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技術 非同期マルチモード焦点面アレイ

出願人 センサーズ・アンリミテッド・インコーポレーテッド
発明者 ジョシュア・ランドサミュエル・バグウェルデイヴィッド・エストラーダウィルソン・ロー
出願日 2017年6月2日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2017-109865
公開日 2018年2月8日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2018-023092
状態 特許登録済
技術分野 固体撮像素子 光信号から電気信号への変換
主要キーワード 非同期操作 高周波レーザ 光インパルス テルル化カドミウム水銀 共通デバイス ストレージ素子 Y座標 パルス形
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

パルス検出及びイメージングの両方のマルチモード機能を有するピクセルアレイのマルチモード・ピクセルを提供する。

解決手段

マルチモード・ピクセルの読み出し回路100は、光検出器102、画像感知回路104、パルス検出回路106、ならびに画像感知回路104及びピクセル・アレイの少なくとも1つの読み出し導体114に結合され、画像感知回路104から読み出し導体114へ画像信号伝送する画像読み出し経路110を含む。マルチモード・ピクセルは、画像読み出し経路110と異なるパルス読み出し経路112をさらに含む。パルス読み出し経路112は、パルス検出回路106と少なくとも1つの読み出し導体116に結合され、パルス検出回路106からパルス読み出し導体116へ、パルス・データを伝送する。画像読み出し経路110は、パルス読み出し経路112から独立して制御される。

概要

背景

短波赤外線(SWIR)焦点面アレイFPA)は、読み出し集積回路ROIC)ピクセルアレイ及び読み出しピクセル回路を含む、IR高感度感知デバイス光検出器と言われる)・アレイ及びROICチップを含む。IR光検出器は、IR波長で光子を検出することに応答して、電荷電圧または抵抗を生成する。光検出器出力の大きさは、光検出器により検出された光子数に比例する。

各光検出器の出力は、ROICの対応する読み出しピクセル回路で受信され、処理される。ROICチップ内の光検出器及び対応するROIC回路は、異なる基板上に配置されることが可能であり、光検出器及び対応するROIC読み出しピクセル回路は、ピクセルと言われる。

マルチモードSWIRカメラは、イメージング及びレーザパルス検出のために使用されることが可能である。レーザ・パルス検出モードで、レーザ光源を含むレーザ・デジグネータは、ターゲットに符号化されたレーザ信号を向けることでターゲットを指示する。レーザ・デジグネータの信号は、ある一定の周波数で繰り返される一般に非常に短い持続時間のレーザ・パルス(たとえば、100ns未満)であり、この一定の繰り返し周波数は、レーザの符号を表現する。符号化されたレーザ信号は、ターゲットから反射され、ターゲットを識別するために使用されることが可能である。マルチモード・アプリケーションにおいて、同時に、背景シーンを表現する画像を感知し、そのシーン内の位置で符号化されたレーザ・パルスを検出することは望ましい。

しかしながら、画像信号は、相対的に低周波数からなり、相対的に低フレームレートで処理されるが、レーザ信号パルス形状は、相対的に高周波数を有し、それらの繰り返しレートの正確な復号は、高いフレーム・レートを必要とする。低周波信号及び高周波信号の両方を処理するために、従来のSWIRカメラは、所与の時間に高周波信号検出または低周波イメージングのうちの1つのみを一般に実行している。

最近のマルチモードSWIRカメラは、画像信号及びレーザ信号を取得する、及び/または処理するために異なるピクセル回路を使用している。いくつかのマルチモードSWIRカメラは、異なる方式で画像及びレーザ信号を処理することについての柔軟性を制限することが可能である相互依存コストで、画像信号及びレーザ信号を取得する、及び/または処理するための1つ以上のコンポーネント共有するマルチモード・ピクセルを含むように構成されている。

一般的に従来の方法及びシステムは、それらの意図された目的のために十分なものであると考えられてきたが、互いから独立して画像及びレーザ信号を処理することが可能であるピクセルについての当該技術分野で依然として必要性がある。本開示は、この問題についての解決策を提供する。

概要

パルス検出及びイメージングの両方のマルチモード機能を有するピクセル・アレイのマルチモード・ピクセルを提供する。マルチモード・ピクセルの読み出し回路100は、光検出器102、画像感知回路104、パルス検出回路106、ならびに画像感知回路104及びピクセル・アレイの少なくとも1つの読み出し導体114に結合され、画像感知回路104から読み出し導体114へ画像信号を伝送する画像読み出し経路110を含む。マルチモード・ピクセルは、画像読み出し経路110と異なるパルス読み出し経路112をさらに含む。パルス読み出し経路112は、パルス検出回路106と少なくとも1つの読み出し導体116に結合され、パルス検出回路106からパルス読み出し導体116へ、パルス・データを伝送する。画像読み出し経路110は、パルス読み出し経路112から独立して制御される。

目的

本開示の態様に従い、ピクセル・アレイのマルチモード・ピクセルを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ピクセルアレイマルチモード・ピクセルであって、光検出器、画像感知回路パルス検出回路、前記画像感知回路、及び前記ピクセル・アレイの少なくとも1つの読み出し導体間で結合され、前記画像感知回路から前記少なくとも1つの読み出し導体へ画像信号伝送する画像読み出し経路、ならびに前記画像読み出し経路と異なるパルス読み出し経路、を備え、前記パルス読み出し経路は、前記パルス検出回路、及び前記少なくとも1つの読み出し導体間で結合され、前記パルス検出回路から前記少なくとも1つの読み出し導体へパルス・データを伝送し、前記画像読み出し経路は、前記パルス読み出し経路から独立して制御される、前記マルチモード・ピクセル。

請求項2

前記少なくとも1つの読み出し導体は、前記画像感知回路から画像信号を受信する画像読み出し導体、前記画像読み出し導体から独立するパルス読み出し導体、を含み、前記画像読み出し経路は、前記少なくとも1つの読み出し導体の前記画像読み出し導体のみに結合され、前記パルス読み出し導体は、前記パルス検出回路からパルス・データを受信し、前記パルス読み出し経路は、前記少なくとも1つの読み出し導体の前記パルス読み出し導体のみに結合される、請求項1の前記マルチモード・ピクセル。

請求項3

第一制御信号は、前記画像読み出し経路を介して前記ピクセルから前記少なくとも1つの導体へ画像信号の伝送を可能にし、前記第一制御信号と異なる第二制御信号は、前記パルス読み出し経路を介して前記ピクセルから前記少なくとも1つの読み出し導体へ出力されたパルス・データの伝送を可能にすることにより、前記パルス読み出し経路による前記パルス・データの伝送は、前記画像読み出し経路沿いでの前記画像信号の伝送に非同期である、請求項1の前記マルチモード・ピクセル。

