JP3523457B2 - 対物レンズの傾き調整用光学系 - Google Patents
対物レンズの傾き調整用光学系Info
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Description
物レンズの傾きを調整するのに用いられる対物レンズの
傾き調整用光学系に関する。
・読取り装置では、光ディスクの情報記録面に対して、
光ピックアップの対物レンズが傾いていると、いわゆる
コマ収差が生じて、光ディスクへの情報書込みを高密度
で行うことができないという問題があり、また、情報読
み取りの際にはノイズの原因となるため、光ディスクの
基準面としての情報記録面に対する対物レンズの傾きが
所定の規格内に入るように、調整することが行われてい
る。
成形され、その対物レンズ1には、図1(イ)に示すよ
うに、その傾きを検出するために、レンズ部2の外周を
囲むようにして環状平面部3が設けられ、その対物レン
ズ1の傾き調整は以下に説明する手順に従って行われて
いる。まず、図1(ロ)に示すように、検出光照射系と
してのヘリウム−ネオンレーザー4から出射された検出
光として直径1mm〜2mmのレーザービームPを、そ
のヘリウム−ネオンレーザー4から約1mほど離れた箇
所に配置した光ディスク5の基準面としての情報記録面
6に照射し、その情報記録面6により反射されたレーザ
ービームP´を検出光受光系としてのスクリーン7によ
り検出し、そのスクリーン7上でのレーザービームP´
の受光位置Qを求める。
ズ1を光ディスク5の配設箇所と略同じ箇所に配設し、
図1(ニ)に拡大して示すようにレーザービームPを対
物レンズ1の環状平面部3の一部に照射し、その環状平
面部3により反射されたレーザービームP´をスクリー
ン7により検出し、そのスクリーン7上でのレーザービ
ームP´の受光位置Q´を求める。スクリーン7には目
盛り8が図1(ホ)に示すように設けられており、光デ
ィスク5により反射されたレーザービームP´の受光位
置Qと環状平面部3により反射されたレーザービームP
´の受光位置Q´との差を目盛りにより求め、この目盛
り上での差を角度に換算して、図1(ヘ)に示すよう
に、情報記録面6の法線Nに対する対物レンズ1の光軸
O1の傾き角θを検出している。
き検出光学系の場合、対物レンズ1の環状平面部3から
反射されたレーザービームP´のスクリーン7上でのス
ポットS1が図1(ホ)に示すように、例えばある対物
レンズでは目盛りにして約15mmに渡って広がってお
り、角度に換算して約26´(26分)に渡っている。
従って、対物レンズ1の情報記録面6に対する傾き角θ
を約26´以内で特定できない。
平面であるが、対物レンズ1の成形金型(図示を略す)
製作時の加工に基づく同心円状溝が成形時に対物レンズ
1に転写されるので、環状平面部3はミクロ的にみると
微小の凹凸があり、レーザービームPがその環状平面部
3の微小凹凸面で散乱を受けるからであると考えられ
る。
て照射されたレーザービームPの端部がレンズ部2によ
り反射され、そのレーザービームP´の一部がノイズ光
として光源孔9の近傍に戻り、ノイズ光によるスポット
S2がスクリーン7上に生じ、傾き角θを求める際の邪
魔となる。その理由を図2を参照しつつ以下に説明す
る。
するレンズ部2の第1面、2Bはレンズ部2の第2面、
2Cは第1面2Aと光軸O1との交点である。この交点
2Cを原点として、光軸O1に平行(光軸O1に対する
照射光の入射角φ=0)でかつその交点O1の近傍に入
射するレーザー光Pはその第1面2Aで反射され、迷光
として光源孔9の近傍に戻る。また、例えば、入射角φ
=0でかつ交点2Cから入射高さh=1.7mmの箇所
において、第1面2Aに入射するレーザー光Pは第2面
2Bで6回全反射されて、光軸O1に対する出射角度は
約−3.0度方向となる。また、例えば、入射角φ=0
でかつ交点2Cから入射高さh=1.6mmの箇所にお
いて、第1面2Aに入射するレーザー光Pは第2面2B
で3回全反射されて、光軸O1に対する出射角度は約3
0度方向となる。一方、図1(ロ)及び(ハ)の構成に
おいては、検出光照射系の光軸(O2とする)と検出光
受光光学系の光軸(O3とする)が一致しており、上記
