(57)【要約】【課題】レンズと光学素子とを結合した結合型レンズにおいて、レンズと発光素子や受光素子等の光学素子との光軸合わせが不要な結合型レンズおよびその製造方法を提供する。【解決手段】レンズ部１０と面発光レーザ部４とからなる結合型レンズにおいて、レンズ部１０は、第１のレンズ面８を用いて、第２のレンズ面９および金属バンプ７を形成する。一方、面発光レーザ部４は、フォトリソグラフィによって高精度に位置決めして、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に金属バンプ３を形成する。レンズ部１０と面発光レーザ部４との結合は、それぞれに高精度に位置決めして形成された金属バンプ７と金属バンプ３とを突き合わすことによって行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレンズ面と、第１のレンズ面の反対の面に形成された第２のレンズ面とを有する光学部材からなるレンズの製造方法であって、
上記第１のレンズ面を有する光学部材に光を照射し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面を形成するレンズ面形成工程を含むことを特徴とするレンズの製造方法。
【請求項２】
上記レンズ面形成工程は、上記第２のレンズ面を形成する側の面に、感光性樹脂層を形成し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記感光性樹脂に上記第２のレンズ面の形状をパターニングすることを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
【請求項３】
上記感光性樹脂層はレジスト層であり、
上記レンズ面形成工程は、上記レジスト層にパターニングした上記第２のレンズ面の形状を、上記光学部材に転写することを特徴とする請求項２に記載のレンズの製造方法。
【請求項４】
上記感光性樹脂層は紫外線硬化樹脂層であり、
上記レンズ面形成工程は、上記紫外線硬化樹脂層を硬化して上記第２のレンズ面を形成することを特徴とする請求項２に記載のレンズの製造方法。
【請求項５】
上記レンズ面形成工程は、強度分布を有する光を、上記第１のレンズ面に照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズの製造方法。
【請求項６】
上記レンズ面形成工程は、上記第１のレンズ面に照射する光の入射方向と光強度、あるいは光の入射方向と照射時間を調整しながら、均一強度の光を上記第１のレンズ面に照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズの製造方法。
【請求項７】
上記光学部材が、透明無機誘電体からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズの製造方法。
【請求項８】
上記レンズ面形成工程の前段に、上記光学部材における上記第１のレンズ面側の上記第１のレンズ面以外の領域に、遮光膜を形成する工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレンズの製造方法。
【請求項９】
上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面側に、光学素子との結合位置を合わせる位置合わせマーカをパターニングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレンズの製造方法。
【請求項１０】
上記第１のレンズ面を有する光学部材には、複数の上記第１のレンズ面が配列していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のレンズの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレンズの製造方法によって得られたレンズ。
【請求項１２】
第１のレンズ面と、第１のレンズ面の反対の面に形成され、かつ、第１のレンズ面の光軸に一致した第２のレンズ面とを有する光学部材からなるレンズと、光学素子とが結合してなる結合型レンズ。
【請求項１３】
上記光学素子は、面発光型レーザ、端面発光型レーザ、または受光素子であることを特徴とする請求項１２に記載の結合型レンズ。
【請求項１４】
上記レンズおよび光学素子には、互いの結合位置を合わせる位置合わせマーカが備えられ、
上記レンズに備えられる位置決めマーカは、上記第１のレンズ面を透過した光を用いてパターニングされたものであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の結合型レンズ。
【請求項１５】
第１のレンズ面と、第１のレンズ面の反対の面に形成され、かつ、第１のレンズ面の光軸に一致した第２のレンズ面とを有する光学部材からなるレンズと、当該レンズとの結合位置を合わせる位置合わせマーカを備えた光学素子とが結合してなる結合型レンズの製造方法であって、
上記第１のレンズ面を有する光学部材に光を照射し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面を形成するレンズ面形成工程と、
上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面側に、光学素子との結合位置を合わせる位置合わせマーカをパターニングする工程と、
上記レンズの位置合わせマーカと、光学素子の位置合わせマーカとを結合する工程とを含むことを特徴とする結合型レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズおよび結合型レンズ、並びにそれらの製造方法に関し、より詳細には、例えば、両面にレンズ面を有するレンズ、および、当該レンズと発光素子や受光素子等の光学素子とが結合してなる結合型レンズ、並びに、それらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報化社会の進展に伴い、光信号を通す光通信経路を有する光通信経路素子、および光通信経路素子を伝送媒体として光通信を行う光通信モジュールによるネットワーク技術が注目されている。光通信経路素子とは、例えば、光ファイバまたはプラスチック光ファイバのことである。
【０００３】
特に、プラスチック光ファイバは、従来の石英ファイバに比べコア径が非常に大きく接続が簡単であること、また低コストで設置でき、しかも強度に優れながら柔軟性に富むため、取り扱いが簡単という特徴を備えているため、末端系の光光通信経路素子として注目されている。プラスチック光ファイバには光源（発光素子）として面発光レーザが適用される。面発光レーザは、レーザ出射角が、端面レーザに比べ、等方的でかつ小さいという優れた特徴を有している。このため、レーザ放射角の小さい面発光レーザをコア径の大きいプラスチック光ファイバに適用することにより、光ファイバと光源との間にレンズを介さずに直接にレーザ光を光ファイバに入射させる簡単な構成の光通信モジュールを実現することができる。
【０００４】
しかし、プラスチック光ファイバは光の伝播損失が大きいという欠点があり、プラスチック光ファイバの伝送距離を長くするには、大きな光出力の光源が必要になる。光源である面発光レーザのレーザ出力（光出力）を増すには、レーザ出射口径を大きくすることが有効である。ところが、レーザ出射口径を大きくすると放射角が大きくなるという問題が生じる。放射角の増大は、結合効率、すなわち、ファイバコア内に入射するレーザ光の光量の低下および取り付けマージンの減少を招く結果となる。
【０００５】
そこで、レーザ出射光の放射角の増大を防ぐ解決手段として、プラスチック光ファイバと面発光レーザの間にレンズを挿入する構成がとられている。
【０００６】
また、特許文献１には、レーザ出射光の放射角の増大を防ぐ解決手段として、面発光レーザの出射面上にレンズを形成する構成が開示されている。すなわち、レーザ出射面を凸レンズ形状に形成することにより、レーザ出射面において、レーザ光を屈折させ、レーザ光の放射角を狭くしている。これにより、レーザ出射面において放射角を制御できるため、レーザ出射口径を大きくしても放射角を小さく設定することが可能となる。
