WO2016047545A1 - 受発光素子モジュールおよびこれを用いたセンサ装置 - Google Patents

受発光素子モジュールおよびこれを用いたセンサ装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting / receiving element module and a sensor device using the same.
  • a sensor device in which a light-emitting element and a light-receiving element are arranged on the same substrate and a light-shielding wall that separates the light-receiving area and the light-emitting area is used is used. Has been.
  • such a sensor device has a problem in that it is difficult to improve the sensing performance of the sensor device because a gap is formed between the substrate and the light shielding wall and light leaks from the gap.
  • One aspect of the light receiving and emitting element module includes a substrate having an upper surface, a light emitting element disposed on the upper surface of the substrate, a light receiving element disposed on the upper surface of the substrate and spaced from the light emitting element, An intermediate wall having a lower surface disposed at a distance from the upper surface between the light emitting element and the light receiving element, and the lower surface of the intermediate wall is convex.
  • One aspect of the sensor device is a sensor device using the above-described light receiving and emitting element module, which irradiates light to the irradiated object from the light emitting element, and is output according to reflected light from the irradiated object. Information on the irradiated object is detected according to an output current from the light receiving element.
  • FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line 1I-1I in FIG. (A) is sectional drawing of the light emitting element which comprises the light emitting / receiving element module shown in FIG. (B) is sectional drawing of the light receiving element which comprises the light receiving and emitting element module shown in FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the arrangement position and inclined surface of a light-shielding wall. It is a schematic sectional drawing which shows an example of embodiment of the sensor apparatus using the light emitting / receiving element module shown in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the light emitting / receiving element module shown in FIGS. 1 and 5.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the light emitting / receiving element module shown in FIGS. 1 and 6.
  • any direction may be upward or downward.
  • an orthogonal coordinate system (X, Y, Z) is defined and the Z-axis direction is defined.
  • the positive side of is the upper side.
  • a light emitting / receiving element module 1 shown in FIGS. 1A and 1B is incorporated in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, for example, and position information, distance information, and surface state of an object to be irradiated such as toner and media. Alternatively, it functions as part of a sensor device that detects density information and the like.
  • the detection target of the light emitting / receiving element module 1 of this example is not limited to toner or media, but may be a metal surface, a tablet surface, or biological skin.
  • the light emitting / receiving element module 1 includes a light emitting / receiving element array 3 and a housing 20.
  • the light emitting / receiving element array 3 includes a substrate 2, a plurality of light emitting elements 3 a and a plurality of light receiving elements 3 b arranged on the upper surface 2 a of the substrate 2.
  • a plurality of light emitting elements 3a constitute a light emitting element array
  • a plurality of light receiving elements 3b constitute a light receiving element array.
  • the arrangement direction of the light emitting elements 3a and the arrangement direction of the light receiving elements 3b are substantially parallel, and the light emitting element array and the light receiving element array are arranged side by side in a direction orthogonal to the arrangement direction. .
  • the housing 20 forms an accommodation space 4a for accommodating the light emitting element 3a and the light receiving element 3b.
  • the housing 20 includes a frame-shaped outer wall 4 disposed so as to surround the plurality of light emitting elements 3a and the plurality of light receiving elements 3b, and an inner space 4a of the outer wall 4 positioned inside the outer wall 4.
  • the intermediate wall 5 positioned between the spaces corresponding to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b, the substrate 2 and the light receiving / emitting element array 3 are covered, and the light emitting element side corresponding to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b respectively.
  • an upper wall 7 that supports the first lens 6a and the second lens 6b on the light receiving element side.
  • the plurality of light emitting elements 3 a and the plurality of light receiving elements 3 b in this example are integrally formed on the upper surface of the semiconductor substrate 30 as the light receiving and emitting element array 3.
  • the light emitting element 3a and the light receiving element 3b are arranged by arranging the semiconductor substrate 30 on which the light emitting element 3a and the light receiving element 3b are formed on the upper surface 2a of the substrate 2, thereby arranging the light emitting element 3a and the light receiving element 3b.
  • it is arranged on the upper surface 2 a of the substrate 2.
  • the light emitting / receiving element array 3 in which a plurality of light emitting elements 3a and a plurality of light receiving elements 3b are integrally formed is used.
  • one light emitting element 3a and one light receiving element 3b may be used.
  • the element 3a and the light receiving element 3b may be individually formed, a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements 3a are integrally formed, and a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements 3b are integrally formed. Or a combination thereof.
  • the substrate 2 is electrically connected to the light emitting / receiving element array 3 and an external device, respectively, and applies a bias to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b formed in the light emitting / receiving element array 3, or It functions as a wiring board for exchanging electrical signals with external devices.
