JP4611916B2 - レンズの傾き調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、光情報記録再生装置の光学系の対物レンズの基準面に対する傾きを調整するのに用いられる対物レンズの傾き調整装置に関する。

従来、光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置が知られている。なお、本文において、光情報記録再生装置とは、光ディスクに対する情報の記録専用装置、再生専用装置、記録と再生兼用の装置のいずれも含むものとする。

光情報記録再生装置では、光ディスクの記録密度が高くなるほど、コマ収差に対する許容度が低くなる。該コマ収差の発生を良好に抑えるためには、光ピックアップ部に搭載される対物レンズの光ディスクの記録面に対する傾きを高精度で調整することが要求される。対物レンズの傾き調整に関しては例えば以下の特許文献１に開示される。

特願平６−２７４８９８号公報

上記特許文献１に記載の構成において、高精度かつ迅速な傾き調整を実現するためには、対物レンズを保持する調整治具（例えば複数の爪）を該対物レンズの所定位置に当接させる必要がある。しかし、上記特許文献１のような従来の構成は、対物レンズ近傍を観察するステージと実際に対物レンズの傾き調整を行うステージとが別個独立して存在していた。従って、傾き調整に際して対物レンズの状態を確認することができないという、いわば間接的な位置決め方法を用いていた。そのため、治具と対物レンズの位置ずれが起こりやすいといった問題が起こるおそれがあった。治具が対物レンズの所定位置からずれた状態で傾き調整を行うと、調査結果の精度は、技術者の技量によるところが大となり、調整結果のばらつきや技術者への負担が大きくなる。

そこで、本発明は以上の事情に鑑み、対物レンズにおいて該レンズの傾き調整に最適な位置に調整治具を迅速かつ精確に当接させることができるレンズ傾き調整装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載のレンズの傾き調整装置は、支持手段により支持されたレンズの傾きを調整するレンズの傾き調整装置であって、レンズにおける有効範囲外領域に当接される調整治具を有し、調整治具を駆動することにより該レンズの傾きを調整する傾き調整手段と、オートコリメータによってレンズの傾きを検出する傾き検出手段と、レンズと前記調整治具の相対位置を撮像する撮像手段と、レンズと調整治具との相対位置を調整する位置調整手段と、を有し、位置調整手段は、撮像手段により撮像された画像に基づき相対位置を調整し、傾き調整手段は、傾き検出手段の検出結果に基づきレンズの傾きを調整することを特徴とする。

このように、本発明によればレンズと調整治具の相対位置を直接観察しつつ該相対位置を調整することができる。これにより、精確かつ迅速に調整治具をレンズの所定位置に配設することが可能になる。

また、本発明の実施形態に係るレンズの傾き調整装置においては、上記位置調整手段は、調整治具の付勢方向に直交しかつ互いに直交する二軸方向に調整治具を移動させることにより、相対位置を調整することができる。

本発明の実施形態に係るレンズの傾き調整装置は、上記調整治具が、略９０度間隔で配設される４つの爪部を有し、各爪部を介して有効範囲外領域に当接するように構成することができる。

傾き検出手段は、光源と、撮像素子と、光源から照射されレンズおよび調整治具で反射した平行光を前記撮像素子に集光させるコリメートレンズと、を有することが望ましい。より詳しくは、光源から照射される光とコリメートレンズに入射する光がなす角が、約１８度であることが望ましい。

また、本発明の実施形態に係るレンズの傾き調整装置は、レンズからの光を撮像手段に向かう光と撮像素子に向かう光に分岐する光分岐手段をさらに有する。該光分岐手段は、ビームスプリッタを有する。より好ましくは、該光分岐手段は、偏光特性を有する。

本発明の実施形態に係るレンズの傾き調整装置においては、傾き検出手段は、第一の偏光成分を透過させる第一の偏光素子を有し、該第一の偏光素子を透過した第一の偏光成分を用いて傾きを検出する。また、撮像手段は、第二の偏光成分を主として透過させる第二の偏光素子を有し、該第二の偏光素子を透過した第二の偏光成分を用いてレンズ全域および調整治具を撮像する。

