(57)【要約】  受発光素子モジュール１は、上面２ａを有する基板２と、基板２の上面２ａに配置された発光素子３ａと、基板２の上面２ａに発光素子３ａと間隔を開けて配置された受光素子３ｂと、発光素子３ａと受光素子３ｂとの間において、上面２ａと間隔を開けて配置された下面５ｃを有する中間壁５と、を備え、中間壁５の下面５ｃは凸状である。
2016047545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を有する基板と、
前記基板の前記上面に配置された発光素子と、
前記基板の前記上面に前記発光素子と間隔を開けて配置された受光素子と、
前記発光素子と前記受光素子との間において、前記上面と間隔を開けて配置された下面を有する中間壁と、を備え、
前記中間壁の前記下面は凸状である、受発光素子モジュール。
【請求項２】
前記中間壁は、前記発光素子の発光点と前記下面の頂点とを結ぶ仮想線よりも上方に位置している、請求項１に記載の受発光素子モジュール。
【請求項３】
前記下面は、前記発光素子側に位置した第１傾斜面と、前記受光素子側に位置した第２傾斜面とを有している、請求項１または２に記載の受発光素子モジュール。
【請求項４】
前記中間壁は、上下方向に伸びており、前記下面に接続し、前記発光素子側に位置した第１側面をさらに有しており、
前記第１傾斜面の算術平均粗さは、前記第１側面の算術平均粗さよりも大きい、請求項３に記載の受発光素子モジュール。
【請求項５】
前記第１傾斜面の傾斜角度は、前記発光素子からの光が、前記第１傾斜面のうち前記第１傾斜面および前記第２傾斜面の交点において正反射したときに、その反射光が前記受光素子よりも前記発光素子側に到達するように設定されている、請求項３または４に記載の受発光素子モジュール。
【請求項６】
前記発光素子および前記受光素子の収容空間を形成する筐体を備え、
前記筐体は、前記発光素子からの光を外部に出射する第１開口部と、外部からの反射光を前記受光素子に導く第２開口部とを有し、
前記中間壁は、前記筐体の前記第１開口部と前記第２開口部との間に位置している、請求項１〜５のいずれかに記載の受発光素子モジュール。
【請求項７】
前記第２開口部は、前記第２開口部の壁面と前記仮想線とが交差するように配されている、請求項２を引用する請求項６に記載の受発光素子モジュール。
【請求項８】
前記第２開口部の前記壁面は、前記発光素子からの光を上方に反射するように上下方向に伸びている、請求項７に記載の受発光素子モジュール。
【請求項９】
前記第２開口部を形成する壁面のうち前記第２仮想直線との交差部は、前記第１主面に直交する垂線と略平行となっている、請求項７に記載の受発光素子モジュール。
【請求項１０】
一導電型の半導体基板をさらに備え、
前記発光素子は、前記半導体基板の上面に配された複数の半導体層を有しており、
前記受光素子は、前記半導体基板の上面の表層部に配された逆導電型の半導体領域を有している請求項１〜９のいずれかに記載の受発光素子モジュール。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の受発光素子モジュールを用いたセンサ装置であって、
前記発光素子から被照射物に光を照射し、該被照射物からの反射光に応じて出力される前記受光素子からの出力電流に応じて前記被照射物の情報を検出する、センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受発光素子モジュールおよびこれを用いたセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子から被照射物へ光を照射し、被照射物へ入射する光に対する正反射光と拡散反射光とを受光素子によって受光することで被照射物の特性を検出するセンサ装置が種々提案されている。このセンサ装置は広い分野で利用されており、例えば、フォトインタラプタ、フォトカプラ、リモートコントロールユニット、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）通信デバイス、光ファイバ通信用装置、さらには原稿サイズセンサなど多岐にわたるアプリケーションで用いられている。【０００３】
例えば、特開２００７−２０１３６０号公報に記載されているように、同一の基板上に発光素子および受光素子をそれぞれ配置し、受光領域と発光領域とを隔てる遮光壁が設けられたセンサ装置が使用されている。【０００４】
ところが、このようなセンサ装置では、基板と遮光壁との間に隙間が生じ、この隙間から光が漏れることによって、センサ装置のセンシング性能を高めることが難しいという問題点があった。
【発明の概要】
【０００５】
受発光素子モジュールの一態様は、上面を有する基板と、前記基板の前記上面に配置された発光素子と、前記基板の前記上面に前記発光素子と間隔を開けて配置された受光素子と、前記発光素子と前記受光素子との間において、前記上面と間隔を開けて配置された下面を有する中間壁と、を備え、前記中間壁の前記下面は凸状である。
【０００６】
センサ装置の一態様は、上述の受発光素子モジュールを用いたセンサ装置であって、前記発光素子から被照射物に光を照射し、該被照射物からの反射光に応じて出力される前記受光素子からの出力電流に応じて前記被照射物の情報を検出するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は、本発明の受発光素子モジュールの実施の形態の一例を示す平面図である。（ｂ）は、図１（ａ）の１I−１I線に沿った概略断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示した受発光素子モジュールを構成する発光素子の断面図である。（ｂ）は、図１に示した受発光素子モジュールを構成する受光素子の断面図である。
【図３】遮光壁の配置位置と傾斜面を説明するための模式図である。
【図４】図１に示した受発光素子モジュールを用いたセンサ装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１に示す受発光素子モジュールの変形例に係る受発光素子モジュール１Ａの模式的な断面図および要部拡大図である。
