(57)【要約】【課題】シリコン製の光学ベンチを備えた、医用画像撮影用のＯＣＴプローブを提供する。【解決手段】体内で発光および受光する光プローブ１００は、光信号を送信および受信する光ファイバ５２を備える。光プローブ１００は、さらに、シリコン製の光学ベンチ２３０を備える。光学ベンチ２３０は、光ファイバ５２の光ファイバ終端５２Ｅを保持するための長手方向に延びるファイバ用の溝２３４、および光ファイバ終端５２Ｅの端面と当該光学ベンチ２３０の側方とを光結合する反射面２４０を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内で光を放射および受光する光プローブ（１００）であって、
光信号を送信および受信する光ファイバ（５２）と、
シリコン製の光学ベンチ（２３０）であって、
長手方向に延び、前記光ファイバ（５２）の光ファイバ終端（５２Ｅ）を収容するファイバ用溝（２３４）、および
前記光ファイバ終端（５２Ｅ）の端面を当該光学ベンチ（２３０）の側面に光結合する反射面（２４０）を有する光学ベンチ（２３０）とを備えた、光プローブ（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
前記反射面（２４０）の上方に位置するように前記光学ベンチ（２３０）に固定されるレンズ構造体（２６０）を備えた、光プローブ（１００）。
【請求項３】
請求項２に記載の光プローブ（１００）において、前記レンズ（２６０）がアナモルフィックである、光プローブ（１００）。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、前記光学ベンチ（２３０）が、
前記ファイバ用溝（２３４）の少なくとも一部の深さよりも大きい深さの有底溝（２３８）を有し、当該有底溝（２３８）の遠位端が前記折り返し反射面（２４０）を構成する、光プローブ（１００）。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、前記反射面（２４０）が平坦である、光プローブ（１００）。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、前記反射面（２４０）が湾曲している、光プローブ（１００）。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、
前記ファイバ用溝（２３４）が、ファイバのストレインリリーフのための第１深さ部位、および第２深さ部位を含み、
前記光ファイバ（５２）が、被覆部位および裸線部位（５２Ｃ）を含み、
前記被覆部位は前記光学ベンチ（２３０）の前記第１深さ部位内に位置し、前記裸線部位（５２Ｃ）は前記光学ベンチ（２３０）の前記第２深さ部位内に位置する、光プローブ（１００）。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
前記ファイバ用溝（２３４）の上方に位置する上側ベンチ（２１０）を備え、
当該上側ベンチ（２１０）と前記シリコン製の光学ベンチ（２３０）との間に、前記光ファイバ終端（５２Ｅ）が挟み込まれる、光プローブ（１００）。
【請求項９】
請求項８に記載の光プローブ（１００）において、
前記上側ベンチ（２１０）が、第１深さ部位および第２深さ部位を含むファイバ用溝（２１２）を有し、
前記光ファイバ（５２）の被覆部位は前記前記上側ベンチ（２１０）の前記第１深さ部位内に位置し、前記光ファイバ（５２）の裸線部位（５２Ｃ）は前記上側ベンチ（２１０）の前記第２深さ部位内に位置する、光プローブ（１００）。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
折り返し反射面（２４０）の上方に位置し、かつ、前記上側ベンチ（２１０）と隣接するように、前記光学ベンチ（２３０）に固定されるレンズ構造体（２６０）を備えた、光プローブ（１００）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
前記光学ベンチ（２３０）を取り囲むハウジング（３１０）を備えた、光プローブ（１００）。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光プローブ（１００）において、前記ハウジング（３１０）が、
前記反射面（２４０）に対向する光ポート（１１０／２６２／２６６）を有し、当該光ポート（１１０／２６２／２６６）を通って、前記光ファイバ終端（５２Ｅ）が当該プローブ（１００）の側方領域に光結合される、光プローブ（１００）。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の光プローブ（１００）において、前記ハウジング（３１０）が、
筒部位（３１２）およびキャップ部位（３１６／３８０）を有し、前記キャップ部位（３１６／３８０）は前記筒部位（３１２）のスロット（３４０）に嵌め込まれる、光プローブ（１００）。
【請求項１４】
体内で光を放射および受光する光プローブ（１００）であって、
光信号を送信および受信する光ファイバ（５２）と、
前記光ファイバ（５２）の光ファイバ終端（５２Ｅ）を収容するハウジング（３１０）であって、少なくとも筒部位（３１２）およびキャップ部位（３１６／３８０）を含み、前記キャップ部位（３１６／３８０）は前記筒部位（３１２）のスロット（３４０）に嵌め込まれるハウジング（３１０）とを備えた、光プローブ（１００）。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
前記筒部位（３１２）の前記スロット（３４０）の一部によって形成された窓（３１８）内に位置するレンズ構造体（２６０）を備えた、光プローブ（１００）。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
前記窓（３１８）の下方に位置する反射面（２４０）を備えた、光プローブ（１００）。
【請求項１７】
体内で光を放射および受光する光プローブ（１００）であって、
光信号を送信および受信する光ファイバ（５２）と、
前記光ファイバ（５２）の光ファイバ終端（５２Ｅ）を収容するハウジング（３１０）であって、電気鋳造された筒部位（３１２）を少なくとも含むハウジング（３１０）とを備えた、光プローブ（１００）。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光プローブ（１００）において、前記ハウジング（３１０）が、電気めっきによって形成される、光プローブ（１００）。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の光プローブ（１００）において、前記ハウジング（３１０）が、フォトリソグラフ法で形成された型に電気めっきを施すことによって形成される、光プローブ（１００）。
【請求項２０】
請求項１７から１９のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
前記ハウジング（３１０）のスロット（３４０）に嵌まり込む、電気鋳造されたキャップ部位（３１６／３８０）を備えた、光プローブ（１００）。
【請求項２１】
請求項１４から１６および２０のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
前記筒部位（３１２）の前記スロット（３４０）内で前記キャップ部位（３１６／３８０）の下に位置する光学ベンチ（２３０）を備え、当該光学ベンチ（２３０）と前記キャップ部位（３１６／３８０）との間に、前記光ファイバ（５２）が挟み込まれる、光プローブ（１００）。
