(57)【要約】【課題】  この発明は、安定且つ低反射率の表面処理を施した光学素子を提供することを課題とする。【解決手段】  この発明は、山部２１と谷部２２とを有する回折格子部２を備えた光学素子であって、山部２１と谷部２２はミクロンピッチの周期で形成され、山部２１及び谷部２２の表面にサブミクロンピッチの微細な凹凸からなる反射防止構造２３が形成されるとともに、回折格子を構成する山部２１と谷部２２とで反射防止構造２３の凹凸の高さ相違するように形成されている。【選択図】  図３
2006185562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
山部と谷部とを有する回折格子部を備えた光ピックアップ用の光学素子であって、前記山部と谷部はミクロンピッチの周期で形成され、前記山部及び谷部の表面にサブミクロンピッチの微細な凹凸からなる反射防止構造が形成されるとともに、前記回折格子部を構成する山部と谷部とで前記反射防止構造の凹凸の高さが相違することを特徴とする光ピックアップ用の光学素子。
【請求項２】
ベースとなる回折格子部に段差を有し、前記回折格子部に作製されている前記反射防止構造の凹凸の高さが前記山部と谷部とで差があることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ用光学素子。
【請求項３】
谷部の方が山部より反射防止構造の凹凸の高さが高いことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ用光学素子。
【請求項４】
ベースとなる回折格子部に段差がなく、前記回折格子部に作製されているサブミクロンピッチの反射防止構造の高さが前記山部と谷部とで相違することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ用光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ディスクに情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ部に用いられる光学部品に関するものであり、特にこれらに用いられる回折格子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ用の光学部品として、トラッキング制御用にレーザービームを３ビームに分割するために回折格子が使われている。
【０００３】
従来より、ガラス、プラスチック等からなる光学素子においては、表面反射による光を減少させるために、反射防止のための表面処理が行われている。その表面処理方法は、光学素子表面上に薄膜の誘電体膜を複数層、真空蒸着等により成膜する方法が行われている。上記した回折格子においても、反射防止のための反射防止コーティングを施し、光の透過率をアップする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１２９７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回折格子などの光学素子に反射防止コーティングを施すために、真空蒸着を行った場合、膜厚がばらつき、性能が安定しないという問題がある。更に、基板成型後に、別工程で基板表面に真空蒸着などで反射防止コーティングとしての薄膜を形成しなければならないため、歩留まりが悪く、コストアップの要因になっていた。
【０００５】
また、薄膜形成の場合、分光特性は膜材の物性、特に屈折率に影響される。成膜条件によって屈折率がばらつくという問題もある。更に、薄膜材料も限られており、理想的な分光特性を得ることは難しいという難点があった。
【０００６】
この発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたものにして、安定且つ低反射率の表面処理を施した光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、山部と谷部とを有する回折格子部を備えた光ピックアップ用の光学素子であって、前記山部と谷部はミクロンピッチの周期で形成され、前記山部及び谷部の表面にサブミクロンピッチの微細な凹凸からなる反射防止構造が形成されるとともに、前記回折格子部を構成する山部と谷部とで前記反射防止構造の凹凸の高さが相違するように形成することを特徴とする。
【０００８】
また、この発明は、ベースとなる回折格子部に段差を有し、前記回折格子部に作製されている前記反射防止構造の凹凸の高さが前記山部と谷部とで差があるように構成することができる。
【０００９】
さらに、この発明は、谷部の方が山部より反射防止構造の凹凸の高さが高いように構成できる。
【００１０】
また、この発明は、ベースとなる回折格子部に段差がなく、前記回折格子部に作製されているサブミクロンピッチの反射防止構造の高さが前記山部と谷部とで相違するように構成できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の光学素子は、回折格子部の表面に反射防止構造が作製されているため、低反射なしかも性能が安定した光学特性が得られる。
【００１２】
また、この発明により、基板表面に反射防止構造を一体的に形成することで、歩留まりのよい、しかも従来の誘電体薄膜より反射防止効果の高い反射防止機能付き光学素子を提供するこができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。図１は、この発明の光学素子の一実施形態の回折格子を用いた光学記録／再生装置のピックアップ部を光学系を示す構成図である。
