DE60213317T2

DE60213317T2 - Optisches Bauteil mit Handhabungseinrichtung, Verfahren zu dessen Herstellung und Befestigung sowie optisches Modul

Info

Publication number: DE60213317T2
Application number: DE60213317T
Authority: DE
Inventors: Masahiro 7-12 Toranomon 1-chome Uekawa; Kyoko 7-12 Toranomon 1-chome Kotani; Hironori 7-12 Toranomon 1-chome Sasaki; Takeshi 7-12 Toranomon 1-chome Takamori; Yoshinori 7-12 Toranomon 1-chome Maeno
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-05-03
Also published as: EP1686399A1; EP1256830B1; US7102835B2; EP1256830A3; EP1256830A2; US20060007566A1; DE60213317D1; US20020163740A1; US7016127B2; US6798589B2; US20040240085A1; US20040109641A1; US6683733B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Bauteil wie z.B. ein Linsenelement, das vorzugsweise auf optische Kommunikationsvorrichtungen, Werkzeuge und Systeme anwendbar ist, und insbesondere ein optisches Bauteil wie z.B. eine Mikrolinse, das zum Bau von Gegenständen mittels eines mikroskopischen optischen Elements vom Diftraktionstyp wie z.B. eines optisches Elements für computergenerierte Holographie (CGH) geeignet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung des optischen Bauteils wie oben beschrieben, ein optisches Modul und ein Verfahren zur Montage des optischen Bauteils wie oben erwähnt.
2. Stand der Technik
Was das mit einer Laserdiode und einem Lichtwellenleiter gekoppelte optische Bauteil auf dem Gebiet der optischen Kommunikation betrifft, so haben es die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 7-199006 und Nr. 11-295561 schon öffentlich gemacht. Die Erstere schlägt eine optische Kopplung mittels einer Kugellinse in Form einer Sphäre vor, während die Letztere eine Kreislinse beschreibt, die mit einem ringförmigen Abschnitt versehen ist, der entlang des äußeren Randes der Linse ausgebildet ist.
Man hat auch ein optisches Bauteil wie eine Linse ersonnen und darüber berichtet, welches unter Verwendung der Fotolithografie- und Ätztechnik hergestellt und auf dem obigen Gebiet verwendet wird. In diesem Beispiel wird eine Linse oder dergleichen mit einer gewünschten Form unter Verwendung des fotolithografischen Prozesses auf dem Siliziumsubstrat ausgebildet.
Wenn sie auf diese Weise ausgebildet werden, werden die Linsen häufig im Dünnfilmausbildungsprozess behandelt, um beispielsweise mit einem Dünnfilm, einem Antireflexfilm, einem Filterungsfilm und so weiter beschichtet zu werden.
Diese Linsen werden in ihren jeweiligen vorbestimmten Positionen auf einem Halbleitersubstrat angeordnet und montiert, auf dem eine Laserdiode, ein Lichtwellenleiter und andere Elemente montiert werden, so dass ihre jeweiligen optischen Achsen jene der entsprechenden Elemente treffen. Im Montagezeitpunkt werden diese Linsen auf den entsprechenden auf dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Rillen angeordnet, wodurch sie passend positioniert werden, um mit der Laserdiode, dem Lichtwellenleiter und anderen entsprechenden Elementen gekoppelt zu werden.
Die WO 98/45740 beschreibt eine Vorrichtung zur Verbindung von optischen Elementen, mit einem Substrat, auf dem ein Lichtwellenleiter in einer Rille davon montiert ist, und einem Einfügungselement mit einem optischen Element, das in einem Aussparungsabschnitt angeordnet wird, so dass das Entgegengesetzte gegenüber einem Ende des Lichtwellenleiters positioniert wird.
Kurze Darstellung der Erfindung
Der Durchmesser der konventionellen Mikrolinse wie die Kugellinse oder die mit dem ringförmigen Abschnitt versehene Linse, wie oben beschrieben, beträgt jedoch nicht mehr als 100 μm bis 200 μm. Folglich würde es niemals leicht sein, so eine winzige Mikrolinse zu handhaben und in einer vorbestimmten Position korrekt anzuordnen.
Selbst wenn man versucht, die winzige Mikrolinse zu handhaben und festzuhalten, indem man von Unterdruck Gebrauch macht, so hat die mit dem ringförmigen Abschnitt versehene Mikrolinse eine kreisförmige gebogene Oberfläche entlang ihres Umfangs, so dass es nicht richtig funktionieren würde, solche Linsen mittels Unterdruck vom Seitenabschnitt der Linse her anzusaugen und festzuhalten.
Ähnlich wird auch im Falle der im obigen Prozess mittels fotolithografischem Ätzen hergestellten Linsen die Linsengröße sehr gering. Bei diesem Herstellungsprozess werden gewöhnlich eine Menge Linsenelemente auf einem einzelnen Siliziumsubstrat ausgebildet, und in dem Stadium, in dem die Ausbildung der Linsenelemente beendet ist, werden Linsenelemente in eine Menge individuelle Linsenelemente aufgespalten. Folglich würde es schwierig werden, sie einzeln zu sammeln und zu handhaben.
Weiterhin sind in dem Dünnfilmausbildungsprozess zur Ausbildung eines Antireflexfilms und so weiter eine große Zahl von individuellen Linsen in einer vorbestimmten Form hochzuziehen, so dass ihre jeweiligen mit dem Dünnfilm zu beschichtenden Oberflächen auf demselben Niveau gehalten werden, und dann zum Dampfabscheidungs prozess zu bewegen. Auch dies ist weder leicht noch effizient.
Ähnlich würde es auch im Falle des Prozesses der Montage der individuellen Linsenelemente nicht leicht sein, solche winzigen Linsenelemente in den entsprechenden vorbestimmten Positionen zu handhaben bzw. anzuordnen.
Bisher hat man bei der Montage eines Linsenelements wie dieses auf dem tragenden Substrat häufig den Weg genommen, die Positionierung jedes Elements unter Verwendung der Oberseite der Linsenbildungsebene als Bezugspunkt durchzuführen, und die Montage dann durchzuführen, indem die Seitenfläche der Linsenbildungsebene mit dem tragenden Substrat in Kontakt gebracht wird. Dieser Weg verursacht jedoch manchmal einen Montagefehler, je nach der äußeren Form des Linsenelements. Zum Beispiel, wenn der von der Linsenbildungsebene und deren Seitenfläche gebildete Winkel einen gewissen Fehler aufweist, wird ein mit der Schräge des Linsenelements verknüpfter Abstandsfehler verursacht. Dieser Abstandsfehler wird eine wesentliche Ursache, welche die Effizienz der optischen Kopplung zwischen dem Linsenelement und der Laserdiode, dem Lichtwellenleiter und so weiter vermindert.
Die Erfindung wurde folglich gemacht, um Probleme wie oben beschrieben zu beseitigen. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Bauteil, welches mühelos gehandhabt werden kann, ein Verfahren zur Herstellung desselben und ein optisches Modul, das dasselbe enthält, bereitzustellen. Und eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Bauteil bereitzustellen, welches mittels Unterdruck mühelos angesaugt und festgehalten werden kann. Und noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Bauteil, welches mit hoher Genauigkeit und mühelos montiert werden kann, ein Verfahren zur Montage desselben und ein mit hoher Genauigkeit und mühelos gepacktes optisches Modul bereitzustellen.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Modul bereitgestellt, enthaltend ein tragendes Substrat, auf dessen Oberfläche ein Rillenabschnitt zur Verwendung beim Anordnen von Bauteilen darauf ausgebildet ist; einen Lichtwellenleiter, der auf dem Rillenabschnitt ausgebildet ist; und ein optisches Bauteil, das auf dem Rillenabschnitt angeordnet ist, derart, dass es der Stirnseite des Lichtwellenleiters gegenüberliegt und eine optische Kopplung damit erzielt, wobei das optische Bauteil enthält: einen Lichtstrom-Umwandlungsabschnitt, der auf der Oberfläche eines optischen Substrats ausge bildet ist; einen Randabschnitt, der entlang eines Teils des Umfangs des Lichtstrom-Umwandlungsabschnitts ausgebildet ist; und einen Handhabungsabschnitt, der auf der Seite des anderen Teils des Umfangs des Lichtstrom-Umwandlungsabschnitts in einer Ebene ungefähr parallel zur Oberfläche des Lichtstrom-Umwandlungsabschnitts ausgebildet ist und sich mit einer größeren Breite als der Lichtstromabschnitt erstreckt.
Dabei kann der Randabschnitt eine Kreisbogenform haben, die sich von der Ebene, auf der der Lichtstrom-Umwandlungsabschnitt ausgebildet ist, zu deren entgegengesetzten Ebene erstreckt, und der Außendurchmesser der Kreisbogenform kann ungefähr gleich dem des Lichtwellenleiters gemacht sein.
Bei dem Modul wie oben beschrieben kann das tragende Substrat weiterhin mit einer Positionierungsmarke versehen sein und ist das optische Bauteil weiterhin mit einer Positionierungsrille versehen, wie in einer Ebene ausgebildet, die ungefähr vertikal zu der Oberfläche des Lichtstrom-Umwandlungsabschnitts in dem Handhabungsabschnitt ist und sich dem tragenden Substrat im Zeitpunkt der Montage von optischen Bauteilen nähert, und das optische Bauteil ist mit Hilfe der Positionierungsrille des optischen Bauteils und der Positionierungsmarke auf dem tragenden Substrat zum Teil auf dem Rillenabschnitt angeordnet, der auf dem tragenden Substrat ausgebildet ist.
In Übereinstimmung mit der Beschaffenheit wie dieser wird das optische Bauteil zum Teil auf dem Rillenabschnitt angeordnet, indem die Positionierung mittels der Rille des optischen Bauteils und der Marke auf dem tragenden Substrat durchgeführt wird, so dass ein mit hoher Genauigkeit gepacktes Modul bereitgestellt werden kann.
Dabei kann die obige Marke eine Aussparung sein, die den Rillenabschnitt rechtwinklig schneidet.
Dabei kann eine jede Stirnseite einer Mehrzahl der Lichtwellenleiter so angeordnet sein, dass sie einer jeden von einer Mehrzahl von Lichtstrom-Umwandlungsabschnitten des optischen Bauteils gegenüberliegt, und ein jeder der Randabschnitte kann eine Kreisbogenform haben, die sich von der ebenen Seite, auf der der Lichtstrom-Umwandlungsabschnitt ausgebildet ist, zu deren entgegengesetzten ebenen Seite erstreckt, und der Außendurchmesser der Kreisbogenform kann ungefähr gleich dem eines jeden der Lichtwellenleiter gemacht sein, die einem jeden der Lichtstrom-Umwandlungsabschnitte entsprechend einem jeden Randabschnitt gegenüberliegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die obigen und weitere Merkmale der Erfindung und die begleitenden Vorteile ergeben sich für den Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, noch besser und deutlicher anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsformen veranschaulichen. In den Zeichnungen sind:
1 eine Perspektivansicht, die die Beschaffenheit eines Linsenelements in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform zeigt, das bei der Erfindung verwendet wird;
2 eine Perspektivansicht, die die Beschaffenheit eines Linsenelements in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform zeigt, das bei der Erfindung verwendet wird;
3A bis 3C Skizzen, die die Beschaffenheit eines Linsenelements in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform zeigt, das bei der Erfindung verwendet wird, wobei 3A eine Perspektivansicht des Linsenelements ist, 3B eine Ansicht desselben von unten ist und 3C eine Seitenansicht desselben ist;
4 eine Perspektivansicht, die die Beschaffenheit einer Linsenelement-Anordnung in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform zeigt, die bei der Erfindung verwendet wird;
5A bis 5D typische Schnittansichten zur Erläuterung der Schritte zur Herstellung eines Linsenelements;
6 eine Draufsicht, die die Beschaffenheit einer Linsenelement-Ansammlung zeigt, wie in den in 5 veranschaulichten Herstellungsschritten auf einem Substrat ausgebildet;
7 eine Perspektivansicht, die den Hauptteil der Beschaffenheit der Linsenelement- Ansammlung zeigt, wie in dem Prozess zur Herstellung von Linsenelementen ausgebildet;
8 eine Perspektivansicht, die den Hauptteil der Beschaffenheit einer Linsenelement-Ansammlung zeigt, wie in dem Prozess zur Herstellung von Linsenelementen ausgebildet;
9 eine Perspektivansicht, die die Beschaffenheit eines aus den Linsenelement-Ansammlungen wie in 8 gezeigt hergestellten Linsenelements zeigt;
10 eine ebene Ansicht, die den Hauptteil der Beschaffenheit hinsichtlich der Veränderung der Linsenelement-Ansammlung wie in 8 gezeigt zeigt;
11 eine Perspektivansicht, die den Hauptteil der Beschaffenheit einer Linsenelement-Ansammlung zeigt, wie in dem Prozess zur Herstellung von Linsenelementen ausgebildet;
12 eine ebene Ansicht, die eine Linsenelement-Ansammlung zeigt, wie in dem Prozess zur Herstellung von Linsenelementen ausgebildet;
13A und 13B Skizzen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Linsenelements, wobei 13A eine ebene Ansicht ist, die die Beschaffenheit einer Linsenelement-Ansammlungsgruppe und eines Rahmens zeigt, und 13B eine vergrößerte Ansicht ist, die den Hauptteil der Linsenelement-Ansammlungsgruppe zeigt;
14A bis 14E typische Schnittansichten zur Erläuterung der Schritte zur Herstellung von Linsenelementen;
15 eine Perspektivansicht eines optischen Moduls in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
16 eine Perspektivansicht eines tragenden Substrats, wie für ein optisches Modul in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet;
17A und 17B Skizzen, die das optische Modul in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobei 17A eine Draufsicht auf das optische Modul ist und 17B eine Schnittansicht entlang der Linie C-C' von 17A ist;
18 eine Perspektivansicht, die ein tragendes Substrat zur Verwendung in einem optischen Modul in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
19A und 19B Skizzen, die die optischen Module in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobei 19A eine Draufsicht auf das optische Modul ist und 19B eine Schnittansicht entlang der Linie D-D' von 19A ist;
20A und 20B Skizzen, die die äußere Form in Richtung der Seitenfläche zweier unterschiedlicher Arten von Linsenelementen mit unterschiedlicher äußerer Form zeigen; und
21A und 21B Schnittansichten, die den Zustand zeigen, in dem die Linsenelemente wie in 20 gezeigt mittels des konventionelien Packungsverfahrens gepackt werden.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In der folgenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen werden Bestandteile der Erfindung mit fast derselben Funktion und Struktur mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, um die überflüssige sich wiederholende Beschreibung zu vermeiden. 1 ist eine Perspektivansicht, die die Beschaffenheit eines Linsenelements 1 zeigt, welches aus einem optischen Substrat ausgebildet ist, das einen Linsenabschnitt 2 und einen Linsenhandhabungsabschnitt (nachfolgend bloß als "Handhabungsabschnitt" bezeichnet) 4 enthält, der mit dem Linsenabschnitt 2 integriert ist.
