WO2021149372A1 - Light-emitting device and method for manufacturing same - Google Patents

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WO2021149372A1
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山本　篤志
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Definitions

  • This disclosure relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.
  • the light emitting device on the first side surface may further include a third lens formed of a material separated from the film and incident with light passing through the first and second lenses. This makes it possible, for example, to preferably collimate light with the first, second, and third lenses.
  • the second lens may include at least one of a concave lens, a convex lens, a flat lens, and a binary lens. This makes it possible to mold the light with an appropriate lens according to the purpose of using the light.
  • the light emitting device on the first side surface may further include an inorganic film provided on the second surface of the substrate between the first lenses. This makes it possible to prevent light from passing through a portion other than the first lens, for example.
  • the first lens may include at least one of a concave lens, a convex lens, and a binary lens. This makes it possible to mold the light with an appropriate lens according to the purpose of using the light.
  • the substrate 51 is a semiconductor substrate such as a GaAs (gallium arsenide) substrate.
  • FIG. 3 shows the front surface S1 of the substrate 51 facing the ⁇ Z direction and the back surface S2 of the substrate 51 facing the + Z direction.
  • the surface S1 is an example of the first surface of the present disclosure.
  • the back surface S2 is an example of the second surface of the present disclosure.
  • the correction lens 46 of the present embodiment is arranged above the substrate 51 and the lens film 56, and is formed of a material separated from the substrate 51 and the lens film 56.
  • the correction lens 46 is an example of the third lens of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device 1 of another modified example of the first embodiment.
  • the light emitting device 1 shown in A of FIG. 9 is formed on a plurality of first lenses 71 provided on the substrate 51 and a lens film 56 provided on the surface of the first lens 71. It is provided with a second lens 72 provided.
  • the light emitting device 1 shown in FIG. 9A is further provided on a lens film 57 provided on the surface of the second lens 72, and further a second lens 73 in which light passing through the first and second lenses 71 and 72 is incident. It has.
  • the second lenses 72 and 73 are examples of the front lens and the rear lens of the present disclosure, respectively.
  • the light emitting device 1 shown in FIG. 9A further includes the above-mentioned correction lens 46 arranged above the substrate 51 and the lens films 56 and 57 (see FIG. 4), but the illustration thereof is omitted. The omission of the correction lens 46 is the same for other modifications described later.
  • the second lens 73 of this modification is provided on the surface (upper surface) of the lens film 57 as a part of the lens film 57.
  • the lens film 57 is made of a material different from that of the lens film 56, and is, for example, made of a material that is transparent to the light from the light emitting element 53 and has a refractive index different from that of the lens film 56.
  • Examples of the lens film 57 include SiO 2 film (silicon oxide film), SiON film (silicon oxynitride film), SiN film (silicon nitride film), SiOC film (silicon carbide film), SiC film (silicon carbide film), and the like. It is an inorganic film such as an amorphous Si (silicon) film or an organic film.
  • the second lens 73 is a convex lens.
  • Silicon film SiOC film (silicon carbide film), SiC film (silicon carbide film), TiO 2 film (titanium oxide film), TiN film (titanium nitride film), TiON film (titanium pentoxide film), Al 2 O It contains one or more of 3 (aluminum oxide film), Nb 2 O 5 film (niobium oxide film), ZrO 2 film (zirconium oxide film), and Ta 2 O 5 film (tantalum oxide film).
  • an inorganic film 75 is formed on the entire back surface S2 of the substrate 51 except for the region of the first lens 71. This makes it possible to effectively prevent light from passing through a portion other than the first lens 71, for example.
  • the resist portion (resist pattern) P3 of the baked resist film 82 is transferred to the substrate 51 by dry etching (C in FIG. 16).
  • the back surface S2 of the substrate 51 is processed by dry etching, and a plurality of convex portions having the same shape as the resist portion P3 before the dry etching, that is, a convex lens (first lens 71) is formed on the back surface S2 of the substrate 51. It is formed.
  • the correction lens 46 described above is subsequently arranged above the first lens 71 via the second lens 72 (see B in FIG. 6). In this way, the light emitting device 1 shown in FIG. 6B is manufactured.
  • the second lens is One or more pre-stage lenses provided on a first film provided on the surface of the first lens and incident with light passing through the first lens.
  • One or more rear-stage lenses provided on a second film provided on the surface of the front-stage lens and incident with light passing through the front-stage lens.
  • the substrate is a semiconductor substrate containing gallium (Ga) and arsenic (As).

Abstract

[Problem] To provide a light-emitting device capable of suitably shaping light from a plurality of light-emitting elements, and a method for manufacturing the light-emitting device. [Solution] The light-emitting device according to the present disclosure comprises a substrate, a plurality of light-emitting elements provided on a first surface side of the substrate, one or more first lenses which are provided on a second surface side of the substrate and on which light emitted from the plurality of light-emitting elements impinges, and one or more second lenses which are provided to a film provided on the surface of the first lenses and on which light transmitted through the first lenses impinges.

Description

発光装置およびその製造方法Light emitting device and its manufacturing method
　本開示は、発光装置およびその製造方法に関する。 This disclosure relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.
　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。 As a kind of semiconductor laser, a surface emitting laser such as VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) is known. Generally, in a light emitting device using a surface emitting laser, a plurality of light emitting elements are provided on the front surface or the back surface of a substrate in a two-dimensional array.
特表２００４－５２６１９４号公報Special Table 2004-526194
　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、所望の形状の光（例えば平行光）に成形することが必要とされる。この場合、光を好適に成形するためにはどのように成形すればよいかが問題となる。 In a light emitting device as described above, for example, it is necessary to mold the light emitted from a plurality of light emitting elements into light having a desired shape (for example, parallel light). In this case, the problem is how to mold the light in order to mold it favorably.
　そこで、本開示は、複数の発光素子からの光を好適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。 Therefore, the present disclosure provides a light emitting device capable of suitably molding light from a plurality of light emitting elements and a method for manufacturing the same.
　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１つ以上の第１レンズと、前記第１レンズの表面に設けられた膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の第２レンズとを備える。これにより、複数の発光素子からの光を好適に成形することが可能となり、例えば、第１および第２レンズと後述する第３レンズにより光を好適にコリメートすることが可能となる。 The light emitting device on the first side surface of the present disclosure is provided on the substrate, a plurality of light emitting elements provided on the first surface side of the substrate, and is provided on the second surface side of the substrate, and emits light from the plurality of light emitting elements. One or more first lenses into which the light is incident, and one or more second lenses provided on a film provided on the surface of the first lens and in which light that has passed through the first lens is incident. Be prepared. As a result, the light from the plurality of light emitting elements can be suitably molded, and for example, the light can be suitably collimated by the first and second lenses and the third lens described later.
　また、この第１の側面において、前記第２レンズは、前記第１レンズの表面に設けられた第１膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の前段レンズと、前記前段レンズの表面に設けられた第２膜に設けられ、前記前段レンズを通過した光が入射する１つ以上の後段レンズ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より精密に成形することが可能となる。 Further, on the first side surface, the second lens is provided on a first film provided on the surface of the first lens, and is provided with one or more front lenses to which light passing through the first lens is incident. It may include one or more rear-stage lenses provided on the second film provided on the surface of the front-stage lens and incident with light passing through the front-stage lens. This makes it possible to more precisely mold the light from the plurality of light emitting elements.
　また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記膜から離隔された材料により形成され、前記第１および第２レンズを通過した光が入射する第３レンズを備えていてもよい。これにより例えば、第１、第２レンズ、および第３レンズにより光を好適にコリメートすることが可能となる。 Further, the light emitting device on the first side surface may further include a third lens formed of a material separated from the film and incident with light passing through the first and second lenses. This makes it possible, for example, to preferably collimate light with the first, second, and third lenses.
　また、この第１の側面において、前記第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。 Further, on the first side surface, the first lens may be provided on the second surface of the substrate as a part of the substrate. This makes it possible to easily form the first lens by processing the substrate.
　また、この第１の側面において、前記第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含んでいてもよい。これにより、光の利用目的に合わせて適切なレンズで光を成形することが可能となる。 Further, in the first aspect, the first lens may include at least one of a concave lens, a convex lens, and a binary lens. This makes it possible to mold the light with an appropriate lens according to the purpose of using the light.
　また、この第１の側面において、前記第２レンズは、凹レンズ、凸レンズ、フラットレンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含んでいてもよい。これにより、光の利用目的に合わせて適切なレンズで光を成形することが可能となる。 Further, in the first aspect, the second lens may include at least one of a concave lens, a convex lens, a flat lens, and a binary lens. This makes it possible to mold the light with an appropriate lens according to the purpose of using the light.
　また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記第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。 Further, the light emitting device on the first side surface may further include an antireflection film provided on the surface of the first lens. This makes it possible to suppress the reflection of light by the first lens.
　また、この第１の側面の発光装置はさらに、前記第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。 Further, the light emitting device on the first side surface may further include an inorganic film provided on the second surface of the substrate between the first lenses. This makes it possible to prevent light from passing through a portion other than the first lens, for example.
　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。 Further, in this first aspect, the substrate may be a semiconductor substrate containing gallium (Ga) and arsenic (As). This makes it possible to make the substrate suitable for a light emitting device.
　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。 Further, on the first side surface, the light emitted from the plurality of light emitting elements may pass through the substrate from the first surface to the second surface and enter the first lens. This makes it possible to realize a structure in which light passes through the substrate and is emitted from the light emitting device.
　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。 Further, on the first side surface, the first surface of the substrate may be the front surface of the substrate, and the second surface of the substrate may be the back surface of the substrate. This makes it possible to make the light emitting device a back-illuminated type.
　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。 Further, the light emitting device on the first side surface may be further provided on the first surface side of the substrate via the plurality of light emitting elements, and may be provided with a driving device for driving the plurality of light emitting elements. As a result, for example, a substrate provided with a light emitting element can be loaded on the drive device.
　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。 Further, in the first aspect, the driving device may drive the plurality of light emitting elements for each individual light emitting element. This makes it possible to more precisely control the light emitted from the plurality of light emitting elements.
　本開示の第２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１つ以上の第１レンズを形成し、前記第１レンズの表面に設けられた膜に、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の第２レンズを形成することを含む。これにより、複数の発光素子からの光を好適に成形することが可能となり、例えば、第１および第２レンズと後述する第３レンズにより光を好適にコリメートすることが可能となる。 In the method of manufacturing the light emitting device on the second side surface of the present disclosure, a plurality of light emitting elements are formed on the first surface side of the substrate, and the light emitted from the plurality of light emitting elements is emitted on the second surface side of the substrate. This includes forming one or more incident first lenses and forming one or more second lenses on which light passing through the first lens is incident on a film provided on the surface of the first lens. .. As a result, the light from the plurality of light emitting elements can be suitably molded, and for example, the light can be suitably collimated by the first and second lenses and the third lens described later.
