(57)【要約】【課題】面発光レーザ基板をより小さくすることができる面発光レーザモジュール、光学装置及び面発光レーザ基板を提供する。【解決手段】面発光レーザモジュールは、実装基板と、面発光レーザ素子を備える面発光レーザ基板と、面発光レーザ素子から出射された光が入射する光学素子を備える光学部材と、を有し、面発光レーザ素子は、第１導電型の第１の半導体層と、第２導電型の第２の半導体層と、第１の半導体層に接続された第１の電極と、第２の半導体層に接続された第２の電極と、を有し、第１の電極及び第２の電極は、面発光レーザ基板の実装基板側の第１の面に設けられ、実装基板は、第１の面に対向する第３の面に設けられ、第１の電極に接続された第３の電極と、第３の面に設けられ、第２の電極に接続された第４の電極と、を有し、光学部材は、面発光レーザ基板の第１の面とは反対の第２の面側に配置され、面発光レーザ素子は、第２の面から光を出射する。【選択図】図４
2020123710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、
前記実装基板に実装され、面発光レーザ素子を備える面発光レーザ基板と、
前記面発光レーザ素子から出射された光が入射する光学素子を備える光学部材と、
を有し、
前記面発光レーザ素子は、
第１導電型の第１の半導体層と、
第２導電型の第２の半導体層と、
前記第１の半導体層に接続された第１の電極と、
前記第２の半導体層に接続された第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記面発光レーザ基板の前記実装基板側の第１の面に設けられ、
前記実装基板は、
前記第１の面に対向する第３の面に設けられ、前記第１の電極に接続された第３の電極と、
前記第３の面に設けられ、前記第２の電極に接続された第４の電極と、
を有し、
前記光学部材は、前記面発光レーザ基板の前記第１の面とは反対の第２の面側に配置され、
前記面発光レーザ素子は、前記第２の面から前記光を出射することを特徴とする面発光レーザモジュール。
【請求項２】
前記面発光レーザ基板は、前記実装基板にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項３】
前記面発光レーザ素子は、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間の活性層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項４】
前記光学部材を、前記面発光レーザ基板の前記第２の面に接合する接合部材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項５】
前記面発光レーザ基板の前記第２の面に垂直な方向から見たときに、前記接合部材の少なくとも一部は、前記第１の電極及び前記第２の電極を囲む領域の中に含まれることを特徴とする請求項４に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項６】
前記面発光レーザ基板の前記第２の面に垂直な方向から見たときに、前記接合部材の少なくとも一部は、前記第１の電極若しくは前記第２の電極又はこれらの両方と重なることを特徴とする請求項４に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項７】
前記光学部材を、前記実装基板の前記第３の面に接合する接合部材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項８】
前記面発光レーザ基板の前記第２の面に垂直な方向から見たときに、前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記接合部材よりも前記面発光レーザ素子側に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項９】
前記接合部材は、前記光学部材と前記実装基板との間に介在するスペーサを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項１０】
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記面発光レーザ素子における光を発生するメサから離間して設けられ、
前記第２の電極と前記メサの電流注入領域とは配線で接続されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の面発光レーザモジュールと、
前記面発光レーザモジュールから出射された光が入射される第２の光学素子と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の面発光レーザモジュールと、
前記面発光レーザモジュールから出射され、対象物で反射又は透過された光を受光する受光部と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項１３】
第１の面に設けられた第１の電極と、
前記第１の面に設けられた第２の電極と、
前記第１の電極に接続された第１導電型の第１の半導体層と、
前記第２の電極に接続された第２導電型の第２の半導体層と、
を有する面発光レーザ素子を備え、
前記面発光レーザ素子は、前記第１の面とは反対の第２の面から光を出射することを特徴とする面発光レーザ基板。
【請求項１４】
前記面発光レーザ素子は、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間の活性層を有することを特徴とする請求項１３に記載の面発光レーザ基板。
【請求項１５】
前記第２の面に設けられ、前記面発光レーザ素子から出射された光が入射する光学素子が接合される接合領域を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の面発光レーザ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザモジュール、光学装置及び面発光レーザ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）は、基板に対して垂直な方向にレーザ光を発振する半導体レーザである。ＶＣＳＥＬは、閾値電流の低減、単一縦モード発振、２次元アレイ化が可能である等の特性を有している。ＶＣＳＥＬは、マイクロレンズアレイと組み合わせて用いられることがある。
【０００３】
特許文献１には、ＶＣＳＥＬデバイスのレーザメサ（ＶＣＳＥＬ素子）が形成された面をマイクロレンズアレイ側に向け、この面上にマイクロレンズアレイを実装した装置が記載されている。このフォトニックデバイスでは、ＶＣＳＥＬ素子が形成された面に、個々にＶＣＳＥＬ素子に接続された複数の電極パッドが設けられている。これら複数の電極パッドは、マイクロレンズアレイがＶＣＳＥＬデバイスに接触する部分よりも外側に設けられ、ワイヤボンディングによりＩＣパッケージに接続されている。
