JP2021114555A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光素子からの光を複数の形状の光に成形することが可能な発光装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】本開示の発光装置は、基板と、前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズとを備え、前記複数の第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズのうちの少なくとも２種類のレンズを含む。【選択図】図４

Description

本開示は、発光装置およびその製造方法に関する。

半導体レーザーの一種として、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の面発光レーザーが知られている。一般に、面発光レーザーを利用した発光装置では、基板の表面または裏面に複数の発光素子が２次元アレイ状に設けられる。

特表２００４−５２６１９４号公報

上記のような発光装置では例えば、複数の発光素子から出射された光を、用途に応じて異なる形状の光に成形することが必要とされる。この場合、光をどのような手法で種々の形状の光に成形すればよいかが問題となる。

そこで、本開示は、複数の発光素子からの光を複数の形状の光に成形することが可能な発光装置およびその製造方法を提供する。

本開示の第１の側面の発光装置は、基板と、前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズとを備え、前記複数の第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズのうちの少なくとも２種類のレンズを含む。これにより、複数の発光素子からの光を複数の形状の光に成形することが可能となり、例えば、複数の発光素子からの光を、凹レンズによりドット・プロジェクタ用の光に成形することや、凸レンズによりフラド・イルミネータ用の光に成形することが可能となる。

また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記複数の第１レンズを通過した光が入射する第２レンズを備えていてもよい。これにより、複数の発光素子からの光を、第１レンズにより個別に成形し、第２レンズによりまとめて成形することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記複数の第１レンズは、前記基板の一部として、前記基板の前記第２面に設けられていてもよい。これにより、基板の加工により第１レンズを簡単に形成することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記複数の発光素子と前記複数の第１レンズは、１対１で対応していてもよく、各発光素子から出射された光は、対応する１個の第１レンズに入射してもよい。これにより、複数の発光素子からの光を個々の発光素子ごとに成形することが可能となる。

また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記凹レンズの表面に設けられ、前記凹レンズの反対側に平坦なまたは凸型の表面を有する膜を備えていてもよい。これにより、例えば凹レンズから出射された光をさらに成形することが可能となる。

また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記凸レンズの表面に設けられ、前記凸レンズの反対側に平坦な表面を有する膜を備えていてもよい。これにより、例えば凸レンズから出射された光をさらに成形することが可能となる。

また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記複数の第１レンズの表面に設けられた反射防止膜を備えていてもよい。これにより、第１レンズで光が反射してしまうことを抑制することが可能となる。

また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記複数の第１レンズ間における前記基板の前記第２面に設けられた無機膜を備えていてもよい。これにより、例えば光が第１レンズ以外の部分を通過することを抑制することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含む半導体基板でもよい。これにより、基板を発光装置に適したものとすることが可能となる。

また、この第１の側面において、前記複数の発光素子から出射された光は、前記基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記複数の第１レンズに入射してもよい。これにより、光が基板を透過して発光装置から照射される構造を実現することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記基板の前記第１面は、前記基板の表面でもよく、前記基板の前記第２面は、前記基板の裏面でもよい。これにより、発光装置を裏面照射型とすることが可能となる。

また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記基板の前記第１面側に前記複数の発光素子を介して設けられ、前記複数の発光素子を駆動する駆動装置を備えていてもよい。これにより、例えば発光素子が設けられた基板を駆動装置上に積載することが可能となる。

また、この第１の側面において、前記駆動装置は、前記複数の発光素子を個々の発光素子ごとに駆動させてもよい。これにより、複数の発光素子から出射される光をより精密に制御することが可能となる。

本開示の第２の側面の発光装置は、基板と、前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズとを備え、前記複数の第１レンズは、第１凹レンズと、前記第１凹レンズと異なる形状の第２凹レンズとを含む、または、第１凸レンズと、前記第１凸レンズと異なる形状の第２凸レンズとを含む。これにより、複数の発光素子からの光を複数の形状の光に成形することが可能となる。

本開示の第３の側面の発光装置の製造方法は、基板の第１面側に複数の発光素子を形成し、前記基板の第２面側に、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズを形成する、ことを含み、前記複数の第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズのうちの少なくとも２種類のレンズを含む。これにより、複数の発光素子からの光を複数の形状の光に成形することが可能となり、例えば、複数の発光素子からの光を、凹レンズによりドット・プロジェクタ用の光に成形することや、凸レンズによりフラド・イルミネータ用の光に成形することが可能となる。

また、この第３の側面の発光装置の製造方法はさらに、前記複数の第１レンズを通過した光が入射する第２レンズを配置することを含んでいてもよい。これにより、複数の発光素子からの光を、第１レンズにより個別に成形し、第２レンズによりまとめて成形することが可能となる。

また、この第３の側面において、前記複数の第１レンズは、前記基板の前記第２面を加工することで、前記基板の一部として形成されてもよい。これにより、基板の加工により第１レンズを簡単に形成することが可能となる。

また、この第３の側面において、前記凹レンズは、前記基板の前記第２面に凸部を形成し、前記凸部を凹部に加工することで形成されてもよい。これにより、凹レンズを凸部から凹部への加工により形成することが可能となる。

また、この第３の側面において、前記凸部は、前記基板の前記第２面上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記レジスト膜をベークし、ベークされた前記レジスト膜のパターンを前記基板に転写することで形成されてもよい。これにより、凹レンズを形成可能な凸部を、レジスト膜の処理を通じて形成することが可能となる。

また、この第３の側面において、前記凹部は、前記凸部上にマスク層を形成し、前記マスク層をエッチングして前記マスク層から前記凸部を露出させ、前記マスク層をさらに前記凸部と共にエッチングすることで形成されてもよい。これにより、凸部から容易に凹部を形成することが可能となる。

また、この第３の側面において、前記凸レンズは、前記基板の前記第２面に凸部を形成することで形成されてもよい。これにより、例えば凸レンズを少ない工程数で形成することが可能となる。

また、この第３の側面において、前記凸部は、前記基板の前記第２面上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記レジスト膜をベークし、ベークされた前記レジスト膜のパターンを前記基板に転写することで形成されてもよい。これにより、凸レンズを、レジスト膜の処理を通じて形成することが可能となる。

また、この第３の側面において、前記凹レンズと前記凸レンズは、凹部と凸部とを備える膜を前記基板上に形成し、前記凹部と前記凸部とを前記基板に転写することで形成されてもよい。これにより、凹レンズと凸レンズを同時に形成することが可能となる。

本開示の第４の側面の発光装置の製造方法は、基板の第１面側に複数の発光素子を形成し、前記基板の第２面側に、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズを形成する、ことを含み、前記複数の第１レンズは、第１凹レンズと、前記第１凹レンズと異なる形状の第２凹レンズとを含む、または、第１凸レンズと、前記第１凸レンズと異なる形状の第２凸レンズとを含む。これにより、複数の発光素子からの光を複数の形状の光に成形することが可能となる。

