JP2004271702A - 光学部品およびその製造方法、マイクロレンズ基板、表示装置、撮像素子、光素子、光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】光の放射角を小さくする、または光をコリメートする、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびにマイクロレンズ基板、光素子、光モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の光学部品１００は、基体１０上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材１２と、土台部材１２の上部に設けられた第１光学部材２４と、少なくとも第１光学部材２４上に設けられた第２光学部材１２と、を含む。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の光学部品１００は、基体１０上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材１２と、土台部材１２の上部に設けられた第１光学部材２４と、少なくとも第１光学部材２４上に設けられた第２光学部材１２と、を含む。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の放射角を小さくする、または光をコリメートする、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびに該光学部品を含む光素子および光モジュールに関する。
【０００２】
また、本発明は、マイクロレンズ基板およびその製造方法、光素子、光モジュールに関する。
【０００３】
【背景技術】
光通信において、光素子と光ファイバとの間を伝搬する光の利用効率を高めることが求められている。例えば、発光素子から出射した光を光ファイバに効率良く導入する場合、レンズ等の光学部品を用いて、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光してから光ファイバに導入するのが好ましい。あるいは、例えば光ファイバから出射した光を受光素子に効率良く導入するためには、レンズ等の光学部品を用いて、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光してから受光素子に導入するのが好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびに該光学部品を含む光素子および光モジュールを提供することにある。
【０００５】
また、本発明の目的は、光学部品の設置位置、形状および大きさが良好に制御されたマイクロレンズ基板、ならびに該マイクロレンズ基板を備えた表示装置、撮像素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の光学部品は、
基体上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられた第１光学部材と、
少なくとも前記第１光学部材上に設けられた第２光学部材と、を含む。
【０００７】
ここで、「基体」とは、前記土台部材を設置できる面を有する物をいう。前記土台部材を設置できる面は、前記土台部材を設置できる限り、平面であってもよいし曲面であってもよい。したがって、このような面を有していれば、前記基体自体の形状は特に限定されない。
【０００８】
また、「光学部材」とは、光の性質や進行方向を変える機能を有する部材をいう。
【０００９】
さらに、「所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材」とは、前記土台部材に入射した光が、該土台部材から出射することをいい、前記土台部材に入射した光がすべて該土台部材から出射する場合だけでなく、前記土台部材に入射した光の一部のみが該土台部材から出射する場合を含む。
【００１０】
上記（１）の光学部品によれば、上記構成を有することにより、前記第１および第２光学部材の形状や大きさ等を制御することによって、土台部材にある一定の角度で光が入射した後第１光学部材を経て第２光学部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。あるいは、第２光学部材にある一定の角度で光が入射した後第１光学部材を経て土台部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００１１】
上記（１）の光学部品は、以下の態様（Ａ）〜（Ｈ）をとることができる。
【００１２】
（Ａ）前記第１光学部材を、前記土台部材と一体化して形成できる。
【００１３】
（Ｂ）前記第２光学部材を、前記土台部材の上面上に設けることができる。
【００１４】
（Ｃ）前記第１光学部材の屈折率を、前記第２光学部材の屈折率より大きくすることができる。
【００１５】
（Ｄ）前記土台部材の屈折率を、前記第２光学部材の屈折率より大きくすることができる。
【００１６】
（Ｅ）前記第１および第２光学部材の少なくとも一方は、円球状または楕円球状であることができる。あるいは、前記第１および第２光学部材の少なくとも一方は、切断円球状または切断楕円球状であることができる。ここで、「切断円球状」とは、円球を一平面で切断して得られる形状をいい、該円球は完全な円球のみならず、円球に近似する形状をも含む。また、「切断楕円球状」とは、楕円球を一平面で切断して得られる形状をいい、楕円球は完全な楕円球のみならず、楕円球に近似する形状をも含む。
【００１７】
この場合、前記第１および第２光学部材の断面は、円または楕円であることができる。
【００１８】
（Ｆ）前記第２光学部材と前記土台部材との接合部を、封止材で埋むことができる。これにより、前記第２光学部材を、前記土台部材の上面上に確実に固定することができる。
【００１９】
（Ｇ）前記土台部材中に、第３光学部材を設けることができる。
【００２０】
（Ｈ）前記土台部材の上面の周縁部に、凸部を形成することができる。
【００２１】
（２）本発明の光学部品は、
基体上方に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材と、を含む。
【００２２】
この場合、前記土台部材の上面の周縁部に、凸部を形成することができる。
【００２３】
上記（２）の光学部品によれば、前記光学部材の形状や大きさ等を制御することによって、土台部材にある一定の角度で光が入射した後光学部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。あるいは、光学部材にある一定の角度で光が入射した後土台部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００２４】
（３）本発明の光学部品は、
基体上方に設けられた土台部材を含み、
前記土台部材の上面の周縁部に、凸部が形成されている。
【００２５】
この場合、さらに、前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材を含むことができる。
【００２６】
また、この場合、さらに、前記土台部材中に、光学部材を設けることができる。
【００２７】
（４）上記（１）〜（３）の光学部品においては、以下の態様（Ｉ）〜（Ｍ）をとることができる。
【００２８】
（Ｉ）前記土台部材の上面と、前記土台部材の側部において該上面に接する面とのなす角が鋭角であることができる。この構成によれば、例えば、液滴を吐出して、前記第２光学部材前駆体を形成した後硬化させて前記第２光学部材を形成する場合、前記土台部材の側面が前記液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第２光学部材を確実に形成することができる。
【００２９】
（Ｋ）前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成できる。ここで、「前記土台部材の上部」とは、前記土台部材のうち前記上面近傍の領域をいう。この構成によれば、例えば、液滴を吐出して、前記第２光学部材の前駆体を形成した後硬化させて前記第２光学部材を形成する場合、前記土台部材の安定性を保持しつつ、前記土台部材の上面と側面とのなす角をより小さくすることができる。これにより、前記土台部材の側面が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第２光学部材を、より確実に形成することができる。
【００３０】
（Ｌ）前記基体上方に前記土台部材を複数積層することができる。
【００３１】
（Ｍ）前記光学部品に、レンズまたは偏向素子としての機能を付与することができる。
【００３２】
（５）本発明の光学部品の製造方法は、
基体上方に、エネルギー硬化型樹脂を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させることにより、所定波長の光を通過させる材質からなり、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材を形成し、
前記土台部材の上面に対して、エネルギー硬化型液体材料の液滴を吐出して、第２光学部材前駆体を形成し、
前記第２部材前駆体を硬化させて、第２光学部材を形成すること、を含む。
【００３３】
上記（５）の光学部品の製造方法によれば、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品を、簡便な方法にて得ることができる。
【００３４】
この場合、前記液滴の吐出を、インクジェット法により行なうことができる。この方法によれば、前記液滴の吐出量の微妙な調整が可能であるため、微細な前記第２光学部材を、前記土台部材の上面上に簡便に設置することができる。
【００３５】
（６）本発明の光学部品の製造方法は、
基体上方に、エネルギー硬化型樹脂を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させることにより、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材をすること、を含む。
【００３６】
上記（６）の光学部品の製造方法によれば、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品を、簡便な方法にて得ることができる。
【００３７】
ここで、上記（５）または（６）の光学部品の製造方法において、フォトリソグラフィ工程により、前記土台部材前駆体の上部に凸部を形成した後、該土台部材前駆体を硬化させることにより、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材を形成することができる。
【００３８】
また、上記（５）または（６）の光学部品の製造方法において、前記エネルギー硬化型樹脂は、熱硬化型樹脂であることができる。
【００３９】
（７）本発明のマイクロレンズ基板は、前記光学部品が複数配列されて構成されている。
【００４０】
本発明のマイクロレンズ基板によれば、上記構成を有することにより、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができるマイクロレンズ基板を得ることができる。
【００４１】
（８）本発明の光素子は、前記光学部品が、出射面または入射面上に設置されている。光素子としては、例えば、半導体レーザ、発光ダイオード、ＥＬ素子等の発光素子や、フォトダイオード、固体撮像素子（ＣＣＤ）等の受光素子が例示できる。
【００４２】
本発明の光素子には、前記光学部品が設置されている。このため、この光素子を、例えば光ファイバと光学的に結合するに際して、例えば本発明の光素子が発光素子である場合には、前記光学部品にて、この発光素子から出射した光の放射光を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、光ファイバへと導入させることができる。あるいは、本発明の光素子が受光素子である場合には、前記光学部品にて、光ファイバから出射した光の放射角を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、受光素子へと導入させることができる。
【００４３】
（９）本発明の光モジュールは、前記光素子と、前記光学部品を介して該光素子と光学的に結合される光ファイバと、を含む。
【００４４】
本発明の光モジュールによれば、前記光素子には前記光学部品が設けられているため、例えば前記光素子が発光素子である場合には、前記光学部品にて、この発光素子から出射した光の放射光を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、光ファイバへと導入させることができる。あるいは、前記光素子が受光素子である場合には、前記光学部品にて、光ファイバから出射した光の放射角を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、受光素子へと導入させることができる。
【００４５】
（１０）本発明の表示装置は、前記本発明のマイクロレンズ基板を備えている。このような表示装置としては、例えば、液晶表示体、液晶プロジェクタ、ＥＬ表示体を挙げることができる。
【００４６】
（１１）本発明の撮像素子は、前記本発明のマイクロレンズ基板を備えている。このような撮像素子としては、例えば、固体撮像素子が例示できる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４８】
１．光学部品の構造
図１は、本発明を適用した一実施の形態に係る光学部品１００を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す光学部品１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００４９】
また、図８，図１０〜図１２はそれぞれ、図１に示す光学部品１００の土台部材１２の形状を変えた変形例を模式的に示す断面図であり、図９は、図８に示す光学部品１１１を模式的に示す平面図である。
【００５０】
本実施の形態の光学部品１００は、基体１０上方に設けられた土台部材１２と、土台部材１２の上部に設けられた第１光学部材２４とを含む。さらに、光学部品１００には、少なくとも第１光学部材２４上に設けられた第２光学部材１４を含む。本実施の形態の光学部品１００においては、図１に示すように、第２光学部材１４は、土台部材１２の上面１２ａ上に形成されている。
