JP2021068795A - 光源装置 - Google Patents

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英 大鳥居
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寛 森田
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雄介 尾山
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Eiji Otani
栄二 大谷
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Abstract

【課題】応用がきく光源装置を提供する。【解決手段】光源装置は、発光素子が発光する光を透過する透過基板と、発光素子を駆動する、透過基板に接合される回路基板と、発光素子を有し、第１のバンプを介して、回路基板に接続される発光基板とを備える。さらに、光源装置は、回路基板と有機基板とが、第２のバンプを介し、発光基板を挟んで接続されるように構成される。本技術は、光を発光する光源装置に適用できる。【選択図】図１

Description

本技術は、光源装置に関し、特に、例えば、応用がきく光源装置を提供することができるようにする光源装置に関する。
近年、自動運転を実現するためのセンシング技術としての一つとして、LiDAR技術が重要視されている。LiDARは、レーザ等の一つの光源が発するビームを、ガルバノミラーで縦横にスキャンすることや、拡散板を用いることで、広範囲に照射させる。そして、LiDARは、ビームの反射光の戻り時間により、対象物までの距離を測定する。拡散板を用いて、ビームを広範囲に照射する方法については、特許文献１に記載されている。
ビームをガルバノミラーでスキャンするスキャン方式については、ガルバノミラーが高価で、故障し易い。拡散板を用いる方法については、レーザ安全基準のクラス１Ｍをクリアするため、広範囲に照射するビームの光量を増加することが困難である。
特開2018-119986号公報
光を発光する光源装置としては、LiDARに使用可能であることの他、様々な応用がきく光源装置の提案が要請されている。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、応用がきく光源装置を提供することができるようにするものである。
本技術の光源装置は、発光素子が発光する光を透過する透過基板と、前記発光素子を駆動する、前記透過基板に接合される回路基板と、前記発光素子を有し、第１のバンプを介して、前記回路基板に接続される発光基板とを備え、前記回路基板と有機基板とが、第２のバンプを介し、前記発光基板を挟んで接続されるように構成された光源装置である。
本技術の光源装置においては、前記発光素子を駆動する回路基板が、発光素子が発光する光を透過する前記透過基板に接合され、前記発光素子を有する発光基板が、第１のバンプを介して、前記回路基板に接続される。そして、前記回路基板と有機基板とが、第２のバンプを介し、前記発光基板を挟んで接続される。
本技術を適用した光源チップ１０の第１の構成例を示す断面図である。 本技術を適用した光源チップ１０の第１の構成例を示す平面図である。 発光基板１１の構成例を示す平面図である。 光源チップ１０の第２の構成例を示す断面図である。 光源チップ１０の第３の構成例を示す断面図である。 光源チップ１０の第４の構成例を示す断面図である。 光源チップ１０の第５の構成例を示す断面図である。 光源チップ１０の第６の構成例を示す断面図である。 光源チップ１０の、フレキシブル基板１８への第１の他の実装方法を説明する断面図である。 光源チップ１０の、フレキシブル基板１８への第２の他の実装方法を説明する断面図である。 光源チップ１０の、フレキシブル基板１８への第３の他の実装方法を説明する断面図である。 光源チップ１０を適用した光源モジュールの第１の構成例を示す平面図である。 光源チップ１０を適用した光源モジュールの第２の構成例を示す平面図である。 光源チップ１０を適用した光源モジュールの第３の構成例を示す平面図である。 光源チップ１０を適用した光源モジュールの第４の構成例を示す平面図である。 補強材９１が接着されたフレキシブル基板１８の変形の例を示す断面図である。 光源チップ１０を適用した測距モジュールの第１の構成例を示す図である。 ベース部材３１２の構成例を説明する正面図である。 光源チップ１０を適用した測距モジュールの第２の構成例を示す図である。 複数の光源チップ１０を配置して構成される光源モジュール３３０の制御を説明する図である。 レーザ安全基準を説明する図である。 光源チップ１０を適用した光源モジュールの第５の構成例を示すブロック図である。 光源チップ１０を適用した光源モジュールの第６の構成例を示す平面図である。 光源モジュール３５０の組立例を示す図である。 提灯型に組み立てられた光源モジュール３５０の構成例を示す断面図である。 本技術を適用した光源チップの第７の構成例を示す断面図である。 光源チップ１０を適用した光源モジュールの第７の構成例の概要を示す斜視図である。 光源チップ１０を適用した光源モジュールの第７の構成例を示す断面図である。
＜光源チップ１０の第１の構成例＞
図１は、本技術を適用した光源チップ１０の第１の構成例を示す断面図である。
図２は、光源チップ１０の第１の構成例を示す平面図（上面図）である。
なお、図２では、光源チップ１０の内部が透けて見えるように、光源チップ１０を図示してある。
光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、及び、透過基板１４で構成され、いわば独立型集積光源構造を有する。
発光基板１１は、光を発光する発光素子２１を備える。発光素子２１は、例えば、垂直共振器面発光レーザ（VCSEL、Vertical Cavity Surface Emitting LASER）によって構成され、例えば、波長が905nm(nano meter)の光を、例えば、6ns(nano second)のパルス幅で発光する。
回路基板１３は、例えば、SiやGaAsで構成され、回路基板１３には、発光素子２１を駆動する各種の回路が形成される。
回路基板１３には、図示せぬ発光制御部（LDD：レーザダイオードドライバ）、シリアライザ、デシリアライザ等の発光素子２１を駆動する各種の回路が形成され、回路基板１３は、発光素子２１を駆動して、光を発光させる。
透過基板１４は、発光素子２１が発光する光を透過する。透過基板１４は、例えば石英で構成される。なお、透過基板１４は、発光素子２１が発光する光（の波長）を透過する任意の材料で構成することができる。例えば、発光素子２１が赤外線を発光する場合、透過基板１４は、例えば、赤外線を透過するSiで構成することができる。
光源チップ１０において、発光基板１１は、回路基板１３に対して第１のバンプ（はんだバンプ）３１を介して電気的に接続される。発光基板１１は、発光素子２１が発光する光の出射方向が、回路基板１３側になるように、回路基板１３に接続される。本実施の形態では、図２に示すように、発光基板１１は、４個の第１のバンプ３１で、回路基板１３に接続される。
回路基板１３と透過基板１４とは、例えば、接着剤等で接着されることにより接合される。
本実施の形態では、回路基板１３の、発光素子２１に対応する部分（発光素子２１が発光する光が照射される部分）は、開口しており、開口部４１を形成している。開口部４１は、例えば、ドライエッチング等で形成することができる。発光素子２１が発光する光は、開口部４１を介して、透過基板１４に入射し、透過基板１４を透過して出射される。
光源チップ１０は、発光素子２１（が発光する光）の光軸、及び、開口部４１の中心軸が略同軸上に配置されるように構成される。
なお、回路基板１３が、発光素子２１が発光する光を透過する材料（透過性が高い材料）で構成される場合、回路基板１３は、開口部４１を設けずに構成することができる。
