(57)【要約】  一実施形態では、装置（１）は光源（２）を含む。装置は、測定用レーザ（３）も含む。測定用レーザ（３）は半導体レーザであり、最大パルス持続時間１０ｎｓのパルスを発生するように構成される。測定用レーザ（３）により発生する測定用レーザ放射（Ｍ）の最大強度の波長は、４００ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の間である。測定用レーザ放射（Ｍ）は、例えば自動車のヘッドライトの中で、ライダーの手段による距離測定に使用される。
2021526204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（２）を有する装置（１）であって、
−  前記装置（１）は、少なくとも１つの測定用レーザ（３）を備え、
−  前記測定用レーザ（３）は半導体レーザであり、最大で１０ｎｓのパルス持続時間を有するパルスを生成するように構成され、
−  前記測定用レーザ（３）で生成された測定用レーザ放射（Ｍ）の最大強度の波長が４００ｎｍ以上４８５ｎｍ以下である、
装置（１）。
【請求項２】
−  前記光源（２）は、動作中に白色光を発生し、
−  前記光源（２）の照明範囲は、少なくとも２５ｍであり、
−  前記装置（１）は、少なくとも１つのセンサ（４）と電子ユニット（５）とを備え、
−  前記センサ（４）は、前記装置（１）の外部で、外部物体（６）で反射された前記測定用レーザ放射（Ｍ）の一部を、最大５ｎｓの時間分解能で検出するように構成され、
−  前記電子ユニット（５）は、前記測定用レーザ放射（Ｍ）の反射および検出された部分の通過時間を決定するように構成され、それにより前記測定用レーザ放射（Ｍ）を反射する物体（６）の前記装置（１）からの距離を決定するように構成されており、
−  前記パルス持続時間は最大５ｎｓである、
請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
−  前記光源（２）は、少なくとも１つの蛍光体（２１）を備え、
−  前記蛍光体（２１）は、動作中に一次放射（Ｐ）として青色光を発生する一次光源（２２）によって励起され、二次放射（Ｓ）を発生し、
−  前記光源（２）は、前記一次放射（Ｐ）と前記二次放射（Ｓ）からなる混合放射を発光する、
請求項１または２に記載の装置（１）。
【請求項４】
−  前記一次光源（２２）は、前記測定用レーザ（３）によって形成され、
−  前記測定用レーザ放射（Ｍ）は、前記蛍光体（２１）を通って発射された前記一次放射（Ｐ）の一部である、
請求項３に記載の装置（１）。
【請求項５】
−  前記測定用レーザ放射（Ｍ）と前記混合放射とは、同じ立体角範囲を照明し、
−  前記センサ（４）は、反射した前記測定用レーザ放射(Ｍ)を空間的に分解して検出するように構成される、
請求項４に記載の装置（１）。
【請求項６】
−  前記一次光源（２２）は、動作時に青色光を発する半導体レーザであり、
−  前記一次光源（２２）は、前記測定用レーザ（３）とは異なり、
−  前記測定用レーザ放射（Ｍ）が前記蛍光体（２１）を通過して導かれる、
請求項３に記載の装置（１）。
【請求項７】
−  前記一次光源（２２）と前記測定用レーザ（３）とは、最大１０ｎｍの公差を持つ同じ最大波長の光を発光し、
−  前記混合放射は有色光であり、
−  前記測定用レーザ放射（Ｍ）を伴う前記混合放射は、白色光である、
請求項６に記載の装置（１）。
【請求項８】
−  前記装置（１）は、撮像光学系（７）を備え、
−  前記撮像光学系（７）は、前記一次光源（２２）と前記測定用レーザ（３）の下流側に共に配置される、
請求項６または７に記載の装置（１）。
【請求項９】
−  前記装置（１）は、少なくとも１つの撮像光学系（７）を備え、
−  前記撮像光学系（７）は、前記測定用レーザ放射（Ｍ）をパターンで撮像するように構成され、および／または前記測定用レーザ放射（Ｍ）でスキャンするように構成される、
請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項１０】
−  前記撮像光学系（７）は、前記測定用レーザ（３）と不可分に接続されており、
−  前記撮像光学系（７）は、レンズ、反射板、回折光学素子、メタレンズ、マルチレンズフィールドおよび／または拡散板を備える、
請求項８または９に記載の装置（１）。
【請求項１１】
−  前記装置（１）は、さらに赤外線レーザ（８）を備え、
−  前記赤外線レーザ（８）は、半導体レーザであり、最大で１０ｎｓのパルス持続時間を有するパルスを生成するように構成され、
−  前記赤外線レーザ（８）によって生成された赤外線放射（ＩＲ）の最大強度波長が０．７μｍ以上３μｍ以下の範囲内であり、
−  前記赤外線レーザ（８）のパルス発光は、前記測定用レーザ（３）に同期される、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項１２】
−  前記赤外線レーザ（８）と前記測定用レーザ（３）は、共に下流側に配置される少なくとも１つの光学素子を有し、
−  前記赤外線レーザ（８）は、前記測定用レーザ（３）がスイッチオフされているときも動作する、
請求項１１に記載の装置（１）。
【請求項１３】
−  前記赤外線レーザ（８）は、前記電子ユニット（５）と共に前記測定用レーザ（３）の安全回路として構成され、
−  前記測定用レーザ（３）は、前記赤外線レーザ（８）および前記電子ユニット（５）によって前記測定用レーザ（３）の照明範囲に人がいないと判断された場合にのみ動作する、
請求項１１または１２に記載の装置（１）。
【請求項１４】
−  前記センサ（４）は、Ｓｉフォトダイオード、Ｓｉフォトダイオードアレイ、またはＣＭＯＳカメラであり、
−  前記センサ（４）は、少なくとも２つの異なるスペクトル範囲のために構成される、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項１５】
−  前記測定用レーザ（３）は、エッジ発光型フリップチップであり、
−  キャパシタ（３１）が、前記測定用レーザ（３）とスイッチング素子（３２ｂ）との直列接続に並列に電気的に接続され、
−  前記測定用レーザ（３）、前記キャパシタ（３１）および／または前記スイッチング素子（３２ｂ）は、ボンディングワイヤを使用せずに共通のキャリア（３４）上に実装される、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項１６】
モータビークル、ドローン、ロボット、アクチュエータ、またはツールである、
請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項１７】
光源（２）および測定用レーザ（３）を有するヘッドライト（１０）であって、
−  前記光源（２）は、少なくとも１つの蛍光体（２１）を備え、
−  前記蛍光体（２１）は、動作中に一次放射（Ｐ）として青色光を発生する一次光源（２２）によって励起され、二次放射（Ｓ）を発生し、
−  前記一次光源（２２）は、発光ダイオードまたは半導体レーザであり、
−  前記光源（２）は、前記一次放射（Ｐ）および前記二次放射（Ｓ）からなる混合放射を発光し、
