JP3808348B2 - 回折格子部材及びその製造方法 - Google Patents
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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。
【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１０３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。
【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。
【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。
【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１０１を成型）からなる矩形波状面１１３を成形した金型１１０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。
【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１２１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１１１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１００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１０１，１０２が傾き、格子の両端に深さのΔｄ＝ｄ２−ｄ１（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。
【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。
【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１２０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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１０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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００３０】
本例では、図２に示すように、成型金型２０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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【図４】従来例に係る回折格子部材を示す断面図である。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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
【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。
【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１０３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。
【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。
【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。
【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１０１を成型）からなる矩形波状面１１３を成形した金型１１０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。
【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１２１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１１１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１００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１０１，１０２が傾き、格子の両端に深さのΔｄ＝ｄ２−ｄ１（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。
【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。
【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１２０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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１０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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００３０】
本例では、図２に示すように、成型金型２０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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【図４】従来例に係る回折格子部材を示す断面図である。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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
Claims (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。 - 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。
- 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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001347117A JP3808348B2 (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 回折格子部材及びその製造方法 |
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