CN116544777A - 光源装置、发光装置以及测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光源装置、发光装置以及测量装置。光源装置包括：发光部，包括具有闸流管的发光元件；设定部，将所述发光部设定为进行发光的发光元件；以及控制部，在将所述发光元件转变为能够发光的状态后，使来自所述设定部的导通设定转变为断开，对使所述发光元件发光的发光电流进行导通/断开而使所述发光元件多次发光。

Description

光源装置、发光装置以及测量装置
技术领域
本公开涉及一种光源装置、发光装置以及测量装置。
背景技术
日本专利特开2021-158160号公报中记载了一种发光装置，包括：光源，具有多个发光元件与多个驱动元件，所述多个驱动元件是对应于多个所述发光元件而设，通过成为导通状态来驱动所述发光元件点亮；以及控制部，切换控制为使多个所述发光元件依次点亮的依次点亮动作与使多个所述发光元件同时并行地点亮的同时点亮动作。
发明内容
有一种发光装置，其包括具有闸流管的发光元件，使闸流管导通而使发光元件发光。
本公开提供一种在不需要使闸流管导通的导通信号时不维持导通信号的光源装置等。
根据本公开的第一方案，提供一种光源装置，包括：发光部，包括具有闸流管的发光元件；设定部，将所述发光部设定为进行发光的发光元件；以及控制部，在将所述发光元件转变为能够发光的状态后，使来自所述设定部的导通设定转变为断开，对使所述发光元件发光的发光电流进行导通/断开而使所述发光元件多次发光。
根据本公开的第二方案，进行所述多次发光时的发光间隔是根据在无来自所述设定部的导通设定的状态下，断开了对所述发光元件的发光电流后的、预先规定的能够再次发光的期间来设定。
根据本公开的第三方案，所述控制部在使来自所述设定部的导通设定转变为断开之前，使所述发光元件发光一次以上。
根据本公开的第四方案，所述控制部包括驱动器，所述驱动器在对所述发光元件供给发光电流的电源的接地侧对发光电流进行导通/断开，所述驱动器的断开电阻是根据断开了对所述发光元件的发光电流后的、预先规定的能够再次发光的期间来设定。
根据本公开的第五方案，所述驱动器的断开电阻包含驱动器元件和与所述驱动器元件并联设置的电阻。
根据本公开的第六方案，所述驱动器的断开电阻被切换为多个值。
根据本公开的第七方案，所述控制部在使所述发光元件多次发光的期间、或者使所述发光元件发光之前，供给电流值比所述发光电流小的脉冲。
根据本公开的第八方案，所述设定部是进行移位动作而设定所述发光部的进行发光的发光元件的移位部，所述控制部通过将对所述移位部供给的移位信号设定为接地电位，从而使所述移位部转变为断开状态。
根据本公开的第九方案，所述控制部对所述发光部供给使所述发光元件无法再次发光的消除脉冲。
根据本公开的第十方案，所述控制部包括：第一驱动器，在对所述发光元件供给发光电流的电源的设置侧对发光电流进行导通/断开；以及第二驱动器，供给所述消除脉冲，所述第二驱动器的导通电阻被设定为如下所述的值，即，比所述第一驱动器的断开电阻小，从而在所述第一驱动器断开时所述第二驱动器成为导通，由此使得无法再次发光。
根据本公开的第十一方案，提供一种发光装置，包括：发光部，包括多个具有闸流管的发光元件；以及设定部，依序传输导通状态，通过成为导通状态而设定在所述发光部中进行发光的发光元件，所述发光元件的闸流管的栅极经由电阻连接于对所述发光元件供给发光电流的电压供给线。
根据本公开的第十二方案，所述设定部包含闸流管。
根据本公开的第十三方案，所述发光装置具有基板，在所述基板上，所述发光元件是由面发光元件与所述发光元件的闸流管依序层叠而设，在所述基板上，在与所述发光元件等效的结构体上设有所述设定部的闸流管。
根据本公开的第十四方案，所述发光元件与所述设定部的所述闸流管电气分离。
根据本公开的第十五方案，提供一种测量装置，包括：所述光源装置；以及受光部，接收从所述光源装置的所述发光部出射并由被测量物予以反射的光。
(效果)
根据所述第一方案，在不需要导通信号的维持时，能够不维持导通信号。
根据所述第二方案，能够使发光元件反复发光。
根据所述第三方案，能切实地进行发光元件的反复发光。
根据所述第四方案，与不从接地侧供给的情况相比，发光电流的上升提前。
根据所述第五方案，能够利用简易的结构来设定断开电阻。
根据所述第六方案，能够选择可再次发光的期间。
根据所述第七方案，能够调整可再次发光的期间。
根据所述第八方案，能够停止对移位部的电流供给。
根据所述第九方案，能够进行发光部的初始化。
根据所述第十方案，能够容易地进行发光部的初始化。
根据所述第十一方案，能够通过电阻值来设定发光元件可再次发光的期间。
根据所述第十二方案，与并非闸流管的情况相比，容易进行移位动作。
根据所述第十三方案，与将发光元件设于闸流管上的情况相比，发光元件的特性变佳。
根据所述第十四方案，与未电气分离的情况相比，能够在接地侧对发光元件进行导通/断开。
根据所述第十五方案，提供一种能够测量三维形状的测量装置。
附图说明
图1是说明适用第一实施方式的光源装置的图。
图2中的(a)及图2中的(b)是通过移位闸流管、耦合晶体管、发光控制闸流管以及垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)来说明发光装置的动作的图。图2中的(a)是等效电路，图2中的(b)是移位闸流管与耦合晶体管的部分的剖面图。
图3中的(a)及图3中的(b)是说明发光装置的布局以及剖面的图。图3中的(a)是布局，图3中的(b)是图3中的(a)的IIIB-IIIB线处的剖面。
图4是适用第一实施方式的、使光源装置运行的时间图。
图5是未适用第一实施方式的、使光源装置运行的时间图。
图6中的(a)及图6中的(b)是在发光控制闸流管与VCSEL的串联连接中表示发光控制闸流管中的电压以及VCSEL的发光电流的图。图6中的(a)是所设定的时间图，图6中的(b)是发光控制闸流管的电压以及VCSEL的发光电流。
图7中的(a)及图7中的(b)是发光控制闸流管与VCSEL的等效电路。图7中的(a)是等效电路，图7中的(b)是表示半导体层以及pn结的寄生电容的图。
图8是表示对驱动器的断开电阻进行了变更时的、发光控制闸流管的阴极的电压与VCSEL的发光电流的图。
图9中的(a)及图9中的(b)是表示对驱动器的断开电阻进行了变更时的、发光控制闸流管的阴极的电压与VCSEL的发光电流的另一图。图9中的(a)表示发光电流的整体，图9中的(b)是将图9中的(a)中的发光电流放大的图。
图10是说明将VCSEL可再次发光的期间设定得长的方法的时间图。
图11是说明适用第二实施方式的光源装置的图。
图12是说明适用第三实施方式的光源装置的图。
图13是说明设置消除脉冲的时机的时间图。
图14是说明测量装置的结构的框图。
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。
此处，说明在不需要设定部的导通状态的维持、或在包括闸流管的发光元件中不需要闸流管的导通状态的维持时，不使导通状态维持的光源装置。
迄今为止，认为若不维持设定部的导通状态、或者不将包括闸流管的发光元件中的闸流管维持为导通状态，发光元件便不会成为导通状态。但若维持设定部的导通状态、或者将包括闸流管的发光元件中的闸流管维持为导通状态，则有可能消耗不必要的电力。
而且，认为若将使发光元件发光的发光信号设为断开(“L”)，则发光元件的导通状态将被消除。但是，若在发光元件为导通状态或者可转变为导通状态时将发光信号设为导通(“H”)，则有可能产生原本不想使其发光的发光元件却发光的误动作。
[第一实施方式]
图1是说明适用第一实施方式的光源装置1的图。图1中，将纸面的右方向设为+x方向。闸流管以及晶体管以符号来表示，电阻以长方形来表示。其他情况也同样。
图1所示的光源装置1包括发光装置10与控制部50。
(发光装置10)
发光装置10在其中一侧(-x方向侧)包括GND端子、VGK端子、φ1端子、φ2端子、VLD端子以及Vdrv端子。另外，GND是指作为基准电压的接地电位(以下表述为接地电位GND，以下同样)，VGK表示电源电位(电源电位VGK)，VLD表示供给发光电流的发光电压VLD，Vdrv表示对发光电流进行导通/断开的驱动器所输出的驱动器电压Vdrv。
发光装置10包括发光部11与移位部12。发光部11包括多个垂直腔面发射激光器VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)与发光控制闸流管S。以下，将垂直腔面发射激光器VCSEL表述为VCSEL。图1中，示出了六个VCSEL(VCSEL(1)～VCSEL(6))以及六个发光控制闸流管S(发光控制闸流管S(1)～发光控制闸流管S(6))。以下，在不需要区分VCSEL(1)至VCSEL(6)的情况下，也有时总称为VCSEL。而且，在不需要区分发光控制闸流管S(1)至发光控制闸流管S(6)的情况下，也有时总称为发光控制闸流管S。并且，VCSEL的阳极与发光控制闸流管S的阴极相连接。即，相同编号的VCSEL与发光控制闸流管S串联连接。并且，六个VCSEL以及六个发光控制闸流管S从其中一侧(-x方向侧)朝向另一侧(+x方向侧)排列。串联连接的VCSEL与发光控制闸流管S为具有闸流管的发光元件的一例。另外，发光元件也可为闸流管的pn结发光的元件，所述元件也是具有闸流管的发光元件。
