(57)【要約】【課題】  光学部材の曲率変化を小さくすることが可能な光学部材の製造方法、光学部材の製造装置、および、電気光学素子を提供する。【解決手段】  マイクロレンズ製造装置１１は、吐出ヘッド１５と、水７２が貯留されたガラス容器１３と、紫外線照射機１４とを有する。吐出ヘッド１５には、液体貯留室２２が設けられており、この液体貯留室２２に疎水性を有する紫外線硬化型樹脂からなる液体２１が貯留されている。ガラス容器１３には、水７２が所定の高さまで貯留されている。まず、吐出ヘッド１５によって、水７２に液滴７１を吐出する。次に、水７２の中の液滴７１に、紫外線照射機１４の照射部７３から紫外線７４の照射を行い、水７２の中の液滴７１を硬化させる。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材の原料である疎水性を有する第１の液体を液滴として、吐出ヘッドから吐出する吐出工程と、
前記吐出工程によって吐出された前記液滴を、容器に貯留された親水性を有する第２の液体に投入する投入工程と、
前記投入工程によって前記第２の液体に投入された前記液滴に、前記液滴を硬化させるためのエネルギー線を照射する照射工程と、
を有することを特徴とする光学部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光学部材の製造方法であって、
前記容器は、透明を有し、
前記照射工程は、前記容器の外側から前記容器内に投入された前記液滴に前記エネルギー線を照射することを特徴とする光学部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学部材の製造方法であって、
前記第１の液体は、紫外線硬化型樹脂であり、
前記エネルギー線は、紫外線であることを特徴とする光学部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学部材の製造方法であって、
前記第１の液体は、疎水性を有する紫外線硬化型樹脂であり、
前記第２の液体は、透明の水又は透明の水溶液であることを特徴とする光学部材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部材の製造方法であって、
前記照射工程は、前記液滴が前記容器に貯留する前記第２の液体に着弾してから、前記容器の底部に到達する前に硬化させることを特徴とする光学部材の製造方法。
【請求項６】
光学部材の原料である疎水性を有する第１の液体を液滴として吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドによって吐出された前記液滴を入れるための親水性を有する第２の液体が貯留された容器と、
前記第２の液体に投入された前記液滴に、前記液滴を硬化させるためのエネルギー線を照射する照射部と、
を有することを特徴とする光学部材の製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光学部材の製造装置であって、
前記容器は、透明を有することを特徴とする光学部材の製造装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の光学部材の製造装置であって、
前記第１の液体は、紫外線硬化型樹脂であり、
前記エネルギー線は、紫外線であることを特徴とする光学部材の製造装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の光学部材の製造装置であって、
前記第１の液体は、疎水性を有する紫外線硬化型樹脂であり、
前記第２の液体は、透明の水又は透明の水溶液であることを特徴とする光学部材の製造装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一項に記載の光学部材の製造装置であって、
前記照射部は、前記液滴が前記容器に貯留する前記第２の液体に着弾してから、前記容器の底部に到達する前に、エネルギー線を照射することを特徴とする光学部材の製造装置。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学部材の製造方法によって形成された光学部材が、面発光型半導体レーザ上に形成されていることを特徴とする電気光学素子。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれか一項に記載の光学部材の製造装置を用いて製造された光学部材が、面発光型半導体レーザ上に形成されていることを特徴とする電気光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信に用いられるレンズ等の光学部材の製造方法、光学部材の製造装置、および、電気光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いられる光学部材の１つにマイクロレンズがある。マイクロレンズは、例えば、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）の出射面上に形成される。ＶＣＳＥＬは、光伝送媒体である光ファイバや光導波路と高精度に位置合わせをするために、ＶＣＳＥＬの出射面の上にマイクロレンズを形成することにより、ＶＣＳＥＬから出射された光の結合効率を高め、外部とのコネクションを実現している。よって、マイクロレンズは、所望の光学特性を得るために、その形状を厳密に制御する必要がある。