【０００４】
特許文献１に記載の装置によれば、ＶＣＳＥＬデバイスにマイクロレンズアレイを一体化することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＶＣＳＥＬデバイス等の面発光レーザ基板の小型化の要請があるところ、特許文献１に記載の構造では、小型化の要請に十分に応えることができない。
【０００６】
本発明は、面発光レーザ基板をより小さくすることができる面発光レーザモジュール、光学装置及び面発光レーザ基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術の一態様によれば、面発光レーザモジュールは、実装基板と、前記実装基板に実装され、面発光レーザ素子を備える面発光レーザ基板と、前記面発光レーザ素子から出射された光が入射する光学素子を備える光学部材と、を有し、前記面発光レーザ素子は、第１導電型の第１の半導体層と、第２導電型の第２の半導体層と、前記第１の半導体層に接続された第１の電極と、前記第２の半導体層に接続された第２の電極と、を有し、前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記面発光レーザ基板の前記実装基板側の第１の面に設けられ、前記実装基板は、前記第１の面に対向する第３の面に設けられ、前記第１の電極に接続された第３の電極と、前記第３の面に設けられ、前記第２の電極に接続された第４の電極と、を有し、前記光学部材は、前記面発光レーザ基板の前記第１の面とは反対の第２の面側に配置され、前記面発光レーザ素子は、前記第２の面から前記光を出射する。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、面発光レーザ基板をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す断面図（その１）である。
【図３】第１の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す断面図（その２）である。
【図４】図２の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】図３の一部を拡大して示す断面図である。
【図６】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップを示す下面図である。
【図７】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップを示す上面図である。
【図８】第１の実施形態におけるＭＬＡを示す下面図である。
【図９】第１の実施形態におけるＭＬＡを示す断面図である。
【図１０Ａ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その１）である。
【図１０Ｂ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その２）である。
【図１０Ｃ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その３）である。
【図１０Ｄ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その４）である。
【図１０Ｅ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その５）である。
【図１０Ｆ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その６）である。
【図１０Ｇ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その７）である。
【図１１Ａ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その８）である。
【図１１Ｂ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その９）である。
【図１１Ｃ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その１０）である。
【図１１Ｄ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その１１）である。
【図１１Ｅ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その１２）である。
【図１１Ｆ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その１３）である。
【図１１Ｇ】第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップの形成方法を示す断面図（その１４）である。
【図１２】参考例に係る面発光レーザモジュールを示す断面図である。
【図１３】参考例におけるＶＣＳＥＬチップを示す上面図である。
【図１４】第１の実施形態の変形例におけるＶＣＳＥＬチップを示す下面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す平面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す断面図である。
【図１７】図１６の一部を拡大して示す断面図である。
【図１８】第２の実施形態の変形例に係る面発光レーザモジュールを示す断面図である。
【図１９】第３の実施形態に係る測距装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。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した説明を省くことがある。また、本開示では、構成要素間の位置関係の説明において、基板を基準とし、基板から離れる方向を上方向ということがある。例えば、基板の下面に接するように形成された膜を、基板の下面上に形成された膜ということがある。
