WO2020083796A1

WO2020083796A1 - Abstandsmesseinheit

Info

Publication number: WO2020083796A1
Application number: PCT/EP2019/078472
Authority: WO
Inventors: Christian Gammer; David JASKOLKA
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2020-04-30
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: US20210389468A1; DE102018218166A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstandsmesseinheit (1) zur signallaufzeitbasierten Vermessung eines Erfassungsfeldes, welche folgende Bauteile aufweist: i.) eine Emittereinheit (2) zur Emission von Laserpulsen (3.1-3.6); ii.) eine Optikeinheit(4), um die Laserpulse (3.1-3.6) in unterschiedliche Raumwinkelsegmente (20.1-20.3) zu führen; iii.) eine Sensoreinheit (6) zum Empfangen von Echopulsen (10.1-10.39) aus den Raumwinkelsegmenten (20.1-20.3); iv.) einen Logikbaustein (30), der zum Auslesen der Sensoreinheit (6) eingerichtet ist; wobei zumindest die Bauteile gemäß den Ziffern i.) bis iii.) auf einem gemeinsamen Substrat (12) angeordnet sind.

Description

ABSTANDSMESSEINHEIT

BESCHREIBUNG

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstandsmesseein heit zur signallaufzeitbasierten Vermessung eines Erfas- sungsfeldes.

Stand der Technik

Die in Rede stehende Abstandsmessung beruht auf einer Laufzeitmessung ausgesandter elektromagnetischer Pulse. Treffen diese auf ein Objekt, so wird an dessen Oberflä che der Puls anteilig zurück zu der Abstandsmesseinheit reflektiert und kann als Echopuls mit einem geeigneten Sensor aufgezeichnet werden. Erfolgt die Aussendung des Pulses zu einem Zeitpunkt to und wird der Echopuls zu ei nem späteren Zeitpunkt ti erfasst, kann der Abstand d zu der reflektierenden Oberfläche des Objekts über die Lauf- zeit At_Ä = ti - to nach d = At_Ä c/2 Gig. 1 bestimmt werden. Da es sich um elektromagnetische Pulse handelt, ist c der Wert der Lichtgeschwindigkeit.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine besonders vorteilhafte Abstandsmesseinheit anzugeben . Dies wird erfindungsgemäß mit der Abstandsmesseeinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei liegt eine Besonderheit darin, dass zumindest die Emittereinheit zur Emission der Laserpulse, eine Optikeinheit zum Verteilen der Laserpul- se und eine Sensoreinheit zum Empfangen der Echopulse auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind. Vorzugsweise ist auch ein Logikbaustein zum Auslesen der Sensoreinheit auf diesem Substrat angeordnet, siehe unten im Detail.

Das Zusammenfassen der Bauteile kann bspw. einen kompak- ten Aufbau ergeben, also hinsichtlich des Bauraums von Vorteil sein. Dies kann speziell mit Blick auf eine be vorzugte Kfz-Anwendung neue Integrationsmöglichkeiten er öffnen, die Abstandsmesseeinheit kann bspw. in einen Scheinwerfer integriert werden. Mit dem reduzierten Bau- raum kann auch eine Gewichtsverringerung einhergehen, was z. B. auch ganz neue Anwendungsgebiete eröffnen kann, et wa einen Einsatz in Drohnen oder beweglichen Leuchten bzw. Scheinwerfern. Ein Beispiel sind sogenannte Moving Heads, bei denen ein Scheinwerferkopf dreh- und schwenk- bar an einem Scheinwerfersockel montiert ist, wobei eine Verringerung des Gewichts eine Beanspruchung der Aufhän gung verringern und damit diese Integration ermöglichen kann .

Die „auf" dem gemeinsamen Substrat angeordneten Bauteile müssen nicht notwendigerweise sämtlich direkt an dem Sub strat montiert, also direkt mit dem Substrat fügeverbun den sein (verlötet oder -klebt) . Die Bauteile können näm lich auch aufeinandergesetzt, also gestapelt werden. Die Anordnung eines Bauteils „auf" dem Substrat meint inso- fern, dass eine Projektion des Bauteils senkrecht zur Substratoberfläche in dieser liegt. Ist bspw. ein Bauteil direkt auf das Substrat und ein weiteres Bauteil dann auf das erstgenannte Bauteil gesetzt, liegen die Projektionen beider Bauteile in der Substratoberfläche (und bspw. die Projektion des aufgesetzten Bauteils vollständig inner- halb jener des Bauteils darunter) .

Das „gemeinsame Substrat" kann im Allgemeinen bspw. auch eine Leiterplatte sein, etwa eine FR4-Leiterplatte . Eben so ist aber auch ein Substrat auf Halbleiterbasis mög lich, etwa ein Siliziumsubstrat, oder auch ein metalli- sches Substrat, im einfachsten Fall eine Metallplatte, bspw. ein gestanztes Blech.

Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwi- sehen Vorrichtungs- und Verfahrens- bzw. Verwendungsas pekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen. Wird also bspw. eine für einen bestimmten Be trieb geeignete Abstandsmesseinheit beschrieben, ist da- rin zugleich eine Offenbarung eines entsprechenden Be triebsverfahrens zu sehen, und umgekehrt.

Mit der Emitter- und Optikeinheit können die Laserpulse in unterschiedliche Raumwinkelsegmente des Erfassungs felds geführt werden. Das Erfassungsfeld kann also raum- winkelselektiv abgetastet bzw. -gescannt werden, was eine Punktelinie bzw. -wolke an Abstandswerten und damit ein ein- bzw. zweidimensionales Abstandsbild ergibt. Wie nachstehend im Detail diskutiert, kann die raumwinkelse lektive Emission bevorzugt über einen Mikrospiegelaktor (MEMS-Spiegel ) als Optikeinheit realisiert sein, der von einer Laserdiode einfallende Laserpulse in unterschiedli chen Schwing- und damit Kippstellungen in die unter schiedlichen Raumwinkelsegmente reflektiert.

Alternativ kann die Raumwinkelselektivität bspw. auch mit einem Array aus Laserdioden realisiert werden, denen als Optikeinheit eine Linse bzw. ein Linsensystem zugeordnet ist. Über die Linse / das Linsensystem ist dann jeder La serdiode ein eigenes Raumwinkelsegment zugeordnet, in welches die von der jeweiligen Laserdiode emittierten La- serpulse gebrochen werden. Dazu kann für jede Laserdiode eine eigene Linse vorgesehen sein, wobei diese Linsen un terschiedlich weit versetzt oder verkippt sein können. Das Ablenken in die unterschiedlichen Raumwinkelsegmente kann jedoch bspw. auch mit einer den Laserdioden gemein- sam zugeordneten Linse erreicht werden.