  • the semiconductor substrate 30 is made of one conductivity type semiconductor material. Although there is no limitation on the impurity concentration of one conductivity type, it is desirable to have a high electric resistance.
  • a silicon (Si) substrate as the semiconductor substrate 30 contains phosphorus (P) as an impurity of one conductivity type at a concentration of 1 ⁇ 10 17 to 2 ⁇ 10 17 atoms / cm 3 . That is, the semiconductor substrate 30 of this example uses an n-type silicon (Si) substrate.
  • n-type impurities include, in addition to phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), and the like, and the doping concentration is 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ . 10 20 atoms / cm 3 .
  • n-type is a single conductivity type and p-type is a reverse conductivity type.
  • a plurality of light emitting elements 3a are arranged in a row on the upper surface of the semiconductor substrate 30, and a plurality of light receiving elements 3b are arranged in a row along the row of the plurality of light emitting elements 3a.
  • the light emitting element 3a functions as a light source for light irradiated to the irradiated object, and the light emitted from the light emitting element 3a is reflected by the irradiated object and enters the light receiving element 3b.
  • the light receiving element 3b functions as a light detection unit that detects the incidence of light.
  • the light emitting element 3a is formed by laminating a plurality of semiconductor layers on the upper surface of the semiconductor substrate 30, as shown in FIG.
  • a buffer for buffering the difference in lattice constant between the semiconductor substrate 30 and a semiconductor layer stacked on the upper surface of the semiconductor substrate 30 (in this example, an n-type contact layer 30 b described later).
  • Layer 30a is formed.
  • the buffer layer 30a buffers lattice defects such as lattice strain generated between the semiconductor substrate 30 and the semiconductor layer by buffering the difference in lattice constant between the semiconductor substrate 30 and the semiconductor layer formed on the upper surface of the semiconductor substrate 30.
  • the function of reducing the number of lattice defects or crystal defects of the entire semiconductor layer formed on the upper surface of the semiconductor substrate 30 is reduced.
  • the buffer layer 30a of this example is made of gallium arsenide (GaAs) containing no impurities and has a thickness of about 2 to 3 ⁇ m.
  • GaAs gallium arsenide
  • n-type contact layer 30b is formed on the upper surface of the buffer layer 30a.
  • gallium arsenide (GaAs) is doped with, for example, silicon (Si) or selenium (Se) that is an n-type impurity.
  • the doping concentration of the n-type impurity is, for example, about 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3, and the thickness of the n-type contact layer 30b is, for example, about 0.8 to 1 ⁇ m.
  • silicon (Si) is doped as an n-type impurity at a doping concentration of 1 ⁇ 10 18 to 2 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • the n-type contact layer 30b has a function of reducing contact resistance with the first electrode 31a connected to the n-type contact layer 30b.
  • the first electrode 31a for example, a gold (Au) antimony (Sb) alloy, a gold (Au) germanium (Ge) alloy, a Ni-based alloy, or the like is used.
  • the first electrode 31a is formed with a thickness of about 0.5 to 5 ⁇ m.
  • the first electrode 31 a is disposed on the insulating layer 8 formed so as to cover the upper surface of the n-type contact layer 30 b from the upper surface of the semiconductor substrate 30. Therefore, the first electrode 31a is electrically insulated from the semiconductor layers other than the semiconductor substrate 30 and the n-type contact layer 30b.
  • the insulating layer 8 is formed of an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiN x ) or silicon oxide (SiO 2 ), or an organic insulating material such as polyimide. Further, the thickness of the insulating layer 8 is set to about 0.1 to 1 ⁇ m, for example.
  • n-type cladding layer 30c is formed on the upper surface of the n-type contact layer 30b.
  • the n-type cladding layer 30c has a function of confining holes in an active layer 30d described later.
  • the n-type cladding layer 30c is formed by doping aluminum gallium arsenide (AlGaAs) with silicon (Si) or selenium (Se) as an n-type impurity, and the doping concentration of the n-type impurity is, for example, 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ . It is about 10 20 atoms / cm 3 .
  • the thickness of the n-type cladding layer 30c is, for example, about 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • silicon (Si) is doped as an n-type impurity at a doping concentration of 1 ⁇ 10 17 to 5 ⁇ 10 17 atoms / cm 3 .
  • An active layer 30d is formed on the upper surface of the n-type cladding layer 30c.
  • the active layer 30d functions as a light-emitting layer that emits light when carriers such as electrons and holes are concentrated and recombined.
  • the active layer 30d is formed of aluminum gallium arsenide (AlGaAs) that does not contain impurities.
