JP4095766B2 - 光学ユニットの組立調整装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ等の光学部品の組立技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ピックアップ装置は、光源と、光源からの光束をディスク上に収束させる対物レンズと、ディスクからの反射光を検出する受光素子と、光源からディスクに至る光束中に設けた種々の光学部品により、ディスクに情報の記録、再生をおこなうものである。
【0003】
この光ピックアップ装置を構成する部品として、発光素子とホログラム素子と受光素子をパッケージ化(ユニット化)してあらかじめ組立調整を施して一部品(以下HOE−LDユニットと言う)とし、光ピックアップ装置の組立調整を簡易化しようという技術動向がある。
【0004】
HOE−LDユニットは、発光素子とホログラム素子と受光素子の相対位置関係の要求精度が高く、調整方法としては、擬似的に光ピックアップ装置の光学系と等価もしくは同じ効果となる光学系を調整装置の光学系として用意し、該ユニット内の発光素子の光を基準に組立調整を行うということが考えられる。
【0005】
この従来技術の1例として、特開平8−111026号公報には、発光素子と、発光素子からの照射光の反射光を受光する受光素子と、発光した光を平行光とするコリメートレンズと、発光素子からの照射光を反射する反射面と、発光素子からの照射光を前記反射面に集光する対物レンズと、発光素子からの照射光を対物レンズに与え、反射面からの反射光を受光素子に与える光学素子(回折格子とホログラム素子)とを備えた光ピックアップ装置の調整装置であり、この中でこの調整装置の光学系としては、コリメートレンズ、対物レンズ、反射板からなるものである。
【0006】
この構成のもとで、コリメートレンズが理想の平行光を作り、対物レンズの焦点が反射面に一致した状態を作り出し、この時の受光素子の受光強度が最大となり、かつ、対物レンズを光軸方向に+L、−Lだけそれぞれ動かした時の受光強度が等しくなるよう、光学素子(回折格子とホログラム素子)を光軸を中心に回転させるというものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術は、コリメートレンズが作る理想の平行光や対物レンズの合焦の位置への設備光学系の調整(擬似的に光ピックアップ装置の光学系と等価もしくは同じ効果となる光学系)は非常に難しい。
【0008】
そこで本発明は上記問題に鑑み、調整が容易な光学ユニットの調整光学系を持つ組立調整装置の構成を提示することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、HOE−LDユニットからの光束を受けるコリメートレンズと、そのレンズからの平行光を受ける対物レンズと、その対物レンズで収束されたスポットを受けるディスクと、その反射光束を対物レンズを通して受ける対物レンズとディスクの距離及びディスク上のスポットの溝に対する位置関係を検出する機能を有する信号検出系をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0010】
この請求項1に記載の発明によれば、調整装置の対物レンズサーボ制御のためにHOE−LDユニット内の受光素子によるフォーカス、トラック信号検出を行う必要がなく、調整の状態に関係なく安定的な信号検出が可能となる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、前記検出系は、対物レンズ及びディスクの距離を調整する機能として、レンズ光軸方向に可動し、ダイナミックレンジが広いが分解能が粗くバックラッシュ等の制御的不感帯を持つ粗動機構と、ダイナミックレンジは狭いが分解能が高く制御的不感帯が小さく高速応答可能な微動機構をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0012】
この請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0013】
請求項3に記載の発明は、前記対物レンズとディスク間距離を特定し、合焦点検出する機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0014】
この請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0015】
請求項4に記載の発明は、前記微動機構により対物レンズとディスク間距離を変化させ、信号検出系からのフォーカス信号により、常に合焦点を維持するフォーカスサーボ制御を行う機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0016】
この請求項4に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0017】
請求項5に記載の発明は、信号検出系の多分割受光素子を備え、信号検出系に位置調整機能を有し、合焦点を特定した時点で多分割受光素子の位置を光束に対して調整し、信号検出系のフォーカス信号値0にてフォーカスサーボ制御を行う機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0018】
この請求項5に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0019】
