(57)【要約】  アナログデジタル変換を行うための方法およびシステムが提案される。一実施例では、第１の量子化操作サブレンジのための第１の量子化分解能と、第２の量子化操作サブレンジのための第２の量子化分解能とを有する量子化器を備えるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）である。第１の量子化分解能または第１の量子化操作サブレンジのうちの少なくとも１つは、プログラム可能である。第２の量子化分解能または第２の量子化操作サブレンジのうちの少なくとも１つは、プログラム可能である。量子化器は、入力電圧を受け取り、入力電圧が第１の量子化操作サブレンジに属するか、あるいは第２の量子化操作サブレンジに属するかに基づいて、第１の量子化分解能または第２の量子化分解能で入力電圧を量子化してデジタル出力を生成するように構成される。【選択図】図１５
2021518699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の量子化操作サブレンジのための第１の量子化分解能、および第２の量子化操作サブレンジのための第２の量子化分解能を有する量子化器を備えるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）であって、
前記第１の量子化分解能または前記第１の量子化操作サブレンジのうちの少なくとも１つがプログラム可能であり、
前記第２の量子化分解能または前記第２の量子化操作サブレンジのうちの少なくとも１つがプログラム可能であり、
前記量子化器は、
入力電圧を受け取り、
前記入力電圧が前記第１の量子化操作サブレンジに属するか、あるいは前記第２の量子化操作サブレンジに属するか基づいて、前記第１の量子化分解能または前記第２の量子化分解能で前記入力電圧を量子化して、デジタル出力を生成する、
ように構成される、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）。
【請求項２】
前記第１の量子化分解能と前記第１の量子化操作サブレンジは、別々にプログラム可能であり、
前記第２の量子化分解能と前記第２の量子化操作サブレンジは、別々にプログラム可能である、請求項１に記載のＡＤＣ。
【請求項３】
前記量子化器は、プログラミング情報を受信するようにさらに構成され、前記プログラミング情報は、前記第１の量子化操作サブレンジと、前記第２の量子化操作サブレンジと、前記第１の量子化操作サブレンジのための前記第１の量子化分解能と、前記第２の量子化操作サブレンジのための前記第２の量子化分解能とを画定し、
前記量子化器は、前記プログラミング情報に基づいてプログラムされる、請求項２に記載のＡＤＣ。
【請求項４】
前記量子化器は、
閾値電圧ランプを提供するように構成された閾値生成器であって、前記閾値電圧ランプは基準時間に始まる閾値生成器と、
入力電圧を前記閾値電圧ランプと比較するように構成された量子化比較器と、
入力クロック信号に基づいて、前記基準時間と、前記閾値電圧ランプの電圧が前記入力電圧と一致するクロスオーバー時間との間で経過した時間間隔の測定値を生成するように構成されたデジタル時間測定回路と、を備え、
前記デジタル出力は、前記時間間隔の前記測定値に基づいて生成され、
前記第１の量子化操作サブレンジおよび前記第２の量子化操作サブレンジは、前記基準時間から経過した時間間隔、または前記閾値電圧ランプの電圧のうちの少なくとも１つに基づいて画定され、
前記第１の量子化分解能および前記第２の量子化分解能は、前記時間間隔内の前記入力クロック信号の周波数、または前記電圧間の前記閾値電圧ランプのランプレートのうちの少なくとも１つに基づいて画定される、請求項３に記載のＡＤＣ。
【請求項５】
前記デジタル時間測定回路は、前記入力クロック信号のクロックサイクル数をカウントすることに基づいて、前記基準時間と前記クロスオーバー時間との間の前記時間間隔の測定に対応する第１のカウント値を生成するように構成された第１のカウンタを含み、
前記量子化器は、前記プログラミング情報に基づいて、第１の時間における第１の制御信号と、第２の時間における第２の制御信号とを受信するように構成され、
前記第１の制御信号は、前記第１の量子化操作サブレンジの前記入力クロック信号として前記第１のカウンタに供給される第１のクロック周波数の第１のクロック信号を含み、前記第１のクロック周波数は前記第１の量子化分解能に基づいて設定され、
前記第２の制御信号は、前記第２の量子化操作サブレンジの前記入力クロック信号として前記第１のカウンタに供給される第２のクロック周波数の第２のクロック信号を含み、前記第２のクロック周波数は、前記第２の量子化分解能に基づいて設定され、
前記第１の時間は、前記第１の量子化操作サブレンジを画定し、
前記第２の時間は、前記第２の量子化操作サブレンジを画定し、
前記クロスオーバー時間は、前記第１の時間内または前記第２の時間内のうちの１つにある、請求項４に記載のＡＤＣ。
【請求項６】
基準入力クロックのクロックサイクル数をカウントすることに基づいて基準カウント値を生成するように構成された基準カウンタをさらに備え、
前記量子化器は、前記基準カウント値が前記第１の時間の開始に対応する第１の閾値カウントに等しい間に、前記第１のクロック信号を受信するように構成され、
前記量子化器は、前記基準カウント値が前記第２の時間の開始に対応する第２の閾値カウントに等しいときに、前記第２のクロック信号を受信するように構成され、
前記第１の閾値カウントおよび前記第２の閾値カウントは、前記プログラミング情報に含まれる、請求項５に記載のＡＤＣ。
【請求項７】
第１の比較器と、第２の比較器と、第１のクロック生成器と、第２のクロック生成器と、選択回路とをさらに備え、
前記第１のクロック生成器は、前記第１のクロック信号を生成するように構成され、
前記第２のクロック生成器は、前記第２のクロック信号を生成するように構成され、
前記第１の比較器は、前記基準カウント値を前記第１の閾値カウントと比較することに基づいて、第１の比較結果を生成するように構成され、
前記第２の比較器は、前記基準カウント値を前記第２の閾値カウントと比較することに基づいて第２の比較結果を生成するように構成され、
前記選択回路は、前記第１の比較結果および前記第２の比較結果に基づいて、前記第１のクロック生成器からの前記第１のクロック信号または前記第２のクロック生成器からの前記第２のクロック信号のうちの１つを選択して、前記量子化器の前記デジタル時間測定回路に出力するように構成される、請求項６に記載のＡＤＣ。
【請求項８】
前記基準カウンタ、前記第１の比較器、前記第２の比較器、前記第１のクロック生成器、前記第２のクロック生成器、または前記選択回路のうちの少なくとも１つが、前記量子化器の外部にある、請求項７に記載のＡＤＣ。
【請求項９】
前記量子化器は、前記プログラミング情報に基づいて、第１の時間における第１の制御信号と、第２の時間における第２の制御信号とを受信するように構成され、
前記第１の制御信号は、前記第１の量子化操作サブレンジの前記閾値電圧ランプとして出力されるように前記閾値生成器に供給される第１の電圧と第２の電圧との間の第１の電圧ランプを含み、前記第１の電圧ランプは第１のランプレートを有し、前記第１のランプレートは、前記第１の量子化分解能に基づいて設定され、
前記第２の制御信号は、前記第２の量子化操作サブレンジの前記閾値電圧ランプとして出力されるように前記閾値生成器に供給される第３の電圧と第４の電圧との間の第２の電圧ランプを含み、前記第２の電圧ランプは第２のランプレートを有し、前記第２のランプレートは前記第２の量子化分解能に基づいて設定され、
前記第１の電圧および前記第２の電圧は、前記第１の量子化操作サブレンジを画定し、
前記第３の電圧および前記第４の電圧は、前記第２の量子化操作サブレンジを画定し、
前記入力電圧は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との間、または前記第３の電圧と前記第４の電圧との間にある、請求項４に記載のＡＤＣ。
【請求項１０】
基準ランプを生成するように構成された基準ランプ生成器をさらに備え、
前記量子化器は、前記基準ランプの電圧が第１の閾値電圧に等しいとき、前記第１の電圧ランプに基づく電圧を受け取るように構成され、
前記量子化器は、前記基準ランプの電圧が第２の閾値電圧に等しいとき、前記第２の電圧ランプに基づく電圧を受け取るように構成され、
前記第１の閾値電圧および前記第２の閾値電圧は、前記プログラミング情報に含まれる、請求項９に記載のＡＤＣ。
【請求項１１】
第１の比較器と、第２の比較器と、第１のランプ生成器と、第２のランプ生成器と、選択回路とをさらに備え、
前記第１のランプ生成器は、前記第１の電圧ランプを生成するように構成され、
前記第２のランプ生成器は、前記第２の電圧ランプを生成するように構成され、
前記第１の比較器は、前記基準ランプの電圧を前記第１の閾値電圧と比較することに基づいて第１の比較結果を生成するように構成され、
前記第２の比較器は、前記基準ランプの電圧を前記第２の閾値電圧と比較することに基づいて第２の比較結果を生成するように構成され、
前記選択回路は、前記第１の比較結果および前記第２の比較結果に基づいて、前記第１のランプ生成器からの前記第１の電圧ランプまたは前記第２のランプ生成器からの前記第２の電圧ランプのうちの１つを選択して、前記量子化器の前記閾値生成器に出力するように構成される、請求項１０に記載のＡＤＣ。
【請求項１２】
前記基準ランプ生成器は、基準電流源と第１のキャパシタとを含み、前記基準電流源は、前記基準ランプを生成するために前記第１のキャパシタに電荷を蓄積するように構成され、
前記第１のランプ生成器は、第１の電流源を含み、
前記第２のランプ生成器は、第２の電流源を含み、
前記選択回路は、第２のキャパシタに連結され、前記第１の比較結果および前記第２の比較結果に基づいて、前記第１の電流源または前記第２の電流源のうちの１つを選択して、前記第１の電圧ランプまたは前記第２の電圧ランプを前記量子化器の前記閾値生成器に出力するため、前記第２のキャパシタに電荷を蓄積するように構成される、請求項１１に記載のＡＤＣ。
【請求項１３】
前記基準ランプ生成器、前記第１の比較器、前記第２の比較器、前記第１のランプ生成器、前記第２のランプ生成器、または前記選択回路のうちの少なくとも１つが、前記量子化器の外部にある、請求項１２に記載のＡＤＣ。
【請求項１４】
設定可能な電流源および抵抗器をさらに備え、
前記設定可能な電流源は、設定可能な電流を前記抵抗器に供給して電圧を生成するように構成され、
前記設定可能な電流源によって供給される前記電流は、前記設定可能な電流源を制御して、第１の時間内に第１の電圧ランプレートで、第２の時間内に第２の電圧ランプレートで前記閾値電圧ランプを生成するように、一連のパターンに基づいて設定され、
前記一連のパターンは、前記プログラミング情報に含まれる、請求項４に記載のＡＤＣ。
【請求項１５】
前記プログラミング情報は、前記閾値電圧ランプに対する第１の電圧ランプレートと、前記第１の量子化分解能を設定するための前記入力クロック信号に対する第１のクロック周波数とを画定し、
前記プログラミング情報はさらに、前記閾値電圧ランプに対する第２の電圧ランプレートと、前記第２の量子化分解能を設定するための前記入力クロック信号に対する第２のクロック周波数とをさらに画定する、請求項４に記載のＡＤＣ。
【請求項１６】
プログラム可能な量子化分解能を有する第１のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）に連結された第１のピクセルセルであって、前記第１のＡＤＣは、前記第１のピクセルセルによって受け取られる光の強度の測定値を、第１のプログラムされた量子化分解能で量子化することによって第１のデジタル出力を生成するように構成される、第１のピクセルセルと、
プログラム可能な量子化分解能を有する第２のＡＤＣに連結された第２のピクセルセルであって、前記第２のＡＤＣは、前記第２のピクセルセルによって受け取られる光の強度の測定値を、第２のプログラムされた量子化分解能で量子化することによって第２のデジタル出力を生成するように構成される、第２のピクセルセルと、
を備えるピクセルセルアレイ。
【請求項１７】
前記第１のプログラムされた量子化分解能および前記第２のプログラムされた量子化分解能は、第１の時間に第１の値に設定され、第２の時間に前記第１の値とは異なる第２の値に設定される、請求項１６に記載のピクセルセルアレイ。
【請求項１８】
前記第１のプログラムされた量子化分解能および前記第２のプログラムされた量子化分解能は、光の共通の強度範囲に対応する測定値の範囲を量子化するために設定され、
前記第１のプログラムされた量子化分解能は、前記第２のプログラムされた量子化分解能とは異なる値を有し、
前記第１のプログラムされた量子化分解能および前記第２のプログラムされた量子化分解能は、それぞれ、前記ピクセルセルアレイ内の前記第１のピクセルセルの第１の位置および前記第２のピクセルセルの第２の位置に基づいて設定される、請求項１６に記載のピクセルセルアレイ。
【請求項１９】
前記第１のＡＤＣおよび前記第２のＡＤＣの各々は、それぞれ、第１のカウンタおよび第２のカウンタを備え、
前記第１のカウンタおよび前記第２のカウンタは、前記第１のピクセルセルおよび前記第２のピクセルセルで受け取った光の強度の測定値をそれぞれ時間の測定値に変換し、前記第１のデジタル出力および前記第２のデジタル出力を生成するように構成され、
前記第１のプログラムされた量子化分解能は、第１のクロック周波数で前記第１のカウンタに入力クロックを設定することに基づいて設定され、
前記第２のプログラムされた量子化分解能は、第２のクロック周波数で前記第２のカウンタに入力クロックを設定することに基づいて設定される、請求項１６に記載のピクセルセルアレイ。
【請求項２０】
前記第１のＡＤＣおよび前記第２のＡＤＣの各々は、それぞれ、第１の比較器および第２の比較器を備え、
前記第１の比較器は、前記第１のピクセルセルで受け取った光の強度を表す第１の電圧を、第１のランプレートを有する第１の電圧ランプと比較するように構成され、
前記第２の比較器は、前記第２のピクセルセルで受け取った光の強度を表す第２の電圧を、第２のランプレートを有する第２の電圧ランプと比較するように構成され、
前記第１のプログラムされた量子化分解能は、前記第１のランプレートの設定に基づいて設定され、
前記第２のプログラムされた量子化分解能は、前記第２のランプレートの設定に基づいて設定される、請求項１６に記載のピクセルセルアレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
［０００１］  本開示は、概して、アナログデジタル変換に関し、より具体的には、１つまたは複数のプログラム可能な量子化分解能を有するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）に関する。
【０００２】
［０００２］  アナログデジタル変換は、一般に、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）によってアナログ信号のデジタル表現を生成することを指す。アナログデジタル変換は、さまざまな理由で実行され得る。例えば、デジタル表現は、送信、記憶、および／または後続の処理（例えば、フィルタリング）のために生成することができ、そのいずれも、アナログ領域よりもデジタル領域においてより容易かつ確実に実行することができる。例えば、バスを介したデジタル情報の送信、ならびにメモリデバイスにおけるデジタル情報の記憶は、アナログ電圧の送信および記憶よりも信頼性が高く、電荷漏れおよびノイズの影響を受けにくい。また、デジタル情報の処理は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのハードウェアプロセッサを使用する様々なデジタル信号処理アルゴリズムに基づいて実行することができ、デジタル信号プロセッサは、典型的には、アナログ領域において同様の処理を実施するために必要とされるアナログ回路（例えば、演算増幅器、抵抗器、キャパシタ、およびインダクタなどの受動デバイス）よりもはるかにコンパクトであり、はるかに少ない電力しか必要としない。
