(57)【要約】【課題】迷光の発生を軽減し、良好な情報信号を検出することのできる受光素子モジュールおよび光ヘッドを提供する。【解決手段】受光素子１０は、外部から入射する光を受光する受光面を有する。支持部材１２は、受光素子１０を支持し、受光面に対応する開口部を有する。カバー部材１３は、支持部材の開口部を覆い、光を透過させる。光カバー部材の入射側および出射側、または支持部材の一部の面の少なくともいずれかに、所定の形状を有する構造単位が入射光の最短波長よりも小さいピッチで周期的にアレイ状に配列された反射防止構造体２０が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射する光を受光する受光面を有する受光素子と、
前記受光素子を支持し、前記受光面に対応する開口部を有する支持部材と、
前記開口部を覆い、前記光を透過させるカバー部材とを備え、
前記カバー部材の入射側および出射側、または前記支持部材の一部の面の少なくともいずれかに、所定の形状を有する構造単位が入射光の最短波長よりも小さいピッチで周期的にアレイ状に配列された反射防止構造体を含む、受光素子モジュール。
【請求項２】
前記反射防止構造体は、ピッチと高さの比であるアスペクト比が１以上である、請求項１に記載の受光素子モジュール。
【請求項３】
前記支持部材が、黒色染料または黒色顔料により着色されていることを特徴とする、請求項１に記載の受光素子モジュール。
【請求項４】
前記支持部材と前記カバー部材とは、光学的に密着されていることを特徴とする、請求項１に記載の受光素子モジュール。
【請求項５】
前記支持部材と前記カバー部材とは、接着層を介して光学的に密着されて接合される、請求項１に記載の受光素子モジュール。
【請求項６】
前記カバー部材と前記支持部材と前記接着層との最短波長に対する屈折率の差が、０．３以下であることを特徴とする、請求項７に記載の受光素子モジュール。
【請求項７】
光源と、
前記光源からの出射光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、
前記出射光と前記情報記録媒体上で反射された反射光とを分離する光分離部と、
前記情報記録媒体上で反射された反射光を受光する受光素子モジュールとを備え、
前記受光素子モジュールは、
前記入射する反射光を受光する受光面を有する受光素子と、
前記受光素子を支持し、前記受光面に対応する開口部を有する支持部材と、
前記開口部を覆い、前記反射光を透過させるカバー部材とを備え、
前記カバー部材の入射側および出射側、または前記支持部材の一部の面の少なくともいずれかに、所定の形状を有する構造単位が入射する反射光の最短波長よりも小さいピッチで周期的にアレイ状に配列された反射防止構造体を含む、光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ヘッド等に用いられる受光素子モジュールに関し、より特定的には反射防止構造体を備える受光素子モジュールおよび光ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量・高密度に情報を記録／再生することのできる光ヘッドが数多く提案されている。図７は、従来の光ヘッドの構成の概略を示す。光ヘッド１５０は、レーザ光を出射する半導体レーザ１５１と、出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ１５２と、入射したレーザ光を記録媒体１５７の方向へ折り曲げる折り曲げミラー１５４と、レーザ光を記録媒体１５７の記録面上に集光させる対物レンズ１５５と、記録媒体により反射された反射光を入射光の光路から分離するビームスプリッタ１５３と、分離された反射光を受光素子１５９上に集光する検出レンズ１５６と、反射光を受光する受光素子１５９と、受光素子１５９を保護するために受光素子の前面に設けられる保護カバー１６０を備えている。
【０００３】
従来の光ヘッド装置において、レーザ光はコリメートレンズ１５２やビームスプリッタ１５３、対物レンズ１５５、保護カバー１６０の表面で反射され、反射された光は迷光となって受光素子１５９に入射する場合がある。このような迷光は、トラック信号やフォーカス信号、変調信号等の情報信号を劣化させる。
【０００４】
これに対して、ビームスプリッタの表面に反射防止膜を形成するとともに、ビームスプリッタを光路に対して傾斜させた光ピックアップが提案されている（特許文献１）。特許文献１は、上記の構成によりビームスプリッタの出射面で反射したレーザ光が迷光となって受光素子に入射することを防止し、良好な情報信号を検出できるとしている。
【特許文献１】特開２００２−７４７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の光ピックアップは、ビームスプリッタを光路に対して傾斜させることにより、ビームスプリッタの出射面で反射したレーザ光を受光素子の受光範囲外に導くため、受光素子１５９に入射する光は保護カバー１６０の表面で反射され、反射された光が迷光となって信号を劣化させるという問題があった。
【０００６】
