(57)【要約】【課題】３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５における収差を正しく検出することが困難であり、結果として３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５の光学調整を正しく行うことが困難であった。【解決手段】３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５からの収束光を略平行光にする工程と、略平行光を±１次回折光を発生し０次回折光を発生しない回折格子２０に入射する工程と、回折格子２０を格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、回折格子２０から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像する工程と、受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することにより、収差を正しく検出することが可能となり、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５の光学調整を正しく行うことが可能となる。【選択図】  図１
2004170110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数ビームを出射する光ピックアップの収差を検出する方法であって、前記光ピックアップからの収束光を略平行光にする工程と、前記略平行光を±１次回折光を発生し０次回折光を発生しない回折格子に入射する工程と、前記回折格子を格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記回折格子から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像する工程と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することを特徴とする光学レンズの収差検出方法。
【請求項２】
複数ビームが３つのビームであり、光ピックアップから出射する前記３つのビームの内、両端の２つのビームにより干渉縞を形成することを特徴とする請求項１記載の光学レンズの収差検出方法。
【請求項３】
回折格子に入射する２つのビームの内、一方の＋１次回折光と他方の−１次回折光とにより干渉縞を形成することを特徴とする請求項２記載の光学レンズの収差検出方法。
【請求項４】
複数ビームを出射する光ピックアップの収差を検出する方法であって、前記出射光の集光位置付近に設置した回折格子で前記出射光を回折させる工程と、前記回折格子を格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記光ピックアップ内にある複数ビーム生成素子を格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記回折格子を出射した光を略並行光にする工程と、前記回折格子から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像する工程と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することを特徴とする光学レンズの収差検出方法。
【請求項５】
複数ビームが３つのビームであり、光ピックアップから出射する前記３つのビームの内、中央のビームが回折格子により発生する０次回折光と＋１次回折光、あるいは０次回折光と−１次回折光との干渉により干渉縞を形成することを特徴とする請求項４記載の光学レンズの収差検出方法。
【請求項６】
受像器の応答速度をｆｊ、３ビーム生成素子の格子溝ピッチをＰｈとしたとき、光ピックアップ内の前記３ビーム生成素子を移動させる工程の移動量Ｌと移動速度Ｖが下記の計算式を満たすことを特徴とする請求項５記載の光学レンズの収差検出方法。
【数１】
2004170110.tif 000013
【請求項７】
３つのビームを出射する光ピックアップの収差を検出する方法であって、前記光ピックアップからの収束光を略平行光にする工程と、前記光ピックアップ内にある３ビーム生成素子を把持して前記３ビーム生成素子の格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記略平行光の内、中央のビームと両端のビームとが重なることにより形成される干渉縞を受像する工程と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することを特徴とする光学レンズの収差検出方法。
【請求項８】