　また、この第２の側面において、前記第２レンズは、前記第１レンズの表面に設けられた第１膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の前段レンズと、前記前段レンズの表面に設けられた第２膜に設けられ、前記前段レンズを通過した光が入射する１つ以上の後段レンズ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より精密に成形することが可能となる。 Further, on the second side surface, the second lens is provided on a first film provided on the surface of the first lens, and is provided with one or more front lenses to which light passing through the first lens is incident. It may include one or more rear-stage lenses provided on the second film provided on the surface of the front-stage lens and incident with light passing through the front-stage lens. This makes it possible to more precisely mold the light from the plurality of light emitting elements.
　また、この第２の側面の発光装置の製造方法はさらに、前記膜から離隔された材料により形成され、前記第１および第２レンズを通過した光が入射する第３レンズを配置することを含んでいてもい。これにより例えば、第１、第２レンズ、および第３レンズにより光を好適にコリメートすることが可能となる。 Further, the method for manufacturing the light emitting device on the second side surface further includes arranging a third lens which is formed of a material separated from the film and in which light passing through the first and second lenses is incident. You can go out. This makes it possible, for example, to preferably collimate light with the first, second, and third lenses.
　また、この第２の側面において、前記第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。 Further, on the second side surface, the first lens may be formed as a part of the substrate by processing the second surface of the substrate. This makes it possible to easily form the first lens by processing the substrate.
　また、この第２の側面において、前記第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含んでいてもよい。これにより、光の利用目的に合わせて適切なレンズで光を成形することが可能となる。 Further, in the second aspect, the first lens may include at least one of a concave lens, a convex lens, and a binary lens. This makes it possible to mold the light with an appropriate lens according to the purpose of using the light.
　また、この第２の側面において、前記第２レンズは、凹レンズ、凸レンズ、フラットレンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含んでいてもよい。これにより、光の利用目的に合わせて適切なレンズで光を成形することが可能となる。 Further, in the second aspect, the second lens may include at least one of a concave lens, a convex lens, a flat lens, and a binary lens. This makes it possible to mold the light with an appropriate lens according to the purpose of using the light.
　また、この第２の側面において、前記第１レンズの前記凹レンズは、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。 Further, on the second side surface, the concave lens of the first lens may be formed by forming a convex portion on the second surface of the substrate and processing the convex portion into a concave portion. This makes it possible to form a concave lens by processing from a convex portion to a concave portion.
　また、この第２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。 Further, on the second side surface, the convex portion forms a resist film on the second surface of the substrate, patterns the resist film, bake the patterned resist film, and is baked. It may be formed by transferring the pattern of the resist film to the substrate. This makes it possible to form a convex portion on which a concave lens can be formed through the treatment of a resist film.
　また、この第２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。 Further, on the second side surface, the concave portion forms a mask layer on the convex portion, the mask layer is etched to expose the convex portion from the mask layer, and the mask layer is further subjected to the convex portion. It may be formed by etching with. This makes it possible to easily form a concave portion from the convex portion.
　また、この第２の側面において、前記第１レンズの前記凸レンズは、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。 Further, on the second side surface, the convex lens of the first lens may be formed by forming a convex portion on the second surface of the substrate. This makes it possible to form, for example, a convex lens with a small number of steps.
　また、この第２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。 Further, on the second side surface, the convex portion forms a resist film on the second surface of the substrate, patterns the resist film, bake the patterned resist film, and is baked. It may be formed by transferring the pattern of the resist film to the substrate. This makes it possible to form a convex lens through the treatment of a resist film.
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。It is a block diagram which shows the structure of the distance measuring apparatus of 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the example of the structure of the distance measuring apparatus of 1st Embodiment. 図２のＢに示す測距装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the distance measuring apparatus shown in B of FIG. 第１実施形態の発光装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting device of 1st Embodiment. 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。It is a top view which shows the example of the structure of the light emitting device of 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting device of the modification of 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting device of another modification of 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting device of another modification of 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting device of another modification of 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting device of another modification of 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting device of another modification of 1st Embodiment. 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。It is a top view which shows the example of the structure of the light emitting device shown in B of FIG. 第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(1/2)である。It is sectional drawing (1/2) which shows the manufacturing method of the light emitting device of 1st Embodiment. 第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(2/2)である。It is sectional drawing (2/2) which shows the manufacturing method of the light emitting device of 1st Embodiment. 図１４のＢに示す工程の詳細を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the detail of the process shown in B of FIG. 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。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the light emitting device of the modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の別の変形例の発光装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the light emitting device of another modification of 1st Embodiment. 図１３のＡから図１４のＣに示す方法と別の方法１を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method 1 different from the method shown in FIGS. 13A to 14C. 図１３のＡから図１４のＣに示す方法と別の方法２を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method 2 different from the method shown in FIGS. 13A to 14C.
　以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
　（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。 (First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to the first embodiment.
　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。 The distance measuring device of FIG. 1 includes a light emitting device 1, an imaging device 2, and a control device 3. The distance measuring device of FIG. 1 irradiates the subject with the light emitted from the light emitting device 1, receives the light reflected by the subject by the imaging device 2, images the subject, and outputs an image signal output from the imaging device 2. The control device 3 measures (calculates) the distance to the subject. The light emitting device 1 functions as a light source for the image pickup device 2 to image a subject.
　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。 The light emitting device 1 includes a light emitting unit 11, a drive circuit 12, a power supply circuit 13, and a light emitting side optical system 14. The image pickup device 2 includes an image sensor 21, an image processing unit 22, and an image pickup side optical system 23. The control device 3 includes a ranging unit 31.
　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。 The light emitting unit 11 emits a laser beam for irradiating the subject. As will be described later, the light emitting unit 11 of the present embodiment includes a plurality of light emitting elements arranged in a two-dimensional array, and each light emitting element has a VCSEL structure. The light emitted from these light emitting elements irradiates the subject. Further, the light emitting unit 11 of the present embodiment is provided in a chip called an LD (Laser Diode) chip 41.
　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。 The drive circuit 12 is an electric circuit that drives the light emitting unit 11. The power supply circuit 13 is an electric circuit that generates a power supply voltage of the drive circuit 12. In the distance measuring device of the present embodiment, for example, a power supply voltage is generated by the power supply circuit 13 from the input voltage supplied from the battery in the distance measuring device, and the light emitting unit 11 is driven by the drive circuit 12 using this power supply voltage. Further, the drive circuit 12 of the present embodiment is provided in a substrate called an LDD (Laser Diode Driver) substrate 42.
　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。 The light emitting side optical system 14 includes various optical elements, and irradiates the subject with light from the light emitting unit 11 via these optical elements. Similarly, the image pickup side optical system 23 includes various optical elements, and receives light from the subject through these optical elements.
　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。 The image sensor 21 receives light from the subject via the imaging side optical system 23, and converts this light into an electric signal by photoelectric conversion. The image sensor 21 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor. The image sensor 21 of the present embodiment converts the above electronic signal from an analog signal to a digital signal by A / D (Analog to Digital) conversion, and outputs an image signal as a digital signal to the image processing unit 22. Further, the image sensor 21 of the present embodiment outputs a frame synchronization signal to the drive circuit 12, and the drive circuit 12 emits light from the light emitting unit 11 at a timing corresponding to the frame cycle of the image sensor 21 based on the frame synchronization signal. Let me.
　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。 The image processing unit 22 performs various image processing on the image signal output from the image sensor 21. The image processing unit 22 includes, for example, an image processing processor such as a DSP (Digital Signal Processor).
　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。 The control device 3 controls various operations of the distance measuring device shown in FIG. 1, for example, controlling the light emitting operation of the light emitting device 1 and the imaging operation of the imaging device 2. The control device 3 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
　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。 The distance measuring unit 31 measures the distance to the subject based on the image signal output from the image sensor 21 and subjected to image processing by the image processing unit 22. The distance measuring unit 31 employs, for example, an STL (Structured Light) method or a ToF (Time of Flight) method as the distance measuring method. The distance measuring unit 31 may further measure the distance between the distance measuring device and the subject for each portion of the subject based on the above image signal to specify the three-dimensional shape of the subject.
　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。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the distance measuring device of the first embodiment.
　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。 A in FIG. 2 shows a first example of the structure of the distance measuring device of the present embodiment. The distance measuring device of this example includes the above-mentioned LD chip 41 and LDD board 42, a mounting board 43, a heat radiating board 44, a correction lens holding portion 45, one or more correction lenses 46, and wiring 47. ing.
　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。 A in FIG. 2 shows the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are perpendicular to each other. The X and Y directions correspond to the horizontal direction (horizontal direction), and the Z direction corresponds to the vertical direction (vertical direction). Further, the + Z direction corresponds to the upward direction, and the −Z direction corresponds to the downward direction. The −Z direction may or may not exactly coincide with the direction of gravity.
　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。 The LD chip 41 is arranged on the mounting board 43 via the heat radiating board 44, and the LDD board 42 is also arranged on the mounting board 43. The mounting board 43 is, for example, a printed circuit board. The image sensor 21 and the image processing unit 22 of FIG. 1 are also arranged on the mounting board 43 of the present embodiment. The heat dissipation substrate 44 is, for example, a ceramic substrate such as an AlN (aluminum nitride) substrate.
　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。 The correction lens holding portion 45 is arranged on the heat radiating substrate 44 so as to surround the LD chip 41, and holds one or more correction lenses 46 above the LD chip 41. These correction lenses 46 are included in the light emitting side optical system 14 (FIG. 1) described above. The light emitted from the light emitting unit 11 (FIG. 1) in the LD chip 41 is corrected by these correction lenses 46 and then irradiated to the subject (FIG. 1). As an example, A in FIG. 2 shows two correction lenses 46 held by the correction lens holding portion 45.
　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。 The wiring 47 is provided on the front surface, the back surface, the inside, etc. of the mounting board 41, and electrically connects the LD chip 41 and the LDD board 42. The wiring 47 is, for example, a printed wiring provided on the front surface or the back surface of the mounting board 41, or a via wiring penetrating the mounting board 41. The wiring 47 of the present embodiment further passes through the inside or the vicinity of the heat radiating substrate 44.
　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。 B in FIG. 2 shows a second example of the structure of the distance measuring device of the present embodiment. The ranging device of this example has the same components as the ranging device of the first example, but includes bumps 48 instead of wiring 47.
　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。 In B of FIG. 2, the LDD substrate 42 is arranged on the heat radiating substrate 44, and the LD chip 41 is arranged on the LDD substrate 42. By arranging the LD chip 41 on the LDD substrate 42 in this way, the size of the mounting substrate 44 can be reduced as compared with the case of the first example. In B of FIG. 2, the LD chip 41 is arranged on the LDD substrate 42 via the bump 48, and is electrically connected to the LDD substrate 42 by the bump 48.
　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。 Hereinafter, the distance measuring device of the present embodiment will be described as having the structure of the second example shown in B of FIG. However, the following description is also applicable to the distance measuring device having the structure of the first example, except for the description of the structure peculiar to the second example.
　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。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the distance measuring device shown in FIG. 2B.
