CN113314944A - 发光装置、光学装置以及信息处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光装置、光学装置以及信息处理装置，发光装置包括：导热率为10W/m·K以上的绝缘性的基材；发光元件，具有阴极电极及阳极电极，且被设在所述基材的表面侧；电容元件，设于所述基材，对所述发光元件供给电流；以及基准电位配线，设在所述基材的背面侧，连接于外部的基准电位，所述基准电位配线连接于所述电容元件，且与所述阴极电极及所述阳极电极绝缘。

Description

发光装置、光学装置以及信息处理装置
技术领域
本公开涉及一种发光装置、光学装置以及信息处理装置。
背景技术
日本专利特开2008-252129号公报中记载了一种发光装置，其具有：陶瓷基板，具有透光性；发光元件，搭载于所述陶瓷基板的表面；配线图案，用于对所述发光元件供给电力；以及金属化层(metalization layer)，包含具有反光性的金属，所述金属化层以对从所述发光元件出射的光进行反射的方式而形成在所述陶瓷基板的内部。
发明内容
提供一种发光装置等，在发光元件被设在散热基材表面侧的发光装置中，与将对发光元件供给电流的电容元件设在散热基材外部的结构相比较，在对发光元件进行低侧(low side)驱动的情况下，实现了电路电感(inductance)的降低与散热性的提高。
根据本公开的第一方案，提供一种发光装置，包括：导热率为10W/m·K以上的绝缘性的基材；发光元件，具有阴极电极及阳极电极，且被设在所述基材的表面侧；电容元件，设于所述基材，对所述发光元件供给电流；以及基准电位配线，设在所述基材的背面侧，连接于外部的基准电位，所述基准电位配线连接于所述电容元件，且与所述阴极电极及所述阳极电极绝缘。
根据本公开的第二方案，所述发光装置具有：第一表面配线，设在所述基材的表面侧，且连接于所述阴极电极与所述阳极电极的其中一者，所述发光元件设在所述第一表面配线上，所述基准电位配线在俯视时与所述第一表面配线的至少一部分重合。
根据本公开的第三方案，所述发光装置具有：第一表面配线，设在所述基材的表面侧，且连接于所述阴极电极与所述阳极电极的其中一者；以及第二表面配线，设在所述基材的表面侧，且连接于所述阴极电极与所述阳极电极的另一者，所述基准电位配线在俯视时与所述第一表面配线或所述第二表面配线的至少一部分重合。
根据本公开的第四方案，所述基准电位配线在俯视时与所述第一表面配线及所述第二表面配线各自的至少一部分重合。
根据本公开的第五方案，所述基准电位配线在俯视时与所述发光元件的至少一部分重合。
根据本公开的第六方案，所述发光装置具有：第一背面配线，设在所述基材的背面侧，与所述第一表面配线连接；以及第二背面配线，设在所述基材的背面侧，与所述第二表面配线连接，所述基准电位配线的面积大于所述第一背面配线的面积及所述第二背面配线的面积的至少一者。
根据本公开的第七方案，所述发光装置具有：第一背面配线，设在所述基材的背面侧，与所述第一表面配线连接；以及第二背面配线，设在所述基材的背面侧，与所述第二表面配线连接，所述基准电位配线的面积分别大于所述第一背面配线的面积及所述第二背面配线的面积。
根据本公开的第八方案，所述电容元件设在所述基材的表面侧，所述基准电位配线具有在俯视时包含所述电容元件的面积。
根据本公开的第九方案，所述基材整体包含陶瓷材料。
根据本公开的第十方案，所述发光元件为垂直腔面发射激光器元件。
根据本公开的第十一方案，所述发光元件是具有多个发光元件的发光元件阵列。
根据本公开的第十二方案，所述发光装置具有扩散构件，所述扩散构件使从所述发光元件出射的光扩散而照射至外部。
根据本公开的第十三方案，所述发光装置具有驱动部，所述驱动部与所述发光元件连接，对所述发光元件进行低侧驱动。
根据本公开的第十四方案，提供一种光学装置，包括：所述发光装置；以及受光部，接收从所述发光装置所包括的发光元件出射并由被测定物予以反射的反射光，所述受光部输出一信号，所述信号相当于从光自所述发光元件出射开始直至被所述受光部接收为止的时间。
根据本公开的第十五方案，提供一种信息处理装置，包括：所述光学装置；以及形状确定部，基于从所述光学装置所包括的光源出射并由被测定物予以反射而被所述光学装置所包括的受光部接收的反射光，来确定所述被测定物的三维形状。
根据本公开的第十六方案，所述信息处理装置包括认证处理部，所述认证处理部基于所述形状确定部中的确定结果，进行与自身装置的使用相关的认证处理。
根据本公开的第十七方案，提供一种发光装置，包括：绝缘性的第一基材；发光元件，具有阴极电极及阳极电极，且设在所述第一基材的表面侧；电容元件，设于所述第一基材，对所述发光元件供给电流；背面配线，设在所述第一基材的背面侧，连接于所述电容元件，并且与所述阴极电极及所述阳极电极绝缘；以及配线基板，包含导热率比所述第一基材的导热率小的绝缘性的第二基材，且搭载所述第一基材，所述背面配线连接于所述配线基板中所含的彼此绝缘的多个配线中的面积最大的配线。
(效果)
根据所述第一方案或第十七方案，与将对发光元件供给电流的电容元件设在基材外部的结构相比较，在对发光元件进行低侧驱动的情况下，电路电感降低，散热性提高。
根据所述第二方案，与基准电位配线不跟第一表面配线的至少一部分重合的情况相比较，容易使发光元件的热从基材的背面侧散发至外部。
根据所述第三方案，与基准电位配线跟第一表面配线及第二表面配线均不重合的情况相比较，能够加大基准电位配线的面积。
根据所述第四方案，与基准电位配线仅跟第一表面配线及第二表面配线的其中任一个重合的情况相比较，能够加大基准电位配线的面积。
根据所述第五方案，与基准电位配线在俯视时不跟发光元件重合的情况相比较，容易使发光元件的热从基材的背面侧进一步散发至外部。
根据所述第六方案，与基准电位配线的面积分别比第一背面配线的面积及第二背面配线的面积小的情况相比较，容易使发光元件的热从基材的背面侧散发至外部。
根据所述第七方案，与仅第一背面配线的面积及第二背面配线的面积的其中一者比基准电位配线的面积大的情况相比较，容易使发光元件的热从基材的背面侧散发至外部。
根据所述第八方案，与具有不包含电容元件的面积的情况相比较，容易使发光元件的热从基材的背面侧散发至外部。
根据所述第九方案，与使用导热率比整体包含陶瓷材料的基材低的基材的情况相比较，容易使发光元件的热从基材的背面侧散发至外部。
根据所述第十方案，与发光元件为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)元件的情况相比较，可出射扩展角窄的光。
根据所述第十一方案，与仅为单个发光元件的情况相比较，容易加大出射光量。
根据所述第十二方案，与不具有光扩散构件的情况相比较，能够将从光源出射的光照射至更广的范围。
根据所述第十三方案，与对发光元件进行高侧驱动的情况相比较，容易驱动发光元件。
根据所述第十四方案，可提供能进行三维测定的光学装置。
根据所述第十五方案，可提供能够测定三维形状的信息处理装置。
根据所述第十六方案，可提供搭载有基于三维形状的认证处理的信息处理装置。
附图说明
图1是表示信息处理装置的一例的图。
图2是说明信息处理装置的结构的框图。
图3是光源的平面图。
图4是说明光源中的一个垂直腔面发射激光器元件(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，VCSEL)的剖面结构的图。
图5的(a)及图5的(b)是说明光扩散构件的一例的图。图5的(a)是平面图，图5的(b)是图5的(a)的VB-VB线处的剖面图。
图6是表示通过低侧驱动来驱动光源时的等效电路的一例的图。
图7的(a)及图7的(b)是说明适用第一实施方式的发光装置的图。图7的(a)是平面图，图7的(b)是图7的(a)的VIIB-VIIB线处的剖面图。
图8的(a)至图8的(c)是说明设于配线基板的配线及设于散热基材的配线的图。图8的(a)是设于配线基板的配线，图8的(b)是设在散热基材表面侧的配线，图8的(c)是设在散热基材背面侧的配线。
图9是进一步说明适用第一实施方式的发光装置的图。
图10的(a)及图10的(b)是说明未适用第一实施方式的发光装置的图。图10的(a)是平面图，图10的(b)是图10的(a)的XB-XB线处的剖面图。
图11的(a)至图11的(c)是说明未适用第一实施方式的发光装置中的、设于配线基板的配线及设于散热基材的配线的图。图11的(a)是设于配线基板的配线，图11的(b)是设在散热基材表面侧的配线，图11的(c)是设在散热基材背面侧的配线。
图12是进一步说明未适用第一实施方式的发光装置的图。
图13的(a)及图13的(b)是说明适用第二实施方式的发光装置的图。图13的(a)是平面图，图13的(b)是图13的(a)的XIIIB-XIIIB线处的剖面图。
图14的(a)至图14的(c)是说明适用第二实施方式的发光装置中的、设于配线基板的配线及设于散热基材的配线的图。图14的(a)是设于配线基板的配线，图14的(b)是设在散热基材表面侧的配线，图14的(c)是设在散热基材背面侧的配线。
图15是进一步说明适用第二实施方式的发光装置的图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本公开的实施方式。
