CN114144951A - 发光元件和测距装置 - Google Patents

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light emitters
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emitting element
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小林高志
若林和弥
木村基
大岩达矢
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Abstract

[问题]提供一种发光元件和测距装置，该发光元件和测距装置具有垂直腔面发射激光器结构并且适合于长距离光照射。[解决方案]涉及本技术的发光元件设置有多个光发射部、第一电极端子和第二电极端子。多个光发射部是垂直腔面发射激光器元件并且设置有第一电极和第二电极，其中，在电流从第一电极流向第二电极时发光的光发射部一维或二维地沿着垂直于从光发射部射出的光的光轴的方向布置。第一电极端子电连接到第一电极。第二电极端子电连接到第二电极。从第一电极端子穿过多个光发射部中的一个光发射部到第二电极端子的电流路径的电阻与从第一电极端子穿过多个光发射部中的另一光发射部到第二电极端子的电流路径的电阻不同。

Description

发光元件和测距装置
技术领域
本技术涉及发光元件和测距装置，该发光元件具有垂直腔面发射激光器结构。
背景技术
飞行时间(ToF)法是一种测距方法。在TOF法中，由光发射器发光，并且由检测器检测从测量目标物体反射的光。这使得有可能测量测量目标物体的三维形状。
例如，已知一种测距方法，该方法包括由漫射板漫射分别从多个光发射器出射的光线，将漫射的光线照射到测量目标范围上，以及由包括二维地布置的光接收/发射部的光检测器检测反射的光线。在这种测距方法中，由扩散板扩散出射光。因此，可以在一定的光范围内执行短距离测量。然而，这种测距方法不适合于远距离测量。
另一方面，专利文献1公开了一种测距方法，该方法包括使用透镜来准直从多个光发射器出射的光线(将光线形成为平行光线)；以及用分别从多个光发射器出射的光线束照射整个照射范围。这种方法适合于长距离测量，因为出射光形成为了光束。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：US 2007/0181810 A1
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，检测从测量目标物体反射的光的检测器具有对于从垂直于检测器的方向进入的光具有高光接收灵敏度并且对于从倾斜于检测器的方向进入的光具有低光接收灵敏度的特性。因此，存在相对于测量目标范围中的周围部分执行的测距在精度上有所降低的问题。
鉴于上述情况，本技术的目的是提供一种发光元件和测距装置，该发光元件具有垂直腔面发射激光器结构并且适合于长距离光照射。
问题的解决方案
为了实现上述目的，根据本技术的实施例的发光元件包括多个光发射器、第一电极端子和第二电极端子。
多个光发射器是一维或二维地布置在垂直于与从多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上的多个光发射器，多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，多个光发射器中的每个光发射器由于从第一电极流向第二电极的电流而发光。
第一电极端子电连接到第一电极。
第二电极端子电连接到第二电极。
从第一电极端子到第二电极端子的穿过多个光发射器中的一个光发射器的电流路径表现出与从第一电极端子到第二电极端子的穿过多个光发射器中的另一光发射器的电流路径的电阻不同的电阻。
从平行于光轴延伸的方向看，发光元件可以具有中心区域和周围区域，中心区域包括多个光发射器中的处于内侧部分的光发射器，周围部分包括多个光发射器中的外围部分的光发射器，并且
穿过包括在多个光发射器中且处于中心区域的光发射器的电流路径可以表现出比穿过包括在多个光发射器中并且位于周围区域的光发射器的电流路径更高的电阻。
多个光发射器中的每个光发射器可以包括：第一分布式布拉格反射器(DBR)层，电连接到第一电极；第二DBR层，电连接到第二电极；电流限制层，布置在第一DBR层与第二DBR层之间；以及有源层，布置在第一DBR层与第二DBR层之间，并且由于被电流限制层执行了限制的电流而发光，
电流限制层可以具有限制区域和注入区域，该注入区域具有比限制区更高电导率，以及
多个光发射器中的光发射器的电流路径的电阻可以根据作为注入区域的直径的孔径直径的大小而不同。
多个光发射器中的每个光发射器可以具有台面结构，在该台面结构中，多个光发射器的光发射器的至少第一DBR层、电流限制层和有源层与多个光发射器的相邻的光发射器的至少第一DBR层、电流限制层和有源层间隔开，并且
孔径直径的大小可以根据台面直径的大小而不同。
连接第一电极端子与多个光发射器中的一个光发射器的布线可以表现出与连接第一电极端子与多个光发射器中的另一光发射器的布线的电阻不同的电阻。
从平行于光轴延伸的方向看，发光元件可以具有中心区域和周围区域，中心区域包括多个光发射器中的处于内侧部分的光发射器，周围部分包括多个光发射器中的处于外围部分的光发射器，并且
连接第一电极端子与包括在多个光发射器中且处于中心区域的光发射器的布线可以表现出与连接第一电极端子与包括在多个光发射器中且处于周围区域的光发射器的布线的电阻不同的电阻。
连接第一电极端子与包括在多个光发射器中且处于中心区域的光发射器的布线可以表现出比连接第一电极端子与包括在多个光发射器中且处于周围区域的光发射器的布线更高的电阻。
连接第一电极端子与包括在多个光发射器中且处于中心区域的光发射器的布线可以比连接第一电极端子与包括在多个光发射器中且处于周围区域的光发射器的布线长。
多个光发射器可以布置在多条线中，并且
多条线中的每条线中的多个光发射器的光发射器可以连接多条布线中的对应的一条布线，该多条布线从第一电极延伸。
多条布线可以包括从第一电极端子通过周围区域延伸到中心区域的布线、和从第一电极端子延伸到周围区域的布线，并且
延伸到中心区域的布线和延伸到周围区域的布线可以表现出不同的电阻。
延伸到周围区域的布线可以具有比延伸到中心区域的布线更大的截面积。
包括在多个光发射器中的一个光发射器中的第一电极可以表现出与包括在多个光发射器中的另一光发射器中的第一电极的接触电阻不同的接触电阻。
多个光发射器中的每个光发射器可以包括：第一DBR层，电连接到第一电极；第二DBR层，电连接到第二电极；电流限制层，布置在第一DBR层与第二DBR层之间；以及有源层，布置在第一DBR层与第二DBR层之间，并且由于被电流限制层执行了限制的电流而发光，
多个光发射器中的每个光发射器可以具有台面结构，在该台面结构中，使用分离槽，多个光发射器的光发射器的至少第一DBR层、电流限制层和有源层与多个光发射器的相邻的光发射器的至少第一DBR层、电流限制层和有源层间隔开，并且
围绕多个光发射器中的一个光发射器设置的分离槽可以具有与围绕多个光发射器中的另一光发射器设置的分离槽的深度不同的深度。
为了实现上述目的，根据本技术的实施例的发光元件包括多个光发射器、第一电极端子和第二电极端子。
多个光发射器是一维或二维地布置在垂直于与从多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上的多个光发射器，多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，多个光发射器中的每个光发射器由于从第一电极流向第二电极的电流而发光。
第一电极端子电连接到第一电极。
第二电极端子电连接到第二电极。
多个光发射器中的一个光发射器具有与多个光发射器中的另一光发射器的光提取效率不同的光提取效率。
从平行于光轴延伸的方向看，发光元件可以具有中心区域和周围区域，中心区域包括多个光发射器中的处于内侧部分的光发射器，周围部分包括多个光发射器中的处于外围部分的光发射器，并且
包括在多个光发射器中且处于中心区域的光发射器可以具有比包括在多个光发射器中且处于周围区域的光发射器更低的光提取效率。
表面涂层可以在多个光发射器中的每个光发射器的光出射表面上形成，并且
多个光发射器中的一个光发射器的表面涂层可以具有与多个光发射器中的另一光发射器的表面涂层的厚度不同的厚度。
包括第一区域和第二区域的表面涂层可以设置在多个光发射器中的每个光发射器的光出射表面上，第二区域具有与第一区域的光学特性不同的光学特性，并且
多个光发射器中的一个光发射器中的第一区域与第二区域之间的边界的位置可以与多个光发射器中的另一个中光发射器的第一区域与第二区域之间的边界的位置不同。
多个光发射器中的每个光发射器可以包括：第一DBR层，电连接到第一电极；第二DBR层，电连接到第二电极；电流限制层，布置在第一DBR层与第二DBR层之间；以及有源层，布置在第一DBR层与第二DBR层之间，并且由于被电流限制层执行了限制的电流而发光，并且
多个光发射器中的一个光发射器的第一DBR层的反射率和多个光发射器中的一个光发射器的第二DBR层的反射率可以分别与多个光发射器中的另一光发射器的第一DBR层的反射率和多个光发射器中的另一光发射器的第二DBR层的反射率不同。
多个光发射器的从中心区域到周围区域的发光强度的分布可以具有由cosnθ表示的形状。
