JP2012073133A - Observation device and observation method - Google Patents

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JP2012073133A JP2010218562A JP2010218562A JP2012073133A JP 2012073133 A JP2012073133 A JP 2012073133A JP 2010218562 A JP2010218562 A JP 2010218562A JP 2010218562 A JP2010218562 A JP 2010218562A JP 2012073133 A JP2012073133 A JP 2012073133A
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訓明 岡田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image formation type observation device and an observation method capable of simultaneously capturing images of positioning marks for a first object plane and a second object plane with different heights without varying magnification.SOLUTION: A observation device 1A includes: partial reflection mirrors 2, 3 arranged coaxially; and an optical microscope 19 for detecting light beams emitted from object points on a hologram surface 21a and a photodetector surface 22a through the partial reflection mirrors 2, 3. The optical microscope 19 observes a photodetector surface 22a (first object plane) by transmitted light from the partial reflection mirrors 2, 3 and observes the hologram surface 21a (second object plane) by transmitted light after reciprocating between the partial reflection mirror 2 and the partial reflection mirror 3. Thus, the observation device 1A can simultaneously optically observe the photodetector surface 22a (first object plane) and the hologram surface 21a (second object plane) which are arranged coaxially and have different heights.

Description

この発明は、観察装置および観察方法に関し、より特定的には、高さの異なる2個の対象物の位置合わせマークを相対的に位置合わせするために光学的に同時に観察する観察装置および観察方法に関する。   The present invention relates to an observation apparatus and an observation method, and more specifically, an observation apparatus and an observation method for observing optically simultaneously in order to relatively align alignment marks of two objects having different heights. About.

位置合わせの手法としては、顕微鏡を用いて位置合わせマークの像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子上に結像させ、画像処理の手法を用いて位置合わせマークの位置を検出する手法が実用化されており、広く使われている。さらに、高さの異なる2個の対象物の位置合わせの場合として、二重焦点レンズを用いる方法や、分離光学系を利用した方法が提案されている。   As an alignment method, there is a method of forming an image of an alignment mark on an image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device) using a microscope and detecting the position of the alignment mark using an image processing method. It has been put into practical use and is widely used. Furthermore, as a case of aligning two objects having different heights, a method using a bifocal lens and a method using a separation optical system have been proposed.

二重焦点レンズは、焦点距離の異なるレンズを同心円状に形成したものである。二重焦点レンズを用いた方法では、2つの焦点距離の差を第一物面と第二物面との間のギャップと等しくする。これにより、第一物面上の位置合わせマークと第二物面上の位置合わせマークとを同一像面に同時に結像させて位置合わせを行なう。二重焦点レンズについては、2つの焦点距離の差を可変としたものが、特許文献1に開示されている。   The bifocal lens is formed by concentrically forming lenses having different focal lengths. In the method using a bifocal lens, the difference between the two focal lengths is made equal to the gap between the first object surface and the second object surface. Thereby, the alignment mark on the first object surface and the alignment mark on the second object surface are simultaneously imaged on the same image surface to perform alignment. A bifocal lens is disclosed in Patent Document 1 in which the difference between two focal lengths is variable.

分離光学系を利用した方法については、非特許文献1に記載がある。ここでは、図7を用いて説明する。   Non-Patent Document 1 describes a method using a separation optical system. Here, it demonstrates using FIG.

図7は、分離光学系を利用した従来の観測装置100の構成を示した図である。
図7を参照して、観測装置100は、光源60と、対物レンズ61,63,65と、ハーフミラー62,67と、プリズム64,66とを備える。観測装置100には、顕微鏡鏡筒内に光路の異なる2つの光学系が設けられている。第1の光学系は、ハーフミラー62と、対物レンズ63と、プリズム64とを含む。第2の光学系は、ハーフミラー67と、対物レンズ65と、プリズム66とを含む。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional observation apparatus 100 using a separation optical system.
Referring to FIG. 7, the observation apparatus 100 includes a light source 60, objective lenses 61, 63, 65, half mirrors 62, 67, and prisms 64, 66. The observation apparatus 100 is provided with two optical systems having different optical paths in a microscope barrel. The first optical system includes a half mirror 62, an objective lens 63, and a prism 64. The second optical system includes a half mirror 67, an objective lens 65, and a prism 66.

観測装置100は、光源60からの出射光を第一物面68上の物点および第二物面69上の物点に集光する。その後、観測装置100において、第1の光学系に設けられた対物レンズ63および第2の光学系に設けられた対物レンズ65の位置が調整される。これにより、第一物面68上の位置合わせマークと第二物面69の位置合わせマークとが同一の像面70に同時に結像される。   The observation apparatus 100 condenses the light emitted from the light source 60 on an object point on the first object surface 68 and an object point on the second object surface 69. Thereafter, in the observation apparatus 100, the positions of the objective lens 63 provided in the first optical system and the objective lens 65 provided in the second optical system are adjusted. As a result, the alignment mark on the first object surface 68 and the alignment mark on the second object surface 69 are simultaneously imaged on the same image plane 70.

特開平6−224101号公報(1994年8月12日公開)Japanese Patent Laid-Open No. 6-224101 (released on August 12, 1994)

ジーオングストローム社「2焦点光学」<URL:http://www.g-angstrom.com/products/goptics.php>Jongstrom "Bifocal Optics" <URL: http://www.g-angstrom.com/products/goptics.php>

二重焦点レンズを用いる方法では、二重焦点レンズのような特殊なレンズが必要となるため、光学システムが高価なものとなる。また、分離光学系を利用した方法では、複数の独立した光学系が必要となるため、光学システムが複雑になる。また、いずれの場合も、顕微鏡そのものの改造が必要となる。   In the method using a bifocal lens, a special lens such as a bifocal lens is required, so that the optical system becomes expensive. In addition, the method using the separation optical system requires a plurality of independent optical systems, which complicates the optical system. In either case, the microscope itself needs to be modified.

また、いずれの方法でも、第一物面を観測する光学系と、第二物面を観測する光学系とで、光学系の倍率が異なる。そのため、第一物面上の位置合わせマークと第二物面の位置合わせマークのサイズが同じであっても、像面上ではそれぞれの位置合わせマークのサイズが異なる。その結果、像面上で正確に位置合わせを行なっても、位置合わせにズレが生じるという課題があり、精密な位置合わせには適さなかった。   In any method, the magnification of the optical system differs between the optical system that observes the first object surface and the optical system that observes the second object surface. Therefore, even if the alignment mark on the first object surface and the alignment mark on the second object surface are the same, the size of each alignment mark is different on the image surface. As a result, there is a problem that even if the alignment is performed accurately on the image plane, there is a problem that the alignment is misaligned, which is not suitable for precise alignment.

それゆえに、この発明の目的は、高さの異なる第一物面および第二物面の位置合わせマーク像を同時に倍率を変えることなく取り込むことができる結像型の観察装置および観察方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an imaging type observation apparatus and an observation method capable of capturing alignment mark images of first and second object surfaces having different heights at the same time without changing the magnification. That is.

この発明のある局面によれば、同軸上に配置された高さの異なる第1および第2の対象物を光学的に同時に観察するための観察装置であって、同軸上に配置された第1および第2の部分反射ミラーと、第1および第2の部分反射ミラーを経由して、第1および第2の対象物からの光を検出する光学的観察系とを備え、光学的観察系は、第1の対象物については第1および第2の部分反射ミラーの透過光により観察し、第2の対象物については第1の部分反射ミラーと第2の部分反射ミラーとの間を往復後の透過光により観察する。   According to an aspect of the present invention, there is provided an observation apparatus for optically observing first and second objects having different heights arranged on the same axis at the same time, the first being arranged on the same axis. And a second partial reflection mirror, and an optical observation system for detecting light from the first and second objects via the first and second partial reflection mirrors, The first object is observed by the transmitted light of the first and second partial reflection mirrors, and the second object is reciprocated between the first partial reflection mirror and the second partial reflection mirror. Observe with transmitted light.

