WO2022145186A1 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

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篤志 山本
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    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers

Definitions

  • the distance measuring device of FIG. 1 includes a light emitting device 1, an image pickup 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.
  • the image pickup apparatus 2 receives the light reflected by the subject and images the subject.
  • the control device 3 measures (calculates) the distance to the subject using the image signal output from the image pickup device 2.
  • the light emitting device 1 functions as a light source for the image pickup device 2 to take an image of a subject.
  • 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 lower small lenses 71 and the lower large lens 81.
  • the light emitted from each light emitting element 53 is incident on the corresponding lower small lens 71.
  • the light that has passed through the lower small lens 71 and the lower large lens 81 is incident on the upper large lens 82.
  • the light that has passed through the upper large lens 82 is incident on the correction lens 46 (FIG. 2).
  • the correction lens 46 of the present embodiment is arranged above the substrate 51 and the lens film 56, and is formed of a lens material separated from the substrate 51 and the lens film 56.
  • the performance of the ToF type distance measuring device can be improved without providing an auxiliary lens 46 or a diffractive optical element (DOE) in the light emitting side optical system 14. ..
  • DOE diffractive optical element
  • these lenses may be formed by a method other than lithography, reflow baking, and etching. These lenses may be formed, for example, by implants or by grayscale lithography and etching.
  • the front-stage lens includes a lens that corresponds to the light-emitting element at Na: 1, and the rear-stage lens includes a lens that corresponds to the light-emitting element at Nb: 1 (Na and Nb are different from each other 2). The above integer), the light emitting device according to (1).
  • Multiple light emitting elements are formed on the first surface side of the substrate, and One or more front-stage lenses to which light emitted from the plurality of light emitting elements is incident are formed on the second surface side of the substrate.
  • One or more rear-stage lenses to which light passing through the front-stage lens is incident is formed on a film provided on the surface of the front-stage lens.
  • the front lens includes a first lens and a second lens, and is formed so that a part of the surface of the second lens becomes the surface of the first lens, or
  • the rear lens includes a third lens and a fourth lens, and is formed so that a part of the surface of the fourth lens becomes the surface of the third lens. Manufacturing method of light emitting device.

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Abstract

［課題］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。 ［解決手段］本開示の発光装置（１）は、基板（５１）と、基板（５１）の第１面（Ｓ１）側に設けられた複数の発光素子（５３）と、基板（５１）の第２面（Ｓ２）側に設けられ、複数の発光素子（５３）から出射された光が入射する１つ以上の前段レンズ（７１、８１）と、第１レンズ（７１）の表面に設けられた膜（５６）に設けられ、第１レンズ（７１）を通過した光が入射する１つ以上の後段レンズ（８２）とを備え、前段レンズ（７１、８１）は、第１レンズ（７１）と第２レンズ（８１）とを含み、第２レンズ（８１）の表面の一部が第１レンズ（７１）の表面となっている、または、後段レンズ（８２）は、第３レンズと第４レンズとを含み、前記第４レンズの表面の一部が前記第３レンズの表面となっている。

Description

発光装置およびその製造方法
　本開示は、発光装置およびその製造方法に関する。
　半導体レーザーの一種として、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の面発光レーザーが知られている。一般に、面発光レーザーを利用した発光装置では、基板の表面または裏面に複数の発光素子が２次元アレイ状に設けられる。
特表２００４－５２６１９４号公報
　上記のような発光装置では例えば、複数の発光素子から出射された光を、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。
　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。
