DE102021112402A1

DE102021112402A1 - time-of-flight sensor

Info

Publication number: DE102021112402A1
Application number: DE102021112402.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Franke; Alexander Hoffmann
Original assignee: IFM Electronic GmbH; PMDtechnologies AG
Current assignee: IFM Electronic GmbH; PMDtechnologies AG
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2022-11-17

Abstract

mit einem Lichtlaufzeitsensor (22) mit mehreren in einer Zeile angeordneten Lichtlaufzeitpixeln (21),
wobei die Lichtlaufzeitpixel (21) Modulationsgates (A, Gam, B, Gbm) und
Integrationsknoten (Ga, Gb) aufweisen, die derart angeordnet sind, dass die Modulationsgates (A, Gam, B, Gbm) und die Integrationsknoten (Ga, Gb) benachbarter Lichtlaufzeitpixel (21) nebeneinander angeordnet sind und die Modulationsgates (A, Gam, B, Gbm) und die Integrationsknoten (Ga, Gb) jeweils eine eigene Zeile bilden,
mit einem Modulator zur Erzeugung eines Modulationssignals zum Betreiben der Modulationsgates (A, Gam, B, Gbm),
der mit mehreren Modulationstreibern (S) verbunden ist,
wobei die Modulationstreiber (S) wenigstens eine A- und wenigstens eine B-Kanal-Signalleitung aufweisen und jede Kanal-Signalleitung (A, B) mit zwei zum Kanal zugehörigen Modulationsgates (Gam, Gbm) verbunden ist.

with a time-of-flight sensor (22) with a plurality of light-time-of-flight pixels (21) arranged in a line,
wherein the light travel time pixels (21) modulation gates (A, Gam, B, Gbm) and
have integration nodes (Ga, Gb) which are arranged in such a way that the modulation gates (A, Gam, B, Gbm) and the integration nodes (Ga, Gb) of adjacent light travel time pixels (21) are arranged next to one another and the modulation gates (A, Gam, B , Gbm) and the integration nodes (Ga, Gb) each form a separate line,
with a modulator for generating a modulation signal for operating the modulation gates (A, Gam, B, Gbm),
which is connected to several modulation drivers (S),
wherein the modulation drivers (S) have at least one A and at least one B channel signal line and each channel signal line (A, B) is connected to two modulation gates (Gam, Gbm) associated with the channel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtlaufzeitsensor nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a time-of-flight sensor according to the species of the independent claim.

Der Lichtlaufzeitsensor betrifft insbesondere Lichtlaufzeit-Kamerasysteme insbesondere Lichtlaufzeit- bzw. 3D-TOF-Kamerasysteme, die eine Laufzeitinformation aus der Phasenverschiebung einer emittierten und empfangenen Strahlung gewinnen. Als Lichtlaufzeit- bzw. 3D-TOF-Kameras sind insbesondere PMD-Kameras mit Photomischdetektoren (PMD) geeignet, wie sie u.a. in den Anmeldungen EP 1 777 747 B1 , US 6 587 186 B2 und auch DE 197 04 496 C2 beschrieben sind. Die PMD-Kamera erlaubt insbesondere eine flexible Anordnung der Lichtquelle und des Detektors, die sowohl in einem Gehäuse als auch separat angeordnet werden können.The time-of-flight sensor relates in particular to time-of-flight camera systems, in particular time-of-flight or 3D-TOF camera systems, which obtain transit-time information from the phase shift of an emitted and received radiation. PMD cameras with photomixing detectors (PMD) are particularly suitable as time-of-flight or 3D-TOF cameras, such as those in the applications EP 1 777 747 B1 , U.S. 6,587,186 B2 and also DE 197 04 496 C2 are described. In particular, the PMD camera allows a flexible arrangement of the light source and the detector, which can be arranged either in one housing or separately.

Ferner ist aus der DE 198 21 974 A1 eine Vorrichtung zur Erfassung von Phase und Amplitude elektromagnetischer Wellen bekannt, bei der lichtdurchlässige Modulationsgates im fotoempfindlichen Bereich und Ladung sammelnde Akkumulationsgates in Streifenform angeordnet sind.Furthermore, from the DE 198 21 974 A1 a device for detecting phase and amplitude of electromagnetic waves is known, are arranged in the light-transmitting modulation gates in the photosensitive area and accumulation gates collecting charge in strip form.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verlustleistung zu reduzieren.The object of the invention is to reduce the power loss.

Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch den erfindungsgemäßen Lichtlaufzeitsensor nach Gattung des unabhängigen Anspruchs gelöst.The object is advantageously achieved by the time-of-flight sensor according to the invention according to the species of the independent claim.

Vorteilhaft ist eine Lichtlaufzeitkamera vorgesehen, mit einem Lichtlaufzeitsensor mit mehreren in einer Zeile angeordneten Lichtlaufzeitpixeln,
wobei die Lichtlaufzeitpixel Modulationsgates und Integrationsknoten aufweisen, die derart angeordnet sind, dass die Modulationsgates und die Integrationsknoten benachbarter Lichtlaufzeitpixel nebeneinander angeordnet sind und die Modulationsgates und die Integrationsknoten jeweils eine eigene Zeile bilden,
mit einem Modulator zur Erzeugung eines Modulationssignals zum Betreiben der Modulationsgates,
der mit mehreren Modulationstreibern verbunden ist,
wobei die Modulationstreiber wenigstens eine A- und wenigstens eine B-Kanal-Signalleitung aufweisen und jede Kanal-Signalleitung mit zwei zum Kanal zugehörigen Modulationsgates verbunden ist.A time-of-flight camera is advantageously provided, with a time-of-flight sensor with a plurality of light-time-of-flight pixels arranged in a line,
wherein the light runtime pixels have modulation gates and integration nodes which are arranged in such a way that the modulation gates and the integration nodes of adjacent light runtime pixels are arranged next to one another and the modulation gates and the integration nodes each form a separate row,
with a modulator for generating a modulation signal for operating the modulation gates,
which is connected to several modulation drivers,
wherein the modulation drivers have at least one A and at least one B channel signal line and each channel signal line is connected to two modulation gates associated with the channel.

Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass über die Modulationstreiber gruppenweise Pixel zu- oder abgeschaltet werden können.This procedure has the advantage that pixels can be switched on or off in groups via the modulation driver.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings.