複数ビームを出射する光ピックアップの収差を検出する装置であって、前記光ピックアップからの収束光を略平行光にするレンズと、前記略平行光から±１次回折光を発生し０次回折光を発生しない回折格子と、前記回折格子を格子溝と垂直な方向へ移動させる機構と、前記回折格子から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像する受像部と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する処理装置とを備えたことを特徴とする光学レンズの収差検出装置。
【請求項９】
光ピックアップから出射するビームの開口数をＮＡ、前記ビーム間の出射角度をθ０、集光スポットの間隔をΔ０、略平行光にするためのレンズから回折格子までの距離をＬ２、前記レンズと前記集光スポットとの距離をｆとしたとき、前記回折格子から受像器までの距離Ｌ１が下記の式を満たすことを特徴とする請求項９記載の光学レンズの収差検出装置。
【数２】
2004170110.tif 000014
【請求項１０】
回折格子の基材の屈折率をｎ、格子溝の深さをｄ、前記格子溝の凸部の幅をｕ０、前記格子溝の凹部の幅をｕ１、前記格子溝のピッチをｐ、前記回折格子に入射する光の波長をλとしたとき、前記回折格子が下記の計算式をみたすことを特徴とする請求項９又は１０記載の光学レンズの収差検出装置。
【数３】
2004170110.tif 000015
ここで、ｍは左辺が右辺に最も近くなる整数値とする。
【請求項１１】
３つのビームを出射する光ピックアップの収差を検出する装置であって、前記光ピックアップからの収束光を略平行光にするレンズと、前記光ピックアップ内にある３ビーム生成素子を把持して前記３ビーム生成素子の格子溝と垂直な方向へ移動させる把持移動機構と、前記略平行光の内、中央のビームと両端のビームとが重なることにより形成する干渉縞を受像する受像部と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する処理装置とを備えたことを特徴とする光学レンズの収差検出装置。
【請求項１２】
光ピックアップから出射するビームの開口数をＮＡ、前記ビーム間の出射角度をθ０、集光スポットの間隔をΔ０、略平行光にするためのレンズと前記集光スポットとの距離をｆとしたとき、前記レンズから受像器までの距離Ｒが下記の式を満たすことを特徴とする請求項１２記載の光学レンズの収差検出装置。
【数４】
2004170110.tif 000016
【請求項１３】
請求項４から７のいずれか１項に記載の光学レンズの収差検出方法を用いて収差を検出する光ピックアップであって、前記光ピックアップ内の３ビーム生成素子に掴みシロを有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１４】
３ビーム生成素子に入射する光束径と前記３ビーム生成素子の外形寸法との差が２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１４記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
光ピックアップの光学基台が、３ビーム生成素子を把持できる開口を有することを特徴とする請求項１４又は１５記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
光学基台の開口の大きさが、３ビーム生成素子の光軸と直交する方向から見た前記３ビーム生成素子の大きさよりも１ｍｍ以上ずつ大きいことを特徴とする請求項１６記載の光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記憶媒体、例えばＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）に情報を読み書きする光学レンズ、またはレーザ加工機、レーザ顕微鏡などにおいて光を結像して光スポットを形成する光学レンズの特性を評価する光学レンズの収差検出方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク方式の高密度情報記憶媒体から情報を読み取る、または情報を記録するには、光源から出射された光を目的の場所に正確に照射できる光学系が必要であり、特に、読み取りや記録のための光ピックアップの光学系には高精度の光学特性が要求される。したがって、光ピックアップの各構成要素自体に高精度な光学的特性が要求されるだけでなく、各構成要素の取り付け位置や姿勢調整も高精度に行われる必要がある。
【０００３】
従来の光ピックアップ内の対物レンズとコリメータレンズの調整方法として、シェアリング干渉計測で出射集光光束の収差を検出し、レンズの位置や姿勢を調整する方法が実施されていた。
【０００４】
ここで、従来の収差検出方法について、図１０を用いて説明する。
【０００５】
