JP4656880B2 - 光ピックアップの出射光測定装置、及び調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップの特性を測定する出射光測定装置、及び光ピックアップの調整方法に関する。

光ディスクなどを記録・再生する情報記録再生装置は、光ディスクにレーザ光を照射することにより情報を記録し、その反射光を受光することにより光ディスクに記録された情報を再生する。このため、情報記録再生装置に設けられる光ピックアップは、光ディスクの情報記録面にレーザ光を集光させる。通常、このような光ピックアップの検査において行われる光学調整工程においては、まず最初に光ピックアップから出射される平行光に基づいて調整が行われる。即ち、対物レンズにて集光したり成形レンズにて成形したりする前の平行光に対して測定が行われる。そして、この測定に基づいて平行光の光軸角度や平行度を評価して、光ピックアップ内のレーザダイオードとコリメータレンズの位置関係などが調整される。

一般的には、上記の光軸角度と平行度はオートコリメータ（例えば、特許文献１参照）などにて光ピックアップから出射されたビームを取り込み、このビームの位置とビームの径を観察して調整が行われる。そして、上記の調整の後に、更に調整精度が要求される光ピックアップに対しては、収差などを評価しながら平行度の微調整が行われる。例えば、特許文献２及び３には、干渉計を用いて光ピックアップの厳密な測定を行う技術が記載されている。この場合、光ピックアップから出射された平行光を一端分岐して、分岐した光を重ね合わせることにより干渉縞を作り、この干渉縞に基づいて収差などの測定を行っている。以上のように、光ピックアップから出射される光ビームの光軸角度と平行度の調整は、オートコリメータを用いた粗調整と、干渉計を用いた微調整との２工程にて行っている。

しかしながら、上記のように粗調整と微調整を区別して２工程で行う場合、調整に要する工程が多くなるため、作業に手間がかかるという問題があった。また、上記のような構成にて用いられている干渉計は、光ピックアップに対して厳密に光軸合わせを行う必要があり、セッティングに時間がかかるという問題があった。更に、干渉計を用いるため、装置が非常に高価になってしまっていた。

特公昭５５−２５６０５号公報 特開２００３−２７００９０号公報 特開２００２−２２６０６号公報

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、光ピックアップの特性を簡便な構成にて測定することができ、且つ光ピックアップの調整を迅速に行うことが可能な光ピックアップの出射光測定装置、及び調整方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、出射光測定装置は、レーザダイオードからの光を受光したコリメータレンズから出射される平行光を、第１の平行光と第２の平行光とに分岐する分岐手段と、前記第１の平行光を集光し、第１の所定位置にビームスポットを形成する第１の集光レンズと、前記第２の平行光を集光し、第２の所定位置にビームスポットを形成し、前記第１の集光レンズよりも高倍率である第２の集光レンズと、前記第２の集光レンズを光軸方向に移動させる移動手段と、前記第１の所定位置に配置され、前記第１の集光レンズにより集光されたビームスポットを撮像する第１の撮像手段と、前記第２の所定位置に配置され、前記第２の集光レンズにより集光されたビームスポットを撮像する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の粗調整を行う第１の調整手段と、前記第２の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の微調整を行う第２の調整手段と、を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、出射光調整方法は、レーザダイオードからの光を受光したコリメータレンズから出射される平行光を、第１の平行光と第２の平行光に分岐する分岐工程と、前記第１の平行光を第１の集光レンズによって集光して、第１の撮像手段上にビームスポットを形成する第１の集光工程と、前記第２の平行光を前記第１の集光レンズよりも高倍率である第２の集光レンズによって集光して、第２の撮像手段上にビームスポットを形成する第２の集光工程と、前記第１の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の粗調整を行う第１の調整工程と、前記第１の調整工程を行った後に、前記第２の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の微調整を行う第２の調整工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の好適な実施形態では、出射光測定装置は、レーザダイオードからの光を受光したコリメータレンズから出射される平行光を、第１の平行光と第２の平行光に分岐する分岐手段と、前記第１の平行光を集光し、第１の所定位置にビームスポットを形成する第１の集光レンズと、前記第２の平行光を集光し、第２の所定位置にビームスポットを形成し、前記第１の集光レンズよりも高倍率である第２の集光レンズと、前記第２の集光レンズを光軸方向に移動させる移動手段と、前記第１の所定位置に配置され、前記第１の集光レンズにより集光されたビームスポットを撮像する第１の撮像手段と、前記第２の所定位置に配置され、前記第２の集光レンズにより集光されたビームスポットを撮像する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の粗調整を行う第１の調整手段と、前記第２の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の微調整を行う第２の調整手段と、を備える。