−  前記測定用レーザ（３）は半導体レーザであり、最大で１０ｎｓのパルス持続時間を有するパルスを生成するように構成され、
−  前記測定用レーザ（３）によって生成された測定用レーザ放射（Ｍ）の最大強度の波長が４００ｎｍ以上４８５ｎｍ以下であり、
−  前記光源（２）の照明範囲は、少なくとも２５ｍである、
ヘッドライト（１０）。
【請求項１８】
−  前記一次光源（２２）は、前記測定用レーザ（３）によって形成され、
−  前記測定用レーザ放射（Ｍ）は、前記蛍光体（２１）を通って発射される前記一次放射（Ｐ）の一部であり
−  前記二次放射（Ｓ）と一緒の前記測定用レーザ放射（Ｍ）は、白色光である、
請求項１７に記載のヘッドライト（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
距離測定用の測定用レーザを備えた装置およびヘッドランプが特定されており、測定用レーザは短波スペクトル範囲で発光する。
【０００２】
特許文献１は、可視スペクトル範囲の発光ダイオードを備えた距離測定システムに関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８６１９２４１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１７  １２３  ７９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、光源と共に効率的に動作する装置およびヘッドライトを特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、とりわけ、独立請求項の特徴を有する装置およびヘッドライトによって解決される。好ましいさらなる発展は、他の請求項の主題である。
【０００６】
本明細書で説明する装置およびヘッドライトでは、好ましくは青色スペクトル範囲で発光し、パルスモードで動作する半導体レーザが使用される。半導体レーザは、白色発光光源に取り付けることができるか、またはこの光源の一部とすることができる。少なくとも時間的にパルス駆動されるレーザを用いると、レーザ放射の通過時間測定の手段によって距離測定を実現することができる。
【０００７】
少なくとも１つの実施形態によれば、装置は光源を含む。動作中、光源は、好ましくは白色光および／または近赤外線放射または有色光を発する。
【０００８】
主光源として、光源は、少なくとも１つの発光ダイオードまたは少なくとも１つの半導体レーザのような半導体光源を含むことが好ましい。一次光源は、部分的に二次放射に変換される青色光を生成することが好ましい。特に、二次放射は黄色光である。
【０００９】
少なくとも１つの実施形態によれば、装置は測定用レーザを含む。測定用レーザは半導体レーザである。測定用レーザは、最大１０ｎｓ、好ましくは最大５ｎｓまたは３ｎｓまたは２ｎｓの個々のパルスの持続時間を有するパルスまたはパルス列を生成するように構成される。測定用レーザによって生成される測定用レーザ放射の最大強度の波長は少なくとも２８０ｎｍまたは３６０ｎｍまたは４００ｎｍまたは４３０ｎｍであり、代替的にまたは追加的に、最大５０５ｎｍまたは４８５ｎｍまたは４６０ｎｍである。好ましくは、測定用レーザの最大強度の波長が４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の間である。
【００１０】
少なくとも１つの実施形態では、装置は光源を含む。さらに、装置は、少なくとも１つの測定用レーザを含む。測定用レーザは半導体レーザであり、最大パルス持続時間１０ｎｓのパルスを発生するように構成される。測定用レーザによって発生する測定用レーザ放射の最大強度の波長は、４００ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の間である。測定用レーザ放射は、好ましくは例えば自動車のヘッドライトにおけるライダー（ＬＩＤＡＲ）の手段による距離測定に使用される。
【００１１】
言い換えれば、本明細書で説明する装置は、青色発光半導体レーザがライダーコンポーネントとして集積された照明用ヘッドライトであることが好ましい。ＬＩＤＡＲは、ＬＩｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ、つまり光ベースの距離測定の略である。
【００１２】
青色発光ダイオード、略してＬＥＤは、自動車のヘッドライトのような照明コンポーネントで使用されることが増えている。しかしながら、ＬＥＤベースの青色スペクトル範囲におけるＬＩＤＡＲの実現は、可能ではないか、または非常に限定された程度でのみ可能である。ＬＥＤは自発発光に基づくので、パルス持続時間がせいぜい１０ｎｓであり、少なくとも１００ＭＨｚの同調速度に必要とされる動作パラメータによるパルス動作は、非常に限定された程度でのみ可能であるか、まったく不可能である。さらに、特に昼光における十分に高い信号対雑音比、すなわち略してＳＮＲを達成するために、ＬＩＤＡＲ機能にはスペクトル狭帯域発光が必要とされる。
【００１３】
蛍光体を使用するヘッドライトに関する別の問題は、従来の蛍光体の励起状態の遅延期間が長すぎ、その結果、蛍光体から来る光が長すぎるパルス持続時間を示すことである。
【００１４】
本明細書で説明した装置により、ＬＩＤＡＲシステムのための信号源として青色発光レーザコンポーネントをヘッドライトに集積することができる。それにより、青色発光レーザダイオードのようなヘッドランプコンポーネントは、蛍光体を励起して蛍光体を支持または補足するか、またはスタンドアロンのＬＩＤＡＲシステムとして使用することができる。代替的または付加的に、ライダーコンポーネントの青色発光、すなわち測定用レーザが、好ましくは車のヘッドライトのようなヘッドライト内の白色ヘッドライトに重ねられる。ここで、ライダーコンポーネントとヘッドライトの照明範囲は一致していることが好ましい。必要に応じて、標準化によって特定されたヘッドライト色軌跡を達成するために、ヘッドライト内の白色光源の色軌跡は、より低い色温度に向かってシフトされる。つまり、測定用レーザからの追加的な青色光は、比較的赤く見える光を光源自体が発光するという事実によって補償される。
【００１５】
対照的に、例えばモータビークル用の従来のＬＩＤＡＲシステムは、赤外線波長範囲で動作する。ここでは、追加の赤外線レーザが発光源として働き、これは端部エミッタまたは縦型エミッタ、または略してＶＣＳＥＬとして設計される。
【００１６】
従って、レーザヘッドライト、追加のレーザヘッドライトまたはヘッドライト内の追加のレーザコンポーネントは、本明細書で説明するライダーシステムのエミッタとして使用することができ、青色波長域で作動する。青色発光源はいずれにしても、蛍光体の励起および部分変換による白色光を達成するために、白色発光ヘッドライトに組み込むことができる。これは、青黄色の混合光を発生させることができることを意味する。蛍光体の一次光源がレーザであれば、１００ＭＨｚ以上の高パルス周波数が実現できる。
【００１７】
さらに、ライダーシステムに使用するために、青色発光レーザコンポーネントをエミッタとしてヘッドライトまたは補助ヘッドライト内に付加的に配置することができる。
