JP2006010347A - 光学測定装置及び光ピックアップレンズ調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の大型化を防止しつつ、光ピックアップレンズの位置測定等の可能な光学測定装置及び光ピックアップレンズ調整装置を提供する。
【解決手段】 レーザ光源２２からの平行光がレンズＷ上に照射されることにより正反射した光を、ビームスプリッタ２４により角度測定用正反射光Ｌ１と位置測定用正反射光Ｌ２とに分岐させ、角度測定用正反射光Ｌ１を収束レンズ２５により収束して角度測定用撮像手段２７の撮像面２７Ａに集光させるとともに、位置測定用正反射光Ｌ２を収束レンズ２５を介さずに位置測定用撮像手段２８の撮像面２８Ａに照射させ、角度測定用撮像手段２７の撮像面２７Ａにおける集光位置に基づいてレンズＷの傾きを測定するとともに、測定されたレンズＷの傾き及び位置測定用撮像手段２８の撮像面２８Ａにおける照射位置に基づいてレンズＷの位置を測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学測定装置及び光ピックアップレンズ調整装置に関する。

光ピックアップレンズ調整装置は、例えば、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk又はDigital Video Disk）等に搭載される光ピックアップ装置に備えられた光ピックアップレンズ（以下、「レンズＷ」という）の組付けが正しく行なわれているか否か、即ち、レンズＷが水平状態で組付けられているか（傾きが水平であるか）否かを光ピックアップレンズ調整装置内の光学測定装置により測定し、この測定結果に基づいて駆動手段によりレンズＷの傾きを正規角度（水平）に調整するものである。

ここで、この光学測定装置として、例えば、図６に示すように、オートコリメータを用いたものが知られている。これは、投光手段たるレーザ光源１からの光をコリメータレンズ２により平行光に変えてレンズＷ表面に照射し、その正反射光をハーフミラー３を介して収束レンズ４により集光し、ＣＣＤ５の撮像面５Ａ上に形成された集光位置に基づいてレンズＷの傾きを測定する構成とされている。
特開２００１−３０４８３１号公報

ところで、レンズＷの組付けに際して、その傾きだけでなくレンズＷの位置（水平方向の位置）についても正確に組付けなければ、所定の位置に向けて光が出射されないため、光ピックアップ装置の所望の精度を達成することができない。

一方、上記した構成ではレンズＷの位置（水平方向の位置）を測定できないため、レンズＷの位置を測定しようとした場合には、位置検出用の構成が別に必要になり、装置が大型化してしまうという問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、装置の大型化を防止しつつ、レンズＷの位置測定等の可能な光学測定装置及び光ピックアップレンズ調整装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、測定対象物に光を照射し、その反射光に基づいて測定対象物の傾きを測定する光学測定装置であって、
光を出射する投光手段と、
前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの平行光が、この平行光の照射領域内に収まる大きさの測定対象物上に照射されることにより当該測定対象物上で正反射した光を、前記投光手段とは異なる位置に向かう角度測定用正反射光と位置測定用正反射光とに分岐させる分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された角度測定用正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記角度測定用正反射光を撮像面に集光させる角度測定用撮像手段と、
前記位置測定用正反射光を前記収束レンズを介さずに撮像面に照射させる位置測定用撮像手段と、
前記角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて前記測定対象物の傾きを測定するとともに、前記測定された測定対象物の傾き及び前記位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物の位置を測定する測定手段と、を備えている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、測定対象物に光を照射し、その反射光に基づいて測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
光を出射する投光手段と、
前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの平行光が当該平行光の照射領域内に収まる大きさの測定対象物上に照射されることにより前記測定対象物上で正反射した光を、前記投光手段とは異なる位置に向かう角度測定用正反射光と位置測定用正反射光とに分岐させる分岐手段と、
距離測定に用いる光を出射する距離測定用投光手段と、
前記距離測定用投光手段からの光が前記測定対象物に照射されることにより前記測定対象物で正反射した距離測定用正反射光及び前記分岐手段により分岐された角度測定用正反射光を収束する収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記角度測定用正反射光を撮像面に集光させる角度測定用撮像手段と、
前記収束レンズにより収束された前記距離測定用正反射光を撮像面に集光させる距離測定用撮像手段と、
前記分岐手段により分岐された位置測定用正反射光を前記収束レンズを介さずに撮像面に照射させる位置測定用撮像手段と、
前記角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて前記測定対象物の傾きを測定するとともに、前記測定された測定対象物の傾き及び前記距離測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する一方、前記測定された測定対象物の傾き及び前記位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物の位置を測定する測定手段と、を備えている構成としたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記距離測定用撮像手段と前記位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、
前記測定手段は、前記投光手段の投光時には、前記共通の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物の位置を測定する一方、前記距離測定用投光手段の投光時には、前記共通の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物の距離を測定するところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記角度測定用撮像手段と前記位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、
前記角度測定用正反射光は、第１の光路により前記収束レンズを介して前記共通の撮像面に集光されるとともに、前記位置測定用正反射光は、第２の光路により前記収束レンズを介さずに前記共通の撮像面に照射される一方、前記投光手段により投光された光を前記第１の光路と前記第２の光路とに切替える切替手段を備え、
前記測定手段は、前記切替手段により前記第１の光路に切替えられたときには、前記測定対象物の傾きを測定する一方、前記切替手段により前記第２の光路に切替えられたときには、前記測定対象物の位置を測定するところに特徴を有する。

