DE102019107957A1

DE102019107957A1 - Optoelektronische vorrichtung und lidar-system

Info

Publication number: DE102019107957A1
Application number: DE102019107957.8A
Authority: DE
Inventors: Hubert Halbritter; Peter Brick
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-01
Also published as: JP2022526776A; US20220349998A1; CN113631943A; JP7331126B2; WO2020193290A1; DE112020001426A5

Abstract

Eine optoelektronische Vorrichtung, insbesondere zur Detektion von Hindernissen und/oder zur Entfernungsmessung, umfasst: eine Sendeeinrichtung (21) zum Aussenden von Laserstrahlen, wobei die Sendeeinrichtung (21) ein Feld (23) von Pixeln (25) aufweist, wobei jeder Pixel (25) des Pixelfelds (23) zumindest einen Laser, insbesondere einen optoelektronischen Laser, wie etwa einen VCSEL, aufweist,
wobei die Pixel (25) des Pixelfelds (23) in mehrere Sätze von Pixeln unterteilt sind, und
wobei die Sendeeinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, die Sätze von Pixeln in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zu betreiben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung, insbesondere zur Detektion von Hindernissen und/oder zur Entfernungsmessung, und ein Lidar-System.
Lidar ist eine Abkürzung für „Light Detection and Ranging“, und Lidar-Systeme werden auch als Ladar-Systeme bezeichnet. Dabei steht Ladar für „Laser Detection and Ranging“. Lidar-Systeme, im Folgenden auch als LIDAR Sensorsysteme bezeichnet, arbeiten ähnlich wie Radar-Systeme und dienen zum Beispiel zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung sowie unter anderem auch zur Messung von atmosphärischen Parametern oder zur Erstellung von Höhenprofilen der Erdoberfläche. Lidar-Systeme verwenden Laserstrahlung, im Gegensatz zu Radar-Systemen, die Radiowellen verwenden.
Die von einem LIDAR Sensorsystem erzeugten Datensätze können zur Steuerung und Lenkung von Fahrzeugen (z. B. Autos, Schiffen, Flugzeugen, Drohnen) verwendet werden, einschließlich Fahrzeugen mit Fahrerassistenzsystemen, sowie halb- oder vollautonom fahrende Fahrzeuge. Darüber hinaus können LIDAR-Systeme auch für viele verschiedene Funktionen eingesetzt werden, die auf den Innenraum eines Fahrzeugs ausgerichtet sind. Solche Funktionen können Fahrer- oder Passagierüberwachungsfunktionen sowie Belegungserfassungssysteme umfassen, die zum Beispiel auf Verfahren basieren, wie beispielsweise Augenverfolgung, Gesichtserkennung (Bewertung der Kopfdrehung oder -neigung), Messung von Augenblinzeln usw. LIDAR Sensorsysteme können somit sowohl außen als auch innerhalb eines Fahrzeugs montiert werden, und sie können in optische Systeme wie Scheinwerfer und andere Fahrzeugbeleuchtungsteile integriert werden, die sich an verschiedenen Stellen an einem Fahrzeug befinden (Vorderseite, Rückseite, Seite, Ecke, Innenraum).
Eine Lichtquelle für LIDAR-Anwendungen liefert also elektromagnetische Strahlung mittels welcher Informationen über Objekte in der Umgebung des LIDAR-Systems ermittelt werden. Übliche im Stand der Technik verwendete LIDAR-Lichtquellen emittieren Strahlung in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, insbesondere Infrarotstrahlung (IR) im Wellenlängenbereich von 850 nm bis 8100 nm. Vorzugsweise emittiert die Lichtquelle Strahlung in einem engen Bandbreitenbereich mit einer Halbwertsbreite (FWHM) zwischen 1 ns und 100 ns.
Ein LIDAR-Sensorsystem ist also ein System, das Licht bzw. elektromagnetische Strahlung verwendet, um Informationen über Objekte in der Umgebung des LIDAR-Systems abzuleiten. LIDAR-Sensorsysteme umfassen typischerweise eine Vielzahl von Komponenten, wie im Folgenden beschrieben wird. In einer beispielhaften Anwendung sind solche LIDAR-Systeme an einem Fahrzeug angeordnet, um Informationen über Objekte auf einer Straße und in der Nähe einer Straße abzuleiten. Solche Objekte können andere Verkehrsteilnehmer (z. B. Fahrzeuge, Fußgänger, Radfahrer usw.), Elemente der Straßeninfrastruktur (z. B. Verkehrszeichen, Ampeln, Fahrbahnmarkierungen, Leitplanken, Verkehrsinseln, Bürgersteige, Brückenpfeiler usw.) und auch Gegenstände umfassen, die absichtlich oder unbeabsichtigt auf einer Straße oder in der Nähe einer Straße gefunden werden können.
Die über ein solches LIDAR-Sensorsystem abgeleitete Information kann die Entfernung, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Bewegungsrichtung, die Flugbahn, die Haltung und / oder andere physikalische oder chemische Eigenschaften dieser Objekte umfassen. Um diese Informationen abzuleiten, kann das LIDAR-System die Flugzeit (TOF für Time of Flight) oder Variationen physikalischer Eigenschaften wie Phase, Amplitude, Frequenz, Polarisation, strukturiertes Punktmuster, Triangulationsverfahren usw. der emittierten elektromagnetischen Strahlung bestimmen, nachdem die emittierte Strahlung von mindestens einem Objekt im Beleuchtungsfeld (Field of Illumination FOI, hier auch als Zielfeld bezeichnet) reflektiert oder gestreut und von einem Detektor detektiert wurde.
Aus dem Stand der Technik bekannte Lidar-Systeme verwenden mechanische und nichtmechanische Abtastsysteme. Mechanische Lösungen können rotierende Spiegel, oszillierende Spiegel, insbesondere oszillierende mikroelektromechanische Spiegel (MEMS), digitale Spiegelvorrichtungen (DMD), Galvo-Scanner, faserbasierte Scansysteme usw. umfassen. Die beweglichen Spiegel können ebene Oberflächenbereiche haben, beispielsweise oval, rechteckig oder polygonal, und kann um eine oder mehrere Achsen gekippt oder geschwenkt werden. Nichtmechanische Lösungen können sogenannte optische phasengesteuerte Arrays (OPA) umfassen, bei denen die Phasen der Lichtwellen durch dynamisches Steuern der optischen Eigenschaften eines einstellbaren optischen Elements, beispielsweise Phasenmodulatoren, Phasenschieber, Flüssigkristallelemente (LCD) usw. verändert werden. In jedem dieser Fälle lässt sich zurückreflektierte Strahlung mittels eines Einzeldetektors detektieren. Die als Lichtquelle eingesetzten Laser sowie die beweglichen Spiegel und andere oben beschriebenen Scan- oder Flash-Systeme sind verhältnismäßig teuer.
Andere aus dem Stand der Technik bekannte Lidar-Systeme erlauben eine gleichzeitige Ausleuchtung des Zielbereichs. Dabei werden mittels eines hochauflösenden Detektorsystems, im Folgenden auch als Kamera bezeichnet, die vom gesamten Zielbereich, auch als Field of View (FoV) bezeichnet, zurückreflektierten Laserstrahlen erfasst. Das erfasste Kamerabild liefert dabei Ortsinformationen des Zielbereichs. Aufgrund der erforderlichen hohen Auflösung sind derartige Kameras bzw. Detektionssystems verhältnismäßig teuer.
Ein Detektor ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, ein Ausgangssignal (an eine Auswerteelektronikeinheit) bereitzustellen, das qualitativ oder quantitativ mit dem Vorhandensein oder der Änderung von physikalischen (oder chemischen) Eigenschaften in seiner Umgebung korreliert ist. Beispiele für solche physikalischen Eigenschaften sind Temperatur, Druck, Beschleunigung, Helligkeit des Lichts (UV, VIS, IR), Vibrationen, elektrische Felder, Magnetfelder, elektromagnetische Felder, Schall- oder Ultraschallwellen usw. Detektoreinrichtungen können Kameras (Mono oder Stereo) umfassen) mit beispielsweise lichtempfindlichen CCD- oder CMOS-Chips oder gestapelten mehrschichtige Fotodioden, Detektoren für Radiowellen (RADAR-Systeme), Fotodioden, Temperatursensoren wie NTC-Elemente, das heißt ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten, Beschleunigungssensoren usw.
Ein Fotodetektor ist eine Detektionsvorrichtung, die gegenüber der Einwirkung elektromagnetischer Strahlung empfindlich ist. Typischerweise werden Lichtphotonen beim Auftreffen auf das lichtempfindliche Element in ein Stromsignal umgewandelt. Lichtempfindliche Elemente können Halbleiterelemente mit pn-Übergangsbereichen umfassen, in denen Photonen absorbiert und in Elektronenlochpaare umgewandelt werden. Für LIDAR-Anwendungen können viele verschiedene Detektortypen verwendet werden, z. B. Fotodioden, PN-Dioden, PIN-Dioden (positive intrinsische negative Dioden), APD (Avalanche Photo-Dioden), SPAD (Einzelphotonen-Avalanche-Dioden), SiPM (Silicon Photomultipliers), CMOS-Sensoren (komplementärer Metalloxid-Halbleiter, CCD (Charge-Coupled Device), gestapelte Multilayer-Fotodioden usw.)