  • AlGaAs aluminum gallium arsenide
  • the thickness of the active layer 30d is, for example, about 0.1 to 0.5 ⁇ m.
  • the active layer 30d in this example is a layer that does not contain impurities, but may be a p-type active layer that contains p-type impurities or an n-type active layer that contains n-type impurities.
  • the band gap should be smaller than the band gap of the n-type cladding layer 30c and the p-type cladding layer 30e described later.
  • a p-type cladding layer 30e is formed on the upper surface of the active layer 30d.
  • the p-type cladding layer 30e has a function of confining electrons in the active layer 30d.
  • AlGaAs aluminum gallium arsenide
  • Mg magnesium
  • C carbon
  • the doping concentration of the p-type impurity is, for example, 1 ⁇ . It is about 10 16 to 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 .
  • the thickness of the active layer 30d is, for example, about 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • magnesium (Mg) is doped as a p-type impurity at a doping concentration of 1 ⁇ 10 19 to 5 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 .
  • a p-type contact layer 30f is formed on the upper surface of the p-type cladding layer 30e.
  • aluminum gallium arsenide (AlGaAs) is doped with, for example, p-type impurities such as zinc (Zn), magnesium (Mg), or carbon (C), and the doping concentration of the p-type impurities is For example, it is about 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 .
  • the thickness of the p-type contact layer 30f is, for example, about 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • a second electrode 31b for a light emitting element is disposed on the upper surface of the p-type contact layer 30f.
  • the light emitting element 3a is electrically connected to the substrate 2 via the second electrode 31b by wire bonding or flip chip connection.
  • the p-type contact layer 30f has a function of reducing contact resistance with the second electrode 31b connected to the p-type contact layer 30f.
  • the 1st electrode 31a is provided as an individual electrode for every light emitting element
  • the 2nd electrode 31b does not need to be provided for every light emitting element, and what is necessary is just to provide at least 1 common 2nd electrode 31b.
  • the first electrode 31a may be provided as a common electrode
  • the second electrode 31b may be provided as an individual electrode in each light emitting element.
  • a cap layer having a function of preventing oxidation of the p-type contact layer 30f may be formed on the upper surface of the p-type contact layer 30f.
  • the cap layer is made of, for example, gallium arsenide (GaAs) that does not contain impurities.
  • the thickness of the cap layer is, for example, about 0.01 to 0.03 ⁇ m.
  • the second electrode 31b is made of, for example, AuNi, AuCr, AuTi, or AlCr alloy in which gold (Au) or aluminum (Al) and nickel (Ni), chromium (Cr), or titanium (Ti) as an adhesion layer are combined. It is formed.
  • the thickness of the second electrode 31b is, for example, about 0.5 to 5 ⁇ m. Since the second electrode 31b is disposed on the insulating layer 8 formed so as to cover the upper surface of the p-type contact layer 30f from the upper surface of the semiconductor substrate 30, a semiconductor other than the semiconductor substrate 30 and the p-type contact layer 30f is used. It is electrically insulated from the layer.
  • the active layer 30d when a bias is applied between the first electrode 31a and the second electrode 31b, the active layer 30d emits light and functions as a light source of light.
  • the light receiving element 3 b is configured by providing a p-type semiconductor region 32 on the surface layer of the upper surface of the semiconductor substrate 30 and forming a pn junction with the n-type semiconductor substrate 30. ing.
  • the p-type semiconductor region 32 is formed by diffusing p-type impurities at a high concentration in the semiconductor substrate 30.
  • the p-type impurity include zinc (Zn), magnesium (Mg), carbon (C), boron (B), indium (In), and selenium (Se).
  • the doping concentration of the p-type impurity is, for example, 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 .
  • boron (B) is diffused as a p-type impurity so that the thickness of the p-type semiconductor region 32 is about 0.5 to 3 ⁇ m.
  • the p-type semiconductor region 32 is electrically connected to the third electrode 33a for the light receiving element.
  • a fourth electrode 33b for a light receiving element is electrically connected to the semiconductor substrate 30 that is an n-type semiconductor.
  • the third electrode 33 b may be formed at a position away from the p-type semiconductor region 32 on the upper surface of the semiconductor substrate 30 or may be formed on the lower surface of the semiconductor substrate 30.
  • the third electrode 33a is electrically insulated from the semiconductor substrate 30 because it is disposed on the upper surface of the semiconductor substrate 30 with the insulating layer 8 interposed therebetween.
  • the third electrode 33 a is formed so as to surround the p-type semiconductor region 32.
  • the third electrode 33a and the fourth electrode 33b are made of, for example, gold (Au) and chromium (Cr), aluminum (Al) and chromium (Cr), or an alloy of platinum (Pt) and titanium (Ti).
