JP2021136290A - 発光装置、光学装置及び計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２の配線層の基準電位配線と第１の配線層のアノード配線とが重なる面積が、第２の配線層の基準電位配線と第１の配線の基準電位配線とが重なる面積よりも小さい場合と比較し、レーザ部を駆動するための駆動電流として配線間の容量成分をより多く利用できるようにする。【解決手段】発光装置４は、第１の配線層と、第１の配線層と絶縁層を介して隣接する第２の配線層とを有する配線基板１０と、カソード電極およびアノード電極を有し、配線基板に搭載されてローサイド駆動されるレーザ部とを備え、カソード電極と接続されたカソード配線１２、及びアノード電極と接続されたアノード配線１３Ｆが第１の配線層に設けられ、基準電位に接続される基準電位配線１４Ｍが第１の配線層及び第２の配線層に設けられ、第２の配線層の基準電位配線がアノード配線と重なる面積は、第２の配線層の基準電位配線が第１の配線層の基準電位配線と重なる面積よりも大きい。【選択図】図９

Description

本発明は、発光装置、光学装置及び計測装置に関する。

特許文献１には、光透過性を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の表面に搭載された発光素子と、前記発光素子に電力を供給するための配線パターンと、光反射性を有する金属からなるメタライズ層と、を備えており、前記メタライズ層は、前記発光素子から出射された光を反射するように前記セラミック基板の内部に形成されている発光装置が記載されている。

特開２００８−２５２１２９号公報

光の飛行時間による、いわゆるＴｏＦ（Time of Flight）法に基づいて、被計測物の三次元形状の計測を行う場合、レーザ部に駆動電流を供給する駆動回路のインダクタンスを低減して、レーザ部からの発光の立ち上がり時間を短くすることが求められる。

本発明の目的は、第１の配線層と、第１の配線層と絶縁層を介して隣接する第２の配線層とを有する配線基板と、配線基板に搭載されてローサイド駆動されるレーザ部と、を備える発光装置において、第２の配線層の基準電位配線と第１の配線層のアノード配線とが重なる面積が、第２の配線層の基準電位配線と第１の配線の基準電位配線とが重なる面積よりも小さい場合と比較し、レーザ部を駆動するための駆動電流として配線間の容量成分をより多く利用できるようにすることにある。

請求項１に記載の発明は、第１の配線層と、当該第１の配線層と絶縁層を介して隣接する第２の配線層とを有する配線基板と、カソード電極およびアノード電極を有し、前記配線基板に搭載されてローサイド駆動されるレーザ部と、を備え、前記カソード電極と接続されたカソード配線、及び前記アノード電極と接続されたアノード配線が前記第１の配線層に設けられ、基準電位に接続される基準電位配線が前記第１の配線層及び前記第２の配線層に設けられ、前記第２の配線層の基準電位配線が前記アノード配線と重なる面積は、当該第２の配線層の基準電位配線が前記第１の配線層の基準電位配線と重なる面積よりも大きい発光装置である。
請求項２に記載の発明は、前記アノード配線は、前記第１の配線層の前記基準電位配線よりも面積が大きい請求項１に記載の発光装置である。
請求項３に記載の発明は、前記アノード配線は、前記配線基板の面積の５０％以上の面積を有する請求項１又は２に記載の発光装置である。
請求項４に記載の発明は、前記アノード配線は、前記配線基板の面積の７５％以上の面積を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置である。
請求項５に記載の発明は、前記絶縁層の厚みは１００μｍ以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置である。
請求項６に記載の発明は、前記レーザ部は、共通の半導体基板上に複数の面発光レーザ素子が形成された面発光レーザ素子アレイである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置である。
請求項７に記載の発明は、前記レーザ部から出射された光の方向及び拡がり角の少なくとも一方を変化させる光学部材を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置である。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置が備えるレーザ部から出射され被計測物で反射された反射光を受光する受光部と、を備え、前記受光部は、前記レーザ部から光が出射されてから当該受光部で受光されるまでの時間に相当する信号を出力する光学装置である。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光学装置と、前記光学装置が備えるレーザ部から出射され、当該光学装置が備える受光部が受光した、被計測物からの反射光に基づき、当該被計測物の三次元形状を特定する三次元形状特定部と、を備え、前記被計測物の三次元形状を計測する計測装置である。

請求項１に記載の発明によれば、第２の配線層の基準電位配線と第１の配線層のアノード配線とが重なる面積が、第２の配線層の基準電位配線と第１の配線の基準電位配線とが重なる面積よりも小さい場合と比較し、レーザ部を駆動するための駆動電流として配線間の容量成分をより多く利用できる。
請求項２に記載の発明によれば、アノード配線が、第１の配線層の基準電位配線よりも面積が小さい場合と比較し、第２の配線層の基準電位配線とアノード配線とが重なる面積を大きくしやすい。
請求項３に記載の発明によれば、５０％未満の面積の場合と比較し、第２の配線層の基準電位配線とアノード配線とが重なる面積を大きくしやすい。
請求項４に記載の発明によれば、７５％未満の面積の場合と比較し、第２の配線層の基準電位配線とアノード配線とが重なる面積を大きくしやすい。
請求項５に記載の発明によれば、絶縁層の厚みが１００μｍを超える場合と比較し、配線間の容量が大きくなる。
請求項６に記載の発明によれば、端面出射型のレーザを使用する場合と比較し、レーザ素子を二次元状に配置しやすい。
請求項７に記載の発明によれば、光学部材を有しない場合と比較し、光源から出射された光の方向又は拡がり角の少なくとも一方を変化させて照射できる。
請求項８に記載の発明によれば、三次元形状に対応した信号が取得できる光学装置が提供される。
請求項９に記載の発明によれば、三次元形状の計測が行える計測装置が提供される。

三次元形状を計測する計測装置の構成の一例を説明するブロック図である。 光源の平面図である。 光源における１個のＶＣＳＥＬの断面構造を説明する図である。 光拡散部材の一例を説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線での断面図である。 ローサイド駆動により光源を駆動する場合の等価回路の一例を示す図である。 キャパシタを説明する図である。（ａ）は、キャパシタの等価回路、（ｂ）は、キャパシタのインピーダンスの周波数特性である。 低ＥＳＬキャパシタ及び非低ＥＳＬキャパシタの一例を説明する図である。（ａ）は、低ＥＳＬキャパシタ、（ｂ）は、非低ＥＳＬキャパシタである。 光源に供給される駆動電流パルスを説明する図である。 本実施の形態が適用される発光装置を説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線での断面図、（ｃ）は、（ａ）のＩＸＣ−ＩＸＣ線での断面図である。 比較のために示す、本実施の形態が適用されない発光装置を説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＢ−ＸＢ線での断面図、（ｃ）は、（ａ）のＸＣ−ＸＣ線での断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
被計測物の三次元形状を計測する計測装置には、光の飛行時間による、いわゆるＴｏＦ（Time of Flight）法に基づいて、三次元形状を計測する装置がある。ＴｏＦ法では、計測装置の光源から光が出射されたタイミングから、照射された光が被計測物で反射して計測装置の三次元センサ（以下では、３Ｄセンサと表記する。）で受光されるタイミングまでの時間を計測し、被計測物の三次元形状を特定する。なお、三次元形状を計測する対象を被計測物と表記する。また、三次元形状を計測することを、三次元計測、３Ｄ計測又は３Ｄセンシングと表記することがある。

