(57)【要約】  レーザ光を用いて情報記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置等に用いられる光学素子において、高エネルギ密度の光を照射した場合における、劣化による透過率の低下を抑制し、長期間にわたって高い透過率を維持することができる樹脂製の光学素子を提供することを目的とする。  上記目的の解決のために、シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を用いる。
2008069193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いて情報記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドであって、
シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を備えることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
レーザ光源が発したレーザ光を集光して情報記録媒体に照射する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を集光する検出レンズと、
前記検出レンズにより集光された反射光を受光する受光素子とを具備し、
前記受光素子は、受光した光を光電流に変換するための受光セルと前記受光セルと結合された電極とからなる受光チップと、前記受光チップを保護するための保護樹脂とを有し、
前記対物レンズ，前記検出レンズ，及び前記保護樹脂から選ばれる少なくとも１つが、シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記かご型シルセスキオキサン化合物が、下記一般式（１）〜（３）で表される、シルセスキオキサン化合物及びその部分重合物からなる群から選ばれる少なくとも一つを含有する請求項１または２に記載の光ヘッド。
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｐ（ＢＲ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ1.5）(ＨＯＳｉＯ１．５)ｍ−ｎ−ｐ−ｑ…（１）
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）r (Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５)ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（２）
（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｒ(Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５)ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（３）
（式（１）〜（３）中、Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する基、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｂ１は置換または非置換の飽和アルキル基もしくは水酸基あるいは水素原子、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれた官能基を表す。また、ｍ及びｔは６，８，１０，１２から選ばれた数、ｎは１〜ｍ−１の整数、ｐは１〜ｍ−ｎの整数、qは０〜ｍ−ｎ−ｐの整数、rは２〜ｔの整数、ｓは０〜ｔ−ｒの整数を表す。）
【請求項４】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記かご型シルセスキオキサン化合物を架橋しうる架橋剤を含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記架橋剤が、下記一般式（４）及び／又は下記一般式（５）で表される請求項４に記載の光ヘッド。
ＨＲ７Ｒ８Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ９Ｒ１０    …（４）
（式（４）中、Ｘは２価の連結基または原子を表しＲ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子をあらわす）
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２…（５）
（式（５）中、Ｙは２価の連結基または原子を表す）
【請求項６】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（２）で表されるシルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（４）で表される架橋性モノマーとを含有する請求項５に記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（３）で表されるシルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（５）で表される架橋性モノマーとを含有する請求項５に記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記一般式（１）又は前記一般式（２）中のＡで示される炭素−炭素不飽和結合を有する基が末端に炭素−炭素不飽和結合を有する鎖状炭化水素基である請求項３〜６の何れか１項に記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記シルセスキオキサン化合物が、前記一般式（２）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（３）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物とを含有する請求項３〜６の何れか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
前記レーザ光源から出射されるレーザ光が波長約４０５ｎｍのレーザ光である請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の光ヘッドを備えた、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録または再生を行う光情報記録再生装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光情報記録再生装置を備え、前記光情報記録再生装置により、情報記録媒体に記録された情報を再生し、前記情報に基づいて演算を行う演算装置を備える光情報システム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体である光ディスクに対して光学的に情報を記録及び再生するための光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドおよび、それを用いた光情報記録再生装置、ならびに光情報システム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報技術分野における記録情報量の増大に伴い、大容量化された光ディスクが求められている。光ディスクの大容量化、すなわち記録情報の高密度化は、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすること及び光源のレーザ光を短波長にすることにより実現できる。【０００３】
現在広く用いられているデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）には、波長６６０ｎｍの光源と、ＮＡ０．６の対物レンズとが使用されている。【０００４】
一方、次世代の光ディスクであるブルーレイディスク（ＢＤ）やＨＤ−ＤＶＤには、波長４０５ｎｍの青色レーザが用いられ、さらに、ＢＤではＮＡを０．８５、ＨＤ−ＤＶＤではＮＡを０．６５にすることにより記録情報量が高密度化されている。このような青色レーザを用いて、光ディスクに対して情報を光学的に記録又は再生するための光情報記録再生装置においては、光ヘッドの高性能化、小型化及び低コスト化が求められている。【０００５】
図３２は、従来の一般的な光情報記録再生装置における、光ヘッド７６の構成の概念図を示す。図３２において、７’は光ディスク、７１は波長６６０ｎｍのレーザ光を発する半導体レーザ、７２は半導体レーザ７１からの出射光を集光し、集光された光を光ディスク７’に微小な光スポットとして入射させる集光素子である対物レンズ、７３は光ディスク７’の面ブレや偏芯に対して対物レンズ７２を追従させるための集光素子駆動手段である対物レンズアクチュエータ、７４は光ディスク７’からの反射光を分岐するガラス硝材からなるハーフミラー、７５は光ディスク７’からの反射光を受光する受光素子、７８は光ディスク７’からの反射光を受光素子７５に集光するためのガラス硝材の検出レンズである。【０００６】
光ヘッド７６は、半導体レーザ７１と、対物レンズ７２と、対物レンズアクチュエータ７３と、ハーフミラー７４と、検出レンズ７８と、受光素子７５とから構成される。受光素子７５は、光ディスク７’の情報信号を検出するためのＲＦ信号受光素子として、また、そのサーボ信号を検出するためのサーボ信号受光素子として機能する。【０００７】
従来の光ヘッド７６においては、例えば、ＲＦ信号検出用やサーボ信号検出用の受光素子としては、多分割の受光素子が用いられている。従来の一般的な光ヘッドに用いられている受光素子について、図３３Ａ及び図３３Ｂに示した模式図を参照して説明する。【０００８】
図３３Ａは受光素子として用いられる２分割フォトダイオード８０の平面模式図、図３３Ｂは図３３ＡのＤ−Ｄ’断面図である。【０００９】
図３３Ａ及び図３３Ｂ中、８０は２分割フォトダイオードであり、２１ａ，２１ｂはそれぞれ、例えば、０．７５ｍｍ×０．７５ｍｍの寸法で厚みが０．３ｍｍの半導体からなる受光セル、２８は受光セル２１ａと受光セル２１ｂとを分離する分割線、２２ａ，２２ｂは、受光セル２１ａ，２１ｂのそれぞれの表面に設けられた表面電極、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはフレーム端子、２５は受光セル２１ａ，２１ｂの裏面に連続して設けられた裏面電極、２６ａは表面電極２２ａとフレーム端子２３ａとを電気的に接続する金属ワイヤ、２６ｂは表面電極２２ｂとフレーム端子２３ｂとを電気的に接続する金属ワイヤ、８７は２分割フォトダイオード８０を保護し、２分割フォトダイオード８０の外形を規定する例えば、４ｍｍ×５ｍｍの寸法で、高さ１．９ｍｍの形状の透明性エポキシ樹脂硬化物からなる保護樹脂である。フレーム端子２３ｃとフレーム端子２３ｄとは一体化されてフレーム部材２４を構成している。【００１０】
受光セル２１ａ，２１ｂの裏面電極２５はフレーム部材２４に電気的に接続されている。また、表面電極２２ａ，２２ｂは、それぞれ金属ワイヤ２６ａ，２６ｂによってフレーム端子２３ａ，２３ｂに電気的に接続されている。なお、２分割フォトダイオード８０においては、フレーム端子２３ａ，２３ｂがアノード端子であり、フレーム端子２３ｃ，２３ｄがカソード端子である。そして、受光セル２１ａ，２１ｂで各々受光した光は光電流に変換される。そして、光電流はフレーム端子２３ａ，２３ｂから出力される。受光セル２１ａ，２１ｂと表面電極２２ａ、２２ｂからなる部分は受光チップ２９とも呼ばれる。【００１１】
従来の一般的な光ヘッドの受光素子として用いられている２分割フォトダイオード８０は、以下のような問題を有していた。【００１２】
波長６６０ｎｍのレーザ光を用いる従来のＤＶＤ等の光ディスクの光情報記録再生装置においては、光ヘッドに用いられる２分割フォトダイオードの保護樹脂として、一般的にエポキシ樹脂が用いられていた。しかしながら、波長４０５ｎｍの青色レーザ等が用いられる次世代のＢＤやＨＤ−ＤＶＤの光情報記録再生装置において、２分割フォトダイオードの保護樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合には、波長４０５ｎｍの青色レーザ光を受光するときにエポキシ樹脂が紫外線を吸収して酸化されることにより、発色物を形成して変色し、光透過率が徐々に低下するという問題があった。そして、保護樹脂の光透過率が低下して、受光セル２１ａ，２１ｂにおける受光量が低下することにより、ＲＦ信号やサーボ信号が充分に受光されないという問題があった。【００１３】
前記問題を解決するために、例えば、下記特許文献１は、図３４Ａ及び図３４Ｂに示すような、受光素子の光の光路部分にガラス板を固定し、エポキシ樹脂自身に光を透過させない構造を有する２分割フォトダイオード１６２を開示している。図３４Ａは２分割フォトダイオード１６２の平面模式図、図３４Ｂは図３４ＡのＥ−Ｅ’断面図である。【００１４】
図３４Ａ及び図３４Ｂ中、１６１はガラス板、８７は保護樹脂、２１ａ，２１ｂは受光セル、２８は分割線、２２ａ，２２ｂは表面電極、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはフレーム端子、２５は裏面電極、２６ａ，２６ｂは金属ワイヤ、１６０は受光セル２１ａ，２１ｂと表面電極２２ａ、２２ｂからなる受光チップである。フレーム端子２３ｃとフレーム端子２３ｄとは一体化されてフレーム部材２４を構成している。【００１５】
２分割フォトダイオード１６２が２分割フォトダイオード８０と異なるのは、受光素子における光の光路部分にガラス板１６１が、中空でかつ段差を持って形成された外形を有するエポキシ系樹脂からなる保護樹脂８７に固定されている点である。【００１６】
２分割フォトダイオード１６２は、例えば、５ｍｍ×６ｍｍの寸法で高さ１．９ｍｍの形状に形成されている。【００１７】
２分割フォトダイオード１６２においては、波長４０５ｎｍの半導体レーザの光は、ガラス板１６１を通過するのみであり、エポキシ樹脂からなる保護樹脂８７を通過することなく受光セル２１ａ，２１ｂに到達する。従って、２分割フォトダイオード１６２においては、光の透過率が低下することによる、受光チップ１６０における受光量が低下するという問題は生じない。【００１８】
しかしながら２分割フォトダイオード１６２によれば、部品点数が増加することによる製造工程の増加により、製造が煩雑になるという問題、または、外径形状が大型化するという問題があった。【００１９】
一方、例えば、特許文献２に記載されているように、従来の一般的な光ヘッドに用いられる検出レンズや対物レンズ等はガラス硝材で形成されていた。ガラス硝材から形成されている検出レンズにおいては、透過率が低下するという問題は生じない。しかしながら、検出レンズや対物レンズ等をガラス硝材で形成する場合には、製造工程が煩雑であるという問題があった。また、光ヘッドを小型化するために、検出レンズを小さくし、かつ、軸対象でない形状のレンズを製造するためには、射出成形により容易に製造することができる透明樹脂からなるレンズが求められていた。
【特許文献１】特開平７−７３５０３号公報
【特許文献２】特開平１−２８７８３０号公報
【発明の開示】
【００２０】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して、レーザ光を用いて情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に用いられる樹脂製の光学素子を用いた光ヘッドであって、高いエネルギ密度の光が透過して生じる材料の光劣化を抑制することにより透過率の低下を抑制して、長期間にわたり高い透過率を維持することができる光学素子を備えた光ヘッドを提供することを目的とする。
【００２１】
本発明の一局面は、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドであって、シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を備えることを特徴とする光ヘッドである。
【００２２】
本発明の目的、特徴、局面及び利点は、以下の詳細な説明及び図面によって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は第１実施形態の光ヘッドの構成を示す模式図である。
【図２】図２Ａは第１実施形態の光ヘッドに用いられている受光素子（２分割フォトダイオード）の平面模式図であり、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ’断面の断面模式図である。
【図３】図３は受光素子（２分割フォトダイオード）の製造方法を説明するための模式図である。
【図４】図４Ａはかご型シルセスキオキサン化合物が架橋結合されてなる３次元架橋構造を示す模式図であり、図４Ｂはかご型シルセスキオキサン化合物のかご型構造を示す模式図である。
【図５】図５は青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときのＴＣＨＳの硬化物の光透過率の経時変化を示すグラフである。
【図６】図６は青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図７】図７は青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときのＴＣＨＳの硬化物の光透過率の経時変化を示すグラフである。
【図８】図８は青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図９】図９は、一般的なシリコーン樹脂の硬化物に青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した後の、前記一般的なシリコーン樹脂の硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図１１】図１１は、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の照射点付近の光学顕微鏡観察写真を示す。
【図１２】図１２は、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射したときの、一般的なシリコーン樹脂の硬化物の照射点付近の光学顕微鏡観察写真を示す。
【図１３】図１３は、透明の脂環式エポキシ樹脂の硬化物に青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図１４】図１４は、透明の脂環式エポキシ樹脂の硬化物に青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２２時間連続照射したときの光学顕微鏡観察写真を示す。
【図１５】図１５は、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物からなる板に１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で青色レーザ光を連続照射したときの透過率の経時変化を示すグラフを示す。
【図１６】図１６は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図１７】図１７は、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図１８】図１８は、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図１９】図１９は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間照射したときの、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。
【図２０】図２０は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。
【図２１】図２１はジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物に青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図２２】図２２は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２４０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの経時変化を示す。
【図２３】図２３は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２４０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。
【図２４】図２４は、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で１７５０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図２５】図２５は、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で１２５０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの経時変化を示す。
【図２６】図２６は各硬化物における、不飽和二重結合と−Ｓｉ−Ｈ基の残基数に対する、青色レーザに対する耐性を示すグラフである
【図２７】図２７Ａは第２実施形態の受光素子であるＯＥＩＣの平面模式図であり、図２７Ｂは、図２７ＡのＢ−Ｂ'断面の断面模式図である。