【請求項２２】
請求項１４から１６、２０および２１のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、前記キャップ部位（３１６／３８０）が、その下側において長手方向に延びる溝（３８２）を有し、前記光ファイバ（５２）が、前記キャップ部位（３１６／３８０）と前記筒部位（３１２）との間で、前記溝（３８２）に収容される、光プローブ（１００）。
【請求項２３】
光を放射および受光する光プローブ（１００）を製造する方法であって、
光ファイバを収容する複数の溝（６１０）を形成するために、ウェハ材（５１０／５１４）に異方性エッチングを施す工程と、
前記ウェハ材（５１０／５１４）から、前記溝（６１０）をそれぞれ有する複数の光学ベンチ（２３０）をシンギュレートする工程と、
ファイバのストレインリリーフのための第１深さ部位、および第２深さ部位を、前記溝（６１０）がそれぞれ含むように、前記複数の溝を成形する工程とを備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の光プローブ（１００）製造方法において、さらに、
前記ウェハ材（５１０／５１４）に複数の有底溝（２３８）を形成する工程と、
前記複数の有底溝（２３８）の各遠位端を、反射性を有するようにコーティングする工程とを備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の光プローブ（１００）製造方法において、さらに、
レンズ構造体（２６０）を、前記反射面（２４０）の上方に位置するように前記光学ベンチ（２３０）に固定する工程を備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項２６】
請求項２３から２５のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）製造方法において、さらに、
上側ベンチ（２１０）と前記シリコン製の光学ベンチ（２３０）との間に前記光ファイバ（５２）が挟み込まれるように、前記上側ベンチ（２１０）を前記溝（６１０）の上方に取り付ける工程を備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項２７】
請求項２３から２５および２６のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）製造方法において、さらに、
前記複数の前記光学ベンチ（２３０）を別々のハウジング（３１０）に挿入する工程であって、前記ハウジング（３１０）は、それぞれ、前記光ファイバ（５２）を当該プローブ（１００）の側方領域に光結合する光ポート（１１０／２６２／２６６）を有する、工程を備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項２８】
光を放射および受光する光プローブ（１００）を製造する方法であって、
レジスト層（４１４）に、フォトリソグラフ法でパターン転写する工程と、
パターン転写された前記レジスト層（４１４Ａ）においてハウジングを電気鋳造する工程と、
前記ハウジング（３１０）に、光ファイバ終端（５２Ｅ）を挿入する工程とを備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の光プローブ（１００）製造方法において、前記電気鋳造する工程が、電気めっきを行うことを含む、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項３０】
請求項２８または２９に記載の光プローブ（１００）製造方法において、さらに、
前記ハウジング（３１０）のスロット（３４０）に嵌まり込むキャップ部位（３１６／３８０）を電気鋳造する工程を備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項３１】
請求項２８から３０のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）製造方法において、さらに、
光学ベンチ（２３０）に前記光ファイバ終端（５２Ｅ）が収容されるように、前記光学ベンチ（２３０）を前記ハウジング（３１０）に装着する工程を備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項３２】
光を放射および受光する光プローブ（１００）を製造する方法であって、
光ファイバ（５２）を収容する複数の溝を形成するように、ウェハ材（５１０／５１４）に、フォトリソグラフ法でパターン転写する工程と、
前記ウェハ材（５１０／５１４）から、前記複数の溝をそれぞれ有する複数の光学ベンチ（２３０）をシンギュレートする工程と、
前記複数の溝内に、ファイバ端面（５２Ｅ）をそれぞれ装着する工程とを備えた、光プローブ（１００）の製造方法。
【請求項３３】
光を放射および受光する光プローブ（１００）用のレンズ構造体（２６０）であって、
当該レンズ構造体（２６０）は、第１層、第２層および前記第１層と前記第２層との間の中間層を含む複合ウェハ材（Ｗ）に形成され、
前記第１層に屈折レンズ（２６４）が形成され、
前記複合ウェハ材（Ｗ）の裏側（ＢＳ）から、前記第２層を通って前記屈折レンズ（２６４）の光軸（５２０）に沿って、光ポート（２６２）が形成される、光プローブ（１００）用のレンズ構造体（２６０）。
【請求項３４】
レンズ構造体（２６０）を製造する方法であって、
複合ウェハ材（Ｗ）の第１層に屈折レンズ（２６４）を形成する工程と、
前記複合ウェハ材（Ｗ）の裏側（ＢＳ）から、前記複合ウェハ材（Ｗ）の第２層を通って前記屈折レンズ（２６４）の光軸（５２０）に沿って、光ポート（１１０／２６２／２６６）を形成する工程とを備えた、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載のレンズ構造体（２６０）製造方法において、前記屈折レンズ（２６４）を形成する工程が、前記第１層にエッチングを施すことを含む、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載のレンズ構造体（２６０）製造方法において、前記屈折レンズ（２６４）を形成する工程が、前記第１層に対してグレイスケールリソグラフィおよびドライエッチングを用いることを含む、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項３７】
請求項３４から３６のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）製造方法において、前記光ポート（１１０／２６２／２６６）を形成する工程が、
前記裏側（ＢＳ）からドライエッチングを施すこと、および
前記第１層と前記第２層との間の中間層で停止することを含む、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項３８】
請求項３４から３７のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）製造方法において、さらに、
前記レンズ構造体（２６０）の傾斜した縁部を形成するように、前記複合ウェハ材（Ｗ）の前側（ＦＳ）において、前記屈折レンズ（２６４）間に溝をエッチングする工程を備えた、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項３９】
