WO2016189149A1 - Optoelektronische anordnung und tiefenerfassungssystem - Google Patents

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WO2016189149A1
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radiation
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Hubert Halbritter
Markus Arzberger
Alexander Linkov
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10H20/8142—Bodies having reflecting means, e.g. semiconductor Bragg reflectors forming resonant cavity structures

Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic An ⁇ trim according to claim 1 and a system according to claim Tiefener repeatedlyssys ⁇ 20th
  • Optoelectronic devices for generating a Lichtmus- ters for example, a pattern of light spots are detected and be ⁇ are used for example in deep-detection systems in order to gain based on the backscattered light Lichtmus ⁇ ters depth information.
  • Known opto-electronic devices for generating light patterns may have examples game as laser light sources and diffractive optical elements or shading Ele ⁇ diaphragm structures.
  • An opto-electronic arrangement for generating a light ⁇ pattern comprises a light emitting diode chip which is formed, electromagnetic radiationplanstrah ⁇ len on its upper side, which forms a first two-dimensional pattern on the upper surface of the LED chip.
  • the optoelectronic Anord ⁇ voltage further comprises a image-forming optical element which is formed, from the light emitting diode chip emitted elekt ⁇ romagnetician radiation in an environment of the optoelectronic device image.
  • the optoelectronic arrangement advantageously has a simple structure with a small number of individual components, as a result of which the optoelectronic arrangement can have compact external dimensions.
  • the first pattern is formed such that at least two radiation-emitting sections and two non-radiation-emitting sections alternate along a straight line arranged on the upper side of the light-emitting diode chip.
  • the first pattern is a two-dimensional dot pattern.
  • Dot pattern can be a regular or a unregelmäßi ⁇ ges dot pattern.
  • Two-dimensional dot patterns have been found to be well suited for use in depth detection systems.
  • the first pattern is a striped pattern. Also stripe patterns are suitable for use in systems for depth detection and allow advantageously a particularly simple evaluation ⁇ evaluation.
  • the LED chip is configured to emit electromagnetic Strah ⁇ lung with a wavelength in the infrared spectral range.
  • the generatable from the optoelekt ⁇ tronic arrangement pattern of light is not visible and is therefore characterized not perceived by a user as annoying.
  • the LED chip has an epitaxially grown
  • a region of the layer sequence in the lateral direction is structured in accordance with the first pattern.
  • the Leuchtdio ⁇ denchip generates electromagnetic radiation only in those areas in which electromagnetic radiation to be radiated on the upper surface of the LED chip.
  • the optoelectronic device can advantageously have a high efficiency.
  • the layer sequence has a pn junction, which is laterally structured.
  • this achieves that in the light-emitting diode chip of the optoelectronic device, electromagnetic radiation is to be generated only in the regions in which electromagnetic radiation is to be emitted at the top side of the light-emitting diode chip.
  • the optically imaging element comprises an optical lens.
  • the optical lens can be designed for example as Zerstreuungslin ⁇ se.
  • the op ⁇ table imaging element is characterized to by the light emitting diode chip of the optoelectronic device to emit radiated electromagnetic radiation in an environment of the optoelectronic device.
  • a diaphragm element is arranged above the upper side of the light-emitting diode chip, which has openings via radiation-emitting sections of the upper side.
  • an at least partial parallelization of the electromagnetic radiation emitted by the light-emitting diode chip can be achieved by the diaphragm element. In this case, under a strongly deviating from the normal angle of emitted electromagnetic radiation in the openings of the blind Enele ⁇ ments absorbed.
  • At least one of the openings is dimensioned so narrow that only a fundamental mode of the electromagnetic radiation can pass through the opening.
  • the opening may, for example, have a diameter of less than 10 ym.
  • the fundamental mode advantageously has a narrow beam angle, so that the emitted electromagnetic radiation is strongly ge ⁇ oriented and has a high radiation intensity in the upper side of the LED chip ⁇ vertical direction. This advantageously makes possible an efficient coupling into the optically imaging element of the optoelectronic device.
  • the light pattern produced by the optoelectronic An ⁇ order thereby to a high contrast.
  • the optoelectronic arrangement is on at least one radiation-emitting portion of the upper surface of the LED chip a focusing angeord ⁇ net, which is intended, on the radiation-emitting section emitted electromagnetic radiation to parallelize at least partially.
  • the optoelectronic arrangement can have a particularly high efficiency.
  • the focusing element comprises a microprism.
  • focussing elements may be arranged over the radiation-emitting sections of the upper side of the light-emitting diode chip as a micro-prism array .
  • the focusing element is therefore easy and inexpensive forth ⁇ adjustable.
  • the light-emitting diode chip is designed to emit electromagnetic radiation at its upper side, which forms a second two-dimensional pattern different from the first pattern on the upper side of the light-emitting diode chip.
  • the light-emitting diode chip is thus designed to generate at least two different light patterns. These two light patterns can be generated sequentially, for example sequentially. ⁇ advantageous way of proving to the optoelectronic arrangement is therefore particularly well suited for use in a system for depth detection and enables depth detection with extremely high accuracy.
  • the first pattern and the second pattern are formed such that the radiation emitting portions of the top of the LED chip forming the first pattern and the radiation emitting portions constituting the second pattern of the top of the LED chip are disjoint.
  • the first pattern and the second pattern can be generated particularly easily with only one LED chip.
  • the light-emitting diode chip has a plurality of electrical contacts.
  • the light-emitting diode chip is formed, depending on which electrical contact is subjected to electrical current, the first pattern or the second pattern radiate from ⁇ .
  • the light-emitting diode chip of the optoelectronic arrangement can thus have at least two integrated diode structures in this embodiment of the optoelectronic arrangement. As a result, the light-emitting diode chip advantageously can be controlled particularly easily.
  • the LED chip is configured to emit radiation elekt ⁇ romagnetician on its upper side, which forms a different from the first pattern and the second pattern third two-dimensional pattern on the upper surface of the LED chip.
  • the optoelectronic arrangement in this embodiment is thus suitable for generating at least three different light patterns, which can be generated sequentially, for example sequentially.
  • the LED chip is formed with an optical resonator or as a superluminescent diode.
  • the LED chip can thereby enable the generation of electromagnetic radiation having a wavelength of a narrow spectral range, which tektorseite to de using the optoelectronic device in a system for low detection performance ⁇ let spectrum allows for use of a filter with a narrow, resulting in a low Störansoci ⁇ efficiency and high signal quality.
  • a white ⁇ more excellent advantage can consist in that with an optimum see resonator or formed as a super-luminescent LED light-emitting diode chip may have a narrow-angle radiation characteristic, whereby the light pattern can be generated by the optoelectronic Anord ⁇ tion have a high contrast and a high intensity.
  • an optical element is arranged over at least one radiation-emitting section of the upper side of the light-emitting diode chip, which transmits only electromagnetic radiation which is radiated into a defined angular range around a direction perpendicular to the upper side of the light-emitting diode chip.
  • the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic device then has a high degree of parallelism and low divergence, as a result of which the light pattern that can be generated by the optoelectronic device can have a high contrast. Electromagnetic radiation not transmitted by the optical element can be reflected to the LED chip and thereby recycled.
  • electromagnetic radiation reflected at the optical element can be reabsorbed in the LED chip. It is also possible that on the optical element ⁇ rule electromagnetic radiation reflected on the light emitting diode chip is again reflected and thereby vertical direction is irradiated in an upper surface of the LED chip to substantially.
  • the optical element is designed as a photonic crystal.
  • the optical element then transmits only electromagnetic radiation which is radiated in a predetermined angular range around a direction perpendicular to the upper side of the light-emitting diode chip.
  • a low-detection system comprises an optoelectronic ⁇ An arrangement of the aforementioned type.
  • the low detection system can for example be provided to spacings arranged in a target area persons and / or objects to determine.
  • the depth detection system may, for example, also be suitable for determining distances of individual body parts of one or more persons from the optoelectronic arrangement of the depth detection system.
  • the tie-fener initiatedssystem can win the depth information, for example, based on the reflected light can be generated by the optoelectronic device of the low detection system Lichtmus ⁇ ters.
  • Figure 1 shows a first optoelectronic arrangement
  • Figure 2 is a plan view of a top of a Leuchtdio ⁇ denchips the first optoelectronic assembly.
  • 3 shows a second optoelectronic arrangement
  • 4 shows a third optoelectronic arrangement
  • Fig. 7 is a schematic equivalent circuit diagram of the fourth Leuchtdio ⁇ denchips optoelectronic assembly
  • FIG. 1 shows a highly schematic sectional side view of an optoelectronic device 10.
  • the optoelectronic device 10 is provided for generating and emitting a light pattern.
  • the optoelectronic arrangement 10 comprises a light emitting diode chip 100.
  • the light emitting diode chip 100 may also be referred to as an LED chip.
  • the light-emitting diode chip 100 is designed to emit electromagnetic radiation 200.
  • the emittable by the light emitting diode chip 100 electromagnetic Strah ⁇ lung 200 may have a wavelength from the visible spectral range or wavelength from a non-visible spectral range, for example, a wavelength in the infrared spectral range. In both cases, the electromagnetic radiation 200 that can be emitted by the light-emitting diode chip 100 can also be referred to as light.
  • the LED chip 100 has an upper side 110.
  • the top 110 forms a radiation emission surface of the
  • Light-emitting diode chips 100 The electromagnetic radiation 200 which can be emitted by the light-emitting diode chip 100 is emitted at the upper side 110 of the light-emitting diode chip 100.
  • Fig. 2 shows a schematic view of the top 110 of the LED chip 100 of the optoelectronic Anord ⁇ voltage 10.
  • the emittable by the light emitting diode chip 100 electromagnetic radiation 200 is not at the entire
  • Top side 110 of the LED chip 100 emitted. Rather, the top surface 110 of the LED chip 100 emitting radiation ⁇ portions 111 and non-radiation-emitting sections 112th In operation, the LED chip 100 emitting electromagnetic radiation 200 ⁇ only at the radiation portions 111 of the top 110 of the LED chip 100 is radiated.