　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、後述する第１レンズ７１等の図示は省略されている（図４を参照）。 FIG. 3 shows a cross section of the LD chip 41 and the LDD substrate 42 in the light emitting device 1. As shown in FIG. 3, the LD chip 41 includes a substrate 51, a laminated film 52, a plurality of light emitting elements 53, a plurality of anode electrodes 54, and a plurality of cathode electrodes 55. Further, the LDD substrate 42 includes a substrate 61 and a plurality of connection pads 62. In FIG. 3, the illustration of the first lens 71 and the like, which will be described later, is omitted (see FIG. 4).
　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。 The substrate 51 is a semiconductor substrate such as a GaAs (gallium arsenide) substrate. FIG. 3 shows the front surface S1 of the substrate 51 facing the −Z direction and the back surface S2 of the substrate 51 facing the + Z direction. The surface S1 is an example of the first surface of the present disclosure. The back surface S2 is an example of the second surface of the present disclosure.
　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。 The laminated film 52 includes a plurality of layers laminated on the surface S1 of the substrate 51. Examples of these layers are an n-type semiconductor layer, an active layer, a p-type semiconductor layer, a light reflecting layer, an insulating layer having a light emission window, and the like. The laminated film 52 includes a plurality of mesa portions M protruding in the −Z direction. A part of these mesa portions M is a plurality of light emitting elements 53.
　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。 The plurality of light emitting elements 53 are provided on the surface S1 side of the substrate 52 as a part of the laminated film 52. Each light emitting element 53 of the present embodiment has a VCSEL structure and emits light in the + Z direction. As shown in FIG. 3, the light emitted from each light emitting element 53 is transmitted from the front surface S1 to the back surface S2 in the substrate 51, and is incident on the correction lens 46 (FIG. 2) from the substrate 51. As described above, the LD chip 41 of the present embodiment is a back-illuminated VCSEL chip.
　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。 The anode electrode 54 is formed on the lower surface of the light emitting element 53. The cathode electrode 55 is formed on the lower surface of the mesa portion M other than the light emitting element 53, and extends to the lower surface of the laminated film 52 between the mesas portions M. Each light emitting element 53 emits light when a current flows between its anode electrode 54 and the corresponding cathode electrode 55.
　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。 As described above, the LD chip 41 is arranged on the LDD substrate 42 via the bump 48, and is electrically connected to the LDD substrate 42 by the bump 48. Specifically, the connection pad 62 is formed on the substrate 61 included in the LDD substrate 42, and the mesa portion M is arranged on the connection pad 62 via the bump 48. Each mesa portion M is arranged on the bump 62 via the anode electrode 54 or the cathode electrode 55. The substrate 61 is a semiconductor substrate such as a Si (silicon) substrate.
　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。 The LDD board 42 includes a drive circuit 12 that drives the light emitting unit 11 (FIG. 1). FIG. 4 schematically shows a plurality of switch SWs included in the drive circuit 12. Each switch SW is electrically connected to the corresponding light emitting element 53 via the bump 62. The drive circuit 12 of the present embodiment can control (on / off) these switch SWs for each individual switch SW. Therefore, the drive circuit 12 can drive a plurality of light emitting elements 53 for each individual light emitting element 53. This makes it possible to precisely control the light emitted from the light emitting unit 11, for example, causing only the light emitting element 53 required for distance measurement to emit light. Such individual control of the light emitting element 53 can be realized by arranging the LDD substrate 42 below the LD chip 41 so that each light emitting element 53 can be easily electrically connected to the corresponding switch SW. ing. The LDD substrate 42 is an example of the drive device of the present disclosure.
　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。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device 1 of the first embodiment.
　図４は、発光装置１内のＬＤチップ４１の断面を示している。ＬＤチップ４１は、上述のように、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、さらにレンズ膜５６を備えている。ただし、図４では、アノード電極５４およびカソード電極５５の図示が省略されている。 FIG. 4 shows a cross section of the LD chip 41 in the light emitting device 1. As described above, the LD chip 41 includes a substrate 51, a laminated film 52, a plurality of light emitting elements 53, a plurality of anode electrodes 54, a plurality of cathode electrodes 55, and further includes a lens film 56. .. However, in FIG. 4, the anode electrode 54 and the cathode electrode 55 are not shown.
　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側に複数の第１レンズ７１を備えている。これらの第１レンズ７１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。本実施形態の第１レンズ７１は、発光素子５３と１対１で対応しており、各第１レンズ７１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、これらの第１レンズ７１の表面に設けられたレンズ膜５６に設けられ、これらの第１レンズ７１を通過した光が入射する第２レンズ７２と、基板５１およびレンズ膜５６の上方に配置された上述の補正レンズ４６とを示している。 The LD chip 41 of the present embodiment includes a plurality of light emitting elements 53 on the front surface S1 side of the substrate 51, and a plurality of first lenses 71 on the back surface S2 side of the substrate 51. These first lenses 71 are arranged in a two-dimensional array like the light emitting element 53. The first lens 71 of the present embodiment has a one-to-one correspondence with the light emitting element 53, and each first lens 71 is arranged in the + Z direction of one light emitting element 53. FIG. 4 further shows the second lens 72, which is provided on the lens film 56 provided on the surface of the first lens 71, and the light passing through the first lens 71 is incident, and the substrate 51 and the lens film 56. The above-mentioned correction lens 46 arranged above is shown.
　本実施形態の第１レンズ７１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、本実施形態の第１レンズ７１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の加工により第１レンズ７１を簡単に形成することが可能となる。図４では、第１レンズ７１は凹レンズとなっている。なお、第１レンズ７１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。 The first lens 71 of the present embodiment is provided on the back surface S2 of the substrate 1 as a part of the substrate 51. Specifically, the first lens 71 of the present embodiment is formed by processing the substrate 51 from the back surface S2. According to this embodiment, the first lens 71 can be easily formed by processing the substrate 51. In FIG. 4, the first lens 71 is a concave lens. The first lens 71 may not be a part of the substrate 51 like the correction lens 46, or may be arranged above the substrate 51 away from the back surface S2 of the substrate 51.
　本実施形態の第２レンズ７２は、レンズ膜５６の一部として、レンズ膜５６の表面（上面）に設けられている。レンズ膜５６は、基板５１と異なる材料で形成されており、例えば、発光素子５３からの光に対して透明で、基板５１と異なる屈折率を有する材料で形成されている。レンズ膜５６の例は、ＳｉＯ２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）、アモルファスＳｉ（シリコン）膜などの無機膜や、有機膜である。図４では、第２レンズ７２は凸レンズとなっている。 The second lens 72 of the present embodiment is provided on the surface (upper surface) of the lens film 56 as a part of the lens film 56. The lens film 56 is made of a material different from that of the substrate 51. For example, the lens film 56 is made of a material that is transparent to the light from the light emitting element 53 and has a refractive index different from that of the substrate 51. Examples of the lens film 56 include a SiO 2 film (silicon oxide film), a SiON film (silicon oxynitride film), a SiN film (silicon nitride film), a SiOC film (silicon carbide film), a SiC film (silicon carbide film), and the like. It is an inorganic film such as an amorphous Si (silicon) film or an organic film. In FIG. 4, the second lens 72 is a convex lens.
　本実施形態の補正レンズ４６は、基板５１やレンズ膜５６の上方に配置されており、基板５１やレンズ膜５６から離隔された材料により形成されている。補正レンズ４６は、本開示の第３レンズの例である。 The correction lens 46 of the present embodiment is arranged above the substrate 51 and the lens film 56, and is formed of a material separated from the substrate 51 and the lens film 56. The correction lens 46 is an example of the third lens of the present disclosure.
　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、複数の第１レンズ７１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、対応する第１レンズ７１に入射する。これらの第１レンズ７１を通過した光は、図４に示すように、第２レンズ７２を介して補正レンズ４６に入射する。図４では、第１および第２レンズ７１、７２が、発光素子５３からの光を拡散および集束させ、補正レンズ４６が、第１および第２レンズ７１、７２からの光をコリメートして平行光にしている。補正レンズ４６を通過した光は、被写体（図１）に照射される。 The light emitted from the plurality of light emitting elements 53 is transmitted from the front surface S1 to the back surface S2 in the substrate 51 and is incident on the plurality of first lenses 71. In the present embodiment, the light emitted from each light emitting element 53 is incident on the corresponding first lens 71. As shown in FIG. 4, the light that has passed through the first lens 71 enters the correction lens 46 via the second lens 72. In FIG. 4, the first and second lenses 71 and 72 diffuse and focus the light from the light emitting element 53, and the correction lens 46 collimates the light from the first and second lenses 71 and 72 to collimate the parallel light. I have to. The light that has passed through the correction lens 46 is applied to the subject (FIG. 1).
　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。本実施形態では、上述の複数の第１レンズ７１のＸＹ平面内の面積が、均一となっているが、不均一であってもよい。 FIG. 4 further shows the optical center (central axis) C of the correction lens 46. In FIG. 4, the surface S1 of the substrate 51 is perpendicular to the Z direction, and the optical center C of the correction lens 46 is parallel to the Z direction. In the present embodiment, the areas of the plurality of first lenses 71 in the XY plane are uniform, but may be non-uniform.
　本実施形態によれば、複数の第１レンズ７１上に第２レンズ７２が設けられることで、補正レンズ４６の収差を低減することが可能となる。理由は、第２レンズ７２により、光学中心Ｃから遠い第１レンズ７１から出射される光の拡がりが、光学中心Ｃに近い第１レンズ７１から出射される光の拡がりに比べて抑えられ、補正レンズ４６が第１レンズ７１からの光をコリメートしやすくなるからである。これにより、高解像度の撮像装置２（図１）を実現することが可能となる。 According to the present embodiment, by providing the second lens 72 on the plurality of first lenses 71, it is possible to reduce the aberration of the correction lens 46. The reason is that the second lens 72 suppresses the spread of the light emitted from the first lens 71 far from the optical center C as compared with the spread of the light emitted from the first lens 71 near the optical center C, and corrects the spread. This is because the lens 46 facilitates collimating the light from the first lens 71. This makes it possible to realize a high-resolution imaging device 2 (FIG. 1).
　仮に第１レンズ７１上に第２レンズ７２を設けないことにすると、光学中心Ｃから遠い第１レンズ７１から出射される光の拡がりが、光学中心Ｃに近い第１レンズ７１から出射される光の拡がりと同程度になる。その結果、補正レンズ４６が、本実施形態の場合に比べて、第１レンズ７１からの光をコリメートしにくくなり、補正レンズ４６で収差が生じてしまう。具体的には、補正レンズ４６の端部付近から出射される光の平行性が悪くなり、画像の端部にぼやけやゆがみが生じてしまう。一方、本実施形態によれば、補正レンズ４６が第１レンズ７１からの光をコリメートしやすくなり、補正レンズ４６の収差を低減することが可能となる。 If the second lens 72 is not provided on the first lens 71, the spread of the light emitted from the first lens 71 far from the optical center C is the light emitted from the first lens 71 near the optical center C. It will be about the same as the spread of. As a result, the correction lens 46 is less likely to collimate the light from the first lens 71 than in the case of the present embodiment, and aberration occurs in the correction lens 46. Specifically, the parallelism of the light emitted from the vicinity of the end portion of the correction lens 46 is deteriorated, and the edge portion of the image is blurred or distorted. On the other hand, according to the present embodiment, the correction lens 46 can easily collimate the light from the first lens 71, and the aberration of the correction lens 46 can be reduced.
