(57)【要約】【課題】光ピックアップを簡素な光学系にて、短時間で高精度に測定する光ピックアップ収差検査装置および検査方法、光ピックアップの対物レンズ傾きを高精度に調整する調整方法および装置を提供する。【解決手段】波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値に、光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、３次コマ収差の補正を行う。これにより、例えば、光ピックアップの水平方向の位置ずれがあっても、光ピックアップ出射光の３次コマ収差の波面収差を高精度に測定することが可能となり、さらに、前記位置ずれの補正を省略または簡略化できるため、収差測定を短時間で実現することができる。【選択図】図１
2010218668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源より発生されるレーザ光を、光情報媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと
を含む光ピックアップ出射光の波面収差を測定するために、
前記光ピックアップの前記対物レンズからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記光ピックアップからの出射光の波面収差を検出する、波面収差検出手段と、
を有する波面収差検査装置において、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、３次コマ収差の補正を行うことを特徴とする波面収差検査装置。
【請求項２】
レーザ光源と、
前記レーザ光源より発生されるレーザ光を、光情報媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと
を含む光ピックアップ出射光の波面収差を測定するために、
前記光ピックアップの前記対物レンズからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記光ピックアップからの出射光の波面収差を検出する、波面収差検出手段と、
を有する波面収差検査装置において、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における５次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、５次コマ収差の補正を行うことを特徴とする波面収差検査装置。
【請求項３】
レーザ光源と、
前記レーザ光源より発生されるレーザ光を、光情報媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと
を含む光ピックアップ出射光の波面収差を測定するために、
前記光ピックアップの前記対物レンズからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記光ピックアップからの出射光の波面収差を検出する、波面収差検出手段と、
を有する波面収差検査装置において、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、３次コマ収差の補正を行い、さらに、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における５次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、５次コマ収差の補正を行うことを特徴とする波面収差検査装置。
【請求項４】
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値をＣＭ３０[ｍλ]、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分をＴｉｌｔ[ｍλ]、前記３次コマ収差の補正を行うために、前記チルト成分に乗算する定数をｋ１とすると、３次コマ収差ＣＭ３[ｍλ]は（数１）を満たす請求項１および３記載の波面収差検査装置。
【数１】
2010218668.tif 000012
（式中、∂ＣＭ３／∂θ[ｍλ]は画角１°あたりに発生するコリメートレンズの軸外コマ収差、λ［μｍ］は光ピックアップ出射光の波長、ＮＡは光ピックアップ出射光の開口数ＮＡ、ｆ［ｍｍ］は波面収差検査装置のコリメートレンズ焦点距離）
【請求項５】
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における５次コマ収差の値をＣＭ５０[ｍλ]、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分をＴｉｌｔ[ｍλ]、前記５次コマ収差の補正を行うために、前記チルト成分に乗算する定数をｋ１とすると、５次コマ収差ＣＭ５[ｍλ]は（数２）を満たす請求項２および３記載の波面収差検査装置。
【数２】
2010218668.tif 000013
（式中、∂ＣＭ５／∂θ[ｍλ]は画角１°あたりに発生するコリメートレンズの軸外コマ収差、λ［μｍ］は光ピックアップ出射光の波長、ＮＡは光ピックアップ出射光の開口数ＮＡ、ｆ［ｍｍ］は波面収差検査装置のコリメートレンズ焦点距離）
【請求項６】
前記波面収差検出手段は、マッハツェンダ干渉計である請求項１から請求項５記載の波面収差検査装置。
【請求項７】
前記波面収差検出手段は、レンズアレイおよび受光用カメラを有し、シャック・ハルトマン法により波面収差を検出する、請求項１から請求項５記載の波面収差検査装置。
【請求項８】
レーザ光源と、
前記レーザ光源より発生されるレーザ光を、光情報媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと
を含む光ピックアップを組立調整するために、
前記光ピックアップの、前記対物レンズからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記光ピックアップからの出射光の波面収差を検出する、波面収差検出手段と、
