JP2022142652A - 光源モジュール、距離測定装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】高速で駆動することができる光源モジュール、距離測定装置及び移動体を提供する。【解決手段】光源モジュールは、第１基板と、前記第１基板の上の光源と、前記第１基板の上の電界効果トランジスタと、前記第１基板の上のコンデンサと、を有し、前記光源は第１端子及び第２端子を有し、前記電界効果トランジスタは第３端子及び第４端子を有し、前記コンデンサは第５端子及び第６端子を有し、前記第１端子と前記第６端子とが互いに接続され、前記第２端子と前記第３端子とが互いに接続され、前記第４端子と前記第５端子とが互いに同電位にある。【選択図】図１１

Description

本発明は、光源モジュール、距離測定装置及び移動体に関する。

面発光レーザ素子を駆動するＩＣドライバが発生する熱を放出しやすくすることを目的とした光源モジュールが提案されている。

光源モジュールを高速で駆動する際、ＩＣドライバが発生する熱が問題となることがあるが、ＩＣドライバが発生する熱を放出しやすくできたとしても、それだけでは、光源モジュールを高速で駆動するには十分でない場合がある。

本発明は、高速で駆動することができる光源モジュール、距離測定装置及び移動体を提供することを目的とする。

開示の技術の一態様によれば、光源モジュールは、第１基板と、前記第１基板の上の光源と、前記第１基板の上の電界効果トランジスタと、前記第１基板の上のコンデンサと、を有し、前記光源は第１端子及び第２端子を有し、前記電界効果トランジスタは第３端子及び第４端子を有し、前記コンデンサは第５端子及び第６端子を有し、前記第１端子と前記第６端子とが互いに接続され、前記第２端子と前記第３端子とが互いに接続され、前記第４端子と前記第５端子とが互いに同電位にある。

開示の技術によれば、高速で駆動することができる。

第１実施形態に係る光源モジュールの全体構成を示す図である。 第１実施形態に係る光源モジュールの回路構成を示す図である。 第１実施形態に係る光源モジュールのレイアウトを示す上面図である。 第１実施形態に係る光源モジュールのレイアウトを示す側面図である。 第１実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す上面図である。 第１実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す側面図である。 第１実施形態に係る光源モジュールにおけるレーザ光源の構成を示す図である。 第１実施形態に係る光源モジュールにおけるレーザ光源を示す断面図である。 第１実施形態に係る光源モジュールにおけるレーザ光源を示す等価回路図である。 ＶＣＳＥＬ素子の構成を示す断面図である。 第１実施形態に係る光源モジュールにおけるサブマウント基板の構成を示す断面図である。 レーザ光源の電流（Ｉ）と光出力（Ｐ）との関係を示す図である。 時間（Ｔ）と電流（Ｉ）との関係を示す図である。 時間（Ｔ）と光出力（Ｐ）との関係を示す図である。 光出力のオンとオフとを繰り返す場合の時間（Ｔ）と光出力（Ｐ）との関係を示す図である。 第２実施形態に係る光源モジュールの回路構成を示す図である。 第２実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す上面図である。 第２実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す側面図である。 第３実施形態に係る光源モジュールの回路構成を示す図である。 第３実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す上面図である。 第３実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す側面図である。 第４実施形態に係る光源モジュールの回路構成を示す図である。 第４実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す上面図である。 第４実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す側面図である。 第５実施形態に係る光源モジュールの回路構成を示す図である。 第５実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す上面図である。 第５実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す側面図である。 第６実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す上面図である。 第６実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部の構成を示す側面図である。 第１例に係る投光光学系の基準状態を示す図である。 第１例に係る投光光学系の照射領域調整状態を示す図である。 光源の複数の発光部を均一間隔で配置した場合と、複数の発光部を粗密配置にした場合の、照射面上の照度分布を示すグラフである。 粗密配置にされた複数の発光部を示す図である。 第２例に係る投光光学系の一例を示す図である。 第７実施形態に係る距離測定装置の構成を示す図である。 光源モジュールを物品検査用の検出装置に適用した例を示す図である。 光源モジュールを有する検出装置を可動機器に適用した例を示す図である。 光源モジュールを有する検出装置を携帯情報端末に適用した例を示す図である。 光源モジュールを有する検出装置を移動体の運転支援システムに適用した例を示す図である。 光源モジュールを有する検出装置を移動体の自律走行システムに適用した例を示す図である。

以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、光源モジュールに関する。図１は、第１実施形態に係る光源モジュール１００の全体構成を示す図である。

第１実施形態に係る光源モジュール１００は、高出力且つ高速な光を安定的に出力できる装置である。例えば、光源モジュール１００は、ＴｏＦ（Time of Flight）方式を用いた距離センシングを行う光源装置等に用いられる。

図１に示されるように、光源モジュール１００は、電源部１１０、駆動回路部１２０、光源部１３０及び制御部１４０を備える。

電源部１１０は、外部電源１１２（図２参照）から供給された電力を用いて、出力電圧及び出力電流を生成する。電源部１１０は、生成した出力電圧及び出力電流を、駆動回路部１２０へ供給する。制御部１４０は、駆動回路部１２０に供給される出力電圧の電圧値及び出力電流の電流値を制御する。

駆動回路部１２０は、電源部１１０から供給された出力電圧及び出力電流を用いて、光源部１３０が有するレーザ光源１３１（図２参照）の発光に必要な電流（照度及び発光タイミングに応じた電流）を、光源部１３０へ供給する。制御部１４０は、駆動回路部１２０に供給される電流の電流値を制御する。

光源部１３０は、レーザ光源１３１を有する。レーザ光源１３１が駆動回路部１２０から供給される電流によって駆動され、光源部１３０がレーザ光源１３１からレーザ光（パルス光）を発する。レーザ光源１３１は「光源」の一例である。

制御部１４０は、ＴｏＦセンサ等の受光センサの露光タイミングに応じて、レーザ光源１３１の発光タイミング制御を行う。制御部１４０は、レーザ光源１３１の光量低下又はレーザ光源１３１の出力異常等の検出信号に基づいて、各ブロックに流れる電流をフィードバック制御したり、停止制御したりする。例えば、制御部１４０は、大規模集積回路（Large Scale Integrated circuit：ＬＳＩ）チップ又はマイクロプロセッサ等の集積回路チップと、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）等のロジックデバイスとを有する。制御部１４０が更にＴｏＦセンサ等の受光センサを有してもよい。

（光源モジュール１００の回路構成）
次に、光源モジュール１００の回路構成について説明する。図２は、第１実施形態に係る光源モジュール１００の回路構成を示す図である。

図２に示されるように、電源部１１０は、電圧電流制御手段１１１を有する。電圧電流制御手段１１１は、外部電源１１２から供給された電圧Ｖｉｎに対する昇圧制御又は降圧制御を行い、制御部１４０によって設定された電圧値又は電流値を有する直流電圧Ｖ０を出力する。電圧電流制御手段１１１は、例えば、出力電圧又は出力電流に基づいて昇圧制御及び降圧制御の一方又は双方を行うことが可能なスイッチング制御方式のＤＣ－ＤＣコンバータ等である。

駆動回路部１２０は、コンデンサ１２１、コンデンサ１２２、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）１２３及び制御ＩＣ部１２４を有する。

コンデンサ１２１及び１２２の一方の端子がグラウンドに接地され、他方の端子が電圧電流制御手段１１１の出力に接続されている。コンデンサ１２１及び１２２の一方の端子は「第５端子」の一例であり、他方の端子は「第６端子」の一例である。コンデンサ１２１及びコンデンサ１２２は、電圧電流制御手段１１１から供給された直流電圧Ｖ０に応じて電荷を蓄積する。コンデンサ１２１及びコンデンサ１２２は、例えば、低等価直列インダクタンス（Equivalent Series Inductance：ＥＳＬ）型・積層セラミックコンデンサ又は電解コンデンサ等である。コンデンサ１２１及び１２２は、高速かつ高出力に光源モジュール１００が駆動するために、電圧電流制御手段１１１を補助する。コンデンサ１２１及び１２２は、「電荷蓄積部」の一例である。

ＦＥＴ１２３のゲートは、制御ＩＣ部１２４に接続されている。ＦＥＴ１２３のドレインは、光源部１３０が有するレーザ光源１３１のカソードに接続されている。ＦＥＴ１２３のソースは、グラウンドに接地されている。すなわち、ＦＥＴ１２３は、レーザ光源１３１のカソードとグラウンドとの間に、電気的に直列に接続されている。ＦＥＴ１２３のドレインは「第３端子」の一例であり、ソースは「第４端子」の一例である。

ＦＥＴ１２３は、例えば、高いバンドギャップ材料を含む小型半導体スイッチである。ＦＥＴ１２３は、例えば、バンドギャップ材料としてバンドギャップが３．４ｅＶであるＧａＮを含むＧａＮ－ＦＥＴ（Gallium Nitride Field Effect Transistor）である。これにより、光源モジュール１００は、比較的高い駆動周波数（数百ＭＨｚ）によるレーザ光源１３１の駆動及びレーザ光源１３１の駆動時における立ち上がり時間の高速化を実現できる。なお、ＦＥＴ１２３が、並列又は直列に接続された複数のＦＥＴを含んでもよい。

制御ＩＣ部１２４は、制御部１４０とＦＥＴ１２３のゲートとの間に接続されている。制御ＩＣ部１２４は、ＦＥＴ１２３のゲートの電圧値Ｖ１を制御し、ＦＥＴ１２３のオン及びオフを切り替える。ＦＥＴ１２３は、オン及びオフの切り替えによりレーザ光源１３１を流れる電流のパルス幅を制御する。制御ＩＣ部１２４は、好ましくは、ＦＥＴ１２３のゲート電圧を高速にチャージするための、高速且つ高出力なゲート駆動回路（図示省略）を有する。ゲート駆動回路はプリドライブ機能を備える。制御ＩＣ部１２４が、プリドライブ機能を備えたゲート駆動回路を有する場合、ＦＥＴ１２３のゲートに容量が寄生していても、制御ＩＣ部１２４はＦＥＴ１２３を駆動しやすい。

光源部１３０は、レーザ光源１３１、投光光学系１３２及び発光光量検出手段１３３を有する。レーザ光源１３１はアノード及びカソードを有する。レーザ光源１３１のアノードは電圧電流制御手段１１１の出力に接続されており、カソードはＦＥＴ１２３のドレインに接続されている。すなわち、レーザ光源１３１は、発光光量検出手段１３３とＦＥＴ１２３との間に、電気的に直列に接続されている。レーザ光源１３１のアノードは「第１端子」の一例であり、カソードは「第２端子」の一例である。

