DE102016015759A1 - Reference pixel arrangement for an image sensor - Google Patents

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Ralph Wilks
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Abstract

Es ist eine Referenzpixelanordnung für einen Bildsensor vorgesehen, mit mehreren vorzugsweise zeilenförmig angeordneten Pixeln, die einen lichtdurchlässigen Bereich und Mittel zur Integration von Ladungsträgern aufweisen, wobei die Pixel mit einer lichttransmittierenden Deckschicht abgedeckt sind, und auf und/oder in der Deckschicht Dämpfungselemente angeordnet sind, die eine laterale Lichtausbreitung innerhalb der Deckschicht verringern.A reference pixel arrangement is provided for an image sensor, with a plurality of preferably line-shaped pixels having a transparent area and means for integrating charge carriers, wherein the pixels are covered with a light-transmitting cover layer, and damping elements are arranged on and / or in the cover layer, which reduce lateral light propagation within the cover layer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Referenzpixelanordnung für einen Bild- insbesondere Lichtlaufzeitsensor, sowie auch einen Lichtlaufzeitsensor nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a reference pixel arrangement for an image, in particular light transit time sensor, as well as a light transit time sensor according to the species of the independent claims.

Als Lichtlaufzeitsensor soll hier insbesondere ein Sensor verstanden werden, der eine Laufzeitinformation aus der Phasenverschiebung einer emittierten und empfangenen Strahlung gewinnt. Als Lichtlaufzeit- bzw. 3D-TOF-Kameras sind insbesondere PMD-Kameras mit Photomischdetektoren (PMD) geeignet, wie sie beispielsweise in der DE 197 04 496 C2 beschrieben und von der Firma ,ifm electronic GmbH' oder 'PMD-Technologies GmbH' als O3D-Sensor oder als Cam Board zu beziehen sind.As a light transit time sensor should be understood in particular a sensor that wins a runtime information from the phase shift of an emitted and received radiation. PMT cameras with photonic mixer detectors (PMD) are particularly suitable as the time of flight or 3D TOF cameras, as they are used in the DE 197 04 496 C2 described and obtained from the company, ifm electronic GmbH 'or' PMD Technologies GmbH 'as O3D sensor or as Cam Board.

Aus der DE 10 2015 204 124 A1 ist beispielhaft ein Auskoppelelement für einen Lichtleiter zur Lichtführung an einen Lichtlaufzeitsensor bekannt. Das Auskoppelelement ist insbesondere für die Anbringung an Referenzpixeln des Lichtlaufzeitsensors ausgebildet und so ausgestaltet, dass die Referenzpixel mit unterschiedlichen Lichtintensitäten beleuchtet werden können.From the DE 10 2015 204 124 A1 For example, a decoupling element for a light guide for guiding light to a light transit time sensor is known. The decoupling element is designed in particular for attachment to reference pixels of the light transit time sensor and configured such that the reference pixels can be illuminated with different light intensities.

Weitere Varianten zur Beleuchtung von Referenzpixeln eines Lichtlaufzeitsensors sind aus der WO 2015/139 099 A2 und der US 20090020687 A1 bekannt. In der erstgenannten Schrift werden die Referenzpixel indirekt über Reflektionen an einer Frontscheibe beleuchtet. In der weiteren Schrift werden unterschiedliche Lichtintensitäten an den Referenzpixeln realisiert, indem beispielsweise die Referenzpixel mit unterschiedlich großen Blenden versehen werden oder das Referenzlicht in einen schrägen Lichteinfall auf die Referenzpixel geleitet wird.Other variants for illuminating reference pixels of a light transit time sensor are from WO 2015/139 099 A2 and the US 20090020687 A1 known. In the first-mentioned document, the reference pixels are illuminated indirectly via reflections on a windshield. In the further document, different light intensities are realized at the reference pixels, for example by providing the reference pixels with differently sized apertures or by directing the reference light into oblique incidence of light onto the reference pixels.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit eines Bildsensors bzw. die Zuverlässigkeit der Distanzmessungen einer Lichtlaufzeitkamera bzw. eines Lichtlaufzeitsensors zu verbessern.The object of the invention is to improve the reliability of an image sensor or the reliability of the distance measurements of a light transit time camera or a light transit time sensor.

Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch das erfindungsgemäße Referenzpixelarray und dem erfindungsgemäßen Bildsensor nach Gattung der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object is achieved in an advantageous manner by the reference pixel array according to the invention and the image sensor according to the invention as generically defined by the independent claims.

Vorteilhaft ist eine Referenzpixelanordnung für einen Bildsensor vorgesehen, mit mehreren vorzugsweise zeilenförmig angeordneten Pixeln, die einen lichtdurchlässigen Bereich und Mittel zur Integration von Ladungsträgern aufweisen, wobei die Pixel mit einer transparenten bzw. lichttransmittierenden Deckschicht abgedeckt sind, und auf und/oder in der Deckschicht Dämpfungselemente angeordnet sind, die eine laterale Lichtausbreitung innerhalb der Deckschicht verringern.Advantageously, a reference pixel arrangement is provided for an image sensor, having a plurality of preferably line-shaped pixels, which have a transparent area and means for integrating charge carriers, the pixels being covered by a transparent or light-transmitting cover layer, and damping elements on and / or in the cover layer are arranged, which reduce a lateral light propagation within the cover layer.

Durch dieses Vorgehen ist es möglich, in einfacher Art und Weise den Dynamikumfang eines Referenzpixelarrays zu erhöhen. So ist es möglich, dass selbst bei starker Bestrahlung immer ein Pixel aufgefunden werden kann, deren Integrationsknoten nicht in Sättigung sind und/oder ein geeignetes Signal-Rauschverhältnis aufweisen.By doing so, it is possible to easily increase the dynamic range of a reference pixel array. Thus, it is possible that even with strong irradiation, a pixel can always be found whose integration nodes are not in saturation and / or have a suitable signal-to-noise ratio.

Bevorzugt ist vorgesehen, die Deckschicht mit prismatischen Strukturen zu versehen, die einen Teil des sich in laterale Richtung ausbreitenden Lichts auskoppeln.It is preferably provided to provide the cover layer with prismatic structures which decouple a part of the light propagating in the lateral direction.

Diese Strukturen wirken als Dämpfungselement, da sie in lateraler Richtung die Menge des sich ausbreitenden Lichts reduzieren.These structures act as a damping element because they reduce the amount of propagating light in a lateral direction.

Ebenso vorteilhaft ist es, die Oberfläche der Deckschicht zumindest partiell mit einem lichtabsorbierenden Material zu beschichten, die ebenso als Dämpfungselement wirken.It is also advantageous to coat the surface of the cover layer at least partially with a light-absorbing material which also acts as a damping element.

In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, innerhalb der Deckschicht zumindest partiell lichtdämpfende Materialien und/oder strukturelle Veränderungen als Dämpfungselement einzubringen.In a further embodiment, it is provided to introduce at least partially light-damping materials and / or structural changes as a damping element within the cover layer.

Ferner ist es nützlich auf der Deckschicht und oberhalb der Pixel Mikrolinsen mit unterschiedlichen Abmessungen anzuordnen, wobei die Abmessungen derart variieren, dass die Pixel mit unterschiedlichen Lichtmengen beleuchtet werden.Further, it is useful to arrange on the overcoat and above the pixels microlenses of different dimensions, the dimensions varying such that the pixels are illuminated with different amounts of light.

Ebenso vorteilhaft ist ein Bildsensor zur Erfassung von Licht vorgesehen, mit einem Array von Pixeln, die Mittel zur Integration von Ladungsträgern aufweisen, wobei ein Teil der Pixel als Referenzpixel herangezogen werden, und wobei diese Referenzpixel als Referenzpixelanordnung entsprechend obiger Ausführungen ausgebildet sind.Likewise advantageously, an image sensor is provided for detecting light, with an array of pixels having means for integrating charge carriers, wherein a part of the pixels are used as reference pixels, and wherein these reference pixels are designed as reference pixel arrangement according to the above explanations.

Besonders vorteilhaft ist es den Bildsensor als Lichtlaufzeitsensor mit Lichtlaufzeitpixeln und Referenzpixeln zur Phasenmessung eines modulierten Lichts auszubilden.It is particularly advantageous to form the image sensor as a light transit time sensor with light transit time pixels and reference pixels for the phase measurement of a modulated light.

