CN111066214B - 包括vcsel阵列的激光器布置结构 - Google Patents

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Abstract

本发明描述一种激光器布置结构(100)，其包括至少一个VCSEL阵列，VCSEL阵列包括布置在共同的半导体基体(101)上的两个、三个、四个或多个VCSEL(130)，其中，激光器布置结构(100)还包括至少一个光学结构(140)和扩散器结构(145)，其中，光学结构(140)被布置为能够减小通过每个VCSEL(130)发射到扩散器结构(145)的分配给相应的VCSEL(130)的区段(147)的激光(10)的发散角，其中，扩散器结构(145)布置为能够将从光学结构(140)接收的激光变换成变换后激光(150)，从而能够在所限定的视场中的参考面中提供连续照明图案(20)，其中，扩散器结构(145)布置为与在不具有扩散器结构(145)的情况下能提供的未变换的照明图案相比，能够增大照明图案(20)的尺寸。本发明还描述一种包括这种激光器布置结构的照明装置、包括这种照明装置的飞行时间相机(200)以及制造该激光器布置结构(100)的方法。

Description

包括VCSEL阵列的激光器布置结构
技术领域
本发明涉及一种包括VCSEL阵列的激光器布置结构、一种包括这种激光器布置结构的照明装置、一种包括这种照明装置的飞行时间相机以及一种制造该激光器布置结构的方法。
背景技术
包括VCSEL阵列的激光器布置结构可以用于红外照明装置。使用短脉冲，VCSEL阵列例如用于飞行时间应用中。这样的应用包括例如便携式装置的近距离手势识别和3D空间识别。针对这样的应用，讨论面积约为1mm2的输出功率在1-10W范围内的VCSEL阵列。通过应用限定特定的照明场或视场(例如，观察例如70°×50°的飞行时间相机)。
US 2016/0164261 A1公开了用于通过多区域照明装置对视场的不同区域选择性地照明的方法、装置和系统。多区域照明器可以包括多个垂直腔面发射激光器(VCSEL：vertical cavity surface emitting laser)以及与单个或成组的VCSEL的孔径对正的多个微光学装置，所述多个微光学装置被配置为能够被单独激活，以向图像传感器的视场的不同区域提供可调节的照明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包括VCSEL阵列的激光器布置结构，所述激光器布置结构具有在可通过所述激光器布置结构照明的视场中的参考面中的改善的照明图案。
根据第一方面，提供一种包括至少一个VCSEL阵列的激光器布置结构。VCSEL阵列包括布置在共同的半导体基体上的两个、三个、四个或更多个VCSEL。激光布置结构还包括至少一个光学结构和扩散器结构。光学结构被布置为能够减小通过每个VCSEL发射到扩散器结构的分配给相应的VCSEL的区段的激光的发散角。扩散器结构被布置为将从光学结构接收的激光变换为变换后激光，从而可以在所限定的视场中的参考面中提供连续的照明图案。扩散器结构还被布置为与在不具有扩散器结构的情况下可提供的未变换的照明图案相比，能够增大照明图案的尺寸。VCSEL阵列、光学结构和扩散器结构可以被布置为(尤其是VCSEL阵列、光学结构和扩散器结构之间的距离以及光学结构之前和之后的发散角)使得扩散器结构的分配给不同VCSEL的区段不重叠，以能够借助于扩散器结构在视场中定制照明图案。这并不排除由于VCSEL的发射呈具有平滑边界的圆锥形式而使分布的外部部分可能存在一些重叠。