ＦＥＴ１２３によって制御される電流がレーザ光源１３１を駆動し、レーザ光源１３１が発光する。レーザ光源１３１は、例えば、裏面出射型の垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）である。レーザ光源１３１が、例えば、端面発光レーザ（Edge Emitting Laser：ＥＥＬ）、ＶＣＳＥＬ、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等を含む単光源であってもよい。レーザ光源１３１が、同時発光される複数の光源、例えば、ＶＣＳＥＬアレイ光源を有してもよい。投光光学系１３２は、レーザ光源１３１が発したレーザ光の画角及び照射範囲等を変更する。投光光学系１３２は、例えば、レンズ光学系又は微細光学系等である。微細光学系は、回折、拡散又は屈折の少なくとも１つにより、レーザ光源１３１が出射した光の一部を偏向する。微差光学系は、例えば回折光学素子（Diffractive Optical Element：ＤＯＥ）又は拡散板等である。発光光量検出手段１３３は、フォトダイオード（photo diode：ＰＤ）又はアバランシェフォトダイオード（avalanche photo diode：ＡＰＤ）等である。発光光量検出手段１３３は、レーザ光源１３１が発したレーザ光の一部の反射光Ｌ１を受光して、レーザ光源１３１が出力している光量を検出したり、パルス出力のタイミングを検出したりする。発光光量検出手段１３３による検出結果が制御部１４０にフィードバックされ、制御部１４０が、検出結果を投光光学系１３２の有無、ズレの検知及び光源部１３０外の光量検出等に用いる。

（光源モジュール１００のレイアウト）
次に、光源モジュール１００のレイアウトについて説明する。図３は、第１実施形態に係る光源モジュール１００のレイアウトを示す上面図である。図４は、第１実施形態に係る光源モジュール１００のレイアウトを示す側面図である。

図３及び図４に示されるように、光源モジュール１００は、ベース基板１５０と、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０とを有する。第１実施形態では、ベース基板１５０の上に、電源部１１０の電圧電流制御手段１１１と、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０とがある。

ベース基板１５０は、例えばメタルベース基板である。メタルベース基板は、銅又はアルミニウムからなる放熱板と、放熱板の表面の絶縁層と、絶縁層の上の銅箔とを有する。銅箔は回路パターンを構成する。ベース基板１５０がガラスエポキシ基板と、ガラスエポキシ基板の表面の回路パターンとを有してもよい。ベース基板１５０は「第２基板」の一例である。

ベース基板１５０が、更に、電源部１１０の外部電源１１２用のコネクタ及び制御部１４０用のコネクタを有してもよい。

（ＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成）
次に、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０について説明する。図５は、第１実施形態に係る光源モジュール１００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す上面図である。図６は、第１実施形態に係る光源モジュール１００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す側面図である。図５では、投光光学系１３２が省略されている。図６では、固定部材１６２の一部（制御ＩＣ部１２４とレーザ光源１３１との間の部分）が省略されている。

図２、図５及び図６に示されるように、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０は、サブマウント基板１６１と、コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、制御ＩＣ部１２４と、レーザ光源１３１と、投光光学系１３２と、発光光量検出手段１３３と、固定部材１６２とを含む。ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が、更に、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０の温度を計測する温度計等を含んでもよい。

コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、制御ＩＣ部１２４と、レーザ光源１３１と、発光光量検出手段１３３とがサブマウント基板１６１の上に実装されている。固定部材１６２が投光光学系１３２をサブマウント基板１６１に固定している。固定部材１６２の材料は、例えば、樹脂、ガラス又はセラミック等の非金属材料である。固定部材１６２が、サブマウント基板１６１との接触部に絶縁処理が施された金属材料を含んでもよい。例えば、平面視で、固定部材１６２は枠状であり、固定部材１６２の内側にコンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１と、発光光量検出手段１３３とがあり、固定部材１６２の外側に制御ＩＣ部１２４がある。サブマウント基板１６１は「第１基板」の一例である。

サブマウント基板１６１が、コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１と、発光光量検出手段１３３とを収容するキャビティを有してもよい。投光光学系１３２がレンズのみで構成される場合、投光光学系１３２はベース基板１５０に実装されてもよい。

図５に示されるように、レーザ光源１３１は、コンデンサ１２１及び１２２のペアと、ＦＥＴ１２３との間にあり、ＦＥＴ１２３は、レーザ光源１３１と発光光量検出手段１３３との間にある。すなわち、サブマウント基板１６１の表面に垂直な方向からの平面視で、コンデンサ１２１及び１２２のペアと、レーザ光源１３１と、ＦＥＴ１２３と、発光光量検出手段１３３とがこの順で直線上に一列に並んでいる。

（レーザ光源１３１の構成）
次に、レーザ光源１３１の構成について説明する。図７は、第１実施形態に係る光源モジュールにおけるレーザ光源１３１の構成を示す図である。図７（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）は下面図である。図８は、第１実施形態に係る光源モジュールにおけるレーザ光源１３１を示す断面図である。図８は図７（ｂ）中のVIII-VIII線に沿った断面図に相当する。図９は、第１実施形態に係る光源モジュールにおけるレーザ光源１３１を示す等価回路図である。

レーザ光源１３１は、図７～図９に示されるように、基板１０１と、基板１０１の上の第１サブアレイ３１０、第２サブアレイ３２０と、第３サブアレイ３３０と、カソードパッド部３９０とを有する。図９に示されるように、第１サブアレイ３１０、第２サブアレイ３２０及び第３サブアレイ３３０は互いに直列に接続されている。第１サブアレイ３１０は、基板１０１を通して光Ｌを出射する複数のＶＣＳＥＬ素子３１１を含む。第２サブアレイ３２０は、基板１０１を通して光Ｌを出射する複数のＶＣＳＥＬ素子３２１を含む。第３サブアレイ３３０は、基板１０１を通して光Ｌを出射する複数のＶＣＳＥＬ素子３３１を含む。第１サブアレイ３１０内で複数のＶＣＳＥＬ素子３１１は互いに電気的に並列に接続され、第２サブアレイ３２０内で複数のＶＣＳＥＬ素子３２１は互いに電気的に並列に接続され、第３サブアレイ３３０内で複数のＶＣＳＥＬ素子３３１は互いに電気的に並列に接続されている。カソードパッド部３９０は、疑似ＶＣＳＥＬ素子３９１を含む。基板１０１は、例えばノンドープの半絶縁性のＧａＡｓ基板である。基板１０１は「第３基板」の一例である。

ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１の数は、それぞれ１００～１０００程度である。ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１の数は、好ましくは互いに等しい。ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１の数が互いに等しいと、ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１の各々に流れる電流の大きさが等しくなり、均一な光量が得られる。

ここで、ＶＣＳＥＬ素子３３１について説明する。図１０は、第３サブアレイ３３０に含まれるＶＣＳＥＬ素子３３１の構成を示す断面図である。

ＶＣＳＥＬ素子３３１は、第１導電型を有する第１コンタクト層１０２と、第１導電型を有する第１多層膜反射鏡１０３と、共振器１０４と、第２導電型を有する第２多層膜反射鏡１０６と、第２導電型を有する第２コンタクト層１０７とを有する。

第１コンタクト層１０２は基板１０１の上にある。第１コンタクト層１０２は、例えば高ドープのＧａＡｓ層である。第３サブアレイ３３０に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子３３１は１個の第１コンタクト層１０２を共有する。

第１多層膜反射鏡１０３は第１コンタクト層１０２の上にある。第１多層膜反射鏡１０３は、屈折率の異なる２種類の層を交互に含む。例えば、一方の層（高屈折率層）はＡｌ_０．２Ｇａ_０．８Ａｓ層であり、他方の層（低屈折率層）はＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層である。図示を省略するが、第１多層膜反射鏡１０３は、高屈折率層と低屈折率層との間に、組成が連続的に変化する組成傾斜層を含み、組成傾斜層の中心までを含む各層の光学厚さは、レーザの発振波長をλとしてλ／４である。

共振器１０４は第１多層膜反射鏡１０３の上にある。共振器１０４は、下スペーサ層と、下スペーサ層の上の活性層と、活性層の上の上スペーサ層とを含む。共振器１０４の光学長はλである。例えば、発振波長λは９４０ｎｍである。

第２多層膜反射鏡１０６は共振器１０４の上にある。第２多層膜反射鏡１０６は、屈折率の異なる２種類の層を交互に含む。例えば、一方の層（高屈折率層）はＡｌ_０．２Ｇａ_０．８Ａｓ層であり、他方の層（低屈折率層）はＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層である。図示を省略するが、第２多層膜反射鏡１０６は、高屈折率層と低屈折率層との間に、組成が連続的に変化する組成傾斜層を含み、組成傾斜層の中心までを含む各層の光学厚さは、レーザの発振波長をλとしてλ／４である。第２多層膜反射鏡１０６における高屈折率層及び低屈折率層のペア数は、第１多層膜反射鏡１０３における高屈折率層及び低屈折率層のペア数よりも多い。これにより、ＶＣＳＥＬ素子３３１は基板１０１を通して光Ｌを出射することができる。

第２多層膜反射鏡１０６は選択酸化層１０５を含む。選択酸化層１０５は、酸化領域１０５ａ及び非酸化領域１０５ｂを含む。選択酸化層１０５のＡｌ組成は周辺の層と比べて高く、例えば、選択酸化層１０５はＡｌＡｓ層である。

第２コンタクト層１０７は第２多層膜反射鏡１０６の上にある。第２コンタクト層１０７は、例えば高ドープのＧａＡｓ層である。

ＶＣＳＥＬ素子３１１、ＶＣＳＥＬ素子３２１及び疑似ＶＣＳＥＬ素子３９１はＶＣＳＥＬ素子３３１と同様の積層構造を有する。

レーザ光源１３１は、ＶＣＳＥＬ素子３１１、ＶＣＳＥＬ素子３２１、ＶＣＳＥＬ素子３３１及び疑似ＶＣＳＥＬ素子３９１を覆う絶縁層１０８を有する。絶縁層１０８は、例えば、ＳｉＮ層又はＳｉＯ_２層等である。絶縁層１０８は、ＶＣＳＥＬ素子３１１、ＶＣＳＥＬ素子３２１及びＶＣＳＥＬ素子３３１の第２コンタクト層１０７を個別に露出する開口１０８Ｔを有する。絶縁層１０８は、疑似ＶＣＳＥＬ素子３９１の第２コンタクト層１０７を露出する開口を有しない。絶縁層１０８は、複数の第１コンタクト層１０２を個別に露出する開口１０８Ｂを有する。

