CN111564463A - 发光装置、光学装置、光测量装置以及图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供发光装置、光学装置、光测量装置以及图像形成装置。本发明提供一种发光装置等，与加大发光元件的发光点的尺寸的情况相比，能够抑制发光特性受损而加大光输出。发光装置包括发光部，所述发光部是将分别具有多个发光元件的多个发光元件群排列而成，所述发光部是沿着所述排列而在所述多个发光元件群的每一个中，所述发光元件群中所含的多个发光元件并列而被依序设定为发光或非发光的状态。

Description

发光装置、光学装置、光测量装置以及图像形成装置
技术领域
本发明涉及一种发光装置、光学装置、光测量装置以及图像形成装置。
背景技术
专利文献1中记载了一种发光元件阵列(array)，其构成为，将能从外部通过光来控制阈值电压或阈值电流的多个发光元件呈一维、二维或三维排列，使从各发光元件产生的光的至少一部分入射至各发光元件附近的其他发光元件，并将从外部施加电压或电流的时钟线(clock line)连接于各发光元件。
专利文献2中记载了一种自扫描型发光装置，其构成pnpnpn六层半导体结构的发光元件，在两端的p型第一层与n型第六层、以及中央的p型第三层及n型第四层设置电极，使pn层负责发光二极管功能，使pnpn四层负责闸流管(thyristor)功能。
专利文献3中记载了一种自扫描型的光源头(head)，其包括：基板；面发光型半导体激光器(laser)，呈阵列状地配设在基板上；以及作为开关元件的闸流管，排列在基板上，使所述面发光型半导体激光器的发光选择性地开启/关闭。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开平01-238962号公报
专利文献2：日本专利特开2001-308385号公报
专利文献3：日本专利特开2009-286048号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
此外，在使所排列的发光元件按照排列顺序设定为点亮状态或非点亮状态而发光的发光装置中，在来自发光装置的光输出不足的情况下，考虑加大发光元件的发光点的尺寸。然而，若加大发光元件的发光点的尺寸，则有可能导致发光的均匀性受损，或者在发光元件进行激光振荡时，因高次模的发生而造成发光轮廓(profile)变形，或者发光元件的发光特性受损例如扩展角变大等。
本发明提供一种发光装置、光学装置、光测量装置以及图像形成装置，与加大发光元件的发光点的尺寸的情况相比，能够抑制发光特性受损而加大光输出。
[解决问题的技术手段]
技术方案1所述的发明是一种发光装置，其包括发光部，所述发光部是将分别具有多个发光元件的多个发光元件群排列而成，所述发光部是沿着所述排列而在所述多个发光元件群的每一个中，所述发光元件群中所含的多个发光元件并列而被依序设定为发光或非发光的状态。
技术方案2所述的发明是根据技术方案1所述的发光装置，其中，所述发光元件群中所含的多个发光元件连接于设定元件，所述设定元件通过连接于所述发光元件且成为导通状态，从而将发光元件设定为能发光或者增加发光强度。
技术方案3所述的发明是根据技术方案2所述的发光装置，其中，所述设定元件是闸流管，所述闸流管包括阳极层、第一栅极层、第二栅极层及阴极层，与所述发光元件群中所含的多个发光元件连接的设定元件构成为，在所述多个发光元件间，至少所述第一栅极层及所述第二栅极层中的其中任一者连续。
技术方案4所述的发明是根据技术方案2所述的发光装置，包括：点亮信号线，对所述多个发光元件群共用地设置，通过供给至所述点亮信号线的点亮信号，使通过所述设定元件而设定为能发光或增加发光强度的发光元件群连续或间歇地发光或增加发光强度。
技术方案5所述的发明是根据技术方案2或3所述的发光装置，其中，所述发光元件与所述设定元件经由隧穿结而层叠。
技术方案6所述的发明是根据技术方案1所述的发光装置，包括：传送部，将所述多个发光元件群的发光元件群设定为，点亮状态或非点亮状态依序传播。
技术方案7所述的发明是根据技术方案6所述的发光装置，其中，所述传送部包括针对所述多个发光元件群的每个发光元件群而设的多个传送元件，通过使所述多个传送元件的导通状态依序传播，从而使与导通状态的传送元件连接的发光元件群成为能发光或增加发光强度的状态。
技术方案8所述的发明是根据技术方案1至7中任一项所述的发光装置，其中，所述多个发光元件群是排列在共用的半导体基板上。
技术方案9所述的发明是根据技术方案1至8中任一项所述的发光装置，其中，所述发光元件为面发光激光元件。
技术方案10所述的发明是一种光学装置，其包括：技术方案1至9中任一项所述的发光装置；以及光学元件，使从所述发光装置所具备的多个发光元件群中的发光元件群出射的光的方向变化为预定的方向。
技术方案11所述的发明是根据技术方案10所述的光学装置，其中，所述光学元件使从所述多个发光元件群出射的光的方向对应于每个发光元件群而变化。
技术方案12所述的发明是根据技术方案10或11所述的光学装置，其中，所述光学元件以从所述多个发光元件群出射的光在照射面上呈二维排列的方式，而使光的方向发生变化。
技术方案13所述的发明是根据技术方案10或11所述的光学装置，其中，所述多个发光元件群呈一维排列，所述光学元件以从所述多个发光元件群出射的光在照射面上呈二维排列的方式，而使光的方向发生变化。
技术方案14所述的发明是根据技术方案10至13中任一项所述的光学装置，其中，所述多个发光元件群各自的所述多个发光元件呈一维排列。
技术方案15所述的发明是一种光学装置，其包括：
技术方案1至7中任一项所述的发光装置；以及
光学元件，使从所述发光装置所具备的多个发光元件群中的发光元件群出射的光的扩展角变化为预定的扩展角。
技术方案16所述的发明是根据技术方案15所述的光学装置，其中，所述光学元件使从所述多个发光元件群出射的光的扩展角对应于每个发光元件群而变化。
技术方案17所述的发明是一种光测量装置，其包括：技术方案10至16中任一项所述的光学装置；受光部，从来自所述光学装置的光所照射的对象物接收反射光；以及处理部，对与所述受光部所接收的光相关的信息进行处理，以测量从所述光学装置直至对象物为止的距离、或所述对象物的形状。
技术方案18所述的发明是一种图像形成装置，其包括：技术方案10至16中任一项所述的光学装置；以及驱动控制部，接受图像信号的输入，并基于所述图像信号来驱动所述光学装置，以通过从所述光学装置出射的光来形成二维图像。
[发明的效果]
根据技术方案1所述的发明，与加大发光元件的发光点的尺寸的情况相比，能够抑制发光特性受损而加大光输出。
根据技术方案2所述的发明，与未使用设定元件的情况相比，发光元件的控制变得容易。
根据技术方案3所述的发明，与未使第一栅极层及第二栅极层连续的情况相比，可使控制发光元件的配线变少。
根据技术方案4所述的发明，与未使用点亮信号的情况相比，多次的点亮/熄灭成为可能。
根据技术方案5所述的发明，与未层叠的情况相比，发光装置得以小型化。
根据技术方案6所述的发明，与不具备传送部的情况相比，发光装置得以小型化。
根据技术方案7所述的发明，与不使导通状态传播的情况相比，传送部的结构变得简易。
根据技术方案8所述的发明，能够利用排列在共用的半导体基板上的多个发光元件。
根据技术方案9所述的发明，能够利用面发光激光元件。
根据技术方案10所述的发明，可将从多个发光元件群出射的光的方向变为预定的方向。
根据技术方案11所述的发明，可使从多个发光元件群出射的光的方向对应于每个发光元件群而变化。
根据技术方案12所述的发明，从多个发光元件群出射的光被照射向二维空间。
根据技术方案13所述的发明，从呈一维排列的多个发光元件群出射的光被照射向二维空间。
根据技术方案14所述的发明，能够利用呈一维排列的多个发光元件来构成各个发光元件群。
根据技术方案15所述的发明，可将从多个发光元件群出射的光的扩展角变为预定的扩展角。
根据技术方案16所述的发明，可使从多个发光元件群出射的光的扩展角对应于每个发光元件群而变化。
根据技术方案17所述的发明，可获得对直至对象物为止的距离、或对象物的形状进行测量的光测量装置。
根据技术方案18所述的发明，可获得形成二维图像的图像形成装置。
附图说明
图1是适用第一实施方式的发光装置的等效电路图。
图2是表示适用第一实施方式的发光装置的平面布局的一例的图。
图3是图2中的III-III线处的剖面图。
图4是图2中的IV-IV线处的剖面图。
图5中的(a)至(c)是说明闸流管的动作的图，图5中的(a)是不具备电压降低层的闸流管的剖面图，图5中的(b)是具备电压降低层的闸流管的剖面图，图5中的(c)是闸流管的特性。
图6是说明构成半导体层的材料的带隙能量(band gap energy)的图。
图7中的(a)至(c)是进一步说明设定闸流管与激光二极管的层叠结构的图，图7中的(a)是设定闸流管与激光二极管的层叠结构的示意性的能带图，图7中的(b)是隧穿结层在反向偏压状态下的能带图，图7中的(c)表示隧穿结层的电流电压特性。
图8是表示用于对发光装置的激光二极管的发光/非发光进行控制的时间图的一例的图。
图9中的(a)至(c)是对属于激光二极管群的激光二极管的排列进行说明的图，图9中的(a)是沿y方向排列的情况，图9中的(b)是相对于x方向及y方向而倾斜地排列的情况，图9中的(c)是呈三角形状排列的情况。
图10是适用第二实施方式的发光装置的等效电路图。
图11是表示适用第二实施方式的发光装置的平面布局的一例的图。
图12是图11的XII-XII线处的剖面图。
图13是图11的XIII-XIII线处的剖面图。
图14是说明适用第三实施方式的光学装置的图。
图15是说明适用光学装置的光测量装置的图。
图16是说明从光测量装置出射光的情况的图。
图17是说明使用光学装置的图像形成装置的图。
[符号的说明]
1：光测量装置
2：图像形成装置
10：发光装置
11：受光部
12：处理部
13：测量对象物
14：人
15：照射面
16：驱动控制部
17：荧幕
20：控制部
21：传送信号生成部
22：点亮信号生成部
23：电源电位生成部
24：基准电位生成部
30：光学装置
71：电源线
72、73：传送信号线
75：点亮信号线
76、77、78、79：配线
80：基板
81：p阳极层
82：n栅极层
83：p栅极层
84：n阴极层
85：隧穿结层
86：p阳极层
87：发光层
88：n阴极层
89：电压降低层
91：层间绝缘层