Der Linsenabschnitt 2 nimmt in diesem Beispiel die Form eines Kreises an und ist als diffraktives optisches Element ausgebildet. Der Linsenabschnitt 2 kann als optisches Element für computergenerierte Holographie (CGH) ausgebildet sein, welches eines von diffraktiven optischen Elementen ist. Im Allgemeinen wird dieses optische CGH-Element in Übereinstimmung mit dem folgenden Verfahren ausgebildet, welches die Schritte umfasst, zuerst mit Hilfe des Computers ein Fotomaskenmuster zu gestalten, das nötig ist, um eine gewünschte optische Eigenschaft auf Basis der Lichtweg-Differenzfunktion eines optischen Elements mit einer gewünschten optischen Eigenschaft zu erzielen, das Maskenmuster auf einen gewünschten Teil auf der Oberfläche des optischen Substrats aufzubringen und einen Ätzprozess auf diesen Teil anzuwenden, wodurch ein diffraktives optisches Element mit einer gewünschten optischen Eigenschaft ausgebildet wird.
Der Handhabungsabschnitt 4 ist mit dem Linsenabschnitt 2, einem Randabschnitt 6 und einem Vorsprungsabschnitt 9 integriert, um einen einzelnen Körper auszubilden. Wie in 1 gezeigt, hat der Handhabungsabschnitt 4 eine geradlinig verlaufende Form, und der mittlere Abschnitt zwischen seinen beiden Enden ist erweitert, so dass er die Oberseite des Außenumfangs des Linsenabschnitts 2 umgibt. Außerdem hat der Handhabungsabschnitt 4 in einer Ebene ungefähr parallel zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2 eine größere Breite als jene des Linsenabschnitts 2 und nimmt als Ganzes die Form eines beinahe rechtwinkligen Parallelepipedes an. In diesem Beispiel wird der Handhabungsabschnitt 4 so hergastellt, dass er in Bezug auf eine virtuelle Ebene P, die durch die optische Achse des Linsenabschnitts 2 hindurchgeht und senkrecht zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2 und auch zu der Erweiterungsrichtung des Handhabungsabschnitts 4 ist, symmetrisch wird. Bei dem Linsenelement 1 wird die Oberfläche, auf der der Linsenabschnitt 2 ausgebildet wird, nachfolgend als Linsenausbildungsebene bezeichnet. Mit anderen Worten, die Linsenausbildungsebene enthält eine Oberfläche des Handhabungsabschnitts 4.
Zum Beispiel kann die Abmessung des Handhabungsabschnitts 4 auf 500 μm Breite (w) in der Seitenrichtung der Oberfläche ungefähr parallel zur Linsenausbildungsebene, 100 μm Höhe (h) in der Vertikalrichtung und 100 μm Dicke (t) in der Vertikalrichtung senkrecht zur Linsenausbildungsebene gesetzt werden.
Die zur Richtung der Höhe (h) des Handhabungsabschnitts 4 senkrechte obere Oberfläche wird als obere flache Ebene 7 bezeichnet. Diese obere flache Ebene 7 ist eine flache Oberfläche, welche sich in der Längsrichtung des Handhabungsabschnitts 4 erstreckt und fast in rechtem Winkel zur Linsenausbildungsebene liegt. Zwei untere, der oberen flachen Ebene 7 entgegengesetzte Oberflächen 8 auf den beiden Seiten des Vorsprungsabschnitts 9 sind Oberflächen, die sich einer Linsentragplatte nähern, wenn das Linsenelement 1 auf der Linsentragplatte montiert wird. Weiterhin hat der Handhabungsabschnitt 4 zwei Seitenflächen 12, die in rechtem Winkel zur Linsenausbildungsebene und auch zur oberen flachen Ebene 7 stehen.
Wie oben beschrieben, ist das Linsenelement 1 mit dem Handhabungsabschnitt 4 versehen, der in den beiden seitlichen Richtungen vom Linsenabschnitt 2 entlang der Oberfläche des Linsenabschnitts 2 vorsteht, so dass es möglich wird, das Linsenelement 1 zu handhaben, indem der Handhabungsabschnitt 4 mittels einer Einspannvorrichtung eingespannt wird. Außerdem wird es möglich, das Linsenelement 1 zu handhaben, indem die obere flache Ebene 7 mit Hilfe einer Unterdruckhaltevorrichtung wie einem Unterdrucksauggerät durch Unterdruck festgehalten wird.
So wird, da das Linsenelement 1 gehandhabt werden kann, indem von dem Handhabungsabschnitt 4 Gebrauch gemacht wird, verhindert, dass die obige Einspannvorrichtung oder Unterdruckhaltevorrichtung direkten Kontakt mit dem Linsenabschnitt 2 hat. Hiermit wird nicht nur verhindert, dass der Linsenabschnitt 2 mit Ölverunreinigungen, Stäuben und so weiter verunreinigt wird, welche durch so einen direkten Kontakt wie oben erwähnt eingebracht werden, sondern auch verhindert, dass er durch so einen direkten Kontakt beschädigt wird.
Wird daher der Handhabungsabschnitt 4 zur Montage des Linsenelements 1 auf der tragenden Platte verwendet, kann das Linsenelement 1 relativ mühelos in einer vorbestimmten richtigen Position und außerdem in einer vorbestimmten Lage angeordnet werden. Hiermit kann die Arbeit zum Zusammenbau eines optischen Moduls, das das Linsenelement 1 verwendet, sehr beschleunigt und erleichtert werden.
Der Randabschnitt 6 befindet sich auf der Unterseite des Linsenabschnitts 2 und hat eine Form wie ein entlang des Umfangs des Linsenabschnitts 2 liegenden Kreisbogens. Die kreisbogenförmige äußere Form des Randabschnitts 6 erstreckt sich von der Linsenausbildungsebene bis zu einer dieser entgegengesetzten Ebene und bildet einen tonnendachförmigen Abschnitt oder einen halbzylindrischen Abschnitt, welcher ein Teil einer Kreissäule ist, die die optische Achse des Linsenabschnitts 2 als ihre Mittelachse hat. Dieser vom mittleren Abschnitt des Handhabungsabschnitts 4 vorstehende tonnen dachförmige Abschnitt wird nachfolgend als Vorsprungsabschnitt 9 bezeichnet. Zwei Stirnseiten dieses Vorsprungsabschnitts 9 und die diesen entsprechenden vorbestimmten Ebenen des Handhabungsabschnitts 4 liegen jeweils auf derselben Ebene, und der Linsenabschnitt 2 ist auf der Ebene ausgebildet, die durch eine Stirnseite dieses Vorsprungsabschnitts 9 und die dieser entsprechenden vorbestimmte Ebene des Handhabungsabschnitts 4 gebildet wird.
Der Außendurchmesser des Kreisbogens dieses Vorsprungsabschnitts 9 wird vorzugsweise so gestaltet, dass er mit dem Außendurchmesser des Lichtwellenleiters zusammenfällt, der optisch mit dem Linsenelement 1 gekoppelt wird, um auf einem tragenden Halbleitersubstrat montiert zu werden. Hiermit wird es möglich, die optische Achse des Linsenelements 1 mühelos an jene des Lichtwellenleiters anzupassen.
In diesem Beispiel ist die kreisbogenförmige äußere Form des Randabschnitts 6 so gestaltet, dass der Außendurchmesser des Kreisbogenabschnitts quer über die Dicke t von der Linsenausbildungsebene zu deren entgegengesetzen Rückseitenebene beinahe konstant wird. Falls nötig, kann man den Außendurchmesser möglicherweise jedoch so gestalten, dass er einen gewissen Gradienten quer über die Dicke t hat.
Als optisches Substrat zur Ausbildung des Linsenelements 1 kann ein kristallines Substrat verwendet werden. Besonders wenn die Wellenlänge der Lichtquelle eines optischen Systems, auf welches das Linsenelement 1 angewandt wird, 1,3 μm oder 1,55 μm beträgt, kann ein Siliziumkristallsubstrat als das optische Substrat verwendet werden.
2 ist eine Perspektivansicht, die die Beschaffenheit eines anderen Linsenelements zeigt, das bei der Erfindung zu verwenden ist. Das Linsenelement 21 hat eine auf die obere flache Ebene 7 des Handhabungsabschnitts 4 gesetzte Marke 20, und mit Ausnahme davon hat das Linsenelement 21 dieselbe Beschaffenheit wie das Linsenelement 1, so dass von einer sich wiederholenden Beschreibung davon abgesehen wird. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Marke 20 in Form einer auf einen Seitenabschnitt der oberen flachen Ebene 7 des Handhabungsabschnitts 4 gesetzten Rille gebildet. Indem er mit der Marke 20 wie dieser versehen wird, wird der Handhabungsabschnitt 4 asymmetrisch in Bezug auf eine virtuelle Ebene P, welche durch die optische Achse des Linsenabschnitts 2 hindurchgeht und senkrecht zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2 und auch zur Erweiterungsrichtung des Handhabungsabschnitts 4 ist. Der Linsenabschnitt 2 ist nur auf einer Seitenebene des optischen Substrats ausgebildet.
In 2 sieht man das Linsenelement 21 in einer solchen Position angeordnet, dass die Marke 20 auf die linke Seite der Figur kommt, und man sieht mit Hilfe der Marke 20 mühelos, dass der Linsenabschnitt 2 auf dieser Seite, d.h. jemandes Sichtseite erscheint. Das heißt, die Marke 20 hat die Funktion, explizit anzuzeigen, auf welcher Seite der beiden Ebenen des optischen Substrats der Linsenabschnitt 2 ausgebildet ist.
Außerdem kann ein Linsenabschnitt auf der Ebene ausgebildet werden, die der in 2 gezeigten Linsenausbildungsebene entgegengesetzt ist. In diesem Fall kann die Ebene jedes Linsenabschnitts mittels der Marke 20 mühelos unterschieden werden, auch wenn auf beiden Ebenen ausgebildete Linsenabschnitte unterschiedliche optische Eigenschaften haben.
Wie oben beschrieben, kann bei Bereitstellung der Marke 20 der Linsenabschnitt 2 des Linsenelements 21 bei der Arbeit, das Linsenelement 21 an einem vorbestimmten Platz anzuordnen, mühelos unterschieden werden. Daher wird die Zusammenbauarbeit eines optischen Moduls, das das Linsenelement 21 verwendet, sehr viel leichter gemacht.
Weiterhin ist es möglich, einen Erweiterungsabschnitt 4' vorzusehen, statt die Marke 20 auszubilden, wobei sich der Erweiterungsabschnitt 4' in einer Richtung, entweder der linken oder rechten Richtung, von einer virtuellen Ebene P erstreckt, die in 2 durch eine virtuelle Linie (eine strichpunktierte Linie) gezeigt ist. Hiermit kann der Handhabungsabschnitt 4 asymmetrisch in Bezug auf die virtuelle Ebene P gemacht werden, und der Linsenabschnitt 2 des optischen Substrats kann mühelos unterschieden werden, indem von dieser Asymmetrie des Handhabungsabschnitts 4 Gebrauch gemacht wird. Außerdem darf der Handhabungsabschnitt 4 sowohl die Marke 20 als auch den Erweiterungsabschnitt 4' aufweisen.
Im Obigen ist das Beispiel beschrieben worden, in dem der Handhabungsabschnitt 4 in beiden Richtungen seitlich und in hohem Maße erweitert ist und auf der Linsenausbildungsebene über den Linsenabschnitt 2 hinweggeht. Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel zu beschränken. Zum Beispiel kann der Handhabungsabschnitt 4 so gebildet werden, dass er eine sogenannte Auslegerform oder eine umgekehrte L-Form annimmt. Das heißt, der Handhabungsabschnitt 4 erstreckt sich nur in der einen seitlichen Richtung vom Linsenabschnitt 2 her, aber nicht in der anderen seitlichen Richtung von demselben her.
Die Beschaffenheit eines Linsenelements 32 in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der Erfindung ist in 3A bis 3C gezeigt, wobei 3A eine Perspektivansicht des Linsenelements 31 ist, 3B eine Ansicht desselben von unten ist bzw. 3C eine Seitenansicht der äußeren Form desselben ist. Wie man aus den obigen drei Figuren erkennt, ist das Linsenelement 31 mit drei Positionierungsrillen 10a, 10b und 10c versehen, die auf seiner unteren Ebene 8 ausgebildet sind. Wie in 3C gezeigt, ist die Höhe des Linsenelements 31 nicht gleichförmig, sondern in Richtung seiner Dicke t ein wenig verändert. Die andere Beschaffenheit ist dieselbe wie jene des Linsenelements 1, so dass von deren Beschreibung abgesehen wird.
