JP2003149422A - 回折格子部材及びその製造方法 - Google Patents
回折格子部材及びその製造方法Info
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- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1852—Manufacturing methods using mechanical means, e.g. ruling with diamond tool, moulding
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
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- B29D11/0074—Production of other optical elements not provided for in B29D11/00009- B29D11/0073
- B29D11/00769—Producing diffraction gratings
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 射出金型切削用バイトの刃先角度や取付角度
を精密に調整しなくても所定の回折光を得ることができ
る回折格子部材を提供すること。 【解決手段】 凹部平面１１と凸部平面１２とを備えた
矩形波状の回折格子部１３を有する回折格子部材１０で
あって、前記凹部平面と凸部平面が反対方向にθだけ傾
斜する構成とした。
を精密に調整しなくても所定の回折光を得ることができ
る回折格子部材を提供すること。 【解決手段】 凹部平面１１と凸部平面１２とを備えた
矩形波状の回折格子部１３を有する回折格子部材１０で
あって、前記凹部平面と凸部平面が反対方向にθだけ傾
斜する構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回折格子部材及びそ
の製造方法に係り、特に凹部平面と凸部平面とを備えた
矩形波状の回折格子部を有する回折格子部材に関する。
の製造方法に係り、特に凹部平面と凸部平面とを備えた
矩形波状の回折格子部を有する回折格子部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回折格子部材として図４に示すも
のがある。この回折格子部材１００は、凹部平面１０１
と凸部平面１０２とを備えた矩形波状の回折格子部１０
３を有するものである。
のがある。この回折格子部材１００は、凹部平面１０１
と凸部平面１０２とを備えた矩形波状の回折格子部１０
３を有するものである。
【０００３】このような回折格子部材１００は、発光素
子であるレーザダイオードから発せられたＤＶＤ記録再
生用の光と、ＣＤ再生用の光を光ディスクに照射し、あ
るいは光ディスクからの反射光をフォトダイオードに導
き、光ディスクへの信号記録、再生、及びトラッキング
を行なうようにする光ピックアップに使用される。
子であるレーザダイオードから発せられたＤＶＤ記録再
生用の光と、ＣＤ再生用の光を光ディスクに照射し、あ
るいは光ディスクからの反射光をフォトダイオードに導
き、光ディスクへの信号記録、再生、及びトラッキング
を行なうようにする光ピックアップに使用される。
【０００４】前述したＤＶＤとＣＤとの兼用光ピックア
ップでは、トラッキング検出として、ＤＶＤは１ビーム
ですむ位相差法、ＣＤは３ビーム法を採用するのが一般
的である。従来、光ピックアップでは、波長の異なる２
つのＬＤを使い、ＣＤ側ＬＤ(７８０ｎｍ帯)のみに３ビ
ームを発生させるための回折格子を配置してきていた。
しかし、近年、２つのＬＤチップを1つのパッケージに
収めた２波長ＬＤが提案されており、この２波長ＬＤを
使用する場合には、ＣＤ再生時のみ３ビーム法で制御
し、ＤＶＤ録再生時には位相差法で制御するため、ＣＤ
側のみ３ビームを出射し、ＤＶＤ側は１ビームで出射す
る波長選択性の回折格子部材が使用されている。
ップでは、トラッキング検出として、ＤＶＤは１ビーム
ですむ位相差法、ＣＤは３ビーム法を採用するのが一般
的である。従来、光ピックアップでは、波長の異なる２
つのＬＤを使い、ＣＤ側ＬＤ(７８０ｎｍ帯)のみに３ビ
ームを発生させるための回折格子を配置してきていた。
しかし、近年、２つのＬＤチップを1つのパッケージに
収めた２波長ＬＤが提案されており、この２波長ＬＤを
使用する場合には、ＣＤ再生時のみ３ビーム法で制御
し、ＤＶＤ録再生時には位相差法で制御するため、ＣＤ
側のみ３ビームを出射し、ＤＶＤ側は１ビームで出射す
る波長選択性の回折格子部材が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような回折をする