  • the radiation-emitting sections 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 form a two-dimensional pattern .
  • the electromagnetic radiation 200 radiated from the light-emitting diode chip 100 on the upper side 110 also forms a two-dimensional pattern 210 on the upper side 110 of the light-emitting diode chip 100.
  • the two-dimensional pattern 210 is designed such that along a top side 110 of the light-emitting diode chip 100 arranged straight lines 113 at least two radiation-emitting sections 111 and two non-radiation-emitting sections 112 alternate.
  • the radiation-emitting portions 111 form a regular Wegdimensiona ⁇ les dot pattern.
  • the radiation-emitting sections 111 could also form an irregular dot pattern, a grid pattern, or another pattern.
  • the light-emitting diode chip 100 has an epitaxially grown layer sequence 120.
  • the layer sequence 120 comprises a pn junction 130.
  • the electromagnetic radiation 200 is generated during operation of the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 10.
  • the pn junction 130 is structured in a lateral direction, that is to say parallel to the upper side 110 of the light-emitting diode chip 100, corresponding to the two-dimensional pattern 210.
  • 120 electromagnetic radiation 200 is 100 only in each ⁇ NEN lateral areas of the layer sequence generated in the operation of the LED chip, the 100 vertical direction are disposed below radiation-emitting portions 111 of the top 110 of the LED chip 100 in the top 110 of the LED chip , Below the non-radiation-emitting sections 112 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100, no electromagnetic radiation 200 is generated.
  • the two-dimensional pattern 210 of the electromagnetic radiation 200 which can be emitted by the light-emitting diode chip 100 is already produced during the generation of the electromagnetic radiation 200. 2 in the layer sequence 120 of the light-emitting diode chip 100.
  • FIG. 1 shows that the optoelectronic device 100 additionally comprises an optically imaging element 300.
  • the op ⁇ table imaging element 300 is provided to reflect the light emitted from the LED chip 100 of the opto-electronic arrangement 10 of electromagnetic radiation 200 in a Conversely ⁇ bung 310 of the optoelectronic arrangement 10th
  • the optical imaging element 300 such angeord ⁇ net, that the radiation emitted by the LED chip 100 electromagnetic radiation 200 passes through the optical imaging element 300th
  • the optically imaging element 300 may comprise, for example, an optical lens.
  • the optical lens can be configured , for example, as a diverging lens.
  • the optically from ⁇ forming member 300 may also include more than one optical Comp ⁇ component, for example a plurality of optical lenses, which are arranged in the light path behind the other.
  • Fig. 3 shows a highly schematic cut FIGan ⁇ view of an optoelectronic assembly 11 in accordance with a second embodiment.
  • the optoelectronic device 11 has great similarities with the optoelectronic device 10 of FIG. 1.
  • Components of the optoelectronic device 11 which correspond to components present in the optoelectronic device 10 are given the same reference numerals in FIG. 3 as in FIG. 1.
  • the following description focuses on the differences between the optoelectronic device 11 of FIG. 3 and FIG Optoelectronic device 10 of FIG. 1. Incidentally, the description of the optoelectronic device 10 is also applicable to the optoelectronic device 11.
  • the optoelectronic device 11 comprises a blend Enele ⁇ ment 400, the angeord- between the top 110 of the Leuchtdio ⁇ denchips 100 and the image-forming optical element 300 is net.
  • the aperture member 400 may rest directly on the upper side 110 of the LED chip ⁇ 100th
  • the Blendenele ⁇ element 400 may also be referred to as an aperture element.
  • the diaphragm element 400 has openings 410.
  • the Publ ⁇ the voltages 410 of the stop member 400 surrounding portions of the stop member 400 are formed opaque. It is expedient that the portions of the diaphragm element 400 that surround the openings 410 of the diaphragm element 400 are not designed to be reflective or have only a slight degree of reflection.
  • the openings 410 of the diaphragm element 400 are aligned with the radiation-emitting sections 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100. As a result, reach a portion of the denchips 100 emitted to the Strahlungse ⁇ mittierenden portions 111 of the top 110 of the light-emitting diodes electromagnetic radiation 200 through the apertures 410 of the stop member 400 to the op ⁇ table imaging element 300, the opto-electronic arrangement.
  • Electromagnetic radiation 200 which is radiated at the top 110 of the LED chip 100 in a direction having an angle relative to one oriented perpendicular to the top 110 of the LED chip 100
  • ⁇ painting which is greater than a geometrically defined critical angle, is supplied to the panel element 400 or the walls of the openings 410 absorbed.
  • the on the side facing the image-forming optical element 300 side of the panel element 400 from the ⁇ ffnun ⁇ gen 410 of the stop member 400 exiting electromagnetic ⁇ specific radiation 200 substantially perpendicular te to Obersei- 110 of the LED chip is oriented 100 and thus at ⁇ least partially parallelized.
  • the partial parallelism caused by the aperture member 400 capitalization of the electromagnetic radiation 200 may serve interfering back reflections of electromagnetic radiation 200 within the opto-electronic device 11 and to reduce the quality of the image produced by the optically abbil ⁇ Dende member 300 of the two-dimensional pattern 210 of the increase electromagnetic radiation 200.
  • FIG. 4 shows a highly schematic sectional side view of an optoelectronic device 12 according to a third embodiment.
  • the optoelectronic device 12 has great similarities with the optoelectronic device 11 shown in FIG. 3.
  • Components of the optoelectronic arrangement 12 which correspond to components present in the optoelectronic arrangement 11 are provided with the same reference symbols in FIG. 4 as in FIG. 3.
  • the following description is limited to the differences between the optoelectronic arrangement 12 and the optoelectronic arrangement 11.
  • the description of the optoelectronic device 10 of FIG. 1 and of the optoelectronic device 11 of FIG. 3 also applies to the optoelectronic device 12 of FIG. 4.
  • the optoelectronic assembly 12 in addition to the aperture element 400 comprises a plurality of focusing elements 500.
  • the focusing elements 500 are arranged 400 is ⁇ over the radiation-emitting portions 111 of the top 110 of the LED chip 100 in the openings 410 of the panel element.
  • the focusing elements 500 are provided to emit electromagnetic radiation emitted at the radiation-emitting sections 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100
  • Radiation 200 at least partially parallelize. As a result, a portion of the electromagnetic radiation 200 which is absorbed on the walls of the openings 410 of the diaphragm element 400 can be reduced. As a result, the usable proportion of the electromagnetic radiation 200 emitted by the light-emitting diode chip 100 can increase.
  • the focusing elements 500 may comprise microprisms, for example. In particular, the focusing elements may be gaming as constituted at 500 ⁇ by a micro prism array. It is possible to form the optoelectronic device 12 with the focusing elements 500, but without the diaphragm element 400. In this case, the electromagnetic radiation 200 emitted by the LED chip 100 is partially parallelized only by the focusing elements 500.
  • Fig. 5 shows a highly schematic representation of a Tie ⁇ fener executedssystems 20.
  • the depth detection system 20 is provided to a spatial depth of which is arranged in a to be examined region of space objects and / or pERSonal pern to determine, that is, a distance between these items and / or body from the depth detection system 20.
  • the depth detection system 20 comprises the optoelectronic arrangement 10 of FIG. 1. However, instead of the optoelectronic arrangement 10, the depth detection system 20 could also include the optoelectronic arrangement 11 of FIG. 3 or the optoelectronic arrangement 12 of FIG. 4.
  • the opto-electronic arrangement 10 is provided to radiate a slaughterdi ⁇ dimensional pattern 210 electromagnetic radiation 200 in the examined region of space.
  • the low detection system 20 also includes a detector 30.
  • the detector 30 can be oriented ⁇ forms for example as a camera, in particular for example as a CCD camera.
  • the two-dimensional pattern 210 of electromagnetic radiation 200 emitted by the optoelectronic arrangement 10 of the depth detection system 20 is at least partially reflected by the bodies and / or objects in the spatial area to be examined.
  • the reflected electromagnetic radiation ⁇ diagram detected by the detector 30 of the Tiefenerfas ⁇ acquisition system 20 and evaluated by the Tiefener conductedssys ⁇ tem 20th From the pattern of reflected rays
  • the depth detection system 20 can then determine the spatial depth of the objects and / or bodies arranged in the area to be examined.
  • Fig. 6 shows a schematic view of the top 110 of the LED chip 100 an optoelectronic Anord ⁇ voltage 13 according to a fourth embodiment.
  • the optoelectronic device 13 has great similarities with the optoelectronic device 10 of FIG. 1. Components of the optoelectronic device 13 which correspond to components present in the optoelectronic device 10 are given the same reference numerals in FIG. 6 as in FIG. 1. The following description focuses on the differences between the optoelectronic device 13 of FIG. 6 and FIG Optoelectronic device 10 of
  • the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 has strip-shaped first sections 114, strip-shaped second sections 115 and strip-shaped third sections 116 in the optoelectronic arrangement 13.
  • the st Shapeförmi ⁇ gen sections 114, 115, 116 do not overlap each other, so are disjoint.
  • the strip-like sections 114, 115, 116 are juxtaposed such that oriented along a perpendicular to the strip-shaped sections 114, 115, 116 lines 113 at the top 110 of the Leuchtdio ⁇ denchips 100 always a first portion 114, a second portion 115 and a third section 116 follow each other. This is followed again by a first section 114, a second section 115 and a third section 116. This pattern can be repeated many times, for example a few dozen times or a few hundred times.
  • the LED chip 100 of the optoelectronic device 13 can be operated such that the first sections 114 of the upper side 110 of the LED chip 100 are radiation-emitting. de sections 111 form, while the second portions 115 and the third portions 116 of the upper side 110 of the light ⁇ diode chip 100 non-radiation-emitting portions 112 form.
