JP2004055056A - 光情報処理装置、ピンホールアレイの製造方法及びマイクロレンズアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気の揺らぎ等の周囲の環境の変動の悪影響を受けることなく光ビームの波面収差を正確に測定する。
【解決手段】光源２から出射される光ビームを用いて光記録媒体Ｄに対して情報の記録、再生又は消去を行なう光情報処理装置１において、光源２から出射された光ビームを分割部材１１により複数の光ビームに分割し、それらの分割された複数の光ビームを検出部１３で受光してそれらの光ビームの位置に関する位置情報とそれらの光ビームの断面に関する断面情報とを検出する。そして、検出した位置情報と断面情報とに基づいて光ビームの波面収差を波面収差測定手段により測定する。これにより、従来のように光ビームの波面収差を求めるのに光の干渉現象を用いないので、周囲の環境の変化、例えば熱による空気の揺らぎ等の悪影響を受けることを防止することができる。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報処理装置、ピンホールアレイの製造方法及びマイクロレンズアレイの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光記録媒体に対して情報の記録、再生、又は消去を行う光ディスク装置がある。従来の光ディスク装置１００は、例えば、図８に示すように、ＬＤ（半導体レーザ）１０１、コリメートレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、位相板１０４、対物レンズ１０５と、集光レンズ１０６、及び、ＰＤ（フォトダイオード）１０７等により構成されている。
【０００３】
このような光ディスク装置１００では、ＬＤ１０１から出射された直線偏光の光ビームであるレーザ光を、コリメートレンズ１０２によって略平行光とし、偏光ビームスプリッタ１０３と位相板１０４とで構成される光アイソレータによって直線偏光から円偏光に変換する。円偏光に変換した光を、対物レンズ１０５によって集光して光記録媒体である光ディスクＤの記録面上に光スポットの状態で照射する。
【０００４】
光ディスクＤの記録面上に照射されたレーザ光は、光ディスクＤの反射面で反射される。このとき、光ディスクＤの記録面上における記録マークの有無によって、反射率に違いが生じる。
【０００５】
光ディスクＤの反射面で反射されたレーザ光は、再び対物レンズ１０５に入射され、出射光とは逆の経路を辿って、対物レンズ１０５を通過し、位相板１０４により偏光方向が９０゜　回転された直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１０３によって集光レンズ１０６方向に反射される。
【０００６】
偏光ビームスプリッタ１０３により反射されたレーザ光は、集光レンズ１０６によって集光されて、ＰＤ１０７に入射される。ＰＤ１０７に入射されるレーザ光の光量は、光ディスクＤにおける記録マークの有無によって生じる反射率の違いに応じて変化する。
【０００７】
光ディスク装置１００では、ＰＤ１０７に入射されるレーザ光の光量の変化に基づいて、情報信号を検出する。合わせて、フォーカシング誤差信号、トラッキング誤差信号等を検出し、検出した各信号に基づいて光ディスクＤに対して記録マークを書込んだり、再生したりあるいは消去したりする。なお、実際には、フォーカシング誤差信号、トラッキング誤差信号を検出するための光学部品が存在するが、ここでは省略して説明する。
【０００８】
上述した光ディスク装置１００において、対物レンズ１０５の出射角をθ´、レーザ光の波長をλとした場合、光ディスクＤに集光されるレーザ光のスポットサイズｗは、以下に示す（ａ）式によって表わされる。
ｗ∝λ／ｓｉｎθ´　　　・・・（ａ）
また、対物レンズ１０５の出射角θ´と対物レンズ１０５の開口数（ＮＡ）との関係は、以下に示す（ｂ）式によって表わされる。
ＮＡ＝ｓｉｎθ´　　　・・・（ｂ）
（ａ）式、（ｂ）式によれば、スポットサイズｗは、対物レンズ１０５の開口数（ＮＡ）を大きくすることによって小さくすることができる。スポットサイズｗを小さくすることにより、光ディスクＤに対する記録／再生の高密度化を図ることができる。なお、図８に示す構成では、レーザ光のスポットサイズｗは、光の回折限界によってレーザ光の波長程度の大きさでしか得られない。
【０００９】
スポットサイズｗを小さくする技術としては、波長を短くすることが挙げられる。短波長として、例えば、４４０ｎｍ以下のレーザ光を出射するＬＤが用いられる。
【００１０】
ところで、近年では、ＣＣＤや液晶プロジェクター等に使用されてマイクロレンズと称される大きさ１ｍｍ未満程度の小型レンズを、光ディスク装置１００等の光情報処理装置の対物レンズ１０５に適用しようとする試みがなされている。マイクロレンズを用いることにより、光情報処理装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスクＤに対して用いるレーザ光の波面は、十分に収差が小さいことが要求される。しかしながら、光ディスクＤの光の透過する部分の厚さのバラツキや、光ディスクＤの基板のゆがみや、回転による光ディスクＤの面ぶれ等によってレーザ光に波面収差が生じ、光ディスクＤに対する記録特性や再生特性が劣化してしまうことがある。特に、ＮＡが大きくなるとレーザ光の波面収差の許容範囲も小さくなってしまう。
【００１２】
さらに、光ディスクＤを高密度化するために光源に短波長の青色の光源を用いると、光情報処理装置の構成素子に許容される組み付け誤差や製造誤差の範囲が厳しくなり、その範囲から外れた組み付け誤差や製造誤差により、レーザ光に波面収差が生じてしまうことがある。また、光源として複数の波長のレーザ光を出射する光源を用いる場合には、色収差も考慮する必要がある。
【００１３】
光ディスクＤによるレーザ光等の光ビームの波面収差の検出方法としては、特開２０００−２０９９９公報にあるように光ビームを２つに振幅分割してそれらを干渉させ、その干渉パターンから位相差を検出する方法がある。この方法では、２つに分割した左右の光ビームの位相差から収差成分を検出する。この方法では、収差検出装置に、位相差が概略（ｎ＋１／２）π（但し、ｎは整数）になるように光ビームを２つに分割する光学部品が用いられている。その光学部品としては、具体的には、平板、あるいは、反射膜や吸収膜等の光学薄膜をつけた平板、あるいは、それらを山形に組んだもの、あるいは、回折格子を２枚組み合わせたものが用いられている。