上記の出射光測定装置は、レーザダイオードからの光を受光したコリメータレンズから出射される平行光を第１の平行光と第２の平行光とに分岐し、第１の平行光を第１の集光レンズにより第１の所定位置に集光し、第２の平行光を第２の集光レンズにより第２の所定位置に集光する。そして、第１の所定位置に集光されたビームスポットを第１の撮像手段が撮像し、第２の集光レンズを光軸上で所定量ずつ移動させるなどして第２の平行光をデフォーカスさせ、そのデフォーカス状態を変化させたときのビームスポットを第２の撮像手段が撮像する。更に、出射光測定装置は、第２の撮像手段にて撮像されたビームスポットに基づいて、非点収差の度合いを示す非点隔差も検出する。このような出射光測定装置と、オートコリメータ及び干渉計を用いて測定を行う比較例の構成とを比較すると、比較例の場合は測定の工程ごとに装置をセッティングする必要があるが、出射光測定装置では同一の装置にて２つの測定を行うため、セッティングは一度だけでよい。また、比較例に係る干渉計ではセッティングの際に厳密に光軸を合わせる必要があるが、出射光測定装置ではビームスポットが撮像手段上に位置するように装置を配置させるだけでよい。以上により、比較例の構成と比較して、出射光測定装置はセッティングに要する時間をかなり削減することができる。これにより、出射光測定装置は測定を迅速に行うことができる。また、高価な干渉計を用いる上記の比較例の構成と比較すると、出射光測定装置は格段に安価に構成することができる。
また、上記の出射光測定装置において、第２の集光レンズは、第１の集光レンズよりも高倍率である。即ち、第１の集光レンズにて形成されるビームスポットは低倍率であり、第２の集光レンズにて形成されるビームスポットは高倍率である。第１の調整手段は、第１の撮像手段にて撮像されるビームスポットに基づいて大まかに光軸角度及び平行度の調整を行い、第２の調整手段は、第２の撮像手段にて撮像されるビームスポットに基づいて厳密に光軸角度及び平行度の調整を行う。つまり、平行光の光軸角度及び平行度の調整を粗調整と微調整との２段階の工程に分けて行う。これにより、出射光測定装置による測定結果に基づいて、平行光の光軸角度及び平行度の調整を迅速に行うことが可能となる。

上記の出射光測定装置の他の一態様では、前記集光レンズが出射したビームスポットを反射する複数のミラー、及び、前記集光レンズが出射したビームスポットを拡大する複数のレンズの少なくとも一方を更に備える。ビームスポットを反射する複数のミラーは、集光レンズとビームスポットが集光される所定位置までの間で、光が通過する距離を長くすることができる。これにより、集光レンズによるデフォーカスの精度が向上する。また、ビームスポットを拡大する複数のレンズは、対物レンズと集光レンズによって上下左右が逆転した像を元のものに戻すことができる。

１つの好適な例では、前記移動手段は、機械式に前記集光レンズを移動させるように構成されている。機械式に集光レンズを移動させるため、ピエゾ素子などで移動させるよりも装置の耐久性が増す。更に、装置を安価で構成することができると共に、移動手段の制御も容易に行うことができる。

本発明の他の好適な実施形態では、出射光調整方法は、レーザダイオードからの光を受光したコリメータレンズから出射される平行光を、第１の平行光と第２の平行光に分岐する分岐工程と、前記第１の平行光を第１の集光レンズによって集光して、第１の撮像手段上にビームスポットを形成する第１の集光工程と、前記第２の平行光を前記第１の集光レンズよりも高倍率である第２の集光レンズによって集光して、第２の撮像手段上にビームスポットを形成する第２の集光工程と、前記第１の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の粗調整を行う第１の調整工程と、前記第１の調整工程を行った後に、前記第２の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の微調整を行う第２の調整工程と、を備える。

上記の出射光調整方法では、まず第１の撮像手段にて撮像されるビームスポットに基づいて平行光の光軸角度及び平行度の粗調整を行い、その後に第２の撮像手段にて撮像されるビームスポットに基づいて平行光の光軸角度及び平行度の微調整を行う。この場合も、オートコリメータ及び干渉計を用いて調整を行う比較例の構成と比較して、平行光の光軸角度及び平行度の調整のためのセッティングに要する時間をかなり削減することができると共に、調整を簡易な手順で迅速に行うことができる。

好適には、出射光調整方法は、前記第２の調整工程を行った後に、前記第２の集光レンズを移動させつつ前記第２の撮像手段により撮像した前記ビームスポットの画像に基づいて前記平行光の特性を測定し、前記測定された平行光の特性に基づいて前記平行度の調整を行う第３の調整工程をさらに備える。例えば、第３の調整工程では、非点収差に係る非点隔差を測定し、測定された非点隔差に基づいて更に平行光の平行度を調整する。これにより、平行光の平行度を更に厳密に調整することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［出射光測定装置の構成］
まず、本発明の実施例に係る出射光測定装置１００の構成について、図１を用いて説明する。出射光測定装置１００は、光学ヘッド２０と画像処理システム４０とを備え、光ピックアップ１０などから出射される光ビームｂ２の収差、例えば非点収差などを測定する装置である。