移位部12包括多个移位闸流管T、耦合晶体管Q、电源线电阻Rg、电流限制电阻RL以及耦合电阻Rc。示出了六个移位闸流管T(移位闸流管T(1)～移位闸流管T(6))以及六个耦合晶体管Q(耦合晶体管Q(1)～耦合晶体管Q(6))。以下，在不需要区分移位闸流管T(1)至移位闸流管T(6)的情况下，也有时总称为移位闸流管T。而且，在不需要区分耦合晶体管Q(1)至耦合晶体管Q(6)的情况下，也有时总称为耦合晶体管Q。另外，包括六个电源线电阻Rg、六个电流限制电阻RL与六个耦合电阻Rc，但未对它们标注编号。由一个移位闸流管T、耦合晶体管Q、电源线电阻Rg、电流限制电阻RL以及耦合电阻Rc构成移位单元12a。六个移位单元12a从其中一侧(-x方向侧)朝向另一侧(+x方向侧)排列。移位部12在其中一侧(-x方向侧)的端部包括电源线电阻Rg与启动电阻。进而，发光装置10包括电流限制电阻R1、电流限制电阻R2。
移位单元12a中，发光控制闸流管S与耦合晶体管Q彼此连接。移位单元12a中的耦合晶体管Q连接于发光部11的发光控制闸流管S。即，发光控制闸流管S(1)～发光控制闸流管S(6)与耦合晶体管Q(1)～耦合晶体管Q(6)以相同的编号而连接，耦合晶体管Q(1)～耦合晶体管Q(6)与发光控制闸流管S(1)～发光控制闸流管S(6)以相同的编号而连接。此处，示出了六个移位晶体管T、耦合晶体管Q、发光控制闸流管S以及VCSEL，但也可为其他个数。
发光装置10中，VGK端子连接于电源线71，GND端子连接于接地线73，φ1端子连接于移位信号线72-1，φ2端子连接于移位信号线72-2，VLD端子连接于电压供给线74，Vdrv端子连接于驱动器电压线75。另外，在不分别区分移位信号线72-1、移位信号线72-2的情况下，表述为移位信号线72。
控制部50包括缓冲器Buf1、缓冲器Buf2、电源VS1、电源VS2、驱动器Drv以及发光电流限制电阻RI。缓冲器Buf1将移位信号p1供给至发光装置10的φ1端子。缓冲器Buf2将移位信号p2供给至发光装置10的φ2端子。电源VS1产生电源电位VGK，并供给至发光装置10的VGK端子。而且，电源VS1兼作缓冲器Buf1、缓冲器Buf2的电源。即，缓冲器Buf1、缓冲器Buf2在移位信号p1、移位信号p2为H电平时，输出大致电源VS1的电压，在移位信号p1、移位信号p2为L电平时，输出大致接地电位GND的电压。另外，缓冲器Buf1、缓冲器Buf2的电源也可为与电源电位VGK独立的电源。
电源VS2产生发光电压VLD，并供给至发光装置10的VLD端子。驱动器Drv例如将N沟道金属氧化物半导体(N-channel Metal Oxide Semiconductor，NMOS)晶体管作为驱动器元件，根据施加至栅极的发光信号pI来导通/断开。NMOS晶体管的源极接地，漏极经由发光电流限制电阻RI而连接于Vdrv端子。驱动器Drv在成为导通时，将接地电位GND供给至发光装置10的Vdrv端子。通过在接地电位侧(接地侧)对发光电流进行导通/断开，从而发光电流的上升提前。如后所述，驱动器Drv具有预先设定的导通电阻Ron与断开电阻Roff。导通电阻Ron是驱动器Drv导通时的电阻，断开电阻Roff是驱动器Drv断开时的电阻。另外，断开电阻Roff既可包含NMOS晶体管的结构，也可控制NMOS晶体管的栅极电压等而构成。而且，断开电阻Roff也可在NMOS晶体管的源极-漏极间设置电阻值比NMOS晶体管断开时小的电阻而构成。这样，简便地设定断开电阻Roff。另外，也可取代NMOS晶体管而使用绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等的其他元件。另外，NMOS晶体管或IGBT为驱动器元件的一例。
通过图2中的(a)来说明发光装置10中的连接关系。有时将发光控制闸流管S表述为发光控制闸流管，将移位闸流管T表述为移位闸流管，将耦合晶体管Q表述为耦合晶体管。有时不区分发光控制闸流管S与移位闸流管T而表述为闸流管。
(移位闸流管、耦合晶体管、VCSEL以及发光控制闸流管的动作)
此处，对发光装置10的基本动作进行说明。
移位闸流管以及发光控制闸流管为npnp结构的闸流管。闸流管包括n型的阴极K(以下表述为阴极K，以下同样)、p型的栅极Gp(p栅极Gp)、n型的栅极Gn(n栅极Gn)、p型的阳极A(阳极A)。另外，发光控制闸流管S不将p栅极Gp用于控制，因此不作表述。
耦合晶体管是多集电极的npn双极型晶体管。耦合晶体管包括n型的发射极E(发射极E)、p型的基极B(基极B)、n型的集电极Cf、n型的集电极Cs(集电极Cf、集电极Cs)。
另外，所述符号是在闸流管间、耦合晶体管间不作区分而使用。关于构成后述的闸流管的双极型晶体管也同样。但是，如后所述，闸流管包含单集电极的npn双极型晶体管与pnp双极型晶体管的组合。因而，表述为发射极E、基极B、集电极C。以下，在图中未标注符号的情况下，也使用阳极A、阴极K、n栅极Gn、p栅极Gp、发射极E、基极B、集电极C的表述。
移位闸流管T、耦合晶体管Q、发光控制闸流管S以及VCSEL例如包含GaAs等的III-V系的化合物半导体。此处，将所述化合物半导体的结的正向电压(扩散电位)Vd设为1.5V，将包含化合物半导体的双极型晶体管的饱和电压Vc设为0.3V。而且，将接地电位GND设为0V，将电源电位VGK、发光电压VLD设为5V。移位信号p1、移位信号p2以及发光信号pI是设为L电平为0V(“L”(0V))且H电平为5V(“H”(5V))的信号。并且，设驱动器Drv在发光信号pI为“L”(0V)时成为断开，为“H”(5V)时成为导通。
图2中的(a)及图2中的(b)是通过移位闸流管T(1)、耦合晶体管Q(1)、发光控制闸流管S(1)以及VCSEL(1)来说明发光装置10的动作的图。图2中的(a)是等效电路，图2中的(b)是移位闸流管T(1)与耦合晶体管Q(1)的部分的剖面图。图2中的(a)中，一并表示了移位闸流管T(2)。
如图2中的(a)所示，移位闸流管T(1)包含npn双极型晶体管Tr1(以下表述为npn晶体管Tr1)与pnp双极型晶体管Tr2(以下表述为pnp晶体管Tr2)的组合。npn晶体管Tr1的基极B连接于pnp晶体管Tr2的集电极C，npn晶体管Tr1的集电极C连接于pnp晶体管Tr2的基极B。npn晶体管Tr1的发射极E为移位闸流管T(1)的阴极K，npn晶体管Tr1的集电极C(pnp晶体管Tr2的基极B)为移位闸流管T(1)的n栅极Gn，pnp晶体管Tr2的集电极C(npn晶体管Tr1的基极B)为移位闸流管T(1)的p栅极Gp，pnp晶体管Tr2的发射极E为移位闸流管T(1)的阳极A。移位闸流管T(1)的阴极K即npn晶体管Tr1的发射极E连接于接地线73，所述接地线73连接于被供给接地电位GND的GND端子。移位闸流管T(1)的阳极A即pnp晶体管Tr2的发射极E连接于移位信号线72-1，所述移位信号线72-1连接于φ1端子。n栅极Gn连接于串联连接的启动电阻Rs与电源线电阻Rg的连接点。启动电阻Rs的另一端(并非连接点的一端)连接于移位信号线72-2，所述移位信号线72-2连接于φ2端子。电源线电阻Rg的另一端(并非连接点的一端)连接于电源线71，所述电源线71连接于被供给电源电位VGK的VGK端子。对于φ1端子供给移位信号p1。对于φ2端子供给移位信号p2。
作为npn晶体管的耦合晶体管Q(1)的基极B连接于移位闸流管T(1)的p栅极Gp(npn晶体管Tr1的基极B以及pnp晶体管Tr2的集电极C)，发射极E连接于接地线73。集电极Cf经由串联连接的耦合电阻Rc与电源线电阻Rg而连接于被供给电源电位VGK的电源线71。耦合电阻Rc与电源线电阻Rg的连接点连接于移位闸流管T(2)的n栅极Gn。
移位闸流管T(1)中的npn晶体管Tr1与耦合晶体管Q(1)构成电流镜电路。即，与流经npn晶体管Tr1的电流成正比的电流流经耦合晶体管Q(1)。
耦合晶体管Q(1)的集电极Cs连接于发光控制闸流管S(1)的n栅极Gn，并且经由电流限制电阻RL而连接于电压供给线74，所述电压供给线74连接于被供给发光电压VLD的VLD端子。
如前所述，VCSEL(1)与发光控制闸流管S(1)串联连接。即，VCSEL(1)的阳极A与发光控制闸流管S(1)的阴极K相连接。发光控制闸流管S(1)的阳极A连接于电压供给线74。VCSEL(1)的阴极K连接于驱动器电压线75，所述驱动器电压线75连接于被供给驱动器电压Vdrv的Vdrv端子。
移位闸流管T(2)的阳极A连接于与φ2端子连接的移位信号线72-2。如图1所示，奇数编号的移位闸流管T的阳极A连接于移位信号线72-1，偶数编号的移位闸流管T的阳极A连接于移位信号线72-2。除了移位闸流管T与移位信号线72-1、移位信号线72-2的连接关系以外，编号2以上的移位闸流管T、耦合晶体管、发光控制闸流管S以及VCSEL的连接关系与移位闸流管T(1)、耦合晶体管(1)、发光控制闸流管S(1)以及VCSEL(1)同样。以下，有时表述为移位信号p1(φ1)、移位信号p2(φ2)。
