(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚さＳ１を持つ光学基板の表面に光束変換部が設けられる工程と、
前記光学基板面内の第１方向に伸びた長さＰ１の第１辺、及び前記第１方向に垂直な第２方向に伸びた第２辺を持つ略長方形において前記第２辺の一部分が内側に最大の深さＱ１（Ｑ１＜Ｐ１）だけ凹んだ形状を有し、かつ、当該凹み部分に前記光束変換部の一部又は全部が位置する第１領域が、厚さＳ２（Ｓ２＜Ｓ１）だけ除去される工程と、
前記光学基板の裏面で前記第１領域に対応する第２領域が厚さＳ３（Ｓ３＜Ｓ１−Ｓ２）だけ除去される工程と、
前記凹み部分に対向する前記第１領域の第２辺から距離Ｒ１（Ｒ１＞Ｐ１−Ｑ１）の位置で前記第１領域を横断するように前記第２方向に沿って前記光学基板が切断される工程と、
前記第１領域の２つの第１辺と前記凹み部分との間で前記第１領域を縦断するように前記第１方向に沿って前記光学基板が切断される工程と、
前記光束変換部を挟んで前記第１領域に対向する所定位置で前記第２方向に沿って前記光学基板が切断される工程と、
を含むことを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２領域が除去される工程の前段で前記光学基板の裏面に光束変換部が設けられる工程をさらに含み、
前記第２領域は、略長方形の一辺の一部分が内側に凹んだ形状を持ち、当該凹み部分に前記光束変換部の一部又は全部が位置することを特徴とする、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記光学基板の表面に光束変換部が設けられる工程では、前記第２方向に沿って複数の前記光束変換部が並べて設けられ、
前記第１領域が除去される工程では、前記第２辺の一部分に複数の前記凹み部分を持ち、当該各凹み部分に前記光束変換部の一部又は全部が位置する第１領域が除去され、
前記１方向に沿って光学基板が切断される工程では、前記第１領域の２つの第１辺と、当該各第１辺に最も近い前記凹み部分との間で前記光学基板が切断されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記光束変換部の形成、及び前記第１及び第３領域の除去はエッチングにより実現されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
第１方向の厚さＰ１、前記第１方向に垂直な第２方向の厚さＰ２、前記第１及び第２方向に垂直な第３方向の厚さＰ３を持つ略直方体の取扱部と、
前記第２方向に向けて前記取扱部から凸設され、前記第１方向の厚さＱ１（Ｑ１＜Ｐ１）、前記第２方向の厚さＱ２を持ち、前記第３方向に延設された略直方体の薄厚部と、
前記第２方向に向けて前記取扱部から凸設され、前記第２方向の厚みの最大値がＲ２（Ｒ２＜Ｑ２）、前記第３方向の厚みの最大値がＲ３（Ｒ３＜Ｐ３）であり、前記第１方向に対向する前記薄厚部の両側面から張出すように形成された第１及び第２の張出部と、
前記第１及び第２の張出部のいずれか一方又は両方に設けられた光束変換部と、
を備えることを特徴とする、光学素子。
【請求項６】
前記第１及び第２の張出部が複数形成されており、少なくとも１つの前記第１の張出部に前記光束変換部が設けられたことを特徴とする、請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
少なくとも１つの前記第２の張出部に前記光束変換部が設けられたことを特徴とする、請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
少なくとも１つの前記第１の張出部に設けられた第１の前記光束変換部に入射された光が少なくとも１つの前記第２の張出部に設けられた第２の前記光束変換部から出射されるように前記第１及び第２の光束変換部が形成され、
前記第１の光束変換部と前記第２の光束変換部とが正対する位置に設けられたことを特徴とする、請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
少なくとも１つの前記第１の張出部に設けられた第１の前記光束変換部に入射された光が少なくとも１つの前記第２の張出部に設けられた第２の前記光束変換部から出射されるように前記第１及び第２の光束変換部が形成され、
前記第１の光束変換部と前記第２の光束変換部とが正対しない位置に設けられたことを特徴とする、請求項６又は７に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第１の張出部に設けられた前記光束変換部の光軸と、当該光軸から前記第１の張出部の内壁までの距離は、前記光軸と前記光束変換部が設けられる前記第２の張出部の内壁との間の距離とは異なることを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１１】
前記光学素子は、シリコン結晶基板からなることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１２】
前記光束変換部は、回折光学素子からなることを特徴とする、請求項６〜１１のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１３】
前記光束変換部は、レンズであることを特徴とする、請求項６〜１２のいずれかに記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，光通信機器等に適用するのに好適なレンズ素子等の光学素子，およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信等に用いられる光モジュールを安価に大量生産する技術の１つとして，表面実装が広く知られている。これは例えば，光モジュールを構成する半導体レーザやレンズ素子等の部品の外形をあらかじめ高精度に製作して，これらの実装部品をシリコン基板上に形成されたＶ溝上にサブミクロン精度で配置する，あるいは実装部品に位置決め用のアライメントマークを高精度に設けておき，そのマークをＣＣＤ等で取り込み，画像認識技術を応用して配置する技術である。この技術を用いた場合には，アライメントの際に以前に行われていた，半導体レーザを発光させて光ファイバに入射させ，その入射光量をモニタするという作業が不要になり，高精度に各部品のアライメントが可能になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような表面実装で利用可能なレンズ素子は，その外形寸法が直径１ｍｍ程度と大きい。このため，レンズ素子の光軸と，シリコン基板上に配置された光ファイバや半導体レーザの光軸とが合うようにレンズ素子を位置決めするには，Ｖ溝の深さを非常に深くする必要がある。また，このようなレンズ素子は一般に，金型を用いた型押し成型により製作される。このため，例えばロッド形状のレンズ素子では，本来合致しているべきである，レンズ部分の光軸と，レンズ素子の外形より得られる中心とに数μｍ程度の誤差が生じ，光結合の効率が低下する。このようなことから，上記のレンズ素子は，高効率が要求される表面実装には適さないという欠点がある。
【０００４】
そこで，近年，上記分野のレンズとして，フォトリソ・エッチングプロセスを用いて作製され，端面にレンズ部を有するロッド型のマイクロレンズが考案されている。これは，シリコン基板上に所望の形状をフォトリソグラフィ工程で形成した後，エッチングを行ってシリコンの不要な部分を除去して素子状のレンズを形成したものである。この製法によれば，レンズの光軸とレンズの側壁とが高精度に係合された多数のレンズが一括して製造できる。基板としては，製造後にレンズの取り外しを容易に行うために，ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ（Ｓｉ）  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を採用している。