与在不具有扩散器结构的情况下借助于被VCSEL阵列包括的VCSEL可提供的原始照明图案相比，借助于光学结构在第一步中聚集或收窄通过VCSEL发射的激光的光束轮廓、然后借助于扩散器结构扩展照明图案能够在激光器布置结构的所限定的视场中实现场景的连续照明图案。此外，变换后激光被聚集在参考面中，从而减少由于变换后激光在所预期或限定的视场外的损失。这种聚集可以具有以下效果：至少70％、优选地至少80％并且更优选地至少90％的变换后激光对在所预期或限定的视场中的参考面照明。此外，可以改善尤其是大视场(例如，100°×80°)的角部中的照明。从没有台阶的意义上来说，照明图案是连续的。描述参考面中的照明图案的强度分布函数是可微的。这种强度分布的示例可以是例如在所限定的视场中的参考面中的基本恒定的强度或者相对于通过相应视场限定的立体角的基本恒定的强度(这导致了在参考面中的强度分布随关于连接参考面的光轴与VCSEL阵列中央的角度的余弦的立方变化)。通过VCSEL阵列的单个VCSEL照明的区域可在视场中的参考面中重叠。通过单个VCSEL照明的区域可在参考面中完全重叠，以使冗余度最大化。因此，可通过激光器布置结构提供的变换后激光可以结合激光器安全性来提高系统效率。
VCSEL的特征在于有源激光发射区域具有在3μm2至10000μm2之间的面积。VCSEL阵列所包括的VCSEL之间的间距或距离可以在20μm至250μm之间。VCSEL的密度和/或发光面积的尺寸可基于VCSEL阵列中的位置和/或相应的VCSEL照明的扩散器结构和光学结构的形状而不同，从而可以适应照明图案的强度分布。
光学结构可以在晶片级集成。光学结构通过在分离单个VCSEL阵列之前将共同的光学结构耦接到包括多个VCSEL阵列和对应的半导体基体的半导体晶片的表面而在晶片级集成。光学结构永久地耦接到半导体晶片的表面。光学结构优选地耦接到半导体晶片的表面，使得在不损坏相应的VCSEL阵列的情况下不能将其移除。光学结构可以包括透明的(相对于例如红外激光而言)光学聚合物(例如，紫外线或蓝光可固化聚合物)，所述光学聚合物在处理VCSEL之后但是在例如通过切割来分离单个VCSEL阵列之前沉积在VCSEL阵列所包括的VCSEL的半导体层结构的顶部上。可替代地，光学结构可被蚀刻在晶片的半导体基体中。可替代地或另外地，包括光学结构的玻璃晶片可以例如借助于透明粘合剂或任何其他合适的结合技术而结合到包括多个VCSEL阵列的半导体晶片。
光学结构可以是布置在VCSEL的发光表面上方的连续结构。连续结构可以例如是聚合物的连续“块”或蚀刻在半导体基体或玻璃晶片中的连续表面结构。
光学结构可以包括用于通过使激光准直来减小发散角的准直微透镜。VCSEL阵列的每个VCSEL可以分配给一个特定的准直微透镜，使得每个VCSEL有一个微透镜。微透镜可以与定制扩散器结构相结合，所述定制扩散器结构的特征在于跨越扩散器结构改变扩散器特性(不同的扩散器轮廓)，以改善照明图案，尤其是使照明图案聚集在所限定的视场中。微透镜、尤其是与这种定制扩散器结构组合可以具有这样的优点：在三维强度分布的外边缘处存在更陡峭的下降，从而在视场中可获得更多的光。因此可以提高效率。
准直微透镜可以是啁啾微透镜，所述啁啾微透镜的特征在于光轴相对于例如与半导体基体平行的表面具有变化的倾斜度。光轴的倾斜度可以跨整个光学结构变化。如果扩散器结构被布置在与具有光学结构的VCSEL阵列相距一定距离处，则啁啾微透镜可以改善激光器安全性以及最终光分布或照明图案的形状，同时保持效率优势。这可以使得在扩散器结构的不同部分处，借助于光学结构提供的光的入射角被很好地限定并且小于激光的通常的发散角。扩散器结构的每个部分可以具有适应于从光学结构接收的激光的相应入射角的不同扩散器轮廓。可替代地或另外地，光轴的倾斜度可以与微透镜的定制定位相结合。定制定位(例如，无规则的图案)可以与定制扩散器结合，定制扩散器可以通过使变换后激光聚集在预期的视场中来提高效率。