【００１８】
ＬＩＤＡＲ機能のためには、青色スペクトル範囲の放射が好ましい。
【００１９】
特に、追加の青色発光測定用レーザを使用する場合、動作に必要なレーザ放射の眼に対する安全性は、例えば、以下のステップによって、提案された装置において保証することができる。
【００２０】
−  青色信号の検知における高能率は、シリコンまたはＳｉＣベースのセンサで達成することができる。青色測定用レーザ放射は、シリコン中の低い浸透深さを有する。従って、赤外線ベースのＬＩＤＡＲシステムと比較して、より低いレーザパワーで十分である。
【００２１】
−  この装置は、共通の筐体またはエンクロージャ内に測定用レーザと光学素子とを備え、測定用レーザと光学素子とは分離不可能に接続されている。この構成は、散乱されていないレーザ光が逃げることができないことを保証する。
【００２２】
−  使用される光学系はレーザ光を分配し、配光をヘッドライトの配光に適合させる。任意選択で、ヘッドライトの光源の光学素子を使用することができる。
【００２３】
半導体としてのＳｉＣベースのセンサまたは制御回路といったコンポーネントは、ＳｉＣのバンドギャップがより大きいために、より高い温度で動作させることができる。これにより、特にＸ線、ガンマ線、または紫外線などの短波放射の下で、信号対雑音比が向上する。
【００２４】
使用される光学素子は例えば、回折光学素子、略してＤＯＥである。メタ光学またはマルチレンズアレイも使用できる。さらに、拡散体を使用することができる。さらに、メタレンズ、すなわちメタマテリアルで作られたレンズを使用することができる。メタマテリアルは、その化学組成からではなく、その内部構造からその光学特性を得る材料である。特に、メタマテリアルは、メタレンズが構成される放射の波長よりも小さい構造を含む。また、レンズおよび／または反射器のような古典的な光学素子を使用することも可能である。メタレンズはまた、平面キャリア構造、例えば、構造化表面トポグラフィが適用されるガラスウェハを含むことができる。適用される構造体の構造サイズは、好ましくは光波長範囲または光波長未満である。これらの構造は、異なる屈折率を有する適切な透明材料によって平坦化することができる。このような構造の層スタックも可能である。
【００２５】
ライダー用途のための眼に対する安全性は、ヘッドライトの他のコンポーネント、とりわけレーザベースの光源によってすでに保証されているので、安全性に関して、さらなる措置を講じる必要がないこともあり得る。
【００２６】
好ましくは、コンポーネント測定用レーザ、関連するキャパシタ、関連するスイッチ要素、および／または集積回路またはＡＳＩＣのような制御回路は、発生する高周波数でインダクタンスを低く保つために、１つの筐体内に一緒に設置される。対応するキャパシタは、例えば、測定用レーザ用のパッケージ内のセラミック積層体として、またはサブマウントとしても知られるキャリア内に集積することができる。スイッチ要素および／または駆動回路および／またはキャパシタは、パッケージの一体部分であるシリコンコンポーネントまたはＳｉＣコンポーネントに組み込むことができる。測定用レーザはフリップチップとして実現でき、ワイヤボンドフリー設計が可能である。代替的または追加的に、測定用レーザは、薄膜チップとして、即ち、半導体積層体のための成長基材なしに、キャリア上に取り付けることができる。
【００２７】
特に、純粋な青色ＬＩＤＡＲ解決策の高い光学効率により、蛍光体と組み合わせた測定用レーザとは対照的に、少なくとも１つの測定用レーザは青色スペクトル範囲において同じＬＩＤＡＲパワーを提供しながら、より低い電流で動作させることができる。これにより、より短いスイッチング時間を実現することができる。これにより、データレートが高くなり、パルスが短くなる。さらに、ＬＩＤＡＲシステムの同等の性能データをもって、眼に対するより良好な安全性を達成することができ、または眼に対する安全性要件を低減することが可能である。さらに、より小さなレーザチップおよびより小さなパッケージを使用することができる。あるいは、青色スペクトル範囲におけるより高いＬＩＤＡＲ性能を、同等の電流で達成することができる。これは、より良いＳＮＲを可能にする。より高い光学効率は主に、この場合、青色レーザと蛍光体の組み合わせと比較して、青色光の散乱がないという事実に起因する。これにより、効率的な光学系と視野の効率的な照明が可能になる。
【００２８】
本明細書で説明する装置およびヘッドライトは、特に運転支援システム、略してＡＤＡＳ、または高度運転支援システムに使用することができる。ライダーの領域および車−車間通信、略してＶ２Ｖでの応用も可能である。
【００２９】
いくつかの波長範囲で走査ができるため、安全性を高めるための赤外線ＬＩＤＡＲへの補完的なシステムが可能である。これは、距離検出システム全体の冗長性を可能にし、検出可能性の拡張を提供する。
【００３０】
道路の状態、例えば、水の表面輪郭または被覆を検出することが可能である。これは、例えば、改良されたシャーシ制御によって、より高いレベルの快適さを可能にする。路面の水を検知することで、例えば潜在的なアクアプラン状況を検知することで、安全性を高めることができる。
【００３１】
さらに、本明細書で説明する装置およびヘッドライトは、車線補助装置において、距離制御および／または衝突警告のために使用することができる。
【００３２】
測定用レーザの青色の比較的短波の発光は、赤外線と比較して、シリコン検出器における浸透深さがより低い。シリコン内への浸透深さがより低いために、所与のピクセルサイズに対して、ピクセル化された検出器によってより良い信号対雑音比が達成され得る。あるいは、同じＳＮＲで、より小さなピクセルサイズを使用することもできる。これにより、信号のシャープネス、解像度、設置スペースに関して、検出器側の設計の自由度が向上する。
【００３３】
ＣＭＯＳカメラのような受信機または検出器は、赤外線範囲よりも青色スペクトル範囲の感度が高い。これは、より高い効率をもたらす。これはとくに、高時間分解能の検出器では薄い半導体積層体が必要なためである。従って、赤外線放射を使用する場合、赤外線放射の一部のみが吸収されるが、青色光はほぼ１００％吸収され得る。したがって、検出は、より低い信号レベルで行うことができる。システム効率が高いため、動作にはさらに低い動作電流で十分である。より低い動作電流で、より短いスイッチング時間を実現できる。これは、可能なデータレートおよび／または空間分解能を増加させる。
【００３４】
本明細書で説明する装置およびヘッドライトは、赤外線ベースのシステムと比較して干渉の影響を受けにくい。例えば、太陽が低い場合、従来のＬＩＤＡＲシステムの発光赤外線放射と太陽放射との間に重なり合った領域が存在する可能性がある。対照的に、この場合の態様放射は青色コンポーネントが低く、これは青色光が大気中のレイリー散乱により強く減衰するためである。
【００３５】
相補的なＬＩＤＡＲシステム、すなわち赤外線および青色を組み合わせることによって、より高いレベルのセキュリティを達成することができる。２つの異なる動作システム、すなわち、赤外線ＬＩＤＡＲおよび青色ＬＩＤＡＲは、より高い冗長度を提供する。さらに、反射効果は波長に依存する。赤外線ＬＩＤＡＲおよび青色ＬＩＤＡＲからの異なる信号により、例えば路面状態に関して、差分観測によって付加的な情報を得ることができる。
