CN116581640A - 发光装置及测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光装置及测量装置，所述发光装置具备：发光部，具有包括晶闸管功能的发光元件；及驱动部，控制成如下：在利用从所述发光部发出的光的期间之前，使预定值以上的电流流过所述发光部的所述晶闸管。

Description

发光装置及测量装置
技术领域
本发明涉及一种发光装置及测量装置。
背景技术
已知一种发光装置，其包括晶闸管功能，通过使电流从栅极电极流过而使晶闸管处于导通状态，伴随于此进行发光。
专利文献1中记载有发光组件。发光组件具备：多个激光二极管，设定为逻辑值为“1”的导通状态、视为逻辑值为“0”的导通状态、以及断开状态；多个控制晶闸管，与每个激光二极管层叠，通过处于导通状态而将激光二极管设定为可以转移到导通状态的状态；及发光设定部，将控制晶闸管设定为导通状态，并且在将激光二极管设为逻辑值为“1”的导通状态的时刻之前，设定为逻辑值为“0”的导通状态。并且，专利文献1中也记载有具备一种配线，其供给将激光二极管维持在逻辑值为“0”的导通状态的偏置电压。
专利文献2中记载有一种图像形成装置。在该情况下，扫描周期由图像期间和非图像期间构成。图像形成装置通过临时迁移到即使在非图像期间也可以形成图像的VDO模式而早期确定开关电流。
专利文献1：日本特开2018-1523号公报
专利文献2：日本特开2015-217674号公报
由于晶闸管具有电容，因此有时从栅极电极向晶闸管的信号传递延迟，并且发光元件的发光延迟。在该情况下，发光延迟时间量的发光量减少。因此，要求控制成使发光元件的发光不易延迟。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够进行发光元件的发光延迟不易产生的控制的发光装置及测量装置。
方案1所述的发明为一种发光装置，其具备：发光部，具有包括晶闸管功能的发光元件；及驱动部，控制成如下：在利用从所述发光部发出的光的期间之前，使预定值以上的电流流过所述发光部的所述晶闸管。
方案2所述的发明为方案1所述的发光装置，其中，所述驱动部使所述预定值以上的电流流过的时间比当使所述发光元件发光时电流流过的时间长。
方案3所述的发明为方案1或2所述的发光装置，其中，所述驱动部控制成如下：在利用从所述发光部发出的光的期间内使所述发光部发光复数次，使得从施加所述预定值以上的电流到进行复数次中的第一次发光为止的时间间隔与复数次发光各自的时间间隔一致。
方案4所述的发明为方案1或2所述的发光装置，其中，所述发光部呈多个所述发光元件一同发光的发光元件组以多面状排列的结构，所述驱动部对每个所述发光元件组控制发光。
方案5所述的发明为方案4所述的发光装置，其中，所述驱动部控制成如下：当使所述发光元件组发光时，使所述预定值以上的电流流过该发光元件组的所述晶闸管，当不使该发光元件组发光时，不使该预定值以上的电流流过该发光元件组的所述晶闸管。
方案6所述的发明为方案4所述的发光装置，其中，所述驱动部对每个所述发光元件组改变所述预先确定的电流的量。
方案7所述的发明为方案6所述的发光装置，其还具备：受光部，从所述光照射到的被测量物接收反射光；及设定部，根据与所述受光部接收到的光有关的信息，将对所述晶闸管充电时所需电流设定为预先确定的电流。
方案8所述的发明为方案1所述的发光装置，其中，所述发光元件具备垂直谐振器表面发光激光器，所述预先确定的电流为使所述垂直谐振器表面发光激光器发光的阈值电流以上。
方案9所述的发明为方案1所述的发光装置，其中，所述发光元件是以弛豫振动发光的发光元件，所述预先确定的电流是在使该预先确定的电流流过之后也使所述发光部以弛豫振动发光的程度的小电流，所述驱动部不使所述发光元件发光。
方案10所述的发明为方案9所述的发光装置，其中，所述晶闸管因所述预先确定的电流而转移到导通状态。
方案11所述的发明为一种发光装置，其具备：发光部，具有包括晶闸管功能的发光元件；及受光部，接收从发光部发出的光；驱动部，控制成使电流流过以使从所述发光部发出复数次光；及控制部，在从所述发光部发出的光中，将最初的发光不用作所述受光部的受光结果。
方案12所述的发明为一种测量装置，其具备：方案1至11中任一项所述的发光装置；及处理部，处理与从来自所述发光装置的光照射到的被测量物接收到反射光的光有关的信息，以测量从所述发光装置到所述被测量物的距离、或该被测量物的形状。
发明效果
根据本发明的第1方案，能够提供一种发光装置，其能够进行发光元件的发光延迟不易产生的控制。
根据本发明的第2方案，能够更可靠地使所需量的电流流过晶闸管。
根据本发明的第3方案，发光元件的控制变得更简单。
根据本发明的第4方案，能够减少构成发光元件组的每个发光元件的发光不均。
根据本发明的第5方案，将预先确定的量的电流容易施加到晶闸管。
根据本发明的第6、第7方案，能够减少每个发光元件组的发光不均。
根据本发明的第8方案，在利用光的期间内的发光元件的点亮稳定。
根据本发明的第9方案，能够使发光元件更快地点亮。
根据本发明的第10方案，能够赋予足以使发光元件更快地点亮的电流。
根据本发明的第11方案，能够提供一种发光装置，其能够进行发光元件的发光延迟不易产生的控制。
根据本发明的第12方案，能够更准确地测定到被测量物为止的距离或形状。
附图说明
根据以下附图，对本发明的实施方式进行详细叙述。
图1是表示信息处理装置的一例的图；
图2是对信息处理装置的结构进行说明的框图；
图3是对发光装置的光源分割照射于照射区域的状态进行说明的立体图；
图4是对发光装置中的光源进行说明的图；
图5是对发光装置中的光源与驱动部的配置进行说明的图；
图6是适用本实施方式的发光装置的等效电路；
图7是对发光装置的动作进行说明的时序图；
图8的(a)～图8的(b)是关于流过发光部的电流而示出的图；
图9的(a)～图9的(b)是示出不使充电电流流过时产生的现象的图；
图10的(a)～图10的(b)是在预先使充电电流流过时和不流过时比较了发光量差异的图；
图11的(a)～图11的(b)是关于发光延迟而示出的图；
图12是示出施加了充电电流时的效果的图；
图13的(a)～图13的(d)是示出施加了充电电流时的效果的图；
图14是发光部的放大俯视图；
图15是发光部的剖视图；图15的(a)是图14中的XVA-XVA线上的剖视图，图15的(b)是图14中的XVB-XVB线上的剖视图。
符号说明
1-信息处理装置，2-用户界面(UI)部，3-光学装置，4-发光装置，5-三维传感器(3D传感器)，8-测量控制部，8A-3D形状确定部，9-系统控制部，9A-识别处理部，10-配线基板，20-光源，21-光射出部，22、22-1～22-12-发光部，23-切换部，24、24-1～24-12-信号端子，25-配线，30-光扩散部件，40-保持部，50-驱动部，51-MOS晶体管，52-信号产生电路，71-基准电位配线，72-发光用电极，72A、72B-焊盘部，80-n型基板，81-n型阴极层(n阴极层)，82-发光层，83-p型阳极层(p阳极层)，84-隧道接合层，85-n型阴极层(n阴极层)，86-p型栅极层(p栅极层)，87-n型栅极层(n栅极层)，88-p型阳极层(p阳极层)，89-绝缘层，100-照射区域，-切换信号，LED-发光二极管，S-驱动晶闸管，VLD-电源电位，Vd-正向电压(扩散电位)。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