【０００５】
しかしながら，一般にＳＯＩ基板におけるシリコン層の厚さは最大でも１００μｍ程度である。レンズの側壁を精度良く基板表面に垂直にエッチングする反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）等の技術を用いても，エッチングの深さは１００〜２００μｍ程度が限界である。これらのことから，フォトリソ・エッチングプロセスを用いて形成されたマイクロレンズは，光軸方向の寸法が１００μｍ程度に制限されて小サイズとなり，実装時の取り扱いが難しいという問題がある。
【０００６】
また，ＳＯＩ基板を用いた製法では，製造工程中はレンズの裏面が常に石英層等に覆われ，レンズ素子を個別に分離する最終工程で初めてこの石英層が除去される。このため，このロッド型のマイクロレンズの両方の端面に高精度に光軸を一致させてレンズ部を形成することが非常に困難である。
【０００７】
本発明は，このような問題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，取り扱いが容易で両端面にレンズ部を高精度に形成可能な光学素子の製造方法，および取り扱いが容易で両端面に高精度に形成されたレンズ部を有する光学素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，光学素子を実装するための実装用溝を有する支持基板上に実装される光学素子の製造方法であって，
光学基板の一面の表面に少なくとも１つの光束変換部を形成する工程と，前記光束変換部の周辺の一側の所定領域をその表面から所定深さまで除去して第１の溝部を設けることにより，前記光束変換部の外周の一部に沿った縁部と，前記縁部に囲まれた前記光束変換部の一部および前記縁部からなる端面と，前記端面の外周を一端とし前記第１の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第１の側壁と，を形成する工程と，前記光学基板の他面の所定領域をその表面から所定深さまで除去して第２の溝部を設けることにより，前記光学基板の表面の一部からなる端面と，前記端面の外周を一端とし前記第２の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第２の側壁と，を形成する工程と，前記光学基板の所定位置を切断して，少なくとも１つの前記光束変換部およびそれに対応する前記第１の側壁と，少なくとも１つの前記第２の側壁と，前記第１の溝部の底面の一部からなる側面と，前記第２の溝部の底面の一部からなる側面と，前記光学基板の表面の一部からなる側面とを具えた光学素子を得る工程と，を含むことを特徴とする光学素子の製造方法が提供される。
【０００９】
ここで光束変換部とは光束を変換する機能を有するものであり，例えば光束を収束，発散，反射，偏向等するものである。また，光束変換部は，配置条件により入射光束を平行光に変換するものや，入射光束を複数に分波するものも含む。光束変換部の具体例としては，レンズや，回折光学素子からなる素子等が挙げられる。
【００１０】
光学基板は結晶基板により構成してもよく，例えばシリコン結晶基板を用いることができる。また，その他の結晶基板としては，ＧａＡｓ，Ｉｎｐ，ＧａＰ，ＳｉＣ，Ｇｅ等を材料とする基板が挙げられる。
【００１１】
かかる構成によれば，光束変換部の表面に垂直な方向に任意の厚さを有する光学素子を製造することができる。
【００１２】
また，本発明の第２の観点によれば，光学素子を実装するための実装用溝を有する支持基板上に実装される光学素子の製造方法であって，光学基板の一面の表面に少なくとも１つの第１の光束変換部を形成する工程と，前記第１の光束変換部の周辺の一側の所定領域をその表面から所定深さまで除去して第１の溝部を設けることにより，前記第１の光束変換部の外周の一部に沿った縁部と，前記縁部に囲まれた前記第１の光束変換部の一部および前記縁部からなる端面と，前記端面の外周を一端とし前記第１の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第１の側壁と，を形成する工程と，前記光学基板の他面の表面に少なくとも１つの第２の光束変換部を形成する工程と，前記第２の光束変換部の周辺の一側の所定領域を他面の表面から所定深さまで除去して第２の溝部を設けることにより，前記第２の光束変換部の外周の一部に沿った縁部と，前記縁部に囲まれた前記第２の光束変換部の一部および前記縁部からなる端面と，前記端面の外周を一端とし前記第２の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第２の側壁と，を形成する工程と，前記光学基板の所定位置を切断して，少なくとも１つの前記第１の光束変換部およびそれに対応する前記第１の側壁と，少なくとも１つの前記第２の光束変換部およびそれに対応する前記第２の側壁と，前記第１の溝部の底面の一部からなる側面と，前記第２の溝部の底面の一部からなる側面と，前記光学基板の表面の一部からなる側面とを具えた光学素子を得る工程と，を含むことを特徴とする光学素子の製造方法が提供される。
【００１３】
かかる構成によれば，光束変換部の表面に垂直な方向に任意の厚さを有する光学素子を製造することができる。また，素子の両端面に光束変換部を形成可能である。
【００１４】
また，本発明の第３の観点によれば，光学素子を実装するための実装用溝を有する支持基板上に実装される光学素子の製造方法であって，光学基板の一面の表面に列状に第１の光束変換部を形成する工程と，前記第１の光束変換部の周辺の一側を含み前記第１の光束変換部の列方向に沿う所定領域をその表面から所定深さまで除去して第１の溝部を設けることにより，前記第１の光束変換部の外周の一部に沿った第１の縁部と，前記第１の縁部に囲まれた前記第１の光束変換部の一部および前記第１の縁部からなる第１の端面と，前記第１の端面の外周を一端とし前記第１の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第１の側壁とを形成すると共に，前記光学基板の一面の表面の一部からなる第２の端面と，前記第２の端面の外周を一端とし前記第１の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第２の側壁と，を形成する工程と，前記光学基板の他面の表面に列状に第２の光束変換部を形成する工程と，前記第２の光束変換部の周辺の一側を含み前記第２の光束変換部の列方向に沿う所定領域を他面の表面から所定深さまで除去して第２の溝部を設けることにより，前記第２の光束変換部の外周の一部に沿った第２の縁部と，前記第２の縁部に囲まれた前記第２の光束変換部の一部および前記第２の縁部からなる第３の端面と，前記第３の端面の外周を一端とし前記第２の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第３の側壁を形成すると共に，前記光学基板の他面の表面の一部からなる第４の端面と，前記第４の端面の外周を一端とし前記第２の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第４の側壁と，を形成する工程と，前記光学基板の所定位置を切断して，少なくとも１つの前記第１の光束変換部およびそれに対応する前記第１の側壁と，少なくとも１つの前記第２の側壁と，少なくとも１つの前記第２の光束変換部およびそれに対応する前記第３の側壁と，少なくとも１つの前記第４の側壁と，前記第１の溝部の底面の一部からなる側面と，前記第２の溝部の底面の一部からなる側面と，前記光学基板の表面の一部からなる側面とを具えた光学素子を得る工程と，を含むことを特徴とする光学素子の製造方法が提供される。
【００１５】