【０００３】
マイクロレンズの製造方法は、例えば、吐出ヘッドのノズル孔からＶＣＳＥＬの出射面にマイクロレンズの原料である液体を液滴として吐出して形成する。しかしながら、液滴の自重により、出射面に付着した液滴が平ら状に潰れてしまっていた。これにより、液滴を硬化させて形成されたマイクロレンズは、必要な曲率を得ることができなかった。
【０００４】
そこで、例えば、付着されるべき出射面に親水性の処理を施し、その周囲に撥水性の処理を施すことにより、液滴が所望の領域以上に広がらないようにして、必要な形状を得る方法が知られている（例えば、特許文献１）。この方法によれば、液滴の大きさに合わせて親水性の処理を施し、拡がってほしくない領域に撥水性の処理を施すので、液滴が平ら状に拡がることを防止することができる。
【０００５】
また、例えば、仕切り部材によって画成された凹部の中に、液滴を充填する方法が知られている（例えば、特許文献２）。この方法によれば、仕切り部材は、低い濡れ性を有するように構成されており、液滴が仕切り部材によって弾かれるので、液滴の表面を凸状に形成することができる。
これらにより、液滴が周囲に広がらないようにすることが可能となり、液滴が平ら状になることを抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８０２号公報
【特許文献２】特開２０００−７５１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の製造方法では、液滴が平ら状になることを抑制し全体に高くすることはできるが、自重がかかるため液滴を硬化させてできたマイクロレンズの曲率変化が大きく、ほぼ一定の曲率をもつ形状のマイクロレンズが得られにくいという問題があった。曲率の変化が大きいことにより、出射面から出射した光が拡散しやすく、伝送効率が低下してしまっていた。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術の有する未解決な課題に着目してなされたものであって、光学部材の曲率変化を小さくすることが可能な光学部材の製造方法、光学部材の製造装置、および、電気光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明に係る光学部材の製造方法は、光学部材の原料である疎水性を有する第１の液体を液滴として、吐出ヘッドから吐出する吐出工程と、前記吐出工程によって吐出された前記液滴を、容器に貯留された親水性を有する第２の液体に投入する投入工程と、前記投入工程によって前記第２の液体に投入された前記液滴に、前記液滴を硬化させるためのエネルギー線を照射する照射工程と、を有する。
【００１０】
この方法によれば、吐出工程によって、吐出ヘッドから疎水性を有する第１の液体を吐出し、投入工程によって、吐出した液滴を容器に貯留された親水性を有する第２の液体に投入するので、第２の液体の中に液滴を入れることができる。よって、第２の液体中の液滴は、重力に浮遊力が加わるので偏平になることが抑制される。更に、液滴は、界面張力により球状になろうとする。そして、照射工程によってエネルギー線を照射してこの液滴を硬化させるので、真球に近い光学部材を形成することができる。その結果、曲率の変化の小さい光学部材を形成することが可能となり、光の伝送効率を向上させることができる。
【００１１】
本発明に係る光学部材の製造方法は、前記容器は、透明を有し、前記照射工程は、前記容器の外側から前記容器内に投入された前記液滴に前記エネルギー線を照射することが望ましい。
【００１２】
この方法によれば、透明を有する容器なので、容器の外側からエネルギー線を透過させることが可能となり、透過して照射したエネルギー線によって液滴を硬化させることができる。更に、液滴を吐出するときの吐出ヘッドに邪魔にならない位置からエネルギー線を照射することができる。
【００１３】
本発明に係る光学部材の製造方法は、前記第１の液体は、紫外線硬化型樹脂であり、前記エネルギー線は、紫外線であることが望ましい。
【００１４】
この方法によれば、紫外線硬化型樹脂からなる液滴に紫外線を照射して硬化させるので、光学部材を製造しやすくすることができる。
【００１５】
本発明に係る光学部材の製造方法では、前記第１の液体は、疎水性を有する紫外線硬化型樹脂であり、前記第２の液体は、透明の水又は透明の水溶液であること望ましい。
【００１６】
この方法によれば、疎水性を有する紫外線硬化型樹脂からなる液滴を水又は水溶液に吐出するので、お互いを馴染みにくくすることができるとともに、界面張力により液滴を球状にすることができる。また、透明の水又は水溶液なので、紫外線を透過させることが可能となり、水又は水溶液中の液滴であっても紫外線の照射によって、光学部材を形成することができる。
【００１７】
本発明に係る光学部材の製造方法では、前記照射工程は、前記液滴が前記容器に貯留する前記第２の液体に着弾してから、前記容器の底部に到達する前に硬化させることが望ましい。