図１０は従来の収差検出装置の概略構成図である。１は光ピックアップ、２は光ピックアップ内の光源、３は光源２から出射された発散出射光束、４は発散出射光束３を平行光にするコリメータレンズ、５はコリメータレンズ４で平行光にされた出射光を入射し、収束光を出射する対物レンズ、６はコリメータレンズ４を光軸方向位置調整する調整機構、７は対物レンズ５を傾き調整する調整機構である。一般にレンズ調整は、コリメータレンズ４の光軸方向位置調整と対物レンズ５の傾き調整とが必要であり、コリメータレンズ４の光軸方向位置調整で非点収差を調整し、対物レンズ５の傾き調整で出射光束のコマ収差を調整するような設計がなされている。
【０００６】
８は対物レンズ５を出射した光が集光されながら入射し、０次回折光と±１次回折光を発生させる回折格子、９は回折格子８で発生した０次回折光と＋１次回折光、０次回折光と−１次回折光により干渉縞を形成するレンズ、１０はレンズ９で形成した干渉縞を受像する受像部、１１は受像部１０で受像した干渉縞を解析し収差を検出する処理装置、１２は処理装置１１で検出した収差を表示する表示部である。
【０００７】
１３は回折格子８を回折光が出射する面側から見たときの格子溝と垂直な方向へ移動させる第一の移動機構、１４は回折格子８を垂直な方向へ移動させる面上で回転移動させる第二の移動機構である。
【０００８】
図１１は対物レンズ５を出射した光に含まれる収差と、収差により発生する干渉縞パターンの概略図である。図１１（ａ）はデフォーカスによる干渉縞パターン、図１１（ｂ）、（ｃ）はコマ収差による干渉縞パターン、図１１（ｄ）は非点収差による干渉縞パターン、図１１（ｅ）は球面収差による干渉縞パターン、図１１（ｆ）は収差ゼロのときの干渉縞パターンであり、収差ゼロでは干渉領域内で一様である。一般に収差は複合して発生し、図１１（ａ）から図１１（ｆ）が混合した干渉縞パターンとなるため、混合した干渉縞パターンに基づいて各収差の抽出を行う。収差の抽出は、一般的に知られている位相シフト法を用いて行う。具体的な方法としては、第一の移動機構１３により回折格子８を格子溝と垂直な方向へ移動させ、干渉している２つの回折光の位相を変化させ、干渉縞パターン内での強度変化のタイミングの分布、つまり強度変化の位相の分布を解析して収差を求める。求めた収差に基づき、調整機構６でコリメータレンズ４を調整し、調整機構７で対物レンズ５を調整していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３２９６４８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の情報記憶媒体の更なる高密度化に伴って、光ピックアップから出射されるビームの照射位置の制御をより高精度に行う必要がでてきており、複数ビームを出射し、メインビームの情報記録媒体に対する照射位置の制御を高精度に行う光ピックアップが用いられるようになってきている。
【００１１】
図１２は複数ビームが出射するタイプの光ピックアップの一例である３ビーム出射タイプ光ピックアップの概略構成図である。１５は３ビーム出射タイプ光ピックアップである。１６は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５内のコリメータレンズ４と対物レンズ５の間に設置された３ビーム生成素子であり、３ビーム生成素子１６を出射光３が透過することにより０次回折光と±１次回折光が発生し、３ビーム生成素子１６により発生した回折光が対物レンズ５によりそれぞれ集光し、３つのビームが形成される。形成された３つのビームのうち、中央にあるものをメインビーム、両端にあるものをそれぞれサイドビーム１、２とする。
【００１２】
３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５において、従来の収差検出装置により収差を検出しようとすると、回折格子８に、メインビーム、サイドビーム１、サイドビーム２の３つのビームが入射し、それぞれ０次回折光と±１次回折光を発生し、合計９つの回折光が発生する。発生した９つの回折光が互いに重なることにより２つ以上の回折光が重なった干渉縞が形成されてしまう。一般に、２つ以上の回折光が重なって発生した干渉縞からの収差抽出は極めて困難であった。
【００１３】
上記に示したように従来の方法では、複数ビームが出射するタイプの光ピックアップにおける収差を正しく検出することが困難であり、結果として光ピックアップの光学調整を正しく行うことが困難であるという課題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、光ピックアップからの収束光を略平行光にする工程と、前記略平行光を±１次回折光を発生し０次回折光を発生しない回折格子に入射する工程と、前記回折格子を格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記回折格子から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像する工程と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００１５】
