光學元件、其成型用金屬模及光拾波裝置的製作方法
2023-05-30 10:20:56 4
專利名稱：光學元件、其成型用金屬模及光拾波裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有二進閃光(blaze)柵的光學元件，這種光學元件適宜用作調整各種波長光的光軸的光軸調整元件，使得在雙波長光源型光拾波裝置中能以共同的光檢測器受光各種波長的光。
另外，本發明涉及將相關的光學元件成型用的成型用金屬模及這種成型用金屬模形成的光學元件。本發明還涉及將相關的光學元件作為光軸調整元件進行組裝的光拾波裝置。
背景技術：
為了記錄及/或再生DVD及CD的記錄，已知作為光拾波裝置具有波長650nm的DVD用雷射光源和波長780nm的CD用雷射光源的雙波長型光拾波裝置。近年來，為了謀求雙波長光源的小型化及單元化，使用收容在單一插件內的半導體底板上裝上兩個雷射二極體的單片型雙雷射光源等。
在雙雷射光源的場合，因並排配置的雙方的雷射二極體發光點間距相離100μm左右，所以如果一方雷射二極體光軸與系統光軸一致，則另一方雷射二極體的雷射光軸就偏離系統光軸。這樣，用共同的光檢測器就不能受光雙方雷射二極體射出並在光記錄媒體上各反射過來的光。因此，通過利用稱為衍射光柵等光軸調整元件或光路合成元件等衍射光柵使返回光的一方衍射，從而用共同的光檢測器能受光雙方的返回光。
具有這種光軸調整元件或光路合成元件的雙光源型光拾波裝置在特開2001-143312公報、特開2001-256670公報等已揭示。
另外，光拾波裝置上為了將生成物鏡跟蹤錯誤信號用射出雷射分割成3束，利用衍射光柵。在上述公開公報中揭示了具有所涉目的的光學系統。
作為光拾波裝置的光軸調整元件可考慮用二進閃光形狀(二進位光學)的衍射光柵。該衍射光柵為將在其光入射面或光射出面上形成的閃光光柵面做成階梯狀的結構。
具有二進閃光柵的光學元件一般由玻璃等無機材料組成，其級數通常為2級、4級、8級等2a(a為正整數)。這裡，所謂x級(x為正整數)意思為層差數為(x-1)的二級閃光結構，本說明書也沿用這一意思。設級數為偶數級，就要考慮製作該光學元件的二進閃光柵面時的作業效率。
也就是說，光柵成型面的層差形狀一般由蝕刻形成，如下表所示，對於級數所需的蝕刻次數3級及4級要2次、5、6、7、8級要3次，2a級以外時，例如在3、5、6、7、9、10等時，與2a級相比蝕刻次數有增多的傾向，另外，還要形成型狀複雜的保護膜等，因此，作業效率下降。
級數蝕刻次數21324253637383例如，用蝕刻法製作圖6(b)所示5級二進閃光柵面時，在各道工序中，要形成將已備好的保護膜全面覆蓋各層差面的狀態。例如，在最後的蝕刻工序，如圖6(a)所示覆蓋已形成的層差面101、102、103的同時，在覆蓋最低層差面104的一半區域的狀態下，在玻璃底板100的表面上形成保護膜105形成的掩膜圖案106。從上面開始進行離子蝕刻等幹蝕，要蝕刻玻璃板表面露出部分直至虛線所示的深度。
在這基礎上，通過蝕刻製作層差時，若1級的層差在1μm以上，則就花費加工時間、加工精度也低、光學特性的穩定性也劣化。因此，以往，二制閃光柵的層差高度一般小於1μm。
這裡，雙波長型光拾波裝置中DVD用雷射光源的波長為650nm，CD用雷射光源的波長為780nm。若想製作二進閃光柵，使得上述雷射中的一方不衍射而透過，只有另一方能衍射，則有時想將層差的級數設定的2a級以外的級數上。另外，光柵的層差變成1μm以上。
其中如上所述，在用蝕刻製作2a級以外的級數、層差高度在1μm以上的二制閃光柵時，因加工耗時成本升高，另外，加工性能及穩定性也下降。因此，不能高精度、簡單並廉價地製作適於用作光拾波裝置用光軸調整元件用的、以廉價具有光學特性穩定的二制閃光柵的光學元件，在這方面存在問題。
在這基礎上，用蝕刻製作2a級以外級數的二制閃光柵面時，如上所述有增加蝕刻次數的傾向，另外，保護膜形成工序也變得複雜，工時增加，另外，精度及質量也下降。因而，以往的二進位閃光柵實際上有級數限於2a級，層差高度限於1μm不到的制約，存在著不能廉價製作具有2a級以外二進閃光柵的光學元件的問題。
所涉的問題點是在成型二制閃光柵用的成型用金屬模的表面上實施幹蝕等加工，製作二進閃光柵時也會同樣產生的問題。