Es zeigen schematisch:

1 das Grundprinzip einer Lichtlaufzeitkamera nach dem PMD-Prinzip,
2 eine modulierte Integration der laufzeitverschobenen erzeugten Ladungsträger,
3 einen Querschnitt eines PMD-Pixel,
4 eine Draufsicht auf ein PMD-Pixel,
5 eine Draufsicht auf ein PMD-Pixel mit Ausleseknoten,
6 eine Draufsicht auf ein PMD-Pixel mit gegabelten Auslesefingern,
7 eine Pixelzeile mit vertikal aufgebauten Pixeln,
8 ein Treiberkonzept für eine Pixelzeile gemäß 8,
9 eine Betriebsart einer beleuchteten Pixelzeile,
10 ein Ansteuern der Pixelzeile bei einer veränderten Beleuchtung,
11 eine Pixelzeile mit mehreren vertikal angeordneten Pixeln,
12 eine mögliche Treiberansteuerung,
13 einen Grundaufbau einer Triangulationsmessung.

They show schematically:

1 the basic principle of a time-of-flight camera based on the PMD principle,
2 a modulated integration of the charge carriers generated with a delay in transit time,
3 a cross section of a PMD pixel,
4 a top view of a PMD pixel,
5 a top view of a PMD pixel with readout nodes,
6 a top view of a PMD pixel with forked readout fingers,
7 a pixel line with pixels built up vertically,
8th according to a driver concept for a pixel line 8th ,
9 an operating mode of an illuminated pixel line,
10 a control of the pixel line with a changed illumination,
11 a pixel line with several vertically arranged pixels,
12 a possible driver control,
13 a basic structure of a triangulation measurement.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, the same reference symbols designate the same or comparable 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 time-of-flight camera, such as that from DE 197 04 496 C2 is known.

Das Lichtlaufzeit-Kamerasystem 1 umfasst eine Sendeeinheit bzw. ein Beleuchtungsmodul 10 mit einer Beleuchtungslichtquelle 12 und einer dazugehörigen Strahlformungsoptik 15 sowie eine Empfangseinheit bzw. Lichtlaufzeitkamera 20 mit einer Empfangsoptik 25 und einem Lichtlaufzeitsensor 22. Der Lichtlaufzeitsensor 22 weist mindestens ein Lichtlaufzeitpixel 21, vorzugsweise jedoch ein Pixel-Array, auf und ist insbesondere als PMD-Sensor ausgebildet. Die Empfangsoptik 25 besteht typischerweise zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften aus mehreren optischen Elementen. Die Strahlformungsoptik 15 der Sendeeinheit 10 ist vorzugsweise als Reflektor ausgebildet. Es können jedoch auch diffraktive Elemente oder Kombinationen aus reflektierenden und diffraktiven Elementen eingesetzt werden.The time-of-flight camera system 1 comprises a transmission unit or an illumination module 10 with an illumination light source 12 and associated beam-shaping optics 15 and a receiving unit or time-of-flight camera 20 with receiving optics 25 and a time-of-flight sensor 22. The time-of-flight sensor 22 has at least one time-of-flight pixel 21, but preferably one Pixel array, and is designed in particular as a PMD sensor. The receiving optics 25 typically consist of several optical elements to improve the imaging properties. The beam-shaping optics 15 of the transmission unit 10 are preferably designed as a reflector. However, diffractive elements or combinations of reflective and diffractive elements can also be used.

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 22 über einen Modulator 30 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 22. Im Lichtlaufzeitsensor 22 wird das Signal der ersten Phasenlage a des Modulators 30 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 measuring principle of this arrangement is essentially based on the fact that the propagation time of the emitted and reflected light can be determined based on the phase shift of the emitted and received light. For this purpose, the light source 12 and the time-of-flight sensor 22 are acted upon jointly via a modulator 30 with a specific modulation frequency or modulation signal with a first phase position a. According to the modulation frequency, the light source 12 emits an amplitude-modulated signal with phase a. In the case shown, this signal or the electromagnetic radiation is reflected by an object 40 and, due to the distance covered, strikes the time-of-flight sensor 22 with a corresponding phase shift and a second phase position b Signal, which has the runtime-related second phase position b, is mixed, with the phase shift or the object distance d being 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 22 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 precise determination of the second phase position b and thus the object distance d, it can be provided that the phase position a with which the time-of-flight sensor 22 is operated, in order to change predetermined phase shifts Δφ. Equally effective, provision can also be made for the phase with which the lighting is driven to be shifted in a targeted manner.

Das Prinzip der Phasenmessung ist schematisch in 2 dargestellt. Die obere Kurve zeigt den zeitlichen Verlauf des Modulationssignals mit der die Beleuchtung 12 und der Lichtlaufzeitsensor 22, hier ohne Phasenverschiebung, angesteuert werden. Das vom Objekt 40 reflektierte Licht b trifft entsprechend seiner Lichtlaufzeit t_L phasenverschoben auf den Lichtlaufzeitsensor 22. Der Lichtlaufzeitsensor 22 sammelt die photonisch erzeugten Ladungen q während der ersten Hälfte der Modulationsperiode in einem ersten Auslesefinger Ga und in der zweiten Periodenhälfte in einem zweiten Auslesefinger Gb. Die Ladungen werden typischerweise über mehrere Modulationsperioden gesammelt bzw. integriert. Aus dem Verhältnis der im ersten und zweiten Gate Ga, Gb gesammelten Ladungen qa, qb lässt sich die Phasenverschiebung und somit eine Entfernung des Objekts bestimmen.The principle of the phase measurement is shown schematically in 2 shown. The upper curve shows the time profile of the modulation signal with which the lighting 12 and the time-of-flight sensor 22 are controlled, here without phase shift. The light b reflected by the object 40 strikes the time-of-flight sensor 22 with a phase shift according to its time-of-flight t _L . The time-of-flight sensor 22 collects the photonically generated charges q during the first half of the modulation period in a first readout finger Ga and in the second half of the period in a second readout finger Gb. The charges are typically collected or integrated over several modulation periods. The phase shift and thus a distance of the object can be determined from the ratio of the charges qa, qb collected in the first and second gates Ga, Gb.

