JPH0564769B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光デイスクにおける光学ヘツド等の
レーザ光学系の検査等のために使用される焦点調
整装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

例えば、光デイスクにおける光ヘツドは、半導
体レーザ等からレーザ光を発振させてこのレーザ
光を対物レンズにより収束してデイスク面に照射
する。なお、このときデイスク面上には対物レン
ズの焦点が位置するように調整される。そして、
このデイスク面からの反射レーザ光が光電変換素
子等に導かれて電気信号に変換される。

ところで、この光ヘツドのようなレーザ光学系
を検査する場合、このレーザ光学系を例えば使用
状態と同一状態つまり使用状態においてデイスク
面が在る位置に反射板等を設置して行うことにな
るが、この状態とするにはレーザ光学系の焦点位
置が不明確なのでこの焦点位置の検出を行うこと
になる。

そこで、従来、この焦点位置の検出方法として
は、例えば顕微鏡から成る光学系と光学変換素子
から成る検出系とを組合せて検出する第１の方
法、またはスリツトを用いる第２の方法などがあ
る。なお、第２の方法は特願昭59−184526号に記
載されているもので、レーザ光学系の焦点位置近
傍にスリツトが形成されたスリツト板を設置し、
このスリツト板を振動させてこのときスリツトを
通過したレーザ光を光電変換した電気信号に基づ
いて焦点位置を検出するものである。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、第１の方法は、装置全体が大形
となつてしまい、さらに反射板を焦点位置に移動
させるための移動機構が必要となり、これでは反
射板を焦点位置に正確に位置決めすることが非常
に困難となり高精度な検査は期待できない。一
方、第２の方法では、スリツト板を振動させるの
で検査精度の低下は必然であり、さらにスリツト
幅が狭いのでこのスリツトを通過したレーザ光を
受けて検出すると、その検出範囲が狭くなつてし
まい検査等の作業能率が低下するという問題があ
る。

〔発明の目的〕

本発明は上記実情に基づいてなされたもので、
その目的とするところは、レーザ光学系の焦点位
置の検出およびこの位置への調整が自動的にかつ
高能率にできる焦点調整装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、互いに幅の異なる複数のスリツトが
形成されたスリツト板と、これらスリツトを通過
したレーザ光を光電変換する近接配置された第１
および第２受光素子とを設け、幅の大きなスリツ
トから順次レーザ光を通過させてそのときの第１
および第２受光素子からの各電気信号から焦点検
出手段によりそのピーク値および各電気信号間の
位相を検出して焦点ずれを求め、もつてスリツト
幅が狭くなることに順次焦点ずれづつスリツト板
を移動させて焦点位置に調整する焦点調整装置で
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。

第１図は焦点調整装置の構成図である。基台１
上には検査等されるべき光ヘツド等のレーザ光学
系２が設置されている。このレーザ光学系２は、
半導体レーザ３を有し、さらに、この半導体３か
ら発振されるレーザ光４を平行光束に変換するコ
リメータレンズ５、このコリメータレンズ５から
の平行光束を収束する対物レンズ６、この収束さ
れたレーザ光および平行光束の光路と同一光路を
並進してくるスリツト板Ｓからの反射レーザ光の
光路を90°曲げるための（1/4）波長板７およびビ
ームスプリツタ８、このビームスプリツタ８から
の平行光束を収束する集光レンズ９、この集光レ
ンズ９により集光されたレーザ光を受光して光電
変換するフオトダイオード等の検出器１０から構
成さている。

さて、本装置は前記対物レンズ６の焦点位置を
検出して、この焦点位置に前記スリツト板Ｓを配
置しようと調整するものである。ところで、前記
スリツト板Ｓは位置決め機構１１により保持され
てＸ軸方向およびＹ軸方向に移動されるものとな
つている。この位置決め機構１１は、Ｘ軸位置決
めテーブル１２およびＹ軸位置決めテーブル１３
から構成され、それぞれ駆動モータ１４，１５に
よつて駆動するものとなつている。Ｙ軸位置決め
テーブル１３の上部には支持体１６によつてスリ
ツト板Ｓおよび第１および第２受光素子Ｐ１，Ｐ
２が円筒状の保持体１７を介して支持されてい
る。なお、スリツト板Ｓと各受光素子Ｐ１，Ｐ２
とは、保持体１７によつて互いに平行配置されて
いる。

