TW552433B - Grating member - Google Patents

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552433 Α7 Β7 五、發明説明（彳） 【技術領域】 ----,--U---0^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明涉及繞射光柵構件，特別是涉及將平行地入射 到不同的入射位置的不同波長的兩個入射光向同一個部位 射出的繞射光柵。 【背景技術】 在現有技術中，在由CD及DVD兩種媒體讀出信號的 光拾取器中，把用於CD讀出的波長785nm的雷射和讀出 DVD用的波長655nm的雷射作爲讀出物件。 在這種光拾取器中，如圖1所示，將從發出二個波長 (655nm，785nm)的雷射1，2的雷射二極體3發射的光利 用分光鏡4改變其行進方向之後，用聚焦透鏡5聚焦照射 到CD媒體、DVD媒體的信號面（圖中未示出）上，使由該 媒體信號面調製過的反射光經由上述聚光透鏡5通過上述 分光鏡4，將通過該分光鏡4的光聚焦到光電二極體6上， 利用該光電二極體將入射的光能變換成電能，獲得電信 號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述光拾取器配備有輸出CD再生用的波長785nm的光 1和DVD再生用的波長655nm的光2的雷射二極體3，在 該雷射二極體3中，兩個波長的光1，2輸出的位置稍有不 同（例如相差約ΙΙΟμιη左右）。因此，這兩個波長的光經 過分光鏡4，聚焦透鏡5聚焦到光電二極體6上時，會保持 其原樣，不聚焦到光電二極體6的同一位置上。 對此，本申請人曾提出過在分光鏡的後級配置繞射光 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） - 4- 552433 A7 B7 五、發明説明（2) 柵構件7，將波長785nm的光的0級光及波長655nm的光 的一級繞射光聚焦到光電二極體6的同一個部位處。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 這種繞射光柵7，如圖2所示，在光的射出面側形成光 柵面8，所述光柵面是通過重復形成備有沿光軸方向延伸的 側面部11以及沿垂直於該側面部11的方向從該側面部11 伸出的繞射面部部12的規定級數（在本實施例中爲6級） 的階梯狀光柵部10而形成的，並且使通過相鄰的繞射面部 部12的光的光程差等於入射光1的波長655nm的整數倍。 通過使用這種繞射光柵，如圖2所示，DVD再生用的 波長65 5nm的光1的0級光（透射光）和CD再生用的波長 785nm的光的一級繞射光入射到配置在光軸上的光電二極體 6的同一個部位（光接收面）上。 此外，在上述現有技術的繞射光柵構件中，存在著波 長785nm的光的一級繞射光的繞射效率的問題。進而，在 現有技術的繞射光柵構件中，波長655nm的光的0級光與 波長785nm的光的一級繞射光有時具有較大的能量差，這 時則要求兩個光的能量差不能太大。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 近年來，在DVD光碟上一般都在媒體的二層上記錄信 號，對於這種雙層的DVD光碟，入射的雷射的反射率只有 百分之十幾，在CD光碟上，可讀寫式的CD - RW光碟的反 射率也很低，入射到光拾取器的光受光元件上的光量少， 在讀這種光碟時，非常希望盡可能地減少在光拾取器上的 信號損失。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -5- 552433 A7 B7