前記対物レンズアクチュエータを把持し、位置調整を行う対物レンズアクチュエータ調整手段と
を有する光ピックアップ組立調整装置において、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、３次コマ収差の補正を行い、
前記補正により得られた３次コマ収差が減少する方向に、前記対物レンズアクチュエータの傾き調整を行う光ピックアップ組立調整装置。
【請求項９】
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値をＣＭ３０[ｍλ]、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分をＴｉｌｔ[ｍλ]、前記３次コマ収差の補正を行うために、前記チルト成分に乗算する定数をｋ３とすると、３次コマ収差ＣＭ３[ｍλ]は（数３）を満たす請求項８記載の光ピックアップ組立調整装置。
【数３】
2010218668.tif 000014
（式中、∂ＣＭ３／∂θ[ｍλ]は画角１°あたりに発生するコリメートレンズの軸外コマ収差、λ［μｍ］は光ピックアップ出射光の波長、ＮＡは光ピックアップ出射光の開口数ＮＡ、ｆ［ｍｍ］は光ピックアップ組立調整装置のコリメートレンズ焦点距離）
【請求項１０】
前記波面収差検出手段は、マッハツェンダ干渉計である請求項８から請求項９記載の光ピックアップ組立調整装置。
【請求項１１】
前記波面収差検出手段は、レンズアレイおよび受光用カメラを有し、シャック・ハルトマン法により波面収差を検出する、請求項８から請求項９記載の光ピックアップ組立調整装置。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１記載の光ピックアップ組立調整装置によって組立調整された光ピックアップ。
【請求項１３】
請求項１２記載の光ピックアップを用いた光ディスクドライブ。
【請求項１４】
請求項１３記載の、前記光ディスクドライブを用いた光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに代表される光情報媒体に対して情報の記録または再生に利用される光ピックアップに関し、特に、光ピックアップの収差検査装置、光ピックアップ調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク装置は大容量のデータを記録再生する手段として盛んに開発が行われ、より高い記録密度を達成するためのアプローチがなされている。
【０００３】
従来のＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（ディジタル多目的ディスク）に加え、最近ではさらなる光情報媒体の記録容量の大容量化に伴い、光源の短波長化、集光光学系の高ＮＡ（ＮＡ：開口数）化などにより、片面単層で約２５ＧＢ、片面２層で約５０ＧＢものディジタル情報を記録または再生可能な、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃがすでに実用化されている。
【０００４】
この光ディスク装置の大容量化に伴い、その主要構成要素である光ピックアップには、極めて高い性能が要求されている。その中でも、集光光学系の集光性能を決定づける収差性能については、使用波長の短波長化と、対物レンズの高ＮＡ化に伴い、波動光学上の理論的限界である回折限界に近い、厳しい性能が要求されている。
【０００５】
前記性能を実現するためには、前記光ピックアップの構成要素である光学部品の加工精度を高める必要がある。また、前記光学部品を光ピックアップの光学基台へ組み付ける際の組立調整精度、および、前記組立が行われた光ピックアップの収差性能を検査する、収差測定精度についても、より高い精度が要求されている。
【０００６】
この光ピックアップの調整工程において、理想的には光源であるレーザ光の光軸と、対物レンズの光軸は一致するように配置され、対物レンズから出射されるレーザ光の光軸に対して光情報媒体である光ディスクが垂直な姿勢となるように調整を行う。
【０００７】
ところが、構成要素である光学部品それぞれの組立誤差や、前記光学部品単体がそれぞれ持つコマ収差により、前記対物レンズからの出射光には通常コマ収差が発生しているため、前記対物レンズを前記レーザ光の光軸に対して傾けることにより、前記コマ収差を打ち消す調整方法が一般的に用いられている。
【０００８】
この光ピックアップの対物レンズ傾きの調整、および、収差性能の検査は、光ピックアップの出射光を観測装置によって観測し、同観測結果に基づいて行われている。この結果に基づき、対物レンズの傾きなどを調整する場合は調整装置であり、前記調整を行わない場合は、検査装置として使用できるが、基本的には同様な構成のため、以下、検査装置として従来例の説明を行う。
【０００９】
さて、従来の光ピックアップの検査装置としては特許文献１に示されるようなスポットアナライザを用いた装置がある。
【００１０】
このスポットアナライザを用いた装置は、光ピックアップの対物レンズからの出射光をコリメータレンズにより取り込み、ＣＣＤカメラ上に結像し、このＣＣＤカメラのスポット像よりコマ収差の大きさと方向を検出するものである。具体的には、モニタ上に映し出された前記スポット像の０次光画像の真円度および１次回折光によるリング状画像の均一性より、視覚的、または、画像解析によりコマ収差量を得るものである。
【００１１】
前記スポットアナライザを用いた調整装置は、構成が簡単という利点があるが、装置自体が持つ収差が測定結果に影響を及ぼす場合があるため、装置の持つ収差を極力排除しなければならない、各収差成分同士のクロストークを完全に除去できないため、各収差成分を高精度に独立して測定することが困難といった課題があり、最近の高密度記録用光ピックアップの調整、検査用としては、性能が十分であるとは言えない。そこで、最近では干渉計を用いた調整装置を用い、高精度な収差検出を行う方法も用いられている。
【００１２】
特許文献２には、マッハツェンダ干渉計を用いた収差検査装置が開示されており、これは、光ピックアップの出射光を、マッハツェンダ干渉計に入射させ、前記マッハツェンダ干渉計から得られた干渉波面に位相変調をかけることにより光ピックアップ出射光の波面収差を得るものである。