　なお、上述の作用は、第１レンズ７１が、凹レンズ以外のレンズの場合にも得ることができ、第２レンズ７２が、凸レンズ以外のレンズの場合にも得ることができる。このような構成の詳細については後述する。 The above-mentioned effect can be obtained even when the first lens 71 is a lens other than the concave lens, and can also be obtained when the second lens 72 is a lens other than the convex lens. Details of such a configuration will be described later.
　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。 FIG. 5 is a plan view showing an example of the structure of the light emitting device 1 of the first embodiment.
　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、２１個の第１レンズ７１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ではさらに、これら２１個の第１レンズ７１上に第２レンズ７２が配置されている。 FIG. 5A shows a first example of the structure of the light emitting device 1 of the present embodiment. In A of FIG. 5, 21 first lenses 71 are arranged in a two-dimensional array on the back surface S2 of the substrate 51, specifically, in a square grid pattern. In A of FIG. 5, a second lens 72 is further arranged on these 21 first lenses 71.
　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、９個の第１レンズ７１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ではさらに、これら９個の第１レンズ７１上に第２レンズ７２が配置されている。 FIG. 5B shows a second example of the structure of the light emitting device 1 of the present embodiment. In B of FIG. 5, nine first lenses 71 are arranged in a two-dimensional array on the back surface S2 of the substrate 51, specifically, in a square grid pattern. In A of FIG. 5, a second lens 72 is further arranged on these nine first lenses 71.
　このように、第２レンズ７２が覆う第１レンズ７１の個数は、図５のＡの例では２１個となっており、図５のＢの例では９個となっているが、その他の個数でもよい。また、本実施形態の発光装置１の第１レンズ７１は、第２レンズ７２で覆われた第１レンズ７１だけでなく、第２レンズ７２で覆われていない第１レンズ７１も含んでいてもよい。また、第１レンズ７１や第２レンズ７２の配置は、図５のＡやＢに示す配置以外でもよい。 As described above, the number of the first lens 71 covered by the second lens 72 is 21 in the example of A in FIG. 5, 9 in the example of B in FIG. 5, but other numbers. But it may be. Further, the first lens 71 of the light emitting device 1 of the present embodiment may include not only the first lens 71 covered with the second lens 72 but also the first lens 71 not covered with the second lens 72. good. Further, the arrangement of the first lens 71 and the second lens 72 may be other than the arrangement shown in A and B in FIG.
　以下、図６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。 Hereinafter, the light emitting device 1 of the modified example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 12.
　図６および図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。 6 and 7 are cross-sectional views showing the structure of the light emitting device 1 of the modified example of the first embodiment.
　図６のＡでは、第１レンズ７１が凹レンズとなっており、第２レンズ７２も凹レンズとなっている。図６のＡの第２レンズ７２によれば、図４の場合とは異なり、光学中心Ｃから遠い第１レンズ７１から出射される光を、光学中心Ｃに近い第１レンズ７１から出射される光よりも拡げることができる。これにより、補正レンズ４６が第１レンズ７１からの光をコリメートしやすくなる。図６のＡの構造は例えば、この構造が図４の構造に比べて光を補正レンズ４６によりコリメートしやすい場合に採用される。これは、後述する他の変形例についても同様である。 In A of FIG. 6, the first lens 71 is a concave lens, and the second lens 72 is also a concave lens. According to the second lens 72 of A in FIG. 6, unlike the case of FIG. 4, the light emitted from the first lens 71 far from the optical center C is emitted from the first lens 71 near the optical center C. It can spread more than light. This makes it easier for the correction lens 46 to collimate the light from the first lens 71. The structure A in FIG. 6 is adopted, for example, when this structure is easier to collimate light with the correction lens 46 than the structure shown in FIG. This also applies to other modifications described later.
　図６のＢでは、第１レンズ７１が凸レンズとなっており、第２レンズ７２も凸レンズとなっている。図７のＡでは、第１レンズ７１が凹レンズとなっており、第２レンズ７２が凸レンズとなっている。図７のＢでは、第１レンズ７１が凹レンズとなっており、第２レンズ７２がフラットレンズとなっている。凹レンズは凹型の表面を有し、凸レンズは凸型の表面を有するのに対し、フラットレンズは平坦な表面を有している。第１レンズ７１の上方にフラットレンズが存在する状態は、第１レンズ７１の上方にレンズが存在しない状態ということもできる。本実施形態の発光装置１は、図６のＢ、図７のＡ、または図７のＢに示す構造を有していてもよい。 In B of FIG. 6, the first lens 71 is a convex lens, and the second lens 72 is also a convex lens. In A of FIG. 7, the first lens 71 is a concave lens, and the second lens 72 is a convex lens. In B of FIG. 7, the first lens 71 is a concave lens, and the second lens 72 is a flat lens. A concave lens has a concave surface, a convex lens has a convex surface, whereas a flat lens has a flat surface. The state in which the flat lens exists above the first lens 71 can also be said to be the state in which the lens does not exist above the first lens 71. The light emitting device 1 of the present embodiment may have the structure shown in B of FIG. 6, A of FIG. 7, or B of FIG.
　図７のＡでは、第２レンズ７２が、基板５１に設けられた一部の第１レンズ７１のみを覆っている。そして、第１レンズ７１と第２レンズ７２とを通過した光と、第１レンズ７１のみを通過した光が、補正レンズ４６に入射している。このような構造によれば、複数の第１レンズ７１を通過した光の光路を、光が第２レンズ７２に入射する位置によって変化させることができるだけでなく、光が第２レンズ７２に入射するか否かの違いによっても変化させることができる。 In A of FIG. 7, the second lens 72 covers only a part of the first lens 71 provided on the substrate 51. Then, the light that has passed through the first lens 71 and the second lens 72 and the light that has passed only through the first lens 71 are incident on the correction lens 46. According to such a structure, not only the optical path of the light passing through the plurality of first lenses 71 can be changed depending on the position where the light is incident on the second lens 72, but also the light is incident on the second lens 72. It can also be changed depending on whether or not it is different.
　図７のＢでも、第２レンズ７２が、基板５１に設けられた一部の第１レンズ７１のみを覆っている。そして、第１レンズ７１と第２レンズ７２とを通過した光と、第１レンズ７１のみを通過した光が、補正レンズ４６に入射している。本変形例の第２レンズ７２はフラットレンズであるため、光が第２レンズ７２に入射するか否かが、図７のＡの場合に比べて、光の光路に大きく影響する。 Also in B of FIG. 7, the second lens 72 covers only a part of the first lens 71 provided on the substrate 51. Then, the light that has passed through the first lens 71 and the second lens 72 and the light that has passed only through the first lens 71 are incident on the correction lens 46. Since the second lens 72 of this modification is a flat lens, whether or not light is incident on the second lens 72 has a greater effect on the optical path of light than in the case of A in FIG.
　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。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device 1 of another modified example of the first embodiment.
　図８のＡでは、第１レンズ７１がバイナリレンズとなっており、第２レンズ７２は凸レンズとなっている。本変形例のバイナリレンズには例えば、凹レンズや凸レンズに比べて基板５１の一部として作りやすいという利点がある。 In A of FIG. 8, the first lens 71 is a binary lens, and the second lens 72 is a convex lens. The binary lens of this modification has an advantage that it is easier to make as a part of the substrate 51 than, for example, a concave lens or a convex lens.
　図８のＢに示す発光装置１は、複数の第１レンズ７１と、複数の第２レンズ７２とを備えている。本変形例では、第１レンズ７１は凹レンズとなっており、第２レンズ７２はバイナリレンズとなっている。本変形例は例えば、異なる種類の複数の第１レンズ７１と複数の第２レンズ７２とを上下に重ねたい場合に採用される。本変形例のバイナリレンズには例えば、凹レンズや凸レンズに比べてレンズ膜５６の一部として作りやすいという利点がある。 The light emitting device 1 shown in FIG. 8B includes a plurality of first lenses 71 and a plurality of second lenses 72. In this modification, the first lens 71 is a concave lens, and the second lens 72 is a binary lens. This modification is adopted, for example, when it is desired to superimpose a plurality of first lenses 71 of different types and a plurality of second lenses 72 on top of each other. The binary lens of this modification has an advantage that it is easier to make as a part of the lens film 56 than, for example, a concave lens or a convex lens.
　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。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device 1 of another modified example of the first embodiment.
　図９のＡに示す発光装置１は、図４に示す発光装置１と同様に、基板５１に設けられた複数の第１レンズ７１と、第１レンズ７１の表面に設けられたレンズ膜５６に設けられた第２レンズ７２とを備えている。図９のＡに示す発光装置１はさらに、第２レンズ７２の表面に設けられたレンズ膜５７に設けられ、第１および第２レンズ７１、７２を通過した光が入射するさらなる第２レンズ７３を備えている。第２レンズ７２、７３はそれぞれ、本開示の前段レンズおよび後段レンズの例である。図９のＡに示す発光装置１はさらに、基板５１およびレンズ膜５６、５７の上方に配置された上述の補正レンズ４６を備えているが（図４参照）、その図示は省略する。補正レンズ４６の図示を省略することは、後述する他の変形例についても同様である。 Similar to the light emitting device 1 shown in FIG. 4, the light emitting device 1 shown in A of FIG. 9 is formed on a plurality of first lenses 71 provided on the substrate 51 and a lens film 56 provided on the surface of the first lens 71. It is provided with a second lens 72 provided. The light emitting device 1 shown in FIG. 9A is further provided on a lens film 57 provided on the surface of the second lens 72, and further a second lens 73 in which light passing through the first and second lenses 71 and 72 is incident. It has. The second lenses 72 and 73 are examples of the front lens and the rear lens of the present disclosure, respectively. The light emitting device 1 shown in FIG. 9A further includes the above-mentioned correction lens 46 arranged above the substrate 51 and the lens films 56 and 57 (see FIG. 4), but the illustration thereof is omitted. The omission of the correction lens 46 is the same for other modifications described later.
　本変形例の第２レンズ７３は、レンズ膜５７の一部として、レンズ膜５７の表面（上面）に設けられている。レンズ膜５７は、レンズ膜５６と異なる材料で形成されており、例えば、発光素子５３からの光に対して透明で、レンズ膜５６と異なる屈折率を有する材料で形成されている。レンズ膜５７の例は、ＳｉＯ２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）、アモルファスＳｉ（シリコン）膜などの無機膜や、有機膜である。図９のＡでは、第２レンズ７３は凸レンズとなっている。 The second lens 73 of this modification is provided on the surface (upper surface) of the lens film 57 as a part of the lens film 57. The lens film 57 is made of a material different from that of the lens film 56, and is, for example, made of a material that is transparent to the light from the light emitting element 53 and has a refractive index different from that of the lens film 56. Examples of the lens film 57 include SiO 2 film (silicon oxide film), SiON film (silicon oxynitride film), SiN film (silicon nitride film), SiOC film (silicon carbide film), SiC film (silicon carbide film), and the like. It is an inorganic film such as an amorphous Si (silicon) film or an organic film. In A of FIG. 9, the second lens 73 is a convex lens.