かかる構成によれば，光束変換部の表面に垂直な方向に任意の厚さを有する光学素子を製造することができる。また，素子の両端面に光束変換部を形成可能である。
【００１６】
また，本発明の第４の観点によれば，光学素子を実装するための実装用溝を有する支持基板上に実装される光学素子の製造方法であって，光学基板の一面の表面に列状に第１の光束変換部を形成する工程と，前記第１の光束変換部の周辺の一側を含み前記第１の光束変換部の列方向に沿う所定領域をその表面から所定深さまで除去して第１の溝部を設けることにより，前記第１の光束変換部の外周の一部に沿った第１の縁部と，前記第１の縁部に囲まれた前記第１の光束変換部の一部および前記第１の縁部からなる第１の端面と，前記第１の端面の外周を一端とし前記第１の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第１の側壁と，を形成する工程と，前記光学基板の他面の表面に列状に第２の光束変換部を形成する工程と，前記第２の光束変換部の周辺の一側を含み前記第２の光束変換部の列方向に沿う所定領域を他面の表面から所定深さまで除去して第２の溝部を設けることにより，前記第２の光束変換部の外周の一部に沿った第２の縁部と，前記第２の縁部に囲まれた前記第２の光束変換部の一部および前記第２の縁部からなる第２の端面と，前記第３の端面の外周を一端とし前記第２の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第２の側壁を形成すると共に，前記光学基板の他面の表面の一部からなる第３の端面と，前記第３の端面の外周を一端とし前記第２の溝部の側壁の一部からなり前記実装用溝に当接する形状を有する第３の側壁と，を形成する工程と，前記光学基板の所定位置を切断して，少なくとも１つの前記第１の光束変換部およびそれに対応する前記第１の側壁と，少なくとも１つの前記第２の光束変換部およびそれに対応する前記第２の側壁と，少なくとも１つの前記第３の側壁と，前記第１の溝部の底面の一部からなる側面と，前記第２の溝部の底面の一部からなる側面と，前記光学基板の表面の一部からなる側面とを具えた光学素子を得る工程と，を含むことを特徴とする光学素子の製造方法が提供される。
【００１７】
かかる構成によれば，光束変換部の表面に垂直な方向に任意の厚さを有する光学素子を製造することができる。また，素子の両端面に光束変換部を形成可能である。
【００１８】
なお，その際に，前記光束変換部と，前記第１の溝部と，前記第２の溝部とはエッチングにより形成されることが好ましい。かかる構成によれば，実装用溝に当接する側壁と，光束変換部が高精度に形成可能できる。
【００１９】
また，本発明の第５の観点によれば，第１の側面と，前記第１の側面に対向する第２の側面と，を有する取扱部と，前記第１の側面に対し内側に段差をもつ第１の段差面と，前記第２の側面に対し内側に段差をもつ第２の段差面と，を側面として有し，前記取扱部から延設された薄厚部と，前記第１の側面と前記第１の段差面との境界面に突設され，前記第１の側面から延設された第１の端面と，前記第１の端面上に一端をもち前記第１の段差面上に他端をもつ第１の側壁と，を有する第１の張出部と，前記第２の側面と前記第２の段差面との境界面に突設され，前記第２の側面から延設された第２の端面と，前記第２の端面上に一端をもち前記第２の段差面上に他端をもつ第２の側壁と，を有する第２の張出部と，を具え，前記第１の端面とその近傍の前記第１の側面部分にわたる領域における所定領域に光束変換部が形成されていることを特徴とする光学素子が提供される。
【００２０】
かかる構成によれば，上記光学素子は取扱部を有するため，実装工程における取り扱いが容易となる。また，上記光学素子は両端面に光束変換部を有することができる。
【００２１】
その際に，前記第２の端面とその近傍の前記第２の側面部分にわたる領域における所定領域にも光束変換部が形成されているよう構成してもよい。
【００２２】
また，前記第１の張出部および前記第２の張出部をそれぞれ複数具え，前記複数の第１の張出部の各々に対応する複数の前記第１の端面のうちの少なくとも１つとその近傍の前記第１の側面部分にわたる領域における所定領域に光束変換部が形成されているよう構成してもよい。
【００２３】
その際に，前記複数の第２の張出部の各々に対応する複数の前記第２の端面のうちの少なくとも１つとその近傍の前記第２の側面部分にわたる領域における所定領域に光束変換部が形成されているよう構成してもよい。
【００２４】
そして上記構成において，前記第１の端面とその近傍の前記第１の側面部分にわたる領域における所定領域に形成された前記光束変換部の１つに入射した光は，前記第２の端面とその近傍の前記第２の側面部分にわたる領域における所定領域に形成された前記光束変換部の少なくとも１つから出射するよう構成され，入射側の前記光束変換部と出射側の前記光束変換部は正対する位置にあるよう構成してもよい。
【００２５】
あるいは上記構成において，前記第１の端面とその近傍の前記第１の側面部分にわたる領域における所定領域に形成された前記光束変換部の１つに入射した光は，前記第２の端面とその近傍の前記第２の側面部分にわたる領域における所定領域に形成された前記光束変換部の少なくとも１つから出射するよう構成され，入射側の前記光束変換部と出射側の前記光束変換部は正対する位置にないよう構成してもよい。
【００２６】
さらに，前記第１の側壁と第２の側壁は略同一の形状を有し，前記第１の端面とその近傍の前記第１の側面部分にわたる領域における所定領域に形成された前記光束変換部の光軸から前記第１の側壁までの距離と，前記光軸から第２の側壁までの距離とは異なるよう構成してもよい。
【００２７】
かかる構成によれば，第１の側壁および第２の側壁を支持基板の実装用溝に当接させて光学素子を配置する際に，支持基板上の光源や光ファイバ等の光軸に対して，光学素子が有する光束変換部の光軸を微小に傾けて配置することができる。これより，光学素子の入射面で反射した光が戻り光となって光源や光ファイバ等に入射するのを防ぐことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下，図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお，以下の説明及び添付図面において，略同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付すことにより，重複説明を省略する。図１は，本発明の第１の実施の形態にかかるレンズ素子１００の構成を示す図であり，図１（ａ）は斜視図，図１（ｂ）は側面図，図１（ｃ）は下面図である。
【００２９】
レンズ素子１００は光学基板からなり，光学素子を実装するための実装用溝を有する支持基板上に実装されるものである。レンズ素子１００は，図１に示すように，その幅をＷ，高さをＨとし，厚さはＤおよびＤ３となり段階的に変化している。レンズ素子１００を幅Ｗ方向から見た側面の形状は図１（ｂ）に示すように略Ｔ字形となっている。レンズ素子１００は，略直方体形状の取扱部１２０と，取扱部１２０より厚さの薄い薄厚部１４０と，張出部１６０ａ，１６０ｂと，光学基板の表面に形成されたレンズ部１８０ａとから主に構成される。
【００３０】
取扱部１２０は，図１に示すように幅Ｗ，高さＨ１，厚さＤ，を有する略直方体形状をしており，厚さＤの方向に垂直な正対する２つの側面１２１ａ，１２１ｂを有する。取扱部１２０はレンズ素子１００の実装時等の取り扱いを容易にするために設けられている。取扱部１２０の下方には薄厚部１４０が延設されている。
【００３１】
薄厚部１４０は，幅Ｗ，高さＨ２，厚さＤ３を有する略直方体形状をしている。薄厚部１４０は側面１４１ａ，１４１ｂを有し，側面１４１ａ，１４１ｂはそれぞれ側面１２１ａ，１２１ｂと段差Ｄ１，Ｄ２をもつ段差面である。段差Ｄ１，Ｄ２は共に内側に形成され，薄厚部１４０は取扱部１２０よりも厚さが薄くなっており，薄厚部１４０の厚さＤ３はＤ３＝Ｄ−Ｄ１−Ｄ２である。幅Ｗの方向から見た，取扱部１２０および薄厚部１４０より構成されるレンズ素子１００の側面形状は略Ｔ字形をしている。側面１４１ａ，１４１ｂの形状は共に，後述の張出部１６０ａ，１６０ｂのために，略長方形から，その長方形の一辺の中央に中心を有し且つその一辺上に直径を有する略半円形を除いた形状となっている。