【図６】図１および図５に示す受発光素子モジュールの変形例を示す要部拡大断面図である。
【図７】図１および図６に示す受発光素子モジュールの変形例を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の受発光素子モジュールおよびこれを用いたセンサ装置の実施の形態の例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の例は本発明の実施の形態を例示するものであって、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。また、本例の受発光素子モジュールは、いずれの方向が上方または下方とされてもよいが、以下の説明では、便宜的に直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を定義し、Ｚ軸方向の正側を上方とする。
【０００９】
（受発光素子モジュール）
図１（ａ）および（ｂ）に示す受発光素子モジュール１は、例えばコピー機やプリンタなどの画像形成装置に組み込まれて、トナーやメディアなどの被照射物の位置情報、距離情報、表面状態または濃度情報などを検出するセンサ装置の一部として機能する。なお、本例の受発光素子モジュール１の検出対象物は、トナーやメディアなどに限られず、金属表面、錠剤表面、あるいは生物の皮膚などでもよい。
【００１０】
受発光素子モジュール１は、受発光素子アレイ３と筐体２０とを備える。受発光素子アレイ３は、基板２と、基板２の上面２ａに配置された複数の発光素子３ａおよび複数の受光素子３ｂを備える。複数の発光素子３ａで発光素子アレイを、複数の受光素子３ｂで受光素子アレイを構成している。この例では、発光素子３ａの配列方向と受光素子３ｂの配列方向とは略平行であり、この配列方向と直交する方向に間隔をあけて発光素子アレイと受光素子アレイとが並べて配置されている。
【００１１】
筐体２０は、発光素子３ａおよび受光素子３ｂを収容する収容空間４ａを形成するものである。この例では、筐体２０は、複数の発光素子３ａおよび複数の受光素子３ｂを取り囲むように配置された枠状の外壁４と、外壁４の内側に位置した、外壁４の内部空間４ａにおいて、発光素子３ａおよび受光素子３ｂのそれぞれに対応した空間の間に位置した中間壁５と、基板２および受発光素子アレイ３を覆っており、発光素子３ａおよび受光素子３ｂのそれぞれ対応した発光素子側の第１レンズ６ａおよび受光素子側の第２レンズ６ｂとを支持する上壁７とを有している。
【００１２】
本例の複数の発光素子３ａおよび複数の受光素子３ｂは、受発光素子アレイ３として半導体基板３０の上面に一体的に形成されている。このような構成とすることで、発光素子３ａと受光素子３ｂとを所定の位置に配置することが可能となり、センシング性能を高めることができる。このように、本例では、発光素子３ａおよび受光素子３ｂは、これらが作り込まれた半導体基板３０を基板２の上面２ａ上に配置することで、発光素子３ａおよび受光素子３ｂを配置することで、基板２の上面２ａ上に配置するものとなる。
【００１３】
なお、本例では複数の発光素子３ａおよび複数の受光素子３ｂが一体的に形成された受発光素子アレイ３を用いているが、発光素子３ａおよび受光素子３ｂがそれぞれ１個でもよいし、発光素子３ａおよび受光素子３ｂがそれぞれ個別に形成されていてもよいし、複数の発光素子３ａを一体的に形成した発光素子アレイおよび複数の受光素子３ｂを一体的に形成した受光素子アレイであってもよいし、これらの組合せであってもよい。
【００１４】
基板２は、受発光素子アレイ３および外部装置とそれぞれ電気的に接続されて、受発光素子アレイ３に形成された発光素子３ａおよび受光素子３ｂにバイアスを印加したり、受発光素子アレイ３と外部装置との間で電気信号の授受を行なったりするための配線基板として機能する。
【００１５】
半導体基板３０は、一導電型の半導体材料からなる。一導電型の不純物濃度に限定はないが、高い電気抵抗を有することが望ましい。本例では、半導体基板３０としてシリコン（Ｓｉ）基板に一導電型の不純物としてリン（Ｐ）を１×１０１７〜２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で含んでいる。すなわち、本例の半導体基板３０は、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板を用いている。ｎ型の不純物としては、リン（Ｐ）の他に、例えば窒素（N）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）およびビスマス（Ｂｉ）などが挙げられ、ドーピング濃度は１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とされる。以下、本明細書では、ｎ型を一導電型、ｐ型を逆導電型とする。
【００１６】
半導体基板３０の上面に、複数の発光素子３ａが列状に配置されており、複数の発光素子３ａの列に沿って複数の受光素子３ｂが列状に配置されている。発光素子３ａは被照射物に照射する光の光源として機能し、発光素子３ａから発せられた光が、被照射物で反射されて受光素子３ｂに入射する。受光素子３ｂは、光の入射を検出する光検出部として機能する。
【００１７】
発光素子３ａは、図２（ａ）に示すように、半導体基板３０の上面に複数の半導体層が積層されて形成されている。
【００１８】
まず、半導体基板３０の上面には、半導体基板３０と半導体基板３０の上面に積層される半導体層（本例の場合は後に説明するｎ型コンタクト層３０ｂ）との格子定数の差を緩衝するバッファ層３０ａが形成されている。バッファ層３０ａは、半導体基板３０と半導体基板３０の上面に形成される半導体層との格子定数の差を緩衝することによって、半導体基板３０と半導体層の間に発生する格子歪などの格子欠陥を少なくし、ひいては半導体基板３０の上面に形成される半導体層全体の格子欠陥または結晶欠陥を少なくする機能を有する。