光ピックアップ１０は、特定の波長のビームを出射するレーザダイオード１を有する。光ピックアップ１０内に設けられた光学系は、レーザダイオード１が出射した光ビームの平行度や光軸角度などを調整し、ミラーにより光ビームを所定の経路に誘導する。そして、光ピックアップ１０は、ケーシング１１に設けられた開口部１２より光ビームｂ２を光学ヘッド２０に対して出射する。なお、光ピックアップ１０は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ（Compact Disc）などの光ディスクに情報を記録する際又は情報を再生する際に、光ディスクの情報記録面上に光ビームを照射する装置であり、情報記録装置や情報再生装置などに搭載される。

光ピックアップ１０が出射した光ビームｂ２は、光学ヘッド２０のケーシング２７に設けられた開口部２９から光学ヘッド２０の内部に入射する。詳細は後述するが、光学ヘッド２０内では、光ビームｂ２を集光レンズで集光してＣＣＤカメラなどの撮像手段に照射する。そして、集光レンズにより集光された光ビームのビームスポットをＣＣＤカメラで撮像し、撮像したビームスポットの画像データＳ１（Ｓ１ａ及びＳ１ｂを含む）を画像処理システム４０に供給する。

画像処理システム４０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）４１とモニタ４２を有する。ＰＣ４１は、光学ヘッド２０から画像データＳ１を取得して、これをモニタ４２に表示する。ユーザ（例えば、光ピックアップ１０の検査を行う者）は、モニタ４２に表示されたビームスポットの形状を目視し、ＰＣ４１を操作することで光学ヘッド２０内の集光レンズの位置を変化させることにより、光学ヘッド２０内の光ビームのデフォーカスの度合いを調節することができる。この場合、ＰＣ４１は、ユーザの操作に応じた制御信号Ｓ２を光学ヘッドに供給する。また、ユーザは、ＰＣ４１を操作して光ピックアップ１０におけるレーザダイオード１から出射される光ビームの平行度や光軸角度を調節することもできる。この場合は、ＰＣ４１は、光ピックアップ１０に制御信号Ｓ３を供給する。

なお、光学ヘッド２０内の集光レンズ位置の調節、及び光ピックアップ１０内のレーザダイオード１から出射される光ビームの平行度や光軸角度の調節は、ＰＣ４１を操作して行うことに限定はされず、ユーザが直接光学ヘッド２０及び光ピックアップ１０を操作するように構成してもよい。

［光ピックアップの構成］
以下では、光ピックアップ１０の構成について、図２を用いて説明する。光ピックアップ１０の説明を行う前に、まず同様の基本構成を有する光ピックアップ１０ａに基づいて、基本的な動作などを説明する。図２（ａ）は、光ピックアップ１０ａの構成を示す図である。

光ピックアップ１０ａは、レーザダイオード１と、コリメータレンズ２と、ハーフミラー３及び４と、ミラー５と、マルチレンズ６と、受光素子７と、対物レンズ８と、アクチュエータ９と、ケーシング１１と、を備える。

レーザダイオード１は、特定波長の光ビームｂ１を出射して、コリメータレンズ２に光ビームｂ１を入射させる。レーザダイオード１は、矢印１ａ及び矢印１ｂで示す方向に移動可能に構成されている。コリメータレンズ２は、光ビームｂ１を平行光にして、光ビームｂ２を出射する。コリメータレンズ２も、矢印２ａで示す方向に移動可能に構成されている。

コリメータレンズ２を通過した光ビームｂ２は、ハーフミラー３、４を通過してミラー５に入射して、対物レンズ８に入射する。対物レンズ８は、アクチュエータ９上に固定されており、入射した光ビームｂ２を集光し、光ビームｂ２ｄとして出射する。アクチュエータ９は、移動可能にケーシング１１上に配置されており、矢印９ａで示すように対物レンズ８を光ディスクＤの半径方向に移動させることができる。これにより、対物レンズ８から出射される光ビームｂ２ｄのスポットを光ディスクＤの目標トラック上に配置する、いわゆるトラッキングサーボを行うことが可能となる。

対物レンズ８から出射された光ビームｂ２ｄは光ディスクＤの情報記録面に照射される。このとき、光ディスクＤにて反射された反射光ｂ３は対物レンズ８に入射する。この反射光ｂ３は、ミラー５にて反射されてハーフミラー４を通過し、マルチレンズ６に入射する。そして、反射光ｂ３は、マルチレンズ６により集光されて受光素子７により受光される。これにより、光ディスクＤに記録された情報を読み取ることが可能となる。