信息处理装置多会识别是否允许访问此信息处理装置的用户进行访问，仅在经认证为允许访问的用户的情况下，才允许使用自身装置(信息处理装置)。迄今为止，使用通过密码、指纹、虹膜等来认证用户的方法。最近，正寻求安全性更高的认证方法。作为此方法，进行基于用户的面部形状等三维像来进行的认证。
此处，设信息处理装置是作为一例的移动信息处理终端来进行说明，且设通过识别被捕捉为三维像的面部形状来认证用户而进行说明。另外，信息处理装置可适用于移动信息处理终端以外的个人计算机(Personal Computer，PC)等信息处理装置。
进而，本实施方式中说明的结构、功能、方法等也可适用于面部以外的三维像的识别。即，也可适用于下述情况，即，获取将面部以外的物体的形状作为对象的三维像，对其进行识别。此处，将获取三维像来进行识别的物体称作被测定物。被测定物也包含面部。而且，不论直至被测定物为止的距离。
[第一实施方式]
(信息处理装置1)
图1是表示信息处理装置1的一例的图。如前所述，作为一例，信息处理装置1为移动信息处理终端。
信息处理装置1包括用户接口部(以下称作UI部)2与获取三维像的光学装置3。UI部2例如是将对用户显示信息的显示设备、与通过用户的操作来输入对信息处理的指示的输入设备一体化而构成。显示设备例如为液晶显示器或有机电致发光(Electroluminescence，EL)显示器，输入设备例如为触控面板(touch panel)。
光学装置3包括发光装置4与三维传感器(以下称作3D传感器)5。发光装置4朝向作为获取三维像的对象的被测定物，此处说明的示例中为面部照射光。3D传感器5获取发光装置4照射并被面部反射而返回的光。此处，设基于借助光的飞行时间的所谓飞行时间(Timeof Flight，ToF)法来获取面部的三维像。如上所述，也可获取面部以外的三维像。有时将获取三维像称作3D感知。而且，有时将三维像称作三维形状。而且，有时将三维像的获取或三维形状的获取称作三维像的测量或三维形状的测量。3D传感器5是受光部的一例。
信息处理装置1构成为包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等的计算机。另外，ROM包含非易失性的可重写的存储器，例如快闪存储器(flash memory)。并且，通过将储存在ROM中的程序或常数在RAM中展开，并由CPU来执行程序，从而信息处理装置1运行，以执行各种信息处理。
图2是说明信息处理装置1的结构的框图。
信息处理装置1包括所述光学装置3、光学装置控制部8及系统控制部9。光学装置控制部8控制光学装置3。并且，光学装置控制部8包含形状确定部81。系统控制部9将信息处理装置1整体作为系统来进行控制。并且，系统控制部9包含认证处理部91。并且，在系统控制部9，连接有UI部2、扬声器92、二维摄像机(图2中称作2D摄像机)93等。
以下，依序进行说明。
光学装置3所包括的发光装置4包括配线基板10、散热基材100、光源20、光扩散构件30、驱动部50、保持部60及电容器70。进而，发光装置4为了使驱动部50运行而包括电阻元件6、电容器7等被动元件。此处，作为电容器70，表示了两个。将两个电容器70称作电容器70A、电容器70B。另外，在不区分电容器70A、电容器70B的情况下，称作电容器70。散热基材100为基材的一例。
电容器70既可为一个，也可为超过两个的数量。进而，电阻元件6及电容器7既可分别为一个，也可为多个。此处，有时不将光源20、驱动部50及电容器70以外的3D传感器5、电阻元件6、电容器7等电子零件分别区分而称作电路零件。电容器有时称作电容或电容元件。电容器70，即此处的电容器70A、电容器70B是电容元件的一例。
发光装置4的散热基材100、驱动部50、电容器70A、电容器70B、电阻元件6及电容器7被设在配线基板10的表面侧。另外，3D传感器5也可设在配线基板10的表面上。光源20、电容器70A、电容器70B及保持部60也可设在散热基材100的表面上。并且，光扩散构件30被设在保持部60上。此处，设散热基材100的外形与光扩散构件30的外形相同。关于这些结构，将利用后述的图7的(a)、图7的(b)至图9来详细说明。此处，所谓表面，是指图2的纸面的表侧。更具体而言，在配线基板10中，将设有散热基材100之处称作表面、表侧或表面侧。而且，在散热基材100中，将设有光源20之处称作表面、表侧或表面侧。
光源20构成为呈二维地排列有多个发光元件的发光元件阵列(参照后述的图3)。作为一例，发光元件为垂直腔面发射激光器元件(Vertical Cavity Surface EmittingLaser，VCSEL)。以下，设发光元件为垂直腔面发射激光器元件VCSEL来进行说明。并且，将垂直腔面发射激光器元件VCSEL称作VCSEL。光源20被设在散热基材100的表面上，因此光源20相对于散热基材100的表面而垂直地，朝远离散热基材100的方向出射光。另外，如后所述，有时将光源20中的多个发光元件呈二维排列而出射光的光源20的面称作出射面。
光扩散构件30是使入射的光扩散而出射的构件。光扩散构件30是以覆盖光源20以及电容器70A、电容器70B的方式而设。即，光扩散构件30通过设在散热基材100的表面上的保持部60，从设在散热基材100上的光源20及电容器70A、电容器70B隔开预先规定的距离而设。因而，光源20所出射的光经光扩散构件30扩散而照射至被测定物。
在通过ToF法来进行三维感知的情况下，要求光源20通过驱动部50来出射例如100MHz以上且上升时间为1ns以下的脉冲光(以下称作出射光脉冲)。而且，在以面部认证为例的情况下，照射光的距离为10cm左右至1m左右。并且，照射光的范围为1m见方左右。因此，要求光源20为大输出，且对光源20发出的热高效地进行散热。另外，将照射光的距离称作测定距离，将照射光的范围称作照射范围或测定范围。而且，将假想地设于照射范围或测定范围的面称作照射面。
3D传感器5包括多个受光胞元(cell)。例如，各受光胞元接收相对于来自光源20的出射光脉冲的、来自被测定物的脉冲状的反射光(以下称作受光脉冲)，在每个受光胞元中储存与直至受光为止的时间对应的电荷。3D传感器5构成为各受光胞元包括两个栅极以及与它们对应的电荷储存部的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)结构的器件。并且，通过对两个栅极交替地施加脉冲，从而将所产生的光电子高速传输至两个电荷储存部的任一个。在两个电荷储存部中，存储与出射光脉冲和受光脉冲的相位差相应的电荷。并且，3D传感器5经由模拟数字(Analog Digital，AD)转换器(converter)，对应于每个受光胞元来将与出射光脉冲和受光脉冲的相位差相应的数字值作为信号而输出。即，3D传感器5输出一信号，所述信号相当于从光自光源20出射直至被3D传感器5接收为止的时间。另外，AD转换器既可由3D传感器5所包括，也可设在3D传感器5的外部。
在3D传感器5例如为前述的CMOS结构的器件的情况下，光学装置控制部8的形状确定部81获取针对每个受光胞元而获得的数字值，并针对每个受光胞元而算出直至被测定物为止的距离。并且，根据所算出的距离来确定被测定物的三维像，并输出确定结果。
系统控制部9的认证处理部91获取形状确定部81所确定的确定结果，若作为确定结果的被测定物的三维像与预先储存在ROM等中的三维像一致，则进行与信息处理装置1的使用相关的认证处理。另外，所谓与信息处理装置1的使用相关的认证处理，作为一例，为是否允许使用自身装置即信息处理装置1的处理。例如，若判断为被测定物的三维像与存储在ROM等存储构件中的面部的三维像一致，则允许包含信息处理装置1所提供的各种应用等的、信息处理装置1的使用。
作为一例，所述形状确定部81及认证处理部91包含程序。而且，也可包含专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)等集成电路。进而，也可包含程序等软件与ASIC等集成电路。
如以上所说明的那样，在以面部认证为例的情况下，要求光源20以10cm左右至1m左右的距离对1m见方左右的照射范围照射光。并且，通过3D传感器5接收来自被测定物的反射光，从而测定被测定物的三维像。由此，要求光源20为大输出。因此，要求从光源20对热高效地进行散热。
图2中，分别分开表示了光学装置3、光学装置控制部8及系统控制部9，但系统控制部9也可包含光学装置控制部8。而且，光学装置控制部8也可被包含在光学装置3中。进而，光学装置3、光学装置控制部8及系统控制部9也可一体地构成。
接下来，对构成发光装置4的光源20、光扩散构件30、驱动部50及电容器70A、电容器70B进行说明。
(光源20的结构)
图3是光源20的平面图。光源20是由多个VCSEL排列成二维的阵列状而构成。即，光源20构成为将VCSEL作为发光元件的发光元件阵列。将纸面的右方向设为x方向，将纸面的上方向设为y方向。将绕逆时针方向与x方向及y方向正交的方向设为z方向。另外，所谓光源20的表面，是指纸面的表侧即+z方向侧的面，所谓光源20的背面，是指纸面的背侧即-z方向侧的面。所谓光源20的平面图，是指从表面侧观察光源20的图。若作进一步说明，则在光源20中，将形成有作为发光层(后述的活性区域206)发挥功能的外延(epitaxial)层之处称作光源20的表面、表侧或表面侧。