In LIDAR-Systemen kann ein Photodetektor verwendet werden, um (qualitativ und / oder quantitativ) Echosignale von Licht zu detektieren, das von der Lichtquelle in den Field-of-View (FoV) emittiert wurde und das anschließend von mindestens einem Objekt innerhalb des FoV reflektiert oder gestreut wurde. Der Fotodetektor kann ein oder mehrere lichtempfindliche Elemente (desselben Typs oder verschiedener Typen) umfassen, die in linearen Streifen oder in zweidimensionalen Arrays angeordnet sein können. Der fotoempfindliche Bereich kann eine rechteckige, quadratische, polygonale, kreisförmige oder ovale Form haben. Ein Fotodetektor kann mit Bayer-ähnlichen sichtbaren oder Infrarotfiltersegmenten bedeckt sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Vorrichtung bereitzustellen, die sich verhältnismäßig einfach und kostengünstig realisieren lässt und die sich besonders gut für den Einsatz in Lidar-Systemen eignet.
Die Aufgabe wird durch eine optoelektronische Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung, die sich insbesondere zur Detektion von Hindernissen und/oder zur Entfernungsmessung, zum Beispiel in einem Lidar-System, eignet, umfasst eine Sendeeinrichtung zum Aussenden von Laserstrahlen, wobei die Sendeeinrichtung ein Feld von Pixeln aufweist, wobei jeder Pixel des Pixelfelds zumindest einen Laser, insbesondere einen optoelektronischen Laser, wie etwa einen VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) oder einen VECSEL (Surface-Emitting Semiconductor Laser with an external Laser Resonator), aufweist. Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung umfasst optional außerdem eine Empfangseinrichtung zur Detektion von, insbesondere an Objekten zurückreflektierten, Laserstrahlen. Bei der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung sind die Pixel des Pixelfeldes in mehrere Sätze von Pixeln unterteilt, und die Sendeeinrichtung ist dazu ausgebildet, die Sätze von Pixeln in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zu betreiben.
Die optoelektronische Vorrichtung umfasst somit eine pixelierte Sendeeinrichtung zum Aussenden von Laserstrahlen. Das Pixelfeld kann dabei zum Beispiel 600 auf 200 Pixel aufweisen. Dabei kann jeder Pixel zum Beispiel einen oder mehrere VCSEL aufweisen. Jeder Pixel ist dabei einem von mehreren Sätzen von Pixeln zugeordnet. Die Pixel eines Satzes von Pixeln werden kurzzeitig betrieben, also insbesondere kurzzeitig an- und dann wieder ausgeschaltet. Dabei werden die Pixel der anderen Sätze von Pixeln nicht betrieben. In aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, die zum Beispiel jeweils eine Mikrosekunde lang sein können, werden die Sätze von Pixeln nach und nach betrieben. Die Zeitangabe von 1 µs ist nur als Beispiel zu sehen. Andere Zeitintervalle sind möglich. Zum Beispiel können die Zeitintervalle im Bereich zwischen einschließlich 1 µs und einschließlich 3 µs liegen.
Die Sendeeinrichtung erlaubt dadurch eine gleichzeitige Ausleuchtung eines Zielbereichs über das Laserlicht von den jeweiligen, in einem Zeitintervall betriebenen Pixeln. Da nicht alle Pixel des Pixelfeldes gleichzeitig betrieben werden, sondern nur die einem jeweiligen Satz von Pixeln zugeordneten Pixel in einem Zeitintervall betrieben werden, ist keine hochauflösende Empfangseinrichtung zur Detektion der zurückreflektierten Laserstrahlen erforderlich, sondern es genügt eine Empfangseinrichtung mit einer verhältnismäßig groben Auflösung, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Dadurch lassen sich die Kosten für die Empfangseinrichtung und damit auch für die optoelektronische Vorrichtung reduzieren.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Lidar-System, welches bewegliche Spiegel einsetzt, um mit einem kollimierten Laserstrahl einen Zielbereich abzurastern, benötigt normalerweise Laser, die mit verhältnismäßig hohen elektrischen Strömen, zum Beispiel im Bereich zwischen 30 und 40 A, betrieben werden. Die erzeugten Laserpulse können dabei Peakleistungen von 100 W oder mehr aufweisen. Aufgrund der hohen elektrischen Ströme zum Betreiben derartiger Laser ist es bei bekannten Lidar-Systemen problematisch, Laserpulse zu erzeugen, die kürzer als einige Nanosekunden sind. Da die Energie der Laserpulse die Augensicherheit beeinflusst, wird normalerweise die maximale Pulsleistung der Laserpulse begrenzt.
Bei einer Sendeeinrichtung einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung lassen sich die Pixel oder eine Gruppe von mehreren Pixeln einzeln ansteuern. Die dazu erforderlichen elektrischen Ströme sind dabei in der Regel um einen Faktor 10 kleiner als die vorstehend erwähnten Ströme. Sie liegen somit beispielsweise im Bereich von einigen Ampere. Dadurch können Laserpulse erzeugt werden, die kürzer sind als eine Nanosekunde. Die Pulsenergie der Laserpulse kann dadurch reduziert werden, wodurch sich eine Verbesserung der Augensicherheit ergibt.
Zudem ergibt sich eine Verteilung der Laserstrahlung in einem Zielbereich bzw. im Raumbereich zwischen der Sendeeinrichtung und einem ausgeleuchteten Zielbereich. Es ergibt sich somit eine geringere Leistungsdichte der emittierten Laserstrahlung, was sich wiederum vorteilhaft auf die Augensicherheit auswirkt.
Aus dem Stand der Technik bekannte Lidar-Systeme, die bewegliche Spiegel nutzen, um mit einem kollimierten Laserstrahl einen Zielbereich abzurastern, werden - wenn sie in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden - normalerweise erst in Betrieb genommen, wenn das Fahrzeug eine gewisse Geschwindigkeit überschritten hat. Ein Grund hierfür liegt darin, die Augensicherheit für zum Beispiel Passanten zu gewährleisten. Da eine erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung eine verbesserte Augensicherheit bietet, erlaubt es eine erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung, wenn sie in einem Lidar-System bei einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt, bei niedrigeren Geschwindigkeiten in Betrieb genommen zu werden.
In den aus dem Stand der Technik bekannten Lidar-Systemen, die bewegliche Spiegel benutzen, oszilliert oder rotiert normalerweise ein Spiegel mit einer Resonanzfrequenz. Somit kann nur zu bestimmten, sich periodisch wiederholenden Zeitpunkten ein Lichtpuls in einen bestimmten Winkelbereich abgegeben werden. Dies bedeutet zum Beispiel, dass bei zwei aufeinander zufahrenden Fahrzeugen, die jeweils ein LIDAR-System benutzen, keine Eindeutigkeit bzw. keine Unterscheidbarkeit zwischen einem Fremd-LIDAR-Puls und einem an einem Objekt reflektieren LIDAR-Puls, welcher vom eigenen Fahrzeug stammt, hergestellt werden kann, da, wie gesagt, unklar verbleibt, von welchem Fahrzeug der Laserpuls ausgesandt wurde. Diese Problematik ist als „Jamming“ bekannt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sätze von Pixeln in sich ändernder Reihenfolge in den unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen betrieben werden bzw. betreibbar sind. Die Sätze von Pixeln können somit in beliebiger, insbesondere zufälliger, Reihenfolge aktiviert werden und tragen dadurch einen stochastischen Zeitstempel. Ein stochastischer Zeitstempel kann unter Verwendung bekannter mathematischer, zum Beispiel basierend auf Fibonacci-Sequenzen oder physikalischer Effekte, zum Beispiel basierend auf thermischem Rauschen, das von einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt wird, erzeugt werden.
Dadurch kann eine Korrelation zu Laserstrahlung von anderen Quellen und/oder eine Periodizität in der emittierten Laserstrahlung vermieden werden. Das Problem des „Jamming“ tritt somit nicht mehr oder zumindest im verminderten Umfang auf.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Pixelfeld in eine Anzahl N an Segmenten unterteilt, wobei aus jedem Segment ein oder mehr Pixel jeweils einem Satz von Pixeln zugeordnet ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Pixelfeld in eine Anzahl N an Segmenten unterteilt, wobei aus jedem Segment jeweils ein Pixel jeweils einem Satz von Pixeln zugeordnet ist. Aus jedem Segment wird somit in jedem Zeitintervall nur ein Pixel betrieben. Dies erlaubt es, zur Detektion von insbesondere zurückreflektierten Laserstrahlen eine Empfangseinrichtung mit einer verhältnismäßig geringen Auflösung zu verwenden. Beispielsweise kann eine Kamera mit einer entsprechenden Anzahl N an Segmenten eingesetzt werden. Die Auflösung der Kamera kann somit durch die Anzahl N an Segmenten des Emitters definiert sein. Die Segmentierung der Kamera kann allerdings auch nicht der Anzahl N an Segmente des Pixelfelds entsprechen.
