WO2026028622A1 - 発光装置 - Google Patents

発光装置

Info

Publication number
WO2026028622A1
WO2026028622A1 PCT/JP2025/021254 JP2025021254W WO2026028622A1 WO 2026028622 A1 WO2026028622 A1 WO 2026028622A1 JP 2025021254 W JP2025021254 W JP 2025021254W WO 2026028622 A1 WO2026028622 A1 WO 2026028622A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
emitting
emitting device
light emitting
emitting elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/021254
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
稜介 田渕
潤 岩下
崇 平松
勇宇 春見
陽 今村
進 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of WO2026028622A1 publication Critical patent/WO2026028622A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42Arrays of surface emitting lasers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/814Bodies having reflecting means, e.g. semiconductor Bragg reflectors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/855Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H29/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
    • H10H29/20Assemblies of multiple devices comprising at least one light-emitting semiconductor device covered by group H10H20/00
    • H10H29/24Assemblies of multiple devices comprising at least one light-emitting semiconductor device covered by group H10H20/00 comprising multiple light-emitting semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H29/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
    • H10H29/80Constructional details
    • H10H29/85Packages
    • H10H29/855Optical field-shaping means, e.g. lenses

Definitions

  • the technology disclosed herein (hereinafter also referred to as "the technology”) relates to a light-emitting device.
  • surface-emitting devices such as surface-emitting lasers, light-emitting diodes, and photonic crystal surface-emitting devices are well known.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a light-emitting module in which a light-emitting section including an active layer and a phase modulation layer is mounted in a junction-up configuration.
  • These light-emitting modules are capable of projecting multiple types of light beams.
  • the light-emitting modules disclosed in Patent Documents 1 and 2 have room for improvement in terms of enabling high-speed switching of each light-emitting element.
  • the primary objective of this technology is to provide a light-emitting device that can emit multiple types of light beams and enables high-speed switching of each surface-emitting element.
  • the present technology includes a plurality of surface light emitting elements and a mounting substrate on which the plurality of surface light emitting elements are flip-chip mounted; Equipped with
  • the light emitting device includes a plurality of types of surface light emitting elements.
  • the plurality of surface light emitting elements may have a common substrate.
  • the plurality of types of surface light emitting elements may include at least two surface light emitting elements that have different light emitting principles.
  • the at least two surface light emitting elements may have different light emitting patterns.
  • the plurality of types of surface light emitting elements may include at least two surface light emitting elements that have the same light emitting principle.
  • the at least two surface light emitting elements may have different light emitting patterns.
  • the plurality of types of surface light emitting elements may include a first surface light emitting element that is the surface light emitting element having a photonic crystal layer.
  • the plurality of types of surface light emitting elements may include a second surface light emitting element that is a surface light emitting element that does not have the photonic crystal layer.
  • the plurality of types of surface light emitting elements may include a plurality of the second surface light emitting elements that have different light emitting principles.
  • the first surface light emitting element may be a PCSEL.
  • the second surface light emitting element may be an LED.
  • the second surface light emitting element may be a VCSEL.
  • the plurality of types of surface light emitting elements may include a plurality of the second surface light emitting elements that have the same light emitting principle.
  • Each of the plurality of second surface light emitting elements may be a VCSEL, or each of the plurality of second surface light emitting elements may be an LED.
  • the plurality of types of surface light emitting devices may include a surface light emitting device that does not have the photonic crystal layer.
  • the plurality of types of surface light emitting elements may include a plurality of the first surface light emitting elements.
  • the plurality of first surface light emitting elements are the first surface light emitting device in which the photonic crystal layer has a modulation mode; the first surface light-emitting device in which the photonic crystal layer does not have the modulation mode; may also include:
  • the plurality of first surface light emitting elements may include at least two of the first surface light emitting elements having different modulation modes.
  • the at least two first surface light emitting elements may include the first surface light emitting element having a flood light emitting mode and the first surface light emitting element having a multi-light emitting point mode.
  • the plurality of first surface light emitting elements may have different illumination areas and/or different light emitting patterns.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1 is a diagram showing a state in which a plurality of types of emitted light are emitted from a light-emitting element system of a light-emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • 10 is a diagram showing a state in which a plurality of types of emitted light are emitted from a light-emitting element system of a light-emitting device according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • 10 is a diagram showing a state in which a plurality of types of emitted light are emitted from a light-emitting element system of a light-emitting device according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state in which a plurality of types of emitted light are emitted from a light-emitting element system of a light-emitting device according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • 13 is a diagram showing a state in which a plurality of types of emitted light are emitted from a light-emitting element system of a light-emitting device according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 6 of an embodiment of the present technology. 13 is a diagram showing a state in which a plurality of types of emitted light are emitted from a light-emitting element system of a light-emitting device according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which a plurality of types of emitted light are emitted from a light-emitting element system of a light-emitting device according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 9 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 9 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a plan view of a light emitting element system of a light emit
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 11 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 11 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Example 12 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 16 is a plan view of a light emitting element system of a light emitting device according to Example 12 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a modified example of Example 2 of the embodiment of the present technology.
  • 1 is a diagram illustrating an example of application of a light emitting device according to Example 1 of an embodiment to a distance measuring device. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an installation position of a distance measurement device.
  • Light-emitting device according to Example 10 of one embodiment of the present technology 11.
  • Light-emitting device according to Example 11 of one embodiment of the present technology 12.
  • Light-emitting device according to Example 12 of one embodiment of the present technology 13.
  • Modification of the present technology Application example to electronic device 15.
  • the light-projecting module comprises multiple light-emitting elements (light-emitting sections) integrated on a support substrate, and each light-emitting element has a phase modulation layer designed to produce a desired light-emitting pattern. This allows multiple types of projection beams to be projected from a single light-projecting module (a single light-projecting chip).
  • the light-emitting module has multiple light-emitting mesas (light-emitting sections) within a single chip.
  • Each light-emitting mesa has a phase modulation layer designed to produce a desired light-emitting pattern. This allows multiple types of projection beams to be emitted from a single light-emitting module (a single light-emitting chip).
  • Patent Documents 1 and 2 wiring is run from above and below the light-emitting unit, which increases the wiring impedance and slows down the switching speed of each light-emitting unit. In other words, Patent Documents 1 and 2 leave room for improvement in terms of enabling high-speed switching of each light-emitting unit.
  • the inventors developed a light-emitting device according to this technology that can emit multiple types of projection beams and enables high-speed switching of each surface-emitting element.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view of a light-emitting device 1 according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 2 is a plan view (viewed from the mounting substrate 15 side) of a light-emitting element system 10 of the light-emitting device 1 according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 3 is a diagram showing a state in which multiple types of emitted light (projected beams) are emitted (projected) from the light-emitting element system 10 of the light-emitting device 1 according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • a light-emitting device 1 according to Example 1 of one embodiment of the present technology comprises a light-emitting element system 10 including a plurality of (e.g., two) surface-emitting elements, and a mounting substrate 15 on which the plurality of surface-emitting elements are flip-chip mounted.
  • a light-emitting element system 10 including a plurality of (e.g., two) surface-emitting elements, and a mounting substrate 15 on which the plurality of surface-emitting elements are flip-chip mounted.
  • the multiple (e.g., two) surface-emitting elements of the light-emitting element system 10 include multiple types (e.g., two types) of surface-emitting elements.
  • the multiple types of surface-emitting elements include at least two surface-emitting elements with different light-emitting principles. More specifically, the multiple types of surface-emitting elements include a first surface-emitting element that is a surface-emitting element having a photonic crystal layer 106, and a second surface-emitting element that is a surface-emitting element that does not have a photonic crystal layer 106.
  • the first surface-emitting element is, for example, a PCSEL (Photonic Crystal-Surface Emitting Laser).
  • the second surface-emitting element is, for example, an LED (Light Emitting Diode).
  • the first and second surface-emitting elements are both rear-emitting types.
  • the PCSEL's oscillation wavelength is, for example, in the NIR (Near Infrared Ray) band, e.g., 940 nm.
  • the LED's emission wavelength is, for example, in the NIR (Near Infrared Ray) band, e.g., 940 nm.
  • the first and second surface-emitting elements e.g., PCSEL and LED
  • have different emission patterns emitted light patterns
  • the first and second surface-emitting elements (e.g., PCSEL and LED) share a common substrate 101 and are aligned along the in-plane direction of the substrate 101.
  • Each of the first and second surface-emitting elements emits light toward the side of the substrate 101 opposite the mounting substrate 15.
  • each of the first and second surface-emitting elements has an emission surface on the side of the substrate 101 opposite the mounting substrate 15 (rear surface).
  • an anti-reflection film be provided on the emission surface.
  • the anti-reflection film may have a layered structure in which multiple dielectric films (e.g., SiO2 film, SiN film, SiON film, etc.) are stacked.
  • the first and second surface-emitting elements are each bonded to the mounting substrate 15 via bumps. In this way, the light-emitting element system 10 is electrically and mechanically connected to the mounting substrate 15.
  • the mounting board 15 is, for example, a board (drive board) that has a driver (drive circuit) or a wiring board that is electrically connected to the driver (drive circuit).
  • the mounting board 15 is a drive board.
  • the driver of the mounting board 15 has, for example, an nMOS (n-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) as a switching element.
  • nMOS n-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
  • nMOS n-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
  • the driver may have a pMOS (p-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) instead of an nMOS.
  • the light-emitting element system 10 shares the substrate 101 with the first and second surface-emitting elements (e.g., a PCSEL and an LED), and further includes two dummy elements DE arranged to sandwich the surface-emitting element pair including the first and second surface-emitting elements in the in-plane direction of the substrate 101, an anode electrode 111 provided on the surface of each surface-emitting element facing the mounting substrate 15, and a cathode wiring 113 partially provided on the surface of each dummy element DE facing the mounting substrate 15.
  • the dummy elements DE are also called "non-light-emitting elements.”
  • the active layer 104 and photonic crystal layer 106 are stacked on top of each other (for example, arranged adjacent to each other in the stacking direction).
  • the light-emitting section is made up of the active layer 104 and photonic crystal layer 106.
  • the active layer 104 is arranged on the substrate 101 side (upper side, for example, the n-side) of the photonic crystal layer 106, but the active layer 104 may also be arranged on the opposite side of the photonic crystal layer 106 from the substrate 101 side (lower side, for example, the p-side). Note that electrical characteristics are improved when the active layer 104 is arranged on the n-side of the photonic crystal layer 106 compared to when it is arranged on the p-side.
  • a PCSEL serving as a first surface-emitting element has first and second cladding layers 103 and 107 that sandwich a light-emitting section including an active layer 104 and a photonic crystal layer 106.
  • the first cladding layer 103 is disposed on the substrate 101 side (upper side) of the light-emitting section, and the second cladding layer 107 is disposed on the opposite side of the light-emitting section from the substrate 101 side (lower side).
  • the resonator is configured to include, for example, an active layer 104, a photonic crystal layer 106, and first and second cladding layers 103 and 107.
  • the PCSEL as a first surface-emitting element further has a first contact layer 102 arranged on the substrate 101 side (upper side) of the resonator, a reflector 108 arranged on the opposite side of the resonator from the substrate 101 side (lower side), and a second contact layer 109 arranged on the opposite side of the reflector 108 from the resonator side (lower side).
  • a first contact layer 102, a first cladding layer 103, an active layer 104, a photonic crystal layer 106, a second cladding layer 107, a reflecting mirror 108, and a second contact layer 109 are arranged in this order on a substrate 101.
  • the LED as the second surface-emitting element has the same layer structure as the PCSEL as the first surface-emitting element, except that it has a base material 106BM of the photonic crystal layer 106 instead of the photonic crystal layer 106.
  • the LED as the second surface-emitting element emits a diffused beam with a wide emission angle (see Figure 3). For this reason, the LED as the second surface-emitting element is a light source suitable for relatively wide-area and short-distance sensing (object detection).
  • the PCSEL as the first surface-emitting element has a light-emitting mesa LM PCSEL that includes at least a part (for example, the entirety) of the resonator.
  • the light-emitting mesa LM PCSEL is provided on the first contact layer 102 and includes a first cladding layer 103, an active layer 104, a photonic crystal layer 106, a second cladding layer 107, a reflecting mirror 108, and a second contact layer 109.
  • the light-emitting mesa LM PCSEL is cylindrical, but it may also be shaped like a truncated cone, an elliptical cylinder, an elliptical truncated cone, a polygonal pillar, a polygonal truncated pyramid, or the like.
  • the LED serving as the second surface-emitting element has a light-emitting mesa LM LED .
  • the light-emitting mesa LM LED is provided on the first contact layer 102 and includes a first cladding layer 103, an active layer 104, a base material 106BM of the photonic crystal layer 106, a second cladding layer 107, a reflecting mirror 108, and a second contact layer 109.
  • the light-emitting mesa LM LED is cylindrical, but it may also be shaped like a truncated cone, an elliptical cylinder, an elliptical truncated cone, a polygonal pillar, a polygonal truncated pyramid, or the like.
  • the light emitting mesa LM PCSEL and the light emitting mesa LM LED may have the same diameter or different diameters.
  • Each dummy element DE has the same layer structure as an LED serving as a second surface-emitting element.
  • Each dummy element DE has a dummy mesa DM.
  • the dummy mesa DM is also called a "non-emitting mesa" or "pedestal.”
  • the dummy mesa DM protrudes from the first contact layer 102 and is composed of a first cladding layer 103, an active layer 104, a base material 106BM of the photonic crystal layer 106, a second cladding layer 107, a reflecting mirror 108, and a second contact layer 109.
  • the light emitting mesa LM PCSEL , the light emitting mesa LM LED , and the dummy mesa DM are covered with an insulating film 110.
  • the insulating film 110 does not cover the center of the top (second contact layer 109) of each light emitting mesa, and an anode electrode 111 (p-side electrode) is provided on this center.
  • the insulating film 110 does not cover the portion of the first contact layer 102 between each surface-emitting element and the dummy element DE, and a cathode electrode 112 (n-side intermediate electrode) is provided on this portion.
  • a cathode wiring 113 for cathode pull-up is provided along the dummy mesa DM covered with the insulating film 110.
  • One end of the cathode wiring 113 contacts the cathode electrode 112, a middle portion is provided on the side surface of the dummy mesa DM via the insulating film 110, and the other end is provided on the top of the dummy mesa DM via the insulating film 110.
  • the light-emitting element system 10 has an intra-cavity structure in which the anode electrode 111, cathode electrode 112, and cathode wiring 113 are provided on the same side (bottom side) of the substrate 101.
  • the light-emitting element system 10 has an electrode layout in which the anodes are independent and the cathodes are common for the first and second surface-emitting elements (e.g., PCSEL and LED), and the first and second surface-emitting elements can be driven independently.
  • first and second surface-emitting elements e.g., PCSEL and LED
  • the substrate 101 is, for example, a semiconductor substrate containing impurities, a semi-insulating substrate (e.g., a semiconductor substrate containing no impurities), or the like.
  • the substrate 101 is made of GaAs.
  • the substrate 101 is preferably made of, for example, lightly doped GaAs (n-GaAs or p-GaAs), SI (Semi-Insulating)-GaAs, or the like.
  • the substrate 101 is preferably transparent to the emission wavelength of the active layer 104.
  • the first contact layer 102 is made of, for example, Al x0 Ga 1-x0 As (0 ⁇ x0 ⁇ 1) of a first conductivity type (e.g., n-type), such as n-GaAs.
  • the first contact layer 102 contains n-type impurities such as silicon (Si).
  • the first contact layer 102 also functions as a current diffusion layer that allows current to reach the center of the surface-emitting element.
  • the first cladding layer 103 is made of, for example, Al x1 Ga 1-x1 As (0 ⁇ x1 ⁇ 1) of a first conductivity type (e.g., n-type).
  • the cladding layer is also called a "spacer layer.”
  • the first cladding layer 103 contains n-type impurities such as silicon (Si).
  • the active layer 104 has, for example, a quantum well structure including barrier layers and well layers made of GaAs-based compound semiconductors. Specifically, the active layer 104 has a multiple quantum well structure (MQW structure) in which well layers made of undoped InGaAs (0 ⁇ x2 ⁇ 1) and barrier layers made of undoped InGaAs (0 ⁇ x3 ⁇ 1) are alternately stacked. Instead of a multiple quantum well structure, the active layer 104 may have a single quantum well structure (QW structure), a quantum dot structure, a quantum wire structure, or the like.
  • the emission wavelength of the active layer 104 is, for example, 935 nm.
  • the active layer is also called a "light-emitting layer.”
  • the photonic crystal layer 106 provides a resonance and diffraction effect due to the photonic crystal to the light emitted from the active layer 104 adjacent in the stacking direction.
  • the photonic crystal layer 106 includes, for example, a base portion 106b, which is a part of a plate-shaped base material 106BM, and a modified refractive index periodic structure 106a (photonic crystal) arranged on the base portion 106b.