保護カバー１６０での反射を防止するため、保護カバー１６０の表面に反射防止膜を形成する方法が考えられる。しかしながら、一般に反射防止膜は蒸着やスパッタリング等の方法により形成されるが、反射防止膜の膜厚を高精度に制御するためには複雑な形成工程が必要である。また、反射防止膜には波長依存性があるため、所定の波長以外の光に対しては良好な反射防止効果を得ることができないという問題があった。そのため、例えば赤外、赤色、青色など複数の波長のレーザ光を用いた光ピックアップにおいては、すべての波長範囲において低反射率の反射防止膜をコーティングすることが困難である。
【０００７】
そこで、本発明は迷光の発生を軽減し、良好な情報信号を検出することのできる受光素子モジュールおよび光ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、以下の構成を備えた受光素子モジュールによって達成される。受光素子モジュールは、外部から入射する光を受光する受光面を有する受光素子と、受光素子を支持し、受光面に対応する開口部を有する支持部材と、開口部を覆い、光を透過させるカバー部材とを備え、カバー部材の入射側および出射側、または支持部材の一部の面の少なくともいずれかに、所定の形状を有する構造単位が入射光の最短波長よりも小さいピッチで周期的にアレイ状に配列された反射防止構造体を含む。
【０００９】
本発明の目的は、以下の構成を備えた光ヘッドによって達成される。光ヘッドは、光源と、光源から出射された出射光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、出射光と情報記録媒体上で反射された反射光とを分離する光分離部と、情報記録媒体上で反射された反射光を受光する受光素子モジュールとを備え、
受光素子モジュールは、入射する反射光を受光する受光面を有する受光素子と、受光素子を支持し、受光面に対応する開口部を有する支持部材と、開口部を覆い、反射光を透過させるカバー部材とを備え、カバー部材の入射側および出射側、または支持部材の一部の面の少なくともいずれかに、所定の形状を有する構造単位が入射する反射光の最短波長よりも小さいピッチで周期的にアレイ状に配列された反射防止構造体を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により迷光の発生を軽減し、良好な情報信号を検出することのできる受光素子モジュールおよび光ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る光ヘッドの構成の概略を示す。光ヘッド１００は、半導体レーザ１と、コリメートレンズ２と、ビームスプリッタ３と、折り曲げミラー４と、対物レンズ５と、検出レンズ６と、受光素子モジュール７とを備えている。光ヘッド１００は、半導体レーザ１から出射されるレーザ光を光ディスク８の面上９に照射して情報の記録／再生を行う。
【００１２】
半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌ１は、コリメートレンズ２により平行光に変換された後、ビームスプリッタ３を透過する。ビームスプリッタ３を透過したレーザ光Ｌ１は、折り曲げミラー４により反射されて対物レンズ５に入射する。対物レンズ５は、入射したレーザ光Ｌ１を光ディスク８上に集光する。
【００１３】
光ディスク８上に集光されたレーザ光は、光ディスク８上で反射して再び対物レンズ５を通過し、折り曲げミラー４により反射される。反射されたレーザ光Ｌ２は、ビームスプリッタ３に入射し、ビームスプリッタ３の反射面で往路とは９０度異なる方向に反射される。このレーザ光Ｌ２は、検出レンズ６により受光素子モジュール７に集光され、受光素子モジュール７では光ディスク８からの情報信号が検出される。
【００１４】
上述のように従来の光ヘッドでは、受光素子モジュール７等で反射されて迷光が生じ、良好な情報信号が検出されない場合がある。そこで本実施の形態の光ヘッド１００は、受光素子モジュール７の一部に反射防止構造体を備えることにより、良好な信号の検出を可能としている。以下、受光素子モジュール７の構成について説明する。
【００１５】
図２は、光ヘッドに含まれる受光素子モジュール７の構成の概略を示す。受光素子モジュール７は、受光素子１０と基板１１と樹脂パッケージ１２と保護カバー１３とを含む。図２に示すように、基板１１上には受光素子１０と、受光素子１０を取り囲むように樹脂パッケージ１２とが取り付けられる。樹脂パッケージ１２の上部には、受光素子１０にレーザ光Ｌ２を入射させるための開口部が形成されている。
【００１６】
保護カバー１３は、受光素子１０に入射するレーザ光Ｌ２を透過させる、樹脂あるいはガラス製の透明部材である。保護カバー１３は、開口部を覆うように樹脂パッケージ１２上に設置される。保護カバー１３の入射側の面には反射防止構造体２０が形成されており、入射するレーザ光Ｌ２の反射を低減し、透過率を向上させる。これにより、迷光の発生を低減することができるので、良好な情報信号を検出することができる。
【００１７】
ここで、反射防止構造体２０とは、図３の拡大概略図に示すようにピッチＰと高さＨの比であるアスペクト比が１以上である構造単位が、反射を防止すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に配置されたものである。なお、アスペクト比は、より反射防止効果を高めるために２あるいは３以上であることが好ましい。例えば、赤外、赤色、青色の３つの波長の各レーザ光に対して反射防止効果を得るためには、波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍより小さいピッチで、かつ当該ピッチの１倍以上の高さを有する構造単位とすればよく、より具体的にはピッチＰ１５０ｎｍ、高さＨ１５０ｎｍの円錐形状を構造単位とする。