Jedes Segment des Pixelfelds kann die gleiche Anzahl L an Pixeln aufweisen. Das Pixelfeld kann somit in N gleichgroße Segmente unterteilt sein. Damit kann sichergestellt werden, dass jedem Satz von Pixeln immer genau ein Pixel aus jedem Segment zugeordnet werden kann. Alternativ können die Segmente des Pixelfelds unterschiedlich groß sein. Beispielsweise kann eine bessere Auflösung und somit eine größere Anzahl an Pixeln in den Segmenten in der Mitte des Pixelfelds vorgesehen sein. Demgegenüber können weniger Pixel und damit einhergehend auch eine geringere Auflösung am Rand des Pixelfelds vorgesehen sein.
Es kann eine Anzahl K an Sätzen von Pixeln vorhanden sein, wobei die Anzahl K an Sätzen von Pixeln der Anzahl L an Pixeln pro Segment entspricht. Jedem der Sätze von Pixeln lässt sich somit genau ein Pixel aus jedem Segment zuordnen. Dies ist nur ein Beispiel. Es kann auch ein anderer Zusammenhang zwischen der Anzahl K an Sätzen von Pixeln und der Anzahl L an Pixeln pro Segment bestehen, beispielsweise K = 1/2 * L oder K = 1/3 * L.
Die Empfangseinrichtung kann ein zweidimensionales Detektionsfeld aufweisen, welches in eine Anzahl M an Detektionsbereichen unterteilt ist, wobei jeder Detektionsbereich zur Detektion von Laserstrahlen der Sendeeinrichtung ausgebildet ist. Bei dem zweidimensionalen Detektionsfeld kann es sich beispielsweise um einen Bildsensor, zum Beispiel einen CCD-Sensor, handeln. CCD steht hierbei für Charged-Coupled Device. Durch die Aufteilung des Detektionsfeldes in M-Detektionsbereiche kann das Detektionsfeld und somit die Empfangseinrichtung eine verhältnismäßig grobe Auflösung aufweisen. Eine kostengünstige Realisierung wird dadurch ermöglicht. Die Anzahl M an Detektionsbereichen des Detektionsfelds der Empfangseinrichtung kann der Anzahl N an Segmenten entsprechen, in welche das Pixelfeld unterteilt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass jeweils ein Detektionsbereich jeweils einem Segment derart zugeordnet ist, dass der Detektionsbereich zur Detektion von zurückreflektierten Laserstrahlen vorgesehen ist, die aus dem zugeordneten Segment stammen. Über ein Segment des Pixelfelds kann beispielsweise ein Teilbereich eines Zielfelds ausgeleuchtet werden, das sich in einem Abstand, zum Beispiel 200 m, vor der Empfangseinrichtung befindet. Die Ausleuchtung des Teilbereichs des Zielfelds mittels des Segments kann über eine entsprechende Optik erfolgen. Von dem Teilbereich zurückreflektierte Laserstrahlen können, beispielsweise ebenfalls über eine geeignete Optik, im Folgenden auch als Sensoroptik bezeichnet, auf den Detektionsbereich gelenkt werden, der dem Segment zugeordnet ist. Mittels des segmentierten Pixelfelds ist eine segmentierte Ausleuchtung eines Zielfelds möglich, wobei über das ebenfalls in Bereiche unterteilte Detektionsfeld eine Erfassung von zurückreflektierten Laserstrahlen aus den ausgeleuchteten Segmenten des Zielfeldes möglich ist.
Der Begriff Sensoroptik umfasst alle Arten von optischen Elementen, die in einem LIDAR-Sensorsystem verwendet werden können, um seine Funktion zu gewährleisten oder zu verbessern. Beispielsweise können solche optischen Elemente Linsen oder Sätze von Linsen, Filter, Diffusoren, Spiegel, Reflektoren, Lichtleiter, Diffraktive Optische Elemente (DOE), holographische optische Elemente und allgemein alle Arten von optischen Elementen umfassen, die Licht bzw. elektromagnetische Strahlung über Brechung, Beugung, Reflexion, Transmission, Absorption, Streuung usw. beeinflussen können.
Jeder Detektionsbereich kann wenigstens einen Pixel zur Detektion der Laserstrahlung aufweisen. Die Empfangseinrichtung kann somit eine verhältnismäßig grobe Auflösung besitzen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung emittieren alle Pixel des gleichen Segments des Pixelfeldes Laserstrahlen mit der gleichen Polarisation und/oder der gleichen Wellenlänge. Demgegenüber können unterschiedliche Segmente des Pixelfeldes Laserstrahlen mit unterschiedlicher Polarisation und/oder unterschiedlichen Wellenlängen und/oder unterschiedlicher Leistung abstrahlen. Dadurch lässt sich die Detektion von zurückreflektierten Laserstrahlen verbessern. Auch können die Pixel des Pixelfeldes gepulste Laserstrahlung in Form von einzelnen Impulsen gleicher Impulshöhe oder Folgen von mehreren Impulsen mit gleichförmiger Impulshöhe oder mit variierenden Impulshöhen emittieren. Die Impulse können eine symmetrische Impulsform haben, z.B. eine rechteckige Impulsform. Alternativ können die Impulse asymmetrische Impulsformen mit Unterschieden in ihren jeweiligen ansteigenden und abfallenden Kanten.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Pixel wenigstens eines ersten Segments des Pixelfeldes Laserstrahlen mit einer ersten Polarisation emittieren, und dass die Pixel wenigstens eines zweiten Segments des Pixelfelds Laserstrahlen mit einer zweiten Polarisation emittieren, wobei die erste und zweite Polarisation verschieden sind. Erfolgt eine polarisationsabhängige Detektion in den Detektionsbereichen des Detektionsfelds der Empfangseinrichtung, so kann beispielsweise Streulicht von Laserstrahlung aus dem ersten Segment in dem Detektionsbereich, welcher dem zweiten Segment des Pixelfelds zugeordnet ist, vermieden werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Pixel wenigstens eines ersten Segments des Pixelfelds Laserstrahlen mit einer ersten Wellenlänge emittieren, und dass die Pixel wenigstens eines zweiten Segments des Pixelfelds Laserstrahlen mit einer zweiten Wellenlänge emittieren, wobei die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge verschieden sind. In der entsprechenden Weise wie bei einer polarisationsabhängigen Detektion kann auch der Anteil an Streulicht in den Detektionsbereichen des Detektionsfelds der Empfangseinrichtung reduziert werden, wenn eine wellenlängenabhängige Detektion in den Detektionsbereichen erfolgt. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass vor jedem Detektionsbereich ein spektrales Filter, beispielsweise ein Kantenfilter oder ein Bandpassfilter, angeordnet ist, welches Licht mit der Wellenlänge durchlässt, das von einem dem jeweiligen Detektionsfeld zugeordneten Segment des Pixelfelds emittiert wurde, während das Filter andere Wellenlängen blockt.
Die Segmente des Pixelfelds können wenigstens zwei Zeilen bilden, wobei jede Zeile wenigstens zwei Pixel umfasst. Es lässt sich somit eine array-artige Segmentierung des Pixelfeldes realisieren.
Die Pixel eines ersten Segments des Pixelfeldes können Laserstrahlen mit einer Polarisation emittieren, die verschieden ist zu der Polarisation der Laserstrahlen, welche von den Pixeln wenigstens eines zweiten Segments emittiert wird, wobei das zweite Segment benachbart zu dem ersten Segment in der gleichen Zeile oder der darunterliegenden Zeile angeordnet ist. In einer Zeile oder Spalte zueinander benachbarte Segmente des Pixelfelds können daher Laserstrahlen mit unterschiedlicher Polarisation emittieren.
Die Pixel eines ersten Segments des Pixelfelds können Laserstrahlen einer Wellenlänge emittieren, die verschieden ist zu der Wellenlänge der Laserstrahlen, welche von den Pixeln wenigstens eines zweiten Segments emittiert werden, wobei das zweite Segment benachbart zu dem ersten Segment in der gleichen Zeile oder der darunterliegenden Zeile angeordnet ist. In einer Zeile oder Spalte zueinander benachbarte Segmente des Pixelfelds können somit Laserstrahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge emittieren.
Jeder Detektionsbereich kann einen Polarisationsfilter aufweisen, welcher an die Polarisation der Laserstrahlen angepasst ist, welche die Pixel des zugeordneten Segments emittieren. Die Detektion von Streulicht lässt sich dadurch vermindern.