【０００７】
一方、光ファイバを用いた光通信においては、プラスチック光ファイバの受信側でも、プラスチック光ファイバから出射された光を効率よく受光素子に導く必要がある。光通信の高速化のためには、受光素子の受光面の面積を小さくしなければならず、小さい受光面に光を導くために、プラスチック光ファイバと受光素子の間にレンズを配置する構成がとられている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−７６６８２号公報（公開日２０００年３月１４日）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプラスチック光ファイバと面発光レーザの間にレンズを挿入する構成では、プラスチック光ファイバ、レンズ、面発光レーザの３点の光軸合わせを行う必要性が生じ、光軸調整の工程が増えるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献１に記載の面発光レーザのように、出射面上にレンズを形成したとしても、プラスチック光ファイバと結合するには、互いの光軸合わせを行う必要性が生じ、光軸調整の工程が増えるという問題がある。また、面発光レーザの作製プロセスが増え、工程が複雑化するため、レーザの歩留まりの低下を招きやすいという問題もある。
【００１１】
また、プラスチック光ファイバの受信側において、プラスチック光ファイバと受光素子の間にレンズを配置する場合にも、プラスチック光ファイバとレンズと受光素子との３点の光軸合わせを行う必要が生じるという問題点がある。
【００１２】
このように、従来の構成では、レンズと他の光学素子とを結合させる場合に、互いの光軸合わせを行う必要があるという問題点を有している。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光軸合わせを行うことなく、発光素子や受光素子等の光学素子と結合することができる、レンズ、および、当該レンズと光学素子とが結合してなる結合型レンズ、並びにそれらの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズは、上記の課題を解決するために、第１のレンズ面と、第１のレンズ面の反対の面に形成された第２のレンズ面とを有する光学部材からなるレンズの製造方法であって、上記第１のレンズ面を有する光学部材に光を照射し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面を形成するレンズ面形成工程を含むことを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、第１のレンズ面を透過した光によって、第２のレンズ面が形成されるので、第１のレンズ面と第２のレンズ面との光軸が一致する。これにより、第１のレンズ面に対して精密に位置合わせされた第２のレンズ面を形成できる。それゆえ、光軸合わせを行う工程を設けることなく、光軸ずれを抑制した両面レンズを製造することができる。
【００１６】
本発明のレンズの製造方法は、上記レンズ面形成工程は、上記第２のレンズ面を形成する側の面に、感光性樹脂層を形成し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記感光性樹脂に上記第２のレンズ面の形状をパターニングすることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、光学部材における第２のレンズ面を形成する側の面に、感光性樹脂層を形成した後、その感光性樹脂層に、第１のレンズ面を透過した光を用いて、第２のレンズ面の形状がパターニングされる。その結果、第１のレンズ面と感光性樹脂に形成された第２のレンズ面との光軸が一致する。したがって、感光性樹脂層に形成された第２のレンズ面に基づいて、光学部材に第２のレンズ面を形成すれば、第１のレンズ面に対して精密に位置合わせされた第２のレンズ面を形成できる。
【００１８】
本発明のレンズの製造方法は、上記感光性樹脂層はレジスト層であり、上記レンズ面形成工程は、上記レジスト層にパターニングした上記第２のレンズ面の形状を、上記光学部材に転写するものであってもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、レジスト層に形成された第２のレンズ面の形状を光学部材に転写することにより、第１のレンズ面と光軸が一致する第２のレンズ面を形成することができる。
【００２０】
本発明のレンズの製造方法は、上記感光性樹脂層は紫外線硬化樹脂層であり、上記レンズ面形成工程は、上記紫外線硬化樹脂層を硬化して上記第２のレンズ面の形状を形成するものであってもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、例えば、第１のレンズ面を透過した紫外線によって、紫外線硬化樹脂層の所望の領域を硬化させた後、未硬化の紫外線硬化樹脂層部分を除去することにより、紫外線硬化樹脂層に第２のレンズ面の形状を形成することができ、第１のレンズ面と光軸が一致する第２のレンズ面を形成することができる。
【００２２】
本発明のレンズの製造方法は、上記レンズ面形成工程は、強度分布を有する光を、上記第１のレンズ面に照射するものであってもよい。例えば、部分的に光の透過率を変化させるマスクを用いて、第１のレンズ面に上記マスクを透過させた光を照射するものであってもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、強度分布を持つ光を第１のレンズ面に照射することで、光の強度が連続的に変化する光束を光学部材に照射することができる。これにより、光学部材に照射する光の強度を調整しながら、第１のレンズ面に対して精密に位置合わせされた第２のレンズ面を形成できる。
【００２４】
また、強度分布を持つ光を第１のレンズ面を介して、感光性樹脂層に照射すれば、強度分布を調整することによって、感光性樹脂層の厚み方向に対する光照射量を制御することができる。その結果、第２のレンズ面の形成だけではなく、例えば、光学素子との結合を行うための位置合わせマーカを設ける領域をパターニングするなど、第２のレンズ面以外の構造物を形成することも可能である。
【００２５】
本発明のレンズの製造方法は、上記レンズ面形成工程は、上記第１のレンズ面に照射する光の入射方向と光強度、あるいは光の入射方向と照射時間を調整しながら、均一強度の光を上記第１のレンズ面に照射するものであってもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、第１のレンズ面に、強度分布を有さない均一強度光を、その入射方向と光強度、あるいはその入射方向と照射時間を調整しながら照射するので、第１のレンズ面を介して光学部材に露光される露光量が変化する。これにより、第１のレンズ面に均一強度の光を照射した場合に、露光量を変化させることによって、第２のレンズ面を形成することが可能である。それゆえ、光学部材に照射する光の露光量を調整しながら、第１のレンズ面に対して精密に位置合わせされた第２のレンズ面を形成できる。
【００２７】
本発明のレンズの製造方法は、上記光学部材が、透明無機誘電体からなるものであってもよい。上記の構成によれば、光学部材が透明無機誘電体で構成されているので、第１のレンズ面に照射された光が効率よく透過する。その結果、第１のレンズ面に照射された光を損失することなく、第２のレンズ面を形成することができる。
【００２８】
本発明のレンズの製造方法は、上記レンズ面形成工程の前段に、上記光学部材における上記第１のレンズ面側の上記第１のレンズ面以外の領域に、遮光膜を形成する工程をさらに含んでいてもよい。
【００２９】
上記の構成によれば、第１のレンズ面側の、第１のレンズ面が形成されている領域以外の領域には遮光膜が形成されている。これにより、第１のレンズ面以外にから光学部材に照射される光を遮断することができる。その結果、第１のレンズ面を透過した光のみによって、第２のレンズ面を形成することができる。