【０００３】
［０００３］  ＡＤＣは、画像処理のような多くの用途に見出すことができる。例えば、ピクセルセルなどの画像センサは、光子を電荷（例えば、電子または正孔）に変換することによって入射光を感知するためのフォトダイオードを含んでもよい。画像センサは、露光期間中にフォトダイオードによって生成された電荷を収集するキャパシタとして構成されたフローティングノードをさらに含む。収集された電荷は、キャパシタにおいてアナログ電圧を生成することができる。アナログ電圧は、バッファリングされ、ＡＤＣに供給され、ＡＤＣはアナログ電圧を、フォトダイオードで受け取った入射光の強度を表すデジタル値に量子化することができる。シーンの画像は、複数のピクセルセルによって生成されたデジタル値に基づいて得ることができ、各デジタル値は、シーンの一部から受け取った入射光に対応する。画像のデジタル値はまた、異なる用途のために記憶され、後処理することができる。
【０００４】
［０００４］  アナログ電圧とその量子化された値の間には差があり得る。この差は量子化誤差をもたらす。アナログ電圧（画像センサ内の蓄積電荷から生成される）とその量子化値との間の量子化誤差は、画像にノイズを付加し、画像によるシーンの表現の忠実度を劣化させる可能性がある。量子化誤差は、ＡＤＣの量子化分解能を上げることにより低減できる。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］  本開示は、アナログデジタル変換に関する。より具体的には、限定するものではないが、本開示は、１つまたは複数のプログラム可能な量子化分解能を有するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）に関する。本開示はまた、１つまたは複数のプログラム可能な量子化分解能を有する１つまたは複数のＡＤＣを含み、画像センサによって受け取られた光の強度を表すデジタル出力を生成する画像センサに関する。
【０００６】
［０００６］  一実施例では、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）が提供される。ＡＤＣは、量子化器を備え、量子化器は、第１の量子化操作サブレンジのための第１の量子化分解能と、第２の量子化操作サブレンジのための第２の量子化分解能とを有する。第１の量子化分解能または第１の量子化操作サブレンジのうちの少なくとも１つは、プログラム可能である。第２の量子化分解能または第２の量子化操作サブレンジのうちの少なくとも１つは、プログラム可能である。量子化器は、入力電圧を受け取り、入力電圧が第１の量子化操作サブレンジに属するか、あるいは第２の量子化操作サブレンジに属するかに基づいて、入力電圧を第１の量子化分解能または第２の量子化分解能で量子化してデジタル出力を生成するように構成される。
【０００７】
［０００７］  いくつかの態様では、第１の量子化分解能および第１の量子化操作サブレンジは、別々にプログラム可能である。第２の量子化分解能と第２の量子化操作サブレンジは別々にプログラム可能である。
【０００８】
［０００８］  いくつかの態様では、量子化器は、プログラミング情報を受信するようにさらに構成され、プログラミング情報は、第１の量子化操作サブレンジ、第２の量子化操作サブレンジ、第１の量子化操作サブレンジのための第１の量子化分解能、および第２の量子化操作サブレンジのための第２の量子化分解能を画定する。量子化器は、プログラミング情報に基づいてプログラムされる。
【０００９】
［０００９］  いくつかの態様では、量子化器は、基準時間に始動する閾値電圧ランプを提供するように構成された閾値生成器と、入力電圧を閾値電圧ランプと比較するように構成された量子化比較器と、入力クロック信号に基づいて、基準時間と閾値電圧ランプの電圧が入力電圧と一致したときのクロスオーバー時間との間に経過した時間の測定値を生成するように構成されたデジタル時間測定回路と、を含む。デジタル出力は、時間間隔（ｔｉｍｅ  ｄｕｒａｔｉｏｎ）の測定に基づいて生成される。第１の量子化操作サブレンジおよび第２の量子化操作サブレンジは、基準時間から経過した時間、または閾値電圧ランプの電圧のうちの少なくとも１つに基づいて画定される。第１の量子化分解能および第２の量子化分解能は、時間間隔内の入力クロック信号の周波数、または電圧間の閾値電圧ランプのランプレートのうちの少なくとも１つに基づいて画定される。
【００１０】
［００１０］  いくつかの態様では、デジタル時間測定回路は、入力クロック信号の多数のクロックサイクルをカウントすることに基づいて第１のカウント値を生成するように構成された第１のカウンタを含み、第１のカウント値は、基準時間とクロスオーバー時間との間の時間間隔の測定に対応する。量子化器は、プログラミング情報に基づいて、第１の時間における第１の制御信号と、第２の時間における第２の制御信号とを受信するように構成される。第１の制御信号は、第１の量子化操作サブレンジ用の入力クロック信号として第１のカウンタに供給される第１のクロック周波数の第１のクロック信号を含み、第１のクロック周波数は第１の量子化分解能に基づいて設定される。第２の制御信号は、第２の量子化操作サブレンジ用の入力クロック信号として第１のカウンタに供給される第２のクロック周波数の第２のクロック信号を含み、第２のクロック周波数は、第２の量子化分解能に基づいて設定される。１回目は、第１の量子化操作サブレンジを定義する。２回目は、第２の量子化操作サブレンジを定義する。クロスオーバー時間は、第１の時間または第２の時間のうちの１つの範囲内である。
【００１１】
［００１１］  いくつかの態様では、ＡＤＣは、基準入力クロックのクロックサイクル数をカウントすることに基づいて基準カウント値を生成するように構成された基準カウンタをさらに備える。量子化器は、基準カウント値が第１の時間の開始に対応する第１の閾値カウントに等しいときの間に、第１のクロック信号を受信するように構成される。量子化器は、基準カウント値が第２の時間の開始に対応する第２の閾値カウントに等しいとき、第２のクロック信号を受信するように構成される。第１の閾値カウントと第２の閾値カウントは、プログラミング情報に含まれる。
【００１２】
［００１２］  いくつかの態様では、ＡＤＣはさらに、第１の比較器、第２の比較器、第１のクロック生成器、第２のクロック生成器、および選択回路を含む。第１のクロック生成器は、第１のクロック信号を生成するように構成される。第２のクロック生成器は、第２のクロック信号を生成するように構成される。第１の比較器は、基準カウント値を第１の閾値カウントと比較することに基づいて第１の比較結果を生成するように構成される。第２の比較器は、基準カウント値を第２の閾値カウントと比較することに基づいて第２の比較結果を生成するように構成される。選択回路は、第１の比較結果および第２の比較結果に基づいて、第１のクロック生成器からの第１のクロック信号または第２のクロック生成器からの第２のクロック信号のうちの１つを選択し、量子化器のデジタル時間計測回路に出力するように構成されている。
【００１３】
［００１３］  いくつかの態様では、基準カウンタ、第１の比較器、第２の比較器、第１のクロック生成器、第２のクロック生成器、または選択回路のうちの少なくとも１つは、量子化器の外部にある。
【００１４】
［００１４］  いくつかの態様では、量子化器は、プログラミング情報に基づいて、第１の時間における第１の制御信号および第２の時間における第２の制御信号を受信するように構成される。第１の制御信号は、第１の電圧と、第１の量子化操作サブレンジに対する閾値電圧ランプとして出力されるように閾値生成器に供給される第２の電圧との間の第１の電圧ランプを含み、第１の電圧ランプは、第１のランプレートを有し、第１のランプレートは、第１の量子化分解能に基づいて設定される。第２の制御信号は、第３の電圧と、第２の量子化操作サブレンジのための閾値電圧ランプとして出力されるように閾値生成器に提供される第４の電圧との間の第２の電圧ランプを含み、第２の電圧ランプは、第２のランプレートを有し、第２のランプレートは、第２の量子化分解能に基づいて設定される。第１の電圧および第２の電圧は、第１の量子化操作サブレンジを画定する。第３の電圧および第４の電圧は、第２の量子化操作サブレンジを画定する。入力電圧は、第１の電圧と第２の電圧の間、または第３の電圧と第４の電圧の間にある。
【００１５】
［００１５］  いくつかの態様では、ＡＤＣはさらに、基準ランプを生成するように構成された基準ランプ生成器を含む。量子化器は、基準ランプの電圧が第１の閾値電圧に等しいときに、第１の電圧ランプに基づく電圧を受け取るように構成される。量子化器は、基準ランプの電圧が第２の閾値電圧に等しいときに、第２の電圧ランプに基づく電圧を受け取るように構成される。第１の閾値電圧および第２の閾値電圧は、プログラミング情報に含まれる。
【００１６】
［００１６］  いくつかの態様では、ＡＤＣはさらに、第１の比較器、第２の比較器、第１のランプ生成器、第２のランプ生成器、および選択回路を含む。第１のランプ生成器は、第１の電圧ランプを生成するように構成される。第２のランプ生成器は、第２の電圧ランプを生成するように構成される。第１の比較器は、基準ランプの電圧を第１の閾値電圧と比較することに基づいて第１の比較結果を生成するように構成される。第２の比較器は、基準ランプの電圧を第２の閾値電圧と比較することに基づいて第２の比較結果を生成するように構成される。選択回路は、第１の比較結果および第２の比較結果に基づいて、第１のランプ生成器からの第１の電圧ランプまたは第２のランプ生成器からの第２の電圧ランプのうちの１つを選択し、量子化器の閾値生成器に出力するように構成される。
【００１７】
［００１７］  いくつかの態様では、基準ランプ生成器は、基準電流源と、第１のキャパシタとを含み、基準電流源は、基準ランプを生成するために第１のキャパシタに電荷を蓄積するように構成される。第１のランプ生成器は、第１の電流源を含む。第２のランプ生成器は、第２の電流源を含む。選択回路は、第２のキャパシタに結合され、第１の比較結果および第２の比較結果に基づいて、第１の電流源または第２の電流源のうちの１つを選択して、第２のキャパシタに電荷を蓄積し、第１の電圧ランプまたは第２の電圧ランプを量子化器の閾値生成器に出力するように構成される。
【００１８】
［００１８］  いくつかの態様では、基準ランプ生成器、第１の比較器、第２の比較器、第１のランプ生成器、第２のランプ生成器、または選択回路のうちの少なくとも１つは、量子化器の外部にある。
【００１９】
［００１９］  いくつかの態様では、ＡＤＣはさらに、設定可能な電流源および抵抗器を備える。設定可能な電流源は、設定可能な電流を抵抗器に供給して電圧を生成するように構成される。設定可能な電流源によって供給される電流は、一連のパターンに基づいて設定され、設定可能な電流源を制御して、第１の時間内に第１の電圧ランプレートで、第２の時間内に第２の電圧ランプレートで、閾値電圧ランプを生成する。一連のパターンは、プログラミング情報に含まれる。
【００２０】
［００２０］  いくつかの態様では、プログラミング情報は、閾値電圧ランプのための第１の電圧ランプレートと、第１の量子化分解能を設定するための入力クロック信号のための第１のクロック周波数とを画定する。プログラム可能な情報はさらに、第２の量子化分解能を設定するために、閾値電圧ランプに対する第２の電圧ランプレートと、入力クロック信号に対する第２のクロック周波数とをさらに画定する。
【００２１】
［００２１］  一実施例では、ピクセルセルアレイが提供される。ピクセルセルアレイは、プログラム可能な量子化分解能を有する第１のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と連結された第１のピクセルセルを含み、第１のＡＤＣは、第１のプログラムされた量子化分解能で第１のピクセルセルによって受け取られる光の強度の測定値を量子化することによって、第１のデジタル出力を生成するように構成される。ピクセルセルアレイは、プログラム可能な量子化分解能を有する第２のＡＤＣと連結された第２のピクセルセルをさらに含み、第２のＡＤＣは、第２のプログラムされた量子化分解能で第２のピクセルセルによって受け取られる光の強度の測定値を量子化することによって、第２のデジタル出力を生成するように構成される。
【００２２】
［００２２］  いくつかの態様では、第１のプログラムされた量子化分解能および第２のプログラムされた量子化分解能は、第１の時間に第１の値に設定され、第２の時間に第１の値とは異なる第２の値に設定される。
【００２３】
［００２３］  いくつかの態様では、第１のプログラムされた量子化分解能および第２のプログラムされた量子化分解能は、光の共通の強度範囲に対応する測定の範囲を量子化するために設定される。第１のプログラムされた量子化分解能は、第２のプログラムされた量子化分解能とは異なる値を有する。第１のプログラムされた量子化分解能および第２のプログラムされた量子化分解能は、それぞれ、ピクセルセルアレイ内の第１のピクセルセルの第１の位置および第２のピクセルセルの第２の位置に基づいて設定される。
【００２４】
［００２４］  いくつかの態様では、第１のＡＤＣおよび第２のＡＤＣのそれぞれは、それぞれ、第１のカウンタおよび第２のカウンタを備える。第１のカウンタおよび第２のカウンタは、第１のピクセルセルおよび第２のピクセルセルで受け取った光の強度の測定値をそれぞれの時間の測定値に変換し、第１のデジタル出力および第２のデジタル出力を生成するように構成される。第１のプログラムされた量子化分解能は、第１のクロック周波数で第１のカウンタに入力クロックを設定することに基づいて設定される。第２のプログラムされた量子化分解能は、第２のクロック周波数で第２のカウンタに入力クロックを設定することに基づいて設定される。
【００２５】
［００２５］  いくつかの態様では、第１のＡＤＣおよび第２のＡＤＣの各々は、それぞれ、第１の比較器および第２の比較器を備える。第１の比較器は、第１のピクセルセルで受け取った光の強度を表す第１の電圧を、第１のランプレートを有する第１の電圧ランプと比較するように構成される。第２の比較器は、第２のピクセルセルで受け取った光の強度を表す第２の電圧を、第２のランプレートを有する第２の電圧ランプと比較するように構成される。第１のプログラムされた量子化分解能は、第１のランプレートの設定に基づいて設定される。第２のプログラムされた量子化分解能は、第２のランプレートの設定に基づいて設定される。
【００２６】
［００２６］  例示的な実施形態は、以下の図を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】ニアアイディスプレイの実施形態の図である。
【図１Ｂ】ニアアイディスプレイの実施形態の図である。
【図２】ニアアイディスプレイの断面の実施形態である。
【図３】単一のソースアセンブリを有する導波路ディスプレイの実施形態の等角図を示す。
【図４】導波路ディスプレイの実施形態の断面図を示す。
【図５】ニアアイディスプレイを含むシステムの実施形態のブロック図である。
【図６】ピクセルセルの実施形態のブロック図を示す。
【図７Ａ】図６のピクセルセルによって光強度を決定するための量子化操作の例を示す。
【図７Ｂ】図６のピクセルセルによって光強度を決定するための量子化操作の例を示す。
【図７Ｃ】図６のピクセルセルによって光強度を決定するための量子化操作の例を示す。
【図７Ｄ】図６のピクセルセルによって光強度を決定するための量子化操作の例を示す。
【図７Ｅ】図６のピクセルセルによって光強度を決定するための量子化操作の例を示す。
【図７Ｆ】図６のピクセルセルによって光強度を決定するための量子化操作の例を示す。