在测量被测量物的三维形状(以下，表述为3D形状。)的测量装置中，存在根据基于光的飞行时间的所谓ToF(Time of Flight：飞行时间)方法测量三维形状的装置。在ToF方法中，测量从测量装置所具备的发光装置射出光的时刻到在被测量物上反射并由测量装置所具备的三维传感器(以下，表述为3D传感器。)接收的时刻为止的时间。然后，根据所测量的时间来确定被测量物的3D形状。另外，将测量3D形状的对象表述为被测量物。有时将三维形状表述为三维图像。并且，有时将测量三维形状表述为三维测量、3D测量或3D感测。
这种测量装置适用于根据所测量的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，用于识别要访问的用户的脸部等。即，获取访问用户脸部的3D形状，识别是否被许可访问，仅在识别出为许可访问用户的情况下，许可本装置(便携式信息处理装置)的使用。
并且，该测量装置也适用于增强现实(AR：Augmented Reality)等持续测量被测量物的3D形状的情况。在该情况下，与到被测量物为止的距离无关。
这种测量装置可适用于除了便携式信息处理装置以外的个人电脑(PC)等信息处理装置。
在此，作为一例，对信息处理装置是便携式信息处理装置进行说明，并且对通过识别作为3D形状的脸部而认证用户进行说明。
(信息处理装置1)
图1是表示信息处理装置1的一例的图。如上所述，作为一例，信息处理装置1是便携式信息处理装置。
信息处理装置1具备用户界面部(以下，表述为UI部。)2和测量3D形状的光学装置3。在UI部2中，例如，对用户显示信息的显示器件与通过用户的操作而输入对信息处理的指示的输入器件被一体化。显示器件例如是液晶显示器或有机EL显示器，输入器件例如是触摸面板。
光学装置3具备发光装置4和3D传感器5。发光装置4向被测量物(在该例中为脸部)照射光。3D传感器5获取在脸部反射并返回的光。在此，根据基于光的飞行时间的所谓ToF方法测量3D形状。然后，根据3D形状识别脸部。如上所述，也可以将脸部以外作为被测量物而测量3D形状。即，3D传感器5作为从来自发光装置4的光照射到的被测量物接收反射光的受光部发挥作用。测量3D形状的测量装置具备发光装置4和3D传感器5。
信息处理装置1是包括CPU、ROM、RAM等的计算机。另外，ROM中包括非易失性可重写内存，例如闪存。然后，存储在ROM中的程序或常数扩展到RAM中，通过CPU执行程序，信息处理装置1进行动作并执行各种信息处理。
图2是对信息处理装置1的结构进行说明的框图。
信息处理装置1具备上述光学装置3、测量控制部8及系统控制部9。测量控制部8控制光学装置3而测量3D形状。测量控制部8作为处理部发挥作用，所述处理部处理与3D传感器5接收到的光有关的信息，以测量从发光装置4到被测量物为止的距离、或被测量物的形状。测量控制部8包括3D形状确定部8A。系统控制部9将整个信息处理装置1作为系统进行控制。并且，系统控制部9包括识别处理部9A。并且，在系统控制部9上连接有UI部2、扬声9B、二维相机(在图2中，表述为2D相机。)9C等。
测量控制部8具备的3D形状确定部8A根据来自被测量物的反射光来测量3D形状，并确定被测量物的3D形状。系统控制部9具备的识别处理部9A根据由3D形状确定部8A确定的3D形状来识别被测量物(在该例中为脸部)。然后，根据所识别的脸部来识别是否为被许可访问的用户。
光学装置3具备的发光装置4具备配线基板10、光源20、光扩散部件30及驱动部50。光源20和驱动部50配置在配线基板10上。然后，光源20与驱动部50由设置在配线基板10上的配线连接。驱动部50向光源20供给用于发光的电流。光扩散部件30插入到光源20射出的光的路径中，使光源20射出的光向希望照射的方向照射。例如，光扩散部件30由设置在配线基板10上的保持部40保持，并覆盖光源20。另外，在配线基板10中可以具备电阻元件或电容元件，以使光源20及驱动部50进行动作。并且，光源20可以设置在导热率比配线基板10高的散热基材上。作为散热基材，与用于配线基板10的被称为FR-4的绝缘层的导热率为0.4W/m·K左右相比，可以举出导热率为20～30W/m·K的氧化铝(Al2O3)、导热率为85W/m·K左右的氮化硅(Si3N4)、或导热率为150～250W/m·K的氮化铝(AlN)。另外，虽然在配线基板10上设置有配线，但是配线基板10也可以是未设置有配线的基板。只要光源20与驱动部50连接即可，只要基板保持光源20、驱动部50等即可。
图3是对发光装置4的光源20分割照射于照射区域100的状态进行说明的立体图。图3中示出发光装置4的光源20。在图3中，在光源20的部分中，将纸面的右方向设为x方向，将纸面的上方向设为y方向，将朝向照射区域100的方向设为z方向。
作为一例，光源20具备12个发光部22。将12个发光部22统称为光射出部21。在12个发光部22中，x方向上四个和y方向上三个排列成矩阵状。发光部22可以分别单独发光，也可以多个同时发光。此外，这些发光部22可以全部同时发光。
照射区域100是为了测量被测量物的3D形状而照射光源20射出的光的范围。在此，每个发光部22的照射范围不同。即，光源20分割照射照射区域100。发光部22射出的光透射光扩散部件30(参考图2)，由此设定光的照射方向和/或光的扩展。另外，代替光扩散部件30，也可以是使入射光的方向改变为不同的方向而射出的衍射光学元件(DOE：DiffractiveOptical Element)等光学部件，或聚光透镜、微透镜、保护罩等透明部件。
图4是对发光装置4中的光源20进行说明的图。图4中的x方向、y方向及z方向与图3相同。
光源20具备排列有多个发光部22的光射出部21、切换发光的发光部22的切换部23、连接发光部22与切换部23的配线25。
如上所述，光射出部21具备以x方向上四个和y方向上三个排列成矩阵状的12个发光部22。在此，为了区分每个发光部22而表述为发光部22-1～22-12。另外，在发光部22上标出的〇符号是发光二极管LED。即，每个发光部22具备多个发光二极管LED。多个发光二极管LED是多个发光元件一同发光的发光元件组的一例。然后，多个发光二极管LED采用以多面状排列的结构。并且，驱动部50对这些多个发光二极管LED的每一个控制发光。
另外，每个发光部22可以具备相同数量的发光元件，也可以具备不同数量的发光元件。发光部22具备的发光元件可以是一个。
在发光部22上(z方向侧)，发光用电极72共同设置于所有发光部22。然后，发光用电极72的±y方向侧成为连接用于供给发光电流的配线的焊盘部72A、72B。另外，发光用电极72仅示出框，以便可以看到下侧发光部22。
切换部23具备向每个发光部22-1～22-12供给切换信号的信号端子24-1～24-12。另外，在不区分切换信号/>的情况下表述为切换信号/>在不区分信号端子24-1～24-12的情况下表述为信号端子24。切换部23集中配置在包括多个发光部22的光射出部21的x方向侧。切换部23也可以将信号端子24在y方向侧配置成一列。这样一来，x方向的长度比不设为一列时更短。
光射出部21的发光部22与切换部23的信号端子24由配线25连接，从信号端子24供给切换信号即，发光部22-1与信号端子24-1由配线25-1连接，并供给切换信号/>发光部22-2与信号端子24-2由配线25-2连接，从信号端子24-2供给切换信号/>另外，在图4中，对配线25-1、25-2进行表述，省略了其他配线25-3～25-12的表述。
