JPH09288841A - 回折素子及び光学式ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学式ピックアップ装置用の発光素子、受光
素子、回折素子を一体化たモジュール等を組み立てる場
合に、その組立精度及び組立歩留の向上に適し、位置合
わせマークの認識が容易な回折素子を提供する。 【解決手段】 入射光を主ビームと副ビームとに分割す
る１又は２以上の光分割部２が形成された面と同一面内
で、光分割部２が形成された領域以外の平面部３に回折
格子により形成されたパターン認識用の位置合わせマー
ク４を形成し、適度な明るさの照明光で回折素子１の表
面を照明し、平面部３に比較して暗い光分割部２及び位
置合わせマーク４の外形を良好に認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の情
報記録媒体に対する情報の記録及び再生に用いられる回
折素子及びそれを用いた光学式ピックアップ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク等の情報記録媒体に対して情
報を記録し再生する際に用いられる光学式ピックアップ
装置では、光源からの出射光を主ビームと副ビームに分
割したり、光ディスク上に記録された情報により変調を
受けた反射光を出射光の光路から分離分割して受光素子
上に導く場合に、回折素子が広く用いられている。

【０００３】また、光学式ピックアップ装置の小型化、
低コスト化、信頼性向上を目的として、光源、受光素子
及び回折素子を一体化してモジュール化する傾向にあ
る。モジュール化された素子を用いた光学式ピックアッ
プ装置では、主に光源、受光素子及び回折素子の相対位
置精度により、その性能が決定される。従って、光源、
受光素子及び回折素子をモジュールの筐体上に一定の精
度で組み立てることが重要である。そのため、例えば受
光素子及び回折素子上に位置合わせマークを内蔵させ、
この位置合わせマークを認識装置を用いて認識しつつ組
立を行う方法が用いられる。

【０００４】従来の回折素子を図８に示す。図８におい
て、３１は回折素子、３２は回折格子で構成された光分
割部、３３は平面部、３４は回折素子を光学式ピックア
ップ装置に装着する際の位置合わせマークである。光学
式ピックアップ装置における受光素子等を回路基板上に
実装する際の位置合わせマーク（図示せず）について
は、通常の半導体プロセスであるフォトリソグラフィー
及びエッチングにより容易に形成することが可能であ
り、受光素子上の位置合わせマークと受光部との相対位
置を高精度なものとすることができる。位置合わせマー
クの材料として金属や絶縁物等の種々の材料を用いるこ
とができる。さらに、位置合わせマークの周囲を工夫す
ることにより、認識性を十分に高くすることができる。

【０００５】一方、回折素子１は、通常、イオンミリン
グや反応性イオンエッチング等のドライエッチング方法
を用いて光学ガラスを直接加工することにより製造され
る。または、ドライエッチングにより製造したガラス製
回折素子上にニッケル鍍金を施してパターンを転写し、
これを一旦金型に加工し、その金型を用いて樹脂材料を
成形することにより回折素子１を製造してもよい。何れ
の製造方法においても、位置合わせマーク３４と光分割
部３２との相対位置は、回折格子パターンと位置合わせ
マークパターンを同時に形成したフォトマスクを用いて
非常に高精度なものとすることができる。

【０００６】

【解決しようとする課題】ところが、従来の回折素子３
１においては、光学ガラスを直接ドライエッチングする
方法によっても、金型を用いて樹脂成形する方法によっ
ても、位置合わせマーク３４は、平面部３３から所定の
深さ分引っ込んだ（または突き出た）段差として構成さ
れる。そのため、図８に示すように、位置合わせマーク
３４の周囲は透明であり、位置合わせマーク３４の大部
分も透明である。このため、この回折素子３１の表面を
認識装置で観察した場合、図９に示すように、位置合わ
せマーク３４においてライン状の段差部３４ａ部分のみ
が僅かに暗くなるだけである。そのため、認識時の基
点、例えば３５ａ，３５ｂの認識精度が低く、基点３５
ａ，３５ｂの誤認識を生ずる場合がある。従って、せっ
かく回折素子の回折格子パターンと位置合せマークパタ
ーンを高精度に作製したにもかかわらず、光ピックアッ
プ装置の組立精度不良が発生する頻度が高いという問題
点を有していた。

【０００７】本発明は上記従来例の問題点を解決するた
めになされたものであり、位置合わせマークを確実に認
識することができる回折素子及びそれを用いた組み立て
精度が高い光学式ピックアップ装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の回折素子は、入射光を主ビームと副ビーム
とに分割する１又は２以上の光分割手段と、前記光分割
手段が形成された面と同一面内で前記光分割手段が形成
された領域以外の平面部に回折格子により形成されたパ
ターン認識用の位置合わせマークとを有する。

【０００９】また、本発明の別の回折素子は、入射光を
主ビームと副ビームとに分割する１又は２以上の光分割
手段を有し、前記光分割手段の形成された領域の近傍は
平面部で構成され、前記光分割手段の形成された領域の
外形の少なくとも一部分がパターン認識用の位置合わせ
マークを兼ねる。

【００１０】一方、本発明の光学式ピックアップ装置
は、発光手段と、前記発光手段から出力された光束を情
報記録媒体上に集光する集光手段と、前記情報記録媒体
により反射され前記集光手段を透過した光束を所定方向
に回折させる回折手段と、前記回折手段により回折され
た光束を受光する受光手段とを具備し、前記回折手段と
して上記いずれかの構成を有する回折素子を用いる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者らは、適度な明るさの照
明光で回折素子を照明し認識装置等で観察すると、回折
格子が形成されていない他の平面部が明の状態になるの
に対して、回折格子の形成された領域は暗の状態とな
り、良好にその外形を認識できるという現象を見いだし
た。本発明は、この知見に基づいてなされたものであ
る。以下本発明の回折素子及びそれを用いた光学式ピッ
クアップ装置の具体的実施形態について説明する。