为了实现上述目的，根据本技术的实施例的测距装置包括多个发光单元、光接收单元和测距计算部。
发光单元包括发光元件，该发光元件包括：
多个光发射器，一维或二维地布置在垂直于与从多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上，多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，多个光发射器中的每个光发射器由于从第一电极流向第二电极的电流而发光，
第一电极端子，该第一电极端子电连接到第一电极，以及
第二电极端子，该第二电极端子电连接到第二电极，其中
从第一电极端子穿过多个光发射器中的一个光发射器到第二电极端子的电流路径表现出与从第一电极端子穿过多个光发射器中的另一光发射器到第二电极端子的电流路径的电阻不同的电阻。
光接收单元，检测从发光单元出射的光的反射光。
测距计算部，基于由光接收单元执行的检测的结果来计算到测量目标的距离。
附图说明
图1是示出根据本技术的实施例的测距装置的配置的框图。
图2是示出发光单元、光接收单元和测量目标之间的位置关系的示意图，发光单元和光接收单元包括在测距装置中。
图3是发光单元的示意图。
图4是包括在发光单元中的发光元件的透视图。
图5是示出从发光元件出射的光的示意图。
图6是发光元件的截面图。
图7是发光元件的配置的一部分的截面图。
图8是包括在发光元件中的光发射器的平面图。
图9是包括在发光元件中的阳极的平面图。
图10是包括在发光元件中的阴极的平面图。
图11是示出包括在测距装置中的光接收单元上的反射光的入射角的示意图。
图12是示出发光元件中的(二维)区域的示意图。
图13是示出发光元件中的(一维)区域的示意图。
图14是示出发光元件中的一个光发射器的等效电路的电路图。
图15是示出发光元件中的相应的区域中光发射器的等效电路的电路图。
图16是示出包括在发光元件中的光发射器的孔径直径的示意图。
图17是示出由于光发射器的孔径直径引起的电流与电压之间的关系的曲线图。
图18是示出由于光发射器的孔径直径引起的电流与光输出之间的关系的曲线图。
图19是示出由于光发射器的孔径直径引起的电压与光输出之间的关系的曲线图。
图20是示出针对一个区域的光发射器的孔径直径的示意图。
图21是示出由于限制区域的宽度导致的光发射器之间的孔径直径的差异的示意图。
图22是示出由于台面直径导致的光发射器之间的孔径直径的差异的示意图。
图23是示出将发光元件中的阳极与每个光发射器连接的布线的平面图。
图24是示出发光元件中的相应的区域中的光发射器的等效电路的电路图，其中布线电阻已经被添加到等效电路中。
图25是示出将发光元件中的阳极与每个光发射器连接的布线的平面图。
图26是示出光发射器中的p电极的接触面积和分离槽的深度的示意图。
图27是示出光发射器的光出射表面上的表面涂层的厚度的示意图。
图28是示出由于表面涂层的厚度引起的电流与光输出之间的关系的曲线图。
图29是示出光发射器的光出射表面上的表面涂层的区域之间的边界的位置的示意图。
图30是示出光发射器的光出射表面上的表面涂层的区域之间的边界的位置的示意图。
图31是示出发光元件的发光强度的分布的曲线图(cos-1θ：曲线形)。
图32是示出发光元件的发光强度的分布的曲线图(cos-3θ：曲线形)。
图33是示出发光元件的发光强度的分布的曲线图(cos-5θ：曲线形)。
图34是示出发光元件的发光强度的分布的曲线图(cos-7θ：曲线形)。
图35是示出发光元件的发光强度的分布的曲线图(cos-1θ：阶梯形)。
图36是示出发光元件的发光强度的分布的曲线图(cos-3θ：阶梯形)。
图37是示出发光元件的发光强度的分布的曲线图(cos-5θ：阶梯形)。
图38是示出发光元件的发光强度的分布的曲线图(cos-7θ：阶梯形)。
具体实施方式
描述了根据本技术的实施例的测距装置。
[测距装置的配置]
图1是示出根据本实施例的测距装置100的配置的框图。如所示出，测距装置100包括发光单元101、发光控制器102、光接收单元103和测距计算部104。
发光单元101用亮度周期性变化的照射光LI来照射测量目标P。当由发光控制器102提供发光控制信号S时，发光单元101与该发光控制信号S同步地生成照射光LI。发光单元101的配置将在稍后描述。
发光控制器102控制发光单元101的发光。发光控制器102生成发光控制信号S，并且将所生成的发光控制信号S提供给发光单元101和光接收单元103。发光控制信号S例如可以是频率为100MHz的方波。
光接收单元103接收反射光LR，该反射光LR是从测量目标P反射的光LI，并且检测所接收的光量。光接收单元103接收垂直同步信号，并且可以在每次经过垂直同步信号的周期时检测该周期中接收的光量。垂直同步信号例如是60Hz的周期信号。光接收单元103包括以二维网格布置的光接收元件，并且给测距计算部104提供与每个光接收元件接收的光量相对应的图像数据G。
测距计算部10基于由光接收单元103提供的图像数据G来计算从光接收单元103到测量目标P的距离。测距计算部104可以生成深度图M，其中每个光接收元件与测量目标P之间的距离由灰度值来表示。
图2是示出发光单元101、光接收单元103和测量目标P之间的位置关系的示意图。如所示出的，发光单元101和光接收单元103相邻地布置，并且发光单元101与光接收单元103之间的距离例如约为几毫米。发光单元101和光接收单元103中每一者与测量目标P之间的距离从约几十厘米到约几米。如稍后所述，根据本实施例的发光单元101可以将照射光LI照射一长距离，并且这实现了长距离测量。
在下文中，如图2所示出，Z方向表示与照射光LI相对应的光轴的方向，并且X方向和Y方向表示与Z方向正交并且彼此正交的方向。
[发光单元的配置]
图3是示出发光单元101的配置的示意图。如所示出的，发光单元101包括发光元件111、发光元件支架112、基座113、准直透镜114和透镜支架115。
发光元件111包括多个光发射器。图4是发光元件111的透视图。如所示出的，发光元件111包括在与光轴方向(Z方向)正交的方向(X-Y方向)上二维地布置的多个光发射器111a。另外，光发射器111a可以以直线的方式布置，该直线与X-Y平面上的一方向平行，也就是说，光发射器111a可以一维地布置。
如图3所示出，发光元件111通过发光元件支架112固定到基座113。准直透镜114由透镜支架115支撑，并且准直出射光LI(将出射光LI形成为平行光)。
图5是示出从发光单元101出射的照射光LI的示意图。照射光LI从每个光发射器111a出射，然后被准直透镜114准直以形成为光束，如所示出的。照射光LI形成为光束使得照射光LI能够到达远处。另外，穿过准直透镜114的外围部分的光束的取向被穿过准直透镜114的光束倾斜。这使得可以执行照射到更宽的范围上。
注意，发光单元101的配置不限于此。例如，衍射光栅(衍射光学元件：DOE)可以布置在准直透镜114的前面，以衍射照射光LI用于平铺。这使得有可能增加照射点的数量，并且进一步使照射范围更宽。
[发光元件的配置]
包括在发光元件111中的多个光发射器111a中的每个光发射器都是垂直腔面发射激光器(VCSEL)元件。图6是发光元件111的一部分的截面图，并且示出了三个光发射器111a。图7是三个光发射器111a的截面图，并且省略了发光元件111的配置的一部分的示出。
如图6和图7所示出，发光元件111包括衬底121、n型DBR层122、n型包覆层123、有源层124、p型包覆层125、电流限制层126、p型DBR层127、接触层128、绝缘层129、p型电极130和n型电极131。
衬底121支撑发光元件111的每个层。衬底121例如可以是n型气体衬底、或者可以由另一种材料制成。
n型DBR层122设置在衬底121上，并且用作分布式布拉格反射器(DBR)，波长λ的光从该反射器反射。n型DBR层122与p型DBR层127一起形成用于发射激光的谐振器。
n型DBR层122可以通过多次交替堆叠低折射指数层和高折射指数层来形成。低折射指数层由例如n型Alx1Ga1-X1As(0＜X1＜1)制成，并且高折射指数层由例如n型Alx2Ga1-x2As(0＜X2＜X1)制成。
n型包覆层123堆叠在n型DBR层122上，并且是将光和电流限制在有源层124中的层。n型包覆层123由例如n型Alx3Ga1-x3As(0＜X3＜1)制成。
有源层124设置在n型包覆层123上，并且发射自发光并将该自发光放大。有源层124由例如无掺杂InX4Ga1-X4As或Alx4Ga1-x4As(0＜X4＜1)制成。
p型包覆层125设置在有源层124上，并且是将光和电流限制在有源层124中的层。p型包覆层125由例如p型Alx5Ga1-x5As(0＜X5＜1)制成。
电流限制层126设置在p型包覆层125上，并且对电流具有限制作用。如图7所示出，电流限制层126具有限制区域126a和注入区域126b。限制区域126a由例如氧化的AlAs制成，并且具有低电导率和低折射指数。限制区域126a用作光限制区域。注入区域126b由例如未氧化的AlAs制成，并且是具有比限制区域126a更高的电导率的区域。
p型DBR层127设置在电流限制层126上，并且用作波长λ的光从其反射的DBR。p型DBR层127与n型DBR层122一起形成谐振器以用于发射激光器。
