JP2000180605A - Manufacture of refracting micro-lens and its device - Google Patents
Manufacture of refracting micro-lens and its deviceInfo
- Publication number
- JP2000180605A JP2000180605A JP10358936A JP35893698A JP2000180605A JP 2000180605 A JP2000180605 A JP 2000180605A JP 10358936 A JP10358936 A JP 10358936A JP 35893698 A JP35893698 A JP 35893698A JP 2000180605 A JP2000180605 A JP 2000180605A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microlens
- liquid
- micro
- manufacturing
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体モジュール
における光結合系に関するものであって、光半導体素子
と光伝送媒体との高効率な光結合を実現するための屈折
型マイクロレンズの作製方法およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical coupling system in an optical semiconductor module, and more particularly to a method for manufacturing a refraction type microlens for realizing highly efficient optical coupling between an optical semiconductor element and an optical transmission medium. Regarding the device.
【０００２】[0002]
【従来技術】光通信に用いられる発光素子や受光素子等
の光半導体素子は、光伝送媒体である光ファイバや光導
波路と高精度に位置合わせされ、光結合されることによ
り外部とのコネクションを実現している。光半導体素子
の発光部ないしは受光部は、通常、数マイクロメータか
ら数十マイクロメータと非常に小さく、また、光ファイ
バや光導波路の光伝送部分の大きさも同程度に小さいた
め、高い光結合効率を得るためには、その位置合わせは
サブマイクロメータから数マイクロメータといった非常
に高い精度が必要となる。光半導体素子を駆動用電子回
路、ヒートシンク、増幅回路、光伝送媒体等と共にモジ
ュール化する際には、光半導体素子と光伝送媒体とを高
い精度でアライメントすることによって光結合させるこ
とが必要である。しかしながら、各々の発散角、受容
角、モード径の違いによる理論的な光結合効率の上限が
存在するため、通常はレンズを、それらの間に挿入する
ことによりモード径や角度を合わせ、光結合効率を高め
ている。また同時に、レンズ挿入により、レンズと光伝
送媒体とのアライメントトレランスを拡大させており、
アセンブリコストを低減している。しかしながら、上述
したレンズ結合によるモジュール化の方法は、現在のと
ころ単チャネルの光結合系においてのみ実用化されてい
る。この要因として、多チャネル光モジュールをアレイ
部品を用いて実現する場合にはマイクロレンズアレイが
必要であるが、マイクロレンズアレイの製造コストが高
いこと、そしてモジュール化する際に、マイクロレンズ
アレイという新たに挿入する部品と光半導体素子や光伝
送媒体との高精度な位置合わせが必要であり、場合によ
っては逆にアセンブリコストの増加を招くことがある。
近年、超並列コンピュータや高速・大容量交換機を実現
するために、多チャネル光インタコネクションモジュー
ルの開発が急がれている。そのような適用分野では、チ
ャネル数の増大化と、システムの小型化等の要求のため
に、単チャネル光インタコネクションモジュールを複数
並べて使用することは現実的でなく、多チャネルのアレ
イ光インタコネクションモジュールによって構築するこ
とになる。したがって、レンズ結合を採用した多チャネ
ル光インタコネクションモジュールでは、マイクロレン
ズアレイが必須の要素部品となっている。マイクロレン
ズアレイとは、通常、１レンズ当たり１ミリメータ以下
の大きさのレンズアレイを指すことが多い。光伝送媒体
として汎用的な光ファイバを考えると、テープ化してリ
ボンファイバとした場合のピッチは、通常、２５０マイ
クロメータであり、マイクロレンズアレイのピッチとし
ても同じ２５０マイクロメータが標準となる。現在、マ
イクロレンズアレイはさまざまに提案され、数種類が実
用段階にある。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、従来の
マイクロレンズアレイの作製方法の一例を示す。レンズ
外形パターンを印刷したフォトマスクパターン８１を用
い、露光、現像を行うことにより、レンズを形成する基
板８３上に、フォトレジスト８２を矩形状にパターニン
グしている〔図８（ａ）、（ｂ）〕。続いて、加熱処理
を行うと、フォトレジスト８２が溶融して円弧状のレン
ズ形状をしたマイクロレンズ８４が形成され固化する
〔図８（ｃ）〕。この手法は、フォトリソグラフィーを
主としたプレーナ技術で製作されるために、ピッチ精度
も高く、非常に多数のマイクロレンズを一度に形成する
ことは容易であるが、一方では作製コストが高く、ま
た、レンズ材料および基板材料の両方に使用できる材料
が限定されてしまい、レンズの高さ（サグ）や、口径に
制限を受けることになる。このため、一般に、焦点距離
の短い受容角の大きなレンズを形成することは困難であ
る。また、従来のマイクロレンズアレイを光半導体素子
−光ファイバ間の光結合系に適用する例を、図９
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。従来の方法では、レン
ズを形成する基板９２を必要とするため、マイクロレン
ズアレイ９４〔図９（ｂ）〕を実装する工程が不可欠で
あり、高効率で安定な光結合のためには高精度なアライ
メントを必要としていた。このことが、上述したアライ
メントコストの上昇に繋がっている。なお、図９（ａ）
は光ファイバアレイ９３を示し、図９（ｃ）は光半導体
素子９１に設けられた発光／受光領域９５を示す。ま
た、フォトリソグラフィー技術を用いた従来のマイクロ
レンズアレイの作製においては、バッチプロセスである
が故に、異なるサグや開口を持つマイクロレンズを同一
基板上に自在に形成することは非常に困難であった。ま
た、開口の異なるマイクロレンズを同一のマイクロレン
ズアレイ上に形成するためには、それに対応したフォト
マスクを用意すればよいが、サグを変化させることは、
プレーナ技術では本質的に難しい。一つのマイクロレン
ズアレイの中に、異なる形状のマイクロレンズを形成す
ることは、素子特性のばらつき等に起因して異なってし
まった各チャネルを、一つのマイクロレンズアレイを介
して実現させる場合や、各チャネルごとに光の入出力位
置およびその範囲を変えるようなフレキシブルな実装構
造を可能とするためには必要であり、従来の方法では全
く対応することができないという問題があった。2. Description of the Related Art An optical semiconductor element such as a light emitting element or a light receiving element used for optical communication is highly accurately aligned with an optical fiber or an optical waveguide as an optical transmission medium, and optically coupled to establish an external connection. Has been realized. The light emitting part or light receiving part of the optical semiconductor device is usually very small, ranging from several micrometers to several tens of micrometers, and the optical transmission portion of the optical fiber or the optical waveguide is also as small as the optical fiber. In order to obtain, the alignment requires very high precision, from sub-micrometers to several micrometers. When modularizing an optical semiconductor element together with a driving electronic circuit, a heat sink, an amplifier circuit, an optical transmission medium, and the like, it is necessary to optically couple the optical semiconductor element and the optical transmission medium by aligning them with high precision. . However, since there is a theoretical upper limit of the optical coupling efficiency due to the difference of each divergence angle, acceptance angle, and mode diameter, usually, the mode diameter and angle are adjusted by inserting a lens between them, and the optical coupling Improving efficiency. At the same time, by inserting the lens, the alignment tolerance between the lens and the optical transmission medium has been expanded,
Assembly costs are reduced. However, the above-described method of modularization by lens coupling has been practically used only in a single-channel optical coupling system at present. This is because micro-lens arrays are necessary when implementing multi-channel optical modules using array components. However, the cost of manufacturing micro-lens arrays is high, and when modularizing, a new micro-lens array is required. It is necessary to perform high-precision alignment between the component to be inserted into the optical semiconductor element and the optical transmission medium, and in some cases, the assembly cost may be increased.