本発明の実施形態に係るレンズの傾き調整装置は、レンズと光分岐手段との間に配置され、第二の偏光成分を主として透過させる第三の偏光素子をさらに有することが望ましい。

本発明の実施形態に係るレンズの傾き調整装置によれば、位置調整手段は、撮像手段により撮像された画像が基準画像と一致するように相対位置を調整する。また、本発明の実施形態に係るレンズの傾き調整装置においては、傾き調整手段は、傾き検出手段の検出結果が基準の状態になるようにレンズの傾きを調整する。基準の状態としては、例えば、水平面に対して傾きが略０の状態がある。

また、本発明の実施形態に係るレンズの傾き調整システムは、上記のレンズの傾き調整装置と、レンズを支持する支持手段を有する光ピックアップ装置と、傾き調整装置の撮像手段により撮像された画像に、レンズと調整治具が所定の位置関係にある状態に関する基準画像を重畳して表示する第一の演算表示装置と、傾き調整装置の傾き検出手段により検出された結果を有することを特徴とする。

本発明によれば、レンズと調整治具の状態を把握しつつ両者の相対位置関係を調整することができるように構成したことにより、支持手段により支持されたレンズがどのような傾きを有していたとしても、レンズと調整治具の相対位置が常に所定の関係を有するように調整することができる。

図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明にかかるレンズの傾き調整システムを模式的に示す図である。傾き調整システム５００は、傾き調整装置１００、第一パソコン２００、第二パソコン３００、被検物である対物レンズＬを備える光ピックアップ装置４００を有する。

傾き調整装置１００は、レンズ調整部１０、第一撮像光学系３０、第二撮像光学系５０、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略記する。）７１を有する。なお、以下の説明では、便宜上、撮像光学系３０の光軸をＺ軸とし、該Ｚ軸に直交する面を定義する２つの軸をＸ軸、Ｙ軸と定義する。

レンズ調整部１０は、レンズ調整治具１１と、該治具１１をＺ方向、およびＸ−Ｙ平面内で駆動させる駆動機構１２を有する。第一撮像光学系３０は、第一検光子３１、撮影レンズ３２、ＣＣＤ等の第一撮像部３３を有する。第二撮像光学系５０は、光源５１、第二検光子５２、集光レンズ５３、ＣＣＤ等の第二撮像部５４を有するオートコリメータである。本実施形態の光源５１はＨｅ−Ｎｅレーザを照射する。また、第二撮像光学系５０の各部材は、光源５１から照射された光線とレンズ調整部１０、ＰＢＳ７１を介して集光レンズ５３に入射する光線とのなす角度が約１８度前後となるように配置構成される。上記角度があまりに小さい値（例えば０度）であると、レンズ調整部１０や対物レンズＬからの戻り光が第二撮像部５４に集中しすぎてＳ／Ｎ比が悪くなるおそれがあるため好ましくない。また、必要以上に大きな角度（例えば２０度以上）に設定すると、他の部材、例えばＰＢＳ７１をより大型化する必要がある等設計上の問題が生じたり、撮像画像にレンズ調整部１０（より詳しくは後述の傾き調整爪）と対物レンズＬによるケラレの影響が大きく出たりするため好ましくない。

各パソコン２００、３００は、それぞれ各撮像部３３、５４からの画像信号を受信し、所定の演算処理を行って、処理結果をモニタに表示する。

光ピックアップ装置４００は、円錐状の斜面を持つレンズ載置部４１０と該載置部４１０（さらには該載置部４１０に載置された対物レンズＬ）を所定の方向に搬送する搬送部４２０を有する。搬送部４２０の搬送方向は、実際の光ピックアップ動作時におけるトラッキング方向に相当し、各図ではＸ方向に一致させている。

図２は、レンズ載置部４１０に載置された対物レンズＬおよび対物レンズＬに当接した調整治具１１近傍を拡大して示す図である。図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は平面図である。なお図２では、説明の便宜上、レンズ調整治具１１を駆動させるための駆動機構１２については図示を省略している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズ調整治具１１は、中央部をくりぬいて円環状に成形された円板１１Ｐと、円板１１Ｐの中心に向かって延びる４本の傾き調整爪１１ａ〜１１ｄを有する。各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄは、９０度間隔に設けられ、各先端は下方すなわち対物レンズＬが位置する方向に折り曲げられている。なお、対物レンズＬは、レンズ本体Ｌ１と該本体と一体に形成され該本体を取り囲む環状平面部Ｌ２からなる。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、対物レンズＬは、環状平面部Ｌ２の端部が円錐状の斜面に当接した状態でレンズ載置部４１０に載置される。