  • the thicknesses of the third electrode 33a and the fourth electrode 33b are, for example, about 0.5 to 5 ⁇ m.
  • the light receiving element 3b configured as described above, when light is incident on the p-type semiconductor region 32, a photocurrent is generated by the photoelectric effect, and the photocurrent is extracted through the third electrode 33a. It functions as a part. It is preferable to apply a reverse bias between the third electrode 33a and the fourth electrode 33b because the light detection sensitivity of the light receiving element 3b is increased.
  • the outer wall 4 is connected to the upper surface of the substrate 2 via an adhesive 9 (not shown) so as to surround the light emitting / receiving element array 3. Then, the light emitted from the light emitting element 3a is prevented from being scattered outside the direction toward the irradiated object, the light other than the light reflected by the irradiated object is prevented from entering the light receiving element 3b, the substrate 2 and the light emitting / receiving element array 3 are protected from the external environment.
  • the outer wall 4 may be made of a material having low translucency with respect to light emitted from the light emitting element 3a.
  • materials include polypropylene resin (PP), polystyrene resin (PS), vinyl chloride resin (PVC), polyethylene terephthalate resin (PET), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS) and other general-purpose plastics, polyamide resin (PA )
  • PP polypropylene resin
  • PS polystyrene resin
  • PVC vinyl chloride resin
  • PET polyethylene terephthalate resin
  • ABS acrylonitrile / butadiene / styrene resin
  • PA polyamide resin
  • PC polycarbonate resin
  • PC super engineering plastics
  • metal materials such as aluminum (Al) and titanium (Ti).
  • the depth and width dimensions of the outer wall 4 in this example are the same as the depth and width dimensions of the substrate 2, it is not necessarily required to be the same as the dimensions of the substrate 2, and at least the light emitting element 3 a and the light receiving element. What is necessary is just the dimension which 3b is covered.
  • the intermediate wall 5 is disposed between the region where the light emitting element 3a is formed and the region where the light receiving element 3b is formed in the accommodating space 4a formed inside the outer wall 4. That is, the light emitting element 3a is located on one side and the light receiving element 3b is located on the other side with the intermediate wall 5 in between.
  • the intermediate wall 5 has a function of preventing light emitted from the light emitting element 3a from entering the light receiving element 3b without being reflected by the irradiated object.
  • the intermediate wall 5 is disposed so as not to contact the light emitting / receiving element array 3 and the substrate 2. Specifically, the intermediate wall 5 is disposed above the substrate 2 and spaced from the upper surface 2 a of the substrate 2. By arranging in this way, even if the light receiving / emitting element module 1 generates heat by driving or receives heat from the external environment and the intermediate wall 5 expands due to thermal expansion, the light emitting element 3a and the light receiving element 3a are received. Since the light emitting / receiving element array 3 on which the element 3b is formed and the substrate 2 are not in contact with each other, the positional relationship between the light emitting element 3a and the light receiving element 3b can be maintained, and the sensing performance can be improved.
  • the intermediate wall 5 has a first side surface 5a located on the light emitting element 3a side, a second side surface 5b located on the light receiving element 3b side, and a lower surface 5c connected to the first side surface 5a and the second side surface 5b. ing.
  • the lower surface 5 c of the intermediate wall 5 faces the upper surface 2 a of the substrate 2, and is disposed at a distance from the upper surface 2 a of the substrate 2.
  • the first side surface 5a and the second side surface 5b of this example are arranged along the normal direction of the upper surface of the light receiving / emitting element array 3 and the arrangement directions of the light emitting element 3a and the light receiving element 3b. Further, the first side surface 5 a and the second side surface 5 b of this example are in contact with the outer wall 4. Specifically, the first side surface 5a and the second side surface 5b extend from one main surface of the inner surface of the outer wall 4 toward the other main surface opposite to the one main surface, and one main surface of the outer wall 4 and Connected to other main surface.
  • the 1st side surface 5a and the 2nd side surface 5b of this example do not necessarily contact
  • Any shape can be used.
  • the length of the light emitting element 3a and the light receiving element 3b in the arrangement direction needs to be at least longer than the length of the row of the light emitting elements 3a.
  • the lower surface 5c of the intermediate wall 5 is convex. That is, the lower surface 5c of the intermediate wall 5 is convex in the cross section cut in the vertical direction (Z-axis direction) of the light emitting element 3a, the light receiving element 3b, and the intermediate wall 5. As a result, it is possible to reduce the light of the light emitting element 3a reflected from the lower surface 5c of the intermediate wall 5 and entering the light receiving element 3b.