このような計測装置は、携帯型情報処理装置などに搭載され、アクセスしようとするユーザの顔認証などに利用されている。従来、携帯型情報処理装置などでは、パスワード、指紋、虹彩などにより、ユーザを認証する方法が用いられてきた。近年、セキュリティ性がより高い認証方法が求められるようになってきた。そこで、携帯型情報処理装置に三次元形状を計測する計測装置を搭載するようになってきた。つまり、アクセスしたユーザの顔の三次元像を取得し、アクセスすることが許可されているか否かを識別し、アクセスが許可されているユーザであることが認証された場合にのみ、自装置（携帯型情報処理装置）の使用を許可することが行われている。
また、このような計測装置は、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）など、継続的に被計測物の三次元形状を計測する場合にも適用される。

ＴｏＦ法による三次元形状を計測する計測装置では、レーザ部（以下では、光源と表記する。）からの発光の立ち上がり時間が短いことが求められる。光源からの発光の立ち上がり時間が短いほど、計測の精度が向上する。光源からの発光の立ち上がり時間は、光源を駆動する駆動電流を供給する駆動回路のインダクタンスが小さいほど短くなる。つまり、駆動電流を供給する駆動回路のインダクタンスが大きい程、高い周波数（以下では、高周波数と表記する。）の駆動電流が流れにくくなり、光源からの発光の立ち上がり時間が長くなってしまう。

以下で説明する本実施の形態で説明する構成、機能、方法等は、顔認証や拡張現実以外の被計測物の三次元形状の計測に適用しうる。

（計測装置１）
図１は、三次元形状を計測する計測装置１の構成の一例を説明するブロック図である。
計測装置１は、光学装置３と、制御部８とを備える。制御部８は、光学装置３を制御する。そして、制御部８は、被計測物の三次元形状を特定する三次元形状特定部８１を含む。制御部８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むコンピュータとして構成されている。なお、ＲＯＭには、不揮発性の書き換え可能なメモリ、例えばフラッシュメモリを含む。そして、ＲＯＭに蓄積されたプログラムや定数が、ＲＡＭに展開され、ＣＰＵがプログラムを実行することによって、三次元形状特定部８１が構成され、被計測物の三次元形状が特定される。
以下、順に説明する。

光学装置３は、発光装置４と、３Ｄセンサ５とを備える。
発光装置４は、配線基板１０と、光源２０と、光拡散部材３０と、駆動部５０と、保持部６０と、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂとを備える。キャパシタ７０Ａは、等価直列インダクタンスＥＳＬ（Equivalent Series Inductance）を低減したキャパシタ（以下では、低ＥＳＬキャパシタと表記する。）であり、キャパシタ７０Ｂは、キャパシタ７０Ａに比べ等価直列インダクタンスＥＳＬが大きいキャパシタ（以下では、非低ＥＳＬキャパシタと表記する。）である。後述するように、配線基板１０は、配線基板１０の構造に起因して生じる寄生容量によるキャパシタ（後述する図５、図９に記載するキャパシタ７０Ｃ）を備える。なお、図１では、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、それぞれ１個であると表記しているが、いずれか又は両方が複数であってもよい。なお、発光装置４は、駆動部５０を動作させるために、他のキャパシタや抵抗素子などの回路部品を備えてもよい。キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、キャパシタ７０Ｃを区別しない場合はキャパシタ７０又はキャパシタと表記する。キャパシタ（低ＥＳＬキャパシタ及び非低ＥＳＬキャパシタ）については、後述する。キャパシタは、容量素子又はコンデンサと呼ばれることがある。なお、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、容量素子の一例である。寄生容量によるキャパシタ（キャパシタ７０Ｃ）は、容量成分の一例である。

光源２０、駆動部５０、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ及び保持部６０は、配線基板１０の表面上に設けられている。なお、図１では、３Ｄセンサ５は、配線基板１０の表面上に設けられていないが、配線基板１０の表面上に設けられていてもよい。そして、光拡散部材３０は、保持部６０上に設けられている。ここで、表面とは、図１の紙面の表側を言う。より具体的には、配線基板１０においては、光源２０等が設けられている方を表面、表側、又は表面側と言う。

光源２０は、複数の面発光レーザ素子が二次元に配置された面発光レーザ素子アレイとして構成されている（後述する図２参照）。面発光レーザ素子は、一例として垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。以下では、面発光レーザ素子は、垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬであるとして説明する。そして、垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬをＶＣＳＥＬと表記する。光源２０は、配線基板１０上の表面上に設けられているので、光源２０は、配線基板１０の表面に垂直な方向に外部に向かって光を出射する。光源２０は、レーザ部の一例である。

光拡散部材３０は、光源２０が出射した光が入射され、入射された光を拡散して出射する。光拡散部材３０は、光源２０を覆うように設けられている。つまり、光拡散部材３０は、配線基板１０の表面上に設けられた保持部６０により、配線基板１０上に設けられた光源２０から予め定められた距離を離して設けられている。よって、光源２０が出射する光は、光拡散部材３０により拡散されて被計測物に照射される。つまり、光源２０が出射した光は、光拡散部材３０を備えない場合に比べ、光拡散部材３０により拡散されてより広い範囲に照射される。

ＴｏＦ法により三次元計測を行う場合、光源２０は、駆動部５０により、例えば、１００ＭＨｚ以上で、且つ、立ち上り時間が１ｎｓ以下のパルス光（以下では、出射光パルスと表記する。）を出射することが求められる。つまり、光源２０は、光源２０を駆動する駆動回路により駆動電流パルスが供給されることで駆動され、出射光パルスを出射する。なお、顔認証を例とする場合、光が照射される距離は１０ｃｍ程度から１ｍ程度である。そして、光が照射される範囲は、１ｍ角程度である。なお、光が照射される距離を計測距離と表記し、光が照射される範囲を照射範囲又は計測範囲と表記する。また、照射範囲又は計測範囲に仮想的に設けられる面を照射面と表記する。なお、顔認証以外の場合など、被計測物までの計測距離及び被計測物に対する照射範囲は、上記以外であってもよい。