光源チップ１０の仕様としては、例えば、発光基板１１：厚さ50um(micro meter)、□700um、回路基板１３：厚さ30ないし100um、透過基板１４：厚さ７５０um、□1.3mm(millimeter)等を採用することができる。この場合、平面視での（上面から見た）光源チップ１０のサイズは、例えば、□1.3mmとなる。ここで、光源チップ１０のピークパワーとしては、例えば、60W等を採用することができる。
以上のように構成される光源チップ１０は、有機基板としての、例えば、層数が２ないし４層のフレキシブル基板１８に実装されることで、光源モジュールを構成する。光源チップ１０の、フレキシブル基板１８への実装は、例えば、発光基板１１を挟むように、回路基板１３とフレキシブル基板１８とを、第２のバンプ１７を介して電気的に接続することにより行うことができる。
本実施の形態では、図２に示すように、光源チップ１０は、８個の第２のバンプ１７を介して、フレキシブル基板１８に接続される。第２のバンプ１７のサイズは、例えば、ΦΦ200umである。この場合、光源チップ１０の、第２のバンプ１７を含めた高さ（厚さ）は、例えば、0.84mm程度となる。
なお、発光素子２１は、一般的な高出力の端面発光型のLDで構成されても良い。しかしながら、構造上、端面発光型のLDを配置することが困難な場合、面発光型のVCSELを発光素子２１に適用することができる。VCSELには、表面発光タイプを適用することができる。
図３は、発光基板１１の構成例を示す平面図である。
発光基板１１（の発光素子２１）は、１つ又は複数の光の発光点を有する。発光点は、例えば、Φ１０umのサイズで、メサ構造になっている。発光点からは、光としてのレーザビームが、図面の手前側に出射される。なお、発光基板１１は、レーザビームが図面の裏側に放射される裏面放射タイプであっても、実装を工夫することで、光源チップ１０を構成することができる。
発光基板１１を回路基板１３に接続する第１のバンプ３１のサイズとしては、例えば、Φ40umを採用することができる。
また、図３では、発光基板１１は、複数の発光点を有するが、発光点の数は、１つであってもよい。
さらに、発光基板１１に、複数の発光点を設ける場合、その複数の発光点は、例えば、20ないし40umピッチで設けることができる。
また、発光点の数としては、例えば、１００や４００個を採用することができる。発光基板１１に、４００個の発光点を設ける場合、発光基板１１のサイズは、例えば、図１及び図２で説明したように、□700um程度になる。この場合、発光基板１１は、おおよそ□700umのサイズの面光源とみなすことができる。発光基板１１に、１００個の発光点を設ける場合、発光基板１１のサイズは、例えば、□350um程度になる。この場合、発光基板１１は、おおよそ□350umのサイズの面光源とみなすことができる。
＜光源チップの第２の構成例＞
図４は、光源チップ１０の第２の構成例を示す断面図である。
なお、図中、図１及び図２の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図４において、光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、透過基板１４、及び、レンズ１５で構成される。
したがって、図４の光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、及び、透過基板１４を有する点で、図１及び図２の場合と共通する。但し、図４の光源チップ１０は、レンズ１５が新たに設けられている点で、図１及び図２の場合と相違する。
図４において、レンズ１５は、透過基板１４の、発光基板１１側と反対側に設けられる。
レンズ１５は、例えば、樹脂、アクリル、または石英等で構成され、発光基板１１が発光する光を、（略）平行光、例えば、０．５度で広がる拡散光の出射光に変換するコリメートレンズである。
光源チップ１０は、レンズ１５の光軸、発光素子２１の光軸、及び、開口部４１の中心軸が略同軸上に配置されるように構成される。
＜光源チップの第３の構成例＞
図５は、光源チップ１０の第３の構成例を示す断面図である。
なお、図中、図１及び図２の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図５において、光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、透過基板１４、及び、レンズアレイ２０１で構成される。
したがって、図５の光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、及び、透過基板１４を有する点で、図１及び図２の場合と共通する。但し、図５の光源チップ１０は、レンズアレイ２０１が新たに設けられている点で、図１及び図２の場合と相違する。
レンズアレイ２０１は、透過基板１４の発光基板１１側に設けられる。図５では、レンズアレイ２０１は、発光基板１１の発光素子２１に、直接、接するように設けられている。
レンズアレイ２０１は、例えば、平板上に、レンズ１５と同様のマイクロレンズが、発光基板１１の発光点（図３）と同様に配置されて構成される。したがって、レンズアレイ２０１には、発光基板１１の発光点ごとに、マイクロレンズが設けられている。
レンズアレイ２０１は、発光基板１１の発光点（が発する光）の光軸、及び、その発光点に対応するマイクロレンズの光軸とが略同軸上に配置されるように、発光基板１１の発光素子２１上に設けられる。
また、レンズアレイ２０１は、平板上に設けられたマイクロレンズを、発光基板１１からの光が出射される側（図中、上側）に配置するように設けることができる。
＜光源チップの第４の構成例＞
図６は、光源チップ１０の第４の構成例を示す断面図である。
なお、図中、図１及び図２の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図６において、光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、透過基板１４、及び、レンズアレイ２１１で構成される。
したがって、図６の光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、及び、透過基板１４を有する点で、図１及び図２の場合と共通する。但し、図６の光源チップ１０は、レンズアレイ２１１が新たに設けられている点で、図１及び図２の場合と相違する。
レンズアレイ２１１は、図５のレンズアレイ２０１と同様に、透過基板１４の発光基板１１側に設けられる。
レンズアレイ２１１は、レンズアレイ２０１と同様に、レンズ１５と同様のマイクロレンズが、発光基板１１の発光点と同様に配置されて構成される。
レンズアレイ２１１は、レンズアレイ２０１と同様に、発光基板１１の発光点の光軸、及び、その発光点に対応するマイクロレンズの光軸とが略同軸上に配置されるように、発光基板１１上に設けられる。
但し、レンズアレイ２１１は、周囲（外辺）に、マイクロレンズの光軸方向に突き出た脚部２１１Ａとしての凸部を有しており、その脚部２１１Ａが、発光基板１１に接するように、発光基板１１上に配置される。これにより、レンズアレイ２１１は、脚部２１１Ａによって、発光基板１１上に支持される。
そのため、図６では、発光基板１１の発光素子２１とレンズアレイ２１１との間には空間（隙間）が形成され、レンズアレイ２１１は、発光基板１１の発光素子２１に、直接、接しない。
この場合、レンズアレイ２１１の応力が、発光基板１１の発光素子２１に、直接かかることを防止することができる。
発光基板１１の発光素子２１とレンズアレイ２１１のレンズとの間の距離としては、例えば、１０ないし５０umを採用することができる。
なお、レンズアレイ２１１は、レンズアレイ２０１と同様に、平板上に設けられたマイクロレンズを、発光基板１１からの光が出射される側に配置するように設けることができる。
＜光源チップの第５の構成例＞
図７は、光源チップ１０の第５の構成例を示す断面図である。
なお、図中、図１及び図２の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図７において、光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、透過基板１４、及び、レンズアレイ２２１で構成される。