p型DBR层127可以通过多次交替堆叠低折射指数层和高折射指数层来形成。低折射指数层由例如p型Alx1Ga1-X6As(0＜X6＜1)制成，并且高折射指数层由例如p型Alx7Ga1-x7As(0＜X7＜X6)制成。
接触层128设置在p型DBR层127上，并且是与p型电极131接合的层。接触层128由例如p型GaAs或p型Alx8Ga1-x8As(0＜X8＜1)制成。
如图7所示出，光发射器111a包括一部分的n型DBR层122、n型包覆层123、有源层124、p型包覆层125、电流限制层126、p型DBR层127和接触层128，并且使用分离槽C来与相邻的光发射器111a间隔开。光发射器111a具有台面(平顶形)结构。
如图6所示出，绝缘层129形成在分离槽C的内周表面上，并且使相邻的光发射器111a绝缘。绝缘层129由例如SiO2制成。
p型电极130在接触层128和绝缘层129上形成，并且用作每个光发射器111a的p型电极。p型电极130由任何导电材料制成。
n型电极131形成在衬底121上，并且用作每个光发射器111a的n型电极。n型电极131由任何导电材料制成。
图8示出了从光出射方向(Z方向)看的一个光发射器111a。如所示出的，接触层128的表面的外围部分被p型电极130覆盖。接触层128的表面的中心部分没有被覆盖有p型电极130，并且是由光发射器111a生成的激光出射的表面。如图6和图8所示出，该表面在下文中被称为“光出射表面H”。注意，用来控制光学特性的表面涂层可以被提供给光出射表面H，如稍后所述。
图9是发光元件111的正面的平面图。如所示出的，阳极141作为“第一电极端子”设置在发光元件111的正面的两端的每一端处。阳极141是发光元件111的驱动源通过例如线接合连接到的部分，并且包括在每个光发射器111a中的p型电极130连接到阳极141。阳极141的配置不限于图9所示出的配置，并且可以采用使得有可能将驱动源与p型电极130电连接的任何配置。
图10是发光元件111的背面的平面图。如所示出的，阴极151作为“第二电极端子”设置在发光元件111的背面上。阴极151是发光元件111的接地布线通过焊料连接或使用导电胶连接到的部分，并且包括在每个光发射器111a中的n型电极131连接到阴极151。阴极151的配置不限于图10所示出的配置，并且可以采用使得可以将发光元件111的地电位与n型电极131电连接的任何配置。
发光元件111具有上述配置。注意，发光元件111的配置不限于此，并且可以采用其中每个光发射器111a用作VCSEL的任何配置。例如，发光元件111可以是其中发光方向是衬底方向的VCSEL，即，所谓的背出射VCSEL。
[发光元件的操作]
当在阳极141与阴极151之间施加电压时，电流从p型电极130流经每个光发射器111a到n型电极131。由于电流限制层126的限制作用，电流通过注入区域126b注入。
由于注入的电流，在有源层124中与注入区域126b相邻的区域中生成自发光。自发光在发光元件111的堆叠方向(Z方向)上行进，并且被从n型DBR层122和p型DBR层127反射。
n型DBR层122和p型DBR层127被配置为使得振荡波长λ的光被从n型DBR层122和p型DBR层127反射。从自发光中，振荡波长λ的分量在n型DBR层122与p型DBR层127之间形成驻波，并且被有源层124放大。
当注入的电流的值超过阈值时，形成驻波的光被激光照射，并且被透射通过p型包覆层125、电流限制层126、p型DBR层127和接触层128，以从光出射表面H出射。因此，与方向为Z轴方向的光轴相对应的光从每个光发射器111a出射，并且与方向为Z轴方向的光轴相对应的光LI从发光单元101出射(参考图5)。
[关于发光强度的分布]
如上所述，在测距装置100中，照射光LI从发光单元101出射，并且光接收单元103接收从测量目标P反射的反射光LR，以测量到测量目标P的距离。图11是示出反射光LR的入射角的示意图。
根据本实施例的发光元件111被配置为使得由相应的光发射器111a发射的多条照射光LI的强度(在下文中被称为发光强度)是不均匀的，并且多条照射光LI具有特定的发光强度分布。如果相应的光发射器111a具有均匀的发光强度，则由准直透镜114形成的照射点也将具有均匀的亮度。
在此处，光接收单元103具有对于从宽视场角进入的光(图11中的反射光LR1)比对于从窄视场角进入的光(图11中的反射光LR2)具有更高的光接收灵敏度的特性。因此，当照射点具有均匀的亮度时，相对于测量目标范围中的周围区域执行的测距在精度上可能有所降低。
图12是从平行于与出射光相对应的光轴延伸的方向(Z方向)看的根据本实施例的发光元件111的平面图。如所示出的，发光元件111的正面被分成了被称为第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3的多个区域。
第一区域A1包括多个光发射器111a中的处于内侧部分的光发射器111a，并且该第一区域A1是处于发光元件111的中心部分的区域。第三区域A3包括多个光发射器111a中的处于外围部分的光发射器111a，并且该第三区域是位于发光元件111的周围部分的区域。第二区域A2是第一区域A1与第三区域A3之间的区域，并且包括处于第一区域A1与第三区域A3之间的光发射器111a。
发光元件111被配置为使得第三区域A3表现出最高的发光强度，第二区域A2表现出第二高的发光强度，并且第一区域A1表现出最低的发光强度，如稍后所述。这使得可以补偿针对从宽视场角进入光接收单元103的光(图11中的反射光LR1)在光接收灵敏度上的降低，并且防止相对于测量目标范围中的周围区域执行的测距在精度上的降低。
在图12中，第一区域A1至第三区域A3分布在两个方向上：X方向和Y方向，即以二维方式分布。然而，第一区域A1至第三区域A3可以仅分布在X方向上，即以一维方式分布。
图13是一维地分布的第一区域A1至第三区域A3的平面图。如所示出的，第一区域A1可以是处于发光元件111的中心部分的区域，第三区域A3可以是处于发光元件111的周围部分的区域，第二区域A2可以是处于第一区域A1与第三区域A3之间的区域。
注意，在以下描述中，包括在第一区域A1中的光发射器111a被称为第一光发射器111a1，包括在第二区域A2中的光发射器111a被称为第二光发射器111a2，并且包括在第三区域A3中的光发射器111a被称为第三光发射器111a3。第一光发射器111a1的数量、第二光发射器111a2的数量和第三光发射器111a3的数量没有特别限制。
发光元件111具有以下配置，以使第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3之间的光发射器111a的发光强度产生差异。注意，发光元件111被分成的区域的数量不限于上述示例。
<1.取决于电阻的发光强度的差异>
如上所述，每个光发射器111a电连接到阳极141和阴极151，并且穿过每个光发射器111a的从阳极141到阴极151的电流路径在阳极141与阴极151之间形成。
图14是示出一个光发射器111a中的电流路径的等效电路的电路图。在图中，电源电位(Vcc)是阳极141的电位，并且地电位(GND)是阴极151的电位。电阻Rf是光发射器111a与阳极141之间的电阻，并且电阻Rb是光发射器111a与阴极151之间的电阻。如所示出的，从阳极141穿过光发射器111a到阴极151的电流路径被称为电流路径E，并且电流路径E的电阻被称为路径电阻RE。
图15是示出第一光发射器111a1、第二光发射器111a2和第三光发射器111a3的电流路径的等效电路的电路图。如所示出的，从阳极141穿过第一光发射器111a1到阴极151的电流路径被称为第一电流路径E1。同样地，穿过第二光发射器111a2的电流路径被称为第二电流路径E2，并且穿过第三光发射器111a3的电流路径被称为第三电流路径E3。
如图15所示出，第一电流路径E1中的电阻Rf被称为电阻Rf1，第二电流路径E2中的电阻Rf被称为电阻Rf2，并且第三电流路径E3中的电阻Rf被称为电阻Rf3。另外，第一电流路径E1中的电阻Rb被称为电阻Rb1，第二电流路径E2中的电阻Rb被称为电阻Rb2，并且第三电流路径E3中的电阻Rb被称为电阻Rb3。
通过对电阻Rf1和电阻Rb1求和以获得整个第一电流路径E1的电阻，并且通过对电阻Rf2和电阻Rb2求和以获得整个第二电流路径E2的电阻。通过对电阻Rf3和电阻Rb3求和以获得整个第三电流路径E3的电阻。在下文中，整个第一电流路径E1的电阻被称为第一路径电阻RE1，整个第二电流路径E2的电阻被称为第二路径电阻RE2，并且整个电流路径E3的电阻被称为第三路径电阻RE3。
在发光元件111的正面上，位于更靠近正面的中心的位置处的区域中的电流路径表现出更高的电阻。换句话说，第一路径电阻RE1、第二路径电阻RE2和第三路径电阻RE3彼此不同，其中第一路径电阻RE1高于第二路径电阻RE2，并且第二路径电阻RE2高于第三路径电阻RE3。
较大的电流流经表现出较低路径电阻RE的电流路径，并且这致使光发射器111a表现出较高的发光强度。因此，第三光发射器111a3表现出最高的发光强度，第二光发射器111a2表现出第二高的发光强度，并且第一光发射器111a1表现出最低的发光强度。
这使得可以补偿针对从宽视场角进入光接收单元103的光(图11中的反射光LR1)在光接收灵敏度上的降低，并且防止相对于测量目标范围中的周围区域执行的测距在精度上的降低。
下面描述用于使第一路径电阻RR1、第二路径电阻RE2和第三路径电阻RE3之间产生差异的具体方法。
