DE102019114286A1

DE102019114286A1 - Einrichtung und verfahren

Info

Publication number: DE102019114286A1
Application number: DE102019114286.5A
Authority: DE
Inventors: Serge HUSTIN; Alexis Vander Biest; Günter Troll
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2019-12-05
Also published as: US11294033B2; US20190369211A1

Abstract

Eine Einrichtung enthält eine Schaltungsanordnung, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln besitzt, wobei die Schaltungsanordnung einen Gegentakt für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors erhält, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist; einen ersten Eingang auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels erhält, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist; einen zweiten Eingang erhält, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und eine Phase für das Pixel von den mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs schätzt.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Einrichtung und ein Verfahren auf dem Gebiet von Elektronikeinrichtungen, z.B. Laufzeitsensoren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Allgemein ist eine Einrichtung wie etwa eine Laufzeit(ToF - Time of Flight)-Kamera bekannt, die eine Lichtquelle enthält, die Licht auf eine Szene emittiert, und Objekte in der Szene können das Licht reflektieren.
Zudem empfängt beispielsweise ein Bildsensor in der Laufzeitkamera einen Teil des reflektierten Lichts. Die Zeit zwischen der Emission von Licht und der Detektion seiner Reflexion auf den Bildsensor kann gemessen werden, was proportional zu Distanzinformationen der Objekte von der ToF-Kamera sein kann.
Zudem ist bekannt, dass die verfügbare on Laufzeitkameras einen Tiefenwert schätzen können und weiterhin eine Konfidenz berechnen können, z.B. auf Basis der Distanzinformationen usw.
Jedoch können beispielsweise die Tiefenwerte und die berechnete Konfidenz bei Verwendung solcher Einrichtungen typischerweise einen Fehler aufweisen, beispielsweise bei Verwendung mit starken Hintergrundlichtem, Stroboskoplichtquellen usw.
Obwohl Techniken existieren, um ein Gegentakt- und ein Gleichtaktsignal, z.B. für ein Pixel in dem Bildsensor der Laufzeitkameras, zu erhalten und eine Phase zu schätzen, ist es allgemein wünschenswert, Einrichtungen und Verfahren zum Erhalten eines Gegentakts, eines Gleichtakts, eines ersten Eingangs, eines zweiten Eingangs und Schätzen einer Phase zu verbessern.
KURZE DARSTELLUNG
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die Offenbarung eine Einrichtung bereit, die eine Schaltungsanordnung umfasst, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln enthält, wobei die Schaltungsanordnung ausgebildet ist zum Erhalten eines Gegentakts für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist; Erhalten eines ersten Eingangs auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist; Erhalten eines zweiten Eingangs, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und Schätzen einer Phase für das Pixel von dem mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Offenbarung ein Verfahren für eine Einrichtung bereit, umfassend eine Schaltungsanordnung, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln enthält, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines Gegentakts für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist; Erhalten eines ersten Eingangs auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist; Erhalten eines zweiten Eingangs, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und Schätzen einer Phase für das Pixel von dem mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs.
Weitere Aspekte werden in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt.
Figurenliste
Ausführungsformen werden beispielhaft bezüglich der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 schematisch eine Ausführungsform eines Systems, das die Einrichtung zum Erhalten eines Gegentakt- und eines Gleichtaktsignals für jedes Quad eines Pixels enthält;
2 schematisch eine Ausführungsform eines Systems, das die Einrichtung mit der Schaltungsanordnung zum Erhalten eines Gegentakt, Erhalten eines ersten Eingangs, Erhalten eines zweiten Eingangs und Schätzen einer Phase enthält;
3 schematisch eine Ausführungsform eines Systems, das die Einrichtung mit der Schaltungsanordnung zum Schätzen eines Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnisses enthält; und
4 schematisch eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Schätzen einer Phase für ein Pixel.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevor eine ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf 1 gegeben wird, werden allgemeine Erläuterungen angestellt.
Wie anfangs erwähnt, ist allgemein eine Flugzeit(ToF)-Kamera bekannt, die durch Beleuchten einer Szene mit einer modulierten Lichtquelle arbeitet und von der Szene reflektiertes Licht detektiert. Zudem kann die Phasenverschiebung zwischen der Beleuchtung und der Reflexion gemessen werden und kann Distanzinformationen usw. liefern.
Die Laufzeit(ToF)-Kamera kann eine Detektionsquelle besitzen, z.B. einen Bildsensor, der das von der Szene reflektierte Licht detektieren kann. Zudem kann der Bildsensor eine Umgebungskomponente und eine reflektierte Komponente detektieren, und Distanzinformationen (d.h. ein Tiefenwert) können von der reflektierten Komponente erhalten werden. Zudem kann die Umgebungskomponente das Signal-Rausch-Verhältnis reduzieren und einen Fehler bei geschätzten Tiefenwerten usw., Z.B. bei Verwendung mit starkem, variierendem Hintergrundlicht, verursachen.
Folglich betreffen einige Ausführungsformen eine Einrichtung, die eine Schaltungsanordnung umfassen, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln enthält, wobei die Schaltungsanordnung ausgebildet ist zum Erhalten eines Gegentakts für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist; Erhalten eines ersten Eingangs auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist; Erhalten eines zweiten Eingangs, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und Schätzen einer Phase für das Pixel von dem mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs.
Die Einrichtung kann beispielsweise eine beliebige Elektronikeinrichtung sein, die eine Schaltungsanordnung besitzt, die den Bildsensor enthält. Beispielsweise kann die Einrichtung bei einigen Ausführungsformen ein Laufzeitsensor sein, der die Schaltungsanordnung mit dem Bildsensor enthält.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Einrichtung, die der Laufzeitsensor sein kann, in andere Elektronikeinrichtungen integriert sein. Beispielsweise kann der Laufzeitsensor z.B. auf einem Continuous-Wave-Time-Of-Flight(CWTOF), einem Direct-Time-Of-Flight-Imager, einer HFmodulierten Lichtquelle usw. basieren und kann in eine Elektronikeinrichtung wie etwa ein Bildgebungssystem, ein Smartphone, einen Computer, einen Roboter, ein Detektionsgerät (oder ein Teil davon) oder dergleichen integriert sein.