ところで、スリツト板Ａは第２図ａ，ｂに示す
ように形成されている。つまり、このスリツト板
Ｓは、例えばガラス板の透明基板ｇ１と、この透
明基板ｇ１の片面に形成されたCr蒸着膜ｇ２か
ら成つている。なお、このCr蒸着膜ｇ２の厚み
は2000Å程度となつている。そうして、４本の互
いに幅の異なるスリツトｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４
が形成されており、各スリツトｅ１〜ｅ４の幅
は、例えばｅ１が20μｍ、ｅ２が10μｍ、ｅ３が
5μｍ、ｅ４が1μｍに形成され、その間隔がそれ
ぞれ20μｍ程度になるように形成されている。

前記第１および第２受光素子Ｐ１，Ｐ２は、こ
れらスリツトｅ１〜ｅ４の長手方向と同一方向に
その境界線がくるように配置され、受光量に比例
したレベルの各電気信号ａ１，ａ２をそれぞれ焦
点検出回路１８に出力するようになつている。

この焦点検出回路１８は、各電気信号ａ１，ａ
２のピーク値および各電気信号ａ１，ａ２間の位
相の検出機能をもつたものである。具体的には、
電気信号ａ１の増幅器１９、電気信号ａ２の増幅
器２０、これら増幅器１９，２０からの信号を加
算する加算器２１、この加算器２１からの加算電
気信号Ｋのピーク値Ｑを検出するピーク値検出器
２２および各増幅器１９，２０からの各信号を受
けて、いずれの信号が早く立上がつたかを判断し
てその位相検出信号Ｈ、例えば電気信号ａ１側が
早く立ち上がれば「１」の位相検出信号Ｈを、又
電気信号ａ２側が早く立ち上がれば「０」の位相
検出信号Ｈを出力する位相検出器２３から構成さ
れている。

主制御部２４は、ピーク値検出器２２からのピ
ーク値Ｑおよび位相検出器２３からの位相検出信
号Ｈとを受けてこれらピーク値Ｑおよび位相検出
信号Ｈから予め設定された焦点ずれ情報から焦点
ずれを演算し求める機能を持つたものである。な
お、この焦点ずれ情報は第３図に示すような加算
電気信号Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４であつて、この
加算電気信号Ｋ１〜Ｋ４は、第４図に示すように
スリツト板Ｓのスリツト例えばｅ１の中心軸ｎに
対物レンズ６の中心が位置するように設置し、こ
の状態で対物レンズ６を中心軸ｎ方向に移動させ
たときに得られる第１電気信号ａ１と第２電気信
号ａ２との加算電気信号である。そこで、Ｋ１は
スリツトｅ１に対する情報であり、Ｋ２はスリツ
トｅ２に対する情報、Ｋ３はスリツトｅ３に対す
る情報、Ｋ４はスリツトｅ４に対する情報であ
る。また、この制御部２４はドライバ２５，２６
に対してモータ制御信号をそれぞれ送出して各駆
動モータ１５，１４を駆動するようになつてい
る。

次に上記の如く構成された装置の作用について
第５図に示す焦点調整フローチヤートに従つて説
明する。半導体レーザ３から発せられるレーザ光
４はコリメータレンズ５により平行光束に変換さ
れて対物レンズ６に到達し、この対物レンズ６に
より収束される。ここで、主制御部２４は、各モ
ータ制御信号をドライバ２５，２６に送出して各
駆動モータ１５，１４を駆動し、Ｙ軸位置決めテ
ーブル１３およびＸ軸位置決めテーブル１２を動
作して、例えば第３図に示すようにスリツト板Ｓ
をＸ軸の右方向に移動し対物レンズ６により収束
されたレーザ光がスリツト板Ｓの左側に照射され
るように配置する。