また、出射光の集光位置付近に設置した回折格子で回折させる工程と、前記回折格子を格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記光ピックアップ内にある複数ビーム生成素子を格子溝と直角な方向へ移動させる工程と、前記回折格子を出射した光を略並行光にする工程と、前記回折格子から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像する工程と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００１６】
さらに、光ピックアップからの収束光を略平行光にする工程と、前記光ピックアップ内にある３ビーム生成素子を把持して前記３ビーム生成素子の格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記略平行光の内、中央のビームと両端のビームとが重なることにより形成する干渉縞を受像する工程と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
【００１８】
本発明における第一の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１９】
図１は第一の実施の形態における収差検出装置の概略構成図である。図１において図１０及び図１２と同一物については同一番号を付し説明を省略する。
【００２０】
本発明の第一の実施の形態において、従来の収差検出装置と異なるところは次の３点である。２０は０次回折光を発生させず、±１次回折光を発生させる回折格子、２１は回折格子２０の溝と垂直方向に回折格子を微動させる微動機構、２２はカバーガラスである。カバーガラス２２は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５からの出射光が所定の厚さの基材、例えばポリカーボネートなどを通して集光するように設計されている場合に必要であり、所定の厚さの基材を通さない状態で集光するよう設計されている光ピックアップの場合には不要である。
【００２１】
図２は第一の実施の形態における光路を示す図である。３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５からは３つのビームが出射され、メインビームとサイドビーム１及びサイドビーム２とのなす出射角度をθ０とする。θ０は３ビーム生成素子１６の格子溝のピッチと光源２の波長とにより決まることが一般に知られている。３つのビームは対物レンズ５で集光され、出射されたビームの集光スポットとレンズ９との距離を、対物レンズ５の焦点距離と等しくなるように設置することで、レンズ９からの出射光は略平行光になる。レンズ９出射後のメインビームとサイドビーム１及びサイドビーム２とのなす角度をθ１とすると、θ１は集光スポットとレンズ９との距離ｆと集光スポット位置でのビームの間隔Δ０とから算出される。レンズ９から出射された３つのビームは回折格子２０に入射し、回折格子２０は、０次回折光を発生させず、回折角度がθ１となるような±１次回折光を発生させる。回折格子２０の特性は、断面プロファイルより得ることが可能である。
【００２２】
ここで、回折格子２０の特性を求める方法について図３を用いて説明する。
【００２３】
Ａは３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射したメインビームの進行方向を示す。回折格子２０の基材の屈折率をｎ、格子溝の深さをｄ、格子溝の凸部の幅をｕ０、格子溝の凹部の幅をｕ１、格子溝のピッチをｐ、回折格子２０に入射する光の波長をλとすると、下記の計算式（数５）で示す条件式が得られる。
【００２４】
【数５】
2004170110.tif 000003
【００２５】
ここで、ｍは０、１、２、・・・の正の整数値とする。回折格子２０を通過する光を考えると、条件式▲１▼は、回折格子２０の凹部を通る光と、回折格子２０の凸部を通る光との位相差は常にλ／２になることを示しており、凹部を通る光と凸部を通る光は互いに打ち消しあう。また、条件式▲２▼は、凹部を通る光と凸部を通る光の強度が等しいことを示しており、同じ強度の光同士が干渉して打ち消しあうため、透過する光、つまり０次回折光が発生しない。さらに、条件式▲３▼は、波長λと回折角度θ１と格子溝のピッチｐとの関係式であり、波長λの光に対し、入射光の進行方向と±θ１の角度をもつ方向に±１次回折光が発生することを示している。
【００２６】