Die Schaltungsanordnung enthält den Bildsensor mit den mehreren Pixeln, die bei einigen Ausführungsformen in einem zweidimensionalen(2D)-Array, einem dreidimensionalen(3D)-Array usw. angeordnet sein können. Beispielsweise kann der Bildsensor z.B. auf einem Current-Assisted-Photonic-Demodulator (CAPD), einer gepinnten Fotodiode (PPD), einem Fotogate, einer teilweise gepinnten PPD, einem ladungsgekoppelten Bauelement(CCD - Charge-Coupled Device)-Technologie, einer CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)-Technologie oder dergleichen basieren. Zudem kann der Bildsensor ein 2D-Array von Pixeln enthalten, wobei jedes Pixel ein oder mehrere Lichtdetektionselemente enthält und von Objekten in einer Szene reflektiertes Licht (z.B. Lichtimpulse) usw. detektieren kann.
Beispielsweise kann der Laufzeitsensor bei einigen Ausführungsformen auf dem Continuous-Wave-Time-Of-Flight basieren, zudem kann das beleuchtete Licht durch eine Continuous-Wave (CW), z.B. eine sinusförmige oder Rechteckwelle usw. gepulst oder Moduliert sein.
Weiterhin kann der Bildsensor bei einigen Ausführungsformen das reflektierte Licht detektieren, und die mehreren Pixel in dem Bildsensor können durch ein gemeinsames Demodulationseingangssignal gesteuert werden. Jedes Pixel kann zwei Knoten besitzen (d.h. einen Node-A und einen Node-B, wie allgemein bekannt ist), und während der Integrationszeit kann der Fotostrom zum Node-A oder Node-B durch Ansteuern der entsprechenden Demodulationssignale (d.h. ein erstes Demodulationssignal und ein zweites Demodulationssignal) in der entgegengesetzten Phase gerichtet werden.
Falls beispielsweise das erste Demodulationssignal aktiv ist, kann Node-A entladen werden, und falls das zweite Demodulationssignal aktiv ist, kann Node-B entladen werden. Zudem kann das Demodulationssignal während der Auslesezeit gestoppt werden und das Pixel kann ausgelesen werden und jedes Pixel in dem Array von Pixeln kann zwei Ausgänge generieren, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist.
Zudem erhält die Schaltungsanordnung einen Gegentakt für einen Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Pixel ein Vier-Quad-Pixel sein und die Schaltungsanordnung kann weiterhin vier Gegentakte auf Basis von vier verschiedenen Beleuchtungsphasenverzögerungen erhalten.
Beispielsweise kann der ToF-Sensor bei einigen Ausführungsformen mehrere Abtastwerte pro Messung erhalten. Zudem kann jeder Abtastwert als ein Quad angesehen werden und kann um 90° phasenverzögert sein, und insgesamt vier Abtastwerte (d.h. vier Quads) für eine Messung können erhalten werden. Beispielsweise kann die Phase um 0 Grad, 90 Grad $(\frac{π}{2}),$
180 Grad (π) und 270 Grad $(\frac{3 π}{2})$
verzögert werden. Zudem können jeweils vier Gegentakte für vier Quads einschließlich (q(φ,0), $q (φ, \frac{π}{2}),$
q(φ,π,) und $q (φ, \frac{3 π}{2})$
für die entsprechenden Phasenverzögerungen (d.h. 0, $\frac{π}{2},$
π und $\frac{3 π}{2}$
) erhalten werden.
Die erhaltenen Gegentakte können die Tiefeninformationen darstellen, beispielsweise das φ (d.h. den Phasenwinkel zwischen Beleuchtung und Reflexion), und die Distanz d kann auf Basis der folgenden Gleichungen dargestellt werden: $φ \approx arctan (\frac{q (φ, \frac{π}{2}) - q (φ, \frac{3 π}{2})}{(q (φ,0) - q (φ, π))})$
$d = \frac{c}{4 π f} φ$
wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist und f die Frequenz des Lichts ist.
Wie erörtert, kann jedes Pixel zwei Ausgänge generieren, und der Gegentakt für die von diesen zwei Ausgängen erhaltenen Quadkann Informationen über die Tiefe bereitstellen.
Zudem erhält die Schaltungsanordnung den ersten Eingang auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist.
Beispielsweise generiert jedes Pixel zwei Ausgänge, wie oben erörtert, und das Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels kann erhalten werden und es kann beispielsweise für den Intensitätspegel des Umgebungslichts repräsentativ sein.
Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen der ToF-Sensor vier Abtastwerte bei jeder Messung erhalten, wobei jeder Abtastwert einem Quad entsprechen kann und um 90 Grad phasenverzögert sein kann, wie oben erörtert. Zudem können jeweils vier Gleichtaktsignale einschließlich C₁, C₂, C₃ und C₄ für vier Quads des Pixels entsprechend vier Phasenverzögerungen (d.h. 0, $\frac{π}{2}$
π und $\frac{3 π}{2}$
) erhalten werden.
Zudem kann der erste Eingang auf Basis der vier Gleichtaktsignale (C₁, C₂, C₃ und C₄) erhalten werden und er kann für die Intensität des Umgebungslichts oder dergleichen repräsentativ sein.
Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen ein auf der Schaltungsanordnung laufendes Programm den ersten Eingang erhalten, der proportional zu einer mathematischen Funktion der vier Gleichtaktsignale ist, z.B. auf Basis der folgenden Funktion: $e r s t e r E i n g a n g \propto F (C_{1}, C_{2}, C_{3}, C_{4}) \propto F (\frac{C_{2} - C_{4}}{C_{1} - C_{4}})$
Zudem erhält die Schaltungsanordnung einen zweiten Eingang (k), der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist.
Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen der zweite Eingang k ein Koeffizient sein, der beispielsweise für jedes Pixel spezifisch ist, kann von physikalischen, elektrischen und optischen Charakteristika des Pixels abhängen und kann während der Zeit konstant sein usw.
Weiterhin schätzt die Schaltungsanordnung die Phase für das Pixel von dem mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs.
Beispielsweise kann ein auf der Schaltungsanordnung laufendes Programm die Phase auf Basis der folgenden Gleichung schätzen: $tg (φ) = \frac{(q (φ, \frac{π}{2}) - q (φ, \frac{3 π}{2})) - k (C_{2} - C_{4})}{(q (φ,0) - q (φ, π)) - k (C_{1} - C_{3})}$
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Anzahl von Abtastwerten und die verzögerte Phase beschränkt, beispielsweise könnte es n-Abtastwerte entsprechend einem n-Quad-Pixel geben, zudem kann die Phase um (360/n) verzögert sein usw.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Schaltungsanordnung weiterhin einen oder mehrere Prozessoren, einen oder mehrere Mikroprozessoren, dedizierte Schaltungen, Logikschaltungen, einen Speicher (RAM, ROM oder dergleichen), eine Ablage, eine Schnittstelle (z.B. eine drahtlose Schnittstelle wie etwa Bluetooth, Infrarot usw.) usw. enthalten, wie allgemein bekannt ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Laufzeitsensor beispielsweise die Schaltungsanordnung und/oder einen Prozessor und/oder eine Bildverarbeitungseinheit enthalten, somit kann ein Programm auf seiner Schaltungsanordnung und/oder seinem Prozessor installiert sein, zudem können beispielsweise die Gegentakte für die Quads, die Gleichtakte für die Quads, der erste Eingang und der zweite Eingang erhalten werden und die Phase kann geschätzt werden usw.
Zudem kann bei einigen Ausführungsformen die Schnittstelle ausgelegt sein zum Kommunizieren mit einem Mobiltelekommunikationssystem, z.B. LTE, GSM oder dergleichen. Zudem kann die Schnittstelle weiterhin ausgelegt sein zum Durchführen einer Drahtloskommunikation mit einem WLAN (Wireless Local Area Network), beispielsweise zum Kommunizieren über Bluetooth. Deshalb kann bei einigen Ausführungsformen der Laufzeitsensor eine Verbindung mit dem Internet herstellen.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gegentakts für das Quad des Pixels auf Basis von verschiedenen Intensitäten einer Hintergrundbeleuchtung beinhalten.
Beispielsweise kann ein auf der Schaltungsanordnung laufendes Programm den Pixeldifferenzausgang (q) für unterschiedliche Hintergrundbeleuchtungswerte erhalten und er kann zum Messen des Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnisses (k) oder dergleichen verwendet werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels auf Basis der verschiedenen Intensitäten der Hintergrundbeleuchtung beinhalten.
Beispielsweise kann ein auf der Schaltungsanordnung laufendes Programm den Pixelgleichtaktausgang (C) für verschiedene Hintergrundbeleuchtungswerte erhalten und er kann zum Messen des Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnisses (k) oder dergleichen verwendet werden.
Zudem können die gesättigten Pixel, die beispielsweise einen Wert über dem Schwellwert besitzen, wo das Pixel sättigt und sein Verhalten nichtlinear wird, verworfen werden oder dergleichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Winkelkoeffizienten eines linearen Regressionsmodells für eine lineare Funktion des Gegentakt- und des Gleichtaktsignals beinhalten.
Beispielsweise kann ein auf der Schaltungsanordnung laufendes Programm die Gegentaktwerte über den Gleichtaktwerten auftragen und es kann weiterhin das Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis (k) als den Winkelkoeffizienten einer linearen Regression oder dergleichen berechnen.
Somit kann bei einigen Ausführungsformen das Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis (k) geschätzt werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann es möglich sein, den k-Wert beispielsweise während der Kamerakalibrierung (z.B. mit einer kontrollierten Hintergrundbeleuchtung), im laufenden Betrieb (z.B. unter Verwendung von „schwarzen Einzelbildern“, während denen kein Licht emittiert wird) oder dergleichen zu schätzen.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Mittelwerts für zwei Gegentakte beinhalten, die zwei Quads des Pixels mit entgegengesetzten Phasenverzögerungen entsprechen.
Beispielsweise kann ein Mittelwert für zwei Gegentakte für entgegengesetzte Phasen (d.h. 0° und 180°) z.B. unter Verwendung eines auf der Schaltungsanordnung laufenden Programms erhalten werden, und der erhaltene Mittelwert kann das Durchführen der Messung mit der eingeschalteten aktiven Lichtbeleuchtung oder dergleichen gestatten.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Erhalten des zweiten Eingangs eine Messung auf Basis einer aktiven Lichtbeleuchtung beinhalten.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Phase auf Basis von $t g (φ) = \frac{(q (φ, \frac{π}{2}) - q (φ, \frac{3 π}{2})) - k (C_{2} - C_{4})}{(q (φ,0) - q (φ, π)) - k (C_{1} - C_{3})}$
geschätzt werden, wobei das q(φ,0) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei q(φ,π) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{3 π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₁ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₂ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₃ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₄ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei k dem zweiten Eingang entspricht und wobei φ der Phase für das Pixel entspricht.
Bei einigen Ausführungsformen kann die gleichphasige Komponente, d.h. der reale Teil (I) und der imaginäre Teil (Q) für das Pixel des Bildsensors, erhalten werden, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Pixel zwei Ausgänge besitzen (z.B. COLO und COL1), zudem kann der Gegentakt auf Basis einer Subtraktion der beiden Ausgänge als (COL1 -COL0) erhalten werden, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist.
Zudem kann das Gleichtaktsignal auf Basis einer Summierung der beiden Ausgänge als ((COL1 + COL0)/2) erhalten werden, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist.