首先，对移位闸流管T(1)的动作进行说明。
首先，设电源线71被设定为电源电位VGK(5V)，接地线73被设定为接地电位GND(0V)，移位信号p1(φ1)、移位信号p2(φ2)为“L”(0V)。此时，构成移位闸流管T(1)的npn晶体管Tr1、pnp晶体管Tr2处于断开状态。移位闸流管T(1)的n栅极Gn连接于串联连接的启动电阻Rs与电源线电阻Rg的连接点。并且，启动电阻Rs的另一端(并非连接点的一端)连接于“L”(0V)的移位信号线72-2，电源线电阻Rg的另一端(并非连接点的一端)连接于5V的电源线71。因而，n栅极Gn成为电压差(5V)经启动电阻Rs与电源线电阻Rg分压的电压。作为一例，若将启动电阻Rs与电源线电阻Rg的电阻比设为1：5，则n栅极Gn成为0.83V。另外，发光信号pI为“L”(0V)，驱动器Drv断开。因而，未对驱动器电压线75供给驱动器电压Vdrv。将此状态表述为初始状态。
此处，当移位信号p1(φ1)从“L”(0V)转变为“H”(5V)时，移位闸流管T(1)的pnp晶体管Tr2的发射极E(“H”(5V))与基极B(p栅极Gp)(0.83V)的电压差为4.17V而为正向电压Vd(1.5V)以上，发射极E-基极B间成为正向偏压，pnp晶体管Tr2从断开状态转变为导通状态。于是，pnp晶体管Tr2的集电极C(npn晶体管Tr1的基极B)成为从发射极E(“H”(5V))减去饱和电压Vc(0.3V)所得的4.7V。npn晶体管Tr1的发射极E(0V)与基极B(4.7V)的电压差(4.7V)成为正向电压Vd(1.5V)以上，发射极E-基极B间成为正向偏压，因此npn晶体管Tr1从断开状态转变为导通状态。移位闸流管T(1)中的npn晶体管Tr1与pnp晶体管Tr2成为导通状态，因此移位闸流管T(1)从断开状态转变为导通状态。将移位闸流管T从断开状态转变为导通状态的情况表述为接通。另外，将移位闸流管T从导通状态转变为断开状态的情况表述为关断。
在初始状态下，当移位信号p1(φ1)从“L”(0V)转变为“H”(5V)时，移位闸流管T(1)接通而从断开状态转变为导通状态。因此，将当阳极A成为“H”(5V)时可接通的状态表述为可转变为导通状态的状态。其他情况也同样。
当移位闸流管T(1)接通时，在移位闸流管T(1)中，n栅极Gn成为饱和电压Vc的0.3V。而且，阳极A成为根据将正向电压Vd与饱和电压Vc相加所得的电压(Vd+Vc)、以及因移位闸流管T的内部电阻造成的压降而定的电压。此处，设阳极A成为1.9V。即，当移位闸流管T(1)接通时，移位信号线72-1从5V转变为1.9V。于是，移位闸流管T(1)的p栅极Gp成为1.6V。
如以上所说明的那样，若n栅极Gn的电压成为比阳极A的电压低正向电压Vd(1.5V)以上的值，则移位闸流管T(1)接通。另外，当移位信号线72-1的电压(阳极A-阴极K间的电压)成为小于所述的1.9V时，移位闸流管T(1)关断。例如，当阳极A成为“L”(0V)时，阳极A-阴极K间的电压差成为0V，因此移位闸流管T(1)关断。另一方面，若移位信号线72-1的电压(阳极A-阴极K间的电压差)为1.9V以上，则移位闸流管T(1)的导通状态得以保持。因而，将1.9V表述为保持电压。另外，若即便施加有保持电压，仍无用于将移位闸流管T(1)保持为导通状态的电流流动，则移位闸流管T(1)的导通状态不会受到保持。将保持导通状态的电流表述为保持电流。
接下来，对耦合晶体管Q(1)的动作进行说明。
若移位闸流管T(1)为断开状态，则npn晶体管Tr1为断开状态。因而，耦合晶体管Q(1)也为断开状态。此时，在耦合晶体管Q(1)中，发射极E被设定为接地电位GND(0V)。集电极Cf经由串联连接的电源线电阻Rg与耦合电阻Rc而成为电源电位VGK(5V)。而且，集电极Cs经由电流限制电阻RL而成为发光电压VLD(5V)。
当移位闸流管T(1)接通，即，当npn晶体管Tr1成为导通状态时，如上所述，移位闸流管T(1)的p栅极Gp成为1.6V。于是，由于耦合晶体管Q(1)的基极B连接于移位闸流管T(1)的p栅极Gp，因此发射极E-基极B间为正向电压Vd(1.5V)以上，即成为正向偏压，耦合晶体管Q(1)从断开状态转变为导通状态。于是，集电极Cf成为饱和电压Vc(0.3V)(关于集电极Cs将后述)。电源线电阻Rg与耦合电阻Rc的连接点(移位闸流管T(2)的n栅极Gn)成为电源线71的电压(5V)与集电极Cf的电压(0.3V)的电压差(4.7V)经电源线电阻Rg与耦合电阻Rc分压的电压。作为一例，若将电源线电阻Rg与耦合电阻Rc的电阻比设为5：1，则电源线电阻Rg与耦合电阻Rc的连接点(移位闸流管T(2)的n栅极Gn)成为1.08V。
移位闸流管T(2)的阳极A连接于被供给移位信号p2(φ2)的移位信号线72-2。由于移位信号p2(φ2)为“L”(0V)，因此移位闸流管T(2)不接通。但是，当移位信号p2(φ2)从“L”(0V)转变为“H”(5V)时，移位闸流管T(2)的阳极A成为“H”(5V)，n栅极Gn(1.08V)的电压差(3.92V)为正向电压Vd(1.5V)以上，即n栅极Gn-阳极A间成为正向偏压，移位闸流管T(2)接通。这样，存在多个元件且所述多个元件中的接通的元件相继转变的动作为移位动作。而且，本说明书的实施方式中，通过所述移位动作而被接通或关断的元件为移位元件。通过使用移位闸流管T，容易进行移位动作。
最后，对发光控制闸流管S(1)以及VCSEL(1)的动作进行说明。
耦合晶体管Q(1)的集电极Cs连接于发光控制闸流管S(1)的n栅极Gn。因而，当耦合晶体管Q(1)导通时，发光控制闸流管S的阳极A-n栅极Gn间的pn结成为正向，集电极Cs从发光电压VLD经由发光控制闸流管S的阳极A-n栅极Gn间的pn结而导入电流，由此，成为从大致发光电压VLD(5V)减去正向电压Vd(1.5V)所得的3.5V的电压。此处，当驱动器Drv成为导通而驱动器电压Vdrv成为GND电压(0V)时，VCSEL(1)的阴极K成为0V。因而，对于发光控制闸流管S(1)的阳极A与VCSEL(1)的阴极K之间，施加有发光电压VLD(5V)与驱动器电压Vdrv(0V)之间的电压差(5V)。由此，发光控制闸流管S(1)接通，电流流至串联连接的发光控制闸流管S(1)与VCSEL(1)，VCSEL(1)发光。另外，耦合晶体管Q(1)成为导通且发光控制闸流管S(1)的n栅极Gn成为3.5V的状态是当驱动器Drv成为导通时VCSEL(1)发光的状态。因而，将此状态，即耦合晶体管Q(1)成为导通且发光控制闸流管S(1)的阳极A-n栅极Gn间成为正向偏压(3.5V)的状态表述为VCSEL(1)可发光的状态。发光控制闸流管S是通过n栅极Gn的电位来控制VCSEL的发光，因此表述为发光控制闸流管。此处，将移位部12的移位闸流管T与耦合晶体管Q成为导通，发光控制闸流管S的阳极A-n栅极Gn间成为正向偏压的情况表述为来自移位部12的导通设定。并且，将移位部12的移位闸流管T与耦合晶体管Q成为断开的情况表述为来自移位部12的导通设定转变为断开。进而，将耦合晶体管Q成为导通时的、从集电极Cs对发光控制闸流管S的n栅极Gn供给的饱和电压Vc(此处为0.3V)表述为导通信号。导通信号将发光控制闸流管S设为VCSEL可发光的状态。
即，电源线71被设定为电源电位VGK(5V)，接地线73被设定为接地电位GND(0V)，移位信号p1(φ1)、移位信号p2(φ2)为“L”(0V)，驱动器Drv断开且未对驱动器电压线75供给驱动器电压Vdrv的状态为初始状态。当成为初始状态时，移位闸流管T(1)成为可转变为导通状态的状态。此处，当移位信号p1(φ1)(移位信号线72-1)从“L”(0V)转变为“H”(5V)时，移位闸流管T(1)接通而从断开状态转变为导通状态。当移位闸流管T(1)接通时，耦合晶体管Q(1)从断开状态转变为导通状态。于是，发光控制闸流管S(1)的阳极A与n栅极Gn成为正向偏压，VCSEL(1)成为可发光的状态。而且，当耦合晶体管Q(1)成为导通状态时，移位闸流管T(2)成为可转变为导通状态的状态。并且，当移位信号p2(φ2)(移位信号线72-2)从“L”(0V)转变为“H”(5V)时，移位闸流管T(2)接通。另外，移位闸流管T(1)在移位信号p1(φ1)(移位信号线72-1)从“H”(5V)转变为“L”(0V)时，阴极K与阳极A成为“L”(0V)而关断。其他移位闸流管T、耦合晶体管Q、发光控制闸流管S以及VCSEL也同样地运行。
如图2中的(b)所示，发光装置10是由多个半导体层予以层叠而构成(参照后述的图3中的(a)及图3中的(b))。图2中的(b)中，表示构成移位闸流管T(1)以及耦合晶体管Q(1)的n型半导体层85、p型半导体层86、n型半导体层87以及p型半导体层88经层叠的部分。移位闸流管T(1)是将n型半导体层85设为阴极K，将p型半导体层86设为p栅极Gp，将n型半导体层87设为n栅极Gn，以及将p型半导体层88设为阳极A而构成。另一方面，耦合晶体管Q(1)是将n型半导体层85设为发射极E，将p型半导体层86设为基极B，将n型半导体层87设为集电极Cf、集电极Cs而构成。此处，移位闸流管T(1)的阴极K与耦合晶体管Q(1)的发射极E经由n型半导体层85而电连接。同样地，移位闸流管T(1)的p栅极Gp与耦合晶体管Q(1)的基极B经由p型半导体层86而电连接。并且，移位闸流管T(1)的n栅极Gn与耦合晶体管Q(1)的集电极Cf、集电极Cs均包含n型半导体层87，但经分离。其他的移位闸流管T、耦合晶体管Q也同样。