  • Radiation 200 then forms the two-dimensional pattern 210 which is a stripe pattern in this case at the top 110 of the Leuchtdio ⁇ denchips 100th
  • the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic arrangement 13 can also be operated such that the second sections 115 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 form radiation-emitting sections 111, while the first sections 114 and the third sections 116 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 radiation
  • the electromagnetic radiation 200 emitted at the radiation-emitting sections 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 then forms a second two-dimensional pattern 220 on the top side 110 of the light-emitting diode chip 100.
  • the second two-dimensional pattern 220 is likewise in the form of a striped pattern, but opposite to the two-dimensional pattern 210 shifted laterally or phase-shifted.
  • the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 13 can be operated such that the third sections 116 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 form radiation-emitting sections 111, while the first sections 114 and the second sections 115 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 are non-radiation-emitting Form sections 112.
  • Electromagnetic radiation 200 emitted at the radiation-emitting sections 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 then forms a third two-dimensional pattern 230 on the top side 110 of the light-emitting diode chip 100.
  • the third two-dimensional pattern 230 is likewise designed as a striped pattern.
  • the third two-dimensional pattern 230 is opposite the two-dimensional pattern len pattern 210 and the second two-dimensional pattern 220 laterally displaced or phase-shifted.
  • the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 13 has internally a first diode structure 101, a second diode structure 102 and a third diode structure 103.
  • the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 13 On its upper side 110, the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 13 has a first electrical upper-side contact 141, a second electrical upper-side contact 142 and a third electrical upper-side contact 143.
  • the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 13 On a rear side opposite the upper side 110, the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 13 has an electrical rear-side contact 140.
  • the rear-side contact 140 is electrically conductively connected to the first diode structure 101, the second diode structure 102 and the third diode structure 103.
  • the first top contact 141 is connected only to the first diode structure 101.
  • the second upper-side contact 142 is le ⁇ diglich connected to the second diode structure 102nd
  • the third top contact 143 is connected only to the third diode structure
  • the first diode structure 101 of the LED chip 100 is provided to radiate the two-dimensional pattern 210 electromag netic radiation ⁇ 200 to the first portions 114 of the top 110 of the LED chip 100th
  • the second diode structure 102 of the light-emitting diode chip 100 of the opto-electronic arrangement 13 is intended to radiate the second two-dimensional pattern 220 of electromagnetic radiation 200 at the second sections 115 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100.
  • the third diode structure 103 of the light-emitting diode chip 100 is intended to radiate the third two-dimensional pattern 230 of electromagnetic radiation 200 at the third sections 116 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100.
  • the optoelectronic device 13 may be, for example, be ⁇ forms, the two-dimensional pattern 210, the second two-dimensional pattern 220 and the third two-dimensional pattern 230 electromagnetic radiation 200 sequentially emit successively in time.
  • the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic arrangement 13 can only emit two two-dimensional patterns 210, 220 or more than three two-dimensional patterns 210, 220, 230 of electromagnetic radiation 200.
  • FIG. 8 shows a schematic plan view of the upper side 110 of the light-emitting diode chip 100 of an optoelectronic device 14 according to a fifth embodiment.
  • the optoelectronic device 14 has great similarities with the optoelectronic device 13 of FIG. 6. Only the differences between the optoelectronic device 13 and the optoelectronic device 14 are described below.
  • the first sections 114 form, the second portions 115 and the third From ⁇ sections 116 of the top 110 of the LED chip 100 in each case two-dimensional dot pattern.
  • the schematic representation of FIG. 8 only parts of the first sections 114, the second sections 115 and the third sections 116 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 are shown.
  • the first sections 114, the second sections 115 and the third sections 116 are each formed disjoint, so do not overlap each other.
  • first portions 114, the second portions 115 and third portions 116 of the top 110 of the Leuchtdio ⁇ denchips 100 of the optoelectronic system 14 are each formed as a two-dimensional dot pattern are also radiated to the first portions 114 two-dimensional pattern 210 of electronic radiation 200, the light emitted at the second portions 115 second two-dimensional Mus ⁇ ter 220 electromagnetic radiation 200 and the chips 100 radiated to the third sections 116 of the top 110 of the light emitting diode third two-dimensional pattern 230 electromagnetic radiation 200 as two-dimensional point ⁇ pattern formed.
  • FIG. 9 shows a highly schematic sectional side view of an optoelectronic device 15 according to a sixth embodiment.
  • the optoelectronic device 15 has great similarities with the optoelectronic device 11 of FIG. 3. In the following, only the differences between the optoelectronic device 11 of FIG. 3 and the optoelectronic device 15 of FIG. 9 will be described. Incidentally, the description of the opto-electronic assembly 11 is also true for the optoelectronic Anord ⁇ voltage 15th In the optoelectronic device 15, the LED chip 100 is formed with an optical resonator 121.
  • the optical resonator 121 may also be referred to as a resonant cavity.
  • the electromagnetic radiation radiated by the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 15 can have 200 wavelengths from a narrow spectral range.
  • the detector 30 of the depth detection system 20 may have a narrow-band filter which only allows electromagnetic radiation to pass from this narrow spectral range. Thereby, the detection quality in the depth detection system 20 can be improved.
  • the LED chip 100 may be formed to the Superlumineszenzmodus, so as superluminescent diode ⁇ be exaggerated to become.
  • Fig. 16 shows a highly schematic cut sides ⁇ view of an optoelectronic assembly 16 in accordance with a seventh embodiment.
  • the optoelectronic device 16 of FIG. 10 has great correspondences with the optoelectronic device 11 of FIG. 3. Only the differences between the optoelectronic device 11 and the optoelectronic device 16 will be described below. Incidentally, the description of the optoelectronic device 11 also applies to the optoelectronic device 16.
  • optical elements 600 are arranged above the radiation-emitting sections 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100.
  • the optical elements 600 are configured to only transmit elekt ⁇ romagnetician radiation 200, which is a 16 vertical direction is emitted in a predetermined angle area 610 to the top 110 of the LED chip 100 of the optoelectronic device.
  • the angle range 610 can be narrow.
  • Electromagnetic radiation 200 which falls at a greater angle to the optical element 600 is reflected by the op ⁇ diagram element 600th
  • the optical element 600 reflected electromagnetic radiation can ⁇ example, in the pn junction 130 of the LED chip 100 re ⁇ absorbed and thereby re-used (recycled), or may at the top 110 of the LED chip 100 or be reflected again on the diaphragm element 400, and there ⁇ obtained in another opportunity to meet within the angle ⁇ range 610 on the optical element 600 and to be transmitted through the optical element 600.
  • the optical elements 600 cause 16 electromagnetic radiation from the optoelekt ⁇ tronic arrangement only in the angle range 610100 vertical direction is radiated to the upper side 110 of the Leuchtdio ⁇ denchips.
  • each radiation-emitting section 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 16 It is possible for a separate optical element 600 to be arranged above each radiation-emitting section 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 16. However, it is also possible to provide an extensive individual optical element 600 which extends over all the radiation-emitting sections 111 of the top side 110 of the light-emitting diode chip 100.
  • the optical element 600 may be formed, for example, as a photonic crystal.
  • the optical ele ment ⁇ 600 may be also formed of a transparent material having a microstructure, for example a patterning with micro-scale cone, prism or cylinder structures.
  • FIG. 11 shows a schematic sectional side view of an optoelectronic device 17 according to an eighth embodiment.
  • the optoelectronic device 17 has great similarities with the optoelectronic device 11 of FIG. 3. In the following, only the differences between the optoelectronic device 17 and the optoelectronic device 11 will be described.
  • the openings 410 of the diaphragm element 400 have diameters 411 which are dimensioned so small that only one fundamental mode 240 of the electromagnetic radiation 200 emitted by the light-emitting diode chip 100 of the optoelectronic device 17 is interrupted by the opening radiation. can reach 410 of the shutter member 400.
  • the through ⁇ diameter 411 of the openings 410 of the stop member 400 can for this purpose are, for example, at less than 10 ym.
  • the fundamental mode 240 of the electromagnetic radiation 200 has a defined narrow emission angle.
  • the openings can happen 410 has radiated through the openings 410 of the stop member 400 from the opto-electronic assembly 17 electromagnetic Radiation 200 a narrow angle of emission, which is centered about a vertical direction to the top 110 of the LED chip 100 of the opto ⁇ electronic device 17 direction.
  • the emitted by the optoelectronic Anord ⁇ voltage electromagnetic radiation 17 200 300 may beLekop ⁇ pelt easily and efficiently in the optical imaging element.
  • the panel element 400 instead of as fractions ⁇ through openings formed 410 openings filled with a material whose refractive index differs from the refractive index of the other shutter member 400th
  • the optoelectronic arrangements 13, 14, 15, 16, 17 described with reference to FIGS. 6 to 11 can be used instead of the optoelectronic arrangement 10 in the depth detection system 20 described with reference to FIG. 5.
  • the features of the opto ⁇ electronic devices 13, 14, 15, 16, 17 described with reference to Figures 6 to 11 can be combined.
  • Optoelectronic Arrangement 10 Optoelectronic Arrangement 11 Optoelectronic Arrangement 12 Optoelectronic Arrangement 13 Optoelectronic Arrangement 14 Optoelectronic Arrangement 15 Optoelectronic Arrangement 16 Optoelectronic Arrangement 17
  • LED chip 100 first diode structure 101 second diode structure 102 third diode structure 103
  • Rear side contact 140 first top side contact 141 second top side contact 142 third top side contact 143 electromagnetic radiation 200 two-dimensional pattern 210 second two-dimensional pattern 220 third two-dimensional pattern 230

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Abstract

Eine optoelektronische Anordnung zur Erzeugung eines Lichtmusters umfasst einen Leuchtdiodenchip, der ausgebildet ist, an seiner Oberseite elektromagnetische Strahlung abzustrahlen, die an der Oberseite des Leuchtdiodenchips ein zweidimensionales Muster bildet. Die optoelektronische Anordnung umfasst außerdem ein optisch abbildendes Element, das ausgebildet ist, von dem Leuchtdiodenchip abgestrahlte elektromagnetische Strahlung in eine Umgebung der optoelektronischen Anordnung abzubilden.