【００１９】
本例のバッファ層３０ａは、不純物を含まないガリウム砒素（ＧａＡｓ）からなり、その厚さが２〜３μｍ程度とされている。なお、半導体基板３０と半導体基板３０の上面に積層される半導体層との格子定数の差が大きくない場合には、バッファ層３０ａは省略することができる。
【００２０】
バッファ層３０ａの上面には、ｎ型コンタクト層３０ｂが形成されている。ｎ型コンタクト層３０ｂは、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）に、例えばｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などがドーピングされている。ｎ型不純物のドーピング濃度は、例えば１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされるとともに、ｎ型コンタクト層３０ｂの厚さは、例えば０．８〜１μｍ程度とされている。本例では、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）が１×１０１８〜２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のドーピング濃度でドーピングされている。
【００２１】
ｎ型コンタクト層３０ｂの上面の一部は露出しており、この露出している部分には、発光素子用の第１電極３１ａが配置されている。そして、発光素子３ａは、第１電極３１ａを介して、基板２とワイヤボンディングまたはフリップチップ接続などによって電気的に接続されている。ｎ型コンタクト層３０ｂは、ｎ型コンタクト層３０ｂに接続される第１電極３１ａとの接触抵抗を下げる機能を有している。
【００２２】
第１電極３１ａは、例えば金（Ａｕ）アンチモン（Ｓｂ）合金、金（Ａｕ）ゲルマニウム（Ｇｅ）合金またはＮｉ系合金などを用いる。また、第１電極３１ａの厚さは、０．５〜５μｍ程度で形成される。第１電極３１ａは、半導体基板３０の上面からｎ型コンタクト層３０ｂの上面を覆うように形成される絶縁層８の上に配置されている。そのため、第１電極３１ａは、半導体基板３０およびｎ型コンタクト層３０ｂ以外の半導体層とは電気的に絶縁されている。
【００２３】
絶縁層８は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの無機絶縁材料や、ポリイミドなどの有機絶縁材料などで形成される。また、絶縁層８の厚さは、例えば０．１〜１μｍ程度に設定される。
【００２４】
ｎ型コンタクト層３０ｂの上面には、ｎ型クラッド層３０ｃが形成されている。ｎ型クラッド層３０ｃは、後に説明する活性層３０ｄに正孔を閉じ込める機能を有している。ｎ型クラッド層３０ｃは、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）にｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などがドーピングされており、ｎ型不純物のドーピング濃度は例えば１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。また、ｎ型クラッド層３０ｃの厚さは、例えば０．２〜０．５μｍ程度とされている。本例では、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）が１×１０１７〜５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のドーピング濃度でドーピングされている。
【００２５】
ｎ型クラッド層３０ｃの上面には、活性層３０ｄが形成されている。活性層３０ｄは、電子や正孔などのキャリアが集中して、再結合することによって光を発する発光層として機能する。活性層３０ｄは、不純物を含まないアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）で形成されている。活性層３０ｄの厚さは、例えば０．１〜０．５μｍ程度とされる。なお、本例の活性層３０ｄは、不純物を含まない層であるが、ｐ型不純物を含むｐ型活性層であっても、ｎ型不純物を含むｎ型活性層であってもよく、活性層のバンドギャップがｎ型クラッド層３０ｃおよび後に説明するｐ型クラッド層３０ｅのバンドギャップよりも小さくなっていればよい。
【００２６】
活性層３０ｄの上面には、ｐ型クラッド層３０ｅが形成されている。ｐ型クラッド層３０ｅは、活性層３０ｄに電子を閉じ込める機能を有している。ｐ型クラッド層３０ｅは、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）に、例えばｐ型不純物である亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）または炭素（Ｃ）などがドーピングされ、ｐ型不純物のドーピング濃度は例えば１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。活性層３０ｄの厚さは、例えば０．２〜０．５μｍ程度とされる。本例では、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が１×１０１９〜５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のドーピング濃度でドーピングされている。
【００２７】
ｐ型クラッド層３０ｅの上面には、ｐ型コンタクト層３０ｆが形成されている。ｐ型コンタクト層３０ｆは、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）に、例えばｐ型不純物である亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）または炭素（Ｃ）などがドーピングされており、ｐ型不純物のドーピング濃度は、例えば１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。ｐ型コンタクト層３０ｆの厚さは、例えば０．２〜０．５μｍ程度とされている。
