JP2003296944A - 対物レンズを調整する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高ＮＡ対物レンズを簡易に調整することがで
きる調整装置及び方法を提供する。 【解決手段】 対物レンズを構成する複数のレンズの相
対位置を、前記対物レンズの結像位置に配置した回折格
子を有する媒体からの戻り光を観察することによって調
整する調整装置であって、前記戻り光の平行度を検出す
る検出部と、前記媒体を移動する移動手段と、前記検出
部が検出した前記戻り光の平行度ずれがなくなるように
前記移動手段をフィードバック制御する制御部とを有す
ることを特徴とする調整装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、対物レン
ズを調整する装置及び方法に関し、特に、対物レンズを
構成する２枚以上のレンズの相対位置を調節する装置及
び方法に関する。本発明は、例えば、光ディスクドライ
ブに使用され、２群レンズから構成される対物レンズの
調整装置及び方法に好適である。

【０００２】

【従来の技術】近年の光学式記録装置は記録密度を増加
させるため、対物レンズの高ＮＡ化が急速に普及してき
ている。対物レンズの高ＮＡ化が進む一方で、光ディス
ク装置の種類によっては単晶レンズでの高ＮＡ化が困難
な場合があり、２群のレンズで構成する複合対物レンズ
という手段をとっている。このとき、各レンズによって
生ずる収差が残留すると光学特性が劣化して安定した記
録再生ができなくなるため、対物レンズを構成する２群
レンズの相対位置をサブミクロンの精度で調整すること
が必要になってきた。

【０００３】調整技術としては、まず、対物レンズに平
行光を導入すると共にその結像位置に撮像手段を配置す
る構成が考えられる。かかる構成では、集光する光点の
形状を直接計測し、この形状が最適形状になるように２
群レンズの相対位置を調整することになる。また、別の
構成として、対物レンズに平行光を導入すると共にその
結像位置に回折格子を有する媒体を配置して媒体からの
戻り光を視覚認識装置によって観察する構成が考えられ
る。かかる構成では、戻り光を視覚認識装置で観察し、
この回折パターンが最適になるように２群レンズの相対
位置を調整することになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の２つの
調整技術はいずれも高ＮＡ対物レンズの調整を簡易に行
うには不十分であった。即ち、対物レンズの結像光を直
接観察する調整方法は、極めて微小な結像光を精度良く
認識する必要があるために高ＮＡ対物レンズより更に高
いＮＡを有する認識光学系を必要とする。しかし、認識
光学系の高ＮＡ化は一般に高倍率となるために、撮像手
段の視野内に結像光を導入するのが非常に困難となる。
その一方、倍率を下げると焦点深度が深くなるために、
解像度の低下は避けられず、実装精度には限界があっ
た。即ち、対物レンズの結像光を直接観察する調整方法
では、高ＮＡ対物レンズの調整を高精度に行うことはで
きない。一方、戻り回折光の状態を観察する調整方法
は、対物レンズを構成する２群レンズの相対位置を変化
させると対物レンズの焦点位置が変化するために、媒体
の焦点位置へのリセットが必要になる。しかし、媒体を
対物レンズの焦点位置に精度よくマニュアルでセットす
ることは技術を要して調整時間の増加と調整の困難性を
もたらす。

【０００５】そこで、本発明は、高ＮＡ対物レンズを簡
易に調整することができる調整装置及び方法を提供する
ことを例示的な目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の一側面としての調整装置は、対物レンズ
を構成する複数のレンズの相対位置を、前記対物レンズ
の結像位置に配置した回折格子を有する媒体からの戻り
光を観察することによって調整する調整装置であって、
前記戻り光の平行度を検出する検出部と、前記媒体を移
動する移動手段と、前記検出部が検出した前記戻り光の
平行度ずれがなくなるように前記移動手段をフィードバ
ック制御する制御部とを有することを特徴とする。かか
る調整装置は、媒体をオンフォーカス状態にアクティブ
に保持している。即ち、かかる調整装置は、レンズの相
対位置が変化して焦点位置が変動しても、フォーカスサ
ーボがかかった状態を再現しているため、高精度なレン
ズ調整を実現することができる。また、調節装置は、移
動手段のフィードバック制御を制御部によって自動化し
ており、マニュアル調節よりも簡易なレンズ調整を提供
している。