レーザ光源１３１は、絶縁層１０８の上の電極２２１と、電極２２２と、電極２２３と、電極２２９とを有する。電極２２１は、開口１０８Ｔを通じて、第１サブアレイ３１０に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子３３１の第２コンタクト層１０７に接触する。電極２２２は、開口１０８Ｔを通じて、第２サブアレイ３２０に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子３２１の第２コンタクト層１０７に接触する。電極２２３は、開口１０８Ｔを通じて、第３サブアレイ３３０に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子３３１の第２コンタクト層１０７に接触する。電極２２２は、第１サブアレイ３１０と第２サブアレイ３２０との間のコンタクト領域（図示せず）において、第１サブアレイ３１０に含まれる第１コンタクト層１０２にも接触する。電極２２３は、第２サブアレイ３２０と第３サブアレイ３３０との間のコンタクト領域（図示せず）において、第２サブアレイ３２０に含まれる第１コンタクト層１０２にも接触する。電極２２９は、カソードパッド部３９０において絶縁層１０８の上にあるが、疑似ＶＣＳＥＬ素子３９１の第２コンタクト層１０７に接触しない。電極２２９は、第３サブアレイ３３０とカソードパッド部３９０との間のコンタクト領域（図示せず）において、第３サブアレイ３３０に含まれる第１コンタクト層１０２に接触する。電極２２１、２２２、２２３及び２２９は、例えばＴｉ膜と、Ｔｉ膜の上のＰｔ膜と、Ｐｔ膜の上のＡｕ膜とを備えた積層体等である。なお、第１コンタクト層１０２とのオーミック接続のための下地層と、第２コンタクト層１０７とのオーミック接続のための下地層とが相違していてもよい。

レーザ光源１３１は、基板１０１の出射側の面（裏面）に反射防止膜１０９を有する。反射防止膜１０９の光学厚さはλ／４である。

レーザ光源１３１では、電極２２２が、第１サブアレイ３１０における第１コンタクト層１０２と、第２サブアレイ３２０における第２コンタクト層１０７とを接続する。従って、第１サブアレイ３１０と第２サブアレイ３２０とが直接に接続される。また、電極２２３が、第２サブアレイ３２０における第１コンタクト層１０２と、第３サブアレイ３３０における第２コンタクト層１０７とを接続する。従って、第２サブアレイ３２０と第３サブアレイ３３０とが直接に接続される。このため、第１実施形態によれば、すべてのＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１が並列に接続されている場合と比較して、駆動電流を１／３に低減することができる。

また、電極２２１と電極２２９との間に電位差を与えれば、レーザ光源１３１を駆動させることができる。従って、第１サブアレイ３１０、第２サブアレイ３２０及び第３サブアレイ３３０の各々に導通用のアノードパット及びカソードパッドを設ける必要がない。このため、小型化に好適である。また、ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１の間での発光部の間隔を小さくし、発光むらを抑制することができる。

例えば、コンタクト領域の平面形状は長方形であり、コンタクト領域の一辺の長さはＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１が配列した発光領域３０１の一辺の長さに等しい。１つのサブアレイ内の複数のＶＣＳＥＬ素子の間でコンタクト領域との距離の差は小さいことが好ましい。抵抗の相違に基づく明るさの相違を低減するためである。

ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１の発振波長λが、例えば、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯又は１．５μｍ帯であってもよい。ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１を構成する材料は限定されず、ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１に、ＡｌＧａＩｎＡｓ又はＧａＩｎＰＡｓ等が含まれてもよい。また、各化合物半導体層の組成も特に限定されない。

（サブマウント基板１６１の構成）
次に、サブマウント基板１６１の構成について説明する。図１１は、第１実施形態に係る光源モジュール１００におけるサブマウント基板１６１の構成を示す断面図である。図１１は、図５中のXI-XI線に沿った断面図に相当する。

サブマウント基板１６１は、例えば４つの導電層１７１と、３つの絶縁層１７２と、ソルダレジスト層１７３とを含む。２つの導電層１７１の間に１つの絶縁層１７２がある。絶縁層１７２は、好ましくは窒化アルミニウム層である。絶縁層１７２がアルミナ層であってもよい。絶縁層１７２の厚さは１００μｍ～２００μｍ程度である。導電層１７１は、例えば銅層又はタングステン層である。４つの導電層１７１のうち最も上側に位置するものの厚さは２０μｍ～１００μｍ程度である。４つの導電層１７１のうち残りの厚さは１５μｍ～３０μｍ程度である。４つの導電層１７１のうち最も上側に位置するものの上にソルダレジスト層１７３がある。複数の導電層１７１は、例えばビア１７４を介して互いに電気的に接続されている。サブマウント基板１６１がソルダレジスト層１７３を含まなくてもよい。

４つの導電層１７１のうち最も上側に位置するものは、第１領域２１、第２領域２２、第３領域２３、第４領域２４、第５領域２５及び第６領域２６を有する。

第１領域２１は、コンデンサ１２１の一方の電極２１１及びコンデンサ１２２の一方の電極２１１に接続される。電極２１１は、グランドに接地される電極であり、「第５端子」に相当する。第２領域２２は、コンデンサ１２１の他方の電極２１２及びコンデンサ１２２の他方の電極２１２に接続される。電極２１２は、電圧電流制御手段１１１に接続され、直流電圧Ｖ０が印加される電極であり、「第６端子」に相当する。

第２領域２２は、レーザ光源１３１の第１サブアレイ３１０の電極２２１にも接続される。電極２２１は、レーザ光源１３１のアノード電極であり、「第１端子」に相当する。第３領域２３は、レーザ光源１３１の第２サブアレイ３２０の電極２２２に接続される。電極２２２は、電気的にフローティングな電極である。第４領域２４は、レーザ光源１３１の第３サブアレイ３３０の電極２２３に接続される。電極２２２は、電気的にフローティングな電極である。第５領域２５は、レーザ光源１３１のカソードパッド部３９０の電極２２９に接続される。電極２２９は、レーザ光源１３１のカソード電極であり、「第２端子」に相当する。

第５領域２５は、ＦＥＴ１２３のドレイン電極２３１にも接続される。ドレイン電極２３１は「第３端子」に相当する。第６領域２６は、ＦＥＴ１２３のソース電極２３２に接続される。ソース電極２３２は「第４端子」に相当する。

ソルダレジスト層１７３は、２つの第１開口３１、２つの第２開口３２、第３開口３３、第４開口３４、第５開口３５、第６開口３６、第７開口３７及び第８開口３８を有する。第１開口３１から第１領域２１の一部が露出する。第２開口３２から第２領域２２の一部が露出する。第３開口３３から第２領域２２の他の一部が露出する。第４開口３４から第３領域２３の一部が露出する。第５開口３５から第４領域２４の一部が露出する。第６開口３６から第５領域２５の一部が露出する。第７開口３７から第５領域２５の他の一部が露出する。第８開口３８から第６領域２６の一部が露出する。

ＶＣＳＥＬモジュール部１６０は、２つの第１接合材４１、２つの第２接合材４２、第３接合材４３、第４接合材４４、第５接合材４５、第６接合材４６、第７接合材４７及び第８接合材４８を有する。第１接合材４１、第２接合材４２、第３接合材４３、第４接合材４４、第５接合材４５、第６接合材４６、第７接合材４７及び第８接合材４８の材料は、例えば、導電性のペースト又ははんだ等である。

一方の第１接合材４１は、一方の第１開口３１の内側で、第１領域２１とコンデンサ１２１の電極２１１とを接続する。他方の第１接合材４１は、他方の第１開口３１の内側で、第１領域２１とコンデンサ１２２の電極２１１とを接続する。一方の第２接合材４２は、一方の第２開口３２の内側で、第２領域２２とコンデンサ１２１の電極２１２とを接続する。他方の第２接合材４２は、他方の第２開口３２の内側で、第２領域２２とコンデンサ１２２の電極２１２とを接続する。

第３接合材４３は、第３開口３３の内側で、第２領域２２と第１サブアレイ３１０の電極２２１とを接続する。第４接合材４４は、第４開口３４の内側で、第３領域２３と第２サブアレイ３２０の電極２２２とを接続する。第５接合材４５は、第５開口３５の内側で、第４領域２４と第３サブアレイ３３０の電極２２３とを接続する。第６接合材４６は、第６開口３６の内側で、第５領域２５とカソードパッド部３９０の電極２２９とを接続する。

第７接合材４７は、第７開口３７の内側で、第５領域２５とＦＥＴ１２３のドレイン電極２３１とを接続する。第８接合材４８は、第８開口３８の内側で、第６領域２６とＦＥＴ１２３のソース電極２３２とを接続する。

なお、コンデンサ１２１及び１２２と、レーザ光源１３１と、ＦＥＴ１２３とが、熱又は超音波を用いた金属接合によりサブマウント基板１６１に接合されていてもよい。この場合、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０は、２つの第１接合材４１、２つの第２接合材４２、第３接合材４３、第４接合材４４、第５接合材４５、第６接合材４６、第７接合材４７及び第８接合材４８を有しなくてよい。

このように、サブマウント基板１６１の上に、コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１とがサブマウント基板１６１の上にある。そして、コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１とが、サブマウント基板１６１の導電層１７１を通じて互いに電気的に接続されている。なお、コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１とは、サブマウント基板１６１の最表層の導電層１７１だけでなく、ビア１７４と、他の導電層１７１とを介して互いに接続されていてもよい。

（光源モジュール１００の作用効果）
次に、第１実施形態に係る光源モジュール１００の作用効果について説明する。

光源モジュール１００では、制御部１４０が電源部１１０、駆動回路部１２０及び光源部１３０を制御することで、図２、図５及び図１１に示されるように、レーザ光源１３１及びＦＥＴ１２３を電流Ｉが流れる。また、コンデンサ１２１及びコンデンサ１２２の一端と、ＦＥＴ１２３のソースとがグランドに接地されている。つまり、コンデンサ１２１及びコンデンサ１２２の一端の電位と、ＦＥＴ１２３のソースの電位とは等しい。従って、電流Ｉは、コンデンサ１２１及びコンデンサ１２２を経由してループ状に流れる。