請求項３４から３６および３８のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）製造方法において、前記光ポート（１１０／２６２／２６６）を形成する工程が、
前記裏側（ＢＳ）からエッチングを施すこと、および
前記第１層と前記第２層との間の中間層で停止することを含み、さらに、
前記光ポート（１１０／２６２／２６６）の底部から前記中間層の剥き出た部分を除去する工程を備えた、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項４０】
請求項３４から３９のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）製造方法において、さらに、
前記屈折レンズ（２６４）に反射防止コーティングを施す工程を備えた、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項４１】
請求項３４から４０のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）製造方法において、さらに、
当該レンズ構造体（２６０）を、光ファイバ終端（５２Ｅ）を収容する光学ベンチ（２３０）に取り付ける工程を備えた、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項４２】
請求項３４から４０のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）製造方法において、さらに、
当該レンズ構造体（２６０）を、光ファイバ終端（５２Ｅ）を収容する光学ベンチ（２３０）に対し、反射面（２４０）の上方に位置するように取り付ける工程を備えた、レンズ構造体（２６０）の製造方法。
【請求項４３】
第１層、第２層および前記第１層と前記第２層との間の中間層を含む複合ウェハ材（Ｗ）に形成されるレンズ構造体（２６０）であって、
前記第１層に屈折レンズ（２６４）が形成され、
前記複合ウェハ材（Ｗ）の裏側（ＢＳ）から、前記屈折レンズ（２６４）の光軸（５２０）に沿って光ポート（１１０／２６２／２６６）が形成される、レンズ構造体（２６０）。
【請求項４４】
請求項３３または４３に記載のレンズ構造体（２６０）において、前記複合ウェハ材（Ｗ）が、絶縁体上シリコンである、レンズ構造体（２６０）。
【請求項４５】
請求項３３、４３および４４のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）において、前記第２層が、シリコン製のウェハ材である、レンズ構造体（２６０）。
【請求項４６】
請求項１４から１６および２０から２２のいずれか一項に記載の光プローブ（１００）において、さらに、
前記ハウジング（３１０）の前記遠位端において前記スロット（３４０）を塞ぐエンド部位（３３０）を備えた、光プローブ（１００）。
【請求項４７】
請求項３３、４３から４５および４７のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）において、前記第１層が、シリコン製のウェハ材である、レンズ構造体（２６０）。
【請求項４８】
請求項３３、４３から４５、４７および４８のいずれか一項に記載のレンズ構造体（２６０）において、さらに、
前記屈折レンズ（２６４）に施された反射防止コーティングを備えた、レンズ構造体（２６０）。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、2010年1月25日付出願の米国特許出願第12/693,181号および2010年1月25日付出願の米国特許出願第12/693,186号の優先権を主張する。これら２つの米国特許出願は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【技術分野】
【０００２】
コヒーレンスを用いる解析法では、参照波と実験波との間の干渉現象、または実験波における２つの部分間での干渉現象を利用することによって試料の距離および厚さを測定し、試料の屈折率を計算する。例えば、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）は、一般に高分解能な断面画像を撮影するのに用いられる技術である。この技術は、生体組織構造の画像化に適用され、例えばリアルタイムで微視的スケールの画像を得ることができる。光波が、生体内（in vivo）、生体外（ex vivo）、または試験管内（in vitro）で組織から反射され、当該光波の反射時の変化に関する情報を用いて、コンピュータが組織の断面画像を生成する。
【０００３】
ＯＣＴを利用した初期の画像化法は、時間領域ＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）法である。時間領域ＯＣＴ法は、マイケルソン干渉計の構成をもとにして、可動の参照ミラーを使用する。この技術の性能を向上させた変形例として、いわゆるデュアルバンドＯＣＴシステム（dual band OCT system）で２つの波長を用いる方法も開発された。
【０００４】
これと並行して、フーリエ領域ＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）法も開発された。フーリエ領域ＯＣＴ法の一例では、波長掃引源と単一の検出器とが使用される。この方法は、時間符号化型ＦＤ−ＯＣＴ（ＴＥＦＤ−ＯＣＴ）法や、波長走査型ＯＣＴ法と称されることがある。別の例では、広帯域源とスペクトル分解検出器システムとが使用され、この方法は、スペクトル符号化型ＦＤ−ＯＣＴ（ＳＥＦＤ−ＯＣＴ）法と称されることがある。
【０００５】
スキャンを行うＯＣＴでは、プローブによって光ビームを試験対象の試料に集束させる。反射光と参照アームからの光とを結合することによってインターフェログラム（干渉像）が生成され、Ａ−スキャン情報、すなわちＺ軸情報がもたらされる。試料をプローブに対して走査させることにより、線形スキャンすなわち二次元スキャンが用いられ、立体画像を構築することができる。具体的な用途として、冠動脈などの動脈のスキャンが挙げられる。プローブは、カテーテルシステムを用いて対象の動脈部分に挿入される。その後、プローブを動脈内で回転させながら後退させることにより、血管内壁を螺旋状に走査したスキャン画像を生成することができる。
【０００６】
従来の、スキャンを行うＯＣＴプローブは、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズと折り返しミラー（偏光ミラー）とで構成される。カテーテルシステムの遠位端（先端）に設けられたプローブに対し、光ファイバによって光信号が伝達される。当該光ファイバの終端付近に位置したＧＲＩＮレンズによって、コリメートされて集束した光ビームの生成や、入射光の当該光ファイバの終端に向けての集束が行われる。折り返しミラーにより、ＧＲＩＮレンズがプローブの側方領域に光結合される。
【発明の概要】
【０００７】
一般的に、本発明の一構成は、体内で発光および／または受光する光学的なプローブ（光プローブ）に関する。このプローブは、光信号を送信および／または受信する光ファイバと、シリコン製の光学ベンチであって、前記光ファイバの光ファイバ終端を保持（収容）するための長手方向に延びるファイバ用の溝、および前記光ファイバ終端の端面を当該光学ベンチの外側に光結合する反射面を有する光学ベンチとを備える。