  • the light emitted from the light emitting element 3a travels upwardly.
  • light incident on the light emitting element 3a side from the apex of the lower surface 5c can be reflected on the light emitting element 3a side as compared with the case where the lower surface 5c is substantially parallel to the XY plane.
  • light that travels straight from the apex of the lower surface 5c of the intermediate wall 5 to the light receiving element 3b side among the emitted light of the light emitting element 3a can be made difficult to enter the lower surface 5c of the intermediate wall 5. Therefore, it is possible to reduce a part of the light from the light emitting element 3a being reflected by the lower surface 5c and reaching the light receiving element 3b.
  • the light from the light emitting element 3a is reflected by the intermediate wall 5 according to the emission angle of the light with respect to the Z direction and the light reaching the first lens 6a and reflected by the first inclined surface 5c1 to form the light receiving element 3b.
  • the incident light as stray light can be reduced by dividing into at least three types of light that is reflected to the unoccupied region and light that is guided to escape to the other side of the intermediate wall 5 by the second inclined surface 5c2. Can do. For this reason, it is possible to make the light emitting / receiving element module 1 high in sensing performance while suppressing the influence of stray light.
  • the “XY plane” is a plane parallel to the upper surface 2a of the substrate 2, and the direction passing through the light emitting element 3a and the light receiving element 3b is the X direction.
  • the lower surface 5c of this example is opposed to the upper surface 2a of the substrate 2, and is continuous from the first inclined surface 5c1 to the second side surface 5b from the first inclined surface 5c1. And a second inclined surface 5c2. Moreover, since the 1st side surface 5a and the 2nd side surface 5b of this example are connected to one main surface and other main surface of the outer wall 4, the lower surface 5c of the intermediate wall 5 changes from one main surface of the outer wall 4 to another main surface. It is continuous.
  • the shape of the lower surface 5 c of the intermediate wall 5 is formed in a triangular prism shape, and the bottom surface of the triangular prism is connected to one main surface and the other main surface of the outer wall 4.
  • the above “the light emitting element 3a side from the apex portion of the lower surface 5c” is the first inclined surface 5c1
  • “the light receiving element 3b side from the apex portion of the lower surface 5c” is the second inclined surface. 5c2.
  • a portion where the first inclined surface 5c1 and the second inclined surface 5c2 intersect and become the vertex is defined as an intersection 5c3.
  • the first inclined surface 5c1 is inclined such that the perpendicular line extending from the first inclined surface 5c1 to the upper surface 2a becomes longer as it approaches the light emitting element 3a in the X direction from the intersection 5c3.
  • the second inclined surface 5c2 is inclined so that the length of the perpendicular extending from the second inclined surface 5c2 to the upper surface 2a becomes longer.
  • the first inclined surface 5c1 is inclined so that the distance from the light emitting element 3a increases in the Z direction as it approaches the light emitting element 3a in the X direction.
  • the second inclined surface 5c2 is inclined so that the distance to the light receiving element 3b in the Z direction increases as it approaches the light receiving element 3b in the X direction.
  • the “Z direction” is a thickness direction that is a direction perpendicular to the upper surface 2a.
  • the light emitting / receiving element module 1 can be reduced in height.
  • the size in the Z direction remains the same as compared with the case where all of the lower surface 5c is formed by inclined surfaces inclined in one direction.
  • the thickness of the intermediate wall 5 can be increased. As a result, the light shielding property of the intermediate wall 5 can be enhanced.
  • Such an intermediate wall 5 may be positioned above an imaginary line connecting the light emitting point of the light emitting element 3a and the apex of the lower surface 5c. Specifically, the intermediate wall 5 may increase the inclination angle ⁇ of the second inclined surface 5c as shown in FIG. That is, a line passing through an arbitrary light emitting point of the light emitting element 3a and an arbitrary light receiving point of the light receiving element 3b is a line passing through the first virtual straight line L1, a light emitting point and the intersection 5c3 is a second virtual straight line L2, and a second inclined surface. Assuming that the extended line of 5c2 is the third virtual straight line L3, the angle ⁇ of the second inclined surface 5c2 is an angle formed by L1 and L3, and this angle ⁇ is made larger than the angle ⁇ formed by L1 and L2.
  • the “light emitting point” is an arbitrary point of the active layer 30d.
  • the light receiving element 3 b receives light on the surface of the semiconductor region 32, the “light receiving point” is an arbitrary point on the surface of the semiconductor region 32.
  • the arithmetic average roughness of the first inclined surface 5c1 may be larger than the arithmetic average roughness of the first side surface 5a.