【００５１】
第１および第２光学部材２４，１４は、例えば、入射した光を集光、偏向、または分光する機能を有することができる。以下、主に図１および図２を参照して、本実施の形態の光学部品１００の各構成要素について説明する。
【００５２】
［基体］
基体１０の材質は特に限定されないが、例えばシリコン基板やＧａＡｓ基板等の半導体基板や、ガラス基板等が挙げられる。
【００５３】
［土台部材］
（Ａ）材質
本実施の形態の光学部品１００においては、土台部材１２は、所定波長の光を通過させることができる材質からなる。例えば、土台部材１２は、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはフッ素系樹脂を用いて形成することができる。
【００５４】
また、土台部材１２は、基体１０と一体化して形成されたものであってもよい。すなわち、この場合、土台部材１２は基体１０と同一の材料から形成される。このような土台部材１２は、例えば、基体１０をパターニングすることにより形成できる。
【００５５】
（Ｂ）立体形状
図１および図２に示す土台部材１２の立体形状を変えた変形例（光学部品１１１〜１１４）を、図８〜図１２に示す。土台部材の立体形状は特に限定されるわけではないが、少なくともその上部に第１光学部材を設置することができる構造であることが必要とされる。さらに、例えば図１に示すように、光学部品１００の土台部材１２では、上面１２ａ上に第２光学部材１４を設置することができる。
【００５６】
また、図１に示すように、土台部材１２の上面１２ａは、第１光学部材２４が形成されている領域を除いて、基体１０の上面１０ａとほぼ平行である。なお、図１０に示す光学部品１１２には、土台部材３２の上面３２ａの周縁部に凸部３２ｂが形成されている。
【００５７】
さらに、図１１に示す光学部品１１３のように、土台部材４２の上面４２ａと側面４２ｂとのなす角θを鋭角にすることができる。図１１に示す光学部品１１３において、第２光学部材１４は、土台部材１２の上面４２ａに対して液滴を吐出して、第２光学部材の前駆体（後述する）を形成した後、この前駆体を硬化させることにより形成される。したがって、土台部材４２の上面４２ａと側面４２ｂとのなす角θが鋭角であることにより、土台部材４２の上面４２ａに対して液滴を吐出する際に、土台部材４２の側面４２ｂが液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第２光学部材１４を確実に形成することができる。
【００５８】
同様に、図８および図９に示す光学部品１１１においても、土台部材２２の上面２２ａと側面２２ｂとのなす角θが鋭角である。ここで、土台部材２２の側面２２ｂとは、土台部材２２の側部において上面２２ａに接する面をいう。光学部品１１１においては、図８および図９に示すように、土台部材２２の上部２２ｃが逆テーパ状、すなわちにひさし状に形成されている場合を示している。
【００５９】
特に、図８および図９に示す光学部品１１１においては、土台部材２２の上部２２ｃが逆テーパ状であることにより、土台部材２２の安定性を保持しつつ、土台部材２２の上面２２ａと側面２２ｂとのなす角θをより小さくすることができる。これにより、土台部材２２の側面２２ｂが液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第２光学部材１４をより確実に形成することができる。
【００６０】
（Ｃ）上面の形状
土台部材の上面の形状は、土台部材の上面上に形成される第２光学部材の機能や用途によって定められる。言い換えれば、土台部材の上面の形状を制御することによって、第２光学部材の形状を制御することができる。
【００６１】
例えば、光学部品１００（図１および図２参照）では、第１光学部材２４を取り除いた場合、土台部材１２の上面１２ａの形状は円である。また、本実施の形態の変形例の光学部品１１１〜１１７（図８〜図１５参照）においても、第１光学部材２４を取り除いた場合、土台部材の上面が円である例を示している。
【００６２】
本実施の形態の光学部品を、例えばレンズまたは偏向素子として用いる場合、第１光学部材２４を除いた土台部材の上面の形状を円にする。これにより、第２光学部材１４の立体形状を、円球状または切断円球状に形成することができ、得られた光学部品をレンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００６３】
また、図示しないが、光学部材を、例えば異方性レンズまたは偏向素子として用いる場合、第１光学部材を除いた土台部材の上面の形状を楕円にする。これにより、第２光学部材の立体形状を、楕円球状または切断楕円球状に形成することができ、得られた光学部材を異方性レンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００６４】
［第１および第２光学部材］
（Ａ）立体形状
第１および第２光学部材２４，１４は、その用途および機能に応じた立体形状を有する。第１および第２光学部材２４，１４の立体形状については、［土台部材］の欄で併せて説明したので、詳しい説明は省略する。
【００６５】
（Ｂ）材質
第１光学部材２４は、エネルギー硬化型樹脂の前駆体を硬化させることにより形成される。また、第２光学部材１４は、第２光学部材前駆体（後述する）を硬化させることにより形成される。この第２光学部材前駆体は、エネルギー硬化型液体材料からなる。エネルギー硬化型樹脂および液体材料からなる前駆体は、熱または光等のエネルギーを付与することによって硬化可能である。
【００６６】
具体的には、第１光学部材２４は、土台部材前駆体１２ｙ（後述する）を硬化させることにより、土台部材１２と一体化して形成することができる。この土台部材前駆体１２ｙは、エネルギー硬化型樹脂の前駆体からなる。この土台部材前駆体１２ｙの種類は特に限定されないが、この土台部材前駆体１２ｙにエネルギーを付与して硬化させる工程において、収縮する性質を有していることが望ましい。ここで、土台部材前駆体１２ｙが収縮する結果、上面が隆起することにより、第１光学部材２４を形成することができる。
【００６７】
また、第２光学部材１４は、土台部材１２の上面１２ａに対して、前記液体材料からなる液滴を吐出して、第２光学部材前駆体（後述する）を形成した後、この前駆体を硬化させて形成することができる。
【００６８】
前記エネルギー硬化型樹脂および前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
【００６９】
また、第１光学部材２４の屈折率は、第２光学部材１４の屈折率より大きくすることができる。これにより、第１光学部材２４から出射して第２光学部材１４を経た後出射する光の放射角を小さくする、または前記光をコリメートする、あるいは集光することができる。あるいは、第２光学部材１４から出射して第１光学部材２４を経た後出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。第１および第２光学部材２４，１４の屈折率は、第１および第２光学部材２４，１４の材質を適宜選択することにより調整することができる。また、本実施の形態の光学部品１００においては、第１光学部材２４は土台部材１２と一体化して形成されており、第１光学部材２４と土台部材１２とは同じ材質からなる。このため、第１光学部材２４の屈折率は土台部材１２の屈折率と等しい。したがって、土台部材１２の屈折率も、第２光学部材１４の屈折率より大きい。
【００７０】
この場合において、図１および図２に示す光学部品１００をレンズとして適用した例を図３に示す。この場合、図３に示すように、第１光学部材２４によって光が集光された後、第２光学部材１４によって光が再度集光される。これにより、第２光学部材１４から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。
【００７１】
また、図１および図２に示す光学部品１００を偏向素子として適用した例を図４に示す。この場合、図４に示すように、第１および第２光学部材２４，１４によって光の進行方向を変化させることができる。
【００７２】
２．光学部品の製造方法
次に、図１および図２に示す光学部品１００の製造方法について、図面を参照して説明する。図５（ａ）〜図５（ｅ）、図６（ａ）および図６（ｂ）はそれぞれ、図１および図２に示す光学部品１００の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【００７３】
（１）土台部材１２および第１光学部材２４の形成
次いで、基体１０上に土台部材１２を形成する（図５（ａ）〜図５（ｅ）参照）。土台部材１２の形成は、土台部材１２の材質や形状ならびに大きさに応じて適切な方法（例えば選択成長法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、リフトオフ法、転写法等）を選択することができる。ここでは、土台部材１２を熱硬化型のポリイミド樹脂で形成する場合について説明する。
【００７４】
まず、基体１０の表面１０ａにポリイミド前駆体を塗布した後、該ポリイミド前駆体を半硬化させることにより、樹脂前駆体層１２ｘを形成する（図６（ａ）参照）。ここで、樹脂前駆体層１２ｘは、形状を保持できる状態であるものの、完全に硬化していない状態である。すなわち、樹脂前駆体層１２ｘは、少なくとも所望の形状にパターニングできる程度の硬度を有する。
【００７５】
ポリイミド前駆体を塗布する方法としては、スピンコート法、インクジェット法、蒸着法、ＬＢ法などが例示できる。また、ポリイミド前駆体を半硬化する際の温度および時間は、形成する樹脂前駆体層１２ｘの種類や膜厚等に応じて適宜設定される。
【００７６】
この工程では、例えば、スピンコータを用いてポリイミド樹脂前駆体を塗布する。次いで、基体１０をホットプレート上に設置し、１００℃で１分間さらに１２５℃で１分間熱処理を行なうことにより、前記ポリイミド前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層１２ｘの半分の膜厚を形成する。次いで、この上にさらに、ポリイミド樹脂前駆体を塗布する。次いで、この基体１０をホットプレート上に設置し、１００℃で１分間さらに１２５℃で１分間熱処理を行なうことにより、前記ポリイミド樹脂前駆体を半硬化させる。これにより、樹脂前駆体層１２ｘを形成することができる。なお、上記例においては、樹脂前駆体層１２ｘの形成（積層および熱処理）を２回に分けて行なうことで樹脂前駆体層１２ｘを形成したが、樹脂前駆体層の形成方法はこれに限定されるわけではない。
【００７７】
次に、樹脂前駆体層１２ｘの上にレジスト層Ｒ１を形成した後、所定のパターンのマスク１３を用いてフォトリソグラフィ工程を行なう（図５（ｂ）参照）。フォトリソグラフィ工程は、公知の方法を用いることができる。これにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ１が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００７８】
次いで、図５（ｃ）に示すレジスト層Ｒ１をマスクとして、樹脂前駆体層１２ｘをパターニングすることにより、土台部材前駆体１２ｙを形成する（図５（ｃ）参照）。
【００７９】
この工程では、例えばアルカリ系溶液を用いて、樹脂前駆体層１２ｘをウエットエッチングすることにより、土台部材前駆体１２ｙを形成することができる。
【００８０】
次いで、レジスト層Ｒ１を除去した後熱処理を行なうことにより、土台部材前駆体層１２ｙを完全に硬化させる（図５（ｄ）参照）。これにより、上部に第１光学部材２４が形成された土台部材１２が得られる（図５（ｅ）参照）。ここで、土台部材前駆体層１２ｙを硬化させる際の温度および時間を調整することによって、土台部材１２の上部に第１光学部材２４を形成することができる。
【００８１】
この工程では、例えば３７０℃で２時間熱処理を行なう。この熱処理工程において、土台部材前駆体１２ｙの構成材料であるポリイミド前駆体がポリイミド樹脂へと変化する結果、土台部材前駆体１２ｙが収縮する。その結果、土台部材前駆体１２ｙの上部が隆起することにより、上部に第１光学部材２４が形成された土台部材１２を得ることができる。
【００８２】
（２）第２光学部材１４の形成
次いで、少なくとも第１光学部材２４の上に第２光学部材１４を形成する（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）。
【００８３】
この工程では、例えば、土台部材１２の上面１２ａに対して、第２光学部材１４を形成するための液体材料の液滴１４ｂを吐出する（図６（ａ）参照）。これにより、土台部材１２の上面１２ａ上に第２光学部材前駆体１４ａを形成することができる。前述したように、この液体材料は、エネルギー１５を付加することによって硬化可能な性質を有する。付加するエネルギー１５の種類および量は、第２光学部材前駆体１４ａの形状、大きさおよび材質によって適宜調整する。
【００８４】
液滴１４ｂを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法またはインクジェット法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴１４ｂを吐出する場合に有効である。また、インクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμｍオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができるため、微細な構造の光学部材を作製することができる。
【００８５】
なお、液滴１４ｂを吐出する前に、必要に応じて、土台部材１２の上面１２ａに親液性処理または撥液性処理を行なうことにより、液滴１４ｂに対する上面１２ａの濡れ性を制御することができる。これにより、所定の形状および大きさを有する第２光学部材１４を形成することができる。
【００８６】
次いで、第２光学部材前駆体１４ａを硬化させて、少なくとも第１光学部材２４の上に第２光学部材１４を形成する（図６（ｂ）参照）。具体的には、この第２光学部材前駆体１４ａに対して、熱または光等のエネルギー１５を付与する。この第２光学部材前駆体１４ａを硬化する際は、前記液体材料の種類により適切な方法を用いる。具体的には、例えば、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。これにより、土台部材１２の上面１２ａ上に第２光学部材１４を形成することができる。以上の工程により、光学部品１００が得られる（図１および図２参照）。