【０００７】本発明の別の側面としての調整装置は、対
物レンズを構成する複数のレンズの相対位置を、前記対
物レンズの結像位置に配置した回折格子を有する媒体か
らの戻り光を観察することによって調整する調整装置で
あって、前記戻り光の平行度を検出する検出部と、前記
媒体を移動する移動手段と、当該移動手段によって前記
媒体を周期的に移動させた状態で、前記戻り光が平行光
であることを前記検出部が検出した時に前記戻り光を観
察するトリガ信号を生成するトリガ部とを有することを
特徴とする。かかる調整装置は、レンズの焦点位置が変
化しても、媒体の位置とレンズの焦点位置が一致した瞬
間にトリガを発することによって、媒体のオンフォーカ
スした瞬間をパッシブに把握することができるので、高
精度なレンズ調整を実現することができる。また、調節
装置は、移動手段によって媒体を周期的に移動させてフ
ォーカス位置にマニュアルで媒体を配置する作業を不要
にしているので、簡易なレンズ調整を提供している。か
かる調整装置は、前記戻り光の画像を取得することによ
って観察する撮像手段を更に有し、当該撮像手段は、前
記トリガ部から前記トリガ信号を受信した際に、前記画
像を記録するキャプチャ機能を有してもよい。媒体が対
物レンズの焦点位置にあるときに生成されるトリガ信号
を受信した時に回折格子像をキャプチャすることによっ
て、擬似的にフォーカスサーボ状態でのレンズ調整が可
能となり、高精度な実装を実現することができる。

【０００８】前記検出部は、前記戻り光の平行度を光学
的に検出するオートコリメータと、当該オートコリメー
タからの出力画像を２値化して検出光点の画素数を計測
する画像処理装置とを有してもよい。媒体からの戻り光
をオートコリメータで検出することによって、デフォー
カス位置に媒体があるときは、オートコリメータの検出
光の径が変化して戻り光の平行度を常にモニタすること
ができる。更に、画像処理装置を組み合わせることによ
って検出光の画素数を計測することにより、戻り光が平
行になった時点を検知することが可能となる。

【０００９】前記移動手段は、例えば、モータを有する
自動ステージや圧電素子を用いたポジショナである。こ
れにより、媒体を任意の位置へ自動で移動することがで
きる。

【００１０】本発明の別の側面としての調整方法は、対
物レンズを構成する複数のレンズの相対位置を、前記対
物レンズの結像位置に配置した回折格子を有する媒体か
らの戻り光を観察することによって調整する調整方法で
あって、前記戻り光が平行になるように前記媒体を移動
する第１の移動部を制御するステップと、前記戻り光が
所定の平行度になった場合に前記戻り光を観察するステ
ップと、前記観察ステップの結果得られた前記戻り光が
所望の回折パターンを有するように前記相対位置を調整
する第２の移動部を制御するステップとを有することを
特徴とする。かかる調整方法は、媒体をオンフォーカス
状態にアクティブに保持している。即ち、かかる調整装
置は、レンズの相対位置が変化して焦点位置が変動して
も、フォーカスサーボがかかった状態を再現しているた
め、高精度なレンズ実装を実現することができる。ま
た、本調節方法は、第１の移動部の制御ステップを自動
化しており、マニュアル調節よりも簡易なレンズ調整を
提供している。

【００１１】本発明の別の側面としての調整方法は、対
物レンズを構成する複数のレンズの相対位置を、前記対
物レンズの結像位置に配置した回折格子を有する媒体か
らの戻り光を観察することによって調整する調整方法で
あって、第１の移動部によって前記媒体を周期的に移動
させた状態で前記戻り光が平行であるかどうかを判断す
るステップと、前記判断ステップが前記戻り光が所定の
平行度になったと判断した場合に前記戻り光を観察する
ステップと、前記観察ステップの結果得られた前記戻り
光が所望の回折パターンを有するように前記相対位置を
調整する第２の移動部を制御するステップとを有するこ
とを特徴とする。かかる調整装置は、レンズの焦点位置
が変化しても、媒体の位置とレンズの焦点位置が一致し
た瞬間にトリガを発することによって媒体のオンフォー
カスした瞬間をパッシブに把握することができるので、
高精度なレンズ調整を実現することができる。また、本
調節方法は、移動手段によって媒体を周期的に移動させ
てフォーカス位置にマニュアルで媒体を配置する作業を
不要にしているので、簡易なレンズ調整を提供してい
る。

【００１２】上述の調整方法を実行することを特徴とす
るプログラムも本発明の一側面を構成する。また、上述
の調整装置又は調整方法を使用して調整された対物レン
ズを有し、当該対物レンズを介して光記録担体に記録再
生を施すことを特徴とするドライブも本発明の一側面を
構成する。本発明によって調整された対物レンズは、高
ＮＡを有するため高い記録密度を有してトラック線幅の
狭い（高解像度の）光記録担体を記録及び／又は再生す
ることができる。

【００１３】本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、
添付図面を参照して説明される実施例において明らかに
なるであろう。

【００１４】

【発明の実施形態】以下、図１を参照して、本発明の第
１の実施形態の調整装置１００について説明する。ここ
で、図１は、調整装置１００の概略ブロック図である。

【００１５】調整装置１００は対物レンズ１２を構成す
る第１及び第２のレンズ１及び２の相対位置を調節する
装置である。対物レンズ１２は、本実施形態では、平凸
形状の第１のレンズ１と、レンズホルダ１１に組み込ま
れた凸レンズとしての第２のレンズ２とを有するが、本
発明が適用可能な対物レンズ１２の構成はこれに限定さ
れず、対物レンズ１２は２枚以上の任意の形状のレンズ
を有すればよい。レンズホルダ１１は、図７に示す形状
を有し、上部中央に第２のレンズ２が装着される。第１
及び第２のレンズ１及び２とレンズホルダ１１との関係
は図８に示すようになる。なお、図１と図８において
は、作図の関係上、レンズ１及び２及びレンズホルダ１
１の大きさは必ずしも一致していない。

