在一第二SWIR範圍內的該物體發射的照明強度、從該第二SWIR範圍內的該物體反射的照明光的多個檢測級別及該距離，決定該物體對該第二SWIR範圍內的照明的一第二反射率；其中該決定包括：基於該第一反射率及該第二反射率決定該材料成分資訊。也可以使用在電磁頻譜的該SWIR部分的三個或更多個不同部分中的該物體的多個反射率級別，每個反射率級別基於在階段9120中被決定的距離來計算。
可選地，方法9100可以包括對於該物體決定與多個不同偏振相關聯的多個反射率，該多個反射率根據該被決定的距離及通過不同偏振濾光器的檢測的反射照明被決定。
可選地，該第一反射率的該決定包括：補償在收集該至少一個PS內的鍺(Ge)引起的該多個檢測訊號期間累積的多個DC級別，其中該補償包括：將不同程度的DC補償應用於由該至少一個FPA的不同PS檢測的多個檢測訊號。
使用方法9100決定的材料成分可以被用於許多不同的用途。例如，如果方法9100由一車輛(例如一卡車、自動駕駛汽車)的一EO系統實現，則它可以被用於區分液態水及冰(尤其是所謂的“黑冰(black ice)”)。這兩種材料之間
的區別可被用於做出非常不同的駕駛決定(例如速度、氣壓)。可選地，方法9100可以包括決定用於一第一物體的材料成分的一第一實例，決定該第一物體包括液態水；及決定用於一第二物體的材料成分的一第二實例，決定該第二物體包括冰。
前述方法的一些階段也可以被實現在用於一電腦系統上運行的一電腦程式中，至少包括用於在一可程式化裝置諸如一電腦系統上運行時執行相關方法的諸多步驟的諸多代碼部分或使得一可程式化裝置能夠用以執行本揭露的一裝置或系統的功能。這樣的方法也可以被實現在用於一電腦系統上運行的一電腦程式中，至少包括使一電腦執行本揭露的一方法的諸多步驟的諸多代碼部分。
一電腦程式是諸多指令的一列表，諸如一特定的應用程式及/或一作業系統。該電腦程式可以例如包括以下一項或多項：一子例程、一函數、一過程、一方法、一實現方案、一可執行應用程式、一小應用程式、一小服務程式、一源代碼、一代碼、一共享庫/動態加載庫及/或被設計用以在一電腦系統上執行的其它指令順序。
該電腦程式可以被內部儲存在一非暫時性電腦可讀媒體上。所有或一些電腦程式可以在電腦可讀媒體上被提供，該電腦可讀媒體永久地、可移除地或遠端地耦合到一資訊處理系統。該電腦可讀媒體可以包括例如但不限於以下任意數量：磁儲存媒體，包括磁盤及磁帶儲存媒體；光學儲存媒體，諸如光盤介質(譬如CD-ROM、CD-R等)及數位視訊磁盤儲存媒體；非易失性儲存媒體，包括基於半導體的記憶體單元，諸如快閃記憶體、EEPROM、EPROM、ROM；
鐵磁數位記憶體；MRAM；易失性儲存媒體，包括諸多暫存器、諸多緩衝器或諸多高速緩衝記憶體、主記憶體、RAM等。
一電腦進程通常包括一執行(運行)程式或一程式的一部分、諸多目前程式值及狀態資訊，以及由該作業系統所使用以管理該進程的執行。一作業系統(OS)是管理一電腦的諸多資源共享並為諸多程式員提供被用於存取這些資源的一界面的軟體。一作業系統處理系統資料及用戶輸入，並通過分配及管理任務及內部系統資源作為對該系統的諸多用戶及諸多程式的一服務進行響應。
該電腦系統可以例如包括至少一個處理單元、相關聯的儲存器及多個輸入/輸出(I/O)裝置。當執行該電腦程式時，該電腦系統處理該電腦程式的資訊，並經由諸多I/O裝置產生結果輸出資訊。
在本文被討論的該諸多連接可以是適合於例如經由諸多中間裝置從各個節點、單元或裝置傳輸訊號或向各個節點、單元或裝置傳輸訊號的任何類型的連接。因此，除非另有暗示或說明，否則該諸多連接可以例如是直接連接或間接連接。該諸多連接可以參考單個連接、多個連接、單向連接或雙向連接被圖解說明或描述。然而，不同的實施例可以改變該諸多連接的實現方案。例如：可以使用單獨的單向連接而不是雙向連接，反之亦然。而且，可以用單個連接替換多個連接，該單個連接串行地或以一時間多工(time multiplexed)的方式傳輸多個訊號。同樣，承載多個訊號的諸多單個連接可以被分離為承載這些訊號的子集的各種不同的連接。因此，存在許多用於傳輸訊號的選項。