回折格子部材は、格子の凹凸部の光学的位相差(（屈折
率ｎ−1）×深さ)をＤＶＤ波長程度とすることで実現さ
れる。しかし、回折格子部材の凹部平面の深さは従来使
用されていた1波長用の回折格子の５倍程度となること
が計算上明らかである。
回折格子部材は、格子の凹凸部の光学的位相差(（屈折
率ｎ−1）×深さ)をＤＶＤ波長程度とすることで実現さ
れる。しかし、回折格子部材の凹部平面の深さは従来使
用されていた1波長用の回折格子の５倍程度となること
が計算上明らかである。
【０００６】通常このような回折格子部材１００は、エ
ッチング加工により回折溝を母材に直接エッチングする
方法もあるが、図４に示すように、切削加工で凹部平面
１１１（回折格子部材１００の凸部平面１０２を成型）
と凸部平面１１２（回折格子部材１００の凹部平面１０
１を成型）からなる矩形波状面１１３を成形した金型１
１０を作成して、この金型１１０を使用して、光学樹脂
を射出成形することにより作成する方法が量産には適し
ている。
ッチング加工により回折溝を母材に直接エッチングする
方法もあるが、図４に示すように、切削加工で凹部平面
１１１（回折格子部材１００の凸部平面１０２を成型）
と凸部平面１１２（回折格子部材１００の凹部平面１０
１を成型）からなる矩形波状面１１３を成形した金型１
１０を作成して、この金型１１０を使用して、光学樹脂
を射出成形することにより作成する方法が量産には適し
ている。
【０００７】しかし、いずれの場合も、格子深さｄ（図
４に示した）が一般の回折格子に比べて深いことから、
回折格子部材１００の凸部平面１０２や凹部平面１０１
が傾きやすいという問題がある。
４に示した）が一般の回折格子に比べて深いことから、
回折格子部材１００の凸部平面１０２や凹部平面１０１
が傾きやすいという問題がある。
【０００８】即ち、エッチングによる製造方法では、大
面積の回折格子部材を作る際に、回折格子の場所による
エッチング量のばらつきが発生しやすいことにより前記
傾きが発生する。また、金型１１０により回折格子を作
成する場合には、金型１１０を切削加工する際には、図
５に示すように、金型切削用バイト１２０の切削面１２
１の傾きによる他、工作機械のバイトの保持精度やバイ
トの移動精度の変動により、金型１１０の凹部平面１１
１および凸部平面１１２に傾きが発生する。
面積の回折格子部材を作る際に、回折格子の場所による
エッチング量のばらつきが発生しやすいことにより前記
傾きが発生する。また、金型１１０により回折格子を作
成する場合には、金型１１０を切削加工する際には、図
５に示すように、金型切削用バイト１２０の切削面１２
１の傾きによる他、工作機械のバイトの保持精度やバイ
トの移動精度の変動により、金型１１０の凹部平面１１
１および凸部平面１１２に傾きが発生する。
【０００９】このように、３ビーム用の回折格子部材１
００において、凹凸各部平面１０１，１０２が傾くと、
３ビームのサブビームである＋１次光と−１次光に強度
差が生じ、ピックアップのトラックエラー信号にオフセ
ットが生じ、安定したトラックサーボ制御ができなくな
るという問題が発生する。
００において、凹凸各部平面１０１，１０２が傾くと、
３ビームのサブビームである＋１次光と−１次光に強度
差が生じ、ピックアップのトラックエラー信号にオフセ
ットが生じ、安定したトラックサーボ制御ができなくな
るという問題が発生する。
【００１０】即ち、図６に示すように、凹凸各面部１０
１，１０２が傾き、格子の両端に深さのΔｄ＝ｄ２−ｄ
１（ｎｍ）の差が生じると、図８に示すように、＋１次
光と−1次光との間でΔｄに略比例した差が生じること
となる。
１，１０２が傾き、格子の両端に深さのΔｄ＝ｄ２−ｄ
１（ｎｍ）の差が生じると、図８に示すように、＋１次
光と−1次光との間でΔｄに略比例した差が生じること
となる。
【００１１】本例のようなトラッキングサーボ制御を行
なうためには、±１次回折光の差は３％以下であること
が求められており、これを実現するためには、図７よ
り、Δｄを１０ｎｍより小さくしなければならないこと
となる。
なうためには、±１次回折光の差は３％以下であること
が求められており、これを実現するためには、図７よ
り、Δｄを１０ｎｍより小さくしなければならないこと
となる。
【００１２】ここで、具体的には、図６に示すように、
回折格子部材１００の格子間ピッチを３０μｍとする
と、各面１０１、１０２の傾斜角度は、０．０１９度以
下という精度が要求されることになる。
回折格子部材１００の格子間ピッチを３０μｍとする
と、各面１０１、１０２の傾斜角度は、０．０１９度以
下という精度が要求されることになる。
【００１３】通常、金型の溝を切削成型する切削バイト
１２０の先端１２１をこの精度で仕上げるのは、困難と
される。また、このような高精度の加工を実現するため
には、テスト加工を行い、傾きの発生分、バイトの取り