【００８７】
（３）変形例
なお、本実施の形態の光学部品の製造方法において、前記（１）に示した土台部材１２および第１光学部材２４の形成方法（図５（ｃ）〜図５（ｅ）参照）のかわりに、以下に示す方法を用いて、土台部材１２および第１光学部材２４を形成することができる（図７（ａ）〜図７（ｄ）参照）。
【００８８】
まず、前記（１）に示した方法（図５（ａ）〜図５（ｃ））と同様の方法にて、土台部材前駆体１２ｙを形成する（図７（ａ）参照）。次いで、この土台部材前駆体１２ｙの上に、公知のフォトリソグラフィ工程を用いてレジスト層Ｒ２を形成する。このレジスト層Ｒ２は、土台部材前駆体１２ｙの上面のうち第１光学部材２４を形成する領域に形成する。
【００８９】
次に、このレジスト層Ｒ２をマスクとして、土台部材前駆体１２ｙをパターニングする（図７（ｂ）参照）。これにより、土台部材前駆体１２ｙの上部に凸部２４ａを形成する。ここで、パターニングは、前記（１）にて、土台部材前駆体１２ｙを形成する際のパターニングと（図５（ｃ）参照）同様の条件で行なうことができる。
【００９０】
ここで、土台部材前駆体１２ｙをパターニングして凸部２４ａを形成する際にウエットエッチングを用いることにより、凸部２４ａのうちレジストＲ２層の端部に近い部分にはエッチャントが入り込み、この部分がより多くエッチングされる。これにより、凸部２４ａの上面を曲面に近い形状にすることができる。
【００９１】
次いで、レジスト層Ｒ２を除去した後熱処理を行なうことにより、土台部材前駆体層１２ｙを完全に硬化させる（図７（ｃ）参照）。これにより、上部に第１光学部材２４が形成された土台部材１２が得られる（図５（ｄ）参照）。ここで、熱処理の温度および時間を適宜調整することにより、凸部２４ａの上面を曲面にすることができる。
【００９２】
この工程では、例えば３７０℃で２時間熱処理を行なうことにより、凸部２４ａの上面が丸みを帯びる。その結果、上部に第１光学部材２４が形成された土台部材１２が得られる。この工程によれば、土台部材前駆体１２ｙに凸部２４ａを形成してから熱処理を行なうことにより、土台部材１２の上部に第１光学部材２４を確実に形成することができる。
【００９３】
３．作用効果
本実施の形態に係る光学部品およびその製造方法は、以下に示す作用効果を有する。
【００９４】
（１）第１に、土台部材１２の上部に設けられた第１光学部材２４と、少なくと第１光学部材２４上に設けられた第２光学部材１４とを含むことにより、第２光学部材１４から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。
【００９５】
また、第１および第２光学部材２４，１４の形状および大きさを調整することによって、第２光学部材１４から出射する光の伝搬方向を適宜設定することができるため、設計の自由度を大きくすることができるとともに、放射角が精密に調整された光学部品を得ることができる。
【００９６】
（２）第２に、第１光学部材２４が土台部材１２と一体化して形成されていることにより、第１光学部材２４と土台部材１２との界面が存在しない。これにより、光の利用効率を高めることができる。
【００９７】
（３）第３に、第２光学部材１４の大きさおよび形状を厳密に制御することができる。すなわち、第２光学部材１４の形状は、液滴１４ｂの吐出量によって制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する第２光学部材１４を含む光学部品１００を得ることができる。その理由について、以下説明する。
【００９８】
本実施の形態に係る光学部品の製造方法によれば、図６（ｂ）に示すように、第２光学部材前駆体１４ａは、土台部材１２の上面１２ａ上に形成される。これにより、土台部材１２の側面１２ｂが前駆体１４ａで濡れない限り、前駆体１４ａには土台部材１２の表面張力は作用せず、前駆体１４ａの表面張力が主に作用する。このため、前駆体１４ａを形成するための液滴１４ｂの量を調整することによって、前駆体１４ａの形状を制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する第２光学部材１４を得ることができる。
【００９９】
（４）第４に、第２光学部材１４の設置位置を厳密に制御することができる。前述したように、第２光学部材１４は、土台部材１２の上面１２ａに対して液滴１４ｂを吐出して、前駆体１４ａを形成した後、この前駆体１４ａを硬化させて形成される（図６（ｂ）参照）。一般に、吐出された液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しい。しかしながら、本実施の形態の光学部品の製造方法によれば、特に位置合わせを行なうことなく土台部材１２の上面１２ａ上に第２光学部材１４を形成することができる。すなわち、土台部材１２の上面１２ａ上に単に液滴１４ｂを吐出することによって、位置合わせを行なうことなく第２光学部材前駆体１４ａを形成することができる。言い換えれば、土台部材１２を形成する際のアライメント精度にて第２光学部材１４を形成することができる。これにより、設置位置が制御された第２光学部材１４を簡易に得ることができる。
【０１００】
（５）第５に、土台部材１２の上面１２ａの形状を適宜設定することによって、第２光学部材１４の形状を適宜設定することができる。すなわち、土台部材１２の上面１２ａの形状を適宜選択することによって、所定の機能を有する第２光学部材１４を形成することができる。したがって、土台部材１２の上面１２ａの形状を変えることによって、異なる機能を有する光学部材を同一の基体の上方に複数設置することもできる。
【０１０１】
（６）第６に、土台部材１２の高さを制御することにより、基体１０と第２光学部材１４との距離を制御することができる。これにより、基体１０の上面１０ａから第２光学部材１４までの距離を変化させることができる。この結果、設置位置が制御された第２光学部材１４を簡便な方法にて形成することができる。
【０１０２】
４．変形例
次に、本実施の形態の光学部品１００の別の変形例について説明する。図１３〜図１５はそれぞれ、図１に示す光学部品１００の変形例１〜３の光学部品１１５〜１１７を模式的に示す断面図である。各変形例において、本実施の形態の光学部品１００と同様の構成を有する部分については、詳しい説明は省略する。なお、各変形例においては、土台部材１２または土台部材５２を使用した場合について説明したが、前述した他の土台部材（図８〜図１２）を使用することもできる。
【０１０３】
（１）変形例１
図１３は、変形例１の光学部品１１５を模式的に示す断面図である。光学部品１１５においては、図１３に示すように、少なくとも土台部材１２と第２光学部材１４との接合部を封止材１９で覆うことができる。なお、他の変形例および後述する他の実施形態の光学部品においても同様に、必要に応じて、封止材１９によって、土台部材と第２光学部材との接合部を覆うことができる。
【０１０４】
また、封止材１９の材質は、第２光学部材１４を土台部材１２上に確実に固定することができるのであれば特に限定されないが、例えば樹脂を用いることができる。なお、封止材１９の屈折率を、土台部材１２の屈折率ならびに第２光学部材１４の屈折率よりも小さくすることができる。
【０１０５】
（２）変形例２
図１４は、変形例２の光学部品１１６を模式的に示す断面図である。光学部品１１６においては、図１４に示すように、土台部材１２において、第１光学部材２４より下部に、第３光学部材３４が形成されている。具体的には、土台部材１２中に第３光学部材３４が設けられている。この第３光学部材３４は、基体１０上に設けられている。この第３光学部材３４は、例えば第２光学部材１４を形成する場合と同様の方法にて、基体１０上にエネルギー硬化型樹脂の前駆体を吐出した後、該前駆体を硬化することにより形成することができる。また、この第３光学部材３４は、土台部材１２よりも屈折率が大きい材質からなる。
【０１０６】
なお、図示しないが、第３光学部材３４は、第２光学部材１４と同様の構造にしてもよい。すなわち、基体１０の上に土台部材（図示せず）を形成した後、この土台部材の上に第３光学部材３４を形成する。この場合、第３光学部材３４を形成する工程において、前記土台部材は、第２光学部材１４を形成する際の土台部材１２と同様の機能を有する。
【０１０７】
（３）変形例３
図１５は、変形例３の光学部品１１７を模式的に示す断面図である。変形例３の光学部品１１７は、土台部材１２（図１参照）および土台部材５２（図１２参照）が順に、基体１０の上に積層されている。また、土台部材１２，５２の上部にはそれぞれ、第１光学部材２４が設けられている。さらに、土台部材５２の第１光学部材２４の上には、第２光学部材１４が設けられている。
【０１０８】
具体的には、この光学部品１１７においては、基体１０上に土台部材１２が設けられ、この土台部材１２の上部に第１光学部材２４が設けられ、土台部材１２の上面１２ａ上に土台部材５２が設けられている。また、土台部材５２の上部に第１光学部材２４が設けられ、土台部材５２の上面５２ａ上に第２光学部材１４が設けられている。
【０１０９】
このように、第１光学部材および土台部材を複数設けることにより、出射する光の放射角をより狭くすることができるうえに、第２光学部材１４から基体１０までの距離を大きくすることができる。なお、図示しないが、図１５に示す光学部品１１７において、さらに、図１４に示す光学部品１１６と同様に、土台部材１２において、第１光学部材２４より下部に第３光学部材１４を設けることもできる。
【０１１０】
［第２の実施の形態］
図１６は、本発明の第２の実施の形態のマイクロレンズ基板を模式的に示す断面図である。図１７は、図１６に示すマイクロレンズ基板を模式的に示す平面図である。なお、図１６は、図１７のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図である。
【０１１１】
本実施の形態は、第１の実施の形態の光学部品１００をマイクロレンズ基板に適用した例を示している。マイクロレンズ基板は例えば、液晶ディスプレイパネルの画素部、固体撮像装置（ＣＣＤ）の受光面、光ファイバの光結合部に設置される。
【０１１２】
図１６および図１７に示すように、マイクロレンズ基板２００は、基体２１０と、基体２１０の上方に設置された複数の光学部品１００とを含む。この複数の光学部品１００は、所定の方向に配列されている。基体２１０は、例えばガラス基板やプラスチック基板からなる。
【０１１３】
また、このマイクロレンズ基板２００においては、複数の光学部品１００が格子状に配列している場合について説明したが、光学部品１００の配列方式はこれに限定されるわけではなく、例えば、千鳥状等、種々の配列方式が適用可能である。
【０１１４】
なお、本実施の形態においては、マイクロレンズ基板２００が、第１の実施の形態の光学部品１００を含む場合について説明したが、この光学部品１００のかわりに、前述した変形例の光学部品（図８〜図１５参照）を用いることもできる。
【０１１５】
［第３の実施の形態］
本実施の形態においては、光素子３００が面発光型発光素子（面発光型半導体レーザ）である場合について説明する。図１８は、本発明の第３の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。図１９は、図１８に示す光素子を模式的に示す平面図である。なお、図１８は、図１９のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図である。
【０１１６】
本実施の形態の光素子３００には、出射面１０８の上に、第１の実施の形態の光学部品１００（図１および図２参照）が設けられている。
【０１１７】
光素子３００は、図１８に示すように、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に形成された共振器１４０とを含む。
【０１１８】
共振器１４０には柱状部１３０が形成されている。ここで、柱状部１３０とは、共振器１４０の一部であって、少なくとも第２ミラー１０４を含む柱状の半導体堆積体をいう。この柱状部１３０は絶縁層１０６で埋め込まれている。すなわち、柱状部１３０の側面は絶縁層１０６で取り囲まれている。さらに、この絶縁層１０６の上面１０６ａは、出射面１０８よりも上部に形成されている。また、柱状部１３０上には第１電極１０７が形成されている。
【０１１９】
共振器１４０は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第１ミラー」という）１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３、およびｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第２ミラー」という）１０４が順次積層されて構成されている。なお、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０４を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。
【０１２０】
第２ミラー１０４は、例えばＣがドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１０２は、例えばＳｉがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、および第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【０１２１】
また、共振器１４０のうち出射面１０８の上方から第１ミラー１０２の途中にかけての部分が、出射面１０８の上方から見て円形の形状にエッチングされて、柱状部１３０が形成されている（図１９参照）。なお、本実施の形態では、柱状部１３０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【０１２２】
さらに、第２ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３に近い領域に、酸化アルミニウムからなる電流狭窄層１０５が形成されている。この電流狭窄層１０５は、リング状に形成されている。すなわち、この電流狭窄層１０５は、図１９におけるＸ−Ｙ平面に平行な面で切断した場合における断面が同心円状である。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る面発光型の発光素子３００においては、柱状部１３０の側面ならびに第１ミラー１０２の上面を覆うようにして、絶縁層１０６が形成されている。絶縁層１０６は、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂からなるのが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂からなるのが望ましい。