Die drei Rillen 10a, 10b und 10c sind so ausgebildet, dass sie sich in Richtung auf die Linsenausbildungsebene und auch deren entgegengesetzte Ebene öffnen und sich von der Linsenausbildungsebene zu deren entgegengesetzten Ebene erstrecken, wobei sie über die Dicke t des Linsenelements 31 hinweggehen. Mindestens eine der drei Rillen 10a, 10b und 10c wird benutzt, um das Linsenelement 31 zu positionieren, wenn es auf dem tragenden Substrat montiert wird. In dem in 3 gezeigten Beispiel hat jede der Rillen 10a, 10b und 10c einen ungefähr quadratischen Querschnitt, die Querschnittsform ist aber nicht darauf zu beschränken. Es können unterschiedliche Querschnittformen angenommen werden, zum Beispiel eine V-Form oder dergleichen, ein Trapez oder dergleichen, ein Halbkreis oder dergleichen, ein Rechteck oder dergleichen und so weiter. Die zu Positionierungszwecken verwendete Marke ist nicht auf die Rille beschränkt, sondern kann irgendetwas sein, falls es als Führungsmarke wirken kann.
Wird jetzt eine virtuelle Ebene P angenommen, welche durch die optische Achse des Linsenabschnitts 2 hindurchgeht und zur Erweiterungsrichtung des Handhabungsabschnitts 4 senkrecht ist, so sind zwei Rillen 10a und 10c in den einander entgegengesetzten Positionen in Bezug auf die vertikale Ebene P ausgebildet. Und wird angenommen, dass die virtuelle Ebene P mittig ist, so sind die Rillen 10a und 10c auf derselben Seite in Bezug auf die virtuelle Ebene P ausgebildet. Folglich sind die Rille 10a und die Rillen 10b und 10c als Ganzes asymmetrisch. So können die Linsenausbildungsebene und die dazu entgegengesetzte Ebene bei asymmetrischer Anordnung der Rillen mühelos unterschieden werden, wodurch die Zusammenbauarbeit eines optischen Moduls, das das Linsenelement 31 verwendet, noch mehr erleichtert wird. Selbstverständlich können die Rille 10a und entweder die Rille 10b oder die Rille 10c in Bezug auf die vertikale Ebene P symmetrisch positioniert sein.
Im Folgenden wird die Änderung der Höhe H beschrieben. Eine in Richtung der Breite w des Handhabungsabschnitts 4 sichtbare Seitenebene sei eine Seitenebene 12. Außerdem sei eine in Richtung der Breite w des Vorsprungsabschnitts 9 sichtbare Seitenebene eine Seitenebene 13. Weiterhin seien die beiden vertikalen Höhen der Seitenebenen 12 und 13 gleich h₁ bzw. h₂. Mit anderen Worten, der Abstand von der Oberseite des Vorsprungsabschnitts 9 zur unteren Ebene 8 entspricht der Höhe h₂. Die Höhe H ist definiert als Summe der Höhe h₁ der Seitenebene 12 des Handhabungsabschnitts 4 und der Höhe h₂ der Seitenebene 13 des Vorsprungsabschnitts 9. Das heißt, die Höhe H entspricht der Höhe des Linsenelements 31, wenn in der Richtung seiner Breite w gesehen. Die Höhe H ist nicht gleichförmig und ändert sich ein wenig entlang der Richtung der Dicke t des Linsenelements 31. 3C ist eine ebene Seitenansicht des Linsenelements 31, wenn in der Richtung seiner Breite w gesehen. Eine obere Randlinie 14 zeigt den obersten Abschnitt der Seitenebene 12, während eine untere Randlinie 16 den untersten Abschnitt der Seitenebene 13 zeigt. Wie in 3C gezeigt, sind die zwei Linien 14 und 16 ein wenig schräg in Bezug auf die senkrechte Linie der Linsenausbildungsebene, und die Höhe H wird entlang des Weges von der Seite der Linsenausbildungsebene zu der dazu entgegengesetzten ebenen Seite allmählich vermindert, so dass sie eine trapezförmige äußere Form oder dergleichen zeigt, wenn man das Linsenelement 31 in der Richtung seiner Breite w sieht. Die Änderung dieser Höhe H ist sehr klein, 3C zeigt sie zum besseren Verständnis aber übertrieben.
4 ist eine Perspektivansicht, die die Beschaffenheit einer Linsenelement-Anordnung 41 in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform zeigt. Die Linsenelement-Anordnung 41 besteht aus einer Mehrzahl von Linsenelementen 1, welche in Reihe miteinander verbunden sind, um eine Anordnung auszubilden, die sich in einer Richtung erstreckt. Das heißt, die Linsenelement-Anordnung 41 besteht aus dem optischen Substrat und enthält eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2, die so an geordnet sind, dass eine Anordnung davon gebildet wird, eine Mehrzahl von Randabschnitten 6, die jeweils auf der Unterseite des Außenumfangs jedes Linsenabschnitts 2 liegen und eine Kreisbogenform haben, die entlang des Kreisumfangs des Linsenabschnitts 2 liegt, und einen Handhabungs-/Tragabschnitt 4a, welcher so ausgebildet ist, dass er alle Linsenabschnitte 2 verbindet und integriert. Der Handhabungs-/Tragabschnitt 4a ist mit jedem Linsenabschnitt 2 auf der anderen Seite von dessen Außenumfang verbunden, erstreckt sich in der Richtung der ausgerichteten Linsenabschnitte 2 auf der Oberfläche ungefähr parallel zur Oberfläche der Linsenabschnitte 2, geht über die Linsenabschnitte 2 hinweg und verbindet und trägt alle Linsenabschnitte 2. Die obere Ebene des Handhabungs-/Tragabschnitts 4a ist als eine obere flache Ebene 47 flach ausgebildet, um es zu ermöglichen, den Handhabungs-/Tragabschnitt 4a mittels Unterdruck anzusaugen und festzuhalten.
Ähnlich wie im Falle des Linsenelements 1 erstreckt der Randabschnitt 6 der Linsenelement-Anordnung 41 seine kreisbogenförmige äußere Form von der Seite der Linsenausbildungsebene zu der entgegengesetzten ebenen Seite, um den Vorsprungsabschnitt 9 auszubilden. In diesem Fall wird bevorzugt, dass der Außendurchmesser dieses Vorsprungsabschnitts 9 mit jenem des Lichtwellenleiters zusammenfällt, der mit der Linsenelement-Anordnung 41 verbunden wird, wenn die Linsenelement-Anordnung 41 auf dem Halbleitersubstrat montiert wird. Hiermit kann die optische Achse jedes Linsenabschnitts 2 in der Linsenelement-Anordnung 41 mühelos mit jener des entsprechenden Lichtwellenleiters zusammenfallen gelassen werden. In 4 sind alle Vorsprungsabschnitte so gezeichnet, als wenn sie denselben Außendurchmesser hätten. Wird jedoch der Außendurchmesser des mit dem Linsenabschnitt gekoppelten Lichtwellenleiters je nach dem Linsenabschnitt anders gemacht, kann jeder Vorsprungsabschnitt 9 so ausgebildet werden, dass er einen anderen, jenem des Lichtwellenleiters entsprechenden Außendurchmesser hat.
Weiterhin kann die Linsenelement-Anordnung 41 mit der in 2 gezeigten Marke 20 und der in 3A und 3B gezeigten Rille für Positionierungszwecke versehen sein.
Und weiterhin ist bei der obigen Linsenelement-und-Linsenelement-Anordnung der Randabschnitt 6 so ausgebildet, dass er den Außenumfang des Linsenabschnitts 2 zum Teil umgibt, es ist aber auch möglich, den Randabschnitt 6 so auszubilden, dass der Außenumfang des Linsenabschnitts 2 als ein den Randabschnitt 6 bildendes Element dient.
Im Folgenden wird jetzt ein Verfahren zur Herstellung von Linsenelementen wie vorher beschrieben unter Bezugnahme auf 5A bis 5D und 6 und 7 beschrieben. Die folgende Beschreibung ist hauptsächlich auf das Verfahren zur Herstellung des Linsenelements 1 gerichtet, das Verfahren ist aber nicht nur auf Varianten des Linsenelements 1, sondern auch auf die Linsenelemente 21, 31, die Linsenelement-Anordnung 41 und davon abgeleitete Varianten gerichtet.
Ein Herstellungsverfahren wird jetzt unter Bezugnahme auf 5A bis 5D und 6 und 7 beschrieben. 5A bis 5D sind typische Schnittansichten zur Erläuterung des Herstellungsprozesses. In diesem Beispiel wird zuerst ein Halbleitersubstrat vom Typ Silizium-auf-Isolator (SOI) (nachfolgend als "SOI-Substrat" bezeichnet) als optisches Substrat 100 hergestellt. Wie in 5A gezeigt, hat das SOI-Substrat 100 eine Struktur, die aus einer oberen SOI-Schicht 100a, einer unteren Si-Schicht 100c und einer mittleren SiO₂-Schicht 100b, die zwischen die obigen zwei Schichten 100a und 100c gelegt ist, zusammengesetzt ist. Die SOI-Schicht 100a besteht aus Silizium. Zum Beispiel kann ein Silizium-Wafer mit 4 Inch Außendurchmesser zur Ausbildung des SOI-Substrats 100 verwendet werden. Die Dicke jeder Schicht in diesem Beispiel ist wie folgt. Und zwar hat die SOI-Schicht 100a eine Dicke von 100 μm, die mittlere SiO₂-Schicht 100b hat eine Dicke von 1 bis 2 μm, und die Si-Schicht 100c hat eine Dicke von 500 μm.
Danach, wie in 5B gezeigt, werden eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 in vorbestimmten Abständen auf der Oberfläche der SOI-Schicht 100a ausgebildet. Bei der Ausbildung dieser Linsenabschnitte 2 ist es möglich, von Fotolithografie- und Ätztechnik wie z.B. einem Verfahren des reaktiven Ionenätzens (RIE) und so weiter Gebrauch zu machen, welches im Prozess der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet wird. Das heißt, eine Menge Linsenabschnitte 2 mit gewünschten optischen Eigenschaften können alle auf einmal und mit hoher Präzision hergestellt werden, indem die Fotolithografie- und Ätztechnik auf die Oberfläche der SOI-Schicht 100a angewandt wird.
Im nächsten Schritt, wie in 5C gezeigt, werden der Randabschnitt 6, der Vorsprungsabschnitt 9 und der Handhabungs-/Tragabschnitt 104a in Kontakt mit dem Um fang jedes Linsenabschnitts 2 ausgebildet. 6 ist eine Draufsicht, die das Endergebnis des obigen Schritts zeigt, und 5C ist eine dementsprechende Schnittansicht, welche auf der Linie A-A' von 6 genommen ist. Wie man aus 6 erkennt, werden eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 in einer Mehrzahl von Reihen auf dem SOI-Substrat 100 ausgebildet. Der Randabschnitt 6 wird so ausgebildet, dass er die Form eines entlang eines Teils des Außenumfangs jedes Linsenabschnitts 2 gezogenen Kreisbogens annimmt. Die kreisbogenförmige äußere Form des Randabschnitts 6 erstreckt sich von der Oberfläche der SOI-Schicht 100a zur Oberfläche der SiO₂-Schicht 100b, wodurch der tonnendachförmige Vorsprungsabschnitt 9 ausgebildet wird. Weiterhin ist der Handhabungs-/Tragabschnitt 104a derart, dass er durch die andere Seite seines Umfangs mit dem Linsenabschnitt 2 verbunden ist, und er erstreckt sich auf einer Ebene ungefähr parallel zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2, geht in dessen Reihenrichtung über den Linsenabschnitt 2 hinweg und verbindet und integriert alle Linsenabschnitte 2, die in einer Reihe enthalten sind, um eine stabförmige Linsenelement-Ansammlung 112 auszubilden. Als Folge enthält die stabförmige Linsenelement-Ansammlung 112 eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2, die in einer Reihe ausgerichtet sind, und den Handhabungs-/Tragabschnitt 104a, der diese Linsenabschnitte 2 integriert und in einer Richtung ausspannt. Daher können eine Mehrzahl von stabförmigen Linsenelement-Ansammlungen 112 in einer Mehrzahl von Reihen auf dem SOI-Substrat 100 ausgebildet werden.
Dieser Prozess (5C) ist ein Ätzprozess zum chemischen Ätzen des SOI-Substrats 100 einschließlich einer Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungen 112 unter Verwendung einer Fotomaske, die mit einem Muster versehen ist, das dem der Linsenelement-Ansammlungen 112, wie auf dem SOI-Substrat 100 angeordnet, entspricht. Dieser Ätzprozess wird fortgesetzt durchgeführt, bis die zwischen je zwei benachbarten Linsenelement-Ansammlungen 112 befindliche Oberfläche der SiO₂-Schicht 100b freiliegt. Hiermit wird jede Linsenelement-Ansammlung 112 auf dem Substrat ausgebildet.
Nach dem obigen Ätzprozess wird das ganze Substrat in eine Lösung von Fluorwasserstoffsäure (HF) getaucht. Die HF-Lösung wirkt auf die SiO₂-Schicht 100b, um sie zu entfernen, wirkt aber nicht auf die Si-Schicht 100c und die SOI(Si)-Schicht 100a, so dass die SOI-Schicht 100a von der Si-Schicht 100c abgetrennt wird. Wenn es eine bestimmte Lösung gibt, welche dasselbe selektive Ätzen wie die HF-Lösung durchführen kann, kann sie statt der HF-Lösung verwendet werden. Bei Abtrennung der Linsenele ment-Ansammlung 112 von der darunter liegenden Si-Schicht 100c wird jede stabförmige Linsenelement-Ansammlung 112 vom Substrat abgetrennt, wie in 5D gezeigt.
