JP2002258127A - 光学素子の回転方向調整用スケール及びそれを用いた調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のビームを出射する光学素子の光学装置
への組み付け時において、光学素子の、光学装置のある
基準部品または装置基準線に対する回転角度の調整の際
に、光学素子が出射する複数ビームのビームスポット列
の回転角度を高精度、かつ、容易に検出する回転方向調
整用スケールおよびそれを用いた回転方向調整方法を提
供する。 【解決手段】 複数ビームを出射する光学素子４の移動
方向に対して直角をなし、かつ、移動方向に対して一定
間隔Ｌにて加工された光学的パターン２を有するスケー
ル１を用いて、そのスケール１の光学的パターン２に対
して光学素子４を直角に移動させることにより得られる
複数ビームのそれぞれに対応する光学素子４の光検出器
からの周期的電気信号により、各ビーム間の周期的電気
信号の位相差を検出し、その位相差を基に、光学素子が
出射する複数ビームのビームスポット列の回転角度を算
出、検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のビームを出
射する光学素子の光学装置への組み付け時において、光
学素子が出射する複数ビームのビームスポット列に対す
る光学装置のある基準部品または装置基準線の回転角度
を高精度に、かつ容易に調整するための光学素子の回転
方向調整用スケール及びそれを用いた調整方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のビームを出射する光学素子
を光学装置へ組み付ける場合は、調整治具基準面より所
定の位置に固定された顕微鏡とカメラにより、各ビーム
のスポットの像をモニターしながら、光学装置のある基
準部品または装置基準線と光学素子が出射する複数ビー
ムのビームスポット列とが規定の回転角度になるよう
に、ビームスポット列が任意の角度に回転できる機構を
有する治具を用いて作業者が手作業で調整し、光学素子
を光学装置に接着し、固定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法による調整では、結像時直径が数μmである各
ビームのスポットの像をモニターするために、高倍率の
顕微鏡及びカメラ等の使用が必須となる。また各ビーム
のスポットの像をモニターする装置はその構成が複雑で
あるため、調整動作に時間を要し、かつ装置が高価であ
る。

【０００４】さらに、近年の光ディスク装置の高密度
化、高速転送化に伴い、光サーボ精度の向上が要求され
ている。これに伴い光学素子の回転方向調整のさらなる
精度向上が要求され、従来のような高倍率の顕微鏡とカ
メラを用いた手作業による機械的な回転角度の調整方法
では、作業者の熟練を要することや、また要求された精
度を得ることが困難になってきているという問題があっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に記載の光学素子の回転方向調整
用スケールは、光ビームを出射する光源と、前記光源か
ら出射されたビームを受け複数のビームを生成する回折
素子と、前記回折素子から生成されたビームを受けて出
射対象面上へ微少スポットに前記ビームを収束する集光
光学系と、出射対象面上で反射、回折し再び前記集光光
学系を透過したビームを受けて、受光量に応じた電気信
号を出力する光検出器とを有する光学素子の、ある基準
部品又は装置基準線に対する回転方向を調整するための
スケールであって、前記光学素子の移動方向に対して直
角をなしかつ移動方向に対して一定間隔にて、非加工領
域と著しく反射率を相違させるように物理的に加工され
た光学的パターンを有することを特徴とする。

【０００６】また、本発明の請求項２に記載の光学素子
の回転方向調整用スケールは、請求項１に記載の光学素
子の回転方向調整用スケールにおいて、前記光学的パタ
ーンは、反射率一定の平面上に一定の間隔でかつ平行に
物理的加工されたものであることを特徴とする。

【０００７】また、本発明の請求項３に記載の光学素子
の回転方向調整用スケールは、請求項１に記載の光学素
子の回転方向調整用スケールにおいて、前記光学的パタ
ーンは、ディスク状情報記録媒体の回転中心に対して同
心円状に物理的加工されたものであることを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明の請求項４に記載の光学素子
の回転方向調整用スケールは、請求項１に記載の前記光
学素子の回転方向調整用スケールにおいて、前記光学的
パターンは、ディスク状情報記録媒体の回転中心に対し
て偏芯させて同心円状に物理的加工されたものであるこ
とを特徴とする。