In recent years, in order to realize a massively parallel computer and a high-speed and large-capacity exchange, development of a multi-channel optical interconnection module has been urgently required. In such an application field, it is not practical to use a plurality of single-channel optical interconnection modules side by side due to a demand for an increase in the number of channels and miniaturization of the system. It will be built by modules. Therefore, in a multi-channel optical interconnection module employing lens coupling, a microlens array is an essential component. The microlens array usually indicates a lens array having a size of 1 millimeter or less per lens. When a general-purpose optical fiber is considered as an optical transmission medium, the pitch in the case where the ribbon fiber is formed into a tape is usually 250 micrometers, and the same pitch of the microlens array is the same 250 micrometers. At present, various microlens arrays have been proposed, and several types are in a practical stage. FIGS. 8A, 8B and 8C show an example of a conventional method for manufacturing a microlens array. Exposure and development are performed using a photomask pattern 81 on which a lens outer shape pattern is printed, so that a photoresist 82 is patterned in a rectangular shape on a substrate 83 on which a lens is formed [FIGS. 8A and 8B. )]. Subsequently, when a heat treatment is performed, the photoresist 82 is melted to form and solidify a microlens 84 having an arc-shaped lens shape (FIG. 8C). Since this method is manufactured by planar technology mainly using photolithography, the pitch accuracy is high, and it is easy to form a very large number of microlenses at once, but on the other hand, the manufacturing cost is high, and The materials that can be used for both the lens material and the substrate material are limited, and the height (sag) and aperture of the lens are limited. For this reason, it is generally difficult to form a lens having a short focal length and a large acceptance angle. FIG. 9 shows an example in which a conventional microlens array is applied to an optical coupling system between an optical semiconductor element and an optical fiber.
(A), (b) and (c) are shown. In the conventional method, since a substrate 92 for forming a lens is required, a step of mounting a microlens array 94 (FIG. 9B) is indispensable, and a high precision is required for efficient and stable optical coupling. Needed alignment. This leads to an increase in the alignment cost described above. FIG. 9 (a)
9 shows an optical fiber array 93, and FIG. 9C shows a light emitting / receiving area 95 provided in the optical semiconductor element 91. In addition, in the production of a conventional microlens array using photolithography technology, it is very difficult to freely form microlenses having different sags and openings on the same substrate because of a batch process. . Further, in order to form microlenses having different openings on the same microlens array, a photomask corresponding to the microlens may be prepared, but changing the sag is as follows.
It is inherently difficult with planar technology. Forming microlenses of different shapes in one microlens array can be achieved by using a single microlens array to realize channels that have been different due to variations in element characteristics, This is necessary to enable a flexible mounting structure in which the light input / output position and its range are changed for each channel, and there has been a problem that the conventional method cannot cope with it at all.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
マイクロレンズの作製方法では、使用できる基板材料が
制限されるため、任意の基板上にマイクロレンズを形成
できないという問題がある。さらに、サグ（レンズの高
さ）を任意に高くすることができず、高ＮＡのレンズを
形成することが困難であるなどの問題がある。また、マ
イクロレンズを形成する基板と、光半導体素子や光伝送
媒体とのアライメントには高い精度が必要であり、高効
率結合の代償として、アセンブリコストが高くなる傾向
にある。また、上述した従来のマイクロレンズ製作法で
は、レンズアレイとして用意されるため、任意の位置に
必要なだけのレンズを設けるといったレンズ配置のフレ
キシビリテイーに欠けていた。さらに、バッチプロセス
であるために、同一形状のマイクロレンズを多数作製す
ることは容易であるが、形状の異なるマイクロレンズを
同一のアレイ中に形成することは極めて困難であった。
また、多チャネル光結合系において、その実装構造や光
素子特性によっては、それぞれのチャネルの光結合系の
条件が異なることが考えられ、レンズ配置自由度や同一
アレイ内におけるレンズ形状の設計自由度が低いという
問題があった。However, in the above-described method for manufacturing a microlens, there is a problem that a microlens cannot be formed on an arbitrary substrate because usable substrate materials are limited. Further, there is a problem that the sag (height of the lens) cannot be arbitrarily increased, and it is difficult to form a lens having a high NA. In addition, alignment between a substrate on which a microlens is formed and an optical semiconductor element or an optical transmission medium requires high precision, and as a cost of high-efficiency coupling, assembly costs tend to increase. Further, in the above-described conventional microlens manufacturing method, since it is prepared as a lens array, there is no flexibility in lens arrangement such that necessary lenses are provided at arbitrary positions. Furthermore, since it is a batch process, it is easy to manufacture many microlenses of the same shape, but it is extremely difficult to form microlenses of different shapes in the same array.
In addition, in a multi-channel optical coupling system, the conditions of the optical coupling system of each channel may differ depending on the mounting structure and the characteristics of the optical elements, and the degree of freedom of lens arrangement and the design freedom of the lens shape in the same array are considered. Was low.
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題を解決するものであり、光半導体素子と光伝送媒体と
の高効率な光結合を実現するための屈折型マイクロレン
ズの作製方法およびその装置を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and a method and apparatus for manufacturing a refraction type microlens for realizing highly efficient optical coupling between an optical semiconductor element and an optical transmission medium. Is to provide.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記本発明の課題を解決
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、請求項１に記載のよう
に、微小な凸形状をした屈折型マイクロレンズの作製方
法であって、透光性で、かつ硬化処理が可能な液体を、
所望の微小量、例えば、おおよそ１０ｐｌ（ピコリット
ル；１０-12リットル）ないし１０ｎｌ（ナノリット
ル；１０-9リットル）の範囲で、所定量ずつ射出できる
射出ヘッドと、該射出ヘッドを高精度に位置送り、位置
決めできる送り機構と、上記射出ヘッドの射出方向に対
向して設けられたステージと、該ステージ上に搭載され
たマイクロレンズを形成する基板を少なくとも有するマ
イクロレンズの作製装置を用い、上記射出ヘッドより、
上記透光性で硬化処理が可能な液体を、微小量で定量、
もしくは量を変化させて、上記マイクロレンズを形成す
る基板上に、１次元または２次元アレイ状、もしくは任