光源モジュール１００では、サブマウント基板１６１の上に、レーザ光源１３１及びＦＥＴ１２３がある。従って、レーザ光源１３１とＦＥＴ１２３との間の配線が短くされ得る。配線の短縮により、配線に寄生するインダクタンスが低減され、光源モジュール１００は高速に駆動する（点滅させる）ことができる。例えば、光源モジュール１００は、出力が１０Ｗのときに１００ＭＨｚの周波数で点滅できる。

また、レーザ光源１３１は、平面視でコンデンサ１２１及び１２２とＦＥＴ１２３との間にある。つまり、コンデンサ１２１及び１２２と、レーザ光源１３１と、ＦＥＴ１２３とが共通の直線上でこの順で並ぶ。このため、図１１に示されるように、コンデンサ１２１及び１２２とＦＥＴ１２３とを繋ぐ接地電位の導電層１７１が広く、電流Ｉが流れる経路のインダクタンスが低減されやすい。サブマウント基板１６１に含まれる接地電位の導電層１７１の数が多いほど、インダクタンスが低減されやすい。

また、コンデンサ１２１及び１２２もサブマウント基板１６１の上にあるため、コンデンサ１２１及び１２２とレーザ光源１３１との間の配線も短くされ得る。更に、制御ＩＣ部１２４もサブマウント基板１６１の上にあるため、制御ＩＣ部１２４とＦＥＴ１２３との間の配線も短くされ得る。

レーザ光源１３１とＦＥＴ１２３との間の距離Ｄ１は小さいことが好ましく、ＦＥＴ１２３とコンデンサ１２１及び１２２との間の距離Ｄ２も小さいことが好ましい。

光源モジュール１００の動作に伴ってレーザ光源１３１が発熱する。レーザ光源１３１で発生した熱は、サブマウント基板１６１に伝わり、サブマウント基板１６１内で拡散する。そして、サブマウント基板１６１内で拡散した熱は、ベース基板１５０に伝わる。サブマウント基板１６１に含まれる絶縁層１７２が窒化アルミニウム層であると、熱がサブマウント基板１６１内で拡散しやすく、ベース基板１５０に伝わりやすい。つまり、光源モジュール１００は優れた放熱性能を有する。従って、レーザ光源１３１の温度は上昇しにくく、レーザ光源１３１の光出力が向上され得る。

ベース基板１５０は、例えば放熱器又は放熱機構を持った筐体に容易に熱接続され得る。例えば、放熱グリス又は放熱シートをベース基板１５０と放熱器又は筐体との間に挟んだ上で、ベース基板１５０を放熱器又は筐体にねじ締めすればよい。

特に、レーザ光源１３１が裏面出射型のＶＣＳＥＬであり、各ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１において、活性層と電極２２１、２２２及び２２３との間の距離が小さい。従って、活性層で発生した熱がサブマウント基板１６１に伝わりやすい。更に、電気的にフローティングである電極２２２及び２２３が、それぞれ第４接合材４４及び第５接合材４５により第３領域２３及び第４領域２４に接合されているため、レーザ光源１３１からサブマウント基板１６１に熱が伝わりやすい。

レーザ光源１３１が、互いに直列に接続された第１サブアレイ３１０、第２サブアレイ３２０及び第３サブアレイ３３０を有する。このため、ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１のすべてが互いに並列に接続されている場合と比較して、レーザ光源１３１に流れる電流が低減され、発熱が低減され得る。また、ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１のすべてが互いに並列に接続されている場合と比較して、寄生容量が低減される。電流の低減及び寄生容量の低減により、駆動電流が高速に流れやすくなる。

サブマウント基板１６１に含まれる絶縁層１７２が窒化アルミニウム層であり、レーザ光源１３１の基板１０１がＧａＡｓ基板であると、サブマウント基板１６１とレーザ光源１３１との間での線膨張係数の差が小さい。このため、サブマウント基板１６１とレーザ光源１３１との接合部に作用する熱応力が低減され、接合部に良好な信頼性が得られる。

本実施形態によれば、高速で駆動することができ、レーザ光源１３１が高速かつ高出力で点滅し得る。このため、第１実施形態に係る光源モジュール１００を含む距離測定装置（測距装置）の測距可能距離及び測距精度が向上する。

ここで、第１実施形態に係る光源モジュール１００の特性について説明する。

図１２は、レーザ光源の電流（Ｉ）と光出力（Ｐ）との関係を示す図である。図１２中の実線は第１例の特性を示し、一点鎖線は第２例の特性を示し、二点鎖線は第３例の特性を示す。第１例では、サブマウント基板に含まれる絶縁層が窒化アルミニウム層であり、かつ、レーザ光源に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子が、互いに直列に接続された３つのサブアレイを構成する。第２例では、サブマウント基板に含まれる絶縁層が窒化アルミニウム層であり、かつ、レーザ光源に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子が互いに並列に接続されている。第３例では、サブマウント基板に含まれる絶縁層がアルミナ層であり、かつ、レーザ光源に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子が互いに並列に接続されている。アルミナの熱伝導率は窒化アルミニウムの熱伝導率よりも２桁程度低い。

図１２に示されるように、絶縁層が窒化アルミニウム層である第２例において、絶縁層がアルミナ層である第３例と比較して、高い飽和出力が得られ、光出力の最大値が高くなる。また、第２例では、第３例よりも出力電流が大きい。

また、複数のＶＣＳＥＬ素子が３つのサブアレイを構成する第１例において、複数のＶＣＳＥＬ素子が互いに並列に接続された第２例と比較して、スロープ効率が３倍程度に向上すると共に、レーザ発振の閾値電流が１／３倍程度に減少する。例えば、第１例の閾値電流Ｉ_ＴＨ１は、第２例の閾値電流Ｉ_ＴＨ２の１／３倍程度である。このように、直列に接続されたサブアレイの数がＮであれば、スロープ効率がＮ倍程度に向上し、閾値電流が１／Ｎ倍程度に減少する。なお、スロープ効率は、電流の変化量（ΔＩ）に対する光出力の変化量（ΔＰ）の割合（ΔＰ／ΔＩ（Ｗ／Ａ））であり、図１２中の破線の傾きに相当する。

第１例によれば、第２例よりも電流の量が低減されるため、駆動電流の経路で発生する熱量を低減できる。また、レーザ発振の閾値電流を低減できるため、発光に寄与する電流を増やすことができ、駆動電流の経路で発生する熱量を低減できる。

このように、第１例によれば、少ない電流で高出力が得られる。

図１３は、時間（Ｔ）と電流（Ｉ）との関係を示す図である。図１４は、時間（Ｔ）と光出力（Ｐ）との関係を示す図である。図１３及び図１４中の実線は、上記第１例の特性を示し、破線は第４例の特性を示す。第４例は、ＦＥＴがサブマウント基板とは異なる基板の上にあり、ＦＥＴとレーザ光源とがボンディングワイヤを介して接続されている点で第１例と相違する。

図１３に示されるように、第１例では、第４例と比較して、配線に寄生するインダクタンスが低いため、駆動電流が飽和するまでの時間が短い。また、これに伴い、図１４に示されるように、光出力が飽和するまでの時間も短い。つまり、第１例によれば、第４例よりも高速での駆動が可能である。

図１５は、光出力のオンとオフとを繰り返す場合の時間（Ｔ）と光出力（Ｐ）との関係を示す図である。図１５中の実線は、上記第１例の特性を示し、破線は上記第４例の特性を示す。第１例及び第４例のいずれにおいても、光出力のオン／オフの切り替わり時の光立上り時間と光立下り時間とが均等になるように設定してある。

図１５に示されるように、第１例での周期Ｔ１は第４例での周期Ｔ２より短い。つまり、第１例での周波数は第４例での周波数よりも高い。第１例では、周波数が高いことで、高周波駆動が実現され、光源モジュールは高速で点滅できる。高速での点滅が可能な光源モジュールは、３次元ＴｏＦ（３Ｄ－ＴｏＦ）カメラの照明に好適であり、このような光源モジュールを含む３Ｄ－ＴｏＦは、距離の測定時の距離分解能を向上できる。

なお、レーザ光源１３１の発光中心点は、好ましくは平面視でレーザ光源１３１の長手方向又は短手方向の中心近傍にあると、レーザ光源１３１の筐体の体積を小さくしやすい。

光源モジュール１００は、第４接合材４４及び第５接合材４５を含まなくてもよい。光源モジュール１００が第４接合材４４及び第５接合材４５を含まない場合、レーザ光源１３１を小型化しやすい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図１６は、第２実施形態に係る光源モジュール２００の回路構成を示す図である。図１７は、第２実施形態に係る光源モジュール２００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す上面図である。図１８は、第２実施形態に係る光源モジュール２００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す側面図である。図１８では、固定部材１６２の一部が省略されている。

図１６～図１８に示されるように、第２実施形態に係る光源モジュール２００では、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が、サブマウント基板１６１と、コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１とを含む。制御ＩＣ部１２４と、投光光学系１３２と、発光光量検出手段１３３とはＶＣＳＥＬモジュール部１６０の外部にある。制御ＩＣ部１２４と、投光光学系１３２と、発光光量検出手段１３３とは、例えばベース基板１５０の上にある。

第２実施形態においても、レーザ光源１３１は、コンデンサ１２１及び１２２のペアと、ＦＥＴ１２３との間にある。すなわち、サブマウント基板１６１の表面に垂直な方向からの平面視で、コンデンサ１２１及び１２２のペアと、レーザ光源１３１と、ＦＥＴ１２３とがこの順で直線上に一列に並んでいる。

他の構成は第１実施形態と同様である。

第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第２実施形態によれば、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が小型化され得る。ＶＣＳＥＬモジュール部１６０の小型化はサブマウント基板１６１の小型化に繋がる。サブマウント基板１６１をベース基板１５０に実装する際には、はんだを用いたリフローが行われ、サブマウント基板１６１の熱変形量が大きい場合、リフローの冷却時にはんだに、クラック、ひび割れ又は剥がれが生じるおそれがある。サブマウント基板１６１の小型化により、熱変形量が小さくなるため、これらクラック、ひび割れ又は剥がれの発生を抑制しやすい。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図１９は、第３実施形態に係る光源モジュール３００の回路構成を示す図である。図２０は、第３実施形態に係る光源モジュール３００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す上面図である。図２１は、第３実施形態に係る光源モジュール３００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す側面図である。図２０では、投光光学系１３２が省略されている。図２１では、固定部材１６２の一部が省略されている。