另外，作為光軸調整元件或3束生成衍射光柵所用的衍射用光學元件的設計，對於所用的雷射波長作衍射效率最佳的設計。由此，設法抑制光量損失、提高光利用效率，若不能恰當地設計衍射光柵，則就會產生光拾波裝置再生性能惡化等問題。
例如，在具有雙雷射光源的光拾波裝置上所使用的光軸調整元件其衍射效率的變化就原樣地反映在再生信號量上，影響再生性能。
本發明的課題在於鑑於以上的問題提出能在短時間內高精度級數為2a級以外的二進閃光柵的廉價光學元件的方案，另外，能在短時間內高精度製作上述廉價的光學元件。
另外，本發明的課題在於提出的方案為，能高精度能形2a級以外級數的二進閃光柵、能在短時間內高精度地製成的成型用金屬模。
還有，本發明的課題在於提出的方案為，利用高精度形成級數為2a級以外的二進閃光柵的廉價光學元件的光拾波裝置。
還有，本發明的課題在於提出的方案為，能確實得到目標衍射效率的衍射用光學元件。
另外，本發明的課題在於又提出的方案為，將能確實得到目標衍射效率的衍射用光學元件作為光軸調整元件用的光拾波裝置。
發明內容
為了解決上述課題，本發明的特徵為，在表面形成二進閃光柵的光學元件上，用切削加工等機械加工而形成前述二進閃光柵，其級數為2a級以外5級以上的數目，但其層差高度在1μm以上。
本發明的光學元件用機械加工製作2a以外級數的二進閃光柵。因而，與利用蝕刻的情形比，加工時間短，另外，加工精度不會降低，而且反覆加工精度也高，故二進閃光柵的光學特性也穩定。再有，機械加工時，級數不管幾級加工時間不會大幅度增加，另外加工精度也穩定，故能廉價製作成品率高質量穩定的二進閃光柵。
這裡，機械加工的加工精度用最高精度的機械為數十nm，其不依存於層差高度。因此，在1μm以下的層差高度時，該精度產生的誤差所佔比例大，層差高度越低蝕刻比機械加工有利。而層差高度1μm以上，因機械加工誤差所佔比例小，故機械加工極為有利。所以，利用本發明，能製作加工精度穩定的二進閃光柵。
還有，本發明中二進閃光柵級數為2a以外5以上的數目，所以，與徑多道二序製作的以往的二進閃光柵比，機械加工優點明顯。
另外，前述二進閃光柵的層差級數設x為正整數，則能取5x級或6x級。例如能取5、6級(x＝1)或10、12級(x＝2)。即使在這種多級的場合，採用機械加工時，與蝕刻時相比，有加工時間短，加工精度高的優點。
此後，本發明的光學元件能作為具有在波長λ1及λ2的光中，用於只將一方的光衍射的二進閃光柵的衍射光柵面使用。該光學元件為前述二進閃光柵用機械加工而形成的。另外，其層差高度1μm以上。再有，在衍射波長λ1的光時，設衍射光柵的折射率為n，其層差高度為(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0～10nm，其級數，若取x為正整數則為5x。在波長λ2的光衍射時，其層差高度為(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0～10nm，其級數為6x。
特別在具有產生波長λ1的光的DVD用光源、產生波長λ2的光的CD用光源、受光從這些光源射出在光記錄媒體上反射返回光的光檢測器、及為了使光檢測器受光雙方的返回光用於調整一方返回光的光軸的光軸調整元件的光拾波裝置上，能將上述構成的衍射光柵用作前述光軸調整元件。
這時，通常DVD用光源波長λ1為650nm，CD用光源波長λ2為780nm，故CD用光的波長為DVD用光的波長的1.2倍。因此，與CD用的光的5個波長上相當的二進閃光柵層差高度相當於DVD用光的6個波長。因此，將對於CD用光的二進閃光柵的閃光區高度設為相當於5個波長或其整數倍時，若形成6級(層差數為5層)或其整數倍的二進閃光柵，則該二進閃光柵1層的高度尺寸相當於DVD用光的1個波長的尺寸。
其結果，DVD用的光一射入該二進位閃光柵形成的光軸調整元件上，該DVD用光不會產生因層差引起的相位差，實質上不受衍射作用而透過。換言之，以最大的效率產生0次衍射光。相反，CD用光一射入，就以最大效率產生1次衍射光。
一般，作為DVD用光源使用650nm波長的雷射二極體比780nm波長雷射二極體耐久性差，故驅動電功率被壓低，輸出雷射光量總是不足。