Um die Detektion von Streulicht zu vermeiden, insbesondere solares Hintergrundlicht, aber auch Licht von anderen Lidar-Quellen, ist es außerdem vorteilhaft, wenn jeder Detektionsbereich einen spektralen Filter aufweist, welcher an die Wellenlänge der Laserstrahlung angepasst ist, welche die Pixel des zugeordneten Segments emittieren.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann wenigstens ein und bevorzugt jeder Pixel des Pixelfelds wenigstens zwei Laser aufweisen, die unterschiedliche Temperaturbetriebsbereiche aufweisen. Die optoelektronische Vorrichtung kann somit im Hinblick auf den Temperaturbetriebsbereich, in welchem die optoelektronische Vorrichtung eingesetzt werden kann, angepasst werden. Dadurch können insbesondere Anforderungen wie sie im Kraftfahrzeugbau gestellt werden, erfüllt werden.
Im Hinblick auf Automobilanforderungen ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Temperaturbetriebsbereich von wenigstens einem der Laser eines Pixels in einem ersten Intervall, zum Beispiel im Bereich von -40°C bis +40°C, liegt, und wenn der Temperaturbetriebsbereich von wenigstens einem anderen Laser des Pixels in einem zweiten Intervall, zum Beispiel im Bereich von +40°C bis +120°C, liegt. Der Temperaturbetriebsbereich von - 40°C bis +120°C, wie im Automobilbau gefordert, kann somit erfüllt werden. Eine Aufteilung der Temperaturbetriebsbereiche in andere Intervalle zwischen -40°C und 120°C ist ebenfalls möglich.
Bei der Verwendung von VCSELn als Laser in den Pixeln kann bei gleichen Quantenwällen in den VCSELn der Temperaturbereich über ein „Detuning“ der Kavität in Bezug auf die Bandlücke bei den VCSELn eingestellt werden. Die Resonanzwellenlänge der Kavität kann über die epitaktischen Schichtdicken eines jeweiligen VCSEL eingestellt werden. Bei gleicher Resonanzwellenlänge kann der Temperaturbereich ebenfalls über ein „Detuning“ von Kavität zu Bandlücke eingestellt werden. Die Bandlücke kann über die Schichtdicken der Quantenwälle eingestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Laser mit unterschiedlichen Temperaturbetriebsbereichen eines Pixels gemeinsam betreibbar sind. Je nach Temperaturbereich liefert normalerweise nur derjenige Laser einen signifikanten Beitrag zur optischen Leistung, in dessen Temperaturbetriebsbereich die aktuelle Temperatur fällt. Eine elektronische Schaltung zur Ansteuerung der Laser innerhalb eines Pixels kann dabei verhältnismäßig einfach realisiert werden. Außerdem wird kein Temperatursensor benötigt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von einer aktuellen Temperatur der wenigstens eine Laser betreibbar ist, in dessen Temperaturbetriebsbereich die aktuelle Temperatur liegt. Dies kann über eine entsprechend ausgestaltete elektrische Schaltung zur Ansteuerung der Laser eines Pixels und unter Verwendung eines Temperatursensors realisiert werden. Der Temperatursensor kann in der Nähe des Pixelfelds angeordnet sein oder beispielsweise auf einem Gehäuse der Sendeeinrichtung oder der optoelektronischen Vorrichtung. Bei dem Temperatursensor kann es sich auch um einen Umgebungstemperatursensor handeln, der bei einem modernen Kraftfahrzeug vorhanden ist.
Zur Erfüllung von zum Beispiel Automobilanforderungen kann in einer alternativen Ausgestaltung auch vorgesehen sein, dass in jedem Pixel des Pixelfelds Laser, insbesondere VCSEL, angeordnet sind, die den gleichen Temperaturbetriebsbereich aufweisen, wohingegen jedoch in verschiedenen Pixeln Laser mit unterschiedlichen Temperaturbetriebsbereichen angeordnet sind. Beispielsweise können Laser, insbesondere VCSEL, mit zwei unterschiedlichen Temperaturbetriebsbereichen vorgesehen sein. Der erste Temperaturbetriebsbereich kann sich beispielsweise von -40°C bis +40°C erstrecken, und der zweite Temperaturbetriebsbereich kann sich beispielsweise von +40°C bis +120°C erstrecken. In jedem Pixel des Pixelfelds können entweder Laser mit dem ersten Temperaturbetriebsbereich oder alternativ mit dem zweiten Temperaturbetriebsbereich angeordnet sein. Dabei ist es bevorzugt, wenn gleich viele Pixel des Pixelfelds Laser mit dem ersten Temperaturbetriebsbereich und dem zweiten Temperaturbetriebsbereich aufweisen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Lidar-System mit wenigstens einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung und einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung einer Entfernung zu einem die ausgesandten Laserstrahlen reflektierenden Objekt in Abhängigkeit von mittels der Empfangseinrichtung detektierten Laserstrahlen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung, wobei bei dem Verfahren ein Pixelfeld ausgebildet wird, das eine Vielzahl von Pixeln auf einem Träger aufweist, wobei jeder Pixel zumindest einen optoelektronischen Laser, insbesondere einen VCSEL, aufweist, und wobei bei dem Verfahren eine elektronische Steuerung zur Ansteuerung der Pixel angeordnet und/oder ausgebildet wird, insbesondere auf dem Träger, wobei zu Ansteuerungszwecken die Pixel des Pixelfelds in mehrere Sätze von Pixeln unterteilt sind, und wobei die Steuerung derart ausgestaltet ist, dass diese die Sätze von Pixeln in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen betreibt.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Draufsicht auf eine Sendeeinrichtung einer Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
2 eine Draufsicht auf ein Zielfeld der Vorrichtung von 1,
3 eine Illustration eines optischen Systems für einen Pixel der Sendeeinrichtung der Vorrichtung von 1,
4a eine Draufsicht auf eine Sendeeinrichtung einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
4b eine Draufsicht auf eine Empfangseinrichtung für die Sendeeinrichtung von 4a,
5a eine weitere Draufsicht auf die Sendeeinrichtung von 4a,
5b eine weitere Draufsicht auf die Empfangseinrichtung von 4b,
6a eine Draufsicht auf eine Sendeeinrichtung von noch einer Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
6b eine Draufsicht auf eine Empfangseinrichtung für die Sendeeinrichtung von 6a,
7a eine Draufsicht auf eine Sendeeinrichtung von noch einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
7b eine Draufsicht auf eine Empfangseinrichtung für die Sendeeinrichtung von 7a,
8a eine Draufsicht auf eine Sendeeinrichtung von noch einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
8b eine Draufsicht auf eine Empfangseinrichtung für die Sendeeinrichtung von 8a,
9a eine Draufsicht auf eine Sendeeinrichtung von noch einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
9b eine Draufsicht auf eine Sendeeinrichtung von noch einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
10 noch eine Draufsicht auf eine Sendeeinrichtung von noch einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
11 eine elektronische Schaltung zum Ansteuern von optoelektronischen Lasern eines Pixels einer Sendeeinrichtung gemäß einer Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
12 eine alternative elektronische Schaltung zum Ansteuern von optoelektronischen Lasern eines Pixels einer Sendeeinrichtung gemäß einer Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
13 eine Querschnittsansicht einer Sendeeinrichtung gemäß einer Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung,
14 eine Querschnittsansicht einer Sendeeinrichtung gemäß noch einer Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung und
15 mehrere mögliche Ausgestaltungen von Pixeln auf einem Träger.

Die 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer Sendeeinrichtung 21 einer Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung. Die Sendeeinrichtung 21 weist ein Pixelfeld 23 auf, bei dem es sich um eine array-artige Anordnung von Pixeln 25 handelt. Einige Pixel 25 sind beispielhaft dargestellt und insbesondere durch gestrichelte Linien begrenzt. Jeder Pixel 25 des Pixelfelds 23 umfasst zumindest einen Laser, bei dem es sich insbesondere um einen VCSEL handelt. Das Pixelfeld 23 ist in eine Anzahl N von Segmenten 27 unterteilt. Grenzen zwischen Segmenten 27 sind über strichpunktierte Linien eingezeichnet. Im dargestellten Beispiel umfasst jedes Segment 27 jeweils vier Pixel 25, die in einer quadratischen Anordnung angeordnet sind, sodass jeweils zwei Pixel 25 einer Zeile des Pixelfelds 23 einem Segment 27 zugewiesen sind und sich ein Segment 27 über zwei Zeilen erstreckt. Die in der 1 dargestellte Segmentierung ist allerdings nur als Beispiel zu sehen.
Bei der Sendeeinrichtung 21 sind die Pixel 25 in mehrere Sätze von Pixeln unterteilt. Bei der Sendeeinrichtung 21 gemäß 1 sind vier Sätze von Pixeln vorgesehen, entsprechend der Anzahl von Pixeln 25 pro Segment. Ferner ist aus jedem Segment 27 jeweils ein Pixel 25 jeweils einem Satz von Pixeln zugeordnet. Die Sendeeinrichtung 21 ist dazu ausgebildet, die Sätze von Pixeln in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zu betreiben.