Wie aus der DE 197 04 496 C2 bereits bekannt, kann die Phasenverschiebung des vom Objekt reflektierten Lichts und somit die Distanz, beispielsweise durch ein so genanntes IQ- (Inphase-Quadratur)-Verfahren ermittelt werden. Zur Bestimmung der Distanz werden vorzugsweise zwei Messungen mit Modulationssignalen durchgeführt, deren Phasenlagen um 90° verschobenen sind. Also beispielsweise φ_mod + φ₀ und φ_mod + φ₉₀, wobei aus der in diesen Phasenlagen ermittelte Ladungsdifferenz Δq(0°), Δq(90°) die Phasenverschiebung des reflektierten Lichts über die bekannte arctan- bzw. arctan2-Beziehung ermittelt werden kann. $φ = arctan \frac{Δ q (90 °)}{Δ q (0 °)}$

How from the DE 197 04 496 C2 already known, the phase shift of the light reflected by the object and thus the distance can be determined, for example, by a so-called IQ (in-phase quadrature) method. To determine the distance, two measurements are preferably carried out with modulation signals whose phase angles are shifted by 90°. For example, φ _mod + φ ₀ and φ _mod + φ ₉₀ , where the phase shift of the reflected light is determined from the charge difference Δq(0°), Δq(90°) determined in these phase positions using the known arctan or arctan2 relationship can.

φ = arctan \frac{Δ q (90 °)}{Δ q (0 °)}

Zur Verbesserung der Genauigkeit können ferner weitere Messungen mit um beispielsweise 180° verschobenen Phasenlagen durchgeführt werden. $φ = arctan \frac{Δ q (90 °) - Δ q (270 °)}{Δ (0 °) - Δ q (180 °)}$

Selbstverständlich sind auch Messungen mit mehr als vier Phasen und deren Vielfachen und einer entsprechend angepassten Auswertung denkbar.To improve the accuracy, further measurements can also be carried out with phase positions shifted by 180°, for example.

φ = arctan \frac{Δ q (90 °) - Δ q (270 °)}{Δ (0 °) - Δ q (180 °)}

Of course, measurements with more than four phases and their multiples and a correspondingly adapted evaluation are also conceivable.

3 zeigt einen Querschnitt durch einen Pixel eines Photomischdetektors wie er beispielsweise aus der DE 197 04 496 C2 bekannt ist. Die Modulationsphotogates G_am, G₀, G_bm bilden den lichtsensitiven Bereich eines PMD-Pixels. Entsprechend der an den Modulationsgates G_am, G₀, G_bm angelegten Spannung werden die photonisch erzeugten Ladungen q entweder zum einen oder zum anderen Auslesefinger G_a, G_b gelenkt. Der Auslesefinger ist im dargestellten Beispiel als pn-Übergang bzw. Diode ausgebildet. 3 shows a cross section through a pixel of a photomixing detector such as that shown in FIG DE 197 04 496 C2 is known. The modulation photogates G _am , G ₀ , G _bm form the light-sensitive area of a PMD pixel. Depending on the voltage applied to the modulation gates G _am , G ₀ , G _bm , the photonically generated charges q are directed either to one or to the other readout finger G _a , G _b . In the example shown, the readout finger is in the form of a pn junction or diode.

3b zeigt einen Potenzialverlauf, bei dem die Ladungen q in Richtung des ersten Auslesefingers G_a abfließen, während das Potenzial gemäß 3c die Ladung q in Richtung des zweiten Auslesefingers G_b fließen lässt. Die Potenziale werden entsprechend der anliegenden Modulationssignale vorgegeben. Je nach Anwendungsfall liegen die Modulationsfrequenzen vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 100 MHz. Bei einer Modulationsfrequenz von beispielsweise 1 MHz ergibt sich eine Periodendauer von einer Mikrosekunde, so dass das Modulationspotenzial dementsprechend alle 500 Nanosekunden wechselt. 3b shows a potential curve in which the charges q flow in the direction of the first readout finger G _a , while the potential according to FIG 3c allows the charge q to flow in the direction of the second readout finger G _b . The potentials are specified according to the modulation signals present. Depending on the application, the modulation frequencies are preferably in a range from 1 to 100 MHz. A modulation frequency of 1 MHz, for example, results in a period of one microsecond, so that the modulation potential changes accordingly every 500 nanoseconds.

In 3a ist ferner eine Ausleseeinheit 400 dargestellt, die gegebenenfalls bereits Bestandteil eines als CMOS ausgebildeten PMD-Lichtlaufzeitsensors sein kann. Die im Auslesefinger G_a, G_b erfassten photonisch erzeugten Ladungen werden über eine Vielzahl von Modulationsperioden gesammelt. In bekannter Weise kann die dann an den Auslesefingern Ga, Gb anliegende Spannung beispielsweise über die Ausleseeinheit 400 hochohmig abgegriffen werden. Die Integrationszeiten sind vorzugsweise so zu wählen, dass für die zu erwartende Lichtmenge der Lichtlaufzeitsensor bzw. die Auslesefinger bzw. deren Kapazitäten und/oder die lichtsensitiven Bereiche nicht in Sättigung geraten.In 3a A readout unit 400 is also shown, which may already be part of a PMD time-of-flight sensor designed as CMOS. The photonically generated charges detected in the readout finger G _a , G _b are collected over a large number of modulation periods. In a known manner, the voltage then present at the readout fingers Ga, Gb can be tapped at high resistance, for example via the readout unit 400 . The integration times should preferably be selected in such a way that the time-of-flight sensor or the readout sefinger or their capacities and/or the light-sensitive areas are not saturated.

4 zeigt eine Draufsicht auf einen Lichtlaufzeitpixel 23 mit typischen Längenangaben. Der Abstand bzw. die Längenausdehnung zwischen den beiden Auslesefingern Ga, Gb wird als Kanalabstand L_K und der Abstand zwischen den Längs-Symmetrieachsen der beiden Auslesefinger Ga, Gb als Fingerpitch LFP bezeichnet. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen die Pixel untereinander nicht durch ein Feldoxid zu trennen, so dass an dem Auslesefinger unmittelbar ein weiteres Modulationsgate anschließt. 4 shows a plan view of a light transit time pixel 23 with typical length specifications. The distance or the length extension between the two readout fingers Ga, Gb is referred to as the channel spacing L _K and the distance between the longitudinal axes of symmetry of the two readout fingers Ga, Gb as the finger pitch LFP. According to the invention, the pixels are not separated from one another by a field oxide, so that a further modulation gate is directly connected to the readout finger.