３Ｄセンサ５は、複数の受光セルを備え、光源２０から光が出射されたタイミングから３Ｄセンサ５で受光されるタイミングまでの時間に相当する信号を出力する。例えば、３Ｄセンサ５の各受光セルは、光源２０からの出射光パルスに対する被計測物からのパルス状の反射光（以下では、受光パルスと表記する。）を受光し、受光するまでの時間に対応する電荷を受光セル毎に蓄積する。３Ｄセンサ５は、各受光セルが２つのゲートとそれらに対応した電荷蓄積部とを備えたＣＭＯＳ構造のデバイスとして構成されている。そして、２つのゲートに交互にパルスを加えることによって、発生した光電子を２つの電荷蓄積部の何れかに高速に転送する。２つの電荷蓄積部には、出射光パルスと受光パルスとの位相差に応じた電荷が蓄積される。そして、３Ｄセンサ５は、ＡＤコンバータを介して、受光セル毎に出射光パルスと受光パルスとの位相差に応じたデジタル値を信号として出力する。すなわち、３Ｄセンサ５は、光源２０から光が出射されたタイミングから３Ｄセンサ５で受光されるタイミングまでの時間に相当する信号を出力する。つまり、３Ｄセンサ５から、被計測物の三次元形状に対応した信号が取得される。このため、出射光パルスの立ち上がり時間が短く、受光パルスの立ち上がり時間が短いことが求められる。つまり、光源２０を駆動するために供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間が短いことが求められる。なお、ＡＤコンバータは、３Ｄセンサ５が備えてもよく、３Ｄセンサ５の外部に設けられてもよい。３Ｄセンサ５は、受光部の一例である。

制御部８の三次元形状特定部８１は、３Ｄセンサ５が例えば前述のＣＭＯＳ構造のデバイスである場合、受光セル毎に得られるデジタル値を取得し、受光セル毎に被計測物までの距離を算出する。そして算出された距離により、被計測物の三次元形状を特定し、特定結果を出力する。

前述したように、制御部８は、コンピュータとして構成され、三次元形状特定部８１がプログラムによって実現されるとした。しかし、これらは、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の集積回路で構成されてもよい。さらには、これらは、プログラム等のソフトウエアとＡＳＩＣ等の集積回路とで構成されてもよい。

以上説明したように、計測装置１は、光源２０が出射した光を拡散して被計測物に照射し、被計測物からの反射光を３Ｄセンサ５で受光する。このようにして、計測装置１は、被計測物の三次元形状を計測する。

図１では、光学装置３と制御部８とを分けて示したが、一体に構成されていてもよい。

まず、発光装置４を構成する光源２０、光拡散部材３０、駆動部５０及びキャパシタ（キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ）を説明する。

（光源２０の構成）
図２は、光源２０の平面図である。光源２０は、複数のＶＣＳＥＬが二次元のアレイ状に配置されて構成されている。なお、図２では、ＶＣＳＥＬは、正方格子の格子点に並ぶように配列されているが、他の配列方法で配列されていてもよい。前述したように、光源２０は、ＶＣＳＥＬを面発光レーザ素子とする面発光レーザ素子アレイとして構成されている。ここで、紙面の右方向をｘ方向、紙面の上方向をｙ方向とする。ｘ方向及びｙ方向に反時計回りで直交する方向をｚ方向とする。なお、光源２０の表面とは、紙面の表側、つまり＋ｚ方向側の面を言い、光源２０の裏面とは、紙面の裏側、つまり−ｚ方向側の面を言う。光源２０の平面図とは、光源２０を表面側から見た図である。さらに説明すると、光源２０において、発光層（後述する活性領域２０６）として機能するエピタキシャル層が形成されている方を、光源２０の表面、表側、又は表面側という。

ＶＣＳＥＬは、半導体基板２００（後述する図３参照）上に積層された下部多層膜反射鏡と上部多層膜反射鏡との間に発光領域となる活性領域を設け、表面に対して垂直方向にレーザ光を出射させる面発光レーザ素子である。このことから、ＶＣＳＥＬは、端面出射型のレーザ素子を用いる場合に比較し、二次元のアレイ化が容易である。光源２０の備えるＶＣＳＥＬの数は、一例として、１００個〜１０００個である。なお、複数のＶＣＳＥＬは、互いに並列に接続され、並列に駆動される。上記のＶＣＳＥＬの数は一例であり、計測距離や照射範囲に応じて設定されればよい。

光源２０の表面には、複数のＶＣＳＥＬに共通のアノード電極２１８が設けられている。光源２０の裏面には、カソード電極２１４が設けられている（後述する図３参照）。つまり、複数のＶＣＳＥＬは、並列接続されている。複数のＶＣＳＥＬを並列接続して駆動することで、ＶＣＳＥＬを個別に駆動する場合と比較し、強度の強い光が出射される。

ここでは、光源２０は、表面側から見た形状（平面形状と表記する。以下同様とする。）が矩形であるとする。そして、−ｙ方向側の側面を側面２１Ａ、＋ｙ方向側の側面を側面２１Ｂ、−ｘ方向側の側面を側面２２Ａ及び＋ｘ方向側の側面を側面２２Ｂと表記する。側面２１Ａと側面２１Ｂとが対向する。側面２２Ａと側面２２Ｂとは、それぞれが側面２１Ａと側面２１Ｂとをつなぐとともに、対向する。

（ＶＣＳＥＬの構造）
図３は、光源２０における１個のＶＣＳＥＬの断面構造を説明する図である。このＶＣＳＥＬは、λ共振器構造のＶＣＳＥＬである。紙面の上方向をｚ方向とし、＋ｚ方向を上側、−ｚ方向を下側と表記する。

ＶＣＳＥＬは、ｎ型のＧａＡｓなどの半導体基板２００上に、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねたｎ型の下部分布ブラック型反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）２０２と、上部スペーサ層及び下部スペーサ層に挟まれた量子井戸層を含む活性領域２０６と、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねたｐ型の上部分布ブラック型反射鏡２０８とが順に積層されて構成されている。以下では、分布ブラック型反射鏡をＤＢＲと表記する。

ｎ型の下部ＤＢＲ２０２は、Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層とＧａＡｓ層とをペアとした積層体として構成されている。下部ＤＢＲ２０２の各層は、厚さがλ／４ｎ_ｒ（但し、λは発振波長、ｎ_ｒは媒質の屈折率）であり、交互に４０周期積層されている。キャリアとして、ｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）がドーピングされている。キャリア濃度は、例えば、３×１０^１８ｃｍ^−３である。

活性領域２０６は、下部スペーサ層と、量子井戸活性層と、上部スペーサ層とが積層されて構成されている。例えば、下部スペーサ層は、アンドープのＡｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓ層であり、量子井戸活性層は、アンドープのＩｎＧａＡｓ量子井戸層及びアンドープのＧａＡｓ障壁層であり、上部スペーサ層は、アンドープのＡｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓ層である。

ｐ型の上部ＤＢＲ２０８は、ｐ型のＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層とＧａＡｓ層とをペアとした積層体として構成されている。上部ＤＢＲ２０８の各層は、厚さがλ／４ｎ_ｒであり、交互に２９周期積層してある。キャリアとして、ｐ型不純物であるカーボン（Ｃ）がドーピングされている。キャリア濃度は、例えば、３×１０^１８ｃｍ^−３である。好ましくは、上部ＤＢＲ２０８の最上層には、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層が形成され、上部ＤＢＲ２０８の最下層又はその内部に、ｐ型ＡｌＡｓの電流狭窄層２１０が形成されている。