  • the light traveling toward the first lens 6a can reach without changing from the original traveling direction, and the light reaching the first inclined surface 5c1 can be scattered to suppress stray light. .
  • the first inclined surface 5c1 may be mechanically roughened or physically roughened by irradiation with plasma or the like.
  • the distance D1 between the vertex of the lower surface 5c of the intermediate wall 5 and the light emitting point of the light emitting element 3a may be smaller than the distance D2 between the vertex of the lower surface 5c of the intermediate wall 5 and the light receiving point of the light receiving element 3b. That is, as shown in FIG. 7, the apex of the lower surface 5c of the intermediate wall 5 may be located in the vicinity of the light emitting element 3a. As a result, the vertex of the lower surface 5c can be moved away from the light receiving element 3b, and the light from the light emitting element 3a can be reduced from being diffusely reflected by the vertex of the lower surface 5c of the intermediate wall 5 and entering the light receiving element 3b.
  • the broken line in FIG. 7 is an auxiliary line which shows D1 and D2.
  • the first inclined surface 5c1 may be a combination of two or more as long as it is an inclined surface inclined in the same direction. In that case, it is preferable that the inclined surface on the side connected to the light emitting element side surface 5a has a larger inclination angle than the inclined surface on the side connected to the intersection 5c3. The same applies to the second inclined surface 5c2.
  • first inclined surface 5c1 may change its inclination angle or may be partially curved at a part connected to the light emitting element side face 5a or a part connected to the intersection 5c3. The same applies to the second inclined surface 5c2.
  • the lower surface 5c of this example has the inclined surfaces 5c1 and 5c2, the lower surface 5c is not an inclined surface but may have a concave portion in a part of the convex portion.
  • the intermediate wall 5 is made of polypropylene resin (PP), polystyrene resin (PS), vinyl chloride resin (PVC), polyethylene terephthalate resin (PET), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS), or the like.
  • PP polypropylene resin
  • PS polystyrene resin
  • PVC vinyl chloride resin
  • PET polyethylene terephthalate resin
  • ABS acrylonitrile / butadiene / styrene resin
  • General-purpose plastics engineering plastics such as polyamide resin (PA) polycarbonate resin (PC), super engineering plastics such as liquid crystal polymer, and metal materials such as aluminum (Al) and titanium (Ti).
  • the upper wall 7 is disposed so as to cover the substrate 2 and the light emitting / receiving element array 3.
  • the upper wall 7 in this example is disposed in contact with the upper end of the outer wall 4. And it has through-holes 7a and 7b at positions corresponding to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b.
  • the through holes 7a and 7b extract the light from the light emitting element 3a toward the irradiated object and guide the reflected light from the irradiated object to the light receiving element 3b, and a support for lenses 6a and 6b described later. Function as.
  • the intermediate wall 5 is formed between the through holes 7a and 7b.
  • the upper wall 7 is made of polypropylene resin (PP), polystyrene resin (PS), vinyl chloride resin (PVC), polyethylene terephthalate resin (PET), and acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS).
  • PP polypropylene resin
  • PS polystyrene resin
  • PVC vinyl chloride resin
  • PET polyethylene terephthalate resin
  • ABS acrylonitrile / butadiene / styrene resin
  • General-purpose plastics such as, engineering plastics such as polyamide resin (PA) polycarbonate resin (PC), super engineering plastics such as liquid crystal polymer, or metal materials such as aluminum (Al) and titanium (Ti).
  • outer wall 4, the intermediate wall 5, and the upper wall 7 of the present application are integrally formed of polycarbonate resin (PC) by injection molding.
  • the first lens 6a and the second lens 6b are arranged corresponding to the through holes 7a and 7b of the upper wall 7, and each of them collects the light emitted from the light emitting element 3a, and the light reflected by the irradiated object. Has a function of condensing light.
  • the sensing performance can be enhanced even when the distance between the light emitting / receiving element module 1 and the object to be irradiated is increased.
  • the material of the first lens 6a and the second lens 6b is a thermosetting resin such as a silicone resin, a urethane resin and an epoxy resin, or a plastic such as a polycarbonate resin and a thermoplastic resin such as an acrylic resin, or sapphire and inorganic glass. Can be mentioned.
  • a thermosetting resin such as a silicone resin, a urethane resin and an epoxy resin
  • a plastic such as a polycarbonate resin and a thermoplastic resin such as an acrylic resin, or sapphire and inorganic glass.
  • the first lens 6 a and the second lens 6 b in this example are cylindrical lenses formed of silicone resin, and are the longitudinal directions of the through holes 7 a and the through holes 7 b, that is, the light receiving elements 3 a formed in the light receiving and emitting element array 3. It has a curvature in a direction orthogonal to the direction along the row and the row of the light emitting elements 3b.