Die Ausdehnung der Gates bzw. der Auslesefinger parallel zum Kanalabstand L_K ist die Gatelänge L_G und die hierzu senkrechte Ausdehnung die Gatebreite B_G. Während die Gates in ihren Breiten B_G im Wesentlichen gleich lang sind, werden die Gatelängen typischerweise abhängig vom Anwendungsfall variiert. Im dargestellten Fall ist beispielsweise das mittlere Modulationsgate Go länger als die beiden äußeren Modulationsgates G_am, G_bm, um beispielsweise einen Modulationskontrast zu beeinflussen.The expansion of the gates or the readout fingers parallel to the channel spacing L _K is the gate length L _G and the expansion perpendicular thereto is the gate width B _G . While the gates are essentially the same length in their widths B _G , the gate lengths are typically varied depending on the application. In the case shown, for example, the middle modulation gate Go is longer than the two outer modulation gates G _am , G _bm , in order to influence a modulation contrast, for example.

Die Auslesefingers G_a, G_b können in unterschiedlicher Art und Weise aufgebaut und strukturiert werden. Aus der DE 197 04 496 C2 ist es beispielsweise bekannt, die Auslesefinger als pn-Übergänge bzw. Dioden auszubilden. Bevorzugt erstreckt sich die Diode über die gesamte Breite der Auslesefinger. Vorzugsweise sind die Auslesefinger lichtundurchlässig ausgebildet oder mit einer lichtundurchlässigen Schicht, vorzugsweise eine Metallisierung abgedeckt. Die Metallisierung kann ggf. auch gleichzeitig die Kontaktierung der Diode bilden.The read fingers G _a , G _b can be constructed and structured in different ways. From the DE 197 04 496 C2 it is known, for example, to form the readout fingers as pn junctions or diodes. The diode preferably extends over the entire width of the readout fingers. The readout fingers are preferably designed to be opaque or covered with an opaque layer, preferably a metallization. If necessary, the metallization can also form the contacting of the diode at the same time.

5 zeigt eine Ausgestaltung, in der die Auslesefinger Ga, Gb eine Gatestruktur und einen Integrations- bzw. Ausleseknoten aufweisen. Im dargestellten Fall erstreckt sich ein Auslesegate AG_a, AG_b über die gesamte Breite B_G des Auslesefingers Ga, Gb. In einem Endbereich des Auslesefingers Ga, Gb befindet sich ein Ausleseknoten AK_a, AK_b. Wie bereits in 3 gezeigt, liegt an dem Auslesegate AG_a, AG_b eine Spannung an, die unterhalb des Gates ein Potentialtopf für die Ladungsträger q bildet. Die dort gesammelten Ladungsträger fließen vornehmlich aufgrund von Diffusionsprozessen zum jeweiligen Ausleseknoten AK_a, AK_b ab und können dort von der Ausleseeinheit 400 beispielsweise als Spannung abgegriffen werden. 5 FIG. 12 shows an embodiment in which the readout fingers Ga, Gb have a gate structure and an integration or readout node. In the case shown, a readout gate AG _a , AG _b extends over the entire width B _G of the readout finger Ga, Gb. A read node AK _a , AK _b is located in an end region of the read finger Ga, Gb. As already in 3 shown, a voltage is present at the readout gate AG _a , AG _b , which voltage forms a potential well for the charge carriers q below the gate. The charge carriers collected there primarily flow away due to diffusion processes to the respective readout node AK _a , AK _b and can be tapped off there by the readout unit 400, for example as a voltage.

Bevorzugt sind die Auslesefinger Ga, Gb mit einer lichtundurchlässigen Schicht, vorzugsweise einer Metallschicht abgedeckt. Die Metallschicht kann ggf. auch zur Kontaktierung des Ausleseknotens dienen. In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch denkbar, das Auslesegate selbst in der Transparenz zu beeinflussen, beispielsweise durch Silizidieren.The readout fingers Ga, Gb are preferably covered with an opaque layer, preferably a metal layer. If necessary, the metal layer can also be used to make contact with the readout node. In a further refinement, it is also conceivable to influence the transparency of the readout gate itself, for example by silicidation.

Ferner sind auch Variationen der Größe und Position der Ausleseknoten AK_a, AK_b denkbar. Beispielsweise können die Ausleseknoten AK_a, AK_b die gleiche Länge wie die Auslesegates AG_a, AG_b aufweisen. Auch können mehrere Ausleseknoten über die Struktur des Gates verteilt sein. Insbesondere können an beiden Enden des Gates Ausleseknoten angeordnet sein. Auch ist ein zentraler Ausleseknoten denkbar. Die Ausleseknoten sind vorzugsweise als pn-Übergang bzw. als Diode ausgebildet.Furthermore, variations in the size and position of the readout nodes AK _a , AK _b are also conceivable. For example, the readout nodes AK _a , AK _b can have the same length as the readout gates AG _a , AG _b . A number of readout nodes can also be distributed over the structure of the gate. In particular, readout nodes can be arranged at both ends of the gate. A central readout node is also conceivable. The readout nodes are preferably in the form of a pn junction or a diode.

6 zeigt eine weitere Variante bei der die Auslesefinger bzw. die Gatestruktur im Bereich der Ausleseknoten erweitert ist. Durch diese Aufgabelung sind die Ausleseknoten AK_a, AK_b von einer Gatestruktur umgeben und mit einem Mindestabstand vom benachbarten Modulationsgate Gam, Gbm getrennt. Durch ein derartiges Vorgehen werden vorteilhaft elektrische Durchgriffe vom Modulationsgate auf die Ausleseknoten reduziert oder gehemmt. 6 shows a further variant in which the readout fingers or the gate structure is expanded in the area of the readout nodes. As a result of this splitting, the readout nodes AK _a , AK _b are surrounded by a gate structure and separated from the adjacent modulation gate Gam, Gbm by a minimum distance. Such a procedure advantageously reduces or inhibits electrical punch-throughs from the modulation gate to the readout nodes.