上部ＤＢＲ２０８から下部ＤＢＲ２０２に至るまで積層された半導体層をエッチングすることにより、半導体基板２００上に円柱状のメサＭが形成される。これにより、電流狭窄層２１０が、メサＭの側面に露出する。酸化工程により、電流狭窄層２１０には、メサＭの側面から酸化された酸化領域２１０Ａと酸化領域２１０Ａによって囲まれた導電領域２１０Ｂとが形成される。なお、酸化工程において、ＡｌＡｓ層はＡｌＧａＡｓ層よりも酸化速度が速く、酸化領域２１０Ａは、メサＭの側面から内部に向けてほぼ一定の速度で酸化されるため、導電領域２１０Ｂの断面形状は、メサＭの外形を反映した形状、すなわち円形状となり、その中心は、一点鎖線で示すメサＭの軸とほぼ一致する。本実施の形態において、メサＭは、柱状構造をなしている。

メサＭの最上層には、Ｔｉ／Ａｕなどを積層した金属製の環状のｐ側電極２１２が形成される。ｐ側電極２１２は、上部ＤＢＲ２０８に設けられたコンタクト層にオーミック接触する。環状のｐ側電極２１２の内側は、レーザ光が外部へ出射される光出射口２１２Ａとなる。つまり、ＶＣＳＥＬは、半導体基板２００の表面（＋ｚ方向側の面）に垂直な＋ｚ方向に光を出射する。そして、メサＭの軸が光軸になる。さらに、半導体基板２００の裏面には、ｎ側電極としてカソード電極２１４が形成される。なお、ｐ側電極２１２の内側の上部ＤＢＲ２０８の表面（＋ｚ方向側の面）が光出射面である。

そして、ｐ側電極２１２にアノード電極２１８が接続される部分及び光出射口２１２Ａを除いて、メサＭの表面を覆うように、絶縁膜２１６が設けられる。そして、光出射口２１２Ａを除いて、アノード電極２１８がｐ側電極２１２とオーミック接触するように設けられる。なお、アノード電極２１８は、複数のＶＣＳＥＬに共通に設けられる。つまり、光源２０を構成する複数のＶＣＳＥＬは、各々のｐ側電極２１２がアノード電極２１８により並列接続されている。

図３では、アノード電極２１８の部分にアノードであることを示す［Ａ］と表記し、カソード電極２１４の部分にカソードであることを示す［Ｋ］と表記する。

ＶＣＳＥＬは、単一横モードで発振してもよく、多重横モードで発振してもよい。例えば、ＶＣＳＥＬ１個の光出力は、４ｍＷ〜８ｍＷである。よって、光源２０が５００個のＶＣＳＥＬで構成されている場合、光源２０の光出力は、２Ｗ〜４Ｗになる。

（光拡散部材３０の構成）
図４は、光拡散部材３０の一例を説明する図である。図４（ａ）は、平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線での断面図である。図４（ａ）において、紙面の右方向をｘ方向、紙面の上方向をｙ方向とする。ｘ方向及びｙ方向に反時計回りで直交する方向をｚ方向とする。そして、光拡散部材３０において、＋ｚ方向側を表面又は表面側、−ｚ方向側を裏面又は裏面側と呼ぶ。よって、図４（ｂ）では、紙面の右方向がｘ方向、紙面の裏方向がｙ方向、紙面の上方向がｚ方向となる。

図４（ｂ）に示すように、光拡散部材３０は、例えば、両面が平行で平坦なガラス基材３１の裏面（−ｚ方向）側に光を拡散させるための凹凸が形成された樹脂層３２を備える。光拡散部材３０は、光源２０のＶＣＳＥＬから入射する光の拡がり角を拡げて出射する。つまり、光拡散部材３０の樹脂層３２に形成された凹凸は、光を屈折させたり、散乱させたりして、入射する光をより広い拡がり角の光として出射する。つまり、図４に示すように、光拡散部材３０は、裏面（−ｚ方向側）から入射する、ＶＣＳＥＬから出射された拡がり角θの光を、拡がり角θより大きい拡がり角φの光として表面（＋ｚ方向側）から出射する（θ＜φ）。このため、光拡散部材３０を用いると、光拡散部材３０を用いない場合に比べ、光源２０の出射する光によって照射される照射面の面積が拡大される。拡がり角θ、φは、半値全幅（ＦＷＨＭ）である。

ここでは、光拡散部材３０の平面形状は、矩形である。そして、光拡散部材３０の厚さ（ｚ方向の厚み）ｔ_ｄは、０．１ｍｍ〜１ｍｍである。なお、光拡散部材３０の平面形状は、多角形や円形など、他の形状であってもよい。

（駆動部５０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂ）
光源２０をより高速に駆動させたい場合は、ローサイド駆動するのがよい。ローサイド駆動とは、ＶＣＳＥＬなどの駆動対象に対して、電流を流す経路（以下では、電流経路と表記する。）の下流側にＭＯＳトランジスタ等の駆動素子を位置させた構成を言う。逆に、上流側に駆動素子を位置させた構成をハイサイド駆動と言う。

図５は、ローサイド駆動により光源２０を駆動する場合の等価回路の一例を示す図である。図５では、光源２０のＶＣＳＥＬ、駆動部５０、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び電源８２を示す。キャパシタ７０Ｃは、前述したように、配線基板１０の構造に起因して生じた寄生容量である。そこで、キャパシタ７０Ｃは、破線で示している。また、図５には、図１に示した制御部８を合わせて示している。なお、電源８２は、制御部８に設けられている。電源８２は、＋側を電源電位とし、−側を基準電位とする直流電圧を発生する。電源電位は、電源線８３に供給され、基準電位は、基準線８４に供給される。なお、基準電位は、接地電位（ＧＮＤと表記されることがある。図５では［Ｇ］と表記する。）であってよい。

光源２０は、前述したように複数のＶＣＳＥＬが並列接続されて構成されている。ＶＣＳＥＬのアノード電極２１８（図３参照。図５では［Ａ］と表記する。）が電源線８３に接続される。
駆動部５０は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ５１と、ＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする信号発生回路５２とを備える。ＭＯＳトランジスタ５１のドレイン（図５では［Ｄ］と表記する。）は、ＶＣＳＥＬのカソード電極２１４（図３参照。図５では［Ｋ］と表記する。）に接続される。ＭＯＳトランジスタ５１のソース（図５では［Ｓ］と表記する。）は、基準線８４に接続される。そして、ＭＯＳトランジスタ５１のゲートは、信号発生回路５２に接続される。つまり、ＶＣＳＥＬと駆動部５０のＭＯＳトランジスタ５１とは、電源線８３と基準線８４との間に直列接続されている。信号発生回路５２は、制御部８の制御により、ＭＯＳトランジスタ５１をオン状態にする「Ｈレベル」の信号と、ＭＯＳトランジスタ５１をオフ状態にする「Ｌレベル」の信号とを発生する。

キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは、それぞれの一方の端子が電源線８３（図５のＶＣＳＥＬの［Ａ］）に接続され、他方の端子が基準線８４（図５の［Ｇ］）に接続されている。