　なお、本変形例の補正レンズ４６は、基板５１やレンズ膜５６、５７の上方に配置されており、基板５１やレンズ膜５６、５７から離隔された材料により形成されている。本変形例では、複数の第１レンズ７１を通過した光が、第２レンズ７２、７３を介して補正レンズ４６に入射する。補正レンズ４６を通過してコリメートされた光は、被写体（図１）に照射される。 The correction lens 46 of this modification is arranged above the substrate 51 and the lens films 56 and 57, and is formed of a material separated from the substrate 51 and the lens films 56 and 57. In this modification, the light that has passed through the plurality of first lenses 71 is incident on the correction lens 46 via the second lenses 72 and 73. The light that has passed through the correction lens 46 and collimated is applied to the subject (FIG. 1).
　本変形例によれば、第２レンズ７２だけでなく、第２レンズ７３により光の光路を変化させることで、より精密な光路の調整が可能となる。また、本変形例によれば、補正レンズ４６の機能の一部を第２レンズ７３に担わせることで、補正レンズ４６の構造や材料の選択の自由度を高めることが可能となる。なお、本変形例の発光装置１は、第２レンズ７２、７３という２段の第２レンズを備えているが、３段以上の第２レンズを備えていてもよい。これは、後述する他の変形例についても同様である。 According to this modification, more precise adjustment of the optical path is possible by changing the optical path of light not only by the second lens 72 but also by the second lens 73. Further, according to the present modification, by causing the second lens 73 to take part in the function of the correction lens 46, it is possible to increase the degree of freedom in selecting the structure and material of the correction lens 46. The light emitting device 1 of the present modification includes the second lens of two stages of the second lenses 72 and 73, but may include the second lens of three or more stages. This also applies to other modifications described later.
　図９のＢでは、第１レンズ７１が凹レンズとなっており、第２レンズ７２が凸レンズとなっており、第２レンズ７３が凹レンズとなっている。図９のＣでは、第１レンズ７１が凹レンズとなっており、第２レンズ７２が凹レンズとなっており、第２レンズ７３が凸レンズとなっている。図９のＤでは、第１レンズ７１が凹レンズとなっており、第２レンズ７２が凹レンズとなっており、第２レンズ７３が凹レンズとなっている。本実施形態の発光装置１は、図９のＢ、図９のＣ、または図９のＤに示す構造を有していてもよい。 In B of FIG. 9, the first lens 71 is a concave lens, the second lens 72 is a convex lens, and the second lens 73 is a concave lens. In C of FIG. 9, the first lens 71 is a concave lens, the second lens 72 is a concave lens, and the second lens 73 is a convex lens. In D of FIG. 9, the first lens 71 is a concave lens, the second lens 72 is a concave lens, and the second lens 73 is a concave lens. The light emitting device 1 of the present embodiment may have the structure shown in B of FIG. 9, C of FIG. 9, or D of FIG.
　図１０は、第１実施形態の別の変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device 1 of another modified example of the first embodiment.
　図１０のＡに示す発光装置１は、複数の第１レンズ７１と、第２レンズ７２と、複数の第２レンズ７３とを備えている。同様に、図１０のＢに示す発光装置１も、複数の第１レンズ７１と、第２レンズ７２と、複数の第２レンズ７３とを備えている。一方、図１０のＣに示す発光装置１は、第１レンズ７１と、第２レンズ７２と、複数の第２レンズ７３とを備えている。同様に、図１０のＤに示す発光装置１も、第１レンズ７１と、第２レンズ７２と、複数の第２レンズ７３とを備えている。このように、これらの３段のレンズのうち、どの段のレンズを複数設けてもよいし、どの段のレンズを１個だけ設けてもよい。 The light emitting device 1 shown in FIG. 10A includes a plurality of first lenses 71, a second lens 72, and a plurality of second lenses 73. Similarly, the light emitting device 1 shown in FIG. 10B also includes a plurality of first lenses 71, a second lens 72, and a plurality of second lenses 73. On the other hand, the light emitting device 1 shown in FIG. 10C includes a first lens 71, a second lens 72, and a plurality of second lenses 73. Similarly, the light emitting device 1 shown in FIG. 10D also includes a first lens 71, a second lens 72, and a plurality of second lenses 73. As described above, among these three-stage lenses, a plurality of lenses of any stage may be provided, or only one lens of any stage may be provided.
　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。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device 1 of another modified example of the first embodiment.
　図１１のＡに示すＬＤチップ４１は、図４に示すＬＤチップ４１と同様に、基板５１とレンズ膜５６とを備えているが、レンズ膜５６の図示は省略されている。図１１のＡに示すＬＤチップ４１はさらに、基板５１の裏面Ｓ２に形成された反射防止膜７４を備えており、基板５１上に反射防止膜７４を介して不図示のレンズ膜５６が形成されている。反射防止膜７４は、各第１レンズ７１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、ＳｉＯ２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）、ＴｉＯ２膜（酸化チタン膜）、ＴｉＮ膜（窒化チタン膜）、ＴｉＯＮ膜（酸窒化チタン膜）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム膜）、Ｎｂ２Ｏ５膜（酸化ニオブ膜）、ＺｒＯ２膜（酸化ジルコニウム膜）、Ｔａ２Ｏ５膜（酸化タンタル膜）のうちの１つ以上を含んでいる。 The LD chip 41 shown in FIG. 11A includes a substrate 51 and a lens film 56 like the LD chip 41 shown in FIG. 4, but the lens film 56 is not shown. The LD chip 41 shown in A of FIG. 11 further includes an antireflection film 74 formed on the back surface S2 of the substrate 51, and a lens film 56 (not shown) is formed on the substrate 51 via the antireflection film 74. ing. The antireflection film 74 covers the surface of each first lens 71. The antireflection film 74 of this modification includes one or more layers of an inorganic oxide film or an inorganic nitride film, for example, a SiO 2 film (silicon oxide film), a SiON film (silicon oxynitride film), and a SiN film (nititanium nitride). Silicon film), SiOC film (silicon carbide film), SiC film (silicon carbide film), TiO 2 film (titanium oxide film), TiN film (titanium nitride film), TiON film (titanium pentoxide film), Al 2 O It contains one or more of 3 (aluminum oxide film), Nb 2 O 5 film (niobium oxide film), ZrO 2 film (zirconium oxide film), and Ta 2 O 5 film (tantalum oxide film).
　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、第１レンズ７１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。なお、反射防止膜７４は、レンズ膜５６の表面に形成されていてもよいし、レンズ膜５７が存在している場合にはレンズ膜５７の表面に形成されていてもよい。 According to this modification, by forming the antireflection film 74 on the back surface S2 of the substrate 51, it is possible to suppress the reflection of light by the first lens 71 or the like. When the substrate 51 is a GaAs substrate, it is desirable to form the antireflection film 74 on the back surface S2 of the substrate 51 because the reflectance of the GaAs substrate is high. The antireflection film 74 may be formed on the surface of the lens film 56, or may be formed on the surface of the lens film 57 when the lens film 57 is present.
　図１１のＢに示すＬＤチップ４１は、図４に示すＬＤチップ４１と同様に、基板５１とレンズ膜５６とを備えているが、レンズ膜５６の図示は省略されている。図１１のＢに示すＬＤチップ４１はさらに、第１レンズ７１間における基板５１の裏面Ｓ２に形成された無機膜７５を備えており、基板５１上に無機膜７５を介して不図示のレンズ膜５６が形成されている。よって、各第１レンズ７１は、無機膜７５から露出しており、不図示のレンズ膜５６に接している。本変形例の無機膜７５は例えば、ＳｉＯ２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。 The LD chip 41 shown in FIG. 11B includes a substrate 51 and a lens film 56 like the LD chip 41 shown in FIG. 4, but the lens film 56 is not shown. The LD chip 41 shown in B of FIG. 11 further includes an inorganic film 75 formed on the back surface S2 of the substrate 51 between the first lenses 71, and a lens film (not shown) is provided on the substrate 51 via the inorganic film 75. 56 is formed. Therefore, each first lens 71 is exposed from the inorganic film 75 and is in contact with the lens film 56 (not shown). The inorganic film 75 of this modification is, for example, one or more of a SiO 2 film, a SiON film, a SiN film, a SiOC film, a SiC film, a W (tungsten) film, a Ti film, an Au (gold) film, and an Al film. Includes.
　本変形例によれば、第１レンズ７１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、例えば光が第１レンズ７１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。なお、無機膜７５は、レンズ膜５６の表面に形成されていてもよいし、レンズ膜５７が存在している場合にはレンズ膜５７の表面に形成されていてもよい。 According to this modification, by forming the inorganic film 75 on the back surface S2 of the substrate 51 between the first lenses 71, it is possible to suppress, for example, light from passing through a portion other than the first lens 71. .. The inorganic film 75 in this case may be a light-shielding film or another film that easily returns the light from the substrate 51 to the substrate 51. The inorganic film 75 may be formed on the surface of the lens film 56, or may be formed on the surface of the lens film 57 when the lens film 57 is present.
　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。 FIG. 12 is a plan view showing an example of the structure of the light emitting device 1 shown in FIG. 11B.
　図１２のＡでは、第１レンズ７１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、例えば光が第１レンズ７１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。 In A of FIG. 12, an inorganic film 75 is formed on the entire back surface S2 of the substrate 51 except for the region of the first lens 71. This makes it possible to effectively prevent light from passing through a portion other than the first lens 71, for example.
　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、第１レンズ７１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。 In B of FIG. 12, an opening E1 for exposing the back surface S2 of the substrate 51 is formed in the inorganic film 75. This opening E1 can be used, for example, as an alignment mark for aligning the position of the first lens 71 with other optical elements.
　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。光が第１レンズ７１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や第１レンズ７１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。 In C of FIG. 12, the inorganic film 75 is not formed on the back surface S2 of the substrate 51 in the region E2 near the end of the substrate 51. When the inorganic film 75 suppresses the passage of light through a portion other than the first lens 71, the inorganic film 75 does not necessarily have to be formed in a region far away from the light emitting element 53 and the first lens 71. Therefore, in C of FIG. 12, the inorganic film 75 is not formed in the region E2 near the end of the substrate 51.
　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。 The inorganic film 75 may contain a different film depending on the location on the back surface S2 of the substrate 51. For example, the inorganic film 75 may contain one type of film in the region near the end of the substrate 51 and two types of film in the other regions. This makes it possible to realize the same function as the inorganic film 75 of C in FIG.
　図１３および図１４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。 13 and 14 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the light emitting device 1 of the first embodiment.
　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にレジスト膜８１を形成し、リソグラフィによりレジスト膜８１をパターニングする（図１３のＡ）。その結果、基板の裏面Ｓ２に、複数のレジスト部Ｐ１と開口部Ｐ２とを含むレジスト膜８１が形成される。これらのレジスト部Ｐ１は、発光素子５３の上方に形成される。 First, a laminated film 52, a light emitting element 53, and the like are formed on the front surface S1 of the substrate 51, then a resist film 81 is formed on the back surface S2 of the substrate 51, and the resist film 81 is patterned by lithography (A in FIG. 13). As a result, a resist film 81 including a plurality of resist portions P1 and openings P2 is formed on the back surface S2 of the substrate. These resist portions P1 are formed above the light emitting element 53.