【０００９】また、本発明の請求項５に記載の光学素子
の回転方向調整用スケールは、請求項１に記載の光学素
子の回転方向調整用スケールにおいて、前記光学的パタ
ーンは、ディスク状情報記録媒体の回転中心に対して、
渦巻線状に物理的加工されたものであることを特徴とす
る。

【００１０】また、本発明の請求項６に記載の光学素子
の回転方向の調整方法は、光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームを受け複数のビームを生
成する回折素子と、前記回折素子から生成されたビーム
を受けて出射対象面上へ微少スポットに前記ビームを収
束する集光光学系と、出射対象面上で反射、回折し再び
前記集光光学系を透過したビームを受けて、受光量に応
じた電気信号を出力する光検出器とを有する光学素子
の、ある基準部品または装置基準線に対する回転方向の
調整における、前記光学素子のビームスポット列の回転
角度を調整する方法であって、前記光学素子の移動方向
に対して直角をなし、かつ移動方向に対して一定間隔
に、非加工領域と著しく反射率を相違させるように物理
的に加工された光学的パターンを有するスケールを用
い、前記光学素子を前記スケールの光学的パターンに対
して直角となる方向に移動させることにより得られる前
記ビームの各々に対応する前記光検出器からの周期的電
気信号により、各ビーム間の周期的電気信号の位相差
（電気角）を演算し、その位相差を基に、前記ビームス
ポット列の回転角度を算出し、規定の回転角度に調整す
ることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、実施の形
態１について図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の実施の形態１における光学素子の回転方向調整用ス
ケールを示す図である。

【００１２】図１において、スケール１は、光学素子４
が出射する複数ビームのビームスポット列の回転角度を
調整するためのスケールで、非加工領域３と比較して著
しく反射率が変化するようにレーザー加工が施された光
学的パターン２を有している。

【００１３】図２は光学素子４のブロック図であり、光
学素子４は、光ビームを出射する光源１１と、光源１１
から出射されたビームを受けて複数のビームを生成する
回折格子１２と、回折格子１２により生成されたビーム
を出射対象面１５上に微小スポットととして収束する集
光光学系１３と、出射対象面１５上で反射、回折し、再
び集光光学系１３を透過したビームを受けて、受光量に
応じた電気信号を出力する光検出器１４とを備えてい
る。

【００１４】なお、本実施の形態１において、光学素子
４は、３つのビームをスケール１の光学的パターン２が
存在する出射対象面１５上に出射するとともに、その３
つのビームの反射光にそれぞれ対応する光検出器１４を
有するものとして説明する。

【００１５】以下、スケール１を用いて、光学素子４を
光学装置の基準部品または装置基準線に取り付ける際の
調整目標である、光学素子４が出射する３ビームのビー
ムスポット列の回転角度を算出する方法について図３、
図４を参照しながら説明する。

【００１６】図３はスケール１を用いて、３ビームのビ
ームスポット列の回転角度を算出する方法を説明するた
めの図である。図４は、光学素子４が出射するビームの
スポット像がスケール１上を移動したときに得られる光
検出器１４の出力信号の波形図である。

