(57)【要約】【課題】発光素子の発光点のサイズを大きくする場合に比べ、発光特性が損なわれることを抑制して光出力を大きくできる発光装置などを提供する。【解決手段】発光装置１０は、複数の発光素子をそれぞれが有する複数の発光素子群が配列された発光部を備え、前記発光部は、前記配列に沿って、前記複数の発光素子群毎に、当該発光素子群に含まれる複数の発光素子が並列して発光又は非発光の状態に順に設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子をそれぞれが有する複数の発光素子群が配列された発光部を備え、
前記発光部は、前記配列に沿って、前記複数の発光素子群毎に、当該発光素子群に含まれる複数の発光素子が並列して発光又は非発光の状態に順に設定される発光装置。
【請求項２】
前記発光素子群に含まれる複数の発光素子は、当該発光素子に接続されオン状態になることにより、発光素子を発光又は発光強度の増加を可能に設定する設定素子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記設定素子は、アノード層、第１ゲート層、第２ゲート層、及びカソード層を備えるサイリスタであって、
前記発光素子群に含まれる複数の発光素子に接続された設定素子は、当該複数の発光素子間において、少なくとも前記第１ゲート層及び前記第２ゲート層のいずれか一方が連続するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の発光素子群に共通に設けられた点灯信号線を備え、
前記設定素子により発光又は発光強度の増加を可能に設定された発光素子群を、前記点灯信号線に供給される点灯信号により、連続又は間欠的に発光又は発光強度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子と前記設定素子とは、トンネル接合を介して積層されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の発光素子群の発光素子群を、順次、点灯状態又は非点灯状態が伝搬するように設定する転送部を備える請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記転送部は、前記複数の発光素子群の発光素子群毎に設けられた複数の転送素子を備え、
前記複数の転送素子のオン状態を順次伝搬させることにより、オン状態の転送素子に接続された発光素子群を発光又は発光強度が増加可能な状態になることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光装置が備える複数の発光素子群における発光素子群の出射する光の方向又は拡がり角を予め定められた方向又は予め定められた拡がり角に設定する光学素子と、
を備える光学装置。
【請求項９】
前記光学素子は、前記複数の発光素子群における発光素子群間において出射する光の方向又は拡がり角が異なるように設定されていることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の光学装置と、
前記光学装置からの光が照射された対象物から、反射光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した光に関する情報を処理して、前記光学装置から対象物までの距離、又は当該対象物の形状を計測する処理部と、
を備える光計測装置。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載の光学装置と、
画像信号の入力を受け付け、前記光学装置から出射される光によって二次元画像が形成されるように、当該画像信号に基づき当該光学装置を駆動する駆動制御部と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、光学装置、光計測装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、しきい電圧もしくはしきい電流が外部から光によって制御可能な発光素子多数個を、一次元、二次元、もしくは三次元的に配列し、各発光素子から発生する光の少なくとも一部が、各発光素子近傍の他の発光素子に入射するように構成し、各発光素子に、外部から電圧もしくは電流を印加させるクロックラインを接続した発光素子アレイが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、ｐｎｐｎｐｎ６層半導体構造の発光素子を構成し、両端のｐ型第１層とｎ型第６層、および中央のｐ型第３層およびｎ型第４層に電極を設け、ｐｎ層に発光ダイオード機能を担わせ、ｐｎｐｎ４層にサイリスタ機能を担わせた自己走査型発光装置が記載されている。
【０００４】
特許文献３には、基板と基板上にアレイ状に配設された面発光型半導体レーザと基板上に配列され前記面発光型半導体レーザの発光を選択的にオン・オフさせるスイッチ素子としてのサイリスタとを備える自己走査型の光源ヘッドが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−２３８９６２号公報
【特許文献２】特開２００１−３０８３８５号公報
【特許文献３】特開２００９−２８６０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、配列された発光素子を、配列の順に点灯状態又は非点灯状態に設定して発光させる発光装置において、発光装置からの光出力が足りない場合、発光素子の発光点のサイズを大きくすることが考えられる。しかし、発光素子の発光点のサイズを大きくすると、発光の均一性が損なわれたり、発光素子がレーザ発振する場合には、高次モードの発生により、発光プロファイルがいびつになったり、拡がり角が大きくなるなど発光素子の発光特性が損なわれるおそれがある。
【０００７】
本発明は、発光素子の発光点のサイズを大きくする場合に比べ、発光特性が損なわれることを抑制して光出力を大きくできる発光装置などを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、複数の発光素子をそれぞれが有する複数の発光素子群が配列された発光部を備え、前記発光部は、前記配列に沿って、前記複数の発光素子群毎に、当該発光素子群に含まれる複数の発光素子が並列して発光又は非発光の状態に順に設定される発光装置である。
請求項２に記載の発明は、前記発光素子群に含まれる複数の発光素子は、当該発光素子に接続されオン状態になることにより、発光素子を発光又は発光強度の増加を可能に設定する設定素子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置である。
請求項３に記載の発明は、前記設定素子は、アノード層、第１ゲート層、第２ゲート層、及びカソード層を備えるサイリスタであって、前記発光素子群に含まれる複数の発光素子に接続された設定素子は、当該複数の発光素子間において、少なくとも前記第１ゲート層及び前記第２ゲート層のいずれか一方が連続するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置である。
請求項４に記載の発明は、前記複数の発光素子群に共通に設けられた点灯信号線を備え、前記設定素子により発光又は発光強度の増加を可能に設定された発光素子群を、前記点灯信号線に供給される点灯信号により、連続又は間欠的に発光又は発光強度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の発光装置である。
請求項５に記載の発明は、前記発光素子と前記設定素子とは、トンネル接合を介して積層されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の発光装置である。
請求項６に記載の発明は、前記複数の発光素子群の発光素子群を、順次、点灯状態又は非点灯状態が伝搬するように設定する転送部を備える請求項１に記載の発光装置である。
請求項７に記載の発明は、前記転送部は、前記複数の発光素子群の発光素子群毎に設けられた複数の転送素子を備え、前記複数の転送素子のオン状態を順次伝搬させることにより、オン状態の転送素子に接続された発光素子群を発光又は発光強度が増加可能な状態になることを特徴とする請求項６に記載の発光装置である。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置が備える複数の発光素子群における発光素子群の出射する光の方向又は拡がり角を予め定められた方向又は予め定められた拡がり角に設定する光学素子と、を備える光学装置である。
請求項９に記載の発明は、前記光学素子は、前記複数の発光素子群における発光素子群間において出射する光の方向又は拡がり角が異なるように設定されていることを特徴とする請求項８に記載の光学装置である。
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の光学装置と、前記光学装置からの光が照射された対象物から、反射光を受光する受光部と、前記受光部が受光した光に関する情報を処理して、前記光学装置から対象物までの距離、又は当該対象物の形状を計測する処理部と、を備える光計測装置である。
請求項１１に記載の発明は、請求項８又は９に記載の光学装置と、画像信号の入力を受け付け、前記光学装置から出射される光によって二次元画像が形成されるように、当該画像信号に基づき当該光学装置を駆動する駆動制御部と、を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、発光素子の発光点のサイズを大きくする場合に比べ、発光特性が損なわれることを抑制して光出力を大きくできる。
請求項２に記載の発明によれば、設定素子を用いない場合に比べ、発光素子の制御が容易になる。
請求項３に記載の発明によれば、第１ゲート層及び第２ゲート層を連続させない場合に比べ、発光素子を制御する配線が少なくて済む。
請求項４に記載の発明によれば、点灯信号を用いない場合に比べ、複数回の点滅が可能になる。
請求項５に記載の発明によれば、積層しない場合に比べ、発光装置が小型化される。
請求項６に記載の発明によれば、転送部を備えない場合に比べ、発光装置が小型化される。
請求項７に記載の発明によれば、オン状態を伝搬させない場合に比べ、転送部の構成が簡易になる。
請求項８に記載の発明によれば、光学素子を備えない場合に比べ、光が二次元空間に照射される。
請求項９に記載の発明によれば、発光素子群間で異ならせない場合に比べ、発光素子群により光が照射される場所を二次元空間内で移動されられる。
請求項１０に記載の発明によれば、対象物までの距離、又は対象物の形状を計測する光計測装置が得られる。
請求項１１に記載の発明によれば、二次元画像が形成される画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態が適用される発光装置の等価回路図である。
【図２】第１の実施の形態が適用される発光装置の平面レイアウトの一例を示す図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線での断面図である。
【図５】サイリスタの動作を説明する図である。（ａ）は、電圧低減層を備えないサイリスタの断面図、（ｂ）は、電圧低減層を備えるサイリスタの断面図、（ｃ）は、サイリスタの特性である。
【図６】半導体層を構成する材料のバンドギャップエネルギを説明する図である。
【図７】設定サイリスタとレーザダイオードとの積層構造をさらに説明する図である。（ａ）は、設定サイリスタとレーザダイオードとの積層構造における模式的なエネルギーバンド図、（ｂ）は、トンネル接合層の逆バイアス状態におけるエネルギーバンド図、（ｃ）は、トンネル接合層の電流電圧特性を示す。
【図８】発光装置のレーザダイオードの発光／非発光を制御するためのタイムチャートの一例を示す図である。
【図９】レーザダイオード群に属するレーザダイオードの配列を説明する図である。（ａ）は、ｙ方向に配列した場合、（ｂ）は、ｘ方向及びｙ方向に対して斜めに配列した場合、（ｃ）は、三角形状に配列した場合である。
【図１０】第２の実施の形態が適用される発光装置の等価回路である。
【図１１】第２の実施の形態が適用される発光装置の平面レイアウトの一例を示す図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線での断面図である。
【図１３】図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線での断面図である。
【図１４】第３の実施の形態が適用される光学装置を説明する図である。
【図１５】光学装置を備えた光計測装置を説明する図である。
【図１６】光計測装置から光を出射する様子を説明する図である。
【図１７】光学装置を用いた画像形成装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
（発光装置１０）
図１は、第１の実施の形態が適用される発光装置１０の等価回路図である。ここでは、発光装置１０を制御する制御部２０を合わせて示している。図１において、右方向をｘ方向とする。
発光装置１０は、発光素子の一例としてレーザ光を出射するレーザダイオードＬＤを複数備える。そして、発光装置１０は、次に説明するように自己走査型発光素子アレイ（ＳＬＥＤ：Self-Scanning Light Emitting Device）として構成されている。レーザダイオードＬＤは、例えば垂直共振器面発光レーザＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。以下では、発光素子がレーザダイオードＬＤであるとして説明するが、発光ダイオードＬＥＤなどの他の発光デバイスであってもよい。
【００１３】
発光装置１０は、それぞれが複数のレーザダイオードＬＤを備える複数のレーザダイオードＬＤ群を備える。図１では、各レーザダイオードＬＤ群は、一例として４個のレーザダイオードＬＤを備えるとする。以下では、レーザダイオードＬＤ群を、レーザダイオードＬＤ群＃１、＃２、＃３、…又は単に＃１、＃２、＃３、…と表記する。なお、レーザダイオードＬＤ群をそれぞれ区別しない場合は、レーザダイオードＬＤ群又はレーザダイオードＬＤ群ｉ（ｉは、１以上の整数）と表記する。図１では、４個のレーザダイオードＬＤ群を記載しているが、レーザダイオードＬＤ群は、４個以外であってもよい。
