WO2020188838A1 - 発光装置、光学装置および情報処理装置 - Google Patents

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WO2020188838A1
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light emitting
emitting element
element array
light
wiring pattern
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逆井 一宏
大介 井口
健史 皆見
佳則 白川
智明 崎田
勤 大塚
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富士ゼロックス株式会社
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    • H01S5/423Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device, an optical device, and an information processing device.
  • Patent Document 1 includes a light source, a plurality of lenses arranged adjacent to each other on a predetermined plane, a light diffusing member that diffuses light emitted by the light source, and light diffused by the light diffusing member.
  • An imaging device including an image pickup element that receives the reflected light reflected by the subject, and a plurality of lenses arranged so that the period of interference fringes in the diffused light is three pixels or less is described.
  • wiring such as a bonding wire may be provided not only on one side surface side of the light emitting element array but also on a plurality of side surface sides. Further, it may be necessary to arrange a plurality of circuit elements such as a light receiving element and a temperature detecting element close to the side surface of the light emitting element array. In such a case, the circuit elements are arranged on the base material on the drive unit side of the light emitting element array and on the base material on the side opposite to the drive unit across the light emitting element array, and the bonding wire or the like is placed on the remaining side surface side. It is conceivable that the wiring is provided. However, when the sizes of the plurality of circuit elements are different, if the larger circuit element is arranged on the drive unit side, it may be difficult to bring the drive unit and the light emitting element array close to each other, and the inductance of the circuit may increase.
  • At least one embodiment of the present invention provides a light emitting device having a structure in which the drive unit and the light emitting element array are easily brought close to each other as compared with a configuration in which a circuit element having a large occupied area is provided on the drive unit side of the light emitting element array. ..
  • a first aspect of the present invention includes a wiring substrate, a base material provided on the wiring substrate, first side surfaces and second side surfaces facing each other, and the first side surface and the second side surface. It has a third side surface and a fourth side surface facing each other, and is provided on the light emitting element array provided on the base material and the wiring substrate on the first side surface side.
  • a second circuit element that occupies a larger area on the base material than the circuit element of the above, and the light emitting element array provided on the third side surface side and the fourth side surface side from the upper surface electrode of the light emitting element array.
  • a second aspect of the present invention is the light emitting device of the first aspect, wherein at least one of the first circuit element and the second circuit element is a light receiving element that receives light emitted by the light emitting element array.
  • a third aspect of the present invention is the light emitting device of the first aspect, wherein at least one of the first circuit element and the second circuit element is a temperature detecting element that detects the temperature of the base material.
  • one of the first circuit element and the second circuit element is a temperature detection element that detects the temperature of the base material, and the other is the light emitted by the light emitting element array.
  • a fifth aspect of the present invention is a top electrode of the light emitting element array between the first side surface and the first circuit element, and between the second side surface and the second circuit element.
  • a sixth aspect of the present invention is the first to fifth aspects, wherein a light diffusing member for diffusing the light emitted from the light emitting element array toward the outside is provided on the emission path of the light emitting element array.
  • One of the light emitting devices is a light emitting device.
  • At least one of the first circuit element and the second circuit element is a light receiving element that receives light emitted by the light emitting element array, and the light diffusing member is viewed in a plan view.
  • the light emitting device of the sixth aspect is provided at a position overlapping the light emitting element array and the light receiving element.
  • one of the first circuit element and the second circuit element is a light receiving element that receives light emitted by the light emitting element array, and the other is a circuit element other than the light receiving element.
  • the light diffusing member is the light emitting device of the sixth aspect, which is provided at a position where it does not overlap with the circuit elements other than the light receiving element but overlaps with the light emitting element array and the light receiving element in a plan view. ..
  • a ninth aspect of the present invention is the light emitting device according to any one of the first to eighth aspects, wherein the light emitting element array has a plurality of light emitting elements connected in parallel to each other.
  • a tenth aspect of the present invention includes a light emitting device according to any one of the first to ninth aspects, a light receiving unit that receives reflected light emitted from a light emitting element array included in the light emitting device and reflected by an object to be measured.
  • the light receiving unit is an optical device that outputs a signal corresponding to the time from when light is emitted from the light emitting element array to when the light is received by the light receiving unit.
  • the eleventh aspect of the present invention is based on the optical device of the tenth aspect and the reflected light emitted from the light emitting element array included in the optical device, reflected by the object to be measured, and received by the light receiving portion included in the optical device. It is an information processing apparatus including a shape specifying unit for specifying a three-dimensional shape of an object to be measured.
  • a twelfth aspect of the present invention is an information processing device of the eleventh aspect including an authentication processing unit that performs an authentication process relating to the use of the own device based on the identification result of the shape specifying unit.
  • the drive unit and the light emitting element array it is easy to bring the drive unit and the light emitting element array closer to each other as compared with the configuration in which the circuit element having a large occupied area is provided on the drive unit side of the light emitting element array.
  • the light emitted from the light emitting element array is received.
  • the temperature of the light emitting element array is detected via the base material.
  • the light emitted from the light emitting element array is received, and the temperature of the light emitting element array is detected via the base material.
  • the light emitted from the light emitting element array is irradiated in a wide range as compared with the configuration without the light diffusing member.
  • the amount of light received by the light receiving element with respect to the light emitted from the light emitting element array and reflected by the light diffusing member is larger than that in the case where the light emitting element array and the light receiving element are not provided at the overlapping positions. To increase.
  • the size of the light diffusing member can be smaller than that in the case where the light diffusing member is provided at a position overlapping the light emitting element array, the light receiving element, and the circuit element other than the light receiving element.
  • the invention of the ninth aspect as compared with the configuration in which the light emitting elements are individually driven, strong intensity of light is simultaneously irradiated.
  • an optical device capable of performing three-dimensional measurement is provided.
  • an information processing device capable of measuring a three-dimensional shape is provided.
  • an information processing apparatus equipped with an authentication process based on a three-dimensional shape is provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an information processing device.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the information processing device.
  • FIG. 3 is a plan view of the light emitting element array.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of one VCSEL in the light emitting element array.
  • 5A and 5B are views for explaining an example of a light diffusing member,
  • FIG. 5A is a plan view
  • FIG. 5B is a line VB-VB of FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an equivalent circuit that drives a light emitting element array by low-side driving.
  • 7A and 7B are views for explaining a light emitting device to which the present embodiment is applied, FIG.
  • FIG. 7A is a plan view
  • FIG. 7B is FIG. 7A. It is a cross-sectional view taken along the line VIIB-VIIB of FIG. 7, and
  • FIG. 7 (c) is a cross-sectional view taken along the line VIIC-VIIC of (a).
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a wiring pattern provided on the wiring board and the base material.
  • FIG. 8A is the surface of the wiring board
  • FIG. 8B is a base.
  • the front surface of the material, (c) included in FIG. 8, is the back surface of the base material.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a light emitting device to which the present embodiment shown for comparison is not applied.
  • the information processing device is its own device only when it identifies whether or not the user who has accessed the information processing device is permitted to access it and is authenticated as a user who is permitted to access the information processing device. In many cases, the use of information processing equipment is permitted. So far, a method of authenticating a user by a password, a fingerprint, an iris, or the like has been used. Recently, there is a demand for an authentication method with even higher security. As this method, authentication by a three-dimensional image such as the shape of the user's face is performed.
  • the information processing device will be described as an example of a portable information processing terminal, and will be described as authenticating a user by recognizing the shape of a face captured as a three-dimensional image.
  • the information processing device can be applied to an information processing device such as a personal computer (PC) other than a portable information processing terminal.
  • PC personal computer
  • the configuration, function, method and the like described in the present embodiment can be applied to recognition using a three-dimensional shape as an object to be measured other than recognition of the face shape. That is, it may be applied to the recognition of the shape of an object other than the face.
  • the distance to the object to be measured does not matter.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the information processing device 1.
  • the information processing device 1 is, for example, a portable information processing terminal.
  • the information processing device 1 includes a user interface unit (hereinafter, referred to as a UI unit) 2 and an optical device 3 for acquiring a three-dimensional image.
  • the UI unit 2 is configured by integrating, for example, a display device that displays information to the user and an input device that inputs instructions for information processing by the user's operation.
  • the display device is, for example, a liquid crystal display or an organic EL display
  • the input device is, for example, a touch panel.
  • the optical device 3 includes a light emitting device 4 and a three-dimensional sensor (hereinafter, referred to as a 3D sensor) 5.
  • the light emitting device 4 irradiates light toward the object to be measured for acquiring a three-dimensional image, in the example described here, the face.
  • the 3D sensor 5 acquires the light emitted by the light emitting device 4 and reflected by the face and returned.
  • ToF Time of Flight
  • the face will be referred to as an object to be measured even when a three-dimensional image of the face is acquired.
  • a three-dimensional image may be acquired by using a target other than the face as an object to be measured. Acquiring a three-dimensional image may be referred to as 3D sensing.
  • the 3D sensor 5 is an example of a light receiving unit.
  • the information processing device 1 is configured as a computer including a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • the ROM includes a non-volatile rewritable memory, for example, a flash memory. Then, the programs and constants stored in the ROM are expanded in the RAM and executed by the CPU, so that the information processing device 1 operates and various types of information processing are executed.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the information processing device 1.
  • the information processing device 1 includes the above-mentioned optical device 3, an optical device control unit 8, and a system control unit 9.
  • the optical device control unit 8 controls the optical device 3.
  • the optical device control unit 8 includes a shape specifying unit 81.
  • the system control unit 9 controls the entire information processing device 1 as a system.
  • the system control unit 9 includes an authentication processing unit 91.
  • a UI unit 2, a speaker 92, a two-dimensional camera (referred to as a 2D camera in FIG. 2) 93, and the like are connected to the system control unit 9.
  • a UI unit 2 a speaker 92, a two-dimensional camera (referred to as a 2D camera in FIG. 2) 93, and the like
  • the light emitting device 4 included in the optical device 3 includes a wiring board 10, a base material 100, a light emitting element array 20, a light diffusing member 30, and a light receiving element for monitoring the amount of light (referred to as PD in FIG. 2 and hereinafter). It includes 40, a temperature detection element (referred to as TD in FIG. 2 and hereinafter) 45, a drive unit 50, a holding unit 60, and a capacitor 70. Further, the light emitting device 4 includes passive elements such as a resistance element 6 and a capacitor 7 in order to operate the drive unit 50. Although two capacitors 70 are shown in the figure, the number may be one or more than two. Further, there may be a plurality of each of the resistance element 6 and the capacitor 7.
  • the light emitting element array, the PD 40, the capacitor 70 other than the drive unit 50, the 3D sensor 5, the resistance element 6, the capacitor 7, and the like may be referred to as circuit components without distinction.
  • the light emitting element array 20, PD40, and TD45 are provided on the base material 100.
  • the base material 100 is made of an electrically insulating member.
  • the base material 100, the drive unit 50, the capacitor 70, the resistance element 6, and the capacitor 7 are provided on the wiring board 10.
  • the light emitting element array 20 is configured as an array in which a plurality of light emitting elements are arranged two-dimensionally (see FIG. 3 described later).
  • the light emitting element is, for example, a vertical cavity surface emitting laser element VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • the light emitting element will be described as a vertical resonator surface light emitting laser element VCSEL.
  • the vertical cavity surface emitting laser element VCSEL is referred to as VCSEL.
  • the light emitting element array 20 emits light in a direction perpendicular to the surface of the wiring board 10 or the base material 100.
  • the light emitting element array 20 uses the drive unit 50 to emit pulsed light (hereinafter, referred to as an emitted light pulse) having a rise time of 1 ns or less and, for example, 100 MHz or more. It is required to emit. Further, in the case of face recognition as an example, the distance of light irradiation is about 10 cm to 1 m. The range measured as a 3D shape is about 1 m square. Therefore, the light emitting element array 20 is required to have a large output and efficiently dissipate heat generated by the light emitting element array 20.
  • pulsed light hereinafter, referred to as an MHz or more. It is required to emit.
  • the distance of light irradiation is about 10 cm to 1 m.
  • the range measured as a 3D shape is about 1 m square. Therefore, the light emitting element array 20 is required to have a large output and efficiently dissipate heat generated by the light emitting element array 20.
  • the distance irradiated with light is referred to as a measurement distance
  • the range for measuring the 3D shape of the object to be measured is referred to as a measurement range or an irradiation range.
  • a surface virtually provided in the measurement range or the irradiation range is referred to as an irradiation surface.
  • the PD40 outputs an electric signal according to the amount of light received (hereinafter referred to as the amount of light received), and is a p-type Si region as an anode, an i (intrinsic) type Si region, and an n-type cathode. It is a pin type photodiode composed of the Si region of. An anode electrode is provided in the p-type Si region, and a cathode electrode is provided in the n-type Si region.
  • the PD40 is an example of a light receiving element and an example of a first circuit element.
  • the TD45 is a temperature sensor element that measures the temperature of the base material 100.
  • the TD45 is, for example, a surface mount type negative characteristic thermistor (NTC: Negative Temperature Coefficient Thermistor) or a positive characteristic thermistor (PTC: Positive Temperature Coefficient Thermistor).
  • NTC Negative Temperature Coefficient Thermistor
  • PTC Positive Temperature Coefficient Thermistor
  • the resistance value of the negative characteristic thermistor decreases as the temperature rises, and the resistance value of the positive characteristic thermistor rises sharply when the temperature exceeds a certain level.
  • the TD 45 detects the temperature of the base material 100 and indirectly monitors the temperature of the light emitting element array 20. Therefore, the TD 45 may be arranged close to the light emitting element array 20.
  • the thermistors do not have polarity, but some other temperature sensor elements have polarity.
  • the TD 45 is a circuit element other than the light receiving element, and is an
  • the light diffusing member 30 is provided so as to cover the light emitting element array 20 and the PD40. That is, the light diffusing member 30 is provided at a predetermined distance from the light emitting element array 20 and the PD 40 on the base material 100 by the holding portion 60 provided on the base material 100.
  • the light diffusing member 30 covers the light emitting element array 20 and the PD 40, the light diffusing member 30 is provided on the light emitting path emitted by the light emitting element array 20, and the light emitted by the light emitting element array 20 is light diffused. It means that it is provided so as to pass through the member 30.
  • the plan view refers to the case of being viewed in the xy plane in FIGS. 3 and 7 (a) described later.