【００１７】まず、光学素子４を光学的パターン１に対
して直角に移動させ、光学素子４が出射した３ビームの
スポットがスケール１上の光学的パターン２を横切るよ
うにする。このような動作により、図３に示すように、
３つのスポット、すなわち、スポット２４〜スポット２
６がスケール１上を、移動することになる。この時、ス
ケール１の出射対象面１５上を反射、回折し、再び集光
光学系１３を透過した３ビームをそれぞれ対応する光検
出器１４で受光し、各ビームに対応した光検出器１４が
出力する電気信号を取得するようにする。このような動
作は、光学素子４を、光学的パターンピッチＬに対して
十分に小さい値になるように移動させながら、その移動
距離が光学パターンピッチＬ以上になるまで遂行する。
これにより、得られた移動距離と光検出器１４の出力の
関係は、図４に示すように、移動距離を主変数、光検出
器１４の出力を従属変数とする周期関数となる。図４
(a)は、移動距離を主変数、スポット２５に対応する光
検出器１４が出力する電気信号を従属変数とした場合の
周期関数を、また、図４(b)は、移動距離を主変数、ス
ポット２６に対応する光検出器１４が出力する電気信号
を従属変数とした場合の周期関数を示している。この２
つの周期関数に基いて、その２つの周期関数間の位相差
（ψ）を演算する。この位相差を以下電気角として、回
転角度の算出に用いる。なお、位相差（ψ）の演算を行
う装置は、光検出器１４から出力される電気信号の電位
をモニターできる装置であればなんでもよく、例えばコ
ンピュータで光検出器１４から出力される電気信号の電
位をモニターし、位相差を演算するようにしてもよい。

【００１８】以下、電気角（ψ）を用いて、調整目標で
ある回転角度（θ）を算出する方法を説明する。図３に
示す、スポット２４〜スポット２６のうち、スポット２
５に対応する光検出器１４が出力する電気信号とスポッ
ト２６に対応する光検出器１４が出力する電気信号との
位相差を求め、回転角度を調整する場合について説明す
る。図３のように、スポット２５とスポット２６の直線
距離をＡとし、光学的パターン２に平行でかつスポット
２５を通る直線に対するスポット２６の垂線の距離をＢ
とすると式（１）が成り立つ。 Ｓｉｎ(θ)＝Ｂ／Ａ ∴Ｂ＝Ａ・Ｓｉｎ(θ) ・・・（１）

【００１９】また、スポット２５とスポット２６の電気
角を(ψ)とすると式（２）が成り立つ。 ψ＝Ｂ／Ｌ・２π ・・・（２）

【００２０】そして、式（１）により電気角（ψ）は式
（３）のように表すことができることから、 ψ＝Ａ・Ｓｉｎ(θ)／Ｌ・２π ＝（２πＡ／Ｌ）・Ｓｉｎ(θ) ・・・（３） 回転角度（θ）は、式（３）を変形して、式（４）のよ
うに表すことができる。 θ＝Ｓｉｎ^-1｛（ψ・Ｌ）／（２πＡ）｝ ・・・（４） したがって、スポット２５とスポット２６の電気角を計
測することにより式（４）を用いて、現時点におけるス
ポット２５とスポット２６のスポット列が光学的パター
ン２となす回転角度を計算により求めることができる。

【００２１】以上のようにして求めた回転角度(θ)に基
いて、光学素子４が出射する３ビームのビームスポット
列の回転角度を規定の回転角度に調整し、調整後、光学
素子４を光学装置に接着、固定する。

【００２２】以上のように本実施の形態１によれば、光
学素子の回転方向調整用スケール１は、光学素子４の移
動方向に対して直角をなしかつ移動方向に対して一定間
隔に物理的に加工された光学的パターン２を有するもの
であり、スケール１上の光学的パターン２に対して光学
素子４を直角に移動させることにより、光学素子４が出
射する３ビームのそれぞれに対応する光検出器１４から
得られる電気信号は周期的に変化することから、その周
期的電気信号を用い、各ビーム間の周期的電気信号の位
相差を演算し、その演算した位相差（電気角）を基に、
光学素子４を光学装置に取り付ける際の調整目的である
ビームスポット列の回転角度を算出することができる。

【００２３】なお、上記実施の形態１では、光学素子４
はスケール１に対して３つのビームを出射する場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、光
学素子４は複数のビームを出射するものであればよい。

【００２４】また、上記実施の形態１では、光学的パタ
ーン２はレーザー加工が施されているものとして説明し
たが、本発明はこれに限るものではなく、光学的パター
ン２は別の方法で加工されたものであってもよい。