【０１２４】
また、柱状部１３０および絶縁層１０６の上面１０６ａには、第１電極１０７が形成されている。さらに、柱状部１３０上面の中央部には、第１電極１０７が形成されていない部分（開口部）が設けられている。この部分の底面が出射面１０８であり、レーザ光の出射口となる。この光素子３００では、絶縁層１０６の上面１０６ａが、出射面１０８よりも高い位置に形成されている。また、第１電極１０７は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜からなる。
【０１２５】
さらに、半導体基板１０１の裏面には、第２電極１０９が形成されている。すなわち、光素子３００では、図１８に示すように、柱状部１３０上で第１電極１０７と接合し、かつ、半導体基板１０１の裏面１０１ｂで第２電極１０９と接合している。この第１電極１０７および第２電極１０９によって活性層１０３に電流が注入される。第２電極１０９は、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜からなる。なお、第１および第２電極１０７，１０９を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、例えばＴｉやＰｔなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
【０１２６】
なお、本実施の形態においては、光素子３００として、面発光型半導体レーザを用いた場合について説明したが、本実施の形態の光素子に適用可能なデバイスはこれに限定されるわけではなく、例えば、フォトダイオード等の受光素子や、発光ダイオードやＥＬ装置等の発光素子を用いることができる。この場合、受光素子の場合は、入射面上に本発明の光学部品を設置することができ、発光素子の場合は、出射面上に本発明の光学部品を設置することができる。
【０１２７】
本実施の形態の光素子３００によれば、第１の実施の形態の光学部品１００が出射面１０８上に設置されていることにより、出射面１０８から出射する光の放射角を小さくすることができる。
【０１２８】
［第４の実施の形態］
図２０は、本発明の第４の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。図２１は、図２０に示す光素子を模式的に示す平面図である。また、図２０は、図２１のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図である。
【０１２９】
本実施の形態の光素子４００には、第１の実施の形態の一変形例である光学部品１１４（図１２参照）が出射面１０８の上に設けられている点と、絶縁層１０６が出射面１０８とほぼ同じ高さに形成されて同一平面を構成している点とを除いて、第３の実施の形態の光素子３００と同様の構成を有する。
【０１３０】
本実施の形態の光素子４００によれば、第３実施の形態の光素子３００と同様の作用効果を有する。
【０１３１】
［第５の実施の形態］
図２２は、本発明の第５の実施の形態の光モジュールを模式的に示す図である。光モジュールは一般に、光通信システムを構成する光デバイスであり、発光素子や受光素子等の光素子と、光ファイバと、これらを光学的に結合させる光学部材（例えばレンズ等）とから主に構成される。
【０１３２】
本実施の形態の光モジュール５００は、図２２に示すように、モジュール本体５２４と、光ファイバ５１０とからなる。モジュール本体５２４は、第４の実施の形態の光素子４００および集光レンズ５２２を含む。この光素子４００および集光レンズ５２２は、パッケージ５２４に設置されている。パッケージ５２４には不活性ガス等が封入されており、かつ、内部に、ペルチェ素子等からなるヒートシンク５２１が設けられている。ヒートシンク５２１上の前方には、光素子４００が搭載され、ヒートシンク５２１上の後方には、光検出器５２３が搭載されている。また、光素子４００と光ファイバ５１０との間の光路上には、集光レンズ５２２が設けられている。集光レンズ５２２は、光素子４００と光ファイバ５１０とを光学的に結合させる機能を有する。
【０１３３】
光素子４００を駆動させると、光素子４００の出射面１０８（図２０および図２１参照）からレーザ光が出射する。このレーザ光は、光学部品１１４へと入射した後、光学部品１１４によって集光される。この光学部品１１４によって、レーザ光の伝搬方向が調整された後、光学部品１１４の外部へと出射する。この出射光は、集光レンズ５２２によって集光された後、光ファイバ５１０のコア５１１に入射する。
【０１３４】
なお、本実施の形態において、光素子４００のかわりに、第３の実施の形態の光素子３００（図１８および図１９参照）を用いることもできる。すなわち、本実施の形態で用いられる光素子は、本発明の光学部品が適用されているものであればよい。
【０１３５】
本実施の形態の光モジュール５００においては、光素子４００の出射面１０８から出射した光は、光学部品１１４によって放射角が小さくされた後、外部へと出射される。このため、集光レンズ５２２に導入される前に、別の光学部材によって放射角を調整する必要がない。これにより、装置の簡素化を図ることができる。
【０１３６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【０１３７】
【実験例】
次に、本発明の光学部品を発光素子の出射面上に設置した場合における放射角の変化を考察するために、シミュレーション計算を行なった。なお、本実験例では、ソフトウエア（商品名：ＣＯＤＥ−Ｖ，販売元：サイバーネットシステム（Ｃｙｂｅｒｎｅｔ Ｓｙｓｔｅｍ）社）を用いてシミュレーションを行なった。
【０１３８】
なお、本実験例において、計算にあたっては、図２３に示すように、光学部品１００が発光素子（図示せず）の出射面２０８上に設置されている場合を想定した。そして、出射面２０８から直接出射された光の放射角が３５．４度である場合に、本発明の光学部品を出射面２０８上に設置することにより、前記光の放射角がどのように変化するかをシミュレーション計算で求めた。この放射角（３５．４度）は、一般的な面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光の放射角がとり得る範囲に含まれる。
【０１３９】
シミュレーションでは、図２３に示す光学部品１００において、第１光学部材２４が半球状であり、第２光学部材１４が切断円球状である場合を想定した。さらに、第１光学部材２４の中心と第２光学部材１４の中心とが同一直線ｌ上に位置する場合を想定した。
【０１４０】
具体的には、図２３に示すように、第１光学部材２４の曲率半径Ｒｘが１２μｍ、第２光学部材１４の曲率半径Ｒｙが１７．５μｍ、出射面２０８から第１光学部材２４の頂部までの距離Ｘが１９μｍ、出射面２０８から第２光学部材１４の頂部までの距離Ｙが３９μｍ、第１光学部材２４（土台部材１２）の屈折率が１．７８、第２光学部材１４の屈折率が１．５１９である場合を想定して、シミュレーション計算を行なった。その結果を表１に示す。
【０１４１】
なお、比較例２においては、図２４に示すように、図２３に示す光学部品１００から第１光学部材２４を除去した光学部品９００を想定した。ここで、光学部材９００の各構成要素の形状および大きさは、本実験例の光学部品１００（図２３参照）と同じである場合を想定した。
【０１４２】
【表１】
比較例１では、出射面２０８から直接出射する光の放射角は、３５．４度であった。比較例２では、光学部品９００（図２４参照）において、出射面２０８から土台部材１２へと入射した後、第１光学部材２４を経て第２光学部材１４から出射する光の放射角は、２０．１８度であった。
【０１４３】
これに対して、本実験例では、光学部品１００（図２３参照）において、出射面２０８から土台部材１２へと入射した後、第１光学部材２４を経て第２光学部材１４から出射する光の放射角は、３．５度であった。この結果によれば、本実験例の光学部品１００が出射面２０８上に設置されることにより、放射角をかなり小さくすることができることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る光学部品を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す光学部品を模式的に示す平面図である。
【図３】図１および図２に示す光学部品がレンズとして機能する場合を模式的に示す断面図である。
【図４】図１および図２に示す光学部品が偏向素子として機能する場合を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｅ）はそれぞれ、図１および図２に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）はそれぞれ、図１および図２に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｄ）はそれぞれ、図１および図２に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図９】図８に示す光学部品を模式的に示す平面図である。
【図１０】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１１】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１２】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１３】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１４】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１５】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１６】第２の実施の形態のマイクロレンズ基板を模式的に示す断面図である。
【図１７】図１６に示すマイクロレンズ基板を模式的に示す平面図である。
【図１８】図１に示す光学部品が設置された光素子を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１８に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図２０】図１２に示す光学部品が設置された光素子を模式的に示す断面図である。
【図２１】図２０に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図２２】第３の実施の形態の光学部品が設置された光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図２３】本発明の実験例の光学部品を模式的に示す断面図である。
【図２４】本発明の比較例２の光学部品を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２１０ 基体、 １０ａ 基体の上面、 １２，２２，３２，４２，５２ 土台部材、 １２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ 土台部材の上面、１２ｘ，１２ｙ 樹脂前駆体層、 １３ マスク、 １４ 第２光学部材、 １４ａ 第２光学部材の前駆体、 １４ｂ 液滴、 １５ エネルギー、 １９封止材、 ２２ｂ 土台部材の側面、 ２２ｃ 土台部材の上部、 ２４，１２４ 第１光学部材、 ２４ａ 第１光学部材の前駆体、 ３２ｂ 凸部、 ３４ 第３光学部材、 １００，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７ 光学部品、 １０１ 半導体基板、 １０１ａ 半導体基板の表面、 １０１ｂ 半導体基板の裏面、 １１２ 第１ミラー、 １０３ 活性層、１０４ 第２ミラー、 １０５ 電流狭窄層、 １０６ 絶縁層、 １０６ａ絶縁層の上面、 １０７ 第１電極、 １０８，２０８ 出射面、 １０９ 第２電極、 １３０ 柱状部、 １４０ 共振器、 ２００ マイクロレンズ基板、 ３００，４００ 光素子、 ５００ 光モジュール、 ５１０ 光ファイバ、 ５１１ コア、 ５１２ クラッド、 ５２０ モジュール本体、 ５２１ ヒートシンク、 ５２２ 集光レンズ、 ５２３ 光検出器、 ５２４ パッケージ本体、 Ｒ１，Ｒ２ レジスト層
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の放射角を小さくする、または光をコリメートする、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびに該光学部品を含む光素子および光モジュールに関する。
【０００２】
また、本発明は、マイクロレンズ基板およびその製造方法、光素子、光モジュールに関する。
【０００３】
【背景技術】
光通信において、光素子と光ファイバとの間を伝搬する光の利用効率を高めることが求められている。例えば、発光素子から出射した光を光ファイバに効率良く導入する場合、レンズ等の光学部品を用いて、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光してから光ファイバに導入するのが好ましい。あるいは、例えば光ファイバから出射した光を受光素子に効率良く導入するためには、レンズ等の光学部品を用いて、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光してから受光素子に導入するのが好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびに該光学部品を含む光素子および光モジュールを提供することにある。
【０００５】
また、本発明の目的は、光学部品の設置位置、形状および大きさが良好に制御されたマイクロレンズ基板、ならびに該マイクロレンズ基板を備えた表示装置、撮像素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の光学部品は、
基体上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられた第１光学部材と、
少なくとも前記第１光学部材上に設けられた第２光学部材と、を含む。