  • modified refractive index periodic structure 106a modified refractive index areas are periodically arranged (e.g., in a two-dimensional lattice pattern) along the in-plane direction of the base portion 106b.
  • the modified refractive index areas are, for example, holes (air or vacuum).
  • the modified refractive index periodic structure 106a generates a periodic refractive index distribution in the photonic crystal layer 106.
  • the period of the modified refractive index areas (e.g., the spacing between lattice points, the lattice constant, and the spacing between holes) is, for example, the same as or close to the emission wavelength of the active layer 104.
  • the material of the base material 106BM is, for example, Al x5 Ga 1-x5 As (0 ⁇ x5 ⁇ 1), e.g., GaAs, but is not limited thereto.
  • the modified refractive index periodic structure 106 a is provided at a position corresponding to the central part in the plane of the active layer 104 , but it may be provided at a position corresponding to the entire area in the plane of the active layer 104 .
  • the presence of the periodic refractive index distribution described above causes light of a specific wavelength (e.g., the oscillation wavelength) to form a two-dimensional standing wave state in a specific direction within the photonic crystal plane.
  • a specific wavelength e.g., the oscillation wavelength
  • diffraction occurs not only in directions parallel to the photonic crystal plane but also in directions perpendicular to it, allowing a beam with a narrow exit angle to be emitted in a direction intersecting the in-plane direction (e.g., perpendicular to the plane), thereby achieving a surface-emitting output.
  • the photonic crystal layer 106 has a modulation mode in which the periodicity of the modified refractive index periodic structure 106a (photonic crystal) is modulated.
  • This modulation mode makes it possible to control the intensity and emission direction of the beam compared to the non-modulation mode in which the periodicity of the modified refractive index periodic structure is constant.
  • the periodicity of the modified refractive index periodic structure 106a is modulated, for example, by changing the pitch and/or diameter of the holes that make up the modified refractive index region.
  • the periodicity of the modified refractive index periodic structure 106a is modulated so that the emitted light EL PCSEL from the PCSEL serving as the first surface light emitting element includes a plurality of narrow emission angle beams arranged in a radial fan shape (see FIG. 3).
  • the PCSEL may have a multi-emitting point mode that performs high-density irradiation (multi-spot irradiation or multi-dot irradiation).
  • the PCSEL may also have a flood emission mode that performs ultra-high-density irradiation (flood irradiation, which is multi-beam irradiation in which beams with different polarization directions are partially overlapped).
  • the PCSEL has the multi-emitting point mode or flood emission mode, it becomes a light source that is particularly suitable for STL (structured light).
  • the second cladding layer 107 is made of, for example, Al x6 Ga 1-x6 As (0 ⁇ x6 ⁇ 1) of a second conductivity type (e.g., p-type).
  • the cladding layer is also called a "spacer layer.”
  • the second cladding layer 107 contains p-type impurities such as carbon (C).
  • Reflecting mirror 108 is provided to reflect light emitted from the light emitting section including active layer 104 and photonic crystal layer 106 to the opposite side (lower side) from substrate 101 toward substrate 101 (upper side) and use the reflected light as emitted light (to improve light utilization efficiency).
  • reflecting mirror 108 is provided to improve efficiency and is not essential.
  • the reflecting mirror 108 is, for example, a semiconductor multilayer reflecting mirror.
  • a multilayer reflecting mirror is also called a distributed Bragg reflector.
  • the reflecting mirror 108 is, for example, a second conductivity type (e.g., p-type) semiconductor multilayer reflecting mirror, and has a structure in which multiple types (e.g., two types) of semiconductor layers with different refractive indices are alternately stacked with an optical thickness of 1 ⁇ 4 of the emission wavelength.
  • Each refractive index layer of the reflecting mirror 108 is made of an AlGaAs-based compound semiconductor of the second conductivity type (e.g., p-type).
  • the second contact layer 109 is made of, for example, Al x9 Ga 1-x9 As (0 ⁇ x9 ⁇ 1) of a second conductivity type (e.g., p-type), such as p-GaAs.
  • the second contact layer 109 contains a p-type impurity such as carbon (C).
  • the second contact layer 109 is a layer for making ohmic contact between the reflector 108 and the anode electrode 111.
  • the insulating film 110 is made of a dielectric material such as SiN, SiO 2 , SiON, etc. In particular, when the insulating film 110 is made of SiN, it contributes to suppressing the penetration of moisture from the outside.
  • the anode electrode 111 is configured to include, for example, a non-alloy metal film. Specifically, the anode electrode 111 has a laminated structure in which, for example, a Ti layer and an Au layer are laminated in this order from the second contact layer 109 side. Note that the anode electrode 111 may further have a Pt layer laminated on the Au layer to improve solderability. The anode electrode 111 is electrically connected to the anode terminal 15b of the mounting substrate 15 via a first bump B1.
  • the cathode wiring 113 is made of, for example, Au plating, Ag plating, Al plating, etc.
  • the thickness of the cathode wiring 113 is preferably a thickness that can sufficiently suppress voltage drop.
  • the cathode wiring 113 is electrically connected to the cathode terminal 15c of the mounting substrate 15 via the second bump B2.
  • Each of the first and second bumps B1 and B2 is a conductive bump having electrical conductivity, and is made of a metal such as Ag, Au, Cu, or Ni, or a Pb-free solder such as AgSn, AuSn, CuSn, NiSn, or CuNiSn.
  • the mounting substrate 15 (e.g., a drive substrate) includes, as an example, a semiconductor substrate 15a (e.g., a p-type semiconductor substrate), an nMOS (PCSEL drive nMOS) provided on the semiconductor substrate 15a that can drive (switch) a PCSEL serving as a first surface light-emitting element, an nMOS (LED drive nMOS) that can drive (switch) an LED serving as a second surface light-emitting element, a gate voltage control unit, and a current source.
  • a semiconductor substrate 15a e.g., a p-type semiconductor substrate
  • an nMOS PCSEL drive nMOS
  • LED drive nMOS nMOS
  • the pulse width and repetition frequency of the current pulse can be adjusted by controlling the gate voltage with the gate voltage control unit, and the intensity of the current pulse can be adjusted by controlling the current value with the current source (in the case of a variable current source).
  • the current that passes through the active layer 104 flows through the first cladding layer 103, the first contact layer 102, the cathode electrode 112, and the cathode wiring 113, in this order, to the cathode side of the current source connected to the PCSEL driving nMOS.
  • the current that has passed through the active layer 104 passes through the first cladding layer 103, the first contact layer 102, the cathode electrode 112, and the cathode wiring 113 in this order, and flows out to the cathode side of the current source connected to the LED driving nMOS.
  • the manufacturing method of the light emitting device 1 will be described below with reference to the flowchart in Fig. 4 and the like.
  • the overall flow is as follows: first, a semiconductor manufacturing method using semiconductor manufacturing equipment is used to simultaneously produce a plurality of light emitting element systems 10 on a single wafer (hereinafter referred to as "substrate 101" for convenience), which is the base material of the substrate 101.
  • substrate 101 a semiconductor manufacturing method using semiconductor manufacturing equipment is used to simultaneously produce a plurality of light emitting element systems 10 on a single wafer (hereinafter referred to as "substrate 101" for convenience), which is the base material of the substrate 101.
  • the series of light emitting element systems 10 are separated from one another by dicing (e.g., stealth dicing), thereby obtaining chip-shaped light emitting element systems 10.
  • the light emitting element systems 10 are flip-chip mounted on a mounting substrate 15.
  • a stack is produced (see FIG. 5 ). Specifically, the stack is formed by stacking first contact layer 102, first cladding layer 103, active layer 104, and base material 106BM of photonic crystal layer 106 in this order on substrate 101 (e.g., an n-GaAs substrate, an SI-GaAs substrate, or the like) by epitaxial crystal growth such as MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • the photonic crystal layer 106 is formed (see Figure 6). Specifically, a resist pattern for forming the modified refractive index periodic structure 106a of the photonic crystal layer 106 is formed on the stack (on the base material 106BM of the photonic crystal layer 106) by photolithography, and the base material 106BM is etched to a predetermined depth using the resist pattern as a mask, forming the modified refractive index periodic structure 106a on the base portion 106b. At this time, it is preferable to use RIE (Reactive Ion Etching) using, for example, a Cl-based gas. The resist pattern is then removed.
  • RIE Reactive Ion Etching
  • the second cladding layer 107, the reflecting mirror 108, and the second contact layer 109 are laminated (see Figure 7). Specifically, by another epitaxial growth, the second cladding layer 107, the reflecting mirror 108, and the second contact layer 109 are laminated in this order on the laminate (see Figure 6) on which the photonic crystal layer 106 has been formed.
  • the light emitting mesa LM PCSEL , the light emitting mesa LM LED , and each dummy mesa DM are formed (see FIG. 8 ).
  • a resist pattern for forming the light emitting mesa LM PCSEL , the light emitting mesa LM LED , and each dummy mesa DM is formed on the stack (see FIG. 7 ) by photolithography, and the stack is then etched by dry etching or wet etching using the resist pattern as a mask. The etching depth here is set to, for example, until the first contact layer 102 is exposed. Thereafter, the resist pattern is removed.
  • the insulating film 110 is formed (see Figure 10). Specifically, first, the insulating film 110 is formed over the entire surface of the laminate (see Figure 9) on which the anode electrode 111 and cathode electrode 112 are formed, for example, by CVD (Chemical Vapor Deposition), sputtering, evaporation, etc. Next, the insulating film 110 covering the anode electrode 111 and cathode electrode 112 is removed by photolithography and etching to expose the anode electrode 111 and cathode electrode 112.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • an insulating film 110 may be formed before the anode electrode 111 and cathode electrode 112 are formed on the laminate, and contact holes for forming the anode electrode 111 and the cathode electrode 112 may be formed in the insulating film 110, and electrodes corresponding to each contact hole may be formed by lift-off, for example.
  • the cathode wiring 113 is formed (see Figure 11). Specifically, the cathode wiring 113 is formed, for example by plating, so that one end contacts the cathode electrode 112, the other end covers the top of the dummy mesa DM via the insulating film 110, and the middle portion covers the side of the dummy mesa DM via the insulating film 110. Note that it is preferable to form a seed layer in the area to be plated prior to plating.
  • the substrate 101 is diced to obtain a plurality of chip-shaped light-emitting element systems 10.
  • the back surface of the substrate 101 is ground using, for example, a grinder or a CMP (Chemical Mechanical Polisher) device to thin the substrate 101.
  • an anti-reflective film is formed on the back surface of the substrate 101 by, for example, sputtering or vapor deposition.
  • first bump B1 is attached to each anode terminal 15b of the mounting substrate 15, and a second bump B2 is attached to each cathode terminal 15c (see Figure 12).
  • the light-emitting element system 10 and the mounting substrate 15 are aligned so that the anode electrode 111 on each light-emitting mesa faces the corresponding first bump B1, and the cathode wiring 113 on each dummy mesa DM faces the corresponding second bump B2 (see Figure 12).
  • the light-emitting element system 10 and the mounting substrate 15 are thermocompression bonded (bonded by applying pressure while heating) via the first and second bumps B1 and B2.
  • the light-emitting element system 10 and the mounting substrate 15 are electrically and mechanically connected via the first and second bumps B1 and B2 (see Figure 13).
  • step S8 the bumps are attached to the mounting substrate 15 side during bump bonding, but the bumps may also be attached to the light-emitting element system 10 side, or bumps (of the same material or different materials) may be attached to both the mounting substrate 15 side and the light-emitting element system 10 side.
  • the light-emitting device 1 comprises a plurality of surface-emitting elements and a mounting substrate 15 on which the plurality of surface-emitting elements are flip-chip mounted, and the plurality of surface-emitting elements include a plurality of types of surface-emitting elements (e.g., PCSELs and LEDs).
  • the plurality of surface-emitting elements include a plurality of types of surface-emitting elements (e.g., PCSELs and LEDs).
  • multiple types of surface-emitting elements are flip-chip mounted on the mounting substrate, making it possible to project multiple types of light beams and reduce wiring impedance.
  • light-emitting device 1 can provide a light-emitting device that can emit multiple types of projection beams and that can quickly switch each surface-emitting element.
  • the light emitting device 1 can integrate multiple types of surface light emitting elements on a single chip, which allows for smaller size, lower costs, faster response, and lower power consumption compared to when multiple types of surface light emitting element chips are used.
  • the light-emitting device 1 has a common substrate 101 (e.g., a growth substrate) for multiple surface-emitting elements, multiple surface-emitting elements can be produced in a batch, and multiple surface-emitting elements can be flip-chip mounted in a batch onto the mounting substrate 15. In other words, the light-emitting device 1 has excellent productivity.
  • a common substrate 101 e.g., a growth substrate
  • the light-emitting device 1 described above has a small footprint and is capable of high-speed switching of multiple types of surface-emitting elements, making it promising for application to mobile front-end devices, for example.
  • Fig. 14 is a cross-sectional view of a light emitting device 2 according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 15 is a plan view (viewed from the mounting substrate 15 side) of a light emitting element system 20 of the light emitting device 2 according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 16 is a diagram showing a state in which multiple types of emitted light are emitted from the light emitting element system 20 of the light emitting device 2 according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • the light emitting device 2 of Example 2 has a configuration generally similar to the light emitting device 1 of Example 1, except that the second surface light emitting element of the light emitting element system 20 is a VCSEL, and the light emitting element system 20 has multiple (e.g., two) first and second surface light emitting elements.
  • the light-emitting device 2 includes multiple types of surface-emitting elements, including at least two surface-emitting elements with different light-emitting principles, such as a PCSEL as a first surface-emitting element and a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser: VCSEL) as a second surface-emitting element.
  • the light-emitting device 2 includes, for example, two PCSELs and two VCSELs.
  • the light-emitting device 2 it is possible to selectively cause at least one of the multiple PCSELs and multiple VCSELs to emit light as needed.
  • Each of the multiple PCSELs has the same modulation mode as the PCSEL of the light-emitting device 1 according to Example 1, and has the same light-emitting pattern (emitted light pattern) (see FIG. 16). At least one of the multiple PCSELs may have a multi-light-emitting point mode or a flood light-emitting mode.
  • Each of the multiple VCSELs has a reflector 114 provided on the back surface of the substrate 101 (the surface opposite the mounting substrate 15).
  • Examples of the reflector 114 include a GaAs-based semiconductor multilayer reflector, a dielectric multilayer reflector, etc.
  • Each VCSEL is connected to a VCSEL drive nMOS, and when a drive pulse is applied from the VCSEL drive nMOS, it oscillates and emits stimulated emission (laser light) with a relatively narrow emission angle (see Figure 16).
  • Each VCSEL can be applied to metasurface-on VCSELs.
  • Each VCSEL is suitable, for example, as a light source for a proximity sensor.
  • the light-emitting element system 20 in which multiple PCSELs and multiple VCSELs are integrated on a single chip, is flip-chip mounted on the mounting substrate 15, which provides excellent productivity and enables high-speed switching of multiple PCSELs and multiple VCSELs.
  • the light-emitting mesas of the PCSEL and VCSEL may have the same diameter or different diameters (for example, the VCSEL may have a smaller diameter than the PCSEL).
  • the VCSEL may have a smaller diameter than the PCSEL.
  • the light-emitting device 2 described above can be mounted, for example, on the front side of a mobile device.
  • PCSEL is suitable as a light source for STL (structured light)
  • VCSEL is suitable as a light source for proximity sensors such as proximity sensors.
  • Fig. 17 is a cross-sectional view of a light emitting device 3 according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 18 is a plan view (view seen from the mounting substrate 15 side) of a light emitting element system 30 of the light emitting device 3 according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 19 is a diagram showing a state in which multiple types of emitted light are emitted from the light emitting element system 30 of the light emitting device 3 according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 3 of Example 3 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 2 of Example 2, except that a plurality of (e.g., six) VCSELs are provided in a two-dimensional array as second surface-emitting elements in the light-emitting element system 30.
  • a plurality of (e.g., six) VCSELs are provided in a two-dimensional array as second surface-emitting elements in the light-emitting element system 30.
  • the light-emitting device 3 includes multiple types of surface-emitting elements, including at least two surface-emitting elements with different light-emitting principles, such as a PCSEL as a first surface-emitting element and a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser: VCSEL) as a second surface-emitting element.
  • the light-emitting device 2 includes, for example, two PCSELs and, for example, six VCSELs.
  • the VCSELs serving as second surface-emitting elements have the same light-emitting principle.
  • the light-emitting device 3 it is possible to selectively cause at least one of the multiple PCSELs and multiple VCSELs to emit light as needed.
  • Each of the multiple PCSELs has the same modulation mode as the PCSEL of the light-emitting device 1 according to Example 1, and has the same light-emitting pattern (emitted light pattern) (see FIG. 19). At least one of the multiple PCSELs may have a multi-light-emitting point mode or a flood light-emitting mode.