【００１３】
このマッハツェンダ干渉計を用いた調整装置では、高精度な波面収差計測が行えるため、精度よく光ピックアップの検査を行えるという利点があるが、参照光を得るために非常に高精度に光ピックアップと干渉系の光軸位置調整（数ミクロン以下）を行わなければならない、被測定光の可干渉性が高くなければならない、干渉による影響が非常に強く、ノイズ光が干渉波面に重畳されると測定精度が低下する、光学系が複雑で装置自体が非常に高価になるといった課題があり、実用的な製造装置として用いることは難しい。
【００１４】
さらに、特許文献３には、シャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）法を用いた光ピックアップ波面測定装置が開示されており、前記、干渉計を用いた波面測定装置の欠点を解消可能な方法として、近年、注目を集めている。
【００１５】
シャック−ハルトマン法を用いた波面測定装置は、被測定光をレンズアレイに入射させ、レンズアレイを構成する各レンズの焦点位置と、被測定光が集光するスポット位置の差より、被測定光の位相波面を検出する装置であり、以下、図３を用いて、シャック−ハルトマン法の原理を簡単に説明する。
【００１６】
図３における（ａ）は、被測定光の位相波面分布であり、領域１、領域２、領域３、領域４、．．．．における光束は、レンズアレイ２２を構成するマイクロレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、．．．へそれぞれ入射する。各マイクロレンズは焦点距離ｆを持つ。
【００１７】
一般に、レンズに平行光を入射させた場合、入射光の波面にθの傾き（チルト）があると、スポット位置の変位Δｘはｆθに比例する。
【００１８】
そこで、前記各マイクロレンズのスポット位置の、焦点位置からのずれ量（図３のΔｘ１，Δｘ２，Δｘ３，Δｘ４，．．．）より、各領域の局所的な波面の傾きを得、計算処理により被測定光の位相波面を合成する（図３ｂ）。
【００１９】
この、シャック−ハルトマン法は、干渉による波面検出方法ではないため、被測定光の可干渉性や、ノイズ光による干渉の影響を受けにくく、簡単な構造のため安価に装置を構成できる、参照光を生成する光学系が不要であり光学系を簡素化できるといった利点がある。
【００２０】
以下、図６を用いて、前記シャック−ハルトマン法を用いた、従来の光ピックアップ波面測定装置の構成について説明を行う。
【００２１】
図６において、光ピックアップ１６からの出射光を、コリメータレンズ１により平行光に変換した後、第３のビームスプリッタ３３を介し、レンズアレイ７に入射させ、前記レンズアレイ７からの収束光はＣＣＤカメラ８上に複数のスポットを形成する。
【００２２】
前記ＣＣＤカメラ８により受光された前記複数のスポットの集光位置情報は、画像処理装置１３に送られ、情報処理装置１５において、シャック−ハルトマン法により、位相波面が算出される。
【００２３】
前記情報処理装置１５は、前記位相波面より、各種収差成分の大きさや方向の検出を行い、画面上に各情報を表示する。
【００２４】
ところで、光ピックアップを配置した初期状態においては、通常、前記対物レンズ５の位置は大きくずれているため、オートコリメータ６により、前記コリメータレンズ１からの平行光を観測し、前記光ピックアップ１６の位置を調整することにより前記対物レンズ５の位置を所定の位置範囲へ移動する。
【００２５】
具体的には、前記オートコリメータ６に表示されるスポット画像の位置により、前記対物レンズ５の水平方向の位置を調整し、前記スポット画像の大きさにより、前記対物レンズ５のフォーカス方向の位置調整を行う。
【００２６】
さらに、第１のビームスプリッタ２により一部取り出された前記コリメータレンズ１からの平行光を、シリンドリカルレンズ１１により第１の受光素子１２に集光し、一般的に光ピックアップなどによく用いられている非点収差法によりフォーカス・トラッキングエラー生成装置１４によりフォーカスエラー信号を生成する。
【００２７】
また、第２のビームスプリッタ３により一部取り出された前記コリメータレンズ１からの平行光を、レンズ９により第２の受光素子１０に集光し、前記受光素子１０の受光面上における前記集光スポットの位置より、フォーカス・トラッキングエラー生成装置１４によりトラッキングエラー信号を生成する。
【００２８】
前記フォーカスエラー信号、および、前記トラッキングエラー信号により、前記対物レンズアクチュエータ２０をそれぞれフォーカス方向、および、トラッキング方向に駆動し、前記対物レンズ５の位置制御を行う。
【特許文献１】特許第３７９２２１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２７１３６５号公報
【特許文献３】特開２００５−３５３２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
従来の光ピックアップ収差検査装置では、測定光学系の構成要素であるコリメータレンズの軸外特性に影響されやすいという課題がある。
【００３０】
以下、前記課題について図４を用いて説明を行う。図４は図６の光学系の一部を示しており、図４において、２３は光ピックアップの対物レンズ、２４は前記対物レンズ２３からの発散光を平行光に変換し、シャック−ハルトマン法により波面収差を検出する、図示しないレンズアレイに導くためのコリメータレンズである。なお、それぞれのレンズの中心線は、レンズの光軸を示す。
【００３１】
図４の（ａ）は、前記対物レンズ２３と前記コリメータレンズ２４の光軸が一致している状態で、それぞれのレンズが理想的に配置された状態である。
【００３２】
ところが、図４の（ｂ）のように対物レンズ２３と前記コリメータレンズ２４の光軸がずれた場合、前記コリメータレンズ２４を通過した光は傾いて出射してしまう。
【００３３】
このように光軸から傾いて光が出射する場合、コリメータレンズには一般的に軸外収差と呼ばれる収差が発生し、特に、波長が短く、ＮＡの大きな高密度記録用の光ピックアップを測定する際に顕著に現れる。
