JPH0695002A - 光ピックアップ組付調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 顕微鏡のディスク面フォーカスにサーボ機能
を付加することにより、使い勝手と組付けの信頼性を向
上させることが可能な光ピックアップ組付調整装置。 【構成】 対物レンズ５により集光されたビームの収束
点となる基準面Ｐに凹凸により基準段差形状が形成され
た光透過性の基準面部材２５と、基準面部材２５を透過
した光ピックアップ２１からの集光スポット及び照明用
光源２９により照明された基準段差形状を観察するため
の顕微鏡用対物レンズ２７と、この顕微鏡用対物レンズ
２７から分岐されたビームを観察するモニタ３１と、顕
微鏡用対物レンズ２７と基準面部材２５とを一体として
保持する固定部材２６と、この固定部材２６に顕微鏡用
対物レンズ２７と基準面部材２５との間隔を顕微鏡光軸
方向に可変することが可能な基準面可変機構３６とを設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡試料台等に応用
して用いることが可能な光ピックアップ組付調整装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、顕微鏡を用いた光ピックアップの
組付調整装置としては、例えば、特開平２−２９４９４
４号公報及び特開平３−２９２６３４号公報に、それぞ
れ「光学ヘッド調整装置」なるタイトルで開示されてい
るものがある。そこで、今、従来における光ピックアッ
プの組付調整装置の一例を図４に基づいて説明する。レ
ーザ光源１から出射された光は、コリメートレンズ２に
より平行光とされ、ビームスプリッタ３により反射さ
れ、立上げミラー４により垂直に立上げられ、対物レン
ズ５により集光されてハーフミラー１５の面上に光スポ
ットが照射される。そして、そのハーフミラー面で反射
された光は、対物レンズ５で再び平行光となり、立上げ
ミラー４を介して偏光ビームスプリッタ５をそのまま透
過し、信号検出光学系７内の検出レンズ８に導かれる。
この検出レンズ８を透過した集束光はビームスプリッタ
９により２分割（透過又は反射）される。この２分割さ
れた光のうち、反射された光はシリンダーレンズ１０に
より非点収差が与えられて４分割受光素子１１に受光さ
れ、この受光により得られた出力信号が制御機構１２を
介して対物レンズアクチュエータ１３に送られることに
より、対物レンズ５は周知の非点収差法によるフォーカ
シング制御が行われ、これにより対物レンズ５の光軸方
向（Ｚ軸方向）への移動制御がなされる。また、他方の
ビームスプリッタ９をそのまま透過した光は２分割受光
素子１４に受光され、その出力信号が制御機構１２を介
して対物レンズアクチュエータ１３に送られることによ
り、対物レンズ５はプッシュプル法によるトラッキング
制御が行われ、これにより対物レンズ５のディスク半径
方向（Ｘ軸方向）への移動制御がなされる。そして、フ
ォーカシング制御とトラッキング制御とが適正になされ
ていれば、ハーフミラー１５の記録面状のトラックの中
央部に光スポットが集光して照射できるようになる。

