CN107636848A

CN107636848A - 光电子装置和深度测量***

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Publication number: CN107636848A
Application number: CN201680030981.1A
Authority: CN
Inventors: H.哈尔布里特; M.阿茨贝格尔; A.林科夫
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2018-01-26
Also published as: JP2018517133A; WO2016189149A1; DE102015122627A1; US20180145211A1

Abstract

一种用于创建光图案的光电子装置，包括：发光二极管（LED）芯片，其被设计为在其顶面上发射电磁辐射，所述电磁辐射在LED芯片的顶面上形成二维图案。光电子装置进一步包括：光学图像生成元件，其被设计为在光电子装置的周围生成由LED芯片发射的电磁辐射的图像。

Description

光电子装置和深度测量***

描述。

本发明涉及一种根据专利权利要求 1的光电子装置和一种根据专利权利要求 20的深度测量*** 。

本专利申请要求德国专利申请 DE 10 2015 108 413.9 和 DE 10 2015 122627.8 的优先权，其公开内容被通过引用合并于此。

用于产生光图案，例如光点图案的光电子装置是已知的并且被用于例如深度测量***中以便借助于光图案的后向散射光获得深度信息。用于产生光图案的已知的光电子装置可以例如具有激光光源和衍射光学元件或遮蔽孔径结构。

本发明的目的是提供一种用于产生光图案的光电子装置。该目的是通过具有权利要求1的特征的光电子装置实现的。本发明的另一目的是提供一种深度测量***。该目的是通过具有权利要求20的特征的深度测量***实现的。在从属权利要求中指定了各种完善。

用于产生光图案的光电子装置包括被配置为在其上侧发射电磁辐射的发光二极管芯片，该电磁辐射形成在发光二极管芯片的上侧上的第一二维图案。光电子装置进一步包括光学成像元件，其被配置为把由发光二极管芯片发射的电磁辐射投射到光电子装置的环境中。

有利地，发光二极管芯片被用作为该光电子装置中的光源，从而可以经济地生产光电子装置，可以以很少的费用对光电子装置进行比例缩放，并且可以容易地处置光电子装置。特别是，归因于没有激光光源，在该光电子装置中不必采取对眼睛的安全措施。该光电子装置有利地具有带有小数量的独立组件部分的简单结构，从而该光电子装置可以具有紧凑的外部尺寸。

在光电子装置的一个实施例中，第一图案是以如下这样的方式配置的：至少两个发射辐射的区段和两个不发射辐射的区段沿着布置在发光二极管芯片的上侧上的直线交替。这有利地确保了可以由光电子装置产生的光图案对于由要被使用在用于确定深度信息的深度测量***中的光电子装置能够产生的光图案而言是足够复杂的。

在光电子装置的一个实施例中，第一图案是二维点图案。在这种情况下该点图案可以是规则的或不规则的点图案。二维点图案已经证明是高度适合于在用于深度测量的***中使用。

在光电子装置的一个实施例中，第一图案是条形图案。条形图案也适合于在用于深度测量的***中使用，并且有利地允许特别简单的评价。

在光电子装置的一个实施例中，发光二极管芯片被配置为发射具有在红外谱范围内的波长的电磁辐射。可以由光电子装置产生的光图案因此有利地是不可见的，并且因此不会被用户感知为困扰。

在光电子装置的一个实施例中，发光二极管芯片具有外延生长的层序列。在这种情况下，该层序列的区域是在横向方向上根据第一图案构造的。通过这样而有利地实现的效果是发光二极管芯片仅在其中意图在发光二极管芯片的上侧上发射电磁辐射的那些区域中产生电磁辐射。因此不必在发光二极管芯片的不意图发射电磁辐射的上侧上的那些区域中遮蔽电磁辐射。因此，该光电子装置可以有利地具有高效率。

在光电子装置的一个实施例中，该层序列具有pn结，其是被横向地构造的。通过这样而有利地实现的效果是在光电子装置的发光二极管芯片中将仅在其中意图在发光二极管芯片的上侧上发射电磁辐射的区域中产生电磁辐射。