  • the PD40 is a position covered by the light diffusing member 30 so as to easily receive a part of the light reflected by the light diffusing member 30 among the light emitted by the light emitting element array 20. It is preferable to place it close to 20.
  • the light diffusing member 30 is provided so as to cover the TD 45 as well, but the light diffusing member 30 may not cover the TD 45. If the light diffusing member 30 does not cover the TD 45, the area of the expensive light diffusing member 30 can be reduced.
  • the holding unit 60 includes walls 61A, 61B, 62A, and 62B provided so as to surround the light emitting element array 20, PD40, and TD45.
  • the outer shape of the base material 100, the outer shape of the light diffusing member 30, and the outer shape of the holding portion 60 are the same. Therefore, the base material 100, the light diffusing member 30, and the outer edges of the holding portion 60 overlap.
  • the outer shape of the base material 100 may be larger than the outer shape of the light diffusing member 30 or the outer shape of the holding portion 60.
  • wiring board 10 Details of the wiring board 10, the base material 100, the light emitting element array 20, the light diffusing member 30, the driving unit 50, and the holding unit 60 in the light emitting device 4 will be described later.
  • the 3D sensor 5 includes a plurality of light receiving cells.
  • each light receiving cell receives the pulsed reflected light from the object to be measured (hereinafter, referred to as a light receiving pulse) with respect to the light emitting pulse from the light emitting element array 20, and corresponds to the time until the light is received. It is configured to accumulate the electric charge to be generated for each light receiving cell.
  • the 3D sensor 5 is configured as a device having a CMOS structure in which each light receiving cell has two gates and a charge storage unit corresponding to them. Then, by alternately applying pulses to the two gates, the generated photoelectrons are transferred to either of the two charge storage units at high speed.
  • the 3D sensor 5 outputs a digital value corresponding to the phase difference between the emitted light pulse and the received light pulse as a signal for each light receiving cell via the AD converter. That is, the 3D sensor 5 outputs a signal corresponding to the time from when light is emitted from the light emitting element array 20 to when it is received by the 3D sensor 5.
  • the AD converter may be provided in the 3D sensor 5 or may be provided outside the 3D sensor 5.
  • the light emitting element array 20 is required to irradiate an irradiation range of about 1 m square with a distance of about 10 cm to about 1 m. Then, the 3D sensor 5 receives the reflected light from the object to be measured, so that the 3D shape of the object to be measured is measured. From this, the light emitting element array 20 is required to have a large output. Therefore, it is required that heat is efficiently dissipated from the light emitting element array 20.
  • the shape specifying unit 81 of the optical device control unit 8 acquires a digital value obtained for each light receiving cell from the 3D sensor 5, and calculates the distance to the object to be measured for each light receiving cell. Then, the 3D shape of the object to be measured is specified by the calculated distance.
  • the authentication processing unit 91 of the system control unit 9 relates to the use of the information processing device 1 when the 3D shape of the object to be measured, which is the specific result specified by the shape specifying unit 81, is a 3D shape stored in advance in a ROM or the like. Perform authentication processing.
  • the authentication process relating to the use of the information processing device 1 is, for example, a process of whether or not to permit the use of the information processing device 1 which is its own device. For example, when it is determined that the 3D shape of the face to be measured matches the face shape stored in a storage member such as a ROM, the information processing device 1 including various applications provided by the information processing device 1 Is allowed to be used.
  • the shape specifying unit 81 and the authentication processing unit 91 are configured by a program as an example. Further, it may be composed of an integrated circuit such as an ASIC or FPGA. Further, it may be composed of software such as a program and an integrated circuit such as an ASIC.
  • the optical device 3, the optical device control unit 8 and the system control unit 9 are shown separately, but the system control unit 9 may include the optical device control unit 8. Further, the optical device control unit 8 may be included in the optical device 3. Further, the optical device 3, the optical device control unit 8 and the system control unit 9 may be integrally configured.
  • the circuit that drives the light emitting element array 20 includes a drive unit 50, a capacitor 70, PD40, and TD45.
  • FIG. 3 is a plan view of the light emitting element array 20.
  • the light emitting element array 20 is configured by arranging a plurality of VCSELs in a two-dimensional array.
  • the right direction of the paper surface is the x direction
  • the upper direction of the paper surface is the y direction.
  • the direction orthogonal to the x-direction and the y-direction in the counterclockwise direction is defined as the z-direction.
  • the x, y, and z directions in each drawing are common.
  • the front surface means a surface on the + z direction side
  • the back surface means a surface on the ⁇ z direction side. The same applies to other cases.
  • the VCSEL provides an active region as a light emitting region between the lower multilayer film reflector and the upper multilayer film reflector laminated on the semiconductor substrate 200 (see FIG. 4 described later), and lasers in the direction perpendicular to the semiconductor substrate 200. It is a light emitting element that emits light. From this, it is easy to make a two-dimensional array.
  • the number of VCSELs included in the light emitting element array 20 is, for example, 100 to 1000.
  • the plurality of VCSELs are connected in parallel to each other and driven in parallel.
  • the number of VCSELs described above is an example, and may be set according to the measurement distance and the measurement range.
  • anode electrode 218 common to a plurality of VCSELs is provided on the surface of the light emitting element array 20.
  • a cathode electrode 214 is provided on the back surface of the light emitting element array 20 (see FIG. 4 described later). That is, the plurality of VCSELs are connected in parallel. By driving a plurality of VCSELs by connecting them in parallel, stronger light is emitted at the same time to irradiate the object to be measured, as compared with the case where the VCSELs are individually driven.
  • the light emitting element array 20 has a quadrangular planar shape when viewed in a planar view.
  • the side surface on the + x direction side is referred to as the side surface 21A
  • the side surface on the ⁇ x direction side is referred to as the side surface 21B
  • the side surface on the + y direction side is referred to as the side surface 22A
  • the side surface on the ⁇ y direction side is referred to as the side surface 22B.
  • the side surface 21A and the side surface 21B face each other.
  • the side surface 22A and the side surface 22B connect the side surface 21A and the side surface 21B, respectively, and face each other.
  • the side surface 21A is an example of the first side surface
  • the side surface 21B is an example of the second side surface
  • the side surface 22A is an example of the third side surface
  • the side surface 22B is an example of the fourth side surface.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of one VCSEL in the light emitting element array 20.
  • This VCSEL is a VCSEL having a ⁇ resonator structure.
  • the upper direction of the paper surface is the z direction.
  • VCSELs are an n-type lower distributed black reflector (DBR: Distributed Bragg Reflector) 202 in which AlGaAs layers having different Al compositions are alternately laminated on a semiconductor substrate 200 such as an n-type GaAs, and an upper spacer layer and a lower portion.
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the active region 206 including the quantum well layer sandwiched between the spacer layers and the p-type upper distributed black reflector 208 in which AlGaAs layers having different Al compositions are alternately laminated are laminated in this order.
  • the distributed black reflector will be referred to as DBR.
  • the n-type lower DBR202 is a laminated body in which an Al 0.9 Ga 0.1 As layer and a GaAs layer are paired, and the thickness of each layer is ⁇ / 4 n r (where ⁇ is the oscillation wavelength and n r is the medium). (Refractive index), and these are alternately laminated in 40 cycles.
  • the carrier concentration after doping silicon, which is an n-type impurity, is, for example, 3 ⁇ 10 18 cm -3 .
  • the active region 206 is formed by laminating a lower spacer layer, a quantum well active layer, and an upper spacer layer.
  • the lower spacer layer is an undoped Al 0.6 Ga 0.4 As layer
  • the quantum well active layer is an undoped InGaAs quantum well layer and an undoped GaAs barrier layer
  • the upper spacer layer is an undoped GaAs barrier layer. It is an Al 0.6 Ga 0.4 As layer.
  • the p-type upper DBR208 is a laminated body in which a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and a GaAs layer are paired, and the thickness of each layer is ⁇ / 4 nr , and these are alternately used for 29 cycles. It is laminated.
  • the carrier concentration after doping carbon which is a p-type impurity, is, for example, 3 ⁇ 10 18 cm -3 .
  • a contact layer made of p-type GaAs is formed on the uppermost layer of the upper DBR208, and a current constriction layer 210 of p-type AlAs is formed on or inside the lowermost layer of the upper DBR208.
  • a columnar mesa M is formed on the semiconductor substrate 200 by etching the semiconductor layers laminated from the upper DBR208 to the lower DBR202. As a result, the current constriction layer 210 is exposed on the side surface of the mesa M.
  • the current constriction layer 210 is formed with an oxidation region 210A oxidized from the side surface of the mesa M and a conductive region 210B surrounded by the oxidation region 210A.
  • the AlAs layer has a faster oxidation rate than the AlGaAs layer, and the oxidation region 210A is oxidized from the side surface of the mesa M toward the inside at a substantially constant rate.
  • the planar shape of the conductive region 210B is changed.
  • the shape reflects the outer shape of the mesa M, that is, a circular shape, and the center thereof substantially coincides with the axial direction (single point chain line) of the mesa M.
  • the mesa M has a columnar structure.
  • An annular p-side electrode 212 made of metal in which Ti / Au or the like is laminated is formed on the uppermost layer of the mesa M.
  • the p-side electrode 212 makes ohmic contact with the contact layer provided on the upper DBR208.
  • the inside of the annular p-side electrode 212 is a light outlet 212A through which laser light is emitted to the outside. That is, in the VCSEL, light is emitted in the direction perpendicular to the semiconductor substrate 200, and the axial direction of the mesa M becomes the optical axis.
  • a cathode electrode 214 is formed as an n-side electrode on the back surface of the semiconductor substrate 200.
  • the surface of the upper DBR208 inside the p-side electrode 212 is the light emitting surface. That is, the optical axis direction of the VCSEL is the light emission direction.
  • the insulating layer 216 is provided so as to cover the surface of the mesa M, except for the portion to which the anode electrode (anode electrode 218 described later) of the p-side electrode 212 is connected and the light emission port 212A. Then, except for the light emission port 212A, the anode electrode 218 is provided so as to make ohmic contact with the p-side electrode 212.
  • the anode electrode 218 is commonly provided in a plurality of VCSELs. That is, in the plurality of VCSELs constituting the light emitting element array 20, each p-side electrode 212 is connected in parallel by the anode electrode 218.
  • the anode electrode 218 is an example of the top electrode of the light emitting element array.
  • the VCSEL may oscillate in the single transverse mode or in the multiple transverse mode.
  • one light output of a VCSEL is 4 mW to 8 mW. Therefore, for example, when the light emitting element array 20 is composed of 500 VCSELs, the light output of the light emitting element array 20 is 2W to 4W. In such a high-power light-emitting element array 20, heat generated from the light-emitting element array 20 is large.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the light diffusing member 30.
  • 5A is a plan view
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line VB-VB of FIG. 5A.
  • the right direction of the paper surface is the x direction
  • the upward direction of the paper surface is the y direction
  • the direction orthogonal to the x-direction and the y-direction in the counterclockwise direction is defined as the z-direction. Therefore, in FIG. 5B, the right direction of the paper surface is the x direction, and the upward direction of the paper surface is the z direction.
  • the light diffusing member 30 includes a resin layer 32 in which irregularities for diffusing light are formed on the back surface of a flat glass base material 31 whose both sides are parallel.
  • the light diffusing member 30 further widens the spreading angle of the incident light from the VCSEL of the light emitting element array 20 and emits the light. That is, the unevenness formed on the resin layer 32 of the light diffusing member 30 refracts or scatters the light, and increases the spreading angle ⁇ of the light emitted from the spreading angle ⁇ of the incident light. That is, as shown in FIG.
  • the spreading angle ⁇ of the light transmitted from the light diffusing member 30 and emitted from the light diffusing member 30 is larger than the spreading angle ⁇ of the light emitted from the VCSEL ( ⁇ ⁇ ). .. Therefore, when the light diffusing member 30 is used, the area of the irradiation surface irradiated with the light emitted by the light emitting element array 20 is expanded as compared with the case where the light diffusing member 30 is not used. In addition, the light density on the irradiated surface decreases.
  • the light density refers to the irradiance per unit area, and the spread angles ⁇ and ⁇ are the full width at half maximum (FWHM).
  • the light diffusing member 30 has, for example, a quadrangular plane shape, a width W x in the x direction and a vertical width W y in the y direction of 1 mm to 10 mm, and a thickness t d in the z direction of 0.1 mm to 1 mm. is there. If the light diffusing member 30 has the above size and shape, a light diffusing member suitable for face recognition of a portable information processing terminal and measurement at a relatively short distance of up to several meters is provided. Will be done.
  • the plane shape of the light diffusing member 30 may be another shape such as a polygon or a circle.
  • the low-side drive refers to a configuration in which a drive element such as a MOS transistor is positioned on the downstream side of a current path with respect to a drive target such as a VCSEL.
  • a drive target such as a VCSEL.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an equivalent circuit that drives the light emitting element array 20 by low-side driving.
  • the VCSEL of the light emitting element array 20 the drive unit 50, the capacitor 70, the power supply 82, the PD40, the light amount detecting resistor element 41 for detecting the current flowing through the PD40, the TD45, and the current flowing through the TD45.
  • the temperature detection resistance element 46 for detecting the above is shown.
  • the capacitor 70 is connected in parallel to the power supply 82.
  • the power supply 82 is provided in the optical device control unit 8 shown in FIG.
  • the power supply 82 generates a DC voltage having the + side as the power supply potential and the-side as the ground potential.
  • the power supply potential is supplied to the power supply line 83, and the ground potential is supplied to the ground line 84.
  • the light emitting element array 20 is configured by connecting a plurality of VCSELs in parallel.
  • the anode electrode 218 (see FIG. 4) of the VCSEL is connected to the power line 83.
  • the drive unit 50 includes an n-channel type MOS transistor 51 and a signal generation circuit 52 that turns the MOS transistor 51 on and off.
  • the drain of the MOS transistor 51 is connected to the cathode electrode 214 (see FIG. 4) of the VCSEL.
  • the source of the MOS transistor 51 is connected to the ground wire 84.
  • the gate of the MOS transistor 51 is connected to the signal generation circuit 52. That is, the VCSEL and the MOS transistor 51 of the drive unit 50 are connected in series between the power supply line 83 and the ground line 84.
  • the signal generation circuit 52 generates an "H level" signal that turns on the MOS transistor 51 and an "L level” signal that turns off the MOS transistor 51 under the control of the optical device control unit 8.
