(57)【要約】【課題】従来の技術では、回折格子の反射膜が経年損傷するという問題や、光ディスクの高密度化にともなう回折格子の形状精度の低下という問題がある。本発明は、前述のような問題を解消し、信頼性の向上した光ピックアップの評価を行う方法を提供することを目的とする。【解決手段】上記目的を達成するため、本発明の光ピックアップ検査方法は、光ピックアップの光源から光を出射する第１の工程と、前記出射光の全てを、回折格子を透過させ、且つ回折させる第２の工程と、前記回折光の一部を反射させて、前記光ピックアップの第１の受光部に照射する第３の工程と、前記回折光の一部を透過させて、第２の受光部に照射する第４の工程と、前記第１の受光部と前記第２の受光部とのそれぞれに照射した光の光強度より前記光ピックアップの評価を行う第５の工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図５
2007200472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ピックアップの光源から対物レンズを介して回折格子に出射光を出射する工程と、
前記回折格子で前記出射光を回折させる工程と、
前記回折した光を半透過部材で反射させ、前記回折格子を介して前記光ピックアップの第１の受光部に照射する工程と、
前記第１の受光部に照射された光の強度分布より、前記光ピックアップの光軸ズレの計測を行う工程と、
前記光軸ズレが所定の範囲にあるかを判別する工程と、を有すること
を特徴とする光ピックアップ検査方法。
【請求項２】
光ピックアップの光源から対物レンズを介して回折格子に出射光を出射する工程と、
前記回折格子で前記出射光を回折させる工程と、
前記回折した光を半透過部材で反射させ、前記回折格子を介して前記光ピックアップの第１の受光部に照射する工程と、
前記回折した光を半透過部材を透過させ、干渉させつつ第２の受光部に照射する工程と、
前記第１の受光部に照射された光の強度分布より、前記光ピックアップの光軸ズレの計測を行う工程と、
前記第２の受光部に照射された光の強度分布より、前記光ピックアップの対物レンズの収差の計測を行う工程と、
前記光軸ズレと前記収差とが所定の範囲にあるかを判別する工程と、を有すること
を特徴とする光ピックアップ検査方法。
【請求項３】
光ピックアップの光源から対物レンズを介し、集光させると共に拡大させて回折格子に出射光を出射する工程と、
前記回折格子で前記出射光を回折させる工程と、
前記回折した光を半透過部材で反射させ、前記回折格子を介して前記光ピックアップの第１の受光部に照射する工程と、
前記回折した光を半透過部材を透過させ、干渉させつつ第２の受光部に照射する工程と、
前記第１の受光部に照射された光の強度分布より、前記光ピックアップの光軸ズレの計測を行う工程と、
前記第２の受光部に照射された光の強度分布より、前記光ピックアップの対物レンズの収差の計測を行う工程と、
前記光軸ズレと前記収差が所定の範囲にあるかを判別する工程と、を有すること
を特徴とする光ピックアップ検査方法。
【請求項４】
半透過部材が平板ハーフミラーであり、
前記平板ハーフミラーが、回折格子から回折光を平行光にする光学系を挟んで配置されたこと
を特徴とする請求項１から３いずれか記載の光ピックアップ検査方法。
【請求項５】
半透過部材が球面ハーフミラーであり、
前記球面ハーフミラーが、回折格子と回折光を平行光にする光学系との間に配置されたこと
を特徴とする請求項１から３いずれか記載の光ピックアップ検査方法。
【請求項６】
光軸ズレと収差が所定の範囲を超過する場合に、超過分を打ち消すように対物レンズを調整すること
を特徴とする請求項１から５いずれか記載の光ピックアップ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ（以下、ＤＶＤと称す）やＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｋ（以下、ＢＤと称す）等の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おいて、光ディスクにデータや画像、音声等の情報信号の記録、再生、消去等を行う光ピックアップの検査方法および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体である光ディスクは、大容量性と高速記録・再生性という利点から、データや画像、音声記録等の目的に広く利用されている。光ディスク方式の記録媒体に情報を記録又は再生するためには、光源から出射された光を所定の場所に正確に照射できる光学系が必要である。そのための装置として、半導体レーザ素子などの光源、受光素子、コリメートレンズ、立上げミラーや対物レンズなどの光学素子により構成される光ピックアップが用いられている。