好ましくは、第1および第2の部分反射ミラーの反射率と透過率との比は、いずれも1対1である。   Preferably, the ratio between the reflectance and the transmittance of the first and second partial reflection mirrors is 1: 1.

好ましくは、第1の部分反射ミラーは外形が円形状であり、第2の部分反射ミラーは形状が円環状である。   Preferably, the first partial reflection mirror has a circular outer shape, and the second partial reflection mirror has an annular shape.

好ましくは、第1の部分反射ミラーは、外形が円形状のミラー面を有し、第2の部分反射ミラーは、形状が円環状のダイクロイックビームスプリッタ面を有する。   Preferably, the first partial reflection mirror has a circular mirror surface, and the second partial reflection mirror has an annular dichroic beam splitter surface.

好ましくは、第1の対象物は、ダイクロイックビームスプリッタ面を透過する青色の観測光により観察され、第2の対象物は、ダイクロイックビームスプリッタ面を反射する赤色の観測光により観察される。   Preferably, the first object is observed with blue observation light transmitted through the dichroic beam splitter surface, and the second object is observed with red observation light reflected on the dichroic beam splitter surface.

好ましくは、光学的観察系は、第1および第2の対象物からの光を集光する対物レンズと、集光された光を受光する撮像素子とを含み、対物レンズと撮像素子との間の距離は、固定されている。   Preferably, the optical observation system includes an objective lens that collects light from the first and second objects, and an image sensor that receives the collected light, and is disposed between the objective lens and the image sensor. The distance is fixed.

好ましくは、光学的観察系は、第1および第2の対象物からの光を集光する対物レンズを含み、対物レンズと第1および第2の部分反射ミラーとの間の距離は、固定されている。   Preferably, the optical observation system includes an objective lens that collects light from the first and second objects, and the distance between the objective lens and the first and second partial reflection mirrors is fixed. ing.

好ましくは、第1の対象物は、光検出器ユニットの光検出器であり、第2の対象物は光検出器ユニットのホログラム素子である。   Preferably, the first object is a photodetector of the photodetector unit, and the second object is a hologram element of the photodetector unit.

この発明の他の局面によれば、同軸上に配置された高さの異なる第1および第2の対象物を光学的に同時に観察するための観察方法であって、同軸上に配置された第1および第2の部分反射ミラーの透過光により第1の対象物を観察するステップと、第1の部分反射ミラーと第2の部分反射ミラーとの間を往復後の透過光により第2の対象物を観察するステップとを備える。   According to another aspect of the present invention, there is provided an observation method for simultaneously and optically observing first and second objects having different heights arranged on the same axis, wherein the first and second objects are arranged on the same axis. Observing the first object with the transmitted light of the first and second partially reflecting mirrors, and the second object with the transmitted light after reciprocating between the first partially reflecting mirror and the second partially reflecting mirror. Observing an object.

この発明の実施の形態によれば、高さの異なる第一物面および第二物面の位置合わせマーク像を同時に倍率を変えることなく取り込むことができる。   According to the embodiment of the present invention, alignment mark images of the first object surface and the second object surface having different heights can be taken in simultaneously without changing the magnification.

この発明の実施の形態1による観察装置1Aの構造を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of 1 A of observation apparatuses by Embodiment 1 of this invention. 図1の観察装置1Aにより調整固定された3波長光ピックアップ装置30の概略的な構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the schematic structure of the 3 wavelength optical pick-up apparatus 30 adjusted and fixed by 1 A of observation apparatuses of FIG. 光検出器ユニット29の構成を示した断面図である。3 is a cross-sectional view showing a configuration of a photodetector unit 29. FIG. ホログラム素子21の構成を示した正面図である。3 is a front view showing a configuration of a hologram element 21. FIG. 光検出器22の構成を示した正面図である。3 is a front view showing a configuration of a photodetector 22. FIG. この発明の実施の形態2による観察装置1Bの構造を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the observation apparatus 1B by Embodiment 2 of this invention. 分離光学系を利用した従来の観測装置100の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the conventional observation apparatus 100 using a separation optical system.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による観察装置1Aの構造を説明するための概略図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the structure of an observation apparatus 1A according to Embodiment 1 of the present invention.

図1を参照して、実施の形態1の観察装置1Aは、部分反射ミラー2,3と、ミラー保持ホルダ4と、ダイクロイックビームスプリッタ10と、光学顕微鏡19とを備える。光学顕微鏡19は、対物レンズ5と、ビームスプリッタ7と、撮像素子8と、照明光源9とを含む。ダイクロイックビームスプリッタ10は、オートコリメータ6からの出射光を観察装置1Aに導く。光学顕微鏡19は、観察装置1Aに固有のものである必要はなく、たとえば市販のものであってもよい。   With reference to FIG. 1, the observation apparatus 1 </ b> A of the first embodiment includes partial reflection mirrors 2 and 3, a mirror holding holder 4, a dichroic beam splitter 10, and an optical microscope 19. The optical microscope 19 includes an objective lens 5, a beam splitter 7, an image sensor 8, and an illumination light source 9. The dichroic beam splitter 10 guides the emitted light from the autocollimator 6 to the observation apparatus 1A. The optical microscope 19 does not need to be unique to the observation apparatus 1A, and may be a commercially available one, for example.

部分反射ミラー2は、透明平板の一方の面に部分反射ミラー面2aが設けられている。同様に、部分反射ミラー3は、透明平板の一方の面に部分反射ミラー面3aが設けられている。部分反射ミラー面2a,3aは、平行に対向するとともに、両ミラー面が対物レンズ5の光軸(Z軸)に直交するように配置されている。部分反射ミラー面2a,3aの間隔は、調整可能となっている。部分反射ミラー面2a,3aの透過率と反射率との比は、いずれもほぼ1対1となっている。   The partial reflection mirror 2 is provided with a partial reflection mirror surface 2a on one surface of a transparent flat plate. Similarly, the partial reflection mirror 3 is provided with a partial reflection mirror surface 3a on one surface of a transparent flat plate. The partial reflection mirror surfaces 2 a and 3 a are arranged in parallel so that both mirror surfaces are orthogonal to the optical axis (Z axis) of the objective lens 5. The interval between the partial reflection mirror surfaces 2a and 3a can be adjusted. The ratio between the transmittance and the reflectance of the partial reflection mirror surfaces 2a and 3a is almost 1: 1.

観察装置1Aは、たとえば光検出器ユニット29の組み立て調整に使用される。光検出器ユニット29は、ホログラム素子21と、光検出器22と、ホログラムホルダ23と、接着層24とを備える。光検出器ユニット29は、光ピックアップ装置に搭載される。ホログラム素子21は、一方の面にホログラム面21aが設けられている。光検出器22は、一方の面に光検出器面22aが設けられている。   1 A of observation apparatuses are used for the assembly adjustment of the photodetector unit 29, for example. The photodetector unit 29 includes a hologram element 21, a photodetector 22, a hologram holder 23, and an adhesive layer 24. The photodetector unit 29 is mounted on an optical pickup device. The hologram element 21 is provided with a hologram surface 21a on one surface. The light detector 22 is provided with a light detector surface 22a on one surface.

光検出器ユニット29の組み立て調整に上記の観察装置1Aを使用することで、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察することができる。これにより、それぞれの面に形成された位置合わせマークを同一像面に同時に結像させて位置合わせを行なうことが可能となる。   By using the observation apparatus 1A for assembling and adjusting the photodetector unit 29, the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a can be observed simultaneously. As a result, it is possible to perform alignment by simultaneously forming the alignment marks formed on the respective surfaces on the same image plane.