【図２８】図２８Ａは第３実施形態の発光受光素子の平面模式図であり、図２８Ｂは図２８ＡのＣ−Ｃ’断面の断面模式図である。
【図２９】図２９は第３実施形態の光ヘッドの構成を示す概念図である。
【図３０】図３０は第４実施形態の光情報記録再生装置の構成を示す概念図である。
【図３１】図３１は第５実施形態の光情報システム装置の構成を示す概念図である。
【図３２】図３２は従来の光ヘッドの構成を示す概念図である。
【図３３】図３３Ａは、従来の光ヘッドに用いられていた受光素子である２分割フォトダイオードの平面模式図であり、図３３Ｂは図３３ＡのＤ−Ｄ’断面の断面模式図である。
【図３４】図３４Ａは従来の光ヘッドに用いられていた受光素子である２分割フォトダイオードの平面模式図であり、図３４Ｂは図３４ＡのＥ−Ｅ’断面の断面模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態の光ヘッドについて図１を参照して説明する。【００２５】
図１は、本実施形態の光ヘッド１０の構成を示す模式図である。図１中、７は情報記録媒体である光ディスク、１は波長４０５ｎｍのレーザ光を発する半導体レーザ光源、２は集光素子である対物レンズ、３は集光素子駆動手段である対物レンズアクチュエータ、４はガラス硝材のハーフミラー、５は２分割フォトダイオードからなる受光素子、６は光ディスク７からの反射光を受光素子５に集光する検出レンズである。【００２６】
また、図２Ａは受光素子５である２分割フォトダイオード２０の平面模式図を、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ‘断面の断面模式図を示す。図２Ａおよび図２Ｂ中、２１ａ，２１ｂは、例えば、０．７５ｍｍ×０．７５ｍｍの寸法で厚みが０．３ｍｍの半導体からなる受光セル、２２ａ，２２ｂはそれぞれ、受光セル２１ａ，２１ｂのそれぞれの表面に設けられた表面電極、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはフレーム端子、２５は受光セル２１ａ，２１ｂの裏面に連続して設けられた裏面電極、２６ａは表面電極２２ａとフレーム端子２３ａとを電気的に接続する金属ワイヤ、２６ｂは表面電極２２ｂとフレーム端子２３ｂとを電気的に接続する金属ワイヤ、２７は２分割フォトダイオード２０を保護し、２分割フォトダイオード２０の外形を規定する、例えば、４ｍｍ×５ｍｍの寸法で高さ１．８ｍｍの形状の保護樹脂、２８は受光セル２１ａと受光セル２１ｂとを分離する分割線、である。なお、フレーム端子２３ｃとフレーム端子２３ｄとはフレーム部材２４として一体構造になっている。【００２７】
受光セル２１ａ，２１ｂの裏面電極２５はフレーム部材２４に電気的に接続されている。また、表面電極２２ａ，２２ｂは、金属ワイヤ２６ａ，２６ｂによってそれぞれフレーム端子２３ａ，２３ｂに電気的に接続されている。なお、２分割フォトダイオード２０においては、フレーム端子２３ａ，２３ｂがアノード端子であり、フレーム端子２３ｃ，２３ｄがカソード端子である。そして、受光セル２１ａ，２１ｂで各々受光した光は光電流に変換される。そして、光電流はフレーム端子２３ａ，２３ｂから出力される。ここで、２分割フォトダイオード２０の受光セル２１ａ，２１ｂと表面電極２２ａ、２２ｂからなる部分は受光チップ２９とも呼ぶ。【００２８】
第１実施形態として、受光素子５として用いられる２分割フォトダイオード２０において、かご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を保護樹脂２７として用いた光ヘッドについて詳しく説明する。【００２９】
前記かご型シルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、下記一般式（１）〜（３）で表されるようなシルセスキオキサン化合物、及びこの化合物が部分付加反応して形成されるシルセスキオキサン化合物の部分重合物等が挙げられる。このようなかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物は、高いエネルギ密度の光照射に対して、優れた耐性を有する。【００３０】
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ1.5）ｎ（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ1.5）ｐ（ＢＲ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ1.5） ｑ（ＨＯＳｉＯ１．５)ｍ−ｎ−ｐ−ｑ…（１）
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）r (Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（２）
（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５)r(Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５)ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（３）
（式（１）〜（３）中、Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する基、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｂ１は置換または非置換の飽和アルキル基もしくは水酸基あるいは水素原子、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれた官能基を表す。また、ｍ及びｔは６，８，１０，１２から選ばれた数、ｎは１〜ｍ−１の整数、ｐは１〜ｍ−ｎの整数、qは０〜ｍ−ｎ−ｐの整数、rは２〜ｔの整数、ｓは０〜ｔ−ｒの整数を表す。）【００３１】
一般式（１）又は一般式（２）中のＡで示される炭素−炭素不飽和結合を有する基としては、末端に炭素−炭素不飽和結合を有する鎖状炭化水素基が特に好ましい。【００３２】
前記式（１）で示されるシルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、ｍ＝８，ｎ＝４，ｐ＝４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がメチル基、Ａがシクロヘキセン基の化合物であるテトラキス（シクロヘキセニルエチルジメチルシロキシ）−テトラキス（ジメチルシロキシ）シルセスキオキサン（ＴＣＨＳ、Tetrakis(cyclohexenylethyldimethylsiloxy)-tetrakis(dimethyl-siloxy)silsesquioxane）が挙げられる。【００３３】
下記式（４）にＴＣＨＳの構造を示す。【００３４】
2008069193.tif 000003
（上記構造式（４）中、Ｒはシクロヘキセニルエチルジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ８）又は、ジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ）であり、分子中に、シクロヘキセニルエチルジメチルシロキサン基４個とジメチルシロキサン基４個を含有する。）
前記ＴＣＨＳの分子は、シクロヘキセニルエチルジメチルシロキサン基とジメチルシロキサン基との反応により、以下に示すような架橋構造を形成する。【００３５】
2008069193.tif 000004
【００３６】
また、前記一般式（２）で示されるシルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、テトラアリルシルセスキオキサン、オクタビニルシルセスキオサン、テトラアリルジメチルシロキシ−テトラトリメチルシロキシシルセスキオキサン、オクタビニルジメチルシロキシシルセスキオキサン、ヘキサアリルジメチルシロキシ−ジヒドロキシシルセスキオキサン等が挙げられる。【００３７】
下記式（５）にテトラアリルシルセスキオキサンの構造を示す。なお、テトラアリルシルセスキオキサンは、一般式(２)において、ｔ＝８，ｒ＝４,ｓ＝４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ5、Ｒ6がメチル基、Ａがアリル基、Ｂ１が水素原子の化合物である。【００３８】
2008069193.tif 000005
（上記構造式（５）中、Ｒはアリルジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ２）又は、ジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ）であり、分子中に、アリルジメチルシロキサン基４個とジメチルシロキサン基４個を含有する。）
前記テトラアリルシルセスキオキサンの分子は、アリルジメチルシロキサン基とジメチルシロキサン基との反応により、以下に示すような架橋構造を形成する。【００３９】
2008069193.tif 000006
【００４０】
また、前記一般式（３）で示されるシルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、オクタハイドリドシルセスキオキサン、テトラトリメチル−テトラキスジメチルシロキシシルセスキオキサン等が挙げられる。【００４１】
前記ケイ素樹脂組成物中に架橋剤を含有させることにより、より緻密な架橋構造を有する硬化物が得られる。そして、緻密な架橋構造を有する硬化物は、エネルギ密度の高い光に対する安定性がさらに高い。従って、架橋剤を用いた場合には、エネルギ密度の高い青色レーザが繰り返し照射された場合に生じる材料劣化をさらに抑制した光学素子が得られる。【００４２】
このような架橋剤の具体例としては、下記一般式（６）、又は下記一般式（７）で表されるような化合物が挙げられる。【００４３】
ＨＲ７Ｒ８Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ９Ｒ１０    …（６）
（式（６）中、Ｘは２価の連結基または原子を表し、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子をあらわす）【００４４】
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２…（７）
（式（７）中、Ｙは２価の２価の連結基または原子を表す）【００４５】
前記一般式（６）で示される化合物の具体例としては、例えば、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルトリシロキサン、オクタメチルペンタシロキサン、ジ（ジメチルシリル）エタン、ジ（ジメチルシリルフェニル）エーテル、ｏ−ジ（ジメチルシリル）ベンゼン等が挙げられる。【００４６】
また、前記一般式（７）で示される化合物の具体例としては、ジビニルテトラメチルジシロキサン、ジアリルテトラメチルジシロキサン、ジビニルジフェニルジメチルジシロキサン、ジビニルヘキサメチルトリシロキサン、ジアリルジフェニルシラン、ジアリルジサルファイド等が挙げられる。【００４７】
前記架橋剤の配合割合としては、シルセスキオキサン化合物の官能基１当量部に対して、０．０１〜３当量程度であることが好ましい。【００４８】
かご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂硬化物からなる光学素子の一例として、ＴＣＨＳの硬化物からなる保護樹脂２７を光学素子として有する２分割フォトダイオード２０について説明する。【００４９】
はじめに、２分割フォトダイオード２０の製造方法を図３を参照して説明する。【００５０】
図３は、キャビティ部３１ａ、ゲート部３１ｂ、ランナー部３１ｃを有するダイス鋼からなる金型３１の固定側金型のキャビティ部３１ａに、受光チップ２９及び金属ワイヤ２６ａ，２６ｂが接続されたフレーム部材２４を配置した様子を示す。金型３１は、フレーム部材２４を挟み込むようにして金型３１の可動側金型を閉じるように動作する。金型３１のゲート部３１ｂはフレーム部材２４の面内でフレーム端子と直交するように、保護樹脂２７の外周部のキャビティ部３１ａの合わせ面に設けられている。なお、フレーム端子２３ａ〜２３ｄはフレーム部材２４と一体化されていることが好ましい。この場合には、キャビティ部３１ａにフレーム部材２４を位置決めすることが容易になる。また、フレーム部材２４を成形後に切断して２分割フォトダイオードを形成することにより、いわゆる多数個取りが可能となり、より生産性が向上する。【００５１】
そして、合成して精製して得たＴＣＨＳ  １ｇを、ゲート部３１ｂを通じてキャビティ部３１ａに充填することにより加熱モールド成形を行う。このＴＣＨＳの充填により、２分割フォトダイオード２０の外形が形成される。充填されたＴＣＨＳは、例えば、キャビティ部３１ａの温度を約２００℃程度の一定温度に保って、真空中で約３時間、加熱モールドすることにより熱硬化される。このようにして、２分割フォトダイオードの外形形状となるケイ素樹脂硬化物からなる保護樹脂２７が形成される。なお、加熱モールドの際には、キャビティ部３１ａに保圧が掛けられる。保圧をかけることにより、保護樹脂２７の形状精度や面精度を高めることができる。保圧動作は多段で行ってもよい。【００５２】
このとき、隣接するＴＣＨＳ分子のシリコン原子に結合した水素原子と炭素−炭素不飽和結合を有する基とが反応することにより付加重合反応が進行する。そして、このような付加重合反応により、ＴＣＨＳは硬化される。【００５３】
ＴＣＨＳのようなかご型シルセスキオキサン化合物が付加重合して形成されるケイ素樹脂硬化物の３次元架橋構造の模式図を図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは複数のかご型シルセスキオキサン化合物が架橋されて形成される３次元架橋構造を示す模式図を示し、図４Ｂはかご型シルセスキオキサン化合物のかご構造を示す模式図である。図４Ａ中、４１は、シリコン原子と酸素原子で形成された６面体構造であり、４２は６面体構造４１を架橋結合している有機セグメントを示している。【００５４】
図４Ｂに示すように、かご型シルセスキオキサン化合物は、シリコン原子と酸素原子とから形成された、その一片がナノレベル（例えば、０．５ｎｍ）の多面体（例えば、６面体）構造を有する。このことから、上記のようなかご型シルセスキオキサン化合物から構成されるケイ素樹脂硬化物はナノ樹脂とも呼ばれる。【００５５】
例えば、ＴＣＨＳにおいては、シリコン原子に結合した水素原子と炭素−炭素不飽和結合を有する基とがヒドロシリル化反応して付加重合することにより硬化物が形成される。このとき、かご型シルセスキオキサン化合物が有するナノサイズのかご型構造を有機セグメントでつなぎ合わせたような３次元架橋構造が形成される。このように形成されたケイ素樹脂硬化物は、青・近紫外域の光が長時間照射されても劣化し難いガラスライクな特性を有する。すなわち、このような樹脂から形成された保護樹脂２７は、光透過率の劣化を生じにくい透明樹脂である。【００５６】
図５に、保護樹脂２７を形成するときと同様の条件で硬化させることにより得られた厚さ０．５ｍｍのＴＣＨＳの硬化物に、４０５ｎｍの青色レーザ光（以下、単に青色レーザ光とも呼ぶ）を集光して、２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの透過率の経時変化のグラフを示す。【００５７】
図５のグラフから、前記ＴＣＨＳの硬化物に青色レーザ光を連続照射したときの透過率は、６７時間経過後も殆ど低下していない。従って、ＴＣＨＳの硬化物に青色レーザ光を長時間連続照射しても、光透過率が大幅に低下しないことが分かる。【００５８】
図６に青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。図６においては、図面左側が光照射前、図面右側が６７時間照射後のファーフィールドパターンを示している。図６においては、照射の前後で、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンに変化が見られることが分かる。【００５９】
上記の結果から、青色レーザを２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したとき、ＴＣＨＳの硬化物の光透過率は、ほとんど低下しなかった。一方、照射の前後で、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンが変化した。これらのことから、青色レーザを２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した場合には、わずかに損傷が生じることが分かる。【００６０】
さらに、図７は、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときのＴＣＨＳの硬化物の光透過率の経時変化を示すグラフである。図７のグラフから、４０mＷ／ｍｍ２のパワー密度の青色レーザを約１７０時間連続照射しても、硬化物の光透過率は大幅に低下しなかったことがわかる。【００６１】
図８に、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。図８に示したファーフィールドパターンの変化から、４０mＷ／ｍｍ２の照射密度の青色レーザを連続照射したときのファーフィールドパターンの変化は、図６に示す、２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度の青色レーザを連続照射したときに比べて小さかった。しかしながら、４０mＷ／ｍｍ２の照射によってもファーフィールドパターンの変化はわずかに見られた。【００６２】
上記の結果から、ＴＣＨＳの硬化物に青色レーザを４０mＷ／ｍｍ２の照射密度で約１７０時間連続して照射しても、硬化物の光透過率は大幅に低下しなかった。一方、４０mＷ／ｍｍ２の照射密度の青色レーザを７２時間連続照射したときにファーフィールドパターンはある程度変化していることから、４０mＷ／ｍｍ２の照射密度においても、わずかに損傷が生じることが分かる。【００６３】
図９に、比較対象として、一般的なシリコーン樹脂（信越シリコーン社製のKE-106）を用いて、厚さ０．５ｍｍのＴＣＨＳの硬化物と同様の硬化物を作製し、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの硬化物の透過率の経時変化のグラフを示す。図９のグラフに示された結果から、２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度での照射では、一般的なシリコーン樹脂の硬化物においても透過率の経時変化の大幅な低下は見られないことが分かる。また、図５のグラフに示されたＴＣＨＳの硬化物の透過率の経時変化と図９のグラフに示された一般的なシリコーン樹脂の硬化物の透過率の経時変化との間には、大きな差がないことが分かる。【００６４】
図１０に青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を２．２ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した後の、前記一般的なシリコーン樹脂の硬化物のファーフィールドパターンを示す。【００６５】
図６のＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンの変化と、図１０の一般的なシリコーン樹脂の硬化物のファーフィールドパターンの変化とを比べると、照射前後のファーフィールドパターンの変化はＴＣＨＳの硬化物の方が明らかに小さいことがわかる。【００６６】
次に、図１１に、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の照射点付近を光学顕微鏡観察したときの写真を示す。また、図１２に、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射したときの、一般的なシリコーン樹脂の硬化物の光学顕微鏡観察写真を示す。図１１のＴＣＨＳの硬化物の顕微鏡写真においては、照射痕が認められない。一方、図１２の一般的なシリコーン樹脂の硬化物の顕微鏡写真においては、しわ状の照射痕がはっきりと認められる。【００６７】
さらに、比較対象として、保護樹脂として用いられうる市販の透明の脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製セロキサイド2021）を用いて得られた厚さ０．５ｍｍの硬化物に、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの、硬化物の透過率の経時変化のグラフを図１３に示す。図１３のグラフに示された結果から、脂環式エポキシ樹脂の硬化物の透過率は、照射後６時間程度から大幅に低下し始め、２２時間経過後には透過率が１０％未満にまで低下していることが分かる。【００６８】
また、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２２時間連続照射したときの、脂環式エポキシ樹脂の硬化物の照射点付近を光学顕微鏡観察した写真を図１４に示す。図１４の光学顕微鏡写真から、脂環式エポキシ樹脂の硬化物においては、照射点に、直径数十μｍの照射痕が形成されていることがわかった。また、照射痕の深さは、照射痕の底の焦点距離から算出すると深さ数十μｍであることが分かった。【００６９】
上記説明したように、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの経時変化、ファーフィールドパターンの光照射前後における変化、及び、光照射後の照射点の顕微鏡観察の何れにおいても、シルセスキオキサン化合物の硬化物は、一般的なシリコーン化合物や、透明性の脂環式エポキシ樹脂の硬化物に比べて、劣化が少ないことが分かる。また、ＴＣＨＳを含有するケイ素樹脂組成物からなる硬化物においても、ファーフィールドパターンは変化していることが観察された。【００７０】