なお、レーザダイオード１、コリメータレンズ２、及びアクチュエータ９の移動量及び移動方向の制御は、ＰＣ４１から供給される制御信号Ｓ３にて行われる。

次に、本実施例に係る出射光測定装置１００にて測定される光ピックアップ１０について、図２（ｂ）を用いて説明する。なお、上記した光ピックアップ１０ａと同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。

光ピックアップ１０は、対物レンズ８及びアクチュエータ９を有しない点で光ピックアップ１０ａと異なる。即ち、本実施例に係る出射光測定装置１００は、対物レンズ８などが装着される前の状態の光ピックアップ１０に対して収差の測定を行う。この理由は以下の通りである。光ディスクＤを記録・再生する際に実際に用いられる光ピックアップ１０ａは、上記の光ビームｂ２を集光する対物レンズ８や、この対物レンズ８を移動させるアクチュエータ９などが開口部１２上に設けられる構成を有する。よって、最終的に対物レンズ８が取り付けられた状態で対物レンズ８からの出射光ビームｂ２ｄが有する収差が当該光ピックアップ１０ａの最終的な収差である。しかし、光ビームｂ２ｄが対物レンズ８を通過する前の平行光の状態での収差を低減できれば、対物レンズ８が取り付けられた後の最終的な状態における収差も低減することができる。また、光ピックアップ１０ａから出射される光ビームｂ２ｄをできるだけ理想的な真円に近づけるために光ピックアップ１０ａ内に成形プリズムなどを設ける手法が知られているが、そうするとレーザ光源と光学部品の位置の微小なずれにより非点収差が発生しやすくなる。よって、光ピックアップ１０ａの製造工程上、対物レンズ８を通過する前の平行光の状態で非点収差を管理することが重要である。このような理由により、本実施例の出射光測定装置１００は、対物レンズ８にて集光される前の平行光を出射する光ピックアップ１０に対してまず収差の測定を行う。

ここで、レーザダイオード１から出射される光ビームｂ１の平行度と光軸角度の調整について、図３を用いて説明する。

図３（ａ）は、レーザダイオード１から出射される光ビームｂ１の平行度の調整について示している。ここでは、コリメータレンズ２から光ビームｂ２ｂａ又は光ビームｂ２ｂｂのような光ビームが出射された場合における平行度の調整について説明する。光ビームｂ２ｂａは、光の進行方向に向かって広がっていくような光路を有している。この場合、コリメータレンズ２を矢印４５ａで示す方向に移動させることで、コリメータレンズ２から平行に進行する光ビームｂ２ａに変更することができる。また、光ビームｂ２ｂｂは、光の進行方向に向かって狭まっていくような光路を有しているため、コリメータレンズ２を矢印４５ｂで示す方向に移動させることで光ビームｂ２ａに変更することができる。以上のように、コリメータレンズ２を光軸方向に移動させることにより、光の平行度を調節することが可能となる。

図３（ｂ）は、レーザダイオード１から出射される光ビームｂ１の光軸角度の調整について示している。ここでは、コリメータレンズ２から光ビームｂ２ｃａ又は光ビームｂ２ｃｂのような光ビームが出射された場合における光軸角度の調整について説明する。光ビームｂ２ｃａは、コリメータレンズ２の出射面に対して垂直な方向に進行しておらず、図３（ｂ）において下方に進行している。この場合、レーザダイオード１を矢印４６ａで示す方向又は矢印４７ａで示す方向に傾けることで、コリメータレンズ２の出射面に対して垂直な方向に進行する光ビームｂ２ａに変更することができる。また、光ビームｂ２ｃｂは、コリメータレンズ２の出射面に対して垂直な方向に進行しておらず、図３（ｂ）において上方に進行しているため、レーザダイオード１を矢印４６ｂで示す方向又は矢印４７ｂで示す方向に傾けることで光ビームｂ２ａに変更することができる。以上のように、光ビームｂ１の光軸に対して直行する２方向の位置や角度が変更されるようにレーザダイオード１を移動させることによって、光軸角度を調節することが可能となる。

次に、光ピックアップ１０にて発生する非点収差について、図４に示す具体例を用いて説明する。

例えば、対物レンズ８に光ビームｂ３ａが入射する場合、対物レンズ８から出射される光ビームｂ３ｂは非点収差を有しており、焦点位置によってその形状（断面形状）が異なる。具体的には、光ビームｂ３ｂの形状は、対物レンズ８側の焦点付近では符号５０で示すような一方向に伸びた楕円となり、対物レンズ８から離れた側の焦点付近では符号５２で示すような先の一方向と垂直方向に伸びた楕円となり、両焦点位置の概ね中間位置では符号５１で示すような真円となる。光ビームｂ３ｂの形状が真円となる位置５３を「合焦点」と呼ぶ。また、上記の焦点位置間の距離Ｅを「非点隔差」と呼ぶ。なお、光ピックアップは、この非点隔差Ｅが概ね１μｍ以下であることが好ましい。