92：背面电极
101、101A、101B：传送部
102：发光部
301～305：岛部
310：光出射口
α：电流通过区域
β：电流阻止区域
Figure BDA0002359172570000051
传送信号
Figure BDA0002359172570000052
点亮信号
D：耦合二极管
LD：激光二极管
R1、R2：限流电阻
Rg：电源线电阻
S：设定闸流管
SD：启动二极管
T：传送闸流管
U：期间
Vgk：电源电位
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
[第一实施方式]
(发光装置10)
图1是适用第一实施方式的发光装置10的等效电路图。此处，一并表示了控制发光装置10的控制部20。图1中，将右方向设为x方向。
发光装置10包括多个出射激光的激光二极管LD以作为发光元件的一例。并且，发光装置10如接下来说明的那样，构成为自扫描型发光元件阵列(Self-Scanning LightEmitting Device，SLED)。激光二极管LD例如是垂直腔面发射激光器VCSEL(VerticalCavity Surface Emitting Laser)。以下，设发光元件为激光二极管LD来进行说明，但也可为发光二极管LED等其他发光器件。
发光装置10包括分别具备多个激光二极管LD的多个激光二极管LD群。图1中，作为一例，设各激光二极管LD群包括四个激光二极管LD。以下，将激光二极管LD群记作激光二极管LD群#1、#2、#3、…或者简记作#1、#2、#3、…。另外，在未分别区分激光二极管LD群的情况下，记作激光二极管LD群或激光二极管LD群i(i为1以上的整数)。图1中记载了四个激光二极管LD群，但激光二极管LD群也可为四个以外。
激光二极管LD群是发光元件群的一例。另外，有时将激光二极管LD群记作激光二极管群。
并且，发光装置10对应于每个激光二极管LD而具备设定闸流管S。激光二极管LD与设定闸流管S是串联连接。
此处，将属于激光二极管LD群#1的激光二极管LD设为激光二极管LD11～14，将属于激光二极管LD群#2的激光二极管LD设为激光二极管LD21～24。此处，在记作激光二极管LDij(j为2以上的整数)的情况下，“i”为激光二极管LD群的编号，“j”为激光二极管LD群内的激光二极管LD的编号。并且，对于设定闸流管S，也标注同样的符号。即，激光二极管LD11所具备的设定闸流管S记作设定闸流管S11。另外，图1所示的示例中，j为1～4。以下，设j为1～4来进行说明。另外，图1中，各激光二极管LD群包括相同数量的激光二极管LD，但在激光二极管LD群间，激光二极管LD的数量也可不同。而且，各激光二极管LD群的激光二极管LD的数量(j)只要为2以上即可。
本说明书中，“～”表示通过编号来分别区分的多个构成元件，包含“～”前后记载的构成元件及其间的编号的构成元件。例如，激光二极管LD11～14包含从激光二极管LD11依照编号的顺序直至激光二极管LD14为止。
发光装置10还包括多个传送闸流管T、多个耦合二极管D、多个电源线电阻Rg、启动二极管(start diode)SD以及限流电阻R1、R2。此处，在分别区分多个传送闸流管T的情况下，如传送闸流管T1、T2、T3、…那样标注编号来区分。耦合二极管D、电源线电阻Rg也同样。另外，如后所述，传送闸流管T1是以与激光二极管LD群#1对应的方式而设。因此，若记作传送闸流管Ti，则对应于i相同的激光二极管LD群。因而，有时记作传送闸流管Ti。耦合二极管D、电源线电阻Rg也同样。
发光装置10中的传送闸流管T的数量可为预定的数量。例如可为128个、512个、1024个等。图1表示了与传送闸流管T1～T4对应的部分。传送闸流管T的数量只要与激光二极管LD群的数量(i)相同即可。另外，传送闸流管T的数量既可超过激光二极管LD群的数量(i)，也可少于激光二极管LD群的数量(i)。
传送闸流管T是依照传送闸流管T1、T2、T3、…的顺序而沿x方向排列。耦合二极管D是依照耦合二极管D1、D2、D3、…的顺序而沿x方向排列。另外，耦合二极管D1是设在传送闸流管T1与传送闸流管T2之间。其他耦合二极管D也同样。而且，电源线电阻Rg也是依照电源线电阻Rg1、Rg2、Rg3、…的顺序而沿x方向排列。
激光二极管LD、耦合二极管D是具备阳极与阴极的双端子元件。设定闸流管S、传送闸流管T是具备阳极、阴极、栅极的三端子元件。另外，将传送闸流管T的栅极设为栅极Gt，将设定闸流管S的栅极设为栅极Gs。另外，在分别区分的情况下，与前述同样地标注i。
此处，将由激光二极管LD构成的部分设为发光部，将由设定闸流管S、传送闸流管T、耦合二极管D、启动二极管SD、电源线电阻Rg、限流电阻R1、R2构成的部分设为传送部。设定闸流管S为设定元件的一例，传送闸流管T为传送元件的一例。
接下来，对各元件(激光二极管LD、设定闸流管S、传送闸流管T等)的连接关系进行说明。
如前所述，激光二极管LDij与设定闸流管Sij是串联连接。即，设定闸流管Sij的阳极连接于基准电位Vsub(接地电位(GND)等)，阴极连接于激光二极管LDij的阳极。并且，相同编号i的设定闸流管Sij的各栅极是并联连接，记作栅极Gsi。
激光二极管LDij的阴极共同连接于点亮信号线75，所述点亮信号线75供给将激光二极管LD控制为发光/非发光状态的点亮信号
Figure BDA0002359172570000078
基准电位Vsub如后所述，是经由背面电极92(参照后述的图3、图4)而供给，所述背面电极92设在构成发光装置10的基板80的背面。
传送闸流管T的阳极连接于基准电位Vsub。奇数号的传送闸流管T1、T3的阴极连接于传送信号线72。传送信号线72经由限流电阻R1而连接于
Figure BDA0002359172570000079
端子。
偶数号的传送闸流管T2、T4、…的阴极连接于传送信号线73。传送信号线73经由限流电阻R2而连接于
Figure BDA00023591725700000710
端子。
耦合二极管D彼此串联连接。即，一个耦合二极管D的阴极连接于在x方向上邻接的耦合二极管D的阳极。启动二极管SD的阳极连接于传送信号线73，阴极连接于耦合二极管D1的阳极。
并且，启动二极管SD的阴极与耦合二极管D1的阳极连接于传送闸流管T1的栅极Gt1。耦合二极管D1的阴极与耦合二极管D2的阳极连接于传送闸流管T2的栅极Gt2。其他耦合二极管D也同样。
传送闸流管T的栅极Gt经由电源线电阻Rg而连接于电源线71。电源线71连接于Vgk端子。
并且，传送闸流管Ti的栅极Gti连接于设定闸流管Sij的栅极Gsi。
对控制部20的结构进行说明。
控制部20生成点亮信号
Figure BDA00023591725700000711
等信号并供给至发光装置10。发光装置10根据所供给的信号来进行动作。控制部20包含电子电路。例如，控制部20也可以是为了驱动发光装置10而构成的集成电路(Integrated Circuit，IC)。
控制部20包括传送信号生成部21、点亮信号生成部22、电源电位生成部23及基准电位生成部24。
传送信号生成部21生成传送信号
Figure BDA0002359172570000071
将传送信号
Figure BDA0002359172570000072
供给至发光装置10的
Figure BDA0002359172570000073
端子，将传送信号
Figure BDA0002359172570000074
供给至发光装置10的
Figure BDA0002359172570000075
端子。
点亮信号生成部22生成点亮信号
Figure BDA0002359172570000076
并经由限流电阻RI而供给至发光装置10的
Figure BDA0002359172570000077
端子。另外，限流电阻RI也可设在发光装置10内。而且，发光装置10的动作不需要限流电阻RI的情况下，也可不设限流电阻RI。
电源电位生成部23生成电源电位Vgk，并供给至发光装置10的Vgk端子。基准电位生成部24生成基准电位Vsub，并供给至发光装置10的Vsub端子。作为一例，电源电位Vgk为-3.3V。如前所述，作为一例，基准电位Vsub为接地电位(GND)。
对于传送信号生成部21所生成的传送信号
Figure BDA0002359172570000081
与点亮信号生成部22所生成的点亮信号
Figure BDA0002359172570000082
将后述。
图1所示的发光装置10中，四个激光二极管LDij(j＝1～4)分别经由设定闸流管Sij而连接至一个传送闸流管Ti。
如后所述，通过传送闸流管Ti成为导通状态，从而将连接于传送闸流管Ti的设定闸流管Sij设定为可转变为导通状态。另外，传送闸流管Ti受到驱动，以使导通状态传播。因而记作传送闸流管T。而且，设定闸流管Sij变为导通状态，并且激光二极管LDij发光。因而，由于将激光二极管LD设定为可发光状态，因此记作设定闸流管S。
此处，多个激光二极管LD构成激光二极管LD群，对应于每个传送闸流管T而连接有激光二极管LD群，属于激光二极管LD群的激光二极管LD并行地发光。
激光二极管LD以低次的单横模(单模(single mode))来振荡为佳。在单模下，从激光二极管LD的发光点(后述的图3、图4的光出射口310)出射的光(出射光)的强度轮廓为单峰性(强度波峰为一个的特性)。另一方面，在以包含高次的多横模(多模(multi mode))来振荡的激光二极管LD中，强度轮廓容易变形，例如变成多峰等。而且，在单模下，与多模相比，从发光点出射的光(出射光)的扩展角小。因此，在光输出相同的情况下，单模跟多模相比，照射面上的光密度大。另外，所谓扩展角，是指从激光二极管LD出射的光的半峰全宽(Full Width at Half Maximum，FWHM)。
并且，发光点的面积越小，激光二极管LD越容易以单横模(单模)来振荡。因此，单模的激光二极管LD的光输出小。若想要增大光输出而加大发光点的面积，则如前所述会转变为多模。因此，第一实施方式中，将多个激光二极管LD设为激光二极管LD群，使激光二极管LD群中所含的多个激光二极管LD并行地发光，借此来增大光输出。
(发光装置10的平面布局)
图2是表示适用第一实施方式的发光装置10的平面布局的一例的图。在图2的纸面上，将右方向设为x方向、上方向设为y方向。另外，x方向是与图1的x方向相同的方向。
