(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記凹部平面は同じ方向に同じ傾斜角度をなす２つの傾斜面から構成され、両傾斜面の間に段差を持つ傾斜段部が形成されており、２つの傾斜面のうち１つの傾斜面の最も深い位置である凹部の端縁部と、他の傾斜面の最も深い位置である凹部の端縁部とが同一深さ位置に配された回折格子部材。
【請求項２】
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を切削するに際して、
切削面を格子の並列方向に第１回及び第２回に分け同一のバイトで同一の送り条件で切削して、各回の切削には切削加工用のバイトの切削位置について、格子並列方向にバイトの切削個所を変更して、格子金型に同じ方向に同じ傾斜角度をなす２つの傾斜面から構成され、両傾斜面の間に段差を持つと共に、２つの傾斜面のうち１つの傾斜面の最も深い位置である凹部の端縁部と、他の傾斜面の最も深い位置である凹部の端縁部とが同一深さ位置に配された傾斜段部を形成し、前記金型で回折格子形成素材を射出成型して製造する回折格子部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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５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５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５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際には、金型１１０を切削加工する場合には、図６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７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差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８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７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、バイトの取付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】
本発明の回折格子部材は、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、前記凹部平面は同じ方向に同じ傾斜角度をなす２つの傾斜面から構成され、両傾斜面の間に段差を持つ傾斜段部が形成されており、２つの傾斜面のうち１つの傾斜面の最も深い位置である凹部の端縁部と、他の傾斜面の最も深い位置である凹部の端縁部とが同一深さ位置に配されている。
【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、ア１次の回折光のアンバランスを解消することができる。また、回折格子部材の作成時に発生する２つの傾斜面の最大及び最小深さは、回折格子部材凹部の設計理論値と大きな差がなくなり、設計された光学性能値と近い値が得られる。
【００１８】
また、本発明に係る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を切削するに際して、切削面を格子の並列方向に第１回及び第２回に分け同一のバイトで同一の送り条件で切削して、各回の切削には切削加工用のバイトの切削位置について、格子並列方向にバイトの切削個所を変更して、格子金型に同じ方向に同じ傾斜角度をなす２つの傾斜面から構成され、両傾斜面の間に段差を持つと共に、２つの傾斜面のうち１つの傾斜面の最も深い位置である凹部の端縁部と、他の傾斜面の最も深い位置である凹部の端縁部とが同一深さ位置に配された傾斜段部を形成し、前記金型で回折格子形成素材を射出成型して製造するものである。
【００１９】
本発明に係る回折格子部材の製造方法によれば、回折格子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つのバイトで２回切削を行うようにする。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、ア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。
【００２４】
【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。
【００２５】
本実施の形態に係る回折格子部材１０は、凹部平面１３と凸部平面１４とを備えた矩形波状の回折格子部１５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。
【００２６】
また、本例では、図１に示すように、回折格子部材１０には、凹部平面１３と凸部平面１４とが設けられ、凹部平面１３には凹部平面１３及び凸部平面１４との並列方向に沿って同じ傾斜角度θ（図１）をなす２列の傾斜面１１，１２から構成され、両傾斜面１１，１２の間に階段状段差が設けられた傾斜段部１６が形成されている。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。
【００２７】
そこで、本例に係る回折格子部材１０においては、凹部平面１３は２つの傾斜面１１，１２で傾斜段部１６が形成されており、２つの傾斜面１１，１２のうち１つの傾斜面１２の最も浅い位置１２ａと、他の傾斜面１１の最も深い位置１１ａとが同一の深さ位置ｈに形成されている。
【００２８】
このような回折格子部材１０によれば、回折格子部材１０の凹部平面１３の平均深さは設計した値と略同一の値となっており、各面からの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。
【００２９】