  • the first lens 6a and the second lens 6b may be attached to the upper wall 7 with an organic adhesive such as silicone resin.
  • the straight line connecting the centers of the light emitting parts of the light emitting element 3a and the straight line connecting the centers of the light receiving parts of the light receiving elements 3b are substantially aligned with the optical axes of the first lens 6a and the second lens 6b.
  • the optical axis substantially coincides with the normal direction extending upward from the upper surface of the light emitting / receiving element array 3.
  • the center of the light receiving portion is the center of the p-type semiconductor region 32a when the semiconductor substrate 30 is viewed in plan view from the p-type semiconductor region 32a side.
  • the center of the light emitting portion is the center of the active layer 30d when the semiconductor substrate 30 is viewed in plan from the p-type contact layer 30f side. Since the p-type cladding layer 30e and the p-type contact layer 30f are stacked on the upper surface of the active layer 30d, the center of the active layer 30d cannot be observed directly. Can be regarded as the center of the active layer 30d.
  • each layer of the semiconductor layer is very thin, so that the etching for forming the light emitting element array 3a and the etching for exposing a part of the upper surface of the n-type contact layer 30b are separately performed.
  • the center of the p-type contact layer 30f and the center of the active layer 30d substantially coincide with each other when seen in a plan view from the p-type contact layer 30f side.
  • the first lens 6a and the second lens 6b of this example are cylindrical lenses, but may be plano-convex lenses corresponding to the light receiving element 3a and the light emitting element 3b, respectively.
  • the 1st lens 6a has the upper wall 7, the 1st lens 6a, and the 2nd lens 6b,
  • the 1st lens 6a When the light emitting / receiving element module 1 and a to-be-irradiated object are installed in a short distance, the 1st lens 6a
  • the second lens 6b is not necessarily provided, and the upper wall 7 is not necessarily provided.
  • the sensor device 100 including the light emitting / receiving element module 1 will be described.
  • the light emitting / receiving element module 1 is applied to a sensor device that detects the position of the toner T (object to be irradiated) attached on the intermediate transfer belt V in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer will be described as an example. I will give you a description.
  • the sensor device 100 of this example is arranged so that the surface on which the light emitting element 3a and the light receiving element 3b of the light receiving and emitting element module 1 are formed faces the intermediate transfer belt V. Then, light is applied to the toner T on the intermediate transfer belt V from the light emitting element 3a.
  • the prism P1 is disposed above the light emitting element 3a and the prism P2 is disposed above the light receiving element 3b, and the light emitted from the light emitting element 3a is refracted by the prism P1 via the first lens 6a. Then, it enters the toner T on the intermediate transfer belt V.
  • the regular reflected light L2 with respect to the incident light L1 is refracted by the prism P2 and received by the light receiving element 3b via the second lens 6b.
  • a photocurrent is generated in the light receiving element 3b according to the intensity of the received light, and this photocurrent is detected by an external device through the light receiving element side first electrode 33a and the like.
  • the photocurrent according to the intensity of the regular reflection light from the toner T can be detected as described above. Therefore, for example, when the photocurrent value detected from the nth light receiving element from the one end side of the row of light receiving elements 3b is the largest, the toner T is positioned at a position corresponding to the nth light receiving element 3b. The position of the toner T on the intermediate transfer belt V can be detected. Note that the intensity of the specularly reflected light also corresponds to the density of the toner T. Therefore, the density of the toner T can be detected according to the magnitude of the generated photocurrent.
  • the intensity of the specularly reflected light also corresponds to the distance from the light receiving / emitting element array 3 to the toner T. Therefore, the distance between the light receiving / emitting element array 3 and the toner T is set according to the magnitude of the generated photocurrent. It is also possible to detect.
  • the above-described effects of the light emitting / receiving element module 1 can be achieved.
  • Modification 1 Light emitting / receiving element module 1A
  • the example using the intermediate wall 5 extending downward from the upper wall 7 of the housing 20 has been described.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the function of the intermediate wall 5A may be provided in a part of the upper wall 7A.
  • the light emitting / receiving element module 1A is different from the light emitting / receiving element module 1 in that it includes a housing 20A and a lens 6A, and the other parts are the same. Only different points will be described below.
  • the housing 20A includes an outer wall 4A and an upper wall 7A.
  • the outer wall 4A and the upper wall 7A are integrally formed.
  • a first opening 7Aa and a second opening 7Ab are formed at positions corresponding to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b.
  • the first and second openings 7Aa and 7Ab function as apertures for emitting light from the light receiving element 3a to the outside and for guiding reflected light from the non-irradiated object to the light receiving element 3b.