可選地，所述以圖解說明的諸多示例可以被實現為位於單個積體電路上或在同一裝置內的電路。替代地，該諸多示例可以被實現為以合適的方
式彼此互連的任何數量的分離的積體電路或分離的裝置。可選地，該諸多方法的適當部分可以被實現為物理電路的軟或代碼表現形式或可轉換為物理電路的邏輯表現形式，諸如以任何適當類型的一硬體描述語言。
其它修改、變化及替代也是可能的。因此，說明書及圖式應被認為是說明性的而不是限制性的。儘管在本文已經以圖解說明及描述本發明的某些特徵，但是本領域普通技術人員現在將閃現許多修改、替換、改變及等同物。因此，要被理解的是，所附申請專利範圍旨在涵蓋落入本發明的真實精神內的所有此類修改及改變。將被理解的是，上述實施例僅作為示例被引用，並且其各種特徵以及這些特徵的組合可以被改變及修改。儘管各種實施例已經被示出及描述，但是應當理解的是，無意通過這樣的揭露以限制本發明，而是旨在覆蓋落入本發明的範圍內的所有修改及替代構造，如在所附請求項中所定義。
在本發明的申請專利範圍或說明書中，除非另有說明，否則形容詞，諸如“實質上(substantially)”及“大約(about)”修飾一個實施例的一個或多個特徵的一條件或關係特性，被理解為意指該條件或特性被定義為對於一被預期的應用的該實施例的操作的可接受的公差範圍內。應被理解的是，在申請專利範圍或說明書中提及“一(a)”或“一(an)”元件的情況下，這種引用不應被解釋為僅存在該元件中的一者。
本發明的受讓人及/或以色列特拉維夫市的趣眼有限公司(TriEye LTD.)發佈的所有專利申請、白皮書及其它可揭露獲得的資料，通過引用整體併入本文。在本文被提及的參考文獻沒有被承認是現有技術。
4600:方法
4610:階段
4620:階段
4630:階段
4640:階段
Claims (18)
- 一種可操作以檢測一物體的深度資訊的感測器，包括：一焦平面陣列，包括多個感光位點，每個感光位點可操作以檢測從該感光位點的一瞬時視場到達的光，其中不同感光位點在該感測器的一視場內指向不同方向；一讀出集合的多個讀出電路，每個讀出電路由多個開關耦合到該焦平面陣列的一讀出群組的多個感光位點，且在該讀出群組經由該多個開關中的至少一個開關連接到該相應讀出電路時可操作以輸出一電訊號，指示衝擊在該讀出群組的該多個感光位點上的光量；一控制器，可操作以改變該多個開關的多個開關狀態，使得在不同時間該讀出集合的不同讀出電路耦合到該讀出群組，以將不同讀出電路暴露於相距該感測器為不同距離處的多個物體的照明光的反射；及一處理器，可操作以從該讀出集合獲得該多個電訊號，指示從該讀出群組的多個感光位點的該多個瞬時視場收集的反射光的多個檢測級別，及決定該物體的深度資訊，基於該多個電訊號指示該物體與該感測器的一距離。
- 如請求項1所述的感測器，包括多個讀出集合的多個讀出電路，該多個讀出集合的該多個讀出電路被耦合到該焦平面陣列的多個讀出群組的多個感光位點，其中該控制器可操作以在該多個開關的不同切換模式下操作，該多個不同切換模式包括：一深度檢測切換模式，其中該多個讀出集合中的每個讀出集合的不同讀出電路在不同時間被耦合到該相應的讀出群組，並且該多個讀出電路的多個輸出被用於決定在該視場中的多個物體的深度；及一影像檢測切換模式，其中該多個讀出集合中的每個讀 出集合的不同讀出電路被耦合到至多一個感光位點，並且該多個讀出電路的多個輸出被用於產生在該視場中的該多個物體的一個二維影像。
- 如請求項2所述的感測器，其中該控制器可操作以在該深度檢測切換模式中控制該焦平面陣列的多個部分並且在該影像檢測切換模式中同時控制該焦平面陣列的多個其他部分。
- 如請求項1所述的感測器，其中該讀出群組的多個感光位點中的該多個感光位點沿一第一軸線佈置，其中該感測器還包括一非球面透鏡，該非球面透鏡沿該第一軸線聚焦從該視場到達該焦平面陣列的入射光的程度比該非球面透鏡沿垂直於該第一軸線的一第二軸線聚焦該入射光的程度更大。
