(57)【要約】【課題】  本発明は、高密度記録の光ディスクに対して用いられる光ピックアップの調整検査を簡単な構成で、高精度に、且つ高速に行うことができる検査調整装置及びその検査調整方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、検査対象の光ピックアップの対物レンズからの透過光のフォーカス方向に回折格子を移動させるピエゾ素子を設けて、光学測定機器からのデータに基づきピエゾ素子を駆動して、対物レンズに対して回折格子を所望の位置に配置するよう構成した。【選択図】図１
2006127689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の光ピックアップの対物レンズからの透過光の位相を部分的に変える位相変調素子である回折格子、
前記回折格子からの光を解析する光学測定機器、
前記回折格子を前記対物レンズからの透過光の光軸と並行であるフォーカス方向に移動させるピエゾ素子、及び
前記光学測定機器からのデータに基づき前記ピエゾ素子を駆動するピエゾ素子駆動部、
を具備することを特徴とする光ピックアップの調整検査装置。
【請求項２】
前記回折格子が、パルスモータにより前記対物レンズからの透過光の光軸と並行であるフォーカス方向に移動した後、ピエゾ素子により微調整するよう構成された請求項１に記載の光ピックアップの調整検査装置。
【請求項３】
前記光学測定機器からのデータに基づき前記パルスモータを駆動するパルスモータ駆動部、をさらに具備する請求項２に記載の光ピックアップの調整検査装置。
【請求項４】
検査対象の光ピックアップの対物レンズからの光が回折格子を透過して、その透過光を解析する工程、
解析されたデータに基づき、回折格子を対物レンズからの透過光の光軸と並行であるフォーカス方向にパルスモータ又はピエゾ素子の駆動力を選択して駆動する工程、及び
駆動された回折格子が所望のフォーカス方向の位置であるか否かを、当該回折格子からの透過光を解析して決定する工程、
を有することを特徴とする光ピックアップの調整検査方法。
【請求項５】
検査対象の光ピックアップの対物レンズからの光が回折格子を透過して、その透過光を解析して、デフォーカス量を算出する工程、
前記デフォーカス量が前記回折格子をフォーカス方向に駆動するためのパルスモータのパルスのステップ幅より大きい場合に前記パルスモータを駆動して前記回折格子を移動する工程、及び
前記デフォーカス量が前記回折格子の溝横断測定における最小精度値より大きい場合に、前記回折格子をフォーカス方向に移動するためにピエゾ素子を駆動する工程、
を有することを特徴とする光ピックアップの調整検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクを記録媒体として記録再生を行う光ディスク装置に用いられる光ピックアップの調整検査装置及びその調整検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置においては、記録媒体である光ディスクに情報を記録又は再生するための手段として光ピックアップが用いられている。この光ピックアップには、半導体レーザ素子のような光源と、コリメータレンズやビームスプリッタなどの光学素子と、対物レンズ等により構成されている。光源から出射された光ビームは、コリメータレンズやビームスプリッタ等の光学素子を介して対物レンズに導かれ、対物レンズにより光ディスクの記録面上に集光するよう構成されている。記録時には光ビームにより光ディスクの記録面上のトラックに沿って情報を記録し、再生時には記録面により反射された光ビームを光検出器により検出して、記録面上の情報を再生している。
光ピックアップにおける対物レンズは、対物レンズ駆動装置によって電磁的な駆動力で光軸方向（フォーカシング方向）及びその光軸方向と直交する方向（トラッキング方向）の二軸方向に変位駆動される。これにより、光ビームが光ディスクの記録面に焦点を合わせつつトラック上を正確に走査する。
【０００３】
近年、高密度・大容量の光ディスクとしてＤＶＤ（Digital Versatile Disc)が用いられてきている。このようなＤＶＤ等の光ディスクの高密度情報記憶媒体に対して情報を読み取り、又は高密度情報記億媒体に情報を書き込むためには、光源からの光が所定の位置を正確に照射するよう光ピックアップは構成されていなければならない。特に、光ピックアップにおける対物レンズは、それ自体に厳格な光学的特性が要求されるとともに、その取り付け位置においても正確な調整が必要である。