【０００３】この場合、ハーフミラー１５は対物レンズ
１６と拡大光学系１７とよりなる顕微鏡１８により基準
面Ｐに位置決めされている。この顕微鏡１８はＴＶカメ
ラ１９に接続され、このＴＶカメラ１９はＴＶモニタ２
０に接続され、これによりハーフミラー１５に集光され
たビームスポットを観察することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、ＴＶモニタ
２０上のビームスポット径が最良となるように、対物レ
ンズアクチュエータ１３により対物レンズ５を移動制御
させることにより、光ピックアップ２１の組付け調整を
正確に行うことができる。しかし、顕微鏡１８の焦点位
置を基準面Ｐに保持し続けることは、非常に困難なこと
である。ビームスポット径が約１μｍのスポットを観察
するためには、顕微鏡１８自体の拡大倍率を１０００倍
以上にすることが適当であり、このような高倍率の場合
には、顕微鏡１８の対物レンズ１６と基準面Ｐとの間隔
を、サブミクロン以下の精度で一定に保持し続けなけれ
ばならないが、顕微鏡１８の鏡筒は重く長いため、サブ
ミクロン以下の精度で保持し続けることはなかなか困難
なことである。前述したような従来例（２つの公報）に
おいては、光ピックアップ２１側を移動制御することに
より組付け調整を行っているが、使い勝手と組付け調整
の信頼性を向上させるためにはまだ十分なものであると
は言えない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、光源とこの光源から出射されたビームを集光する対
物レンズとを有する光ピックアップユニットと、前記対
物レンズにより集光されたビームの収束点となる基準面
に凹凸により基準段差形状が形成された光透過性の基準
面部材と、前記基準面部材を透過した前記光ピックアッ
プユニットからの集光スポット及び照明用光源により照
明された前記基準段差形状を観察するための顕微鏡用対
物レンズと、この顕微鏡用対物レンズから分岐されたビ
ームを観察するモニタとを備えた光ピックアップ組付調
整装置において、前記顕微鏡用対物レンズと前記基準面
部材とを一体として保持する固定部材を設け、この固定
部材に前記顕微鏡用対物レンズと前記基準面部材との間
隔を顕微鏡光軸方向に可変することが可能な基準面可変
機構を設けた。

【０００６】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、基準面可変機構を制御信号に応じて顕微
鏡用対物レンズと基準面部材との間で顕微鏡光軸方向に
可変させる基準面可変制御手段を設けた。

【０００７】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、顕微鏡用対物レンズ側から基準面部材の
基準面を照射しその反射光を用いて前記基準面のフォー
カス信号の検出を行う基準面フォーカス検出光学系を設
けた。

【０００８】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
発明において、顕微鏡用対物レンズを介してモニタで観
察される基準面画像から顕微鏡用対物レンズの位置を決
定する画像処理装置を設け、この画像処理装置からの制
御信号に応じてフォーカス位置まで基準面部材と顕微鏡
用対物レンズとの間隔を変化させる基準面可変制御手段
を設けた。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明では、基準面と顕微鏡用対
物レンズとの間の間隔を一定に保つことにより経時的な
顕微鏡フォーカスずれが生じにくくなり、また、基準面
と顕微鏡対物レンズとの間隔を外部入力により調整する
ことができるため、従来の組付調整に比べて精度を一段
と向上させることが可能となる。

【００１０】請求項２記載の発明では、基準面可変制御
手段を設けたことにより、請求項１記載の発明よりもさ
らに信頼性を向上させることが可能となる。

【００１１】請求項３記載の発明では、基準面フォーカ
ス検出光学系を設けたことにより、周知のフォーカスエ
ラー信号の検出制御を行えるため、応答性を速めること
が可能となる。

【００１２】請求項４記載の発明では、画像処理を行う
ことにより、新たに検出系を顕微鏡に組み込む必要がな
く、容易に光ピックアップの組付け調整を行うことが可
能となる。

【００１３】

【実施例】本発明の第一の実施例について説明する。本
発明の具体的な構成の説明に入る前に、まず、顕微鏡を
用いての光ピックアップの組付け調整の基本的な動作原
理を図４及び図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて述べる。図
４の顕微鏡１８の焦点が基準面Ｐ上に固定された状態
で、光ピックアップ２１の対物レンズ５と基準面Ｐとの
間隔を変えると、光ピックアップ２１からの光スポット
強度（波形２２）は図５（ａ）に示すように光ピックア
ップ２１の対物レンズ位置が基準面Ｐに対して合焦のと
きに最も強くなる。このような強度変化は、図５（ｂ）
に示すように、図示しない光ディスクをディスク半径方
向（Ｘ軸方向）に振動させながら光ピックアップ２１の
対物レンズ５をデフォーカスした時に得られるトラック
エラー信号の最大値と最小値との差の変化（波形２３）
に対応する。この信号の波形２３と光ピックアップ２１
のフォーカスエラー信号の波形２４とから、フォーカス
オフセット量Δを評価できる。そこで、このような図５
（ａ）の波形２２と図５（ｂ）の波形２３との対応関係
を利用して、図５（ｃ）に示すように、スポット強度の
波形２２とフォーカスエラー信号の波形２４とからフォ
ーカスオフセット量Δを評価することによって、ディス
ク面を振動させないため顕微鏡１８の焦点ズレが生じ
ず、測定系の安定度が増加し、顕微鏡１８を用いての光
ピックアップ２１の組付け、評価の精度を向上させるこ
とが可能となる。従って、このような理由から、以下に
本発明の具体的な構成の説明に入る。なお、前述した従
来例（図４参照）と同一部分についての説明は省略し、
その同一部分については同一符号を用いる。