【図８Ａ】図６のピクセルセルの内部構成要素および動作の例を示す。
【図８Ｂ】図６のピクセルセルの内部構成要素および動作の例を示す。
【図８Ｃ】図６のピクセルセルの内部構成要素および動作の例を示す。
【図９Ａ】量子化を実行するための例示的な技術を示す。
【図９Ｂ】量子化を実行するための例示的な技術を示す。
【図９Ｃ】量子化を実行するための例示的な技術を示す。
【図１０】図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃの例示的技術を実装するためのクロック変調システムの一例を示す。
【図１１Ａ】量子化を実行するための例示的な技術を示す。
【図１１Ｂ】量子化を実行するための例示的な技術を示す。
【図１１Ｃ】量子化を実行するための例示的な技術を示す。
【図１２】図１１Ａ、図１１Ｂ、および図１１Ｃの例示的な技術を実装するための電圧ランプ変調システムの一例を示す。
【図１３】図９Ａ〜図１２に記載された技術を使用して量子化を実行するための、図６のピクセルセルを構成する例を示す。
【図１４】量子化を実行するためのデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）の一例を示す。
【図１５】量子化を実行するためのプロセスのフロー図の実施形態を示す。
【００２８】
［００４２］  図は、単に説明を目的として、本開示の実施形態を示したものである。当業者であれば、以下の説明から、図示された構造および方法の代替実施形態が、本開示の原理または謳われている利点から逸脱することなく用いられ得ることを容易に認識するであろう。
【００２９】
［００４３］  添付の図では、同様の構成要素および／または特徴は、同じ参照ラベルを有する場合がある。さらに、同じタイプの様々な構成要素は、同様の構成要素間を区別するダッシュおよび第２のラベルを参照ラベルの後に続けることによって区別され得る。第１の参照ラベルのみが明細書において使用されている場合、説明は、第２の参照ラベルに関係なく同じ第１の参照ラベルを有する類似の構成要素のいずれかに適用可能である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［００４４］  以下の説明において、説明の目的のために、特定の発明の実施形態の完全な理解を提供するために、特定の詳細が述べられている。しかしながら、これらの特定の詳細なしで様々な実施形態が実施され得ることは明らかであろう。図および説明は、限定的であることを意図していない。
【００３１】
［００４５］  ＡＤＣは、画像処理のような多くの用途に見出すことができる。典型的な画像センサは、光子を電荷（例えば、電子または正孔）に変換することによって入射光を感知するフォトダイオードを含む。画像センサは、露光期間中にフォトダイオードによって生成された電荷を収集するキャパシタとして構成されたフローティングノードをさらに含む。収集された電荷は、キャパシタにおいて電圧を生成することができる。電圧は、バッファリングされ、ＡＤＣに供給され得、ＡＤＣは、電圧を入射光の強度を表すデジタル値に変換することができる。
【００３２】
［００４６］  ある期間内にフローティングノードに蓄積された電荷の量を表すデジタル値は、入射光の強度にある程度相関し得る。相関の程度は、例えば、電荷の量を決定する際にＡＤＣによって導入される測定誤差を含む、様々な要因によって影響を受ける可能性がある。測定誤差の１つの原因は、量子化誤差である。量子化プロセスでは、量子化レベルの離散セットを使用して、連続値を表すことができる。ＡＤＣアプリケーションのこの例では、量子化レベルのセットは、電荷量レベルの離散的かつ固定的なセットによって表すことができる。量レベルの離散セットは、例えば、ＡＤＣによって量子化される光強度の範囲に基づいて設定される入力電荷量の範囲にわたって均一に分布され得る。量レベルの離散セットは、入力電荷量の範囲をサブレンジに分割することができ、各サブレンジは、デジタルコードに関連付けされ得る。ＡＤＣは、入力電荷量（例えば、フローティングドレインノードに蓄積された電荷）を量レベルと比較し、入力量を含むサブレンジを決定することができる。ＡＤＣは、サブレンジを表すデジタルコードを出力することができる。量子化誤差は、デジタルコードによって表される電荷の量（例えば、サブレンジの中央）とデジタルコードによって表される電荷の入力量との間に不一致がある場合に発生する可能性がある。量子化誤差は、より小さな量子化ステップサイズ（例えば、２つの隣接する量レベル間のサブレンジを減少させることによって）で減少させることができる。
【００３３】
［００４７］  量子化誤差に加えて、相関の度合いをさらに減らすことができる他の要因がある。例えば、ＡＤＣは、他のインターフェース回路（例えば、ソースフォロワ）と同様に、デバイスノイズ（例えば、読み出しノイズ、ショットノイズ、熱ノイズなど）に起因するノイズ電荷、ならびに容量結合を介したノイズを付加することがあり得る。さらに、蓄積された電荷は暗電流の影響も受ける可能性があり、これは結晶学的欠陥によりｐ−ｎ接合で生成される漏れ電流となり得る。
【００３４】
［００４８］  ノイズ電荷およびＡＤＣ測定誤差は、画像センサの測定可能な光強度の下限を画定する可能性がある。測定可能な光強度の上限と測定可能な光強度の下限との間の比率は、ダイナミックレンジを画定し、ダイナミックレンジは、画像センサに関する動作光強度の範囲を設定し得る。高いダイナミックレンジは、例えば、ウェアラブルバーチャルリアリティ（ＶＲ）システムおよび／または拡張リアリティ（ＡＲ）および／または複合リアリティ（ＭＲ）システムにおいて、ニアアイディスプレイの表示内容を制御する、またはこれに影響を及ぼすなど、デバイスの動作を制御する、またはこれに影響を及ぼす入力デバイスとして画像センサを構成することができる場合を含む、画像センサの多くのアプリケーションにとって望ましい。例えば、ウェアラブルＶＲ／ＡＲ／ＭＲシステムは、非常に広範囲の光強度を有する環境で動作することができる。例えば、ウェアラブルＶＲ／ＡＲ／ＭＲシステムは、屋内環境もしくは屋外環境において、および／または、一日の異なる時間において動作することが可能である場合があり、ウェアラブルＶＲ／ＡＲ／ＭＲシステムの動作環境の光強度は、大幅に変化し得る。さらに、ウェアラブルＶＲ／ＡＲ／ＭＲシステムは、眼球追跡システムも含む場合があり、眼球に損傷を与えることを防ぐために、非常に低い強度の光をユーザの眼球に投影することが要求される場合がある。結果として、ウェアラブルＶＲ／ＡＲ／ＭＲシステムの画像センサは、異なる動作環境に関連する非常に広い範囲の光強度にわたって適切に動作する（例えば、入射光の強度と相関する出力を生成する）ことを可能にするために、広いダイナミックレンジを有することが要求される場合がある。
【００３５】
［００４９］  ダイナミックレンジを改善する１つの方法は、測定可能な光強度の下限を減少させることであり、これは、例えば、ＡＤＣの量子化分解能を増加させることによって達成可能な量子化誤差を減少させることによって達成され得る。上述のように、量子化プロセスにおいて、電荷の入力量は、量レベルの離散的かつ固定的なセットと比較することができ、ＡＤＣは、例えば、電荷の入力量に最も近い量レベルを表すデジタル出力を生成することができる。量子化分解能を改善するために、量子化ステップサイズを低減することができ、これは隣接する離散量レベル間の差を低減することにより達成できる。これは、入力量の範囲にわたって均一に分布された量レベルのより多くの離散的なセットを有することによって提供され得る。
【００３６】
［００５０］  しかし、量レベルの離散セットの数が増加すると、比較結果を表すのに必要なデジタル値のビットの総数も増加する。デジタル表現のビット数の増加は、送信のためのより広いバスと、記憶のためのより大きなメモリデバイスとを必要とすることがあり、これらの両方は、電力消費の増加につながる可能性があり、望ましくない。例示的な例として、入力が８つの離散的な量レベルの組と比較される場合、８つの量レベルのそれぞれを表し、入力量に最も近い８つの量レベルのうちの１つを識別する出力を表すためには、３ビットが必要となる。入力が１６個の量レベルの離散セットと比較すると、１６個の量レベルを表すためには、４ビットが必要となる。測定可能な光強度の下限をさらに拡張するために入力量の範囲が増加すると、この問題はさらに悪化する。入力の範囲が増加すると、量レベルの離散的セットの数をさらに増大させ、これにより、デジタル値のビット総数をさらに増大させ得る。その結果、デジタル値を送信し、記憶するのに必要な電力をさらに増大させる可能性がある。
【００３７】
［００５１］  量子化分解能を向上させながら、総ビット数の増大を軽減する１つの方法は、不均一量子化プロセスを実行することである。このプロセスでは、入力範囲全体に均一に分布していない固定量子化レベルのセットに対して入力を比較する。入力範囲は、複数のサブレンジにサブ分割することができ、各サブレンジは、異なる量子化ステップサイズを有する。例えば、（量子化ステップサイズを小さくした）より多くの量子化レベルをより低い入力サブレンジに割り当てることができ、（量子化ステップサイズを大きくした）より少ない数の量子化レベルをより高い入力サブレンジに割り当てることができる。このような配置により、低い電荷量（低い光強度に対応できる）を測定するための量子化誤差を、より高い電荷量（より高い光強度に対応できる）に対するより高い量子化誤差を犠牲にして低減することができる。
【００３８】
［００５２］  このような構成は、低い電荷量を測定するための量子化誤差を改善することができるが、固定された量子化レベル（均一にまたは不均一に分布された）を有することは、量子化操作に柔軟性がなくなり、その結果、画像センサの全体的な性能を低下させる可能性がある。第１に、画像センサは、異なる時間に異なる動作条件下で動作してもよく、ある動作条件で画像センサの性能を改善する固定量子化スキームは、別の動作条件では画像センサの性能を実際に劣化させる場合がある。例えば、画像センサは、夜間には周囲光が弱い屋外環境で動作し、昼間には周囲光が強い屋外環境で動作することがあり得る。低光強度測定のための量子化ステップの数を増加させることは、弱い周囲光を有する環境における画像センサの性能を改善することができる一方で、より高い強度の光を測定する際の画像センサの性能は、より少ない数の量子化レベルが割り当てられたより高い入力サブレンジで画像センサが動作する場合に劣化し、より大きな量子化誤差が生じることがある。第２に、画像センサのセット（例えば、ピクセルセルアレイ）を使用してシーンの画像を取り込む場合、異なる画像センサは異なる強度の光を受け取ることができる。画像センサの各々に適用される固定された量子化スキームは、例えば、大きな量子化誤差を有するイメージのいくつかの領域と、低い量子化誤差を有するイメージのいくつかの領域とをもたらし得る。また、画像内の量子化誤差の不均一性は、画像によるシーンの表現の忠実度を劣化させる可能性がある。
【００３９】
［００５３］  本開示は、画像処理において使用することができるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）に関する。一実施例では、ＡＤＣは、量子化器、およびプログラマブル構成モジュールを含んでもよい。プログラマブル構成モジュールは、量子化器の複数の量子化操作サブレンジを定義し、複数の量子化操作サブレンジの各々の量子化分解能を設定することができるプログラミング情報を受信することができる。プログラミング情報に基づいて、プログラマブル構成モジュールは、複数の量子化操作サブレンジの第１の量子化操作サブレンジの第１の量子化分解能を設定するため、第１の時間内に、第１の制御信号を量子化器に送信してもよい。また、プログラマブル構成モジュールは、複数の量子化操作サブレンジの第２の量子化操作サブレンジの第２の量子化分解能を設定するため、第２の時間内に、第２の制御信号を量子化器に送信してもよい。量子化器は、入力電圧を受け取り、入力電圧の量子化操作が第１の量子化操作サブレンジ内にあるか、または第２の量子化操作サブレンジ内にあるかに基づいて、第１の制御信号によって設定された第１の量子化分解能で、または第２の制御信号によって設定された第２の量子化分解能で、入力電圧を量子化することができる。
【００４０】
［００５４］  開示された技術は、各量子化操作サブレンジのための量子化分解能をプログラム可能にし、これにより、ＡＤＣは、量子化スキームを異なる動作条件に適合させることが可能になる。このような柔軟性は、ＡＤＣの全体的な性能を改善することができる。例えば、ＡＤＣが画像を生成するために入射光強度を測定するためにピクセルセルの一部である場合、量子化分解能は、ピクセルセルの動作環境の周囲光強度に基づいてプログラムすることができる。光強度が低い環境（例えば、夜間の屋外環境）下では、ＡＤＣは、より多くの量子化レベル（量子化ステップサイズが小さくなる）をより低い入力強度範囲に割り当て、より少ない数の量子化レベル（量子化ステップサイズが大きくなる）をより高い入力強度範囲に割り当てるようにプログラムすることができる。このプログラミングは、ピクセルセルがより高い強度の光を受け取る可能性が低いという仮定に基づき得る。対照的に、比較的高い光強度を有する環境（例えば、日中の屋外環境）下では、ＡＤＣは、より少ない数の量子化レベル（大きな量子化ステップサイズを有する）をより低い入力強度範囲に割り当て、より高い入力強度範囲に、より多くの数の量子化レベル（小さな量子化ステップサイズを有する）を割り当てるようにプログラムされ得る。これは、ピクセルセルが低い強度の光を受け取る可能性が低いという仮定に基づいている。
【００４１】
［００５５］  別の実施例として、ＡＤＣ（または各ピクセルに含まれるＡＤＣ）も、ピクセルアレイの異なるピクセルセルに対して異なる入力強度範囲で最大数の量子化レベルを割り当てるようにプログラムすることができる。このような配置は、異なるピクセルセル（またはピクセルセルの異なる領域）が異なる強度の光を受け取ることに基づき得る。ＡＤＣ（または各ピクセルセルセルセルに含まれるＡＤＣ）は、各ピクセルセルセルセルが最も受け取る可能性の高い光の強度範囲で量子化誤差を最小化するようにプログラムすることができ、最小量子化誤差を有する強度範囲は、各ピクセルセルに対して異なるようにプログラムすることができる。
【００４２】
［００５６］  これらの構成により、ＡＤＣは、静的にも動的にも最適化され、ＡＤＣが入力を受け取る可能性が最も高い入力範囲に対する量子化誤差を低減することができる。このような柔軟性は、ＡＤＣのダイナミックレンジを拡張し、ＡＤＣの全体的な性能を改善することができる。
【００４３】
［００５７］  本開示の実施形態は、人工現実システムを含むか、または人工現実システムと共に実装され得る。人工現実は、ユーザへの提示前になんらかの方法で調整された現実の形式であり、例えば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッド現実、またはこれらの何らかの組合せおよび／もしくは派生物を含み得る。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、または取り込まれた（例えば、現実世界の）コンテンツと組み合わせて生成されたコンテンツを含み得る。人工現実コンテンツは、ビデオ、音声、触覚フィードバック、または、これらのなんらかの組み合わせを含み、これらのいずれかは、１つのチャネルもしくは複数のチャネル（見る人に立体効果をもたらすステレオビデオなど）において提示され得る。加えて、いくつかの実施形態では、人工現実は、例えば、人工現実におけるコンテンツを作成するために使用される、および／または人工現実において他の方法で使用される（例えば、人工現実における活動を実行する）用途、製品、付属品、サービス、またはこれらの何らかの組み合わせにも関連付けられ得る。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、独立型ＨＭＤ、モバイルデバイスまたはコンピューティングシステム、あるいは、１人または複数の視聴者に人工現実コンテンツを提供することができる任意の他のハードウェアプラットフォームを含む、様々なプラットフォーム上に実装され得る。