次に、ローサイド駆動による光源２０の駆動方法を説明する。
まず、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が「Ｌレベル」であるとする。この場合、ＭＯＳトランジスタ５１は、オフ状態である。つまり、ＭＯＳトランジスタ５１のソース（図５の［Ｓ］）−ドレイン（図５の［Ｄ］）間には電流が流れない。よって、ＭＯＳトランジスタ５１と直列接続されたＶＣＳＥＬにも、電流が流れない。つまり、ＶＣＳＥＬは非発光である。

このとき、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは電源８２に接続されていて、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃの電源線８３に接続された一方の端子（図５のＶＣＳＥＬの［Ａ］側の端子）が電源電位になり、基準線８４に接続された他方の端子（図５の［Ｇ］側の端子）が基準電位になる。よって、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは、電源８２から電流が流れ（電荷が供給され）て充電される。

次に、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が「Ｈレベル」になると、ＭＯＳトランジスタ５１がオフ状態からオン状態に移行する。すると、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃと、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１及びＶＣＳＥＬとの間に閉ループが構成され、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに蓄積されていた電荷が、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１とＶＣＳＥＬとに供給される。つまり、ＶＣＳＥＬに電流が流れて、ＶＣＳＥＬが発光する。この閉ループが、光源２０を発光させるための駆動電流を供給する駆動回路である。なお、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ毎に光源２０を発光させるための駆動電流を供給するので、駆動回路は、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ毎に構成される。なお、光源２０を発光させるための駆動電流を供給することを光源２０を駆動すると表記することがある。

そして、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が再び「Ｌレベル」になると、ＭＯＳトランジスタ５１がオン状態からオフ状態に移行する。これにより、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃと、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１及びＶＣＳＥＬとの閉ループが開ループになり、ＶＣＳＥＬに電流が流れなくなる。これにより、ＶＣＳＥＬは、発光を停止する。すると、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは、電源８２から電流が流れ（電荷が供給され）て充電される。

以上説明したように、信号発生回路５２の出力する信号が「Ｈレベル」と「Ｌレベル」とに移行する毎に、ＭＯＳトランジスタ５１がオンオフを繰り返し、ＶＣＳＥＬが発光と非発光とを繰り返す。ＭＯＳトランジスタ５１のオンオフの繰り返しは、スイッチングと呼ばれることがある。

上述したように、ＭＯＳトランジスタ５１をオフ状態からオン状態に移行させた際に、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに蓄積した電荷を一気に放電させてＶＣＳＥＬに駆動電流を供給する。

ここで、キャパシタ（低ＥＳＬキャパシタと非低ＥＳＬキャパシタ）について説明する。
図６は、キャパシタを説明する図である。図６（ａ）は、キャパシタの等価回路、図６（ｂ）は、キャパシタのインピーダンスの周波数特性である。なお、図６（ｂ）で横軸は、周波数、縦軸はインピーダンスである。

図６（ａ）に示すように、キャパシタは、容量Ｃ、等価直列インダクタンスＥＳＬ及び等価直列抵抗ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance）を直列接続した等価回路で示される。
図６（ｂ）に示すように、キャパシタは、周波数が低い場合には容量Ｃによってインピーダンスが決まる。つまり、キャパシタは、容量性であって、そのインピーダンスは、周波数とともに低下する。一方、キャパシタは、周波数が高い場合には等価直列インダクタンスＥＳＬによってインピーダンスが決まる。つまり、キャパシタは、誘導性であって、インピーダンスは、周波数とともに増加する。なお、容量Ｃと等価直列インダクタンスＥＳＬとが同じインピーダンスになる周波数は、共振周波数と呼ばれる。

光源２０に供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間を短くするためには、高周波数におけるインピーダンスが小さいこと、つまり等価直列インダクタンスＥＳＬが小さいことがよい。つまり、光源２０に供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間を短くするために、等価直列インダクタンスＥＳＬを低減させるように構成したキャパシタ、つまり低ＥＳＬキャパシタを用いることがよい。図６（ｂ）に示すように、低ＥＳＬキャパシタは、等価直列インダクタンスＥＳＬが低ＥＳＬキャパシタより大きい構成の非低ＥＳＬキャパシタより、高周波数におけるインピーダンスが小さい。

図７は、低ＥＳＬキャパシタ（キャパシタ７０Ａ）及び非低ＥＳＬキャパシタ（キャパシタ７０Ｂ）の一例を説明する図である。図７（ａ）は、低ＥＳＬキャパシタ（キャパシタ７０Ａ）、図７（ｂ）は、非低ＥＳＬキャパシタ（キャパシタ７０Ｂ）である。これらは、二端子の積層セラミックコンデンサである。積層セラミックコンデンサは、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、平面形状が矩形の酸化チタンやチタン酸バリウムなどのセラミックシート７１とセラミックシート７１の表面上に設けられた内部配線７２とを複数積層した構造を有している。

図７（ａ）に示す低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａでは、平面形状が矩形であるセラミックシート７１において、電流が短手方向に流れるように構成されている。つまり、低ＥＳＬキャパシタは、短手方向の両端部に電極が設けられて、二端子の積層セラミックコンデンサを構成する。セラミックシート７１において電流が流れる方向（短手方向）を長さＬ１、電流が流れる方向と直交する方向（長手方向）を幅Ｗ１とした場合、長さＬ１が幅Ｗ１より小さい（Ｌ１＜Ｗ１）。このようにして電流経路を短くすることで、次に説明する非低ＥＳＬキャパシタに比べて、等価直列インダクタンスＥＳＬを小さくしている。このような幅Ｗ１が長さＬ１に比べて大きい低ＥＳＬキャパシタは、ＬＷ逆転型と呼ばれることがある。

図７（ｂ）に示す非低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ｂでは、平面形状が矩形であるセラミックシート７１において、電流が長手方向に流れるように構成されている。つまり、非低ＥＳＬキャパシタは、長手方向の両端部に電極が設けられて、二端子の積層セラミックコンデンサを構成する。セラミックシート７１において電流が流れる方向（長手方向）を長さＬ２、電流が流れる方向と直交する方向（短手方向）を幅Ｗ２とした場合、長さＬ２が幅Ｗ２より大きい（Ｌ２＞Ｗ２）。よって、電流経路が長くなるため、低ＥＳＬキャパシタに比べて、等価直列インダクタンスＥＳＬが大きくなる。

等価直列インダクタンスＥＳＬが小さい低ＥＳＬキャパシタを用いれば、高い周波数におけるインピーダンスが小さくなり、光源２０に供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間が短くなる。しかし、低ＥＳＬキャパシタは、配線基板１０上に占める搭載面積が大きいにもかかわらず定格容量が小さいものが多い。このため、非低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ｂを用いないで、低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａのみを用いるとした場合、例えば２Ｗ程度の光源２０を駆動するには、複数のキャパシタ７０Ａを用いることになる。この場合、キャパシタ７０Ａ毎にＶＣＳＥＬまでの電流経路が異なることになり、電流経路が長くなると配線インダクタンスが増加し、低ＥＳＬキャパシタを用いる効果が得られにくくなる。つまり、複数の低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａを用いるために配線基板１０上に占める搭載面積を大きくした割に、等価直列インダクタンスＥＳＬが小さい効果が得られにくい。