【００１４】
しかしながら、このような構成の収差検出装置は、干渉現象を用いているため、周囲の環境の変動に対して敏感であり、例えば、熱による空気の揺らぎ等で干渉縞が揺らいでしまうことが考えられ、これにより正確な波面収差を得ることができないという問題が生じる。
【００１５】
また、光ビームの収差の検出方法としては、上述したように光ビームの収差を光ビームから直接測定するのではなく、光ビームの収差（コマ収差）が発生する原因となる光記録媒体である光ディスクＤの基板の傾きを測定するチルトセンサを用いる方法等がある。しかし、この場合は、光ディスクＤの基板のチルトが原因で発生する収差は検出できるが、それ以外の原因で発生する光の収差を検出することはできない。
【００１６】
本発明の目的は、空気の揺らぎ等の周囲の環境の変動の悪影響を受けることなく光ビームの波面収差を正確に測定することである。
【００１７】
本発明の目的は、光ビームの波面収差を確実に補正することである。
【００１８】
本発明の目的は、上記目的を達成する上で、光ビームの波面収差を測定する手段により光記録媒体に対する記録、再生又は消去における光利用効率が下がることを防止することである。
【００１９】
本発明の目的は、上記目的を実現する上で、装置の小型化を図ることができる光情報処理装置を得ることである。
【００２０】
本発明の目的は、上記目的を実現する上で、光情報処理装置の光学部品を容易かつ高精度に製造し得る光学部品の製造方法を得ることである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、光源から出射される光ビームを用いて光記録媒体に対して情報の記録、再生又は消去を行なう光情報処理装置において、光ビームの光路上に位置付けられて前記光源から出射された光ビームを複数の光ビームに分割する分割部材と、前記分割部材により分割された前記複数の光ビームを受光してそれらの光ビームの位置に関する位置情報とそれらの光ビームの断面に関する断面情報とを検出する検出部と、前記光源から出射された光ビームの波面収差を前記検出部が検出した光ビームの前記位置情報と前記断面情報とに基づいて測定する波面収差測定手段と、前記光路上に設けられ前記光源から出射された光ビームの複数の分割領域毎に光ビームの位相を変更可能な位相変更部と、前記波面収差測定手段により測定された前記波面収差に基づいて前記位相変更部を制御して前記光源から出射される光ビームの波面収差の補正を行なう波面収差補正手段と、を備える。
【００２２】
したがって、光源から出射された光ビームは分割部材により複数の光ビームに分割され、その後、検出部に入射する。検出部では、受光した複数の光ビームの位置情報と断面情報とを検出する。検出部が検出した位置情報と断面情報とに基づいて波面収差測定手段が光源から出射された光ビームの波面収差を測定し、その測定された光ビームの波面収差に基づいて波面収差補正手段が位相変更部を制御して光源から出射される光ビームの位相をその光ビームの複数の分割領域毎に変更して光ビームの波面収差の補正を行なう。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光情報処理装置において、前記検出部は、１次元的に区分された複数の受光領域を有し、これらの複数の受光領域で前記複数の光ビームを受光する。
【００２４】
したがって、受光領域の区分けが１次元的であるので、検出部の構成が簡略化される。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の光情報処理装置において、前記検出部は、２次元的に区分された複数の受光領域を有し、これらの複数の受光領域で前記複数の光ビームを受光する。
【００２６】
したがって、分割された複数の光ビームの位置情報を２次元的に検出することが可能である。これにより、光ビームの波面収差の面内分布を求めることが可能である。
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の光情報処理装置において、前記検出部の前記受光領域の数は、前記分割部材による光ビームの分割数よりも多い。
【００２８】
したがって、検出部の分解能が高くなる。これにより、受光する光ビームの位置情報と断面情報とを詳細に測定することが可能となり、光ビームの波面収差をより正確に求めることが可能となる。
【００２９】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の光情報処理装置において、前記分割部材を前記光路に対して進退自在に保持する保持部と、前記分割部材を前記光路に対して進退させる移動部と、前記移動部を駆動する駆動源と、前記検出部による前記複数の光ビームの受光の後に前記駆動源を制御して前記分割部材を前記光路から退かす移動手段と、を備える。
【００３０】
したがって、検出部による光ビームの受光後には、分割部材が光ビームの光路上から退かされる。これにより、光記録媒体に対する記録、再生又は消去を光路上に分割部材がない状態で行なうことが可能となる。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項１，２，３，４又は５記載の光情報処理装置において、前記分割部材は、光ビームを分割する複数のピンホールが配列されたピンホールアレイである。
【００３２】
したがって、光ビームは複数のピンホールにより所定の大きさの複数の光ビームに分割される。
【００３３】
請求項７記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６記載の光情報処理装置において、光ビームの前記断面情報は、光ビームの断面の大きさに関する情報である。
【００３４】
したがって、光ビームの波面収差は、光ビームの位置情報と断面の大きさに関する情報とにより求められる。
【００３５】
請求項８記載の発明は、請求項１，２，３，４又は５記載の光情報処理装置において、前記分割部材は、光ビームを分割してその分割した光ビームをフーリエ変換して前記検出部にフーリエ変換像を結像する複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイであり、光ビームの前記断面情報は、前記フーリエ変換像に関する情報である。
【００３６】