配线25在发光部22的外侧沿发光部22设置。由此，与在发光部22的内部即表面上设置配线的情况相比，以高密度设置发光二极管LED。并且，在图4中，包括光射出部21和切换部23的区域在x方向的长度比y方向的长度长。
图5是对发光装置4中的光源20和驱动部50的配置进行说明的图。图5中的x方向、y方向及z方向与图4相同。
在此，将包括多个发光部22的光射出部21的-x方向侧表述为边缘21a，将+x方向侧表述为边缘21b，将+y方向侧表述为边缘21c，将-y方向侧表述为边缘21d。边缘21a与边缘21b彼此对置，边缘21c与边缘21d连接边缘21a与边缘21b并彼此对置。即，光射出部21的多个发光部22由边缘21a、21b、21c、21d包围。然后，边缘21a具有长度D1，边缘21c具有长度D2。在此，长度D1设定为比长度D2短(D1＜D2)。在此，边缘21a是第1边缘的一例，边缘21b是第2边缘的一例，边缘21c是第3边缘的一例，边缘21d是第4边缘的一例。
如图5所示，切换部23配置在驱动部50的相反侧位置。即，驱动部50与光射出部21的发光部22侧相邻设置。即，驱动部50设置在光射出部21的边缘21a侧，切换部23设置在光射出部21的边缘21b侧。即，驱动部50与切换部23设置在彼此对置的边缘侧。由此，与切换部23设置在驱动部50与发光部22之间的位置上的情况相比，驱动部50与发光部22之间的距离变短。由此，在发光装置4中，驱动部50与光源20中的发光部22之间的电感变小，光脉冲的上升时间变短。并且，由于3D传感器5配置在图1所示的位置，因此3D传感器5设置在切换部23侧。即，以驱动部50、发光部22、切换部23、3D传感器5的顺序排列。
并且，在发光用电极72中，焊盘部72A设置在包括发光部22的光射出部21的边缘21c侧，焊盘部72B设置在光射出部21的边缘21d侧。即，焊盘部72A、72B在对光射出部21的与设置有驱动部50和切换部23的位置不同的位置上，设置在光射出部21的外侧。若将焊盘部72A、72B设置在设置有切换部23或驱动部50的位置，则与焊盘部72A、72B的连接有可能被切换部23或驱动部50阻碍。即，与将焊盘部72A、72B设置在设置有切换部23或驱动部50的位置上的情况相比，能够容易与焊盘部72A、72B连接。并且，焊盘部72A、72B设置于边缘21c和边缘21d两者。因此，电流从发光用电极72的两侧供给。由此，与将焊盘部设置在边缘21c及边缘21d中的任一个边缘上的情况相比，抑制向发光部22的电流供给的偏差。
即，驱动部50、切换部23及发光用电极72设置在光射出部21的分别不同的边缘侧上。由此，能够减小发光装置4的平面形状。
图6是适用本实施方式的发光装置4的等效电路。图6中示出发光装置4中的光源20和驱动部50。另外，图6中一并示出控制发光装置4的测量控制部8。
如上所述，光源20具备光射出部21和切换光射出部21中的多个发光部22的切换部23。图6中示出三个发光部22(表述为发光部22-1、22-2、22-3。)。如发光部22-1中所记载，每个发光部22具备多个发光二极管LED。然后，每个发光部22具备共同连接到多个发光二极管LED的驱动晶闸管S。这可以说发光二极管LED包括晶闸管的功能。
发光二极管LED例如是垂直谐振器表面发光激光器VCSEL(Vertical CavitySurface Emitting Laser)。另外，在本实施方式中，发光二极管LED设为通过在积极地产生弛豫振动的条件下驱动而发光的发光元件。即，设为以弛豫振动发光的发光元件。另外，若弛豫振动大，则最初的发光输出变大，但随后的输出也可能作为下降波形而不稳定，并且也可能以弛豫振动变小的方式进行调整。垂直谐振器表面发光激光器VCSEL是表面发光激光器元件，该表面发光激光器元件在层叠于基板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发光层，并且对表面在垂直方向上射出激光束。这里的垂直谐振器表面发光激光器VCSEL具有λ谐振器结构。另外，发光元件可以是除了垂直谐振器表面发光激光器VCSEL以外的激光二极管等其他发光器件。以下，有时将垂直谐振器表面发光激光器VCSEL表述为VCSEL。
驱动部50具备MOS晶体管51和信号产生电路52。另外，MOS晶体管51可以是绝缘栅极型双极晶体管(IGBT)等。
多个发光二极管LED与驱动晶闸管S串联连接。即，多个发光二极管LED并联连接，发光二极管LED的阳极([A])连接于驱动晶闸管S的阴极([K])。同样地，发光二极管LED的阴极([K])并联连接，并连接于驱动部50中的MOS晶体管51的漏极([D])。然后，MOS晶体管51的源极([S])连接于供给基准电位GND(0V)的基准电位配线71。
驱动晶闸管S的阳极([A])连接于供给电源电位VLD的发光用电极72。然后，驱动晶闸管S的栅极([G])连接于切换部23的信号端子24。即，在发光部22-1中，驱动晶闸管S的栅极([G])连接于信号端子24-1，并供给切换信号在其他发光部22中也相同。
驱动部50中的信号产生电路52向MOS晶体管51的栅极([G])供给使MOS晶体管51处于导通状态的On信号(On)和处于断开状态的Off信号(Off)。
上述发光装置4的驱动方法是所谓的低侧驱动。在希望使发光二极管LED以更的高速驱动的情况下，例如优选进行低侧驱动。低侧驱动是指使MOS晶体管51等驱动元件相对于发光二极管LED等驱动对象位于电流路径的下游侧的结构。
以下，对发光装置4的动作进行说明。
(驱动晶闸管S)
驱动晶闸管S是具有阳极([A])、阴极([K])、栅极([G])三个端子的半导体元件。如后所述，驱动晶闸管S通过基于GaAs、AlGaAs、AlAs等的n阴极层85、p栅极层86、n栅极层87及p阳极层88层叠而构成。即，驱动晶闸管S具有npnp结构。作为一例，将p型半导体层(p栅极层86、p阳极层88)与n型半导体层(n阴极层85、n栅极层87)的pn接合的正向电压(扩散电位)Vd设为1.5V进行说明。
驱动晶闸管S在n栅极层87上设置有栅极([G])。首先，在驱动晶闸管S的阳极([A])与阴极([K])之间施加有电压，但设为电流未流过的断开状态。若作为阳极([A])的p阳极层88与作为栅极([G])的n栅极层87之间成为正向偏压，则驱动晶闸管S转移到电流流过的导通状态。即，在图6中，若栅极([G])成为比阳极([A])的电位低超过正向电压Vd的电压，则驱动晶闸管S从断开状态转移到导通状态。然后，阳极([A])与阴极([K])之间成为正向电压Vd。例如，若阳极([A])为5V，则栅极([G])小于3.5V时驱动晶闸管S从断开状态转移到导通状态。并且，若阳极([A])为10V，则栅极([G])小于8.5V时驱动晶闸管S从断开状态转移到导通状态。
另外，栅极([G])连接于信号端子24，信号端子24被供给切换信号即，驱动晶闸管S从断开状态向导通状态的转移由切换信号/>来控制。
(发光二极管LED)
发光二极管LED是具有阳极([A])和阴极([K])这两个端子的半导体元件。因此，若在阳极([A])与阴极([K])之间被施加比正向电压Vd大的电压且可以发光的电流流过，则发光二极管LED发光。
(发光部22的动作)
如图6所示，在发光部22中，驱动晶闸管S与发光二极管LED串联连接。然后，与驱动晶闸管S的阳极([A])连接的发光用电极72被施加电源电位VLD。发光二极管LED的阴极([K])连接于驱动部50的MOS晶体管51的漏极([D])。驱动部50的MOS晶体管51的源极([S])被供给基准电位GND(0V)。另外，基准电位GND是接地电位。