Somit kann bei einigen Ausführungsformen die Auswirkung der Hintergrundlichtschwankung auf die Berechnung von I und Q beispielsweise ohne Modifikation an dem Sensor, der Kamera oder dem Arbeitsmodus korrigiert werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Hintergrundlichtschwankung einen Phasenfehler induzieren, zudem kann das Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis die grundlegende Ursache des Fehlers sein. Zudem können der Gleichtakt und der Gegentakt erhalten werden und Informationen beispielsweise zum Korrigieren des Fehlers, Schätzen der Phase usw. liefern.
Bei einigen Ausführungsformen kann der zweite Eingang (k) erhalten werden, der für das Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ sein kann, zudem kann die Einrichtung (z.B. der Laufzeitsensor) beispielsweise einen hohen k-Wert besitzen und er kann robustes bis schnell schwankendes Hintergrundlicht oder dergleichen besitzen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Einrichtung (z.B. der Laufzeitsensor) einem sich schnell bewegenden Hintergrundlicht ausgesetzt sein und die Phase kann geschätzt werden.
Bei einigen Ausführungsformen enthält die Einrichtung (z.B. der Laufzeitsensor) möglicherweise beispielsweise keinen Sensor vom N-Phasen-Typ, bei dem die unterschiedliche Abtastung verschachtelt ist. Es kann jedoch möglich sein, dass beispielsweise der Laufzeitsensor in einer anderen Form vorliegen kann, um die neuen Hintergrundlicht-Rückweisungsunvollkommenheiten des N-Phasen-Pixels zu kompensieren oder dergleichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Auswirkung der unvollständigen Zurückweisung des Hintergrundlichts in dem Gegentakten des Pixels reduziert werden.
Zudem kann die Differenz zwischen den zwei entgegengesetzten Quads berechnet werden, wenn beispielsweise sich das Hintergrundlicht zwischen den zwei Quads signifikant geändert hat, indem zum Beispiel die entgegengesetzten Quads zeitlich so nah wie möglich gehalten werden und durch Maximierung der Zurückweisung des Hintergrundlichts in dem Pixelgegentaktausgang oder dergleichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Rauschen bei der Berechnung von Tiefe/Konfidenz reduziert werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Verarbeitungszeit zum Berechnen beispielsweise der Korrektur, Sammeln der Gleichtaktsignalwerte gesteigert werden oder dergleichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann ein Overhead anfallen, beispielsweise zum Messen und/oder Beibehalten der k-Faktoren, z.B. durch Kalibrierung während der Herstellung, ein Kamerahochfahren, im laufenden Betrieb usw.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren für eine Einrichtung, die eine Schaltungsanordnung umfasst, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln enthält, wobei das Verfahren beinhaltet: Erhalten eines Gegentakts für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist; Erhalten eines ersten Eingangs auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist; Erhalten eines zweiten Eingangs, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und Schätzen einer Phase für das Pixel von dem mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs. Wie erörtert, kann der Bildsensor die mehreren der Pixel enthalten, das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass das Pixel ein 4-Quad-Pixel ist, und wobei das Erhalten des Gegentakts das Erhalten von vier Gegentakten auf Basis von vier verschiedenen Beleuchtungsphasenverzögerungen beinhaltet. Zudem kann das Verfahren das Erhalten des Gegentakt für das Quad des Pixels auf Basis von verschiedenen Intensitäten einer Hintergrundbeleuchtung beinhalten. Zudem kann das Verfahren weiterhin das Erhalten des Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels auf Basis von verschiedenen Intensitäten der Hintergrundbeleuchtung beinhalten. Wie erörtert, kann der zweite Eingang erhalten werden, wobei das Verfahren weiterhin Schätzen eines Winkelkoeffizienten eines linearen Regressionsmodells für eine lineare Funktion des Gegentakt- und des Gleichtaktsignals beinhalten kann. Zudem kann das Verfahren weiterhin das Schätzen eines Mittelwerts für zwei Gegentakte beinhalten, die zwei Quads des Pixels mit entgegengesetzten Phasenverzögerungen entsprechen. Zudem kann das Verfahren weiterhin eine Messung auf Basis einer aktiven Lichtbeleuchtung beinhalten. Wie erörtert, kann das Verfahren weiterhin für eine Einrichtung sein, die ein Laufzeitsensor ist. Wie erörtert, kann die Phase geschätzt werden, zudem kann das Verfahren weiterhin das Schätzen der Phase auf Basis von $tg (φ) = \frac{(q (φ, \frac{π}{2}) - q (φ, \frac{3 π}{2})) - k (C_{2} - C_{4})}{(q (φ,0) - q (φ, π)) - k (C_{1} - C_{3})}$
beinhalten, wobei das q((φ,0) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei q(φ,π) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{3 π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₁ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₂ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₃ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₄ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei k dem zweiten Eingang entspricht und wobei φ der Phase für das Pixel entspricht.
Die Verfahren wie hierin beschrieben werden auch in einigen Ausführungsformen als ein Computerprogramm umgesetzt, das bewirkt, dass ein Computer und/oder ein Prozessor das Verfahren durchführen, wenn es auf dem Computer und/oder Prozessor ausgeführt wird. Bei einigen Ausführungsformen ist auch ein nicht-vorübergehendes computerlesbares Aufzeichnungsmedium vorgesehen, das darin ein Computerprogrammprodukt speichert, das bei Ausführung durch einen Prozessor, wie etwa den oben beschriebenen Prozessor, bewirkt, dass die hierin beschriebenen Verfahren ausgeführt werden.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Man beachte, dass in dieser Patentschrift und den beigefügten Zeichnungen Strukturelemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktion und Struktur besitzen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und eine wiederholte Erläuterung dieser Strukturelemente entfällt.
Wieder unter Bezugnahme auf 1 wird eine Ausführungsform eines Systems 1, das die Einrichtung 10 zum Erhalten eines Gegentakt- und eines Gleichtaktsignals für jedes Quad eines Pixels enthält, dargestellt.