レーザダイオードＬＤ群は、発光素子群の一例である。なお、レーザダイオードＬＤ群をレーザダイオード群と表記することがある。
【００１４】
そして、発光装置１０は、レーザダイオードＬＤ毎に設定サイリスタＳを備える。レーザダイオードＬＤと設定サイリスタＳとは直列接続されている。
ここでは、レーザダイオードＬＤ群＃１に属するレーザダイオードＬＤをレーザダイオードＬＤ１１〜１４とし、レーザダイオードＬＤ群＃２に属するレーザダイオードＬＤをレーザダイオードＬＤ２１〜２４とする。ここで、レーザダイオードＬＤｉｊ（ｊは、２以上の整数）と表記した場合、「ｉ」がレーザダイオードＬＤ群の番号、「ｊ」がレーザダイオードＬＤ群内でのレーザダイオードＬＤの番号である。そして、設定サイリスタＳについても、同様の符号を付すこととする。つまり、レーザダイオードＬＤ１１が備える設定サイリスタＳは、設定サイリスタＳ１１と表記する。なお、図１に示す例では、ｊは、１〜４である。以下では、ｊは、１〜４であるとして説明する。なお、図１では、各レーザダイオードＬＤ群は、同じ数のレーザダイオードＬＤを備えるが、レーザダイオードＬＤ群間でレーザダイオードＬＤの数が異なってもよい。また、各レーザダイオードＬＤ群のレーザダイオードＬＤの数（ｊ）は、２以上であればよい。
【００１５】
本明細書では、「〜」は、番号によってそれぞれが区別された複数の構成要素を示すもので、「〜」の前後に記載されたもの及びその間の番号のものを含むことを意味する。例えば、レーザダイオードＬＤ１１〜１４は、レーザダイオードＬＤ１１から番号順にレーザダイオードＬＤ１４までを含む。
【００１６】
発光装置１０は、さらに複数の転送サイリスタＴ、複数の結合ダイオードＤ、複数の電源線抵抗Ｒｇ、スタートダイオードＳＤ、電流制限抵抗Ｒ１、Ｒ２を備える。ここでは、複数の転送サイリスタＴをそれぞれ区別する場合、転送サイリスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、…のように、番号を付して区別する。結合ダイオードＤ、電源線抵抗Ｒｇも同様である。なお、後述するように、転送サイリスタＴ１は、レーザダイオードＬＤ群＃１に対応するように設けられている。そこで、転送サイリスタＴｉと表記すれば、ｉが同じレーザダイオードＬＤ群に対応する。よって、転送サイリスタＴｉと表記することがある。結合ダイオードＤ、電源線抵抗Ｒｇも同様とする。
【００１７】
発光装置１０における転送サイリスタＴの数は、予め定められた数であってよい。例えば１２８個、５１２個、１０２４個などであってよい。図１は、転送サイリスタＴ１〜Ｔ４に対応する部分を示している。転送サイリスタＴの数は、レーザダイオードＬＤ群の数（ｉ）と同じであればよい。なお、転送サイリスタＴの数は、レーザダイオードＬＤ群の数（ｉ）を超えてもよいし、少なくてもよい。
【００１８】
転送サイリスタＴは、転送サイリスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、…の順にｘ方向に配列されている。結合ダイオードＤは、結合ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…の順にｘ方向に配列されている。なお、結合ダイオードＤ１は、転送サイリスタＴ１と転送サリスタＴ２との間に設けられている。他の結合ダイオードＤも同様である。また、電源線抵抗Ｒｇも、電源線抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２、Ｒｇ３、…の順にｘ方向に配列されている。
【００１９】
レーザダイオードＬＤ、結合ダイオードＤは、アノードとカソードとを備える２端子素子である。設定サイリスタＳ、転送サイリスタＴは、アノード、カソード、ゲートを備える３端子素子である。なお、転送サイリスタＴのゲートをゲートＧｔ、設定サイリスタＳのゲートを、ゲートＧｓとする。なお、それぞれを区別する場合には、前述したと同様にｉを付す。
ここで、レーザダイオードＬＤで構成される部分を発光部、設定サイリスタＳ、転送サイリスタＴ、結合ダイオードＤ、スタートダイオードＳＤ、電源線抵抗Ｒｇ、電流制限抵抗Ｒ１、Ｒ２で構成される部分を転送部とする。設定サイリスタＳは、設定素子の一例であり、転送サイリスタＴは、転送素子の一例である。
【００２０】
次に、各素子（レーザダイオードＬＤ、設定サイリスタＳ、転送サイリスタＴなど）の接続関係を説明する。
前述したように、レーザダイオードＬＤｉｊと設定サイリスタＳｉｊとは直列接続されている。つまり、設定サイリスタＳｉｊは、アノードが基準電位Ｖｓｕｂ（接地電位（ＧＮＤ）など）に接続され、カソードがレーザダイオードＬＤｉｊのアノードに接続されている。そして、同じ番号ｉの設定サイリスタＳｉｊの各ゲートは、並列接続されて、ゲートＧｓｉと表記されている。
レーザダイオードＬＤｉｊのカソードは、レーザダイオードＬＤを発光／非発光の状態に制御する点灯信号φＩを供給する点灯信号線７５に共通に接続されている。
【００２１】
基準電位Ｖｓｕｂは、後述するように、発光装置１０を構成する基板８０の裏面に設けられた裏面電極９２（後述する図３、４参照）を介して供給される。
【００２２】
転送サイリスタＴは、アノードが基準電位Ｖｓｕｂに接続されている。奇数番号の転送サイリスタＴ１、Ｔ３、…は、カソードが転送信号線７２に接続されている。転送信号線７２は、電流制限抵抗Ｒ１を介してφ１端子に接続されている。
偶数番号の転送サイリスタＴ２、Ｔ４、…は、カソードが転送信号線７３に接続されている。転送信号線７３は、電流制限抵抗Ｒ２を介してφ２端子に接続されている。
【００２３】
結合ダイオードＤは、互いに直列接続されている。つまり、一つの結合ダイオードＤのカソードがｘ方向に隣接する結合ダイオードＤのアノードに接続されている。スタートダイオードＳＤは、アノードが転送信号線７３に接続され、カソードが結合ダイオードＤ１のアノードに接続されている。
【００２４】
そして、スタートダイオードＳＤのカソードと結合ダイオードＤ１のアノードとが、転送サイリスタＴ１のゲートＧｔ１に接続されている。結合ダイオードＤ１のカソードと結合ダイオードＤ２のアノードとが、転送サイリスタＴ２のゲートＧｔ２に接続されている。他の結合ダイオードＤについても同様である。
【００２５】
転送サイリスタＴのゲートＧｔは、電源線抵抗Ｒｇを介して、電源線７１に接続されている。電源線７１は、Ｖｇｋ端子に接続されている。
そして、転送サイリスタＴｉのゲートＧｔｉは、設定サイリスタＳｉｊのゲートＧｓｉに接続されている。
【００２６】
制御部２０の構成を説明する。
制御部２０は、点灯信号φＩなどの信号を生成して発光装置１０に供給する。発光装置１０は、供給された信号によって動作する。制御部２０は、電子回路で構成されている。例えば、制御部２０は、発光装置１０を駆動するために構成された集積回路（ＩＣ）であってもよい。
制御部２０は、転送信号生成部２１、点灯信号生成部２２、電源電位生成部２３及び基準電位生成部２４を備える。
【００２７】
転送信号生成部２１は、転送信号φ１、φ２を生成し、転送信号φ１を発光装置１０のφ１端子に、転送信号φ２を発光装置１０のφ２端子に供給する。
点灯信号生成部２２は、点灯信号φＩを生成し、電流制限抵抗ＲＩを介して、発光装置１０のφＩ端子に供給する。なお、電流制限抵抗ＲＩは、発光装置１０内に設けられてもよい。また、電流制限抵抗ＲＩが発光装置１０の動作に必要でない場合には、電流制限抵抗ＲＩを設けなくともよい。
【００２８】
電源電位生成部２３は、電源電位Ｖｇｋを生成し、発光装置１０のＶｇｋ端子に供給する。基準電位生成部２４は、基準電位Ｖｓｕｂを生成し、発光装置１０のＶｓｕｂ端子に供給する。電源電位Ｖｇｋは、一例として−３．３Ｖである。基準電位Ｖｓｕｂは、前述したように、一例として接地電位（ＧＮＤ）である。
【００２９】
転送信号生成部２１の生成する転送信号φ１、φ２、点灯信号生成部２２が生成する点灯信号φＩについては、後述する。
【００３０】
図１に示した発光装置１０では、１個の転送サイリスタＴｉに対して４個のレーザダイオードＬＤｉｊ（ｊ＝１〜４）が、それぞれ設定サイリスタＳｉｊを介して接続されている。
後述するように、転送サイリスタＴｉは、オン状態になることで、転送サイリスタＴｉに接続された設定サイリスタＳｉｊをオン状態に移行可能に設定する。なお、転送サイリスタＴｉは、オン状態が伝搬するように駆動される。よって、転送サイリスタＴと表記する。また、設定サイリスタＳｉｊがオン状態なるとともに、レーザダイオードＬＤｉｊが発光する。よって、レーザダイオードＬＤを発光可能な状態に設定することから設定サイリスタＳと表記する。
ここでは、複数のレーザダイオードＬＤがレーザダイオードＬＤ群を構成し、転送サイリスタＴ毎に、レーザダイオードＬＤ群が接続され、レーザダイオードＬＤ群に属するレーザダイオードＬＤが並行して発光するようになっている。
【００３１】
レーザダイオードＬＤは、低次の単一横モード（シングルモード）で発振することがよい。シングルモードでは、レーザダイオードＬＤの発光点（後述する図３、図４の光出射口３１０）から出射する光（出射光）の強度プロファイルが単峰性（強度ピークが１つである特性）となる。一方、高次を含む多重横モード（マルチモード）で発振するレーザダイオードＬＤでは、複数峰になるなど、強度プロファイルがいびつになりやすい。また、シングルモードでは、マルチモードに比べて、発光点から出射する光（出射光）の拡がり角が小さい。このため、光出力が同じ場合、シングルモードの方が、マルチモードに比べて、照射面での光密度が大きい。なお、拡がり角とは、レーザダイオードＬＤから出射する光の半値全幅（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum）をいう。
【００３２】
そして、レーザダイオードＬＤは、発光点の面積が小さいほど単一横モード（シングルモード）で発振しやすい。このため、シングルモードのレーザダイオードＬＤは、光出力が小さい。光出力を大きくしようとして、発光点の面積を大きくすると、前述したようにマルチモードに移行してしまう。そこで、第１の実施の形態では、複数のレーザダイオードＬＤをレーザダイオードＬＤ群とし、レーザダイオードＬＤ群に含まれる複数のレーザダイオードＬＤを並行して発光させることで、光出力を大きくしている。
【００３３】
（発光装置１０の平面レイアウト）
図２は、第１の実施の形態が適用される発光装置１０の平面レイアウトの一例を示す図である。図２の紙面において、右方向をｘ方向、上方向をｙ方向とする。なお、ｘ方向は、図１のｘ方向と同じ方向である。
発光装置１０は、レーザ光を出射しうる半導体材料で構成される。例えば、発光装置１０は、ＧａＡｓ系の化合物半導体で構成される。そして、後述する断面図（後述する図３、図４参照）に示すように、ｐ型のＧａＡｓの基板８０上に、ＧａＡｓ系の化合物半導体層が複数積層された半導体層積層体にて構成される。そして、発光装置１０は、半導体層積層体が複数の島状に分離されることで構成される。なお、島状に残された領域は、アイランドと呼ばれる。半導体層積層体を島状にエッチングして、素子を分離することは、メサエッチングと呼ばれる。ここでは、図２に示すアイランド３０１、３０４、３０５により、発光装置１０の平面レイアウトを説明する。なお、アイランド３０１、３０２をそれぞれ区別する場合には、前述と同様に３０１−ｉ、３０２−ｉと表記する（ｉ≧１）。
【００３４】
アイランド３０１−ｉには、レーザダイオードＬＤｉｊ、設定サイリスタＳｉｊ、転送サイリスタＴｉ及び結合ダイオードＤｉが設けられている（この例では、ｊ＝１〜４）。なお、レーザダイオードＬＤｉｊと設定サイリスタＳｉｊとは、積層されている。よって、図２では、レーザダイオードＬＤｉｊと設定サイリスタＳｉｊとを、ＬＤ／Ｓｉｊと表記する。
また、アイランド３０１−ｉは、ｘ方向に並列するように設けられている。ここでは、レーザダイオードＬＤ群は、ｘ方向に一次元的に配列されている。
【００３５】
アイランド３０２−ｉには、電源線抵抗Ｒｇｉが設けられている。アイランド３０２−ｉは、ｘ方向に並列するように設けられている。
【００３６】
アイランド３０３には、スタートダイオードＳＤが設けられている。アイランド３０４には、電流制限抵抗Ｒ１が、アイランド３０５には、電流制限抵抗Ｒ２が設けられている。
【００３７】
（発光装置１０の断面構造）
次に、これらのアイランド３０１、３０２、３０３、３０４、３０５の接続関係を説明する前に、アイランド３０１の断面構造を説明する。
【００３８】
図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。図３では、左方向がｙ方向である。図３に示す断面図は、アイランド３０１−１の断面図である。図３には、左から結合ダイオードＤ１、転送サイリスタＴ１、レーザダイオードＬＤ１１／設定サイリスタＳ１１（ＬＤ／Ｓ１１）及びレーザダイオードＬＤ１２／設定サイリスタＳ１２（ＬＤ／Ｓ１２）が表記されている。なお、レーザダイオードＬＤ１２／設定サイリスタＳ１２（ＬＤ／Ｓ１２）の右側には、レーザダイオードＬＤ１３／設定サイリスタＳ１３（ＬＤ／Ｓ１３）、レーザダイオードＬＤ１４／設定サイリスタＳ１４（ＬＤ／Ｓ１４）が設けられているが、表記を省略している。
【００３９】
まず、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとが積層された部分（ＬＤ／Ｓ１１、ＬＤ／Ｓ１２など）を説明する。図３に示すように、ｐ型のＧａＡｓの基板８０上に、設定サイリスタＳを構成するｐ型のアノード層（以下では、ｐアノード層と表記する。以下同様である。）８１、電圧低減層８９、ｎ型のゲート層（ｎゲート層）８２、ｐ型のゲート層（ｐゲート層）８３、ｎ型のカソード層（ｎカソード層）８４が積層されている。つまり、設定サイリスタＳは、積層されたｐアノード層８１をアノード、ｎゲート層８２をｎゲート、ｐゲート層８３をｐゲート、ｎカソード層８４をカソードとして構成される。
【００４０】
次に、ｎカソード層８４上にトンネル接合層８５が積層されている。
そして、トンネル接合層８５上に、レーザダイオードＬＤを構成するｐ型のアノード層（ｐアノード層）８６、発光層８７、ｎ型のカソード層（ｎカソード層）８８が積層されている。つまり、レーザダイオードＬＤは、積層されたｐアノード層８６をアノード、発光層８７を発光層、ｎカソード層８８をカソードとして構成されている。