【００２５】また、上記実施の形態１では、光学素子の
回転方向調整用スケールとして、一定の間隔でかつ平行
にレーザー加工した光学的パターンを有するものを示し
たが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、図５
に示すようにディスク状情報記録媒体３０上に、その回
転中心３１に対して同心円状にレーザー加工した光学的
パターン３２を有するスケールを用いてもよい。この場
合は、ディスク状情報記録媒体３０を回転させながら、
光学素子４をディスク状情報記録媒体３０の光学的パタ
ーン３２に対して直角に移動させ、この時、光学素子４
がディスク状情報記録媒体３０上に出射する複数ビーム
のそれぞれに対応する光検出器１４からの電気信号を取
得する。このような動作により、光検出器１４から周期
的に変化する電気信号が得られるので、その周期的電気
信号を用いて、各ビーム間の周期的電気信号の位相差
（電気角）を演算し、演算した位相差から上述のように
式（１）〜式（４）に基いて、調整目的であるビームス
ポット列の回転角度を算出することができる。

【００２６】また、光学素子の回転方向調整用スケール
として、図６に示すようにディスク状情報記録媒体３０
上に、その回転中心３１に対して偏芯させて同心円状に
レーザー加工した光学的パターン４２を有するスケール
を用いてもよい。この場合は、光学素子４を所定の位置
に静止させた状態で、ディスク状情報記録媒体３０を回
転させ、この時、光学素子４がディスク状情報記録媒体
３０に出射する複数ビームのそれぞれに対応する光検出
器１４からの電気信号を取得する。このような動作によ
り、光検出器１４から周期的に変化する電気信号が得ら
れるので、その周期的電気信号を用いて、各ビーム間の
周期的電気信号の位相差（電気角）を演算し、演算した
位相差から上述のように式（１）〜式（４）に基いて、
調整目的であるビームスポット列の回転角度を算出する
ことができる。

【００２７】また、光学素子の回転方向調整用スケール
として、図７に示すように、ディスク状情報記録媒体３
０上にその回転中心３１に対して、渦巻線状にレーザー
加工した光学的パターン５２を有するスケールを用いて
もよい。この場合は、光学素子４を所定の位置に静止さ
せた状態で、ディスク状情報記録媒体３０を回転させ、
この時、光学素子４がディスク状情報記録媒体３０に出
射する複数ビームのそれぞれに対応する光検出器１４か
らの電気信号を取得する。このような動作により、光検
出器１４から周期的に変化する電気信号が得られるの
で、その周期的電気信号を用いて、各ビーム間の周期的
電気信号の位相差（電気角）を演算し、演算した位相差
から上述のように式（１）〜式（４）に基いて、調整目
的であるビームスポット列の回転角度を算出することが
できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の光学素子の回
転方向調整用スケールによれば、光ビームを出射する光
源と、前記光源から出射されたビームを受け複数のビー
ムを生成する回折素子と、前記回折素子から生成された
ビームを受けて出射対象面上へ微少スポットに前記ビー
ムを収束する集光光学系と、出射対象面上で反射、回折
し再び前記集光光学系を透過したビームを受けて、受光
量に応じた電気信号を出力する光検出器とを有する光学
素子の、ある基準部品又は装置基準線に対する回転方向
を調整するためのスケールであって、前記光学素子の移
動方向に対して直角をなしかつ移動方向に対して一定間
隔にて、非加工領域と著しく反射率を相違させるように
物理的に加工された光学的パターンを有することから、
このスケールを使用すれば、前記スケール上において前
記光学素子を前記光学的パターンに対して直角となる方
向に移動させることにより得られる前記複数ビームの各
々に対応する光検出器からの周期的電気信号により、各
ビーム間の周期的電気信号の位相差（電気角）を演算
し、その位相差を基に調整目標である複数ビームのビー
ムスポット列の回転角度を、容易に算出、測定検出する
ことができる。

【００２９】本発明の請求項２に記載の光学素子の回転
方向調整用スケールによれば、請求項１に記載の前記光
学素子の回転方向調整用スケールにおいて、前記光学的
パターンは、反射率一定の平面上に一定の間隔でかつ平
行に物理的加工されたものであることから、前記スケー
ルの光学的パターンに対して前記光学素子を直角に移動
させることで、一定間隔で反射率の著しく相違する前記
光学的パターンを通過するため、各ビームに対応する前
記光検出器からの周期的電気信号を容易に取得すること
ができる。