したがって、図７の光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、及び、透過基板１４を有する点で、図１及び図２の場合と共通する。但し、図７の光源チップ１０は、レンズアレイ２２１が新たに設けられている点で、図１及び図２の場合と相違する。
レンズアレイ２２１は、図５のレンズアレイ２０１と同様に、透過基板１４の発光基板１１側に設けられる。
レンズアレイ２２１は、レンズアレイ２０１と同様に、レンズ１５と同様のマイクロレンズが、発光基板１１の発光点と同様に配置されて構成される。
レンズアレイ２２１は、レンズアレイ２０１と同様に、発光基板１１の発光点の光軸、及び、その発光点に対応するマイクロレンズの光軸とが略同軸上に配置されるように、発光基板１１上に設けられる。
但し、レンズアレイ２２１は、回路基板１３の開口部４１に嵌め込まれ透過基板１４に接着されることで支持される。また、レンズアレイ２２１は、発光基板１１の発光素子２１とレンズアレイ２２１との間には空間が形成されるように、透過基板１４に支持される。
この場合、レンズアレイ２２１の応力が、発光基板１１の発光素子２１に、直接かかることを防止することができる。
発光基板１１の発光素子２１とレンズアレイ２２１のレンズとの間の距離としては、例えば、１０ないし５０umを採用することができる。
なお、レンズアレイ２２１は、平板上に設けられたマイクロレンズを、発光基板１１からの光が入射する側（図中、下側）に配置するように設けることができる。
＜光源チップの第６の構成例＞
図８は、光源チップ１０の第６の構成例を示す断面図である。
なお、図中、図１及び図２の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図８において、光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、透過基板１４、レンズ１５、及び、レンズアレイ２０１で構成される。
したがって、図８の光源チップ１０は、発光基板１１、回路基板１３、及び、透過基板１４を有する点で、図１及び図２の場合と共通する。但し、図８の光源チップ１０は、レンズ１５及びレンズアレイ２０１が新たに設けられている点で、図１及び図２の場合と相違する。
レンズ１５及びレンズアレイ２０１については、図４及び図５でそれぞれ説明したので、説明を省略する。
なお、光源チップ１０の第６の構成例では、レンズアレイ２０１に代えて、図６のレンズアレイ２１１、又は、図７のレンズアレイ２２１を設けることができる。
＜光源チップ１０の、フレキシブル基板１８への実装方法＞
図９は、光源チップ１０の、フレキシブル基板１８への第１の他の実装方法を説明する断面図である。
図１及び図２で説明したように、光源チップ１０を、フレキシブル基板１８に実装する実装方法としては、発光基板１１を挟むように、回路基板１３とフレキシブル基板１８とを、第２のバンプ１７を介して電気的に接続することだけで行う他、他の実装方法を採用することができる。
図９は、第１の他の実装方法によりフレキシブル基板１８に実装された光源チップ１０を示す断面図である。
ここで、発光素子２１としては、面発光レーザ等を用いることができる。発光素子２１としての面発光レーザ等については、発光デューティ(Duty)は、1％以下と低いが、１００メサ（１００の発光点）で、15W程度の高い光強度の光を発光することができる。
発光素子２１（を有する発光基板１１）において、熱がこもると熱抵抗が増加し、光パワーが低下するため、光源チップ１０には、高い放熱性があることが望ましい。
光源チップ１０については、発光基板１１とフレキシブル基板１８との間の、発光基板１１の直下に、放熱体（放熱ピラー）２３１を形成することで、放熱性を高めることができる。放熱体２３１は、例えば、はんだ等により形成することができる。
放熱体２３１は、フレキシブル基板１８の銅配線上に直接形成することで、放熱効果を高めることができる。
放熱体２３１としてのはんだとしては、第１のバンプ３１及び第２のバンプ１７等の、放熱体２３１以外の部分に使用されるはんだと同様の、例えば、ＳＡＣ系のはんだを採用することができる。
また、放熱体２３１としてのはんだとしては、第１のバンプ３１及び第２のバンプ１７等の、放熱体２３１以外の部分に使用される他のはんだよりも融点が低い、例えば、Ｂｉ系のはんだを採用することができる。
放熱体２３１としてのはんだとして、第１のバンプ３１及び第２のバンプ１７等の他のはんだよりも融点が低いはんだを採用する場合、光源チップ１０をフレキシブル基板１８に実装するリフロー時に、放熱体２３１としてのはんだは、他のはんだよりも遅れて硬化する。そのため、リフロー時に、放熱体２３１によって、発光基板１１の裏面にかかる（偏）応力を抑制することができる。ここで、発光基板１１等の裏面とは、光源チップ１０から光が出射される側を表面として、表面と反対側の面である。
図１０は、光源チップ１０の、フレキシブル基板１８への第２の他の実装方法を説明する断面図である。
図１０は、第２の他の実装方法によりフレキシブル基板１８に実装された光源チップ１０を示す断面図である。
図１０では、第２のバンプ１７としてのはんだ（ボール）として、例えば、銅等のコア体（コア材）２４１を内蔵するＣｕコアはんだボールが採用されている。
第２のバンプ１７がコア体２４１を内蔵する場合には、コア体２４１によって、光源チップ１０とフレキシブル基板１８との距離が一定に維持され、フレキシブル基板１８に実装された光源チップ１０が傾くことを抑制することができる。
図１１は、光源チップ１０の、フレキシブル基板１８への第３の他の実装方法を説明する断面図である。
図１１は、第３の他の実装方法によりフレキシブル基板１８に実装された光源チップ１０を示す断面図である。
光源チップ１０において、発光基板１１は、第１のバンプ３１によって回路基板１３に接続されるため、空間に浮いたような状態となる。
このような状態の発光基板１１を有する光源チップ１０については、放熱のための封止樹脂等のアンダーフィラー材２５１で、回路基板１３とフレキシブル基板１８との間を封止することで、光源チップ１０をフレキシブル基板１８と一体化することができる。これにより、光源チップ１０がフレキシブル基板１８に実装された光源モジュールの構造を、放熱性を高める構造にすることができる。
第１ないし第３の他の実装方法については、２以上の実装方法を組み合わせることができる。例えば、第１及び第３の他の実装方法を組み合わせることで、放熱性を、さらに高めることができる。
＜光源モジュールの構成例＞
図１２は、光源チップ１０を適用した光源モジュールの第１の構成例を示す平面図である。
図１２において、光源モジュール６０は、複数の光源チップ１０、フレキシブル基板１８、コントロール素子６２、及び、インターフェース素子６３を有する。
複数の光源チップ１０は、図１等の光源チップ１０と同様に構成され、起点にコントロール素子６２を接続し、終点にインターフェース素子６３を接続した形で、フレキシブル基板１８上にシリーズに並んでいる。
図１２において、フレキシブル基板１８は、略矩形のフレキシブル基板に、所定の間隔で切れ目としてのスリット６６が設けられたはしご状に形成される。すなわち、図１２において、スリット６６は、図中、垂直方向に、フレキシブル基板１８の上下端を残すように設けられており、これにより、フレキシブル基板１８は、横倒しのはしご状になっている。
フレキシブル基板１８の隣り合うスリット６６どうしの間の長細い略矩形の短冊領域６７には、１以上の光源チップ１０が配置される。短冊領域６７は、はしごの踏み桟に相当する領域である。
図１２では、コントロール素子６２とインターフェース素子６３は、フレキシブル基板１８の左上及び右上にそれぞれ配置される。
フレキシブル基板１８に配置された複数の光源チップ１０、コントロール素子６２、及び、インターフェース素子６３には、接続線６５が接続される。接続線６５としては、例えば、クロックペア差動線、データペア差動線、その他数種のコントロール線等が存在する。さらに、接続線６５としては、電源系の接続線として、例えば3.3Vの電源の電源線やGND線が存在する。
図１３は、光源チップ１０を適用した光源モジュールの第２の構成例を示す平面図である。