【００１８】
この方法によれば、前記液滴が第２の液体に着弾してから底部に到達する前に液滴を硬化させるので、底部に到達したときに受ける力によって液滴が偏平することなく、真球に近い球状で硬化させ、その結果、真球に近い光学部材を形成することができる。
【００１９】
上記問題を解決するために、本発明に係る光学部材の製造装置は、光学部材の原料である疎水性を有する第１の液体を液滴として吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドによって吐出された前記液滴を入れるための親水性を有する第２の液体が貯留された容器と、前記第２の液体に投入された前記液滴に、前記液滴を硬化させるためのエネルギー線を照射する照射部と、を有する。
【００２０】
この構成によれば、吐出ヘッドによって疎水性を有する第１の液体を液滴として吐出し、この液滴を親水性を有する第２の液体が貯留された容器に投入するので、第２の液体の中に液滴を入れることができる。よって、第２の液体中の液滴は、重力に浮遊力が加わるので偏平になることが抑制される。更に、液滴は、界面張力により球状になろうとする。そして、照射部からエネルギー線を照射してこの液滴を硬化させるので、真球に近い光学部材を形成することができる。その結果、曲率の変化の小さい光学部材を形成することが可能となり、光の伝送効率を向上させることができる。
【００２１】
本発明に係る光学部材の製造装置では、前記容器は、透明を有することが望ましい。
【００２２】
この構成によれば、透明を有する容器なので、容器の外側からエネルギー線を透過させることが可能となり、透過して照射したエネルギー線によって液滴を硬化させることができる。更に、液滴を吐出するときの吐出ヘッドに邪魔にならない位置からエネルギー線を照射することができる。
【００２３】
本発明に係る光学部材の製造装置では、前記第１の液体は、紫外線硬化型樹脂であり、前記エネルギー線は、紫外線であることが望ましい。
【００２４】
この構成によれば、紫外線硬化型樹脂からなる液滴に紫外線を照射して硬化させるので、光学部材を製造しやすくすることができる。
【００２５】
本発明に係る光学部材の製造装置では、前記第１の液体は、疎水性を有する紫外線硬化型樹脂であり、前記第２の液体は、透明の水又は透明の水溶液であることが望ましい。
【００２６】
この構成によれば、疎水性を有する紫外線硬化型樹脂からなる液滴を水又は水溶液に吐出するので、お互いを馴染みにくくすることができるとともに、界面張力により液滴を球状にすることができる。また、透明の水又は水溶液なので、紫外線を透過させることが可能となり、水又は水溶液中の液滴であっても紫外線の照射によって、光学部材を形成することができる。
【００２７】
本発明に係る光学部材の製造装置では、前記照射部は、前記液滴が前記容器に貯留する前記第２の液体に着弾してから、前記容器の底部に到達する前に、エネルギー線を照射することが望ましい。
【００２８】
この構成によれば、前記液滴が第２の液体に着弾してから底部に到達する前に液滴を硬化させるので、底部に到達したときに受ける力によって液滴が偏平することなく、真球に近い球状で硬化させ、その結果、真球に近い光学部材を形成することができる。
【００２９】
上記問題を解決するために、本発明に係る電気光学素子は、光学部材の製造方法によって形成された光学部材が、面発光型半導体レーザ上に形成されている。
【００３０】
この構成によれば、第２の液体の中で硬化させてできた真球に近い光学部材が面発光型半導体レーザ上に形成されているので、光学部材によって面発光型半導体レーザから発光した光の拡散を抑制することが可能となる。よって、光の伝送効率を向上させることができる。
【００３１】
上記問題を解決するために、本発明に係る電気光学素子は、光学部材の製造装置を用いて製造された光学部材が、面発光型半導体レーザ上に形成されている。
【００３２】
この構成によれば、第２の液体の中で硬化させてできた真球に近い光学部材が面発光型半導体レーザ上に形成されているので、光学部材によって面発光型半導体レーザから発光した光の拡散を抑制することが可能となる。よって、光の伝送効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る光学部材の製造方法、光学部材の製造装置、および、電気光学素子の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本実施形態の光学部材の製造装置の構成を模式的に示す斜視図である。以下、本実施形態の光学部材の製造装置であるマイクロレンズ製造装置の構成について、図１を参照しながら説明する。図１に示すように、マイクロレンズ製造装置１１は、液滴を吐出する液滴吐出機１２と、容器としてのガラス容器１３と、エネルギー線としての紫外線の照射が行われる紫外線照射機１４とを有する。
【００３５】
液滴吐出機１２は、吐出ヘッド１５と、吐出ヘッド１５をＸ方向にスライド移動させるスライド機構（図示せず）と、吐出ヘッド１５およびスライド機構を支持する基台１６と、脚部１７とを有する。
【００３６】