　次に、パターニングされたレジスト膜８１のリフローベークを行う（図１３のＢ）。その結果、レジスト膜８１が、表面張力で丸くなった複数のレジスト部Ｐ３を含むレジスト膜８２に変化する。このレジスト膜８２は、複数のレジスト部Ｐ３と開口部Ｐ４とを含んでいる。 Next, reflow baking of the patterned resist film 81 is performed (B in FIG. 13). As a result, the resist film 81 changes into a resist film 82 including a plurality of resist portions P3 rounded by surface tension. The resist film 82 includes a plurality of resist portions P3 and openings P4.
　次に、ベークされたレジスト膜８２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１３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８３が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。 Next, the resist portion (resist pattern) P3 of the baked resist film 82 is transferred to the substrate 51 by dry etching (C in FIG. 13). As a result, the back surface S2 of the substrate 51 is processed by dry etching, and a plurality of convex portions 83 having the same shape as the resist portion P3 before the dry etching are formed on the back surface S2 of the substrate 51.
　次に、これらの凸部８３を覆うように、基板５１の裏面Ｓ２上にハードマスク層８４を形成する（図１４のＡ）。ハードマスク層８４は、例えばＳＯＧ（Spin On Glass）膜である。 Next, a hard mask layer 84 is formed on the back surface S2 of the substrate 51 so as to cover these convex portions 83 (A in FIG. 14). The hard mask layer 84 is, for example, an SOG (Spin On Glass) film.
　次に、ハードマスク層８４を、ドライエッチングにより徐々に除去していく（図１４のＢ）。その結果、ドライエッチングによりハードマスク層８４から凸部８３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８４が凸部８３と共に除去されていき、凸部８３が凹部、すなわち、凹レンズ（第１レンズ７１）に変化する。このようにして、基板５１の裏面Ｓ２に複数の第１レンズ７１が形成される。ドライエッチングは例えば、ＢＣｌ３ガスやＣｌ２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、Ｏ２（酸素）ガス、Ｎ２（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１５を参照して後述する。 Next, the hard mask layer 84 is gradually removed by dry etching (B in FIG. 14). As a result, the convex portion 83 is exposed from the hard mask layer 84 by dry etching, the hard mask layer 84 is removed together with the convex portion 83 by the subsequent dry etching, and the convex portion 83 is a concave portion, that is, a concave lens (first lens). It changes to 71). In this way, a plurality of first lenses 71 are formed on the back surface S2 of the substrate 51. Dry etching is performed using, for example, a chlorine-based gas such as BCl 3 gas or Cl 2 gas (B represents boron and Cl represents chlorine). O 2 (oxygen) gas, N 2 (nitrogen) gas, or Ar (argon gas) may be used together with the chlorine-based gas. Details of this step will be described later with reference to FIG.
　次に、基板５１上にレンズ膜５６を形成する（図１４のＣ）。このようにして、複数の第１レンズ７１上に第２レンズ７２が形成される。レンズ膜５６の表面に第２レンズ７２を形成する方法としては、様々な方法が採用可能である。例えば、第２レンズ７２が凹レンズの場合には、本方法における第１レンズ７１と同じ方法により、第２レンズ７２を形成可能である。また、第２レンズ７２が凸レンズの場合には、図１６に示す方法における第１レンズ７１と同じ方法により、第２レンズ７２を形成可能である。また、第２レンズ７２がバイナリレンズの場合には、図１７に示す方法における第１レンズ７１と同じ方法により、第２レンズ７２を形成可能である。また、第２レンズ７２がフラットレンズの場合には、平坦な表面を有するレンズ膜５６を形成した後、一部の第１レンズ７１がレンズ膜５６から露出されるようにレンズ膜５６を加工することで、第２レンズ７２を形成可能である。なお、第２レンズ７２は、その他の方法で形成してもよい。 Next, the lens film 56 is formed on the substrate 51 (C in FIG. 14). In this way, the second lens 72 is formed on the plurality of first lenses 71. As a method of forming the second lens 72 on the surface of the lens film 56, various methods can be adopted. For example, when the second lens 72 is a concave lens, the second lens 72 can be formed by the same method as the first lens 71 in this method. When the second lens 72 is a convex lens, the second lens 72 can be formed by the same method as the first lens 71 in the method shown in FIG. When the second lens 72 is a binary lens, the second lens 72 can be formed by the same method as the first lens 71 in the method shown in FIG. When the second lens 72 is a flat lens, the lens film 56 having a flat surface is formed, and then the lens film 56 is processed so that a part of the first lens 71 is exposed from the lens film 56. Therefore, the second lens 72 can be formed. The second lens 72 may be formed by another method.
　図１５は、図１４のＢに示す工程の詳細を説明するための断面図である。 FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining the details of the process shown in FIG. 14B.
　図１５のＡは、ハードマスク層８４で覆われた凸部８３を示している。ハードマスク層８４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８４から凸部８３が露出する（図１５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８４（ＳＯＧ膜）とのエッチングレートの違いにより、凸部８３はハードマスク層８４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８３の上端に凹部８５が形成され、その凹部８５のサイズが徐々に大きくなり、最終的に凸部８３が除去され、凸部８３が除去された位置に凹部８５、すなわち、凹レンズ（第１レンズ７１）が形成される。このようにして、図１４のＢに示す工程が進行する。 A in FIG. 15 shows a convex portion 83 covered with a hard mask layer 84. When the hard mask layer 84 is gradually removed by dry etching, the convex portion 83 is exposed from the hard mask layer 84 (B in FIG. 15). In the subsequent dry etching, the convex portion 83 is etched at a higher etching rate than the hard mask layer 84 due to the difference in etching rate between the substrate 51 (GaAs substrate) and the hard mask layer 84 (SOG film) (FIG. 15). C). As a result, the concave portion 85 is formed at the upper end of the convex portion 83, the size of the concave portion 85 gradually increases, the convex portion 83 is finally removed, and the concave portion 85, that is, at the position where the convex portion 83 is removed. A concave lens (first lens 71) is formed. In this way, the process shown in B of FIG. 14 proceeds.
　本実施形態ではその後、これらの第１レンズ７１の上方に、第２レンズ７２を介して上述の補正レンズ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。 In the present embodiment, after that, the above-mentioned correction lens 46 is arranged above the first lens 71 via the second lens 72 (see FIG. 4). In this way, the light emitting device 1 shown in FIG. 4 is manufactured.
　図１６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。 FIG. 16 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the light emitting device 1 of the modified example of the first embodiment.
　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にレジスト膜８１を形成し、リソグラフィによりレジスト膜８１をパターニングする（図１６のＡ）。その結果、基板の裏面Ｓ２に、複数のレジスト部Ｐ１と開口部Ｐ２とを含むレジスト膜８１が形成される。これらのレジスト部Ｐ１は、発光素子５３の上方に形成される。 First, a laminated film 52, a light emitting element 53, and the like are formed on the front surface S1 of the substrate 51, then a resist film 81 is formed on the back surface S2 of the substrate 51, and the resist film 81 is patterned by lithography (A in FIG. 16). As a result, a resist film 81 including a plurality of resist portions P1 and openings P2 is formed on the back surface S2 of the substrate. These resist portions P1 are formed above the light emitting element 53.
　次に、パターニングされたレジスト膜８１のリフローベークを行う（図１６のＢ）。その結果、レジスト膜８１が、表面張力で丸くなった複数のレジスト部Ｐ３を含むレジスト膜８２に変化する。このレジスト膜８２は、複数のレジスト部Ｐ３と開口部Ｐ４とを含んでいる。 Next, reflow baking of the patterned resist film 81 is performed (B in FIG. 16). As a result, the resist film 81 changes into a resist film 82 including a plurality of resist portions P3 rounded by surface tension. The resist film 82 includes a plurality of resist portions P3 and openings P4.
　次に、ベークされたレジスト膜８２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１６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、すなわち、凸レンズ（第１レンズ７１）が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。 Next, the resist portion (resist pattern) P3 of the baked resist film 82 is transferred to the substrate 51 by dry etching (C in FIG. 16). As a result, the back surface S2 of the substrate 51 is processed by dry etching, and a plurality of convex portions having the same shape as the resist portion P3 before the dry etching, that is, a convex lens (first lens 71) is formed on the back surface S2 of the substrate 51. It is formed.
　本実施形態ではその後、これらの第１レンズ７１の上方に、第２レンズ７２を介して上述の補正レンズ４６が配置される（図６のＢ参照）。このようにして、図６のＢに示す発光装置１が製造される。 In the present embodiment, the correction lens 46 described above is subsequently arranged above the first lens 71 via the second lens 72 (see B in FIG. 6). In this way, the light emitting device 1 shown in FIG. 6B is manufactured.
　このように、凸レンズ（第１レンズ７１）は、ハードマスク層８４を用いた工程を行わずに形成することができるため、凹レンズ（第１レンズ７１）よりも簡単に形成することができる。 As described above, since the convex lens (first lens 71) can be formed without performing the process using the hard mask layer 84, it can be formed more easily than the concave lens (first lens 71).
　図１７は、第１実施形態の別の変形例の発光装置１の製造方法を示す断面図である。 FIG. 17 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the light emitting device 1 of another modified example of the first embodiment.
　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にレジスト膜８１を形成し、リソグラフィによりレジスト膜８１をパターニングする（図１７のＡ）。その結果、基板の裏面Ｓ２に、複数のレジスト部Ｐ１と開口部Ｐ２とを含むレジスト膜８１が形成される。これらのレジスト部Ｐ１は、発光素子５３の上方に形成される。各レジスト部Ｐ１は、バイナリレンズの形状を有している。 First, a laminated film 52, a light emitting element 53, and the like are formed on the front surface S1 of the substrate 51, then a resist film 81 is formed on the back surface S2 of the substrate 51, and the resist film 81 is patterned by lithography (A in FIG. 17). As a result, a resist film 81 including a plurality of resist portions P1 and openings P2 is formed on the back surface S2 of the substrate. These resist portions P1 are formed above the light emitting element 53. Each resist portion P1 has the shape of a binary lens.
　次に、パターニングされたレジスト膜８１のレジスト部（レジストパターン）Ｐ１を、ドライエッチングにより基板５１に転写する（図１７のＢ）。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Ｐ１と同様の形状を有する複数のバイナリレンズ（第１レンズ７１）が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。 Next, the resist portion (resist pattern) P1 of the patterned resist film 81 is transferred to the substrate 51 by dry etching (B in FIG. 17). As a result, the back surface S2 of the substrate 51 is processed by dry etching, and a plurality of binary lenses (first lens 71) having the same shape as the resist portion P1 before the dry etching are formed on the back surface S2 of the substrate 51.