なお、図中、図１２と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図１３において、光源モジュール７０は、複数の光源チップ１０、フレキシブル基板１８、コントロール素子６２、及び、インターフェース素子６３を有する。
複数の光源チップ１０は、図１等の光源チップ１０と同様に構成され、起点にコントロール素子６２を接続し、終点にインターフェース素子６３を接続した形で、フレキシブル基板１８上にシリーズに並んでいる。
図１３において、フレキシブル基板１８は、略矩形のフレキシブル基板に、所定の間隔で切れ目としてのスリット７１が設けられたジグザグ状に形成される。すなわち、図１３において、スリット７１は、図中、水平方向に、フレキシブル基板１８の左端又は右端を交互に残すように設けられており、これにより、フレキシブル基板１８は、ジグザグ状になっている。
複数の光源チップ１０、コントロール素子６２、及び、インターフェース素子６３は、以上のようなジグザグ状のフレキシブル基板１８上に配置されている。
すなわち、コントロール素子６２とインターフェース素子６３は、フレキシブル基板１８の左上及び右下にそれぞれ配置される。そして、コントロール素子６２とインターフェース素子６３との間を、ジグザグ状のフレキシブル基板１８に沿って、一筆書きで結ぶように、複数の光源チップ１０が配置される。
図１４は、光源チップ１０を適用した光源モジュールの第３の構成例を示す平面図である。
なお、図中、図１２と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図１４において、光源モジュール８０は、複数の光源チップ１０、フレキシブル基板１８、コントロール素子６２、及び、インターフェース素子６３を有する。
複数の光源チップ１０は、図１等の光源チップ１０と同様に構成され、起点にコントロール素子６２を接続し、終点にインターフェース素子６３を接続した形で、フレキシブル基板１８上にシリーズに並んでいる。
図１４において、フレキシブル基板１８は、渦巻き状に形成され、そのような渦巻き状のフレキシブル基板１８上に、複数の光源チップ１０、コントロール素子６２、及び、インターフェース素子６３が配置されている。
すなわち、コントロール素子６２とインターフェース素子６３は、渦巻き状のフレキシブル基板１８の内周側の端点及び外周側の端点にそれぞれ配置される。そして、コントロール素子６２とインターフェース素子６３との間を渦巻き状のフレキシブル基板１８に沿って、一筆書きで結ぶように、複数の光源チップ１０が配置される。
以上のような、はしご状や、ジグザグ状、渦巻き状のフレキシブル基板１８は、曲面その他の様々な形状に容易に添わせることができる。したがって、フレキシブル基板１８上に配置された光源チップ１０を、光源モジュールのベースとなるベース部材の様々な形状に添って配置することができる。
ここで、複数の光源チップ１０をシリーズに接続する場合、フレキシブル基板１８は、細長い一直線形状（縦長の短冊状）であっても良い。しかしながら、光源モジュールを構成するフレキシブル基板１８のコストダウンを考慮すると、できるだけ四角いマザー基板から多くの製品基板となるフレキシブル基板１８を取り出せた方が良い。そこで、光源モジュールを構成するフレキシブル基板１８の形状としては、上述したようなはしご状や、ジグザグ状、渦巻き状等が好ましい。但し、フレキシブル基板１８の形状は、これらに限定されるものではなく、その他の線形形状や、放射状等の形状でも良い。
なお、給電の面から考えると、細幅が延々と続く渦巻き状のフレキシブル基板１８では、給電層における電圧低下（電圧降下）等が懸念され得る。すなわち、渦巻き状のフレキシブル基板１８において、両端部には十分な電圧を掛けることができるが、中央部（渦巻きの端点から離れた部分）は、自ずと給電部からの距離が遠くなるため、基板配線抵抗による電圧低下が問題となることがある。一方、はしご状のフレキシブル基板１８では、各短冊領域６７の長手方向の端部から、その短冊領域６７に配置された光源チップ１０に給電することができる。したがって、はしご状のフレキシブル基板１８では、渦巻き状のフレキシブル基板１８で生じ得る電圧低下の問題を軽減することができる。ジグザグ状のフレキシブル基板１８でも同様である。
図１５は、光源チップ１０を適用した光源モジュールの第４の構成例を示す平面図である。
なお、図中、図１２と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図１５において、光源モジュール９０は、図１２の光源モジュール６０と同様に、はしご状のフレキシブル基板１８上に、複数の光源チップ１０、コントロール素子６２、及び、インターフェース素子６３が配置されて構成される。
さらに、光源モジュール９０には、フレキシブル基板１８を支持する補強材９１が設けられている。
図１５において、補強材９１は、短冊領域６７と同程度の（横）幅で、厚みが0.5mm程度の平板状の部材で、短冊領域６７の裏面（光源チップ１０が配置される面と反対側の面）に接着される。
補強材９１は、例えば、ステンレスや、アルミニウム、銅等の金属で構成することができる。
補強材９１を、アルミニウムや銅で構成する場合には、放熱性を高めることができる。かかる補強材９１をフレキシブル基板１８（の短冊領域６７）に接着する接着剤としては、放熱性が高い接着剤を用いることが好ましい。
以上のように、補強材９１が接着されたフレキシブル基板１８については、補強材９１とともに変形することで、その変形後の形状が維持される。
したがって、フレキシブル基板１８に配置された光源チップ１０にダメージを与えることなく、フレキシブル基板１８を所望の形状に変形し、その所望の形状に添った光源チップ１０の配置を実現することができる。
例えば、補強材９１が接着されたフレキシブル基板１８を、治具等を用いて、所望の形状に、事前に変形し、その変形後のフレキシブル基板１８を、アルミニウム等の金属や、窒化アルミニウム等で形成されたベース部材に、接着剤等を用い、接着固定することで、ベース部材が有する面に添って、光源チップ１０を配置することができる。
図１６は、補強材９１が接着されたフレキシブル基板１８の変形の例を示す断面図である。
補強材９１が接着されたフレキシブル基板１８については、例えば、半球状の面を有するベース部材や、三角形の凹凸状の面を有するベース部材に押し当てることで、ベース部材が有する面の形状に容易に変形することができる。すなわち、フレキシブル基板１８を、例えば、半球状（Ｒ状）や三角形の凹凸状、その他複雑な３次元形状等に、容易に変形することができる。
なお、補強材９１は、はしご状のフレキシブル基板１８に設ける他、ジグザグ状のフレキシブル基板１８や、渦巻き状のフレキシブル基板１８等に設けることができる。
＜測距モジュールの構成例＞
図１７は、光源チップ１０を適用した測距モジュールの第１の構成例を示す図である。
図１７において、測距モジュール３１０は、光源モジュール７０、基体３１１、ベース部材３１２及び３１３、並びに、受光部３１４で構成される。
基体３１１は、平板状の基板で構成される。正面図において、基体３１１の手前側及び奥側には、ベース部材３１２及び３１３がそれぞれ配置され、ベース部材３１２と３１３との間に、受光部３１４が配置される。
ベース部材３１２は、放熱性が高い材料、例えば、アルミニウム等の金属や、窒化アルミニウム等のセラミックで構成される。ベース部材３１２は、正面図において、横長の直方体状に構成される。ベース部材３１２の上面は、xy方向にアールが付けられ、曲面になっている。
そして、ベース部材３１２の上面には、光源モジュール７０（図１３）が接着等により装着される。光源モジュール７０に、補強材９１を設け、その補強材９１とともに、フレキシブル基板１８を、ベース部材３１２の上面に押し当てて変形しておくことで、光源モジュール７０（のフレキシブル基板１８）を、ベース部材３１２の上面の曲面に添って、容易に接着することができる。
ベース部材３１２の上面の曲面は、その曲面に垂直な垂線が、正面図において２６度の範囲に広がり、側面図において５度の範囲に広がるような曲面になっている。したがって、そのような曲面に装着される光源モジュール７０では、光が放射状に広がるように出射される。
ベース部材３１３は、基体３１１に配置された状態で、ベース部材３１２と線対称に構成される。