【００２８】
ｐ型コンタクト層３０ｆの上面には、発光素子用の第２電極３１ｂが配置されている。そして、発光素子３ａは、第２電極３１ｂを介して、基板２とワイヤボンディングまたはフリップチップ接続などによって電気的に接続されている。ｐ型コンタクト層３０ｆは、ｐ型コンタクト層３０ｆに接続される第２電極３１ｂとの接触抵抗を下げる機能を有している。
【００２９】
なお、第１電極３１ａが発光素子毎に個別電極として設けられていれば、第２電極３１ｂは発光素子毎に設ける必要はなく、共通の第２電極３１ｂを少なくとも１つ設ければよい。当然のことながら、第１電極３１ａを共通電極として、第２電極３１ｂを発光素子のそれぞれに個別電極として設けてもよい。
【００３０】
また、ｐ型コンタクト層３０ｆの上面には、ｐ型コンタクト層３０ｆの酸化を防止する機能を有するキャップ層を形成してもよい。キャップ層は、例えば不純物を含まないガリウム砒素（ＧａＡｓ）で形成する。キャップ層の厚さは、例えば０．０１〜０．０３μｍ程度とされる。
【００３１】
第２電極３１ｂは、例えば金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）と、密着層であるニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）とを組み合わせたＡｕＮｉ、ＡｕＣｒ、ＡｕＴｉまたはＡｌＣｒ合金などで形成される。第２電極３１ｂの厚さは、例えば０．５〜５μｍ程度とされる。第２電極３１ｂは、半導体基板３０の上面からｐ型コンタクト層３０ｆの上面を覆うように形成される絶縁層８の上に配置されているため、半導体基板３０およびｐ型コンタクト層３０ｆ以外の半導体層とは電気的に絶縁されている。
【００３２】
このようにして構成された発光素子３ａは、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間にバイアスを印加することによって、活性層３０ｄが発光して、光の光源として機能する。
【００３３】
受光素子３ｂは、図２（ｂ）に示すように、半導体基板３０の上面の表層にｐ型の半導体領域３２を設けてｎ型の半導体基板３０とでｐｎ接合を形成することによって、構成されている。ｐ型の半導体領域３２は、半導体基板３０にｐ型不純物を高濃度に拡散させて形成されている。ｐ型不純物としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。ｐ型不純物のドーピング濃度は、例えば１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とされる。本例では、ｐ型の半導体領域３２の厚さが０．５〜３μｍ程度となるように、ホウ素（Ｂ）がｐ型不純物として拡散されている。
【００３４】
ｐ型の半導体領域３２は、受光素子用の第３電極３３ａと電気的に接続されている。また、ｎ型半導体である半導体基板３０には、図示はしないが受光素子用の第４電極３３ｂが電気的に接続されている。第３電極３３ｂは、半導体基板３０の上面のうち、ｐ型の半導体領域３２と離れた位置に形成してもよいし、半導体基板３０の下面に形成してもよい。
【００３５】
第３電極３３ａは、半導体基板３０の上面に絶縁層８を介して配置されているため、半導体基板３０と電気的に絶縁されている。そして、第３電極３３ａは、ｐ型の半導体領域３２を囲うように形成されている。
【００３６】
第３電極３３ａおよび第４電極３３ｂは、例えば金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）とクロム（Ｃｒ）または白金（Ｐｔ）とチタン（Ｔｉ）の合金などで形成される。第３電極３３ａおよび第４電極３３ｂの厚さは、例えば０．５〜５μｍ程度とされる。
【００３７】
このように構成された受光素子３ｂは、ｐ型の半導体領域３２に光が入射すると、光電効果によって光電流が発生して、この光電流を第３電極３３ａを介して取り出すことによって、光検出部として機能する。なお、第３電極３３ａと第４電極３３ｂとの間に逆バイアスを印加すれば、受光素子３ｂの光検出感度が高くなるので好ましい。
【００３８】
外壁４は、基板２の上面に、受発光素子アレイ３を取り囲むように、図示はしないが接着剤９を介して接続されている。そして、発光素子３ａが発した光が被照射物に向かう方向以外に散乱するのを防止したり、受光素子３ｂに被照射物で反射された以外の光が入射するのを防止したり、基板２および受発光素子アレイ３を外部環境から保護する機能を有する。
【００３９】
外壁４は、発光素子３ａが出射する光に対して透光性の低い材料で構成すればよい。このような材料として、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）などの汎用プラスチック、ポリアミド樹脂（ＰＡ）ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）などのエンジニアリングプラスチック、液晶ポリマーなどのスーパーエンジニアリングプラスチック、およびアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）などの金属材料で形成される。
【００４０】
なお、本例の外壁４の奥行および幅の寸法は基板２の奥行および幅の寸法と同じになっているが、必ずしも基板２の寸法と同じにする必要はなく、少なくとも発光素子３ａおよび受光素子３ｂが覆われる寸法であればよい。
【００４１】
中間壁５は、外壁４の内側で構成する収容空間４ａにおいて、発光素子３ａが形成された領域と受光素子３ｂが形成された領域との間に配置されている。すなわち、中間壁５を挟んで一方側に発光素子３ａが、他方側に受光素子３ｂが位置している。
【００４２】
中間壁５は、発光素子３ａの発した光が、被照射物に反射されることなく受光素子３ｂに入射するのを防止する機能を有する。