可替代地或另外地，光学结构可以包括部分反射镜结构。部分反射镜结构被布置为能够减小VCSEL的发散角。部分反射镜结构可以用于使VCSEL发射稳定到较小的发散角和较小的模式动态。扩散器结构可以是定制扩散器，以使变换后激光聚集在期望的视场中。优点可以是如上所述的强度分布的斜坡更陡峭地下降，从而获得由于变换后激光在所限定的视场中的聚集而引起的较高的效率。此外，可以减小扩散器结构之后的光束轮廓相对于供应给VCSEL阵列的VCSEL的驱动电流的变化和VCSEL阵列的VCSEL的温度的变化的依赖性。
VCSEL阵列的每个VCSEL可以是被布置为能够在远离半导体基体的方向上发射激光的顶部发射器。光学结构可以包括设置在VCSEL阵列的半导体层结构的顶部上的材料。所述材料在激光的波长范围内(例如，在750nm至1200nm之间的波长范围内)是透明的。透明材料可以是如上所述的UV或蓝光可固化光学聚合物。透明材料可以设置在VCSEL的台面的顶部上。可替代地，平坦化层可以被设置，以在单个VCSEL的发光区域的水平处提供基本平坦的表面。光学结构的透明材料可以沉积在平坦化层的顶部上。
可替代地，VCSEL阵列的VCSEL可以是被布置为能够发射激光穿过半导体基体的底部发射器。在这种情况下，光学结构可以设置在半导体基体的与其上设置有VCSEL的处理表面相对布置的表面上。
光学结构可以被集成、尤其是被蚀刻在VCSEL阵列的半导体基体中。半导体基体的高折射率(砷化镓n～3.5)使光学结构的轮廓相对平坦。平坦化层可以在将光学结构集成在半导体基体中之后设置。
可替代地，光学结构可以设置在结合到半导体基体的玻璃晶片上。光学结构可以例如在玻璃晶片结合到包括VCSEL阵列的半导体基体的晶片之前或之后被蚀刻在玻璃晶片中。玻璃晶片可以例如被粘合。
扩散器结构可以借助于结合层耦接到光学结构。扩散器结构可以集成在诸如玻璃基体的透明载体中。透明载体机械地耦接到半导体基体。透明载体可以例如借助于(与半导体基体的折射率相比)低折射率的粘合剂粘合到光学结构的表面上。平坦化层可以设置在光学结构的顶部上。平坦化层的特征可在于与半导体基体的折射率相比具有相对低的折射率。因此，可以在光学结构的设计中限制和/或考虑对光学结构的光学特性的影响。扩散器结构可以设置在平坦化层中或顶部上。例如，一个或两个以上另外的材料层可以设置在平坦化层的顶部上。例如，扩散器结构可以借助于蚀刻或构造一个或两个以上另外的材料层来设置。
VCSEL的至少一部分可以被布置为能够被单独控制以发射激光。VCSEL阵列的每个VCSEL或者两组、三组、四组或多组的VCSEL可以被布置能够单独地开启或关闭，以便以限定的顺序对照明图案的一个或两个以上区域照明。VCSEL阵列包括相应的电极，以能够单独控制VCSEL或VCSEL组。VCSEL或VCSEL组(子阵列)的单独控制可以允许照明图案的电子调节(例如，更多的光位于包括相对的暗的角部的区域中)或限定的照明顺序。
扩散器结构的区段可以被布置为将每个VCSEL布置成能够对照明图案的区域照明。每个区域可以覆盖照明的一部分。区域可以优选地重叠以提高冗余度，并且在极端情况下覆盖整个照明图案。扩散器结构的区段可以包括扩散器子区段，其中，扩散器子区段被布置为能够基于VCSEL阵列中相应VCSEL的位置而不同地扩展从光学结构接收的激光。扩散器子结构的特征在于可以通过不同的表面结构实现的不同的扩散特性(如上所述)。这样的布置结构可以实现在例如指向视场的中央的中部的光束与指向大角度的光束之间的较高的对比度，在所述大角度处，通常需要较大的强度来补偿相机物镜(相机物镜的cos4定律，导致CCD上针对大视场物镜的信号的衰减)中的损失。
根据第二方面，提供一种发光装置。发光装置包括至少一个如上所述的激光器布置结构和用于电驱动VCSEL阵列的VCSEL的电驱动器。发光装置还可以包括用于提供用于控制电驱动器的控制信号的控制器。控制器可以例如包括用于存储数据的存储装置和用于执行存储的数据所包括的指令的处理装置。存储的数据可以例如包括向VCSEL或VCSEL组提供驱动电流的顺序。