【０００４】
そこで、対物レンズの検査及び調整の方法として、対物レンズを透過した光を回折し、異なる次数の回折光を干渉させてフリンジ画像（シェアリング干渉像）を形成し、このフリンジ画像における複数の点で測定した光強度の位相の差を用いて各種収差（デフォーカス、球面収差、非点収差、コマ収差）を評価し、対物レンズを調整する方法が、本出願人による特許出願（例えば、特許文献１参照）において提案されている。
【０００５】
また、特許文献１で開示された方法では、対物レンズの製造過程において発生する対物レンズ中心部の凹部又は凸部によりデフォーカスと球面収差が正しく測れない場合がある。このため、対物レンズが局所的に変形した場合においてもその影響を受けずに正しく球面収差やデフォーカスを測定できるレンズ評価方法、レンズの評価装置を本出願人は提案している（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、球面収差、コマ収差、非点収差等の検出精度をさらに高めるために、格子溝の方向が異なる２つの領域を有する回折格子を用いて回折光の位相を変化させ、異なる次数の２つの回折光を干渉させてフリンジ画像（シェアリング干渉像）を形成する収差検出方法及び収差検出装置を本出願人はさらに提案している（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−３２９６４８号公報
【特許文献２】特開２００１−１０８５７５号公報
【特許文献３】特開２００２−２０２２２３号公報
【特許文献４】特開２００２−２１６３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の従来の光ピックアップの調整検査装置においては、光ピックアップの対物レンズから出射された光が回折格子により０次光、±１次光を発生させ、それらの光の干渉像を解析することにより収差を検出していた。このため、対物レンズから出射された光の焦点が正確に回折格子の位置となるよう調整する必要がある。しかし、従来の光ピックアップの調整検査装置においては、回折格子をパルスモータにより駆動していたため、回折格子を所望の位置に精度高く配置することが非常に困難であった。このため、回折格子を所望の位置に精度高く配置するためには偶然を期待して、同じ操作を複数回繰り返して回折格子が所望の位置に配置されたとき調整検査を行っていた。このため、前述の収差検出方法等において、調整検査処理に多くの時間を要するという問題があった。
【０００８】
本発明は、高密度記録の光ディスクに対して用いられる光ピックアップの調整検査を簡単な構成で、高精度に、且つ高速に行うことができる調整検査装置及びその調整検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る光ピックアップの調整検査装置は、請求項１に記載したように、検査対象の光ピックアップの対物レンズからの透過光の位相を部分的に変える位相変調素子である回折格子、
前記回折格子からの光を解析する光学測定機器、
前記回折格子を前記対物レンズからの透過光の光軸と並行であるフォーカス方向に移動させるピエゾ素子、及び
前記光学測定機器からのデータに基づき前記ピエゾ素子を駆動するピエゾ素子駆動部、を具備する。このように構成された光ピックアップの調整検査装置は、高密度記録の光ディスクに対して用いられる光ピックアップの調整検査を簡単な構成で、高精度に、且つ高速に行うことが可能となる。
【００１０】
本発明に係る光ピックアップの調整検査装置は、請求項２に記載したように、請求項１の前記回折格子が、パルスモータにより前記対物レンズからの透過光の光軸と並行であるフォーカス方向に移動した後、ピエゾ素子により微調整するよう構成してもよい。
本発明に係る光ピックアップの調整検査装置は、請求項３に記載したように、請求項２の前記光学測定機器からのデータに基づき前記パルスモータを駆動するパルスモータ駆動部、をさらに具備する構成としてもよい。
【００１１】
本発明に係る光ピックアップの調整検査方法は、請求項４に記載したように、検査対象の光ピックアップの対物レンズからの光が回折格子を透過して、その透過光を解析する工程、
解析されたデータに基づき、回折格子を対物レンズからの透過光の光軸と並行であるフォーカス方向に、パルスモータ又はピエゾ素子の駆動力を選択して駆動する工程、及び