　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つ以上の前段レンズと、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つ以上の後段レンズとを備え、前記前段レンズは、第１レンズと第２レンズとを含み、前記第２レンズの表面の一部が前記第１レンズの表面となっている、または、前記後段レンズは、第３レンズと第４レンズとを含み、前記第４レンズの表面の一部が前記第３レンズの表面となっている。これにより、例えば複数の発光素子からの光を前段レンズと後段レンズとを用いて好適にコリメートすることが可能となるなど、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る。例えば、基板の上方の補正レンズを用いずに前段レンズと後段レンズのみで光をコリメートすることや、光をコリメートするために前段レンズと後段レンズと共に用いる補正レンズの個数を低減することが可能となり、その結果、発光装置を小型化または低背化することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記第１レンズは、平面視で前記第２レンズ内に設けられていてもよく、または、前記第３レンズは、平面視で前記第４レンズ内に設けられていてもよい。これにより例えば、第２レンズの設置領域内に第１レンズを納めることや、第４レンズの設置領域内に第３レンズを納めることが可能となり、その結果、これらのレンズを小さい領域内に配置することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記発光素子と前記第１または第３レンズは、１：１で対応しており、前記発光素子と前記第２または第４レンズは、Ｎ：１で対応していてもよい（Ｎは２以上の整数）。これにより例えば、複数の発光素子からの光を、１つの発光素子ごとにレンズで成形することと、２つ以上の発光素子ごとにまとめてレンズで成形することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記前段レンズは、前記第１レンズと前記第２レンズとを含み、かつ、前記後段レンズは、前記第３レンズと前記第４レンズとを含んでいてもよい。これにより例えば、前段レンズにて２種類のレンズで光を成形し、かつ、後段レンズにて２種類のレンズで光を成形することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記前段レンズは、前記発光素子とＮａ：１で対応しているレンズを含み、前記後段レンズは、前記発光素子とＮｂ：１で対応しているレンズを含んでいてもよい（ＮａとＮｂは、互いに異なる２以上の整数）。これにより例えば、光をまとめて成形する発光素子の個数の単位を、前段レンズと後段レンズとで異ならせることが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記Ｎｂの値は、前記Ｎａの値よりも大きくてもよい。これにより例えば、光をまとめて成形する発光素子の個数の単位を、前段レンズよりも後段レンズの方が大きくすることが可能となり、その結果、前段レンズで個別的な成形をした後に後段レンズで包括的な成形をすることが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記第１、第２、第３、または第４レンズは、凸レンズ、凹レンズ、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。これにより例えば、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。
　また、この第１の側面において、前記前段レンズは、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。これにより例えば、基板の加工により前段レンズを簡単に形成することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含む半導体基板でもよい。これにより、基板を発光装置に適したものとすることが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記複数の発光素子から出射された光は、前記基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記前段レンズに入射してもよい。これにより例えば、光が基板を透過して発光装置から出射される構造を実現することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記基板の前記第１面は、前記基板の表面であり、前記基板の前記第２面は、前記基板の裏面でもよい。これにより例えば、発光装置を裏面出射型とすることが可能となる。
　また、この第１の側面の発光装置は、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さらに備えていてもよい。これにより例えば、発光素子が設けられた基板を駆動装置上に積載することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記駆動装置は、前記複数の発光素子を個々の発光素子ごとに駆動させてもよい。これにより例えば、複数の発光素子から出射される光をより精密に制御することが可能となる。
　本開示の第２の側面の発光装置は、基板と、前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する１つ以上のレンズとを備え、前記レンズは、第５レンズと第６レンズとを含み、前記第６レンズの表面の一部が前記第５レンズの表面となっている。これにより、例えば複数の発光素子からの光を第５レンズと第６レンズとを用いて好適にコリメートすることが可能となるなど、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る。例えば、基板の上方の補正レンズを用いずに第５レンズと第６レンズのみで光をコリメートすることや、光をコリメートするために第５レンズと第６レンズと共に用いる補正レンズの個数を低減することが可能となり、その結果、発光装置を小型化または低背化することが可能となる。
　また、この第２の側面において、前記第５および第６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。これにより例えば、基板の加工によりレンズを簡単に形成することが可能となる。
　また、この第２の側面において、前記第５および第６レンズは、前記基板の前記第２面側に設けられた膜に設けられていてもよい。これにより例えば、基板そのものは加工せずにレンズを形成することが可能となる。
　本開示の第３の側面の発光装置の製造方法は、基板の第１面側に複数の発光素子を形成し、前記基板の第２面側に、前記複数の発光素子から出射された光が入射する１つ以上の前段レンズを形成し、前記前段レンズの表面に設けられた膜に、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を形成することを含み、前記前段レンズは、第１レンズと第２レンズとを含み、前記第２レンズの表面の一部が前記第１レンズの表面となるように形成される、または、前記後段レンズは、第３レンズと第４レンズとを含み、前記第４レンズの表面の一部が前記第３レンズの表面となるように形成される。これにより、例えば複数の発光素子からの光を前段レンズと後段レンズとを用いて好適にコリメートすることが可能となるなど、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る。例えば、基板の上方の補正レンズを用いずに前段レンズと後段レンズのみで光をコリメートすることや、光をコリメートするために前段レンズと後段レンズと共に用いる補正レンズの個数を低減することが可能となり、その結果、発光装置を小型化または低背化することが可能となる。
　また、この第３の側面において、前記第１レンズは、前記第２レンズの形成後に形成されてもよく、または、前記第３レンズは、前記第４レンズの形成後に形成されてもよい。これにより例えば、レンズを精密に形成することが可能となる。
　また、この第３の側面において、前記第１レンズは、前記第２レンズと同時に形成されてもよく、または、前記第３レンズは、前記第４レンズと同時に形成されてもよい。これにより例えば、レンズを形成するための工程数を低減することが可能となる。
　また、この第３の側面において、前記前段レンズは、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。これにより例えば、基板の加工によりレンズを簡単に形成することが可能となる。