激光布置结构或发光装置可以用于消费类装置(例如，智能手机)、车辆以及大功率工业应用中，以支持：
消费类和便携式应用、如智能手机、膝上型计算机、平板计算机……中的手势界面或3D扫描仪；
用于机器人、体育、工业、照明……的用户界面或室内导航；
用于汽车中程检测(停车辅助、安全城市驾驶)的高端产品，以及
大功率工业应用。
根据第三方面，提供一种飞行时间相机。飞行时间相机包括根据上述任何实施例的发光装置、光检测器、光学成像结构和分析评估器。光学成像结构被布置为能够将被对象反射的变换后激光成像到光检测器。分析评估器被布置为能够借助于通过光检测器检测到的变换后激光的图像来确定距对象的距离。
根据第四方面，提供一种制造根据上述任何实施例的VCSEL阵列的方法。所述方法包括以下步骤：
设置半导体基体，
在半导体基体上设置至少两个VCSEL，
设置光学结构，
设置扩散器结构，以及
布置光学结构，以减小通过每个VCSEL发射到扩散器结构的分配给相应的VCSEL的区段的激光的发散角，其中，扩散器结构的区段被布置为能够将准直激光变换为变换后激光，从而可以在所限定的视场中的参考面中提供连续照明图案，并且与在不具有扩散器结构的情况下可提供的未变换的照明图案相比，增大照明图案的尺寸。
这些步骤不需要一定按照上面给出的顺序来执行。
光学结构可以通过多种方法来设置、尤其是集成在晶片级上，其中，所述方法包括磨削、抛光、蚀刻、软垫压印光刻然后蚀刻、在晶片上紫外线复制掩膜结构然后在半导体基体中对复制的结构进行蚀刻转移等。此外，可以使用例如包括多种光学结构的玻璃晶片到半导体晶片的晶片结合。可替代地，可以设置可固化聚合物，然后借助于加工光(例如，UV或蓝光)进行加工。例如，在WO 2017/055160 A1的第2页第2行至第5页第19行中描述了这样的工艺的细节，此外，图2至图10和第9页第20行到第11页第20行的对应描述提供了这样的工艺的具体示例。WO 2017/055160 A1的公开内容通过引用被包含。
如上所述，光学结构可以被平坦化层覆盖。平坦化层的特征在于折射率比光学结构的材料低。光学结构可以关于平坦化层的折射率来设计，以提供期望的照明图案。平坦化层可以用于使由光学结构引起的表面不整齐变平滑。平坦化层可以包括诸如硅树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、SiN等的材料。用于制造光学结构的半导体层结构(半导体基体或者一个或两个以上半导体层)的折射率与平坦化层的折射率之间的差足以为多种应用提供照明图案。平坦化层可以保护光学结构并且可以简化进一步的处理步骤以提供如上所述的扩散器结构。
应当理解，根据本发明的激光器布置结构、照明装置和方法具有相似和/或相同的实施例、特别是如本公开中所限定的实施例。
应当理解，本发明的优选实施例也可以是本公开所记载的实施例的任意组合。
下面定义其他有利的实施例。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得清楚并得以阐明。
现将参考附图基于实施例以示例的方式描述本发明。
在附图中：
图1示出了第一激光器布置结构的剖面的原理简图。
图2示出了第二激光器布置结构的剖面的原理简图。
图3示出了第三激光器布置结构的剖面的原理简图。
图4示出了在一个限定的视场中的强度分布的示例。
图5示出了照明图案的原理简图。
图6示出了飞行时间传感器模块的原理简图。
图7示出了制造VCSEL阵列的方法的工艺流程的原理简图。
在附图中，相似的附图标记始终指代相似的对象。附图中的对象不必然按比例绘制。
具体实施方式
现将借助于附图描述本发明的各种实施例。