Unabhängig von der Ausgestaltung von Emitter- und Op tikeinheit im Einzelnen kann ein Vorteil des vorliegenden Gegenstands z. B. auch darin liegen, dass sich mit dem Anordnen der für das Führen der Laser- und Echopulse maß- geblichen Bauteile auf demselben Substrat auch deren Jus tage relativ zueinander vereinfachen lässt. Im Idealfall lassen sich zeitaufwendige optische Einmessvorgänge zu mindest reduzieren. Auch vor diesem Hintergrund sind in bevorzugter Ausgestaltung auf dem gemeinsamen Substrat Montageanschläge für die Emittereinheit, die Optikeinheit und/oder die Sensoreinheit vorgesehen. Geht man bspw. von in einer Aufsicht rechteckigen Bauteilen aus, können die Montageanschläge bspw. je Bauteil zumindest an zwei ei nander entgegengesetzten Ecken angeordnet sein (oder auch an allen vier Ecken) . Die Montageanschläge können aber bspw. auch an den Seitenkanten des jeweiligen Bauteils, also zwischen dessen Ecken vorgesehen sein. Je nach Aus gestaltung des Substrats im Einzelnen können die Monta geanschläge bspw. durch Ätzen freigelegt oder auch aufge bracht sein, etwa als Oxid-, Nitrid- oder Metallisie- rungsstege abgeschieden.

Im Allgemeinen könnte als Emittereinheit bzw. Laserdiode bspw. auch ein sogenannter Oberflächenemitter vorgesehen sein ( Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) . Be vorzugt ist ein Kantenemitter, wird die Laserstrahlung also an einer Seitenkante des Laserdioden-Chips aus des sen Schichtaufbau heraus emittiert. Die Emissionsfläche wird auch als Laserfacette bezeichnet. Dabei sind insbe sondere auch Chips bzw. Schichtaufbauten mit mehreren La serfacetten möglich, auch als Stacked Device bezeichnet. Die Laserdiode kann im Allgemeinen auch allein der Halb leiter-Chip sein (Bare Die) , bevorzugt ist die Laserdiode jedoch ein gehäuster Baustein.

Bei der Laserstrahlung handelt es sich bevorzugt um Inf rarotstrahlung, also Wellenlängen von bspw. mindestens 600 nm, 650 nm, 700 nm, 750 nm, 800 nm bzw. 850 nm (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) . Beson ders bevorzugt können bspw. rund 905 nm sein, wobei inso fern vorteilhafte Obergrenzen bei höchstens 1100 nm, 1050 nm, 1000 nm bzw. 950 nm liegen können (in der Rei- henfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) . Ein weiterer bevorzugter Wert kann bspw. bei rund 1064 nm liegen, was vorteilhafte Untergrenzen von mindestens 850 nm, 900 nm, 950 nm bzw. 1000 nm ergibt und (davon unabhängige) vor teilhafte Obergrenzen von höchstens 1600 nm, 1500 nm, 1400 nm, 1300 nm, 1200 nm bzw. 1150 nm (jeweils in der

Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) . Bevorzugte Werte können auch bei rund 1548 nm bzw. 1550 nm liegen, was vorteilhafte Untergrenzen von mindestens 1350 nm, 1400 nm, 1450 nm bzw. 1500 nm ergibt und (davon unabhän gige) vorteilhafte Obergrenzen von höchstens 2000 nm, 1900 nm, 1800 nm, 1700 nm, 1650 nm bzw. 1600 nm (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) . Im Allgemeinen sind aber bspw. auch Wellenlänge im Fernen IR denkbar, bspw. bei 5600 nm bzw. 8100 nm.

In bevorzugter Ausgestaltung ist auch der Logikbaustein auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet. Im Allgemeinen kann es sich bei dem Logikbaustein bspw. auch um einen programmierbaren Microcontroller handeln, bevorzugt ist ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit) . Es kann insbesondere ein sogenanntes anwendungsspezifisches Standardprodukt (ASSP) Anwendung finden. Bevorzugt kann ein Mixed-Signal-ASIC Anwendung finden, der digitale und analoge Funktionen integriert.

Der Logikbaustein ist zumindest zum Auslesen der Fotodio de eingerichtet, bevorzugt steuert er zusätzlich die Emitter- bzw. Optikeinheit, also vorzugsweise die Kombi nation aus Laserdiode und MEMS-Spiegel . Die Sensoreinheit kann genau eine oder auch eine Mehrzahl Fotodioden auf weisen, wobei Letzteres ein raumwinkelsensitives Erfassen ermöglicht, also das Zuordnen von Echopulsen zu unter- schiedlichen Raumwinkelsegmenten. Als Fotodiode ist bspw. eine PIN-Diode, APD (Avalanche Photo Diode) oder SPAD (Single Photon APD) , oder auch ein Photomultiplier mög lich. Sind mehrere Fotodioden vorgesehen, werden diese bevorzugt sämtlich mit dem Logikbaustein ausgelesen bzw. ausgewertet. Generell kann das „Auslesen der Sensoreinheit" ein Umset zen eines analogen Eingangssignals in ein digitales Sig nal umfassen. Das Eingangssignal wird bevorzugt direkt an der Sensoreinheit abgegriffen, also ohne weiteren Bau stein dazwischen. In anderen Worten übernimmt der Logik baustein die Funktion eines A/D-Wandlers. Bevorzugt wird das digitalisierte Signal für eine nachfolgende Bildaus wertung weiter aufbereitet, wird also bspw. über mehrere Echopulse (desselben Raumwinkelsegments, zu unterschied lichen Zeitpunkten aufgenommen) gemittelt. Einer nachge lagerten Rechnereinheit, die aus den Messwerten bspw. ei ne Punktewolke aus Abstandswerten herausarbeitet, wird also ein aufbereitetes Digitalsignal ausgegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl der Logikbaustein als auch die Sensoreinheit auf dem gemein samen Substrat angeordnet, ist dieses allerdings zwischen diesen Bauteilen mit einer Aussparung vorgesehen. Es kann sich bspw. von einer Seitenkante des Substrats aus ein Schlitz zwischen dem Logikbaustein und der Sensoreinheit erstrecken. Bevorzugt ist die Aussparung ein Durchgangs loch, das also in den Flächenrichtungen des Substrats zu allen Seiten hin von dem Substrat eingefasst ist. Dies kann bspw. hinsichtlich der Stabilität von Vorteil sein (Verwindungssteifigkeit) . Senkrecht zu den Flächenrich tungen erstreckt sich die Aussparung bevorzugt durch das gesamte Substrat hindurch, also etwa im Falle eines mehr schichtigen Aufbaus durch sämtliche Substratschichten .