图3中的(a)及图3中的(b)是说明发光装置10的布局以及剖面的图。图3中的(a)是布局，图3中的(b)是图3中的(a)的IIIB-IIIB线处的剖面。图3中的(a)中，是以移位闸流管T(1)～移位闸流管T(4)、耦合晶体管Q(1)～耦合晶体管Q(4)、发光控制闸流管S(1)～发光控制闸流管S(4)以及VCSEL(1)～VCSEL(4)为中心而表示。图3中的(b)中，表示了发光控制闸流管S(1)、VCSEL(1)、移位闸流管T(1)、耦合晶体管Q(1)、连接于耦合晶体管Q(1)的耦合电阻Rc、电源线电阻Rg的部分的剖面。
如图3中的(b)所示，发光装置10是在n型半导体基板80上层叠n型半导体层81、活性层82、p型半导体层83、隧道结层84、n型半导体层85、p型半导体层86、n型半导体层87、以及p型半导体层88而构成。另外，n型半导体基板80为基板的一例。并且，移位闸流管T、耦合晶体管Q、发光控制闸流管S、VCSEL等的元件包含一部分半导体层通过蚀刻被去除而分离的多个岛部。另外，岛部有时被表述为台面(mesa)，有时将形成岛部(台面)的蚀刻表述为台面蚀刻。以下，以设有发光控制闸流管S(1)以及VCSEL(1)的岛部301、设有移位闸流管T(1)以及耦合晶体管Q(1)的岛部302等为中心来说明岛部(岛部300、岛部301～岛部307)。
岛部300是设有移位闸流管T(1)、耦合晶体管Q(1)等的移位部12(参照图1)的部分，且在n型半导体基板80上，n型半导体层81、活性层82、p型半导体层83、隧道结层84、n型半导体层85未被去除而残留。
在岛部301层叠地设有VCSEL(1)与发光控制闸流管S(1)。在岛部302设有图2中的(b)所示的移位闸流管T(1)以及耦合晶体管Q(1)。在岛部303设有电流限制电阻RL，在岛部304设有电源线电阻Rg以及耦合电阻Rc。在岛部305设有电源线电阻Rg以及启动电阻Rs。在岛部306设有电流限制电阻R1，在岛部307设有电流限制电阻R2。
以下，参照图3中的(a)及图3中的(b)来说明布局以及剖面。
岛部301的周围通过蚀刻而去除了n型半导体层81、活性层82、半导体层83、隧道结层84、半导体层85～半导体层88。在p型半导体层88上，设有易与p型半导体层形成欧姆接触的p欧姆电极321。在去除了p型半导体层88而露出的n型半导体层87上，设有易与n型半导体层形成欧姆接触的n欧姆电极331。VCSEL(1)将n型半导体层81设为阴极K(参照图2中的(a))，将活性层82设为活性层，将p型半导体层83设为阳极A。发光控制闸流管S(1)将n型半导体层85设为阴极K，将p型半导体层86设为p栅极Gp(p栅极层)，将n型半导体层87设为n栅极Gn(n栅极层)，将n型半导体层88设为阳极A。n欧姆电极331为发光控制闸流管S(1)的n栅极Gn。
如图3中的(b)所示，在n型半导体基板80上设有VCSEL(1)，在VCSEL(1)上，经由隧道结层84而设有发光控制闸流管S(1)。隧道结层84抑制VCSEL(1)的p型半导体层83与发光控制闸流管S(1)的n型半导体层85成为反向偏压而电流变得难以流动的情况。隧道结层84是高浓度地添加有n型杂质的n++层与高浓度地添加有p型杂质的p++层的结，即便为反向偏压，电流也可通过隧道效应而流动。
岛部301除了设有n欧姆电极331的部分以外为圆柱状。p欧姆电极321是在为圆柱状的岛部301的p型半导体层88上呈圆环状设置。并且，通过蚀刻而露出的构成p型半导体层83的半导体层的一部分从圆柱状的外周部受到氧化，由此成为圆环状的、电流难以流动的电流阻止部β。另一方面，未被氧化的中央部成为电流容易流动的电流通过部α。并且，光从圆环状的p欧姆电极321的中央部出射。另外，电流阻止部β是通过下述方式而构成，即，在p型半导体层83上设置AlAs层或Al浓度高的AlGaAs层，并从露出的外周部使其氧化而使Al氧化。VCSEL(1)的周边部因蚀刻引起的缺陷多，容易引起非发光复合。因而，通过设置电流阻止部β，被非发光复合消耗的电力得到抑制。通过设置电流阻止部β，实现低功耗化以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。
图3中的(a)及图3中的(b)中，VCSEL(1)使光透射过发光控制闸流管S(1)而出射。另外，也可去除岛部301的、供光出射的部分的发光控制闸流管S(1)(隧道结84、半导体层85～半导体层88)。此时，发光控制闸流管S(1)呈圆筒状。这样，抑制VCSEL(1)所出射的光被发光控制闸流管S(1)吸收而导致光量下降的情况。
岛部302的周围通过蚀刻而去除了p型半导体层86、n型半导体层87、p型半导体层88(参照图2中的(b))。在p型半导体层88上设有p欧姆电极322。p欧姆电极322是与移位闸流管T(1)的阳极A连接的电极(阳极A电极)，且连接于被供给移位信号p1(φ1)的移位信号线72-1。在去除了p型半导体层88而露出的n型半导体层87上设有n欧姆电极332、n欧姆电极333、n欧姆电极334。n欧姆电极332、n欧姆电极334是与耦合晶体管Q(1)的集电极Cs、集电极Cf连接的电极(集电极Cf电极、集电极Cs电极)。另外，p欧姆电极322与n欧姆电极332、n欧姆电极334之间的n型半导体层87被去除(参照图2中的(b))。n欧姆电极333是与移位闸流管T(1)的n栅极Gn连接的电极(n栅极Gn电极)。
岛部303的周围通过蚀刻而去除了p型半导体层86、n型半导体层87、p型半导体层88。进而，在岛部303中，在露出的n型半导体层87上设有两个n欧姆电极335、336。两个n欧姆电极335、336间的n型半导体层87为电流限制电阻RL。
岛部304是与岛部303同样地构成。在去除了p型半导体层88而露出的n型半导体层87上，设有三个n欧姆电极337、338、339。并且，n欧姆电极337、n欧姆电极338间的n型半导体层87为耦合电阻Rc，n欧姆电极338、n欧姆电极339间的n型半导体层87为电源线电阻Rg。
岛部305是与岛部304同样地构成，设有启动电阻Rs与电源线电阻Rg。岛部306、岛部307是与岛部303同样地构成，设有电流限制电阻R1、电流限制电阻R2。
在岛部300的露出的n型半导体层85上设有n欧姆电极340。在n型半导体基板80的背面设有背面电极79。
接下来说明连接关系。另外，图3中的(a)中，以直线表示了被用于连接的配线(电源线71、移位信号线72-1、移位信号线72-2、电压供给线74)。
岛部301的发光控制闸流管S(1)的阳极A电极即p欧姆电极321连接于供给发光电压VLD的电压供给线74。岛部301的发光控制闸流管S(1)的n栅极Gn电极即n欧姆电极331连接于岛部302的耦合晶体管Q(1)的集电极Cs电极即n欧姆电极332。n欧姆电极332连接于设于岛部303的电流限制电阻RL的n欧姆电极336。岛部303的n欧姆电极335连接于电压供给线74。
岛部302的移位闸流管T(1)的阳极A电极即p欧姆电极322连接于移位信号线72-1。移位信号线72-1经由设于岛部306的电流限制电阻R1而连接于被供给移位信号p1的φ1端子。岛部302的移位闸流管T(1)的n栅极Gn电极即n欧姆电极333连接于被设于岛部305的电源线电阻Rg与启动电阻Rs的连接点即n欧姆电极(无符号)。岛部302的耦合晶体管Q(1)的集电极Cf电极即n欧姆电极334连接于岛部304的耦合电阻Rc的其中一个n欧姆电极337。
岛部304的耦合电阻Rc的另一个n欧姆电极338连接于移位闸流管T(2)的n栅极Gn电极即n欧姆电极(无符号)。岛部304的电源线电阻Rg的另一个电极即n欧姆电极339连接于被供给电源电位VGK的电源线71。
岛部305的启动电阻Rs的其中一个n欧姆电极(无符号)连接于移位信号线72-2。岛部305的电源线电阻Rg的另一个n欧姆电极(无符号)连接于电源线71。移位信号线72-2经由被设于岛部307的电流限制电阻R2而连接于被供给移位信号p2(φ2)的φ2端子。
另外，移位信号线72-1连接于奇数编号的移位闸流管T的阳极A电极即p欧姆电极，移位信号线72-2连接于偶数编号的移位闸流管T的阳极A电极即p欧姆电极。
其他的移位闸流管T、耦合晶体管Q、发光控制闸流管S以及VCSEL也是与移位闸流管T(1)、耦合晶体管Q(1)、发光控制闸流管S(1)以及VCSEL(1)同样地构成。
岛部300的露出的n型半导体层85的n欧姆电极340成为被供给接地电位GND的GND端子。并且，n型半导体基板80的背面的背面电极79为被供给驱动器电压Vdrv的Vdrv端子。