請求項4

画像感知回路及び前記パルス検出回路は、少なくとも1つの電子機器共有する、請求項1の前記マルチモード・ピクセル。

請求項5

画像読み出し導体、前記画像読み出し導体から独立するパルス読み出し導体、読み出し回路のアレイ、を備え、各読み出し回路は、ピクセル・アレイのそれぞれのピクセルと関連し、各ピクセルは、光検出器を含み、各読み出し回路は、画像感知回路、前記ピクセルの画像感知回路、及び前記画像読み出し導体間で結合され、前記画像感知回路から前記画像読み出し導体へ画像信号を伝送する画像読み出し経路、パルス検出回路、ならびに前記画像読み出し経路から独立し、前記ピクセルのパルス検出回路、及び前記パルス読み出し導体間で結合され、前記パルス検出回路から前記パルス読み出し導体へパルス・データを伝送するパルス読み出し経路、を備える、読み出し集積回路ROIC)。

請求項6

前記画像読み出し経路を制御する画像制御信号を出力する画像コントローラ、及び前記パルス読み出し経路を制御する前記画像制御信号と異なるパルス制御信号を出力するパルス・コントローラ、をさらに備える、請求項5の前記ROIC。

請求項7

前記画像及びパルス制御信号の出力と関連したタイミングは、互いから独立する、請求項6の前記ROIC。

請求項8

前記画像制御信号及び前記パルス制御信号は、それぞれ、(a)前記画像読み出し経路沿いで読み出しを有効にする画像行選択信号、及び前記パルス読み出し経路沿いで読み出しを有効にするパルス行選択信号、ならびに(b)前記画像感知回路をリセットする画像リセット信号、及び前記パルス検出回路をリセットするパルス・リセット信号のうちの少なくとも1つを含む、請求項6の前記ROIC。

請求項9

前記画像読み出し導体へ伝送された前記画像信号は、アナログ信号であり、前記パルス読み出し導体へ伝送された前記パルス・データは、バイナリ及びデジタルのうちの少なくとも1つである、請求項5の前記ROIC。

請求項10

前記パルス・コントローラは、前記パルス検出回路により出力された少なくとも1サブセットの前記パルス・データをさらに選択し、前記パルス読み出し導体へ伝送され、各サブセットは、それぞれのパルス検出サブウィンドウ内に含まれる、請求項6の前記ROIC。

請求項11

前記パルス・コントローラは、第一パルス検出サブウィンドウが前記パルス読み出し導体へ出力される第一フレームレート、及び前記第一フレーム・レートと異なり、第二パルス検出サブウィンドウが前記パルス読み出し導体へ出力される第二フレーム・レートをさらに制御する、請求項10の前記ROIC。

請求項12

前記画像コントローラは、前記画像信号が前記画像読み出し導体へ出力される第一フレーム・レートをさらに制御し、前記パルス・コントローラは、前記パルス・データが前記パルス読み出し導体へ出力される第二フレーム・レートをさらに制御し、前記パルス・コントローラは、前記第一フレーム・レートを制御する前記画像コントローラから非同期で前記第二フレーム・レートを制御する、請求項6の前記ROIC。

請求項13

前記画像コントローラは、前記画像信号のフレーミングを制御する画像露光制御信号を受信し、前記パルス・コントローラは、前記パルス・データのフレーミングを制御するパルス露光制御信号を受信し、前記画像及びパルス露光制御信号は、異なるソースから受信され互いから独立して計時される、請求項6の前記ROIC。

請求項14

読み出し集積回路(ROIC)から読み出される画像信号及びパルス・データを制御する方法であって、ピクセル・アレイの個々のピクセルから少なくとも1つの読み出し導体への画像信号の伝送を制御し、前記ピクセル・アレイの前記個々のピクセルから前記少なくとも1つの読み出し導体へのパルス・データの伝送を、前記画像信号の伝送へ非同期で制御する、ことを備える、前記方法。

請求項15

前記画像信号の伝送を制御することは、前記ピクセル・アレイのそれぞれの画像感知回路、及び前記少なくとも1つの読み出し導体間の個々の画像読み出し経路沿いで前記画像信号の伝送を制御することを備え、前記パルス・データの伝送を制御することは、前記ピクセル・アレイのそれぞれのパルス検出回路、及び前記少なくとも1つの読み出し導体間で個々のパルス読み出し経路沿いに前記パルス・データの伝送を制御することを備える、請求項14の前記方法。

請求項16

前記少なくとも1つの読み出し導体へ伝送される、前記ピクセル・アレイにより出力された少なくとも1サブセットの前記パルス・データを選択することをさらに備え、各サブセットは、それぞれのパルス検出サブウィンドウ内に含まれる、請求項14の前記方法。

請求項17

各パルス検出サブウィンドウが前記少なくとも1つの読み出し導体へ出力されるフレーム・レートを制御することをさらに備える、請求項16の前記方法。

請求項18

第一パルス検出サブウィンドウが前記少なくとも1つの読み出し導体へ出力される第一フレーム・レート、及び前記第一フレーム・レートと異なり、第二パルス検出サブウィンドウが前記少なくとも1つの読み出し導体へ出力される第二フレーム・レートを制御することをさらに備える、請求項16の前記方法。

請求項19

前記画像信号が前記少なくとも1つの読み出し導体へ出力される第一フレーム・レートを制御し、前記パルス・データが前記少なくとも1つの読み出し導体へ出力される第二フレーム・レートを制御し、前記第二フレーム・レートは、前記第一フレーム・レートを制御することから非同期で制御される、ことをさらに備える、請求項14の前記方法。

請求項20

前記少なくとも1つの読み出し導体へ伝送された前記パルス・データは、バイナリ及びデジタルのうちの少なくとも1つである、請求項14の前記方法。

技術分野

0001

本開示は、焦点面アレイiに関し、さらに特に、低周波イメージングのための第一モードで、及び高周波レーザ検出のための第二モードで動作する焦点面アレイに関する。

背景技術

0002

短波赤外線(SWIR)焦点面アレイ(FPA)は、読み出し集積回路ROIC)ピクセルアレイ及び読み出しピクセル回路を含む、IR高感度感知デバイス光検出器と言われる)・アレイ及びROICチップを含む。IR光検出器は、IR波長で光子を検出することに応答して、電荷電圧または抵抗を生成する。光検出器出力の大きさは、光検出器により検出された光子数に比例する。

0003

各光検出器の出力は、ROICの対応する読み出しピクセル回路で受信され、処理される。ROICチップ内の光検出器及び対応するROIC回路は、異なる基板上に配置されることが可能であり、光検出器及び対応するROIC読み出しピクセル回路は、ピクセルと言われる。