第１実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の測距装置の構造の例を示す断面図である。 図２のＢに示す測距装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の発光装置の構造の例を示す平面図である。 第１実施形態の発光装置の使用法の例を示す断面図である。 第１実施形態の変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の別の変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の別の変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の別の変形例の発光装置の構造を示す平面図である。 第１実施形態の別の変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 図１１のＢに示す発光装置の構造の例を示す平面図である。 第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 第１実施形態の変形例の発光装置の製造方法を示す断面図である。 図１４のＡに示す工程の詳細を説明するための断面図(1/2)である。 図１４のＡに示す工程の詳細を説明するための断面図(2/2)である。 図１５のＡから図１６のＤに示す方法と別の方法１を示す断面図である。 図１５のＡから図１６のＤに示す方法と別の方法２を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。

図１の測距装置は、発光装置１と、撮像装置２と、制御装置３とを備えている。図１の測距装置は、発光装置１から発光された光を被写体に照射し、被写体で反射した光を撮像装置２により受光して被写体を撮像し、撮像装置２から出力された画像信号を用いて制御装置３により被写体までの距離を測定（算出）する。発光装置１は、撮像装置２が被写体を撮像するための光源として機能する。

発光装置１は、発光部１１と、駆動回路１２と、電源回路１３と、発光側光学系１４とを備えている。撮像装置２は、イメージセンサ２１と、画像処理部２２と、撮像側光学系２３とを備えている。制御装置３は、測距部３１を備えている。

発光部１１は、被写体に照射するためのレーザー光を発光する。本実施形態の発光部１１は、後述するように、２次元アレイ状に配置された複数の発光素子を備え、各発光素子は、ＶＣＳＥＬ構造を有している。これらの発光素子から出射された光が、被写体に照射される。また、本実施形態の発光部１１は、ＬＤ（Laser Diode）チップ４１と呼ばれるチップ内に設けられている。

駆動回路１２は、発光部１１を駆動する電気回路である。電源回路１３は、駆動回路１２の電源電圧を生成する電気回路である。本実施形態の測距装置は例えば、測距装置内のバッテリから供給される入力電圧から電源回路１３により電源電圧を生成し、この電源電圧を用いて駆動回路１２により発光部１１を駆動する。また、本実施形態の駆動回路１２は、ＬＤＤ（Laser Diode Driver）基板４２と呼ばれる基板内に設けられている。

発光側光学系１４は、種々の光学素子を備えており、これらの光学素子を介して発光部１１からの光を被写体に照射する。同様に、撮像側光学系２３は、種々の光学素子を備えており、これらの光学素子を介して被写体からの光を受光する。

イメージセンサ２１は、被写体からの光を撮像側光学系２３を介して受光し、この光を光電変換により電気信号に変換する。イメージセンサ２１は例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサである。本実施形態のイメージセンサ２１は、上記の電子信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換によりアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号としての画像信号を画像処理部２２に出力する。また、本実施形態のイメージセンサ２１は、フレーム同期信号を駆動回路１２に出力し、駆動回路１２は、フレーム同期信号に基づいて、発光部１１をイメージセンサ２１におけるフレーム周期に応じたタイミングで発光させる。

画像処理部２２は、イメージセンサ２１から出力された画像信号に対し種々の画像処理を施す。画像処理部２２は例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの画像処理プロセッサを備えている。

制御装置３は、図１の測距装置の種々の動作を制御し、例えば、発光装置１の発光動作や、撮像装置２の撮像動作を制御する。制御装置３は例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。

測距部３１は、イメージセンサ２１から出力され、画像処理部２２により画像処理を施された画像信号に基づいて、被写体までの距離を測定する。測距部３１は、測距方式として例えば、ＳＴＬ（Structured Light）方式またはＴｏＦ（Time of Flight）方式を採用している。測距部３１はさらに、上記の画像信号に基づいて、測距装置と被写体との距離を被写体の部分ごとに測定して、被写体の３次元形状を特定してもよい。

図２は、第１実施形態の測距装置の構造の例を示す断面図である。

図２のＡは、本実施形態の測距装置の構造の第１の例を示している。この例の測距装置は、上述のＬＤチップ４１およびＬＤＤ基板４２と、実装基板４３と、放熱基板４４と、補正レンズ保持部４５と、１つ以上の補正レンズ４６と、配線４７とを備えている。

図２のＡは、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ方向とＹ方向は横方向（水平方向）に相当し、Ｚ方向は縦方向（垂直方向）に相当する。また、＋Ｚ方向は上方向に相当し、−Ｚ方向は下方向に相当する。−Ｚ方向は、厳密に重力方向に一致していてもよいし、厳密には重力方向に一致していなくてもよい。

ＬＤチップ４１は、放熱基板４４を介して実装基板４３上に配置され、ＬＤＤ基板４２も、実装基板４３上に配置されている。実装基板４３は、例えばプリント基板である。本実施形態の実装基板４３には、図１のイメージセンサ２１や画像処理部２２も配置されている。放熱基板４４は例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板などのセラミック基板である。

補正レンズ保持部４５は、ＬＤチップ４１を囲むように放熱基板４４上に配置されており、ＬＤチップ４１の上方に１つ以上の補正レンズ４６を保持している。これらの補正レンズ４６は、上述の発光側光学系１４（図１）に含まれている。ＬＤチップ４１内の発光部１１（図１）から発光された光は、これらの補正レンズ４６により補正された後、被写体（図１）に照射される。図２のＡは、一例として、補正レンズ保持部４５に保持された２つの補正レンズ４６を示している。

配線４７は、実装基板４１の表面、裏面、内部などに設けられており、ＬＤチップ４１とＬＤＤ基板４２とを電気的に接続している。配線４７は例えば、実装基板４１の表面や裏面に設けられたプリント配線や、実装基板４１を貫通するビア配線である。本実施形態の配線４７はさらに、放熱基板４４の内部または付近を通過している。

図２のＢは、本実施形態の測距装置の構造の第２の例を示している。この例の測距装置は、第１の例の測距装置と同じ構成要素を備えているが、配線４７の代わりにバンプ４８を備えている。

図２のＢでは、ＬＤＤ基板４２が放熱基板４４上に配置され、ＬＤチップ４１がＬＤＤ基板４２上に配置されている。このようにＬＤチップ４１をＬＤＤ基板４２上に配置することにより、第１の例の場合に比べて、実装基板４４のサイズを小型化することが可能となる。図２のＢでは、ＬＤチップ４１が、ＬＤＤ基板４２上にバンプ４８を介して配置されており、バンプ４８によりＬＤＤ基板４２と電気的に接続されている。

以下、本実施形態の測距装置については、図２のＢに示す第２の例の構造を有しているとして説明する。ただし、以下の説明は、第２の例に特有の構造についての説明を除き、第１の例の構造を有する測距装置にも適用可能である。

図３は、図２のＢに示す測距装置の構造を示す断面図である。

図３は、発光装置１内のＬＤチップ４１とＬＤＤ基板４２の断面を示している。図３に示すように、ＬＤチップ４１は、基板５１と、積層膜５２と、複数の発光素子５３と、複数のアノード電極５４と、複数のカソード電極５５とを備えている。また、ＬＤＤ基板４２は、基板６１と、複数の接続パッド６２とを備えている。なお、図３では、後述する凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３の図示は省略されている（図４を参照）。

基板５１は、例えばＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板などの半導体基板である。図３は、−Ｚ方向を向いている基板５１の表面Ｓ１と、＋Ｚ方向を向いている基板５１の裏面Ｓ２とを示している。表面Ｓ１は、本開示の第１面の例である。裏面Ｓ２は、本開示の第２面の例である。