【００３２】
段差を有する側面１２１ａと側面１４１ａの境界には，側面１２１ａに略垂直な境界面１３１ａが形成され，側面１２１ｂと側面１４１ｂの境界には，側面１２１ｂに略垂直な境界面１３１ｂが形成されている。境界面１３１ａ，境界面１３１ｂの中央付近には，それぞれ張出部１６０ａ，１６０ｂが取扱部１２０から突設されている。
【００３３】
張出部１６０ａは，端面１６１ａと側壁１６２ａを有し，略蒲鉾形の形状をしている。端面１６１ａは側面１２１ａから延設され側面１２１ａと同一面上にあり略半円形状を有する。側壁１６２ａは，端面１６１ａに略垂直で端面１６１ａの円弧形状の外周を一端とし，この円弧形状がほぼ一様の寸法のまま厚さＤの方向に長さＤ１だけ内側に延びた形状を有し，側面１４１ａ上に他端が位置するよう構成されている。ただし，必要に応じ，側壁１６２ａの円弧形状の寸法は，厚さＤ１の方向にわたり，勾配をもってわずかに異なる寸法とすることもできる。
【００３４】
張出部１６０ｂは，端面１６１ｂと側壁１６２ｂを有し，略蒲鉾形の形状をしている。端面１６１ｂは側面１２１ｂから延設され側面１２１ｂと同一面上にあり略半円形状を有する。側壁１６２ｂは，端面１６１ｂに略垂直で端面１６１ｂの円弧形状の外周を一端とし，この円弧形状がほぼ一様の寸法のまま厚さＤの方向に長さＤ２だけ内側に延びた形状を有し，側面１４１ｂ上に他端が位置するよう構成されている。ただし，必要に応じ，側壁１６２ｂの円弧形状の寸法は，厚さＤ２の方向にわたり，勾配をもってわずかに異なる寸法とすることもできる。
【００３５】
側壁１６２ａ，１６２ｂは共に，実装用溝を有する支持基板上にレンズ素子１００を実装する際に，この実装用溝に当接する部分となり，位置合わせに用いられる。側壁１６２ａ，１６２ｂの寸法は，レンズ素子１００を支持基板上に実装する際にレンズ素子１００と結合される光ファイバの外径寸法と一致するようにすると実装時に好都合であり，例えばφ１２５μｍの光ファイバに適合するよう構成してもよい。
【００３６】
レンズ部１８０ａは，ここでは円形形状をしており，レンズ部１８０ａの円形の上半分が側面１２１ａに形成され，下半分が端面１６１ａに形成されるよう，端面１６１ａから側面１２１ａにわたって形成されている。より詳しくは，レンズ部１８０ａの外周の上部側を取り巻き，その両端間の中間部にレンズ部１８０ａが位置するように，取扱部１２０が設けられ，側面１２１ａはレンズ部１８０ａ表面に略平行でレンズ部１８０ａよりも広い幅を有する。レンズ部１８０ａの外周の下部側にはレンズ部１８０ａの外周に沿った円弧形状を有する縁部１８１ａが設けられており，レンズ部１８０ａの下部側と縁部１８１ａが端面１６１ａを構成している。
【００３７】
なお，上述の説明では，端面１６１ａと側面１２１ａの境界部周辺にレンズ部１８０ａの円の中心が位置するようになっているが，これに限定するものではない。レンズ部１８０ａの円の中心位置は上記例より，上方あるいは下方に位置していてもよい。また，上述の説明では，縁部１８１ａはレンズ部１８０ａを囲むように設けられているが，レンズ部１８０ａの外周が縁部１８１ａを構成するようになっていてもよい。
【００３８】
レンズ部１８０ａは光学基板の表面に形成され，回折光学素子からなる。レンズ部１８０ａは，回折光学素子の１つであるＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）素子により形成してもよい。ＣＧＨ素子は，所望の光学特性を示す光学素子の光路差関数から所望の光学特性を得るに必要なフォトマスクのパターンをコンピュータを用いて求め，そのマスクパターンを用いて光学基板の表面の所望箇所にエッチング処理を施すことにより，所望の光学特性を有する回折型光学素子を形成したものである。
【００３９】
レンズ素子１００を形成する光学基板としては，結晶基板を用いることができる。特に，レンズ素子１００を適用する光学系の光源の波長が１．３μｍまたは１．５μｍである場合には，シリコン結晶基板を用いることができる。
【００４０】
以下に，レンズ素子１００の製造方法の例について図２および図３を参照しながら説明する。図２は製造工程を説明するための模式的な図であり，図３は図２のＡ−Ａ’断面における断面図である。まず，光学基板として厚さＤを有するシリコン基板１０を準備する。例えば，直径が４インチのシリコン基板１０を用いる。シリコン基板１０の厚さＤは任意に決められるが，例えば５００〜６００μｍとすることができる。以降，以下に述べる（イ）〜（ニ）の工程によりレンズ素子１００が製造される。
【００４１】
（イ）最初に，図２（ａ）に示すように，シリコン基板１０の表面１０ａに複数のレンズ部１８０ａを列状に所定の間隔をおいて形成する。図２（ａ）はシリコン基板１０を表面１０ａ側からみた図である。図３（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面における断面図である。レンズ部１８０ａの形成では，例えば半導体技術で用いられるフォトリソ・エッチング技術を用いて，シリコン基板１０の表面１０ａにエッチング処理を施すことにより，所望の光学特性を示す多数のレンズ部１８０ａを一括的かつ高精度に形成することができる。
【００４２】
（ロ）次に，図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように，各レンズ部１８０ａの周辺の一側に表面１０ａからの深さがＤ１の溝部１４ａを形成する。図２（ｂ）はシリコン基板１０を表面１０ａ側からみた図である。図３（ｂ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００４３】
溝部１４ａの底面の一部は側面１４１ａを構成するものである。溝部１４ａの表面１０ａにおける形状は，長方形の一辺の中央に中心を有し且つその一辺上に直径を有する略半円形を考えたとき，この半円形の円弧形状部と，この略半円形と重合しない長方形の外形形状とからなる形状となっている。溝部１４ａは，表面１０ａから深さＤ１まで上記形状の領域を基板から除去することにより形成される。なお，溝部１４ａはここでは，後工程を容易にするため，前記長方形の辺方向とレンズ部１８０ａの列方向を一致させている。
【００４４】
溝部１４ａは上記円弧形状部が深さ方向に延びて形成される側壁を有する。この側壁は，側壁１６２ａを構成するものである。この円弧形状はレンズ部１８０ａの外周から所定間隔をもってレンズ部１８０ａの円周に沿って構成され，レンズ部１８０ａと溝部１４ａの間のこの所定間隔の領域が縁部１８１ａを構成する。縁部１８１ａとレンズ部１８０ａの一部は上述のように，端面１６１ａを構成する。側壁１６２ａと端面１６１ａは上述のように，張出部１６０ａを構成する。また，溝部１４ａにおける，側壁１６２ａとなる側壁に隣接する略平面状の側壁は，境界面１３１ａを構成する。すなわち，溝部１４ａを形成することにより，側面１４１ａ，側壁１６２ａ，縁部１８１ａ，端面１６１ａ，張出部１６０ａ，境界面１３１ａの各面が形成される。
【００４５】
（ハ）次に，図２（ｃ）および図３（ｃ）に示すように，シリコン基板１０の裏面１０ｂにその表面からの深さがＤ２の溝部１４ｂを形成する。図２（ｃ）はシリコン基板１０を裏面１０ｂ側からみた図である。図３（ｃ）は図２（ｃ）のＡ−Ａ’断面における断面図である。溝部１４ｂの裏面１０ｂにおける形状は溝部１４ａの表面１０ａにおける形状と同一であり，その位置は溝部１４ａと正対する位置である。溝部１４ｂは，裏面１０ｂから深さＤ２まで上記形状の領域を基板から除去することにより形成される。溝部１４ｂを形成することにより同様に，側面１４１ｂ，側壁１６２ｂ，端面１６１ｂ，張出部１６０ｂ，境界面１３１ｂの各面が形成される。