【００１６】対物レンズ１２は調整装置１００によって
調整された後で、例えば、光ディスクドライブなどに組
み込まれる。調整装置１００は、照明部と、平行度維持
部と、調整部と、回折格子を有する媒体１３とを有す
る。

【００１７】照明部は、対物レンズ１２に平行光を照射
する機能を有し、発光素子６とコリメータレンズ５とを
有する。発光素子６は、レーザーやＬＥＤなどから構成
される光源であり、コリメータレンズ５は発光素子６か
らの光を平行光束に変換する。なお、照明部は、後述す
るビームスプリッタ４及び１４と共に光源部として把握
されてもよい。

【００１８】平行度維持部は、媒体１３からの戻り光の
平行度を検出し、その平行度のずれがゼロになるように
媒体１３を移動させる機能を有し、ビームスプリッタ４
と、オートコリメータ３と、画像処理装置８と、フィー
ドバック制御回路９と、移動手段７とを有する。ビーム
スプリッタ４は、媒体１３からの戻り光を分割して一方
の戻り光をオートコリメータ３に導光する。オートコリ
メータ３は、戻り光の平行度を光学的に検出する。画像
処理装置８は、オートコリメータ３からの出力画像を２
値化して検出光点の画素数を計測する。フィードバック
制御回路９は、平行度ずれを表す偏差信号を生成して移
動手段７をフィードバック制御する。移動手段７は、媒
体１３を図１の上下及び左右方向に任意の位置に移動す
ることができ、例えば、モータを有する自動ステージ、
圧電素子を用いたポジショナなどから構成される。この
ような自動ステージは、例えば、神津精機株式会社の精
密位置決めステージとして、ポジショナは、例えば、Ｐ
Ｉ−Ｐｏｌｙｔｅｃ株式会社のＰＺＴフレクチャー・ナ
ノポジショナとして、商業的に入手可能であり、ここで
は詳しい説明は省略する。

【００１９】調整部は、媒体からの戻り光を観察して、
観察結果に基づいて第１及び第２レンズ１及び２の相対
位置を調節する機能を有し、ビームスプリッタ１４と、
撮像機１５と、制御部３３と、レンズ位置調整手段１０
とを有する。ビームスプリッタ１４は、媒体１３からの
戻り光を分割して一方の戻り光を撮像機１５に導光す
る。撮像機１５は、例えば、カメラから構成される。レ
ンズ位置調整手段１０は、本実施形態では、第１及び第
２のレンズ１及び２を支持して当該レンズ１及び２を相
対的に、図１に示す上下方向に移動させる。

【００２０】制御部３３は、撮像機１５及びオートコリ
メータ３及び／又は画像処理装置８にも接続され、撮像
機１５が検出した回折パターンを解析し、ロンキーテス
トに基づいて収差が低減又は除去されるように第１レン
ズ位置調整手段１０を制御する。ロンキーテストは、例
えば、「６．ロンキーテスト」エム・マンスライパー
（Ｍ．Ｍａｎｓｕｒｉｐｕｒ）、辻内順平訳、オプティ
カルプラス、２００１年８月号、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇシリーズ、第９７６頁乃至第９８０頁に記載されてい
るように、原理的には、測定対象光学系を介して回折格
子を入射ビームで照明して入射ビームを多くの回折次数
に分解し、その回折次数光をリレーレンズで集光して測
定対象の収差を表す干渉縞を解析し、収差の種類と量を
決定する手法である。

【００２１】また、本実施形態の解析手法は、例えば、
高田ら（Ｋａｚｕｍａｓａ Ｔａｋａｄａ ａｎｄ Ｍａ
ｓａｈｉｒｏ Ｎａｋａｊｏ）著、ピックアップ・レン
ズ・インスペクション・オン・ザ・フィス・オーダー・
アベレーション・ユージング・シェアリング・インター
フェアレンス・バイ・グレーティング・ウィズ・カーブ
・フィッティング・アルゴリズム（Ｐｉｃｋｕｐ Ｌｅ
ｎｓ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ５ｔｈ Ｏｒ
ｄｅｒ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｓｈｅａｒ
ｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｅ ｂｙ Ｇｒａｔｉｎｇ
ｗｉｔｈ Ｃｕｒｖｅ Ｆｉｔｔｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔ
ｈｍ）、オプティカル・リビュー（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒ
ｅｖｉｅｗ）、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．６、第４６３頁乃
至第４６８頁に示す手法を使用することができる。

【００２２】以下、調整装置１００の動作を、図５を参
照して説明する。ここで、図５は、調整装置１００の動
作を説明するためのフローチャートである。

【００２３】まず、ユーザは、レンズ１及び２の暫定的
な位置決めを行う（ステップ１００２）。次いで、媒体
１３を対物レンズ１２のおおよその焦点位置に設置する
（ステップ１００４）。