【００１４】そこで、本実施例の具体的な構成を図１及
び図２に基づいて述べる（請求項１，２，４に対応す
る）。図１の光ピックアップ組付調整装置において、光
ピックアップユニットとしての光ピックアップ２１の対
物レンズ５により集光されたビームの収束点となる基準
面Ｐには、凹凸により基準段差形状が形成された光透過
性の基準面部材２５が配置されている。この基準面部材
２５は固定部材２６の一端に固定され、その他端側では
顕微鏡用対物レンズ２７が固定されている。この顕微鏡
用対物レンズ２７の後方の光路上にはハーフミラー２８
が配置され、このハーフミラー２８を透過した後段の光
路上には照明用光源２９が設けられている。この場合、
前記顕微鏡用対物レンズ２７は、基準面部材２５を透過
した光ピックアップ２１からの集光スポット及び照明用
光源２９により照明された基準段差形状を観察するため
のものである。前記基準面部材２５と、前記固定部材２
６と、前記顕微鏡用対物レンズ２７と、前記ハーフミラ
ー２８と、前記照明用光源２９とは、顕微鏡３０を構成
している。

【００１５】また、前記ハーフミラー２８により反射さ
れた光路上には、顕微鏡用対物レンズ２７からのビーム
を観察するモニタ３１が配置されている。このモニタ３
１は画像処理装置３２に接続されている。この画像処理
装置３２からの出力信号は、ＣＲＴ３３と、ＣＰＵ３４
とに送られる。このＣＰＵ３４からの制御信号は、基準
面可変制御手段としてのピエゾ電源３５に接続されてい
る。

【００１６】図２は、基準面可変機構３６の構成を示す
ものである。この基準面可変機構３６は、固定部材２６
と、この固定部材２６中に埋設されたピエゾ素子３７と
により構成されている。これにより、顕微鏡用対物レン
ズ２７と基準面部材２５との間隔Ｔを顕微鏡光軸方向Ｚ
に可変することができる。

【００１７】このような構成において、光ピックアップ
２１の対物レンズ５から集光された光は基準面Ｐに配置
された基準面部材２５に照射される。この照射されたビ
ームのディスク透過光は顕微鏡用対物レンズ２７により
集光され、ハーフミラー２８により反射されてモニタ３
１に導かれる。このモニタ３１で観察される基準面画像
は、画像処理装置３２を介してＣＰＵ３４に送られるこ
とにより、その画像が焦点位置での画像か否かが判断さ
れる。もし、焦点位置でない場合には、基準面フォーカ
スのフォーカス信号を用いてピエゾ電源３５を駆動して
基準面可変機構３６をＺ軸方向に変位させて顕微鏡用対
物レンズ２７と基準面部材２５との間隔Ｔを変え、これ
により、顕微鏡３０の焦点が常に基準面Ｐ上に存在する
ように調整する。