在光电子装置的一个实施例中，光学成像元件包括光学透镜。在这种情况下，光学透镜可以例如被配置为发散透镜。有利地，光学成像元件因此适合于把由光电子装置的发光二极管发射的电磁辐射投射到光电子装置的环境中。

在光电子装置的一个实施例中，孔径元件——其具有在上侧的发射辐射的区段上方的开口——被布置在发光二极管芯片的上侧上方。有利地，可以通过该孔径元件实现由发光二极管芯片发射的电磁辐射的至少部分平行化。在强烈地从法向偏离的角度下发射的电磁辐射在这种情况下被吸收在孔径元件的开口中。

在光电子装置的一个实施例中，开口中的至少一个被定尺寸为如此的窄以至于仅电磁辐射的基模可以通过开口。在这种情况下，开口可以例如具有小于10μm的直径。基模有利地具有窄的发射角，从而所发射的电磁辐射被强烈地定向，并且在垂直于发光二极管芯片的上侧的方向上具有高辐射强度。这有利地允许到光电子装置的光学成像元件中的有效率的耦合。更进一步地，由光电子装置产生的光图案因此具有高对比度。

在光电子装置的实施例中，聚焦元件——其意图至少部分地使在发射辐射的区段上发射的电磁辐射平行化——被布置在发光二极管芯片的上侧的至少一个发射辐射的区段上方。有利地，聚焦元件可以通过使电磁辐射折射和偏转来实现电磁辐射的部分平行化，从而可以减少因吸收所致的损耗。以这种方式，光电子装置可以具有特别高的效率。

在光电子装置的一个实施例中，聚焦元件包括微棱镜。例如，被配置为微棱镜阵列的聚焦元件可以被布置在发光二极管芯片的上侧的发射辐射的区段上方。因此，可以有利地简单和经济地生产聚焦元件。

在光电子装置的一个实施例中，发光二极管芯片被配置为在其上侧上发射在该发光二极管芯片的上侧上形成不同于第一图案的第二二维图案的电磁辐射。在光电子装置的这个实施例中，发光二极管芯片因此被配置为产生至少两个不同的光图案。这两个光图案可以是例如一个在另一个之后依次产生的。有利地，该光电子装置因此特别是高度适合于在用于深度测量的***中使用，并且允许以特别高的精度进行深度测量。

在光电子装置的一个实施例中，第一图案和第二图案被以如下这样的方式配置：形成第一图案的发光二极管芯片的上侧的发射辐射的区段和形成第二图案的发光二极管芯片的上侧的发射辐射的区段不相交。这意味着形成第一图案的发光二极管芯片的上侧的发射辐射的区段和形成第二图案的发光二极管芯片的上侧的发射辐射的区段不重叠。有利地，第一图案和第二图案因此可以是利用仅一个发光二极管芯片特别简单地产生的。

在光电子装置的一个实施例中，发光二极管芯片具有多个电接触。在这种情况下，发光二极管芯片被配置为取决于哪个电接触接收到电流而发射第一图案或第二图案。在光电子装置的这个实施例中，光电子装置的发光二极管芯片可以因此具有至少两个集成的二极管结构。以这种方式，发光二极管芯片可以有利地被特别简单地驱动。

在光电子装置的一个实施例中，发光二极管芯片被配置为在其上侧上发射在该发光二极管芯片的上侧上形成不同于第一图案和第二图案的第三二维图案的电磁辐射。在该实施例中，光电子装置因此有利地适合于产生至少三种不同的图案，这些图案可以是例如一个在另一个之后依次产生的。当光电子装置被使用在用于深度测量的***中时，因此有利地使得能够以特别高的精度进行深度测量。