Das System 1 kann die Einrichtung sein, die die Schaltungsanordnung enthält, und/oder die Einrichtung, die die Schaltungsanordnung enthält, kann in das System 1 integriert sein.
Die Einrichtung 10 ist ein Laufzeitsensor, der einen Bildsensor mit mehreren Pixeln (nicht gezeigt) enthält.
Der Laufzeitsensor besitzt ein Pixel 11, das in den mehreren Pixeln enthalten ist. Das Pixel 11 besitzt zwei Transfergates TX0 und TX1.
Zudem besitzt das Pixel 11 zwei potentialfreie Diffusionsknoten FD0 und FD1, die auf Ablagestellen basieren und elektrisch von allen anderen Knoten in dem Laufzeitsensor getrennt sind.
Die potentialfreien Diffusionsknoten basieren auf quasineutralen Gebieten mit einem Potential, das ausschließlich durch die in ihnen gespeicherte Ladungsmenge und ihre Kapazität bestimmt wird.
Die Ablagestellen (d.h. potentialfreien Diffusionsknoten FD0 und FD1) und die Transfergates TX0 und TX1 sind innerhalb oder über einer epitaxialen p-Schicht (nicht-gezeigt) ausgebildet.
Während einer Belichtungszeit Twerden die Transfergates TX0 und TX1 mit Demodulationssignalen angesteuert, wie oben erörtert. Zudem werden Elektronen auf Basis des Demodulationssignals zu den potentialfreien Diffusionsknoten FD0 oder FD1 transferiert.
Zudem werden vor dem Auslesen die potentialfreien Diffusionsknoten FD0, FD1 durch Rücksetztransistoren RST zurückgesetzt. Während des Auslesens werden in den Fotodioden des Pixels akkumulierte Elektronen durch Öffnen der Transfergates TX0 beziehungsweise TX1 zu den potentialfreien Diffusionsknoten FD0, FD1 transferiert.
Die Spannung an den potentialfreien Diffusionsknoten FD0, FD1 ändert sich und diese Änderungen werden durch die Source-Folger-Transistoren SF verstärkt und unter Verwendung des Wahltransistors SEL ausgelesen.
Das Pixel ist ein Vier-Quad-Pixel, wobei jedes Quad um 90 Grad phasenverzögert ist. Zudem besitzt das Pixel zwei Leitungen für Messungen einschließlich COL1 und COL0.
Die Einrichtung 10 erhält einen Gegentakt für jedes Quad. In der Ausführungsform von 1 ist der Gegentakt (q) ein Differenzsignal, erhalten durch (COL1-COL0), als q=COL1-COL0, wie oben erörtert.
Zudem erhält die Einrichtung 10 ein Gleichtaktsignal für jedes Quad des Pixels. Das Gleichtaktsignal (C) wird erhalten auf Basis von ((COL1+COL0)/2), als C=((COL1+COL0)/2), wie oben erörtert.
Bei einigen Ausführungsformen kann das k mit der gleichen Annahme geschätzt werden, und in der Formel für die Schätzung von C kann die Teilung durch 2 optional sein.
Somit ist die Einrichtung 10 in der Lage, ein Gegentaktsignal und ein Gleichtaktsignal für jedes Quad des Pixels zu erhalten.
2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Systems 2, das die Einrichtung 10 mit einer Schaltungsanordnung 12 zum Erhalten des Gegentakts, Erhalten des ersten Eingangs, Erhalten des zweiten Eingangs und Schätzen der Phase enthält.
Das System 2 kann die Einrichtung 10 sein, die die Schaltungsanordnung 12 enthält, und/oder die Einrichtung 10, die die Schaltungsanordnung 12 enthält, kann in das System 2 integriert sein.
Beispielsweise besitzt das System 2 die Einrichtung 10, die eine Schaltungsanordnung 12 enthält, die ein Programm laufen lässt, das zum Erhalten des Gegentakts, Erhalten des ersten Eingangs, Erhalten des zweiten Eingangs und Schätzen der Phase verwendet wird, wie oben erörtert.
Das Pixel 11 basiert auf einer CCD, wie oben erörtert.
Das Pixel 11 ist ein Vier-Quad-Pixel und enthält vier Teilpixel von Z1, Z2, Z3 beziehungsweise Z4.
Zudem generiert das Pixel 11 ein Gegentakt- und ein Gleichtaktsignal, wie oben erörtert.
Die Schaltungsanordnung 12 besitzt einen Prozessor 13 (einschließlich einem oder mehrerer Prozessoren), einen Direktzugriffsspeicher 15, eine Schnittstelle 14 und eine Ablage 16, wobei die Ablage 16 in diesen Ausführungsformen ein Flash-Speicher ist, ohne die Offenbarung in dieser Hinsicht zu beschränken.
Die Schnittstelle 14 ist ausgebildet zum Durchführen einer Kommunikation über Draht und drahtlos (Bluetooth und WLAN). Die Schnittstelle kann weiterhin in der Lage sein, mit anderen Elektronikeinrichtungen über Internet, ein Netzwerk, eine gespeicherte Datenbank in der Cloud usw. zu kommunizieren.
Der Prozessor 13 ist in der Lage, das Programm zum Erhalten des Gegentakts, Erhalten des ersten Eingangs, Erhalten des zweiten Eingangs und Schätzen der Phase laufenzulassen, wie oben erörtert, und er kann ausgebildet sein zum Durchführen des Verfahrens, wie ebenfalls oben und weiter unten erörtert.
3 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Systems 3, das die Einrichtung 10 mit der Schaltungsanordnung 12 (nicht gezeigt) zum Schätzen des Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnisses enthält.
Das System 3 kann die Einrichtung sein, die die Schaltungsanordnung enthält, und/oder die Einrichtung, die die Schaltungsanordnung enthält, kann in das System 3 integriert sein.