0004

マルチモードSWIRカメラは、イメージング及びレーザパルス検出のために使用されることが可能である。レーザ・パルス検出モードで、レーザ光源を含むレーザ・デジグネータは、ターゲットに符号化されたレーザ信号を向けることでターゲットを指示する。レーザ・デジグネータの信号は、ある一定の周波数で繰り返される一般に非常に短い持続時間のレーザ・パルス(たとえば、100ns未満)であり、この一定の繰り返し周波数は、レーザの符号を表現する。符号化されたレーザ信号は、ターゲットから反射され、ターゲットを識別するために使用されることが可能である。マルチモード・アプリケーションにおいて、同時に、背景シーンを表現する画像を感知し、そのシーン内の位置で符号化されたレーザ・パルスを検出することは望ましい。

0005

しかしながら、画像信号は、相対的に低周波数からなり、相対的に低フレームレートで処理されるが、レーザ信号パルス形状は、相対的に高周波数を有し、それらの繰り返しレートの正確な復号は、高いフレーム・レートを必要とする。低周波信号及び高周波信号の両方を処理するために、従来のSWIRカメラは、所与の時間に高周波信号検出または低周波イメージングのうちの1つのみを一般に実行している。

0006

最近のマルチモードSWIRカメラは、画像信号及びレーザ信号を取得する、及び/または処理するために異なるピクセル回路を使用している。いくつかのマルチモードSWIRカメラは、異なる方式で画像及びレーザ信号を処理することについての柔軟性を制限することが可能である相互依存コストで、画像信号及びレーザ信号を取得する、及び/または処理するための1つ以上のコンポーネント共有するマルチモード・ピクセルを含むように構成されている。

0007

一般的に従来の方法及びシステムは、それらの意図された目的のために十分なものであると考えられてきたが、互いから独立して画像及びレーザ信号を処理することが可能であるピクセルについての当該技術分野で依然として必要性がある。本開示は、この問題についての解決策を提供する。

0008

本開示の態様に従い、ピクセル・アレイのマルチモード・ピクセルを提供する。マルチモード・ピクセルは、光検出器、画像感知回路パルス検出回路、ならびに画像感知回路及びピクセル・アレイの読み出し導体複数可)間で結合され、画像感知回路から少なくとも1つの読み出し導体へ画像信号を伝送する画像読み出し経路を含む。マルチモード・ピクセルは、画像読み出し経路と異なるパルス読み出し経路をさらに含み、パルス読み出し経路は、パルス検出回路及び読み出し導体(複数可)間で結合され、パルス検出回路から少なくとも1つの読み出し導体へパルス・データを伝送し、画像読み出し経路は、パルス読み出し経路から独立して制御される。

課題を解決するための手段

0009

実施形態において、読み出し導体(複数可)は、画像感知回路から画像信号を受信する画像読み出し導体、及び画像読み出し導体から独立することが可能であるパルス読み出し導体を含むことが可能であり、パルス読み出し導体は、パルス検出回路からパルス・データを受信することが可能である。画像読み出し経路は、少なくとも1つの読み出し導体の画像読み出し導体のみに結合されることが可能であり、パルス読み出し経路は、少なくとも1つの読み出し導体のパルス読み出し導体のみに結合されることが可能である。

0010

実施形態において、画像読み出し経路は、画像及びパルス読み出し経路の非同期操作のためのパルス読み出し経路から独立して制御されることが可能である。画像感知回路及びパルス検出回路は、少なくとも1つの電子機器を共有することが可能である。

0011

さらに本開示の態様に従い、読み出し集積回路(ROIC)を提供する。ROICは、画像読み出し導体、画像読み出し導体から独立するパルス読み出し導体、及び読み出し回路のアレイを含み、各読み出し回路は、ピクセル・アレイのそれぞれのピクセルと関連し、アレイの各ピクセルは、光検出器を含む。各読み出し回路は、画像感知回路、画像読み出し経路、パルス検出回路、及びパルス読み出し経路を含み、パルス読み出し経路は、画像読み出し経路から独立する。画像読み出し経路は、ピクセルの画像感知回路、及び画像読み出し導体間で結合され、画像感知回路から画像読み出し導体へ画像信号を伝送する。パルス読み出し経路は、ピクセルのパルス検出回路、及びパルス読み出し導体間で結合され、パルス検出回路からパルス読み出し導体へパルス・データを伝送する。

0012

実施形態において、ROICは、画像読み出し経路を制御することが可能である画像コントローラ、及びパルス読み出し経路を制御することが可能であり、画像コントローラから独立して動作することが可能であるパルス・コントローラをさらに含むことが可能である。

0013

実施形態において、画像制御信号及びパルス制御信号は、それぞれ、画像行選択信号及びパルス行選択信号、または画像リセット信号及びパルス・リセット信号を含むことが可能である。画像行選択信号は、画像読み出し経路沿いで読み出しを有効にすることが可能であり、パルス行選択信号は、パルス読み出し経路沿いで読み出しを有効にすることが可能である。画像リセット信号は、画像感知回路をリセットすることが可能であり、パルス・リセット信号は、パルス検出回路をリセットすることが可能である。

0014

さらに実施形態において、画像読み出し導体へ伝送される画像信号は、アナログ信号であることが可能であり、パルス読み出し導体へ伝送されるパルス・データは、バイナリ及びデジタルのうちの少なくとも1つであることが可能である。

0015

加えて、実施形態において、パルス・コントローラは、パルス読み出し導体へ伝送される、パルス検出回路により出力された少なくとも1サブセットのパルス・データをさらに選択することが可能であり、各サブセットは、それぞれのパルス検出サブウィンドウ内に含まれることが可能である。

0016

実施形態において、パルス・コントローラは、第一パルス検出サブウィンドウがパルス読み出し導体へ出力される第一フレーム・レート、及び第一フレーム・レートと異なり、第二パルス検出サブウィンドウがパルス読み出し導体へ出力される第二フレーム・レートをさらに制御することが可能である。

0017

その上実施形態において、画像コントローラは、画像信号が画像読み出し導体へ出力される第一フレーム・レートをさらに制御することが可能であり、パルス・コントローラは、パルス・データがパルス読み出し導体へ出力される第二フレーム・レートをさらに制御することが可能である。パルス・コントローラは、第一フレーム・レートを制御する画像コントローラから非同期で第二フレーム・レートを制御することが可能である。

0018

さらに実施形態において、画像コントローラは、画像信号のフレーミングを制御する画像露光制御信号を受信することが可能であり、パルス・コントローラは、パルス・データのフレーミングを制御するパルス露光制御信号を受信することが可能である。画像及びパルス露光制御信号は、異なるソースから受信され、互いから独立して計時されることが可能である。