{1-1.使用OA直径来执行的路径电阻的控制}
在发光元件111中，有可能通过使用光发射器111a的孔径直径(光学孔(OA)直径)控制每个光发射器111a的内阻来使电流路径的电阻产生差异。
图16是光发射器111a的配置的一部分的截面图，并且示出了OA直径D。如所示出的，OA直径D是电流限制层126的注入区域126b的直径。在光发射器111a中，通过注入区域126b注入施加到光发射器111a的电流，并且在有源层124中与注入区域126b相邻的区域中生成自发光。换句话说，注入区域126b用作光学孔。
图17是示出针对光发射器111a的每个OA直径的电压与电流之间的关系的曲线图。如图中箭头所指示，使相同量的电流流动所需的电压随着OA直径的增加而降低。
图18是示出针对光发射器111a的每个OA直径的电流与光输出之间的关系的曲线图。如图中的箭头所指示，饱和光输出随着OA直径的增加而增加，但是当光输出小于饱和光输出时，不管OA直径如何，光输出在相同的电流量的情况下保持不变。
图19是示出针对光发射器111a的每个OA直径的电压与光输出之间的关系的曲线图。如图中的箭头所指示，相同电压下的光输出随着OA直径的增加而增加。
因此，在发光元件111中，光发射器111a的OA直径在作为第一区域A1至第三区域A3的区域之间不同，并且这使得可以控制由于电压(即，光发射器111a的电阻)导致的电流流动的困难程度，并且使路径电阻RE产生差异。
具体来讲，使第三光发射器111a3的OA直径最大，使第二光发射器111a2的OA直径第二大，并且使第一光发射器111a1的OA直径最小。图20是示出第一光发射器111a1到第三光发射器111a3的OA直径D的示意图。如所示出的，第三光发射器111a3的OA直径D3大于第二光发射器111a2的OA直径D2，并且第二光发射器111a2的OA直径D2大于第一光发射器111a1的OA直径D1。例如，OA直径D3可以是9μm，OA直径D2可以是8μm，OA直径D1可以是7μm。
因此，第一路径电阻RE1最高，第二路径电阻RE2第二高，并且第三路径电阻RE3最低。相应地，第三光发射器111a3表现出最高的发光强度，第二光发射器111a2表现出第二高的发光强度，并且第一光发射器111a1表现出最低的发光强度。
用于改变从台面结构的外周测量的限制区域126a的宽度的方法是用于使光发射器111a之间的OA直径产生差异的方法。图21是示出限制区域126a的宽度的差异的示意图。如所示出的，第一光发射器111a1的限制区域126a的宽度被称为宽度Wa1，第二光发射器111a2的限制区域126a的宽度被称为宽度Wa2，并且第三光发射器111a3的限制区域126a的宽度被称为宽度Wa3。
注意，相应的光发射器111a的台面结构的宽度Wb是相同的。在此处，通过使宽度Wa3小于宽度Wa2，并且通过使宽度Wa2小于宽度Wa1，可以使OA直径D3最大，并且使OA直径D1最小。
限制区域126a可以通过在堆叠有形成电流限制层126的层之后执行氧化处理来形成。在这种情况下，有可能通过调节用于氧化处理的时间或用于氧化处理的另一个条件，使第一区域A1至第三区域A3之间的限制区域126a的宽度产生差异。
另外，用于改变台面结构的直径(在下文中被称为台面直径)的方法是用于使光发射器111a之间的OA直径产生差异的另一种方法。图22是示出台面直径的差异的示意图。如所示出的，第一光发射器111a1的台面直径被称为直径Wb1，第二光发射器111a2的台面直径被称为直径Wb2，并且第三光发射器111a3的台面直径被称为直径Wb3。
注意，相应的光发射器111a的限制区域126a的宽度Wa是相同的。在此处，通过使直径Wa3大于直径Wa2，并且通过使直径Wa2小于直径Wa1，可以使OA直径D3最大，并且使OA直径D1最小。
台面结构的直径可以通过形成分离槽C(参考图7)的位置或者通过分离槽C的宽度来调节。这种方法使得可以在第一区域A1至第三区域A3的限制区域126a的宽度Wa相同的情况下改变OA直径。这使得可以采用所执行的相同的氧化处理条件来形成第一区域A1与第三区域A3的限制区域126a。
另外，也可以通过改变限制区域126a的宽度Wa和台面直径Wb两者来使第一区域A1至第三区域A3之间的光发射器111a的直径OA产生差异。
{1-2.使用布线电阻来执行的路径电阻的控制}
在发光元件111中，例如，采用其中电极以分离的直线布置的布线电极结构来代替包括均匀覆盖整个发光元件111的电极的结构，以将包括在每个光发射器111a中的阳极141与p型电极130连接，并且有可能使用布线的电阻来使第一路径电阻RR1、第二路径电阻RE2和第三路径电阻RE3之间产生差异。
图23是示出将位于发光元件111的两端处的光发射器111a与阳极141连接的布线L的示意图。如所示出的，光发射器111a在X方向上布置在多条线中。多条布线L从位于两端处的阳极141在X方向上延伸，并且每条线中的光发射器111a串联连接到布线L。注意，布线L可以是图6中在光发射器111a之间形成的p型电极130。然而，布线L可以是不同于p型电极130的导电构件。
在该配置中，如图13所示出，当第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3一维地布置时，可以使第三区域A3的发光强度最高，并且可以使第一区域A1的发光强度最低。在每条布线L中，阳极141与第二区域A2之间的布线L被称为布线部分La，并且第一区域A1与第三区域A3之间的布线L被称为布线部分Lb，如图23所示出。另外，第二区域A2之间的布线L被称为布线部分Lc。
尽管布线L由导电材料制成，但是布线L表现出一些电阻。在下文中，布线部分La的电阻被称为电阻RLa，并且布线部分Lb的电阻称为电阻RLb。
图24是发光元件111的电路图。如所示出的，通过对电阻Rf3和电阻Rb3求和以获得与第三电流路径E3的电阻相对应的第三路径电阻RE3。在另一方面，通过对电阻RLa、电阻Rf2和电阻Rb2求和以获得与第二电流路径E2的电阻相对应的第二路径电阻RE2，因为在阳极141与第二光发射器111a2之间的电流路径中存在布线部分La。
另外，通过对电阻RLa、电阻Rf2和电阻Rb2求和以获得与第一电流路径E1的电阻相对应的第一路径电阻RE1，因为在阳极141与第一光发射器111a1之间的电流路径中存在布线部分La和布线部分Lb。
如上所述，在位于两端中的每一端处的阳极141同与阳极141相邻的第三光发射器111a3之间的布线L很短，并且第三路径电阻RE3很低。另一方面，在位于两端中的每一端处的阳极141与位于远离阳极141的位置处的第二光发射器111a2之间的布线L(布线部分La)很长，并且第二路径电阻RE2很高。
另外，在位于两端中的每一端处的阳极141与位于最远离阳极141的位置处的第一光发射器111a1之间的布线L(布线La+布线Lb)更长，并且第一路径电阻RE1最高。如上所述，有可能通过使位于阳极141与光发射器111a之间的布线L的长度上的第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3之间产生差异来使区域之间的路径电阻RE产生差异。
注意，布线L不必具有相同的截面积。例如，布线部分La可以具有比布线部分Lb更大的截面积，并且布线部分Lb可以具有比布线部分Lc更大的截面积。可以通过改变布线L的宽度以及厚度中的至少一者来调节布线L的截面积。
另外，在发光元件111中，如图12所示出，当第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3二维地布置时，可以使第三区域A3的发光强度最高，并且使第一区域A1的发光强度最低。图25是示出将光发射器111a和位于发光元件111的两端处的阳极141连接的布线L的示意图。如所示出的，光发射器111a在X方向上以多条直线布置，并且多条布线L在X方向上从位于两端处的阳极141延伸。每条直线中的光发射器111a串联连接到布线L。
在此处，布线L包括布线L1、布线L2和布线L3。布线L1是穿过第三区域A3和第二区域A2延伸到第一区域A1的布线，并且布线L2是穿过第三区域A3延伸到第二区域A2的布线。布线L3是延伸到第三区域A3的布线。注意，布线L1的条数、布线L2的条数和布线L3的条数可以任意设置，并且不限于图25所示出的数量。
布线L1、布线L2和布线L3表现出不同的电阻，其中布线L3表现出最低的电阻，并且布线L1表现出最高的电阻。布线L1、布线L2和布线L3的电阻可以通过它们的截面积来控制，其中布线L3可以具有比布线L2更大的截面积，并且布线L2可以具有比布线L1更大的截面积。
可以通过改变布线L的宽度以及厚度中的至少一者来调节布线L的截面积。如图25所示出，布线L可以具有均匀的厚度，布线L3可以具有比布线L2更大的宽度，并且布线L2可以具有比布线L1更大的宽度。
另外，布线L可以具有均匀的宽度，布线L3可以具有比布线L2更大的厚度，并且布线L2可以具有比布线L1更大的厚度。此外，可以调节布线L的厚度和宽度两者，使得布线L3具有比布线L2更大的截面积，并且布线L2具有比布线L1更大的截面积。注意，布线L不限于三种类型的布线，即不同截面积的布线L1、布线L2和布线L3，并且布线L可以是两种类型的布线、或者四种或更多种类型的布线。