【０００３】
光ディスク装置の概略構成について、以下、図を用いて説明する。
【０００４】
図７（ａ）は、従来の光ディスク装置の光学構成図であり、図７（ｂ）は、光ディスク６付近を拡大した図である。
【０００５】
図７（ａ）〜（ｂ）において、半導体レーザ素子１より出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ２を透過した後、コリメートレンズ３により平行光となる。その後、立ち上げミラー４で反射され、対物レンズ５によって収束されて光ディスク６に微小な光スポットとして照射される。光ディスク６の情報記録面には、一定の間隔で溝状の凹凸が形成されている。たとえば、このうちの凸部であるトラック７に情報が記録される。また、光ディスク６からの反射光は光源から出射されたレーザ光の光路とは反対方向に進み、対物レンズ５を透過し、コリメートレンズ３により収束光となる。そして、ビームスプリッタ２により分離され、受光素子８に入射する。記録時には光スポットにより光ディスク６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受光素子８により検出して、情報記録面上の情報を再生している。
【０００６】
近年、光ディスクとしては、大容量のＤＶＤが普及し、さらに高密度なＢＤも登場している。このような高密度情報記録媒体に対して、情報の読み書きを行うための光ピックアップは、半導体レーザ素子１からの光が所定の位置に、所定の光スポット品質で正確に照射するように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、対物レンズ自体に厳しい光学的特性が要求されるとともに、その取り付け位置や角度においても正確な調整が必要となっている。
【０００７】
そこで、光ピックアップの検査、調整の方法として、対物レンズによってスポット状に収束された光を回折し、透過光と回折光を干渉させて形成したシェアリング干渉像を用いて各種収差（デフォーカス、コマ収差、非点収差、球面収差）を評価する方法が、本出願人らによる特許出願において提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
従来の光ピックアップ評価に係る装置の構成図を図８に示す。
【０００９】
図８において、光ディスク９を回転させて、光ピックアップ１０から光ディスク９に光を照射して情報の記録や消去を行い、また、光ディスク９により反射されると共に回折された光を受光し、光ディスク９に記録されている情報の読み取り信号の劣化を測定系１１によって評価することにより光ピックアップの評価を行っている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
しかしながら、このような方法では、使用する光ディスクの成形のバラツキにより評価すべき信号にバラツキが発生し、均一な測定結果の評価を得ることが困難である。また、一つの光ディスクをマスターディスクとして多数の光ピックアップの評価に使用するため、光ディスクの情報記録面が劣化してしまい、光ピックアップの評価に悪影響を及ぼすことがある。したがって、光ディスクの情報記録面の劣化により、情報の読み取り信号がどの程度変化しているかを測定系１１によって解析する必要がある。
【００１１】
この課題に対して、光ディスクの特性に影響されることなく、適正に光ピックアップの特性評価を行う方法として、光ディスクを使用せず、シェアリング干渉法を用いる方法が本出願人らにより特許出願において提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
この方法を、図９、図１０を用いて説明する。
【００１３】
図９に、従来の光ピックアップの調整検査装置の光学構成を示すブロック図を、図１０に、図９の半透過型回折格子１４付近を拡大した、従来の回折格子における、収束、透過、反射および回折を示す図を示す。
【００１４】
図９において、光ピックアップ１２の対物レンズ１３から出射された光ビームが集光する光スポットの位置には、半透過型回折格子１４が配置されている。
【００１５】
図１０に示すように、半透過型回折格子１４からの光により、集光レンズ１５の開口領域で、０次透過光１５と＋１次回折光１６、また０次透過光１５と−１次回折光１７が部分的に重なり合って干渉縞を生じる。この干渉縞を生じるように、半透過型回折格子１４と他の光学要素は設計されている。その干渉領域には、デフォーカス、コマ収差、非点収差および球面収差による干渉縞が含まれる。また、半透過型回折格子１４で反射および回折された光ビームの光ピックアップ１２内の受光素子による検出信号も同時に評価される。
【００１６】