在光电子装置的一个实施例中，发光二极管芯片被配置有光学谐振器或被配置为超发光二极管。有利地，发光二极管芯片可以因此允许产生具有在窄的谱范围中的波长的电磁辐射，这在光电子装置被使用在用于深度测量的***中时使得能够在检测器侧使用具有窄的透射谱的滤波器，从而可以获得对于干扰的低敏感度和高的信号质量。另一个优点可以是，被配置有光学谐振器或被配置为超发光二极管的发光二极管芯片能够具有窄角度的发射特性，从而能够由光电子装置产生的光图案可以具有高对比度和高强度。

在光电子装置的一个实施例中，光学元件——其仅透射关于垂直于发光二极管芯片的上侧的方向成固定角度范围发射的电磁辐射——被布置在发光二极管芯片的上侧的至少一个发射辐射的区段上方。有利地，由光电子装置发射的电磁辐射于是具有高的平行度和低的发散，从而能够由光电子装置产生的光图案可以具有高对比度。未被光学元件透射的电磁辐射可以被反射到发光二极管芯片并且由此被再循环。例如，在光学元件处反射的电磁辐射可以在发光二极管芯片中被重吸收。对于在光学元件处反射的电磁辐射而言同样可能的是在发光二极管芯片处被再次反射，并且在这种情况下在本质上垂直于发光二极管芯片的上侧的方向上被发射。

在光电子装置的一个实施例中，光学元件被配置为光子晶体。光学元件于是有利地仅透射关于垂直于发光二极管芯片的上侧的方向成固定角度范围发射的电磁辐射。

深度测量***包括上面提到的类型的光电子装置。深度测量***可以例如意图确定布置在目标区域中的人和/或物体的距离。深度测量***还可以例如适合于确定一个或多个人的各个人体部分距深度测量***的光电子装置的距离。在这种情况下，深度测量***可以例如借助于能够由深度测量***的光电子装置产生的光图案的反射光来获得深度信息。

结合将与附图有关更详细地解释的下面的对示例性实施例的描述，本发明的上面描述的特性、特征和优点以及其中实现它们的方式将变得更清楚和容易理解，在附图中：

图1 示出第一光电子装置 ;

图2示出第一光电子装置的发光二极管芯片的上侧的平面图 ;

图3 示出第二光电子装置 ;

图4 示出第三光电子装置 ;

图5 示出深度测量*** ;

图6示出第四光电子装置 ;

图7示出第四光电子装置的发光二极管芯片的示意性等效电路图；

图8 示出第五光电子装置 ;

图9示出第六光电子装置 ;

图10 示出第七光电子装置 ;以及

图11示出第八光电子装置。

图1 示出光电子装置10的高度示意性的截面侧视图。光电子装置10意图产生和发射光图案。

光电子装置10包括发光二极管芯片100。发光二极管芯片100 还可以被称为LED芯片。发光二极管芯片100被配置为发射电磁辐射200。可以由发光二极管芯片100发射的电磁辐射200可以具有可见谱范围内的波长或非可见谱范围内的波长，例如红外谱范围内的波长。在这两种情况下，可以由发光二极管芯片100发射的电磁辐射200 也可以被称为光。

发光二极管芯片100具有上侧 110。上侧110形成发光二极管芯片100的辐射发射面。可以由发光二极管芯片100发射的电磁辐射200是在发光二极管芯片100的上侧110上发射的。

图2 示出光电子装置10的发光二极管芯片100的上侧110的示意性平面图。可以由发光二极管芯片100 发射的电磁辐射200 不是在发光二极管芯片100 的整个上侧110上发射的。相反，发光二极管芯片100的上侧110具有发射辐射的区段111和不发射辐射的区段112。在发光二极管芯片100工作期间，电磁辐射200仅是在发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111上发射的。

发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111形成二维图案。在上侧 110上由发光二极管芯片100发射的电磁辐射200 因此还在发光二极管芯片100的上侧110 上形成二维图案210。在这种情况下，二维图案210被以如下这样的方式配置：至少两个发射辐射的区段111和两个不发射辐射的区段112沿着布置在发光二极管芯片100的上侧110上的直线113 交替。