【００１８】
図４は、反射防止構造体２０を構成する構造単位の他の形状の例を示す。構造単位の形状は、図４（ａ）に示すように角錐形状であってもよいし、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように釣鐘形状であってもよい。また図４（ｄ）、（ｅ）に示すように構造単位の形状は、先端部が平坦化された錘台形状であってもよい。なお、各構造単位は厳密な円錐形状、角錐形状、釣鐘形状および錘台形状等の幾何学形状である必要はなく、実質的にこれらの形状であればよい。また、各構造単位は、前述の各種形状を有する突出形状だけでなく陥没形状でもよい。
【００１９】
樹脂パッケージ１２は、受光素子１０を取り囲むように基板１１上に形成される。ここで、入射した光は樹脂パッケージ１２の表面で反射して迷光となる場合がある。そこで従来の光ヘッドにおいては、樹脂パッケージの表面を黒色塗装したり、梨地加工を施して表面粗さを増大させて光の反射を抑制させていた。しかしながら、樹脂パッケージと空気は屈折率差を有するために、上記方法では光の反射を充分に抑制することができない場合がある。そこで、本実施の形態では、黒色材料を用いて樹脂パッケージ１２を形成するとともに、さらに上述の反射防止構造体２０を設けている。これにより、樹脂パッケージ１２の表面で光が反射して迷光となるのを充分に抑制することができる。
【００２０】
なお、樹脂パッケージ１２を形成する黒色材料は、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル系樹脂の樹脂材料にシアン、マゼンタ、イエローなどの色素を混ぜて得られる黒色染料やカーボンブラック等の顔料を含有させたものでもよい。例えば、本実施の形態における黒色材料は、パリカーボネート系樹脂に黒色染料（有本化学工業社製の商品名Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｂｌａｃｋ  ８９５０）を含有させたものを用いている。
【００２１】
次に、保護カバー１３および樹脂パッケージ１２の表面に反射防止構造体２０を形成する方法の一例について説明する。反射防止構造体２０を形成する方法は、例えばＸ線リソグラフィや電子線描画法（以下、単にＥＢ描画法という）、形成する反射防止構造体２０と反転形状を有する成形型を用いて成形加工する方法を単独あるいは複数組み合わせて形成してもよい。成形型は、例えばガラス材料により形成された型や電鋳処理により形成された型、さらに金型でもよい。以下、反射防止構造体を形成する工程の概略について説明する。
【００２２】
まず、ＥＢ描画法により石英ガラス基板等の基板に所望のパターンを描画する。そして、この基板にドライエッチング等の加工処理を施して、あらかじめ反射防止構造体と同一形状に精密加工された高精度のマスター型を形成する。次に、得られたマスター型を用いて、加熱軟化したガラス材料をプレス成形して、反射防止構造体２０に対して反転した形状を有する成形用型を作製する。そして、この成形用型を用いて、例えば透明のアクリル樹脂などをプレス成形して、反射防止構造体を有する部材を得ることができる。
【００２３】
なお、反射防止構造体２０が形成される部材が熱可塑性樹脂である場合には以下に示す方法により反射防止構造体２０が形成されてもよい。まず、アルミニウムや真鍮等の金属に、エッチングやＸ線リソグラフィ、フォトリソグラフィ等の各種処理を適宜組み合わせて反射防止構造体２０と同一形状を有するマスター型を形成する。そして、この成形型は加熱されて部材に押圧される。これにより、反射防止構造体を有する部材を安価でかつ大量に形成することができる。
【００２４】
なお、各種部材に反射防止構造体２０を形成する他の方法として、可撓性を有するシート部材に反射防止構造体を形成して、かかるシートを各種部材の表面に貼り付けてもよい。なお、上述の反射防止構造体２０の形成方法は一例であり、特に限定されるものではない。
【００２５】
以上のように、本実施の形態に係る光ヘッドは、受光素子モジュールに含まれる保護カバーや樹脂パッケージの表面に反射防止構造体が形成されるので、受光素子モジュールに入射する光が保護カバーや樹脂パッケージの表面で反射されるのを防止されるとともに、透過率を向上させる。これにより、迷光の発生が抑制され、受光素子により良好な情報信号が検出される。
【００２６】
なお、本実施の形態において反射防止構造体２０は保護カバー１３の入射側の面にのみ形成されたが、これに限られない。反射防止構造体２０は、保護カバー１３の出射側の面、あるいは保護カバー１３の入射側および出射側の両面に形成されてもよい。この構成により、さらに反射防止効果が高められた光ヘッドを提供できる。
【００２７】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る光ヘッドについて説明する。実施の形態２の光ヘッドは、実施の形態１の光ヘッドとほぼ同様の構成を備えるが、受光素子モジュールの構成が一部異なる。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については同一の参照符号を付して説明を行う。