このような装置においては、半透過型回折格子１４の表面に反射率が３０％程度のアルミニウムの反射膜を形成している。また、この反射膜に照射される光の光強度は、３ｍＷを超えることがある。
【特許文献１】特開２０００−３２９６４８号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５０１１号公報
【特許文献３】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】
【００１７】
しかしながら、近年の光ディスクの高密度化により、前述のような従来の光ピックアップ評価方法では、光エネルギー密度が上昇してしまい、回折格子の反射膜が経年損傷することで回折格子の反射率や透過率が経年変化し、光ピックアップの評価の信頼性が低下してしまうという課題がある。例えば、前述のようなアルミニウムの反射膜では、反射率３０％程度の反射膜を蒸着した場合、光強度が３ｍＷ程度を超えると反射膜の経年損傷が起こる。一般的にこのような反射膜は、数万時間で損傷の程度が大きくなり使用に耐えられなくなるが、この反射膜を量産に使用する場合を考えると、より反射膜の経年損傷の影響を軽減する方法が必要とされている。
【００１８】
また、光ディスクの高密度化にともなう回折格子の格子間隔縮小により、回折格子の作成が困難になると共に、形状精度が相対的に低下してしまうという課題がある。これにより、シェアリング干渉法における光ディスクの形状マスターという回折格子の役割を果たすことが困難になる。
【００１９】
本発明は、前述のような問題を解消し、信頼性の向上した光ピックアップの評価を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の光ピックアップの検査方法は、光ピックアップの光源から対物レンズを介して回折格子に出射光を出射する工程と、前記回折格子で前記出射光を回折させる工程と、前記回折した光を半透過部材で反射させ、前記回折格子を介して前記光ピックアップの第１の受光部に照射する工程と、前記第１の受光部に照射された光の強度分布より、前記光ピックアップの光軸ズレの計測を行う工程と、前記光軸ズレが所定の範囲にあるかを判別する工程と、を有すること
を特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、回折格子上に収束される光スポットが拡大されることにより、光エネルギー密度を低下させることができ、回折格子の反射膜の経年損傷が抑制される。種々の条件により一義的には定まらないが、本発明を用いると、従来と比べて、経年損傷が抑制される時間が倍以上になると推測される。これにより、回折格子の反射率や透過率が安定し、光ピックアップの評価の信頼性が向上する。
【００２２】
同時に、回折格子上に光スポットが拡大結像されることにより、回折格子の格子間隔も拡大し、回折格子に作成が容易になると共に、回折格子の形状精度が相対的に向上する。
【００２３】
さらに、回折格子の格子間隔の拡大により、相対的に回折格子の厚みも大きくすることができるため、回折格子の機械的強度が向上し、光ピックアップや集光レンズと接触しても破損することがなくなり、取り扱いが容易になる。
【００２４】
また、平行光部分、もしくは光が拡散した球面光部分に反射面を設けることにより、反射面上での光エネルギー密度が小さくなり、反射膜の損傷が軽減される。これにより、反射率や透過率が安定し、光ピックアップの評価の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る光ピックアップの検査の好適な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１（ａ）は実施の形態１の光ピックアップ検査装置を示す構成図であり、図１（ｂ）は、半透過型回折格子２４付近を拡大した構成図である。
【００２７】
図１（ａ）〜（ｂ）において、光ピックアップ１８は、光ピックアップ保持機構３５に保持され、固定されている。光ピックアップ１８は、半導体レーザ光源１９、コリメートレンズ２０、ビームスプリッタ２１、対物レンズ２２により構成されている。半導体レーザ光源１９からの光は、コリメートレンズ２０、ビームスプリッタ２１、対物レンズ２２を透過して光ピックアップ１８から出射される。対物レンズ２２から出射された収束光は、凹レンズ２３を透過することで、その収束角を小さく変換された上で、結像位置にある半透過型回折格子２４を透過し、０次回折光、±１次回折光、±２次回折光、・・・の回折光を生じる。このように半透過型回折格子２４は、入射した光の位相を部分的に変化させている。
【００２８】