  • the capacitor 70 In the capacitor 70, one terminal of each is connected to the power supply line 83, and the other terminal is connected to the ground wire 84. That is, the capacitor 70 is connected in parallel to the power supply 82. When there are a plurality of capacitors 70, the plurality of capacitors 70 are connected in parallel.
  • the capacitor 70 is, for example, an electrolytic capacitor or a ceramic capacitor.
  • the cathode electrode is connected to the power supply line 83, and the anode electrode is connected to one terminal of the light amount detection resistance element 41. Then, the other terminal of the light amount detection resistance element 41 is connected to the ground wire 84. That is, the PD 40 and the light amount detection resistance element 41 are connected in series between the power supply line 83 and the ground line 84.
  • the output terminal 42 which is a connection point between the PD 40 and the light amount detection resistance element 41, is connected to the optical device control unit 8.
  • One terminal of the temperature detection resistance element 46 is connected to the power supply line 83, and the other terminal is connected to one electrode of the TD 45. Then, the other electrode of the TD 45 is connected to the ground wire 84. That is, the temperature detection resistance element 46 and the TD 45 are connected in series between the power supply line 83 and the ground wire 84.
  • the output terminal 47 which is a connection point between the temperature detection resistance element 46 and the TD 45, is connected to the optical device control unit 8.
  • the driving method of the light emitting element array 20 which is low-side driving will be described.
  • the signal generated by the signal generation circuit 52 in the drive unit 50 is "L level".
  • the MOS transistor 51 is in the off state. That is, no current flows between the source and drain of the MOS transistor 51. Therefore, no current flows through the VCSELs connected in series. VCSEL is non-luminous.
  • the capacitor 70 is charged by the power supply 82. That is, one terminal connected to the power supply line 83 of the capacitor 70 becomes the power supply potential, and the other terminal connected to the ground wire 84 becomes the ground potential.
  • the MOS transistor 51 shifts from the off state to the on state. Then, the electric charge accumulated in the capacitor 70 is discharged, a current flows through the MOS transistor 51 and the VCSEL connected in series, and the VCSEL emits light.
  • the MOS transistor 51 shifts from the on state to the off state. As a result, the light emission of the VCSEL is stopped. Then, the power supply 82 restarts the accumulation of electric charges in the capacitor 70.
  • the MOS transistor 51 each time the signal output by the signal generation circuit 52 shifts to "L level” and "H level", the MOS transistor 51 repeatedly turns on and off, and the light emission of the VCSEL is stopped. Light emission is repeated. That is, an optical pulse is emitted from the VCSEL.
  • the repetition of turning on and off the MOS transistor 51 is sometimes called switching.
  • the equivalent circuit of FIG. 6 it is composed of a light emitting element array 20, a MOS transistor 51, a capacitor 70, and the like, and the current path to the light emitting element array 20 is a circuit or a circuit that drives the light emitting element array 20. write.
  • the electric charge may be directly supplied from the power supply 82 to the VCSEL without providing the capacitor 70, the electric charge is accumulated in the capacitor 70 and the accumulated electric charge is transferred from the off to the on by the MOS transistor 51.
  • the rise time of the light emission of the VCSEL is shortened.
  • the PD 40 is connected in the opposite direction between the power supply line 83 and the ground line 84 via a light amount detection resistance element 41. Therefore, no current flows when the light is not irradiated.
  • a current corresponding to the amount of received light flows through the PD 40. Therefore, the current flowing through the PD 40 is measured as the voltage of the output terminal 42, and the light intensity of the light emitting element array 20 is detected. Therefore, the optical device control unit 8 controls the light intensity of the light emitting element array 20 so as to have a predetermined light intensity according to the amount of light received by the PD 40.
  • the optical device control unit 8 increases the amount of electric charge accumulated in the capacitor 70 by increasing the power potential of the power supply 82. , Increases the current flowing through the VCSEL.
  • the power potential of the power supply 82 is lowered to reduce the amount of electric charge accumulated in the capacitor 70 and reduce the current flowing through the VCSEL. Let me. In this way, the light intensity of the light emitting element array 20 is controlled.
  • the optical device control unit 8 suppresses the light intensity of the light emitting element array 20. For example, the emission of light from the light emitting element array 20, that is, the irradiation of the object to be measured with light is stopped.
  • the PD 40 is provided to detect the light intensity of the light emitting element array 20. Therefore, the farther the PD 40 is arranged from the light emitting element array 20, the smaller the amount of light received, and the lower the sensitivity of detecting the light intensity of the light emitting element array 20. Therefore, the PD 40 may be arranged in the vicinity of the light emitting element array 20.
  • the TD45 is, for example, a negative characteristic (NTC) thermistor, as described above, the resistance value decreases as the temperature of the base material 100 rises. Then, the voltage of the output terminal 47 decreases as the temperature of the base material 100 rises.
  • the optical device control unit 8 detects the temperature of the base material 100, that is, the light emitting element array 20 from the voltage of the output terminal 47.
  • the optical device control unit 8 detects that the temperature of the light emitting element array 20 exceeds the allowable temperature from the voltage of the output terminal 47, the optical device control unit 8 controls the drive unit 50 to emit light.
  • the current flowing through the element array 20 is suppressed, or the current flowing through the light emitting element array 20 is cut off. In this way, overheating of the light emitting element array 20 is suppressed.
  • the TD 45 is provided to detect the temperature of the light emitting element array 20. Therefore, the farther the TD 45 is arranged from the light emitting element array 20, the smaller the change in the temperature of the TD 45, and the lower the temperature detection sensitivity of the light emitting element array 20. Therefore, the TD 45 may be arranged in the vicinity of the light emitting element array 20.
  • PD40 and TD45 are examples of circuit elements that are desired to be arranged close to the light emitting element array 20.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a light emitting device 4 to which the present embodiment is applied.
  • 7 (a) is a plan view
  • FIG. 7 (b) is a sectional view taken along line VIIB-VIIB of FIG. 7 (a)
  • FIG. 7 (c) is a view of FIG. 7 (a).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line VIIC-VIIC.
  • the right direction of the paper surface is the x direction
  • the upward direction of the paper surface is the y direction.
  • the light emitting device 4 is provided with a base material 100 and a drive unit 50 on a wiring board 10. Then, a light emitting element array 20, PD40, TD45, and a holding portion 60 are provided on the base material 100. A light diffusing member 30 is provided on the holding portion 60. Then, as shown in FIGS. 7A and 7C, the light emitting element array 20, PD40 and TD45 are covered with the light diffusing member 30. Therefore, among the light emitted by the light emitting element array 20, a part of the light reflected by the back surface of the light diffusing member 30 is received by the PD 40.
  • the holding portion 60 may be provided on the wiring board 10.
  • the PD40, the light emitting element array 20, the TD45, and the drive unit 50 are linearly arranged in the x direction.
  • the area occupied by the PD 40 on the base material 100 is larger than the area occupied by the TD 45 on the base material 100.
  • the area occupied on the base material 100 will be referred to as the occupied area. That is, in the light emitting device 4, the PD40 and TD45 are arranged close to the light emitting element array 20, but the TD45 having a small occupied area is arranged on the side close to the drive unit 50 of the light emitting element array 20, and the side far from the drive unit 50.
  • a PD40 having a large occupied area is arranged in.
  • the distance D1 from the end of the light emitting element array 20 on the drive unit 50 side to the drive unit 50 shown in FIG. 7A is compared with the distance D2 in the comparative example described later. , Shortened.
  • the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array that connects the cathode electrode 214 of the light emitting element array 20 and the drain (see FIG. 6) of the MOS transistor 51 of the drive unit 50 is provided linearly in the x direction. Has been done.
  • the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array becomes short, and the inductance of the circuit that drives the light emitting element array 20 becomes small. Become. This will be described in detail below.
  • the wiring board 10 is, for example, a three-layer multilayer board. That is, the wiring board 10 includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a third conductive layer from the side on which the base material, the drive unit 50, and the like are mounted. Further, an insulating layer is provided between the first conductive layer and the second conductive layer, and between the second conductive layer and the third conductive layer. For example, the third conductive layer is the power supply line 83, and the second conductive layer is the ground wire 84.
  • the current to the light emitting element array anode wiring patterns 11-1 and 11-2, the light emitting element array cathode wiring pattern 12, and the PD 40 forming a part of the current path to the light emitting element array 20 by the first conductive layer.
  • PD anode wiring pattern 13 forming a part of the path
  • PD cathode wiring pattern 14 TD anode wiring pattern 15 forming a part of the current path to the TD 45
  • TD cathode wiring pattern 16 (FIG. 8 described later). See) is formed.
  • the first conductive layer forms a wiring pattern in which circuit components such as the capacitor 70, the resistance element 6, and the capacitor 7 are connected, but these are not shown.
  • the wiring board 10 As described above, by forming the wiring board 10 as the multilayer board, the power supply line 83 as the third conductive layer, and the ground wire 84 as the second conductive layer, fluctuations in the power supply potential and the ground potential can be easily suppressed.
  • the path through which the current flows, such as the wiring pattern 16, is referred to as a wiring pattern.
  • the via is, for example, a conductive portion formed by embedding a conductive material in a hole provided through the wiring board 10 in the thickness direction.
  • the first conductive layer, the second conductive layer, and the third conductive layer are composed of, for example, a metal such as copper (Cu) or silver (Ag) or a conductive material such as a conductive paste containing these metals.
  • the insulating layer is made of, for example, epoxy resin or ceramic.
  • the base material 100 is made of an electrically insulating material. Since the light emitting element array 20 is provided on the base material 100, it may be composed of a heat radiating member which is electrically insulating and has a higher thermal conductivity than the wiring board 10. Examples of the electrically insulating heat-dissipating member include ceramics such as silicon nitride and aluminum nitride. If the base material 100 is a heat radiating member, the heat generated by the light emitting element array 20 is easily conducted to the holding portion 60 and the light diffusing member 30 via the base material 100 and radiated easily, so that the heat radiating efficiency is improved.
  • the anode wiring patterns 111-1F and 111-2F for the light emitting element array forming a part of the current path to the light emitting element array 20, the cathode wiring patterns 112F for the light emitting element array, and the current to the PD40.
  • the PD anode wiring pattern 113F, the PD cathode wiring pattern 114F, and the TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116F, which form part of the current path to the TD 45, are provided. ..
  • the anode wiring pattern for the light emitting element array 111-1B see (c) of FIG.
  • 111-2B which constitutes a part of the current path to the light emitting element array 20.
  • the TD anode wiring pattern 115B (see (c) of FIG. 8 described later) and the TD cathode wiring pattern 116B, which form a part of the above, are provided. Then, on the front surface and the back surface of the base material 100, wiring patterns having the same numbers are connected by vias. For example, as shown in FIG.
  • the anode wiring pattern 111-2F for the light emitting element array provided on the front surface and the cathode wiring pattern 111-2B for the light emitting element array provided on the back surface are via 111-. It is connected by 2V. Vias are indicated by adding "V" to the wiring pattern number.
  • the via here is, for example, a conductive portion formed by embedding a conductive material in a hole provided through the base material 100, and electrically connects the wiring pattern on the front surface and the wiring pattern on the back surface. To do. By connecting the wiring patterns using a plurality of vias, the inductance of the circuit is reduced.
  • the cathode wiring pattern 112F for the light emitting element array of the base material 100 and the cathode electrode 214 (see FIG. 4) of the light emitting element array 20 are connected by a conductive adhesive or the like.
  • the anode wiring pattern 111-1F for the light emitting element array of the base material 100 and the anode electrode 218 (see FIG. 4) of the light emitting element array 20 are connected by a bonding wire 23A on the side surface 22A side of the light emitting element array 20.
  • the anode wiring pattern 111-2F for the light emitting element array of the base material 100 and the anode electrode 218 see FIG.
  • the anode wiring pattern 111-1F for the light emitting element array is provided on the side surface 22A side of the light emitting element array 20, and the anode wiring pattern 111-2F for the light emitting element array is provided on the side surface 22B side of the light emitting element array 20. ing. The anode wiring pattern for the light emitting element array is not provided on the side surfaces 21A and 21B of the light emitting element array 20.
  • PD40 and TD45 which are examples of circuit elements to be arranged close to the light emitting element array 20, are arranged close to the light emitting element array 20.
  • bonding wires here, bonding wires 23A and 23B
  • bonding wires 23A and 23B extend from the upper surface electrode of the light emitting element array 20 toward the outside of the light emitting element array 20.
  • the light emitting element array anode wiring pattern 111-1F provided on the front surface of the base material 100 is provided on the wiring substrate 10 via the light emitting element array anode wiring pattern 111-1B provided on the back surface. It is connected to the anode wiring pattern 11-1 for the element array.
  • the light emitting element array anode wiring pattern 111-2F provided on the front surface of the base material 100 is provided on the wiring board 10 via the light emitting element array anode wiring pattern 111-2B provided on the back surface. It is connected to the anode wiring pattern 11-2 for the light emitting element array.
  • the anode wiring patterns 11-1 and 11-2 for the light emitting element array are connected to one terminal of the capacitor 70.
  • a capacitor 70 may be provided for each of the anode wiring patterns 11-1 and 11-2 for the light emitting element array.
  • the cathode electrode of the PD40 is bonded to the cathode wiring pattern 114F for PD of the base material 100 with a conductive adhesive, and the anode electrode of the PD40 is connected to the anode wiring pattern 113F for PD of the base material 100 by the bonding wire 23C.
  • one terminal (+ side terminal if polar) is the TD anode wiring pattern 115F of the base material 100, and the other terminal (-side terminal if polar) is the base material 100. It is connected to the cathode wiring pattern 116F for TD with a conductive adhesive or solder.
  • the anode wiring patterns 11-1 and 11-2 for the light emitting element array provided on the wiring board 10 are used.
  • 111-2B, and the cathode wiring pattern 112B for the light emitting element array are connected, respectively.
  • the PD anode wiring pattern 13 and the PD cathode wiring pattern 14 provided on the wiring board 10 are connected to the PD anode wiring pattern 113B and the PD cathode wiring pattern 114B on the back surface of the base material 100, respectively. ..
  • the TD anode wiring pattern 15 provided on the wiring board 10 (see (a) in FIG. 8 described later), the TD cathode wiring pattern 16 and the TD anode wiring pattern 115B (described later in FIG. 8) on the back surface of the base material 100. (See (c)) and the TD cathode wiring pattern 116B are connected to each other.
  • the wiring pattern of the wiring board 10 and the wiring pattern of the base material 100 are connected by a conductive adhesive or the like.