【００４６】
溝部１４ａ，１４ｂは，例えば半導体技術で用いられるフォトリソ技術を用いて，シリコン基板に溝部１４ａ，１４ｂに対応する形状のパターンをフォトマスクパターンとして形成した後，ＲＩＥ法等によりエッチングを行うことにより高精度に作製可能である。また，シリコン基板１０の表面１０ａ，裏面１０ｂに位置合わせ用のマークを記し，両面マスクアライナー等を使用することにより，レンズ部１８０ａ，溝部１４ａ，溝部１４ｂを高精度に位置を合わせて形成することができる。
【００４７】
上記工程において，溝部１４ａの深さＤ１，溝部１４ｂの深さＤ２は，Ｄ−Ｄ１−Ｄ２＞０となる範囲内で任意に設定可能である。Ｄ１，Ｄ２は例えば１００〜１５０μｍとすることができる。
【００４８】
（ニ）次に，図２（ｄ）の点線で示す切断位置で，シリコン基板１０を切断することにより，図１に示すレンズ素子１００を製造する。図２（ｄ）はシリコン基板１０を表面１０ａ側からみた図である。図２（ｄ）に示すように切断位置は，レンズ部１８０ａの列方向に沿い，１つのレンズ部１８０ａの四辺を囲むように，１つのレンズ部１８０ａが図２（ｄ）の水平，垂直方向にそれぞれ２つの切断位置を有するよう構成されている。水平方向の第１の切断位置は側壁１６２ａと側壁１６２ａに正対する溝部１４ａの平面状の側壁の間に位置し，第２の切断位置は第１の切断位置から図２（ｄ）における上方側に間隔Ｈ（これはレンズ素子１００の高さＨと等しい）だけ離れて平行に位置する。垂直方向の２つの切断位置は，レンズ部１８０ａを間に挟み，側壁１６２ａに隣接する境界面１３１と交わる位置にある。
【００４９】
上記位置での切断により形成される切断面は，レンズ素子１００における側面１２１ａおよび側面１４１ａに垂直な４つの側面を構成する。シリコン基板１０の切断には例えばダイシングを用いることができる。切断により形成されるレンズ素子１００の外形は，後述のように実装時の位置合わせに用いられることはないので，この切断には高精度な切断方法を用いる必要はない。
【００５０】
なお，溝部１４ａ，１４ｂの形状は上記例に限定されるものではなく，例えば図４に斜線部で示す溝部１５のような形状でもよい。図４は図２（ｂ）に相当するものである。図２（ｂ）の溝部１４ａは各レンズ部１８０ａに対し個別に形成されていたが，溝部１５は，レンズ部１８０ａ周辺の側壁１６２ａとなる形状は保持したまま，一水平方向に形成された溝部１４ａを連結して水平方向に延びるバー状の形状を有する。シリコン基板１０の裏面の溝部も溝部１５と同様に形成し，適当な切断位置で切断することにより，図１に示すレンズ素子１００を製造できる。
【００５１】
以下に，レンズ素子１００の実装例について説明する。図５はレンズ素子１００を実装する支持基板２０である。支持基板２０は，その上面にＶ溝２２と凹溝２４を有する。支持基板２０は，例えばシリコン結晶基板からなる。Ｖ溝２２はレンズ素子１００を実装するための実装用溝であり，Ｖ字状の断面形状を有し，後述する凹溝２４を間に挟んで，支持基板２０の一端から他端にわたって形成されている。Ｖ溝２２はシリコン基板の異方性エッチング技術を用いてサブミクロン精度で形成され，レンズ素子１００を実装する際の位置合わせに用いられる。凹溝２４は長方形状の断面形状を有し，Ｖ溝２２に直交する方向に支持基板２０の一端から他端にわたって形成されている。凹溝２４の深さ方向の長さｈは薄厚部１４０の高さＨ２より長く，凹溝２４の断面の幅方向の長さｄは薄厚部の厚さＤ３より長く，また最大でもレンズ素子１００の厚さＤ（＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）よりも短くなるように構成されている。
【００５２】
図６に支持基板２０にレンズ素子１００を実装した場合の側面図を示す。レンズ素子１００の張出部１６０ａ，１６０ｂの側壁１６２ａ，１６２ｂがＶ溝２２の側壁に当接して，レンズ素子１００が支持基板２０上に載置されている。側壁１６２ａ，１６２ｂとＶ溝２２は上述のようにエッチングを用いて高精度に形成されているため，Ｖ溝２２上に側壁１６２ａ，１６２ｂが当接するよう配置するだけで，レンズ素子１００は高さＨ方向，幅Ｗ方向に関して高精度に位置決めされる。レンズ素子１００の厚さＤ方向の位置決めは，支持基板２０に位置決めマークを設けてそれに合わせてレンズ素子１００を配置することで高精度に達成できる。位置決めが決定した時点で，樹脂等を用いて支持基板２０とレンズ素子１００を接合し固定する。
【００５３】
レンズ素子１００を上記のように支持基板２０に実装すると，レンズ素子１００の薄厚部１４０は凹溝２４内に挿入された状態となる。薄厚部１４０と凹溝２４は位置決めに用いないので，凹溝２４は比較的精度の低いダイシング等の方法を用いて形成することができる。なお，図６において，Ｖ溝２２の最深部２２ａを支持基板２０の底面に平行な点線で示す。
【００５４】
図７，図８それぞれに，レンズ素子１００を用いた光モジュールの斜視図，側面図を示す。この光モジュールは支持基板３０と，レーザダイオード等の光源３６と，２つのレンズ素子１００と，光ファイバ３８とからなる。支持基板３０はその上面にＶ溝３２と，Ｖ溝３２に直交する２つの凹溝３４ａ，３４ｂを有する。支持基板３０は，例えばシリコン結晶基板からなる。Ｖ溝３２はレンズ素子１００を実装するための実装用溝であり，Ｖ字状の断面形状を有し，凹溝３４ａ，３４ｂを間に挟んで，支持基板３０の一端から途中まで形成されている。凹溝３４ａ，３４ｂは図５に示す凹溝２４と同様の形状，寸法を有し，所定距離離れて平行に構成されている。
【００５５】
２つのレンズ素子１００は前述の図５の場合と同様に側壁１６２ａ，１６２ｂがＶ溝３２の側壁に当接して位置決めされている。２つのレンズ素子１００を支持基板３０に実装した状態では，各レンズ素子１００の薄厚部１４０は凹溝３４ａ，３４ｂ内に挿入されている。光ファイバ３８はＶ溝３２の側壁に当接して位置決めされ配置されている。光源３６と，２つのレンズ素子１００と，光ファイバ３８とは所定の間隔をもち共通の光軸を有するようこの順に配置され，光学的に結合している。
【００５６】
図７，図８に示す例では，光源３６側のレンズ素子１００のレンズ部１８０ａが光源３６側，光ファイバ３８側のレンズ素子１００のレンズ部１８０ａが光ファイバ３８側を向くように配置されている。ここでは，光源３６を広がり角をもって出射した光は，光源３６側のレンズ素子１００のレンズ部１８０ａにより平行光に変換されてレンズ部１８０ａに垂直な方向に進行し，光ファイバ３８側のレンズ素子１００のレンズ部１８０ａにより集光され，光ファイバ３８の端面に入射するよう構成されている。
【００５７】
図８において，Ｖ溝３２の最深部３２ａを支持基板２０の底面に平行な点線で示す。なお，上記実施の形態の光モジュールにおいては，光源３６を用いているが，これに代えて，フォトダイオード等の受光素子を用いたモジュールを構成することもできる。この場合は，光ファイバ３８により伝搬されその端面から出射された光は２つのレンズ素子１００を介して受光素子に入射される。
【００５８】
以上より，本実施の形態によれば，以下に述べる多数の効果が得られる。本実施の形態により，レンズ部１８０ａに垂直な方向に任意の厚さを有するレンズ素子１００を提供できる。従来では，ＳＯＩ基板やＲＩＥ法によるエッチング側壁の深さに律則されて，レンズ素子の光軸方向の寸法は１００μｍ程度に制限されていた。本実施の形態では，シリコン基板１０の厚さを任意に選択でき，レンズ素子の光軸方向の寸法を任意に設定可能である。これより，従来のレンズ素子に比べより大きな寸法のレンズ素子を作製でき，取扱が容易になると共に，設計の自由度が増す。また，上記（ニ）の切断工程の前にシリコン基板１０の両面に反射防止膜を形成することは容易に可能であり，これより両端面に反射防止膜を有するレンズ素子を容易に得ることができる。使用する基板は単純なシリコン基板でよいため，製造コストを低減できる。さらにまた，基板から個々のレンズ素子を形成するための切断には，高精度が要求されないため，ダイシング等の方法を採用でき，レンズ素子製造時のコスト上昇の要因にはならない。レンズ素子１００はエッチングにより形成された張出部１６０ａ，１６０ｂの側壁１６２ａ，１６２ｂを有し，これらを用いて実装時の位置決めが可能であるため，高精度な実装が容易に可能となる。
