WO2019224180A1 - Sendeeinrichtung zur aussendung von lichtpulsen, optische detektionsvorrichtung und verfahren zur aussendung von lichtpulsen - Google Patents

Sendeeinrichtung zur aussendung von lichtpulsen, optische detektionsvorrichtung und verfahren zur aussendung von lichtpulsen Download PDF

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light
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transmitting device
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Juergen Nies
Daniel STRICKER-SHAVER
Jan Christoph SIMON
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar

Definitions

  • Transmitting device for emitting light pulses optical detection device and method for emitting light pulses
  • the invention relates to a transmitting device for emitting light pulses
  • first semiconductor element and the at least one second semiconductor element are connected in parallel with respect to the electrical voltage and with respect to their blocking directions ent.
  • the invention relates to an optical detection device for detecting objects
  • control and evaluation device for controlling the at least one transmitting device and the at least one receiving device and for evaluating light pulses received by the at least one receiving device
  • the transmitting device comprises - a light-emitting first semiconductor element which has a reverse direction and a passage direction with respect to an electrical voltage, wherein the first semiconductor element emits light when an electrical voltage is applied in the forward direction,
  • the invention relates to a method for emitting light pulses with egg ner transmitting device, in which an electrical transmission voltage pulse in fürrich device applied to a light-emitting first semiconductor element and the first semiconductor element, a corresponding light pulse is emitted, in the Abschaltmoment the first semiconductor element with electrical inductances of the transmitting device at least one induction voltage pulse is generated, which is directed counter to the transmission voltage pulse, and the induction voltage pulse is applied to at least one second semiconductor element, which is connected in antiparallel to the first semiconductor element.
  • the semiconductor light-emitting device is a vertical cavity laser diode (VCSEL).
  • the VCSEL includes a substrate on which a semiconductor layer sequence is deposited.
  • the semiconductor layer sequence contains a region of n-doped layers and a region of p-doped semiconductor layers, between which a first p-n junction is formed.
  • the p-n junction is divided by an insulating section into a light emitting section and a protective diode section.
  • the operating voltage is applied to the contacts in the flow direction of the first p-n junction.
  • the second p-n junction in the protective diode section is polarized in the blocking direction, so that the current flow essentially takes place only through the light-emitting section.
  • the second p-n junction is poled in the forward direction, so that the electrical resistance of the protective diode section is essentially determined by the resistance of the first p-n junction.
  • a blocking current caused by the voltage pulse essentially flows through the first p-n junction in the protective diode section. The intended for generating radiation first p-n junction in rindemit animal section is thus protected from damage by the voltage pulse Ge.
  • the invention has for its object to make a transmitting device, a Detektionsvor direction and a method of the type mentioned, in which Indukti onstapen which when emitting a light pulse with the first semiconductor arise terelements, can be used for further functions of the transmitting device or the detection onsvorraum.
  • the we least a second semiconductor element is a light-emitting semiconductor element.
  • the induction voltage, wel che arises at a light pulse of the first semiconductor element, in addition to the outer tion of a corresponding further light pulse used.
  • the induction voltage can be reduced to protect the first semiconductor element.
  • the light pulse which is generated from the induction voltage with the at least one second semiconductor element can either be used for another measurement or for checking the functionality of the transmitting device or a detection device for detecting objects in which the transmitting device can be used. be used.
  • the functional scope of the Sendeeinrich device can be extended and / or the reliability of the transmitting device, in particular special of the detection device can be improved.
  • the induction voltage is generated at the moment of switching off the first semicon terelements after a light pulse due to inductance of components, in particular electrical lines, connections, bonding wires or the like, which are included in the transmitting device.
  • the first semiconductor element is short-circuited to protect the ses from the corresponding induction voltages. With correspondingly short and powerful light pulses and corresponding electrical currents, otherwise the first semiconductor element could be destroyed by such induction voltages.
  • the first semiconductor element and the at least one second semiconductor element can emit light with at least partially overlapping penden wavelength ranges or light with non-overlapping wavelength ranges. If the wavelength ranges of the first semiconductor element and of the at least one second semiconductor element partially overlap, then NEN the light of the first semiconductor element and the at least one second semicon terelements for corresponding measurements, in particular with the same or similar receivers are used.
  • the first semiconductor element and the at least one second semiconductor element can emit light of the same wavelength or in the same wavelength range.
  • the semiconductor elements can complement each other.
  • the semiconductor elements can be optically decoupled with less effort.
  • At least one semiconductor element can emit light in a region not visible to the human eye.
  • the Sen de beautiful can be used in technical areas in which human Au conditions should not be irritated by the corresponding light emission.
  • the transmission device can thus be used in vehicles, especially in traffic who the.
  • At least one semiconductor element can emit light in the infrared range.
  • Light in the infrared range is particularly suitable for the detection of objects. Furthermore, light in the infrared range is not visible to the human eye.
  • the first semiconductor element and at least one second semiconductor element with respect to the emission of the light pulses may be directed in the same spatial direction and / or the first semiconductor element and we least one second semiconductor element may be directed ge in different directions.
  • the semiconductor elements are directed in the same spatial direction, their respective light pulses in the same space area, in particular monitoring area, can be sent.
  • the semiconductor elements may be directed in different spatial directions.
  • a spatial area in the surrounding environment can be illuminated.
  • At least one other semiconductor element can be used for checking the functionality of the transmitting device, in particular the optical detection device.
  • the at least one other semiconductor element can be directed into the interior of a housing of the transmitting device.
  • the Anschgeschwindigkei th of the first semiconductor element and the at least one second semiconductor element may be about the same size. In this way the induction voltages can be better compensated.
  • the response speeds can be the same.
  • first semiconductor element and the at least one second semiconductor element may be of the same type or the first semiconductor element and the at least one second semiconductor element may be of different types.
  • the semiconductor elements are of the same type, the compensation of the induction voltages can be improved. In particular, it is possible to realize speech speeds of equal magnitude.
  • the semiconductor elements may be of different types.
  • different wavelength ranges can be realized in this way.
  • At least one semiconductor element may be a laser diode and / or at least one semiconductor element may be a light-emitting diode.