【００４４】
［００５８］  図１Ａは、ニアアイディスプレイ１００の実施形態の図である。ニアアイディスプレイ１００は、メディアをユーザに提示する。ニアアイディスプレイ１００によって提示されるメディアの例は、１つまたは複数の画像、ビデオ、および／または音声を含む。いくつかの実施形態では、音声は、ニアアイディスプレイ１００、コンソール、またはその両方から音声情報を受け取り、音声情報に基づいて音声データを提示する外部デバイス（例えば、スピーカおよび／またはヘッドフォン）を介して提示される。ニアアイディスプレイ１００は、一般に、仮想現実（ＶＲ）ディスプレイとして動作するように構成される。いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ１００は、拡張現実（ＡＲ）ディスプレイおよび／または複合現実（ＭＲ）ディスプレイとして動作するように修正される。
【００４５】
［００５９］  ニアアイディスプレイ１００は、フレーム１０５とディスプレイ１１０とを含む。フレーム１０５は、１つまたは複数の光学要素に連結される。ディスプレイ１１０は、ユーザがニアアイディスプレイ１００によって提示されるコンテンツを見るように構成される。いくつかの実施形態では、ディスプレイ１１０は、１つまたは複数の画像からの光をユーザの目に向けるための導波路ディスプレイアセンブリを備える。
【００４６】
［００６０］  ニアアイディスプレイ１００は、画像センサ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、および１２０ｄをさらに含む。画像センサ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、および１２０ｄの各々は、異なる方向に沿った異なる視野を表す画像データを生成するように構成されたピクセルアレイを含み得る。例えば、センサ１２０ａおよび１２０ｂは、Ｚ軸に沿った方向Ａに向かう２つの視野を表す画像データを提供するように構成され得、センサ１２０ｃは、Ｘ軸に沿った方向Ｂに向かう視野を表す画像データを提供するように構成され得、センサ１２０ｄは、Ｘ軸に沿った方向Ｃに向かう視野を表す画像データを提供するように構成され得る。
【００４７】
［００６１］  いくつかの実施形態では、センサ１２０ａ〜１２０ｄは、ニアアイディスプレイ１００を着用しているユーザにインタラクティブＶＲ／ＡＲ／ＭＲ体験を提供するために、ニアアイディスプレイ１００の表示コンテンツを制御または影響を与える入力デバイスとして構成され得る。例えば、センサ１２０ａ〜１２０ｄは、ユーザが位置する物理的環境の物理的画像データを生成することができる。物理的画像データは、物理的環境内のユーザの位置および／または移動経路を追跡するために、位置追跡システムに提供され得る。次いで、システムは、インタラクティブ体験を提供するために、例えば、ユーザの位置および向きに基づいて、ディスプレイ１１０に提供される画像データを更新することができる。いくつかの実施形態では、位置追跡システムは、ユーザが物理的環境内を移動するときに、物理的環境内およびユーザの視野内のオブジェクトのセットを追跡するために、ＳＬＡＭアルゴリズムを動作させ得る。位置追跡システムは、オブジェクトのセットに基づいて物理的環境のマップを構築および更新し、マップ内のユーザの位置を追跡することができる。複数の視野に対応する画像データを提供することによって、センサ１２０ａ〜１２０ｄは、位置追跡システムに物理的環境のより全体的なビューを提供することができ、これは、マップの構築および更新内により多くのオブジェクトが含まれることにつながり得る。そのような配置により、物理的環境内のユーザの位置を追跡することの精度および堅牢性が改善され得る。
【００４８】
［００６２］  いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ１００は、光を物理的環境に投影するために１つまたは複数のアクティブ照明器１３０をさらに含み得る。投影された光は、異なる周波数スペクトル（例えば、可視光、赤外線、紫外線など）に関連付けられ得、様々な目的を果たすことができる。例えば、照明器１３０は、例えば、ユーザの位置追跡を可能にするために、暗い環境内の異なるオブジェクトの画像をキャプチャする際にセンサ１２０ａ〜１２０ｄを支援するために、暗い環境内で（または、低い強度の赤外線、紫外線などを有する環境内で）光を投影し得る。照明器１３０は、マップ構築／更新のためにオブジェクトを識別する際に位置追跡システムを支援するために、環境内のオブジェクトに特定のマーカを投影し得る。
【００４９】
［００６３］  いくつかの実施形態では、照明器１３０は、立体撮像も可能にし得る。例えば、センサ１２０ａまたは１２０ｂの１つまたは複数は、可視光感知用の第１のピクセルアレイと、赤外（ＩＲ）光感知用の第２のピクセルアレイの両方を含むことができる。第１のピクセルアレイには、カラーフィルタ（例えば、ベイヤーフィルタ）が重ねられ得、第１のピクセルアレイの各ピクセルは、特定の色（例えば、赤色、緑色、または青色の１つ）に関連付けられた光の強度を測定するように構成される。第２のピクセルアレイ（ＩＲ光感知用）にも、ＩＲ光のみを通過させるフィルタが重ねられ得、第２のピクセルアレイの各ピクセルは、ＩＲ光の強度を測定するように構成される。ピクセルアレイは、オブジェクトのＲＧＢ画像およびＩＲ画像を生成することができ、ＩＲ画像の各ピクセルは、ＲＧＢ画像の各ピクセルにマッピングされる。照明器１３０は、ＩＲマーカのセットをオブジェクト上に投影し得、その画像は、ＩＲピクセルアレイによって取り込まれ得る。画像内に示されたオブジェクトのＩＲマーカの分布に基づいて、システムは、ＩＲピクセルアレイからのオブジェクトの異なる部分の距離を推定し、距離に基づいてオブジェクトの立体画像を生成することができる。オブジェクトの立体画像に基づいて、システムは、例えば、ユーザに対するオブジェクトの相対位置を決定し、インタラクティブ体験を提供するために、相対位置に基づいて、ディスプレイ１００に提供される画像データを更新することができる。
【００５０】
［００６４］  上述のように、ニアアイディスプレイ１００は、非常に広い範囲の光強度に関連する環境において動作され得る。例えば、ニアアイディスプレイ１００は、屋内環境もしくは屋外環境において、および／または１日の異なる時間において動作され得る。ニアアイディスプレイ１００は、アクティブ照明器１３０がオンにされていてもいなくても動作し得る。結果として、画像センサ１２０ａ〜１２０ｄは、ニアアイディスプレイ１００に関する異なる動作環境に関連する非常に広い範囲の光強度にわたって適切に動作する（例えば、入射光の強度と相関する出力を生成する）ことを可能にするために、広いダイナミックレンジを有することを必要とする場合がある。
【００５１】
［００６５］  図１Ｂは、ニアアイディスプレイ１００の別の実施形態の図である。図１Ｂは、ニアアイディスプレイ１００を着用しているユーザの眼球１３５に面するニアアイディスプレイ１００の面を示す。図１Ｂに示すように、ニアアイディスプレイ１００は、複数の照明器１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、および１４０ｆをさらに含み得る。ニアアイディスプレイ１００は、複数の画像センサ１５０ａおよび１５０ｂをさらに含む。照明１４０ａ、１４０ｂ、および１４０ｃは、（図１Ａの方向Ａと反対である）方向Ｄに向けて特定の周波数範囲（例えば、ＮＩＲ）の光を照射し得る。放射された光は、特定のパターンに関連付けられ得、ユーザの左眼球によって反射される可能性がある。センサ１５０ａは、反射光を受け取り、反射パターンの画像を生成するピクセルアレイを含み得る。同様に、照明器１４０ｄ、１４０ｅ、および１４０ｆは、パターンを搬送するＮＩＲ光を放射し得る。ＮＩＲ光は、ユーザの右眼球によって反射される可能性があり、センサ１５０ｂによって受け取られ得る。センサ１５０ｂは、反射パターンの画像を生成するピクセルアレイも含み得る。センサ１５０ａおよび１５０ｂからの反射パターンの画像に基づいて、システムは、ユーザの注視点を決定し、ユーザにインタラクティブ体験を提供するために、決定された注視点に基づいてディスプレイ１００に提供される画像データを更新することができる。
【００５２】
［００６６］  上述のように、ユーザの眼球を損傷することを防ぐために、照明器１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、および１４０ｆは、典型的には、非常に低い強度の光を出力するように構成される。画像センサ１５０ａおよび１５０ｂが図１Ａの画像センサ１２０ａ〜１２０ｄと同じセンサデバイスを備える場合、画像センサ１２０ａ〜１２０ｄは、入射光の強度が非常に低いときに入射光の強度と相関する出力を生成できる必要がある場合があり、これは、画像センサのダイナミックレンジ要件をさらに増大させる場合がある。  
【００５３】
［００６７］  さらに、画像センサ１２０ａ〜１２０ｄは、眼球の動きを追跡するために、高速において出力を生成できることを必要とする場合がある。例えば、ユーザの眼球は、１つの眼球位置から別の眼球位置への素早いジャンプが存在する可能性がある非常に急速な動き（例えば、サッカード運動）を実行する可能性がある。ユーザの眼球の急速な動きを追跡するために、画像センサ１２０ａ〜１２０ｄは、高速で眼球の画像を生成する必要がある。例えば、画像センサが画像フレームを生成するレート（フレームレート）は、少なくとも眼球の動きの速度に一致する必要がある。高いフレームレートは、画像フレームを生成する際に関与するピクセルセルのすべてに関する短い総露光時間、ならびに、センサ出力を画像生成のためデジタル値に変換する高い速度を必要とする。さらに、上記で論じたように、画像センサは、低光強度を有する環境において動作できることも必要とする。
【００５４】
［００６８］  図２は、図１に示すニアアイディスプレイ１００の断面２００の実施形態である。ディスプレイ１１０は、少なくとも１つの導波路ディスプレイアセンブリ２１０を含む。射出瞳２３０は、ユーザがニアアイディスプレイ１００を着用しているときに、ユーザの単一の眼球２２０がアイボックス領域内に配置される場所である。例示のために、図２は、眼球２２０と単一の導波路ディスプレイアセンブリ２１０とに関連する断面２００を示すが、第２の導波路ディスプレイがユーザの第２の眼球のために使用される。
【００５５】
［００６９］  導波路ディスプレイアセンブリ２１０は、射出瞳２３０において位置するアイボックスと眼球２２０とに画像光を向けるように構成される。導波路ディスプレイアセンブリ２１０は、１つまたは複数の屈折率を有する１つまたは複数の材料（例えば、プラスチック、ガラスなど）から構成され得る。いくつかの実施形態において、ニアアイディスプレイ１００は、導波路ディスプレイアセンブリ２１０と眼球２２０との間に１つまたは複数の光学要素を含む。
【００５６】
［００７０］  いくつかの実施形態では、導波路ディスプレイアセンブリ２１０は、積層導波路ディスプレイ、可変焦点導波路ディスプレイなどを含むがこれらに限定されない、１つまたは複数の導波路ディスプレイのスタックを含む。積層導波路ディスプレイは、それぞれの単色光源が異なる色である導波路ディスプレイを積層することによって生成される多色ディスプレイ（例えば、赤−緑−青（ＲＧＢ）ディスプレイ）である。積層導波路ディスプレイは、複数の平面上に投影され得る多色ディスプレイ（例えば、多平面カラーディスプレイ）でもある。いくつかの構成では、積層導波路ディスプレイは、複数の平面上に投影され得る単色ディスプレイ（例えば、多平面単色ディスプレイ）である。可変焦点導波路ディスプレイは、導波路ディスプレイから放射される画像光の焦点位置を調整することができるディスプレイである。代替的な実施形態では、導波路ディスプレイアセンブリ２１０は、積層導波路ディスプレイと可変焦点導波路ディスプレイとを含み得る。
【００５７】
［００７１］  図３は、導波路ディスプレイ３００の実施形態の等角図を示す。いくつかの実施形態では、導波路ディスプレイ３００は、ニアアイディスプレイ１００の構成要素（例えば、導波路ディスプレイアセンブリ２１０）である。いくつかの実施形態では、導波路ディスプレイ３００は、画像光を特定の場所に導く何らかの他のニアアイディスプレイまたは他のシステムの一部である。
【００５８】
［００７２］  導波路ディスプレイ３００は、光源アセンブリ３１０と、出力導波路３２０と、コントローラ３３０とを含む。例示のため、図３は、１つの眼球２２０に関連する導波路ディスプレイ３００を示しているが、いくつかの実施形態では、導波路ディスプレイ３００から分離した、または部分的に分離した別の導波路ディスプレイが、画像光をユーザのもう一方の眼に提供する。
【００５９】
［００７３］  光源アセンブリ３１０は、画像光３５５を生成する。光源アセンブリ３１０は、画像光３５５を生成し、出力導波路３２０の第１の面３７０−１上に位置するカップリング素子３５０に出力する。出力導波路３２０は、拡大された画像光３４０をユーザの眼球２２０に出力する光導波路である。出力導波路３２０は、第１の面３７０−１上に位置する１つまたは複数のカップリング素子３５０において画像光３５５を受け取り、受け取った入力画像光３５５を方向付け要素３６０に導く。いくつかの実施形態において、カップリング素子３５０は、光源アセンブリ３１０からの画像光３５５を出力導波路３２０に連結する。カップリング素子３５０は、例えば、回折格子、ホログラフィック格子、１つまたは複数のカスケード型反射器、１つまたは複数のプリズム表面要素、および／またはホログラフィック反射器のアレイであり得る。
【００６０】
［００７４］  方向付け要素３６０は、受け取った入力画像光３５５がデカップリング素子３６５を介して出力導波路３２０から分離されるように、受け取った入力画像光３５５をデカップリング素子３６５に方向転換する。方向付け要素３６０は、出力導波路３２０の第１の面３７０−１の一部であるか、または出力導波路３２０の第１の面３７０−１に取り付けられる。デカップリング素子３６５は、方向付け要素３６０がデカップリング素子３６５に対向するように、出力導波路３２０の第２の面３７０−２の一部であるか、または出力導波路３２０の第２の面３７０−２に取り付けられる。方向付け要素３６０よび／またはデカップリング素子３６５は、例えば、回折格子、ホログラフィック格子、１つもしくは複数のカスケード型反射器、１つもしくは複数のプリズム表面要素、および／またはホログラフィック反射器のアレイであり得る。
【００６１】
［００７５］  第２の面３７０−２は、ｘ次元およびｙ次元に沿った平面を表す。出力導波路３２０は、画像光３５５の内部全反射を促進する１つまたは複数の材料で構成され得る。出力導波路３２０は、例えば、シリコン、プラスチック、ガラス、および／またはポリマーで構成され得る。出力導波路３２０は、比較的小さいフォームファクタを有する。例えば、出力導波路３２０は、ｘ方向に沿って約５０ｍｍの幅、ｙ方向に沿って３０ｍｍの長さ、およびｚ方向に沿って０．５〜１ｍｍの厚みになり得る。
【００６２】
［００７６］  コントローラ３３０は、ソースアセンブリ３１０の走査動作を制御する。コントローラ３３０は、ソースアセンブリ３１０の走査命令を決定する。いくつかの実施形態では、出力導波路３２０は、拡大画像光３４０を、大きな視野（ＦＯＶ）でユーザの眼球２２０に出力する。例えば、拡大画像光３４０は、対角ＦＯＶ（ｘおよびｙ）が６０度以上および／または１５０度以下でユーザの眼球２２０に提供される。出力導波路３２０は、２０ｍｍ以上および／または５０ｍｍ以下の長さ、かつ／または１０ｍｍ以上および／または５０ｍｍ以下の幅を有するアイボックスを提供するように構成される。