五、發明説明（J 〇 【發明內容】 ----·--U--·衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明鑒於上述情況，其目的是提供一種繞射光柵， 該繞射光柵可以將一個波長的光的0級光，與另一個波長 的光的一級繞射光聚焦在光受光元件的同一個部位處，並 且提高用於接收光的前述另一個波長的光的一級繞射光的 繞射效率，同時可以使兩個波長的光的能量不産生大的差 異。 本發明爲了解決上述課題，提供一種繞射光柵構件， 把入射到不同的入射位置上的光軸相互平行的不同波長的 兩個入射光射出到同一個部位處，在射出面上，並列設置 設有階梯狀光柵部的光柵面，所述階梯狀光柵部配備有規 定級數的具有沿入射方向升高的面以及從該升高的面上伸 出的繞射面部部的階梯部，同時，該階梯狀光柵部向通過 前述相鄰的繞射面部的光賦予一個入射光的波長的整數倍 的光程差’其特徵爲，前述繞射面部相對於與前述入射光 的入射方向垂直的面傾斜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，本發明的繞射光柵構件的前述繞射面部按照向 著上述階梯狀光柵部的高度增加的方向繞射光柵構件的厚 度減少的方式傾斜。 進而本發明的繞射光柵構件，入射的入射光中，一個 入射光的波長爲655nm，另一個入射光的波長爲785nm，波 長65 5nm的入射光的〇級光與波長785nm的入射光的一級 繞射光射出到光受光元件上。 進而，本發明的繞射光柵構件，在階梯狀光柵部上， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 552433 A7 B7 五、發明説明（4) 繞射面部形成六個面。 同時’本發明的繞射光柵構件，其繞射面部相對於包 含入射光的光軸的法線的平面傾斜1。〜2.5。. 在本發明中，繞射光柵構件的繞射面部配備有光柵 面’所述光柵面並列地設置有對通過相鄰的繞射面部的光 賦予一個入射光的波長的整數倍的光程差的階梯狀光柵 部’由於繞射面部相對於垂直於前述入射光的入射方向的 面傾斜地形成，所以除了可以把一個波長的光的〇級光和 另一個波長的一級繞射光聚焦到光受光元件的同一個部位 上之外，通過改變傾斜面的角度可以改變兩個入射光的繞 射效率，從而可以使兩個波長的光的能量不産生很大差 異，達到所需的量。 此外，通過使繞射面部以繞射光構件的厚度向上述階 梯狀光柵部的高度增加的方向減少的方式傾斜，可以提高 用於形成光接收的另一個波長的光的一級繞射光的繞射效 率。 進而，當入射的入射光中的一個入射光的波長爲 655nm，另一個入射光的波長爲785nm的話，可以最適合於 用作再生CD與DVD的拾取器。在這種情況下，當在階梯 狀光柵部上形成六個面的繞射面部時，可以提高用通常的 光學材料形成的階梯狀繞射光柵構件中的波長785nm的光 的一級繞射光的繞射效率。同時，在上述情況下，當使繞 射光柵構件的繞射面部的寬度尺寸相當於入射光的波長的 大小時，傾斜的角度爲相對於包含入射光的光軸的法線的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------衣— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552433 Α7 Β7 五、發明説明（） 平面構件傾斜1。〜2.5。。 【圖面之簡單說明】 _ 1 '是表示適合於本發明的繞射光柵構件的光學拾取 器的光學系統的槪況的圖示。 J ® 2 '是表示現有技術的繞射光柵構件的圖示。 _ 3 '是表示在本發明的繞射構件中，繞射效率相對於 繞射面部的傾斜量的變化的曲線。 _ 4 '是表示本發明的繞射光柵構件的截面形狀的圖 不 ° Η 5 '是表示本發明的繞射光柵構件的截面形狀的圖 不° ----------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照表 1 雷射光 2 雷射光 3 雷射二極體 4 分光鏡 5 聚焦透鏡 6 光電二極體 7 繞射光柵構件 8 光柵面 10 階梯狀光柵部 11 側面部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -8- 552433 A7 B7 、發明説明（6) 12 繞射面部 30 階梯狀光柵部 31 側面部 32 繞射面部 40 繞射光柵構件 具體實施方式 下面基於附圖說明根據本發明的繞射光柵構件的實施 形式。 本實施例的繞射光柵構件40，如圖1所示，用於光拾 取器上，該光拾取器把不同波長的雷射照射到CD媒體， DVD媒體上，將反射的光照射到光電二極體6上，將該光 v能變換成電能，獲得電信號。這裏，本實施例的繞射光柵 構件40，是利用型材成形光學合成樹脂，大批量地成形制 成的。 在本實施例中，入射到不同入射位置處的平行入射 光，和上述現有技術例一樣，採用從一個雷射二極體中射 出的DVD再生用的波長655nm的光和CD再生用的波長 7 85nm的光。這兩種波長的光與現有技術中的光拾取器一 樣，經由分光鏡4，聚焦透鏡5聚焦到光電極體6上。 在本實施例中，在分光鏡4的後級配置本發明的繞射 光柵構件40，將DVD再生用的波長655nm的光的〇級光和 CD再生用的波長爲785nm的光的一級繞射光聚焦到同一個 部位處。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ------j---衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 552433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（7) 這種繞射光柵構件40，如圖4及圖5所示，在繞射光 柵構件40的射出面側形成光柵面，所述光柵面是通過重復 形成六級的階梯狀光柵狀30而形成的，所述六級階梯狀光 柵部則配備有沿光軸方向延伸的側面部3 1、以及從該側面 部3 1上向垂直於該側面部3 1的方向伸出的繞射面部32， 相鄰的繞射面部32之間的距離爲Δ時，向通過的光賦予一 定的光程差（（η - 1 ) Δ :其中，η是繞射光柵構件的折射 率，設空氣的折射率爲1)，並將該光程差設定爲入射光1 的波長655nm的整數倍。 同時，在本實施例中，在繞射光柵構件40的射出面上 並列地設置階梯狀光柵部30，所述光柵部配備有沿入射方 向升高的面3 1，以及六級從該升高的面3 1伸出的寬度很窄 的繞射面部32。 此外，在本實施例中，繞射光柵構件40的前述繞射面 部32可以按下述方式傾斜地形成，從如圖4所示向著上述 階梯狀光柵部30的高度增加的方向，繞射光柵構件40的 階梯差的量dh增加（dh>0 )，到如圖5所示向著階梯狀光 柵部30的高度增加的方向，繞射光柵構件40的階梯差的 量減少（dh<0)。 進而，本發明的繞射光柵構件40，入射的入射光中之 一的入射光的波長爲655nm，另一個入射光的波長爲 785nm，波長655nm的入射光的0級光與波長785nm的入射 光的一級繞射光被射出到光受光元件上。 在這樣的條件下，使階梯差的量dh從+ 60nm變化到- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣.