【００４３】
中間壁５は、受発光素子アレイ３および基板２とは接触しないように配置されている。具体的には、中間壁５は基板２の上方において基板２の上面２ａと間隔を開けて配置されている。このように配置することで、受発光素子モジュール１が駆動により熱を発したり、外部環境から熱を受けたりして、中間壁５が熱膨張によって寸法が伸びたとしても、発光素子３ａおよび受光素子３ｂが形成されている受発光素子アレイ３、および基板２に当接することがないことから、発光素子３ａおよび受光素子３ｂの位置関係を維持することができ、センシング性能を高めることができる。
【００４４】
中間壁５は、発光素子３ａ側に位置する第１側面５ａと、受光素子３ｂ側に位置する第２側面５ｂと、第１側面５ａおよび第２側面５ｂに接続される下面５ｃとを有している。中間壁５の下面５ｃは、基板２の上面２ａに対向しており、基板２の上面２ａと間隔を開けて配置されている。
【００４５】
本例の第１側面５ａおよび第２側面５ｂは、受発光素子アレイ３の上面の法線方向、ならびに発光素子３ａおよび受光素子３ｂのそれぞれの配列方向に沿って配置されている。また、本例の第１側面５ａおよび第２側面５ｂは外壁４と当接している。具体的には、第１側面５ａおよび第２側面５ｂは、外壁４の内面のうち一主面からこの一主面に対向した他主面に向かって伸びており、外壁４の一主面および他主面に接続している。
【００４６】
なお、本例の第１側面５ａおよび第２側面５ｂは必ずしも外壁４に当接している必要はなく、外壁４の内部空間４ａを発光素子３ａ側と受光素子３ｂ側に対応した空間に仕切ることができればどのような形状であってもよい。ただし、発光素子３ａおよび受光素子３ｂの配列方向の長さは、少なくとも発光素子３ａの列の長さ以上の長さにする必要がある。
【００４７】
中間壁５の下面５ｃは凸状である。すなわち、中間壁５の下面５ｃは、発光素子３ａ、受光素子３ｂおよび中間壁５の上下方向（Ｚ軸方向）に切断した断面において、凸状である。その結果、発光素子３ａの光が中間壁５の下面５ｃで反射して受光素子３ｂに入射することを低減することができる。
【００４８】
すなわち、発光素子３ａからの出射光は上方に広がりをもって進む。この出射光のうち下面５ｃの頂点部から発光素子３ａ側に入射した光は、下面５ｃがＸＹ平面と略並行である場合に比べ、発光素子３ａ側に反射させることができる。また、発光素子３ａの出射光のうち中間壁５の下面５ｃの頂点部から受光素子３ｂ側に直進する光は、中間壁５の下面５ｃに入射させにくくすることができる。したがって、発光素子３ａからの光の一部が下面５ｃで反射して受光素子３ｂへ到達することを低減することができる。
【００４９】
言い換えれば、中間壁５により、発光素子３ａからの光をＺ方向に対する光の出射角度に応じて、第１レンズ６ａに到達する光と、第１傾斜面５ｃ１で反射され受光素子３ｂが形成されていない領域に反射する光と、第２傾斜面５ｃ２により、中間壁５の他方側に逃がすように導かれる光との少なくとも３種類に分け、受光素子３ｂへ迷光として入射することを低減することができる。このため、受発光素子モジュール１を迷光の影響を抑制した、センシング性能の高いものとすることができる。
【００５０】
なお、「ＸＹ平面」は、基板２の上面２ａと平行な面とし、発光素子３ａと受光素子３ｂとを通る方向をＸ方向とする。
【００５１】
具体的には、本例の下面５ｃは、基板２の上面２ａに対向しており、第１側面５ａから連続する第１傾斜面５ｃ１と、この第１傾斜面５ｃ１から第２側面５ｂまで連続する第２傾斜面５ｃ２とを備える。また、本例の第１側面５ａおよび第２側面５ｂは外壁４の一主面および他主面に接続しているため、中間壁５の下面５ｃは外壁４の一主面から他主面に向かって連続している。言い換えれば、中間壁５のうち下面５ｃの部分の形状は、三角柱状に形成されており、三角柱の底面が外壁４の一主面および他主面に接続した形状である。
【００５２】
なお、本例の下面５ｃにおいては、上記の「下面５ｃの頂点部から発光素子３ａ側」は第１傾斜面５ｃ１であり、「下面５ｃの頂点部から受光素子３ｂ側」は第２傾斜面５ｃ２である。また、第１傾斜面５ｃ１と第２傾斜面５ｃ２とが交わり頂点となる部位を交点５ｃ３とする。
【００５３】
第１傾斜面５ｃ１は、交点５ｃ３からＸ方向において発光素子３ａに近づくに連れて、第1傾斜面５ｃ１から上面２ａに下ろす垂線の長さが長くなるように傾いている。同様に、第２傾斜面５ｃ２は交点５ｃ３からＸ方向において受光素子３ｂに近づくに連れて、第２傾斜面５ｃ２から上面２ａへ下ろす垂線の長さが長くなるように傾いている。言い換えると、第１傾斜面５ｃ１は、Ｘ方向において発光素子３ａに近付くにつれて、Ｚ方向において発光素子３ａとの距離が大きくなるように傾斜している。同様に、第２傾斜面５ｃ２は、Ｘ方向において受光素子３ｂに近付くにつれて、Ｚ方向における受光素子３ｂまでの距離が大きくなるように傾斜している。
【００５４】
なお、「Ｚ方向」は、上面２ａに垂直な方向である厚み方向とする。
【００５５】
上述したように、下面５ｃをこのような２つの傾斜面（５ｃ１，５ｃ２）で構成することにより、発光素子３ａが発した光が、下面５ｃに入射されたとしても、受光素子３ｂ側に迷光として漏れるのを抑制することができる。
【００５６】
そして、発光素子３ａからの出射光のうち、Ｚ方向に対する角度の大きい光は、第２傾斜面５ｃ２により、中間壁５を挟んだ反対側に逃がすことができる。これにより、発光素子３ａからの光の一部が、下面５ｃで反射して受光素子３ｂへ到達することを抑制することができる。
【００５７】
また、下面５ｃの全てを一方向に傾斜する傾斜面で構成する場合に比べて、異なる方向に傾斜する２つの傾斜面（５ｃ１，５ｃ２）で構成することで、迷光を抑制するために必要なＺ方向のサイズを小さくすることができ、その結果、受発光素子モジュール１を低背化することができる。
【００５８】
あるいは、下面５ｃが２つの傾斜面（５ｃ１，５ｃ２）を有していることで、下面５ｃの全てを一方向に傾斜する傾斜面で構成する場合に比べて、Ｚ方向のサイズは同じのまま、中間壁５の厚みを大きくすることができる。その結果、中間壁５の遮光性を高めることができる。
