JP5241093B2 - 光ヘッド調整方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光ヘッドの調整方法及び装置、特に、球面収差やコマ収差を調整する方法及び装置に関するものである。
一般に、ＤＶＤ等の光ディスク装置に使用される光ヘッドにおいては、対物レンズが無限系で設計されている。この場合、対物レンズへの入射光束が平行光からずれることにより球面収差が発生する。そこで、光ヘッドの組立工程においては、球面収差を抑えるためにコリメータレンズ或いはレーザ光源の位置を光軸方向に移動させて、無限系となるように調整している。
コリメータレンズの調整には、例えば、図８に示す平行度検出装置が用いられる。図８において、１０３は光ヘッド、１０４はコリメータである。平行度検出装置は集光レンズ１０１とＣＣＤ１０２からなっており、無限系の光束が入射した場合に、ＣＣＤ１０２上にピントを結ぶように位置決めされている。平行度は集光スポットのＣＣＤ１０２上のサイズを測定することにより検出する。
調整方法としては、まず、対物レンズ搭載前の光ヘッド１０３からの光束を、平行度検出装置に入射させる。平行度測定装置から出力される集光スポットのサイズを見ながらスポットサイズが最小となるようにコリメータ１０４の光軸方向の位置合わせを行う。このようにして、対物レンズに入射する光束を平行にし、倍率ずれによる球面収差の発生が抑えられる。
なお、その他に光ヘッドの調整に関連する技術としては、例えば、特許文献１に記載された技術がある。
特開２００４−１１８９３３号公報
従来の調整方法を用いた場合、後工程で光ヘッドに取り付けられる対物レンズの製造誤差による球面収差、平行度検出装置の色収差による調整誤差等は、光ヘッドの収差量として残留してしまう。そのため、２層等の多層媒体において光束を集光させる層を変えて光の透過層厚が大きく変わった場合、或いは温度変化等により球面収差が変動した場合には、安定な記録再生ができなくなる問題があった。
本発明の目的は、光の透過層厚が大きく変わった場合、或いは温度変化等により球面収差が変動した場合にも、安定な記録又は再生が可能な光ヘッド調整方法及び装置を提供することにある。
本発明は、球面収差検出手段により対物レンズからの出射光束の球面収差量を検出し、その後、球面収差検出手段の出力に基づいてレーザ光源と前記コリメータレンズとの光軸方向の相対距離を調整する。
また、本発明は、球面収差検出手段により対物レンズからの出射光束の球面収差量を検出し、更に、コマ収差検出手段により対物レンズからの出射光束のコマ収差量を検出する。その後、球面収差検出手段の出力に基づいてレーザ光源とコリメータレンズとの光軸方向の相対距離を調整する。更に、コマ収差検出手段の出力に基づいて対物レンズの傾きを調整する。
本発明によれば、光学部品等の持つ球面収差を光ヘッド全体で最小化するように調整することにより、より広い基板厚範囲や温度変化に対応でき、安定な記録又は再生動作が可能となる。
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る光ヘッド調整装置を示すブロック図である。図中２０は調整対象の光ヘッドである。図１では光ヘッド２０としてレーザ光源１、コリメータレンズ２、跳ね上げミラー３、対物レンズ４、対物レンズアクチュエータ５のみを示す。その他の構成は省略している。
図１は本発明に係る光ヘッド調整装置を示すブロック図である。図中２０は調整対象の光ヘッドである。図１では光ヘッド２０としてレーザ光源１、コリメータレンズ２、跳ね上げミラー３、対物レンズ４、対物レンズアクチュエータ５のみを示す。その他の構成は省略している。
レーザ光源１から出射した光束はコリメータレンズ２によって平行光束にされる。コリメータレンズ２を透過した光束は跳ね上げミラー３で反射され、対物レンズ４によって集光される。コリメータレンズ２は光軸方向に移動可能に保持され、レーザ光源１との光軸方向の相対距離を調整することが可能である。