其中，事先DVD用光源的光和光拾波裝置的系統光軸一致，通過使該DVD用光源與光軸調整元件那樣，能將DVD用源射出的光的損失抑制在最小值。另外，對於CD用光能以光的利用效率高的狀態衍射導向光檢測器。
另外，在將對DVD用的光的二進閃光柵的閃光區高度取相當於6個波長或其整數的尺寸時，若形成5級或其整數倍的二進閃光柵，該二進閃光柵1層的高度相當於CD用光1個波長的尺寸。這時，CD用光一射入該二進閃光柵形成的光軸調整元件，該CD用光因不產生層差引起的相位差，故不受衍射作用而透過，換言之，以最大效率產生0次衍射光。相反，DVD用光一射入，就以最大效率產生1次衍射光。
此後，本發明有關用於將表面具有二進閃光柵的光學元件成型的成型用金屬模，本發明的特徵為成型用金屬模具有將前述二制閃光柵成型用的光柵成型面，用機械加工形成所述光柵成型面，其級數為2a以外5級以上的數，其層差高度在1μm以上。
這裡，前述光柵成型面的級數設x為正整數，則能取5x、6x級。例如能取5、6級或10、12級。
還有，前述光柵成型面能由切削加工形成。
另一方面，本發明的特徵為，在形成具有二進位閃光柵的衍射光柵用的成型用金屬模上，該二進位閃光柵用於使波入λ1及波長λ2的光中，只有一方的光衍射，具有形成前述二進閃光柵的光柵成型面，用機械加工形成所述光柵成型面，其層差高度為1μm以上，在衍射波長λ1的光時，層差高度若設光柵的折射率為n，則為(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0～10nm，其級數若x為正整數，則為5x級。在波長λ2的光衍射時，層差高度為(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0～10nm，其級數為6x。
這裡，前述光柵成型面的層差級數能取5、6級或10、12級。另外，能用切削加工形成前述光柵成型面。
接著，本發明為有關能作為光拾波裝置中光軸調整元件等使用的光學元件，其特徵為，該光學元件利用上述構成的成型用金屬模形成。作為利用本發明的成型用金屬模形成的成型品的光學元件，因為高精度地形成層差高度1μm以上、級數2a級以外的二進閃光柵，故其光學特性誤差性能穩定。
另外，本發明的特徵為，在用於將規定波長的雷射衍射的光學元件上，對於比射出前述雷射的雷射光源在常溫下的振蕩波長長2nm～8nm波長的雷射作衍射效率最佳的設計。
即，通常衍射用光學元件的衍射效率設計成對於雷射光源常溫下的振蕩波長為最佳。其中據本發明者等所見，光拾波裝置動作狀態中雷射光源，例如雷射二極體的溫度比常溫(室溫25℃)高10～30度。其結果，雷射光源的振蕩波長比設計波長向長波長一側偏移，可以確認大多得不到目標的衍射效率。特別在具有雙雷射光源的光拾波裝置上作為光軸調整元件使用衍射光柵時，因為如上所述衍射效率的變化原樣地反映在再生信號量上，對再生性能帶來壞影響，是個問題。
本發明的光學元件，預先考慮到實際使用溫度狀態下雷射光源振蕩波長的變動量，對於比常溫下的振蕩波長長2nm～8nm波長的雷射進行衍射效率的最佳設計。因此，利用本發明的衍射用光學元件，就能以希望的衍射效率衍射雷射。
另外，即便雷射光源劣化時，振蕩波長偏向長波長一側，但採用本發明，隨著雷射光源振蕩波長劣化即使偏向長波長一側，衍射效率的最佳設計因能在比常溫時的振蕩波長長的波長側進行，故與以往衍射用光學元件相比，能抑制雷射光源的劣化對衍射效率劣化的影響。
這裡，在進行CD、DVD等再生、記錄用的光拾波裝置上，使用不同波長的雷射。作為適於這種光拾波裝置用的衍射用光學元件，可以列舉前述衍射效率設計成最佳的，使得在波長不同的第1及第2雷射中，對一方波長的雷射的0次光衍射效率及對另一方波長的雷射的1次光衍射效率分別為最大的光學元件。
例如，可使用設前述第1雷射的波長為650nm、前述第2雷射的波長為780nm衍射用光學元件。
另外，作為光柵形狀可用採用二進閃光柵的衍射用光學元件。
這時，若設前述第1雷射波長為λ1、該衍射用光學元件的折射率為n、λ為2～8nm範圍內的值，設前述二進閃光柵的層差高度為(λ1+λ)/(n-1)，則能使第1雷射的0次光衍射率、即不衍射透過的光成分為最大。