付け角度を機械的に補正することが必要となる。しか
し、このようの補正は、理論的には可能であるが、ピッ
チ３０μｍという微細な加工において、切削バイト１２
０の１０ｎｍ程度の傾きを正しく測定することは極めて
困難であり、また、できたとしても、テスト加工の分、
手間がかかることになる。
１２０の先端１２１をこの精度で仕上げるのは、困難と
される。また、このような高精度の加工を実現するため
には、テスト加工を行い、傾きの発生分、バイトの取り
付け角度を機械的に補正することが必要となる。しか
し、このようの補正は、理論的には可能であるが、ピッ
チ３０μｍという微細な加工において、切削バイト１２
０の１０ｎｍ程度の傾きを正しく測定することは極めて
困難であり、また、できたとしても、テスト加工の分、
手間がかかることになる。
【００１４】そこで、本発明は、射出成型用金型を作成
する切削バイトの刃先角度や取付角度をそれほど精密に
調整することなく所定の回折光を得ることができる回折
格子部材を提供することを目的とする。
する切削バイトの刃先角度や取付角度をそれほど精密に
調整することなく所定の回折光を得ることができる回折
格子部材を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、回折格子部材及びその製造方法を以下の
ように構成した。
解決するため、回折格子部材及びその製造方法を以下の
ように構成した。
【００１６】本発明に係る回折格子部材は、凹部平面と
凸部平面とを備えた矩形波状の回折格子部を有する回折
格子部材であって、前記凹部平面と凸部平面が反対方向
に傾斜するものである。
凸部平面とを備えた矩形波状の回折格子部を有する回折
格子部材であって、前記凹部平面と凸部平面が反対方向
に傾斜するものである。
【００１７】本発明によれば、格子の傾きによる深さの
差を小さくすることができ、±１次の回折光のアンバラ
ンスを解消することができる。
差を小さくすることができ、±１次の回折光のアンバラ
ンスを解消することができる。
【００１８】本発明に係る回折格子部材は、凹部平面及
凸部平面は同一角度の傾斜を有するものである。
凸部平面は同一角度の傾斜を有するものである。
【００１９】本発明によれば、回折格子部材の凹部平面
及び凸部平面は同一角度で傾斜しているから、格子の深
さの平均値を回折格子部材の設計理論値と略同一とする
ことができ、作成される回折格子部材を設計された光学
性能値と近い性能のものとできる。
及び凸部平面は同一角度で傾斜しているから、格子の深
さの平均値を回折格子部材の設計理論値と略同一とする
ことができ、作成される回折格子部材を設計された光学
性能値と近い性能のものとできる。
【００２０】また、本発明に回折格子部材の製造方法
は、凹部平面と凸部平面とを備えた矩形波状の回折格子
部を有する回折格子部材の回折格子部を成型する成型金
型の凸部平面と凹部平面を切削するに際して、前記成型
金型の凸部平面と凹部平面とを同一のバイトの切削刃を
反転させ移動させることにより切削し、前記金型で回折
格子形成素材を射出成型する方法である。
は、凹部平面と凸部平面とを備えた矩形波状の回折格子
部を有する回折格子部材の回折格子部を成型する成型金
型の凸部平面と凹部平面を切削するに際して、前記成型
金型の凸部平面と凹部平面とを同一のバイトの切削刃を
反転させ移動させることにより切削し、前記金型で回折
格子形成素材を射出成型する方法である。
【００２１】本発明によれば、回折格子部材を射出成型
するための金型を作成するに際して、金型の凸面部を切
削作成するときには、１つのバイトを反転して切削する
ことにより、凸部平面と凹部平面とを切削形成する。こ
のため、特別な切削用バイトを用意する必要や、バイト
に特殊な調整をすることなく、凹部平面と凸部平面とを
同一傾斜角度で反対方向に向いた面とでき、±１次の回
折光の不整合性を少なくした回折格子を容易に得ること
ができる。
するための金型を作成するに際して、金型の凸面部を切
削作成するときには、１つのバイトを反転して切削する
ことにより、凸部平面と凹部平面とを切削形成する。こ
のため、特別な切削用バイトを用意する必要や、バイト
に特殊な調整をすることなく、凹部平面と凸部平面とを
同一傾斜角度で反対方向に向いた面とでき、±１次の回
折光の不整合性を少なくした回折格子を容易に得ること
ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る回折格子部材
の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図３
は本発明に係る回折格子部材１０の実施の形態を示すも
のである。
の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図３
は本発明に係る回折格子部材１０の実施の形態を示すも