在该配置中，在布线L延伸的X方向上，使用将每个光发射器111a与阳极141连接的布线L的长度来增加中心部分中的路径电阻RE。另外，在Y方向上，使用布线L的电阻的差异来增加中心部分的路径电阻RE。因此，当第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3二维地布置时，可以使第一路径电阻RE1最高，使第二路径电阻RE2第二高，使第三路径电阻RE3最低。
如上所述，其中周围区域(第三区域A3)表现出比中心区域(第一区域A1)更高的发光强度的发光元件111可以通过使用布线L的电阻使第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3之间的路径电阻RE产生差异来设置。在该配置中，相应的光发射器111a具有相同的配置因此，可以在用于得到相应的光发射器111a的条件相同的情况下，仅通过改变布线宽度来形成发光强度的分布。
注意，图23和图25示出了设置将多个光发射器111a连接的布线L的示例。然而，可以提供平面电极(实心图案电极)来代替布线L。在这种情况下，有可能通过不同的从阳极141到相应的光发射器111a的布线电阻来使路径电阻产生差异。
{1-3.使用接触电阻来执行的路径电阻的控制}
另外，在发光元件111中，还有可能使用每个光发射器111a中的接触电阻(即半导体与金属界面之间的电阻)来使路径电阻RE产生差异。
图26是光发射器111a的截面图。如图26和图8所示出，可以通过调节与接触层128接触的p型电极130的宽度Wp来改变p型电极130与接触层128的接触面积。这使得可以增加或减少光发射器111a中的电阻Rf(参考图14)，并且使第一路径电阻RR1、第二路径电阻RE2和第三路径电阻RE3之间产生差异。
具体来讲，第三光发射器111a3中的宽度Wp可以被设置为特定宽度以设置电阻Rf3(参考图15)。另外，第二光发射器111a2中的宽度Wp可以小于第三光发射器111a3中的宽度Wp，使得电阻Rf2表现出比电阻Rf3更大的值。此外，第一光发射器111a1中的宽度Wp可以小于第二光发射器111a2中的宽度Wp，使得电阻Rf1表现出比电阻Rf2更大的值。
另外，除了控制宽度Wp之外，还可以通过改变p型电极130的形状并且调节p型电极130与接触层128的接触面积来增加或减少电阻Rf。
此外，如图26所示出，可以通过调节分离槽C(参考图7)的深度M来增加或减小电阻Rb(参考图14)，并且这使得可以使第一路径电阻RR1、第二路径电阻RE2和第三路径电阻RE3之间产生差异。
具体来讲，位于围绕第三光发射器111a3的位置处的分离槽C的深度M可以被设置为特定深度以设置电阻Rb3(参考图15)。另外，位于围绕第二光发射器111a2的位置处的分离槽C的深度M可以大于位于围绕第三光发射器111a3的位置处的分离槽C的深度M，使得电阻Rb2表现出比电阻Rb3更大的值。此外，位于围绕第一光发射器111a1的位置处的分离槽C的深度M可以大于位于围绕第二光发射器111a2的位置处的分离槽C的深度M，使得电阻Rb1表现出比电阻Rb2更大的值。
另外，还可以改变第一光发射器111a1、第二光发射器111a2和第三光发射器111a3的宽度Wp和深度M两者，使得第一路径电阻RR1最高，并且第三路径电阻RE3最低。
宽度Wp和深度M的上述调节使得可以使第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3之间的路径电阻RE产生差异。此配置还使得可以在相应的光发射器111a具有均匀的堆叠结构的情况下仅使用p型电极130的形状或分离槽C的深度来形成发光强度的分布。
如上所述，其中周围区域(第三区域A3)表现出比中心区域(第一区域A1)更高的发光强度的发光元件111可以使用第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3之间的路径电阻RE的差异来提供。
注意，相对于用于使第一路径电阻RR1、第二路径电阻RE2和第三路径电阻RE3之间的路径电阻RE产生差异的方法，可以仅使用上述使用OA直径来执行的控制、使用布线电阻来执行的控制和使用接触电阻来执行的控制中的一种，或者可以组合使用它们中的两种或更多种。例如，发光强度的一维分布(参考图13)可以通过执行通过布线电阻进行的控制来形成，然后发光强度的二维分布(参考图12)可以通过执行通过OA直径进行的控制来形成。
另外，其中第一路径电阻RR1最高、第二路径电阻RE2第二高、第三路径电阻RE3最低的发光元件111还可以通过不同于上述相应的方法的方法来提供，诸如改变布线L的材料。
<2.由于光提取效率导致的发光强度的差异>
在发光元件111中，可以通过控制光发射器111a的光提取效率来使第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3之间的发光强度产生差异(参考图12和13)。注意，当由于光发射器111a的光提取效率而使发光强度产生差异时，光发射器111a的上述路径电阻可以是相同的。
具体来讲，在发光元件111中，第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3中的光发射器111a的光提取效率彼此不同，并且光发射器111a在发光元件111的正面上位于更靠近正面的中心的位置处的区域中具有更高的光提取效率。换句话说，第三光发射器111a3具有最高的光提取效率，包括在第二区域A2中的第二光发射器111a2具有第二高的光提取效率，并且第一光发射器111a1具有最低的光提取效率。因此，第三区域A3表现出最高的发光强度，第二区域A2表现出第二高的发光强度，并且第一区域A1表现出最低的发光强度。
这使得可以补偿针对从宽视场角进入光接收单元103的光(图11中的反射光LR1)在光接收灵敏度上的降低，并且防止相对于测量目标范围中的周围区域执行的测距在精度上的降低，如上所述。
下面描述使光发射器111a的光提取效率产生差异的具体结构。
{2-1.使用表面涂层的厚度来执行的光提取效率的控制}
在发光元件111中，有可能使用包括在每个光发射器111a中的表面涂层的厚度来使光发射器111a的光提取效率产生差异。
图27是光发射器111a的放大截面图，并且示出了包括在光发射器111a中的表面涂层135。如所示出的，表面涂层135在接触层128上形成。表面涂层135是用来控制光出射表面H的反射率的光学薄膜，并且可以由例如SiN制成。表面涂层135的厚度T的改变使得可以改变阈值电流和斜率效率，并且这致使以特定的电流值改变光输出。
图28是示出表面涂层135的厚度T与光输出之间的关系的示例的曲线图。如所示出的，由于表面涂层135的厚度T，光发射器111a的光输出被改变，即，可以调节光提取效率。注意，图28示出了一示例，其中光输出由于厚度T的增加而减少，但是光提取效率可以由于厚度T而周期性地改变，并且厚度T的减少可以致使光输出的增加。
在发光元件111中，可以通过使第一光发射器111a1、第二光发射器111a2和第三发光111a3之间的表面涂层135的厚度T产生差异来使第三区域A3中的光提取效率最高，使第二区域A2中的光提取效率第二高，并且使第一区域A1中的光提取效率最低。
因此，第三区域A3表现出最高的发光强度，第二区域A2表现出第二高的发光强度，并且第一区域A1表现出最低的发光强度。这使得可以提供其中周围区域表现出比中心区域更高的发光强度的发光元件111。在该配置中，除表面涂层135的厚度之外，相应的光发射器111a具有相同的配置。因此，有可能在用于得到相应的光发射器111a的条件相同的情况下，通过制备表面涂层135的厚度来形成发光强度的分布。
{2-2.使用表面涂层中的边界的位置来执行的光提取效率的控制}
在发光元件111中，可以使用每个光发射器111a的表面涂层中的边界的位置来使光发射器111a的光提取效率产生差异。
图29是光发射器111a的放大截面图，并且示出了包括在光发射器111a中的表面涂层136和表面涂层137。如图29的(a)和(b)所示出，表面涂层136在接触层128上形成，并且表面涂层137在表面涂层136的局部区域上形成。表面涂层136和表面涂层137是用来控制光出射表面H的反射率的光学薄膜，并且可以由例如SiN制成。
在光出射表面H上，其中形成了表面涂层136和表面涂层137的区域被称为区域Ha，并且在光出射表面H上，其中仅形成了表面涂层136的区域被称为区域Hb。另外，区域Ha与区域Hb之间的边界被称为边界K。
图30是示出区域Ha和区域Hb的示意图，其中图30的(a)是图29的(a)的平面图，并且图30的(b)是图29的(b)的平面图。在光发射器111a中，可以通过边界K的位置来切换光的振荡模式，并且可以改变阈值电流和斜率效率。因此，有可能通过使第一光发射器111a1、第二光发射器111a2和第三光发射器111a3之间的边界K的位置产生差异来使第三区域A3中的光提取效率最高，使第二区域A2中的光提取效率第二高，并且使第一区域A1中的光提取效率最低，如图29的(a)和(b)以及图30的(a)和(b)所示出。
因此，第三区域A3表现出最高的发光强度，第二区域A2表现出第二高的发光强度，并且第一区域A1表现出最低的发光强度。这使得可以提供其中周围区域表现出比中心区域更高的发光强度的发光元件111。此外，在该配置中，除表面涂层的配置之外，相应的光发射器111a具有相同的配置。因此，有可能在用于得到相应的光发射器111a的条件相同的情况下，通过制备表面涂层的边界的位置来形成发光强度的分布。