積層膜５２は、基板５１の表面Ｓ１に積層された複数の層を含んでいる。これらの層の例は、ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、光反射層、光の射出窓を有する絶縁層などである。積層膜５２は、−Ｚ方向に突出した複数のメサ部Ｍを含んでいる。これらのメサ部Ｍの一部が、複数の発光素子５３となっている。

複数の発光素子５３は、積層膜５２の一部として、基板５２の表面Ｓ１側に設けられている。本実施形態の各発光素子５３は、ＶＣＳＥＬ構造を有しており、光を＋Ｚ方向に出射する。各発光素子５３から出射された光は、図３に示すように、基板５１内を表面Ｓ１から裏面Ｓ２へと透過し、基板５１から上述の補正レンズ４６（図２）に入射する。このように、本実施形態のＬＤチップ４１は、裏面照射型のＶＣＳＥＬチップとなっている。

アノード電極５４は、発光素子５３の下面に形成されている。カソード電極５５は、発光素子５３以外のメサ部Ｍの下面に形成されており、メサ部Ｍ間にある積層膜５２の下面まで延びている。各発光素子５３は、そのアノード電極５４と対応するカソード電極５５との間に電流が流れることで光を出射する。

上述のように、ＬＤチップ４１は、ＬＤＤ基板４２上にバンプ４８を介して配置されており、バンプ４８によりＬＤＤ基板４２と電気的に接続されている。具体的には、ＬＤＤ基板４２に含まれる基板６１上に接続パッド６２が形成されており、接続パッド６２上にバンプ４８を介してメサ部Ｍが配置されている。各メサ部Ｍは、アノード電極５４またはカソード電極５５を介してバンプ６２上に配置されている。基板６１は、例えばＳｉ（シリコン）基板などの半導体基板である。

ＬＤＤ基板４２は、発光部１１を駆動する駆動回路１２を含んでいる（図１）。図４は、この駆動回路１２に含まれる複数のスイッチＳＷを模式的に示している。各スイッチＳＷは、バンプ６２を介して、対応する発光素子５３と電気的に接続されている。本実施形態の駆動回路１２は、これらのスイッチＳＷを個々のスイッチＳＷごとに制御（オンオフ）することができる。よって、駆動回路１２は、複数の発光素子５３を個々の発光素子５３ごとに駆動させることができる。これにより、例えば測距に必要な発光素子５３のみ発光させるなど、発光部１１から出射される光を精密に制御することが可能となる。このような発光素子５３の個別制御は、ＬＤＤ基板４２をＬＤチップ４１の下方に配置することにより、各発光素子５３を対応するスイッチＳＷと電気的に接続しやすくなったことで実現可能となっている。ＬＤＤ基板４２は、本開示の駆動装置の例である。

図４は、第１実施形態の発光装置１の構造を示す断面図である。

図４は、発光装置１内のＬＤチップ４１とＬＤＤ基板４２の断面を示している。上述のように、ＬＤチップ４１は、基板５１と、積層膜５２と、複数の発光素子５３と、複数のアノード電極５４と、複数のカソード電極５５とを備えており、ＬＤＤ基板４２は、基板６１と、複数の接続パッド６２とを備えている。ただし、図４では、アノード電極５４、カソード電極５５、および接続パッド６２の図示が省略されている。

本実施形態のＬＤチップ４１は、基板５１の表面Ｓ１側に複数の発光素子５３を備えると共に、基板５１の裏面Ｓ２側に凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３を備えている。これら凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３は、発光素子５３と同様に、２次元アレイ状に配置されている。本実施形態の凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３は、発光素子５３と１対１で対応しており、凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３の各々が、１つの発光素子５３の＋Ｚ方向に配置されている。図４はさらに、基板５１の上方に配置された上述の補正レンズ４６を示している。凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３は、本開示の複数の第１レンズの例であり、補正レンズ４６は、本開示の第２レンズの例である。

凹レンズ７１は、凹型の表面を有するレンズであり、対応する発光素子５３の上方に凹型のレンズ表面を提供している。凸レンズ７２は、凸型の表面を有するレンズであり、対応する発光素子５３の上方に凸型のレンズ表面を提供している。フラットレンズ７３は、平坦な表面を有するレンズであり、対応する発光素子５３の上方に平坦なレンズ表面を提供している。発光素子５３の上方にフラットレンズ７３が存在する状態は、発光素子５３の上方にレンズが存在しない状態ということもできる。以下、凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３を、単に「レンズ７１、７２、７３」とも表記する。

本実施形態のレンズ７１、７２、７３は、基板５１の一部として、基板１の裏面Ｓ２に設けられている。具体的には、本実施形態のレンズ７１、７２、７３は、基板５１を裏面Ｓ２から加工することで形成されている。本実施形態によれば、基板５１の加工によりレンズ７１、７２、７３を簡単に形成することが可能となる。なお、レンズ７１、７２、７３は、補正レンズ４６と同様に、基板５１の一部ではなくてもよいし、基板５１の裏面Ｓ２から離れて基板５１の上方に配置されていてもよい。

複数の発光素子５３から出射された光は、基板５１内を表面Ｓ１から裏面Ｓ２へと透過し、レンズ７１、７２、７３に入射する。本実施形態では、各発光素子５３から出射された光が、対応する１個の凹レンズ７１、凸レンズ７２、またはフラットレンズ７３に入射する。これらのレンズ７１、７２、７３を通過した光は、図４に示すように、補正レンズ４６に入射する。補正レンズ４６を通過した光は、被写体（図１）に照射される。

図４はさらに、補正レンズ４６の光学中心（中心軸）Ｃを示している。図４では、基板５１の表面Ｓ１がＺ方向に垂直になっており、補正レンズ４６の光学中心ＣがＺ方向に平行になっている。図４では、凹レンズ７１が光学中心Ｃに配置され、凸レンズ７２とフラットレンズ７３が、光学中心Ｃ以外に配置されているが、これらのレンズ７１、７２、７３はその他の態様で配置されていてもよい。

以上のように、本実施形態の発光装置１は、複数の第１レンズとして凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３を備えており、第２レンズとして補正レンズ４６を備えている。本実施形態の第１レンズは、凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３のうちの少なくとも２種類のレンズを含んでおり、図４では３種類のレンズすべてを含んでいる。なお、第１レンズが凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３のうちの２種類のレンズしか含まない例については後述する。

図５は、第１実施形態の発光装置１の構造の例を示す平面図である。

図５のＡは、本実施形態の発光装置１の構造の第１の例を示している。図５のＡでは、３×３個のレンズ７１、７２、７３が、基板５１の裏面Ｓ２に２次元アレイ状に配置されており、具体的には、正方格子状に配置されている。図５のＡでは、複数の凹レンズ７１が一列に配置され、同様に複数の凸レンズ７２が一列に配置され、同様に複数のフラットレンズ７３が一列に配置されている。このように、図５のＡの第１レンズは、凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３のうちの３種類のレンズすべてを含んでいる。なお、図５のＡの発光装置１内の第１レンズの個数は、３×３個以外でもよいし、３種類のレンズの配置は、図５のＡに示す配置以外でもよい。