設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとは、トンネル接合層８５を介して直列接続されている。トンネル接合層８５、電圧低減層８９については後述する。
なお、ｎゲート層８２は、第１ゲート層の一例、ｐゲート層８３は、第２ゲート層の一例である。
【００４１】
レーザダイオードＬＤ１１／設定サイリスタＳ１１（ＬＤ／Ｓ１１）をレーザダイオードＬＤ／設定サイリスタＳの例として符号を付して説明し、他のレーザダイオードＬＤ／設定サイリスタＳは同様であるので符号を付さない。
レーザダイオードＬＤ／設定サイリスタＳが積層された部分では、レーザダイオードＬＤの周囲のｐゲート層８３が露出するように、ｎカソード層８８、発光層８７、ｐアノード層８６、トンネル接合層８５及びｎカソード層８４がエッチングにより除去されている。ここでは、レーザダイオードＬＤの断面が円形になっている。つまり、レーザダイオードＬＤの部分は、円筒状に形成されている。よって、レーザダイオードＬＤの部分をポスト３１１と表記する（図２参照）。
【００４２】
ポスト３１１におけるレーザダイオードＬＤのｎカソード層８８上には、ｎカソード層８８などｎ型の半導体層とオーミック接触が形成しやすい金属材料で構成されたｎオーミック電極３２１が設けられている。なお、ｎオーミック電極３２１は、光出射口３１０を取り囲むように、円形に設けられている。そして、表面を覆うように層間絶縁層９１が設けられている。そして、層間絶縁層９１上には、層間絶縁層９１に設けられたスルーホールを介してｎオーミック電極３２１に接続するように点灯信号線７５が設けられている。なお、層間絶縁層９１が、レーザダイオードＬＤの出射光に対して透過性が劣る場合には、層間絶縁層９１の代わりに、光出射口３１０上にレーザダイオードＬＤの出射光に対して透過性に優れる光出射層を設けてもよい。
なお、層間絶縁層９１は、発光装置１０全体を覆うように設けられている。
【００４３】
そして、設定サイリスタＳを構成するｐアノード層８１、電圧低減層８９、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３は、レーザダイオードＬＤ群＃１に属するレーザダイオードＬＤ（レーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４）間で連続する。
【００４４】
ポスト３１１のｐアノード層８６には、電流狭窄層８６ｂが含まれる。ここでは、一例として、ｐアノード層８６は、下側ｐアノード層８６ａ、電流狭窄層８６ｂ、上側ｐアノード層８６ｃの３層から構成されている。電流狭窄層８６ｂは、ＡｌＡｓのように、Ａｌの組成比が高い材料で構成され、酸化によりＡｌがＡｌ２Ｏ３になることにより、電気抵抗が高くなって、電流が流れにくくなる部分（図３中の黒塗りの部分）が形成される層をいう。
【００４５】
ポスト３１１は円筒状に設けられているので、露出したｐアノード層８６の側面から電流狭窄層８６ｂの酸化を行うと、円形の断面における周辺部から中心部へと酸化が進む。そして、中心部を酸化させないことで、レーザダイオードＬＤの断面における中心部が電流の流れやすい電流通過領域αとなり、周辺部が電流の流れにくい電流阻止領域βとなる。なお、レーザダイオードＬＤは、発光層８７の電流通過領域αにより電流経路が制限された部分において発光が生じる。この電流通過領域αに対応するレーザダイオードＬＤの表面の領域を発光点又は光出射口３１０と表記することがある。
【００４６】
電流狭窄層８６ｂを設けるのは、レーザダイオードＬＤでは、低次の単一横モード（シングルモード）で発振させるためである。つまり、レーザダイオードＬＤが形成されるポスト３１１の断面形状を円形にして周辺部から酸化させることで、光出射口３１０の断面形状を円形とするとともに、面積を小さくしている。
また、レーザダイオードＬＤの周辺部は、メサエッチングに起因した欠陥が多く、非発光再結合が起こりやすい。このため、電流阻止領域βを設けることで、非発光再結合に消費される電力が抑制される。よって、低消費電力化及び光取り出し効率の向上が図れる。なお、光取り出し効率とは、電力当たりに取り出すことができる光量である。
【００４７】
転送サイリスタＴ１は、設定サイリスタＳと同様に、ｐアノード層８１、電圧低減層８９、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４で構成されている。つまり、転送サイリスタＴ１は、積層されたｐアノード層８１をアノード、ｎゲート層８２をｎゲート、ｐゲート層８３をｐゲート、ｎカソード層８４をカソードとして構成される。なお、ここでは、ｐゲート層８３にゲート電極（後述するｐオーミック電極３３１）を設け、転送サイリスタＴ１の動作を制御するゲートとして機能させている。
一方、結合ダイオードＤ１は、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４で構成されている。つまり、結合ダイオードＤ１は、ｐゲート層８３をアノード、ｎカソード層８４をカソードとしている。
【００４８】
転送サイリスタＴ１及び結合ダイオードＤ１の部分では、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとが積層された部分におけるｎカソード層８８、発光層８７、ｐアノード層８６及びトンネル接合層８５が除去されている。さらに、転送サイリスタＴ１及び結合ダイオードＤ１の部分を除いてｎカソード層８４が除去されている。
【００４９】
そして、転送サイリスタＴ１の部分では、ｎカソード層８４がポスト３１２として残されている。そして、ポスト３１２のｎカソード層８４上に、ｎオーミック電極３２２がカソード電極として設けられている。ｎオーミック電極３２２は、転送信号線７２に接続されている。
【００５０】
同様に、結合ダイオードＤ１の部分では、ｎカソード層８４がポスト３１３として残されている。そして、ポスト３１３のｎカソード層８４上にｎオーミック電極３２３がカソード電極として設けられている。ｎオーミック電極３２３は、配線７７に接続されている。
【００５１】
ｎカソード層８４が除去され、ｐゲート層８３が露出している表面には、ｐゲート層８３などのｐ型の半導体層とオーミック接触が形成しやすい金属材料で構成されたｐオーミック電極３３１が設けられている（図２参照）。ｐオーミック電極３３１は、転送サイリスタＴ１のゲート電極及び結合ダイオードＤ１のアノード電極として設けられている。
【００５２】
そして、アイランド３０１−１は、周囲の半導体層積層体が基板８０に至るまでエッチングにより除去されることで、他のアイランド（アイランド３０１−２、３０１−３、３０１−４、３０２−２、３０２−３、３０２−４、３０３など）と分離されている。なお、ｐアノード層８１に至るまでエッチングされてもよく、ｐアノード層８１の厚さ方向の一部に至るまでエッチングされてもよい。
【００５３】
前述したように、発光装置１０は、複数のレーザダイオードＬＤをレーザダイオードＬＤ群として、レーザダイオードＬＤ群に含まれる複数のレーザダイオードＬＤを並行に発光させている。この場合、レーザダイオードＬＤ群に含まれるレーザダイオードＬＤ毎に転送部１０１からレーザダイオードＬＤの発光／非発光を制御する信号を供給する配線を設けると、レーザダイオードＬＤ間の距離を離さざるを得ず、発光装置１０の面積が大きくなってしまう。
【００５４】
そこで、第１の実施形態が適用される発光装置１０では、レーザダイオードＬＤ毎に、レーザダイオードＬＤを発光可能な状態に設定する設定サイリスタＳを設けるとともに、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとを積層することで、発光装置１０の面積が増大することを抑制している。さらに、レーザダイオードＬＤ群毎に、設定サイリスタＳを構成する半導体層を連続させることで、転送部１０１からレーザダイオードＬＤの発光／非発光を制御する信号を供給する配線を設けることを要しないようになっている。図３においては、連続させる半導体層は、ｐアノード層８１、電圧低減層８９、ｎゲート層８２及びｐゲート層８３である。なお、ｎゲート層８２及びｐゲート層８３を共に連続させているが、一方のみでもよい。ここで示すアノード接地の構成では、基板８０側に設けられたｎゲート層８２が連続していればよい。なお、逆にカソード接地の構成では、ｐゲート層８３が連続していればよい。
【００５５】
結合ダイオードＤは、ｎカソード層８４とｐゲート層８３とで構成され、ｎカソード層８４上に設けられたｎオーミック電極３２３をカソード電極とし、ｐゲート層８３上に設けられ、ｐゲート層８３などｐ型の半導体層とオーミック接触が形成しやすい金属材料で構成されたｐオーミック電極３３１をアノード電極とする（図１参照）。なお、カソード電極をカソード、アノード電極をアノードと表記することがある。また、電極（アノード電極、カソード電極）を介することなく、ｐアノード層（ｐアノード層８１、８６）がアノードとして機能することがあり、ｎカソード層（ｎカソード層８４、８８）がカソードとして機能することがある。
【００５６】
図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線での断面図である。図４では、右方向がｘ方向である。そして、図４には、左からアイランド３０１−１、３０１−２、３０１−３、３０１−４が設けられている。そして、アイランド３０１−１では、レーザダイオードＬＤ群＃１に属するレーザダイオードＬＤ１１／設定サイリスタＳ１１（ＬＤ／Ｓ１１）が、アイランド３０１−２では、レーザダイオードＬＤ群＃２に属するレーザダイオードＬＤ２１／設定サイリスタＳ２１（ＬＤ／Ｓ２１）、アイランド３０１−３では、レーザダイオードＬＤ群＃３に属するレーザダイオードＬＤ３１／設定サイリスタＳ３１（ＬＤ／Ｓ３１）、アイランド３０１−４では、レーザダイオードＬＤ群＃４に属するレーザダイオードＬＤ４１／設定サイリスタＳ４１（ＬＤ／Ｓ４１）が表記されている。ここでも、レーザダイオードＬＤ群＃１のレーザダイオードＬＤ１１／設定サイリスタＳ１１（ＬＤ／Ｓ１１）をレーザダイオードＬＤ／設定サイリスタＳの例として符号を付して説明し、同様である他のレーザダイオードＬＤ／設定サイリスタＳについては符号を付さない。
【００５７】
図４に示すように、図２のＩＶ−ＩＶ線での断面では、アイランド３０１−ｉの周囲は、基板８０に到達するまで、ｎカソード層８８、発光層８７、ｐアノード層８６、トンネル接合層８５、ｎカソード層８４、ｐゲート層８３、ｎゲート層８２、電圧低減層８９、ｐアノード層８１が除去されている。なお、ポスト３１１は円筒形に構成されている。そして、ポスト３１１の幅は、ｐアノード層８１、電圧低減層８９、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３の部分より狭くなっている（図２参照）。
【００５８】
そして、ｎカソード層８８上には、ｎオーミック電極３２１が設けられ、ｎオーミック電極３２１は、層間絶縁層９１に設けられたスルーホールを介して点灯信号線７５に接続されている。図２に示すように、点灯信号線７５は、φＩ端子に接続されている。
【００５９】
図４に示したように、各レーザダイオードＬＤ群は、アイランド３０１−ｉ間が、メサエッチングによって分離され、電気的な接続が切断されている。一方、図３に示したアイランド３０１−１に示したように、レーザダイオードＬＤ群内では、転送サイリスタＴ及び設定サイリスタＳを構成するｐアノード層８１、電圧低減層８９、ｎゲート層８２及びｐゲート層８３が連続するように構成され、電気的に接続されている。
【００６０】
図２に戻って、他のアイランド３０２−ｉ、３０３、３０４、３０５を説明する。アイランド３０２−ｉの構造は同じであるので、アイランド３０２−１をアイランド３０２として説明する。アイランド３０２−１には、電源線抵抗Ｒｇ１が構成されている。アイランド３０２−１は、半導体層積層体におけるｎカソード層８８、発光層８７、ｐアノード層８６、トンネル接合層８５、ｎカソード層８４が除去されて、ｐゲート層８３を露出させている。露出させたｐゲート層８３上にｐオーミック電極３３２、３３３が設けられている。そして、ｐオーミック電極３３２、３３３の間のｐゲート層８３が抵抗として用いられている。
【００６１】
アイランド３０３には、スタートダイオードＳＤが設けられている。アイランド３０３は、半導体層積層体におけるｎカソード層８８、発光層８７、ｐアノード層８６、トンネル接合層８５が除去されている。そして、ｎカソード層８４が残されたポスト３１４を除いて、ｐゲート層８３を露出させている。スタートダイオードＳＤは、ポスト３１４を構成するｎカソード層８４がカソード、ｐゲート層８３がアノードである。そして、ポスト３１４のｎカソード層８４上に設けられたｎオーミック電極３２４がカソード電極、露出させたｐゲート層８３上に設けられたｐオーミック電極３３４がアノード電極である。
【００６２】
アイランド３０４には、電流制限抵抗Ｒ１、アイランド３０５には、電流制限抵抗Ｒ２が設けられている。アイランド３０４、３０５は、アイランド３０２と同様の構成であって、露出させたｐゲート層８３上に設けられた２個のｐオーミック電極（符号なし）間のｐゲート層８３をそれぞれ電流制限抵抗Ｒ１、Ｒ２とする。
【００６３】
アイランド３０１〜３０５及びアイランド間の接続関係を説明する。
前述したように、アイランド３０１のポスト３１１に設けられたレーザダイオードＬＤのカソードであるｎカソード層８８は、ｎオーミック電極３２１を介して、点灯信号線７５に並列に接続されている。
アイランド３０１−１のポスト３１２に設けられた転送サイリスタＴ１のカソードであるｎカソード層８８は、ｎオーミック電極３２２を介して、転送信号線７２に接続されている。なお、アイランド３０１−３に設けられた転送サイリスタＴ３も同様である。つまり、奇数番号ｉの転送サイリスタＴｉのカソード（ｎカソード層８８）は、転送信号線７２に接続されている。
一方、アイランド３０１−２に設けられた転送サイリスタＴ２のカソード（ｎカソード層８８）は、転送信号線７３に接続されている。つまり、偶数番号ｉの転送サイリスタＴｉのカソード（ｎカソード層８８）は、転送信号線７３に接続されている。
【００６４】