0019

本開示のさらなる態様において、ROICから読み出された画像信号及びパルス・データを制御する方法を提供する。この方法は、ピクセル・アレイの個々のピクセルから少なくとも1つの読み出し導体へ画像信号の伝送を制御すること、及び画像信号の伝送へ非同期で、ピクセル・アレイの個々のピクセルから少なくとも1つの読み出し導体へパルス・データの伝送を制御することを備える。

0020

実施形態において、画像信号の伝送を制御することは、ピクセル・アレイのそれぞれの画像感知回路、及び少なくとも1つの読み出し導体間で個々の画像読み出し経路沿いに画像信号の伝送を制御することを備えることが可能であり、パルス・データの伝送を制御することは、ピクセル・アレイのそれぞれのパルス検出回路、及び少なくとも1つの読み出し導体間で個々のパルス読み出し経路沿いにパルス・データの伝送を制御することを備えることが可能である。

0021

さらに実施形態において、方法は、少なくとも1つの読み出し導体へ伝送される、ピクセル・アレイにより出力された少なくとも1サブセットのパルス・データを選択することをさらに備えることが可能であり、各サブセットは、それぞれのパルス検出サブウィンドウ内に含まれることが可能である。

0022

加えて、実施形態において、方法は、各パルス検出サブウィンドウが少なくとも1つの読み出し導体へ出力されるフレーム・レートを制御することをさらに備えることが可能である。

0023

さらに、実施形態において、方法は、第一パルス検出サブウィンドウが読み出し導体(複数可)へ出力される第一フレーム・レート、及び第一フレーム・レートと異なり、第二パルス検出サブウィンドウが読み出し導体へ出力される第二フレーム・レートを制御することをさらに備えることが可能である。

0024

実施形態において、方法は、画像信号が少なくとも1つの読み出し導体へ出力される第一フレーム・レートを制御すること、及びパルス・データが少なくとも1つの読み出し導体へ出力される第二フレーム・レートを制御することをさらに備えることが可能である。第二フレーム・レートは、第一フレーム・レートを制御することから非同期で制御されることが可能である。

0025

実施形態において、読み出し導体(複数可)へ伝送されたパルス・データは、バイナリ及びデジタルのうちの少なくとも1つであることが可能である。

0026

主題の開示が関連する当業者は、必要以上の実験なしで主題の開示のデバイス及び方法を行い、使用する方式を容易に理解できるように、その実施形態は、特定の図面に関して以下に本明細書で詳細に説明されるであろう。

図面の簡単な説明

0027

本開示の実施形態に従い画像及びレーザ信号のマルチモード感知のためのマルチモード・ピクセルの例示的な実施形態の概略図を示す。
本開示の実施形態に従いイメージング・デバイスの概略図を示す。
本開示の実施形態に従い読み出し集積回路の概略図を示す。
図3で示される読み出し集積回路の読み出し回路の概念図である。
本開示の実施形態に従い読み出し集積回路により出力された画像ウィンドウ及びパルス・サブウィンドウの概略図である。

実施例

0028

ここで参照は、同様の参照番号が主題の開示の類似した構造上の特徴または態様を同定する図面に行われる。説明及び図解の目的のために、制限ではなく、本開示に従いマルチモード感知のためのマルチモード・ピクセルの例示的な実施形態の概略図は、図1で示され、一般的に参照記号100により指示される。本開示、またはその態様に従いマルチモード・ピクセルの他の実施形態は、説明されるように、図2〜5で提供される。

0029

より詳細に以下で説明されるように、マルチモード・ピクセル100は、パルス検出及びイメージングの両方についてのマルチモード機能を有するマルチモード焦点面(FPA)アレイ内に含まれる。マルチモードFPAの1つの例示的な適用は、事用レーザ・デジグネータにより放射され、ターゲットから反射されたレーザ・パルスを検出するために使用されるSWIRカメラである。画像を取得し、短い持続時間を検出するカメラについての他の適用は、高周波光インパルスも、想定される。本開示は、SWIRカメラ内のレーザ・パルス検出を使用する実施例を対象とし、本開示は、本出願に限定されない。

0030

レーザ指示のためのレーザ源により放射されたレーザ信号は、短波赤外線帯域内で可視波長を有することが可能である。高空間分解能パルス・データ出力は、相対的に大きく撮像されたシーン内のオブジェクトに関して、直径で通常わずかなピクセルのみである、これらの相対的に小さく検出されたレーザ・パルスを相関するために必要とされる。加えて、高時間分解能パルス・データ出力は、光検出器により感知されたレーザ信号内の高周波パルス捕捉し、復号するために必要とされ、レーザ信号は、数十nsのオーダパルス幅を有することが可能である。レーザ源のパルス繰り返し周波数PRF)の復号精度は、それぞれのマルチモード・ピクセルにより出力されたパルス・データの時間分解能により制限され、必要な到達時間の時間分解能は、数十μsのオーダであることができる。時間分解能は、パルス・データを読み出すための読み出し経路がリセットされることが可能である、個々のピクセル及びレートによりパルス・データを読み出すためのフレーム・レートで少なくとも部分的に定義される。

0031

反対に、SWIRカメラにより実行されたイメージングは、より遅いプロセスである。光検出器出力は、時間の経過とともに積分され、所望の信号対ノイズ比を達成し、画像信号を読み出したい実際のレートを設定する。それに応じて、イメージングの時間分解能は、レーザ・パルス検出のために必要とされる時間分解能より低いことが可能である。個々のピクセルによりパルス・データを読み出すためのフレーム・レート、及び画像信号を読み出すための読み出し経路から読み出すレートがレーザ・パルス検出のためのものより低い可能性があるということになる。

0032

それに応じて、マルチモード・ピクセル100は、画像を取得しレーザ指示信号を検出するために使用される、カメラのピクセル・アレイ内に含まれることが可能である。このカメラは、たとえば、一般に短波赤外線帯域内で可視の波長である、レーザ信号を検出し、追跡し、復号するために使用されることが可能である短波赤外線(SWIR)カメラであることが可能である。あるいは、またマルチモード・ピクセル100は、非SWIR波長のレーザにより発生し、または短いパルス持続時間で高周波パルス・エネルギーの他のエミッタにより放射された、高周波イベントを検出するために使用されることが可能である。マルチモード・ピクセル100は、紫外線、可視、若しくは中波赤外線照明、またはX線のような、他の受信した電磁信号を検出するセンサ・アレイ内で使用されることが可能である。