发光装置10包含可出射激光的半导体材料。例如，发光装置10包含GaAs系化合物半导体。并且，如后述的剖面图(参照后述的图3、图4)所示，包含在p型的GaAs的基板80上层叠有多个GaAs系化合物半导体层的半导体层层叠体。并且，发光装置10是通过将半导体层层叠体分离成多个岛状而构成。另外，呈岛状残留的区域被称作岛部(island)。将半导体层层叠体蚀刻(etching)成岛状而将元件分离的操作被称作台面蚀刻(mesa etching)。此处，通过图2所示的岛部301、304、305来说明发光装置10的平面布局。另外，在分别区分岛部301、302的情况下，与前述同样地记作301-i、302-i(i≧1)。
在岛部301-i，设有激光二极管LDij、设定闸流管Sij、传送闸流管Ti及耦合二极管Di(本例中，j＝1～4)。另外，激光二极管LDij与设定闸流管Sij层叠。因而，图2中，将激光二极管LDij与设定闸流管Sij记作LD/Sij。
而且，岛部301-i以沿x方向并列的方式而设。此处，激光二极管LD群是沿x方向呈一维地排列。
在岛部302-i，设有电源线电阻Rgi。岛部302-i以沿x方向并列的方式而设。
在岛部303，设有启动二极管SD。在岛部304设有限流电阻R1，在岛部305设有限流电阻R2。
(发光装置10的剖面结构)
接下来，在说明这些岛部301、302、303、304、305的连接关系之前，说明岛部301的剖面结构。
图3是图2中的III-III线处的剖面图。图3中，左方向为y方向。图3所示的剖面图为岛部301-1的剖面图。图3中，从左起记载了耦合二极管D1、传送闸流管T1、激光二极管LD11/设定闸流管S11(LD/S11)以及激光二极管LD12/设定闸流管S12(LD/S12)。另外，在激光二极管LD12/设定闸流管S12(LD/S12)的右侧，设有激光二极管LD13/设定闸流管S13(LD/S13)、激光二极管LD14/设定闸流管S14(LD/S14)，但省略了记载。
首先，对设定闸流管S与激光二极管LD层叠的部分(LD/S11、LD/S12等)进行说明。如图3所示，在p型的GaAs的基板80上，层叠有构成设定闸流管S的p型的阳极层(以下记作p阳极层，以下同样)81、电压降低层89、n型的栅极层(n栅极层)82、p型的栅极层(p栅极层)83、n型的阴极层(n阴极层)84。即，设定闸流管S是将层叠的p阳极层81作为阳极，n栅极层82作为n栅极，p栅极层83作为p栅极，n阴极层84作为阴极而构成。
接下来，在n阴极层84上层叠有隧穿结层85。
并且，在隧穿结层85上，层叠有构成激光二极管LD的p型的阳极层(p阳极层)86、发光层87、n型的阴极层(n阴极层)88。即，激光二极管LD是将层叠的p阳极层86作为阳极，发光层87作为发光层，n阴极层88作为阴极而构成。
设定闸流管S与激光二极管LD经由隧穿结层85而串联连接。对于隧穿结层85、电压降低层89将后述。
另外，n栅极层82为第一栅极层的一例，p栅极层83为第二栅极层的一例。
将激光二极管LD11/设定闸流管S11(LD/S11)作为激光二极管LD/设定闸流管S的示例而标注符号来进行说明，其他激光二极管LD/设定闸流管S同样，因此不标注符号。
在激光二极管LD/设定闸流管S层叠的部分，通过蚀刻而去除n阴极层88、发光层87、p阳极层86、隧穿结层85及n阴极层84，以使激光二极管LD周围的p栅极层83露出。此处，激光二极管LD的剖面为圆形。即，激光二极管LD的部分形成为圆筒状。因而，将激光二极管LD的部分记作柱部(post)311(参照图2)。
在柱部311的激光二极管LD的n阴极层88上，设有n欧姆电极321，所述n欧姆电极321包含易与n阴极层88等n型半导体层形成欧姆接触的金属材料。另外，n欧姆电极321以围绕光出射口310的方式而设为圆形。并且，以覆盖表面的方式而设有层间绝缘层91。并且，在层间绝缘层91上，以经由设于层间绝缘层91的通孔(through hole)连接于n欧姆电极321的方式而设有点亮信号线75。另外，在层间绝缘层91相对于激光二极管LD的出射光而透射性差的情况下，也可取代层间绝缘层91而在光出射口310上设置相对于激光二极管LD的出射光而透射性优异的光出射层。
另外，层间绝缘层91是以覆盖发光装置10整体的方式而设。
并且，构成设定闸流管S的p阳极层81、电压降低层89、n栅极层82、p栅极层83在属于激光二极管LD群#1的激光二极管LD(激光二极管LD11～LD14)间连续。
柱部311的p阳极层86包含电流狭窄层86b。此处，作为一例，p阳极层86包含下侧p阳极层86a、电流狭窄层86b、上侧p阳极层86c这三层。电流狭窄层86b是指如下所述的层，即，其包含如AlAs那样Al的组合比高的材料，通过氧化，Al变成Al2O3，由此，电阻变高，从而形成电流难以流动的部分(图3中的涂黑部分)。
柱部311是呈圆筒状设置，因此当从露出的p阳极层86的侧面进行电流狭窄层86b的氧化时，从圆形剖面的周边部朝向中心部推进氧化。并且，通过不使中心部氧化，从而激光二极管LD的剖面的中心部成为电流易流动的电流通过区域α，周边部成为电流难以流动的电流阻止区域β。另外，激光二极管LD在通过发光层87的电流通过区域α而限制了电流路径的部分产生发光。有时将与此电流通过区域α对应的激光二极管LD的表面区域记作发光点或光出射口310。
设置电流狭窄层86b是为了使激光二极管LD以低次的单横模(单模)来振荡。即，通过将形成激光二极管LD的柱部311的剖面形状设为圆形并从周边部开始氧化，从而将光出射口310的剖面形状设为圆形，并且减小面积。
而且，激光二极管LD的周边部因台面蚀刻引起的缺陷多，易引起非发光再耦合。因此，通过设置电流阻止区域β，非发光再耦合所消耗的电力得到抑制。因而，实现低功耗化及光导出效率的提高。另外，所谓光导出效率，是指每单位电力能够导出的光量。
传送闸流管T1与设定闸流管S同样，包含p阳极层81、电压降低层89、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84。即，传送闸流管T1是将层叠的p阳极层81作为阳极，n栅极层82作为n栅极，p栅极层83作为p栅极，n阴极层84作为阴极而构成。另外，此处，在p栅极层83设置栅极电极(后述的p欧姆电极331)，使其作为对传送闸流管T1的动作进行控制的栅极发挥功能。
另一方面，耦合二极管D1包含p栅极层83、n阴极层84。即，耦合二极管D1将p栅极层83作为阳极，n阴极层84作为阴极。
在传送闸流管T1及耦合二极管D1的部分，设定闸流管S与激光二极管LD经层叠的部分的n阴极层88、发光层87、p阳极层86及隧穿结层85被去除。进而，除了传送闸流管T1及耦合二极管D1的部分以外，n阴极层84被去除。
并且，在传送闸流管T1的部分，n阴极层84被残留作为柱部312。并且，在柱部312的n阴极层84上，设有n欧姆电极322来作为阴极电极。n欧姆电极322连接于传送信号线72。
同样，在耦合二极管D1的部分，n阴极层84被残留作为柱部313。并且，在柱部313的n阴极层84上，设有n欧姆电极323来作为阴极电极。n欧姆电极323连接于配线77。
在n阴极层84被去除而p栅极层83露出的表面，设有p欧姆电极331，所述设有p欧姆电极331包含易与p栅极层83等p型半导体层形成欧姆接触的金属材料(参照图2)。p欧姆电极331是作为传送闸流管T1的栅极电极及耦合二极管D1的阳极电极而设。
并且，岛部301-1是借由将周围的半导体层层叠体通过蚀刻而去除至基板80为止，从而与其他岛部(岛部301-2、301-3、301-4、302-2、302-3、302-4、303等)分离。另外，也可蚀刻至p阳极层81为止，还可蚀刻至p阳极层81的厚度方向的一部分为止。
如前所述，发光装置10是将多个激光二极管LD作为激光二极管LD群，使激光二极管LD群中所含的多个激光二极管LD并行地发光。此时，若对激光二极管LD群中所含的每个激光二极管LD设置从传送部101供给对激光二极管LD的发光/非发光进行控制的信号的配线，则不得不使激光二极管LD间的距离远离，从而导致发光装置10的面积变大。
因此，在适用第一实施方式的发光装置10中，针对每个激光二极管LD，设置将激光二极管LD设定为可发光状态的设定闸流管S，并且将设定闸流管S与激光二极管LD予以层叠，由此，抑制发光装置10的面积增大。进而，对于每个激光二极管LD群，使构成设定闸流管S的半导体层连续，由此，不需要设置从传送部101供给对激光二极管LD的发光/非发光进行控制的信号的配线。图3中，连续的半导体层为p阳极层81、电压降低层89、n栅极层82及p栅极层83。另外，使n栅极层82及p栅极层83均连续，但也可仅为其中一者。此处所示的阳极接地的结构中，只要设于基板80侧的n栅极层82连续即可。另外，相反，在阴极接地的结构中，只要p栅极层83连续即可。
耦合二极管D包含n阴极层84与p栅极层83，将设于n阴极层84上的n欧姆电极323作为阴极电极，将p欧姆电极331作为阳极电极，所述p欧姆电极331设于p栅极层83上，且包含易与p栅极层83等p型半导体层形成欧姆接触的金属材料(参照图1)。另外，有时将阴极电极记作阴极，将阳极电极记作阳极。而且，有时不经由电极(阳极电极、阴极电极)而p阳极层(p阳极层81、86)作为阳极发挥功能，有时n阴极层(n阴极层84、88)作为阴极发挥功能。
图4是图2中的IV-IV线处的剖面图。图4中，右方向为x方向。并且，图4中，从左起设有岛部301-1、301-2、301-3、301-4。并且，在岛部301-1，记载有属于激光二极管LD群#1的激光二极管LD11/设定闸流管S11(LD/S11)，在岛部301-2，记载有属于激光二极管LD群#2的激光二极管LD21/设定闸流管S21(LD/S21)，在岛部301-3，记载有属于激光二极管LD群#3的激光二极管LD31/设定闸流管S31(LD/S31)，在岛部301-4，记载有属于激光二极管LD群#4的激光二极管LD41/设定闸流管S41(LD/S41)。此处，也将激光二极管LD群#1的激光二极管LD11/设定闸流管S11(LD/S11)作为激光二极管LD/设定闸流管S的示例而标注符号来进行说明，对于同样的其他激光二极管LD/设定闸流管S不标注符号。
如图4所示，在图2的IV-IV线处的剖面上，在岛部301-i的周围，n阴极层88、发光层87、p阳极层86、隧穿结层85、n阴极层84、p栅极层83、n栅极层82、电压降低层89、p阳极层81被去除，直至到达基板80为止。另外，柱部311构成为圆筒形。并且，柱部311的宽度比p阳极层81、电压降低层89、n栅极层82、p栅极层83的部分窄(参照图2)。