Die Aussparung zwischen Logikbaustein und Sensoreinheit kann hinsichtlich einer thermischen Entkopplung von Vor teil sein. In dem Logikbaustein kann nämlich einerseits vergleichsweise viel Verlustleistung abfallen, sodass dieser im Betrieb relativ heiß wird. Die Fotodiode bzw. dioden andererseits können in ihrem Fotostrom eine rela tiv starke Temperaturabhängigkeit zeigen, weswegen das zeitlich und auch räumlich schwankende Aufheizen durch den Logikbaustein die Qualität der Messung beeinträchti gen, insbesondere das Signal/Rausch-Verhältnis ver schlechtern könnte. Das Aufheizen der Sensoreinheit kann bspw. auch das Eigenrauschen der Fotodiode bzw. -dioden negativ beeinflussen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Emitter- und die Optikeinheit auf dem Logikbaustein angeordnet. Es können also insbesondere eine Laserdiode und ein MEMS- Spiegel auf dem Logikbaustein platziert sein. Mit seiner Unterseite ist der Logikbaustein dem Substrat zugewandt, auf die entgegengesetzte Oberseite sind die Emitter- und Optikeinheit gesetzt; dazu können an der Oberseite des Logikbausteins entsprechende Montageanschläge vorgesehen sein, was die Justage vereinfacht (siehe vorne) .

In bevorzugter Ausgestaltung ist auch eine Treiberein heit, mit welcher die Emittereinheit bzw. Laserdiode ge pulst betrieben werden kann, auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet. Diese Treibereinheit weist einen Energiespei cher auf, der die Ladung zur Verfügung gestellt, und fer ner einen Transistor, der diese dann auf die Laserdiode schaltet. Das Anordnen dieser Bauteile auf dem gemeinsa men Substrat kann bspw. auch hinsichtlich kurzer Verbin dungswege im Entladestromkreis von Vorteil sein. Dadurch lassen sich Induktivitäten zumindest verringern, was die Schaltzeiten verkürzen und damit die Flankensteilheit der Pulse erhöhen kann. Letzteres kann bspw. hinsichtlich ei- ner Erhöhung der Reichweite der Abstandsmesseeinheit von Vorteil sein.

Geht man nämlich bspw. davon aus, dass die insgesamt je Puls untergebrachte Pulsenergie aus Gründen der Augensi cherheit limitiert ist, lässt sich zur Erhöhung der Reichweite bei unveränderter Pulsdauer nicht einfach die Ausgangsleistung erhöhen, weil dies kritische Pulsener gien ergeben würde. Wird jedoch die Pulsdauer verkürzt, bspw. von 10 ns auf 2 ns, kann die Ausgangsleistung bei gleichbleibender Pulsenergie bis um ein 5-faches erhöht werden (bei einer Wiederholrate von bspw. rund 100 kHz) . Die Erhöhung der Ausgangsleistung kann im Übrigen nicht nur hinsichtlich der Reichweite von Interesse sein, son dern generell das Signal/Rausch-Verhältnis verbessern und damit bspw. den Detektionsaufwand empfängerseitig verrin gern (Einsatz einfacherer und damit kostengünstiger Sen soren etc . ) .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Treibereinheit, nämlich der Transistor, auf dem Logikbaustein angeordnet. In Kombination mit der auf dem Logikbaustein angeordneten Emitter- und Optikeinheit lässt sich dann bspw. eine besonders kurze und damit nie derohmige bzw. -induktive Verbindung zwischen Transistor und Laserdiode erreichen. Bevorzugt ist nicht nur der Transistor, sondern auch der Energiespeicher auf dem Lo gikbaustein angeordnet. In der Anordnung auf dem Logik baustein ist auch ein mehrfaches Stapeln möglich, es kön nen bspw. der Energiespeicher und die Laserdiode direkt auf den Logikbaustein gesetzt sein und kann der Transis tor bspw. als Flip Chip-Baustein auf die Laserdiode und den Energiespeicher gesetzt werden. Der Energiespeicher ist ganz allgemein bevorzugt ein Kon densator, der an der Versorgungsspannung hängt und gela den wird (und durch Schalten des Transistors durch die Laserdiode entladen wird) . Wenngleich im Allgemeinen bspw. auch ein Elektrolyt- oder Kunststoff- bzw. Folien kondensator infrage kommen kann, ist in bevorzugter Aus gestaltung ein Kondensator auf Silizium-Basis vorgesehen. Die Kondensatorplatten können dabei von elektrisch leit fähigem Silizium gebildet werden, bevorzugt Polysilizium. Zwischen zwei Schichten aus Polysilizium ist eine die lektrische Schicht angeordnet, bspw. ein Nitrid oder Oxid. Die Elektroden müssen dabei nicht notwendigerweise plan ausgebildet sein, sie können auch einer Topographie folgen, also in Flächenrichtung des Substrats gestaucht (gefaltet) sein. Damit lässt sich insgesamt flächenspa rend eine große Elektrodenfläche bzw. Kapazität realisie ren .

Etwa im Vergleich zu einem Keramikkondensator, der im Allgemeinen auch Anwendung finden könnte, kann ein Sili- zium-basierter Kondensator bspw. eine 10-fach höhere Ka- pazitätsdichte haben, wobei zugleich die Ersatzlängsin duktivität (ESL) sehr gering ist und die Eigenfrequenz hoch liegt (größer 1 GHz bis 10 GHz) . Zudem kann ein Si- lizium-basierter Kondensator im vorliegenden Kontext auch aufgrund der vergleichsweise geringen Aufbauhöhe von Vor teil sein. Er kann eine vergleichbare Höhe wie die Laser diode oder andere Bausteine haben, was das vorstehend ge schilderte Stapeln ohne aufwändige Höhenanpassung möglich macht (auf einem planen Substrat) . In bevorzugter Ausgestaltung wird das Silizium-Substrat des Polysilizium-Kondensators zugleich als Träger ge- nutzt, bildet es nämlich das gemeinsame Substrat. Es sind dann also zumindest die Emitter- und Optikeinheit, sowie die Sensoreinheit auf diesem Substrat angeordnet, in bzw. auf welchem der Polysilizium-Kondensator strukturiert ist. Bevorzugt sind in diesem Fall beide Anschlüsse des Kondensators auf derselben Seite des Silizium-Substrats angeordnet, nämlich auf der Oberseite. Zusätzlich zu der Laserdiode ist darauf dann weiter bevorzugt auch der Transistor platziert. Im Übrigen können auf der Oberflä che des Silizium-Substrats des Kondensators auch Leiter bahnen etc. abgeschieden bzw. strukturiert sein, um eine Verdrahtung der einzelnen Bausteine zu schaffen.