本実施例に係る出射光測定装置１００は、光ピックアップ１０からの出射光のＣＣＤカメラ上における集光ポイントを変化させて（即ち、光ビームをデフォーカスさせて）ビームスポットの形状を撮影し、このビームスポットの形状に基づいて非点隔差Ｅを測定する。得られた非点隔差Ｅに基づいて光ピックアップ１０の評価が行われる。

［光学ヘッドの構成］
以下では、本実施例に係る出射光測定装置１００の光学ヘッド２０の構成について説明する。図１に示す光学ヘッド２０の説明を行う前に、まず同様の基本構成を有する光学ヘッド２０ａに基づいて、基本的な動作などを説明する。図５は、光学ヘッド２０ａの構成を示す図である。図５は、光学ヘッド２０ａの光軸方向に平行な面に沿った断面図を示す。なお、図１においては光学ヘッド２０はその下方から光ピックアップ１０の出射光を受光するが、図５に示す基本構成においては、理解を容易にするために、光学ヘッド２０ａの長さ方向に沿って光ピックアップの出射光が供給されるものとする。

光学ヘッド２０ａは、集光レンズ２３、３６と、集光レンズ保持部２４と、アクチュエータ２５と、ＣＣＤカメラ２６、３７と、ケーシング２７と、開口部２９と、ハーフミラー３５と、を備えている。

光ピックアップ１０の開口部１２より出射された光ビームｂ２は、光学ヘッド２０ａのケーシング２７上に設けられた開口部２９から入射する。そして、開口部２９より入射した光ビームｂ２は、ハーフミラー３５にて光ビームｂ２１と光ビームｂ２２とに分岐される。

光ビームｂ２１は、集光レンズ３６に入射する。集光レンズ３６は、ビームｂ２１を集光して、ＣＣＤカメラ３７に光ビームｂ７を照射してビームスポットを形成する。ＣＣＤカメラ３７は、供給される光ビームｂ７のビームスポットを撮像し、撮像したビームスポットの画像データＳ１ａをＰＣ４１に供給する。

一方、光ビームｂ２２は、集光レンズ２３に入射する。集光レンズ２３は、光ビームｂ２２に対して略垂直に配置され、集光レンズ保持部２４に固定されている。集光レンズ保持部２４は、アクチュエータ２５により移動可能に保持されている。アクチュエータ２５は、例えばモータとボールネジなどの機械式移動機構を備えて構成されており、矢印５５で示す方向、即ち光軸方向に集光レンズ保持部２４を移動させる。これにより、集光レンズ２３を移動させて、光ビームｂ２２のデフォーカスの度合いを変化させることができる。なお、アクチュエータ２５は、ＰＣ４１から供給される制御信号Ｓ２によって移動方向や移動量などが制御され、移動手段として機能する。また、集光レンズ２３は、集光レンズ３６よりも高倍率なレンズを用いている。

集光レンズ２３は、光ビームｂ２２を集光して、ＣＣＤカメラ２６に光ビームｂ４を照射してビームスポットを形成する。ＣＣＤカメラ２６は、供給される光ビームｂ４のビームスポットを撮像し、撮像したビームスポットの画像データＳ１ｂをＰＣ４１に供給する。

ここで、本実施例に係る光学ヘッド２０ａを用いた光ピックアップ１０の調整方法について説明する。

本実施例では、まず、集光レンズ３６にて集光されてＣＣＤカメラ３７で撮像されるビームスポットに基づいて光ピックアップ１０のレーザダイオード１から出射される光ビームの平行度及び光軸角度の調整を行う。即ち、集光レンズ３６とＣＣＤカメラ３７とから構成される光学系（以下、「低倍率光学系２００」と称す）にて得られるビームスポットに基づいて、まず最初に光ピックアップ１０の調整を行う。前述したように、集光レンズ３６は集光レンズ２３よりも低倍率であるので、低倍率光学系２００では低倍率のビームスポットが撮像される。これにより、低倍率光学系２００にて得られたビームスポットにより光ピックアップ１０の大まかな調整（粗調整）を行うことができる。

上記の低倍率光学系２００を用いた光ピックアップ１０の調整の後、集光レンズ２３にて集光されてＣＣＤカメラ２６で撮像されるビームスポットに基づいて更に光ピックアップ１０のレーザダイオード１から出射される光ビームの平行度及び光軸角度の調整を行う。即ち、集光レンズ２３とＣＣＤカメラ２６とから構成される光学系（以下、「高倍率光学系２０１」と称す）にて得られるビームスポットに基づいて、光ピックアップ１０の調整を行う。集光レンズ２３は集光レンズ３６よりも高倍率であるので、高倍率光学系２０１では高倍率のビームスポットが撮像される。これにより、高倍率光学系２０１にて得られたビームスポットに基づいて、光ピックアップ１０を厳密に調整することができる。

