CN100347568C - 衍射光栅部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种衍射光栅部件及其制造方法，目的在于提供即使不精密地调整注射模具切削用刀具的刀头角度和安装角度，也可以获得规定衍射光的衍射光栅部件。该衍射光栅部件具有具备凹部平面和凸部平面的矩形波状的衍射光栅部，该衍射光栅部件通过下述方法形成，即在所述凹部平面上用两个倾斜面形成了具有高度差的倾斜台阶部，且两个倾斜面当中的一个倾斜面的最浅位置的凹部的边缘部、与另一倾斜面的最深位置的凹部的边缘部被配置于相同深度位置。

Description

衍射光栅部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及衍射光栅部件及其制造方法，特别涉及具有凹部平面和凸部平面的矩型波状的衍射光栅部的衍射光栅部件。

背景技术

已有衍射光栅部件如图5所示。该衍射光栅部件100，其具有具备凹部平面101和凸部平面102的矩型波状的衍射光栅部103。

如上所述的衍射光栅部件100，用于把从发光元件即激光二极管发出的用于DVD(数字化多功能光盘：Digital Verstile Disk)播放记录的光、和播放CD(光盘：Compact Disk)用的光照射在光盘上，或者用于把从光盘来的反射光导向光电二极管，并对光盘进行信号记录、播放以及跟踪的拾光器。

在上述DVD与CD兼用的拾光器上，一般DVD采用1光束的相位差法、CD采用3光束法作为跟踪检测。在已有拾光器上，使用波长不同的两个LD(激光二极管：Laser Diode)，并只在CD侧的LD(780nm)上配置用于产生3光束的衍射光栅。但是，近年来，已有把两个LD芯片封装在1个封装里的2种波长的LD的提案，并在使用该2种波长的LD的场合，由于只在CD播放时用3光束法控制、而在DVD记录播放时用相位差法控制，所以使用了只在CD侧射出3光束，而在DVD侧射出1光束的波长选择性的衍射光栅部件。

如上所述进行衍射的衍射光栅部件，通过把光栅的凹凸部的光学的相位差((折射率-1)×深度)作为DVD波长来实现。但是，计算表明，衍射光栅部件的凹凸平面的深度约为已有所使用的1种波长用的衍射光栅的5倍。

如上所述的衍射光栅部件100，虽然通常采用蚀刻加工在母材上直接蚀刻衍射槽的方法，但如图5所示，在批量生产中适用的制造方法是通过切削加工制造使由凹部平面111(形成衍射光栅部件100的凸部平面102)和凸部平面112(形成衍射光栅部件100的凹部平面101)构成的矩形波状面113成形的模具110、并使用该模具110把光学树脂注射成型。

但是，在上述任何场合中，由于光栅深度d(如图5所示)都比一般的衍射光栅深，所以就产生了衍射光栅部件100的凸部平面102或凹部平面101容易倾斜的问题。

即，使用蚀刻的制造方法，其在制作大面积的衍射光栅部件时，因衍射光栅处的蚀刻量的偏差易于产生上述倾斜。此外，在使用模具110制造衍射光栅时，由于在切削加工模具110时，如图6所示，因模具切削用刀具120的切削面121的倾斜以及其他因加工机械的刀具的保持精度或刀具的移动精度的变动，而在模具110的凹部平面111及凸部平面112产生倾斜。

因此，在3光束用的衍射光栅部件100上，凹凸各部平面101、102一旦倾斜，就会产生3光束的副光束、即+1次光和-1次光的强度差，并在拾音器的跟踪错误信号上产生偏差，并引起不能进行稳定的跟踪伺服控制的问题。

即，如图7所示，一旦凹凸各部平面101、102倾斜、并在光栅的两端产生深度差Δd＝d2-d1(nm)的偏差，则如图8所示，就会在+1次光和-1次光之间产生约与Δd成比例的偏差。