【００３０】
本発明のレンズの製造方法は、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面側に、光学素子との結合位置を合わせる位置合わせマーカをパターニングする工程をさらに含んでいてもよい。
【００３１】
上記の構成によれば、第２のレンズ面の形成と同様に、第１のレンズ面を透過した光によって、位置合わせマーカがパターニングされる。これにより、例えば、光学素子に形成された位置合わせマーカと、上記レンズに形成された位置合わせマーカとを結合させれば、互いの光軸が高精度に一致した結合型レンズを得ることができる。なお、前述のように、結合型レンズを得る場合も、光軸合わせを行う工程は不要である。また、位置合わせマーカを形成する工程は、レンズ面形成工程の前後、どちらに行ってもよい。
【００３２】
本発明のレンズの製造方法は、上記第１のレンズ面を有する光学部材には、複数の上記第１のレンズ面が配列していてもよい。
【００３３】
上記の構成によれば、光学部材の一方の面に、複数個の第１のレンズ面が配列されている。これにより、上記光学部材に光を照射し、複数個の第１のレンズ面のそれぞれに対応した第２のレンズ面が形成されたレンズ集積体を得ることができる。このレンズ集積体は、所定の分割ラインで分割することにより、精度良く位置決め形成され、互いの光軸が一致したレンズ面を備えるレンズを一度に大量に製造することができる。
【００３４】
本発明のレンズは、上記本発明のレンズの製造方法によって得られたものである。これにより、第１のレンズ面と第２のレンズ面との光軸が一致したレンズを提供できる。
【００３５】
また、本発明の結合型レンズは、上記の課題を解決するために、第１のレンズ面と、第１のレンズ面の反対の面に形成され、かつ、第１のレンズ面の光軸に一致した第２のレンズ面とを有する光学部材からなるレンズと、光学素子とが結合してなるものである。
【００３６】
上記の構成によれば、第１のレンズ面と第２のレンズ面との光軸が高精度に一致しているので、レンズと光学素子との光軸ズレを無視できる程度に抑制することができる。このような結合型レンズは、例えば、光通信において、光源と光ファイバとの接続や、光ファイバと受光素子との接続など、といった光通信モジュールとして利用することができる。
【００３７】
本発明の結合型レンズにおいて、上記光学素子は、面発光型レーザ、端面発光型レーザ、または受光素子であってもよい。
【００３８】
上記の構成によれば、光学素子が面発光レーザや端面発光型レーザなどの発光素子や、受光素子である場合にも、互いの光軸のズレを抑制した結合型レンズを提供できる。
【００３９】
これにより、レーザ出射面において放射角を制御できるため、発光素子のレーザ出射口径を大きくしても放射角を小さく設定することが可能である。したがって、レーザ光を効率よく光ファイバに入射させることができるため、発光素子の出力を上げ、光学通信素子の伝送距離を長くすることが可能になる。
【００４０】
また、光ファイバと受光素子の間にレンズを配置することにより、受光素子の小さい受光面にも効率よく光ファイバから出射された光を導くことができ、光通信の高速化を図ることができる。
【００４１】
本発明の結合型レンズは、上記レンズおよび光学素子には、互いの結合位置を合わせる位置合わせマーカが備えられ、上記レンズに備えられる位置決めマーカは、上記第１のレンズ面を透過した光を用いて形成されたものであることを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、レンズと光学素子とが、高精度に位置決めされて形成された位置合わせマーカ同士によって結合することによって、互いの光軸ズレを無視できる程度に抑制することができる。
【００４３】
本発明の結合型レンズの製造方法は、第１のレンズ面と、第１のレンズ面の反対の面に形成され、かつ、第１のレンズ面の光軸に一致した第２のレンズ面とを有する光学部材からなるレンズと、当該レンズとの結合位置を合わせる位置合わせマーカを備えた光学素子とが結合してなる結合型レンズの製造方法であって、上記第１のレンズ面を有する光学部材に光を照射し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面を形成するレンズ面形成工程と、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面側に、光学素子との結合位置を合わせる位置合わせマーカをパターニングする工程と、上記レンズの位置合わせマーカと、光学素子の位置合わせマーカとを結合する工程とを含むことを特徴としている。
【００４４】
上記の構成によれば、第１のレンズ面を透過した光によって、第１のレンズ面および位置合わせマーカがパターニングされたレンズと、位置合わせマーカを備えた光学素子とを、互いの位置合わせマーカ同士を結合して、結合型レンズを製造する。このようにして製造した結合型レンズは、第１のレンズ面と第２のレンズ面との光軸が高精度に一致し、しかも、位置合わせマーカ同士を結合することによりレンズと光学素子との光軸ズレを無視できる程度に抑制することができる。
【００４５】
なお、本発明において、「光軸が一致」とは、結合型レンズとして利用する際、別途光軸を一致させるための処理を行う必要がない程度に光軸が一致していることを示しており、勿論、レンズ部１０の光軸と発光素子の光軸とが完全に一致することが好ましい。
【００４６】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４７】
（１）本発明の結合型レンズ
本実施形態では、レンズと光学素子とからなる結合型レンズとして、レンズと面発光レーザとからなる結合型レンズを例に挙げて説明する。
【００４８】
図１は、本実施形態の結合型レンズを示す断面図である。本実施形態の結合型レンズは、面発光レーザ部（発光素子）４とレンズ部１０とから構成されており、面発光レーザ部４の金属バンプ３と、レンズ部１０の金属バンプ７とによって互いに連結している。
【００４９】
面発光レーザ部４は、面発光活性層部１と、ｎ型ＧａＡｓ基板２と、金属バンプ３とから構成されており、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に、面発光活性層部１と金属バンプ３とが形成されている。面発光レーザ部４は、ｎ型ＧａＡｓ基板２に対して、垂直方向にレーザ光１１を出射する。
【００５０】
面発光活性層部１は、レンズ部１０の第２のレンズ面９にレーザ光１１を出射できる位置（図１では、第２のレンズ面９の直下）に配置されており、ｎ型ＧａＡｓ基板２側から順に、下部分布反射型多層膜ミラー（以下、「下部ＤＢＲミラー」という）１０１、量子井戸活性層１０２、上部分布反射型多層膜ミラー（以下、「上部ＤＢＲミラー」という）１０３、およびコンタクト層１０４が、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に積層された構成である。
【００５１】
下部ＤＢＲミラー１０１は、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５ＡｓとＡｌＡｓとを交互に積層した２５ペアの積層体からなる分布反射型多層膜ミラーである。
【００５２】
量子井戸活性層１０２は、ＧａＡｓウエル層と、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層とから形成されている。本実施形態では、量子井戸活性層１０２は、３層からなるウエル層（ウエル層全体の厚さ３ｎｍ）と、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層（厚さ３ｎｍ）となっている。
【００５３】