并且，在n阴极层88上，设有n欧姆电极321，n欧姆电极321经由设于层间绝缘层91的通孔而连接于点亮信号线75。如图2所示，点亮信号线75连接于
Figure BDA0002359172570000111
端子。
如图4所示，各激光二极管LD群中，岛部301-i间通过台面蚀刻而分离，电连接被切断。另一方面，如图3所示的岛部301-1所示，在激光二极管LD群内，构成传送闸流管T及设定闸流管S的p阳极层81、电压降低层89、n栅极层82及p栅极层83以连续的方式而构成，且电连接。
返回图2，对其他岛部302-i、303、304、305进行说明。岛部302-i的结构相同，因此将岛部302-1作为岛部302来进行说明。在岛部302-1，构成有电源线电阻Rg1。岛部302-1中，半导体层层叠体中的n阴极层88、发光层87、p阳极层86、隧穿结层85、n阴极层84被去除，而使p栅极层83露出。在露出的p栅极层83上设有p欧姆电极332、333。并且，p欧姆电极332、333之间的p栅极层83被用作电阻。
在岛部303设有启动二极管SD。岛部303中，半导体层层叠体中的n阴极层88、发光层87、p阳极层86、隧穿结层85被去除。并且，n阴极层84除了所残留的柱部314以外，使p栅极层83露出。启动二极管SD中，构成柱部314的n阴极层84为阴极，p栅极层83为阳极。并且，设在柱部314的n阴极层84上的n欧姆电极324为阴极电极，设在所露出的p栅极层83上的p欧姆电极334为阳极电极。
在岛部304设有限流电阻R1，在岛部305设有限流电阻R2。岛部304、305为与岛部302同样的结构，将设在所露出的p栅极层83上的两个p欧姆电极(无符号)间的p栅极层83分别设为限流电阻R1、R2。
对岛部301～305及岛部间的连接关系进行说明。
如前所述，设于岛部301的柱部311的激光二极管LD的阴极即n阴极层88经由n欧姆电极321而并联连接于点亮信号线75。
设于岛部301-1的柱部312的传送闸流管T1的阴极即n阴极层88经由n欧姆电极322而连接于传送信号线72。另外，设于岛部301-3的传送闸流管T3也同样。即，奇数号i的传送闸流管Ti的阴极(n阴极层88)连接于传送信号线72。
另一方面，设于岛部301-2的传送闸流管T2的阴极(n阴极层88)连接于传送信号线73。即，偶数号i的传送闸流管Ti的阴极(n阴极层88)连接于传送信号线73。
并且，岛部301-1的栅极Gt1即p欧姆电极331连接于配线76。配线76连接于设于岛部302-1的电源线电阻Rg1的p欧姆电极332、及设于岛部303的启动二极管SD的阴极电极即n欧姆电极324。
并且，设于岛部301-1的柱部313的耦合二极管D1的阴极(n阴极层88)经由n欧姆电极323而连接于配线77。配线77连接于邻接的岛部301-2的栅极Gt2的栅极电极(无符号)及岛部302-2的电源线电阻Rg2的p欧姆电极(无符号)。
而且，岛部302-1的电源线电阻Rg1的p欧姆电极333连接于电源线71。另一岛部302-2等的电源线电阻Rg2等也同样。电源线71连接于Vgk端子。
传送信号线72连接于岛部304的限流电阻R1的其中一个p欧姆电极(无符号)。限流电阻R1的另一个p欧姆电极(无符号)连接于
Figure BDA0002359172570000121
端子。传送信号线73连接于岛部303的启动二极管SD的p欧姆电极334，并且连接于岛部305的限流电阻R2的其中一个p欧姆电极(无符号)。岛部305的限流电阻R2的另一个p欧姆电极(无符号)连接于
Figure BDA0002359172570000122
端子。
＜闸流管＞
接下来，对设定闸流管S、传送闸流管T的动作及电压降低层89进行说明。此处，设定闸流管S及传送闸流管T的动作相同，因此将岛部301-1中的传送闸流管T1作为闸流管Th来进行说明。
图5中的(a)至(c)是说明闸流管Th的动作的图。图5中的(a)是不具备电压降低层89的闸流管Th1的剖面图，图5中的(b)是具备电压降低层89的闸流管Th2的剖面图，图5中的(c)是闸流管Th1、Th2的特性。
图5中的(a)所示的不具备电压降低层的闸流管Th1是将p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84予以层叠而构成。另外，n阴极层84除了柱部312以外，n阴极层84被去除而p栅极层83露出。并且，在p栅极层83上形成有p欧姆电极331(参照图2)。
图5中的(b)所示的具备电压降低层89的闸流管Th2在p阳极层81、n栅极层82之间具备电压降低层89。
如图3、图4所示，闸流管Th1、Th2的p阳极层81连接于基板80(图5中的(a)和(b)中省略了记载)而被设定为基准电位Vsub。
如前所述，闸流管Th是具有阳极、阴极、栅极这三端子的半导体元件，例如是将基于GaAs、GaAlAs、AlAs等的p型半导体层(p阳极层81、p栅极层83)、n型半导体层(n栅极层82、n阴极层84)予以层叠而构成。即，闸流管Th呈pnpn结构。此处，作为一例，将包含p型半导体层与n型半导体层的pn结的顺向电位(扩散电位)Vd设为1.5V。
首先，对图5中的(a)所示的不具备电压降低层89的闸流管Th1的动作进行说明。
作为一例，将p阳极层81的基准电位Vsub作为高电平(high level)的电位(以下记作“H”)而设为0V，将供给至Vgk端子(参照图2)的电源电位Vgk作为低电平(low level)的电位(以下记作“L”)而设为-3.3V。因而，有时记作“H(0V)”、“L(-3.3V)”。如图1所示，Vgk端子经由电源线电阻Rg1而连接于栅极(在闸流管Th为传送闸流管T1的情况下，为栅极Gt1)。
另外，不具备电压降低层89的闸流管Th1的特性为图5中的(c)所示的“无电压降低层”。
阳极与阴极之间无电流流动的断开状态的闸流管Th1在有比阈值电压低的电位(绝对值大的负电位)施加至阴极时，转变为导通状态(接通(turn on))。此处，闸流管Th1的阈值电压是从栅极的电位减去pn结的顺向电位Vd(1.5V)所得的值。
当变为导通状态时，闸流管Th1的栅极成为接近阳极电位的电位。此处，阳极为0V，因此栅极成为0V。而且，导通状态的闸流管Th1的阴极为与从阳极电位减去pn结的顺向电位Vd(1.5V)所得的电位接近的电位(将绝对值记作保持电压)。此处，阳极为0V，因此导通状态的闸流管Th1的阴极为接近-1.5V的电位(绝对值大于1.5V的负电位)(图5中的(c)的Vh1)。此处，设保持电压为1.5V。
导通状态的闸流管Th1在对阴极持续施加有比维持导通状态所需的电位低的电位(绝对值大的负电位)，而供给有可维持导通状态的电流(维持电流)时，维持导通状态。
另一方面，导通状态的闸流管Th1在阴极成为比维持导通状态所需的电位(所述接近-1.5V的电位)高的电位(绝对值小的负电位、0V或正电位)时，转变为断开状态(关断(turn off))。
接下来，对图5中的(b)所示的具备电压降低层89时的闸流管Th2的动作进行说明。
闸流管Th的上升电压Vr(参照图5中的(c))是根据构成闸流管的半导体层层叠体中的最小带隙的能量(带隙能量)而定。另外，所谓闸流管Th的上升电压Vr，是指如图5中的(c)所示，将闸流管Th在导通状态下的电流外推至电压轴时的电压。
电压降低层89具备带隙能量比p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84小的层即电压降低层89。因而，闸流管Th2的上升电压Vr2比不具备电压降低层89的图5中的(a)所示的闸流管的上升电压Vr1低。进而，作为一例，电压降低层89是具有比发光层87的带隙小的带隙的层。
设定闸流管S及传送闸流管T并非被用作发光元件，而是为了驱动激光二极管LD等发光元件而设。因而，与激光二极管LD等发光元件的发光波长无关地决定带隙。因此，通过设置具有比发光层87的带隙小的带隙的电压降低层89，闸流管的上升电压由Vr1降低至Vr2(Vr1＞Vr2)。此处，以闸流管的上升电压Vr进行了说明，但闸流管维持导通状态的电压即保持电压Vh也同样(参照图5中的(c))。即，在具备电压降低层89时，保持电压由不具备电压降低层89时的1.5V(Vh1)变为0.8V(Vh2)。
另一方面，闸流管Th的开关电压Vs(参照图5中的(c))是由变为反向偏压的半导体层的耗尽层所决定。因而，电压降低层89对闸流管Th的开关电压Vs造成的影响小。
图6是对构成半导体层的材料的带隙能量进行说明的图。
GaAs的晶格常数为约
Figure BDA0002359172570000141
AlAs的晶格常数为约
Figure BDA0002359172570000142
因而，接近此晶格常数的材料可相对于GaAs基板而外延(epitaxial)成长。例如，作为GaAs与AlAs的化合物的AlGaAs或Ge可相对于GaAs基板而外延成长。
而且，InP的晶格常数为约
Figure BDA0002359172570000143
接近此晶格常数的材料可相对于InP基板而外延成长。
而且，GaN的晶格常数根据成长面而不同，a面为
Figure BDA0002359172570000144
c面为
Figure BDA0002359172570000145
接近此晶格常数的材料可相对于GaN基板而外延成长。
并且，是如下所述的材料，即，相对于GaAs、InP及GaN，闸流管Th的上升电压变小的带隙能量为图6中的网点所示的范围。即，若使用网点所示的范围的材料来作为构成闸流管Th的层，则闸流管Th的上升电压Vr成为网点所示的区域的材料的带隙能量。
例如，GaAs的带隙能量为约1.43eV。因而，若不使用电压降低层89，则闸流管的上升电压Vr1为约1.43V。但是，通过将网点所示的范围的材料设为构成闸流管的层或者包含此材料，闸流管的上升电压Vr2可为超过0V且小于1.43V(0V＜Vr2＜1.43V)。
由此，闸流管成为导通状态时的功耗得以后低。