対物レンズ４は、フォーカス方向と光ディスク（図示せず）の半径方向への２軸並進と、光ディスクの半径方向への傾動の、計３軸の駆動機構を有する対物レンズアクチュエータ５に搭載されている。レーザ光源１の波長は、例えば、６６０ｎｍ、対物レンズ４のＮＡは０．６５で、透過層厚０．６０ｍｍの時に無限系で無収差となるように設計されているが、本実施形態では製造誤差により無限系での球面収差が＋３００ｍλｐ−ｖ生じている場合を仮定する。
対物レンズ４からの出射光は厚さ０．６０ｍｍのガラス基板６を透過し、カップリングレンズ７によって平行光となる。平行光はマッハツェンダー型の干渉計８に入射する。入射した光束は、まず、干渉計８内のビームスプリッタ９によって分割され、一方の透過した光束はビームスプリッタ１０で反射され、レンズ１１、ピンホール１２、レンズ１３を通過し、収差の無い参照光となる。
一方、ビームスプリッタ９で反射された非測定光は、リレーレンズ１４、リレーレンズ１５を経てミラー１６によって反射され、ビームスプリッタ１７に導かれる。ビームスプリッタ１７によって参照光と被測定光が合波され、２つの光束による干渉パターンがＣＣＤ１８によって受光される。
ミラー１６はピエゾ素子１９によって反射面がシフトされ、参照光と非測定光に位相差が与えられる。ピエゾ駆動回路５６はＣＰＵ５２からの信号に基づいてピエゾ素子１６を駆動する。これは、後述するようにミラー１６をシフトさせて複数の干渉パターンを得るためである。
ＣＣＤ１８によって得られた干渉パターンは信号処理回路５１に送られ、ＣＣＤ１８の画素毎の増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理を行う。信号処理回路５１からの信号はＣＰＵ５２に出力され、信号処理回路５１からの信号に基づいて演算処理を行い、光ヘッド２０の波面収差が得られ、球面収差量が出力される。
具体的には、まず、ＣＰＵ５２はミラー１６のシフトによって得られた複数の干渉パターンより非測定光波面の位相分布を計算する。これは、フリンジスキャンと呼ばれる手法である。こうして得られた位相分布をＷ（ρ、θ）で表す。続いて、これをツェルニケ多項式に展開する（表１参照）。
Ｗ＝ΣＺｎ・ｆｎ（ρ、θ）
ここで、Ｚｎはｆｎの係数である。
更に、ザイデル収差に変換するが、球面収差量ＳＡは次式で得られる。このようにしてＣＰＵ５２は光ヘッドの球面収差量ＳＡを算出する。
ＳＡ＝６Ｚ９
一方、ビームスプリッタ１０を透過した光束は、集光レンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２を透過し、４分割センサ２３に入射する。４分割センサ２３の受光面は４分割されており、その各受光面の信号は信号処理回路５１で増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理後、ＣＰＵ５２に送られる。
一方、ビームスプリッタ１０を透過した光束は、集光レンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２を透過し、４分割センサ２３に入射する。４分割センサ２３の受光面は４分割されており、その各受光面の信号は信号処理回路５１で増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理後、ＣＰＵ５２に送られる。
ＣＰＵ５２は以下に示す演算処理を行い、フォーカスエラー信号ＦＥ、Ｘ位置エラー信号ＰＥＸ、Ｙ位置エラー信号ＰＥＹを、位置エラー信号５７としてステージドライバー５４に出力する。ここで、ＸＹＺ軸ステージ５３は対物レンズアクチュエータ５を支持するものであり、対物レンズアクチュエータ５を駆動して光軸方向（Ｚ方向）、光軸方向と垂直方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に制御する。