0033

マルチモード・ピクセル100は、IR波長内の光子による励起に応答して光電流を出力するIR高感度感知デバイスである、光検出器102を含む。赤外線高感度材料は、たとえば、テルル化カドミウム水銀(HgCdTe、「MerCad」、または「MerCadTel」)、アンチモン化インジウム(InSb、「Inns−Bee(インスビー)」と発音される)、インジウムガリウムヒ素(InGaAs、「Inn−Gas(インガス)」と発音される)、及び酸化バナジウム(V)(VOx、「Vox(ボックス)」と発音される)を含むことが可能である。あるいは、光検出素子102は、十分な帯域幅を有し、持続時間で1ns〜1000ns間の入力信号パルスのために入力信号電流に変換する入力信号の形式に応答して電流を発生する検出器のいずれかのタイプを表現することが可能である。

0034

光検出器102からの出力は、画像感知回路104及びパルス検出回路106により受信され、処理される。実施形態において、画像感知回路104及びパルス検出回路106は、重複部分108により示されるように、1つ以上の電気デバイス(たとえば、アンプトランジスタ及び/またはコンデンサ)を共有することが可能である。他の実施形態において、画像感知回路104及びパルス検出回路106は、互いから独立し、いずれの電気デバイスも共有しないため、重複部分108は、ゼロ(たとえば、なし)である。画像感知回路104は、少なくとも1つの読み出し導体115へ画像読み出し経路110沿いに画像信号(V画像)を出力する。パルス検出回路106は、少なくとも1つの読み出し導体115へパルス読み出し経路112沿いにパルス・データ(Vパルス)を出力する。

0035

読み出し導体115ならびに画像及びパルス110、112の読み出し経路は、それぞれ異なる2方向でマルチモード・ピクセル100のアレイを横切るため、各マルチモード・ピクセル100は、第一方向(水平方向として実施例で示される)に向けられる画像読み出し経路110及びパルス読み出し経路112により横切られる。またマルチモード・ピクセル100は、第二方向(垂直方向として実施例で示される)に向けられる1セットの1つ以上の読み出し導体115により横切られる。このようにして、画像及びパルス読み出し経路110、112、及び1つ以上の読み出し導体115のセットは、水平行及び垂直列のような、異なる2方向でアレイを横切る。読み出し経路110、112、及び読み出し導体115の構成は、行及び列に制限されない。他の構成は、読み出し導体が半径方向の経路に向けられながら、円形経路に向けられる読み出し経路でのように使用されることが可能である。

0036

画像感知回路104は、光検出器出力内に含まれた相対的に低周波の信号を受信し、対応する画像信号を出力するように構成される電気デバイスを含む。光検出器102により出力された電荷または電流は、積分され、アナログ電圧を生成する。積分時間(積分のために必要な時間)は、画像信号をピクセル100から読み出すことを可能にするレートを制限する。それに応じて、画像信号を出力するためのフレーム・レートは、相対的に低い。従来の画像フレーム・レートは、30フレーム/ms、60フレーム/ms及び120フレーム/msである。

0037

パルス検出回路106は、光検出器出力内に含まれた相対的に高周波の信号を検出し、対応するバイナリ・パルス検出データを出力するように構成される電気デバイスを含む。光検出器102により出力された電荷または電流が処理されることが可能なレートは、積分時間により制限されず、画像感知回路104により使用されたレートより高速であることが可能である。それに応じて、パルス・データを読み出すために有用なフレーム・レートは、画像フレーム・レートに比較して高いことができる。

0038

ピクセル100は、異なるアレイ内に配置されることが可能である電子コンポーネントを含む。各アレイは、それぞれの基板上に配置されることが可能である。光検出器102は、光検出器のアレイ内に含まれることが可能であり、各光検出器は、ぞれぞれのピクセルに対応する。ピクセル100(光検出器102を除く)及び読み出し導体115の残りの回路及びコンポーネントは、読み出し回路140内に含まれ、この読み出し回路100は、読み出し回路のアレイ内に含まれ、読み出し集積チップ(ROIC)として集積チップ内に含まれることが可能である。読み出し回路アレイの各読み出し回路は、それぞれのピクセルに対応する。それに応じて、ピクセル100は、光検出器アレイの光検出器102、及び光検出器102に対応する読み出し回路140を含み、読み出し回路140は、ROIC内に含まれる。

0039

実施形態において、少なくとも1つの読み出し導体115は、画像読み出し導体114及びパルス読み出し導体116を含む。画像読み出し導体114は、画像読み出し経路110に結合され、画像信号を受信する。パルス読み出し導体116は、パルス読み出し経路112に結合され、パルス・データを受信する。画像信号は、アナログ信号であり、ピクセル信号は、バイナリまたはデジタル信号である。

0040

画像読み出し経路110は、少なくとも1つのスイッチ118により制御される。示された実施例において、少なくとも1つのスイッチ118は、画像行選択制御信号行選択_画像)に応答する画像行選択スイッチ120、及び画像リセット制御信号(画像_リセット)に応答する画像リセット・スイッチ122を含み、画像リセット・バイアス電圧(Vリセット_画像)によりバイアスかけられる。パルス読み出し経路112は、少なくとも1つのスイッチ124により制御される。示された実施例において、少なくとも1つのスイッチ124は、パルス行選択制御信号(行選択_パルス)に応答するパルス行選択スイッチ126、及びパルス・リセット制御信号(パルス_リセット)に応答するパルス・リセット・スイッチ128を含み、パルス・リセット・バイアス電圧(Vリセット_パルス)によりバイアスをかけられる。

0041

画像行選択スイッチ120は、画像読み出し経路110を介して画像信号の伝送を制御するため、画像行選択スイッチ120を閉じるときに、画像信号を画像感知回路104から画像読み出し導体114へ伝送する。画像リセット・スイッチ122は、画像感知回路104のリセットを制御し、画像感知回路104をリセットすることは、画像感知回路104に存在し、画像読み出し経路110に出力されるいずれかの電荷または電圧を除去する。

0042

パルス行選択スイッチ126は、パルス読み出し経路112を介してパルス・データの伝送を制御するため、パルス行選択スイッチ126を閉じるとき、パルス・データをパルス検出回路106からパルス読み出し導体116へ伝送する。パルス・リセット・スイッチ128は、パルス検出回路106のリセットを制御し、パルス検出回路106をリセットすることは、パルス検出回路106に存在しパルス読み出し経路110に出力されるいずれかの電荷または電圧を除去する。

0043

スイッチ120、122、126、128は、制御信号に応答して開き、または閉じ、読み出し経路を有効にする、またはリセットする、トランジスタのような、回路及び/または電子コンポーネントを含むことが可能である。

0044

図2を参照して、例示的なイメージング・デバイス200の概略図を示す。イメージング・デバイス200は、焦点面アレイ(FPA)202を含む。FPA202は、少なくとも1つの読み出し導体115が読み出し回路140のライン(たとえば、列)に結合されながら、光検出器102のアレイ、及び読み出し回路140のアレイを含む。イメージング・デバイス200は、光学、行及び列ドライバデコーダ信号処理回路、ならびに画像処理回路(図示せず)をさらに含むことが可能である。さらにイメージング・デバイス200は、格納されたプログラム可能インストラクションを実行し、イメージング・デバイス200の機能を制御する、及び/または実行する1つ以上の処理デバイス(図示せず)を含むことが可能である。