したがって、光ビームの波面収差は、光ビームの位置情報とフーリエ変換像に関する情報とにより求められる。
【００３７】
請求項９記載の発明は、請求項６記載の光情報処理装置に用いられるピンホールアレイの製造方法であって、前記ピンホールアレイをフォトリソグラフィ工程を用いて製造するようにした。
【００３８】
したがって、フォトリソグラフィ工程といった半導体プロセスを用いてピンホールアレイを製造することで、微小なピンホールアレイを容易かつ高精度に大量生産することが可能である。
【００３９】
請求項１０記載の発明は、請求項８記載の光情報処理装置に用いられるマイクロレンズアレイの製造方法であって、前記マイクロレンズアレイをフォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程とを用いて製造するようにした。
【００４０】
したがって、フォトリソグラフィ工程及びドライエッチングといった半導体プロセスを用いてマイクロレンズアレイを製造することで、微小なマイクロレンズアレイを容易かつ高精度に大量生産することが可能である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図２に基づいて説明する。本実施の形態は、光情報処理装置として光ディスク装置への適用例を示す。ここで、図１は本実施の形態の光ディスク装置を示す模式図、図２はピンホールアレイを示す断面構造図である。
【００４２】
図１に示すように、光ディスク装置１は、光ビームであるレーザ光を出射する光源としてのＬＤ（半導体レーザ）２と、信号検出用のＰＤ（フォトダイオード）３と、ＬＤ２から出射されたレーザ光を光記録媒体である光ディスクＤに導き光ディスクＤにより反射されたレーザ光をＰＤ３に導く光学系４と、ＬＤ２から出射され光学系４によりＰＤ３に導かれるレーザ光の波面収差を測定しレーザ光の波面収差を補正する補正部５とを備えている。
【００４３】
光学系４は、コリメートレンズ６、偏光ビームスプリッタ７、位相板８、対物レンズ９、及び、集光レンズ１０等から構成されている。偏光ビームスプリッタ７は、図１中紙面水平方向に偏光した光を透過させ、図１中紙面垂直方向（紙面表裏方向）に偏光した光を９０度反射させる偏光面を有している。
【００４４】
この光学系４により、ＬＤ２から出射された直線偏光のレーザ光がコリメートレンズ６によって図１中紙面水平方向に偏光されて平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ７を透過して、位相板８に入射される。そして、レーザ光は、位相板８により楕円偏光に変換され、対物レンズ９により集光されて光ディスクＤに微小なスポットの状態で照射される。このスポットにより、光ディスクＤに対する情報の書き込み、読み出し又は消去が行なわれる。その後、光ディスクＤにより反射されたレーザ光は、照射時の逆の経路を辿り、対物レンズ９に入射され平行光に変換されて、位相板８に入射される。位相板８に入射されたレーザ光は、位相板８により１／４波長偏光されることにより、入射時のレーザ光に対して、図１中紙面垂直方向に偏光状態が９０度回転されて偏光ビームスプリッタ７に入射される。また、レーザ光は、位相板８を透過する際に楕円偏光から直線偏光に変換される。偏光ビームスプリッタ７に入射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ７により９０度反射され、集光レンズ１０に導かれる。そしてレーザ光は、集光レンズ１０により集光されて、ＰＤ３に入射される。ここで、ＰＤ３には、４分割ＰＤが用いられており、このＰＤ３により情報信号等が検出される。
【００４５】
ここで、対物レンズ９が光ディスクＤに対して合焦点位置にない場合には、光ディスクＤにより反射する光は、収束する光あるいは発散する光となる。このため、対物レンズ９は、合焦点位置に配置されている。
【００４６】
補正部５は、コリメートレンズ６と偏光ビームスプリッタ７との間の光路上に配置された分割部材としてのピンホールアレイ１１、偏光ビームスプリッタ７と集光レンズ１０との間の光路上に配置されたビームスプリッタ１２、検出部としての収差検出用の受光素子１３、偏光ビームスプリッタ７と位相板８との間の光路上に配置された位相変更部としての波面補正素子１４等を備えている。
【００４７】
ピンホールアレイ１１は、図２に示すように、光を透過する基板１５と光を遮断する遮光板１６とが積層されて構成されている。遮光板１６には、複数のピンホール１７が２次元的に配列されて形成されている。ピンホール１７は、ほとんど収差がないように形成されており、ピンホール１７の径は、回折が少ない大きさに設定されている。ピンホールアレイ１１に入射した光は、ピンホール１７に入射した光のみが通過する。これにより、ピンホールアレイ１１に入射したレーザ光は、複数のレーザ光に分割される。このピンホールアレイ１１は、保持部としての図示しないレールによりレーザ光の光路に対して進退自在に保持されている。そして移動部としての図示しない移動機構により光路に対して進退するように移動される。この移動機構は、駆動源としての図示しないモータにより駆動される。
【００４８】
ビームスプリッタ１２は、レーザ光をビームスプリッタ１２を透過する透過光と９０度反射させた反射光とに分離する。図１に示すように、ビームスプリッタ１２を透過したレーザ光は、集光レンズ１０に到り、ビームスプリッタ１２により９０度反射されたレーザ光は、受光素子１３に入射される。
【００４９】
受光素子１３としては、１次元的に区分けされた複数の受光領域を有する１次元受光素子や２次元的に区分けされた複数の受光領域を有する２次元受光素子を例示することができ、本実施の形態では、受光素子１３として２次元受光素子が用いられている。受光素子１３は、受光領域によって受光素子１３に入射する複数のレーザ光を受光する。ここで、このような受光素子１３としては、ＣＣＤやＭＯＳイメージセンサ等を用いることが可能である。受光素子１３の受光領域の数は、ピンホールアレイ１１のピンホール１７の数よりも多く設定されている。
【００５０】
波面補正素子１４は、光の位相を変える機能を有する。詳しくは、波面補正素子１４は、光ビームの位相をその光ビームの複数の分割領域毎に変更する。光ビームの波面補正素子１４により位相を変えられた光は、その位相変化により波面が変動する。このような波面補正素子１４としては、例えば、液晶により光の位相を変える液晶デバイスを用いることが可能である。
【００５１】