VCSEL是如下所述的发光元件，即，在层叠于半导体基板200(参照后述的图4)上的下部多层膜反射镜与上部多层膜反射镜之间设置成为发光区域的活性区域，使激光光朝相对于表面而垂直的方向出射。由此，VCSEL与使用端面出射型激光器的情况相比较，容易进行二维的阵列化。作为一例，光源20所包括的VCSEL的数量为100个～1000个。另外，多个VCSEL彼此并联连接，而并列地受到驱动。所述VCSEL的数量为一例，只要根据测定距离或测定范围来设定即可。
在光源20的表面，设有多个VCSEL共用的阳极电极218(参照后述的图4)。在光源20的背面，设有阴极电极214(参照后述的图4)。即，多个VCSEL并联连接。通过将多个VCSEL并联连接而进行驱动，从而与独立地驱动VCSEL的情况相比较，可出射强度强的光而照射至被测定物。
此处，设光源20从表面侧观察的形状(有时称作平面形状)为四边形。并且，将+y方向侧的侧面称作侧面21A，将-y方向侧的侧面称作侧面21B，将-x方向侧的侧面称作侧面22A，将+x方向侧的侧面称作侧面22B。侧面21A与侧面21B相向。侧面22A与侧面22B分别将侧面21A与侧面21B相连，并且相向。
(VCSEL的结构)
图4是说明光源20中的一个VCSEL的剖面结构的图。所述VCSEL为λ共振结构的VCSEL。将纸面的上方向称作z方向，将+z方向称作上侧，将-z方向称作下侧。
VCSEL是在n型的GaAs等的半导体基板200上，依序层叠有n型的下部分布布拉格型反射镜(Distributed Bragg Reflector，DBR)202、活性区域206与p型的上部分布布拉格型反射镜208而构成，所述n型的下部分布布拉格型反射镜202是将Al成分不同的AlGaAs层交替地重叠而成，所述活性区域206包含被上部隔膜层及下部隔膜层夹着的量子阱层，所述p型的上部分布布拉格型反射镜208是将Al成分不同的AlGaAs层交替地重叠而成。以下，将分布布拉格型反射镜称作DBR。
n型的下部DBR202构成为使Al0.9Ga0.1As层与GaAs层成对的层叠体。下部DBR202的各层的厚度为λ/4nr(其中，λ为振荡波长，nr为介质的折射率)，且交替地层叠有40周期。作为载体(carrier)，掺杂(doping)有作为n型杂质的硅。载体浓度例如为3×1018cm-3。
活性区域206是由下部隔膜层、量子阱活性层与上部隔膜层层叠而构成。例如，下部隔膜层为非掺杂(undope)的Al0.6Ga0.4As层，量子阱活性层为非掺杂的InGaAs量子阱层及非掺杂的GaAs障壁层，上部隔膜层为非掺杂的Al0.6Ga0.4As层。
p型的上部DBR208构成为使p型的Al0.9Ga0.1As层与GaAs层成对的层叠体。上部DBR208的各层的厚度为λ/4nr，且交替地层叠有29周期。作为载体，掺杂有作为p型杂质的碳。载体浓度例如为3×1018cm-3。优选的是，在上部DBR208的最上层，形成包含p型GaAs的接触(contact)层，在上部DBR208的最下层或其内部，形成有p型AlAs的电流狭窄层210。
通过对从上部DBR208层叠至下部DBR202为止的半导体层进行蚀刻，从而在半导体基板200上形成圆柱状的台面(mesa)M。由此，电流狭窄层210露出于台面M的侧面。通过氧化工序，在电流狭窄层210中，形成从台面M的侧面氧化而成的氧化区域210A与被氧化区域210A包围的导电区域210B。另外，在氧化工序中，AlAs层的氧化速度快于AlGaAs层，氧化区域210A从台面M的侧面朝向内部而以大致固定的速度受到氧化，因此导电区域210B的剖面形状成为反映出台面M的外形的形状即圆形状，其中心与以一点划线所示的台面M的轴大致一致。本实施方式中，台面M呈柱状结构。
在台面M的最上层，形成将Ti/Au等层叠而成的金属制的环状的p侧电极212。p侧电极212欧姆接触至设在上部DBR208的接触层。环状的p侧电极212的内侧成为激光光朝外部出射的光出射口212A。即，VCSEL朝与半导体基板200的表面(+z方向侧的面)垂直的方向出射光。并且，台面M的轴成为光轴。进而，在半导体基板200的背面，形成作为n侧电极的阴极电极214。另外，p侧电极212的内侧的上部DBR208的表面(+z方向侧的面)为光出射面。即，VCSEL的光轴方向成为光出射方向。
并且，以除了在p侧电极212连接阳极电极218的部分及光出射口212A以外而覆盖台面M的表面的方式，设置绝缘层216。并且，除了光出射口212A以外，以与p侧电极212欧姆接触的方式而设置阳极电极218。另外，阳极电极218是多个VCSEL共用地设置。即，构成光源20的多个VCSEL各自的p侧电极212通过阳极电极218而并联连接。
图4中，在阳极电极218的部分标注为表示是阳极的[A]，在阴极电极214的部分标注为表示是阴极的[K]。
VCSEL既可以单横模式振荡，也可以多横模式振荡。例如，一个VCSEL的光输出为4mW～8mW。因而，在光源20包含500个VCSEL的情况下，光源20的光输出为2W～4W。此种大输出的光源20的发热大。因此，要求高效且充分地进行从光源20的散热。
(光扩散构件30的结构)
图5的(a)及图5的(b)是说明光扩散构件30的一例的图。图5的(a)是平面图，图5的(b)是图5的(a)的VB-VB线处的剖面图。图5的(a)中，将纸面的右方向设为x方向，将纸面的上方向设为y方向。将绕逆时针方向与x方向及y方向正交的方向设为z方向。并且，将光扩散构件30的+z方向侧称作表面或表面侧，-z方向侧称作背面或背面侧。因而，图5的(b)中，纸面的右方向成为x方向，纸面的里方向成为y方向，纸面的上方向成为z方向。
如图5的(b)所示，光扩散构件30例如包括树脂层32，所述树脂层32是在两面平行且平坦的玻璃基材31的背面(-z方向)侧形成有用于使光扩散的凹凸的层。光扩散构件30将从光源20的VCSEL入射的光的扩展角扩大而出射。即，形成于光扩散构件30的树脂层32的凹凸使光折射或者散射，从而使入射的光成为更宽的扩展角的光而出射。即，如图5的(a)、图5的(b)所示，光扩散构件30使从背面(-z方向侧)入射的、从VCSEL出射的扩展角θ的光，自表面(+z方向侧)成为比θ大的扩展角
Figure BDA0002757914120000081
的光而出射
Figure BDA0002757914120000082
因此，当使用光扩散构件30时，与未使用光扩散构件30的情况相比，通过光源20所出射的光而照射的照射面的面积扩大。扩展角θ、扩展角
Figure BDA0002757914120000083
为半峰宽(Full Width Half Maximum，FWHM)。
光扩散构件30例如平面形状为四边形，x方向的宽度Wdx及y方向的宽度Wdy为1mm～30mm，z方向的厚度td为0.1mm～1mm。并且，若光扩散构件30为此种大小及形状，则可提供尤其适合于移动信息处理终端的面部认证、或最大数m左右的相对较近距离的被测定物的三维像的测量的光扩散构件。另外，光扩散构件30的平面形状也可为多边形或圆形等其他形状。
(驱动部50以及电容器70A、电容器70B)
在欲使光源20更高速地驱动的情况下，可进行低侧驱动。所谓低侧驱动，是指下述结构，即，使MOS晶体管等驱动元件相对于VCSEL等驱动对象而位于电流路径的下游侧。相反，使驱动元件位于上游侧的结构称作高侧驱动。
图6是表示通过低侧驱动来驱动光源20时的等效电路的一例的图。图6中表示光源20的VCSEL、驱动部50、电容器70A、电容器70B及电源82。另外，电源82被设于图2所示的光学装置控制部8。电源82产生将+侧设为电源电位，将-侧设为基准电位的直流电压。电源电位被供给至电源线83，基准电位被供给至基准线84。另外，基准电位可为接地电位(有时称作GND，图6中标注为[G])。
如前所述，光源20是由多个VCSEL并联连接而构成。VCSEL的阳极电极218(参照图4，图6中标注为[A])连接于电源线83。
驱动部50包括n沟道型的MOS晶体管51与使MOS晶体管51通断的信号产生电路52。MOS晶体管51的漏极(图6中标注为[D])连接于VCSEL的阴极电极214(参照图4，图6中标注为[K])。MOS晶体管51的源极(图6中标注为[S])连接于基准线84。并且，MOS晶体管51的栅极连接于信号产生电路52。即，VCSEL与驱动部50的MOS晶体管51串联连接于电源线83与基准线84之间。信号产生电路52通过光学装置控制部8的控制，产生将MOS晶体管51设为导通状态的“H电平”的信号与将MOS晶体管51设为断开状态的“L电平”的信号。
电容器70A、电容器70B的其中一端子连接于电源线83，另一端子连接于基准线84。此处，若存在多个电容器70，则多个电容器70并联连接。即，图6中，设电容器70为两个电容器70A、70B。另外，电容器70例如为电解电容器或陶瓷电容器等。
接下来，对低侧驱动的光源20的驱动方法进行说明。
首先，设驱动部50中的信号产生电路52所产生的信号为“L电平”。此时，MOS晶体管51为断开状态。即，在MOS晶体管51的源极(图6的[S])-漏极(图6的[D])间无电流流动。因而，与MOS晶体管51串联连接的VCSEL中也无电流流动。即，VCSEL不发光。
此时，电容器70A、电容器70B连接于电源82，电容器70A、电容器70B的连接于电源线83的其中一端子成为电源电位，连接于基准线84的另一端子成为基准电位。因而，电容器70A、电容器70B从电源82被供给电荷而受到充电。