そして、アイランド３０１−１のゲートＧｔ１であるｐオーミック電極３３１は、配線７６に接続されている。配線７６は、アイランド３０２−１に設けられた電源線抵抗Ｒｇ１のｐオーミック電極３３２及びアイランド３０３に設けられたスタートダイオードＳＤのカソード電極であるｎオーミック電極３２４に接続されている。
そして、アイランド３０１−１のポスト３１３に設けられた結合ダイオードＤ１のカソード（ｎカソード層８８）は、ｎオーミック電極３２３を介して、配線７７に接続されている。配線７７は、隣接するアイランド３０１−２のゲートＧｔ２のゲート電極（符号なし）及びアイランド３０２−２の電源線抵抗Ｒｇ２のｐオーミック電極（符号なし）に接続されている。
【００６５】
また、アイランド３０２−１の電源線抵抗Ｒｇ１のｐオーミック電極３３３は、電源線７１に接続されている。他のアイランド３０２−２などの電源線抵抗Ｒｇ２なども同様である。電源線７１は、Ｖｇｋ端子に接続されている。
転送信号線７２は、アイランド３０４の電流制限抵抗Ｒ１の一方のｐオーミック電極（符号なし）に接続されている。電流制限抵抗Ｒ１の他方のｐオーミック電極（符号なし）は、φ１端子に接続されている。転送信号線７３は、アイランド３０３のスタートダイオードＳＤのｐオーミック電極３３４に接続されるとともに、アイランド３０５の電流制限抵抗Ｒ２の一方のｐオーミック電極（符号なし）に接続されている。アイランド３０５の電流制限抵抗Ｒ２の他方のｐオーミック電極（符号なし）は、φ２端子に接続されている。
【００６６】
＜サイリスタ＞
次に、設定サイリスタＳ、転送サイリスタＴの動作及び電圧低減層８９について説明する。ここでは、設定サイリスタＳ及び転送サイリスタＴの動作は同じであるので、アイランド３０１−１における転送サイリスタＴ１をサイリスタＴｈとして説明する。
【００６７】
図５は、サイリスタＴｈの動作を説明する図である。図５（ａ）は、電圧低減層８９を備えないサイリスタＴｈ１の断面図、図５（ｂ）は、電圧低減層８９を備えるサイリスタＴｈ２の断面図、図５（ｃ）は、サイリスタＴｈ１、Ｔｈ２の特性である。
図５（ａ）に示す電圧低減層を備えないサイリスタＴｈ１は、ｐアノード層８１、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４が積層されて構成されている。なお、ｎカソード層８４は、ポスト３１２を除いて、ｎカソード層８４が除去され、ｐゲート層８３が露出している。そして、ｐゲート層８３上にｐオーミック電極３３１が形成されている（図２参照）。
【００６８】
図５（ｂ）に示す電圧低減層８９を備えるサイリスタＴｈ２は、ｐアノード層８１、ｎゲート層８２との間に電圧低減層８９を備える。
【００６９】
図３、図４に示したように、サイリスタＴｈ１、Ｔｈ２のｐアノード層８１は、基板８０（図５では、記載を省略）に接続されて基準電位Ｖｓｕｂに設定されている。
【００７０】
サイリスタＴｈは、前述したように、アノード、カソード、ゲートの３端子を有する半導体素子であって、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＡｓなどによるｐ型の半導体層（ｐアノード層８１、ｐゲート層８３）、ｎ型の半導体層（ｎゲート層８２、ｎカソード層８４）を積層して構成されている。つまり、サイリスタＴｈは、ｐｎｐｎ構造を成している。ここでは、一例として、ｐ型の半導体層とｎ型の半導体層とで構成されるｐｎ接合の順方向電位（拡散電位）Ｖｄを１．５Ｖとする。
【００７１】
まず、図５（ａ）に示す電圧低減層８９を備えないサイリスタＴｈ１の動作を説明する。
一例として、ｐアノード層８１の基準電位Ｖｓｕｂをハイレベルの電位（以下では「Ｈ」と表記する。）として０Ｖ、Ｖｇｋ端子（図２参照）に供給される電源電位Ｖｇｋをローレベルの電位（以下では「Ｌ」と表記する。）として−３．３Ｖとする。よって、「Ｈ（０Ｖ）」、「Ｌ（−３．３Ｖ）」と表記することがある。図１に示したように、Ｖｇｋ端子は、電源線抵抗Ｒｇ１を介して、ゲート（サイリスタＴｈが転送サイリスタＴ１の場合はゲートＧｔ１）に接続されている。
なお、電圧低減層８９を備えないサイリスタＴｈ１の特性は、図５（ｃ）に示す「電圧低減層なし」である。
【００７２】
アノードとカソードとの間に電流が流れていないオフ状態のサイリスタＴｈ１は、しきい電圧より低い電位（絶対値が大きい負の電位）がカソードに印加されるとオン状態に移行（ターンオン）する。ここで、サイリスタＴｈ１のしきい電圧は、ゲートの電位からｐｎ接合の順方向電位Ｖｄ（１．５Ｖ）を引いた値である。
オン状態になると、サイリスタＴｈ１のゲートは、アノードの電位に近い電位になる。ここでは、アノードは０Ｖであるので、ゲートは０Ｖになるとする。また、オン状態のサイリスタＴｈ１のカソードは、アノードの電位からｐｎ接合の順方向電位Ｖｄ（１．５Ｖ）を引いた電位に近い電位（絶対値を保持電圧と表記する。）となる。ここでは、アノードは０Ｖであるので、オン状態のサイリスタＴｈ１のカソードは、−１．５Ｖに近い電位（絶対値が１．５Ｖより大きい負の電位）となる（図５（ｃ）のＶｈ１）。ここでは、保持電圧は、１．５Ｖであるとする。
【００７３】
オン状態のサイリスタＴｈ１は、カソードにオン状態を維持するために必要な電位より低い電位（絶対値が大きい負の電位）が継続的に印加され、オン状態を維持しうる電流（維持電流）が供給されると、オン状態を維持する。
一方、オン状態のサイリスタＴｈ１は、カソードがオン状態を維持するために必要な電位（上記の−１．５Ｖに近い電位）より高い電位（絶対値が小さい負の電位、０Ｖ又は正の電位）になると、オフ状態に移行（ターンオフ）する。
【００７４】
次に、図５（ｂ）に示す電圧低減層８９を備える場合のサイリスタＴｈ２の動作について説明する。
サイリスタＴｈにおける立ち上がり電圧Ｖｒ（図５（ｃ）参照）は、サイリスタを構成する半導体層積層体におけるもっとも小さいバンドギャップのエネルギ（バンドギャップエネルギ）によって決まる。なお、サイリスタＴｈにおける立ち上がり電圧Ｖｒとは、図５（ｃ）に示すように、サイリスタＴｈのオン状態における電流を、電圧軸に外挿した際の電圧である。
【００７５】
電圧低減層８９は、ｐアノード層８１、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４に比べ、バンドギャップエネルギが小さい層である電圧低減層８９を備える。よって、サイリスタＴｈ２の立ち上がり電圧Ｖｒ２は、電圧低減層８９を備えない図５（ａ）に示すサイリスタの立ち上がり電圧Ｖｒ１に比べて低い。さらに、電圧低減層８９は、一例として、発光層８７のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する層である。
【００７６】
設定サイリスタＳ及び転送サイリスタＴは発光素子として利用されるものではなく、あくまでレーザダイオードＬＤなどの発光素子を駆動するために設けられている。よって、レーザダイオードＬＤなどの発光素子の発光波長とは無関係にバンドギャップが決められる。そこで、発光層８７のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する電圧低減層８９を設けることで、サイリスタの立ち上がり電圧がＶｒ１からＶｒ２に低減される（Ｖｒ１＞Ｖｒ２）。ここでは、サイリスタの立ち上がり電圧Ｖｒで説明したが、サイリスタがオン状態を維持する電圧である保持電圧Ｖｈも同様である（図５（ｃ）参照）。つまり、保持電圧は、電圧低減層８９を備えない場合の１．５Ｖ（Ｖｈ１）から電圧低減層８９を備える場合には、０．８Ｖ（Ｖｈ２）になるとする。
【００７７】
一方、サイリスタＴｈのスイッチング電圧Ｖｓ（図５（ｃ）参照）は、逆バイアスになった半導体層の空乏層で決まる。よって、電圧低減層８９は、サイリスタＴｈのスイッチング電圧Ｖｓに及ぼす影響が小さい。
【００７８】
図６は、半導体層を構成する材料のバンドギャップエネルギを説明する図である。
ＧａＡｓの格子定数は、約５．６５Åである。ＡｌＡｓの格子定数は、約５．６６Åである。よって、この格子定数に近い材料は、ＧａＡｓ基板に対してエピタキシャル成長しうる。例えば、ＧａＡｓとＡｌＡｓとの化合物であるＡｌＧａＡｓやＧｅは、ＧａＡｓ基板に対してエピタキシャル成長しうる。
また、ＩｎＰの格子定数は、約５．８７Åである。この格子定数に近い材料は、ＩｎＰ基板に対してエピタキシャル成長しうる。
また、ＧａＮの格子定数は、成長面によって異なるが、ａ面が３．１９Å、ｃ面が５．１７Åである。この格子定数に近い材料はＧａＮ基板に対してエピタキシャル成長しうる。
【００７９】
そして、ＧａＡｓ、ＩｎＰ及びＧａＮに対して、サイリスタＴｈの立ち上がり電圧が小さくなるバンドギャップエネルギは、図６に網点で示す範囲の材料である。つまり、網点で示す範囲の材料を、サイリスタＴｈを構成する層として用いると、サイリスタＴｈの立ち上がり電圧Ｖｒが、網点で示す領域の材料のバンドギャップエネルギになる。
例えば、ＧａＡｓのバンドギャップエネルギは、約１．４３ｅＶである。よって、電圧低減層８９を用いないと、サイリスタの立ち上がり電圧Ｖｒ１は、約１．４３Ｖとなる。しかし、網点で示す範囲の材料を、サイリスタを構成する層とするか、又は、含むことで、サイリスタの立ち上がり電圧Ｖｒ２は、０Ｖ超且つ１．４３Ｖ未満としうる（０Ｖ＜Ｖｒ２＜１．４３Ｖ）。
これにより、サイリスタがオン状態にある時の、電力消費が低減される。
【００８０】
網点で示す範囲の材料としては、ＧａＡｓに対してバンドギャップエネルギが約０．６７ｅＶのＧｅがある。また、ＩｎＰに対してバンドギャップエネルギが約０．３６ｅＶのＩｎＡｓがある。また、ＧａＡｓ基板又はＩｎＰ基板に対して、ＧａＡｓとＩｎＰとの化合物、ＩｎＮとＩｎＳｂとの化合物、ＩｎＮとＩｎＡｓとの化合物などにおいて、バンドギャップエネルギが、小さい材料を用いうる。特に、ＧａＩｎＮＡｓをベースとした混合化合物が適している。これらに、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂなどが含まれてもよい。また、ＧａＮに対してはＧａＮＰが電圧低減層８９となりうる。他にも、（１）メタモリフィック成長などによるＩｎＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＧａＮＡｓ層、（２）ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＧａＮＡｓからなる量子ドット、（３）ＧａＮの格子定数（ａ面）の２倍に相当するＩｎＡｓＳｂ層などを電圧低減層８９として導入しうる。これらに、Ａｌ、Ｇａ、Ｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂなどが含まれてもよい。
【００８１】
すなわち、電圧低減層８９は、サイリスタＴｈのスイッチング電圧Ｖｓを維持しつつ、立ち上がり電圧Ｖｒを低下させる。これにより、オン状態のサイリスタＴｈに印加される保持電圧が低減され、消費電力が低減される。サイリスタＴｈのスイッチング電圧Ｖｓはｐアノード層８１、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４の材料や不純物濃度等を調整することで任意の値に設定される。なお、電圧低減層８９を設けなくともよい。ただし、電圧低減層８９の挿入位置によってスイッチング電圧Ｖｓは変化する。
【００８２】
また、図５（ｂ）では、電圧低減層８９を一つ設けた例を示しているが、複数設けてもよい。例えば、ｐアノード層８１とｎゲート層８２との間、ｎゲート層８２とｐゲート層８３との間、及び、ｐゲート層８３とｎカソード層８４との間にそれぞれ電圧低減層８９を設けた場合や、ｎゲート層８２内に一つ、ｐゲート層８３内にもう一つ設けてもよい。その他にも、ｐアノード層８１、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４の内から２、３層を選択し、それぞれの層内に設けてもよい。これらの電圧低減層の導電型は、電圧低減層を設けたアノード層、カソード層、ゲート層と合わせてもよいし、ｉ型であってもよい。
【００８３】
＜トンネル接合層８５＞
次に、図３、図４に示したように、アイランド３０１における設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとは、トンネル接合層８５を介して積層されている。これにより、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとが、直列接続されている。
図７は、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとの積層構造をさらに説明する図である。図７（ａ）は、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとの積層構造における模式的なエネルギーバンド図、図７（ｂ）は、トンネル接合層８５の逆バイアス状態におけるエネルギーバンド図、図７（ｃ）は、トンネル接合層８５の電流電圧特性を示す。なお、電圧低減層８９の記載を省略する。
【００８４】
図３、図４に示すｎオーミック電極３２１に印加される点灯信号φＩと裏面電極９２の基準電位Ｖｓｕｂとの間に、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとのそれぞれが順バイアスになるように電圧を印加する。すると、図７（ａ）のエネルギーバンド図に示すように、トンネル接合層８５を構成するｎ＋＋層８５ａとｐ＋＋層８５ｂとの間が逆バイアスになる。
【００８５】
トンネル接合層８５は、ｎ型の不純物を高濃度に添加したｎ＋＋層８５ａと、ｐ型の不純物を高濃度に添加したｐ＋＋層８５ｂとの接合である。このため、空乏領域の幅が狭く、順バイアスされると、ｎ＋＋層８５ａ側の伝導帯（コンダクションバンド）からｐ＋＋層８５ｂ側の価電子帯（バレンスバンド）に電子がトンネルする。この際、負性抵抗特性が表れる（図７（ｃ）の順バイアス側（＋Ｖ）参照）。
【００８６】
一方、図７（ｂ）に示すように、トンネル接合層８５は、逆バイアス（−Ｖ）されると、ｐ＋＋層８５ｂ側の価電子帯（バレンスバンド）の電位Ｅｖが、ｎ＋＋層８５ａ側の伝導帯（コンダクションバンド）の電位Ｅｃより上になる。そして、ｐ＋＋層８５ｂの価電子帯（バレンスバンド）から、ｎ＋＋層８５ａ側の伝導帯（コンダクションバンド）に電子がトンネルする。そして、逆バイアス電圧（−Ｖ）が大きくなるほど、電子のトンネルがしやすくなる。すなわち、図７（ｃ）の逆バイアス側（−Ｖ）に示すように、トンネル接合層８５（トンネル接合）は、逆バイアスが大きいほど、電流が流れやすい。