次に、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察可能にする仕組みについて説明する。たとえば、照明光源9からの光ビームがビームスプリッタ7で反射されて、対物レンズ5およびダイクロイックビームスプリッタ10を通り、ホログラム面21aおよび光検出器面22aに集光される。この集光点を「物点」と称する。物点から発せられる光線とは、当該集光点からの反射光に相当する。ここでは、光検出器面22aが第一物面、ホログラム面21aが第二物面にそれぞれ対応する。   Next, a mechanism for enabling observation of the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a simultaneously will be described. For example, the light beam from the illumination light source 9 is reflected by the beam splitter 7, passes through the objective lens 5 and the dichroic beam splitter 10, and is collected on the hologram surface 21 a and the photodetector surface 22 a. This condensing point is referred to as an “object point”. The light beam emitted from the object point corresponds to the reflected light from the condensing point. Here, the photodetector surface 22a corresponds to the first object surface, and the hologram surface 21a corresponds to the second object surface.

光検出器面22a上の物点から発せられた光線(実線)は、部分反射ミラー面2a,3aを透過する。その後、当該光線は、ダイクロイックビームスプリッタ10、対物レンズ5およびビームスプリッタ7を通過して、像面に位置する撮像素子8に集光する。光検出器面22aと対物レンズ5との間隔は、光学顕微鏡19の鏡筒部全体を移動させることにより調整される。これにより、光検出器面22a(第一物面)の像が撮像素子8(像面)に結像するように制御される。   Light rays (solid lines) emitted from an object point on the photodetector surface 22a are transmitted through the partial reflection mirror surfaces 2a and 3a. Thereafter, the light beam passes through the dichroic beam splitter 10, the objective lens 5, and the beam splitter 7, and is condensed on the image sensor 8 located on the image plane. The distance between the photodetector surface 22a and the objective lens 5 is adjusted by moving the entire lens barrel of the optical microscope 19. Thereby, control is performed so that an image of the photodetector surface 22a (first object surface) is formed on the image sensor 8 (image surface).

ホログラム面21a上の物点から発せられた光線(破線)は、部分反射ミラー面3aを透過し、部分反射ミラー面2aで反射される。次に、当該反射光は、部分反射ミラー面3aで反射され、部分反射ミラー面2aを透過する。その後、当該光線は、光検出器面22a上の物点と同様の経路をたどって、像面に位置する撮像素子8に集光する。   Rays (broken lines) emitted from object points on the hologram surface 21a are transmitted through the partial reflection mirror surface 3a and reflected by the partial reflection mirror surface 2a. Next, the reflected light is reflected by the partial reflection mirror surface 3a and passes through the partial reflection mirror surface 2a. After that, the light ray follows a path similar to the object point on the photodetector surface 22a and is condensed on the image sensor 8 located on the image plane.

ここで、光検出器面22a上の物点から発せられる光線の光路長と、ホログラム面21a上の物点から発せられる光線の光路長とが同じになるように、部分反射ミラー面2a,3aの間隔などを調整する。これにより、像面に位置する撮像素子8において、光検出器面22a(第一物面)の像とホログラム面21a(第二物面)の像とが同時に結像する。その結果、光検出器面22a上の位置合わせマークとホログラム面21a上の位置合わせマークとを位置合わせすることが可能となる。   Here, the partial reflection mirror surfaces 2a and 3a are set such that the optical path length of the light beam emitted from the object point on the photodetector surface 22a is the same as the optical path length of the light beam emitted from the object point on the hologram surface 21a. Adjust the interval. Thereby, in the image sensor 8 located on the image plane, the image of the photodetector surface 22a (first object surface) and the image of the hologram surface 21a (second object surface) are simultaneously formed. As a result, the alignment mark on the photodetector surface 22a and the alignment mark on the hologram surface 21a can be aligned.

光路長の調整において、部分反射ミラー面2a,3aの間隔は、その光学的距離が、観測すべき光検出器面22aとホログラム面21aとの間の光学的距離の半分となるように設定される。光学的距離は、実際の距離×媒質の屈折率で定義される。光検出器面22a(第一物面)およびホログラム面21a(第二物面)は、照明光源9から発せられた光ビームにより照射される。   In the adjustment of the optical path length, the interval between the partial reflection mirror surfaces 2a and 3a is set so that the optical distance is half of the optical distance between the light detector surface 22a to be observed and the hologram surface 21a. The The optical distance is defined by the actual distance × the refractive index of the medium. The light detector surface 22 a (first object surface) and the hologram surface 21 a (second object surface) are irradiated with a light beam emitted from the illumination light source 9.

部分反射ミラー面2a,3aの透過率をそれぞれT1,T2とすると、光検出器面22a上の物点から撮像素子8に至る光量の割合Raは、下記のように表わされる。   Assuming that the transmittances of the partial reflection mirror surfaces 2a and 3a are T1 and T2, respectively, the ratio Ra of the amount of light from the object point on the photodetector surface 22a to the image sensor 8 is expressed as follows.

Ra=T1・T2
一方、ホログラム面21a上の物点から撮像素子8に至る光量の割合Rbは、下記のように表わされる。
Ra = T1 ・ T2
On the other hand, the ratio Rb of the amount of light from the object point on the hologram surface 21a to the image sensor 8 is expressed as follows.

Rb=T1・T2・(1−T1)・(1−T2)
ホログラム面21aおよび光検出器面22aを十分な明るさで観察するためには、部分反射ミラー面2a,3aの反射率/透過率比をともに1対1付近に設定するのがよい。このとき、光検出器面22a(第一物面)からの光線の25%が撮像素子8に到達し、ホログラム面21a(第二物面)からの光線の約6%が撮像素子8に到達する。
Rb = T1, T2, (1-T1), (1-T2)
In order to observe the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a with sufficient brightness, it is preferable to set both the reflectance / transmittance ratios of the partial reflection mirror surfaces 2a and 3a in the vicinity of 1: 1. At this time, 25% of the light beam from the photodetector surface 22a (first object surface) reaches the image sensor 8, and about 6% of the light beam from the hologram surface 21a (second object surface) reaches the image sensor 8. To do.

上記のように、実施の形態1の観察装置1Aは、光学顕微鏡19において対物レンズ5と撮像素子8との間の距離が固定されているため、ホログラム面21aおよび光検出器面22aの観察倍率を同一にすることができる。そのため、像面に位置する撮像素子8において、光検出器面22a上の位置合わせマークのサイズとホログラム面21a上の位置合わせマークのサイズとを同一にできる。その結果、ホログラム面21aと光検出器面22aとの位置ずれ量の正確な確認が可能となる。   As described above, since the distance between the objective lens 5 and the imaging element 8 is fixed in the optical microscope 19 in the observation apparatus 1A of the first embodiment, the observation magnification of the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a is fixed. Can be the same. For this reason, in the image sensor 8 located on the image plane, the size of the alignment mark on the photodetector surface 22a and the size of the alignment mark on the hologram surface 21a can be made the same. As a result, it is possible to accurately check the amount of positional deviation between the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a.

次に、観察装置1Aを用いたホログラム面21aと光検出器面22aとの位置合わせの方法について説明する。前述のように、光検出器面22a上の位置合わせマークおよびホログラム面21a上の位置合わせマークの像は、撮像素子8によって取り込まれる。その取得画像は、画像処理装置(図示せず)によって画像処理されて解析される。これにより、両位置合わせマークの相対的位置関係、すなわちずれ量が検出される。   Next, a method for aligning the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a using the observation apparatus 1A will be described. As described above, the image of the alignment mark on the photodetector surface 22 a and the alignment mark on the hologram surface 21 a are captured by the image sensor 8. The acquired image is subjected to image processing and analysis by an image processing apparatus (not shown). As a result, the relative positional relationship between the alignment marks, that is, the shift amount is detected.