【００３４】
その結果として、１ミクロン程度の位置ずれに対し、数ｍλの軸外収差が発生し、収差測定結果に誤差を発生させてしまう。
【００３５】
現在の高密度記録用の光ピックアップにおいては、十分な集光スポットを得るために、収差検査仕様は１５ｍλ程度以下である場合もあり、前記測定誤差の影響は大きく、前記対物レンズ２３と前記コリメータレンズ２４の光軸ずれを抑制する必要がある。この光軸ずれを高精度に行うために複雑な専用の位置検出手段を設ける必要があり、例えば、前記位置検出手段としてはオートコリメータが用いられる。
【００３６】
ところが、前記位置検出手段は、通常、検出範囲と検出分解能がそれぞれトレードオフの関係になる。したがって、従来のＤＶＤやＣＤ用光ピックアップの測定や、従来、シャック−ハルトマン法がよく用いられていた望遠鏡などの組立とは異なり、前記高密度記録用の光ピックアップのように高精度な位置調整が要求される場合においては、検出感度が広く、検出分解能が粗い位置検出手段による位置粗調整と、検出範囲が狭いが、検出分解能が高い、位置検出手段による位置微調整の２段階のステップにより位置調整を行わなければならず、調整タクトが増大するという課題もある。
【００３７】
本発明は、前記問題点を解決するもので、光ピックアップを簡素な光学系にて、短時間で高精度に測定する光ピックアップ収差検査装置および検査方法、光ピックアップの対物レンズ傾きを高精度に調整する調整方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
レーザ光源と、
前記レーザ光源より発生されるレーザ光を、光情報媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと
を含む光ピックアップ出射光の波面収差を測定するために、
前記光ピックアップの前記対物レンズからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記光ピックアップからの出射光の波面収差を検出する、波面収差検出手段と、
を有する波面収差検査装置において、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、３次コマ収差の補正を行うことを特徴とする波面収差検査装置である。
【００３９】
これにより、例えば、光ピックアップの水平方向の位置ずれがあっても、光ピックアップ出射光の３次コマ収差の波面収差を高精度に測定することが可能となり、さらに、前記位置ずれの補正を省略または簡略化できるため、収差測定を短時間で実現することができる。
【００４０】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、
レーザ光源と、
前記レーザ光源より発生されるレーザ光を、光情報媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと
を含む光ピックアップ出射光の波面収差を測定するために、
前記光ピックアップの前記対物レンズからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記光ピックアップからの出射光の波面収差を検出する、波面収差検出手段と、
を有する波面収差検査装置において、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における５次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、５次コマ収差の補正を行うことを特徴とする波面収差検査装置である。
【００４１】
これにより、例えば、光ピックアップの水平方向の位置ずれがあっても、光ピックアップ出射光の５次コマ収差の波面収差を高精度に測定することが可能となり、さらに、前記位置ずれの補正を省略または簡略化できるため、収差測定を短時間で実現することができる。
【００４２】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、
レーザ光源と、
前記レーザ光源より発生されるレーザ光を、光情報媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと
を含む光ピックアップ出射光の波面収差を測定するために、
前記光ピックアップの前記対物レンズからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記光ピックアップからの出射光の波面収差を検出する、波面収差検出手段と、
を有する波面収差検査装置において、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、３次コマ収差の補正を行い、さらに、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における５次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、５次コマ収差の補正を行うことを特徴とする波面収差検査装置である。
【００４３】
これにより、例えば、光ピックアップの水平方向の位置ずれがあっても、光ピックアップ出射光の３次コマ収差および５次コマ収差の波面収差を高精度に測定することが可能となり、さらに、前記位置ずれの補正を省略または簡略化できるため、収差測定を短時間で実現することができる。
【００４４】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値をＣＭ３０[ｍλ]、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分をＴｉｌｔ[ｍλ]、前記３次コマ収差の補正を行うために、前記チルト成分に乗算する定数をｋ１とすると、３次コマ収差ＣＭ３[ｍλ]は（数１）を満たす請求項１および３記載の波面収差検査装置である。
【００４５】
【数１】
2010218668.tif 000003
【００４６】
これにより、例えば、光ピックアップの水平方向の位置ずれがあっても、光ピックアップ出射光の３次コマ収差の波面収差測定をさらに高精度に行うことが実現できる。