回折格子２０は０次回折光を発生させない特性を持ち、回折格子２０に入射したメインビームについては、メインビームの進行方向に対して±θ１の角度をもつ方向に±１次回折光を発生する。また、サイドビーム１については、回折格子２０に入射する前のサイドビーム１の進行方向に対して±θ１の角度をもつ方向に±１次回折光を発生する。回折格子２０に入射する直前のサイドビーム１の進行方向は、メインビームの進行方向に対してθ１の角度をもっており、回折格子２０から出射したサイドビーム１の±１次回折光の内、−１次回折光はメインビームの進行方向と平行になり、＋１次回折光はメインビームの進行方向と２×θ１の角度をもつことになる。同様に、回折格子２０から出射するサイドビーム２の±１次回折光も、＋１次回折光はメインビームの進行方向と平行になり、−１次回折光はメインビームの進行方向から２×θ１の角度をもつことになる。この結果、サイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光とが互いに平行となり、部分的に重なり２光束のシェアリング干渉縞を得ることが可能となる。
【００２７】
ここで、サイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光との干渉領域に他の光束が重ならないための条件について、図４を用いて説明する。
【００２８】
図４はレンズ９を出射した３つのビームが受像器１０で受像されるまでの光路を示しており、受像器１０上でサイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光とが重なり、メインビームの±１次回折光がメインビームの進行方向に対して±θ１の角度をもつ方向へ発生し、サイドビーム１の＋１次回折光とサイドビーム２の−１次回折光はメインビームの進行方向と２×θ１の角度の方向へ発生する様子を示している。サイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光以外の光束が干渉領域内で重ならないためには、他の回折光が干渉領域内に入らなければよく、他の回折光が受像器１０上で干渉領域内に入らない条件にすれば、サイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光との２光束の干渉縞が得られる。
【００２９】
なお、回折格子２０からは、±１次回折光のほかに±３次、±５次、・・・の高次の回折光が発生しうり、上記の計算式（数５）で示す条件式▲１▼〜▲３▼を満たしていても発生するものである。±１次回折光のみを発生させるには、一般に格子溝の断面形状を正弦波状にする必要があることが知られているが、正弦波状の断面をもつ回折格子は作成が困難であり、正弦波からずれが発生しやすい。ずれが発生した場合、高次回折光も発生してしまう。回折格子２０から±３次回折光が発生した場合、メインビームについては±３次回折光とメインビームの進行方向とのなす角度は±３×θ１、サイドビームについては±３次回折光とメインビームの進行方向とのなす角度は４×θ１、２×θ１となり、メインビームの±１次回折光の発生方向とメインビームの進行方向とのなす角度よりも大きい角度をもつ。回折格子２０から出射した光は、メインビームの進行方向とのなす角度が大きいほど、メインビームの進行方向に沿って進む光束から遠ざかっていくことは自明であり、回折格子２０出射後のメインビームの±１次回折光が、受像器１０上で干渉領域に入らない条件になっていれば、その他の回折光も干渉領域に入らない。
【００３０】
レンズ９から出射された光束の直径をφ１、回折格子２０上でのメインビームとサイドビームとの位置ズレ量をΔ２、回折格子２０から受像器１０までの距離をＬ１、レンズ９から回折格子２０までの距離をＬ２、メインビームの±１次回折光の端を通る光線が、メインビームの中心をはさんで反対側にあるサイドビーム１の−１次回折光の端と交差する点をＸ、サイドビーム２の＋１次回折光の端と交差する点をＹ、点Ｘ、点Ｙと回折格子２０との距離をＬ０とすると、メインビームの±１次回折光が干渉領域に入らないための条件は下記の計算式（数６）を満たす必要がある。
【００３１】
【数６】
2004170110.tif 000004
【００３２】
また、幾何光学的に下記の計算式（数７）が成り立つ。
【００３３】
【数７】
2004170110.tif 000005
【００３４】
ここで、ＮＡは３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射する光束の開口数である。
【００３５】
回折角度θ１、光束の開口数ＮＡ、集光スポット位置でのビームの間隔Δ０は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５が満たすべき機能として決まっており、上記の計算式（数６）及び計算式（数７）を満たすように、集光スポットとレンズ９との距離ｆ、レンズ９から回折格子２０までの距離Ｌ２、回折格子２０から受像器１０までの距離Ｌ１を設定すればよい。