图1示出了第一激光器布置结构100的剖面的原理简图。该剖面是沿穿过激光器布置结构100所包括的VCSEL阵列的VCSEL 130的线截取的。示出设置在半导体基体的顶部上的顶部发射VCSEL 130的五个台面。每个VCSEL 130发射在空气中发散角为约20°的激光。光学结构140被布置在VCSEL 130上方，使得每个VCSEL 130对光学结构140的一个相应区域照明。光学结构被布置为能够将在空气中约20°的发散角减小至在空气中约5°的发散角。具有减小的发散角的激光10到达随后的扩散器结构145的一个区段。扩散器结构145对从光学结构140接收的激光进行变换，使得变换后激光150被扩展以提供照明图案20(见图5)，与在没有扩散器结构145的情况下被投影到参考面的未变换的照明图案相比，所述照明图案20在激光器布置结构100的视场中的参考面中具有增大的尺寸。扩散器结构145可以优选地被布置为能够改变从光学结构140接收的激光的光束轮廓，以跨越大角度分布变换后激光150，但是同时将照明图案限制到预定的视场，以避免激光在所限定的视场外的损失(见图4)。
图2示出了第二激光器布置结构100的剖面的原理简图。VCSEL 130和半导体基体101的配置基本上与关于图1所讨论的相同。光学结构140包括设置在半导体基体101的处理表面的顶部上且包围VCSEL 130的台面的可固化光学聚合物。光学结构140包括啁啾微透镜阵列，其中，啁啾微透镜的的光轴相对于与半导体基体101平行的表面的倾斜度从中央减小，使得相应的VCSEL 130相对于VCSEL阵列中央中的VCSEL 130的距离越大而具有减小的发散角的激光越向外倾斜。具有减小的发散角的激光随后借助于扩散器结构145被变换为变换后激光150，所述扩散器结构145的特征在于定制结构化表面包括不同的扩散器子结构。不同的扩散器子结构与接收具有减小的发散角的激光的区段147(见图3)对正。不同的或定制的扩散器子结构可以通过实现在预定的视场内的变换后激光的更加限定的聚集来实现视场内的照明图案20的进一步改善。
图3示出了第三激光器布置结构100的剖面的原理简图。该剖面再次示出具有五个VCSEL 130的示例，五个VCSEL 130发射激光10穿过半导体基体101(底部发射器)。光学结构140包括类似于关于图2所讨论的啁啾微透镜阵列。啁啾微透镜阵列在半导体基体101的底表面(与在其上处理VCSEL 130的表面相对的表面)中被蚀刻。GaAs半导体基体101的n＝3.5的高折射率使得光学结构140的轮廓很小。包括具有高折射率(例如，在VCSEL 130的发射波长下n＝2)的玻璃的玻璃晶片借助于具有大体上较低的折射率(例如，在VCSEL 130的发射波长下n＝1.5)的结合层142而结合到包括VCSEL阵列100的半导体晶片。例如，结合层可以是具有低的光吸收度的聚合物材料或具有低的软化温度的玻璃材料。玻璃晶片包括在结合工艺之前与VCSEL阵列对正的扩散器结构145。扩散器结构145与关于图2所讨论的类似。包括扩散器子结构的结构化表面被布置在扩散器结构145的结合侧上。因此，结构化表面的设计考虑了结合层142的折射率。结构化表面在结合侧上的布置结构确实具有这样的优点：不会影响扩散器结构145的结构化表面(例如，通过在结构化表面上提供油滴)。扩散器结构145可以可替代地包括具有高折射率的半导体材料(例如，GaAs)。扩散器结构145的结构化表面(例如，包括玻璃或半导体材料)可以可替代地布置在与接触结合层142的结合侧相对的侧上。高折射率材料可以具有这样的优点：更难以影响扩散器结构145，以提高激光器布置结构100的激光器安全性。