上部ＤＢＲミラー１０３は、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５ＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓとを交互に積層した３０ペアの積層体からなる分布反射型多層膜ミラーである。
【００５４】
上部ＤＢＲミラー１０３には、Ｚｎがドーピングされることにより、ｐ型にされ、下部ＤＢＲミラー１０１には、Ｓｅがドーピングされることにより、ｎ型とされている。したがって、面発光活性層部１は、上部ＤＢＲミラー１０３、不純物がドーピングされていない量子井戸活性層１０２および下部ＤＢＲミラー１０１とで、ｐｉｎダイオードを形成している。これにより、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、量子井戸活性層１０２において、電子と正孔との再結合が起こり、再結合発光が生じる。量子井戸活性層１０２で生じた光が上部ＤＢＲミラー１０３と下部ＤＢＲミラー１０１との間を往復する際、誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。そして、光利得が光損失を上まわるとレーザ発振が起こり、面発光活性層部１上部の開口部から、ｎ型ＧａＡｓ基板２に対して、垂直方向にレーザ光１１が出射される。
【００５５】
面発光レーザ部４に設けられた金属バンプ３は、面発光レーザ部４とレンズ部１０との結合に用いる。後述するように、金属バンプ３は、フォトリソグラフィでパターニングされるため、ｎ型ＧａＡｓ基板２に対してミクロンオーダーの精度での位置決めされて形成されている。
【００５６】
次に、レンズ部１０について説明する。
【００５７】
図１に示すように、レンズ部１０は、面発光レーザ部４の上部に設けられ、面発光レーザ部４から出射されたレーザ光１１を、集束させたり平行光に変換したりする役割を果たす。
【００５８】
レンズ部１０は、光学部材５と遮光膜６と金属バンプ７とから構成される。光学部材５は、凸型の第１のレンズ面８と、その反対側の面に、同じく凸型の第２のレンズ面９とを有している。光学部材５の両面に形成された、凸型の第１のレンズ面８と第２のレンズ面９とは、面発光活性層部１に対向している。
【００５９】
金属バンプ７は、レンズ部１０における、面発光レーザ部４側に形成されている。すなわち、図１では、金属バンプ７は、第２のレンズ面９側の周囲の領域に形成されている。そして、金属バンプ３と金属バンプ７とによって、面発光レーザ部４とレンズ部１０とが接合されている。
【００６０】
一方、光学部材５の金属バンプ７が形成された側とは反対側の面、すなわち、光学部材５の上面側（第１のレンズ面８側）の、第１のレンズ面８が設けられている領域以外の領域には遮光膜６が設けられている。
【００６１】
遮光膜６は、レンズ部１０を面発光レーザ部４と結合させた際に面発光レーザ部４からの迷光出射防止の役割を果たす。すなわち遮光膜６は、不要な迷光を遮光して除去する機能を有する。
【００６２】
また、第１のレンズ面８と第２のレンズ面９とを備える両凸型の光学部材５は、透明無機誘電体で構成されている。透明無機誘電体の材質としては特に限定されるものではなく、十分に光を透過させることのできる透明性を有していれば良く、従来のレンズで使用される種々の材質を用いることができる。光学部材５の材質として、例えば、ガラスやポリイミドシートなどのプラスチック材料等を使用することができる。光学部材５を透明無機誘電体で形成すれば、光学部材５に照射される光を効率よく利用することができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、レンズ部１０の光学部材５が両凸型である場合について説明するが、これに限定されるものではなく、レンズの光学部材の形状を、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凹凸レンズなどの形状としてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、基板として、ｎ型ＧａＡｓ基板２を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板なども適用することもできる。
【００６５】
本発明の結合型レンズは、レンズ部１０における第１のレンズ面の光軸を中心に、第２のレンズ面９が形成されるので、第１のレンズ面８と第２のレンズ面９との光軸のズレを最小限に抑制することができる。
【００６６】
本実施形態では、レンズと面発光レーザとからなる結合型レンズについて説明したが、本発明の結合型レンズは、これに限定されるものではなく、例えば、レンズと、端面発光型の半導体レーザ（端面発光型レーザ）や発光ダイオード等の発光素子とを結合してなる結合型レンズや、レンズと、ＰＤ（フォトダイオード）に代表される受光素子とを結合してなる結合型レンズにも適用することが可能である。
【００６７】
（２）結合型レンズの製造方法
本発明の結合型レンズの製造方法は、図１に示すように、レンズ部１０および面発光レーザ部４のそれぞれに設けられた金属バンプ７および３同士を突き合わせることにより、レンズ部１０と面発光レーザ部４とを結合させる方法である。
【００６８】
以下では、レンズ部１０の製造方法と、それによって得られたレンズ部１０と面発光レーザ部４とを結合する結合型レンズの製造方法とに分けて説明する。
【００６９】
（２−１）レンズ部１０の製造方法
レンズ部１０の製造方法は、主に、第１のレンズ面を形成する工程と、第１のレンズ面と反対の面に第２のレンズ面を形成する工程とからなる。以下、各工程について詳細に説明する。
【００７０】
（２−１−１）第１のレンズ面８の形成工程
まず、第１のレンズ面８の形成工程について図２を用いて説明する。図２は、本発明のレンズ部１０の製造方法における、第１のレンズ面８の形成工程を示す図である。
【００７１】
本実施の形態にかかる第１のレンズ面８の形成工程は、（ａ）透明基板２１の一方の面に開口部Ａを有する遮光膜６を形成する工程（遮光膜形成工程）と、（ｂ）上記開口部Ａ上に形成したレジスト層（感光性樹脂層）を露光して開口部Ａにレジスト構造物を形成する工程（第１露光工程）と、（ｃ）上記レジスト構造物を第１のレンズ面の形状と同じ形状に成形する工程（成形工程）と、（ｄ）上記成形したレジスト構造物の形状を上記光学部材に反映させて第１のレンズ面８を形成する工程（第１のレンズ面形成工程）とを含んでいる。各工程を以下に説明する。
【００７２】
（ａ）遮光膜形成工程
まず、ガラスからなる透明基板２１（最終的に光学部材５となる）の一方の面に、スパッタリング、真空蒸着などの方法で遮光膜６を成膜する。続いて、円形状の開口部が複数個設けられたフォトマスクを用いて、遮光膜６に対してフォトリソグラフィによるエッチングを行う。その結果、図２（ａ）に示すように、遮光膜６に円形状の開口部Ａが形成される。この遮光膜６の開口部Ａの領域に、第１のレンズ面８を形成する。なお、遮光膜６間に形成されている開口部Ａは、形成しようとする第１のレンズ面８の外径と同じ径の円形状となるよう形成されている。
【００７３】
後続の工程では、透明基板２１上に形成された円形上の開口部Ａ（すなわち、透明基板２１上の遮光膜６形成面側の遮光膜６が取り除かれた領域）に、第１のレンズ面８が形成される。本実施形態では、リフロー法を用いて、第１のレンズ面８を形成する。
【００７４】
（ｂ）第１露光工程
次に、図２（ｂ）に示すように、透明基板２１の遮光膜６形成面側に、ネガ型レジストを塗布し、ネガレジスト層２２を形成する。
【００７５】
続いて、図２（ｃ）に示すように、ネガレジスト層２２に対し、透明基板２１の遮光膜６およびネガレジスト層２２形成面と反対側の面から光２３を照射し、透明基板２１を透過した光２３によって遮光膜６の開口部Ａのネガレジスト層２２を露光する。そして露光されたネガレジスト層２２を現像すると、開口部Ａの領域に、開口部Ａと同じ径の円柱状のレジスト構造物２２ａが得られる。
【００７６】
（ｃ）成形工程