図１に示す傾き調整装置１００における光路についてさらに説明を加える。傾き調整装置１００では、対物レンズＬ側からの光をＰＢＳ７１によって二つの撮像光学系３０、５０に分岐させている。ここで本実施形態では、各撮像光学系３０、５０で使用する光の偏光状態を変えるとともにＰＢＳ７１の偏光特性を利用することにより、各撮像光学系３０、５０での結像に寄与しないいわゆる迷光を良好に除去している。具体的には、第一検光子３１は、主として第一の偏光成分（ここではＰ偏光）を透過させるように配置される。第二検光子５２は、主として第二の偏光成分（ここではＳ偏光）を透過させるように配置させる。また、ＰＢＳ７１は、第一の偏光成分を略全透過させ、第二の偏光成分を略全反射する性質を持つものを用いる。

これにより、偏光状態によって各撮像光学系３０、５０に入射する成分が特定される。詳しくは、レンズ調整部１０（および対物レンズＬ）からの光のうちＰ偏光成分は、ＰＢＳ７１を透過し、第一検光子３１、撮影レンズ３２を介して第一撮像部３３に結像する。ここで、第一検光子３１は、第一撮像光学系３０における結像に寄与しない成分、例えば光源５１から照射された光等を有効に除去する作用を持つ。また、第一検光子３１は、外光を受けた光ピックアップ装置から照射される光を有効に除去する機能も有する。

また第二撮像光学系５０では、光源５１から照射された光のうち、第二の偏光成分のみが第二検光子５２によって抽出され、ＰＢＳ７１に入射する。そして、該第二の偏光成分は、ＰＢＳ７１で反射しレンズ調整部１０（および対物レンズＬ）に向かう。また、レンズ調整部１０（および対物レンズＬ）からの光のうちＳ偏光成分は、ＰＢＳ７１で反射し、集光レンズ５３によって集光しつつ第二撮像部５４に入射する。

以上のような構成の傾き調整システム５００を用いた対物レンズＬの傾き調整について以下詳述する。

傾き調整にあたり、被検物である対物レンズＬが載置された載置部４１０は搬送部４２０によって調整可能位置、より具体的には傾き調整装置１００における各光学系３０、５０の光路内に配置、固定される。なお、本実施形態では光ピックアップ装置４００が持つ搬送部４２０を用いて対物レンズＬを調整可能位置まで移動させているがこれはあくまで一例である。従って、載置部４１０に載置された対物レンズＬを周知の他の搬送機構を用いて調整可能位置に移動させることも可能である。

対物レンズＬが調整可能位置に位置すると、各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄが図２（ａ）、（ｂ）に示すように環状平面部Ｌ２に当接するまで、駆動機構１２によって調整治具１１が降下、つまりＺ方向に移動する。

各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄが環状平面部Ｌ２に当接した状態を第一撮像光学系３０が撮像し、撮像画像を第一パソコン２００に出力する。第一パソコン２００には予め調整治具１１と対物レンズＬが所定の位置関係にある状態を表す画像（以下、基準画像という）に関するデータを有している。第一パソコン２００は、第一撮像光学系３０から出力された撮像画像に上記基準画像に関するデータを重畳し、モニタに表示する。

図３は、第一パソコン２００のモニタに表示される画像の一例を示す図である。図３中、実線で描かれた領域が第一撮像光学系３０によって実際に撮像された調整治具１１および対物レンズＬの画像ＩＭである。また図３中、破線で描かれた領域が基準画像に基づく指標Ｖｒｅｆを示す。指標Ｖｒｅｆは、所定の位置関係にある調整治具１１と対物レンズＬそのものを表示するのではなく、対物レンズＬの外径を表す円領域Ｖ１と、各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄの対物レンズＬとの当接部位を結ぶことで形成される仮想の正方形領域Ｖ２から構成される。