駆動された回折格子が所望のフォーカス方向の位置であるか否かを、当該回折格子からの透過光を解析して決定する工程、を有する。このような工程を有する調整検査方法は、高密度記録の光ディスクに対して用いられる光ピックアップの調整検査を簡単な構成で、高精度に行うことができる。
【００１２】
本発明に係る光ピックアップの調整検査方法は、請求項５に記載したように、検査対象の光ピックアップの対物レンズからの光が回折格子を透過して、その透過光を解析して、デフォーカス量を算出する工程、
前記デフォーカス量が前記回折格子をフォーカス方向に駆動するためのパルスモータのパルスのステップ幅より大きい場合に前記パルスモータを駆動して前記回折格子を移動する工程、及び
前記デフォーカス量が前記回折格子の溝横断測定における最小精度値より大きい場合に、前記回折格子をフォーカス方向に移動するためにピエゾ素子を駆動する工程、を有する。このような工程を有する調整検査方法は、高密度記録の光ディスクに対して用いられる光ピックアップの調整検査を簡単な構成で、高精度に、且つ高速に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の調整検査装置及びその調整検査方法は、高密度記録の光ディスクに対して用いられる光ピックアップの調整検査を簡単な構成で、高精度に、且つ高速に行うことができる。また、本発明によれば、検査対象である光ピックアップの対物レンズに対する回折格子を簡単な構成で容易に短時間で位置調整動作を完了することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光ピックアップの調整検査装置及び調整検査方法の好適な実施の形態を添付の図面を参照しつつ説明する。以下においては、被検出対象物をＤＶＤ記録再生装置に用いられている光ピックアップを例に説明するが、本発明に係る光ディスク装置は、ＤＶＤ記録再生装置の光ピックアップに限定されるものではなく、光ディスクを記録再生する光ピックアップに適用できる。
【００１５】
《実施の形態１》
図１は本発明に係る実施の形態１の光ピックアップの調整検査装置の構成を示すブロック図である。図１において、光ピックアップ１に設けられた半導体レーザ２からの光は、コリメートレンズ３、ビームスプリッタ４、及び対物レンズ５を通過して出射される。対物レンズ５から出射された光は、結像位置にある回折格子６に入射され、０次回折光、±１次回折光、±２次回折光、・・・に回折される。回折格子６には回折格子駆動部１０が設けられており、２つのピエゾ素子１０Ａ，１０Ｂとパルスモータ１０Ｃとにより光軸方向（フォーカシング方向：図１における上下方向）及びその光軸方向と直交する方向（トラッキング方向：図１における左右方向）の二軸方向に変位駆動されるよう構成されている。実施の形態１においては、回折格子６が回折格子駆動部１０のパルスモータ１０Ｃによりトラッキング方向（Ｘ軸方向)に大きく移動されるよう構成されており、ピエゾ素子１０Ａによりトラッキング方向（Ｘ軸方向)に微調整されるよう構成されている。また、回折格子６は回折格子駆動部１０のピエゾ素子１０Ｂによりフォーカシング方向（Ｚ軸方向)に微調整されるよう構成されている。ピエゾ素子１０Ａ，１０Ｂはピエゾ素子駆動部１１により電圧が印加され所望の方向に駆動される。
【００１６】
また、回折格子６は集光レンズ７と一体的にパルスモータ８によりフォーカシング方向（Ｚ軸方向）に大きく移動されるよう構成されている。このフォーカシング方向への移動は、パルスモータ駆動部９により駆動制御されるパルスモータ８の回転動作により行われる。
なお、実施の形態１の光ピックアップの調整検査装置においては、回折格子駆動部１０にあおり調整機構が設けられている。このあおり調整機構は、後述する集光レンズ７の光軸に対して回折格子６の格子面が垂直となるよう調整する機構であり、当該調整検査装置の設置時に使用して調整する。通常の調整検査処理においては用いることはない。
【００１７】
回折格子６において回折された光は、光学測定機器１７に入射される。光学測定機器１７の集光レンズ７の瞳面上に０次回折光と＋１次回折光、そして０次回折光と−１次回折光が重なり、すなわちシェアリング干渉光が重なり、干渉縞を形成する。集光レンズ７の瞳面に形成された干渉縞は、ハーフミラー１２及び第１の結像レンズ１３を介してＣＣＤで構成された第１の受像部１４で受像される。第１の受像部１４において受像された光は、パーソナルコンピュータで構成された制御部１８の解析装置により解析されて、表示装置により表示される。