ここで、補正部５におけるピンホールアレイ１１に分割された後の一つのレーザ光について注目すると、そのレーザ光は、図１のレーザ光の光路中にハッチングで示すように、偏光ビームスプリッタ７と位相板８と波面補正素子１４と対物レンズ９とを透過し、光ディスクＤにより反射され、その後、逆戻りして偏光ビームスプリッタ７で反射されて、ビームスプリッタ１２で一部が反射されて収差測定用の受光素子１３に入射する。図１では、分割された後のレーザ光のうちの分割される前のレーザ光の光軸よりも離れた位置にあるレーザ光の光路を示している。ここで、図１に示すように、対物レンズ９のフォーカスが光ディスクＤ上に合っている場合には、分割前のレーザ光の光軸よりも離れた位置では、レーザ光は、光ディスクＤからの反射により、その光軸に対して対称な位置に反射されて戻ることになる。
【００５２】
光ディスク装置１は、光ディスク装置１の各部を駆動制御する図示しない制御部を備えている。これによって、波面補正素子１４やピンホールアレイ１１を移動させるためのモータ等を制御することができる。
【００５３】
次に、制御部が行なうレーザ光の波面収差補正について説明する。まず、波面補正素子１４は駆動させず、波面補正素子１４を通過する前後でのレーザ光の波面を変化させない状態で、ＬＤ２からレーザ光を出射する。ＬＤ２から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ６を通過してピンホールアレイ１１に入射され、ピンホール１７により複数のレーザ光に分割される。複数に分割されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ７、波面補正素子１４、位相板８及び対物レンズ９を通過して光ディスクＤに照射される。光ディスクＤにより反射された複数のレーザ光は、逆の経路を辿り、対物レンズ９、位相板８、波面補正素子１４及び偏光ビームスプリッタ７を通過してビームスプリッタ１２に入射される。そして、ビームスプリッタ１２により反射された複数のレーザ光は、収差測定用の受光素子１３に入射する。
【００５４】
このとき、収差測定用の受光素子１３に入射するレーザ光は、光路中で無収差であれば分割されたピンホール１７と対称の位置にピンホール１７と略同じ大きさで収差測定用の受光素子１３に入射することになる。しかし、光路中において収差が発生した場合には、分割されたピンホール１７と対称の位置にピンホール１７と略同じ大きさで戻らなくなる。そこで、受光素子１３に入射した複数のレーザ光の位置に関する位置（実際は光強度分布があるので重心位置）情報と、断面情報としてのレーザ光の断面の大きさ情報とを受光素子１３によって検出し、それらの位置情報と断面の大きさ情報とに基づいてレーザ光の波面収差を測定し、レーザ光の波面収差の面内分布を求める。ここに、波面収差測定手段の機能が実行される。
【００５５】
次に、このようにして測定したレーザ光の波面収差に基づいてレーザ光の波面の補正量を算出する。そして、この補正量に基づいてレーザ光の波面の補正を行なうための信号を波面補正素子１４に送る。これにより波面補正素子１４が駆動されて、波面補正素子１４を通過するレーザ光の位相が光ビームの分割領域毎に変更され、レーザ光の波面が補正される。この処理を何度か繰り返すことによって、レーザ光の波面収差が徐々に少なくなっていく。この処理をレーザ光の波面収差が所望の波面収差になるまで実行する。ここに、波面収差補正手段の機能が実行される。
【００５６】
このようにしてレーザ光の波面収差の補正を行なった後に、ピンホールアレイ１１移動用のモータを駆動して、ピンホールアレイ１１を光路から退かし、レーザ光がピンホールアレイ１１に入射しないようにする。ここに、移動手段の機能が実行される。これにより、光ディスクＤに対する情報の記録、再生又は消去において、レーザ光源から出射されるレーザ光がピンホールアレイ１１により分割されることがない。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態の光ディスク装置１によれば、レーザ光の波面収差を求めるのに、そのレーザ光を分割した複数のレーザ光を光路追跡してそれら複数のレーザ光の位置情報と断面の大きさ情報とを求める光路追跡の手法を用いているので、従来のようにレーザ光の波面収差を求めるのに光の干渉現象を用いることがないので、周囲の環境の変化、例えば熱による空気の揺らぎ等の悪影響を受けることを防止することができ、これにより、レーザ光の正確な波面収差を計測することができ、よって、レーザ光の波面収差を確実に補正することができる。これは、特にＮＡが高く波面収差に敏感な光ディスク装置１にとって有効である。
【００５８】
また、受光素子１３が２次元受光素子であるので、分割された複数のレーザ光の位置情報を２次元的に検出することができるので、レーザ光の波面収差の面内分布を求めることができ、これにより、１次元受光素子を用いた場合に比べて、より正確なレーザ光の波面収差を求めることができる。一方、受光素子１３として、１次元受光素子を用いた場合には、受光領域の区分けが１次元的であるので、受光素子の構成を簡略化することができ、光ディスク装置１の小型化を図ることができる。
【００５９】
また、受光素子１３の受光領域の数がピンホールアレイ１１のピンホール１７の数よりも多いことにより、受光素子１３の分解能が高くなるので、受光素子１３によってレーザ光の位置情報と断面の大きさ情報とを詳細に測定することができ、これにより、レーザ光の波面収差をより正確に求めることができ、よって、レーザ光の波面収差を確実に補正することができる。
【００６０】
また、受光素子１３におけるレーザ光の受光後には、ピンホールアレイ１１がレーザ光の光路上から退かされるので、光ディスクＤに対する情報の記録、再生又は消去を光路上にピンホールアレイ１１がない状態で行なうことができ、これにより、ピンホールアレイ１１が原因で光ディスクＤに対する情報の記録、再生又は消去における光利用効率が下がることを防止することができる。
【００６１】
また、分割部材がピンホールアレイ１１であることにより、簡単な構成でレーザ光を所定の大きさの複数のレーザ光に分割することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、ＬＤ２から出射されたレーザ光をコリメートレンズ６で平行光に変換し、偏光ビームスプリッタ７に入射させた後にビーム整形するようにしたが、これに限るものはなく、ピンホールアレイ１１に入射する前にビーム整形してもよい。ビーム整形には、プリズムのペアで構成されるビーム整形プリズム（図示せず）や、コリメートレンズ６自身にビーム整形作用があるアナモフィックレンズを使用することが可能である。