第１実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の発光装置の構造の例を示す断面図である。 図２のＢに示す発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の発光装置の構造の例を示す平面図である。 第１実施形態の変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の別の変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の別の変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の別の変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(1/4)である。 第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(2/4)である。 第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(3/4)である。 第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(4/4)である。 第１実施形態の変形例の発光装置の製造方法を示す断面図(1/2)である。 第１実施形態の変形例の発光装置の製造方法を示す断面図(2/2)である。 第２実施形態の発光装置の構造を示す断面図である。 第２実施形態の発光装置の構造の例を示す平面図である。 第２実施形態の発光装置の構造の別の例を示す平面図である。 第３実施形態の発光装置の構造を示す断面図である。 第３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。
　以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。
　図１の測距装置は、発光装置１と、撮像装置２と、制御装置３とを備えている。図１の測距装置は、発光装置１から発光された光を被写体に照射する。撮像装置２は、被写体で反射した光を受光して被写体を撮像する。制御装置３は、撮像装置２から出力された画像信号を用いて被写体までの距離を測定（算出）する。発光装置１は、撮像装置２が被写体を撮像するための光源として機能する。
　発光装置１は、発光部１１と、駆動回路１２と、電源回路１３と、発光側光学系１４とを備えている。撮像装置２は、イメージセンサ２１と、画像処理部２２と、撮像側光学系２３とを備えている。制御装置３は、測距部３１を備えている。
　発光部１１は、被写体に照射するためのレーザー光を発光する。本実施形態の発光部１１は、後述するように、２次元アレイ状に配置された複数の発光素子を備え、各発光素子は、ＶＣＳＥＬ構造を有している。これらの発光素子から出射された光が、被写体に照射される。本実施形態の発光部１１は、ＬＤ（Laser Diode）チップ４１と呼ばれるチップ内に設けられている。
　駆動回路１２は、発光部１１を駆動する電気回路であり、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。本実施形態では例えば、電源回路１３が、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電圧を生成し、駆動回路１２が、この電源電圧を用いて発光部１１を駆動する。本実施形態の駆動回路１２は、ＬＤＤ（Laser Diode Driver）基板４２と呼ばれる基板内に設けられている。
　発光側光学系１４は、種々の光学素子を備えており、これらの光学素子を介して発光部１１からの光を被写体に照射する。同様に、撮像側光学系２３は、種々の光学素子を備えており、これらの光学素子を介して被写体からの光を受光する。
　イメージセンサ２１は、被写体からの光を撮像側光学系２３を介して受光し、この光を光電変換により電気信号に変換する。イメージセンサ２１は例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサである。本実施形態のイメージセンサ２１は、上記の電子信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換によりアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号としての画像信号を画像処理部２２に出力する。また、本実施形態のイメージセンサ２１は、フレーム同期信号を駆動回路１２に出力し、駆動回路１２は、フレーム同期信号に基づいて、発光部１１をイメージセンサ２１におけるフレーム周期に応じたタイミングで発光させる。
　画像処理部２２は、イメージセンサ２１から出力された画像信号に対し種々の画像処理を施す。画像処理部２２は例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの画像処理プロセッサを備えている。
　制御装置３は、図１の測距装置の種々の動作を制御し、例えば、発光装置１の発光動作や、撮像装置２の撮像動作を制御する。制御装置３は例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。
　測距部３１は、イメージセンサ２１から出力され画像処理部２２により画像処理を施された画像信号に基づいて、被写体までの距離を測定する。測距部３１は、測距方式として例えば、ＳＴＬ（Structured Light）方式またはＴｏＦ（Time of Flight）方式を採用している。測距部３１はさらに、上記の画像信号に基づいて、測距装置と被写体との距離を被写体の部分ごとに測定して、被写体の３次元形状を特定してもよい。
　（１）第１実施形態の発光装置１の構造
　図２は、第１実施形態の発光装置１の構造の例を示す断面図である。
　図２のＡは、本実施形態の発光装置１の構造の第１の例を示している。この例の発光装置１は、上述のＬＤチップ４１およびＬＤＤ基板４２と、実装基板４３と、放熱基板４４と、補正レンズ保持部４５と、１つ以上の補正レンズ４６と、配線４７とを備えている。
　図２のＡは、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ方向とＹ方向は横方向（水平方向）に相当し、Ｚ方向は縦方向（垂直方向）に相当する。また、＋Ｚ方向は上方向に相当し、－Ｚ方向は下方向に相当する。－Ｚ方向は、厳密に重力方向に一致していてもよいし、厳密には重力方向に一致していなくてもよい。
　ＬＤチップ４１は、放熱基板４４を介して実装基板４３上に配置され、ＬＤＤ基板４２も、実装基板４３上に配置されている。実装基板４３は、例えばプリント基板である。本実施形態の実装基板４３には、図１のイメージセンサ２１や画像処理部２２も配置されている。放熱基板４４は、例えば酸化アルミニウム基板や窒化アルミニウム基板などのセラミック基板である。
　補正レンズ保持部４５は、ＬＤチップ４１を囲むように放熱基板４４上に配置されており、ＬＤチップ４１の上方に１つ以上の補正レンズ４６を保持している。これらの補正レンズ４６は、上述の発光側光学系１４（図１）に含まれている。ＬＤチップ４１内の発光部１１（図１）から発光された光は、これらの補正レンズ４６により補正された後、被写体（図１）に照射される。図２のＡは、一例として、補正レンズ保持部４５に保持された２つの補正レンズ４６を示している。
　配線４７は、実装基板４３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４３の表面や裏面に設けられたプリント配線や、実装基板４３を貫通するビア配線である。本実施形態の配線４７はさらに、放熱基板４４の内部または付近を通過している。
　図２のＢは、本実施形態の発光装置１の構造の第２の例を示している。この例の発光装置１は、第１の例の発光装置１と同じ構成要素を備えているが、配線４７の代わりにバンプ４８を備えている。
　図２のＢでは、放熱基板４４上にＬＤＤ基板４２が配置されており、ＬＤＤ基板４２上にＬＤチップ４１が配置されている。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４３のサイズを小型化することが可能となる。図２のＢでは、ＬＤチップ４１が、ＬＤＤ基板４２上にバンプ４８を介して配置されており、バンプ４８によりＬＤＤ基板４２と電気的に接続されている。
　以下、本実施形態の発光装置１について、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発光装置１にも適用可能である。
　図３は、図２のＢに示す発光装置１の構造を示す断面図である。
　図３は、発光装置１内のＬＤチップ４１とＬＤＤ基板４２の断面を示している。図３に示すように、ＬＤチップ４１は、基板５１と、積層膜５２と、複数の発光素子５３と、複数のアノード電極５４と、複数のカソード電極５５とを備えており、ＬＤＤ基板４２は、基板６１と、複数の接続パッド６２とを備えている。なお、図３では、後述するレンズ７１、８１、８２の図示は省略されている（図４を参照）。
　基板５１は、例えばＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板などの半導体基板である。図３は、－Ｚ方向を向いている基板５１の表面Ｓ１と、＋Ｚ方向を向いている基板５１の裏面Ｓ２とを示している。表面Ｓ１は本開示の第１面の例であり、裏面Ｓ２は本開示の第２面の例である。
　積層膜５２は、基板５１の表面Ｓ１に積層された複数の層を含んでいる。これらの層の例は、ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、および光反射層や、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。