請求項５の発明は、光源と、その光源からの光を収束して外部に出射させる光ピックアップレンズとを備えた光ピックアップ装置において当該光ピックアップレンズに光を照射し、その反射光に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを測定する光学測定装置と、この光学測定装置による測定結果に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを調整する機能と、を備えた光ピックアップ装置の光ピックアップレンズ調整装置であって、
前記光ピックアップレンズの傾きを調整可能な傾角可変機構を駆動させる駆動手段と、
前記光ピックアップ装置を固定する調整ステージと、
前記調整ステージを移動させるステージ駆動手段と、
前記駆動手段及び前記ステージ駆動手段を駆動させることにより、前記光ピックアップレンズを所望の傾き及び位置に調整する制御手段とを備え、
前記光学測定装置は、
光を出射する投光手段と、
前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの平行光が、この平行光の照射領域内に収まる大きさの前記光ピックアップレンズ上に照射されることにより当該光ピックアップレンズ上で正反射した光を、前記投光手段とは異なる位置に向かう角度測定用正反射光と位置測定用正反射光とに分岐させる分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された角度測定用正反射光を収束する収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記角度測定用正反射光を撮像面に集光させる角度測定用撮像手段と、
前記位置測定用正反射光を前記収束レンズを介さずに撮像面に照射させる位置測定用撮像手段と、
前記角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを測定するとともに、前記測定された光ピックアップレンズの傾き及び前記位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズの位置を測定する測定手段とを備え、
前記測定手段による測定結果に基づいて、前記制御手段により前記光ピックアップレンズを正規の傾き及び位置に調整する構成としたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、光源と、その光源からの光を収束して外部に出射させる光ピックアップレンズとを備えた光ピックアップ装置の当該光ピックアップレンズに光を照射し、その反射光に基づいて前記光ピックアップレンズの傾き及び距離を測定する光学測定装置と、この光学測定装置による測定結果に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを調整する機能と、を備えた光ピックアップ装置の光ピックアップレンズ調整装置であって、
前記光ピックアップレンズの傾きを調整可能な傾角可変機構を駆動させる駆動手段と、
前記光ピックアップ装置を固定する調整ステージと、
前記調整ステージを移動させるステージ駆動手段と、
前記駆動手段及び前記ステージ駆動手段を駆動させることにより、前記光ピックアップレンズを所望の傾き及び位置に調整する制御手段とを備え、
前記光学測定装置は、
光を出射する投光手段と、
前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの平行光が当該平行光の照射領域内に収まる大きさの前記光ピックアップレンズ上に照射されることにより前記光ピックアップレンズ上で正反射した光を、前記投光手段とは異なる位置に向かう角度測定用正反射光と位置測定用正反射光とに分岐させる分岐手段と、
距離測定に用いる光を出射する距離測定用投光手段と、
前記距離測定用投光手段からの光が前記光ピックアップレンズに照射されることにより前記光ピックアップレンズで正反射した距離測定用正反射光及び前記分岐手段により分岐された角度測定用正反射光を収束する収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記角度測定用正反射光を撮像面に集光させる角度測定用撮像手段と、
前記収束レンズにより収束された前記距離測定用正反射光を撮像面に集光させる距離測定用撮像手段と、
前記分岐手段により分岐された位置測定用正反射光を前記収束レンズを介さずに撮像面に照射させる位置測定用撮像手段と、
前記角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを測定するとともに、前記測定された光ピックアップレンズの傾き及び前記距離測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズまでの距離を測定する一方、前記測定された光ピックアップレンズの傾き及び前記位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズの位置を測定する測定手段とを備え、
前記測定手段による測定結果に基づいて、前記制御手段により前記光ピックアップレンズを正規の傾き及び位置に調整する構成としたところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項６に記載のものにおいて、前記光学測定装置における前記距離測定用撮像手段と前記位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、
前記測定手段は、前記投光手段の投光時には、前記共通の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズの位置を測定する一方、前記距離測定用投光手段の投光時には、前記共通の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズの位置を測定するところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のものにおいて、前記光学測定装置における前記角度測定用撮像手段と前記位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、
前記角度測定用正反射光は、第１の光路により前記収束レンズを介して前記共通の撮像面に集光されるとともに、前記位置測定用正反射光は、第２の光路により前記収束レンズを介さずに前記共通の撮像面に照射される一方、前記投光手段により投光された光を前記第１の光路と前記第２の光路とに切替える切替手段を備え、
前記測定手段は、前記切替手段により前記第１の光路に切替えられたときには、前記光ピックアップレンズの傾きを測定する一方、前記切替手段により前記第２の光路に切替えられたときには、前記光ピックアップレンズの位置を測定するところに特徴を有する。

＜請求項１の発明及び請求項５の発明＞
本構成によれば、投光手段から出射された光がコリメータレンズにより平行光とされた後に当該平行光の照射領域内に収まる大きさの測定対象物（光ピックアップレンズ）上に導かれる。
そして、測定対象物（光ピックアップレンズ）で正反射した光のうち、分岐手段で分岐した角度測定用正反射光が収束レンズにより収束されて角度測定用撮像手段の撮像面に集光されるから、この集光位置に基づいて測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾きを測定することができる。
また、測定対象物（光ピックアップレンズ）で正反射した光のうち、分岐手段で分岐された位置測定用正反射光は、収束レンズを介さずに位置測定用撮像手段の撮像面に照射されるから、この照射位置及び測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾きに基づいて測定対象物（光ピックアップレンズ）の位置を測定することができる。
したがって、共通の投光手段から投光された光により、測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾きと位置とを測定することができるから、位置測定用の投光手段を別に設ける必要がなく、光学測定装置（光ピックアップレンズ調整装置）の大型化を防止することができる。