反之，若設前述第2雷射波長為λ2、該衍射用光學元件的折射率為n、λ取2～8nm範圍內的值，若前述二進閃光柵的層差高度為(λ2+λ)/(n-1)，則能使第2雷射的0次光衍射效率為最大。
以下，本發明的特徵為，在具有產生波長λ1雷射的DVD用雷射光源、產生波長λ2雷射的CD用雷射光源、受光這些雷射光源射出、在光記錄媒體上反射返回用的光檢測器、和調整一方返回光的光軸使得各返回光能在前述光檢測器上受光用的光軸調整元件的光拾波裝置上，作為前述光軸調整元件如上所述利用具有層差高度已設定的二進閃光柵的衍射用光學元件。
採用本發明，能使在實際使用狀態下各波長雷射的衍射效率最佳。因而，能抑制再生信號量下降、確實避免再生性能惡化。另外，即使在雷射光源劣化振蕩波長偏向長波長一側，因衍射效率的最佳設計仍能在比常溫時的振蕩波長長的波長一側進行，故比以往的衍射用光學元件，能抑制雷射光源的劣化對衍射效率劣化的影響。
圖1為表示適用本發明的雙波長光源型光拾波裝置光學系統的概略構成圖。
圖2(a)為表示圖1的光軸調整元件的斷面圖、(b)為表示其二進閃光柵層差高度及閃光區高度的說明圖。
圖3(a)為表示圖1的光軸調整元件另一例的斷面圖、(b)為表示其二進位閃光柵層差高度及閃光區高度的說明圖。
圖4為表示圖3的光軸調整元件作用效果用的圖。
圖5為表示圖1光軸調整元件的又一其它例的說明圖。
圖6為表示用蝕刻製作5級二進閃光柵時掩膜圖案的說明圖。
具體實施形態以下，參照附圖，說明具有適用本發明的光學元件的雙波長光源型光拾波裝置一示例。
(光拾波裝置的光學系統)圖1為表示本例的光拾波裝置光學系統的概略構成圖。本例的光拾波裝置1的光學系統具有雙波長光源2、將從其射出的雷射反射導入視準透鏡3的半透半反射鏡4、通過視準透鏡3使變成平行光後的雷射會聚在光記錄媒體5上用的雙焦點物鏡6。另外，還具有通過物鏡6、視準透鏡3及半透半反射鏡4受光光記錄媒體5反射的雷射返回光的光檢測器7。在雙波長光源2和半透半反射鏡4之間配置衍射光柵8，雙波長光源2來的光被衍射成3束向光記錄媒體5，光檢測器7根據光記錄媒體5反射的各光束返回光的受光量檢測錯誤信號。
本例的光拾波裝置1作為光記錄媒體5進行DVD及CD的記錄及/或再生用的裝置，雙波長光源2的構成，例如將射出DVD用波長650nm雷射的雷射二極體、和射出CD用波長780nm雷射的雷射二極體裝入單元內共同的半導體底板上。另外，DVD用雷射二極體射出的DVD用雷射的光軸和系統光軸一致，CD用雷射光軸對系統光軸稍有偏離。
調整該光軸的偏離，使得能用共同的光檢測器7受光各雷射的返回光，在半透半反射鏡4和光檢測器7之間，配置具有二進閃光柵的光軸調整元件10。本例的光軸調節稅元件其形成的二進閃光柵，對650nm波長的雷射以最大效率產生0次衍射光(即不衍射直線行進的光成分為最大)、對於780nm波長的雷射以最大效率產生1次衍射光，通過恰當地設定該1次衍射光的衍射方向，從而調整CD用雷射光軸的偏離，能將該雷射的返回光導至光檢測器7的受光面。
(光軸調整用元件)圖2(a)表示有本例的光軸調整元件10的斷面形狀。參照該圖說明之，本例的光軸調整元件10的光射入面上形成二進閃光柵11，光射出面為與光軸正交的平坦的面，二進閃光柵11為在光射入面上向同一方向傾斜的相同層數的臺階狀的光柵周期地排列的構造，本例中6級(5層)的階梯狀光柵分多個周期形成(在圖中為了便於理解只示出3個周期)。另外，層差高度h，若取該元件的折射率為n，則為650/(n-1)nm，1μm以上。
說明本例的光軸調整元件10的衍射作用。因DVD用雷射的波長λ1為650nm，CD用雷射的波長λ2為780nm，所以CD用雷射波長為DVD用雷射波長的1.2倍。因此，如圖2(b)所示相當於CD用雷射5個波長的二進閃光柵11的閃光區高度H(＝5λ2/(n-1)＝5×780/(n-1))相當於DVD用雷射的6個波長。
因而，在將對於CD用雷射的二進閃光柵11一個周期的層差高度(閃光區高度)H作為相當於5個波長或其整數倍的尺寸時，若形成6級(層差數為5層)或其整數倍的二進閃光柵，則該二進閃光柵11的1層的層差高度相當於DVD用雷射的1個波長的尺寸。