【０００７】
ここで、「基体」とは、前記土台部材を設置できる面を有する物をいう。前記土台部材を設置できる面は、前記土台部材を設置できる限り、平面であってもよいし曲面であってもよい。したがって、このような面を有していれば、前記基体自体の形状は特に限定されない。
【０００８】
また、「光学部材」とは、光の性質や進行方向を変える機能を有する部材をいう。
【０００９】
さらに、「所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材」とは、前記土台部材に入射した光が、該土台部材から出射することをいい、前記土台部材に入射した光がすべて該土台部材から出射する場合だけでなく、前記土台部材に入射した光の一部のみが該土台部材から出射する場合を含む。
【００１０】
上記（１）の光学部品によれば、上記構成を有することにより、前記第１および第２光学部材の形状や大きさ等を制御することによって、土台部材にある一定の角度で光が入射した後第１光学部材を経て第２光学部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。あるいは、第２光学部材にある一定の角度で光が入射した後第１光学部材を経て土台部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００１１】
上記（１）の光学部品は、以下の態様（Ａ）〜（Ｈ）をとることができる。
【００１２】
（Ａ）前記第１光学部材を、前記土台部材と一体化して形成できる。
【００１３】
（Ｂ）前記第２光学部材を、前記土台部材の上面上に設けることができる。
【００１４】
（Ｃ）前記第１光学部材の屈折率を、前記第２光学部材の屈折率より大きくすることができる。
【００１５】
（Ｄ）前記土台部材の屈折率を、前記第２光学部材の屈折率より大きくすることができる。
【００１６】
（Ｅ）前記第１および第２光学部材の少なくとも一方は、円球状または楕円球状であることができる。あるいは、前記第１および第２光学部材の少なくとも一方は、切断円球状または切断楕円球状であることができる。ここで、「切断円球状」とは、円球を一平面で切断して得られる形状をいい、該円球は完全な円球のみならず、円球に近似する形状をも含む。また、「切断楕円球状」とは、楕円球を一平面で切断して得られる形状をいい、楕円球は完全な楕円球のみならず、楕円球に近似する形状をも含む。
【００１７】
この場合、前記第１および第２光学部材の断面は、円または楕円であることができる。
【００１８】
（Ｆ）前記第２光学部材と前記土台部材との接合部を、封止材で埋むことができる。これにより、前記第２光学部材を、前記土台部材の上面上に確実に固定することができる。
【００１９】
（Ｇ）前記土台部材中に、第３光学部材を設けることができる。
【００２０】
（Ｈ）前記土台部材の上面の周縁部に、凸部を形成することができる。
【００２１】
（２）本発明の光学部品は、
基体上方に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材と、を含む。
【００２２】
この場合、前記土台部材の上面の周縁部に、凸部を形成することができる。
【００２３】
上記（２）の光学部品によれば、前記光学部材の形状や大きさ等を制御することによって、土台部材にある一定の角度で光が入射した後光学部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。あるいは、光学部材にある一定の角度で光が入射した後土台部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００２４】
（３）本発明の光学部品は、
基体上方に設けられた土台部材を含み、
前記土台部材の上面の周縁部に、凸部が形成されている。
【００２５】
この場合、さらに、前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材を含むことができる。
【００２６】
また、この場合、さらに、前記土台部材中に、光学部材を設けることができる。
【００２７】
（４）上記（１）〜（３）の光学部品においては、以下の態様（Ｉ）〜（Ｍ）をとることができる。
【００２８】
（Ｉ）前記土台部材の上面と、前記土台部材の側部において該上面に接する面とのなす角が鋭角であることができる。この構成によれば、例えば、液滴を吐出して、前記第２光学部材前駆体を形成した後硬化させて前記第２光学部材を形成する場合、前記土台部材の側面が前記液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第２光学部材を確実に形成することができる。
【００２９】
（Ｋ）前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成できる。ここで、「前記土台部材の上部」とは、前記土台部材のうち前記上面近傍の領域をいう。この構成によれば、例えば、液滴を吐出して、前記第２光学部材の前駆体を形成した後硬化させて前記第２光学部材を形成する場合、前記土台部材の安定性を保持しつつ、前記土台部材の上面と側面とのなす角をより小さくすることができる。これにより、前記土台部材の側面が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第２光学部材を、より確実に形成することができる。
【００３０】
（Ｌ）前記基体上方に前記土台部材を複数積層することができる。
【００３１】
（Ｍ）前記光学部品に、レンズまたは偏向素子としての機能を付与することができる。
【００３２】
（５）本発明の光学部品の製造方法は、
基体上方に、エネルギー硬化型樹脂を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させることにより、所定波長の光を通過させる材質からなり、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材を形成し、
前記土台部材の上面に対して、エネルギー硬化型液体材料の液滴を吐出して、第２光学部材前駆体を形成し、
前記第２部材前駆体を硬化させて、第２光学部材を形成すること、を含む。
【００３３】
上記（５）の光学部品の製造方法によれば、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品を、簡便な方法にて得ることができる。
【００３４】
この場合、前記液滴の吐出を、インクジェット法により行なうことができる。この方法によれば、前記液滴の吐出量の微妙な調整が可能であるため、微細な前記第２光学部材を、前記土台部材の上面上に簡便に設置することができる。
【００３５】
（６）本発明の光学部品の製造方法は、
基体上方に、エネルギー硬化型樹脂を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させることにより、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材をすること、を含む。
【００３６】
上記（６）の光学部品の製造方法によれば、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品を、簡便な方法にて得ることができる。
【００３７】
ここで、上記（５）または（６）の光学部品の製造方法において、フォトリソグラフィ工程により、前記土台部材前駆体の上部に凸部を形成した後、該土台部材前駆体を硬化させることにより、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材を形成することができる。
【００３８】
また、上記（５）または（６）の光学部品の製造方法において、前記エネルギー硬化型樹脂は、熱硬化型樹脂であることができる。
【００３９】
（７）本発明のマイクロレンズ基板は、前記光学部品が複数配列されて構成されている。
【００４０】
本発明のマイクロレンズ基板によれば、上記構成を有することにより、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができるマイクロレンズ基板を得ることができる。
【００４１】
（８）本発明の光素子は、前記光学部品が、出射面または入射面上に設置されている。光素子としては、例えば、半導体レーザ、発光ダイオード、ＥＬ素子等の発光素子や、フォトダイオード、固体撮像素子（ＣＣＤ）等の受光素子が例示できる。
【００４２】
本発明の光素子には、前記光学部品が設置されている。このため、この光素子を、例えば光ファイバと光学的に結合するに際して、例えば本発明の光素子が発光素子である場合には、前記光学部品にて、この発光素子から出射した光の放射光を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、光ファイバへと導入させることができる。あるいは、本発明の光素子が受光素子である場合には、前記光学部品にて、光ファイバから出射した光の放射角を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、受光素子へと導入させることができる。
【００４３】
（９）本発明の光モジュールは、前記光素子と、前記光学部品を介して該光素子と光学的に結合される光ファイバと、を含む。
【００４４】
本発明の光モジュールによれば、前記光素子には前記光学部品が設けられているため、例えば前記光素子が発光素子である場合には、前記光学部品にて、この発光素子から出射した光の放射光を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、光ファイバへと導入させることができる。あるいは、前記光素子が受光素子である場合には、前記光学部品にて、光ファイバから出射した光の放射角を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、受光素子へと導入させることができる。
【００４５】
（１０）本発明の表示装置は、前記本発明のマイクロレンズ基板を備えている。このような表示装置としては、例えば、液晶表示体、液晶プロジェクタ、ＥＬ表示体を挙げることができる。
【００４６】
（１１）本発明の撮像素子は、前記本発明のマイクロレンズ基板を備えている。このような撮像素子としては、例えば、固体撮像素子が例示できる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４８】
１．光学部品の構造
図１は、本発明を適用した一実施の形態に係る光学部品１００を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す光学部品１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００４９】
また、図８，図１０〜図１２はそれぞれ、図１に示す光学部品１００の土台部材１２の形状を変えた変形例を模式的に示す断面図であり、図９は、図８に示す光学部品１１１を模式的に示す平面図である。
【００５０】
本実施の形態の光学部品１００は、基体１０上方に設けられた土台部材１２と、土台部材１２の上部に設けられた第１光学部材２４とを含む。さらに、光学部品１００には、少なくとも第１光学部材２４上に設けられた第２光学部材１４を含む。本実施の形態の光学部品１００においては、図１に示すように、第２光学部材１４は、土台部材１２の上面１２ａ上に形成されている。
【００５１】
第１および第２光学部材２４，１４は、例えば、入射した光を集光、偏向、または分光する機能を有することができる。以下、主に図１および図２を参照して、本実施の形態の光学部品１００の各構成要素について説明する。
【００５２】
［基体］
基体１０の材質は特に限定されないが、例えばシリコン基板やＧａＡｓ基板等の半導体基板や、ガラス基板等が挙げられる。
【００５３】
［土台部材］
（Ａ）材質
本実施の形態の光学部品１００においては、土台部材１２は、所定波長の光を通過させることができる材質からなる。例えば、土台部材１２は、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはフッ素系樹脂を用いて形成することができる。
【００５４】
また、土台部材１２は、基体１０と一体化して形成されたものであってもよい。すなわち、この場合、土台部材１２は基体１０と同一の材料から形成される。このような土台部材１２は、例えば、基体１０をパターニングすることにより形成できる。
【００５５】
（Ｂ）立体形状
図１および図２に示す土台部材１２の立体形状を変えた変形例（光学部品１１１〜１１４）を、図８〜図１２に示す。土台部材の立体形状は特に限定されるわけではないが、少なくともその上部に第１光学部材を設置することができる構造であることが必要とされる。さらに、例えば図１に示すように、光学部品１００の土台部材１２では、上面１２ａ上に第２光学部材１４を設置することができる。
【００５６】
また、図１に示すように、土台部材１２の上面１２ａは、第１光学部材２４が形成されている領域を除いて、基体１０の上面１０ａとほぼ平行である。なお、図１０に示す光学部品１１２には、土台部材３２の上面３２ａの周縁部に凸部３２ｂが形成されている。
【００５７】
さらに、図１１に示す光学部品１１３のように、土台部材４２の上面４２ａと側面４２ｂとのなす角θを鋭角にすることができる。図１１に示す光学部品１１３において、第２光学部材１４は、土台部材１２の上面４２ａに対して液滴を吐出して、第２光学部材の前駆体（後述する）を形成した後、この前駆体を硬化させることにより形成される。したがって、土台部材４２の上面４２ａと側面４２ｂとのなす角θが鋭角であることにより、土台部材４２の上面４２ａに対して液滴を吐出する際に、土台部材４２の側面４２ｂが液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第２光学部材１４を確実に形成することができる。
【００５８】
同様に、図８および図９に示す光学部品１１１においても、土台部材２２の上面２２ａと側面２２ｂとのなす角θが鋭角である。ここで、土台部材２２の側面２２ｂとは、土台部材２２の側部において上面２２ａに接する面をいう。光学部品１１１においては、図８および図９に示すように、土台部材２２の上部２２ｃが逆テーパ状、すなわちにひさし状に形成されている場合を示している。
【００５９】
特に、図８および図９に示す光学部品１１１においては、土台部材２２の上部２２ｃが逆テーパ状であることにより、土台部材２２の安定性を保持しつつ、土台部材２２の上面２２ａと側面２２ｂとのなす角θをより小さくすることができる。これにより、土台部材２２の側面２２ｂが液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第２光学部材１４をより確実に形成することができる。