【００３６】
ヘッドライト光源の輝度に関する需要の増大により、自動車のヘッドライトのためのレーザの使用が増加することが求められる。この場合、白色光を生成するために利用可能なレーザ配置を、ＬＩＤＡＲアーキテクチャに統合することができる。全体的に、好ましくは、特に青色発光測定用レーザを有する白色発光ＬＩＤＡＲシステムの発光が、例えば、道路の照明に寄与する。従って、測定用レーザは次いで、２つの機能、すなわち、ライダー機能のための信号源としての機能、および可視スペクトル範囲の道路の照明のための機能を果たす。これは、コスト節約を達成することを可能にする。
【００３７】
前照灯からの測定用レーザが蛍光体を用いて白色光を生成するために使用される場合、眼に対する安全性を確保するためのさらなる対策を省略することができ、その結果、さらなるコスト上の利点を達成することができる。
【００３８】
要約すれば、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトにより、赤外線放射の検出と比較して、特にカメラまたはフォトダイオードにおけるトランジットタイムに対して、青色光の検出に対して検出器側でより高い効率を達成することができる。トランジットタイム測定は、タイムオブフライト、略してＴＯＦという用語の下でも知られている。双対の機能、つまり一方は道路照明、そして他方は道路の距離情報通知および奥行き情報通知により、コストを削減することができる。
【００３９】
シリコンのような材料における青色光のより低い浸透深さのために、より高い選択性を達成することができる。赤外線放射と比較して、青色光の異なる浸透深さおよび／または反射係数は、複合赤外線−青色システムにおいて、ロバストな距離認識および環境の検出を確実にする。
【００４０】
少なくとも１つの実施形態によれば、光源の照明範囲は、少なくとも２５ｍである。これは、例えば、人間の観察者にとって、歩行者、サイクリスト、他のモータビークル、または樹木または道路側の障壁といった環境の一部のような道路トラフィックの物体を検出することができるように、十分な放射が２５ｍの距離から依然として反射されることを意味する。好ましくは、照明範囲が少なくとも５０ｍまたは１００ｍまたは２００ｍである。これに代えてまたはこれに加えて、照明範囲は最大３５０ｍである。
【００４１】
少なくとも１つの実施形態によれば、機器は、少なくとも１つのセンサおよび／または少なくとも１つの電子ユニットを備える。１つまたは複数のセンサは、少なくとも１つの外部物体によって機器の外部で反射された測定用レーザ放射の一部を、最大１０ｎｓまたは５ｎｓまたは２ｎｓの時間分解能で検出するように構成される。電子ユニットは測定用レーザ放射の反射および検出された部分を測定し、したがって、測定用レーザ放射を反射する物体の装置までの距離を決定する。
【００４２】
少なくとも１つの実施形態によれば、光源は、１つ以上の蛍光体を含む。少なくとも１つの蛍光体は、１つ以上の一次光源によって照明される。好ましくは、少なくとも１つの一次光源が青色光である一次放射を生成する。一次放射は二次放射を生成する。好ましくは一次放射が二次放射に部分的にのみ変換され、その結果、光源は一次放射と二次放射とから構成される混合放射を発光する。混合放射中の一次放射の割合は、好ましくは少なくとも１０％または２０％および／または最大で６０％または５０％である。
【００４３】
少なくとも１つの実施例によれば、一次光源は、測定用レーザによって形成されるか、または測定用レーザを備える。
【００４４】
測定用レーザは、青色発光ダイオードまたは半導体レーザのような他の光源と組み合わされて、蛍光体を励起することが可能である。
【００４５】
少なくとも１つの実施例によれば、測定用レーザ放射は、蛍光体によって発射される一次放射の一部である。測定用レーザ放射のこの部分は蛍光体によって散乱させることができる。これは、蛍光体が測定用レーザ放射のための拡散体として働くことができることを意味する。
【００４６】
少なくとも１つの実施例によれば、測定用レーザ放射と混合放射は、同じまたはほぼ同じ立体角範囲を照明する。この手段は、測定用レーザ放射が比較的大きく、好ましくは連続立体角領域にわたって放射されることである。立体角範囲は例えば、少なくとも０．０２ｓｒまたは０．０５ｓｒおよび／または最大で１ｓｒである。これにより、大面積、例えば大道路面積の２次元同時照明が可能になる。
【００４７】
少なくとも１つの実施例によれば、センサは、反射測定用レーザ放射の空間分解検知のために構成される。このために、センサは画素化されることが好ましい。個々の画素は、高い時間分解能のために構成される。装置によって形成される距離システムの空間分解能は、したがって、測定用レーザによって達成されるのではなく、センサによって達成される。
【００４８】
少なくとも１つの実施例によれば、一次光源は、測定用レーザとは異なる。この場合、測定用レーザ放射は、好ましくは蛍光体を通過して導出される。これは、測定用レーザから開始する測定用レーザ放射が蛍光体に到達しないことを意味する。測定用レーザ放射と一次光源は互いに独立して電気的に動作し、制御することができる。
【００４９】
少なくとも１つの実施形態によれば、一次光源および測定用レーザは、同じ最大および／または主波長の光を放射する。これは、好ましくは最大５０ｎｍまたは１５ｎｍまたは１０ｎｍまたは５ｎｍの公差で適用される。
【００５０】
少なくとも１つの実施形態によれば、混合放射は有色光である。この場合、混合放射は、測定用レーザ放射と一緒に白色光を呈することが好ましい。測定用レーザ放射と一緒の混合放射は、好ましくは到達される色軌跡および達成可能な演色に関して、自動車のヘッドライトに要求される値を満たす。
【００５１】
少なくとも１つの実施形態によれば、装置は、１つ以上の撮像光学系を含む。少なくとも１つの撮像光学系は例えば、収束レンズまたはレンズフィールドのようなレンズである。また、撮像光学系はＭＥＭＳミラーとも呼ばれる可動ミラーのようなミラーとすることができ、測定用レーザ放射による走査を可能にする。撮像光学系は、拡散、屈折、および反射コンポーネントが組み合わされた光学系とすることができる。
【００５２】
少なくとも１つの実施例によれば、撮像光学系は、一次光源および測定用レーザの下流に一緒に配置される。撮像光学系は、一次光源および測定用レーザのための共通のカバーおよび発光面を形成することができる。
【００５３】
少なくとも１つの実施形態によれば、撮像光学系は測定用レーザ放射をパターンで撮像し、かつ／または測定用レーザ放射で走査するように構成される。このために、撮像光学系は、可動ミラーなどの可動コンポーネントを含んでもよい。また、撮像光学系が開口および／またはマスクを備えることにより、例えば、車道上または環境において、測定用レーザ放射と一緒に異なる照明パターンを発生させることができる。
【００５４】
少なくとも１つの実施例によれば、撮像光学系は、測定用レーザに分離不可能に接続される。この手段は測定用レーザと撮像光学系とが、意図したように使用されたときに互いに分離しないことである。