  • the at least one semiconductor element, with which light is emitted for monitoring a spatial area may be a laser diode.
  • the at least one semiconductor element with which light is emitted for monitoring a spatial area, may be a laser diode.
  • laser diodes With laser diodes, light pulses can be better in terms of direction, pulse length and wavelength to be controlled. In addition, very accurate results can be achieved in transit time measurements with laser diodes.
  • At least one semiconductor element can be a light-emitting diode. Illuminio can be realized easier and cheaper.
  • At least one semiconductor element may be a laser diode and we least one semiconductor element may be a light emitting diode.
  • all the semiconductor elements of the transmitter can be laser diodes or all the semiconductor elements of the transmitter can be light-emitting diodes. In this way, all the semiconductor elements used in the Sen de listening may have the same design.
  • the first semiconductor element and the at least one second semiconductor element can be realized in a common housing and / or as a common component, or the first semiconductor element and the at least one second semiconductor element can be implemented separately.
  • the semiconductor elements can be easily installed and protected to the surrounding environment and shielded.
  • the semiconductor elements can be realized in a particularly space-saving manner.
  • the semiconductor elements can be realized in a common chip or on a common substrate. The semiconductor elements may also be realized separately, in particular in separate housings and / or as separate components.
  • At least one semiconductor element can be part of an optical detection device for detecting objects.
  • light pulses can be emitted into a monitoring area of the detection device.
  • the light pulses may be reflected on an object that is approximately present in the surveillance area.
  • the reflected light pulses can be received by a corresponding receiving device of the detection device.
  • the received reflected light pulses can be evaluated with a corresponding evaluation device.
  • optical detection device object information of detected objects, in particular distances, directions and / or ge speeds of the objects relative to the detection device. Additionally or alternatively, a detected object can be identified with the detection device.
  • the at least one detection device can operate according to a light transit time method.
  • Optical pulse propagation time-of-process optical detection devices may be configured and referred to as time-of-flight (TOF), light-detection-and-ranging (LiDAR), laser-detection-and-ranging (LaDAR) systems, or the like ,
  • TOF time-of-flight
  • LiDAR light-detection-and-ranging
  • LaDAR laser-detection-and-ranging
  • the at least one detection device may be a scanning system.
  • a monitoring area can be scanned, ie scanned, with transmission signals.
  • the corresponding light pulses can be pivoted, so to speak, with respect to their propagation direction over the monitoring area.
  • at least one deflecting mirror device can be used.
  • the detection device may be a laser-based distance measuring system.
  • the laser-based distance measuring system can have at least one laser diode as the light source of the transmitter. With the at least one laser diode in particular pulsed transmission beams can be sent as a transmission signal who the. With the laser diode transmission signals can be emitted in visible or invisible to the human eye frequency ranges.
  • at least one receiver may have a detector designed for the frequency of the emitted light, in particular a photodiode.
  • the laser-based distance measuring system can advantageously be a laser scanner. With a laser scanner, a surveillance area can be scanned with a particular pulsed laser beam.
  • at least one light-emitting semiconductor element may have at least one surface emitter.
  • a surface emitter also referred to as vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) is a semiconductor laser in which the light is emitted perpendicular to the plane of the semiconductor chip.
  • VCSEL vertical-cavity surface-emitting laser
  • the invention can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the invention can be used in a land vehicle, in particular a passenger car, truck, a bus, a motorcycle or the like, an aircraft and / or a watercraft.
  • the invention can also be used in autonomous or at least partially autonomous vehicles.
  • the detection device can advantageously be connected to at least one electronic control device of the vehicle, in particular a driver assistance system and / or a chassis control and / or a driver information device and / or a parking assistance system or the like, or be part of a sol chen.
  • the detected with the detection device object data in particular the distance, orientation and / or relative speed ei nes object relative to the vehicle, transmitted to the control device and to influen ce of driving functions, in particular the speed, a braking function, a steering function, a Chassis control and / or an output of a warning and / or warning signal in particular for the driver or the like, are used.
  • the detection device can also be used in conjunction with a detection device for movement patterns, in particular gesture recognition, who the.
  • functions of the vehicle in particular the opening of doors, a tailgate, a trunk lid, a hood or the like surfaces can be activated based on results of the detection device.
  • At least one semiconductor element may be part of a functional testing device for an optical detection device for detecting objects.
  • the light emitted with this at least one semiconductor element light can be used to check the operability of the detection device.
  • a light transmission in a housing or through windows of the detection device be monitored.
  • the reflectivity of mirroring surfaces of the detection device can be monitored. In case of contamination or water ingress, the light transmission and / or the reflection can be deteriorated. This can be detected by comparing the results of a functional test measurement with the results of corresponding reference measurements.
  • the object according to the invention with the detection device ge triggers that the at least one second semiconductor element is a light-emitting semicon terelement.
  • the object is achieved in the method according to the invention in that with the at least one second semiconductor element due to the induction voltage pulse, a light pulse is emitted.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle in the front view, with an optical Detektionsvor direction for monitoring a surveillance area in the direction of travel in front of the motor vehicle on objects;
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a detection device according to a first exemplary embodiment for the motor vehicle from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a detection device according to a second exemplary embodiment for the motor vehicle from FIG. 1.
  • a vehicle 10 is exemplified in the form of a passenger car in the front view.
  • the vehicle 10 includes an optical Detektionsvorrich device 12 for detecting objects 14 in the direction of travel in front of the vehicle 10.
  • the Detektionsvorraum 12 is arranged by way of example in the front bumper of the vehicle 10.
  • An exemplary object 14 is indicated in FIG. 2, in which a schematic circuit diagram of the detection device 12 is shown.
  • the objects 14 may be, for example, other vehicles, persons, animals, road boundaries, buildings, road bumps or other obstacles.
  • the detection device 12 may be connected to a not further interest driver assistance system of the vehicle 10 here. With the driver assistance system driving functions of the vehicle 10 can be supported or controlled. With the aid of the driver assistance system, the vehicle 10 can travel partially autonomously or autonomously.
  • the detection device 12 is an example of a so-called Li- DAR system in the form of a laser scanner.