  • Each of the multiple VCSELs has a reflector 114 provided on the back surface of the substrate 101 (the surface opposite the mounting substrate 15).
  • Examples of the reflector 114 include a GaAs-based semiconductor multilayer reflector, a dielectric multilayer reflector, etc.
  • Each VCSEL is connected to a VCSEL drive nMOS.
  • the VCSEL oscillates and emits stimulated emission (laser light) with a relatively narrow emission angle (see FIG. 19).
  • Each VCSEL can be applied to metasurface-on VCSELs.
  • a two-dimensional VCSEL array of multiple VCSELs is suitable as a light source for, for example, a TOF (Time of Flight) camera.
  • the light-emitting element system 30 in which multiple PCSELs and multiple VCSELs are integrated onto a single chip, is flip-chip mounted on the mounting substrate 15, resulting in excellent productivity and enabling high-speed switching of multiple PCSELs and multiple VCSELs.
  • the light-emitting device 3 has a two-dimensional VCSEL array, making it possible to emit light from multiple points over a wider area.
  • the light-emitting mesas of the PCSEL and VCSEL may have the same diameter or different diameters (for example, the VCSEL may have a smaller diameter than the PCSEL).
  • the VCSEL may have a smaller diameter than the PCSEL.
  • the light-emitting device 3 described above can be mounted, for example, on the front side of a mobile device.
  • PCSEL is suitable as a light source for STL (structured light)
  • VCSEL is suitable as a light source for a TOF camera.
  • Fig. 20 is a cross-sectional view of a light emitting device 4 according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 21 is a plan view (view seen from the mounting substrate 15 side) of a light emitting element system 40 of the light emitting device 4 according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 22 is a diagram showing a state in which multiple types of emitted light are emitted from the light emitting element system 40 of the light emitting device 4 according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 4 of Example 4 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 1 of Example 1, except that the light-emitting element system 40 has multiple (e.g., two) PCSELs as first surface-emitting elements and does not have a second surface-emitting element.
  • the light-emitting element system 40 has multiple (e.g., two) PCSELs as first surface-emitting elements and does not have a second surface-emitting element.
  • the light emitting device 4 includes multiple types of surface light emitting elements, including at least two surface light emitting elements with the same light emitting principle, for example, PCSEL1 as a first surface light emitting element and PCSEL2 as a second surface light emitting element.
  • PCSEL1 is a modulated PCSEL that has a modulation mode.
  • PCSEL2 is an unmodulated PCSEL that does not have a modulation mode.
  • PCSEL1 and PCSEL2 have different light emitting patterns (emitted light patterns).
  • the light-emitting device 4 it is possible to selectively emit light from at least one of PCSEL1 and PCSEL2 as needed.
  • the PCSEL1 has the same modulation mode as the PCSEL of the light emitting device 1 according to the first embodiment, and the pattern (light emission pattern) of the emitted light EL PCSEL1 is the same as that of the PCSEL of the light emitting device 1 according to the first embodiment (see FIG. 22).
  • the PCSEL1 may have a multi-light emitting point mode or a flood light emission mode.
  • PCSEL2 emits multiple narrow emission angle beams (a wide beam overall) whose emission direction (principal ray direction) coincides with the substrate normal direction (see Figure 22).
  • PCSEL2 may have a multi-emission point mode or a flood emission mode.
  • PCSEL1 and PCSEL2 may each have a multi-light-emitting point mode or a flood light-emitting mode.
  • One of PCSEL1 and PCSEL2 may have a multi-light-emitting point mode, and the other may have a flood light-emitting mode.
  • the light-emitting element system 40 in which PCSEL1 and PCSEL2 are integrated onto a single chip, is flip-chip mounted on the mounting substrate 15, which provides excellent productivity and enables high-speed switching of PCSEL1 and PCSEL2.
  • the light-emitting device 4 has only a PCSEL as a light source, no external optical elements are required, allowing for miniaturization and cost reduction.
  • the light-emitting mesas of PCSEL1 and PCSEL2 may have the same diameter or different diameters. In the light-emitting device 4, for example, there may be multiple PCSEL1 and/or PCSEL2.
  • the light-emitting device 4 described above can be mounted, for example, on the front side of a mobile device.
  • PCSEL1 is suitable as a light source for STL (structured light)
  • PCSEL2 is suitable as a light source for a TOF camera or proximity sensor.
  • Fig. 23 is a cross-sectional view of a light-emitting device 5 according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 24 is a plan view (viewed from the mounting substrate 15 side) of a light-emitting element system 50 of the light-emitting device 5 according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 25 is a diagram showing a state in which the same type of emitted light is emitted from the light-emitting element system 50 of the light-emitting device 5 according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 5 of Example 5 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 1 of Example 1, except that the light-emitting element system 50 has multiple PCSELs as first surface-emitting elements and does not have a second surface-emitting element.
  • the light-emitting device 5 includes multiple types of surface-emitting elements, including at least two surface-emitting elements that use the same light-emitting principle, such as PCSEL1-A as a first surface-emitting element and PCSEL1-B as a second surface-emitting element.
  • PCSEL1-A and PCSEL1-B are PCSELs with different modulation modes and different light-emitting patterns (emitted light patterns).
  • the light-emitting device 5 it is possible to selectively cause at least one of multiple (e.g., two) PCSELs to emit light as needed.
  • the pattern of the emitted light EL PCSEL1-A forms the center of a fan-shaped radial irradiation area (see FIG. 25).
  • PCSEL1-A may have a multi-light-emitting point mode or a flood light-emitting mode.
  • the pattern of the emitted light EL PCSEL1-B forms the periphery of a fan-shaped radial irradiation area (see FIG. 25).
  • PCSEL1-B may have a multi-light-emitting point mode or a flood light-emitting mode.
  • PCSEL1-A and PCSEL1-B may each have a multi-light-emitting point mode or a flood light-emitting mode.
  • One of PCSEL1-A and PCSEL1-B may have a multi-light-emitting point mode, and the other may have a flood light-emitting mode.
  • the light-emitting device 5 can direct the light emitted from PCSEL1-A and PCSEL1-B to different illumination areas, and can also differentiate the light-emitting modes between the illumination areas.
  • the light-emitting element system 50 in which PCSEL1-A and PCSEL1-B are integrated onto a single chip, is flip-chip mounted on the mounting substrate 15, resulting in excellent productivity and enabling high-speed switching of PCSEL1-A and PCSEL1-B.
  • the light-emitting device 5 it is possible to combine the emission light patterns of multiple modulated PCSELs to form a single irradiation pattern, enabling higher-resolution STL (structured light).
  • the light-emitting device 5 has only a PCSEL as a light source, no external optical elements are required, allowing for miniaturization and cost reduction.
  • the light-emitting mesas of PCSEL1-A and PCSEL1-B may have the same diameter or different diameters.
  • the light-emitting device 5 may have three or more PCSELs with different modulation modes. In this case, for example, a fan-shaped radial irradiation area may be divided among three or more PCSELs.
  • the light-emitting device 5 described above can be mounted, for example, on the rear side of a mobile device.
  • PCSEL1-A and PCSEL1-B are suitable as light sources for, for example, a ToF camera.
  • Fig. 26 is a cross-sectional view of a light-emitting device 6 according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 27 is a plan view (view seen from the mounting substrate 15 side) of a light-emitting element system 60 of the light-emitting device 6 according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 28 is a diagram showing a state in which the same type of emitted light is emitted from the light-emitting element system 60 of the light-emitting device 6 according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 6 of Example 6 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 1 of Example 1, except that the light-emitting element system 60 has multiple PCSELs as first surface-emitting elements and does not have a second surface-emitting element.
  • the light-emitting device 6 includes multiple types of surface-emitting elements, including at least two surface-emitting elements with the same light-emitting principle, such as PCSEL2a and PCSEL2b as first surface-emitting elements.
  • PCSEL2a and PCSEL2b are both unmodulated PCSELs that do not have a modulation mode, and have different sizes and light-emitting patterns (emitted light patterns).
  • PCSEL2b has a smaller diameter than PCSEL2a.
  • At least one of multiple (e.g., two) PCSELs 2a and 2b can be selectively made to emit light as needed.
  • the PCSEL2a may have a wide pattern including many narrow-angle beams whose emission direction coincides with the normal direction of the substrate (see FIG. 28). In this case, the PCSEL2a may have a multi-emission point mode or a flood emission mode.
  • the pattern of the emitted light EL PCSEL2b is a narrow pattern including a small number of narrow emission angle beams whose emission direction coincides with the normal direction of the substrate (see FIG. 28 ).
  • the PCSEL2b may have a multi-emission point mode or a flood emission mode.
  • PCSEL2a and PCSEL2b may each have a multi-light-emitting point mode or a flood light-emitting mode.
  • One of PCSEL2a and PCSEL2b may have a multi-light-emitting point mode, and the other may have a flood light-emitting mode.
  • the light-emitting element system 60 in which multiple unmodulated PCSELs are integrated onto a single chip, is flip-chip mounted on the mounting substrate 15, resulting in excellent productivity and enabling high-speed switching of multiple unmodulated PCSELs.
  • the light-emitting device 6 can emit light with different beam widths, making it possible to selectively emit light from at least one of multiple unmodulated PCSELs for each application.
  • the light-emitting device 6 may have three or more unmodulated PCSELs, where at least two of the unmodulated pixels have different diameters.
  • each PCSEL2 is suitable, for example, as a polarized light source for a healthcare watch.
  • Fig. 29 is a cross-sectional view of a light-emitting device 7 according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 30 is a plan view (view viewed from the mounting substrate 15 side) of a light-emitting element system 70 of the light-emitting device 7 according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 31 is a diagram showing a state in which multiple types of emitted light are emitted from the light-emitting element system 70 of the light-emitting device 7 according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 7 of Example 7 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 1 of Example 1, except that the light-emitting element system 70 has multiple second-surface light-emitting elements and does not have any first-surface light-emitting elements.
  • the light-emitting device 7 includes multiple types of surface-emitting elements, including at least two surface-emitting elements with different light-emitting principles, such as an LED as a second surface-emitting element and a VCSEL as a second surface-emitting element.
  • the LED and VCSEL have different light-emitting patterns (emitted light patterns).
  • the light-emitting device 7 it is possible to selectively cause at least one of the LED and the VCSEL to emit light as needed.
  • the LED for example, emits light in the form of an EL LED beam pattern with a relatively wide emission angle (see FIG. 31).
  • the VCSEL emits light in a beam pattern with a relatively narrow emission angle (see FIG. 31).
  • the light-emitting element system 70 in which the LED and VCSEL are integrated on a single chip, is flip-chip mounted on the mounting substrate 15, which provides excellent productivity and enables high-speed switching of each of the LED and VCSEL.
  • the light-emitting mesas of the LED and VCSEL may have the same diameter, or may have different diameters (for example, the VCSEL may have a smaller diameter than the LED).
  • the light-emitting device 7 may have multiple LEDs and/or VCSELs.
  • the light-emitting device 7 described above can be mounted, for example, on the front side of a mobile device.
  • the LED and VCSEL are suitable as light sources for a TOF camera or proximity sensor.
  • Fig. 32 is a cross-sectional view of a light emitting device 8 according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 33 is a plan view (view viewed from the mounting substrate 15 side) of a light emitting element system 80 of a light emitting device 8 according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 8 of Example 8 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 1 of Example 1, except that the light-emitting element system 80 has multiple first surface-emitting elements and multiple second surface-emitting elements.
  • the light emitting device 8 includes multiple types of surface light emitting elements, including three types of surface light emitting elements with different light emission principles, for example, a PCSEL as a first surface light emitting element, an LED as a second surface light emitting element, and a VCSEL as a second surface light emitting element.
  • a PCSEL as a first surface light emitting element
  • an LED as a second surface light emitting element
  • a VCSEL as a second surface light emitting element.
  • multiple PCSELs e.g., two
  • multiple LEDs e.g., two
  • VCSELs e.g., four
  • the multiple PCSELs may all be modulated PCSELs, or all may be unmodulated PCSELs.
  • the VCSELs serving as second surface light emitting elements have the same light emission principle.
  • the LEDs serving as second surface light emitting elements have the same light emission principle.
  • PCSEL PCSEL
  • LED LED
  • VCSEL VCSEL
  • the light-emitting device 8 can selectively emit light from at least one of at least one of the following types: PCSEL, LED, and VCSEL, as needed.
  • the light-emitting element system 80 in which multiple PCSELs, multiple LEDs, and multiple VCSELs are integrated onto a single chip, is flip-chip mounted on the mounting substrate 15, resulting in excellent productivity and enabling high-speed switching of each PCSEL, each LED, and each VCSEL.
  • the light-emitting mesas of the PCSEL, LED, and VCSEL may have the same diameter or different diameters (for example, the VCSEL may have the smallest diameter).
  • the light-emitting device 8 may have only one of at least one type of PCSEL, LED, or VCSEL, or may have three or more of at least one of PCSELs and LEDs, or may have two, three, five, or more VCSELs.
  • the light-emitting device 8 described above can be mounted, for example, on the front side of a mobile device.
  • PCSEL is suitable as a light source for STL (structured light)
  • VCSEL and LED are suitable as light sources for TOF cameras and proximity sensors.
  • Fig. 34 is a cross-sectional view of a light emitting device 9 according to Example 9 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 35 is a plan view (view viewed from the mounting substrate 15 side) of a light emitting element system 90 of a light emitting device 9 according to Example 9 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 9 of Example 9 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 1 of Example 1, except that the light-emitting element system 90 has multiple first surface-emitting elements and multiple second surface-emitting elements.
  • the light emitting device 9 includes multiple types of surface light emitting elements, including three types of surface light emitting elements with different light emitting principles, for example, a PCSEL as a first surface light emitting element, an LED as a second surface light emitting element, and a VCSEL as a second surface light emitting element.
  • a PCSEL as a first surface light emitting element
  • an LED as a second surface light emitting element
  • a VCSEL as a second surface light emitting element.
  • multiple PCSELs e.g., four
  • multiple LEDs e.g., two
  • VCSELs e.g., two
  • the multiple PCSELs include, for example, two modulated PCSELs, PCSEL1, and two unmodulated PCSELs, PCSEL2.
  • the light-emitting device 9 it is possible to selectively emit light from at least one of at least one of the following types: PCSEL1, PCSEL2, LED, and VCSEL, as needed.
  • a light-emitting element system 80 in which multiple PCSEL1, multiple PCSEL2, multiple LEDs, and multiple VCSELs are integrated onto a single chip is flip-chip mounted on the mounting substrate 15, which provides excellent productivity and enables high-speed switching of each PCSEL1, each PCSEL2, each LED, and each VCSEL.
  • the light-emitting mesas of PCSEL1, PCSEL2, the LED, and the VCSEL may have the same diameter or different diameters (for example, the VCSEL may have the smallest diameter).
  • the light-emitting device 9 may have only one of each type of at least one of PCSEL1, PCSEL2, the LED, and the VCSEL, or may have three or more of each type of at least one of PCSEL1, PCSEL2, the LED, and the VCSEL.
  • the light-emitting device 9 described above can be mounted, for example, on the front side of a mobile device.
  • PCSEL1 and PCSEL2 are suitable as light sources for STL (structured light)
  • VCSELs and LEDs are suitable as light sources for TOF cameras and proximity sensors.
  • Fig. 36 is a cross-sectional view of a light emitting device 10.5 according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 37 is a plan view (view viewed from the mounting substrate 15 side) of a light emitting element system 1199 of a light emitting device 10.5 according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 10.5 of Example 10 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 1 of Example 1, except that multiple surface-emitting elements (e.g., PCSELs and LEDs) of the light-emitting element system 119 have a mesare-less structure.
  • multiple surface-emitting elements e.g., PCSELs and LEDs
  • multiple surface-emitting elements e.g., PCSELs and LEDs
  • an ion-implanted region IIA is provided as an insulating region between the multiple surface-emitting elements in the area other than the substrate 101 and the first contact layer 102.
  • ion species in the ion-implanted region IIA include H+ and B+.
  • Light emitting device 10.5 provides substantially the same effects as light emitting device 1 according to Example 1.
  • Fig. 38 is a cross-sectional view of a light emitting device 11 according to Example 11 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 39 is a plan view (view viewed from the mounting substrate 15 side) of a light emitting element system 129 of the light emitting device 11 according to Example 11 of an embodiment of the present technology.
  • the light-emitting device 11 of Example 11 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 2 of Example 2, except that the light-emitting element system 129 has one first surface-emitting element and multiple (e.g., five) ultra-small second surface-emitting elements.
  • one first surface-emitting element is a PCSEL (modulated PCSEL or unmodulated PCSEL).
  • the multiple second surface-emitting elements are multiple (e.g., five) VCSELs arranged in a one-dimensional array.
  • Each VCSEL has a significantly smaller diameter than a PCSEL.