吐出ヘッド１５は、光学部材としてのマイクロレンズ５３（図４参照）の原料である第１の液体としての液体材料（以下、「液体」という）２１（図２参照）を吐出するために用いられる。吐出された液滴７１（図７参照）は、例えば紫外線硬化型樹脂からなり、紫外線の照射を受けることにより硬化する。また、液滴７１の比重は、例えば水より多少重い１．２である。
【００３７】
スライド機構は、例えば、スライド軸１８と、Ｘ方向駆動用パルスモータ４０（図３参照）とを有する。吐出ヘッド１５は、このＸ方向駆動用パルスモータ４０の回転に応じて、スライド軸１８に沿ってＸ方向へのスライド移動が可能となっている。スライド機構によって吐出ヘッド１５を移動させて、液滴７１（図７参照）の吐出位置を決定している。
【００３８】
基台１６には、吐出ヘッド１５およびスライド機構が固定されている。また、基台１６の略中央部には、四角い貫通孔の開口部１９が形成されている。
【００３９】
脚部１７は、基台１６の裏面側の四隅にそれぞれ設けられている。基台１６は、この４本の脚部１７によって、所定の高さに維持することが可能となっている。
【００４０】
ガラス容器１３は、基台１６の下方にある空間に挿入され、基台１６の開口部１９の下側に配置されている。ガラス容器１３は透明であり、紫外線を透過させることが可能となっている。これにより、ガラス容器１３の外側から内側に向かって紫外線を照射させることができる。ガラス容器１３には、第２の液体としての水７２（図７参照）が貯留されている。また、水７２は、透明を有する水溶液でもよい。また、ガラス容器１３は、透明なアクリル樹脂であってもよい。
【００４１】
紫外線照射機１４は、ガラス容器１３の一側方に設置されている。紫外線照射機１４の一側面には、紫外線７４の照射を行う照射部７３（図７参照）が設けられている。紫外線照射機１４は、ガラス容器１３の中に貯留された水７２に紫外線７４を照射することが可能となっている。
【００４２】
マイクロレンズ製造装置１１は、吐出ヘッド１５から吐出された液滴７１が、開口部１９を通過してガラス容器１３の水７２に着弾し、水７２の中を沈んでいく液滴７１に紫外線７４を照射することにより、液滴７１が硬化しマイクロレンズ５３（図４、図７参照）が形成される。
【００４３】
図２は、吐出ヘッドの構造を示す模式断面図である。以下、本実施形態の吐出ヘッドの構造について、図２を参照しながら説明する。吐出ヘッド１５は、マイクロレンズ５３の原料である液体２１を貯留する液体貯留室２２と、液体２１を吐出するノズル２３と、圧電素子２４と、振動板２５とを有する。
【００４４】
マイクロレンズ５３（図４参照）は、光などのエネルギー線を付与することにより硬化可能な液体２１を液滴７１（図７参照）として、ガラス容器１３に貯留された水７２（図７参照）に着弾させるとともに、水７２中を降下する液滴７１を硬化させることで構成される。液体２１は、エネルギー線として紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化型樹脂である。
【００４５】
紫外線硬化型樹脂は、一般に、プレポリマー、オリゴマー、およびモノマーのうち少なくとも１つと光重合開始剤とを含む。本実施形態の紫外線硬化型樹脂としては、揮発性の成分を有する疎水性の樹脂であり、例えば、紫外線硬化型のアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などが挙げられる。粘度の選択性の広さを考慮すると、アクリル系樹脂を用いるのが好ましい。紫外線硬化型のアクリル系樹脂は、例えば、エポキシアクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のアクリレート類、エポキシメタクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が挙げられる。
【００４６】
紫外線硬化型樹脂は、一般に光透過性の高いものが多い。よって、硬化させるべき液滴７１に紫外線７４を片面から照射しても液滴７１の全体を硬化させることが可能である。また、光の損失が少ないことから、マイクロレンズ５３（図４参照）を形成する場合に特に有効である。
【００４７】
ノズル２３は、液体貯留室２２に貯留された液体２１を吐出するために用いられる。ノズル２３の直径は、例えば、１０μｍである。
【００４８】
圧電素子２４は、例えば、ピエゾ素子である。この圧電素子２４は、圧電効果（ピエゾ効果）を利用し、電圧が印加されることにより伸縮する性質がある。
【００４９】
振動板２５は、圧電素子２４と液体貯留室２２との間に設けられており、圧電素子２４の伸縮に連動して振動する。振動板２５は、例えば、シリコン等の弾性材料によって構成されており、振動しやすい構成になっている。
【００５０】
以上のことから、圧電素子２４に電圧を印加して電圧変化を与えることにより圧電素子２４が伸縮し、圧電素子２４に接している振動板２５に圧力が伝わる。そして、振動板２５が液体貯留室２２側に凹状となるように弾性変形を起こし、その凹状になった空間に供給された液体２１が入り込む。その後、圧電素子２４への電圧の印加を停止すると、凹状の振動板２５が元の状態に戻され、供給されて入り込んだ液体２１の分が液体貯留室２２に圧力を加える。その結果、液体貯留室２２の液体２１が押され、ノズル２３より微小量の液体２１が押し出される。また、液滴７１の吐出量を調整することにより、液滴７１の大きさを制御することができる。