【００３０】本発明の請求項３に記載の光学素子の回転
方向調整用スケールによれば、請求項１に記載の前記光
学素子の回転方向調整用スケールにおいて、前記光学的
パターンは、ディスク状情報記録媒体の回転中心に対し
て同心円状に物理的加工されたものであることから、前
記ディスク状情報記録媒体を回転させ、前記スケールの
光学的パターンに対して前記光学素子を直角に移動させ
ることで、前記光学素子下を一定間隔で反射率の著しく
相違する前記光学的パターンが通過するため、各ビーム
に対応する光検出器からの周期的電気信号を容易に取得
することができる。

【００３１】本発明の請求項４に記載の光学素子の回転
方向調整用スケールによれば、請求項１に記載の前記光
学素子の回転方向調整用スケールにおいて、前記光学的
パターンは、ディスク状情報記録媒体の回転中心に対し
て偏芯させて同心円状に物理的加工されたものであるこ
とから、前記ディスク状情報記録媒体を回転させ、前記
光学素子を所定の位置で静止させることで、前記光学素
子下を一定周期で反射率の著しく相違する前記光学的パ
ターンが通過するため、各ビームに対応する光検出器か
らの周期的電気信号を容易に取得することができる。

【００３２】本発明の請求項５に記載の光学素子の回転
方向調整用スケールによれば、請求項１に記載の前記光
学素子の回転方向調整用スケールにおいて、前記光学的
パターンは、ディスク状情報記録媒体の回転中心に対し
て、渦巻線状に物理的加工されたものであることから、
前記ディスク状情報記録媒体を回転させ、前記光学素子
を所定の位置で静止させることで、前記光学素子下を一
定周期で反射率の著しく相違する前記光学的パターンが
通過するため、各ビームの光検出器からの周期的電気信
号を容易に取得することができる。

【００３３】本発明の請求項６に記載の光学素子の回転
方向の方法によれば、光ビームを出射する光源と、前記
光源から出射されたビームを受け複数のビームを生成す
る回折素子と、前記回折素子から生成されたビームを受
けて出射対象面上へ微少スポットに前記ビームを収束す
る集光光学系と、出射対象面上で反射、回折し再び前記
集光光学系を透過したビームを受けて、受光量に応じた
電気信号を出力する光検出器とを有する光学素子の、あ
る基準部品または装置基準線に対する回転方向の調整に
おける、前記光学素子のビームスポット列の回転角度を
調整する方法であって、前記光学素子の移動方向に対し
て直角をなし、かつ移動方向に対して一定間隔に、非加
工領域と著しく反射率を相違させるように物理的に加工
された光学的パターンを有するスケールを用い、前記光
学素子を前記スケールの光学的パターンに対して直角と
なる方向に移動させることにより得られる前記ビームの
各々に対応する前記光検出器からの周期的電気信号によ
り、各ビーム間の周期的電気信号の位相差（電気角）を
演算し、その位相差を基に、前記ビームスポット列の回
転角度を算出し、規定の回転角度に調整するようにした
ことから、前記スケール上の光学的パターンに対して前
記光学素子を移動させることによって得られる各ビーム
間の周期的電気信号の位相差を検出するのみで、その位
相差を基に容易に回転角度を算出、測定検出することが
でき、光学素子の、光学装置のある基準部品または装置
基準線に対する回転方向調整において、高倍率の光学装
置を使用することなく、高精度にかつ容易に光学素子の
回転方向を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態１に係る光学素子の回転方向調整
用スケールの図である。