【００５９】
このような中間壁５は、発光素子３ａの発光点と下面５ｃの頂点とを結ぶ仮想線よりも上方に位置していてもよい。具体的には、中間壁５は、図３に例を示すように、第２傾斜面５ｃの傾斜角度αを大きくしてもよい。すなわち、発光素子３ａの任意の発光点と受光素子３ｂの任意の受光点とを通る線を第１仮想直線Ｌ１，発光点と交点５ｃ３とを通る線を第２仮想直線Ｌ２，第２傾斜面５ｃ２の延長線を第３仮想直線Ｌ３とすると、第２傾斜面５ｃ２の角度αはＬ１とＬ３とでなす角度であり、この角度αを、Ｌ１とＬ２とでなす角度βに比べ大きくする。
【００６０】
角度αを角度βに比べ大きくすることで、発光素子３ａからの出射光のうち、Ｚ方向に対する角度の大きい光は、第２傾斜面５ｃ２により中間壁５に衝突することなく、Ｚ方向上方に向かい、中間壁５を挟んで反対側に逃がすことができる。これにより、発光素子３ａからの光の一部が、下面５ｃで反射して受光素子３ｂへ到達することを抑制することができる。
【００６１】
なお、発光素子３ａは活性層３０ｄが発光することから、「発光点」とは活性層３０ｄの任意の点である。また、受光素子３ｂは、半導体領域３２の表面で受光することから、「受光点」とは半導体領域３２の表面の任意の点である。
【００６２】
さらに、第１傾斜面５ｃ１の算術平均粗さを、第１側面５ａの算術平均粗さに比べ大きくしてもよい。この場合には、第１レンズ６ａに向かう光は本来の進行方向から変化することなく到達させることができ、第１傾斜面５ｃ１に到達する光は散乱させることで、迷光を抑制することができる。
【００６３】
第１傾斜面５ｃ１の算術平均粗さを大きくするためには、第１傾斜面５ｃ１を機械的に荒らしたり、プラズマ等を照射して物理的に荒らしたりすればよい。
【００６４】
中間壁５の下面５ｃの頂点と発光素子３ａの発光点との距離Ｄ１は、中間壁５の下面５ｃの頂点と受光素子３ｂの受光点との距離Ｄ２よりも小さくてもよい。すなわち、図７に示すように、中間壁５の下面５ｃの頂点は、発光素子３ａの近傍に位置していてもよい。その結果、下面５ｃの頂点を受光素子３ｂから遠ざけることができ、発光素子３ａの光が中間壁５の下面５ｃの頂点部で拡散反射して受光素子３ｂに入射することを低減することができる。なお、図７中の破線は、Ｄ１、Ｄ２を示す補助線である。
【００６５】
また、第１傾斜面５ｃ１は、同じ方向に傾く傾斜面であれば２以上を組み合わせてもよい。その場合には、発光素子側面５ａに接続される側の傾斜面が、交点５ｃ３に接続される側の傾斜面に比べ、傾斜角度が大きくなるようにするとよい。第２傾斜面５ｃ２も同様である。
【００６６】
また、第１傾斜面５ｃ１が、発光素子側面５ａに接続される部位や、交点５ｃ３に接続される部位で傾斜角が変化したり、一部曲面になってもよい。第２傾斜面５ｃ２も同様である。
【００６７】
また、本例の下面５ｃは、傾斜面５ｃ１，５ｃ２を有しているが、下面５ｃは傾斜面ではなく、凸部の一部に凹部を有していてもよい。
【００６８】
このような中間壁５は、外壁４と同様に、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）などの汎用プラスチック、ポリアミド樹脂（ＰＡ）ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）などのエンジニアリングプラスチック、液晶ポリマーなどのスーパーエンジニアリングプラスチック、およびアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）などの金属材料で形成される。
【００６９】
上壁７は、基板２および受発光素子アレイ３を覆うように配置される。本例の上壁７は外壁４の上端に当接して配置されている。そして、発光素子３ａおよび受光素子３ｂに対応した位置に、貫通孔７ａ，７ｂを有している。貫通孔７ａ，７ｂは、発光素子３ａからの光を被照射物に向けて外部に取り出し、被照射物からの反射光を受光素子３ｂに導く機能、および後に説明するレンズ６ａ，６ｂの支持体として機能する。
【００７０】
なお、この場合、中間壁５は、貫通孔７ａ，７ｂの間に形成されている。
【００７１】
上壁７は、外壁４および中間壁５と同様に、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）およびアクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）などの汎用プラスチック、またはポリアミド樹脂（ＰＡ）ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）などのエンジニアリングプラスチック、または液晶ポリマーなどのスーパーエンジニアリングプラスチック、またはアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）などの金属材料で形成される。
【００７２】
なお、本願の外壁４、中間壁５および上壁７は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）で射出成形によって一体的に形成されている。
【００７３】
第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂは上壁７の貫通孔７ａ，７ｂに対応して配置されて、それぞれ発光素子３ａの発した光を集光する機能と、被照射物で反射された光を集光する機能を有する。第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂを有することにより、受発光素子モジュール１と被照射物との距離が長くなった場合でもセンシング性能を高くすることができる。
【００７４】