为了进行如本例所述的跟踪伺服控制，则要求±1次衍射光的差在3％以下，如图8所示，为了实现该目的就必须使Δd小于10nm。

在此点上，具体如图7所示，若把衍射光栅部件100的光栅间距做成30μm，则各面101、102的倾斜角度就达到小于0.019度的要求。

通常，对切削模具槽使其成型的切削刀具120的前端121进行如此精度的加工是困难的。并且，为了实现如此高精度的加工，要进行试加工，相应倾斜的部分必须机械地修正刀具的安装角度。但是，如上所述的修正在理论上是可以的，但在30μm的精细加工中，要准确检测出切削刀具120的10nm左右的倾斜是极其困难的，并且，即使可能其试加工也很费事。

发明内容

本发明的目的在于提供不用对制作注射成型用模具的切削刀具的刀头角度或安装角度进行如上所述精度的调整，就可获得规定衍射光的衍射光栅部件。

为解决上述问题，本发明的衍射光栅部件及其制造方法如下。

本发明的衍射光栅部件，其具有具备凹部平面和凸部平面的矩形波状的衍射光栅部，其特征在于：至少所述凹部平面由在相同方向形成相同倾角的二个倾斜面构成，并且在两个倾斜面间形成具有高度差的倾斜台阶部，两个倾斜面当中的一个倾斜面的最浅位置的凹部的边缘部、与另一倾斜面的最深位置的凹部的边缘部被配置于相同深度位置。

本发明的衍射光栅部件，其具有具备凹部平面和凸部平面的矩形波状的衍射光栅部，且上述凹部平面和凸部平面中至少有一方由向同一方向有同一倾角的多个倾斜面构成，并在两倾斜面间形成有台阶的倾斜部。

根据本发明，可以减小因光栅倾斜引起的深度差，并可消除±1次衍射光的不平衡。

并且，本发明涉及的衍射光栅部件，其在凹面平面上形成了倾斜台阶部。

根据本发明的衍射光栅部件，在与衍射光栅部件凹面平面对应的成型模具的凸部上使切削加工台阶变得容易，并可以高精度地制造模具。

在本发明涉及的衍射光栅部件上，其上述凹部平面在两个倾斜面上形成的倾斜台阶部中，位于两个倾斜面中的一个倾斜面的最浅位置的凹部的边缘部，与位于另一倾斜面的最深位置的凹部的边缘部被配置于同一深度位置。

根据本发明，在制造衍射光栅部件时所产生的两个倾斜面的最大及最小深度，其与衍射光栅部件凹部的设计理论值没有大的差别，可获得与设计的光学性能近似的值。

本发明的衍射光栅部件制造方法，其特征在于：成型模具是用于成型衍射光栅部件的衍射光栅部的，该衍射光栅部件具备带有凹部平面和凸部平面的矩形波状衍射光栅部，在对该成型模具的凸部平面进行切削时，

对切削面在光栅并列方向分为第1次及第2次并用相同刀具且在相同进给条件下进行切削，

而针对各次切削中切削加工用的刀具的切削位置是在光栅并列方向改变刀具的切削位置，并在光栅模具上通过在同样方向形成同样倾斜角度的多个倾斜面构成的，并在两个倾斜面之间形成具有高度差的倾斜台阶部，而将两个倾斜面当中的一个倾斜面的最浅位置的凹部的边缘部、与另一倾斜面的最深位置的凹部的边缘部被配置于相同深度位置，

并用所述模具把衍射光栅成型材料注射成型进行制造的。

根据本发明，在制造用于注射成型衍射光栅的模具之际，并在切削模具的凸面部时，用一个刀具进行两次切削。因此，不必准备特别的切削用刀具，并不必对刀具进行特殊的调整，就可容易地获得减少±1次衍射光失配性的衍射光栅。