【００２４】次いで、発光素子６及びコリメータレンズ
５によって平行光に変換された基準光を対物レンズ１２
に照射する（ステップ１００６）。基準光は対物レンズ
１２によって結像され、媒体１３によって結像光の一部
あるいは全部が反射され、復路を形成する。この時、媒
体１３が対物レンズ１２の焦点位置にくるようにフィー
ドバック制御回路９が移動手段７を制御して媒体１３の
位置を補正する（ステップ１００８）。復路中に配置さ
れたビームスプリッタ４は、戻り光の一部を９０°傾け
て分割及び反射する。反射光は、オートコリメータ３が
受光する（ステップ１０１０）。オートコリメータ３が
受光した出力画像を画像処理装置８が監視し（ステップ
１０１２）、フィードバック制御回路９と共に戻り光の
平行度を計測する（ステップ１０１４）。そして、オー
トコリメータ３及び／又は画像処理装置８は制御部３３
にも接続されているので、制御部３３は、戻り光が平行
であるかどうかを判断する（ステップ１０１６）。な
お、かかる判断をフィードバック制御回路９が行って、
その結果を、制御部３３に知らせてもよい。ステップ１
０１６は、戻り光が完全に平行である場合のみならず所
定の許容範囲内にあれば平行とみなす趣旨である。許容
範囲は、対物レンズ１２に要求される精度に依存して設
定される。

【００２５】また、復路光中に配置されたビームスプリ
ッタ１４が戻り光の一部を９０°傾けて分割及び反射す
る。反射光は、撮像機１５が受光し、媒体１３によって
生ずる回折光の明暗パターンの映像を取得する（ステッ
プ１０１８）。本実施形態では、撮像機１５が画像を記
録するタイミングはステップ１０１６が平行な戻り光を
検出した時に設定されている。

【００２６】制御部３３は、レンズの位置決めを、第２
のレンズ２に対する第１のレンズ１の位置を調整するこ
とによって行う。制御部３３は、撮像機１５が取得した
回折光の映像（回折パターン）をロンキーテストに基づ
いて解析して（ステップ１０２０）、明暗パターンが所
望の模様（又はそれに近い許容できる模様になる）よう
にレンズ位置調整手段１０を用いて第１及び第２のレン
ズ１及び２の相対位置を移動させる（ステップ１０２
２、１０２４）。相対位置の移動距離は、例えば、数十
μ程度である。ここで、「所望の模様」とは収差がない
状態を表す模様であり、回折パターンの干渉縞がなくな
り、緩衝領域において一様な強度分布（均一な強度分
布）になる状態を示す模様である。

【００２７】本動作では、第１及び第２のレンズ１及び
２の相対位置が変化するため、対物レンズ１２の焦点位
置が変化する。このため媒体１３からの戻り光は平行光
とならず、オートコリメータ３はそれを拡散光として検
出する。そこで、この戻り光が再び平行光となるように
移動手段７をフィードバック制御する（ステップ１００
８）。具体的には、オートコリメータ３の検出結果を画
像処理装置８が２値化して検出光点の画素数を計測する
（ステップ１０１０、１０１２）。媒体１３からの戻り
光をオートコリメータ３で検出することによって、デフ
ォーカス位置に媒体１３があるときは、オートコリメー
タ３の検出光の径が変化して戻り光の平行度を常にモニ
タすることができる（ステップ１０１４）。更に、画像
処理装置８を組み合わせることによって検出光の画素数
を計測することにより、戻り光が平行になった時点を検
知することが可能となる。画像処理装置８の処理結果に
基づいてフィードバック制御回路９が戻り光の平行度ず
れに対応する偏差信号を生成し、かかる偏差信号に基づ
いて移動手段７をフィードバック制御する。これに応答
して、移動手段７は、媒体１３を移動させて平行状態を
保持するようにする。本手法により、対物レンズ１２が
どのような位置にあっても媒体１３は常にオンフォーカ
ス位置になり、常に安定した格子パターン画像を取得で
きる。

【００２８】このように、調整装置１００は、媒体１３
をオンフォーカス状態にアクティブに保持している。調
整装置１００は、レンズ１及び２の相対位置が変化して
対物レンズ１２の焦点位置が変動しても、フォーカスサ
ーボがかかった状態を再現しているため、高精度なレン
ズ調整を実現することができる。また、調節装置１００
は、移動手段７のフィードバック制御機構（３、８、
９）を自動化しており、移動手段７をマニュアルで調節
するよりも簡易なレンズ調整を提供している。

【００２９】図３に、調整装置１００の具体的構成例を
示す。第１及び第２のレンズ１及び２は、それぞれパレ
ット２４及びパレット２９に収納されている。各レンズ
を把持するハンドはエアーチャック２０及び２５により
操作され、これらは５軸の自由度（ｘ、ｙ、ｚ、θｙ、
θｚ）を有する自動ステージ群２２及び２７に搭載され
ている。第１レンズ用のステージ群および第２レンズ用
のステージ群は、エアーテーブル２３及び２８の上に搭
載され、パレット搭載部と実装調整部を往復する。媒体
１３及び移動手段７は、エアースライダ３２に固定さ
れ、通常は調整装置の下部に格納されている。

