[发明专利]具有共同的晶片级集成光学装置的VCSEL阵列

说明书

本发明描述了一种VCSEL阵列(100)，其包括布置在共同的半导体基体(101)上的两个、三个、四个或更多个VCSEL(130)，其中，VCSEL阵列(100)还包括在晶片级集成的一个共同的光学结构(140)，其中，共同的光学结构(140)被布置为能够将激光(10)转换为转换后的激光(150)，使得可在参考平面中提供连续的照明图案(20)，其中，共同的光学结构(140)被布置为与可在没有共同的光学结构(140)的情况下提供的未转换的照明图案相比，能够增大照明图案(20)的尺寸，其中，共同的光学结构(140)还被布置为使得每个VCSEL(130)被布置为能够对照明图案(20)的区域(21)进行照明，其中，每个区域(21)小于照明图案(20)。本发明还描述了一种包括这样的VCSEL阵列(100)的照明装置、一种包括这样的照明装置的飞行时间相机(200)以及一种制造VCSEL阵列(100)的方法。

技术领域

本发明涉及一种具有共同的晶片级集成光学装置的垂直腔面发射激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser)阵列、一种包括这样的 VCSEL阵列的照明装置、一种包括这样的照明装置的飞行时间相机以及一种制造VCSEL阵列的方法。

背景技术

包括VCSEL阵列的激光布置结构可用于红外照明装置。例如，使用短脉冲的VCSEL阵列应用于飞行时间应用。例如，这样的应用包括用于便携式装置的短距离手势识别和3D空间识别。针对这样的应用讨论输出功率在 1-10W范围的大约1mm²面积的VCSEL阵列。通过该应用限定照明或视野的特定区域(例如，飞行时间相机观察例如70°×50°的特定区域)。

US 2016/0164261 A1公开了用于通过多区域照明装置选择性地照明视野的不同区域的方法、装置和系统。多区域照明器可包括多个垂直腔面发射激光器(VCSEL)和与单个或成组的VCSEL的孔径对正的多个微型光学装置，所述多个微型光学装置被配置为能够单独激活以向图像传感器的视野的不同区域提供可调节照明。

US 2017/033535 A1公开了一种包括包含多个激光区域的单个激光发射外延结构的设备，单个激光发射外延结构的每个激光区域相对于单个激光发射外延结构的其他激光区域在单个激光发射外延结构本身内电绝缘，并且电波导被配置为能够向激光区域提供电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的具有共同的晶片规模的光学元件的 VCSEL阵列。

本发明在独立权利要求中描述。优选实施例在从属权利要求中描述或者在本说明书的后续部分中描述。

根据第一方面，提供一种VCSEL阵列。VCSEL阵列包括布置在共同的半导体基体上的两个、三个、四个或更多个VCSEL。VCSEL阵列还包括在晶片级集成的一个共同的光学结构。共同的光学结构被布置为能够转换激光以使参考平面可被照明。共同的光学结构被布置为能够将激光转换成转换后的激光，使得能够在参考平面中提供连续的照明图案。共同的光学结构被布置为与可在没有共同的光学结构的情况下提供的未转换的照明图案相比能够增大照明图案的尺寸。照明图案可根据ISO规范11146-1:2005 增大或加宽。ISO规范11146-1:2005通过引用合并于此。共同的光学结构还被布置为使得每个VCSEL被布置为能够照亮照明图案的区域，其中，每个区域小于照明图案。