移位闸流管T、耦合晶体管Q被设在与构成发光控制闸流管S及VCSEL的层等效的层叠半导体层(结构体)上。但是，在n型半导体层85设有n欧姆电极340而设定为接地电位GND。另一方面，对于n型半导体基板80背面的背面电极79，供给驱动器电压Vdrv(≧0V)。即，p型半导体层83的阳极A的电位必然低于n型半导体层81的阴极K的电位，由n型半导体层81、活性层82、p型半导体层83所形成的pn结并非为正向。因而，岛部300中所含的半导体层85从背面电极79绝缘。这样，发光部11与移位部12经电气分离，由此，在接地电位侧(接地侧)对供给至VCSEL的发光电流进行导通/断开。
如以上所说明的那样，发光装置10被设于包含一个半导体的半导体基板80。
图4是适用第一实施方式的、使光源装置1运行的时间图。设横轴为时间，且按照时刻a～时刻r的字母顺序经过。另外，在时刻c～时刻d之间设有时刻c1～时刻c6，在时刻q～时刻r之间设有时刻q1～时刻q6。图4中，表示了移位信号p1、移位信号p2以及发光信号pI相对于时间的变化，且记述了成为导通状态的移位闸流管T、发光控制闸流管S以及VCSEL的编号。另外，将发光控制闸流管S以及VCSEL表述为S/VCSEL。
此处，设在图1所示的发光装置10中，使VCSEL(1)与VCSEL(6)发光。另外，在从初始状态使VCSEL(1)发光后，使发光装置10恢复为初始状态后，使VCSEL(6)发光。即，使VCSEL(1)以及VCSEL(6)发光。由此，任意选择VCSEL来使其发光。换言之，使VCSEL随机发光。
如图2中的(a)及图2中的(b)中所说明的那样，VCSEL(1)通过将移位闸流管T(1)设为导通状态而使其发光。VCSEL(6)通过将移位闸流管T(6)设为导通状态而使其发光。另外，使VCSEL(1)在时刻b、时刻c1、时刻c2、时刻c3、时刻c4、时刻c5、时刻c6间歇地发光。而且，使VCSEL(6)在时刻p、时刻q1、时刻q2、时刻q3、时刻q4、时刻q5、时刻q6间歇地发光。另外，将间歇的各个发光表述为发光脉冲。发光脉冲间的间隔(例如，从发光脉冲熄灭的时刻c直至下个发光脉冲发光的时刻c1为止的期间)在发光脉冲间相同。进而，发光脉冲的脉宽(例如，从发光脉冲发光的时刻b直至发光脉冲熄灭的时刻c为止的期间)在发光脉冲间相同。当像这样间歇地发光时，容易将发光控制闸流管S维持为VCSEL可发光的状态，在暂时利用移位闸流管T设为可发光的状态后，不论移位闸流管T是否导通，均容易使其再次发光。有时将发光脉冲的脉宽表述为发光脉宽，将发光脉冲间的间隔表述为发光脉冲间隔。另外，只要使其间歇地发光即可，也可使各发光脉冲的脉宽与脉冲间隔不同。也可不将各发光脉冲的脉宽与脉冲间隔设为相同，但若设为相同，则容易进行控制。另外，若使发光脉冲间隔长于可再次发光的期间，将变得无法再次发光，因此发光脉冲间隔须使得发光脉冲在可再次发光的期间内再次来到。
参照图1来详细说明图4的时间图。
时刻a之前为初始状态。所谓初始状态，是指电源线71被设定为电源电位VGK(5V)，接地线73被设定为接地电位GND(0V)，移位信号p1(φ1)、移位信号p2(φ2)为“L”(0V)，驱动器Drv为断开且未对驱动器电压线75供给驱动器电压Vdrv的状态。此时，移位闸流管T(1)成为可转变为导通状态的状态。
在时刻a，当使移位信号p1从“L”(0V)转变为“H”(5V)时，移位闸流管T(1)接通而从断开状态转变为导通状态。并且，发光控制闸流管S(1)的阳极A-n栅极Gn间成为正向偏压，VCSEL(1)成为可发光的状态。
在时刻b，使发光信号pI从“L”(0V)转变为“H”(5V)。驱动器Drv从断开变为导通，驱动器电压Vdrv成为接地电位GND(0V)。于是，发光控制闸流管S(1)接通而对发光控制闸流管S(1)的阳极A-VCSEL(1)的阴极K间施加发光电压VLD(5V)。于是，电流流至串联连接的发光控制闸流管S(1)与VCSEL(1)而VCSEL(1)发光。
在时刻c，当使移位信号p1从“H”(5V)转变为“L”(0V)时，移位闸流管T(1)关断而从导通状态转变为断开状态。
而且，在时刻c，当使发光信号pI从“H”(5V)转变为“L”(0V)时，电流不再流至发光控制闸流管S(1)的阳极A-VCSEL(1)的阴极K间，VCSEL(1)停止发光(熄灭)。
随后，在从时刻c直至时刻d为止的期间，使发光信号pI从“L”(0V)向“H”(5V)、并从“H”(5V)向“L”(0V)变化六次，由此，使VCSEL(1)发光六次。
在从时刻c直至时刻d为止的期间，移位信号p1(φ1)为“L”(0V)且移位闸流管T(1)为断开状态，电流不会流至移位闸流管T(1)以及耦合晶体管Q(1)。其他的移位闸流管T也同样。因而，在移位部12(参照图1)中抑制电力被消耗。即，在不需要来自耦合晶体管Q(1)的导通信号的维持时，不维持导通信号。
在时刻d，成为初始状态。此时，移位闸流管T(1)成为可转变为导通状态的状态。
在时刻e，当使移位信号p1从“L”(0V)转变为“H”(5V)时，与时刻a同样地，移位闸流管T(1)接通而从断开状态转变为导通状态。
在时刻f，当使移位信号p2从“L”(0V)转变为“H”(5V)时，移位闸流管T(2)接通。
在时刻g，当使移位信号p1从“H”(5V)转变为“L”(0V)时，移位闸流管T(1)关断。
以下依序在时刻h使移位闸流管T(3)接通，在时刻i使移位闸流管T(2)关断。进而，在时刻j使移位闸流管T(4)接通，在时刻k使移位闸流管T(3)关断。在时刻l使移位闸流管T(5)接通，在时刻m使移位闸流管T(4)关断。在时刻n使移位闸流管T(6)接通，在时刻o使移位闸流管T(5)关断。此时，发光控制闸流管S(6)的阳极A-n栅极Gn间成为正向偏压，VCSEL(6)成为可发光的状态。
在时刻p，使发光信号pI从“L”(0V)转变为“H”(5V)。驱动器Drv从断开变为导通，驱动器电压Vdrv成为接地电位GND(0V)。于是，与时刻b同样地，VCSEL(6)发光。
在时刻q，当使移位信号p2从“H”(5V)转变为“L”(0V)时，移位闸流管T(6)关断。
而且，在时刻q，当使发光信号pI从“H”(5V)转变为“L”(0V)时，VCSEL(6)停止发光(熄灭)。
随后，在从时刻q直至时刻r为止的期间，使发光信号pI从“L”(0V)向“H”(5V)、并从“H”(5V)向“L”(0V)变化六次，由此，使VCSEL(6)发光六次。
在从时刻q直至时刻r为止的期间，移位信号p2(φ2)为“L”(0V)，移位闸流管T(6)为断开状态，且电流未流至移位闸流管T(6)以及耦合晶体管Q(6)。其他的移位闸流管T以及耦合晶体管Q也同样。因而，在移位部12(参照图1)中抑制电力被消耗。即，在不需要来自耦合晶体管Q(6)的导通信号的维持时，不维持导通信号。
如以上所说明的那样，移位部12在邻接的两个移位闸流管T内的、位于移位的上游的移位闸流管T设为导通状态后，将位于移位的下游的移位闸流管T设为导通状态，随后，将位于移位的上游的移位闸流管T设为断开状态。这样，在移位部12中，根据设有邻接的两个移位闸流管T同时成为导通状态的期间(例如，从时刻f直至时刻g为止的期间)的、使相位错开了180度的移位信号(移位信号p1以及移位信号p2)，并通过移位闸流管T的移位动作而使导通状态移位。
图5是未适用第一实施方式的、使光源装置1运行的时间图。另外，将此时间图表述为以往例。发光装置10相同，图5的横轴与图4同样。
图5所示的以往例中，在间歇地反复VCSEL(1)的发光的、从时刻c直至时刻d为止的期间，将移位闸流管T(1)保持为导通状态。同样地，在VCSEL(6)间歇地反复发光的、从时刻q直至时刻r为止的期间，将移位闸流管T(6)设为导通状态。在这些期间内，保持导通状态的电流持续流至移位闸流管T(1)或移位闸流管T(6)。因而，以往例与图4所示的适用第一实施方式的时间图所示的光源装置1的动作相比，电力的消耗多。
接下来说明下述情况，即，在将移位闸流管T设为断开状态的期间(例如，图4中的从时刻c直至时刻d为止的期间)内，使VCSEL间歇地发光。
图6中的(a)及图6中的(b)是在发光控制闸流管S(1)与VCSEL(1)的串联连接中，表示发光控制闸流管S(1)中的电压以及VCSEL(1)的发光电流的图。图6中的(a)是所设定的时间图，图6中的(b)是发光控制闸流管S(1)的电压以及VCSEL(1)的发光电流。图6中的(a)是图4所示的时间图的从时刻a开始的一部分。另外，在从时刻c直至时刻d(参照图4)为止的期间内，按照字母顺序追加了时刻s至时刻y。图6中的(b)中，横轴为时间(ns)，左纵轴为发光控制闸流管S(1)的p栅极Gp、n栅极Gn、阴极K的电压(V)。而且，右纵轴为VCSEL(1)的发光电流(mA)。
对图6中的(a)的所设定的时间图进行说明。