Beispielsweise sind die in einem jeweiligen Segment links oben liegenden Pixel 25a einem ersten Satz von Pixeln zugeordnet, die in einem Segment 27 rechts oben liegenden Pixel 25b sind einem zweiten Satz von Pixeln zugeordnet, die in einem jeweiligen Segment 27 links unten liegenden Pixel 25c sind einem dritten Satz von Pixeln zugeordnet, und die in einem jeweiligen Segment 27 rechts unten liegenden Pixel 25d sind einem vierten Satz von Pixeln zugeordnet. Die vier Sätze von Pixeln werden in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen betrieben. In einem ersten Zeitintervall werden somit zum Beispiel die Pixel 25a betrieben, während die übrigen Pixel nicht betrieben werden. In einem nachfolgenden, zweiten Zeitintervall werden die Pixel 25b betrieben, in einem weiteren Zeitintervall werden die Pixel 25c betrieben und in noch einem weiteren Zeitintervall werden die Pixel 25d betrieben. Die Abfolge kann sich in weiteren, nachfolgenden Zeitintervallen wiederholen oder es kann sich auch die Reihenfolge des Betriebs der Sätze von Pixeln ändern, wodurch - wie vorstehend bereits beschrieben wurde - das Problem des Jammings bei Verwendung der optoelektronischen Vorrichtung in einem Lidar-System vermieden werden kann.
Die Segmentierung des Pixelfelds 23 der Sendeeinrichtung 21 und die Zuordnung von Pixeln 25 zu einem jeweiligen Satz von Pixeln erlauben den gleichzeitigen Betrieb von mehreren Pixeln, nämlich den Pixeln eines jeweiligen Satzes von Pixeln. Im Unterschied zu einer separaten, individuellen Inbetriebnahme jedes Pixels 25 des Pixelfelds 23 kann dadurch bei Verwendung in einem Lidar-System die gesamte Belichtungszeit für eine Bildaufnahme reduziert werden. Beispielsweise kann das Pixelfeld 23 600 auf 200 Pixel aufweisen. Laserstrahlen benötigen für einen Hin- und Rücklauf über eine Strecke von 150 m etwa 1 µs (2 × 150 m entspricht einer Licht-Laufzeit von 1 µs). Bei einer separaten Inbetriebnahme jedes einzelnen Pixels 25 des Pixelfelds 23 in einem eigenen Zeitintervall würde die gesamte Belichtungszeit etwa 120 ms betragen (600 × 200 × 1 µs = 120 ms). Durch die gleichzeitige Inbetriebnahme der Pixel 25 eines jeweiligen Pixelsatzes, wie vorstehend beschrieben, lässt sich diese Belichtungszeit reduzieren, wie nachfolgend noch näher ausgeführt werden wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass aufgrund der Segmentierung des Pixelfelds die Bestrahlung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Raumwinkel unterschiedlich, zum Beispiel in Bezug auf Wellenlänge, Pulsform, Leistung, etc., erfolgen kann.
Bei dem in 1 dargestellten Pixelfeld 23 kann jeder Pixel 25 eine Querschnittsfläche von 40 µm auf 40 µm aufweisen, und beispielsweise 1 bis 5 VCSEL enthalten. Das Pixelfeld kann ferner beispielsweise eine Breite von 24 mm und eine Höhe von 8 mm aufweisen, sodass es insgesamt 600 auf 200 Pixel umfasst.
Das in 2 in einer Draufsicht dargestellte Zielfeld (Field-of-Illumination FOI) 29 kann sich beispielsweise in einem Abstand von 200 m vor dem Pixelfeld 23 der Sendeeinrichtung 21 von 1 befinden. Bei Verwendung einer entsprechenden Projektionsoptik kann das Zielfeld 29 beispielsweise eine Breite von 231 m und eine Höhe von 70,6 m aufweisen. Ein Pixel 25 wird dabei auf eine Fläche von etwa 0,349 m auf 0,349 m projiziert. Die Dimensionsangaben für das Zielfeld 29 sind nur als ein Beispiel anzusehen. Bevorzugt bleibt das Aspektverhältnis des Pixelfelds, also zum Beispiel 24:8, im Zielfeld erhalten. Die Abmessungen des Pixelfelds lassen sich dadurch mittels einer verzerrungsfreien Projektionsoptik in das Zielfeld projizieren bzw. hochskalieren.
Das in 3 vereinfacht dargestellte optische System umfasst wenigstens eine Linse 31 vor einem jeweiligen, zugeordneten Pixel 25. Die Linse 31 ist bevorzugt im Abstand ihrer Brennweite vor einem jeweiligen Pixel 25 angeordnet. Zur Erhaltung der Etendue der von dem Pixel emittierten Laserstrahlung sollte die Linse 31 nach einem Beispiel einen Linsendurchmesser von mehr als 10,3 mm und eine Brennweite von 23 mm aufweisen, insbesondere auch um eine Ausleuchtung des Zielfeldes, wie mit Bezug auf die 2 beschrieben, zu erreichen. Bei Einsatz einer Kollimatorlinse (nicht gezeigt) vor dem Pixel 25 kann der erforderliche Durchmesser der Linse 31 reduziert werden, beispielsweise auf einen Wert größer als 4,12 mm.
Die in der 4a in der Draufsicht dargestellte Sendeeinrichtung 21 entspricht im Wesentlichen der Sendeeinrichtung von 1. Dargestellt sind vier Segmente 27 des Pixelfelds 23, wobei jedes Segment 27 wiederum vier Pixel aufweist. Jeweils ein Pixel 25 eines Segments 27 ist einem jeweiligen Satz von Pixeln zugeordnet. Beispielsweise ist aus dem oberen linken Segment 27a der Pixel 25a einem ersten Satz von Pixeln zugeordnet, aus dem oberen rechten Segment 27b ist der Pixel 25b dem ersten Satz von Pixeln zugeordnet, aus dem unteren linken Segment 27c ist der Pixel 25d dem ersten Satz von Pixeln zugeordnet, und aus dem unteren rechten Segment 27d ist der Pixel 25c dem ersten Satz zugeordnet.
Wie vorstehend bereits mit Bezug auf die 1 ausgeführt wurde, ist die Sendeeinrichtung 21 gemäß 4a dazu ausgebildet, die Sätze von Pixeln in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zu betreiben. In einem Zeitintervall werden somit die Pixel betrieben, die dem ersten Satz von Pixeln zugeordnet sind, während die übrigen Pixel nicht betrieben werden.
Die 4b zeigt eine Draufsicht auf eine Empfangseinrichtung 33, die ein zweidimensionales Detektionsfeld 35 umfasst, das in mehrere Detektionsbereiche 37 unterteilt ist. Die Anzahl an Detektionsbereichen 37 entspricht der Anzahl an Segmenten des Pixelfelds 23 gemäß 4a. Dabei ist jeweils ein Detektionsbereich 37 jeweils einem Segment 27 derart angeordnet, dass der Detektionsbereich 37 zur Detektion von zurückreflektierten Laserstrahlen vorgesehen ist, die aus dem zugeordneten Segment 27 stammen. Die Zuordnung kann insbesondere auch in einer der Empfangseinrichtung 33 nachgeordneten Detektionseinheit (nicht gezeigt) erfolgen, welche die in einem jeweiligen Detektionsbereich 37 detektierten Signale verarbeitet und/oder auswertet.
Beispielsweise kann der Detektionsbereich 37a dem Segment 27a zugeordnet sein, der Detektionsbereich 37b kann dem Segment 27b zugeordnet sein, der Detektionsbereich 37c kann dem Segment 27c zugeordnet sein, und der Detektionsbereich 37d kann dem Segment 27d zugeordnet sein. In jedem Detektionsbereich 37 kann wenigstens ein Pixel zur Detektion von Laserstrahlung vorgesehen sein. Das Auflösungsvermögen der Empfangseinrichtung 33 kann somit schlechter sein als die Auflösung der Sendeeinrichtung 21. Allerdings reduziert sich die Anzahl der nötigen Zeitschritte für eine Bildaufnahme und um ein Zielfeld (vgl. 2) abzurastern durch die Anzahl der Detektionsbereiche. Würde beispielsweise bei 600 auf 200 Pixel in dem Pixelfeld 23 jedes Pixel in einem individuellen Zeitintervall in Betrieb genommen, ergibt sich eine verhältnismäßig lange Belichtungszeit. Diese reduziert sich um die Anzahl der Detektionsbereiche 37 der Empfangseinrichtung 33 und kann somit bei einer entsprechenden Anzahl an Detektionsbereichen 37 deutlich verkürzt werden.
Die 5a zeigt die Sendeeinrichtung 21 der 4a. Dabei sind in einem weiteren, zweiten Zeitintervall die einem zweiten Satz von Pixeln zugeordneten Pixel in Betrieb. Beispielsweise ist aus dem oberen linken Segment 27a das Pixel 25b dem zweiten Satz von Pixeln zugeordnet, aus dem oberen rechten Segment 27b ist das Pixel 25d dem zweiten Satz von Pixeln zugeordnet, aus dem unteren linken Segment 27c ist das Pixel 25c dem zweiten Satz von Pixeln zugeordnet, und aus dem unteren rechten Segment 27d ist das Pixel 25a dem zweiten Satz zugeordnet. Alle anderen, nicht dem zweiten Satz von Pixeln zugeordneten Pixel sind während des zweiten Zeitintervalls nicht in Betrieb. Zurückreflektierte Laserstrahlung kann wiederum über die in 5a dargestellte Empfangseinrichtung 33 detektiert werden. Dabei detektiert jeder Detektionsbereich 37 Laserstrahlung aus dem jeweiligen, zugeordneten Segment 27.