＜請求項２の発明及び請求項６の発明＞
本構成によれば、請求項１及び請求項５の構成に加えて、距離測定用投光手段により出射された光は、測定対象物（光ピックアップレンズ）上に照射されるとともに、測定対象物（光ピックアップレンズ）にて反射した距離測定用正反射光が収束レンズにより収束されて距離測定用撮像手段の撮像面に集光される。
そして、測定手段により、角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾きを測定するとともに、測定された測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾き及び距離測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて測定対象物（光ピックアップレンズ）までの距離を測定する一方、測定された測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾き及び位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて測定対象物（光ピックアップレンズ）の位置を測定するから、より正確に測定対象物（光ピックアップレンズ）までの距離及び測定対象物（光ピックアップレンズ）の位置を測定することができる。
したがって、共通の投光手段から投光された光により、測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾きと位置とを測定することができるから、位置測定用の投光手段を別に設ける必要がなく、光学測定装置（光ピックアップレンズ調整装置）の大型化を防止できる。 また、測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾きと距離とに基づいて測定対象物（光ピックアップレンズ）の距離を測定するから、正確に測定対象物（光ピックアップレンズ）の距離を測定することができる。

＜請求項３の発明及び請求項７の発明＞
本構成によれば、距離測定用撮像手段と位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされているから、部品点数を削減し、光学測定装置（光ピックアップレンズ調整装置）を小型化することができる。

＜請求項４の発明及び請求項８の発明＞
本構成によれば、角度測定用撮像手段と位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、切替手段により、第１の光路に切替えたときには、共通の撮像面に角度測定用正反射光が集光されて、測定対象物（光ピックアップレンズ）の傾きが測定されるとともに、第２の光路に切替えたときには、共通の撮像面に位置測定用正反射光が照射されて、測定対象物（光ピックアップレンズ）の位置が測定される。

したがって、角度測定用撮像手段と位置測定用撮像手段のそれぞれについて、撮像面を構成する必要がないから、部品点数を削減し、光学測定装置（光ピックアップレンズ調整装置）を小型化することができる。

＜実施形態１＞
本発明に係る光ピックアップレンズ調整装置の実施形態１を図１を参照して説明する。
本実施形態の光ピックアップレンズ調整装置１０は、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等に搭載されている光ピックアップ装置２０の対物レンズとしての光ピックアップレンズ（以下、「レンズＷ」という）の傾き及び位置の調整が可能となっている。なお、図１において、図面横方向をＸ軸、図面と直交する方向をＹ軸、図面上下方向をＺ軸と定める。

１．光ピックアップ装置の構成
光ピックアップ装置２０は、図１に示すように、投受光素子１１（本発明の「光源」に相当）と、１／４波長板１２と、反射ミラー１３と、コリメートレンズ１４と、レンズＷと、このレンズＷの支持角度を変更可能な支持部材１５とを備えて構成されており、この光ピックアップ装置２０の全体は水平な調整ステージ３１上に固定された状態とされている。

そして、投受光素子１１から出射された光は１／４波長板１２、反射ミラー１３を介して、コリメートレンズ１４を透過することで平行光に変えられ、その後レンズＷにより収束されて外部に出射されるよう構成されている。

支持部材１５（本発明の「レンズ傾角可変機構」に相当）は、例えばこの対角位置に設けられた２本の螺子（図示せず）のうち、一方を回すことでθＸ方向（Ｘ軸を中心にレンズＷを回動させる方向）に回動し、他方を回すことでθＹ方向（Ｙ軸を中心にレンズＷを回動させる方向）に回動するようになっており、この支持部材１５の回動に伴なってレンズＷの傾きも変更される。なお、これらの螺子は後述する光ピックアップレンズ調整装置１０のドライバ駆動手段３２の駆動により回動するようになっている。

２．光ピックアップレンズ調整装置の構成
光ピックアップレンズ調整装置１０は、レンズＷの傾き及び位置を測定する光学測定装置２１と、この光学測定装置２１による測定結果に基づいてレンズＷの傾き及び位置を調整するレンズ調整部２６とからなる。

（１）光学測定装置
光学測定装置２１は、図１に示すように、レーザ光源２２（本発明の「投光手段」に相当）の前方にコリメータレンズ２３とビームスプリッタ２４が配されており、ＣＰＵ３５からの投光信号Ｓａを受けてレーザ光源２２から出射された光はコリメータレンズ２３により平行光とされ、この平行光がビームスプリッタ２４でほぼ直角に反射してレンズＷに照射されるようになっている。なお、この平行光の光幅（照射領域）はレンズＷよりも大きい幅（照射領域）とされており、レンズＷの全体が平行光の照射領域内に収まるようになっている。

そして、レンズＷで正反射した光は、ビームスプリッタ２４にて、このビームスプリッタ２４を透過する角度測定用正反射光Ｌ１と、このビームスプリッタ２４にてレーザ光源２２側に反射する位置測定用正反射光Ｌ２とに分岐する（ビームスプリッタ２４が本発明の「分岐手段」に相当）。

角度測定用正反射光Ｌ１は、収束レンズ２５にて収束された後、例えば２次元ＣＣＤからなる角度測定用撮像手段２７の撮像面２７Ａに集光される。そして、この集光位置に応じたディジタル信号列からなる撮像信号ＳｃがＣＰＵ３５に出力される。