　発光素子５３は、積層膜５２の一部として、基板５１の表面Ｓ１側に設けられている。本実施形態の発光素子５３は、ＶＣＳＥＬ構造を有しており、光を＋Ｚ方向に出射する。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、裏面出射型のＶＣＳＥＬチップとなっている。
　アノード電極５４は、発光素子５３の下面に形成されている。カソード電極５５は、発光素子５３以外のメサ部Ｍの下面に形成されており、メサ部Ｍ間に存在する積層膜５２の下面まで延びている。各発光素子５３は、対応するアノード電極５４と対応するカソード電極５５との間に電流が流れることで光を出射する。
　上述のように、ＬＤチップ４１は、ＬＤＤ基板４２上にバンプ４８を介して配置されており、バンプ４８によりＬＤＤ基板４２と電気的に接続されている。具体的には、ＬＤＤ基板４２に含まれる基板６１上に接続パッド６２が形成されており、接続パッド６２上にバンプ４８を介してメサ部Ｍが配置されている。各メサ部Ｍは、アノード電極５４またはカソード電極５５を介してバンプ４８上に配置されている。基板６１は、例えばＳｉ（シリコン）基板などの半導体基板である。
　ＬＤＤ基板４２は、発光部１１を駆動する駆動回路１２を含んでいる（図１）。図３は、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４８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のみを発光させるなど、発光部１１から出射される光を精密に制御することが可能となる。このような発光素子５３の個別制御は、ＬＤＤ基板４２をＬＤチップ４１の下方に配置することにより、各発光素子５３を対応するスイッチＳＷと電気的に接続しやすくなったことで実現可能となっている。ＬＤＤ基板４２は、本開示の駆動装置の例である。
　図４は、第１実施形態の発光装置１の構造を示す断面図である。
　図４は、発光装置１内のＬＤチップ４１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。レンズ膜５６は、本開示の膜の例である。
　本実施形態のＬＤチップ４１は、基板５１の表面Ｓ１側に複数の発光素子５３を備えると共に、基板５１の裏面Ｓ２側に複数の下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および上部大型レンズ８２を備えている。下部小型レンズ７１と下部大型レンズ８１は、本開示の前段レンズの例であり、上部大型レンズ８２は、本開示の後段レンズの例である。また、下部小型レンズ７１は、本開示の第１レンズの例であり、下部大型レンズ８１は、本開示の第２レンズの例である。
　下部小型レンズ７１と下部大型レンズ８１は、基板５１の一部として、基板５１の裏面Ｓ２に設けられている。本実施形態の下部大型レンズ８１は、基板５１の裏面Ｓ２にて、＋Ｚ方向に突出した大型の凸レンズとなっており、本実施形態の下部小型レンズ７１は、基板５１の裏面Ｓ２内の下部大型レンズ８１の表面にて、＋Ｚ方向に突出した小型の凸レンズとなっている。よって、本実施形態では、下部大型レンズ８１の表面の一部が、下部小型レンズ７１の表面となっている。本実施形態の下部小型レンズ７１と下部大型レンズ８１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の加工により下部小型レンズ７１と下部大型レンズ８１とを簡単に形成することが可能となる。なお、下部小型レンズ７１と下部大型レンズ８１は、基板５１に設けられる代わりに、基板５１とレンズ膜５６との間に設けられた別のレンズ膜に設けられていてもよい。
　上部大型レンズ８２は、レンズ膜５６の一部として、レンズ膜５６の表面（上面）Ｓ３に設けられている。レンズ膜５６は、基板５１の裏面Ｓ２側にて、下部小型レンズ７１の表面や下部大型レンズ８１の表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は例えば、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）、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。本実施形態の上部大型レンズ８２は、レンズ膜５６の表面Ｓ３にて、＋Ｚ方向に突出した大型の凸レンズとなっている。
　下部小型レンズ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。本実施形態の発光素子５３と下部小型レンズ７１は、１：１で対応しており、各下部小型レンズ７１が、１つの発光素子５３の＋Ｚ方向に配置されている。一方、本実施形態の発光素子５３と下部大型レンズ８１は、Ｎ：１で対応しており（Ｎは２以上の整数）、１つの下部大型レンズ８１が、Ｎ個の発光素子５３の＋Ｚ方向に配置されている。同様に、本実施形態の発光素子５３と上部大型レンズ８２は、Ｎ：１で対応しており、１つの上部大型レンズ８２が、Ｎ個の発光素子５３の＋Ｚ方向に配置されている。
　上記複数の発光素子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、上記複数の下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１に入射する。例えば、各発光素子５３から出射された光は、対応する下部小型レンズ７１に入射する。これらの下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１を通過した光は、上部大型レンズ８２に入射する。上部大型レンズ８２を通過した光は、補正レンズ４６（図２）に入射する。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から離隔されたレンズ材料により形成されている。
　本実施形態では、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、上部大型レンズ８２、および補正レンズ４６が、発光素子５３からの光を集束させ、さらに、この光をコリメートして平行光にしている。例えば、下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１が、発光素子５３からの光を集束させ、上部大型レンズ８２および補正レンズ４６が、下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１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。なお、上部大型レンズ８２のみで光を十分にコリメートできる場合には、発光装置１に補正レンズ４６を設けなくてもよい。この場合には、上部大型レンズ８２を通過した光が、被写体に照射される。
　なお、本実施形態の発光装置１は、レンズ膜５６上に設けられた反射防止膜を備えていてもよい。反射防止膜は例えば、上部大型レンズ８２の表面と、上部大型レンズ８２の表面以外のレンズ膜５６の表面Ｓ３とに設けられる。これにより、レンズ膜５６の表面Ｓ３で光が反射することを抑制することが可能となる。
　また、本実施形態の発光装置１は、レンズ膜５６上に設けられた無機膜（例えば遮光膜や反射膜）を備えていてもよい。この無機膜は例えば、上部大型レンズ８２の表面以外のレンズ膜５６の表面Ｓ３に設けられる。これにより、光が上部大型レンズ８２以外のレンズ膜５６の表面Ｓ３を通過することを抑制することが可能となる。
　以下、引き続き図４を参照して、本実施形態の発光装置１の作用効果をより詳細に説明する。
　図４は、下部大型レンズ８１、上部大型レンズ８２、および補正レンズ４６（図２）の光学中心（中心軸）Ａを示している。図４では、基板５１の表面Ｓ１がＸＹ平面に平行になっており、光学中心ＡがＺ方向に平行になっている。
　本実施形態の発光装置１は、基板５１の裏面Ｓ２に設けられた下部小型レンズ７１を備えると共に、基板５１の裏面Ｓ２に設けられた下部大型レンズ８１と、レンズ膜５６の表面Ｓ３に設けられた上部大型レンズ８２とを備えている。これにより、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、下部大型レンズ８１と上部大型レンズ８２により、光学中心Ａから遠い下部小型レンズ７１から出射される光の拡がりが、光学中心Ａに近い下部小型レンズ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が下部小型レンズ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。
　仮に下部大型レンズ８１および上部大型レンズ８２を設けないことにすると、光学中心Ａから遠い下部小型レンズ７１から出射される光の拡がりが、光学中心Ａに近い下部小型レンズ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、下部小型レンズ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が下部小型レンズ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。