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -10- 552433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（8) 360nm，計算655nm的0級光和785nm的一級繞射光的繞射 效率。其結果示於圖3。 由圖3可以看出，爲了使655nm的0級光和785nm的 一級繞射光的繞射效率良好，應當令階梯差的量dh在Onm --200nm的範圍內。 •即，當階梯差dh爲Onm時，655nm的0級光的繞射效 率約爲85%，爲最大値，而785nm的一級繞射光的繞射效 率約爲75%，可以用於實際應用。當階梯差的量dh大於 Onm時，655nm的0級光下降，且785nm的一級繞射光其繞 射效率也低於75%，效率低，不能實際應用。 此外，當階梯差的量dh爲—200nm時，655nm的0級 光的繞射效率約爲81%，而785nm的一級繞射光的繞射效 率約爲82%，接近最大値。當階梯差的量dh小於- 200nm (絕對値變大）時，655nm的0級光急劇降低，儘管785nm 的一級繞射光的繞射效率在8 1 %以上，但實際上仍然不能 使用。 由於以上原因，本實施例的繞射光柵，當使繞射面部 32的寬度尺寸接近入射的波長的尺寸，爲5.67μιη時，在上 述條件下，兩個光的繞射面部32相對於包括入射光線的光 軸構成的法線的平面傾斜Ρ〜2.5°。這樣，對於兩個入射 光都可以獲得高的繞射效率。 【發明的效果】 根據上面所述的根據本發明的繞射光柵構件，由於繞 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣' 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -11 - 552433 A7 B7 五、發明説明（9) 射光柵構件的繞射面部配備有並列地設置向通過相鄰的繞 射面部的光賦予一個入射光的波長的整數倍的光程差的階 梯狀光柵部的光柵面，並且，繞射面部相對於前述入射光 的入射方向垂直的面傾斜地形成，從而’除了可以將一個 波長的光的〇級光與另一個波長的一級繞射光聚焦到同一 個部位上之外，通過改變傾斜面的角度，可以使兩個入射 光的繞射效率變化，從而可以使兩個波長的光的能量不産 生大的差別，達到所需要的量。 此外，通過使繞射面部按照繞射光柵構件的厚度向上 述階梯狀光柵部的高度增加的方向減少的方式傾斜，可以 提高用於形成所接收的光的另一個波長的光的一級繞射光 的繞射效率。 進而，如果令入射的入射光中的一個入射光的波長爲 655nm，另一個入射光的波長爲785nm，可以使之最適合於 用於再生CD和DVD的拾取器。在這種情況下，在階梯狀 光柵上形成六個面的繞射面部時，在利用通常使用的光學 材料形成的階梯狀繞射光構件中，可以使波長785nm的光 的一級繞射光的繞射效率很高。同時，在上述情況下，當 使繞射光柵構件的繞射面部的寬度尺寸相當於入射光的波 長的大小時，繞射光柵構件可相對於包含入射光的光軸的 法線的平面傾斜1°〜2.5°。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ^^衣--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12-

Claims (1)

1. 552433 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 ” 1 · 一種繞射光柵構件，屬於把入射到不同的入射位置 上的光軸湘互平行的不同波長的兩個入射光射出到同一個 部位處之繞射光柵構件，在射出面上，並列設置設有階梯 狀光柵部的光柵面，所述階梯狀光柵部配備有規定級數的 具有沿入射方向升高的面以及從該升高的面上伸出的繞射 面部部的階梯部，同時，該階梯狀光柵部向通過前述相鄰 的繞射面部的光賦予一個入射光的波長的整數倍的光程 差，其特徵爲， 前述繞射面部相對於與前述入射光的入射方向垂直的 面傾斜。 2 .如申請專利範圍第1項所述的繞射光柵構件，其 中’前述繞射面部部係於上述階梯狀光柵部的高度增加的 方向’僅減少繞射光柵構件的厚度地，加以傾斜形成者。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的繞射光柵構件，其 中’則述入射光中之一方之入射光的波長爲655 nm，另一方 之入射光的波長爲785nm，波長655nm的入射光的繞射0 級光和波長785nm的入射光的一級繞射光，向受光元件射 出。 4 .如申請專利範圍第3項所述的繞射光柵構件，其 中’在前述階梯狀光柵部中，繞射面部形成6面者。 5 .如申請專利範圍第2項所述的繞射光柵構件，其 中’則述入射光中之一方之入射光的波長爲655 nm，另一方 之入射光的波長爲785nm，波長65 5nm的入射光的繞射0 級光和波長785nm的入射光的的一級繞射光，向受光元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（21〇><297公釐） ----— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 552433 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 射出。 6 .如申請專利範圍第5項所述的繞射光柵構件，其 中，於前述階梯狀繞射部，繞射面部形成六面。 7 .如申請專利範圍第1項所述的繞射光柵構件，其 中，繞射面部係相對於包括入射光的光軸的法線的平面， 傾斜1 °〜2.5 °。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14-