Bei der Variante der 6a emittieren die Pixel in den Segmenten 27a und 27d Laserstrahlen, die eine erste Polarisation aufweisen. Zum Beispiel kann es sich bei der ersten Polarisation um eine lineare Polarisation in einer horizontalen Richtung H handeln, vgl. die den Segmenten 27a und 27d zugeordneten Detektionsbereiche 37a und 37d des Detektionsfelds 35 der Empfangseinrichtung 33 gemäß 6b. Die Pixel 25 der Segmente 27b und 27c emittieren demgegenüber Laserstrahlen mit einer zweiten Polarisation, bei der es sich beispielsweise um eine lineare Polarisierung in vertikaler Richtung V handeln kann. In den Detektionsbereichen 37c und 37b ist eine entsprechende vertikale Polarisationsrichtung V eingezeichnet.
Der Detektionsbereich 37a, der dem Segment 27 zugeordnet ist, weist einen Polarisationsfilter (nicht gezeigt) auf, welcher in horizontaler Polarisationsrichtung H emittiertes Licht durchlässt. Der Polarisationsfilter des Detektionsbereichs 37a ist somit an die Polarisationsrichtung der Laserstrahlen, die von dem Segment 27a emittiert werden, angepasst. Demgegenüber blockt der Polarisationsfilter des Detektionsbereichs 37a das eine vertikale Polarisationsrichtung V aufweisende Laserlicht aus den Segmenten 27b und 27c.
In der entsprechenden Weise sind auch die anderen Detektionsbereiche mit einem Polarisationsfilter versehen, der an die Polarisation der Laserstrahlen angepasst ist, die von dem jeweiligen zugeordneten Segment der Sendeeinrichtung emittiert werden. Die über eine Längsseite an den jeweiligen Detektionsbereich angrenzenden Detektionsbereiche weisen demgegenüber Polarisationsfilter auf, die Licht in einer orthogonalen Polarisationsrichtung passieren lassen.
Durch die Verwendung von Segmenten 27a bis 27d, die, wenn man die Segmente 27 in einer Zeile oder einer Spalte des Pixelfelds 23 betrachtet, immer abwechselnd Laserlicht mit horizontaler oder vertikaler Polarisation emittieren, und durch die Ausstattung der zugeordneten Detektionsbereiche 37a bis 37d mit entsprechend angepassten Polarisationsfiltern kann das in den einzelnen Detektionsbereichen 37a bis 37d detektierte Streulicht, das zum Beispiel von Laserstrahlung aus nicht zugeordneten Segmenten stammt, deutlich reduziert werden. Auch die Detektion von anderem störendem Licht, wie zum Beispiel solare Hintergrundstrahlung und Strahlung von anderen Lidar-Quellen, kann reduziert werden.
Bei der Variante der 7a ist das Pixelfeld 23 der Sendeeinrichtung 21 derart ausgestaltet, dass die Pixel von Segmenten, die in einer Zeile bzw. einer Spalte des Pixelfelds 23 direkt nebeneinanderliegen, Laserstrahlen mit, insbesondere leicht, unterschiedlichen Wellenlängen emittieren. Beispielsweise können die Pixel 25 des Segments 27a Laserstrahlen bei einer Wellenlänge von zumindest annähernd 939 nm emittieren. Gleiches gilt für die Pixel 25 des Segments 27d. Demgegenüber können die Pixel 25 der Segmente 27b und 27c Laserstrahlen bei einer Wellenlänge von zumindest annähernd 941 nm emittieren. Die VCSEL zur Emission der unterschiedlichen Wellenlängen können beispielsweise von unterschiedlichen Wafern stammen. Die Wellenlängenangaben sind wiederum nur als Beispiel zu sehen. Nach einem anderen Beispiel wäre ein Unterschied in den Wellenlängen von 20 nm oder 25 nm oder 30 nm oder 35 nm oder 40 nm oder mehr vorteilhaft. Die Wellenlängen können sich auch stark voneinander unterscheiden. Zum Beispiel kann die erste Wellenlänge zumindest annähernd 850 nm betragen und die zweite Wellenlänge kann zumindest annähernd 905 nm oder 1600 nm betragen.
Wie in 7b angedeutet ist, weisen die den jeweiligen Segmenten 27a bis 27d zugeordneten Detektionsbereiche 37a bis 37d geeignet ausgestaltete spektrale Filter auf, welche an die Wellenlängen der Laserstrahlen angepasst sind. Beispielsweise weist der Detektionsbereich 37a ein spektrales Filter, beispielsweise ein Bandpassfilter, auf, durch das die Laserstrahlen bei 939 nm, die das zugeordnete Segment 27a emittiert, passieren können, sodass diese Laserstrahlen von dem Segment 37a detektiert werden können. Demgegenüber blockt das spektrale Filter Licht anderer Wellenlängen und insbesondere bei 941 nm. Die von den Segmenten 27b und 27c emittierten Laserstrahlen können somit nicht von dem Detektionsfeld 37a detektiert werden. Die Detektion von unerwünschtem Streulicht kann somit vermindert werden.
Die übrigen Detektionsbereiche 37b bis 37d sind mit entsprechenden Filtern ausgestattet, die an die Wellenlänge des zugeordneten Segments 27b bis 27d angepasst sind.
Bei der Variante gemäß 8a emittieren in einer Zeile bzw. einer Spalte des Pixelfelds 23 aneinander angrenzende Segmente 27a bis 27d Laserstrahlen mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung. Insbesondere emittiert ein Segment Laserstrahlen mit horizontaler Polarisationsrichtung H, während die zu dem Segment in einer Zeile oder einer Spalte benachbarten Segmente Laserstrahlen mit vertikaler Polarisationsrichtung V emittieren (vgl. die Polarisationsrichtungen in den Detektionsbereichen 37a bis 37d des Detektionsfelds 35 der Empfangseinrichtung 33 gemäß 8b). Beispielsweise emittieren die Pixel des Segments 27a Laserstrahlen mit horizontaler Polarisationsrichtung H, während die Pixel des Segments 27b, das in der Zeile des Pixelfelds 23 neben dem Segment 27a liegt, Laserstrahlen mit vertikaler Polarisationsrichtung V abstrahlen. Das in der gleichen Spalte des Pixelfelds 23 unterhalb des Segments 27a liegende Segment 27c emittiert ebenfalls Laserstrahlen mit vertikaler Polarisationsrichtung V. Das in der gleichen Zeile danebenliegende Segment 27d emittiert dagegen Laserstrahlen mit horizontaler Polarisationsrichtung H.
Die Detektionsbereiche 37a bis 37d des Detektionsfelds 35 der Empfangseinrichtung 33 sind mit entsprechenden Polarisationsfiltern ausgestattet, sodass die Detektionsbereiche 37a und 37d Laserstrahlen mit horizontaler Polarisationsrichtung H detektieren können, und sodass die Detektionsbereiche 37b und 37c Laserstrahlen mit vertikaler Polarisationsrichtung V detektieren können.
Bei der Variante der 8a sind die Segmente außerdem in Subsegmente unterteilt. Bevorzugt ist jedes Segment in zwei Subsegmente unterteilt, wobei jedem Subsegment die gleiche Anzahl an Pixeln zugeordnet ist. Die Subsegmente unterscheiden sich darin, dass diese Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren. Beispielsweise ist das Segment 27a in die Subsegmente 39a und 39b unterteilt. Das Subsegment 39a umfasst die Pixel 25a und 25c und das Subsegment 39b umfasst die Pixel 25b und 25d des Segments 27a. In der entsprechenden Weise sind die Segmente 27b, 27c und 27d in jeweils zwei Subsegmente 39a und 39b unterteilt, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren. Die dem Subsegment 39a zugeordneten Pixel 25a und 25c emittieren beispielsweise Licht bei einer Wellenlänge von 939 nm, während die dem Subsegment 39b zugeordneten Pixel 25b und 25d Licht bei einer Wellenlänge von 941 nm emittieren. Zu beachten ist, dass die Anordnung der Segmente 39a und 39b sich von Segment zu Segment ändern kann. Die Pixel, die Licht einer Wellenlänge emittieren können, können somit von Segment zu Segment in unterschiedlichen Bereichen angeordnet sein.
Bei der Empfangseinrichtung 33 gemäß 8a ist jeder Detektionsbereich 37a bis 37d in zwei Subbereiche 41a und 41b unterteilt, die einem jeweiligen Subsegment 39a bzw. 39b zugeordnet sind und einen entsprechend angepassten spektralen Filter aufweisen, um Licht aus dem zugeordneten Subsegment passieren zu lassen und Licht aus dem jeweiligen nicht zugeordneten Subsegment zu blockieren.