次に、ＴＣＨＳを含有するケイ素樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物の代わりに、精製したテトラアリルシルセスキオキサン１ｇに３．０×１０−３ｗｔ％Ｐｔ（ｃｔｓ）トルエン溶液を１８．７５μＬ加えて均一に攪拌した樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物を保護樹脂として用いた以外は同様にして、別の光ヘッドを作製する。このときの保護樹脂を形成するための加熱モールドの条件は、空気中で約３時間、約１２０℃で加熱する条件で行う。このとき、隣接するテトラアリルシルセスキオキサン分子のシリコン原子に結合した水素原子とシリコン原子に結合した末端のビニル基との付加重合反応が進行する。【００７１】
図１５に、保護樹脂を形成するときと同様の条件で硬化させた、厚さ０．５ｍｍのテトラアリルシルセスキオキサンの硬化物に青色レーザ光を集光して、１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの、硬化物の透過率の経時変化のグラフを示す。一方、図１６に、厚さ０．５ｍｍの前記ＴＣＨＳの硬化物に、４０５ｎｍの青色レーザ光を集光して、１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの、硬化物の透過率の経時変化のグラフを示す。【００７２】
図１５及び図１６のグラフに示された結果から、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物及びＴＣＨＳの硬化物のいずれの透過率も、殆ど低下していない。従って、透過率の評価においては、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物及びＴＣＨＳの硬化物のいずれにおいても、光透過率の経時変化に差がないことが分かる。【００７３】
図１７に、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、前記テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンを示す。一方、図１８に、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、前記ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物においては、図１７に示すように、７２時間の照射後にファーフィールドパターンに多少の変化は見られるものの、ダークスポットは見られなかった。一方、ＴＣＨＳの硬化物においては、図１８に示すように、７２時間の照射後にファーフィールドパターンが大きく変化し、センター部にダークスポットが現れている。このように、図１７のテトラアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの変化と、図１８のＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンの変化とを比べると、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物の方が変化が明らかに小さいことがわかる。【００７４】
次に、図１９に、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間照射した後における、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察（セナルモン観察）したときの写真を示す。また、図２０に、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。図１９のテトラアリルシルセスキオキサンの硬化物の顕微鏡写真においては、図２０のＴＣＨＳの硬化物の顕微鏡写真に比べて、照射部のダメージが少なく、殆ど照射痕が認められないことが分かる。【００７５】
以上の結果から、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物は、ＴＣＨＳの硬化物に比べて、青色レーザ光に対するより高い耐性を有していることが分かる。これは、以下の理由によるものであると考えている。【００７６】
ＴＣＨＳにおける架橋反応に寄与する官能基は、環状の不飽和二重結合であり、テトラアリルシルセスキオキサンにおける架橋反応に寄与する官能基は、鎖状の不飽和二重結合である。不飽和二重結合と−ＳｉＨとの間で起こる架橋反応において、環状の不飽和二重結合は立体障害が大きい。そして、この立体障害は、架橋反応を阻害する原因になる。従って、架橋反応後の硬化物中に未反応の不飽和二重結合が残存することになる。そして、このような未反応の不飽和二重結合は、化学的に不安定であるために、青色レーザ光に対する耐性が低い。従って、エネルギ密度の高い青色レーザ光を照射した場合には、好ましくない反応が生じるために、硬化物の経時変化が起こりうる。一方、鎖状の不飽和二重結合と−ＳｉＨとの間で起こる架橋反応においては、鎖状の不飽和二重結合は立体障害が小さいために、反応性が高い。すなわち、不飽和二重結合と−ＳｉＨとの間で架橋反応が起こりやすい。従って、架橋反応後の硬化物中に未反応の不飽和二重結合が残存しにくい。その結果、エネルギ密度の高い青色レーザ光を照射した場合にも硬化物の経時変化が起こりにくくなるものと考えられる。【００７７】
次に、前記ＴＣＨＳを含有するケイ素樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物の代わりに、精製したジアリルシルセスキオキサン１ｇにジビニルテトラメチルジシロキサン０．３１５ｇと３．０×１０−３ｗｔ％Ｐｔ（ｃｔｓ）トルエン溶液を１５．２μＬ加えて均一に混合したケイ素樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物を保護樹脂２７として用いた以外は同様にして別の光ヘッドも作製する。このときの加熱モールドの条件は、空気中で約３時間、約１２０℃で加熱する条件で行う。【００７８】
なお、ジアリルシルセスキオキサンは、一般式(２)において、ｔ＝８，ｒ＝２,ｓ＝６、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ5、Ｒ6がメチル基、Ａがアリル基、Ｂ１が水素原子の化合物であり、下記式（８）のように示される化合物である。【００７９】
2008069193.tif 000007
（上記構造式（８）中、Ｒはアリルジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ２）又は、ジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ）であり、分子中に、アリルジメチルシロキサン基２個とジメチルシロキサン基６個を含有する。）【００８０】
このとき、隣接するジアリルシルセスキオキサン分子は、ジアリルシルセスキオキサンのシリコン原子に結合した水素原子とシリコン原子に結合した末端のビニル基とが付加重合するとともに、ジビニルテトラメチルジシロキサンのビニル基も付加重合に関与することにより以下のように架橋構造を形成する。そして、このような付加重合反応により、ジアリルシルセスキオキサンは硬化される。【００８１】
2008069193.tif 000008
【００８２】
図２１に、保護樹脂を形成したときと同様の条件で硬化させた、ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの厚さ０．５ｍｍの硬化物に、青色レーザ光を集光して、１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの、硬化物の透過率の経時変化のグラフを示す。図２１のグラフに示された結果から、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の透過率は、殆ど低下していない。【００８３】
次に、図２２に、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２４０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの経時変化を示す。図２２に示すように、前記硬化物においては、２４０時間の照射後もファーフィールドパターンが殆ど変化していない。これを図１８のＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンの変化と比べると、架橋剤を用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の方が青色レーザ光の照射に対する高い耐性を有していることが分かる。【００８４】
次に、図２３に、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２４０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。図２３の顕微鏡写真から、架橋剤を用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物には、２４０時間の照射後も照射痕が全く見られない。【００８５】
以上の結果から、架橋剤を用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物は、前記ＴＣＨＳの硬化物や前記テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物に比べて、青色レーザ光に対する、より高い耐性を有していることが分かる。【００８６】
さらに、図２４は、青色レーザを４０mＷ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、架橋剤としてジビニルテトラメチルジシロキサンを用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の透過率の経時変化を示す。図２４から、前記硬化物においては、青色レーザを約１７００時間（積算光量７０ＷＨ／ｍｍ２）連続照射しても、透過率が殆ど低下していないことが分かる。【００８７】
図２５に、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で１２５０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの経時変化を示す。図２５からファーフィールドイメージは、６２５時間.までは殆ど変化なく、青色レーザ光の照射に対する非常に高い耐性を有していることが分かる。【００８８】
以上の結果から、架橋剤を用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物は、非常に高い青色レーザ光に対する耐性を有していることが分かる。これは、以下の理由によるものであると考えている。【００８９】
前述したＴＣＨＳの硬化物やテトラアリルシルセスキオキサンの硬化物においては、かご状の構造に結合された−ＳｉＨと、かご型の構造に結合された不飽和二重結合との間で架橋反応が起こる。この場合においては、架橋反応がある程度進行した時点で構造が固定されて自由度を失い、その後の架橋反応が進みにくくなる。その結果、架橋反応が進行している部分と未反応残基が残っている部分とが共存する不均一な架橋構造となると考える。これに対して、ジビニルテトラメチルジシロキサンのような架橋剤を用いてシルセスキオキサン化合物を架橋する場合には、かご状の構造間を運動性の高い反応性モノマーである架橋剤のモノマーの存在下において、かご状の構造に結合された−ＳｉＨと、かご状の構造に結合された不飽和二重結合との間で架橋構造が形成されるために、構造の固定化が遅延され、架橋反応がより進行しやすくなる。これにより、硬化物中に未反応残基が残りにくくなる。また、架橋反応の進行過程において、未反応の残基が生じても、運動性の高い架橋性モノマーにより架橋構造を形成しうる。その結果、架橋剤を用いることにより、硬化物中の未反応残基が少なくなり、青色レーザ光に対する照射耐性が著しく向上したものと考えられる。【００９０】
さらに、ＴＣＨＳを含有するケイ素樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物の代わりに、精製して得られたオクタビニルシルセスキオキサン１．０ｇにテトラメチルジシロキサン０．４４ｇと３．０×１０−３ｗｔ％Ｐｔ（ｃｔｓ）トルエン溶液を１４．６８μＬ加えて均一に混合した樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物を保護樹脂２７として用いた以外は同様にして別の光ヘッドも作製した。このときの加熱モールドの条件は、空気中で約３時間、約１２０℃で加熱する条件で行った。【００９１】
なお、オクタビニルシルセスキオキサンは一般式(２)において、ｔ＝８，ｒ＝８、Ｒ１、Ｒ２がメチル基、Ａがビニル基の化合物であり、下記式（９）のように示される化合物である。【００９２】
2008069193.tif 000009
（上記構造式（９）中、Ｒはビニルジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−ＣＨ＝ＣＨ2である。）【００９３】
このとき、オクタビニルシルセスキオキサンは、オクタビニルシルセスキオキサンの有する、シロキサン結合を介してシリコン原子に結合した末端のビニル基と、テトラメチルジシロキサンのシリコン原子に結合した水素原子とが付加重合することにより架橋構造を形成する。【００９４】
図２６は上述した各硬化物における、不飽和二重結合と−Ｓｉ−Ｈ基の残基数に対する、青色レーザに対する耐性を示すグラフである。なお、前記残基数は、ラマン分光法で測定した不飽和二重結合と−Ｓｉ−Ｈ基の残基数の合計数を表す。また、青色レーザに対する耐性は、照射光の積算光量（ＷＨ／ｍｍ２）を表す。図２６のグラフから、−ＳｉＯ−から構成されるかご状構造に付加させる反応性の官能基が環状であるＴＣＨＳの硬化物に比べて、直鎖状であるテトラアリルシルセスキオサン硬化物の方が、残基数が少なく、また、耐性が高いことが分かる。また、低分子の反応性モノマーで架橋した場合には、硬化物中の未反応の残基量がさらに低減し、その結果、青色レーザ光に対する照射耐性も向上していることがわかる。【００９５】
以上の結果から、次のことが分かる。すなわち、光学素子材料として、かご型シルセスキオキサン化合物の硬化物を用いた場合には、長時間光透過率が変化せず、また、光照射による劣化が少ないために、４０５ｎｍの青色レーザ光のようなエネルギ密度の高い光源を用いた光情報記録再生装置の光ヘッドの長寿命化を達成できる。また、特に、かご型シルセスキオキサン化合物として、直鎖上の不飽和二重結合を有するテトラアリルシルセスキオサンのような化合物や、かご型シルセスキオキサン化合物を架橋剤で架橋させることにより、さらに、高い光耐性を有する光学素子が得られる。【００９６】
実施の形態１の光ヘッド１０においては、さらに、検出レンズ６及び対物レンズ２も、上記のようなケイ素樹脂硬化物から形成されていることが好ましい。光ヘッド１０の検出レンズ６及び対物レンズ２にかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物を用いた場合にも、青色レーザ光のようなエネルギ密度の高い光が透過する場合の透過率の低下を抑制できる。その結果、各種光学素子が受光セル２１ａ，２１ｂでの受光量を低下させ、ＲＦ信号やサーボ信号の品質低下を引き起こすという問題を抑制することができる。また、透過率の低下が抑制されたレンズをインジェクション成形によって製造することができるために、小型でかつ軸対象でない形状の検出レンズ６及び対物レンズ２を低コストで製造することができる。これにより、光ヘッドの小型化と構成部品の簡素化を図ることができる。【００９７】
検出レンズ６及び対物レンズ２は鏡面仕上げされたレンズ形状のキャビティを有する金型を用いて、インジェクション成形することにより製造することができる。【００９８】
加熱モールドの条件は、上記保護樹脂の成形条件と同様の条件が選ばれる。なお、加熱モールドの際には、キャビティ部に保圧をかけることにより、レンズの形状精度や面精度を高めることができる。保圧動作は多段で行ってもよい。【００９９】
このようにして得られた実施の形態１の光ヘッド１０は、受光素子５の保護樹脂２７、検出レンズ６及び対物レンズ２が上記のようなケイ素樹脂硬化物により形成されているために、波長４０５ｎｍの青色レーザを用いた光ヘッド１０においても透過率低下という劣化現象を発生して、樹脂が受光セル２１ａ，２１ｂでの受光量が低下して、ＲＦ信号やサーボ信号の品質低下を引き起こすという問題を抑制することができる。なお、光ヘッド１０においては、保護樹脂２７、検出レンズ６及び対物レンズ２の全てが上記のようなケイ素樹脂硬化物により形成されていても、必要に応じて、例えば、いずれか１つ又は２つの光学素子のみが上記のようなケイ素樹脂硬化物により形成されており、その他の光学素子はガラス等で形成されている形態であってもよい。【０１００】
（第２実施形態）
第２実施形態の光ヘッドは、受光素子として、集積回路を有する電気回路内蔵型受光素子である光電子集積回路（ＯＥＩＣ）を用いたこと以外は、実施の形態１の光ヘッドの構成と同様である。本実施形態では、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）のみについて詳しく説明する。【０１０１】
図２７Ａは、実施の形態２の光ヘッドにおいて、受光素子として用いられる電気回路内蔵型受光素子である光電子集積回路（ＯＥＩＣ）６０の平面模式図であり、図２７Ｂは図２７ＡのＢ−Ｂ'断面の断面模式図である。【０１０２】
図２７Ａ及び図２７Ｂ中、６０は受光素子であるＯＥＩＣ、５７は受光セルと受光セルからの光電流を増幅および演算する回路を有する厚み０．３ｍｍの受光チップ、複数の５３ａ及び５３ｂはそれぞれフレーム端子、５４はフレーム部材、５５は裏面電極、５９はベース基材、５６ａ，５６ｂは受光チップ５７の表面電極とフレーム端子５３ａ，５３ｂとを電気的に接続する金属ワイヤ、２７は、例えば、３ｍｍ×４ｍｍの面積で高さ１．２ｍｍの形状にＯＥＩＣ６０の外径形状を形成するかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物からなる保護樹脂である。【０１０３】
ＯＥＩＣ６０は、実施の形態１で説明した２分割フォトダイオードからなる受光素子５の受光セルで受光した光を光電流に変換する機能に加えて、受光チップ５７の有する回路により光電流が増幅および演算されてフレーム端子５３ａ、５３ｂから出力される。【０１０４】
第２実施形態の光ヘッドにおいては、受光素子５として、図２７Ａ及び図２７Ｂに示したＯＥＩＣ６０を用いるために、光ヘッド１０に受光素子とは別に光電流を増幅および演算する回路を設ける必要がない。また、ベース基材５９を設け、フレーム端子５３ａ，５３ｂを折り曲げることにより、極めて小型・薄型の受光素子が得られる。さらに、折り曲げ形状としたフレーム端子５３ａ，５３ｂにより、フレキシブルプリント配線板への搭載時にバンプ工法などの電気接続が実現できるため、光ヘッドへの搭載状態でもハンダ付け領域を小さくすることができ、そのために小型の光ヘッドを実現できる。【０１０５】
第２実施形態におけるＯＥＩＣ６０の保護樹脂２７としては、実施の形態１において用いられたのと同様のかご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂を用いることができる。【０１０６】
ＯＥＩＣ６０の製造方法について、以下に説明する。【０１０７】
本製造方法においてはベース基材５９と保護樹脂２７が異なる材料であるために２段階で成形を行うものである。【０１０８】
まずキャビティ部、ゲート部、ランナー部を有するダイス鋼からなる第１の金型を準備する。そして、はじめに、フレーム部材５４とベース基材５９とを第１の金型内で位置決めしてインジェクション成形する。そして、フレーム部材５４とベース基材５９とを一体化する。このときの樹脂温度は、樹脂の種類によるが、具体的には、例えば２３０〜２６０℃以上である。一方キャビティの温度は金型を水冷して一定温度に保たれる。この温度は例えば１２０〜１３０℃程度が好ましい。【０１０９】
次に、キャビティ部、ゲート部、ランナー部を有するダイス鋼からなる第２の金型を準備する。そして、上記フレーム部材５４とベース基材５９とが一体化された成形体を、第２の金型のキャビティ部に配置して、上下の金型で挟み込む。この時、ゲート部はフレーム部材５４の面内でフレーム端子と直交する位置で保護樹脂２７の外周部のキャビティの合わせ面に設けられ、溶融したケイ素樹脂組成物の流入は、このゲート部を通じてキャビティ部に充填されることで、２分割フォトダイオード６０の外形形状を形成する。キャビティの温度は金型を水冷して約２００℃の一定温度に保つ。なお、加熱モールドの際には、キャビティ部に保圧が掛けられる。保圧をかけることにより、保護樹脂２７の形状精度や面精度を高めることができる。保圧動作は多段で行ってもよい。フレーム部材やフレーム端子は、単独で存在するのではなく、複数のフレーム端子が繋がった形状にしておくと、最初のキャビティにフレーム部材を位置決めすることが容易となるからである。成形後にフレーム部材を切断して２分割フォトダイオードを形成するものであるため、いわゆる多数個取りが可能となり、より生産性が向上する。【０１１０】
また、ＯＥＩＣ６０の製造方法の別の方法としては、以下のような方法を用いてもよい。【０１１１】