この検出されたずれ量に対応する制御データが上記の画像処理装置からステージ制御装置に出力される。当該ステージ制御装置は、当該制御データに応じて前述した図示しないステージを駆動する。当該ステージを駆動することにより、ホログラム素子21の位置を調整することが可能となる。   Control data corresponding to the detected deviation amount is output from the image processing apparatus to the stage control apparatus. The stage control device drives a stage (not shown) described above according to the control data. The position of the hologram element 21 can be adjusted by driving the stage.

図2は、図1の観察装置1Aにより調整固定された3波長光ピックアップ装置30の概略的な構成を示した断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the three-wavelength optical pickup device 30 adjusted and fixed by the observation device 1A of FIG.

図2を参照して、3波長光ピックアップ装置30は、メインハウジング50と、レーザユニット51とを備え、BD(Blu-ray Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)およびCD(Compact Disc)系の記録再生を行なう。レーザユニット51は、2波長半導体レーザ31と、青色半導体レーザ32と、ダイクロイックビームスプリッタ33と、回折素子34と、レーザユニット筐体36とを含む。   Referring to FIG. 2, a three-wavelength optical pickup device 30 includes a main housing 50 and a laser unit 51, and records on a BD (Blu-ray Disc), DVD (Digital Versatile Disc), and CD (Compact Disc) system. Perform playback. The laser unit 51 includes a two-wavelength semiconductor laser 31, a blue semiconductor laser 32, a dichroic beam splitter 33, a diffraction element 34, and a laser unit housing 36.

2波長半導体レーザ31は、波長650nm帯および780nm帯のレーザ光を出射する。両レーザ光のうち、780nm帯のレーザ光を用いてCD系の記録再生が行なわれ、650nm帯のレーザ光を用いてDVD系の記録再生が行なわれる。青色半導体レーザ32は、波長405nm帯のレーザ光を出射する。当該405nm帯のレーザ光を用いてBD系の記録再生が行なわれる。   The two-wavelength semiconductor laser 31 emits laser light with wavelengths of 650 nm and 780 nm. Of these laser beams, CD-based recording / reproduction is performed using a 780 nm band laser beam, and DVD-based recording / reproduction is performed using a 650 nm band laser beam. The blue semiconductor laser 32 emits laser light having a wavelength of 405 nm. BD recording / reproduction is performed using the 405 nm band laser light.

回折素子34は、2波長半導体レーザ31から出射されたレーザ光を0次光と±1次光との3つの光スポットに分割する。回折素子34が設けられていることにより、3波長光ピックアップ装置30は、3ビーム法、DPP(Differential Push-Pull)法などを用いてトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。   The diffractive element 34 divides the laser light emitted from the two-wavelength semiconductor laser 31 into three light spots of zero-order light and ± first-order light. Since the diffractive element 34 is provided, the three-wavelength optical pickup device 30 can detect a tracking error signal using a three-beam method, a DPP (Differential Push-Pull) method, or the like.

ダイクロイックビームスプリッタ33は、波長405nm付近の波長のレーザ光を反射する一方、波長650nmおよび波長780nm付近の波長のレーザ光を透過する。また、ダイクロイックビームスプリッタ33は、2波長半導体レーザ31から出射されたレーザ光DLおよび青色半導体レーザ32から出射されたレーザ光BLをほぼ同一の光路に導く。すなわち、ダイクロイックビームスプリッタ33は、複数の半導体レーザから出射された光ビームを合波して出射する役割を果たす。   The dichroic beam splitter 33 reflects laser light having a wavelength near 405 nm and transmits laser light having wavelengths near 650 nm and 780 nm. The dichroic beam splitter 33 guides the laser beam DL emitted from the two-wavelength semiconductor laser 31 and the laser beam BL emitted from the blue semiconductor laser 32 to substantially the same optical path. That is, the dichroic beam splitter 33 plays a role of combining and emitting light beams emitted from a plurality of semiconductor lasers.

上述した2波長半導体レーザ31、青色半導体レーザ32、ダイクロイックビームスプリッタ33、および回折素子34は、レーザユニット筐体36に収められており、全体としてレーザユニット51を形成している。レーザユニット51は、メインハウジング50に取り付けられている。   The two-wavelength semiconductor laser 31, the blue semiconductor laser 32, the dichroic beam splitter 33, and the diffraction element 34 described above are housed in a laser unit housing 36 and form a laser unit 51 as a whole. The laser unit 51 is attached to the main housing 50.

メインハウジング50は、ホログラム素子21と、光検出器(Optical Integrated Circuit:OPIC)22と、ホログラムホルダ23と、偏光ビームスプリッタ41と、コリメートレンズ42と、広帯域1/4波長板43と、2波長立上げミラー44と、青立上げミラー45と、2波長対物レンズ46と、青対物レンズ47と、センサレンズ48と、コリメートレンズ駆動ユニット49とを含む。ホログラム素子21、光検出器22、およびホログラムホルダ23は、光検出器ユニット29を構成する。   The main housing 50 includes a hologram element 21, a photodetector (Optical Integrated Circuit: OPIC) 22, a hologram holder 23, a polarization beam splitter 41, a collimator lens 42, a broadband quarter wavelength plate 43, and two wavelengths. A rising mirror 44, a blue rising mirror 45, a two-wavelength objective lens 46, a blue objective lens 47, a sensor lens 48, and a collimating lens driving unit 49 are included. The hologram element 21, the photodetector 22, and the hologram holder 23 constitute a photodetector unit 29.

2波長対物レンズ46および青対物レンズ47は、図示しないアクチュエータに搭載されている。当該アクチュエータは、2波長対物レンズ46および青対物レンズ47を光軸方向および光軸と直交する方向に駆動することができる。偏光ビームスプリッタ41は、レーザユニット51から放射されたレーザ光DBLを反射することによって、レーザ光DBLの方向を変更する。   The two-wavelength objective lens 46 and the blue objective lens 47 are mounted on an actuator (not shown). The actuator can drive the two-wavelength objective lens 46 and the blue objective lens 47 in the optical axis direction and the direction orthogonal to the optical axis. The polarization beam splitter 41 changes the direction of the laser light DBL by reflecting the laser light DBL emitted from the laser unit 51.

ここで、レーザ光DBLを構成するレーザ光DLおよびBLは、いずれも直線偏光である。偏光ビームスプリッタ41は、レーザユニット51から放射されたレーザ光DBLを反射し、その偏光方位と直交する直線偏光を透過するように設計されている。後述するように、一般に、光源から放射されたレーザ光と光ディスクからの反射光とは、偏光方位が互いに約90度異なっている。偏光ビームスプリッタ41は、往路光を反射し、復路光を透過するように設計されている。   Here, the laser beams DL and BL constituting the laser beam DBL are both linearly polarized light. The polarization beam splitter 41 is designed to reflect the laser beam DBL emitted from the laser unit 51 and transmit linearly polarized light orthogonal to the polarization direction. As will be described later, in general, the laser light emitted from the light source and the reflected light from the optical disc are different from each other in polarization direction by about 90 degrees. The polarization beam splitter 41 is designed to reflect forward light and transmit backward light.

コリメートレンズ42は、偏光ビームスプリッタ41によって反射された光ビームをほぼ平行光とする。なお、ほぼ平行光には、完全な平行光も含まれるものとする。コリメートレンズ42は、コリメートレンズ駆動ユニット49に搭載されている。コリメートレンズ駆動ユニット49は、コリメートレンズ42を光軸方向に駆動する。3波長光ピックアップ装置30は、BD系の記録再生において、開口数の大きな青対物レンズ47を使用する。そのため、光ディスクの保護層の厚み誤差に起因する球面収差の影響が大きくなる。この球面収差は、コリメートレンズ42を駆動することにより補正される。   The collimating lens 42 makes the light beam reflected by the polarization beam splitter 41 substantially parallel light. Note that substantially parallel light includes completely parallel light. The collimating lens 42 is mounted on a collimating lens driving unit 49. The collimating lens driving unit 49 drives the collimating lens 42 in the optical axis direction. The three-wavelength optical pickup device 30 uses a blue objective lens 47 having a large numerical aperture in BD recording and reproduction. For this reason, the influence of spherical aberration due to the thickness error of the protective layer of the optical disk becomes large. This spherical aberration is corrected by driving the collimating lens 42.