附图说明

图1是与本发明的实施例有关的衍射光栅部件制造方法用的模具和衍射光栅的结构剖面图。

图2是与本发明的实施例有关的衍射光栅部件制造方法用的模具的切削状态斜视图。

图3是与本发明的实施例有关的衍射光栅部件的光栅面的倾斜与衍射光不平衡状态的图。

图4是与本发明有关的其它衍射光栅部件示例的剖面图。

图5是已有衍射光栅部件的剖面图。

图6是已有衍射光栅部件注射成型模具的制造方法的剖面图。

图7是已有衍射光栅部件衍射面的倾斜示意图。

图8是已有衍射光栅部件光栅面的倾斜与衍射光不平衡状态的图。

图号说明

10-衍射光栅部件 11-倾斜面 12-倾斜面 13-凹部平面

14-凸部平面 15-衍射光栅部 16-倾斜台阶部 20-成型模具

21-倾斜面 22-倾斜面 23-凸部平面 24-凹部平面

25-衍射光栅形成部 30-刀具 40-母材 50-成型模具

51-倾斜面 52-倾斜面 53-凸部平面 54-凹部平面

60-衍射光栅部件 70-刀具

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的衍射光栅部件的实施例。图1至图3是本发明的衍射光栅部件10的实施例图。

本发明的衍射光栅部件10，其具有具备凹部平面13和凸部平面14的矩型波状的衍射光栅部15。如上所述的基本的衍射光栅部件的结构，与已有示例所示的衍射光栅部件100-样。

此外，本实施例的衍射光栅部件10，与已有的示例一样，其目的是用于DVD和CD兼用的拾音器。

并且，在本实施例中，如图1所示，在衍射光栅部件10上设有凹部平面13和凸部平面14，并由在凹部平面13上沿凹部平面13和凸部平面14的并列方向形成相同倾斜角度θ(图1)的两列倾斜面11、12构成凹部平面13，并在两列倾斜面11、12之间形成设有台阶状级差的倾斜台阶部16。另外，本来是希望θ的数值为0，但是在实际加工中，使θ为0时很费事，且若作为产品制造衍射光栅部件则非常贵。

在此，在本发明的衍射光栅部件10上，凹部平面13是由两个倾斜面11、12形成的倾斜台阶部16，且把两个倾斜面11、12当中的一个倾斜面12的最浅位置12a与另一倾斜面11的最深位置11a形成于同一深度位置h。

根据如此的衍射光栅部件10，其衍射光栅部件10的凹部平面13的平均深度与设计值约为同一值，从各面来的光其相位差相抵，可获得近似于所设计的光学性能值。

即，如图3所示，由制造成型模具20的凹凸各面部23、24时的刀具30的倾斜、造成的+1次光与-1次光之间的不平衡，与在已有示例中使用同样倾斜的刀具时相比降低1/4左右。

下面，说明本发明的衍射光栅部件的制造方法。在本实施例中，衍射光栅部件10是通过在由所定矩形衍射光栅的凹凸形成的成型模具中把光学树脂注射成型而形成。

即，在本实施例中，在成型模具20上，设有具备凹部平面24(相当于注射成型的衍射光栅部件10的凸部平面14)和凸部平面23(相当于注射成型的衍射光栅部件10的凹部平面13)的矩形波状的衍射光栅形成部25且对该衍射光栅形成部25进行切削加工。

该成型模具20的衍射光栅形成部25，如图1及2所示，是用刀具30切削由金属形成的母材40，以形成凸部平面23和凹部平面24。

在本实施例中，如图2所示，在切削成型模具20的凸部平面23时，沿光栅并列方向分为第1次及第2次并用同一刀具30且在同一进给条件下切削，关于各次切削中切削加工用的刀具30的切削位置，是在光栅并列方向对刀具30的切削场所前部30a、后部30b交替变更并进行切削加工。在该两次切削加工之后，进行凹部平面24的切削加工。

如此，在成型模具20的凸部平面部23上形成具有同一倾斜角度的两条倾斜面21、22，再形成凹部平面24。通过上述加工形成由两个倾斜面21、22构成的凸部平面部23和凹部平面24，以形成衍射光栅形成部25。

现详细说明成型模具20的凸部平面部23的切削。在本实施例中，如图1及图2所示，通过移动一个刀具30，把成型模具20的凸部平面部23分成前半部的倾斜面21及后半部的倾斜面22进行切削。该切削对一个面不必一次完成而可以进行必要次数切削并形成最终的平面。