【００５１】
図３は、マイクロレンズ製造装置の電気的構成を模式的に示すブロック図である。以下、マイクロレンズ製造装置の構成について、図３を参照しながら説明する。マイクロレンズ製造装置１１は、マイクロレンズ製造装置１１の動作を制御するための制御回路３１を備えている。制御回路３１は、コンピュータ３２から液体２１を吐出するための吐出信号などの各種データを受け取る第１インターフェース（Ｉ／Ｆ）３３と、ＲＡＭ３４と、所定の処理を行うためのプログラムやデータを記憶したＲＯＭ３５と、発振回路（図示せず）と、ＣＰＵを含む制御部３６と、駆動波形生成回路３７と、マイクロレンズ製造装置１１内の回路から送られた各種データを受け取る第２インターフェース（Ｉ／Ｆ）３８とを備えている。
【００５２】
第２インターフェース３８は、ドライバ３９と、吐出ヘッド１５と、紫外線照射機１４とに接続されている。ドライバ３９は、Ｘ方向駆動用パルスモータ４０に接続されている。
【００５３】
ＲＡＭ３４は、各種データの記憶および読み出しに利用される。コンピュータ３２から送信された吐出データは、第１インターフェース３３を介してＲＡＭ３４に記憶される。その後、ＲＡＭ３４から読み出された吐出データは、各種吐出信号に変換されて、吐出ヘッド１５を制御するためにドライバ３９に送られる。
駆動波形生成回路３７は、圧電素子２４を駆動するための駆動パルスであるパルス電圧を生成する。このパルス電圧を圧電素子２４に印加して振動板２５を変形させることにより、ノズル２３から液体２１を吐出したり、ノズル２３から液体２１を分離することができる。
【００５４】
Ｘ方向駆動用パルスモータ４０は、ドライバ３９を介して第２インターフェース３８に接続されている。ドライバ３９は、第２インターフェース３８から送られた位置データを含む信号を電流に変換する。Ｘ方向駆動用パルスモータ４０は、この電流に従って吐出ヘッド１５をＸ方向に所定量移動させるための回転を行う。
【００５５】
紫外線照射機１４は、コンピュータ３２からの紫外線７４を照射するための照射信号によって、紫外線７４の照射（「ＯＮ」／「ＯＦＦ」）を制御する。また、制御回路３１と紫外線照射機１４との間に電圧調整部（図示せず）を設けて、紫外線７４の強さを調整するようにしてもよい。また、紫外線照射機１４は、制御回路３１とは接続されずに、独立した紫外線照射機１４として、ガラス容器１３に向けて紫外線７４を照射するようにしてもよい。
【００５６】
図４は、電気光学素子の構造を模式的に示す断面図である。本実施形態における電気光学素子５１とは、受発光素子上に光学部材であるマイクロレンズ５３を形成したものである。受発光素子の１つである発光素子としては、例えば、光を放出する部位（出射面）を有し、半導体レーザ、半導体発光ダイオード、有機ＥＬ装置などが挙げられる。受発光素子の１つである受光素子としては、例えば、光を取り込む部位（入射面）を有し、固体撮像素子、フォトダイオード、ＭＳＭ（Metal Semiconductor Metal）フォトディレクターなどが挙げられる。以下、半導体レーザの１つである面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）５２上にマイクロレンズ５３が形成された電気光学素子の構成について、図４を参照しながら説明する。
【００５７】
電気光学素子５１は、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）５２と、マイクロレンズ５３とを有する。面発光型半導体レーザ５２は、図４に示すように、第１基板５４と、第１基板５４上に形成された垂直共振器（以下「共振器」とする）５５と、共振器５５上に形成された第１電極５６と、第１基板５４の下面側に形成された第２電極５７とを有する。第１基板５４は、例えば、ｎ型ＧａＡｓ（砒素ガリウム）基板である。
【００５８】
共振器５５は、分布反射型多層膜ミラー層（以下、「第１ミラー層」という）５８と、第１ミラー層５８上に形成された活性層６１と、活性層６１上に形成された酸化アルミニウムからなる電流狭窄層６２と分布反射型多層膜ミラー層（以下、「第２ミラー層」という）６３とを有する。
【００５９】
柱状部５９（柱状の堆積体）は、第１ミラー層５８の一部と、活性層６１と、第２ミラー層６３とを有する。柱状部５９の周囲には、絶縁層６０が形成されている。
【００６０】
第１電極５６および第２電極５７は、共振器５５に電流を注入するために設けられている。詳しくは、この第１電極５６および第２電極５７によって、活性層６１に電流が注入される。第１電極５６は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜から形成することができる。第１電極５６は、柱状部５９の上面の一部に開口部６４を有する。柱状部５９の上面のうち、開口部６４によって開口された部分が出射面６５となる。第１電極５６の開口部６４の形状は、例えば、上方からみて円形に形成されている。第２電極５７は、例えば、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜から構成されている。
