光学元件、其成型用金属模及光拾波装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种光学元件、其成型用金属模及光拾波装置，具有调整双波长光源型光拾波装置中各种波长光的光轴用二进闪光栅的光轴调整元件的方案。光轴调整元件１０具有二进闪光栅１１、其层差高ｈ为６５０／（ｎ－１）（１μｍ以上），闪光区高度Ｈ为５×７８０／（ｎ－１）。对于６５０ｎｍ波长的ＤＶＤ用激光Ｌ１以最大效率产生０次衍射光Ｌ１（０），对于７８０ｎｍ波长的ＣＤ用激光Ｌ２以最大效率产生１次衍射光Ｌ２（１）。因能靠切削加工形成二进闪光栅，故与蚀刻不同，能在较短加工时间内高精度形成二进闪光栅。因而，能廉价生产光轴调整元件、又能确实可靠地调整光轴。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有二进闪光(blaze)栅的光学元件，这种光学元件适宜用作调整各种波长光的光轴的光轴调整元件，使得在双波长光源型光拾波装置中能以共同的光检测器受光各种波长的光。另外，本专利技术涉及将相关的光学元件成型用的成型用金属模及这种成型用金属模形成的光学元件。本专利技术还涉及将相关的光学元件作为光轴调整元件进行组装的光拾波装置。
技术介绍
为了记录及/或再生DVD及CD的记录，已知作为光拾波装置具有波长650nm的DVD用激光光源和波长780nm的CD用激光光源的双波长型光拾波装置。近年来，为了谋求双波长光源的小型化及单元化，使用收容在单一插件内的半导体底板上装上两个激光二极管的单片型双激光光源等。在双激光光源的场合，因并排配置的双方的激光二极管发光点间距相离100μm左右，所以如果一方激光二极管光轴与系统光轴一致，则另一方激光二极管的激光光轴就偏离系统光轴。这样，用共同的光检测器就不能受光双方激光二极管射出并在光记录媒体上各反射过来的光。因此，通过利用称为衍射光栅等光轴调整元件或光路合成元件等衍射光栅使返回光的一方衍射，从而用共同的光检测器能受光双方的返回光。具有这种光轴调整元件或光路合成元件的双光源型光拾波装置在特开2001-143312公报、特开2001-256670公报等已揭示。另外，光拾波装置上为了将生成物镜跟踪错误信号用射出激光分割成3束，利用衍射光栅。在上述公开公报中揭示了具有所涉目的的光学系统。作为光拾波装置的光轴调整元件可考虑用二进闪光形状(二进制光学)的衍射光栅。该衍射光栅为将在其光入射面或光射出面上形成的闪光光栅面做成阶梯状的结构。具有二进闪光栅的光学元件一般由玻璃等无机材料组成，其级数通常为2级、4级、8级等2a(a为正整数)。这里，所谓x级(x为正整数)意思为层差数为(x-1)的二级闪光结构，本说明书也沿用这一意思。设级数为偶数级，就要考虑制作该光学元件的二进闪光栅面时的作业效率。也就是说，光栅成型面的层差形状一般由蚀刻形成，如下表所示，对于级数所需的蚀刻次数3级及4级要2次、5、6、7、8级要3次，2a级以外时，例如在3、5、6、7、9、10等时，与2a级相比蚀刻次数有增多的倾向，另外，还要形成型状复杂的保护膜等，因此，作业效率下降。级数蚀刻次数21324253637383例如，用蚀刻法制作图6(b)所示5级二进闪光栅面时，在各道工序中，要形成将已备好的保护膜全面覆盖各层差面的状态。例如，在最后的蚀刻工序，如图6(a)所示覆盖已形成的层差面101、102、103的同时，在覆盖最低层差面104的一半区域的状态下，在玻璃底板100的表面上形成保护膜105形成的掩膜图案106。从上面开始进行离子蚀刻等干蚀，要蚀刻玻璃板表面露出部分直至虚线所示的深度。在这基础上，通过蚀刻制作层差时，若1级的层差在1μm以上，则就花费加工时间、加工精度也低、光学特性的稳定性也劣化。因此，以往，二制闪光栅的层差高度一般小于1μm。这里，双波长型光拾波装置中DVD用激光光源的波长为650nm，CD用激光光源的波长为780nm。若想制作二进闪光栅，使得上述激光中的一方不衍射而透过，只有另一方能衍射，则有时想将层差的级数设定的2a级以外的级数上。另外，光栅的层差变成1μm以上。其中如上所述，在用蚀刻制作2a级以外的级数、层差高度在1μm以上的二制闪光栅时，因加工耗时成本升高，另外，加工性能及稳定性也下降。因此，不能高精度、简单并廉价地制作适于用作光拾波装置用光轴调整元件用的、以廉价具有光学特性稳定的二制闪光栅的光学元件，在这方面存在问题。