【００３６】
上記の計算式（数６）及び計算式（数７）より、下記の計算式（数８）が得られる。
【００３７】
【数８】
2004170110.tif 000006
【００３８】
また、レンズ９から出射する光束の開口数をＮＡ１とすると、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射される光束を全て受光する必要があり、下記の条件式（数９）を満たす必要がある。
【００３９】
【数９】
2004170110.tif 000007
【００４０】
以上の関係を満たすように光学系を設定すれば、２光束の干渉縞を得ることが可能となり、収差を抽出することが可能となる。収差の抽出は、干渉縞を受像機１０で受像し、従来と同様のアルゴリズムで行うが、回折格子２０を微動機構２１により格子溝と垂直方向へ微動させることにより、高精度な干渉縞計測を実現できる位相シフト法を利用することが可能となる。微動機構２１により回折格子２０を格子溝と垂直方向へ微動させることで、干渉させる２つの回折光の位相を変化させ、パターン内での強度変化のタイミングの分布、つまり強度変化の位相の分布を解析して収差を求める。
【００４１】
なお、回折格子２０についての上記の計算式（数５）は設計値であり、実際の回折格子２０は下記の条件式（数１０）を満たしていれば、実質的に設計値と同じ効果を得ることが可能である。
【００４２】
【数１０】
2004170110.tif 000008
【００４３】
ここで、ｍは左辺が右辺に最も近くなる整数値とする。
【００４４】
以上のように本発明の第一の実施の形態によれば、２つの回折光により干渉縞を形成し、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００４５】
また、図示しないが、本発明の第一の実施の形態における収差検出装置に、コリメータレンズ４を光軸方向位置調整する調整機構６、対物レンズ５を傾き調整する調整機構７を設けることにより、検出した収差に基づいて光学系を調整できる調整装置の実現が可能である。
【００４６】
次に、本発明における第二の実施の形態について、図５から図６を用いて説明する。
【００４７】
図５は第二の実施の形態における収差検出装置の概略構成図である。
【００４８】
２３は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５内の３ビーム生成素子１６を把持し、３ビーム生成素子１６の格子溝と垂直な方向へ移動させる把持移動機構である。
【００４９】
３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射されるビームは、回折格子８に入射し、メインビームの回折光、サイドビーム１の回折光、およびサイドビーム２の回折光が発生し、レンズ９で略平行光となり、受像器１０で受像される。受像器１０としてＣＣＤカメラなどが好適に利用されるが、ＣＣＤカメラなどの受像素子は応答周波数を有し、応答周波数よりも高速に変動する画像は、強度が平均化され、ぼやけた画像として捉えられることが一般に知られている。
【００５０】
把持移動機構２３の移動ストローク及び移動速度は、受像器１０の応答周波数をｆｊ、把持移動機構の移動ストロークをＬ、移動速度をＶ、３ビーム生成素子１６の格子溝のピッチをＰｈとすると、下記の条件式（数１１）を満たす必要がある。
【００５１】
【数１１】
2004170110.tif 000009
【００５２】
条件式▲４▼は、受像器１０の応答周波数ｆｊの相当する時間内に３ビーム生成素子１６が格子溝の１ピッチＰｈ分以上移動することを示しており、条件式▲５▼は、３ビーム生成素子１６の移動ストロークが３ビーム生成素子１６の格子溝の１ピッチＰｈ分より大きいことを示している。
【００５３】
まず、３ビーム生成素子１６が静止している場合、メインビーム、サイドビーム１、サイドビーム２が回折格子８に入射し、それぞれ０次回折光と±１次回折光を発生し、合計９つの回折光が発生する。発生した９つの回折光が互いに重なり合って干渉縞を発生させるが、収差抽出のためには２光束の重なった干渉縞を得る必要がある。そこで、３ビーム生成素子１６を格子溝と垂直な方向へ移動させることにより、３ビーム生成素子１６から出射する±１次回折光の位相が変化することは一般にしられており、３ビーム生成素子１６を格子溝と垂直な方向に移動させることにより、サイドビーム１とサイドビーム２の位相を変化させる。サイドビーム１の位相が進む方向に移動させると、サイドビーム２の位相は遅れる方向に変化するが、メインビームの位相は変化しない。重なっている回折光の位相が変化すると、サイドビームが重なることにより形成する干渉縞は強度変化が発生し、受像器１０の応答周波数ｆｊよりも高速に移動させることにより、サイドビームに起因する干渉縞の強度を平均化することが可能となる。サイドビームに起因する干渉縞を平均化することにより、サイドビーム以外による干渉縞、つまり、メインビームによる干渉縞が形成されていることになり、第一の移動機構１３により回折格子８を格子溝と垂直な方向に移動させ、干渉縞から収差を抽出することが可能となる。第一の移動機構１３の移動速度は、第一の移動機構１３の移動速度をＶｇ、回折格子８の格子溝のピッチをＰｇとすると、下記の条件式（数１２）を満たす必要がある。