図５のＢは、本実施形態の発光装置１の構造の第２の例を示している。図５のＢでは、３×３個のレンズ７１、７２が、基板５１の裏面Ｓ２に２次元アレイ状に配置され、具体的には、正方格子状に配置されている。図５のＢでは、複数の凹レンズ７１が二列に配置されており、複数の凸レンズ７２が一列に配置されている。このように、図５のＢの第１レンズは、凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３のうちの２種類のレンズのみを含んでいる。なお、図５のＢの発光装置１内の第１レンズの個数は、３×３個以外でもよいし、２種類のレンズの配置は、図５のＢに示す配置以外でもよい。

図６は、第１実施形態の発光装置１の使用法の例を示す断面図である。

図６のＡは、発光装置１に含まれる複数の凹レンズ７１のうちの２つと、発光装置１に含まれる複数の凸レンズ７２のうちの１つとを示している。図６のＡでは、これらのレンズ７１、７２のうちの凹レンズ７１のみが使用されている。具体的には、ＬＤＤ基板４２が、凹レンズ７１に対応する発光素子５３のスイッチＳＷをオンにし、凸レンズ７２に対応する発光素子５３のスイッチＳＷをオフにすることで、凹レンズ７１に対応する発光素子５３のみを駆動させている。その結果、凹レンズ７１に対応する発光素子５３のみから光が出射され、出射された光が凹レンズ７１に入射し、凹レンズ７１を通過した光が補正レンズ４６に入射している。

図６のＡは、発光素子５３から出射されて凹レンズ７１と補正レンズ４６とを通過した光を、矢印で示している。この光は、補正レンズ４６においてあまり拡がっていないことから、例えば顔認証におけるドット・プロジェクタ（Dot Projector）用に使用するのに適している。

図６のＢも、発光装置１に含まれる複数の凹レンズ７１のうちの２つと、発光装置１に含まれる複数の凸レンズ７２のうちの１つとを示している。図６のＢでは、これらのレンズ７１、７２のうちの凸レンズ７２のみが使用されている。具体的には、ＬＤＤ基板４２が、凸レンズ７２に対応する発光素子５３のスイッチＳＷをオンにし、凹レンズ７１に対応する発光素子５３のスイッチＳＷをオフにすることで、凸レンズ７２に対応する発光素子５３のみを駆動させている。その結果、凸レンズ７２に対応する発光素子５３のみから光が出射され、出射された光が凸レンズ７２に入射し、凸レンズ７２を通過した光が補正レンズ４６に入射している。

図６のＢは、発光素子５３から出射されて凸レンズ７２と補正レンズ４６とを通過した光を、矢印で示している。この光は、補正レンズ４６において大いに拡がっていることから、例えば顔認証におけるフラド・イルミネータ（Flood Illuminator）用に使用するのに適している。

なお、本実施形態では例えば、レンズ７１、７２、７３を備える発光装置１において、フラットレンズ７３のみを使用してもよい。この場合、補正レンズ４６から出射される光は例えば、平行光の状態が維持される距離が短い平行光となる。このような平行光は例えば、焦点の変更などを行わないスマートフォンのカメラ用に使用するのに適している。

以上のように、本実施形態の発光装置１は、凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３のうちの少なくとも２種類のレンズを備えている。よって、本実施形態によれば、使用するレンズの種類を変更することで、発光素子５３からの光を用途に応じて異なる形状の光に成形することが可能となる。例えば、発光素子５３からの光を、凹レンズ７１のみを使用することでドット・プロジェクタ用の光に成形することや、凸レンズ７２のみを使用することでフラド・イルミネータ用の光に成形することが可能となる。

さらに、本実施形態の発光装置１は、複数の発光素子５３を個々の発光素子５３ごとに駆動させることが可能なＬＤＤ基板４２を備えている。これにより、１台の発光装置１で種々の形状の光を発光することが可能となる。例えば、１台の発光装置１に凹レンズ７１と凸レンズ７２とを設け、発光素子５３の駆動をＬＤＤ基板４２により制御することで、この発光装置１からドット・プロジェクタ用の光もフラド・イルミネータ用の光も発光することが可能となる。これにより、このような光を発光可能な発光装置１を小型化および軽量化することや、このような光を発光可能な発光装置１を用意する手間やコストを低減することが可能となる。

なお、本実施形態では、２種類以上のレンズのうちの１種類のみを同時に使用するだけでなく、２種類のレンズを同時に使用してもよいし、３種類のレンズを同時に使用してもよい。例えば、レンズ７１、７２、７３を備える発光装置１において、凹レンズ７１とフラットレンズ７３のみを同時に使用してもよい。また、レンズ７１、７２、７３を備える発光装置１において、一部の凹レンズ７１と、一部の凸レンズ７２と、一部のフラットレンズ７３のみを同時に使用してもよい。

以下、図７から図１２を参照し、本実施形態の変形例の発光装置１について説明する。

図７は、第１実施形態の変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。

図７のＡに示す発光装置１は、レンズ７１、７２、７３のうちの凹レンズ７１とフラットレンズ７３のみを備えている。このような構成は例えば、凸レンズ７２を必要としない場合に採用される。

ここで、図７のＡに示す発光装置１は、形状の異なる２種類の凹レンズ７１を備えている。具体的には、本変形例の凹レンズ７１は、凹部の深さが小さい凹レンズ７１と、凹部の深さが大きい凹レンズ７１とを含んでいる。よって、本変形例によれば、使用する凹レンズ７１の種類を変更することで、発光素子５３からの光を用途に応じて異なる形状の光に成形することが可能となる。これらの凹レンズ７１は、本開示の第１凹レンズと第２凹レンズの例である。

図７のＢに示す発光装置１は、レンズ７１、７２、７３のうちの凹レンズ７１と凸レンズ７２のみを備えている。このような構成は例えば、フラットレンズ７３を必要としない場合に採用される。

ここで、図７のＢに示す発光装置１は、形状の異なる２種類の凸レンズ７２を備えている。具体的には、本変形例の凸レンズ７１は、凸部の高さが小さい凸レンズ７２と、凸部の高さが大きい凸レンズ７２とを含んでいる。よって、本変形例によれば、使用する凸レンズ７２の種類を変更することで、発光素子５３からの光を用途に応じて異なる形状の光に成形することが可能となる。これらの凸レンズ７２は、本開示の第１凸レンズと第２凸レンズの例である。

図８は、第１実施形態の別の変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。

図８のＡに示す発光装置１は、レンズ７１、７２、７３のうちの凹レンズ７１とフラットレンズ７３のみを備えている。このような構成は例えば、凸レンズ７２を必要としない場合に採用される。

ここで、図８のＡに示す発光装置１は、凹レンズ７１の表面に設けられ、凹レンズ７１の凹部に埋め込まれた埋込膜５６を備えている。本変形例の埋込膜５６は、凹レンズ７１の反対側に平坦な表面（上面）を有している。埋込膜５６は、光が透過可能であればどのような材料で形成されていてもよい。本変形例によれば、埋込膜５６が設けられている凹レンズ７１と、埋込膜５６が設けられていない凹レンズ７１とを使い分けることで、発光素子５３からの光を用途に応じて異なる形状の光に成形することが可能となる。埋込膜５６は、平坦な上面を有しているため、フラットレンズ７３と同様に機能する。

図８のＢに示す発光装置１は、レンズ７１、７２、７３のうちの凹レンズ７１と凸レンズ７２のみを備えている。このような構成は例えば、フラットレンズ７３を必要としない場合に採用される。