のである。
【００２３】本実施の形態に係る回折格子部材１０は、
凹部平面１１と凸部平面１２とを備えた矩形波状の回折
格子部１３を有するものである。このような基本的な回
折格子部材の構成は、従来例として示した回折格子部材
１００と同様である。また、本例に係る回折格子部材１
０は、従来の例と同様の目的であるＤＶＤとＣＤとの兼
用光ピックアップに使用されるものである。
凹部平面１１と凸部平面１２とを備えた矩形波状の回折
格子部１３を有するものである。このような基本的な回
折格子部材の構成は、従来例として示した回折格子部材
１００と同様である。また、本例に係る回折格子部材１
０は、従来の例と同様の目的であるＤＶＤとＣＤとの兼
用光ピックアップに使用されるものである。
【００２４】また、本例では、図１に示すように、回折
格子部材１０の凹部平面１１と凸部平面１２とは並列方
向に沿って逆方向に傾斜角度θ（図１）をなす。なお、
本来ならばθの値は０であることが望ましいが、実際の
加工では、θを０とすることには手間がかかることとな
り、製品として回折格子部材を作成すると非常に高価な
ものとなってしまう。
格子部材１０の凹部平面１１と凸部平面１２とは並列方
向に沿って逆方向に傾斜角度θ（図１）をなす。なお、
本来ならばθの値は０であることが望ましいが、実際の
加工では、θを０とすることには手間がかかることとな
り、製品として回折格子部材を作成すると非常に高価な
ものとなってしまう。
【００２５】このような回折格子部材１０によれば、回
折格子部材１０の格子の平均深さは設計に基づく値と略
同一の値となって、各面からの回折光はその位相差が相
殺され、設計された光学性能値と近い値が得られる。
折格子部材１０の格子の平均深さは設計に基づく値と略
同一の値となって、各面からの回折光はその位相差が相
殺され、設計された光学性能値と近い値が得られる。
【００２６】即ち、図３に示すように、成型金型２０の
凹凸各面部２１、２２を作成するときのバイト３０の傾
きによる、＋１次光と−1次光と間でのアンバランス
は、従来例で同様の傾きのバイトを使用した場合に比べ
ると１／１０程度に低減させることができる。
凹凸各面部２１、２２を作成するときのバイト３０の傾
きによる、＋１次光と−1次光と間でのアンバランス
は、従来例で同様の傾きのバイトを使用した場合に比べ
ると１／１０程度に低減させることができる。
【００２７】次に本発明に係る回折格子部材の製造方法
について説明する。本例では、回折格子部材１０は、所
定の矩形回折格子の凹凸が形成された成型金型２０に光
学樹脂を射出成型することにより形成される。
について説明する。本例では、回折格子部材１０は、所
定の矩形回折格子の凹凸が形成された成型金型２０に光
学樹脂を射出成型することにより形成される。
【００２８】即ち、本例では、成型金型２０には、凸部
平面２１（射出された回折格子部材１０の凹部平面１１
を形成）と凹部平面２２（同凸部平面１２を形成）とを
備えた矩形波状の回折格子形成部２３を切削加工して設
ける。
平面２１（射出された回折格子部材１０の凹部平面１１
を形成）と凹部平面２２（同凸部平面１２を形成）とを
備えた矩形波状の回折格子形成部２３を切削加工して設
ける。
【００２９】この成型金型２０の回折格子形成部２３
は、図１及び図２に示すように、金属で形成された母材
４０をバイト３０で切削して凸部平面２１及び凹部平面
２２を形成する。
は、図１及び図２に示すように、金属で形成された母材
４０をバイト３０で切削して凸部平面２１及び凹部平面
２２を形成する。
【００３０】本例では、図２に示すように、成型金型２
０の凸部平面２１を切削形成する場合と、凹部平面２２
を切削加工する場合バイト３０を１８０度回転させ切削
するようにしている。
０の凸部平面２１を切削形成する場合と、凹部平面２２
を切削加工する場合バイト３０を１８０度回転させ切削
するようにしている。
【００３１】このような切削加工により、成型金型２０
の凸部平面２１と凹部平面とが反対方向で傾斜角度θを
なすようにされた回折格子形成部２３を形成する。
の凸部平面２１と凹部平面とが反対方向で傾斜角度θを
なすようにされた回折格子形成部２３を形成する。
【００３２】なお、本例にかかる回折格子の製造方法に
あっては、バイト３０は、ダイヤモンド単結晶の切削チ
ップを取り付けた通常の金型切削用バイトを使用するこ
ととしている。
あっては、バイト３０は、ダイヤモンド単結晶の切削チ
ップを取り付けた通常の金型切削用バイトを使用するこ
ととしている。
【００３３】本例では、このように作成した後、光学樹
脂を射出成型することにより、上述した回折格子の構成
が得られる。この射出成型の方法は従来からの公知の方
法が用いられる。
脂を射出成型することにより、上述した回折格子の構成
が得られる。この射出成型の方法は従来からの公知の方
法が用いられる。