はじめに第１の金型でインジェクション成形することにより、フレーム部材５４とベース基材５９とを一体化することは先に説明した製造方法と同様である。ただし、ベース基材５９はフレーム部材５４より、例えば０．７ｍｍ高さで受光チップ側に、受光チップ５７や金属ワイヤ５６ａ，５６ｂを凹部として囲むように周囲壁を形成する。このときのインジェクション成形の際の樹脂温度は、樹脂の種類によるが、具体的には、例えば２３０〜２６０℃以上である。一方キャビティの温度は金型を水冷して一定温度に保たれる。この温度は例えば１２０〜１３０℃のインジェクション樹脂固化温度にしておくものである。【０１１２】
このようにして一体化した成形品（フレーム部材５４とベース基材５９）は、周囲壁で囲まれているが受光チップ５７は開放状態の凹部となっているので、ここに、溶融した保護樹脂２７を流し込んで充填して熱硬化させるものである。このように開放状態の凹部に充填して熱硬化させる方法とは別に、加熱モールドをおこなう際には、受光チップ５７を含む開放状態の凹部の上部に金型材を配置して、凹部をほぼ密閉状態のキャビティ部として、この部分に保圧が掛けられる。保圧をかけることにより、保護樹脂２７の形状精度や面精度を高めることができる。保圧動作は多段で行ってもよい。【０１１３】
（第３実施形態）
本発明に係る第３実施形態の光ヘッドについて説明する。【０１１４】
図２８Ａは波長４０５ｎｍの半導体レーザ発光チップ６１が搭載された受光チップ６７を備える発光受光素子７０の平面模式図、図２８Ｂは、図２８ＡのＣ−Ｃ’断面の断面模式図を示している。発光受光素子７０は、実施の形態２で説明したＯＥＩＣ６０にさらに、半導体レーザ発光チップ６１を有することを特徴とし、図１で示した光ヘッド１０に搭載される半導体レーザ光源１の機能をＯＥＩＣ６０に組み込んだものである。【０１１５】
図２８Ａ及び図２８Ｂ中、７０は発光受光素子であり、６７は受光セルと受光セルからの光電流を増幅および演算する回路を有する厚みが０．３ｍｍの受光チップ、６１は受光チップ６７に搭載された紙面垂直方向に発光する波長４０５ｎｍの半導体レーザ発光チップである。また、複数の５３ａ，５３ｂはそれぞれフレーム端子、５４はフレーム部材、５５は裏面電極、５９はベース基材、複数の５６ａ，５６ｂは受光チップ５７の表面電極とフレーム端子５３ａ，５３ｂとを電気的に接続する金属ワイヤ、２７は３ｍｍ×４ｍｍの面積で高さ１．２ｍｍの形状に受光素子として発光受光素子７０の外径形状を形成するかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物からなる保護樹脂である。【０１１６】
第３実施形態における、図２８Ａ及び図２８Ｂ中に示した発光受光素子７０の保護樹脂２７は、約４０５ｎｍのレーザ光によっても劣化現象を発生しないかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物から形成されている。従って、発光受光素子７０は、保護樹脂２７が劣化することにより透過率が低下して、ＲＦ信号やサーボ信号の品質低下を引き起こすという問題を発生しない。【０１１７】
ここで、本実施形態の光ヘッド９６について具体的に説明する。図２９は、本実施形態による光ヘッド９６を示すものである。図２９中、７は情報記録媒体である光ディスクであり、２は集光素子である対物レンズ、３は集光素子駆動手段である対物レンズアクチュエータ、９４は検出レンズであり、さらに、発光受光素子７０を備えたものである。【０１１８】
発光受光素子７０に搭載された半導体レーザ発光チップ６１から出射したレーザ光は、検出レンズ９４を透過した後、対物レンズ２により集光されて、光ディスク７に入射する。そして、光ディスク７で反射されたレーザ光は、検出レンズ９４により集光されて、発光受光素子７０の受光チップ６７に入射して、光電流に変換される。【０１１９】
上記のように、半導体レーザ発光チップ６１が搭載された発光受光素子７０を用いた光ヘッド９６においては、半導体レーザ光源１を独立して設ける必要がなくなるので、光ヘッドをさらに小型化できる。【０１２０】
第１実施形態〜第３実施形態で示した受光素子は、受光チップとフレ−ム端子とを金属ワイヤを介して電気的に接続したが、受光チップとフレ−ム端子とはバンプ工法を用いて電気的に接続してもよい。【０１２１】
また、第１実施形態〜第３実施形態で示した受光素子は、素子を固定するフレキシブルプリント配線板に、直接受光チップを金属ワイヤを介して電気的に接続して形成される、いわゆるＣＯＢ（チップオンボード）の形態をとってもよい。【０１２２】
さらに、第１実施形態〜第３実施形態で示した受光素子は、素子を固定するフレキシブルプリント配線板に、受光チップが直接電気的に接続される、いわゆるＦｌｉｐ  Ｃｈｉｐタイプの形態をとってもよい。【０１２３】
なお、第１実施形態〜第３実施形態においては、受光素子の保護樹脂及び集光素子駆動手段である対物レンズアクチュエータと受光素子との間に配置されて、情報記録媒体からの反射光を受光素子に集光するための検出レンズをかご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物の硬化物で形成したが、その他レーザ光の光路上に必要に応じて配置される光学素子にも当然用いることができる。このような光学素子の具体例としては、例えば、回折格子、コリメートレンズ、ビームスプリッタ、収差補正素子等があげられる。このような光学素子ではほとんどの場合、波長４０５ｎｍ前後のレーザ光の照射密度が数１０ｍＷ／ｍｍ２以下であり光ヘッドの構成要素として搭載することが容易である。また、前述の保護樹脂においても光ヘッドの構成によって、波長４０５ｎｍ前後のレーザ光の照射密度を設計的に選択できるものであることを記しておく。【０１２４】
また、第１実施形態〜第３実施形態においては、波長約４０５ｎｍのレーザ光源を備える光ヘッドを用いたが、ＤＶＤを記録再生するために用いられる波長約６６０ｎｍのレーザ光源や、ＣＤを記録再生するための波長約７９０ｎｍのレーザ光源を備える光ヘッドの前記レーザ光の光学素子にも、本発明における光学素子は当然適用できる。これは、波長約６６０ｎｍや波長約７９０ｎｍのレーザ光源と波長約４０５ｎｍのレーザ光源を併せ持つ光ヘッドにおいて、波長約４０５ｎｍ前後のレーザ光が光ヘッド内で部分的に反射したり、迷光を生じたりして、波長約６６０ｎｍや波長約７９０ｎｍのレーザ光源の光路に配置された光学素子に入射した場合、光学素子が劣化して透過率が低下して、ＤＶＤやＣＤのＲＦ信号やサーボ信号の品質低下を引き起こすという問題を生じるおそれがある。この場合において、４０５ｎｍ前後のレーザ光の部分的な反射したり迷光となったりすることを防ぐよりも、本発明に係る光学素子を用いた方がはるかに光ヘッドの小型化と簡素化を図ることが容易である。【０１２５】
（第４実施形態）
本発明に係る第４実施形態である、レーザ光を用いて情報記録媒体に記録及び再生を行う光情報記録再生装置１０４について図３０を参照して説明する。【０１２６】
図３０中、７は情報記録媒体である光ディスク、１０６は光ヘッド、１１２は光ディスク７を回転させるモータである。また、光ヘッド１０６は受光素子１０１、波長約４０５ｎｍの半導体レーザ光源１１０、対物レンズ１０２、対物レンズアクチュエータ１０３を備える。また、１１３は光ヘッド１０６，モータ１１２及び対物レンズアクチュエータ１０３を駆動するための駆動回路である。【０１２７】
光情報記録再生装置１０４における光ヘッド１０６には、実施の形態１〜３で説明した本発明の光ヘッド、例えば光ヘッド１０が用いられている。【０１２８】
光情報記録再生装置１０４においては、駆動回路１１３により、光ディスク７の読み取るべき記録部が光ヘッドに対向するようにモータ１１２を駆動することにより位置決めされる。【０１２９】
そして、位置決めされた光ディスク７の記録部にレーザ光を入射させるために、レーザ光源１１０からレーザ光が照射される。このとき、前記記録部にレーザ光を集光するために、対物レンズアクチュエータ１０３により対物レンズ１０２が駆動回路１１３により駆動される。そして前記記録部からの反射光は光ヘッド１０６を構成する受光素子１０１により受光される。そして、受光素子１０１は受光した反射光を光電流からなる信号に変換する。そして、この信号に基づいて、さらに、記録部のトラックをサーボするためにモータ１１２や対物レンズアクチュエータ１０３等が制御される。【０１３０】
第４実施形態の光情報記録再生装置１０４においては、光ヘッド１０６に、第１実施形態〜第３実施形態で説明したような本発明の光ヘッドが用いられているために、光ヘッドに用いられる光学素子材料の劣化による透過率の低下を抑制することができる。従って、長期間にわたって高い信頼性を維持することができる。【０１３１】
（第５実施形態）
本発明に係る第５実施形態である光情報システム装置１１７について図３１を参照して説明する。【０１３２】
光情報システム装置１１７は、本発明の光情報記録再生装置１０４と演算装置１１５と出力装置１１６とを備える。【０１３３】
光情報システム装置１１７は、光情報記録再生装置１０４により光ディスク７から読み取った情報を演算装置１１５に伝送し、演算装置が備えるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により情報処理される。【０１３４】
処理された情報は、出力装置１１６に伝送されて映像情報や音声情報として出力される。【０１３５】
光情報システム装置１１７の具体例としては、例えば、コンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダ、カーナビゲーションシステム、編集システム、データサーバー、ＡＶコンポーネントなど、情報を蓄えるあらゆる光情報システム装置等が挙げられる。【０１３６】
以上説明した本発明の一局面は、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドであって、シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を備えることを特徴とする光ヘッドある。このような構成によれば、光ヘッドに用いられる光学素子材料の劣化による透過率の低下を抑制し、長期間にわたって高い透過率を維持することができる光ヘッドが得られる。また、光ヘッドに搭載する光学素子を、インジェクションで作製することができるために、複雑な形状を製造することができるために、光ヘッドの小型化と簡素化を図ることができる。【０１３７】
前記光ヘッドとしては、レーザ光源が発したレーザ光を集光して情報記録媒体に照射する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する検出レンズと、前記検出レンズにより集光された反射光を受光する受光素子とを具備し、前記受光素子は、受光した光を光電流に変換するための受光セルと前記受光セルと結合された電極とからなる受光チップと、前記受光チップを保護するための保護樹脂とを有し、前記対物レンズ，前記検出レンズ，及び前記保護樹脂から選ばれる少なくとも１つが、シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光ヘッドであることが好ましい。【０１３８】
また、前記かご型シルセスキオキサン化合物としては、下記一般式（１）〜（３）で表されるシルセスキオキサン化合物、及びその部分重合物からなる群から選ばれる少なくとも一つを含有することが、高いエネルギ密度の照射した場合における劣化をさらに抑制できる点から好ましい。【０１３９】
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｐ（ＢＲ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ1.5）(ＨＯＳｉＯ１．５)ｍ−ｎ−ｐ- q…（１）
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）r (Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（２）
（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５)r(Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５)ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（３）
（一般式（１）〜（３）中、Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する基、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｂ１は置換または非置換の飽和アルキル基もしくは水酸基あるいは水素原子、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれた官能基を表す。また、ｍ及びｔは６，８，１０，１２から選ばれた数、ｎは１〜ｍ−１の整数、ｐは１〜ｍ−ｎの整数、qは０〜ｍ−ｎ−ｐの整数、rは２〜ｔの整数、ｓは０〜ｔ−ｒの整数を表す。）【０１４０】
また、前記ケイ素樹脂組成物は架橋剤、特に、下記一般式（４）及び／又は下記一般式（５）で表される化合物を含有することが好ましい。前記ケイ素樹脂組成物に架橋剤を含有させることにより、３次元架橋構造を効果的に形成させることができる。【０１４１】
ＨＲ７Ｒ８Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ９Ｒ１０    …（４）
（一般式（４）中、Ｘは２価の２価の連結基または原子を表しＲ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子をあらわす）【０１４２】
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２…（５）
（一般式（５）中、Ｙは２価の２価の連結基または原子を表す）【０１４３】
また、前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（２）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（４）で表される化合物とを含有することが硬化反応が良好である点から好ましい。【０１４４】
また、前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（３）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（５）で表される化合物とを含有することが硬化反応が良好である点から好ましい。【０１４５】
また、一般式（１）又は一般式（２）中のＡで示される炭素−炭素不飽和結合を有する基が末端に炭素−炭素不飽和結合を有する鎖状炭化水素基である場合には、反応性に優れている点から好ましい。【０１４６】
また、前記シルセスキオキサン化合物が、前記一般式（２）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（３）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物とを含有することが好ましい。【０１４７】
また、前記レーザ光源から出射されるレーザ光は波長約４０５ｎｍのレーザ光であることが好ましい。本発明の光ヘッドによれば、波長約４０５ｎｍのレーザ光を連続照射しても光学素子の透過率が大幅に低下しない。【０１４８】
また、本発明の他の一局面は、上記光ヘッドを備えた、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録または再生を行う光情報記録再生装置である。【０１４９】
また、本発明の別の一局面の光情報システム装置は、前記光情報記録再生装置を備え、前記光情報記録再生装置により、情報記録媒体に記録された情報を再生し、前記情報に基づいて演算を行う演算装置を備えるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明にかかる光ヘッドは、波長４０５ｎｍの青色レーザのような高いエネルギ密度の光が長時間照射されても、光学素子の透過率が低下しないために、青色レーザを用いるような光ヘッドとして好ましく用いられうる。また、このような５光ヘッドを搭載した光情報記録再生装置は、例えば、コンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダ、カーナビゲーションシステム、編集システム、データサーバー、ＡＶコンポーネントなど、情報を蓄えるあらゆる光情報システム装置に利用することができる。
【図１】
2008069193.tif 000010
【図２】
2008069193.tif 000011
【図３】
2008069193.tif 000012
【図４】
2008069193.tif 000013
【図５】
2008069193.tif 000014
【図６】
2008069193.tif 000015
【図７】
2008069193.tif 000016
【図８】
2008069193.tif 000017
【図９】
2008069193.tif 000018
【図１０】
2008069193.tif 000019
【図１１】
2008069193.tif 000020
【図１２】
2008069193.tif 000021
【図１３】
2008069193.tif 000022
【図１４】
2008069193.tif 000023
【図１５】
2008069193.tif 000024
【図１６】
2008069193.tif 000025
【図１７】
2008069193.tif 000026
【図１８】
2008069193.tif 000027
【図１９】
2008069193.tif 000028
【図２０】
2008069193.tif 000029
【図２１】
2008069193.tif 000030
【図２２】
2008069193.tif 000031
【図２３】
2008069193.tif 000032
【図２４】
2008069193.tif 000033
【図２５】
2008069193.tif 000034
【図２６】
2008069193.tif 000035
【図２７】
2008069193.tif 000036
【図２８】
2008069193.tif 000037
【図２９】
2008069193.tif 000038
【図３０】
2008069193.tif 000039
【図３１】
2008069193.tif 000040
【図３２】
2008069193.tif 000041
【図３３】
2008069193.tif 000042
【図３４】
2008069193.tif 000043
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月28日(2008.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いて情報記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドであって、
かご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を備え、
前記かご型シルセスキオキサン化合物が、下記一般式（１）〜（３）：
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｐ（ＢＲ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５）（ＨＯＳｉＯ１．５）ｍ−ｎ−ｐ−ｑ…（１）
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｒ（Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（２）
（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｒ（Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（３）
（式（１）〜（３）中、Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する基、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｂ１は置換または非置換の飽和アルキル基もしくは水酸基あるいは水素原子、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれた官能基を表す。また、ｍ及びｔは６，８，１０，１２から選ばれた数、ｎは１〜ｍ−１の整数、ｐは１〜ｍ−ｎの整数、ｑは０〜ｍ−ｎ−ｐの整数、ｒは２〜ｔの整数、ｓは０〜ｔ−ｒの整数を表す。）
で表される、シルセスキオキサン化合物及びその部分重合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
レーザ光源が発したレーザ光を集光して情報記録媒体に照射する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を集光する検出レンズと、
前記検出レンズにより集光された反射光を受光する受光素子とを具備し、
前記受光素子は、受光した光を光電流に変換するための受光セルと前記受光セルと結合された電極とからなる受光チップと、前記受光チップを保護するための保護樹脂とを有し、
前記対物レンズ，前記検出レンズ，及び前記保護樹脂から選ばれる少なくとも１つの光学素子が、前記かご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記かご型シルセスキオキサン化合物を架橋しうる架橋剤を含有する請求項１または２のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記架橋剤が、下記一般式（４）及び／又は下記一般式（５）で表される請求項４に記載の光ヘッド。