- 如請求項1所述的感測器，其中該控制器可操作以改變該多個開關的多個開關狀態，使得由該讀出集合的一第一讀出電路輸出的一第一電訊號指示在由一第三時間跨度間隔的至少兩個時間跨度期間從該讀出群組的多個感光位點的該瞬時視場收集的反射光的多個檢測級別，在該第三時間跨度期間，一第二讀出電路被耦合到該讀出群組的多個感光位點並且其中該第二讀出電路與該讀出群組的多個感光位點斷開，其中該處理器被配置為基於一第二電訊號解析該第一電訊號的多個深度模糊度，該第二電訊號指示至少在該第三時間跨度期間由該第二讀出電路從該讀出群組的多個感光位點的該多個瞬時視場收集的反射光的多個檢測級別。
- 如請求項1所述的感測器，其中該控制器還可操作以觸發對該視場發射光的一光源的啟用並且使該多個開關的該多個開關狀態的改變與該觸發的時序同步。
- 如請求項1所述的感測器，其中該多個感光位點在一第一晶圓上實現，並且其中該讀出集合的讀出電路在不同於該第一晶圓的一第 二晶圓上實現。
- 一種檢測一物體的深度資訊的方法，包括：在一第一持續時間期間：連接一感測器的一第一讀出電路與一讀出群組的多個感光位點，該讀出群組的多個感光位點由一焦平面陣列的多個感光位點組成，同時保持該感測器的一第二讀出電路及一第三讀出電路與該讀出群組的多個感光位點斷開，及從該第一讀出電路獲得一第一電訊號，該第一電訊號指示在該第一持續時間期間從該物體反射而共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的第一照明脈衝光量；在一第二持續時間期間：將該讀出群組的多個感光位點連接到該第二讀出電路，同時保持該第一讀出電路及該第三讀出電路與該讀出群組的多個感光位點斷開，及從該第二讀出電路獲得一第二電訊號，該第二電訊號指示在該第二持續時間期間從該物體反射而共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的第二照明脈衝光量；在一第三持續時間期間：將該讀出群組的多個感光位點連接到該第三讀出電路，同時保持該第一讀出電路及該第二讀出電路與該讀出群組的多個感光位點斷開，及從該第三讀出電路獲得一第三電訊號，該第三電訊號指示在該第三持續時間期間從該物體反射而共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的第三照明脈衝光量；及至少基於該第一電訊號、該第二電訊號及該第三電訊號決定該物體與該感測器的一距離。
- 如請求項8所述的方法，還包括發射一照明脈衝，其中該第一持續時間、該第二持續時間及及該第三持續時間發生在脈衝往返於一檢測距離的一飛行時間的持續時間內，其中脈衝的反射影響該第一電訊號、該第二電訊號及該第三電訊號中的至少二者的一位準。
- 如請求項8所述的方法，還包括：在一同時檢測持續時間期間：將該第一讀出電路連接到該讀出群組的多個感光位點中的一第一感光位點，同時該第一感光位點與該第二讀出電路及該第三讀出電路斷開，將該第二讀出電路連接到該讀出群組的多個感光位點中的一第二感光位點，同時該第二感光位點與該第一讀出電路及該第三讀出電路斷開，及將該第三讀出電路連接到該讀出群組的多個感光位點中的一第三感光位點，同時該第三感光位點與該第一讀出電路及該第二讀出電路斷開，從該第一讀出電路獲得一第四電訊號，該第四電訊號指示在該同時檢測持續時間期間從該物體反射而衝擊在該第一感光位點上的第四照明脈衝光量，從該第二讀出電路獲得一第五電訊號，該第五電訊號指示在該同時檢測持續時間期間從該物體反射而衝擊在該第二感光位點上的第五照明脈衝光量，從該第三讀出電路獲得一第六電訊號，該第六電訊號指示在該同時檢測持續時間期間從該物體反射而衝擊在該第三感光位點上的第六照明脈衝光量，及產生該視場的一個二維影像，其中該二維影像的一第一像素的一顏色基於該第四電訊號，該二維影像的一第二像素的一顏色基於該第五電訊號，及該二維影像的一第三像素的一顏色基於該第六電訊號。
- 如請求項9所述的方法，其中該同時檢測持續時間期間晚於進行該物體的該距離的該決定。