在这基础上，用蚀刻制作2a级以外级数的二制闪光栅面时，如上所述有增加蚀刻次数的倾向，另外，保护膜形成工序也变得复杂，工时增加，另外，精度及质量也下降。因而，以往的二进制闪光栅实际上有级数限于2a级，层差高度限于1μm不到的制约，存在着不能廉价制作具有2a级以外二进闪光栅的光学元件的问题。所涉的问题点是在成型二制闪光栅用的成型用金属模的表面上实施干蚀等加工，制作二进闪光栅时也会同样产生的问题。另外，作为光轴调整元件或3束生成衍射光栅所用的衍射用光学元件的设计，对于所用的激光波长作衍射效率最佳的设计。由此，设法抑制光量损失、提高光利用效率，若不能恰当地设计衍射光栅，则就会产生光拾波装置再生性能恶化等问题。例如，在具有双激光光源的光拾波装置上所使用的光轴调整元件其衍射效率的变化就原样地反映在再生信号量上，影响再生性能。本专利技术的课题在于鉴于以上的问题提出能在短时间内高精度级数为2a级以外的二进闪光栅的廉价光学元件的方案，另外，能在短时间内高精度制作上述廉价的光学元件。另外，本专利技术的课题在于提出的方案为，能高精度能形2a级以外级数的二进闪光栅、能在短时间内高精度地制成的成型用金属模。还有，本专利技术的课题在于提出的方案为，利用高精度形成级数为2a级以外的二进闪光栅的廉价光学元件的光拾波装置。还有，本专利技术的课题在于提出的方案为，能确实得到目标衍射效率的衍射用光学元件。另外，本专利技术的课题在于又提出的方案为，将能确实得到目标衍射效率的衍射用光学元件作为光轴调整元件用的光拾波装置。
技术实现思路
为了解决上述课题，本专利技术的特征为，在表面形成二进闪光栅的光学元件上，用切削加工等机械加工而形成前述二进闪光栅，其级数为2a级以外5级以上的数目，但其层差高度在1μm以上。本专利技术的光学元件用机械加工制作2a以外级数的二进闪光栅。因而，与利用蚀刻的情形比，加工时间短，另外，加工精度不会降低，而且反复加工精度也高，故二进闪光栅的光学特性也稳定。再有，机械加工时，级数不管几级加工时间不会大幅度增加，另外加工精度也稳定，故能廉价制作成品率高质量稳定的二进闪光栅。这里，机械加工的加工精度用最高精度的机械为数十nm，其不依存于层差高度。因此，在1μm以下的层差高度时，该精度产生的误差所占比例大，层差高度越低蚀刻比机械加工有利。而层差高度1μm以上，因机械加工误差所占比例小，故机械加工极为有利。所以，利用本专利技术，能制作加工精度稳定的二进闪光栅。还有，本专利技术中二进闪光栅级数为2a以外5以上的数目，所以，与径多道二序制作的以往的二进闪光栅比，机械加工优点明显。另外，前述二进闪光栅的层差级数设x为正整数，则能取5x级或6x级。例如能取5、6级(x＝1)或10、12级(x＝2)。即使在这种多级的场合，采用机械加工时，与蚀刻时相比，有加工时间短，加工精度高的优点。此后，本专利技术的光学元件能作为具有在波长λ1及λ2的光中，用于只将一方的光衍射的二进闪光栅的衍射光栅面使用。该光学元件为前述二进闪光栅用机械加工而形成的。另外，其层差高度1μm以上。再有，在衍射波长λ1的光时，设衍射光栅的折射率为n，其层差高度为(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0～10nm，其级数，若取x为正整数则为5x。在波长λ2的光衍射时，其层差高度为(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0～10nm，其级数为6x。特别在具有产生波长λ1的光的DVD用光源、产生波长λ2的光的CD用光源、受光从这些光源射出在光记录媒体上反射返回光的光检测器、及为了使光检测器受光双方的返回光用于调整一方返回光的光轴的光轴调整元件的光拾波装置上，能将上述构成的衍射光栅用作前述光轴调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，在表面形成二进闪光栅，其特征在于，用机械加工形成所述二进闪光栅，其级数在５级以上，其层差高为１μｍ以上。

【技术特征摘要】