Wie bereits erwähnt, wird ein PMD-Pixel typischerweise mit Hilfe von einem Feldoxid und einer optischen Abdeckung vom benachbarten Matrixpixel getrennt. Dadurch wird typischerweise ein Übersprechen der einzelnen Matrixpixel untereinander minimiert. Bei sehr kleinen Pixeln spielt der Füllfaktor jedoch eine immer wichtigere Rolle. Insbesondere ist es nachteilig, wenn die separierende Feldoxidmatrix eine größere Dimension aufweist als die Auslesefinger. Liegt der Pixelpitch in einer Größenordnung des Fingerpitch, spielt das Randgebiet bzw. Separationsgebiet in Bezug auf den Füllfaktor eine immer wichtigere Rolle. Der typische Fingerpitch L_FP, d.h. Auslesefinger plus Modulationsgates, liegt in der Größenordnung von ca. 7 - 10 µm. Die Höhe bzw. Breite der Finger und die Kanallänge, sind bei PMD-Strukturen, ähnlich wie bei Transistoren, in einem sehr weiten Bereich skalierbar.As previously mentioned, a PMD pixel is typically separated from the neighboring matrix pixel by means of a field oxide and an optical cap. This typically minimizes crosstalk between the individual matrix pixels. With very small pixels, however, the fill factor plays an increasingly important role. In particular, it is disadvantageous if the separating field oxide matrix has larger dimensions than the readout fingers. If the pixel pitch is in the same order of magnitude as the finger pitch, the edge area or separation area plays an increasingly important role in relation to the fill factor. The typical finger pitch L _FP , ie readout finger plus modulation gate, is on the order of approx. 7-10 μm. The height or width of the fingers and the channel length can be scaled over a very wide range in PMD structures, similar to transistors.

Typischerweise werden bei einem PMD-Sensor vier Frames zeitlich hintereinander mit vier unterschiedlichen Phasenlagen aufgenommen. Dies ermöglicht zwar eine hohe örtliche Auflösung bedingt aber eine geringe zeitliche Auflösung.Typically, with a PMD sensor, four frames are recorded one after the other with four different phase angles. Although this enables a high spatial resolution, it requires a low temporal resolution.

Bei einer Pixelzeile oder -matrix wird oft nur ein bestimmter Teilbereich benötigt, der dann tatsächlich ausgelesen wird. Anstatt der gesamten Pixelzeile ist es erfindungsgemäß vorgesehen, nur einen Teilbereich zu modulieren. Beispielsweise können immer 4 Spalten eines Modulationstreibers einzeln deaktivierbar sein. Die deaktivierten Bereiche erhalten keinen Takt und verbrauchen dadurch nahezu keine Leistung. Ziel ist es, die Leistungsaufnahme zu reduzieren. Erfindungsgemäß werden hierzu ganze Pixelspalten abgeschaltet.In the case of a pixel line or matrix, often only a specific sub-area is required, which is then actually read out. According to the invention, instead of the entire pixel line, only a partial area is modulated. For example, 4 columns of a modulation driver can always be deactivated individually. The deactivated areas do not receive a clock and thus consume almost no power. The aim is to increase the performance to reduce intake. According to the invention, entire pixel columns are switched off for this purpose.

Alternativ zum ToF-Prinzip kann, wie in 13 beispielhaft gezeigt, auch mit Triangulation gemessen werden. Dabei wird die Entfernung aus dem Winkel des einfallenden Lichts bestimmt. Sender (VCSEL oder Laserdiode) und Empfänger befinden nicht an der exakt gleichen Position. Der Abstand dazwischen wird als Augenabstand bezeichnet. Der Empfänger sieht das zurückreflektierte Licht also aus einem bestimmten Winkel. Daraus kann dann die Entfernung bestimmt werden. Besteht der Empfänger aus einer Pixelzeile, die aus vielen Pixeln besteht, so trifft der Lichtpunkt auf eine bestimmte Position innerhalb der Pixelzeile. Aus den Pixelsignalen wird die Position z. B. mittels eines Schwerpunkts berechnet und daraus die Entfernung zum Objekt.As an alternative to the ToF principle, as in 13 shown as an example, can also be measured with triangulation. The distance is determined from the angle of the incident light. Transmitter (VCSEL or laser diode) and receiver are not in the exact same position. The distance between them is called the interpupillary distance. The recipient sees the reflected light from a certain angle. The distance can then be determined from this. If the receiver consists of a pixel line consisting of many pixels, the point of light hits a specific position within the pixel line. From the pixel signals, the position z. B. calculated by means of a focus and from this the distance to the object.

Die Triangulation funktioniert für kleine Entfernungen („Nahbereich“) am besten. Für große Entfernungen („Fernbereich“) empfiehlt sich die Messung nach dem ToF-Prinzip. Möchte man trotzdem größere Entfernungen mit Triangulation messen, so müssen sehr kleine Pixel verwendet werden, um die Genauigkeit zu erhöhen. Außerdem muss dann jede Pixelspalte einzeln ausgelesen und ausgewertet werden.Triangulation works best for small distances (“close range”). Measurement based on the ToF principle is recommended for large distances (“far range”). If you still want to measure larger distances with triangulation, very small pixels have to be used to increase accuracy. In addition, each pixel column must then be read out and evaluated individually.

7 zeigt einen erfindungsgemäßen insbesondere für Triangulation optimierten Aufbau einer Pixelzeile. Die Lichtlaufzeitpixel sind in einer Reihe angeordnet, wobei die Modulationsgates Gam, Gbm und die Integrationsknoten Ga, Gb der Lichtlaufzeitpixel senkrecht zur Richtung der Pixelzeile ausgerichtet sind, so dass die Modulationsgates Gam, Gbm und die Integrationsknoten Ga, Gb jeweils eine eigene Zeile bilden. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Modulationstreiber S0, S1, ... jeweils zwei Paare von A- und B-Kanal-Modulationsgates Gam, Gbm benachbarter Pixel ansteuert. 7 shows a structure of a pixel line that is optimized in particular for triangulation according to the invention. The time-of-flight pixels are arranged in a row, with the modulation gates Gam, Gbm and the integration nodes Ga, Gb of the light-time-of-flight pixels being aligned perpendicular to the direction of the pixel line, so that the modulation gates Gam, Gbm and the integration nodes Ga, Gb each form a separate line. According to the invention, a modulation driver S0, S1, . . . controls two pairs of A and B channel modulation gates Gam, Gbm of adjacent pixels.