ＣＰＵ５２からのフォーカスエラー信号ＦＥ、Ｘ位置エラー信号ＰＥＸ、Ｙ位置エラー信号ＰＥＹに基づいてＸＹＺ軸ステージ５３が制御され、対物レンズアクチュエータ５を３軸方向に駆動することで対物レンズ４の位置制御を行う。
４分割センサ２３の受光面を図２に示す。受光面ａ〜ｄの各受光面からの出力をそれぞれＡ〜Ｈとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは非点収差法により、
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
なる演算により得られる。
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
なる演算により得られる。
また、Ｘ位置エラー信号ＰＥＸ、Ｙ位置エラー信号ＰＥＹについては、
ＰＥＸ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
ＰＥＹ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）
なる演算により得られる。
ＰＥＸ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
ＰＥＹ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）
なる演算により得られる。
フォーカスエラー信号、Ｘ位置エラー信号及びＹ位置エラー信号はステージドライバー５４に供給され、ＸＹＺ軸ステージ５３をフォーカスエラー信号に基づいて対物レンズ４の光軸（Ｚ軸）方向の制御を行う。また、Ｘ位置エラー信号及びＹ位置エラー信号に基づいて光軸に垂直方向（Ｘ軸、Ｙ軸）の位置制御を行う。
こうすることで、干渉計８に対する対物レンズ４からの出射光の位置が固定され、調整作業時の対物レンズ４からの出射光の位置の変動を吸収し、干渉計下での調整作業を可能としている。つまり、これは、対物レンズ４の焦点位置とカップリンクレンズ７内の図示しない対物レンズの焦点位置が同じとなるように制御を行うものである。また、カップリンクレンズ７からの出射光束のＸ、Ｙ方向の位置が干渉計８の光軸に合致するように制御を行うものである。
コリメータレンズ２は上述のように光ヘッド２０上でＸ軸ステージ５５によって光軸方向に位置調整できる構造になっている。ＣＰＵ５２からの球面収差量ＳＡはステージドライバー５４内のコリメータレンズ２を駆動するモータ（Ｘ軸ステージ５５を駆動する送りモータ）にフィードバックされ、球面収差が目標値になったところでコリメータレンズ２の接着固定を行う。
その際、コリメータレンズ２の光軸方向の位置調整は干渉計８によって得られた球面収差量をエラー信号として、その信号に基づいて自動的に行う。つまり、一般の制御と同様にそのエラー信号が０となるようにＸ軸ステージ５５のフィードバック制御を行い、エラー信号が０となる位置でコリメータレンズ２の光軸方向の位置が目標位置となるように自動調整を行う。
この時、本実施形態では対物レンズ４が持つ球面収差を補正するため、コリメータレンズ２の位置は平行光束となる位置から３００μｍ（上述のように対物レンズの製造誤差を３００ｍλｐ−ｖとする）移動した位置となる。
ここで、従来においてはコリメータレンズ２と対物レンズ４間の光束を平行光束に調整する場合、対物レンズ４の製造誤差である±３００ｍλｐ−ｖは光ヘッド２０の収差量として残る。本実施形態によれば、対物レンズ４を出射した光束の球面収差を検出し、球面収差を光ヘッド２０全体でキャンセルするように調整するので、光ヘッド２０の収差を正確に抑えることが可能となる。