Bei der Variante gemäß den 8a und 8b kann die Detektion von Streulicht in den einzelnen Detektionsbereichen 37 durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen, insbesondere durch Verwendung und Detektion von Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen und unterschiedlicher Polarisation, weiter reduziert werden.
Mit Bezug auf die 9a wird eine Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung beschrieben, bei der das Pixelfeld 23 der Sendeeinrichtung 21 mehrere Pixel 25 aufweist, die in 8a durch gestrichelt eingezeichnete Linien voneinander getrennt sind. Jeder Pixel 25 weist mehrere optoelektronische Laser auf, bei denen es sich bevorzugt um VCSEL handelt. Die VCSEL jedes Pixels 25 sind wiederum in zwei Gruppen von VCSELn unterteilt, die sich in ihren Temperaturbetriebsbereichen unterscheiden.
Wie in 9a für den links oben liegenden Pixel 25 gezeigt ist, weist dieser eine erste Gruppe von VCSELn 43a auf, deren Temperaturbetriebsbereich zum Beispiel im Bereich von -40°C bis +40°C liegt. Außerdem weist der Pixel 25 eine zweite Gruppe von VCSELn 43b auf, deren Temperaturbetriebsbereich zum Beispiel zwischen +40°C und +120°C liegt. Die anderen Pixel 25 des Pixelfelds 23 sind mit einer entsprechenden ersten Gruppe von VCSELn und einer entsprechenden zweiten Gruppe von VCSELn ausgestattet. Jedes Pixel 25 des Pixelfelds 23 weist somit VCSEL auf, die einen Laserbetrieb in einem bei Automobilanforderungen geforderten Temperaturbereich von -40°C bis +120°C erlauben. Das Pixelfeld 23 der Sendeeinrichtung 21 gemäß 9a eignet sich somit insbesondere zum Einsatz bei Automobilanwendungen.
Bei der Variante der 9b weist jeder Pixel 25 ebenfalls eine erste Gruppe von VCSELn 43a und eine zweite Gruppe von VCSELn 43b auf. Dabei sind zwei VCSEL 43a und ein VCSEL 43b vorgesehen. Dies ist nur als Beispiel zu sehen, zumal auch umgekehrt ein VCSEL 43a und zwei VCSEL 43b vorgesehen sein können. Die VCSEL 43a und 43b sind bezogen auf die Mittellinie einer Spalte leicht versetzt angeordnet, wie in 9b gezeigt.
Bei der Variante der 10 sind von Pixel 25 zu Pixel 25 Laser mit unterschiedlichen Temperaturbetriebsbereichen angeordnet. Das links oben liegende Pixel 25a weist beispielsweise nur VCSEL 43a der ersten Gruppe von VCSELn 43a auf, während das daneben liegende Pixel nur VCSEL 43b der zweiten Gruppe von VCSELn 43b aufweist. Insbesondere kann in jeder Zeile des Pixelfelds 23 von Pixel zu Pixel jeweils alternierend entweder die erste Gruppe von VCSELn 43a oder die zweite Gruppe von VCSELn 43b angeordnet sein. Gleiches gilt für jede Spalte des Pixelfelds. In jeder Spalte des Pixelfelds 23 kann daher von Pixel zu Pixel jeweils alternierend entweder die erste Gruppe von VCSELn 43a oder die zweite Gruppe von VCSELn 43b angeordnet sein. Die Herstellung wird dadurch vereinfacht, da in jedem Pixel baugleiche VCSEL angeordnet sind.
11 zeigt eine elektronische Schaltung zur Ansteuerung der VCSEL 43a, 43b eines Pixels 25. Wie dargestellt, sind die VCSEL 43a, 43b sowohl der ersten als auch der zweiten Gruppe von VCSELn in Serie geschaltet. Es findet somit eine gemeinsame, gleichzeitige Ansteuerung der VCSEL 43a, 43b des Pixels 25 statt. Dabei wird mittels des Transistors 45 ein elektrischer Strom durch die VCSEL 43a, 43b an- bzw. ausgeschaltet, um die VCSEL zu betreiben bzw. nicht zu betreiben. Je nach Temperaturbereich sind dabei entweder die VCSEL der ersten Gruppe von VCSELn 43a oder die VCSEL der zweiten Gruppe von VCSELn 43b im optimalen Betriebsbereich, während die andere Gruppe von VCSELn nicht oder nur geringfügig zum Emissionsspektrum beiträgt. Eine gleichzeitige Emission der ersten und zweiten Gruppe von VCSELn 43a und 43b, zum Beispiel im Übergangsbereich bei 40°C zwischen den Temperaturbetriebsbereichen der beiden VCSEL-Gruppen, ist im Übrigen unproblematisch. Die Schaltung gemäß 11 ist einfach zu realisieren und kommt ohne Temperatursensor aus.
12 zeigt eine elektronische Schaltung zur separaten Ansteuerung der VCSEL der ersten Gruppe von VCSELn 43a und der VCSEL der zweiten Gruppe von VCSELn 43b. Jede Gruppe von VCSELN ist in einer eigenen Reihe angeordnet, die parallel zueinander verlaufen, wie 12 zeigt. In Abhängigkeit von einer Temperatur, die mittels eines Temperatursensors 51 gemessen wird, wird entweder der Transistor 47 oder der Transistor 49 beaufschlagt, um entweder die VCSEL 43a der ersten Gruppe von VCSELn oder die VCSEL 43b der zweiten Gruppe von VCSELn zu betreiben. Bei dem Temperatursensor 51 kann es sich um einen Umgebungstemperatursensor handeln, wie er in einem modernen Kraftfahrzeug normalerweise bereits vorhanden ist.
13 zeigt im Querschnitt einen Bereich einer Sendeeinrichtung 21, bei der das Pixelfeld 23 einen Träger 53 aufweist, auf dem array-artig Pixel 25 mit jeweils zumindest einem VCSEL 55 angeordnet sind. Der Träger 53 kann wenigstens eine integrierte Schaltung, zum Beispiel auf Silizium-Basis, zur Ansteuerung der VCSEL 55 aufweisen. Die Schaltung kann dabei Logikelemente sowie Treiberelemente, etwa Transistoren, aufweisen, um die VCSEL 55 zum Beispiel in einem Pulsbetrieb betreiben zu können. Bei dem Träger 23 kann es sich insbesondere um eine sogenannte Silizium-Backplane handeln.
Die VCSEL 55 können, insbesondere als µVCSEL (micro-scale VCSEL), mittels parallelem Chiptransfer auf dem Träger 23 angeordnet werden. Alternativ können die VCSEL 55 als Wafer mittels Waferbonding direkt auf dem Träger 53 „gebondet“ werden.
Bei der Ausgestaltung der 14 ist der Träger 53 passiv ausgestaltet. Jedem Pixel 25 ist eine Steuerung 57 zugeordnet, die auf dem Träger 23 angeordnet ist und mittels welcher der Betrieb der VCSEL 55 des Pixels 25 erfolgt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass einer Steuerung 57 mehrere Pixel 25 zugeordnet sind.
Die VCSEL 55, insbesondere als µVCSEL, und die Steuerungen 57 können mittels parallelem Chiptransfer auf dem passiven Träger 23 angeordnet werden. Die Steuerungen 57 können dabei als integrierte Schaltkreise ausgestaltet sein.
15 dient zur Illustration unterschiedlicher Möglichkeiten zur Anordnung von VCSELn auf dem Träger 53. Beispielsweise kann der VCSEL 55, insbesondere als µVCSEL, substratlos auf dem Träger 53 angeordnet werden. In einer Variante kann der VCSEL 55 mittels eines Hilfssubstrates 59 auf dem Träger 53 angeordnet werden. Das Hilfssubstrat kann zum Beispiel durch ein „Umbonden“ eines VCSEL Wafers auf ein Si-, Ge-, SiC- oder Saphirsubstrat und anschließendes Entfernen des ursprünglichen Wachstumssubstrats erzeugt werden.
In einer weiteren Variante kann der VCSEL 55 in einer sogenannten Backside-Anordnung auf dem Träger 53 angeordnet werden. Das über dem VCSEL 55 liegende Substrat 61 kann beispielsweise aus GaAs bestehen. Eine Lichtauskopplung bei zum Beispiel 940 nm durch das GaAs Substrat ist dabei möglich.
In noch einer weiteren Variante kann auf der Oberseite des Substrats 61, zum Beispiel aus GaAs, eine Linse 63, zum Beispiel zur Strahlkollimation, ausgebildet sein.
In noch einer Variante kann ein VCSEL 55 mittels eines Substrats 65, beispielsweise GaAs, auf dem Träger 53 angeordnet sein. Das Substrat 65 befindet sich dabei zwischen dem Träger 53 und dem VCSEL 55.
Bei den vorstehen beschriebenen optoelektronische Vorrichtungen sind die Sendeeinrichtungen 21 zum Aussenden von Laserstrahlen ausgestaltet, wobei eine jeweilige Sendeeinrichtung 21 ein Feld 23 von Pixeln 25 aufweist und jeder Pixel 25 des Pixelfelds 23 zumindest einen Laser, insbesondere einen VCSEL, aufweist. Eine Empfangseinrichtung 33 ist ferner zur Detektion von, insbesondere an Objekten zurückreflektierten, Laserstrahlen vorgesehen. Die Pixel 25 des Pixelfelds 23 können in mehrere Sätze von Pixeln unterteilt sein, und die jeweilige Sendeeinrichtung 21 ist dazu ausgebildet, die Sätze von Pixeln in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zu betreiben.