【００６３】
次に、本発明の第二の実施の形態を図３に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の実施の形態でも同様とする）。ここで、図３は本実施の形態の光ディスク装置を示す模式図である。本実施の形態の光ディスク装置２０は、第一の実施の形態に対して、受光素子１３の配置が異なる。これに伴い、本実施の形態では、ビームスプリッタ１２が設けられていない。
【００６４】
本実施の形態の光ディスク装置２０では、受光素子１３と結像レンズ２１とを有する検出手段２２が光ディスクＤ（図１参照）が装填されるディスク装填位置に配置されている。このとき、光ディスクＤは、取り外されている。検出手段２２は、ディスク装填位置に対して進退自在に設けられており、ディスク装填位置に光ディスクＤを装填する場合には、検出手段２２がディスク装填位置から退かされる。
【００６５】
結像レンズ２１は、収差がほとんどないように形成されており、対物レンズ９から結像レンズ２１に入射されたレーザ光を受光素子１３上に結像させる。
【００６６】
このような構成において、レーザ光の波面収差の測定は、光ディスクＤが取り外された状態で行なわれ、これにより、光ディスクＤの傾き等の影響を受けずにレーザ光の波面収差の測定ができ、よって、レーザ光の波面収差の補正を正確に行なうことができる。
【００６７】
ここで、例えば、前述した第一の実施の形態では、光ディスクＤが傾いた場合には、光ディスクＤにより反射されたレーザ光の光路が大きく変わってくるため、光ディスクＤの傾きがレーザ光の波面収差の測定に影響を与えてしまうことが考えられるが、本実施の形態では、光ディスクＤが取り外された状態でレーザ光の波面収差の測定ができるので、光ディスクＤの傾きの影響を受けること無くレーザ光の波面収差を測定することができる。これにより、光ディスクＤの傾きの影響を排除するために、例えば、光ディスクＤの傾きを検出する手段やその光ディスクＤの傾きを補正する手段を設ける必要がない。
【００６８】
次に、本発明の第三の実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。図４は本実施の形態の光ディスク装置を示す模式図である。
【００６９】
本実施の形態の光ディスク装置３０の補正部３１は、分割部材として、第一の実施の形態のピンホールアレイ１１に替えてマイクロレンズアレイ３２を備えている。
【００７０】
マイクロレンズアレイ３２は、ビームスプリッタ１２と受光素子１３との間の光路上に配置されている。マイクロレンズアレイ３２は、基板３３上に複数のマイクロレンズ３４が２次元的に配列されて構成されている。これらのマイクロレンズ３４は、ほとんど収差がないように形成されている。これらのマイクロレンズ３４は、マイクロレンズ３４に入射したレーザ光をフーリエ変換して、受光素子１３上にフーリエ変換像として結像する。このフーリエ変換像は、レーザ光の断面に関する断面情報とされている。ここで、このマイクロレンズアレイ３２の基板３３のマイクロレンズ３４が形成されていない方の面には、図示しない遮光板が積層されており、この遮光板のマイクロレンズ３４に対向する部位には、貫通孔が遮光板を貫通して形成されている。これにより、マイクロレンズアレイ３２に入射したレーザ光のうち、遮光板の貫通孔を通過したレーザ光のみがマイクロレンズアレイ３２を通過する。これにより、マイクロレンズアレイ３２に入射された光は、複数のレーザ光に分割される。
【００７１】
次に本実施の形態の制御部３５を図５に基づいて説明する。図５は収差補正演算部３６を示すブロック図である。制御部３５は、図５に示すように、収差補正演算部３６を備えている。収差補正演算部３６は、受光素子１３から出力されレーザ光の位置情報と光強度情報とが含まれるレーザ光情報をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部３７と、Ａ／Ｄ変換後のレーザ光情報からマイクロレンズアレイ３２のマイクロレンズ３４毎のフーリエ変換像を抽出するフーリエ変換像抽出部３８と、光強度の半値幅あるいは１／ｅ^２幅を算出する半値幅・１／ｅ^２幅算出部３９と、フーリエ変換像の対称性を算出する対称性算出部４０と、補正量算出部４１とを有していいる。補正量算出部４１は、半値幅・１／ｅ^２幅算出部３９及び対称性算出部４０により算出された強度の半値幅あるいは１／ｅ^２幅及びフーリエ変換像の対称性に基づいて、レーザ光の位置情報からマイクロレンズ３４毎の波面収差を測定しこれらの波面収差に基づいてレーザ光の波面収差の補正量を算出する。
【００７２】
次に、制御部３５が行なうレーザ光の波面収差補正について説明する。まず、波面補正素子１４を駆動させず、波面補正素子１４を通過する前後でのレーザ光の波面の変化をさせない状態で、ＬＤ２からレーザ光を出射する。ＬＤ２から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ６、偏光ビームスプリッタ７、波面補正素子１４、位相板８及び対物レンズ９を通過して光ディスクＤに照射される。光ディスクＤにより反射されたレーザ光は、逆の経路を辿り、対物レンズ９、位相板８、波面補正素子１４及び偏光ビームスプリッタ７を通過してビームスプリッタ１２に入射される。そして、ビームスプリッタ１２により反射されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ３２に入射され、マイクロレンズアレイ３２により複数のレーザ光に分割される。そして、レーザ光は、マイクロレンズ３４により、フーリエ変換されて、受光素子１３上にフーリエ変換像として結像される。
【００７３】
これらのフーリエ変換像は、波面収差がない場合には、マイクロレンズ３４の遮光板の貫通孔が有限な開口であることから、エアリーディスクの回折像となる。ところが波面収差があると、エアリーディスクからフーリエ変換像がずれてくる。このフーリエ変換像は、波面収差によってもその形状が異なるので、フーリエ変換像の形状を観察することによって、どのような波面収差が発生しているのかを観察することができる。また、波面収差の面内分布もマイクロレンズ３４毎のフーリエ変換像の比較をすることで求めることができる。このようにして、レーザ光の波面収差を計測し（波面収差測定手段）、その後、その波面収差からレーザ光の波面の補正量を算出する。