【００２８】
図５は、受光素子モジュール７の構成の概略を示す。実施の形態１と異なり、樹脂パッケージ１２は、側面にのみ反射防止構造体２０が形成される。なお、樹脂パッケージ１２は、実施の形態１と同様に黒色材料により形成される。また実施の形態１において、保護カバー１３は開口部のみを覆うように樹脂パッケージ１２上に設置されたが、本実施の形態において保護カバー１３は、樹脂パッケージ１２の表面全域を覆うように設置され、保護カバー１３の入射側の面には反射防止構造体２０が形成される。このように保護カバー１３の入射側の面に反射防止構造体２０を形成することにより、入射光の反射を低減するとともに透過率を向上させる。また、保護カバー１３を透過した後、樹脂パッケージ１２の表面で反射され再び保護カバー１３に入射した光は、反射防止構造体２０により反射が抑制されるので迷光の発生を低減することができる。
【００２９】
なお、保護カバー１３と樹脂パッケージ１２の屈折率差は０．３以下であることが望ましい。屈折率差が大きくなると、保護カバー１３と樹脂パッケージ１２の界面で光が反射し迷光の原因となる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態に係る光ヘッドは、保護カバーの入射側の面および樹脂パッケージの側面に反射防止構造体が形成されているので、実施の形態１の効果に加えて、保護カバーに入射する光の反射と、樹脂パッケージで反射して再び保護カバーに入射する光の反射を抑制することができるので、迷光の発生を低減することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態において反射防止構造体２０は保護カバー１３の入射側の面にのみ形成されたが、これに限られない。反射防止構造体２０は、保護カバー１３の出射側の面、あるいは入射側および出射側の両面に形成されてもよい。この構成により、さらに反射防止効果が高められた光ヘッドを提供できる。かかる場合、樹脂パッケージ１２の表面と保護カバー１３の間には反射防止構造体２０の高さＨだけ隙間が生じるために界面反射が起こる場合がある。そこで、図６に示すように、樹脂パッケージ１２と保護カバー１３との界面に接着剤５０を満たすことにより、屈折率差を少なくし、界面反射を低減させることができる。なお、保護カバー１３と樹脂パッケージ１２と接着剤５０との屈折率差はそれぞれ０．３以下であることが望ましい。
【００３２】
なお、実施の形態１および２において、樹脂パッケージはパリカーボネート系樹脂に黒色染料を含有させた黒色材料から形成されたが、これに限られない。黒色染料の代わりにカーボンブラック等の黒色顔料を含有させても同様の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、実施の形態１および２の光ヘッドは、赤外光、赤色、青色の３つのレーザ光を使用したが、これに限られない。例えば、紫外光（紫外帯域波長：１５０ｎｍ〜４００ｎｍ）、近赤外光（近赤外帯域波長：７００ｎｍ〜２μｍ）及び遠赤外光（遠赤外帯域波長：２μｍ〜１３μｍ）のレーザ光を用いてもよい。かかる場合、反射防止構造体のピッチＰは、それぞれの光の波長よりも小さなピッチとなるように形成される。さらに充分な反射防止効果を得るために、反射防止構造体のアスペクト比は１倍あるいは３倍以上であることが望ましい。
【００３４】
なお、実施の形態１および２において、樹脂パッケージの表面に反射防止構造体を備えたが、これに限られない。例えば、樹脂パッケージの内側の表面に反射防止構造体を備えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
例えば、良好な信号の検出が要望される受光素子モジュールを備えた光ディスク装置や光通信システムに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態１に係る光ヘッドの構成の概略を示す図
【図２】実施の形態１に係る光ヘッドに含まれる受光素子モジュールの構成の概略を示す図
【図３】実施の形態１の反射防止構造体の拡大概略図
【図４】実施の形態１の反射防止構造体を構成する構造単位の他の形状の例を示し、（ａ）は角錐形状の例、（ｂ）および（ｃ）は釣鐘形状の例、（ｄ）および（ｅ）は、先端部が平坦化された錘台形状の例を示す図
【図５】実施の形態２の受光素子モジュールの構成の概略を示す図
【図６】実施の形態２の受光素子モジュールの他の構成の例を示す図
【図７】従来の光ヘッドの構成の概略を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１    半導体レーザ
２    コリメートレンズ
３    ビームスプリッタ
４    折り曲げミラー
５    対物レンズ
６    検出レンズ
７    受光素子モジュール
８    光ディスク
９    光ディスク面上
１０    受光素子
１１    基板
１２    樹脂パッケージ
１３    保護カバー
２０    反射防止構造体
５０    接着剤
１００    光ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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