  • the laser scanner works according to a light pulse transit time method. With it, a distance, a direction and a speed of the object 14 relative to the vehicle 10 can be determined.
  • the detection device 12 will be explained in more detail below with reference to FIG 2.
  • the detection device 12 comprises a transmitting device 16 for transmitting first transmitted light pulses 18a and second transmitted light pulses 18b, a first receiver 20a for receiving first transmitted pulses reflected at a possible object 14. sen 18a and a second receiver 20b for receiving second transmitted light pulses 18b.
  • the detection device 12 comprises a control and evaluation device 22, which is connected to the transmitting device 16 and the receivers 20a and 20b. With the control and evaluation device 22, the transmitting device 16 can be controlled and with the receivers 20a and 20b received transmitted light pulses 18a and 18b are evaluated accordingly.
  • the transmitting device 16, the receiver 20 a and 20 b and the control and Auswer te noisy 22 are arranged in a housing 28, which is indicated by dashed lines in the figure 2 example.
  • the housing 28 On the side facing a monitoring area 26, the housing 28 has a translucent window 30.
  • first transmitted light pulses 18 a can be sent to the monitoring area 26.
  • the first transmitted light pulses 18a are reflected at the object 14, sent back to the detection device 12 and received by the first receiver 20a. From the time of light, that is from the time between the verse of the first transmitted light pulses 18a and receiving the reflected first Sen delichtpulse 18a, the removal of the object 14 is determined with the transmitting and evaluating device 22.
  • the receivers 20a and 20b are configured by way of example as photodiodes.
  • the transmitting device 16 comprises a first semiconductor element in the form of a first La serdiode 24a for emitting the first transmitted light pulses 18a and a second light emitting semiconductor element in the form of a second laser diode 24b for emitting the second transmitted light pulses 18b.
  • the laser diodes 24a and 24b may be laser diodes of the same type which can emit transmitted light pulses of the same wavelength.
  • the laser diodes 24a and 24b emit light in the infrared range by way of example. Further, the laser diodes 24a and 24b have, for example, the same response rates.
  • the first laser diode 24a and the second laser diode 24b are parallel with respect to a rule electrical voltage and opposite in terms of their forward direction and their reverse direction, so a total of antiparallel connected.
  • the first laser diode 24a serves to monitor the monitoring region 26.
  • the first laser diode 24a is directed with respect to the emission of the first transmitted light pulses 18a to a deflecting mirror device which is of no further interest here and is not shown.
  • the Umlenkspiegel With the Umlenkspiegel adopted the direction of the first Sen can be pivoted 11d in the monitoring area 26.
  • first transmitted light pulses 18a can be sent through the window 30 to another deflecting mirror device, with which they are deflected to the first receiver 20a.
  • electrical conductors in the switching circuit of the transmitting device 16 form inductances. Due to the inductances, a corresponding induction voltage pulse is generated in the turn-off of the first laser diode 24a after the emission of a first transmitted light pulse 18a. The induction voltage pulse is opposite to the voltage pulse for generating the first transmitted light pulse 18a.
  • the second laser diode 24a acts as a protective diode, through which an electrical current following the induction voltage pulse is conducted. In this case, a second transmitted light pulse 18b is emitted with the second laser diode 24a.
  • the second laser diode 24b is directed into the interior of the housing 28, that is in a different spatial direction as the first laser diode 24a.
  • the second laser diode 24b is used together with the second receiver 20b to check the operability of the detection device 12.
  • the transmitted with the second laser diode 24b two th transmitted light pulses 18b are received by the second receiver 20b. From the received second transmitted light pulses 18b conclusions can be drawn on theêtsfä ability of the detection device 12.
  • the light paths of the first laser diode 24a and the second laser diode 24b are optically decoupled so that they do not interfere with each other.
  • the first laser diode 24a, the second laser diode 24b and about he necessary further electronic or electrical components can be realized terplatte on a common Lei.
  • a detection device 12 is shown according to a secondspecsbei game. Those elements that are similar to those of the first embodiment of Figure 2 are provided with the same reference numerals.
  • both the ers th laser diode 24 a and the second laser diode 24 b mirror devices are directed into the monitoring area 26 via corresponding deflection.
  • the second receiver 20b is omitted in the second embodiment.
  • the first receiver 20a serves to receive both first transmitted light pulses 18a of the first laser diode 24a and second transmitted light pulses 18b of the second laser diode 24b.
  • the first laser diode 24a and the second laser diode 24b may have different designs. You can send transmit light pulses with different wavelengths. In this way, optical decoupling between the first laser diode 24a and the second laser diode 24b can be simplified.
  • One of the two laser diodes 24a or 24b may also be a different light-emitting semiconductor element, for example a conventional light-emitting diode, instead of a laser diode.

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Abstract

Es werden eine Sendeeinrichtung (16) zur Aussendung von Lichtpulsen (18a, 18b), eine Detektionsvorrichtung (12) zur Erfassung von Objekten (14) und ein Verfahren zur Aussendung von Lichtpulsen (18a, 18b) beschrieben. Die Sendeeinrichtung (16) umfasst ein lichtemittierendes erstes Halbleiterelement (24a), welches bezüglich einer elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist. Das erste Halbleiterelement (24a) sendet bei Anlegen einer elektrischen Spannung in Durchlassrichtung Licht aus. Ferner umfasst die Sendeeinrichtung (16) wenigstens ein zweites Halbleiterelement (24b), welches bezüglich einer elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist. Das erste Halbleiterelement (24a) und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement (24b) sind bezüglich der elektrischen Spannung parallel und bezüglich ihrer Sperrrichtungen entgegengesetzt geschaltet. Das wenigstens eine zweite Halbleiterelement (24b) ist ein lichtemittierendes Halbleiterelement.