即ち、図３に示すように、成型金型２０の凹凸各面部２３，２４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1／４程度に低減させることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
即ち、本例では、成型金型２０には、凹部平面２４（射出成型された回折格子部材１０の凸部平面１４に相当）と凸部平面２３（同凹部平面１３に相当）とを備えた矩形波状の回折格子形成部２５を切削加工して設ける。
【００３２】
この成型金型２０の回折格子形成部２５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２３及び凹部平面２４を形成する。
【００３３】
本例では、図２に示すように、成型金型２０の凸部平面２３を切削形成するに際して、格子の並列方向に第１回及び第２回に分け同一のバイト３０で同一の送り条件で切削して、各回の切削には切削加工用のバイト３０の切削位置について、格子並列方向にバイト３０の切削個所を前部３０ａ、後部３０ｂに変更して切削加工する。この２回の切削加工に次いで凹部平面２４を切削する加工を行う。
【００３４】
これにより、成型金型２０の凸部平面２３に同じ傾斜角度をなす２条の傾斜面２１，２２が形成され、また凹部平面２４が形成されることとなる。これらの加工により両傾斜面２１，２２からなる凸部平面２３と凹部平面２４とを形成し、回折格子形成部２５を形成する。
【００３５】
成型金型２０の凸部平面２３の切削ついて詳細に説明する。本例では、図１及び図２に示すように、１つのバイト３０を移動することにより、成型金型２０の凸部平面２３を前半の傾斜面２１及び後半の傾斜面２２に分けて切削している。この切削は１つの面について一回で完了させる必要はなく必要な回数切削を行って最終的な平面を形成することができる。
【００３６】
本例は、バイト３０の幅Ｗを凹部平面２４の幅ｗと略同一のものとしておき、成型金型２０の凹部平面２４を切削し、凸部平面２３を切削作成するにあたっては、図１及び図２に示すように、１つのバイト３０をＷ／２に相当する寸法送るようにして、凸部平面２３を前半及び後半を別々に切削するようにしている。
【００３７】
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。
【００３８】
このような切削加工により、本例では、金型の凸部平面２３の２つの傾斜面２１，２２のうち１つの傾斜面２２の最も高い位置２２ａと、他の傾斜面１１の最も低い位置２１ａとが同一の深さ位置となる。
【００３９】
本例では、このように作成した金型を使用して、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。
【００４０】
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。
【００４１】
なお、上記例では、回折格子部材の凹部平面（成型金型の凸部平面）を２つの傾斜面で形成する場合について説明したが、本発明では、凹部平面に加えて凸部平面を複数の傾斜面で構成することができる。また、回折格子部材の凸部平面だけを複数の傾斜面で構成することができる。
【００４２】
上述した場合には、図４に示すように、成型金型５０を切削形成する際、作成する回折格子部材６０の凹凸部平面５３、５６の幅寸法ｗの略半分の幅寸法Ｗ１を備えたバイト７０で切削することにより成型金型５０を成型できる。
【００４３】
この際、バイト７０を単に平行移動させただけでは、図４に示したように、成型金型５０の凸部平面５３の２つの傾斜面５１，５２、凹部平面５６の２つの傾斜面５４，５５の最高部及び最低部は互いに同じ位置となってしまい、前述した実施の形態例に比してその効果が低下する。
【００４４】
【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。
【００４５】
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。
【００４６】
また、本発明に係る凹部平面に傾斜段部が形成されている回折格子部材によれば、回折格子部材の凹面平面に対応する成型金型の凸部に段を切削加工することは容易となり、金型を精度良く製造することができる。
【００４７】
本発明に係る回折格子部材によれば、回折格子部材の作成時に発生する２つの傾斜面の最大及び最小深さは、回折格子部材凹部の設計理論値と大きな差がなくなり、設計された光学性能値と近い優れた値が得られる。
【００４８】
本発明にかかる回折格子部材の製造方法によれば、回折格子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つのバイトで２回切削を行うようにする。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、±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】本発明に係る回折格子部材の他の例を示す断面図である。
【図５】従来例に係る回折格子部材を示す断面図である。
【図６】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７】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８】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    傾斜面
１２    傾斜面
１３    凹部平面
１４    凸部平面
１５    回折格子部
１６    傾斜段部
２０    成型金型
２１    傾斜面
２２    傾斜面
２３    凸部平面
２４    凹部平面
２５    回折格子形成部
３０    バイト
４０    母材
５０    成型金型
５１    傾斜面
５２    傾斜面
５３    凸部平面
５４    凹部平面
６０    回折格子部材
７０    バイト
【図１】
0003817162.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003817162.tif 000007
【図７】
0003817162.tif 000008
【図８】
0003817162.tif 000009