【００１１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、面発光レーザモジュールに関する。図１は、第１の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す平面図である。図２及び図３は、第１の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す断面図である。図２は、図１中のＩ−Ｉ線に沿った断面図に相当し、図３は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図に相当する。図４は、図２の一部を拡大して示す断面図である。図５は、図３の一部を拡大して示す断面図である。図６は、第１の実施形態における垂直共振器型面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）チップを示す下面図である。図７は、第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップを示す上面図である。図４中のＶＣＳＥＬチップの断面は、図６中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面に相当し、図５中のＶＣＳＥＬチップの断面は、図６中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面に相当する。図８は、第１の実施形態におけるマイクロレンズアレイ（Micro Lens Array：ＭＬＡ）を示す下面図である。図９は、第１の実施形態におけるＭＬＡを示す断面図である。
【００１２】
図１〜図５に示すように、第１の実施形態に係る面発光レーザモジュール１００は、実装基板１２０と、実装基板１２０に実装され、ＶＣＳＥＬ素子を備えるＶＣＳＥＬチップ１４０と、ＶＣＳＥＬ素子から出射された光が入射するマイクロレンズ１６２を備えるＭＬＡ１６０と、を有する。ＶＣＳＥＬ素子は面発光レーザ素子の一例であり、ＶＣＳＥＬチップ１４０は面発光レーザ基板の一例であり、マイクロレンズ１６２は光学素子の一例であり、ＭＬＡ１６０は光学部材の一例である。すなわち、ＶＣＳＥＬチップ１４０は面発光レーザ基板の一実施形態である。
【００１３】
以下の説明では、特に断らない限り、実装基板１２０から見てＶＣＳＥＬチップ１４０が位置する方向を上方とし、ＶＣＳＥＬチップ１４０から見て実装基板１２０が位置する方向を下方とする。但し、面発光レーザモジュール１００は天地逆の状態で用いることができ、任意の角度で配置することもできる。また、平面視とは対象物をＶＣＳＥＬチップ１４０の上側の面１４１ｂの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物をＶＣＳＥＬチップ１４０の面１４１ｂの法線方向から視た形状を指すものとする。
【００１４】
また、各図において、ＶＣＳＥＬチップ１４０の面１４１ｂの法線方向をＺ方向、平面視においてＶＣＳＥＬチップ１４０の面１４１ｂの一辺に平行な方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向をＹ方向とする。
【００１５】
［ＶＣＳＥＬチップ１４０の構造］
ここで、ＶＣＳＥＬチップ１４０の構造について説明する。なお、ＶＣＳＥＬチップ１４０の構造についての説明、及び後述のＶＣＳＥＬチップ１４０の形成方法についての説明では、ＶＣＳＥＬチップ１４０から見て実装基板１２０が位置する方向（−Ｚ方向）を上方とする。
【００１６】
図６に示すように、ＶＣＳＥＬチップ１４０の平面形状は、例えば、四角形であり、実装基板１２０側の面１４１ａの略中央部に、平面形状が四角形の発光素子部１５８が設けられている。発光素子部１５８には、複数のＶＣＳＥＬ素子１５９がアレイ状に配列している。例えば、Ｘ方向及びＹ方向に６個ずつ、合計で３６個のＶＣＳＥＬ素子１５９が配列している。各ＶＣＳＥＬ素子１５９は、ｎ−ＧａＡｓ基板等の基板１４１上にモノリシックに作製されており、各ＶＣＳＥＬ素子１５９の膜構成は同一である。各ＶＣＳＥＬ素子１５９は、例えば、発振波長が９４０ｎｍ帯の面発光レーザである。
【００１７】
面１４１ａの発光素子部１５８の外側の四隅に第１の電極１５７が設けられている。また、面１４１ａには、発光素子部１５８の各辺に沿って９個ずつの第２の電極１５５が合計で３６個設けられている。４個の第１の電極１５７は、３６個のＶＣＳＥＬ素子１５９のｎ側電極に共通に接続されている。３６個の第２の電極１５５は、それぞれ配線１５５ａを介して、個別に３６個のＶＣＳＥＬ素子１５９のｐ側電極に接続されている。なお、面１４１ａの四隅とは、面１４１ａの角部の近傍を意味しており、必ずしも第１の電極１５７が面１４１ａの縁辺に接するように設けられていなくてもよい。
【００１８】
図７に示すように、ＶＣＳＥＬチップ１４０のＭＬＡ１６０側の面１４１ｂの四隅に接着固定領域として、固定用パターン１８１が形成されている。固定用パターン１８１としては、例えば、面１４１ｂ側から順にチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）を積層した積層膜のパターンが用いられる。接着固定領域は接合領域の一例である。
【００１９】
ＶＣＳＥＬ素子１５９は、例えば、ｎ−ＧａＡｓ基板等の基板１４１上の、コンタクト層１４２、半導体多層膜反射鏡１４３、スペーサ層１４４、活性層１４５、スペーサ層１４６、半導体多層膜反射鏡１４７、選択酸化層１５１、及びコンタクト層１４８を有する。選択酸化層１５１は、酸化領域１５１ａ及び非酸化領域１５１ｂを含む。
【００２０】
コンタクト層１４２は基板１４１上に形成されている。コンタクト層１４２は、例えば、ｎ−ＧａＡｓ層である。
【００２１】
半導体多層膜反射鏡１４３はコンタクト層１４２上に形成されている。半導体多層膜反射鏡１４３は、例えば、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなる高屈折率層とを有する。半導体多層膜反射鏡１４３は、例えば低屈折率層と高屈折率層とのペアを３０有する。
【００２２】
半導体多層膜反射鏡１４３の各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた、例えば厚さが２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。上記各屈折率層の膜厚は何れも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学厚さとなるように設定されている。なお、光学的厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００２３】
スペーサ層１４４は半導体多層膜反射鏡１４３上に形成されている。スペーサ層１４４は、例えば、ノンドープのＡｌＧａＩｎＰ層である。
【００２４】
活性層１４５はスペーサ層１４４上に形成されている。活性層１４５は、例えば、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを有する３重量子井戸構造の活性層である。例えば、各量子井戸層はＩｎＧａＡｓ層であり、各障壁層はＡｌＧａＡｓ層である。
【００２５】
スペーサ層１４６は活性層１４５上に形成されている。スペーサ層１４６は、例えば、ノンドープのＡｌＧａＩｎＰ層である。
【００２６】