本例中，如上所述1層的層差高度h為650/(n-1)，1個周期的層差高度H為5×780/(n-1)。因此，如圖2(a)所示DVD用雷射L1的返回光一射入二進閃光柵11形成的光軸調整元件10，該DVD用雷射L1不會產生因層差引起的相位差實質上不受折射作用影響透過後直線行進。換言之，以最大效率產生0次衍射L1(0)。相反，一射入CD用雷射L2，就以最大效率產生1次衍射光L2(1)。
在本例，因適當地設定好1次衍射光L2(1)的衍射方向，所以，能調整成使雙波長光源2射出的CD用雷射光軸和系統光軸一致。另外，該光軸調整元件10上設定成以最大效率產生DVD用雷射的0次衍射L1(0)及CD用雷射的1次衍射光L2(1)，能提高各種波長雷射的使用效率。
這裡，本例的光軸調整元件10能為用成型用金屬模成型的塑料等組成的成型品。另外，也能通過玻璃或塑料等光學材料表面直接作機械加工而形成。
設為成型品時，用機械加工進行成型用金屬模上二進閃光柵成型用的光柵成型面的加工。作為機械加工如採用切削加工，希望面光潔度高。還有，光柵成型面可以為與上述光軸調整元件10的二進閃光柵11對應級數的層差面。
同樣，在通過對光學材料表面實施機械加工形成二進閃光柵時，若使用切削加工，則也希望面光潔度高。
本例的光軸調整元件10，1層的層差高度h為大於1μm的尺寸，通過切削加工等機械加工在其成型用金屬模的光柵用成型面上加工層差，或通過在光學材料表面切削加工等機械加工加工出層差。因此，不同於以前用蝕刻加工出層差，能以較短的加工時間，而且高精度地形成二進閃光柵用的光柵成型面。因此，能廉價生產具有二進閃光柵11的光軸調整元件10。另外，能獲得光學特性誤差小、性能穩定的光軸調整元件10。
還有，本例的二進閃光柵為6級，但製作其整數倍級數的二進閃光柵也能得到同樣的作用效果，製作6級或12級的二進閃光柵是常用的。
(其它的實施形態)
上述的例子中，設二進閃光柵為6級，但若設級數為5級、或10級，也能將其層差高度取780/(n-1)。這時，CD用雷射L2因不產生層差引起的相位差，所以實質上不受衍射作用的影響透過後直線行進，能以DVD用光的1次衍射效率為最大，製作CD用雷射的0次衍射效率為最大的光軸調整元件。
另外，本發明對於具有不同於上述實施例的2a級以外級數的二進閃光柵的光學元件也能適用，特別在本發明的構成用於層數多的(級數高的)二進閃光柵時，用本發明能在較短加工時間內，高加工精度製作二進閃光柵，效果顯著。
(光軸調整用元件的最佳設計)在根據常溫(室溫25℃)下的振蕩波長進行光軸調整元件衍射效率的最佳設計時，如前所述，1層的層差高度h取650/(n-1)、1個周期的層差高度H取5×(780+λ)/(n-1)。
這樣，DVD用雷射L1的返回光一射入本例的光軸調整元件20，因為該DVD用雷射L1不產生層差引起的相位差，故以最大的效率產生0次衍射光L1(0)，以最大的效率產生CD用雷射L2的1次衍射光L2(1)。
圖4上表示本例的光軸調整元件20作用效果圖。如該圖所示本例如以實線的特性曲線A所示將動作時的波長(650+λ)作為中心波長，設計成對於該中心波長能得到最大的衍射效率。該中心波長對應雷射光源2的動作溫度為此常溫(25℃)下振蕩波長即650nm為中心，設定成對該中心波長能得到最大的效率。由此，因在實際動作時，雷射光源的振蕩波長向長波長一側偏移，故對於實際動作時的振蕩波長，衍射效率會稍些偏離最佳狀態。
另外，如本例的光軸調整元件20在此雷射光源2的常溫下振蕩波長長的波長一側，進行衍射效率最佳設計時，對於隨著雷射光源2的劣化向振蕩波長的長波長側的偏移也有效。在該實施例中，與前述設計相比因衍射效率設定成在長波長一側能得到最大效率，故雷射光源2劣化後其振蕩波長偏向長波長一側時，與前述最佳設計的衍射效率下降相比，本例的場合能抑制衍射效率下降。換言之，也有能抑制因雷射光源劣化引起的衍射效率降低的優點。
還有，具有本例的二進閃光柵的光軸調整元件20能通過蝕刻、機械切削製作。另外，也能作為成型品製作，這時也可用蝕刻或機械切削製作其成型用金屬模的成型面。
另外，在本例中，設法使650nm波長雷射直線行進，780nm波長雷射衍射，反之，也可製作光軸調整元件使650nm波長雷射衍射、780nm波長雷射直線行進。
這時，例如圖5所示可取二進閃光柵的層差高度h為(780+λ)/(n-1)、閃光區高度H為6×(650+λ)/(n-1)的5級(層差數4)(其中λ為2nm-8nm)。