Description

Beschreibung
Sendeeinrichtung zur Aussendung von Lichtpulsen, optische Detektionsvorrichtung und Verfahren zur Aussendung von Lichtpulsen Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Sendeeinrichtung zur Aussendung von Lichtpulsen
- mit einem lichtemittierenden ersten Halbleiterelement, welches bezüglich einer elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist, wobei das erste Halbleiterelement bei Anlegen einer elektrischen Spannung in Durchlassrich tung Licht aussendet,
- und mit wenigstens einem zweiten Halbleiterelement, welches bezüglich einer elektri schen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist,
- wobei das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement bezüglich der elektrischen Spannung parallel und bezüglich ihrer Sperrrichtungen ent gegengesetzt geschaltet sind.
Ferner betrifft die Erfindung eine optische Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Ob jekten,
- mit wenigstens einer Sendeeinrichtung zur Aussendung von Lichtpulsen,
- mit wenigstens einer Empfangseinrichtung für an Objekten reflektierte Lichtpulse,
- und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der wenigs tens einen Sendeeinrichtung und der wenigstens einen Empfangseinrichtung und zur Auswertung von mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung empfangenen Lichtpul sen,
- wobei die Sendeeinrichtung aufweist- ein lichtemittierendes erstes Halbleiterelement, welches bezüglich einer elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlass richtung aufweist, wobei das erste Halbleiterelement bei Anlegen einer elektrischen Spannung in Durchlassrichtung Licht aussendet,
- und wenigstens ein zweites Halbleiterelement, welches bezüglich einer elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist,
- wobei das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement bezüglich der elektrischen Spannung parallel und bezüglich ihrer Sperrrichtungen ent gegengesetzt geschaltet sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aussendung von Lichtpulsen mit ei ner Sendeeinrichtung, bei dem ein elektrischer Sendespannungspuls in Durchlassrich tung an einem lichtemittierenden ersten Halbleiterelement angelegt und mit dem ersten Halbleiterelement ein entsprechender Lichtpuls ausgesendet wird, im Abschaltmoment des ersten Halbleiterelements mit elektrischen Induktivitäten der Sendeeinrichtung we nigstens ein Induktionsspannungspuls erzeugt wird, welcher dem Sendespannungspuls entgegen gerichtet ist, und der Induktionsspannungspuls an wenigstens einem zweiten Halbleiterelement, welches zu dem ersten Halbleiterelement antiparallel geschaltet ist, angelegt wird.
Stand der Technik
Aus der EP 1 687 879 B1 ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement bekannt. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement ist eine Vertikalresonator-Laserdiode (VCSEL). Der VCSEL enthält ein Substrat, auf das eine Halbleiterschichtfolge aufgebracht ist. Die Halbleiterschichtfolge enthält einen Bereich n-dotierter Schichten und einen Bereich p- dotierter Halbleiterschichten, zwischen denen ein erster p-n-Übergang ausgebildet ist. Der p-n-Übergang wird von einem isolierenden Abschnitt in einen lichtemittierenden Abschnitt und einen Schutzdiodenabschnitt unterteilt. Beim Betrieb des VCSEL liegt die Betriebsspannung an den Kontakten in Durchflussrichtung des ersten p-n-Übergangs an. Der zweite p-n-Übergang im Schutzdiodenabschnitt ist in diesem Fall in Sperrrich tung gepolt, sodass der Stromfluss im Wesentlichen nur durch den lichtemittierenden Abschnitt erfolgt. Bei einem ESD-Spannungspuls in Sperrrichtung des ersten p-n- Übergangs ist der zweite p-n-Übergang dagegen in Durchlassrichtung gepolt, sodass der elektrische Widerstand des Schutzdiodenabschnitts im Wesentlichen vom Wider stand des ersten p-n-Übergangs bestimmt wird. Ein durch den Spannungspuls bewirk ter Sperrstrom fließt im Wesentlichen durch den ersten p-n-Übergang im Schutzdioden abschnitt. Der zur Strahlungserzeugung vorgesehene erste p-n-Übergang im lichtemit tierenden Abschnitt wird dadurch vor einer Schädigung durch den Spannungspuls ge schützt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sendeeinrichtung, eine Detektionsvor richtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen Indukti onsspannungen, welche beim Aussenden eines Lichtpulses mit dem ersten Halblei- terelements entstehen, für weitere Funktionen der Sendeeinrichtung oder der Detekti onsvorrichtung genutzt werden können.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird bei der Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das we nigstens eine zweite Halbleiterelement ein lichtemittierendes Halbleiterelement ist.
Erfindungsgemäß wird mit dem zweiten Halbleiterelement die Induktionsspannung, wel che bei einem Lichtpuls des ersten Halbleiterelements entsteht, zusätzlich zur Aussen dung eines entsprechenden weiteren Lichtpulses genutzt. Auf diese Weise kann die Induktionsspannung abgebaut werden, um das erste Halbleiterelement zu schützen. Zusätzlich kann der Lichtpuls, welcher aus der Induktionsspannung mit dem wenigstens einen zweiten Halbleiterelement erzeugt wird, entweder zu einer weiteren Messung o- der zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Sendeeinrichtung oder einer Detekti onsvorrichtung zur Erfassung von Objekten, in welchen die Sendeeinrichtung verwen det werden kann, eingesetzt werden. So kann der Funktionsumfang der Sendeeinrich tung erweitert werden und/oder die Funktionssicherheit der Sendeeinrichtung, insbe sondere der Detektionsvorrichtung, verbessert werden.
Die Induktionsspannung entsteht im Moment des Abschaltens des ersten Halblei terelements nach einem Lichtpuls aufgrund von Induktivität von Bauteilen, insbesondere elektrischen Leitungen, Verbindungen, Bonddrähten oder dergleichen, welche in der Sendeeinrichtung enthalten sind. Mittels des antiparallel geschalteten wenigstens einen zweiten Halbleiterelements wird das erste Halbleiterelement kurzgeschlossen, um die ses vor den entsprechenden Induktionsspannungen zu schützen. Bei entsprechend kurzen und leistungsstarken Lichtpulsen und entsprechenden elektrischen Strömen könnte ansonsten das erste Halbleiterelement durch derartige Induktionsspannungen zerstört werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement Licht mit sich wenigstens teilweise überlap penden Wellenlängenbereichen oder Licht mit sich nicht überlappenden Wellenlängen bereichen aussenden. Falls sich die Wellenlängenbereiche des ersten Halbleiterele ments und des wenigstens einen zweiten Halbleiterelements teilweise überlappen, kön- nen das Licht des ersten Halbleiterelements und des wenigstens einen zweiten Halblei terelements für entsprechende Messungen, insbesondere mit gleichen oder ähnlichen Empfängern, verwendet werden.