図１９～図２１に示されるように、第３実施形態に係る光源モジュール３００では、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が、サブマウント基板１６１と、コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１と、投光光学系１３２と、発光光量検出手段１３３と、固定部材１６２とを含む。制御ＩＣ部１２４はＶＣＳＥＬモジュール部１６０の外部にある。制御ＩＣ部１２４は、例えばベース基板１５０の上にある。

第３実施形態においても、レーザ光源１３１は、コンデンサ１２１及び１２２のペアと、ＦＥＴ１２３との間にある。すなわち、サブマウント基板１６１の表面に垂直な方向からの平面視で、コンデンサ１２１及び１２２のペアと、レーザ光源１３１と、ＦＥＴ１２３とがこの順で直線上に一列に並んでいる。

他の構成は第１実施形態と同様である。

第３実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第３実施形態によれば、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が小型化され得る。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。図２２は、第４実施形態に係る光源モジュール４００の回路構成を示す図である。図２３は、第４実施形態に係る光源モジュール４００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す上面図である。図２４は、第４実施形態に係る光源モジュール４００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す側面図である。図２３では、投光光学系１３２が省略されている。図２４では、固定部材１６２の一部が省略されている。

図２２～図２４に示されるように、第４実施形態に係る光源モジュール４００では、光源部１３０が発光光量検出手段１３３を含まない。また、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が、サブマウント基板１６１と、コンデンサ１２１及び１２２と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１と、投光光学系１３２と、固定部材１６２とを含む。制御ＩＣ部１２４はＶＣＳＥＬモジュール部１６０の外部にある。制御ＩＣ部１２４は、例えばベース基板１５０の上にある。

第４実施形態においても、レーザ光源１３１は、コンデンサ１２１及び１２２のペアと、ＦＥＴ１２３との間にある。すなわち、サブマウント基板１６１の表面に垂直な方向からの平面視で、コンデンサ１２１及び１２２のペアと、レーザ光源１３１と、ＦＥＴ１２３とがこの順で直線上に一列に並んでいる。

他の構成は第１実施形態と同様である。

第４実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第４実施形態によれば、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が小型化され得る。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。図２５は、第５実施形態に係る光源モジュール５００の回路構成を示す図である。図２６は、第５実施形態に係る光源モジュール５００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す上面図である。図２７は、第５実施形態に係る光源モジュール５００におけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す側面図である。図２６では、投光光学系１３２が省略されている。図２７では、固定部材１６２の一部が省略されている。

図２５～図２７に示されるように、第５実施形態に係る光源モジュール５００では、駆動回路部１２０がコンデンサ１２２を含まない。また、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が、サブマウント基板１６１と、コンデンサ１２１と、ＦＥＴ１２３と、レーザ光源１３１と、投光光学系１３２と、固定部材１６２とを含む。制御ＩＣ部１２４と、発光光量検出手段１３３とはＶＣＳＥＬモジュール部１６０の外部にある。制御ＩＣ部１２４と、発光光量検出手段１３３とは、例えばベース基板１５０の上にある。

第５実施形態においては、レーザ光源１３１は、コンデンサ１２１と、ＦＥＴ１２３との間にある。すなわち、サブマウント基板１６１の表面に垂直な方向からの平面視で、コンデンサ１２１と、レーザ光源１３１と、ＦＥＴ１２３とがこの順で直線上に一列に並んでいる。

他の構成は第１実施形態と同様である。

第５実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第５実施形態によれば、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０が小型化され得る。

［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明する。図２８は、第６実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す上面図である。図２９は、第６実施形態に係る光源モジュールにおけるＶＣＳＥＬモジュール部１６０の構成を示す側面図である。図２８では、投光光学系１３２が省略されている。図２９では、固定部材１６２の一部が省略されている。

図２８及び図２９に示されるように、サブマウント基板１６１の表面に垂直な方向からの平面視で、コンデンサ１２１と、ＦＥＴ１２３とが、レーザ光源１３１の第１方向側にあり、コンデンサ１２１と、ＦＥＴ１２３とが、第１方向に垂直な第２方向に並んでいる。

他の構成は第５実施形態と同様である。

第６実施形態では、平面視で、電流Ｉの経路が環状である。このため、第１実施形態と同様に、配線に寄生するインダクタンスが低減され、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第６実施形態では、サブマウント基板１６１の平面形状を正方形に近い形状にしやすい。このため、サブマウント基板１６１の平面形状の異方性を低減し、リフロー時の熱変形量の異方性を低減できる。従って、実装の信頼性を向上できる。

なお、第１～第６実施形態において、駆動回路部１２０が制御ＩＣ部１２４を含まず、制御部１４０が制御ＩＣ部１２４を含んでもよい。

［投光光学系１３２］
次に、投光光学系１３２の例について説明する。

（第１例に係る投光光学系）
図３０は、第１例に係る投光光学系４１５の基準状態を示す図である。図３０（ａ）は、投光光学系４１５を含む光源モジュールの構成を示し、図３０（ｂ）は、光源モジュールによる照射面上の光の照射状態を示す。図３１は、第１例に係る投光光学系４１５の照射領域調整状態を示す図である。図３１（ａ）は、投光光学系４１５を含む光源モジュールの構成を示し、図３１（ｂ）は、光源モジュールによる照射面上の光の照射状態を示す。

図３０（ａ）及び図３１（ａ）に示されるように、投光光学系４１５は、集光光学素子である集光レンズ４３０と、拡大光学素子である投光レンズ４３１を有する。集光レンズ４３０は、正のパワーを持つレンズであり、面発光レーザ４２０の各面発光レーザ素子４２１から発した光の発散角を抑制して、各面発光レーザ素子４２１の共役像を形成することができる。面発光レーザ素子４２１はＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１に相当し、面発光レーザ４２０はレーザ光源１３１に相当する。投光レンズ４３１は、負のパワーを持つレンズであり、集光レンズ４３０を透過した光の照射角度を拡大させて出射し、面発光レーザ４２０の発光面Ｐ１よりも広範囲の照射領域に投光する。投光レンズ４３１のレンズ面の曲率によって、照射領域の範囲及び共役像の拡大の程度が決まる。

なお、投光光学系４１５の構成は、図３０（ａ）及び図３１（ａ）に示される一例に限定されるものではない。投光光学系４１５を構成する集光光学素子は、光源（面発光レーザ４２０）からの光の発散角を抑えるものであればよく、レンズ以外に、回折格子等を用いることもできる。また、集光光学素子にレンズを用いる場合、複数の面発光レーザ素子４２１からの光を透過可能な共用のレンズであってもよいし、個々の面発光レーザ素子４２１に対応する複数のレンズを備えるマイクロレンズアレイであってもよい。投光光学系４１５における投光光学素子は、光を拡げるものであればよく、両凹レンズ、負のメニスカスレンズ又は拡散板等、任意のものを用いることができる。集光光学素子と投光光学素子のいずれにおいても、レンズを用いる場合は、光軸方向に並ぶレンズ枚数は、単一（単レンズ）であってもよいし、複数枚のレンズからなるレンズ群を用いてもよい。

図３０（ａ）は、集光レンズ４３０の焦点距離と、面発光レーザ４２０の発光面Ｐ１から集光レンズ４３０までの距離とが等しい状態の光源モジュール４１１を示す。この状態を、光源モジュール４１１における投光光学系４１５の基準状態とする。投光光学系４１５の基準状態では、面発光レーザ４２０のそれぞれの面発光レーザ素子４２１からの光が集光レンズ４３０によってコリメートされ、集光レンズ４３０の透過後は光路上のどの位置においても各面発光レーザ素子４２１の共役像が形成される。つまり、発光面Ｐ１と照射面Ｐ２は共役の関係に近くなる。なお、照射面Ｐ２は、光学的な状態を理解しやすくするために設定した仮想の平面であり、実際の検出対象物は、平面に限らず様々な形状である。光源モジュール４１１は、第１～第６実施形態のいずれかに相当する。

投光光学系４１５の基準状態での、照射面Ｐ２上の照射領域を図３０（ｂ）に示す。面発光レーザ４２０において、複数の面発光レーザ素子４２１の間にはそれぞれ隙間があるので、各面発光レーザ素子４２１の共役像が形成される基準状態では、照射面Ｐ２上に離散的な（互いの間に隙間がある）照射領域Ｅ１が現れる。より詳しくは、照射領域Ｅ１は照射面Ｐ２上で光が照射されている領域であり、面発光レーザ４２０の複数の面発光レーザ素子４２１の配置に対応する位置関係で、複数の照射領域Ｅ１が存在する。個々の照射領域Ｅ１の間には、照射領域Ｅ１に比して照度が低い（光が照射されていない）非照射領域Ｅ２が存在する。非照射領域Ｅ２は、面発光レーザ４２０における複数の面発光レーザ素子４２１の間の隙間部分に対応する領域である。つまり、投光光学系４１５の基準状態では、照射面Ｐ２で離散的に照度が強くなり、照度の均一性が得られない。

図３１（ａ）は、投光光学系４１５の基準状態（図３０（ａ））から、集光レンズ４３０を光軸方向で僅かに物体側（発光面Ｐ１に近づく側）にずらした状態を示す。この状態を、光源モジュール４１１における投光光学系４１５の照射領域調整状態とする。照射領域調整状態では、集光レンズ４３０をずらすことによって、各面発光レーザ素子４２１からの光が完全にはコリメートされずに発散し、上記の基準状態に比べて、各面発光レーザ素子４２１の像が拡がりを持つようになる。その結果、図３１（ｂ）に示されるように、照射面Ｐ２上で、複数の面発光レーザ素子４２１間の隙間に対応する領域を埋めるように光が照射された全面照射領域Ｅ３が得られる。

基準状態から集光レンズ４３０をどの程度ずらすと照射領域調整状態になるかは、投光光学系４１５、面発光レーザ４２０のスペック及び各種条件によって異なる。光源モジュール４１１の構成では、基準状態における面発光レーザ４２０の発光面Ｐ１から集光レンズ４３０までの距離（集光レンズ４３０の焦点距離に相当する）に対して、１５％から２４％の範囲で物体側（発光面Ｐ１に近づく側）に集光レンズ４３０をずらすことによって、広角かつ均一な照度の全面照射領域Ｅ３を得ることができる。集光レンズ４３０をすらす量が上記範囲の下限（１５％）を下回ると、各面発光レーザ素子４２１に対応する照射面Ｐ２上の照射領域が狭まって、図３０（ｂ）に示されるような非照射領域Ｅ２が現れる。集光レンズ４３０をすらす量が上記範囲の上限（２４％）を上回ると、投光レンズ４３１への光の入射角度が大きくなり過ぎて、照射面Ｐ２での照射領域における収差の影響が大きくなり、照度の均一性が損なわれるおそれがある。