Wie erörtert, erhält die Schaltungsanordnung 12 der Einrichtung 10 die Gegentakte und die Gleichtaktsignale. Die Gegentakte (q) und die Gleichtaktsignale (C) werden für verschiedene Intensitäten der Hintergrundlichtbeleuchtung gemessen, wie oben erörtert.
Zudem trägt ein Programm 20 (z.B. ein Bildverarbeitungsprogramm), das auf der Schaltungsanordnung 12 der Einrichtung 10 läuft, die Gegentaktwerte 21 und 22 als eine Funktion der Gleichtaktsignalwerte für das Pixel 11 auf, wie oben erörtert.
Das Programm 20 verwirft die gesättigten Pixel (Werte 21), die einen Wert über dem Schwellwert haben, wie oben erörtert.
Das Programm 20 schätzt weiterhin das k als den Winkelkoeffizienten der linearen Regression 23 für die übrigen Messungen (z.B. die Steigung 23), wie oben erörtert.
Somit ist die Einrichtung 10 in der Lage, das Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis zu schätzen.
Zudem erhält ein auf der Schaltungsanordnung 12 der Einrichtung 10 laufendes Programm 30 die gleichphasige Komponente (d.h. den realen Teil I und den imaginären Teil Q) für den Laufzeitsensor, vor und nach der Korrektur für das Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis auf.
Das Programm 30 trägt weiterhin die I/Q-Verteilung vor und nach der Korrektur für das Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis auf.
Das Programm 30 erhält die I/Q-Verteilung 31 vor dem Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis, wie oben erörtert.
Zudem erhält das Programm 30 die I/Q-Verteilung 32 nach dem Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis, wie oben erörtert.
Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die I/Q-Verteilung 32 nach dem Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis für die Intensitäten der Hintergrundlichtbeleuchtungen korrigiert werden, z.B. bezüglich der I/Q-Verteilung 31, wie oben erörtert.
Die Verteilung von I/Q-Werten, auf dem Pixel über 200 Einzelbilder gemessen, ist mit der sich außerhalb bewegenden Einrichtung (d.h. die Einrichtung ist die Laufzeitkamera) und ohne aktive Lichtbeleuchtung aufgenommen.
Zudem sollten ohne Rauschen die Fehlerpunkte bei (0,0) liegen. Die Punkte vor Korrekturen sind in 31 gezeigt und sind nach der Korrektur in 32 gezeigt.
3 kann entnommen werden, dass die Varianz um 4 und der größte Fehler um 3 reduziert worden ist (d.h., wodurch sie in den Bereich des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) von 3,5 gebracht werden).
Nachfolgend wird ein Verfahren 40 zum Schätzen der Phase für das Pixel unter Bezugnahme auf 4 erläutert. Das Verfahren kann durch und mit einer beliebigen der Einrichtung und/oder der Systeme und/oder Schaltungsanordnungen, die hierin beschrieben sind, durchgeführt werden, wie etwa der Einrichtung 10, der Schaltungsanordnung 12, dem System 1 von 1, dem System 2 von 2, dem System 3 von 3 usw. Ohne die Offenbarung zu beschränken, wird nachfolgend das Verfahren 40 auf Basis der die Schaltungsanordnung 12 enthaltenden Einrichtung 10 beispielhaft erörtert.
4 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Schätzen einer Phase für ein Pixel.
Bei 41 erhält die Schaltungsanordnung einen Gegentakt für jedes Quad jedes Pixels 11 von den mehreren Pixeln des Bildsensors, wie oben erörtert.
Ein auf der Schaltungsanordnung laufendes Programm erhält den Gegentakt für das Quad auf Basis von q=COL1-COL0, wie oben erörtert.
Die Schaltungsanordnung erhält weiterhin vier Gegentakte für die vier Quads des Pixels 11, wie oben erörtert. Die erhaltenen Gegentakte sind repräsentativ für die Tiefeninformation.
Bei 42 erhält die Schaltungsanordnung einen ersten Eingang auf Basis eines Gleichtaktsignals. Der erste Eingang ist repräsentativ für eine Intensität von Umgebungslicht, wie oben erörtert.
Ein auf der Schaltungsanordnung 12 laufendes Programm erhält das Gleichtaktsignal für das Quad auf Basis von C=((COL1+COL0)/2), wie oben erörtert.
Die Schaltungsanordnung 12 erhält weiterhin vier Gleichtaktsignale für vier Quads des Pixels 11, wie oben erörtert. Die erhaltenen Gleichtaktsignale sind repräsentativ für die Intensität des Umgebungslichts, wie oben erörtert.
Bei 43 erhält die Schaltungsanordnung den zweiten Eingang, der repräsentativ für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis ist.
Ein auf der Schaltungsanordnung 12 laufendes Programm schätzt den Winkelkoeffizienten des linearen Regressionsmodells für die lineare Funktion des erhaltenen Differenzmodells (d.h. bei 41 erhalten) über den erhaltenen Gleichtaktsignalen (d.h. bei 42 erhalten), wie oben erörtert, und schätzt das Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis.
Bei 44 schätzt die Schaltungsanordnung die Phase.
Ein auf der Schaltungsanordnung 12 laufendes Programm schätzt die Phase auf Basis der Gleichung (4), wie oben erörtert.
Das Programm verwendet den erhaltenen Gegentakt, den ersten Eingang und den zweiten Eingang und schätzt die Phase, wie oben erörtert.
Es sollte erkannt werden, dass die Ausführungsformen Verfahren mit einer beispielhaften Reihenfolge von Verfahrensschritten beschreiben. Die spezifische Reihenfolge von Verfahrensschritten ist jedoch nur zu Veranschaulichungszwecken angegeben und sollte nicht als bindend ausgelegt werden. Beispielsweise kann die Reihenfolge von 11 und 13 in der Ausführungsform von 2 vertauscht werden. Außerdem kann die Reihenfolge von 21, 22 und 23 in der Ausführungsform von 3 vertauscht werden. Weiterhin kann auch die Reihenfolge von 31 und 32 in der Ausführungsform von 3 vertauscht werden. Andere Änderungen der Reihenfolge der Verfahrensschritte können sich dem Fachmann ergeben.