　加えて、本実施形態の発光装置１は、基板５１の裏面Ｓ２に設けられた下部大型レンズ８１と、レンズ膜５６の表面Ｓ３に設けられた上部大型レンズ８２という、２つの大型レンズを備えている。よって、本実施形態によれば、補正レンズ４６の機能を、これらの大型レンズに担わせることが可能となる。例えば、補正レンズ４６を用いずに下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および上部大型レンズ８２のみで光をコリメートすることや、光をコリメートするために下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および上部大型レンズ８２と共に用いる補正レンズ４６の個数を低減することが可能となる。これにより、発光装置１を小型化または低背化することが可能となる。例えば、補正レンズ４６が不要になる場合には、補正レンズ４６用の全スペースを削除することが可能となり、補正レンズ４６の個数が低減される場合には、補正レンズ４６用の一部のスペースを削除することが可能となる。
　本実施形態によれば例えば、ＴｏＦ方式の測距装置の性能を、発光側光学系１４内に補助レンズ４６や回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を設けずに向上させることが可能となる。発光側光学系１４内に回折光学素子を設けないことで、測距装置の光利用効率を例えば２０～３０％向上させることが可能となる。
　なお、上述の作用効果は、下部小型レンズ７１が凸レンズ以外のレンズである場合や、下部大型レンズ８１が凸レンズ以外のレンズである場合や、上部大型レンズ８２が凸レンズ以外のレンズである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。
　図５は、第１実施形態の発光装置１の構造の例を示す平面図である。
　図５は、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および上部大型レンズ８２の平面形状を示している。平面視において、下部大型レンズ８１と上部大型レンズ８２は、概ね同じサイズを有しており、下部小型レンズ７１は、下部大型レンズ８１や上部大型レンズ８２より小さいサイズを有している。具体的には、複数の下部小型レンズ７１が、平面視で下部大型レンズ８１内や上部大型レンズ８２内に収容されている。これにより、これらのレンズを小さい領域内に配置することが可能となる。
　図５では、下部小型レンズ７１が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。１つの下部大型レンズ８１内の下部小型レンズ７１の個数は、図５では２５個であるが、２５個以外でもよい。また、下部小型レンズ７１は、正方格子状の配置以外の配置で２次元アレイ状に配置されていてもよい。
　（２）第１実施形態の変形例の発光装置１の構造
　図６～図９は、第１実施形態の変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
　図６のＡに示す変形例では、下部小型レンズ７１が凸レンズであり、下部大型レンズ８１が凸レンズであり、上部大型レンズ８２が凹レンズである。本変形例によれば、下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１で光を集束させ、上部大型レンズ８２で光を拡散させることが可能となる。
　図６のＢに示す変形例では、下部小型レンズ７１がバイナリレンズであり、下部大型レンズ８１が凸レンズであり、上部大型レンズ８２が凸レンズである。このように、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、または上部大型レンズ８２は、バイナリレンズでもよい。なお、下部大型レンズ８１（凸レンズ）の上面に対する各下部小型レンズ７１（バイナリレンズ）の突出部分の上端の高さ、すなわち、突出部分のＺ方向の厚みは、突出部分同士で同じになっていてもよいし、突出部分同士で異なっていてもよい。
　図７のＡに示す変形例では、下部小型レンズ７１が凸レンズ、凹レンズ、またはフラットレンズであり、下部大型レンズ８１が凸レンズであり、上部大型レンズ８２が凸レンズである。このように、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、または上部大型レンズ８２は、フラットレンズでもよい。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。さらに、下部小型レンズ７１は、２種類以上のレンズを含んでいてもよい。なお、フラットレンズである下部小型レンズ７１の上面は、凸レンズである下部大型レンズ８１の上面に対し突出または陥没していてもよいし、凸レンズである下部大型レンズ８１の上面と一致していてもよい。
　図７のＢに示す変形例では、下部小型レンズ７１が凸レンズであり、下部大型レンズ８１が凸レンズであり、上部大型レンズ８２が凹レンズである。さらに、各下部小型レンズ７１の位置が、線Ｃで示す位置から、線Ｃ’で示す位置にずれている。線Ｃは、下部小型レンズ７１を等間隔で配置した場合の各下部小型レンズ７１の位置を示す。よって、互いに隣接する線Ｃ同士の間隔は一定である。一方、線Ｃ’は、下部小型レンズ７１を線Ｃよりも光学中心Ａ（図４）の反対側にずらして配置した場合の各下部小型レンズ７１の位置を示す。本変形例では、各下部小型レンズ７１における線Ｃと線Ｃ’との距離が、光学中心Ａからの距離に応じて増加している。これにより、補正レンズ４６の収差を低減することが可能となる。
　図８のＡに示す変形例の発光装置１は、上部大型レンズ８２の代わりに、複数の上部小型レンズ７２を備えている。各上部小型レンズ７２は、レンズ膜５６の一部として、レンズ膜５６の表面Ｓ３に設けられている。本変形例の上部小型レンズ７２は、レンズ膜５６の表面Ｓ３にて、＋Ｚ方向に突出した小型の凸レンズとなっている。上部小型レンズ７２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。本変形例の発光素子５３と上部小型レンズ７２は、１：１で対応しており、各上部小型レンズ７２が、１つの発光素子５３の＋Ｚ方向に配置されている。上部小型レンズ７２は、本開示の後段レンズの例である。
　上記複数の発光素子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、上記複数の下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１に入射する。例えば、各発光素子５３から出射された光は、対応する下部小型レンズ７１に入射する。これらの下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１を通過した光は、上部小型レンズ７２に入射する。例えば、各下部小型レンズ７１を通過した光は、対応する上部小型レンズ７２に入射する。上部小型レンズ７２を通過した光は、補正レンズ４６（図２）に入射する。本変形例では、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、上部小型レンズ７２、および補正レンズ４６が、発光素子５３からの光を集束させ、さらに、この光をコリメートして平行光にしている。なお、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および上部小型レンズ７２のみで光を十分にコリメートできる場合には、発光装置１に補正レンズ４６を設けなくてもよい。
　本変形例の上部小型レンズ７２は例えば、図５の下部小型レンズ７１と同様に配置されてもよい。すなわち、複数の上部小型レンズ７２が、平面視で下部大型レンズ８１内に収容されてもよい。これにより、これらのレンズを小さい領域内に配置することが可能となる。
　図８のＢに示す変形例では、下部小型レンズ７１が凸レンズであり、下部大型レンズ８１が凹レンズであり、上部小型レンズ７２が凹レンズである。本変形例によれば、下部小型レンズ７１で光を集束させ、下部大型レンズ８１および上部小型レンズ７２で光を拡散させることが可能となる。
　図９のＡに示す変形例の発光装置１は、複数の上部小型レンズ７２と上部大型レンズ８２との両方を備えている。上部小型レンズ７２と上部大型レンズ８２は、レンズ膜５６の一部として、レンズ膜５６の表面Ｓ３に設けられている。本変形例の上部大型レンズ８２は、レンズ膜５６の表面Ｓ３にて、－Ｚ方向に突出した大型の凹レンズとなっており、本変形例の上部小型レンズ７２は、レンズ膜５６の表面Ｓ３内の下部大型レンズ８１の表面にて、＋Ｚ方向に突出した小型の凸レンズとなっている。よって、本変形例では、上部大型レンズ８２の表面の一部が、上部小型レンズ７２の表面となっている。上部小型レンズ７２と上部大型レンズ８２は、本開示の後段レンズの例である。また、上部小型レンズ７２は、本開示の第３レンズの例であり、上部大型レンズ８２は、本開示の第４レンズの例である。