Description

OPTOELEKTRONISCHE ANORDNUNG UND TIEFENERFASSUNGSSYSTEM BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische An¬ ordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Tiefenerfassungssys¬ tem gemäß Patentanspruch 20.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der deut- sehen Patentanmeldungen DE 10 2015 108 413.9 und DE 10 2015 122 627.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Optoelektronische Anordnungen zur Erzeugung eines Lichtmus- ters, beispielsweise eines Musters von Lichtpunkten, sind be¬ kannt und werden beispielsweise in Tiefenerfassungssystemen eingesetzt, um anhand von rückgestreutem Licht des Lichtmus¬ ters Tiefeninformationen zu gewinnen. Bekannte optoelektronische Anordnungen zur Erzeugung von Lichtmustern können bei- spielsweise Laserlichtquellen und diffraktive optische Ele¬ mente oder abschattende Blendenstrukturen aufweisen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optoelektronische Anordnung zur Erzeugung eines Lichtmusters bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine optoelektronische Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Tiefenerfassungssystem bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Tiefenerfassungssystem mit den Merkmalen des An- spruchs 20 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Eine optoelektronische Anordnung zur Erzeugung eines Licht¬ musters umfasst einen Leuchtdiodenchip, der ausgebildet ist, an seiner Oberseite elektromagnetische Strahlung abzustrah¬ len, die an der Oberseite des Leuchtdiodenchips ein erstes zweidimensionales Muster bildet. Die optoelektronische Anord¬ nung umfasst außerdem ein optisch abbildendes Element, das ausgebildet ist, von dem Leuchtdiodenchip abgestrahlte elekt¬ romagnetische Strahlung in eine Umgebung der optoelektronischen Anordnung abzubilden. Vorteilhafterweise wird bei dieser optoelektronischen Anord¬ nung ein Leuchtdiodenchip als Lichtquelle genutzt, wodurch die optoelektronische Anordnung kostengünstig herstellbar, mit geringem Aufwand skalierbar und einfach handhabbar ist. Insbesondere müssen bei dieser optoelektronischen Anordnung durch den Verzicht auf eine Laserlichtquelle keine Maßnahmen zur Augensicherheit getroffen werden. Die optoelektronische Anordnung weist vorteilhafterweise einen einfachen Aufbau mit einer geringen Anzahl einzelner Komponenten auf, wodurch die optoelektronische Anordnung kompakte äußere Abmessungen auf- weisen kann.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist das erste Muster so ausgebildet, dass sich entlang einer an der Oberseite des Leuchtdiodenchips angeordneten Geraden min- destens zwei Strahlungsemittierende Abschnitte und zwei nicht-strahlungsemittierende Abschnitte abwechseln. Vorteil¬ hafterweise wird hierdurch sichergestellt, dass das durch die optoelektronische Anordnung erzeugbare Lichtmuster ausrei¬ chend komplex ist, um das durch die optoelektronische Anord- nung erzeugbare Lichtmuster beispielsweise in einem Tiefenerfassungssystem zur Ermittlung von Tiefeninformationen zu nutzen .
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist das erste Muster ein zweidimensionales Punktmuster. Das
Punktmuster kann dabei ein regelmäßiges oder ein unregelmäßi¬ ges Punktmuster sein. Zweidimensionale Punktmuster haben sich als gut geeignet für eine Verwendung in Systemen zur Tiefenerfassung erwiesen.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist das erste Muster ein Streifenmuster. Auch Streifenmuster eignen sich zur Verwendung in Systemen zur Tiefenerfassung und ermöglichen vorteilhafterweise eine besonders einfache Aus¬ wertung .
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der Leuchtdiodenchip ausgebildet, elektromagnetische Strah¬ lung mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich zu emittieren. Vorteilhafterweise ist das von der optoelekt¬ ronischen Anordnung erzeugbare Lichtmuster dadurch nicht sichtbar und wird somit von einem Anwender nicht als störend empfunden .
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung weist der Leuchtdiodenchip eine epitaktisch gewachsene
Schichtenfolge auf. Dabei ist ein Bereich der Schichtenfolge in lateraler Richtung gemäß dem ersten Muster strukturiert.
Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass der Leuchtdio¬ denchip nur in jenen Bereichen elektromagnetische Strahlung erzeugt, in denen an der Oberseite des Leuchtdiodenchips elektromagnetische Strahlung abgestrahlt werden soll. Dadurch ist es nicht erforderlich, elektromagnetische Strahlung in jenen Bereichen an der Oberseite des Leuchtdiodenchips, die keine elektromagnetische Strahlung abstrahlen sollen, abzu¬ schatten. Dadurch kann die optoelektronische Anordnung vorteilhafterweise eine hohe Effizienz aufweisen.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung weist die Schichtenfolge einen pn-Übergang auf, der lateral strukturiert ist. Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass im Leuchtdiodenchip der optoelektronischen Anordnung elektromagnetische Strahlung nur in den Bereichen erzeugt werden soll, in denen an der Oberseite des Leuchtdiodenchips elektromagnetische Strahlung abgestrahlt werden soll.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung um- fasst das optisch abbildende Element eine optische Linse. Die optische Linse kann dabei beispielsweise als Zerstreuungslin¬ se ausgebildet sein. Vorteilhafterweise eignet sich das op¬ tisch abbildende Element dadurch dazu, von dem Leuchtdioden- chip der optoelektronischen Anordnung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung in eine Umgebung der optoelektronischen Anordnung abzubilden.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist über der Oberseite des Leuchtdiodenchips ein Blendenelement angeordnet, das über Strahlungsemittierenden Abschnitten der Oberseite Öffnungen aufweist. Vorteilhafterweise kann durch das Blendenelement eine zumindest teilweise Parallelisierung der von dem Leuchtdiodenchip abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung erreicht werden. Dabei wird unter einem gegenüber der Normalen stark abweichenden Winkel emittierte elektromagnetische Strahlung in den Öffnungen des Blendenele¬ ments absorbiert.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist mindestens eine der Öffnungen so eng bemessen, dass nur eine Grundmode der elektromagnetischen Strahlung durch die Öffnung gelangen kann. Die Öffnung kann dabei beispielsweise einen Durchmesser von weniger als 10 ym aufweisen. Die Grundmode weist vorteilhafterweise einen engen Abstrahlwinkel auf, so dass die abgestrahlte elektromagnetische Strahlung stark ge¬ richtet ist und eine hohe Strahlungsintensität in zur Ober¬ seite des Leuchtdiodenchips senkrechte Richtung aufweist. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine effiziente Einkopp- lung in das optisch abbildende Element der optoelektronischen Anordnung. Außerdem weist das durch die optoelektronische An¬ ordnung erzeugte Lichtmuster dadurch einen hohen Kontrast auf .
In der Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist über mindestens einem Strahlungsemittierenden Abschnitt der Oberseite des Leuchtdiodenchips ein Fokussierelement angeord¬ net, das dazu vorgesehen ist, an dem Strahlungsemittierenden Abschnitt emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu parallelisieren . Vorteilhafterweise kann das Fo¬ kussierelement die teilweise Parallelisierung der elektromag¬ netischen Strahlung durch Brechung und Ablenkung der elektro- magnetischen Strahlung erreichen, wodurch Verluste durch Absorption reduziert werden können. Dadurch kann die optoelektronische Anordnung eine besonders hohe Effizienz aufweisen. In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung um- fasst das Fokussierelement ein Mikroprisma. Beispielsweise können über den Strahlungsemittierenden Abschnitten der Oberseite des Leuchtdiodenchips als Mikroprismenarray ausgebilde¬ te Fokussierelemente angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist das Fokussierelement dadurch einfach und kostengünstig her¬ stellbar .