Es kann dann insbesondere die Laserdiode mit ihrem P- Kontakt dem Substrat zugewandt auf einer darauf abge schiedenen Leiterbahn montiert sein. Mit dieser Leiter bahn ist dann ferner der Transistor als Flip-Chip verbun den (die Anschlüsse des Transistors weisen nach unten, in Richtung des Silizium-Substrats des Kondensators) . Der Drain-Anschluss des Transistors geht direkt auf ein An- schlusspad des Silizium-basierten Kondensators, also letztlich auch eine Leiterbahn (die in Kontakt mit der darunterliegenden Polysiliziumschicht steht) . Handelt es sich bei der Laserdiode um ein vertikales Bauteil, was bevorzugt ist, liegt dann der N-Kontakt oberseitig, also dem Silizium-Substrat abgewandt. Wenngleich im Allgemei nen auch ein direktes Abgreifen, bspw. mit einer Klammer, möglich ist, kann der Oberseitenkontakt der Laserdiode bevorzugt über eine oder mehrere Bonddrähte mit einer Leiterbahn auf dem Silizium-Substrat verbunden werden, die den Ground-Anschluss bildet. Diese Leiterbahn ist dann auch mit dem Ground-Kontakt des Silizium-basierten Kondensators verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest die Emitter- und Optikeinheit, sowie die Sensoreinheit und bevorzugt auch der Logikbaustein, in einem gemeinsa men Gehäuse angeordnet. Dieses kann ein Gasvolumen um die Bauteile begrenzen, also bspw. mit Luft oder auch einem Inertgas gefüllt sein. Soweit das gemeinsame Substrat die Bauteile nach unten hin einfasst, kann das Gehäuse sie zur Seite und nach oben hin umfassen. Das gemeinsame Häusen der Bauteile kann bspw. wiederum hinsichtlich ei nes kompakten Aufbaus von Vorteil sein. Bevorzugt sind die Emittereinheit und die Sensoreinheit zwar in dem ge meinsamen Gehäuse angeordnet, dabei jedoch über eine Trennwand in dem Gehäuse voneinander separiert.

In bevorzugter Ausgestaltung weist das Gehäuse eine Linse der Optikeinheit und eine der Sensoreinheit zugeordnete Linse auf. Es sind also in anderen Worten optische Ele mente zum Führen der Pulse und auch der Echopulse über das Gehäuse bzw. als Teil des Gehäuses relativ zueinander positioniert, was hinsichtlich Genauigkeit und auch Jus tageaufwand von Vorteil sein kann. Im Allgemeinen können die Linsen bspw. auch integral in das Gehäuse eingeformt sein, könnte dieses also bspw. aus einem transparenten Kunststoffmaterial spritzgegossen und dabei an den ent sprechenden Stellen linsenförmig vorgesehen sein.

In bevorzugter Ausgestaltung sind die Linsen jedoch als gesonderte Bauteile jeweils an eine Öffnung eines Gehäu seelements gesetzt. Das Gehäuseelement kann dann bspw. auch lichtundurchlässig vorgesehen werden, was z. B. ei- nem Eintrag von Streustrahlung _Vorbeugen kann. Über das Gehäuseelement können die Linsen vorteilhafterweise rela tiv zueinander positioniert sein, das Gehäuseelement kann vorzugsweise Montageanschläge für die Linsen aufweisen. Die nicht integrale Ausgestaltung der Linsen mit dem Ge häuseelement kann bspw. auch Freiheiten bei der Material auswahl bzw. -Optimierung schaffen.

Wie bereits erwähnt, ist die Emittereinheit in bevorzug ter Ausgestaltung eine Laserdiode und werden deren Pulse mittels eines Mikrospiegelaktors, insbesondere einem MEMS-Spiegel , auf die unterschiedlichen Raumwinkelsegmen te verteilt. Die eben diskutierte Linse kann dann insbe sondere eine Lentikularlinse sein, die jeden Puls auffä chert, und zwar in einer Richtung gewinkelt bzw. senk- recht zur Scanrichtung (die sich aus der Bewegung des MEMS-Spiegels ergibt) . In anderen Worten wird also jeder Puls in einer Ebene aufgefächert, die senkrecht zur Spie gelfläche liegt.

Emitterseitig ergibt sich die Auflösung daraus, dass ein jeweiliger Puls in einer jeweiligen Spiegelstellung in ein bestimmtes Raumwinkelsegment gelangt. Es wird dann für eine bestimmte Pausendauer „gelauscht", ob aus diesem Raumwinkelsegment ein Echopuls zurückkommt, bevor in ei ner anderen Spiegelstellung in ein anderes Raumwinkelseg- ment emittiert und wiederum gelauscht wird. Werden die Pulse innerhalb eines jeweiligen Emitter-

Raumwinkelsegments zusätzlich, wie eben geschildert, auf gefächert, kann die weitergehende Zuordnung empfängersei tig realisiert sein. Dazu sind bspw. mehrere einzeln auslesbare Sensorflächen vorgesehen, die bspw. in einer Reihe nebeneinander ange ordnet sein können. Prinzipiell ist auch eine Integration in Form eines CCD- oder CMOS-Arrays denkbar, bevorzugt wird eine jeweilige Sensorfläche jeweils von einer sepa raten Fotodiode gebildet, sind also mehrere Fotodioden nebeneinander platziert, bevorzugt als lineares Array. Damit ist eine Ortsauflösung gegeben, was in Kombination mit einer aus Sicht der Echopulse vorgelagerten Optik ei- ne Raumwinkelauflösung ergibt. Diese Optik kann bspw. als Sammellinse realisiert sein, die aus unterschiedlichen Empfänger-Raumwinkelsegmenten stammende Echopulse auf die unterschiedlichen Sensorflächen bzw. Fotodioden führt.