- 如請求項9所述的方法，其中該同時檢測持續時間與基於一讀出集合的多個電訊號決定到該視場中的一物體的一距離重合，該讀出集合包括除該第一讀出電路、該第二讀出電路及該第三讀出電路外的多個讀出電路，其中在不同時間期間，在該同時檢測持續時間內，該方法包括：改變將該多個讀出電路耦合到一相應讀出集合的多個感光位點的多個開關的多個開關狀態，使得該讀出集合的不同讀出電路在不同時間被耦合到該讀出群組，以將不同讀出電路暴露於來自位於相距該感測器為不同距離處的多個物體的照明光的反射。
- 如請求項8所述的方法，其中該第三持續時間晚於該第二持續時間，該第二持續時間晚於該第一持續時間，其中該第一電訊號指示從該物體反射而在該第一持續時間及晚於該第三持續時間的一第四持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，並且其中該物體的該距離的該決定包括：基於該第二電訊號及該第三電訊號中的至少一者解析該第一電訊號的範圍模糊度。
- 一種可切換的光學感測器，包括：一焦平面陣列，包括多個感光位點，每個感光位點可操作以檢測從該感光位點的一瞬時視場到達的光，其中不同感光位點在該感測器的一視場內指向不同方向；一讀出集合的多個讀出電路，每個讀出電路由多個開關耦合到該焦平面陣列的一讀出群組的多個感光位點，且該讀出電路可操作以輸出一電訊號，該電訊號指示在該讀出群組的多個感光位點經由該多個開關中的至少一個開關連接到該相應讀出電路時衝擊在該讀出群組的多個感光位 點上的光量；一控制器，可操作以改變該多個開關的多個開關狀態，使得該讀出集合的不同讀出電路在不同時間耦合到該讀出群組，以將不同讀出電路暴露於來自位於相距該感測器為不同距離處的多個物體的照明光的反射；及一處理器，被配置為從該讀出集合獲得該多個電訊號，指示從該讀出群組的多個感光位點的該多個瞬時視場收集的反射光的檢測級別，及基於處理該多個電訊號產生在該視場中的多個物體的一個二維模型。
- 一種校正一焦平面陣列中的多個飽和檢測結果的方法，包括：從一第一讀出電路獲得一第一電訊號，該第一電訊號指示從該焦平面陣列的一視場內的一物體反射而在該相應照明脈衝的一飛行時間內的一第一持續時間期間共同衝擊在一讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，其中在該第一持續時間期間，一第二讀出電路、一第三讀出電路及一第四讀出電路與該讀出群組的多個感光位點斷開；從該第二讀出電路獲得一第二電訊號，該第二電訊號指示從該物體反射而在該相應照明脈衝的該飛行時間內的一第二持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，其中在該第二持續時間期間，該第一讀出電路、該第三讀出電路及該第四讀出電路與該讀出群組的多個感光位點斷開；從該第三讀出電路獲得一第三電訊號，該第三電訊號指示從該物體反射而在該相應照明脈衝的該飛行時間內的一第三持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，其中在該第三持續時間期間，該第一讀出電路、該第二讀出電路及該第四讀出電路與該讀出群組的多個感光位點斷開； 從該第四讀出電路獲得一第四電訊號，該第四電訊號指示從該物體反射而在該相應照明脈衝的該飛行時間內的一第四持續時間期間共同衝擊在該讀出群組的多個感光位點上的照明脈衝光量，其中在該第四持續時間期間，該第一讀出電路、該第二讀出電路及該第三讀出電路與該讀出群組的多個感光位點斷開；基於相似性準則在一預先存在合集的多個距離相關聯檢測級別的多個元組內查找一匹配元組；識別出該電訊號群組中的一電訊號是飽和的；及基於該匹配元組及該電訊號群組的至少一個電訊號，決定對應該飽和的電訊號的一校正檢測級別。
- 如請求項15所述的方法，還包括基於該匹配元組決定該物體與該焦平面陣列的一距離。
- 如請求項16所述的方法，還包括產生該視場的一個三維模型，包括在該三維模型內的一個三維點，指示該讀出群組的一瞬時視場的一方向、該物體的該距離及基於該校正檢測級別決定的一顏色。
- 如請求項15所述的方法，其中該第一電訊號、該第二電訊號、該第三電訊號及該第四電訊號都表示相同照明脈衝從該物體反射的光量。
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