　上記複数の発光素子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、上記複数の下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１に入射する。例えば、各発光素子５３から出射された光は、対応する下部小型レンズ７１に入射する。これらの下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１を通過した光は、上部小型レンズ７２および上部大型レンズ８２に入射する。例えば、各下部小型レンズ７１を通過した光は、対応する上部小型レンズ７２に入射する。上部小型レンズ７２および上部大型レンズ８２を通過した光は、補正レンズ４６（図２）に入射する。本変形例では、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、上部小型レンズ７２、上部大型レンズ８２、および補正レンズ４６が、発光素子５３からの光を集束および発散させ、さらに、この光をコリメートして平行光にしている。なお、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、上部小型レンズ７２、および上部大型レンズ８２のみで光を十分にコリメートできる場合には、発光装置１に補正レンズ４６を設けなくてもよい。
　本変形例の下部小型レンズ７１と上部小型レンズ７２は例えば、図５の下部小型レンズ７１と同様に配置されてもよい。すなわち、複数の下部小型レンズ７１が、平面視で下部大型レンズ８１内や上部大型レンズ８２内に収容されてもよく、複数の上部小型レンズ７２が、平面視で下部大型レンズ８１内や上部大型レンズ８２内に収容されてもよい。これにより、これらのレンズを小さい領域内に配置することが可能となる。
　図９のＢに示す変形例では、下部小型レンズ７１が凸レンズであり、下部大型レンズ８１が凸レンズであり、上部小型レンズ７２が凹レンズであり、上部大型レンズ８２が凹レンズである。本変形例によれば、下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１で光を集束させ、上部小型レンズ７２および上部大型レンズ８２で光を拡散させることが可能となる。
　なお、下部小型レンズ７１や下部大型レンズ８１は、発光素子５３の近くに設けられているため、光の経路を細かく制御できる。よって、下部小型レンズ７１や下部大型レンズ８１によれば、例えば光のビーム径や向きを個々の発光素子５３ごとに細かく変更することが可能となる。一方、上部小型レンズ７２や上部大型レンズ８２は、発光素子５３から遠くに設けられているため、補正レンズ４６と同様に光の経路を大きく制御できる。よって、上部小型レンズ７２や上部大型レンズ８２によれば、例えば補正レンズ４６と同様の機能を容易に実現することが可能となる。さらに、基板５１上のレンズ（下部小型レンズ７１や下部大型レンズ８１）と、レンズ膜５６上のレンズ（上部小型レンズ７２や上部大型レンズ８２）の両方を用いれば、上記の両方の効果を得ることが可能となる。
　（３）第１実施形態の発光装置１の製造方法
　図１０～図１３は、第１実施形態の発光装置１の製造方法を示す断面図である。
　まず、基板５１の表面Ｓ１に積層膜５２や発光素子５３を形成した後（図１０のＡ）、基板５１の裏面Ｓ２にレジスト膜８１’を形成し、レジスト膜８１’のリソグラフィおよびリフローベークを行う（図１０のＢ）。その結果、レジスト膜８１’がリソグラフィによりパターニングされ、レジスト膜８１’の形状が、リフローベークにより、下部大型レンズ８１（凸レンズ）と同様の凸形状に変化する。
　次に、レジスト膜８１’をエッチングマスクとして用いたエッチングにより、基板５１を加工する（図１１のＡ）。その結果、レジスト膜８１’の形状が基板５１に転写され、基板５１の裏面Ｓ２に下部大型レンズ８１が形成される。ただし、後述するように、下部大型レンズ８１の表面の高さは、下部小型レンズ７１を形成する際のエッチングにより低下することになる。
　次に、基板５１の裏面Ｓ２にレジスト膜７１’を形成し、レジスト膜７１’のリソグラフィおよびリフローベークを行う（図１１のＢ）。その結果、レジスト膜７１’がリソグラフィによりパターニングされ、レジスト膜７１’の形状が、リフローベークにより、下部小型レンズ７１（凸レンズ）と同様の凸形状に変化する。
　次に、レジスト膜７１’をエッチングマスクとして用いたエッチングにより、基板５１を加工する（図１２のＡ）。その結果、レジスト膜７１’の形状が基板５１に転写され、基板５１の裏面Ｓ２内の下部大型レンズ８１の表面に下部小型レンズ７１が形成される。このように、本実施形態では、下部大型レンズ８１の形成後に下部小型レンズ７１が形成される。本実施形態の下部大型レンズ８１と下部小型レンズ７１は、基板５１の裏面Ｓ２を加工することで、基板５１の一部として形成される。
　次に、基板５１の裏面Ｓ２のレンズ膜５６を形成した後（図１２のＢ）、レンズ膜５６の表面（上面）Ｓ３にレジスト膜７２’を形成し、レジスト膜７２’のリソグラフィおよびリフローベークを行う（図１３のＡ）。その結果、レジスト膜７２’がリソグラフィによりパターニングされ、レジスト膜７２’の形状が、リフローベークにより、上部小型レンズ７２（凸レンズ）と同様の凸形状に変化する。
　次に、レジスト膜７２’をエッチングマスクとして用いたエッチングにより、レンズ膜５６を加工する（図１３のＢ）。その結果、レジスト膜７２’の形状がレンズ膜５６に転写され、レンズ膜５６の表面Ｓ３に上部小型レンズ７２が形成される。本実施形態の上部小型レンズ７２は、レンズ膜５６の表面Ｓ３を加工することで、レンズ膜５６の一部として形成される。このようにして、図８のＡに示す半導体装置が製造される。
　なお、図１１のＡ～図１３のＢに示す工程では、下部大型レンズ８１、下部小型レンズ７１、および上部小型レンズ７２の少なくともいずれかとして、凹レンズ、フラットレンズ、またはバイナリレンズを形成してもよい。また、上部小型レンズ７２の代わりに上部大型レンズ８２をレンズ膜５６に形成してもよい。
　（４）第１実施形態の変形例の発光装置１の製造方法
　図１４および図１５は、第１実施形態の変形例の発光装置１の製造方法を示す断面図である。
　まず、図１１のＡ～図１２のＢの工程を行った後、レンズ膜５６の表面（上面）Ｓ３にレジスト膜８２’を形成し、レジスト膜８２’のリソグラフィおよびリフローベークを行う（図１４のＡ）。その結果、レジスト膜８２’がリソグラフィによりパターニングされ、レジスト膜８２’の形状が、リフローベークにより、上部大型レンズ８２（凸レンズ）と同様の凸形状に変化する。
　次に、レジスト膜８２’をエッチングマスクとして用いたエッチングにより、レンズ膜５６を加工する（図１４のＢ）。その結果、レジスト膜８２’の形状がレンズ膜５６に転写され、レンズ膜５６の表面Ｓ３に上部大型レンズ８２が形成される。ただし、後述するように、上部大型レンズ８２の表面の高さは、上部小型レンズ７２を形成する際のエッチングにより低下することになる。
　次に、レンズ膜５６の表面Ｓ３にレジスト膜７２’を形成し、レジスト膜７２’のリソグラフィおよびリフローベークを行う（図１５のＡ）。その結果、レジスト膜７２’がリソグラフィによりパターニングされ、レジスト膜７２’の形状が、リフローベークにより、上部小型レンズ７２（凸レンズ）と同様の凸形状に変化する。
　次に、レジスト膜７２’をエッチングマスクとして用いたエッチングにより、レンズ膜５６を加工する（図１５のＢ）。その結果、レジスト膜７２’の形状がレンズ膜５６に転写され、レンズ膜５６の表面Ｓ３内の上部大型レンズ８２の表面に上部小型レンズ７２が形成される。このように、本実施形態では、上部大型レンズ８２の形成後に上部小型レンズ７２が形成される。本実施形態の上部大型レンズ８２と上部小型レンズ７２は、レンズ膜５６の表面Ｓ３を加工することで、レンズ膜５６の一部として形成される。このようにして、図９のＡまたはＢに示す半導体装置と似た半導体装置が製造される。
　なお、図１４のＡ～図１５のＢに示す工程では、下部大型レンズ８１、下部小型レンズ７１、上部大型レンズ８２、および上部小型レンズ７２の少なくともいずれかとして、凹レンズ、フラットレンズ、またはバイナリレンズを形成してもよい。
　また、図１１のＡ～図１５Ｂに示す工程では、下部大型レンズ８１と下部小型レンズ７１とを同時に形成してもよいし、上部大型レンズ８２と上部小型レンズ７２とを同時に形成してもよい。例えば、基板５１の裏面Ｓ２にレジスト膜を形成し、レジスト膜を下部大型レンズ８１および下部小型レンズ７１と同様の形状に加工し、このレジスト膜を用いて基板５１を加工すれば、基板５１に下部大型レンズ８１と下部小型レンズ７１とを同時に形成することができる。このようなレンズの同時形成には、下部大型レンズ８１と下部小型レンズ７１とを少ない工程数で形成できるという利点がある。一方、上述のようなレンズの順次形成には、下部大型レンズ８１と下部小型レンズ７１とを精密に形成できるという利点がある。これは、上部大型レンズ８２と上部小型レンズ７２とを同時に形成する場合にも同様である。
　また、これらのレンズは、リソグラフィ、リフローベーク、およびエッチング以外の手法により形成してもよい。これらのレンズは例えば、インプラントにより形成してもよいし、グレースケールリソグラフィおよびエッチングにより形成してもよい。