の照射光の入射角φすなわち対物レンズ1の光軸O1に
対する検出光照射系の光軸O2の傾斜角度が0度となる
ことと考え合わせると、検出光受光系の光軸O3を基準
とする出射角度ψは、光軸O1に対する出射角度と一致
する。
出光受光系に戻るレーザー光Pの入射高さhとその第1
面2Aから出射されるレーザー光の出射角度ψとの関係
を図3にグラフ化して示す。その図3は対物レンズ1の
光軸O1に対する検出光照射系の光軸O2の傾斜角度ω
が0度、対物レンズ1の光軸O1に対する検出光受光系
の光軸O3の傾斜角度ω´が0度の場合を示している。
その図3において、第2面2Bで例えば2回全反射され
るレーザー光Pの入射高さhは約1.14mmから約
1.46mmの範囲内にあり、その第1面2Aから出射
されるレーザー光Pの出射角度ψは約48度から約−6
5度までの範囲に渡っている。また、例えば、第2面2
Bで3回全反射されるレーザー光Pの入射高さhは約
1.5mmから約1.6mmの範囲内にあり、その第1
面2Aから出射されるレーザー光Pの出射角度ψは約3
0度から約−40度までの範囲に渡っている。そのレー
ザー光Pは対物レンズ1の光軸O1に対して同心円状に
入射するので、その第1面2Aから出射されるレーザー
光Pも同心円状となる。その図3において、()内の数
字は第2面2Bで全反射されるレーザー光Pの反射回
数、横軸は入射高さh、縦軸は光軸O3に対する出射角
度ψを示し、その縦軸において、「0」度は検出光受光
系の光軸O3とレンズ部2の光軸O1との傾きが0度で
あることを意味している。この対物レンズ1の第2面2
Bで全反射されるレーザー光Pは、対物レンズ1の素材
の吸収率を考慮したとしても、ほとんど減衰されずに検
出光受光系に向かって戻るため、この第2面2Bにおい
て複数回全反射されて検出光受光系に向かって戻るレー
ザー光Pも迷光としてスクリーンに向かって戻り、傾き
角θを求める際の邪魔となる。なお、この対物レンズ1
のレンズ部2の第1面2Aの曲率は約4.5mm、第2
面2Bの曲率は約−1.8mm、その屈折率は約1.5
4、有効口径は約3.3mmとして計算した。
ンレーザー4からのレーザービームPをハーフミラー付
プリズム10により対物レンズ1の環状平面部3に照射
し、環状平面部3により反射されたレーザービームP´
をオートコリメータのコリメートレンズ11により撮像
素子12に集光して、そのレーザービームP´の撮像素
子12上での受光位置Q´を検出するようにしたものも
あるが、このものでは、図4(ロ)に示すように、レー
ザービームP´のスポットS1が撮像素子12上で角度
にして約20´に渡って広がって形成される。ここで、
スポットS1が縦長になるわけは、レーザービームPが
対物レンズ1の環状平面部3に転写された対物レンズ1
の光軸を中心とする同心円状溝の径方向に広がって拡散
されるからである。従って、この場合も、情報記録面6
に対する対物レンズ1の傾き角20´以内に特定できな
いことになる。
ィスクへの情報書き込みの高密度化を図るため、開口数
NAの大きな対物レンズ1を用いた光ピックアップの開
発が望まれているが、開口数の大きな対物レンズ1を用
いることにすると、対物レンズ1の傾きに対するコマ収
差の感度が大きくなり、記録面上に収束するスポットが
充分に絞れなくなり、そのため、対物レンズ1の情報記
録面6に対する傾き角θを従来のものに較べて、より小
さな範囲内に設定しなければならず、対物レンズ1の傾
き角θとして約3´以内に対物レンズ1を傾き調整する
ことが要求される。
整では、対物レンズ1により反射されたレーザービーム
P´が受光面上で、角度に換算して約20´以上に渡っ
て広がるため、対物レンズ1の傾き角θを約20´以下
の検出精度で検出することができず、傾き角度にして数
分以下の検出精度を有する対物レンズの傾き調整用光学
系の開発が望まれている。
ので、その目的とするところは、対物レンズの傾き角の
検出精度の向上をより一層図ることのできる対物レンズ
の傾き調整用光学系を提供することにある。
ンズの傾き調整用光学系は、レンズ部の外周を囲むよう
にして設けられた環状平面部を有する対物レンズと、該
対物レンズの傾き検出用の検出光を照射する検出光照射
系と、前記対物レンズにより反射された検出光を受光す
