TW577061B - Diffraction grating member and its manufacturing method - Google Patents

Description

577061 A7 B7 五、發明説明（1) [發明之所屬技術領域】 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於回折格子構件及其製造方法，特別關於 具有具備凹部平面和凸部平面之矩形波狀的回折格子部之 回折格子構件。 【先前之技術】 以往，已有回折格子構件如第5圖所示。該回折格子 構件1 0 0，係具有具備凹部平面1 0 1和凸部平面 1 0 2之矩形波狀的回折格子部1 0 3。 如此之回折格子構件1 0 0，係使用於將從發光元件 之雷射二極管發出的D V D記錄播放的光、及C D播放用 的光照射在光碟上，或者將來自光碟的反射光導向光電二 極管，並對光碟進行訊號記錄、播放以及跟蹤的光拾音器 〇 經濟部智惡財產局工消资合作社印^ 在上述之DVD與CD之兼用的光拾音器上，一般 D V D係採用1光束的相位差法，而C D係採用3光束法 來作爲跟蹤檢測。以往，在光拾音器上，係使用波長不同 的兩個L D，並只在C D側的L D ( 7 8 0 n m )上配置 用以産生3光束的回折格子。但是，近年來，已有將兩個 L D芯片封裝在1個封裝裏的2種波長的L D之提案，並 在使用該2種波長的L D之情況下，由於只在C D播放時 用3光束法控制、而在D V D記錄播放時用相位差法控制 ，因此使用只在C D側射出3光束，而在D V D側射出1 光束的波長選擇性之回折格子構件。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4- 577061 A7 B7 五、發明説明（2) 【發明所欲解決之課題】 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上所述進行回折的回折格子構件，係藉由將格子的 凹凸部之光學的相位差（（折射率η - 1 ) X深度）作爲 D V D波長程度來實現。但是，計算上明顯地，回折格子 構件的凹部平面之深度約爲以往所使用的1波長用的回折 格子的5倍程度。 通常，如此之回折格子構件1 0 0，雖然亦有利用蝕 刻加工在母材上直接蝕刻回折槽的方法，但如第5圖所示 ，以切削加工製造使由凹部平面1 1 1 (形成回折格子構 件1 0 0的凸部平面1 0 2 )及凸部平面1 1 2 (形成回 折格子構件1 0 0的凹部平面1 0 1 )構成的矩形波狀面 1 1 3成形的模具1 1 0，並使用該模具1 1 0，而藉由 將光學樹脂射出成型之製造方法較適合於量產。 但是，在任何情況下，由於格子深度d (如第5圖所 示）都比一般的回折格子深，所以就產生了回折格子構件 1〇0的凸部平面1 0 2或凹部平面1 〇 1容易傾斜的問 題。 經濟部智惡財產局肖工消骨合作社印製 即，使用蝕刻的製造方法，其在製作大面積的回折格 子構件時’因回折格子處的蝕刻量之偏差容易產生，故産 生上述傾斜。又，在使用模具1 1 0製造回折格子時，在 切削加工模具1 1 0之情況下，如第6圖所示，因模具切 削用刀具1 2 0的切削面1 2 1的傾斜，以及其他因加工 機械的刀具之保持精度或刀具之移動精度的變動，而在模 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -5- 577061 A7 B7 五、發明説明（3) 具1 1 〇的凹部平面1 1 1及凸部平面1 1 2産生傾斜。 如此地，在3光束用的回折格子構件1 〇 〇中，凹凸 各部平面1 0 1、1 0 2 —旦傾斜，就會産生3光束的副 光束、即+ 1次光和- 1次光的強度差，並在拾音器的跟 蹤錯誤訊號上産生偏差，並引起無法進行穩定的跟蹤伺服 控制的問題。 即，如第7圖所示，一旦凹凸各部平面1 〇 1 、 1 0 2傾斜、且在格子的兩端産生深度差△ d二d 2 - d 1 ( n m )的偏差，則如第8圖所示，就會在+ 1次光 與- 1次光之間産生約與△ d成比例的偏差。 爲了進行如本例之跟蹤伺服控制，則要求± 1次回折 光的差在3 %以下，如第8圖所示，爲了實現該目的就必 須使△ d小於1〇n m。 在此，具體上如第7圖所示，若將回折格子構件 1 0 0的格子間節距作成3 0 // m，則各面1 〇 1、 1〇2的傾斜角度就會被要求0 . 0 1 9度以下之精度。 通常，對切削模具槽使其成型的切削刀具1 2 0之前 端1 2 1以該精度加工係困難的。並且，爲了實現如此高 精度的加工，須要進行測試加工，且機械地修正傾斜的發 生部分、刀具的安裝角度。但是，如此的修正在理論上是 可以的，但在節距3 0 // m的細微之加工中，要準確地檢 測切削刀具1 2 0的1 0 n m程度的傾斜係極其困難的， 並且，即使可以其測試加工也很費事。 