なお、本実施形態では、球面収差の検出に干渉計８を用いているが、球面収差を検出できる手段であれば、例えば、シャック・ハルトマン型の波面センサ等の手法を用いても構わない。また、コリメータレンズ２の位置調整は干渉計８によって得られる球面収差を観測しながら手動で行うことも可能である。
本実施形態によれば、対物レンズ等の光学部品の持つ球面収差を、光ヘッド全体で最小化するように調整したので、より広い基板厚範囲や温度変化に対応でき、安定な記録或いは再生動作が可能となる。
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。図３では図１と同一部分には同一符号を付している。光ヘッド２０の構成は図１と同様である。図１との違いは、球面収差の調整だけでなく、対物レンズ５からの出射光束のコマ収差を検出し、検出したコマ収差量に基づいて対物レンズアクチュエータの傾きを調整する点である。以下の説明では、主に図１と異なる点について説明する。
図３は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。図３では図１と同一部分には同一符号を付している。光ヘッド２０の構成は図１と同様である。図１との違いは、球面収差の調整だけでなく、対物レンズ５からの出射光束のコマ収差を検出し、検出したコマ収差量に基づいて対物レンズアクチュエータの傾きを調整する点である。以下の説明では、主に図１と異なる点について説明する。
ＣＰＵ５２はＣＣＤ１８からの受光信号に基づいて球面収差とコマ収差の検出を行う。球面収差の検出方法は図１と同様であるので詳細な説明は省略する。５８は２軸のチルトステージであり、検出されたコマ収差量に基づいて対物レンズアクチュエータ５の傾き調整を行う。
コマ収差の検出は球面収差の場合と同様にミラー１６のシフトによって得られた複数の干渉パターンより非測定光波面の位相分布を計算する。これはフリンジスキャンと呼ばれる手法である。
得られた位相分布をＷ（ρ、θ）で表す。続いて、これをツェルニケ多項式に展開する（表１）。更にザイデル収差に変換するが、コマ収差量ＣＯＭＡは次式で得られる。このようにしてコマ収差量ＣＯＭＡが得られる。
コマ収差量ＣＯＭＡ（０度方向）＝３Ｚ７
コマ収差量ＣＯＭＡ（９０度方向）＝３Ｚ８
光ヘッド２０からの出射光束はカップリングレンズ７によって平行光にされ、その平行光はマッハツェンダー型の干渉計８に入射する。ＣＣＤ１８によって得られた干渉パターンは信号処理回路５１に送られ、ＣＰＵ５２によって光ヘッドの球面収差量及びコマ収差量を演算する。
コマ収差量ＣＯＭＡ（９０度方向）＝３Ｚ８
光ヘッド２０からの出射光束はカップリングレンズ７によって平行光にされ、その平行光はマッハツェンダー型の干渉計８に入射する。ＣＣＤ１８によって得られた干渉パターンは信号処理回路５１に送られ、ＣＰＵ５２によって光ヘッドの球面収差量及びコマ収差量を演算する。
また、ＣＰＵ５２から図１の場合と同様にフォーカスエラー信号、Ｘ位置エラー信号及びＹ位置エラー信号がステージドライバー５４に出力され、それに基づいて対物レンズ４の位置制御を行う。
コリメータレンズ２は図１と同様に光ヘッド２０上で光軸方向に位置調整できる構造になっている。図１の場合と同様に検出された球面収差量ＳＡに基づいてコリメータレンズ２の光軸方向の自動調整を行い、球面収差が目標値になったところでコリメータレンズ２の接着固定を行う。
対物レンズアクチュエータ５は、図１の構成に加えて２軸のチルトステージ５８により傾き調整が可能な構造となっている。ＣＰＵ５２からのコマ収差量ＣＯＭＡはステージドライバー５４内の対物レンズアクチュエータ５を傾ける送りモータ（チルトステージ５８を駆動するモータ）にフィードバックされる。そしてコマ収差量ＣＯＭＡが目標値となったところで対物レンズアクチュエータ５の接着固定を行う。
その際、球面収差の調整と同様にコマ収差量をエラー信号として、エラー信号が０となるように対物レンズアクチュエータ５の傾き調整を行い、エラー信号が０となる点でコマ収差が目標値となるようにフィードバック制御を行う。