Ferner ist eine Lichtlaufzeitkamera mit einem Referenzpixelarray oder Bildsensor nach einem der vorgenannten Ausführungen vorgesehen.Furthermore, a light transit time camera is provided with a reference pixel array or image sensor according to one of the aforementioned embodiments.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings.

Es zeigen schematisch:They show schematically:

1 ein Lichtlaufzeitkamerasystem, 1 a time of flight camera system,

2 einen Sensor mit Referenzpixel 2 a sensor with reference pixels

3 einen Querschnitt eines Lichtlaufzeitpixels, 3 a cross section of a light transit time pixel,

4 einen Querschnitt eines Lichtlaufzeitsensor mit abgedeckten Lichtlaufzeitpixel, 4 a cross-section of a light transit time sensor with covered light transit time pixels,

5 eine Ausführung mit prismatischen Dämpfungselementen, 5 a version with prismatic damping elements,

6 eine Ausführung mit Füllstoffen als Dämpfungselement, 6 an embodiment with fillers as a damping element,

7 eine Ausführung mit Mikrolinsen als Dämpfungselemente. 7 an embodiment with microlenses as damping elements.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, like reference characters designate like or similar components.

1 zeigt eine Messsituation für eine optische Entfernungsmessung mit einer Lichtlaufzeit-Kamera, wie sie beispielsweise aus der DE 197 04 496 C2 bekannt ist. 1 shows a measurement situation for an optical distance measurement with a light transit time camera, as for example from the DE 197 04 496 C2 is known.

Das Lichtlaufzeitkamerasystem 1 umfasst eine Sendeeinheit bzw. ein Beleuchtung 10 mit einer Lichtquelle 12 und einer dazugehörigen Strahlformungsoptik 15 sowie eine Empfangseinheit bzw. Lichtlaufzeitkamera 20 mit einer Empfangsoptik 25 und einem Lichtlaufzeitsensor 23. Der Lichtlaufzeitsensor 23 weist ein Pixel-Array auf und ist insbesondere als PMD-Sensor ausgebildet.The light transit time camera system 1 includes a transmitting unit or a lighting 10 with a light source 12 and associated beam shaping optics 15 as well as a receiving unit or light runtime camera 20 with a receiving optics 25 and a light transit time sensor 23 , The light transit time sensor 23 has a pixel array and is designed in particular as a PMD sensor.

Das Messprinzip dieser Anordnung basiert im Wesentlichen darauf, dass ausgehend von der Phasenverschiebung des emittierten und empfangenen Lichts die Laufzeit des emittierten und reflektierten Lichts ermittelt werden kann. Zu diesem Zwecke werden die Lichtquelle 12 und der Lichtlaufzeitsensor 23 über einen Modulator 220 gemeinsam mit einer bestimmten Modulationsfrequenz bzw. Modulationssignal mit einer ersten Phasenlage a beaufschlagt. Entsprechend der Modulationsfrequenz sendet die Lichtquelle 12 ein amplitudenmoduliertes Signal mit der Phase a aus. Dieses Signal bzw. die elektromagnetische Strahlung wird im dargestellten Fall von einem Objekt 40 reflektiert und trifft aufgrund der zurückgelegten Wegstrecke entsprechend phasenverschoben mit einer zweiten Phasenlage b auf den Lichtlaufzeitsensor 23. Im Lichtlaufzeitsensor 23 wird das Signal der ersten Phasenlage a des Modulators 220 mit dem empfangenen Signal, das die laufzeitbedingte zweiten Phasenlage b aufweist, gemischt, wobei aus dem resultierenden Signal die Phasenverschiebung bzw. die Objektentfernung d ermittelt wird.The measurement principle of this arrangement is essentially based on the fact that, based on the phase shift of the emitted and received light, the transit time of the emitted and reflected light can be determined. For this purpose, the light source 12 and the light transit time sensor 23 via a modulator 220 acted upon together with a specific modulation frequency or modulation signal with a first phase position a. The light source sends according to the modulation frequency 12 an amplitude modulated signal with the phase a. This signal or the electromagnetic radiation is in the illustrated case of an object 40 reflects and hits due to the distance traveled correspondingly phase-shifted with a second phase position b on the light transit time sensor 23 , In the time of flight sensor 23 becomes the signal of the first phase a of the modulator 220 mixed with the received signal having the second time phase condition b, mixed, wherein the phase shift or the object distance d is determined from the resulting signal.