Die raumwinkelselektive Emittereinheit ist bevorzugt mit einer solchen raumwinkelsensitiven Empfängereinheit kom biniert. Bevorzugt ist eine Anordnung derart, dass das Erfassungsfeld in einer Richtung in die Emitter- Raumwinkelsegmente untergliedert ist und gewinkelt bzw. senkrecht dazu in die Empfänger-Raumwinkelsegmente. Ins- gesamt ergibt sich damit eine Auflösung auf zwei Achsen, also ein zweidimensionales Abstandsbild. Wie eben ge schildert, kann dabei ein jeweiliger Puls innerhalb eines jeweiligen Emitter-Raumwinkelsegments mit einer Linse (insbesondere Lentikularlinse) in eine Vielzahl Pulse aufgefächert werden. Die Zuordnung, ob bzw. zu welchen dieser Pulse Echopulse zurückkommen, ergibt sich dann mit der raumwinkelsensitiven Sensoreinheit. In anderen Worten ist also jedes der Emitter-Raumwinkelsegmente in mehrere Empfänger-Raumwinkelsegmente untergliedert . Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Abstands messeeinheit mehrere Emitter- und Optikeinheiten auf, vorzugsweise eine Mehrzahl Laserdioden mit jeweils einem zugeordneten MEMS-Spiegel . Die Emitter- und Optikeinhei ten sind derart angeordnet, dass die Raumwinkelsegmente der Optikeinheiten untereinander zumindest teilweise dis- junkt liegen. Es wird also in anderen Worten nicht der selbe Winkelbereich von mehreren Emitter- bzw. Optikein heiten vermessen, sondern wird ein insgesamt größeres Er fassungsfeld aufgespannt. Besonders bevorzugt kann eine Anordnung derart sein, dass es keinen Überlapp zwischen den Emitter-Raumwinkelsegmenten der unterschiedlichen Op tikeinheiten (MEMS-Spiegel) gibt, diese aber aneinander grenzen. Bevorzugt sind die in einer Mehrzahl vorgesehe nen Emitter- und Empfängereinheiten sämtlich auf dem ge meinsamen Substrat angeordnet, schafft dieses also auch eine Relativpositionierung der Einheiten untereinander.

In bevorzugter Ausgestaltung sind mehrere Mikrospiegelak toren vorgesehen (als Optikeinheiten). Diese spannen je weils einen Winkelbereich auf und sind bevorzugt so ange ordnet, dass ein insgesamt aufgespannter Gesamt- Winkelbereich größer als jeder einzelne Winkelbereich ist. Bezogen auf die Einbaulage der Abstandsmesseeinheit kann insbesondere bevorzugt sein, dass die Winkelbereiche horizontal aneinandergesetzt sind, vorzugsweise überlapp frei. Es können mindestens zwei MEMS-Spiegel mit ihren Winkel bereichen aneinandergesetzt sein, mögliche Obergrenzen können (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 7, 6, 5 bzw. 4 MEMS-Spiegeln liegen. Besonders bevorzugt können drei MEMS-Spiel sein. Generell kann ein jeweiliger MEMS- Spiegel mechanisch eine Auslenkbarkeit von dem Betrag nach (+/-) mindestens 10° bzw. 12° und (davon unabhängig) bspw. nicht mehr als 20° bzw. 18° haben. Besonders bevor zugt können +/- 15° sein (mechanisch), was eine optische Auslenkung von +/- 30° ergibt. Der Gesamt-Winkelbereich hat bevorzugt einen Öffnungswinkel von mindestens 40°, weiter und besonders bevorzugt mindestens 45° bzw. 50°. Mögliche Obergrenzen können (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 140°, 130° bzw. 120° liegen.

Wie erwähnt, ist ein horizontales Aneinandersetzen der Optikeinheiten bzw. Winkelbereiche bevorzugt, zusätzlich oder auch alternativ ist jedoch auch ein vertikaler Auf bau möglich. Bevorzugt wird die Auflösung in vertikaler Richtung jedoch empfängerseitig realisiert, also über die raumwinkelsensitive Sensoreinheit, siehe vorne.

Das Aneinandersetzen mehrerer MEMS-Spiegel kann einer- seits hinsichtlich des vergrößerten Gesamt-Winkelbereichs von Vorteil sein. In bevorzugter Ausgestaltung ist jeder Emitter- und Optikeinheit auch jeweils eine eigene Sen soreinheit zugeordnet, was dann auch hinsichtlich der Zeitauflösung von Vorteil sein bzw. den Auswerteaufwand verringern kann. Es kann dann nämlich jeder Winkelbereich für sich als eigene Einheit abgetastet werden, lassen sich die Winkelbereiche untereinander also auch zeitsyn chron erfassen. Geht man bspw. von drei Winkelbereichen aus, kann der Gesamt-Winkelbereich in einem Drittel der Messzeit abgetastet werden, was z. B. in eine höhere Zeitauflösung oder ein verbessertes Signal/Rausch- Verhältnis umgesetzt werden kann (Mittelung einer größe ren Zahl an Messungen) .

Liegen die Winkelbereiche bevorzugt überlappfrei (siehe vorne) , ist gegebenenfalls gar keine weitergehende Syn- chronisierung erforderlich, können also die Winkelberei che zeitgleich jeweils für sich vermessen werden. Dabei können die MEMS-Spiegel prinzipiell auch mit unterschied licher Frequenz schwingen, wenngleich dieselbe Frequenz bevorzugt ist. Bevorzugt sind die MEMS-Spiegel derart aufeinander abgestimmt bzw. getaktet, dass jene Raumwin kelsegmente, die aneinandergrenzen, dabei jedoch anderen Winkelbereichen (MEMS-Spiegeln) zugeordnet sind, immer zeitversetzt abgetastet werden. Indem an diesen Nahtstel- len nicht gleichzeitig gemessen wird, lässt sich einem etwaigen Übersprechen und damit unerwünschten Interferen zen _Vorbeugen. Bevorzugt kann insofern ein Abtasten mit derselben Frequenz bei maximalem Versatz zwischen den Raumwinkelsegmenten sein. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer vorlie gend offenbarten Abstandsmesseinheit in einem Kraftfahr zeug, bspw. einem Lastkraftwagen bzw. Kraftrad, vorzugs weise in einem Personenkraftwagen. Besonders bevorzugt ist die Anwendung in einem teil- bzw. vollautonom fahren- den Fahrzeug. Im Allgemeinen ist auch eine Anwendung in einem Luft- bzw. Wasserfahrzeug denkbar, etwa einem Flug zeug, einer Drohne, einem Helikopter, Zug oder Schiff. Weitere Anwendungsbereiche können im Bereich des Indoor- Positioning liegen, also der Ortserkennung von Personen und Gegenständen innerhalb von Gebäuden; es ist auch eine Erfassung einer Pflanzenstruktur (morphologische Erken nung bei der Pflanzenaufzucht) möglich, bspw. während ei ner Wachstums- oder Reifephase; Anwendungen können auch im Bereich der Steuerung (Nachführung) einer Effektleuch te im Entertainmentbereich liegen, ebenso ist eine Steue- rung (Nachführung) eines Roboterarms im Industrie- und Medizinbereich möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedli chen Anspruchskategorien unterschieden wird.