広帯域1/4波長板43は、波長405nm〜780nmの直線偏光を円偏光に変換し、逆に円偏光を直線偏光に変換する。直線偏光の光ビームが広帯域1/4波長板43を往復することにより、当該光ビームの偏光方位が90度回転する。2波長立上げミラー44は、波長650nm帯および780nm帯のレーザ光を反射し、波長405nm帯のレーザ光を透過する。反射されたレーザ光は、2波長対物レンズ46に入射する。一方、青立上げミラー45は、波長405nm帯のレーザ光を反射する。反射されたレーザ光は、青対物レンズ47に入射する。   The broadband quarter wavelength plate 43 converts linearly polarized light having a wavelength of 405 nm to 780 nm into circularly polarized light, and conversely converts circularly polarized light into linearly polarized light. As the linearly polarized light beam reciprocates through the broadband quarter-wave plate 43, the polarization direction of the light beam rotates 90 degrees. The two-wavelength raising mirror 44 reflects the laser light having a wavelength of 650 nm and 780 nm and transmits the laser light having a wavelength of 405 nm. The reflected laser light is incident on the two-wavelength objective lens 46. On the other hand, the blue rising mirror 45 reflects laser light having a wavelength of 405 nm. The reflected laser light is incident on the blue objective lens 47.

2波長対物レンズ46は、CD系およびDVD系にレーザ光を集光し、光情報記録層に光スポットを形成する。青対物レンズ47は、BD系にレーザ光を集光し、光情報記録層に光スポットを形成する。ホログラム素子21は、光ディスクからの戻り光を回折して、複数の回折光線に分割する機能を有している。たとえば、ホログラム素子21は、入射するレーザ光の80%をそのまま0次光として透過し、残りの20%を±1次光として2つに分割して出射する。   The two-wavelength objective lens 46 condenses laser light on the CD system and DVD system, and forms a light spot on the optical information recording layer. The blue objective lens 47 condenses laser light on the BD system and forms a light spot on the optical information recording layer. The hologram element 21 has a function of diffracting the return light from the optical disk and dividing it into a plurality of diffracted light beams. For example, the hologram element 21 transmits 80% of the incident laser light as it is as 0th-order light, and divides the remaining 20% into ± 1st-order light and emits it in two.

センサレンズ48は、シリンドリカル面をもつレンズである。センサレンズ48は、光ディスクからの反射光に非点収差を与える。センサレンズ48の挿入によって、非点収差法によるフォーカス誤差信号の検出が可能となる。光検出器22は、非点収差を与えられた光ビームを受光し、各種のサーボ信号に変換する。   The sensor lens 48 is a lens having a cylindrical surface. The sensor lens 48 gives astigmatism to the reflected light from the optical disk. By inserting the sensor lens 48, the focus error signal can be detected by the astigmatism method. The photodetector 22 receives the light beam given astigmatism and converts it into various servo signals.

次に、図2を参照して、3波長光ピックアップ装置30の動作について説明する。
2波長半導体レーザ31から出射された波長650nm帯のレーザ光DLは、ダイクロイックビームスプリッタ33を透過する。当該透過光は、偏光ビームスプリッタ41で反射され、その方向が90度変更される。当該反射光は、コリメートレンズ42によって平行光に変換される。
Next, the operation of the three-wavelength optical pickup device 30 will be described with reference to FIG.
The laser beam DL having a wavelength of 650 nm emitted from the two-wavelength semiconductor laser 31 passes through the dichroic beam splitter 33. The transmitted light is reflected by the polarization beam splitter 41 and its direction is changed by 90 degrees. The reflected light is converted into parallel light by the collimating lens 42.

平行光化されたレーザ光DLは、広帯域1/4波長板43を透過して円偏光になる。当該円偏光の光ビームは、2波長立上げミラー44で反射されることにより、光ディスクの方向に変更される。このように光ディスクの方向に変更されることを、光ディスクの方向に立ち上げられるとも称する。当該立ち上げられた光ビームは、2波長対物レンズ46によって光ディスクの記録再生面に集光される。   The collimated laser beam DL passes through the broadband quarter-wave plate 43 and becomes circularly polarized light. The circularly polarized light beam is reflected by the two-wavelength raising mirror 44 to be changed in the direction of the optical disk. Such a change in the direction of the optical disk is also referred to as startup in the direction of the optical disk. The raised light beam is condensed on the recording / reproducing surface of the optical disk by the two-wavelength objective lens 46.

光ディスクの記録再生面で反射された光ビームは、往路と逆の経路をたどる。すなわち、当該反射光は、2波長対物レンズ46、2波長立上げミラー44、および広帯域1/4波長板43を透過し、往路の光ビームとは直交する直線偏光となる。当該直線偏光の光ビームは、コリメートレンズ42を通って、偏光ビームスプリッタ41を透過する。当該透過光は、センサレンズ48、ホログラム素子21、および光検出器22という経路で信号検出光学系に導かれる。   The light beam reflected by the recording / reproducing surface of the optical disc follows a path opposite to the forward path. That is, the reflected light passes through the two-wavelength objective lens 46, the two-wavelength raising mirror 44, and the broadband quarter-wave plate 43 and becomes linearly polarized light that is orthogonal to the forward light beam. The linearly polarized light beam passes through the collimating lens 42 and passes through the polarization beam splitter 41. The transmitted light is guided to the signal detection optical system through a path of the sensor lens 48, the hologram element 21, and the photodetector 22.

一方、青色半導体レーザ32から出射された波長405nm帯のレーザ光BLは、ダイクロイックビームスプリッタ33で反射される。当該反射光は、偏光ビームスプリッタ41でさらに反射され、その方向が90度変更される。当該反射光は、コリメートレンズ42によって平行光に変換される。   On the other hand, the laser beam BL having a wavelength of 405 nm emitted from the blue semiconductor laser 32 is reflected by the dichroic beam splitter 33. The reflected light is further reflected by the polarization beam splitter 41, and its direction is changed by 90 degrees. The reflected light is converted into parallel light by the collimating lens 42.

平行光化されたレーザ光BLは、広帯域1/4波長板43を透過して円偏光になる。当該円偏光の光ビームは、2波長立上げミラー44を透過する。当該透過光は、青立上げミラー45により反射されて、光ディスクの方向に立ち上げられる。当該立ち上げられた光ビームは、青対物レンズ47によって光ディスクの記録再生面に集光される。   The collimated laser beam BL passes through the broadband quarter-wave plate 43 and becomes circularly polarized light. The circularly polarized light beam passes through the two-wavelength raising mirror 44. The transmitted light is reflected by the blue rising mirror 45 and is raised in the direction of the optical disk. The raised light beam is condensed on the recording / reproducing surface of the optical disk by the blue objective lens 47.

光ディスクの記録再生面で反射された光ビームは、往路と逆の経路をたどる。すなわち、当該反射光は、青対物レンズ47、青立上げミラー45、2波長立上げミラー44、および広帯域1/4波長板43を透過し、往路の光ビームとは直交する直線偏光となる。当該直線偏光の光ビームは、コリメートレンズ42を通って、偏光ビームスプリッタ41を透過する。当該透過光は、センサレンズ48、ホログラム素子21、および光検出器22という経路で信号検出光学系に導かれる。   The light beam reflected by the recording / reproducing surface of the optical disc follows a path opposite to the forward path. That is, the reflected light passes through the blue objective lens 47, the blue rising mirror 45, the two-wavelength rising mirror 44, and the broadband quarter-wave plate 43, and becomes linearly polarized light that is orthogonal to the forward light beam. The linearly polarized light beam passes through the collimating lens 42 and passes through the polarization beam splitter 41. The transmitted light is guided to the signal detection optical system through a path of the sensor lens 48, the hologram element 21, and the photodetector 22.