  • the anode wiring pattern 11-2 for the light emitting element array of the wiring substrate 10 The anode wiring pattern 111-2B for the light emitting element array on the back surface of the base material 100 is connected.
  • the anode wiring pattern 111-2B for the light emitting element array of the base material 100 is connected to the anode wiring pattern 111-2F for the light emitting element array on the surface of the base material 100 via the via 111-2V.
  • the anode wiring pattern 111-2F for the light emitting element array of the base material 100 is connected to the anode electrode 218 (see FIG. 4) of the light emitting element array 20 via the bonding wire 23B.
  • the PD cathode wiring pattern 14 of the wiring board 10 and the PD cathode wiring pattern 114B on the back surface of the base material 100 are connected.
  • the PD cathode wiring pattern 114B of the base material 100 is connected to the PD cathode wiring pattern 114F on the surface of the base material 100 via the via 114V.
  • the cathode wiring pattern 114F for PD of the base material 100 is connected to the cathode of PD40.
  • the TD cathode wiring pattern 16 of the wiring board 10 and the TD cathode wiring pattern 116B on the back surface of the base material 100 are connected.
  • the PD cathode wiring pattern 116B of the base material 100 is connected to the PD cathode wiring pattern 114F on the surface of the base material 100 via the via 116V.
  • the cathode wiring pattern 114F for PD of the base material 100 is connected to the cathode of PD40.
  • the anode wiring pattern 11-2 for the light emitting element array of the wiring substrate 10 the anode wiring pattern 111-2B for the light emitting element array on the back surface of the base material 100, and the surface of the base material 100.
  • the anode wiring pattern 111-2F for the light emitting element array of No. 1 is provided so as to face each other.
  • the PD cathode wiring pattern 14 of the wiring board 10 the PD cathode wiring pattern 114B on the back surface of the base material 100, and the PD cathode wiring pattern 114F on the front surface of the base material 100 are provided so as to face each other. Has been done.
  • the TD cathode wiring pattern 16 of the wiring board 10, the TD cathode wiring pattern 116B on the back surface of the base material 100, and the TD cathode wiring pattern 116F on the front surface of the base material 100 are provided so as to face each other.
  • the anode wiring pattern 11-1 for the light emitting element array of the wiring substrate 10 the anode wiring pattern 111-1B for the light emitting element array on the back surface of the base material 100, and the light emitting element on the front surface of the base material 100.
  • the array anode wiring pattern 111-1F is provided so as to face each other.
  • the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array of the wiring board 10 is driven from below the light emitting element array 20. It is provided so as to extend to the portion 50. Then, the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array and the cathode wiring pattern 112B for the light emitting element array on the back surface of the base material 100 are connected. Then, the cathode wiring pattern 112B for the light emitting element array is connected to the cathode wiring pattern 112F for the light emitting element array on the surface of the base material 100 via the via 112V. Then, the cathode wiring pattern 112F for the light emitting element array is connected to the cathode electrode 214 of the light emitting element array 20.
  • the PD cathode wiring pattern 14 of the wiring board 10 and the PD cathode wiring pattern 114B on the back surface of the base material 100 are connected. Then, the PD cathode wiring pattern 114B is connected to the PD cathode wiring pattern 114F on the surface of the base material 100 via the via 114V. Then, the cathode wiring pattern 114F for PD is connected to the cathode electrode of PD40. In the cross-sectional view taken along the VIIC-VIIC line, the PD cathode wiring pattern 14 on the wiring board 10 and the PD cathode wiring pattern 114B on the back surface of the base material 100 may not be provided.
  • both the TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116F on the base material 100 are for the light emitting element array provided on the wiring substrate 10. Not connected to the cathode wiring pattern 12.
  • the cathode wiring pattern 112B for the light emitting element array on the back surface of the base material 100 and the cathode wiring pattern 112F for the light emitting element array on the front surface of the base material 100 are provided so as to face each other.
  • the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array of the wiring substrate 10 is provided so as to extend from a portion facing the cathode wiring pattern 112B for the light emitting element array to the drive unit 50.
  • the back surface of the base material 100 is not provided with a wiring pattern facing the TD anode wiring pattern 115F or the TD cathode wiring pattern 116F.
  • the TD anode wiring pattern 115F or the TD cathode wiring pattern 116F on the base material 100 and the light emitting element array cathode wiring pattern 12 provided on the wiring substrate 10 are grade-separated so as not to be electrically connected. It has become. That is, the base material 100 is provided so as to straddle the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array. By doing so, the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array of the wiring board 10 is provided on the back surface of the base material 100 so as to extend from the light emitting element array 20 to the drive unit 50, and the TD 45 is provided on the base material 100.
  • This region is provided in a region that overlaps with the cathode wiring pattern 12 for a light emitting element array when viewed in a plan view. If the base material 100 is not provided across the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array and the base material 100 is provided on one side in the width direction of the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array, the light emitting device 4 becomes large. ..
  • the PD40 and the TD45 are arranged in the vicinity of the light emitting element array 20.
  • the distance D1 between the light emitting element array 20 and the drive unit 50 is reduced, and light is emitted.
  • a wiring pattern (here, a cathode wiring pattern 12 for a light emitting element array) that connects the element array 20 and the drive unit 50 is provided in a straight line.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a wiring pattern provided on the wiring board 10 and the base material 100.
  • 8A is the front surface of the wiring board 10
  • FIG. 8B is the front surface of the base material 100
  • FIG. 8C is the back surface of the base material 100.
  • the wiring pattern by the first conductive layer of the wiring board 10 is shown
  • the wiring pattern by the second conductive layer which is the ground wire 84 and the third conductive layer which is the power supply line 83 is not shown.
  • the second conductive layer and the third conductive layer are solid films except for a portion provided with a via used for connecting to the wiring pattern composed of the first conductive layer.
  • anode wiring patterns 11-1 and 11-2 for light emitting element arrays and cathode wiring patterns 12 for light emitting element arrays are provided on the surface of the wiring board 10 shown in FIG. 8A.
  • the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array has a quadrangular planar shape.
  • the anode wiring patterns 11-1 and 11-2 for the light emitting element array are provided adjacent to each other on the ⁇ y direction side of the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array.
  • a PD anode wiring pattern 13 a PD cathode wiring pattern 14, a TD anode wiring pattern 15, and a TD cathode wiring pattern 16 are provided on the surface of the wiring board 10.
  • the PD anode wiring pattern 13 and the PD cathode wiring pattern 14 are on the ⁇ x direction side of the light emitting element array cathode wiring pattern 12, and the TD anode wiring pattern 15 and the TD cathode wiring pattern 16 are the light emitting element array cathode wiring.
  • the pattern 12 is provided so as to sandwich the pattern 12 from the ⁇ y direction.
  • Anode wiring patterns 111-1F and 111-2F for light emitting element arrays and cathode wiring patterns 112F for light emitting element arrays are provided on the surface of the base material 100 shown in FIG. 8B.
  • the cathode wiring pattern 112F for the light emitting element array has a quadrangular planar shape corresponding to the planar shape of the light emitting element array 20 shown in FIG.
  • the light emitting element array anode wiring patterns 111-1F and 111-2F are provided adjacent to the light emitting element array cathode wiring pattern 112F on the ⁇ y direction side.
  • a PD anode wiring pattern 113F, a PD cathode wiring pattern 114F, a TD anode wiring pattern 115F, and a TD cathode wiring pattern 116F are provided.
  • a cathode wiring pattern 111-1B for a light emitting element array which is connected to an anode wiring pattern 111-1F for a light emitting element array via a via 111-1V, and a light emitting element.
  • Light emitting element array connected to the array anode wiring pattern 111-2F via via 111-2V
  • Light emitting element array connected to the light emitting element array cathode wiring pattern 112F via via 112V.
  • PD cathode wiring pattern 112B PD anode wiring pattern 113B connected to PD anode wiring pattern 113F via via 113V
  • PD cathode wiring pattern 114B connected to PD cathode wiring pattern 114F via via 114V
  • the TD cathode wiring pattern 116B connected to the TD cathode wiring pattern 116F via the via 116V are provided.
  • the TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116F are the TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116F. Except for the TD anode wiring pattern 115B and the TD cathode wiring pattern 116B, the mirrors are inverted. That is, when viewed in a plan view, the wiring pattern on the front surface and the wiring pattern on the back surface of the base material 100 are provided so as to overlap each other.
  • the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array is a wiring pattern on the wiring board 10 that is connected to the light emitting element array 20 and extends from the back surface side of the base material 100 toward the drive unit 50.
  • the TD anode wiring pattern 115F, the TD cathode wiring pattern 116F, the TD anode wiring pattern 115B, and the TD anode wiring pattern 116B are the front surfaces of the TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116.
  • the length in the y direction is longer, and the base material 100 extends to the vicinity of the central portion in the y direction. Then, in the vicinity of the central portion of the base material 100 in the y direction, the two terminals of the TD 45 are connected to the TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116F, respectively.
  • the anode wiring patterns 11-1 and 11-2 for the light emitting element array of the wiring board 10 and the base material 100 are arranged.
  • the anode wiring patterns 111-1B and 111-2B for the light emitting element array of the above are connected, and the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array of the wiring substrate 10 and the cathode wiring pattern 112B for the light emitting element array of the base material 100 are connected. ..
  • the PD anode wiring pattern 13 of the wiring board 10 and the PD anode wiring pattern 113B of the base material 100 are connected, and the PD cathode wiring pattern 14 of the wiring board 10 and the PD cathode wiring pattern 114B of the base material 100 are connected. And are connected. Further, the TD anode wiring pattern 15 of the wiring board 10 and the TD anode wiring pattern 115B of the base material 100 are connected, and the TD cathode wiring pattern 16 of the wiring board 10 and the TD cathode wiring pattern 116B of the base material 100 are connected. Is connected.
  • the TD anode wiring pattern 115B and the TD cathode wiring pattern 116B on the back surface of the base material 100 have the same shape as the TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116F on the front surface, the TD anode wiring The pattern 115B and the TD cathode wiring pattern 116B short-circuit the light emitting element array cathode wiring pattern 12 of the wiring board 10 with the TD anode wiring pattern 115B and the TD cathode wiring pattern 116B.
  • the TD anode wiring pattern 115B and the TD cathode wiring pattern 116B on the back surface are longer from the front surface TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116F toward the center in the y direction. This is shortened so that the cathode wiring pattern 12 for the light emitting element array of the wiring board 10 and the anode wiring pattern 115B for TD and the cathode wiring pattern 116B for TD are not short-circuited.
  • the TD anode wiring pattern 115F and the TD cathode wiring pattern 116F are provided on the base material 100, and the light emission is provided on the wiring board 10. It is sterically crossed so as not to be short-circuited with the cathode wiring pattern 12 for the element array.
  • the light emitting element array 20, PD40, and TD45 are mounted on the base material 100. That is, the cathode electrode 214 (see FIG. 4) of the light emitting element array 20 is adhered to the cathode wiring pattern 112F for the light emitting element array of the base material 100 with a conductive adhesive or the like. Then, the anode electrodes 218 (see FIG. 4) of the light emitting element array 20 and the anode wiring patterns 111-1F and 111-2F for the light emitting element array are connected by bonding wires 23A and 23B.
  • the cathode electrode of PD40 is adhered to the cathode wiring pattern 114F for PD of the base material 100 with a conductive adhesive, and the anode electrode of PD40 is connected to the anode wiring pattern 113F for PD of the base material 100 by the bonding wire 23C. ..
  • one terminal of the TD 45 (+ side terminal if polar) is adhered to the TD anode wiring pattern 115F of the base material 100 with a conductive adhesive or solder, and the other terminal of the TD 45 (if polar) is bonded.
  • the ⁇ side terminal) is adhered to the TD cathode wiring pattern 116F of the base material 100 with a conductive adhesive or solder.
  • the TD45 having a small occupied area is placed between the light emitting element array 20 and the drive unit 50. It is provided so that the drive unit 50 and the light emitting element array 20 can be easily brought close to each other. Further, by using the base material 100, even if the TD 45 is arranged between the light emitting element array 20 and the drive unit 50, the wiring pattern for connecting the drive unit 50 and the light emitting element array 20 (here, here).
  • the cathode wiring pattern 12) for the light emitting element array is provided linearly without being affected by the TD 45. As a result, the increase in the inductance of the circuit is suppressed.
  • the TD 45 having a small occupied area on the base material 100 is provided between the light emitting element array 20 and the drive unit 50. Therefore, the drive unit 50 and the light emitting element array 20 can be easily brought close to each other.
  • a light emitting device 4'to which this embodiment is not applied will be described.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a light emitting device 4'to which the present embodiment shown for comparison is not applied.
  • a PD 40 having a large occupied area on the base material 100 is provided between the light emitting element array 20 and the driving unit 50. That is, the light emitting device 4'is the one in which the positions where the PD40 and the TD45 are arranged are exchanged in the light emitting device 4 shown in FIG. Since other configurations are the same as those of the light emitting device 4, the description thereof will be omitted.
  • the PD40 occupies a larger area on the base material 100 than the TD45, but when the PD40 occupies a smaller area on the base material 100 than the TD45, the PD40 emits light with the drive unit 50. It may be provided between the element array 20 and the element array 20. That is, when there are a plurality of circuit elements to be arranged close to the light emitting element array 20, a circuit element having a small occupied area of the base material 100 may be provided between the drive unit 50 and the light emitting element array 20. This makes it easier to bring the drive unit 50 and the light emitting element array 20 close to each other. Then, the increase in the inductance of the circuit is suppressed.
  • the light amount monitoring light receiving element (PD40) is described as an example of the first circuit element, and the temperature detection element (TD45) is described as an example of the second circuit element.
  • the circuit element emits light. It may be another circuit component such as a capacitor 70 that supplies current to the element array 20.
  • the light diffusing member 30 is used, but instead of the light diffusing member 30, a member that transmits light, for example, a transparent base material such as a protective cover, a condensing lens, or a microlens array. It may be applied to the structure having an optical member such as.
  • 1 Information processing device, 2 ... User interface (UI) unit, 3 ... Optical device, 4, 4'... Light emitting device, 5 ... 3D sensor, 6 ... Resistance element, 7, 70 ... Capsule, 8 ... Optical device control unit , 9 ... System control unit, 10 ... Board, 11-1, 11-2, 111-1F, 111-2F, 111-1B, 111-2B ... Anode wiring pattern for light emitting element array, 12, 112F, 112B ... Light emission Element array cathode wiring patterns, 13, 113F, 113B ... PD anode wiring patterns, 14, 114F, 114B ... PD cathode wiring patterns, 15, 115F, 115B ...