因此，本發明的目的在於提供不用對製作射出成型用 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝· 訂 經濟部智慈財產局工消費合作社印雙 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） -6- 577061 A 7 B7 五、發明説明（4) 模具的切削刀具之刀頭角度或安裝角度進行那樣精密地調 整，即可獲得預定的回折光之回折格子構件。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 【用以解決課題之手段】 爲了解決上述課題，本發明的回折格子構件及其製造 方法構成如下。 本發明之回折格子構件，係具有具備凹部平面和凸部 平面之矩形波狀的回折格子部，而上述凹部平面和凸部平 面之至少其中一方係由朝相同方向形成相同傾斜角度的複 數個傾斜面所構成，並在兩傾斜面之間形成具有段差之傾 斜段部。 根據本發明，可減小因格子之傾斜引起的深度差，並 可消除± 1次之回折光的不平衡。 又，本發明之回折格子構件，係在凹部平面上形成傾 斜段部。 根據本發明之回折格子構件，在與回折格子構件之凹 面平面對應的成型模具之凸部上切削加工段階變得容易， 並可高精度地製造模具。 經濟部智慧財產局a(工消費合作社印製 在本發明之回折格子構件中，上述凹部平面係以兩個 傾斜面形成傾斜段部，且兩個傾斜面中的一個傾斜面之最 淺位置的凹部之端緣部，與另一傾斜面的最深位置的凹部 之端緣部被配置於同一深度位置。 根據本發明，在製造回折格子構件時所産生的兩個傾 斜面之最大及最小深度，係與回折格子構件凹部的設計理 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 577061 A7 B7 五、發明説明（5) 論値沒有大的差別，且可獲得與設計的光學性能値近似之 値.。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的回折格子之製造方法，係在對使具有具備凹 部平面和凸部平面之矩形波狀的回折格子部之回折格子構 件的回折格子部成型之成型模具的凸部平面進行切削時， 對切削面朝格子的並列方向分爲第1次及第2次並用同一 刀具且在同一進給條件下進行切削，而關於在各次的切削 中切削加工用的刀具之切削位置，是朝格子並列方向對刀 具之切削處進行改變，而由在格子模具上朝相同方向成相 同傾斜角度的複數個傾斜面所構成，並在兩傾斜面之間形 成具有段差之傾斜段部，且以上述模具將回折格子形成材 料射出成型而製造。 根據本發明，在製造用以射出成型回折格子的模具之 際，並在切削製造模具之凸面部時，以一個刀具進行兩次 切削。因此，不必準備特別的切削用刀具或對刀具進行特 殊的調整，即可容易地獲得減少± 1次之回折光的失配性 之回折格子。 經濟部智惡財產局員工消費合作社印製 【發明之實施形態】 以下，參照附圖說明本發明的回折格子構件之實施形 態。第1圖至第3圖係顯示本發明的回折格子構件1 0之 實施形態。 本實施形態的回折格子構件1 0，係具有具備凹部平 面1 3和凸部平面1 4的矩形波狀之回折格子部1 5。如 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 577061 A7 B7 五、發明説明（6) 此之基本的回折格子構件之結構，係與以往例所示的回折 格子構件1 0 0同樣。 又，本實施例的回折格子構件1 0，係與以往例同樣 的目的，即使用於D V D和C D之兼用的光拾音器。 又，在本實施例中，如第1圖所示，在回折格子構件 1〇上設有凹部平面1 3和凸部平面1 4，且在凹部平面 1 3係由沿著凹部平面1 3及凸部平面1 4的並列方向而 形成相同傾斜角度0 (第1圖）之兩列的傾斜面1 1、 1 2所構成，並在兩傾斜面1 1、1 2之間形成設有階梯 狀段差的傾斜段部1 6。另外，本來是希望β的數値爲〇 ，但是在實際的加工中，使β爲〇時很費事，且若製造回 折格子構件來作爲產品則非常昂貴。 因此，在本實施例的回折格子構件1 〇中，凹部平面 1 3係由兩個傾斜面1 1、1 2形成傾斜段部1 6，且將 兩個傾斜面1 1、1 2當中的一個傾斜面1 2的最淺位置 1 2 a與另一傾斜面1 1的最深位置1 1 a形成於同一的 深度位置h。 根據如此的回折格子構件1 〇，其回折格子構件1〇 的凹郃平面1 3之平均涂度係與設計値約爲同一値，來自 各面的光其相位差相抵，可獲得近似於所設計的光學性會g 値之値。 