【００１８】
回折格子６は、透過光の位相を部分的に変える位相変調素子であり、たとえば石英ガラスにマスクしてエッチングすることにより製造される。回折格子６は、一定の厚みを有する基板の一方の表面に複数の格子溝が所定の間隔を有して形成されている。具体的には、回折格子６を構成する四角形基板の一方の面には、回折格子６の移動方向に並設した複数、例えば３つの領域が形成されている。第１の領域には回折格子６の移動方向と直交する方向に延設された複数の格子溝が一定の間隔を有して形成されている。第２の領域には第１の領域の格子溝と４５°の角度を有する方向に平行に延設された複数の格子溝が一定の間隔を有して形成されている。また、第３の領域には第２の領域の格子溝と９０°の角度を有する方向に平行に延設された複数の格子溝が一定の間隔を有して形成されている。
したがって、回折格子駆動部１０のＸ軸方向パルスモータ１０Ｃにより回折格子６を第１の領域の格子溝と直交する方向へ移動させていくことにより、対物レンズ５を透過した光が第１の領域、第２の領域、及び第３の領域に順次入射し、光の回折方向(位相)を変換するよう構成されている。
【００１９】
光ピックアップ１の対物レンズ５が原因となる各種収差により生じる基本的な干渉縞パターンには、デフォーカスによる干渉縞パターン、コマ収差による干渉縞パターン、非点収差による干渉縞パターン、球面収差による干渉縞パターン等がある。一般に、これらの収差は単独で存在せず、現実の干渉縞パターンにおいては複数の収差が複合して形成されている。
実施の形態１の光ピックアップの調整検査装置においては、ＣＣＤで構成された第１の受像部１４において、第１の結像レンズ１３からの光が受像され、制御部１８において解析され、その干渉縞パターン（フリンジ画像)に基づいて各収差が抽出される。
【００２０】
制御部１８における解析装置は、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域のそれぞれに入射した光から得られる干渉縞から収差を解析する。解析装置における収差解析は公知の位相シフト法を用いて行なわれる。位相シフト法においては、０次回折光と＋１次回折光、そして０次回折光と−１次回折光による干渉領域における所定のライン上に複数の点を定め、これら複数の点における光強度の位相分布を求めて各収差を評価する。なお、解析装置における収差解析方法については、例えば特許文献３に開示されている。
【００２１】
また、対物レンズ５から出射され、回折格子６を通過した光は、ハーフミラー１２を透過して第２の結像レンズ１５を通り第２の受像部１６に結像される。ＣＣＤで構成された第２の受像部１６ではスポット画像が受像される。第２の受像部１６において受像されたスポット画像は、制御部１８においてその形成位置が解析される。その解析結果に基づき、当該光ピックアップ１を調整検査装置における所定の位置に固定する。
【００２２】
次に、実施の形態１の調整検査装置における動作について説明する。
実施の形態１の調整検査装置においては、パルスモータ駆動部９、回折格子駆動部１０及びピエゾ素子駆動部１１により、検査対象である光ピックアップ１の対物レンズ５が、調整検査装置における所望の位置に配置され調整検査動作が行われる。この光ピックアップ１の配置動作において、対物レンズ５からの光の焦点が回折格子６の所望の位置となるよう制御部１８からの情報に基づきフィードバック制御される。
まず、検査対象である光ピックアップ１が調整検査装置における所定の位置に固定される。次に、回折格子駆動部１０により回折格子６をトラッキング方向に移動させて第１の領域が対物レンズ５から出射される光路上に配置されて、フォーカス方向位置調整動作が行われる。
【００２３】
図２は実施の形態１の調整検査装置におけるフォーカス方向位置調整動作を示すフローチャートである。
フォーカス方向位置調整動作においては、検査対象である光ピックアップ１の対物レンズ５から出射された光が回折格子６、集光レンズ７、ハーフミラー１２、第１の結像レンズ１３、及び第１の受像部１４に入り、フリンジ画像が形成される。このフリンジ画像は制御部１８において干渉計測されデフォーカス量Δｆが算出される（ステップ１０１)。ここでデフォーカス量Δｆとは、対物レンズ５の焦点位置と回折格子６の回折面の位置までの距離である。