作为网点所示的范围的材料，有相对于GaAs而带隙能量为约0.67eV的Ge。而且，有相对于InP而带隙能量为约0.36eV的InAs。而且，相对于GaAs基板或InP基板，可使用GaAs与InP的化合物、InN与InSb的化合物、InN与InAs的化合物等中带隙能量小的材料。尤其适合的是将GaInNAs作为基础(base)的混合化合物。也可在这些材料中包含Al、Ga、As、P、Sb等。而且，相对于GaN，GaNP可成为电压降低层89。除此以外，可导入(1)通过变质(metamorphic)成长等形成的InN层、InGaN层、GaNAs层、(2)包含InN、InGaN、InNAs、InNSb、GaNAs的量子点、(3)相当于GaN的晶格常数(a面)的两倍的InAsSb层等，来作为电压降低层89。也可在这些材料中包含Al、Ga、N、As、P、Sb等。
即，电压降低层89既维持闸流管Th的开关电压Vs，又使上升电压Vr下降。由此，对导通状态的闸流管Th施加的保持电压得以后低，功耗得以后低。闸流管Th的开关电压Vs通过调整p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84的材料或杂质浓度等而设定为任意值。另外，也可不设电压降低层89。但是，根据电压降低层89的插入位置，开关电压Vs有所变化。
而且，图5中的(b)中，表示了设有一个电压降低层89的示例，但也可设置多个。例如，也可为在p阳极层81与n栅极层82之间、n栅极层82与p栅极层83之间、及p栅极层83与n阴极层84之间分别设有电压降低层89的情况，或者在n栅极层82内设有一个电压降低层89而在p栅极层83内设有另一个电压降低层89。除此以外，也可从p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84中选择两、三层，在各层内设置电压降低层89。这些电压降低层的导电型既可与设有电压降低层的阳极层、阴极层、栅极层一致，也可为i型。
＜隧穿结层85＞
接下来，如图3、图4所示，岛部301中的设定闸流管S与激光二极管LD经由隧穿结层85而层叠。由此，设定闸流管S与激光二极管LD串联连接。
图7中的(a)至(c)是进一步说明设定闸流管S与激光二极管LD的层叠结构的图。图7中的(a)是设定闸流管S与激光二极管LD的层叠结构的示意性的能带图，图7中的(b)是隧穿结层85在反向偏压状态下的能带图，图7中的(c)表示隧穿结层85的电流电压特性。另外，省略电压降低层89的记载。
以在图3、图4所示的施加至n欧姆电极321的点亮信号
Figure BDA0002359172570000151
与背面电极92的基准电位Vsub之间，设定闸流管S与激光二极管LD各自成为正向偏压的方式，来施加电压。于是，如图7中的(a)的能带图所示，构成隧穿结层85的n++层85a与p++层85b之间成为反向偏压。
隧穿结层85是高浓度地添加有n型杂质的n++层85a与高浓度地添加有p型杂质的p++层85b的结。因此，当耗尽区域的宽度窄而成为正向偏压时，电子从n++层85a侧的传导带(导带(conduction band))隧穿至p++层85b侧的价电子带(价带(valence band))。此时，表现出负电阻特性(参照图7中的(c)的正向偏压侧(+V))。
另一方面，如图7中的(b)所示，当隧穿结层85成为反向偏压(-V)时，p++层85b侧的价电子带(价带)的电位Ev处于n++层85a侧的传导带(导带)的电位Ec之上。并且，电子从p++层85b的价电子带(价带)隧穿至n++层85a侧的传导带(导带)。并且，反向偏压电压(-V)越大，则电子的隧穿越容易。即，如图7中的(c)的反向偏压侧(-V)所示，反向偏压越大，则电流越容易在隧穿结层85(隧穿结)流动。
因而，如图7中的(a)所示，当以设定闸流管S与激光二极管LD各自成为正向偏压的方式来施加电压，从而设定闸流管S接通而转变为导通状态时，即使隧穿结层85为反向偏压，电流仍会从设定闸流管S流向激光二极管LD。
另外，也可取代隧穿结层85，而使用III-V族化合物层，所述III-V族化合物层具有金属导电性，且外延成长于III-V族的化合物半导体层。作为金属导电性III-V族化合物层的材料的一例而说明的InNAs例如在InN的组合比x为约0.1～约0.8的范围内，带隙能量为负。而且，InNSb例如在InN的组合比x为约0.2～约0.75的范围内，带隙能量为负。带隙能量为负意味着不具备带隙。因而将呈现出与金属同样的导电特性(传导特性)。即，所谓金属导电特性(导电性)，是指与金属同样地，只要电位存在梯度，便会有电流流动。
并且，GaAs、InP等III-V族化合物(半导体)的晶格常数处于
Figure BDA0002359172570000152
的范围内。并且，所述晶格常数接近Si的晶格常数即约
Figure BDA0002359172570000153
Ge的晶格常数即约
Figure BDA0002359172570000154
与此相对，同样地，作为III-V族化合物的InN的晶格常数在闪锌矿结构中为约
Figure BDA0002359172570000155
InAs的晶格常数为约
Figure BDA0002359172570000156
因而，作为InN与InAs的化合物的InNAs的晶格常数可成为与GaAs等的
Figure BDA0002359172570000157
接近的值。
而且，作为III-V族化合物的InSb的晶格常数为约
Figure BDA0002359172570000158
因而，由于InN的晶格常数为约
Figure BDA0002359172570000159
因此作为InSb与InN的化合物的InNSb的晶格常数可成为与GaAs等的
Figure BDA00023591725700001510
接近的值。
即，InNAs及InNSb可相对于GaAs等III-V族化合物(半导体)的层而整体地(monolithic)外延成长。而且，在InNAs或InNSb的层上，可通过外延成长而使GaAs等III-V族化合物(半导体)的层整体地层叠。
因而，若取代隧穿结层85而经由金属导电性III-V族化合物层，来将设定闸流管S与激光二极管LD以串联连接的方式予以层叠，便可抑制设定闸流管S的n阴极层84与激光二极管LD的p阳极层86成为反向偏压的现象。
＜经层叠的设定闸流管S与激光二极管LD的动作＞
接下来，对经层叠的设定闸流管S与激光二极管LD的动作进行说明。
此处，激光二极管LD将上升电压设为1.5V。即，只要对激光二极管LD的阳极与阴极之间施加有1.5V以上的电压，激光二极管LD便会发光。
设点亮信号
Figure BDA0002359172570000163
为0V(“H(0V)”)或-3.3V(“L(-3.3V)”)。0V是将激光二极管LD设为断开状态的电位，-3.3V是将激光二极管LD由断开状态设为导通状态的电位。
在使激光二极管LD由断开状态转变为导通状态的情况下，点亮信号
Figure BDA0002359172570000161
被设定为“L(-3.3V)”。此时，当对设定闸流管S的栅极Gs施加-1.5V时，设定闸流管S的阈值电压成为从栅极Gs的电位(-1.5V)减去pn结的顺向电位Vd(1.5V)所得的-3V。此时，由于点亮信号
Figure BDA0002359172570000164
为-3.3V，因此设定闸流管S接通而从断开状态转变为导通状态，并且激光二极管LD也从断开状态转变为导通状态。即，激光二极管LD进行激光振荡而发光。于是，对导通状态的设定闸流管S施加的电压(保持电压Vr)为0.8V，因此对激光二极管LD施加2.5V。另外，由于激光二极管LD的上升电压为1.5V，因此激光二极管LD持续发光。
另一方面，若将点亮信号
Figure BDA0002359172570000162
设为0V，则设定闸流管S与激光二极管LD的串联连接的两端成为0V，设定闸流管S从导通状态转变为断开状态(关断)，并且激光二极管LD变得不发光。
对于发光装置10的动作，将在后文详述。
(半导体层层叠体的结构)
如前所述，半导体层层叠体是将基板80、p阳极层81、电压降低层89、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84、隧穿结层85、p阳极层86、发光层87、n阴极层88予以层叠而构成。
如上所述，对于基板80，是以p型的GaAs为例来进行说明，但也可为n型的GaAs、未添加杂质的本质(intrinsic)(i)的GaAs。而且，也可为包含InP、GaN、InAs、其他III-V族、II-VI材料的半导体基板、蓝宝石(sapphire)、Si、Ge等。在变更基板的情况下，在基板上整体地层叠的材料是使用与基板的晶格常数大致匹配(包含变形结构、变形缓和层、变质成长)的材料。作为一例，在InAs基板上使用InAs、InAsSb、GaInAsSb等，在InP基板上使用InP、InGaAsP等，在GaN基板上或蓝宝石基板上使用GaN、AlGaN、InGaN，在Si基板上使用Si、SiGe、GaP等。但是，在基板80为电绝缘性的情况下，必须另行设置供给基准电位Vsub的配线。而且，在将除基板80以外的半导体层层叠体粘贴至其他支撑基板，在其他支撑基板上设置半导体层层叠体的情况下，支撑基板与晶格常数不需要匹配。
p阳极层81例如是杂质浓度1×1018/cm3的p型的Al0.9GaAs。Al成分也可在0～1的范围内变更。
n栅极层82例如是杂质浓度1×1017/cm3的n型的Al0.9GaAs。Al成分也可在0～1的范围内变更。
p栅极层83例如是杂质浓度1×1017/cm3的p型的Al0.9GaAs。Al成分也可在0～1的范围内变更。
n阴极层84例如是杂质浓度1×1018/cm3的n型的Al0.9GaAs。Al成分也可在0～1的范围内变更。
隧穿结层85包含高浓度地添加有n型杂质的n++层85a与高浓度地添加有n型杂质的p++层85b的结(参照图7中的(a))。n++层85a及p++层85b例如是杂质浓度为1×1020/cm3的高浓度。另外，通常的结的杂质浓度为1017/cm3～1018/cm3。n++层85a与p++层85b的组合(以下记作n++层85a/p++层85b)例如为n++GaInP/p++GaAs、n++GaInP/p++AlGaAs、n++GaAs/p++GaAs、n++AlGaAs/p++AlGaAs、n++InGaAs/p++InGaAs、n++GaInAsP/p++GaInAsP、n++GaAsSb/p++GaAsSb。另外，也可将组合相互变更。
p阳极层86是将下侧p阳极层86a、电流狭窄层86b、上侧p阳极层86c依序层叠而构成。下侧p阳极层86a、上侧p阳极层86c例如是杂质浓度5×1017/cm3的p型的Al0.9GaAs。Al成分也可在0～1的范围内变更。