0045

図3は、ROIC302を含む例示的なチップ300の概略図である。ROIC302は、基板304上に形成された集積回路として提供され、読み出し回路140のアレイのライン、たとえば、列を横切る画像及びパルス読み出し導体114、116を含む、読み出し回路140のアレイを含む。ROIC302は、FPA202に組み込まれるため、各読み出し回路140は、光検出器アレイのそれぞれの光検出器102に対応する。

0046

図4は、ROIC302の例示的な構成の概念的なブロック図である。ROIC302は、イメージング・ピクセル・アレイ404及びパルス検出ピクセル・アレイ406を含む。イメージング・ピクセル・アレイ404は、画像感知回路(たとえば、図1で示された画像感知回路104)のアレイを含み、パルス検出ピクセル・アレイ406は、パルス検出回路(たとえば、図1で示されたパルス検出回路106)のアレイを含む。

0047

図4は、サイドバイサイドとして、イメージング・ピクセル・アレイ402、及びパルス検出ピクセル・アレイ406を概念的に描写する。しかしながら、実装において、イメージング・ピクセル・アレイ402及びパルス検出アレイ・ピクセル406は、併置され、各ピクセル(たとえば、図1で示されたピクセル100)がそれぞれの画像感知回路及びその対応するパルス検出回路を含むことを意味する。換言すれば、画像感知回路及びパルス検出回路は、1つのピクセル内に含まれた、各それぞれの画像感知回路、及びその対応するパルス検出回路とともに配置される。

0048

加えて、各ピクセルは、画像読み出し経路(たとえば、画像読み出し経路110)、画像読み出し経路を制御するスイッチ(たとえば、スイッチ120及び122)、パルス検出読み出し経路(たとえば、パルス読み出し経路112)、及びパルス検出読み出し経路を制御するスイッチ(たとえば、スイッチ126及び128)を含む。

0049

イメージング・ピクセル・アレイ404は、画像読み出し導体114を介してアナログ画像信号を出力する。アナログ画像信号は、アナログデジタル変換器ADC)によりデジタル化され、ADC/SRAM422によりメモリ内に一時的に格納されることが可能である。ADC/SRAM422は、画像シリアライザ426へ通信経路427を介してデジタル化された画像信号を出力する。画像シリアライザ426は、格納されたデジタル画像信号シリアル化し、それらをROIC302のイメージング・ポートを介してROIC302から伝送する。あるいは、画像読み出し導体114を介して出力されたアナログ画像信号は、アナログ・バッファ(図示せず)によりバッファリングされ、アナログ・バッファ・ドライバ(図示せず)及びマルチプレクサ(図示せず)を介してROIC302から出力されることが可能である。

0050

パルス検出ピクセル・アレイ406は、パルス読み出し導体116を介してバイナリまたはデジタル・パルス・データを出力する。パルス・データは、処理され(さらに以下で記述されるように)、ROIC302のパルス・ポートを介してROIC302からの出力についてのパルス・データをシリアル化する、パルス・シリアライザ424へ通信経路413及び431沿いにさらに伝送される。ラッチ428は、パルス読み出し導体116沿いに任意選択で提供される。ラッチ428は、パルス読み出し経路(たとえば、図1で示されたパルス読み出し経路112)上でタイミング制約緩和するために、または後処理のためにパルス・データを一時的に格納するために使用されることができる。実施形態において、ADC/SRAM422は、ADC、及びSRAMのようなメモリ・バッファを含む。SRAMは、実施例として提供されるが、特定のタイプのメモリにメモリ・バッファを限定することを意図されない。想定される他のタイプのメモリは、ラッチ、フリップフロップ、またはダイナミックストレージ素子を含む。ADC及びシリアライザは、アナログ及び/またはデジタル・コンポーネントから形成されることが可能である。実施形態において、ラッチ428は、フリップ・フロップまたはダイナミック・ストレージ素子のようなデジタル・メモリの他の手段を含む。

0051

通信経路419を介して外部画像露光制御信号(外部画像露光)を受信し、イメージング行制御回路420へ通信経路417を介して画像行制御信号を出力するメイン・デジタル・ブロック416を提供する。通信経路419を介して提供された外部画像露光制御信号(外部画像露光)は、画像読み出し経路(たとえば、図1で示された画像読み出し経路110)のピクセル、及び読み出しフレーム・タイミングの露光ウィンドウを制御する。外部画像露光制御信号に基づき、メイン・デジタル・ブロック416及びイメージング行制御回路420は、通信経路417及び423を介して画像タイミング制御信号を生成する。イメージング行制御回路420は、イメージング・ピクセル・アレイ404へ通信経路423を介して画像タイミング制御信号を出力するタイミング・コントローラを含む。イメージング・タイミング制御信号は、対応する読み出し導体へ画像信号(たとえば、V画像)を伝送するために、及び画像読み出し経路をリセットするために画像読み出し経路(たとえば、図1で示された画像読み出し経路110)をそれぞれ制御する、画像行選択制御信号(行選択_画像)、及び画像行リセット制御信号(画像_リセット)を含む。

0052

同様に、通信経路411を介して外部パルス露光制御信号(外部パルス露光)を受信し、パルス行制御回路412へ通信経路409を介してパルス行制御信号を出力するパルス・デジタル・ブロック408を提供する。通信経路411を介して提供された外部パルス露光制御信号(外部パルス露光)は、パルス読み出し経路(たとえば、図1で示されたパルス読み出し経路112)のピクセル、及び読み出しフレーム・タイミングの露光ウィンドウを制御する。外部パルス露光制御信号に基づき、パルス・デジタル・ブロック408及びパルス行制御回路412は、通信経路409及び415を介して画像タイミング制御信号を生成する。

0053

パルス行制御回路412は、パルス検出ピクセル・アレイ406へ通信経路415を介してパルス・タイミング制御信号を出力するタイミング・コントローラを含む。パルス・タイミング制御信号は、対応する読み出し導体へパルス・データ(たとえば、Vパルス)を伝送するために、及びパルス読み出し経路をリセットするためにパルス読み出し経路(たとえば、図1で示されたパルス読み出し経路112)をそれぞれ制御する、パルス行選択制御信号(行選択_パルス)及びパルス行リセット制御信号(パルス_リセット)を含む。画像行制御信号は、パルス行制御信号に関して非同期である。非同期信号として、それらは、互いから独立して生成され、出力されるため、それらは、異なる独立した時間に出力されることが可能である。独立した時間は、同一のイベントの発生に依存しない。図示するために、イメージング・ピクセル・アレイ404の選択された行内に配置されたピクセルの画像感知回路(たとえば、図1で示された画像感知回路104)による読み出しを制御するための画像行制御信号は、これらのピクセルの対応するパルス検出回路(たとえば、パルス検出回路106)による読み出しを制御するためのパルス行制御信号へ非同期である。