【０００８】
一部の実施形態では、レンズ構造体が、折り返しミラー面の上方（真上）に位置するように前記光学ベンチに固定されている。一部の例において、前記レンズはアナモルフィックである。
【０００９】
また、前記光学ベンチは、好ましくは、前記ファイバ用の溝の少なくとも一部の深さよりも大きい深さの有底の溝部位を有しており、当該有底の溝部位の遠位端が前記反射面を形成している。この反射面は、平坦であっても湾曲していてもよい。反射面が湾曲している場合には、当該反射面が有する屈折力により、レンズ構造体を省略することができる。
【００１０】
他の実施形態では、前記ファイバ用の溝が、ファイバのストレインリリーフのための第１深さ部位と、第２深さ部位とを含み、前記光ファイバが、被覆部位（外装された部位）と、裸線部位（剥き出しになっている部位）とを含み、前記被覆部位は前記光学ベンチの前記第１深さ部位内に位置し、前記裸線部位は前記光学ベンチの前記第２深さ部位内に位置する。
【００１１】
一部の例では、上側ベンチと前記シリコン製の光学ベンチとの間に前記光ファイバ終端が挟み込まれるように、当該上側ベンチが前記ファイバ用の溝の上方（上側）に適用される。この上側ベンチは第１深さ部位と第２深さ部位とを含み、前記光ファイバの被覆部位が前記上側ベンチの前記第１深さ部位内に位置し、前記光ファイバの裸線部位が前記上側ベンチの前記第２深さ部位内に位置してもよい。
【００１２】
好ましくは、前記ベンチを取り囲むようにハウジングが設けられる。このハウジングは、前記反射面に対向する光ポートを有しており、当該光ポートを通って、前記光ファイバ終端は当該プローブの外側領域に光結合される。
【００１３】
一般的に、本発明の他の構成は、体内で発光および／または受光する光学的なプローブ（光プローブ）に関する。このプローブは、光信号を送信および／または受信する光ファイバと、前記光ファイバの光ファイバ終端を収容するハウジングであって、少なくとも筒部位およびキャップ部位を含み、前記キャップ部位は前記筒部位のスロットに嵌め込まれる、ハウジングとを備える。
【００１４】
好ましくは、光学ベンチとキャップ部位との間で前記光ファイバが保持されるように、当該光学ベンチが、前記筒部位の前記スロット内に設けられ、前記キャップ部位の下方に位置する。このキャップ部位は、その下側に、前記光ファイバを保持（収容）するための長手方向に延びる溝を有してもよい。前記ハウジングの遠位端（先端）において前記スロットを閉じるのに、エンド部位が好都合である。
【００１５】
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、体内で発光および／または受光する光学的なプローブ（光プローブ）に関する。このプローブは、光信号を送信および／または受信する光ファイバと、前記光ファイバの光ファイバ終端を収容するハウジングであって、電気鋳造された筒部位を少なくとも含むハウジングとを備える。
【００１６】
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、発光および／または受光する光学的なプローブ（光プローブ）を製造する方法に関する。この方法は、光ファイバをそれぞれ保持する複数の溝を形成するために、ウェハ材に異方性エッチングを施す工程と、前記ウェハ材から、前記溝をそれぞれ有する複数の光学ベンチをシンギュレート（個片化）する工程とを含む。
【００１７】
好ましくは、前記ウェハ材に有底の溝が形成され、当該有底の溝は反射性を有するようにコーティングされる。
【００１８】
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、発光および／または受光する光学的なプローブ（光プローブ）を製造する方法に関する。この方法は、レジスト層に、フォトリソグラフ法でパターン転写する工程と、パターン転写された前記レジスト層に、ハウジングを電気鋳造する工程と、前記ハウジングに、光ファイバ終端を挿入する工程とを含む。
【００１９】
好ましくは、前記電気鋳造する工程は、電気めっきを含む。前記方法は、さらに、前記ハウジングのスロットに嵌まり込むキャップ部位を電気鋳造する工程と、光学ベンチに加えて、当該キャップ部位を前記ハウジングに装着する工程とを含み、当該光学ベンチで前記光ファイバ終端が保持される。
【００２０】
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、発光および／または受光する光学的なプローブ（光プローブ）用のレンズ構造体に関する。このレンズ構造体は、第１層、第２層および前記第１層と前記第２層との間の中間層を含む複合ウェハ材に形成される。前記第１層に屈折レンズが形成され、前記複合ウェハ材の裏側から、前記第２層を通って前記屈折レンズの光軸に沿って光ポートが形成される。
【００２１】
一実施形態において、前記複合ウェハ材は、絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）であり、前記第１層および前記第２層はシリコン製のウェハ材であり、前記中間層はシリコンの酸化物である。他の例では、前記第１層および任意で前記第２層に、リン化ガリウム製のウェハが使用される。
【００２２】
好ましくは、前記屈折レンズの両側に、誘電体の反射防止コーティングが塗布される。
【００２３】
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、レンズ構造体を製造する方法に関する。この方法は、複合ウェハ材の第１層に屈折レンズを形成する工程と、前記複合ウェハ材の裏側から、前記複合ウェハ材の第２層を介して、前記屈折レンズの光軸に沿って光ポートを形成する工程とを含む。
【００２４】
好ましくは、前記屈折レンズは、前記第１層に対してグレイスケールリソグラフィ、ドライエッチング等のエッチングを施すことによって形成される。
【００２５】
前記光ポートを形成する工程は、前記裏側からドライエッチングを施すこと、および前記第１層と前記第２層との間の中間層で停止することを含む。好ましくは、前記方法は、さらに、前記光ポートの底部から前記中間層の剥き出た部分を除去する工程を含む。
【００２６】
一実施形態において、前記方法は、前記複合ウェハ材の前側において、前記屈折レンズ間に、シンギュレーション後に前記レンズ構造体の傾斜した縁部を形成するための溝をエッチングする工程を含む。
【００２７】
光学性能の向上のために、好ましくは、前記屈折レンズに反射防止コーティングが塗布される。
【００２８】
組立時、好ましくは、前記レンズ構造体が、光ファイバ終端を保持する光学ベンチに対し、例えば反射面の上方に位置するようにして取り付けられる。
【００２９】
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、第１層、第２層および前記第１層と前記第２層との間の中間層を含む複合ウェハ材に形成されるレンズ構造体に関する。前記第１層に屈折レンズが形成され、前記複合ウェハ材の裏側から、前記屈折レンズの光軸に沿って光ポートが形成される。
【００３０】
新規な各構成の詳細および構成要素の組合せも含め、本発明の上述の特徴およびその他の特徴、ならびにその他の利点を、添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、これらは特許請求の範囲で指摘されているとおりである。本発明を具体化した後述の方法および装置は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲を逸脱しない範囲で様々な実施形態に用いることができる。