【００５９】
図９は，本発明の第２の実施の形態にかかるレンズ素子２００の構成を示す側面図である。レンズ素子２００は，レンズ素子１００にレンズ部１８０ｂと縁部１８１ｂを設けたものであり，その他の構成はレンズ素子１００と全く同じであるため，重複説明を省略する。図９においても，図１（ｃ）と同構成の部分は一部図示を省略している。レンズ部１８０ｂはレンズ部１８０ａの正対位置にあり，端面１６１ｂから側面１２１ｂにわたって形成されている。レンズ部１８０ｂの下部側には縁部１８１ｂが設けられ，縁部１８１ｂは縁部１８１ａの正対位置にある。レンズ部１８０ｂは，レンズ部１８０ａと同様の形状と構成を有し，回折光学素子からなる。
【００６０】
以下に，レンズ素子２００の製造方法の例について説明する。図１０は製造工程を説明するための模式的な図であり，図１１は図１０のＢ−Ｂ’断面における断面図である。レンズ素子１００の場合と同様に，光学基板として厚さＤを有するシリコン基板１０を準備する。例えば，直径を４インチのシリコン基板１０を用いる。シリコン基板１０の厚さＤは，任意に設定可能であるが，例えば５００〜６００μｍとすることができる。
【００６１】
その後，上述のレンズ素子１００の製造方法の説明における（イ）の工程を行い，レンズ素子１００の場合と同様にシリコン基板１０の表面１０ａに複数のレンズ部１８０ａを形成する。図１０（ａ）は，この状態のシリコン基板１０を表面１０ａ側からみた図であり，図１１（ａ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ'断面における断面図である。
【００６２】
次に，上述の（ロ）の工程を行い，レンズ素子１００の場合と同様に表面１０ａに深さがＤ１の溝部１４ａを形成し，縁部１８１ａ，側壁１６２ａを含む張出部１６０ａ等を形成する。図１０（ｂ）は，この状態のシリコン基板１０を表面１０ａ側からみた図であり，図１１（ｂ）は図１０（ｂ）のＢ−Ｂ'断面における断面図である。
【００６３】
次に，図１０（ｃ）に示すように，シリコン基板１０の裏面１０ｂにおけるレンズ部１８０ａに正対する位置に，レンズ部１８０ｂを形成する。図１０（ｃ）は，この状態のシリコン基板１０を裏面１０ｂ側からみた図であり，図１１（ｃ）は図１０（ｃ）のＢ−Ｂ'断面における断面図である。レンズ部１８０ｂの形成では，レンズ部１８０ａの形成と同様に例えば半導体技術で用いられるフォトリソ・エッチング技術を用いて，裏面１０ｂの表面にエッチング処理を施すことにより，所望の光学特性を示すレンズ部１８０ｂを一括的かつ高精度に形成することができる。レンズ部１８０ｂの位置は，上述の（ハ）の工程と同様に，シリコン基板１０の表面１０ａ，裏面１０ｂに位置合わせ用のマークを記し，両面マスクアライナー等を使用して，決めることができる。
【００６４】
次に，上述の（ハ）の工程を行い，レンズ素子１００の場合と同様に裏面１０ｂにその表面からの深さがＤ２の溝部１４ｂを形成する。レンズ部１８０ｂの周辺に溝部１４ｂを形成することにより，溝部１４ａの形成の時と同様に，縁部１８１ｂ，側壁１６２ｂを含む張出部１６０ｂ等が形成される。図１０（ｄ）は，この状態のシリコン基板１０を裏面１０ｂ側からみた図であり，図１１（ｄ）は図１０（ｄ）のＢ−Ｂ'断面における断面図である。
【００６５】
次に，上述の（ニ）の工程と同様に，図１０（ｅ）の点線で示す切断位置で，シリコン基板１０を切断して，レンズ素子２００を製造する。なお，上記例では，溝部１４ａを形成した後にレンズ部１８０ｂを形成しているが，両者の形成順序を逆にしてもよい。
【００６６】
以下に，レンズ素子２００の実装例について説明する。図１２はレンズ素子２００を用いた光モジュールの側面図を示す。この光モジュールは，図７，図８に示す光モジュールの２つのレンズ素子１００を１つのレンズ素子２００に置換したものとほぼ同じ構成を有する。この光モジュールは支持基板４０と，レーザダイオード等の光源３６と，レンズ素子２００と，光ファイバ３８とからなる。支持基板４０はその上面にＶ溝４２と，Ｖ溝４２に直交する凹溝４４を有する。支持基板４０は，例えばシリコン結晶基板からなる。Ｖ溝４２はレンズ素子２００を実装するための実装用溝であり，Ｖ字状の断面形状を有し，凹溝４４を間に挟んで，支持基板４０の一端から途中まで形成されている。凹溝４４は図５に示す凹溝２４と同様の形状，寸法を有する。
【００６７】
レンズ素子２００は前述の図５の場合と同様に張出部１６０ａ，１６０ｂの側壁１６２ａ，１６２ｂがＶ溝４２の側壁に当接して位置決めされている。薄厚部１４０が凹溝４４に挿入された状態になっている。光ファイバ３８はＶ溝３２の側壁に当接して位置決めされ配置されている。光源３６と，レンズ素子２００と，光ファイバ３８とは所定の間隔をもち共通の光軸を有するようこの順に配置され，光学的に結合している。
【００６８】
光源３６を広がり角をもって出射した光は，レンズ素子２００のレンズ部１８０ａにより平行光に変換されてレンズ部１８０ａに垂直な方向に進行し，レンズ素子２００内部を透過した後，レンズ部１８０ｂにより集光され，光ファイバ３８の端面に入射する。図１２において，Ｖ溝４２の最深部４２ａを支持基板４０の底面に平行な点線で示す。なお，この場合も光源３６の代わりにフォトダイオード等の受光素子を用いたモジュールを構成することができる。
【００６９】
以上より，本実施の形態によれば，第１の実施の形態の効果に加えて，レンズ素子の両面に高精度にレンズ部が形成されたレンズ素子を提供できる。従来では，ＳＯＩ基板を使用していたのに対し，本実施の形態では単純なシリコン基板を使用しているため，両面に高精度に位置決めされたレンズ部を形成することが可能となる。また，片面にのみレンズ部を有する従来例や第１の実施の形態にかかるレンズ素子では，例えば半導体レーザから光ファイバへの光結合系を構成するにはレンズ素子が２つ必要であったが，本実施の形態にかかるレンズ素子では両面にレンズ部を有するので，１つのレンズ素子で十分である。これより，部品数を削減でき，実装の手間やコストを低減できる。また，片面にのみレンズ部を有するレンズ素子では，レンズ部に正対するレンズ部が形成されていない平坦面で反射光が発生し，問題となる場合があったが，本実施の形態のレンズ素子によれば，このような問題も解決できる。
【００７０】
図１３は，本発明の第３の実施の形態にかかるレンズ素子３００の構成を示す下面図である。図１３を第１の実施の形態の図１（ｃ）と比較してわかるように，レンズ素子３００では，第１の実施の形態のレンズ素子１００の張出部１６０ａと張出部１６０ｂに代わり，それぞれ２つの張出部３６０ａ，３６０ｃと，２つの張出部３６０ｂ，３６０ｄが所定間隔をもって並設されている。この部分以外の構成はレンズ素子１００と同様であるため，重複説明を省略する。
【００７１】
張出部３６０ａ，３６０ｂ，３６０ｃ，３６０ｄは全て，前述の張出部と同様の略蒲鉾型の外形形状を有し，同様の形状の側壁と端面を有する。ただし，張出部３６０ａ，３６０ｂの端面およびそれらに連なる側面１２１ａ，１２１ｂの部分にはそれぞれレンズ部３８０ａ，３８０ｂが形成されているが，張出部３６０ｃ，３６０ｄの端面およびそれらに連なる側面１２１ａ，１２１ｂの部分にはレンズ部は形成されていない，すなわち，張出部３６０ａ，３６０ｂはレンズ素子１００の張出部１６０ａと同様の構成を有し，張出部３６０ｃ，３６０ｄはレンズ素子１００の張出部１６０ｂと同様の構成を有する。また，張出部３６０ａと張出部３６０ｄの端面が正対する位置にあり，３６０ｂと張出部３６０ｃの端面が正対する位置にある。つまり，２つのレンズ部３８０ａ，３８０ｂは正対する位置にない。