意の位置に、単数もしくは複数個のマイクロレンズとな
る微小液体を形成する工程と、次いで、上記基板上に形
成した微小液体に対して硬化処理を施すことにより、所
望の固体状の凸形状マイクロレンズを形成する工程を含
む屈折型マイクロレンズの作製方法とするものである。
また、請求項２に記載のように、請求項１において、透
光性で、かつ硬化処理が可能な液体は、紫外線硬化型の
樹脂もしくは熱硬化型の樹脂を用いる屈折型マイクロレ
ンズの作製方法とするものである。また、請求項３に記
載のように、請求項１または請求項２において、マイク
ロレンズを形成する基板は、光半導体素子アレイを形成
したウエハを用いる屈折型マイクロレンズの作製方法と
するものである。また、請求項４に記載のように、請求
項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の屈折型マイ
クロレンズの作製方法を実施する装置であって、透光性
で、かつ硬化処理が可能な液体を、所望の微小量ずつ通
過させることができる微小径のノズル〔例えば、１μｍ
程度ないし数百μｍ程度の範囲内で所定径を有するノズ
ル〕と、該微小径のノズルを把持し、微小量ずつ上記液
体を射出できる機構を有する射出ヘッドと、該射出ヘッ
ドを高精度に位置送り、位置決めできる送り機構と、上
記射出ヘッドの射出方向に対向して設けられたステージ
と、該ステージ上に搭載されたマイクロレンズを形成す
る基板を少なくとも備えたマイクロレンズの作製装置と
するものである。また、請求項５に記載のように、請求
項４において、射出ヘッドは、微小径のノズルを有する
インク室に透光性で、かつ硬化処理が可能な液体を充填
し、形状変化もしくは温度変化により、上記液体に微小
量の体積変化を与え、上記微小径のノズルを通して微小
量ずつ上記液体を射出できる構造のインクジェットプリ
ンタ機構を有する屈折型マイクロレンズの作製装置とす
るものである。また、請求項６に記載のように、請求項
４において、射出ヘッドは、微小量の液体を射出できる
微小ノズルをアレイ状に複数個、配設した屈折型マイク
ロレンズの作製装置とするものである。また、請求項７
に記載のように、請求項４ないし請求項６のいずれか１
項に記載の屈折型マイクロレンズの作製装置において、
透光性で、かつ硬化処理が可能な液体を硬化する紫外線
照射装置もしくは加熱装置を、上記屈折型マイクロレン
ズの作製装置に一体に構成した屈折型マイクロレンズの
作製装置とするものである。本発明によるマイクロレン
ズの作製方法は、請求項１ないし請求項３に記載のよう
に、透光性の液体と、該透光性液体が微小量だけ通過で
きる微小径のノズルと、該微小ノズルを把持し、微小量
の該液体を射出する機構を有する射出ヘッドと、該射出
ヘッドを高精度に位置送り、位置決めすることできる送
り機構と、レンズを形成する基板を固定するためのステ
ージとを少なくとも装備したマイクロレンズ作製装置を
用いて、上記透光性の液体を上記基板上に連続して射出
し、該基板上に、１次元、２次元アレイ状、ないしは任
意の位置に、上記透光性液体の微小凸形状を、単数もし
くは複数個、形成し、続いて硬化処理することにより、
任意の位置に、所望の凸形状のレンズを形成することが
可能で、屈折型のマイクロレンズアレイを容易に高歩留
りで作製できる効果がある。また、本発明のマイクロレ
ンズ作製装置は、請求項４ないし請求項７に記載のよう
に、微小径ノズルおよび射出機構を有する射出ヘッド
と、それを高精度に駆動できる送り機構を用いて、透光
性樹脂を任意の基板上に１次元、２次元アレイ状、ない
しは任意の位置に、単数もしくは複数個の微小液体を連
続して射出し、続いて硬化処理を施して、固体状の凸形
状のマイクロレンズを形成することができ、基板の選択
自由度が大きく、高精度、かつ簡易な作製手段によっ
て、任意の位置に配置可能な屈折型のマイクロレンズを
作製できる装置を提供するものであり、本発明の装置に
よって作製されるマイクロレンズを用いることにより、
サグ（レンズの高さ）や開口、曲率などの形状に対する
製作自由度が拡大でき、さらにノズル径や射出条件を調
節することによって、一つのマイクロレンズアレイ内に
おいても、多種類かつ任意の形状のマイクロレンズを簡
易に作製できる効果がある。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems of the present invention, the present invention is configured as described in the claims. That is, as described in claim 1, a method for producing a refraction microlens having a minute convex shape, wherein a liquid that is translucent and capable of being cured,
An ejection head capable of ejecting a predetermined amount in a desired minute amount, for example, about 10 pl (pico liter; 10 -12 liter) to 10 nl (nano liter; 10 -9 liter), and positioning the ejection head with high precision The above-described injection is performed by using a microlens manufacturing apparatus having at least a feed mechanism capable of feeding and positioning, a stage provided to face the injection direction of the injection head, and a substrate forming a microlens mounted on the stage. Than the head
The translucent and curable liquid is quantified in a minute amount,
Or, by changing the amount, on the substrate on which the micro-lens is formed, forming a one-dimensional or two-dimensional array, or at any position, a micro-liquid to be a single or a plurality of micro-lenses, A method for producing a refraction type micro lens including a step of forming a desired solid convex micro lens by subjecting a micro liquid formed on the substrate to a curing treatment.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a refractive microlens according to the first aspect, wherein the light-transmissive and curable liquid is an ultraviolet-curable resin or a thermosetting resin. It is assumed that. According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the substrate on which the microlens is formed is a method of manufacturing a refractive microlens using a wafer on which an optical semiconductor element array is formed. . According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for performing the method for producing a refractive microlens according to any one of the first to third aspects, wherein the apparatus is translucent and hardened. A small-diameter nozzle (for example, 1 μm
Nozzle having a predetermined diameter in the range of about to several hundred μm), an ejection head having a mechanism capable of gripping the small-diameter nozzle and ejecting the liquid little by little, and positioning the ejection head with high precision A microlens manufacturing apparatus including at least a feeding mechanism capable of feeding and positioning, a stage provided facing the injection direction of the injection head, and a substrate forming a microlens mounted on the stage. is there. According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the ejection head fills an ink chamber having a nozzle with a small diameter with a liquid that is translucent and capable of being cured, and changes the shape or temperature. Accordingly, the liquid can be provided with a minute amount of volume change, and the liquid can be ejected by a minute amount through the nozzle having the small diameter. According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the ejection head is an apparatus for manufacturing a refraction type microlens in which a plurality of minute nozzles capable of ejecting a minute amount of liquid are arranged in an array. is there. Claim 7
As described in any one of claims 4 to 6,
In the apparatus for producing a refractive microlens according to the item,
An ultraviolet irradiation device or a heating device for curing a liquid that is translucent and capable of being cured can be used as a device for manufacturing a refractive microlens integrally formed with the device for manufacturing a refractive microlens. The method for manufacturing a microlens according to the present invention is characterized in that, as described in claim 1 to claim 3, a light-transmissive liquid, a small-diameter nozzle through which the light-transmissive liquid can pass by a minute amount, and the minute nozzle , An ejection head having a mechanism for ejecting a small amount of the liquid, a feed mechanism capable of feeding and positioning the ejection head with high accuracy, and a stage for fixing a substrate forming a lens. Using at least the equipped microlens manufacturing apparatus, the light-transmitting liquid is continuously ejected onto the substrate, and the light-transmitting liquid is placed on the substrate in a one-dimensional or two-dimensional array or at an arbitrary position. By forming one or more micro convex shapes of the ionic liquid, followed by curing treatment,