画像ＩＭから分かるように、各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄが環状平面部Ｌ２に当接しただけの状態では、各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄの当接位置が対物レンズＬの径方向において不均一になっている。この状態では、傾き調整をした場合に所望の調整方向や調整量を得ることができないおそれがある。そこで、以下に説明する処理によって調整治具１１と対物レンズＬのＸ−Ｙ平面における相対位置をＺ方向に付勢しつつ調整する。

一般に、第一撮像光学系３０における撮像範囲は、調整治具１１と対物レンズＬを含むように広めに設定されている。従って、第一パソコン２００のモニタに表示された当初の画像では、図３に示すように、画像ＩＭと指標Ｖｒｅｆにはずれがある。そのため、ユーザは、第一パソコン２００を操作し、円領域Ｖ１を画像ＩＭにおける対物レンズＬの外径に一致させる。円領域Ｖ１が画像ＩＭにおける対物レンズＬの外径に一致した状態の画像を図４に示す。

図４に示すように、円領域Ｖ１が画像ＩＭにおける対物レンズＬの外径に一致すると、次いで各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄの位置調整が行われる。該位置調整は、図４に示すような駆動機構１２によって調整治具１１をＸ、Ｙの二軸方向に微小移動させることにより行われる。具体的には、第一パソコン２００のモニタに表示された画像において、各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄが正方形領域Ｖ２の辺と一致するまで位置調整が行われる。各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄが正方形領域Ｖ２の辺と一致した状態、つまり各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄの当接位置が対物レンズＬの径方向において均一である状態の画像を図５に示す。

以上のように、モニタに実際に表示される画像を参照しつつ位置調整を行うことにより、迅速かつ正確に各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄを対物レンズＬの環状平面部Ｌ２における所定位置に当接させることができる。

各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄと対物レンズＬの相対位置が図５に示すような状態になり、位置調整が完了すると、次いで対物レンズＬの傾き調整が行われる。

対物レンズＬの傾き調整は、例えば本出願人が特開平６−２７４８９８号公報にて提案する方法により行われる。

概説すると、光源５１からの光により照明された調整治具１１および対物レンズＬを第二撮像部５４により撮像する。撮像結果は、第二パソコン３００によって、二つのスポットＳ１、Ｓ２として表示される（図１参照）。Ｓ１は、主として調整治具１１表面からの反射光が集光したスポットである。スポットＳ１は調整治具１１の円形の開口部周縁での散乱の影響によって十字形状に歪む。Ｓ２は、主として対物レンズＬ表面からの反射光が集光したスポットである。

ユーザは、第二パソコン３００により表示される二つのスポットＳ１、Ｓ２を参照しつつ、駆動機構１２を駆動させ調整治具１１を傾かせる。これにより、各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄを介して対物レンズＬがＺ方向に押圧される。該押圧によって対物レンズＬの載置部４１０における傾きが調整される。ここで、対物レンズＬや光ピックアップ装置４００の載置部４１０の個体差等によって、必ずしも調整治具１１と対物レンズＬの傾き量および傾き方向が完全に一致するとは限らない。そのため、二つのスポットＳ１、Ｓ２を参照することにより、両者の傾きに関する特性を把握し、より精確な調整を実現している。

なお、一般的に傾き調整は、対物レンズＬが基準面に対して所定の傾きを有するまで行われる。本実施形態では、基準面を水平面、上記所定の傾きを０と想定する、つまり対物レンズＬが水平状態になるまで調整が行われる。傾き調整が適正になされているか否かは、対物レンズＬ（より正確には光ピックアップ装置４００）を図示しない干渉計にセットし、対物レンズＬを透過した光が形成する干渉縞が規格に合致しているかにより判定される。干渉縞が所定の規格に合致しているとき、対物レンズＬは水平状態にあるとされ、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、その傾きが再調整される。なお、この場合であっても、上述したように対物レンズＬに対して各傾き調整爪１１ａ〜１１ｄを迅速かつ精確に当接されることができるため、再調整時の作業効率も向上させることができる。

以上が本発明の実施形態である。本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各パソコン２００、３００を共通化させることも可能である。また、ＰＢＳは各撮像光学系３０、５０での撮像結果をより高精度にするために用いているのであり、コストダウンを図るのであれば、通常のビームスプリッタであっても良い。