【００２４】
制御部１８において算出されたデフォーカス量Δｆは、ステップ１０２においてパルスモータ駆動部９により駆動されるパルスモータ８の１パルスのステップ幅ｓと比較される。デフォーカス量Δｆがパルスモータ８の１パルスのステップ幅ｓより大きい場合には、ステップ１０３において（Δｆ／ｓ→Ａ）が算出される。ここで、Ａは小数点以下を切り捨てた値である。次に、ステップ１０４において、パルスモータ８を（Ａ・ｓ）だけ回転させて、そのときのデフォーカス量Δｆを算出する。
【００２５】
なお、光スポットの位置バラツキに対しては、回折格子６の格子面と集光レンズ７の物面の両方を一致させる必要があるため、実施の形態１の調整検査装置においては、回折格子６と集光レンズ７を一体的に駆動している。このように駆動することにより、集光レンズ７の後焦点面の高さが変わることになるが、第１の結像レンズ１３の焦点深度は光スポットの位置バラツキに対して十分大きいため問題はない。
【００２６】
ステップ１０２において、デフォーカス量Δｆがパルスモータの１パルスのステップ幅ｓより小さい場合には、ステップ１０５に移行する。ステップ１０５において、そのときのデフォーカス量Δｆが溝横断測定における最小精度値ｄと比較される。ここで、最小精度値ｄは回折格子６の溝横断測定におけるフォーカス合わせ精度の最小値である。
デフォーカス量Δｆが溝横断測定における最小精度値ｄより大きい場合には、ステップ１０６において、（Δｆ／ｄ→Ｂ）が算出される。ここで、Ｂは小数点以下を切り捨てた値である。次に、ステップ１０７において、Ｚ軸方向ピエゾ素子１０Ｂにより回折格子６を（Ｂ・ｄ）だけ移動させて、そのときのデフォーカス量Δｆを算出する（ステップ１０８）。
【００２７】
ステップ１０５において、デフォーカス量Δｆが溝横断測定における最小精度値ｄより小さい場合には、このフォーカス方向位置調整動作が終了となり、回折格子６が対物レンズ５に対して精度高く所望の位置に配置された状態である。
上記のように、フォーカス方向位置調整動作が終了した後、当該光ピックアップ１の調整検査処理が行われる。このとき、回折格子６の第１の領域に続いて第２の領域、第３の領域における光の解析が行われて、当該光ピックアップ１に対する調整検査処理が終了する。
【００２８】
以上のように、実施の形態１の調整検査装置においては、フォーカス方向の位置調整のためパルスモータ８により回折格子６と集光レンズ７が一体的に移動されて所望の誤差内に達した後、Ｚ方向（フォーカス方向)ピエゾ素子１０Ｂにより微調整を行う構成であるため、高速にフォーカス合わせを行うことが可能となる。
【００２９】
上記のように実施の形態１の調整検査装置及び調整検査方法においては、回折格子６を検査対象である光ピックアップ１の対物レンズ５に対して、簡単な構成で容易に短時間で位置調整動作を完了することが可能となり、精度が高く信頼性のある光ピックアップ１を容易に提供することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、光ピックアップの精度の高い調整検査動作を簡単な構成で短時間に行うことができるため、光ディスク装置の製造において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る実施の形態１の光ピックアップの調整検査装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明に係る実施の形態１の光ピックアップにおけるフォーカシング方向位置調整動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１    光ピックアップ
２    半導体レーザ
３    コリメートレンズ
４    ビームスプリッタ
５    対物レンズ
６    回折格子
７    集光レンズ
８    パルスモータ
９    パルスモータ駆動部
１０    回折格子駆動部
１０Ａ  Ｘ軸方向ピエゾ素子
１０Ｂ  Ｚ軸方向ピエゾ素子
１０Ｃ  Ｘ軸方向パルスモータ
１１    ピエゾ素子駆動部
１２    ハーフミラー
１３    第１の結像レンズ
１４    第１の受像部
１５    第２の結像レンズ
１６    第２の受像部
１７    光学測定機器
１８    制御部
【図１】
2006127689.tif 000003
【図２】
2006127689.tif 000004