Man beachte bitte, dass die Unterteilung der Schaltungsanordnung 12 in Einheiten 11 bis 16 nur zu Veranschaulichungszwecken vorgenommen wird und dass die vorliegende Offenbarung nicht auf irgendeine spezifische Unterteilung von Funktionen in spezifische Einheiten beschränkt ist. Beispielsweise könnte die Schaltungsanordnung 12 durch einen jeweiligen programmierten Prozessor, ein feldprogrammierbares Gatearray (FPGA) und dergleichen umgesetzt werden.
Ein Verfahren zum Steuern einer Elektronikeinrichtung, wie etwa der oben erörterten Einrichtung 10, wird folgend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Das Verfahren kann auch als ein Computerprogramm umgesetzt werden, das bewirkt, dass ein Computer und/oder ein Prozessor, wie etwa der oben erörterte Prozessor 13, das Verfahren durchführt, wenn es auf dem Computer und/oder dem Prozessor ausgeführt wird. Bei einigen Ausführungsformen ist auch ein nicht-vorübergehendes computerlesbares Aufzeichnungsmedium vorgesehen, das darin ein Computerprogrammprodukt speichert, das bei Ausführung durch einen Prozessor wie bei dem oben beschriebenen Prozessor bewirkt, dass das beschriebene Verfahren durchgeführt wird.
Alle in dieser Patentschrift beschriebenen und in den beigefügten Ansprüchen beanspruchten Einheiten und Entitäten können, falls nicht anders angegeben, als eine integrierte Schaltungslogik, z.B. auf einem Chip, umgesetzt werden, und eine durch solche Einheiten und Entitäten bereitgestellte Funktionalität kann, falls nicht anders angegeben, durch Software umgesetzt werden.
Insofern wie die Ausführungsformen der oben beschriebenen Offenbarung mindestens teilweise unter Verwendung einer softwaregesteuerten Datenverarbeitungsvorrichtung umgesetzt werden, versteht sich, dass ein Computerprogramm, das eine derartige Softwaresteuerung bereitstellt, und eine Übertragung, eine Ablage oder ein anderes Medium, durch welches ein derartiges Computerprogramm bereitgestellt wird, als Aspekte der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen werden.
Man beachte, dass die vorliegende Technologie auch wie unten beschrieben ausgebildet sein kann.

(1) Eine Einrichtung umfassend eine Schaltungsanordnung, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln enthält, wobei die Schaltungsanordnung ausgebildet ist zum:
- Erhalten eines Gegentakts für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist;
- Erhalten eines ersten Eingangs auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist;
- Erhalten eines zweiten Eingangs, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und
- Schätzen einer Phase für das Pixel von dem mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs.
(2) Die Einrichtung von (1), wobei das Pixel ein Vier-Quad-Pixel ist und wobei das Erhalten des Gegentakts das Erhalten von vier Gegentakten auf Basis von vier verschiedenen Beleuchtungsphasenverzögerungen beinhaltet.
(3) Die Einrichtung von (1) oder (2), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gegentakts für das Quad des Pixels auf Basis von verschiedenen Intensitäten einer Hintergrundbeleuchtung beinhaltet.
(4) Die Einrichtung von einem von (1) bis (3), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels auf Basis von verschiedenen Intensitäten der Hintergrundbeleuchtung beinhaltet.
(5) Die Einrichtung von einem von (1) bis (4), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Winkelkoeffizienten eines linearen Regressionsmodells für eine lineare Funktion des Gegentakt- und des Gleichtaktsignals beinhaltet.
(6) Die Einrichtung von einem von (1) bis (5), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Mittelwerts für zwei Gegentakte beinhaltet, die zwei Quads des Pixels mit entgegengesetzten Phasenverzögerungen entsprechen.
(7) Die Einrichtung von einem von (1) bis (6), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs eine Messung auf Basis einer aktiven Lichtbeleuchtung beinhaltet.
(8) Die Einrichtung von einem von (1) bis (7) ist ein Laufzeitsensor.
(9) Die Einrichtung von einem von (1) bis (8), wobei die Phase geschätzt wird auf Basis von $tg (φ) = \frac{(q (φ, \frac{π}{2}) - q (φ, \frac{3 π}{2})) - k (C_{2} - C_{4})}{(q (φ,0) - q (φ, π)) - k (C_{1} - C_{3})},$
wobei das q(φ,0) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei q(φ,π) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{3 π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₁ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₂ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₃ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₄ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei k dem zweiten Eingang entspricht und wobei φ der Phase für das Pixel entspricht.
(10) Ein Verfahren für eine Einrichtung, umfassend eine Schaltungsanordnung, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln enthält, wobei das Verfahren umfasst:
- Erhalten eines Gegentakts für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist;
- Erhalten eines ersten Eingangs auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist;
- Erhalten eines zweiten Eingangs, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und
- Schätzen einer Phase für das Pixel von dem mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs.
(11) Das Verfahren von (10), wobei das Pixel ein Vier-Quad-Pixel ist und wobei das Erhalten des Gegentakts das Erhalten von 4 Gegentakten auf Basis von vier verschiedenen Beleuchtungsphasenverzögerungen beinhaltet.
(12) Das Verfahren von (10) oder (11), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gegentakts für das Quad des Pixels auf Basis der verschiedenen Intensitäten einer Hintergrundbeleuchtung beinhaltet.
(13) Das Verfahren von einem von (10) bis (12), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels auf Basis der verschiedenen Intensitäten der Hintergrundbeleuchtung beinhaltet.
(14) Das Verfahren von einem von (10) bis (13), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Winkelkoeffizienten eines linearen Regressionsmodells für eine lineare Funktion des Gegentakt- und des Gleichtaktsignals beinhaltet.