A lens having a desired convex shape can be formed at an arbitrary position, and there is an effect that a refraction type microlens array can be easily manufactured at a high yield. Further, the microlens manufacturing apparatus of the present invention, as described in claim 4 to claim 7, uses an injection head having a micro-diameter nozzle and an injection mechanism and a feed mechanism capable of driving the same with high precision. One or two or more micro liquids are continuously injected onto a given substrate in a one-dimensional or two-dimensional array, or on any given substrate, followed by a hardening treatment to obtain a solid convex shape. It is an object of the present invention to provide a device capable of forming a refraction-type microlens which can be arranged at an arbitrary position by a high-precision and simple manufacturing means, which can form a microlens of a large size, has a high degree of freedom in selecting a substrate. By using microlenses made by the device of the present invention,
The degree of freedom in manufacturing shapes such as sag (height of lens), aperture, curvature, etc. can be increased, and by adjusting the nozzle diameter and injection conditions, multiple types and arbitrary shapes can be formed even in one microlens array. There is an effect that a microlens can be easily manufactured.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を挙
げ、図面を引用してさらに詳細に説明する。 〈実施の形態１〉図１は本実施の形態１におけるマイク
ロレンズ作製装置の構成を示す模式図である。１１はマ
イクロレンズとなる透光性液体を射出する微小ノズルを
装備した射出ヘッドであり、１２はその射出ヘッド１１
を一方向（Ｘ方向）に高精度に駆動するスライド機構で
ある。Ｙ方向（水平面内でＸ方向と垂直方向）およびＺ
方向（鉛直方向）の移動は、射出ヘッド１１の駆動では
なく、射出ヘッド内の微小ノズルの射出方向と対向する
ように設置された微動ステージ１３を用いて行い、微動
ステージ１３上に、レンズを形成する基板１４が装着さ
れている。Ｘ方向の駆動およびＹ方向の駆動制御は、例
えば、インクジェットプリンタの制御機構を利用するこ
とにより、低コストの装置を実現することができる。次
に、この装置を用いてマイクロレンズを形成する方法
を、図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）
は、マイクロレンズ作製装置の射出ヘッドの断面構造を
示し、図２（ｂ）は、微動ステージ２３およびレンズを
形成する基板２４の部分を示す模式図である。射出ヘッ
ド１１（図１参照）内には、透光性液体２１を充填する
インク室２２と、液体を射出するための微小ノズル２６
を装備している。なお、微小ノズル２６のノズル径の大
きさは、射出機構に大きく依存するため一概に言えない
が、おおよそ１μｍ程度ないし数百μｍ程度のノズル径
の範囲内で所定の径を有するノズルを意味する。たと
え、ノズル径が同じであっても、射出機構によって液体
のドロップ量は異なるため、例えば、同じノズル径であ
っても、ピエゾ駆動型はサーマル型よりも液体のドロッ
プ量は小さくなる。微小量の液体を射出する方法とし
て、例えば圧電素子２５によるインク室２２の体積変化
を用いる場合を例にとると、インク室２２の一部には弾
性材よりなる振動板２４が装備されており、これと接し
て取り付けられた圧電素子２５に電圧変化を与えること
により、振動板２７が下側へ凸形状となるように弾性変
形を起こし、インク室２２の容量がわずかに減少するこ
とによって、微小ノズル２６より透光性液体２１が微小
量、おおよそ１０ｐｌ（ピコリットル；１０-12リット
ル）ないし１０ｎｌ（ナノリットル；１０-9リットル）
の範囲内で、所定量ずつ押し出される仕組みとなってい
る。射出された微小量の透光性液体２１は、対向して配
置されている微動ステージ２３上のレンズを形成する基
板２４へ到達し、その表面張力により微小な凸形状２１
ａが形成される。次に、レンズを形成する基板２４上に
形成された微小凸形状２１ａを、硬化処理することによ
りマイクロレンズを形成する。硬化処理として、例え
ば、紫外線硬化方法が挙げられる。この場合には、透光
性液体２１として、紫外線硬化型の樹脂を用い、射出
後、基板に紫外線照射を施す。また他の硬化方法とし
て、熱硬化型樹脂を用いて、加熱により硬化させる方法
もある。また、射出された微小量の透光性液体２１は、
一般にその表面張力と基板の表面張力との関係によって
凸形状が異なるものである。したがって、逆に、透光性
液体の表面張力と基板の表面張力とを調整制御すること
によって、任意の凸形状のレンズを形成することが可能
となる。また、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明
のマイクロレンズ作製装置の射出ヘッド３１を用いて、
マイクロレンズアレイ３３を形成するプロセスを簡略化
して描いた工程図である。１個の射出ヘッド３１より、
微小量の透光性液体を射出して、微小な凸形状３２ａを
形成させる〔図３（ａ）〕。次に、射出ヘッド３１をレ
ンズアレイピッチだけ移動させて、次の微小量の透光性
液体の射出を行い、レンズを形成する基板３４上に微小
な凸形状３２ａをアレイ配置させた後〔図３（ｂ）〕、
続いて、例えば紫外線照射を行い、硬化処理を行ってマ
イクロレンズアレイ３３を形成する〔図３（ｃ）〕。な
お、図３において、説明の簡略化のために、一つの射出
ヘッド３１から一つの透光性液体からなる微小な凸形状
３２ａが形成される場合を図示したが、射出ヘッド３１
は、複数の微小ノズルをアレイ状に配置して、マイクロ
レンズアレイの形成を効率的に行える構造にしてもよ
い。また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明によ
るマイクロレンズアレイを用いた発光素子−光ファイバ
間の光結合系を作製する場合の模式図を示す。２次元ア
レイ状に配置された光半導体素子アレイ４１〔図４
（ｃ）〕のピッチに対応して、透光性のマイクロレンズ
アレイ基板４２上に、屈折型のマイクロレンズアレイ４
４を形成している〔図４（ｂ）〕。さらに、その上方に
は、光ファイバを２次元アレイ状に配列させた光ファイ
バアレイ部品４３〔図４（ａ）〕を設置する。光半導体
素子アレイ４１からの光ビームは、透光性のマイクロレ
ンズアレイ基板４２を透過し、それぞれの光ビームに対
応するマイクロレンズアレイ４４によって、平行光ある
いは集束光に変換され、光ファイバアレイ部品４３と光
結合される。本実施の形態１では、マイクロレンズアレ
イ４４をマイクロレンズアレイ基板４２上に形成してい
るため、従来のマイクロレンズアレイと同様の実装技術
を適用することができる。なお、このような実装構造
は、マイクロレンズアレイのアライメントが難しいとい
う問題があることは上述した通りである。Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. <Embodiment 1> FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a microlens manufacturing apparatus according to Embodiment 1. Reference numeral 11 denotes an ejection head equipped with micro nozzles for ejecting a translucent liquid serving as a microlens.
Is a slide mechanism that drives the camera in one direction (X direction) with high accuracy. Y direction (perpendicular to X direction in horizontal plane) and Z
The movement in the direction (vertical direction) is performed not by driving the ejection head 11 but by using a fine movement stage 13 installed so as to face the ejection direction of the minute nozzles in the ejection head. The substrate 14 to be formed is mounted. The drive in the X direction and the drive control in the Y direction can realize a low-cost apparatus by using, for example, a control mechanism of an ink jet printer. Next, a method of forming a microlens using this apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 2 (a)
2 shows a cross-sectional structure of an injection head of the microlens manufacturing apparatus, and FIG. 2B is a schematic diagram showing a fine movement stage 23 and a portion of a substrate 24 on which a lens is formed. In the ejection head 11 (see FIG. 1), an ink chamber 22 for filling the translucent liquid 21 and minute nozzles 26 for ejecting the liquid are provided.
Is equipped. Although the size of the nozzle diameter of the minute nozzle 26 largely depends on the injection mechanism, it cannot be determined unconditionally, but means a nozzle having a predetermined diameter within a range of about 1 μm to several hundred μm. . For example, even if the nozzle diameter is the same, the liquid drop amount differs depending on the injection mechanism. For example, even when the nozzle diameter is the same, the piezo drive type has a smaller liquid drop amount than the thermal type. As a method of ejecting a minute amount of liquid, for example, when a volume change of the ink chamber 22 by the piezoelectric element 25 is used, a diaphragm 24 made of an elastic material is provided in a part of the ink chamber 22. By applying a voltage change to the piezoelectric element 25 attached in contact therewith, the diaphragm 27 is elastically deformed so as to have a downwardly convex shape, and the capacity of the ink chamber 22 is slightly reduced. A small amount of the light-transmissive liquid 21 from the minute nozzle 26 is approximately 10 pl (picoliter; 10 -12 liter) to 10 nl (nanoliter; 10 -9 liter).