還有，若不考慮前述溫度，在衍射波長λ1的光時，層差高度，若取前述衍射光柵的折射率為n，則為(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，其級數，若取x為正整數，則取5x級。在波長λ2的光衍射時，層差高度為(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，其級數取6x級。
(其它的實施形態)上述例子為進行雙波長光源型光拾波裝置中不同波長雷射光軸調整用光學調整元件的例子。但本發明對於具有用於上述以外用途的二進閃光柵的衍射用光學元件也能同樣適用。
另外，對於二進閃光柵以外的衍射光柵也同樣適用，例如在上述的光拾波裝置上，對於形成3束用的衍射光柵8也能適用本發明的衍射用光學元件。
如上所述，在本發明中，設法通過切削加工等機械加工製作層差高度1μm以上、級數為2a以外5以上的二進閃光柵。因此，與以往靠蝕刻形成二進閃光柵不同，能不增加加工時間、不降低加工精度，形成二進閃光柵。同樣，也能在短時間內高精度地形成成型用金屬模內二進閃光柵成型用光柵成型面。還有，無論層數是幾層，都能保持同一加工精度，因反覆的加工精度高，故能廉價地在質量穩定，成品率高的狀態下製作二進閃光柵、及其成型用金屬模。
特別是在5、6級、10、12級等層數多的場合，也能以較短加工時間、高加工精度製作二進閃光柵、及其成型用金屬模。
然後，在將本發明的光學元件作為雙波長光源型光拾波裝置的光軸調整元件使用時，能高精度、廉價獲得對於DVD用的光及CD用的光中一方能得到最大的0次衍射效率、對於DVD用的光及CD用的光的另一方能得到最大的1次衍射效率的元件。
另外，在利用所涉的光軸調整元件的光拾波裝置上，因各種波長的光利用效率高、而且光軸調整元件性能穩定，故光軸調整精度高、簡單，對於光拾波裝置性能穩定及其降低價格有利。
另外，本發明的光學元件，其特徵為對於比射出雷射的雷射光源常溫下的振蕩波長長2nm-8nm波長的雷射作衍射效率的最佳設計。即，預先設想實際使用溫度狀態下雷射光源振蕩波長的變動量，對比常溫的振蕩波長長2nm-8nm的波長的雷射作衍射效率的最佳設計。因此，若利用本發明的衍射用光學元件能以希望的衍射效率衍射雷射。
另外，在雷射光源劣化時，振蕩波長偏向長波長側，採用本發明，即使在雷射光源振蕩波長隨著劣化偏向表波長一側，因衍射效率的最佳設計在比常溫時振蕩波長長的波長一側進行，故比以往的衍射用光學元件，能抑制雷射光源的劣化對衍射效率劣化的影響。
接著，在本發明的光拾波裝置上，對於雷射光源振蕩波長為比常溫時長2nm-8nm的波長一側時，將調整DVD用雷射光源及CD用雷射光源射出的、光記錄媒體反射後的返回的光軸用光軸調整元件的衍射效率設計成最佳。因此，採用本發明，因為能使光拾波裝置動作時光軸調整元件的衍射效率為最佳，所以能確實防止再生信號重下降引起的再生性能惡化。
權利要求
1.一種光學元件，在表面形成二進閃光柵，其特徵在於，用機械加工形成所述二進閃光柵，其級數在5級以上，其層差高為1μm以上。
2.如權利要求1所述的光學元件，其特徵在於，所述二進閃光柵的級數，若取x為正整數則為5x以上。
3.如權利要求2所述的光學元件，其特徵在於，所述二進閃光柵的級數為5或10。
4.如權利要求1所述的光學元件，其特徵在於，所述二進閃光柵的級數，若取x為正整數則為6x以上。
5.如權利要求4所述的光學元件，其特徵在於，所述二進閃光柵的級數為6或12。
6.如權利要求1所述的光學元件，其特徵在於，用切削加工形成所述二進閃光柵。
7.一種衍射光柵，包括二進閃光柵，所述二進閃光柵用於在波長λ1及波長λ2的光中只衍射波長λ1的光，其特徵在於，用機械加工形成所述二進閃光柵，所述二進閃光柵的層差高度，若在1μm以上同時設衍射光柵的折射率為n，則為(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，該二進閃光柵的級數，若取x為正整數則為5x。
8.如權利要求7所述衍射光柵，其特徵在於，設定所述λ為2-8nm。
9.如權利要求7所述衍射光柵，其特徵在於，所述二進閃光柵的級數為5或10。