【００５５】
少なくとも１つの実施形態によれば、装置は、１つ以上の追加のレーザを含む。少なくとも１つのさらなるレーザは、測定用レーザとは異なる波長を発光する。好ましくは、測定用レーザおよび少なくとも１つのさらなるレーザの波長が少なくとも５０ｎｍまたは１００ｎｍまたは２００ｎｍだけ異なる。さらにいくつかのレーザが利用可能であれば、対においてこれらの波長差が有効であることが好ましい。この装置は測定用レーザ放射と同様に、特に、他のレーザによって環境から反射された放射を検出するように構成される。異なる波長のレーザを組み合わせることにより、反射特性の波長依存性から付加的な情報を得ることができる。
【００５６】
少なくとも１つの実施形態によれば、装置は、赤外線レーザをさらに含む。赤外線レーザは、好ましくはさらなるレーザまたはさらなる複数のレーザの１つを表す。赤外線レーザは、半導体レーザであることが好ましい。赤外線レーザは、１０ｎｓまたは５ｎｓまたは２ｎｓの最大パルス持続時間を有するパルスを発生するように構成される。赤外線レーザによって生成される赤外線放射の最大強度の波長は、好ましくは０．７μｍまたは０．８μｍおよび／または最大３μｍまたは１．７μｍである。
【００５７】
少なくとも１つの実施例によれば、赤外レーザのパルス発光は、測定用レーザのパルス発光と同期する。これは、２つのレーザが同時に、かつ互いに同期してパルスを放射することを意味し得る。代替的に、赤外線レーザのパルス放射と測定用レーザとの間に所定の時間隔または所定の最小距離があり、その結果、赤外線放射と短波放射とが同時に放射されるのではなく、時間的なオフセットを伴って発光されることが可能である。
【００５８】
少なくとも１つの実施例によれば、少なくとも１つの光学素子は、赤外線レーザと測定用レーザの下流に一緒に配置される。あるいは、赤外線レーザおよび測定用レーザには異なる光学素子または撮像光学系を装備することができる。
【００５９】
少なくとも１つの実施例によれば、赤外線レーザは、測定用レーザがスイッチオフされた場合でも動作させることができる。その逆も可能である。
【００６０】
少なくとも１つの実施例によれば、赤外線レーザは、測定用レーザの安全回路として電子ユニットと一緒に構成される。これは、特に、赤外線レーザが電子ユニットと一緒に、測定用レーザの照明範囲に人がいないと判定した場合にのみ、測定用レーザを動作させることができることを意味する。このようにして、さらなる眼に対する安全性を達成することができる。
【００６１】
少なくとも１つの実施例によれば、センサは、シリコンフォトダイオード、シリコンフォトダイオードアレイまたはＣＭＯＳカメラである。したがって、センサは、いくつかの画素を含むことができる。
【００６２】
少なくとも１つの実施例によれば、センサは、少なくとも２つの異なったスペクトル範囲に対して構成される。これは、例えば、センサの上流に接続され、それぞれがあるスペクトル領域に対してのみ透過性である光学フィルタによって行うことができる。例えば、測定用レーザ放射のスペクトル範囲でのみ透過性を有するフィルタと、赤外線レーザの赤外線放射でのみ透過性を有するフィルタがある。
【００６３】
少なくとも１つの実施例によれば、測定用レーザは、端面発光半導体レーザチップである。この半導体レーザチップは、例えばフリップチップである。あるいは、測定用レーザの電気接点を、例えば、ボンディングワイヤを介して接触することができるように、反対側の主側面に配置することができる。
【００６４】
少なくとも１つの実施例によれば、キャパシタは、測定用レーザに並列に電気的に接続される。同様に、電界効果トランジスタ、略してＦＥＴといったスイッチング素子が、測定用レーザを制御するためにあってもよく、例えば、並列に電気的に接続される。
【００６５】
少なくとも１つの実施形態によれば、測定用レーザ、キャパシタおよび／またはスイッチ要素は、サブマウントのような共通のキャリア上に取り付けられ、好ましくはボンディングワイヤなしで取り付けられる。これは、低いインダクタンスを達成することを可能にする。
【００６６】
少なくとも１つの実施例によれば、装置は、自動車のようなモータビークル、飛行ドローンのようなドローン、ウォータクラフト、ロボット、アクチュエータまたはツールである。さらに、この装置は環境技術において、例えば、紫外線、青色、赤外線および／または赤色ベースのＬＩＤＡＲ様システムからの信号をマッチングさせることによって、水流または空気流からプラスチック部品を検出および／または分類するためのソータとして使用され得る。
【００６７】
測定用レーザはオプションとして光源と共に、装置の操作者を補助することができる。代替的に、装置は自動的におよび／または自律的に動作することができ、環境の検出は、好ましくは特に測定用レーザ放射に基づいて、ＬＩＤＡＲによって行われる。
【００６８】
さらに、ヘッドライトが特定される。ヘッドライトは装置に関連して説明されるように、光源と測定用レーザとを備える。したがって、装置の特徴は、ヘッドライトについても開示され、逆もまた同様である。
【００６９】
少なくとも１つの実施例では、ヘッドライトが光源と測定用レーザとを含む。光源は、少なくとも１つの蛍光体を含む。蛍光体は、動作中に一次放射として青色光を生成する一次光源によって励起され、二次放射を生成する。一次光源は、発光ダイオードまたは半導体レーザである。光源は、一次放射と二次放射とから構成される混合放射を発光する。測定用レーザは半導体レーザであり、最大パルス持続時間１０ｎｓのパルスを発生するように構成される。測定用レーザによって発生する測定用レーザ放射の最大強度の波長は、４００ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の間である。光源の照明範囲、および任意選択で測定用レーザ放射を用いた測定距離は、少なくとも２５ｍまたは１００ｍまたは２００ｍである。
【００７０】
少なくとも１つの実施例によれば、一次光源は、測定用レーザによって形成される。測定用レーザ放射は、蛍光体によって発射される一次放射の一部である。二次放射と一緒の測定用レーザ放射は白色光である。
【００７１】
以下では、例示的な実施形態を用いて図面を参照しながら、本明細書で説明する装置およびヘッドライトをより詳しく説明する。同一の参照符号は、個々の図において同一の要素を示す。しかしながら、スケール参照は示されていない。むしろ、個々の要素は、より良く理解するために誇張されたサイズで示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図２】図２は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図３】図３は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図４】図４は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図５】図５は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図６】図６は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図７】図７は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図８】図８は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図９】図９は、本明細書で説明する装置および本明細書で説明するヘッドライトの代表的な実施形態の概略断面図である。