上述したように、基体３１１には、ベース部材３１２及び３１３、並びに、受光部３１４が配置され、ベース部材３１２及び３１３には、光源モジュール７０が装着される。したがって、光源モジュール７０の光源チップ１０と、受光部３１４とは、１つの基板としての基体３１１に配置されているということができる。
受光部３１４は、上述したように、ベース部材３１２と３１３との間に配置される。したがって、ベース部材３１２及び３１３に接着された光源モジュール７０の光源チップ１０は、受光部３１４の周囲に配置される。
受光部３１４は、例えば、SPAD等の光を受光する受光素子（図示せず）を有し、光源チップ１０から出射された光が、測距の対象物で反射されることにより戻ってくる反射光を受光する。そして、受光部３１４（又は図示せぬ回路）は、光源チップ１０から光が出射された時刻から、その光の反射光が受光された時刻までの時間に基づき、対象物までの距離を算出する。
図１８は、ベース部材３１２の構成例を説明する正面図である。
なお、ベース部材３１３も、ベース部材３１２と同様に構成される。
ベース部材３１２の上面は、図１７で説明したように、曲面になっている。ベース部材３１２の上面の曲面は、滑らかな曲面とする他、図１８に示すように、段差が形成された曲面に構成し、そのような段差が形成された曲面に、光源モジュール７０（のフレキシブル基板１８）を装着することができる。
図１７で説明したように、垂線が所定の角度の範囲に広がるように、ベース部材３１２の上面の曲面を構成する場合、その曲面として、滑らかな曲面を採用するよりも、段差が形成された曲面を採用する方が、ベース部材３１２の高さを低くすることができる。したがって、測距モジュール３１０の小型化を図ることができる。
図１９は、光源チップ１０を適用した測距モジュールの第２の構成例を示す図である。
なお、図中、図１７の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図１９において、測距モジュール３１０は、光源モジュール７０、基体３１１、ベース部材３１２及び３１３、受光部３１４、並びに、ファン３２１で構成される。
したがって、図１８の測距モジュール３１０は、光源モジュール７０、基体３１１、ベース部材３１２及び３１３、並びに、受光部３１４を有する点で、図１７の場合と共通する。但し、図１８の測距モジュール３１０は、ファン３２１が新たに設けられている点で、図１７の場合と相違する。
ファン３２１は、ベース部材３１２及び３１３を冷却する冷却機構の一例であり、図１９では、平面図において、受光部３１４の左右それぞれに１つずつ設けられている。
なお、ベース部材３１２及び３１３を冷却する冷却機構としては、ファン３２１の他、ヒートシンクを採用することができる。また、例えば、ベース部材３１２及び３１３を格子状に成型し、その格子状のベース部材３１２及び３１３を、冷却機構として採用することができる。さらに、以上の冷却機構の複数を採用することができる。
図２０は、複数の光源チップ１０を配置して構成される光源モジュール３３０の制御を説明する図である。
例えば、光源モジュール６０，７０，８０、及び、９０等のように、複数の光源チップ１０を配置して構成される光源モジュール３３０については、例えば、横×縦が3×3個の光源チップ１０のサイズで区切ることにより、3×3個以下の光源チップ１０で構成される光源グループにグループ分けすることができる。そして、各光源グループにおいて、例えば、１個の光源チップ１０だけが同時に発光するように、光源チップ１０の発光を制限する発光制限制御を行うことができる。発光制限制御において、光源グループの中で発光させる１個の光源チップ１０は、順番に、又は、ランダムに選択することができる。
発光制限制御が行われることにより、光源モジュール３３０では、例えば、横方向及び縦方向の３個おきの光源チップ１０が同時に発光する。
以上のような発光制限制御によれば、光源モジュール３３０において、（横、縦、及び、斜めに）隣接する光源チップ１０が同時に発光することが制限され、これにより、レーザ安全基準を遵守することができる。
図２１は、レーザ安全基準を説明する図である。
複数の光源チップ１０が配置された光源モジュール３３０において、光源チップ１０が、レーザ安全基準のクラス１Ｍに相当する光（ビーム）を出射（放射）する場合、光源モジュール３３０に配置された光源チップ１０のすべてが同時に発光すると、レーザ安全基準に適合しないことが生じ得る。
例えば、レーザ安全基準では、出射光（放射光）として、波長が905nmの光（ビーム）を用いる場合、パルス間隔：5e-6以上、AEL：1.98e-7J 以下という制約がある（測定エリア：100mm先のΦ7mmのエリア）。
いま、光源モジュール３３０において、複数の光源チップ１０が、横及び縦それぞれに2mmピッチで、0.5度ずつ傾いた方向を向くように配置され、光を、全角０．５度で出射することとする。
この場合、光源モジュール３３０において、隣接する光源チップ１０が同時に発光すると、レーザ安全基準で規定されている１００ｍｍ先のΦ７ｍｍのエリアに、複数の光源チップ１０が出射した光が照射される。その結果、そのエリア内の光強度が、レーザ安全基準に適合しなくなる。
そこで、光源モジュール３３０については、光源グループにおいて、同時に発光する光源チップを１つに制限する発光制限制御を行うことで、レーザ安全基準を遵守することができる。
さらに、光源モジュール３３０については、各光源チップ１０が出射する光の光強度を、レーザ安全基準を満たす最高値に設定することができる。
＜光源モジュールのその他の構成例＞
図２２は、光源チップ１０を適用した光源モジュールの第５の構成例を示すブロック図である。
図２２において、光源モジュール３４０は、複数の光源チップ１０が配置されて構成される。さらに、光源モジュール３４０では、光源チップ１０それぞれについて、光源チップ１０の近傍に、電源線とGND線とを接続する、例えば、10ないし100uFのキャパシタCが設けられている。
光源モジュール３４０において、例えば、図２１で説明したように、発光制限制御を行うことを前提に、各光源チップ１０が出射する光の光強度を、レーザ安全基準を満たす最高値に設定する場合、光源チップ１０は、例えば、パルス幅：5nsにて、15Wという高い（電力に対応する）光強度で発光する。
この場合、光源モジュール３４０のすべての光源チップ１０が、電源線及びGND線から十分な電力を得ることが困難になることがある。
例えば、光源モジュール３４０が、はしご状のフレキシブル基板１８を有する図１２の光源モジュール６０であり、はしご状のフレキシブル基板１８の、図１２において上下端から内側に向かって、電源が供給される場合、フレキシブル基板１８の上下端から離れた光源チップ１０に電源を供給する経路は、上下端に近い光源チップ１０に電源を供給する経路よりも長くなる。
この場合、フレキシブル基板１８の上下端から離れた光源チップ１０と、上下端に近い光源チップ１０とが同時に発光するときに、フレキシブル基板１８の上下端から離れた光源チップ１０に、瞬間的に、十分な電力が供給されないことがある。
そこで、光源チップ１０の近傍に、キャパシタCを配置し、そのキャパシタCに、近傍の光源チップ１０への電力の供給を、いわば補助させることで、光源チップ１０に、瞬間的に、十分な電力が供給されないことを抑制することができる。
図２３は、光源チップ１０を適用した光源モジュールの第６の構成例を示す平面図である。
なお、図中、図１２の光源モジュール６０と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図２３において、光源モジュール３５０は、複数の光源チップ１０、フレキシブル基板１８、コントロール素子６２、及び、インターフェース素子６３を有する。
複数の光源チップ１０は、図１等と同様に構成され、起点にコントロール素子６２(Control-IC)、終点にインターフェース素子６３(TransferJet-IC)を接続した形で一列シリーズに接続される。
光源モジュール３５０では、１つの短冊領域６７に、２つ又は３つの光源チップ１０が縦方向に並んで配置されている。さらに、光源モジュール３５０では、フレキシブル基板１８に対する光源チップ１０の縦方向の位置が、所定量だけシフトするように、光源チップ１０がフレキシブル基板１８に配置されている。