Zur genaueren Bestimmung der zweiten Phasenlage b und somit der Objektentfernung d kann es vorgesehen sein, die Phasenlage a mit der der Lichtlaufzeitsensor 23 betrieben wird, um vorgestimmte Phasenverschiebungen Δφ zu verändern. Gleichwirkend kann es auch vorgesehen sein, die Phase, mit der die Beleuchtung angetrieben wird, gezielt zu verschieben.For a more accurate determination of the second phase position b and thus of the object distance d, it may be provided that the phase position a coincides with that of the light transit time sensor 23 is operated to change pre-tuned phase shifts Δφ. Equally effective, it can also be provided to selectively shift the phase with which the lighting is driven.

Zur Kompensation von Messunsicherheiten können auf dem Sensor 23 ferner Lichtlaufzeitpixel 21 für eine Referenzmessung herangezogen werden. Vorzugsweise eignen sich für die Referenzierung Lichtlaufzeitpixel am Rande des Sensors. Auch können diese Pixel zur Referenzierung abgesetzt von der bilderfassenden Pixelmatrix angeordnet werden. Insbesondere ist es auch denkbar, diese Referenzpixel auf einem separaten Chip anzuordnen.To compensate for measurement uncertainties can be on the sensor 23 further light time-of-flight pixels 21 be used for a reference measurement. Preferably, for the referencing, light transit time pixels are suitable at the edge of the sensor. These pixels can also be arranged offset from the image-capturing pixel matrix for referencing purposes. In particular, it is also conceivable to arrange these reference pixels on a separate chip.

Um Veränderungen der elektrischen Eigenschaften während des Betriebes erkennen und kompensieren zu können, können die Referenzpixel beispielsweise mit einem Referenzsignal/-licht beleuchtet werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, ein Teil des ausgesendeten Lichts auszukoppeln und mit diesem Licht die Referenzpixel zu beleuchten. In Abhängigkeit der Unterschiede zwischen den erwarteten und gemessenen Ergebnissen können die Messungen der bilderfassenden Pixelmatrix korrigiert werden.In order to be able to recognize and compensate for changes in the electrical properties during operation, the reference pixels can be illuminated, for example, with a reference signal / light. In particular, it may be provided to decouple a part of the emitted light and to illuminate the reference pixels with this light. Depending on the differences between the expected and measured results, the measurements of the image-capturing pixel matrix can be corrected.

2 zeigt einen solchen Sensor 23, bei dem neben den bilderfassenden Pixeln 21 räumlich abgesetzt Referenzpixel 26 angeordnet sind, wobei über eine Lichtleitung 260 Licht von der Lichtquelle 12 an die Referenzpixel 26 herangeführt wird. Idealerweise weisen die Referenzpixel 26 die gleichen elektrischen Eigenschaften wie die bilderfassenden Pixel 21 auf. 2 shows such a sensor 23 , in which besides the picture-taking pixels 21 spatially offset reference pixels 26 are arranged, via a light pipe 260 Light from the light source 12 to the reference pixels 26 is introduced. Ideally, the reference pixels 26 the same electrical properties as the image-capturing pixels 21 on.

3 zeigt schematisch ein Lichtlaufzeitpixel 21 mit Modulationsgates Gam, Gbm in einem lichtdurchlässigen Bereich und Integrationsknoten in einem lichtundurchlässigen Bereich. Die Halbleiterstruktur ist typischerweise mit einer transparenten, elektrisch isolierenden Deckschicht 27, bestehend beispielsweise aus SiO2 oder Si3N4, abgedeckt. Bereiche, in denen kein Lichteinfall erwünscht ist, sind mit einer Metallisierung 28 versehen. 3 schematically shows a light time-of-flight pixel 21 with modulation gates Gam, Gbm in a translucent area and integration nodes in an opaque area. The semiconductor structure is typically provided with a transparent, electrically insulating cover layer 27 Consisting for example of SiO 2 or Si 3 N 4, covered. Areas where no light is wanted are metallized 28 Mistake.