Vorteilhafterweise können das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement Licht mit der gleichen Wellenlänge oder im gleichen Wellenlängenbe reich aussenden. Auf diese Weise können die Halbleiterelemente sich ergänzen.
Falls sich die Wellenlängenbereiche des ersten Halbleiterelements und des wenigstens einen zweiten Halbleiterelements nicht überlappen, können die Halbleiterelemente mit einem geringeren Aufwand optisch entkoppelt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Halbleiterelement Licht in einem für das menschliche Auge nicht sichtbaren Bereich aussenden. Auf diese Weise kann die Sen deeinrichtung in technischen Bereichen eingesetzt werden, in denen menschliche Au gen nicht durch die entsprechende Lichtaussendung irritiert werden sollen. Die Sende einrichtung kann so bei Fahrzeugen insbesondere im Straßenverkehr eingesetzt wer den.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Halbleiterelement Licht im Infrarotbereich aus senden. Licht im Infrarotbereich eignet sich insbesondere zur Detektion von Objekten. Ferner ist Licht im Infrarotbereich für das menschliche Auge nicht sichtbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können das erste Halbleiterelement und wenigstens eine zweite Halbleiterelement bezüglich der Aussendung der Lichtpulse in dieselbe Raumrichtung gerichtet sein und/oder das erste Halbleiterelement und we nigstens ein zweites Halbleiterelement können in unterschiedliche Raumrichtungen ge richtet sein.
Sofern die Halbleiterelemente in dieselbe Raumrichtung gerichtet sind, können ihre je weiligen Lichtpulse in denselben Raumbereich, insbesondere Überwachungsbereich, gesendet werden. Alternativ können die Halbleiterelemente in unterschiedliche Raumrichtungen gerichtet sein. Alternativ kann mit einem der Halbleiterelemente ein Raumbereich in der Umge bung angestrahlt werden. Wenigstens ein anderes Halbleiterelement kann zur Überprü fung der Funktionsfähigkeit der Sendeeinrichtung, insbesondere der optischen Detekti onsvorrichtung, herangezogen werden. Das wenigstens eine andere Halbleiterelement kann hierzu in das Innere eines Gehäuses der Sendeeinrichtung gerichtet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Ansprechgeschwindigkei ten des ersten Halbleiterelements und des wenigstens einen zweiten Halbleiterelements etwa gleich groß sein. Auf diese Weise können die Induktionsspannungen besser kom pensiert werden.
Vorteilhafterweise können die Ansprechgeschwindigkeiten gleich groß sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement von gleicher Bauart sein oder das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement können von unterschiedlicher Bauart sein.
Sofern die Halbleiterelemente von gleicher Bauart sind, kann die Kompensation der In duktionsspannungen verbessert werden. Insbesondere können so gleich große An sprechgeschwindigkeiten realisiert werden.
Alternativ können die Halbleiterelemente von unterschiedlicher Bauart sein. Auf diese Weise können insbesondere unterschiedliche Wellenlängenbereiche realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Halbleiterele ment eine Laserdiode sein und/oder wenigstens ein Halbleiterelement kann eine Leuchtdiode sein.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Halbleiterelement, mit welchem Licht zur Überwachung eines Raumbereichs ausgesendet wird, eine Laserdiode sein. Mit Laser dioden können Lichtpulse in Bezug auf Richtung, Pulslänge und Wellenlänge besser kontrolliert werden. Außerdem können bei Laufzeitmessungen mit Laserdioden sehr genauer Ergebnisse erzielt werden.
Vorteilweise kann wenigstens ein Halbleiterelement eine Leuchtdiode sein. Leuchtdio den können einfacher und preiswerter realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Halbleiterelement eine Laserdiode sein und we nigstens ein Halbleiterelement kann eine Leuchtdiode sein. Alternativ können alle Halb leiterelemente der Sendeeinrichtung Laserdioden sein oder alle Halbleiterelemente der Sendeeinrichtung können Leuchtdioden sein. Auf diese Weise können alle bei der Sen deeinrichtung verwendeten Halbleiterelemente die gleiche Bauart aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement in einem gemeinsamen Gehäuse und/oder als gemeinsames Bauteil realisierte sein oder das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement können separat realisiert sein. In einem gemeinsamen Gehäuse können die Halbleiterelemente einfach eingebaut und zur Um gebung hin geschützt und abgeschirmt werden. Als gemeinsames Bauteil können die Halbleiterelemente besonders platzsparend realisiert werden. Vorteilhafterweise können die Halbleiterelemente in einem gemeinsamen Chip oder auf einem gemeinsamen Sub strat realisiert sein. Die Halbleiterelemente können auch separat, insbesondere in ge trennten Gehäusen und/oder als getrennte Bauteile, realisiert sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Halbleiterele ment Teil einer optischen Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten sein. Mit dem wenigstens einen Halbleiterelement können dabei Lichtpulse in einen Überwa chungsbereich der Detektionsvorrichtung ausgesendet werden. Die Lichtpulse können an einem in dem Überwachungsbereich etwa vorhandenen Objekt reflektiert werden. Die reflektierten Lichtpulse können mit einer entsprechenden Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung empfangen werden. Die empfangenen reflektierten Lichtpulse können mit einer entsprechenden Auswerteeinrichtung ausgewertet werden.