【００１４】
図１に示すように、このピックアップ部の構成は、直線偏光特性を有するレーザー光源１から出射された光をこの発明にかかる回折格子部２を形成した光学素子３と１／４波長板４を通し、レーザー光を３ビームに分割すると共に直線偏光を円偏光に変換する。この実施形態における１／４波長板４は、光透過性板の一方の面には反射防止構造が反対の面には構造複屈折を示す微細構造で構成されている。
【００１５】
この分割された光は無偏光ビームスプリッタを構成するハーフミラー５によってその反射率に応じた光が対物レンズ６に与えられ、この対物レンズ６でスポット光にして光記録媒体７の記録面に照射される。そして、光記録媒体７で反射した反射光は対物レンズ６、ハーフミラー５を透過し、その透過した光をフォトディテクタ７で受け、フォトディテクタ８から光量に応じた信号が出力される。
【００１６】
フォトディテクタ８の出力信号は、トラッキング調整信号または読み出しデータとして使用される。
【００１７】
また、光記録媒体７で反射された反射光のうちハーフミラー５の反射率に応じて、１／４波長板４、光学素子３側へ戻り光が与えられ、光学素子３を経た光がレーザー光源１に帰還する。この戻り光は１／４波長板４により、出射レーザー光に対して偏光面が９０°回転しているため、出射レーザー光とは干渉せず、ノイズの発生は起こらない。
【００１８】
この発明の特徴とする光学素子３は、回折格子部２の表面に反射防止構造３１が形成されている。図２は、この発明の第１の実施形態にかかる光学素子の回折格子部２の表面に反射防止構造を作製した状態を示す模式的斜視図、図３は、同要部の模式的断面図である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、回折格子部２の山部２１と谷部２２の双方にサブミクロンピッチ（ピッチB)の微細な凹凸からなる反射防止構造２３が形成されている。すなわち、図に示すように、回折格子部２の表面全体にはサブミクロンピッチの微細な凹凸からなる反射防止構造２３が形成される。そして、回折格子部２としての山部２１と谷部２２とはミクロンピッチ（ピッチＡ）の周期で形成されている。
【００２０】
なお、この図２及び図３に示す実施形態は、ベースとなる回折格子部２に段差がある例を示しており、格子の山部２１より谷部２２の反射防止構造２３の方が突起の高さが高く
なっている。谷部２２の反射防止構造２３を高くすることで、ベースとなる回折格子の高さを低く設定することができる。この図２及び図３に示す回折格子部２も基本的には、矩形形状溝の回折格子である。
【００２１】
矩形形状溝の回折格子は、図９に示すように、溝深さ（ｈ）とデューティ比ｆ（溝周期（ピッチＡ）に対する溝幅）で回折効率が決まる。溝周期（ピッチＡ）により回折角度が決まる。使用するレーザの波長、回折効率及び分割する３ビームの回折角により、溝深さ、溝周期、デューティ比が決められる。そして、この実施形態のように、表面全体に微細な凹凸からなる反射防止構造２３を設ける場合、上記した溝深さは、光学素子２の屈折率、空気の屈折率と微細な凹凸の深さにより換算された実質的な深さにより決定される。
【００２２】
反射防止構造２３は、２次元配列構造でも１次元配列構造のどちらでもよいが、反射防止構造２３はのパターンピッチは０次回折格子を構成するようなピッチに設定するのがよい。たとえば、図２に示すように、表面に微細な錐形状の突起が連続して形成された凹凸パターンによる反射防止構造を形成すればよい。この突起のパターン形状は、四角錐形状、六角錐形状、円錐形状など種々の形状が適用できる。パターンピッチ（ピッチＢ）に対するパターン高さの比をアスペクト比とすると、パターンピッチ（ピッチＢ）は使用する光の波長を反射防止構造２３の材料の屈折率で割った値より、小さくすればよく、アスペクト比が１以上であれば高い効果が得られる。よって、回折格子部２の山部２１と谷部２２との高さの差は段差の狙いに応じて適宜選択すればよい。
【００２３】
図２、図３に示すような山部２１と谷部２２段差は、通常２００〜４００ｎｍであり、その精度は±１０ｎｍ以下が要求される。また、周期（ピッチＡ）は、２０μｍ〜３０μｍである。上記のように、段差の精度からベースとなる回折格子部の作製もかなり難易度が高いが、この発明では、格子面の前面に反射防止構造２３を作製することで、段差の誤差を補正する効果もある。
【００２４】
図４及び図５は、ベースとなる回折格子部に段差をなくし、反射防止構造のみで回折格子を形成したこの発明の第２の実施形態を示し、図４は、回折格子部２の表面に反射防止構造を作製した状態を示す模式的斜視図、図５は、同要部の模式的断面図である。図４及び図５に示すように、この実施形態は、回折格子部２の山部２１に当たる部分の凹凸からなる反射防止構造２３の突起部分を谷２２の突起より高くしている。高い突起からなる山部２１と低い突起からなる谷部２２とのピッチＡが回折格子部２の溝周期となり、各突起のピッチＢが反射防止構造２３のピッチＢとなる。この実施形態では、ピッチＢは２００〜４００ｎｍである。
【００２５】
なお、図４及び図５に示す反射防止構造２３は、１次元配列構造となっているが、図２及び図３に示すような２次元配列構造にすることもできる。
【００２６】