請求項6に記載の発明は、合焦点を特定した時点での多分割受光素子の位置と光束のずれを信号検出系のフォーカス信号値として検出し、そのフォーカス信号値にてフォーカスサーボ制御を行う機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0020】
この請求項6に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0021】
請求項7に記載の発明は、ディスク上のスポットの溝に対する位置関係を調整する機能として、トラック方向に可動し、ダイナミックレンジが広いが分解能が粗くバックラッシュ等の制御的不感帯を持つ粗動と、ダイナミックレンジは狭いが分解能が高く制御的不感帯が小さく高速応答可能な微動機構をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0022】
この請求項7に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0023】
請求項8に記載の発明は、微動機構によりディスク上のスポットの溝に対する位置関係を変化させ、前記信号検出系からのトラック信号により常に溝とスポットが合致した位置を維持するサーボ制御を行う機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0024】
この請求項8に記載の発明によれば、請求項7に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0025】
請求項9に記載の発明は、対物レンズと対向した位置に設置するディスクを複数枚とし、粗動機構により調整対象とするディスクを切替える機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0026】
この請求項9に記載の発明によれば、請求項7に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、複数種類の規格のディスクの組立調整に対応可能となる。
【0027】
請求項10に記載の発明は、ディスク切替え機能を用いて、調整対象ディスクにて発光素子からの光束を基準に発光素子、受光素子及びホログラム素子の相対位置を調整した後、別のディスクに切替えて機能の検査をする機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする。
【0028】
この請求項10に記載の発明によれば、請求項9に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、組み立てたHOE−LDユニットが調整対象ディスクの規格とは別の単数もしくは複数種類の規格のディスクの組立調整に対応可能かどうかの検査を行うことができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【0030】
本発明にかかる組立調整対象となるHOE−LDユニット1は、発光素子(LD)3と受光素子(PD)5とホログラム素子(HOE)7を集積化してなるユニットである。この場合、発光素子3と受光素子5はユニット筐体に相対的に組み付けられた状態にあり、この発光素子1の光束をもとに所定の光束が戻ってくるようホログラム素子7を組立調整する。発光素子3の個数は単数でも複数でも良い。
【0031】
このHOE−LDユニット1の組立調整装置24の光学系を図1をもとに説明する。
【0032】
基本となる光学部品として、HOE−LDユニット1からの光束を受けるコリメートレンズ9と、そのレンズからの平行光を受ける対物レンズ21と、その対物レンズで収束されたスポットを受ける光ディスクもしくは原盤23を有している。
【0033】
発光素子3の位置を特定するためのオートコリメータ13は発光素子3からの光束を受けるコリメートレンズ9の後に設置し、プリズム等で光束を分岐して設置するのが適当である。このオートコリメータ13で見えるスポットの位置で発光素子3の位置を特定するので、オートコリメータ13の設置位置は調整を要する。この調整はHOE−LDユニット1のマスターワーク等基準となるHOE−LDユニット1があれば、これを点灯させてできるスポットの位置がオートコリメータ13上の所定の位置(通常はレティクルの中心が良い)になるよう設置する。マスターワークが無い場合は、基準光を1軸設置して、これにHOE−LDユニット1の設置ステージを含むすべての光学系を合わせていく作業が必要となる。
【0034】
発光素子3の強度分布の角度ずれを特定するための4分割受光素子11も、発光素子3からの光束を受けるコリメートレンズ9の後に設置し、プリズム等で光束を分岐して先述のオートコリメータ13と並列に設置するのが適当である。この4分割受光素子11の設置も先述のオートコリメータ13と同じような調整が必要とされる。即ち、基準となる光に対して4分割受光素子11のそれぞれの出力が等しくなる位置に設置するものである。
【0035】
また、ワークであるHOE−LDユニット(発光素子+受光素子)1を可動する機構があり、上記のオートコリメータ13と4分割受光素子11からの情報により、発光素子3の位置を所定の位置となるよう調整する機能を持っている。
【0036】
また、コリメートレンズ9と対物レンズ21の間の往路の平行光を検出する手段と、コリメートレンズ9に焦点方向(光軸方向)の可動を与える可動機構を有する。平行光検出手段としては、具体的にはダブルナイフエッジ法を用いれば良い。または、平行光に調整したい光束中に所定の角度をもって配置された2枚の平板を設置し、この光束の干渉縞を計測して行っても良い。