即，如第3圖所示，由製造成型模具2 0的凹凸各面 部2 3、2 4時之刀具3 0的傾斜，造成的+ 1次光與 - 1次光之間的不平衡，係與在以往例中使用同樣的傾斜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（2i〇X297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· -5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9 - 577061 A7 B7 五、發明説明（7 ) 之刀具之情況相比可降低1 / 4程度。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次，說明本發明的冋折格子構件之製浩方法。在本 實施例中，回折格子構件1 0係藉由在形成預定之矩形回 折格子的凹凸之成型模具2 0將光學樹脂射出成型所形成 〇 即，本實施例中，係在成型模具2 0上，將具備凹部 平面2 4 (相當於射出成型的回折格子構件1 0之凸部平 面1 4 )和凸部平面2 3 (相當於射出成型的回折格子構 件1 0之凹部平面1 3 )的矩形波狀之回折格子形成部 2 5切削加工而設置。 該成型模具2 0之回折格子形成部2 5，係如第1圖 及第2圖所示，用刀具3 0切削由金屬形成的母材4 0， 而形成凸部平面2 3及凹部平面2 4。 經濟部智惡財產局Μ工消费合作社印製 在本實施例中，如第2圖所示，在切削形成成型模具 2 ◦之凸部平面2 3時，朝格子之並列方向分爲第1次及 第2次並用同一·刀具3 0且在同一進給條件下切削，而關 於在各次切削中切削加工用的刀具3 0之切削位置，是朝 格子並列方向將刀具3 0的切削場所變更爲前部3 0 a、 後部3 0 b而切削加工。在該兩次切削加工之後，進行凹 部平面2 4的切削加工。 藉此，在成型模具2 0的凸部平面部2 3上形成具有 相同傾斜角度的兩條傾斜面2 1、2 2，並形成凹部平面 2 4。藉由此等之加工形成由兩傾斜面2 1、2 2構成的 凸部平面部2 3和凹部平面2 4，而形成回折格子形成部 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 577061 A7 B7 五、發明説明（8) 2 5° (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 詳細說明關於成型模具2 0的凸部平面部2 3之切肖!] 。在本實施例中，如第1圖及第2圖所示，藉由移動一個 刀具3 0，將成型模具2 0的凸部平面部2 3分成前半部 的傾斜面2 1及後半部的傾斜面2 2來切削。該切削對一 個面不必一次完成即可進行必要次數切削而形成最終的平 面。 本實施例，係將刀具3 0的寬度W設定爲與凹部平面 2 4的寬度w大約相同的寬度，並在切削成型模具2 0的 凹部平面2 4，且在切削作成凸部平面部2 3時，如第1 圖及第2圖所示，將一個刀具3 0進給相當於W / 2的尺' 寸，並將凸部平面部2 3分別地切削前半及後半部分。 另外，在本實施例的回折格子之製造方法中，刀具 3〇係使用裝有鑽石單結晶的切削刀頭之通常的模具切肖[J 用刀具。 經濟部智慈財產局員工消费合作社印製 在本實施例中，藉由如此的加工，使模具的凸部平面 2 3的兩個傾斜面2 1、2 2當中之一個傾斜面2 2的最 高位置2 2 a與另一傾斜面2 1的最低位置2 1 a形成於 同一深度位置。 在本實施例中，藉由使用如此製作的模具將光學樹脂 射出成型，而可獲得上述回折格子之結構。該射出成型的 方法係使用以往的衆所周知之方法。 根據本實施例，不必使用特殊形狀的模具切削用刀具 ，或對刀具進行特殊調整，就可容易地製造減少± 1次之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -11 - 577061 A.7 B7 五、發明説明（9) 回折光的錯誤之回折格子。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，在上述實施例中，雖然說明了關於將回折格子 構件的凹部平面（成型模具的凸部平面）以兩個傾斜面形 成之情況，但在本發明中，亦可在凹部平面上增加將凸部 平面以複數個傾斜面來構成。又，亦可只將回折格子構件 的凸部平面以複數個傾斜面來構成。 在上述之情況下，如第4圖所示，在切削形成成型模 具5 0時，藉由以具備製作之回折格子構件6 0的凹凸部 平面5 3、5 6的寬度尺寸W之約一半的寬度尺寸W1之 刀具7 0進行切削，可製造成型模具5 0。 此時，僅使刀具7 0平行移動，則如第4圖所示，使 成型模具5 0之凸部平面5 3的兩個傾斜面5 1、5 2， 及凹部平面5 6的兩個傾斜面5 4、5 5之最高部及最低 部相互位於同一位置，且與上述之實施形態例相比其效果 降低。 •【發明之效果】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印贤 根據以上說明的本發明之回折格子構件及製造方法， 可獲得如下的優異效果。 根據本發明，可減小因格子的傾斜引起的深度差，並 可消除土 1次的回折光之不平衡。 又，根據本發明的在凹部平面形成傾斜段部之回折格 子構件，可使在對應於回折格子構件的凹面平面之成型模 具的凸部上容易地切削加工段階，並可高精度地製造模具 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -12- 577061 A7 B7 五、發明説明（10) 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明的回折格子構件，在製作回折格子構件時 所産生的兩個傾斜面之最大及最小深度，係與回折格子構 件凹部的設計理論値相差無幾，且可獲得與所設計的光學 性能値近似的優異之値。 根據本發明的回折格子構件之製造方法，在製作用以 射出成型回折格子的模具之際，其在切削製作模具的凸面 部時，以一個刀具進行兩次切削。因此，不必準備特殊的 切削用刀具或對刀具進行特殊的調整，即可容易地獲得減 少± 1次之回折光的失配性之回折格子。 【圖面之簡單說明】 第1圖是顯示本發明之實施形態的回折格子構件之製 造方法之模具和回折格子的結構之剖面圖。 第2圖是顯示本發明之實施形態的回折格子構件之製 造方法之模具的切削狀態之立體圖。 第3圖是顯示本發明之實施形態的回折格子構件之格 子面的傾斜與回折光之不平衡狀態的圖表。 經濟部智慈財產局R工消f合作社印製 第4圖是顯示本發明之回折格子構件的其他實施例之 剖面圖。 第5圖是顯示以往例之回折格子構件的剖面圖。 第6圖是顯示以往例之回折格子構件射出成型用模具 的製造方法之剖面圖。 第7圖是顯示以往例之回折格子構件的回折面之傾斜 -13- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 577061 A7 B7 五、發明説明（11) 的圖面。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第8圖是顯示以往例之回折格子構件之格子面的傾斜 與回折光之不平衡狀態的圖表。 【圖號說明】 1〇：回折格子構件 1 1 :傾斜面 1 2 :傾斜面 1 3 :凹部平面 1 4 :凸部平面 1 5 :回折格子部 1 6 :傾斜段部 2〇：成型模具 2 1 :傾斜面 2 2 :傾斜面 經濟部智慈財產局员工消費合作社印製 2 3 :凸部平面 2 4 :凹部平面 2 5 :回折格子形成部 3〇：刀具 4〇：母材 5〇：成型模具 5 1 :傾斜面 5 2 :傾斜面 5 3 :凸部平面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ 297公釐） -14- 577061 A 7 B7 五、發明説明（12) 5 4 :凹部平面 6〇：回折格子構件 7 具刀 (請先閲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 ) Λ4規格（210X297公釐） -15-

Claims (1)

1. 577061 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍1 1 · 一種回折格子構件’係具有具備凹部平面和凸部 平面之矩形波狀的回析格子部，其特徵爲： 上述凹部平面和凸部平面之至少其中一方係由朝相同 方向形成相同傾斜角度的複數個傾斜面所構成，並在兩傾 斜面之間形成具有段差之傾斜段部。 2 ·如申請專利範圍第1項之回折格子構件，其中， 在上述凹部平面上形成傾斜段部。 3 ·如申請專利範圍第2項之回折格子構件，其中， 上述凹部平面係以兩個傾斜面形成傾斜段部，且兩個傾斜 面中的一個傾斜面之最淺位置的凹部之端緣部，與另一傾 斜面的最深位置的凹部之端緣部被配置於同一、深度位置。 4 · 一種回折格子構件之製造方法，其特徵爲：在對 使具有具備凹部平面和凸部平面之矩形波狀的回折格子部 之回折格子構件的回折格子部成型之成型模具的凸部平面 進行切削時， 對切削面朝格子的並列方向分爲第1次及第2次並用 同一刀具且在同一進給條件下進行切削，而關於在各次的 切削中切削加工用的刀具之切削位置，是朝格子並列方向 對刀具之切削處進行改變，而由在格子模具上朝相同方向 形成相同傾斜角度的複數個傾斜面所構成，並在兩傾斜面 之間形成具有段差之傾斜段部，且以上述模具將回折格子 形成材料射出成型而製造。 本紙張尺度適财國國家襟準（CNS ) Λ4規格（2ι〇Χ297公瘦）-16 - ---------0^------訂------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)