る検出光受光系とを備え、前記環状平面部から反射され
た検出光の検出位置を検出することにより、前記対物レ
ンズの基準面に対する傾きを検出する対物レンズの傾き
調整用光学系であって、前記対物レンズのレンズ部は前
記検出光が入射する第1面から遠い側の第2面が前記検
出光を複数回全反射して前記第1面の側から出射させる
光学的性質を有し、前記検出光は前記環状平面部の直径
よりも径の大きな平行光束とされ、前記検出光照射系の
光軸が前記基準面の法線に対して所定の傾斜角度を有す
ることを特徴とする。
光学系は、請求項1に記載のものにおいて、前記検出光
が前記対物レンズの環状平面部の全面積に渡って照射さ
れるように前記傾斜角度が設定されていることを特徴と
する。
光学系は、請求項1に記載のものにおいて、前記傾斜角
度が前記対物レンズの基準面に対する傾き角の前記法線
を基準に設定した許容範囲の限界角よりも大きく設定さ
れている。
光学系は、請求項1ないし請求項3に記載の物におい
て、前記検出光照射系の光軸と前記検出光受光系の光軸
とが前記法線に関して略対称であることを特徴とする。
光学系は、請求項1ないし請求項4に記載のものにおい
て、前記検出光受光系が、前記平面部から反射された検
出光を所定の大きさのスポットに絞るためのコリメート
レンズを有することを特徴とする。
は、(イ)に示すように、ヘリウム−ネオンレーザー2
7と、短焦点レンズ28と、長焦点レンズ29とから構
成され、短焦点レンズ28と長焦点レンズ29とはヘリ
ウム−ネオンレーザー27から出射されたレーザー光を
対物レンズ1の環状平面部3の直径よりも大きな直径の
円形状の平行レーザー光束Pに変換する役割を果たす。
その検出光照射系20の光軸O2の情報記録面6の法線
Nに対する傾斜角度ωは例えば約20度である。その図
5(イ)では、たまたま対物レンズ1の光軸O1と法線
Nとが一致している状態が示されている。その傾斜角度
ωは、対物レンズ1の情報記録面6に対する傾き角θの
法線Nを基準に設定した許容範囲の限界角よりも大きく
設定されている。対物レンズ1は、(ロ)に拡大して示
すように、そのレーザー光Pによってその環状平面部3
の全体が斜め方向から照明される。そのレーザー光Pは
レンズ部2と環状平面部3との全体によって反射され
る。
0と、検光子31と、NDフィルタ32と、撮像素子3
3とを備え、法線N(図5(イ)では対物レンズ1の光
軸O1)を境に検出光照射系20のレーザー光束Pの照
射方向とは反対方向から対物レンズ1により反射された
レーザー光P´を検出する役割を果たし、その光軸O3
の法線Nに対する傾斜角度ω´は例えば−20度であ
り、検出光受光系21の光軸O3と検出光照射系20の
光軸O2とは法線N(図5(イ)では対物レンズ1の光
軸O1)に関して略対称である。
に、第2面2Bで例えば2回全反射されるレーザー光P
の入射高さhは約1.06mmから約1.44mmの範
囲内にあり、その第1面2Aから出射されるレーザー光
Pの光軸O3を基準とする出射角度ψは約70度から約
−50度までの範囲に渡っている。また、例えば、第2
面2Bで3回全反射されるレーザー光Pの入射高さhは
約1.48mmから約1.60mmの範囲内にあり、そ
の第1面2Aから出射されるレーザー光Pの光軸O3を
基準とする出射角度ψは約50度から約−30度までの
範囲に渡っている。また、例えば、第2面2Bで4回全
反射されるレーザー光Pの入射高さhは約1.64mm
から約1.68mmの範囲内にあり、その第1面2Aか
ら出射されるレーザー光Pの光軸O3を基準とする出射
角度ψは約40度から約−6度までの範囲に渡ってい
る。その図6において、縦軸の数値「0」は対物レンズ
1の光軸O1に対する検出光受光系21の光軸O3の傾
斜角度ω´が約−20度であることを意味しており、縦
軸の数値「40」は対物レンズ1の光軸O1に対する検
出光照射系20の光軸O2の傾斜角度ωが20度である
ことを意味している。
する検出光照射系20の傾斜角度ωを約20度、対物レ
ンズ1の光軸O1に対する検出光受光系21の傾斜角度
ω´を約−20度に設定すると、レンズ部2における6
回反射により検出光受光系21に向かうレーザー光はな
くなり、また、例えば、5回反射により検出光受光系2