【００１８】上述したように、ピエゾ電源３５を用いて
基準面可変機構３６を変位させて基準面Ｐと顕微鏡用対
物レンズ２７との間隔を一定に保つことによって、経時
的な顕微鏡フォーカスずれを生じにくくさせることがで
きる。しかも、基準面Ｐと顕微鏡対物レンズ２７との間
隔を外部入力により調整することによって、顕微鏡３０
を用いた従来の光ピックアップの組付けや調整並びに調
整装置の精度を一段と向上させることができると共に、
使い勝手を向上させることができる。また、ピエゾ電源
３５を用いて基準面可変機構３６を駆動制御することに
より、組付け調整の信頼性を一段と向上させることがで
きる。さらに、画像処理装置３２を用いて画像処理を行
うため多少応答性は劣ることになるが、新たに顕微鏡内
に検出系を組み込む必要がなく、容易に光ピックアップ
組付調整装置や評価装置等に応用させることができる。

【００１９】次に、本発明の第二の実施例を図３に基づ
いて説明する（請求項３記載に対応する）。なお、前述
した第一の実施例（図１参照）と同一部分についての説
明は省略し、その同一部分については同一符号を用い
る。顕微鏡３０内の顕微鏡用対物レンズ２７とハーフミ
ラー２８との間の光路中には、ハーフミラー３８が配置
されている。このハーフミラー３８により反射された光
の光路上には、基準面フォーカス検出光学系３９が配設
されている。この基準面フォーカス検出光学系３９内に
は、レーザ光源４０と、レンズ４１と、ビームスプリッ
タ４２と、シリンダーレンズ４３と、４分割受光素子４
４とが設けられている。この基準面フォーカス検出光学
系３９の後段には、基準面フォーカス制御機構４５が接
続されている。この基準面フォーカス制御機構４５は、
固定部材２６をＺ軸方向に変位させる働きがある。

【００２０】このような構成において、レーザ光源４０
からの光束はレンズ４１によりビームの発散傾向を顕微
鏡３０内の光束と一致された状態となり、その光束はビ
ームスプリッタ４２を介して顕微鏡３０内に導かれ、ハ
ーフミラー３８により反射されて顕微鏡用対物レンズ２
７により基準面部材２５に集光される。この集光された
ビームはその後反射されて顕微鏡用対物レンズ２７、ハ
ーフミラー３８を介して再び基準面フォーカス検出光学
系３９内に導かれる。この基準面フォーカス検出光学系
３９では、ビームスプリッタ４２を透過した後、シリン
ダーレンズ４３により非点収差が与えられ、４分割受光
素子４４により受光される。この４分割受光素子４４か
らの出力信号は基準面フォーカス制御機構４５に送られ
ることにより、基準面可変機構３６（図２参照）を駆動
制御し、これにより非点収差法によるフォーカシング制
御を行う。このフォーカシング制御方法は、非点収差法
に限らず、ナイフエッジ法、ビームサイズ法などの他の
周知の制御方法を用いてもよい。

【００２１】上述したように、基準面フォーカス検出光
学系３９を設けたことにより、既存のフォーカスエラー
信号の検出を行うことができるため、応答性が速く、信
頼性も高めることができる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、光源とこの光源
から出射されたビームを集光する対物レンズとを有する
光ピックアップユニットと、前記対物レンズにより集光
されたビームの収束点となる基準面に凹凸により基準段
差形状が形成された光透過性の基準面部材と、前記基準
面部材を透過した前記光ピックアップユニットからの集
光スポット及び照明用光源により照明された前記基準段
差形状を観察するための顕微鏡用対物レンズと、この顕
微鏡用対物レンズから分岐されたビームを観察するモニ
タとを備えた光ピックアップ組付調整装置において、前
記顕微鏡用対物レンズと前記基準面部材とを一体として
保持する固定部材を設け、この固定部材に前記顕微鏡用
対物レンズと前記基準面部材との間隔を顕微鏡光軸方向
に可変することが可能な基準面可変機構を設けたので、
基準面と顕微鏡用対物レンズとの間の間隔を一定に保つ
ことにより経時的な顕微鏡フォーカスずれが生じにくく
なり、また、基準面と顕微鏡対物レンズとの間隔を外部
入力により調整することができるため従来の組付調整に
比べて精度を一段と向上させ、使い勝手を一段とよくす
ることができるものである。