【００７２】
レンズ部３８０ａ，３８０ｂは，レンズ部１８０ａと同様の外形形状を有し，回折光学素子からなる。ただし，レンズ部３８０ａの表面に垂直に入射した光は図１３の一点鎖線で示す軸３に沿って進行し，レンズ部３８０ｂに入射してレンズ部３８０ｂの表面に垂直な方向に出射するように構成されている。軸３はレンズ部１８０ａの中心とレンズ部１８０ｂの中心を結ぶ線上にある。なお，ここで光の進行方向を逆に考え，３８０ｂを入射側，レンズ部３８０ａを出射側とした場合も光路は同様になる。
【００７３】
以下に，レンズ素子３００の製造方法の例について説明する。図１４は製造工程を説明するための模式的な図である。レンズ素子１００の場合と同様に，光学基板として厚さＤを有するシリコン基板１０を準備する。例えば，直径を４インチのシリコン基板１０を用いる。シリコン基板１０の厚さＤは，任意に設定可能であるが，例えば５００〜６００μｍとすることができる。
【００７４】
図１４（ａ）に示すように，シリコン基板１０の表面１０ａに複数のレンズ部３８０ａを形成する。ここで，各レンズ部３８０ａの間隔は，図２に示すレンズ部１８０ａの間隔の約２倍になっている。図１４（ａ）は，この状態のシリコン基板１０を表面１０ａ側からみた図である。
【００７５】
次に，図１４（ｂ）に示すように，表面１０ａに深さがＤ１の溝部１６ａを形成する。図１４（ｂ）において溝部１６ａを斜線部で示す。溝部１６ａは図４に示す溝部１５と同様の水平方向に延びるバー状の形状を有する。溝部１６ａは，円弧形状の側壁をレンズ部３８０ａ周辺と，レンズ部３８０ａから水平方向に所定距離離れた位置に有する。前述の場合と同様に，溝部１６ａの形成により，張出部３６０ａ，張出部３６０ｃ等が形成される。図１４（ｂ）は，この状態のシリコン基板１０を表面１０ａ側からみた図である。
【００７６】
次に，図１４（ｃ）に示すように，シリコン基板１０の裏面１０ｂに複数のレンズ部３８０ｂを形成する。レンズ部３８０ｂは，表面１０ａに形成された各レンズ部３８０ａの間に位置し，レンズ部３８０ｂの外周の円弧形状が溝部１６ａが有する側壁の円弧形状と沿うような位置とする。図１４（ｃ）は，この状態のシリコン基板１０を裏面１０ｂ側からみた図である。図１４（ｃ）では表面１０ａ側に形成されたレンズ部３８０ａを点線で示し，溝部１６ａを点線による斜線部で示す。
【００７７】
レンズ部３８０ａ，３８０ｂの形成では，例えば半導体技術で用いられるフォトリソ・エッチング技術を用いて，シリコン基板１０の表面（または裏面）にエッチング処理を施すことにより，所望の光学特性を示す多数のレンズ部３８０ａ（またはレンズ部３８０ｂ）を一括的かつ高精度に形成することができる。
【００７８】
次に，図１４（ｄ）に示すように，裏面１０ｂにその表面からの深さがＤ２の溝部１６ｂを形成する。図１４（ｄ）において溝部１６ｂを斜線部で示す。溝部１６ｂは溝部１６ａの正対位置にあり，裏面１０ｂ上の溝部１６ｂの形状は溝部１６ａと同一形状である。前述の場合と同様に，溝部１６ｂの形成により，張出部３６０ｂ，３６０ｄが形成される。図１４（ｄ）は，この状態のシリコン基板１０を裏面１０ｂ側からみた図である。図１４（ｄ）では表面１０ａ側に形成されたレンズ部３８０ａを点線で示す。
【００７９】
溝部１６ａ，１６ｂは，例えば半導体技術で用いられるフォトリソ技術を用いて，シリコン基板に溝部１６ａ，１６ｂに対応する形状のパターンをフォトマスクパターンとして形成した後，ＲＩＥ法等によりエッチングを行うことにより高精度に作製可能である。例えば，シリコン基板１０の表面１０ａ，裏面１０ｂに位置合わせ用のマークを記し，両面マスクアライナー等を使用することにより，レンズ部３８０ａ，レンズ部３８０ｂ，溝部１６ａ，溝部１６ｂを高精度に位置を合わせて形成することができる。
【００８０】
次に，図１４（ｅ）の点線で示す切断位置で，シリコン基板１０を切断することにより，図１３に示すレンズ素子３００を製造する。図１４（ｅ）は，この状態のシリコン基板１０を表面１０ａ側からみた図であり，溝部１６ａを斜線部で示す。
【００８１】
図１５はレンズ素子３００を用いた光モジュールの上面図を示す。この光モジュールは支持基板５０と，レーザダイオード等の光源３６と，レンズ素子３００と，光ファイバ３８とからなる。支持基板５０はその上面に２つのＶ溝５２ａ，５２ｂと，それらに直交する凹溝を有する。凹溝にはレンズ素子３００の薄厚部１４０が挿入された状態になっているため，図１５では凹溝を図示していない。支持基板５０は，例えばシリコン結晶基板からなる。Ｖ溝５２ａ，５２ｂはレンズ素子３００を実装するための実装用溝であり，エッチングにより形成され，Ｖ字状の断面形状を有し，凹溝を間に挟んで，支持基板５０の一端から途中まで形成されている。凹溝は図５に示す凹溝２４と同様の形状，寸法を有する。凹溝は例えばダイシングにより形成可能である。
【００８２】
レンズ素子３００の張出部３６０ａ，３６０ｄの側壁がＶ溝５２ａに当接し，張出部３６０ｂ，３６０ｃの側壁がＶ溝５２ｂに当接して，レンズ素子３００が支持基板５０上に載置されている。張出部３６０ａ，３６０ｂ，３６０ｃ，３６０ｄの側壁とＶ溝５２ａ，５２ｂは上述のようにエッチングを用いて高精度に形成されているため，レンズ素子３００は高精度に位置決めされて配置される。また，レンズ部３８０ａと光源３６が正対し，レンズ部３８０ｂと光ファイバ３８が正対するように配置されている。薄厚部１４０は凹溝に挿入された状態になっている。
【００８３】
光源３６から広がり角をもって出射した光は，レンズ部３８０ａに入射し，レンズ部３８０ａにより平行光に変換され，この平行光は前述の軸３の方向に沿ってレンズ素子３００内を進行し，レンズ部３８０ｂにより集光され，光ファイバ３８の端面に入射する。
【００８４】
本実施の形態では，レンズ部３８０ａ（または３８０ｂ）に入射した光の進行方向がレンズ部３８０ａ（または３８０ｂ）の表面に垂直な方向ではなく，斜め方向になっている。以上より，本実施の形態によれば，第２の実施の形態の効果に加えて，レンズ部３８０ａ（または３８０ｂ）の表面での反射光が直接光源３６や光ファイバ３８に戻らないという効果が得られる。これより，従来発生していた光結合系におけるレンズ部表面での反射光に起因する光学的なノイズを低減できる。
【００８５】
なお，上記例では１側面に１つのレンズ部が形成された例について説明したが，本発明はこれに限定するものではない。１側面に複数のレンズ部を有する構成も可能である。図１６は，このような構成を有する第４の実施の形態にかかるレンズ素子４００の構成を示す下面図である。レンズ素子４００は形成されているレンズ部，張出部の数が前述のレンズ素子と異なるだけであり，その他の構成は同じであるため，重複説明を省略する。
【００８６】
レンズ素子４００は１側面に３つのレンズ部４８０ａ，４８０ｃ，４８０ｅを有し，正対する他の側面に２つのレンズ部４８０ｂ，４８０ｄを有する。前述のレンズ素子と同様に，レンズ部４８０ａ，４８０ｃ，４８０ｅはそれぞれ張出部４６０ａ，４６０ｃ，４６０ｅが有する端面とそれらに連なる側面にわたって形成され，レンズ部４８０ｂ，４８０ｄはそれぞれ張出部４６０ｂ，４６０ｄが有する端面とそれらに連なる側面にわたって形成されている。また，レンズ素子４００は，張出部４６０ｂ，４６０ｄと並んでレンズ部が形成されていない張出部４６０ｆが設けられている。
【００８７】
レンズ素子４００の製造は，レンズ素子３００と同様の製造方法を用いることができる。例えば，レンズ素子３００の製造工程を示す図１４（ａ）の工程において，レンズ素子４００を製造する際は，レンズ素子３００の場合より多数のレンズ部３８０ａを表面１０ａに形成する。形成した各レンズ部３８０ａに対応する張出部を図１４（ｂ）に相当する工程で形成する。その後の工程は，形成するレンズ部の位置，切断位置を適宜設定し，レンズ素子３００の場合と同様に行う。いじょうの方法により，レンズ素子４００を製造することは容易に可能である。