Is extruded by a predetermined amount within the range of. The emitted small amount of the light-transmissive liquid 21 reaches the substrate 24 that forms the lens on the fine movement stage 23 that is disposed opposite to the light-transmissive liquid 21, and due to its surface tension, the minute convex shape 21.
a is formed. Next, the microlenses 21a formed on the substrate 24 on which the lenses are formed are hardened to form microlenses. Examples of the curing treatment include an ultraviolet curing method. In this case, a UV-curable resin is used as the translucent liquid 21, and after injection, the substrate is irradiated with UV light. As another curing method, there is a method in which a thermosetting resin is used and cured by heating. In addition, the minute amount of the translucent liquid 21 that is ejected is
Generally, the convex shape differs depending on the relationship between the surface tension and the surface tension of the substrate. Therefore, conversely, by adjusting and controlling the surface tension of the translucent liquid and the surface tension of the substrate, an arbitrary convex lens can be formed. FIGS. 3A, 3B, and 3C show the results of using the injection head 31 of the microlens manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a process diagram illustrating a simplified process of forming a microlens array 33. From one injection head 31,
A minute amount of translucent liquid is ejected to form a minute convex shape 32a (FIG. 3A). Next, the ejection head 31 is moved by the lens array pitch to eject the next minute amount of the light-transmissive liquid, and the minute convex shapes 32a are arrayed on the substrate 34 on which the lens is formed [FIG. 3 (b)],
Subsequently, for example, ultraviolet irradiation is performed, and a curing process is performed to form the microlens array 33 (FIG. 3C). In FIG. 3, for simplicity of explanation, a case where one ejection head 31 forms a minute convex shape 32a made of one translucent liquid is illustrated.
May have a structure in which a plurality of minute nozzles are arranged in an array so that a microlens array can be formed efficiently. FIGS. 4A, 4B, and 4C are schematic diagrams showing a case where an optical coupling system between a light emitting element and an optical fiber using a microlens array according to the present invention is manufactured. An optical semiconductor element array 41 arranged in a two-dimensional array [FIG.
In accordance with the pitch of (c)], a refraction type micro lens array 4 is formed on a light transmitting micro lens array substrate 42.
4 (FIG. 4B). Further, an optical fiber array component 43 [FIG. 4 (a)] in which optical fibers are arranged in a two-dimensional array is disposed above the optical fiber array component. The light beam from the optical semiconductor element array 41 is transmitted through a light-transmitting microlens array substrate 42 and is converted into parallel light or converged light by a microlens array 44 corresponding to each light beam. 43 is optically coupled. In the first embodiment, since the microlens array 44 is formed on the microlens array substrate 42, the same mounting technology as that of the conventional microlens array can be applied. As described above, such a mounting structure has a problem that alignment of the microlens array is difficult.
【０００７】〈実施の形態２〉また、図５（ａ）、
（ｂ）は、実施の形態１と同様にして、本発明のマイク
ロレンズ作製装置により実現されるマイクロレンズアレ
イを用いた発光素子−光ファイバ間の光結合系の一例を
示す模式図である。２次元アレイ状に配置された光半導
体素子アレイ５１に対し、それらの発光領域上に、マイ
クロレンズアレイ５４を直接形成している〔図５
（ｂ）〕。したがって、マイクロレンズアレイ５４を透
過して出射した光ビームは、すでにコリメート光、ある
いは集束光となっている。したがって、光半導体素子ア
レイ５１と光伝送媒体である光ファイバアレイ部品５３
〔図５（ａ）〕との間に、新たに個別部品を挿入する必
要はなく光結合系を実現することができる。このよう
に、マイクロレンズアレイ基板（図４の４２相当）を挿
入しないことにより、アセンブリコストの大幅な削減が
可能となり、低コストの光半導体モジュールを提供でき
る効果がある。<Embodiment 2> In addition, FIG.
(B) is a schematic diagram showing an example of an optical coupling system between a light emitting element and an optical fiber using a microlens array realized by the microlens manufacturing apparatus of the present invention in the same manner as in Embodiment 1. With respect to the optical semiconductor element array 51 arranged in a two-dimensional array, a microlens array 54 is directly formed on those light emitting regions [FIG.
(B)]. Therefore, the light beam transmitted through the microlens array 54 and emitted is already a collimated light or a focused light. Therefore, the optical semiconductor element array 51 and the optical fiber array component 53 as an optical transmission medium are provided.
An optical coupling system can be realized without the need to insert a new individual component between FIG. 5A and FIG. By not inserting the microlens array substrate (corresponding to 42 in FIG. 4), the assembly cost can be greatly reduced, and an effect of providing a low-cost optical semiconductor module can be obtained.
【０００８】〈実施の形態３〉また、図６は、実施の形
態１と同様にして、本発明のマイクロレンズ作製装置に
より、電気配線基板６４上の任意の位置に配置させたマ
イクロレンズの一例を示す模式図である。電気配線基板
６４上の適当な位置に配置された多数の発光素子、受光
素子等の光半導体素子は、通常の電子部品と同様に基板
に実装されている。これらの光半導体素子アレイ６２
は、光半導体素子アレイ部品６２として実装されている
場合もあれば、光半導体素子６３の単部品を最適な位置
にレイアウトして実装されている場合もある。本実施の
形態では、このような任意の位置に実装された光半導体
素子アレイ６２、光半導体素子６３に対して、それらの
うち、レンズを必要とするものにのみ限定して、マイク
ロレンズを付加することが可能である。上記実施の形態
２と同様に、光半導体素子の発光／受光領域６５上に、
直接マイクロレンズ６６を形成することにより、図６に
示すような任意の位置に、マイクロレンズ６６を複数
個、配置することが可能となる。さらに、本実施の形態
３によれば、光半導体素子アレイ６２、光半導体素子６
３を電気配線基板６４上に実装した後に、マイクロレン
ズ６６を必要とする任意の位置に配置形成することも可
能である。このようなマイクロレンズ６６の形成におけ
る配置と工程の自由度の高さは、各半導体素子の製造誤
差に起因する光ビームのばらつきを基板実装後に補正で
きるという従来にないマイクロレンズの使用法を生み出
し、さらに次の実施の形態４で述べるような実装構造の
フレキシビリティーを大幅に拡大できる効果がある。Third Embodiment FIG. 6 shows an example of a microlens arranged at an arbitrary position on an electric wiring board 64 by a microlens manufacturing apparatus of the present invention in the same manner as in the first embodiment. FIG. Many optical semiconductor elements such as light-emitting elements and light-receiving elements arranged at appropriate positions on the electric wiring board 64 are mounted on the board in the same manner as ordinary electronic components. These optical semiconductor element arrays 62
May be mounted as an optical semiconductor element array component 62 or may be mounted with a single component of the optical semiconductor element 63 laid out at an optimum position. In the present embodiment, a microlens is added to the optical semiconductor element array 62 and the optical semiconductor element 63 mounted at such arbitrary positions, only those of which require a lens. It is possible to As in the second embodiment, on the light emitting / receiving area 65 of the optical semiconductor element,
By directly forming the microlenses 66, a plurality of microlenses 66 can be arranged at an arbitrary position as shown in FIG. Further, according to the third embodiment, the optical semiconductor element array 62 and the optical semiconductor element 6
After mounting 3 on the electric wiring board 64, it is also possible to arrange and form the microlenses 66 at any desired positions. Such a high degree of freedom of arrangement and process in the formation of the microlenses 66 has created an unprecedented microlens usage method in which variations in light beams due to manufacturing errors of each semiconductor element can be corrected after mounting on a substrate. Further, there is an effect that the flexibility of the mounting structure as described in the fourth embodiment can be greatly increased.