ここで、図８のＢに示す発光装置１は、図８のＡに示す発光装置１と同様に、凹レンズ７１の表面に設けられ、凹レンズ７１の凹部に埋め込まれた埋込膜５６を備えている。本変形例によれば、埋込膜５６が設けられている凹レンズ７１と、埋込膜５６が設けられていない凹レンズ７１とを使い分けることで、発光素子５３からの光を用途に応じて異なる形状の光に成形することが可能となる。

図９は、第１実施形態の別の変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。

図９のＡに示す発光装置１は、レンズ７１、７２、７３のうちの凹レンズ７１と凸レンズ７２のみを備えている。このような構成は例えば、フラットレンズ７３を必要としない場合に採用される。

ここで、図９のＡに示す発光装置１は、図８のＡに示す発光装置１と同様に、凹レンズ７１の表面に設けられ、凹レンズ７１の凹部に埋め込まれた埋込膜５６を備えている。図９のＡに示す発光装置１はさらに、埋込膜５６の表面に設けられ、基板５１の裏面Ｓ２に対して突出した突出膜５７を備えている。本変形例の突出膜５７は、埋込膜５６の反対側に凸型の表面（上面）を有している。突出膜５７は、光が透過可能であればどのような材料で形成されていてもよい。突出膜５７は、埋込膜５６と同じ材料で形成されていてもよいし、埋込膜５６と異なる材料で形成されていてもよい。本変形例によれば、埋込膜５６および突出膜５７が設けられている凹レンズ７１と、埋込膜５６および突出膜５７が設けられていない凹レンズ７１とを使い分けることで、発光素子５３からの光を用途に応じて異なる形状の光に成形することが可能となる。突出膜５７は、凸型な上面を有しているため、凸レンズ７２と同様に機能する。

図９のＢに示す発光装置１は、レンズ７１、７２、７３のうちの凹レンズ７１と凸レンズ７２のみを備えている。このような構成は例えば、フラットレンズ７３を必要としない場合に採用される。

ここで、図９のＢに示す発光装置１は、凹レンズ７１および凸レンズ７２の表面に設けられ、凹レンズ７１および凸レンズ７２の反対側に平坦な表面（上面）を有する被覆膜５８を備えている。これらの凹レンズ７１および凸レンズ７２の表面は、被覆膜５８により被覆されている。被覆膜５８は、光が透過可能であればどのような材料で形成されていてもよい。本変形例によれば、被覆膜５８が設けられている凹レンズ７１と、被覆膜５８が設けられていない凹レンズ７１とを使い分けることで、発光素子５３からの光を用途に応じて異なる形状の光に成形することが可能となる。被覆膜５８は、平坦な上面を有しているため、フラットレンズ７３と同様に機能する。

なお、埋込膜５６、突出膜５７、および被覆膜５８は、例えば反射防止膜として機能させてもよい。反射防止膜の別の例については、後述する。

図１０は、第１実施形態の別の変形例の発光装置１の構造を示す平面図である。

図１０のＡからＬにおいて、符号αは、基板５１の裏面Ｓ２にて凹レンズ７１が配置されている領域を示し、符号βは、基板５１の裏面Ｓ２にて凸レンズ７２が配置されている領域を示し、符号γは、基板５１の裏面Ｓ２にてフラットレンズ７３が配置されている領域を示している。以下、これらの領域を「凹領域α」「凸領域β」「フラット領域γ」と表記する。

図１０のＡでは、基板５１の裏面Ｓ２が２つの領域に区分され、一方の領域が凹領域αとなり、他方の領域が凸領域βとなっている。例えば、基板５１の裏面Ｓ２にＮ×Ｍ個のレンズ７１、７２が配置されている場合に、凹領域αは（Ｎ／２）×Ｍ個の凹レンズ７１を含み、凸領域βは（Ｎ／２）×Ｍ個の凸レンズ７２を含んでいる（Ｎ、Ｍは２以上の整数）。同様に、図１０のＢでは、基板５１の裏面Ｓ２が４つの領域に区分され、図１０のＣでは、基板５１の裏面Ｓ２が２つの領域に区分されている。

図１０のＤでは、基板５１の裏面Ｓ２が３つの領域に区分され、これらの領域が凹領域α、凸領域β、およびフラット領域γとなっている。例えば、基板５１の裏面Ｓ２にＮ×Ｍ個のレンズ７１、７２、７３が配置されている場合に、凹領域αは（Ｎ／３）×Ｍ個の凹レンズ７１を含み、凸領域βは（Ｎ／３）×Ｍ個の凸レンズ７２を含み、フラット領域γは（Ｎ／３）×Ｍ個のフラットレンズ７３を含んでいる。同様に、図１０のＥでは、基板５１の裏面Ｓ２が３つの領域に区分され、図１０のＦでは、基板５１の裏面Ｓ２が３つの領域に区分されている。

図１０のＡからＦでは、基板５１の裏面Ｓ２が数個の領域に区分されている。一方、図１０のＧからＬでは、基板５１の裏面Ｓ２が多数の領域に細分化されている。

図１０のＧは、基板５１の裏面Ｓ２における４個のレンズ７１、７２用の領域を示している。図１０のＧに示す変形例では、この領域が、２個の凹領域αと２個の凸領域βとに区分されている。図１０のＧでは、各凹領域αが１個の凹レンズ７１を含んでおり、各凸領域βが１個の凸レンズ７２を含んでいる。本変形例の発光装置１は、基板５１の裏面Ｓ２に複数の単位領域を備えており、各単位領域が図１０のＧに示す構造を有している。すなわち、本変形例の発光装置１では、図１０のＧに示す構造がＸ方向およびＹ方向に繰り返されている。

これは、図１０のＨからＬでも同様である。例えば、図１０のＨに示す変形例では、図１０のＨに示す構造がＸ方向およびＹ方向に繰り返されている。

なお、図１０のＡからＦに示す構造には、例えばＬＤＤ基板４２内の配線をレイアウトしやすいという利点がある。一方、図１０のＧからＬに示す構造には、例えば、光の位置の偏りを抑制できるという利点がある。

図１１は、第１実施形態の別の変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。

図１１のＡに示すＬＤチップ４１は、基板５１の裏面Ｓ２に形成された反射防止膜７４を備えている。反射防止膜７４は、各レンズ７１、７２、７３の表面を覆っている。本変形例の反射防止膜７４は、１層以上の無機酸化膜または無機窒化膜を含んでおり、例えば、ＳｉＯ_２膜（酸化シリコン膜）、ＳｉＯＮ膜（酸窒化シリコン膜）、ＳｉＮ膜（窒化シリコン膜）、ＳｉＯＣ膜（酸炭化シリコン膜）、ＳｉＣ膜（炭化シリコン膜）、ＴｉＯ_２膜（酸化チタン膜）、ＴｉＮ膜（窒化チタン膜）、ＴｉＯＮ膜（酸窒化チタン膜）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム膜）、Ｎｂ_２Ｏ_５膜（酸化ニオブ膜）、ＺｒＯ_２膜（酸化ジルコニウム膜）、Ｔａ_２Ｏ_５膜（酸化タンタル膜）のうちの１つ以上を含んでいる。