【0037】
また、光ディスクもしくは原盤23からの対物レンズ21を通る反射光束中の光軸上にフォーカストラック信号検出系19を設置する。この検出系19は対物レンズ21とディスク23の位置関係を制御するものであり、検出法は非点収差法、ナイフエッジ法、ビームサイズ法等種々あるが、光ピックアップ装置で一般に適応するものであれば、どれでも良い。
【0038】
対物レンズ21及びディスクの距離を調整する機能としては、レンズ光軸方向(フォーカス方向)に可動し、ダイナミックレンジは広いが分解能が粗く、バックラッシュ等の制御的不感帯を持つ粗動機構33と、ダイナミックレンジは狭いが分解能が高く、制御的不感帯が小さく高速応答可能な微動機構を有する。粗動機構33にはボールねじをステッピングモータで駆動し直動ガイドを持つ精密ステージ等を用いれば良い。また、微動機構には、ボイスコイルモータ、ピエゾ素子等のアクチュエータを採用すると良い。
【0039】
また、ディスク23上のスポットの溝に対する位置関係を調整する機能として、ディスク面方向(トラック方向)に可動し、ダイナミックレンジは広いが分解能が粗く、バックラッシュ等の制御的不感帯を持つ粗動機構33と、ダイナミックレンジは狭いが分解能が高く、制御的不感帯が小さく高速応答可能な微動機構を有する。粗動機構33にはボールねじをステッピングモータで駆動し直動ガイドを持つ精密ステージ等を用いれば良い。また、微動機構には、ボイスコイルモータ、ピエゾ素子等のアクチュエータを採用すると良い。
【0040】
次に、上述した構成に基づき、本発明の実施の形態の作用を説明する。
【0041】
図1において、先ずワークであるHOE−LDユニット(発光素子+受光素子)1の発光素子3を発光させる。それに伴い、光束がホログラム素子7、コリメートレンズ9、及び対物レンズ21を通過し、ディスク23に集光する。そして、上記粗動機構33により対物レンズ21とディスク間距離を変化させながら、フォーカス、トラック信号検出系19によりフォーカス信号とトラック信号を検出する。これにより検出された信号は図2に示すようになる。
【0042】
また、微動機構とフォーカス、トラック信号系19の検出信号によりフォーカスサーボ制御をかけ、対物レンズ21とディスク23間距離を一定に保つ。フォーカスサーボ制御をかける際の手順としては、図2でトラック信号振幅25の最大値をもって特定した合焦点と、焦点検出信号(Fo信号)27のゼロクロス点との差(フォーカスオフセット)を、フォーカス、トラック信号検出系19内の多分割受光素子20を位置制御することにより、図2に示すように焦点検出信号27を実線から破線へと調節した後、焦点検出信号27=0にてフォーカスサーボ制御をかけ、対物レンズ21とディスク23間距離を一定に保つ(請求項5での手順)。
【0043】
そして、トラック信号振幅25の最大点をもって特定した合焦点の焦点検出信号値にてフォーカスサーボ制御をかけ、対物レンズ21とディスク23間距離を一定に保つ方法も考えられる(請求項6での手順)。
【0044】
また、上述した微動機構とフォーカストラック信号検出系19の検出信号により、トラックサーボ制御をかけ、対物レンズ21とディスク23間距離を一定に保っても良い。
【0045】
また、上記までの構成及び調整をホログラム素子7用調整装置内の調整光学系24に施すことにより、高精度に補正された光ピックアップ装置が実現でき、この光学系からの戻り光束をホログラム素子7で回折し、HOE−LDユニット1内の受光素子5に導き、所定の信号が得られるようホログラム素子7の位置を調整して接合(組立)することもできる。
【0046】
付加機能として図4のように、対物レンズ21と対向した位置に設置するディスクを複数枚とし、粗動機構33を用いれば、調整対象とするディスク23を切り替えることができる。CD用、DVD用、その他の規格の調整にも対応可能となる。
【0047】
また、ディスク23切り替え機能を用いて、調整対象ディスクにて組立調整が完了後、別のディスクに切り替えて、機能(信号)の検査をすることも可能である。実際に多波長HOE−LDユニット1を考えた場合、非常に有効な機能であり、多波長分の調整や検査を本発明の装置一つで実施できる。
【0048】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、調整装置の対物レンズサーボ制御のためにHOE−LDユニット内の受光素子によるフォーカス、トラック信号検出を行う必要がなく、調整の状態に関係なく安定的な信号検出が可能となる。
【0049】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0050】
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0051】
請求項4に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0052】
請求項5に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0053】
請求項6に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0054】
請求項7に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0055】