  • the light-emitting device 12 of Example 12 has a configuration generally similar to that of the light-emitting device 3 of Example 3, except that the light-emitting element system 120 has one first surface-emitting element and multiple (e.g., 40) ultra-small second surface-emitting elements.
  • one first surface-emitting element is a PCSEL (modulated PCSEL or unmodulated PCSEL).
  • the multiple second surface-emitting elements are multiple (e.g., 40) VCSELs arranged in a two-dimensional array.
  • Each VCSEL has a significantly smaller diameter than a PCSEL.
  • the light-emitting device 12 can achieve the same effects as the light-emitting device 3 according to Example 3, while also achieving miniaturization and cost reduction.
  • the light-emitting mesa LM VCSEL of the photonic crystal surface light-emitting element 20M may have a reflecting mirror 114.
  • a first cladding layer 103, an active layer 104, a second cladding layer 107, a reflecting mirror 108, and a second contact layer 109 are arranged in this order on a reflecting mirror 114 (e.g., a GaAs-based semiconductor multilayer film reflecting mirror) arranged on a first contact layer 102.
  • a photonic crystal surface-emitting laser has been used as an example of the photonic crystal surface-emitting element of the light-emitting device according to the present technology, but the present technology can also be applied to, for example, photonic crystal surface-emitting diodes (resonant or non-resonant type).
  • At least two of the multiple surface light emitting elements do not need to share a substrate.
  • a semiconductor multilayer film reflector is used as the reflector, but this is not limited to this.
  • a dielectric multilayer film reflector or a hybrid mirror made by stacking at least two of a semiconductor multilayer film reflector, a dielectric multilayer film reflector, and a metal reflector may also be used.
  • the photonic crystal surface light-emitting element is made of a material that is lattice-matched to GaAs (GaAs-based compound semiconductor), but this is not limiting.
  • a material that is lattice-matched to InP (InP-based compound semiconductor) or a material that is lattice-matched to GaN (GaN-based compound semiconductor) may also be used.
  • reference numeral 112 is the anode electrode
  • reference numeral 113 is the anode wiring
  • reference numeral 111 is the cathode electrode.
  • At least one of the first and second contact layers 102, 109 may not be provided.
  • One of the first and second cladding layers 103, 107 may not be provided.
  • the semiconductor multilayer film reflector serving as the reflecting mirror 108 may also serve as that one of the cladding layers.
  • the reflector 108 does not have to be provided.
  • the dummy element DE does not need to be provided.
  • MOSFETs are used as driver switching elements, but other field-effect transistors such as junction FETs may also be used, or bipolar transistors may also be used.
  • the photonic crystal surface light emitting element of the light emitting device according to the present technology may have a multi-junction structure in which two or more active layers 104 are stacked. In this case, it is preferable to dispose a tunnel junction layer between adjacent active layers 104 in the stacking direction.
  • each layer constituting the light-emitting device can be changed as appropriate within the scope of functionality of the light-emitting device.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products (electronic devices).
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, or a low-power device (for example, a smartphone, a smartwatch, a tablet, a mouse, a laptop, or the like), or a communication device.
  • the light-emitting device can also be used as a light source for devices that form or display images using laser light (e.g., laser printers, laser copiers, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.).
  • laser light e.g., laser printers, laser copiers, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.
  • Example of application of light emitting device to distance measuring device An application example of the light emitting device 1 according to the first embodiment will be described below.
  • FIG. 43 shows an example of the schematic configuration of a distance measurement device 1000 (distance measuring device) equipped with a light emitting device 1, as an example of electronic equipment relating to the present technology.
  • the distance measurement device 1000 measures the distance to a subject S using the TOF (Time Of Flight) method.
  • the distance measurement device 1000 is equipped with a light emitting device 1.
  • the distance measurement device 1000 is equipped with, for example, a light emitting device 1, a light receiving device 125, a lens 130, a signal processing unit 145, a control unit 155, a display unit 165, and a memory unit 170.
  • the light receiving device 125 receives light emitted from the light emitting device 1 and reflected by the subject S (object). In other words, the light receiving device 125 detects the light reflected by the subject S.
  • the lens 130 is a lens, such as a focusing lens, that collects the light reflected by the subject S and guides it to the light receiving device 125.
  • the signal processing unit 145 is a circuit for generating a signal corresponding to the difference between the signal input from the light receiving device 125 and the reference signal input from the control unit 155.
  • the control unit 155 is configured to include, for example, a Time to Digital Converter (TDC).
  • the reference signal may be a signal input from the control unit 155, or may be an output signal of a detection unit that directly detects the output of the light emitting device 1.
  • the control unit 155 is, for example, a processor that controls the light emitting device 1, the light receiving device 125, the signal processing unit 145, the display unit 165, and the memory unit 170.
  • the control unit 155 is a circuit that measures the distance to the subject S based on the signal generated by the signal processing unit 145.
  • the control unit 155 generates a video signal for displaying information about the distance to the subject S and outputs it to the display unit 165.
  • the display unit 165 displays information about the distance to the subject S based on the video signal input from the control unit 155.
  • the control unit 155 stores information about the distance to the subject S in the memory unit 170.
  • any of light-emitting devices 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 5, 11, and 12 can also be applied to distance measurement device 1000.
  • FIG. 44 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes multiple electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • the functional configuration of the integrated control unit 12050 also includes a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053.
  • the drivetrain control unit 12010 controls the operation of devices related to the vehicle's drivetrain in accordance with various programs.
  • the drivetrain control unit 12010 functions as a control device for a driveforce generating device such as an internal combustion engine or drive motor that generates vehicle driveforce, a driveforce transmission mechanism that transmits driveforce to the wheels, a steering mechanism that adjusts the vehicle's steering angle, and a braking device that generates vehicle braking force.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, backup lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves transmitted from a portable device that serves as a key or signals from various switches can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts these radio waves or signal inputs and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • a distance measurement device 12031 is connected to the outside-vehicle information detection unit 12030.
  • the distance measurement device 12031 includes the distance measurement device 1000 described above.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 causes the distance measurement device 12031 to measure the distance to an object outside the vehicle (subject S), and acquires the distance data obtained thereby.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing for people, cars, obstacles, signs, etc. based on the acquired distance data.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects information inside the vehicle. Connected to the in-vehicle information detection unit 12040 is, for example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 may calculate the driver's level of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041, or may determine whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, and output control commands to the drive system control unit 12010.
  • the microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following based on inter-vehicle distance, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the vehicle's surroundings acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, thereby enabling cooperative control aimed at autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • the microcomputer 12051 can output control commands to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching from high beams to low beams.
  • the audio/video output unit 12052 transmits at least one audio and/or video output signal to an output device capable of visually or audibly notifying vehicle occupants or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • Figure 45 shows an example of the installation location of the distance measurement device 12031.
  • vehicle 12100 has distance measurement devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as distance measurement device 12031.
  • Distance measuring devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are installed, for example, on the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle cabin of vehicle 12100.
  • Distance measuring device 12101 installed on the front nose and distance measuring device 12105 installed on the top of the windshield inside the vehicle cabin mainly acquire data ahead of vehicle 12100.
  • Distance measuring devices 12102 and 12103 installed on the side mirrors mainly acquire data on the sides of vehicle 12100.
  • Distance measuring device 12104 installed on the rear bumper or back door mainly acquires data behind vehicle 12100.
  • the forward data acquired by distance measuring devices 12101 and 12105 is mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, etc.
  • Detection range 12111 indicates the detection range of distance measurement device 12101 installed on the front nose
  • detection ranges 12112 and 12113 indicate the detection ranges of distance measurement devices 12102 and 12103 installed on the side mirrors, respectively
  • detection range 12114 indicates the detection range of distance measurement device 12104 installed on the rear bumper or back door.