【００８８】
このように，本発明を適用して，１側面に複数のレンズ部を有するレンズ素子を製造することは容易に可能である。なお，１つのレンズ素子が有するレンズ部，張出部は上記例に限らず，さらに多数有するよう構成することも可能である。また，各レンズ部の構成は自由に設定でき，各レンズ部を通過した光の進行方向が，レンズ部表面に垂直な方向，あるいは斜めの方向になる等，様々なものが考えられる。例えば，１側面に形成された１つのレンズ部から入射した光が，他側面に形成された複数のレンズ部から出射するように，１側面に形成したレンズ部が分波および偏向機能を有するように構成することも考えられる。
【００８９】
以上より，本実施の形態によれば，第２，第３の実施の形態と同様の効果が得られ，さらに，これらの効果に加え，設計の自由度が大幅に広がるという効果が得られる。
【００９０】
図１７は，第１の実施の形態の変形例にかかるレンズ素子５００の構成を示す側面図である。レンズ素子５００は，レンズ素子１００の張出部１６０ｂに代わり，張出部５６０ｂを有する。その他の構成はレンズ素子１００と全く同じであるため，重複説明を省略する。図１７においても，図１（ｃ）と同構成の部分は一部図示を省略している。
【００９１】
レンズ素子１００では，張出部１６０ａと張出部１６０ｂは正対位置にあり，外形は同一の円弧形状を有し，その最下部は同一であった。これに対し，本変形例のレンズ素子５００では，張出部１６０ａと張出部５６０ｂは，外形は同一の円弧形状を有するが，図１７に示すように，張出部５６０ｂの最下部は張出部１６０ａの最下部より微小距離ΔＨ高い位置にあり，レンズ部１８０ａの光軸２から張出部１６０ａの側壁１６２ａと，張出部５６０ｂの側壁５６２ｂまでの距離が異なる。
【００９２】
このような構成を有するレンズ素子５００を例えば図７のレンズ素子１００の代わりに用いると，レンズ素子５００は光源３６や光ファイバ３８の光軸に対して微小に傾けて配置できる。この配置により，レンズ素子５００のレンズ部１８０ａで反射した光が戻り光となって光源３６に入射するのを防ぐことができる。戻り光は光源の出力を不安定にさせるため好ましくないものであるが，本変形例によれば，戻り光を低減することが可能である。
【００９３】
なお，本変形例における，正対する張出部を同一の円弧形状を有したままその高さを変える構成は，第２，第３，第４の実施の形態にも適用可能であり，その場合には上記と同様の効果が得られる。
【００９４】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９５】
レンズ部，縁部，取扱部，薄厚部，張出部，溝部等の形状は上記例に限定されず，様々な形状が考えられる。例えば，レンズ部は，円形に限らず所望の形状で形成可能であり，また，屈折型のレンズ部としてもよい。また，上記例では，光束変換部をレンズ部，また光学素子における素子の例としてレンズ素子を例にとり説明したが，これに限定するものではない。例えば，光束変換部を光偏向部等とし，光学素子を光偏向素子等とした場合にも本発明は適用可能である。
【００９６】
また，上記例では両側面に形成される張出部は正対する位置に設けているが，必ずしも正対する位置に設ける必要はなく，張出部の位置は境界面内において自由に決めることができる。また，上記例では１側面に設けられた張出部の数と，他側面に設けられた張出部の数は同数であるが，これに限定するものではなく，異なる数としてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上，詳細に説明したように本発明によれば，任意の厚さを有し，取り扱いが容易な光学素子の製造方法および光学素子を提供できる。また，本発明の別の観点によれば，両端面に光束変換部を高精度に形成可能な光学素子の製造方法，およびに両端面に高精度に形成された光束変換部を有する光学素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態にかかるレンズ素子の構成を示す図であり，図１（ａ）は斜視図，図１（ｂ）は側面図，図１（ｃ）は下面図である。
【図２】  図１のレンズ素子の製造工程を説明するための模式的な図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ'断面における断面図である。
【図４】  溝部の変形例を説明するための模式図である。
【図５】  支持基板の斜視図である。
【図６】  図１のレンズ素子を図５の支持基板に実装した場合の側面図である。
【図７】  図１のレンズ素子を用いた光モジュールの斜視図である。
【図８】  図１のレンズ素子を用いた光モジュールの側面図である。
【図９】  本発明の第２の実施の形態にかかるレンズ素子の構成を示す側面図である。
【図１０】  図９のレンズ素子の製造工程を説明するための模式的な図である。
【図１１】  図１０のＢ−Ｂ'断面における断面図である。
【図１２】  図９のレンズ素子を用いた光モジュールの側面図である。
【図１３】  本発明の第３の実施の形態にかかるレンズ素子の構成を示す下面図である。
【図１４】  図１３のレンズ素子の製造工程を説明するための模式的な図である。
【図１５】  図１３のレンズ素子を用いた光モジュールの上面図である。
【図１６】  本発明の第４の実施の形態にかかるレンズ素子の構成を示す下面図である。
【図１７】  図１のレンズ素子の変形例の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
２        光軸
３        軸
１０        シリコン基板
１０ａ        表面
１０ｂ        裏面
１４ａ，１４ｂ，１５，１６ａ，１６ｂ        溝部
２０，３０，４０，５０        支持基板
２２，３２，４２，５２ａ，５２ｂ        Ｖ溝
２４，３４ａ，３４ｂ，４４        凹溝
３６        光源
３８        光ファイバ
１００，２００，３００，４００，５００        レンズ素子
１２０        取扱部
１２１ａ，１２１ｂ，１４１ａ，１４１ｂ        側面
１３１ａ，１３１ｂ        境界面
１４０        薄厚部
１６０ａ，１６０ｂ，３６０ａ，３６０ｂ，３６０ｃ，３６０ｄ，４６０ａ，４６０ｂ，４６０ｃ，４６０ｄ，４６０ｅ，４６０ｆ，５６０ｂ        張出部
１６１ａ，１６１ｂ        端面
１６２ａ，１６２ｂ，５６２ｂ        側壁
１８０ａ，３８０ａ，３８０ｂ，４８０ａ，４８０ｂ，４８０ｃ，４８０ｄ，４８０ｅ        レンズ部
１８１ａ，１８１ｂ        縁部
【図１】
0004240890.tif 000002
【図２】
0004240890.tif 000003
【図３】
0004240890.tif 000004
【図４】
0004240890.tif 000005
【図５】
0004240890.tif 000006
【図６】
0004240890.tif 000007
【図７】
0004240890.tif 000008
【図８】
0004240890.tif 000009
【図９】
0004240890.tif 000010
【図１０】
0004240890.tif 000011
【図１１】
0004240890.tif 000012
【図１２】
0004240890.tif 000013
【図１３】
0004240890.tif 000014
【図１４】
0004240890.tif 000015
【図１５】
0004240890.tif 000016
【図１６】
0004240890.tif 000017
【図１７】
0004240890.tif 000018