請求項8に記載の発明によれば、請求項7に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、光ピックアップ装置と等価の光学系を実現する要素の一つとなり得ることができ、精度の良いHOE−LDユニットの組立調整に寄与する。
【0056】
請求項9に記載の発明によれば、請求項7に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、複数種類の規格のディスクの組立調整に対応可能となる。
【0057】
請求項10に記載の発明によれば、請求項9に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、組み立てたHOE−LDユニットが調整対象ディスクの規格とは別の単数もしくは複数種類の規格のディスクの組立調整に対応可能かどうかの検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のHOE−LDユニットの調整光学系を示す構成図である。
【図2】本発明のフォーカス、トラック信号検出系によって得られたトラック信号振幅と焦点検出信号の1例を示す図である。
【図3】本発明のフォーカス、トラック信号検出系によって得られたトラック信号振幅と焦点検出信号の他の例を示す図である。
【図4】本発明のディスク切り替え機能を示した図である。
【符号の説明】
1 光学ユニット(HOE−LDユニット)
3 発光素子
5 受光素子
7 ホログラム素子
9 コリメートレンズ
13 オートコリメータ
21 対物レンズ
23 ディスク(光ディスクもしくは原盤)
24 組立調整装置
Claims (10)
- 光学ユニットからの光束を受けるコリメートレンズと、そのレンズからの平行光を受ける対物レンズと、その対物レンズで収束されたスポットを受けるディスクと、その反射光束を対物レンズを通して受ける対物レンズとディスクの距離及びディスク上のスポットの溝に対する位置関係を検出する機能を有する信号検出系をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする光学ユニットの組立調整装置。
- 信号検出系は、対物レンズ及びディスクの距離を調整する機能として、レンズ光軸方向に可動し、ダイナミックレンジが広いが分解能が粗くバックラッシュ等の制御的不感帯を持つ粗動機構と、ダイナミックレンジは狭いが分解能が高く制御的不感帯が小さく高速応答可能な微動機構をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項1に記載の光学ユニットの組立調整装置。
- 対物レンズとディスク間距離を特定し、合焦点検出する機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項2に記載の光学ユニットの組立調整装置。
- 微動機構により対物レンズとディスク間距離を変化させ、信号検出系からのフォーカス信号により、常に合焦点を維持するフォーカスサーボ制御を行う機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項2に記載の光学ユニットの組立調整装置。
- 信号検出系の多分割受光素子を備え、信号検出系に位置調整機能を有し、合焦点を特定した時点で多分割受光素子の位置を光束に対して調整し、信号検出系のフォーカス信号値0にてフォーカスサーボ制御を行う機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項1に記載の光学ユニットの組立調整装置。
- 合焦点を特定した時点での多分割受光素子の位置と光束のずれを信号検出系のフォーカス信号値として検出し、そのフォーカス信号値にてフォーカスサーボ制御を行う機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項3に記載の光学ユニットの組立調整装置。
- ディスク上のスポットの溝に対する位置関係を調整する機能として、トラック方向に可動し、ダイナミックレンジが広いが分解能が粗くバックラッシュ等の制御的不感帯を持つ粗動機構と、ダイナミックレンジは狭いが分解能が高く制御的不感帯が小さく高速応答可能な微動機構をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項1に記載の光学ユニットの組立調整装置。
- 微動機構によりディスク上のスポットの溝に対する位置関係を変化させ、信号検出系からのトラック信号により常に溝とスポットが合致した位置を維持するサーボ制御を行う機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項7に記載の光学ユニットの組立調整装置。
- 対物レンズと対向した位置に設置するディスクを複数枚とし、粗動機構により調整対象とするディスクを切替える機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項7に記載の光学ユニットの組立調整装置。
- ディスク切替え機能を用いて、調整対象ディスクにて発光素子からの光束を基準に発光素子、受光素子及びホログラム素子の相対位置を調整した後、別のディスクに切替えて機能の検査をする機能をホログラム素子用調整装置内に有することを特徴とする請求項9に記載の光学ユニットの組立調整装置。
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