【００６３】
［００７７］  さらに、コントローラ３３０は、画像センサ３７０によって提供される画像データに基づいて、光源アセンブリ３１０によって生成される画像光３５５も制御する。画像センサ３７０は、第１の面３７０−１上に位置し、例えば（位置決定のために）、ユーザの前面の物理的環境の画像データを生成するために図１Ａの画像センサ１２０ａ〜１２０ｄを含み得る。画像センサ３７０は、第２の面３７０−２上に位置し、（例えば、注視点決定のための）ユーザの眼球２２０の画像データを作成するために図１Ｂの画像センサ１５０ａおよび１５０ｂを含み得る。画像センサ３７０は、導波路ディスプレイ３００内に位置しないリモートコンソールとインターフェースし得る。画像センサ３７０は、画像データをリモートコンソールに提供し、リモートコンソールは、例えば、ユーザの位置、ユーザの注視点などを決定し、ユーザに表示されるべき画像のコンテンツを決定し得る。リモートコンソールは、決定されたコンテンツに関連する命令をコントローラ３３０に送信することができる。命令に基づいて、コントローラ３３０は、光源アセンブリ３１０による画像光３５５の生成および出力を制御することができる。
【００６４】
［００７８］  図４は、導波路ディスプレイ３００の断面４００の実施形態を示す。断面４００は、光源アセンブリ３１０と、出力導波路３２０と、画像センサ３７０とを含む。図４の例において、画像センサ３７０は、ユーザの前面の物理的環境の画像を生成するために、第１の面３７０−１上に位置するピクセルセル４０２の組を含み得る。いくつかの実施形態において、ピクセルセル４０２の組の露出を制御するために、ピクセルセル４０２の組と物理的環境との間に挿入された機械的シャッタ４０４が存在し得る。いくつかの実施形態において、機械的シャッタ４０４は、以下で論じるように、電子シャッタゲートに置き換えられ得る。ピクセルセル４０２の各々は、画像の１つのピクセルに対応し得る。図４には示されていないが、ピクセルセル４０２の各々は、ピクセルセルによって感知されるべき光の周波数範囲を制御するために、フィルタも重ねられ得ることが理解される。
【００６５】
［００７９］  リモートコンソールから命令を受信した後、機械的シャッタ４０４は、露光期間において開き、ピクセルセル４０２の組を露光することができる。露光期間中、画像センサ３７０は、ピクセルセル４０２の組に入射する光のサンプルを取得し、ピクセルセル４０２の組によって検出された入射光サンプルの強度分布に基づいて画像データを生成することができる。画像センサ３７０は、次いで、画像データをリモートコンソールに提供することができ、リモートコンソールは、表示コンテンツを決定し、表示コンテンツ情報をコントローラ３３０に提供する。コントローラ３３０は、次いで、表示コンテンツ情報に基づいて画像光３５５を決定することができる。
【００６６】
［００８０］  光源アセンブリ３１０は、コントローラ３３０からの命令に従って画像光３５５を生成する。光源アセンブリ３１０は、光源４１０と光学系４１５とを含む。光源４１０は、コヒーレント光または部分的にコヒーレントな光を生成する光源である。光源４１０は、例えば、レーザダイオード、垂直キャビティ面発光レーザ、および／または発光ダイオードであり得る。
【００６７】
［００８１］  光学系４１５は、光源４１０からの光を調節する１つまたは複数の光学構成要素を含む。光源４１０からの光を調節することは、例えば、コントローラ３３０からの命令に従って、拡大すること、コリメートすること、および／または方位を調節することを含み得る。１つまたは複数の光学構成要素は、１つまたは複数のレンズ、液体レンズ、鏡、開口、および／または格子を含み得る。いくつかの実施形態では、光学系４１５は、閾値のスキャン角度を有する光ビームのスキャンが光ビームを液体レンズの外側の領域にシフトさせる複数の電極を有する液体レンズを含む。光学系４１５（および光源アセンブリ３１０も）から放出される光は、画像光３５５と呼ばれる。
【００６８】
［００８２］  出力導波路３２０は、画像光３５５を受け取る。カップリング素子３５０は、光源アセンブリ３１０からの画像光３５５を出力導波路３２０に連結する。カップリング素子３５０が回折格子である実施形態では、出力導波路３２０内で内部全反射が生じ、画像光３５５が出力導波路３２０内でデカップリング素子３６５に向かって（例えば、内部全反射によって）内部的に伝播するように、回折格子のピッチが選択される。
【００６９】
［００８３］  方向付け要素３６０は、出力導波路３２０から分離するために、画像光３５５をデカップリング素子３６５に方向転換する。方向付け要素３６０が回折格子である実施形態では、回折格子のピッチは、入射画像光３５５がデカップリング素子３６５の表面に対して傾斜した角度で出力導波路３２０を出るように選択される。
【００７０】
［００８４］  いくつかの実施形態では、方向付け要素３６０および／またはデカップリング素子３６５は、構造的に類似している。出力導波路３２０を出る拡大画像光３４０は、１つまたは複数の次元に沿って拡大される（例えば、ｘ方向に沿って延長され得る）。いくつかの実施形態では、導波路ディスプレイ３００は、複数の光源アセンブリ３１０と複数の出力導波路３２０とを含む。光源アセンブリ３１０の各々は、原色（例えば、赤色、緑色、または青色）に対応する波長の特定の帯域の単色画像光を放出する。出力導波路３２０の各々は、多色化された拡大画像光３４０を出力するために、分離距離とともに一緒に積層され得る。
【００７１】
［００８５］  図５は、ニアアイディスプレイ１００を含むシステム５００の実施形態のブロック図である。システム５００は、ニアアイディスプレイ１００と、撮像デバイス５３５と、入力／出力インターフェース５４０と、各々が制御回路５１０に連結された画像センサ１２０ａ〜１２０ｄおよび１５０ａ〜１５０ｂとを備える。システム５００は、頭部装着型デバイス、ウェアラブルデバイスなどとして構成され得る。
【００７２】
［００８６］  ニアアイディスプレイ１００は、メディアをユーザに提示するディスプレイである。ニアアイディスプレイ１００によって提示されるメディアの例は、１つまたは複数の画像、ビデオ、および／または音声を含む。いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ１００および／または制御回路５１０から音声情報を受信し、音声情報に基づいて音声データをユーザに提示する外部デバイス（例えば、スピーカおよび／またはヘッドフォン）を介して音声が提示される。いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ１００は、ＡＲアイウェアグラスとしても機能し得る。いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ１００は、コンピュータ生成要素（例えば、画像、ビデオ、音など）を用いて、物理的な現実世界環境のビューを拡張する。
【００７３】
［００８７］  ニアアイディスプレイ１００は、導波路ディスプレイアセンブリ２１０、１つもしくは複数の位置センサ５２５、および／または慣性測定ユニット（ＩＭＵ）５３０を含む。導波路ディスプレイアセンブリ２１０は、光源アセンブリ３１０と、出力導波路３２０と、コントローラ３３０とを含む。
【００７４】
［００８８］  ＩＭＵ５３０は、位置センサ５２５のうちの１つまたは複数から受信した測定信号に基づいて、ニアアイディスプレイ１００の初期位置に対するニアアイディスプレイ１００の推定位置を示す高速較正データを生成する電子デバイスである。
【００７５】
［００８９］  撮像デバイス５３５は、様々な用途のための画像データを生成し得る。例えば、撮像デバイス５３５は、制御回路５１０から受信した較正パラメータに従って低速較正データを提供するために画像データを生成し得る。撮像デバイス５３５は、例えば、ユーザの位置追跡を実行するためにユーザが位置する物理的環境の画像データを生成するための図１Ａの画像センサ１２０ａ〜１２０ｄを含み得る。撮像デバイス５３５は、例えば、ユーザの関心対象を識別するためにユーザの注視点を決定するための画像データを生成するための図１Ｂの画像センサ１５０ａ〜１５０ｂをさらに含み得る。
【００７６】
［００９０］  入力／出力インターフェース５４０は、ユーザがアクション要求を制御回路５１０に送信することを可能にするデバイスである。アクション要求は、特定のアクションを実行するための要求である。例えば、アクション要求は、アプリケーションを開始または終了するためのものであるか、あるいはアプリケーション内で特定のアクションを実行するためのものであり得る。
【００７７】
［００９１］  制御回路５１０は、撮像デバイス５３５、ニアアイディスプレイ１００、および入力／出力インターフェース５４０のうちの１つまたは複数から受信した情報に従って、ユーザに提示するためのメディアをニアアイディスプレイ１００に提供する。いくつかの実施例では、制御回路５１０は、頭部装着型デバイスとして構成されたシステム５００内に収容され得る。いくつかの実施例では、制御回路５１０は、システム５００の他の構成要素と通信可能に連結された独立型コンソールデバイスであり得る。図５に示す実施例では、制御回路５１０は、アプリケーションストア５４５と、追跡モジュール５５０と、エンジン５５５とを含む。
【００７８】
［００９２］  アプリケーションストア５４５は、制御回路５１０による実行のための１つまたは複数のアプリケーションを記憶する。アプリケーションは、プロセッサによって実行されると、ユーザへの提示のためのコンテンツを生成する命令のグループである。アプリケーションの例は、ゲーミングアプリケーション、会議アプリケーション、動画再生アプリケーション、または他の好適なアプリケーションを含む。
【００７９】
［００９３］  追跡モジュール５５０は、１つまたは複数の較正パラメータを使用してシステム５００を較正し、ニアアイディスプレイ１００の位置の決定における誤差を低減するために１つまたは複数の較正パラメータを調整し得る。
【００８０】
［００９４］  追跡モジュール５５０は、撮像デバイス５３５からの低速較正情報を使用してニアアイディスプレイ１００の動きを追跡する。追跡モジュール５５０は、高速較正情報からの位置情報を使用してニアアイディスプレイ１００の基準点の位置も決定する。
【００８１】
［００９５］  エンジン５５５は、システム５００内でアプリケーションを実行し、追跡モジュール５５０からニアアイディスプレイ１００の位置情報、加速度情報、速度情報、および／または予想される将来の位置を受信する。いくつかの実施形態では、エンジン５５５によって受信された情報は、ユーザに提示されるコンテンツのタイプを決定する導波路ディスプレイアセンブリ２１０への信号（例えば、表示命令）をもたらすために使用され得る。例えば、インタラクティブ体験を提供するために、エンジン５５５は、（例えば、追跡モジュール５５０によって提供される）ユーザの位置、（例えば、撮像デバイス５３５によって提供される画像データに基づく）ユーザの注視点（例えば、撮像デバイス５３５によって提供される画像データに基づく）オブジェクトとユーザとの間の距離に基づいて、ユーザに提示されるべきコンテンツを決定し得る。
【００８２】
［００９６］  図６は、ピクセルセル６００の例を示す。ピクセルセル６００は、ピクセルアレイの一部であり、画像のピクセルに対応するデジタル強度データを生成することができる。例えば、ピクセルセル６００は、図４のピクセルセル４０２の一部であってもよい。図６に示すように、ピクセルセル６００は、フォトダイオード６０２と、残留電荷キャパシタ６０３と、シャッタスイッチ６０４と、転送ゲート６０６と、リセットスイッチ６０７と、測定キャパシタ６０８と、バッファ６０９と、ピクセルＡＤＣ６１０とを含み得る。
【００８３】
［００９７］  いくつかの実施形態では、フォトダイオード６０２は、Ｐ−ＮダイオードまたはＰ−Ｉ−Ｎダイオードを含み得る。シャッタスイッチ６０４、転送ゲート６０６、およびリセットスイッチ６０７の各々は、トランジスタを含むことができる。トランジスタは、例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）などを含むことができる。シャッタスイッチ６０４は、ピクセルセル６００の露光期間を制御するための電子シャッタゲート（図４の機械的シャッタ４０４の代わりに、またはそれと組み合わせて）として動作することができる。露光期間中、シャッタスイッチ６０４は、露光イネーブル信号６１１によって無効化され（オフにされ）得、これは、フォトダイオード６０２によって生成された電荷が残留電荷キャパシタ６０３および／または測定キャパシタ６０８に移動することを可能にする。露光期間の終わりに、シャッタスイッチ６０４は、フォトダイオード６０２によって生成された電荷をフォトダイオード電流シンク６１７に導くことが可能になる。さらに、リセットスイッチ６０７は、リセット信号６１８によって無効化される（オフにされる）ことも可能であり、これは、測定キャパシタ６０８が電荷を蓄積し、蓄積された電荷の量を反映する電圧を生成することを可能にする。測定モードが完了した後、リセットスイッチ６０７は、測定キャパシタ６０８を次の測定のために利用可能にするために、シンク６２０を充電するために測定キャパシタ６０８において貯蔵された電荷を空にすることが可能である。
【００８４】
［００９８］  残留電荷キャパシタ６０３は、フォトダイオード６０２のデバイスキャパシタとすることができ、フォトダイオード６０２によって生成された電荷を蓄積することができる。残留電荷キャパシタ６０３は、例えば、Ｐ−Ｎダイオード接合界面における接合キャパシタ、またはフォトダイオード６０２に接続された他のデバイスキャパシタを含むことができる。残留電荷キャパシタ６０３がフォトダイオード６０２に近接しているため、フォトダイオード６０２によって生成された電荷は、電荷キャパシタ６０３において蓄積され得る。測定キャパシタ６０８は、転送ゲート６０６のフローティング端子におけるデバイスキャパシタ、金属キャパシタ、ＭＯＳキャパシタ、またはこれらの任意の組合せであり得る。測定キャパシタ６０８は、ある量の電荷を蓄積するために使用することができる。測定キャパシタ６０８に蓄積される電荷は、残留電荷キャパシタ６０３において蓄積されない（フォトダイオード６０２からの）オーバフロー電荷、または残留電荷キャパシタ６０３から空にされる残留電荷のいずれかであり得る。測定キャパシタ６０８に蓄積された電荷は、蓄積された電荷の量および測定キャパシタ６０８のキャパシタンスに基づいてアナログ電圧を生成することができる。アナログ電圧は入射光強度と同様に蓄積電荷の量を表すことができる。
【００８５】
［００９９］  ピクセルＡＤＣ６１０は、測定キャパシタ６０８で生成されたアナログ電圧を測定することができ、入射光強度を表すデジタル出力を提供する。ピクセルＡＤＣ６１０は、量子化器６３０およびプログラマブル構成モジュール６４０を含む。量子化器６３０は、量子化スキームに従ってアナログ電圧を量子化することができ、一方、プログラマブル構成モジュール６４０は、プログラミング情報を受信し、量子化器６３０によって採用される量子化スキームを変更することができる。図６は、量子化６３０およびプログラマブル構成モジュール６４０が別個の実体であることを示すが、以下に詳細に説明するプログラマブル構成モジュール６４０の内部構成要素は、量子化器６３０の一部であり得ることを理解されたい。
【００８６】