Die im lichtdurchlässigen Bereich einfallende Strahlung hν erzeugt im Halbleiter Ladungsträger q, die in Abhängigkeit der anliegenden Modulationsspannung ModA, ModB entweder dem ersten oder zweiten Integrationsknoten Ga, Gb phasensynchron zugeführt werden.The incident radiation in the translucent area hν generated in the semiconductor carriers q, which are supplied in phase synchronism depending on the applied modulation voltage ModA, ModB either the first or second integration node Ga, Gb.

Im dargestellten Fall sind die Integrationsknoten Ga, Gb als Dioden in einem p-dotierten Basismaterial ausgebildet. Die Dotierung kann selbstverständlich auch komplementär erfolgen. Die an den Integrationsknoten Ga, Gb gesammelten Ladungen werden dann über Ausleseschaltungen an beispielsweise Spaltenleitungen weiter gegeben.In the illustrated case, the integration nodes Ga, Gb are formed as diodes in a p-doped base material. Of course, the doping can also be complementary. The charges accumulated at the integration nodes Ga, Gb are then passed on via read-out circuits to, for example, column lines.

4 zeigt einen erfindungsgemäßen Lichtlaufzeitsensor 23 mit einem Referenzpixelbereich 26 der offene und abgedeckte Lichtlaufzeitpixel 21, 22 aufweist. Die Lichtlaufzeitpixel 21, 22 entsprechen dem in 3 dargestelltem Pixel. Die abgedeckten Lichtlaufzeitpixel 22 unterscheiden sich dahingegen, dass auch die ursprünglich lichtdurchlässigen Bereiche mit einer lichtundurchlässigen Schicht 28 abgedeckt sind. 4 shows a light transit time sensor according to the invention 23 with a reference pixel area 26 the open and covered time of flight pixel 21 . 22 having. The light transit time pixels 21 . 22 correspond to the in 3 represented pixel. The covered time of flight pixels 22 On the other hand, the original light-transmissive areas with an opaque layer differ from each other 28 are covered.

Kerngedanke der Erfindung ist, den typischerweise nachteiligen Effekt des Signalübersprechens zwischen benachbarten Pixeln durch Lichtstreuung oder -weiterleitung vorteilhaft für die Bereitstellung unterschiedlicher Nutzsignalamplituden zu verwenden, wobei durch Einbringen von Dämpfungselementen die Lichtweiterleitung so beeinflusst wird, dass in der Strecke der Lichtausbreitung die Lichtintensität abnimmt und die Referenzpixel 26 somit mit unterschiedlichen Lichtintensitäten beleuchtet werden können.The core idea of the invention is to use the typically disadvantageous effect of signal cross-talk between adjacent pixels by light scattering or forwarding advantageous for the provision of different Nutzsignalamplituden, by introducing damping elements, the light transmission is influenced so that the light intensity decreases in the path of light propagation and the reference pixel 26 thus can be illuminated with different light intensities.

Im dargestellten Fall erfolgt eine Unterleuchtung der abgedeckten Pixel 22 durch eine Lichtleitung in der transparenten Deckschicht 27 des Sensors 23. Der Übersicht halber sind die Schichten überproportional dargestellt. Wie dargestellt wird das am offenen Pixel einfallende Licht in der Deckschicht 27 durch Mehrfachreflektionen weitergeleitet. Die Stärke der Reflektionen kann insbesondere durch die Wahl des Dämpfungselements 28 hier der Beschichtung 28 beeinflusst werden. Die Beschichtung 28 ist vorzugsweise als Metallisierung ausgeführt, es sind jedoch auch andere Beschichtungen insbesondere Lacke mit vorzugsweise lichtabsorbierende Eigenschaften denkbar. Auch ist es denkbar, die Deckschicht 27 in unterschiedlichen Materialen mit unterschiedlichen Brechungsindices beispielsweise SiO2 mit n = 1,41 und Si3N4 mit n = 2,0 auszubilden. Insbesondere ist es auch denkbar, die Deckschicht 27 als Verbund verschiedener Materialen auszufertigen. Die Reichweite des eindringenden Lichts kann somit beispielsweise durch den Aufbau der Deckschicht 27 Form, Lage, Anordnung, Größe und/oder Material der Beschichtung 28 beeinflusst werden. Über die unterschiedlichen Reflektions- und/oder Absorptionseigenschaften der für die Beschichtung 28 einsetzbaren Materialien kann die Lichtreichweite beeinflusst werden.In the illustrated case, an illumination of the covered pixels takes place 22 through a light pipe in the transparent cover layer 27 of the sensor 23 , For clarity, the layers are disproportionately represented. As shown, the incident light at the open pixel in the cap layer 27 forwarded by multiple reflections. The strength of the reflections can in particular by the choice of the damping element 28 here the coating 28 to be influenced. The coating 28 is preferably designed as a metallization, but there are also other coatings, in particular paints with preferably light-absorbing properties conceivable. It is also conceivable, the top layer 27 in different materials with different refractive indices, for example SiO 2 with n = 1.41 and Si 3 N 4 with n = 2.0. In particular, it is also conceivable, the cover layer 27 as composite of different materials. The range of the penetrating light can thus, for example, by the structure of the cover layer 27 Shape, location, arrangement, size and / or material of the coating 28 to be influenced. About the different reflection and / or absorption properties of the coating 28 usable materials, the light range can be influenced.