  • microcomputer 12051 can calculate the distance to each three-dimensional object within detection range 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to vehicle 12100), thereby extracting as a preceding vehicle, in particular, the closest three-dimensional object on the path of vehicle 12100 that is traveling in approximately the same direction as vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or higher). Furthermore, microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance that should be maintained in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic braking control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • microcomputer 12051 can classify and extract three-dimensional object data related to three-dimensional objects into categories such as motorcycles, standard vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, and use this data for automatic obstacle avoidance. For example, microcomputer 12051 distinguishes obstacles around vehicle 12100 into those that are visible to the driver of vehicle 12100 and those that are difficult to see.
  • Microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and a collision is possible, it can provide driving assistance to avoid a collision by outputting an alarm to the driver via audio speaker 12061 or display unit 12062, or by performing forced deceleration or evasive steering via drivetrain control unit 12010.
  • the above describes an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the technology disclosed herein can be applied to the distance measurement device 12031 of the configuration described above.
  • the present technology can also be configured as follows. (1) a plurality of surface light emitting elements; a mounting substrate on which the plurality of surface light emitting elements are flip-chip mounted; Equipped with The light emitting device, wherein the plurality of surface light emitting elements include a plurality of types of surface light emitting elements. (2) The light emitting device according to (1), wherein the plurality of surface light emitting elements have a common substrate. (3) The light emitting device according to either (1) or (2), wherein the plurality of types of surface light emitting elements include at least two surface light emitting elements having different light emitting principles. (4) The light emitting device according to (3), wherein the at least two surface light emitting elements have different light emitting patterns.
  • the light emitting device according to any one of (1) to (4), wherein the plurality of types of surface light emitting elements include at least two of the surface light emitting elements having the same light emitting principle. (6) The light emitting device according to (5), wherein the at least two surface light emitting elements have different light emitting patterns. (7) The light emitting device according to any one of (1) to (6), wherein the plurality of types of surface light emitting elements include a first surface light emitting element that is the surface light emitting element having a photonic crystal layer. (8) The light emitting device according to any one of (1) to (7), wherein the plurality of types of surface light emitting elements include a second surface light emitting element that is the surface light emitting element that does not have the photonic crystal layer.
  • the light emitting device according to any one of (8) to (10), wherein the second surface light emitting element is a VCSEL.
  • each of the plurality of second surface light emitting elements is a VCSEL, or each of the plurality of second surface light emitting elements is an LED.
  • the plurality of types of surface light emitting elements include a surface light emitting element that does not have the photonic crystal layer.
  • the plurality of types of surface light emitting elements include a plurality of the first surface light emitting elements.
  • the plurality of first surface light emitting elements are the first surface light emitting device in which the photonic crystal layer has a modulation mode; the first surface light-emitting device in which the photonic crystal layer does not have the modulation mode;
  • the at least two first surface light emitting elements are the first surface light emitting device having a flood light emission mode; the first surface light emitting element having a multi-light emitting point mode;
  • Light emitting device 15 Mounting substrate 101: Substrate PCSEL (surface light emitting element, first surface light emitting element) PCSEL1 (surface-emitting element, first surface-emitting element) PCSEL1-A (surface light emitting element, first surface light emitting element) PCSEL1-B (surface light emitting element, first surface light emitting element) PCSEL2 (surface-emitting element, first surface-emitting element) PCSEL2a (surface-emitting element, first surface-emitting element) PCSEL2b (surface-emitting element, first surface-emitting element) LED (surface-emitting element, second surface-emitting element) VCSEL (surface-emitting element, second surface-emitting element)

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

複数種類の投光ビームを投光することができる発光装置であって各面発光素子の高速スイッチングが可能な発光装置を提供すること。 本技術に係る発光装置は、複数の面発光素子と、該複数の面発光素子がフリップチップ実装される実装基板と、を備え、前記複数の面発光素子は、複数種類の面発光素子を含む。本技術に係る発光装置によれば、複数種類の投光ビームを投光することができる発光装置であって各面発光素子の高速スイッチングが可能な発光装置を提供することができる。

Description

発光装置
 本開示に係る技術(以下「本技術」とも呼ぶ)は、発光装置に関する。
 従来、面発光レーザ、発光ダイオード、フォトニック結晶面発光素子等の面発光素子が知られている。
 例えば特許文献1、2には、活性層及び位相変調層を含む発光部がジャンクションアップで実装された投光モジュールが開示されている。
 これらの投光モジュールは、複数種類の投光ビームを投光することができる。
特開2019-509823号公報 特開2019-509822号公報
 しかしながら、例えば特許文献1、2に開示された投光モジュールでは、各発光部の高速スイッチングを可能とすることに関して改善の余地があった。
 そこで、本技術は、複数種類の投光ビームを投光することができる発光装置であって各面発光素子の高速スイッチングを可能とする発光装置を提供することを主目的とする。
 本技術は、複数の面発光素子と、
 前記複数の面発光素子がフリップチップ実装される実装基板と、
 を備え、
 前記複数の面発光素子は、複数種類の面発光素子を含む、発光装置を提供する。
 前記複数の面発光素子は、共通の基板を有していてもよい。
 前記複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる少なくとも2つの前記面発光素子を含んでいてもよい。
 前記少なくとも2つの面発光素子は、発光パターンが異なっていてもよい。
 前記複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の少なくとも2つの面発光素子を含んでいてもよい。
 前記少なくとも2つの面発光素子は、発光パターンが異なっていてもよい。
 前記複数種類の面発光素子が、フォトニック結晶層を有する前記面発光素子である第1面発光素子を含んでいてもよい。
 前記複数種類の面発光素子が、前記フォトニック結晶層を有しない前記面発光素子である第2面発光素子を含んでいてもよい。
 前記複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる複数の前記第2面発光素子を含んでいてもよい。
 前記第1面発光素子は、PCSELであってもよい。
 前記第2面発光素子は、LEDであってもよい。
 前記第2面発光素子は、VCSELであってもよい。
 前記複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の複数の前記第2面発光素子を含んでいてもよい。
 前記複数の第2面発光素子の各々はVCSELであり、又は、前記複数の第2面発光素子の各々はLEDであってもよい。
 前記複数種類の面発光素子が、前記フォトニック結晶層を有しない前記面発光素子を含んでいてもよい。
 前記複数種類の面発光素子が、複数の前記第1面発光素子を含んでいてもよい。
 前記複数の第1面発光素子は、
 前記フォトニック結晶層が変調モードを有する前記第1面発光素子と、
 前記フォトニック結晶層が前記変調モードを有しない前記第1面発光素子と、
 を含んでいてもよい。
 前記複数の第1面発光素子は、異なる変調モードを有する少なくとも2つの前記第1面発光素子を含んでいてもよい。
 前記少なくとも2つの第1面発光素子は、フラッド発光モードを有する前記第1面発光素子と、マルチ発光点モードを有する前記第1面発光素子と、を含んでいてもよい。
 前記複数の第1面発光素子は、照射領域及び/又は発光パターンが異なっていてもよい。
本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の発光素子系から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例2に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例2に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例2に係る発光装置の発光素子系から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。 本技術の一実施形態の実施例3に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例3に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例3に係る発光装置の発光素子系から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。 本技術の一実施形態の実施例4に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例4に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例4に係る発光装置の発光素子系から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。 本技術の一実施形態の実施例5に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例5に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例5に係る発光装置の発光素子系から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。 本技術の一実施形態の実施例6に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例6に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例6に係る発光装置の発光素子系から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。 本技術の一実施形態の実施例7に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例7に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例7に係る発光装置の発光素子系から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。 本技術の一実施形態の実施例8に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例8に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例9に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例9に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例10に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例10に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例11に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例11に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例12に係る発光装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例12に係る発光装置の発光素子系の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例2の変形例に係る発光装置の断面図である。 一実施形態の実施例1に係る発光装置の距離測定装置への適用例を示す図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 距離測定装置の設置位置の一例を示す説明図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。本明細書において、本技術に係る発光装置が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る発光装置は、少なくとも1つの効果を奏すればよい。本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
 また、以下の順序で説明を行う。
0.導入
1.本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置
2.本技術の一実施形態の実施例2に係る発光装置
3.本技術の一実施形態の実施例3に係る発光装置
4.本技術の一実施形態の実施例4に係る発光装置
5.本技術の一実施形態の実施例5に係る発光装置
6.本技術の一実施形態の実施例6に係る発光装置
7.本技術の一実施形態の実施例7に係る発光装置
8.本技術の一実施形態の実施例8に係る発光装置
9.本技術の一実施形態の実施例9に係る発光装置
10.本技術の一実施形態の実施例10に係る発光装置
11.本技術の一実施形態の実施例11に係る発光装置
12.本技術の一実施形態の実施例12に係る発光装置
13.本技術の変形例
14.電子機器への応用例
15.発光装置を距離測定装置に適用した例
16.距離測定装置を移動体に搭載した例
<0.導入>
 従来、ベンチマーク及び市場動向レポートによると、スマートフォン等のモバイルのフロント側には、センシングアプリケーションごとに適切な投光ビームが必要とされ、投光ビームの種類が異なる複数の投光モジュール(例えば近接センサチップ、STL(Structured Light)投光チップ、Flood投光チップ等の複数の投光チップ)が搭載されていた。このため、モバイルフロント側に占めるモジュール専有面積が大きくなっていた。この問題の解決策として、特許文献1、2が提案されている。
 特許文献1では、投光モジュールが、支持基板上に集積された複数の発光素子(発光部)を備え、各発光素子が、所望の発光パターンになるように設計された位相変調層を有する。これにより、1つの投光モジュール(1つの投光チップ)から複数種類の投光ビームを投光することができる。
 特許文献2では、投光モジュールが、1チップ内に複数の発光メサ(発光部)を備えている。各発光メサは、所望の発光パターンになるように設計された位相変調層を有する。これにより、1つの投光モジュール(1つの投光チップ)から、複数種類の投光ビームを投光することができる。
 しかしながら、特許文献1、2では、発光部の上下から配線を引いているため、配線インピーダンスが大きくなり、各発光部のスイッチングが低速になってしまう。すなわち、特許文献1、2では、各発光部の高速スイッチングを可能とすることに関して改善の余地があった。
 そこで、発明者らは、鋭意検討の末、複数種類の投光ビームを投光することができる発光装置であって各面発光素子の高速スイッチングを可能とする発光装置として、本技術に係る発光装置を開発した。
 以下、本技術の一実施形態に係る発光装置について、幾つかの実施例を例にとって詳細に説明する。以下、図1等の断面図において、適宜、上側を上、下側を下として説明する。
<1.本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置>
 図1は、本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置1の断面図である。図2は、本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置1の発光素子系10の平面図(実装基板15側から見た図)である。図3は、本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置1の発光素子系10から複数種類の出射光(投光ビーム)が出射(投光)されている状態を示す図である。
≪発光装置の構成≫
 本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置1は、一例として図1及び図2に示すように、複数(例えば2つ)の面発光素子を含む発光素子系10と、該複数の面発光素子がフリップチップ実装される実装基板15とを備える。
 発光素子系10の複数(例えば2つ)の面発光素子は、複数種類(例えば2種類)の面発光素子を含む。一例として、複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる少なくとも2つの面発光素子を含む。詳述すると、複数種類の面発光素子が、フォトニック結晶層106を有する面発光素子である第1面発光素子と、フォトニック結晶層106を有しない面発光素子である第2面発光素子とを含む。第1面発光素子は、例えばPCSEL(Photonic Crystal-Surface Emitting Laser)である。第2面発光素子は、例えばLED(Light Emitting Diode))である。
 第1及び第2面発光素子(例えばPCSEL及びLED)は、いずれも裏面出射型である。PCSELの発振波長は、一例として、NIR(Near Infrared Ray)帯、例えば940nmである。LEDの発光波長は、一例として、NIR(Near Infrared Ray)帯940nmである。第1及び第2面発光素子(例えばPCSEL及びLED)は、発光パターン(出射光のパターン)が異なる(図3参照)。
 第1及び第2面発光素子(例えばPCSEL及びLED)は、共通の基板101を有し、該基板101の面内方向に沿って並んでいる。第1及び第2面発光素子の各々は、基板101の実装基板15側とは反対側へ光を出射する。ここでは、第1及び第2面発光素子の各々は、基板101の実装基板15側とは反対側の面(裏面)が出射面である。該出射面に反射防止膜が設けられることが好ましい。該反射防止膜としては、例えば、複数の誘電体膜(例えばSiO2膜、SiN膜、SiON膜等)が積層された積層構造を有するものを用いることができる。