以上のように、本実施例では、低倍率光学系２００に基づいた粗調整と高倍率光学系２０１に基づいた微調整とに分けて光ピックアップ１０の調整を行う。この理由は、以下の通りである。低倍率光学系２００で得られたビームスポットのみに基づいて調整を行うと、光ピックアップ１０の調整を厳密に行うことはできない。また、高倍率光学系２０１で得られたビームスポットのみに基づいて調整を行うと、光ピックアップ１０の調整を厳密に行うことはできるが、光ピックアップ１０の調整に対して撮像されるビームスポットの変化が大きいために最適なポイントに調整するまでに時間がかかってしまう。したがって、まず低倍率光学系２００にて撮像されるビームスポットに基づいて大まかに調整を行った後、この調整が行われた光ピックアップ１０に対して高倍率光学系２０１に基づいて厳密に調整すると、上記のような１つの工程による調整と比較して、光ピックアップ１０の調整にかかる時間を削減することができると共に、光ピックアップ１０の調整を厳密に行うことができる。

更に、本実施例に係る光ピックアップ１０の調整方法と、オートコリメータ及び干渉計を用いる比較例の調整方法とを比較すると、比較例の場合は調整の工程ごとに装置をセッティングする必要があるが、本実施例では粗調整と微調整を同一の装置にて行っているため、調整に対してセッティングは一度だけでよい。また、比較例に係る干渉計では、厳密に光軸を合わせる必要があるが、出射光測定装置１００ではビームスポットがＣＣＤカメラ２６、３７上に位置するように装置を配置させるだけでよい。以上により、比較例の構成と比較して、本実施例に係る光ピックアップ１０の調整方法はセッティングに要する時間をかなり削減することができるため、迅速に光ピックアップ１０の調整を行うことが可能となる。

次に、本実施例に係る光学ヘッド２０ａを用いたビームスポット形状の測定例を図６に示す。

まず、上記した低倍率光学系２００にて撮像される、具体的には集光レンズ３６にて集光されてＣＣＤカメラ３７にて撮像されるビームスポット６１を図６（ａ）に示す。図６（ａ）は、ＣＣＤカメラ３７にて撮像されたビームスポット６１の画像であり、モニタ４２に表示されたものである。図６（ａ）に示すように、モニタ４２には２次元座標と目盛りが表示され、ビームスポット６１の位置と大きさ（径の大きさ）がわかるようになっている。これにより、ユーザはモニタ４２に表示されるビームスポット６１を目視しながら、光ピックアップ１０から出射される平行光の平行度及び光軸角度の調整を容易に行うことができる。具体的には、ユーザは、ビームスポット６１が座標の原点Ｃ１（ＣＣＤカメラ３７の中心）に位置するように光軸角度を調整し（即ち、レーザダイオード１の位置又は傾きを調整する）、且つ、ビームスポット６１の径の大きさが最小となるように平行度を調整する（即ち、コリメータレンズ２の位置を調節する）。

次に、上記した高倍率光学系２０１にて撮像される、具体的には集光レンズ２３にて集光されてＣＣＤカメラ２６にて撮像されるビームスポット６２を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）は、ＣＣＤカメラ２６で撮像されたビームスポット６２の画像であり、モニタ４２に表示されたものである。ビームスポット６２は、レーザパワーに応じて色が段階的に変化するようにモニタ４２に表示される。図６（ｂ）では、ハッチングにて色の変化を大まかに示している。具体的には、ビームスポット６２の中心にある符号６２ａで示す領域は最もレーザパワーが強く、符号６２ｂで示す領域、符号６２ｃで示す領域へと中心から外周側に離れるにつれてレーザパワーは弱くなっていく。

図６（ｂ）に示すビームスポット６２は、低倍率光学系２００にて撮像されたビームスポット６１に基づいた光ピックアップ１０の調整の後に、光ピックアップ１０から出射される平行光の平行度及び光軸角度の調整を更に行うために用いられる。即ち、低倍率光学系２００に基づいた光ピックアップ１０の粗調整の後に、高倍率光学系２０１にて得られたビームスポット６２を用いて微調整を行う。この場合も、ユーザは、ビームスポット６２が原点Ｃ２（ＣＣＤカメラ２６の中心）に位置するように光軸角度を調整し（即ち、レーザダイオード１の位置又は傾きを調整する）、且つ、ビームスポット６２の径の大きさが最小となるように平行度を調整する（即ち、コリメータレンズ２の位置を調節する）。

