이 논문은 픽셀 내 히스토그램화 타임-투-디지털 변환기(hTDC)를 갖춘 CMOS 플래시 라이트 검출 및 거리 측정(LiDAR) 센서를 제시하며, 아날로그 카운터로 용이하게 구현되어 최소 면적이 m2이다. 제안된 hTDC는 연속 근사(SA) 방법을 이용한 거친 단계와, 간접 ToF(iToF) 기법과 유사한 위상 지연 계산에 기반한 정밀 단계를 결합하는 2단계 접근법을 사용하여 200 ps의 분해능을 달성한다. 기존의 디지털 카운터와 비교하여, 제안된 아날로그 카운터는 히스토그램 메모리로 대체됨으로써 80-klx 조명 조건에서 3300배에 이르는 상당한 전력 절감을 달성한다. 아날로그 카운터는 픽셀 내 히스토그램화 동작을 위해서만 8 nW를 소모하며 hTDC 면적의 6.5%를 차지한다. 또한 아날로그 카운터의 PVT 변동에 대한 취약성을 완화하기 위해 픽셀 내 자기 기준 단일 기울기 아날로그-투-디지털 변환기(SS-ADC)를 설계하였다. 이 SS-ADC는 픽셀 간 이득 변동을 억제하여 카운터의 비균일성을 억제할 수 있다. 원래 각 픽셀의 타이밍 제너레이터(TG)가 시간 게이트 윈도우를 생성하던 기능을 10비트 카운터로 재구성하여 A/D 변환에 사용하였다. 픽셀 배열의 프로토타입 LiDAR 센서는 0.11- m CMOS 이미지 센서(CIS) 공정에서 제작되었다. 거친 TDC는 75 cm의 분해능을 가지며, 모든 측정에서 1 LSB 미만의 오차로 최대 24 m까지의 검출 범위를 달성할 수 있다. 실내 조건에서 거친 및 정밀 TDC는 각각 6–7.5 m 범위 내에서 깊이 정확도와 정밀도를 4.8 및 2.8 cm로 측정한다.
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