【００４７】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における５次コマ収差の値をＣＭ５０[ｍλ]、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分をＴｉｌｔ[ｍλ]、前記５次コマ収差の補正を行うために、前記チルト成分に乗算する定数をｋ１とすると、５次コマ収差ＣＭ５[ｍλ]は（数２）を満たす請求項２および３記載の波面収差検査装置である。
【００４８】
【数２】
2010218668.tif 000004
【００４９】
これにより、例えば、光ピックアップの水平方向の位置ずれがあっても、光ピックアップ出射光の５次コマ収差の波面収差測定をさらに高精度に行うことが実現できる。
【００５０】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、前記波面収差検出手段は、レンズアレイおよび受光用カメラを有し、シャック・ハルトマン法により波面収差を検出する、請求項１から請求項５記載の波面収差検査装置である。
【００５１】
これにより、例えば、前記波面収差の検出を高精度に測定することが可能となる。
【００５２】
また、本発明の請求項７に記載の発明は、前記波面収差検出手段は、マッハツェンダ干渉計である請求項１から請求項５記載の波面収差検査装置である。
【００５３】
これにより、例えば、前記波面収差の検出を高精度に測定することが可能となる。
【００５４】
また、本発明の請求項８に記載の発明は、
レーザ光源を有する光ピックアップ本体と、
前記レーザ光源より発生されるレーザ光を、光情報媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと
を含む光ピックアップを組立調整するために、
前記光ピックアップの、前記対物レンズからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記光ピックアップからの出射光の波面収差を検出する、波面収差検出手段と、
前記対物レンズアクチュエータを把持し、位置調整を行う対物レンズアクチュエータ調整手段と
を有する光ピックアップ組立調整装置において、
前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値に、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分を定数倍した値を減算する、３次コマ収差の補正を行い、
前記補正により得られた３次コマ収差が減少する方向に、前記対物レンズアクチュエータの傾き調整を行う光ピックアップ組立調整装置である。
【００５５】
これにより、例えば、光ピックアップの水平方向の位置ずれがあっても、光ピックアップ出射光の３次コマ収差の波面収差を高精度に測定することが可能となるため、前記対物レンズアクチュエータ、または、前記対物レンズの、傾き調整を高精度に行うことができる。
【００５６】
また、前記傾き調整や、傾き調整時の振動などにより、前記対物レンズアクチュエータ、または、前記対物レンズに位置ずれが発生してしまうが、この場合において、位置ずれを修正しなくても前記３次コマ収差を正確に検出することが可能となるため、前記傾き調整を短時間で行うことが可能となる。
【００５７】
また、本発明の請求項９に記載の発明は、前記波面収差検出手段により検出された、光ピックアップの波面収差における３次コマ収差の値をＣＭ３０[ｍλ]、前記光ピックアップの波面収差におけるチルト成分をＴｉｌｔ[ｍλ]、前記３次コマ収差の補正を行うために、前記チルト成分に乗算する定数をｋ３とすると、３次コマ収差ＣＭ３[ｍλ]は（数３）を満たす請求項８記載の光ピックアップ組立調整装置である。
【００５８】
【数３】
2010218668.tif 000005
【００５９】
これにより、例えば、光ピックアップの水平方向の位置ずれがあっても、光ピックアップ出射光の３次コマ収差の波面収差をさらに高精度に測定することが可能となるため、前記対物レンズアクチュエータ、または、前記対物レンズの、傾き調整をさらに高精度に行うことができる。
【００６０】
また、前記傾き調整や、傾き調整時の振動などにより、前記対物レンズアクチュエータ、または、前記対物レンズに位置ずれが発生してしまうが、この場合において、位置ずれを修正しなくても前記３次コマ収差をさらに正確に検出することが可能となるため、前記傾き調整をさらに短時間で行うことが可能となる。
【００６１】
また、本発明の請求項１０に記載の発明は、前記波面収差検出手段は、マッハツェンダ干渉計である請求項８から請求項９記載の光ピックアップ組立調整装置である。
【００６２】
これにより、例えば、前記波面収差の検出を高精度に測定することが可能となる。
【００６３】
また、本発明の請求項１１に記載の発明は、前記波面収差検出手段は、レンズアレイおよび受光用カメラを有し、シャック・ハルトマン法により波面収差を検出する、請求項８から請求項９記載の光ピックアップ組立調整装置である。
【００６４】
これにより、例えば、前記波面収差の検出を高精度に測定することが可能となる。
【００６５】
また、本発明の請求項１２に記載の発明は、
請求項８から請求項１１記載の光ピックアップ組立調整装置によって組立調整された光ピックアップである。
【００６６】
これにより、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク、ＤＶＤ、ＣＤのそれぞれの光情報媒体に記録または再生可能な高性能な光ピックアップを構成できる。
【００６７】
また、本発明の請求項１３に記載の発明は、
請求項１２記載の光ピックアップを用いた光ディスクドライブである。
【００６８】
これにより、例えば、高性能な光ディスクドライブを構成できる。
【００６９】
また、本発明の請求項１４に記載の発明は、
請求項１３記載の、前記光ディスクドライブを用いた光情報記録再生装置である。
【００７０】
これにより、例えば、高性能な光情報処理システムを構成できる。