在图2中示出的示例中，发射辐射的区段111形成规则的二维点图案。然而，发射辐射的区段111也可以形成不规则的点图案、网格图案或另外的图案。

发光二极管芯片100具有外延生长的层序列120。层序列120包括pn结130。电磁辐射200是在光电子装置10 的发光二极管芯片100 的工作期间在层序列120的pn结130的区域中产生的。

pn结130是根据二维图案210在横向方向——即平行于发光二极管芯片100 的上侧110——上构造的。通过这样而实现的效果是，在发光二极管芯片100工作期间，仅在层序列120 的如下的那些横向区域中产生电磁辐射200：在垂直于发光二极管芯片100的上侧110的方向上所述横向区域被布置在发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111下方。在发光二极管芯片100的上侧110的不发射辐射的区段112下方不产生电磁辐射200 。可以由发光二极管芯片100发射的电磁辐射200的二维图案210因此已经在产生电磁辐射200期间形成在发光二极管芯片100的层序列120中。

图1 示出光电子装置 100附加地包括光学成像元件300。光学成像元件300意图把由光电子装置10的发光二极管芯片100发射的电磁辐射200投射到光电子装置10的环境310中。为此，光学成像元件300被以如下这样的方式布置：由发光二极管芯片100发射的电磁辐射200行进通过光学成像元件300。

光学成像元件300可以例如包括光学透镜。光学透镜可以例如被配置为发散透镜。光学成像元件300还可以包括多于一个的光学组件部分，例如被相继地布置在光路径中的多个光学透镜。

图3示出了根据第二实施例的光电子装置11 的高度示意性的截面侧视图。该光电子装置11具有与图1 的光电子装置10的很大的相似性。与光电子装置10中出现的组件部分对应的光电子装置11 的组件部分在图3中被提供有与图1中相同的标号。以下的描述集中在图3的光电子装置11与图1的光电子装置10之间的差异上。在其它方面，光电子装置10的描述也可应用于光电子装置11。

光电子装置11具有孔径元件400，其被布置在发光二极管芯片100的上侧110 和光学成像元件300 之间。孔径元件400可以直接承载于发光二极管芯片100的上侧110上。孔径元件 400也可以被称为孔径元件。

孔径元件400具有开口410。包围孔径元件400的开口410的孔径元件400的区段被配置为是不透明的。对于包围孔径元件400 的开口410的孔径元件400的区段而言有利的是被配置为是非反射的或仅是略微反射的。孔径元件400的开口410被与发光二极管芯片100的上侧110 的发射辐射的区段111对准。以这种方式，在发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111上发射的电磁辐射200的一部分可以通过孔径元件400的开口410行进到光电子装置11的光学成像元件300。

然而，只有垂直于或几乎垂直于发光二极管芯片100的上侧110发射的电磁辐射能够通过孔径元件400的开口410。沿如下的方向在发光二极管芯片100的上侧110上发射的电磁辐射200在孔径元件400或开口410的壁处被吸收：所述方向具有大于几何上固定的极限角度的相对于垂直于发光二极管芯片100的上侧110定向的法线的角度。

以这种方式，从在孔径元件400的与光学成像元件300相对的侧上的孔径元件400的开口 410出射的电磁辐射200本质上被垂直于发光二极管芯片100的上侧110定向并且因此被至少部分地平行化。

由于孔径元件400的电磁辐射200的部分平行化可以被用于减少在光电子装置11内部的电磁辐射200的扰动后向反射并且被用于增加通过光学成像元件300产生的、电磁辐射200的二维图案210的投射的质量。

图4 示出根据第三实施例的光电子装置12的高度示意性的截面侧视图。该光电子装置12具有与图3中表示的光电子装置11的很大的相似性。对应于出现在光电子装置11中的组件部分的光电子装置12的组件部分在图4中被提供有与图3中相同的标号。下面的描述集中在光电子装置12 与光电子装置11之间的差异上。在其它方面，对图1的光电子装置10和对图 3的光电子装置11的描述也可应用于图4的光电子装置12。