【００３１】
添付の図面における同一の符号は、異なる図をとおして同一の構成要素又は構成を指す。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の原理を表すことに重点を置いている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】プローブを具備したカテーテルが体の管腔内に配置された様子を示す図である。
【図２】シース内のプローブを示す詳細図である。
【図３】プローブのベンチシステムの斜視図であって、下側ベンチに装着される前の上側ベンチを示す図である。
【図４】プローブのベンチシステムの斜視図であって、下側ベンチに装着された状態の上側ベンチを透明で表した図である。
【図５】ビームがプローブの側方領域に光結合する様子を示す概略側面図である。
【図６】プローブの斜視図であって、ベンチシステムがハウジング内に装着されており、キャップ部位が装着される前の状態を示す図である。
【図７】プローブの斜視図であって、ベンチシステムがハウジング内に装着されており、ハウジングのキャップ部位がベンチシステムに装着された状態を示す図である。
【図８Ａ】プローブの斜視図であって、ハウジングの第２の実施形態の一変形例を示す図である。
【図８Ｂ】プローブの斜視図であって、ハウジングの第２の実施形態の他の変形例を示す図である。
【図９】プローブのベンチシステムの第２の実施形態を示す斜視図である。
【図１０】ハウジングおよびエンド部位の第３の実施形態の斜視図であって、組み立てられる前の状態を示す図である。
【図１１】ハウジングおよびエンド部位の第３の実施形態の斜視図であって、組み立てられた後の状態を示す図である。
【図１２】ハウジングおよびエンド部位の第３の実施形態の一変形例を示す斜視図である。
【図１３】ハウジングの第３の実施形態と光学ベンチシステムの第２の実施形態とを具備したプローブのを斜視図である。
【図１４Ａ】電鋳製法であるＬＩＧＡ法を用いてハウジングを製造する様子を示す概略側面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに続く工程を示す概略側面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｂに続く工程を示す概略側面図である。
【図１５Ａ】複数のレンズ構造体からなるウェハの斜視図であって、その縁部の断面にレンズ構造体を示した図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの部分拡大図である。
【図１６Ａ】シンギュレーション前の下側光学ベンチを示す図である。
【図１６Ｂ】下側光学ベンチを形成するための表側エッチングマスクの一例を示す図である。
【図１６Ｃ】下側光学ベンチを形成するための表側エッチングマスクの他の例を示す図である。
【図１６Ｄ】下側光学ベンチを形成するための裏側エッチングマスクの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１および図２に、本発明が適用可能なカテーテルシステムを示す。
【００３４】
カテーテル５０は、体の管腔１０に挿入される。典型的な一実施形態において、管腔１０は冠動脈や頚動脈などの血管である。図示の例において、カテーテル５０は、前記管腔を保護する、管状で光透過性のシース（外装）２０内に位置する。詳細には、このシースがまず前記管腔に挿入されてから、カテーテル５０が当該シース内に差し込まれる。
【００３５】
カテーテル５０の端部にはプローブ１００が設けられている。プローブ１００は、光ビームＢを当該プローブ１００の側方に放射し（発光し）、および／または当該プローブ１００の側方から光ビームＢを受け取る（受光する）。カテーテル５０は、当該カテーテル５０の長手方向に延びる光ファイバ５２を具備する。光ファイバ５２は、光ビームＢをプローブ１００に伝送し、および／またはプローブ１００からのビームＢを伝播する。
【００３６】
光ビームＢは、プローブ１００の光ポート１１０を介して、放射および／または集光される。このビームは、符号５８で示すように、シース２０を伝播する。ＯＣＴプローブの一例において、ビームＢは、血管壁１０の照射領域１２の屈折率プロファイル（Ａ−スキャン）を解析するのに用いられる。血管内壁１０の完全なスキャンは、プローブ１００を血管１０の一部に沿って螺旋状に走査させることによって収集される。これは、典型的に、プローブ１００を矢印５４で示すように対象部内で回転させながら矢印５６で示すように後退させることによって達成される。このようなスキャン動作のあいだ、前記シースによって血管１０が保護される。
【００３７】
図３に、プローブ１００内に設置される光学ベンチシステム２００を示す。この光学ベンチシステム２００は、光ファイバ５２とプローブ１００の側方領域とを光結合する。
【００３８】
詳細には、光学ベンチシステム２００は、キャップを構成する上側ベンチ２１０と、下側ベンチ２３０とを含む。好ましい実施形態において、これらのベンチは、単一のシリコン結晶または単一の他の同様の材料から作製されたものである。ベンチシステム２００の立体構造（topographical feature）であるＶ字溝および突起は、リソグラフ法を用いて、詳細には、結晶構造内の平面を異なる速度でエッチングすることによって所望の立体形状（topography）を形成する異方性エッチング法を用いて作製されたものである。多くの場合、これらベンチの作製過程には、ドライエッチング（反応性イオンエッチングを含む）のような等方性エッチング法も含まれる。
【００３９】
上側ベンチ２１０と下側ベンチ２３０との間に光ファイバ５２、特にガラスコア５２Ｃが保持および挟持されるように、上側ベンチ２１０が下側ベンチ２３０に取り付けられる。
【００４０】
キャップを構成する上側ベンチ２１０は、光ファイバ５２を固定するために、当該上側ベンチ２１０の長手方向に延びる、ファイバ用の第１Ｖ字溝２１２を有する。ファイバ用の第１Ｖ字溝２１２に続いて、ファイバ用の第２Ｖ字溝２１４が一直線上に配置されている。第１Ｖ字溝２１２の深さはファイバ用の第２Ｖ字溝２１４の深さよりも大きい。第１Ｖ字溝２１２の深さは、光ファイバ５２を、当該光ファイバ５２のポリマー製の外部被覆も含めて収容することができる深さである。光ファイバ５２の遠位部位（先端部位）５２Ｃは、前記外部被覆が剥ぎ取られており、ガラスコアが露出している。そのため、上側ベンチ２１０のファイバ用の第２Ｖ字溝２１４の深さは、ファイバ用の第１Ｖ字溝２１２の深さよりも小さい。
【００４１】
第２Ｖ字溝２１４の両側方には、それぞれ係合面２１６が設けられている。上側ベンチ２１０の中央に位置する前記第２Ｖ字溝２１４と、当該上側ベンチ２１０の両縁の係合面２１６との間には、横方向において、キャップを構成する当該上側ベンチ２１０の第２Ｖ字溝２１４を画定するＶ字突起２１５が形成されている。
【００４２】
下側ベンチ２３０は、ファイバ用の第１Ｖ字溝２３２を有する。第１Ｖ字溝２３２の深さは、被覆部分も含めて光ファイバ５２を収容するように設定されているので、キャップを構成する上側ベンチ２１０のファイバ用の第１Ｖ字溝２１２と合致する。下側ベンチ２３０のファイバ用の第１Ｖ字溝２３２に続いて、ファイバ用の第２Ｖ字溝２３４が当該下側ベンチ２３０の中心軸に沿って一直線上に配置されている。ファイバ用の第２Ｖ字溝２３４の深さは、ファイバ用の第１Ｖ字溝２３２の深さよりも小さく、剥き出し状態の光ファイバ５２の中央のガラスコア５２Ｃを受け入れるように設定されている。