电流狭窄层86b例如是AlAs或Al的杂质浓度高的p型的AlGaAs。只要通过Al被氧化而形成Al2O3，从而电阻变高而形成电流阻止区域β即可。另外，也可通过向GaAs、AlGaAs等半导体层中注入氢离子(H+)，而形成电流阻止区域β(H+离子注入)。
发光层87是将阱(well)层与障壁(barrier)层交替层叠而成的量子阱结构。阱层例如为GaAs、AlGaAs、InGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaInAsP、GaInP等，障壁层为AlGaAs、GaAs、GaInP、GaInAsP等。另外，发光层87也可为量子线(quantum wire)或量子盒(量子点)。
n阴极层88例如是杂质浓度5×1017/cm3的n型的Al0.9GaAs。Al成分也可在0～1的范围内变更。
这些半导体层例如是通过金属有机气相沉积法(Metal Organic Chemical VaporDeposition，MOCVD)、分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy，MBE)等而层叠，形成半导体层层叠体。
另外，也可取代所述AlGaAs系的材料，而包含GaInP等。而且，也可使用GaN基板、InP系基板来构成。而且，包含p阳极层86、发光层87、n阴极层88的激光二极管LD与包含p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84的设定闸流管S、传送闸流管T也可分别由晶格常数不同的材料所制作。能够通过变质成长、或者使设定闸流管S及传送闸流管T与激光二极管LD分别成长并相互粘贴而实现。此时，隧穿结层85只要与任一者的晶格常数大致匹配即可。
发光装置10可通过公知的光刻法(photolithography)、蚀刻等技术来制造，因此对于制造方法省略说明。
(发光装置10的动作)
图8是表示用于对发光装置10的激光二极管LD的发光/非发光进行控制的时间图的一例的图。此处，以图1、图2中说明的各激光二极管LD群具备四个激光二极管LD的情况作为一例来进行说明。图8中，设时间按照字母顺序(a、b、c、…)经过。图8所示的时间图中，表示了对激光二极管LD群#1～#4进行控制的部分。并且，将使激光二极管LD群#1～#4依序发光的期间设为期间U-1～U-4。此处，如后所述，期间U-1～U-4的各期间的长度是设为不同，但也可为相同。
参照图1来说明图8的时间图。
在时刻a，对图1所示的控制部20供给电源。于是，基准电位Vsub被设定为“H(0V)”，电源电位Vgk被设定为“L(-3.3V)”。
接下来，对各信号(传送信号
Figure BDA0002359172570000171
点亮信号
Figure BDA0002359172570000172
)的波形进行说明。另外，期间U-1、U-2、U-3、U-4基本上相同，因此以期间U-1为中心来进行说明。另外，在未区分期间U-1～U-4的情况下，记作期间U。
传送信号
Figure BDA0002359172570000173
是成为“H(0V)”或“L(-3.3V)”的信号。传送信号
Figure BDA0002359172570000174
在时刻a为“H(0V)”，在时刻b转变为“L(-3.3V)”。并且，在时刻i，恢复为“H(0V)”。并且，在时刻m，再次转变为“L(-3.3V)”。传送信号
Figure BDA0002359172570000181
也是成为“H(0V)”或“L(-3.3V)”的信号。传送信号
Figure BDA0002359172570000182
在时刻a为“H(0V)”，在时刻h转变为“L(-3.3V)”。并且，在时刻n，恢复为“H(0V)”。
在时刻b以后，传送信号
Figure BDA0002359172570000183
彼此夹着成为“L(-3.3V)”的期间(例如时刻h至时刻i的期间)，而交替地调换“H(0V)”与“L(-3.3V)”。因此，将从传送信号
Figure BDA0002359172570000184
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”的时刻b直至传送信号
Figure BDA0002359172570000185
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”的时刻h为止设为期间U-1，相反地，将从传送信号
Figure BDA0002359172570000186
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”的时刻h直至传送信号
Figure BDA0002359172570000187
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”的时刻m为止设为期间U-2。期间U-3、U-4也同样。
点亮信号
Figure BDA0002359172570000188
是成为“H(0V)”或“L(-3.3V)”的信号。并且，点亮信号
Figure BDA0002359172570000189
在各期间U，在传送信号
Figure BDA00023591725700001810
的其中一者为“H(0V)”而另一者为“L(-3.3V)”的期间例如期间U-1中的时刻c直至时刻g为止、或者期间U-2中的时刻j直至时刻l为止，反复“H(0V)”与“L(-3.3V)”。并且，在除此以外的期间为“H(0V)”。
接下来，参照图1来说明图8的时间图。另外，图8中，以实线表示了激光二极管LD发光的期间。
在时刻a，对图1所示的控制部20供给电源，基准电位Vsub被设定为“H(0V)”，电源电位Vgk被设定为“L(-3.3V)”。于是，传送信号
Figure BDA00023591725700001811
被设定为“H(0V)”。启动二极管SD的阴极经由电源线电阻Rg1而成为电源电位Vgk(“L(-3.3V)”)，阳极经由限流电阻R2而成为传送信号
Figure BDA00023591725700001812
“H(0V)”。因而，启动二极管SD成为正向偏压，传送闸流管T1的栅极Gt1成为-1.5V。由此，传送闸流管T1的阈值电压成为-3V。
在时刻b，传送信号
Figure BDA00023591725700001813
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”。此时，由于阈值电压为-3V，因此传送闸流管T1接通而由断开状态转变为导通状态。于是，栅极Gt1变为0V。由此，连接于栅极Gt1的设定闸流管S11～S14的栅极Gs1成为-1.5V。于是，设定闸流管S11～S14的阈值电压成为-3V。在时刻b，点亮信号
Figure BDA00023591725700001814
为“H(0V)”。即，对于设定闸流管S与激光二极管LD的串联连接施加有0V。因此，设定闸流管S为断开状态，激光二极管LD不发光。
在时刻c，当点亮信号
Figure BDA00023591725700001815
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”时，阈值电压为-3V的设定闸流管S11～S14接通而由断开状态转变为导通状态。于是，如前所述，激光二极管LD11～LD14中有电流流经而发光。此时，设定闸流管S11～S14的阴极-阳极间成为0.8V，激光二极管LD11～LD14的阴极-阳极间成为2.5V。因而，激光二极管LD11～LD14的发光得以维持。即，在时刻c，属于激光二极管LD群#1的激光二极管LD11～LD14并行地发光。
在时刻d，当点亮信号
Figure BDA00023591725700001816
由“L(-3.3V)”转变为“H(0V)”时，设定闸流管S与激光二极管LD的串联连接的两端变为0V，设定闸流管S11～S14关断而由导通状态转变为断开状态，并且激光二极管LD11～LD14变为不点亮。即，在时刻d，属于激光二极管LD群#1的激光二极管LD11～LD14并行地变得不发光。然而，设定闸流管S11～S14的阈值电压被维持为-3V。
因而，在时刻e，当点亮信号
Figure BDA00023591725700001818
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”时，阈值电压为-3V的设定闸流管S11～S14再次接通而由断开状态转变为导通状态，激光二极管LD11～LD14发光。
在时刻f，当点亮信号
Figure BDA00023591725700001817
由“L(-3.3V)”转变为“H(0V)”时，设定闸流管S11～S14再次关断而由导通状态转变为断开状态，激光二极管LD11～LD14变为不点亮。
即，在从传送信号
Figure BDA0002359172570000191
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”的时刻b直至传送信号
Figure BDA0002359172570000192
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”的时刻h为止的期间U-1，重复下述动作，即，使点亮信号
Figure BDA0002359172570000193
由“H(0V)”转变为“L(-3.3V)”，接下来由“L(-3.3V)”转变为“H(0V)”，由此，属于激光二极管LD群#1的激光二极管LD11～LD14并行地，呈脉冲状地(间歇地)发光。另外，在期间U-1，发出四次脉冲光。
同样地，在从时刻h直至时刻m为止的期间U-2，使属于激光二极管LD群#2的激光二极管LD21～LD24并行地发出三次脉冲光。而且，在从时刻m直至时刻o为止的期间U-3，使属于激光二极管LD群#3的激光二极管LD31～LD34并行地发出三次脉冲光。另外，期间U-3内的每脉冲的发光时间设定得比期间U-1、U-2长。进而，在从时刻o直至时刻r为止的期间U-4，使属于激光二极管LD群#4的激光二极管LD41～LD44并行地发出五次脉冲光。另外，期间U-4内的每脉冲的发光时间设定得比期间U-1、U-2短。
以上，在期间U发出多个脉冲光，但也可为单发。而且，在期间U，只要将点亮信号