続いて、レジスト構造物２２ａの耐熱温度以上の高温で加熱する。これにより、円柱状のレジスト構造物２２ａは溶融し、熱ダレによって図２（ｄ）に示すように、半球面に近い曲面をもった形状に変化する。このようにして、レジスト構造物２２ａに形成された形状が、第１のレンズ面８の形状となる。すなわち、この成形工程は、目的とする第１のレンズ面８の形状に応じて行えばよい。
【００７７】
（ｄ）第１のレンズ面形成工程
最後に、図２（ｅ）に示すように、エッチングにより、透明基板２１に、レジスト構造物２２ａの形状、すなわち、半球面に近い曲面を有するレジスト形状を転写し、透明基板２１上に第１のレンズ面８を形成する。
【００７８】
以上のようにして、透明基板２１に複数個の第１のレンズ面８を備えたレンズ集積体が形成される。
【００７９】
なお、遮光膜形成工程では、図２（ａ）に示すように、遮光膜６上に開口部Ａを複数個設けるようにエッチングを行っているので、透明基板２１に一度に複数の第１のレンズ面８を形成することができる。そのため、レンズ部１０を大量生産する場合に、特に好適である。
【００８０】
本実施形態では透明基板２１としてガラス基板を使用しているが、その他ポリイミドシートなどのプラスチック材など、光学レンズとして使用できるものであれば、特に限定されることなく使用することができる。
【００８１】
また、遮光膜６には、効率的に遮光できるため、アルミニウムなどの金属膜を用いることが好ましい。遮光膜６は上述したように、面発光レーザ部４からの迷光出射防止の役割を果たすが、後述するように、透明基板２１の第２のレンズ面９を形成する側（遮光膜６が形成された面と反対側）に形成した感光性樹脂層を感光させる際に、第１のレンズ面８以外から照射される光を遮断する機能も有する。
【００８２】
なお、成形工程の加熱方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ホットプレートまたは温風循環式オーブンなどを用いて行うことができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、第１のレンズ面８の作製にリフロー法を用いているが、例えば、２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）法や、等方性ウェットエッチングにより形成された球面状凹部を高屈折率部材で埋める方法、インクジェットヘッドにより紫外線硬化樹脂を滴下後、硬化させてレンズを形成する方法なども適用することができる。
【００８４】
また、第１のレンズ面形成工程のエッチング法としては、フロンガスを用いた反応性イオンエッチング法やイオンミリング法等を適用することが可能である。
【００８５】
（２−１−２）第２のレンズ面９の形成工程
次に、図３を用いて、第２のレンズ面９の形成工程について説明する。図３は、本発明のレンズ部１０の製造方法における、第２のレンズ面９の形成工程を示す図である。
【００８６】
本実施の形態にかかる第２のレンズ面９の形成工程は、前記工程で得られたレンズ集積体における第１のレンズ面８の反対側の面に、第２のレンズ面９を形成する工程である。第２のレンズ面９の形成工程では、第１のレンズ面８を用いて、第１のレンズ面８と第２のレンズ面９との光軸が一致するように形成される。
【００８７】
第２のレンズ面の形成工程は、（ｅ）上記レンズ集積体の第１のレンズ面８とは反対側の面に形成した感光性樹脂層を露光してレンズ形状パターンを形成する工程（第２露光工程）と、（ｆ）上記レンズ形状パターンを透明基板２１に転写する工程（転写工程）と、（ｇ）上記転写した面にパターニングした感光性樹脂層を形成する工程（感光性樹脂層形成工程）と、（ｈ）上記パターニングした感光性樹脂層の露出した領域に金属バンプを形成する工程（金属バンプ形成工程）とを有している。
【００８８】
（ｅ）第２露光工程
まず、図３（ａ）に示すように、前述した第１のレンズ面８の形成工程で得たレンズ集積体について、透明基板２１の第１のレンズ面８と反対側の面に厚膜ネガレジストを塗布しネガレジスト層（感光性樹脂層）２４を形成する。
【００８９】
次に、ネガレジスト層２４に対し、第１のレンズ面８を介して光２５を照射し露光する。このとき照射される光２５は、第１のレンズ面８のレンズ光軸にほぼ平行な光であり、レンズ光軸上を中心としたネガレジスト層２４が露光される。ここでは、遮光膜６が、第１のレンズ面８以外から、光２５が照射されるのを防止する。なお、第２露光工程の詳細については後述する。
【００９０】
ネガレジスト層２４の露光後、現像を行うと、第１のレンズ面８の直下にレンズ形状パターン２４ａが得られる。このレンズ形状パターン２４ａは、複数個の第１のレンズ面８の各々に対応して得られる。
【００９１】
（ｆ）転写工程
次に、図３（ｂ）に示すように、ネガレジスト層２４側から透明基板２１をエッチングすることによって、ネガレジスト層２４に形成されたレンズ形状パターン２４ａを透明基板２１に転写する。
【００９２】
この結果、透明基板２１の両面に、第１のレンズ面８と第２のレンズ面９とを有する両凸型レンズ集積体が形成される。第２のレンズ面９は、第１のレンズ面８を透過した光によって形成されるため、第１のレンズ面８の光軸と第２のレンズ面９の光軸とが一致する。
【００９３】
（ｇ）感光性樹脂層形成工程
次に、図３（ｃ）に示すように、透明基板２１の第２のレンズ面９が形成された面側に、ポジレジスト層２６を形成し、パターニングを行う。このポジレジスト層２６のパターニングも、第２のレンズ面９のパターニングと同様に、第１のレンズ面８に光を照射し、第１のレンズ面８を透過した光を用いて行う。より具体的には、図３（ｃ）に示すように第１のレンズ面９のレンズ光軸から傾けて光を入射させると、レンズ光軸以外の領域の露光も可能である。これにより、図３（ｃ）に示すように、現像後、ポジレジスト層２６の露光領域が除去され、未露光領域がポジレジスト層２６として残る。ここでのパターニングは、後続の金属バンプ７を形成するためのものである。
【００９４】
このように、本実施形態では、透明基板２１に塗布されたネガレジスト層２４およびポジレジスト層２６に対し、第１のレンズ面９を介して光を照射した領域を硬化させることによって、その硬化領域をレンズ形状パターン２４ａや、図３（ｃ）に示す、金属バンプ７を形成するためのポジレジスト層２６のような３次元形状パターンとしている。なお、照射する光の強度分布などを調整することにより、厚み方向にも変化をもたせることができるので、「３次元形状」としている。また、この硬化領域の形状を、第２のレンズ面の形状のみ、または、単に位置合わせマーカを形成するためのマスクとしてのみに使用いることもできる。
【００９５】
続いて、パターニングされたポジレジスト層２６をマスクとして金属メッキを行い、透明基板２１のポジレジスト層２６形成面側に、金属バンプ７を形成する。金属バンプ７は第２のレンズ面９の領域を囲むように設け、例えば円筒状などにするとよい。金属メッキを行った後、ポジレジスト層２６を剥離すると、図３（ｄ）に示すように金属バンプ７が形成されたレンズ集積体を得ることができる。このレンズ集積体では、第１のレンズ面８を介して露光されたポジレジスト層２６をマスクとして、金属バンプ７が形成されているので、金属バンプ７は第１のレンズ面８の光軸に対し精度良く位置決めされている。
【００９６】
以上のようにして、レンズ部１０を製造することができる。このレンズ部１０の特徴点は、第１のレンズ面８を用いて、第２のレンズ面９が形成されているので、第１のレンズ面８と第２のレンズ面９の光軸が一致する点、および、金属バンプ７も、第１のレンズ面８を透過した光を用いて形成されるので、第１のレンズ面８の光軸に対し精度良く位置決めされている点である。
【００９７】
なお、感光性樹脂層形成工程での金属バンプ７の形成法としては、金属メッキ法の他にリフトオフ法や、金属膜成膜後フォトリソグラフィとエッチングでパターニングを行う方法などが挙げられ、そのいずれを用いても良い。また、金属バンプ７の材料には金などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００９８】
なお、第２露光工程のエッチング法も前記第１露光工程と同様に、例えば、フロンガスを用いた反応性イオンエッチング法やイオンミリング法等を適用することが可能である。