Die abgedeckten Lichtlaufzeitpixel werden genauso betrieben wie die offenen Lichtlaufzeitpixel nur mit dem Unterschied, dass die in diesen Bereichen generierten Ladungsträger q nicht durch direkten, sondern durch indirekten Lichteinfall erzeugt werden.The covered time-of-flight pixels are operated in the same way as the open time-of-flight pixels, with the difference that the charge carriers q generated in these areas are generated not by direct, but by indirect light incidence.

Über die Strecke der abgedeckten Pixel nimmt die Intensität des eingestrahlten Lichts ab, so dass auch bei einem starken Lichteinfall im Bereich des offenen Pixels 26 immer ein Referenzpixel 26 mit einem geeignetem Nutzsignal gefunden werden kann.Over the distance of the covered pixels the intensity of the irradiated light decreases, so that even with a strong light incidence in the area of the open pixel 26 always a reference pixel 26 can be found with a suitable useful signal.

5 zeigt eine weitere Variante, bei der die Dämpfungselemente 28 als prismatische Strukturen auf der Deckschicht 27 ausgebildet sind, die ein Teil des Lichts wieder nach außen durchlassen, so dass über die laterale Erstreckung die an den Pixel 26 zur Verfügung stehende Lichtmenge abnimmt. 5 shows a further variant in which the damping elements 28 as prismatic structures on the topcoat 27 are formed, which pass a portion of the light back to the outside, so that over the lateral extent of the pixels 26 available amount of light decreases.

6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dämpfungselemente 28 in Form von Füllstoffen und/oder Strukturierungen innerhalb der Deckschicht 27 eingebracht sind. Derartige Füllstoffe können beispielsweise in Form von Farbstoffen, Partikeln etc. in die Deckschicht 27 eingebracht werden. Ebenso ist es denkbar, die Dämpfungselemente 28 bereits während des Schichtaufbaus zu strukturieren bzw. die Deckschicht 28 dezidiert mit intensitätsreduzierenden Eigenschaften auszustatten. 6 shows an embodiment in which the damping elements 28 in the form of fillers and / or structurings within the topcoat 27 are introduced. Such fillers can, for example in the form of dyes, particles, etc. in the topcoat 27 be introduced. It is also conceivable, the damping elements 28 to structure already during the layer construction or the cover layer 28 To provide decidedly with intensity-reducing properties.

Die 7 zeigt eine weitere Variante, bei der Referenzpixel 26 mit Mikrolinsen ausgestattet werden, die unterschiedliche Lichtsammeleigenschaften aufweisen, so dass die Referenzpixel 26 mit unterschiedlichen Lichtmengen beleuchtet werden.The 7 shows another variant, in the reference pixels 26 be equipped with microlenses that have different light collection properties, so that the reference pixels 26 be illuminated with different amounts of light.