【００８７】
よって、図７（ａ）に示すように、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとのそれぞれが順バイアスになるように電圧が印加され、設定サイリスタＳがターンオンしてオン状態に移行すると、トンネル接合層８５が逆バイアスであっても、設定サイリスタＳからレーザダイオードＬＤへ電流が流れる。
【００８８】
なお、トンネル接合層８５の代わりに、金属的な導電性を有し、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体層にエピタキシャル成長するＩＩＩ−Ｖ族化合物層を用いてもよい。金属的導電性ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の材料の一例として説明するＩｎＮＡｓは、例えばＩｎＮの組成比ｘが約０．１〜約０．８の範囲において、バンドギャップエネルギが負になる。また、ＩｎＮＳｂは、例えばＩｎＮの組成比ｘが約０．２〜約０．７５の範囲において、バンドギャップエネルギが負になる。バンドギャップエネルギが負になることは、バンドギャップを持たないことを意味する。よって、金属と同様な導電特性（伝導特性）を示すことになる。すなわち、金属的な導電特性（導電性）とは、金属と同様に電位に勾配があれば電流が流れることをいう。
【００８９】
そして、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物（半導体）の格子定数は、５．６Å〜５．９Åの範囲にある。そして、この格子定数は、Ｓｉの格子定数の約５．４３Å、Ｇｅの格子定数の約５．６６Åに近い。
これに対して、同様にＩＩＩ−Ｖ族化合物であるＩｎＮの格子定数は、閃亜鉛鉱構造において約５．０Å、ＩｎＡｓの格子定数は、約６．０６Åである。よって、ＩｎＮとＩｎＡｓとの化合物であるＩｎＮＡｓの格子定数は、ＧａＡｓなどの５．６Å〜５．９Åに近い値になりうる。
また、ＩＩＩ−Ｖ族化合物であるＩｎＳｂの格子定数は、約６．４８Åである。よって、ＩｎＮの格子定数の約５．０Åであるので、ＩｎＳｂとＩｎＮとの化合物であるＩｎＮＳｂの格子定数は、ＧａＡｓなど５．６Å〜５．９Åに近い値になりうる。
【００９０】
すなわち、ＩｎＮＡｓ及びＩｎＮＳｂは、ＧａＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物（半導体）の層に対してモノリシックにエピタキシャル成長させうる。また、ＩｎＮＡｓ又はＩｎＮＳｂの層上に、ＧａＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物（半導体）の層をエピタキシャル成長によりモノリシックに積層させうる。
【００９１】
よって、トンネル接合層８５の代わりに、金属的導電性ＩＩＩ−Ｖ族化合物層を介して、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとを直列接続されるように積層すれば、設定サイリスタＳのｎカソード層８４とレーザダイオードＬＤのｐアノード層８６とが逆バイアスになることが抑制される。
【００９２】
＜積層された設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤの動作＞
次に、積層された設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤの動作を説明する。
ここで、レーザダイオードＬＤは、立ち上がり電圧を１．５Ｖとする。つまり、レーザダイオードＬＤのアノードとカソードとの間に１．５Ｖ以上の電圧が印加されていれば、レーザダイオードＬＤが発光する。
点灯信号φＩは、０Ｖ（「Ｈ（０Ｖ）」）又は−３．３Ｖ（「Ｌ（−３．３Ｖ）」）であるとする。０Ｖは、レーザダイオードＬＤをオフ状態にする電位、−３．３Ｖは、レーザダイオードＬＤをオフ状態からオン状態にする電位である。
【００９３】
レーザダイオードＬＤをオフ状態からオン状態に移行させる場合、点灯信号φＩが、「Ｌ（−３．３Ｖ）」に設定される。このとき、設定サイリスタＳのゲートＧｓに−１．５Ｖが印加されると、設定サイリスタＳのしきい値は、ゲートＧｓの電位（−１．５Ｖ）からｐｎ接合の順方向電位Ｖｄ（１．５Ｖ）を引いた、−３Ｖになる。このとき、点灯信号φＩは、−３．３Ｖであるので、設定サイリスタＳがターンオンしてオフ状態からオン状態に移行するとともに、レーザダイオードＬＤもオフ状態からオン状態に移行する。つまり、レーザダイオードＬＤは、レーザ発振して発光する。すると、オン状態の設定サイリスタＳに印加される電圧（保持電圧Ｖｒ）は０．８Ｖであるので、レーザダイオードＬＤには２．５Ｖが印加される。なお、レーザダイオードＬＤは立ち上がり電圧が１．５Ｖであるので、レーザダイオードＬＤは、発光を継続する。
【００９４】
一方、点灯信号φＩを０Ｖにすると、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとの直列接続の両端が０Ｖになり、設定サイリスタＳがオン状態からオフ状態に移行（ターンオフ）するとともに、レーザダイオードＬＤが非発光になる。
発光装置１０の動作については、後に詳述する。
【００９５】
（半導体層積層体の構成）
半導体層積層体は、前述したように、基板８０、ｐアノード層８１、電圧低減層８９、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４、トンネル接合層８５、ｐアノード層８６、発光層８７、ｎカソード層８８が積層されて構成されている。
上述したように、基板８０は、ｐ型のＧａＡｓを例として説明するが、ｎ型のＧａＡｓ、不純物を添加していないイントリンシック（ｉ）のＧａＡｓでもよい。また、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＡｓ、その他ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ材料からなる半導体基板、サファイア、Ｓｉ、Ｇｅなどでもよい。基板を変更した場合、基板上にモノリシックに積層される材料は、基板の格子定数に略整合（歪構造、歪緩和層、メタモルフィック成長を含む）する材料を用いる。一例として、ＩｎＡｓ基板上には、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂなどを使用し、ＩｎＰ基板上にはＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰなどを使用し、ＧａＮ基板上又はサファイア基板上には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮを使用し、Ｓｉ基板上にはＳｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＰなどを使用する。ただし、基板８０が電気絶縁性である場合には、基準電位Ｖｓｕｂを供給する配線を別途設けることが必要となる。また、基板８０を除く半導体層積層体を他の支持基板に張り付け、他の支持基板上に半導体層積層体を設ける場合は、支持基板と格子定数が整合している必要はない。
【００９６】
ｐアノード層８１は、例えば不純物濃度１×１０１８／ｃｍ３のｐ型のＡｌ０．９ＧａＡｓである。Ａｌ組成は、０〜１の範囲で変更してもよい。
ｎゲート層８２は、例えば不純物濃度１×１０１７／ｃｍ３のｎ型のＡｌ０．９ＧａＡｓである。Ａｌ組成は、０〜１の範囲で変更してもよい。
ｐゲート層８３は、例えば不純物濃度１×１０１７／ｃｍ３のｐ型のＡｌ０．９ＧａＡｓである。Ａｌ組成は、０〜１の範囲で変更してもよい。
ｎカソード層８４は、例えば不純物濃度１×１０１８／ｃｍ３のｎ型のＡｌ０．９ＧａＡｓである。Ａｌ組成は、０〜１の範囲で変更してもよい。
【００９７】
トンネル接合層８５は、ｎ型の不純物を高濃度に添加したｎ＋＋層８５ａとｎ型の不純物を高濃度に添加したｐ＋＋層８５ｂとの接合（図７（ａ）参照。）で構成されている。ｎ＋＋層８５ａ及びｐ＋＋層８５ｂは、例えば不純物濃度１×１０２０／ｃｍ３と高濃度である。なお、通常の接合の不純物濃度は、１０１７／ｃｍ３台〜１０１８／ｃｍ３台である。ｎ＋＋層８５ａとｐ＋＋層８５ｂとの組み合わせ（以下では、ｎ＋＋層８５ａ／ｐ＋＋層８５ｂで表記する。）は、例えばｎ＋＋ＧａＩｎＰ／ｐ＋＋ＧａＡｓ、ｎ＋＋ＧａＩｎＰ／ｐ＋＋ＡｌＧａＡｓ、ｎ＋＋ＧａＡｓ／ｐ＋＋ＧａＡｓ、ｎ＋＋ＡｌＧａＡｓ／ｐ＋＋ＡｌＧａＡｓ、ｎ＋＋ＩｎＧａＡｓ／ｐ＋＋ＩｎＧａＡｓ、ｎ＋＋ＧａＩｎＡｓＰ／ｐ＋＋ＧａＩｎＡｓＰ、ｎ＋＋ＧａＡｓＳｂ／ｐ＋＋ＧａＡｓＳｂである。なお、組み合わせを相互に変更したものでもよい。
【００９８】
ｐアノード層８６は、下側ｐアノード層８６ａ、電流狭窄層８６ｂ、上側ｐアノード層８６ｃを順に積層して構成されている。下側ｐアノード層８６ａ、上側ｐアノード層８６ｃは、例えば不純物濃度５×１０１７／ｃｍ３のｐ型のＡｌ０．９ＧａＡｓである。Ａｌ組成は、０〜１の範囲で変更してもよい。
電流狭窄層８６ｂは、例えばＡｌＡｓ又はＡｌの不純物濃度が高いｐ型のＡｌＧａＡｓである。Ａｌが酸化されてＡｌ２Ｏ３が形成されることにより、電気抵抗が高くなって、電流阻止領域βが形成されるものであればよい。なお、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓなどの半導体層に水素イオン（Ｈ＋）を打ち込むことで、電流阻止領域βを形成してもよい（Ｈ＋イオン打ち込み）。
【００９９】
発光層８７は、井戸（ウエル）層と障壁（バリア）層とが交互に積層された量子井戸構図である。井戸層は、例えばＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＰなどであり、障壁層は、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰなどである。なお、発光層８７は、量子線（量子ワイヤ）や量子箱（量子ドット）であってもよい。
【０１００】
ｎカソード層８８は、例えば不純物濃度５×１０１７／ｃｍ３のｎ型のＡｌ０．９ＧａＡｓである。Ａｌ組成は、０〜１の範囲で変更してもよい。
【０１０１】
これらの半導体層は、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）などによって積層され、半導体層積層体が形成される。
【０１０２】
なお、上記のＡｌＧａＡｓ系の材料の代わりに、ＧａＩｎＰなどで構成してもよい。また、ＧａＮ基板、ＩｎＰ系基板を用いて構成してもよい。また、ｐアノード層８６、発光層８７、ｎカソード層８８で構成されるレーザダイオードＬＤと、ｐアノード層８１、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４で構成される設定サイリスタＳ、転送サイリスタＴのそれぞれは、格子定数が異なる材料で作成されていてもよい。メタモルフィック成長や、設定サイリスタＳ及び転送サイリスタＴとレーザダイオードＬＤとを別々に成長させてお互いを張り付けることで実現できる。その際、トンネル接合層８５はどちらかの格子定数に略整合していればよい。
【０１０３】
発光装置１０は、公知のフォトリソグラフィ、エッチングなどの技術によって製造しうるので、製造方法については説明を省略する。
【０１０４】
（発光装置１０の動作）
図８は、発光装置１０のレーザダイオードＬＤの発光／非発光を制御するためのタイムチャートの一例を示す図である。ここでは、図１、図２で説明した各レーザダイオードＬＤ群が４個のレーザダイオードＬＤを備える場合を一例として説明する。図８において、アルファベット順（ａ、ｂ、ｃ、…）に時間が経過するとする。図８に示すタイミングチャートでは、レーザダイオードＬＤ群＃１〜＃４を制御する部分を示している。そして、レーザダイオードＬＤ群＃１〜＃４を順に発光させる期間を期間Ｕ−１〜Ｕ−４とする。ここでは、後述するように、期間Ｕ−１〜Ｕ−４の各期間の長さは、異なるとしているが、同じであってもよい。
【０１０５】
図１を参照しつつ、図８のタイムチャートを説明する。
時刻ａにおいて、図１に示した制御部２０に電源が供給される。すると、基準電位Ｖｓｕｂが「Ｈ（０Ｖ）」、電源電位Ｖｇｋが「Ｌ（−３．３Ｖ）」に設定される。
次に、各信号（転送信号φ１、φ２、点灯信号φＩ）の波形を説明する。なお、期間Ｕ−１、Ｕ−２、Ｕ−３、Ｕ−４は、基本的に同じであるので、期間Ｕ−１を中心に説明する。なお、期間Ｕ−１〜Ｕ−４を区別しない場合には、期間Ｕと表記する。
【０１０６】
転送信号φ１は、「Ｈ（０Ｖ）」又は「Ｌ（−３．３Ｖ）」となる信号である。転送信号φ１は、時刻ａにおいて「Ｈ（０Ｖ）」であって、時刻ｂにおいて「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する。そして、時刻ｉにおいて、「Ｈ（０Ｖ）」に戻る。そして、時刻ｍにおいて、再び「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する。転送信号φ２も、「Ｈ（０Ｖ）」又は「Ｌ（−３．３Ｖ）」となる信号である。転送信号φ２は、時刻ａにおいて「Ｈ（０Ｖ）」であって、時刻ｈにおいて「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する。そして、時刻ｎにおいて、「Ｈ（０Ｖ）」に戻る。
【０１０７】
時刻ｂ以降において、転送信号φ１、φ２は、互いに「Ｌ（−３．３Ｖ）」となる期間（例えば時刻ｈから時刻ｉの期間）を挟んで、「Ｈ（０Ｖ）」と「Ｌ（−３．３Ｖ）」とが交互に入れ替わる。そこで、転送信号φ１が「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する時刻ｂから、転送信号φ２が「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する時刻ｈまでを期間Ｕ−１とし、逆に、転送信号φ２が「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する時刻ｈから、転送信号φ１が「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する時刻ｍまでを期間Ｕ−２としている。期間Ｕ−３、Ｕ−４も同様である。