ＨＲ７Ｒ８Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ９Ｒ１０  …（４）
（式（４）中、Ｘは２価の連結基または原子を表しＲ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子をあらわす）
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２…（５）
（式（５）中、Ｙは２価の連結基または原子を表す）
【請求項６】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（２）で表されるシルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（４）で表される架橋性モノマーとを含有する請求項５に記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（３）で表されるシルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（５）で表される架橋性モノマーとを含有する請求項５に記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記一般式（１）又は前記一般式（２）中のＡで示される炭素−炭素不飽和結合を有する基が末端に炭素−炭素不飽和結合を有する鎖状炭化水素基である請求項１〜６の何れか１項に記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記かご型シルセスキオキサン化合物が、前記一般式（２）で表される、シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（３）で表される、シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物とを含有する請求項１〜６の何れか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
前記レーザ光源から出射されるレーザ光が波長約４０５ｎｍのレーザ光である請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の光ヘッドを備えた、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録または再生を行う光情報記録再生装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光情報記録再生装置を備え、前記光情報記録再生装置により、情報記録媒体に記録された情報を再生し、前記情報に基づいて演算を行う演算装置を備える光情報システム装置。
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月20日(2009.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いて情報記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドであって、
かご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を備え、
前記かご型シルセスキオキサン化合物が、下記一般式（１）〜（３）：
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｐ（ＢＲ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ1.5）(ＨＯＳｉＯ１．５)ｍ−ｎ−ｐ−ｑ…（１）
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）r (Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５)ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（２）
（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｒ(Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５)ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（３）
（式（１）〜（３）中、Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する基、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｂ１は置換または非置換の飽和アルキル基もしくは水酸基あるいは水素原子、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれた官能基を表す。また、ｍ及びｔは６，８，１０，１２から選ばれた数、ｎは１〜ｍ−１の整数、ｐは１〜ｍ−ｎの整数、qは０〜ｍ−ｎ−ｐの整数、rは２〜ｔの整数、ｓは０〜ｔ−ｒの整数を表す。）
で表される、シルセスキオキサン化合物及びその部分重合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
レーザ光源が発したレーザ光を集光して情報記録媒体に照射する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を集光する検出レンズと、
前記検出レンズにより集光された反射光を受光する受光素子とを具備し、
前記受光素子は、受光した光を光電流に変換するための受光セルと前記受光セルと結合された電極とからなる受光チップと、前記受光チップを保護するための保護樹脂とを有し、
前記対物レンズ，前記検出レンズ，及び前記保護樹脂から選ばれる少なくとも１つの光学素子が、前記かご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記かご型シルセスキオキサン化合物を架橋しうる架橋剤を含有する請求項１または２のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記架橋剤が、下記一般式（４）及び／又は下記一般式（５）で表される請求項３に記載の光ヘッド。
ＨＲ７Ｒ８Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ９Ｒ１０    …（４）
（式（４）中、Ｘは２価の連結基または原子を表しＲ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子をあらわす）
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２…（５）
（式（５）中、Ｙは２価の連結基または原子を表す）
【請求項５】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（２）で表されるシルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（４）で表される架橋剤とを含有する請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（３）で表されるシルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（５）で表される架橋剤とを含有する請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記一般式（１）又は前記一般式（２）中のＡで示される炭素−炭素不飽和結合を有する基が末端に炭素−炭素不飽和結合を有する鎖状炭化水素基である請求項１〜６の何れか１項に記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記かご型シルセスキオキサン化合物が、前記一般式（２）で表される、シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（３）で表される、シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物とを含有する請求項１〜６の何れか１項に記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記レーザ光源から出射されるレーザ光が波長約４０５ｎｍのレーザ光である請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の光ヘッドを備えた、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録または再生を行う光情報記録再生装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光情報記録再生装置を備え、前記光情報記録再生装置により、情報記録媒体に記録された情報を再生し、前記情報に基づいて演算を行う演算装置を備える光情報システム装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体である光ディスクに対して光学的に情報を記録及び再生するための光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドおよび、それを用いた光情報記録再生装置、ならびに光情報システム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報技術分野における記録情報量の増大に伴い、大容量化された光ディスクが求められている。光ディスクの大容量化、すなわち記録情報の高密度化は、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすること及び光源のレーザ光を短波長にすることにより実現できる。
【０００３】
現在広く用いられているデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）には、波長６６０ｎｍの光源と、ＮＡ０．６の対物レンズとが使用されている。
【０００４】
一方、次世代の光ディスクであるブルーレイディスク（ＢＤ）やＨＤ−ＤＶＤには、波長４０５ｎｍの青色レーザが用いられ、さらに、ＢＤではＮＡを０．８５、ＨＤ−ＤＶＤではＮＡを０．６５にすることにより記録情報量が高密度化されている。このような青色レーザを用いて、光ディスクに対して情報を光学的に記録又は再生するための光情報記録再生装置においては、光ヘッドの高性能化、小型化及び低コスト化が求められている。
【０００５】
図３２は、従来の一般的な光情報記録再生装置における、光ヘッド７６の構成の概念図を示す。図３２において、７’は光ディスク、７１は波長６６０ｎｍのレーザ光を発する半導体レーザ、７２は半導体レーザ７１からの出射光を集光し、集光された光を光ディスク７’に微小な光スポットとして入射させる集光素子である対物レンズ、７３は光ディスク７’の面ブレや偏芯に対して対物レンズ７２を追従させるための集光素子駆動手段である対物レンズアクチュエータ、７４は光ディスク７’からの反射光を分岐するガラス硝材からなるハーフミラー、７５は光ディスク７’からの反射光を受光する受光素子、７８は光ディスク７’からの反射光を受光素子７５に集光するためのガラス硝材の検出レンズである。
【０００６】
光ヘッド７６は、半導体レーザ７１と、対物レンズ７２と、対物レンズアクチュエータ７３と、ハーフミラー７４と、検出レンズ７８と、受光素子７５とから構成される。受光素子７５は、光ディスク７’の情報信号を検出するためのＲＦ信号受光素子として、また、そのサーボ信号を検出するためのサーボ信号受光素子として機能する。
【０００７】
従来の光ヘッド７６においては、例えば、ＲＦ信号検出用やサーボ信号検出用の受光素子としては、多分割の受光素子が用いられている。従来の一般的な光ヘッドに用いられている受光素子について、図３３Ａ及び図３３Ｂに示した模式図を参照して説明する。
【０００８】
図３３Ａは受光素子として用いられる２分割フォトダイオード８０の平面模式図、図３３Ｂは図３３ＡのＤ−Ｄ’断面図である。
【０００９】
図３３Ａ及び図３３Ｂ中、８０は２分割フォトダイオードであり、２１ａ，２１ｂはそれぞれ、例えば、０．７５ｍｍ×０．７５ｍｍの寸法で厚みが０．３ｍｍの半導体からなる受光セル、２８は受光セル２１ａと受光セル２１ｂとを分離する分割線、２２ａ，２２ｂは、受光セル２１ａ，２１ｂのそれぞれの表面に設けられた表面電極、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはフレーム端子、２５は受光セル２１ａ，２１ｂの裏面に連続して設けられた裏面電極、２６ａは表面電極２２ａとフレーム端子２３ａとを電気的に接続する金属ワイヤ、２６ｂは表面電極２２ｂとフレーム端子２３ｂとを電気的に接続する金属ワイヤ、８７は２分割フォトダイオード８０を保護し、２分割フォトダイオード８０の外形を規定する例えば、４ｍｍ×５ｍｍの寸法で、高さ１．９ｍｍの形状の透明性エポキシ樹脂硬化物からなる保護樹脂である。フレーム端子２３ｃとフレーム端子２３ｄとは一体化されてフレーム部材２４を構成している。
【００１０】
受光セル２１ａ，２１ｂの裏面電極２５はフレーム部材２４に電気的に接続されている。また、表面電極２２ａ，２２ｂは、それぞれ金属ワイヤ２６ａ，２６ｂによってフレーム端子２３ａ，２３ｂに電気的に接続されている。なお、２分割フォトダイオード８０においては、フレーム端子２３ａ，２３ｂがアノード端子であり、フレーム端子２３ｃ，２３ｄがカソード端子である。そして、受光セル２１ａ，２１ｂで各々受光した光は光電流に変換される。そして、光電流はフレーム端子２３ａ，２３ｂから出力される。受光セル２１ａ，２１ｂと表面電極２２ａ、２２ｂからなる部分は受光チップ２９とも呼ばれる。
【００１１】
従来の一般的な光ヘッドの受光素子として用いられている２分割フォトダイオード８０は、以下のような問題を有していた。
【００１２】
波長６６０ｎｍのレーザ光を用いる従来のＤＶＤ等の光ディスクの光情報記録再生装置においては、光ヘッドに用いられる２分割フォトダイオードの保護樹脂として、一般的にエポキシ樹脂が用いられていた。しかしながら、波長４０５ｎｍの青色レーザ等が用いられる次世代のＢＤやＨＤ−ＤＶＤの光情報記録再生装置において、２分割フォトダイオードの保護樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合には、波長４０５ｎｍの青色レーザ光を受光するときにエポキシ樹脂が紫外線を吸収して酸化されることにより、発色物を形成して変色し、光透過率が徐々に低下するという問題があった。そして、保護樹脂の光透過率が低下して、受光セル２１ａ，２１ｂにおける受光量が低下することにより、ＲＦ信号やサーボ信号が充分に受光されないという問題があった。
【００１３】
前記問題を解決するために、例えば、下記特許文献１は、図３４Ａ及び図３４Ｂに示すような、受光素子の光の光路部分にガラス板を固定し、エポキシ樹脂自身に光を透過させない構造を有する２分割フォトダイオード１６２を開示している。図３４Ａは２分割フォトダイオード１６２の平面模式図、図３４Ｂは図３４ＡのＥ−Ｅ’断面図である。
【００１４】
図３４Ａ及び図３４Ｂ中、１６１はガラス板、８７は保護樹脂、２１ａ，２１ｂは受光セル、２８は分割線、２２ａ，２２ｂは表面電極、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはフレーム端子、２５は裏面電極、２６ａ，２６ｂは金属ワイヤ、１６０は受光セル２１ａ，２１ｂと表面電極２２ａ、２２ｂからなる受光チップである。フレーム端子２３ｃとフレーム端子２３ｄとは一体化されてフレーム部材２４を構成している。
【００１５】
２分割フォトダイオード１６２が２分割フォトダイオード８０と異なるのは、受光素子における光の光路部分にガラス板１６１が、中空でかつ段差を持って形成された外形を有するエポキシ系樹脂からなる保護樹脂８７に固定されている点である。
【００１６】
２分割フォトダイオード１６２は、例えば、５ｍｍ×６ｍｍの寸法で高さ１．９ｍｍの形状に形成されている。
【００１７】
２分割フォトダイオード１６２においては、波長４０５ｎｍの半導体レーザの光は、ガラス板１６１を通過するのみであり、エポキシ樹脂からなる保護樹脂８７を通過することなく受光セル２１ａ，２１ｂに到達する。従って、２分割フォトダイオード１６２においては、光の透過率が低下することによる、受光チップ１６０における受光量が低下するという問題は生じない。
【００１８】
しかしながら２分割フォトダイオード１６２によれば、部品点数が増加することによる製造工程の増加により、製造が煩雑になるという問題、または、外径形状が大型化するという問題があった。
【００１９】
一方、例えば、特許文献２に記載されているように、従来の一般的な光ヘッドに用いられる検出レンズや対物レンズ等はガラス硝材で形成されていた。ガラス硝材から形成されている検出レンズにおいては、透過率が低下するという問題は生じない。しかしながら、検出レンズや対物レンズ等をガラス硝材で形成する場合には、製造工程が煩雑であるという問題があった。また、光ヘッドを小型化するために、検出レンズを小さくし、かつ、軸対象でない形状のレンズを製造するためには、射出成形により容易に製造することができる透明樹脂からなるレンズが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平７−７３５０３号公報
【特許文献２】特開平１−２８７８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して、レーザ光を用いて情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置に用いられる樹脂製の光学素子を用いた光ヘッドであって、高いエネルギ密度の光が透過して生じる材料の光劣化を抑制することにより透過率の低下を抑制して、長期間にわたり高い透過率を維持することができる光学素子を備えた光ヘッドを提供することを目的とする。
【００２２】
本発明の一局面は、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドであって、シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を備えることを特徴とする光ヘッドである。
【００２３】
本発明の目的、特徴、局面及び利点は、以下の詳細な説明及び図面によって、より明白となる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の一局面は、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置に用いられる光ヘッドであって、シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を備えることを特徴とする光ヘッドある。このような構成によれば、光ヘッドに用いられる光学素子材料の劣化による透過率の低下を抑制し、長期間にわたって高い透過率を維持することができる光ヘッドが得られる。また、光ヘッドに搭載する光学素子を、インジェクションで作製することができるために、複雑な形状を製造することができるために、光ヘッドの小型化と簡素化を図ることができる。
【００２５】
前記光ヘッドとしては、レーザ光源が発したレーザ光を集光して情報記録媒体に照射する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する検出レンズと、前記検出レンズにより集光された反射光を受光する受光素子とを具備し、前記受光素子は、受光した光を光電流に変換するための受光セルと前記受光セルと結合された電極とからなる受光チップと、前記受光チップを保護するための保護樹脂とを有し、前記対物レンズ，前記検出レンズ，及び前記保護樹脂から選ばれる少なくとも１つが、シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光ヘッドであることが好ましい。
【００２６】
また、前記かご型シルセスキオキサン化合物としては、下記一般式（１）〜（３）で表されるシルセスキオキサン化合物、及びその部分重合物からなる群から選ばれる少なくとも一つを含有することが、高いエネルギ密度の照射した場合における劣化をさらに抑制できる点から好ましい。
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｐ（ＢＲ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ1.5）(ＨＯＳｉＯ１．５)ｍ−ｎ−ｐ- q…（１）
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）r (Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（２）
（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５)r(Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５)ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（３）