除了孔径元件400以外，光电子装置12还包括多个聚焦元件500。聚焦元件500被布置在孔径元件400的开口410中发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111的上方。聚焦元件500意图至少部分地使在发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111上发射的电磁辐射200平行化。以这种方式，可以减少电磁辐射200的被在孔径元件400的开口410的壁处吸收的部分。以这种方式，可以增加由发光二极管芯片100发射的电磁辐射200 的可用部分。

聚焦元件500可以例如包括微棱镜。特别是，聚焦元件500可以例如由微棱镜阵列形成。

可能的是利用聚焦元件500但是不用孔径元件400来配置光电子装置12。在这种情况下，由发光二极管芯片100发射的电磁辐射200仅部分地被聚焦元件500平行化。

图5 示出深度测量***20的高度示意性的表示。深度测量***20意图确定被布置在要被检查的空间区域中的物体和/或人体的空间深度，即，这些物体和/或人体距深度测量***20的距离。

深度测量***20包括图1的光电子装置10。然而，代替光电子装置10，深度测量***20还可以包括图3 的光电子装置 11 或图4的光电子装置12。光电子装置10意图将电磁辐射200的二维图案210发射到要被检查的空间区域中。

深度测量***20更进一步地包括检测器30。检测器30可以例如被配置为摄像机，特别是例如被配置为CCD摄像机。

由深度测量***20的光电子装置10 发射的电磁辐射200的二维图案210 至少部分地被在要被检查的空间区域中的人体和/或物体反射。所反射的电磁辐射被深度测量***20 的检测器30检测并且被深度测量***20评价。深度测量***20 可以从所反射的辐射的图案确定布置在要被检查的空间区域中的物体和/或人体的空间深度。

图6 示出根据第四实施例的光电子装置13的发光二极管芯片100的上侧110的示意性平面图。光电子装置13具有与图1 的光电子装置10的很大的相似性。对应于出现在光电子装置10中的组件部分的光电子装置13的组件部分在图6中被提供有与图1中相同的标号。下面的描述将集中在图6的光电子装置13和图1的光电子装置10之间的差异上。在其它方面，对光电子装置10的描述也可应用于光电子装置13。

在光电子装置13中，发光二极管芯片100的上侧110具有条形形状的第一区段114、条形形状的第二区段115和条形形状的第三区段116。条形形状的区段114，115，116彼此不重叠，并且因此是不相交的。条形形状的区段114，115，116被以如下这样的方式一个挨一个地布置：第一区段114、第二区段115和第三区段116总是在发光二极管芯片100的上侧110上沿着直线113（该直线113被垂直于条形形状的区段114，115，116定向）一个跟随在另一个之后。这些区段进而又被跟随有第一区段114、第二区段115和第三区段116。这种图案可以被重复许多次，例如几十次或几百次。

光电子装置13的发光二极管芯片100可以以如下这样的方式工作：发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114形成发射辐射的区段111 ，而发光二极管芯片100的上侧110的第二区段115和第三区段116形成不发射辐射的区段112。在发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114上发射的电磁辐射200于是在发光二极管芯片100的上侧110上形成二维图案210，其在这种情况下为条形图案。

然而，光电子装置13 的发光二极管芯片100 也可以以如下这样的方式工作：发光二极管芯片100的上侧110的第二区段115形成发射辐射的区段111，而发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114 和第三区段 116形成不发射辐射的区段112。在发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111上发射的电磁辐射200于是在发光二极管芯片100的上侧110上形成第二二维图案220。该第二二维图案220同样被配置为条形图案，尽管它被相对于二维图案210横向地移位或相移。

光电子装置13的发光二极管芯片100可以进一步以如下这样的方式工作：发光二极管芯片100的上侧110的第三区段116形成发射辐射的区段111，而发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114和第二区段115形成不发射辐射的区段112。在发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111上发射的电磁辐射200于是在发光二极管芯片100的上侧110上形成第三二维图案230。第三二维图案230同样被配置为条形图案。第三二维图案230被相对于二维图案210和第二二维图案220横向地移位或相移。