【００６０】
（Ｃ）上面の形状
土台部材の上面の形状は、土台部材の上面上に形成される第２光学部材の機能や用途によって定められる。言い換えれば、土台部材の上面の形状を制御することによって、第２光学部材の形状を制御することができる。
【００６１】
例えば、光学部品１００（図１および図２参照）では、第１光学部材２４を取り除いた場合、土台部材１２の上面１２ａの形状は円である。また、本実施の形態の変形例の光学部品１１１〜１１７（図８〜図１５参照）においても、第１光学部材２４を取り除いた場合、土台部材の上面が円である例を示している。
【００６２】
本実施の形態の光学部品を、例えばレンズまたは偏向素子として用いる場合、第１光学部材２４を除いた土台部材の上面の形状を円にする。これにより、第２光学部材１４の立体形状を、円球状または切断円球状に形成することができ、得られた光学部品をレンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００６３】
また、図示しないが、光学部材を、例えば異方性レンズまたは偏向素子として用いる場合、第１光学部材を除いた土台部材の上面の形状を楕円にする。これにより、第２光学部材の立体形状を、楕円球状または切断楕円球状に形成することができ、得られた光学部材を異方性レンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００６４】
［第１および第２光学部材］
（Ａ）立体形状
第１および第２光学部材２４，１４は、その用途および機能に応じた立体形状を有する。第１および第２光学部材２４，１４の立体形状については、［土台部材］の欄で併せて説明したので、詳しい説明は省略する。
【００６５】
（Ｂ）材質
第１光学部材２４は、エネルギー硬化型樹脂の前駆体を硬化させることにより形成される。また、第２光学部材１４は、第２光学部材前駆体（後述する）を硬化させることにより形成される。この第２光学部材前駆体は、エネルギー硬化型液体材料からなる。エネルギー硬化型樹脂および液体材料からなる前駆体は、熱または光等のエネルギーを付与することによって硬化可能である。
【００６６】
具体的には、第１光学部材２４は、土台部材前駆体１２ｙ（後述する）を硬化させることにより、土台部材１２と一体化して形成することができる。この土台部材前駆体１２ｙは、エネルギー硬化型樹脂の前駆体からなる。この土台部材前駆体１２ｙの種類は特に限定されないが、この土台部材前駆体１２ｙにエネルギーを付与して硬化させる工程において、収縮する性質を有していることが望ましい。ここで、土台部材前駆体１２ｙが収縮する結果、上面が隆起することにより、第１光学部材２４を形成することができる。
【００６７】
また、第２光学部材１４は、土台部材１２の上面１２ａに対して、前記液体材料からなる液滴を吐出して、第２光学部材前駆体（後述する）を形成した後、この前駆体を硬化させて形成することができる。
【００６８】
前記エネルギー硬化型樹脂および前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
【００６９】
また、第１光学部材２４の屈折率は、第２光学部材１４の屈折率より大きくすることができる。これにより、第１光学部材２４から出射して第２光学部材１４を経た後出射する光の放射角を小さくする、または前記光をコリメートする、あるいは集光することができる。あるいは、第２光学部材１４から出射して第１光学部材２４を経た後出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。第１および第２光学部材２４，１４の屈折率は、第１および第２光学部材２４，１４の材質を適宜選択することにより調整することができる。また、本実施の形態の光学部品１００においては、第１光学部材２４は土台部材１２と一体化して形成されており、第１光学部材２４と土台部材１２とは同じ材質からなる。このため、第１光学部材２４の屈折率は土台部材１２の屈折率と等しい。したがって、土台部材１２の屈折率も、第２光学部材１４の屈折率より大きい。
【００７０】
この場合において、図１および図２に示す光学部品１００をレンズとして適用した例を図３に示す。この場合、図３に示すように、第１光学部材２４によって光が集光された後、第２光学部材１４によって光が再度集光される。これにより、第２光学部材１４から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。
【００７１】
また、図１および図２に示す光学部品１００を偏向素子として適用した例を図４に示す。この場合、図４に示すように、第１および第２光学部材２４，１４によって光の進行方向を変化させることができる。
【００７２】
２．光学部品の製造方法
次に、図１および図２に示す光学部品１００の製造方法について、図面を参照して説明する。図５（ａ）〜図５（ｅ）、図６（ａ）および図６（ｂ）はそれぞれ、図１および図２に示す光学部品１００の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【００７３】
（１）土台部材１２および第１光学部材２４の形成
次いで、基体１０上に土台部材１２を形成する（図５（ａ）〜図５（ｅ）参照）。土台部材１２の形成は、土台部材１２の材質や形状ならびに大きさに応じて適切な方法（例えば選択成長法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、リフトオフ法、転写法等）を選択することができる。ここでは、土台部材１２を熱硬化型のポリイミド樹脂で形成する場合について説明する。
【００７４】
まず、基体１０の表面１０ａにポリイミド前駆体を塗布した後、該ポリイミド前駆体を半硬化させることにより、樹脂前駆体層１２ｘを形成する（図６（ａ）参照）。ここで、樹脂前駆体層１２ｘは、形状を保持できる状態であるものの、完全に硬化していない状態である。すなわち、樹脂前駆体層１２ｘは、少なくとも所望の形状にパターニングできる程度の硬度を有する。
【００７５】
ポリイミド前駆体を塗布する方法としては、スピンコート法、インクジェット法、蒸着法、ＬＢ法などが例示できる。また、ポリイミド前駆体を半硬化する際の温度および時間は、形成する樹脂前駆体層１２ｘの種類や膜厚等に応じて適宜設定される。
【００７６】
この工程では、例えば、スピンコータを用いてポリイミド樹脂前駆体を塗布する。次いで、基体１０をホットプレート上に設置し、１００℃で１分間さらに１２５℃で１分間熱処理を行なうことにより、前記ポリイミド前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層１２ｘの半分の膜厚を形成する。次いで、この上にさらに、ポリイミド樹脂前駆体を塗布する。次いで、この基体１０をホットプレート上に設置し、１００℃で１分間さらに１２５℃で１分間熱処理を行なうことにより、前記ポリイミド樹脂前駆体を半硬化させる。これにより、樹脂前駆体層１２ｘを形成することができる。なお、上記例においては、樹脂前駆体層１２ｘの形成（積層および熱処理）を２回に分けて行なうことで樹脂前駆体層１２ｘを形成したが、樹脂前駆体層の形成方法はこれに限定されるわけではない。
【００７７】
次に、樹脂前駆体層１２ｘの上にレジスト層Ｒ１を形成した後、所定のパターンのマスク１３を用いてフォトリソグラフィ工程を行なう（図５（ｂ）参照）。フォトリソグラフィ工程は、公知の方法を用いることができる。これにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ１が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００７８】
次いで、図５（ｃ）に示すレジスト層Ｒ１をマスクとして、樹脂前駆体層１２ｘをパターニングすることにより、土台部材前駆体１２ｙを形成する（図５（ｃ）参照）。
【００７９】
この工程では、例えばアルカリ系溶液を用いて、樹脂前駆体層１２ｘをウエットエッチングすることにより、土台部材前駆体１２ｙを形成することができる。
【００８０】
次いで、レジスト層Ｒ１を除去した後熱処理を行なうことにより、土台部材前駆体層１２ｙを完全に硬化させる（図５（ｄ）参照）。これにより、上部に第１光学部材２４が形成された土台部材１２が得られる（図５（ｅ）参照）。ここで、土台部材前駆体層１２ｙを硬化させる際の温度および時間を調整することによって、土台部材１２の上部に第１光学部材２４を形成することができる。
【００８１】
この工程では、例えば３７０℃で２時間熱処理を行なう。この熱処理工程において、土台部材前駆体１２ｙの構成材料であるポリイミド前駆体がポリイミド樹脂へと変化する結果、土台部材前駆体１２ｙが収縮する。その結果、土台部材前駆体１２ｙの上部が隆起することにより、上部に第１光学部材２４が形成された土台部材１２を得ることができる。
【００８２】
（２）第２光学部材１４の形成
次いで、少なくとも第１光学部材２４の上に第２光学部材１４を形成する（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）。
【００８３】
この工程では、例えば、土台部材１２の上面１２ａに対して、第２光学部材１４を形成するための液体材料の液滴１４ｂを吐出する（図６（ａ）参照）。これにより、土台部材１２の上面１２ａ上に第２光学部材前駆体１４ａを形成することができる。前述したように、この液体材料は、エネルギー１５を付加することによって硬化可能な性質を有する。付加するエネルギー１５の種類および量は、第２光学部材前駆体１４ａの形状、大きさおよび材質によって適宜調整する。
【００８４】
液滴１４ｂを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法またはインクジェット法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴１４ｂを吐出する場合に有効である。また、インクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμｍオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができるため、微細な構造の光学部材を作製することができる。
【００８５】
なお、液滴１４ｂを吐出する前に、必要に応じて、土台部材１２の上面１２ａに親液性処理または撥液性処理を行なうことにより、液滴１４ｂに対する上面１２ａの濡れ性を制御することができる。これにより、所定の形状および大きさを有する第２光学部材１４を形成することができる。
【００８６】
次いで、第２光学部材前駆体１４ａを硬化させて、少なくとも第１光学部材２４の上に第２光学部材１４を形成する（図６（ｂ）参照）。具体的には、この第２光学部材前駆体１４ａに対して、熱または光等のエネルギー１５を付与する。この第２光学部材前駆体１４ａを硬化する際は、前記液体材料の種類により適切な方法を用いる。具体的には、例えば、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。これにより、土台部材１２の上面１２ａ上に第２光学部材１４を形成することができる。以上の工程により、光学部品１００が得られる（図１および図２参照）。
【００８７】
（３）変形例
なお、本実施の形態の光学部品の製造方法において、前記（１）に示した土台部材１２および第１光学部材２４の形成方法（図５（ｃ）〜図５（ｅ）参照）のかわりに、以下に示す方法を用いて、土台部材１２および第１光学部材２４を形成することができる（図７（ａ）〜図７（ｄ）参照）。
【００８８】
まず、前記（１）に示した方法（図５（ａ）〜図５（ｃ））と同様の方法にて、土台部材前駆体１２ｙを形成する（図７（ａ）参照）。次いで、この土台部材前駆体１２ｙの上に、公知のフォトリソグラフィ工程を用いてレジスト層Ｒ２を形成する。このレジスト層Ｒ２は、土台部材前駆体１２ｙの上面のうち第１光学部材２４を形成する領域に形成する。
【００８９】
次に、このレジスト層Ｒ２をマスクとして、土台部材前駆体１２ｙをパターニングする（図７（ｂ）参照）。これにより、土台部材前駆体１２ｙの上部に凸部２４ａを形成する。ここで、パターニングは、前記（１）にて、土台部材前駆体１２ｙを形成する際のパターニングと（図５（ｃ）参照）同様の条件で行なうことができる。
【００９０】
ここで、土台部材前駆体１２ｙをパターニングして凸部２４ａを形成する際にウエットエッチングを用いることにより、凸部２４ａのうちレジストＲ２層の端部に近い部分にはエッチャントが入り込み、この部分がより多くエッチングされる。これにより、凸部２４ａの上面を曲面に近い形状にすることができる。
【００９１】
次いで、レジスト層Ｒ２を除去した後熱処理を行なうことにより、土台部材前駆体層１２ｙを完全に硬化させる（図７（ｃ）参照）。これにより、上部に第１光学部材２４が形成された土台部材１２が得られる（図５（ｄ）参照）。ここで、熱処理の温度および時間を適宜調整することにより、凸部２４ａの上面を曲面にすることができる。
【００９２】
この工程では、例えば３７０℃で２時間熱処理を行なうことにより、凸部２４ａの上面が丸みを帯びる。その結果、上部に第１光学部材２４が形成された土台部材１２が得られる。この工程によれば、土台部材前駆体１２ｙに凸部２４ａを形成してから熱処理を行なうことにより、土台部材１２の上部に第１光学部材２４を確実に形成することができる。
【００９３】
３．作用効果
本実施の形態に係る光学部品およびその製造方法は、以下に示す作用効果を有する。
【００９４】
（１）第１に、土台部材１２の上部に設けられた第１光学部材２４と、少なくと第１光学部材２４上に設けられた第２光学部材１４とを含むことにより、第２光学部材１４から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。
【００９５】
また、第１および第２光学部材２４，１４の形状および大きさを調整することによって、第２光学部材１４から出射する光の伝搬方向を適宜設定することができるため、設計の自由度を大きくすることができるとともに、放射角が精密に調整された光学部品を得ることができる。
【００９６】
（２）第２に、第１光学部材２４が土台部材１２と一体化して形成されていることにより、第１光学部材２４と土台部材１２との界面が存在しない。これにより、光の利用効率を高めることができる。
【００９７】