第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂの材質は、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂ならびにエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、またはポリカーボネート樹脂ならびにアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂などのプラスチック、あるいはサファイアおよび無機ガラスなどが挙げられる。
【００７５】
本例の第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂは、シリコーン樹脂で形成されたシリンドリカルレンズであり、貫通孔７ａおよび貫通孔７ｂの長手方向、つまり受発光素子アレイ３に形成された受光素子３ａの列および発光素子３ｂの列に沿った方向に直交する方向に曲率を有している。第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂの上壁７への取付けは、シリコーン樹脂などの有機接着剤などによって行なえばよい。
【００７６】
本例では、発光素子３ａの発光部の中心を結んだ直線および受光素子３ｂの受光部の中心を結んだ直線と、第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂの光軸とをそれぞれ略一致させており、光軸は受発光素子アレイ３の上面から上方に向かう法線方向と略一致する。このような構成とすることにより、発光素子３ａから発した光を高い照度で被照射物に照射することが可能となり、発光素子３ａが発した光が被照射物で反射されて受光素子３ｂによって受光するときの照度を高くすることが可能となるため、感度の高い、つまりセンシング性能の高い受発光素子モジュール１を実現することができる。
【００７７】
ここで、受光部の中心とは、ｐ型の半導体領域３２ａ側から半導体基板３０を平面視した場合のｐ型の半導体領域３２ａの中心のことである。同様に、発光部の中心とは、ｐ型コンタクト層３０ｆ側から半導体基板３０を平面視した場合の活性層３０ｄの中心のことである。活性層３０ｄの上面には、ｐ型クラッド層３０ｅおよびｐ型コンタクト層３０ｆなどが積層されているため、活性層３０ｄの中心を直接に観察することができないことから、ｐ型コンタクト層３０ｆの中心を活性層３０ｄの中心とみなしても問題ない。なぜなら、上述したように、半導体層の各層は非常に薄いことから、発光素子アレイ３ａを形成するためのエッチングとｎ型コンタクト層３０ｂの上面の一部を露出するためのエッチングとが個別に行なわれたとしても、ｐ型コンタクト層３０ｆ側から平面透視して、ｐ型コンタクト層３０ｆの中心と活性層３０ｄの中心とは略一致するからである。
【００７８】
また、本例の第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂは、シリンドリカルレンズであるが、受光素子３ａおよび発光素子３ｂのそれぞれに対応した平凸レンズであってもよい。
【００７９】
なお、本例では、上壁７、第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂを有しているが、受発光素子モジュール１と被照射物が近距離で設置される場合などは、第１レンズ６ａおよび第２レンズ６ｂは設けなくてもよく、上壁７も必ずしも設ける必要はない。
【００８０】
（センサ装置）
次に、受発光素子モジュール１を備えたセンサ装置１００について説明する。以下では、受発光素子モジュール１を、コピー機やプリンタなどの画像形成装置における、中間転写ベルトＶ上に付着したトナーＴ（被照射物）の位置を検出するセンサ装置に適用する場合を例に挙げて説明する。
【００８１】
図４に示すように、本例のセンサ装置１００は、受発光素子モジュール１の発光素子３ａおよび受光素子３ｂが形成された面が、中間転写ベルトＶに対向するように配置される。そして、発光素子３ａから中間転写ベルトＶ上のトナーＴへ光が照射される。本例では、発光素子３ａの上方にプリズムＰ１を、また受光素子３ｂの上方にプリズムＰ２を配置して、発光素子３ａから発せられた光が、第１レンズ６ａを介してプリズムＰ１で屈折して中間転写ベルトＶ上のトナーＴに入射する。そして、この入射光Ｌ１に対する正反射光Ｌ２が、プリズムＰ２で屈折して、第２レンズ６ｂを介して受光素子３ｂによって受光される。受光素子３ｂには、受光した光の強度に応じて光電流が発生し、受光素子側第１電極３３ａなどを介して、外部装置でこの光電流が検出される。
【００８２】
本例のセンサ装置１００では、以上のようにトナーＴからの正反射光の強度に応じた光電流を検出することができる。そのため、例えば受光素子３ｂの列の一端側からｎ番目の受光素子から検出される光電流値が最も大きい場合は、このｎ番目の受光素子３ｂに対応する位置にトナーＴが位置するというように、中間転写ベルトＶ上のトナーＴの位置を検出することができる。なお、正反射光の強度はトナーＴの濃度にも対応するため、発生した光電流の大きさに応じて、トナーＴの濃度を検出することも可能である。同様に、正反射光の強度は、受発光素子アレイ３からトナーＴとの距離にも対応するため、発生した光電流の大きさに応じて、受発光素子アレイ３とトナーＴとの距離を検出することも可能である。
【００８３】
本例のセンサ装置１００によれば、受発光素子モジュール１の有する上述の効果を奏することができる。
【００８４】
（変形例１：受発光素子モジュール１Ａ）
上述の例では、筐体２０の上壁７から下方に伸びる中間壁５を用いた例について説明したが、この例に限定されない。例えば、図５に示す受発光素子モジュール１Ａのように、中間壁５Ａの機能を上壁７Ａの一部に持たせてもよい。
【００８５】
受発光素子モジュール１Ａは、受発光素子モジュール１と、筐体２０Ａ，レンズ６Ａを有する点で異なり、その他の部分は同様である。以下、異なる点についてのみ説明する。
【００８６】