【０００９】〈実施の形態４〉また、図７（ａ）、
（ｂ）は、実施の形態１と同様にして、本発明のマイク
ロレンズ作製装置により作製されるマイクロレンズアレ
イの他の実施の形態を示す模式図である。２次元アレイ
状に形成された光半導体素子アレイ７１〔図７（ａ）〕
に対し、上記実施の形態２と同様に、発光領域上に直
接、マイクロレンズ７３ａ、７３ｂ、７３ｃを形成して
いる。さらに、本実施の形態４では、各々の光半導体素
子に対して、光結合させるマイクロレンズの形状を変え
ている。すなわち、射出する透光性液体の量を変えるこ
とにより、サグ（レンズの高さ）や開口、曲率を変更
し、焦点距離やスポットサイズの値を制御している。こ
れにより、図７に示すような、各チャネルごとに光伝送
媒体までの光結合長が異なる場合においても、光ファイ
バアレイ７２〔図７（ｂ）〕に入射する光ビームの性質
を同じくすることが可能となり、均一で高性能な光結合
系を実現することができる。また、この特徴を積極的に
用いれば、本発明のマイクロレンズを付加することによ
って、各チャネルごとの光結合長を変更させることもで
き、実装構造の自由度を大幅に拡大させることが可能で
ある。このような特徴は、他のマイクロレンズの作製方
法では実現することは困難であり、本発明のマイクロレ
ンズの作製方法のユニークさを示す一つの好適な実施の
形態である。なお、本実施の形態で示すような、同じ基
板上に異なるタイプのマイクロレンズを作製する場合、
その作製方法には幾つかの手段が考えられる。（１）一
つは、異なるノズル径を持った射出ヘッドを用意し、一
つの液体ドロップ量を変える方法がある。（２）また、
他の方法としては、同一のノズル径を持った射出ヘッド
でも、その各ノズルに与える圧力を変化させ、液体のド
ロップ量を変える方法である。これは、ナノメータオー
ダで振動板の駆動を制御できるピエゾ駆動タイプを使用
する方法である。（３）さらに、他の方法として、複数
の樹脂（レンズの材料となる透光性で、かつ硬化処理の
可能な樹脂）を用意し、それらを、それぞれ別のインク
タンク（例えば、カラープリンタでは、少なくとも４色
のインクタンクを有する）に装填し、同一基板上に混在
させて形成する方法もある。樹脂の粘度や表面張力の値
を変えることで、基板上に形成された時のレンズ形状を
異なるものにすることも可能であり、これらの樹脂の特
性を適切に選択することで、図７に示す、７３ａ、７３
ｂ、７３ｃのそれぞれ異なる特性マイクロレンズを簡易
に形成することができる。さらに、上述した三つの方法
を、二つ以上、組み合わせた方法によっても、種々の大
きさ、形状および特性を有するマイクロレンズおよびそ
のアレイを作製することができる。以上の実施の形態１
ないし４における説明では、主に発光素子と光ファイバ
との光結合系を念頭においてきたが、本発明が適用され
る光結合系はこれだけではなく、光半導体素子として受
光素子、また、光伝送媒体として光導波路や自由空間、
リレーレンズ、集束レンズ等であっても良い。<Embodiment 4> In addition, FIG.
(B) is a schematic diagram showing another embodiment of a microlens array manufactured by the microlens manufacturing apparatus of the present invention in the same manner as in the first embodiment. Optical semiconductor element array 71 formed in a two-dimensional array (FIG. 7A)
On the other hand, as in the second embodiment, the micro lenses 73a, 73b, and 73c are formed directly on the light emitting area. Further, in the fourth embodiment, the shape of the microlens to be optically coupled to each optical semiconductor element is changed. That is, by changing the amount of the translucent liquid to be emitted, the sag (the height of the lens), the aperture, and the curvature are changed, and the values of the focal length and the spot size are controlled. Thus, even when the optical coupling length to the optical transmission medium differs for each channel as shown in FIG. 7, the properties of the light beams incident on the optical fiber array 72 [FIG. And a uniform and high-performance optical coupling system can be realized. If this feature is actively used, the optical coupling length of each channel can be changed by adding the microlens of the present invention, and the degree of freedom of the mounting structure can be greatly expanded. is there. Such a feature is difficult to realize with other microlens manufacturing methods, and is a preferred embodiment showing the uniqueness of the microlens manufacturing method of the present invention. Note that when different types of microlenses are manufactured over the same substrate as described in this embodiment,
Several methods can be considered for the manufacturing method. (1) One method is to prepare injection heads having different nozzle diameters and change one liquid drop amount. (2)
Another method is to change the pressure applied to each nozzle of the ejection heads having the same nozzle diameter to change the amount of liquid drop. This is a method that uses a piezo drive type that can control the drive of the diaphragm on the order of nanometers. (3) Further, as another method, a plurality of resins (transparent resin that can be cured as a material of a lens) are prepared, and they are separately stored in separate ink tanks (for example, in a color printer). , Having at least four color ink tanks) and mixing them on the same substrate. By changing the values of the viscosity and surface tension of the resin, it is also possible to make the lens shape different when formed on the substrate, and by appropriately selecting the characteristics of these resins, FIG. Shown 73a, 73
Micro lenses having different characteristics b and 73c can be easily formed. Furthermore, microlenses having various sizes, shapes, and characteristics and arrays thereof can be manufactured by a combination of two or more of the above three methods. Embodiment 1 above
In the description in (4) to (4), the optical coupling system between the light emitting element and the optical fiber has been mainly considered, but the optical coupling system to which the present invention is applied is not limited to this, and the optical coupling element is a light receiving element as an optical semiconductor element. As an optical waveguide or free space,
It may be a relay lens, a focusing lens, or the like.
【００１０】[0010]
【発明の効果】本発明の屈折型マイクロレンズの作製方
法およびその装置によれば、例えば、インクジェットプ
リンタのような高精度の駆動機構と、微小量の液体を射
出できる機構と、紫外線や熱により硬化処理を施すこと
のできる透光性液体を用いることにより、屈折型マイク
ロレンズを非常に簡易に低コストで作製することができ
るために、従来のマイクロレンズアレイの製作が高価で
あったという問題点を解消できる。また、本発明ではレ
ンズを形成する基板を必ずしも必要としないことから、
任意の位置に配置されている単数または複数個の光半導
体素子、あるいは光伝送媒体に対して直接、マイクロレ
ンズを形成することができ、従来のマイクロレンズと光
半導体素子、光伝送媒体との高精度アライメントが必要
であという問題点、さらには、本発明では一つのマイク
ロレンズアレイを構成する各マイクロレンズの形状を任
意に変えることが可能であるため、従来では同一基板上
に異なるサグや曲率のレンズを形成できないという設計
上の自由度が小さいという問題点を解消することができ
る。According to the method and the apparatus for manufacturing a refractive microlens of the present invention, for example, a high-precision drive mechanism such as an ink jet printer, a mechanism capable of ejecting a small amount of liquid, and The problem that the conventional microlens array was expensive because the refractive microlens could be produced very easily and at low cost by using a translucent liquid capable of undergoing a curing treatment. The point can be eliminated. Also, since the present invention does not necessarily require a substrate for forming a lens,
A microlens can be formed directly on one or more optical semiconductor elements or an optical transmission medium arranged at an arbitrary position, and the height between the conventional microlens, the optical semiconductor element, and the optical transmission medium can be increased. In the present invention, it is possible to change the shape of each microlens constituting one microlens array arbitrarily. The problem that the degree of freedom in design that the lens cannot be formed is small can be solved.