（３）第３に、第２光学部材１４の大きさおよび形状を厳密に制御することができる。すなわち、第２光学部材１４の形状は、液滴１４ｂの吐出量によって制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する第２光学部材１４を含む光学部品１００を得ることができる。その理由について、以下説明する。
【００９８】
本実施の形態に係る光学部品の製造方法によれば、図６（ｂ）に示すように、第２光学部材前駆体１４ａは、土台部材１２の上面１２ａ上に形成される。これにより、土台部材１２の側面１２ｂが前駆体１４ａで濡れない限り、前駆体１４ａには土台部材１２の表面張力は作用せず、前駆体１４ａの表面張力が主に作用する。このため、前駆体１４ａを形成するための液滴１４ｂの量を調整することによって、前駆体１４ａの形状を制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する第２光学部材１４を得ることができる。
【００９９】
（４）第４に、第２光学部材１４の設置位置を厳密に制御することができる。前述したように、第２光学部材１４は、土台部材１２の上面１２ａに対して液滴１４ｂを吐出して、前駆体１４ａを形成した後、この前駆体１４ａを硬化させて形成される（図６（ｂ）参照）。一般に、吐出された液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しい。しかしながら、本実施の形態の光学部品の製造方法によれば、特に位置合わせを行なうことなく土台部材１２の上面１２ａ上に第２光学部材１４を形成することができる。すなわち、土台部材１２の上面１２ａ上に単に液滴１４ｂを吐出することによって、位置合わせを行なうことなく第２光学部材前駆体１４ａを形成することができる。言い換えれば、土台部材１２を形成する際のアライメント精度にて第２光学部材１４を形成することができる。これにより、設置位置が制御された第２光学部材１４を簡易に得ることができる。
【０１００】
（５）第５に、土台部材１２の上面１２ａの形状を適宜設定することによって、第２光学部材１４の形状を適宜設定することができる。すなわち、土台部材１２の上面１２ａの形状を適宜選択することによって、所定の機能を有する第２光学部材１４を形成することができる。したがって、土台部材１２の上面１２ａの形状を変えることによって、異なる機能を有する光学部材を同一の基体の上方に複数設置することもできる。
【０１０１】
（６）第６に、土台部材１２の高さを制御することにより、基体１０と第２光学部材１４との距離を制御することができる。これにより、基体１０の上面１０ａから第２光学部材１４までの距離を変化させることができる。この結果、設置位置が制御された第２光学部材１４を簡便な方法にて形成することができる。
【０１０２】
４．変形例
次に、本実施の形態の光学部品１００の別の変形例について説明する。図１３〜図１５はそれぞれ、図１に示す光学部品１００の変形例１〜３の光学部品１１５〜１１７を模式的に示す断面図である。各変形例において、本実施の形態の光学部品１００と同様の構成を有する部分については、詳しい説明は省略する。なお、各変形例においては、土台部材１２または土台部材５２を使用した場合について説明したが、前述した他の土台部材（図８〜図１２）を使用することもできる。
【０１０３】
（１）変形例１
図１３は、変形例１の光学部品１１５を模式的に示す断面図である。光学部品１１５においては、図１３に示すように、少なくとも土台部材１２と第２光学部材１４との接合部を封止材１９で覆うことができる。なお、他の変形例および後述する他の実施形態の光学部品においても同様に、必要に応じて、封止材１９によって、土台部材と第２光学部材との接合部を覆うことができる。
【０１０４】
また、封止材１９の材質は、第２光学部材１４を土台部材１２上に確実に固定することができるのであれば特に限定されないが、例えば樹脂を用いることができる。なお、封止材１９の屈折率を、土台部材１２の屈折率ならびに第２光学部材１４の屈折率よりも小さくすることができる。
【０１０５】
（２）変形例２
図１４は、変形例２の光学部品１１６を模式的に示す断面図である。光学部品１１６においては、図１４に示すように、土台部材１２において、第１光学部材２４より下部に、第３光学部材３４が形成されている。具体的には、土台部材１２中に第３光学部材３４が設けられている。この第３光学部材３４は、基体１０上に設けられている。この第３光学部材３４は、例えば第２光学部材１４を形成する場合と同様の方法にて、基体１０上にエネルギー硬化型樹脂の前駆体を吐出した後、該前駆体を硬化することにより形成することができる。また、この第３光学部材３４は、土台部材１２よりも屈折率が大きい材質からなる。
【０１０６】
なお、図示しないが、第３光学部材３４は、第２光学部材１４と同様の構造にしてもよい。すなわち、基体１０の上に土台部材（図示せず）を形成した後、この土台部材の上に第３光学部材３４を形成する。この場合、第３光学部材３４を形成する工程において、前記土台部材は、第２光学部材１４を形成する際の土台部材１２と同様の機能を有する。
【０１０７】
（３）変形例３
図１５は、変形例３の光学部品１１７を模式的に示す断面図である。変形例３の光学部品１１７は、土台部材１２（図１参照）および土台部材５２（図１２参照）が順に、基体１０の上に積層されている。また、土台部材１２，５２の上部にはそれぞれ、第１光学部材２４が設けられている。さらに、土台部材５２の第１光学部材２４の上には、第２光学部材１４が設けられている。
【０１０８】
具体的には、この光学部品１１７においては、基体１０上に土台部材１２が設けられ、この土台部材１２の上部に第１光学部材２４が設けられ、土台部材１２の上面１２ａ上に土台部材５２が設けられている。また、土台部材５２の上部に第１光学部材２４が設けられ、土台部材５２の上面５２ａ上に第２光学部材１４が設けられている。
【０１０９】
このように、第１光学部材および土台部材を複数設けることにより、出射する光の放射角をより狭くすることができるうえに、第２光学部材１４から基体１０までの距離を大きくすることができる。なお、図示しないが、図１５に示す光学部品１１７において、さらに、図１４に示す光学部品１１６と同様に、土台部材１２において、第１光学部材２４より下部に第３光学部材１４を設けることもできる。
【０１１０】
［第２の実施の形態］
図１６は、本発明の第２の実施の形態のマイクロレンズ基板を模式的に示す断面図である。図１７は、図１６に示すマイクロレンズ基板を模式的に示す平面図である。なお、図１６は、図１７のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図である。
【０１１１】
本実施の形態は、第１の実施の形態の光学部品１００をマイクロレンズ基板に適用した例を示している。マイクロレンズ基板は例えば、液晶ディスプレイパネルの画素部、固体撮像装置（ＣＣＤ）の受光面、光ファイバの光結合部に設置される。
【０１１２】
図１６および図１７に示すように、マイクロレンズ基板２００は、基体２１０と、基体２１０の上方に設置された複数の光学部品１００とを含む。この複数の光学部品１００は、所定の方向に配列されている。基体２１０は、例えばガラス基板やプラスチック基板からなる。
【０１１３】
また、このマイクロレンズ基板２００においては、複数の光学部品１００が格子状に配列している場合について説明したが、光学部品１００の配列方式はこれに限定されるわけではなく、例えば、千鳥状等、種々の配列方式が適用可能である。
【０１１４】
なお、本実施の形態においては、マイクロレンズ基板２００が、第１の実施の形態の光学部品１００を含む場合について説明したが、この光学部品１００のかわりに、前述した変形例の光学部品（図８〜図１５参照）を用いることもできる。
【０１１５】
［第３の実施の形態］
本実施の形態においては、光素子３００が面発光型発光素子（面発光型半導体レーザ）である場合について説明する。図１８は、本発明の第３の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。図１９は、図１８に示す光素子を模式的に示す平面図である。なお、図１８は、図１９のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図である。
【０１１６】
本実施の形態の光素子３００には、出射面１０８の上に、第１の実施の形態の光学部品１００（図１および図２参照）が設けられている。
【０１１７】
光素子３００は、図１８に示すように、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に形成された共振器１４０とを含む。
【０１１８】
共振器１４０には柱状部１３０が形成されている。ここで、柱状部１３０とは、共振器１４０の一部であって、少なくとも第２ミラー１０４を含む柱状の半導体堆積体をいう。この柱状部１３０は絶縁層１０６で埋め込まれている。すなわち、柱状部１３０の側面は絶縁層１０６で取り囲まれている。さらに、この絶縁層１０６の上面１０６ａは、出射面１０８よりも上部に形成されている。また、柱状部１３０上には第１電極１０７が形成されている。
【０１１９】
共振器１４０は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第１ミラー」という）１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３、およびｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第２ミラー」という）１０４が順次積層されて構成されている。なお、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０４を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。
【０１２０】
第２ミラー１０４は、例えばＣがドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１０２は、例えばＳｉがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、および第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【０１２１】
また、共振器１４０のうち出射面１０８の上方から第１ミラー１０２の途中にかけての部分が、出射面１０８の上方から見て円形の形状にエッチングされて、柱状部１３０が形成されている（図１９参照）。なお、本実施の形態では、柱状部１３０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【０１２２】
さらに、第２ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３に近い領域に、酸化アルミニウムからなる電流狭窄層１０５が形成されている。この電流狭窄層１０５は、リング状に形成されている。すなわち、この電流狭窄層１０５は、図１９におけるＸ−Ｙ平面に平行な面で切断した場合における断面が同心円状である。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る面発光型の発光素子３００においては、柱状部１３０の側面ならびに第１ミラー１０２の上面を覆うようにして、絶縁層１０６が形成されている。絶縁層１０６は、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂からなるのが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂からなるのが望ましい。
【０１２４】
また、柱状部１３０および絶縁層１０６の上面１０６ａには、第１電極１０７が形成されている。さらに、柱状部１３０上面の中央部には、第１電極１０７が形成されていない部分（開口部）が設けられている。この部分の底面が出射面１０８であり、レーザ光の出射口となる。この光素子３００では、絶縁層１０６の上面１０６ａが、出射面１０８よりも高い位置に形成されている。また、第１電極１０７は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜からなる。
【０１２５】
さらに、半導体基板１０１の裏面には、第２電極１０９が形成されている。すなわち、光素子３００では、図１８に示すように、柱状部１３０上で第１電極１０７と接合し、かつ、半導体基板１０１の裏面１０１ｂで第２電極１０９と接合している。この第１電極１０７および第２電極１０９によって活性層１０３に電流が注入される。第２電極１０９は、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜からなる。なお、第１および第２電極１０７，１０９を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、例えばＴｉやＰｔなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
【０１２６】
なお、本実施の形態においては、光素子３００として、面発光型半導体レーザを用いた場合について説明したが、本実施の形態の光素子に適用可能なデバイスはこれに限定されるわけではなく、例えば、フォトダイオード等の受光素子や、発光ダイオードやＥＬ装置等の発光素子を用いることができる。この場合、受光素子の場合は、入射面上に本発明の光学部品を設置することができ、発光素子の場合は、出射面上に本発明の光学部品を設置することができる。
【０１２７】
本実施の形態の光素子３００によれば、第１の実施の形態の光学部品１００が出射面１０８上に設置されていることにより、出射面１０８から出射する光の放射角を小さくすることができる。
【０１２８】
［第４の実施の形態］
図２０は、本発明の第４の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。図２１は、図２０に示す光素子を模式的に示す平面図である。また、図２０は、図２１のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図である。
【０１２９】
本実施の形態の光素子４００には、第１の実施の形態の一変形例である光学部品１１４（図１２参照）が出射面１０８の上に設けられている点と、絶縁層１０６が出射面１０８とほぼ同じ高さに形成されて同一平面を構成している点とを除いて、第３の実施の形態の光素子３００と同様の構成を有する。
【０１３０】