スペーサ層１４４と活性層１４５とスペーサ層１４６とを含む部分は、共振器構造体（共振器領域）とも称され、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、その厚さが１波長（λ）の光学的厚さとなるように設定されている。なお、活性層１４５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【００２７】
半導体多層膜反射鏡１４７はスペーサ層１４６上に形成されている。半導体多層膜反射鏡１４７は、例えば、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｐ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなる高屈折率層とを有する。半導体多層膜反射鏡１４７は、例えば低屈折率層と高屈折率層とのペアを２０有する。
【００２８】
半導体多層膜反射鏡１４７の各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた、例えば厚さが２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。上記各屈折率層の膜厚は何れも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【００２９】
半導体多層膜反射鏡１４７には、例えばｐ−ＡｌＡｓからなる選択酸化層１５１が例えば３０ｎｍの厚さで挿入されている。選択酸化層１５１の挿入位置は、例えば、スペーサ層１４６から数えて２つ目の高屈折率層と低屈折率層のペア内とすることができる。なお、選択酸化層１５１は、上下に組成傾斜層や中間層等の層を含んでいてもよく、ここでは実際に酸化される層を合わせて選択酸化層と称する。
【００３０】
コンタクト層１４８は、半導体多層膜反射鏡１４７上に形成されている。コンタクト層１４８は、例えば、ｐ−ＧａＡｓ層である。
【００３１】
コンタクト層１４８、半導体多層膜反射鏡１４７、スペーサ層１４６、及び活性層１４５の一部をエッチングで除去することにより、発光素子部１５８内にＶＣＳＥＬ素子１５９に対応するメサ１５０ａが形成されている。また、発光素子部１５８の外側で第２の電極１５５に対応する位置にメサ１５０ｂが形成されている。また、隣り合うメサ１５０ａの間には、スペーサ層１４４及び半導体多層膜反射鏡１４３を分割し、コンタクト層１４２に達する溝１５２が形成されている。
【００３２】
メサ１５０ａ及び１５０ｂを覆う絶縁層１５３が形成されている。絶縁層１５３の材料としては、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等を用いることができる。絶縁層１５３には、各メサ１５０ａのコンタクト層１４８の一部を露出する開口部１５４が形成されている。開口部１５４は、平面視で非酸化領域１５１ｂと重なる位置に形成されている。
【００３３】
絶縁層１５３上に、メサ１５０ａ毎に独立して、開口部１５４を通じてコンタクト層１４８に電気的に接続されたｐ側電極１５５ｂが形成されている。各ｐ側電極１５５ｂは、個々に配線１５５ａを介して第２の電極１５５に接続されている。ｐ側電極１５５ｂ、配線１５５ａ及び第２の電極１５５としては、例えば、絶縁層１５３側から順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを積層した積層膜を用いることができる。
【００３４】
絶縁層１５３のメサ１５０ｂ上の部分には開口部が形成されておらず、メサ１５０ｂ内のコンタクト層１４８は第２の電極１５５から電気的に絶縁されている。従って、メサ１５０ｂ内には電流が流れない。
【００３５】
絶縁層１５３の発光素子部１５８の外側の四隅に、コンタクト層１４２の一部を露出する開口部１５６が形成されている。そして、開口部１５６を通じてコンタクト層１４２に電気的に接続された第１の電極１５７が形成されている。第１の電極１５７は各ＶＣＳＥＬチップ１４０のｎ側電極を兼ねる。第１の電極１５７としては、例えば、コンタクト層１４２側から順に金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）を積層した積層膜を用いることができる。
【００３６】
実装基板１２０の面１４１ａに対向する面１２１ａには、基板１２１上で、第１の電極１５７が接合される第３の電極１２２と、第２の電極１５５が接合される第４の電極１２３とが形成されている。例えば、第３の電極１２２の数は４個であり、第４の電極１２３の数は３６個である。そして、ＶＣＳＥＬチップ１４０が実装基板１２０にフリップチップ実装されている。第３の電極１２２及び第４の電極１２３は、例えば厚さが２μｍのＡｕめっき膜である。
【００３７】
［ＭＬＡ１６０の構造］
ここで、ＭＬＡ１６０について説明する。
【００３８】
ＭＬＡ１６０は、例えば石英ガラスの透明基板１６１を有する。ＭＬＡ１６０のＶＣＳＥＬチップ１４０側の面の略中央部にレンズ領域１６６が設けられ、例えば、レンズ領域１６６内で各ＶＣＳＥＬ素子１５９に対応する位置に合計で３６個のマイクロレンズ１６２がアレイ状に配列している。各マイクロレンズ１６２は、ＶＣＳＥＬ素子１５９の放射パターンに対して所望のビーム成形を行えるように設計されており、例えば、レンズ径が４５μｍ、焦点距離が７０μｍである。
【００３９】
ＭＬＡ１６０の両面に反射防止膜１６８が形成されている。反射防止膜１６８は、例えば透明基板１６１側から順にＨｆＯ２／ＳｉＯ２を積層した積層膜であり、ＶＣＳＥＬ素子１５９の発振波長である９４０ｎｍを含む所定の波長領域の光に対する透過率を９９％以上にするように設計されている。
【００４０】
ＭＬＡ１６０のＶＣＳＥＬチップ１４０側の面の四隅にＶＣＳＥＬチップ１４０からの距離を規定するための橋脚部１６３が、透明基板１６１から延伸して形成されている。橋脚部１６３の底面に、接着固定領域として、固定用パターン１６４が形成されている。固定用パターン１６４としては、例えば、橋脚部１６３側から順に蒸着によりＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを積層した積層膜のパターンが用いられる。
【００４１】
なお、各固定用パターン１６４は、各固定用パターン１８１に対向する位置に形成されていれば、必ずしも橋脚部１６３の底面の全面に形成されていなくてもよい。固定用パターン１６４の平面形状は、固定用パターン１８１の平面形状と等しくすることが好ましい。
【００４２】
そして、図４等に示すように、固定用パターン１６４と固定用パターン１８１とが、低温半田等の接着剤１８２により互いに接合されている。接着剤１８２は接合部材の一例である。
【００４３】
このように構成された面発光レーザモジュール１００では、各ＶＣＳＥＬ素子１５９が、ＶＣＳＥＬチップ１４０の面１４１ｂから光を出射し、この光がマイクロレンズ１６２に入射して平行光とされる。