［０１００］  図７Ａは、測定キャパシタ６０８においてアナログ電圧を量子化するために量子化器６３０によって採用され得る量子化スキームの一例を示す。図７Ａに示されるように、均一な量子化スキームを使用することができ、これは、例えば、電圧レベル７０２ａ、電圧レベル７０２ｂ、電圧レベル７０２ｃ、電圧レベル７０２ｎなどを含む、離散的な電圧レベルによって形成される、一組のＮ個の離散的な電圧ステップ（図７ＡにおいてステップサイズΔによって示される）を含み、量子化器６３０によって量子化されるべき入力電圧範囲にわたって均一に分布する。各々の離散的な電圧レベルは、電荷量レベル（および光強度）を表すことができ、一方、入力電圧範囲は、量子化器６３０によって測定されるべき光強度の範囲も表す、１つの量子化操作範囲を表すことができる。各電圧レベルは、図７Ａにおける量子化レベルを表す。デジタルコードは、各電圧ステップに割り当てることができる。ピクセルＡＤＣ６１０は、どの電圧ステップが入力電圧を含むかを決定し、電圧ステップに対応するデジタルコードを出力することができる。図７Ａの量子化スキームにおける量子化誤差は、ステップサイズΔに基づいて定義することができる。デジタルコードのビット数は、離散電圧ステップ数（Ｎ）によって決定することができる。例えば、デジタル符号が二進符号化されていると仮定すると、ビットの総数はｌｏｇ２（Ｎ）で与えることができる。量子化誤差を減らすために、ステップサイズΔを減らすことができる。均一な量子化スキームでは、同じ入力電圧範囲をカバーするために、より多数の離散的な電圧レベル（Ｎ）が必要になるであろう。結果として、ビットの総数ｌｏｇ２（Ｎ）も増加する。
【００８７】
［０１０１］  図７Ｂは、一様な量子化スキームが入射光強度測定を量子化するために使用される場合の、入射光強度に関する信号ノイズ比（ＳＮＲ）と同様に、異なるノイズの大きさの例示的なプロットを提供する。グラフ７０４は、量子化ノイズと入射光強度との関係の一例を示す。グラフ７０６は、ショットノイズと入射光強度との間の例示的な関係を示し、グラフ７０８は、読み出しノイズと入射光強度との間の例示的な関係を示す。さらなるグラフ７１０は、入射光強度に関するＳＮＲと、検出された入射光パワーと、量子化ノイズ、ショットノイズ、およびグラフ７０４〜７０８の読み出しノイズの結合ノイズパワーとの間の比に基づいて計算されたＳＮＲとの関係の一例を示す。
【００８８】
［０１０２］  図７Ｂに示すように、量子化ノイズおよび読み出しノイズの両方は、入射光強度に対して一定であるが、ショットノイズは、入射光強度と共に増加する。量子化ノイズは、入射光測定を量子化するために使用される均一な量子化スキームのために、一定のままであり得る。量子化ステップサイズが一定に保たれると、量子化誤差も入射光強度に関して一定に保たれる。さらに、読み出しノイズは、大部分はピクセルセルセンサのデバイスの熱ノイズによって影響され、ＡＤＣの温度は、入射光強度とともに増加しないと仮定すると、読み出しノイズは、入射光強度に対しても一定のままであり得る。対照的に、ショットノイズは、光子の光電子へのランダムな変換によって引き起こされ得る。ショットノイズの量（例えば、生成された光電子の数に基づいて測定される）は、より多くの光子がピクセルセルセンサのフォトダイオードによって受け取られ、光電子に変換されるにつれて、入射光強度とともに増加し得る。その結果、比較的低い入射光強度（例えば、閾値７１２未満）の測定に対しては、量子化ノイズが支配的であり得るが、比較的高い入射光強度（例えば、閾値７１２を超える）の測定に対しては、ショットノイズが支配的になり得る。
【００８９】
［０１０３］  グラフ７１０に示されたように、ＳＮＲのプロットは、入射光強度に関する種々のノイズ源の相対的な影響に前述の変化を反映することもできる。例えば、比較的低い入射光強度（例えば、閾値７１２未満）の場合、比較的高い量子化ノイズと組み合わされる低い入射光パワーは、比較的低いＳＮ比をもたらし得る。入射光強度が増加すると、全ノイズ電力に対する量子化ノイズの影響はショットノイズに関して減少する。ショットノイズが増加する一方で、入射光パワーも増加し、ＳＮ比は増加する。
【００９０】
［０１０４］  ＳＮＲをさらに改善するために、特に低光強度の測定のために、不均一量子化スキームを使用して、入射光の測定の量子化を実行することができる。不均一量子化スキームは、比較的小さな量子化ステップが、比較的低い強度の入射光の測定を量子化するために使用されるように構成することができる。さらに、比較的大きな量子化ステップを使用して、比較的高い強度の入射光の測定を量子化することができ、この場合、量子化誤差の影響はショットノイズと比較して小さく、比較的大きい入射光パワーのために、ＳＮ比は比較的高い。このような構成は、デジタル出力コードのビット数をｌｏｇ２（Ｎ）に維持することができるように、量子化ステップの総数をＮに保つこともできる。図７Ｃは、不均一量子化スキームの一例を示す。図７Ｃの例では、あらかじめ決められた数の量子化ステップ（Ｎ個の量子化ステップのうちの）を、１つまたは複数の量子化操作サブレンジに割り当てることができ、その結果、量子化操作サブレンジは、異なる量子化ステップサイズを有する。例えば、量子化操作サブレンジ７２０は、Δ１の量子化ステップサイズを有し、量子化操作サブレンジ７２２は、Δ２の量子化ステップサイズを有し、一方、量子化操作サブレンジ７２４は、Δ３の量子化ステップサイズを有する。量子化ステップサイズΔ２は、Δ１およびΔ３よりも大きく、その結果、量子化操作サブレンジ７２２内に入る入力は、入力が量子化操作サブレンジ７２０または７２４内に入るときよりも低い量子化精度で量子化される。量子化操作サブレンジ７２０は、ｎ１個の量子化ステップを有し、量子化操作サブレンジ７２２は、ｎ２個の量子化ステップを有し、一方、量子化操作サブレンジ７２４は、ｎ３個の量子化ステップを有し、ｎ１およびｎ３は、ｎ２よりも大きく、ｎ１、ｎ２およびｎ３の和は、Ｎに等しい。
【００９１】
［０１０５］  操作の柔軟性を向上させるために、不均一量子化スキームは可変であり得、この場合、各量子化操作サブレンジにおける量子化ステップの数（量子化分解能）のうちの少なくとも１つ、または各量子化操作サブレンジの境界は、プログラム可能であり得る。さらに、量子化分解能とそれに付随する量子化操作サブレンジも別々にプログラム可能である。このプログラミングは、例えば、画素ＡＤＣが動作しそうな量子化操作サブレンジを優先順位付けし、優先順位付けされた量子化操作サブレンジのための目標量子化分解能に基づくことができる。優先順位付けされた量子化操作サブレンジは、例えば、ピクセルセル６００が特定の動作条件下で受け取る可能性が高い光の強度範囲に対応することができる。異なる動作条件に対して異なる量子化操作サブレンジを同定でき、異なる量子化操作サブレンジに対して量子化ステップ数を最大化できる。このような構成により、ピクセルＡＤＣ６１０の量子化分解能は、異なる動作条件にわたって改善され得る。
【００９２】
［０１０６］  いくつかの実施例では、ピクセルセルアレイの各ピクセルセル６００は、特定の量子化操作範囲に対して同じ量子化分解能を有するようにプログラムすることができ、共通量子化分解能は、動作条件に基づいて変化することができる。例えば、図７Ｄを参照すると、動作条件７３０（例えば、強い周囲光を伴う日中の屋外）下では、ピクセルセルアレイ７４０の各ピクセルセル６００のプログラマブル構成モジュール６４０は、各ピクセルセル６００が受け取る光が高光強度範囲７１４内に入る可能性が高いという仮定に基づいて、例えば、高光強度範囲７１４のような、同一の最大量子化レベル数を有するようにプログラムされ得る。さらに、動作条件７５０（例えば、弱い周囲光を伴う夜間の屋外）の下で、ピクセルセルアレイ７４０の各ピクセルセル６００は、各ピクセルセル６００によって受け取られた光が、低光強度範囲７１０内に入る可能性が高いという仮定に基づいて、例えば、低光強度範囲７１０のような、同一の最大量子化レベル数を有するようにプログラムされ得る。いくつかの実施例では、プログラミングは、（例えば、画像を取り込むためにピクセルセルアレイ７５０を操作する人によって）手動で実行することができる。いくつかの実施例では、プログラミングは、例えば、周囲光を感知する光センサの出力に基づいて、自動的に（例えば、アプリケーションストア５４５のアプリケーションによって）実行することもできる。
【００９３】
［０１０７］  いくつかの例では、ピクセルセルアレイ（例えば、ピクセルセルアレイ７４０）のピクセルセル６００の異なる領域も、ピクセルセルＡＤＣ６１０が最も動作しやすい特定の量子化操作範囲について、量子化分解能を最大化するようにプログラムされ得る。これは、ピクセルセルアレイの異なる領域が異なる強度範囲の光を受ける可能性が高いという仮定に基づくことができる。各領域内のピクセルセルは、ピクセルセルが受け取る可能性が高い光の強度範囲について、量子化分解能を最大化するようにプログラムすることができる。例えば、図７Ｅを参照すると、動作７５０の下で、ピクセルセルアレイ７４０は、夜間の屋外環境のシーンを取り込むように動作されてもよく、屋外環境は、光源７６０および物体７７０を含む。ピクセルセルアレイ７４０によって取り込まれた画像７８０は、例えば、高光強度の画像領域７８２（例えば、光源７６０の画像に対応）、中光強度の画像領域７８４（例えば、物体７７０の画像に対応）、および低光強度の画像領域７８６（例えば、夜間背景に対応）を含むことができる。  
【００９４】
［０１０８］  動作７５０の一部として、画像領域７８２に対応するピクセルセル６００のプログラマブル構成モジュール６４０は、高光強度範囲７１４のための量子化分解能を最大化するようにプログラミング可能であり、画像領域７８４に対応するピクセルセル６００のプログラマブル構成モジュール６４０は、中光強度範囲７１２のため量子化分解能を最大化するようにプログラミング可能であり、一方、画像領域７８６に対応するピクセルセル６００のプログラマブル構成モジュール６４０は、低光強度範囲７１０のための量子化分解能を最大化するようにプログラミング可能である。いくつかの実施例では、プログラミングは、動作７５０の下で一連の画像を取り込むときに、（例えば、アプリケーションストア５４５のアプリケーションによって）自動的に実行することができる。例えば、アプリケーションは、各ピクセルセル６００をプログラムして、デフォルト量子化スキーム（例えば、図７Ａに示される均一量子化スキーム）を使用して入射光強度を量子化し、シーンの第１の画像を生成することができる。第１の画像から、アプリケーションは、低光度範囲７１０、中光度範囲７１２、および高光度範囲７１４のうちの１つに該当する画像領域を識別することができる。次いで、アプリケーションは、同定された領域のそれぞれのピクセルセル６００をプログラムして、シーンの後続の画像を取り込むために、同定された領域が属する光強度範囲についての量子化分解能を最大化することができる。
【００９５】
［０１０９］  いくつかの実施例では、ピクセルセルアレイ７４０の各ピクセルセル６００のプログラマブル構成モジュール６４０は、高光強度範囲７１４および低光強度範囲７１０の量子化分解能を最大にするようにプログラムすることもできるが、一方で、中光強度範囲７１２の量子化分解能は低減することができる。このような配置が有用となり得る一実施例は、注視点決定のためのものである。図７Ｆに示したように、ピクセルセルアレイ７４０は、眼球の画像７９０を取り込むために使用され得、画像７９０は、グリントパッチ７９２および瞳孔パッチ７９４を含み得る。グリントパッチ７９２は、眼球の角膜表面から反射された高強度光の検出に基づいて生成されてもよく、一方、瞳孔パッチ７９４は、眼球の瞳孔から反射された低強度光の検出に基づいて生成されてもよい。ユーザの注視方向は、画像７９０内のグリントパッチ７９２および瞳孔パッチ７９４の画像位置に基づいて決定することができる。注視方向の追跡を改善するグリントパッチおよび瞳孔パッチの検出の精度を改善するために、高光強度範囲７１４（眼球の角膜表面から反射された高強度光を量子化するため）および低光強度範囲７１０（眼球の瞳孔から反射された低強度光を量子化するため）の量子化分解能を最大化することができる。一方、注視方向の決定が、中強度範囲の光の検出に基づいて生成され得る眼球の他の部分の画像に依存しないことを考慮すると、中光強度範囲７１２に対する量子化分解能を低減することができる。
【００９６】
［０１１０］  図８は、量子化器６３０の内部構成要素の一例を示す。図８に示したように、量子化器６３０は、閾値生成器８０２、比較器８０４、およびデジタル出力生成器８０６を含む。デジタル出力生成器８０６は、カウンタ８０８とメモリデバイス８１０とをさらに含み得る。カウンタ８０８は、クロック信号８１２に基づいてカウント値の組を生成することができ、これは、いくつかの実施例では、プログラマブル構成モジュール６４０から提供することができ、メモリ８１０は、カウンタ８０８によって生成されたカウント値を格納することができる。いくつかの実施形態では、メモリ８１０は、カウンタ８０８の一部であり得る。メモリ８１０は、例えば、以下で説明するように、ローカルピクセル値に基づいてカウンタ値を記憶するラッチ回路であり得る。
【００９７】
［０１１１］  比較器８０４は、アナログ出力ノード６１４において生成されたアナログ電圧を、閾値生成器８０２によって提供された閾値と比較し、比較結果に基づいて判定８１６を生成することができる。例えば、アナログ出力ノード６１４におけるアナログ電圧が閾値生成器８０２によって生成された閾値に等しいかそれを超える場合、比較器８０４は、判定８１６のための論理値１を生成することができる。アナログ電圧が閾値を下回る場合、比較器８０４は、判定８１６のための論理値０を生成することもできる。判定８１６は、カウンタ８０８のカウント動作およびメモリ８１０に記憶されたカウント値を制御することができる。例えば、判定８１６が論理値０である場合、カウンタ８０８は、クロック信号８１２の各クロックサイクルのカウント値をインクリメント（またはデクリメント）し続けることができる。判定８１６が論理値０から論理値１に遷移すると、カウンタ８０８は停止することができ、メモリ８１０は、判定８１６の遷移直後にクロック信号８１２のクロックサイクルをカウントした後にカウント値を記憶することができる。
【００９８】
［０１１２］  ピクセルＡＤＣ６１０の測定モードに応じて、閾値生成器８０２は、基準電圧（ＶＲＥＦ）８１５としての電圧ランプまたは静電圧のいずれかを比較器８０４に提供し、アナログ出力ノード６１４での電圧と比較して、判定８１６を生成することができる。図８Ｂおよび図８Ｃは、測定モードの２つの例を示す。図８Ｂは、量子化器６３０の飽和時間測定モードの一例を示す。測定キャパシタ６０８が飽和し、新しい電荷の受容を停止する高強度範囲の入射光の測定のために、飽和時間測定を行うことができ、測定キャパシタ６０８における電圧は、入射光の強度と相関しない場合がある。飽和時間動作において、測定キャパシタ６０８における総電荷が飽和閾値（例えば、中光強度範囲７１２と図７Ｂの高光強度範囲７１４との間）に達するまでの時間間隔を測定することができる。時間間隔は、ピクセルセル６００で受け取った光の強度を反映することができる。例えば、光強度は、時間間隔に反比例させることができ、より高い光強度は、より短い飽和時間をもたらし、逆に、より低い光強度はより長い飽和時間をもたらす。
【００９９】
［０１１３］  図６に戻って説明すると、飽和時間測定は、露光期間中に実行可能であり、フォトダイオード６０２が光に曝され、シャッタスイッチ６０４が無効にされ、転送ゲート６０６が有効にされた状態で、電荷が測定キャパシタ６０８に転送される。フォトダイオードによって生成された電荷は、蓄積し続けることができ、アナログ出力ノード６１４においてランピング電圧が生じ得る。飽和時間測定を実行するために、閾値生成器８０２は、固定ＶＲＥＦ８１５を提供することができる。固定ＶＲＥＦ８１５は、飽和閾値に対応する電圧に設定可能である。カウンタ８０８は、露光期間が開始した直後（例えば、シャッタスイッチ６０４が無効にされた直後）にカウントを開始することができる。アナログ出力ノード６１４におけるアナログ電圧がランプダウン（または、実装形態に応じてランプアップ）すると、クロック信号８１２は、カウンタ８０８におけるカウント値を更新するようにトグリングし続ける。アナログ電圧は、特定の時点において固定閾値に達する場合があり、これは、比較器８０４による判定８１６を反転させる。判定８１６の反転は、カウンタ８０８のカウントを停止し、カウンタ８０８におけるカウント値は、飽和時間を表し得る。