本発明の実施形態のレンズの傾き調整システムを模式的に示す図である。 本実施形態のレンズ載置部に載置されたレンズおよび該レンズに当接した調整治具近傍を拡大して示す図である。 実施形態の第一パソコンのモニタに表示される画像の一例を示す図である。 実施形態の第一パソコンのモニタに表示される画像の一例を示す図である。 実施形態の第一パソコンのモニタに表示される画像の一例を示す図である。

符号の説明

１００ 傾き調整装置
１０ レンズ調整部
１１ 調整治具
３０ 第一撮像光学系
５０ 第二撮像光学系
２００、３００ パソコン
４００ 光ピックアップ装置
Ｌ レンズ

Claims (12)

1. 支持手段により支持されたレンズの傾きを調整するレンズの傾き調整装置であって、
   前記レンズにおける有効範囲外領域に当接される調整治具を有し、前記調整治具を駆動することにより該レンズの傾きを調整する傾き調整手段と、
   オートコリメータによって前記レンズの傾きを検出する傾き検出手段と、
   前記レンズと前記調整治具の相対位置を撮像する撮像手段と、
   前記レンズと前記調整治具との相対位置を調整する位置調整手段と、を有し、
   前記位置調整手段は、前記撮像手段により撮像された画像に基づき、前記調整治具を該調整治具の付勢方向に直交しかつ互いに直交する二軸方向に移動させることにより、前記相対位置を調整し、
   前記傾き調整手段は、前記傾き検出手段の検出結果に基づき前記レンズの傾きを調整し、
   前記傾き検出手段は、第一の偏光成分を透過させる第一の偏光素子を有し、該第一の偏光素子を透過した前記第一の偏光成分を用いて前記傾きを検出し、
   前記撮像手段は、第二の偏光成分を主として透過させる第二の偏光素子を有し、該第二の偏光素子を透過した前記第二の偏光成分を用いて前記レンズ全域および前記調整治具を撮像
   することを特徴とするレンズの傾き調整装置。
2. 請求項１に記載のレンズの傾き調整装置において、
   前記調整治具は、略９０度間隔で配設される４つの爪部を有し、前記爪部を介して前記有効範囲外領域に当接することを特徴とするレンズの傾き調整装置。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載のレンズの傾き調整装置において、
   前記傾き検出手段は、光源と、撮像素子と、前記光源から照射され前記レンズおよび前記調整治具で反射した平行光を前記撮像素子に集光させるコリメートレンズと、を有することを特徴とするレンズの傾き調整装置。
4. 請求項３に記載のレンズの傾き調整装置において、
   前記光源から照射される光と前記コリメートレンズに入射する光がなす角が、約１８度であることを特徴とするレンズの傾き調整装置。
5. 前記レンズからの光を前記撮像手段に向かう光と前記撮像素子に向かう光に分岐する光分岐手段をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のレンズの傾き調整装置。
6. 請求項５に記載のレンズの傾き調整装置において、
   前記光分岐手段は、ビームスプリッタを有することを特徴とするレンズの傾き調整装置。
7. 請求項５または請求項６に記載のレンズの傾き調整装置において、
   前記光分岐手段は偏光特性を有することを特徴とするレンズの傾き調整装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のレンズの傾き調整装置において、
   前記レンズと前記光分岐手段との間に配置され、前記第二の偏光成分を主として透過させる第三の偏光素子をさらに有することを特徴とするレンズの傾き調整装置。
9. 前記位置調整手段は、前記撮像手段により撮像された画像が基準画像と一致するように前記相対位置を調整することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のレンズ傾き調整装置。
10. 前記傾き調整手段は、前記傾き検出手段の検出結果が基準の状態になるように前記レンズの傾きを調整することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のレンズの傾き調整装置。
11. 請求項１０に記載のレンズの傾き調整装置において、
    前記基準の状態とは、水平面に対して傾きが略０の状態であることを特徴とするレンズの傾き調整装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載のレンズの傾き調整装置と、
    前記レンズを支持する支持手段を有する光ピックアップ装置と、
    前記傾き調整装置の撮像手段により撮像された画像に、前記レンズと前記調整治具が所定の位置関係にある状態に関する基準画像を重畳して表示する第一の演算表示装置と、
    前記傾き調整装置の傾き検出手段により検出された結果を有することを特徴とするレンズの傾き調整システム。

Images