【００４４】
［ＶＣＳＥＬチップ１４０の形成方法］
ここで、ＶＣＳＥＬチップ１４０の形成方法について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｇは、ＶＣＳＥＬチップ１４０の形成方法を示す断面図である。図１０Ａ〜図１０Ｇは、図６中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面の変化を示す。図１１Ａ〜図１１Ｇは、図６中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面の変化を示す。
【００４５】
先ず、図１０Ａに示すように、基板１４１上に、コンタクト層１４２、半導体多層膜反射鏡１４３、スペーサ層１４４、活性層１４５、スペーサ層１４６、半導体多層膜反射鏡１４７、及びコンタクト層１４８を順次成長する。半導体多層膜反射鏡１４７内には、例えばｐ−ＡｌＡｓからなる選択酸化層１５１（図示せず）が含まれる。コンタクト層１４２、半導体多層膜反射鏡１４３、スペーサ層１４４、活性層１４５、スペーサ層１４６、半導体多層膜反射鏡１４７、及びコンタクト層１４８の半導体積層構造体は、例えば、有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法又は分子線エピタキシャル成長（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）法による結晶成長によって作製することができる。ここでは、ＭＯＣＶＤ法を用いた例を示す。一例として、ＩＩＩ族の原料に、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）等を用い、Ｖ族の原料に、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いる。一例として、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いる。基板１４１としては、例えば、表面が鏡面研磨面であるｎ−ＧａＡｓ基板を用いることができる。
【００４６】
次に、写真製版技術を用いて、コンタクト層１４２上に所望のメサ１５０ａ及び１５０ｂの平面形状に対応するようにレジストパターン（図示せず）を形成する。そして、例えばＣｌ２ガスを用いた電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣＲ）エッチング法等で、半導体積層構造体のレジストパターンに被覆されていない領域の一部の層をエッチングし、図１０Ｂ及び図１１Ａに示すように、メサ１５０ａ及び１５０ｂを形成する。この際、メサ１５０ａ及び１５０ｂは、少なくとも選択酸化層１５１（図示せず）が露出するように形成する。エッチング後、レジストパターンを除去する。なお、エッチング底面は、例えば、スペーサ層１４４の上面とすることができる。
【００４７】
次に、図１０Ｃ及び図１１Ｂに示すように、メサ１５０ａ及び１５０ｂが形成された半導体積層構造体を酸化対象物として、水蒸気中で熱処理（酸化処理）を行う。この結果、メサ１５０ａ及び１５０ｂの外周部から選択酸化層１５１中のＡｌ（アルミニウム）が選択的に酸化される。そして、メサ１５０ａ及び１５０ｂの中央部に、Ａｌの酸化領域１５１ａによって囲まれた酸化されていない非酸化領域１５１ｂを残留させる。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサ１５０ａの中央部だけに制限する、酸化狭窄構造体が形成される。非酸化領域１５１ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。
【００４８】
次に、図１０Ｄ及び図１１Ｃに示すように、写真製版技術を用いて、コンタクト層１４２及びスペーサ層１４４上に溝１５２の平面形状に対応するようにレジストパターン（図示せず）を形成する。このレジストパターンは、第１の電極１５７を形成する予定の領域を露出するように形成する。そして、例えばＣｌ２ガスを用いたＥＣＲエッチング法等で、半導体積層構造体のレジストパターンに被覆されていない領域の一部の層をエッチングし、コンタクト層１４２に達する溝１５２を形成する。このとき、第１の電極１５７を形成する予定の領域においてコンタクト層１４２が露出する。エッチング後、レジストパターンを除去する。
【００４９】
次に、図１０Ｅ及び図１１Ｄに示すように、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて、メサ１５０ａ及び１５０ｂの上面及び側面、スペーサ層１４４の上面、並びに溝１５２の内壁面（底面及び側面）を連続的に覆うように、光学的に透明な絶縁層１５３を形成する。絶縁層１５３の材料としては、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等を用いることができる。
【００５０】
次に、図１０Ｆに示すように、写真製版技術を用い、メサ１５０ａの上面の一部（コンタクト層１４８の上面の外周部を除く部分）に形成された絶縁層１５３を除去して窓開けを行い、開口部１５４（コンタクト領域）を形成する。
【００５１】
次に、図１０Ｇ及び図１１Ｅに示すように、写真製版技術によるレジストパターンの形成、金属膜の形成及びリフトオフを行うことで、ｐ側電極１５５ｂ、配線１５５ａ及び第２の電極１５５を形成する。金属膜の形成では、例えば、蒸着法により、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕを、絶縁層１５３と、開口部１５４から露出しているコンタクト層１４８との上に順次積層する。
【００５２】
次に、図１１Ｆに示すように、第１の電極１５７を形成する予定の領域において、写真製版技術を用い、絶縁層１５３の一部を除去して窓開けを行い、開口部１５６（コンタクト領域）を形成する。
【００５３】
次に、図１１Ｇに示すように、写真製版技術によるレジストパターンの形成、金属膜の形成及びリフトオフを行うことで、ｎ側電極を兼ねる第１の電極１５７を形成する。金属膜の形成では、例えば、蒸着法により、ＡｕＧｅ、Ｎｉ及びＡｕを開口部１５６から露出しているコンタクト層１４２上に順次積層する。
【００５４】
このようにしてＶＣＳＥＬチップ１４０を形成することができる。
【００５５】
［面発光レーザモジュール１００の製造方法］
次に、実装基板１２０、ＶＣＳＥＬチップ１４０及びＭＬＡ１６０を用いた面発光レーザモジュール１００の製造方法について説明する。
【００５６】