Vorteilhafterweise können mit der optischen Detektionsvorrichtung Objektinformationen von detektierten Objekten, insbesondere Entfernungen, Richtungen und/oder Ge- schwindigkeiten der Objekte relativ zu der Detektionsvorrichtung, ermittelt werden. Zu sätzlich oder alternativ kann mit der Detektionsvorrichtung ein detektiertes Objekt identi fiziert werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Detektionsvorrichtung nach einem Licht laufzeitverfahren arbeiten. Nach dem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitende optische Detektionsvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and- Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-Systeme (LaDAR) oder der gleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Dabei wird eine Laufzeit vom Aussenden eines Sendesignals, insbesondere eines Lichtpulses, mit wenigstens einen Sender, ins besondere einem lichtemittierenden Halbleiterelement, und dem Empfang des entspre chenden reflektierten Empfangssignals mit wenigstens einen Empfänger gemessen und daraus eine Entfernung zwischen der Detektionsvorrichtung und dem erkannten Objekt ermittelt.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Detektionsvorrichtung ein scannendes Sys tem sein. Dabei kann mit Sendesignalen ein Überwachungsbereich abgetastet, also abgescannt, werden. Dazu können die entsprechenden Lichtpulse bezüglich ihrer Aus breitungsrichtung über den Überwachungsbereich sozusagen geschwenkt werden. Hierbei kann wenigstens eine Umlenkspiegeleinrichtung zum Einsatz kommen.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ein laserbasiertes Entfernungsmess system sein. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann als Lichtquelle der Sen deeinrichtung wenigstens eine Laserdiode aufweisen. Mit der wenigstens einen Laser diode können insbesondere gepulste Sendestrahlen als Sendesignale gesendet wer den. Mit der Laserdiode können Sendesignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereichen emittiert werden. Entsprechend kann wenigs tens ein Empfänger einen für die Frequenz des ausgesendeten Lichtes ausgelegten Detektor, insbesondere eine Fotodiode, aufweisen. Das laserbasierte Entfernungs messsystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem Laserscanner kann ein Überwachungsbereich mit einem insbesondere gepulsten Laserstrahl abgetas tet werden. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein lichtemittierendes Halbleiterelement wenigstens einen Oberflächenemitter aufweisen. Ein Oberflächenemitter, im englischen auch als vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) bezeichnet, ist ein Halbleiterlaser, bei dem das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird.
Die Erfindung kann bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder derglei chen, einem Luftfahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Er findung kann auch bei autonomen oder wenigstens teilweise autonomen Fahrzeugen eingesetzt werden.
Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung des Fahrzeugs, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem oder dergleichen, verbunden oder Teil einer sol chen sein. Auf diese Weise können die mit der Detektionsvorrichtung erfassten Objekt daten, insbesondere die Entfernung, Orientierung und/oder Relativgeschwindigkeit ei nes Objekts relativ zum Fahrzeug, an die Steuervorrichtung übermittelt und zur Beein flussung von Fahrfunktionen, insbesondere der Geschwindigkeit, einer Bremsfunktion, einer Lenkungsfunktion, einer Fahrwerksregelung und/oder einer Ausgabe eines Hin weis- und/oder Warnsignals insbesondere für den Fahrer oder dergleichen, verwendet werden. Die Detektionsvorrichtung kann auch in Verbindung mit einer Erkennungsein richtung für Bewegungsmuster, insbesondere eine Gestenerkennung, verwendet wer den. Auf diese Weise können Funktionen des Fahrzeugs, insbesondere die Öffnung von Türen, einer Heckklappe, einem Kofferraumdeckel, einer Motorhaube oder derglei chen auf Basis von Ergebnissen der Detektionsvorrichtung aktiviert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Halbleiterele ment Teil einer Funktionsprüfungseinrichtung für eine optische Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten sein. Auf diese Weise kann das mit diesem wenigstens einen Halbleiterelement ausgesendete Licht verwendet werden, um die Funktionsfähig keit der Detektionsvorrichtung zu überprüfen. Insbesondere kann mit dem Licht eine Lichttransmission in einem Gehäuse oder durch Fenster der Detektionsvorrichtung überwacht werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Reflexionsfähigkeit von spie gelnden Flächen der Detektionsvorrichtung überwacht werden. Bei Verschmutzungen oder Wassereintritt kann die Lichttransmission und/oder die Reflexion verschlechtert werden. Dies kann durch Vergleich der Ergebnisse einer Funktionsprüfungsmessung mit den Ergebnissen entsprechenden Referenzmessungen erkannt werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit der Detektionsvorrichtung dadurch ge löst, dass das wenigstens eine zweite Halbleiterelement ein lichtemittierendes Halblei terelement ist.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass mit dem wenigstens einen zweiten Halbleiterelement infolge des Induktionsspannungs pulses ein Lichtpuls emittiert wird.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sendeeinrich tung, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Ver fahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vor teile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hin ausgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
Figur 1 ein Kraftfahrzeug in der Vorderansicht, mit einer optischen Detektionsvor richtung zur Überwachung eines Überwachungsbereichs in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug auf Objekte hin; Figur 2 eine Schaltskizze einer Detektionsvorrichtung gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel für das Kraftfahrzeug aus der Figur 1 ;
Figur 3 eine Schaltskizze einer Detektionsvorrichtung gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel für das Kraftfahrzeug aus der Figur 1.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur 1 ist ein Fahrzeug 10 beispielhaft in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst eine optische Detektionsvorrich tung 12 zur Erfassung von Objekten 14 in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 10. Die De tektionsvorrichtung 12 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet. Ein beispielhaftes Objekt 14 ist in der Figur 2 angedeutet, in welcher dar über hinaus eine schematische Schaltskizze der Detektionsvorrichtung 12 gezeigt ist. Bei den Objekten 14 kann es sich beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tie re, Fahrbahnbegrenzungen, Gebäude, Fahrbahnunebenheiten oder sonstige Hindernis se handeln.
Die Detektionsvorrichtung 12 kann mit einem hier nicht weiter interessierenden Fahrer assistenzsystem des Fahrzeugs 10 verbunden sein. Mit dem Fahrerassistenzsystem können Fahrfunktionen des Fahrzeugs 10 unterstützt oder gesteuert werden. Mithilfe des Fahrerassistenzsystems kann das Fahrzeug 10 teilautonom oder autonom fahren.
Bei der Detektionsvorrichtung 12 handelt es sich beispielhaft um ein sogenanntes Li- DAR-System in Form eines Laserscanners. Der Laserscanner arbeitet nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren. Mit ihm können eine Entfernung, eine Richtung und eine Geschwindigkeit des Objekts 14 relativ zum Fahrzeug 10 ermittelt werden.