（一般式（１）〜（３）中、Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する基、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｂ１は置換または非置換の飽和アルキル基もしくは水酸基あるいは水素原子、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれた官能基を表す。また、ｍ及びｔは６，８，１０，１２から選ばれた数、ｎは１〜ｍ−１の整数、ｐは１〜ｍ−ｎの整数、qは０〜ｍ−ｎ−ｐの整数、rは２〜ｔの整数、ｓは０〜ｔ−ｒの整数を表す。）
【００２７】
また、前記ケイ素樹脂組成物は架橋剤、特に、下記一般式（４）及び／又は下記一般式（５）で表される化合物を含有することが好ましい。前記ケイ素樹脂組成物に架橋剤を含有させることにより、３次元架橋構造を効果的に形成させることができる。
ＨＲ７Ｒ８Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ９Ｒ１０    …（４）
（一般式（４）中、Ｘは２価の２価の連結基または原子を表しＲ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子をあらわす）
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２…（５）
（一般式（５）中、Ｙは２価の２価の連結基または原子を表す）
【００２８】
また、前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（２）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（４）で表される化合物とを含有することが硬化反応が良好である点から好ましい。
【００２９】
また、前記ケイ素樹脂組成物が、前記一般式（３）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（５）で表される化合物とを含有することが硬化反応が良好である点から好ましい。
【００３０】
また、一般式（１）又は一般式（２）中のＡで示される炭素−炭素不飽和結合を有する基が末端に炭素−炭素不飽和結合を有する鎖状炭化水素基である場合には、反応性に優れている点から好ましい。
【００３１】
また、前記シルセスキオキサン化合物が、前記一般式（２）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物と、前記一般式（３）で表される、かご型シルセスキオキサン化合物、及び／又はその部分重合物とを含有することが好ましい。
【００３２】
また、前記レーザ光源から出射されるレーザ光は波長約４０５ｎｍのレーザ光であることが好ましい。本発明の光ヘッドによれば、波長約４０５ｎｍのレーザ光を連続照射しても光学素子の透過率が大幅に低下しない。
【００３３】
また、本発明の他の一局面は、上記光ヘッドを備えた、レーザ光を用いて情報記録媒体の記録または再生を行う光情報記録再生装置である。
【００３４】
また、本発明の別の一局面の光情報システム装置は、前記光情報記録再生装置を備え、前記光情報記録再生装置により、情報記録媒体に記録された情報を再生し、前記情報に基づいて演算を行う演算装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００３５】
このような構成によれば、光ヘッドに用いられる光学素子材料の劣化による透過率の低下を抑制し、長期間にわたって高い透過率を維持することができる光ヘッドが得られる。また、光ヘッドに搭載する光学素子を、インジェクションで作製することができるために、複雑な形状を製造することができるために、光ヘッドの小型化と簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は第１実施形態の光ヘッドの構成を示す模式図である。
【図２】図２Ａは第１実施形態の光ヘッドに用いられている受光素子（２分割フォトダイオード）の平面模式図であり、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ’断面の断面模式図である。
【図３】図３は受光素子（２分割フォトダイオード）の製造方法を説明するための模式図である。
【図４】図４Ａはかご型シルセスキオキサン化合物が架橋結合されてなる３次元架橋構造を示す模式図であり、図４Ｂはかご型シルセスキオキサン化合物のかご型構造を示す模式図である。
【図５】図５は青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときのＴＣＨＳの硬化物の光透過率の経時変化を示すグラフである。
【図６】図６は青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図７】図７は青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときのＴＣＨＳの硬化物の光透過率の経時変化を示すグラフである。
【図８】図８は青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図９】図９は、一般的なシリコーン樹脂の硬化物に青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した後の、前記一般的なシリコーン樹脂の硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図１１】図１１は、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の照射点付近の光学顕微鏡観察写真を示す。
【図１２】図１２は、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射したときの、一般的なシリコーン樹脂の硬化物の照射点付近の光学顕微鏡観察写真を示す。
【図１３】図１３は、透明の脂環式エポキシ樹脂の硬化物に青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図１４】図１４は、透明の脂環式エポキシ樹脂の硬化物に青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２２時間連続照射したときの光学顕微鏡観察写真を示す。
【図１５】図１５は、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物からなる板に１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で青色レーザ光を連続照射したときの透過率の経時変化を示すグラフを示す。
【図１６】図１６は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図１７】図１７は、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図１８】図１８は、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【図１９】図１９は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間照射したときの、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。
【図２０】図２０は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。
【図２１】図２１はジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物に青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図２２】図２２は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２４０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの経時変化を示す。
【図２３】図２３は、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２４０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。
【図２４】図２４は、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で１７５０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図２５】図２５は、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で１２５０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの経時変化を示す。
【図２６】図２６は各硬化物における、不飽和二重結合と−Ｓｉ−Ｈ基の残基数に対する、青色レーザに対する耐性を示すグラフである。
【図２７】図２７Ａは第２実施形態の受光素子であるＯＥＩＣの平面模式図であり、図２７Ｂは、図２７ＡのＢ−Ｂ'断面の断面模式図である。
【図２８】図２８Ａは第３実施形態の発光受光素子の平面模式図であり、図２８Ｂは図２８ＡのＣ−Ｃ’断面の断面模式図である。
【図２９】図２９は第３実施形態の光ヘッドの構成を示す概念図である。
【図３０】図３０は第４実施形態の光情報記録再生装置の構成を示す概念図である。
【図３１】図３１は第５実施形態の光情報システム装置の構成を示す概念図である。
【図３２】図３２は従来の光ヘッドの構成を示す概念図である。
【図３３】図３３Ａは、従来の光ヘッドに用いられていた受光素子である２分割フォトダイオードの平面模式図であり、図３３Ｂは図３３ＡのＤ−Ｄ’断面の断面模式図である。
【図３４】図３４Ａは従来の光ヘッドに用いられていた受光素子である２分割フォトダイオードの平面模式図であり、図３４Ｂは図３４ＡのＥ−Ｅ’断面の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態の光ヘッドについて図１を参照して説明する。
【００３８】
図１は、本実施形態の光ヘッド１０の構成を示す模式図である。図１中、７は情報記録媒体である光ディスク、１は波長４０５ｎｍのレーザ光を発する半導体レーザ光源、２は集光素子である対物レンズ、３は集光素子駆動手段である対物レンズアクチュエータ、４はガラス硝材のハーフミラー、５は２分割フォトダイオードからなる受光素子、６は光ディスク７からの反射光を受光素子５に集光する検出レンズである。
【００３９】
また、図２Ａは受光素子５である２分割フォトダイオード２０の平面模式図を、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ‘断面の断面模式図を示す。図２Ａおよび図２Ｂ中、２１ａ，２１ｂは、例えば、０．７５ｍｍ×０．７５ｍｍの寸法で厚みが０．３ｍｍの半導体からなる受光セル、２２ａ，２２ｂはそれぞれ、受光セル２１ａ，２１ｂのそれぞれの表面に設けられた表面電極、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはフレーム端子、２５は受光セル２１ａ，２１ｂの裏面に連続して設けられた裏面電極、２６ａは表面電極２２ａとフレーム端子２３ａとを電気的に接続する金属ワイヤ、２６ｂは表面電極２２ｂとフレーム端子２３ｂとを電気的に接続する金属ワイヤ、２７は２分割フォトダイオード２０を保護し、２分割フォトダイオード２０の外形を規定する、例えば、４ｍｍ×５ｍｍの寸法で高さ１．８ｍｍの形状の保護樹脂、２８は受光セル２１ａと受光セル２１ｂとを分離する分割線、である。なお、フレーム端子２３ｃとフレーム端子２３ｄとはフレーム部材２４として一体構造になっている。
【００４０】
受光セル２１ａ，２１ｂの裏面電極２５はフレーム部材２４に電気的に接続されている。また、表面電極２２ａ，２２ｂは、金属ワイヤ２６ａ，２６ｂによってそれぞれフレーム端子２３ａ，２３ｂに電気的に接続されている。なお、２分割フォトダイオード２０においては、フレーム端子２３ａ，２３ｂがアノード端子であり、フレーム端子２３ｃ，２３ｄがカソード端子である。そして、受光セル２１ａ，２１ｂで各々受光した光は光電流に変換される。そして、光電流はフレーム端子２３ａ，２３ｂから出力される。ここで、２分割フォトダイオード２０の受光セル２１ａ，２１ｂと表面電極２２ａ、２２ｂからなる部分は受光チップ２９とも呼ぶ。
【００４１】
第１実施形態として、受光素子５として用いられる２分割フォトダイオード２０において、かご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物を硬化させて得られるケイ素樹脂硬化物からなる光学素子を保護樹脂２７として用いた光ヘッドについて詳しく説明する。
【００４２】
前記かご型シルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、下記一般式（１）〜（３）で表されるようなシルセスキオキサン化合物、及びこの化合物が部分付加反応して形成されるシルセスキオキサン化合物の部分重合物等が挙げられる。このようなかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物は、高いエネルギ密度の光照射に対して、優れた耐性を有する。
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ1.5）ｎ（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ1.5）ｐ（ＢＲ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ1.5） ｑ（ＨＯＳｉＯ１．５)ｍ−ｎ−ｐ−ｑ…（１）
（ＡＲ１Ｒ２ＳｉＯＳｉＯ１．５）r (Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（２）
（Ｒ３Ｒ４ＨＳｉＯＳｉＯ１．５)r(Ｂ１Ｒ５Ｒ６ＳｉＯＳｉＯ１．５)ｓ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｔ−ｒ−ｓ…（３）
（式（１）〜（３）中、Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する基、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｂ１は置換または非置換の飽和アルキル基もしくは水酸基あるいは水素原子、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれた官能基を表す。また、ｍ及びｔは６，８，１０，１２から選ばれた数、ｎは１〜ｍ−１の整数、ｐは１〜ｍ−ｎの整数、qは０〜ｍ−ｎ−ｐの整数、rは２〜ｔの整数、ｓは０〜ｔ−ｒの整数を表す。）
一般式（１）又は一般式（２）中のＡで示される炭素−炭素不飽和結合を有する基としては、末端に炭素−炭素不飽和結合を有する鎖状炭化水素基が特に好ましい。
【００４３】
前記式（１）で示されるシルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、ｍ＝８，ｎ＝４，ｐ＝４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がメチル基、Ａがシクロヘキセン基の化合物であるテトラキス（シクロヘキセニルエチルジメチルシロキシ）−テトラキス（ジメチルシロキシ）シルセスキオキサン（ＴＣＨＳ、Tetrakis(cyclohexenylethyldimethylsiloxy)-tetrakis(dimethyl-siloxy)silsesquioxane）が挙げられる。
【００４４】
下記式（４）にＴＣＨＳの構造を示す。
【００４５】
2008069193.tif 000044
（上記構造式（４）中、Ｒはシクロヘキセニルエチルジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ８）又は、ジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ）であり、分子中に、シクロヘキセニルエチルジメチルシロキサン基４個とジメチルシロキサン基４個を含有する。）
【００４６】
前記ＴＣＨＳの分子は、シクロヘキセニルエチルジメチルシロキサン基とジメチルシロキサン基との反応により、以下に示すような架橋構造を形成する。
2008069193.tif 000045
【００４７】
また、前記一般式（２）で示されるシルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、テトラアリルシルセスキオキサン、オクタビニルシルセスキオサン、テトラアリルジメチルシロキシ−テトラトリメチルシロキシシルセスキオキサン、オクタビニルジメチルシロキシシルセスキオキサン、ヘキサアリルジメチルシロキシ−ジヒドロキシシルセスキオキサン等が挙げられる。
【００４８】
下記式（５）にテトラアリルシルセスキオキサンの構造を示す。なお、テトラアリルシルセスキオキサンは、一般式(２)において、ｔ＝８，ｒ＝４,ｓ＝４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ5、Ｒ6がメチル基、Ａがアリル基、Ｂ１が水素原子の化合物である。
2008069193.tif 000046
（上記構造式（５）中、Ｒはアリルジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ２）又は、ジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ）であり、分子中に、アリルジメチルシロキサン基４個とジメチルシロキサン基４個を含有する。）
【００４９】
前記テトラアリルシルセスキオキサンの分子は、アリルジメチルシロキサン基とジメチルシロキサン基との反応により、以下に示すような架橋構造を形成する。
2008069193.tif 000047
【００５０】
また、前記一般式（３）で示されるシルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、オクタハイドリドシルセスキオキサン、テトラトリメチル−テトラキスジメチルシロキシシルセスキオキサン等が挙げられる。
【００５１】
前記ケイ素樹脂組成物中に架橋剤を含有させることにより、より緻密な架橋構造を有する硬化物が得られる。そして、緻密な架橋構造を有する硬化物は、エネルギ密度の高い光に対する安定性がさらに高い。従って、架橋剤を用いた場合には、エネルギ密度の高い青色レーザが繰り返し照射された場合に生じる材料劣化をさらに抑制した光学素子が得られる。
【００５２】
このような架橋剤の具体例としては、下記一般式（６）、又は下記一般式（７）で表されるような化合物が挙げられる。
ＨＲ７Ｒ８Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ９Ｒ１０    …（６）
（式（６）中、Ｘは２価の連結基または原子を表し、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子をあらわす）
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２…（７）
（式（７）中、Ｙは２価の２価の連結基または原子を表す）
【００５３】
前記一般式（６）で示される化合物の具体例としては、例えば、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルトリシロキサン、オクタメチルペンタシロキサン、ジ（ジメチルシリル）エタン、ジ（ジメチルシリルフェニル）エーテル、ｏ−ジ（ジメチルシリル）ベンゼン等が挙げられる。
【００５４】
また、前記一般式（７）で示される化合物の具体例としては、ジビニルテトラメチルジシロキサン、ジアリルテトラメチルジシロキサン、ジビニルジフェニルジメチルジシロキサン、ジビニルヘキサメチルトリシロキサン、ジアリルジフェニルシラン、ジアリルジサルファイド等が挙げられる。
【００５５】
前記架橋剤の配合割合としては、シルセスキオキサン化合物の官能基１当量部に対して、０．０１〜３当量程度であることが好ましい。
【００５６】
かご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂硬化物からなる光学素子の一例として、ＴＣＨＳの硬化物からなる保護樹脂２７を光学素子として有する２分割フォトダイオード２０について説明する。
【００５７】
はじめに、２分割フォトダイオード２０の製造方法を図３を参照して説明する。
【００５８】
図３は、キャビティ部３１ａ、ゲート部３１ｂ、ランナー部３１ｃを有するダイス鋼からなる金型３１の固定側金型のキャビティ部３１ａに、受光チップ２９及び金属ワイヤ２６ａ，２６ｂが接続されたフレーム部材２４を配置した様子を示す。金型３１は、フレーム部材２４を挟み込むようにして金型３１の可動側金型を閉じるように動作する。金型３１のゲート部３１ｂはフレーム部材２４の面内でフレーム端子と直交するように、保護樹脂２７の外周部のキャビティ部３１ａの合わせ面に設けられている。なお、フレーム端子２３ａ〜２３ｄはフレーム部材２４と一体化されていることが好ましい。この場合には、キャビティ部３１ａにフレーム部材２４を位置決めすることが容易になる。また、フレーム部材２４を成形後に切断して２分割フォトダイオードを形成することにより、いわゆる多数個取りが可能となり、より生産性が向上する。
【００５９】