この方法では、先ず、ＶＣＳＥＬチップ１４０を実装基板１２０にフリップチップ実装する。上述のように、実装基板１２０には、第１の電極１５７が接合される第３の電極１２２と、第２の電極１５５が接合される第４の電極１２３とが形成されている。半田を挟んで第１の電極１５７と第３の電極１２２とが向かい合い、半田を挟んで第２の電極１５５と第４の電極１２３とが向かい合うように、ＶＣＳＥＬチップ１４０を実装基板１２０の上方に配置し、加熱及び冷却により、半田を溶融、凝固させる。このようにして、フリップチップ実装を行うことができる。半田としては、例えば、鉛フリーはんだボールを用いることができる。
【００５７】
次に、ＶＣＳＥＬチップ１４０上にＭＬＡ１６０を、例えばセルフアライメント法により接合する。すなわち、平面視で固定用パターン１６４と固定用パターン１８１とがほぼ重なり合うように、ＶＣＳＥＬチップ１４０とＭＬＡ１６０との相対位置を調整し、固定用パターン１６４と固定用パターン１８１との間に低温半田を接着剤１８２として配置する。低温半田としては、例えば融点が１４０℃程度の半田を用いることができる。次に、窒素雰囲気中で加熱し、低温半田を溶融させる。溶融した低温半田は、ＶＣＳＥＬチップ１４０の固定用パターン１８１とＭＬＡ１６０の固定用パターン１６４との間に濡れ広がる。このとき、溶融した低温半田の復元力により、セルフアライメント（自己整合）が起こり、ＭＬＡ１６０はＶＣＳＥＬチップ１４０に対して高精度に位置を合わせることができる。また、固定用パターン１８１と固定用パターン１６４との４箇所の組み合わせに割り当てる低温半田の量を均一にすることにより、高さ方向の精度を確保することもできる。例えば、ＶＣＳＥＬチップ１４０とＭＬＡ１６０との間の距離が１００μｍとなるように低温半田の量を調整する。その後、冷却工程を経て、ＭＬＡ１６０の接合を完了させる。このようなセルフアライメント法による接合方法は、例えば特開２０１６−４０８２２号公報に記載されている。
【００５８】
ここで、本実施形態の効果について、参考例と比較しながら説明する。図１２は、参考例に係る面発光レーザモジュールを示す断面図である。図１３は、参考例におけるＶＣＳＥＬチップを示す上面図である。
【００５９】
この参考例に係る面発光レーザモジュール９００は、実装基板９２０と、実装基板９２０に実装され、ＶＣＳＥＬ素子を備えるＶＣＳＥＬチップ９４０と、ＭＬＡ１６０と、を有する。
【００６０】
ＶＣＳＥＬチップ９４０の平面形状は四角形であり、ＭＬＡ９６０側の面９４１ｂの略中央部に、平面形状が四角形の発光素子部９５８が設けられている。発光素子部９５８には、Ｘ方向及びＹ方向に６個ずつ、合計で３６個のＶＣＳＥＬ素子に対応するメサ９５０ａが配列している。面９４１ｂの発光素子部９５８の外側の四隅に接着固定領域として固定用パターン９８１が形成されている。固定用パターン９８１の周囲には禁メタル領域９８３が設けられている。
【００６１】
面９４１ｂには、発光素子部９５８の各辺に沿って９個ずつの第２の電極９５５が合計で３６個設けられている。３６個の第２の電極９５５は、それぞれ配線９５５ａを介して、個別に３６個のＶＣＳＥＬ素子のｐ側電極に接続されている。３６個のＶＣＳＥＬ素子のｎ側電極は、ＶＣＳＥＬチップ９４０の面９４１ｂとは反対側の面９４１ａに形成されており、実装基板９２０の基板９２１上に形成された電極９２２に共通に接続されている。一方、３６個の第２の電極９５５は、実装基板９２０の基板９２１上に形成された３６個の電極９２３に、個々にボンディングワイヤ９５９を介して接続されている。ボンディングワイヤ９５９のための空間の確保及び禁メタル領域９８３による面積の制限等のために、第２の電極９５５は、平面視で、４個の固定用パターン９８１が構成する四角形の外側に配置されている。
【００６２】
発光素子部１５８の平面形状及び面積が、発光素子部９５８の平面形状及び面積と同一である場合、第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬチップ１４０の面積を、参考例におけるＶＣＳＥＬチップ９４０の面積よりも小さくすることができる。
【００６３】
例えば、第１の実施形態では、第２の電極１５５が設けられた面１４１ａと固定用パターン１８１が設けられた面１４１ｂとが相違している。このため、固定用パターン１８１は、ＶＣＳＥＬ素子１５９からの出射光の経路から外れていれば、平面視で第１の電極１５７若しくは第２の電極１５５又はこれらの両方と重なっていてもよい。
【００６４】
一方、参考例では、第２の電極９５５と固定用パターン９８１とが同一の面９４１ｂに設けられている。このため、固定用パターン９８１の周囲に絶縁性の確保のために禁メタル領域９８３が設けられている。例えば、固定用パターン９８１の直径が４００μｍの場合、禁メタル領域９８３の外周の直径は８００μｍである。従って、ＶＣＳＥＬチップ９４０には、固定用パターン９８１の配置に関して大きな面積が必要とされる。
【００６５】
また、ボンディングワイヤ９５９とＭＬＡ１６０との接触を避けるために、第２の電極９５５は平面視でＭＬＡ１６０の外側に配置される。例えば、実装基板９２０からボンディングワイヤ９５９の頂点までの距離が１２０μｍで、実装基板９２０からマイクロレンズ１６２の下端までの距離が１００μｍの場合、第２の電極９５５が平面視でＭＬＡ１６０の外側に配置されていなければ、ボンディングワイヤ９５９がＭＬＡ１６０に接触してしまう。従って、ＶＣＳＥＬチップ９４０には、第２の電極９５５の配置に関しても大きな面積が必要とされる。
【００６６】
実装基板９２０からマイクロレンズ１６２の下端までの距離が１２０μｍ超であれば、接触を回避することが可能であるが、この場合には、マイクロレンズ１６２の焦点距離を長くする必要がある。焦点距離を長くするためには、レンズ径を大きくする必要があり、レンズ径の拡大はマイクロレンズ１６２及びＶＣＳＥＬ素子のピッチの拡大を招く。従って、この場合も、ＶＣＳＥＬチップ９４０に大きな面積が必要となってしまう。
【００６７】
一方、第１の実施形態によれば、これらの制限がないため、ＶＣＳＥＬチップ１４０のサイズを小さくすることができる。ＶＣＳＥＬチップ１４０の小型化は、同一サイズのウェハから切り出せるＶＣＳＥＬチップ１４０の数の増加に繋がり、ＶＣＳＥＬチップ１４０のコストの低減という効果が得られる。
【００６８】
なお、発光素子部１５８の平面形状は四角形である必要はなく、例えば、図１４に示すように円形であってもよい。この場合、固定用パターン１８１は、ＭＬＡ１６０側の面１４１ｂにて、平面視で第１の電極１５７、第２の電極１５５のいずれとも重ならない位置に設けられていてもよい。
【００６９】
また、発光素子部１５８内のＶＣＳＥＬ素子１５９の配列はアレイ状である必要はなく、例えば、ハニカム状にＶＣＳＥＬ素子１５９が配列していてもよい。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、面発光レーザモジュールに関する。図１５は、第２の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す平面図である。図１６は、第２の実施形態に係る面発光レーザモジュールを示す断面図である。図１６は、図１５中のＩ−Ｉ線に沿った断面図に相当する。図１７は、図１６の一部を拡大して示す断面図である。