投光光学系４１５において、集光レンズ４３０の光軸方向位置をすらすという上記の方法の他に、投光レンズ４３１のレンズ面の曲率を変更するという方法でも、非照射領域Ｅ２を発生させない投光を実現することができる。より詳しくは、投光レンズ４３１に各面発光レーザ素子４２１の共役像を入射させ、投光レンズ４３１自身のレンズ面の曲率設定によって各面発光レーザ素子４２１の像を拡げるという設定にする。その上で、非照射領域Ｅ２を含まない適切な照射範囲（全面照射領域Ｅ３）が得られる投光レンズ４３１を選択する。この方法は、面発光レーザ４２０と集光レンズ４３０の組み合わせ及び配置を変更せずに、目的とする照射範囲に応じて投光レンズ４３１のみを換装するという運用が可能であり、設定及び調整にかかる作業負担を軽減できる。

また、投光光学系４１５による照射領域の調整として、集光レンズ４３０の光軸方向位置をずらす方法と、投光レンズ４３１のレンズ面の曲率を変更（投光レンズ４３１を換装）する方法を併用することも可能である。

（面発光レーザ素子の粗密配置）

面発光レーザ４２０の各面発光レーザ素子４２１からの光を投光光学系４１５によって広角に拡げると、歪曲収差の影響によって照射面Ｐ２での像が歪む。すなわち、像の拡大率が照射領域によって異なる。すると、上記のように全面照射領域Ｅ３で投光した場合であっても、像面の歪みを起因とする照度のムラ（照射面Ｐ２上での領域の違いによる照度のばらつき）が発生する。この照度のムラは、光を拡げて照射する投光光学系４１５自体の収差に起因するものであり、図３０（ａ）の基準状態と、図３１（ａ）の照射領域調整状態のいずれにおいても生じる可能性がある。

歪曲収差には、像の中央部が収縮して周辺部が引き伸ばされる糸巻き型の歪曲収差と、像の中央部が膨らみ周辺部が収縮する樽型の歪曲収差がある。糸巻き型の歪曲収差では、面発光レーザ４２０の発光面Ｐ１において周辺部に配置された面発光レーザ素子４２１ほど、照射面Ｐ２上での像の歪みが大きくなり（引き伸ばされ）、単位面積あたりの照度（光量）が低下する。樽型の歪曲収差では、面発光レーザ４２０の発光面Ｐ１において中央部に配置された面発光レーザ素子４２１ほど、照射面Ｐ２上での像の歪みが大きくなり（引き伸ばされ）、単位面積あたりの照度（光量）が低下する。

光源モジュール４１１では、面発光レーザ４２０での設定によって、投光光学系４１５の収差を起因とする照射面Ｐ２上での照度のばらつきを防ぐ。すなわち、面発光レーザ４２０において、投光光学系４１５の拡大率が相対的に大きい照射領域に対応する発光領域の単位面積あたりの発光光量を、投光光学系４１５の拡大率が相対的に小さい照射領域に対応する発光領域の単位面積あたりの発光光量よりも大きくさせる。このような照度の均一化の手段として、複数の面発光レーザ素子４２１の間隔を変更する第１形態と、複数の面発光レーザ素子４２１の発光量を異ならせる第２形態がある。

ここで、複数の面発光レーザ素子４２１の間隔を変更して行う照度均一化の第１形態について説明する。この設定例は、面発光レーザ４２０からの光を投光光学系４１５によって広角に拡げて投光した結果、照射面Ｐ２上での像に糸巻き型の歪曲収差が発生する場合に対応したものである。

面発光レーザ４２０で隣り合う面発光レーザ素子４２１を全て等間隔に配置した場合の照射面Ｐ２での照度分布を、図３２に照度分布Ｔｖ１として示す。図３２のグラフの横軸は、水平方向の角度を表し、縦軸は、照射面Ｐ２上での照度比（最も照度が高い箇所を１００％とする）を表している。図３２は、光源の複数の発光部を均一間隔で配置した場合と、複数の発光部を粗密配置にした場合の、照射面上の照度分布を示すグラフである。図３３は、光源モジュールの光源で、複数の発光部を粗密配置にした形態を示す図である。

面発光レーザ素子４２１の均等配置時の照度分布Ｔｖ１は、投光光学系４１５の歪曲収差の影響によって、照明範囲の中央部での強度が最も強く、周辺部に進むにつれて強度が低下する山型になっている。この照度分布Ｔｖ１では、最も照度が強いピーク値の８０％の照度に相当する水平方向の角度幅が１０６°である。

ここで、図３３に示されるように、面発光レーザ４２０で発光面Ｐ１の中央部よりも周辺部ほど、隣り合う面発光レーザ素子４２１の間隔を狭める粗密配置（非均一な間隔設定）にする。これにより、照射面Ｐ２上で像が引き伸ばされる程度（拡大率）が大きくなる周辺部ほど、対応する発光面Ｐ１側では、単位面積あたりの面発光レーザ素子４２１の数が多くなる（配置密度が高くなる）ように配置されるので、面発光レーザ素子４２１を等間隔で配置した場合と比較して、照射面Ｐ２上での照度の均一性が向上する。

一例として、光源モジュール４１１では、以下のように複数の面発光レーザ素子４２１を配置した。面発光レーザ４２０は、水平方向及び垂直方向の寸法がいずれも１.４４ｍｍの正方形である発光面Ｐ１内に、水平、垂直の各１列につき２１個ずつ、合計４１１個の面発光レーザ素子４２１を備えている。水平方向と垂直方向の両方の中央に位置する中央の面発光レーザ素子４２１Ｑ（図３３参照）を挟んで、水平方向と垂直方向のいずれにも片側に１０個ずつ面発光レーザ素子４２１がある。

中央の面発光レーザ素子４２１Ｑから見て、１つ隣に配置されている面発光レーザ素子４２１までの距離をａ１、２番目に配置されている面発光レーザ素子４２１までの距離をａ２、ｎ番目に配置されている面発光レーザ素子４２１までの距離をａｎ（ｎ＝１，２，…ｍ）とする。水平方向、垂直方向のそれぞれの列に配置できる面発光レーザ素子４２１の最大数をＮ＝２ｍ＋１（ｍ≧１）、面発光レーザ素子４２１を配置可能な最大距離をｂ（ａｍ＝ｂ）とすると、距離ａｎは以下の関係を満たす。
ａｎ＝ｂ－α（Ｎ－１／２－ｎ）^β

この例では、Ｎ＝２１、ｂ＝０．７ｍｍであり、ｎ＝１０のときにａｎ＝０．７ｍｍとなる。この条件で、照射面Ｐ２における照度が均一になるような定数α、βの値を求めると、水平方向と垂直方向のいずれでも、α＝０．０５、β＝１．１５になった。そして、水平方向と垂直方向のいずれでも、発光面Ｐ１の最も外側に位置する面発光レーザ素子４２１とその１つ内側の面発光レーザ素子４２１との間隔が４９．６μｍで最小値となり、中央部に進むにつれて隣り合う面発光レーザ素子４２１の間隔が徐々に増加し、中央の面発光レーザ素子４２１Ｑとその１つ外側の面発光レーザ素子４２１との間隔（ａ１）が８０μｍで最大値となる。

以上の条件を満たすように複数の面発光レーザ素子４２１を粗密配置した場合の照射面Ｐ２上での照度分布を、図３２に照度分布Ｔｗ１として示す。この照度分布Ｔｗ１では、面発光レーザ素子４２１を均等配置した場合の照度分布Ｔｖ１と比較して、周辺部での強度低下が改善され、中央部から周辺部にかけて概ね均一な照度が得られている。この粗密配置の場合の照度分布Ｔｗでは、最も照度が強いピーク値の８０％の照度に相当する水平方向の角度幅が１４３°である。図３２では水平方向の照度分布Ｔｗを示しているが、面発光レーザ素子４２１の粗密配置の結果、垂直方向についても水平方向と同様に、周辺部の強度低下を改善した結果が得られる。なお、以上に述べた面発光レーザ素子４２１の粗密配置の条件及び数値は一例であり、光源及び光学系の構成及び形態等によって適切な粗密配置の条件及び数値は異なる。

面発光レーザ素子４２１の粗密配置の適正値は、投光光学系４１５と面発光レーザ４２０等のスペックに応じて、設計段階で計算及び設定することができる。すなわち、投光光学系４１５での収差は光学設計時に分かるため、この収差の影響によって生じ得る照射領域での照度のばらつきも計算が可能である。そして、面発光レーザ４２０の発光面Ｐ１のうち、照射面Ｐ２で投射される像が相対的に大きく引き伸ばされる照射領域（単位面積あたりの照度が低くなる照射領域）に対応する領域ほど、発光面Ｐ１側での面発光レーザ素子４２１の配置密度を高くする（隣り合う面発光レーザ素子４２１の間隔を狭くする）ことで単位面積あたりの発光光量が大きくなり、均一に近づけた照度分布を得ることができる。投光光学系４１５の光学設計に基づいて、面発光レーザ素子４２１の粗密配置の計算と設計をコンピュータ上のシミュレーションで行えば、測定及び調整の手間等を要さずに、投光光学系４１５用に最適化された面発光レーザ４２０を生産することができる。

面発光レーザ素子４２１の粗密配置による照度の均一化は、面発光レーザ４２０における面発光レーザ素子４２１ごとの発光強度を変更せずに実現できるため、各面発光レーザ素子４２１に印加する電流量を変更する制御を行う必要がない。従って、面発光レーザ４２０への印加電流を制御する光源駆動回路４１６の小型化を実現できる。光源駆動回路４１６は、駆動回路部１２０に相当する。

なお、照射面Ｐ２上の像に樽型の歪曲収差が発生する場合には、糸巻き型の歪曲収差に対応させた図３３に示される例とは異なり、面発光レーザ４２０で発光面Ｐ１の周辺部よりも中央部で、隣り合う面発光レーザ素子４２１の間隔を狭めるような粗密配置にする。