以上のように、図2の3波長光ピックアップ装置30では、復路の光学系について、広帯域1/4波長板43から光検出器22に至る光学系がBD、DVD、CDで共通となっている。BD、DVD、CDともに、トラック誤差信号、フォーカス誤差信号および再生信号を共通の光検出器22で検出する。また、特に調整を簡単化するため、BDおよびDVDの再生信号検出用の受光部を同一にしている。   As described above, in the three-wavelength optical pickup device 30 of FIG. 2, the optical system from the broadband quarter-wave plate 43 to the photodetector 22 is common to the BD, DVD, and CD in the return optical system. . A common photodetector 22 detects the track error signal, the focus error signal, and the reproduction signal for BD, DVD, and CD. In addition, in order to simplify the adjustment, the light receiving portions for detecting the reproduction signals of BD and DVD are made the same.

上記のように、実施の形態1の3波長光ピックアップ装置30では、光源は複数備えられているものの、信号検出光学系は1系統にまとめられている。これにより、3波長光ピックアップ装置30の部品点数を少なくすることができ、装置の小型化およびコストの低減に有利な構造となっている。   As described above, in the three-wavelength optical pickup device 30 of the first embodiment, a plurality of light sources are provided, but the signal detection optical system is integrated into one system. As a result, the number of components of the three-wavelength optical pickup device 30 can be reduced, and the structure is advantageous for downsizing and cost reduction of the device.

3波長光ピックアップ装置30に搭載されている光検出器ユニット29について、以下にさらに詳しく説明する。   The photodetector unit 29 mounted on the three-wavelength optical pickup device 30 will be described in more detail below.

図3は、光検出器ユニット29の構成を示した断面図である。図3を参照して、光検出器ユニット29は、ホログラム素子21と、光検出器22と、ホログラムホルダ23と、接着層24とを備える。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the photodetector unit 29. With reference to FIG. 3, the photodetector unit 29 includes a hologram element 21, a photodetector 22, a hologram holder 23, and an adhesive layer 24.

図4は、ホログラム素子21の構成を示した正面図である。
図4を参照して、ホログラム素子21は、6分割にパターニングされたホログラム210を含む。ホログラム210のそれぞれの領域を透過する光ビームは、異なる回折角により回折され、光検出器22上に落射する。
FIG. 4 is a front view showing the configuration of the hologram element 21.
Referring to FIG. 4, hologram element 21 includes a hologram 210 patterned into six parts. The light beams that pass through the respective areas of the hologram 210 are diffracted at different diffraction angles and are incident on the photodetector 22.

図5は、光検出器22の構成を示した正面図である。
図5を参照して、光検出器22は、複数の光検出部221〜227を含む。ホログラム素子21のホログラム210で回折された光ビームは、それぞれ対応する光検出部221〜227に入射する。当該入射光に基づいて、トラッキング誤差信号が生成される。ホログラム素子21と光検出器22とに位置ずれがあると、光検出部221〜227の対応する箇所に回折光が入射しなくなる。この場合、光検出器ユニット29は、トラッキング誤差信号を検出できなくなる。
FIG. 5 is a front view showing the configuration of the photodetector 22.
With reference to FIG. 5, the photodetector 22 includes a plurality of photodetectors 221 to 227. The light beams diffracted by the hologram 210 of the hologram element 21 enter the corresponding light detection units 221 to 227, respectively. A tracking error signal is generated based on the incident light. If the hologram element 21 and the photodetector 22 are misaligned, diffracted light does not enter the corresponding portions of the light detection units 221 to 227. In this case, the photodetector unit 29 cannot detect the tracking error signal.

図1に戻って、ホログラム素子21と光検出器22との間隔は、数mm以上になる。ホログラム素子21と光検出器22との位置ずれについては、XY面内で数十μm、Z方向で百μm程度の精度で調整固定する必要がある。この位置合わせのための位置合わせマークの観察に、観察装置1Aが用いられる。ホログラム素子21は、ホログラムホルダ23を介して図示しないステージに取り付けられている。当該ステージにより、ホログラム素子21は、XYZ方向および光軸回転方向の調整が可能となる。   Returning to FIG. 1, the distance between the hologram element 21 and the photodetector 22 is several mm or more. The positional deviation between the hologram element 21 and the photodetector 22 needs to be adjusted and fixed with an accuracy of several tens of μm in the XY plane and about one hundred μm in the Z direction. The observation apparatus 1A is used for observing the alignment mark for this alignment. The hologram element 21 is attached to a stage (not shown) via a hologram holder 23. The stage enables the hologram element 21 to be adjusted in the XYZ directions and the optical axis rotation direction.

ホログラム素子21のZ方向の調整は、上記の図示しないステージのほか、ホログラム素子21とホログラムホルダ23との間に接着層24を挟むことによっても可能である。ホログラム素子21の押圧力により接着層24の厚みを制御して、ホログラム素子21の高さを調整する。このとき、ホログラム素子21が部分反射ミラー面3aに対して、極端に傾くことがないよう、オートコリメータ6を用いて確認しておく。   The hologram element 21 can be adjusted in the Z direction by sandwiching an adhesive layer 24 between the hologram element 21 and the hologram holder 23 in addition to the stage (not shown). The height of the hologram element 21 is adjusted by controlling the thickness of the adhesive layer 24 by the pressing force of the hologram element 21. At this time, confirmation is made using the autocollimator 6 so that the hologram element 21 does not extremely tilt with respect to the partial reflection mirror surface 3a.

以上のように、実施の形態1による観察装置1Aは、たとえば光検出器ユニット29の組み立て調整に使用される。これにより、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察することができる。その結果、それぞれの面に形成された位置合わせマークを同一像面に同時に結像させて位置合わせを行なうことが可能となる。さらに、光学顕微鏡19において対物レンズ5と撮像素子8との間の距離が固定されているため、ホログラム面21aおよび光検出器面22aの観察倍率を同一にすることができる。   As described above, the observation apparatus 1A according to the first embodiment is used for assembling and adjusting the photodetector unit 29, for example. Thereby, the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a can be observed simultaneously. As a result, it is possible to perform alignment by simultaneously forming the alignment marks formed on the respective surfaces on the same image plane. Furthermore, since the distance between the objective lens 5 and the imaging element 8 is fixed in the optical microscope 19, the observation magnifications of the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a can be made the same.

[実施の形態2]
図6は、この発明の実施の形態2による観察装置1Bの構造を説明するための概略図である。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the structure of an observation apparatus 1B according to Embodiment 2 of the present invention.

図6を参照して、実施の形態2の観察装置1Bは、対物レンズ5と、部分反射ミラー11と、ミラー保持ホルダ12と、光学顕微鏡19とを備える。対物レンズ5は、ミラー保持ホルダ12により、部分反射ミラー11と一体化している。光学顕微鏡19は、ビームスプリッタ7と、撮像素子8と、照明光源9とを含む。光学顕微鏡19は、観察装置1Bに固有のものである必要はなく、たとえば市販のものであってもよい。   With reference to FIG. 6, the observation apparatus 1 </ b> B of the second embodiment includes an objective lens 5, a partial reflection mirror 11, a mirror holding holder 12, and an optical microscope 19. The objective lens 5 is integrated with the partial reflection mirror 11 by a mirror holding holder 12. The optical microscope 19 includes a beam splitter 7, an image sensor 8, and an illumination light source 9. The optical microscope 19 does not have to be unique to the observation apparatus 1B, and may be a commercially available one, for example.