在时刻a，使移位信号p1从“L”(0V)转变为“H”(5V)，而使移位闸流管T(1)接通。在时刻b，使发光信号pI从“L”(0V)转变为“H”(5V)而使VCSEL(1)发光。将此时刻设为图6中的(b)的时间轴上的100ns。并且，在从时刻b经过了10ns的时刻c，使移位信号p1从“H”(5V)转变为“L”(0V)，而使移位闸流管T(1)关断。在从时刻c经过了10ns的时刻s，使发光信号pI从“H”(5V)转变为“L”(0V)而使VCSEL(1)熄灭。在从时刻s休止了100ns的时刻t，再次使发光信号pI从“L”(0V)转变为“H”(5V)而使VCSEL(1)再次发光。随后，反复时刻b至时刻t的发光信号pI。即，VCSEL(1)从100ns的时刻b开始发光20ns的期间而熄灭，在休止了100ns后再次发光20ns。并且，以相同的时间间隔再次反复发光。此处，从时刻b直至时刻s为止为发光脉冲，从时刻b直至时刻s为止的期间为发光脉冲的宽度，从时刻s直至时刻t为止的期间为发光脉冲的脉冲间隔。其他情况也同样。有时将发光脉冲的脉冲间隔表述为发光间隔。
图6中的(b)是将图1中的发光电流限制电阻RI设为100Ω，将电源VS1所供给的电源电位VGK和电源VS2所供给的发光电压VLD均设为5V，将驱动器Drv的导通电阻Ron设为1Ω，将断开电阻Roff设为1MΩ来进行模拟的结果。p栅极Gp尚未导出，但在图6中的(b)中表示了p栅极Gp的电压。
图7中的(a)及图7中的(b)是发光控制闸流管S(1)与VCSEL(1)的等效电路。图7中的(a)是等效电路，图7中的(b)是表示半导体层以及pn结的寄生电容的图。图7中的(b)中表示了VCSEL(1)中的构成阴极K的n型半导体层81、构成阳极A的p型半导体层83以及发光控制闸流管S中的、构成阴极K的n型半导体层85、构成p栅极Gp的p型半导体层86、构成n栅极Gn的n型半导体层87、构成阳极A的p型半导体层88(参照图3中的(b))。省略了活性层82、隧道结层84。
在VCSEL(1)中的、阴极K(n型半导体层81)与阳极A(p型半导体层83)的pn结存在寄生电容Cv。在发光控制闸流管S(1)中的阴极K(n型半导体层85)与p栅极Gp(p型半导体层86)的pn结存在寄生电容Cgk，在p栅极Gp(p型半导体层86)与n栅极Gn(n型半导体层87)的pn结存在寄生电容Cgg，在n栅极Gn(n型半导体层87)与阳极A(p型半导体层88)的pn结存在寄生电容Cag。另外，在VCSEL(1)的阳极A(p型半导体层83)与发光控制闸流管S(1)的阴极K(n型半导体层85)之间存在隧道结层84而成为同电位。因而，在VCSEL的阳极A(p型半导体层83)与发光控制闸流管S(1)的阴极K(n型半导体层85)之间未产生寄生电容。
参照图7中的(a)及图7中的(b)来说明图6中的(a)的时间图。
在时刻a，当移位闸流管T(1)接通时，耦合晶体管Q(1)的集电极Cs从发光控制闸流管S的n栅极Gn开始引入电流。此处，发光电压VLD(电压供给线74)为5V，因此发光控制闸流管S(1)的阳极A的电压为5V。因而，发光控制闸流管S(1)的阳极A与n栅极Gn之间成为正向偏压，n栅极Gn成为从阳极A的电压减去正向电压Vd(1.5V)所得的3.5V。p栅极Gp的电压成为从阳极A的电压减去饱和电压Vc(0.3V)所得的4.7V。而且，阴极K的电压成为将VCSEL(1)的正向电压Vd(1.5V)计算在内而比p栅极Gp的电压低2×Vd的1.7V。这是图6中的(a)的时刻b之前的状态，是图6中的(b)的时间轴上的100ns之前的状态。
在时刻b，当发光信号pI从“L”(0V)变为“H”(5V)而驱动器Drv成为导通时，连接有VCSEL的阴极K的驱动器电压线75经由驱动器Drv、发光电流限制电阻RI而成为接地电位GND。由此，发光控制闸流管S(1)接通，VCSEL(1)发光。图6中的(b)所示的模拟结果中，通过发光电流流动，n栅极Gn、p栅极Gp、阴极K的各电压成为3.2V、4.7V、1.7V左右。
在时刻c，即便移位信号p1从“H”(5V)转变为“L”(0V)，但由于VCSEL(1)正在发光，因此n栅极Gn的电压也不会发生变化。
在时刻s，当发光信号pI从“H”(5V)变为“L”(0V)而驱动器Drv成为断开时，驱动器Drv从1Ω的导通电阻Ron切换为1MΩ的断开电阻Roff。当断开电阻Roff大时，发光控制闸流管S(1)的阳极A-VCSEL(1)的阴极K之间的电流成为保持电流以下，发光控制闸流管S关断而从导通状态转变为断开状态，从而VCSEL(1)熄灭。此时，n栅极Gn经由电流限制电阻RL而连接于发光电压VLD(5V)的电压供给线74，因此n栅极Gn的电压朝向发光电压VLD(5V)上升。即，寄生电容Cag(将电容量设为Cag)经由电流限制电阻RL(将电阻值设为RL)而以RL×Cag的时间常数放电。另一方面，由于蓄积在寄生电容Cgg、寄生电容Cgk、寄生电容Cv中的电荷无法移动，因此n栅极Gn的电压上升，相应地，p栅极Gp、阴极K的电压上升。图6中的(b)中，n栅极Gn、p栅极Gp、阴极K的电压成为5V、6V、3V左右。
在时刻t，当发光信号pI从“L”(0V)变为“H”(5V)而驱动器Drv再次成为导通时，连接有VCSEL(1)的阴极K的驱动器电压线75急剧地朝向接地电位GND(0V)变化。因此，贯穿寄生电容Cag、寄生电容Cgg、寄生电容Cgk的位移电流流动，将其作为阈值电流而发光控制闸流管S(1)接通，VCSEL(1)发光。
在时刻u，当发光信号pI从“H”(5V)变为“L”(0V)而驱动器Drv成为断开时，与时刻s同样地，发光控制闸流管S关断，VCSEL(1)熄灭。通过反复从时刻s至时刻t为止，VCSEL(1)间歇地多次发光。
所谓发光控制闸流管S的断开状态(断开)、或将发光控制闸流管S设为断开，是指未供给有维持发光控制闸流管S的导通状态的信号的含义，并非供给将发光控制闸流管S设为断开的信号的含义。如上所述，当耦合晶体管Q的集电极Cs成为断开状态时，不再对发光控制闸流管S的n栅极Gn供给将发光控制闸流管S设为可转变为导通状态的状态的信号。但是，发光控制闸流管S通过蓄积的电荷而在短暂的期间维持可转变为导通状态的状态。
图6中的(a)中，在时刻c，使移位信号p1从“H”(5V)转变为“L”(0V)而使移位闸流管T(1)关断后，在时刻s，使发光信号pI从“H”(5V)转变为“L”(0V)而使VCSEL(1)熄灭。由此，可将发光控制闸流管S(1)的阴极K设定为高的电压而切实地进行VCSEL(1)的再次发光。图6中的(a)中，在使移位闸流管T(1)关断前，使VCSEL(1)发光了一次，但也可使其多次发光。
图8是表示对驱动器Drv的断开电阻Roff进行了变更时的、发光控制闸流管S(1)的阴极K的电压与VCSEL(1)的发光电流的图。图8是将断开电阻Roff设为50kΩ、100kΩ、200kΩ、500kΩ以及1MΩ而进行模拟的结果。另外，所设定的时间图为图6中的(a)。
断开电阻Roff越小，则使VCSEL(1)熄灭后的、发光控制闸流管S(1)的阴极K的电压的下降越大。在将断开电阻Roff设为100kΩ、200kΩ、500kΩ以及1MΩ的情况下，在将图6中的(a)的发光控制闸流管S(1)设为断开状态后，即，在将移位部12设为断开后的时刻t再次发光。即，即便在将移位部12设为断开后，仍使VCSEL(1)间歇地多次发光(再次发光成为可能)。
另一方面，在将断开电阻Roff设为50kΩ的情况下，在将图6中的(a)的发光控制闸流管S(1)设为断开状态后，即，在将移位部12设为断开后的时刻t不发光。这是因为即便将驱动器Drv设为导通，但连接有VCSEL(1)的阴极K的驱动器电压线75的电压变化小而位移电流小，因此发光控制闸流管S(1)未接通。
在模拟中，发光控制闸流管S(1)不再接通的阴极K的电压小于0.9V。发光控制闸流管S不再接通，VCSEL(1)不再再次发光(无法再次发光)。阴极K的电压是由各pn结的寄生电容(图7中的(b)的寄生电容Cgg、寄生电容Cgk、寄生电容Cv)、发光控制闸流管S的阈值电流以及驱动器电压线75的电压变化的速度dV/dt等来决定。发光控制闸流管S为电容部的一例，串联连接的发光控制闸流管S与VCSEL为具有电容部的发光元件的一例。
要在将移位部12设为断开后使VCSEL间歇地发光，驱动器Drv的断开电阻Roff大为佳。如前所述，说明了下述情况，即，已设为导通状态一次的VCSEL在发光控制闸流管S的阴极K的电压成为小于0.9V时无法再次发光。如图8所示，断开电阻Roff越大，则发光控制闸流管S的阴极K的电压的下降越少。但是，若断开电阻Roff过大，则已设为导通状态一次的VCSEL可再次发光的期间变长。即，为了在已设为导通状态一次的VCSEL变得无法再次发光后使其他的VCSEL发光，若已设为导通状态一次的VCSEL可再次发光的期间长，则须将直至使其他VCSEL发光为止的期间(休止期间)设定得长。
图9中的(a)及图9中的(b)是表示对驱动器Drv的断开电阻Roff进行了变更时的、发光控制闸流管S(1)的阴极K的电压与VCSEL(1)的发光电流的另一图。图9中的(a)表示发光电流的整体，图9中的(b)是将图9中的(a)中的发光电流放大的图。图9中的(a)及图9中的(b)是将断开电阻Roff设为50kΩ以及30kΩ而进行模拟的结果。另外，所设定的时间图为图6中的(a)，断开电阻Roff为50kΩ，图8的断开电阻Roff同为50kΩ。
若减小断开电阻Roff，则将驱动器Drv设为断开后，发光控制闸流管S的阴极K的电压将快速接近0V。但是，若使断开电阻Roff过小，则在将驱动器Drv设为断开后，发光控制闸流管S中仍会有保持电流以上的电流持续流动，使得发光控制闸流管S(1)不会断开。