【０１００】
［０１１４］  図８Ｃは、量子化器６３０の静電圧測定モードの一例を示す。静電圧測定は、測定キャパシタ６０８が電荷を受け入れ、測定キャパシタ６０８における電圧が入射光の強度に相関する、低強度および中強度範囲の入射光の測定のために実行され得る。静電圧測定では、露光期間終了後の測定キャパシタ６０８における電圧は静的になり、静電圧はランピングＶＲＥＦ８１５に対して測定され得る。ランピングＶＲＥＦ８１５の電圧は、時間の関数であってよく、カウンタ８０８でのカウント値によって測定され得、ランピングＶＲＥＦ８１５の電圧範囲は、測定される光の強度の範囲をカバーし得る。ＶＲＥＦ８１５がアナログ出力ノード６１４におけるアナログ電圧の１つの量子化ステップ内に達すると、比較器８０４による判定８１６が反転する。判定８１６の反転は、カウンタ８０８のカウントを停止することができ、カウント値は、アナログ電圧に最も近いランピングＶＲＥＦ８１５の値を示すことができる。カウント値は、測定キャパシタ６０８において蓄積された電荷量のデジタル表現、ならびに入射光強度のデジタル表現になり得る。
【０１０１】
［０１１５］  静電圧測定モードでは、量子化ステップサイズは次式で表すことができる。
【０１０２】
［０１１６］
2021518699.tif 000003
【０１０３】
［０１１７］  式１では、
2021518699.tif 000004
はランプＶＲＥＦ８１５のランプレート（例えば、勾配）を参照することができ、一方、ｔＣＬＫは、クロック信号８１２のクロック周期を参照することができ、
2021518699.tif 000005
とｔＣＬＫとの積は、カウント値ＤＮの範囲によって表される電圧範囲を提供する。ステップサイズ（ボルト単位）は、電圧範囲をカウント値の範囲で除算することで画定できる。カウンタ８０８がクロック信号８１２の各クロック周期に対して１だけインクリメントまたはデクリメントする場合には、ＤＮは１に等しくなり得る。量子化分解能は、ステップサイズを減少させることによって増大可能で、これは、ランプＶＲＥＦ８１５のランプレートを減少させることによって、クロック周期ｔＣＬＫを増加させることによって、あるいはこれら２つの組み合わせによって達成することができる。図８Ａを参照すると、静電圧測定モードにおける可変量子化スキームをサポートするため、プログラマブル構成モジュール６４０は、クロック信号８１２のクロック周期ｔＣＬＫおよび／またはランピングＶＲＥＦ８１５のランプレートを変更して、異なる量子化操作範囲に対して異なる量子化ステップサイズを生成するようにプログラム可能である。
【０１０４】
［０１１８］  図９Ａは、図８Ｂの静電圧測定モードに対して実行するようにピクセルＡＤＣ６１０をプログラムすることができる、不均一量子化スキームの一例を示す。図９Ａに示したように、測定は時間ｔ０に始まる。ランピングＶＲＥＦ８１５のランプレートは、時間ｔ０およびｔ６によって定義される量子化操作範囲９０２にわたって一定にすることができ、ランピングＶＲＥＦ８１５の電圧範囲（ＶｍｉｎからＶｍａｘまで）は、量子化されるべき入力電圧範囲を画定する。量子化操作範囲９０２はさらに、時間ｔ０およびｔ１によって画定される量子化操作サブレンジ９０４と、時間ｔ１およびｔ２によって画定される量子化操作サブレンジ９０６と、時間ｔ２およびｔ３によって画定される量子化操作サブレンジ９０８と、時間ｔ３およびｔ４によって画定される量子化操作サブレンジ９１０と、時間ｔ４およびｔ５によって画定される量子化操作サブレンジ９１２と、時間ｔ５およびｔ６によって画定される量子化操作サブレンジ９１４とを含む、複数の量子化操作サブレンジに細分化される。各量子化操作範囲は、ＶＲＥＦ８１５の電圧サブレンジに対応し、測定される光強度の範囲のサブレンジをカバーする。例えば、量子化操作サブレンジ９０４は、ＶｍｉｎからＶ０までの電圧サブレンジ（測定される光の最低強度サブレンジをカバーし得る）に対応し、量子化操作サブレンジ９０６は、Ｖ０からＶ１までの電圧サブレンジに対応し、量子化操作サブレンジ９０８は、Ｖ１からＶ２までの電圧サブレンジに対応し、量子化操作サブレンジ９１０は、Ｖ２からＶ３までの電圧サブレンジに対応し、量子化操作サブレンジ９１２は、Ｖ３からＶ４までの電圧サブレンジに対応し、一方、量子化操作サブレンジ９１４は、Ｖ４からＶ５までの電圧サブレンジ（測定される光の最高強度サブレンジをカバーし得る）に対応する。各量子化操作サブレンジにおけるＶＲＥＦ８１５のランプレートは、同一である。
【０１０５】
［０１１９］  図９Ａに示したように、各量子化サブレンジに対して、クロック信号８１２のクロック周期は、入力電圧を量子化するための異なる量子化分解能を提供するように異なるように設定され得る。例えば、図９Ａに示したように、クロック信号８１２のためのクロック周期は、最低光強度サブレンジをカバーする量子化操作サブレンジ９０４に対して、最小（最高クロック周波数を有する）に設定され得る。クロック信号８１２のためのクロック周期は、より高い光強度サブレンジをカバーする他の量子化操作サブレンジに対して、次第に高くなるように設定することができ、クロック信号８１２のクロック周期は、量子化操作サブレンジ９１４に対して、最高（最も低いクロック周波数を有する）に設定される。一方、ＶＲＥＦ８１５は、固定されたクロック周期（および周波数）を有する基準クロック信号９２０に基づいて生成され、均一なランプレートを有することができる。プログラマブル構成モジュール６４０はまた、基準クロック信号９２０を使用して、現在の量子化操作サブレンジの終了境界に到達したか否かを決定する時間を測定し、次の量子化操作サブレンジのためのクロック信号８１２のクロック周期を切り替えることができる。このような構成により、より低い光強度サブレンジ（例えば、量子化操作サブレンジ９０４に対応する）に対応する入力電圧を量子化するための量子化分解能を、より高い量子化分解能で量子化して、量子化誤差を低減することができる。
【０１０６】
［０１２０］  可変量子化スキームの一部として、各量子化操作サブレンジに対するクロック周期、ならびに各量子化操作サブレンジに対する境界を、プログラミングによって調整することができる。図９Ｂは、図８Ｂの静電圧測定モードに対して実行するようにピクセルＡＤＣ６１０をプログラムすることができる不均一量子化スキームの別の例を示す。例えば、図９Ｂに示したように、量子化操作サブレンジ９０６のためのクロック周期は、そのサブレンジに対して最高の量子化分解能を提供するために、最小にすることができる。量子化操作サブレンジ９０６の境界はまた、時間領域においてｔ１からｔ２へ、ｔ１’からｔ２’へ、電圧領域においてＶ０からＶ１へ、Ｖ０’からＶ１’へと変化させることができる。プログラミングは、図７Ｄおよび図７Ｅの動作条件７３０および７５０に使用することができ、量子化操作サブレンジ９０６の量子化誤差を最小化するように優先順位が与えられるよう、例えば、量子化操作サブレンジ９０６に対応する光強度のサブレンジ内に入る強度を有する光を、ピクセルセルが受け取る可能性が、最も高いという決定に基づくことができる。
【０１０７】
［０１２１］  図９Ｃは、図８Ｂの静電圧測定モードに対して実行するようにピクセルＡＤＣ６１０をプログラムすることができる不均一量子化スキームの別の例を示す。不均一量子化スキームは、図７Ｆの注視決定動作に対して実行することができる。図９Ｃに示されるように、量子化操作サブレンジ９０４および９１４のためのクロック周期は、それらのサブレンジについて最高の量子化分解能を提供するために、最小にすることができる。量子化操作サブレンジ９０４は、低光強度範囲７１０内に入る光を量子化するように構成することができ、一方、量子化操作サブレンジ９１４は、高光強度範囲７１４内に入る光を量子化するように構成することができる。プログラミングは、例えば、グリントパッチ７９２のための光が量子化サブ９１４内で量子化される可能性が高いこと、また、瞳孔パッチ７９４のための光が量子化サブ９０４内で量子化される可能性が高いことに基づき得る。
【０１０８】
［０１２２］  図１０は、図９Ａおよび図９Ｂに記載される不均一量子化スキームをサポートするため、プログラマブル構成モジュール６４０に含まれ得るクロック変調システム１０００の一実施例を示す。図１０に示したように、クロック変調システム１０００は、基準クロック生成器１００２と、基準カウンタ１００４と、一組のプログラマブルクロック分周器１００６と、マルチプレクサ１００８と、マルチプレクサ制御回路１０１０と、境界プログラミングレジスタ１０１２と、クロック周期プログラミングレジスタ１０１４と、デジタルアナログ変換器１０２０と、ＤＡＣプログラミングレジスタ１０２２とを含む。
【０１０９】
［０１２３］  基準クロック生成器１００２は、基準カウンタ１００４をクロック動作するために使用可能な基準クロック９２０を生成することができる。基準クロック９２０はまた、プログラマブルクロック分周器１００６に供給され、各々が基準クロック９２０の分周ダウンバージョン（例えば、１／２、１／４、１／８等）である候補クロック信号の組を生成することができる。候補クロック信号の各々は、図９Ａおよび図９Ｂの量子化操作サブレンジに対して提供することができ、マルチプレクサ１００８として提供することができ、マルチプレクサは、クロック信号８１２としてデジタル出力生成器８０６に出力するための候補クロック信号の組の１つを選択することができる。プログラマブルクロック分周器１００６の分周比は、クロック周期プログラミングレジスタ１０１４に格納された値に基づいてプログラミングすることができ、これは、各量子化操作サブレンジに対してクロック周期を設定することができる。
【０１１０】
［０１２４］  さらに、基準クロック９２０は、基準カウンタ１００４にも提供され、基準クロック９２０の各クロック周期のカウント値を更新して、時間の測定を提供することができる。時間の測定は、マルチプレクサ制御回路１０１０において、境界プログラミングレジスタ１０１２によって提供される各量子化操作範囲に対する一組の時間境界に対して比較され、現在の量子化操作範囲を決定することができる。マルチプレクサ制御回路１０１０は、基準カウンタ１００４からのカウント値を、量子化操作サブレンジ（例えば、図９Ａおよび図９Ｂのｔ０、ｔ１、ｔ２など）の時間境界の組を表す閾値カウントの組と比較するためのコンパレータの組を含むことができる。マルチプレクサ制御回路１０１０はまた、比較器の組の出力を現在の量子化操作範囲の判定に変換することができる論理回路と、マルチプレクサ１００８への対応する選択入力とを含み、候補クロック信号の組のうちの１つを選択し、クロック信号８１２としてデジタル出力生成器８０６に出力する。
【０１１１】
［０１２５］  さらに、基準カウンタ１００４のカウント値もＤＡＣ１０２０に提供され、ＡＤＣが図８Ｃの静電圧測定モードで動作するときに、デジタルカウント値に基づいてアナログ電圧を生成することができる。カウント値が基準クロック９２０の固定クロック周期毎に更新されるので、ＤＡＣ１０２０の出力は、固定ランプレートを有する電圧ランプに近似することができ、ＤＡＣ１０２０の出力は、図８ＣのランプＶＲＥＦ８１５を生成するために閾値生成器８０２に提供され得る。さらに、ＤＡＣ１０２０は、ＤＡＣプログラミングレジスタ１０２２から固定デジタルカウント値を受信して、図８Ｂの飽和時間測定に使用されるフラットＶＲＥＦ８１５を生成することもできる。いくつかの実施例では、カウント値を比較する代わりに、マルチプレクサ制御回路１０１０は、ＤＡＣ１０２０の出力を、量子化操作サブレンジの電圧境界（例えば、図９Ａおよび図９ＢのＶ１、Ｖ２、Ｖ３など）を表す閾値電圧の組と比較して、現在の量子化操作サブレンジを決定し、クロック信号８１２のクロック周期を設定することもできる。
【０１１２】
［０１２６］  図１１Ａは、ピクセルＡＤＣ６１０が図８Ｂの静電圧測定モードに対して実行するようにプログラムされ得る、不均一量子化スキームの別の例を示す。図１１Ａに示したように、測定は時間ｔ０に始まる。ランピングＶＲＥＦ８１５のランプレートは、時間ｔ０およびｔ６によって定義される量子化操作範囲９０２にわたって変化し得る。ランピングＶＲＥＦ８１５の電圧範囲（ＶｍｉｎからＶｍａｘまで）は、量子化されるべき入力電圧範囲を画定する。図９Ａおよび図９Ｂと同様に、量子化操作範囲９０２は、さらに、量子化操作サブレンジ９０４、９０６、９０８、９１０、９１２、および９１４に細分化され、各量子化操作範囲は、ＶＲＥＦ８１５の電圧サブレンジに対応し、測定される光強度の範囲のサブレンジをカバーする。ランピングＶＲＥＦ８１５のランプレートは、ＶｍｉｎからＶ０までの電圧サブレンジ（測定される光の最低強度サブレンジをカバーすることができる）に対して最小とすることができ、ランプレートは、より高い電圧サブレンジに対して次第に高くなり得る。このような構成により、より低い光強度サブレンジ（例えば、量子化操作サブレンジ９０４に対応する）に対応する入力電圧を量子化するための量子化分解能を、より高い量子化分解能で量子化して、量子化誤差を低減することができる。
【０１１３】
［０１２７］  可変量子化スキームの一部として、各量子化操作サブレンジに対する電圧ランプレート、ならびに各量子化操作サブレンジに対する時間境界は、プログラミングにより調整できる。図１１Ｂは、図８Ｂの静電圧測定モードに対して実行するようにピクセルＡＤＣ６１０をプログラムすることができる不均一量子化スキームの別の例を示す。図１１Ｂに示したように、量子化操作サブレンジ９０６に対するＶＲＥＦ８１５のランプレートは、そのサブレンジに対して最高の量子化分解能を提供するために、最小にすることができる。量子化操作サブレンジ９０６の境界はまた、時間領域においてｔ１からｔ２へ、ｔ１’からｔ２’へ、電圧領域においてＶ０からＶ１へ、Ｖ０’からＶ１’へと変化させることができる。プログラミングは、図７Ｄおよび図７Ｅの動作条件７３０および７５０に使用することができ、量子化操作サブレンジ９０６の量子化誤差を最小化するように優先順位が与えられるよう、例えば、量子化操作サブレンジ９０６に対応する光強度のサブレンジ内に入る強度を有する光を、ピクセルセルが受け取る可能性が、最も高いという決定に基づくことができる。
【０１１４】
［０１２８］  図１１Ｃは、図８Ｂの静電圧測定モードに対して実行するようにピクセルＡＤＣ６１０をプログラムすることができる不均一量子化スキームの別の例を示す。不均一量子化スキームは、図７Ｆの注視決定動作に対して実行することができる。図１１Ｃに示されるように、量子化操作サブレンジ９０４および９１４に対するＶＲＥＦ８１５のランプレートは、それらのサブレンジに対して最高の量子化分解能を提供するために、最小にすることができる。プログラミングは、例えば、グリントパッチ７９２のための光が量子化サブ９１４内で量子化される可能性が高いこと、また、瞳孔パッチ７９４のための光が量子化サブ９０４内で量子化される可能性が高いことに基づき得る。
【０１１５】
［０１２９］  図１２は、図１１Ａおよび図１１Ｂに記載される不均一量子化スキームをサポートするために、プログラマブル構成モジュール６４０の一部であり得る、電圧ランプ変調システム１２００の一実施例を示す。図１２に示したように、電圧ランプ変調システム１２００は、基準電流源１２０２と、基準キャパシタ１２０４と、プログラマブル電流源１２０６の組と、マルチプレクサ１２０８と、出力コンデンサ１２０９と、マルチプレクサ制御回路１２１０と、電圧境界プログラミングレジスタ１１１２と、電流源プログラミングレジスタ１２１４とを含む。
【０１１６】