  • TD anode wiring patterns 16, 116F, 116B ... TD Anode wiring pattern for 20 ... light emitting element array, 21A, 21B, 22A, 22B ... side surface, 23A, 23B, 23C ... bonding wire, 30 ... light diffusing member, 40 ... PD (light receiving element for light amount monitoring), 45 ... TD (Temperature detection element), 50 ... Drive unit, 51 ... MOS transistor, 52 ... Signal generation circuit, 60 ... Holding unit, 61A, 61B, 62A, 62B ... Wall, 81 ... Shape identification unit, 82 ... Power supply, 83 ... Power line, 84 ... Ground wire, 91 ... Certification processing unit, 100 ... Base material, 200 ...

Abstract

発光装置は、配線基板と、配線基板上に設けられた基材と、互いに対向する第1の側面および第2の側面と、第1の側面および第2の側面とを接続する、互いに対向する第3の側面および第4の側面とを有し、基材上に設けられた発光素子アレイと、第1の側面側の配線基板上に設けられ、発光素子アレイを駆動する駆動部と、第1の側面側の基材上に設けられた第1の回路素子と、第2の側面側の基材上に設けられ、第1の回路素子よりも基材上での占有面積が大きい第2の回路素子と、第3の側面側および第4の側面側に設けられ、発光素子アレイの上面電極から発光素子アレイの外側に向けて延びる配線部材と、を備える。

Description

発光装置、光学装置および情報処理装置
 本発明は、発光装置、光学装置および情報処理装置に関する。
 特許文献1には、光源と、所定の平面上において互いに隣接して配置される複数のレンズを有すると共に、光源が出射する光を拡散する光拡散部材と、光拡散部材によって拡散された光が被写体で反射した反射光を受光する撮像素子と、を備え、複数のレンズは、拡散された光における干渉縞の周期が三画素以下となるように配置された撮像装置が記載されている。
日本国特開2018-54769号公報
 ところで、発光素子アレイを駆動する回路のインダクタンスを低減したい場合など、発光素子アレイの一つの側面側だけでなく、複数の側面側にボンディングワイヤ等の配線を設ける場合がある。さらに、受光素子や温度検知素子など、複数の回路素子を発光素子アレイの側面に近接配置させる必要がある場合がある。このような場合、発光素子アレイの駆動部側の基材上と、発光素子アレイを挟んで駆動部と反対側の基材上とに回路素子を配置するとともに、残りの側面側にボンディングワイヤ等の配線を設ける構成が考えられる。しかしながら、複数の回路素子の大きさが異なる場合、駆動部側に大きい方の回路素子を配置すると、駆動部と発光素子アレイとを近接させづらく、回路のインダクタンスが増加してしまう場合がある。
 本発明の少なくとも一の実施形態は、発光素子アレイの駆動部側に占有面積の大きい回路素子を設ける構成と比較し、駆動部と発光素子アレイとを近接させやすい構造の発光装置などを提供する。
 本発明の第1態様は、配線基板と、前記配線基板上に設けられた基材と、互いに対向する第1の側面および第2の側面と、当該第1の側面および当該第2の側面とを接続する、互いに対向する第3の側面および第4の側面とを有し、前記基材上に設けられた発光素子アレイと、前記第1の側面側の前記配線基板上に設けられ、前記発光素子アレイを駆動する駆動部と、前記第1の側面側の前記基材上に設けられた第1の回路素子と、前記第2の側面側の前記基材上に設けられ、前記第1の回路素子よりも前記基材上での占有面積が大きい第2の回路素子と、前記第3の側面側および第4の側面側に設けられ、前記発光素子アレイの上面電極から当該発光素子アレイの外側に向けて延びる配線部材と、を備えた発光装置である。
 本発明の第2態様は、前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の少なくとも一方は、前記発光素子アレイが出射した光を受光する受光素子である第1態様の発光装置である。
 本発明の第3態様は、前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の少なくとも一方は、前記基材の温度を検知する温度検知素子である第1態様の発光装置である。
 本発明の第4態様は、前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の一方は、前記基材の温度を検知する温度検知素子であり、他方は、前記発光素子アレイが出射した光を受光する受光素子である第1態様の発光装置である。
 本発明の第5態様は、前記第1の側面と前記第1の回路素子との間、および前記第2の側面と前記第2の回路素子との間には、前記発光素子アレイの上面電極から当該発光素子アレイの外側に向けて延びる前記配線部材が設けられていない第1態様~第4態様のいずれかの発光装置である。
 本発明の第6態様は、前記発光素子アレイの出射経路上に、当該発光素子アレイから出射された光を外部に向けて拡散する光拡散部材が設けられている第1態様~第5態様のいずれかの発光装置である。
 本発明の第7態様は、前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の少なくとも一方は、前記発光素子アレイが出射した光を受光する受光素子であり、前記光拡散部材は、平面視において前記発光素子アレイおよび前記受光素子と重なる位置に設けられている第6態様の発光装置である。
 本発明の第8態様は、前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の一方は、前記発光素子アレイが出射した光を受光する受光素子であり、他方は、受光素子以外の回路素子であり、前記光拡散部材は、平面視において、前記受光素子以外の回路素子とは重ならず、当該発光素子アレイおよび当該受光素子と重なる位置に設けられている第6態様の発光装置である。
 本発明の第9態様は、前記発光素子アレイは、互いに並列に接続された複数の発光素子を有する第1態様~第8態様のいずれかの発光装置である。
 本発明の第10態様は、第1態様~第9態様のいずれかの発光装置と、前記発光装置が備える発光素子アレイから出射され被測定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、前記発光素子アレイ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。
 本発明の第11態様は、第10態様の光学装置と、前記光学装置が備える発光素子アレイから出射され被測定物で反射され、当該光学装置が備える受光部が受光した反射光に基づき、当該被測定物の三次元形状を特定する形状特定部と、を備える情報処理装置である。
 本発明の第12態様は、前記形状特定部での特定結果に基づき、自装置の使用に関する認証処理を行う認証処理部と、を備える第11態様の情報処理装置である。
 第1態様の発明によれば、発光素子アレイの駆動部側に占有面積の大きい回路素子を設ける構成と比較し、駆動部と発光素子アレイとを近接させやすい。
 第2態様の発明によれば、発光素子アレイが出射した光が受光される。
 第3態様の発明によれば、基材を介して発光素子アレイの温度が検知される。
 第4態様の発明によれば、発光素子アレイが出射した光が受光されるとともに、基材を介して発光素子アレイの温度が検知される。
 第5態様の発明によれば、第1の側面と第1の回路素子との間、および第2の側面と第2の回路素子との間に配線部材が設けられている場合と比較し、回路素子を発光素子アレイに近接して配置しやすい。
 第6態様の発明によれば、光拡散部材がない構成と比較し、発光素子アレイから出射された光が広い範囲に照射される。
 第7態様の発明によれば、発光素子アレイおよび受光素子と重なる位置に設けられていない場合と比較し、発光素子アレイから出射されて光拡散部材で反射した光に対する受光素子での受光量が増加する。
 第8態様の発明によれば、発光素子アレイ、受光素子、および受光素子以外の回路素子と重なる位置に設けられている場合と比較し、光拡散部材の大きさが小さくて済む。
 第9態様の発明によれば、発光素子を個別に駆動する構成と比較し、強い強度の光が同時に照射される。
 第10態様の発明によれば、三次元測定が行える光学装置が提供される。
 第11態様の発明によれば、三次元形状を測定できる情報処理装置が提供される。
 第12態様の発明によれば、三次元形状に基づく認証処理を搭載した情報処理装置が提供される。
図1は情報処理装置の一例を示す図である。 図2は情報処理装置の構成を説明するブロック図である。 図3は発光素子アレイの平面図である。 図4は発光素子アレイにおける1個のVCSELの断面構造を説明する図である。 図5は光拡散部材の一例を説明する図であり、図5に含まれている(a)は平面図であり、図5に含まれている(b)は(a)のVB-VB線での断面図である。 図6はローサイド駆動により発光素子アレイを駆動する等価回路の一例を示す図である。 図7は本実施の形態が適用される発光装置を説明する図であり、図7に含まれている(a)は平面図であり、図7に含まれている(b)は(a)のVIIB-VIIB線での断面図であり、図7に含まれている(c)は(a)のVIIC-VIIC線での断面図である。 図8は配線基板および基材に設けられる配線パターンを説明する図であり、図8に含まれている(a)は配線基板の表面であり、図8に含まれている(b)は基材の表面であり、図8に含まれている(c)は基材の裏面である。 図9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を説明する平面図である。
 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。
 情報処理装置は、その情報処理装置にアクセスしたユーザが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、自装置である情報処理装置の使用を許可するようになっていることが多い。これまで、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。最近では、さらにセキュリティ性の高い認証方法が求められている。この方法として、ユーザの顔の形状など、三次元像による認証が行われるようになっている。
 ここでは、情報処理装置は、一例として携帯型情報処理端末であるとして説明し、三次元像として捉えられた顔の形状を認識することで、ユーザを認証するとして説明する。なお、情報処理装置は、携帯型情報処理端末以外のパーソナルコンピュータ(PC)などの情報処理装置に適用しうる。
 さらに、本実施の形態で説明する構成、機能、方法等は、顔の形状の認識以外の三次元形状を被測定物とした認識にも適用しうる。すなわち、顔以外の物体の形状の認識に適用してもよい。また、被測定物までの距離は問わない。
(情報処理装置1)
 図1は、情報処理装置1の一例を示す図である。前述したように、情報処理装置1は、一例として携帯型情報処理端末である。
 情報処理装置1は、ユーザインターフェイス部(以下では、UI部と表記する。)2と三次元像を取得する光学装置3とを備える。UI部2は、例えばユーザに対して情報を表示する表示デバイスとユーザの操作により情報処理に対する指示が入力される入力デバイスとが一体化されて構成されている。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイであり、入力デバイスは、例えばタッチパネルである。
 光学装置3は、発光装置4と、三次元センサ(以下では、3Dセンサと表記する。)5とを備える。発光装置4は、三次元像を取得するための被測定物、ここで説明する例では顔に向けて光を照射する。3Dセンサ5は、発光装置4が照射して顔で反射されて戻ってきた光を取得する。ここでは、光の飛行時間による、いわゆるToF(Time of Flight)法に基づいて、顔の三次元像を取得するとする。以下では、顔の三次元像を取得する場合であっても、顔を被測定物と表記する。なお、顔以外を被測定物として三次元像を取得してもよい。三次元像を取得することを、3Dセンシングと表記することがある。3Dセンサ5は、受光部の一例である。
 なお、情報処理装置1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に展開されて、CPUが実行することによって、情報処理装置1が動作し、各種の情報処理が実行される。
 図2は、情報処理装置1の構成を説明するブロック図である。
 情報処理装置1は、上記した光学装置3と、光学装置制御部8と、システム制御部9とを備える。光学装置制御部8は、光学装置3を制御する。そして、光学装置制御部8は、形状特定部81を含む。システム制御部9は、情報処理装置1全体をシステムとして制御する。そして、システム制御部9は、認証処理部91を含む。そして、システム制御部9には、UI部2、スピーカ92、二次元カメラ(図2では、2Dカメラと表記する。)93などが接続されている。
 以下、順に説明する。
 光学装置3が備える発光装置4は、配線基板10と、基材100と、発光素子アレイ20と、光拡散部材30と、光量監視用受光素子(図2および以下では、PDと表記する。)40と、温度検知用素子(図2および以下では、TDと表記する。)45と、駆動部50と、保持部60と、キャパシタ70とを備える。さらに、発光装置4は、駆動部50を動作させるために、抵抗素子6、キャパシタ7などの受動素子を備える。なお、キャパシタ70として2個を図示しているが、1個でもよく、2個を超える数であってもよい。さらに、抵抗素子6およびキャパシタ7のそれぞれは、複数あってよい。ここでは、発光素子アレイ、PD40および駆動部50以外のキャパシタ70、3Dセンサ5、抵抗素子6、キャパシタ7などをそれぞれ区別しないで回路部品と表記することがある。
 発光素子アレイ20、PD40及びTD45は、基材100上に設けられている。基材100は、電気絶縁性部材で構成されている。そして、基材100、駆動部50、キャパシタ70、抵抗素子6、キャパシタ7は、配線基板10上に設けられている。
 発光素子アレイ20は、複数の発光素子が二次元に配列されたアレイとして構成されている(後述する図3参照)。発光素子は、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、発光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。発光素子アレイ20は、配線基板10または基材100の表面に対して垂直方向に光を出射する。ToF法により三次元センシングを行う場合、発光素子アレイ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。また、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、3D形状として測定する範囲は、1m角程度である。このため、発光素子アレイ20は、大出力であって、発光素子アレイ20の発熱を効率よく放熱することが求められる。なお、光が照射される距離を測定距離と表記し、被測定物の3D形状を測定する範囲を測定範囲または照射範囲と表記する。また、測定範囲または照射範囲に仮想的に設けられる面を照射面と表記する。
 PD40は、受光した光量(以下では、受光量と表記する。)に応じた電気信号を出力する、アノードとなるp型のSi領域、i(イントリンシック)型のSi領域、カソードとなるn型のSi領域で構成されたpin型などのフォトダイオードである。そして、p型のSi領域にアノード電極が設けられ、n型のSi領域にカソード電極が設けられている。なお、PD40は、受光素子の一例であり、第1の回路素子の一例である。
 TD45は、基材100の温度を測定する温度センサ素子である。TD45は、例えば、表面実装型の負特性サーミスタ(NTC:Negative Temperature Coefficient Thermistor)や正特性サーミスタ(PTC:Positive Temperature Coefficient Thermistor)である。負特性サーミスタは、温度が上がると抵抗値が下がり、正特性サーミスタは、ある一定の温度を超えると、抵抗値が急上昇する。TD45は、上記の特性を利用して、基材100の温度を検知して、間接的に発光素子アレイ20の温度を監視する。よって、TD45は、発光素子アレイ20に近接して配置されるとよい。サーミスタは極性を有しないが、他の温度センサ素子には、極性を有するものがある。なお、TD45は、受光素子以外の回路素子であって、第2の回路素子の一例である。
 光拡散部材30は、発光素子アレイ20およびPD40を覆うように設けられる。つまり、光拡散部材30は、基材100上に設けられた保持部60により、基材100上の発光素子アレイ20およびPD40から予め定められた距離離して設けられている。なお、光拡散部材30が発光素子アレイ20およびPD40を覆うとは、光拡散部材30が発光素子アレイ20の出射する光の出射経路上に設けられ、発光素子アレイ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。後述するように、平面視した場合に、発光素子アレイ20およびPD40と光拡散部材30とが重なる状態を言う。ここで、平面視とは、後述する図3、図7の(a)などにおいて、xy平面で見た場合を指す。なお、PD40は、発光素子アレイ20が出射した光の内、光拡散部材30によって反射された光の一部を受光しやすいように、光拡散部材30によって覆われる位置であって、発光素子アレイ20に近接して配置されるとよい。ここでは、光拡散部材30は、TD45も覆うように設けられているが、光拡散部材30が、TD45を覆わないようにしてもよい。光拡散部材30がTD45を覆わないようにすれば、高価な光拡散部材30の面積が小さくて済む。