图4示出了在一个限定的视场中的强度分布的三个示例。沿着与视场中的照明图案的表面平行的一个剖面(例如，沿着图5中所示的照明图案的水平中心线)，纵坐标被指定为强度51，横坐标被指定为角度53。实线61示出期望的参考强度分布。强度分布61被锐利地限制在视场角度范围55。没有视场外的光损失。实际上，由于VCSEL的发散角有限，因此无法实现这样的期望的分布。第二强度分布63示出具有扩散器的具有在空气中20°的发散角的传统VCSEL的强度分布。激光10的发散模糊了定制扩散器的轮廓，从而导致较少的光在视场角度范围55内。强度分布63导致光学损失可为20％或更高、尤其是在期望的强度分布需要靠近边缘的高强度的情况下。可以借助于包括光学结构140和扩散器结构145的激光器布置结构提供的改善的强度分布65通过与理想参考强度分布61相似地将变换后的光基本上聚集到视场角度范围55而减少了损失，并且跨越视场角度范围55提供较好限定的强度轮廓。强度分布65中央处的强度增大，并且视场外的光损失较少。如上所述，跨越视场角度范围55(以及跨越整个三维视场)的强度分布65可以借助于光学结构140和扩散器结构145来定制。因此，可使定制强度分布65能够适应飞行时间相机的相机光学器件。
光学结构140与扩散器结构145结合可以将激光10变换为变换后激光150，使得每个VCSEL 130的激光可以指向如图5中所示的限定的视场中的照明图案20的一个相关联的区域21。哪个VCSEL 130与一个相应的区域21相关联，例如，基于激光10所指向的光学结构140的啁啾微透镜的光轴的倾斜度以及扩散器结构145的对应的子结构或区段147。相关的区域21可以优选地与所限定的视场重叠或甚至相同。光学结构140与扩散器结构145结合来变换激光10，使得可以改善在视场内的变换后激光145的聚集(不准直)、尤其是可以提供跨越视场的定制强度分布65，使得照明图案20基本上被限制在所限定的视场，并且还在视场的边缘处提供了足够的光(见定制强度分布65)。
图6示出了可以包括在飞行时间相机中的飞行时间传感器模块200的原理简图。飞行时间传感器模块200包括根据上面讨论的实施例之一的激光器布置结构100。飞行时间传感器模块200还包括被布置为能够检测非常短的光脉冲的检测器221。这样的短激光脉冲可由激光器布置结构100发射的变换后激光150撞击对象300而引起。变换后激光150的一部分被对象300反射，使得反射的激光202被光学装置240(例如，包括透镜或透镜布置结构的相机光学器件)接收，光学装置240将接收的激光成像到检测器221(例如，单光子雪崩二极管阵列)。反射的激光202在检测器221中引起对应的电信号。电驱动器230可被布置为能够电驱动VCSEL阵列或可选地单独驱动VCSEL阵列的每个VCSEL或VCSEL的子组。控制器250与电驱动器230连接，以控制例如通过VCSEL阵列发射的激光脉冲的开始和停止时间。控制器250还与检测器221连接，以接收通过检测器221检测到的由反射的激光202引起的电信号。飞行时间传感器模块200还包括可选接口235，以传输对应的VCSEL或VCSEL组发射的变换后激光150的开始和停止时间、关于视场中的照明图案20的信息以及由反射的激光202引起的电信号的接收时间。传输的数据可以用于计算激光的飞行时间，并因此计算飞行时间传感器模块200与对象300之间的距离。飞行时间传感器模块200可以可替代地包括与控制器250电连接(或可以包括控制器250或被控制器250包括)的分析评估器(未示出)，以确定距对象的距离。可以使用多次距离测量来确定对象300的速度或甚至加速度。借助于VCSEL 阵列提供的照明图案可以适合于光学装置240。例如，强度可以在照明图案20的边缘处增大以补偿光学装置240的光学损失(见定制强度分布65)。