7 ist eine Perspektivansicht, die den Hauptteil der Beschaffenheit der Linsenelement-Ansammlung 112 zeigt. Wie oben beschrieben, erstreckt sich der Handhabungs-/Tragabschnitt 104a in einer Richtung und sind eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 miteinander verbunden, wodurch sie als Ganzes in einen einzigen Körper integriert sind, welcher eine stabförmige Linsenelement-Ansammlung 112 bildet. Folglich wird es im folgenden Herstellungsprozess möglich, die Linsenelement-Ansammlung 112, die eine Mehrzahl von Linsenabschnitten enthält, als eine Einheit zu handhaben. Mit anderen Worten, man kann mittels der Linsenelement-Ansammlung 112 eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 im Ganzen handhaben.
Unmittelbar vor dem Montageprozess des Linsenelements 1 wird die stabförmige Linsenelement-Ansammlung 112 in einer gewünschten Schneidposition 114 (siehe 7) zerschnitten, wodurch ein einzelnes Linsenelement 1 ausgebildet wird. Die Schneidposition 114 wird so bestimmt, dass sie zwischen benachbarten Linsenabschnitten 2 liegt, die mit dem Handhabungs-/Tragabschnitt 104a verbunden sind. Nachdem die Linsenelement-Ansammlung 112 mit dem obigen Schneidprozess in einzelne Linsenelemente 1 unterteilt worden ist, erhält der Handhabungs-/Tragabschnitt 104a der Linsenelement-Ansammlung 112 seine Funktion als Handhabungsabschnitt 4 für jedes abgetrennte Linsenelement 1.
In der obigen Beschreibung sind das Linsenelement 1 mit einem (Zahlwort) Linsenabschnitt 2 und das Verfahren zur Herstellung desselben erläutert worden. Dieses Verfahren kann aber auch verwendet werden, um die Linsenelement-Anordnung mit einer Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 herzustellen. Die Linsenelement-Anordnung mit zwei oder mehr Linsenabschnitten 2 kann hergestellt werden, indem die Schneidposition 114 (7) nicht zwischen benachbarte Linsenabschnitte gesetzt wird, sondern geeignet in eine gewünschte Position gesetzt wird. Zum Beispiel kann die Linsenelement-Anordnung 41 mit Linsenabschnitten, wie in 4 gezeigt, hergestellt werden, indem die Schneidposition 114 so gesetzt wird, dass der Handhabungs-/Tragabschnitt 4a vier Linsenabschnitte 2 enthält. Weiterhin ist es möglich, zuerst eine Linsenelement-Ansammlung 112 mit einer gewünschten Zahl von Linsenabschnitten 2 herzustellen und dann unter Verwendung der obigen Linsenelement-Ansammlung 112 selbst, ohne sie noch einmal zu zerschneiden, eine gewünschte Linsenelement-Anordnung herzustellen.
Der obige Schneidprozess kann unter Verwendung einer Schneidsäge, einer Diamantklinge und so weiter durchgeführt werden. In diesem Fall erhalten die Seitenflächen 12 des Linsenelements 1 nach dem Schneiden eine Qualität, die von der Art und Weise abhängt, wie sie geschnitten wurden.
Wie oben beschrieben, wird in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform der Erfindung im Herstellungsprozess die Linsenelement-Ansammlung 112 ausgebildet, wobei eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 mittels des Handhabungs-/Tragabschnitts 104a miteinander verbunden werden, um in einen Körper integriert zu werden. Hiermit wird es auch nach Ausbildung der Linsenabschnitte 2 unnötig, in Stücke getrennte Linsen zu handhaben, und es wird möglich, eine Mehrzahl von Linsenabschnitten im Ganzen zu handhaben. Dies bringt die vorteilhafte Wirkung hervor, dass Sammlung und Handhabung der Linsenelemente mühelos durchgeführt werden. Weiterhin muss man in dem Prozess zur Ausbildung eines Dünnfilms für Beschichtungszwecke, wie z.B. eines Antireflexfilms, eines optischen Filter-Films und so weiter bloß Linsenelement-Ansammlungen 112 in die Dampfabscheidungsvorrichtung setzen. Wird die Position der Linsenelement-Ansammlung in der Dampfabscheidungsvorrichtung so eingestellt, dass sie in eine vorbestimmte Richtung gerichtet ist, werden alle Linsenelemente, die die Linsenelement-Ansammlung ausbilden, gleichzeitig in dieselbe vorbestimmte Richtung wie die Linsenelement-Ansammlung gerichtet. Dies bedeutet, dass alle Filmausbildungsebenen der Linsenelemente in dieselbe vorbestimmte Richtung gerichtet sind. Dementsprechend können gleichförmige Dünnfilme unter derselben Bedingung mit hoher Qualität und Genauigkeit ausgebildet werden. Und da die Linsenelemente nicht einzeln gehandhabt werden, können sehr viel Arbeitskraft und Zeit eingespart werden, die nötig sind, um sie einzeln zu handhaben. Die Handhabung der Linsenelemente wird sehr viel leichter gemacht.
8 ist eine Perspektivansicht, die den Hauptteil der Beschaffenheit einer Linsenelement-Ansammlung 122 zeigt, wie in dem Prozess zur Herstellung von Linsenelementen ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist die Beschaffenheit des Handhabungs-/Tragabschnitts der Linsenelement-Ansammlung von jener der oben beschriebenen Ausführungsform verschieden. Daher wird die folgende Beschreibung mit Schwerpunkt nur auf diesem unterschiedlichen Punkt gegeben, und die ähnlichen Punkte, zum Beispiel der Herstellungsprozess des Linsenabschnitts 2 und so weiter, werden nicht berührt, um die sich wiederholende überflüssige Beschreibung zu vermeiden.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform wird eine Linsenelement-Ansammlung 122 statt der Linsenelement-Ansammlung 112 in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform ausgebildet. Die Linsenelement-Ansammlung 122 wird in Form eines Stabes ausgebildet und enthält eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2, die so angeordnet sind, dass sie sich in einer Richtung in einem vorbestimmten Abstand erstrecken, und einen Handhabungs-/Tragabschnitt 124a, der sich in dieser Richtung erstreckt. Wie in 8 gezeigt, wird der Handhabungs-/Tragabschnitt 124a so ausgebildet, dass er mit jedem oberseitigen Umfang der Linsenabschnitte 2 verbunden ist, die so ausgerichtet sind, dass sie eine Reihe bilden, und sich in der Richtung dieser Reihe erstreckt, auf einer Ebene ungefähr parallel zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2 über diese Linsenabschnitte 2 hinweg geht und alle in einer Reihe enthaltenen Linsenabschnitte 2 verbindet, um sie zu integrieren. Außerdem enthält der Handhabungs-/Tragabschnitt 124a eine Mehrzahl von Kerben 126.
Die Kerbe 126 liegt zwischen benachbarten Linsenabschnitten 2 des Handhabungs-/Tragabschnitts 124a. Die Position der Kerbe kann so ausgebildet werden, dass sie mit der in 7 gezeigten Schneidposition 114 zusammenfällt. Die Kerbe ist als eine Rille mit V-förmigem Querschnitt ausgebildet, welche sich in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Handhabungs-/Tragabschnitts 124a erstreckt.
Der erste Schritt, der zur Ausbildung der Linsenelement-Ansammlung 122 zu unternehmen ist, ist, ein Muster zu gestalten, dessen Form der Linsenelement-Ansammlung 122 einschließlich des Handhabungs-/Tragabschnitts 124a mit Kerben 126 entspricht, und danach wird auf Basis dieses Musters ein Fotomaskenmuster hergestellt. Die Linsenelement-Ansammlung 122 wird dann durch einen vorbestimmten Ätzprozess unter Verwendung des obigen Musters als Fotomaskenmuster auf dieselbe Weise wie die Linsenelement-Ansammlung 112 in der fünften Ausführungsform der Erfindung ausgebildet.
Unmittelbar bevor es an den Prozess geht, das Linsenelement 51 zu montieren, wird die Linsenelement-Ansammlung 122 an jeweiligen Kerben 126 gebrochen und wird in eine Mehrzahl von einzelnen Linsenelementen 51 wie in 9 gezeigt unterteilt. Aufgrund des Vorhandenseins der Kerbe 126 kann der Handhabungs-/Tragabschnitt 124a mühelos an der Kerbe 126 gebrochen werden, bloß indem eine schwache Kraft auf einen geeigneten Teil der Linsenelement-Ansammlung 122 ausgeübt wird. Das Linsenelement 51 ist dem in 1 gezeigten Linsenelement 1 ähnlich, außer in dem einen Punkt, dass das Erstere eine andere Seitenfläche 52 als die Letztere in Bezug auf dessen Form hat. Die Seitenfläche 52 des Linsenelements 51 enthält einen Teil der durch Ätzen ausgebildeten Kerbe 126 und eine Bruchebene, die aus dem Bruch des Handhabungs-/Tragabschnitts 124a resultiert. Ein durch den obigen Bruch vom Handhabungs-/Tragabschnitt 124a abgetrennter Teil wird ein Handhabungsabschnitt 54 genannt. Ähnlich dem Handhabungsabschnitt 1 erleichtert der Handhabungsabschnitt 54 die Handhabung von einzelnen Linsenelementen in deren Montageprozess.
Im Obigen ist das Beispiel erläutert worden, dass das Linsenelement 1 einen (Zahlwort) Linsenabschnitt 2 aufweist. Die Erfindung ist aber nicht durch dieses Beispiel zu beschränken. Zum Beispiel kann eine Linsenelement-Anordnung mit einer Mehrzahl von Linsenabschnitten hergestellt werden, indem die Position der auf dem Handhabungs-/Tragabschnitt 124a vorgesehenen Kerbe 126 auf eine ähnliche Weise passend gesetzt wird, wie die Schneidposition 114 in der fünften Ausführungsform gesetzt wird. 10 eine ebene Ansicht, die den Hauptteil der Linsenelement-Ansammlung 122a zeigt, wie in dem Prozess zur Herstellung einer Linsenelement-Anordnung mit drei Linsenabschnitten 2 ausgebildet. In 10 ist die Kerbe 126 alle drei Linsenabschnitte 2 vorgesehen.
Wie oben beschrieben, wird im Herstellungsprozess die Linsenelement-Ansammlung 122 ausgebildet, in die eine Mehrzahl von mittels des Handhabungs-/Tragabschnitts 124a miteinander verbundenen Linsenabschnitten 2 integriert sind. Hiermit wird keine Arbeit zum Handhaben von in Stücke getrennten Linsen erforderlich, selbst nach Ausbildung der Linsenabschnitte 2, und es wird möglich, eine Mehrzahl von Linsenabschnitten im Ganzen zu handhaben. Als Folge kann die vorteilhafte Wirkung erzielt werden, dass Sammlung und Handhabung der Linsenelemente mühelos durchgeführt werden. Weiterhin muss man in dem Prozess zur Ausbildung eines Dünnfilms wie eines Antireflexfilms, eines optischen Filters und so weiter bloß Linsenelement-Ansammlungen 122 in die Dampfabscheidungsvorrichtung setzen. Wird die Position der Linsenelement-Ansammlung in der Dampfabscheidungsvorrichtung so eingestellt, dass sie in eine vorbestimmte Richtung gerichtet ist, werden alle Linsenelemente, die die Linsenelement-Ansammlung ausbilden, gleichzeitig in dieselbe vorbestimmte Richtung wie die Linsenelement-Ansammlung gerichtet. Dies bedeutet, dass alle Filmausbildungsebenen der Linsenelemente in dieselbe vorbestimmte Richtung gerichtet sind. Dementsprechend können gleichförmige Dünnfilme unter derselben Bedingung mit hoher Qualität und Genauigkeit ausgebildet werden. Und da die Linsenelemente nicht einzeln gehandhabt werden, können sehr viel Arbeitskraft und Zeit eingespart werden, die nötig sind, um sie einzeln zu handhaben. Die Handhabung der Linsenelemente wird sehr viel leichter gemacht. Und zusätzlich zu der durch die fünfte Ausführungsform erzielbaren Wirkung bringt die Bereitstellung der Kerbe 126 die Wirkung hervor, dass Linsenelemente mühelos vereinzelt werden können.
11 ist eine Perspektivansicht, die den Hauptteil der Beschaffenheit einer Linsenelement-Ansammlung 132 zeigt, wie in dem Prozess zur Herstellung von Linsenelementen ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist die Beschaffenheit der auf dem Handhabungs-/Tragabschnitt ausgebildeten Kerbe von jener verschieden, welche in der obigen sechsten Ausführungsform ausgebildet und verwendet wird. Daher wird die folgende Beschreibung mit Schwerpunkt nur auf diesem unterschiedlichen Punkt gegeben, und die ähnlichen Punkte, zum Beispiel der Herstellungsprozess des Linsenabschnitts 2 und so weiter, werden nicht beschrieben, um die sich wiederholende überflüssige Beschreibung zu vermeiden.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform wird eine Linsenelement-Ansammlung 132 wie in 11 gezeigt statt der Linsenelement-Ansammlung 132 in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform ausgebildet. Die Linsenelement-Ansammlung 132 wird in Form eines Stabes ausgebildet und enthält eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2, die so angeordnet sind, dass sie sich in einem vorbestimmten Abstand in einer Richtung erstrecken, und einen Handhabungs-/Tragabschnitt 134a, der sich in dieser Richtung erstreckt. Wie in 11 gezeigt, wird der Handhabungs-/Tragabschnitt 134a so ausgebildet, dass er mit jedem oberseitigen Umfang der Linsenabschnitte 2 verbunden ist, die so ausgerichtet sind, dass sie eine Reihe bilden, und sich in der Richtung dieser Reihe erstreckt, auf einer Ebene ungefähr parallel zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2 über diese Linsenabschnitte 2 hinweg geht und alle in einer Reihe enthaltenen Linsenabschnitte 2 verbindet, um sie zu integrieren. Außerdem enthält der Handhabungs-/Tragabschnitt 134a eine Mehrzahl von Kerben 136.