Die Detektionsvorrichtung 12 wird im Folgenden anhand der Figur 2 näher erläutert.
Die Detektionsvorrichtung 12 umfasst eine Sendeeinrichtung 16 zur Aussendung von ersten Sendelichtpulsen 18a und zweiten Sendlichtpulsen 18b, einen ersten Empfänger 20a zum Empfangen von an einem etwaigen Objekt 14 reflektierten ersten Sendepul- sen 18a und einen zweiten Empfänger 20b zum Empfangen von zweiten Sendelichtpul sen 18b.
Ferner umfasst die Detektionsvorrichtung 12 eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 22, welche mit der Sendeeinrichtung 16 und dem Empfängern 20a und 20b verbunden ist. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 kann die Sendeeinrichtung 16 gesteuert und mit den Empfängern 20a und 20b empfangene Sendelichtpulse 18a und 18b ent sprechend ausgewertet werden.
Die Sendeeinrichtung 16, die Empfänger 20a und 20b und die Steuer- und Auswer teeinrichtung 22 sind in einem Gehäuse 28 angeordnet, welches in der Figur 2 beispiel haft gestrichelt angedeutet ist. Auf der Seite, welcher einem Überwachungsbereichs 26 zugewandt ist, weist das Gehäuse 28 ein lichtdurchlässiges Fenster 30 auf.
Mit der Sendeeinrichtung 16 können erste Sendelichtpulse 18a in den Überwachungs bereich 26 gesendet werden. Die ersten Sendelichtpulse 18a werden an dem Objekt 14 reflektiert, zu der Detektionsvorrichtung 12 zurückgesendet und von dem ersten Emp fänger 20a empfangen. Aus der Lichtlaufzeit, also aus der Zeit zwischen dem Versen den der ersten Sendelichtpulse 18a und dem Empfangen der reflektierten ersten Sen delichtpulse 18a wird mit der Sende- und Auswerteeinrichtung 22 die Entfernung des Objekts 14 ermittelt.
Die Empfänger 20a und 20b sind beispielhaft als Fotodioden ausgestaltet.
Die Sendeeinrichtung 16 umfasst ein erstes Halbleiterelement in Form einer ersten La serdiode 24a zum Aussenden der ersten Sendelichtpulse 18a und ein zweites lichtemit tierendes Halbleiterelement in Form einer zweiten Laserdiode 24b zum Aussenden der zweiten Sendelichtpulse 18b. Beispielhaft kann es sich bei den Laserdioden 24a und 24b um Laserdioden gleicher Bauart handeln, welche Sendelichtpulse mit der gleichen Wellenlänge aussenden können. Die Laserdioden 24a und 24b senden beispielhaft Licht im Infrarotbereich aus. Ferner haben die Laserdioden 24a und 24b beispielhaft die gleiche Ansprechgeschwindigkeiten haben. Die erste Laserdiode 24a und die zweite Laserdiode 24b sind bezüglich einer elektri schen Spannung parallel und bezüglich ihrer Durchlassrichtung und ihrer Sperrrichtung entgegengesetzt geschaltet, insgesamt also antiparallel geschaltet.
Die erste Laserdiode 24a dient zur Überwachung des Überwachungsbereichs 26. Die erste Laserdiode 24a ist hierzu bezüglich der Aussendung der ersten Sendelichtpulse 18a auf eine hier nicht weiter interessierende und nicht dargestellte Umlenkspiegelein- richtung gerichtet. Mit der Umlenkspiegeleinrichtung kann die Richtung der ersten Sen delichtpulse 18a im Überwachungsbereich 26 geschwenkt werden.
An einem etwaigen Objekt 14 reflektierte erste Sendelichtpulse 18a können durch das Fenster 30 auf eine weitere Umlenkspiegeleinrichtung gesendet, mit welcher sie zu dem ersten Empfänger 20a umgelenkt werden.
Bekanntermaßen bilden elektrische Leiter in dem Schaltkreis der Sendeeinrichtung 16 Induktivitäten. Durch die Induktivitäten wird im Abschaltmoment der ersten Laserdiode 24a nach dem aussenden eines ersten Sendelichtpulses 18a ein entsprechender Induk tionsspannungspuls erzeugt. Der Induktionsspannungspuls ist dem Spannungspuls zur Erzeugung der ersten Sendelichtpuls 18a entgegengerichtet. Die zweite Laserdiode 24a wirkt dabei als Schutzdiode, durch welche ein dem Induktionsspannungspuls folgender elektrischer Strom geleitet wird. Dabei wird mit der zweiten Laserdiode 24a ein zweiter Sendelichtimpuls 18b ausgesendet.
Die zweite Laserdiode 24b ist in den Innenraum des Gehäuses 28, also in eine andere Raumrichtung wie die erste Laserdiode 24a, gerichtet. Die zweite Laserdiode 24b dient gemeinsam mit dem zweiten Empfänger 20b zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Detektionsvorrichtung 12. Die mit der zweiten Laserdiode 24b ausgesendeten zwei ten Sendelichtpulse 18b werden von dem zweiten Empfänger 20b empfangen. Aus den empfangenen zweiten Sendelichtpulsen 18b können Rückschlüsse auf die Funktionsfä higkeit der Detektionsvorrichtung 12 gezogen werden.
Die Lichtwege der ersten Laserdiode 24a und der zweiten Laserdiode 24b sind optisch entkoppelt, sodass sie sich gegenseitig nicht stören. Beispielhaft können die erste Laserdiode 24a, die zweite Laserdiode 24b und etwa er forderliche weitere elektronische oder elektrische Bauteile auf einer gemeinsamen Lei terplatte realisiert sein. Alternativ können die erste Laserdiode 24a und die zweite La serdiode 24b auf einem gemeinsamen Substrat oder in einem gemeinsamen Chip ge gebenenfalls mit weiteren elektronischen Bauteilen realisiert sein.
In der Figur 3 ist eine Detektionsvorrichtung 12 gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus der Figur 2 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind beim zweiten Ausführungsbeispiel sowohl die ers te Laserdiode 24a als auch die zweite Laserdiode 24b über entsprechende Umlenk spiegeleinrichtungen in den Überwachungsbereich 26 gerichtet.