図６は、この発明の第３の実施形態にかかる回折格子部の表面に反射防止構造を作製した状態を示す模式的断面図である。この第３の実施形態は、回折格子部２の山部２１に当たる部分を反射防止構造２３のパターンで構成したものである。
【００２７】
図７は、この発明の第４の実施形態にかかる回折格子部の表面に反射防止構造を作製した状態を示す模式的断面図である。この第４の実施形態は、第３の実施形態とは逆に回折格子部２の谷部２２に当たる部分を反射防止構造２３のパターンで構成したものである。
【００２８】
図６及び図７に示す第３又は第４の実施形態の場合、谷部２２又は山部２１が鏡面部になるため、この鏡面部がある分反射防止効果は、第１又は第２の実施形態に比べ落ちるが、作製が比較的容易であるという利点がある。
【００２９】
次に、この発明にかかる反射防止構造を有した光学素子の作製方法の一例につき、図８に従い説明する。図８は、この発明にかかる反射防止構造を有した光学素子の作製方法を工程別に示す模式的断面図である。この図８に示す例は第１の実施形態にかかる光学素子の製造方法である。
【００３０】
まず、図８（ａ）で示すように、ベースとなる谷部２２、山部２１を有する回折格子部２を作製する。続いて、図８（ｂ）に示すように、この回折格子部２の表面にレジスト２１をスピンコートする。
【００３１】
その後、図８（ｃ）に示すように、ＥＢ露光、もしくはレーザー干渉露光を行った後、現像し、所定のパターン３１を作製する。
【００３２】
次に、図８（ｄ）に示すように、所定のパターン３１が形成されたレジストをマスクとして、エッチングを行い、ナノ構造の反射防止構造２３を作製する。
【００３３】
なお、上記の例では、（ｄ）の工程で、レジストマスクを使いエッチングを行っているが、レジストマスク上にクロム（Ｃｒ）等を蒸着し、リフトオフ工程を経て、Ｃｒマスクでエッチングを行ってもよい。
【００３４】
また、図６、図７に示すような構造は、回折格子を作製する工程で使用するフォトマスクを使い露光を行えば、鏡面部が作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の光学素子の一実施形態の回折格子を用いた光学記録／再生装置のピックアップ部を光学系を示す構成図である。
【図２】この発明の第１の実施形態にかかる光学素子の回折格子部の表面に反射防止構造を作製した状態を示す模式的斜視図である。
【図３】この発明の第１の実施形態にかかる光学素子の要部の模式的断面図である。
【図４】この発明の第２の実施形態にかかる光学素子の回折格子部の表面に反射防止構造を作製した状態を示す模式的斜視図である。
【図５】この発明の第２の実施形態にかかる光学素子の要部の模式的断面図である。
【図６】この発明の第３の実施形態にかかる光学素子の模式的断面図である。
【図７】この発明の第４の実施形態にかかる光学素子の模式的断面図である。
【図８】この発明にかかる反射防止構造を有した光学素子の作製方法を工程別に示す模式的断面図である。
【図９】矩形溝で構成された回折格子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
２  回折格子部
３  光学素子
２１  山部
２２  谷部
２３  反射防止構造
【図１】
2006185562.tif 000003
【図２】
2006185562.tif 000004
【図３】
2006185562.tif 000005
【図４】
2006185562.tif 000006
【図５】
2006185562.tif 000007
【図６】
2006185562.tif 000008
【図７】
2006185562.tif 000009
【図８】
2006185562.tif 000010
【図９】
2006185562.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月9日(2005.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この分割された光は無偏光ビームスプリッタを構成するハーフミラー５によってその反射率に応じた光が対物レンズ６に与えられ、この対物レンズ６でスポット光にして光記録媒体７の記録面に照射される。そして、光記録媒体７で反射した反射光は対物レンズ６、ハーフミラー５を透過し、その透過した光をフォトディテクタ８で受け、フォトディテクタ８から光量に応じた信号が出力される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
反射防止構造２３は、２次元配列構造でも１次元配列構造のどちらでもよいが、反射防止構造２３のパターンピッチは０次回折格子を構成するようなピッチに設定するのがよい。たとえば、図２に示すように、表面に微細な錐形状の突起が連続して形成された凹凸パターンによる反射防止構造を形成すればよい。この突起のパターン形状は、四角錐形状、六角錐形状、円錐形状など種々の形状が適用できる。パターンピッチ（ピッチＢ）に対するパターン高さの比をアスペクト比とすると、パターンピッチ（ピッチＢ）は使用する光の波長を反射防止構造２３の材料の屈折率で割った値より、小さくすればよく、アスペクト比が１以上であれば高い効果が得られる。よって、回折格子部２の山部２１と谷部２２との高さの差は段差の狙いに応じて適宜選択すればよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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