半透過型回折格子２４は、半透過型回折格子２４の移動機構２５により、対物レンズ２２からの光の光軸に垂直で、かつ、図１（ａ）〜（ｂ）の紙面に平行な方向に変異駆動されるように構成されている。回折光が、集光レンズ２６の開口領域で、０次透過光と＋１次回折光、また０次透過光と−１次回折光が部分的に重なり合ってシェアリング干渉し干渉縞を生じるように、半透過型回折格子２４と他の光学要素が設計されており、その干渉領域には、デフォーカス、コマ収差、非点収差および球面収差による干渉縞が含まれる。このようにして形成されたシェアリング干渉縞を集光レンズ３６で集光し、受光部３７で受光する。このようにして受光した光の光強度を用いて、種々の収差を計測し、光ピックアップ１８の検査を行う。
【００２９】
半透過型回折格子２４の作成方法の一例について説明する。表面に格子を有する石英ガラスにマスクをしてエッチングすることにより、透明な回折格子を製造する。製造された透明な回折格子の表面にアルミニウムの反射膜を蒸着することにより、一定以上の反射率を持たせ、透過光の位相を部分的に変えることのできる半透過型の位相変調素子が作成できる。こうして作成された半透過型回折格子２４には、片側の表面に複数の格子溝が所定の間隔で形成されている。
【００３０】
図２に、実施の形態１の回折格子を示す図を示す。図２において、図１（ａ）〜（ｂ）と同一物に関しては、同じ符号を付与して説明を省略する。
【００３１】
図２において、半透過型回折格子２４を構成する基板の片側の表面に、３種類の異なる格子溝を備えた領域が形成されている。第１の領域２７には、半透過型回折格子２４の長軸方向と直行する方向に形成された複数の格子溝が一定の間隔を有して延設されている。第２の領域２８には、第１の領域２７の格子溝と４５°の角度を有する方向に、平行に形成された複数の格子溝が一定の間隔を有して延設されている。また、第３の領域２９には、第２の領域２８の格子溝と９０°の角度を有する方向に平行に形成された複数の格子溝が一定の間隔を有して延設されている。
【００３２】
したがって、図１（ａ）〜（ｂ）における移動機構２５により、半透過型回折格子２４を第１の領域２７の格子溝と直交する方向に移動させることにより、光ピックアップ１８の対物レンズ２２を透過した光が第１の領域２７、第２の領域２８、及び第３の領域２９に順次入射し、光の回折方向が変換するように構成されている。
【００３３】
この半透過型回折格子２４によって形成されたシェアリング干渉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パターン、コマ収差による干渉パターン、非点収差による干渉パターン、球面収差による干渉パターン等がある。一般に、これらの収差は単独では存在せず、実際の干渉縞パターンは、複数の収差が複合して形成されている。実施の形態１における光ピックアップの調整検査装置では、撮像素子の受光面で受像したシェアリング干渉縞パターンに基づいて、各収差が抽出される。半透過型回折格子２４の、第１の領域２７、第２の領域２８、及び第３の領域２９のそれぞれに入射した光から得られるシェアリング干渉パターンから収差を解析する。収差解析は位相シフト法を用いて行う。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いて複数の点における光強度の位相分布を求めて収差（球面収差、コマ集さ、ｅｔｃ．）を評価する。
【００３４】
またここで、半透過型回折格子２４により反射された光ビームが光ピックアップ１８内の受光素子に入射し、光ピックアップ１８内の受光素子によって検出された検出信号も同時に評価される。この評価により、光ピックアップの光軸ズレを計測できる。
【００３５】
（実施の形態２）
図３に、実施の形態２の光ピックアップ検査装置の光学構成を示す構成図を示す。図３において、図１、図２と同一物に関しては、同じ符号を付与して説明を省略する。
【００３６】
実施の形態２の光ピックアップの検査装置において、実施の形態１の光ピックアップの検査装置と異なる点は、凹レンズ２３によって光ビームの収束角を小さく変換するのではなく、一旦収束した微小な光スポットを倍率変換レンズ３０によって半透過型回折格子２４に拡大結像する点である。光ピックアップ１８と半透過型回折格子２４の間に、凹レンズ２３を挿入するスペースが無い場合に、実施の形態２は有用である。
【００３７】
（実施の形態３）
図４に、実施の形態３の光ピックアップ検査装置の光学構成を示す構成図を示す。図４において、図１〜図３と同一物に関しては、同じ符号を付与して説明を省略する。
【００３８】