Selbstverständlich sind auch Kombinationen der oben aufgeführten Dämpfungselemente denkbar. Insbesondere können Füllstoffe in der Deckschicht mit Beschichtungen auf der Deckschicht kombiniert werden. Ebenso sind weitere Varianten denkbar.Of course, combinations of the above-mentioned damping elements are conceivable. In particular, fillers in the topcoat can be combined with coatings on the topcoat. Likewise, other variants are conceivable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LichtlaufzeitkamerasystemTime of flight camera system
1010
Sendeeinheittransmission unit
1212
BeleuchtungslichtquelleIllumination light source
1515
StrahlformungsoptikBeam shaping optics
2020
Empfangseinheit, LichtlaufzeitkameraReceiving unit, light time camera
2121
LichtlaufzeitpixelTransit Time pixels
2222
abgedecktes Lichtlaufzeitpixelcovered light transit time pixel
2323
LichtlaufzeitsensorTransit Time Sensor
2525
Empfangsoptikreceiving optics
2626
Referenzpixel, -arrayReference pixels, array
2727
Isolationsschichtinsulation layer
2828
Dämpfungselementdamping element
4040
Objektobject
260260
Lichtleitunglight line
Ga, GbGa, Gb
Integrationsknotenintegration node
ModA, ModBModA, ModB
Modulationszuleitung, -signalModulation lead, signal
Gam, GbmGam, Gbm
Modulationsgatesmodulation gates
n, pn, p
Dotierungenallocations

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19704496 C2 [0002, 0027] DE 19704496 C2 [0002, 0027]
  • DE 102015204124 A1 [0003] DE 102015204124 A1 [0003]
  • WO 2015/139099 A2 [0004] WO 2015/139099 A2 [0004]
  • US 20090020687 A1 [0004] US 20090020687 A1 [0004]

Claims (5)

Referenzpixelanordnung für einen Bildsensor, mit mehreren zeilenförmig angeordneten Referenzpixeln (26), die einen lichtdurchlässigen Bereich und Mittel (Ga, Gb) zur Integration von Ladungsträgern (q) aufweisen, wobei die Pixel mit einer lichttransmittierenden Deckschicht (27) abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Deckschicht (27) Dämpfungselemente (28) angeordnet sind, die eine laterale Lichtausbreitung innerhalb der Deckschicht (27) verringern, und innerhalb der Deckschicht (27) als Dämpfungselement (28) zumindest partiell lichtdämpfende Materialien und/oder strukturelle Veränderungen (28) eingebracht sind.Reference pixel arrangement for an image sensor, with a plurality of line-shaped reference pixels ( 26 ), which have a light-transmissive region and means (Ga, Gb) for the integration of charge carriers (q), the pixels having a light-transmitting cover layer ( 27 ) are covered, characterized in that in the cover layer ( 27 ) Damping elements ( 28 ) are arranged, the lateral light propagation within the cover layer ( 27 ) and within the top layer ( 27 ) as a damping element ( 28 ) at least partially light-attenuating materials and / or structural changes ( 28 ) are introduced. Anordnung nach Anspruch 1, bei dem die Deckschicht (27) als Dämpfungselemente (28) prismatische Strukturen (28) aufweist, die einen Teil des sich in laterale Richtung ausbreitenden Lichts auskoppeln.Arrangement according to Claim 1, in which the cover layer ( 27 ) as damping elements ( 28 ) prismatic structures ( 28 ) which decouple a part of the light propagating in the lateral direction. Bildsensor (23) zur Erfassung von Licht, mit einem Array von Pixeln (21), die Mittel (Ga, Gb) zur Integration von Ladungsträgern (q) aufweisen, wobei ein Teil der Pixel (21) als Referenzpixel (26) herangezogen werden, und wobei diese Referenzpixel (26) als Referenzpixelanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.Image sensor ( 23 ) for detecting light, with an array of pixels ( 21 ), the means (Ga, Gb) for the integration of charge carriers (q), wherein a part of the pixels ( 21 ) as a reference pixel ( 26 ) and these reference pixels ( 26 ) are formed as a reference pixel arrangement according to one of the preceding claims. Bildsensor (23) nach Anspruch 3, bei dem der Bildsensor als Lichtlaufzeitsensor (23) mit Lichtlaufzeitpixeln (21) und Referenzpixeln (26) zur Phasenmessung eines modulierten Lichts ausgebildet ist.Image sensor ( 23 ) according to claim 3, wherein the image sensor as a light transit time sensor ( 23 ) with light-time pixels ( 21 ) and reference pixels ( 26 ) is designed for phase measurement of a modulated light. Lichtlaufzeitkamera mit einer Referenzpixelanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 2 oder einem Bildsensor (23) nach Anspruch 3 bis 4.A light transit time camera with a reference pixel arrangement according to claims 1 to 2 or an image sensor ( 23 ) according to claim 3 to 4.
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