如图9中的(a)所示，在断开电阻Roff为50kΩ的情况下，在时刻t，不进行第二次发光。但是，在断开电阻Roff为30kΩ的情况下，在时刻t再次发光。并且，在其以后的时刻v、时刻x也再次发光。如图9中的(b)所示，当将发光电流放大时，若断开电阻Roff为50kΩ，则在驱动器Drv断开的期间，发光电流下降，在时刻u以后大致为0A。另一方面，若断开电阻Roff为30kΩ，则在驱动器Drv断开的期间，有0.07mA的发光电流流动。即，有保持电流以上的电流持续流至发光控制闸流管S(1)，发光控制闸流管S(1)保持导通状态。
根据以上所述，驱动器Drv的断开电阻Roff需要被设定为，在VCSEL可再次发光的期间内，将VCSEL维持为可再次发光的状态，且直至变为无法再次发光为止的期间(休止期间)不会过长。进而，驱动器Drv的断开电阻Roff需要被设定为，在驱动器Drv断开的期间内，不会有保持电流以上的电流流至发光控制闸流管S。换言之，驱动器Drv的断开电阻Roff是根据预先规定的直至变为无法再次发光为止的期间(休止期间)来设定。
如上所述，VCSEL可再次发光的期间以及直至变为无法再次发光为止的期间(休止期间)是由驱动器Drv的断开电阻Roff而定。但有时想要将可再次发光的期间设定得比由驱动器Drv的断开电阻Roff而定的期间长。
图10是说明将VCSEL可再次发光的期间设定得长的方法的时间图。图10与图4所示的时间图同样。图4的时间图中，在时刻b、时刻c1、时刻c2、时刻c3、时刻c4、时刻c5、时刻c6、时刻p、时刻q1、时刻q2、时刻q3、时刻q4、时刻q5、时刻q6设有发光脉冲。但是，图10的时间图中，在时刻c1、时刻c2、时刻c4、时刻c5、时刻q1、时刻q2、时刻q4、时刻q5，减小发光信号pI，以使流至VCSEL的电流比图4的情况少。这样，既抑制VCSEL的光量，又使发光控制闸流管S的阴极K的电压与使VCSEL发光时同样地上升而成为可再次发光的状态。将此时的发光脉冲表述为保持脉冲。即，时刻b、时刻c3、时刻c6、时刻p、时刻q3、时刻q6时的脉冲为发光脉冲，但时刻c1、时刻c2、时刻c4、时刻c5、时刻q1、时刻q2、时刻q4、时刻q5时的脉冲为保持脉冲。若在图4的未使用保持脉冲的情况下，将VCSEL(1)可再次发光的期间设为时刻c至时刻c1，则在图10的使用保持脉冲的情况下，VCSEL(1)可再次发光的期间成为时刻c至时刻c3而为三倍。图10中，在发光脉冲间设有两个保持脉冲，但也可设置超过两个的保持脉冲。通过设置保持脉冲，可将VCSEL可再次发光的期间延长至任意的期间。
图10中，将针对VCSEL(1)以及VCSEL(6)的、保持脉冲间的间隔以及保持脉冲与发光脉冲的间隔(在未区分的情况下表述为脉冲间隔)设为相同。而且，将发光脉冲以及保持脉冲的宽度设为相同。但是，脉冲间隔只要设定为可再次发光的期间持续即可。同样地，保持脉冲的宽度也只要设定为可再次发光的期间持续即可。并且，保持脉冲下的VCSEL的光量比发光脉冲小，且使电压变化的速度dV/dt等成为发光控制闸流管S成为可发光的状态的程度的大小为佳。若满足此条件，则也能实现实质上不发光的状态。若不需要保持脉冲下的发光，则只要以成为VCSEL的阈值电流以下的方式来选择电流值即可。另外，保持脉冲也可在最开始的发光脉冲之前放入。此时，使移位闸流管T断开的时机在最开始的发光脉冲之后为佳。
[第二实施方式]
第一实施方式中，设驱动器Drv的断开电阻Roff为一个。
第二实施方式中，使驱动器Drv的断开电阻Roff值可切换。
图11是说明适用第二实施方式的光源装置2的图。光源装置2的控制部50取代第一实施方式中的驱动器Drv而包括两个驱动器Drv1、Drv2。驱动器Drv1为导通电阻Ron1、断开电阻Roff1。驱动器Drv2为导通电阻Ron2、断开电阻Roff2。导通电阻Ron1与导通电阻Ron2既可相同，也可不同。另一方面，断开电阻Roff1与断开电阻Roff2不同(例如，Roff1＞Roff2)。并且，驱动器Drv1与驱动器Drv2经由开关SW而连接于发光电流限制电阻RI。通过对开关进行切换，从而切换驱动器Drv1与驱动器Drv2。开关可为电阻值比断开电阻Roff1以及断开电阻Roff2均大的NMOS晶体管等。
在断开电阻Roff2小的驱动器Drv2中，与断开电阻Roff1大的驱动器Drv1相比，发光控制闸流管S的阴极K的电压下降的速度快。因此，VCSEL间歇地发光的期间变短。并且，直至变为无法再次发光为止的期间(休止期间)变短。因而，也可通过切换驱动器Drv1与驱动器Drv2来设定间歇地发光的期间。而且，也可通过切换驱动器Drv1与驱动器Drv2来设定休止期间。
另外，作为变更断开电阻Roff值的方法，也可在NMOS晶体管的源极-漏极间经由开关来并联连接电阻值比NMOS晶体管断开时的电阻小且电阻值不同的多个电阻。通过切换开关，驱动器Drv的断开电阻Roff值受到变更，可再次发光的期间的选择成为可能。
[第三实施方式]
在适用第一实施方式的光源装置1以及适用第二实施方式的光源装置2中，直至变为无法再次发光为止的期间(休止期间)是由驱动器Drv的断开电阻Roff而定。在适用第三实施方式的光源装置3中，为了将休止期间设定得短，设置消除为不再次发光的状态的消除脉冲。若设置消除脉冲，则在因间歇地多次发光而发光控制闸流管容易变得一直导通的情况下、或者因误动作导致发光控制闸流管导通的情况等下，可抑制VCSEL误发光。进而，若不设置消除脉冲，则为了抑制之前已发光的VCSEL的再次发光，必须等待直至连接于所述VCSEL的发光控制闸流管S中电荷消失为止的期间(休止期间)。因此，使其他VCSEL发光的时机变迟，在想要切换相继发光的VCSEL而进行高速驱动的情况等时，难以进行高速驱动。因而，通过设置消除脉冲，休止期间变短，从而容易进行高速驱动。
图12是说明适用第三实施方式的光源装置3的图。光源装置3的控制部50在图1所示的光源装置1的控制部50中还包括驱动器Drv3与消除电流限制电阻RJ。驱动器Drv3例如将NMOS晶体管设为驱动器元件，根据施加至栅极的消除信号pJ来导通/断开。驱动器Drv3的NMOS晶体管的源极接地，漏极经由消除电流限制电阻RJ连接于Vdrv端子。消除信号pJ是设为具有接地电位GND(“L”(0V))与电源电位VGK(“H”(5V))的信号。此处，设驱动器Drv3在消除信号pJ为“L”(0V)时成为断开，在消除信号pJ为“H”(5V)时成为导通。即，消除信号pJ为“H”(5V)的期间为消除脉冲，此期间为消除脉冲的脉宽。驱动器Drv为第一驱动器的一例，驱动器Drv3为第二驱动器的一例。
驱动器Drv3的导通电阻Ron接近0Ω，断开电阻Roff接近∞。并且，消除电流限制电阻RJ被设定为如下所述的值，即，在将驱动器Drv3设为导通的情况下，使发光控制闸流管S的阴极K的电压在预先设定的消除期间(消除脉冲的脉宽)内下降，将VCSEL设为无法再次发光的状态。例如为图8所示的断开电阻Roff即50kΩ。而且，如前所述，消除电流限制电阻RJ被设定为不会有保持电流以上的电流流至发光控制闸流管S的值。
图13是说明设置消除脉冲的时机的时间图。图13中，作为消除发光控制闸流管S(1)/VCSEL(1)导通的影响的示例，切出图4所示的时间图的从时刻n直至时刻r为止的附近来附加消除脉冲。因此，在时刻o与时刻p之间附加有时刻aa与时刻ab。
消除脉冲设在VCSEL的一连串的发光结束的时刻(图4的时刻d)之后、且使接下来想要发光的VCSEL发光之前(图4的时刻p)为佳。图13中设为使VCSEL(6)发光。
在时刻n，移位信号p2从“L”(0V)转变为“H”(5V)，移位闸流管T(6)接通而从断开状态转变为导通状态。在时刻o，移位信号p1从“H”(5V)转变为“L”(0V)，移位闸流管T(5)关断而从导通状态转变为断开状态。
在时刻aa，使消除信号pJ从“L”(0V)转变为“H”(5V)，将驱动器Drv3设为导通。并且，在直至时刻ab为止的期间内，VCSEL设为无法再次发光的状态。时刻aa是仅对想要发光的VCSEL(6)进行设定的移位闸流管T(6)成为导通状态的时机。
在时刻ab，使消除信号pJ从“H”(5V)转变为“L”(0V)，将驱动器Drv3设为断开。并且，在时刻ab之后的时刻p，使发光信号pI从“L”(0V)转变为“H”(5V)而使VCSEL(6)发光。从时刻aa直至时刻ab为止的消除信号pJ为“H”(5V)的期间为消除脉冲。
此处，设为使VCSEL(6)发光进行了说明，但也可为其他VCSEL。
更理想的是，消除脉冲设在仅对想要发光的VCSEL进行设定的移位闸流管T成为导通状态的时刻(图13的时刻o)之后、且使想要发光的VCSEL发光之前(图13的时刻p)为佳。这是因为，在移位部12中，当导通状态正在移位时，因降低了所设定的VCSEL以外的发光控制闸流管S的n栅极Gn的电压的影响、或移位中的噪声造成的发光控制闸流管S的n栅极Gn的电压变动会被消除脉冲重置(初始化)。因而，消除脉冲不仅可在使之前已发光的VCSEL无法再次发光时使用，也可在最开始使VCSEL发光之前使用，以使发光装置10中的所有VCSEL都无法发光。