一方、非低ＥＳＬキャパシタでは、高誘電率のセラミックシート７１を用い、配線基板１０上の搭載面積が小さくても定格容量が大きいものが多い。例えば２Ｗ程度の光源２０を駆動するに、１個の非低ＥＳＬキャパシタで済む。ただし、低ＥＳＬキャパシタに比べて、等価直列インダクタンスＥＳＬが大きいため、光源２０に供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間を短くしづらい。

そこで、本実施の形態では、低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａと、非ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ｂとを併用している。なお、低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａと、非低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ｂとは、並列接続されている。つまり、低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａにより、光源２０に供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間を短くし、非ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ｂにより、光源２０を駆動する電流を供給するようにしている。

さらに、本実施の形態では、配線基板１０の構造に起因して生じる寄生容量で構成されるキャパシタ７０Ｃを用いることにより、光源２０に供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間がさらに短くなるようにしている。後述するように、配線基板１０の構造により生じる寄生容量により構成されるキャパシタは、上記の低ＥＳＬキャパシタと比べて、等価直列インダクタンスＥＳＬが小さい。よって、寄生容量で構成されるキャパシタ７０Ｃを用いることにより、光源２０に供給される電流パルスの立ち上がり時間がさらに短くなる。このため、以下に説明するように、本実施の形態では、配線基板１０の構造に起因して生じる寄生容量が大きくなるようにしている。

図８は、光源２０に供給される駆動電流パルスを説明する図である。図８において、横軸は時間、縦軸は電流である。
図８に示すように、駆動電流パルスが立ち上がり始める部分αは、寄生容量で構成されるキャパシタ７０Ｃにより供給される。そして、駆動電流パルスの立ち上がり部分βは、低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａにより供給される。さらに、駆動電流を供給する部分γは、非低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ｂにより供給されるようにしている。

（発光装置４）
次に、発光装置４について、詳細に説明する。
図９は、本実施の形態が適用される発光装置４を説明する図である。図９（ａ）は、平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線での断面図、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＩＸＣ−ＩＸＣ線での断面図である。なお、図９（ａ）は、光拡散部材３０を透視して見た図である。ここで、図９（ａ）において、紙面の右方向をｘ方向、紙面の上方向をｙ方向とする。ｘ方向及びｙ方向に反時計回りで直交する方向（紙面の表方向）をｚ方向とする。そして、以下で説明する各部材（配線基板１０、光拡散部材３０など）について、紙面の表方向（＋ｚ方向）を表面又は表面側と言い、紙面の裏方向（−ｚ方向）を裏面又は裏面側と言う。以下において、表面側から、各部材を透視して見ることを上面視と言う。なお、図９（ｂ）、（ｃ）において、紙面の右方向がｘ方向、紙面の裏方向がｙ方向、紙面の上方向がｚ方向になる。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、配線基板１０の表面上に光源２０、駆動部５０、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ及び保持部６０が設けられている。そして、保持部６０上に光拡散部材３０が設けられている。

配線基板１０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性の基材（絶縁層と表記することがある。）に銅（Ｃｕ）箔などの金属による配線を形成する配線層が設けられて構成されている。なお、配線とは、電気回路接続される導体パターンであって、形状は限定されないものを言う。ここでは、配線基板１０は、４層の配線層を有するプリント配線基板であるとして説明する。ガラスエポキシ樹脂等の基材には、一例としてガラスコンポジット基板（ＣＥＭ−３）やガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）がある。

図９（ａ）に示すように、発光装置４では、光源２０と駆動部５０とが配線基板１０上において、ｘ方向に並ぶように配置されている。

図９（ａ）に示すように、保持部６０は、光源２０を囲むように設けられた壁を備える（図９（ａ）では、光源２０側を破線で示す）。そして、図９（ｂ）に示すように、保持部６０は、この壁により光拡散部材３０を保持する。つまり、光拡散部材３０は、保持部６０により、配線基板１０上に設けられた光源２０から予め定められた距離を離して設けられている。光拡散部材３０は、光源２０を覆うように設けられている。ここで、光拡散部材３０が光源２０を覆うとは、光拡散部材３０が光源２０の出射する光の出射経路上に設けられ、光源２０が出射する光が光拡散部材３０を透過するように設けられていることを言う。つまり、光拡散部材３０の表面側から上面視した場合に、光源２０と光拡散部材３０とが重なっている状態を言う。

保持部６０は、例えば樹脂などの成型部材として構成されている。そして、保持部６０は、光源２０が発光する光を吸収するように、例えば黒色に着色されているとよい。このようにすることで、光源２０が出射した光の内、保持部６０に照射された光が保持部６０で吸収される。よって、保持部６０に照射された光が保持部６０を透過したり、保持部６０で反射したりして、被計測物に照射されることが抑制される。

配線基板１０は、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、配線基板１０の表面側（＋ｚ方向側）から第１の配線層と、第２の配線層と、第３の配線層と、第４の配線層とを備える。第１の配線層と第２の配線層とは、絶縁層１１Ａにより絶縁され、第２の配線層と第３の配線層とは、絶縁層１１Ｂにより絶縁され、第３の配線層と第４の配線層とは、絶縁層１１Ｃにより絶縁されている。なお、絶縁層１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを区別しない場合は、絶縁層１１と表記する。

第１の配線層には、互いに電気的に分離されたカソード配線１２、アノード配線１３Ｆ、基準電位配線１４−１Ｆ、１４−２Ｆ、１４−３Ｆが設けられている。なお、図９（ａ）では、駆動部５０によって隠れるカソード配線１２、アノード配線１３Ｆ、基準電位配線１４−３Ｆの部分を一点鎖線で示している。

第２の配線層には、基準電位配線１４Ｍが設けられている。図９（ａ）において破線で示すように、基準電位配線１４Ｍは、配線基板１０の全面、いわゆるベタに設けられている。そして、カソード配線１２、アノード配線１３Ｆ、基準電位配線１４−１Ｆ、１４−２Ｆ、１４−３Ｆは、上面視した場合に、基準電位配線１４Ｍと重なるように設けられている。図９（ａ）では、基準電位配線１４Ｍの縁辺が、カソード配線１２、アノード配線１３Ｆ、基準電位配線１４−１Ｆ、１４−２Ｆ、１４−３Ｆのいずれの縁辺より、はみ出すように広く設けられている。しかし、基準電位配線１４Ｍの縁辺は、カソード配線１２、アノード配線１３Ｆ、基準電位配線１４−１Ｆ、１４−２Ｆ、１４−３Ｆのいずれの縁辺より、はみ出していなくともよい。

第３の配線層には、電源電位配線１３Ｍが設けられている。電源電位配線１３Ｍは、基準電位配線１４Ｍと同様に、配線基板１０の全面、いわゆるベタに設けられてもよく、アノード配線１３Ｆに電源電位が供給されるように、アノード配線１３Ｆと接続されるように設けられてもよい。