起点のコントロール素子６２は、上位のシステムからデータを受け取り、そのデータに応じて、等間隔でトリガー信号や発光パターンデータを発信する。例えば、光源チップ１０の発光→履歴データの書き込みの動作時間が、0.5ms未満の場合、コントロール素子６２は、0.5ms以上でトリガー信号や発光パターンデータを発信する。後続の光源チップ１０は、コントロール素子６２からのトリガー信号や発光パターンデータを受け、順次、いわゆるバケツリレーで、発光動作を開始し、その発光動作により得られる各種履歴のパケットデータを送信する。
終点のインターフェース素子６３は、光源チップ１０からのパケットデータを受信し、上位のシステムに送信する。より具体的には、インターフェース素子６３は、光源チップ１０から受け取ったシリアルデータとしてのパケットデータを、上位のシステムのCPUへ送信する。送信は、有線でも無線でも構わないが、無線伝送が望ましい。無線伝送の規格としては、例えば、トランスファージェット（登録商標）等が挙げられる。
なお、インターフェース素子６３は、光源チップ１０から、発光タイミング履歴情報（履歴データ）や、エラー情報などを受け取り、別途全体をコントロールする上位のシステムに動作状況をフィードバックする機能を持つことができる。但し、この機能は省略することができる。光源モジュール３５０は、完全なオープン制御で光源チップ１０を発光させることができる。
図２３では、一つのフレキシブル基板１８に、一つのシリアル配線群としての接続線６５が設けられているが、接続線６５としては、複数のシリアル配線群が並行して設けられていても良い。接続線６５として、複数のシリアル配線群を設ける場合、複数のシリアル配線群がそれぞれ接続される複数のコントロール素子６２を設け、さらに、その複数のコントロール素子６２にデータを分配する上位のコントロール素子（上位のコントロールIC）を設けることができる。
ここで、光源モジュール３５０において、発光パターンが複雑である場合や、光源チップ１０の数が、数百又は数千個レベルの多数である場合、上位のシステムからコントロール素子６２に送信されるデータは、膨大なデータ量となる。この場合、上位のシステムからコントロール素子６２との間の通信は、無線でなく有線であっても良い。
但し、上位のシステムからコントロール素子６２との間の通信を有線で行う場合、光源モジュール３５０がベース部材に装着されて回転するときには、上位のシステムとコントロール素子６２とを電気的に接続するため、回転に拘束されないロータリ接点等が必要となる。
ロータリ接点については、ロータリ接点を経由するデータに、ノイズが重畳され、正確なデータを送信することができないことがある。そこで、上位のシステムからコントロール素子６２との間の通信は、非接触の光伝送により行うことができる。かかる光伝送は、ベース部材に装着された光源モジュール３５０を回転するための回転軸と固定軸との間の同軸部に、パルス光を送る光伝送経路を設けること等により行うことができる。
また、シリーズに接続された複数の光源チップ１０において、データの送信は、バケツリレーで行うことができるが、バケツリレーに限定されるものではない。シリーズに接続された複数の光源チップ１０では、例えば、データの送信を、アナログで行うことができる。また、光源チップ１０が送信するデータの構成や、複数の光源チップ１０の接続形態は、特に限定されるものではない。
図２４は、図２３の光源モジュール３５０の組立例を示す図である。
図２４では、光源モジュール３５０が提灯型に組み立てられている。
図２４では、図２３に示したように、複数の光源チップ１０が配置された短冊領域６７が、球（地球）の経線（子午線）を構成するように、フレキシブル基板１８が変形されることで、光源モジュール３５０は、やや上下に潰れた球状の、提灯のような形状に構成されている。
すなわち、図２４では、光源モジュール３５０のフレキシブル基板１８を、やや上下に潰れた球状（略球状）のベース部材に、いわば巻き付けるように装着することで、フレキシブル基板１８の短冊領域６７が経線を構成するような略球状の光源モジュール３５０が構成されている。
光源チップ１０は、発光基板１１が発光する光が外側（球面の垂線方向）に出射されるように、フレキシブル基板１８に配置されている。なお、図２４では、図が煩雑になるのを避けるため、コントロール素子６２、インターフェース素子６３、及び、接続線６５の図示を省略してある。
光源モジュール３５０を提灯型に組み立てる組み立てでは、光源モジュール３５０のフレキシブル基板１８が、凸形状、球形状などの曲面を有するベース部材に貼り付け固定される。
フレキシブル基板１８をベース部材に貼り付け固定する場合の位置決めは、例えば、フレキシブル基板１８に穴を空けるとともに、ベース部材に突起等を設け、フレキシブル基板１８の穴に、ベース部材の突起を嵌め込む嵌め合い位置決めで行うことができる。
その他、位置決めは、フレキシブル基板１８及びベース部材の双方に穴を設け、位置決め用のピンを用いての位置決め固定でも良い。これにより、光源チップ１０（の光の出射方向）を曲面の垂直方向に向けることができ、光源チップ１０ごとに該当方向の投影が可能となる。
発光角度や分解能等の光源モジュール３５０の主要な仕様は、光源チップ１０の実装位置やピッチ等を変えることで、自在に設定することができる。ある方向については、光を高分解能で出射し、他のある方向については、光を低分解能で出射するような設定もすることができる。
但し、光源モジュール３５０には、分解能に比例する数の光源チップ１０が必要となるため、例えば、分解能１度以下の高分解能を持たせようとすると、多数の光源チップ１０が必要となる。
例えば、縦横が０．１度の分解能にて、全天球方向を投影する場合（全天球方向に光を出射する場合）、おおよそ６５０万（≒３６０／０．１×１８０／０．１）の光源チップ１０が必要となる。
このような高分解能が必要とされる場合、コストダウンのためには、ベース部材を回転させる構造が有効である。
この場合、光源チップ１０は、例えば、Ｈ(Horizontal)方向（緯線に沿った方向）に１０度おき（３６０／１０点）に、かつ、Ｖ(Vertical)方向（経線に沿った方向）に３．６度おき（１８０／３．６点）に実装することができる。さらに、光源チップ１０の実装では、実装位置が０．１度ずつオフセットされる。
以上のように光源チップ１０が実装された光源モジュール３５０を、ベース部材に装着して提灯型に組み立て、回転走査させることで、０．１度の分解能を、僅か１８００個（＝３６０／１０×１８０／３．６）の光源チップ１０にて実現することができる。
光源チップ１０を発光させる、又は、発光させないようにする発光制御を、１回転あたり３６００回（＝３６０度／０．１度）行い、１回の発光制御に、5usを要する場合、１回転を、0.018s（＝5us×３６００回）で行うことで、０．１度の分解能で、全天球方向に光を投影することができる。
例えば、光源モジュール３５０を構成する各光源チップ１０に、R(Red)、G(Green)、又は、B(Blue)の可視光を適宜発光させることで、全天球方向にカラーの画像を映す全天球投射型プロジェクタを実現することができる。
また、例えば、光源モジュール３５０を構成する各光源チップ１０に、3種類等の複数種類の波長の赤外光を適宜発光させることで、照射される赤外光の波長により色が変化する紙状のデバイスを用いて、書き換え可能なフルカラーペーパーを実現することができる。
なお、光源チップ１０の発光制御では、例えば、光強度を変化させることができる。また、光源チップ１０の発光制御では、例えば、PWM制御を行うことができる。
図２５は、提灯型に組み立てられた光源モジュール３５０の構成例を示す断面図である。
図２５において、光源モジュール３５０は、フレキベース（ベース部材）１１１、メインベアリング１１２、ロータリ接点１１３、マイクロDCモータ１１４、メインギア１１５、主軸１１６、透明カバー１１７、レンズアレイ１１８等を備えて構成される。
光源モジュール３５０では、やや上下に潰れた球状のフレキベース１１１の外面に沿って、経線を形成するように、光源チップ１０（図２５では図示せず）が設けられたフレキシブル基板１８が装着されている。