【発明の効果】
【００７１】
以上に述べたように、本発明による波面収差検査装置、および、光ピックアップ組立調整装置によれば、簡素な構成にて、高精度かつ短時間で測定、または、調整が可能な光ピックアップ測定装置、光ピックアップ調整装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００７３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ピックアップ出射光の波面収差検査装置の一例を示す構成図である。
【００７４】
図１において、光ピックアップ１６からの出射光を、コリメータレンズ１により平行光に変換した後、反射ミラー４を介し、レンズアレイ７に入射させ、前記レンズアレイ７からの収束光はＣＣＤカメラ８上に複数のスポットを形成する。
【００７５】
ここで、前記コリメータレンズの入射面側には、前記光ピックアップ１６が記録、または、再生を行う光情報媒体の保護層と光学的に等価な厚みを有する、図示しないカバーガラスが配置されており、対応する前記光情報媒体に応じ、カバーガラスを切換える構成となっている。
【００７６】
次に、前記ＣＣＤカメラ８により受光された前記複数のスポットの集光位置情報は、画像処理装置１３に送られ、情報処理装置１５において、シャック−ハルトマン法により、位相波面が算出される。
【００７７】
前記情報処理装置１５は、前記位相波面より、各種収差成分の大きさや方向の算出を行い、画面上に各情報を表示する。
【００７８】
前記各収差成分の大きさや方向の導出手順は、前記位相波面を極座標にてツェルニケ多項式展開し、各ツェルニケ展開係数の値より求める手法が通常用いられ、コンピュータによる数値解析手法としては、アルゴリズムがすでに確立しており、ここではその詳細については省略する。
【００７９】
前記各収差成分の中で、光ピックアップの解析対象としてよく用いられる成分は、３次コマ収差、３次非点収差、チルト、パワー、３次球面収差、５次コマ収差、５次非点収差、５次球面収差などであり、コマ収差と非点収差、チルトには方向性があり、ベクトル値として取り扱われる。
【００８０】
さて、光ピックアップを配置した初期状態においては、通常、前記対物レンズ５の位置は測定に最適な位置からずれており、前記位相波面は前記コリメータレンズに１より発生した軸外収差が含まれている。
【００８１】
前記位相波面のうち、前記チルト成分は、前記測定に最適な位置からのずれ量に比例して発生する。そこで、従来の方法では、前記チルト成分を零とするように前記光ピックアップ１６の水平方向の位置あわせを行うことにより、前記コリメータレンズ１からの出射光の光軸方向を、前記コリメータレンズ１の光軸方向に一致させ、前記コリメータレンズに１より発生する軸外収差の低減を行っていた。
【００８２】
しかしながら、位置あわせ精度はサブミクロンのオーダーと厳しいため、位置あわせのための制御時間が長くなり、かつ振動などによる微小な位置ずれにより収差測定結果に誤差が発生するという課題がある。
【００８３】
ところで、前記コリメータレンズに１より発生する軸外収差のコマ収差成分は、前記、測定に最適な位置からのずれ量に比例して発生する。そのため、前記軸外収差を含む前記コマ収差から、前記チルト成分に比例係数を乗算した値を減算することにより、前記位相波面から前記コリメータレンズに１より発生した軸外コマ収差を除去することができる。
【００８４】
この前記比例係数を最適に選ぶことにより、前記軸外収差を含む前記コマ収差から、前記チルト成分に比例係数を乗算した値を減算し得たコマ収差は、前記軸外収差を含まない光ピックアップのコマ収差を示すことになる。
【００８５】
ここで、前記比例係数の求め方を、図７を参照して説明する。
【００８６】
図７において、光ピックアップの位置が水平方向にΔｘ[ｍｍ]ずれると、コリメータレンズの出射光軸の角度がθ[ｄｅｇ]傾く。このとき、Δｘとθとの間に以下の式が成り立つ。
【００８７】
【数４】
2010218668.tif 000006
【００８８】
ここで、ｆ[ｍｍ]はコリメータレンズの焦点距離を表す。このとき、発生する測定波面のチルトｐ−ｖ値Ｔｉｌｔ（ｐ−ｖ）は、
【００８９】
【数５】
2010218668.tif 000007
【００９０】
となる。ここで、Ｒ[ｍｍ]はコリメートレンズの出射光束の半径を表す。収差を取り扱う場合、ｒｍｓ値を用いる場合が多い。測定波面のチルトｒｍｓ値Ｔｉｌｔ（ｒｍｓ）は、
【００９１】
【数６】
2010218668.tif 000008
【００９２】
となる。ここで、コリメータレンズの軸外収差の、画角１°あたりに発生するコマ収差成分を（∂ＣＭ／∂θ）[ｍλｒｍｓ／ｄｅｇ]、光ピックアップ出射光の波長をλ[μｍ]、開口数をＮＡとすると、光ピックアップが水平方向にΔｘ[ｍｍ]変位し、コリメータレンズの出射光軸の角度がθ[ｄｅｇ]傾いたときのコマ収差の発生量ΔＣＭ[ｍλｒｍｓ]は、測定波面のチルト実測値Ｔｉｌｔの単位をｍλｒｍｓに改め、Ｒ＝ＮＡ・ｆの関係を用いると、
【００９３】
【数７】
2010218668.tif 000009
【００９４】
となる。測定波面のコマ収差の実測値ＣＭ０[ｍλｒｍｓ]から、コリメータレンズにより発生するコマ収差の発生量ΔＣＭ[ｍλｒｍｓ]を減算することで、前記軸外収差を含まない光ピックアップのコマ収差ＣＭ[ｍλｒｍｓ]を示すことができるので、
【００９５】
【数８】
2010218668.tif 000010
【００９６】
となり、前記比例係数は、以下のように表される。
【００９７】
【数９】
2010218668.tif 000011
【００９８】
以上のように、光ピックアップが、前記、測定に最適な位置からずれていても、前記軸外収差を含まないコマ収差を得ることが可能となる。その結果、前記、測定に最適な位置からのずれを位置補正する作業を省略でき、調整タクトを低減することができる。
【００９９】
また、前記位置ずれを位置補正する位置補正機能を省略または簡素化することができるため、設備コストを低減することが可能となる。
【０１００】