【００３０】光源部は、発光素子６、コリメータレンズ
５、ビームスプリッタ４及び１４で構成されており、ビ
ームスプリッタ４及び１４によって光軸を９０°傾けて
分割及び反射させた先にオートコリメータ３及び撮像機
１５を設置している。

【００３１】調整手順は、まずユーザが、第１及び第２
のレンズ１及び２を収納したパレット２４及び２９を調
整装置１００にセットする。次に、エアーテーブル２３
及び２８を操作し、各ステージ群２２及び２７をパレッ
ト２４及び２９側へ移動させ、所望の位置にレンズ把持
ハンドが来るようにステージ群２２及び２７でハンドの
位置調整を行う。エアーチャック２０及び２５を操作
し、各レンズを把持した後でエアーテーブル２３及び２
８を操作し、レンズ実装調整部へステージ群２２及び２
７を移動させる。

【００３２】各レンズは水平把持された状態から、ロー
タリアクチュエータ２１及び２６によって、その光軸が
基準光軸と同一の向きになるように姿勢変更される。こ
のとき、第１のレンズ１には、紫外線硬化型の接着剤を
適量塗布しておく。レンズの煽りは、把持精度の再現性
が十分であれば再度調整する必要はないが、再現性がな
い場合は、予め光源部からの出射光軸を基準に調整され
たオートコリメータ３１を通して姿勢補正してもよい。
この場合、レンズ外周の平坦部（通称コバ部）からの戻
り光が、光源部の光軸基準になるように調整するのがよ
い。レンズの相対位置決めは、最初、暫定位置とし、各
レンズの位置はステージ群２２及び２７によって調整す
る。レンズの暫定位置決め後、エアースライダ３２を操
作し、媒体１３が光源部の基準光軸上に、第１レンズ１
及び第２レンズを介した状態で設置される。発光素子５
を発光させ、コリメータレンズ６で平行光を照射する
と、第１及び第２のレンズ１及び２を透過して結像した
光は媒体１３によって一部あるいは全部が反射され、往
路と同一の経路を辿って光源部へ再度入射する。光源部
へ入射した戻り光はビームスプリッタ４及び１４によっ
てそれぞれ９０°方向に分割及び反射し、オートコリメ
ータ３及び撮像機１５に到達する。レンズの微調整は以
下の手順で行う。まず、レンズが暫定位置にある状態で
移動手段７を操作して、オートコリメータ３に平行光を
導入させる。この状態で、撮像機１５を操作し、媒体１
３によって戻り光の反射回折パターンを取得する。この
映像を基に反射回折パターンが所望の模様になるように
ステージ群２２を用いて第１レンズ１の位置を調整す
る。この際に、第１レンズ１及び第２レンズ２の位置が
最初の暫定位置から変化するため、焦点位置も変化す
る。従って最初の媒体１３の位置では、戻り光が拡散光
となるため、オートコリメータ３で検出する光点の径が
増加する。画像処理装置８は、このオートコリメータ３
からの出力映像を２値化し、検出された光点の画素が計
測する。格子移動手段７は、画像処理装置８によって検
出された光点の画素が最小になるように、媒体１３を移
動させる。以降、焦点位置が変化する毎に格子媒体を移
動させることにより、撮像機１５では、媒体１３が常に
オンフォーカスにある位置での回折格子パターンを撮像
できるようになる。レンズの位置が決まったら、ここで
は図示していない紫外線照射器から紫外線を照射し、接
着剤を硬化させレンズ位置決めを完了する。

【００３３】以下、図２を参照して、本発明の第２の実
施形態の調整装置１００Ａについて説明する。ここで、
図２は、調整装置１００Ａの概略ブロック図である。

【００３４】調整装置１００Ａにおいては、移動装置７
は媒体１３を周期的に図２に示す上下方向に周期的に移
動又は揺動させる。また、調整装置１００Ａは、フィー
ドバック制御回路９の代わりにトリガ回路１６を有し、
撮像機１５の代わりに撮像機１５Ａを使用している。調
整装置１００Ａは、照明装置１００と同様の照明部と、
調整部と、媒体１３とを有するが、戻り光の平行度は維
持しない。照明装置１００Ａにおいては、オートコリメ
ータ３と、画像処理装置８と、トリガ回路１６は、戻り
光が平行となる瞬間を検出する検出部を構成している。