在此，从信号产生电路52向MOS晶体管51的栅极([G])输入On信号，从而MOS晶体管51成为导通状态。于是，发光部22的发光二极管LED的阴极([K])成为0V。因此，发光部22被施加电源电位VLD。
电源电位VLD设为5V。然后，切换信号为5V，驱动晶闸管S处于断开状态。在此，切换信号/>转移到比驱动晶闸管S的阳极([A])的电源电位VLD低超过正向电压Vd且小于3.5V。于是，驱动晶闸管S从断开状态转移到导通状态。然后，电流从驱动晶闸管S流向发光二极管LED。驱动晶闸管S的阴极([K])成为3.5V。因此，发光二极管LED的阳极([A])-阴极([K])之间成为正向电压Vd以上，发光二极管LED发光。
并且，电源电位VLD设为10V。然后，切换信号为10V，驱动晶闸管S处于断开状态。在此，切换信号/>转移到比驱动晶闸管S的阳极([A])的电位即电源电位VLD低超过正向电压Vd且小于8.5V。于是，驱动晶闸管S从断开状态转移到导通状态。然后，电流从驱动晶闸管S流向发光二极管LED。驱动晶闸管S的阴极([K])成为8.5V。因此，发光二极管LED的阳极([A])-阴极([K])之间成为正向电压Vd以上，发光二极管LED发光。
如以上说明，若施加到栅极([G])的电压即切换信号为从电源电位VLD减去正向电压Vd的值以上，则断开状态的驱动晶闸管S维持断开状态。然后，若切换信号/>小于从电源电位VLD减去正向电压Vd的值，则从断开状态转移到导通状态。
然后，若从信号产生电路52向MOS晶体管51的栅极([G])输入Off信号，则MOS晶体管51从导通状态转移到断开状态。于是，电流不会流过发光部22，发光二极管LED从导通状态转移到断开状态。另外，即使将栅极([G])设为从电源电位VLD减去正向电压Vd的值以上，导通状态的驱动晶闸管S也不会转移到断开状态。
(发光装置4的时序图)
图7是对发光装置4的动作进行说明的时序图。横轴设为时间t以时刻a～m的顺序经过。从上到下表示电源电位VLD、切换信号切换信号/>驱动部50的信号产生电路52的信号、发光部22-1～22-8的状态、以及发光部22-9～22-12的状态。切换信号 是在H电平和L电平之间切换的信号。另外，H电平为从电源电位VLD减去正向电压Vd的值以上，L电平小于从电源电位VLD减去正向电压Vd的值。在此，作为一例，设为切换信号/>维持在相同的电位，并且切换信号/>同时切换。另外，切换信号/> 可以单独切换，如上所述，也可以多个同时切换。并且，切换信号/>可以全部同时切换。
在时刻a，发光部22-1～22-12处于断开状态。并且，切换信号为H电平。驱动部50的信号产生电路52将Off信号供给到MOS晶体管51。因此，所有驱动晶闸管S处于断开状态，所有发光二极管LED处于非发光状态。
在时刻b，切换信号从H电平转移到L电平。于是，发光部22-9～22-12的驱动晶闸管S因栅极([G])成为L电平而处于从断开状态可转移到导通状态的状态。然而，由于驱动部50的MOS晶体管51处于断开状态，因此驱动晶闸管S无法转移到导通状态。
在时刻c，驱动部50的信号产生电路52将On信号供给到MOS晶体管51。于是，在发光部22-9～22-12的驱动晶闸管S与发光二极管LED的串联连接中被施加电源电位VLD。此时，使预先确定的电流流过，详细内容将进行后述。然后，在该情况下，根据电流值，存在发光二极管LED不开始(点亮)发光而成为非发光状态的情况、以及开始(点亮)发光的情况。在非发光状态的情况下，例如也优选驱动晶闸管S从断开状态转移到导通状态。然而，在该情况下，也通过使流过的电流小于发光二极管LED的阈值电流而成为非发光状态。并且，在开始(点亮)发光的情况下，驱动晶闸管S从断开状态转移到导通状态，并且将流过的电流设为使发光二极管LED发光的阈值电流以上。
在时刻d，切换信号从L电平转移到H电平。在时刻c，在使发光二极管LED点亮的情况下，发光部22-9～22-12的驱动晶闸管S不会转移到断开状态，发光二极管LED继续发光。
在时刻e，驱动部50的信号产生电路52将Off信号供给到MOS晶体管51。在时刻c，在使发光二极管LED点亮的情况下，在发光部22-9～22-12的驱动晶闸管S与发光二极管LED的串联连接中不会流过电流，发光二极管LED停止(熄灭)发光。
时刻f与时刻b相同。即，切换信号从H电平转移到L电平。于是，发光部22-9～22-12的驱动晶闸管S因栅极([G])成为L电平而处于从断开状态可转移到导通状态的状态。然而，由于驱动部50的MOS晶体管51处于断开状态，因此驱动晶闸管S无法转移到导通状态。
在时刻g，驱动部50的信号产生电路52将On信号供给到MOS晶体管51。于是，在发光部22-9～22-12的驱动晶闸管S与发光二极管LED的串联连接中被施加电源电位VLD。因此，驱动晶闸管S从断开状态转移到导通状态，发光二极管LED开始(点亮)发光。
在时刻h，切换信号从L电平转移到H电平。然而，发光部22-9～22-12的驱动晶闸管S不会转移到断开状态，发光二极管LED继续发光。
在时刻i，驱动部50的信号产生电路52将Off信号供给到MOS晶体管51。于是，在发光部22-9～22-12的驱动晶闸管S与发光二极管LED的串联连接中不会流过电流，停止(熄灭)发光二极管LED的发光。
时刻j、时刻k、时刻l、时刻m分别与时刻f、时刻g、时刻h、时刻i相同。即，在时刻k与时刻m之间，发光二极管LED成为发光状态。另外，在时刻d，示出切换信号从L电平转移到H电平的例子，但可以到时刻m为止始终保持L电平，根据发光元件的电容，在时刻d从L电平转移到H电平之后，可以始终保持在H电平。
另外，在该情况下，可以说驱动部50控制成使电流流过以使从发光部22发出复数次光。
在本实施方式中，在时刻g之后的时间带，将从发光二极管LED发出的光用于三维测量中。然后，驱动部50控制成在利用从发光部22发出的光的期间(时刻g之后)之前，使预定值以上的电流流过发光部22的驱动晶闸管S。在该情况下，“利用从发光部22发出的光的期间”是由信息处理装置1利用从发光部22发出的光进行三维测量的期间。即，该期间是从三维测量开始到结束为止的期间，是时刻g之后的期间。并且，该期间之前是由信息处理装置1开始三维测量之前的期间，是时刻a之后且时刻g之前的期间。在利用光的期间之前的期间，可以使3D传感器5不接收光，即使3D传感器5接收光，在即使三维测量的情况下，例如可以排除利用光的期间之前的光的反射光进行计算。该处理例如由测量控制部8(参考图2)进行。在该情况下，测量控制部8作为控制部发挥作用，所述控制部在从发光部22发出的光中，将最初的发光不用作3D传感器5的受光结果。
然而，不是必须完全禁止在利用光之前的期间利用光。例如，若考虑到后述每个块B内部等，则可以预想该期间在块B中存在发光不均等输出不稳定的情况，但是并非如仅确认块B内是否存在一个发光点的输出等那样，连即使未得到本来希望的发光也用作充分的发光的情况也限制。
以下，关于流过驱动晶闸管S的预定值以上的电流的电流，分为不使发光部22点亮的情况和点亮的情况进行说明。
(不使发光部22点亮的情况)
在时刻c，在不使发光部22点亮的情况下，预先确定的电流是比使发光部22发光的电流小的电流，驱动部50不使发光二极管LED发光。尤其，在本实施方式的情况下，由于使用以弛豫振动发光的发光元件，因此预先确定的电流设为不仅发光部22不发光，而且在使该电流流过之后也积极地应用弛豫振动并使发光元件发光的程度的小电流。另外，以下，将发光二极管LED设为垂直谐振器表面发光激光器VCSEL进行说明。