本変形例によれば、基板５１の裏面Ｓ２に反射防止膜７４を形成することで、レンズ７１、７２、７３などで光が反射することを抑制することが可能となる。基板５１がＧａＡｓ基板である場合には、ＧａＡｓ基板の反射率が高いことから、基板５１の裏面Ｓ２に反射防止膜７４を形成することが望ましい。

図１１のＢに示すＬＤチップ４１は、レンズ７１、７２、７３間における基板５１の裏面Ｓ２に形成された無機膜７５を備えている。よって、各レンズ７１、７２、７３は、無機膜７５から露出している。本変形例の無機膜７５は例えば、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣ膜、Ｗ（タングステン）膜、Ｔｉ膜、Ａｕ（金）膜、Ａｌ膜のうちの１つ以上を含んでいる。

本変形例によれば、レンズ７１、７２、７３間における基板５１の裏面Ｓ２に無機膜７５を形成することで、例えば光がレンズ７１、７２、７３以外の部分を通過することを抑制することが可能となる。この場合の無機膜７５は、遮光膜でもよいし、基板５１からの光を基板５１に戻しやすいその他の膜でもよい。

図１２は、図１１のＢに示す発光装置１の構造の例を示す平面図である。

図１２のＡでは、レンズ７１、７２、７３の領域を除き、基板５１の裏面Ｓ２全体に無機膜７５が形成されている。これにより、例えば光がレンズ７１、７２、７３以外の部分を通過することを効果的に抑制することが可能となる。

図１２のＢでは、無機膜７５内に、基板５１の裏面Ｓ２を露出させる開口部Ｅ１が形成されている。この開口部Ｅ１は例えば、レンズ７１、７２、７３とその他の光学素子との位置を合わせるためのアライメントマークとして使用可能である。

図１２のＣでは、基板５１の端部付近の領域Ｅ２において、基板５１の裏面Ｓ２に無機膜７５が形成されていない。光がレンズ７１、７２、７３以外の部分を通過することを無機膜７５により抑制する場合、発光素子５３やレンズ７１、７２、７３から遠く離れた領域には、必ずしも無機膜７５を形成しなくてもよい。よって、図１２のＣでは、基板５１の端部付近の領域Ｅ２に無機膜７５が形成されていない。

なお、無機膜７５は、基板５１の裏面Ｓ２において、場所によって異なる膜を含んでいてもよい。例えば、無機膜７５は、基板５１の端部付近の領域では１種類の膜を含み、その他の領域では２種類の膜を含んでいてもよい。これにより、図１２のＣの無機膜７５と同様の機能を実現することが可能となる。

図１３は、第１実施形態の発光装置１の製造方法を示す断面図である。

まず、基板５１の表面Ｓ１に積層膜５２や発光素子５３などを形成した後、基板５１の裏面Ｓ２にマスク層８１を形成する（図１３のＡ）。マスク層８１は例えば、レジスト膜でもよいし、ＳｉＯ_２膜などのハードマスク層でもよい。

次に、マスク層８１の表面に、凹型の形状を有する凹部Ｋ１と、凸型の形状を有する凸部Ｋ２と、平坦な形状を有する平坦部Ｋ３とを形成する（図１３のＡ）。凹部Ｋ１、凸部Ｋ２、および平坦部Ｋ３は例えば、グレースケールリソグラフィやインプラントにより同時に形成される。

次に、マスク層８１の凹部Ｋ１、凸部Ｋ２、および平坦部Ｋ３を、エッチングにより基板５１に転写する（図１３のＢ）。その結果、基板５１の裏面Ｓ２がエッチングにより加工され、エッチング前の凹部Ｋ１、凸部Ｋ２、および平坦部Ｋ３と同様の形状を有する凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。当該エッチングは、例えばドライエッチングである。

本実施形態ではその後、これらのレンズ７１、７２、７３の上方に、上述の補正レンズ４６が配置される（図４参照）。このようにして、図４に示す発光装置１が製造される。

なお、本実施形態の方法は、図７のＡに示す発光装置１や、図７のＢに示す発光装置１を製造する際にも採用可能である。図７のＡに示す発光装置１を製造する際には、図１３のＡの工程で、浅い凹部Ｋ１と深い凹部Ｋ１とを形成する。これにより、浅い凹部Ｋ１から浅い凹レンズ７１が形成され、深い凹部Ｋ１から深い凹レンズ７１が形成される。図７のＢに示す発光装置１を製造する際には、図１３のＡの工程で、低い凸部Ｋ２と高い凸部Ｋ２とを形成する。これにより、低い凸部Ｋ２から低い凸レンズ７２が形成され、高い凸部Ｋ２から高い凸レンズ７２が形成される。

図１４は、第１実施形態の変形例の発光装置１の製造方法を示す断面図である。

まず、基板５１の表面Ｓ１に積層膜５２や発光素子５３などを形成した後、基板５１の裏面Ｓ２に凹レンズ７１を形成する（図１４のＡ）。次に、基板５１の裏面Ｓ２に、凸型の形状を有するマスク層８２を形成する（図１４のＢ）。マスク層８２は例えば、レジスト膜でもよいし、ＳｉＯ_２膜などのハードマスク層でもよい。

次に、マスク層８２や、基板５１の裏面Ｓ２を、ドライエッチングにより加工する（図１４のＣ）。その結果、マスク層８２が基板５１に転写され、ドライエッチング前のマスク層８２と同様の形状を有する凸レンズ７２が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。また、凹レンズ７１の付近では、基板５１の裏面Ｓ２のドライエッチングが一様に進み、基板５１の裏面Ｓ２に凹レンズ７１が残る。さらに、基板５１の裏面Ｓ２における平坦面がフラットレンズ７３となる。

本変形例ではその後、これらのレンズ７１、７２、７３の上方に、上述の補正レンズ４６が配置される（図４参照）。このようにして、図４に示す発光装置１が製造される。なお、本変形例の方法も、図７のＡに示す発光装置１や、図７のＢに示す発光装置１を製造する際にも採用可能である。

以上のように、図１３のＡおよびＢに示す方法は、凹レンズ７１と凸レンズ７２を基板５１の裏面Ｓ２に同時に形成することができ、図１４のＡからＣに示す方法は、凹レンズ７１と凸レンズ７２を基板５１の裏面Ｓ２に順番に形成することができる。前者の方法によれば例えば、これらのレンズ７１、７２を少ない工程数で形成することができる。後者の方法によれば例えば、後述するように、これらのレンズ７１、７２を一般的に使用される種々の方法で形成することができる。

図１５および図１６は、図１４のＡに示す工程の詳細を説明するための断面図である。

まず、基板５１の裏面Ｓ２にレジスト膜８３を形成し、リソグラフィによりレジスト膜８３をパターニングする（図１５のＡ）。その結果、基板の裏面Ｓ２に、レジスト部Ｐ１と開口部Ｐ２とを含むレジスト膜８３が形成される。

次に、パターニングされたレジスト膜８３のリフローベークを行う（図１５のＢ）。その結果、レジスト膜８３が、表面張力で丸くなったレジスト部Ｐ３を含むレジスト膜８４に変化する。このレジスト膜８４は、レジスト部Ｐ３と開口部Ｐ４とを含んでいる。

次に、ベークされたレジスト膜８４のレジスト部（レジストパターン）Ｐ３を、ドライエッチングにより基板５１に転写する（図１５のＣ）。その結果、基板５１の裏面Ｓ２がドライエッチングにより加工され、ドライエッチング前のレジスト部Ｐ３と同様の形状を有する複数の凸部８５が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。