Im Einzelnen zeigt Figur 1 eine erfindungsgemäße Abstandsmesseinheit in ei nem schematischen Schnitt;

Figur 2 eine Aufsichtsdarstellung zu der Abstandsmess einheit gemäß Figur 1;

Figur 3 eine weitere erfindungsgemäße Abstandsmessein- heit in einer schematischen Aufsicht;

Figur 4 eine weitere erfindungsgemäße Abstandsmessein heit in einer schematischen Aufsicht, wobei die Raumwinkelselektivität anders als bei der Vari ante gemäß Figur 3 gelöst ist; Figur 5 einen schematischen Schnitt mit einer Detailan sicht zu Figur 4;

Figur 6 eine weitere erfindungsgemäße Abstandsmessein heit in einem schematischen Schnitt; Figur 7 in schematischer Darstellung die kombiniert emitter- und empfängerseitig realisierte Unter gliederung eines Erfassungsfelds;

Frgur 8 schematisch und in Aufsicht, wie Winkelbereiche einzelner MEMS-Spiegel zu einem Gesamt- Winkelbereich kombiniert werden.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Abstandsmesseeinheit 1 im Schnitt. Diese weist eine Emittereinheit 2, nämlich eine Laserdiode, auf, die im Betrieb Laserpulse 3 emit- tiert. Über eine Optikeinheit 4, vorliegend einen Mikro spiegelaktor 5 (MEMS-Spiegel) werden die Laserpulse 3 nacheinander in unterschiedliche Raumwinkelsegmente re flektiert, vgl. Figur 2 zur Illustration.

Die Abstandsmesseeinheit 1 weist ferner eine Sensorein- heit 6 mit mehreren nebeneinander angeordneten Fotodioden 6.1-6.8 auf, vgl. Figur 2. Wird ein jeweiliger Laserpuls 3 über den Mikrospiegelaktor 5 in ein jeweiliges Raumwin kelsegment 20.1-20.3 reflektiert, können aus unterschied lichen Bereichen des jeweiligen Emitter- Raumwinkelsegments 20.1-20.3 Echopulse zurückkommen. Beim Austritt aus der Abstandsmesseeinheit 1 wird der jeweili ge Laserpuls 3 nämlich mit einer Linse 7, einer Lentiku- larlinse, aufgefächert (in der Darstellung gemäß Figur 1 in der Zeichenebene) . Der Sensoreinheit 6 ist eine Linse 8 zugeordnet, die aus unterschiedlichen Richtungen 9.1-9.3 einfallende Echopul se 10.1-10.3 auf unterschiedliche Fotodioden 6.1-6.8 führt. Aus einer jeweiligen Richtung 9.1-9.3 gelangt ein jeweiliger Echopuls 10.1-10.3 zurück, wenn sich dort ein Objekt befindet, an dem ein jeweiliger Laserpuls 3 re flektiert wird. Die Linse 8 setzt dann die Raumwinkelver teilung der Echopulse 10.1-10.3 in eine Ortsverteilung um. In der Gesamtschau kann mit der raumwinkelselektiven Emission einerseits und dem senkrecht dazu raumwinkelsen sitiven Empfangen andererseits ein Erfassungsfeld 11 zweidimensional abgetastet werden.

Die Emittereinheit 2, der Mikrospiegelaktor 5 und die Sensoreinheit 6 sind auf einem gemeinsamen Substrat 12 montiert. Die in den vorstehenden Absätzen geschilderte optische Kopplung erfordert eine exakte Positionierung dieser Bauteile 2, 4, 6 relativ zueinander, was mit der

Anordnung auf dem gemeinsamen Substrat 12 erreicht werden kann.

Die Bauteile 2, 4, 6 sind auch gemeinsam gehaust, werden also seitlich und auch in einer dem Substrat 12 entgegen gesetzten Richtung von einem Gehäuseelement 13 einge fasst. Die Bauteile 2, 4, 6 sind auf dem Substrat 12 mon- tiert, daran ist das Gehäuseelement 13 angesetzt. Dieses weist oberseitig zwei Durchgangsöffnungen 14 auf, an wel che die Lentikularlinse 7 und die Linse 8 der Sensorein heit 6 gesetzt sind. Sowohl den Bauteilen 2, 4, 6 als auch den Linsen 7, 8 sind jeweils Montageanschläge vorge- geben, was vorliegend nicht im Einzelnen dargestellt ist.

Die Kipp- bzw. Schwingachse des Mikrospiegelaktors 5 liegt in Figur 1 schräg in der Zeichenebene, in der Auf sicht gemäß Figur 2 kippt der Mikrospiegelaktor 5 während einer Schwingungsperiode mit seiner oberen Hälfte einmal zum Betrachter hin (und entsprechend mit der unteren Hälfte vom Betrachter weg) und dann vom Betrachter weg (und entsprechend mit der unteren Hälfte zum Betrachter hin) . Die Emission in die einzelnen Raumwinkelsegmente 20.1-20.3 erfolgt sequenziell, dabei wird für eine be- stimmte, von der Reichweite abhängige Pausendauer ge lauscht, ob aus dem jeweiligen Raumwinkelsegment ein Echopuls bzw. Echopulse 10.1-10.3 zurückkommen. Innerhalb eines jeweiligen emitterseitigen Raumwinkelsegments 20.1- 20.3 werden die Echopulse 10.1-10.3 dann mittels der Sen- soreinheit 6 raumwinkelsensitiv zugeordnet, siehe oben.

Figur 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Abstandsmes seeinheit 1 in einer Aufsicht. Auf einem Substrat 12 sind wiederum eine Laserdiode 2 und ein Mikrospiegelaktor 5 angeordnet. Generell sind vorliegend Teile mit derselben oder vergleichbarer Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen und wird insofern immer auch auf die Beschrei bung zu den übrigen Figuren verwiesen. Die Laserdiode 2 ist auf einem Kühlkörper 22 angeordnet, vgl. auch den Schnitt gemäß Figur 6. Auf dem Substrat 12 ist ferner eine Sensoreinheit 6 ange ordnet, die aus acht Fotodioden 6.1-6.8 aufgebaut ist. Analog der Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 werden über den Mikrospiegelaktor 5 Laserpulse in unterschiedli chen Kippstellungen in unterschiedliche Raumwinkelsegmen- te reflektiert (je Raumwinkelsegment mit einer hier nicht dargestellten Lentikularlinse aufgefächert) . Die nach Re flexion an einem Objekt zurückkommenden Echopulse werden mittels der Sensoreinheit 6 erfasst, und zwar innerhalb eines jeweiligen emitterseitigen Raumwinkelsegments raum- winkelsensitiv (eine nicht dargestellte Linse setzt die Raumwinkel- in eine Ortsverteilung auf den Fotodioden 6.1-6.8 um) .