この例では、水平方向と垂直方向のそれぞれで、隣り合う面発光レーザ素子４２１の間隔を段階的に異ならせるものとしたが、隣り合う面発光レーザ素子４２１の間隔が均一の部分と、隣り合う面発光レーザ素子４２１の間隔が異なる部分とを含むように構成することも可能である。例えば、発光面Ｐ１の中央から所定の範囲までは面発光レーザ素子４２１の間隔を均一にし、発光面Ｐ１の周辺部だけで面発光レーザ素子４２１の間隔を異ならせる形態も可能である。あるいは、発光面Ｐ１の周辺から所定の範囲までは面発光レーザ素子４２１の間隔を均一にし、発光面Ｐ１の中央部だけで面発光レーザ素子４２１の間隔を異ならせる形態も可能である。発光面Ｐ１のどの領域でどの程度の間隔に設定するかは、投光光学系４１５の歪曲収差による影響等に応じて、適宜選択すればよい。

（第２例に係る投光光学系）
図３４は、第２例に係る投光光学系の一例を示す図である。第２例に係る投光光学系はＤＯＥを含む。ＤＯＥは、入射光を素子表面の微細加工パターンによって回折させ、任意の照射領域に出射光の伝搬方向を制御する光学素子である。図３４は、レーザ光源１３１から出射された光Ｌを所望の照射領域（水平１００°、垂直７０°）に拡げて投光するＤＯＥ５１５を示す。例えば、レーザ光源１３１の幅は３ｍｍ程度であり、レーザ光源１３１とＤＯＥ５１５との間の距離は３ｍｍ程度である。

レーザ光源１３１の各発光面から出射した光Ｌはそれぞれが回折パターン光として所望の照射領域へと投光される。従って、ＶＣＳＥＬ素子３１１、３２１及び３３１の発光点の数に応じた複数の回折パターン光が重なり合って照射領域を形成されることで、より均一に対象領域を照明することができる。

投光光学系１３２は、レーザ光源１３１からの出射光を拡げて所望の照射領域に投光できる拡散板又はマイクロレンズアレイ等であってもよい。

（投光光学系１３２の実装）
投光光学系１３２は、例えば光を透過する透明な蓋（リッド）に設けられる。蓋の材料は、例えばガラス又は樹脂である。ガラスは、例えば石英ガラス又はホウケイ酸ガラス等である。材料の屈折率に応じて集光されるためのレンズの曲率半径及び拡散させるための回折パターンが設計され得る。

透明な蓋は、例えばレーザ光源１３１の光Ｌを所望の領域に拡散して投光する透過型回折構造による投光機能と、光Ｌの一部の光を反射して、発光光量検出手段１３３へと導光する反射型の回折構造による光偏向機能とを有する。光偏向素機能は、反射部（ミラー）に形成された回折構造を有してもよく、透光部（ガラス等）に形成された構造の上の反射膜を有してもよい。

透明な蓋に形成されるパターンは、例えばレーザ光源１３１側にある。レーザ光源１３１側が平坦な面であると、レーザ光源１３１から出射した光Ｌが当該平坦面で反射し、光Ｌの一部がレーザ光源１３１に戻り、レーザ光源１３１の出力が低下したり、レーザ光源１３１が破壊されたりするおそれがある。レーザ光源１３１側にパターンがあれば、反射光による出力の低下及び破壊を防止できる。また、レーザ光源１３１側にパターンがあれば、パターンの汚染及び損傷を抑制できる。

投光光学系１３２を含む蓋は、例えばサブマウント基板１６１に平行であり、レーザ光源１３１の発光面と蓋との間には、所望の照明機能を得るための間隔がある。固定部材１６２は、例えばスペーサを含む。例えば、スペーサとサブマウント基板１６１との間に接着剤があり、スペーサと蓋との間にスペーサがある。

固定部材１６２がスペーサを含む場合、スペーサを含まない場合と比較して、固定部材１６２が含む接着剤の量が少ない。接着剤の量が多いほど、固化前に表面張力によって接着剤の高さが変動し得るため、接着剤の量は少ないことが好ましい。接着剤の量が少ないほど、高い位置合わせ精度が得られる。接着剤は、例えば紫外線硬化接着剤又は低温半田等である。スペーサの材料は、例えばシリコン又は石英である。シリコンは、材料コストが低いという利点と、加工が容易であるという利点とを有する。石英は、レーザ光源１３１が動作に伴って発熱した時でも、レーザ光源１３１の発光面と蓋と間の距離の変動を抑制できるという利点を有する。これは、石英の熱膨張係数と、サブマウント基板１６１に含まれる窒化アルミニウムの熱膨張係数との差が小さいためである。

スペーサが、サブマウント基板１６１又は蓋の外周に沿う形状を有し、かつ通気口を有してもよい。通気口があると、動作に伴ってレーザ光源１３１又は駆動回路部１２０が発熱しても、ＶＣＳＥＬモジュール部１６０の内圧の上昇を抑制し、レーザ光源１３１と蓋との間の距離を一定に保ちやすい。

［第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明する。第７実施形態は、第１～第６実施形態のいずれかに係る光源モジュールを含む距離測定装置に関する。図３５は、第７実施形態に係る距離測定装置７００の構成を示す図である。図３５において、実線の矢印は電気信号の流れを示し、破線の矢印は反射光の経路を示し、一点鎖線の矢印は照明光の経路を示す。

図３５に示されるように、距離測定装置７００は、光源モジュール７１０と、受光光学系７０１と、受光素子７０２と、信号制御回路７０３とを備える。光源モジュール７１０は、第１～第６実施形態のいずれかに係る光源モジュールである。なお、図３５に示される例では、光源モジュール７１０が駆動回路部１２０及び光源部１３０の全体を含む。また、電源部１１０及び制御部１４０は省略している。

距離測定装置７００はＴｏＦ方式の距離測定装置である。距離測定装置７００は、光源モジュール７１０の光源部１３０から検出対象物７１４に対してレーザ光（パルス光）を照射し、検出対象物７１４からの反射光を受光素子７０２で受光して、反射光の受光までに要した時間に基づいて検出対象物７１４との距離を測定する。

光源モジュール７１０の駆動回路部１２０は、レーザ光源１３１を発光させたときに、信号制御回路７０３に発光信号を送信する。

光源部１３０から投光されて検出対象物７１４で反射された反射光は、集光作用を持つ受光光学系７０１を介して、受光素子７０２に導光される。受光素子７０２は、光電変換素子からなり、受光した光を光電変換することによって受光信号を生成し、当該受光信号を信号制御回路７０３に送信する。

信号制御回路７０３は、投光タイミングと受光タイミングとの時間差に基づいて、検出対象物７１４までの距離を算出する。投光タイミングは、駆動回路部１２０から発光信号が入力されたタイミングであり、受光タイミングは、受光素子７０２から受光信号が入力されたタイミングである。

このように構成された距離測定装置７００は、光源モジュール７１０を備えるため、測距精度の安定性を高めることができる。

［距離測定装置の適用例］
次に、距離測定装置７００を各種電子機器に用いた検出装置８００について、図３６～図４０を参照しながら説明する。検出装置８００は、図３５に示される距離測定装置７００のうち信号制御回路７０３の部分を、後述するそれぞれの機能ブロックに置き換えたものであり、それ以外の基本構成は距離測定装置７００と共通している。検出装置８００では、図３５に示される受光素子７０２が、光源モジュール７１０から発せられて検出対象物７１４で反射された光を検出する検出部である。なお、図３６～図４０では、検出装置８００が備える判断部等の機能ブロックを、作図の都合上、検出装置８００の外側に記載している。

図３６は、工場等における物品検査用に検出装置８００を使用した適用例を示す。検出装置８００の光源モジュール７１０から発した光を、複数の物品８５１をカバーする照射領域に投射して、反射した光を検出部（受光素子７０２）で受光する。検出部で検出された情報に基づいて、判断部８５２が各物品８５１の状態等を判断する。具体的には、受光素子７０２で光電変換された電気信号に基づいて、画像処理部８５３で画像データ（光源モジュール７１０からの光の照射領域の画像情報）を生成し、得られた画像情報に基づいて、判断部８５２で各物品８５１の状態判断を行う。つまり、検出装置８００における受光光学系７０１と受光素子７０２は、光源モジュール７１０から光の投射領域を撮像する撮像手段として機能する。撮像した画像情報に基づいて判断部８５２が行う物品８５１の状態判断には、パターンマッチング等、周知の画像解析を利用できる。

図３６の適用例では、照射領域に均一な照度で投光できる検出装置８００（光源モジュール７１０）を用いることによって、広角に光を照射しても照度のばらつきが抑えられる。その結果、多くの物品８５１を同時に精度良く検査することができ、検査の作業効率が向上する。また、ＴｏＦ方式の検出を行う検出装置８００の使用によって、各物品８５１の正面側（検出装置８００に対向する側）だけでなく、各物品８５１の奥行き方向の情報も取得できる。そのため、既存の撮像装置による外観検査に比べて、物品８５１における微細な傷及び欠陥並びに立体形状等を識別しやすく、検査精度の向上を図ることができる。また、検出装置８００の光源モジュール７１０からの光で、検査対象である物品８５１を含む照射領域が照明されるため、暗い環境下でも使用が可能である。

図３７は、可動機器の動作制御に検出装置８００を使用した適用例を示す。可動機器である多関節アーム８５４は、屈曲可能なジョイントで接続された複数のアームを有し、先端にハンド部８５５を備えている。多関節アーム８５４は、例えば工場の組み立てライン等で用いられ、対象物８５６の検査、搬送又は組み付けの際に、ハンド部８５５によって対象物８５６を把持する。

多関節アーム８５４におけるハンド部８５５の直近に検出装置８００が搭載されている。検出装置８００は、光の投射方向がハンド部８５５の向く方向に一致するように設けられており、対象物８５６及びその周辺領域を検出対象とする。受光素子７０２が対象物８５６を含む照射領域からの反射光を受光する。画像処理部８５７が画像データを生成する。判断部８５８が、得られた画像情報に基づいて、対象物８５６に関する各種情報を判断する。検出装置８００を用いて検出される情報は、例えば、対象物８５６までの距離、対象物８５６の形状、対象物８５６の位置、複数の対象物８５６が存在する場合の互いの位置関係等である。そして、判断部８５８での判断結果に基づいて、駆動制御部８５９が多関節アーム８５４及びハンド部８５５の動作を制御して、対象物８５６の把持及び移動等を行わせる。