【００９９】
なお、本実施の形態では、先に第２のレンズ面９を形成した後、金属バンプ７を形成する構成としたが、先に金属バンプ７を形成した後に、第２のレンズ面９を形成することもできる。
【０１００】
（２−１−３）第２露光工程
ここで、前述の第２露光工程について、詳細に説明する。
【０１０１】
図４は、第２露光工程を行う紫外線照射光学系（露光装置）の概略構成図である。ここでは、前述した第２露光工程のように、感光性樹脂としてネガレジストを用い、透明基板２１の第１のレンズ面８の形成面と反対側の面に形成されたネガレジスト層２４に第２のレンズ面を形成する場合について説明する。
【０１０２】
図４に示すように、紫外線照射光学系３０は、超高圧水銀ランプ（光源）３１と、曲面ミラー３２と、グレースケールマスク３３と、レンズ３４とから構成されている。
【０１０３】
超高圧水銀ランプ３１は、照射光の光源である。超高圧水銀ランプ３１から出射されたｉ線（波長３６５ｎｍ）の紫外光は、曲面ミラー３２によって反射され、グレースケールマスク３３を照明する。
【０１０４】
グレースケールマスク３３は、強度分布をもった光をレンズ３４に照射するマスクである。言い換えると、グレースケールマスク３３は、部分的に光の透過率を変化させたマスクである。
【０１０５】
グレースケールマスク３３は、透明基板２１に形成されたネガレジスト層２４に照射される光が、第２のレンズ面の形状を形成するのに必要な露光量分布となるように、光の透過率を調整する。すなわち、光の透過率を連続的に変化させるグレースケールマスク３３を介して紫外光を照射させることで、強度が連続的に変化する、所望の強度分布をもった光束を照射させることができる。グレースケールマスク３３を透過した紫外光は、レンズ３４を透過して透明基板２１に形成された第１のレンズ面８に入射する。第１のレンズ面８の焦点はネガレジスト層２４内にくるよう設定されているため、紫外線は第１のレンズ面８によってネガレジスト層２４内に結像し、ネガレジスト層２４のレンズ面領域（透明基板２１に接する領域）が感光される。
【０１０６】
このとき、強い紫外線により強く露光された地点は、ネガレジスト層２４がより厚く残り、弱い紫外線により弱く露光された地点ではネガレジスト層２４は薄くなる。したがって、厚く露光される部分と弱く露光される部分とを調整することにより、ネガレジスト層２４に第２のレンズ面９を形成することができる。
【０１０７】
このように、グレースケールマスク３３により照射光の透過率分布制御を行うことにより、所望の第２のレンズ面９の形状パターンが得られる。
【０１０８】
また、照射する光の強度に加えて照射時間を調整することによってネガレジスト層２４に所望の第２のレンズ面９の形状のパターンを形成することも可能である。
【０１０９】
なお、透明基板２１の第１のレンズ面８形成面側の、第１のレンズ面８の形成されている領域以外の領域には、遮光膜６が設けられているため、遮光膜６が設けられた領域の直下のネガレジスト層２４は露光されることはない。さらに、遮光膜６は第１のレンズ面８以外から透明基板２１へ照射される光を遮断する機能も有する。これにより、超高圧水銀灯３１以外から照射させる光によって、形成される第２のレンズ面９の形状が変化することを防ぐことができる。
【０１１０】
上記第２露光工程は、感光性樹脂としてレジスト層を用いているが、紫外線硬化樹脂を用いた場合も同様に行うことができる。紫外線硬化樹脂は、紫外線を照射した領域が硬化するので、感光後、紫外線硬化樹脂を有機溶剤に浸けるなどして、未硬化の領域の紫外線硬化樹脂を除去することにより、所望の紫外線硬化樹脂の形状パターンを得ることができる。
【０１１１】
また、上記の第２露光工程は、感光性樹脂としてポジレジストを用いた場合も、同様に行うことができる。すなわち、グレースケールマスク３３の代わりに、通常のフォトマスクを用いることで、フォトマスクの開口形状の縮小像がポジレジスト層上に形成される。これにより、所望のポジレジストの形状パターンを得ることが可能である。
【０１１２】
次に、別の第２の露光工程について、図５を用いて説明する。図５は、本発明のレンズの製造方法で用いられる他の紫外線照射光学系３０の概略構成を示す図である。ここでも、感光性樹脂としてネガ型レジスト２４を用い、透明基板２１の第１のレンズ面８の形成面と反対側の面に形成されたネガレジスト層２４に第２のレンズ面９を形成する場合について説明する。
【０１１３】
図５の紫外線照射光学系３０は、超高圧水銀ランプ３１と球面ミラー３５とコリメートレンズ３６と、図示しない回転ステージとから構成される。透明基板２１は２軸回転可能な回転ステージに搭載され、回転ステージは自動制御によって回転角を制御できる。
【０１１４】
図５に示すように、超高圧水銀ランプ３１から出射されたｉ線紫外光は、球面ミラー３５とコリメートレンズ３６によって平行光に変換され、透明基板２１に導かれる。透明基板２１を搭載した、Ｙ軸とＺ軸（基板面法線）とを中心に回転する２軸回転ステージの回転角の制御によって、透明基板２１の基板面法線と紫外光平行光光軸との傾きを自在に変化させることができる。これにより、透明基板２１に照射する光の入射方向を調整することが可能である。また、照射する光の強度や照射時間も調整することも可能である。
【０１１５】
コリメートレンズ３６を介して、透明基板２１に照射された紫外光平行光は、第１のレンズ面８を透過し、透明基板２１のネガレジスト層２４で一点に集光され、この集光スポットによってネガレジスト層２４が感光される。次に、透明基板２１を回転させ第１のレンズ面８に対する紫外光平行光の入射角度を変えることにより、ネガレジスト層２４中の集光スポット（感光させるポイント）の位置を変化させることができる。このとき、各ポイントで露光時間（照射時間）あるいは照射光強度を制御することで、所望の地点に所望の露光量の露光を行うことができる。よって、透明基板２１の第１のレンズ８に照射する光の入射角度、強度、照射時間を制御するとともに、所望の地点に所望の露光量の露光を行う工程を繰り返すことにより、ネガレジスト層２４を所望のパターンに感光することができる。
【０１１６】
図５に記載の紫外線照射光学系３０では、図４に示したグレースケールマスク３３が不要であるため、マスク作製コストを削減できる。また、回転ステージの自動制御のプログラムを変更することにより、様々な形状のパターニングを行うことができる。
【０１１７】
（２−２）結合型レンズの製造方法
本発明の結合型レンズは、前述のようにして製造したレンズ部１０と、発光素子や受光素子とを連結して製造することができる。この製造方法では、レンズ部１０と、連結すべき発光素子または受光素子などとの位置合わせが重要となる。この位置合わせが不充分であると、レンズ部１０と、発光素子または受光素子との光軸が一致しないため、非常に煩雑な光軸合わせを行う必要があり、実用化する上で、問題となる。
【０１１８】
本発明の結合型レンズの製造方法は、そのような煩雑な光軸合わせを行うことなく、簡便にレンズ部１０と発光素子または受光素子とを接続する方法である。
【０１１９】
以下では、レンズ部１０と、発光素子として、前述の面発光レーザ部４（図１参照）とを接続する場合について説明する。
【０１２０】
面発光レーザ部４は、フォトリソグラフィによって高精度に位置決めして、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に金属バンプ３を形成することができる。面発光レーザ部４も、レンズ部１０の第１および第２のレンズ面８・９の数に合わせて、複数組の面発光レーザ部４の集積体として形成しておく。
【０１２１】
そして、このようにして製造したレンズ部１０と、面発光レーザ部４とを結合する。レンズ部１０と面発光レーザ部４との結合は、面発光レーザ部４のｎ型ＧａＡｓ基板２上に設けられた金属バンプ３と、レンズ部１０に設けられた金属バンプ７を対向させて配置し、加熱することによって行われる。
【０１２２】
これにより、面発光レーザ部４は、自動的にセルフアライメントされてレンズ部１０に接合される。