【００３５】撮像機１５Ａは、媒体１３からの戻り光の
画像を取得することによって対物レンズ１２の収差を表
す干渉縞を観察し、トリガ回路１６からトリガ信号を受
信した際に（例えば、トリガ信号の立ち上がり又は立ち
下がりに応答して）、前記画像を記録するキャプチャ機
能を有する。トリガ回路１６は、戻り光が平行光になっ
た時点でトリガ信号を撮像機１５Ａに供給する。媒体１
３が対物レンズ１２の焦点位置にあるときに生成される
トリガ信号を受信した時に回折格子像をキャプチャする
ことによって、擬似的にフォーカスサーボ状態でのレン
ズ調整が可能となり、高精度な実装を実現することがで
きる。なお、画像処理装置８、トリガ回路１６及び制御
部３３はパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」とい
う。）に組み込まれ、プログラミングによって制御され
る。

【００３６】以下、図６を参照して、調整装置１００Ａ
の動作について説明する。まず、ユーザは、レンズ１及
び２の暫定的な位置決めを行う（ステップ１１０２）。
次いで、媒体１３を対物レンズ１２のおおよその焦点位
置に設置する（ステップ１１０４）。

【００３７】次いで、発光素子６及びコリメータレンズ
５によって平行光に変換された基準光を対物レンズ１２
に照射する（ステップ１１０６）。基準光は対物レンズ
１２によって結像され、媒体１３によって結像光の一部
あるいは全部が反射され、復路を形成する。次いで、移
動手段７が媒体１３を図２に示す上下方向に移動（揺
動）させる（ステップ１１０８）。

【００３８】復路中に配置されたビームスプリッタ４
は、戻り光の一部を９０°傾けて分割及び反射する。反
射光は、オートコリメータ３が受光する（ステップ１１
１０）。オートコリメータ３で捕らえた映像は、オート
コリメータ本体にあるＢＮＣあるいはコンポジット映像
コネクタから、図示しないケーブルを介して画像処理装
置８の入力される（ステップ１１１２）。画像処理装置
８は、オートコリメータ３から送られた映像により戻り
光の平行度を計測する（ステップ１１１４）。（具体的
な方法としては、周期的に揺動する媒体１３からの戻り
光は、オートコリメータ３では光点の大きさが周期的に
変化するように検出されるので、２値化などの画像処理
によって光点の大きさを画素数でカウントし、これが最
小値となる位置を平行とする。） 画像処理装置８の出力からトリガ回路１６は、戻り光が
平行であるかどうかを判断する（ステップ１１１６）。
なお、かかる判断は制御部３３が行ってトリガ回路１６
に知らせてもよい。

【００３９】復路光中に配置されたビームスプリッタ１
４が戻り光の一部を９０°傾けて分割及び反射する。反
射光は、撮像機１５Ａが受光し、媒体１３によって生ず
る回折光の明暗パターンの映像を取得するが、映像の記
録はトリガ回路１６からトリガ信号を受信するまで行な
われない。戻り光が平行になった瞬間に、トリガ回路１
６は、パルス信号等の電気信号を生成し、撮像機１５Ａ
が備えるカメラコントローラに撮像コマンドを送信する
（ステップ１１１８）。撮像機１５Ａは、トリガ回路１
６からトリガ信号としての撮像コマンドを検出すると、
電子シャッター等により撮像を行う（ステップ１１２
０）。撮像機１５Ａが撮影した映像は、撮像機１５Ａが
備えるカメラコントローラのＢＮＣあるいはコンポジッ
ト映像コネクタから、ケーブルを介して制御部３３に入
力される。

【００４０】制御部３３は、映像を取得するビデオキャ
プチャ機能、自動ステージを制御するＧＰＩＢもしくは
ＲＳ２３２Ｃ機能、ピエゾポジショナを制御するＤ／Ａ
コンバータ機能等を有する。制御部３３は、撮像機１５
から送信された映像に基づき反射回折光のパターン解析
をロンキーテストに基づいて行ない（ステップ１１２
４）、このパターンが最適になるようにレンズ位置調整
手段にコマンドを送信し、第１及び第２のレンズ１及び
２の相対位置を調整する（ステップ１１２４、１１２
６）。

【００４１】媒体１３を移動手段７を用いて周期移動又
は揺動させると、オートコリメータ３において、平行光
及び拡散光が周期的に検出される。そこでオートコリメ
ータ３が平行光を検出した瞬間にトリガ回路１６に、撮
像機１５へ画像取得コマンドを送信させる（ステップ１
１１６、１１１８）。撮像機１５はこの信号を取得した
瞬間に格子パターンのキャプチャを行うことによって
（ステップ１１２０）、媒体１３がオンフォーカスの位
置にあるときの格子パターン画像を取得できる。この画
像を基に第１及び第２のレンズ１及び２の相対位置の補
正を行っても、焦点位置の変動によらず、媒体１３が必
ずオンフォーカスした状態での格子パターンをキャプチ
ャできる。

【００４２】また、オートコリメータ３が平行光を検出
してから、トリガ信号を発し、撮像機１５がキャプチャ
を開始するまでの遅れ時間が、取得画像に影響を及ぼす
場合は、遅れ時間を予め計測しておき、これを周期運動
する媒体が次周期において対物レンズ焦点位置に来た時
にキャプチャできるようにキャプチャ開始時間を調整し
てもよい。