そして、合成して精製して得たＴＣＨＳ  １ｇを、ゲート部３１ｂを通じてキャビティ部３１ａに充填することにより加熱モールド成形を行う。このＴＣＨＳの充填により、２分割フォトダイオード２０の外形が形成される。充填されたＴＣＨＳは、例えば、キャビティ部３１ａの温度を約２００℃程度の一定温度に保って、真空中で約３時間、加熱モールドすることにより熱硬化される。このようにして、２分割フォトダイオードの外形形状となるケイ素樹脂硬化物からなる保護樹脂２７が形成される。なお、加熱モールドの際には、キャビティ部３１ａに保圧が掛けられる。保圧をかけることにより、保護樹脂２７の形状精度や面精度を高めることができる。保圧動作は多段で行ってもよい。
【００６０】
このとき、隣接するＴＣＨＳ分子のシリコン原子に結合した水素原子と炭素−炭素不飽和結合を有する基とが反応することにより付加重合反応が進行する。そして、このような付加重合反応により、ＴＣＨＳは硬化される。
【００６１】
ＴＣＨＳのようなかご型シルセスキオキサン化合物が付加重合して形成されるケイ素樹脂硬化物の３次元架橋構造の模式図を図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは複数のかご型シルセスキオキサン化合物が架橋されて形成される３次元架橋構造を示す模式図を示し、図４Ｂはかご型シルセスキオキサン化合物のかご構造を示す模式図である。図４Ａ中、４１は、シリコン原子と酸素原子で形成された６面体構造であり、４２は６面体構造４１を架橋結合している有機セグメントを示している。
【００６２】
図４Ｂに示すように、かご型シルセスキオキサン化合物は、シリコン原子と酸素原子とから形成された、その一片がナノレベル（例えば、０．５ｎｍ）の多面体（例えば、６面体）構造を有する。このことから、上記のようなかご型シルセスキオキサン化合物から構成されるケイ素樹脂硬化物はナノ樹脂とも呼ばれる。
【００６３】
例えば、ＴＣＨＳにおいては、シリコン原子に結合した水素原子と炭素−炭素不飽和結合を有する基とがヒドロシリル化反応して付加重合することにより硬化物が形成される。このとき、かご型シルセスキオキサン化合物が有するナノサイズのかご型構造を有機セグメントでつなぎ合わせたような３次元架橋構造が形成される。このように形成されたケイ素樹脂硬化物は、青・近紫外域の光が長時間照射されても劣化し難いガラスライクな特性を有する。すなわち、このような樹脂から形成された保護樹脂２７は、光透過率の劣化を生じにくい透明樹脂である。
【００６４】
図５に、保護樹脂２７を形成するときと同様の条件で硬化させることにより得られた厚さ０．５ｍｍのＴＣＨＳの硬化物に、４０５ｎｍの青色レーザ光（以下、単に青色レーザ光とも呼ぶ）を集光して、２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの透過率の経時変化のグラフを示す。
【００６５】
図５のグラフから、前記ＴＣＨＳの硬化物に青色レーザ光を連続照射したときの透過率は、６７時間経過後も殆ど低下していない。従って、ＴＣＨＳの硬化物に青色レーザ光を長時間連続照射しても、光透過率が大幅に低下しないことが分かる。
【００６６】
図６に青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。図６においては、図面左側が光照射前、図面右側が６７時間照射後のファーフィールドパターンを示している。図６においては、照射の前後で、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンに変化が見られることが分かる。
【００６７】
上記の結果から、青色レーザを２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したとき、ＴＣＨＳの硬化物の光透過率は、ほとんど低下しなかった。一方、照射の前後で、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンが変化した。これらのことから、青色レーザを２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した場合には、わずかに損傷が生じることが分かる。
【００６８】
さらに、図７は、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときのＴＣＨＳの硬化物の光透過率の経時変化を示すグラフである。図７のグラフから、４０mＷ／ｍｍ２のパワー密度の青色レーザを約１７０時間連続照射しても、硬化物の光透過率は大幅に低下しなかったことがわかる。
【００６９】
図８に、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。図８に示したファーフィールドパターンの変化から、４０mＷ／ｍｍ２の照射密度の青色レーザを連続照射したときのファーフィールドパターンの変化は、図６に示す、２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度の青色レーザを連続照射したときに比べて小さかった。しかしながら、４０mＷ／ｍｍ２の照射によってもファーフィールドパターンの変化はわずかに見られた。
【００７０】
上記の結果から、ＴＣＨＳの硬化物に青色レーザを４０mＷ／ｍｍ２の照射密度で約１７０時間連続して照射しても、硬化物の光透過率は大幅に低下しなかった。一方、４０mＷ／ｍｍ２の照射密度の青色レーザを７２時間連続照射したときにファーフィールドパターンはある程度変化していることから、４０mＷ／ｍｍ２の照射密度においても、わずかに損傷が生じることが分かる。
【００７１】
図９に、比較対象として、一般的なシリコーン樹脂（信越シリコーン社製のKE-106）を用いて、厚さ０．５ｍｍのＴＣＨＳの硬化物と同様の硬化物を作製し、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの硬化物の透過率の経時変化のグラフを示す。図９のグラフに示された結果から、２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度での照射では、一般的なシリコーン樹脂の硬化物においても透過率の経時変化の大幅な低下は見られないことが分かる。また、図５のグラフに示されたＴＣＨＳの硬化物の透過率の経時変化と図９のグラフに示された一般的なシリコーン樹脂の硬化物の透過率の経時変化との間には、大きな差がないことが分かる。
【００７２】
図１０に青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を２．２ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射した後の、前記一般的なシリコーン樹脂の硬化物のファーフィールドパターンを示す。
【００７３】
図６のＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンの変化と、図１０の一般的なシリコーン樹脂の硬化物のファーフィールドパターンの変化とを比べると、照射前後のファーフィールドパターンの変化はＴＣＨＳの硬化物の方が明らかに小さいことがわかる。
【００７４】
次に、図１１に、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の照射点付近を光学顕微鏡観察したときの写真を示す。また、図１２に、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で６７時間連続照射したときの、一般的なシリコーン樹脂の硬化物の光学顕微鏡観察写真を示す。図１１のＴＣＨＳの硬化物の顕微鏡写真においては、照射痕が認められない。一方、図１２の一般的なシリコーン樹脂の硬化物の顕微鏡写真においては、しわ状の照射痕がはっきりと認められる。
【００７５】
さらに、比較対象として、保護樹脂として用いられうる市販の透明の脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製セロキサイド2021）を用いて得られた厚さ０．５ｍｍの硬化物に、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの、硬化物の透過率の経時変化のグラフを図１３に示す。図１３のグラフに示された結果から、脂環式エポキシ樹脂の硬化物の透過率は、照射後６時間程度から大幅に低下し始め、２２時間経過後には透過率が１０％未満にまで低下していることが分かる。
【００７６】
また、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２２時間連続照射したときの、脂環式エポキシ樹脂の硬化物の照射点付近を光学顕微鏡観察した写真を図１４に示す。図１４の光学顕微鏡写真から、脂環式エポキシ樹脂の硬化物においては、照射点に、直径数十μｍの照射痕が形成されていることがわかった。また、照射痕の深さは、照射痕の底の焦点距離から算出すると深さ数十μｍであることが分かった。
【００７７】
上記説明したように、青色レーザ光を２．２Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの経時変化、ファーフィールドパターンの光照射前後における変化、及び、光照射後の照射点の顕微鏡観察の何れにおいても、シルセスキオキサン化合物の硬化物は、一般的なシリコーン化合物や、透明性の脂環式エポキシ樹脂の硬化物に比べて、劣化が少ないことが分かる。また、ＴＣＨＳを含有するケイ素樹脂組成物からなる硬化物においても、ファーフィールドパターンは変化していることが観察された。
【００７８】
次に、ＴＣＨＳを含有するケイ素樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物の代わりに、精製したテトラアリルシルセスキオキサン１ｇに３．０×１０−３ｗｔ％Ｐｔ（ｃｔｓ）トルエン溶液を１８．７５μＬ加えて均一に攪拌した樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物を保護樹脂として用いた以外は同様にして、別の光ヘッドを作製する。このときの保護樹脂を形成するための加熱モールドの条件は、空気中で約３時間、約１２０℃で加熱する条件で行う。このとき、隣接するテトラアリルシルセスキオキサン分子のシリコン原子に結合した水素原子とシリコン原子に結合した末端のビニル基との付加重合反応が進行する。
【００７９】
図１５に、保護樹脂を形成するときと同様の条件で硬化させた、厚さ０．５ｍｍのテトラアリルシルセスキオキサンの硬化物に青色レーザ光を集光して、１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの、硬化物の透過率の経時変化のグラフを示す。一方、図１６に、厚さ０．５ｍｍの前記ＴＣＨＳの硬化物に、４０５ｎｍの青色レーザ光を集光して、１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの、硬化物の透過率の経時変化のグラフを示す。
【００８０】
図１５及び図１６のグラフに示された結果から、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物及びＴＣＨＳの硬化物のいずれの透過率も、殆ど低下していない。従って、透過率の評価においては、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物及びＴＣＨＳの硬化物のいずれにおいても、光透過率の経時変化に差がないことが分かる。
【００８１】
図１７に、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、前記テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンを示す。一方、図１８に、青色レーザ光を照射する前、及び、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間連続照射した後の、前記ＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンを示す。テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物においては、図１７に示すように、７２時間の照射後にファーフィールドパターンに多少の変化は見られるものの、ダークスポットは見られなかった。一方、ＴＣＨＳの硬化物においては、図１８に示すように、７２時間の照射後にファーフィールドパターンが大きく変化し、センター部にダークスポットが現れている。このように、図１７のテトラアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの変化と、図１８のＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンの変化とを比べると、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物の方が変化が明らかに小さいことがわかる。
【００８２】
次に、図１９に、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間照射した後における、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察（セナルモン観察）したときの写真を示す。また、図２０に、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で７２時間照射したときの、ＴＣＨＳの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。図１９のテトラアリルシルセスキオキサンの硬化物の顕微鏡写真においては、図２０のＴＣＨＳの硬化物の顕微鏡写真に比べて、照射部のダメージが少なく、殆ど照射痕が認められないことが分かる。
【００８３】
以上の結果から、テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物は、ＴＣＨＳの硬化物に比べて、青色レーザ光に対するより高い耐性を有していることが分かる。これは、以下の理由によるものであると考えている。
【００８４】
ＴＣＨＳにおける架橋反応に寄与する官能基は、環状の不飽和二重結合であり、テトラアリルシルセスキオキサンにおける架橋反応に寄与する官能基は、鎖状の不飽和二重結合である。不飽和二重結合と−ＳｉＨとの間で起こる架橋反応において、環状の不飽和二重結合は立体障害が大きい。そして、この立体障害は、架橋反応を阻害する原因になる。従って、架橋反応後の硬化物中に未反応の不飽和二重結合が残存することになる。そして、このような未反応の不飽和二重結合は、化学的に不安定であるために、青色レーザ光に対する耐性が低い。従って、エネルギ密度の高い青色レーザ光を照射した場合には、好ましくない反応が生じるために、硬化物の経時変化が起こりうる。一方、鎖状の不飽和二重結合と−ＳｉＨとの間で起こる架橋反応においては、鎖状の不飽和二重結合は立体障害が小さいために、反応性が高い。すなわち、不飽和二重結合と−ＳｉＨとの間で架橋反応が起こりやすい。従って、架橋反応後の硬化物中に未反応の不飽和二重結合が残存しにくい。その結果、エネルギ密度の高い青色レーザ光を照射した場合にも硬化物の経時変化が起こりにくくなるものと考えられる。
【００８５】
次に、前記ＴＣＨＳを含有するケイ素樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物の代わりに、精製したジアリルシルセスキオキサン１ｇにジビニルテトラメチルジシロキサン０．３１５ｇと３．０×１０−３ｗｔ％Ｐｔ（ｃｔｓ）トルエン溶液を１５．２μＬ加えて均一に混合したケイ素樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物を保護樹脂２７として用いた以外は同様にして別の光ヘッドも作製する。このときの加熱モールドの条件は、空気中で約３時間、約１２０℃で加熱する条件で行う。
【００８６】
なお、ジアリルシルセスキオキサンは、一般式(２)において、ｔ＝８，ｒ＝２,ｓ＝６、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ5、Ｒ6がメチル基、Ａがアリル基、Ｂ１が水素原子の化合物であり、下記式（８）のように示される化合物である。
2008069193.tif 000048
（上記構造式（８）中、Ｒはアリルジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ２）又は、ジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ）であり、分子中に、アリルジメチルシロキサン基２個とジメチルシロキサン基６個を含有する。）
【００８７】
このとき、隣接するジアリルシルセスキオキサン分子は、ジアリルシルセスキオキサンのシリコン原子に結合した水素原子とシリコン原子に結合した末端のビニル基とが付加重合するとともに、ジビニルテトラメチルジシロキサンのビニル基も付加重合に関与することにより以下のように架橋構造を形成する。そして、このような付加重合反応により、ジアリルシルセスキオキサンは硬化される。
2008069193.tif 000049
【００８８】
図２１に、保護樹脂を形成したときと同様の条件で硬化させた、ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの厚さ０．５ｍｍの硬化物に、青色レーザ光を集光して、１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続して照射したときの、硬化物の透過率の経時変化のグラフを示す。図２１のグラフに示された結果から、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の透過率は、殆ど低下していない。
【００８９】
次に、図２２に、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２４０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの経時変化を示す。図２２に示すように、前記硬化物においては、２４０時間の照射後もファーフィールドパターンが殆ど変化していない。これを図１８のＴＣＨＳの硬化物のファーフィールドパターンの変化と比べると、架橋剤を用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の方が青色レーザ光の照射に対する高い耐性を有していることが分かる。
【００９０】
次に、図２３に、青色レーザ光を１．１Ｗ／ｍｍ２の照射密度で２４０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の照射点付近を偏光顕微鏡観察したときの写真を示す。図２３の顕微鏡写真から、架橋剤を用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物には、２４０時間の照射後も照射痕が全く見られない。
【００９１】
以上の結果から、架橋剤を用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物は、前記ＴＣＨＳの硬化物や前記テトラアリルシルセスキオキサンの硬化物に比べて、青色レーザ光に対する、より高い耐性を有していることが分かる。
【００９２】
さらに、図２４は、青色レーザを４０mＷ／ｍｍ２の照射密度で連続照射したときの、架橋剤としてジビニルテトラメチルジシロキサンを用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物の透過率の経時変化を示す。図２４から、前記硬化物においては、青色レーザを約１７００時間（積算光量７０ＷＨ／ｍｍ２）連続照射しても、透過率が殆ど低下していないことが分かる。
【００９３】
図２５に、青色レーザ光を４０ｍＷ／ｍｍ２の照射密度で１２５０時間照射したときの、前記ジビニルテトラメチルジシロキサンを架橋剤として用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物のファーフィールドパターンの経時変化を示す。図２５からファーフィールドイメージは、６２５時間.までは殆ど変化なく、青色レーザ光の照射に対する非常に高い耐性を有していることが分かる。
【００９４】
以上の結果から、架橋剤を用いたジアリルシルセスキオキサンの硬化物は、非常に高い青色レーザ光に対する耐性を有していることが分かる。これは、以下の理由によるものであると考えている。
【００９５】
前述したＴＣＨＳの硬化物やテトラアリルシルセスキオキサンの硬化物においては、かご状の構造に結合された−ＳｉＨと、かご型の構造に結合された不飽和二重結合との間で架橋反応が起こる。この場合においては、架橋反応がある程度進行した時点で構造が固定されて自由度を失い、その後の架橋反応が進みにくくなる。その結果、架橋反応が進行している部分と未反応残基が残っている部分とが共存する不均一な架橋構造となると考える。これに対して、ジビニルテトラメチルジシロキサンのような架橋剤を用いてシルセスキオキサン化合物を架橋する場合には、かご状の構造間を運動性の高い反応性モノマーである架橋剤のモノマーの存在下において、かご状の構造に結合された−ＳｉＨと、かご状の構造に結合された不飽和二重結合との間で架橋構造が形成されるために、構造の固定化が遅延され、架橋反応がより進行しやすくなる。これにより、硬化物中に未反応残基が残りにくくなる。また、架橋反応の進行過程において、未反応の残基が生じても、運動性の高い架橋性モノマーにより架橋構造を形成しうる。その結果、架橋剤を用いることにより、硬化物中の未反応残基が少なくなり、青色レーザ光に対する照射耐性が著しく向上したものと考えられる。
【００９６】