【００４３】
下側ベンチ２３０の第２Ｖ字溝２３４の長手方向端部には、有底のＶ字溝（凹所）２３８が設けられている。典型的な実施形態において、有底のＶ字溝２３８の深さは、第２Ｖ字溝２３４の深さよりも大きく、かつ、下側ベンチ２３０の第１Ｖ字溝２３２と同程度の深さである。
【００４４】
有底のＶ字溝２３８は、さらに、当該有底のＶ字溝の長手方向端部において光ファイバ５２の端面（終端）５２Ｅに対向する、反射端面（端部の反射面）２４０を有することを特徴とする。一例において、反射端面２４０は、金または銀の金属層または薄膜多層誘電体ミラー等の反射層でコーティングされている。一例において、反射端面２４０は平坦である。他の例において、反射端面２４０は、ビームを光ファイバ５２の端面（終端）５２Ｅに集束させ、かつ／または、端面５２Ｅからの発散ビームをコリメートするかもしくは集束させる、屈折力を有するように湾曲している。
【００４５】
ファイバ用の第１Ｖ字溝２３２の両側、ファイバ用の第２Ｖ字溝２３４の両側、および有底のＶ字溝２３８の両側には、下側ベンチ２３０の係合面２３６が設けられている。キャップを構成する上側ベンチ２１０を下側ベンチ２３０に組み付けると、上側ベンチ２１０の係合面２１６が下側ベンチ２３０の係合面２３６に着座する。上側ベンチ２１０の第２Ｖ字溝２１４を画定するＶ字突起２１５は下側ベンチ２３０の第２Ｖ字溝２３４内に嵌まり込む。
【００４６】
このようにキャップを構成するベンチ／下側ベンチを組み立てることにより、上側ベンチ２１０のファイバ用の第２Ｖ字溝２１４と下側ベンチ２３０の第２Ｖ字溝２３４との間で、光ファイバ５２の被覆されていない部位を挟持することができ、正確な位置合わせが可能となる。その他の対応する面同士は互いに近接し、エポキシや半田等の接着材料によって係止される。
【００４７】
第２Ｖ字溝２３４の長さに対する光ファイバ５２の剥き出し部位５２Ｃの長さは、端面５２Ｅが有底のＶ字溝２３８に少し突出するように設定されている。その結果、光信号が光ファイバ５２の端部５２Ｅから放射される場合、当該光信号が反射端面２４０で反射されてベンチ２１０，２３０の側方領域に導かれる。
【００４８】
また、前記Ｖ字溝の反射ミラー（反射端面）２４０までの寸法を増加させると、後続の接着工程が容易になる。ファイバ用の第２Ｖ字溝２３４と、壁部Ｄを形成する有底のＶ字溝２３８との間の寸法を増加させることにより、接着工程時にエポキシがファイバ５２の端部５２Ｅ付近でウィッキングを引き起こす（端部５２Ｅ付近まで運ばれる）のを防ぐ「ウィックストップ（wick stop）」機能がもたらされる。
【００４９】
この実施形態では、レンズ構造体２６０が、有底のＶ字溝２３８の一部、詳細には、反射端面２４０の上方に位置するようにして下側光学ベンチに固定されている。このレンズ構造体は、光学ベンチ２３０の係合面２３６に載置されるフレーム２６２を含む。フレーム２６２は中央に光ポート２６６を有する。この光ポート２６６内には、レンズ２６４が固定されているか、またはモノリシックに一体構造として形成されている。好ましい実施形態において、レンズ２６４は、シリコンまたはリン化ガリウムからなり、グレイスケールリソグラフィやドライエッチング等のフォトリソグラフ法によって製造された屈折アナモルフィックレンズである。
【００５０】
前記レンズは、シース２０の湾曲（図１を参照）によって生じる１軸方向の屈折力を補償するようにアナモルフィックとされる。
【００５１】
図４に、部分的に組み立てられた状態の光学ベンチシステムを示す。上側ベンチ２１０が下側ベンチ２３０に装着され、上側ベンチ２１０と下側ベンチ２３０との間で剥き出し部位５２Ｃが挟持される。なお、レンズ構造体２６０は、反射端面２４０を図示するために図示を省略する。反射端面２４０は、有底のＶ字溝２３８の両側壁と交差して三角形状に画定されている。
【００５２】
図示の実施形態において、組み立てられた状態の光学ベンチシステム２００の断面外形は八角形状である。このような断面形状は、キャップを構成する上側ベンチ２１０の裏側（外側）と下側ベンチ２３０の裏側（外側）との両方にＶ字溝のエッチングを施し、当該Ｖ字溝をシングレーション時のへき開位置として用いると、傾斜した縁部が形成されることにより得られる。
【００５３】
詳細には、キャップを構成する上側ベンチ２１０の裏側は、平坦な裏面２２０と当該裏面２２０の側方にそれぞれ設けられた傾斜面２１８とを有することを特徴とする。下側ベンチ２３０は、平坦な裏面２４２と、当該裏面２４２の側方にそれぞれ設けられた傾斜面２４４と、当該下側ベンチ２３０の傾斜面２４４から、キャップを構成するベンチ２１０の傾斜面２１８に向かって延びる２つの垂直側壁２４６とを有する。
【００５４】
このような八角形状、すなわち上側ベンチおよび下側ベンチの傾斜した縁部２１８、２４４は、近似で円形断面となる。その結果、ベンチシステム２００を、外側ハウジングの円状の内腔に対し、当該内腔の内壁と良好に接触するように挿入させることができる。
【００５５】
図５に、光ファイバ５２の端面５２Ｅがプローブ１００の側方領域に光結合する様子を示す。
【００５６】
詳細には、一実施形態において、光ファイバ５２の端面５２Ｅは鉛直方向を基準として０〜８°の角度、例えば５°の角度でへき開または研磨されている。具体的な角度は、ファイバの端面５２Ｅの光学反射率を最適化するように選択され、さらに、端面の反射防止コーティングの使用に依存する。詳細には、一実施形態において、ファイバの端面５２Ｅは、表面の光学反射率をさらに制御する薄膜多層誘電体の反射防止コーティングで被覆されている。そして、ファイバの端面角度の最適化は、選択された加工方法の能力を有益に引き出すことができる。
【００５７】
特定の一実施形態では、水平方向を基準として、２．４°の角度で光ファイバから光が出射される。この光は反射端面２４０に伝達される。この反射端面は、シリコン（１１１）面で形成されており、角度は５０°ないし６０°とされる。正確には結晶面の角度は５４．７４°となるはずであるが、ウェハがインゴットから切り出される際の（１００）面に公差が存在することに留意されたい。その結果、ビームＢは、プローブから出射される際に、鉛直方向を基準として、約１０〜約２０°の角度、例えば１７°の角度を有する。
【００５８】
なお、上記の説明は、光ファイバ５２からビームＢとして放射される光の場合についてのものであるが、光の相反性の原理が当てはまることに留意されたい。すなわち、プローブ１００の側方領域から生じた光が反射端面２４０によって光ファイバ５２に結合される場合にも、同じことが当てはまる。
【００５９】
図６および図７に、第１の実施形態における、プローブ１００の光学ベンチシステム２００が、外側ハウジング内に装着された様子を示す。
【００６０】
詳細には、光学ベンチシステム２００が、光ファイバ５２と共に、中空筒状の外側ハウジング組立体３１０内に挿入される。図示の実施形態において、外側ハウジング組立体３１０は、遠位側（先端側）にドーム形状のノーズ３１４を有する筒部位３１２とキャップ部位３１６との２つの部品からなる。組立ての際、光学ベンチシステム２００は、光ファイバ５２と共に、筒部位３１２の円筒状の内腔にスライド挿入される。好ましい実施形態では、光学ベンチシステム２００が、光ファイバと共に、エポキシを用いて典型的に接着係止される。その後、キャップ部位３１６が筒部位３１２に装着固定される。