【００７４】
具体的には、受光素子１３から出力されたレーザ光情報をＡ／Ｄ変換部３７によりＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換されレーザ光情報からマイクロレンズアレイ３２の複数のマイクロレンズ３４毎のフーリエ変換像をフーリエ変換像抽出部３８により抽出する。次に、抽出したフーリエ変換像から光強度の半値幅あるいは１／ｅ^２幅を半値幅・１／ｅ^２幅算出部３９により算出する。これと並行して、対称性算出部４０によりフーリエ変換像の対称性を算出する。そして、算出した光強度の半値幅あるいは１／ｅ^２幅とフーリエ変換像の対称性とから、補正量算出部４１によりレーザ光の波面収差を測定しその測定した波面収差からレーザ光の波面収差の補正量を算出する。
【００７５】
そして、この補正量に基づいてレーザ光の波面の補正を行なうための信号を波面補正素子１４に送る。これにより、波面補正素子１４が駆動されて、波面補正素子１４を通過するレーザ光の位相が補正量に基づいて光ビームの分割領域毎に変更され、レーザ光の波面が補正される。以上により、波面収差補正手段の機能が実行される。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態では、レーザ光の波面収差がレーザ光の位置情報とフーリエ変換像とにより求められるので、光の利用効率をおとさずにリアルタイムで波面収差を測定することができる。
【００７７】
次に本発明の第四の実施の形態を図６に基づいて説明する。本実施の形態は、前述した光ディスク装置１のピンホールアレイ１１の製造方法に関する。
【００７８】
まず、基板１５に感光性材料５０を塗布する（図６（１））。塗布する感光性材料５０の厚さは、数μｍ程度である。基板１５上に塗布する感光性材料５０としては、通常の半導体製造で用いられるフォトレジスト等を使用することができる。ポジ型あるいはネガ型の選択により、レジストに形状を転写する工程（フォトリソグラフィ工程）に用いるフォトマスクの形状が変化するが、基本的な形成手順は変わらない。本実施の形態では、ポジ型レジストを用いる場合について説明する。
【００７９】
フォトリソグラフィにより基板１５の感光性材料５０をなくす部分の形状がピンホール１７形状となるようにパターンニングする（図６（２））。パターンニングはフォトマスクを介して光を照射し、感光性材料５０を感光させる。光照射後に現像を行なうと、基板１５上にピンホール１７のネガと同等の形状の樹脂が残る。
【００８０】
そして、この感光性材料５０上に蒸着により金属膜５１を堆積させる（図６（３））。この金属膜５１の材質としては、ＡｌやＣｒを例示することことができ、金属膜５１の厚さは、光を透過させない程度に設定される。この金属膜５１は、基板１５全体に蒸着させ、レジストがないところにも蒸着させる。
【００８１】
金属膜５１の蒸着後、レジストを剥離させる（図６（４））。すると、レジスト上の金属膜５１はレジストとともに剥離され、基板１５に蒸着された金属膜５１だけが基板１５上に残る。こうしてピンホール１７が形成される。また、基板１５上に残った金属膜は、遮光板１６として機能する。
【００８２】
以上の方法において、マスクにアレイ状にパターンを設けることにより、一度にピンホールアレイ１１が製造される。また、ウエハプロセスを用いることにより、一度に数多くのピンホールアレイ１１を製造することもできる。
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、フォトリソグラフィ工程といった半導体プロセスを用いてピンホールアレイ１１を製造することで、微小なピンホールアレイ１１を容易かつ高精度に大量生産することができ、これにより、このピンホールアレイ１１を用いた光ディスク装置１の小型軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００８４】
次に、本発明の第五の実施の形態を図７に基づいて説明する。本実施の形態は、前述した光ディスク装置３０のマイクロレンズアレイ３２の製造方法に関する。
【００８５】
まず、基板３３上に感光性材料６０を塗布する（図７（１））。塗布する感光材料の厚さは、マイクロレンズ３４の高さ（サグ）に応じて数μｍ〜数１０μｍ程度である。実際には、塗布する感光性材料６０の厚さは、基板３３上に形成するマイクロレンズ３４の高さと、基板３３の材料のエッチング速度と感光性材料６０のエッチング速度との比（選択比）とにより設定する。
【００８６】
例えば、基板３３の材料のエッチング速度と感光性材料６０のエッチング速度とが等しい場合（選択比１）には、感光性材料６０の高さは形成するマイクロレンズ３４の高さとほぼ等しくする。また、基板３３の材料のエッチング速度が感光性材料６０のエッチング速度より２倍大きい場合（選択比２）には、感光性材料６０の高さはマイクロレンズ３４の高さの１／２でよい。
【００８７】
本実施の形態では、基板３３の材料のエッチング速度と感光性材料６０のエッチング速度とが等しいものとして説明する。
【００８８】
基板３３上に塗布する感光性材料６０としては、通常の半導体製造で用いられるフォトレジストあるいは感光性ドライフィルムを使用することができる。ポジ型あるいはネガ型の選択により、レジストに形状を転写する工程（フォトリソグラフィ工程）に用いるフォトマスクの形状が変化するが、基本的な形成手順は変わらない。本実施の形態では、ポジ型レジストを用いる場合について説明する。
【００８９】
フォトリソグラフィにより感光性材料６０の形状がマイクロレンズ３４形状と同形状になるようにパターンニングする（図７（２））。パターンニングは、透過率分布を設定したマスクを介して光を照射し、感光性材料６０を感光させる。光の照射後に、現像を行なうと基板３３上にマイクロレンズ３４と同等形状（選択比１であるので）の樹脂が残る。このとき、マスクは、マイクロレンズ３４の形状に合わせた透過率分布をもったマスクを用意する。このマスクとしては濃度分布をもったマスクでもよいし、微細なドットが所望の透過率分布をもつようなレイアウトをしたマスクでもよい。
【００９０】