另外，关于消除脉冲，在驱动器Drv包含NMOS晶体管的情况下，也可在NMOS晶体管的源极-漏极间并联连接电阻值比NMOS晶体管的断开电阻小且电阻值不同的多个电阻，将其一个设为消除电流限制电阻RJ。多个电阻经由开关而连接，从而也可通过切换开关来产生消除脉冲。
通过使消除脉冲的脉宽窄于发光脉冲的脉宽、或/和使消除脉冲的电流值小于发光脉冲的电流值，从而抑制消除脉冲下的VCSEL的发光。
作为消除脉冲，可对驱动器电压线75供给电压变化的速度dV/dt慢的脉冲。已成为导通状态的发光控制闸流管S即便变为断开状态，仍有电荷残留。对于n栅极Gn，通过电流限制电阻RL而施加有发光电压VLD。因而，n栅极Gn即n栅极层87的电荷容易逃逸。另一方面，在p栅极Gp即p栅极层86(参照图3中的(a)及图3中的(b))容易残留电荷(参照图7中的(b))。并且，根据残留的电荷的量，发光控制闸流管S的阈值电压会发生变化。这样，也可对驱动器电压线75供给电压变化的速度dV/dt慢的脉冲，提高发光控制闸流管S的阈值电压，而使发光控制闸流管S难以接通。
如上所述的发光装置10是以共阴极(cathode common)而记载，但也可设为共阳极(anode common)。此时，只要以下述方式构成即可，即，在n栅极层(n型半导体层87)设有n欧姆电极，而在p栅极层(p型半导体层86)设置p欧姆电极。
而且，在发光装置10的移位部12中，将移位闸流管T间以耦合晶体管Q予以连接，但也可利用二极管或电阻予以连接。
所述的实施方式中，以包括在不同的时机发光的多个发光元件的发光装置10为例进行了说明。但是，也可将所述的实施方式适用于一个发光元件、或者多个发光元件同时发光的一个发光元件群。
而且，对将移位部12设为设定部的示例进行了说明，但也可并非进行移位动作的移位部，而是构成为，使设定部从驱动器直接向发光元件的闸流管发送信号。
(测量装置100)
第一实施方式至第三实施方式中所示的光源装置1、光源装置2、光源装置3可适用于对被测量物的三维形状(以下表述为3D形状)进行测量的测量装置。测量装置是基于借助光的飞行时间的所谓的飞行时间(Time of Flight，ToF)法来测量3D形状的装置。测量装置包括光源装置与三维传感器(以下表述为3D传感器)。在ToF法中，对从光自光源装置出射的时机直至由被测量物反射而被3D传感器收到的时机为止的时间进行测量。并且，根据从三维传感器获取的时间来算出直至被测量物为止的距离，确定被测量物的3D形状。而且，有时将测量三维形状表述为三维测量、3D测量或3D传感。三维传感器为受光部的一例。
此种测量装置被适用于根据经确定的3D形状来识别被测量物的情况。例如搭载于便携式信息处理装置等中，被利用于欲访问的用户的面部识别等。即，获取进行访问的用户的面部的3D形状，识别是否允许访问，仅在识别为是允许访问的用户的情况下，允许自身装置(便携式信息处理装置)的使用。
而且，所述测量装置也适用于增强现实(Augmented Reality，AR)等持续测量被测量物的3D形状的情况。
此种测量装置可适用于便携式信息处理装置以外的个人计算机(PersonalComputer，PC)等的信息处理装置。
图14是说明测量装置100的结构的框图。测量装置100包括：光源装置1、光源装置2及光源装置3，包括发光装置10及控制部50；以及3D传感器5。光源装置1、光源装置2、光源装置3朝向被测量物出射光。3D传感器5获取由被测量物予以反射而返回的光(反射光)。3D传感器5输出与通过ToF法而测量出的、基于从出射直至收到反射光为止的时间的直至被测量物为止的距离相关的信息(距离信息)。另外，在测量装置100中也可包含测量控制部200。测量控制部200构成为包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等的计算机，基于从3D传感器5获取的距离信息来确定被测量物的三维形状。
本公开也可理解为如下。
一种发光装置，其中，移位部包含按照排列顺序传输导通状态的传输元件。由此，与不传输导通状态的情况相比，容易构成移位部。
一种发光装置，其中，通过移位部的闸流管成为导通状态，从而发光元件通过闸流管功能转变为可发光的状态。由此，移位部的控制与发光部的控制得以分开。
一种发光装置，其中，发光元件包含串联连接的面发光元件与闸流管。由此，容易提高发光特性。

Claims (15)

1.一种光源装置，包括：
发光部，包括具有闸流管的发光元件；
设定部，将所述发光部设定为进行发光的发光元件；以及
控制部，在将所述发光元件转变为能够发光的状态后，使来自所述设定部的导通设定转变为断开，对使所述发光元件发光的发光电流进行导通/断开而使所述发光元件多次发光。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其中
进行所述多次发光时的发光间隔是根据在无来自所述设定部的导通设定的状态下，断开了对所述发光元件的发光电流后的、预先规定的能够再次发光的期间来设定。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其中
所述控制部在使来自所述设定部的导通设定转变为断开之前，使所述发光元件发光一次以上。
4.根据权利要求1所述的光源装置，其中
所述控制部包括驱动器，所述驱动器在对所述发光元件供给发光电流的电源的接地侧对发光电流进行导通/断开，
所述驱动器的断开电阻是根据断开了对所述发光元件的发光电流后的、预先规定的能够再次发光的期间来设定。
5.根据权利要求4所述的光源装置，其中
所述驱动器的断开电阻包含驱动器元件和与所述驱动器元件并联设置的电阻。
6.根据权利要求4所述的光源装置，其中
所述驱动器的断开电阻被切换为多个值。
7.根据权利要求1所述的光源装置，其中
所述控制部在使所述发光元件多次发光的期间、或者使所述发光元件发光之前，供给电流值比所述发光电流小的脉冲。
8.根据权利要求1所述的光源装置，其中
所述设定部是进行移位动作而设定所述发光部的进行发光的发光元件的移位部，
所述控制部通过将对所述移位部供给的移位信号设定为接地电位，从而使所述移位部转变为断开状态。
9.根据权利要求1所述的光源装置，其中
所述控制部对所述发光部供给使所述发光元件无法再次发光的消除脉冲。
10.根据权利要求9所述的光源装置，其中
所述控制部包括：
第一驱动器，在对所述发光元件供给发光电流的电源的设置侧对发光电流进行导通/断开；以及
第二驱动器，供给所述消除脉冲，
所述第二驱动器的导通电阻被设定为如下所述的值，即，比所述第一驱动器的断开电阻小，从而在所述第一驱动器断开时所述第二驱动器成为导通，由此使得无法再次发光。
11.一种发光装置，包括：
发光部，包括多个具有闸流管的发光元件；以及
设定部，依序传输导通状态，通过成为导通状态而设定在所述发光部中进行发光的发光元件，
所述发光元件的闸流管的栅极经由电阻连接于对所述发光元件供给发光电流的电压供给线。
12.根据权利要求11所述的发光装置，其中
所述设定部包含闸流管。
13.根据权利要求12所述的发光装置，其中
所述发光装置具有基板，
在所述基板上，所述发光元件是由面发光元件与所述发光元件的闸流管依序层叠而设，在所述基板上，在与所述发光元件等效的结构体上设有所述设定部的闸流管。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其中
所述发光元件与所述设定部的所述闸流管电气分离。
15.一种测量装置，包括：
如权利要求1至10中任一项所述的光源装置；以及
受光部，接收从所述光源装置的所述发光部出射并由被测量物予以反射的光。
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GB201011081D0 (en) * 2010-07-01 2010-08-18 Macfarlane Alistair Improved semi resonant switching regulator, power factor control and LED lighting
US9032348B2 (en) * 2012-12-07 2015-05-12 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Physics-based reliability model for large-scale CMOS circuit design
CN105049018B (zh) * 2015-08-31 2018-02-09 常州工学院 一种新型固态继电器
CN110493913B (zh) * 2019-08-06 2022-02-01 昂宝电子（上海）有限公司 用于可控硅调光的led照明系统的控制系统和方法
JP7463782B2 (ja) * 2020-03-17 2024-04-09 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 発光素子アレイ、発光装置、光学装置、計測装置及び情報処理装置

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