接下来，当驱动部50中的信号产生电路52所产生的信号成为“H电平”时，MOS晶体管51从断开状态转变为导通状态。于是，由电容器70A、电容器70B与串联连接的MOS晶体管51及VCSEL构成闭环，储存在电容器70A、电容器70B中的电荷被供给至串联连接的MOS晶体管51与VCSEL。即，在VCSEL中有电流流动，VCSEL发光。
并且，当驱动部50中的信号产生电路52所产生的信号再次成为“L电平”时，MOS晶体管51从导通状态转变为断开状态。由此，电容器70A、电容器70B与串联连接的MOS晶体管51及VCSEL的闭环成为开环，不再有电流流至VCSEL。由此，VCSEL停止发光。于是，电容器70A、电容器70B从电源82被供给电荷而受到充电。
如以上所说明的那样，每当信号产生电路52所输出的信号转变为“H电平”与“L电平”时，MOS晶体管51反复通断，VCSEL反复发光与不发光。MOS晶体管51的通断的反复有时被称作开关。
如上所述，在使MOS晶体管51从断开状态转变为导通状态时，使储存在电容器70A、电容器70B中的电荷一下子放电而供给至VCSEL，由此，使VCSEL例如以1ns以下的短的上升时间而发光。另外，待VCSEL的发光停止后，只要从电源82对电容器70A、电容器70B进行比所述上升时间长的时间即可。也可不设电容器70，而从电源82直接向VCSEL供给电荷(电流)，但VCSEL的发光的上升时间将变长。即，通过设有电容器70A、电容器70B的低侧驱动来对VCSEL一下子供给电流，从而缩短VCSEL的发光的上升时间。要缩短VCSEL的发光的上升时间，包含电容器70A、电容器70B与串联连接的MOS晶体管51及VCSEL的闭环的电感(以下称作电路电感)小为佳。若电路电感大，则电荷的流动会产生延迟而导致VCSEL的发光的上升时间变长。即，要求降低电路电感。
(发光装置4)
接下来，详细说明发光装置4。
图7的(a)及图7的(b)是说明适用第一实施方式的发光装置4的图。图7的(a)是平面图，图7的(b)是图7的(a)的VIIB-VIIB线处的剖面图。另外，图7的(a)是透过光扩散构件30而观察的图。此处，图7的(a)中，将纸面的右方向设为x方向，将纸面的上方向设为y方向。将绕逆时针方向与x方向及y方向正交的方向(纸面的表方向)设为z方向。并且，关于以下说明的各构件(配线基板10、散热基材100、光扩散构件30等)，将纸面的表方向(+z方向)称作表面或表面侧，将纸面的里方向(-z方向)称作背面或背面侧。并且，将表面侧透过各构件而观察称作俯视。另外，图7的(b)中，纸面的右方向为x方向，纸面的里方向为y方向，纸面的上方向为z方向。
如图7的(a)及图7的(b)所示，在配线基板10的表面上设有散热基材100、驱动部50、电阻元件6及电容器7。并且，在散热基材100的表面上设有光源20、电容器70A、电容器70B及保持部60。并且，在保持部60上设有光扩散构件30。如图7的(a)所示，在发光装置4中，散热基材100与驱动部50沿x方向排列。并且，在散热基材100的表面上，电容器70A、电容器70B夹着光源20而沿y方向排列。
如图7的(a)所示，保持部60包括以包围光源20及电容器70A、电容器70B的方式而设的壁61A、壁61B、壁62A、壁62B。并且，保持部60通过壁61A、壁61B、壁62A、壁62B来保持光扩散构件30。即，光扩散构件30通过保持部60，从设在散热基材100上的光源20及电容器70A、电容器70B隔开预先规定的距离而设。并且，光扩散构件30是以覆盖光源20及电容器70A、电容器70B的方式而设。此处，所谓光扩散构件30覆盖光源20，是指光扩散构件30以设在光源20所出射的光的出射路径上，且光源20所出射的光透过光扩散构件30的方式而设。如后所述，是指下述状态，即，在从光扩散构件30的表面侧透过光扩散构件30而观察光源20的情况下，即进行俯视的情况下，光源20与光扩散构件30重合。另外，所谓俯视，是指从光扩散构件30的上表面侧透过光扩散构件30而观察光源20。其他情况也同样。
保持部60例如构成为树脂的成型构件。并且，保持部60例如可被着色成黑色，以吸收光源20所发出的光。借此，光源20所出射的光内的、照射至保持部60的光被吸收，透过保持部60或者被保持部60反射的光照射至被对象物的情况得到抑制。
此处，设散热基材100的外形、光扩散构件30的外形及保持部60的外形相同。因此，散热基材100、光扩散构件30及保持部60的外缘重合。另外，散热基材100的外缘也可大于光扩散构件30的外缘或保持部60的外缘。相反，散热基材100的外缘也可小于光扩散构件30的外缘或保持部60的外缘。此时，保持部60只要设在配线基板10的表面上即可。
而且，光扩散构件30也可以仅覆盖光源20的方式而设。
在配线基板10及散热基材100，在各自的表面侧及背面侧设有多个配线。关于它们，与图8的(a)至图8的(c)、图9一起进行说明。另外，所谓配线，是指连接电气电路的导体图案，形状不受限定。
如上所述，光源20被设在散热基材100的表面上。并且，散热基材100被设在配线基板10的表面上。由此，使从光源20产生的热高效地散热。如以下所说明的那样，由于构成配线基板10的基板的导热率小，因此在导热率比配线基板10大的散热基材100的表面上设置光源20。
配线基板10例如是在玻璃环氧树脂等的绝缘性基材上设置配线层而构成，所述配线层形成包含铜(Cu)箔等的金属的配线。此处，设配线基板10是在基材的表面侧与背面侧设有配线层的双层印刷电路板来进行说明。对于此种将玻璃环氧树脂作为基材的基材，作为一例，有被称作FR-4的基材。所述基材的厚度为100μm左右。并且，所述基材的导热率为0.4W/m·K左右。另外，铜(Cu)的导热率为360W/m·K左右。若无特别说明，则此处所示的导热率为25℃时的值。配线基板10的基材为第二基材的一例。
散热基材100是导热率比配线基板10高的构件，包含绝缘性的基材。例如，散热基材100优选导热率为10W/m·K以上的基材，进而优选50W/m·K以上的基材。并且，更优选导热率为100W/m·K以上的基材。作为导热率为10W/m·K以上的基材，可列举导热率为20W/m·K～30W/m·K的氧化铝(Al2O3)。而且，作为导热率为50W/m·K以上的基材，可列举导热率为85W/m·K左右的氮化硅(Si3N4)。进而，作为导热率为100W/m·K以上的基材，可列举导热率为150W/m·K～250W/m·K的氮化铝(AlN)。有时将它们称作陶瓷材料。即，散热基材100可整体包含陶瓷材料。另外，散热基材100只要是未掺杂有杂质的硅(Si)等其他导热率大的绝缘性材料即可。散热基材100为第一基材的一例。
散热基材100的平面形状为四边形，x方向的宽度Wsx及y方向的宽度Wsy为1mm～30mm(参照后述的图8的(a)至图8的(c))。散热基材100的厚度为100μm～500μm。此处，散热基材100的外形与前述的光扩散构件30相同。
图8的(a)至图8的(c)是说明设于配线基板10的配线及设于散热基材100的配线的图。图8的(a)是设于配线基板10的配线，图8的(b)是设在散热基材100的表面侧的配线，图8的(c)是设在散热基材100的背面侧的配线。另外，图8的(a)、图8的(b)及图8的(c)所示的xyz方向与图7的(a)、(b)所示的xyz方向相同。因而，图8的(c)所示的设在散热基材100的背面侧的配线表示为从散热基材100的表面侧观察的状态，且拆除了图8的(b)所示的设在散热基材100表面的配线及散热基材100的状态。另外，将光源20的连接于阴极电极214的部分标注为[K]，连接于阳极电极218的部分标注为[A]，被供给基准电位的部分标注为[G]。
首先，对图8的(a)所示的设于配线基板10的配线进行说明。另外，图8的(a)中，以一点划线表示了散热基材100的外形。
图8的(a)中，以实线表示设在配线基板10的表面侧的配线，以虚线表示设在配线基板10的背面侧的配线。即，在配线基板10的表面侧，设有阴极配线11、彼此绝缘的阳极配线12与基准电位配线13F。
阴极配线11的平面形状为长方形，+x方向侧的端部连接于驱动部50，-x方向侧的端部经由散热基材100而连接于光源20的阴极电极214(参照图7的(a)及图7的(b))。
阳极配线12的平面形状为长方形，+x方向侧的端部经由散热基材100而连接于光源20的阳极电极218，-x方向侧的端部连接于电源82的+侧。并且，阳极配线12、基准电位配线13与阴极配线11沿x方向排列。并且，基准电位配线13是以从阴极配线11及阳极配线12朝±y方向延伸的方式而设，并且延伸的部分朝±x方向展开。
在配线基板10的背面侧，设有基准电位配线13B。并且，设在配线基板10的表面侧的基准电位配线13F与设在背面的基准电位配线13B通过导电性的贯穿导体13V(参照图7的(b))而电连接。并且，对设在背面侧的基准电位配线13B供给基准电位。即，设在表面的基准电位配线13F从设在背面侧的基准电位配线13B被供给基准电位。此处，基准电位配线13B是遍及配线基板10的整个背面而设。并且，基准电位配线13B的面积被设定为大于其他阴极配线11、阳极配线12的面积。一般而言，为了使设在表面的配线的电位稳定，设在配线基板10背面的基准配线多会在背面遍及大的面积而设。另外，图8的(a)中省略了贯穿导体13V的标注。贯穿导体13V包含铜(Cu)等金属，因此导热率大。后述的设于散热基材100的贯穿导体也同样。另外，贯穿导体有时被称作通孔。