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der Leuchtdiodenchip ausgebildet, an seiner Oberseite elekt- romagnetische Strahlung abzustrahlen, die an der Oberseite des Leuchtdiodenchips ein von dem ersten Muster verschiedenes zweites zweidimensionales Muster bildet. Der Leuchtdiodenchip ist in dieser Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung somit ausgebildet, mindestens zwei verschiedene Licht- muster zu erzeugen. Diese beiden Lichtmuster können beispielsweise sequenziell nacheinander erzeugt werden. Vorteil¬ hafterweise eignet sich die optoelektronische Anordnung dadurch besonders gut zur Verwendung in einem System zur Tiefenerfassung und ermöglicht eine Tiefenerfassung mit beson- ders hoher Genauigkeit.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind das erste Muster und das zweite Muster so ausgebildet, dass die das erste Muster bildenden Strahlungsemittierenden Abschnitte der Oberseite des Leuchtdiodenchips und die das zweite Muster bildenden Strahlungsemittierenden Abschnitte der Oberseite des Leuchtdiodenchips disjunkt sind. Dies be¬ deutet, dass sich die das erste Muster bildenden Strahlungse¬ mittierenden Abschnitte der Oberseite des Leuchtdiodenchips und die das zweite Muster bildenden Strahlungsemittierenden Abschnitte der Oberseite des Leuchtdiodenchips nicht überla¬ gern. Vorteilhafterweise können das erste Muster und das zweite Muster dadurch besonders einfach mit nur einem Leuchtdiodenchip erzeugt werden.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung weist der Leuchtdiodenchip eine Mehrzahl elektrischer Kontakte auf. Dabei ist der Leuchtdiodenchip ausgebildet, abhängig davon, welcher elektrische Kontakt mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, das erste Muster oder das zweite Muster ab¬ zustrahlen. Der Leuchtdiodenchip der optoelektronischen An- Ordnung kann in dieser Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung also mindestens zwei integrierte Diodenstrukturen aufweisen. Dadurch lässt sich der Leuchtdiodenchip vorteilhafterweise besonders einfach ansteuern. In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der Leuchtdiodenchip ausgebildet, an seiner Oberseite elekt¬ romagnetische Strahlung abzustrahlen, die an der Oberseite des Leuchtdiodenchips ein von dem ersten Muster und von dem zweiten Muster verschiedenes drittes zweidimensionales Muster bildet. Vorteilhafterweise eignet sich die optoelektronische Anordnung in dieser Ausführungsform somit zur Erzeugung mindestens dreier unterschiedlicher Lichtmuster, die beispielsweise sequenziell nacheinander erzeugt werden können. Bei Verwendung der optoelektronischen Anordnung in einem System zur Tiefenerfassung wird dadurch vorteilhafterweise eine Tie- fenerfassung mit besonders hoher Genauigkeit ermöglicht.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der Leuchtdiodenchip mit einem optischen Resonator oder als Superlumineszenzdiode ausgebildet. Vorteilhafterweise kann der Leuchtdiodenchip dadurch eine Erzeugung elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem engen Spektralbereich ermöglichen, was bei Verwendung der optoelektronischen Anordnung in einem System zur Tiefenerfassung auf De- tektorseite eine Verwendung eines Filters mit engem Durch¬ lassspektrum ermöglicht, wodurch sich eine geringe Störanfäl¬ ligkeit und eine hohe Signalqualität ergeben können. Ein wei¬ terer Vorteil kann darin bestehen, dass ein mit einem opti- sehen Resonator oder als Superlumineszenzdiode ausgebildeter Leuchtdiodenchip eine engwinklige Abstrahlcharakteristik aufweisen kann, wodurch das durch die optoelektronische Anord¬ nung erzeugbare Lichtmuster einen hohen Kontrast und eine ho- he Intensität aufweisen kann.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist über mindestens einem Strahlungsemittierenden Abschnitt der Oberseite des Leuchtdiodenchips ein optisches Element ange- ordnet, das nur elektromagnetische Strahlung transmittiert , die in einen festgelegten Winkelbereich um eine zur Oberseite des Leuchtdiodenchips senkrechte Richtung abgestrahlt wird. Vorteilhafterweise weist die von der optoelektronischen Anordnung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung dann eine hohe Parallelität und eine geringe Divergenz auf, wodurch das durch die optoelektronische Anordnung erzeugbare Lichtmuster einen hohen Kontrast aufweisen kann. Von dem optischen Element nicht transmittierte elektromagnetische Strahlung kann zu dem Leuchtdiodenchip reflektiert und dadurch rezykliert werden. Beispielsweise kann an dem optischen Element reflektierte elektromagnetische Strahlung in dem Leuchtdiodenchip reabsorbiert werden. Ebenfalls möglich ist, dass an dem opti¬ schen Element reflektierte elektromagnetische Strahlung an dem Leuchtdiodenchip erneut reflektiert und dabei in eine zur Oberseite des Leuchtdiodenchips im Wesentlichen senkrechte Richtung abgestrahlt wird.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist das optische Element als photonischer Kristall ausgebildet. Vorteilhafterweise transmittiert das optische Element dann nur elektromagnetische Strahlung, die in einen festgelegten Winkelbereich um eine zur Oberseite des Leuchtdiodenchips senkrechte Richtung abgestrahlt wird. Ein Tiefenerfassungssystem umfasst eine optoelektronische An¬ ordnung der vorgenannten Art. Das Tiefenerfassungssystem kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, Abstände von in einem Zielbereich angeordneten Personen und/oder Gegenständen zu ermitteln. Das Tiefenerfassungssystem kann sich beispielsweise auch dazu eignen, Abstände einzelner Körperteile einer o- der mehrerer Personen von der optoelektronischen Anordnung des Tiefenerfassungssystems zu ermitteln. Dabei kann das Tie- fenerfassungssystem die Tiefeninformation beispielsweise anhand von reflektiertem Licht des durch die optoelektronische Anordnung des Tiefenerfassungssystems erzeugbaren Lichtmus¬ ters gewinnen. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung :
Fig. 1 eine erste optoelektronische Anordnung; Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Oberseite eines Leuchtdio¬ denchips der ersten optoelektronischen Anordnung;
Fig. 3 eine zweite optoelektronische Anordnung; Fig. 4 eine dritte optoelektronische Anordnung;
Fig. 5 ein Tiefenerfassungssystem;
Fig. 6 eine vierte optoelektronische Anordnung;
Fig. 7 ein schematisches Ersatzschaltbild des Leuchtdio¬ denchips der vierten optoelektronischen Anordnung;
Fig. 8 eine fünfte optoelektronische Anordnung;
Fig. 9 eine sechste optoelektronische Anordnung;
Fig. 10 eine siebte optoelektronische Anordnung; und Fig. 11 eine achte optoelektronische Anordnung.
Fig. 1 zeigt eine stark schematisierte geschnittene Seitenan- sieht einer optoelektronischen Anordnung 10. Die optoelektronische Anordnung 10 ist zur Erzeugung und Abstrahlung eines Lichtmusters vorgesehen.
Die optoelektronische Anordnung 10 umfasst einen Leuchtdio- denchip 100. Der Leuchtdiodenchip 100 kann auch als LED-Chip bezeichnet werden. Der Leuchtdiodenchip 100 ist zur Emission elektromagnetischer Strahlung 200 ausgebildet. Die durch den Leuchtdiodenchip 100 emittierbare elektromagnetische Strah¬ lung 200 kann eine Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektralbe- reich oder eine Wellenlänge aus einem nicht-sichtbaren Spektralbereich aufweisen, beispielsweise eine Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich. In beiden Fällen kann die durch den Leuchtdiodenchip 100 emittierbare elektromagnetische Strahlung 200 auch als Licht bezeichnet werden.
Der Leuchtdiodenchip 100 weist eine Oberseite 110 auf. Die Oberseite 110 bildet eine Strahlungsemissionsfläche des
Leuchtdiodenchips 100. Die durch den Leuchtdiodenchip 100 emittierbare elektromagnetische Strahlung 200 wird an der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 abgestrahlt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 der optoelektronischen Anord¬ nung 10. Die durch den Leuchtdiodenchip 100 emittierbare elektromagnetische Strahlung 200 wird nicht an der gesamten
Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 abgestrahlt. Vielmehr weist die Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 Strahlungs¬ emittierende Abschnitte 111 und nicht-strahlungsemittierende Abschnitte 112 auf. Im Betrieb des Leuchtdiodenchips 100 wird elektromagnetische Strahlung 200 lediglich an den Strahlungs¬ emittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 abgestrahlt. Die strahlungsemittierenden Abschnitte 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 bilden ein zweidimensionales Mus¬ ter. Dadurch bildet auch die von dem Leuchtdiodenchip 100 an der Oberseite 110 abgestrahlte elektromagnetische Strah- lung 200 an der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 ein zweidimensionales Muster 210. Das zweidimensionale Muster 210 ist dabei so ausgebildet, dass sich entlang einer an der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 angeordneten Geraden 113 mindestens zwei Strahlungsemittierende Abschnitte 111 und zwei nicht-strahlungsemittierende Abschnitte 112 abwechseln.
Im in Fig. 2 dargestellten Beispiel bilden die strahlungsemittierenden Abschnitte 111 ein regelmäßiges zweidimensiona¬ les Punktmuster. Die strahlungsemittierenden Abschnitte 111 könnten aber auch ein unregelmäßiges Punktmuster, ein Gittermuster oder ein anderes Muster bilden.
Der Leuchtdiodenchip 100 weist eine epitaktisch gewachsene Schichtenfolge 120 auf. Die Schichtenfolge 120 umfasst einen pn-Übergang 130. Im Bereich des pn-Übergangs 130 der Schichtenfolge 120 wird im Betrieb des Leuchtdiodenchips 100 der optoelektronischen Anordnung 10 die elektromagnetische Strahlung 200 erzeugt. Der pn-Übergang 130 ist in lateraler Richtung, also parallel zur Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100, entsprechend dem zweidimensionalen Muster 210 strukturiert. Dadurch wird erreicht, dass im Betrieb des Leuchtdiodenchips 100 nur in je¬ nen lateralen Bereichen der Schichtenfolge 120 elektromagne- tische Strahlung 200 erzeugt wird, die in zur Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 senkrechter Richtung unterhalb strahlungsemittierender Abschnitte 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 angeordnet sind. Unterhalb der nicht- strahlungsemittierenden Abschnitte 112 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 wird keine elektromagnetische Strahlung 200 erzeugt. Dadurch entsteht das zweidimensionale Muster 210 der durch den Leuchtdiodenchip 100 abstrahlbaren elektromagnetischen Strahlung 200 bereits bei der Erzeugung der elekt- romagnetischen Strahlung 200 in der Schichtenfolge 120 des Leuchtdiodenchips 100.
Fig. 1 zeigt, dass die optoelektronische Anordnung 100 zu- sätzlich ein optisch abbildendes Element 300 umfasst. Das op¬ tisch abbildende Element 300 ist dazu vorgesehen, die von dem Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 10 emittierte elektromagnetische Strahlung 200 in eine Umge¬ bung 310 der optoelektronischen Anordnung 10 abzubilden.
Hierzu ist das optisch abbildende Element 300 derart angeord¬ net, dass die durch den Leuchtdiodenchip 100 emittierte elektromagnetische Strahlung 200 durch das optisch abbildende Element 300 verläuft. Das optisch abbildende Element 300 kann beispielsweise eine optische Linse umfassen. Die optische Linse kann beispiels¬ weise als Zerstreuungslinse ausgebildet sein. Das optisch ab¬ bildende Element 300 kann auch mehr als eine optische Kompo¬ nente umfassen, beispielsweise mehrere optische Linsen, die im Lichtweg hintereinander angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt eine stark schematisierte geschnittene Seitenan¬ sicht einer optoelektronischen Anordnung 11 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die optoelektronische Anordnung 11 weist große Übereinstimmungen mit der optoelektronischen Anordnung 10 der Fig. 1 auf. Komponenten der optoelektronischen Anordnung 11, die bei der optoelektronischen Anordnung 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in Fig. 3 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede zwischen der optoelektronischen Anordnung 11 der Fig. 3 und der optoelektronischen Anordnung 10 der Fig. 1. Im Übrigen ist die Beschreibung der optoelektronischen Anordnung 10 auch für die optoelektronische Anordnung 11 zutreffend.