筐体２０Ａは外壁４Ａと上壁７Ａとを備える。外壁４Ａと上壁７Ａとは一体的に形成されている。そして、上壁７Ａには、発光素子３ａ、受光素子３ｂに対応する位置に第１開口部７Ａａ，第２開口部７Ａｂが形成されている。この第１および第２開口部７Ａａ，７Ａｂは、それぞれ、受光素子３ａからの光を外部に出射させたり、非照射物からの反射光を受光素子３ｂに導いたりするためのアパーチャーとして機能する。このため、第２開口部７Ａｂは、厚み方向の途中から上方に向けて徐々に開口径が広がるような形状となっている。
【００８７】
上壁７Ａのうち、この第１開口部７Ａａと第２開口部７Ａｂとの間の領域が中間壁５Ａとして機能する。すなわち、中間壁５Ａの下面５Ａｃは、収容空間４ａに臨む上壁７Ａの下面のその他の部位に比べて突出することはない。
【００８８】
このように形成することで、上壁７Ａを受発光素子アレイ３に近接させることができるので、受発光素子モジュール１Ａを低背化することできる。また、アパーチャーを発光素子３ａ，受光素子３ｂに近接配置させることで、発光素子３ａからの光を効率的に活用し、反射光を精度よく受光素子３ｂに導くことができるので、センシング性能の高い受発光素子モジュール１Ａとすることができる。さらに、中間壁５Ａが突起部となっていないことから、半導体基板３０に当接し、基板を損傷する虞もなくなり、信頼性の高い受発光素子モジュール１Ａを提供することができる。
【００８９】
なお、第２開口部７Ａｂを形成する壁面のうち、中間壁５Ａと機能する部分と対向する領域７Ａｂ１は、厚み方向の下方に向けて徐々に開口径が広がるような傾斜面でなければ特に限定されない。領域７Ａｂ１を厚み方向の下方に向けて徐々に開口径が広がるような傾斜面とすると、仮想直線Ｌ２に沿って中間壁５Ａの他方側に進んだ光が、受光素子３ｂ側（下側）に反射されるからである。
【００９０】
このため領域７Ａｂ１は、開口径が上方に向けて広がるような傾斜面とするか、Ｚ方向に略平行（主面に垂直）とすることが好ましい。この例では、領域７Ａｂ１の上方側では開口径が上方に向けて広がるような傾斜面となっているが、第２仮想直線Ｌ２との交差部７ＡｄはＺ方向と略平行となっている。
【００９１】
このように構成することで、第２傾斜面５Ａｃ２により、例えば、仮想直線Ｌ２に沿って中間壁５Ａの他方側に進んだ光を上方に反射させ、収容空間４Ａａの外側へと導くことができるからである。さらに、このように構成することで、開口径を一定に維持することができるので、第２開口部７Ａｂの上方の開口径が大きくなりすぎたり、下方の開口径が小さくなりすぎたりしてアパーチャーとしての機能を損なうこととを抑制することができる。
【００９２】
なお、上壁７Ａに形成される第１開口部７Ａａ，第２開口部７Ａｂの上方は後述のレンズ６Ａとの関係で開口径等、開口位置を厳密に制御する必要がある。このため、第１傾斜面５Ａｃ１，第２傾斜面５Ａｃ２が、上壁７Ａの厚みの上方付近まで形成されていると、アパーチャーとしての機能に影響する虞がある。また、傾斜面を多く形成することにより、上壁７Ａの強度が低下し、信頼性の低下を招く虞がある。このため、第１傾斜面５Ａｃ１，第２傾斜面５Ａｃ２は、上壁７Ａの厚みの半分より下側、より好ましくは下側の厚みの１／４以下の領域に形成するとよい。
【００９３】
レンズ６Ａは、第１レンズ６Ａａと第２レンズ６Ａｂと支持部６Ａｃと柱部６Ａｄとが一体的に形成されている。支持部６Ａｃは板状であり、その面内に第１レンズ６Ａａと第２レンズ６Ａｂとを保持している。そして、支持部６Ａｃの角部において、その下方に延びる少なくとも２つの柱部６Ａｄが配置されている。ここで、基板２Ａ及び筐体２０Ａの幅広の外壁４Ａには、貫通孔２Ａｂ、貫通孔４Ａｂが形成されている。これらの貫通孔２Ａｂ，４Ａｂに柱部６Ａｄを挿入することで、基板２Ａと筐体２０Ａとレンズ６Ａとを１つの基準で位置決めして所望の位置に配置することができる。
【００９４】
このようなレンズ６Ａを用いることで、小型で、位置精度が高いことからセンシング性能の高い受発光素子モジュール１Ａとすることができる。
【００９５】
さらに、受発光素子モジュール１，１Ａにおいて、発光素子３ａからの光が第１傾斜面５ｃ１の交点５ｃ３において正反射したときの反射光が、受光素子３ｂに入射することがないように、第１傾斜面５ｃ１の角度を設定するとよい。
【００９６】
具体的には、図６に示すように、発光素子３ａにおける発光点と受光素子３ｂにおける受光点との距離をＬ、交点５ｃ３から発光点および受光点を通る第１仮想直線Ｌ１までの垂線の距離をｈ、発光点から第１仮想直線に沿った垂線までの距離をＬ０、垂線とこの垂線から第１傾斜面５ｃ１とのなす角をγとしたときに、
Ｌ＞Ｌ０＋ｈ×ｔａｎ｛２γ−ｔａｎ−１（ｈ／Ｌ０）−９０｝  （ｈ＞０）
を満たすように、第１傾斜面５ｃ１の角度を調整すればよい。
【００９７】
また、受発光素子モジュール１，１Ａにおいて、第１傾斜面５ｃ１，５Ａｃ１と第２傾斜面５ｃ２，５Ａｃ２とが成す角度を鈍角とするとよい。このような構成とすることで、中間壁５を樹脂成型する際に樹脂が回り込みやすくなり所望の形状に精度よく製造することができる。また、両傾斜面５ｃ１，５Ａｃ１，５ｃ２，５Ａｃ２が基板２の上面に対して寝かすような角度となるため、中間壁５の厚み方向（Ｚ方向）における長さを短くすることができ、受発光素子モジュール１を低背化することができる。さらに、交点５ｃ３，５Ａｃ３が半導体基板３０に接触し半導体基板３０を破損することを抑制することができる。
【００９８】
（変形例２）
上述の例では、半導体基板２０が基板２に実装された場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、基板２上に放熱部材等の台座部を介して半導体基板２０を実装してもよい。また、筐体２０は基板２上に接続されていなくてもよく、例えば半導体基板２０上に接続されてもよい。
【００９９】
以上、本発明の具体的な実施の形態の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【図１】
2016047545.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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