さて、この位置にスリツト板Ｓが配置されてい
る状態にステツプs1においてスリツト板ＳをＸ軸
方向に一定速度で移動させてレーザ光をスリツト
ｅ１に通過させる。そうすると、このとき各受光
素子Ｐ１，Ｐ２から出力される電気信号ａ１，ａ
２は、それぞれ増幅器１９，２０により増幅され
て加算器２１で加算され第６図に示すような加算
電気信号となつてピーク値検出器２２に送られ、
また各増幅器１９，２０から出力される電気信号
が位相検出器２３に送られる。すると、ステツプ
s2において加算電気信号Ｋのピーク値Ｑおよび位
相が求められる。すなわち、ピーク値検出器２２
は第６図に示すような加算電気信号Ｋからそのピ
ーク値Ｑ（Vp１）を検出してこれを主制御部２４
に送出する。一方、位相検出器２３は次のように
して各電気信号ａ１，ａ２間の位相を検出する。
つまり、第７図ａ，ｂ，ｃに示すように焦点位置
Ｆがスリツト板Ｓと各受光素子Ｐ１，Ｐ２との間
にある場合、スリツト位置がＸ軸方向に一定速度
で移動すると、先ず受光素子Ｐ２にレーザ光が受
光してしだいに受光素子Ｐ１に移つていくので、
各受光素子Ｐ１，Ｐ２の電気信号ａ１，ａ２は第
８図に示すように電気信号ａ２の立上がりが早く
変化するものとなる。したがつて、この変化を位
相検出器２３は検出して位相検出信号Ｈを「０」
として主制御部２４に送出する。また、逆に第９
図ａ，ｂ，ｃに示すように焦点位置Ｆがスリツト
板Ｓの手前に位置する場合、スリツト位置がＸ軸
方向に一方速度で移動すると、先ず受光素子Ｐ１
にレーザ光が受光してしだいに受光素子Ｐ２に移
つていくので、各受光素子Ｐ２，Ｐ１の電気信号
ａ２，ａ１は第１０図に示すように電気信号ａ１
の立上がりが早く変化するものとなる。したがつ
て、この変化を位相検出器２３は検出して位相検
出信号Ｈを「１」として主制御部２４に送出す
る。なお、実施例では第３図に示すように焦点位
置がスリツト板Ｓの手前に在るので「１」の位相
検出信号Ｈが主制御部２４に送出される。

次に主制御部２４はステツプs3において焦点ず
れ推定値△Ｙ１を演算し求める。つまり、第３図
に示すように焦点ずれ情報Ｋ１からピーク値Vp
１に相当する焦点ずれ推定値△Ｙ１を求めるとと
もに、「１」の位相検出信号Ｈからその位置がス
リツト板Ｓの手前に有ることを求める。このよう
にして焦点ずれ推定値△Ｙ１が求められると、主
制御部２４はこの△Ｙ１だけスリツト板Ｓを下方
に移動させるモータ制御信号をドライバ２５に送
出する。これにより駆動モータ１５が駆動してス
リツト板Ｓは△Ｙ１だけ下方に移動する。なお、
この焦点ずれ推定値△Ｙ１には誤差が含まれてい
るため、次のステツプに移つてこの誤差を次第に
無くしていく。

ステツプs5に移ると再びスリツト板ＳがＸ方向
に移動されて、今度はスリツトｅ１よりも幅の狭
いスリツトｅ２にレーザ光を通過させる。そし
て、ステツプs6、s7においてこのときの加算電気
信号Ｋのピーク値Vp２が検出されるとともにそ
の位相が上記と同様にして検出さて主制御部２４
に送られ、この主制御部２４によりピーク値Vp
２によつて第３図に示す焦点ずれ情報Ｋ２から焦
点ずれ推定値△Ｙ２が求められる。そして、次の
ステツプs8において焦点ずれ推定値△Ｙ２だけス
リツト板Ｓが下方に移動される。

さらに、次のステツプs9において再びスリツト
板ＳがＸ方向に移動されて、今度はスリツトｅ２
よりもさらに幅の狭いスリツトｅ３にレーザ光を
通過させる。そして、ステツプs10、s11において
このときの加算電気信号Ｋのピーク値Vp３が検
出されるとともに、位相検出信号Ｈから焦点位置
Ｆがスリツト板Ｓの手前側に在ることが上記の同
様にして検出されて主制御部２４に送られ、この
主制御部２４によりピーク値Vp３によつて第３
図に示す焦点ずれ情報Ｋ３か焦点ずれ△Ｙ３が求
められる。そして、次のステツプs12において焦
点ずれ△Ｙ３だけスリツト板Ｓが下方に移動され
る。

そうして次のステツプs13ではスリツト板Ｓを
Ｘ軸方向に移動させてレーザ光をスリツトs4の中
心に通過させる。つまり、加算電気信号Ｋのピー
ク値に相当する位置に設置し、さらにステツプ
s14でスリツト板ＳをＹ軸方向に移動させたとき
のピーク値に相当する位置にスリツト板Ｓを配置
する。以上の作用によりスリツト板Ｓは対物レン
ズ６の焦点位置に配置される。したがつて、この
状態がレーザ光学系２を成り立たせるスリツト板
Ｓの位置となる。