Die Kerbe 136 liegt zwischen benachbarten Linsenabschnitten 2 des Handhabungs-/Tragabschnitts 134a. Die Position der Kerbe 136 kann so ausgebildet werden, dass sie mit der in 7 gezeigten Schneidposition 114 zusammenfällt. Die Kerbe 13F ist als eine Rille mit V-förmigem Querschnitt ausgebildet, welche sich in der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2 öffnet und in der ebenfalls zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2 senkrechten Richtung eine gewisse Tiefe hat. Die Kerbe 136 unterscheidet sich von der in 8 gezeigten Kerbe 126 hinsichtlich der Tiefenrichtung der Rille.
Der erste Schritt, der zur Ausbildung der Linsenelement-Ansammlung 132 zu unternehmen ist, ist, ein Muster zu gestalten, dessen Form der Linsenelement-Ansammlung 132 einschließlich des Handhabungs-/Tragabschnitts 134a mit Kerben 136 entspricht, und dann auf Basis dieses Musters ein Fotomaskenmuster herzustellen. In diesem Fall ist jedoch das Wichtigste, das Muster unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen der Größe des Öffnungsabschnitts der Kerbe 136 und der Ätzgeschwindigkeit zu gestalten. Mit anderen Worten, man muss das Muster präzise so ausrichten, dass der Öffnungsabschnitt der Kerbe 136 die entgegengesetzte Ebene des Substrats nicht erreicht, wenn das Ätzen zur Ausbildung der Linsenelement-Ansammlung 132 beendet ist. Die Linsenelement-Ansammlung 132 wird unter Verwendung dieses Musters als Fotomaskenmuster auf dieselbe Weise wie die Linsenelement-Ansammlung 112 in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform ausgebildet.
Unmittelbar bevor es an den Prozess geht, das Linsenelement 1 zu montieren, wird die Linsenelement-Ansammlung 132 an jeweiligen Kerben 136 gebrochen und wird in eine Mehrzahl von einzelnen Linsenelementen ähnlich dem in 1 gezeigten Linsenelement 1 unterteilt. Aufgrund des Vorhandenseins der Kerbe 136 kann der Handhabungs-/Tragabschnitt 134a mühelos an der Kerbe 136 gebrochen werden, bloß indem eine schwache Kraft auf einen geeigneten Teil der Linsenelement-Ansammlung 132 ausgeübt wird. Die Seitenfläche des Linsenelements nach dessen Ausbildung enthält einen Teil der durch Ätzen ausgebildeten Kerbe 136 und eine Bruchebene, die aus dem Bruch des Handhabungs-/Tragabschnitts 134a resultiert. Ein durch den obigen Bruch vom Handhabungs-/Tragabschnitt 134a abgetrennter Teil wird ein Handhabungsabschnitt genannt. Dieser Handhabungsabschnitt erleichtert die Handhabung von einzelnen Linsenelementen in deren Montageprozess.
Ähnlich wie in den bislang beschriebenen Ausführungsformen kann eine Linsenelement-Anordnung mit einer Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 hergestellt werden, indem die Position der Kerbe 136 auf dem Handhabungs-/Tragabschnitt 134a passend gesetzt wird.
Wie oben beschrieben, wird ähnlich wie in den bislang beschriebenen Ausführungsformen im Herstellungsprozess die Linsenelement-Ansammlung 132 ausgebildet, in die eine Mehrzahl von mittels des Handhabungs-/Tragabschnitts 134a miteinander verbundenen Linsenabschnitten 2 integriert sind. Hiermit wird keine Arbeit zum Handhaben von in Stücke getrennten Linsen erforderlich, selbst nach Ausbildung der Linsenabschnitte 2, und es wird möglich, eine Mehrzahl von Linsenabschnitten im Ganzen zu handhaben. Als Folge kann die vorteilhafte Wirkung erzielt werden, dass Sammlung und Handhabung der Linsenelemente mühelos durchgeführt werden. Weiterhin muss man in dem Prozess zur Ausbildung eines Dünnfilms wie eines Antireflexfilms, eines optischen Filters und so weiter bloß Linsenelement-Ansammlungen 132 in die Dampfabscheidungsvorrichtung setzen. Wird die Position der Linsenelement-Ansammlung in der Dampfabscheidungsvorrichtung so eingestellt, dass sie in eine vorbestimmte Richtung gerichtet ist, werden alle Linsenelemente, die die Linsenelement-Ansammlung ausbilden, gleichzeitig in dieselbe vorbestimmte Richtung wie die Linsenelement-Ansammlung gerichtet. Dies bedeutet, dass alle Filmausbildungsebenen der Linsenelemente in dieselbe vorbestimmte Richtung gerichtet sind. Dementsprechend können gleichförmige Dünnfilme unter derselben Bedingung mit hoher Qualität und Genauigkeit ausgebildet werden. Und da die Linsenelemente nicht einzeln gehandhabt werden, können sehr viel Arbeitskraft und Zeit eingespart werden, die nötig sind, um sie einzeln zu handhaben. Die Handhabung der Linsenelemente wird sehr viel leichter gemacht. Und außerdem hat in dieser Ausführungsform die Ebene des Handhabungs-/Tragabschnitts 134 auf der Rückseite des Linsenabschnitts 2 keinen Öffnungsabschnitt der Kerbe 136. Daher kann die Linsenelement-Ansammlung 132 so, wie sie gleich nach ihrer Ausbildung ist, auf einer Montageplatte oder dergleichen angeordnet werden, so dass der Wechsel zum Montageschritt erleichtert wird.
12 ist eine ebene Ansicht, die eine Linsenelement-Ansammlungsgruppe zeigt, wie in dem Prozess zur Herstellung von Linsenelementen ausgebildet. Diese Ausführungsform nimmt die Beschaffenheit der Linsenelement-Ansammlungsgruppe an, welche durch Gruppieren einer Reihe von Linsenelement-Ansammlungen ausgebildet wird. Dies ist nur ein Punkt, der die Ausführungsform von den früheren Ausführungsformen verschieden macht. Daher wird die folgende Beschreibung mit Schwerpunkt nur auf diesem unterschiedlichen Punkt gegeben, und die ähnlichen Punkte, zum Beispiel der Herstellungsprozess des Linsenabschnitts 2 und so weiter, werden nicht berührt, um die sich wiederholende überflüssige Beschreibung zu vermeiden.
In dieser Ausführungsform wird die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 wie in 12 gezeigt statt der Linsenelement-Ansammlung wie vorher beschrieben ausgebildet. In diesem Beispiel nimmt die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 eine Beschaffenheit derart an, dass eine Mehrzahl von stabförmigen Linsenelement-Ansammlungen 122, die auf dieselbe Weise wie in 8 gezeigt angeordnet sind, mittels zweier Seitenverbindungsabschnitte 144, die jeweils alle auf derselben Seite der Linsenelement-Ansammlungen liegenden Endabschnitte verbinden, in einen Körper integriert sind. Mit anderen Worten, in der Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 sind eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 ausgebildet und in einer zweidimensionalen Ebene ungefähr parallel zur Oberfläche des Linsenabschnitts 2 angeordnet, und all diese Linsenabschnitte 2 sind mittels des Handhabungs-/Tragabschnitts 124 und des Verbindungsabschnitts 144 verbunden, wodurch sie in einen Körper integriert sind.
Bei der Ausbildung der Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 kann die in 7 gezeigte Linsenelement-Ansammlung 112 oder die in 11 gezeigte Linsenelement-Ansammlung 132 an Stelle der Linsenelement-Ansammlung 122 verwendet werden. Außerdem kann die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 aus einer Mehrzahl von Linsenabschnitten 2, die in zweidimensionaler Form angeordnet sind, dem Handhabungs-/Tragabschnitt und dem Verbindungsabschnitt, welcher alle Linsenabschnitte 2 verbindet, um sie in einen Körper zu integrieren, zusammengesetzt werden. In diesem Beispiel ist die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 aus einer Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 zusammengesetzt, die Kerben 126 haben, das Vorhandensein der Kerbe ist aber nicht immer eine unverzichtbare Sache.
Der erste Schritt, der zur Ausbildung der Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 zu unternehmen ist, ist, ein Muster zu gestalten, dessen Form der Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 in der oben erwähnten Form entspricht. Die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 wird dann durch einen vorbestimmten Ätzprozess unter Verwendung des obigen Musters als Fotomaskenmuster auf dieselbe Weise wie die Linsenelement-Ansammlung 112 in der fünften Ausführungsform der Erfindung ausgebildet.
Unmittelbar bevor es an den Prozess geht, das Linsenelement zu montieren, wird die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 an jeweiligen Kerben 126 gebrochen und wird in eine Mehrzahl von einzelnen Linsenelementen unterteilt. Die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 hat dieselbe Kerbe 126 wie die in 8 gezeigte Linsenelement-Ansammlung 122, so dass der Handhabungs-/Tragabschnitt 124a und der Seitenverbindungsabschnitt 144 mühelos an der Kerbe 136 gebrochen werden können. Die Seitenfläche des Linsenelements nach dessen Ausbildung enthält einen Teil der durch Ätzen ausgebildeten Kerbe 126 und eine Bruchebene, die aus dem Bruch des Handhabungs-/Tragabschnitts 124a resultiert. Ein durch den obigen Bruch vom Handhabungs-/Tragabschnitt 124a abgetrennter Teil wird ein Handhabungsabschnitt genannt. Dieser Handhabungsabschnitt erleichtert die Handhabung von einzelnen Linsenelementen in deren Montageprozess. Und ähnlich wie in den früher beschriebenen Ausführungsformen kann eine Linsenelement-Anordnung mit einer Mehrzahl von Linsenabschnitten hergestellt werden, indem die Position der Kerbe 126 auf dem Handhabungs-/Tragabschnitt 124a passend gesetzt wird.
Wie oben beschrieben, wird in Übereinstimmung mit der Ausführungsform die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 ausgebildet, wobei eine Mehrzahl von mittels des Handhabungs-/Tragabschnitts 124a miteinander verbundenen Linsenabschnitten 2 und der Seitenverbindungsabschnitt 144 in einen Körper integriert werden. Hiermit wird es auch nach Ausbildung der Linsenabschnitte 2 unnötig, in Stücke getrennte Linsen zu handhaben, und eine Mehrzahl von Linsenelementen können im Ganzen gehandhabt werden. Dies bringt die vorteilhafte Wirkung hervor, dass Sammlung und Handhabung der Linsenelemente mühelos durchgeführt werden. Weiterhin muss man in dem Prozess zur Ausbildung eines Beschichtungsfilms wie z.B. eines Antireflexfilms, eines optischen Filters und so weiter bloß Linsenelement-Ansammlungen 142 in die Dampfabscheidungsvorrichtung setzen. Wird die Position der Linsenelement-Ansammlung in der Dampfabscheidungsvorrichtung so eingestellt, dass sie in eine vorbestimmte Richtung gerichtet ist, werden alle Linsenelemente, die die Linsenelement-Ansammlung ausbilden, gleichzeitig in dieselbe vorbestimmte Richtung wie die Linsenelement-Ansammlung gerichtet. Dies bedeutet, dass alle Filmausbildungsebenen der Linsen elemente in dieselbe vorbestimmte Richtung gerichtet sind. Dementsprechend können gleichförmige Dünnfilme unter derselben Bedingung mit hoher Qualität und Genauigkeit ausgebildet werden. Und da die Linsenelemente nicht einzeln gehandhabt werden, können sehr viel Arbeitskraft und Zeit eingespart werden, die nötig sind, um sie einzeln zu handhaben. Die Handhabung der Linsenelemente wird sehr viel leichter gemacht. Besonders in dieser Ausführungsform, in der Linsenelement-Ansammlungen wie die Linsenelement-Ansammlungen 112, 122, 122a und 132 im Ganzen gehandhabt werden können, wird die Mühelosigkeit von deren Sammlung und Handhabung verbessert. Und da der Handhabungs/Tragabschnitt der Linsenelement-Ansammlungsgruppe mit Kerben versehen ist, kann die Trennung der Linsenelement-Ansammlungsgruppe in einzelne Linsenelemente mühelos durchgeführt werden.
Im obigen Beispiel werden eine Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungen mittels zweier Seitenverbindungsabschnitte über beide Seitenenden ihrer Handhabungs-/Tragabschnitte miteinander verbunden, sie können aber auch mittels eines einzigen Seitenverbindungsabschnitts über eines von beiden Seitenenden derselben verbunden werden.
13A und 13B sind Skizzen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Linsenelements, wobei 13A eine schematische ebene Ansicht ist, die die Beschaffenheit einer Zusammensetzung aus einer Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungsgruppen und einem Rahmens zeigt, die alle auf einem Substrat ausgebildet sind. Wie in 13A gezeigt, sind eine Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungsgruppen 142 auf einem optischen Substrat 100 ausgebildet, während ein ringförmiger Rahmen 150 so ausgebildet ist, dass er entlang des Umfangs des Substrats 100 verläuft. Alle Linsenelement-Ansammlungsgruppen 142 sind mit dem Rahmen 150 verbunden, wodurch sie in einen Körper integriert werden. Der Rahmen 150 ist so ausgebildet, dass er eine Dicke hat, die dicker als jene der Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 ist. In 13A ist die Detailbeschaffenheit der Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 weggelassen, aber 13B zeigt sie im Detail. 13B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Hauptteil der Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 zeigt. Benachbarte Linsenelement-Ansammlungsgruppen 142 sind miteinander verbunden, indem sie einen Verbindungsabschnitt 144 miteinander gemeinsam haben. Die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 kann so ausgebildet werden, dass sie eine geringe Größe wie z.B. 1 Quadratzentimeter hat.