图8的(a)是关于此时流过发光部22而示出的电流的图。在图8的(a)中，横轴表示流过发光部22的电流，纵轴表示垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的发光强度。
在图8的(a)中，将上述预先确定的电流图示为“充电电流”。然后，示出该充电电流小于垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的振荡阈值。即，通过使该充电电流流过，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL不振荡，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL不发光。
(使发光部22点亮的情况)
在时刻c，在使发光部22点亮的情况下，预定值以上的电流为能够使发光部22发光的大小的电流，驱动部50使发光二极管LED发光。
图8的(b)是关于此时流过发光部22的电流而示出的图。在图8的(b)中，横轴表示流过发光部22的电流，纵轴表示垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的发光强度。
在图8的(b)中，示出作为预先确定的电流的充电电流大于垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的振荡阈值。即，通过使该充电电流流过，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL振荡，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL发光。然而，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL在信息处理装置1中开始三维测量之前的期间发光。因此，即使垂直谐振器表面发光激光器VCSEL发光，也不影响到基于信息处理装置1的三维测量。
另外，例如优选使充电电流流过的时间比使垂直谐振器表面发光激光器VCSEL发光时电流流过的时间长。即，在图7的例子中，使充电电流流过的时间是时刻c～时刻e的时间。并且，使垂直谐振器表面发光激光器VCSEL发光时使电流流过的时间是时刻g～时刻i或时刻k～时刻m。因此，使时刻c～时刻e的时间比时刻g～时刻i或时刻k～时刻m的时间长。由此，流过驱动晶闸管S的充电电流容易补充。即，能够更可靠地使所需量的电流流过驱动晶闸管S。其结果，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的发光延迟更不易产生。另外，在上述例中，充电电流作为脉冲而赋予，但也可以在利用从发光部22发出的光的期间之前始终流动。
并且，如图7所示，存在利用在从发光部22发出的光的期间内使发光部22发光复数次时，即设为脉冲的情况。在该情况下，例如优选控制成使得从施加充电电流到进行复数次中的第一次发光为止的时间间隔与复数次发光各自的时间间隔一致。即，使时刻e～时刻g之间的时间间隔与时刻i～时刻k之间的时间间隔一致。由此，发光部22的控制变得更简单。并且，由于容易设计电路内的充电或放电容量，其结果，容易确保流过驱动晶闸管S时充分的电流量。
此外，如图7所示，当使垂直谐振器表面发光激光器VCSEL发光时，控制成使充电电流流过垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的驱动晶闸管S。另一方面，当不使垂直谐振器表面发光激光器VCSEL发光时，例如优选控制成不使充电电流流过。即，在图7的例子中，由于使发光部22-9～22-12发光，因此使充电电流流过发光部22-9～22-12。相对于此，由于不使发光部22-1～22-8发光，因此不使充电电流流过发光部22-1～22-8。由此，将预先确定的量的充电电流容易施加到晶闸管。
(充电电流的详细说明)
接着，对充电电流进行更详细的说明。
图9的(a)～图9的(b)是示出在不使充电电流流过时产生的现象的图。
其中，图9的(a)表示垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的芯片设计，“○”表示馈电点。并且，图9的(b)表示不使充电电流流过时的垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的光量分布。另外，“○”表示馈电点。在图9的(b)中示出，越接近白色，光量越大，越接近黑色，光量越小。然后，对多个垂直谐振器表面发光激光器VCSEL共用馈电点，由点线划分的每个块B内的垂直谐振器表面发光激光器VCSEL以相同的方式发光及熄灭。在此，块B的数量为12个。
如图9的(b)所示，可知越远离由“○”表示的馈电点，光量越降低。作为该原因，可以举出驱动晶闸管S具有电容的情况。即，由于驱动晶闸管S具有电容，因此从馈电点向垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的信号传递延迟。因此，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的发光延迟。其结果，发光延迟的时间量的发光量减少。然后，越远离馈电点，电容越大，因此越远离馈电点，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的发光越延迟。因此，越远离馈电点，发光量越减少。这也可以说，根据离馈电点的距离，产生发光量的偏差，或者产生发光不均。如此，在由一个馈电点使多个垂直谐振器表面发光激光器VCSEL点亮的情况下，存在从一个馈电点向每个垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的距离变远的情况。因此，这种发光延迟的问题容易变得更显著。
因此，在本实施方式中，通过预先使充电电流流过而解决该问题。在该情况下，即使驱动晶闸管S具有电容，通过施加充电电流，能够预先对驱动晶闸管S进行充电，从馈电点向垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的信号传递不易延迟。因此，不易产生如上所述的发光量减少的问题。
图10的(a)～图10的(b)是在预先使充电电流流过时和不流过时比较了发光量差异的图。
其中，图10的(b)是关于测定出发光量的垂直谐振器表面发光激光器VCSEL而示出的图。在此，对实线矩形中的由比特(bit)1～比特6表示的六个垂直谐振器表面发光激光器VCSEL测定发光量。
并且，图10的(a)是关于比特1～比特6的六个垂直谐振器表面发光激光器VCSEL而示出充电电流与发光量的关系的图。在此，横轴表示上述比特1～比特6的位置，纵轴表示发光量。在此，表示使预先确定的充电电流改变为0mA、20mA、40mA、60mA时的发光量。即，充电电流为0mA的情况与现有情况相同，是不使充电电流流过的情况。并且，20mA、40mA、60mA的情况是适用本实施方式的情况，是使预先确定的充电电流流过的情况。
如图所示，与不使充电电流流过的0mA的情况相比，随着将充电电流增加到20mA、40mA、60mA，发光量增大，并且不易产生发光量的偏差。
图11的(a)～图11的(b)是关于发光延迟而示出的图。
其中，图11的(b)是示出相对于时间的发光量的图。在此，横轴表示时间，纵轴表示发光量。并且，图11的(a)表示测定出发光量的部位。在此，关于由粗线的“○”表示的位置1～位置3这三个点，表示测定出发光量。并且，关于位置1、位置3、位置2，依次与馈电点的距离变远。