【図１】本発明の実施の形態１で例示したマイクロレン
ズ作製装置の構成を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a microlens manufacturing apparatus exemplified in Embodiment 1 of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態１で例示したマイクロレン
ズ作製装置の射出ヘッド、微動ステージおよびレンズを
形成する基板の構造を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a structure of an ejection head, a fine movement stage, and a substrate on which a lens is formed in the microlens manufacturing apparatus exemplified in the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態１で例示したマイクロレン
ズ作製装置を用いてマイクロレンズアレイを形成する工
程を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a step of forming a microlens array using the microlens manufacturing apparatus exemplified in Embodiment 1 of the present invention.
【図４】本発明の実施の形態１で例示したマイクロレン
ズアレイを用いた発光素子−光ファイバ間の光結合系の
一例を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of an optical coupling system between a light emitting element and an optical fiber using the microlens array exemplified in Embodiment 1 of the present invention.
【図５】本発明の実施の形態２で例示したマイクロレン
ズアレイを用いた発光素子−光ファイバ間の光結合系の
一例を示す模式図。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of an optical coupling system between a light emitting element and an optical fiber using the microlens array exemplified in Embodiment 2 of the present invention.
【図６】本発明の実施の形態３で例示した任意の位置に
複数個のマイクロレンズの配置形態を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing an arrangement of a plurality of microlenses at arbitrary positions exemplified in the third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の形態４で例示したマイクロレン
ズアレイを用いた発光素子−光ファイバ間の光結合系の
一例を示す模式図。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an optical coupling system between a light emitting element and an optical fiber using a microlens array exemplified in Embodiment 4 of the present invention.
【図８】従来のマイクロレンズアレイの作製方法を示す
模式図。FIG. 8 is a schematic view illustrating a conventional method for manufacturing a microlens array.
【図９】従来のマイクロレンズアレイを用いた発光素子
−光ファイバ間の光結合系の一例を示す模式図。FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of an optical coupling system between a light emitting element and an optical fiber using a conventional microlens array.
１１…射出ヘッド １２…スライド機構 １３…微動ステージ １４…レンズを形成する基板 ２１…透光性液体 ２１ａ…微小な凸形状 ２２…インク室 ２３…微動ステージ ２４…レンズを形成する基板 ２５…圧電素子 ２６…微小ノズル ２７…振動板 ３１…射出ヘッド ３２ａ…微小な凸形状 ３３…マイクロレンズアレイ ３４…レンズを形成する基板 ４１…光半導体素子アレイ ４２…マイクロレンズアレイ基板 ４３…光ファイバアレイ部品 ４４…マイクロレンズアレイ ４５…発光領域 ５１…光半導体素子アレイ ５３…光ファイバアレイ部品 ５４…マイクロレンズアレイ ６１…電子部品類 ６２…光半導体素子アレイ ６３…光半導体素子 ６４…電気配線基板 ６５…発光／受光領域 ６６…マイクロレンズ ７１…光半導体素子アレイ ７２…光ファイバアレイ ７３ａ…マイクロレンズ（焦点距離；短） ７３ｂ…マイクロレンズ（焦点距離；中） ７３ｃ…マイクロレンズ（焦点距離；長） ８１…フォトマスクパターン ８２…フォトレジスト ８３…レンズを形成する基板 ８４…マイクロレンズ ９１…光半導体素子 ９２…レンズを形成する基板 ９３…光ファイバアレイ ９４…マイクロレンズアレイ ９５…発光／受光領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Injection head 12 ... Slide mechanism 13 ... Fine movement stage 14 ... Substrate which forms a lens 21 ... Translucent liquid 21a ... Fine convex shape 22 ... Ink chamber 23 ... Fine movement stage 24 ... Substrate which forms a lens 25 ... Piezoelectric element 26 ... Micro nozzle 27 ... Vibration plate 31 ... Ejection head 32a ... Micro convex shape 33 ... Micro lens array 34 ... Substrate for forming lens 41 ... Optical semiconductor element array 42 ... Micro lens array substrate 43 ... Optical fiber array component 44 ... Microlens array 45 Light emitting area 51 Optical semiconductor element array 53 Optical fiber array component 54 Microlens array 61 Electronic components 62 Optical semiconductor element array 63 Optical semiconductor element 64 Electrical wiring board 65 Light emitting / receiving Area 66: Microlens 71: Optical semiconductor element array 72: Light Fiber array 73a: Micro lens (focal length; short) 73b: Micro lens (focal length; middle) 73c: Micro lens (focal length; long) 81: Photomask pattern 82: Photoresist 83: Substrate for forming a lens 84: Microlens 91: Optical semiconductor element 92: Substrate on which lens is formed 93: Optical fiber array 94: Microlens array 95: Light emitting / receiving area
フロントページの続き (72)発明者 小池 真司 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 新井 芳光 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 安東 泰博 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内Continuation of front page (72) Inventor Shinji Koike 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Yoshimitsu Arai 3-192-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Within Telephone Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiro Ando 3-2-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Co., Ltd.
Claims (7)
の作製方法であって、 透光性で、かつ硬化処理が可能な液体を、所望の微小量
ずつ射出できる射出ヘッドと、該射出ヘッドを高精度に
位置送り、位置決めできる送り機構と、上記射出ヘッド
の射出方向に対向して設けられたステージと、該ステー
ジ上に搭載されたマイクロレンズを形成する基板を少な
くとも有するマイクロレンズの作製装置を用い、 上記射出ヘッドより、上記透光性で硬化処理が可能な液
体を、微小量で定量、もしくは量を変化させて、上記マ
イクロレンズを形成する基板上に、１次元または２次元
アレイ状、もしくは任意の位置に、単数もしくは複数個
のマイクロレンズとなる微小液体を形成する工程と、 次いで、上記基板上に形成した微小液体に対して硬化処
理を施すことにより、所望の固体状の凸形状マイクロレ
ンズを形成する工程とを含むことを特徴とする屈折型マ
イクロレンズの作製方法。1. A method for manufacturing a refraction type microlens having a minute convex shape, comprising: an ejection head capable of injecting a desired amount of a liquid that is translucent and capable of being cured; and the ejection head. Feed mechanism that can feed and position the microlenses with high precision, a stage provided to face the injection direction of the injection head, and a microlens manufacturing apparatus having at least a substrate mounted on the stage and forming a microlens The above-mentioned ejection head is used to form a one-dimensional or two-dimensional array on the substrate on which the microlenses are formed by quantifying or changing the amount of the translucent and curable liquid in a minute amount. Or a step of forming a micro-liquid to be a single or a plurality of micro-lenses at an arbitrary position, and then curing the micro-liquid formed on the substrate. It allows the method for manufacturing a refractive microlens, which comprises a step of forming a desired solid convex microlens subjected.
理が可能な液体は、紫外線硬化型の樹脂もしくは熱硬化
型の樹脂であることを特徴とする屈折型マイクロレンズ
の作製方法。2. The method of manufacturing a refractive microlens according to claim 1, wherein the light-transmissive and curable liquid is an ultraviolet-curable resin or a thermosetting resin.
ロレンズを形成する基板は、光半導体素子アレイを形成
したウエハであることを特徴とする屈折型マイクロレン
ズの作製方法。3. The method according to claim 1, wherein the substrate on which the microlenses are formed is a wafer on which an optical semiconductor element array is formed.