接下来，对图8的(b)及图8的(c)所示的设于散热基材100的配线进行说明。
如图8的(b)所示，在散热基材100的表面侧，设有彼此绝缘的阴极配线111F、阳极配线112F及两个基准电位配线113F。在阴极配线111F的表面上，搭载有光源20的阴极电极214侧(参照图7的(b))。阳极配线112F是以包围阴极配线111F的三侧(-x方向侧及±y方向侧)的方式而设。阳极配线112F在光源20的侧面21A、侧面21B侧(±y方向侧)，通过接合线23A、接合线23B而连接(参照图7的(a))。并且，两个基准电位配线113F被设在阳极配线112F的±y方向侧。阴极配线111F为第一表面配线的一例，阳极配线112F为第二表面配线的一例。
如图8的(c)所示，在散热基材100的背面侧，设有彼此绝缘的阴极配线111B、阳极配线112B及基准电位配线113B。另外，图8的(c)中，以虚线表示图8的(a)所示的阴极配线111F。阴极配线111B为第一背面配线的一例，阳极配线112B为第二背面配线的一例，基准电位配线113B为基准电位配线及第三背面配线的一例。
阴极配线111B被设在夹着散热基材100而与设在散热基材100表面侧的阴极配线111F相向的位置。但是，阴极配线111B的面积被设定为小于阴极配线111F的面积。并且，阴极配线111F与阴极配线111B经由贯穿导体111V而连接。阳极配线112B被设在夹着散热基材100而与设在散热基材100表面侧的阳极配线112F的x方向侧的端部的一部分相向的位置。即，阳极配线112B的面积比阳极配线112F的面积小。并且，阳极配线112F与阳极配线112B通过贯穿导体112V而电连接。
基准电位配线113B被设在阴极配线111B与阳极配线112B之间，且以从阴极配线111B及阳极配线112B朝±y方向延伸的方式而设。并且，基准电位配线113B的±y方向的端部侧被设在夹着散热基材100而与设在散热基材100表面侧的两个基准电位配线113F相向的位置。并且，基准电位配线113F与基准电位配线113B通过贯穿导体113V而电连接。
如以上所说明的那样，设在散热基材100的表面侧与背面侧且彼此电连接的、阴极配线111F与阴极配线111B、阳极配线112F与阳极配线112B、基准电位配线113F与基准电位配线113B的形状不同。并且，如图8的(c)所示，在俯视的情况下，基准电位配线113B与以虚线所示的阴极配线111F各自的边缘部在±y方向侧及-x方向侧重合。此处，阴极配线111F与基准电位配线113B的重合为重合宽度W1o。基准电位配线113B与以虚线所示的光源20各自的边缘部也在±y方向侧及-x方向侧重合。此处，阴极配线111F与光源20的重合为重合宽度W2o。重合宽度W1o、重合宽度W2o在±y方向侧及-x方向侧相同。另外，有时将重合称作重叠(overlap)。
并且，设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B的面积被设定为大于设在散热基材100表面侧的阴极配线111F及阳极配线112F的任一者的面积。并且，基准电位配线113B的面积成为包含电容器70A、电容器70B的大小。即，在俯视的情况下，电容器70A、电容器70B被包含在基准电位配线113F内。另外，设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B的面积也可被设定为大于设在散热基材100表面侧的阴极配线111F及阳极配线112F的任一者的面积。
图9是进一步说明适用第一实施方式的发光装置4的图。图9是图7的(a)所示的发光装置4的IX-IX处的剖面图。
通过图7的(a)、图7的(b)、图8的(a)至图8的(c)及图9来说明发光装置4中的电连接关系。
如前所述，在配线基板10的表面上设有散热基材100，在散热基材100的表面上设有光源20及电容器70A、电容器70B。
设在配线基板10表面侧的阴极配线11与驱动部50连接(参照图7的(a)及图7的(b))。阴极配线11通过焊料等而连接于设在散热基材100背面侧的阴极配线111B。阴极配线111B经由设于散热基材100的贯穿导体111V，而连接于设在散热基材100表面侧的阴极配线111F。并且，在阴极配线111F上搭载光源20，且与光源20的阴极电极214连接(参照图7的(b)、图9)。
设在配线基板10表面侧的阳极配线12通过焊料等而连接于设在散热基材100背面侧的阳极配线112B。阳极配线112B经由设于散热基材100的贯穿导体112V，而连接于设在散热基材100表面侧的阳极配线112F。并且，阳极配线112F经由接合线23A、接合线23B而连接于光源20的阳极电极218(参照图7的(a)、图9)。
设在配线基板10表面侧的基准电位配线13F经由贯穿导体13V而与设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B连接(参照图7的(b)、图9)。基准电位配线13F通过焊料等而连接于设在散热基材100背面的基准电位配线113B(参照图7的(a)、图9)。基准电位配线113B经由设于散热基材100的贯穿导体113V，而连接于设在散热基材100表面侧的两个基准电位配线113F。并且，电容器70A、电容器70B被配置在基准电位配线113F与阳极配线112F之间。即，在两个基准电位配线113F内，在-y侧的基准电位配线113F与阳极配线112F之间设有电容器70A并电连接。同样，在两个基准电位配线113F内，在+y侧的基准电位配线113F与阳极配线112F之间设有电容器70B并电连接(参照图7的(a)、图9)。
设在散热基材100背面侧的阳极配线112B的面积比基准电位配线113B小。阳极配线112B从电源82(参照图6)被供给电荷，以对电容器70A、电容器70B进行充电。因此，阳极配线112B只要将设在配线基板10表面的阳极配线12与设在散热基材100表面的阳极配线112F直流连接即可。
接下来，通过图9来说明适用第一实施方式的发光装置4中的、光源20所产生的热的散发路径。
如前所述，光源20的发热大。因而，要求光源20所产生的热容易散热。如前所述，被用作配线的材料的铜(Cu)等金属的导热率大。例如，铜(Cu)为360W/m·K左右，与被用于配线基板10的基板的0.4W/m·K左右相比而极大。因而，光源20所产生的热经由设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B而从框体等散发至外部为佳。尤其，基准电位配线13B的面积比设在配线基板10表面侧的阴极配线11及阳极配线12的面积都大。因而，通过使热传导至基准电位配线13B，从而容易散热。即，设置将光源20所产生的热以短的距离散发至设在配线基板10背面的基准电位配线13B的路径为佳。
如图9所示，光源20的阴极电极214是设于设在散热基材100表面侧的阴极配线111F上。另一方面，光源20的阳极电极218利用接合线23A、接合线23B而与设在散热基材100表面侧的阳极配线112F连接。因而，光源20所产生的热(以下称作热)有从阴极电极214传导向阴极配线111F的路径、从阳极电极218经由接合线23A、接合线23B而传导向阳极配线112F的路径、以及传导至光源20的周围空间(空气)的路径。然而，传导至接合线23A、接合线23B的路径及传导至光源20的周围空间(空气)的路径难以传导热。因而，光源20所产生的热是利用从阴极电极214到达阴极配线111F的路径来传导。
如前所述，散热基材100的导热率为10W/m·K以上，比用于配线基板10的基板的0.4W/m·K左右大。因而，热从阳极配线112F经由散热基材100，而传导至设在散热基材100背面侧的阴极配线111B、阳极配线112B及基准电位配线113B。然而，阴极配线111B及阳极配线112B分别连接于配线基板10的阴极配线11及阳极配线12。并且，阴极配线11与阳极配线12均未连接于基准电位配线13B。另一方面，基准电位配线113F连接于设在配线基板10表面侧的基准电位配线13F，基准电位配线13F经由贯穿导体13V而连接于设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B。因而，传导至设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B的热经由基准电位配线13F、贯穿导体13V而传导至基准电位配线13B(图9所示的路径α)。
如以上所说明的那样，在适用第一实施方式的发光装置4中，光源20所产生的热利用下述路径而散热，即，依序经由设在散热基材100表面侧的阴极配线111F、散热基材100、设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B、设在配线基板10表面的基准电位配线13F、贯穿导体13V，然后经由设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B。