【００６１】
以上により構成された面発光型半導体レーザ５２は、共振器５５の上面に設けられた出射面６５から、第１基板５４と垂直方向に光（レーザ）を出射することができる。
【００６２】
マイクロレンズ５３は、面発光型半導体レーザ５２の出射面６５上に配置されている。マイクロレンズ５３は、第１電極５６に形成された円形の開口部６４の縁６４ａに案内されて、出射面６５上に配置される。このマイクロレンズ５３は、真球に近いので、光（レーザ）を効率良く出射させることが可能となる。
また、マイクロレンズ５３と面発光型半導体レーザ５２とは、出射面６５上に紫外線硬化樹脂からなる接着剤６８を塗布して硬化させることにより、お互いが固定される。この接着剤６８の原料である紫外線硬化型樹脂と、マイクロレンズ５３の原料である紫外線硬化型樹脂とは、屈折率が異なるものを使用している。
【００６３】
次に、面発光型半導体レーザ５２の一般的な動作を説明する。なお、下記の面発光型半導体レーザ５２の駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【００６４】
まず、第１電極５６と第２電極５７との間で電圧を印加すると、活性層６１において、電子と正孔との再結合が起こり発光が生じる。そこで生じた光が第２ミラー層６３と第１ミラー層５８との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、柱状部５９上面にある出射面６５からマイクロレンズ５３へと入射する。このマイクロレンズ５３にて放射角が調整された後、第１基板５４に対して垂直方向（図４に示す上方側）に光（レーザ）が出射される。
【００６５】
図５、図６は、面発光型半導体レーザの製造工程を示す模式断面図である。以下、面発光半導体レーザの製造方法を、図５、図６を参照しながら説明する。
【００６６】
まず、図５に示す工程１では、第１基板５４の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜６６を形成する。半導体多層膜６６は、第１ミラー層５８、活性層６１、第２ミラー層６３を順に第１基板５４上に堆層させることにより形成する。次に、所定のパターンのレジスト層６７を形成する。レジスト層６７は、半導体多層膜６６上に、フォトレジスト（図示せず）を塗布した後、フォトリソグラフィ法によりフォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンに形成される。
【００６７】
工程２では、柱状部５９を形成する。まず、工程１において形成したレジスト層６７をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２ミラー層６３、活性層６１、および第１ミラー層５８の一部をエッチングして、柱状の半導体堆積体（柱状部）５９を形成する。以上により、第１基板５４上に、柱状部５９を含む共振器５５が形成される。その後、レジスト層６７を除去する。
【００６８】
工程３では、必要に応じて、電流狭窄層６２を形成する。電流狭窄層６２は、第２ミラー層６３の一部を酸化することにより形成する。電流狭窄層６２を備えた面発光型半導体レーザ５２（図４参照）では、駆動する際に、電流狭窄層６２が形成されていない部分（酸化されていない部分）のみに電流が流れる。従って、酸化によって電流狭窄層６２を形成する工程において、形成する電流狭窄層６２の範囲を制御することにより、電流密度の制御が可能となる。
【００６９】
図６に示す工程４では、柱状部５９を取り囲む絶縁層６０を形成する。ここでは、絶縁層６０を形成するための材料は、例えば、ポリイミド樹脂を用いる。まず、例えば、スピンコート法を用いて、樹脂前駆体（ポリイミド前駆体）を共振器５５上に塗布して、樹脂前駆体層（図示せず）を形成する。この際、前記樹脂前駆体層の膜厚が柱状部５９の高さより大きくなるように形成する。
次に、この基板を、例えば加熱して溶媒を除去した後、柱状部５９の上面５９ａを露出させる。柱状部５９の上面５９ａを露出させる方法としては、ＣＭＰ法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法などが利用できる。この後、前記樹脂前駆体層をイミド化させることで、絶縁層６０が形成される。
【００７０】
工程５では、活性層６１に電流を注入するための第１電極５６および第２電極５７、およびレーザ光の出射面６５を形成する。まず、例えば真空蒸着法により絶縁層６０および柱状部５９の上面５９ａ（図６、工程４参照）に、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成する。この場合、最表面にＡｕ層を形成する。次に、リフトオフ法により、柱状部５９の上面５９ａに、前記積層膜が形成されていない部分を形成する。この部分が開口部６４となる。開口部６４は、上記したように、マイクロレンズ５３の位置を決めるために、第１電極５６を上方から見て円形状になっている。つまり、第１電極５６の開口部６４をバンクとして利用している。そして、柱状部５９の上面５９ａのうち開口部６４内の領域が出射面６５として機能する。