本实施例，其把刀具30的宽度W设定为与凹部平面24的宽度w大约相同的宽度，并切削成型模具20的凹部平面24，在切削形成凸部平面部23时，如图1及2所示，是把一个刀具30进给相当于W/2的尺寸，并对凸部平面部23分别切削前半及后半部分。

并且，在本实施例的衍射光栅的制造方法中，所使用的刀具30，其是装有钻石单晶切削刀头的通常的模具切削用刀具。

在本实施例中，通过如上所述的加工，使模具的凸部平面部23的两个倾斜面21、22当中的一个倾斜面22的最高位置22a与另一倾斜面11的最低位置21a形成于同一高度位置。

在本实施例中，通过使用如上所述制作的模具把光学树脂注射成型即可获得上述衍射光栅的结构。该注射成型的方法用的是已有的众所周知的方法。

根据本实施例，不使用特殊形状的用于切削模具的刀具，或不对刀具进行特殊调整，就可以容易地制造减少±1次衍射光的错误的衍射光栅。

此外，在上述本实施例中，虽然说明了把衍射光栅部件的凹部平面(成型模具的凸部平面)做成两个倾斜面的情况，但在本发明中还可以在凹部平面上增加把凸部平面做成多个倾斜面的结构。并且，也可以只把衍射光栅部件的凸部平面做成多个倾斜面的结构。

在上述的场合中，如图4所示，在切削加工成型模具50时，可用具备制作衍射光栅部件60的凹凸部平面53、56的宽度尺寸W的一半宽度尺寸W1的刀具70进行切削，并制造成型模具50。

此时，只要简单地平行移动刀具70，如图4所示，即可使成型模具50的凸部平面53的两个倾斜面51、52，及凹部平面56的两个倾斜面54、55的最高部及其最低部相互位于同一位置，与上述实施例相比其效果较差。

根据以上说明的本发明的衍射光栅部件及其制造方法，可获得如下的优异的效果。

根据本发明，可以减小因光栅的倾斜引起的深度差，并消除±1次的衍射光的不平衡。

并且，根据本发明的在凹部平面部形成了倾斜台阶部的衍射光栅部件，可使在对应于衍射光栅部件的凹面平面的成型模具的凸部上容易地切削加工台阶，并可高精度地制造模具。

根据本发明的衍射光栅部件，在制作衍射光栅部件时所产生的两个倾斜面的最大及最小深度，其与衍射光栅部件凹部的设计理论值相差无几，可获得与设计的光学性能值近似的优异的值。

根据本发明的衍射光栅部件的制造方法，在制作用于注射成型衍射光栅的模具之际，其在切削制作模具的凸面部时，用一个刀具进行两次切削。因此，不必准备特殊的切削用刀具，或进行对刀具的特殊调整，即可容易地制造减少±1次衍射光的失配性的衍射光栅。

Claims (2)

1.一种衍射光栅部件，其具有具备凹部平面和凸部平面的矩形波状的衍射光栅部，其特征在于：

至少所述凹部平面由在相同方向形成相同倾角的二个倾斜面构成，并且在两个倾斜面间形成具有高度差的倾斜台阶部，

且两个倾斜面当中的一个倾斜面的最浅位置的凹部的边缘部、与另一倾斜面的最深位置的凹部的边缘部被配置于相同深度位置。

2.一种衍射光栅部件制造方法，其特征在于：

成型模具是用于成型衍射光栅部件的衍射光栅部的，该衍射光栅部件具备带有凹部平面和凸部平面的矩形波状衍射光栅部，在对该成型模具的凸部平面进行切削时，

对切削面在光栅并列方向分为第1次及第2次并用相同刀具且在相同进给条件下进行切削，

而针对各次切削中切削加工用的刀具的切削位置是在光栅并列方向改变刀具的切削位置，并在光栅模具上通过在同样方向形成同样倾斜角度的多个倾斜面构成的，并在两个倾斜面之间形成具有高度差的倾斜台阶部，而将两个倾斜面当中的一个倾斜面的最浅位置的凹部的边缘部、与另一倾斜面的最深位置的凹部的边缘部被配置于相同深度位置，

并用所述模具把衍射光栅成型材料注射成型进行制造的。

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