此处，设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B与设在散热基材100表面侧的阴极配线111F是以在俯视时以重合宽度W1o重合的方式而设。因而，热从阴极配线111F向基准电位配线113B传导的路径变短。进而，设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B与光源20是以在俯视时以重合宽度W2o重合的方式而设。因而，热从光源20向基准电位配线113B传导的路径进一步变短。通过它们，光源20所产生的热变得容易散热。因此，使设在散热基材100背面侧的阴极配线111B的面积小于设在散热基材100表面侧的阴极配线111F的面积。
若在散热基材100的表面侧设有阴极配线111F，在背面侧设有基准电位配线113B，则热从阴极配线111F经由导热率小的散热基材100而传导至基准电位配线113B。因而，基准电位配线113F与阴极配线111F在俯视时未必需要重合。同样，基准电位配线113F与光源20在俯视时未必需要重合。
如以上所说明的那样，光源20所产生的热经由导热率大的散热基材100而散发至设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B。因而，比起经由导热率比散热基材100小的配线基板10而散热的情况，光源20所产生的热容易散发。
接下来，对使VCSEL(光源20)发光的电流(电荷)所流经的路径(以下称作电流路径)进行说明。
电流(电荷)从电容器70A经由散热基材100的阳极配线112F、接合线23A而到达VCSEL(光源20)。并且，电流(电荷)从VCSEL(光源20)经由散热基材100的阴极配线111F、贯穿导体111V、阴极配线111B、配线基板10的阴极配线11而到达驱动部50的MOS晶体管51(参照图6)。接下来，电流(电荷)从驱动部50的MOS晶体管51经由配线基板10的基准电位配线13B、贯穿导体13V、基准电位配线13F、散热基材100的基准电位配线113B、贯穿导体113V、基准电位配线113F而返回电容器70A。关于电容器70B也同样。
此处，电容器70A、电容器70B与VCSEL(光源20)的距离越短，则电流路径越短。即，电路电感变小，VCSEL的发光的上升时间变短。在适用第一实施方式的发光装置4中，在散热基材100的表面上，设有光源20及电容器70A、电容器70B，因此电容器70A、电容器70B与光源20的距离被设定得短。
接下来，为了进行比较，对未适用第一实施方式的发光装置4′进行说明。
图10的(a)及图10的(b)是说明未适用第一实施方式的发光装置4′的图。图10的(a)是平面图，图10的(b)是图10的(a)的XB-XB线处的剖面图。另外，发光装置4′中，对于与发光装置4具有相同功能的构件，即使在形状不同的情况下，仍标注相同的符号。以下，省略与发光装置4同样的部分的说明，对不同的部分进行说明。
如图10的(a)所示，发光装置4′在配线基板10上设有电容器70A、电容器70B，在散热基材100的表面设有光源20。并且，在散热基材100的表面上设有保持部60。即，设在保持部60上的光扩散构件30覆盖光源20，而不覆盖电容器70A、电容器70B。
图11的(a)至图11的(c)是说明未适用第一实施方式的发光装置4′中的、设于配线基板10的配线及设于散热基材100的配线的图。图11的(a)是设有配线基板10的配线，图11的(b)是设在散热基材100表面的配线，图11的(c)是设在散热基材100背面的配线。
首先，对图11的(a)所示的设于配线基板10的配线进行说明。另外，图11的(a)中，以一点划线表示了散热基材100的外形。
图11的(a)中，以实线表示了设在配线基板10表面侧的配线，以虚线表示了设在配线基板10背面侧的配线。
在配线基板10的表面侧，设有彼此绝缘的阴极配线11、阳极配线12与基准电位配线13F。
阴极配线11的-x方向侧的平面形状为四边形，朝+x方向引出的端部连接于驱动部50。-x方向侧的四边形的部分经由散热基材100而连接于光源20的阴极电极214(参照图10的(a)及图10的(b))。
阳极配线12是以包围阴极配线11的三侧(-x方向侧及±y方向侧)的方式而设。并且，朝-x方向引出的部分连接于电源82的+侧。阳极配线12经由散热基材100及接合线23A、接合线23B而连接于光源20的阳极电极218。
两个基准电位配线13F的平面形状为四边形，且设在阳极配线12的±y方向。
在配线基板10的背面侧，设有基准电位配线13B。并且，设在配线基板10表面的两个基准电位配线13F与设在背面的基准电位配线13B通过导电性的贯穿导体13V(参照后述的图12)而电连接。此处，基准电位配线13B是遍及配线基板10的整个背面而设。
接下来，对图11的(b)及图11的(c)所示的设于散热基材100的配线进行说明。
如图11的(b)所示，在散热基材100的表面侧，设有彼此绝缘的阴极配线111F与阳极配线112F。在阴极配线111F的表面上，搭载有光源20的阴极电极214侧(参照图10的(b))。阳极配线112F是以包围阴极配线111F的三侧(-x方向侧及±y方向侧)的方式而设。阳极配线112F在±y方向侧，通过接合线23A、接合线23B而与光源20的阳极电极218连接(参照图10的(a))。
如图11的(c)所示，在散热基材100的背面侧，设有彼此绝缘的阴极配线111B与阳极配线112B。阴极配线111B及阳极配线112B的平面形状与图11的(b)所示的设在散热基材100表面侧的阴极配线111F及阳极配线112F的平面形状相同。
阴极配线111F与阴极配线111B经由贯穿导体111V而连接。阳极配线112F与阳极配线112B通过贯穿导体112V而电连接。
如以上所说明的那样，在未适用第一实施方式的发光装置4′的散热基材100，未设置发光装置4的散热基材100上所设的基准电位配线113F、基准电位配线113B。
图12是进一步说明未适用第一实施方式的发光装置4′的图。图12是图10的(a)所示的发光装置4′的XII-XII线处的剖面图。
通过图10的(a)、图10的(b)、图11的(a)至图11的(c)及图12，来说明未适用第一实施方式的发光装置4′中的电连接关系。
如前所述，在配线基板10的表面上设有散热基材100，在散热基材100的表面上设有光源20。电容器70A、电容器70B是设在配线基板10的表面上。
设在配线基板10表面侧的阴极配线11与驱动部50连接(参照图10的(a)及图10的(b))。阴极配线11通过焊料等而连接于设在散热基材100背面侧的阴极配线111B。阴极配线111B经由设于散热基材100的贯穿导体111V，而连接于设在散热基材100表面的阴极配线111F。并且，在阴极配线111F上搭载光源20，且与光源20的阴极电极214连接(参照图10的(b)、图12)。
设在配线基板10表面侧的阳极配线12通过焊料等而连接于设在散热基材100背面侧的阳极配线112B。阳极配线112B经由设于散热基材100的贯穿导体112V，而连接于设在散热基材100表面侧的阳极配线112F。并且，阳极配线112F经由接合线23A、接合线23B而连接于光源20的阳极电极218(参照图10的(a)、图12)。
设在配线基板10表面侧的基准电位配线13F经由贯穿导体13V而与设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B连接(参照图10的(b)、图12)。并且，在配线基板10上，电容器70A、电容器70B被配置在基准电位配线13F与阳极配线12之间。即，如图11的(a)所示，在配线基板10的+y侧的基准电位配线13F与阳极配线12之间设有电容器70A并电连接。同样，在配线基板10的-y侧的基准电位配线13F与阳极配线12之间设有电容器70B并电连接。同样，在两个基准电位配线113F内的+y侧的基准电位配线113F与阳极配线112F之间设有电容器70B并电连接(参照图10的(a)、图12)。
接下来，通过图12来说明未适用第二实施方式的发光装置4′中的、光源20所产生的热的散发路径。
如前所述，光源20所产生的热利用下述路径而传导，即，从光源20的阴极电极214到达设于散热基材100的阴极配线111F。并且，热通过散热基材100而传导向设在散热基材100背面的阴极配线111B与阳极配线112B。进而，热从阴极配线111B与阳极配线112B传导至设在配线基板10表面侧的阴极配线11与阳极配线12。然而，如前所述，配线基板10的导热率比铜(Cu)等金属小。因而，热会在配线基板10表面侧的阳极配线12中传导，并经由电容器70A、电容器70B而传递至基准电位配线13F(图12所示的路径β1)。并且，热在基准电位配线13F中经由贯穿导体13V而传递至设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B(图12所示的路径β2)。
如以上所说明的那样，在未适用第一实施方式的、为了比较所示的发光装置4′中，光源20所产生的热利用下述路径而散热，即，依序经由设在散热基材100表面侧的阴极配线111F、散热基材100、设在散热基材100背面侧的阳极配线112F、设在配线基板10表面侧的阳极配线112B、电容器70A、电容器70B、基准电位配线13F、贯穿导体13V，并且经由设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B。即，发光装置4′中，尽管使用了导热率大的散热基材100，但热难以传导向设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B。因此，来自光源20的热的传导受到阻碍。