【００６１】
組み立てられた状態の光学ベンチシステム２００の前記八角形の断面形状により、筒部位３１２の円筒状の内腔と光学ベンチシステム２００との間で、機械的に良好な相互作用（接触）が確実に達成される。
【００６２】
筒部位３１２の１つの側方が開いており、窓３１８を形成している。キャップ部位３１６は、筒部位３１２と同じ円筒外周を有するように寸法決めされているが、長さは窓３１８の長さよりも短い。
【００６３】
図７に、組み立てられた状態の外側ハウジング組立体を示す。図７では、キャップ部位３１６が窓３１８内に装着されている。ここで、光学ベンチシステム２００のレンズ構造体２６０の上方に光ポート１１０が構成され、ビームＢを透過させる。
【００６４】
図８Ａおよび図８Ｂに、外側ハウジング３１０の第２の実施形態における２種類の変形例を示す。これらの例にかかる外側ハウジング３１０は、光ポート１１０に合わせて寸法決めされた、小さい窓部位を有する。キャップ部位は不要である。代わりに、筒部位３１２のみが設けられている。これらの例において、ベンチシステム２００は、レンズ構造体２６０が光ポート１１０の位置に来るまで筒部位３１２内にスライド挿入される。
【００６５】
図８Ａの変形例は、筒部位３１２にエポキシ用ポート３３２を有する点で図８Ｂの変形例と異なる。これにより、エポキシ用ポート３３２で露出した光ファイバの長さ部分に対してエポキシを塗布することができるので、ファイバのストレインリリーフ（張力緩和）を向上させることができ、さらには、光学ベンチシステム２００と光ファイバ５２と筒部位３１２の円筒状の内腔との間で、機械的に良好な接合を確実に達成することができる。
【００６６】
図９に、シリコン製の光学ベンチシステム２００の第２の実施形態を示す。この実施形態では、上側光学ベンチが存在せず、シリコン製の下側光学ベンチ２３０のみが使用される。この実施形態は、光ファイバのガラスコアを固定する、単一の、ファイバ用のＶ字溝２３４が設けられているので、さらに簡略化されている。
【００６７】
このファイバ用の単一のＶ字溝２３４には、有底のＶ字溝（凹所）２３８が揃えて配置されている。第１の実施形態で説明したように、有底のＶ字溝２３８には傾斜した反射端面が設けられている。また、前述の実施形態で説明したように、この傾斜した反射端面の上方に、レンズ構造体２６０が位置している。
【００６８】
ここでも、組み立てられた状態の光学ベンチシステム２００の断面外形は八角形状である。このような断面形状は、下側ベンチ２３０の裏側（外側）とレンズ構造体２６０の裏側（外側）との両方にＶ字溝のエッチングを施し、当該Ｖ字溝をシンギュレーション時のへき開位置として用いると、傾斜した縁部が形成されることにより得られる。詳細には、下側ベンチ２３０は、平坦な裏面２４２と、当該裏面２４２の側方に設けられた２つの傾斜面２４４と、当該下側ベンチ２３０の傾斜面２４４からレンズ構造体２６０の傾斜面２７０に向かって延びる２つの垂直側壁２４６とを有する。
【００６９】
ここでも、前記Ｖ字溝の反射ミラー（反射端面）２４０までの寸法を増加させると、後続の接着工程が容易になる。ファイバ用の第２Ｖ字溝２３４と、壁部Ｄを形成する有底のＶ字溝２３８との間の寸法を増加させることにより、エポキシがファイバの端部付近でウィッキングを引き起こすのを防ぐ「ウィックストップ（wick stop）」機能がもたらされる。
【００７０】
この第２の実施形態には、極めて簡単に製作できるという利点がある。他方、ガラスコアのみが光学ベンチシステム２００に固定されるので、光ファイバのストレインリリーフは減少する。
【００７１】
図１０〜図１２に、図９に示す光学ベンチシステム２００の第２の実施形態に適合する、外側ハウジング３１０の第３の実施形態を示す。
【００７２】
図１０を参照して、詳細には、前記第３の実施形態は筒部位３１２を有する。筒部位の外表面３５０は略円筒形状である。筒部位３１２は、長手方向に延びるスロット３４０を有する。この長手方向に延びるスロット３４０は、当該スロットの開口から、断面視で垂直に延びる垂直側壁３４４を有する。長手方向に延びるスロット３４０は、さらに、水平方向に平坦な底部３４２を有する。断面視で傾斜またはＶ溝形状とされた側壁３４６により、垂直側壁３４４と平坦な底部３４２とが接続されている。
【００７３】
筒部位３１２内、詳細には、長手方向に延びるスロット３４０内に、エンド部位３３０が嵌め込まれる。エンド部位３３０の外側壁３６２は、当該エンド部位３３０がスロット３４０内に装着された際に外側ハウジング３１０の円筒形状を完成させる部分円筒を形成している。エンド部位３３０は、さらに、スロット３４０の内壁の形状に合致する、垂直側壁３６４、平坦な底部３６８、および傾斜したＶ字溝の側部３６６を有する。
【００７４】
図１１に、エンド部位３３０を筒部位３１２のスロット３４０内に装着させた状態の、ハウジング３１０の第３の実施形態を示す。
【００７５】
図１２に、ハウジング３１０の第３の実施形態の一変形例を示す。このハウジング３１０は、ドーム形状のエンド部位３３０を具備する。
【００７６】
図１３に、ハウジング３１０の第３の実施形態と光学ベンチシステム２００の第２の実施形態とを利用した、完全に組み立てられた状態のプローブ１００を示す。
【００７７】
詳細には、光ファイバ５２が、下側ベンチ２３０のファイバ用のＶ字溝２３４内に装着されている。下側ベンチ２３０は、ハウジング３１０の筒部位３１２の長手方向に延びるスロット３４０内に装着されている。さらに、長手方向に延びるスロット３４０の遠位端（先端）では、当該スロット３４０内にエンド部位３３０が装着されている。
【００７８】
キャップ部位３８０が、スロット３４０内において下側ベンチ２３０上に装着される。光ファイバ５２は、キャップ部位３８０と下側ベンチ２３０との間に挟持される。キャップ部位３８０は、光ファイバ５２の上部に係合する、断面視で円筒状の凹所３８２を有する。キャップ部位３８０は、さらに、筒部位３１２の対応する垂直壁３４４に係合する垂直部３８４を有する。外側ハウジング３１０には、下側ベンチ２３０に装着されるレンズ構造体２６０の上方に位置する光ポート１１０が設けられている。光ポート１１０は、長手方向においてキャップ部位３８０とエンド部位３３０との間、および横方向においてスロット３４０の両側縁の間に位置する空間によって画定されている。
【００７９】
好ましくは、図１０〜図１３に示したハウジング３１０の第３の実施形態は、ＬＩＧＡ法またはその他の関連する電鋳製法を用いて製造されたものである。ＬＩＧＡは、Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ、Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ、Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ（英語でＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ、Ｍｏｌｄｉｎｇ）（日本語でリソグラフィ、電気めっき、成形）の頭文字を取ったものであり、一般的に一定の断面形状（押出成形で得られるような形状）を有する高アスペクト比の微小構造を作製するための加工技術を表す。
【００８０】
図１４Ａ〜図１４Ｃは、電鋳製法を用いて外側ハウジング３１０、エンド部位３３０およびキャップ部位３８０を作成するための製造工程を示す断面図である。