注意，区域Ha和区域Hb不限于表面涂层的数量不同的区域。区域Ha和区域Hb可以是表面涂层具有不同光学特性的区域，诸如表面涂层具有不同厚度的区域，或表面涂层由不同材料制成的区域。区域的数量也不限于两个，并且可以是三个或更多个。
{2-3.使用DBR层反射率来执行的光提取效率的控制}
在发光元件111中，还可以使用n型DBR层122的反射率和p型DBR层127的反射率中的一者或它们两者来使光发射器111a的光提取效率产生差异。
如上所述，当在光发射器111a中的阳极141与阴极151之间施加电压时，由有源层124发射的自发光被从n型DBR层122和p型DBR层127反射，并且被激光照射以从光出射表面H发射。因此，可以通过使第一光发射器111a1、第二光发射器111a2和第三光发射器111a3之间的光发射器111a中的n型DBR层122的反射率和p型DBR层127的反射率产生差异来使第三区域A3中的光提取效率最高，使第二区域A2中的光提取效率第二高，并且使第一区域A1中的光提取效率最低。
因此，第三区域A3表现出最高的发光强度，第二区域A2表现出第二高的发光强度，并且第一区域A1表现出最低的发光强度。这使得有可能提供其中周围区域表现出比中心区域更高的发光强度的发光元件111。
如上所述，其中周围区域表现出比中心区域更高的发光强度的发光元件111可以使用第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3之间的光提取效率的差异来提供。
注意，相对于用于使第一光发射器111a1、第二光发射器111a2和第三光发射器111a3之间的光提取效率产生差异的方法，可以仅使用上述使用表面涂层的厚度来执行的控制、使用表面涂层中的边界的位置来执行的控制和使用DBR层反射率来执行的控制中的一种，或者可以组合使用它们中的两种或更多种。
另外，其中第三区域A3中的光提取效率最高，第二区域A2中的光提取效率第二高，并且第一区域A1中的光提取效率最低的发光元件111还可以通过不同于上述相应的方法的方法来提供。
[关于发光强度的分布的形状]
描述了发光元件111的发光强度的分布的示例。图31是示出发光元件111的发光强度的分布的示例的曲线图。如所示出的，光发射器111的发光强度的分布显示与中心区域相对应的第一区域A1表现出低发光强度，并且与周围区域相对应的第三区域A3表现出高发光强度。
在此处，图31所示出的发光强度的分布具有由cos-1θ表示的形状。发光元件111的发光强度的分布不限于具有由cos-1θ表示的形状，并且有利的是，发光元件111的发光强度的分布具有由cosnθ表示的形状。图32至图34是示出发光元件111的发光强度的分布的其他示例的曲线图。
发光强度的分布可以具有由cos-3θ表示的形状，如图32所示出，或者可以具有由cos-5θ表示的形状，如图33所示出。另外，发光强度的分布可以具有由cos-7θ表示的形状，如图34所示出。
另外，如图31至图34所示出，发光元件111的发光强度的分布不限于曲线形。图35至图38是分别示出发光元件111的发光强度的分布的其他示例的示意图。如所示出的，发光元件111的发光强度的光分布可以具有近似由cosnθ表示的形状的阶梯形。
[由发光元件提供的效果]
如上所述，在发光元件111中，可以通过控制穿过每个光发射器111a的电流路径的电阻或提取由每个光发射器111a发射的光的效率来使第三区域A3中的发光强度最高，使第二区域A2中的发光强度第二高，并且使第一区域A1中的发光强度最低。这使得可以补偿针对从宽视场角进入光接收单元103的光(图11中的反射光LR1)在光接收灵敏度上的降低，并且防止相对于测量目标范围中的周围区域执行的测距在精度上的降低。另外，不需要添加部件、增加部件成本和使部件尺寸更大来获得此发光强度的分布。
另外，可以在相应的光发射器111a共同连接到阳极141和阴极151的情况下，使用路径电阻的差异或光提取效率的差异来形成发光强度的分布。换句话说，不需要通过连接到每个个体光发射器111a的阳极和阴极调节所施加的功率来形成发光强度的分布。因此，不需要为光发射器111a布置多个驱动源，并且这使得可以防止由于此布置而增加部件成本，并且防止测距装置100由于此布置而变得尺寸更大。
此外，当阳极和阴极连接到每个单独的光发射器111a，并且相应的光发射器111a被单独地驱动时，本技术也是有效的。存在驱动每个光发射器111a的驱动器将不具有用来设置针对光发射器111a的功率的参数的可能性，或者仅可以使用统一的参数。即使在此情况下，还有可能通过向针对每个光发射器111a的阳极141和阴极151提供相等的功率来形成发光元件111中的发光强度的分布。
[改进]
在上述实施例中，存在作为第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3的三个区域(参考图12和13)之间的光发射器111a的发光强度的差异。然而，区域的数量不限于三个，并且区域的数量可以是两个或四个或更多个。其中发光元件111的周围区域表现出高发光强度并且发光元件111的中心区域表现出低发光强度而与区域的数量无关的发光元件111使得有可能防止相对于光接收单元103的测量目标范围中的周围区域执行的测距在精度上的降低。
另外，上面已经描述了其中在发光元件111中，n型部分位于衬底121的一侧上(图6中的下侧)，并且p型部分位于光出射表面H的一侧上(图6中的上侧)的示例，但是n型部分和p型部分的位置可以颠倒。此外，高电阻衬底可以用作衬底121，p型层和n型层可以设置在衬底121上，并且电极两者可以从衬底121的一侧取出。另外，发光元件111可以是其中发光方向是衬底方向的背出射VCSEL。此外，在上面的实施例中已经描述了GaAs衬底的示例，但是取决于目标发光波长，可以使用GaN衬底或InP衬底。
附加地，上面已经描述了其中发光元件111包括在测距设备100的发光单元101中的示例，但是发光元件111不限于此。例如，发光元件111还可以用作用于测距装置的结构光的光源，或者可以应用于在不使用扩散板的情况下执行的均匀照射。
另外，除了用于测距装置之外，发光元件111还可以用作用于照明的光源。发光波长可以对应于红外光、紫外光或可见光，并且发光元件111也可以应用于曝光。在这种情况下，还有可能校正照明光学系统中的光学部(例如透镜)的透射率的角度依赖性(在这种情况下，光倾斜进入的周围部分中的光强度也容易降低)。
上述本技术的至少两个特征也可以组合。也就是说，在相应的实施例中描述的各种特征可以任意组合，而与实施例无关。另外，上述各种效果不是限制性的，而仅仅是例示性的，并且可以提供其他效果。
注意，本技术也可以采用以下配置。
(1)一种发光元件，包括：
多个光发射器，一维或二维地布置在垂直于与从所述多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上，所述多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，所述多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，所述多个光发射器中的每个光发射器由于从所述第一电极流向所述第二电极的电流而发光；
第一电极端子，电连接到所述第一电极；以及
第二电极端子，电连接到所述第二电极，其中，
从所述第一电极端子穿过所述多个光发射器中的一个光发射器到所述第二电极端子的电流路径表现出与从所述第一电极端子穿过所述多个光发射器中的另一光发射器到所述第二电极端子的电流路径的电阻不同的电阻。
(2)根据(1)所述的发光元件，其中，
从平行于所述光轴延伸的方向看，所述发光元件具有中心区域和周围区域，所述中心区域包括处于所述多个光发射器的内侧部分的光发射器，所述周围部分包括处于所述多个光发射器的外围部分的光发射器，并且
穿过包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器的电流路径表现出比穿过包括在所述多个光发射器中且处于所述周围区域的所述光发射器的电流路径更高的电阻。
(3)根据(1)或(2)所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器中的每个光发射器包括：
第一分布式布拉格反射器DBR层，电连接到所述第一电极，
第二DBR层，电连接到所述第二电极，
电流限制层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，以及
有源层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，并且由于被所述电流限制层执行了限制的电流而发光，
所述电流限制层具有限制区域和注入区域，所述注入区域具有比所述限制区域更高电导率，并且
所述多个光发射器中的光发射器的电流路径的电阻根据作为所述注入区域的直径的孔径直径的大小而不同。
(4)根据(3)所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器中的每个光发射器具有台面结构，在所述台面结构中，所述多个光发射器中的光发射器的至少所述第一DBR层、所述电流限制层和所述有源层与所述多个光发射器的相邻的光发射器的至少所述第一DBR层、所述电流限制层和所述有源层间隔开，并且
所述孔径直径的所述大小根据台面直径的大小而不同。
(5)根据(1)至(4)中任意一项所述的发光元件，其中，