Die optoelektronische Anordnung 11 weist ein Blendenele¬ ment 400 auf, das zwischen der Oberseite 110 des Leuchtdio¬ denchips 100 und dem optisch abbildenden Element 300 angeord- net ist. Das Blendenelement 400 kann unmittelbar an der Ober¬ seite 110 des Leuchtdiodenchips 100 anliegen. Das Blendenele¬ ment 400 kann auch als Aperturelement bezeichnet werden. Das Blendenelement 400 weist Öffnungen 410 auf. Die die Öff¬ nungen 410 des Blendenelements 400 umgebenden Abschnitte des Blendenelements 400 sind opak ausgebildet. Es ist zweckmäßig, dass die die Öffnungen 410 des Blendenelements 400 umgebenden Abschnitte des Blendenelements 400 nicht oder nur in geringem Maße reflektierend ausgebildet sind. Die Öffnungen 410 des Blendenelements 400 sind an den Strahlungsemittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 ausgerichtet. Dadurch kann ein Teil der an den Strahlungse¬ mittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdio- denchips 100 emittierten elektromagnetischen Strahlung 200 durch die Öffnungen 410 des Blendenelements 400 zu dem op¬ tisch abbildenden Element 300 der optoelektronischen Anordnung 11 gelangen. Allerdings kann nur solche elektromagnetische Strahlung, die senkrecht oder fast senkrecht zur Oberseite 110 des Leuchtdi¬ odenchips 100 abgestrahlt wird, durch die Öffnungen 410 des Blendenelements 400 gelangen. Elektromagnetische Strahlung 200, die an der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 in eine Richtung abgestrahlt wird, die gegenüber einer senkrecht zur Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 orientierten Nor¬ malen einen Winkel aufweist, der größer als ein geometrisch festgelegter Grenzwinkel ist, wird an dem Blendenelement 400 oder den Wandungen der Öffnungen 410 absorbiert.
Hierdurch ist die an der dem optisch abbildenden Element 300 zugewandten Seite des Blendenelements 400 aus den Öffnun¬ gen 410 des Blendenelements 400 austretende elektromagneti¬ sche Strahlung 200 im Wesentlichen senkrecht zur Obersei- te 110 des Leuchtdiodenchips 100 orientiert und somit zumin¬ dest teilweise parallelisiert . Die durch das Blendenelement 400 bewirkte teilweise Paralle- lisierung der elektromagnetischen Strahlung 200 kann dazu dienen, störende Rückreflexionen von elektromagnetischer Strahlung 200 innerhalb der optoelektronischen Anordnung 11 zu reduzieren und die Qualität der durch das optisch abbil¬ dende Element 300 erzeugten Abbildung des zweidimensionalen Musters 210 der elektromagnetischen Strahlung 200 zu erhöhen.
Fig. 4 zeigt eine stark schematisierte geschnittene Seitenan- sieht einer optoelektronischen Anordnung 12 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die optoelektronische Anordnung 12 weist große Übereinstimmungen mit der in Fig. 3 dargestellten optoelektronischen Anordnung 11 auf. Komponenten der optoelektronischen Anordnung 12, die bei der optoelektronischen Anord- nung 11 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in Fig. 4 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich auf die Unterschiede zwischen der optoelektronischen Anordnung 12 und der optoelektronischen Anordnung 11. Im Übrigen gilt die Beschreibung der optoelektronischen Anordnung 10 der Fig. 1 und der optoelektronischen Anordnung 11 der Fig. 3 auch für die optoelektronische Anordnung 12 der Fig. 4.
Die optoelektronische Anordnung 12 umfasst zusätzlich zu dem Blendenelement 400 eine Mehrzahl von Fokussierelementen 500. Die Fokussierelemente 500 sind über den strahlungsemittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 in den Öffnungen 410 des Blendenelements 400 ange¬ ordnet. Die Fokussierelemente 500 sind dazu vorgesehen, an den strahlungsemittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 emittierte elektromagnetische
Strahlung 200 zumindest teilweise zu parallelisieren . Hierdurch kann ein Anteil der elektromagnetischen Strahlung 200, der an den Wandungen der Öffnungen 410 des Blendenele- ments 400 absorbiert wird, reduziert werden. Hierdurch kann sich der nutzbare Anteil der durch den Leuchtdiodenchip 100 emittierten elektromagnetischen Strahlung 200 erhöhen. Die Fokussierelemente 500 können beispielsweise Mikroprismen umfassen. Insbesondere können die Fokussierelemente 500 bei¬ spielsweise durch ein Mikroprismenarray gebildet sein. Es ist möglich, die optoelektronische Anordnung 12 mit den Fokussierelementen 500, jedoch ohne das Blendenelement 400 auszubilden. In diesem Fall wird die durch den Leuchtdiodenchip 100 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung 200 nur durch die Fokussierelemente 500 teilweise parallelisiert .
Fig. 5 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Tie¬ fenerfassungssystems 20. Das Tiefenerfassungssystem 20 ist dazu vorgesehen, eine räumliche Tiefe von in einem zu untersuchenden Raumbereich angeordneten Gegenständen und/oder Kör- pern zu ermitteln, also einen Abstand dieser Gegenstände und/oder Körper von dem Tiefenerfassungssystem 20.
Das Tiefenerfassungssystem 20 umfasst die optoelektronische Anordnung 10 der Fig. 1. Anstelle der optoelektronischen An- Ordnung 10 könnte das Tiefenerfassungssystem 20 allerdings auch die optoelektronische Anordnung 11 der Fig. 3 oder die optoelektronische Anordnung 12 der Fig. 4 umfassen. Die optoelektronische Anordnung 10 ist dazu vorgesehen, ein zweidi¬ mensionales Muster 210 elektromagnetischer Strahlung 200 in den zu untersuchenden Raumbereich abzustrahlen.
Das Tiefenerfassungssystem 20 umfasst außerdem einen Detektor 30. Der Detektor 30 kann beispielsweise als Kamera ausge¬ bildet sein, insbesondere beispielsweise als CCD-Kamera.
Das von der optoelektronischen Anordnung 10 des Tiefenerfassungssystems 20 abgestrahlte zweidimensionale Muster 210 elektromagnetischer Strahlung 200 wird durch die Körper und/oder Gegenstände in dem zu untersuchenden Raumbereich zu- mindest teilweise reflektiert. Die reflektierte elektromagne¬ tische Strahlung wird durch den Detektor 30 des Tiefenerfas¬ sungssystems 20 erfasst und durch das Tiefenerfassungssys¬ tem 20 ausgewertet. Aus dem Muster der reflektierten Strah- lung kann das Tiefenerfassungssystem 20 die räumliche Tiefe der im zu untersuchenden Raumbereich angeordneten Gegenstände und/oder Körper ermitteln. Fig. 6 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 einer optoelektronischen Anord¬ nung 13 gemäß einer vierten Ausführungsform. Die optoelektronische Anordnung 13 weist große Übereinstimmungen mit der optoelektronischen Anordnung 10 der Fig. 1 auf. Komponenten der optoelektronischen Anordnung 13, die bei der optoelektronischen Anordnung 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in Fig. 6 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede zwischen der optoelektronischen Anordnung 13 der Fig. 6 und der optoelektronischen Anordnung 10 der
Fig. 1. Im Übrigen ist die Beschreibung der optoelektronischen Anordnung 10 auch für die optoelektronische Anord¬ nung 13 zutreffend. Die Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 weist bei der optoelektronischen Anordnung 13 streifenförmige erste Abschnitte 114, streifenförmige zweite Abschnitte 115 und streifenförmige dritte Abschnitte 116 auf. Die streifenförmi¬ gen Abschnitte 114, 115, 116 überlagern einander nicht, sind also disjunkt. Die streifenförmigen Abschnitte 114, 115, 116 sind derart nebeneinander angeordnet, dass entlang einer senkrecht zu den streifenförmigen Abschnitten 114, 115, 116 orientierten Geraden 113 an der Oberseite 110 des Leuchtdio¬ denchips 100 stets ein erster Abschnitt 114, ein zweiter Ab- schnitt 115 und ein dritter Abschnitt 116 aufeinander folgen. Anschließend folgen wieder ein erster Abschnitt 114, ein zweiter Abschnitt 115 und ein dritter Abschnitt 116. Dieses Muster kann sich vielmals wiederholen, beispielsweise einige Dutzend Mal oder einige Hundert Mal.
Der Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 13 lässt sich so betreiben, dass die ersten Abschnitte 114 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 strahlungsemittieren- de Abschnitte 111 bilden, während die zweiten Abschnitte 115 und die dritten Abschnitte 116 der Oberseite 110 des Leucht¬ diodenchips 100 nicht-strahlungsemittierende Abschnitte 112 bilden. Die an den ersten Abschnitten 114 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 abgestrahlte elektromagnetische
Strahlung 200 bildet dann an der Oberseite 110 des Leuchtdio¬ denchips 100 das zweidimensionale Muster 210, das in diesem Fall ein Streifenmuster ist. Der Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 13 lässt sich aber auch so betreiben, dass die zweiten Abschnitte 115 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 strah- lungsemittierende Abschnitte 111 bilden, während die ersten Abschnitte 114 und die dritten Abschnitte 116 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 nicht-strahlungsemittierende
Abschnitte 112 bilden. Die an den Strahlungsemittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 emittierte elektromagnetische Strahlung 200 bildet dann an der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 ein zweites zwei- dimensionales Muster 220. Das zweite zweidimensionale Muster 220 ist ebenfalls als Streifenmuster ausgebildet, gegenüber dem zweidimensionalen Muster 210 jedoch seitlich verschoben beziehungsweise phasenverschoben . Außerdem lässt sich der Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 13 so betreiben, dass die dritten Abschnitte 116 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 strah- lungsemittierende Abschnitte 111 bilden, während die ersten Abschnitte 114 und die zweiten Abschnitte 115 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 nicht-strahlungsemittierende Abschnitte 112 bilden. An den Strahlungsemittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 emittierte elektromagnetische Strahlung 200 bildet dann an der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 ein drittes zwei- dimensionales Muster 230. Das dritte zweidimensionale Muster 230 ist ebenfalls als Streifenmuster ausgebildet. Das dritte zweidimensionale Muster 230 ist gegenüber dem zweidimensiona- len Muster 210 und dem zweiten zweidimensionalen Muster 220 seitlich verschoben beziehungsweise phasenverschoben.