このようにしてコマ収差と球面収差を一度に調整できるため、図１に比べてより高性能に光ヘッドの収差調整が可能である。なお、本実施形態ではコマ収差、球面収差の検出に干渉計を用いているが、これらの収差を検出できる手段であれば、シャック・ハルトマン型の波面センサ等別の手段を用いても構わない。また、コリメータレンズの位置調整や対物レンズアクチュエータの傾き調整は球面収差量やコマ収差量を観測しながら手動で行うことも可能である。
（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。図４では図１と同一部分には同一符号を付している。光ヘッド２０の構成は図１と同様である。図１との違いは干渉計８の代わりに球面収差検出器２５を用いた点である。
図４は本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。図４では図１と同一部分には同一符号を付している。光ヘッド２０の構成は図１と同様である。図１との違いは干渉計８の代わりに球面収差検出器２５を用いた点である。
対物レンズ４は、フォーカス方向と、光ディスクの半径方向への２軸並進と、光ディスクの半径方向への傾動の、計３軸の駆動機構を有する対物レンズアクチュエータ５に搭載されている。レーザ光源１の波長は、例えば、６６０ｎｍ、対物レンズ４のＮＡは０．６５で、透過層厚０．６０ｍｍの時に無限系で無収差となるように設計されているが、製造誤差により無限系での球面収差が+３００ｍλｐ−ｖ生じている場合を仮定する。
対物レンズ４からの出射光は厚さ０．６０ｍｍのガラス基板６を透過し、カップリングレンズ７によって平行光となる。平行光はビームスプリッタ２４で反射され、球面収差検出器２５に入射する。球面収差検出器２５は集光レンズ２６、ホログラム素子２７、分割受光素子２８からなる。
ホログラム素子２７のパターンを図５に示す。光束の中心付近と周辺部で分割され、それぞれの領域で非点収差を発生し、無収差の光束が入射した場合、同一面、異なる位置に各々最小錯乱円を形成する。球面収差を有する光束が入射した場合は、光束の中心付近からと周辺部からの光束は同時に最小錯乱円を形成しない。従って、光束の中心部、周辺部それぞれからの光束の焦点位置誤差を検出し、それにより球面収差を検出することが可能となる。
分割受光素子２８の受光面を図６に示す。中心部の光束を受光する受光面ｅ〜ｈと周辺部の光束を受光するｉ〜ｊの領域を有している。分割受光素子２８の各受光面の信号は信号処理回路５１に送られ、増幅、Ａ／Ｄ変換等を行う。信号処理回路５１からの信号はＣＰＵ５２に送られ、以下に示す球面収差信号の演算を行う。即ち、分割受光素子２８のｉ〜ｊ受光面の信号をＩ〜Ｊとすると、ホログラム素子２７に入射する光束の球面収差は次式によって得られる。
球面収差信号＝｛（Ｅ＋Ｇ）−（Ｆ＋Ｈ）｝−｛（Ｉ＋Ｋ）−（Ｊ＋Ｌ）｝
一方、ビームスプリッタ２４を透過した光束は、集光レンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２を透過し、４分割センサ２３に入射する。ＣＰＵ５２は図１の場合と同様に４分割センサ２３の信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥ、Ｘ位置エラー信号ＰＥＸ、Ｙ位置エラー信号ＰＥＹを生成する。
一方、ビームスプリッタ２４を透過した光束は、集光レンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２を透過し、４分割センサ２３に入射する。ＣＰＵ５２は図１の場合と同様に４分割センサ２３の信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥ、Ｘ位置エラー信号ＰＥＸ、Ｙ位置エラー信号ＰＥＹを生成する。