【００５４】
【数１２】
2004170110.tif 000010
【００５５】
条件式▲６▼は、第一の移動機構１３の移動による干渉縞の強度変化の速度が、受像器１０の応答周波数ｆｊよりも遅いということを示しており、強度変化は平均化されることなく正しく受像することが可能となる。
【００５６】
図６は３ビーム生成素子１６と３ビーム生成素子１６を把持し３ビーム生成素子１６の格子溝と垂直な方向へ移動させる把持移動機構２３の詳細構成図である。
【００５７】
３ビーム生成素子１６は、光束径よりも大きく掴みシロ２６を有し、把持移動機構２３は駆動部２３−１と把持部２３−２とからなる。把持部２３−２はプラスチックなど弾性材で２股に分かれた形状に作成し、２股の一方は平面、他方は先端部に三角型の突起２５が設けられている。突起２５は３ビーム生成素子１６の格子溝の凹部にはまり込む大きさであり、３ビーム生成素子１６を把持部２３−２で挟み込み突起２５を格子溝の凹部に嵌合することで把持固定し、駆動部２３−１で３ビーム生成素子１６の格子溝と垂直な方向へ移動させる。駆動部２３−１としては圧電素子が好適に利用できる。また、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５には開口部２４が設けられており、把持固定した３ビーム生成素子１６を開口部２４から所定位置にセットすることが可能である。開口部２４の大きさは、３ビーム生成素子１６を出し入れ可能な大きさとし、３ビーム生成素子１６を開口部２４側から見た寸法がａ×ｂであるとすると、開口部２４の大きさは各辺の寸法より１ｍｍ以上大きいと一般にメカ構成が容易であり、掴みシロ２６は２ｍｍ以上あれば一般にメカ構成が容易であるが、この値に限るものではない。
【００５８】
以上のように本発明の第二の実施の形態によれば、サイドビームにより形成する干渉縞を平均化し、メインビームによる干渉縞を形成することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００５９】
また、図示しないが、本発明の第二の実施の形態における収差検出装置に、コリメータレンズ４を光軸方向位置調整する調整機構６、対物レンズ５を傾き調整する調整機構７を設けることにより、検出した収差に基づいて光学系を調整できる調整装置の実現が可能である。
【００６０】
次に、本発明における第三の実施の形態について、図７から図９を用いて説明する。
【００６１】
図７は第三の実施の形態における収差検出装置の概略構成図である。
【００６２】
３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から３つのビームが出射し、カバーガラス２２を通してレンズ９へ入射する。３つのビームはレンズ９により略平行光となるが、互いにある角度をもってレンズ９から出射し、受像器１０上でメインビームとサイドビーム１、メインビームとサイドビーム２とが重なり合い干渉縞を形成する。カバーガラス２２は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５からの出射光が所定の厚さの基材、例えばポリカーボネートなどを通して集光するように設計されている場合に必要であり、所定の厚さの基材を通さない状態で集光するよう設計されている光ピックアップの場合には不要である。
【００６３】
図８は、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射した３つのビームがレンズ９を通り受像器１０に到達するまでの光路を示した図である。３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射したメインビームとサイドビームとのなす角度をθ０、集光スポット位置でのビームの間隔をΔ０、集光スポットとレンズ９との距離をｆ、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射する光束の開口数をＮＡとする。レンズ９は集光スポット位置から距離ｆ離れた位置に入射瞳面がくるよう設置され、各ビームはレンズ９を透過した後、略平行光となる。また、サイドビームの集光スポットは、メインビームの集光スポットからΔ０だけ離れており、サイドビームがレンズ９を通過した後の略平行光は、メインビームの進行方向とθ１の角度をなす方向へ出射される。レンズ９上での光束の直径をφ１、レンズ９上でのメインビームとサイドビームとの光束の位置ズレ量をΔ１とすると、上記の計算式（数７）を満たす必要がある。