位置測定用正反射光Ｌ２は、ビームスプリッタ２４とコリメータレンズ２３との間に配されたハーフミラー３６によりほぼ直角に反射した後に、同じく２次元ＣＣＤからなる位置測定用撮像手段２８の撮像面２８Ａに平行光のままで照射される。そして、この照射位置に応じたディジタル信号列からなる撮像信号ＳｄがＣＰＵ３５に出力される。

ＣＰＵ３５（本発明の「測定手段」に相当）は、撮像信号Ｓｃ,Ｓｄを受信すると以下に示す「傾き測定」,「位置測定」の処理を行う。
「傾き測定」
本実施形態では周知のオートコリメーション法を用いて傾き測定を行なう構成とされており、ここでは、詳細な説明は割愛する。まず、ＣＰＵ３５は、角度測定用撮像手段２７からの撮像信号Ｓｃより、最大の受光量を有する画素を集光スポット位置と決定し、撮像面２７Ａにおける基準位置（レンズＷに傾きがないとするときの撮像面２７Ａにおける集光スポット位置。例えば、撮像面２７Ａの中央位置）と集光位置との距離及び方向からレンズＷの傾きを算出する。

「位置測定」
位置測定では、まずＣＰＵ３５は、上記の傾き測定によりレンズＷの傾きを測定する。そして、位置測定用撮像手段２８からの撮像信号Ｓｄより、レンズＷで反射した位置測定用正反射光Ｌ２の撮像面２８Ａにおける照射位置（撮像面２８Ａ上にレンズＷの形（写像）とほぼ同じ（相似）形が照射される領域）を求めるとともに、この照射位置から求められるレンズＷの位置に傾き測定で算出された傾きに応じて補正を行ない、ＸＹ方向におけるレンズＷの実際の位置を測定する。これによりレンズＷの傾きにより撮像面２８Ａにおける照射位置が変わっても、傾きに応じて位置が補正されるから正確にレンズＷの位置を測定することができる。

（２）レンズ調整部
レンズ調整部２６は、ドライバ駆動手段３２（本発明の「駆動手段」に相当）と調整ステージ３１とステージ駆動手段３３とＣＰＵ３５とを備えて構成されている。
ドライバ駆動手段３２は、支持部材１５に設けられた２本の螺子を回動可能とされており、ＣＰＵ３５から駆動信号を受信すると２本の螺子を回動させることにより、レンズＷの傾き（θＸ,θＹ方向）を変更する。

調整ステージ３１上には光ピックアップ装置２０が固定されている。また、調整ステージ３１にはサーボ機構（図示せず）が備え付けられており、後述するステージ駆動手段３３からサーボ駆動信号を受けるとＸＹ平面を２次元的に移動するようになっており、これに伴なって光ピックアップ装置２０もＸＹ平面上を移動することによりＸＹ平面上でのレンズＷの位置（Ｘ,Ｙ方向）を変更できるようになっている。

ステージ駆動手段３３は、ＣＰＵ３５から駆動信号を受信すると調整ステージ３１のサーボ機構（図示せず）を駆動するようになっている。

ＣＰＵ３５は、上記したように光学測定装置２１により測定したレンズＷの傾きを予め設定されている基準となる傾き（水平）と比較し、これらの傾きが異なる場合には、ドライバ駆動手段３２を駆動させることによりレンズＷの傾きが基準位置（水平）となるように調整される。

また、ＣＰＵ３５は、光学測定装置２１により測定したレンズＷの位置を予め設定されている基準位置（レンズＷの中心が光の光軸中心と等しくなる位置）と比較し、これらの位置が異なる場合には、ステージ駆動手段３３を駆動させてレンズＷの傾きが基準位置となるように調整ステージ３１の位置を調整する。なお、ＣＰＵ３５が本発明の「制御手段」に相当する。

３．本実施形態の効果
本構成によれば、レーザ光源２２から出射された光がコリメータレンズ２３により平行光とされた後に当該平行光の照射領域内に収まる大きさのレンズＷ上に導かれる。

そして、レンズＷで正反射した光のうち、ビームスプリッタ２４で分岐した角度測定用正反射光Ｌ１が収束レンズ２５により収束されて角度測定用撮像手段２７の撮像面２７Ａに集光されるから、この集光位置に基づいてレンズＷの傾きを測定することができる。

また、レンズＷで正反射した光のうち、ビームスプリッタ２４で分岐された位置測定用正反射光Ｌ２は、収束レンズ２５を介さずに位置測定用撮像手段２８の撮像面２８Ａに照射されるから、この照射位置及びレンズＷの傾きに基づいてレンズＷの位置を測定することができる。

したがって、共通の投光手段から投光された光により、レンズＷの傾きと位置とを調整（測定）することができるから、位置測定用の投光手段を別に設ける必要がなく、光ピックアップレンズ調整装置１０（光学測定装置２１）の大型化を防止することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２について図２を参照して説明する。
実施形態２は、実施形態１の光学測定装置２１にレンズＷの距離（Ｚ軸方向の位置）を測定するための構成が付加されたものである。以下、同一の構成に付いては同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成を説明する。

符号４１は距離測定用レーザ光源であって、ＣＰＵ３５からの投光信号Ｓｂに基づいて距離測定用レーザ光Ｌ３が投光される。

距離測定用レーザ光源４１から出射された距離測定用レーザ光Ｌ３は、コリメータレンズ４２（収束レンズ）により平行光（若干の収束光も含む）とされ、この平行光がミラー４３、ビームスプリッタ２４にて反射した後、レンズＷの表面に斜めから入光するようになっている。