In dieser Ausführungsform ist die Beschaffenheit der auf dem optischen Substrat 100 ausgebildeten stabförmigen Linsenelement-Ansammlung jener der in 8 gezeigten Linsenelement-Ansammlung ähnlich. Die Erfindung ist aber nicht durch dieses Beispiel zu beschränken, und es können die Linsenelement-Ansammlung 112, 122, 122a, 123 oder andere als diese angenommen werden. Der Rahmen 150 kann auch in einer beliebigen Form gestaltet werden. Welche Linsenelement-Ansammlungen und Rahmen auch immer angenommen werden, sind jedoch eine Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungsgruppen 142 und der Rahmen 150, wie auf dem optischen Substrat 100 ausgebildet, sowohl mit dem Verbindungsabschnitt als auch dem Umfangsabschnitt des optischen Substrats zu verbinden, wodurch sie in einen Körper integriert werden.
Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Linsenelements in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 14A bis 14E beschrieben. Diese Figuren sind typische Schnittansichten, die einen Hauptteil des Herstellungsprozesses zeigen und den entlang einer Linie B-B' von 13A genommenen Schnittansichten entsprechen. In diesem Beispiel wird beispielsweise ein kreisförmiges SOI-Substrat 100 als optisches Substrat verwendet. Wie in 14A gezeigt, ist das SOI-Substrat 100 aus einer SOI(SI)-Schicht 100a als eine obere Schicht, einer Si-Schicht 100c als eine untere Schicht und einer SiO₂-Schicht 100b als eine mittlere Schicht, die zwischen die obigen zwei Schichten 100a und 100c gelegt ist, zusammengesetzt.
Als allererstes, wie in 14B gezeigt, werden eine Mehrzahl von Linsenabschnitten 2 in vorbestimmten Abständen auf der Oberfläche der SOI-Schicht 100a ausgebildet. Bei der Ausbildung dieser Linsenabschnitte 2 können eine Menge Linsenabschnitte 2 mit gewünschten optischen Eigenschaften alle auf einmal und mit hoher Präzision hergestellt werden, indem die Oberfläche der SOI-Schicht 100a mittels der Ätztechnik behandelt wird, beispielsweise der Fotolithografie- und Ätztechnik wie z.B. einem RIE-Verfahren und so weiter.
Im nächsten Schritt, wie in 14C gezeigt, werden der Randabschnitt 6, der Vorsprungsabschnitt 9 und der Handhabungs-/Tragabschnitt 124a so ausgebildet, dass sie den Linsenabschnitt 2 umgeben, und gleichzeitig wird auch der Verbindungsabschnitt 144 ausgebildet, obwohl nicht gezeigt. Als Folge der Ausbildung der obigen vier Abschnitte bleibt ein aus der SOI-Schicht gebildeter peripherer Randabschnitt 100a' auf dem peripheren Rand des SOI-Substrats 100 übrig. Jeder der oben erwähnten Abschnitte wird durch den Prozess der Ätzbehandlung mit Hilfe eines Fotomaskenmusters ausgebildet. Dieses Fotomaskenmuster wird auf Basis des Anordnungsmusters hergestellt, entsprechend welchem eine Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungsgruppen 142 angeordnet werden, von denen jede eine Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungen 122, die Verbindungsabschnitte 144 und den peripheren Randabschnitt 100a' enthält.
Danach, wie in 14D gezeigt, wird ein ringförmiger Rahmen 150, der aus Si-Substrat besteht und denselben Außendurchmesser wie das SOI-Substrat 100 hat, mit dem äußeren Endteil des peripheren Randabschnitts 100a' verbunden, so dass der Umfang des Rahmens 150 mit jenem des SOI-Substrats zusammenfällt. Der Rahmen 150 und der periphere Randabschnitt 100a' können durch das im Stand der Technik bekannte direkte Verbindungsverfahren oder durch Verwendung eines anderen Verbindungsmaterials wie z.B. Lötmittel miteinander verbunden werden. Beträgt der Außendurchmesser des kreisförmigen SOI-Substrats vier Inch, so darf der ringförmige Rahmen 150 die folgenden Abmessungen haben, nämlich einen Außendurchmesser von vier Inch, einen Innendurchmesser von 3,75 Inch und eine Dicke von 500 μm.
Danach wird das ganze Substrat in eine Lösung von Fluorwasserstoffsäure (HF) getaucht, um die SiO₂-Schicht 100b zu entfernen, wodurch die SOI-Schicht 100a von der Si-Schicht 100c getrennt wird. Wie in 14E gezeigt, wird hiermit die unter der Linsenelement-Ansammlung 122 liegende Si-Schicht 100c abgetrennt und entfernt, und es wird die in 13A und 13B gezeigte Beschaffenheit erreicht, welche aus einer Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungsgruppen 142, die eine Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungen 122 enthalten, den Verbindungsabschnitten 144, dem peripheren Randabschnitt 100a' und dem Rahmen 150 zusammengesetzt ist.
Wie oben beschrieben, werden eine Mehrzahl von gemeinsam ausgebildeten Linsenelement-Ansammlungsgruppen 142 und der auf dem peripheren Randabschnitt 100a' ausgebildete Rahmen 150 mit einer größeren Dicke als die Linsenelement-Ansammlungsgruppe 142 in einen Körper integriert. Hiermit wird zusätzlich zu den durch die früheren Ausführungsformen hervorgebrachten vorteilhaften Wirkungen die weitere Wirkung erzielt, dass die Sammlung und Handhabung der Linsenelemente nach ihrer Ausbildung noch mehr erleichtert wird, da eine große Zahl von auf dem optischen Sub strat 100 ausgebildeten Linsenabschnitten 2 im Ganzen gehandhabt werden können. Der Rahmen 150 ist so dick, dass er eine Mehrzahl von Linsenelement-Ansammlungsgruppen 142 mit Hilfe des peripheren Randabschnitts 100a' und des Verbindungsabschnitts 144 bestimmt tragen kann, so dass es möglich gemacht wird, die Linsenelement-Ansammlungsgruppen durch eine automatische Maschine zu handhaben.
Das Linsenelement 21 oder das Linsenelement 31 kann auf dieselbe Weise wie das vorher beschriebene Linsenelement 1 hergestellt werden. In diesem Fall wird die Ätzbehandlung unter Verwendung einer Fotomaske durchgeführt, deren Muster der Form der Marke 30 oder der Rillen 10a, 10b und 10c zur Verwendung beim Positionieren entspricht. Hiermit wird die Linsenelement-Ansammlungsgruppe ausgebildet, aus der eine Mehrzahl von Linsenelementen erzeugt werden.
Im Folgenden wird ein optisches Modul, das die oben erwähnten Linsenelemente verwendet, anhand von bestimmten Beispielen beschrieben. 15 zeigt eine Perspektivansicht eines optischen Moduls 200 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung. Das optische Modul 200 enthält ein tragendes Substrat 210, das beispielsweise aus Siliziumkristall ausgebildet ist; eine Lichtquelle 212 wie eine Laserdiode, welche auf der Oberfläche 210a des tragenden Substrats 210 vorgesehen ist; einen Lichtwellenleiter 214, der so angeordnet ist, dass er entlang einer auf der Oberfläche 210a des tragenden Substrats 210 ausgebildeten Rille 213 liegt, um Lichtstrahlen von der Lichtquelle 212 zu empfangen, wobei ein Ende davon mittels der Rille 213 in eine vorbestimmte Position gesetzt ist; und zwei Linsenelemente 1, die mit einem vorbestimmten Abstand zwischen dem Lichtwellenleiter 214 und der Lichtquelle 212 angeordnet sind.
Die Linsenausbildungsoberfläche des auf der Seite der Lichtquelle 212 liegenden Linsenelements 1 ist so angeordnet, dass sie der Lichtquellenseite gegenüberliegt, während die Linsenausbildungsoberfläche des auf der Seite des Lichtwellenleiters 214 liegenden Linsenelements 1 so angeordnet ist, dass sie der Lichtwellenleiterseite gegenüberliegt. Das Linsenelement 1 auf der Seite der Lichtquelle 212 hat die kollimierende Funktion, die divergenten Lichtstrahlen in den parallelen Lichtstrom umzuwandeln, wenn es die divergenten Lichtstrahlen von der Lichtquelle 212 empfängt. Das Linsenelement 1 auf der Seite des Lichtwellenleiters 214 bündelt den obigen parallelen Lichtstrom in Richtung auf den zentralen Abschnitt der Stirnseite 214a des Lichtwellen leiters 214.
Der Linsenabschnitt 2 des Linsenelements 1 ist so ausgebildet, dass sein Außendurchmesser kleiner als jener des Lichtwellenleiters 214 ist. Der kreisbogenförmige Vorsprungsabschnitt 9 ist so ausgebildet, dass sein Außendurchmesser ungefähr gleich jenem des Lichtwellenleiters 214 ist. Wird der Lichtwellenleiter 214 aus einem Einmoden-Lichtwellenleiter ausgebildet, so wird der Außendurchmesser ungefähr 125 μm, und jener des kreisbogenförmigen Vorsprungsabschnitts 9 wird ungefähr gleich dem obigen.
Der auf dem tragenden Substrat 210 ausgebildete Rillenabschnitt 213 hat einen V-förmigen Querschnitt. Der Lichtwellenleiter 214 wird so auf dem Rillenabschnitt 213 montiert, dass sein Umfangswandabschnitt zum Teil vom Rillenabschnitt 213 aufgenommen wird. Hiermit wird der Lichtwellenleiter 213 passend vom tragenden Substrat 210 getragen. Zwei Linsenelemente 1 werden so angeordnet, dass ihre Vorsprungsabschnitte 9 jeweils mit der Rille 231 in Kontakt kommen. Wie oben erwähnt, werden die Außendurchmesser des Vorsprungsabschnitts 9 bzw. des Lichtwellenleiters 214 so eingestellt, dass sie ungefähr einander gleich sind, so dass es möglich wird, jeweilige optische Achsen des Lichtwellenleiters 214 und zweier Linsenelemente 1 miteinander zusammenfallen zu lassen, indem der Vorsprungsabschnitt 9 und der Lichtwellenleiter 214 so auf dem Rillenabschnitt 213 montiert werden, dass sie zum Teil aufgenommen werden. Dabei kann die flache untere Ebene 8 des Handhabungsabschnitts 4 des Linsenelements 1 auf der Oberfläche 210a des tragenden Substrats 210 sitzen. Dementsprechend kann man das Linsenelement 1 über die obige untere Ebene 8 am tragenden Substrat 210 befestigen.
Die Lichtquelle 212 wird über eine Elektrode 212' in der Nähe des Endabschnitts des Rillenabschnitts 213 an der Oberfläche 210a befestigt. Die Lichtemissionsebene der Lichtquelle 212 wird so angeordnet, dass sie mit jener des Lichtwellenleiters 214 zusammenfällt. Die Elektrode 212' kann mittels der Fotolithografietechnik ausgebildet werden, wie sie im Prozess der Herstellung von Halbleitervorrichtungen häufig verwendet wird.
In dem oben beschriebenen Beispiel sind ein zwischen der Lichtquelle 212 und dem Lichtwellenleiter 214 angeordnetes Paar Linsenelemente miteinander identisch. Die Erfindung ist aber nicht durch dieses Beispiel zu beschränken. Je nach der Verwendung des optischen Moduls können zwei Linsenelemente mit unterschiedlichen Brennweiten übernommen werden.
Als eine Variante der ersten Ausführungsform kann man ein optisches Modul betrachten, das die in 4 gezeigte Linsenanordnung 41 statt des Linsenelements 1 verwendet. In diesem Fall hat das tragende Substrat eine Mehrzahl von Rillenabschnitten, deren Zahl der Zahl der in der Linsenanordnung 41 enthaltenen Vorsprungsabschnitte 9 entspricht. Außerdem entsprechen der Abstand und die Abmessung des Rillenabschnitts jenem der in der Linsenanordnung 41 enthaltenen Vorsprungsabschnitte 9. Die Linsenanordnung 41 wird so auf dem tragenden Substrat angeordnet, dass jeder Vorsprungsabschnitt 9 der Linsenanordnung 41 mit jedem Rillenabschnitt in Kontakt kommt. Der Lichtwellenleiter wird so auf jeden Rillenabschnitt gesetzt, dass jeder Linsenabschnitt 2 der Linsenanordnung 41 je einer Stirnseite des Lichtwellenleiters gegenüberliegt. Mit einer Anordnung der Linsenanordnung und des Lichtwellenleiters wie der obigen wird ein die Linsenanordnung verwendendes optisches Modul bereitgestellt, bei dem jeder Linsenabschnitt 2 optisch mit dem jeweiligen Lichtwellenleiter gekoppelt ist. Im Falle eines optischen Moduls wie dem obigen ist es nicht immer nötig, den Lichtwellenleiter auf allen Rillenabschnitten anzuordnen, und man kann die nötige Zahl der Lichtwellenleiter auf dem tragenden Substrat anordnen. In diesem Fall wird bevorzugt, den Außendurchmesser jedes kreisbogenförmigen Vorsprungsabschnitts 9 der Linsenanordnung 41 gleich jenem des Lichtwellenleiters zu machen, der entsprechend jedem Vorsprungsabschnitt 9 optisch mit jedem Linsenabschnitt 2 gekoppelt ist.