JP 2002-4-9 2002-106024;JP 2002-4-9 2002-1060251.一种光学元件，在表面形成二进闪光栅，其特征在于，用机械加工形成所述二进闪光栅，其级数在5级以上，其层差高为1μm以上。2.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述二进闪光栅的级数，若取x为正整数则为5x以上。3.如权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述二进闪光栅的级数为5或10。4.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述二进闪光栅的级数，若取x为正整数则为6x以上。5.如权利要求4所述的光学元件，其特征在于，所述二进闪光栅的级数为6或12。6.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，用切削加工形成所述二进闪光栅。7.一种衍射光栅，包括二进闪光栅，所述二进闪光栅用于在波长λ1及波长λ2的光中只衍射波长λ1的光，其特征在于，用机械加工形成所述二进闪光栅，所述二进闪光栅的层差高度，若在1μm以上同时设衍射光栅的折射率为n，则为(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，该二进闪光栅的级数，若取x为正整数则为5x。8.如权利要求7所述衍射光栅，其特征在于，设定所述λ为2-8nm。9.如权利要求7所述衍射光栅，其特征在于，所述二进闪光栅的级数为5或10。10.一种衍射光栅，包括二进闪光栅，所述二进闪光栅用于在波长λ1及波长λ2的光中只衍射波长λ2的光，其特征在于，用机械加工形成所述二进闪光栅，该二进闪光栅的层差高度，若在1μm以上同时设衍射光栅的折射率为n，则为(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，该二进闪光栅的级数若x为正整数，则为6x。11.如权利要求10所述的衍射光栅，其特征在于，设定所述λ为2-8nm。12.如权利要求10所述的衍射光栅，其特征在于，所述二进闪光栅的级数为6或12。13.一种成型用金属模，用于成型在表面具有二进闪光栅的光学元件，其特征在于，具有成型所述二进闪光栅用的光栅成型面，用机械加工形成这种光栅成型面，其层差数为与5级以上的二进闪光栅对应的数，其层差高度为1μm以上。14.如权利要求13所述成型用金属模，其特征在于，所述光栅成型面的层差数，若取x为正整数则为与5x级的二进闪光栅对应的数。15.如权利要求14所述成型用金属模，其特征在于，所述光栅成型面的层差数为与5级或10级二进闪光栅对应的数。16.如权利要求13所述成型用金属模，其特征在于，所述光栅成型的层差数，若取x为正整数则为与6x的二进闪光栅对应的数。17.如权利要求16所述成型用金属模，其特征在于，所述光栅成型面的层差数为与6级或12级二进闪光栅对应的数。18.如权利要求13所述成型用金属模，其特征在于，用切削加工形成所述光栅成型面。19.一种成型用金属模，包括二进闪光栅，所述二进闪光栅用于在波长λ1及波长λ2的光中只衍射波长λ1的光，其特征在于，具有成型所述二进闪光栅用的光栅成型面、用机械加工形成所述光栅成型面，所述光栅成型面的层差高度，若在1μm以上同时设衍射光栅的折射率为n，则为(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，所述光栅成型面的层差数，若取x为正整数则为与5x级的二进闪光栅对应的数。20.如权利要求19所述成型用金属模，其特征在于，设定所述λ为2-8nm。21.如权利要求19所述成型用金属模，其特征在于，所述光栅成型面的层差数为与5级或10级二进闪光栅对应擞。22.一种成型用金属模，包括二进闪光栅，所述二进闪光栅用于在波长λ1及波长λ2的光中只衍射波长λ2的光，其特征在于，具有成型所述二进闪光栅用的光栅成型面，用机械加工形成所述光栅成型面，所述光栅成型面的层差高度，若在1μm以上同时设衍射光栅的折射率为n，则为(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，所述光栅成型面的层数，若取x为正整数则为与6x级二进闪光栅对应的数。23.如权利要求22所述成型用金属模，其特征在于，设定所述λ为2-8nm。24.如权利要求22所述成型用金属模，其特征在于，所述光栅成型面的层差数为与6级或12级二进闪光栅对应的数。25.一种光学元件，在表面具有二进闪光栅，其特征在于，具有成型所述二进闪光栅用的光栅成型面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林賢一，
申请(专利权)人：株式会社三协精机制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]