レンズＷの表面における距離測定用レーザ光Ｌ３の正反射光である距離測定用正反射光Ｌ３’は、ビームスプリッタ２４を透過したのち収束レンズ２５によって収束されつつ、ビームスプリッタ４６、ハーフミラー４４で反射した後に、位置測定用撮像手段２８と共通の撮像面２８Ａに集光されるようになっている。すなわち、位置測定用撮像手段２８は距離測定用撮像手段２９を兼ねる構成となっている。

＜ＣＰＵの処理＞
ＣＰＵ３５は、タイミングをずらして投光信号Ｓａ,Ｓｂを送信し、レーザ光源２２と距離測定用レーザ光源４１とに投光タイミングをずらして投光させる（例えば、交互に投光させる）。これにより、レーザ光源２２の投光タイミングに同期して角度測定用正反射光Ｌ１及び位置測定用正反射光Ｌ２による撮像信号Ｓｃ,Ｓｄが角度測定用撮像手段２７及び位置測定用撮像手段２８からＣＰＵ３５に入力されるから、ＣＰＵ３５は撮像信号Ｓｃ,Ｓｄに基づいてレンズＷの傾き及び位置を測定する。
また、ＣＰＵ３５には、距離測定用レーザ光源４１の投光タイミングに同期して距離測定用撮像手段２９から距離測定用正反射光Ｌ３’による撮像信号Ｓｅが入力されるから、以下に示す距離測定を行うことができる。
なお、本実施形態では、レーザ光源２２と距離測定用レーザ光源４１とから出射される光の波長は同一波長であるが、レーザ光源２２と距離測定用レーザ光源４１とから異なる波長の光が出射されるように構成してもよい。

「距離測定」
距離測定では、実施形態１と同様の傾き測定により、レンズＷの傾きを測定する。そして、距離測定用撮像手段２９からの撮像信号Ｓｅに基づいて例えば最大の受光量とされている画素を光像として代表する。そして、傾き測定で算出された傾きに基づいて補正を行ない、光像の位置と基準位置との距離及び方向からレンズＷの距離を算出する。

本実施形態によれば、レンズＷの傾きと距離とに基づいてレンズＷの距離を測定するから、正確にレンズＷの距離を測定することができる。また、距離測定用撮像手段と位置測定用撮像手段２８とは、その撮像面２８Ａを共通とする構成とされているから、部品点数を削減し、光ピックアップレンズ調整装置１０（光学測定装置２１）を小型化することができる。

＜実施形態３＞
実施形態３は、図３に示すように、実施形態１の光学測定装置２１における角度測定用撮像手段２７と位置測定用撮像手段２８の撮像面２７Ａを共通とし、位置測定用正反射光Ｌ２を２枚のハーフミラー５１,５２に反射させて共通の撮像面２７Ａに導く構成としたものである。
具体的には、位置測定用正反射光Ｌ２の光路上にハーフミラー５１を配し、位置測定用正反射光Ｌ２を反射させるとともに、角度測定用正反射光Ｌ１の光路（本発明の「第１の光路」に相当）上に至る箇所（但し、収束レンズ２５よりも撮像面２７Ａ側）にハーフミラー５２を配し、再び位置測定用正反射光Ｌ２を反射させることとした（この位置測定用正反射光Ｌ２の光路が本発明の「第２の光路」に相当）。なお、ハーフミラー５１の代わりに全反射ミラーを用いる構成としてもよい。

また、ビームスプリッタ２４とコリメータレンズ２３との間に角度測定用正反射光Ｌ１の通過を遮る遮光板５３を駆動装置（図示しない）により挿脱可能に設けるとともに、ハーフミラー３６の一端を回動装置（図示しない）により回動可能とし、この回動により平行光の光路上からハーフミラー３６を離脱可能に構成した（遮光板５３の駆動装置とハーフミラー３６の回動装置とが本発明の「切替手段」に相当）。
そして、遮光板５３の駆動装置及びハーフミラー３６の回動装置は、ＣＰＵ３５の駆動信号により駆動されるようになっている。

以下、レンズＷの傾き及び位置のそれぞれの測定時におけるＣＰＵ３５の処理について説明する。
（１）レンズの傾き測定
レンズＷの傾き測定時には、ＣＰＵ３５は、ハーフミラー３６の回動装置を駆動させ、ハーフミラー３６を位置測定用正反射光Ｌ２の光路上から離脱した位置（図３の２点鎖線の位置）まで回動させるとともに、遮光板５３の駆動装置を駆動させ、遮光板５３を角度測定用正反射光Ｌ１の光路外へ脱着（離脱）させる（２点鎖線の位置）。

これにより共通の撮像面２７Ａには、角度測定用正反射光Ｌ１のみが集光されて、位置測定用正反射光Ｌ２は撮像面２７Ａに照射されないから、ＣＰＵ３５は、撮像面２７Ａの集光位置に基づいてレンズＷの傾き測定を行うことができる。

（２）レンズの位置測定
レンズＷの位置測定時には、ＣＰＵ３５は、ハーフミラー３６の回動装置を駆動させ、ハーフミラー３６を位置測定用正反射光Ｌ２の光路上を遮る位置（図３の実線の位置）まで回動させるとともに、遮光板５３の駆動装置を駆動させ、遮光板５３を角度測定用正反射光Ｌ１の光路上を遮る位置（実線の位置）に挿着させる。

これにより、これにより共通の撮像面２７Ａには、位置測定用正反射光Ｌ２のみが照射されて、角度測定用正反射光Ｌ１は撮像面２７Ａに集光されないから、ＣＰＵ３５は、撮像面２７Ａの照射位置に基づいてレンズＷの位置測定を行うことができる。