【図１０】図１０は、本明細書で説明する装置の例示的な実施形態の概略図を示す
【図１１】図１１は、本明細書で説明する装置の例示的な実施形態の概略図を示す
【図１２】図１２は、本明細書で説明する装置の例示的な実施形態の概略図を示す
【図１３】図１３は、本明細書で説明する装置およびヘッドライト用の測定用レーザのための概略的な電気回路図を示す。
【図１４】図１４は、本明細書で説明する装置およびヘッドライト用の測定用レーザのための概略的な電気回路図を示す。
【図１５】図１５は、本明細書で説明する装置およびヘッドライト用の測定用レーザのための概略的な電気回路図を示す。
【図１６】図１６は、本明細書で説明する装置およびヘッドライト用の測定用レーザのための概略的な電気回路図を示す。
【図１７】図１７は、本明細書で説明する装置およびヘッドライト用の測定用レーザのための概略的な電気回路図を示す。
【図１８】図１８は、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略上面図を示す。
【図１９Ａ】図１９Ａは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略断面図を示す。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略上面図を示す。
【図２０Ａ】図２０Ａは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略断面図を示す。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略上面図を示す。
【図２１Ａ】図２１Ａは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略断面図を示す。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略上面図を示す。
【図２２Ａ】図２２Ａは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略断面図を示す。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略上面図を示す。
【図２３Ａ】図２３Ａは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略断面図を示す。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略上面図を示す。
【図２４Ａ】図２４Ａは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略断面図を示す。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略上面図を示す。
【図２５Ａ】図２５Ａは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略断面図を示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、本明細書で説明する装置及びヘッドライトのための半導体レーザの回路配置の概略上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７３】
図１は、装置１の例示的な実施形態を示す。装置１は、好ましくは自動車用ヘッドライト１０である。
【００７４】
装置１は光源２を含む。光源２は、白色光を発光する。光源２に測定用レーザ３が一体化されている。測定用レーザ３は、動作中に測定用レーザ放射Ｍを放射する。測定用レーザ放射Ｍは、パルス持続時間が最大で１０ｎｓのパルスレーザ放射である。測定用レーザ放射Ｍは、個々のパルスに分割することも、バーストとしても知られるパルス列に分割することもできる。
【００７５】
さらに、装置１は、物体からの６本の反射測定用レーザ光Ｍを検出するセンサ４を備えている。オブジェクト６は例えば、別のトラフィックの参加者である。
【００７６】
さらに、装置１は、測定用レーザ３およびセンサ４並びに任意選択で光源２を制御する電子ユニット５を備える。電子ユニット５は例えば、１つ以上の集積回路を含み、また、メモリユニット、並びにデータ入力およびデータ出力を含むことができる。
【００７７】
電子ユニット５を介して、センサ４からの信号が評価される。物体６への、および物体６から戻る測定用レーザ放射Ｍの通過時間を測定することによって、物体６への装置１の距離が、時間分解法で決定される。
【００７８】
コンポーネント２、３、４、５は、共通の筐体１１に一体化することができる。全てのコンポーネント２、３、４、５が筐体１１内に配置されているので、装置１、とりわけヘッドライト１０は、単一アセンブリとして、またはモジュールとして取り扱うことができる。これにより、ヘッドライト１０の取り付けまたは交換が容易になる。
【００７９】
図２の例示的実施形態では、装置１もヘッドライト１０として、特に車のヘッドライトとして設計されている。光源２は、いくつかの一次光源２２から構成され、その各々に蛍光体２１が続く。一次放射Ｐは、一次光源２２によって発光され、蛍光体２１によって二次放射Ｓに部分的に変換される。このようにして、一次放射Ｐと二次放射Ｓとから構成される混合放射が発光される。
【００８０】
一次光源２２の１つは同時に測定用レーザ３として機能し、蛍光体２１の１つは測定用レーザ３の下流に位置する。この測定用レーザ光Ｍは、短光パルスとして、例えばほぼ矩形の光パルスとして発光される青色光である。二次放射Ｓは測定用レーザ放射Ｍによって励起後に発光されるが、わずかな時間遅れを有し、より長い期間にわたって発光される。これは、図２の測定用レーザ３への放射Ｍ、Ｐ、Ｓの時間経過によって表される。
【００８１】
測定用レーザ３として使用されない一次光源２２は、測定用レーザ３自体とは異なる構造を有していてもよい。図２の図示から逸脱して、測定用レーザ３としても使用される一次光源２２が１つだけであってもよく、測定用レーザ３があり、さらに一次光源２２が１つだけであってもよい。
【００８２】
測定用レーザ３および少なくとも１つのさらなる一次光源２２がある場合、測定用レーザ３は、好ましくは他の一次光源２２がスイッチオフされる時間窓で測定用レーザ放射Ｍを放射する。測定用レーザ３が比較的低い繰返し率、例えば５０Ｈｚのみで測定用レーザ放射Ｍを放射する場合、測定用レーザ放射Ｍの測定時間は例えば、１秒当たり最大５０×１ｍｓの僅かな時間部分にすぎないので、測定用レーザ３は、特に低い光出力で、残りの時間部分で連続的に放射することができる。他の全ての実施形態についても同様である。
【００８３】
筐体１１は、全ての光源２２、３の共通の下流に配置された単一の撮像光学系７で終わる。撮像光学系７は、フィールドオブビューとも呼ばれる照明範囲を規定する。