1に向かうレーザー光の出射角度ψは約5度から約15
度の範囲となり、4回反射により検出光受光系に向かう
レーザー光の出射角度ψは約−5度から約30度の範囲
となり、3回反射により検出光受光系21に向かうレー
ザー光の出射角度ψは約−30度から約50度の範囲と
なり、2回反射により検出光受光系21に向かうレーザ
ー光の出射角度ψは約−50度から約70度の範囲とな
り、図3と較べて明らかなように、レンズ部2からの反
射レーザー光の出射角度ψが検出光受光系21の光軸O
3に対して偏ることになり、従って、検出光受光系21
の光軸O3に向かって入射する環状平面部3からの反射
レーザー光P´によるスポットS3と迷光とを分離でき
ることとなり、撮像素子33の撮像面33aには、環状
平面部3により反射されたレーザー光P´によるスポッ
トS3のみが図5(ハ)に示すように形成され、レンズ
部2により反射されたレーザー光P´に基づく迷光によ
るスポットS2が撮像面33aにノイズとして現われな
いため、従来に較べて、ノイズに煩わされることなく、
対物レンズ1の傾きを検出することができる。
整の具体例を示すもので、対物レンズ1は、(イ)に示
すように、ピックアップの一部を構成するレンズホルダ
ー34にセットされる。そのレンズホルダー34には、
円錐形状の受け面34aが形成され、環状平面部3がそ
の受け面34aに当接される。そして、(イ)、(ロ)
に示すように、環状調整治具35の爪35aを環状平面
部3に当て、傾き調整治具35の各爪35aの環状平面
部3に加える押圧力を調整することにより、対物レンズ
1の傾きを調整する。ここで、検出光照射系20の情報
記録面6の法線Nに対する傾斜角度ωは、環状調整治具
35の調整による対物レンズ1の傾き角のバラツキによ
る影響を受けない程度の角度とするのが望ましい。
35を傾けて調整する方向とは、必ずしも一致しないの
で、環状調整治具35の傾き方向をモニターするモニタ
ー光として平行レーザー光Pを用いるため、環状調整治
具35の上面はその平行レーザー光Pの一部を反射する
鏡面35bとされている。また、環状平面部3に達する
平行レーザー光Pの一部が爪35aによりケラレ、回折
効果が発生するため、(ハ)に示すように、スポットS
3が歪むことになるが、そのスポットS3の大きさは角
度にして約3分程度であり、スポットS3の中心を決定
するのに支障はないので、高NAの対物レンズ1の傾き
角θを検出するのに充分な程度の大きさである。
に対する傾き角が所定の規格内にあるか否かを判断する
ために干渉計にセットされ、干渉縞が規格に合致してい
るか否かが判定され、干渉縞が規格に合致していると
き、対物レンズ1は接着剤によりレンズホルダー34に
固定される。干渉縞が規格に合致していないときには、
対物レンズ1は再度傾き調整用光学系にセットされて、
その傾きが調整される。なお、レンズ部2の第2面2B
の全反射に基づくレーザー光は発散光束となるので、検
出光受光系を対物レンズ1から遠ざけることによって
も、その迷光に基づくノイズを低減できる。
光学系は、以上説明したように構成したので、対物レン
ズの環状平面部により反射された検出光に基づく反射光
像が角度にして数分以内に絞られ、従って、対物レンズ
の傾き角の検出精度の向上をより一層図ることができる
という効果を奏する。しかも、対物レンズのレンズ部に
より反射された検出光は散乱光となり、検出光受光系に
ほとんど入射しないので、対物レンズの傾き角度を検出
する際の妨げとならないという効果を奏する。
て対物レンズの傾き角度の検出を説明するための説明図
であって、(イ)は傾き調整される対物レンズの平面
図、(ロ)は光ディスクの情報記録面に検出光を照射し
た状態を示す説明図、(ハ)は対物レンズの環状平面部
に検出光を照射した状態を示す説明図、(二)は対物レ
ンズの環状平面部により反射された検出光をスクリーン
に受像した状態を示す説明図、(ホ)は環状平面部によ
り反射された検出光に基づきスクリーンに形成されたス
ポットの説明図、(ヘ)は光ディスクの情報記録面に対
する対物レンズの傾き角度の説明図である。
な方向から入射するレーザー光がその第2面により複数
回全反射されて第1面から出射される状態を示す模式図
である。