图7示出了制造VCSEL阵列100的方法的工艺流程的原理简图。在步骤410中，设置半导体基体101。半导体基体101是半导体晶片的一部分。在随后的步骤420中，在半导体基体101的处理侧上设置至少两个VCSEL 130。在步骤430中，设置光学结构140，使得一个光学结构140与一个对应的VCSEL阵列相关联。在步骤440中，设置扩散器结构145。在步骤450中，布置光学结构140，以减小通过每个VCSEL 130发射到扩散器结构145的分配给相应的VCSEL130的区段147的激光10的发散角。将扩散器结构145的区段147布置为能够将准直的激光变换为变换后激光150，从而可以在参考面中提供连续的照明图案20，并且与在没有扩散器结构的情况下可提供的未变换的照明图案相比，增大了照明图案20的尺寸。
尽管已经在附图和前述描述中详细示出和描述了本发明，但是这种示出和描述应被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。
通过阅读本公开，其他修改对于本领域技术人员将是显而易见的。这样的修改可以包括本领域中已知的并且可以代替或附加于已经在此描述的特征使用的其他特征。
通过研究附图、公开内容，本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变型。在本公开中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，而单数形式不排除多个元件或步骤。特定措施被记载在相互不同的实施例中的这个事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。
附图标记列表：
10 激光
20 照明图案
21 照明图案的区域
51 强度
53 角度
55 视场角度范围
61 理想参考强度分布
63 具有扩散器的传统VCSEL的强度分布
65 改善的强度分布
100 激光器布置结构
101 半导体基体
130 VCSEL
140 光学结构
143 结合层
145 扩散器结构
147 扩散器结构的区段
150 变换后激光
200 飞行时间传感器模块
202 反射的激光
221 光检测器
230 电驱动器
235 接口
240 光学装置
250 控制器
300 对象
410 设置半导体基体的步骤
420 设置至少两个VCSEL的步骤
430 设置光学结构的步骤
440 设置扩散器结构的步骤
450 布置光学结构和扩散器结构的步骤

Claims (14)

1.一种激光器布置结构(100)，其包括至少一个VCSEL阵列，VCSEL阵列包括布置在共同的半导体基体(101)上的两个、三个、四个或更多个VCSEL(130)，其中，所述激光器布置结构(100)还包括至少一个光学结构(140)和扩散器结构(145)，其中，光学结构(140)被布置为能够减小通过每个VCSEL(130)发射到扩散器结构(145)的分配给相应的VCSEL(130)的区段(147)的激光(10)的发散角，其中，扩散器结构(145)被布置为能够将从光学结构(140)接收的激光变换成变换后激光(150)，从而能够在所限定的视场中的参考面中提供连续照明图案(20)，其中，扩散器结构(145)被布置为与在不具有扩散器结构(145)的情况下能提供的未变换的照明图案相比，能够增大照明图案(20)的尺寸，其中，VCSEL阵列、光学结构(140)和扩散器结构(145)被布置为使得扩散器结构(145)的分配给不同VCSEL的区段不重叠，其中，扩散器结构(145)包括扩散器子结构，其用于改变扩散器特性，扩散器特性的改变跨越扩散器结构(145)，以能够使照明图案(20)聚集在所限定的视场中，
其中，扩散器子结构与接收具有减小的发散角的激光的区段(147)对正，其中，扩散器子结构具有不同的表面结构，以基于VCSEL阵列中相应的VCSEL(130)的位置而不同地扩展从光学结构(140)接收的激光(10)。
2.根据权利要求1所述的激光器布置结构(100)，其中，光学结构(140)在晶片级结构上集成。
3.根据权利要求1或2所述的激光器布置结构(100)，其中，光学结构(140)包括用于通过使激光(10)准直来减小发散角的准直微透镜。