【００７１】
図１５〜図１７に示すように、第２の実施形態に係る面発光レーザモジュール２００は、実装基板２２０と、実装基板２２０に実装され、ＶＣＳＥＬ素子を備えるＶＣＳＥＬチップ１４０と、ＶＣＳＥＬ素子から出射された光が入射するマイクロレンズ２６２を備えるＭＬＡ２６０と、を有する。ＶＣＳＥＬ素子は面発光レーザ素子の一例であり、ＶＣＳＥＬチップ１４０は面発光レーザ基板の一例であり、マイクロレンズ２６２は光学素子の一例であり、ＭＬＡ２６０は光学部材の一例である。
【００７２】
本実施形態では、ＶＣＳＥＬチップ１４０の面１４１ｂに固定用パターン１８１が形成されていない。
【００７３】
実装基板２２０の面１４１ａに対向する面２２１ａには、基板２２１上で、第１の電極１５７が接合される第３の電極１２２と、第２の電極１５５が接合される第４の電極１２３とが形成されている。例えば、第３の電極１２２の数は４個であり、第４の電極１２３の数は３６個である。そして、ＶＣＳＥＬチップ１４０が実装基板１２０にフリップチップ実装されている。また、平面視でＶＣＳＥＬチップ１４０の外側で、基板２２１の四隅に接着固定領域として、固定用パターン２８１が形成されている。固定用パターン２８１としては、例えば、基板２２１側から順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを積層した積層膜のパターンが用いられる。
【００７４】
ＭＬＡ２６０は、例えば石英ガラスの透明基板２６１を有する。透明基板２６１は、平面視でＶＣＳＥＬチップ１４０より広く形成されており、第１の実施形態における透明基板１６１より広く形成されている。ＭＬＡ２６０のＶＣＳＥＬチップ１４０側の面の略中央部にレンズ領域が設けられ、例えば、レンズ領域内で各ＶＣＳＥＬ素子１５９に対応する位置に合計で３６個のマイクロレンズ２６２がアレイ状に配列している。各マイクロレンズ２６２は、ＶＣＳＥＬ素子１５９の放射パターンに対して所望のビーム成形を行えるように設計されており、例えば、レンズ径が４５μｍ、焦点距離が７０μｍである。また、ＭＬＡ２６０の両面に反射防止膜が形成されている。
【００７５】
ＭＬＡ２６０のＶＣＳＥＬチップ１４０側の面の四隅に実装基板２２０からの距離を規定するための橋脚部１６３が、透明基板２６１から延伸して形成されている。橋脚部１６３の底面に、接着固定領域として、固定用パターン１６４が形成されている。
【００７６】
そして、固定用パターン１６４と固定用パターン２８１とが、低温半田等の接着剤２８２により互いに接合されている。ＭＬＡ２６０は、例えばセルフアライメント法により実装基板２２０に接合されている。接着剤２８２は接合部材の一例である。
【００７７】
第１の実施形態では、第１の電極１５７及び第２の電極１５５のサイズと関係なく、ＶＣＳＥＬチップ１４０は、固定用パターン１８１のための領域を含む。このため、第１の電極１５７及び第２の電極１５５が比較的小さい場合、ＶＣＳＥＬチップ１４０のサイズは固定用パターン１８１のサイズの影響を受けやすい。
【００７８】
一方、第２の実施形態では、固定用パターン２８１が実装基板２２０に設けられるため、ＶＣＳＥＬチップ１４０に固定用パターンのための領域は必要とされない。従って、ＶＣＳＥＬチップ１４０のサイズは固定用パターン１８１のサイズの影響を受けず、第１の電極１５７及び第２の電極１５５が小さければ、その分だけＶＣＳＥＬチップ１４０を小型化することができる。
【００７９】
なお、固定用パターン１６４と固定用パターン２８１とが単一の接着剤２８２により接合されている必要はなく、例えば、図１８に示すように、固定用パターン１６４と固定用パターン２８１との間にスペーサ３８５が設けられていてもよい。この変形例では、スペーサ３８５が接着剤３８３により固定用パターン２８１に固定され、固定用パターン１６４が接着剤３８２によりスペーサ３８５に固定されている。接着剤３８２、スペーサ３８５及び接着剤３８３の組み合わせは接合部材の一例である。
【００８０】
ＶＣＳＥＬ素子１５９から出射された光をＭＬＡ２６０で十分に取り込むためには、ＶＣＳＥＬチップ１４０とＭＬＡ２６０との間の距離のばらつきを±３μｍ以下にすることが望まれる。例えば、ＶＣＳＥＬチップ１４０の高さが２５０μｍの場合に、ＶＣＳＥＬチップ１４０の面１４１ｂとマイクロレンズ２６２の下端との間の距離を１００μｍにしようとすると、実装基板２２０の上面からマイクロレンズ２６２の下端までの距離は３５０μｍとなる。３５０μｍという長い距離に対し、単一の半田等の接着剤２８２の表面張力のみで、ばらつきを±３μｍ以下に抑えることは困難である。
【００８１】
その一方で、本変形例では、スペーサ３８５が設けられているため、接着剤３８２及び３８３の個々の量は少なくすみ、これらの表面張力によって距離のばらつきを抑制し、高精度で接合することができる。接着剤３８２及び３８３としては、例えば低温半田を用いることができる。
【００８２】
スペーサ３８５の材料としては、例えばシリコン（Ｓｉ）及び石英が挙げられる。Ｓｉには、材料コストが低いというメリットと、加工が容易であるというメリットがある。石英には、その熱膨張係数はＶＣＳＥＬチップ１４０の基板１４１の熱膨張係数と近いため、ＶＣＳＥＬチップ１４０が動作に伴って発熱した時でも、ＶＣＳＥＬチップ１４０とＭＬＡ２６０と間の距離の変動量を小さくすることができるというメリットがある。
【００８３】
なお、ＶＣＳＥＬ素子の発振波長は９４０ｎｍ帯に限定されず、例えば、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯又は１．５μｍ帯であってもよい。また、ＶＣＳＥＬ素子を構成する材料は限定されず、ＶＣＳＥＬ素子に、ＡｌＧａＩｎＡｓ又はＧａＩｎＰＡｓ等が用いられてもよい。また、各化合物半導体層の組成も特に限定されない。
【００８４】
また、ＭＬＡの材料は石英ガラスに限定されず、例えばホウケイ酸ガラス等が用いられてもよい。材料の屈折率に応じてマイクロレンズの曲率半径を設計することができる。マイクロレンズが透明基板のＶＣＳＥＬチップとは反対側に設けられていてもよい。
【００８５】
ＭＬＡの接合方法はセルフアライメント法に限定されない。例えば、パッシブアライメント法又はアクティブアライメント法等により接合を行ってもよい。パッシブアライメント法では、例えば、ＶＣＳＥＬチップ又は実装基板に設けたアライメントマークと、ＭＬＡに設けたアライメントマークとを用いて位置合わせすることができる。アクティブアライメント法では、例えば、ＶＣＳＥＬチップを発光させた状態でＭＬＡを動かし、光学的に適切な位置へと調整することができる。これらの接合方法を採用する場合、接着剤として、例えば紫外線（ＵＶ）硬化樹脂又は熱硬化樹脂等を用いることもできる。また、セルフアライメント法により接合を行う場合に固定用パターンが用いられなくてもよい。