　次に、基板５１上にレンズ膜５６とレンズ膜５７とを順に形成する（図１７のＣ）。このようにして、複数の第１レンズ７１上に第２レンズ７２、７３が形成される。レンズ膜５６の表面に第２レンズ７２を形成する方法としては、上述のように、様々な方法が採用可能である。これらの方法は、レンズ膜５７の表面に第２レンズ７３を形成する際にも適用可能である。図１７のＣの工程は、第１レンズ７１がバイナリレンズ以外のレンズである場合にも適用可能である。なお、本変形例のレンズ膜５７は、レンズ膜５６の表面に第２レンズ７２が形成された後に形成される。 Next, the lens film 56 and the lens film 57 are formed on the substrate 51 in order (C in FIG. 17). In this way, the second lenses 72 and 73 are formed on the plurality of first lenses 71. As a method for forming the second lens 72 on the surface of the lens film 56, various methods can be adopted as described above. These methods are also applicable when forming the second lens 73 on the surface of the lens film 57. The step C in FIG. 17 is also applicable when the first lens 71 is a lens other than the binary lens. The lens film 57 of this modification is formed after the second lens 72 is formed on the surface of the lens film 56.
　本実施形態ではその後、これらの第１レンズ７１の上方に、第２レンズ７２、７３を介して上述の補正レンズ４６が配置される。このようにして、第１レンズ７１、第２レンズ７２、およびさらなる第２レンズ７２を備える発光装置１が製造される。 In the present embodiment, after that, the above-mentioned correction lens 46 is arranged above the first lens 71 via the second lenses 72 and 73. In this way, the light emitting device 1 including the first lens 71, the second lens 72, and the second lens 72 is manufactured.
　このように、バイナリレンズ（第１レンズ７１）は、ハードマスク層８４やベークされたレジスト膜８２を用いた工程を行わずに形成することができるため、凹レンズや凸レンズよりも簡単に形成することができる。ただし、液浸露光装置のような新型の露光装置を用いずに、旧式の露光装置を用いてレジスト膜８１をパターニングする場合には、一般にバイナリレンズよりも凹レンズや凸レンズの方が簡単に形成できる。 As described above, the binary lens (first lens 71) can be formed without performing the process using the hard mask layer 84 and the baked resist film 82, and therefore can be formed more easily than the concave lens and the convex lens. Can be done. However, when the resist film 81 is patterned using an old-fashioned exposure apparatus without using a new type exposure apparatus such as an immersion exposure apparatus, a concave lens or a convex lens can generally be formed more easily than a binary lens. ..
　なお、図１３のＡから図１４のＣ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。 The method shown in FIGS. 13A to 14C can be replaced with another method. Two examples of such a method will be described below.
　図１８は、図１３のＡから図１４のＣに示す方法と別の方法１を示す断面図である。 FIG. 18 is a cross-sectional view showing a method 1 different from the method shown in FIGS. 13A to 14C.
　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１８のＡ）。ハードマスク層９１は例えば、ＳｉＯ２膜である。この方法では、ハードマスク層９１に複数の開口部９２を形成するが、図１８のＡは、これらの開口部９２のうちの１つを示している。 First, the hard mask layer 91 is formed on the upper surface (back surface S2) of the substrate 51, and the opening 92 is formed in the hard mask layer 91 (A in FIG. 18). The hard mask layer 91 is, for example, a SiO 2 film. In this method, a plurality of openings 92 are formed in the hard mask layer 91, and A in FIG. 18 shows one of these openings 92.
　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１８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（第１レンズ７１）が形成される。より具体的にいうと、ハードマスク層９１の複数の開口部９２内の基板５１の裏面Ｓ２に複数の凹レンズ（第１レンズ７１）が形成される。 Next, the upper surface of the hard mask layer 91 is flattened by CMP (Chemical Mechanical Polishing) (A in FIG. 18). At this time, a phenomenon called "dishes" occurs in which the upper surface of the substrate 51 exposed in the opening 92 is recessed by the CMP. As a result, a recess, that is, a concave lens (first lens 71) is formed on the upper surface (back surface S2) of the substrate 51 in the opening 92. More specifically, a plurality of concave lenses (first lens 71) are formed on the back surface S2 of the substrate 51 in the plurality of openings 92 of the hard mask layer 91.
　その後、ハードマスク層９１を除去し、基板５１の上方にレンズ膜５６を介して補正レンズ４６を配置する。このようにして、図４に示す発光装置１が製造される。 After that, the hard mask layer 91 is removed, and the correction lens 46 is placed above the substrate 51 via the lens film 56. In this way, the light emitting device 1 shown in FIG. 4 is manufactured.
　図１９は、図１３のＡから図１４のＣに示す方法と別の方法２を示す断面図である。 FIG. 19 is a cross-sectional view showing a method 2 different from the method shown in FIGS. 13A to 14C.
　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１９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、ＳｉＯ２膜である。この方法では、第２ハードマスク層９４に複数の開口部９５を形成するが、図１９のＡは、これらの開口部９５のうちの１つを示している。 First, the first hard mask layer 93 is formed on the upper surface (back surface S2) of the substrate 51, the second hard mask layer 94 is formed on the first hard mask layer 93, and a small opening is formed in the second hard mask layer 94. Form 95 (A in FIG. 19). The first hard mask layer 93 is, for example, an organic film such as a carbon film. The second hard mask layer 94 is, for example, a SiO 2 film. In this method, a plurality of openings 95 are formed in the second hard mask layer 94, and A in FIG. 19 shows one of these openings 95.
　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１９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。 Next, the first hard mask layer 93 is processed by isotropic etching using the second hard mask layer 94 as a mask (B in FIG. 19). As a result, the first hard mask layer 93 exposed in the opening 95 is isotropically recessed, and the recess 96 is formed in the first hard mask layer 93.
　次に、第２ハードマスク層９４を除去する（図１９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１９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（第１レンズ７１）が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。より具体的にいうと、複数の凹部９６と同様の形状を有する複数の凹レンズ（第１レンズ７１）が、基板５１の裏面Ｓ２に形成される。 Next, the second hard mask layer 94 is removed (C in FIG. 19). Next, the recess 96 of the first hard mask layer 93 is transferred to the substrate 51 by dry etching (D in FIG. 19). As a result, the back surface S2 of the substrate 51 is processed by dry etching, and a recess having the same shape as the recess 96, that is, a concave lens (first lens 71) is formed on the back surface S2 of the substrate 51. More specifically, a plurality of concave lenses (first lens 71) having the same shape as the plurality of recesses 96 are formed on the back surface S2 of the substrate 51.
　その後、基板５１の上方にレンズ膜５６を介して補正レンズ４６を配置する。このようにして、図４に示す発光装置１が製造される。 After that, the correction lens 46 is arranged above the substrate 51 via the lens film 56. In this way, the light emitting device 1 shown in FIG. 4 is manufactured.
　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１つ以上の第１レンズ７１を備え、これらの第１レンズ７１の上方に１つ以上の第２レンズ７２を備えている。よって、本実施形態によれば、補正レンズ４６の収差を低減しつつ、複数の発光素子５３から第１および第２レンズ７１、７２を介して補正レンズ４６に入射した光をコリメートできるなど、複数の発光素子５３からの光を好適に成形することが可能となる。これにより、例えば高解像度の撮像装置２を実現することが可能となる。 As described above, the light emitting device 1 of the present embodiment includes one or more first lenses 71 above the plurality of light emitting elements 53, and one or more second lenses 72 above these first lenses 71. It has. Therefore, according to the present embodiment, while reducing the aberration of the correction lens 46, the light incident on the correction lens 46 from the plurality of light emitting elements 53 via the first and second lenses 71 and 72 can be collimated. The light from the light emitting element 53 of the above can be suitably molded. This makes it possible to realize, for example, a high-resolution imaging device 2.
　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。 Although the light emitting device 1 of the present embodiment is used as a light source of the distance measuring device, it may be used in other embodiments. For example, the light emitting device 1 of the present embodiment may be used as a light source of an optical device such as a printer, or may be used as a lighting device.
　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。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, these embodiments may be implemented with various modifications without departing from the gist of the present disclosure. For example, two or more embodiments may be combined and implemented.
　なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。 Note that this disclosure can also have the following structure.
　（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１つ以上の第１レンズと、
　前記第１レンズの表面に設けられた膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の第２レンズと、
　を備える発光装置。 (1)
With the board
A plurality of light emitting elements provided on the first surface side of the substrate, and
One or more first lenses provided on the second surface side of the substrate and incident with light emitted from the plurality of light emitting elements, and
One or more second lenses provided on a film provided on the surface of the first lens and incident with light passing through the first lens, and
A light emitting device equipped with.
　（２）
　前記第２レンズは、
　前記第１レンズの表面に設けられた第１膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の前段レンズと、
　前記前段レンズの表面に設けられた第２膜に設けられ、前記前段レンズを通過した光が入射する１つ以上の後段レンズと、
　を含む（１）に記載の発光装置。 (2)
The second lens is
One or more pre-stage lenses provided on a first film provided on the surface of the first lens and incident with light passing through the first lens.
One or more rear-stage lenses provided on a second film provided on the surface of the front-stage lens and incident with light passing through the front-stage lens.
The light emitting device according to (1).
　（３）
　さらに、前記膜から離隔された材料により形成され、前記第１および第２レンズを通過した光が入射する第３レンズを備える、（１）に記載の発光装置。 (3)
The light emitting device according to (1), further comprising a third lens formed of a material separated from the film and incident with light passing through the first and second lenses.
　（４）
　前記第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)
The light emitting device according to (1), wherein the first lens is provided on the second surface of the substrate as a part of the substrate.
　（５）
　前記第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含む、（１）に記載の発光装置。 (5)
The light emitting device according to (1), wherein the first lens includes at least one of a concave lens, a convex lens, and a binary lens.
　（６）
　前記第２レンズは、凹レンズ、凸レンズ、フラットレンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含む、（１）に記載の発光装置。 (6)
The light emitting device according to (1), wherein the second lens includes at least one of a concave lens, a convex lens, a flat lens, and a binary lens.
　（７）
　さらに、前記第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。 (7)
The light emitting device according to (1), further comprising an antireflection film provided on the surface of the first lens.
　（８）
　さらに、前記第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、（４）に記載の発光装置。 (8)
The light emitting device according to (4), further comprising an inorganic film provided on the second surface of the substrate between the first lenses.
　（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。 (9)
The light emitting device according to (1), wherein the substrate is a semiconductor substrate containing gallium (Ga) and arsenic (As).
　（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、前記第１レンズに入射する、（１）に記載の発光装置。 (10)
The light emitting device according to (1), wherein the light emitted from the plurality of light emitting elements is transmitted through the substrate from the first surface to the second surface and is incident on the first lens.
　（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。 (11)
The light emitting device according to (1), wherein the first surface of the substrate is the surface of the substrate, and the second surface of the substrate is the back surface of the substrate.
　（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。 (12)
The light emitting device according to (1), further comprising a driving device provided on the first surface side of the substrate via the plurality of light emitting elements to drive the plurality of light emitting elements.
　（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。 (13)
The light emitting device according to (12), wherein the driving device drives the plurality of light emitting elements for each individual light emitting element.