実施の形態３の光ピックアップの検査装置において、実施の形態２の光ピックアップの検査装置と異なる点は、１枚の倍率変換レンズ３０で倍率変換していた構成を、２枚のレンズもしくはレンズ系の組み合わせによって倍率変換を行う倍率変換光学系３１とした点である。１段目のレンズによって発散光を平行光に変換し、２段目のレンズによって収束光に変換してから半透過型回折格子２４上に結像させる。このとき、ＤＶＤのディスクの場合は光ピックアップ１８の対物レンズ２２の焦点距離は通常３ｍｍ弱であるが、倍率変換光学系３１の１段目のレンズの焦点距離Ｆ１＝３ｍｍ、２段目のレンズの焦点距離Ｆ２＝３０ｍｍとすると、光スポットは１０倍に拡大されて半透過型回折格子２４上に結像されることになる。このとき、円形スポットの光エネルギー密度は従来の１００分の１になるため、光強度を１００ｍＷまで光量を上げても、従来の構成における１ｍＷ相当となり、アルミニウムの反射蒸着膜でも損傷することはなく、記録パワーでの特性評価も可能となる。また半透過型回折格子２４の格子間隔も従来の１０倍とすることができるため、ＤＶＤの場合は従来１μｍ程度であった格子間隔を、１０μｍ程度まで拡大することができる。
【００３９】
（実施の形態４）
図５に、実施の形態４の光ピックアップ検査装置の光学構成を示す構成図を示す。図５において、図１〜図４と同一物に関しては、同じ符号を付与して説明を省略する。
【００４０】
図５において、図１〜図４と異なる点の１つは、回折格子に反射膜が蒸着されていない透過型回折格子３２である点である。このため、そのままでは回折格子において反射された光ビームを用いて評価する光ピックアップ１８内の受光素子の評価ができない。
【００４１】
実施の形態４では反射光を発生させるために、集光レンズ２６の上部に平板ハーフミラー３３を設置している。光ピックアップ１８からの出射光は、集光レンズ２６により平行光に変換された後、平板ハーフミラー３３において、平行光のままで一部が反射され一部が透過する。反射された光成分は集光レンズ２６によって再び収束光となって光ピックアップ１８に戻り、光ピックアップ１８内の受光素子によって受光信号として検出される。この受光信号を解析することにより、受光素子の評価を行う。
【００４２】
ここで、平板ハーフミラー３３は、平行光の光路中に設置される必要がある。これは、平行光でない光の光路中に設置されると、平板ハーフミラー３３において斜めに反射されてしまい、光ピックアップ１８内の受光素子に光が戻らないためである。
【００４３】
（実施の形態５）
図６に、実施の形態５の光ピックアップ検査装置の光学構成を示す構成図を示す。図６において、図１〜図５と同一物に関しては、同じ符号を付与して説明を省略する。
【００４４】
図６において、図５と異なる点は、透過型回折格子３２の上部に球面ハーフミラー３４を設置している点である。光ピックアップ１８からの出射光は、透過型回折格子３２を経て、球面ハーフミラー３４により球面光のままで一部が反射され一部が透過する。反射された光成分は再び透過型回折格子３２を経て光ピックアップ１８に戻り、光ピックアップ１８内の受光素子によって受光信号として検出される。この受光信号を解析することにより、受光素子の評価を行う。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の光ピックアップ検査方法及び製造方法は、回折格子の反射膜の経年損傷が抑制し、回折格子の形状精度が相対的に向上させることができる。また、回折格子の作成も容易にすることができる。このため、より量産性に優れた構成となり、光ピックアップの量産においてその品質を高位安定させることができる。したがって、ＤＶＤやＢＤ等の、大容量性と高速性を有する光ディスク方式の情報記録媒体に、データや画像、音声等の情報信号の記録、再生、消去等を行う光ディスク装置において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）実施の形態１の光ピックアップ検査装置を示す構成図（ｂ）半透過型回折格子２４付近を拡大した構成図
【図２】実施の形態１の回折格子を示す図
【図３】実施の形態２の光ピックアップ検査装置の光学構成を示す構成図
【図４】実施の形態３の光ピックアップ検査装置の光学構成を示す構成図
【図５】実施の形態４の光ピックアップ検査装置の光学構成を示す構成図
【図６】実施の形態５の光ピックアップ検査装置の光学構成を示す構成図
【図７】（ａ）従来の光ディスク装置の光学構成図（ｂ）光ディスク６付近を拡大した図
【図８】従来の光ピックアップ評価に係る装置の構成図
【図９】従来の光ピックアップの調整検査装置の光学構成を示す構成図
【図１０】従来の回折格子における、収束、透過、反射および回折を示す図
【符号の説明】
【００４７】
１８    光ピックアップ
１９    半導体レーザ光源
２０    コリメートレンズ
２１    ビームスプリッタ
２２    対物レンズ
２６    集光レンズ
３２    透過型回折格子
３３    平板ハーフミラー
【図１】
2007200472.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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