【０１０８】
点灯信号φＩは、「Ｈ（０Ｖ）」又は「Ｌ（−３．３Ｖ）」となる信号である。そして、点灯信号φＩは、各期間Ｕにおいて、転送信号φ１、φ２の一方が「Ｈ（０Ｖ）」で他方が「Ｌ（−３．３Ｖ）」である期間、例えば期間Ｕ−１における時刻ｃから時刻ｇまで、又は期間Ｕ−２における時刻ｊから時刻ｌまでにおいて、「Ｈ（０Ｖ）」と「Ｌ（−３．３Ｖ）」とを繰り返す。そして、それ以外の期間において「Ｈ（０Ｖ）」である。
【０１０９】
次に、図１を参照しつつ、図８のタイムチャートを説明する。なお、図８では、レーザダイオードＬＤが発光している期間を実線で示している。
時刻ａにおいて、図１に示す制御部２０に電源が供給され、基準電位Ｖｓｕｂが「Ｈ（０Ｖ）」、電源電位Ｖｇｋが「Ｌ（−３．３Ｖ）」に設定される。すると、転送信号φ１、φ２が「Ｈ（０Ｖ）」に設定される。スタートダイオードＳＤは、カソードが電源線抵抗Ｒｇ１を介して電源電位Ｖｇｋ（「Ｌ（−３．３Ｖ）」）になり、アノードが電流制限抵抗Ｒ２を介して転送信号φ２「Ｈ（０Ｖ）」になる。よって、スタートダイオードＳＤは、順バイアスになり、転送サイリスタＴ１のゲートＧｔ１が−１．５Ｖになる。これにより、転送サイリスタＴ１のしきい電圧が−３Ｖになっている。
【０１１０】
時刻ｂにおいて、転送信号φ１が「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する。このとき、転送サイリスタＴ１は、しきい電圧が−３Ｖであるので、ターンオンして、オフ状態からオン状態に移行する。すると、ゲートＧｔ１が０Ｖになる。これにより、ゲートＧｔ１に接続された設定サイリスタＳ１１〜Ｓ１４のゲートＧｓ１が−１．５Ｖになる。すると、設定サイリスタＳ１１〜Ｓ１４のしきい電圧が−３Ｖになる。時刻ｂにおいては、点灯信号φＩは、「Ｈ（０Ｖ）」である。つまり、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとの直列接続は、０Ｖが印加されている。このため、設定サイリスタＳはオフ状態であり、レーザダイオードＬＤは発光しない。
【０１１１】
時刻ｃにおいて、点灯信号φＩが「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行すると、しきい電圧が−３Ｖの設定サイリスタＳ１１〜Ｓ１４がターンオンしてオフ状態からオン状態に移行する。すると、前述したように、レーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４に電流が流れて発光する。このとき、設定サイリスタＳ１１〜Ｓ１４のカソード−アノード間は０．８Ｖになり、レーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４のカソード−アノード間は、２．５Ｖとなる。よって、レーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４の発光が維持される。つまり、時刻ｃにおいて、レーザダイオードＬＤ群＃１に属するレーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４が並行して発光する。
【０１１２】
時刻ｄにおいて、点灯信号φＩが「Ｌ（−３．３Ｖ）」から「Ｈ（０Ｖ）」に移行すると、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとの直列接続の両端が０Ｖになり、設定サイリスタＳ１１〜Ｓ１４がターンオフしてオン状態からオフ状態に移行するとともに、レーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４が非点灯になる。つまり、時刻ｄにおいて、レーザダイオードＬＤ群＃１に属するレーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４が並行して非発光になる。しかし、設定サイリスタＳ１１〜Ｓ１４のしきい電圧は、−３Ｖに維持されている。
【０１１３】
よって、時刻ｅにおいて、点灯信号φＩが「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行すると、しきい電圧が−３Ｖの設定サイリスタＳ１１〜Ｓ１４が再びターンオンしてオフ状態からオン状態に移行し、レーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４が発光する。
時刻ｆにおいて、点灯信号φＩが「Ｌ（−３．３Ｖ）」から「Ｈ（０Ｖ）」に移行すると、設定サイリスタＳ１１〜Ｓ１４が再びターンオフしてオン状態からオフ状態に移行し、レーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４が非点灯になる。
【０１１４】
つまり、転送信号φ１が「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する時刻ｂから、転送信号φ２が「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行する時刻ｈまでの期間Ｕ−１において、点灯信号φＩを「Ｈ（０Ｖ）」から「Ｌ（−３．３Ｖ）」に移行させ、次に「Ｌ（−３．３Ｖ）」に「Ｈ（０Ｖ）」に移行させることを繰り返すことにより、レーザダイオードＬＤ群＃１に属するレーザダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１４が並行して、パルス状（間欠的）に発光する。なお、期間Ｕ−１では、４回のパルスを発光させている。
【０１１５】
同様にして、時刻ｈから時刻ｍまでの期間Ｕ−２では、レーザダイオードＬＤ群＃２に属するレーザダイオードＬＤ２１〜ＬＤ２４を並行して３回のパルスとして発光させている。また、時刻ｍから時刻ｏまでの期間Ｕ−３では、レーザダイオードＬＤ群＃３に属するレーザダイオードＬＤ３１〜ＬＤ３４を並行して３回のパルスとして発光させている。なお、期間Ｕ−３におけるパルス当たりの発光時間は、期間Ｕ−１、Ｕ−２に比べて長く設定されている。さらに、時刻ｏから時刻ｒまでの期間Ｕ−４では、レーザダイオードＬＤ群＃４に属するレーザダイオードＬＤ４１〜ＬＤ４４を並行して５回のパルスとして発光させている。なお、期間Ｕ−４におけるパルス当たりの発光時間は、期間Ｕ−１、Ｕ−２に比べて短く設定されている。
【０１１６】
以上においては、期間Ｕにおいて、複数のパルスを発光するとしたが、単発であってもよい。また、期間Ｕにおいて、点灯信号φＩを「Ｈ（０Ｖ）」に維持すれば、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとの直列接続の両端は０Ｖのままとなる。よって、レーザダイオードＬＤは、発光しない。つまり、予め定めた期間Ｕにおいて、レーザダイオードＬＤを非発光に維持してもよい。
【０１１７】
以上説明したように、レーザダイオードＬＤ群に属する複数のレーザダイオードＬＤを並行して発光させることで、発光点のサイズを大きくして光出力を大きくする場合に比べ、発光の均一性が損なわれたり、発光プロファイルがいびつになったり、拡がり角が大きくなるなどレーザダイオードＬＤの発光特性が損なわれることが抑制される。
【０１１８】
図９は、レーザダイオードＬＤ群に属するレーザダイオードＬＤの配列を説明する図である。図９（ａ）は、ｙ方向に配列した場合、図９（ｂ）は、ｘ方向及びｙ方向に対して斜めに配列した場合、図９（ｃ）は、三角形状に配列した場合である。ここで、ｘ方向及びｙ方向は、図２と同じである。
【０１１９】
図９では、レーザダイオードＬＤ１１／設定サイリスタＳ１１（ＬＤ／Ｓ１１）、レーザダイオードＬＤ１２／設定サイリスタＳ１２（ＬＤ／Ｓ１２）、レーザダイオードＬＤ１３／設定サイリスタＳ１３（ＬＤ／Ｓ１３）を備えるレーザダイオードＬＤ群＃１を例示しているが、他のレーザダイオード群は、レーザダイオードＬＤ群＃１に並行して配列すればよい。また、各レーザダイオードＬＤ群に属するレーザダイオードＬＤを他の配列方法で配列してもよい。
【０１２０】
［第２の実施の形態］
（発光装置１０）
第１の実施の形態の発光装置１０では、図３、図４に示したように、基板８０上に基板８０側から設定サイリスタＳ、レーザダイオードＬＤの順に積層した。第２の実施の形態の発光装置１０では、基板８０上に基板８０側からレーザダイオードＬＤ、設定サイリスタＳの順に積層する。
【０１２１】
図１０は、第２の実施の形態が適用される発光装置１０の等価回路である。図１に示した第１の実施の形態の発光装置１０とは、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとの接続順が逆になっている。つまり、レーザダイオードＬＤのアノードが基準電位に接続され、レーザダイオードＬＤのカソードが設定サイリスタＳのアノードに接続されている。そして、設定サイリスタＳのカソードが、点灯信号線７５に接続されている。他は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。なお、転送部１０１は、転送サイリスタＴ、結合ダイオードＤ、電源線抵抗Ｒｇ、スタートダイオードＳＤ、電流制限抵抗Ｒ１、Ｒ２が含まれる転送部１０１Ａと、設定サイリスタＳが含まれる転送部１０１Ｂとに分けて示している。
【０１２２】
（発光装置１０の平面レイアウト）
図１１は、第２の実施の形態が適用される発光装置１０の平面レイアウトの一例を示す図である。図１１の紙面において、右方向をｘ方向、上方向をｙ方向とする。なお、ｘ方向は、図１のｘ方向と同じ方向である。
以下では、図２に示した第１の実施の形態が適用される発光装置１０の平面レイアウトと異なる部分を中心に説明する。
【０１２３】
第１の実施の形態の図２で示したアイランド３０１は、第２の実施の形態における発光装置１０では、図１１に示すように、レーザダイオードＬＤ群が設けられる３０１Ａと転送サイリスタＴ、結合ダイオードＤが設けられるアイランド３０１Ｂとに分かれている。そして、アイランド３０１Ａは、レーザダイオードＬＤの外形に合わせて円筒形状に構成されたポスト３１１の配列となっている。なお、各ポスト３１１は、レーザダイオードＬＤと設定サイリスタＳとが積層されて構成されている。
そして、レーザダイオードＬＤ群に属する各ポスト３１１は、対向する部分において一部がｙ方向に連続している。
【０１２４】
（発光装置１０の断面構造）
図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線での断面図である。図１２では、左方向がｙ方向である。つまり、図１２に示す断面図は、アイランド３０１Ｂ−１、３０１Ａ−１の断面図である。図１２には、左から結合ダイオードＤ１、転送サイリスタＴ１、レーザダイオードＬＤ１１／設定サイリスタＳ１１（ＬＤ／Ｓ１１）及びレーザダイオードＬＤ１２／設定サイリスタＳ１２（ＬＤ／Ｓ１２）が表記されている。なお、図１２の右側には、レーザダイオードＬＤ１３／設定サイリスタＳ１３（ＬＤ／Ｓ１３）、レーザダイオードＬＤ１４／設定サイリスタＳ１４（ＬＤ／Ｓ１４）が設けられているが、表記を省略している。
【０１２５】
まず、設定サイリスタＳとレーザダイオードＬＤとが積層されたアイランド３０１Ａ−１を説明する。図１２に示すように、図３とは逆に、ｐ型のＧａＡｓの基板８０上に、レーザダイオードＬＤを構成するｐアノード層８６、発光層８７、ｎカソード層８８が積層されている。
次に、ｎカソード層８８上にトンネル接合層８５が積層されている。
そして、設定サイリスタＳを構成するｐアノード層８１、電圧低減層８９、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４が積層されている。
【０１２６】
ポスト３１１の中心部は、ｎカソード層８８が露出するように、ｎカソード層８４、ｐゲート層８３、ｎゲート層８２、電圧低減層８９、ｐアノード層８１及びトンネル接合層８５がエッチングにより除去され、レーザダイオードＬＤのｎカソード層８８が露出されている。この露出したｎカソード層８８の部分が、レーザダイオードＬＤの光出射口３１０である。
【０１２７】
つまり、ポスト３１１は、レーザダイオードＬＤの光出射口３１０を取り囲むように設定サイリスタＳが構成されるように、トンネル接合層８５、ｐアノード層８１、電圧低減層８９、ｎゲート層８２、ｐゲート層８３、ｎカソード層８４が残されている。そして、図１１に示すように、平面視した場合にポスト３１１間が一部で連続するように、半導体層積層体が設けられている。
このようにすることで、円筒状のポスト３１１の周辺からｐアノード層８６に含まれる電流狭窄層８６ｂを酸化すると、周辺部から中心部へ向かって酸化が進んで、断面形状が円形の電流通過領域αが形成される。
【０１２８】
そして、ポスト３１１のｎカソード層８４上には、カソード電極であるｎオーミック電極３２１が設けられている。そして、ｎオーミック電極３２１は、層間絶縁層９１に設けられたスルーホールを介して、点灯信号線７５に接続されている。
【０１２９】
また、平面視した場合にポスト３１１間において一部が連続するように、半導体層積層体を設けることにより、レーザダイオードＬＤ群に含まれる全ての設定サイリスタＳのｎゲート層８２、ｐゲート層８３が接続されることになり、レーザダイオードＬＤ毎に設定サイリスタＳを制御する配線が不要になっている。なお、ポスト３１１間を連続させる部分（γで示す部分）は、ｐゲート層８３又はｎゲート層８２のいずれか一方で接続されていればよい。図１２のアノード接地の場合では、ｎゲート層８２で接続されていればよい。
なお、ポスト３１１間において一部が連続するように設ける半導体層積層体の幅は、電流狭窄層８６ｂの酸化において、レーザダイオードＬＤの発光特性が損なわれないように電流通過領域αが形成される範囲であればよい。
【０１３０】
なお、図１２におけるアイランド３０１Ａ−１の左端部は、ｎカソード層８４を除いて露出させたｐゲート層８３上にｐオーミック電極３３５が設けられている。そして、ｐオーミック電極３３５は、層間絶縁層９１に設けられたスルーホールを介して配線７８に接続されている。
【０１３１】
次に、アイランド３０１Ｂ−１を説明する。