本実施形態によれば、角度測定用撮像手段２７と位置測定用撮像手段２８とは、その撮像面２７Ａを共通とする構成とされており、ハーフミラー３６の回動装置及び遮光板５３の駆動装置により、第１の光路に切替えたときには、共通の撮像面２７Ａに角度測定用正反射光Ｌ１が集光されて、レンズＷの傾きが測定されるとともに、第２の光路に切替えたときには、共通の撮像面２７Ａに位置測定用正反射光Ｌ２が照射されて、レンズＷの位置が測定される。

したがって、角度測定用撮像手段２７と位置測定用撮像手段２８のそれぞれについて、撮像面を構成する必要がないから、部品点数を削減し、光ピックアップレンズ調整装置１０（光学測定装置２１）を小型化することができる。

＜実施形態４＞
実施形態４は、図４に示すように、実施形態１の光学測定装置２１におけるレーザ光源２２とコリメータレンズ２３の間に中心軸を等しくする発散レンズ６１とスリット板６２を設けたものであり、レーザ光源２２から出射された光は発散レンズ６１により発散光とされ、この発散光の一部がスリット板６２の光通過孔Ａを通過してコリメータレンズ２３により平行光とされる。

このような構成とすることにより、レーザ光源２２からの光は、光軸付近の光（光束中心部分の光）がスリット板６２の光通過孔Ａを通過してコリメータレンズ２３へ入射され、それ以外の光はスリット板６２で遮断されてコリメータレンズ２３へ入射しない。これにより、光軸部分の光（光束中心部分に光）以外の光がコリメータレンズ２３に入射されることにより生じる平行光の光強度分布の偏りをできる。

＜実施形態５＞
実施形態５は、図５に示すように、実施形態１の光学測定装置２１におけるレーザ光源２２とコリメータレンズ２３の間に中心軸を等しくする集光レンズ７１、ホログラフィックディフューザー７２及びスリット板７３を設け、レーザ光源２２からの光を一旦集光レンズ７１にて収束させ、その収束光をホログラフィックディフューザー７２の入射面に入射させ、ホログラフィックディフューザー７２を通過して拡散した光がスリット板７３を通過した後コリメータレンズ２３により平行光とされるようになっている。

ここで、集光レンズ７１とホログラフィックディフューザー７２との離間距離は集光レンズ７１の焦点距離と同一距離に設定されており、ホログラフィックディフューザー７２とスリット板７３との離間距離は、このホログラフィックディフューザー７２のホログラムパターンによって決定される拡散角度に基づいて設定されている。換言すると、拡散角度が増大するほど離間距離が小さくなり、逆に拡散角度が減少するほど離間距離が大きく設定されることとなる。

なお、レーザ光源２２からの光を一旦集光レンズ７１にて収束させ、その収束光をホログラフィックディフューザー７２の入射面に入射させる構成としたのは、次のような理由による。
仮に、レーザ光源２２からの光を直接にホログラフィックディフューザー７２へ入射させた場合、その入射面からみた仮想的な光源は面光源をなす。従って、複数の点光源が存在し、これら点光源からの発散光がそれぞれ拡散されることとなるから、光束を構成する各光線の進行方向が無秩序的となって、コリメータレンズ２３で平行光に変換することができなくなる。

このような事情により、集光レンズ７１にて投光素子からの光をホログラフィックディフューザー７２の入射面に集光させ、入射面において仮想的に形成される光源を点光源としているのである。

ホログラフィックディフューザー７２（ホログラフィック光学素子あるいはホログラム光拡散体ともいう）は、例えばシート状に形成されたポリカーボネイトを基板として、この基板の表面（入出射面）に形成された無数の溝によりホログラムパターンが構成されている。

このホログラムパターンは拡散角度を決定付けており、ホログラムパターンの異なる複数のディフューザーの中から所望の拡散角度に合致したものを適宜選択することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、レンズＷからの正反射光のうちビームスプリッタ２４を透過した光を角度測定用正反射光Ｌ１し、ビームスプリッタ２４を反射した光を位置測定用正反射光Ｌ２したが、これとは反対に、ビームスプリッタ２４を透過した光を位置測定用正反射光Ｌ２し、ビームスプリッタ２４を反射した光を角度測定用正反射光Ｌ１としてもよい。なお、このようにした場合にも、角度測定用正反射光Ｌ１を収束レンズ２５により収束させ、位置測定用正反射光Ｌ２は収束レンズ２５と通さない。

（２）上記実施形態では、レーザ光源２２からの光は、ビームスプリッタ２４で反射させてレンズＷに照射したが、レンズＷをレーザ光源２２とビームスプリッタ２４との同軸上に配し、ビームスプリッタ２４を透過させた光をレンズＷに照射し、その正反射光を分岐手段により分岐させるようにしてもよい。また、ビームスプリッタ２４を透過させた光をレンズＷに照射し、その正反射光を一旦投光手段とは異なる方向に全反射した後に分岐手段により位置測定用正反射光Ｌ２と角度測定用正反射光Ｌ１に分岐する構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、レンズＷの位置等の測定及び、その測定結果に基づいてレンズＷの位置等の調整を行うこととしたが、位置等の測定や調整を行う対象物としては、レンズＷに限らず、他の（測定）対象物であってもよい。