【００８４】
装置１は、例えば、図２に示すように、モータビークル内のロービームまたはハイビームである。ヘッドライトは、アダプティブフロントライト、または略してＡＦＳでも構わない。他の全ての例示的な実施形態についても同様である。
【００８５】
図２の装置１は、任意選択で、センサ４および電子ユニット５を含むことができ、図示されていない。コンポーネント４、５は、筐体１１の外部または内部にも取り付けることができる。これにより、ヘッドライト１０自身がセンサ４を含まず、任意選択で電子ユニット５を含まないようにすることができる。
【００８６】
図３は、撮像光学系が２つの光学系７ａ、７ｂに分割されていることを示す。光学系７ａは、一次光源２２を撮像するために使用され、その各々の後に蛍光体２１が続く。撮像光学系７ｂは、測定用レーザ３の唯一の光学系として機能する。図３の図示とは対照的に、撮像光学系７ａは、全ての光源２２、３および撮像光学系７ｂの下流に配置されることが可能である。
【００８７】
残りの部分については、図３の例示的な実施形態は、図２の例示的な実施形態に対応する。
【００８８】
光学系７、７ａ、７ｂはそれぞれ、屈折光学系および／または反射光学系によって形成することができる。
【００８９】
図４に示す実施例では、測定用レーザ３の下流に蛍光体２１は配置されていない。測定用レーザ放射Ｍは、蛍光体２１を通過して輝く。したがって、測定用レーザ３は、光源２の一部ではなく、光源２とは独立している。図２のように、撮像光学系７は、光源２２、３の下流に一緒に配置することができる。
【００９０】
また、混合放射Ｐ、Ｓは測定用レーザ光Ｍとともに、白色光を形成することが好ましい。
【００９１】
図５は、測定用レーザ３のために別個の光学系７ｂが設けられていることを示している。光学系７ｂは、収束レンズのようなレンズ、または可動ミラー、例えばＭＥＭＳミラーである。
【００９２】
残りの部分については、図４および図５の例示的な実施形態が図２および図３の実施形態に対応する。
【００９３】
図６は、装置１および／またはヘッドライト１０がさらに赤外線レーザ８を含むことを示す。加えて、別個の光学系７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが、放射発光コンポーネント２、３、８のそれぞれと、センサ４のために設けられてもよい。
【００９４】
図７は、一般的な光学系７ａが放射発光コンポーネント２、３、８の下流に配置されていることを示している。撮像光学系７ｂは、センサ４に光学的に先行している。
【００９５】
残りの部分については、光源２、３に関して図６および図７で与えられた説明は、好ましくは図１、および図２から図５に適用される。
【００９６】
図８および図９は、反射された放射の検出を示す。放射Ｍ、Ｐ、Ｓは、ヘッドライト１０によって放射され、物体６によって部分的に反射される。ヘッドライト１０とは別に配置された装置１のセンサ４には、撮像光学系７およびフィルタ９が先行して配置されている。
【００９７】
測定用レーザ放射Ｍのみがフィルタ９を通ってセンサ４に至る。放射Ｐ、Ｓは濾波される。従って、スペクトルフィルタリングを可能にするために、一次放射Ｐが測定用レーザ放射Ｍとは異なる波長を含むことが可能である。あるいは、測定用レーザ放射Ｍおよび一次放射Ｐが同じ波長を含み、時間領域においてフィルタリングが行われる。これは、主光源が測定用レーザとして使用される場合に特に当てはまる。図２および図３を参照されたい。
【００９８】
図９によれば、ヘッドライト１０は、赤外線放射ＩＲおよび測定用レーザ放射Ｍを放射する。光源２の例えば白色光は描かれていない。
【００９９】
センサ４は、好ましくはフィルタ８ａ、８ｂによって、赤外線放射ＩＲおよび測定用レーザ放射Ｍに対して画素化され、局所的に感度が高い。このようにして、フィルタ８ａ、８ｂによって感度分離が行われる。
【０１００】
図８および図９によれば、測定用レーザ放射Ｍおよび任意選択的で赤外線放射Ｒに対する空間分解能は、センサ４によって達成される。センサ４は、適宜画素化され、局所的に検出された放射Ｍ、ＩＲの空間的な割り当てを確実にする。
【０１０１】
このような画素化されたセンサ４、および任意選択的に追加的な赤外線レーザ８の使用も、全ての他の例示的な実施形態において可能である。
【０１０２】
センサ４は例えば、シリコンフォトダイオード、シリコンフォトダイオードアレイまたはＣＭＯＳ  ＴｏＦカメラである。
【０１０３】
図９の図から逸脱して、フィルタ８ａ、８ｂの各々にそれ自体の撮像光学系を割り当てることが可能である。この場合、図９に示される共通の撮像光学系７は存在しない。
【０１０４】
図１０は、装置１が車であることを示す。装置１は、光源２、３を備え、任意選択で赤外線レーザ８を備えたいくつかのヘッドライト１０を有する。センサ４はヘッドライト１０とは別に配置することができ、または図１０とは別にヘッドライト１０の一部とすることができる。
【０１０５】
図１１によれば、装置１は、グリッパアームまたはロボットアームである。ヘッドライト１０およびオプションとしてセンサ４は、グリッパアームの先端に取り付けることができる。
【０１０６】
図１２に示す例示的な実施形態では、装置１は飛行ドローンである。図１２の図示とは対照的に、装置１は、ヘッドライト１０と、任意選択でヘッドライト１０内に一体化することもできるセンサ４とを含む。
【０１０７】
図１３から図１７は、測定用レーザ３の制御のための例示的な回路図を示す。図１３から図１７において、１つのキャパシタ３１は、測定用レーザ３の各半導体レーザダイオード３０に並列に電気的に接続されている。任意選択で、レーザダイオード３０と電気的に直列に接続された別のキャパシタ３１を設けることができる。
【０１０８】
さらに、スイッチング素子３２がレーザダイオード３０に直列に接続されている。スイッチング素子３２は、特にＳｉＣ、ＧａＮまたはＳｉをベースとする電界効果トランジスタ、略してＦＥＴ、であることが好ましい。スイッチング素子３２が電源電圧Ｖに接続されている場合、それは例えばｐ−ＭＯＳＦＥＴである。図１３および図１５を参照されたい。スイッチング素子３２がアース接続線ＧＮＤに接続されている場合、スイッチング素子３２はｎ−ＭＯＳＦＥＴであることが好ましい。図１４および図１６を参照されたい。
【０１０９】
図１５および図１６は、保護ダイオード３３をレーザダイオード３０に反平行に接続することができることを示している。保護ダイオード３３は、静電気放電によって生じる損傷に対する保護のためのダイオードであり、略してＥＳＤダイオードである。
【０１１０】
図１７は、並列接続されたスイッチング素子３２ｂがレーザダイオード３０と直列に接続されたスイッチング素子３２ａに加えて存在してもよいことを示している。スイッチング素子３２ｂはレーザダイオード３０を迅速にスイッチオフし、従ってパルス持続時間を短くするために使用することができる。
【０１１１】
回路配置内の導体ループは図１３から図１７に示すように、面積および体積ができるだけ小さくなるように、できるだけ小さくすることが好ましい。これにより、短いスイッチング時間と制御時間を確保するために、低いインダクタンスを達成することができる。好ましくはコンポーネント３０、３１、３２および任意選択的に３３は図示されていない一般的な筐体に一体化される。