Der Modulationstreiber S1 steuert mit seinen zwei A-Kanal-Signalleitungen die A-Kanal-Modulationsgates Gam der Pixel 4, 5, 6 und 7 und die beide B-Kanal-Signalleitungen die B-Kanal-Modulationsgates Gbm der Pixel 3, 4, 5 und 6 an.The modulation driver S1 uses its two A-channel signal lines to control the A-channel modulation gates Gam of pixels 4, 5, 6 and 7, and the two B-channel signal lines to control the B-channel modulation gates Gbm of pixels 3, 4, 5 and 6 on.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass nicht einzelne Kanal-Signalleitungen A, B hinzu- oder abgeschaltet werden, sondern immer nur ein Modulationstreiber S als Ganzes. Sollen alle vier Pixel der einer Modulationseinheit S zugeordneten Pixel betrieben werden, so ist es notwendig, dass auch die benachbarte Modulationseinheit betrieben wird. Im dargestellten Beispiel sind dem Modulationstreiber S1 die Pixel 4 bis 7 zugeordnet. Der Modulationstreiber S1 versorgt hierbei die Modulationsgates Gam, Gbm der Pixel 4, 5 und 6 vollständig. Im Pixel 7 wird hingegen nur das A-Kanal-Modulationsgate Gam vom Modulationstreiber S1 versorgt. Zum vollständigen Betreiben dieses Pixels ist es daher notwendig, dass auch der benachbarte Modulationstreiber S2 hinzugeschaltet wird, der dann ein B-Kanal-Signal auf das B-Modulationsgate Gbm des Pixel 7 anlegt.According to the invention, it is provided that individual channel signal lines A, B are not switched on or off, but only one modulation driver S as a whole. If all four pixels of the pixels assigned to a modulation unit S are to be operated, then it is necessary for the neighboring modulation unit to also be operated. In the example shown, pixels 4 to 7 are assigned to modulation driver S1. In this case, the modulation driver S1 supplies the modulation gates Gam, Gbm of the pixels 4, 5 and 6 completely. In the Pixel 7, on the other hand, only the A-channel modulation gate Gam is supplied by the modulation driver S1. In order to fully operate this pixel, it is therefore necessary for the neighboring modulation driver S2 to also be switched on, which then applies a B-channel signal to the B modulation gate Gbm of the pixel 7.

Wie in 7 ferner gezeigt, wird die Pixelzeile am Rand durch ein Randpixel abgegrenzt.As in 7 also shown, the row of pixels is delimited at the edge by an edge pixel.

Ferner ist im Beispiel gemäß 7 ein Randpixel R gezeigt, das den ersten Modulationstreiber S0 am rechten Rand abgrenzt. Das erste Pixel 0 der Pixelzeile wird durch den ersten Modulationstreiber S0 durch eine A- und B-Kanal-Signalleitung vollständig mit Modulationssignalen versorgt. Aus Symmetriegründen wird die B-Kanal-Signalleitung neben dem Modulationsgate Gbm des ersten Pixels 0 auch mit einem „Pseudo-Modulationsgate‟ des Randpixels R verbunden. So ist es gewährleistet, dass auch das erste Pixel 0 und hier insbesondere das B-Kanal-Modulationsgate Gbm des ersten Pixel 0 aus Symmetriegründen einen weiteren „Gate-Partner‟ hat. Das Randpixel R dient hierbei nicht als funktionierendes Pixel, sondern nur als elektrischer Abschluss der Pixelzeile.Furthermore, in the example according to 7 an edge pixel R is shown, which delimits the first modulation driver S0 at the right edge. The first pixel 0 of the pixel row is completely supplied with modulation signals by the first modulation driver S0 through an A and B channel signal line. For reasons of symmetry, the B-channel signal line is connected not only to the modulation gate Gbm of the first pixel 0, but also to a "pseudo modulation gate" of the edge pixel R. This ensures that the first pixel 0 and here in particular the B-channel modulation gate Gbm of the first pixel 0 also has another "gate partner" for reasons of symmetry. The edge pixel R does not serve as a functioning pixel, but only as an electrical termination of the pixel line.

Ferner ist es aus Symmetriegründen vorgesehen, im Randpixel R das nicht angesteuerte Modulationsgate, hier Gam, und ggf. auch die nicht benötigen Integrationsknoten Ga, Gb auf ein festes Potenzial Vfix zu legen. Durch dieses Vorgehen werden vorteilhaft ungünstige Potenzialverschiebungen im Randbereich vermieden. Ggf. könnten die Integrationsknoten im Layout auch vollständig weggelassen werden.Furthermore, for reasons of symmetry, it is provided that in the edge pixel R the non-driven modulation gate, here Gam, and possibly also the integration nodes Ga, Gb that are not required, are connected to a fixed potential Vfix. This procedure advantageously avoids unfavorable potential shifts in the edge area. If necessary, the integration nodes could also be left out completely in the layout.

8 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufbau einer Ansteuerung, bei dem, wie zuvor gezeigt, die Modulationsgates Gam, Gbm bzw. vmoda, vmodb jeweils zweier benachbarter Pixel zu einer Sektion zusammengefasst sind, so dass immer zwei A-Kanalmodulationsgates vmoda und zwei B-Modulationsgates vmodb durch Ansteuern der Sektion über en_single_mdrv zugeschaltet oder abgeschaltet werden können. Im dargestellten Beispiel weist die Pixelzeile Pixel von 0 bis 183 bzw. Modulationsgatepaare von 0 bis 91 auf, die jeweils paarweise zu Sektionen 0 bis 45 bzw. Modulationstreiber S0 bis S45 zusammengefasst sind. 8th shows a control structure according to the invention, in which, as shown above, the modulation gates Gam, Gbm or vmoda, vmodb of two adjacent pixels are combined to form a section, so that there are always two A-channel modulation gates vmoda and two B modulation gates vmodb by driving of the section can be switched on or off via en_single_mdrv. In the example shown, the pixel line has pixels from 0 to 183 or modulation gate pairs from 0 to 91, which are combined in pairs to form sections 0 to 45 or modulation drivers S0 to S45.