  • 2nd opening part 7Ab becomes a shape where an opening diameter spreads gradually toward the upper part from the middle of the thickness direction.
  • a region between the first opening 7Aa and the second opening 7Ab functions as the intermediate wall 5A. That is, the lower surface 5Ac of the intermediate wall 5A does not protrude as compared with other portions of the lower surface of the upper wall 7A that faces the accommodation space 4a.
  • the upper wall 7A can be brought close to the light emitting / receiving element array 3 by forming in this way, the light receiving / emitting element module 1A can be reduced in height. Further, by arranging the aperture close to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b, the light from the light emitting element 3a can be efficiently utilized and the reflected light can be guided to the light receiving element 3b with high accuracy, so that the sensing performance is high. The light emitting / receiving element module 1A can be obtained. Furthermore, since the intermediate wall 5A is not a protrusion, there is no possibility of coming into contact with the semiconductor substrate 30 and damaging the substrate, and a highly reliable light receiving and emitting element module 1A can be provided.
  • the region 7Ab1 that faces the portion that functions as the intermediate wall 5A is not particularly limited unless it is an inclined surface whose opening diameter gradually widens downward in the thickness direction. Not.
  • the region 7Ab1 is an inclined surface whose opening diameter gradually expands downward in the thickness direction, the light traveling to the other side of the intermediate wall 5A along the virtual straight line L2 is directed to the light receiving element 3b side (lower side). It is because it is reflected.
  • the region 7Ab1 has an inclined surface whose opening diameter spreads upward or substantially parallel to the Z direction (perpendicular to the main surface).
  • the inclined surface is such that the opening diameter widens upward, but the intersection 7Ad with the second virtual straight line L2 is substantially parallel to the Z direction.
  • the second inclined surface 5Ac2 can reflect, for example, light that has traveled to the other side of the intermediate wall 5A along the virtual straight line L2 and guide it to the outside of the accommodation space 4Aa. Because. Further, since the opening diameter can be kept constant by such a configuration, the opening diameter above the second opening 7Ab becomes too large, or the opening diameter below becomes too small. It is possible to suppress the loss of the function.
  • the opening position such as an opening diameter above the first opening 7Aa and the second opening 7Ab formed in the upper wall 7A in relation to the lens 6A described later.
  • the opening position such as an opening diameter above the first opening 7Aa and the second opening 7Ab formed in the upper wall 7A in relation to the lens 6A described later.
  • the first inclined surface 5Ac1 and the second inclined surface 5Ac2 are formed up to near the upper part of the thickness of the upper wall 7A, the function as an aperture may be affected.
  • the strength of the upper wall 7A may be reduced, leading to a decrease in reliability.
  • the first inclined surface 5Ac1 and the second inclined surface 5Ac2 may be formed in a region lower than half of the thickness of the upper wall 7A, more preferably 1/4 or less of the lower thickness.
  • a first lens 6Aa, a second lens 6Ab, a support portion 6Ac, and a column portion 6Ad are integrally formed.
  • the support portion 6Ac has a plate shape, and holds the first lens 6Aa and the second lens 6Ab in the plane.
  • the at least 2 pillar part 6Ad extended below is arrange
  • a through hole 2Ab and a through hole 4Ab are formed in the wide outer wall 4A of the substrate 2A and the housing 20A.
  • the first reflected light is not incident on the light receiving element 3b when the light from the light emitting element 3a is regularly reflected at the intersection 5c3 of the first inclined surface 5c1.
  • the angle of the inclined surface 5c1 may be set.
  • the distance between the light emitting point in the light emitting element 3a and the light receiving point in the light receiving element 3b is L
  • the perpendicular line from the intersection 5c3 to the first virtual straight line L1 passing through the light emitting point and the light receiving point is shown.
  • the angle formed by the first inclined surfaces 5c1, 5Ac1 and the second inclined surfaces 5c2, 5Ac2 may be an obtuse angle.
  • resin becomes easy to wrap around and it can manufacture to a desired shape accurately.
  • both inclined surfaces 5c1, 5Ac1, 5c2, and 5Ac2 are inclined to the upper surface of the substrate 2, the length of the intermediate wall 5 in the thickness direction (Z direction) can be shortened, and light is received and emitted.
  • the element module 1 can be reduced in height. Furthermore, it is possible to prevent the intersections 5c3 and 5Ac3 from coming into contact with the semiconductor substrate 30 and damaging the semiconductor substrate 30.

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Abstract

　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。

Description

受発光素子モジュールおよびこれを用いたセンサ装置
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。 （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。 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。 （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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。

Claims (11)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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