Fig. 7 zeigt ein stark schematisiertes Ersatzschaltbild des Leuchtdiodenchips 100 der optoelektronischen Anordnung 13 der Fig. 6. Der Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 13 weist intern eine erste Diodenstruktur 101, eine zweite Diodenstruktur 102 und eine dritte Diodenstruktur 103 auf .
An seiner Oberseite 110 weist der Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 13 einen ersten elektrischen Oberseitenkontakt 141, einen zweiten elektrischen Oberseitenkontakt 142 und einen dritten elektrischen Oberseitenkon- takt 143 auf. An einer der Oberseite 110 gegenüberliegenden Rückseite weist der Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 13 einen elektrischen Rückseitenkontakt 140 auf. Der Rückseitenkontakt 140 ist elektrisch leitend mit der ersten Diodenstruktur 101, der zweiten Diodenstruktur 102 und der dritten Diodenstruktur 103 verbunden. Der erste Oberseitenkontakt 141 ist lediglich mit der ersten Diodenstruktur 101 verbunden. Der zweite Oberseitenkontakt 142 ist le¬ diglich mit der zweiten Diodenstruktur 102 verbunden. Der dritte Oberseitenkontakt 143 ist lediglich mit der dritten Diodenstruktur 103 verbunden. Die Oberseitenkontakte 141,
142, 143 ermöglichen es damit, die Diodenstrukturen 101, 102, 103 des Leuchtdiodenchips 100 der optoelektronischen Anord¬ nung 13 unabhängig voneinander anzusteuern. Die erste Diodenstruktur 101 des Leuchtdiodenchips 100 ist dazu vorgesehen, das zweidimensionale Muster 210 elektromag¬ netischer Strahlung 200 an den ersten Abschnitten 114 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 abzustrahlen. Die zweite Diodenstruktur 102 des Leuchtdiodenchips 100 der opto- elektronischen Anordnung 13 ist dazu vorgesehen, das zweite zweidimensionale Muster 220 elektromagnetischer Strahlung 200 an den zweiten Abschnitten 115 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 abzustrahlen. Die dritte Diodenstruktur 103 des Leuchtdiodenchips 100 ist dazu vorgesehen, das dritte zweidimensionale Muster 230 elektromagnetischer Strahlung 200 an den dritten Abschnitten 116 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 abzustrahlen.
Die optoelektronische Anordnung 13 kann beispielsweise ausge¬ bildet sein, das zweidimensionale Muster 210, das zweite zweidimensionale Muster 220 und das dritte zweidimensionale Muster 230 elektromagnetischer Strahlung 200 sequenziell zeitlich nacheinander abzustrahlen.
Es ist möglich, den Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 13 so auszubilden, dass er lediglich zwei zweidimensionale Muster 210, 220 oder mehr als drei zweidi- mensionale Muster 210, 220, 230 elektromagnetischer Strahlung 200 abstrahlen kann.
Fig. 8 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 einer optoelektronischen Anord- nung 14 gemäß einer fünften Ausführungsform. Die optoelektronische Anordnung 14 weist große Übereinstimmungen mit der optoelektronischen Anordnung 13 der Fig. 6 auf. Nachfolgend sind lediglich die Unterschiede zwischen der optoelektronischen Anordnung 13 und der optoelektronischen Anordnung 14 beschrieben.
Bei der optoelektronischen Anordnung 14 bilden die ersten Abschnitte 114, die zweiten Abschnitte 115 und die dritten Ab¬ schnitte 116 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 je- weils zweidimensionale Punktmuster. In der schematischen Darstellung der Fig. 8 sind lediglich Teile der ersten Abschnitte 114, der zweiten Abschnitte 115 und der dritten Abschnitte 116 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 dargestellt. Die ersten Abschnitte 114, die zweiten Abschnitte 115 und die dritten Abschnitte 116 sind jeweils disjunkt ausgebildet, überlappen einander also nicht. Da die ersten Abschnitte 114, die zweiten Abschnitte 115 und die dritten Abschnitte 116 der Oberseite 110 des Leuchtdio¬ denchips 100 der optoelektronischen Anordnung 14 jeweils als zweidimensionale Punktmuster ausgebildet sind, sind auch das an den ersten Abschnitten 114 abgestrahlte zweidimensionale Muster 210 elektronischer Strahlung 200, das an den zweiten Abschnitten 115 abgestrahlte zweite zweidimensionale Mus¬ ter 220 elektromagnetischer Strahlung 200 und das an den dritten Abschnitten 116 der Oberseite 110 des Leuchtdioden- chips 100 abgestrahlte dritte zweidimensionale Muster 230 elektromagnetischer Strahlung 200 als zweidimensionale Punkt¬ muster ausgebildet.
Fig. 9 zeigt eine stark schematisierte geschnittene Seitenan- sieht einer optoelektronischen Anordnung 15 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Die optoelektronische Anordnung 15 weist große Übereinstimmungen mit der optoelektronischen Anordnung 11 der Fig. 3 auf. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen der optoelektronischen Anordnung 11 der Fig. 3 und der optoelektronischen Anordnung 15 der Fig. 9 beschrieben. Im Übrigen ist die Beschreibung der optoelektronischen Anordnung 11 auch für die optoelektronische Anord¬ nung 15 zutreffend. Bei der optoelektronischen Anordnung 15 ist der Leuchtdiodenchip 100 mit einem optischen Resonator 121 ausgebildet. Der optische Resonator 121 kann auch als resonant cavity bezeichnet werden. Dadurch kann die von dem Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 15 abgestrahlte elektromagneti- sehe Strahlung 200 Wellenlängen aus einem engen Spektralbereich aufweisen. Wird die optoelektronische Anordnung 15 in dem Tiefenerfassungssystem 20 eingesetzt, so kann der Detektor 30 des Tiefenerfassungssystems 20 einen schmalbandigen Filter aufweisen, der nur elektromagnetische Strahlung aus diesem engen Spektralbereich passieren lässt. Dadurch kann die Erfassungsqualität in dem Tiefenerfassungssystem 20 verbessert werden. In einer weiteren Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung kann der Leuchtdiodenchip 100 dazu ausgebildet sein, im Superlumineszenzmodus, also als Superlumineszenzdiode, be¬ trieben zu werden. Dies kann den Vorteil bieten, dass die von dem Leuchtdiodenchip 100 an den Strahlungsemittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 ab¬ gestrahlte elektromagnetische Strahlung 200 in einen engen Raumwinkelbereich um eine zur Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 senkrechte Richtung abgestrahlt wird.
Fig. 16 zeigt eine stark schematisierte geschnittene Seiten¬ ansicht einer optoelektronischen Anordnung 16 gemäß einer siebten Ausführungsform. Die optoelektronische Anordnung 16 der Fig. 10 weist große Übereinstimmungen mit der optoelekt- ronischen Anordnung 11 der Fig. 3 auf. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen der optoelektronischen Anordnung 11 und der optoelektronischen Anordnung 16 beschrieben. Im Übrigen trifft die Beschreibung der optoelektronischen Anordnung 11 auch auf die optoelektronische Anord- nung 16 zu.
Bei der optoelektronischen Anordnung 16 sind über den strah- lungsemittierenden Abschnitten 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 jeweils optische Elemente 600 angeord- net. Die optischen Elemente 600 sind ausgebildet, nur elekt¬ romagnetische Strahlung 200 zu transmittieren, die in einen festgelegten Winkelbereich 610 um eine zur Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 der optoelektronischen Anordnung 16 senkrechte Richtung abgestrahlt wird. Der Winkelbereich 610 kann dabei eng sein.
Elektromagnetische Strahlung 200, die unter einem größeren Winkel auf das optische Element 600 fällt, wird durch das op¬ tische Element 600 reflektiert. Durch das optische Element 600 reflektierte elektromagnetische Strahlung kann beispiels¬ weise im pn-Übergang 130 des Leuchtdiodenchips 100 re¬ absorbiert und dadurch wiederverwendet (rezykliert) werden, oder kann an der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 oder an dem Blendenelement 400 erneut reflektiert werden, und da¬ bei eine weitere Gelegenheit erhalten, innerhalb des Winkel¬ bereichs 610 auf das optische Element 600 zu treffen und durch das optische Element 600 transmittiert zu werden.
Die optischen Elemente 600 bewirken, dass von der optoelekt¬ ronischen Anordnung 16 elektromagnetische Strahlung nur in den Winkelbereich 610 um die zur Oberseite 110 des Leuchtdio¬ denchips 100 senkrechte Richtung abgestrahlt wird.
Es ist möglich, dass über jedem Strahlungsemittierenden Abschnitt 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 der optoelektronischen Anordnung 16 ein eigenes optisches Element 600 angeordnet ist. Es kann aber auch ein ausgedehntes einzelnes optisches Element 600 vorgesehen sein, das sich über alle Strahlungsemittierenden Abschnitte 111 der Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 erstreckt.
Das optische Element 600 kann beispielsweise als photonischer Kristall ausgebildet sein. Alternativ kann das optische Ele¬ ment 600 auch aus einem transparenten Material ausgebildet sein, das eine Mikrostrukturierung aufweist, beispielsweise eine Strukturierung mit mikroskaligen Konus-, Prisma- oder Zylinderstrukturen .