 発光素子系10では、第1及び第2面発光素子(例えばPCSEL及びLED)の各々がバンプを介して実装基板15に接合されている。このように、発光素子系10は、実装基板15と電気的且つ機械的に接続されている。
 実装基板15は、例えば、ドライバ(駆動回路)を有する基板(駆動基板)又はドライバ(駆動回路)に電気的に接続される配線基板である。ここでは、実装基板15は、駆動基板である。実装基板15のドライバは、スイッチング素子として、例えばnMOS(n-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect Transistor)を有する。特にスイッチング素子にnMOSを用いることにより、スイッチング素子の小型化を図ることができ、ドライバの小型化及び設計自由度の向上につながる。なお、ドライバは、nMOSに代えて、pMOS(p-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect Transistor)を有していてもよい。
 発光素子系10は、一例として、第1及び第2面発光素子(例えばPCSEL及びLED)と基板101を共有し、第1及び第2面発光素子を含む面発光素子対を基板101の面内方向に挟むように配置された2つのダミー素子DEと、各面発光素子の実装基板15側の面に設けられたアノード電極111と、各ダミー素子DEの実装基板15側の面に一部が設けられたカソード配線113とを更に含む。ダミー素子DEは「非発光素子」とも呼ばれる。
 第1面発光素子としてのPCSELでは、一例として、活性層104及びフォトニック結晶層106が互いに積層(例えば積層方向に近接して配置)されている。活性層104及びフォトニック結晶層106を含んで発光部が構成されている。ここでは、活性層104がフォトニック結晶層106の基板101側(上側、例えばn側)に配置されているが、活性層104がフォトニック結晶層106の基板101側とは反対側(下側、例えばp側)に配置されていてもよい。なお、活性層104がフォトニック結晶層106のn側に配置される場合の方がp側に配置される場合よりも電気特性が向上する。
 第1面発光素子としてのPCSELは、一例として、活性層104及びフォトニック結晶層106を含む発光部を上下に挟む第1及び第2クラッド層103、107を有する。第1クラッド層103が該発光部の基板101側(上側)に配置され、第2クラッド層107が該発光部の基板101側とは反対側(下側)に配置されている。
 第1面発光素子としてのPCSELでは、一例として、活性層104、フォトニック結晶層106、第1及び第2クラッド層103、107を含んで共振器が構成されている。
 第1面発光素子としてのPCSELは、さらに、共振器の基板101側(上側)に配置された第1コンタクト層102と、共振器の基板101側とは反対側(下側)に配置された反射鏡108と、該反射鏡108の共振器側とは反対側(下側)に配置された第2コンタクト層109とを有する。
 すなわち、第1面発光素子としてのPCSELでは、基板101上に第1コンタクト層102、第1クラッド層103、活性層104、フォトニック結晶層106、第2クラッド層107、反射鏡108及び第2コンタクト層109がこの順に配置されている。
 第2面発光素子としてのLEDは、一例として、フォトニック結晶層106に代えてフォトニック結晶層106の母材106BMを有する点を除いて、第1面発光素子としてのPCSELと同一の層構成を有する。第2面発光素子としてのLEDは、広出射角の拡散ビームを出射する(図3参照)。このため、第2面発光素子としてのLEDは、比較的広範囲且つ近距離のセンシング(物体検知)に好適な光源である。
 第1面発光素子としてのPCSELは、共振器の少なくとも一部(例えば全部)を含む発光メサLMPCSELを有する。ここでは、発光メサLMPCSELは、第1コンタクト層102上に突設され、第1クラッド層103、活性層104、フォトニック結晶層106、第2クラッド層107、反射鏡108及び第2コンタクト層109を含んで構成される。発光メサLMPCSELは、ここでは円柱状であるが、円錐台状、楕円柱状、楕円錐台状、多角柱状、多角錐台状等であってもよい。
 第2面発光素子としてのLEDは、発光メサLMLEDを有する。ここでは、発光メサLMLEDは、第1コンタクト層102上に突設され、第1クラッド層103、活性層104、フォトニック結晶層106の母材106BM、第2クラッド層107、反射鏡108及び第2コンタクト層109を含んで構成される。発光メサLMLEDは、ここでは円柱状であるが、円錐台状、楕円柱状、楕円錐台状、多角柱状、多角錐台状等であってもよい。
 発光メサLMPCSEL及び発光メサLMLEDは、同径であってもよいし、異径であってもよい。
 各ダミー素子DEは、第2面発光素子としてのLEDと同一の層構成を有する。各ダミー素子DEは、ダミーメサDMを有する。ダミーメサDMは「非発光メサ」や「台座部」とも呼ばれる。ここでは、ダミーメサDMは、第1コンタクト層102上に突設され、第1クラッド層103、活性層104、フォトニック結晶層106の母材106BM、第2クラッド層107、反射鏡108及び第2コンタクト層109を含んで構成される。
 発光メサLMPCSEL、発光メサLMLED及びダミーメサDMは、絶縁膜110で覆われている。絶縁膜110は、一例として、各発光メサの頂部(第2コンタクト層109)の中央部を覆っておらず、該中央部上にアノード電極111(p側電極)が設けられている。絶縁膜110は、一例として、第1コンタクト層102の、各面発光素子とダミー素子DEとの間の部分を覆っておらず、該部分上にカソード電極112(n側中間電極)が設けられている。カソード引き上げ用のカソード配線113が、絶縁膜110で覆われたダミーメサDMに沿って設けられている。カソード配線113は、一端部がカソード電極112に接し、中間部が絶縁膜110を介してダミーメサDMの側面に設けられ、他端側の部分が絶縁膜110を介してダミーメサDMの頂部に設けられている。
 すなわち、発光素子系10は、アノード電極111、カソード電極112及びカソード配線113が基板101の同一面側(下面側)に設けられたイントラキャビティ構造を有する。発光素子系10は、第1及び第2面発光素子(例えばPCSEL及びLED)に対してアノード独立且つカソード共通の電極レイアウトを有し、第1及び第2面発光素子を独立駆動可能である。
(基板)
 基板101は、一例として、不純物を含有する半導体基板、半絶縁性基板(例えば不純物を含有しない半導体基板)等である。ここでは、基板101は、GaAsからなる。基板101は、光吸収を低減するため、例えば、低ドープのGaAs(n-GaAs又はp-GaAs)、SI(Semi-Insulating)-GaAs等からなることが好ましい。さらに、基板101は、活性層104の発光波長に対して透明であることが好ましい。
(第1コンタクト層)
 第1コンタクト層102は、一例として、第1導電型(例えばn型)のAlx0Ga1-x0As(0≦x0<1)、例えばn-GaAsからなる。第1コンタクト層102には、例えばケイ素(Si)などのn型不純物が含まれている。第1コンタクト層102は、第1クラッド層103とカソード電極112とをオーミック接触させることに加え、電流を面発光素子の中央部まで到達させる電流拡散層としても機能する。
(第1クラッド層)
 第1クラッド層103は、一例として、第1導電型(例えばn型)のAlx1Ga1-x1As(0≦x1<1)からなる。クラッド層は「スペーサ層」とも呼ばれる。第1クラッド層103には、例えばケイ素(Si)などのn型不純物が含まれている。
(活性層)
 活性層104は、一例として、GaAs系化合物半導体からなる障壁層及び井戸層を含む量子井戸構造を有する。具体的には、活性層104は、例えば、アンドープのInx2Ga1-x2As(0<x2<1)からなる井戸層及びアンドープのInx3Ga1-x3As(0<x3<1)からなる障壁層が交互に積層されてなる多重量子井戸構造(MQW構造)を有する。活性層104は、多重量子井戸構造に代えて、単一量子井戸構造(QW構造)、量子ドット構造、量子細線構造等を有していてもよい。活性層104の発光波長は、例えば935nmである。活性層は「発光層」とも呼ばれる。
(フォトニック結晶層)
 フォトニック結晶層106は、積層方向に近接する活性層104から発せられた光に対してフォトニック結晶による共振、回折効果を付与する。
 フォトニック結晶層106は、一例として、板状の母材106BMの一部であるベース部106bと、該ベース部106b上に配置された異屈折率周期構造106a(フォトニック結晶)とを含む。異屈折率周期構造106aでは、ベース部106bの面内方向に沿って異屈折率領域が周期的に(例えば2次元格子状に)配置されている。異屈折率領域は、例えば空孔(空気又は真空)である。異屈折率周期構造106aは、フォトニック結晶層106内に周期的な屈折率分布を生じさせる。フォトニック結晶層106は、異屈折率領域の周期(例えば格子点の間隔、格子定数、空孔間隔)が、一例として、活性層104の発光波長と同一又は近似する。母材106BMの材料は、一例として、Alx5Ga1-x5As(0≦x5<1)、例えばGaAsであるが、これに限定されない。ここでは、異屈折率周期構造106aは、活性層104の面内の中央部に対応する位置に設けられているが、活性層104の面内の全域に対応する位置に設けられてもよい。
 フォトニック結晶層106内では、上記のような周期的な屈折率分布の存在により、特定波長(例えば発振波長)の光がフォトニック結晶面内の特定の方向に2次元定在波状態を形成する。フォトニック結晶層106では、フォトニック結晶面に平行な方向のみならず垂直な方向へも回折が生じ、狭出射角のビームを面内方向に交差する方向(例えば面直方向)に出射させることができ、面発光出力を得ることができる。
 フォトニック結晶層106は、異屈折率周期構造106a(フォトニック結晶)の周期性が変調された変調モードを有する。この変調モードにより、異屈折率周期構造の周期性が一定である無変調モードに対して、ビームの強度や出射方向を制御することができる。異屈折率周期構造106aの周期性は、例えば、異屈折率領域である空孔のピッチ及び/又は径を変えることで変調される。
 ここでは、第1面発光素子としてのPCSELの出射光ELPCSELが、扇形放射状に並ぶ複数の狭出射角ビームを含むように(図3参照)、異屈折率周期構造106aの周期性が変調されている。
 PCSELは、高密度照射(マルチスポット照射やマルチドット照射)を行うマルチ発光点モードを有していてもよい。PCSELは、超高密度照射(マルチビーム照射であって偏光方向が異なるビーム同士を部分的に重ならせた照射であるフラッド照射)を行うフラッド発光モードを有していてもよい。PCSELは、マルチ発光点モードやフラッド発光モードを有する場合に、特に、STL(ストラクチャードライト)に好適な光源となる。
(第2クラッド層)
 第2クラッド層107は、一例として、第2導電型(例えばp型)のAlx6Ga1-x6As(0≦x6<1)からなる。クラッド層は「スペーサ層」とも呼ばれる。第2クラッド層107には、例えば炭素(C)などのp型不純物が含まれている。
(反射鏡)
 反射鏡108は、活性層104及びフォトニック結晶層106を含む発光部から基板101側とは反対側(下側)に放たれた光を基板101側(上側)へ反射させて出射光として利用するため(光利用効率を高めるため)に設けられている。このように反射鏡108は、高効率化のために設けられているものであり、必須のものではない。
 反射鏡108は、一例として、半導体多層膜反射鏡である。多層膜反射鏡は、分布型ブラッグ反射鏡(Distributed Bragg Reflector)とも呼ばれる。詳述すると、反射鏡108は、一例として、第2導電型(例えばp型)の半導体多層膜反射鏡であり、屈折率が互いに異なる複数種類(例えば2種類)の半導体層が発光波長の1/4波長の光学厚さで交互に積層された構造を有する。反射鏡108の各屈折率層は、第2導電型(例えばp型)のAlGaAs系化合物半導体からなる。具体的には、反射鏡108は、低屈折率層が例えばp-Alx7Ga1-x7As(0<x7<1)からなり、高屈折率層が例えばp-Alx8Ga1-X8As(0≦x8<x7)からなる。
(第2コンタクト層)
 第2コンタクト層109は、一例として、第2導電型(例えばp型)のAlx9Ga1-x9As(0≦x9<1)、例えばp-GaAsからなる。第2コンタクト層109には、例えば炭素(C)などのp型不純物が含まれている。第2コンタクト層109は、反射鏡108とアノード電極111とをオーミック接触させるための層である。
(絶縁膜)
 絶縁膜110は、例えばSiN、SiO2、SiON等の誘電体からなる。特に絶縁膜110がSiNからなる場合には、外部からの水分侵入の抑制に寄与する。
(アノード電極)
 アノード電極111は、一例として非合金の金属膜を含んで構成されている。具体的には、アノード電極111は、例えばTi層、Au層が第2コンタクト層109側からこの順に積層された積層構造を有している。なお、アノード電極111は、対はんだ性能を向上させるために、さらにAu層上にPt層が積層されてもよい。アノード電極111は、実装基板15の陽極端子15bに第1バンプB1を介して電気的に接続されている。
(カソード電極)
 n側中間電極としてのカソード電極112は、一例として合金を含んで構成されている。具体的には、カソード電極112は、例えばAuGe層、Ni層、Au層が第1コンタクト層102側からこの順に積層された積層構造を有する。
(カソード配線)
 カソード配線113は、例えばAuメッキ、Agメッキ、Alメッキ等からなる。カソード配線113の厚さは、電圧降下を十分に抑制可能な厚さであることが好ましい。カソード配線113は、実装基板15の陰極端子15cに第2バンプB2を介して電気的に接続されている。
 (バンプ)
 第1及び第2バンプB1、B2の各々は、導電性を有する導電バンプであり、例えばAg、Au、Cu、Ni等の金属や、例えばAgSn、AuSn、CuSn、NiSn、CuNiSn等のPbフリーの半田からなる。
(実装基板)
 実装基板15(例えば駆動基板)は、一例として、半導体基板15a(例えばp型半導体基板)と、該半導体基板15aに設けられた、第1面発光素子としてのPCSELを駆動可能(スイッチング可能)なnMOS(PCSEL駆動用nMOS)と、第2面発光素子としてのLEDを駆動可能(スイッチング可能)なnMOS(LED駆動用nMOS)と、ゲート電圧制御部と、電流源とを有する。各nMOSは、ソースが実装基板15の陽極端子15bに接続され、各々のドレインが電流源の陽極に接続され、各々のゲートにゲート電圧制御部からゲート電圧(パルス電圧)が印加されるようになっている。PCSEL駆動用nMOSは、ゲート電圧(パルス電圧)が印加されると、第1面発光素子としてのPCSELの発光/消光を行う駆動パルス(電流パルス)を生成する。LED駆動用nMOSは、ゲート電圧(パルス電圧)が印加されると、第2面発光素子としてのLEDの発光/消光を行う駆動パルス(電流パルス)を生成する。ゲート電圧制御部は、ゲート電圧のパラメータ(例えばパルス幅及び繰り返し周波数)を制御することにより、駆動パルスのパラメータ(例えばパルス幅及び繰り返し周波数)を制御する。電流源は、定電流源でも可変電流源でもよいが、可変電流源の方が電流値が可変であり駆動パルスの強度(パルス振幅)を調整可能となる点で好適である。半導体基板15aとしては、例えばSi基板、Ge基板、SOI基板、GOI基板等が挙げられる。
≪発光装置の動作≫
 以下、発光装置1の動作について説明する。発光装置1では、必要に応じてPCSEL駆動用nMOS及びLED駆動用nMOSの少なくとも一方を選択的に駆動することで、PCSEL及びLEDの少なくとも一方を選択的に発光させることが可能である。
(PCSELの駆動)
PCSEL駆動用nMOSにゲート電圧(パルス電圧)が印加されると、PCSEL駆動用nMOSのドレインに接続された、電流源の陽極側からの電流によりPCSEL駆動用nMOSで電流パルスが生成され、PCSELに電流(パルス電流)が印加される。PCSELに印加された電流は、アノード電極111、第2コンタクト層109、反射鏡108、第2クラッド層107及びフォトニック結晶層106をこの順に介して活性層104に注入される。このとき、活性層104が発光し、その光がフォトニック結晶層106内で面内方向に定在波を形成し、共振条件が満たされると、フォトニック結晶層106から基板101側及び基板101側とは反対側へ光が放たれる。基板101側へ放たれた光は、そのまま基板101の裏面からレーザ光(例えば扇形放射状に並ぶ複数の狭出射角ビーム)として出射される(図3参照)。基板101側とは反対側に放たれた光は、反射鏡108で基板101側へ反射され、基板101の裏面からレーザ光(例えば扇形放射状に並ぶ複数の狭出射角ビーム)として出射される(図3参照)。この際、ゲート電圧制御部によるゲート電圧の制御により、電流パルスのパルス幅及び繰り返し周波数を調整可能であり、電流源(但し可変電流源の場合)による電流値の制御により電流パルスの強度を調整可能である。活性層104を経た電流は、第1クラッド層103、第1コンタクト層102、カソード電極112及びカソード配線113をこの順に介して、PCSEL駆動用nMOSに接続された電流源の陰極側へ流出される。
(LEDの駆動)
 LED駆動用nMOSにゲート電圧(パルス電圧)が印加されると、LED駆動用nMOSに接続された、電流源の陽極側からの電流によりLED駆動用nMOSで電流パルスが生成され、LEDに電流(パルス電流)が印加される。LEDに印加された電流は、アノード電極111、第2コンタクト層109、反射鏡108、第2クラッド層107及びフォトニック結晶層106の母材106BMをこの順に介して活性層104に注入される。このとき、活性層104が発光し、該活性層104から基板101側及び基板101側とは反対側へ光が放たれる。基板101側へ放たれた光は、そのまま基板101の裏面から自然放出による拡散光として出射される(図3参照)。基板101側とは反対側に放たれた光は、反射鏡108で基板101側へ反射され、基板101の裏面から自然放出による拡散光として出射される(図3参照)。この際、ゲート電圧制御部によるゲート電圧の制御により、電流パルスのパルス幅及び繰り返し周波数を調整可能であり、電流源(但し可変電流源の場合)による電流値の制御により電流パルスの強度を調整可能である。活性層104を経た電流は、第1クラッド層103、第1コンタクト層102、カソード電極112及びカソード配線113をこの順に介して、LED駆動用nMOSに接続された電流源の陰極側へ流出される。
≪発光装置の製造方法≫
 以下、発光装置1の製造方法について、図4のフローチャート等を参照して説明する。全体の流れとしては、先ず、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板101の基材である1枚のウェハ(以下では、便宜上「基板101」と呼ぶ)上に複数の発光素子系10を同時に生成する。次いで、一連一体の複数の発光素子系10をダイシング(例えばステルスダイシング)により互いに分離して、チップ状の発光素子系10を得る。最後に、発光素子系10を実装基板15にフリップチップ実装する。
 最初のステップS1では、積層体を生成する(図5参照)。具体的には、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長)法などのエピタキシャル結晶成長法により、基板101(例えばn-GaAs基板、SI-GaAs基板等)上に第1コンタクト層102、第1クラッド層103、活性層104及びフォトニック結晶層106の母材106BMをこの順に積層して積層体を形成する。化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリメチルガリウム(TMGa)、トリメチルインジウム(TMIn)などのメチル系有機金属ガスと、アルシン(AsH3)ガスを用い、ドナー不純物の原料としては、例えばジシラン(Si26)を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば四臭化炭素(CBr4)を用いる。
 次のステップS2では、フォトニック結晶層106を形成する(図6参照)。具体的には、フォトリソグラフィにより積層体上(フォトニック結晶層106の母材106BM上)にフォトニック結晶層106の異屈折率周期構造106aを形成するためのレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして母材106BMを所定深さだけエッチングし、ベース部106b上に異屈折率周期構造106aを形成する。このとき、例えばCl系ガスによるRIE(Reactive Ion Etching)を用いることが好ましい。その後、レジストパターンを除去する。
 次のステップS3では、第2クラッド層107、反射鏡108及び第2コンタクト層109を積層する(図7参照)。具体的には、再度のエピタキシャル成長により、フォトニック結晶層106が形成された積層体(図6参照)上に第2クラッド層107、反射鏡108及び第2コンタクト層109をこの順に積層する。
 次のステップS4では、発光メサLMPCSEL、発光メサLMLED及び各ダミーメサDMを形成する(図8参照)。具体的には、フォトリソグラフィにより積層体(図7参照)上に発光メサLMPCSEL、発光メサLMLED及び各ダミーメサDMを形成するためのレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして積層体をドライエッチング又はウェットエッチングによりエッチングする。ここでのエッチング深さは、例えば第1コンタクト層102が露出するまでとする。その後、レジストパターンを除去する。
 次のステップS5では、アノード電極111及びカソード電極112を形成する(図9参照)。具体的には、例えばリフトオフ法により、各発光メサの頂部(詳しくは第2コンタクト層109)の中央部上にアノード電極111を形成する。例えばリフトオフ法により、第1コンタクト層102の、各発光メサが突設された領域と該発光メサに隣接するダミーメサDMが突設された領域との間の領域上にカソード電極112を形成する。アノード電極111及びカソード電極112の電極材料の成膜に例えば蒸着、スパッタ等を用いる。
 次のステップS6では、絶縁膜110を形成する(図10参照)。具体的には、先ず、アノード電極111及びカソード電極112が形成された積層体(図9参照)の全面に絶縁膜110を例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)、スパッタ、蒸着等により成膜する。次いで、アノード電極111及びカソード電極112を覆う絶縁膜110をフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去して、アノード電極111及びカソード電極112を露出させる。
 なお、ステップS5、S6に代えて、積層体にアノード電極111及びカソード電極112を形成する前に絶縁膜110を成膜し、該絶縁膜110にアノード電極111を形成するためのコンタクトホール及びカソード電極112を形成するためのコンタクトホールを形成し、各コンタクトホールに対応する電極を例えばリフトオフにより形成してもよい。
 次のステップS7では、カソード配線113を形成する(図11参照)。具体的には、例えばメッキ法により、カソード配線113を、一端部がカソード電極112に接し、且つ、他端側の部分がダミーメサDMの頂部を絶縁膜110を介して覆い、且つ、中間部がダミーメサDMの側面を絶縁膜110を介して覆うように形成する。なお、メッキ法の実施に先立って、メッキされる箇所にシード層を形成しておくことが好ましい。
 この後、基板101をダイシングすることにより、チップ状の発光素子系10が複数得られる。なお、必要に応じてダイシングの前に、基板101の裏面を例えばグラインダー、CMP(Chemical Mechanical Polisher)装置等により研削して基板101を薄膜化する。また、必要に応じてダイシングの前に、基板101の裏面に反射防止膜を例えばスパッタ、蒸着等により成膜する。
 最後のステップS8では、フリップチップ実装を行う(図12及び図13参照)。具体的には、先ず、実装基板15の各陽極端子15bに第1バンプB1を付着させ、且つ、各陰極端子15cに第2バンプB2を付着させる(図12参照)。次いで、発光素子系10と実装基板15とを各発光メサに設けられたアノード電極111が対応する第1バンプB1に対向し、且つ、各ダミーメサDMに設けられたカソード配線113が対応する第2バンプB2に対向するように位置合わせする(図12参照)。次いで、発光素子系10と実装基板15とを第1及び第2バンプB1、B2を介して熱圧着する(加熱しながら加圧させて接合する)。結果として、発光素子系10と実装基板15とが第1及び第2バンプB1、B2を介して電気的且つ機械的に接続される(図13参照)。
 なお、ステップS8において、バンプ接合時に実装基板15側に各バンプが付着されているが、発光素子系10側に各バンプが付着させてもよいし、実装基板15側及び発光素子系10側の双方にバンプ(同種材料又は異種材料)を付着させてもよい。
≪発光装置の効果≫
 以下、本技術の一実施形態の実施例1に係る発光装置1の効果について説明する。
 発光装置1は、複数の面発光素子と、該複数の面発光素子がフリップチップ実装される実装基板15と、を備え、複数の面発光素子は、複数種類の面発光素子(例えばPCSEL及びLED)を含む。
 発光装置1では、複数種類の面発光素子が実装基板にフリップチップ実装されているため、複数種類の投光ビームを投光可能であり、且つ、配線インピーダンスを小さくすることができる。