【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、基準面可変機構を制御信号に応じて顕微鏡
用対物レンズと基準面部材との間で顕微鏡光軸方向に可
変させる基準面可変制御手段を設けたので、請求項１記
載の発明よりもさらに信頼性を向上させることができる
ものである。

【００２４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、顕微鏡用対物レンズ側から基準面部材の基
準面を照射しその反射光を用いて前記基準面のフォーカ
ス信号の検出を行う基準面フォーカス検出光学系を設け
たので、周知のフォーカスエラー信号の検出制御を行え
るため、応答性を速め、組付けの信頼性の向上を図るこ
とができるものである。

【００２５】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、顕微鏡用対物レンズを介してモニタで観察
される基準面画像から顕微鏡用対物レンズの位置を決定
する画像処理装置を設け、この画像処理装置からの制御
信号に応じてフォーカス位置まで基準面部材と顕微鏡用
対物レンズとの間隔を変化させる基準面可変制御手段を
設けたので、このように画像処理を行うことにより、新
たに検出系を顕微鏡に組み込む必要がなくなり、容易に
光ピックアップの組付調整装置や評価装置に応用させる
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例である光ピックアップ組
付調整装置の構成を示すブロック図である。

【図２】固定部材の基準面可変機構を示す側面図であ
る。

【図３】本発明の第二の実施例である光ピックアップ組
付調整装置の構成を示すブロック図である。

【図４】従来の光ピックアップ組付調整装置の構成を示
すブロック図である。

【図５】本発明の基本的な動作原理を示す動作説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 光源 ５ 対物レンズ ２１ 光ピックアップ ２５ 基準面部材 ２６ 固定部材 ２７ 顕微鏡用対物レンズ ２９ 照明用光源 ３１ モニタ ３２ 画像処理装置 ３５ 基準面可変制御手段 ３６ 基準面可変機構 ３９ 基準面フォーカス検出光学系 Ｐ 基準面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源とこの光源から出射されたビームを
   集光する対物レンズとを有する光ピックアップユニット
   と、前記対物レンズにより集光されたビームの収束点と
   なる基準面に凹凸により基準段差形状が形成された光透
   過性の基準面部材と、前記基準面部材を透過した前記光
   ピックアップユニットからの集光スポット及び照明用光
   源により照明された前記基準段差形状を観察するための
   顕微鏡用対物レンズと、この顕微鏡用対物レンズから分
   岐されたビームを観察するモニタとを備えた光ピックア
   ップ組付調整装置において、前記顕微鏡用対物レンズと
   前記基準面部材とを一体として保持する固定部材を設
   け、この固定部材に前記顕微鏡用対物レンズと前記基準
   面部材との間隔を顕微鏡光軸方向に可変することが可能
   な基準面可変機構を設けたことを特徴とする光ピックア
   ップ組付調整装置。
2. 【請求項２】 基準面可変機構を制御信号に応じて顕微
   鏡用対物レンズと基準面部材との間で顕微鏡光軸方向に
   可変させる基準面可変制御手段を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の光ピックアップ組付調整装置。
3. 【請求項３】 顕微鏡用対物レンズ側から基準面部材の
   基準面を照射しその反射光を用いて前記基準面のフォー
   カス信号の検出を行う基準面フォーカス検出光学系を設
   けたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ組
   付調整装置。
4. 【請求項４】 顕微鏡用対物レンズを介してモニタで観
   察される基準面画像からの制御信号に応じて顕微鏡用対
   物レンズの位置を決定する画像処理装置を設け、この画
   像処理装置からフォーカス位置まで基準面部材と顕微鏡
   用対物レンズとの間隔を変化させる基準面可変制御手段
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアッ
   プ組付調整装置。