具体的な例をあげると、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク用の光ピックアップに使用されている開口数０．８５の対物レンズを測定するには、コリメートレンズの開口数は、前記開口数０．８５より大きくする必要があり、開口数０．９のコリメートレンズが通常用いられる。
【０１０１】
この場合、前記コリメートレンズは、例えば、前記光ピックアップの対物レンズとの相対的なずれが１ミクロンある場合、コマ収差は０．００５λ変化する設計となる。
【０１０２】
したがって、光ピックアップのコマ収差は、通常０．０２λ以下に調整されているため、前記１ミクロンの位置ずれがあると０．００５λ、すなわち、２５％もの大きな測定誤差が発生することになる。
【０１０３】
この誤差を位置あわせのみにより低減するには、サブミクロンの位置あわせ精度が必要となり、例えば、測定誤差を０．００１λ以下にしたい場合、０．２ミクロンの位置あわせを行わなければならず、したがって、位置あわせ機構の分解能を０．１ミクロン以下の高い精度にする必要があり、さらに、高速な位置制御を行わなければならない。
【０１０４】
ところが、本発明を用いた場合、数値演算を行うのみであるため、前記位置ずれによらず正確な収差を得ることができる。この場合、前記位置ずれの量は原理的には制約はないが、コリメートレンズの開口や、観測系のけられなどに制約を受けるため、実際は１０ミクロン程度以下の位置ずれに対し、本発明を適用することが可能である。
【０１０５】
前記コマ収差は、３次コマ収差だけではなく、５次以上の高次コマ収差にたいしても同様に適用できる。
【０１０６】
ところで、前記比例係数の最適値は、画角１°あたりに発生するコリメートレンズの軸外コマ収差、光ピックアップ出射光の波長、光ピックアップ出射光の開口数、コリメートレンズの焦点距離をパラメータとし、（数１）の値となる。したがって、この値を用いることにより、前記コマ収差測定値の測定精度をさらに向上することができる。この場合、コマ収差およびチルトの値は、ＲＭＳ(root mean square)値である。
【０１０７】
なお、本実施例においては、シャック−ハルトマン法により波面収差の検出を行った例について示したが、収差検出手段としては、マッハツェンダ干渉系やマイケルソン干渉系などを用いた位相シフト法も適用できる。
【０１０８】
また、本実施例においては、光ピックアップ用波面収差検査装置への応用例について示したが、その他にも、組レンズや、望遠鏡や顕微鏡などの検査装置に対しても本発明を適用することは可能である。
【０１０９】
（実施の形態２）
実施の形態１においては、本発明を光ピックアップ出射光の波面収差検査装置に適用する場合について説明を行ってきた。ここで、図２に示すように前記各収差成分の、３次コマ収差成分が最小となるように、対物レンズアクチュエータ２０を、対物レンズアクチュエータ位置調整手段１９にて、あおり調整を行うことにより、光ピックアップ１６の対物レンズの傾き調整を行う光ピックアップ組立調整装置として使用することが可能となる。
【０１１０】
図２において、対物レンズ５からの出射光を、コリメータレンズ１により平行光に変換した後、反射ミラー４を介し、レンズアレイ７に入射させ、前記レンズアレイ７からの収束光はＣＣＤカメラ８上に複数のスポットを形成する。
【０１１１】
ここで、前記コリメータレンズの入射面側には、前記光ピックアップ１６が記録、または、再生を行う光情報媒体の保護層と光学的に等価な厚みを有する、図示しないカバーガラスが配置されており、対応する前記光情報媒体に応じ、カバーガラスを切換える構成となっている。
【０１１２】
前記ＣＣＤカメラ８により受光された前記複数のスポットの集光位置情報は、画像処理装置１３に送られ、情報処理装置１５において、シャック−ハルトマン法により、位相波面が算出される。
【０１１３】
前記情報処理装置１５は、前記位相波面より、各種収差成分の大きさや方向の算出を行い、画面上に各情報を表示する。
【０１１４】
前記波面収差成分のうち、前記３次コマ収差成分は前記対物レンズアクチュエータの傾きに比例して変化する。この段階では、対物レンズアクチュエータ２０は、光ピックアップ１６に固定されておらず、前記３次コマ収差成分が零となるように、前記対物レンズアクチュエータ２０の傾きを調整した後で、光ピックアップ１６に固定することとなる。
【０１１５】
さて、光ピックアップ１６に対物レンズアクチュエータ２０を配置した初期状態においては、通常、前記対物レンズアクチュエータ２０に含まれる前記対物レンズ５の位置は測定に最適な位置からずれており、したがって、前記位相波面は前記コリメータレンズに１より発生した軸外収差が含まれている。
【０１１６】
前述したように、前記位相波面のうち、前記チルト成分は、前記測定に最適な位置からのずれ量に比例して発生する。
【０１１７】
そこで、従来の方法では、前記チルト成分を零とするように前記対物レンズアクチュエータ２０の水平方向の位置あわせを行うことにより、前記コリメータレンズ１からの出射光の光軸方向を、前記コリメータレンズ１の光軸方向に一致させ、前記コリメータレンズに１より発生する軸外収差の低減を行い、次に、前記３次コマ収差成分が零となるように、前記対物レンズアクチュエータ２０の傾き調整を行っていた。
【０１１８】
この場合、前記傾き調整の作業時には、前記対物レンズアクチュエータ２０に力が加わってしまい、ミクロンオーダー以下の位置ずれが発生するため、前記位置ずれの補正と、コマ収差の調整を繰り返す必要があった。
【０１１９】
さらに、位置あわせ精度はサブミクロンのオーダーと厳しいため、位置あわせのための制御時間が長くなり、かつ振動などによる微小な位置ずれにより収差測定結果に誤差が発生するという課題がある。
【０１２０】
実施の形態１と同様、前記コリメータレンズに１より発生する軸外収差のコマ収差成分は、前記、測定に最適な位置からのずれ量に比例して発生する。そのため、前記軸外収差を含む前記コマ収差から、前記チルト成分に比例係数を乗算した値を減算することにより、前記位相波面から前記コリメータレンズに１より発生した軸外コマ収差を除去することができる。
【０１２１】