そして、レーザ光学系２を検査等する場合は、
この状態からスリツト板ＳをＸ軸方向に微小距離
移動させることによりレーザ光の照射位置をスリ
ツト板ＳのCr蒸着膜ｇ２にしてレーザ光を反射
させる。これにより反射レーザ光は対物レンズ６
により平行光束に変換され、さらに（1/4）波長
板７およびビームスプリツタ８により90°曲げら
れて集光レンズ９に送られ集光されて検出器１０
に照射される。そして、このときの検出器１０の
出力信号や他の部分の状態によりレーザ光学系２
の検査等が行なわれる。

このように上記一実施例においては、スリツト
ｅ１〜ｅ４が形成されたスリツト板Ｓと、これら
スリツトｅ１〜ｅ４を通過したレーザ光を受光す
る第１および第２受光素子とを設け、幅の大きな
スリツトから順次レーザ光を通過させてそのとき
の第１および第２受光素子Ｐ１，Ｐ２からの各電
気信号ａ１，ａ２からそのピーク値および各電気
信号間の位相を求めて焦点ずれを求めて、順次ス
リツト幅を狭くして焦点位置Ｆにスリツト板Ｓを
移動させて調整する構成としたので、焦点位置Ｆ
の検出およびこの焦点位置Ｆへのスリツト板Ｓの
配置が自動的に光束でしかも正確に行うことがで
きる。従つて、レーザ光学系２の検査等する場合
に一早く焦点位置にスリツト板Ｓを配置できるの
で、検査等の能率が向上する。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるもの
ではなく、その主旨を逸脱しない範囲で変形する
ことができる。例えば、上記一実施例ではスリツ
ト板ＳをＸ−Ｙ軸方向に移動させたがこのスリツ
ト板Ｓを固定してレーザ光学系２をＸ−Ｙ軸方向
に移動させてもよい。また、スリツトの数は４本
だけではなく所望本幅の長いものから順に形成し
てもよい。なお、上記一実施例においてステツプ
s13、s14の機能は省略して加算電気信号Ｋのピー
ク値とその電気信号間の位相とでも焦点調整はで
きる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、レーザ光
学系の焦点位置の検出およびこの位置への調整が
自動的にかつ高能率にできる焦点調整装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる焦点調整装置の一実施
例を示す構成図、第２図ａ，ｂは本発明装置に用
いるスリツト板の構成図、第３図は本発明装置の
焦点ずれ検出作用を説明するための図、第４図は
焦点ずれ情報を求める作用を説明するための図、
第５図は本発明装置の焦点調整フローチヤート、
第６図は本発明装置における加算電気信号ピーク
値を示す図、第７図ないし第１０図は電気信号間
の位相検出の作用を説明するための図である。 ２……レーザ光学系、３……半導体レーザ、５
……コリメータレンズ、６……対物レンズ、７…
…（1/4）波長板、８……ビームスプリツタ、９
……集光レンズ、１０……検出器、１１……位置
決め機構、１２……Ｘ軸位置決めテーブル、１３
……Ｙ軸位置決めテーブル、１４，１５……モー
タ、１８……焦点検出回路、１９，２０……増幅
器、２１……加算器、２２……ピーク値検出器、
２３……位相検出器、２４……主制御部、Ｓ……
スリツト板、Ｐ１，Ｐ２……受光素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザ光を受けて対物レンズにより収束しこ
   の収束光を反射させて光電変換素子に導いて電気
   信号に変換する機能をもつたレーザ光学系の検査
   等に用いられる焦点調整装置において、前記収束
   光を反射させかつ互いに幅の異なる複数のスリツ
   トが形成されたスリツト板と、前記レーザ光学系
   又は前記スリツト板を前記レーザ光の光軸方向お
   よびこの光軸方向に対して垂直方向に移動させる
   位置決め機構と、前記各スリツトを通過した前記
   レーザ光を光電変換する近接配置された第１およ
   び第２受光素子と、これら第１および第２受光素
   子からの第１および第２電気信号を受けてピーク
   値およびこれら第１と第２電気信号の信号間位相
   を検出する焦点検出手段とを具備し、前記レーザ
   光を前記各スリツトのうち幅の大きなスリツトか
   ら順に通過させてそのときの前記ピーク値および
   信号間位相から焦点ずれを求めて前記スリツト毎
   に前記スリツト板を前記対物レンズの焦点位置に
   調整することを特徴とする焦点調整装置。