Im Folgenden werden ein optisches Modul, das Linsenelemente 31 verwendet, und ein Verfahren zum Packen desselben in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 16 und 17 beschrieben. 16 ist eine Perspektivansicht, die ein tragendes Substrat zeigt, wie für dieses optische Modul verwendet. Das tragende Substrat 220 weist den Rillenabschnitt 213 und eine Mehrzahl von Positionierungsmarken 224 auf seiner oberen Ebene auf. Das tragende Substrat 220 ist beispielsweise aus Siliziumkristall ausgebildet. Der Rillenabschnitt 213 ist eine Rille mit einem V-förmigen Querschnitt.
Die Positionierungsmarke 224 ist eine Marke, die zur Positionierung des Linsenelements 31 bei seiner Montage verwendet wird. In dem gezeigten Beispiel sind je vier Positionierungsmarken, d.h. insgesamt acht Positionierungsmarken, auf beiden Seiten des Rillenabschnitts 213 vorgesehen. Jeder Position der acht Positionierungsmarken 224 wird so festgelegt, dass sie mit der Position der Öffnungsabschnitte der Rillen 10a und 10c in der Linsenausbildungsebene und deren entgegengesetzten Ebene zusammenfällt, wenn das Linsenelement 31 auf dem tragenden Substrat 220 montiert wird. In dem gezeigten Beispiel ist die Positionierungsmarke in einer Kreuzform angezeigt, sie kann aber in einer beliebigen anderen Form als das Kreuz ausgedrückt werden.
17A und 17B zeigen ein Beispiel für ein optisches Modul 230, das ein tragendes Substrat 220 und ein Linsenelement 31 verwendet. Das optische Modul 230 ist aus einem tragenden Substrat 220, einer Lichtquelle 212, die eine Laserdiode oder dergleichen verwendet, zwei Linsenelementen 31 und einem Lichtwellenleiter 214 zusammengesetzt. Vorsprungsabschnitte 9 der zwei Linsenelemente 31 und der Lichtwellenleiter 214 sind jeweils so im Rillenabschnitt 213 aufgenommen, dass sie zum Teil davon aufgenommen werden. Die Lichtquelle 212, die zwei Linsenelemente 31 und der Lichtwellenleiter 214 sind mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet und sind optisch miteinander gekoppelt. Die Linsenausbildungsebene des Linsenelements 31 auf der Seite der Lichtquelle 212 ist so angeordnet, dass sie der Lichtquelle 212 gegenüberliegt, während die Linsenausbidungsoberfläche des Linsenelements 31 auf der Seite des Lichtwellenleiters 214 so angeordnet ist, dass sie dem Lichtwellenleiter 214 gegenüberliegt. Das Linsenelement 31 auf der Seite der Lichtquelle 212 hat die kollimierende Funktion, die divergenten Lichtstrahlen in den parallelen Lichtstrom umzuwandeln, wenn es die divergenten Lichtstrahlen von der Lichtquelle 212 empfängt. Das Linsenelement 31 auf der Seite des Lichtwellenleiters 214 hat die Funktion, den obigen parallelen Lichtstrom in Richtung auf den zentralen Abschnitt der Stirnseite des Lichtwellenleiters 214 zu bündeln. 17A ist eine Draufsicht auf das optische Modul 230, und 17B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C' von 17A. Eine in 17B gezeigte gestrichelte Linie zeigt eine horizontale Position an, in der die zwei Linsenelemente 31 und der Lichtwellenleiter 214 mit der Seitenwand des Rillenabschnitts 213 in Kontakt kommen.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Packen des optischen Moduls 230 erläutert. Zuerst ergreift die Unterdrucksaugvorrichtung das Linsenelement 31 mittels der oberen flachen Ebene 7 seines Handhabungsabschnitts 4. Danach befördert die Unterdrucksaugvorrichtung das Linsenelement 31 zum tragenden Substrat 220 und montiert es darauf, wobei das Linsenelement 31 in der Richtung orientiert wird, die es ermöglicht, dass sein Vorsprungsabschnitt 9 mit dem Rillenabschnitt 213 in Kontakt kommt. Dabei werden zwei Linsenelemente durch eine Positioniertätigkeit angeordnet, die auf eine Mehrzahl von Bezugspunkten Bezug nimmt, das heißt, den Öffnungsabschnitt der auf der Linsenausbildungsebene und deren entgegengesetzten Ebene des Linsenelements 31 ausgebildeten Rillen 10a und 10c und außerdem acht Positionierungsmarken, die auf dem tragenden Substrat 220 ausgebildet sind, und indem außerdem von Bildverarbeitung mittels einer CCD-Kamera oder dergleichen Gebrauch gemacht wird. Nachdem bestätigt worden ist, dass zwei Linsenelemente 31 jeweils in vorbestimmten Positionen geeignet platziert worden sind, werden beide Linsenelemente 31 mit dem tragenden Substrat 220 verbunden. Im Folgenden wird die Positionierung der Lichtquelle 212 mit hoher Genauigkeit durchgeführt, indem beispielsweise ein Marker in Bezug auf den oberen Abschnitt des tragenden Substrats 220 verwendet wird und dann die Lichtquelle 212 mittels Lötmittelpunkten oder dergleichen mit der Elektrode 212' auf dem tragenden Substrat 220 verbunden wird. Schließlich wird der Lichtwellenleiter 214 auf dem Rillenabschnitt 213 montiert, so dass seine Umfangswand mit der Seitenwand des Rillenabschnitts 213 in Kontakt kommt, und wird dann unter Verwendung eines geeigneten Harzes oder dergleichen damit verbunden.
Wie oben beschrieben, wird in der zweiten Ausführungsform die Positionierung der Elemente, die das optische Modul ausbilden, unter Verwendung der auf der unteren Ebene 8 des Handhabungsabschnitts 4 des Linsenelements 31 vorgesehenen Rillen 10a und 10c und der auf dem tragenden Substrat 220 vorgesehenen Positionierungsmarken 224 durchgeführt. Hiermit kann ein Linsenelement leicht in einer kurzen Zeitspanne mit einer hohen Genauigkeit von ±1 μm montiert werden, selbst wenn es eine äußere Form wie das Linsenelement 31 hat, dessen Höhe H sich von der Seite der Linsenausbildungsebene in Richtung auf deren entgegengesetzte Ebene allmählich ändert. Wie später in Verbindung mit einem Beispiel für Vergleichszwecke beschrieben wird, wird bei Verwendung eines Verfahrens nach dem Stand der Technik zur Montage eines Linsenelements mit einer äußeren Form ähnlich jener des Linsenelements 31 ein gewisser Fehler verursacht, durch den die optische Kopplungseffizienz vermindert wird. Im Gegensatz dazu ist in Übereinstimmung mit der Erfindung das Linsenelement mit den Positionierungsrillen 10a und 10c versehen, während das tragende Substrat mit den Positionierungsmarken versehen ist, so dass die hochgenaue Montage mühelos durchgeführt werden kann.
Im Folgenden werden ein optisches Modul, das Linsenelemente 31 verwendet, und ein Verfahren zum Packen desselben in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 18, 19A und 19B beschrieben. 18 ist eine Perspektivansicht, die ein tragendes Substrat zeigt, wie für dieses optische Modul verwendet. Das tragende Substrat 240 weist den Rillenabschnitt 213 und zwei Aussparungen 242a und 242b auf, die die Rille 213 auf seiner oberen Ebene rechtwinklig schneiden. Das tragende Substrat 240 ist beispielsweise aus Siliziumkristall ausgebildet. Der Rillenabschnitt 213 ist eine Rille mit einem V-förmigen Querschnitt.
Die Aussparungen 242a und 242b sind Rillen zur Verwendung bei Positionierung des Linsenelements 31 bei seiner Montage und haben einen rechtwinkligen Querschnitt. Diese Aussparungen können beispielsweise durch Schneiden ausgebildet werden. In der aktuellen Ausführungsform wird die Positionierung des Linsenelements 31 unter Verwendung der Aussparungen 242a und 242b als die Positionierungsmarken statt der in der elften Ausführungsform verwendeten Positionierungsmarken 224 durchgeführt.
19A und 19B zeigen ein Beispiel für ein optisches Modul 250, das ein tragendes Substrat 240 und ein Linsenelement 31 verwendet. Das optische Modul 250 ist aus einem tragenden Substrat 240, einer Lichtquelle 212, die eine Laserdiode oder dergleichen verwendet, zwei Linsenelementen 31 und einem Lichtwellenleiter 214 zusammengesetzt. Vorsprungsabschnitte 9 der zwei Linsenelemente 31 und der Lichtwellenleiter 214 sind jeweils so im Rillenabschnitt 213 aufgenommen, dass sie zum Teil davon aufgenommen werden. Die Lichtquelle 212, die zwei Linsenelemente 31 und der Lichtwellenleiter 214 sind mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet und sind optisch miteinander gekoppelt. Die Linsenausbildungsebene des Linsenelements 31 auf der Seite der Lichtquelle 212 ist so angeordnet, dass sie der Lichtquelle 212 gegenüberliegt, während die Linsenausbildungsoberfläche des Linsenelements 31 auf der Seite des Lichtwellenleiters 214 so angeordnet ist, dass sie dem Lichtwellenleiter 214 gegenüberliegt. Das Linsenelement 31 auf der Seite der Lichtquelle 212 hat die kollimierende Funktion, die divergenten Lichtstrahlen in den parallelen Lichtstrom umzuwandeln, wenn es die divergenten Lichtstrahlen von der Lichtquelle 212 empfängt. Das Linsenelement 31 auf der Seite des Lichtwellenleiters 214 hat die Funktion, den obigen parallelen Lichtstrom in Richtung auf den zentralen Abschnitt der Stirnseite des Lichtwellenleiters 214 zu bündeln. 19A ist eine Draufsicht auf das optische Modul 250, und
19B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D' von 19A. Eine in 19B gezeigte gestrichelte Linie zeigt eine horizontale Position an, in der die zwei Linsenelemente 31 und der Lichtwellenleiter 214 mit der Seitenwand des Rillenabschnitts 213 in Kontakt kommen.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Packen des optischen Moduls 250 erläutert. Zuerst ergreift die Unterdrucksaugvorrichtung das Linsenelement 31 mittels der oberen flachen Ebene 7 seines Handhabungsabschnitts 4. Danach befördert die Unterdrucksaugvorrichtung das Linsenelement 31 zum tragenden Substrat 240 und montiert es darauf, wobei das Linsenelement 31 in der Richtung orientiert wird, die es ermöglicht, dass sein Vorsprungsabschnitt 9 mit dem Rillenabschnitt 213 in Kontakt kommt. Dabei werden zwei Linsenelemente durch eine Positioniertätigkeit angeordnet, die auf eine Mehrzahl von Bezugspunkten Bezug nimmt, das heißt, die Position des Öffnungsabschnitts der auf der Linsenausbildungsebene und deren entgegengesetzten Ebene des Linsenelements 31 ausgebildeten Rillen 10a und 10c und außerdem den Rand der auf dem tragenden Substrat 240 vorgesehenen Aussparungen 242a und 242b, und indem außerdem von Bildverarbeitung mittels einer CCD-Kamera oder dergleichen Gebrauch gemacht wird. Nachdem bestätigt worden ist, dass zwei Linsenelemente 31 jeweils in den vorbestimmten Positionen geeignet platziert worden sind, wird ein wärmeaushärtendes Harz gleichförmig auf die Oberseite des tragenden Substrats 240 aufgebracht. Danach wird das tragende Substrat mit einer vorbestimmten Presskraft von seiner Oberseite her gepresst, und gleichzeitig wird es von seiner Unterseite her erwärmt, wodurch das Harz ausgehärtet wird. Hiermit wird das Linsenelement 31 mit dem tragenden Substrat 240 verbunden. Im Folgenden wird die Positionierung der Lichtquelle 212 mit hoher Genauigkeit durchgeführt, indem beispielsweise ein Marker in Bezug auf den oberen Abschnitt des tragenden Substrats 240 verwendet wird und dann die Lichtquelle 212 mittels Lötmittelpunkten oder dergleichen mit der Elektrode (nicht gezeigt) auf dem tragenden Substrat 240 verbunden wird. Schließlich wird der Lichtwellenleiter 214 so auf dem Rillenabschnitt 213 montiert, dass seine Umfangswand mit der Seitenwand des Rillenabschnitts 213 in Kontakt kommt, und wird dann unter Verwendung eines geeigneten Harzes oder dergleichen damit verbunden.
Wie oben beschrieben, wird in der aktuellen Ausführungsform die Positionierung der Elemente, die das optische Modul ausbilden, unter Bezugnahme auf die auf dem Linsenelement 31 vorgesehenen Rillen 10a und 10c und außerdem die auf dem tragenden Substrat 240 vorgesehenen Aussparungen 242a und 242b durchgeführt. Hiermit kann ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform ein Linsenelement leicht in einer kurzen Zeitspanne mit einer hohen Genauigkeit von ±1 μm montiert werden, selbst wenn es eine äußere Form wie das Linsenelement 31 hat. Und falls im Falle der zweiten Ausführungsform ein Harz verwendet wird, um Elemente, die das optische Modul ausbilden, miteinander zu verbinden, so könnte es geschehen, dass die Positionierungsmarken von dem Harz bedeckt werden, so dass die Marken undeutlich gemacht werden. Im Falle der aktuellen Ausführungsform werden die Positionierungsmarken 224 jedoch nicht verwendet, und die Positionierung der Elemente wird statt dessen mittels der Aussparungen 242a und 242b durchgeführt. Selbst wenn daher das Harz verwendet wird, besteht keine Gelegenheit, dass Dinge, die ein Bezugspunkt, eine Marke oder dergleichen sein können, durch das Harz undeutlich gemacht werden. Im obigen Beispiel werden zwei Aussparungen 242a und 242b zur Verwendung bei der Positionierung verwendet. Die Zahl der Aussparungen kann aber auch eine oder drei oder mehr sein, falls erforderlich.