第４の配線層には、制御部８から駆動部５０に信号発生回路５２を制御する信号を送信する信号配線が設けられている。図９（ａ）、（ｂ）には、一例として信号配線１５−１、１５−２を表示している。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の配線層おけるカソード配線１２は、平面形状が矩形で、光源２０と駆動部５０とを接続するように設けられている。そして、カソード配線１２の一方の端部上に、光源２０が設けられている。つまり、カソード配線１２と光源２０を構成するＶＣＳＥＬのカソード電極２１４とが接触するように、カソード配線１２上に光源２０（ＶＣＳＥＬ）が搭載されている。そして、カソード配線１２の他方の端部は、駆動部５０のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン（図５の［Ｄ］参照）に接続されるように、駆動部５０に接続されている。

第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆは、カソード配線１２の三方、つまり−ｘ方向側及び±ｙ方向側に近接するように設けられている。そして、光源２０の側面２１Ａ側において、光源２０を構成するＶＣＳＥＬのアノード電極２１８（図２、図３参照）と、アノード配線１３Ｆとが、ボンディングワイヤ２３で接続されている。

そして、アノード配線１３Ｆには、二つの開口部が設けられ、それぞれ開口部の内側に基準電位配線１４−１Ｆ、１４−２Ｆが設けられている。また、配線基板１０のｘ方向側の端部に、基準電位配線１４−３Ｆが設けられている。基準電位配線１４−３Ｆは、駆動部５０のＭＯＳトランジスタ５１のソース（図５の［Ｓ］参照）に接続されるように、駆動部５０に接続されている。

図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１の配線層における基準電位配線１４−１Ｆ、１４−３Ｆと第２の配線層における基準電位配線１４Ｍとは、絶縁層１１Ａに設けられた貫通導体１４−１Ｖ、１４−３Ｖで接続されている。なお、図示しないが、基準電位配線１４−２Ｆと基準電位配線１４Ｍとは、絶縁層１１Ａに設けられた貫通導体で接続されている。なお、貫通導体は、絶縁層１１に設けられた貫通孔に、銅（Ｃｕ）などの導電材料が設けられ、絶縁層１１の表面側の配線と裏面側の配線とを電気的に接続する部材である。貫通導体は、ビアと呼ばれることがある。

また、第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆと第３の配線層における電源電位配線１３Ｍとは、絶縁層１１Ａ及び絶縁層１１Ｂに設けられた貫通導体１３Ｖで接続されている。なお、貫通導体１３Ｖは、第２の配線層における基準電位配線１４Ｍとは、電気的に分離されている。

そして、図９（ａ）に示すように、配線基板１０の第１の配線層において、アノード配線１３Ｆと基準電位配線１４−１Ｆとの間に、キャパシタ７０Ａが設けられ、アノード配線１３Ｆと基準電位配線１４−２Ｆとの間に、キャパシタ７０Ｂが設けられている。前述したように、基準電位配線１４−１Ｆ、１４−２Ｆは、アノード配線１３Ｆに設けられた二つの開口部のそれぞれの内側に設けられている。よって、キャパシタ７０Ａ、キャパシタ７０Ｂは、アノード配線１３Ｆによって取り囲まれている。つまり、アノード配線１３Ｆは、キャパシタ７０Ａ、キャパシタ７０Ｂを取り囲むように設けられている。なお、アノード配線１３Ｆは、一方のみ、例えばキャパシタ７０Ａのみを取り囲むように設けられてもよい。

ここでは、アノード配線１３Ｆに二つの開口部を設け、それぞれの開口部の内側に基準電位配線１４−１Ｆと基準電位配線１４−２Ｆとを設けた。しかし、アノード配線１３Ｆに一つの開口部を設け、その内側に、基準電位配線１４−１Ｆと基準電位配線１４−２Ｆとを一つに接続した基準電位配線を設けてもよい。

図９（ｃ）に示すように、配線基板１０の第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆと第２の配線層における基準電位配線１４Ｍとの間に生じる寄生容量が、キャパシタ７０Ｃである。第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆと第２の配線層における基準電位配線１４Ｍとは、絶縁層１１Ａで絶縁されている。ここでは、キャパシタ７０Ｃの容量を大きくするために、アノード配線１３Ｆの面積を大きく設けている。例えば、第２の配線層における基準電位配線１４Ｍと第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆとが重なる面積が、第２の配線層における基準電位配線１４Ｍと第１の配線層における基準電位配線１４−３Ｆとが重なる面積より、大きく設定されている。

また、第１の配線層において、アノード配線１３Ｆの面積は、基準電位配線１４−１Ｆ、１４−２Ｆ、１４−３Ｆの面積よりも大きく設定されている。
そして、配線基板１０の第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆは、配線基板１０の表面の５０％以上の面積の占めるように設けられている。さらに、配線基板１０の第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆは、配線基板１０の表面の７５％以上の面積の占めるように設けられているとよい。

さらに、寄生容量によるキャパシタ７０Ｃの容量が大きくなるように、絶縁層１１Ａは、厚さｔ_ｃが１００μｍ以下であるとよい。さらに好ましくは、この絶縁層１１Ａは、厚さｔ_ｃが８０μｍ以下であるとよい。

図１０は、比較のために示す、本実施の形態が適用されない発光装置４′を説明する図である。図１０（ａ）は、平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸＢ−ＸＢ線での断面図、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＸＣ−ＸＣ線での断面図である。なお、図１０（ａ）は、光拡散部材３０を透視して見た図である。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した本実施の形態が適用される発光装置４と同じ機能を有する部材は、同じ符号を付している。以下では、発光装置４と同じ部分の説明を省略し、異なる部分を説明する。

発光装置４′では、配線基板１０の第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆ及び基準電位配線１４Ｆが、発光装置４の場合と異なっている。つまり、アノード配線１３Ｆは、平面形状が矩形で、光源２０の側面２１Ａ（−ｙ方向）側に設けられている。つまり、アノード配線１３Ｆは、光源２０のアノード電極２１８とボンディングワイヤ２３で接続されるとともに、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂのそれぞれの一方の端子と接続されるように設けられている。そして、基準電位配線１４Ｆは、カソード配線１２及びアノード配線１３Ｆを取り囲むように設けられている。そして、基準電位配線１４Ｆは、第２の配線層の基準電位配線１４Ｍと、貫通導体１４Ｖにより接続されている。

つまり、発光装置４′においても、発光装置４と同様に、上面視した場合に、配線基板１０の第１の配線層におけるカソード配線１２、アノード配線１３Ｆ及び基準電位配線１４Ｆは、配線基板１０の第２の配線層における基準電位配線１４Ｍとが重なるように設けられている。しかし、配線基板１０の第１の配線層においては、カソード配線１２、アノード配線１３Ｆが設けられた部分を除いて、基準電位配線１４Ｆが設けられている。ここでは、第２の配線層における基準電位配線１４Ｍと第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆとが重なる面積が、第２の配線層における基準電位配線１４Ｍと第１の配線層における基準電位配線１４−３Ｆとが重なる面積より、小さく設定されている。
また、第１の配線層において、アノード配線１３Ｆの面積は、基準電位配線１４Ｆの面積よりも小さく設定されている。
そして、配線基板１０の第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆは、配線基板１０の表面の５０％未満の面積の占めるように設けられている。