然后，在图11的(b)中，如图所示，关于位置1、位置2这两个点，示出相对于时间的发光量。如图所示，可知与位置1相比，位置2的发光开始时间延迟。在该情况下，延迟约为2ns。另外，位置3在位置1与位置2之间。
图12是示出施加了充电电流时的效果的图。
在此，关于图11的(b)的位置1和位置2，示出在未使充电电流流过时和流过时测定出发光延迟的结果。
在未使充电电流流过的情况下，与位置1相比，位置2的发光开始时间明显延迟。此时的延迟约为900ps。
并且，在使充电电流流过的情况下，与位置1相比，位置2的发光开始时间的延迟减小。此时的延迟约为550ps。
图13的(a)～图13的(d)也是示出施加了充电电流时的效果的图。在此，横轴表示时间，纵轴表示发光量。
在此，表示施加高频并使垂直谐振器表面发光激光器VCSEL高速闪烁的情况。因此，发光的波形成为脉冲波。
其中，图13的(a)表示未使充电电流流过时的效果。并且，图13的(b)是在图13的(a)中由箭头指示的部位的局部放大图。在该情况下，可知最初的第一个脉冲的波形与第二个脉冲之后的波形不同。该波形的差异是由上述发光开始时间的延迟引起的。在该情况下，发光开始时间的延迟约为2700ps。
另一方面，图13的(c)表示使充电电流流过时的效果。并且，图13的(d)是在图13的(c)中由箭头指示的部位的局部放大图。在该情况下，最初的第一个脉冲的波形与第二个脉冲之后的波形几乎相同。这是由上述发光开始时间的延迟小引起的。在该情况下，发光开始时间的延迟约为300ps。
另外，在图13的(a)～图13的(b)中，在以高频使用垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的情况下，与图7中的说明同样，也能够不使用第一个脉冲，而使用第二个脉冲之后的脉冲。即，将第一个脉冲作为施加充电电流的步骤，将第二个脉冲之后的脉冲用作因第一个脉冲而使充电电流流过之后的步骤。另外，在该情况下，第一个脉冲与图8的(b)的情况同样地发光，但也可以不与图8的(a)的情况同样地发光。如此，在使垂直谐振器表面发光激光器VCSEL以高频进行动作的情况下，能够使用脉冲波来施加充电电流。
另外，充电电流可以针对每个块B而改变。由此，能够减少每个块B的发光不均。每个块B的充电电流例如存储在驱动部50中，驱动部50改变施加充电电流的时间或电流值，以施加所存储的充电电流。
此外，可以使用白板等进行充电电流的校准。即，以信息处理装置1与发光部22的距离几乎相同的方式配置白板，对白板照射光以测定到白板为止的距离。然后，驱动部50计算充电电流并对每个块B进行设定，以使距离相同。在该情况下，驱动部50作为设定部发挥作用，所述设定部根据与3D传感器5接收到的光有关的信息，将对驱动晶闸管S充电时所需电流设定为充电电流。
在本实施方式中，通过施加充电电流，垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的发光延迟减少。在该情况下，发光不易延迟，因此垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的发光量不易减少。因此，尤其，如上所述，在使多个垂直谐振器表面发光激光器VCSEL点亮的情况下，不管离馈电点的距离如何，发光量容易变得一致，发光不均减少。
并且，与实际上使垂直谐振器表面发光激光器VCSEL点亮时使用的驱动电流相比，充电电流即使非常小，也产生效果。充电电流例如相对于垂直谐振器表面发光激光器VCSEL的振荡阈值为1/10～1/15左右便足够了。
(发光部22的结构)
光源20由可以射出光的半导体材料构成。例如，光源20由GaAs类化合物半导体构成。然后，如后述剖视图(参考后述图14)所示，由在n型GaAs的基板80上层叠有多个GaAs类化合物半导体层的半导体层层叠体构成。然后，光源20通过半导体层层叠体分离成多个岛状而构成。另外，以岛状残留的区域被称为岛。将半导体层层叠体蚀刻为岛状以分离元件，将其称为台面蚀刻。
每个发光部22构成为彼此分离的岛301。另外，将与发光部22-1、22-2、……对应的岛301表述为岛301-1、301-2、……。
图14是发光部22的放大俯视图。图14是将图4所示的光源20中的发光部22-12(岛301-12)的一部分放大的图。以下，将发光部22-12表述为发光部22，并将岛301-12表述为岛301而进行说明。x方向、y方向及z方向与图4相同。
图14表示多个发光二极管LED。在此，对四个发光二极管LED1～LED4标注有符号。首先，着眼于位于纸面右下方的发光二极管LED1，对发光部22的平面结构进行说明。另外，不区分发光二极管LED1而表述为发光二极管LED进行说明。以下相同。
在发光二极管LED中，中央部的圆形部分是发光二极管LED的光射出口341。驱动晶闸管S的p阳极层88的区域311(参考后述图15)围绕光射出口341而设置。然后，在区域311上设置有p欧姆电极321。此外，在其外侧设置有六个孔(沟槽)342和六个栅极电极331。栅极电极331设置在后述n栅极层87上。另外，一部分栅极电极331与相邻的发光二极管LED的栅极电极331连接。
然后，n栅极层87引出到切换部23侧，在其端部设置有与信号端子24连接的栅极电极332。栅极电极332连接于切换部23的信号端子24-12(参考图4)。另外，引出到切换部23侧的n栅极层87的部分成为配线25(在此，相当于配线25-12)。
然后，除了光射出口341以外，覆盖发光部22而设置有发光用电极72。发光用电极72经由设置在绝缘层89(参考后述图15的(a)、图15的(b))上的通孔，与设置在区域311上的p欧姆电极321连接。另外，在图14中，由虚线表示发光用电极72。
图15是发光部22的剖视图。图15的(a)是图14中的XVA-XVA线上的剖视图，图15的(b)是图14中的XVB-XVB线上的剖视图。图15的(a)是隔着栅极电极331相邻的两个发光二极管LED1、LED2的部分的剖视图。图15的(b)是隔着孔342相邻的两个发光二极管LED3、LED4的部分的剖视图。
如图15的(a)所示，发光部22在n型GaAs基板80上层叠有构成发光二极管LED的n型阴极层(以下，表述为n阴极层。以下相同。)81、发光层82、p型阳极层(p阳极层)83。即，发光二极管LED以所层叠的n阴极层81为阴极、以发光层82为发光层、以p阳极层83为阳极而构成。
接着，在p阳极层83上层叠有隧道接合层84。
然后，在隧道接合层84上层叠有构成驱动晶闸管S的n型阴极层(n阴极层)85、p型栅极层(p栅极层)86、n型栅极层(n栅极层)87、p型阳极层(p阳极层)88。即，驱动晶闸管S以层叠的n阴极层85为阴极、以p栅极层86为p栅极、以n栅极层87为n栅极、以p阳极层88为阳极而构成。
发光二极管LED通过蚀刻而去除层叠在上侧的驱动晶闸管S的p阳极层88、n栅极层87、p栅极层86、n阴极层85及隧道接合层84以露出p阳极层83而构成。即，从露出的p阳极层83射出光。露出的p阳极层83是光射出口341。
驱动晶闸管S由残留在发光二极管LED的光射出口341周围的n阴极层85、p栅极层86、n栅极层87及p阳极层88构成。然后，在驱动晶闸管S的基板80侧，存在隧道接合层84、以及构成发光二极管LED的p阳极层83、发光层82及n阴极层81。即，发光二极管LED与驱动晶闸管S经由隧道接合层84层叠并串联连接。