図３７の適用例では、検出装置８００による対象物８５６の検出に関して、図３６の検出装置８００と同様の効果（検出精度の向上）を得ることができる。加えて、多関節アーム８５４に検出装置８００を搭載することにより、特にハンド部８５５の直近に検出装置８００を搭載することにより、把持の対象物である対象物８５６を近距離から検出することができる。このため、多関節アーム８５４から離れた位置に配した撮像装置による遠方からの検出と比較して、検出精度及び認識精度の向上を図ることができる。

図３８は、電子機器の使用者認証に検出装置８００を使用した適用例を示す。電子機器である携帯情報端末８６０は、使用者の認証機能を備えている。認証機能は、専用のハードウェアによって実現してもよいし、携帯情報端末８６０を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）等のプログラムを実行することにより実現してもよい。

使用者の認証を行う際には、携帯情報端末８６０に搭載した検出装置８００の光源モジュール７１０から、携帯情報端末８６０を使用する使用者８６１へ向けて光が投射される。使用者８６１及びその周囲で反射された光が検出装置８００の受光素子７０２で受光され、画像処理部８６２が画像データを生成する。判断部８６３が、画像処理部８６２により生成された使用者８６１の画像データと、予め登録された使用者情報との一致度を判断して、登録済みの使用者であるか否かを判定する。判断部８６３は、例えば、使用者８６１の顔、耳及び頭部等の形状（輪郭及び凹凸）を測定して、使用者情報として用いることができる。

図３８の適用例では、検出装置８００による使用者８６１の検出に関して、図３６の検出装置８００と同様の効果（検出精度の向上）を得ることができる。特に、光源モジュール７１０から均一な照度で広角に光を投射して広い範囲で使用者８６１の情報を検出することができるため、検出範囲が狭い場合に比して、使用者を認識するための情報量が多くなり、認識精度の向上を実現できる。

図３８は検出装置８００を携帯情報端末８６０に搭載した例であるが、検出装置８００を用いた使用者認証を、据え置き式のパーソナルコンピュータ、プリンタ等のＯＡ機器、建物のセキュリティシステム等に利用することも可能である。また、機能面では、個人の認証機能に限らず、顔等の立体形状のスキャニングに用いることも可能である。この場合も、均一な照度で広角に光を投射できる検出装置８００（光源モジュール７１０）の搭載によって、高精度なスキャニングを実現できる。

図３９は、自動車等の移動体における運転支援システムに検出装置８００を使用した適用例を示す。自動車８６４は、減速及び操舵等の運転動作の一部を自動的に行うことが可能な運転支援機能を備えている。運転支援機能は、専用のハードウェアによって実現してもよいし、自動車８６４の電装系を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）がＲＯＭ等のプログラムを実行することにより実現してもよい。

自動車８６４の車内に搭載した検出装置８００の光源モジュール７１０から、自動車８６４を運転する運転者８６５へ向けて光が投射される。運転者８６５及びその周囲で反射された光が検出装置８００の受光素子７０２で受光され、画像処理部８６６が画像データを生成する。判断部８６７が、画像処理部８６６により生成された運転者８６５の画像データに基づいて、運転者８６５の顔（表情）及び姿勢等の情報を判断する。そして、判断部８６７の判断結果に基づいて、運転制御部８６８がブレーキ及び操舵輪を制御して、運転者８６５の状況に応じた適切な運転支援を行う。運転制御部８６８は、例えば、脇見運転及び居眠り運転を検出したときの自動減速及び自動停止等の制御を行うことができる。

図３９の適用例では、検出装置８００による運転者８６５の状態検出に関して、図３６の検出装置８００と同様の効果（検出精度の向上）を得ることができる。特に、光源モジュール７１０から均一な照度で広角に光を投射して広い範囲で運転者８６５の情報を検出することができるため、検出範囲が狭い場合に比して多くの情報量が得られ、運転支援の精度向上を実現できる。

図３９は検出装置８００を自動車８６４に搭載した例であるが、自動車以外の移動体として、電車又は航空機等に適用することも可能である。また、検出の対象として、移動体の運転者又は操縦者の顔及び姿勢の検出以外に、客席における乗客の状態及び客席以外の車内の状態の検出に用いることも可能である。また、機能面では、図３８の適用例と同様にして、運転者の個人認証に用いることも可能である。例えば、検出装置８００を用いて運転者８６５を検出して、予め登録された運転者情報と合致した場合にのみ、エンジンの始動を許可したり、ドアロックの施錠及び解錠を許可したりするという制御が可能である。

図４０は、移動体における自律走行システムに検出装置８００を使用した適用例を示す。図３９の適用例とは異なり、図４０の適用例では、移動体８７０の外部にある対象物のセンシングに検出装置８００を用いている。移動体８７０は、外部の状況を認識しながら自動で走行することが可能な自律走行型の移動体である。

移動体８７０に検出装置８００が搭載されており、検出装置８００は移動体８７０の進行方向及びその周辺領域に向けて光を照射する。移動体８７０の移動エリアである室内８７１において、移動体８７０の進行方向に机８７２が設置されている。移動体８７０に搭載した検出装置８００の光源モジュール７１０から投射された光のうち、机８７２及びその周囲で反射された光が検出装置８００の受光素子７０２で受光され、光電変換された電気信号が信号処理部８７３に送られる。信号処理部８７３は、受光素子７０２から送られた電気信号等に基づいて、机８７２との距離、机８７２の位置及び机８７２以外の周辺状況等、室内８７１のレイアウトに関する情報を算出する。この算出された情報に基づいて、移動体８７０の移動経路及び移動速度等を判断部８７４が判断し、判断部８７４の判断結果に基づいて、運転制御部８７５が移動体８７０の走行を制御する。運転制御部８７５は、例えば駆動源であるモータの動作等を制御する。

図４０の適用例では、検出装置８００による室内８７１のレイアウト検出に関して、図３６の検出装置８００と同様の効果（検出精度の向上）を得ることができる。特に、光源モジュール７１０から均一な照度で広角に光を投射して広い範囲で室内８７１の情報を検出することができるため、検出範囲が狭い場合に比して多くの情報量が得られ、移動体８７０の自律走行の精度向上を実現できる。

図４０は、室内８７１で走行する自律走行型の移動体８７０に検出装置８００を搭載した例であるが、屋外で走行する自律走行型の車両、いわゆる自動運転車両に適用することもできる。また、自律走行型ではなく、運転者が運転を行う自動車等の移動体における運転支援システムに適用することも可能である。この場合、検出装置８００を用いて移動体の周辺状況を検出して、検出された周辺状況に応じて、運転者の運転を支援することができる。

本開示の光源モジュールは、距離測定装置の光源の他にも、固体レーザの励起光源に用いることもできる。また、面発光レーザモジュールを、蛍光体等の、面発光レーザモジュールからの出射光の波長変換を行う光学素子と組み合わせてプロジェクタ等の光源装置として利用することもできる。面発光レーザモジュールを、レンズ、ミラー、回折格子等の、面発光レーザモジュールからの出射光を発散又は収束させる光学素子と組み合わせてセンシング用の光源装置として利用することもできる。

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

１００、２００、３００、４００、５００：光源モジュール
１１０：電源部
１２０：駆動回路部
１２１、１２２：コンデンサ
１２３：電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
１２４：制御ＩＣ部
１３０：光源部
１３１：レーザ光源
１３２：投光光学系
１３３：発光光量検出手段
１４０：制御部
１５０：ベース基板
１６０：ＶＣＳＥＬモジュール部
１６１：サブマウント基板
３１０、３２０、３３０：サブアレイ
７００：距離測定装置
８００：検出装置
８７０：移動体

特許第５９８１１４５号公報

Claims (14)

1. 第１基板と、
   前記第１基板の上の光源と、
   前記第１基板の上の電界効果トランジスタと、
   前記第１基板の上の電荷蓄積部と、
   を有し、
   前記光源は第１端子及び第２端子を有し、
   前記電界効果トランジスタは第３端子及び第４端子を有し、
   前記電荷蓄積部は第５端子及び第６端子を有し、
   前記第１端子と前記第６端子とが互いに接続され、
   前記第２端子と前記第３端子とが互いに接続され、
   前記第４端子と前記第５端子とが互いに同電位にあることを特徴とする光源モジュール。
2. 前記第１基板よりも熱伝導率が高い第２基板を有し、
   前記第１基板は前記第２基板の上にあることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
3. 前記光源は、平面視で前記電界効果トランジスタと前記電荷蓄積部との間にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源モジュール。
4. 前記電荷蓄積部と前記電界効果トランジスタとが前記光源の第１方向側にあり、
   前記電荷蓄積部と前記電界効果トランジスタとが、前記第１方向に垂直な第２方向に並んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源モジュール。
5. 前記光源は、
   第３基板と、
   前記第３基板の一方の面に設けられ、前記第３基板を通して光を出射する複数の面発光レーザ素子と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源モジュール。
6. 前記複数の面発光レーザ素子の前記第３基板とは反対側の部分が前記第１基板に接合されていることを特徴とする請求項５に記載の光源モジュール。
7. 前記光源は、前記第１端子と前記第２端子との間に電気的に直列に接続された複数のサブアレイを有し、
   前記複数の面発光レーザ素子は、各々前記複数のサブアレイのいずれかに属し、
   前記複数のサブアレイ内で、前記面発光レーザ素子が互いに並列に接続されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の光源モジュール。
8. 前記第１基板は、窒化アルミニウムを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光源モジュール。
9. 前記第１基板は、
   複数の導電層と、
   前記複数の導電層の間の窒化アルミニウム層と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源モジュール。
10. 前記光源から出射された光が入射する投光光学系を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１校に記載の光源モジュール。
11. 前記投光光学系は、回折、拡散又は屈折の少なくとも１つにより前記光の一部を偏向することを特徴とする請求項１０に記載の光源モジュール。
12. 前記投光光学系の拡大率が相対的に大きい照射領域に対応する前記光源の発光領域の単位面積あたりの発光光量が、前記投光光学系の拡大率が相対的に小さい照射領域に対応する前記発光領域の単位面積あたりの発光光量よりも大きいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光源モジュール。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光源モジュールを有することを特徴とする距離測定装置。
14. 請求項１３に記載の距離測定装置を有することを特徴とする移動体。

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