さらに、ＴＣＨＳを含有するケイ素樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物の代わりに、精製して得られたオクタビニルシルセスキオキサン１．０ｇにテトラメチルジシロキサン０．４４ｇと３．０×１０−３ｗｔ％Ｐｔ（ｃｔｓ）トルエン溶液を１４．６８μＬ加えて均一に混合した樹脂組成物を用いて得られたケイ素樹脂硬化物を保護樹脂２７として用いた以外は同様にして別の光ヘッドも作製した。このときの加熱モールドの条件は、空気中で約３時間、約１２０℃で加熱する条件で行った。
【００９７】
なお、オクタビニルシルセスキオキサンは一般式(２)において、ｔ＝８，ｒ＝８、Ｒ１、Ｒ２がメチル基、Ａがビニル基の化合物であり、下記式（９）のように示される化合物である。
2008069193.tif 000050
（上記構造式（９）中、Ｒはビニルジメチルシロキサン基（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−ＣＨ＝ＣＨ2である。）
【００９８】
このとき、オクタビニルシルセスキオキサンは、オクタビニルシルセスキオキサンの有する、シロキサン結合を介してシリコン原子に結合した末端のビニル基と、テトラメチルジシロキサンのシリコン原子に結合した水素原子とが付加重合することにより架橋構造を形成する。
【００９９】
図２６は上述した各硬化物における、不飽和二重結合と−Ｓｉ−Ｈ基の残基数に対する、青色レーザに対する耐性を示すグラフである。なお、前記残基数は、ラマン分光法で測定した不飽和二重結合と−Ｓｉ−Ｈ基の残基数の合計数を表す。また、青色レーザに対する耐性は、照射光の積算光量（ＷＨ／ｍｍ２）を表す。図２６のグラフから、−ＳｉＯ−から構成されるかご状構造に付加させる反応性の官能基が環状であるＴＣＨＳの硬化物に比べて、直鎖状であるテトラアリルシルセスキオサン硬化物の方が、残基数が少なく、また、耐性が高いことが分かる。また、低分子の反応性モノマーで架橋した場合には、硬化物中の未反応の残基量がさらに低減し、その結果、青色レーザ光に対する照射耐性も向上していることがわかる。
【０１００】
以上の結果から、次のことが分かる。すなわち、光学素子材料として、かご型シルセスキオキサン化合物の硬化物を用いた場合には、長時間光透過率が変化せず、また、光照射による劣化が少ないために、４０５ｎｍの青色レーザ光のようなエネルギ密度の高い光源を用いた光情報記録再生装置の光ヘッドの長寿命化を達成できる。また、特に、かご型シルセスキオキサン化合物として、直鎖上の不飽和二重結合を有するテトラアリルシルセスキオサンのような化合物や、かご型シルセスキオキサン化合物を架橋剤で架橋させることにより、さらに、高い光耐性を有する光学素子が得られる。
【０１０１】
実施の形態１の光ヘッド１０においては、さらに、検出レンズ６及び対物レンズ２も、上記のようなケイ素樹脂硬化物から形成されていることが好ましい。光ヘッド１０の検出レンズ６及び対物レンズ２にかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物を用いた場合にも、青色レーザ光のようなエネルギ密度の高い光が透過する場合の透過率の低下を抑制できる。その結果、各種光学素子が受光セル２１ａ，２１ｂでの受光量を低下させ、ＲＦ信号やサーボ信号の品質低下を引き起こすという問題を抑制することができる。また、透過率の低下が抑制されたレンズをインジェクション成形によって製造することができるために、小型でかつ軸対象でない形状の検出レンズ６及び対物レンズ２を低コストで製造することができる。これにより、光ヘッドの小型化と構成部品の簡素化を図ることができる。
【０１０２】
検出レンズ６及び対物レンズ２は鏡面仕上げされたレンズ形状のキャビティを有する金型を用いて、インジェクション成形することにより製造することができる。
【０１０３】
加熱モールドの条件は、上記保護樹脂の成形条件と同様の条件が選ばれる。なお、加熱モールドの際には、キャビティ部に保圧をかけることにより、レンズの形状精度や面精度を高めることができる。保圧動作は多段で行ってもよい。
【０１０４】
このようにして得られた実施の形態１の光ヘッド１０は、受光素子５の保護樹脂２７、検出レンズ６及び対物レンズ２が上記のようなケイ素樹脂硬化物により形成されているために、波長４０５ｎｍの青色レーザを用いた光ヘッド１０においても透過率低下という劣化現象を発生して、樹脂が受光セル２１ａ，２１ｂでの受光量が低下して、ＲＦ信号やサーボ信号の品質低下を引き起こすという問題を抑制することができる。なお、光ヘッド１０においては、保護樹脂２７、検出レンズ６及び対物レンズ２の全てが上記のようなケイ素樹脂硬化物により形成されていても、必要に応じて、例えば、いずれか１つ又は２つの光学素子のみが上記のようなケイ素樹脂硬化物により形成されており、その他の光学素子はガラス等で形成されている形態であってもよい。
【０１０５】
（第２実施形態）
第２実施形態の光ヘッドは、受光素子として、集積回路を有する電気回路内蔵型受光素子である光電子集積回路（ＯＥＩＣ）を用いたこと以外は、実施の形態１の光ヘッドの構成と同様である。本実施形態では、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）のみについて詳しく説明する。
【０１０６】
図２７Ａは、実施の形態２の光ヘッドにおいて、受光素子として用いられる電気回路内蔵型受光素子である光電子集積回路（ＯＥＩＣ）６０の平面模式図であり、図２７Ｂは図２７ＡのＢ−Ｂ'断面の断面模式図である。
【０１０７】
図２７Ａ及び図２７Ｂ中、６０は受光素子であるＯＥＩＣ、５７は受光セルと受光セルからの光電流を増幅および演算する回路を有する厚み０．３ｍｍの受光チップ、複数の５３ａ及び５３ｂはそれぞれフレーム端子、５４はフレーム部材、５５は裏面電極、５９はベース基材、５６ａ，５６ｂは受光チップ５７の表面電極とフレーム端子５３ａ，５３ｂとを電気的に接続する金属ワイヤ、２７は、例えば、３ｍｍ×４ｍｍの面積で高さ１．２ｍｍの形状にＯＥＩＣ６０の外径形状を形成するかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物からなる保護樹脂である。
【０１０８】
ＯＥＩＣ６０は、実施の形態１で説明した２分割フォトダイオードからなる受光素子５の受光セルで受光した光を光電流に変換する機能に加えて、受光チップ５７の有する回路により光電流が増幅および演算されてフレーム端子５３ａ、５３ｂから出力される。
【０１０９】
第２実施形態の光ヘッドにおいては、受光素子５として、図２７Ａ及び図２７Ｂに示したＯＥＩＣ６０を用いるために、光ヘッド１０に受光素子とは別に光電流を増幅および演算する回路を設ける必要がない。また、ベース基材５９を設け、フレーム端子５３ａ，５３ｂを折り曲げることにより、極めて小型・薄型の受光素子が得られる。さらに、折り曲げ形状としたフレーム端子５３ａ，５３ｂにより、フレキシブルプリント配線板への搭載時にバンプ工法などの電気接続が実現できるため、光ヘッドへの搭載状態でもハンダ付け領域を小さくすることができ、そのために小型の光ヘッドを実現できる。
【０１１０】
第２実施形態におけるＯＥＩＣ６０の保護樹脂２７としては、実施の形態１において用いられたのと同様のかご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂を用いることができる。
【０１１１】
ＯＥＩＣ６０の製造方法について、以下に説明する。
【０１１２】
本製造方法においてはベース基材５９と保護樹脂２７が異なる材料であるために２段階で成形を行うものである。
【０１１３】
まずキャビティ部、ゲート部、ランナー部を有するダイス鋼からなる第１の金型を準備する。そして、はじめに、フレーム部材５４とベース基材５９とを第１の金型内で位置決めしてインジェクション成形する。そして、フレーム部材５４とベース基材５９とを一体化する。このときの樹脂温度は、樹脂の種類によるが、具体的には、例えば２３０〜２６０℃以上である。一方キャビティの温度は金型を水冷して一定温度に保たれる。この温度は例えば１２０〜１３０℃程度が好ましい。
【０１１４】
次に、キャビティ部、ゲート部、ランナー部を有するダイス鋼からなる第２の金型を準備する。そして、上記フレーム部材５４とベース基材５９とが一体化された成形体を、第２の金型のキャビティ部に配置して、上下の金型で挟み込む。この時、ゲート部はフレーム部材５４の面内でフレーム端子と直交する位置で保護樹脂２７の外周部のキャビティの合わせ面に設けられ、溶融したケイ素樹脂組成物の流入は、このゲート部を通じてキャビティ部に充填されることで、２分割フォトダイオード６０の外形形状を形成する。キャビティの温度は金型を水冷して約２００℃の一定温度に保つ。なお、加熱モールドの際には、キャビティ部に保圧が掛けられる。保圧をかけることにより、保護樹脂２７の形状精度や面精度を高めることができる。保圧動作は多段で行ってもよい。フレーム部材やフレーム端子は、単独で存在するのではなく、複数のフレーム端子が繋がった形状にしておくと、最初のキャビティにフレーム部材を位置決めすることが容易となるからである。成形後にフレーム部材を切断して２分割フォトダイオードを形成するものであるため、いわゆる多数個取りが可能となり、より生産性が向上する。
【０１１５】
また、ＯＥＩＣ６０の製造方法の別の方法としては、以下のような方法を用いてもよい。
【０１１６】
はじめに第１の金型でインジェクション成形することにより、フレーム部材５４とベース基材５９とを一体化することは先に説明した製造方法と同様である。ただし、ベース基材５９はフレーム部材５４より、例えば０．７ｍｍ高さで受光チップ側に、受光チップ５７や金属ワイヤ５６ａ，５６ｂを凹部として囲むように周囲壁を形成する。このときのインジェクション成形の際の樹脂温度は、樹脂の種類によるが、具体的には、例えば２３０〜２６０℃以上である。一方キャビティの温度は金型を水冷して一定温度に保たれる。この温度は例えば１２０〜１３０℃のインジェクション樹脂固化温度にしておくものである。
【０１１７】
このようにして一体化した成形品（フレーム部材５４とベース基材５９）は、周囲壁で囲まれているが受光チップ５７は開放状態の凹部となっているので、ここに、溶融した保護樹脂２７を流し込んで充填して熱硬化させるものである。このように開放状態の凹部に充填して熱硬化させる方法とは別に、加熱モールドをおこなう際には、受光チップ５７を含む開放状態の凹部の上部に金型材を配置して、凹部をほぼ密閉状態のキャビティ部として、この部分に保圧が掛けられる。保圧をかけることにより、保護樹脂２７の形状精度や面精度を高めることができる。保圧動作は多段で行ってもよい。
【０１１８】
（第３実施形態）
本発明に係る第３実施形態の光ヘッドについて説明する。
【０１１９】
図２８Ａは波長４０５ｎｍの半導体レーザ発光チップ６１が搭載された受光チップ６７を備える発光受光素子７０の平面模式図、図２８Ｂは、図２８ＡのＣ−Ｃ’断面の断面模式図を示している。発光受光素子７０は、実施の形態２で説明したＯＥＩＣ６０にさらに、半導体レーザ発光チップ６１を有することを特徴とし、図１で示した光ヘッド１０に搭載される半導体レーザ光源１の機能をＯＥＩＣ６０に組み込んだものである。
【０１２０】
図２８Ａ及び図２８Ｂ中、７０は発光受光素子であり、６７は受光セルと受光セルからの光電流を増幅および演算する回路を有する厚みが０．３ｍｍの受光チップ、６１は受光チップ６７に搭載された紙面垂直方向に発光する波長４０５ｎｍの半導体レーザ発光チップである。また、複数の５３ａ，５３ｂはそれぞれフレーム端子、５４はフレーム部材、５５は裏面電極、５９はベース基材、複数の５６ａ，５６ｂは受光チップ５７の表面電極とフレーム端子５３ａ，５３ｂとを電気的に接続する金属ワイヤ、２７は３ｍｍ×４ｍｍの面積で高さ１．２ｍｍの形状に受光素子として発光受光素子７０の外径形状を形成するかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物からなる保護樹脂である。
【０１２１】
第３実施形態における、図２８Ａ及び図２８Ｂ中に示した発光受光素子７０の保護樹脂２７は、約４０５ｎｍのレーザ光によっても劣化現象を発生しないかご型シルセスキオキサン化合物の硬化物から形成されている。従って、発光受光素子７０は、保護樹脂２７が劣化することにより透過率が低下して、ＲＦ信号やサーボ信号の品質低下を引き起こすという問題を発生しない。
【０１２２】
ここで、本実施形態の光ヘッド９６について具体的に説明する。図２９は、本実施形態による光ヘッド９６を示すものである。図２９中、７は情報記録媒体である光ディスクであり、２は集光素子である対物レンズ、３は集光素子駆動手段である対物レンズアクチュエータ、９４は検出レンズであり、さらに、発光受光素子７０を備えたものである。
【０１２３】
発光受光素子７０に搭載された半導体レーザ発光チップ６１から出射したレーザ光は、検出レンズ９４を透過した後、対物レンズ２により集光されて、光ディスク７に入射する。そして、光ディスク７で反射されたレーザ光は、検出レンズ９４により集光されて、発光受光素子７０の受光チップ６７に入射して、光電流に変換される。
【０１２４】
上記のように、半導体レーザ発光チップ６１が搭載された発光受光素子７０を用いた光ヘッド９６においては、半導体レーザ光源１を独立して設ける必要がなくなるので、光ヘッドをさらに小型化できる。
【０１２５】
第１実施形態〜第３実施形態で示した受光素子は、受光チップとフレ−ム端子とを金属ワイヤを介して電気的に接続したが、受光チップとフレ−ム端子とはバンプ工法を用いて電気的に接続してもよい。
【０１２６】
また、第１実施形態〜第３実施形態で示した受光素子は、素子を固定するフレキシブルプリント配線板に、直接受光チップを金属ワイヤを介して電気的に接続して形成される、いわゆるＣＯＢ（チップオンボード）の形態をとってもよい。
【０１２７】
さらに、第１実施形態〜第３実施形態で示した受光素子は、素子を固定するフレキシブルプリント配線板に、受光チップが直接電気的に接続される、いわゆるＦｌｉｐ  Ｃｈｉｐタイプの形態をとってもよい。
【０１２８】
なお、第１実施形態〜第３実施形態においては、受光素子の保護樹脂及び集光素子駆動手段である対物レンズアクチュエータと受光素子との間に配置されて、情報記録媒体からの反射光を受光素子に集光するための検出レンズをかご型シルセスキオキサン化合物を含有するケイ素樹脂組成物の硬化物で形成したが、その他レーザ光の光路上に必要に応じて配置される光学素子にも当然用いることができる。このような光学素子の具体例としては、例えば、回折格子、コリメートレンズ、ビームスプリッタ、収差補正素子等があげられる。このような光学素子ではほとんどの場合、波長４０５ｎｍ前後のレーザ光の照射密度が数１０ｍＷ／ｍｍ２以下であり光ヘッドの構成要素として搭載することが容易である。また、前述の保護樹脂においても光ヘッドの構成によって、波長４０５ｎｍ前後のレーザ光の照射密度を設計的に選択できるものであることを記しておく。
【０１２９】
また、第１実施形態〜第３実施形態においては、波長約４０５ｎｍのレーザ光源を備える光ヘッドを用いたが、ＤＶＤを記録再生するために用いられる波長約６６０ｎｍのレーザ光源や、ＣＤを記録再生するための波長約７９０ｎｍのレーザ光源を備える光ヘッドの前記レーザ光の光学素子にも、本発明における光学素子は当然適用できる。これは、波長約６６０ｎｍや波長約７９０ｎｍのレーザ光源と波長約４０５ｎｍのレーザ光源を併せ持つ光ヘッドにおいて、波長約４０５ｎｍ前後のレーザ光が光ヘッド内で部分的に反射したり、迷光を生じたりして、波長約６６０ｎｍや波長約７９０ｎｍのレーザ光源の光路に配置された光学素子に入射した場合、光学素子が劣化して透過率が低下して、ＤＶＤやＣＤのＲＦ信号やサーボ信号の品質低下を引き起こすという問題を生じるおそれがある。この場合において、４０５ｎｍ前後のレーザ光の部分的な反射したり迷光となったりすることを防ぐよりも、本発明に係る光学素子を用いた方がはるかに光ヘッドの小型化と簡素化を図ることが容易である。
【０１３０】
（第４実施形態）
本発明に係る第４実施形態である、レーザ光を用いて情報記録媒体に記録及び再生を行う光情報記録再生装置１０４について図３０を参照して説明する。
【０１３１】
図３０中、７は情報記録媒体である光ディスク、１０６は光ヘッド、１１２は光ディスク７を回転させるモータである。また、光ヘッド１０６は受光素子１０１、波長約４０５ｎｍの半導体レーザ光源１１０、対物レンズ１０２、対物レンズアクチュエータ１０３を備える。また、１１３は光ヘッド１０６，モータ１１２及び対物レンズアクチュエータ１０３を駆動するための駆動回路である。
【０１３２】
光情報記録再生装置１０４における光ヘッド１０６には、実施の形態１〜３で説明した本発明の光ヘッド、例えば光ヘッド１０が用いられている。
【０１３３】
光情報記録再生装置１０４においては、駆動回路１１３により、光ディスク７の読み取るべき記録部が光ヘッドに対向するようにモータ１１２を駆動することにより位置決めされる。
【０１３４】
そして、位置決めされた光ディスク７の記録部にレーザ光を入射させるために、レーザ光源１１０からレーザ光が照射される。このとき、前記記録部にレーザ光を集光するために、対物レンズアクチュエータ１０３により対物レンズ１０２が駆動回路１１３により駆動される。そして前記記録部からの反射光は光ヘッド１０６を構成する受光素子１０１により受光される。そして、受光素子１０１は受光した反射光を光電流からなる信号に変換する。そして、この信号に基づいて、さらに、記録部のトラックをサーボするためにモータ１１２や対物レンズアクチュエータ１０３等が制御される。
【０１３５】
第４実施形態の光情報記録再生装置１０４においては、光ヘッド１０６に、第１実施形態〜第３実施形態で説明したような本発明の光ヘッドが用いられているために、光ヘッドに用いられる光学素子材料の劣化による透過率の低下を抑制することができる。従って、長期間にわたって高い信頼性を維持することができる。
【０１３６】
（第５実施形態）
本発明に係る第５実施形態である光情報システム装置１１７について図３１を参照して説明する。
【０１３７】
光情報システム装置１１７は、本発明の光情報記録再生装置１０４と演算装置１１５と出力装置１１６とを備える。
【０１３８】
光情報システム装置１１７は、光情報記録再生装置１０４により光ディスク７から読み取った情報を演算装置１１５に伝送し、演算装置が備えるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により情報処理される。
【０１３９】
処理された情報は、出力装置１１６に伝送されて映像情報や音声情報として出力される。
【０１４０】
光情報システム装置１１７の具体例としては、例えば、コンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダ、カーナビゲーションシステム、編集システム、データサーバー、ＡＶコンポーネントなど、情報を蓄えるあらゆる光情報システム装置等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明にかかる光ヘッドは、波長４０５ｎｍの青色レーザのような高いエネルギ密度の光が長時間照射されても、光学素子の透過率が低下しないために、青色レーザを用いるような光ヘッドとして好ましく用いられうる。また、このような５光ヘッドを搭載した光情報記録再生装置は、例えば、コンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダ、カーナビゲーションシステム、編集システム、データサーバー、ＡＶコンポーネントなど、情報を蓄えるあらゆる光情報システム装置に利用することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008069193.tif 000051
【図２】
2008069193.tif 000052
【図３】
2008069193.tif 000053
【図４】
2008069193.tif 000054
【図５】
2008069193.tif 000055
【図７】
2008069193.tif 000056
【図９】
2008069193.tif 000057
【図１３】
2008069193.tif 000058
【図１５】
2008069193.tif 000059
【図１６】
2008069193.tif 000060
【図２１】
2008069193.tif 000061
【図２４】
2008069193.tif 000062
【図２６】
2008069193.tif 000063
【図２７】
2008069193.tif 000064
【図２８】
2008069193.tif 000065
【図２９】
2008069193.tif 000066
【図３０】
2008069193.tif 000067
【図３１】
2008069193.tif 000068
【図３２】
2008069193.tif 000069
【図３３】
2008069193.tif 000070
【図３４】
2008069193.tif 000071
【図６】
2008069193.tif 000072
【図８】
2008069193.tif 000073
【図１０】
2008069193.tif 000074
【図１１】
2008069193.tif 000075
【図１２】
2008069193.tif 000076
【図１４】
2008069193.tif 000077
【図１７】
2008069193.tif 000078
【図１８】
2008069193.tif 000079
【図１９】
2008069193.tif 000080
【図２０】
2008069193.tif 000081
【図２２】
2008069193.tif 000082
【図２３】
2008069193.tif 000083
【図２５】
2008069193.tif 000084
【国際調査報告】
2008069193.tif 000085
2008069193.tif 000086
2008069193.tif 000087
2008069193.tif 000088