［０１３０］  プログラマブル電流源１２０６はそれぞれ、マルチプレクサ１２０８によって選択され、出力コンデンサ１２０９に電流を注入して電圧ランプを生成し、ランプレートは、選択されたプログラマブル電流源１２０６によって設定される。プログラマブル電流源１２０６の各々は、図１１Ａおよび図１１Ｂの量子化操作サブレンジのための電圧ランプを生成するように選択され得る。出力キャパシタ１２０９で生成される電圧ランプは、ランピングＶＲＥＦ８１５として出力されるために、閾値生成器８０２に提供され得る。ランプレートは、電流源プログラミングレジスタ１２１４を介してプログラミング可能であり、これは、プログラマブル電流源１２０６の各々によって出力される電流の量を設定可能であり、各量子化操作サブレンジに対して電圧ランプレートを設定することができる。
【０１１７】
［０１３１］  さらに、基準電流源１２０２は、基準電流を基準キャパシタ１２０４に注入して、基準ランプレートで基準ランプを生成することができる。基準ランプは、マルチプレクサ制御回路１２１０において、境界プログラミングレジスタ１２１２によって提供される閾値電圧の組と比較され、現在の動作量子化サブレンジを決定することができる。マルチプレクサ制御回路１２１０は、基準ランプを、量子化操作サブレンジの時間境界（例えば、図９Ａおよび図９Ｂのｔ０、ｔ１、ｔ２など）の組を表す閾値電圧の組と比較し、量子化操作サブレンジの電圧境界（例えば、図９Ａおよび図９ＢのＶ０、Ｖ１、Ｖ２など）の組にマッピングするために、電圧比較器の組を含むことができる。マルチプレクサ制御回路１２１０はまた、比較器の組の出力を現在の量子化操作範囲の判定に変換することができる論理回路と、マルチプレクサ１２０８への対応する選択入力とを含み、プログラマブル電流源１２０６の組のうちの１つを選択して、出力キャパシタ１２０９に電流を注入し、ランプＶＲＥＦ８１５を生成する。図１２には示されていないが、電圧ランプ変調システム１２００の出力は、固定電圧源（フラットＶＲＥＦ８１５を生成する）と多重化することができ、その結果、ＡＤＣが静電圧測定モードで動作するか、または飽和時間測定モードで動作するかに基づいて、ランピングＶＲＥＦ８１５またはフラットＶＲＥＦ８１５のいずれかを提供可能であることが理解される。
【０１１８】
［０１３２］  いくつかの実施例では、プログラマブル構成モジュール６４０は、クロック変調システム１０００と電圧ランプ変調システム１２００の両方を含み、クロック信号８１２のクロック周期とＶＲＥＦ８１５のランプレートの両方が異なる量子化操作サブレンジに対して可変であることを可能にし、クロック周期とランプレートの両方が特定の量子化ステップサイズを達成するように設定されることを可能にすることができる。このような構成により、クロック周期を比較的高い値に設定して、その特定の量子化ステップサイズを達成することが可能になり（ランプレートが低減されている間）、クロック周波数およびＤＡＣの分解能に関する要件を緩和することができる。高周波クロック（クロック周期を短縮するため）は、高いジッタを導入し、送信および分配に高い電力を要求することがある。クロック周波数に対する要求を緩和することにより、クロックジッタと電力に関してより低いコストで量子化分解能を改善できる。
【０１１９】
［０１３３］  図１３は、クロック変調システム１０００および電圧ランプ変調システム１２００の両方を含む、プログラマブル構成モジュール６４０の一実施例を示す。図１３に示したように、プログラマブル構成モジュール６４０のプログラミング情報は、ブレークポイントの組を含むことができ、各ブレークポイントは、クロック変調システム１０００の基準カウンタ１００４の基準カウントのカウント閾値と、電圧ランプ変調システム１２００の基準ランプの電圧閾値とに関連付けられる。クロック変調システム１０００および電圧ランプ変調システム１２００の両方が動作すると、これらの各々は、ブレークポイントに関わる関連閾値情報をチェックし（例えば、クロック変調システム１０００は、カウント閾値をチェックし、電圧ランプ変調システム１２００は、電圧閾値をチェックするなど）、電流量子化操作サブレンジを決定し、クロック信号８１２のクロック周期およびＶＲＥＦ８１５のランプレートを調整する。
【０１２０】
［０１３４］  いくつかの実施例では、ＤＡＣを使用して電圧ランプ変調システムを実装することもできる。図１４は、プログラマブル構成モジュール６４０の一部になり得る、電圧ランプ変調システム１４００の実施例を示す。図１４に示したように、電圧ランプ変調システム１４００は、プログラマブル電流源１４０６の組と、マルチプレクサ１４０８と、出力抵抗器１４０９とを備えるＤＡＣ１４０２を含む。電圧ランプ変調システム１４００は、ＤＡＣ制御回路１４１０と、ＤＡＣ出力プログラミングレジスタ１４１２と、電流源プログラミングレジスタ１４１４とをさらに含む。マルチプレクサ１４０８は、ＤＡＣ制御回路１４１０によって制御され、プログラマブル電流源１４０６のうちの１つまたは複数を選択することができ、これらを組み合わせて、抵抗１４０９を通る総電流を注入して電圧を生成することができる。ＤＡＣ制御回路１４１０は、マルチプレクサ１４０８を制御して、プログラマブル電流源１４０６の異なる組を選択し、ランピング電圧ＶＲＥＦ８１５を生成することができる。図１４には示されていないが、電圧ランプ変調システム１４００の出力は、固定電圧源（フラットＶＲＥＦ８１５を生成する）と多重化することができ、その結果、ＡＤＣが静電圧測定モードで動作するか、または飽和時間測定モードで動作するかどうかに基づいて、ランピングＶＲＥＦ８１５またはフラットＶＲＥＦ８１５のいずれかが提供可能であることが理解される。
【０１２１】
［０１３５］  ＤＡＣ制御回路１４１０は、境界プログラミングレジスタ１４１２からプログラミング情報を受け取ることができ、境界プログラミングレジスタ１４１２は、ＤＡＣ１４０２を制御して電圧ランプを生成するための一連のコードパターンを含み得る。例えば、境界プログラミングレジスタ１４１２は、各閾値カウント（例えば、カウント０、カウント１、カウント２など）がＤＡＣコード（例えば、コードＸ、コードＹ、コードＺなど）に関連付けられた一連の閾値カウントを記憶することができる。閾値カウントは、基準カウンタ出力（例えば、図１０の基準カウンタ１００４）と比較して、時間の測定を提供することができ、それに基づいて、ＤＡＣ制御回路１４１０は、所定の電圧ランプレートを達成するために出力電圧を設定することができ、一方、コードは、出力電圧を設定するために、１つまたは複数のプログラマブル電流源１４０６を選択するために、マルチプレクサ１４０８に提供され得る。ＤＡＣ制御回路１４１０は、基準クロックの各クロック周期について基準カウンタから更新されたカウントを受け取り、そのカウントを閾値カウントと比較してコードを決定し、そのコードをＤＡＣ１４０２のマルチプレクサ１４０８に供給してランピング電圧ＶＲＥＦ８１５の電圧を生成することができる。また、電流源プログラミングレジスタ１４１４は、各電流源によって出力される電流の量を設定することによって、プログラマブル電流源１４０６の組をプログラミングし、各量子化操作サブレンジに対する電圧ランプレートを設定することができる。
【０１２２】
［０１３６］  図１５は、アナログ入力（例えば、ピクセルセルのアナログ出力電圧）をデジタル出力に量子化するためのプロセス１５００のフロー図の実施形態を示す。プロセス１５００は、ピクセルＡＤＣ６１０が不均一量子化プロセスを実行することを可能にするプログラマブル構成モジュール６４０に関連して、ピクセルＡＤＣ６１０などのアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）によって実行され得る。プログラム可能な構成要素は、例えば、図１０のクロック変調システム１０００、図１２の電圧ランプ変調システム１２００、図１４の電圧ランプ変調システム１４００などを含んでもよい。
【０１２３】
［０１３７］  プロセス１５００は、ステップ１５０２から始まり、プログラマブル構成モジュール６４０は、ＡＤＣの第１の操作サブレンジに対して第１の量子化分解能を設定し、ＡＤＣの第２の操作サブレンジに対して第２の量子化分解能を設定する。ＡＤＣは、アナログ入力電圧と基準電圧ランプの比較に基づいて量子化を実行でき、基準電圧ランプがアナログ入力電圧と交差するための時間を測定するカウンタによって、デジタル出力を生成することができる。いくつかの実施例では、量子化分解能の設定は、クロック変調システム１０００におけるように、異なる操作サブレンジについて、カウンタへのクロックのクロック周波数を画定することに基づき得る。いくつかの実施例では、量子化分解能の設定は、電圧ランプ変調システム１２００におけるように、異なる操作サブレンジについて、基準電圧ランプレートを画定することに基づき得る。いくつかの実施例では、図１３で説明したように、電圧ランプレートとクロック周波数の両方を異なる操作サブレンジに対して画定することができる。いくつかの実施例では、電圧ランプ変調システム１４００におけるように、異なる操作サブレンジについて、基準電圧を設定するために、異なるＤＡＣコードを画定することができる。
【０１２４】
［０１３８］  ステップ１５０４では、ＡＤＣは入力電圧を受信することができる。入力電圧は、例えば、露光期間内にフォトダイオード６０２によって生成された電荷の量を表すバッファ６０９および測定キャパシタ６０８によって提供され得る。
【０１２５】
［０１３９］  ステップ１５０６では、ＡＤＣは、入力電圧が、第１の操作サブレンジに属するか、あるいは第２の操作サブレンジに属するかを決定することができる。この決定は、入力電圧を、第１の量子化サブレンジに対応する第１の基準ランプ電圧と、異なる時間における第２の量子化サブレンジに対応する第２の基準ランプ電圧とを比較することに基づき得る。
【０１２６】
［０１４０］  入力電圧が第１の操作サブレンジに属する場合、ＡＤＣは、ステップ１５０８において、第１の量子化分解能で入力電圧を量子化することができる。例えば、ＡＤＣは、基準電圧ランプを第１のランプレート（コンデンサまたはＤＡＣに基づく）に設定することなどによって、基準電圧ランプが第１のクロックレートで入力電圧と交差する時間を測定することによって、入力電圧を量子化することができる。
【０１２７】
［０１４１］  入力電圧が第２の操作サブレンジに属する場合、ＡＤＣは、ステップ１５１０において、第２の量子化分解能で入力電圧を量子化することができる。例えば、ＡＤＣは、基準電圧ランプが第２のクロックレートで入力電圧と交差する時間を測定することによって、基準電圧ランプを第２のランプレート（キャパシタまたはＤＡＣに基づく）に設定することによって、入力電圧を量子化することができる。
【０１２８】
［０１４２］  本開示の実施形態の上記の説明は、例示を目的として提示されているものであり、網羅的であること、または開示した厳密な形態に本開示を限定することは意図していない。当業者は、上記の開示に照らして多くの修正形態および変形形態が可能であることを理解されよう。
【０１２９】
［０１４３］  本明細書のいくつかの部分は、情報に関する動作のアルゴリズムおよび記号表現に関して本開示の実施形態について説明する。これらのアルゴリズム的記述および表現は、データ処理分野の当業者によって、自らの研究の主旨を効果的に他の当業者に伝えるために一般的に使用される。これらの動作は、機能的に、計算的に、または論理的に記述されているが、コンピュータプログラムまたは等価な電気回路、マイクロコードなどによって実装されると理解される。さらに、一般性を失うことなく、動作のこれらの構成をモジュールと呼ぶことが、ときに好都合であることも証明されている。説明した動作およびそれらに関連するモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアにおいて具現化され得る。
【０１３０】
［０１４４］  説明したステップ、動作、またはプロセスは、単独で、または他のデバイスと組み合わせて、１つまたは複数のハードウェアまたはソフトウェアモジュールを用いて実行または実装され得る。いくつかの実施形態において、ソフトウェアモジュールは、説明したステップ、動作、またはプロセスのいずれかまたはすべてを実行するためのコンピュータプロセッサによって実行され得るコンピュータプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品を用いて実装される。
【０１３１】
［０１４５］  本開示の実施形態はまた、本明細書の動作を実施するための装置に関してもよい。装置は、必要とされる目的のために特別に構築され得、および／または、コンピュータ内に記憶されたコンピュータプログラムによって選択的にアクティブ化もしくは再構成される汎用コンピューティングデバイスを備え得る。このようなコンピュータプログラムは、一時的でない有形のコンピュータ可読記憶媒体、または電子命令を記憶するのに適した任意のタイプの媒体に記憶することができ、この媒体はコンピュータシステムバスに結合することができる。さらに、明細書で言及される任意のコンピューティングシステムは、単一のプロセッサを含んでもよく、または増加されたコンピューティング能力のために複数のプロセッサ設計を採用するアーキテクチャであってもよい。
【０１３２】
［０１４６］  本開示の実施形態はまた、本明細書で説明されるコンピューティングプロセスによって製造される製品に関してもよい。このような製品は、コンピューティングプロセスから生じる情報を含み、その情報は、非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体に記憶され、本明細書で説明されるコンピュータプログラム製品または他のデータの組合せの任意の実施形態を含み得る。
【０１３３】
［０１４７］  本明細書で使用される言語は、主に、読みやすさおよび説明目的のために選択されたものであり、本発明の主題を描写または限定するために選択されたものではない。したがって、本開示の範囲はこの詳細な説明によって限定されるのではなく、むしろ、本明細書に基づく出願に関して生じる請求項によって限定されることが意図される。したがって、実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲に記載される本開示の範囲を例示するものであり、限定するものではない。
【図１Ａ】
2021518699.tif 000006
【図１Ｂ】
2021518699.tif 000007
【図２】
2021518699.tif 000008
【図３】
2021518699.tif 000009
【図４】
2021518699.tif 000010
【図５】
2021518699.tif 000011
【図６】
2021518699.tif 000012
【図７Ａ】
2021518699.tif 000013
【図７Ｂ】
2021518699.tif 000014
【図７Ｃ】
2021518699.tif 000015
【図７Ｄ】
2021518699.tif 000016
【図７Ｅ】
2021518699.tif 000017
【図７Ｆ】
2021518699.tif 000018
【図８Ａ】
2021518699.tif 000019
【図８Ｂ】
2021518699.tif 000020
【図８Ｃ】
2021518699.tif 000021
【図９Ａ】
2021518699.tif 000022
【図９Ｂ】
2021518699.tif 000023
【図９Ｃ】
2021518699.tif 000024
【図１０】
2021518699.tif 000025
【図１１Ａ】
2021518699.tif 000026
【図１１Ｂ】
2021518699.tif 000027
【図１１Ｃ】
2021518699.tif 000028
【図１２】
2021518699.tif 000029
【図１３】
2021518699.tif 000030
【図１４】
2021518699.tif 000031
【図１５】
2021518699.tif 000032
【国際調査報告】
2021518699.tif 000033
2021518699.tif 000034