10.一種衍射光柵，包括二進閃光柵，所述二進閃光柵用於在波長λ1及波長λ2的光中只衍射波長λ2的光，其特徵在於，用機械加工形成所述二進閃光柵，該二進閃光柵的層差高度，若在1μm以上同時設衍射光柵的折射率為n，則為(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，該二進閃光柵的級數若x為正整數，則為6x。
11.如權利要求10所述的衍射光柵，其特徵在於，設定所述λ為2-8nm。
12.如權利要求10所述的衍射光柵，其特徵在於，所述二進閃光柵的級數為6或12。
13.一種成型用金屬模，用於成型在表面具有二進閃光柵的光學元件，其特徵在於，具有成型所述二進閃光柵用的光柵成型面，用機械加工形成這種光柵成型面，其層差數為與5級以上的二進閃光柵對應的數，其層差高度為1μm以上。
14.如權利要求13所述成型用金屬模，其特徵在於，所述光柵成型面的層差數，若取x為正整數則為與5x級的二進閃光柵對應的數。
15.如權利要求14所述成型用金屬模，其特徵在於，所述光柵成型面的層差數為與5級或10級二進閃光柵對應的數。
16.如權利要求13所述成型用金屬模，其特徵在於，所述光柵成型的層差數，若取x為正整數則為與6x的二進閃光柵對應的數。
17.如權利要求16所述成型用金屬模，其特徵在於，所述光柵成型面的層差數為與6級或12級二進閃光柵對應的數。
18.如權利要求13所述成型用金屬模，其特徵在於，用切削加工形成所述光柵成型面。
19.一種成型用金屬模，包括二進閃光柵，所述二進閃光柵用於在波長λ1及波長λ2的光中只衍射波長λ1的光，其特徵在於，具有成型所述二進閃光柵用的光柵成型面、用機械加工形成所述光柵成型面，所述光柵成型面的層差高度，若在1μm以上同時設衍射光柵的折射率為n，則為(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，所述光柵成型面的層差數，若取x為正整數則為與5x級的二進閃光柵對應的數。
20.如權利要求19所述成型用金屬模，其特徵在於，設定所述λ為2-8nm。
21.如權利要求19所述成型用金屬模，其特徵在於，所述光柵成型面的層差數為與5級或10級二進閃光柵對應擻。
22.一種成型用金屬模，包括二進閃光柵，所述二進閃光柵用於在波長λ1及波長λ2的光中只衍射波長λ2的光，其特徵在於，具有成型所述二進閃光柵用的光柵成型面，用機械加工形成所述光柵成型面，所述光柵成型面的層差高度，若在1μm以上同時設衍射光柵的折射率為n，則為(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，所述光柵成型面的層數，若取x為正整數則為與6x級二進閃光柵對應的數。
23.如權利要求22所述成型用金屬模，其特徵在於，設定所述λ為2-8nm。
24.如權利要求22所述成型用金屬模，其特徵在於，所述光柵成型面的層差數為與6級或12級二進閃光柵對應的數。
25.一種光學元件，在表面具有二進閃光柵，其特徵在於，具有成型所述二進閃光柵用的光柵成型面，用機械加工形成所述光柵成型面，其層差數為與5級以上的二進閃光柵對應的數，其層差高度用1μm以上的成型用金屬模形成。
26.一種衍射光柵，包括二進閃光柵，所述二進閃光柵用於在波長λ1及波長λ2的光中只衍射波長λ1的光，其特徵在於，具有成型所述二進閃光柵用的光柵成型面，用機械加工形成所述光柵成型面，所述光柵成型面的層差高度，若在1μm以上同時設衍射光柵的折射率為n，則為(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，所述光柵成型面的層差數，若取x為正整數，則利用與5x級二進閃光柵對應的數的成型用金屬模形成。
27.一種衍射光柵，包括二進閃光柵，所述二進閃光柵用於在波長λ1及波長λ2的光中只衍射波長λ2的光，其特徵在於，具有成型所述二進閃光柵用的光柵成型面，用機械加工形成所述光柵成型面，所述光柵成型面的層差高度，若在1μm以上同時設衍射光柵的折射率為n，則為(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，所述光柵成型面的層差數，若取x為正整數，則利用與6x級二進閃光柵對應的數的成型用金屬模形成。