（４）実施形態３では、位置測定の際には、角度測定用正反射光Ｌ１を遮光板５３により遮光したが、要するに、位置測定の際に角度測定用正反射光Ｌ１が撮像面２７Ａに照射されない構成であればこれに限られない。例えば、ハーフミラー５２を全反射ミラー５２’に代えるとともに、この全反射ミラー５２’を回動可能に構成（図３の２点鎖線部分）し、位置測定の際には、全反射ミラー５２’を光路上に配する（図３のハーフミラー５２と同じ位置）ことで角度測定用正反射光Ｌ１を遮光するようにしてもよい。この場合、角度測定の際には、全反射ミラー５２’を回動させて光路上から離脱（図３の２点鎖線の位置）させることで、位置測定用正反射光Ｌ２が撮像面２７Ａに照射されないようにすればよい。なお、全反射ミラー５２’は両面が反射するミラーが用いられているが、全反射ミラー５２’の代わりにワークＷ側の面は反射しない（遮光される）ミラーを用いてもよい。

（５）実施形態３では、ハーフミラー３６を回動可能に構成したが、ハーフミラー３６を回動不能とし、固定（図３の実線の位置）した構成であってもよい。

（６）上記実施形態では、位置測定用正反射光Ｌ２を平行光のまま撮像面に照射させる構成としたが、位置測定用正反射光Ｌ２を倍率変換レンズ（収束レンズ）を通した後に撮像面に照射させる構成としてもよい。このとき、撮像面の位置は、倍率変換レンズ（収束レンズ）の焦点位置でなければよく、倍率変換レンズ（収束レンズ）の焦点位置の手前でも後方でもよい。

実施形態１に係る光ピックアップレンズ調整装置の構成を示す概略図 実施形態２に係る光ピックアップレンズ調整装置の構成を示す概略図 実施形態３に係る光ピックアップレンズ調整装置の構成を示す概略図 実施形態４に係る光ピックアップレンズ調整装置の構成を示す概略図 実施形態５に係る光ピックアップレンズ調整装置の構成を示す概略図 従来の光学測定装置の構成を示す概略図

符号の説明

１０…光ピックアップレンズ調整装置
２０…光ピックアップ装置
２１…光学測定装置
２２…レーザ光源（投光手段）
２３…コリメータレンズ
２４…ビームスプリッタ（分岐手段）
２５…収束レンズ
２７…角度測定用撮像手段
２８…位置測定用撮像手段
２７Ａ, ２８Ａ…撮像面
２９…距離測定用撮像手段
３１…調整ステージ
３２…ドライバ駆動手段（駆動手段）
３３…ステージ駆動手段
３６…ハーフミラー
４１…距離測定用レーザ光源（距離測定用投光手段）
５３…遮光板
３５…ＣＰＵ （測定手段,制御手段）
Ｌ１…角度測定用正反射光
Ｌ２…位置測定用正反射光
Ｌ３…距離測定用レーザ光
Ｌ３’…距離測定用正反射光
Ｗ…光ピックアップレンズ

Claims (8)