部分反射ミラー11は、透明平板の片側の面に外形が円形状のミラー面11aが設けられており、透明平板の反対側の面にはパターン形状が円環状のダイクロイックビームスプリッタ面11bが設けられている。実施の形態2では、ミラー面11aとダイクロイックビームスプリッタ面11bとの間の距離は固定となっている。   The partially reflecting mirror 11 is provided with a mirror surface 11a having a circular outer shape on one surface of the transparent flat plate, and a dichroic beam splitter surface 11b having an annular pattern shape on the opposite surface of the transparent flat plate. ing. In the second embodiment, the distance between the mirror surface 11a and the dichroic beam splitter surface 11b is fixed.

観察装置1Bは、たとえば光検出器ユニット29の組み立て調整に使用される。光検出器ユニット29は、ホログラム素子21と、光検出器22と、ホログラムホルダ23と、接着層24とを備える。光検出器ユニット29は、光ピックアップ装置に搭載される。ホログラム素子21は、一方の面にホログラム面21aが設けられている。光検出器22は、一方の面に光検出器面22aが設けられている。   The observation apparatus 1B is used for assembly adjustment of the photodetector unit 29, for example. The photodetector unit 29 includes a hologram element 21, a photodetector 22, a hologram holder 23, and an adhesive layer 24. The photodetector unit 29 is mounted on an optical pickup device. The hologram element 21 is provided with a hologram surface 21a on one surface. The light detector 22 is provided with a light detector surface 22a on one surface.

光検出器ユニット29の組み立て調整に上記の観察装置1Bを使用することで、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察することができる。これにより、実施の形態1と同様に、それぞれの面に形成された位置合わせマークを同一像面に同時に結像させて位置合わせを行なうことが可能となる。   By using the observation device 1B for assembly adjustment of the photodetector unit 29, the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a can be observed simultaneously. Thus, as in the first embodiment, it is possible to perform alignment by simultaneously forming the alignment marks formed on the respective surfaces on the same image plane.

次に、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察可能にする仕組みについて説明する。たとえば、照明光源9からの光ビームがビームスプリッタ7で反射されて、対物レンズ5および部分反射ミラー11を通り、ホログラム面21aおよび光検出器面22aに集光される。この集光点を実施の形態1と同様に「物点」と称する。物点から発せられる光線とは、当該集光点からの反射光に相当する。ここでは、光検出器面22aが第一物面、ホログラム面21aが第二物面にそれぞれ対応する。   Next, a mechanism for enabling observation of the hologram surface 21a and the photodetector surface 22a simultaneously will be described. For example, the light beam from the illumination light source 9 is reflected by the beam splitter 7, passes through the objective lens 5 and the partial reflection mirror 11, and is condensed on the hologram surface 21 a and the photodetector surface 22 a. This condensing point is referred to as an “object point” as in the first embodiment. The light beam emitted from the object point corresponds to the reflected light from the condensing point. Here, the photodetector surface 22a corresponds to the first object surface, and the hologram surface 21a corresponds to the second object surface.

光検出器面22a上の物点から発せられた光線(実線)は、ダイクロイックビームスプリッタ面11bを透過する。その後、当該光線は、対物レンズ5およびビームスプリッタ7を通過して、像面に位置する撮像素子8に集光する。光検出器面22aと対物レンズ5との間隔は、たとえば、ミラー保持ホルダ12を介して対物レンズ5を移動させることにより調整される。これにより、光検出器面22a(第一物面)の像が撮像素子8(像面)に結像するように制御される。   A light ray (solid line) emitted from an object point on the photodetector surface 22a passes through the dichroic beam splitter surface 11b. Thereafter, the light beam passes through the objective lens 5 and the beam splitter 7 and is condensed on the image sensor 8 located on the image plane. The distance between the photodetector surface 22a and the objective lens 5 is adjusted by moving the objective lens 5 through the mirror holding holder 12, for example. Thereby, control is performed so that an image of the photodetector surface 22a (first object surface) is formed on the image sensor 8 (image surface).

ホログラム面21a上の物点から発せられた光線(破線)は、まず、ミラー面11aで反射される。次に、当該反射光は、ダイクロイックビームスプリッタ面11bで反射される。その後、当該光線は、光検出器面22a上の物点と同様の経路をたどって、像面に位置する撮像素子8に集光する。   A light ray (broken line) emitted from an object point on the hologram surface 21a is first reflected by the mirror surface 11a. Next, the reflected light is reflected by the dichroic beam splitter surface 11b. After that, the light ray follows a path similar to the object point on the photodetector surface 22a and is condensed on the image sensor 8 located on the image plane.

ここで、光検出器面22a上の物点から発せられる光線の光路長と、ホログラム面21a上の物点から発せられる光線の光路長とが同じになるように、ミラー保持ホルダ12での固定前に、ミラー面11aとダイクロイックビームスプリッタ面11bとの間隔を予め調整しておく。これにより、像面に位置する撮像素子8において、光検出器面22a(第一物面)の像とホログラム面21a(第二物面)の像とが同時に結像する。その結果、光検出器面22a上の位置合わせマークとホログラム面21a上の位置合わせマークとを位置合わせすることが可能となる。   Here, fixing with the mirror holding holder 12 is performed so that the optical path length of the light beam emitted from the object point on the photodetector surface 22a is the same as the optical path length of the light beam emitted from the object point on the hologram surface 21a. Prior to this, the distance between the mirror surface 11a and the dichroic beam splitter surface 11b is adjusted in advance. Thereby, in the image sensor 8 located on the image plane, the image of the photodetector surface 22a (first object surface) and the image of the hologram surface 21a (second object surface) are simultaneously formed. As a result, the alignment mark on the photodetector surface 22a and the alignment mark on the hologram surface 21a can be aligned.

さらに、実施の形態2では、たとえば、ホログラム面21a(第二物面)の観測光波長を赤色に、光検出器面22a(第一物面)の観測光波長を青色に設定できる。このとき、ダイクロイックビームスプリッタ面11bは、青色の観測光を透過し、赤色の観測光を反射するように選択される。これにより、ミラー面11aおよびダイクロイックビームスプリッタ面11bにおいて光ビームの損失が生じないため、撮像素子8における観察像の明るさを同一にすることができる。   Furthermore, in the second embodiment, for example, the observation light wavelength of the hologram surface 21a (second object surface) can be set to red, and the observation light wavelength of the photodetector surface 22a (first object surface) can be set to blue. At this time, the dichroic beam splitter surface 11b is selected so as to transmit blue observation light and reflect red observation light. Thereby, since the loss of the light beam does not occur on the mirror surface 11a and the dichroic beam splitter surface 11b, the brightness of the observation image on the image sensor 8 can be made the same.

上述したように、実施の形態2では、ミラー面11aとダイクロイックビームスプリッタ面11bとの間の距離は固定となっている。そのため、観察装置1Bは、光検出器面22a(第一物面)とホログラム面21a(第二物面)との距離がほぼ固定となっている場合に使用される。   As described above, in the second embodiment, the distance between the mirror surface 11a and the dichroic beam splitter surface 11b is fixed. Therefore, the observation apparatus 1B is used when the distance between the photodetector surface 22a (first object surface) and the hologram surface 21a (second object surface) is substantially fixed.

以上のように、実施の形態2による観察装置1Bは、対物レンズ5と部分反射ミラー11とが一体化している。さらに、部分反射ミラー11は、透明平板の片側の面に外形が円形状のミラー面11aが設けられており、透明平板の反対側の面にはパターン形状が円環状のダイクロイックビームスプリッタ面11bが設けられている。これにより、実施の形態1の観察装置1Aでの作用効果に加えて、撮像素子8における観察像の明るさを同一にすることができる。   As described above, in the observation apparatus 1B according to Embodiment 2, the objective lens 5 and the partial reflection mirror 11 are integrated. Further, the partial reflection mirror 11 is provided with a mirror surface 11a having a circular outer shape on one surface of the transparent flat plate, and an dichroic beam splitter surface 11b having an annular pattern shape on the opposite surface of the transparent flat plate. Is provided. Thereby, in addition to the effect in the observation apparatus 1A of Embodiment 1, the brightness of the observation image in the image pick-up element 8 can be made the same.