即，在适用第一实施方式的发光装置4中，通过在散热基材100设置基准电位配线113F、基准电位配线113B，从而设置光源20所产生的热经由设在配线基板10表面侧的基准电位配线13F与设于配线基板10的贯穿导体13V而传导至设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B的路径。另外，如图9所示，光源20所产生的热只要传导至设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B即可，因此只要在散热基材100的背面侧设置基准电位配线113B即可。
与此相对，在未适用第一实施方式的发光装置4′中，在散热基材100，基准电位配线113F、基准电位配线113B均未设置。因而，难以形成使光源20所产生的热传导至设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B的路径。
接下来，对在未适用第一实施方式的发光装置4′中，使VCSEL(光源20)发光的电流(电荷)所流经的路径(电流路径)进行说明。
电流(电荷)从电容器70A经由配线基板10的阳极配线12、散热基材100的阳极配线112B、贯穿导体112V、阳极配线112F、接合线23A而到达VCSEL(光源20)。并且，电流(电荷)从VCSEL(光源20)经由散热基材100的阴极配线111F、贯穿导体111V、阴极配线111B、配线基板10的阴极配线11而到达驱动部50的MOS晶体管51(参照图6)。接下来，电流(电荷)从驱动部50的MOS晶体管51经由配线基板10的基准电位配线13B、贯穿导体13V、基准电位配线13F而返回电容器70A。关于电容器70B也同样。
发光装置4′中，电容器70A、电容器70B设在配线基板10的表面上，VCSEL(光源20)设在散热基材100的表面上。因此，电容器70A、电容器70B与VCSEL(光源20)的距离比前述的适用第一实施方式的发光装置4大。因此，发光装置4′的电路电感比发光装置4大，从而导致VCSEL的发光的上升时间变长。
即，在适用第一实施方式的发光装置4中，在散热基材100的表面上设有VCSEL(光源20)及电容器70A、电容器70B，因此电容器70A、电容器70B与VCSEL(光源20)的距离设定得短。由此，VCSEL的发光的上升时间变短。
[第二实施方式]
在适用第一实施方式的发光装置4中，使用了两个电容器70A、70B。而且，设在散热基材100表面侧的阴极配线111F的边缘部的一部分与设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B的边缘部的一部分在俯视的状态下重合。在适用第二实施方式的发光装置4中，设为一个电容器70，且设在散热基材100表面侧的阴极配线111F与设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B在俯视的状态下不重合。另外，第一实施方式与第二实施方式中，相同功能的部分使用相同的符号。并且，省略相同部分的说明，对不同的部分进行说明。
图13的(a)及图13的(b)是说明适用第二实施方式的发光装置4的图。图13的(a)是平面图，图13的(b)是图13的(a)的XIIIB-XIIIB线处的剖面图。另外，图13的(a)是透过光扩散构件30而观察的图。
如图13的(a)及图13的(b)所示，在配线基板10的表面上，设有散热基材100、驱动部50、电阻元件6及电容器7。并且，在散热基材100的表面上，设有光源20、电容器70及保持部60。并且，在保持部60上设有光扩散构件30。另外，如图13的(a)所示，光扩散构件30是以覆盖光源20而不覆盖电容器70的方式而设。
图14(a)至图14(c)是说明适用第二实施方式的发光装置4中的、设于配线基板10的配线及设于散热基材100的配线的图。图14的(a)是设于配线基板10的配线，图14的(b)是设在散热基材100表面侧的配线，图14的(c)是设在散热基材100背面侧的配线。
首先，对图14的(a)所示的设于配线基板10的配线进行说明。另外，图14的(a)中，以一点划线表示了散热基材100的外形。
图14的(a)中，以实线表示了设在配线基板10表面侧的配线，以虚线表示了设在配线基板10背面侧的配线。
在配线基板10的表面侧，设有彼此绝缘的阴极配线11、阳极配线12与基准电位配线13F。
阴极配线11的-x方向侧的平面形状为四边形，朝+x方向引出的端部连接于驱动部50。-x方向侧的四边形的部分经由散热基材100而连接于光源20的阴极电极214(参照图13的(a)及图13的(b))。
阳极配线12的平面形状为四边形，且以在+y方向上与阴极配线11的四边形的部分相向的方式而设。并且，阳极配线12具有朝-x方向引出的部分，此部分连接于电源82的+侧。阳极配线12经由散热基材100及接合线23A、接合线23B而连接于光源20的阳极电极218。
基准电位配线13F的平面形状为四边形，且以在+y方向上与阳极配线12相向的方式而设。
在配线基板10的背面侧，设有基准电位配线13B。并且，设在配线基板10表面侧的两个基准电位配线13F与设在背面侧的基准电位配线13B通过导电性的贯穿导体13V(参照后述的图15)而电连接。此处，基准电位配线13B是遍及配线基板10的整个背面而设。
接下来，对图14的(b)及图14的(c)所示的设于散热基材100的配线进行说明。
如图14的(b)所示，在散热基材100的表面侧，设有彼此绝缘的阴极配线111F、阳极配线112F与基准电位配线113F。阴极配线111F的平面形状为四边形，在其表面上搭载有光源20的阴极电极214侧(参照图13的(b))。阳极配线112F的平面形状为四边形，且以与阴极配线111F的+y侧相向的方式而设。阳极配线112F通过接合线23而与光源20的阳极电极218连接(参照图13的(a))。
如图14的(c)所示，在散热基材100的背面侧，设有彼此绝缘的阴极配线111B、阳极配线112B与基准电位配线113B。阴极配线111B、阳极配线112B及基准电位配线113B的平面形状与图14的(b)所示的设在散热基材100表面侧的阴极配线111F、阳极配线112F及基准电位配线113F的平面形状相同。
阴极配线111F与阴极配线111B经由贯穿导体111V而连接。阳极配线112F与阳极配线112B通过贯穿导体112V而电连接。基准电位配线113F与基准电位配线113B通过贯穿导体113V而电连接。
如以上所说明的那样，适用第二实施方式的发光装置4与适用第一实施方式的发光装置4同样，在散热基材100设有基准电位配线113F、基准电位配线113B。
图15是进一步说明适用第二实施方式的发光装置4的图。图15是图13的(a)所示的发光装置4的XV-XV线处的剖面图。
首先，图13的(a)及图15中，对保持部60及光扩散构件30进行说明。
保持部60除了壁61A、壁61B、壁62A、壁62B以外，还包括盖63。盖63是以在保持部60的上侧(+z方向)，覆盖保持部60的上侧的一部分且电容器70的方式而设。并且，在未设有盖63的保持部60上，设有光扩散构件30。借此，光扩散构件30的面积即光扩散构件30的大小变小。由于光扩散构件30的价格昂贵，因此光扩散构件30的面积越小，则成本越削减。
通过图13的(a)、图13的(b)、图14(a)至图14(c)及图15，来说明适用第二实施方式的发光装置4中的电连接关系。
如前所述，在配线基板10的表面上设有散热基材100，在散热基材100的表面上设有光源20及电容器70。
设在配线基板10表面侧的阴极配线11与驱动部50连接(参照图13的(a)及图13的(b))。阴极配线11通过焊料等而连接于设在散热基材100背面侧的阴极配线111B。阴极配线111B经由设于散热基材100的贯穿导体111V，而连接于设在散热基材100表面侧的阴极配线111F。并且，在阴极配线111F上搭载光源20，并与光源20的阴极电极214连接(参照图13的(b)、图15)。
设在配线基板10表面侧的阳极配线12通过焊料等而连接于设在散热基材100背面的阳极配线112B。阳极配线112B经由设于散热基材100的贯穿导体112V，而连接于设在散热基材100表面侧的阳极配线112F。并且，阳极配线112F经由接合线23A、接合线23B而连接于光源20的阳极电极218(参照图13的(a)、图15)。
设在配线基板10表面侧的基准电位配线13F经由贯穿导体13V而与设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B连接(参照图15)。基准电位配线13F通过焊料等而连接于设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B(参照图13的(a)、图15)。基准电位配线113B经由设于散热基材100的贯穿导体113V，而连接于设在散热基材100表面侧的基准电位配线113F。并且，电容器70被配置在基准电位配线113F与阳极配线112F之间。即，电容器70设在基准电位配线113F与阳极配线112F之间并电连接。(参照图13的(a)、图15)。