【００８６】
ＶＣＳＥＬチップ１４０は、各ＶＣＳＥＬ素子１５９を個別に駆動することができる個別駆動型のＶＣＳＥＬチップであるが、本開示に用いられるＶＣＳＥＬチップは、チップ内のＶＣＳＥＬ素子を一括して駆動する一括駆動型のＶＣＳＥＬチップでもよい。一括駆動型のＶＣＳＥＬチップでは第２の電極の数を少なくすることができる。一括駆動型のＶＣＳＥＬチップを含む面発光レーザモジュールにおいても、ＶＣＳＥＬチップの小型化の効果を得ることができる。
【００８７】
また、各ＶＣＳＥＬ素子に対応するメサ上の電極、例えばｐ側電極をそのまま第２の電極として実装基板上の電極に接合するようにしてもよい。この場合、平面視でＶＣＳＥＬチップの発光素子部の外側に第２の電極を設けなくてもよい。
【００８８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は測距装置に関する。測距装置は光学装置の一例である。図１９は、第３の実施形態に係る測距装置を示す図である。
【００８９】
第３の実施形態に係る測距装置４００は、投光部４１０、受光部４２０、時間計測回路４３０及び制御回路４４０を有する。
【００９０】
投光部４１０は、例えば、光源４１１と、光源駆動回路４１２と、光スキャナ４１３と、光スキャナ駆動回路４１４と、走査角モニタ４１５と、投射レンズ４１６とを有する。光源４１１は第１又は第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬモジュールを含む。光源駆動回路４１２は制御回路４４０から出力された駆動信号に基づいて光源４１１を駆動する。光スキャナ４１３はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー又はポリゴンミラー等を含む。光スキャナ駆動回路４１４は制御回路４４０から出力された駆動信号に基づいて光スキャナ４１３を駆動する。光源４１１のＶＣＳＥＬモジュールは複数のサブ発光領域を有する。各サブ発光領域は、それぞれが１個以上のＶＣＳＥＬ素子を含み、各サブ発光領域内のＶＣＳＥＬ素子は電気的に並列に接続されている。また、各サブ発光領域は、光スキャナ４１３の走査方向（副走査方向に）１次元的に配置されており、個別に駆動させることができる。光源４１１のＶＣＳＥＬモジュールは光源駆動回路４１２によって、例えばナノ秒オーダーのパルス電流で駆動される。そして、ＶＣＳＥＬ素子が出射したレーザ光は必要に応じて投射レンズ４１６等によって所望のビームプロファイルに変換され、その後、光スキャナ４１３によって照射方向が決められ、測距装置４００の外部へ照射される。光スキャナ４１３の走査角が走査角モニタ４１５により測定され、この結果が制御回路４４０に出力される。光スキャナ４１３及び投射レンズ４１６は第２の光学素子の一例である。
【００９１】
測距装置４００の外部へと照射されたレーザ光は、対称物によって反射されて測距装置４００に戻り、受光部４２０に到達する。
【００９２】
受光部４２０は、例えば、受光素子４２１と、受光レンズ４２２と、バンドパスフィルタ４２３とを有する。受光素子４２１はシリコンのＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）素子を含む。受光レンズ４２２は受光部４２０に到達した光を受光素子４２１に収束させる。バンドパスフィルタ４２３は誘電体多層膜を含み、光源４１１の発振波長の領域の光のみを透過するように設計されている。バンドパスフィルタ４２３により、信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００９３】
受光素子４２１に到達した光は、受光素子４２１により電気信号に変換され、必要に応じて増幅器４３１やコンパレータ４３２を通して時間計測回路４３０に入力される。
【００９４】
時間計測回路４３０には、制御回路４４０が出力した光源４１１の駆動信号と、受光素子４２１からの信号が入力される。時間計測回路４３０は、これら２信号の間の遅延時間を計測し、この結果を制御回路４４０に出力する。
【００９５】
制御回路４４０は、時間計測回路４３０からの遅延時間を光波長へと変換する。
【００９６】
このような測距装置４００によれば、対象物までの距離を計測し、ＶＣＳＥＬモジュールのサブ発光領域及び光スキャナ４１３によって分解された空間領域に対して、順次レーザ光を照射することで、２次元的な距離情報を得ることができる。この測距装置４００は、例えばＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）に用いることができる。
【００９７】
本開示の面発光レーザモジュールは、測距装置の光源の他にも、固体レーザの励起光源に用いることもできる。また、面発光レーザモジュールを、蛍光体等の、面発光レーザモジュールからの出射光の波長変換を行う光学素子と組み合わせてプロジェクタ等の光源装置として利用することもできる。面発光レーザモジュールを、レンズ、ミラー、回折格子等の、面発光レーザモジュールからの出射光を発散又は収束させる光学素子と組み合わせてセンシング用の光源装置として利用することもできる。
【００９８】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００、２００  面発光レーザモジュール
１２０、２２０  実装基板
１４０  ＶＣＳＥＬチップ
１５０ａ、１５０ｂ  メサ
１５５  第２の電極
１５７  第１の電極
１５８  発光素子部
１５９  ＶＣＳＥＬ素子
１６０、２６０  ＭＬＡ
１６２  マイクロレンズ
１６４、１８１、２８１  固定用パターン
１８２、２８２、３８２、３８３  接着剤
３８５  スペーサ
４００  測距装置
４１１  光源
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１００】
【特許文献１】特開２００７−１４２４２５号公報
【図１】
2020123710.tif 000003
【図２】
2020123710.tif 000004
【図３】
2020123710.tif 000005
【図４】
2020123710.tif 000006
【図５】
2020123710.tif 000007
【図６】
2020123710.tif 000008
【図７】
2020123710.tif 000009
【図８】
2020123710.tif 000010
【図９】
2020123710.tif 000011
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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