Figure BDA0002359172570000194
维持为“H(0V)”，则设定闸流管S与激光二极管LD的串联连接的两端便保持0V。因而，激光二极管LD不发光。即，在预定的期间U，也可将激光二极管LD维持为不发光。
如以上所说明的，通过使属于激光二极管LD群的多个激光二极管LD并行地发光，从而与加大发光点的尺寸而加大光输出的情况相比，发光的均匀性受损，或者发光轮廓变形，或者激光二极管LD的发光特性受损例如扩展角变大等的现象得到抑制。
图9中的(a)至(c)是对属于激光二极管LD群的激光二极管LD的排列进行说明的图。图9中的(a)是沿y方向排列的情况，图9中的(b)是相对于x方向及y方向而倾斜地排列的情况，图9中的(c)是呈三角形状排列的情况。此处，x方向及y方向与图2相同。
图9中的(a)至(c)中，例示了具备激光二极管LD11/设定闸流管S11(LD/S11)、激光二极管LD12/设定闸流管S12(LD/S12)、激光二极管LD13/设定闸流管S13(LD/S13)的激光二极管LD群#1，但其他激光二极管群只要与激光二极管LD群#1并行地排列即可。而且，属于各激光二极管LD群的激光二极管LD也可利用其他排列方法来排列。
[第二实施方式]
(发光装置10)
第一实施方式的发光装置10中，如图3、图4所示，在基板80上，从基板80侧起按照设定闸流管S、激光二极管LD的顺序层叠。第二实施方式的发光装置10中，在基板80上，从基板80侧起按照激光二极管LD、设定闸流管S的顺序层叠。
图10是适用第二实施方式的发光装置10的等效电路图。设定闸流管S和激光二极管LD的连接顺序与图1所示的第一实施方式的发光装置10相反。即，激光二极管LD的阳极连接于基准电位，激光二极管LD的阴极连接于设定闸流管S的阳极。并且，设定闸流管S的阴极连接于点亮信号线75。除此以外，与第一实施方式同样，因此省略说明。另外，传送部101是分为传送部101A与传送部101B来表示，所述传送部101A包含传送闸流管T、耦合二极管D、电源线电阻Rg、启动二极管SD、限流电阻R1、R2，所述传送部101B包含设定闸流管S。
(发光装置10的平面布局)
图11是表示适用第二实施方式的发光装置10的平面布局的一例的图。在图11的纸面上，将右方向设为x方向，上方向设为y方向。另外，x方向是与图1的x方向相同的方向。
以下，以与图2所示的适用第一实施方式的发光装置10的平面布局不同的部分为中心来进行说明。
第一实施方式的图2所示的岛部301在第二实施方式的发光装置10中，如图11所示，被分为设置激光二极管LD群的岛部301A与设置传送闸流管T、耦合二极管D的岛部301B。并且，岛部301A成为与激光二极管LD的外形一致地构成为圆筒形状的柱部311的排列。另外，各柱部311是将激光二极管LD与设定闸流管S予以层叠而构成。
并且，属于激光二极管LD群的各柱部311在相向的部分，一部分沿y方向连续。
(发光装置10的剖面结构)
图12是图11的XII-XII线处的剖面图。图12中，左方向为y方向。即，图12所示的剖面图是岛部301B-1、301A-1的剖面图。图12中，从左起记载有耦合二极管D1、传送闸流管T1、激光二极管LD11/设定闸流管S11(LD/S11)及激光二极管LD12/设定闸流管S12(LD/S12)。另外，在图12的激光二极管LD12/设定闸流管S12(LD/S12)的右侧，设有激光二极管LD13/设定闸流管S13(LD/S13)、激光二极管LD14/设定闸流管S14(LD/S14)，但省略了记载。
首先，对层叠有设定闸流管S与激光二极管LD的岛部301A-1进行说明。如图12所示，与图3相反地，在p型的GaAs的基板80上，层叠有构成激光二极管LD的p阳极层86、发光层87、n阴极层88。
接下来，在n阴极层88上层叠有隧穿结层85。
并且，层叠有构成设定闸流管S的p阳极层81、电压降低层89、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84。
在柱部311的中心部，以使n阴极层88露出的方式，通过蚀刻而去除了n阴极层84、p栅极层83、n栅极层82、电压降低层89、p阳极层81及隧穿结层85，从而露出有激光二极管LD的n阴极层88。所述露出的n阴极层88的部分为激光二极管LD的光出射口310。
即，柱部311残留有隧穿结层85、p阳极层81、电压降低层89、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84，以使得以围绕激光二极管LD的光出射口310的方式构成设定闸流管S。并且，如图11所示，以在俯视时柱部311间以一部分而连续的方式，设有半导体层层叠体。
借此，当从圆筒状的柱部311的周边使p阳极层86中所含的电流狭窄层86b氧化时，从周边部朝向中心部推进氧化，形成剖面形状为圆形的电流通过区域α。
并且，在柱部311的n阴极层84上，设有作为阴极电极的n欧姆电极321。并且，n欧姆电极321经由设于层间绝缘层91的通孔而连接于点亮信号线75。
而且，通过以俯视时在柱部311间一部分连续的方式来设置半导体层层叠体，从而激光二极管LD群中所含的所有设定闸流管S的n栅极层82、p栅极层83将连接，不再需要对应于每个激光二极管LD来控制设定闸流管S的配线。另外，使柱部311间连续的部分(γ所示的部分)只要以p栅极层83或n栅极层82的其中任一者来连接即可。在图12的阳极接地的情况下，只要以n栅极层82来连接即可。
另外，以在柱部311间一部分连续的方式而设的半导体层层叠体的宽度只要是如下所述的范围即可，即，在电流狭窄层86b的氧化中，以不会损害激光二极管LD的发光特性的方式来形成电流通过区域α。
另外，在图12中的岛部301A-1的左端部，在除去n阴极层84而露出的p栅极层83上设有p欧姆电极335。并且，p欧姆电极335经由设于层间绝缘层91的通孔而连接于配线78。
接下来，对岛部301B-1进行说明。
岛部301B-1在与岛部301A-1相向的部分，在露出的p栅极层83上设有p欧姆电极336。并且，p欧姆电极336经由设于层间绝缘层91的通孔而连接于配线78。借此，当传送闸流管T1接通而栅极Gt1变为0V时，经由配线78，设于岛部301A-1的设定闸流管S的栅极Gs变为0V。即，传送闸流管T1的导通状态被传递至设定闸流管S。
另外，在岛部301B-1中，如图12的左端部所示，使p阳极层81露出。并且，露出的p阳极层81与基板80通过配线79而连接。另外，配线79只要包含与p欧姆电极331等相同的材料即可。
而且，岛部301B-1、301B-2、301B-3、…、302、303、304、305的部分只要通过蚀刻而去除至p阳极层81为止，并将露出的p阳极层81利用配线79而连接至基板80即可。借此，不需要对每个岛部(岛部301B-1、301B-2、301B-3、…、302、303、304、305)设置配线(参照图11)。
图13是图11的XIII-XIII线处的剖面图。图13中，右方向为x方向。即，图13所示的剖面图是岛部301A-1、301A-2、301A-3、301A-4的剖面图。并且，在岛部301A-1，记载有属于激光二极管LD群#1的激光二极管LD11/设定闸流管S11(LD/S11)，在岛部301A-2，记载有属于激光二极管LD群#2的激光二极管LD21/设定闸流管S21(LD/S21)，在岛部301A-3，记载有属于激光二极管LD群#3的激光二极管LD31/设定闸流管S31(LD/S31)，在岛部301A-4，记载有属于激光二极管LD群#4的激光二极管LD41/设定闸流管S41(LD/S41)。
如图13所示，在图11的XIII-XIII线处的剖面上，在岛部301A的周围，n阴极层84、p栅极层83、n栅极层82、电压降低层89、p阳极层81、隧穿结层85、n阴极层88，发光层87、p阳极层86被去除，直至到达基板80为止。由此，在岛部301A、301B等间，激光二极管LD被分离。
另外，用作电压降低层89的材料跟GaAs、InP等相比，难以成长，品质差。因而，容易在电压降低层89内部产生缺陷，缺陷会延伸到成长于其上的例如GaAs等半导体内。
激光二极管LD等发光元件的发光特性易受到半导体层中所含的缺陷的影响。另一方面，闸流管(设定闸流管S、传送闸流管T)只要能接通而对激光二极管LD供给电流即可。因而，只要包含电压降低层89的闸流管并非用作发光层，而是为了电压降低来使用，则也可在构成闸流管的半导体层中包含缺陷。
因此，第二实施方式中，在基板80上设置激光二极管LD，并在其上设置包含电压降低层89的传送闸流管T及设定闸流管S。于是，抑制激光二极管LD中的缺陷的产生，发光特性难以受到缺陷的影响。而且，可将传送闸流管T及设定闸流管S整体地层叠。
另外，在构成激光二极管LD的半导体层(p阳极层86、发光层87、n阴极层88)上设有传送闸流管T的部分，通过配线79来使p阳极层86、发光层87、n阴极层88短路，以使激光二极管LD不会动作。
适用第二实施方式的发光装置10的其他结构、制造方法及动作与第一实施方式同样，因此省略说明。
[第三实施方式]
适用第三实施方式的光学装置30使用第一实施方式及第二实施方式中说明的发光装置10。
(光学装置30)
图14是说明适用第三实施方式的光学装置30的图。并且，将右方向设为x方向，上方向设为y方向。
光学装置30包括发光装置10与光学元件。发光装置10在发光部102中具备沿x方向呈一维排列的九个激光二极管LD群(激光二极管LD群#1～#9)。另外，省略传送部101的详细记载。并且，属于各激光二极管LD群的激光二极管LD具备对激光二极管LD所出射的光的方向或扩展角进行变更的光学元件。以下，作为一例，设光学元件为凸透镜(以下记作透镜LZ)，使光的出射方向偏向至预定的方向来进行说明。例如，如图14所示，激光二极管LD群#1中，相对于激光二极管LD的光出射口310的中心O而使透镜LZ的中心C朝x方向偏离地配置，以使激光二极管LD所出射的光偏向x方向。另外，图14的最下段所示的箭头的方向表示相对于激光二极管LD的光出射口310的中心O而使透镜LZ的中心C偏离的方向。
激光二极管LD群#2中，将透镜LZ以中心C相对于激光二极管LD的光出射口310的中心O而一致的方式予以配置，以不使激光二极管LD所出射的光偏向。并且，激光二极管LD群#3中，与激光二极管LD群#1相反地，相对于光出射口310的中心O而使透镜LZ的中心C朝-x方向偏离地配置，以偏向至-x方向。同样地，激光二极管LD群#4为x、y方向，激光二极管LD群#5为y方向，激光二极管LD群#6为-x、y方向，激光二极管LD群#7为x、-y方向，激光二极管LD群#8为-y方向，激光二极管LD群#9为-x、-y方向。