隧道接合层84设置在发光二极管LED的p阳极层83与驱动晶闸管S的n阴极层85之间。即，若不设置隧道接合层84，则发光二极管LED的p阳极层83和驱动晶闸管S的n阴极层85处于反向偏压状态，因此电流从驱动晶闸管S的n阴极层85不易流向发光二极管LED的p阳极层83。隧道接合层84是发光二极管LED的p阳极层83侧的以高浓度添加了p型杂质的p++层与驱动晶闸管S的n阴极层85侧的以高浓度添加了n型杂质的n++层的接合。在隧道接合层84中，由于耗尽区的宽度窄，因此在反向偏压状态下，电子从n++层侧的传导带(导带)隧穿到p++层侧的价电带(价带)。因此，电流从驱动晶闸管S的n阴极层85容易流向发光二极管LED的p阳极层83。然而，当电流从栅极电极331流到n栅极层87时，有时驱动晶闸管S本身略微发光。在驱动晶闸管S发光的情况下，若不具有共同的栅极层或电极的周围的驱动晶闸管S将光误认为是接收信号，则电流流向本来未预定发光的发光二极管LED的p阳极层83，有可能导致发光二极管LED发光。尤其，在发光用电极72共同设置于所有发光部22的情况下显著。因此，在本实施方式中构成为，驱动晶闸管S的栅极层等发光层的带隙大于构成下部分布黑色型反射镜的AlGaAs层中的Al组成低的层。通过如此构成，例如，即使存在来自驱动晶闸管S的发光，该光被DBR吸收，抑制光到达其他驱动晶闸管S，并抑制误点亮。
然后，在p阳极层88上形成有与p阳极层88欧姆接触的p欧姆电极321。p欧姆电极321经由形成在绝缘层89中的通孔连接于发光用电极72。
此外，在通过蚀刻去除p阳极层88的一部分而露出的n栅极层87上，形成有与n栅极层87欧姆接触的栅极电极331。栅极电极331降低所露出的n栅极层87的电阻。
另外，发光用电极72与栅极电极331经由绝缘层89绝缘。
如图15的(a)所示，在隔着栅极电极331相邻的发光二极管LED1的光射出口341与发光二极管LED2的光射出口341之间，构成发光二极管LED和驱动晶闸管S的n阴极层81、发光层82、p阳极层83、隧道接合层84、n阴极层85、p栅极层86、n栅极层87及p阳极层88连续。
如图15的(b)所示，发光二极管LED3的光射出口341与发光二极管LED4的光射出口341隔着孔342相邻。孔342通过去除p阳极层88、n栅极层87、p栅极层86、n阴极层85、隧道接合层84、p阳极层83、发光层82及n阴极层81而被设置。然后，经由该孔342氧化包括在p阳极层83中的电流限制层，由此将靠近孔342的部分设为电流不易流过的电流阻挡部β。另一方面，远离孔342的部分未被氧化而残留。即，未被氧化的部分成为电流流过的电流通过部α。孔342在光射出口341周围的围绕光射出口341的位置上设置有多个。因此，电流通过部α形成为接近圆形。与该电流通过部α对应地设置光射出口341。由此，即使n阴极层81、p阳极层83及发光层82连续设置于发光部22中的多个发光二极管LED，每个发光二极管LED在光射出口341的部分也发光。
另一方面，如图15的(a)所示，构成驱动晶闸管S的n阴极层85、p栅极层86、n栅极层87及p阳极层88在发光二极管LED之间连续。因此，驱动晶闸管S对每个发光部22进行动作。即，如图6所示，在发光部22中，对多个发光二极管LED设置有一个驱动晶闸管S。
在发光部22之间，即在岛301之间，与图14的(a)、图14的(b)的右端部同样，p阳极层88、n栅极层87、p栅极层86、n阴极层85、隧道接合层84、p阳极层83、发光层82及n阴极层81被去除。即，构成发光部22的p阳极层83、发光层82及n阴极层81、以及构成驱动晶闸管S的p阳极层88、n栅极层87、p栅极层86、n阴极层85在岛301之间不连续。因此，每个发光部22单独被控制发光。
(半导体层层叠体的结构)
层叠在基板80上的n阴极层81、发光层82、p阳极层83、隧道接合层84、n阴极层85、p栅极层86、n栅极层87及p阳极层88是半导体层层叠体。所n阴极层81、发光层82及p阳极层83是构成发光二极管LED的半导体层，n阴极层85、p栅极层86、n栅极层87及p阳极层88是构成驱动晶闸管S的半导体层。
以下，依次进行说明。
＜基板80＞
基板80以n型GaAs为例进行说明，但也可以是p型GaAs、未添加杂质的本征(i)GaAs。并且，也可以是由InP、GaN、InAs、其他III-V族、II-VI材料组成的半导体基板、蓝宝石、Si、Ge等结晶基板。在变更了基板的情况下，单片层叠在基板上的材料使用与基板的晶格常数大致匹配(包括应变结构、应变弛豫层、变质生长)的材料。作为一例，在InAs基板上使用InAs、InAsSb、GaInAsSb等，在InP基板上使用InP、InGaAsP等，在GaN基板上或蓝宝石基板上使用GaN、AlGaN、InGaN，在Si基板上使用Si、SiGe、GaP等。然而，在基板80是电绝缘性基板的情况下，需要另外设置向n阴极层81供给电位的电极。并且，在将除了基板80以外的半导体层层叠体贴附到其他支撑基板上，并在其他支撑基板上设置半导体层层叠体的情况下，支撑基板和晶格常数不需要匹配。
＜构成发光二极管LED的半导体层＞
在此，发光二极管LED设为VCSEL进行说明。
n阴极层81构成将Al组成不同的AlGaAs层交替层叠而成的n型下部分布黑色型反射镜(DBR：Distributed Bragg Reflector)。发光层82构成为有源区，该有源区包括被上部间隔层和下部间隔层夹持的量子阱层。然后，p阳极层83构成为将Al组成不同的AlGaAs层交替层叠而成的上部分布黑色型反射镜。以下，将分布黑色型反射镜表述为DBR。VCSEL的一个光输出为4mW～8mW，高于其他激光二极管。
构成n阴极层81的n型下部DBR构成为将Al0.9Ga0.1As层与GaAs层成对而成的层叠体。下部DBR的每层的厚度为λ/4nr(其中，λ为振荡波长，nr为介质的折射率)，交替层叠有40个循环。作为载流子，掺杂有作为n型杂质的硅(Si)。载流子浓度例如为3×1018cm-3。
构成发光层82的下部间隔层是未掺杂的Al0.6Ga0.4As层，量子阱有源层是未掺杂的InGaAs量子阱层及未掺杂的GaAs势垒层，上部间隔层是未掺杂的Al0.6Ga0.4As层.。
构成p阳极层83的p型上部DBR构成为将p型Al0.9Ga0.1As层和GaAs层成对而成的层叠体。上部DBR的每层的厚度为λ/4nr，交替层叠有29循环。作为载流子，掺杂有作为p型杂质的碳(C)。载流子浓度例如为3×1018cm-3。上部DBR的最底层或其他内部设置有p型AlAs电流限制层。
在p型AlAs中，氧化速度比AlGaAs快，氧化区域从孔342的侧面向内部氧化。通过Al被氧化而形成Al2O3，电阻增大，从而形成电流阻挡部β。另外，作为电流限制层，代替AlAs，只要是Al杂质浓度高的p型AlGaAsGaAs等Al被氧化而形成Al2O3的层即可。电流阻挡部β可以通过在AlGaAs等半导体层中注入氢离子(H+)而形成(H+离子注入)。
＜隧道接合层84＞
隧道接合层84是以高浓度添加了p型杂质的p++层与以高浓度添加了n型杂质的n++层的接合。n++层及p++层例如为杂质浓度为1×1020/cm3的高浓度。另外，通常接合的杂质浓度为1017/cm3台～1018/cm3台。p++层与n++层的组合(以下，表述为p++层/n++层。)，例如为p++GaAs/n++GaInP、p++AlGaAs/n++GaInP、p++GaAs/n++GaAs、p++AlGaAs/n++AlGaAs、p++InGaAs/n++InGaAs、p++GaInAsP/n++GaInAsP、p++GaAsSb/n++GaAsSb。另外，可以彼此变更组合。