Die gesamte Information, welche der 46 Modulationstreiber an- oder ausgeschaltet sind, wird vom Digitalteil zum Kontroll-Block digital_mdrv_control über eine einzige Leitung data_in seriell übertragen. Der Kontroll-Block digital_mrdv_control führt eine ,seriell zu parallel -Wandlung der Daten durch. Der Kontroll-Block digital_mdrv_control und der Digitalteil liegen im Layout weit auseinander. Daher ist es vorteilhaft, dass hier nur eine einzige Leitung für die Daten und eine Clock-Leitung nötig sind und nicht 46 Leitungen. Die Leitungen vom Kontroll-Block digital_mdrv_control zu den einzelnen Modulationstreiber S0 bis S45 sind vorzugsweise gleich lang und können ggf. als Leitungsbaum ausgebildet sein.All the information about which of the 46 modulation drivers are switched on or off is transmitted serially from the digital part to the control block digital_mdrv_control via a single data_in line. The control block digital_mrdv_control carries out a serial to parallel conversion of the data. The control block digital_mdrv_control and the digital part are far apart in the layout. It is therefore advantageous that only a single line for the data and a clock line is required here and not 46 lines. The lines from the control block digital_mdrv_control to the individual modulation drivers S0 to S45 are preferably of the same length and can optionally be in the form of a line tree.

9 zeigt eine beleuchtete Pixelzeile. Der Übersicht halber wurden die vorhandenen Modulationsgates nicht eingezeichnet. Im dargestellten Fall soll ein Lichtspot die Pixel 8 bis 13 beleuchten. Zur Auswertung der Position auf der Pixelzeile und zur Entfernungsbestimmung nach dem Phasenmessprinzip ist es vorgesehen, nur die beleuchteten Pixel 8 bis 13 auszulesen. Die übrigen Pixel 0 bis 7 und 14 bis 182 werden nicht ausgelesen und könnten grundsätzlich auch ausgeschaltet sein. 9 shows an illuminated pixel line. For the sake of clarity, the existing modulation gates have not been drawn in. In the case shown, a light spot should illuminate pixels 8 to 13. In order to evaluate the position on the pixel line and to determine the distance according to the phase measurement principle, only the illuminated pixels 8 to 13 are read out. The other pixels 0 to 7 and 14 to 182 are not read out and could basically also be switched off.

Erfindungsgemäß ist es jedoch vorgesehen, dass die an den beleuchteten Pixel angrenzenden Pixel auch moduliert betrieben aber nicht ausgelesen werden. Im vorliegenden Fall wären das die Pixel 7 und 14. Zum Betreiben der Pixel 8 bis 13 sind die Modulationstreiber S2 und S3 bereits eingeschaltet, so dass die Pixel 8 bis 14 bereits ein Modulationssignal erhalten. Das aus Symmetriegründen zu betreibende Pixel 14 ist somit bereits durch den Modulationstreiben S3 versorgt. Das aus Symmetriegründen auch zu betreibende Pixel 8 ist durch den Modulationstreiber S2 jedoch nicht vollständig versorgt, so dass zur vollständigen Ansteuerung auch der Modulationstreiber S1 hinzugeschaltet wird. Alle übrigen Modulationstreiber bleiben ausgeschaltet.According to the invention, however, it is provided that the pixels adjacent to the illuminated pixels are also operated in a modulated manner but are not read out. In the present case, these would be pixels 7 and 14. To operate pixels 8 to 13, modulation drivers S2 and S3 are already switched on, so that pixels 8 to 14 already receive a modulation signal. The pixel 14 to be operated for reasons of symmetry is thus already supplied by the modulation drive S3. However, the pixel 8, which is also to be operated for reasons of symmetry, is not completely supplied by the modulation driver S2, so that the modulation driver S1 is also switched on for complete activation. All other modulation drivers remain switched off.

In 10 hat sich der Spot weiter nach links bewegt und beleuchtet nun die Pixel 9 bis 14, so dass aus Symmetriegründen nun die Pixel 8 und 15 zu modulieren sind. Pixel 8 wird bereits durch den dritten Modulationstreiber S2 versorgt während für Pixel 15 der vierte Modulationstreiber S4 hinzuzuschalten ist. Der zuvor aufgeschaltete zweite Modulationstreiber S1 wird dann nicht mehr benötigt und ist sowie alle übrigen Modulationstreiber ausgeschaltet.In 10 the spot has moved further to the left and now illuminates pixels 9 to 14, so that pixels 8 and 15 now have to be modulated for reasons of symmetry. Pixel 8 is already supplied by the third modulation driver S2, while for pixel 15 the fourth modulation driver S4 has to be added. The previously activated second modulation driver S1 is then no longer required and, like all other modulation drivers, is switched off.

11 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der einem Modulationstreiber nicht nur vier Pixel, sondern vier Pixelspalten mit jeweils vier Pixel zugeordnet sind. Exemplarisch sind im dargestellten Bespiel vier Pixel pro Spalte dargestellt. Es sind jedoch auch grundsätzlich auch andere Pixelanzahlen pro Spalte denkbar, insbesondere auch 2 oder 3 Pixel. 11 shows a further embodiment in which not only four pixels but four pixel columns with four pixels each are assigned to a modulation driver. Four pixels per column are shown as an example in the example shown. In principle, however, other numbers of pixels per column are also conceivable, in particular 2 or 3 pixels.