0054

画像行制御信号及びパルス行制御信号の生成及び出力は、異なるコントローラ、すなわち、メイン・デジタル・ブロック416及びパルス・デジタル・ブロック408により互いから独立して実行される。たとえば、画像行制御信号は、外部画像露光制御信号(外部画像露光)に応答して生成され、出力され、パルス画像行制御信号は、外部パルス露光制御信号(外部パルス露光)に応答して生成され、出力される。外部画像露光制御信号(外部画像露光)及び外部パルス露光制御信号(外部パルス露光)は、それらがROIC302の外部にあり、制御信号が互いに関して発生することが可能であるときに所定のタイミング規定がない、異なるそれぞれのデバイスにより提供されることができることを意味する、フレーム・タイミング信号であり、互いに関して非同期である。

0055

そのようなものとして、図1で示されたピクセル100の画像感知回路104内で生成されたデータのフレーム期間、露光タイミング読み出し開始時間、及び読み出し持続時間、ならびに画像読み出し導体114上でイメージング・ピクセル・アレイ404の読み出しは、パルス読み出し導体116上のパルス検出ピクセル・アレイのピクセル及び読み出しのパルス検出回路106で生成されたデータのフレーム期間、露光タイミング、読み出し開始時間、及び読み出し持続時間とすべて異なることができる。

0056

また外部画像露光制御信号(外部画像露光)及び外部パルス露光制御信号は、ROIC302(図3で示された)上のタイミング・コントローラにより、またはROIC302外部の共通デバイスにより生成されることが可能である。外部画像露光制御信号(外部画像露光)、及び外部パルス露光制御信号(外部パルス露光)で同期要件はないが、信号が同期方式で計時されることが可能である、たとえば、2つの信号が同一のフレーム期間及び/または読み出しタイミングをもたらす共通信号であることが可能であることは、想定される。

0057

実施形態において、パルス・デジタル・ブロック408及びメイン・デジタル・ブロック416は、たとえば、制御レジスタカウンタクロック生成回路、及び他のデジタル・ロジックを各含む。他の実施形態において、パルス・デジタル・ブロック408及びメイン・デジタル・ブロック416は、マスタ・クロック生成回路を含む、これらの素子のうちのいくつかを共有することができる。

0058

実施形態において、パルス行制御回路412及びイメージング行制御回路420は、たとえば、制御レジスタ、カウンタ、デジタル・ロジック、遅延素子、及び行ドライバ・バッファを各含む、各タイミング・コントローラである。

0059

メイン・デジタル・ブロック416は、通信経路421を介して制御信号をさらに出力し、ADC/SRAM422を制御し、画像読み出し導体114のサンプリング、ADCタイミング、及び画像シリアライザ426へ結果として生じるデジタル化された出力の伝播を制御する。またメイン・デジタル・ブロック416は、通信経路429を介して制御信号を出力し、画像シリアライザ426を制御し、たとえば、画像シリアライザ426内へのデジタル化されたデータの転送を制御し、ワードアライメントをシリアル化し、シリアライザ読み出しを開始し、停止する。

0060

それに応じて、ROIC302は、焦点面アレイの個々のピクセル(たとえば、図2で示された焦点面アレイ202のピクセル100)内の画像及びパルス読み出し経路の非同期制御を提供する。画像及びパルス読み出し経路は、独立して、非同期な、タイミング・コントローラ、イメージング行制御回路420及びパルス行制御回路412により制御される。画像信号及びパルス・データは、それぞれのデータ・チャネル(互いから独立するそれぞれの通信経路を各含む、画像シリアライザ426及びパルス・シリアライザ424)を介して出力され、異なるポートを通してROIC302から出力される。

0061

特に、画像信号は、画像読み出し導体114へ画像読み出し経路(たとえば、図1で示された画像読み出し経路110)を介してADC/SRAM422へ、つぎに通信経路427を介して画像シリアライザ426へ伝送され、ROIC302のイメージング・ポートを介して出力される。パルス・データは、パルス読み出し導体116へパルス読み出し経路(たとえば、図1で示されたパルス読み出し経路112)を介してパルス・デジタル・ブロック408へ、つぎに通信経路413を介してメイン・デジタル・ブロック416へ画像信号から独立して伝送され、通信経路431を介してパルス・シリアライザ424が後に続き、ROIC302のパルス・ポートを介して出力される。

0062

示された実施例において、メイン・デジタル・ブロック416が画像信号のデータ・チャネルに関連した信号の処理及び出力から独立してパルス・シリアライザ424へパルス・データを処理し、出力すること、すなわち、信号がADC/SRAM422及び画像シリアライザ426へ出力されることに留意する。実施形態において、メイン・デジタル・ブロック416は、パルス・データ・チャネルから削除されることが可能であり、パルス・データは、メイン・デジタル・ブロック416を通過せずに、パルス・シリアライザ424へパルス・デジタル・ブロック408により直接提供される。

0063

異なる制御信号を画像シリアライザ426及びパルス・シリアライザ424へ提供することで、パルス・データのシリアル化及びフォーマットの独立した制御を提供し、画像信号のシリアル化されたデータ・インタフェースは、異なり、独立してシリアル化のためにフォーマットされることが可能である。

0064

図5は、画像ウィンドウ500及び複数のパルス・サブウィンドウ502を含む、ROIC(たとえば、ROIC302)により出力された画像及びパルス・ウィンドウを図示する。さまざまなウィンドウ・サイズ及び読み出しフレーム・レートは、画像信号及びパルス・データと関連した読み出し経路の独立した制御により有効にされる。各ウィンドウは、独立して制御されたフレーム・レートを含むことが可能である。

0065

バイナリまたはデジタル・パルス・データは、ADC/SRAM422を使用してデジタル値セトリングする、及び/または変換される必要がある電圧レベルを有するアナログ画像信号より高速で処理し、伝送することが可能であるため、パルス・データは、画像信号より高速で各ピクセル(たとえば、図1のピクセル100)から読み出されることが可能である。たとえば、イメージング・フレーム・レートは、60Hzに設定され、電圧セトリング及びADCに対応することができながら、パルス検出フレーム・レートは、1000Hzのような、より高速のレートで設定されることが可能である。これは、完全な視野を有するイメージング操作のために高感度及び完全積分時間を可能にし、同時にパルス・データ内のパルス繰り返し周波数及びパルス・コードからの独立のためにパルス・データ内のレーザ・パルスの到達時間を判定する機能に関して高い時間分解能を提供する。