次に、凸部８５を覆うように、基板５１の裏面Ｓ２上にハードマスク層８６を形成する（図１５のＤ）。ハードマスク層８６は、例えばＳＯＧ（Spin On Glass）膜である。

その後、ハードマスク層８６を、ドライエッチングにより徐々に除去していく。その結果、ドライエッチングによりハードマスク層８６から凸部８５が露出し、その後のドライエッチングによりハードマスク層８６が凸部８５と共に除去されていき、凸部８５が凹部、すなわち、凹レンズ７１に変化する。このようにして、基板５１の裏面Ｓ２に凹レンズ７１が形成される。ドライエッチングは例えば、ＢＣｌ_３ガスやＣｌ_２ガスなどの塩素系ガスを用いて行われる（Ｂはボロン、Ｃｌは塩素を表す）。塩素系ガスと共に、Ｏ_２（酸素）ガス、Ｎ_２（窒素）ガス、またはＡｒ（アルゴンガス）を用いてもよい。この工程の詳細は、図１６のＡからＤを参照して説明する。

図１６のＡは、ハードマスク層８６で覆われた凸部８５を示している。ハードマスク層８６をドライエッチングにより徐々に除去していくと、ハードマスク層８６から凸部８５が露出する（図１６のＢ）。その後のドライエッチングでは、基板５１（ＧａＡｓ基板）とハードマスク層８６（ＳＯＧ膜）とのエッチングレートの違いにより、凸部８５はハードマスク層８６よりも速いエッチングレートでエッチングされていく（図１５のＣ）。その結果、凸部８５の上端に凹部８７が形成され、その凹部８７のサイズが徐々に大きくなり、最終的に凸部８５が除去され、凸部８５が除去された位置に凹部８７、すなわち、凹レンズ７１が形成される。このようにして、図１４のＡに示す工程が進行する。

なお、図１４のＢに示すマスク層８２は、図１５のＢに示すレジスト膜８４と同じ方法により形成してもよい。

また、図１５のＡから図１６のＤに示す方法は、別の方法に置き換えることも可能である。以下、このような方法の２つの例について説明する。

図１７は、図１５のＡから図１６のＤに示す方法と別の方法１を示す断面図である。

まず、基板５１の上面（裏面Ｓ２）上にハードマスク層９１を形成し、ハードマスク層９１に開口部９２を形成する（図１７のＡ）。ハードマスク層９１は例えば、ＳｉＯ_２膜である。

次に、ハードマスク層９１の上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により平坦化する（図１７のＡ）。この際、開口部９２内に露出した基板５１の上面がＣＭＰによりリセスされていく「ディッシング」という現象が起こる。その結果、開口部９２内の基板５１の上面（裏面Ｓ２）に凹部、すなわち、凹レンズ７１が形成される。その後、ハードマスク層９１は除去される。

図１８は、図１５のＡから図１６のＤに示す方法と別の方法２を示す断面図である。

まず、基板５１の上面（裏面Ｓ２）上に第１ハードマスク層９３を形成し、第１ハードマスク層９３上に第２ハードマスク層９４を形成し、第２ハードマスク層９４に小さい開口部９５を形成する（図１８のＡ）。第１ハードマスク層９３は例えば、カーボン膜などの有機膜である。第２ハードマスク層９４は例えば、ＳｉＯ_２膜である。

次に、第２ハードマスク層９４をマスクとする等方性エッチングにより、第１ハードマスク層９３を加工する（図１８のＢ）。その結果、開口部９５内に露出した第１ハードマスク層９３が等方的にリセスされていき、第１ハードマスク層９３内に凹部９６が形成される。

次に、第２ハードマスク層９４を除去する（図１８のＣ）。次に、第１ハードマスク層９３の凹部９６を、ドライエッチングにより基板５１に転写する（図１８のＤ）。その結果、基板５１の裏面Ｓ２がドライエッチングにより加工され、凹部９６と同様の形状を有する凹部、すなわち、凹レンズ７１が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。

以上のように、本実施形態の発光装置１は、複数の発光素子５３の上方に、凹レンズ７１、凸レンズ７２、およびフラットレンズ７３のうちの少なくとも２種類のレンズを備えている。よって、本実施形態によれば、使用するレンズの種類を変更することで、これらの発光素子５３からの光を複数の形状の光に成形することが可能となる。

また、本実施形態の発光装置１は、複数の発光素子５３の上方に、形状の異なる２種類以上の凹レンズ７１を備えていてもよいし、形状の異なる２種類以上の凸レンズ７２を備えていてもよい。この場合にも、使用するレンズの種類を変更することで、複数の発光素子５３からの光を複数の形状の光に成形することが可能となる。

なお、本実施形態の発光装置１は、測距装置の光源として使用されているが、その他の態様で使用されてもよい。例えば、本実施形態の発光装置１は、プリンタなどの光学機器の光源として使用されてもよいし、照明装置として使用されてもよい。

以上、本開示の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更を加えて実施してもよい。例えば、２つ以上の実施形態を組み合わせて実施してもよい。

なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。

（１）
基板と、
前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、
前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズとを備え、
前記複数の第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズのうちの少なくとも２種類のレンズを含む、発光装置。

（２）
さらに、前記複数の第１レンズを通過した光が入射する第２レンズを備える、（１）に記載の発光装置。

（３）
前記複数の第１レンズは、前記基板の一部として、前記基板の前記第２面に設けられている、（１）に記載の発光装置。

（４）
前記複数の発光素子と前記複数の第１レンズは、１対１で対応しており、各発光素子から出射された光は、対応する１個の第１レンズに入射する、（１）に記載の発光装置。

（５）
さらに、前記凹レンズの表面に設けられ、前記凹レンズの反対側に平坦なまたは凸型の表面を有する膜を備える、（１）に記載の発光装置。

（６）
さらに、前記凸レンズの表面に設けられ、前記凸レンズの反対側に平坦な表面を有する膜を備える、（１）に記載の発光装置。

（７）
さらに、前記複数の第１レンズの表面に設けられた反射防止膜を備える、（１）に記載の発光装置。

（８）
さらに、前記複数の第１レンズ間における前記基板の前記第２面に設けられた無機膜を備える、（３）に記載の発光装置。

（９）
前記基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含む半導体基板である、（１）に記載の発光装置。

（１０）
前記複数の発光素子から出射された光は、前記基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記複数の第１レンズに入射する、（１）に記載の発光装置。

（１１）
前記基板の前記第１面は、前記基板の表面であり、前記基板の前記第２面は、前記基板の裏面である、（１）に記載の発光装置。

（１２）
さらに、前記基板の前記第１面側に前記複数の発光素子を介して設けられ、前記複数の発光素子を駆動する駆動装置を備える、（１）に記載の発光装置。

（１３）
前記駆動装置は、前記複数の発光素子を個々の発光素子ごとに駆動させる、（１２）に記載の発光装置。

（１４）
基板と、
前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、
前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズとを備え、
前記複数の第１レンズは、第１凹レンズと、前記第１凹レンズと異なる形状の第２凹レンズとを含む、または、第１凸レンズと、前記第１凸レンズと異なる形状の第２凸レンズとを含む、発光装置。