【００６４】
レンズ９の出射瞳から受像器１０までの距離をＲとすると、距離Ｒは下記の計算式（数１３）を満たす必要がある。
【００６５】
【数１３】
2004170110.tif 000011
【００６６】
上記の計算式（数１３）を満たせば、受像器１０上でメインビームとサイドビームとの位置ズレ量がφ１の１／２、つまりサイドビーム１とサイドビーム２との輪郭が接する状態となり、メインビームとサイドビーム１、メインビームとサイドビーム２との２光束が重なり、図９に示すような干渉縞パターンが得られる。メインビームに対し、サイドビーム１、サイドビーム２はそれぞれθ１の角度を持って干渉し、その角度に応じて干渉縞を形成する。光束に収差があると、図９に示すような干渉縞に、図１１に示すような収差に起因する干渉縞が複合されることになる。このとき、３ビーム生成素子１６を把持移動機構２３で移動させることにより、０次回折光には位相変化が起こらず±１次回折光に位相変化が発生し、収差に起因する干渉縞とサイドビームが入射することによる直線状の縞とが重なるが、従来と同様の処理を行うことにより、直線状の干渉縞成分の影響を受けずに収差を抽出することができる。
【００６７】
なお、上記の計算式（数１３）は下記の条件式（数１４）であっても同様に干渉縞を得ることが可能であり、上記と同様に波面収差を検出することが可能となる。
【００６８】
【数１４】
2004170110.tif 000012
【００６９】
以上のように本発明の第三の実施の形態によれば、メインビームとサイドビームにより干渉縞を形成することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００７０】
また、図示しないが、本発明の第三の実施の形態における収差検出装置に、コリメータレンズ４を光軸方向位置調整する調整機構６、対物レンズ５を傾き調整する調整機構７を設けることにより、検出した収差に基づいて光学系を調整できる調整装置の実現が可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、３ビーム出射タイプ光ピックアップのような複数ビームを出射する光ピックアップの収差を容易に検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく、容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態における収差検出装置の概略構成図
【図２】本発明の第一の実施の形態における光路を示す図
【図３】本発明の第一の実施の形態における回折格子の断面形状図
【図４】本発明の第一の実施の形態における光路の詳細を示す図
【図５】本発明の第二の実施の形態における収差検出装置の概略構成図
【図６】本発明の第二の実施の形態における３ビーム生成素子把持移動機構付近詳細図
【図７】本発明の第三の実施の形態における収差検出装置の概略構成図
【図８】本発明の第三の実施の形態における光路を示す図
【図９】本発明の第三の実施の形態における干渉縞の一例を示す図
【図１０】従来の収差検出装置の概略構成図
【図１１】各収差により発生する干渉縞を示す図
【図１２】３ビーム出射タイプ光ピックアップの概略構成、及び従来の収差検出方法による３ビーム出射タイプ光ピックアップの干渉縞を示す図
【符号の説明】
２          光源
３          発散出射光束
４          コリメータレンズ
５          対物レンズ
９          レンズ
１０        受像部
１１        処理装置
１２        表示部
１５        ３ビーム出射タイプ光ピックアップ
１６        ３ビーム生成素子
２０        回折格子
２１        微動機構
２２        カバーガラス
【図１】
2004170110.tif 000017
【図２】
2004170110.tif 000018
【図３】
2004170110.tif 000019
【図４】
2004170110.tif 000020
【図５】
2004170110.tif 000021
【図６】
2004170110.tif 000022
【図７】
2004170110.tif 000023
【図８】
2004170110.tif 000024
【図９】
2004170110.tif 000025
【図１０】
2004170110.tif 000026
【図１１】
2004170110.tif 000027
【図１２】
2004170110.tif 000028