(15) Das Verfahren von einem von (10) bis (14), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Mittelwerts für zwei Gegentakte beinhaltet, die zwei Quads des Pixels mit entgegengesetzten Phasenverzögerungen entsprechen.
(16) Das Verfahren von einem von (10) bis (15), wobei das Erhalten des zweiten Eingangs eine Messung auf Basis einer aktiven Lichtbeleuchtung beinhaltet.
(17) Das Verfahren von einem von (10) bis (16), wobei die Einrichtung ein Laufzeitsensor ist.
(18) Das Verfahren von einem von (10) bis (17), weiterhin umfassend das Schätzen der Phase auf Basis von $tg (φ) = \frac{(q (φ, \frac{π}{2}) - q (φ, \frac{3 π}{2})) - k (C_{2} - C_{4})}{(q (φ,0) - q (φ, π)) - k (C_{1} - C_{3})},$
wobei das q(φ,0) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei q(φ,π) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{3 π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₁ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₂ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₃ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₄ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei k dem zweiten Eingang entspricht und wobei φ der Phase für das Pixel entspricht.
(19) Ein Computerprogramm, umfassend einen Programmcode, der bewirkt, dass ein Computer das Verfahren nach einem von (10) bis (18) durchführt, wenn auf einem Computer ausgeführt.
(20) Ein nicht-vorübergehendes computerlesbares Aufzeichnungsmedium, das darin ein Computerprogrammprodukt speichert, das bei Ausführung durch einen Prozessor bewirkt, dass das Verfahren nach einem von (10) bis (18) durchgeführt wird.

Claims

Einrichtung, umfassend eine Schaltungsanordnung, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln enthält, wobei die Schaltungsanordnung ausgebildet ist zum: Erhalten eines Gegentakts für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist; Erhalten eines ersten Eingangs auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist; Erhalten eines zweiten Eingangs, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und Schätzen einer Phase von das Pixel von den mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Pixel ein Vier-Quad-Pixel ist und wobei das Erhalten des Gegentakts das Erhalten von vier Gegentakten auf Basis von vier verschiedenen Beleuchtungsphasenverzögerungen beinhaltet.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gegentakts für das Quad des Pixels auf Basis von verschiedenen Intensitäten einer Hintergrundbeleuchtung beinhaltet.
Einrichtung nach Anspruch 3, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels auf Basis der verschiedenen Intensitäten der Hintergrundbeleuchtung beinhaltet.
Einrichtung nach Anspruch 4, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Winkelkoeffizienten eines linearen Regressionsmodells für eine lineare Funktion des Gegentakt- und des Gleichtaktsignals beinhaltet.
Einrichtung nach Anspruch 2, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Mittelwerts für zwei Gegentakte beinhaltet, die zwei Quad des Pixels mit entgegengesetzten Phasenverzögerungen entsprechen.
Einrichtung nach Anspruch 6, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs eine Messung auf Basis einer aktiven Lichtbeleuchtung beinhaltet.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung ein Laufzeitsensor ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, wobei die Phase geschätzt wird auf Basis von $tg (φ) = \frac{(q (φ, \frac{π}{2}) - q (φ, \frac{3 π}{2})) - k (C_{2} - C_{4})}{(q (φ,0) - q (φ, π)) - k (C_{1} - C_{3})},$
wobei das q(φ,0) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei q(φ,π) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{3 π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₁ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₂ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₃ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₄ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei k dem zweiten Eingang entspricht und wobei φ der Phase für das Pixel entspricht.
Verfahren für eine Einrichtung, umfassend eine Schaltungsanordnung, die einen Bildsensor mit mehreren Pixeln enthält, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines Gegentakts für ein Quad jedes Pixels von den mehreren Pixeln des Bildsensors, der für eine Tiefeninformation repräsentativ ist; Erhalten eines ersten Eingangs auf Basis eines Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels, der für eine Intensität von Umgebungslicht repräsentativ ist; Erhalten eines zweiten Eingangs, der für ein Hintergrundlicht-Rückweisungsverhältnis des Pixels repräsentativ ist; und Schätzen einer Phase für das Pixel von den mehreren Pixeln des Bildsensors auf Basis des Gegentakts, des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Pixel ein Vier-Quad-Pixel ist und wobei das Erhalten des Gegentakts das Erhalten von vier Gegentakten auf Basis von vier verschiedenen Beleuchtungsphasenverzögerungen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gegentakts für das Quad des Pixels auf Basis von verschiedenen Intensitäten einer Hintergrundbeleuchtung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Erhalten des Gleichtaktsignals für das Quad des Pixels auf Basis der verschiedenen Intensitäten der Hintergrundbeleuchtung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Winkelkoeffizienten eines linearen Regressionsmodells für eine lineare Funktion des Gegentakt- und des Gleichtaktsignals beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs das Schätzen eines Mittelwerts für zwei Gegentakte beinhaltet, die zwei Quad des Pixels mit entgegengesetzten Phasenverzögerungen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Erhalten des zweiten Eingangs eine Messung auf Basis einer aktiven Lichtbeleuchtung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung ein Laufzeitsensor ist.
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend das Schätzen der Phase auf Basis von $tg (φ) = \frac{(q (φ, \frac{π}{2}) - q (φ, \frac{3 π}{2})) - k (C_{2} - C_{4})}{(q (φ,0) - q (φ, π)) - k (C_{1} - C_{3})},$
wobei das q(φ,0) dem Gegentaktmodus für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{π}{2})$
dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei q(φ,π) dem Gegentakt für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei $q (φ, \frac{3 π}{2})$
dem Gegentaktmodus für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₁ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 0° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₂ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 90° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₃ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 180° Phasenverzögerung entspricht, wobei C₄ dem Gleichtaktsignal für das Quad des Pixels mit einer Beleuchtung mit 270° Phasenverzögerung entspricht, wobei k dem zweiten Eingang entspricht und wobei φ der Phase für das Pixel entspricht.