 結果として、発光装置1によれば、複数種類の投光ビームを投光することができる発光装置であって各面発光素子の高速スイッチングが可能な発光装置を提供することができる。
 また、発光装置1では、1チップに複数種類の面発光素子を集積できるので、複数種類の面発光素子チップが設けられる場合に比べて、小型化、コストダウン、高速応答性、低消費電力を実現できる。
 また、発光装置1は、複数の面発光素子が共通の基板101(例えば成長基板)を有するので、複数の面発光素子を一括して生成することができ、且つ、複数の面発光素子を実装基板15に一括してフリップチップ実装することができる。すなわち、発光装置1は、生産性に優れる。
 以上説明した発光装置1は、小専有面積であり且つ複数種類の面発光素子を高速スイッチング可能なので、例えば、モバイルフロント側への応用が期待できる。
<2.本技術の一実施形態の実施例2に係る発光装置>
 図14は、本技術の一実施形態の実施例2に係る発光装置2の断面図である。図15は、本技術の一実施形態の実施例2に係る発光装置2の発光素子系20の平面図(実装基板15側から見た図)である。図16は、本技術の一実施形態の実施例2に係る発光装置2の発光素子系20から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。
 実施例2に係る発光装置2は、図14及び図15に示すように、発光素子系20の第2面発光素子がVCSELである点と、発光素子系20が第1及び第2面発光素子の各々を複数(例えば2つ)有する点を除いて、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の構成を有する。
 発光装置2は、複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる少なくとも2つの面発光素子、例えば第1面発光素子としてのPCSEL及び第2面発光素子としてのVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)を含む。発光装置2は、PCSEL及びVCSELを例えば2つずつ含む。
 発光装置2では、必要に応じて、複数のPCSEL及び複数のVCSELの少なくとも1つを選択的に発光させることが可能である。
 複数のPCSELの各々は、実施例1に係る発光装置1のPCSELと同様の変調モードを有し、同一の発光パターン(出射光パターン)を有する(図16参照)。複数のPCSELの少なくとも1つは、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 複数のVCSELの各々は、基板101の裏面(実装基板15側とは反対側の面)に設けられた反射鏡114を有する。反射鏡114は、例えば、GaAs系半導体多層膜反射鏡、誘電体多層膜反射鏡等が挙げられる。
 各VCSELは、VCSEL駆動用nMOSに接続され、該VCSEL駆動用nMOSから駆動パルスが印加されると、レーザ発振し、誘導放出光(レーザ光)として比較的狭出射角の出射光ELVCSELを出射する(図16参照)。各VCSELは、メタサーフェスonVCSELへの応用が可能である。各VCSELは、例えば、近接センサの光源として好適である。
 発光装置2によれば、複数のPCSEL及び複数のVCSELが1チップに集積された発光素子系20が実装基板15にフリップチップ実装されているので、生産性に優れるとともに複数のPCSEL及び複数のVCSELを高速スイッチングすることができる。
 なお、発光装置2において、PCSEL及びVCSELの発光メサは、同径であってもよいし、異径(例えばPCSELよりもVCSELの方が小径)であってもよい。発光装置2において、例えば、PCSEL及びVCSELの少なくとも一方は、1個だけあってもよいし、3個以上あってもよい。
 以上説明した発光装置2は、例えば、モバイルのフロント側に搭載可能である。この場合に、PCSELはSTL(ストラクチャードライト)の光源として好適であり、VCSELはプロキシミティセンサ等の近接センサの光源として好適である。
<3.本技術の一実施形態の実施例3に係る発光装置>
 図17は、本技術の一実施形態の実施例3に係る発光装置3の断面図である。図18は、本技術の一実施形態の実施例3に係る発光装置3の発光素子系30の平面図(実装基板15側から見た図)である。図19は、本技術の一実施形態の実施例3に係る発光装置3の発光素子系30から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。
 実施例3に係る発光装置3は、図17及び図18に示すように、発光素子系30において第2面発光素子としてのVCSELが二次元アレイ状に複数(例えば6つ)設けられている点を除いて、実施例2に係る発光装置2と概ね同様の構成を有する。
 発光装置3は、複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる少なくとも2つの面発光素子、例えば第1面発光素子としてのPCSEL及び第2面発光素子としてのVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)を含む。発光装置2は、PCSELを例えば2つ含み、VCSELを例えば6つ含む。第2面発光素子としてのVCSEL同士は、発光原理が同一である。
 発光装置3では、必要に応じて、複数のPCSEL及び複数のVCSELの少なくとも1つを選択的に発光させることが可能である。
 複数のPCSELの各々は、実施例1に係る発光装置1のPCSELと同様の変調モードを有し、同一の発光パターン(出射光パターン)を有する(図19参照)。複数のPCSELの少なくとも1つは、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 複数のVCSELの各々は、基板101の裏面(実装基板15側とは反対側の面)に設けられた反射鏡114を有する。反射鏡114は、例えば、GaAs系半導体多層膜反射鏡、誘電体多層膜反射鏡等が挙げられる。
 各VCSELは、VCSEL駆動用nMOSに接続され、該VCSEL駆動用nMOSから駆動パルスが印加されると、レーザ発振し、誘導放出光(レーザ光)として比較的狭出射角の出射光ELVCSELを出射する(図19参照)。各VCSELは、メタサーフェスonVCSELへの応用が可能である。二次元VCSELアレイを構成する複数のVCSELは、例えば、TOF(Time Of Flight)カメラの光源として好適である。
 発光装置3によれば、複数のPCSEL及び複数のVCSELが1チップに集積された発光素子系30が実装基板15にフリップチップ実装されているので、生産性に優れるとともに複数のPCSEL及び複数のVCSELを高速スイッチングすることができる。
 さらに、発光装置3によれば、二次元VCSELアレイを有するので、より広いエリアへの多点出射が可能である。
 なお、発光装置3において、PCSEL及びVCSELの発光メサは、同径であってもよいし、異径(例えばPCSELよりもVCSELの方が小径)であってもよい。発光装置3において、例えば、PCSELは1個だけあってもよいし3個以上あってもよく、VCSELは3~5個あってもよいし7個以上あってもよい。
 以上説明した発光装置3は、例えば、モバイルのフロント側に搭載可能である。この場合に、PCSELはSTL(ストラクチャードライト)の光源として好適であり、VCSELはTOFカメラの光源として好適である。
<4.本技術の一実施形態の実施例4に係る発光装置>
 図20は、本技術の一実施形態の実施例4に係る発光装置4の断面図である。図21は、本技術の一実施形態の実施例4に係る発光装置4の発光素子系40の平面図(実装基板15側から見た図)である。図22は、本技術の一実施形態の実施例4に係る発光装置4の発光素子系40から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。
 実施例4に係る発光装置4は、図20及び図21に示すように、発光素子系40が第1面発光素子としてのPCSELを複数(例えば2つ)有し、且つ、第2面発光素子を有しない点を除いて、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の構成を有する。
 発光装置4は、複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の少なくとも2つの面発光素子、例えば第1面発光素子としてのPCSEL1及び第1面発光素子としてのPCSEL2を含む。PCSEL1は、変調モードを有するPCSELである変調PCSELである。PCSEL2は、変調モードを有しないPCSELである無変調PCSELである。PCSEL1及びPCSEL2は、発光パターン(出射光パターン)が異なる。
 発光装置4では、必要に応じて、PCSEL1及びPCSEL2の少なくとも一方を選択的に発光させることが可能である。
 PCSEL1は、実施例1に係る発光装置1のPCSELと同様の変調モードを有し、出射光ELPCSEL1のパターン(発光パターン)が同一である(図22参照)。この場合に、PCSEL1は、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL2は、出射方向(主光線方向)が基板法線方向に一致する複数の狭出射角ビーム同士を(全体としては幅広のビーム)を出射する(図22参照)。この場合に、PCSEL2は、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL1及びPCSEL2の各々が、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL1及びPCSEL2一方がマルチ発光点モードを有し、他方がフラッド発光モードを有していてもよい。
 発光装置4によれば、PCSEL1及びPCSEL2が1チップに集積された発光素子系40が実装基板15にフリップチップ実装されているので、生産性に優れるとともにPCSEL1及びPCSEL2を高速スイッチングすることができる。
 また、発光装置4によれば、光源としてPCSELのみを有するので、外付け光学素子が不要であり、小型化及びコストダウンを図ることができる。
 なお、発光装置4において、PCSEL1及びPCSEL2の発光メサは、同径であってもよいし、異径であってもよい。発光装置4において、例えば、PCSEL1及びPCSEL2の少なくとも一方は、複数あってもよい。
 以上説明した発光装置4は、例えば、モバイルのフロント側に搭載可能である。この場合に、PCSEL1はSTL(ストラクチャードライト)の光源として好適であり、PCSEL2はTOFカメラや近接センサの光源として好適である。
<5.本技術の一実施形態の実施例5に係る発光装置>
 図23は、本技術の一実施形態の実施例5に係る発光装置5の断面図である。図24は、本技術の一実施形態の実施例5に係る発光装置5の発光素子系50の平面図(実装基板15側から見た図)である。図25は、本技術の一実施形態の実施例5に係る発光装置5の発光素子系50から同種の出射光が出射されている状態を示す図である。
 実施例5に係る発光装置5は、図23及び図24に示すように、発光素子系50が第1面発光素子としてのPCSELを複数有し、且つ、第2面発光素子を有しない点を除いて、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の構成を有する。
 発光装置5は、複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の少なくとも2つの面発光素子、例えば第1面発光素子としてのPCSEL1-A及び第1面発光素子としてのPCSEL1-Bを含む。PCSEL1-A及びPCSEL1-Bは、異なる変調モードを有するPCSELであり、発光パターン(出射光パターン)が異なる。
 発光装置5では、必要に応じて、複数(例えば2つ)のPCSELの少なくとも一方を選択的に発光させることが可能である。
 PCSEL1-Aは、例えば、出射光ELPCSEL1-Aのパターンが扇形放射状照射領域の中央部を構成するパターンである(図25照)。PCSEL1-Aは、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL1-Bは、例えば、出射光ELPCSEL1-Bのパターンが扇形放射状照射領域の周辺部を構成するパターンである(図25照)。PCSEL1-Bは、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL1-A及びPCSEL1-Bの各々が、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL1-A及びPCSEL1-Bの一方がマルチ発光点モードを有し、他方がフラッド発光モードを有していてもよい。
 以上のように、発光装置5では、PCSEL1-A及びPCSEL1-Bからの出射光を異なる照射領域に打ち分けることができ、さらに照射領域間で発光モードを異ならせることもできる。
 発光装置5よれば、PCSEL1-A及びPCSEL1-Bが1チップに集積された発光素子系50が実装基板15にフリップチップ実装されているので、生産性に優れるとともにPCSEL1-A及びPCSEL1-Bを高速スイッチングすることができる。
 さらに、発光装置5によれば、複数の変調PCSELの出射光パターンを組み合わせて1つの照射パターンを構成できるので、より高分解能でのSTL(ストラクチャードライト)が可能となる。
 また、発光装置5によれば、光源としてPCSELのみを有するので、外付け光学素子が不要であり、小型化及びコストダウンを図ることができる。
 なお、発光装置5において、PCSEL1-A及びPCSEL1-Bの発光メサは、同径であってもよいし、異径であってもよい。発光装置5は、異なる変調モードを有する3つ以上のPCSELを有していてもよい。この場合に、例えば、扇形の放射状照射領域を3つ以上のPCSELで打ち分けてもよい。
 以上説明した発光装置5は、例えば、モバイルのリア側に搭載可能である。この場合に、PCSEL1-A、PCSEL1-Bは、例えば、ToFカメラ用の光源として好適である。
<6.本技術の一実施形態の実施例6に係る発光装置>
 図26は、本技術の一実施形態の実施例6に係る発光装置6の断面図である。図27は、本技術の一実施形態の実施例6に係る発光装置6の発光素子系60の平面図(実装基板15側から見た図)である。図28は、本技術の一実施形態の実施例6に係る発光装置6の発光素子系60から同種の出射光が出射されている状態を示す図である。
 実施例6に係る発光装置6は、図26及び図27に示すように、発光素子系60が第1面発光素子としてのPCSELを複数有し、且つ、第2面発光素子を有しない点を除いて、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の構成を有する。
 発光装置6は、複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の少なくとも2つの面発光素子、例えば第1面発光素子としてのPCSEL2a、PCSEL2bを有する。PCSEL2a、PCSEL2bは、いずれも変調モードを有しない無変調PCSELであって、大きさが異なり、発光パターン(出射光パターン)が異なる。
 PCSEL2bの方がPCSEL2aよりも小径である。
 発光装置6では、必要に応じて、複数(例えば2つ)のPCSEL2a、2bの少なくとも一方を選択的に発光させることができる。
 PCSEL2aは、例えば、出射光ELPCSEL2aのパターンが、出射方向が基板法線方向と一致する狭出射角ビームを多数含む幅広パターンである(図28参照)。この場合に、PCSEL2aは、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL2bは、例えば、出射光ELPCSEL2bのパターンが、出射方向が基板法線方向と一致する狭出射角ビームを少数含む幅狭パターンである(図28参照)。この場合に、PCSEL2bは、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL2a及びPCSEL2bの各々が、マルチ発光点モード又はフラッド発光モードを有していてもよい。
 PCSEL2a及びPCSEL2bの一方がマルチ発光点モードを有し、他方がフラッド発光モードを有していてもよい。
 発光装置6によれば、複数の無変調PCSELが1チップに集積された発光素子系60が実装基板15にフリップチップ実装されているので、生産性に優れるとともに複数の無変調PCSELを高速スイッチングすることができる。
 さらに、発光装置6よれば、ビーム幅の異なる出射光を照射可能なので、用途ごとに複数の無変調PCSELの少なくとも1つを選択的に発光させることが可能となる。
 なお、発光装置6は、3つ以上の無変調PCSELであって少なくとも2つの無変調ピクセルの径が異なる3以上の無変調PCSELを有していてもよい。
 以上説明した発光装置6は、例えば、モバイルのフロント側に搭載可能である。この場合に、各PCSEL2は、例えば、ヘルスケア用ウォッチの偏光光源として好適である。として好適である。
<7.本技術の一実施形態の実施例7に係る発光装置>
 図29は、本技術の一実施形態の実施例7に係る発光装置7の断面図である。図30は、本技術の一実施形態の実施例7に係る発光装置7の発光素子系70の平面図(実装基板15側から見た図)である。図31は、本技術の一実施形態の実施例7に係る発光装置7の発光素子系70から複数種類の出射光が出射されている状態を示す図である。
 実施例7に係る発光装置7は、図29及び図30に示すように、発光素子系70が第2面発光素子を複数有し、且つ、第1面発光素子を有しない点を除いて、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の構成を有する。
 発光装置7は、複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる少なくとも2つの面発光素子、例えば第2面発光素子としてのLED及び第2面発光素子としてのVCSELを含む。LED及びVCSELは、発光パターン(出射光パターン)が異なる。
 発光装置7では、必要に応じて、LED及びVCSELの少なくとも一方を選択的に発光させることが可能である。
 LEDは、例えば、出射光ELLEDのパターンが、比較的広出射角のビームパターンである(図31参照)。
 VCSELは、例えば、出射光ELVCSELのパターンが、比較的狭出射角のビームパターンである(図31参照)。
 発光装置7によれば、LED及びVCSELが1チップに集積された発光素子系70が実装基板15にフリップチップ実装されているので、生産性に優れるとともにLED及びVCSELの各々を高速スイッチングすることができる。
 なお、発光装置7において、LED及びVCSELの発光メサは、同径であってもよいし、異径(例えばLEDよりもVCSELの方が小径)であってもよい。発光装置7は、LED及びVCSELの少なくとも一方を複数有していてもよい。
 以上説明した発光装置7は、例えば、モバイルのフロント側に搭載可能である。この場合に、LED及びVCSELは、TOFカメラや近接センサの光源として好適である。
<8.本技術の一実施形態の実施例8に係る発光装置>
 図32は、本技術の一実施形態の実施例8に係る発光装置8の断面図である。図33は、本技術の一実施形態の実施例8に係る発光装置8の発光素子系80の平面図(実装基板15側から見た図)である。
 実施例8に係る発光装置8は、図32及び図33に示すように、発光素子系80が第1面発光素子及び第2面発光素子の各々を複数有する点を除いて、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の構成を有する。
 発光装置8は、複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる3種類の面発光素子、例えば第1面発光素子としてのPCSEL、第2面発光素子としてのLED及び第2面発光素子としてのVCSELを含む。ここでは、PCSELが複数(例えば2個)、LEDが複数(例えば2個)、VCSELが複数(例えば4個)設けられている。複数のPCSELは、全て変調PCSELであってもよいし、全て無変調PCSELであってもよい。第2面発光素子としてのVCSEL同士は、発光原理が同一である。第2面発光素子としてのLED同士は、発光原理が同一である。
 PCSEL、LED及びVCSELは、発光パターン(出射光パターン)が異なる。
 発光装置8では、必要に応じて、PCSEL、LED及びVCSELの少なくとも1種類の種類毎の少なくとも1つを選択的に発光させること可能である。
 発光装置8によれば、複数のPCSEL、複数のLED及び複数のVCSELが1チップに集積された発光素子系80が実装基板15にフリップチップ実装されているので、生産性に優れるとともに各PCSEL、各LED及び各VCSELを高速スイッチングすることができる。
 なお、発光装置8において、PCSEL、LED及びVCSELの発光メサは、同径であってもよいし、異径(例えばVCSELが最も小径)であってもよい。発光装置8は、PCSEL、LED及びVCSELの少なくとも1種類を1個だけ有していてもよいし、PCSEL及びLEDの少なくとも一方を3個以上有していてもよいし、VCSELを2個、3個又は5個以上有していてもよい。
 以上説明した発光装置8は、例えば、モバイルのフロント側に搭載可能である。この場合に、PCSELはSTL(ストラクチャードライト)の光源として好適であり、VCSELやLEDはTOFカメラや近接センサの光源として好適である。
<9.本技術の一実施形態の実施例9に係る発光装置>
 図34は、本技術の一実施形態の実施例9に係る発光装置9の断面図である。図35は、本技術の一実施形態の実施例9に係る発光装置9の発光素子系90の平面図(実装基板15側から見た図)である。
 実施例9に係る発光装置9は、図34及び図35に示すように、発光素子系90が第1面発光素子及び第2面発光素子の各々を複数有する点を除いて、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の構成を有する。
 発光装置9は、複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる3種類の面発光素子、例えば第1面発光素子としてのPCSEL、第2面発光素子としてのLED及び第2面発光素子としてのVCSELを含む。ここでは、PCSELが複数(例えば4個)、LEDが複数(例えば2個)、VCSELが複数(例えば2個)設けられている。複数のPCSELは、変調PCSELであるPCSEL1及び無変調PCSELであるPCSEL2を例えば2つずつ有する。
 発光装置9では、必要に応じて、PCSEL1、PCSEL2、LED及びVCSELの少なくとも1種類の種類毎の少なくとも1つを選択的に発光させることが可能である。
 発光装置9によれば、複数のPCSEL1、複数のPCSEL2、複数のLED及び複数のVCSELが1チップに集積された発光素子系80が実装基板15にフリップチップ実装されているので、生産性に優れるとともに各PCSEL1、各PCSEL2、各LED及び各VCSELを高速スイッチングすることができる。
 なお、発光装置9において、PCSEL1、PCSEL2、LED及びVCSELの発光メサは、同径であってもよいし、異径(例えばVCSELが最も小径)であってもよい。発光装置9は、PCSEL1、PCSEL2、LED及びVCSELの少なくとも1種類を種類毎に1個だけ有していてもよいし、PCSEL1、PCSEL2、LED及びVCSELの少なくとも1種類を種類毎に3個以上有していてもよい。
 以上説明した発光装置9は、例えば、モバイルのフロント側に搭載可能である。この場合に、PCSEL1及びPCSEL2は、STL(ストラクチャードライト)の光源として好適であり、VCSELやLEDはTOFカメラや近接センサの光源として好適である。
<10.本技術の一実施形態の実施例10に係る発光装置>
 図36は、本技術の一実施形態の実施例10に係る発光装置10.5の断面図である。図37は、本技術の一実施形態の実施例10に係る発光装置10.5の発光素子系1199平面図(実装基板15側から見た図)である。
 実施例10に係る発光装置10.5は、図36及び図37に示すように、発光素子系119の複数の面発光素子(例えばPCSEL及びLED)がメサレス構造を有している点を複数有する点を除いて、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の構成を有する。
 発光装置10.5では、複数の面発光素子(例えばPCSEL及びLED)が一連一体に設けられ、複数の面発光素子間の、基板101及び第1コンタクト層102以外の部分に絶縁領域としてのイオン注入領域IIAが設けられている。イオン注入領域IIAのイオン種としては、例えばH+、B+等が挙げられる。
 発光装置10.5によれば、実施例1に係る発光装置1と概ね同様の効果が得られる。
<11.本技術の一実施形態の実施例11に係る発光装置>
 図38は、本技術の一実施形態の実施例11に係る発光装置11の断面図である。図39は、本技術の一実施形態の実施例11に係る発光装置11の発光素子系129の平面図(実装基板15側から見た図)である。
 実施例11に係る発光装置11は、図38及び図39に示すように、発光素子系129が、1つの第1面発光素子及び複数(例えば5つ)の超小型の第2面発光素子を有している点を除いて、実施例2に係る発光装置2と概ね同様の構成を有する。