Bei der Erläuterung der Ausführungsformen zwei und drei wird das Verfahren zum Packen des optischen Moduls anhand eines Beispiels erläutert, das das Linsenelement 31 verwendet. Die Erfindung wird aber nicht durch dieses Beispiel beschränkt. Wird ein Linsenelement mit einer zur Positionierungsrille des Linsenelements 31 äquivalenten Rille versehen, ist das Packungsverfahren wie oben beschrieben mit hoher Genauigkeit auf die Packung eines optischen Moduls anwendbar, das ein Linsenelement mit einer anderen äußeren Form als jene des Linsenelements 31 verwendet. Beispielsweise ist das Packungsverfahren auf ein optisches Modul anwendbar, das ein Linsenelement, dessen Höhe H von der Seite der Linsenausbildungsebene bis zu deren entgegengesetzten ebenen Seite konstant gehalten wird, oder ein Linsenelement anwendbar, dessen äußere Form, wie wenn es in der Richtung seiner Breite w gesehen wird, eine andere Form als ein Trapez zeigt.
Bei dem optischen Modul in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen zwei und drei wird die Lichtquelle 212 verwendet, man kann aber auch ein Lichtempfangselement wie eine Fotodiode statt der Lichtquelle verwenden.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 20A, 20B, 21A und 21B ein Beispiel für ein Packungsverfahren nach dem Stand der Technik beschrieben, um es mit dem Packungsverfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung zu vergleichen. Bei dem Packungsverfahren nach dem Stand der Technik wird die Positionierung jedes Elements, das ein optisches Modul ausbildet, unter Verwendung der Oberseite der Linsenausbildungsebene als Bezugspunkt durchgeführt. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren kommt es jedoch manchmal vor, dass ein Fehler verursacht wird, je nach der äußeren Form des Linsenelements. 20A und 20B sind Skizzen, die die äußere Form von zwei Arten von Linsenelementen 1a und 1b zeigt, wie man sie erhält, wenn man sie von ihren jeweiligen Seiten her sieht. Bei den in 20A und 20B gezeigten Linsenelementen 1a und 1b ist jeder der Linsenabschnitte 2 gleichermaßen auf der linken Oberfläche der zum Zeichnungspapier senkrechten Ebene ausgebildet. Die Ebene, auf der der Linsenabschnitt 2 ausgebildet ist, wird die Linsenausbildungsebene genannt. Jede Linsenausbildungsebene der Linsenelemente 1a und 1b hat gleichermaßen eine Kreisform. Die Linsenelemente 1a und 1b sind jedoch in Bezug auf ihre ebenen äußeren Formen, wie man sie erhält, wenn man eine Seitenansicht von ihnen nimmt, voneinander verschieden. Die ebenen Formen der Linsenelemente 1a und 1b auf einer Ebene ungefähr senkrecht zur Linsenausbildungsebene sind voneinander verschieden, und dieser Unterschied erscheint als Unterschied von oberen und unteren Randlinien, wie in den obigen Figuren gezeigt.
Das in 20A gezeigte Linsenelement 1a ist in Form eines Zylinders ausgebildet, und der Linsenabschnitt 2 ist auf einer flachen Ebene (Linsenausbildungsebene) des Linsenelements 1a ausgebildet. Andererseits treffen sich zwei Linien (tatsächlich nicht vorhanden), die als die oberen und unteren Randlinien 14a und 16a auf der Außenumfangsebene (Seitenebene des Zylinders) angezeigt sind, rechtwinklig mit der Linsenausbildungsebene. Das in 20B gezeigte Linsenelement 1b ist in Form eines Trapezes ausgebildet, und der Linsenabschnitt 2 ist auf einer flachen Ebene (Linsenausbildungsebene) des Linsenelements 1b ausgebildet. Andererseits treffen sich zwei Linien (tatsächlich nicht vorhanden), die als die oberen und unteren Randlinien 14b und 16b auf der Außenumfangsebene (Seitenebene des Kegelstumpfes) angezeigt sind, nicht rechtwinklig mit der Linsenausbildungsebene. Der Durchmesser des Linsenelements 1b wird allmählich kleiner, wenn er von der Linsenausbildungsebene in Richtung auf deren entgegengesetzte Ebene weitergeht, und die ebene äußere Form des Linsenelements 1b ist in der Form eines Trapezes, wenn man eine Seitenansicht davon nimmt.
21A und 21B sind Querschnittansichten, die jeweilige Fälle zeigen, in denen die Linsenelemente 1a und 1b unter Verwendung des Packungsverfahrens nach dem Stand der Technik montiert werden, um sie mit jeweiligen Lichtquellen 212 wie einer Fotodiode oder dergleichen zu koppeln. In 21A und 21B sind die Linsenelemente 1a und 1b auf den entsprechenden Rillenabschnitten 263 montiert, die auf den tragenden Substraten ausgebildet sind, um damit in Kontakt zu kommen. Außerdem zeigt in 21A und 21B eine Linie 233 die optische Achse der Laserdiode an.
Da sich die Randlinien 14a und 16a auf der Seitenebene des Linsenelements 1a rechtwinklig mit der Linsenausbildungsebene treffen, kann das Linsenelement 1a in einer gewünschten Position angeordnet werden, wie in 21A gezeigt. Andererseits trifft sich die Randlinie 16b auf der Seitenebene des Linsenelements 1b nicht rechtwinklig mit der Linsenausbildungsebene, so dass, wenn das Linsenelement 1b auf dem Rillenabschnitt 263 montiert wird, um damit in Kontakt zu kommen, die Linsenausbildungsebene schief zu der zum Rillenabschnitt 263 vertikalen Ebene wird, wie in 21B gezeigt. Wird dabei das Linsenelement 1b unter Verwendung der oberen Seite der Linsenausbildungsebene als Bezugspunkt angeordnet, so wird das Linsenelement 1b so angeordnet, dass es von der gewünschten Position absteht, wie durch zwei einander gegenüberliegende Pfeilmarken in 21B gezeigt. Dies resultiert in einem Abstandsfehler in Richtung der optischen Achse.
Wie oben beschrieben, wird in Übereinstimmung mit dem Montageverfahren nach dem Stand der Technik der Montagefehler je nach der äußeren Form der Linsenelemente verursacht. Besonders im Falle eines Linsenelements, dessen Seitenebene durch Ätzen oder dergleichen ausgebildet wird, kommt es vor, dass die Seitenebene des Linsenelements einen kleinen Winkel mit der Richtung senkrecht zur Linsenausbildungsebene hat. Es kommt auch vor, dass ein gewünschter Winkel zwischen der Seitenebene und der Linsenausbildungsebene des Linsenelements aus irgendwelchen Gründen im Herstellungsprozess nicht verwirklicht wird. In diesen Fällen wird der Abstandsfehler in Richtung der optischen Achse mit der Schräge des Linsenelements verursacht. Bei manch einem optischen System hat der Abstandsfehler in Richtung der optischen Achse einen größeren Einfluss als die Schräge des Linsenelements, was eine wesentliche Ursache für Verminderung der Effizienz der optischen Kopplung zwischen dem Linsenelement und der Laserdiode, dem Lichtwellenleiter und so weiter wird.
Bei der Erläuterung des Montageverfahrens nach dem Stand der Technik werden die Linsenelemente vom Zylindertyp und auch die vom Kegelstumpftyp verwendet. Doch wenn das Linsenelement wie in 1 gezeigt mittels des Montageverfahrens nach dem Stand der Technik montiert wird, wird ein ähnlicher Fehler niemals verursacht.
In den obigen Ausführungsformen ist die Form des Linsenabschnitts, des Randabschnitts, des Vorsprungsabschnitts, des Handhabungsabschnitts, des Handhabungs-/Tragabschnitts, des Verbindungsabschnitts, der Kerbe, des Rahmens der Rille, des Rillenabschnitts, der Positionierungsmarke, des Aussparungsabschnitts und so weiter nicht auf die in den obigen verschiedenen Beispielen beschriebene Form beschränkt, und es können verschiedene Formen in Betracht gezogen werden. Beispielsweise ist die Form des Linsenabschnitts nicht auf die Kreisform beschränkt und kann in einer gewünschten Form ausgebildet werden, und der Linsenabschnitt kann ein Linsenabschnitt vom Refraktionstyp sein. Die Form des Querschnitts der Kerbe ist nicht auf die V-Form beschränkt, und sie kann eine U-Form, eine rechtwinklige Form oder andere Form sein. Die Form des Querschnitts der Rille, des Rillenabschnitts und des Aussparungsabschnitts ist nicht auf die in den obigen verschiedenen Beispielen beschriebene Form beschränkt, und die kann eine von einer ungefähren Quadratform, einer ungefähren V-Form, einer ungefähren Trapezform, einer ungefähren Halbkreisform und einer ungefähren Rechteckform oder andere Formen sein.
Weiterhin wird der Lichtstrom-Umwandlungsabschnitt bloß als Beispiel dafür in Form eines "Linsenabschnitts" erläutert. Außerdem werden Ausdrücke "Linsenelement" bloß verwendet, um ein Beispiel für verschiedene optische Bauteile auszudrücken, die ein optisches System bilden. Dementsprechend ist die Erfindung nicht durch diese Ausdrücke zu beschränken. Beispielsweise ist die Erfindung auf einen Fall anwendbar, in dem der Lichtstrom-Umwandlungsabschnitt durch einen optischen Ablenkabschnitt ersetzt ist, während das optische Bauteil durch ein optisches Ablenkelement ersetzt ist.
Im Obigen wurden zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gezeigt und beschrieben, die Erfindung wird durch solche Beispiele aber selbstverständlich nicht beschränkt. Für den Fachmann ergibt sich, dass man innerhalb der Kategorie der im beanspruchten Patentschutzbereich angegebenen technischen Gedanken verschiedene Änderungen und Modifizierungen vornehmen kann, und es versteht sich, dass diese Änderungen und Modifizierungen natürlich zur technischen Kategorie der Erfindung gehören.

Claims

Modul, das Folgendes aufweist: ein tragendes Substrat (210), auf dessen Oberfläche ein Rillenabschnitt (213) zur Verwendung beim Anordnen von Bauteilen darauf ausgebildet ist; einen Lichtwellenleiter (214), der auf dem Rillenabschnitt ausgebildet ist; und ein optisches Bauteil (1), das auf dem Rillenabschnitt (213) angeordnet ist, derart, dass es der Stirnseite des Lichtwellenleiters gegenüberliegt und eine optische Kopplung damit erzielt, und wobei das optische Bauteil (1) Folgendes aufweist: einen Lichtstrom-Umwandlungsabschnitt (2), der auf der Oberfläche eines optischen Substrats ausgebildet ist; wobei das Substrat einen Randabschnitt (9) mit einer Dicke (t) enthält, der entlang eines Teils des Umfangs des Lichtstrom-Umwandlungsabschnitts (2) ausgebildet ist; und wobei das Substrat weiterhin einen Handhabungsabschnitt (4) mit einer Dicke (t) enthält, der entlang des anderen Teils des Umfangs des Lichtstrom-Umwandlungs abschnitts ausgebildet ist und sich in einer Ebene ungefähr parallel zur Oberfläche des Lichtstrom-Umwandlungsabschnitts mit einer größeren Breite als der Lichtstromabschnitt erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (9) eine Kreisbogenform hat, die sich über die Dicke von der Ebene, auf der der Lichtstrom-Umwandlungsabschnitt ausgebildet ist, zu deren entgegengesetzten Ebene erstreckt, und der Außendurchmesser der Kreisbogenform ungefähr gleich dem des Lichtwellenleiters (214) gemacht ist.
Modul wie in Anspruch 1 beansprucht, bei dem das tragende Substrat (210) weiterhin mit einer Marke (224; 242) für Positionierungszwecke versehen ist; wobei das optische Bauteil (1) weiterhin mit einer Rille für Positionierungszwecke versehen ist, wie in einer Ebene ausgebildet, die ungefähr vertikal zu der Oberfläche des Lichtstrom-Umwandlungsabschnitts in dem Handhabungsabschnitt ist und sich dem tragenden Substrat im Zeitpunkt der Montage von optischen Bauteilen nähert; und wobei das optische Bauteil mit Hilfe der Positionierungsrille des optischen Bauteils und der Positionierungsmarke auf dem tragenden Substrat zum Teil auf dem Rillenabschnitt angeordnet ist, der auf dem tragenden Substrat ausgebildet ist.
Modul wie in Anspruch 2 beansprucht, bei dem die Positionierungsmarke eine Aussparung (242) ist. die in der den Rillenabschnitt (213) rechtwinklig schneidenden Richtung vorgesehen ist.
Modul wie in Anspruch 1 beansprucht, bei dem eine jede Stirnseite einer Mehrzahl der Lichtwellenleiter (214) so angeordnet sind, dass sie einer jeden von einer Mehrzahl von Lichtstrom-Umwandlungsabschnitten (2) des optischen Bauteils (1) gegenüberliegen; und ein jeder der Randabschnitte (9) eine Kreisbogenform hat, die sich von der ebenen Seite, auf der der Lichtstrom-Umwandlungsabschnitt ausgebildet ist, zu deren entgegengesetzten ebenen Seite erstreckt, und der Außendurchmesser der Kreisbogenform ungefähr gleich dem eines jeden der Lichtwellenleiter (214) gemacht ist, die einem jeden der Lichtstrom-Umwandlungsabschnitte (2) entsprechend einem jeden Randabschnitt gegenüberliegen.