【０１１２】
図１８はレーザ３を測定するためのキャリア３４が設けられており、その上にレーザダイオード３０およびキャパシタ３１が共通の接触面３５上に取り付けられていることを示している。スイッチング素子３２および任意選択で保護ダイオード３３は、キャリア３４内に集積される。スイッチング素子３２は、ＦＥＴとして設計される。レーザダイオード３０とキャパシタ３１との電気的接続は低インダクタンスを確保するために、それぞれいくつかのボンディングワイヤ３７を介して行うことが好ましい。
【０１１３】
キャパシタ３１は例えば、シリコンチップキャパシタまたはタイプ０１０２または類似のキャパシタである。スイッチング素子３２を制御するために、電気接触面３５，ｄ、３５，ｇ、ドレイン用の３５，ｓ，ＧＮＤ、ゲート、ならびにソース＝ＧＮＤを設けることができる。図示されていないキャリア３４の下側には、対応する接触面が設けられている。
【０１１４】
レーザダイオード３０のファセット上に、レンチキュラであり得るファセットカプセル化３６があってもよい。ファセットカプセル化３６は、単純化された形態で概略的に描かれているに過ぎない。例えば、ファセットカプセル化３６は、特許文献２に記載されているように設計されている。特許文献２の公開内容は、参照によりここに含まれる。
【０１１５】
キャリア３４は、プリント回路基板、短絡用のＰＣＢ、または金属コアボードのような基板である。また、キャリア３４は、導体トラックを有するセラミック基板または埋め込みリードフレームであってもよい。さらに、キャリア３４は、Ｓｉサブマウントとすることができる。
【０１１６】
図１８の図の代替例として、リードの電気インダクタンスをさらに低減するために、ワイヤボンドフリーコンタクトを使用することが可能である。
【０１１７】
図１９から図２５は、図１８に類似した、レーザ３を測定するための回路配置のさらなる例示的実施形態を、図１３に示す回路図に従う回路とともに図示するが、同様に、図１４から図１７の回路図を使用することができる。図１９Ａから図２５Ａには、対応する図１９Ｂから図２５Ｂで利用可能である限り、ボンディングワイヤは描かれておらず、また接触面も描かれていない。測定用レーザ３は、レーザダイオード３０のみから構成されることも、キャリア３４およびそれによって搬送される全てのコンポーネントから構成されることもできる。
【０１１８】
図１９によれば、キャリア３４は接触面３５を有する基板であり、例えば、プリント回路基板または略してＰＣＢ、セラミックキャリアまたはリードフレームである。スイッチング素子３２はＦＥＴおよび／またはＡＳＩＣであり、Ｓｉ、ＧａＮまたはＳｉＣをベースとする。レーザダイオード３０の局所的な気密封止は、ファセット封止３６を介して達成することができる。
【０１１９】
ゲート接続のための接触面３５，ｇ、ソース接続のための接触面３５，ＧＮＤ，ｓ、および供給電圧接続のための接触面３５，Ｖは、図示されていないキャリア下側の対応する接触面を有する電気接触面３８を介して接続される。レーザダイオード３０は、スイッチング素子３２のドレイン接続用の接触面３５，ｄに数本のボンディングワイヤ３７を介して接続されている。キャパシタ３１は接触面３５，Ｖ上に位置し、また、接触面３５，ＧＮＤ，ｓにいくつかのボンディングワイヤ３７を介して接続されている。
【０１２０】
図１９とは対照的に、図２０ではキャパシタ３１はフリップチップであり、その結果、キャパシタ３１は接触パッド３５，ＧＮＤ，ｓおよび３５，Ｖにボンディングワイヤなしで直接接続される。
【０１２１】
図１９とは対照的に、図２１は、平面図における接触面３５，ｇおよび３５，ＧＮＤ，ｓの間の接触面３５，ｄを示す。接点面３５，ｄは、スイッチング素子３２のキャリア３４とは反対側に配置されていることが好ましい。
【０１２２】
図２２の配置は、図２０と図２１の組み合わせに対応する。
【０１２３】
図２３の例示的な実施形態では、キャパシタ３１がキャリア３４内に集積される。キャリア３４は、好ましくは多層セラミックスとして設計される。キャパシタ３１は、ビア３８を介して電気的に接続される。残りについては、図２３の例が図１９の例に対応する。
【０１２４】
図２４によれば、スイッチング素子３２もキャリア３４に集積され、ビア３８を介して接続される。接触面３５，ｄおよび３５，Ｖのみがキャリア３４の上側に位置する。残りの図示されていない接点面は、キャリア３４の下側に配置されている。
【０１２５】
図２５の例示的な実施形態では、レーザダイオード３０がボンディングワイヤなしで接触する。このために、ビア３８がレーザダイオード３０の半導体積層体内および／または半導体積層体で作成され、その結果、半導体積層体が２つの側面で電気的に接続される。その他、図２４に関連する説明が適用される。
【０１２６】
別段の指示がない限り、図に示されるコンポーネントは、好ましくは与えられた順序で互いに直接的に続く。図において互いに接触していない層は、好ましくは間隔を置いて配置される。線が互いに平行に引かれる場合、対応する面は、好ましくは互いに平行に整列される。同様に、特に断らない限り、描かれたコンポーネントの互いに対する位置は、図面に正しく示されている。
【０１２７】
本特許出願はドイツ特許出願第１０  ２０１８  １１３  ７１１．７号の優先権を主張し、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２８】
なお、本明細書で説明した発明は、実施の形態を用いた説明に限定されるものではない。むしろ、本発明はそれぞれの新しい特徴、ならびに特徴のそれぞれの組み合わせを含み、特に、この特徴または組み合わせ自体が特許請求の範囲または例示的な実施形態において明示的に特定されていない場合であっても、特許請求の範囲における特徴のそれぞれの組み合わせを含む。
【符号の説明】
【０１２９】
１      装置
１０    ヘッドライト
１１    筐体
２      光源
２１    蛍光体
２２    一次光源
３      測定用レーザ
３０    レーザダイオード
３１    キャパシタ
３２    スイッチ要素
３３    保護ダイオード
３４    キャリア
３５    接触面
３６    ファセットカプセル化／レンズ
３７    ボンディングワイヤ
３８    ビア
４      センサ
５      電子ユニット
６      反射物体
７      撮像光学系
８      赤外線レーザ
９      フィルタ
ｄ      ドレイン接続
ｇ      ゲート接続
ＧＮＤ  アース接続
ＩＲ    赤外線放射
Ｍ      測定用レーザ放射
Ｐ      一次放射
Ｓ      二次放射
ｓ      ソース接続
Ｖ      供給電圧
【図１】
2021526204.tif 000003
【図２】
2021526204.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【国際調査報告】
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