【００３４】本例によれば、特別な形状の金型切削用バ
イトを使用することや、バイトに特殊な調整をすること
なく、±１次の回折光の違いを少なくした回折格子を容
易に作成することができる。
イトを使用することや、バイトに特殊な調整をすること
なく、±１次の回折光の違いを少なくした回折格子を容
易に作成することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上、説明したように本発明に係る回折
格子部材及び製造方法によれば、以下の優れた効果を奏
し得る。
格子部材及び製造方法によれば、以下の優れた効果を奏
し得る。
【００３６】本発明によれば、格子の傾きによる深さの
差を小さくすることができ、±１次の回折光のアンバラ
ンスを解消することができる。
差を小さくすることができ、±１次の回折光のアンバラ
ンスを解消することができる。
【００３７】また、本発明によれば、回折格子部材の凹
部平面及び凸部平面は同一角度で傾斜しているから、格
子の深さの平均値を回折格子部材の設計理論値と略同一
とすることができ、作成される回折格子部材を設計され
た光学性能値と近い性能のものとできる。
部平面及び凸部平面は同一角度で傾斜しているから、格
子の深さの平均値を回折格子部材の設計理論値と略同一
とすることができ、作成される回折格子部材を設計され
た光学性能値と近い性能のものとできる。
【００３８】さらに、本発明によれば、回折格子部材を
射出成型するための金型を作成するに際して、金型の凸
面部を切削作成するときには、１つのバイトを反転して
切削することにより、凸部平面と凹部平面とを切削形成
する。このため、特別な切削用バイトを用意する必要
や、バイトに特殊な調整をすることなく、凹部平面と凸
部平面とを同一傾斜角度で反対方向に向いた面とでき、
±１次の回折光の不整合性を少なくした回折格子を容易
に得ることができる。
射出成型するための金型を作成するに際して、金型の凸
面部を切削作成するときには、１つのバイトを反転して
切削することにより、凸部平面と凹部平面とを切削形成
する。このため、特別な切削用バイトを用意する必要
や、バイトに特殊な調整をすることなく、凹部平面と凸
部平面とを同一傾斜角度で反対方向に向いた面とでき、
±１次の回折光の不整合性を少なくした回折格子を容易
に得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る回折格子部材の製造
方法における金型と回折格子の構成を示す断面図であ
る。
方法における金型と回折格子の構成を示す断面図であ
る。
【図２】本発明の実施の形態に係る回折格子部材の製造
方法に置ける金型の切削の状態を示す斜視図である。
方法に置ける金型の切削の状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る回折格子部材の格子
面の傾きと回折光のアンバランスの状態を示すグラフで
ある。
面の傾きと回折光のアンバランスの状態を示すグラフで
ある。
【図４】従来例に係る回折格子部材を示す断面図であ
る。
る。
【図５】従来例に係る回折格子部材射出成型用金具の製
造方法を示す断面図である。
造方法を示す断面図である。
【図６】従来例に係る回折格子部材の回折面の傾きを示
す図である。
す図である。
【図７】従来例に係る回折格子部材の格子面の傾きと回
折光のアンバランスの状態を示すグラフである。
折光のアンバランスの状態を示すグラフである。
１０ 回折格子部材
１１ 凹部平面
１２ 凸部平面
１３ 回折格子部
２０ 成型金型
２１ 凸部平面
２２ 凹部平面
２３ 回折格子形成部
３０ バイト
４０ 母材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA13 AA22 AA32 AA39
AA46 AA57
5D119 AA29 AA38 AA41 BA01 BB01
EA02 EC41 JA22 NA05
5D789 AA29 AA38 AA41 BA01 BB01
EA02 EC41 JA22 NA05
Claims (3)
- 【請求項１】 凹部平面と凸部平面とを備えた矩形波状
の回折格子部を有する回折格子部材であって、 前記凹部平面と凸部平面が反対方向に傾斜する回折格子
部材。 - 【請求項２】 前記凹部平面及凸部平面は同一角度の傾
斜を有する請求項１に記載の回折格子部材。 - 【請求項３】 凹部平面と凸部平面とを備えた矩形波状
の回折格子部を有する回折格子部材の回折格子部を成型
する成型金型の凸部平面と凹部平面を切削するに際し
て、 前記成型金型の凸部平面と凹部平面とを同一のバイトの
切削刃を反転させ移動させることにより切削し、 前記金型で回折格子形成素材を射出成型する回折格子部
材の製造方法。
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