图7 示出图6的光电子装置13的发光二极管芯片100的高度示意性的等效电路图。光电子装置13的发光二极管芯片100在内部具有第一二极管结构101，第二二极管结构102和第三二极管结构 103。

在其上侧110上，光电子装置13 的发光二极管芯片100具有第一上侧电接触141，第二上侧电接触142和第三上侧电接触143。在与上侧110相对的后部侧上，光电子装置13的发光二极管芯片100具有后部侧电接触140。后部侧接触140导电地连接到第一二极管结构101、第二二极管结构102和第三二极管结构103。第一上侧接触141仅连接到第一二极管结构101。第二上侧接触142仅连接到第二二极管结构102。第三上侧接触143仅连接到第三二极管结构103。上侧接触141，142，143因此使得能够以彼此独立的方式驱动光电子装置13的发光二极管芯片100的二极管结构 101，102，103。

发光二极管芯片100的第一二极管结构101 意图在发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114上发射电磁辐射200的二维图案210。光电子装置13的发光二极管芯片100的第二二极管结构102意图在发光二极管芯片100的上侧110的第二区段115上发射电磁辐射200的第二二维图案220。发光二极管芯片100的第三二极管结构103 意图在发光二极管芯片100的上侧110的第三区段116上发射电磁辐射200的第三二维图案230。

光电子装置13可以例如被配置为在时间上一个在另一个之后地依次发射电磁辐射200的二维图案210、第二二维图案220和第三二维图案230。

可能的是以如下这样的方式配置光电子装置13的发光二极管芯片100：其仅能发射电磁辐射200 的两个二维图案210、220或多于三个的二维图案 210、220、230。

图8 示出根据第五实施例的光电子装置14的发光二极管芯片100的上侧110的示意性平面图。光电子装置14具有与图6的光电子装置13的很大的相似性。下面仅描述光电子装置13和光电子装置14之间的差异。

在光电子装置14中，发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114、第二区段115和第三区段116分别形成二维点图案。在图8的示意性表示中，仅表示了发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114、第二区段115和第三区段116的部分。第一区段114、第二区段115和第三区段116分别被配置为不相交，即它们彼此不重叠。

由于光电子装置14的发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114、第二区段115和第三区段116 分别被配置为二维点图案，因此在发光二极管芯片100的上侧110的第一区段114上发射的电子辐射200的二维图案210、第二区段115上发射的电磁辐射200 的第二二维图案220和第三区段116上发射的电磁辐射200 的第三二维图案230 也被配置为二维点图案。

图9 示出根据第六实施例的光电子装置15的高度示意性的截面侧视图。光电子装置15具有与图3的光电子装置11的很大的相似性。下面仅描述图3的光电子装置11和图9的光电子装置15之间的差异。在其它方面，对光电子装置11的描述也可应用于光电子装置15。

在光电子装置15中，发光二极管芯片100被配置有光学谐振器121。光学谐振器121也可以被称为谐振腔。以这种方式，由光电子装置15的发光二极管芯片100发射的电磁辐射200可以具有在窄的谱范围中的波长。如果光电子装置15被使用在深度测量***20中，则深度测量***20的检测器30可以具有窄带滤波器，其仅透射在该窄的谱范围中的电磁辐射。以这种方式，可以改善深度测量***20中的测量质量。

在光电子装置的另一个实施例中，发光二极管芯片100可以被配置为在超发光模式下工作，即被配置为超发光二极管。这可以提供如下优点：在发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111上由所述发光二极管芯片100发射的电磁辐射200是在围绕垂直于发光二极管芯片100的上侧110的方向的窄立体角范围内发射的。

图16示出根据第七实施例的光电子装置16的高度示意性的截面侧视图。图10的光电子装置16具有与图3 的光电子装置11的很大的相似性。下面仅描述光电子装置11与光电子装置16之间的差异。在其它方面，对光电子装置11 的描述也可应用于光电子装置16。