次に、第１基板５４の裏面５４ａに、例えば真空蒸着法により、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜を形成する。
【００７１】
次に、マイクロレンズ５３を接着材料によって出射面６５上に固着させる（図４参照）。接着材料は、例えば、紫外線硬化型樹脂であり、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂である。ただし、マイクロレンズ５３を形成するときに使用する紫外線硬化型樹脂とは、屈折率が異なる紫外線硬化型樹脂を使用している。この紫外線硬化型樹脂を出射面６５上に塗布する。次に、面発光型半導体レーザ５２の上部（第１電極５６）に複数のマイクロレンズを転がすことにより、そのうちの１つのマイクロレンズが円形の開口部６４の縁６４ａに案内されて、出射面６５上に載る。次に、紫外線を照射して、接着剤（紫外線硬化型樹脂）６８を硬化させるとともに、マイクロレンズ５３と面発光型半導体レーザ５２とを固着させる。
以上の工程（工程１〜工程５）により、面発光型半導体レーザ５２とマイクロレンズ５３とを有する電気光学素子５１を形成する（図４参照）。
【００７２】
図７は、マイクロレンズ製造装置によってマイクロレンズを形成する形成過程を示す模式断面図である。以下、マイクロレンズ製造装置によってマイクロレンズを製造する製造方法を、図７を参照しながら説明する。
【００７３】
図７に示すように、マイクロレンズ製造装置１１は、吐出ヘッド１５と、水７２が貯留されたガラス容器１３と、紫外線照射機１４とを有する。
【００７４】
吐出ヘッド１５には、上記したように液体貯留室２２が設けられており、この液体貯留室２２に疎水性を有する紫外線硬化型樹脂からなる液体２１が貯留されている。
ガラス容器１３には、水７２が所定の高さまで貯留されている。
【００７５】
紫外線照射機１４は、その一側面に紫外線７４を照射する照射部７３を有し、その面と垂直方向に向かって紫外線７４を照射することが可能となっている。紫外線照射機１４をガラス容器１３の側方に配置することにより、ガラス容器１３に向かって紫外線７４の照射を行う。紫外線７４は、ガラス容器１３が透明に形成されているので、ガラス容器１３の中に貯留された水７２を通過することが可能となっている。紫外線硬化型樹脂は、照射部７３からの紫外線７４の照射を短時間受けることにより硬化する。
【００７６】
次に、マイクロレンズ製造装置を用いてマイクロレンズを製造する方法を説明する。
まず、第１工程（吐出工程）では、吐出ヘッド１５からガラス容器１３の中に貯留する水７２に向けて液滴７１を吐出する。液滴７１は、吐出ヘッド１５によって、ある一定の間隔で吐出される。液滴７１の大きさは、例えば、１０μｍ〜３０μｍである。
【００７７】
第２工程（投入工程）では、液滴７１が水７２に着弾し、沈下を開始する。液滴７１は、水７２の中に入ることにより、液滴７１の中に含まれる揮発性成分が液滴７１の膜をつくる。更に、液滴７１は、水７２の中にあるので重力に浮力が加わり偏平状になることが抑制されるとともに、界面張力により真球に近くなる。
【００７８】
第３工程（照射工程）では、液滴７１に紫外線７４を照射する。紫外線照射機１４は、液滴７１が水７２の中に入り球状になったあとから、沈んでいく液滴７１に紫外線７４の照射を行う。紫外線７４は、コンピュータからの照射信号により、液滴７１が水７２に着弾しガラス容器１３の底部１３ａに到達する前に硬化できる範囲を照射する。例えば、液滴７１の比重から水７２の中を沈降するスピードが求められる。液滴７１は、例えば、紫外線２〜３秒照射されることにより硬化するので、硬化させるために必要な高さ（範囲）が求められる。
そして、紫外線７４が照射された液滴７１は、硬化してマイクロレンズとなる。このマイクロレンズは、真球に近い液滴７１を硬化させているので、真球状に形成される。その結果、ガラス容器１３の底部１３ａには、真球状に形成された複数のマイクロレンズ５３が蓄積される。
【００７９】
以上の方法により、疎水性の液滴７１を水７２の中に入れることにより、お互いが交じり合うことがなく、比重は水７２よりやや重くゆっくり沈降していくので、重力の影響を殆ど受けないようにすることが可能となる。また、界面張力により液滴７１が真球に近くなり、この液滴７１に紫外線７４を照射するので、真球に近いマイクロレンズ５３を形成することができる。
【００８０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）本実施形態によれば、吐出ヘッド１５によって、疎水性を有する紫外線硬化型樹脂を液滴７１として吐出し、この液滴７１をガラス容器１３に貯留された水７２の中に入れるので、液滴７１が重力によって偏平する分を浮力によって抑制することが可能となる。また、界面張力によって球状になろうとするので、液滴７１を真球に近くすることが可能となる。よって、照射部７３によって、水７２の中の真球に近い液滴７１に紫外線７４を照射するので、真球状のマイクロレンズ５３を形成することができる。その結果、曲率の変化の小さいマイクロレンズ５３を形成することができる。
【００８１】