　以上のように、本実施形態の発光装置１は、基板５１に設けられた１つ以上の前段レンズと、レンズ膜５６に設けられた１つ以上の後段レンズとを備えており、前段レンズが、下部小型レンズ７１と下部大型レンズ８１とを含んでいる、または、後段レンズが、上部小型レンズ７２と上部大型レンズ８２とを含んでいる。よって、本実施形態によれば、例えば複数の発光素子５３からの光を前段レンズと後段レンズとを用いて好適にコリメートすることが可能となるなど、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。例えば、補正レンズ４８を用いずに前段レンズと後段レンズのみで光をコリメートすることや、光をコリメートするために前段レンズと後段レンズと共に用いる補正レンズ４８の個数を低減することが可能となり、その結果、発光装置１を小型化または低背化することが可能となる。
　なお、本実施形態の発光装置１は、前段レンズとして下部小型レンズ７１と下部大型レンズ８１の一方のみを備え、後段レンズとして上部小型レンズ７２と上部大型レンズ８２の両方を備えていてもよい。このような発光装置１は例えば、図１４のＡ～図１５のＢの工程を行う際に、図１４のＡの工程中でレジスト膜７１’またはレジスト膜８１’に関する工程を省略することで製造可能である。
　（第２実施形態）
　図１６は、第２実施形態の発光装置１の構造を示す断面図である。
　本実施形態では、発光素子５３と下部大型レンズ８１がＮａ：１で対応しており（Ｎａは２以上の整数）、発光素子５３と上部大型レンズ８２がＮｂ：１で対応しており（Ｎｂは２以上の整数）、ＮａとＮｂが互いに異なる整数となっている。これにより、下部大型レンズ８１は、Ｎａ個の発光素子５３からの光をまとめて成形することができ、上部大型レンズ８２は、Ｎｂ個の発光素子５３からの光をまとめて成形することができる。本実施形態によれば、光をまとめて成形する発光素子５３の個数の単位を、下部大型レンズ８１と上部大型レンズ８２とで異ならせることが可能となる。
　本実施形態では、Ｎｂの値が、Ｎａの値よりも大きく設定されている。これにより、光をまとめて成形する発光素子５３の個数の単位を、下部大型レンズ８１よりも上部大型レンズ８２の方が大きくすることが可能となる。本実施形態によれば、例えば下部大型レンズ８１で光を細かく成形した後に、上部大型レンズ８２で光を大きく成形することが可能となる。なお、発光装置１の使用目的によっては、Ｎｂの値を、Ｎａの値よりも小さく設定してもよい。
　なお、本実施形態の発光装置１は、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および上部大型レンズ８２だけでなく、上部小型レンズ７２も備えていてもよい。また、本実施形態の発光装置１は、下部小型レンズ７１の代わりに上部小型レンズ７２を備えていてもよい。
　図１７は、第２実施形態の発光装置１の構造の例を示す平面図である。
　図１７は、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および上部大型レンズ８２の平面形状を示している。平面視において、下部大型レンズ８１は、上部大型レンズ８２より小さいサイズを有しており、下部小型レンズ７１は、下部大型レンズ８１より小さいサイズを有している。具体的には、複数の下部大型レンズ８１が、平面視で１つの上部大型レンズ８２内に収容されており、複数の下部小型レンズ７１が、平面視で１つの下部大型レンズ８１内に収容されている。
　図１８は、第２実施形態の発光装置１の構造の別の例を示す平面図である。
　図１８は、図１７と同様に、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および上部大型レンズ８２の平面形状を示している。ただし、本変形例の下部大型レンズ８１は、Ｙ方向にライン状に延びる平面形状を有している。このような構造は例えば、複数の発光素子５３をラインごとに発光させる場合に適用可能である。この場合、これらの発光素子５３をラインごとに発光させ、ライン状の光をライン状の下部大型レンズ８１で成形することで、光を好適に成形することが可能となる。なお、下部大型レンズ８１は、Ｙ方向ではなくＸ方向にライン状に延びる平面形状を有していてもよい。
　本実施形態によれば、下部大型レンズ８１と上部大型レンズ８２のサイズを異ならせることで、より多様な光の成形が可能となる。
　（第３実施形態）
　図１９は、第３実施形態の発光装置１の構造を示す断面図である。
　本実施形態の発光装置１は、基板５１は備えているが、レンズ膜５６は備えていない。よって、本実施形態の発光装置１は、下部小型レンズ７１や下部大型レンズ８１は備えているが、上部小型レンズ７２や上部大型レンズ８２を備えていない。下部小型レンズ７１は、本開示の第５レンズの例であり、下部大型レンズ８１は、本開示の第６レンズの例である。
　例えば、下部小型レンズ７１、下部大型レンズ８１、および補正レンズ４６（図２）だけで光を十分に成形できる場合には、本実施形態の構造を採用してもよい。これにより、レンズ膜５６を形成する工程を省略することが可能となる。さらに、下部小型レンズ７１および下部大型レンズ８１だけで光を十分に成形できる場合には、本実施形態の発光装置１から補正レンズ４６を削除してもよい。これにより、発光装置１を小型化または低背化することが可能となる。
　図２０は、第３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。
　本変形例の発光装置１は、レンズ膜５６の表面Ｓ３に上部小型レンズ７２や上部大型レンズ８２は備えているが、基板５１の裏面Ｓ２に下部小型レンズ７１や下部大型レンズ８１は備えていない。上部小型レンズ７２は、本開示の第５レンズの例であり、上部大型レンズ８２は、本開示の第６レンズの例である。
　例えば、上部小型レンズ７２、上部大型レンズ８２、および補正レンズ４６（図２）だけで光を十分に成形できる場合で、かつ、基板５１を加工したくない場合には、本変形例の構造を採用してもよい。基板５１がＧａＡｓ基板である場合、ＧａＡｓ基板は、発光素子５３を高性能化することができるが、エッチングの際に損傷するおそれがある。この場合、基板５１にレンズを形成する代わりにレンズ膜５６にレンズを形成すれば、基板５１がエッチングの際に損傷することを回避することが可能となる。さらに、上部小型レンズ７２および上部大型レンズ８２だけで光を十分に成形できる場合には、本実施形態の発光装置１から補正レンズ４６を削除してもよい。これにより、発光装置１を小型化または低背化することが可能となる。
　本実施形態によれば、基板５１およびレンズ膜５６の一方のみにレンズを形成することで、例えば発光装置１の製造工程数を削減することや、基板５１の損傷を抑制することが可能となる。
　なお、第１～第３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、これらの実施形態の発光装置１は、プリンタなどの光学機器の光源として使用されてもよいし、照明装置として使用されてもよい。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更を加えて実施してもよい。例えば、２つ以上の実施形態を組み合わせて実施してもよい。
　なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
　（１）
　基板と、
　前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、
　前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する１つ以上の前段レンズと、
　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つ以上の後段レンズとを備え、
　前記前段レンズは、第１レンズと第２レンズとを含み、前記第２レンズの表面の一部が前記第１レンズの表面となっている、または、
　前記後段レンズは、第３レンズと第４レンズとを含み、前記第４レンズの表面の一部が前記第３レンズの表面となっている、
　発光装置。
　（２）
　前記第１レンズは、平面視で前記第２レンズ内に設けられている、または、
　前記第３レンズは、平面視で前記第４レンズ内に設けられている、
　（１）に記載の発光装置。
　（３）
　前記発光素子と前記第１または第３レンズは、１：１で対応しており、前記発光素子と前記第２または第４レンズは、Ｎ：１で対応している（Ｎは２以上の整数）、（１）に記載の発光装置。
　（４）
　前記前段レンズは、前記第１レンズと前記第２レンズとを含み、かつ、前記後段レンズは、前記第３レンズと前記第４レンズとを含む、（１）に記載の発光装置。
　（５）
　前記前段レンズは、前記発光素子とＮａ：１で対応しているレンズを含み、前記後段レンズは、前記発光素子とＮｂ：１で対応しているレンズを含む（ＮａとＮｂは、互いに異なる２以上の整数）、（１）に記載の発光装置。
　（６）
　前記Ｎｂの値は、前記Ｎａの値よりも大きい、（５）に記載の発光装置。
　（７）