在光电子装置16中，光学元件600被分别布置在发光二极管芯片100的上侧110的发射辐射的区段111上方。光学元件600被配置为仅透射如下的电磁辐射200：其是以关于垂直于光电子装置16的发光二极管芯片100的上侧110的方向成固定角度范围610发射的。角度范围610在这种情况下可以是窄的。

以更大的角度照到光学元件600的电磁辐射200被光学元件 600 反射。由光学元件600反射的电磁辐射可以例如在发光二极管芯片100的pn结130中被再吸收并且由此被再使用（再循环），或者它可以再次在发光二极管芯片100的上侧110上或者在孔径元件400上被反射，并且由此被给予另外的机会以在角度范围610内照到光学元件600 并且通过光学元件600透射。

光学元件600的效果是：光电子装置16仅仅在关于垂直于发光二极管芯片100的上侧110的方向的角度范围610中发射电磁辐射。

对于分离的光学元件600而言可能的是被布置在光电子装置16的发光二极管芯片100的上侧110的每个发射辐射的区段111上方。然而，还可能的是提供延长的单个光学元件600，其在发光二极管芯片100的上侧110的所有发射辐射的区段111上方延伸。

光学元件600可以例如被配置为光子晶体。作为替换，光学元件600还可以是由具有微结构——例如具有微尺度椎体、棱柱或圆柱结构的结构——的透明材料形成的。

图11示出根据第八实施例的光电子装置17的示意性截面侧视图。光电子装置17具有与图3的光电子装置11的很大的相似性。下面仅描述光电子装置17与光电子装置11之间的差异。

在光电子装置17中，孔径元件400的开口410具有如下的直径 411：其可以被定尺寸为如此小以至于只有由光电子装置17的发光二极管芯片100发射的电磁辐射200的基模240可以通过孔径元件400的开口410。为此，孔径元件400的开口410的直径411可以例如小于10微米。

电磁辐射200的基模240具有被限定的窄发射角。因为孔径元件400的开口410的直径411被定尺寸为如此小以至于只有电磁辐射200的基模240可以通过开口410，所以由光电子装置17通过孔径元件400的开口410发射的电磁辐射200具有窄的发射角，其是围绕垂直于光电子装置17的发光二极管芯片100的上侧110的方向居中的。以这种方式，由光电子装置17发射的电磁辐射200可以被简单且有效地耦合到光学成像元件300中。

在光电子装置的另一个实施例中，替代被配置为孔的开口410，孔径元件400具有被填充有其折射率不同于周围的孔径元件400的折射率的材料的开口。

借助于图6至图11描述的光电子装置13，14，15，16，17 可以替代光电子装置10而被使用在借助于图5描述的深度测量***20中。借助于图6 至图11描述的光电子装置13，14，15，16，17的特征可以被相互组合。

已经借助于优选的示例性实施例更详细地图示和描述了本发明。然而，本发明不局限于所公开的示例。相反，本领域技术人员可以在不脱离本发明的保护范围的情况下从中得出其它变形。

标号列表

光电子装置 10

光电子装置 11

光电子装置 12

光电子装置 13

光电子装置 14

光电子装置 15

光电子装置 16

光电子装置 17

深度测量*** 20

检测器 30

发光二极管芯片100

第一二极管结构101

第二二极管结构102

第三二极管结构103

上侧110

发射辐射的区段111

不发射辐射的区段112

直线113

第一区段114

第二区段115

第三区段116

层序列120

光学谐振器121

pn结130

后部侧接触140

第一上侧侧接触141

第二上侧侧接触142

第三上侧侧接触143

电磁辐射200

二维图案210

第二二维图案220

第三二维图案230

基模240

光学成像元件300

环境 310

孔径元件400

开口410

直径411

聚焦元件500

光学元件600

角度范围610

Claims

1.一种光电子装置（10，11，12，13，14，15，16，17），用于产生光图案，

具有：发光二极管芯片（100），其被配置为在其上侧（110）上发射电磁辐射（200），电磁辐射（200）在发光二极管芯片（100）的上侧（110）上形成第一二维图案（210），