アイランド３０１Ｂ−１は、アイランド３０１Ａ−１と対向する部分に露出させたｐゲート層８３上にｐオーミック電極３３６が設けられている。そして、ｐオーミック電極３３６は、層間絶縁層９１に設けられたスルーホールを介して配線７８に接続されている。このようにすることで、転送サイリスタＴ１がターンオンして、ゲートＧｔ１が０Ｖになると、配線７８を介して、アイランド３０１Ａ−１に設けられた設定サイリスタＳのゲートＧｓが０Ｖになる。つまり、転送サイリスタＴ１のオン状態が、設定サイリスタＳに伝達される。
【０１３２】
なお、アイランド３０１Ｂ−１では、図１２の左端部に示すように、ｐアノード層８１を露出させている。そして、露出させたｐアノード層８１と基板８０とが配線７９により接続されている。なお、配線７９は、ｐオーミック電極３３１などと同じ材料で構成すればよい。
また、アイランド３０１Ｂ−１、３０１Ｂ−２、３０１Ｂ−３、…、３０２、３０３、３０４、３０５の部分は、ｐアノード層８１までエッチングで除去し、露出したｐアノード層８１を配線７９にて基板８０に接続すればよい。このようにすることで、アイランド毎（アイランド３０１Ｂ−１、３０１Ｂ−２、３０１Ｂ−３、…、３０２、３０３、３０４、３０５）に配線を設けることを要しない（図１１参照）。
【０１３３】
図１３は、図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線での断面図である。図１３は、右方向がｘ方向である。つまり、図１３に示す断面図は、アイランド３０１Ａ−１、３０１Ａ−２、３０１Ａ−３、３０１Ａ−４の断面図である。そして、アイランド３０１Ａ−１は、レーザダイオードＬＤ群＃１に属するレーザダイオードＬＤ１１／設定サイリスタＳ１１（ＬＤ／Ｓ１１）が、アイランド３０１Ａ−２では、レーザダイオードＬＤ群＃２に属するレーザダイオードＬＤ２１／設定サイリスタＳ２１（ＬＤ／Ｓ２１）、アイランド３０１Ａ−３では、レーザダイオードＬＤ群＃３に属するレーザダイオードＬＤ３１／設定サイリスタＳ３１（ＬＤ／Ｓ３１）、アイランド３０１Ａ−４では、レーザダイオードＬＤ群＃４に属するレーザダイオードＬＤ４１／設定サイリスタＳ４１（ＬＤ／Ｓ４１）が表記されている。
【０１３４】
図１３に示すように、図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線での断面では、アイランド３０１Ａの周囲は、基板８０に到達するまで、ｎカソード層８４、ｐゲート層８３、ｎゲート層８２、電圧低減層８９、ｐアノード層８１、トンネル接合層８５、ｎカソード層８８、発光層８７、ｐアノード層８６が除去されている。これにより、アイランド３０１Ａ、３０１Ｂ間などで、レーザダイオードＬＤが分離されている。
【０１３５】
なお、電圧低減層８９として用いられる材料は、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどに比べると成長が難しく、品質が劣る。よって、電圧低減層８９内部に欠陥が発生しやすく、その上に成長する例えばＧａＡｓなどの半導体内に欠陥が伸びていく。
レーザダイオードＬＤなどの発光素子の発光特性は、半導体層に含まれる欠陥の影響を受けやすい。一方、サイリスタ（設定サイリスタＳ、転送サイリスタＴ）は、ターンオンして、レーザダイオードＬＤに電流が供給できればよい。よって、電圧低減層８９を含むサイリスタを発光層として用いるのではなく、電圧低減のために用いるのであれば、サイリスタを構成する半導体層に欠陥が含まれてもよい。
【０１３６】
そこで、第２の実施の形態では、基板８０上に、レーザダイオードＬＤを設け、その上に、電圧低減層８９を含む転送サイリスタＴ及び設定サイリスタＳを設けるようにしている。すると、レーザダイオードＬＤにおける欠陥の発生を抑制し、発光特性が欠陥の影響を受けにくくなる。また、転送サイリスタＴ及び設定サイリスタＳをモノリシックに積層しうる。
なお、レーザダイオードＬＤを構成する半導体層（ｐアノード層８６、発光層８７、ｎカソード層８８）上に転送サイリスタＴを設けた部分において、レーザダイオードＬＤが動作しないように、配線７９によりｐアノード層８６、発光層８７、ｎカソード層８８を短絡させている。
【０１３７】
第２の実施の形態が適用される発光装置１０の他の構成、製造方法及び動作は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１３８】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態が適用される光学装置３０は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明した発光装置１０を用いる。
（光学装置３０）
図１４は、第３の実施の形態が適用される光学装置３０を説明する図である。そして、右方向をｘ方向、上方向をｙ方向とする。
光学装置３０は、発光装置１０と光学素子とを備える。発光装置１０は、発光部１０２にｘ方向に一次元的に配列された９個のレーザダイオードＬＤ群（レーザダイオードＬＤ群＃１〜＃９）を備える。なお、転送部１０１の詳細な記載を省略する。そして、各レーザダイオードＬＤ群に属するレーザダイオードＬＤは、レーザダイオードＬＤが出射する光の方向又は拡がり角を変更する光学素子を備える。以下では、一例として、光学素子は、凸レンズ（以下では、レンズＬＺと表記する）であるとし、予め定められた方向に光の出射方向を偏向させるとして説明する。例えば、図１４に示すように、レーザダイオードＬＤ群＃１では、レーザダイオードＬＤの出射する光をｘ方向に偏向させるように、レーザダイオードＬＤの光出射口３１０の中心Ｏに対して、レンズＬＺの中心Ｃをｘ方向にずらして配置してある。なお、図１４の最下段に示す矢印の方向が、レーザダイオードＬＤの光出射口３１０の中心Ｏに対してレンズＬＺの中心Ｃをずらす方向を示す。
【０１３９】
レーザダイオードＬＤ群＃２では、レーザダイオードＬＤの出射する光を偏向させないように、レーザダイオードＬＤの光出射口３１０の中心Ｏに対して、レンズＬＺを中心Ｃが一致するように配置してある。そして、レーザダイオードＬＤ群＃３では、レーザダイオードＬＤ群＃１と逆に、−ｘ方向に偏向するように光出射口３１０の中心Ｏに対して、レンズＬＺの中心Ｃを−ｘ方向にずらして配置してある。同様にして、レーザダイオードＬＤ群＃４は、ｘ、ｙ方向、レーザダイオードＬＤ群＃５は、ｙ方向、レーザダイオードＬＤ群＃６は、−ｘ、ｙ方向、レーザダイオードＬＤ群＃７は、ｘ、−ｙ方向、レーザダイオードＬＤ群＃８では、−ｙ方向、レーザダイオードＬＤ群＃９では、−ｘ、−ｙ方向である。
【０１４０】
なお、レンズＬＺがマイクロレンズなど小さなレンズである場合、偏向角が小さい場合がある。この場合には、レンズＬＺを備えた光学装置３０の前面に、別のレンズを設けて、偏向角を大きくしてもよい。また、レンズＬＺを凸レンズとして説明したが、凹レンズであってもよく、非球面レンズであってもよい。
【０１４１】
また、上記では、光の出射方向を偏向させたが、拡がり角を変化させてもよい。例えば、凸レンズにより、照射面において光が集束するようにしてもよく、照射面において予め定められた範囲に光が照射されるように広げてもよい。
【０１４２】
（光計測装置１）
図１５は、光学装置３０を備えた光計測装置１を説明する図である。光計測装置１は、光学装置３０と、光を受光する受光部１１と、データを処理する処理部１２とを備える。そして、光計測装置１に近接してくる計測対象物（対象物）１３があるとする。なお、計測対象物１３は、一例として人である。そして、図１５は、上方から見た図である。
【０１４３】
受光部１１は、計測対象物１３により反射された光を受光するデバイスである。受光部１１は、フォトダイオードであればよい。フォトダイオードは、例えば、受光時間を精度よく測定できるシングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ：Single Photon Avalanche Diode）である。
【０１４４】
処理部１２は、データを入出力する入出力部を備えたコンピュータとして構成されている。そして、処理部１２は、光に関する情報を処理して、計測対象物１３までの距離や計測対象物１３の二次元又は三次元の形状を算出する。
光計測装置１の処理部１２は、光学装置３０の発光装置１０を制御し、発光装置１０から光を出射させる。つまり、光学装置３０の発光装置１０は、パルス状に光を出射する。すると、処理部１２は、発光装置１０が光を出射した時刻と、受光部１１が計測対象物１３からの反射光を受光した時刻との時間差から、光学装置３０から光が出射されてから、計測対象物１３に反射して、受光部１１に到達するまでの光路長を算出する。よって、処理部１２は、光学装置３０、受光部１１からの距離又は基準とする点（以下では、基準点と表記する。）から、計測対象物１３までの距離を計測する。なお、基準点とは、光学装置３０及び受光部１１から予め定められた位置に設けられた点（ポイント）である。
【０１４５】
図１６は、光計測装置１から光を出射する様子を説明する図である。ここでは、人１４が光計測装置１を右手に持ち、前方において対象物の有無を計測するとする。
前述したように光学装置３０における発光装置１０のレーザダイオードＬＤ群＃１からの光は、仮想的に設定された照射面１５の領域＠１に向かう。同様に、レーザダイオードＬＤ群＃２からの光は、領域＠２に向かう。つまり、レーザダイオードＬＤ群＃１〜＃９から光が順に異なる領域＠１〜＠９に向けて出射される。そして、反射光が受光部１１で受光される。そして、処理部１２により、光が出射されてから反射光が受光部１１で受光されるまでの時間が計測される。すると、どの方向に計測対象物１３があるか分かる。つまり、光計測装置１は、近接センサとなる。また、計測対象物１３までの距離から、計測対象物１３の二次元又は三次元の形状が計測される。
【０１４６】
この方法は、光の到達時間を基にした測量法であって、タイムオブフライト（ＴＯＦ）法と呼ばれる。この方法では、測定精度を上げるために複数回パルス状の光を照射することがよい。よって、図８のタイムチャートに示したように、発光装置１０における予め定められたレーザダイオードＬＤ群を発光させる期間Ｕにおいて、複数回パルス状の光が照射されるようにすることがよい。また、特定の方向、例えば、図１６において、正面側の領域＠２に対しては、パルスの数を多くして計測精度を上げるようにしてもよい。つまり、領域＠２に光を照射する期間Ｕを他の期間Ｕに比べて長くして、パルスの回数を増やしてもよい。
【０１４７】
光学装置３０は、予め定められた方向に順次光を出射する。よって、この光学装置３０は、多方向に同時に光を出射する場合に比べて、解像度が落ちるが、消費電力が少なくて済む。また、多方向に同時に光を出射する場合には、二次元に受光素子が並んだ受光素子を用いて反射光が来た方向を識別することが必要である。これに比べて、順次方向を変えて光を出射する光計測装置１では、二次元に受光素子を配列させた受光素子を用いることを要せず、受光した光の強度変化が高速に測定可能な受光素子を用いれば足りる。よって、光計測装置１の構成が簡易になる。
【０１４８】
なお、図１４に示す光学装置３０における発光装置１０は、９個のレーザダイオードＬＤ群＃１〜＃９を備える。そして、図１６に示すように、３×３の９個の領域＠１〜＠９を照射する。よって、領域の数を増やす場合には、配列するレーザダイオードＬＤ群の数を変更すればよい。５×５の２５個の領域＠１〜＠２５を照射する場合には、２５個のレーザダイオードＬＤ群を備えればよい。なお、５×４や４×５の２０個の領域でもよい。また、レーザダイオードＬＤ群は、一次元に配列したが、二次元に配列されてもよい。さらに、照射する領域は格子状に配列されていなくてもよい。計測したい場所に照射されるように光学装置３０における発光装置１０のレーザダイオードＬＤからの光の出射方向を設定するようにレンズＬＺなどの光学素子を設定すればよい。
【０１４９】
（画像形成装置２）
上記した光学装置３０は、画像を形成する画像形成に用いうる。
図１７は、光学装置３０を用いた画像形成装置２を説明する図である。
画像形成装置２は、光学装置３０と、駆動制御部１６と、光を受光するスクリーン１７とを備える。
【０１５０】
画像形成装置２の動作を説明する。
光学装置３０における発光装置１０は、前述したように、レーザダイオードＬＤ群を順次発光させる。すると、光学装置３０は、二次元状に光を照射する。そして、点灯信号φＩにより、発光／非発光や発光時間が制御される。よって、画像信号を受け付け、二次元画像が形成されるように、画像信号に基づいて発光装置１０の発光／非発光を制御して光学装置３０を駆動する駆動制御部１６により、二次元画像が得られる。これらの二次元状の静止画像や動画像が、スクリーン１７に投影される。
【０１５１】
つまり、第３の実施の形態で説明した光学装置３０は、発光装置１０におけるレーザダイオードＬＤ群を配列に沿って順次駆動することにより、面状に光を照射するようにしている。つまり、一次元的な操作により、二次元に光を照射するようにしている。
【０１５２】
なお、第３の実施の形態における光学装置３０における発光装置１０は、発光素子群の一例である各レーザダイオードＬＤ群が、複数の発光素子の一例であるレーザダイオードＬＤを備えるとしたが、各発光素子群は、１個の発光素子を備えていてもよい。つまり、発光素子の発光／非発光が順次制御されていく発光装置１０であってもよい。
【０１５３】
また、レーザダイオードＬＤは、発光／非発光で制御されるとしたが、発光状態における発光強度が増加するようにしてもよい。
【０１５４】
さらに、第１の実施の形態から第３の実施の形態おける発光装置１０では、転送サイリスタＴなどによる転送部１０１を用いて、発光素子群の一例であるレーザダイオードＬＤ群を順次発光／非発光の制御を行ったが、他の方法で発光素子群の一例であるレーザダイオードＬＤ群を順次発光／非発光の制御を行ってもよい。
【０１５５】
また、本実施の形態では、発光装置１０は、アノードを基準電位に設定するアノード接地としたが、カソードを基準電位に設定するカソード接地としてもよい。
【符号の説明】
【０１５６】