【００４３】これらの手法により、第１及び第２のレン
ズ１及び／又は２を移動させても、必ず格子媒体がオン
フォーカスした状態でのレンズ位置決めが可能となる。
調整装置１００Ａは、レンズの焦点位置が変化しても、
媒体１３の位置とレンズの焦点位置が一致した瞬間にト
リガを発することによって、媒体１３のオンフォーカス
した瞬間をパッシブに把握することができ、高精度なレ
ンズ調整を実現することができる。また、調節装置１０
０Ａは、移動手段７によって媒体１３を周期的に移動さ
せてフォーカス位置にマニュアルで媒体を配置する作業
を不要にしているので、簡易なレンズ調整を提供してい
る。

【００４４】図４に、調整装置１００Ａの具体的構成例
を示す。上記手順と同様にレンズの暫定位置決めを行
う。エアースライダ３２を操作し、媒体１３が光源部の
基準光軸上に、第１及び第２のレンズ１及び２を介した
状態で位置決めする。更に、この状態で格子媒体を周期
的に微小変位させると、オートコリメータ３において
も、周期的に光点の径が増減する。この光点が最も小さ
いときが、オンフォーカスの時であり、トリガ回路１６
はこの瞬間に撮像機１５Ａに対してトリガをかける。撮
像機１５Ａは、トリガ信号の入力を検出すると、戻り光
の反射回折パターンを撮像する。この映像を基に反射回
折パターンが所望の形状になるようにステージ群２２を
用いて第１及び第２のレンズ１及び２の相対位置を調整
する。このときレンズの相対位置が変化するため、焦点
距離も変動するが、この変動に対して媒体１３の変位の
方が大きければ、媒体１３には必ずオンフォーカスとな
る位置が存在する。従ってこのとき、同様にしてトリガ
信号を発生させることにより、撮像した瞬間は、ほぼオ
ンフォーカス状態での回折パターンとなる。以降は、上
記１項の実施例と同様に紫外線を照射させ、接着剤を硬
化させてレンズ位置決めを完了する。

【００４５】調整装置１００及び１００Ａによって調整
が終了した対物レンズ１２は、図示しない光ディスクド
ライブに装着される。本発明によって調整された対物レ
ンズは、高ＮＡを有するため高い記録密度を有してトラ
ック線幅の狭い（高解像度の）光記録担体を記録及び／
又は再生することができる。もっとも、本発明は、光デ
ィスクドライブ用の対物レンズに限定されず、少なくと
も２枚のレンズを有する対物レンズの調整に広く適用す
ることができる。また、図５及び図６に示すフローチャ
ートはコンピュータが実行可能なプログラムとして具体
化されてもよい。

【００４６】（付記１） 対物レンズを構成する２枚の
レンズの相対位置を、前記対物レンズの結像位置に配置
した回折格子を有する媒体からの戻り光を観察すること
によって調整する調整装置であって、前記戻り光の平行
度を検出する検出部と、前記媒体を移動する移動手段
と、前記検出部が検出した前記戻り光の平行度ずれがな
くなるように前記移動手段をフィードバック制御する制
御部とを有することを特徴とする調整装置。（１） （付記２） 対物レンズを構成する２枚のレンズの相対
位置を、前記対物レンズの結像位置に配置した回折格子
を有する媒体からの戻り光を観察することによって調整
する調整装置であって、前記戻り光の平行度を検出する
検出部と、前記媒体を移動する移動手段と、当該移動手
段によって前記媒体を周期的に移動させた状態で、前記
戻り光が平行光であることを前記検出部が検出した時に
前記戻り光を観察するトリガ信号を生成するトリガ部と
を有することを特徴とする調整装置。（２） （付記３） 前記検出部は、前記戻り光の平行度を光学
的に検出するオートコリメータと、当該オートコリメー
タからの出力画像を２値化して検出光点の画素数を計測
する画像処理装置とを有することを特徴とする付記１又
は２記載の調整装置。（３） （付記４） 対物レンズを構成する２枚のレンズの相対
位置を、前記対物レンズの結像位置に配置した回折格子
を有する媒体からの戻り光を観察することによって調整
する調整方法であって、前記戻り光が平行になるように
前記媒体を移動する第１の移動部を制御するステップ
と、前記戻り光が所定の平行度になった場合に前記戻り
光を観察するステップと、前記観察ステップの結果得ら
れた前記戻り光が所望の回折パターンを有するように前
記相対位置を調整する第２の移動部を制御するステップ
とを有することを特徴とする調整方法。（４） （付記５） 対物レンズを構成する２枚のレンズの相対
位置を、前記対物レンズの結像位置に配置した回折格子
を有する媒体からの戻り光を観察することによって調整
する調整方法であって、第１の移動部によって前記媒体
を周期的に移動させた状態で前記戻り光が平行であるか
どうかを判断するステップと、前記判断ステップが前記
戻り光が所定の平行度になったと判断した場合に前記戻
り光を観察するステップと、前記観察ステップの結果得
られた前記戻り光が所望の回折パターンを有するように
前記相対位置を調整する第２の移動部を制御するステッ
プとを有することを特徴とする調整方法。（５） （付記６） 付記４又は５記載の方法を実行することを
特徴とするプログラム。