【図２】本実施の形態１に係る光学素子のブロック図で
ある。

【図３】本実施の形態１に係るスケールを用いて、光学
素子が出射する複数ビームのビームのスポット列の回転
角度を算出する方法を説明するための図である。

【図４】本実施の形態１に係る光学素子の光検出器から
の出力信号の波形（図(a),(b)）を示す図である。

【図５】光学的パターンをディスク状情報記録媒体の回
転中心に対して同心円状に物理的加工した光学素子の回
転方向調整用スケールの図である。

【図６】光学的パターンをディスク状情報記録媒体の回
転中心に対して偏芯させて同心円状に物理的加工した光
学素子の回転方向調整用スケールの図である。

【図７】光学的パターンをディスク状情報記録媒体の回
転中心に対して渦巻線状に物理的加工した光学素子の回
転方向調整用スケールの図である。

【符号の説明】

１ スケール ２，３２，４２，５２ 光学的パターン ３ スケール非加工領域 ４ 光学素子 １１ 光源 １２ 回折格子 １３ 集光光学系 １４ 光検出器 １５ 出射対象面 ２４，２５，２６ スポット ３０ ディスク状情報記憶媒体 ３１ ディスク状情報記憶媒体回転中心 Ｌ 光学的パターンピッチ θ 回転角度 ψ 電気角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H043 AD02 AD11 AD15 AD17 2H049 AA02 AA57 AA64 AA69 5D117 AA02 CC07 KK04 5D118 AA06 CG09 CG24 CG33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源と、前記光源か
   ら出射されたビームを受け複数のビームを生成する回折
   素子と、前記回折素子から生成されたビームを受けて出
   射対象面上へ微少スポットに前記ビームを収束する集光
   光学系と、出射対象面上で反射、回折し再び前記集光光
   学系を透過したビームを受けて、受光量に応じた電気信
   号を出力する光検出器とを有する光学素子の、ある基準
   部品又は装置基準線に対する回転方向を調整するための
   スケールであって、 前記光学素子の移動方向に対して直角をなしかつ移動方
   向に対して一定間隔にて、非加工領域と著しく反射率を
   相違させるように物理的に加工された光学的パターンを
   有することを特徴とするスケール。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学素子の回転方向調
   整用スケールにおいて、 前記光学的パターンは、反射率一定の平面上に一定の間
   隔でかつ平行に物理的加工されたものであることを特徴
   とする光学素子の回転方向調整用スケール。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の光学素子の回転方向調
   整用スケールにおいて、 前記光学的パターンは、ディスク状情報記録媒体の回転
   中心に対して同心円状に物理的加工されたものであるこ
   と特徴とする光学素子の回転方向調整用スケール。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の前記光学素子の回転方
   向調整用スケールにおいて、 前記光学的パターンは、ディスク状情報記録媒体の回転
   中心に対して偏芯させて同心円状に物理的加工されたも
   のであること特徴とする光学素子の回転方向調整用スケ
   ール。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の光学素子の回転方向調
   整用スケールにおいて、 前記光学的パターンは、ディスク状情報記録媒体の回転
   中心に対して、渦巻線状に物理的加工されたものである
   こと特徴とする光学素子の回転方向調整用スケール。
6. 【請求項６】 光ビームを出射する光源と、前記光源か
   ら出射されたビームを受け複数のビームを生成する回折
   素子と、前記回折素子から生成されたビームを受けて出
   射対象面上へ微少スポットに前記ビームを収束する集光
   光学系と、出射対象面上で反射、回折し再び前記集光光
   学系を透過したビームを受けて、受光量に応じた電気信
   号を出力する光検出器とを有する光学素子の、ある基準
   部品または装置基準線に対する回転方向の調整におけ
   る、前記光学素子のビームスポット列の回転角度を調整
   する方法であって、 前記光学素子の移動方向に対して直角をなし、かつ移動
   方向に対して一定間隔に、非加工領域と著しく反射率を
   相違させるように物理的に加工された光学的パターンを
   有するスケールを用い、 前記光学素子を前記スケールの光学的パターンに対して
   直角となる方向に移動させることにより得られる前記ビ
   ームの各々に対応する前記光検出器からの周期的電気信
   号により、各ビーム間の周期的電気信号の位相差（電気
   角）を演算し、その位相差を基に、前記ビームスポット
   列の回転角度を算出し、規定の回転角度に調整すること
   を特徴とする光学素子の回転方向の調整方法。