この前記比例係数を最適に選ぶことにより、前記軸外収差を含む前記コマ収差から、前記チルト成分に比例係数を乗算した値を減算し得たコマ収差は、前記軸外収差を含まない光ピックアップのコマ収差を示すことになる。
【０１２２】
したがって、光ピックアップが、前記、測定に最適な位置からずれても、前記軸外収差を含まないコマ収差を得ることが可能となる。その結果、前記、測定に最適な位置からのずれを位置補正する作業を行わなくても、前記対物レンズアクチュエータ２０の傾き調整を連続して行うことが可能となるため、調整タクトを低減することができる。
【０１２３】
また、前記位置ずれを位置補正する位置補正機能を省略または簡素化することができるため、設備コストを低減することが可能となる。
【０１２４】
前記コマ収差は、３次コマ収差だけではなく、５次以上の高次コマ収差にたいしても同様に適用できる。
【０１２５】
なお、本実施例においては、光ピックアップ組立調整装置への使用例について示したが、その他にも、組レンズの組立調整装置や、望遠鏡や顕微鏡などの光学装置の組立装置に対しても本発明を適用することは可能である。
【０１２６】
その他の内容については、前記実施の形態１と同様である。
【０１２７】
（実施の形態３）
図５は、本発明の、実施の形態３における、光ディスク装置の一例を示すブロック図である。
【０１２８】
図５は、本発明の実施の形態２の組立調整装置により組み立てられた光ピックアップの応用例を説明するための光ディスクドライブの構成を示す図である。光ピックアップユニット２８、前記光ピックアップユニット２８を光情報媒体２５の径方向に移動させる、シークモータ３０、リードスクリュー２９、ガイドレール２７などからなるピックアップ移動駆動機構、光情報媒体２５を回転駆動するスピンドルモータ２６などにより構成され、光情報媒体２５を径方向に移動させることで、光ディスク１４に対する情報の読み取り、および記録を行う。
【０１２９】
図５においては、光源や、対物レンズが２つ、または２つ以上の場合についても本発明は適用可能である。具体的な構成例としては、例えば、図示しない第１のレーザを波長４０５ｎｍの青紫色レーザ、図示しない第２のレーザを赤色レーザとし、第１の対物レンズ３１にてＢｌｕ−ｒａｙディスク、を記録または再生を行い、第２の対物レンズ３２にてＤＶＤおよびＣＤの記録または再生を行う。
【０１３０】
他の組み合わせとしては、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクは第１の光源、および、第１の対物レンズ３１を用いて、記録または再生を行い、ＤＶＤとＣＤはそれぞれを共通の第２の対物レンズ３２を用いて、記録または再生を行う構成や、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク、ＤＶＤ、ＣＤを共通の対物レンズを用いて、記録または再生を行う構成などが考えられる。
【０１３１】
図５の光ディスクドライブを光情報装置に適用すれば、小型で高性能な光情報装置の構成を実現することができる。
【０１３２】
その他の内容については、前記実施の形態１および前記実施の形態２と同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明による波面収差検査装置、光ピックアップ組立調整装置などは、光磁気記録装置やＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク装置などの光ディスクを用いた光情報記録再生装置の光ピックアップの組立調整装置、または、検査装置として有用である。また、ホログラム記録装置や将来の超高密度記録再生装置の光ピックアップ組立調整装置、または、検査装置としても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の実施の形態１における、光ピックアップ波面収差検査装置の一例を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態２における、光ピックアップ調整装置の一例を示す構成図
【図３】シャック−ハルトマン法の原理を説明する図
【図４】コリメータレンズと対物レンズの位置関係と、それぞれの光軸との関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態３における、光ディスク装置の一例を示す構成図
【図６】従来の光ピックアップ波面収差検査装置の構成を示す図
【図７】光ピックアップの位置ずれにより発生するコリメータレンズの軸外収差を説明する図
【符号の説明】
【０１３５】
１    コリメータレンズ
２    第１のビームスプリッタ
３    第２のビームスプリッタ
４    反射ミラー
５    対物レンズ
６    オートコリメータ
７    レンズアレイ
８    ＣＣＤカメラ
９    レンズ
１０    第２の受光素子
１１    シリンドリカルレンズ
１２    第１の受光素子
１３    画像処理装置
１４    フォーカス・トラッキング信号生成装置
１５    情報処理装置
１６    光ピックアップ
１７    位置制御インターフェイス
１８    光ピックアップ位置調整手段
１９    対物レンズアクチュエータ位置調整手段
２０    対物レンズアクチュエータ
２１    コリメータレンズ位置調整手段
２２    レンズアレイ
２３    対物レンズ
２４    コリメータレンズ
２５    光情報媒体
２６    スピンドルモータ
２７    ガイドレール
２８    光ピックアップ
２９    リードスクリュー
３０    シークモータ
３１    第１の対物レンズ
３２    第２の対物レンズ
３３    第３のビームスプリッタ
【図１】
2010218668.tif 000015
【図２】
2010218668.tif 000016
【図３】
2010218668.tif 000017
【図４】
2010218668.tif 000018
【図５】
2010218668.tif 000019
【図６】
2010218668.tif 000020
【図７】
2010218668.tif 000021