并且具有：光学成像元件（300），其被配置为把由发光二极管芯片（100）发射的电磁辐射（200）投射到光电子装置（10，11，12，13， 14，15，16，17）的环境（310）中。

2.根据权利要求1所述的光电子装置（10，11，12，13，14，15，16，17），其中第一图案（210）被以如下这样的方式配置：至少两个发射辐射的区段（111）和两个不发射辐射的区段（112）沿着布置在发光二极管芯片（100）的上侧（110）上的直线（113）交替。

3.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（10，11，12，14，15，16，17），其中第一图案（210）是二维点图案。

4.根据权利要求1和2中的任何一项所述的光电子装置（13），其中，第一图案是条形图案。

5.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（10，11，12，13，14，15，16，17），其中，发光二极管芯片（100）被配置为发射具有在红外谱范围中的波长的电磁辐射（200）。

6.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（10，11，12，13，14，15，16，17），其中，发光二极管芯片（100）具有外延生长的层序列（120），其中层序列（120）的一个区域是在横向方向上根据第一图案（210）构造的。

7.根据权利要求6所述的光电子装置（10，11，12，13，14，15，16，17），其中，层序列（120）具有pn 结（130），其是被横向地构造的。

8.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（10，11，12，13，14，15，16，17），其中光学成像元件（300）包括光学透镜。

9.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（11，12，15，16，17），其中，孔径元件（400）被布置在发光二极管芯片（100）的上侧（110）的上方，孔径元件（400）在上侧（110）的发射辐射的区段（111）的上方具有开口（410）。

10.根据权利要求9所述的光电子装置（17），其中开口（410）中的至少一个被定尺寸为如此窄以至于只有电磁辐射（200）的基模（240）能够通过开口（410）。

11.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（12），其中，聚焦元件（500）被布置在发光二极管芯片（100）的上侧（110）的至少一个发射辐射的区段（111）上方，聚焦元件（500）意图至少部分地使在发射辐射的区段（111）上发射的电磁辐射（200）平行化。

12.根据权利要求11所述的光电子装置（12），其中，聚焦元件（500）包括微棱镜。

13.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（13，14），其中，发光二极管芯片（100）被配置为在其上侧（110）上发射电磁辐射（200），电磁辐射（200）在发光二极管芯片（100）的上侧（110）上形成不同于第一图案（210）的第二二维图案（220）。

14.根据权利要求13所述的光电子装置（13，14），其中第一图案（210）和第二图案（220）被以如下这样的方式配置：形成第一图案（210）的发光二极管芯片（100）的上侧（110）的发射辐射的区段（111）和形成第二图案（220）的发光二极管芯片（100）的上侧（110）的发射辐射的区段（111）是不相交的。

15.根据权利要求13和 14中的任何一项所述的光电子装置（13，14），其中，发光二极管芯片（100）具有多个电接触（141，142，143），其中，发光二极管芯片（100）被配置为取决于哪个电接触（141，142，143）接收到电流而发射第一图案（210）或第二图案（220）。

16.根据权利要求13至15中的任何一项所述的光电子装置（13，14），其中，发光二极管芯片（100）被配置为在其上侧（110）上发射电磁辐射（200），电磁辐射（200）在发光二极管芯片（100）的上侧（110）上形成不同于第一图案（210）和第二图案（220）的第三二维图案（230）。

17.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（15），其中，发光二极管芯片（100）被配置有光学谐振器（121 ）或者被配置为超发光二极管。

18.根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（16），其中光学元件（600）被布置在发光二极管芯片（100）的上侧（110）的至少一个发射辐射的区段（111）上方，该光学元件（600）仅透射关于垂直于发光二极管芯片（100）的上侧（110）的方向成固定角度范围（610）发射的电磁辐射（200）。

19.根据权利要求 18所述的光电子装置（16），其中光学元件（600）被配置为光子晶体。

20.一种深度测量***，具有根据前述权利要求中的任何一项所述的光电子装置（10，11，12，13，14，15，16，17）。