次に、集光レンズ２３を移動したときに撮像されるビームスポット形状の測定例を図７を用いて具体的に説明する。なお、集光レンズ２３を移動してビームスポットを撮像するのは、光ピックアップ１０の非点隔差Ｅを測定するためである。また、非点隔差Ｅの測定は、図６に示したビームスポット６１、６２に基づいた光ピックアップ１０の調整が終了した後に行われる。更に、取得された非点隔差Ｅは、光ピックアップ１０から出射される平行光の平行度を調整するために用いられる。

図７（ａ）は、集光レンズ２３の移動方法を示している。ＰＣ４１は、集光レンズ２３が矢印６０で示す方向に移動するようにアクチュエータ２５を制御する。そして、集光レンズ２３が符号Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５で示す位置に達したときに、ビームスポットの形状をＣＣＤカメラ２６にて撮像する。これらの位置にて撮像された画像は、それぞれ図７（ｂ）〜（ｆ）で示すようにモニタ４２に表示される。なお、上記の撮像する位置は等間隔である。

図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、それぞれ集光レンズ２３を符号Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５で示す位置に配置した場合にＣＣＤカメラ２６により撮像されたビームスポットＳＰａ、ＳＰｂ、ＳＰｃ、ＳＰｄ、ＳＰｅ（以下、「ビームスポットＳＰ」と記した場合は、これら全てを含むものとする）の形状を示している。なお、図７（ｂ）〜（ｆ）も、ビームスポットＳＰのレーザパワーの分布をハッチングにて大まかに示している。

図７（ｂ）に示すように、位置Ｋ１に対応するビームスポットＳＰａは、一方向に伸びた楕円の形状を有しており、上記のレーザパワーの分布が広がっている。図７（ｃ）に示すように、位置Ｋ２に対応するビームスポットＳＰｂも、同一の方向に伸びた楕円の形状を有しており、レーザパワーの分布が広がっている。但し、その長辺はビームスポットＳＰａよりも緩やかであり、レーザパワーの分布の広がり具合は小さい。図７（ｄ）に示すように、位置Ｋ３に対応するビームスポットＳＰｃは、真円の形状を有しており、最もレーザパワーが強い領域が占める割合が大きいことがわかる。即ち、ビームスポットＳＰｃは、図３の合焦点の位置５３に相当する。

図７（ｅ）に示すように、位置Ｋ４に対応するビームスポットＳＰｄは、ビームスポットＳＰｂと概ね垂直な方向に伸びた楕円の形状を有しており、レーザパワーの分布が広がっている。また、図７（ｆ）に示すように、位置Ｋ５に対応するビームスポットＳＰｅは、ビームスポットＳＰａと概ね垂直方向に伸びた楕円の形状を有しており、レーザパワーの分布が広がっている。即ち、ビームスポットＳＰの形状及びレーザパワーの分布は、合焦点位置５３を挟んで概ね線対称になっていることがわかる。図７（ｂ）及び図７（ｆ）に対応する位置Ｋ１及びＫ５がそれぞれ焦点であるとすると、非点隔差Ｅは図７（ａ）におけるＫ１とＫ５の距離に相当する。従って、アクチュエータ２５の移動距離に基づいて位置Ｋ１〜Ｋ５の距離を算出することにより、非点隔差Ｅを求めることができる。こうして求められた非点隔差Ｅから光ピックアップ１０の非点収差を評価し、光ピックアップ１０から出射される平行光の平行度を更に厳密に調整することができる。

以上のように、本実施例に係る光学ヘッド２０は、光ピックアップ１０が出射した平行光（光ビームｂ２）を集光レンズ２３にて集光し、この集光レンズ２３を移動させてデフォーカスの度合いを変化させることにより非点隔差Ｅを測定している。したがって、本実施例に係る出射光測定装置１００と、干渉計などを用いて光ピックアップ１０の測定を行う比較例の構成とを比較した場合、光ピックアップ１０に対して測定装置をセッティングする際、比較例における干渉計は光軸を厳密に調整しなければならないが、出射光測定装置１００ではビームスポットがＣＣＤカメラ２６上に位置するように装置を配置させるだけでよい。即ち、出射光測定装置１００においてビームスポットをＣＣＤカメラ２６上に位置させる際に要求される精度は、比較例における干渉計の光軸を調整する際に要求される精度に比べてかなり低くて済む。これにより、出射光測定装置１００は、光ピックアップ１０の測定操作を容易に行うことができる。また、高価な干渉計を用いる上記の比較例の構成と比較すると、本実施例に係る出射光測定装置１００は格段に安価に構成することができる。

次に、図１に示す光学ヘッド２０について説明する。

図８は、図１に示す光学ヘッド２０の概略構成図を示す。図８は、光学ヘッド２０の光軸方向に平行な面に沿った断面図を示す。なお、上記した光学ヘッド２０ａと同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。