Auf dem Substrat 12 ist ferner ein Logikbaustein 30 ange ordnet, nämlich ein ASIC. Dieser hat mehrere Eingänge 31.1-31.8, die jeweils über einen Bonddraht 32.1-32.8 mit einer jeweiligen Fotodiode 6.1-6.8 verbunden sind. In dem Logikbaustein 30 werden die analogen Eingangssignale der Fotodioden 6.1-6.8 vorverstärkt und dann mit internen A/D-Wandlern in digitale Signale umgesetzt. Ferner wird auch bereits eine gewisse Signalaufbereitung vorgenommen (z. B. Mittelung über mehrere Pulse), vgl. auch die Be schreibungseinleitung im Einzelnen. Über Ausgänge 33.1-

33.8 werden die digitalen Signale dann an eine (nicht dargestellte) externe Rechnereinheit weitergegeben. Aufgrund einer Verlustleistung heizt sich der Logikbau stein 30 im Betrieb auf. Um den Logikbaustein 30 ther misch von der Sensoreinheit 6 und deren Fotodioden 6.1-

6.8 zu entkoppeln, ist zwischen diesen beiden Bauteilen 6,30 eine Aussparung 35 in dem Substrat 12 vorgesehen, nämlich ein Durchgangsloch. Damit ist eine Wärmeleitung über das Substrat 12 zwischen dem Logikbaustein 30 und der Sensoreinheit 6 unterbrochen, was hinsichtlich des Betriebs der Fotodioden 6.1-6.8 von Vorteil ist (z. B. Verringerung des Eigenrauschens, vgl. auch die Beschrei- bungseinleitung im Detail) .

Bei der Abstandsmesseeinheit 1 gemäß Figur 3 ist auf dem Substrat 12 ferner eine Treibereinheit 36 angeordnet, und zwar ein Kondensator als Energiespeicher 37 und ein Tran sistor 38, mit dem die Ladung auf die Laserdiode 2 ge- schaltet werden kann. Vorliegend handelt es sich bei dem Transistor 38 um einen eGaN FET-Transistor . Über eine Drain-Verbindung 39 ist dieser mit dem Energiespeicher 37 verbunden, eine Source-Verbindung 40 geht auf die Laser diode (auf deren P-Kontakt, ihr N-Kontakt liegt auf Ground-Potenzial ) . Über eine Gate-Verbindung 41 steuert der Logikbaustein 30 den Transistor 38 an. All diese Bau teile sind auf dem gemeinsamen Substrat 12 angeordnet, was einen insgesamt kompakten Aufbau ergibt. Bevorzugt kann auch eine weitergehende Integration dahingehend sein, dass der Logikbaustein 30 zusätzlich den Mikrospie gelaktor 5 ansteuert, entweder direkt oder über eine zwi schengeschaltete Treiberelektronik, die dann bevorzugt ebenfalls auf dem Substrat 12 angeordnet ist (diese Vari anten sind nicht im Einzelnen dargestellt) .

Figur 4 zeigt eine weitere Abstandsmesseeinheit 1, bei welcher ein Logikbaustein 30 und eine Sensoreinheit 6 auf einem gemeinsamen Substrat 12 angeordnet sind. Im Unter schied zu der Variante gemäß Figur 3 wird die raumwinkel selektive Emission in diesem Fall nicht über einen ver kippbaren Spiegel, sondern mit mehreren Laserdioden 2.1- 2.8 realisiert. Deren jeweiliger Puls 3.1-3.8 wird über eine Optik 40 jeweils in ein eigenes Raumwinkelsegment 20.1-20.8 geführt (und dabei je Raumwinkelsegment noch mals mit einer Lentikularlinse aufgefächert, vgl. die vorstehende Beschreibung). Die Laserdioden 2.1-2.8 emit tieren sequenziell (je Raumwinkelsegment wird für eine bestimmte Pausendauer „gelauscht"), innerhalb eines je weiligen emitterseitigen Raumwinkelsegments 20.1-20.8 werden die zurückkommenden Echopulse dann mit der Sen soreinheit 6 raumwinkelsensitiv erfasst. Die Laserdioden 2.1-2.8 werden analog der vorstehenden Beschreibung mit einem jeweiligen Transistor 38.1-38.8 betrieben. Deren Drain-Verbindungen 39.1-39.8 hängen ge meinsam an dem Energiespeicher 37, die Source- Verbindungen 40.1-40.8 gehen auf die jeweilige Laserdiode 2.1-2.8. Für die separate und insbesondere sequenzielle Ansteuerung ist jeder Gate-Anschluss 41.1-41.8 jeweils gesondert mit dem Logikbaustein 30 verbunden.

Figur 5 illustriert in einer Detailansicht einer Anord- nung gemäß Figur 4, wie die Laserstrahlung 50 durch die Optik 40 geführt wird. Die Optik 40 ist auf einem Spie gelelement 51 montiert, die Laserstrahlung 50 wird an ei ner schrägen Spiegelfläche 51.1 nach oben reflektiert, also in Figur 4 aus der Zeichenebene heraus. Figur 6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Abstandsmes seeinheit 1 in einem schematischen Schnitt, in diesem Fall wird die raumwinkelselektive Emission wieder über einen Mikrospiegelaktor 5 erreicht. Auf dem gemeinsamen Substrat 12 ist wiederum auch eine Treibereinheit 36 mit Energiespeicher 37 und Transistor 38 angeordnet. Würde man in einer Aufsicht auf das Substrat 12 blicken, wäre die Ausgestaltung von Mikrospiegelaktor 5 und Sensorein heit 6 analog jener gemäß Figur 2.

In einer alternativen Variante kann der Energiespeicher 37 nicht auf das Substrat 12 gesetzt sein, sondern kann er seinerseits das Substrat bilden. Der Kondensator ist in diesem Fall mit Polysilizium-Elektroden und einer Oxid- bzw. Nitridschicht zwischen dem Polysilizium struk turiert. Der Kondensator bzw. Energiespeicher dient dann seinerseits als Träger für die übrigen Bauteile 5, 6, 38. Figur 7 illustriert, wie das Erfassungsfeld 11 durch die Kombination aus raumwinkelselektiver Emission auf einer ersten Achse 71 und raumwinkelsensitives Empfangen auf einer Zweiten Achse 72 in ein zweidimensionales Gitter- feld untergliedert ist. Für jedes Feld wird ein Abstands wert ermittelt, was in der Gesamtschau eine dreidimensio nale Punktewolke ergibt.