＜构成驱动晶闸管S的半导体层＞
n阴极层85是例如杂质浓度为1×1018/cm3的n型Al0.9GaAs。Al组成可以在0～1的范围内变更。
p栅极层86是例如杂质浓度为1×1017/cm3的p型Al0.9GaAs。Al组成可以在0～1的范围内变更。
n栅极层87是例如杂质浓度为1×1017/cm3的n型Al0.9GaAs。Al组成可以在0～1的范围内变更。
p阳极层88是例如杂质浓度为1×1018/cm3的p型Al0.9GaAs。Al组成可以在0～1的范围内变更。
＜光源20的制造方法＞
光源20如下制造。
在基板80上，依次层叠n阴极层81、发光层82、p阳极层83、隧道接合层84、n阴极层85、p栅极层86、n栅极层87及p阳极层88。接着，将p阳极层88、n栅极层87、p栅极层86、n阴极层85、隧道接合层84、p阳极层83、发光层82及n阴极层81进行蚀刻，从而形成分离发光部22的部分及孔342。
然后，在氧化气氛中，从孔342的侧面将p阳极层83中的电流限制层进行氧化，从而形成电流阻挡部β。
此外，将p阳极层88的一部分进行蚀刻，以使n栅极层87的表面露出。然后，在p阳极层88上形成p欧姆电极321，在n栅极层87上形成与n栅极层87欧姆接触的栅极电极331。另外，p欧姆电极321例如由与p型AlGaAs欧姆接触的含Zn的Au(AuZn)等构成。栅极电极331例如由与n型AlGaAs欧姆接触的含Ge的Au(AuGe)等构成。
接着，在前表面上形成绝缘层89。然后，将绝缘层89、p阳极层88、n栅极层87、p栅极层86、n阴极层85、隧道接合层84进行蚀刻，从而形成光射出口341。绝缘层89例如是SiO2、SiN等。
然后，在p欧姆电极321的部分的绝缘层89中形成通孔，从而形成发光用电极72。另外，与发光用电极72同时，形成将切换部23的信号端子24及信号端子24与n栅极层87进行连接的配线。
另外，可以替换上述工序来制造光源20。例如，可以在形成绝缘层89之前形成光射出口341。由此，光射出口341由绝缘层89覆盖并保护。在该情况下，在绝缘层89使用透射发光二极管LED光的绝缘层。
如上所述，若层叠发光二极管LED和驱动晶闸管S，则通过向驱动晶闸管S供给切换信号而控制发光二极管LED的发光。即，与发光二极管LED和驱动晶闸管S不层叠的情况相比，容易控制发光二极管LED的发光。
在本实施方式中，在基板80上设置作为发光元件的一例的发光二极管LED，在发光二极管LED上层叠了驱动晶闸管S。可以在基板80上设置驱动晶闸管S，在驱动晶闸管S上层叠发光二极管LED。
并且，在本实施方式中设为n型基板80，但是作为p型基板，可以构成极性相反的光源20。此时，可以在基板上设置发光二极管LED，在发光二极管LED上层叠驱动晶闸管S，也可以在基板80上设置驱动晶闸管S，在驱动晶闸管S上层叠驱动晶闸管S。
在本实施方式中，发光部22构成为同一发光部22的发光元件(本实施方式中为发光二极管LED)彼此相邻，由此容易构成发光部22。然而，发光元件彼此不必固定配置，也可以将与切换部23的同一信号端子24连接的发光元件彼此视为一个发光部22。
在本实施方式中，示出发光装置4与3D传感器5一同被应用的例子，但是并不限定于此。也可以适用于用于光传输的发光装置，在该情况下，可以与光传输线路组合，也可以将由切换部切换的光输入到同一光传输线路中，也可以输入到不同的光传输线路中。
在本实施方式中，示出利用从光部22发出的光在对象物上反射的反射光的例子，但是也可以适用于光传输用等利用直射光的结构。
在本实施方式中，已说明根据与3D传感器5接收到的光有关的信息将对驱动晶闸管S充电时所需电流设定为充电电流的情况，但是也可以与3D传感器5分开地具备光电二极管等受光部。
上述本发明的实施方式是以例示及说明为目的而提供的。另外，本发明的实施方式并不全面详尽地包括本发明，并且并不将本发明限定于所公开的方式。很显然，对本发明所属的领域中的技术人员而言，各种变形及变更是自知之明的。本实施方式是为了最容易理解地说明本发明的原理及其应用而选择并说明的。由此，本技术领域中的其他技术人员能够通过对假定为各种实施方式的特定使用最优化的各种变形例来理解本发明。本发明的范围由以上的权利要求书及其等同物来定义。

Claims (12)

1.一种发光装置，其具备：
发光部，具有包括晶闸管功能的发光元件；及
驱动部，控制成如下：在利用从所述发光部发出的光的期间之前，使预定值以上的电流流过所述发光部的所述晶闸管。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述驱动部使所述预定值以上的电流流过的时间比当使所述发光元件发光时电流流过的时间长。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述驱动部控制成如下：在利用从所述发光部发出的光的期间内使所述发光部发光复数次，使得从施加所述预定值以上的电流到进行复数次中的第一次发光为止的时间间隔与复数次发光各自的时间间隔一致。
4.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述发光部呈多个所述发光元件一同发光的发光元件组以多面状排列的结构，
所述驱动部对每个所述发光元件组控制发光。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其中，
所述驱动部控制成如下：当使所述发光元件组发光时，使所述预定值以上的电流流过所述发光元件组的所述晶闸管，当不使所述发光元件组发光时，不使所述预定值以上的电流流过所述发光元件组的所述晶闸管。
6.根据权利要求4所述的发光装置，其中，
所述驱动部对每个所述发光元件组改变所述预先确定的电流的量。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其还具备：
受光部，从所述光照射到的被测量物接收反射光；及
设定部，根据与所述受光部接收到的光有关的信息，将对所述晶闸管充电时所需电流设定为预先确定的电流。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述发光元件具备垂直谐振器表面发光激光器，
所述预先确定的电流为使所述垂直谐振器表面发光激光器发光的阈值电流以上。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述发光元件是以弛豫振动发光的发光元件，所述预先确定的电流是在使所述预先确定的电流流过之后也使所述发光部以弛豫振动发光的程度的小电流，所述驱动部不使所述发光元件发光。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其中，
所述晶闸管因所述预先确定的电流而转移到导通状态。
11.一种发光装置，其具备：
发光部，具有包括晶闸管功能的发光元件；及
受光部，接收从发光部发出的光；
驱动部，控制成使电流流过以使从所述发光部发出复数次光；及
控制部，在从所述发光部发出的光中，将最初的发光不用作所述受光部的受光结果。
12.一种测量装置，其具备：
权利要求1至11中任一项所述的发光装置；及
处理部，处理与从来自所述发光装置的光照射到的被测量物接收到反射光的光有关的信息，以测量从所述发光装置到所述被测量物的距离、或所述被测量物的形状。
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