连接所述第一电极端子与所述多个光发射器中的所述一个光发射器的布线表现出与连接所述第一电极端子与所述多个光发射器中的所述另一光发射器的布线的电阻不同的电阻。
(6)根据(5)所述的发光元件，其中，
从平行于所述光轴延伸的方向看，所述发光元件具有中心区域和周围区域，所述中心区域包括处于所述多个光发射器的内侧部分的光发射器，所述周围区域包括处于所述多个光发射器的外围部分的光发射器，并且
连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器的布线表现出与连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述周围区域的所述光发射器的布线的电阻不同的电阻。
(7)根据(6)所述的发光元件，其中，
连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器的所述布线表现出比连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述周围区域的所述光发射器的所述布线更高的电阻。
(8)根据(7)所述的发光元件，其中，
连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器的所述布线比连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述周围区域的所述光发射器连接的所述布线长。
(9)根据(8)所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器以多条直线的方式布置，并且
所述多条直线中的每条直线中的所述多个光发射器中的光发射器连接到多条所述布线中的对应的一条布线，多条所述布线中的每条布线从所述第一电极延伸。
(10)根据(9)所述的发光元件，其中，
多条所述布线包括从所述第一电极端子通过所述周围区域延伸到所述中心区域的布线、和从所述第一电极端子延伸到所述周围区域的布线，并且
延伸到所述中心区域的所述布线和延伸到所述周围区域的所述布线表现出不同的电阻。
(11)根据(10)所述的发光元件，其中，
延伸到所述周围区域的所述布线具有比延伸到所述中心区域的所述布线更大的截面积。
(12)根据(5)至(11)中任意一项所述的发光元件，其中，
包括在所述多个光发射器中的所述一个光发射器中的所述第一电极表现出与包括在所述多个光发射器器中的所述另一光发射器中的所述第一电极的接触电阻不同的接触电阻。
(13)根据(5)至(12)中任意一项所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器中的每个光发射器包括：
第一DBR层，电连接到所述第一电极，
第二DBR层，电连接到所述第二电极，
电流限制层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，以及
有源层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，并且由于被所述电流限制层执行了限制的电流而发光，
所述多个光发射器中的所述每个光发射器具有台面结构，在所述台面结构中，使用分离槽，所述多个光发射器中的光发射器的至少所述第一DBR层、所述电流限制层和所述有源层与所述多个光发射器中的相邻的光发射器的至少所述第一DBR层、所述电流限制层和所述有源层间隔开，并且
围绕所述多个光发射器中的所述一个光发射器设置的所述分离槽具有与围绕所述多个光发射器中的所述另一光发射器设置的所述分离槽的深度不同的深度。
(14)一种发光元件，包括：
多个光发射器，一维或二维地布置在垂直于与从所述多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上，所述多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，所述多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，所述多个光发射器中的每个光发射器由于从所述第一电极流向所述第二电极的电流而发光；
第一电极端子，电连接到所述第一电极；以及
第二电极端子，电连接到所述第二电极，其中，
所述多个光发射器中的一个光发射器具有与所述多个光发射器中的另一光发射器的光提取效率不同的光提取效率。
(15)根据(14)所述的发光元件，其中，
从平行于所述光轴延伸的方向看，所述发光元件具有中心区域和周围区域，所述中心区域包括处于所述多个光发射器的内侧部分的光发射器，所述周围部分包括处于所述多个光发射器的外围部分的光发射器，并且
包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器具有比包括在所述多个光发射器中且位处于所述周围区域的所述光发射器更低的光提取效率。
(16)根据(14)或(15)所述的发光元件，其中，
表面涂层在所述多个光发射器中的每个光发射器的光出射表面上形成，并且
所述多个光发射器中的所述一个光发射器的所述表面涂层具有与所述多个光发射器中的所述另一光发射器的所述表面涂层的厚度不同的厚度。
(17)根据(14)至(16)中任意一项所述的发光元件，其中，
包括第一区域和第二区域的表面涂层设置在所述多个光发射器中的每个光发射器的光出射表面上，所述第二区域具有与所述第一区域的光学特性不同的光学特性，并且
所述多个光发射器中的所述一个光发射器中的所述第一区域与所述第二区域之间的边界的位置与所述多个光发射器中的所述另一光发射器中的所述第一区域与所述第二区域之间的边界的位置不同。
(18)根据(14)至(17)中任意一项所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器中的每个光发射器包括：
第一DBR层，电连接到所述第一电极，
第二DBR层，电连接到所述第二电极，
电流限制层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，以及
有源层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，并且由于被所述电流限制层执行了限制的电流而发光，并且
所述多个光发射器中的所述一个光发射器的所述第一DBR层的反射率和所述多个光发射器中的所述一个光发射器的所述第二DBR层的反射率分别与所述多个光发射器中的另一光发射器的所述第一DBR层的反射率和所述多个光发射器中的另一光发射器的所述第二DBR层的反射率不同。
(19)根据(2)或(15)所述的发光元件，其中，
从所述中心区域到所述周围区域的所述多个光发射器的发光强度的分布具有由cosnθ表示的形状。
(20)一种测距装置，包括：
包括发光元件的发光单元，所述发光元件包括：
多个光发射器，一维或二维地布置在垂直于与从所述多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上，所述多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，所述多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，所述多个光发射器中的每个光发射器由于从所述第一电极流向所述第二电极的电流而发光，
第一电极端子，电连接到所述第一电极，以及
第二电极端子，电连接到所述第二电极，其中，
从所述第一电极端子穿过所述多个光发射器中的一个光发射器到所述第二电极端子的电流路径表现出与从所述第一电极端子穿过所述多个光发射器中的另一光发射器到所述第二电极端子的电流路径的电阻不同的电阻；
光接收单元，检测作为从所述发光单元出射的光的反射光；以及
测距计算部，基于由所述光接收单元执行的检测的结果来计算到测量目标的距离。
参考符号列表
100 测距装置
101 发光单元
102 发光控制器
103 光接收单元
104 测距计算部
111 发光元件
111a 光发射器
111a1 第一光发射器
111a2 第二光发射器
111a3 第三光发射器
122 n型DBR层
123 n型包覆层
124 有源层
125p 型包覆层
126 电流限制层
126a 限制区域
126b 注入区域
127 p型DBR层
128 接触层
129 绝缘层
130p 型电极
131n 型电极
135 表面涂层
136 表面涂层
137 表面涂层
141 阳极
151 阴极。

Claims (20)

1.一种发光元件，包括：
多个光发射器，一维或二维地布置在垂直于与从所述多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上，所述多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，所述多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，所述多个光发射器中的每个光发射器由于从所述第一电极流向所述第二电极的电流而发光；
第一电极端子，电连接到所述第一电极；以及
第二电极端子，电连接到所述第二电极，其中，
从所述第一电极端子穿过所述多个光发射器中的一个光发射器到所述第二电极端子的电流路径表现出的电阻与从所述第一电极端子穿过所述多个光发射器中的另一光发射器到所述第二电极端子的电流路径的电阻不同。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，