 発光装置11では、1つの第1面発光素子は、PCSEL(変調PCSEL又は無変調PCSEL)である。
 発光装置11では、複数の第2面発光素子は、一次元アレイ状に配置された複数(例えば5つ)のVCSELである。各VCSELは、PCSELよりも格段に小径である。
 発光装置11によれば、実施例2に係る発光装置2と同様の効果が得られるとともに、小型化及びコストダウンを図ることができる。
<12.本技術の一実施形態の実施例12に係る発光装置>
 図40は、本技術の一実施形態の実施例12に係る発光装置12の断面図である。図41は、本技術の一実施形態の実施例12に係る発光装置12の発光素子系120の平面図(実装基板15側から見た図)である。
 実施例12に係る発光装置12は、図40及び図41に示すように、発光素子系120が、1つの第1面発光素子及び複数(例えば40個)の超小型の第2面発光素子を有している点を除いて、実施例3に係る発光装置3と概ね同様の構成を有する。
 発光装置12では、1つの第1面発光素子は、PCSEL(変調PCSEL又は無変調PCSEL)である。
 発光装置12では、複数の第2面発光素子は、二次元アレイ状に配置された複数(例えば40個)のVCSELである。各VCSELは、PCSELよりも格段に小径である。
 発光装置12によれば、実施例3に係る発光装置3と同様の効果が得られるとともに、小型化及びコストダウンを図ることができる。
<13.本技術の変形例>
 本技術は、上記一実施形態の各実施例に限定されることなく、種々の変形が可能である。
 例えば、図42に示す実施例2の変形例に係る発光装置2Mのように、フォトニック結晶面発光素子20Mの発光メサLMVCSELが反射鏡114を有していてもよい。フォトニック結晶面発光素子20Mの発光メサLMVCSELでは、第1コンタクト層102上に配置された反射鏡114(例えばGaAs系半導体多層膜反射鏡)上に、第1クラッド層103、活性層104、第2クラッド層107、反射鏡108及び第2コンタクト層109がこの順に配置されている。フォトニック結晶面発光素子20Mの発光メサLMVCSELは、例えばエピ選択成長により形成されてもよいし、チップ状に形成された後、第1コンタクト層102に接合されてもよい。
 例えば、上記各実施例及び変形例では、本技術に係る発光装置のフォトニック結晶面発光素子としてフォトニック結晶面発光レーザを例にとって説明したが、本技術は、例えばフォトニック結晶面発光ダイオード(共振型又は非共振型)にも適用可能である。
 例えば、複数の面発光素子の少なくとも2つは、基板を共有していなくてもよい。
 例えば、上記各実施例及び変形例では、反射鏡に半導体多層膜反射鏡が用いられているが、これに限らず、例えば誘電体多層膜反射鏡や、半導体多層膜反射鏡、誘電体多層膜反射鏡及び金属反射鏡の少なくとも2つが積層されたハイブリッドミラーを用いてもよい。
 例えば、上記各実施例及び変形例では、フォトニック結晶面発光素子は、GaAsに格子整合する材料(GaAs系化合物半導体)からなるが、これに限らず、例えばInPに格子整合する材料(InP系化合物半導体)GaNに格子整合する材料(GaN系化合物半導体)を用いてもよい。
 例えば、上記各実施例及び変形例に係る発光装置のフォトニック結晶面発光素子の活性層104の両側の層の導電型を逆にしてもよい。この場合、符号112がアノード電極、符号113がアノード配線、符号111がカソード電極となる。
 第1及び第2コンタクト層102、109の少なくとも一方が、設けられていなくてもよい。
 第1及び第2クラッド層103、107の一方のクラッド層が設けられていなくてもよい。この場合、反射鏡108としての半導体多層膜反射鏡が当該一方のクラッド層を兼ねてもよい。
 反射鏡108が設けられていなくてもよい。
 ダミー素子DEが設けられていなくてもよい。
 例えば、上記各実施例及び変形例では、ドライバのスイッチング素子としてMOSFETが用いられているが、例えば接合FET等の他の電界効果トランジスタを用いてもよいし、バイポーラトランジスタを用いてもよい。
 例えば、本技術に係る発光装置のフォトニック結晶面発光素子は、活性層104が2層以上積層されたマルチジャンクション構造を有していてもよい。この場合、積層方向に隣り合う活性層104同士の間にトンネルジャンクション層が配置されることが好ましい。
 上記各実施例及び変形例の発光装置の構成の一部を相互に矛盾しない範囲内で組み合わせてもよい。
 上記各実施例及び変形例において、発光装置を構成する各層の材料、導電型、厚さ、幅、数値、形状、大きさ等は、発光装置として機能する範囲内で適宜変更可能である。
<14.電子機器への応用例>
 本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品(電子機器)へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体や、低消費電力デバイス(例えばスマートフォン、スマートウォッチ、タブレット、マウス、ノートパソコン等)に搭載される装置や、通信装置として実現されてもよい。
 本技術に係る発光装置は、例えば、レーザ光により画像を形成又は表示する機器(例えばレーザプリンタ、レーザ複写機、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等)の光源としても応用可能である。
<15.発光装置を距離測定装置に適用した例>
 以下に、上記実施例1に係る発光装置1の適用例について説明する。
 図43は、本技術に係る電子機器の一例としての、発光装置1を備えた距離測定装置1000(測距装置)の概略構成の一例を表したものである。距離測定装置1000は、TOF(Time Of Flight)方式により被検体Sまでの距離を測定するものである。距離測定装置1000は、発光装置1を備えている。距離測定装置1000は、例えば、発光装置1、受光装置125、レンズ130、信号処理部145、制御部155、表示部165および記憶部170を備えている。
 受光装置125は、発光装置1から出射され被検体S(物体)で反射された光を受光する。すなわち、受光装置125は、被検体Sで反射された光を検出する。レンズ130は、被検体Sで反射された光を集光し、受光装置125に導くためのレンズであり、例えば集光レンズである。
 信号処理部145は、受光装置125から入力された信号と、制御部155から入力された参照信号との差分に対応する信号を生成するための回路である。制御部155は、例えば、Time to Digital Converter (TDC)を含んで構成されている。参照信号は、制御部155から入力される信号であってもよいし、発光装置1の出力を直接検出する検出部の出力信号であってもよい。制御部155は、例えば、発光装置1、受光装置125、信号処理部145、表示部165および記憶部170を制御するプロセッサである。制御部155は、信号処理部145で生成された信号に基づいて、被検体Sまでの距離を計測する回路である。制御部155は、被検体Sまでの距離についての情報を表示するための映像信号を生成し、表示部165に出力する。表示部165は、制御部155から入力された映像信号に基づいて、被検体Sまでの距離についての情報を表示する。制御部155は、被検体Sまでの距離についての情報を記憶部170に格納する。
 本適用例において、発光装置1に代えて、上記発光装置2、3、4、5、6、7、8、9、10.5、11、12のいずれかを距離測定装置1000に適用することもできる。
<16.距離測定装置を移動体に搭載した例>
 図44は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
 車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図44に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
 駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
 ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
 車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、距離測定装置12031が接続される。距離測定装置12031には、上述の距離測定装置1000が含まれる。車外情報検出ユニット12030は、距離測定装置12031に車外の物体(被検体S)との距離を計測させ、それにより得られた距離データを取得する。車外情報検出ユニット12030は、取得した距離データに基づいて、人、車、障害物、標識等の物体検出処理を行ってもよい。
 車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
 マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
 音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図44の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
 図45は、距離測定装置12031の設置位置の例を示す図である。
 図45では、車両12100は、距離測定装置12031として、距離測定装置12101,12102,12103,12104,12105を有する。
 距離測定装置12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる距離測定装置12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる距離測定装置12105は、主として車両12100の前方のデータを取得する。サイドミラーに備えられる距離測定装置12102,12103は、主として車両12100の側方のデータを取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる距離測定装置12104は、主として車両12100の後方のデータを取得する。距離測定装置12101及び12105で取得される前方のデータは、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識等の検出に用いられる。
 なお、図45には、距離測定装置12101ないし12104の検出範囲の一例が示されている。検出範囲12111は、フロントノーズに設けられた距離測定装置12101の検出範囲を示し、検出範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた距離測定装置12102,12103の検出範囲を示し、検出範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた距離測定装置12104の検出範囲を示す。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを基に、検出範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、距離測定装置12031に適用され得る。
 また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
(1)複数の面発光素子と、
 前記複数の面発光素子がフリップチップ実装される実装基板と、
 を備え、
 前記複数の面発光素子は、複数種類の面発光素子を含む、発光装置。
(2)前記複数の面発光素子は、共通の基板を有する、(1)に記載の発光装置。
(3)前記複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる少なくとも2つの前記面発光素子を含む、(1)又は(2)のいずれか1つに記載の発光装置。
(4)前記少なくとも2つの面発光素子は、発光パターンが異なる、(3)に記載の発光装置。
(5)前記複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の少なくとも2つの前記面発光素子を含む、(1)~(4)のいずれか1つに記載の発光装置。
(6)前記少なくとも2つの面発光素子は、発光パターンが異なる、(5)に記載の発光装置。
(7)前記複数種類の面発光素子が、フォトニック結晶層を有する前記面発光素子である第1面発光素子を含む、(1)~(6)のいずれか1つに記載の発光装置。
(8)前記複数種類の面発光素子が、前記フォトニック結晶層を有しない前記面発光素子である第2面発光素子を含む、(1)~(7)のいずれか1つに記載の発光装置。
(9)前記複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる複数の前記第2面発光素子を含む、(8)に記載の発光装置。
(10)前記第1面発光素子は、PCSELである、(7)~(9)のいずれか1つに記載の発光装置。
(11)前記第2面発光素子は、LEDである、(8)~(10)のいずれか1つに記載の発光装置。
(12)前記第2面発光素子は、VCSELである、(8)~(10)のいずれか1つに記載の発光装置。
(13)前記複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の複数の前記第2面発光素子を含む、(8)~(12)のいずれか1つに記載の発光装置。
(14)前記複数の第2面発光素子の各々はVCSELであり、又は、前記複数の第2面発光素子の各々はLEDである、(13)に記載の発光装置。
(15)前記複数種類の面発光素子が、前記フォトニック結晶層を有しない前記面発光素子を含む、(1)~(14)のいずれか1つに記載の発光装置。
(16)前記複数種類の面発光素子が、複数の前記第1面発光素子を含む、(7)~(15)のいずれか1つに記載の発光装置。
(17)前記複数の第1面発光素子は、
 前記フォトニック結晶層が変調モードを有する前記第1面発光素子と、
 前記フォトニック結晶層が前記変調モードを有しない前記第1面発光素子と、
 を含む、(16)に記載の発光装置。
(18)前記複数の第1面発光素子は、異なる変調モードを有する少なくとも2つの前記第1面発光素子を含む、(16)又は(17)に記載の発光装置。
(19)前記少なくとも2つの第1面発光素子は、
 フラッド発光モードを有する前記第1面発光素子と、
 マルチ発光点モードを有する前記第1面発光素子と、
 を含む、(18)に記載の発光装置。
(20)前記複数の第1面発光素子は、照射領域及び/又は発光パターンが異なる、(16)~(19)のいずれか1つに記載の発光装置。
(21)複数の面発光素子と、
 前記複数の面発光素子がフリップチップ実装される実装基板と、
 を備え、
 前記複数の面発光素子は、複数種類の面発光素子を含む、発光装置を備える、電子機器。
 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10.5、11、12:発光装置
 15:実装基板
 101:基板
 PCSEL(面発光素子、第1面発光素子)
  PCSEL1(面発光素子、第1面発光素子)
  PCSEL1-A(面発光素子、第1面発光素子)
  PCSEL1-B(面発光素子、第1面発光素子)
  PCSEL2(面発光素子、第1面発光素子)
  PCSEL2a(面発光素子、第1面発光素子)
  PCSEL2b(面発光素子、第1面発光素子)
  LED(面発光素子、第2面発光素子)
  VCSEL(面発光素子、第2面発光素子)

Claims (20)

  1.  複数の面発光素子と、
     前記複数の面発光素子がフリップチップ実装される実装基板と、
     を備え、
     前記複数の面発光素子は、複数種類の面発光素子を含む、発光装置。
  2.  前記複数の面発光素子は、共通の基板を有する、請求項1に記載の発光装置。
  3.  前記複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる少なくとも2つの前記面発光素子を含む、請求項1に記載の発光装置。
  4.  前記少なくとも2つの面発光素子は、発光パターンが異なる、請求項3に記載の発光装置。
  5.  前記複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の少なくとも2つの前記面発光素子を含む、請求項1に記載の発光装置。
  6.  前記少なくとも2つの面発光素子は、発光パターンが異なる、請求項5に記載の発光装置。
  7.  前記複数種類の面発光素子が、フォトニック結晶層を有する前記面発光素子である第1面発光素子を含む、請求項1に記載の発光装置。
  8.  前記複数種類の面発光素子が、前記フォトニック結晶層を有しない前記面発光素子である第2面発光素子を含む、請求項7に記載の発光装置。
  9.  前記複数種類の面発光素子が、発光原理が異なる複数の前記第2面発光素子を含む、請求項8に記載の発光装置。
  10.  前記第1面発光素子は、PCSELである、請求項7に記載の発光装置。
  11.  前記第2面発光素子は、LEDである、請求項8に記載の発光装置。
  12.  前記第2面発光素子は、VCSELである、請求項8に記載の発光装置。
  13.  前記複数種類の面発光素子が、発光原理が同一の複数の前記第2面発光素子を含む、請求項8に記載の発光装置。
  14.  前記複数の第2面発光素子の各々はVCSELであり、又は、前記複数の第2面発光素子の各々はLEDである、請求項13に記載の発光装置。
  15.  前記複数種類の面発光素子が、前記フォトニック結晶層を有しない前記面発光素子を含む、請求項1に記載の発光装置。
  16.  前記複数種類の面発光素子が、複数の前記第1面発光素子を含む、請求項7に記載の発光装置。
  17.  前記複数の第1面発光素子は、
     前記フォトニック結晶層が変調モードを有する前記第1面発光素子と、
     前記フォトニック結晶層が前記変調モードを有しない前記第1面発光素子と、
     を含む、請求項16に記載の発光装置。
  18.  前記複数の第1面発光素子は、異なる変調モードを有する少なくとも2つの前記第1面発光素子を含む、請求項16に記載の発光装置。
  19.  前記少なくとも2つの第1面発光素子は、
     フラッド発光モードを有する前記第1面発光素子と、
     マルチ発光点モードを有する前記第1面発光素子と、
     を含む、請求項18に記載の発光装置。
  20.  前記複数の第1面発光素子は、照射領域及び/又は発光パターンが異なる、請求項16に記載の発光装置。
PCT/JP2025/021254 2024-07-31 2025-06-12 発光装置 Pending WO2026028622A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024-124347 2024-07-31
JP2024124347 2024-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2026028622A1 true WO2026028622A1 (ja) 2026-02-05

Family

ID=98606706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2025/021254 Pending WO2026028622A1 (ja) 2024-07-31 2025-06-12 発光装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2026028622A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07202162A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Nec Corp 光集積回路およびその製造方法
JP2012164726A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Canon Inc 画像形成用光源、画像形成装置、及び画像形成方法
JP2013527484A (ja) * 2009-12-19 2013-06-27 トリルミナ コーポレーション デジタル出力用レーザアレイを組み合わせるためのシステムおよび方法
JP2018129651A (ja) * 2017-02-08 2018-08-16 富士通株式会社 光トランシーバ
JP2021174995A (ja) * 2020-04-23 2021-11-01 プロテック カンパニー リミテッドProtec Co., Ltd. Vcsel素子を用いたフリップチップボンディング装置
US20220166322A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-26 Ann Russell Driver circuit and method for providing a pulse
WO2023145271A1 (ja) * 2022-01-27 2023-08-03 ソニーグループ株式会社 面発光素子、光源装置及び面発光素子の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07202162A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Nec Corp 光集積回路およびその製造方法
JP2013527484A (ja) * 2009-12-19 2013-06-27 トリルミナ コーポレーション デジタル出力用レーザアレイを組み合わせるためのシステムおよび方法
JP2012164726A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Canon Inc 画像形成用光源、画像形成装置、及び画像形成方法
JP2018129651A (ja) * 2017-02-08 2018-08-16 富士通株式会社 光トランシーバ
JP2021174995A (ja) * 2020-04-23 2021-11-01 プロテック カンパニー リミテッドProtec Co., Ltd. Vcsel素子を用いたフリップチップボンディング装置
US20220166322A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-26 Ann Russell Driver circuit and method for providing a pulse
WO2023145271A1 (ja) * 2022-01-27 2023-08-03 ソニーグループ株式会社 面発光素子、光源装置及び面発光素子の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12300969B2 (en) Surface emitting laser, electronic device, and method for manufacturing surface emitting laser
US20220247153A1 (en) Surface light-emission laser device
US20250167514A1 (en) Surface-emitting laser, light source device, and electronic device
WO2021220879A1 (ja) 発光素子アレイ及び発光素子アレイの製造方法
US20240088627A1 (en) Surface emitting laser
US20250096527A1 (en) Surface emitting laser, surface emitting laser array, and light source device
WO2025013420A1 (ja) 面発光素子及び面発光素子の製造方法
US20250374713A1 (en) Surface emitting element
JP7778800B2 (ja) 発光素子アレイ
CN118805309A (zh) 表面发射激光器、表面发射激光器阵列以及表面发射激光器的制造方法
WO2026028622A1 (ja) 発光装置
US20250283979A1 (en) Surface-emitting laser, light source device, and ranging device
US20250329992A1 (en) Surface emitting element
WO2024161986A1 (ja) 光源装置
WO2026028626A1 (ja) 発光装置
WO2024241740A1 (ja) 面発光素子及び光源装置
WO2023238621A1 (ja) 面発光レーザ
WO2026028620A1 (ja) フォトニック結晶面発光素子、電子機器及びフォトニック結晶面発光素子の製造方法
WO2024241744A1 (ja) 面発光素子
WO2026028627A1 (ja) フォトニック結晶面発光素子及び発光装置
WO2025134564A1 (ja) 面発光素子、測距装置及び面発光素子の製造方法
WO2024241742A1 (ja) 面発光素子
WO2026028487A1 (ja) フォトニック結晶面発光素子及び発光装置
WO2025258307A1 (ja) 発光素子
WO2025084020A1 (ja) 発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25847532

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1