記載の屈折型マイクロレンズの作製方法を実施する装置
であって、 透光性で、かつ硬化処理が可能な液体を、所望の微小量
ずつ通過させることができる微小径のノズルと、該微小
径のノズルを把持し、微小量ずつ上記液体を射出できる
機構を有する射出ヘッドと、該射出ヘッドを高精度に位
置送り、位置決めできる送り機構と、上記射出ヘッドの
射出方向に対向して設けられたステージと、該ステージ
上に搭載されたマイクロレンズを形成する基板を少なく
とも備えたことを特徴とするマイクロレンズの作製装
置。4. An apparatus for carrying out the method for producing a refractive microlens according to claim 1, wherein a liquid which is translucent and capable of being cured is preferably used. A small-diameter nozzle capable of passing the small-diameter nozzle at a time, an ejection head having a mechanism capable of gripping the small-diameter nozzle and ejecting the liquid by a small amount, and feeding and positioning the ejection head with high precision. An apparatus for manufacturing a microlens, comprising at least a feed mechanism capable of being provided, a stage provided to face the ejection direction of the ejection head, and a substrate for forming a microlens mounted on the stage.
のノズルを有するインク室に透光性で、かつ硬化処理が
可能な液体を充填し、形状変化もしくは温度変化によ
り、上記液体に微小量の体積変化を与え、上記微小径の
ノズルを通して微小量ずつ上記液体を射出できる構造の
インクジェットプリンタ機構を有することを特徴とする
屈折型マイクロレンズの作製装置。5. An ink jet head according to claim 4, wherein said ink chamber having a nozzle having a small diameter is filled with a liquid which is translucent and capable of being cured, and said liquid is minutely filled with said liquid by a shape change or a temperature change. An apparatus for manufacturing a refraction type microlens, comprising: an ink jet printer mechanism having a structure capable of giving a volume change of an amount and ejecting the liquid by a small amount through the small diameter nozzle.
の液体を射出できる微小ノズルをアレイ状に複数個、配
設してなることを特徴とする屈折型マイクロレンズの作
製装置。6. An apparatus for manufacturing a refraction type micro lens according to claim 4, wherein the injection head is provided with a plurality of fine nozzles capable of discharging a small amount of liquid in an array.
記載の屈折型マイクロレンズの作製装置において、透光
性で、かつ硬化処理が可能な液体を硬化する紫外線照射
装置もしくは加熱装置を、上記屈折型マイクロレンズの
作製装置に一体に構成してなることを特徴とする屈折型
マイクロレンズの作製装置。7. An apparatus for manufacturing a refractive microlens according to claim 4, wherein said apparatus is an ultraviolet irradiation apparatus or a heating apparatus for curing a liquid which is translucent and capable of being cured. Is formed integrally with the above-mentioned apparatus for producing a refractive microlens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10358936A JP2000180605A (en) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Manufacture of refracting micro-lens and its device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10358936A JP2000180605A (en) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Manufacture of refracting micro-lens and its device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180605A true JP2000180605A (en) | 2000-06-30 |
Family
ID=18461889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10358936A Pending JP2000180605A (en) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Manufacture of refracting micro-lens and its device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000180605A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003019826A (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-21 | Seiko Epson Corp | Organic el array exposing head, its fabricating method and imaging apparatus comprising it |
| JP2003090904A (en) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Seiko Epson Corp | Manufacturing method for microlens and minute liquid drop discharging device used for the same method |
| WO2003053698A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Seiko Epson Corporation | Head unit and method of setting the head unit, drawing device, methods of manufacturing liquid crystal display device, organic el device, electron discharge device, pdp device, electrophoresis display device, color filter, and organic el, and methods of forming spacer ∨ |
| WO2003054630A3 (en) * | 2001-12-21 | 2003-11-06 | Dieter Baeuerle | Device and method for modifying the surface of a workpiece using photonic radiation |
| US7542107B2 (en) | 2005-07-12 | 2009-06-02 | Miyakawa Corporation | Method of letting a sufficient quantity of light pass through each of apertures for entry of backlight |
| JP2013163360A (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Konica Minolta Inc | Optical member and method for manufacturing the optical member |
| KR20160091343A (en) | 2013-11-28 | 2016-08-02 | 제이엔씨 주식회사 | Photocurable inkjet ink |
| US9703052B2 (en) | 2013-09-13 | 2017-07-11 | Fujitsu Limited | Optical device and optical module including resin layer |
-
1998
- 1998-12-17 JP JP10358936A patent/JP2000180605A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003019826A (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-21 | Seiko Epson Corp | Organic el array exposing head, its fabricating method and imaging apparatus comprising it |
| JP2003090904A (en) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Seiko Epson Corp | Manufacturing method for microlens and minute liquid drop discharging device used for the same method |
| WO2003053698A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Seiko Epson Corporation | Head unit and method of setting the head unit, drawing device, methods of manufacturing liquid crystal display device, organic el device, electron discharge device, pdp device, electrophoresis display device, color filter, and organic el, and methods of forming spacer ∨ |
| WO2003054630A3 (en) * | 2001-12-21 | 2003-11-06 | Dieter Baeuerle | Device and method for modifying the surface of a workpiece using photonic radiation |
| US7542107B2 (en) | 2005-07-12 | 2009-06-02 | Miyakawa Corporation | Method of letting a sufficient quantity of light pass through each of apertures for entry of backlight |
| JP2013163360A (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Konica Minolta Inc | Optical member and method for manufacturing the optical member |
| US9703052B2 (en) | 2013-09-13 | 2017-07-11 | Fujitsu Limited | Optical device and optical module including resin layer |
| US9880363B2 (en) | 2013-09-13 | 2018-01-30 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing optical device including resin layer |
| KR20160091343A (en) | 2013-11-28 | 2016-08-02 | 제이엔씨 주식회사 | Photocurable inkjet ink |
| KR20160091341A (en) | 2013-11-28 | 2016-08-02 | 제이엔씨 주식회사 | Photocurable inkjet ink |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6909554B2 (en) | Wafer integration of micro-optics | |
| US7121740B2 (en) | Laser apparatus, exposure head, exposure apparatus, and optical fiber connection method | |
| EP2404220B1 (en) | Illumination system for use in a stereolithography apparatus | |
| KR20050003356A (en) | Exposure head, exposure apparatus, and its application | |
| US20130004669A1 (en) | Pattern transfer method and apparatus | |
| WO2007113947A1 (en) | Light emitting element array with micro-lens and optical writing head | |
| US7236665B2 (en) | Optical module and method for fabricating the same | |
| JP2000180605A (en) | Manufacture of refracting micro-lens and its device | |
| Cox et al. | Microjet printing of micro-optical interconnects | |
| JP2003004909A (en) | Microlens array and method for manufacturing it | |
| JPH11326707A (en) | Laser photocoupler and control method for laser photocoupling | |
| JP2002350673A (en) | Optical module and its assembling method | |
| KR100600525B1 (en) | Method of manufacturing microlens and microlens, optical device, optical transmission device, head for laser printer, and laser printer | |
| US7811484B2 (en) | Apparatus for producing three-dimensional structure | |
| KR100629209B1 (en) | Laser apparatus, exposure head, exposure apparatus and method of connecting optical fiber | |
| JPH08156320A (en) | Led printer head and manufacture thereof | |
| JPH1184149A (en) | Optical fiber array device, imaging head device and imaging device | |
| JPH06118283A (en) | Manufacture of optical module and its lens array | |
| JP2008040028A (en) | Microlens array and manufacturing method thereof | |
| JPH10170703A (en) | Array type lens and its manufacture | |
| US20120183255A1 (en) | Lens-integrated optical waveguide and method of making the same | |
| JP2004012901A (en) | Plotting device | |
| KR100566023B1 (en) | Exposing apparatus | |
| KR20080078565A (en) | Optical lithography device and manufacturing method for optical head thereof | |
| Cox et al. | Micro Jet Printing for Low Cost Optical Interconnects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040108 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040309 |