平行な方向から入射して第2面により複数回全反射され
て検出光受光系に戻るレーザー光の入射高さとその第1
面から出射されるレーザー光の出射角度との関係を示す
図である。
コリメータを用いて対物レンズの傾き角度の検出を説明
するための説明図であって、(イ)はその光学系の説明
図、(ロ)は環状平面部により反射された検出光に基づ
きオートコリメータの撮像面に形成されたスポットの説
明図である。
物レンズの傾き角度の検出を説明する図であって、
(イ)はその対物レンズの傾き調整用光学系を示す図、
(ロ)は検出光により対物レンズが斜めに照明されてい
る状態を説明するための拡大図、(ハ)はその対物レン
ズにより反射された検出光に基づき撮像面に形成された
スポットの説明図である。
の光軸に対して傾斜角20度の方向から入射して第2面
により複数回全反射されて検出光受光系に戻るレーザー
光の入射高さとその第1面から出射されるレーザー光の
出射角度との関係を示す図である。
例を示すもので、(イ)は傾き調整用の環状調整治具に
よりレンズホルダーに保持された対物レンズの傾き調整
を説明するための側面図、(ロ)は(イ)に示す環状調
整治具を上面から目視した平面図、(ハ)は対物レンズ
により反射された検出光に基づき撮像面に形成された撮
像面に形成されるスポットが環状調整治具の存在により
変形を受けることを説明するための説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 レンズ部の外周を囲むようにして設けら
れた環状平面部を有する対物レンズと、該対物レンズの
傾き検出用の検出光を照射する検出光照射系と、前記対
物レンズにより反射された検出光を受光する検出光受光
系とを備え、前記環状平面部から反射された検出光の受
光位置を検出することにより、前記対物レンズの基準面
に対する傾きを検出する対物レンズの傾き調整用光学系
であって、 前記対物レンズのレンズ部は前記検出光が入射する第1
面から遠い側の第2面が前記検出光を複数回全反射して
前記第1面の側から出射させる光学的性質を有し、前記
検出光は前記環状平面部の直径よりも径の大きな平行光
束とされ、前記検出光照射系の光軸が前記基準面の法線
に対して所定の傾斜角度を有することを特徴とする対物
レンズの傾き調整用光学系。 - 【請求項2】 前記検出光が前記対物レンズの環状平面
部の全面積に渡って照射されるように前記傾斜角度が設
定されていることを特徴とする請求項1に記載の対物レ
ンズの傾き調整用光学系。 - 【請求項3】 前記傾斜角度が前記対物レンズの前記基
準面に対する傾き角の前記法線を基準に設定した許容範
囲の限界角よりも大きく設定されている請求項1に記載
の対物レンズの傾き調整用光学系。 - 【請求項4】 前記検出光照射系の光軸と前記検出光受
光系の光軸とが前記法線に関して略対称であることを特
徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載
の対物レンズの傾き調整用光学系。 - 【請求項5】 前記検出光受光系が、前記平面部から反
射された検出光を所定の大きさのスポットに絞るための
コリメートレンズを有することを特徴とする請求項1な
いし請求項4のいずれか1項に記載の対物レンズの傾き
調整用光学系。
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JP8-220890 | 1996-08-22 | ||
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JP2009192249A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Hoya Corp | 被検レンズの透過波面収差測定方法及び装置 |
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1997
- 1997-08-21 JP JP22458097A patent/JP3523457B2/ja not_active Expired - Fee Related
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