　（１４）
　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１つ以上の第１レンズを形成し、
　前記第１レンズの表面に設けられた膜に、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の第２レンズを形成する、
　ことを含む発光装置の製造方法。 (14)
A plurality of light emitting elements are formed on the first surface side of the substrate, and a plurality of light emitting elements are formed.
One or more first lenses into which the light emitted from the plurality of light emitting elements is incident is formed on the second surface side of the substrate.
A film provided on the surface of the first lens forms one or more second lenses into which light that has passed through the first lens is incident.
A method of manufacturing a light emitting device including that.
　（１５）
　前記第２レンズは、
　前記第１レンズの表面に設けられた第１膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の前段レンズと、
　前記前段レンズの表面に設けられた第２膜に設けられ、前記前段レンズを通過した光が入射する１つ以上の後段レンズと、
　を含む（１４）に記載の発光装置の製造方法。 (15)
The second lens is
One or more pre-stage lenses provided on a first film provided on the surface of the first lens and incident with light passing through the first lens.
One or more rear-stage lenses provided on a second film provided on the surface of the front-stage lens and incident with light passing through the front-stage lens.
The method for manufacturing a light emitting device according to (14).
　（１６）
　さらに、前記膜から離隔された材料により形成され、前記第１および第２レンズを通過した光が入射する第３レンズを配置することを含む、（１４）に記載の発光装置の製造方法。 (16)
The method for manufacturing a light emitting device according to (14), further comprising arranging a third lens formed of a material separated from the film and incident with light passing through the first and second lenses.
　（１７）
　前記第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、（１４）に記載の発光装置の製造方法。 (17)
The method for manufacturing a light emitting device according to (14), wherein the first lens is formed as a part of the substrate by processing the second surface of the substrate.
　（１８）
　前記第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含む、（１４）に記載の発光装置の製造方法。 (18)
The method for manufacturing a light emitting device according to (14), wherein the first lens includes at least one of a concave lens, a convex lens, and a binary lens.
　（１９）
　前記第２レンズは、凹レンズ、凸レンズ、フラットレンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含む、（１４）に記載の発光装置の製造方法。 (19)
The method for manufacturing a light emitting device according to (14), wherein the second lens includes at least one of a concave lens, a convex lens, a flat lens, and a binary lens.
　（２０）
　前記第１レンズの前記凹レンズは、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、（１８）に記載の発光装置の製造方法。 (20)
The method for manufacturing a light emitting device according to (18), wherein the concave lens of the first lens is formed by forming a convex portion on the second surface of the substrate and processing the convex portion into a concave portion.
　（２１）
　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、（２０）に記載の発光装置の製造方法。 (21)
The convex portion forms a resist film on the second surface of the substrate, patterns the resist film, bake the patterned resist film, and transfers the pattern of the baked resist film to the substrate. The method for manufacturing a light emitting device according to (20), which is formed by the above-mentioned method.
　（２２）
　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、（２０）に記載の発光装置の製造方法。 (22)
The concave portion is formed by forming a mask layer on the convex portion, etching the mask layer to expose the convex portion from the mask layer, and further etching the mask layer together with the convex portion. The method for manufacturing a light emitting device according to (20).
　（２３）
　前記第１レンズの前記凸レンズは、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、（１８）に記載の発光装置の製造方法。 (23)
The method for manufacturing a light emitting device according to (18), wherein the convex lens of the first lens is formed by forming a convex portion on the second surface of the substrate.
　（２４）
　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、（２３）に記載の発光装置の製造方法。 (24)
The convex portion forms a resist film on the second surface of the substrate, patterns the resist film, bake the patterned resist film, and transfers the pattern of the baked resist film to the substrate. The method for manufacturing a light emitting device according to (23), which is formed by the above-mentioned method.
　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：レンズ膜、５７：レンズ膜、
　６１：基板、６２：接続パッド、７１：第１レンズ、７２：第２レンズ、
　７３：第２レンズ、７４：反射防止膜、７５：無機膜、８１：レジスト膜、
　８２：レジスト膜、８３：凸部、８４：ハードマスク層、８５：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 1: Light emitting device, 2: Imaging device, 3: Control device,
11: Light emitting part, 12: Drive circuit, 13: Power supply circuit, 14: Light emitting side optical system,
21: Image sensor, 22: Image processing unit, 23: Imaging side optical system, 31: Distance measuring unit,
41: LD chip, 42: LDD board, 43: mounting board, 44: heat dissipation board,
45: Correction lens holder, 46: Correction lens, 47: Wiring, 48: Bump,
51: Substrate, 52: Laminated film, 53: Light emitting element, 54: Anode electrode,
55: Cathode electrode, 56: Lens film, 57: Lens film,
61: Substrate, 62: Connection pad, 71: First lens, 72: Second lens,
73: 2nd lens, 74: Antireflection film, 75: Inorganic film, 81: Resist film,
82: resist film, 83: convex part, 84: hard mask layer, 85: concave part,
91: hard mask layer, 92: opening, 93: first hard mask layer,
94: 2nd hard mask layer, 95: opening, 96: recess

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１つ以上の第１レンズと、
    　前記第１レンズの表面に設けられた膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の第２レンズと、
    　を備える発光装置。     With the board
    A plurality of light emitting elements provided on the first surface side of the substrate, and
    One or more first lenses provided on the second surface side of the substrate and incident with light emitted from the plurality of light emitting elements, and
    One or more second lenses provided on a film provided on the surface of the first lens and incident with light passing through the first lens, and
    A light emitting device equipped with.
  2. 　前記第２レンズは、
    　前記第１レンズの表面に設けられた第１膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の前段レンズと、
    　前記前段レンズの表面に設けられた第２膜に設けられ、前記前段レンズを通過した光が入射する１つ以上の後段レンズと、
    　を含む請求項１に記載の発光装置。     The second lens is
    One or more pre-stage lenses provided on a first film provided on the surface of the first lens and incident with light passing through the first lens.
    One or more rear-stage lenses provided on a second film provided on the surface of the front-stage lens and incident with light passing through the front-stage lens.
    The light emitting device according to claim 1.
  3. 　さらに、前記膜から離隔された材料により形成され、前記第１および第２レンズを通過した光が入射する第３レンズを備える、請求項１に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, further comprising a third lens formed of a material separated from the film and incident with light passing through the first and second lenses.
  4. 　前記第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。 The light emitting device according to claim 1, wherein the first lens is provided on the second surface of the substrate as a part of the substrate.
  5. 　前記第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the first lens includes at least one of a concave lens, a convex lens, and a binary lens.
  6. 　前記第２レンズは、凹レンズ、凸レンズ、フラットレンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the second lens includes at least one of a concave lens, a convex lens, a flat lens, and a binary lens.
  7. 　さらに、前記第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。 The light emitting device according to claim 1, further comprising an antireflection film provided on the surface of the first lens.
  8. 　さらに、前記第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４に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 4, further comprising an inorganic film provided on the second surface of the substrate between the first lenses.
  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。 The light emitting device according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor substrate containing gallium (Ga) and arsenic (As).
  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、前記第１レンズに入射する、請求項１に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitted from the plurality of light emitting elements is transmitted through the substrate from the first surface to the second surface and is incident on the first lens.
  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。 The light emitting device according to claim 1, wherein the first surface of the substrate is the surface of the substrate, and the second surface of the substrate is the back surface of the substrate.
  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。 The light emitting device according to claim 1, further comprising a driving device provided on the first surface side of the substrate via the plurality of light emitting elements to drive the plurality of light emitting elements.
  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。 The light emitting device according to claim 12, wherein the driving device drives the plurality of light emitting elements for each individual light emitting element.
  14. 　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１つ以上の第１レンズを形成し、
    　前記第１レンズの表面に設けられた膜に、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の第２レンズを形成する、
    　ことを含む発光装置の製造方法。     A plurality of light emitting elements are formed on the first surface side of the substrate, and a plurality of light emitting elements are formed.
    One or more first lenses into which the light emitted from the plurality of light emitting elements is incident is formed on the second surface side of the substrate.
    A film provided on the surface of the first lens forms one or more second lenses into which light that has passed through the first lens is incident.
    A method of manufacturing a light emitting device including that.
  15. 　前記第２レンズは、
    　前記第１レンズの表面に設けられた第１膜に設けられ、前記第１レンズを通過した光が入射する１つ以上の前段レンズと、
    　前記前段レンズの表面に設けられた第２膜に設けられ、前記前段レンズを通過した光が入射する１つ以上の後段レンズと、
    　を含む請求項１４に記載の発光装置の製造方法。     The second lens is
    One or more pre-stage lenses provided on a first film provided on the surface of the first lens and incident with light passing through the first lens.
    One or more rear-stage lenses provided on a second film provided on the surface of the front-stage lens and incident with light passing through the front-stage lens.
    The method for manufacturing a light emitting device according to claim 14.
  16. 　さらに、前記膜から離隔された材料により形成され、前記第１および第２レンズを通過した光が入射する第３レンズを配置することを含む、請求項１４に記載の発光装置の製造方法。 The method for manufacturing a light emitting device according to claim 14, further comprising arranging a third lens formed of a material separated from the film and incident with light passing through the first and second lenses.
  17. 　前記第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１４に記載の発光装置の製造方法。 The method for manufacturing a light emitting device according to claim 14, wherein the first lens is formed as a part of the substrate by processing the second surface of the substrate.
  18. 　前記第１レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含む、請求項１４に記載の発光装置の製造方法。 The method for manufacturing a light emitting device according to claim 14, wherein the first lens includes at least one of a concave lens, a convex lens, and a binary lens.
  19. 　前記第２レンズは、凹レンズ、凸レンズ、フラットレンズ、およびバイナリレンズの少なくともいずれかを含む、請求項１４に記載の発光装置の製造方法。 The method for manufacturing a light emitting device according to claim 14, wherein the second lens includes at least one of a concave lens, a convex lens, a flat lens, and a binary lens.
  20. 　前記第１レンズの前記凹レンズは、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１８に記載の発光装置の製造方法。 The method for manufacturing a light emitting device according to claim 18, wherein the concave lens of the first lens is formed by forming a convex portion on the second surface of the substrate and processing the convex portion into a concave portion.
  21. 　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２０に記載の発光装置の製造方法。 The convex portion forms a resist film on the second surface of the substrate, patterns the resist film, bake the patterned resist film, and transfers the pattern of the baked resist film to the substrate. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 20, wherein the light emitting device is formed by the above method.
  22. 　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２０に記載の発光装置の製造方法。 The concave portion is formed by forming a mask layer on the convex portion, etching the mask layer to expose the convex portion from the mask layer, and further etching the mask layer together with the convex portion. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 20.
  23. 　前記第１レンズの前記凸レンズは、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１８に記載の発光装置の製造方法。 The method for manufacturing a light emitting device according to claim 18, wherein the convex lens of the first lens is formed by forming a convex portion on the second surface of the substrate.
  24. 　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２３に記載の発光装置の製造方法。 The convex portion forms a resist film on the second surface of the substrate, patterns the resist film, bake the patterned resist film, and transfers the pattern of the baked resist film to the substrate. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 23, which is formed by the above method.
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