28.一種光拾波裝置，包括產生波長λ1光的DVD用光源、產生波長λ2光的CD用光源、受光從這些光源射出並在光記錄媒體上反射後各返回光用的光檢測器、以及調整一方返回光的光軸、使所述光檢測器能受光各返回光用的光軸調整元件，其特徵在於，所述光軸調整元件為具有用於所述波長λ1及波長λ2的光中，只衍射波長λ1光的二進閃光柵的衍射光柵，用機械加工形成所述二進閃光柵，所述二進閃光柵的層差高度，若在1μm以上同時設衍射光柵的折射率為n，則為(λ2+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，該二進閃光柵的級數，若取x為正整數則為5x的衍射光柵。
29.一種光拾波裝置，包括產生波長λ1光的DVD用光源、產生波長λ2光的CD用光源、受光從這些光源射出並在光記錄媒體上反射後各返回光用的光檢測器、以及調整一方返回光的光軸、使所述光檢測器能受光各返回光用的光軸調整元件，其特徵在於，所述光軸調整元件為具有用於所述波長λ1及波長λ2的光中，只衍射波長λ2的光的二進閃光柵的衍射光柵，用機械加工形成所述二進閃光柵，所述二進閃光柵的層差高度，若在1μm以上同時設衍射光柵的折射率為n，則為(λ1+λ)/(n-1)，其中λ＝0-10nm，該二進閃光柵的級數，若取x為正整數則為6x的衍射光柵。
30.一種光學元件，用於衍射規定波長雷射，其特徵在於，對比射出所述雷射的雷射光源常溫下的振蕩波長長2nm-8nm的雷射，作衍射效率最適設計。
31.如權利要求30所述光學元件，其特徵在於，作所述衍射效率最佳設計，使不同波長的第1及第2雷射中，對一方波長雷射的0次光衍射效率及對另一方波長雷射的1次光衍射效率分別為最大。
32.如權利要求31所述光學元件，其特徵在於，所述第1雷射的波長為650nm，所述第2雷射的波長為780nm。
33.如權利要求30所述光學元件，其特徵在於，光柵面為二進閃光柵。
34.如權利要求33所述光學元件，其特徵在於，設所述第1雷射的波長為λ1、所述衍射用光學元件的折射率為n、λ為在2-8nm範圍內的值，則所述二進閃光柵的層差高度為(λ1+λ)/(n-1)。
35.如權利要求33所述光學元件，其特徵在於，設所述第2雷射的波長為λ2，所述衍射用光學元件的折射率為n、λ為在2-8nm範圍內的值，則所述二進閃光柵的層差高度為(λ2+λ)/(n-1)。
36.一種光拾波裝置，包括產生波長λ1光的DVD用光源、產生波長λ2光的CD用光源、受光從這些光源射出並在光記錄媒體上反射後各返回光用的光檢測器、以及調整一方返回光的光軸、使所述光檢測器能受光各返回光用的光軸調整元件，其特徵在於，所述光軸調整元件為設該衍射用光學元件的折射率為n、λ為在2-8nm範圍內的值，則所述二進閃光柵的層差高度為(λ1+λ)/(n-1)的光學元件。
37.一種光拾波裝置，包括產生波長λ1光的DVD用光源、產生波長λ2光的CD用光源、受光從這些光源射出並在光記錄媒體上反射後各返回光用的光檢測器、以及調整一方返回光的光軸、使所述光檢測器能受光各返回光用的光軸調整元件，其特徵在於，所述光軸調整元件為設該衍射用光學元件的折射率為n、λ為在2-8nm範圍內的值，則所述二進閃光柵的層差高度為(λ2+λ)/(n-1)的光學元件。
全文摘要
本發明揭示一種光學元件、其成型用金屬模及光拾波裝置，具有調整雙波長光源型光拾波裝置中各種波長光的光軸用二進閃光柵的光軸調整元件的方案。光軸調整元件10具有二進閃光柵11、其層差高h為650/(n－1)(1μm以上)，閃光區高度H為5×780/(n－1)。對於650nm波長的DVD用雷射L1以最大效率產生0次衍射光L1(0)，對於780nm波長的CD用雷射L2以最大效率產生1次衍射光L2(1)。因能靠切削加工形成二進閃光柵，故與蝕刻不同，能在較短加工時間內高精度形成二進閃光柵。因而，能廉價生產光軸調整元件、又能確實可靠地調整光軸。
文檔編號G11B7/135GK1450538SQ0311039
公開日2003年10月22日 申請日期2003年4月9日 優先權日2002年4月9日
發明者林賢一 申請人:株式會社三協精機製作所