（２）本実施形態によれば、ガラス容器１３及び水７２は、紫外線７４に対して透明なので紫外線７４を透過させることが可能となり、水７２の中の液滴７１に紫外線７４を照射することができる。よって、水７２の中で液滴７１を硬化させることが可能となり、マイクロレンズ５３を形成することができる。
【００８２】
（３）本実施形態によれば、水７２の中で硬化させて製造した真球状のマイクロレンズ５３を面発光型半導体レーザ５２の出射面６５上に設けたので、面発光型半導体レーザ５２から発光した光の拡散をマイクロレンズ５３によって抑制することが可能となる。よって、真球に近いので（曲率変化が小さいので）、伝送効率を向上させることができる。
【００８３】
（４）本実施形態によれば、マイクロレンズ５３の製造は、水７２の中に吐出して硬化させるだけなので、容易に製造することができる。例えば、転がしながらマイクロレンズを形成したり、型にはめてマイクロレンズを形成したりするより容易である。
【００８４】
なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）前記実施形態では、液滴吐出機１２による液滴吐出法によって、液滴７１を形成していた。これを、ディスペンサを用いてディスペンサ法によって液滴を形成するようにしてもよい。これによれば、液滴吐出法に比べて液体の粘度を高くすることができ、比較的大きなマイクロレンズを形成することもできる。
【００８５】
（変形例２）前記実施形態では、疎水性の液滴７１を親水性の水７２に吐出して、マイクロレンズ５３を形成していた。これを、親水性の液滴を疎水性の液体に吐出して、マイクロレンズ５３を形成するようにしてもよい。これによれば、お互いに交じり合うこともなく、液滴を真球に近くすることができる。その結果、真球状のマイクロレンズをつくることができる。
【００８６】
（変形例３）前記実施形態では、紫外線照射機１４の照射部７３は固定されており、ガラス容器１３の一方向のみに向けられていた。これを、照射部が上下に回動可能な回動機構を設け、水７２の中を沈降していく液滴７１に追従させて照射するようにしてもよい。これによれば、照射部７３から紫外線７４を照射させる範囲を狭くすることができ、効率的に紫外線を照射することができる。
【００８７】
（変形例４）前記実施形態では、液体２１に用いられる紫外線硬化型樹脂は、揮発性成分を有するものを使用していた。これを、揮発性成分に限らず、撥水性の成分や、可塑剤を添加するようにしてもよい。
【００８８】
（変形例５）前記実施形態では、ガラス容器１３は全体が透明を有していた。これを、ガラス容器は透明ではないものを使用するようにしてもよい。この場合、紫外線７４の照射は、例えば、ガラス容器の開口部側（上側）から中に貯留された水７２に向かって紫外線７４を照射するようにする。これにより、水７２の中にある液滴７１に紫外線７４を照射することが可能となり、マイクロレンズ５３をつくることができる。
また、ガラス容器１３の中で、紫外線７４が透過する一部だけを透明にするようにしてもよい。
【００８９】
（変形例６）前記実施形態では、紫外線７４は、液滴７１に照射したあと更に透明なガラス容器１３を透過していた。これを、ガラス容器１３の内側の一側面（紫外線７４の照射方向と反対側）にミラーを設け、照射した紫外線７４がガラス容器１３の中で反射するようにしてもよい。これによれば、液滴７１は、照射部７３から照射した紫外線７４のみでなく、反射した紫外線も照射されるので、照射部７３から照射する紫外線７４の量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】一実施形態における、光学部材の製造装置の構成を模式的に示す斜視図。
【図２】吐出ヘッドの構造を模式的に示す断面図。
【図３】マイクロレンズ製造装置の電気的構成を模式的に示すブロック図。
【図４】面発光型半導体レーザとマイクロレンズの構造を模式的に示す断面図。
【図５】面発光型半導体レーザの製造工程を示す模式断面図。
【図６】面発光型半導体レーザの製造工程を示す模式断面図。
【図７】マイクロレンズを製造する製造方法を順に示す模式断面図。
【符号の説明】
【００９１】
１１…光学部材の製造装置としてのマイクロレンズ製造装置、１２…液滴吐出機、１３…容器としてのガラス容器、１３ａ…底部、１４…紫外線照射機、１５…吐出ヘッド、１６…基台、１７…脚部、１８…スライド軸、１９…開口部、２１…第１の液体としての液体、２２…液体貯留室、２３…ノズル、２４…圧電素子、２５…振動板、３１…制御回路、３２…コンピュータ、３３…第１インターフェース、３４…ＲＡＭ、３５…ＲＯＭ、３６…制御部、３７…駆動波形生成回路、３８…第２インターフェース、３９…ドライバ、４０…Ｘ方向駆動用パルスモータ、５１…電気光学素子、５２…面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）、５３…光学部材としてのマイクロレンズ、６４…開口部、６５…出射面、６８…接着剤、７１…液滴、７２…第２の液体としての水、７３…照射部、７４…エネルギー線としての紫外線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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