これまでの配線基板１０の設計では、第１の配線層において、カソード配線１２及びアノード配線１３Ｆが電気的な接続に必要な部分に設けられ、その他の部分には、基準電位配線１４Ｆが設けられるのが一般であった。このようにすると、配線基板１０の第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆと、第２の配線層における基準電位配線１４Ｍとの間で対向する面積が、発光装置４に比べて小さい。このため、寄生容量によって構成されるキャパシタ７０Ｃ（図５参照）の容量が小さい。したがって、発光装置４′では、寄生容量によって構成されるキャパシタ７０Ｃは、光源２０を発光させる駆動電流パルスが立ち上がり始める部分（図８のαで示す部分）の電流を供給しづらい。つまり、発光装置４′では、光源２０に供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間を短くしづらい。

以上説明したように、本実施の形態が適用される発光装置４では、配線基板１０の第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆと、第２の配線層における基準電位配線１４Ｍとが絶縁層１１Ａを挟んで対向する面積が大きくなるように、アノード配線１３Ｆの面積を大きく設定している。このようにして、アノード配線１３Ｆと基準電位配線１４Ｍとの間で構成される寄生容量によるキャパシタ７０Ｃの容量を大きくして、光源２０に供給される駆動電流パルスの立ち上がり時間が短くなるようにしている。つまり、発光装置４では、絶縁層１１を挟んで設けられた配線間の寄生容量（容量成分）をより多く利用するようにしている。

発光装置４における光源２０の光出力は、２Ｗ〜４Ｗになる。このような大出力の光源２０は、発熱が大きい。このため、光源２０から放熱が効率的に行われることが求められる。よって、光源２０を、配線基板１０より熱伝導率が大きい絶縁性の放熱基材上に設け、放熱基材を配線基板１０上に設けてもよい。なお、配線基板１０に用いられるＦＲ−４と呼ばれる絶縁層は、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。よって、放熱基材としては、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものが好ましく、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものがより好ましい。そして、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものがさらに好ましい。熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものとしては、熱伝導率が２０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋであるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）が挙げられる。また、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものとしては、熱伝導率が８５Ｗ／ｍ・Ｋ程度の窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）が挙げられる。さらに、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものとしては、熱伝導率が１５０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が挙げられる。これらは、セラミック材料と表記されることがある。そして、放熱基材は、全体がセラミック材料で構成されているとよい。また、放熱基材は、不純物がドープされていないシリコン（Ｓｉ）など他の熱伝導率が大きい絶縁性の材料であってもよい。

また、本実施の形態が適用される発光装置４では、低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａと非ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ｂとを用いたが、寄生容量によるキャパシタ７０Ｃの容量が大きければ、低ＥＳＬキャパシタであるキャパシタ７０Ａを用いなくともよい。

さらに、本実施の形態が適用される発光装置４では、配線基板１０の第１の配線層におけるアノード配線１３Ｆと第２の配線層における基準電位配線１４Ｍとの間に生じる寄生容量をキャパシタ７０Ｃとして用いた。絶縁層１１Ａ内のアノード配線１３Ｆに対向する位置に基準電位が供給される配線層（ここでは、キャパシタ層と表記する。）を設け、アノード配線１３Ｆとキャパシタ層とで構成される容量をキャパシタ７０Ｃとして用いてもよい。アノード配線１３Ｆとキャパシタ層とで構成される容量は、容量成分の他の一例である。

なお、本実施の形態が適用される発光装置４では、配線基板１０の表面上に光源２０と駆動部５０とが設けられていたが、光源２０が設けられた回路基板と、駆動部５０が設けられた回路基板とが別に構成され、それらがＦＦＣ（Flexible Flat Cable）やＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などで接続されてもよい。

また、本実施の形態が適用される発光装置４では、光学部材の一例として、拡散により入射する光の拡がり角を広げるように変化させて出射する光拡散部材３０を用いた。光学部材は、入射する光の方向と異なる方向に変化させて出射する回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）などであってもよい。また、光学部材は、集光レンズ、マイクロレンズ、保護カバーなどの透明部材であってもよい。

１…計測装置、３…光学装置、４、４′…発光装置、５…３Ｄセンサ、８…制御部、１０…配線基板、１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ…絶縁層、１２…カソード配線、１３Ｆ…アノード配線、１３Ｍ…電源電位配線、１３Ｖ、１４Ｖ、１４−１Ｖ、１４−３Ｖ…貫通導体、１４Ｆ、１４−１Ｆ、１４−２Ｆ、１４−３Ｆ、１４Ｍ…基準電位配線、１５−１、１５−２…信号配線、２０…光源、２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ…側面、２３…ボンディングワイヤ、３０…光拡散部材、５０…駆動部、５１…ＭＯＳトランジスタ、５２…信号発生回路、６０…保持部、７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ…キャパシタ、８１…三次元形状特定部、８２…電源、８３…電源線、８４…基準線、２００…半導体基板、２０２…下部ＤＢＲ、２０６…活性領域、２０８…上部ＤＢＲ、２１０…電流狭窄層、２１０Ａ…酸化領域、２１０Ｂ…導電領域、２１４…カソード電極、２１８…アノード電極、Ｍ…メサ、ＶＣＳＥＬ…垂直共振器面発光レーザ素子

Claims (9)

1. 第１の配線層と、当該第１の配線層と絶縁層を介して隣接する第２の配線層とを有する配線基板と、
   カソード電極およびアノード電極を有し、前記配線基板に搭載されてローサイド駆動されるレーザ部と、を備え、
   前記カソード電極と接続されたカソード配線、及び前記アノード電極と接続されたアノード配線が前記第１の配線層に設けられ、
   基準電位に接続される基準電位配線が前記第１の配線層及び前記第２の配線層に設けられ、
   前記第２の配線層の基準電位配線が前記アノード配線と重なる面積は、当該第２の配線層の基準電位配線が前記第１の配線層の基準電位配線と重なる面積よりも大きい発光装置。
2. 前記アノード配線は、前記第１の配線層の前記基準電位配線よりも面積が大きい請求項１に記載の発光装置。
3. 前記アノード配線は、前記配線基板の面積の５０％以上の面積を有する請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記アノード配線は、前記配線基板の面積の７５％以上の面積を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記絶縁層の厚みは１００μｍ以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記レーザ部は、共通の半導体基板上に複数の面発光レーザ素子が形成された面発光レーザ素子アレイである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記レーザ部から出射された光の方向及び拡がり角の少なくとも一方を変化させる光学部材を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置と、
   前記発光装置が備えるレーザ部から出射され被計測物で反射された反射光を受光する受光部と、を備え、
   前記受光部は、前記レーザ部から光が出射されてから当該受光部で受光されるまでの時間に相当する信号を出力する光学装置。
9. 請求項８に記載の光学装置と、
   前記光学装置が備えるレーザ部から出射され、当該光学装置が備える受光部が受光した、被計測物からの反射光に基づき、当該被計測物の三次元形状を特定する三次元形状特定部と、を備え、
   前記被計測物の三次元形状を計測する計測装置。

Images