このようにして形成したレンズ形状の感光性材料６０をマスクとして基板３３をこの基板３３に垂直な方向にエッチング（異方性エッチング）する（図７（３））。エッチングの手段としては、半導体プロセスで通常用いられるドライエッチングによるドライエッチング工程が適用される。具体的には、反応性イオンチェック法（ＲＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等である。ドライエッチングに用いるガスは基板３３の材料により選択でき、例えば基板３３の材料がガラスの場合はＣＦ_４、ＣＨＦ_３等を用いることができる。また、エッチング速度、選択性の調整のために前記のエッチングガスにＮ_２、Ｏ_２、Ａｒ等のガスを混入することもできる。このようにして基板３３上にマイクロレンズ３４の形状を形成する。
【００９１】
その後、不要な感光性材料６０（レジスト）を除去（アッシング）する（図７（４））。こうして収差がほとんどないマイクロレンズ３４を製造する。
【００９２】
以上の方法において、マスクにアレイ状にパターンを設けることにより、一度にマイクロレンズアレイ３２が製造される。また、ウエハプロセスを用いることにより、１度に数多くのマイクロレンズアレイ３２を製造することもできる。
【００９３】
また、マイクロレンズアレイ３２の遮光板の作製は、上述した実施の形態で説明したピンホールアレイ１１の製造方法を適用することにより製造することができる。
【００９４】
以上説明したように、本実施の形態では、フォトリソグラフィ工程及びドライエッチングといった半導体プロセスを用いてマイクロレンズアレイ３２を製造することで、微小なマイクロレンズアレイ３２を容易かつ高精度に大量生産することができ、これにより、このマイクロレンズアレイ３２を用いた光ディスク装置３０の小型軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００９５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、光源から出射される光ビームを用いて光記録媒体に対して情報の記録、再生又は消去を行なう光情報処理装置において、光ビームの光路上に位置付けられて前記光源から出射された光ビームを複数の光ビームに分割する分割部材と、前記分割部材により分割された前記複数の光ビームを受光してそれらの光ビームの位置に関する位置情報とそれらの光ビームの断面に関する断面情報とを検出する検出部と、前記光源から出射された光ビームの波面収差を前記検出部が検出した光ビームの前記位置情報と前記断面情報とに基づいて測定する波面収差測定手段と、前記光路上に設けられ前記光源から出射された光ビームの複数の分割領域毎に光ビームの位相を変更可能な位相変更部と、前記波面収差測定手段により測定された前記波面収差に基づいて前記位相変更部を制御して前記光源から出射される光ビームの波面収差の補正を行なう波面収差補正手段と、を備えることにより、光ビームの波面収差をその光ビームを分割した複数の光ビームの位置情報と断面情報とにより求めるので、従来のように光ビームの波面収差を求めるのに光の干渉現象を用いないので、周囲の環境の変化、例えば熱による空気の揺らぎ等の悪影響を受けることを防止することができ、これにより、光ビームの正確な波面収差を計測することができ、よって、光ビームの波面収差を確実に補正することができる。
【００９６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の光情報処理装置において、前記検出部は、１次元的に区分された複数の受光領域を有し、これらの複数の受光領域で前記複数の光ビームを受光することにより、受光領域の区分けが１次元的であるので、検出部の構成を簡略化することができ、光情報処理装置の小型化を図ることができる。
【００９７】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の光情報処理装置において、前記検出部は、２次元的に区分された複数の受光領域を有し、これらの複数の受光領域で前記複数の光ビームを受光することにより、分割された複数の光ビームの位置情報を２次元的に検出することができるので、光ビームの波面収差の面内分布を求めることができ、これにより、受光領域が１次元的に区分けされた光情報処理装置に比べて、より正確な光ビームの波面収差を求めることができる。
【００９８】
請求項４記載の発明によれば、請求項２又は３記載の光情報処理装置において、前記検出部の前記受光領域の数は、前記分割部材による光ビームの分割数よりも多いことにより、検出部の分解能が高くなるので、受光する光ビームの位置情報と断面情報とを詳細に測定することができ、これにより、光ビームの波面収差をより正確に求めることができ、よって、光ビームの波面収差を確実に補正することができる。
【００９９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１，２，３又は４記載の光情報処理装置において、前記分割部材を前記光路に対して進退自在に保持する保持部と、前記分割部材を前記光路に対して進退させる移動部と、前記移動部を駆動する駆動源と、前記検出部による前記複数の光ビームの受光の後に前記駆動源を制御して前記分割部材を前記光路から退かす移動手段と、を備えることにより、検出部による光ビームの受光後には、分割部材が光ビームの光路上から退かされるので、光記録媒体に対する情報の記録、再生又は消去を光路上に分割部材がない状態で行なうことができ、これにより、分割部材が原因で光記録媒体に対する情報の記録、再生又は消去における光利用効率が下がることを防止することができる。
【０１００】
請求項６記載の発明は、請求項１，２，３，４又は５記載の光情報処理装置において、前記分割部材は、光ビームを分割する複数のピンホールが配列されたピンホールアレイであることにより、簡単な構成で光ビームを所定の大きさの複数の光ビームに分割することができる。
【０１０１】
請求項７記載の発明によれば、請求項１，２，３，４，５又は６記載の光情報処理装置において、光ビームの前記断面情報は、光ビームの断面の大きさに関する情報であることにより、光ビームの波面収差を光ビームの位置情報と断面の大きさに関する情報とにより求めることができる。
【０１０２】
請求項８記載の発明は、請求項１，２，３，４又は５記載の光情報処理装置において、前記分割部材は、光ビームを分割してその分割した光ビームをフーリエ変換して前記検出部にフーリエ変換像を結像する複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイであり、光ビームの前記断面情報は、前記フーリエ変換像に関する情報であることにより、光ビームの波面収差は光ビームの位置情報とフーリエ変換像に関する情報とにより求められるので、光の利用効率をおとさずにリアルタイムで波面収差を測定することができる。