光学ヘッド２０は、開口部２９から入射した光ビームｂ２をミラー２８にて反射させて、ハーフミラー３５に入射させる点で光学ヘッド２０ａと異なる。これにより、光ピックアップ１０を光学ヘッド２０の下方に配置することが可能となり、測定環境の省スペース化が可能となる。

また、光学ヘッド２０は、集光レンズ２３から出射された光ビームｂ４を、更に対物レンズ３０及び集光レンズ３１に入射させている点で光学ヘッド２０ａと異なる。具体的には、集光レンズ２３が出射した光ビームｂ４を対物レンズ３０に入射させ、対物レンズ３０から出射された平行光ｂ５ａを集光レンズ３１に入射させる。そして、集光レンズ３１は、ＣＣＤカメラ２６に光ビームｂ５ｂを供給する。集光レンズ２３のみを通過してＣＣＤカメラ２６により撮像されるビームスポットは上下左右が逆転したものとなっているため、集光レンズ２３から出射した光ビームを更に対物レンズ３０と集光レンズ３１を通過させることにより上下左右の方向を再度逆転させる。これにより、光ピックアップ１０から出射した光ビームの移動方向と、ＣＣＤカメラ２６により撮像されるビームスポットの移動方向とを一致させることができ、ユーザはモニタ４２を目視しながら装置の調節を行いやすくなる。

なお、図８に示す光学ヘッド２０では、説明の単純化のために光ビームの経路を直線的に配置しているが、実際には、複数のミラーなどを用いて、光ビームの経路を光学ヘッド２０内で迂回させることができる。光学的に同一の構成であっても、光学ヘッド２０に搭載される他の光学部品や移動機構などとの関係で、光ビームの経路を迂回させることにより、実際の光学ヘッドの長さを短くすることができ、光学ヘッドを小型化することが可能となる。

本発明の実施例に係る出射光測定装置の概略構成を示す図である。 光ピックアップの概略構成を示す斜視図である。 光ピックアップから出射される出射光の平行度及び光軸角度の調整方法を説明するための図である。 光ピックアップにて生じる非点収差を説明するための図である。 本発明の実施例に係る光学ヘッドの基本構成を示す図である。 モニタに表示されるビームスポット形状の具体例を示す図である。 集光レンズを移動したときにモニタに表示されるビームスポット形状の具体例を示す図である。 図１に示す光学ヘッドの概略構成を示す図である。

符号の説明

１ レーザダイオード
１０ 光ピックアップ
２０、２０ａ 光学ヘッド
２３、３１、３６ 集光レンズ
２５ アクチュエータ
４０ 画像処理システム
４１ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
４２ モニタ
１００ 出射光測定装置

Claims (5)

1. レーザダイオードからの光を受光したコリメータレンズから出射される平行光を、第１の平行光と第２の平行光とに分岐する分岐手段と、
   前記第１の平行光を集光し、第１の所定位置にビームスポットを形成する第１の集光レンズと、
   前記第２の平行光を集光し、第２の所定位置にビームスポットを形成し、前記第１の集光レンズよりも高倍率である第２の集光レンズと、
   前記第２の集光レンズを光軸方向に移動させる移動手段と、
   前記第１の所定位置に配置され、前記第１の集光レンズにより集光されたビームスポットを撮像する第１の撮像手段と、
   前記第２の所定位置に配置され、前記第２の集光レンズにより集光されたビームスポットを撮像する第２の撮像手段と、
   前記第１の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の粗調整を行う第１の調整手段と、
   前記第２の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の微調整を行う第２の調整手段と、を備えることを特徴とする出射光測定装置。
2. 前記第２の集光レンズが出射した光ビームが通過する複数のレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の出射光測定装置。
3. 前記移動手段は、機械式に前記集光レンズを移動させる移動機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の出射光測定装置。
4. レーザダイオードからの光を受光したコリメータレンズから出射される平行光を、第１の平行光と第２の平行光とに分岐する分岐工程と、
   前記第１の平行光を第１の集光レンズによって集光して、第１の撮像手段上にビームスポットを形成する第１の集光工程と、
   前記第２の平行光を前記第１の集光レンズよりも高倍率である第２の集光レンズによって集光して、第２の撮像手段上にビームスポットを形成する第２の集光工程と、
   前記第１の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の粗調整を行う第１の調整工程と、
   前記第１の調整工程を行った後に、前記第２の撮像手段が撮像したビームスポットに基づいて、前記平行光の光軸角度及び平行度の微調整を行う第２の調整工程と、を備えることを特徴とする出射光調整方法。
5. 前記第２の調整工程を行った後に、前記第２の集光レンズを移動させつつ前記第２の撮像手段により撮像した前記ビームスポットの画像に基づいて前記平行光の特性を測定し、前記測定された平行光の特性に基づいて前記平行度の調整を行う第３の調整工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の出射光調整方法。

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