マイクロDCモータ１１４は、メインギア１１５に嵌合する。マイクロDCモータ１１４の駆動に応じて、トルクがメインギア１１５へ伝達され、メインギア１１５に嵌合する主軸１１６、メインギア１１５、透明カバー１１７以外の光源モジュール３５０のフレキシブル基板１８を含む構成品が主軸１１６を中心に回転する。つまり、マイクロDCモータ１１４が回転トルクを発生している間は、マイクロDCモータ１１４自体も他の構成品と一体となって主軸１１６を中心に回転する。レンズアレイ１１８は、後述するレンズアレイ３７２と同様に、後述する２枚レンズ構造を構成する。
なお、光源モジュール３５０を回転駆動する駆動部（手段）は、マイクロDCモータ１１４に限定されるものではなく、フレームレスモータ等のトルクを発生するモータであればどのようなモータであっても良い。
光源モジュール３５０の回転構造は、標準的なベアリングを用いたもので良い。給電については、ブラシ等を用いた標準的な給電方法でも非接触コイル方式でも良い。フレキベース１１１等の回転するベース部材の位置と位相検出は、一般的なホール素子を用いたもの等で行えば良い。光源モジュール３５０への発光制御等のデータの送信は、電極等を用いた有線伝送や、光伝送でも良いが、トランスファージェット（登録商標）等による無線伝送でも良い。
光源チップ１０において、光源としての発光基板１１と、光学部品としてのレンズ１５（及び／又はレンズアレイ２０１，２１１、若しくは、２２１）とは、チップレベルで一体化することができるため、これらを位置決めする必要がない。すなわち、光源チップ１０によれば、簡易的な構造で、発光素子２１、及び、レンズ１５等が一体化された光源チップ、さらには、そのような光源チップを適用した光源モジュールを提供することができる。ゆえに、小型で軽量、安価でメンテナンス不要な装置が実現可能となる。
なお、提灯型に組み立てられた光源モジュール３５０については、回転走査以外に、例えば、往復揺動走査や、２次元揺動及び回転等の複合的な走査等を行うことができる。
図２６は、本技術を適用した光源チップの第７の構成例を示す断面図である。
なお、図中、図４の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
ここで、光源チップ１０において、より遠距離の光の照射を実現するためには、発光基板１１とレンズ１５との間の距離を増すことが有効である。
しかしながら、半導体工程ベースでレンズ１５を形成する場合、発光基板１１とレンズ１５との間の距離を増すと、レンズ１５、ひいては、光源チップ１０のチップサイズが大きくなり、光源チップ１０のコストが大幅に高くなる。
そこで、図２６は、２枚レンズ構造の光源チップ１０の構成例を示している。
光源チップ１０において、２枚レンズ構造を採用することにより、光源チップ１０のコストアップを抑制しつつ、より遠距離の光の照射を実現することができる。
図２６では、光源チップ１０の上方に、安価な樹脂成型レンズ１３１が配置され、これにより、光源チップ１０は、レンズ１５の他に、樹脂成型レンズ１３１を有する２枚レンズ構造になっている。なお、光源チップ１０には、レンズ１５及び樹脂成型レンズ１３１の他に、１枚以上のレンズを設けることができる。
樹脂成型レンズ１３１の径は、例えば、回路基板１３の約２倍のΦ3.8mmとする。レンズ１５（１つのレンズ）と樹脂成型レンズ１３１（他の１つのレンズ）との間は、例えばΦ1.2mmの平行光にてコリメート結合させる。これにより、例えば、レンズ１５及び樹脂成型レンズ１３１に±0.2mmの（光）軸ズレが生じても、結合効率をほとんど低下させずに、安定した平行光を形成することができる。
例えば、提灯型に組み立てられる光源モジュール３５０に、図２６の光源チップ１０を適用する場合、レンズ１５及び樹脂成型レンズ１３１を完全に覆う形で、最外部に透明カバーを被せ封止する。提灯型に組み立てられる光源モジュール３５０のように、全天球方向に光を出射する光源モジュールに、図２６の光源チップ１０を適用する場合、継ぎ目がない透明カバーが必要となる。
図２７は、光源チップ１０を適用した光源モジュールの第７の構成例の概要を示す斜視図であり、図２８は、光源モジュールの第７の構成例を示す断面図である。
光源モジュール３６０は、例えば、半円の円弧状の４個の親骨部３６１が、球面を形成するように配置されて構成される。
光源モジュール３６０において、円弧状の４個の親骨部３６１は、互いの角度が９０度になるように配置され、図２７に示すように、親骨部３６１の一端を支点として、傘の親骨のように開閉可能になっている。
光源モジュール３６０は、図２８に示すように、親骨部３６１となる傘の骨組み状のベース部材３７１に、光源チップ１０が実装された細長い矩形状のフレキシブル基板１８を装着することにより構成することができる。
親骨部３６１は、円弧状のベース部材３７１に、光源チップ１０が実装された細長い矩形状のフレキシブル基板１８を装着し、さらに、光源チップ１０の上方（光が出射される方向）に、２枚レンズ構造を構成するレンズアレイ３７２が配置されることで構成される。透明なカバー３７３は、その上方に別途固定された状態で配置される。
親骨部３６１は、円弧状の一端３７１Ａを支点として回動（開閉）する。
以上のような９０度をなす４個の親骨部３６１それぞれのベース部材３７１のＶ方向の６度おきに、３０個（＝１８０／６）の光源チップ１０を実装し、さらに、親骨部３６１ごとに、光源チップ１０の実装位置を１．５度ずつオフセットさせて、光源モジュール３６０を構成することができる。
そして、光源モジュール３６０を回転走査し、一回転ごとに、０．１度ずつ親骨部３６１の角度を変えると、１２０個（＝４×３０）の光源チップ１０で、０．１度の分解能で、全天球方向に光を出射することができる。
光源チップ１０の発光制御を、１回転あたり３６００回（＝３６０度／０．１度）行い、１回の発光制御に、5usを要する場合、１回転は、0.018s（＝5us×３６００回）で行われる。この場合、１５回転（＝１．５／０．１）で、０．１度の分解能で、全天球方向に光を投影することができる。
なお、親骨部３６１の開閉は、一般的なリンク機構で実現することができる。
また、例えば、100m以上等の遠方まで、シャープな平行光を維持するためには、例えば、図４の光源チップ１０において、発光基板１１とレンズ１５との距離を、例えば10mm以上保つことが有効である。また、レンズ１５のレンズ径を大きくすることで、発光基板１１から出射された光を一旦大きくし、そこから並行光を生成することや、光径を若干絞ることが有効である。そのために、図２６の２枚レンズ構造のように、レンズ１５の上方に、さらに、１つ又は複数のレンズを設けることが有効である。
そこで、提灯型に組み立てられる光源モジュール３５０や、傘の骨組み状のベース部材３７１を用いて構成される光源モジュール３６０については、例えば、ドーム状の構造体に、光源チップ１０の出射光に対して透明性を持つ材料、例えば、射出樹脂などでレンズを製作し、そのレンズを、複数の光源チップ１０それぞれの上空に配置することができる。又は、複数の光源チップ１０それぞれの上空に配置するレンズを有するドーム状のレンズアレイを射出成型にて一括で製作し、光源チップ１０すべてを丸ごと覆うような形で配置することができる。レンズアレイ３７２は、そのようなレンズアレイで構成される。
ドーム状のレンズアレイを複数の光源チップ１０の上空に配置する場合、レンズアレイのレンズそれぞれの光軸と、複数の光源チップ１０それぞれとの光軸を、すべて、例えば±50um以下レベルで正確に合わせるのは困難である。そこで、光源チップ１０とレンズアレイと間を、平行光にてコリメート結合させ、例えば、±100um程度の光軸ズレが生じても、結合損失が、例えば1dB以下を維持するような光学設計をとることができる。
以上のように、本技術によれば、測距を行う測距モジュールや、全天球方向に光を出射して画像を投影する光源モジュール、書き換え可能なフルカラーペーパー向け光源、その他の様々な装置に応用がきく光源チップ１０を提供することができる。
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
なお、本技術は、以下の構成をとることができる。
＜１＞