Bezugszeichenliste

21: Sendeeinrichtung
23: Pixelfeld
25, 25a - 25d: Pixel
27, 27a - 27d: Segmente
29: Zielfeld (Field of Illumination FOI)
31: Linse
33: Empfangseinrichtung
35: Detektionsfeld
37, 37a - 37d: Detektionsbereich
39a, 39b: Subsegment
41a, 41b: Subbereich
43a: erste Gruppe von VCSELn
43b: zweite Gruppe von VCSELn
45: Transistor
47: Transistor
49: Transistor
51: Temperatursensor
53: Träger
55: VCSEL
57: Steuerung
59: Hilfssubstrat
61: Substrat
63: Linse
65: Substrat
H: horizontale Richtung
V: vertikale Richtung

Claims

Optoelektronische Vorrichtung, insbesondere zur Detektion von Hindernissen und/oder zur Entfernungsmessung, mit: einer Sendeeinrichtung (21) zum Aussenden von Laserstrahlen, wobei die Sendeeinrichtung (21) ein Feld (23) von Pixeln (25) aufweist, wobei jeder Pixel (25) des Pixelfelds (23) zumindest einen Laser, insbesondere einen optoelektronischen Laser, wie etwa einen VCSEL oder VECSEL, aufweist, wobei die Pixel (25) des Pixelfelds (23) in mehrere Sätze von Pixeln unterteilt sind, und wobei die Sendeeinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, die Sätze von Pixeln in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zu betreiben.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sätze von Pixeln in einer sich ändernden Reihenfolge in den Zeitintervallen betreibbar sind.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pixelfeld (23) in eine Anzahl N an Segmenten (27) unterteilt ist, wobei aus jedem Segment (27) jeweils ein Pixel (25) jeweils einem Satz von Pixeln zugeordnet ist.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment (27) die gleiche Anzahl L an Pixeln (25) aufweist, und/oder eine Anzahl K an Sätzen von Pixeln (25) vorhanden sind, wobei die Anzahl K an Sätzen von Pixeln (25) der Anzahl L an Pixeln (25) pro Segment (27) entspricht.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Empfangseinrichtung (33) zur Detektion von, insbesondere an Objekten zurückreflektierten, Laserstrahlen aufweist, wobei, bevorzugt, die Empfangseinrichtung (33) ein zweidimensionales Detektionsfeld (35) aufweist, welches in eine Anzahl M an Detektionsbereichen (37) unterteilt ist, wobei jeder Detektionsbereich (37) zur Detektion von Laserstrahlen der Sendeeinrichtung (21) ausgebildet ist.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl M an Detektionsbereichen (37) einer Anzahl N an Segmenten (27) entspricht, in welche das Pixelfeld (23) unterteilt ist, wobei jeweils ein Detektionsbereich (37) jeweils einem Segment (27) derart zugeordnet ist, dass der Detektionsbereich (37) zur Detektion von zurückreflektierten Laserstrahlen vorgesehen ist, die aus dem zugeordneten Segment (27) stammen.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Detektionsbereich (37) wenigstens einen Pixel (25) zur Detektion der Laserstrahlung aufweist.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Pixel (25) des gleichen Segments (27) des Pixelfelds (23) Laserstrahlen mit der gleichen Polarisation und/oder der gleichen Wellenlänge abstrahlen.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel (25) wenigstens eines ersten Segments (27a, 27d) des Pixelfelds (23) Laserstrahlen mit einer ersten Polarisation (H) emittieren, die Pixel wenigstens eines zweiten Segments (27b, 27c) des Pixelfelds (23) Laserstrahlen mit einer zweiten Polarisation (V) emittieren, wobei die erste und zweite Polarisation verschieden, und insbesondere orthogonal zueinander, sind.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel (25) wenigstens eines ersten Segments (27a, 27d) des Pixelfelds (23) Laserstrahlen mit einer ersten Wellenlänge emittieren, die Pixel (25) wenigstens eines zweiten Segments (27d, 27c) des Pixelfelds (23) Laserstrahlen mit einer zweiten Wellenlänge emittieren, wobei die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge verschieden sind.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (27) des Pixelfelds (23) wenigstens zwei Zeilen bilden, wobei jede Zeile wenigstens zwei Pixel (25) aufweist.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel (25) eines ersten Segments (27a, 27d) des Pixelfelds (23) Laserstrahlen mit einer Polarisation (H) emittieren, die verschieden ist zu der Polarisation (V) der Laserstrahlen, welche von den Pixeln (25) wenigstens eines zweiten Segments (27b, 27c) emittiert werden, wobei das zweite Segment (27b, 27c) benachbart zu dem ersten Segment (27a, 27d) in der gleichen Zeile oder der darunterliegenden Zeile angeordnet ist.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel (25) eines ersten Segments (27a, 27d) des Pixelfelds (23) Laserstrahlen mit einer Wellenlänge emittieren, die verschieden ist zu der Wellenlänge der Laserstrahlen, welche von den Pixeln (25) wenigstens eines zweiten Segments (27b, 27c) emittiert werden, wobei das zweite Segment (27b, 27c) benachbart zu dem ersten Segment (27a, 27b) in der gleichen Zeile oder der darunterliegenden Zeile angeordnet ist.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Detektionsbereich (37a-37d) wenigstens einen Polarisationsfilter aufweist, welcher an die Polarisation (V, H) der Laserstrahlung angepasst ist, die die Pixel des zugeordneten Segments (27a-27d) emittieren.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Detektionsbereich (37a-37d) wenigstens einen spektralen Filter aufweist, welcher an die Wellenlänge der Laserstrahlung angepasst ist, die die Pixel (25) des zugeordneten Segments (27a-27d) emittieren.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein und bevorzugt jeder Pixel (25) wenigstens zwei Laser (43a, 43b) aufweist, die unterschiedliche Temperaturbetriebsbereiche aufweisen, wobei, bevorzugt, der Temperaturbetriebsbereich von wenigstens einem der Laser (43a) eines Pixels (25) in einem ersten Intervall, insbesondere im Bereich von -40°C bis +40°C, liegt, und wobei, ferner bevorzugt, der Temperaturbetriebsbereich von wenigstens einem anderen Laser (43b) des Pixels (25) in einem zweiten Intervall, insbesondere im Bereich von +40°C bis +120°C, liegt.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Laser (43a, 43b) eines Pixels (25) gemeinsam betreibbar sind, oder dass in Abhängigkeit von einer aktuellen Temperatur der wenigstens eine Laser (43a, 43b) betreibbar ist, in dessen Temperaturbetriebsbereich die aktuelle Temperatur liegt.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster Pixel ausschließlich zwei oder mehr Laser (43a) mit einem ersten Temperaturbetriebsbereich aufweist, und wenigstens ein zweiter Pixel ausschließlich zwei oder mehr Laser (43b) mit einem zweiten Temperaturbetriebsbereich aufweist.
Optoelektronische Vorrichtung, insbesondere zur Detektion von Hindernissen und/oder zur Entfernungsmessung, mit: einer Sendeeinrichtung (21) zum Aussenden von Laserstrahlen, wobei die Sendeeinrichtung (21) ein Feld (23) von Pixeln (25) aufweist, wobei jeder Pixel (25) des Pixelfelds (23) zumindest einen Laser, insbesondere einen optoelektronischen Laser, wie etwa einen VCSEL oder VECSEL, aufweist, und einer Empfangseinrichtung (33) zur Detektion von, insbesondere an Objekten zurückreflektierten, Laserstrahlen, wobei die Pixel (25) des Pixelfelds (23) in mehrere Sätze von Pixeln unterteilt sind, und wobei die Sendeeinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, die Sätze von Pixeln in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zu betreiben.
Lidar-System mit: wenigstens einer optoelektronischen Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung einer Entfernung zu einem die ausgesandten Laserstrahlen reflektierenden Objekt in Abhängigkeit von mittels einer Empfangseinrichtung (33) der optoelektronischen Vorrichtung detektierten Laserstrahlen.
Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung, insbesondere einer optoelektronischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Ausbilden eines Pixelfelds (23) mit einer Vielzahl von Pixeln (25) auf einem Träger (53), wobei jeder Pixel (25) zumindest einen optoelektronischen Laser, insbesondere einen VCSEL aufweist, und Anordnen zumindest einer elektronischen Steuerung (57) zur Ansteuerung der Pixel (25), insbesondere auf dem Träger (53), wobei zu Ansteuerungszwecken die Pixel (25) des Pixelfelds (23) in mehrere Sätze von Pixeln (25) unterteilt sind, und wobei die Steuerung derart ausgestaltet ist, dass diese die Sätze von Pixeln (25) in unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen betreibt.