接下来，通过图15来说明适用第二实施方式的发光装置4中的、光源20所产生的热的散发路径。
如前所述，光源20所产生的热利用下述路径而传导，即，从光源20的阴极电极214到达设在散热基材100表面侧的阴极配线111F。并且，热通过散热基材100而传导至设在散热基材100背面侧的阴极配线111B、阳极配线112B及基准电位配线113B。然而，阴极配线111B及阳极配线112B所连接的配线基板10的阴极配线11及阳极配线12并未连接于设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B。因而，热从阴极配线11及阳极配线12经由导热率小的配线基板10而散发。然而，基准电位配线113B经由配线基板10的基准电位配线13F及贯穿导体13V而连接于设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B。因而，热将传导。经由基准电位配线113B、配线基板10的基准电位配线13F及贯穿导体13V而传导至设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B(图15所示的路径γ)。
在适用第二实施方式的发光装置4中，与适用第一实施方式的发光装置4(参照图9)相比，从光源20的阴极电极214到达设于散热基材100的基准电位配线113B的距离大。然而，若散热基材100的导热率大，则光源20所产生的热容易经由散热基材100而传导至基准电位配线113B。因而，与散热基材100不包括基准电位配线113B的情况相比，光源20所产生的热的散发更容易进行。
如以上所说明的那样，适用第二实施方式的发光装置4与适用第一实施方式的发光装置4同样，光源20所产生的热利用下述路径而散发，即，依序经由设在散热基材100表面侧的阴极配线111F、散热基材100、设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B、设在配线基板10表面侧的基准电位配线13F、贯穿导体13V，并且经由设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B。
并且，设在散热基材100表面侧的阴极配线111F、阳极配线112F及基准电位配线113F、与设在散热基材100背面侧的阴极配线111B、阳极配线112B及基准电位配线113B的平面形状可相同。即，如以适用第一实施方式的发光装置4所说明的那样，基准电位配线113B与阴极配线111F不需要以在俯视时重合的方式而设。同样，基准电位配线113B与光源20不需要以在俯视时重合的方式而设。
适用第二实施方式的发光装置4中，也与适用第一实施方式的发光装置4同样，在散热基材100的表面上设有VCSEL(光源20)及电容器70A、电容器70B，因此电容器70A、电容器70B与VCSEL(光源20)的距离设定得短。由此，VCSEL的发光的上升时间变短。
如以上所说明的那样，适用第一实施方式的发光装置4及适用第二实施方式的发光装置4中，通过在散热基材100设置基准电位配线113F、基准电位配线113B，从而设置光源20所产生的热经由设在配线基板10表面侧的基准电位配线13F与设于配线基板10的贯穿导体13V而传导至设在配线基板10背面侧的基准电位配线13B的路径。另外，如图9所示，光源20所产生的热只要传导至设在散热基材100背面侧的基准电位配线113B即可，因此只要在散热基材100的背面侧设置基准电位配线113B即可。
适用第一实施方式的发光装置4及适用第二实施方式的发光装置4中，在散热基材100的表面侧设有电容器70，但也可设置其他电路元件(电容器、电阻元件等)。
而且，与设于散热基材100的基准电位配线113F、基准电位配线113B连接的零件也可并非供给使光源20发光的电荷(电流)的电容器70(70A、70B)，也可以是为了其他功能而设的电路零件(电容器、电阻元件等)。
并且，也可采用下述结构，即，在散热基材100的背面侧，设置未连接于电路零件(电容器、电阻元件等)的导电性的图案，将其连接于配线基板10的基准电位配线13B。
而且，所述第一实施方式及第二实施方式中，作为光学构件的一例，使用了光扩散构件30，所述光扩散构件30通过扩散来使入射的光的扩展角以扩大的方式而变化并出射。光学构件也可为使光朝与入射方向不同的方向变化而出射的衍射光学元件(DiffractiveOptical Element，DOE)等。而且，光学构件也可为聚光透镜、微透镜、保护罩等透明构件。

Claims (17)

1.一种发光装置，包括：
导热率为10W/m·K以上的绝缘性的基材；
发光元件，具有阴极电极及阳极电极，且被设在所述基材的表面侧；
电容元件，设于所述基材，对所述发光元件供给电流；以及
基准电位配线，设在所述基材的背面侧，连接于外部的基准电位，
所述基准电位配线连接于所述电容元件，且与所述阴极电极及所述阳极电极绝缘。
2.根据权利要求1所述的发光装置，具有：
第一表面配线，设在所述基材的表面侧，且连接于所述阴极电极与所述阳极电极的其中一者，
所述发光元件设在所述第一表面配线上，
所述基准电位配线在俯视时与所述第一表面配线的至少一部分重合。
3.根据权利要求1所述的发光装置，具有：
第一表面配线，设在所述基材的表面侧，且连接于所述阴极电极与所述阳极电极的其中一者；以及
第二表面配线，设在所述基材的表面侧，且连接于所述阴极电极与所述阳极电极的另一者，
所述基准电位配线在俯视时与所述第一表面配线或所述第二表面配线的至少一部分重合。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其中
所述基准电位配线在俯视时与所述第一表面配线及所述第二表面配线各自的至少一部分重合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置，其中
所述基准电位配线在俯视时与所述发光元件的至少一部分重合。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的发光装置，具有：
第一背面配线，设在所述基材的背面侧，与所述第一表面配线连接；以及
第二背面配线，设在所述基材的背面侧，与所述第二表面配线连接，
所述基准电位配线的面积大于所述第一背面配线的面积及所述第二背面配线的面积的至少一者。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的发光装置，具有：
第一背面配线，设在所述基材的背面侧，与所述第一表面配线连接；以及
第二背面配线，设在所述基材的背面侧，与所述第二表面配线连接，
所述基准电位配线的面积分别大于所述第一背面配线的面积及所述第二背面配线的面积。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发光装置，其中
所述电容元件设在所述基材的表面侧，
所述基准电位配线具有在俯视时包含所述电容元件的面积。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发光装置，其中
所述基材整体包含陶瓷材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的发光装置，其中
所述发光元件为垂直腔面发射激光器元件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的发光装置，其中所述发光元件是具有多个发光元件的发光元件阵列。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的发光装置，具有：扩散构件，使从所述发光元件出射的光扩散而照射至外部。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的发光装置，具有：驱动部，与所述发光元件连接，对所述发光元件进行低侧驱动。
14.一种光学装置，包括：权利要求1至13中任一项所述的发光装置；以及
受光部，接收从所述发光装置所包括的发光元件出射并由被测定物予以反射的反射光，
所述受光部输出一信号，所述信号相当于从光自所述发光元件出射开始直至被所述受光部接收为止的时间。
15.一种信息处理装置，包括：
权利要求14所述的光学装置；以及
形状确定部，基于从所述光学装置所包括的光源出射并由被测定物予以反射而被所述光学装置所包括的受光部接收的反射光，来确定所述被测定物的三维形状。
16.根据权利要求15所述的信息处理装置，包括：认证处理部，基于所述形状确定部中的确定结果，进行与所述信息装置的使用相关的认证处理。
17.一种发光装置，包括：
绝缘性的第一基材；
发光元件，具有阴极电极及阳极电极，且设在所述第一基材的表面侧；
电容元件，设于所述第一基材，对所述发光元件供给电流；
背面配线，设在所述第一基材的背面侧，连接于所述电容元件，并且与所述阴极电极及所述阳极电极绝缘；以及
配线基板，包含导热率比所述第一基材的导热率小的绝缘性的第二基材，且搭载所述第一基材，
所述背面配线连接于所述配线基板中所含的彼此绝缘的多个配线中的面积最大的配线。
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