 保持部60は、発光素子アレイ20、PD40およびTD45を囲むように設けられた壁61A、61B、62A、62Bを備える。ここでは、基材100の外形、光拡散部材30の外形および保持部60の外形が同じであるとした。このため、基材100、光拡散部材30および保持部60の外縁が重なっている。なお、基材100の外形が光拡散部材30の外形や保持部60の外形より大きくてもよい。
 発光装置4における配線基板10、基材100、発光素子アレイ20、光拡散部材30、駆動部50および保持部60の詳細については、後述する。
 3Dセンサ5は、複数の受光セルを備える。例えば、各受光セルは、発光素子アレイ20からの出射光パルスに対する被測定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、受光されるまでの時間に対応する電荷を受光セル毎に蓄積するように構成されている。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、発光素子アレイ20から光が出射されてから3Dセンサ5で受光されるまでの時間に相当する信号を出力する。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。
 以上説明したように、顔認証を例とする場合、発光素子アレイ20は、距離が10cm程度から1m程度で1m角程度の照射範囲に光を照射することが求められる。そして、被測定物からの反射光を3Dセンサ5が受光することで、被測定物の3D形状が測定される。このことから、発光素子アレイ20は大出力であることが求められる。このため、発光素子アレイ20から熱が効率よく放熱されることが求められる。
 光学装置制御部8の形状特定部81は、3Dセンサ5から受光セル毎に得られるデジタル値を取得し、受光セル毎に被測定物までの距離を算出する。そして算出された距離により、被測定物の3D形状を特定する。
 システム制御部9の認証処理部91は、形状特定部81が特定した特定結果である被測定物の3D形状がROMなどに予め蓄積された3D形状である場合に、情報処理装置1の使用に関する認証処理を行う。なお、情報処理装置1の使用に関する認証処理とは、一例として、自装置である情報処理装置1の使用を許可するか否かの処理である。例えば、被測定物である顔の3D形状が、ROM等の記憶部材に記憶された顔形状に一致すると判断される場合には、情報処理装置1が提供する各種アプリケーション等を含む情報処理装置1の使用が許可される。
 上記の形状特定部81および認証処理部91は、一例として、プログラムによって構成される。また、ASICやFPGA等の集積回路で構成されてもよい。さらには、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。
 図2では、光学装置3、光学装置制御部8およびシステム制御部9をそれぞれ分けて示したが、システム制御部9が光学装置制御部8を含んでもよい。また、光学装置制御部8が光学装置3に含まれてもよい。さらに、光学装置3、光学装置制御部8およびシステム制御部9が一体に構成されてもよい。
 次に、発光装置4を説明する前に、発光装置4を構成する発光素子アレイ20、光拡散部材30、および発光素子アレイ20を駆動する回路を説明する。なお、発光素子アレイ20を駆動する回路は、駆動部50、キャパシタ70、PD40およびTD45を含む。
(発光素子アレイ20の構成)
 図3は、発光素子アレイ20の平面図である。発光素子アレイ20は、複数のVCSELが二次元のアレイ状に配列されて構成されている。紙面の右方向をx方向、紙面の上方向をy方向とする。x方向および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、各図面におけるx、y、z方向は、共通である。なお、表面とは、+z方向側の面を言い、裏面とは、-z方向側の面を言う。他の場合も同様である。
 VCSELは、半導体基板200(後述する図4参照)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、半導体基板200と垂直方向にレーザ光を出射させる発光素子である。このことから、二次元のアレイ化が容易である。発光素子アレイ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。なお、上記のVCSELの数は一例であり、測定距離や測定範囲に応じて設定されればよい。
 発光素子アレイ20の表面には、複数のVCSELに共通のアノード電極218(後述する図4参照)が設けられている。発光素子アレイ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4参照)。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に比べ、強い強度の光が同時に出射されて被測定物に照射される。
 ここでは、発光素子アレイ20は、平面視した場合の形状である平面形状が四角形であるとする。そして、+x方向側の側面を側面21A、-x方向側の側面を側面21B、+y方向側の側面を側面22Aおよび-y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。ここで、側面21Aが第1の側面、側面21Bが第2の側面、側面22Aが第3の側面および側面22Bが第4の側面の一例である。
(VCSELの構造)
 図4は、発光素子アレイ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、上部スペーサ層およ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、Al0.9Ga0.1As層とGaAs層とをペアとした積層体で、各層の厚さはλ/4n(但し、λは発振波長、nは媒質の屈折率)であり、これらを交互に40周期で積層してある。n型不純物であるシリコンをドーピングした後のキャリア濃度は、例えば、3×1018cm-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Al0.6Ga0.4As層であり、量子井戸活性層は、アンドープのInGaAs量子井戸層およびアンドープのGaAs障壁層であり、上部スペーサ層は、アンドープのAl0.6Ga0.4As層である。
 p型の上部DBR208は、p型のAl0.9Ga0.1As層とGaAs層とをペアとした積層体で、各層の厚さはλ/4nであり、これらを交互に29周期積層してある。p型不純物であるカーボンをドーピングした後のキャリア濃度は、例えば、3×1018cm-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の最下層もしくはその内部に、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は、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の平面形状は、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、メサMの軸方向(一点鎖線)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では、半導体基板200に垂直な方向に光が出射され、メサMの軸方向が光軸になる。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の表面が光出射面である。つまり、VCSELの光軸方向が、光出射方向になる。
 そして、p側電極212のアノード電極(後述するアノード電極218)が接続される部分および光出射口212Aを除いて、メサMの表面を覆うように、絶縁層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に共通に設けられている。つまり、発光素子アレイ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。なお、アノード電極218は、発光素子アレイの上面電極の一例である。
 なお、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。一例として、VCSELの1個の光出力は、4mW~8mWである。よって、例えば500個のVCSELで発光素子アレイ20が構成されている場合、発光素子アレイ20の光出力は、2W~4Wになる。このような大出力の発光素子アレイ20では、発光素子アレイ20からの発熱が大きい。
(光拡散部材30の構成)
 図5は、光拡散部材30の一例を説明する図である。図5の(a)は、平面図、図5の(b)は、図5の(a)のVB-VB線での断面図である。図5の(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方向およびy方向に反時計回りで直交する方向をz方向とする。よって、図5の(b)において、紙面の右方向がx方向、紙面の上方向がz方向となる。
 図5の(b)に示すように、光拡散部材30は、両面が平行で平坦なガラス基材31の裏面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、発光素子アレイ20のVCSELから入射する光の拡がり角をさらに拡げて出射する。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、入射する光の拡がり角αより出射する光の拡がり角βを大きくする。つまり、図5に示すように、VCSELから出射される光の拡がり角αより、光拡散部材30を透過して光拡散部材30から出射される光の拡がり角βが大きくなる(α<β)。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、発光素子アレイ20の出射する光が照射される照射面の面積が拡大される。また、照射面における光密度が低下する。なお、光密度とは、単位面積当たりの放射照度をいい、拡がり角α、βは、半値全幅(FWHM)である。
 そして、光拡散部材30は、例えば、平面形状が四角形であって、x方向の幅Wおよびy方向の縦幅Wが1mm~10mm、z方向の厚みtが0.1mm~1mmである。そして、光拡散部材30が以上のような大きさおよび形状であれば、特に、携帯型情報処理端末の顔認証や、数m程度までの比較的近距離の計測に適した光拡散部材が提供される。なお、光拡散部材30は、平面形状が、多角形や円形など、他の形状であってもよい。
(発光素子アレイ20を駆動する回路)
 発光素子アレイ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、電流経路の下流側に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6は、ローサイド駆動により発光素子アレイ20を駆動する等価回路の一例を示す図である。図6では、発光素子アレイ20のVCSELと、駆動部50と、キャパシタ70と、電源82と、PD40と、PD40に流れる電流を検出する光量検出用抵抗素子41と、TD45と、TD45に流れる電流を検出する温度検出用抵抗素子46を示す。なお、キャパシタ70は、電源82に対して並列接続されている。
 電源82は、図2に示した光学装置制御部8に設けられている。電源82は、+側を電源電位とし、-側を接地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、接地電位は、接地線84に供給される。
 発光素子アレイ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4参照)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のドレインは、VCSELのカソード電極214(図4参照)に接続される。MOSトランジスタ51のソースは、接地線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と接地線84との間に直列接続されている。信号発生回路52は、光学装置制御部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70は、それぞれの一方の端子が電源線83に接続され、他方の端子が接地線84に接続されている。つまり、キャパシタ70は、電源82に対して並列接続されている。キャパシタ70が複数ある場合には、複数のキャパシタ70は、並列接続される。なお、キャパシタ70は、例えば電解コンデンサやセラミックコンデンサなどである。
 PD40は、カソード電極が電源線83に接続され、アノード電極が光量検出用抵抗素子41の一方の端子と接続されている。そして、光量検出用抵抗素子41の他方の端子が接地線84に接続されている。つまり、PD40と光量検出用抵抗素子41とは、電源線83と接地線84との間に直列接続されている。そして、PD40と光量検出用抵抗素子41との接続点である出力端子42は、光学装置制御部8に接続されている。
 温度検出用抵抗素子46は、一方の端子が電源線83に接続され、他方の端子がTD45の一方の電極と接続されている。そして、TD45の他方の電極が接地線84に接続されている。つまり、温度検出用抵抗素子46とTD45とは、電源線83と接地線84との間に直列接続されている。そして、温度検出用抵抗素子46とTD45との接続点である出力端子47は、光学装置制御部8に接続されている。
 次に、ローサイド駆動である発光素子アレイ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-ドレイン間には電流が流れない。よって、直列接続されたVCSELにも、電流が流れない。VCSELは非発光である。
 このとき、キャパシタ70が、電源82により充電される。つまり、キャパシタ70の電源線83に接続された一方の端子が電源電位になり、接地線84に接続された他方の端子が接地電位になる。キャパシタ70は、容量と電源電圧(=電源電位-接地電位)と時間とで決まる電荷を蓄積する。
 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70に蓄積されていた電荷が放電され、直列接続されたMOSトランジスタ51とVCSELとに電流が流れてVCSELが発光する。
 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「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、VCSELの発光が停止する。すると、電源82によりキャパシタ70への電荷の蓄積が再開される。
 以上説明したように、信号発生回路52の出力する信号が「Lレベル」と「H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の発光が停止状態である非発光と発光とが繰り返される。つまり、VCSELから光パルスが出射される。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。ここでは、図6の等価回路に示すような、発光素子アレイ20、MOSトランジスタ51、キャパシタ70などで構成され、発光素子アレイ20への電流経路を、発光素子アレイ20を駆動する回路または回路と表記する。
 なお、キャパシタ70を設けずに、電源82からVCSELに電荷(電流)を直接供給してもよいが、キャパシタ70に電荷を蓄積し、蓄積された電荷をMOSトランジスタ51がオフからオンに移行した際に放電させて、VCSELに電流を急激に供給することで、VCSELの発光の立ち上り時間が短くなる。
 PD40は、電源線83と接地線84との間に光量検出用抵抗素子41を介して逆方向接続されている。このため、光が照射されていない状態では、電流が流れない。前述したように、PD40がVCSELの出射する光の内、光拡散部材30で反射された光の一部を受光すると、PD40には受光量に応じた電流が流れる。よって、PD40に流れる電流が出力端子42の電圧として測定され、発光素子アレイ20の光強度が検知される。そこで、光学装置制御部8は、PD40の受光量により、発光素子アレイ20の光強度が予め定められた光強度になるように制御する。例えば、光学装置制御部8は、発光素子アレイ20の光強度が予め定められた光強度より小さい場合は、電源82の電源電位を高くすることにより、キャパシタ70が蓄積する電荷量を増加させて、VCSELに流れる電流を増加させる。一方、発光素子アレイ20の光強度が予め定められた光強度より多い場合は、電源82の電源電位を低くすることにより、キャパシタ70が蓄積する電荷量を減少させて、VCSELに流れる電流を低減させる。このようにして、発光素子アレイ20の光強度が制御される。
 また、PD40の受光量が極端に低下した場合には、光拡散部材30が外れたり、破損したりして、発光素子アレイ20が出射する光が直接外部に照射されているおそれがある。このような場合には、光学装置制御部8によって、発光素子アレイ20の光強度が抑制される。例えば、発光素子アレイ20からの光の出射、つまり被測定物への光の照射が停止される。
 以上説明したように、PD40は、発光素子アレイ20の光強度を検知するために設けられている。よって、PD40を発光素子アレイ20から遠くに配置すればするほど、受光量が小さくなり、発光素子アレイ20の光強度の検知感度が低下する。このため、PD40は、発光素子アレイ20の近傍に配置されることがよい。
 TD45は、電源線83と接地線84との間に温度検出用抵抗素子46と直列接続されている。よって、出力端子47は、電源電圧(=電源電位-接地電位)が温度検出用抵抗素子46とTD45とで分圧された電圧となる。TD45が例えば負特性(NTC)サーミスタである場合、前述したように、基材100の温度の上昇に伴って抵抗値が低下する。すると、出力端子47の電圧が、基材100の温度の上昇に伴って低下する。光学装置制御部8は、出力端子47の電圧から、基材100、つまり発光素子アレイ20の温度を検知する。なお、発光素子アレイ20は、温度が予め定められた許容温度を超える場合には、発光素子アレイ20の動作が不安定になったり、破壊されたりするおそれがある。そこで、光学装置制御部8が出力端子47の電圧から発光素子アレイ20の温度が許容温度を超えたことを検知した場合には、光学装置制御部8は、駆動部50を制御して、発光素子アレイ20に流れる電流を抑制したり、発光素子アレイ20に流れる電流を遮断したりする。このようにして、発光素子アレイ20が過熱されるのが抑制される。