（１５）
基板の第１面側に複数の発光素子を形成し、
前記基板の第２面側に、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズを形成する、
ことを含み、
前記複数の第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズのうちの少なくとも２種類のレンズを含む、発光装置の製造方法。

（１６）
さらに、前記複数の第１レンズを通過した光が入射する第２レンズを配置することを含む、（１５）に記載の発光装置の製造方法。

（１７）
前記複数の第１レンズは、前記基板の前記第２面を加工することで、前記基板の一部として形成される、（１５）に記載の発光装置の製造方法。

（１８）
前記凹レンズは、前記基板の前記第２面に凸部を形成し、前記凸部を凹部に加工することで形成される、（１５）に記載の発光装置の製造方法。

（１９）
前記凸部は、前記基板の前記第２面上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記レジスト膜をベークし、ベークされた前記レジスト膜のパターンを前記基板に転写することで形成される、（１８）に記載の発光装置の製造方法。

（２０）
前記凹部は、前記凸部上にマスク層を形成し、前記マスク層をエッチングして前記マスク層から前記凸部を露出させ、前記マスク層をさらに前記凸部と共にエッチングすることで形成される、（１８）に記載の発光装置の製造方法。

（２１）
前記凸レンズは、前記基板の前記第２面に凸部を形成することで形成される、（１５）に記載の発光装置の製造方法。

（２２）
前記凸部は、前記基板の前記第２面上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記レジスト膜をベークし、ベークされた前記レジスト膜のパターンを前記基板に転写することで形成される、（２１）に記載の発光装置の製造方法。

（２３）
前記凹レンズと前記凸レンズは、凹部と凸部とを備える膜を前記基板上に形成し、前記凹部と前記凸部とを前記基板に転写することで形成される、（１５）に記載の発光装置の製造方法。

（２４）
基板の第１面側に複数の発光素子を形成し、
前記基板の第２面側に、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズを形成する、
ことを含み、
前記複数の第１レンズは、第１凹レンズと、前記第１凹レンズと異なる形状の第２凹レンズとを含む、または、第１凸レンズと、前記第１凸レンズと異なる形状の第２凸レンズとを含む、発光装置の製造方法。

１：発光装置、２：撮像装置、３：制御装置、
１１：発光部、１２：駆動回路、１３：電源回路、１４：発光側光学系、
２１：イメージセンサ、２２：画像処理部、２３：撮像側光学系、３１：測距部、
４１：ＬＤチップ、４２：ＬＤＤ基板、４３：実装基板、４４：放熱基板、
４５：補正レンズ保持部、４６：補正レンズ、４７：配線、４８：バンプ、
５１：基板、５２：積層膜、５３：発光素子、５４：アノード電極、
５５：カソード電極、５６：埋込膜、５７：突出膜、５８：被覆膜、
６１：基板、６２：接続パッド、７１：凹レンズ、７２：凸レンズ、
７３：フラットレンズ、７４：反射防止膜、７５：無機膜、８１：マスク層、
８２：マスク層、８３：レジスト膜、８４：レジスト膜、８５：凸部、
８６：ハードマスク層、８７：凹部、９１：ハードマスク層、９２：開口部、
９３：第１ハードマスク層、９４：第２ハードマスク層、９５：開口部、９６：凹部

Claims (24)

1. 基板と、
   前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、
   前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズとを備え、
   前記複数の第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズのうちの少なくとも２種類のレンズを含む、発光装置。
2. さらに、前記複数の第１レンズを通過した光が入射する第２レンズを備える、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記複数の第１レンズは、前記基板の一部として、前記基板の前記第２面に設けられている、請求項１に記載の発光装置。
4. 前記複数の発光素子と前記複数の第１レンズは、１対１で対応しており、各発光素子から出射された光は、対応する１個の第１レンズに入射する、請求項１に記載の発光装置。
5. さらに、前記凹レンズの表面に設けられ、前記凹レンズの反対側に平坦なまたは凸型の表面を有する膜を備える、請求項１に記載の発光装置。
6. さらに、前記凸レンズの表面に設けられ、前記凸レンズの反対側に平坦な表面を有する膜を備える、請求項１に記載の発光装置。
7. さらに、前記複数の第１レンズの表面に設けられた反射防止膜を備える、請求項１に記載の発光装置。
8. さらに、前記複数の第１レンズ間における前記基板の前記第２面に設けられた無機膜を備える、請求項３に記載の発光装置。
9. 前記基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含む半導体基板である、請求項１に記載の発光装置。
10. 前記複数の発光素子から出射された光は、前記基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記複数の第１レンズに入射する、請求項１に記載の発光装置。
11. 前記基板の前記第１面は、前記基板の表面であり、前記基板の前記第２面は、前記基板の裏面である、請求項１に記載の発光装置。
12. さらに、前記基板の前記第１面側に前記複数の発光素子を介して設けられ、前記複数の発光素子を駆動する駆動装置を備える、請求項１に記載の発光装置。
13. 前記駆動装置は、前記複数の発光素子を個々の発光素子ごとに駆動させる、請求項１２に記載の発光装置。
14. 基板と、
    前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、
    前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズとを備え、
    前記複数の第１レンズは、第１凹レンズと、前記第１凹レンズと異なる形状の第２凹レンズとを含む、または、第１凸レンズと、前記第１凸レンズと異なる形状の第２凸レンズとを含む、発光装置。
15. 基板の第１面側に複数の発光素子を形成し、
    前記基板の第２面側に、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズを形成する、
    ことを含み、
    前記複数の第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズのうちの少なくとも２種類のレンズを含む、発光装置の製造方法。
16. さらに、前記複数の第１レンズを通過した光が入射する第２レンズを配置することを含む、請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
17. 前記複数の第１レンズは、前記基板の前記第２面を加工することで、前記基板の一部として形成される、請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
18. 前記凹レンズは、前記基板の前記第２面に凸部を形成し、前記凸部を凹部に加工することで形成される、請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
19. 前記凸部は、前記基板の前記第２面上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記レジスト膜をベークし、ベークされた前記レジスト膜のパターンを前記基板に転写することで形成される、請求項１８に記載の発光装置の製造方法。
20. 前記凹部は、前記凸部上にマスク層を形成し、前記マスク層をエッチングして前記マスク層から前記凸部を露出させ、前記マスク層をさらに前記凸部と共にエッチングすることで形成される、請求項１８に記載の発光装置の製造方法。
21. 前記凸レンズは、前記基板の前記第２面に凸部を形成することで形成される、請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
22. 前記凸部は、前記基板の前記第２面上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記レジスト膜をベークし、ベークされた前記レジスト膜のパターンを前記基板に転写することで形成される、請求項２１に記載の発光装置の製造方法。
23. 前記凹レンズと前記凸レンズは、凹部と凸部とを備える膜を前記基板上に形成し、前記凹部と前記凸部とを前記基板に転写することで形成される、請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
24. 基板の第１面側に複数の発光素子を形成し、
    前記基板の第２面側に、前記複数の発光素子から出射された光が入射する複数の第１レンズを形成する、
    ことを含み、
    前記複数の第１レンズは、第１凹レンズと、前記第１凹レンズと異なる形状の第２凹レンズとを含む、または、第１凸レンズと、前記第１凸レンズと異なる形状の第２凸レンズとを含む、発光装置の製造方法。

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