另外，在透镜LZ为微透镜等小透镜的情况下，有时偏向角小。此时，也可在具备透镜LZ的光学装置30的前表面设置另外的透镜来加大偏向角。而且，设透镜LZ为凸透镜进行了说明，但也可为凹透镜，还可为非球面透镜。
而且，上述中，是使光的出射方向偏向，但也可使扩展角发生变化。例如，也可通过凸透镜来使光在照射面上会聚，还可进行扩展，以使光在照射面上照射至预定的范围。
(光测量装置1)
图15是说明具备光学装置30的光测量装置1的图。光测量装置1包括光学装置30、接受光的受光部11、及对数据进行处理的处理部12。并且，假设存在向光测量装置1靠近的测量对象物(对象物)13。另外，作为一例，测量对象物13为人。并且，图15是从上方观察的图。
受光部11是接受被测量对象物13反射的光的元件。受光部11只要是光电二极管即可。光电二极管例如是能够精度良好地测定受光时间的单光子雪崩二极管(Single PhotonAvalanche Diode，SPAD)。
处理部12构成为具备输入/输出部的计算机，所述输入/输出部输入/输出数据。并且，处理部12对与光相关的信息进行处理，以算出直至测量对象物13为止的距离或者测量对象物13的二维或三维形状。
光测量装置1的处理部12控制光学装置30的发光装置10，使光从发光装置10出射。即，光学装置30的发光装置10呈脉冲状地出射光。于是，处理部12根据发光装置10出射光的时刻与受光部11接收到来自测量对象物13的反射光的时刻的时间差，来算出从光学装置30出射光直至被测量对象物13反射而到达受光部11为止的光路长度。因而，处理部12对自距光学装置30或者受光部11至测量对象物13的距离或者从设为基准的点(以下记作基准点)直至测量对象物13为止的距离进行测量。另外，所谓基准点，是指设在距光学装置30及受光部11为预定位置的点(point)。
图16是说明从光测量装置1出射光的情况的图。此处，假设人14右手拿着光测量装置1，在前方测量对象物的有无。
如前所述，来自光学装置30中的发光装置10的激光二极管LD群#1的光朝向假想地设定的照射面15的区域＠1。同样地，来自激光二极管LD群#2的光朝向区域＠2。即，光从激光二极管LD群#1～#9依序朝向不同的区域＠1～＠9出射。并且，反射光被受光部11接收。并且，通过处理部12，测量从光出射直至反射光被受光部11接收为止的时间。于是可知晓在哪个方向存在测量对象物13。即，光测量装置1成为接近传感器。而且，根据直至测量对象物13为止的距离，来对测量对象物13的二维或三维形状进行测量。
此方法是基于光的到达时间的测量法，被称作飞行时间(Time Of Flight，TOF)法。此方法中，为了提高测定精度，较佳的是照射多次脉冲状的光。因而，较佳的是，如图8的时间图所示，在使发光装置10中的预定的激光二极管LD群发光的期间U，照射多次脉冲状的光。而且，对于特定的方向，例如在图16中，对于正面侧的区域＠2，也可增多脉冲数以提高测量精度。即，也可使对区域＠2照射光的期间U比其他期间U长，以增加脉冲的次数。
光学装置30朝预定的方向依序出射光。因而，所述光学装置30与朝多方向同时出射光的情况相比，尽管分辨率下降，但功耗少。而且，在朝多方向同时出射光的情况下，必须使用受光元件呈二维排列的受光元件来识别反射光的到来方向。与此相比，在依序改变方向而出射光的光测量装置1中，不需要使用使受光元件呈二维排列的受光元件，只要使用可高速测定所接收的光的强度变化的受光元件即可。因而，光测量装置1的结构变得简易。
另外，图14所示的光学装置30中的发光装置10具备九个激光二极管LD群#1～#9。并且，如图16所示，照射3×3的九个区域＠1～＠9。因而，在增加区域数量的情况下，只要变更排列的激光二极管LD群的数量即可。在照射5×5的二十五个区域＠1～＠25的情况下，只要具备二十五个激光二极管LD群即可。另外，也可为5×4或4×5的二十个区域。而且，激光二极管LD群是呈一维排列，但也可呈二维排列。进而，所照射的区域也可并非呈格子状排列。只要设定透镜LZ等光学元件，以对来自光学装置30中的发光装置10的激光二极管LD的光的出射方向进行设定，以照射至想要测量的场所即可。
(图像形成装置2)
所述光学装置30可用于形成图像的图像形成装置。
图17是说明使用光学装置30的图像形成装置2的图。
图像形成装置2包括光学装置30、驱动控制部16、及接收光的荧幕(screen)17。
对图像形成装置2的动作进行说明。
光学装置30中的发光装置10如前所述，使激光二极管LD群依序发光。于是，光学装置30呈二维状地照射光。并且，通过点亮信号
Figure BDA0002359172570000231
来控制发光/非发光或发光时间。因而，通过驱动控制部16，可获得二维图像，所述驱动控制部16接受图像信号，并基于图像信号来控制发光装置10的发光/非发光而驱动光学装置30，以形成二维图像。这些二维状的静态图像或动态图像被投影至荧幕17。
即，第三实施方式中所说明的光学装置30沿着排列来依序驱动发光装置10中的激光二极管LD群，由此在面上照射光。即，通过一维的操作，以呈二维地照射光。
另外，第三实施方式的光学装置30中的发光装置10中，作为发光元件群的一例的各激光二极管LD群具备作为多个发光元件的一例的激光二极管LD，但各发光元件群也可具备一个发光元件。即，也可为发光元件的发光/非发光受到依序控制的发光装置10。
而且，激光二极管LD被控制为发光/非发光，但也可使发光状态下的发光强度增加。
进而，第一实施方式至第三实施方式的发光装置10中，使用包含传送闸流管T等的传送部101，来对作为发光元件群的一例的激光二极管LD群进行依序发光/非发光的控制，但也可利用其他方法来对作为发光元件群的一例的激光二极管LD群进行依序发光/非发光的控制。
而且，本实施方式中，发光装置10采用了将阳极设定为基准电位的阳极接地，但也可采用将阴极设定为基准电位的阴极接地。

Claims (18)

1.一种发光装置，其包括发光部，所述发光部是将分别具有多个发光元件的多个发光元件群排列而成，
所述发光部是沿着所述排列而在所述多个发光元件群的每一个中，所述发光元件群中所含的多个发光元件并列而被依序设定为发光或非发光的状态。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述发光元件群中所含的多个发光元件连接于设定元件，所述设定元件通过连接于所述发光元件且成为导通状态，从而将发光元件设定为能发光或者增加发光强度。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，
所述设定元件是闸流管，所述闸流管包括阳极层、第一栅极层、第二栅极层及阴极层，
与所述发光元件群中所含的多个发光元件连接的设定元件构成为，在所述多个发光元件间，至少所述第一栅极层及所述第二栅极层中的其中任一者连续。
4.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，包括：
点亮信号线，对所述多个发光元件群共用地设置，
通过供给至所述点亮信号线的点亮信号，使通过所述设定元件而设定为能发光或增加发光强度的发光元件群连续或间歇地发光或增加发光强度。
5.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于，
所述发光元件与所述设定元件经由隧穿结而层叠。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，包括：
传送部，将所述多个发光元件群的发光元件群设定为，点亮状态或非点亮状态依序传播。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，
所述传送部包括针对所述多个发光元件群的每个发光元件群而设的多个传送元件，
通过使所述多个传送元件的导通状态依序传播，从而使与导通状态的传送元件连接的发光元件群成为能发光或增加发光强度的状态。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述多个发光元件群是排列在共用的半导体基板上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述发光元件为面发光激光元件。
10.一种光学装置，其包括：
权利要求1至9中任一项所述的发光装置；以及
光学元件，使从所述发光装置所具备的多个发光元件群中的发光元件群出射的光的方向变化为预定的方向。
11.根据权利要求10所述的光学装置，其特征在于，
所述光学元件使从所述多个发光元件群出射的光的方向对应于每个发光元件群而变化。
12.根据权利要求10或11所述的光学装置，其特征在于，
所述光学元件以从所述多个发光元件群出射的光在照射面上呈二维排列的方式，而使光的方向发生变化。
13.根据权利要求10或11所述的光学装置，其特征在于，
所述多个发光元件群呈一维排列，
所述光学元件以从所述多个发光元件群出射的光在照射面上呈二维排列的方式，而使光的方向发生变化。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的光学装置，其特征在于，
所述多个发光元件群各自的所述多个发光元件呈一维排列。
15.一种光学装置，其包括：
权利要求1至7中任一项所述的发光装置；以及
光学元件，使从所述发光装置所具备的多个发光元件群中的发光元件群出射的光的扩展角变化为预定的扩展角。
16.根据权利要求15所述的光学装置，其特征在于，
所述光学元件使从所述多个发光元件群出射的光的扩展角对应于每个发光元件群而变化。
17.一种光测量装置，其包括：
权利要求10至16中任一项所述的光学装置；
受光部，从来自所述光学装置的光所照射的对象物接收反射光；以及
处理部，对与所述受光部所接收的光相关的信息进行处理，以测量从所述光学装置直至对象物为止的距离、或所述对象物的形状。
18.一种图像形成装置，其包括：
权利要求10至16中任一项所述的光学装置；以及
驱动控制部，接受图像信号的输入，并基于所述图像信号来驱动所述光学装置，以通过从所述光学装置出射的光来形成二维图像。
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