Auf den zweiten Empfänger 20b wird beim zweiten Ausführungsbeispiel verzichtet. Der erste Empfänger 20a dient zum Empfang sowohl von ersten Sendelichtpulsen 18a der ersten Laserdiode 24a als auch von zweiten Sendelichtpulsen 18b der zweiten Laserdi ode 24b.
Bei weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen können die erste Laserdiode 24a und die zweite Laserdiode 24b unterschiedliche Bauart aufweisen. Sie können Sende lichtpulse mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden. Auf diese Weise kann eine optische Entkopplung zwischen der ersten Laserdiode 24a und der zweiten Laserdiode 24b vereinfacht werden. Bei einer der beiden Laserdioden 24a oder 24b kann es sich statt um eine Laserdiode auch um ein anderes lichtemittierendes Halbleiterelement, beispielsweise eine gewöhnliche Leuchtdiode, handeln.

Claims

Ansprüche
1. Sendeeinrichtung (16) zur Aussendung von Lichtpulsen (18a, 18b)
- mit einem lichtemittierenden ersten Halbleiterelement (24a), welches bezüglich ei ner elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist, wobei das erste Halbleiterelement (24a) bei Anlegen einer elektrischen Spannung in Durchlassrichtung Licht aussendet,
- und mit wenigstens einem zweiten Halbleiterelement (24b), welches bezüglich ei ner elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist,
- wobei das erste Halbleiterelement (24a) und das wenigstens eine zweite Halblei terelement (24b) bezüglich der elektrischen Spannung parallel und bezüglich ihrer Sperrrichtungen entgegengesetzt geschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine zweite Halbleiterelement (24b) ein lichtemittierendes Halblei terelement ist.
2. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiterelement (24a) und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement (24b) Licht mit sich wenigstens teilweise überlappenden Wellenlängenbereichen oder Licht mit sich nicht überlappenden Wellenlängenbereichen aussenden.
3. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiterelement (24a) und wenigstens eine zweite Halbleiterelement (24b) bezüglich der Aussendung der Lichtpulse (18a, 18b) in dieselbe Raumrichtung ge richtet sind und/oder das erste Halbleiterelement (24a) und wenigstens ein zweites Halbleiterelement (24b) können in unterschiedliche Raumrichtungen gerichtet sind.
4. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprechgeschwindigkeiten des ersten Halbleiterelements (24a) und des wenigstens einen zweiten Halbleiterelements (24b) etwa gleich groß sind.
5. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiterelement (24a) und das wenigstens eine zweite Halblei terelement (24b) von gleicher Bauart sind oder das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement von unterschiedlicher Bauart sind.
6. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Halbleiterelement (24a, 24b) eine Laserdiode ist und/oder we nigstens ein Halbleiterelement eine Leuchtdiode ist.
7. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiterelement (24a) und das wenigstens eine zweite Halblei terelement (24b) in einem gemeinsamen Gehäuse (28) und/oder als gemeinsames Bauteil realisierte sind oder das erste Halbleiterelement und das wenigstens eine zweite Halbleiterelement separat realisiert sind.
8. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Halbleiterelement (24a) Teil einer optischen Detektionsvorrich tung (12) zur Erfassung von Objekten (14) ist.
9. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Halbleiterelement (24b) Teil einer Funktionsprüfungseinrich tung für eine optische Detektionsvorrichtung (12) zur Erfassung von Objekten (14) ist.
10. Optische Detektionsvorrichtung (12) zur Erfassung von Objekten (14),
- mit wenigstens einer Sendeeinrichtung (16) zur Aussendung von Lichtpulsen (18a, 18b),
- mit wenigstens einer Empfangseinrichtung für an Objekten reflektierte Lichtpulse (18a),
- und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (22) zur Steuerung der wenigstens einen Sendeeinrichtung (16) und der wenigstens einen Empfangsein richtung (20a, 20b) und zur Auswertung von mit der wenigstens einen Empfangsein richtung (20a, 20b) empfangenen Lichtpulsen (18a, 18b),
- wobei die Sendeeinrichtung (16) aufweist
- ein lichtemittierendes erstes Halbleiterelement (24a), welches bezüglich einer elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist, wobei das erste Halbleiterelement (24a) bei Anlegen einer elektrischen Spannung in Durchlassrichtung Licht aussendet,
- und wenigstens ein zweites Halbleiterelement (24b), welches bezüglich einer elektrischen Spannung eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweist,
- wobei das erste Halbleiterelement (24a) und das wenigstens eine zweite Halblei- terelement (24b) bezüglich der elektrischen Spannung parallel und bezüglich ihrer Sperrrichtungen entgegengesetzt geschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine zweite Halbleiterelement (24b) ein lichtemittierendes Halblei terelement ist.
11. Verfahren zur Aussendung von Lichtpulsen (18a, 18b) mit einer Sendeeinrichtung (16), bei dem ein elektrischer Sendespannungspuls in Durchlassrichtung an einem lichtemittierenden ersten Halbleiterelement (24a) angelegt und mit dem ersten Halb leiterelement (24a) ein entsprechender Lichtpuls (18a) ausgesendet wird, im Ab schaltmoment des ersten Halbleiterelements (24a) mit elektrischen Induktivitäten der Sendeeinrichtung (16) wenigstens ein Induktionsspannungspuls erzeugt wird, welcher dem Sendespannungspuls entgegen gerichtet ist, und der Induktionsspan nungspuls an wenigstens einem zweiten Halbleiterelement (24b), welches zu dem ersten Halbleiterelement (24a) antiparallel geschaltet ist, angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einen zweiten Halbleiterelement (24b) infolge des Induktionsspannungspulses ein Lichtpuls (18b) emittiert wird.
PCT/EP2019/063060 2018-05-25 2019-05-21 Sendeeinrichtung zur aussendung von lichtpulsen, optische detektionsvorrichtung und verfahren zur aussendung von lichtpulsen WO2019224180A1 (de)

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