これらのフォーカスエラー信号、Ｘ位置エラー信号及びＹ位置エラー信号に基づく対物レンズ４の位置制御は図１と同様に行う。即ち、これらの各信号はステージドライバー５４に供給され、ＸＹＺ軸ステージ５３を制御することで対物レンズ４の光軸方向、光軸に垂直な方向の位置制御を行う。
コリメータレンズ２の光軸方向の自動調整も図１と同様に行う。即ち、コリメータレンズ２は光ヘッド２０上で光軸方向に位置調整できる構造になっており、ＣＰＵ５２からの球面収差量ＳＡに基づいてコリメータレンズ２の光軸方向の自動調整を行う。その際、図１の場合と同様に球面収差量が目標値となったところでコリメータレンズ２の接着固定を行う。なお、コリメータレンズ２の位置調整は球面収差検出器２５によって得られる球面収差を観測しながら手動で行うことも可能である。
本実施形態によれば、図１の実施形態に比べてより簡便且つ安価な装置で高速な調整が可能となる。
（第４の実施形態）
図７は本発明に係る光ヘッド調整装置を示すブロック図である。図７では図１と同一部分には同一符号を付している。光ヘッド２０の構成は図１と同様である。図１との違いは干渉計８の代わりに波面センサ２９を用いた点である。図中２０は調整対象の光ヘッドである。図７では光ヘッド２０としてレーザ光源１、コリメータレンズ２、跳ね上げミラー３、対物レンズ４、対物レンズアクチュエータ５のみを示す。その他の構成は省略している。
図７は本発明に係る光ヘッド調整装置を示すブロック図である。図７では図１と同一部分には同一符号を付している。光ヘッド２０の構成は図１と同様である。図１との違いは干渉計８の代わりに波面センサ２９を用いた点である。図中２０は調整対象の光ヘッドである。図７では光ヘッド２０としてレーザ光源１、コリメータレンズ２、跳ね上げミラー３、対物レンズ４、対物レンズアクチュエータ５のみを示す。その他の構成は省略している。
レーザ光源１から出射した光束はコリメータレンズ２によって平行光束にされる。コリメータレンズ２を透過した光束は跳ね上げミラー３で反射され、対物レンズ４によって集光される。コリメータレンズ２は光軸方向に移動可能に保持され、レーザ光源１との光軸方向の相対距離を調整することが可能である。
対物レンズ４は、フォーカス方向と光ディスク（図示せず）の半径方向への２軸並進と、光ディスクの半径方向への傾動の、計３軸の駆動機構を有する対物レンズアクチュエータ５に搭載されている。レーザ光源１の波長は、例えば、６６０ｎｍ、対物レンズ４のＮＡは０．６５で、透過層厚０．６０ｍｍの時に無限系で無収差となるように設計されているが、本実施形態では製造誤差により無限系での球面収差が＋３００ｍλｐ−ｖ生じている場合を仮定する。
対物レンズ４からの出射光は厚さ０．６０ｍｍのガラス基板６を透過し、カップリングレンズ７によって平行光となる。
波面センサ２９は、シャック−ハルトマン方式により波面収差を測定する波面収差測定装置である。この方式の検出器については、特開２００５−９８９３３号公報、特開２００５−１２９５５７号公報等に詳しい。
ビームスプリッタ３０を反射した光束は、マイクロレンズアレイ３１とＣＣＤ３２からなる波面センサ２９に入射する。マイクロレンズアレイ３１は、マトリクス状に配列された多数の正方形状のマイクロレンズからなっており、入射した光束をＣＣＤ３２の撮像面上のそれぞれ異なる位置に結像する。
ＣＣＤ３２によって得られた各マイクロレンズのスポット像は、信号処理回路５１に送られ、ＣＣＤ３２の画素毎の増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理を行う。信号処理回路５１からの信号はＣＰＵ５２に出力され、各スポット像の中心位置を演算する。スポット位置の演算は強度分布の重心を算出することによって行う。
