JP2017090634A - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置は、光ビームを出力する光源と、前記光源から出力された前記光ビームを測定対象に投影する照射光学系と、前記測定対象で反射された前記光ビームを収束し結像する結像光学系と、前記結像光学系で結像された前記光ビームを受光する受光部と、前記測定対象の第1面、第2面で反射される前記光ビームを第1反射ビーム、第2反射ビームとする場合、前記受光部における前記照射光学系及び前記測定対象間の距離に対する前記第1及び第2反射ビームの光強度のピークを分離するピーク分離部とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
先ず、第1の実施形態に係る光ピックアップ装置120の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
光ピックアップ装置120は、ピント検出方法にナイフエッジ法が採用する。光ピックアップ装置120は、光源である半導体レーザ101、半導体レーザ101及び測定対象であるワーク102間に設けられた照射光学系、並びに、ワーク102及び受光部間に設けられた結像光学系を備える。照射光学系は、半導体レーザ101からワーク102に掛けてZ方向に配置されたコリメータレンズ103及び対物レンズ105によって構成される。結像光学系は、ワーク102から受光部に掛けて配置されたビームスプリッタ104、結像レンズ106、及びミラーである三角プリズム107によって構成される。
図2は、本実施形態に係る光ピックアップ装置のワークにおける光ビームの反射の様子を示す図である。図2には、光ピックアップ装置120におけるナイフエッジ法の特徴が表れるよう、光ビームLの半分だけがワーク102に照射された場合が示されている。また、図3は、本実施形態に係る光ピックアップ装置のラインセンサの受光素子の位置と信号強度の関係を示すグラフである。図3に示すグラフにおいて、横軸はラインセンサ108の各受光素子のX方向の位置であり、縦軸は信号強度である。ラインセンサ108の各受光素子のX方向の位置は、照射光学系及びワーク102間のZ方向の距離に対応する。
図4〜6は、本実施形態に係る光ピックアップ装置の別の構成を示す図である。図4〜6に示す構成のうち、図1に示す構成と同様の構成については図1と同じ符号が付されている。
光ピックアップ装置160の場合、三角プリズム107の頂角部107aに対して光ビームLを遮光して反射させない遮光材161が塗布されている。この遮光材161は、ピーク分離部として機能する。この場合、結像レンズ106から照射される被調整範囲L´の光ビームについては反射されないため、結果として、光ビームLのうち被調整範囲L´が無効化される。
第1の実施形態では、遮光板等をピーク分離部として用いることで、半導体レーザから出力される光ビームの被調整範囲を事後的に無効化する光ピックアップ装置について説明した。これに対し、第2の実施形態では、半導体レーザから出力される光ビームの特性自体を調整する光ピックアップ装置200について説明する。
第1及び第2の実施形態では、光ビームの被調整範囲を無効化或いは光軸近傍の光強度を弱くした光ピックアップ装置について説明した。これに対し、第3の実施形態では、プリズムによる光ビームの屈折を利用することでラインセンサにおける反射ビームの信号強度分布のピークを分離させる光ピックアップ装置300について説明する。
光ピックアップ装置300は、光ピックアップ装置100の構成に加え、光ビームLの光路上のうち結像光学系の三角プリズム107とラインセンサ108A及び108Bとの間に配置され、反射ビームLを屈折させるプリズム301A及び301Bを備える。以下の説明において、プリズム301A及び301Bは、特定する必要がある場合を除き、単に「プリズム301」と称することもある。各プリズム301は、三角プリズム107側にX方向に対して斜めに広がる入射面301aと、ラインセンサ108側にX方向に広がる出射面301bを持つ。各プリズム301は、ピーク分離部として機能する。
半導体レーザ101から出力された照射ビームLは、図10中Aに示すように、ワーク102の表面102a及び裏面102bにおいて光ビームLの光軸に沿って反射される。反射レーザLは、対物レンズ105、ビームスプリッタ104、及び結像レンズ106を通過した後、三角プリズム107で反射され、入射面301aよりプリズム301に入射する。プリズム301に入射した光ビームLは、プリズム301内で光軸がX方向に対して斜めになるように屈折し、ラインセンサ108に受光される。この際、表面反射ビームLaと裏面反射ビームLbとでは、図10中B及びCに示すように、プリズム301内において異なる光路長を持って進むことになる。そのため、表面反射ビームLa及び裏面反射ビームLbの信号強度分布のX方向の移動量にも違いが現れる。その結果、図11に示すように、表面反射ビームLa及び裏面反射ビームLbの信号強度分布のピークXa及びXbは、ラインセンサ108において分離されて現れる。これによって、表面反射ビームLaの信号強度分布のピークが明確になるため、透明体のワークに対するピント検出時のフォーカスエラーは低減される。
Claims (10)
- 光ビームを出力する光源と、
前記光源から出力された前記光ビームを測定対象に投影する照射光学系と、
前記測定対象で反射された前記光ビームを収束し結像する結像光学系と、
前記結像光学系で結像された前記光ビームを受光する受光部と、
前記測定対象の第1面、第2面で反射される前記光ビームを第1反射ビーム、第2反射ビームとする場合、前記受光部における前記照射光学系及び前記測定対象間の距離に対する前記第1及び第2反射ビームの光強度のピークを分離するピーク分離部と
を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記ピーク分離部は、前記光ビームの光路上に配置され、前記光ビームの光軸を含む所定の第1範囲の光強度を調整する
ことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。 - 前記ピーク分離部は、前記光ビームの第1範囲を遮光する遮光板である
ことを特徴とする請求項2記載の光ピックアップ装置。 - 前記測定対象の画像を観測する画像観測系を更に備え、
前記結像光学系は、前記測定対象で反射された前記光ビームの一部を分割し前記画像観測系に送るビームスプリッタを有し、
前記ピーク分離部は、前記光ビームの光路上において前記ビームスプリッタ及び前記受光部間に配置される
ことを特徴とする請求項2又は3記載の光ピックアップ装置。 - 前記結像光学系は、前記光ビームの一部を反射させるミラーを有し、
前記ミラーは、前記光ビームの第1範囲を遮光する遮光材が塗布され、前記ピーク分離部を兼ねる
ことを特徴とする請求項2記載の光ピックアップ装置。 - 前記結像光学系は、前記光ビームの一部を反射させるミラーを有し、
前記ミラーは、前記光ビームの第1範囲の外に配置され、前記ピーク分離部を兼ねる
ことを特徴とする請求項2記載の光ピックアップ装置。 - 前記光源は、放射角度が前記光ビームの光軸方向と異なる所定の角度から前記光軸方向に掛けて光強度が弱くなる前記光ビームを出力し、前記ピーク分離部を兼ねる
ことを特徴とする請求項1又は2記載の光ピックアップ装置。 - 前記ピーク分離部は、前記光ビームの光路上において前記結像光学系及び前記受光部間に配置されたプリズムである
ことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。 - 前記プリズムは、前記受光部の複数の受光素子の配列方向に対して斜めに広がる入射面、及び前記入射面と異なる方向に広がる出射面を持つ
ことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。 - 前記出射面は、前記配列方向と平行に延びる
ことを特徴とする請求項9記載の光ピックアップ装置。
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