１…光計測装置、２…画像形成装置、１０…発光装置、１１…受光部、１２…処理部、１３…計測対象物、１４…人、１５…照射面、１６…駆動制御部、１７…スクリーン、２０…制御部、２１…転送信号生成部、２２…点灯信号生成部、２３…電源電位生成部、２４…基準電位生成部、３０…光学装置、７１…電源線、７２、７３…転送信号線、７５…点灯信号線、７６、７７、７８、７９…配線、８０…基板、８１…ｐアノード層、８２…ｎゲート層、８３…ｐゲート層、８４…ｎカソード層、８５…トンネル接合層、８６…ｐアノード層、８７…発光層、８８…ｎカソード層、８９…電圧低減層、９１…層間絶縁層、９２…裏面電極、１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ…転送部、１０２…発光部、３０１〜３０５…アイランド、３１０…光出射口、α…電流通過領域、β…電流阻止領域、φ１、φ２…転送信号、φＩ…点灯信号、Ｄ…結合ダイオード、ＬＤ…レーザダイオード、Ｒ１、Ｒ２…電流制限抵抗、Ｒｇ…電源線抵抗、Ｓ…設定サイリスタ、ＳＤ…スタートダイオード、Ｔ…転送サイリスタ、Ｕ…期間、Ｖｇｋ…電源電位
【図１】
2020120018.tif 000003
【図２】
2020120018.tif 000004
【図３】
2020120018.tif 000005
【図４】
2020120018.tif 000006
【図５】
2020120018.tif 000007
【図６】
2020120018.tif 000008
【図７】
2020120018.tif 000009
【図８】
2020120018.tif 000010
【図９】
2020120018.tif 000011
【図１０】
2020120018.tif 000012
【図１１】
2020120018.tif 000013
【図１２】
2020120018.tif 000014
【図１３】
2020120018.tif 000015
【図１４】
2020120018.tif 000016
【図１５】
2020120018.tif 000017
【図１６】
2020120018.tif 000018
【図１７】
2020120018.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月5日(2019.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子をそれぞれが有する複数の発光素子群が配列された発光部を備え、
前記発光部は、前記配列に沿って、前記複数の発光素子群毎に、当該発光素子群に含まれる複数の発光素子が並列して発光又は非発光の状態に順に設定される発光装置。
【請求項２】
前記発光素子群に含まれる複数の発光素子は、当該発光素子に接続されオン状態になることにより、当該発光素子を発光又は発光強度の増加を可能に設定する設定素子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記設定素子は、アノード層、第１ゲート層、第２ゲート層、及びカソード層を備えるサイリスタであって、
前記発光素子群に含まれる複数の発光素子に接続された前記設定素子は、当該複数の発光素子間において、少なくとも前記第１ゲート層及び前記第２ゲート層のいずれか一方が連続するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の発光素子群に共通に設けられた点灯信号線を備え、
前記設定素子により発光又は発光強度の増加を可能に設定された発光素子群を、前記点灯信号線に供給される点灯信号により、連続又は間欠的に発光又は発光強度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子と前記設定素子とは、トンネル接合を介して積層されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の発光素子群の発光素子群を、順次、点灯状態又は非点灯状態が伝搬するように設定する転送部を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記転送部は、前記複数の発光素子群の発光素子群毎に設けられた複数の転送素子を備え、
前記複数の転送素子のオン状態を順次伝搬させることにより、オン状態の転送素子に接続された前記発光素子群を発光又は発光強度が増加可能な状態になることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記複数の発光素子群は、共通の半導体基板上に配列されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光素子は、面発光レーザ素子であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光装置が備える複数の発光素子群における発光素子群から出射される光の方向を予め定められた方向に変化させる光学素子と、を備える光学装置。
【請求項１１】
前記光学素子は、前記複数の発光素子群から出射された光の方向を当該発光素子群毎に変化させることを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、前記複数の発光素子群から出射された光が、照射面で二次元に配列されるように、光の方向を変化させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記複数の発光素子群は一次元に配列され、
前記光学素子は、前記複数の発光素子群から出射された光が、照射面で二次元に配列されるように、光の方向を変化させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記複数の発光素子群におけるそれぞれの前記複数の発光素子は一次元に配列されていることを特徴とする１０乃至１３のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１５】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光装置が備える複数の発光素子群における発光素子群から出射された光の広がり角を予め定められた広がり角に変化させる光学素子と、を備える光学装置。
【請求項１６】
前記光学素子は、前記複数の発光素子群から出射された光の広がり角を当該発光素子群毎に変化させることを特徴とする請求項１５に記載の光学装置。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の光学装置と、
前記光学装置からの光が照射された対象物から、反射光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した光に関する情報を処理して、前記光学装置から前記対象物までの距離、又は当該対象物の形状を計測する処理部と、
を備える光計測装置。
【請求項１８】
請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の光学装置と、
画像信号の入力を受け付け、前記光学装置から出射される光によって二次元画像が形成されるように、当該画像信号に基づき当該光学装置を駆動する駆動制御部と、
を備える画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、複数の発光素子をそれぞれが有する複数の発光素子群が配列された発光部を備え、前記発光部は、前記配列に沿って、前記複数の発光素子群毎に、当該発光素子群に含まれる複数の発光素子が並列して発光又は非発光の状態に順に設定される発光装置である。
請求項２に記載の発明は、前記発光素子群に含まれる複数の発光素子は、当該発光素子に接続されオン状態になることにより、当該発光素子を発光又は発光強度の増加を可能に設定する設定素子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置である。
請求項３に記載の発明は、前記設定素子は、アノード層、第１ゲート層、第２ゲート層、及びカソード層を備えるサイリスタであって、前記発光素子群に含まれる複数の発光素子に接続された前記設定素子は、当該複数の発光素子間において、少なくとも前記第１ゲート層及び前記第２ゲート層のいずれか一方が連続するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置である。
請求項４に記載の発明は、前記複数の発光素子群に共通に設けられた点灯信号線を備え、前記設定素子により発光又は発光強度の増加を可能に設定された発光素子群を、前記点灯信号線に供給される点灯信号により、連続又は間欠的に発光又は発光強度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の発光装置である。
請求項５に記載の発明は、前記発光素子と前記設定素子とは、トンネル接合を介して積層されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の発光装置である。
請求項６に記載の発明は、前記複数の発光素子群の発光素子群を、順次、点灯状態又は非点灯状態が伝搬するように設定する転送部を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置である。
請求項７に記載の発明は、前記転送部は、前記複数の発光素子群の発光素子群毎に設けられた複数の転送素子を備え、前記複数の転送素子のオン状態を順次伝搬させることにより、オン状態の転送素子に接続された前記発光素子群を発光又は発光強度が増加可能な状態になることを特徴とする請求項６に記載の発光装置である。
請求項８に記載の発明は、前記複数の発光素子群は、共通の半導体基板上に配列されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置である。
請求項９に記載の発明は、前記発光素子は、面発光レーザ素子であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光装置である。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置が備える複数の発光素子群における発光素子群から出射される光の方向を予め定められた方向に変化させる光学素子と、を備える光学装置である。
請求項１１に記載の発明は、前記光学素子は、前記複数の発光素子群から出射された光の方向を当該発光素子群毎に変化させることを特徴とする請求項１０に記載の光学装置である。
請求項１２に記載の発明は、前記光学素子は、前記複数の発光素子群から出射された光が、照射面で二次元に配列されるように、光の方向を変化させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光学装置である。
請求項１３に記載の発明は、前記複数の発光素子群は一次元に配列され、前記光学素子は、前記複数の発光素子群から出射された光が、照射面で二次元に配列されるように、光の方向を変化させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光学装置である。
請求項１４に記載の発明は、前記複数の発光素子群におけるそれぞれの前記複数の発光素子は一次元に配列されていることを特徴とする１０乃至１３のいずれか１項に記載の光学装置である。
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置が備える複数の発光素子群における発光素子群から出射された光の広がり角を予め定められた広がり角に変化させる光学素子と、を備える光学装置である。
請求項１６に記載の発明は、前記光学素子は、前記複数の発光素子群から出射された光の広がり角を当該発光素子群毎に変化させることを特徴とする請求項１５に記載の光学装置である。
請求項１７に記載の発明は、請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の光学装置と、前記光学装置からの光が照射された対象物から、反射光を受光する受光部と、前記受光部が受光した光に関する情報を処理して、前記光学装置から前記対象物までの距離、又は当該対象物の形状を計測する処理部と、を備える光計測装置である。
請求項１８に記載の発明は、請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の光学装置と、画像信号の入力を受け付け、前記光学装置から出射される光によって二次元画像が形成されるように、当該画像信号に基づき当該光学装置を駆動する駆動制御部と、を備える画像形成装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、発光素子の発光点のサイズを大きくする場合に比べ、発光特性が損なわれることを抑制して光出力を大きくできる。
請求項２に記載の発明によれば、設定素子を用いない場合に比べ、発光素子の制御が容易になる。
請求項３に記載の発明によれば、第１ゲート層及び第２ゲート層を連続させない場合に比べ、発光素子を制御する配線が少なくて済む。
請求項４に記載の発明によれば、点灯信号を用いない場合に比べ、複数回の点滅が可能になる。
請求項５に記載の発明によれば、積層しない場合に比べ、発光装置が小型化される。
請求項６に記載の発明によれば、転送部を備えない場合に比べ、発光装置が小型化される。
請求項７に記載の発明によれば、オン状態を伝搬させない場合に比べ、転送部の構成が簡易になる。
請求項１０に記載の発明によれば、複数の発光素子群から出射される光の方向を予め定められた方向に変えられる。
請求項１１に記載の発明によれば、複数の発光素子群から出射される光の方向を発光素子群ごとに変えられる。
請求項１２に記載の発明によれば、複数の発光素子群から出射された光が二次元空間に照射される。
請求項１３に記載の発明によれば、一次元に配列された複数の発光素子群から出射された光が二次元空間に照射される。
請求項１５に記載の発明によれば、複数の発光素子群から出射された光の広がり角を予め定められた広がり角に変えられる。
請求項１６に記載の発明によれば、複数の発光素子群から出射された光の広がり角を発光素子群ごとに変えられる。
請求項１７に記載の発明によれば、対象物までの距離、又は対象物の形状を計測する光計測装置が得られる。
請求項１８に記載の発明によれば、二次元画像が形成される画像形成装置が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
つまり、第３の実施の形態で説明した光学装置３０は、発光装置１０におけるレーザダイオードＬＤ群を配列に沿って順次駆動することにより、面状に光を照射するようにしている。つまり、一次元的な走査により、二次元に光を照射するようにしている。