【００８１】
詳細には、図１４Ａに示すように、基材４１０上のシード層／剥離層４１２に、厚いＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）またはＳＵ−８レジストの層４１４を接着させる。
【００８２】
レジスト層４１４の深さｄにより、この後に製造される押出部分の最大厚さが決まる。その結果、この深さにより、部品（外側ハウジング３１０、エンド部位３３０およびキャップ部位３８０）の長さが決まる。
【００８３】
図１４Ｂに、外側ハウジング３１０、エンド部位３３０およびキャップ部位３８０を作成するための次の製造工程を示す。詳細には、厚いレジスト層４１４が、ＰＭＭＡレジストの場合にはコリメートされたＸ線で露光されることによってパターン転写され、あるいは、ＳＵ−８レジストの場合には紫外線光で露光されることによってパターン転写される。詳細には、レジスト層４１４とシンクロトロン光またはＵＶ光等の照射源との間に、所望の構造パターンを有するポジマスクまたはネガマスクの形態のマスク４１６が配置される。その後、レジスト層４１４は、図１４Ｂに示すようにパターン層４１４Ａに現像される。
【００８４】
図１４Ｃに、外側ハウジング３１０、エンド部位３３０およびキャップ部位３８０の擬似押出部分（押出成形で得られたような部分）が形成される様子を示す。詳細には、好ましい実施形態では、シード層４１２上の、パターン化されたレジスト層４１４Ａのフォトリソグラフ法で形成された型に対して電気めっきを施すことにより、擬似押出部分が形成される。この実施形態において、好適なめっき金属はニッケルである。他の実施形態では、ニッケル−鉄合金などのニッケル系合金が使用されてもよい。さらに他の実施形態では、金または金系合金が使用されてもよい。他の金属および合金には、銀、銀系合金、ニッケル−銅合金、ニッケル−コバルト合金、金−コバルト合金、および微小構造に係止するようにコロイド状の酸化粒子を含む合金が含まれる。
【００８５】
図１５Ａおよび図１５Ｂに、複数のレンズ構造体からなるウェハを示す。同図には、レンズ構造体２６０の製造方法を示すために、一部のレンズ構造体の断面が示されている。
【００８６】
詳細には、図１５Ａに示すように、レンズ構造体２６０がウェハ材Ｗで大量生産される。各レンズ構造体は、中央に光ポート２６６を有するフレーム２６２を含む。光ポート２６６の上方に、屈折レンズ２６４が形成される。
【００８７】
レンズ２６４は、シリコンまたはリン化ガリウムから作製され、好ましくは、ウェハＷの前側ＦＳにグレイスケールリソグラフィやドライエッチング等のフォトリソグラフ法を施すことによって製造されたものである。他の例において、前記レンズは、米国特許第７４１６６７４号明細書に開示されたＣＭＰ法を用いて製造されたものである。なお、この米国特許の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【００８８】
好ましい実施形態では、図１５Ｂに示すように、ウェハ材Ｗが複合ウェハ、好ましくは絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）である。レンズ２６４は、デバイスウェハ材５１０内で加工される。埋込酸化物の中間層５１２により、ハンドルウェハ材５１４をデバイスウェハ材５１０から分離する。
【００８９】
ハンドルウェハ材５１４は、主に、レンズ構造体２６０のフレームおよび機械的な支持部として機能する。好ましい実施形態において、ハンドルウェハはシリコン製のウェハであり、デバイス層の厚さは１０〜５０μｍ（この例では２５μｍ）であり、埋込酸化物の厚さは１〜４μｍ（この例では２μｍ）である。レンズのエッチング深さは、最も深い箇所で約５μｍである。
【００９０】
光ポート２６６は、ハンドルウェハ材５１４の裏側ＢＳに対し、屈折レンズ２６４の中心光軸５２０に沿って裏面エッチング（backside etch）を施すことによって作成される。好ましくは、この裏面エッチングは、ハンドルウェハ材５１４とデバイスウェハ材５１０とを分離する埋込酸化物の層５１２で停止する、ドライエッチング、特に反応性イオンエッチングである。その後、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いて、光ポート２６６の底部に存在する酸化物を除去してレンズ２６４の裏側を露出させる。好ましい実施形態では、前側ＦＳおよび裏側ＢＳ、詳細にはレンズ２６４に、誘電体を含む反射防止コーティングが塗布される。
【００９１】
好ましくは、裏側ＢＳに対し、反射防止コーティングに加えて、下側光学ベンチに接着し易くなるように金属が堆積される。
【００９２】
図１５Ａを再び参照して、各レンズ構造体２６０はシンギュレーション（ダイシング）工程で分離される。好ましい実施形態では、ウェハＷの前側ＦＳの、別々のレンズ構造体２６０の各レンズ２６４の間に、１軸方向に沿ってＶ字溝６１０が形成される。これらのＶ字溝６１０により、レンズ構造体２６０の両側に、傾斜した縁部２７０が形成される。Ｖ字溝６１０は、ウェハをへき開して各列のレンズ構造体を形成するためのへき開線として機能する。横方向のスクライブレーンＬＡを用いて、各列のレンズ構造体２６０を、個々のシンギュレーション(個片化)されたレンズ構造体２６０に分離する。一部の実施形態では、シングレーションを容易にするために、レーンＬＡに沿ってウェットエッチングまたはドライウェッチングが施される。
【００９３】
図１６Ａに、フォトリソグラフエッチング法／異方性エッチング法を用いて１枚のウェハに複数の個別の下側光学ベンチ２３０を形成する様子を示す。詳細には、１枚のウェハＷの前側ＦＳに、光学ベンチ２３０の列が形成される。その後、これらの光学ベンチ２３０は、横方向のスクライブラインＬＡおよび縦方向のスクライブ面ＬＯに沿ってへき開されることにより、個々の光学ベンチにシンギュレートされる。
【００９４】
図１６Ｂおよび図１６Ｃに、下側光学ベンチ２３０の前側ＦＳを形成するために使用される、異方性エッチング用のエッチングマスクＦＭ１，ＦＭ２の例を示す。詳細には、これらのエッチングマスクを用いて、ウェハ材のレジスト層にフォトリソグラフ法でパターン転写した後、当該レジスト層が現像される。次に、ウェハの前側を、例えばバッファＫＯＨ等を用いて、時間制御された異方性ウェットエッチング工程に曝す。
【００９５】
図１６Ｄに、裏側エッチングマスクＢＭと前側エッチングマスクＦＭとの関係を示す。詳細には、裏側マスクＢＭを用いて、下側光学ベンチの傾斜した縁部（図４の符号２４４を参照）が、裏側ＢＳに形成される。この裏側マスクＢＭは、前側エッチングに使用されるマスクＦＭの両側方に２つの露出した部位を有する。裏側マスクＢＭのパターンにより、各側方に、下側光学ベンチの裏側に傾斜した縁部を形成するためのＶ字溝を形成する。
【００９６】
以上のとおり、本発明を好ましい実施形態に基づいて具体的に図示し詳細に説明した。しかし、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく形態および細部に対して様々な変更が可能であることを理解するであろう。
【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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【国際調査報告】
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