【０１２３】
最後に、図３（ｅ）に示すように、所定の分割ラインでレンズ集積体を分割することにより、精度良く位置決め形成された金属バンプ７と第１および第２のレンズ面８、９とを備える両凸型のレンズ部１０と、面発光レーザ部４とが結合した結合型レンズが得られる。
【０１２４】
前述のように面発光レーザ部４の基板上の金属バンプ３はフォトリソグラフィにより高精度に位置決めして形成されるので、この製造方法によれば、互いのレンズ部１０と、面発光レーザ部４との光軸を容易にあわせることができ、光軸ずれを１μｍ程度に抑制することができる。  このようにして製造した結合型レンズは、第１のレンズ面８を透過した光を用いて、光学部材５の第２のレンズ面９を形成するため、第１のレンズ面８と第２のレンズ面９との光軸が一致する両凸型の光学部材５を有するレンズ部１０を備えている。また、レンズ部１０が第１のレンズ面８と第２のレンズ面９とを備えることにより、レンズ部１０を面発光レーザ部４に結合させた際に出射光の放射角をより精密に制御できる。
【０１２５】
以上のように、本実施の形態によれば、一方のレンズ面（第１のレンズ面８）を用いて、もう一方のレンズ面（第２のレンズ面９）のパターニングを行うので、光学部材５の両面に設けられた２つのレンズ面（第１のレンズ面８と第２のレンズ面９）の光軸ずれを抑制することができる。さらに、レンズ部１０に設けられる金属バンプ７のパターニングも第１のレンズ面を用いて行われるため、金属バンプ７の第１のレンズ面の光軸に対する位置ずれを抑制することができる。
【０１２６】
一方、面発光レーザ部４に設けられる金属バンプ３はフォトリソグラフィでパターニングされるため、μｍオーダーの精度での位置決めが可能である。したがって、レンズ部１０、面発光レーザ部４のそれぞれに精度良く位置決めされ設けられた金属バンプ７、３を突き合わせることにより、レンズ部１０と面発光レーザ部４の光軸ずれを抑制することができる。レンズ部１０と面発光レーザ部４との結合は、面発光レーザ部４の基板上に設けられた金属バンプ３と、レンズ部１０に設けられた金属バンプ７とを対向させて配置し、加熱することによって行われる。これにより、面発光レーザ部４は、自動的にセルフアライメントされてレンズ部１０に接合される。面発光レーザ部４の金属バンプ３はフォトリソグラフィにより高精度に位置決めして形成されているので、レンズ部１０の光軸と、面発光レーザ部４との光軸を容易にあわせることができる。
【０１２７】
なお、レンズ部１０と面発光レーザ部４との光軸ずれは、レンズ部１０の３次元形状パターン形成時の露光工程における紫外線照射光学系の傾きにより引き起こされるが、本実施の形態では、レンズ部１０と面発光レーザ部４との間隔が５００μｍの場合、光軸傾き０．１°内での光軸ずれを０．９μｍ以下と小さく抑えることができた。光軸傾き０．１°は管理可能な（許容可能な）数字である。また、透明基板２１の平面を利用し干渉計を用いて精密に測定することで、紫外線照射光学系と透明基板２１との傾きを小さく抑えることも可能である。したがって、本発明のレンズ結合方法によれば、レンズ部１０と面発光レーザ部４との光軸ずれを抑制することができる。
【０１２８】
〔実施の形態２〕
本発明にかかる他の実施形態について、図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施の形態では、主に上記実施の形態１との相違点について説明するものとする。なお、説明の便宜上、上記実施の形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、本実施の形態においても、光学素子の一例として面発光レーザ部４を用いた場合について説明する。なお、本実施にかかるレンズの材質などは、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【０１２９】
図６は、本発明の他の実施の形態にかかる結合型レンズを示す図である。図６に示すように、本実施形態の結合型レンズも、面発光レーザ部４とレンズ部１０とから構成されている。ただし、レンズ部１０に金属バンプ７を有していない点と、第２のレンズ面４４が凹形状である点が実施の形態１と異なっている。
【０１３０】
すなわち、レンズ部１０において、光学部材４１は、一方の面に第１のレンズ面４２を備え、第１のレンズ面４２の周囲の領域には遮光膜４３が備えられるとともに、光学部材４１の第１のレンズ面４２形成面の反対側（面発光レーザ部４に面する側）に凹部を有する第２のレンズ面４４（位置合わせマーカ）が形成されている。
【０１３１】
第２のレンズ面４４の内径は、面発光レーザ部４の面発光活性層部１の外径と略一致するよう形成されている。本実施形態でも、実施の形態１と同様に、第１のレンズ面４２を透過した光によって第２のレンズ面４４のパターニングを行うため、第１のレンズ面４２と第２のレンズ面４４の光軸ずれを小さく抑えることができる。
【０１３２】
上記実施の形態１では、レンズ部１０の金属バンプ７と面発光レーザ部４の金属バンプ３とを突き合わせることにより結合させたが、本実施の形態では、レンズ４１に設けられた第２のレンズ面４４の凹部に、面発光レーザ部４の面発光活性層部１を、凹部と面発光活性層部１の軸が一致するよう結合させる。これにより、第２のレンズ面４４の凹部の内径は面発光活性層部１の外径と同径であるとともに、第２のレンズ面４４の凹部は、光学部材４１の第１のレンズ面４２と光軸が一致するように形成することができる。それゆえ、レンズ部１０と面発光レーザ部４との光軸ずれのない結合型レンズを実現することができる。
【０１３３】
また、本実施の形態によれば、面発光レーザ部４側に金属バンプ等の位置合わせマーカを形成する必要がないため、レンズ部１０と面発光レーザ部４との光軸ずれが発生する確率がより一層少なくなるとともに、簡単かつ効率的にレンズ部と光学素子とを結合させることが可能である。
【０１３４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明のレンズは、以上のように、第１のレンズ面と、第１のレンズ面の反対の面に形成された第２のレンズ面とを有する光学部材からなるレンズの製造方法であって、上記第１のレンズ面を有する光学部材に光を照射し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面を形成するレンズ面形成工程を含むことを特徴としている。
【０１３６】
上記の構成によれば、第１のレンズ面を透過した光によって、第２のレンズ面が形成されるので、第１のレンズ面と第２のレンズ面との光軸が一致する。これにより、第１のレンズ面に対して精密に位置合わせされた第２のレンズ面を形成できるという効果を奏する。それゆえ、光軸合わせを行う工程を設けることなく、光軸ずれを抑制した両面レンズを製造することができる。
【０１３７】
本発明のレンズの製造方法は、上記レンズ面形成工程が、上記第２のレンズ面を形成する側の面に、感光性樹脂層を形成し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記感光性樹脂に上記第２のレンズ面の形状をパターニングすることを特徴としている。
【０１３８】
それゆえ、感光性樹脂層に形成された第２のレンズ面に基づいて、光学部材に第２のレンズ面を形成すれば、第１のレンズ面に対して精密に位置合わせされた第２のレンズ面を形成できるという効果を奏する。
【０１３９】
本発明のレンズの製造方法は、上記感光性樹脂層はレジスト層であり、上記レンズ面形成工程は、上記レジスト層にパターニングした上記第２のレンズ面の形状を、上記光学部材に転写するものであってもよい。
【０１４０】
上記の構成によれば、レジスト層に形成された第２のレンズ面の形状を光学部材に転写することにより、第１のレンズ面と光軸が一致する第２のレンズ面を形成することができるという効果を奏する。
【０１４１】
本発明のレンズの製造方法は、上記感光性樹脂層は紫外線硬化樹脂層であり、上記レンズ面形成工程は、上記紫外線硬化樹脂層を硬化して上記第２のレンズ面の形状を形成するものであってもよい。