12 zeigt eine mögliche Schaltung für die Ansteuerung der Modulationstreiber. Mit dem Signal-Bus en_single_mdrv, hier beispielhaft mit einer Busbreite = 46, sind jeweils 4 Spalten des Modulationstreibers einzeln deaktivierbar. Zur Realisierung der Modulationsblende dient der Block sens_mdrv_mux. Dieser existiert im vorliegenden Beispiel 46 Mal, es gibt immer einen Block für jeweils 4 Spalten. Wird nun ein einzelnes en_single_mdrv-Signal auf 0 gelegt, so verhalten sich die dazugehörigen 4 Spalten dann so, als wären sie im V-Mode und der Takt ist für diese Spalten deaktiviert. Die Zelle sens_mdrv_mux besteht aus einem Inverter und einem Nand-Gatter. Ist in dieser Zelle en_single_mdrv auf 0, so ist auch der Ausgang auf 0. Ist en_single_mdrv auf 1, so gilt Ausgang gleich Eingang. 12 shows a possible circuit for controlling the modulation driver. With the signal bus en_single_mdrv, here as an example with a bus width = 46, 4 columns of the modulation driver can be deactivated individually. The sens_mdrv_mux block is used to implement the modulation screen. In the present example, this exists 46 times, there is always one block for each 4 columns. If a single en_single_mdrv signal is now set to 0, the associated 4 columns then behave as if they were in V mode and the clock is deactivated for these columns. The sens_mdrv_mux cell consists of an inverter and a NAND gate. If en_single_mdrv is 0 in this cell, the output is also 0. If en_single_mdrv is 1, the output is the same as the input.

Ist also nur ein Teil der Signale des Busses en_single_mdrv auf 1, so ist nur ein Teil des Modulationstreibers aktiv, der Rest befindet sich im V-Mode. Es kann auch eine andere Spaltenanzahl als 4 verwendet werden oder jede Spalte einzeln deaktivierbar sein. Für jeweils 4 Spalten wird eine eigene Leitung für das entsprechende Ansteuersignal en_single_mdrv benötigt.So if only part of the signals of the bus en_single_mdrv is 1, then only part of the modulation driver is active, the rest is in V mode. A number of columns other than 4 can also be used or each column can be deactivated individually. A separate line for the corresponding control signal en_single_mdrv is required for every 4 columns.

Damit nicht alle diese Leitungen bis zum Digitalteil verlaufen müssen, sind diese, wie in 8 dargestellt, mit einem separaten Kontroll-Block digital_mdrv_control in der Nähe des Modulationstreibers verbunden. Dieser Kontroll-Block codiert die Informationen, welche Spalten deaktiviert werden sollen, damit nur eine Leitung (data_in) bis zum Digitalteil notwendig ist. Auf dieser Leitung wird die Information des Registers mod_col<11 :0> seriell übertragen. Die 6 LSB bestimmen dabei das Bit von en_single_mdrv<45:0>, bei dem der modulierte Bereich beginnt. Die 6 MSB bestimmen das Bit, bei dem der modulierte Bereich endet. Beispiel: mod_col<11:0> = 0b101100 000010, dann ist en_single_mdrv<45:> = 0111...11100. Der Kontroll-Block benötigt einen Takteingang. Der Takt für diesen Kontroll-Block wird nur in dem Zeitraum angelegt, in dem der Takt auch tatsächlich benötigt wird.So that not all of these lines have to run to the digital part, they are, as in 8th shown connected to a separate control block digital_mdrv_control near the modulation driver. This control block encodes the information about which columns are to be deactivated so that only one line (data_in) to the digital part is necessary. The information of the register mod_col<11 :0> is transmitted serially on this line. The 6 LSBs determine the bit of en_single_mdrv<45:0> where the modulated range begins. The 6 MSB determine the bit where the modulated range ends. Example: mod_col<11:0> = 0b101100 000010, then en_single_mdrv<45:> = 0111...11100. The control block requires a clock input. The clock for this control block is only created in the period in which the clock is actually needed.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Sendeeinheittransmitter unit
1212: Beleuchtungslichtquelleillumination light source
1515: Strahlformungsoptikbeam shaping optics
2020: Empfangseinheit, TOF-KameraReceiver unit, TOF camera
2222: Lichtlaufzeitsensortime-of-flight sensor
2323: Lichtlaufzeitpixeltime-of-flight pixels
23Z23T: Lichtlaufzeitpixelzeiletime-of-flight pixel line
2525: Empfangsoptikreceiving optics
2626: lichtempfindlicher Bereichlight sensitive area
26a26a: gemeinsamer lichtempfindlicher Bereichcommon photosensitive area
2727: lichtunempfindlicher Bereichnon-light sensitive area
28a28a: aktiver Bereich für Auslesefinger Gaactive area for readout finger Ga
28b28b: aktiver Bereich für Auslesefinger Gbactive area for selection finger Gb
3030: Modulatormodulator
3535: Potentialzuleitungpotential supply line
4040: Objektobject
400400: Ausleseeinheitreadout unit
420420: Auswerteeinheitevaluation unit
Gam, G0, Gbm, MODGam, G0, Gbm, MOD: Modulationsgatesmodulation gates
Ga, Gbga, gb: Auslesefingerselection finger
AGa, AGbAGa, AGB: Auslesegatesreadout gates
AKa, AKbAKa, AKb: Ausleseknotenreadout node
qq: Ladungencharges
qa, qbqa, qb: Ladungen am Auslesefinger Ga, GbCharges on the selection finger Ga, Gb

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 1777747 B1 [0002]
US 6587186 B2 [0002]
DE 19704496 C2 [0002, 0011, 0016, 0018, 0023]
DE 19821974 A1 [0003]

Claims

time of flight camera, with a time-of-flight sensor (22) with a plurality of light-time-of-flight pixels (21) arranged in a line, wherein the time-of-flight pixels (21) have modulation gates (A, Gam, B, Gbm) and integration nodes (Ga, Gb) arranged such that the modulation gates (A, Gam, B, Gbm) and the integration nodes (Ga, Gb) adjacent light transit time pixels (21) are arranged side by side and the modulation gates (A, Gam, B, Gbm) and the integration nodes (Ga, Gb) each form a separate line, with a modulator for generating a modulation signal for operating the modulation gates (A, Gam, B, Gbm), which is connected to several modulation drivers (S), wherein the modulation drivers (S) have at least one A and at least one B channel signal line and each channel signal line (A, B) is connected to two modulation gates (Gam, Gbm) associated with the channel.

time-of-flight camera claim 1 , which is designed in such a way that when the pixel row is illuminated, the modulation drivers (S) are switched to be active, their associated pixels or modulation gates (Gam, Gbm) are illuminated by a light spot and, on the other hand, one or two adjacent modulation drivers (S) be switched on if pixels or modulation gates (Gam, Gbm) adjoining the light spot are not completely modulated by the actively switched modulation driver, with all other modulation drivers (S) not being operated.