このようにして得られた各スポット像の位置と、波面収差がない場合の（基準状態の）各スポット像の位置とのずれは、各マイクロレンズに入射した光の波面の局所的な傾きによるものであり、このずれの大きさが、その波面の局所的な傾きの大きさを表している。よって、積分演算を行うことによりマイクロレンズアレイ３１に入射する光束の位相分布を再構成することができる。
こうして得られた位相分布をＷ（ρ、θ）で表す。続いて、これをツェルニケ多項式に展開する（表１参照）。
更に、ザイデル収差に変換するが、球面収差量ＳＡは次式で得られる。このようにしてＣＰＵ５２は光ヘッドの球面収差量ＳＡを算出する。
球面収差量ＳＡ＝６Ｚ９
コマ収差量ＣＯＭＡは次式で得られる。このようにしてコマ収差量ＣＯＭＡが得られる。
コマ収差量ＣＯＭＡは次式で得られる。このようにしてコマ収差量ＣＯＭＡが得られる。
コマ収差量ＣＯＭＡ（０度方向）＝３Ｚ７
コマ収差量ＣＯＭＡ（９０度方向）＝３Ｚ８
一方、ビームスプリッタ３０を透過した光束は、集光レンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２を透過し、４分割センサ２３に入射する。ＣＰＵ５２は図１の場合と同様に４分割センサ２３の信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥ、Ｘ位置エラー信号ＰＥＸ、Ｙ位置エラー信号ＰＥＹを生成する。
コマ収差量ＣＯＭＡ（９０度方向）＝３Ｚ８
一方、ビームスプリッタ３０を透過した光束は、集光レンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２を透過し、４分割センサ２３に入射する。ＣＰＵ５２は図１の場合と同様に４分割センサ２３の信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥ、Ｘ位置エラー信号ＰＥＸ、Ｙ位置エラー信号ＰＥＹを生成する。
これらのフォーカスエラー信号、Ｘ位置エラー信号及びＹ位置エラー信号に基づく対物レンズ４の位置制御は図１と同様に行う。即ち、これらの各信号はステージドライバー５４に供給され、ＸＹＺ軸ステージ５３を制御することで対物レンズ４の光軸方向、光軸に垂直な方向の位置制御を行う。
こうすることで、波面センサ２９に対する対物レンズ４からの出射光の位置が固定され、調整作業時の対物レンズ４からの出射光の位置の変動を吸収し、波面収差測定下での調整作業を可能としている。つまり、これは、対物レンズ４の焦点位置とカップリンクレンズ７内の図示しない対物レンズの焦点位置が同じとなるように制御を行うものである。また、カップリンクレンズ７からの出射光束のＸ、Ｙ方向の位置が波面センサ２９の光軸に合致するように制御を行うものである。
コリメータレンズ２は上述のように光ヘッド２０上でＸ軸ステージ５５によって光軸方向に位置調整できる構造になっている。ＣＰＵ５２からの球面収差量ＳＡはステージドライバー５４内のコリメータレンズ２を駆動するモータ（Ｘ軸ステージ５５を駆動する送りモータ）にフィードバックされ、球面収差が目標値になったところでコリメータレンズ２の接着固定を行う。
その際、コリメータレンズ２の光軸方向の位置調整は波面センサ２９によって得られた球面収差量をエラー信号として、その信号に基づいて自動的に行う。つまり、一般の制御と同様にそのエラー信号が０となるようにＸ軸ステージ５５のフィードバック制御を行い、エラー信号が０となる位置でコリメータレンズ２の光軸方向の位置が目標位置となるように自動調整を行う。
この時、本実施形態では対物レンズ４が持つ球面収差を補正するため、コリメータレンズ２の位置は平行光束となる位置から３００μｍ（上述のように対物レンズの製造誤差を３００ｍλｐ−ｖとする）移動した位置となる。
ここで、従来においてはコリメータレンズ２と対物レンズ４間の光束を平行光束に調整する場合、対物レンズ４の製造誤差である±３００ｍλｐ−ｖは光ヘッド２０の収差量として残る。本実施形態によれば、対物レンズ４を出射した光束の球面収差を検出し、球面収差を光ヘッド２０全体でキャンセルするように調整するので、光ヘッド２０の収差を正確に抑えることが可能となる。