1. 測定対象物に光を照射し、その反射光に基づいて測定対象物の傾きを測定する光学測定装置であって、
   光を出射する投光手段と、
   前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズからの平行光が、この平行光の照射領域内に収まる大きさの測定対象物上に照射されることにより当該測定対象物上で正反射した光を、前記投光手段とは異なる位置に向かう角度測定用正反射光と位置測定用正反射光とに分岐させる分岐手段と、
   前記分岐手段により分岐された角度測定用正反射光を収束させる収束レンズと、
   前記収束レンズにより収束された前記角度測定用正反射光を撮像面に集光させる角度測定用撮像手段と、
   前記位置測定用正反射光を前記収束レンズを介さずに撮像面に照射させる位置測定用撮像手段と、
   前記角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて前記測定対象物の傾きを測定するとともに、前記測定された測定対象物の傾き及び前記位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物の位置を測定する測定手段と、を備えていることを特徴とする光学測定装置。
2. 測定対象物に光を照射し、その反射光に基づいて測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
   光を出射する投光手段と、
   前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズからの平行光が当該平行光の照射領域内に収まる大きさの測定対象物上に照射されることにより前記測定対象物上で正反射した光を、前記投光手段とは異なる位置に向かう角度測定用正反射光と位置測定用正反射光とに分岐させる分岐手段と、
   距離測定に用いる光を出射する距離測定用投光手段と、
   前記距離測定用投光手段からの光が前記測定対象物に照射されることにより前記測定対象物で正反射した距離測定用正反射光及び前記分岐手段により分岐された角度測定用正反射光を収束する収束レンズと、
   前記収束レンズにより収束された前記角度測定用正反射光を撮像面に集光させる角度測定用撮像手段と、
   前記収束レンズにより収束された前記距離測定用正反射光を撮像面に集光させる距離測定用撮像手段と、
   前記分岐手段により分岐された位置測定用正反射光を前記収束レンズを介さずに撮像面に照射させる位置測定用撮像手段と、
   前記角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて前記測定対象物の傾きを測定するとともに、前記測定された測定対象物の傾き及び前記距離測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する一方、前記測定された測定対象物の傾き及び前記位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物の位置を測定する測定手段と、を備えていることを特徴とする光学測定装置。
3. 前記距離測定用撮像手段と前記位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、
   前記測定手段は、前記投光手段の投光時には、前記共通の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物の位置を測定する一方、前記距離測定用投光手段の投光時には、前記共通の撮像面における照射位置に基づいて前記測定対象物の距離を測定することを特徴とする請求項２に記載の光学測定装置。
4. 前記角度測定用撮像手段と前記位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、
   前記角度測定用正反射光は、第１の光路により前記収束レンズを介して前記共通の撮像面に集光されるとともに、前記位置測定用正反射光は、第２の光路により前記収束レンズを介さずに前記共通の撮像面に照射される一方、前記投光手段により投光された光を前記第１の光路と前記第２の光路とに切替える切替手段を備え、
   前記測定手段は、前記切替手段により前記第１の光路に切替えられたときには、前記測定対象物の傾きを測定する一方、前記切替手段により前記第２の光路に切替えられたときには、前記測定対象物の位置を測定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学測定装置。
5. 光源と、その光源からの光を収束して外部に出射させる光ピックアップレンズとを備えた光ピックアップ装置において当該光ピックアップレンズに光を照射し、その反射光に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを測定する光学測定装置と、この光学測定装置による測定結果に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを調整する機能と、を備えた光ピックアップ装置の光ピックアップレンズ調整装置であって、
   前記光ピックアップレンズの傾きを調整可能な傾角可変機構を駆動させる駆動手段と、
   前記光ピックアップ装置を固定する調整ステージと、
   前記調整ステージを移動させるステージ駆動手段と、
   前記駆動手段及び前記ステージ駆動手段を駆動させることにより、前記光ピックアップレンズを所望の傾き及び位置に調整する制御手段とを備え、
   前記光学測定装置は、
   光を出射する投光手段と、
   前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズからの平行光が、この平行光の照射領域内に収まる大きさの前記光ピックアップレンズ上に照射されることにより当該光ピックアップレンズ上で正反射した光を、前記投光手段とは異なる位置に向かう角度測定用正反射光と位置測定用正反射光とに分岐させる分岐手段と、
   前記分岐手段により分岐された角度測定用正反射光を収束する収束レンズと、
   前記収束レンズにより収束された前記角度測定用正反射光を撮像面に集光させる角度測定用撮像手段と、
   前記位置測定用正反射光を前記収束レンズを介さずに撮像面に照射させる位置測定用撮像手段と、
   前記角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを測定するとともに、前記測定された光ピックアップレンズの傾き及び前記位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズの位置を測定する測定手段とを備え、
   前記測定手段による測定結果に基づいて、前記制御手段により前記光ピックアップレンズを正規の傾き及び位置に調整することを特徴とする光ピックアップ装置の光ピックアップレンズ調整装置。
6. 光源と、その光源からの光を収束して外部に出射させる光ピックアップレンズとを備えた光ピックアップ装置の当該光ピックアップレンズに光を照射し、その反射光に基づいて前記光ピックアップレンズの傾き及び距離を測定する光学測定装置と、この光学測定装置による測定結果に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを調整する機能と、を備えた光ピックアップ装置の光ピックアップレンズ調整装置であって、
   前記光ピックアップレンズの傾きを調整可能な傾角可変機構を駆動させる駆動手段と、
   前記光ピックアップ装置を固定する調整ステージと、
   前記調整ステージを移動させるステージ駆動手段と、
   前記駆動手段及び前記ステージ駆動手段を駆動させることにより、前記光ピックアップレンズを所望の傾き及び位置に調整する制御手段とを備え、
   前記光学測定装置は、
   光を出射する投光手段と、
   前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズからの平行光が当該平行光の照射領域内に収まる大きさの前記光ピックアップレンズ上に照射されることにより前記光ピックアップレンズ上で正反射した光を、前記投光手段とは異なる位置に向かう角度測定用正反射光と位置測定用正反射光とに分岐させる分岐手段と、
   距離測定に用いる光を出射する距離測定用投光手段と、
   前記距離測定用投光手段からの光が前記光ピックアップレンズに照射されることにより前記光ピックアップレンズで正反射した距離測定用正反射光及び前記分岐手段により分岐された角度測定用正反射光を収束する収束レンズと、
   前記収束レンズにより収束された前記角度測定用正反射光を撮像面に集光させる角度測定用撮像手段と、
   前記収束レンズにより収束された前記距離測定用正反射光を撮像面に集光させる距離測定用撮像手段と、
   前記分岐手段により分岐された位置測定用正反射光を前記収束レンズを介さずに撮像面に照射させる位置測定用撮像手段と、
   前記角度測定用撮像手段の撮像面における集光位置に基づいて前記光ピックアップレンズの傾きを測定するとともに、前記測定された光ピックアップレンズの傾き及び前記距離測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズまでの距離を測定する一方、前記測定された光ピックアップレンズの傾き及び前記位置測定用撮像手段の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズの位置を測定する測定手段とを備え、
   前記測定手段による測定結果に基づいて、前記制御手段により前記光ピックアップレンズを正規の傾き及び位置に調整することを特徴とする光ピックアップ装置の光ピックアップレンズ調整装置。
7. 前記光学測定装置における前記距離測定用撮像手段と前記位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、
   前記測定手段は、前記投光手段の投光時には、前記共通の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズの位置を測定する一方、前記距離測定用投光手段の投光時には、前記共通の撮像面における照射位置に基づいて前記光ピックアップレンズの位置を測定することを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置の光ピックアップレンズ調整装置。
8. 前記光学測定装置における前記角度測定用撮像手段と前記位置測定用撮像手段とは、その撮像面を共通とする構成とされており、
   前記角度測定用正反射光は、第１の光路により前記収束レンズを介して前記共通の撮像面に集光されるとともに、前記位置測定用正反射光は、第２の光路により前記収束レンズを介さずに前記共通の撮像面に照射される一方、前記投光手段により投光された光を前記第１の光路と前記第２の光路とに切替える切替手段を備え、
   前記測定手段は、前記切替手段により前記第１の光路に切替えられたときには、前記光ピックアップレンズの傾きを測定する一方、前記切替手段により前記第２の光路に切替えられたときには、前記光ピックアップレンズの位置を測定することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光ピックアップレンズ調整装置。

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