0066

ピクセル画像信号は、イメージングに適切であるフレーム・レート(たとえば、60Hz)を有する単一の画像ウィンドウとして読み出されるようにアドレス指定され、制御されることが可能である。画像ウィンドウは、完全な視野を提供する、焦点面アレイのピクセルのフルセットを含むことが可能である。実施形態において、画像信号は、アドレス指定されることが可能であるため、画像ウィンドウは、部分的な視野を提供する、焦点面アレイのピクセルのサブセット(用語サブセットは、本明細書で適切なサブセットを指す)を含むことが可能である。実施形態において、画像ウィンドウは、複数の、異なる、部分的な視野を提供する、アドレス指定されたピクセル画像信号の異なるセットに各対応する、複数のサブウィンドウを含むことが可能である。

0067

画像ウィンドウが完全若しくは部分である、またはサブウィンドウを含むかどうかにかかわらず、パルス・データは、異なるパルス・サブウィンドウとして読み出されるように制御される異なる1セットのアドレス指定されたピクセル・パルス・データに各対応する、複数のパルス・サブウィンドウを含むことが可能である。パルス・サブウィンドウは、同時にアドレス指定され、制御され、読み出されることが可能である。実施形態において、各パルス・サブウィンドウは、固有のフレーム・レートで読み出されることが可能である。他の実施形態において、パルス・サブウィンドウは、同一のフレーム・レートですべて読み出される。パルス検出サブウィンドウ・フレーム・レートは、画像ウィンドウのために使用されたフレーム・レートよりかなり高いことが可能である。

0068

図5で示された実施例において、例示的な画像ウィンドウ500は、60Hzのフレーム・レートで640×512ピクセルを含み、第一パルス・ウィンドウ502は、SW0とラベル付けされ、1.0kHzのフレーム・レートで32×32ピクセルの第一セットを含み、第二パルス・ウィンドウ502は、SW1とラベル付けされ、1.0kHzのフレーム・レートで64×64ピクセルの第一セットを含み、第三パルス・ウィンドウ502は、SW2とラベル付けされ、1.0kHzのフレーム・レートで第一セットと異なる64×64ピクセルの第二セットを含み、第四パルス・ウィンドウ502は、SW3とラベル付けされ、1.0kHzのフレーム・レートで、第一セットと異なる、32×32ピクセルの第二セットを含む。サブウィンドウ502は、相互に排他的であるが、それらは、重複するようにアドレス指定されることが可能であるため、いくつかのピクセルを1つより多いサブウィンドウ内に含む。

0069

画像フレーム・レートは、各画像フレームの開始をトリガする、外部画像露光制御信号(外部画像露光)により決定される。完全なパルス・ウィンドウについてのパルス・フレーム・レートは、各パルス・フレームの開始をトリガする、外部パルス露光制御信号(外部パルス露光)により決定される。外部パルス及び画像制御信号は、互いに関して非同期であるため、画像及びパルス・ウィンドウは、異なるアドレッシング及びフレーム・レートを有することが可能である。

0070

実施形態において、パルス・ウィンドウ502は、異なるフレーム・レート、たとえば、60Hzのフレーム・レートを有するSW0、1kHzのフレーム・レートを有するSW1、1.5kHzのフレーム・レートを有するSW2、及び10kHzのフレーム・レートを有するSW3を各有することが可能である。サブウィンドウの総フレーム読み出し時間は、完全なパルス・ウィンドウについての全体的なフレーム読み出し時間に等しく、またはこれより短くなければならない。パルス・デジタル・ブロック408は、各サブウィンドウ502を出力するためにパルス・シリアライザ424へ追加のパルスを出力することで、パルス・サブウィンドウ502をアドレス指定し、各サブウィンドウ502についてのフレーム・レートを調整することが可能である。実施形態において、パルス・デジタル・ブロック408は、フレーム・レートを設定するように調整されることが可能である制御レジスタを含むことが可能である。

0071

イメージング・フレーム・レートに関して増加したフレーム・レートで複数のサブウィンドウを提供する機能は、レーザ・パルスの到達時間内で増加した時間分解能を提供する。これは、画像センサの完全な視野内で複数のターゲットを指示する複数のレーザ・デジグネータ・ソースからのパルスを検出し、復号する機能を強化する。たとえば、第一フレーム・レートで完全な視野を読み出しながら、パルス・データは、4つの異なるX−Y座標で4つの異なるレーザ・デジグネータ・ソースにより出力されたレーザ信号について検出されることが可能である。つぎにX−Y座標を含むパルス・データ・サブウィンドウは、改良された到達時間分解能を達成し、正確な繰り返し周波数復号を可能にする、増加した第二フレーム・レートでパルス・データを読み出すために使用されることが可能である。復号は、1〜21Hzのレーザ・デジグネータ・パルスの繰り返し周期で達成可能である。実施形態において、復号は、80usより良い繰り返し周期の精度を達成可能である。加えて、画像及びパルス・データについてのサブウィンドウ及び独立したフレーム・レートを使用して、パルスは、完全な視野にわたり正確に検出され、640×512ピクセル、1280×1012ピクセル、または1920×1200ピクセルのような、異なる分解能を有する画像センサ・ピクセル・アレイについて同一の時間分解能で復号されることが可能である。

0072

本開示の方法及びシステムは、上記で説明され図面で示されるように、画像信号及びパルス・データの独立した読み出しのために提供するマルチモード・ピクセルのために提供する。主題の開示の装置及び方法は、実施形態に関連して示され記述されながら、当業者は、変形形態及び/または修正形態が主題の開示の趣旨及び範囲から逸脱することなくそれらへ行われることができることを容易に理解するであろう。

0073

100読み出し回路
102光検出器
104 画像感知回路
106パルス検出回路
108重複部分
110読み出し経路
112 読み出し経路
114画像読み出し導体
115読み出し導体
116パルス読み出し導体
118 スイッチ
120、122、124、126 スイッチ
128 パルス・リセット・スイッチ
140 読み出し回路
200 例示的なイメージング・デバイス
200 イメージング・デバイス
202焦点面アレイ
304基板
404 イメージング・ピクセル・アレイ
406パルス検出ピクセル・アレイ
408 パルス・デジタル・ブロック
409、411通信経路
412 パルス行制御回路
413、415 通信経路
416メイン・デジタル・ブロック
417、419 通信経路
420 イメージング行制御回路
421、423 通信経路
423 通信経路
424 パルス・シリアライザ
426 画像シリアライザ
427 通信経路
428ラッチ
429、431 通信経路
500画像ウィンドウ
502 パルス・ウィンドウ

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