本発明は、高さの異なる2個の対象物の位置合わせマークを相対的に位置合わせするため、光学的に同時に観測する観察装置および観察方法として利用可能である。   The present invention can be used as an observation apparatus and an observation method for optically observing simultaneously because the alignment marks of two objects having different heights are relatively aligned.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

1A,1B 観察装置、2,3,11 部分反射ミラー、2a,3a 部分反射ミラー面、4 ミラー保持ホルダ、5,61,63,65 対物レンズ、6 オートコリメータ、7 ビームスプリッタ、8 撮像素子、9 照明光源、10,33 ダイクロイックビームスプリッタ、11a ミラー面、11b ダイクロイックビームスプリッタ面、12 ミラー保持ホルダ、19 光学顕微鏡、21 ホログラム素子、21a ホログラム面、22 光検出器、22a 光検出器面、23 ホログラムホルダ、24 接着層、29 光検出器ユニット、30 3波長光ピックアップ装置、31 2波長半導体レーザ、32 青色半導体レーザ、34 回折素子、36 レーザユニット筐体、41 偏光ビームスプリッタ、42 コリメートレンズ、43 広帯域1/4波長板、44 波長立上げミラー、45 青立上げミラー、46 2波長対物レンズ、47 青対物レンズ、48 センサレンズ、49 コリメートレンズ駆動ユニット、50 メインハウジング、51 レーザユニット、60 光源、62,67 ハーフミラー、64,66 プリズム、68 第一物面、69 第二物面、70 像面、100 観測装置、210 ホログラム、221〜227 光検出部。   1A, 1B observation device, 2, 3, 11 partial reflection mirror, 2a, 3a partial reflection mirror surface, 4 mirror holding holder, 5, 61, 63, 65 objective lens, 6 autocollimator, 7 beam splitter, 8 imaging device, 9 Illumination light source 10, 33 Dichroic beam splitter, 11a Mirror surface, 11b Dichroic beam splitter surface, 12 Mirror holding holder, 19 Optical microscope, 21 Hologram element, 21a Hologram surface, 22 Photo detector, 22a Photo detector surface, 23 Hologram holder, 24 adhesive layer, 29 photodetector unit, 30 3 wavelength optical pickup device, 31 2 wavelength semiconductor laser, 32 blue semiconductor laser, 34 diffraction element, 36 laser unit housing, 41 polarization beam splitter, 42 collimating lens, 43 broadband 1/4 wavelength plate, 44 wavelength rising mirror, 45 blue rising mirror, 46 2 wavelength objective lens, 47 blue objective lens, 48 sensor lens, 49 collimating lens drive unit, 50 main housing, 51 laser unit, 60 light source, 62, 67 Half mirror, 64, 66 Prism, 68 First object surface, 69 Second object surface, 70 Image surface, 100 Observation device, 210 Hologram, 221 to 227 Light detection unit.

Claims (10)

同軸上に配置された高さの異なる第1および第2の対象物を光学的に同時に観察するための観察装置であって、
前記同軸上に配置された第1および第2の部分反射ミラーと、
前記第1および第2の部分反射ミラーを経由して、前記第1および第2の対象物からの光を検出する光学的観察系とを備え、
前記光学的観察系は、前記第1の対象物については前記第1および第2の部分反射ミラーの透過光により観察し、前記第2の対象物については前記第1の部分反射ミラーと前記第2の部分反射ミラーとの間を往復後の透過光により観察する、観察装置。
An observation apparatus for optically observing first and second objects having different heights arranged on the same axis,
First and second partially reflecting mirrors disposed on the same axis;
An optical observation system for detecting light from the first and second objects via the first and second partial reflection mirrors;
The optical observation system observes the first object by the transmitted light of the first and second partial reflection mirrors, and the first object and the first partial reflection mirror and the first object. An observation apparatus for observing with two transmitted light after reciprocation between two partial reflection mirrors.
前記第1の部分反射ミラーと前記第2の部分反射ミラーとの間の光学的距離は、前記第1の対象物と前記第2の対象物との間の光学的距離の半分である、請求項1に記載の観察装置。   The optical distance between the first partial reflection mirror and the second partial reflection mirror is half of the optical distance between the first object and the second object. Item 2. The observation device according to Item 1. 前記第1および第2の部分反射ミラーの反射率と透過率との比は、いずれも1対1である、請求項1に記載の観察装置。   The observation apparatus according to claim 1, wherein a ratio between the reflectance and the transmittance of each of the first and second partial reflection mirrors is 1: 1. 前記第1の部分反射ミラーは外形が円形状であり、前記第2の部分反射ミラーは形状が円環状である、請求項1に記載の観察装置。   The observation apparatus according to claim 1, wherein the first partial reflection mirror has a circular outer shape, and the second partial reflection mirror has an annular shape. 前記第1の部分反射ミラーは、外形が円形状のミラー面を有し、前記第2の部分反射ミラーは、形状が円環状のダイクロイックビームスプリッタ面を有する、請求項1に記載の観察装置。   The observation apparatus according to claim 1, wherein the first partial reflection mirror has a circular mirror surface, and the second partial reflection mirror has an annular dichroic beam splitter surface. 前記第1の対象物は、前記ダイクロイックビームスプリッタ面を透過する青色の観測光により観察され、前記第2の対象物は、前記ダイクロイックビームスプリッタ面を反射する赤色の観測光により観察される、請求項5に記載の観察装置。   The first object is observed by blue observation light transmitted through the dichroic beam splitter surface, and the second object is observed by red observation light reflected from the dichroic beam splitter surface. Item 6. The observation device according to Item 5. 前記光学的観察系は、
前記第1および第2の対象物からの光を集光する対物レンズと、
前記集光された光を受光する撮像素子とを含み、
前記対物レンズと前記撮像素子との間の距離は、固定されている、請求項1に記載の観察装置。
The optical observation system is
An objective lens for condensing light from the first and second objects;
An image sensor that receives the collected light, and
The observation apparatus according to claim 1, wherein a distance between the objective lens and the imaging element is fixed.
前記光学的観察系は、
前記第1および第2の対象物からの光を集光する対物レンズを含み、
前記対物レンズと前記第1および第2の部分反射ミラーとの間の距離は、固定されている、請求項1に記載の観察装置。
The optical observation system is
An objective lens for condensing light from the first and second objects;
The observation apparatus according to claim 1, wherein a distance between the objective lens and the first and second partial reflection mirrors is fixed.
前記第1の対象物は、光検出器ユニットの光検出器であり、前記第2の対象物は前記光検出器ユニットのホログラム素子である、請求項1〜8のいずれかに記載の観察装置。   The observation apparatus according to claim 1, wherein the first object is a photodetector of a photodetector unit, and the second object is a hologram element of the photodetector unit. . 同軸上に配置された高さの異なる第1および第2の対象物を光学的に同時に観察するための観察方法であって、
前記同軸上に配置された第1および第2の部分反射ミラーの透過光により前記第1の対象物を観察するステップと、
前記第1の部分反射ミラーと前記第2の部分反射ミラーとの間を往復後の透過光により前記第2の対象物を観察するステップとを備える、観察方法。
An observation method for optically simultaneously observing first and second objects having different heights arranged on the same axis,
Observing the first object with the transmitted light of the first and second partially reflecting mirrors arranged on the same axis;
An observation method comprising: observing the second object with transmitted light after reciprocating between the first partial reflection mirror and the second partial reflection mirror.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016038213A (en) * 2014-08-05 2016-03-22 株式会社ミツトヨ External dimension measurement device and external dimension measurement method
JP2018101107A (en) * 2016-12-21 2018-06-28 大日本印刷株式会社 Observation tool

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