Figur 8 zeigt eine weitere Abstandsmesseeinheit 1, die aus drei nebeneinander gesetzten Emitter- und Optikein- heiten 2, 4 aufgebaut ist, nämlich Mikrospiegelaktoren, wovon jeder einen Winkelbereich 80.1-80.3 aufspannt. Die se Winkelbereiche 80.1-80.3 grenzen aneinander, ein re sultierender Gesamt-Winkelbereich 81 hat in etwa den dreifachen Öffnungswinkel (3 X 17°) . Im Betrieb werden die Winkelbereiche 80.1-80.3 simultan abgetastet, wobei das Abscannen der einzelnen Raumwinkelsegmente 20 je Win kelbereich 80.1-80.3 so getaktet ist, dass immer ein ma ximaler Versatz besteht, also nie zwei aneinandergrenzen de Raumwinkelsegmente zeitgleich abgetastet werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

Abstandsmesseinheit 1

Emittereinheit 2

Laserdioden 2.1-2.8 Laserpulse 3.1-3.8

Optikeinheit 4

Mikrospiegelaktor 5

Sensoreinheit 6

Fotodioden 6.1-6.8 Linse (Optikeinheit) 7

Linse (Sensoreinheit) 8

Richtungen 9.1-9.3

Echopulse 10.1-10.3

Erfassungsfeld 11

Substrat 12

Gehäuseelement 13

Durchgangsöffnungen 14

Linse 18

Raumwinkelsegmente 20.1-20.8 Logikbaustein 30 Eingänge 31.1-31.8 Bonddraht 32. 1-32.8 Ausgänge 33. 1-33.8 Aussparung 35

Treibereinheit 36

Energiespeieher 37

Transistor 38. 1-38.8 Drain-Verbindungen 39. 1-39.8 Optik 40

Source-Verbindungen 40. 1-40.8 Gate- Verbindungen 41. 1-41.8 LaserStrahlung 50

Spiegelelement 51

Spiegelfläche 51. 1 Erste Achse 71

Zweite Achse 72

Winkelbereiche 80. 1-80.3

Gesamt-WinkeIbereich 81

Claims

ANSPRÜCHE

1. Abstandsmesseinheit (1) zur signallaufzeitbasierten Vermessung eines Erfassungsfeldes,

welche folgende Bauteile aufweist:

i.) eine Emittereinheit

(2) zur Emission von La serpulsen (3.1-3.6);

ii.) eine Optikeinheit (4), um die Laserpulse (3.1-

3.6) in unterschiedliche Raumwinkelsegmente (20.1-20.3) zu führen;

iii.) eine Sensoreinheit (6) zum Empfangen von Echo pulsen (10.1-10.39) aus den Raumwinkelsegmen ten (20.1-20.3) ;

iv.) einen Logikbaustein (30), der zum Auslesen der

Sensoreinheit (6) eingerichtet ist; wobei zumindest die Bauteile gemäß den Ziffern i.) bis iii.) auf einem gemeinsamen Substrat (12) ange ordnet sind. 2. Abstandsmesseinheit (1) nach Anspruch 1, bei welcher für zumindest eines der Bauteile gemäß den Ziffern i.) bis iii.) auf dem gemeinsamen Substrat (12) ein Montageanschlag vorgesehen ist. 3. Abstandsmesseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher auch der Logikbaustein (30) gemäß Ziffer iv.) auf dem gemeinsamen Substrat (12) angeordnet ist .

4. Abstandsmesseinheit (1) nach Anspruch 3, bei welcher der Logikbaustein (30) und die Sensoreinheit (6) ne beneinander auf dem gemeinsamen Substrat (12) ange- ordnet sind, wobei das gemeinsame Substrat (12) zwi schen dem Logikbaustein (30) und der Sensoreinheit (6) mit einer Aussparung (35) vorgesehen ist, vor zugsweise einem Durchgangsloch.

5. Abstandsmesseinheit (1) nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher die Emittereinheit (2) und die Optikeinheit (4) auf dem Logikbaustein (30) angeordnet sind. 6. Abstandsmesseinheit (1) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, bei welcher eine Treibereinheit (36) zum gepulsten Betreiben der Emittereinheit (2), die ei nen Energiespeicher (37) und einen Transistor (38.1- 38.

6) in Serienschaltung mit der Emittereinheit (2) aufweist, auf dem gemeinsamen Substrat (12) angeord net ist.

7. Abstandsmesseinheit (1) nach Anspruch 6, bei welcher zumindest der Transistor (38.1-38.6) auf dem Logik- baustein (30) angeordnet ist.

8. Abstandsmesseinheit (1) nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher der Energiespeicher (36) als Polysilizium- Kondensator in einem Silizium-Substrat strukturiert ist.

9. Abstandsmesseinheit (1) nach Anspruch 8, bei welcher das Silizium-Substrat des Polysilizium-Kondensators das gemeinsame Substrat (12) bildet, auf dem zumin dest die Bauteile gemäß den Ziffern i.) bis iii.) angeordnet ist.

10. Abstandsmesseinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher zumindest die Bauteile gemäß den Ziffern i.) bis iii.) in einem gemeinsamen Ge häuse vorgesehen sind, welches Gehäuse eine Linse (7) der Optikeinheit (4) und eine der Sensoreinheit

(6) zugeordnete Linse (8) aufweist.

11. Abstandsmesseinheit (1) bei welcher die Linsen (7, 8) als gesonderte Bauteile jeweils an eine Öffnung eines Gehäuseelements (13) gesetzt sind.

12. Abstandsmesseinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Emittereinheit (2) eine Laserdiode (2.1-2.8) ist und die Optikeinheit (4) ein Mikrospiegelaktor (5) ist, an welchem die von der Laserdiode emittierten Laserpulse (3.1-3.6) stellungsabhängig in die unterschiedlichen Raumwin kelsegmente (20.1-20.3) emittiert werden.

13. Abstandsmesseinheit (1) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, die jeweils eine Mehrzahl Emittereinhei ten (2) gemäß Ziffer i.) und eine Mehrzahl Optikein heiten (4) gemäß Ziffer ii.) aufweist, wobei die Raumwinkelsegmente (20.1-20.3) der Optikeinheiten (4) untereinander zumindest teilweise disjunkt zuei nander liegen.

14. Abstandsmesseinheit (1) nach den Ansprüchen 12 und 13, die eine Mehrzahl Mikrospiegelaktoren (5) auf weist, die jeweils für sich einen Winkelbereich (80.1-80.3) aufspannen und derart angeordnet sind, dass sie miteinander einen im Vergleich zu den ein- zelnen Winkelbereichen (80.1-80.3) größeren Gesamt- Winkelbereich (81) aufspannen.

15. Abstandsmesseinheit (1) nach Anspruch 14, die für einen Betreib derart eingerichtet ist, dass jene

Raumwinkelsegmente (20.1-20.8), die aneinandergren zen, dabei jedoch anderen Winkelbereichen (80.1- 80.3) und damit Mikrospiegelaktoren (5) zugeordnet sind, zeitversetzt abgetastet werden.

16. Verwendung einer Abstandsmesseinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur signallaufzeitbasier ten Abstandsmessung, insbesondere in einem Kraft fahrzeug .