 以上説明したように、TD45は、発光素子アレイ20の温度を検知するために設けられている。よって、TD45を発光素子アレイ20から遠くに配置すればするほど、TD45の温度の変化が小さくなり、発光素子アレイ20の温度の検知感度が低下する。このため、TD45は、発光素子アレイ20の近傍に配置されることがよい。
 つまり、PD40およびTD45は、発光素子アレイ20に近接して配置したい回路素子の一例である。
(発光装置4)
 次に、発光装置4について、詳細に説明する。
 図7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7の(a)は、平面図、図7の(b)は、図7の(a)のVIIB-VIIB線での断面図、図7の(c)は、図7の(a)のVIIC-VIIC線での断面図である。ここで、図7の(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方向およびy方向に反時計回りで直交する方向をz方向とする。よって、図7の(b)、(c)において、紙面の右方向がx方向、紙面の上方向がz方向になる。以下に示す同様の図面においても、同じである。
 図7の(b)、(c)に示すように、発光装置4は、配線基板10上に、基材100および駆動部50が設けられている。そして、基材100上に発光素子アレイ20、PD40、TD45および保持部60が設けられている。保持部60上に、光拡散部材30が設けられている。そして、図7の(a)、(c)に示すように、発光素子アレイ20、PD40およびTD45は、光拡散部材30で覆われている。よって、PD40によって、発光素子アレイ20が出射した光の内、光拡散部材30の裏面で反射した光の一部が受光される。なお、保持部60は、配線基板10上に設けられていてもよい。
 そして、図7の(a)に示すように、発光装置4では、PD40、発光素子アレイ20、TD45および駆動部50がx方向に直線状に配列されている。ここでは、PD40が基材100上において占める面積が、TD45が基材100上を占める面積より大きいとする。なお、以下では、基材100上において占める面積を占有面積と表記する。つまり、発光装置4は、PD40およびTD45を発光素子アレイ20に近接させて配列するが、発光素子アレイ20の駆動部50に近い側に占有面積の小さいTD45を配置し、駆動部50から遠い側に占有面積の大きいPD40を配置している。
 このように配置することで、図7の(a)に示す、発光素子アレイ20の駆動部50側の端部から駆動部50までの距離D1を、後述する比較例における距離D2と比較して、短くしている。なお、後述するように、発光素子アレイ20のカソード電極214と駆動部50のMOSトランジスタ51のドレイン(図6参照)とを接続する発光素子アレイ用カソード配線パターン12がx方向に直線状に設けられている。よって、発光素子アレイ20の駆動部50側の端部から駆動部50までの距離D1が短いと、発光素子アレイ用カソード配線パターン12が短くなり、発光素子アレイ20を駆動する回路のインダクタンスが小さくなる。
 以下詳細に説明する。
 配線基板10は、例えば3層の多層基板である。つまり、配線基板10は、基材や駆動部50などが搭載される側から第1導電層、第2導電層、第3導電層を備える。さらに、第1導電層と第2導電層との間、第2導電層と第3導電層との間に、絶縁層を備える。例えば、第3導電層を電源線83、第2導電層を接地線84とする。そして、第1導電層により、発光素子アレイ20への電流経路の一部を構成する発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1、11-2、発光素子アレイ用カソード配線パターン12、PD40への電流経路の一部を構成するPD用アノード配線パターン13、PD用カソード配線パターン14、TD45への電流経路の一部を構成するTD用アノード配線パターン15、TD用カソード配線パターン16(後述する図8参照)が形成される。さらに、第1導電層により、キャパシタ70、抵抗素子6、キャパシタ7などの回路部品が接続される配線パターンが形成されるが、これらについては図示を省略する。このように、配線基板10を多層基板とし、電源線83を第3導電層とし、接地線84を第2導電層として構成することで、電源電位および接地電位の変動が抑制されやすい。なお、発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1、11-2、発光素子アレイ用カソード配線パターン12、PD用アノード配線パターン13、PD用カソード配線パターン14、TD用アノード配線パターン15、TD用カソード配線パターン16など電流が流れる経路を配線パターンと表記する。そして、第1導電層で構成された配線パターンと第2導電層または第3導電層とは、ビアを介して電気的に接続される。ビアとは、例えば、配線基板10を厚さ方向に貫いて設けられた孔に導電性材料が埋め込まれて構成された導電部である。
 第1導電層、第2導電層、第3導電層は、例えば銅(Cu)、銀(Ag)などの金属またはこれらの金属を含む導電性ペーストなどの導電性材料で構成される。絶縁層は、例えばエポキシ樹脂、セラミックなどで構成される。
 基材100は、電気絶縁性材料で構成されている。なお、基材100上には発光素子アレイ20が設けられるので、電気絶縁性で配線基板10よりも熱伝導率が高い部材である熱放熱部材で構成されているとよい。電気絶縁性の熱放熱部材としては、窒化ケイ素や窒化アルミニウムなどのセラミックスがある。基材100が熱放熱部材であれば、発光素子アレイ20の発生する熱が基材100を介して保持部60、光拡散部材30に伝導して放熱されやすくなり、放熱効率が向上する。
 基材100の表面には、発光素子アレイ20への電流経路の一部を構成する発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1F、111-2F、発光素子アレイ用カソード配線パターン112F、PD40への電流経路の一部を構成するPD用アノード配線パターン113F、PD用カソード配線パターン114F、TD45への電流経路の一部を構成するTD用アノード配線パターン115F、TD用カソード配線パターン116Fが設けられている。なお、基材100の裏面にも、発光素子アレイ20への電流経路の一部を構成する発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1B(後述する図8の(c)参照)、111-2B、発光素子アレイ用カソード配線パターン112B、PD40への電流経路の一部を構成するPD用アノード配線パターン113B(後述する図8の(b)参照)、PD用カソード配線パターン114B、TD45への電流経路の一部を構成するTD用アノード配線パターン115B(後述する図8の(c)参照)、TD用カソード配線パターン116Bが設けられている。そして、基材100の表面と裏面とにおいて、同じ数字の配線パターン間がビアで接続されている。例えば、図7の(b)に示すように、表面に設けられた発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Fと裏面に設けられた発光素子アレイ用カソード配線パターン111-2Bとは、ビア111-2Vで接続されている。ビアについては、配線パターンの番号に“V”を付して表記する。ここでのビアは、例えば、基材100を貫いて設けられた孔に導電性材料が埋め込まれて構成された導電部であって、表面の配線パターンと裏面の配線パターンとを電気的に接続する。配線パターン間を複数のビアを用いて接続することで、回路のインダクタンスが低減される。
 そして、基材100の発光素子アレイ用カソード配線パターン112Fと発光素子アレイ20のカソード電極214(図4参照)とが、導電性接着剤などにより接続される。そして、基材100の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1Fと、発光素子アレイ20のアノード電極218(図4参照)とが、発光素子アレイ20の側面22A側においてボンディングワイヤ23Aで接続され、基材100の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Fと、発光素子アレイ20のアノード電極218(図4参照)とが、発光素子アレイ20の側面22B側においてボンディングワイヤ23Bで接続される。ここでは、発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1Fは、発光素子アレイ20の側面22A側に設けられ、発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Fは、発光素子アレイ20の側面22B側に設けられている。そして、発光素子アレイ用アノード配線パターンは、発光素子アレイ20の側面21A、21B側には設けられていない。このようにして、発光素子アレイ20の側面21A、21B側には、アノード電極218と発光素子アレイ用アノード配線パターンとを接続するボンディングワイヤを設けない。よって、発光素子アレイ20に近接して配置したい回路素子の一例であるPD40およびTD45が、発光素子アレイ20に近接して配置される。ここで、ボンディングワイヤ(ここでは、ボンディングワイヤ23A、23B)が発光素子アレイ20の上面電極から発光素子アレイ20の外側に向けて延びる配線部材の一例である。
 なお、基材100の表面に設けられた発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1Fは、裏面に設けられた発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1Bを介して、配線基板10に設けられた発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1に接続される。同様に、基材100の表面に設けられた発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Fは、裏面に設けられた発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Bを介して、配線基板10に設けられた発光素子アレイ用アノード配線パターン11-2に接続される。そして、発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1、11-2は、キャパシタ70の一方の端子に接続される。なお、発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1、11-2毎に、キャパシタ70を設けてもよい。
 PD40は、PD40のカソード電極が基材100のPD用カソード配線パターン114F上に導電性接着剤により接着され、PD40のアノード電極が基材100のPD用アノード配線パターン113Fとボンディングワイヤ23Cにより接続される。
 TD45は、一方の端子(極性を有する場合は、+側の端子)が基材100のTD用アノード配線パターン115F、他方の端子(極性を有する場合は、-側の端子)が基材100のTD用カソード配線パターン116Fに導電性接着剤やはんだにより接続される。
 そして、配線基板10に設けられた発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1、11-2、発光素子アレイ用カソード配線パターン12と、基材100の裏面の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1B、111-2B、発光素子アレイ用カソード配線パターン112Bとがそれぞれ接続される。同様に、配線基板10に設けられたPD用アノード配線パターン13、PD用カソード配線パターン14と、基材100の裏面のPD用アノード配線パターン113B、PD用カソード配線パターン114Bとがそれぞれ接続される。配線基板10に設けられたTD用アノード配線パターン15(後述する図8の(a)参照)、TD用カソード配線パターン16と、基材100の裏面のTD用アノード配線パターン115B(後述する図8の(c)参照)、TD用カソード配線パターン116Bとがそれぞれ接続される。なお、配線基板10の配線パターンと基材100の配線パターンとの接続は、導電性接着剤などにより行われる。
 そして、図7の(b)に示すように、y方向の中央から-y方向側にずれたVIIB-VIIB線での断面図では、配線基板10の発光素子アレイ用アノード配線パターン11-2と基材100の裏面の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Bとが接続される。基材100の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Bは、ビア111-2Vを介して、基材100の表面の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Fに接続される。そして、基材100の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Fはボンディングワイヤ23Bを介して、発光素子アレイ20のアノード電極218(図4参照)に接続される。
 同様に、配線基板10のPD用カソード配線パターン14と基材100の裏面のPD用カソード配線パターン114Bとが接続される。基材100のPD用カソード配線パターン114Bは、ビア114Vを介して、基材100の表面のPD用カソード配線パターン114Fに接続される。そして、基材100のPD用カソード配線パターン114Fは、PD40のカソードに接続される。
 さらに、配線基板10のTD用カソード配線パターン16と基材100の裏面のTD用カソード配線パターン116Bとが接続される。基材100のPD用カソード配線パターン116Bは、ビア116Vを介して、基材100の表面のPD用カソード配線パターン114Fに接続される。そして、基材100のPD用カソード配線パターン114Fは、PD40のカソードに接続される。
 つまり、VIIB-VIIB線の断面においては、配線基板10の発光素子アレイ用アノード配線パターン11-2と、基材100の裏面の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Bと、基材100の表面の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Fとは、互いに対向するように設けられている。同様に、配線基板10のPD用カソード配線パターン14と、基材100の裏面のPD用カソード配線パターン114Bと、基材100の表面のPD用カソード配線パターン114Fとは、互いに対向するように設けられている。さらに、配線基板10のTD用カソード配線パターン16と、基材100の裏面のTD用カソード配線パターン116Bと、基材100の表面のTD用カソード配線パターン116Fとは、互いに対向するように設けられている。なお、図示していないが、配線基板10の発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1と、基材100の裏面の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1Bと、基材100の表面の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1Fとは、互いに対向するように設けられている。
 一方、図7の(c)に示すように、y方向の中央部のVIIC-VIIC線での断面図では、配線基板10の発光素子アレイ用カソード配線パターン12が発光素子アレイ20の下方から駆動部50まで延びて設けられている。そして、発光素子アレイ用カソード配線パターン12と基材100の裏面の発光素子アレイ用カソード配線パターン112Bとが接続される。そして、発光素子アレイ用カソード配線パターン112Bは、ビア112Vを介して、基材100の表面の発光素子アレイ用カソード配線パターン112Fに接続される。そして、発光素子アレイ用カソード配線パターン112Fは、発光素子アレイ20のカソード電極214に接続される。
 また、配線基板10のPD用カソード配線パターン14と基材100の裏面のPD用カソード配線パターン114Bとが接続される。そして、PD用カソード配線パターン114Bは、ビア114Vを介して、基材100の表面のPD用カソード配線パターン114Fに接続される。そして、PD用カソード配線パターン114Fは、PD40のカソード電極と接続される。なお、VIIC-VIIC線での断面図において、配線基板10上のPD用カソード配線パターン14および基材100の裏面のPD用カソード配線パターン114Bは、設けられなくてもよい。
 しかし、図7の(c)に示すVIIC-VIIC断面では、基材100上のTD用アノード配線パターン115F及びTD用カソード配線パターン116Fのいずれもが、配線基板10に設けられた発光素子アレイ用カソード配線パターン12に接続されない。
 つまり、VIIC-VIIC線の断面においては、基材100の裏面の発光素子アレイ用カソード配線パターン112Bと、基材100の表面の発光素子アレイ用カソード配線パターン112Fとは、互いに対向するように設けられているが、配線基板10の発光素子アレイ用カソード配線パターン12は、発光素子アレイ用カソード配線パターン112Bと対向する部分から駆動部50まで延びるように設けられている。また、基材100の裏面には、TD用アノード配線パターン115FまたはTD用カソード配線パターン116Fに対向する配線パターンが設けられていない。つまり、基材100上のTD用アノード配線パターン115FまたはTD用カソード配線パターン116Fと配線基板10に設けられた発光素子アレイ用カソード配線パターン12とは、立体交差して電気的に接続されないようになっている。つまり、基材100は、発光素子アレイ用カソード配線パターン12を跨いで設けられている。このようにすることで、配線基板10の発光素子アレイ用カソード配線パターン12は、基材100の裏面において、発光素子アレイ20から駆動部50まで延びて設けられるとともに、TD45は、基材100上の領域であって、平面視したときに、発光素子アレイ用カソード配線パターン12と重なる領域に設けられている。なお、基材100が発光素子アレイ用カソード配線パターン12を跨いで設けず、基材100を発光素子アレイ用カソード配線パターン12の幅方向の一方側に設けると、発光装置4が大型化してしまう。