　前記第１、第２、第３、または第４レンズは、凸レンズ、凹レンズ、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。
　（８）
　前記前段レンズは、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。
　（９）
　前記基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含む半導体基板である、（１）に記載の発光装置。
　（１０）
　前記複数の発光素子から出射された光は、前記基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記前段レンズに入射する、（１）に記載の発光装置。
　（１１）
　前記基板の前記第１面は、前記基板の表面であり、前記基板の前記第２面は、前記基板の裏面である、（１）に記載の発光装置。
　（１２）
　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さらに備える、（１）に記載の発光装置。
　（１３）
　前記駆動装置は、前記複数の発光素子を個々の発光素子ごとに駆動させる、（１２）に記載の発光装置。
　（１４）
　基板と、
　前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、
　前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する１つ以上のレンズとを備え、
　前記レンズは、第５レンズと第６レンズとを含み、前記第６レンズの表面の一部が前記第５レンズの表面となっている、発光装置。
　（１５）
　前記第５および第６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、（１４）に記載の発光装置。
　（１６）
　前記第５および第６レンズは、前記基板の前記第２面側に設けられた膜に設けられている、（１４）に記載の発光装置。
　（１７）
　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つ以上の前段レンズを形成し、
　前記前段レンズの表面に設けられた膜に、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を形成する、
　ことを含み、
　前記前段レンズは、第１レンズと第２レンズとを含み、前記第２レンズの表面の一部が前記第１レンズの表面となるように形成される、または、
　前記後段レンズは、第３レンズと第４レンズとを含み、前記第４レンズの表面の一部が前記第３レンズの表面となるように形成される、
　発光装置の製造方法。
　（１８）
　前記第１レンズは、前記第２レンズの形成後に形成される、または、
　前記第３レンズは、前記第４レンズの形成後に形成される、
　（１７）に記載の発光装置の製造方法。
　（１９）
　前記第１レンズは、前記第２レンズと同時に形成される、または、
　前記第３レンズは、前記第４レンズと同時に形成される、
　（１７）に記載の発光装置の製造方法。
　（２０）
　前記前段レンズは、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、（１７）に記載の発光装置の製造方法。
　１：発光装置、２：撮像装置、３：制御装置、
　１１：発光部、１２：駆動回路、１３：電源回路、１４：発光側光学系、
　２１：イメージセンサ、２２：画像処理部、２３：撮像側光学系、３１：測距部、
　４１：ＬＤチップ、４２：ＬＤＤ基板、４３：実装基板、４４：放熱基板、
　４５：補正レンズ保持部、４６：補正レンズ、４７：配線、４８：バンプ、
　５１：基板、５２：積層膜、５３：発光素子、
　５４：アノード電極、５５：カソード電極、５６：レンズ膜、
　６１：基板、６２：接続パッド、
　７１：下部小型レンズ、７１’：レジスト膜、
　７２：上部小型レンズ、７２’：レジスト膜、
　８１：下部大型レンズ、８１’：レジスト膜、
　８２：上部大型レンズ、８２’：レジスト膜

Claims (20)

  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つ以上の前段レンズと、
    　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つ以上の後段レンズとを備え、
    　前記前段レンズは、第１レンズと第２レンズとを含み、前記第２レンズの表面の一部が前記第１レンズの表面となっている、または、
    　前記後段レンズは、第３レンズと第４レンズとを含み、前記第４レンズの表面の一部が前記第３レンズの表面となっている、
    　発光装置。
  2. 　前記第１レンズは、平面視で前記第２レンズ内に設けられている、または、
    　前記第３レンズは、平面視で前記第４レンズ内に設けられている、
    　請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記発光素子と前記第１または第３レンズは、１：１で対応しており、前記発光素子と前記第２または第４レンズは、Ｎ：１で対応している（Ｎは２以上の整数）、請求項１に記載の発光装置。
  4. 　前記前段レンズは、前記第１レンズと前記第２レンズとを含み、かつ、前記後段レンズは、前記第３レンズと前記第４レンズとを含む、請求項１に記載の発光装置。
  5. 　前記前段レンズは、前記発光素子とＮａ：１で対応しているレンズを含み、前記後段レンズは、前記発光素子とＮｂ：１で対応しているレンズを含む（ＮａとＮｂは、互いに異なる２以上の整数）、請求項１に記載の発光装置。
  6. 　前記Ｎｂの値は、前記Ｎａの値よりも大きい、請求項５に記載の発光装置。
  7. 　前記第１、第２、第３、または第４レンズは、凸レンズ、凹レンズ、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。
  8. 　前記前段レンズは、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。
  9. 　前記基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含む半導体基板である、請求項１に記載の発光装置。
  10. 　前記複数の発光素子から出射された光は、前記基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記前段レンズに入射する、請求項１に記載の発光装置。
  11. 　前記基板の前記第１面は、前記基板の表面であり、前記基板の前記第２面は、前記基板の裏面である、請求項１に記載の発光装置。
  12. 　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さらに備える、請求項１に記載の発光装置。
  13. 　前記駆動装置は、前記複数の発光素子を個々の発光素子ごとに駆動させる、請求項１２に記載の発光装置。
  14. 　基板と、
    　前記基板の第１面側に設けられた複数の発光素子と、
    　前記基板の第２面側に設けられ、前記複数の発光素子から出射された光が入射する１つ以上のレンズとを備え、
    　前記レンズは、第５レンズと第６レンズとを含み、前記第６レンズの表面の一部が前記第５レンズの表面となっている、発光装置。
  15. 　前記第５および第６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１４に記載の発光装置。
  16. 　前記第５および第６レンズは、前記基板の前記第２面側に設けられた膜に設けられている、請求項１４に記載の発光装置。
  17. 　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つ以上の前段レンズを形成し、
    　前記前段レンズの表面に設けられた膜に、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を形成する、
    　ことを含み、
    　前記前段レンズは、第１レンズと第２レンズとを含み、前記第２レンズの表面の一部が前記第１レンズの表面となるように形成される、または、
    　前記後段レンズは、第３レンズと第４レンズとを含み、前記第４レンズの表面の一部が前記第３レンズの表面となるように形成される、
    　発光装置の製造方法。
  18. 　前記第１レンズは、前記第２レンズの形成後に形成される、または、
    　前記第３レンズは、前記第４レンズの形成後に形成される、
    　請求項１７に記載の発光装置の製造方法。
  19. 　前記第１レンズは、前記第２レンズと同時に形成される、または、
    　前記第３レンズは、前記第４レンズと同時に形成される、
    　請求項１７に記載の発光装置の製造方法。
  20. 　前記前段レンズは、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１７に記載の発光装置の製造方法。
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