対物レンズアクチュエータ５は、図１の構成に加えて２軸のチルトステージ５８により傾き調整が可能な構造となっている。ＣＰＵ５２からのコマ収差量ＣＯＭＡはステージドライバー５４内の対物レンズアクチュエータ５を傾ける送りモータ（チルトステージ５８を駆動するモータ）にフィードバックされる。そしてコマ収差量ＣＯＭＡが目標値となったところで対物レンズアクチュエータ５の接着固定を行う。
その際、球面収差の調整と同様にコマ収差量をエラー信号として、エラー信号が０となるように対物レンズアクチュエータ５の傾き調整を行い、エラー信号が０となる点でコマ収差が目標値となるようにフィードバック制御を行う。
なお、コリメータレンズ２の位置調整は波面センサ２９によって得られる球面収差を観測しながら手動で行うことも可能である。
本実施形態によれば、図１、図２の実施形態に比べてより簡便且つ安価な装置で高速な調整が可能となる。また、図３に比べより高性能に光ヘッドの収差調整が可能である。
１ レーザ光源
２ コリメータレンズ
３ 跳ね上げミラー
４ 対物レンズ
５ 対物レンズアクチュエータ
６ ガラス基板
７ カップリングレンズ
８ 干渉計
１８ ＣＣＤ
２１ 集光レンズ
２２ シリンドリカルレンズ
２３ 分割センサ
２５ 球面収差検出器
２６ 集光レンズ
２７ ホログラム素子
２８ 分割受光素子
２９ 波面センサ
３１ マイクロレンズ
３２ ＣＣＤ
５１ 信号処理回路
５２ ＣＰＵ
５３ ＸＹＺ軸ステージ
５４ ステージドライバー
５５ Ｘ軸ステージ
５６ ピエゾ駆動回路
５７ 位置エラー信号
５８ チルトステージ
２ コリメータレンズ
３ 跳ね上げミラー
４ 対物レンズ
５ 対物レンズアクチュエータ
６ ガラス基板
７ カップリングレンズ
８ 干渉計
１８ ＣＣＤ
２１ 集光レンズ
２２ シリンドリカルレンズ
２３ 分割センサ
２５ 球面収差検出器
２６ 集光レンズ
２７ ホログラム素子
２８ 分割受光素子
２９ 波面センサ
３１ マイクロレンズ
３２ ＣＣＤ
５１ 信号処理回路
５２ ＣＰＵ
５３ ＸＹＺ軸ステージ
５４ ステージドライバー
５５ Ｘ軸ステージ
５６ ピエゾ駆動回路
５７ 位置エラー信号
５８ チルトステージ
Claims (2)
- レーザ光源と、前記レーザ光源の出射光束を平行化するコリメータレンズと、前記コリメータレンズによって平行化された光束を集光する対物レンズとを有する光ヘッドの調整方法において、
干渉計或いは波面センサを用いて球面収差を検出する球面収差検出手段により前記対物レンズからの出射光束の球面収差量を検出する工程と、
前記球面収差検出手段の出力に基づいて前記レーザ光源と前記コリメータレンズとの光軸方向の相対距離を調整する工程と、
を含むことを特徴とする光ヘッド調整方法。 - レーザ光源と、前記レーザ光源の出射光束を平行化するコリメータレンズと、前記コリメータレンズによって平行化された光束を集光する対物レンズとを有する光ヘッドの調整方法において、
干渉計或いは波面センサを用いて球面収差を検出する球面収差検出手段により前記対物レンズからの出射光束の球面収差量を検出する工程と、
コマ収差検出手段により前記対物レンズからの出射光束のコマ収差量を検出する工程と、
前記球面収差検出手段の出力に基づいて前記レーザ光源と前記コリメータレンズとの光軸方向の相対距離を調整する工程と、
前記コマ収差検出手段の出力に基づいて前記対物レンズの傾きを調整する工程と、
を含むことを特徴とする光ヘッド調整方法。
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-
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