4.根据权利要求3所述的激光器布置结构(100)，其中，准直微透镜是啁啾微透镜。
5.根据权利要求1、2、4中的任一项所述的激光器布置结构(100)，其中，每个VCSEL(130)是被布置为能够在远离半导体基体(101)的方向上发射激光(10)的顶部发射器，其中，光学结构(140)包括设置在VCSEL阵列的层结构的顶部上的材料，其中，所述材料在激光(10)的波长范围内是透明的。
6.根据权利要求1、2、4中的任一项所述的激光器布置结构(100)，其中，每个VCSEL(130)是被布置为能够发射激光(10)穿过半导体基体(101)的底部发射器，其中，光学结构设置在半导体基体(101)的与VCSEL(130)相对布置的表面上。
7.根据权利要求6所述的激光器布置结构(100)，其中，准直的光学结构(140)集成在所述VCSEL阵列的结构中。
8.根据权利要求6所述的激光器布置结构(100)，其中，光学结构(140)包括设置在VCSEL阵列的层结构的顶部上的材料，其中，所述材料在激光(10)的波长范围内是透明的。
9.根据权利要求1、2、4、7、8中的任一项所述的激光器布置结构(100)，其中，VCSEL(130)的至少一部分被布置为能够被单独控制以发射激光(10)。
10.根据权利要求1、2、4、7、8中的任一项所述的激光器布置结构(100)，其中，扩散器结构(145)的区段(147)被布置为使得将每个VCSEL(130)布置成能够对照明图案(20)的区域(21)照明，其中，每个区域(21)至少与另一个区域(21)重叠。
11.根据权利要求1、2、4、7、8中的任一项所述的激光器布置结构，其中，光学结构(140)包括部分反射镜结构，其中，部分反射镜结构被布置为能够减小VCSEL的发散角。
12.一种发光装置，其包括至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的激光器布置结构(100)阵列和用于向VCSEL(130)提供驱动电流的电驱动器(230)。
13.一种飞行时间相机，其包括根据权利要求12所述的发光装置以及用于检测被对象(300)反射的变换后激光(150)的光检测器(221)，其中，所述飞行时间相机还包括分析评估器，分析评估器被布置为能够借助于通过光检测器(221)检测的变换后激光(150)确定距对象(300)的距离。
14.一种制造激光器布置结构(100)的方法，所述方法包括以下步骤：
设置半导体基体(101)，
在半导体基体(101)上设置至少两个VCSEL(130)，
设置光学结构(140)，
设置扩散器结构(145)，以及
布置光学结构(140)，以减小通过每个VCSEL(130)发射到扩散器结构(145)的分配给相应的VCSEL(130)的区段(147)的激光(10)的发散角，其中，扩散器结构(145)的区段(147)被布置为能够将从光学结构(140)接收的激光变换为变换后激光(150)，从而能够在所限定的视场中的参考面中提供连续照明图案(20)，并且与在不具有扩散器结构的情况下能提供的未变换的照明图案相比，增大照明图案(20)的尺寸，其中，VCSEL阵列、光学结构(140)和扩散器结构(145)被布置为使得扩散器结构(145)的分配给不同VCSEL的区段不重叠，其中，扩散器结构(145)包括扩散器子结构，其用于改变扩散器特性，扩散器特性的改变跨越扩散器结构(145)，以能够使照明图案(20)聚集在所限定的视场中，
其中，扩散器子结构与接收具有减小的发散角的激光的区段(147)对正，其中，扩散器子结构具有不同的表面结构，以基于VCSEL阵列中相应的VCSEL(130)的位置而不同地扩展从光学结构(140)接收的激光(10)。
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