【０１０３】
請求項９記載の発明によれば、請求項６記載の光情報処理装置に用いられるピンホールアレイの製造方法であって、前記ピンホールアレイをフォトリソグラフィ工程を用いて製造するようにしたことにより、フォトリソグラフィ工程といった半導体プロセスを用いてピンホールアレイを製造することで、微小なピンホールアレイを容易かつ高精度に大量生産することができ、これにより、このピンホールアレイを用いた請求項６記載の光情報処理装置の小型軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【０１０４】
請求項１０記載の発明によれば、請求項８記載の光情報処理装置に用いられるマイクロレンズアレイの製造方法であって、前記マイクロレンズアレイをフォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程とを用いて製造するようにしたことにより、フォトリソグラフィ工程及びドライエッチングといった半導体プロセスを用いてマイクロレンズアレイを製造することで、微小なマイクロレンズアレイを容易かつ高精度に大量生産することができ、これにより、このマイクロレンズアレイを用いた請求項８記載の光情報処理装置の小型軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の光ディスク装置を示す模式図である。
【図２】ピンホールアレイを示す断面構造図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態の光ディスク装置を示す模式図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態の光ディスク装置を示す模式図である。
【図５】収差補正演算部を示すブロック図である。
【図６】本発明の第四の実施の形態のピンホールアレイの製造方法をプロセス順に示す断面構造図である。
【図７】本発明の第五の実施の形態のマイクロレンズアレイの製造方法をプロセス順に示す断面構造図である。
【図８】従来の光ディスク装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１，２０，３０　　　光情報処理装置（光ディスク装置）
２　　　　光源（ＬＤ）
１１　　　分割部材、ピンホールアレイ
１３　　　検出部（受光素子）
１４　　　位相変更部（波面補正素子）
１７　　　ピンホール
３２　　　分割部材、マイクロレンズアレイ
３４　　　マイクロレンズ
Ｄ　　　　光記録媒体（光ディスク）

Claims (10)

1. 光源から出射される光ビームを用いて光記録媒体に対して情報の記録、再生又は消去を行なう光情報処理装置において、
   光ビームの光路上に位置付けられて前記光源から出射された光ビームを複数の光ビームに分割する分割部材と、
   前記分割部材により分割された前記複数の光ビームを受光してそれらの光ビームの位置に関する位置情報とそれらの光ビームの断面に関する断面情報とを検出する検出部と、
   前記光源から出射された光ビームの波面収差を前記検出部が検出した光ビームの前記位置情報と前記断面情報とに基づいて測定する波面収差測定手段と、
   前記光路上に設けられ前記光源から出射された光ビームの複数の分割領域毎に光ビームの位相を変更可能な位相変更部と、
   前記波面収差測定手段により測定された前記波面収差に基づいて前記位相変更部を制御して前記光源から出射される光ビームの波面収差の補正を行なう波面収差補正手段と、
   を備えることを特徴とする光情報処理装置。
2. 前記検出部は、１次元的に区分された複数の受光領域を有し、これらの複数の受光領域で前記複数の光ビームを受光することを特徴とする請求項１記載の光情報処理装置。
3. 前記検出部は、２次元的に区分された複数の受光領域を有し、これらの複数の受光領域で前記複数の光ビームを受光することを特徴とする請求項１記載の光情報処理装置。
4. 前記検出部の前記受光領域の数は、前記分割部材による光ビームの分割数よりも多いことを特徴とする請求項２又は３記載の光情報処理装置。
5. 前記分割部材を前記光路に対して進退自在に保持する保持部と、
   前記分割部材を前記光路に対して進退させる移動部と、
   前記移動部を駆動する駆動源と、
   前記検出部による前記複数の光ビームの受光の後に前記駆動源を制御して前記分割部材を前記光路から退かす移動手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の光情報処理装置。
6. 前記分割部材は、光ビームを分割する複数のピンホールが配列されたピンホールアレイであることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の光情報処理装置。
7. 光ビームの前記断面情報は、光ビームの断面の大きさに関する情報であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載の光情報処理装置。
8. 前記分割部材は、光ビームを分割してその分割した光ビームをフーリエ変換して前記検出部にフーリエ変換像を結像する複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイであり、
   光ビームの前記断面情報は、前記フーリエ変換像に関する情報であることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の光情報処理装置。
9. 請求項６記載の光情報処理装置に用いられるピンホールアレイの製造方法であって、
   前記ピンホールアレイをフォトリソグラフィ工程を用いて製造するようにしたピンホールアレイの製造方法。
10. 請求項８記載の光情報処理装置に用いられるマイクロレンズアレイの製造方法であって、
    前記マイクロレンズアレイをフォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程とを用いて製造するようにしたマイクロレンズアレイの製造方法。

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