【００４７】（付記７） 付記１乃至３の装置又は付記
４又は５記載の方法を使用して調整された対物レンズを
有し、当該対物レンズを介して光記録担体に記録再生を
施すことを特徴とするドライブ。

【００４８】（付記８） 前記移動手段は、モータを有
する自動ステージであることを特徴とする付記１又は２
記載の調整装置。

【００４９】（付記９） 前記移動手段は、圧電素子を
用いたポジショナであることを特徴とする付記１又は２
記載の調整装置。

【００５０】（付記１０） 前記戻り光の画像を取得す
ることによって観察する撮像手段を更に有し、当該撮像
手段は、前記トリガ部から前記トリガ信号を受信した際
に、前記画像を記録するキャプチャ機能を有することを
特徴とする付記２記載の調整装置。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
折格子を有する媒体から得られる反射回折光の映像を常
に媒体がオンフォーカス状態にあるときに得ることがで
きるので、対物レンズを構成する２群のレンズの相対位
置によって焦点距離が変化しても、この変化に依存しな
い、極めて安定した映像を取得することができ、高精度
で簡易なレンズ位置決め調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の調整装置の概略ブ
ロック図である。

【図２】 本発明の第２の実施形態の調整装置の概略ブ
ロック図である。

【図３】 図１に示す調整装置の具体的構成例の概略斜
視図である。

【図４】 図２に示す調整装置の具体的構成例の概略斜
視図である。

【図５】 図１に示す調整装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図６】 図２に示す調整装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図７】 図１に示すレンズホルダの外観斜視図であ
る。

【図８】 図１に示す対物レンズの部分断面斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１のレンズ ２ 第２のレンズ ７ 移動手段 ８ 画像処理装置 ９ フィードバック制御回路 １０ レンズ位置調整手段 １２ 対物レンズ １３ 媒体 １５、１５Ａ 撮像機 １６ トリガ回路 ３３ 制御部 １００、１００Ａ 調整装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 穂刈 守 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 宮川 あゆ 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5D117 CC07 HH09 KK02 KK05 KK14 KK15 KK16 KK17 KK19 5D119 AA38 JA49 JC07 NA05 5D789 AA38 JA49 JC07 NA05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズを構成する複数のレンズの相
   対位置を、前記対物レンズの結像位置に配置した回折格
   子を有する媒体からの戻り光を観察することによって調
   整する調整装置であって、 前記戻り光の平行度を検出する検出部と、 前記媒体を移動する移動手段と、 前記検出部が検出した前記戻り光の平行度ずれがなくな
   るように前記移動手段をフィードバック制御する制御部
   とを有することを特徴とする調整装置。
2. 【請求項２】 対物レンズを構成する複数のレンズの相
   対位置を、前記対物レンズの結像位置に配置した回折格
   子を有する媒体からの戻り光を観察することによって調
   整する調整装置であって、 前記戻り光の平行度を検出する検出部と、 前記媒体を移動する移動手段と、 当該移動手段によって前記媒体を周期的に移動させた状
   態で、前記戻り光が平行光であることを前記検出部が検
   出した時に前記戻り光を観察するトリガ信号を生成する
   トリガ部とを有することを特徴とする調整装置。
3. 【請求項３】 前記検出部は、 前記戻り光の平行度を光学的に検出するオートコリメー
   タと、 当該オートコリメータからの出力画像を２値化して検出
   光点の画素数を計測する画像処理装置とを有することを
   特徴とする請求項１又は２記載の調整装置。
4. 【請求項４】 対物レンズを構成する複数のレンズの相
   対位置を、前記対物レンズの結像位置に配置した回折格
   子を有する媒体からの戻り光を観察することによって調
   整する調整方法であって、 前記戻り光が平行になるように前記媒体を移動する第１
   の移動部を制御するステップと、 前記戻り光が所定の平行度になった場合に前記戻り光を
   観察するステップと、 前記観察ステップの結果得られた前記戻り光が所望の回
   折パターンを有するように前記相対位置を調整する第２
   の移動部を制御するステップとを有することを特徴とす
   る調整方法。
5. 【請求項５】 対物レンズを構成する複数のレンズの相
   対位置を、前記対物レンズの結像位置に配置した回折格
   子を有する媒体からの戻り光を観察することによって調
   整する調整方法であって、 第１の移動部によって前記媒体を周期的に移動させた状
   態で前記戻り光が平行であるかどうかを判断するステッ
   プと、 前記判断ステップが前記戻り光が所定の平行度になった
   と判断した場合に前記戻り光を観察するステップと、 前記観察ステップの結果得られた前記戻り光が所望の回
   折パターンを有するように前記相対位置を調整する第２
   の移動部を制御するステップとを有することを特徴とす
   る調整方法。