本実施の形態の光素子４００によれば、第３実施の形態の光素子３００と同様の作用効果を有する。
【０１３１】
［第５の実施の形態］
図２２は、本発明の第５の実施の形態の光モジュールを模式的に示す図である。光モジュールは一般に、光通信システムを構成する光デバイスであり、発光素子や受光素子等の光素子と、光ファイバと、これらを光学的に結合させる光学部材（例えばレンズ等）とから主に構成される。
【０１３２】
本実施の形態の光モジュール５００は、図２２に示すように、モジュール本体５２４と、光ファイバ５１０とからなる。モジュール本体５２４は、第４の実施の形態の光素子４００および集光レンズ５２２を含む。この光素子４００および集光レンズ５２２は、パッケージ５２４に設置されている。パッケージ５２４には不活性ガス等が封入されており、かつ、内部に、ペルチェ素子等からなるヒートシンク５２１が設けられている。ヒートシンク５２１上の前方には、光素子４００が搭載され、ヒートシンク５２１上の後方には、光検出器５２３が搭載されている。また、光素子４００と光ファイバ５１０との間の光路上には、集光レンズ５２２が設けられている。集光レンズ５２２は、光素子４００と光ファイバ５１０とを光学的に結合させる機能を有する。
【０１３３】
光素子４００を駆動させると、光素子４００の出射面１０８（図２０および図２１参照）からレーザ光が出射する。このレーザ光は、光学部品１１４へと入射した後、光学部品１１４によって集光される。この光学部品１１４によって、レーザ光の伝搬方向が調整された後、光学部品１１４の外部へと出射する。この出射光は、集光レンズ５２２によって集光された後、光ファイバ５１０のコア５１１に入射する。
【０１３４】
なお、本実施の形態において、光素子４００のかわりに、第３の実施の形態の光素子３００（図１８および図１９参照）を用いることもできる。すなわち、本実施の形態で用いられる光素子は、本発明の光学部品が適用されているものであればよい。
【０１３５】
本実施の形態の光モジュール５００においては、光素子４００の出射面１０８から出射した光は、光学部品１１４によって放射角が小さくされた後、外部へと出射される。このため、集光レンズ５２２に導入される前に、別の光学部材によって放射角を調整する必要がない。これにより、装置の簡素化を図ることができる。
【０１３６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【０１３７】
【実験例】
次に、本発明の光学部品を発光素子の出射面上に設置した場合における放射角の変化を考察するために、シミュレーション計算を行なった。なお、本実験例では、ソフトウエア（商品名：ＣＯＤＥ−Ｖ，販売元：サイバーネットシステム（Ｃｙｂｅｒｎｅｔ Ｓｙｓｔｅｍ）社）を用いてシミュレーションを行なった。
【０１３８】
なお、本実験例において、計算にあたっては、図２３に示すように、光学部品１００が発光素子（図示せず）の出射面２０８上に設置されている場合を想定した。そして、出射面２０８から直接出射された光の放射角が３５．４度である場合に、本発明の光学部品を出射面２０８上に設置することにより、前記光の放射角がどのように変化するかをシミュレーション計算で求めた。この放射角（３５．４度）は、一般的な面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光の放射角がとり得る範囲に含まれる。
【０１３９】
シミュレーションでは、図２３に示す光学部品１００において、第１光学部材２４が半球状であり、第２光学部材１４が切断円球状である場合を想定した。さらに、第１光学部材２４の中心と第２光学部材１４の中心とが同一直線ｌ上に位置する場合を想定した。
【０１４０】
具体的には、図２３に示すように、第１光学部材２４の曲率半径Ｒｘが１２μｍ、第２光学部材１４の曲率半径Ｒｙが１７．５μｍ、出射面２０８から第１光学部材２４の頂部までの距離Ｘが１９μｍ、出射面２０８から第２光学部材１４の頂部までの距離Ｙが３９μｍ、第１光学部材２４（土台部材１２）の屈折率が１．７８、第２光学部材１４の屈折率が１．５１９である場合を想定して、シミュレーション計算を行なった。その結果を表１に示す。
【０１４１】
なお、比較例２においては、図２４に示すように、図２３に示す光学部品１００から第１光学部材２４を除去した光学部品９００を想定した。ここで、光学部材９００の各構成要素の形状および大きさは、本実験例の光学部品１００（図２３参照）と同じである場合を想定した。
【０１４２】
【表１】
【０１４３】
これに対して、本実験例では、光学部品１００（図２３参照）において、出射面２０８から土台部材１２へと入射した後、第１光学部材２４を経て第２光学部材１４から出射する光の放射角は、３．５度であった。この結果によれば、本実験例の光学部品１００が出射面２０８上に設置されることにより、放射角をかなり小さくすることができることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る光学部品を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す光学部品を模式的に示す平面図である。
【図３】図１および図２に示す光学部品がレンズとして機能する場合を模式的に示す断面図である。
【図４】図１および図２に示す光学部品が偏向素子として機能する場合を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｅ）はそれぞれ、図１および図２に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）はそれぞれ、図１および図２に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｄ）はそれぞれ、図１および図２に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図９】図８に示す光学部品を模式的に示す平面図である。
【図１０】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１１】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１２】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１３】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１４】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１５】第１の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１６】第２の実施の形態のマイクロレンズ基板を模式的に示す断面図である。
【図１７】図１６に示すマイクロレンズ基板を模式的に示す平面図である。
【図１８】図１に示す光学部品が設置された光素子を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１８に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図２０】図１２に示す光学部品が設置された光素子を模式的に示す断面図である。
【図２１】図２０に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図２２】第３の実施の形態の光学部品が設置された光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図２３】本発明の実験例の光学部品を模式的に示す断面図である。
【図２４】本発明の比較例２の光学部品を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２１０ 基体、 １０ａ 基体の上面、 １２，２２，３２，４２，５２ 土台部材、 １２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ 土台部材の上面、１２ｘ，１２ｙ 樹脂前駆体層、 １３ マスク、 １４ 第２光学部材、 １４ａ 第２光学部材の前駆体、 １４ｂ 液滴、 １５ エネルギー、 １９封止材、 ２２ｂ 土台部材の側面、 ２２ｃ 土台部材の上部、 ２４，１２４ 第１光学部材、 ２４ａ 第１光学部材の前駆体、 ３２ｂ 凸部、 ３４ 第３光学部材、 １００，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７ 光学部品、 １０１ 半導体基板、 １０１ａ 半導体基板の表面、 １０１ｂ 半導体基板の裏面、 １１２ 第１ミラー、 １０３ 活性層、１０４ 第２ミラー、 １０５ 電流狭窄層、 １０６ 絶縁層、 １０６ａ絶縁層の上面、 １０７ 第１電極、 １０８，２０８ 出射面、 １０９ 第２電極、 １３０ 柱状部、 １４０ 共振器、 ２００ マイクロレンズ基板、 ３００，４００ 光素子、 ５００ 光モジュール、 ５１０ 光ファイバ、 ５１１ コア、 ５１２ クラッド、 ５２０ モジュール本体、 ５２１ ヒートシンク、 ５２２ 集光レンズ、 ５２３ 光検出器、 ５２４ パッケージ本体、 Ｒ１，Ｒ２ レジスト層
Claims (30)
- 基体上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられた第１光学部材と、
少なくとも前記第１光学部材上に設けられた第２光学部材と、を含む、光学部品。 - 請求項１において、
前記第１光学部材は、前記土台部材と一体化して形成された、光学部品。 - 請求項１または２において、
前記第２光学部材は、前記土台部材の上面上に設けられている、光学部品。 - 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１光学部材の屈折率は、前記第２光学部材の屈折率より大きい、光学部品。 - 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記土台部材の屈折率は、前記第２光学部材の屈折率より大きい、光学部品。 - 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１および第２光学部材の少なくとも一方は、円球状または楕円球状である、光学部品。 - 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記第１および第２光学部材の少なくとも一方は、切断円球状または切断楕円球状である、光学部品。 - 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
前記第１および第２光学部材の断面は、円または楕円である、光学部品。 - 請求項１ないし８のいずれかにおいて、
前記第２光学部材と前記土台部材との接合部は、封止材で埋め込まれている、光学部品。 - 請求項１ないし９のいずれかにおいて、
さらに、前記土台部材中に、第３光学部材が設けられている、光学部品。 - 基体上方に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材と、を含む、光学部品。 - 請求項１ないし１１のいずれかにおいて、
前記土台部材の上面の周縁部に、凸部が形成されている、光学部品。 - 基体上方に設けられた土台部材を含み、
前記土台部材の上面の周縁部に、凸部が形成されている、光学部品。 - 請求項１３において、
さらに、前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材を含む、光学部品。 - 請求項１３または１４において、
さらに、前記土台部材中に、光学部材が設けられている、光学部品。 - 請求項１ないし１５のいずれかにおいて、
レンズとしての機能を有する、光学部品。 - 請求項１ないし１６のいずれかにおいて、
偏向素子としての機能を有する、光学部品。 - 請求項１ないし１７のいずれかにおいて、
前記土台部材の上面と、前記土台部材の側部において該上面に接する面とのなす角が鋭角である、光学部品。 - 請求項１ないし１８のいずれかにおいて、
前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成されている、光学部品。 - 請求項１ないし１９のいずれかにおいて、
前記基体上方に前記土台部材が複数積層されている、光学部品。 - 請求項１ないし２０のいずれかに記載の光学部品が複数配列されて構成された、マイクロレンズ基板。
- 請求項２１に記載のマイクロレンズ基板を備えた表示装置。
- 請求項２１に記載のマイクロレンズ基板を備えた撮像素子。
- 請求項１ないし２０のいずれかに記載の光学部品が、出射面または入射面上に設置された、光素子。
- 請求項２４に記載の光素子と、前記光学部品を介して該光素子と光学的に結合される光ファイバと、を含む、光モジュール。
- 基体上方に、エネルギー硬化型樹脂の前駆体を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させて、所定波長の光を通過させる材質からなり、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材を形成し、
前記土台部材の上面に対して、エネルギー硬化型液体材料の液滴を吐出して、第２光学部材前駆体を形成し、
前記第２部材前駆体を硬化させて、第２光学部材を形成すること、を含む、光学部品の製造方法。 - 請求項２６において、
前記液滴の吐出は、インクジェット法により行なわれる、光学部品の製造方法。 - 基体上方に、エネルギー硬化型樹脂の前駆体を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させて、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材をすること、を含む、光学部品の製造方法。 - 請求項２６ないし２８のいずれかにおいて、
フォトリソグラフィ工程により、前記土台部材前駆体の上部に凸部を形成した後、該土台部材前駆体を硬化させて、上部に第１光学部材が一体化して形成された土台部材を形成する、光学部品の製造方法。 - 請求項２６ないし２９のいずれかにおいて、
前記エネルギー硬化型樹脂は、熱硬化型樹脂である、光学部品の製造方法。
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2003
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