【０１４２】
上記の構成によれば、例えば、第１のレンズ面を透過した紫外線によって、紫外線硬化樹脂層の所望の領域を硬化させた後、未硬化の紫外線硬化樹脂層部分を除去することにより、紫外線硬化樹脂層に第２のレンズ面の形状を形成することができ、第１のレンズ面と光軸が一致する第２のレンズ面を形成することができる。
【０１４３】
本発明のレンズの製造方法は、上記レンズ面形成工程は、強度分布をもつ光を、上記第１のレンズ面に照射するものであってもよい。例えば、部分的に光の透過率を変化させるマスクを用いて、第１のレンズ面に上記マスクを透過させた光を照射するものであってもよい。
【０１４４】
上記の構成によれば、強度分布を有する光を第１のレンズ面に照射することで、光の強度が連続的に変化する光束を光学部材に照射することができる。これにより、光学部材に照射する光の強度を調整しながら、第１のレンズ面に対して精密に位置合わせされた第２のレンズ面を形成できる。
【０１４５】
本発明のレンズの製造方法は、上記レンズ面形成工程は、上記第１のレンズ面に照射する光の入射方向と光強度、あるいは光の入射方向と照射時間を調整しながら、均一強度の光を上記第１のレンズ面に照射するものであってもよい。
【０１４６】
上記の構成によれば、第１のレンズ面に照射する光の入射方向と光強度、あるいは光の入射方向と照射時間を調整しているので、第１のレンズ面を介して光学部材に露光される露光量が変化する。これにより、光学部材に照射する光の露光量を調整しながら、第１のレンズ面に対して精密に位置合わせされた第２のレンズ面を形成できる。
【０１４７】
本発明のレンズの製造方法は、上記光学部材が、透明無機誘電体からなるものであってもよい。その結果、第１のレンズ面に照射された光を損失することなく、第２のレンズ面を形成することができるという効果を奏する。
【０１４８】
本発明のレンズの製造方法は、上記レンズ面形成工程の前段に、上記光学部材における上記第１のレンズ面側の上記第１のレンズ面以外の領域に、遮光膜を形成する工程をさらに含んでいてもよい。
【０１４９】
これにより、第１のレンズ面以外にから光学部材に照射される光を遮断することができる。その結果、第１のレンズ面を透過した光のみによって、第２のレンズ面を形成することができるという効果を奏する。
【０１５０】
本発明のレンズの製造方法は、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面側に、光学素子との結合位置を合わせる位置合わせマーカをパターニングする工程をさらに含んでいてもよい。
【０１５１】
上記の構成によれば、第２のレンズ面の形成と同様に、第１のレンズ面を透過した光によって、位置合わせマーカが形成される。これにより、例えば、光学素子に形成された位置合わせマーカと、上記レンズに形成された位置合わせマーカとを結合させれば、互いの光軸が高精度に一致した結合型レンズを得ることができるという効果を奏する。
【０１５２】
本発明のレンズの製造方法は、上記第１のレンズ面を有する光学部材には、複数の上記第１のレンズ面が配列していてもよい。
【０１５３】
これにより、上記光学部材に光を照射し、複数個の第１のレンズ面のそれぞれに対応した第２のレンズ面が形成されたレンズ集積体を得ることができる。このレンズ集積体は、所定の分割ラインで分割することにより、精度良く位置決め形成され、互いの光軸が一致したレンズ面を備えるレンズを一度に大量に製造することができるという効果を奏する。
【０１５４】
本発明のレンズは、上記本発明のレンズの製造方法によって得られたものである。これにより、第１のレンズ面と第２のレンズ面との光軸が一致したレンズを提供できる。
【０１５５】
また、本発明の結合型レンズは、以上のように、第１のレンズ面と、第１のレンズ面の反対の面に形成され、かつ、第１のレンズ面の光軸に一致した第２のレンズ面とを有する光学部材からなるレンズと、光学素子とが結合してなるものである。
【０１５６】
上記の構成によれば、第１のレンズ面と第２のレンズ面との光軸が高精度に一致しているので、レンズと光学素子との光軸ズレを無視できる程度に抑制することができるという効果を奏する。
【０１５７】
本発明の結合型レンズにおいて、上記光学素子は、面発光型レーザ、端面発光型レーザ、または受光素子であってもよい。
【０１５８】
上記の構成によれば、光学素子が面発光レーザや端面発光型レーザなどの発光素子や、受光素子である場合にも、互いの光軸のズレを抑制した結合型レンズを提供できるという効果を奏する。
【０１５９】
また、レーザ光を効率よく光ファイバに入射させることができるため、発光素子の出力を上げ、光フィイバの伝送距離を長くすることが可能になるという効果を奏する。
【０１６０】
また、光ファイバと受光素子の間にレンズを配置することにより、受光素子の小さい受光面にも効率よく光ファイバから出射された光を導くことができ、光通信の高速化を図ることができるという効果を奏する。
【０１６１】
本発明の結合型レンズは、上記レンズおよび光学素子には、互いの結合位置を合わせる位置合わせマーカが備えられ、上記レンズに備えられる位置決めマーカは、上記第１のレンズ面を透過した光を用いてパターニングされたものであることを特徴としている。
【０１６２】
上記の構成によれば、レンズと光学素子とが、高精度に位置決めされて形成された位置合わせマーカ同士によって結合することによって、互いの光軸ズレを無視できる程度に抑制することができるという効果を奏する。
【０１６３】
また、本発明の結合型レンズの製造方法は、第１のレンズ面を有する光学部材に光を照射し、上記第１のレンズ面を透過した光によって、第２のレンズ面を形成するレンズ面形成工程と、上記第１のレンズ面を透過した光によって、上記第２のレンズ面側に、光学素子との結合位置を合わせる位置合わせマーカをパターニングする工程と、上記レンズの位置合わせマーカと、光学素子の位置合わせマーカとを結合する工程とを含むことを特徴としている。
【０１６４】
それゆえ、このようにして製造した結合型レンズは、第１のレンズ面と第２のレンズ面との光軸が高精度に一致し、しかも、位置合わせマーカ同士を結合することによりレンズと光学素子との光軸ズレを無視できる程度に抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる結合型レンズの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態にかかるレンズの製造方法における第１のレンズ面の形成工程を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態にかかるレンズの製造方法における第２のレンズ面の形成工程を示す図である。
【図４】本発明の実施の一形態にかかるレンズの製造方法に用いられる紫外線照射光学系の概略構成および第２露光工程を示す図である。
【図５】本発明の実施の一形態にかかるレンズ形成方法に用いられる、他の紫外線照射光学系の概略構成および第２露光工程を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる結合型レンズの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
３    金属バンプ（位置合わせマーカ）
４    面発光レーザ（光学素子）
５    光学部材
６    遮光膜
７    金属バンプ（位置合わせマーカ）
８    第１のレンズ面
９    第２のレンズ面
１０    レンズ部（レンズ）
２１    透明基板（光学部材）
２４    ネガレジスト層（感光性樹脂層・レジスト層）
２６    ポジレジスト層（感光性樹脂層・レジスト層）
３３    グレースケールマスク（マスク）
４１    光学部材
４２    第１のレンズ面
４３    遮光膜
４４  第２のレンズ面
【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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