Fig. 11 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer optoelektronischen Anordnung 17 gemäß einer achten Ausführungsform. Die optoelektronische Anordnung 17 weist große Übereinstimmungen mit der optoelektronischen Anordnung 11 der Fig. 3 auf. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen der optoelektronischen Anordnung 17 und der optoelektronischen Anordnung 11 beschrieben.
Bei der optoelektronischen Anordnung 17 weisen die Öffnun- gen 410 des Blendenelements 400 Durchmesser 411 auf, die so klein bemessen sind, dass nur eine Grundmode 240 der durch den Leuchtdiodenchip 100 der optoelektronischen Anordnung 17 emittierten elektromagnetischen Strahlung 200 durch die Öff- nungen 410 des Blendenelements 400 gelangen kann. Die Durch¬ messer 411 der Öffnungen 410 des Blendenelements 400 können hierzu beispielsweise bei weniger als 10 ym liegen. Die Grundmode 240 der elektromagnetischen Strahlung 200 weist einen definierten engen Abstrahlwinkel auf. Dadurch, dass die Durchmesser 411 der Öffnungen 410 des Blendenelements 400 so gering bemessen sind, dass nur die Grundmode 240 der elektro¬ magnetischen Strahlung 200 die Öffnungen 410 passieren kann, weist die durch die Öffnungen 410 des Blendenelements 400 von der optoelektronischen Anordnung 17 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung 200 einen engen Abstrahlwinkel auf, der um eine zur Oberseite 110 des Leuchtdiodenchips 100 der opto¬ elektronischen Anordnung 17 senkrechte Richtung zentriert ist. Hierdurch kann die durch die optoelektronische Anord¬ nung 17 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung 200 einfach und effizient in das optisch abbildende Element 300 eingekop¬ pelt werden. In einer weiteren Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung weist das Blendenelement 400 anstelle der als Durch¬ brüche ausgebildeten Öffnungen 410 Öffnungen auf, die mit einem Material gefüllt sind, dessen Brechungsindex sich von dem Brechungsindex des übrigen Blendenelements 400 unterscheidet.
Die anhand der Figuren 6 bis 11 beschriebenen optoelektronischen Anordnungen 13, 14, 15, 16, 17 können anstelle der optoelektronischen Anordnung 10 in dem anhand der Fig. 5 beschriebenen Tiefenerfassungssystem 20 eingesetzt werden. Die anhand der Figuren 6 bis 11 beschriebenen Merkmale der opto¬ elektronischen Anordnungen 13, 14, 15, 16, 17 können miteinander kombiniert werden.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei- spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er¬ findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abge- leitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlas¬ sen .
BEZUGSZEICHENLISTE optoelektronische Anordnung 10 optoelektronische Anordnung 11 optoelektronische Anordnung 12 optoelektronische Anordnung 13 optoelektronische Anordnung 14 optoelektronische Anordnung 15 optoelektronische Anordnung 16 optoelektronische Anordnung 17
Tiefenerfassungssystem 20
Detektor 30
Leuchtdiodenchip 100 erste Diodenstruktur 101 zweite Diodenstruktur 102 dritte Diodenstruktur 103
Oberseite 110 strahlungsemittierender Abschnitt 111 nicht-strahlungsemittierender Abschnitt 112
Gerade 113 erster Abschnitt 114 zweiter Abschnitt 115 dritter Abschnitt 116
Schichtenfolge 120 optischer Resonator 121 pn-Übergang 130
Rückseitenkontakt 140 erster Oberseitenseitenkontakt 141 zweiter Oberseitenseitenkontakt 142 dritter Oberseitenseitenkontakt 143 elektromagnetische Strahlung 200 zweidimensionales Muster 210 zweites zweidimensionales Muster 220 drittes zweidimensionales Muster 230
Grundmode 240 optisch abbildendes Element 300
Umgebung 310
Blendenelement 400
Öffnung 410
Durchmesser 411
Fokussierelement 500 optisches Element 600
Winkelbereich 610

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Optoelektronische Anordnung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) zur Erzeugung eines Lichtmusters
mit einem Leuchtdiodenchip (100), der ausgebildet ist, an seiner Oberseite (110) elektromagnetische Strahlung (200) abzustrahlen, die an der Oberseite (110) des Leuchtdio¬ denchips (100) ein erstes zweidimensionales Muster (210) bildet,
und mit einem optisch abbildenden Element (300), das aus¬ gebildet ist, von dem Leuchtdiodenchip (100) abgestrahlte elektromagnetische Strahlung (200) in eine Umgebung (310) der optoelektronischen Anordnung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) abzubilden.
Optoelektronische Anordnung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) gemäß Anspruch 1,
wobei das erste Muster (210) so ausgebildet ist, dass sich entlang einer an der Oberseite (110) des Leuchtdio¬ denchips (100) angeordneten Geraden (113) mindestens zwei Strahlungsemittierende Abschnitte (111) und zwei nicht- strahlungsemittierende Abschnitte (112) abwechseln.
Optoelektronische Anordnung (10, 11, 12, 14, 15, 16, 17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Muster (210) ein zweidimensionales Punkt¬ muster ist.
Optoelektronische Anordnung (13) gemäß einem der Ansprü¬ che 1 und 2,
wobei das erste Muster ein Streifenmuster ist.
Optoelektronische Anordnung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Leuchtdiodenchip (100) ausgebildet ist, elekt¬ romagnetische Strahlung (200) mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich zu emittieren. 6. Optoelektronische Anordnung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,
17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Leuchtdiodenchip (100) eine epitaktisch gewachsene Schichtenfolge (120) aufweist,
wobei ein Bereich der Schichtenfolge (120) in lateraler Richtung gemäß dem ersten Muster (210) strukturiert ist.
7. Optoelektronische Anordnung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) gemäß Anspruch 6,
wobei die Schichtenfolge (120) einen pn-Übergang (130) aufweist, der lateral strukturiert ist.
8. Optoelektronische Anordnung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,
17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das optisch abbildende Element (300) eine optische
Linse umfasst.
9. Optoelektronische Anordnung (11, 12, 15, 16, 17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei über der Oberseite (110) des Leuchtdioden¬ chips (100) ein Blendenelement (400) angeordnet ist, das über Strahlungsemittierenden Abschnitten (111) der Oberseite (110) Öffnungen (410) aufweist.
10. Optoelektronische Anordnung (17) gemäß Anspruch 9,
wobei mindestens eine der Öffnungen (410) so eng bemessen ist, dass nur eine Grundmode (240) der elektromagneti¬ schen Strahlung (200) durch die Öffnung (410) gelangen kann .
11. Optoelektronische Anordnung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei über mindestens einem Strahlungsemittierenden Abschnitt (111) der Oberseite (110) des Leuchtdioden¬ chips (100) ein Fokussierelement (500) angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, an dem Strahlungsemittierenden Abschnitt (111) emittierte elektromagnetische Strah¬ lung (200) zumindest teilweise zu parallelisieren . 12. Optoelektronische Anordnung (12) gemäß Anspruch 11, wobei das Fokussierelement (500) ein Mikroprisma umfasst. 13. Optoelektronische Anordnung (13, 14) gemäß einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei der Leuchtdiodenchip (100) ausgebildet ist, an sei¬ ner Oberseite (110) elektromagnetische Strahlung (200) abzustrahlen, die an der Oberseite (110) des Leuchtdio- denchips (100) ein von dem ersten Muster (210) verschie¬ denes zweites zweidimensionales Muster (220) bildet.
14. Optoelektronische Anordnung (13, 14) gemäß Anspruch 13, wobei das erste Muster (210) und das zweite Muster (220) so ausgebildet sind, dass die das erste Muster (210) bil¬ denden Strahlungsemittierenden Abschnitte (111) der Oberseite (110) des Leuchtdiodenchips (100) und die das zwei¬ te Muster (220) bildenden Strahlungsemittierenden Abschnitte (111) der Oberseite (110) des Leuchtdiodenchips (100) disjunkt sind.
15. Optoelektronische Anordnung (13, 14) gemäß einem der An¬ sprüche 13 und 14,
wobei der Leuchtdiodenchip (100) eine Mehrzahl elektri- scher Kontakte (141, 142, 143) aufweist,
wobei der Leuchtdiodenchip (100) ausgebildet ist, abhän¬ gig davon, welcher elektrische Kontakt (141, 142, 143) mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, das erste Mus¬ ter (210) oder das zweite Muster (220) abzustrahlen.
16. Optoelektronische Anordnung (13, 14) gemäß einem der An¬ sprüche 13 bis 15,
wobei der Leuchtdiodenchip (100) ausgebildet ist, an sei¬ ner Oberseite (110) elektromagnetische Strahlung (200) abzustrahlen, die an der Oberseite (110) des Leuchtdio¬ denchips (100) ein von dem ersten Muster (210) und von dem zweiten Muster (220) verschiedenes drittes zweidimensionales Muster (230) bildet. 17. Optoelektronische Anordnung (15) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei der Leuchtdiodenchip (100) mit einem optischen Re- sonator (121) oder als Superlumineszenzdiode ausgebildet ist .
18. Optoelektronische Anordnung (16) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei über mindestens einem strahlungsemittierenden Abschnitt (111) der Oberseite (110) des Leuchtdiodenchips (100) ein optisches Element (600) angeordnet ist, das nur elektromagnetische Strahlung (200) transmittiert , die in einen festgelegten Winkelbereich (610) um eine zur Ober- seite (110) des Leuchtdiodenchips (100) senkrechte Rich¬ tung abgestrahlt wird.
19. Optoelektronische Anordnung (16) gemäß Anspruch 18,
wobei das optische Element (600) als photonischer Kris- tall ausgebildet ist.
Tiefenerfassungssystem
mit einer optoelektronischen Anordnung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche
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