 以上のようにすることで、図7の(a)に示すように、第1の実施の形態が適用される発光装置4では、発光素子アレイ20に近接してPD40とTD45とが配置されるとともに、発光素子アレイ20と駆動部50との間に、PD40に比べて占有面積の小さいTD45を配置することで、発光素子アレイ20と駆動部50との間の距離D1を小さくするとともに、発光素子アレイ20と駆動部50とを接続する配線パターン(ここでは、発光素子アレイ用カソード配線パターン12)を直線状に設けている。これにより、発光素子アレイ20と駆動部50とを接続する配線パターン(ここでは、発光素子アレイ用カソード配線パターン12)が短くなり、回路のインダクタンスの増加が抑制されている。
 次に、配線基板10および基材100に設けられる配線パターンを詳細に説明する。
 図8は、配線基板10および基材100に設けられる配線パターンを説明する図である。図8の(a)は、配線基板10の表面、図8の(b)は、基材100の表面、図8の(c)は、基材100の裏面である。図8の(a)に示すように、配線基板10の第1導電層による配線パターンを示し、接地線84である第2導電層、電源線83である第3導電層による配線パターンは示さない。第2導電層および第3導電層は、第1導電層で構成される配線パターンと接続するために用いられるビアが設けられる部分を除いて、べた膜である。
 図8の(a)に示す配線基板10の表面には、発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1、11-2および発光素子アレイ用カソード配線パターン12が設けられている。発光素子アレイ用カソード配線パターン12は、平面形状が四角形である。発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1、11-2は、発光素子アレイ用カソード配線パターン12の±y方向側に隣接して設けられている。さらに、配線基板10の表面には、PD用アノード配線パターン13、PD用カソード配線パターン14、TD用アノード配線パターン15およびTD用カソード配線パターン16が設けられている。PD用アノード配線パターン13およびPD用カソード配線パターン14は、発光素子アレイ用カソード配線パターン12の-x方向側、TD用アノード配線パターン15およびTD用カソード配線パターン16は、発光素子アレイ用カソード配線パターン12を±y方向から挟むように設けられている。
 図8の(b)に示す基材100の表面には、発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1F、111-2F、発光素子アレイ用カソード配線パターン112Fが設けられている。発光素子アレイ用カソード配線パターン112Fは、図3に示した発光素子アレイ20の平面形状に対応した四角形の平面形状をなしている。そして、発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1F、111-2Fは、発光素子アレイ用カソード配線パターン112Fの±y方向側に隣接して設けられている。さらに、基材100の表面には、PD用アノード配線パターン113F、PD用カソード配線パターン114F、TD用アノード配線パターン115FおよびTD用カソード配線パターン116Fが設けられている。
 図8の(c)に示す基材100の裏面には、発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1Fにビア111-1Vを介して接続される発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1B、発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2Fにビア111-2Vを介して接続される発光素子アレイ用アノード配線パターン111-2B、発光素子アレイ用カソード配線パターン112Fにビア112Vを介して接続される発光素子アレイ用カソード配線パターン112B、PD用アノード配線パターン113Fにビア113Vを介して接続されるPD用アノード配線パターン113B、PD用カソード配線パターン114Fにビア114Vを介して接続されるPD用カソード配線パターン114B、TD用アノード配線パターン115Fにビア115Vを介して接続されるTD用アノード配線パターン115B、TD用カソード配線パターン116Fにビア116Vを介して接続されるTD用カソード配線パターン116Bが設けられている。なお、基材100において、図8の(b)に示す表面の配線パターンと、図8の(c)に示す裏面の配線パターンとは、TD用アノード配線パターン115FおよびTD用カソード配線パターン116FとTD用アノード配線パターン115BおよびTD用カソード配線パターン116Bとを除いて、ミラー反転となっている。つまり、平面視した場合、基材100における表面の配線パターンと裏面の配線パターンとは重なるように設けられている。なお、発光素子アレイ用カソード配線パターン12は、発光素子アレイ20と接続され、基材100の裏面側から駆動部50に向けて延びる配線基板10上の配線パターンである。
 一方、TD用アノード配線パターン115FおよびTD用カソード配線パターン116FとTD用アノード配線パターン115BおよびTD用カソード配線パターン116Bとは、表面のTD用アノード配線パターン115FおよびTD用カソード配線パターン116は、裏面のTD用アノード配線パターン115BおよびTD用カソード配線パターン116Bに比べ、y方向の長さが長く、基材100のy方向の中央部付近まで伸びている。そして、基材100のy方向の中央部付近において、TD45の二つの端子がそれぞれTD用アノード配線パターン115FおよびTD用カソード配線パターン116Fに接続される。
 そして、図8の(a)の配線基板10の破線で囲って示す場所に、基材100を配置すると、配線基板10の発光素子アレイ用アノード配線パターン11-1、11-2と基材100の発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1B、111-2Bとが接続され、配線基板10の発光素子アレイ用カソード配線パターン12と基材100の発光素子アレイ用カソード配線パターン112Bとが接続される。同様に、配線基板10のPD用アノード配線パターン13と基材100のPD用アノード配線パターン113Bとが接続され、配線基板10のPD用カソード配線パターン14と基材100のPD用カソード配線パターン114Bとが接続される。さらに、配線基板10のTD用アノード配線パターン15と基材100のTD用アノード配線パターン115Bとが接続され、配線基板10のTD用カソード配線パターン16と基材100のTD用カソード配線パターン116Bとが接続される。
 このとき、基材100において、裏面のTD用アノード配線パターン115BおよびTD用カソード配線パターン116Bが表面のTD用アノード配線パターン115FおよびTD用カソード配線パターン116Fと同じ形状であると、TD用アノード配線パターン115BおよびTD用カソード配線パターン116Bは、配線基板10の発光素子アレイ用カソード配線パターン12とTD用アノード配線パターン115BおよびTD用カソード配線パターン116Bとを短絡させてしまう。このため、基材100において、裏面のTD用アノード配線パターン115BおよびTD用カソード配線パターン116Bは、表面のTD用アノード配線パターン115FおよびTD用カソード配線パターン116Fよりy方向の中央部側への長さを短くし、配線基板10の発光素子アレイ用カソード配線パターン12とTD用アノード配線パターン115BおよびTD用カソード配線パターン116Bとを短絡させないようになっている。つまり、発光素子アレイ20と駆動部50との間にTD45を配置するために、基材100上にTD用アノード配線パターン115FおよびTD用カソード配線パターン116Fを設けて、配線基板10に設けられる発光素子アレイ用カソード配線パターン12と短絡しないように、立体交差させている。
 なお、配線基板10上に基材100が配置される前に、基材100上に発光素子アレイ20、PD40およびTD45が搭載される。つまり、基材100の発光素子アレイ用カソード配線パターン112F上に、発光素子アレイ20のカソード電極214(図4参照)が導電性接着剤などにより接着される。そして、発光素子アレイ20のアノード電極218(図4参照)と発光素子アレイ用アノード配線パターン111-1F、111-2Fとがボンディングワイヤ23A、23Bにより接続される。
 そして、PD40のカソード電極が基材100のPD用カソード配線パターン114F上に導電性接着剤により接着され、PD40のアノード電極が基材100のPD用アノード配線パターン113Fとボンディングワイヤ23Cにより接続される。さらに、TD45の一方の端子(極性がある場合は+側端子)が基材100のTD用アノード配線パターン115Fに導電性接着剤またはハンダにより接着され、TD45の他方の端子(極性がある場合は-側端子)が基材100のTD用カソード配線パターン116Fに導電性接着剤またはハンダにより接着される。
 以上説明したように、本実施の形態の発光装置4では、発光素子アレイ20に近接して配置したいPD40およびTD45の内、占有面積の小さいTD45を発光素子アレイ20と駆動部50との間に設けて、駆動部50と発光素子アレイ20とを近接しやすくしている。また、基材100を用いることにより、発光素子アレイ20と駆動部50との間にTD45を配置する構成であっても、駆動部50と発光素子アレイ20とを接続する配線パターン(ここでは、発光素子アレイ用カソード配線パターン12)がTD45の影響を受けないで直線状に設けられるようにしている。これらにより、回路のインダクタンスの増加を抑制している。
 本実施の形態の発光装置4では、発光素子アレイ20に近接して配置したいPD40およびTD45の内、基材100上における占有面積の小さいTD45を発光素子アレイ20と駆動部50との間に設けて、駆動部50と発光素子アレイ20とを近接しやすくした。以下では、比較のために本実施の形態が適用されない発光装置4′を説明する。
(比較例の発光装置4′)
 図9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′を説明する平面図である。
 発光装置4′では、基材100上において占有面積の大きいPD40を発光素子アレイ20と駆動部50との間に設けた。つまり、発光装置4′は、図7に示した発光装置4において、PD40およびTD45を配置する位置を入れ替えたものである。他の構成は、発光装置4と同じであるので説明を省略する。
 発光装置4′では、占有面積が大きいPD40を発光素子アレイ20と駆動部50との間に設けているので、発光素子アレイ20の駆動部50側の端部と駆動部50との間の距離D2が、発光装置4の距離D1に比べて、大きくなっている(D2>D1)。つまり、PD40の占有面積が大きいため、駆動部50と発光素子アレイ20とを近接させづらくなっている。
 以上においては、PD40がTD45に比べて、基材100上の占有面積が大きいとしたが、PD40がTD45に比べて基材100上の占有面積が小さい場合には、PD40を駆動部50と発光素子アレイ20との間に設ければよい。すなわち、発光素子アレイ20に近接して配置したい複数の回路素子がある場合、基材100の占有面積が小さい回路素子を、駆動部50と発光素子アレイ20との間に設ければよい。これにより、駆動部50と発光素子アレイ20とを近接させやすくなる。そして、回路のインダクタンスの増加が抑制される。
 なお、本実施の形態では、第1の回路素子の一例として光量監視用受光素子(PD40)、第2の回路素子の一例として温度検知用素子(TD45)で説明したが、回路素子として、発光素子アレイ20に電流を供給するキャパシタ70などの他の回路部品であってもよい。
 なお、本実施の形態では、光拡散部材30を用いたが、光拡散部材30に代えて、光を透過する部材、例えば、保護用のカバーなどの透明基材、集光レンズやマイクロレンズアレイなどの光学部材を有する構成に適用してもよい。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2019年3月20日出願の日本特許出願である特願2019-053387に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。
1…情報処理装置、2…ユーザインターフェイス(UI)部、3…光学装置、4、4′…発光装置、5…3Dセンサ、6…抵抗素子、7、70…キャパシタ、8…光学装置制御部、9…システム制御部、10…基板、11-1、11-2、111-1F、111-2F、111-1B、111-2B…発光素子アレイ用アノード配線パターン、12、112F、112B…発光素子アレイ用カソード配線パターン、13、113F、113B…PD用アノード配線パターン、14、114F、114B…PD用カソード配線パターン、15、115F、115B…TD用アノード配線パターン、16、116F、116B…TD用カソード配線パターン、20…発光素子アレイ、21A、21B、22A、22B…側面、23A、23B、23C…ボンディングワイヤ、30…光拡散部材、40…PD(光量監視用受光素子)、45…TD(温度検知用素子)、50…駆動部、51…MOSトランジスタ、52…信号発生回路、60…保持部、61A、61B、62A、62B…壁、81…形状特定部、82…電源、83…電源線、84…接地線、91…認証処理部、100…基材、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 (12)

  1.  配線基板と、
     前記配線基板上に設けられた基材と、
     互いに対向する第1の側面および第2の側面と、当該第1の側面および当該第2の側面とを接続する、互いに対向する第3の側面および第4の側面とを有し、前記基材上に設けられた発光素子アレイと、
     前記第1の側面側の前記配線基板上に設けられ、前記発光素子アレイを駆動する駆動部と、
     前記第1の側面側の前記基材上に設けられた第1の回路素子と、
     前記第2の側面側の前記基材上に設けられ、前記第1の回路素子よりも前記基材上での占有面積が大きい第2の回路素子と、
     前記第3の側面側および第4の側面側に設けられ、前記発光素子アレイの上面電極から当該発光素子アレイの外側に向けて延びる配線部材と、
    を備えた発光装置。
  2.  前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の少なくとも一方は、前記発光素子アレイが出射した光を受光する受光素子である請求項1に記載の発光装置。
  3.  前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の少なくとも一方は、前記基材の温度を検知する温度検知素子である請求項1に記載の発光装置。
  4.  前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の一方は、前記基材の温度を検知する温度検知素子であり、他方は、前記発光素子アレイが出射した光を受光する受光素子である請求項1に記載の発光装置。
  5.  前記第1の側面と前記第1の回路素子との間、および前記第2の側面と前記第2の回路素子との間には、前記発光素子アレイの上面電極から当該発光素子アレイの外側に向けて延びる前記配線部材が設けられていない請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発光装置。
  6.  前記発光素子アレイの出射経路上に、当該発光素子アレイから出射された光を外部に向けて拡散する光拡散部材が設けられている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発光装置。
  7.  前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の少なくとも一方は、前記発光素子アレイが出射した光を受光する受光素子であり、
     前記光拡散部材は、平面視において前記発光素子アレイおよび前記受光素子と重なる位置に設けられている請求項6に記載の発光装置。
  8.  前記第1の回路素子および前記第2の回路素子の一方は、前記発光素子アレイが出射した光を受光する受光素子であり、他方は、受光素子以外の回路素子であり、前記光拡散部材は、平面視において、前記受光素子以外の回路素子とは重ならず、当該発光素子アレイおよび当該受光素子と重なる位置に設けられている請求項6に記載の発光装置。
  9.  前記発光素子アレイは、互いに並列に接続された複数の発光素子を有する請求項1ないし8のいずれか1項に記載の発光装置。
  10.  請求項1ないし9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発光素子アレイから出射され被測定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、前記発光素子アレイ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。
  11.  請求項10に記載の光学装置と、
     前記光学装置が備える発光素子アレイから出射され被測定物で反射され、当該光学装置が備える受光部が受光した反射光に基づき、当該被測定物の三次元形状を特定する形状特定部と、
    を備える情報処理装置。
  12.  前記形状特定部での特定結果に基づき、自装置の使用に関する認証処理を行う認証処理部と、
    を備える請求項11に記載の情報処理装置。
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