从平行于所述光轴延伸的方向看，所述发光元件具有中心区域和周围区域，所述中心区域包括处于所述多个光发射器的内侧部分的光发射器，所述周围区域包括处于所述多个光发射器的外围部分的光发射器，并且
穿过包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器的电流路径表现出比穿过包括在所述多个光发射器中且处于所述周围区域的所述光发射器的电流路径更高的电阻。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器中的每个光发射器包括：
第一分布式布拉格反射器DBR层，电连接到所述第一电极，第二DBR层，电连接到所述第二电极，
电流限制层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，以及
有源层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，并且由于被所述电流限制层执行了限制的电流而发光，
所述电流限制层具有限制区域和注入区域，所述注入区域具有比所述限制区域更高的电导率，并且
所述多个光发射器中的光发射器的电流路径的电阻根据作为所述注入区域的直径的孔径直径的大小而不同。
4.根据权利要求3所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器中的每个光发射器具有台面结构，在所述台面结构中，所述多个光发射器中的光发射器的至少所述第一DBR层、所述电流限制层和所述有源层与所述多个光发射器中的相邻的光发射器的至少所述第一DBR层、所述电流限制层和所述有源层间隔开，并且
所述孔径直径的所述大小根据台面直径的大小而不同。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其中，
连接所述第一电极端子与所述多个光发射器中的所述一个光发射器的布线表现出的电阻与连接所述第一电极端子与所述多个光发射器中的所述另一光发射器的布线的电阻不同。
6.根据权利要求5所述的发光元件，其中，
从平行于所述光轴延伸的方向看，所述发光元件具有中心区域和周围区域，所述中心区域包括处于所述多个光发射器的内侧部分的光发射器，所述周围区域包括处于所述多个光发射器的外围部分的光发射器，并且
连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器的布线表现出的电阻与连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述周围区域的所述光发射器的布线的电阻不同。
7.根据权利要求6所述的发光元件，其中，
连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器的所述布线表现出比连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述周围区域的所述光发射器的所述布线更高的电阻。
8.根据权利要求7所述的发光元件，其中，
连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器的所述布线比连接所述第一电极端子与包括在所述多个光发射器中且处于所述周围区域的所述光发射器连接的所述布线长。
9.根据权利要求8所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器以多条直线的方式布置，并且
所述多条直线中的每条直线中的所述多个光发射器中的光发射器连接到多条所述布线中的对应的一条布线，多条所述布线中的每条布线从所述第一电极延伸。
10.根据权利要求9所述的发光元件，其中，
多条所述布线包括从所述第一电极端子通过所述周围区域延伸到所述中心区域的布线、和从所述第一电极端子延伸到所述周围区域的布线，并且
延伸到所述中心区域的所述布线和延伸到所述周围区域的所述布线表现出不同的电阻。
11.根据权利要求10所述的发光元件，其中，
延伸到所述周围区域的所述布线具有比延伸到所述中心区域的所述布线更大的截面积。
12.根据权利要求5所述的发光元件，其中，
包括在所述多个光发射器中的所述一个光发射器中的所述第一电极表现出与包括在所述多个光发射器器中的所述另一光发射器中的所述第一电极的接触电阻不同的接触电阻。
13.根据权利要求5所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器中的每个光发射器包括：
第一DBR层，电连接到所述第一电极，
第二DBR层，电连接到所述第二电极，
电流限制层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，以及
有源层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，并且由于被所述电流限制层执行了限制的电流而发光，
所述多个光发射器中的所述每个光发射器具有台面结构，在所述台面结构中，使用分离槽，所述多个光发射器中的光发射器的至少所述第一DBR层、所述电流限制层和所述有源层与所述多个光发射器中的相邻的光发射器的至少所述第一DBR层、所述电流限制层和所述有源层间隔开，并且
围绕所述多个光发射器中的所述一个光发射器设置的所述分离槽具有与围绕所述多个光发射器中的所述另一光发射器设置的所述分离槽的深度不同的深度。
14.一种发光元件，包括：
多个光发射器，一维或二维地布置在垂直于与从所述多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上，所述多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，所述多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，所述多个光发射器中的每个光发射器由于从所述第一电极流向所述第二电极的电流而发光；
第一电极端子，电连接到所述第一电极；以及
第二电极端子，电连接到所述第二电极，其中，
所述多个光发射器中的一个光发射器具有与所述多个光发射器中的另一光发射器的光提取效率不同的光提取效率。
15.根据权利要求14所述的发光元件，其中，
从平行于所述光轴延伸的方向看，所述发光元件具有中心区域和周围区域，所述中心区域包括处于所述多个光发射器的内侧部分的光发射器，所述周围区域包括处于所述多个光发射器的外围部分的光发射器，并且
包括在所述多个光发射器中且处于所述中心区域的所述光发射器具有比包括在所述多个光发射器中且位处于所述周围区域的所述光发射器更低的光提取效率。
16.根据权利要求14所述的发光元件，其中，
表面涂层形成在所述多个光发射器中的每个光发射器的光出射表面上，并且
所述多个光发射器中的所述一个光发射器的所述表面涂层具有与所述多个光发射器中的所述另一光发射器的所述表面涂层的厚度不同的厚度。
17.根据权利要求14所述的发光元件，其中，
包括第一区域和第二区域的表面涂层设置在所述多个光发射器中的每个光发射器的光出射表面上，所述第二区域具有与所述第一区域的光学特性不同的光学特性，并且
所述多个光发射器中的所述一个光发射器中的所述第一区域与所述第二区域之间的边界的位置与所述多个光发射器中的所述另一光发射器中的所述第一区域与所述第二区域之间的边界的位置不同。
18.根据权利要求14所述的发光元件，其中，
所述多个光发射器中的每个光发射器包括：
第一DBR层，电连接到所述第一电极，
第二DBR层，电连接到所述第二电极，
电流限制层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，以及
有源层，布置在所述第一DBR层与所述第二DBR层之间，并且由于被所述电流限制层执行了限制的电流而发光，并且
所述多个光发射器中的所述一个光发射器的所述第一DBR层的反射率和所述多个光发射器中的所述一个光发射器的所述第二DBR层的反射率分别与所述多个光发射器中的另一光发射器的所述第一DBR层的反射率和所述多个光发射器中的另一光发射器的所述第二DBR层的反射率不同。
19.根据权利要求2或15所述的发光元件，其中，
从所述中心区域到所述周围区域的所述多个光发射器的发光强度的分布具有由cosnθ表示的形状。
20.一种测距装置，包括：
包括发光元件的发光单元，所述发光元件包括：
多个光发射器，一维或二维地布置在垂直于与从所述多个光发射器中的每个光发射器出射的光相对应的光轴的方向上，所述多个光发射器中的每个光发射器是垂直腔面发射激光器元件，所述多个光发射器中的每个光发射器包括第一电极和第二电极，所述多个光发射器中的每个光发射器由于从所述第一电极流向所述第二电极的电流而发光，
第一电极端子，电连接到所述第一电极，以及
第二电极端子，电连接到所述第二电极，其中，
从所述第一电极端子穿过所述多个光发射器中的一个光发射器到所述第二电极端子的电流路径表现出的电阻与从所述第一电极端子穿过所述多个光发射器中的另一光发射器到所述第二电极端子的电流路径的电阻不同；
光接收单元，检测作为从所述发光单元出射的光的反射光；以及
测距计算部，基于由所述光接收单元执行的检测的结果来计算到测量目标的距离。
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