発光素子が発光する光を透過する透過基板と、
前記発光素子を駆動する、前記透過基板に接合される回路基板と、
前記発光素子を有し、第１のバンプを介して、前記回路基板に接続される発光基板と
を備え、
前記回路基板と有機基板とが、第２のバンプを介し、前記発光基板を挟んで接続されるように構成された
光源装置。
＜２＞
前記有機基板をさらに備える
＜１＞に記載の光源装置。
＜３＞
前記発光基板は、１又は複数の光の発光点を有する
＜２＞に記載の光源装置。
＜４＞
前記回路基板は、前記発光素子に対応する部分に開口部を有する
＜２＞又は＜３＞に記載の光源装置。
＜５＞
前記発光素子が発光する光が通過するレンズをさらに備え、
前記レンズの光軸、前記発光素子の光軸、及び、前記開口部の中心軸が略同軸上に配置される
＜４＞に記載の光源装置。
＜６＞
前記レンズは、前記透過基板の、前記発光基板が設けられる発光基板側、及び、前記発光基板側と反対側のうちの一方、又は、両方に設けられる
＜５＞に記載の光源装置。
＜７＞
前記レンズは、前記発光素子との間に空間が形成されるように、前記透過基板の前記発光基板側に設けられる
＜６＞に記載の光源装置。
＜８＞
前記発光基板が有する光の発光点ごとに、前記レンズが設けられる
＜７＞に記載の光源装置。
＜９＞
前記発光基板と前記有機基板との間に形成された放熱体をさらに備える
＜２＞ないし＜８＞のいずれかに記載の光源装置。
＜１０＞
前記放熱体は、前記第１のバンプ及び前記第２のバンプよりも融点が低いはんだである
＜９＞に記載の光源装置。
＜１１＞
前記第２のバンプは、コア体を内蔵する
＜２＞ないし＜１０＞のいずれかに記載の光源装置。
＜１２＞
前記回路基板と前記有機基板との間がフィラー材で封止される
＜２＞ないし＜１１＞のいずれかに記載の光源装置。
＜１３＞
前記有機基板は、はしご状、ジグザグ状、又は、渦巻き状に形成される
＜２＞ないし＜１２＞のいずれかに記載の光源装置。
＜１４＞
前記有機基板を支持する補強材をさらに備える
＜２＞ないし＜１３＞のいずれかに記載の光源装置。
＜１５＞
前記有機基板が装着されるベース部材をさらに備える
＜２＞ないし＜１４＞のいずれかに記載の光源装置。
＜１６＞
前記ベース部材は、段差が形成された曲面を有し、
前記有機基板は、前記曲面に装着される
＜１５＞に記載の光源装置。
＜１７＞
冷却機構をさらに備える
＜１５＞又は＜１６＞に記載の光源装置。
＜１８＞
前記透過基板、前記回路基板、及び、前記発光基板で構成される光源チップが、受光素子の周囲に配置される
＜２＞ないし＜１７＞のいずれかに記載の光源装置。
＜１９＞
前記光源チップ及び前記受光素子が１つの基板に配置される
＜１８＞に記載の光源装置。
＜２０＞
前記透過基板、前記回路基板、及び、前記発光基板で構成される光源チップの複数が、前記有機基板に配置され、
隣接する光源チップが同時に発光することを制限する
＜２＞ないし＜１９＞のいずれかに記載の光源装置。
＜２１＞
前記透過基板、前記回路基板、及び、前記発光基板で構成される光源チップの電源線とGND線とを接続するキャパシタをさらに備える
＜２＞ないし＜２０＞のいずれかに記載の光源装置。
＜２２＞
前記発光素子が発光する光が通過する複数のレンズを備える
＜５＞に記載の光源装置。
＜２３＞
前記複数のレンズのうちの１つのレンズと他の１つのレンズが平行光で結合されるように構成された
＜２２＞に記載の光源装置。
１０ 光源チップ， １１ 発光基板， １３ 回路基板， １４ 透過基板， １５ レンズ， １７ 第２のバンプ， １８ フレキシブル基板， ２１ 発光素子， ３１ 第１のバンプ， ４１ 開口部， ６０ 光源モジュール， ６２ コントロール素子， ６３ インターフェース素子， ６５ 接続線， ６６ スリット， ６７ 短冊領域， ７０ 光源モジュール， ７１ スリット， ８０，９０ 光源モジュール， ９１ 補強材， １１１ フレキベース， １１２ メインベアリング， １１３ ロータリ接点， １１４ マイクロDCモータ， １１５ メインギア， １１６ 主軸， １１７ 透明カバー， １３１ 樹脂成型レンズ， ２０１，２１１，２２１ レンズアレイ， ２３１ 放熱体， ２４１ コア体， ２５１ アンダーフィラー材， ３１０ 測距モジュール， ３１１ 基体， ３１２，３１３ ベース部材， ３１４ 受光部， ３２１ 冷却機構， ３３０，３４０，３５０，３６０ 光源モジュール， ３６１ 親骨部， ３７１ ベース部材， ３７２ レンズアレイ， ３７３ カバー

Claims (23)

  1. 発光素子が発光する光を透過する透過基板と、
    前記発光素子を駆動する、前記透過基板に接合される回路基板と、
    前記発光素子を有し、第１のバンプを介して、前記回路基板に接続される発光基板と
    を備え、
    前記回路基板と有機基板とが、第２のバンプを介し、前記発光基板を挟んで接続されるように構成された
    光源装置。
  2. 前記有機基板をさらに備える
    請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記発光基板は、１又は複数の光の発光点を有する
    請求項２に記載の光源装置。
  4. 前記回路基板は、前記発光素子に対応する部分に開口部を有する
    請求項２に記載の光源装置。
  5. 前記発光素子が発光する光が通過するレンズをさらに備え、
    前記レンズの光軸、前記発光素子の光軸、及び、前記開口部の中心軸が略同軸上に配置される
    請求項４に記載の光源装置。
  6. 前記レンズは、前記透過基板の、前記発光基板が設けられる発光基板側、及び、前記発光基板側と反対側のうちの一方、又は、両方に設けられる
    請求項５に記載の光源装置。
  7. 前記レンズは、前記発光素子との間に空間が形成されるように、前記透過基板の前記発光基板側に設けられる
    請求項６に記載の光源装置。
  8. 前記発光基板が有する光の発光点ごとに、前記レンズが設けられる
    請求項７に記載の光源装置。
  9. 前記発光基板と前記有機基板との間に形成された放熱体をさらに備える
    請求項２に記載の光源装置。
  10. 前記放熱体は、前記第１のバンプ及び前記第２のバンプよりも融点が低いはんだである
    請求項９に記載の光源装置。
  11. 前記第２のバンプは、コア体を内蔵する
    請求項２に記載の光源装置。
  12. 前記回路基板と前記有機基板との間がフィラー材で封止される
    請求項２に記載の光源装置。
  13. 前記有機基板は、はしご状、ジグザグ状、又は、渦巻き状に形成される
    請求項２に記載の光源装置。
  14. 前記有機基板を支持する補強材をさらに備える
    請求項２に記載の光源装置。
  15. 前記有機基板が装着されるベース部材をさらに備える
    請求項２に記載の光源装置。
  16. 前記ベース部材は、段差が形成された曲面を有し、
    前記有機基板は、前記曲面に装着される
    請求項１５に記載の光源装置。
  17. 冷却機構をさらに備える
    請求項１５に記載の光源装置。
  18. 前記透過基板、前記回路基板、及び、前記発光基板で構成される光源チップが、受光素子の周囲に配置される
    請求項２に記載の光源装置。
  19. 前記光源チップ及び前記受光素子が１つの基板に配置される
    請求項１８に記載の光源装置。
  20. 前記透過基板、前記回路基板、及び、前記発光基板で構成される光源チップの複数が、前記有機基板に配置され、
    隣接する光源チップが同時に発光することを制限する
    請求項２に記載の光源装置。
  21. 前記透過基板、前記回路基板、及び、前記発光基板で構成される光源チップの電源線とGND線とを接続するキャパシタをさらに備える
    請求項２に記載の光源装置。
  22. 前記発光素子が発光する光が通過する複数のレンズを備える
    請求項５に記載の光源装置。
  23. 前記複数のレンズのうちの１つのレンズと他の１つのレンズが平行光で結合されるように構成された
    請求項２２に記載の光源装置。
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