【００１２】（第１の実施形態）本発明の回折素子及び
それを用いた光学式ピックアップ装置の第１の実施形態
について図面を参照しながら説明する。図１は第１の実
施形態に係る回折素子の構成を示す平面図である。ガラ
ス製の回折素子１の片面に、光を主ビームと副ビームと
に分割する回折格子で構成された光分割部２が形成さ
れ、この面内で光分割部２が形成された領域以外の平面
部３に回折格子で構成された略「山」字形の位置合わせ
マーク４が形成されている。本実施形態の場合、位置合
わせマーク４を構成する回折格子のピッチ及びデューテ
ィ比は、それぞれ５μｍ、０．５であり、回折格子の深
さは、光分割部２を構成する回折格子の深さと同じ４０
０ｎｍである。なお、位置合わせマーク４については、
この回折素子１が使用される目的、例えば、光学式ピッ
クアップ装置のフォーカスサーボ用の信号等の各種信号
に影響を及ぼさない位置もしくは回折方向等の配慮がな
されている。

【００１３】適度な明るさの照明光で回折素子１の表面
を照明し、認識装置により観察したその明暗の状態を黒
白に２値化した場合の状態を図２に示す。明るい平面部
３が白、平面部３に比較して暗い光分割部２及び位置合
わせマーク４が黒（斜線部）となる。その結果、位置合
わせマーク４の外形を良好に認識することができる。こ
の状態で、位置合わせマーク４の２つの基点、例えば５
ａ，５ｂから、認識装置上の座標である（ｘ，ｙ）及び
角度θを認識する。

【００１４】次に、上記回折素子１を用いた光学式ピッ
クアップ装置を図３に示す。図３において、発光素子１
２、受光素子１３及び回路基板１１等と共に、回折素子
１が筐体１０に固定され、モジュールとして一体化され
ている。発光素子１２から出力され、光分割部２を透過
した光束は、対物レンズ１４により情報記録媒体１５上
に集光される。情報記録媒体１５により反射された光束
は、再度対物レンズ１４を透過し、光分割部２により所
定方向に回折される。回折された光束は受光素子１３に
入射し、電気信号に変換され、情報記録媒体１５に記録
された情報が再生される。

【００１５】上記光学的ピックアップ装置を組み立てる
場合、認識装置（図示せず）により受光素子１３上に形
成された位置合わせマーク１６を検出し、又は回路基板
１１上の配線パターン等の特徴的なパターンを認識し、
受光素子１３の位置を特定する。次に、筐体１０上に回
折素子１を載置し、回折素子１上に形成された位置合わ
せマーク４を認識装置により認識する。その結果、回折
素子１と受光素子１３の相対的な位置関係がわかる。次
に、回折素子１の位置を調節し、光分割部２により回折
された光束が入射する位置と受光素子１３の位置とを一
致させる。その状態で回折素子１を筐体１０に固定し、
モジュールが完成する。なお、発光素子１２の位置検出
については、発光素子を発光させてその発光点を認識し
たり、外形を認識する方法等を用いてもよい。また、本
実施形態において、光分割部２と位置合わせマーク４と
を平面部３により分離させているが、光分割部２と位置
合わせマーク４とが接するような構造としてもよい。

【００１６】（第２の実施形態）次に、本発明の回折素
子の第２の実施形態について、図４及び図５を用いて説
明する。図４は第２の実施形態に係る回折素子の構成を
示す平面図である。ガラス製の回折素子２１の片面に、
入射光を主ビームと副ビームとに分割する光分割部２２
が形成され、光分割部２２が形成された領域以外の領域
すべてが平面部２３で構成されている。さらに、光分割
部２２の外形の一部分が略「山」字形となっており、こ
の部分が位置合わせマーク２４を兼ねる。本実施形態の
場合、光分割部２２を構成する回折格子のピッチ、デュ
ーティ比及び深さは、それぞれ３μｍ、０．５、４００
ｎｍである。なお、位置合わせマーク２４については、
この回折素子２１が使用される目的、例えば、光学式ピ
ックアップ装置のフォーカスサーボ用の信号等の各種信
号に影響を及ぼさない位置等の配慮がなされている。

【００１７】適度な明るさの照明光で回折素子２１の表
面を照明し、認識装置により観察したその明暗の状態を
黒白に２値化した場合の状態を図５に示す。明るい平面
部２３が白、平面部２３に比較して暗い光分割部２２が
黒（斜線部）となる。その結果、位置合わせマーク２４
の外形を良好に認識することができる。この状態で、位
置合わせマーク２４の２つの基点、例えば２５ａ，２５
ｂから、認識装置上の座標である（ｘ，ｙ）及び角度θ
を認識する。

【００１８】図４に示すように第２の実施形態に係る回
折素子２１に関しては、位置合わせマークの形状として
略「山」字形を選んだが、これに限定されるものではな
く、例えば図６に示すように、光分割部２２の形状を矩
形とし、その角を２つの基点２５ａ，２５ｂとしてもよ
い。あるいは、図７に示すように、光分割部２２の一部
分に回折格子が形成されていない部分２６を形成しても
よい。

【００１９】なお、上記各実施形態において、回折素子
１，２１の構成材料としてガラスを用いたが、金型を用
いて樹脂材料を射出成形した場合であっても同様の効果
を奏することは言うまでもない。また、各回折素子１，
２１にそれぞれ１つの光分割部２，２２を形成されてい
たが、回折素子１，２１が使用される目的に応じて、光
分割部２，２２を２つ以上形成してもよい。その場合、
光分割部２，２２を回折素子の同一の面に形成してもよ
く、また異なる複数の面にそれぞれ形成してもよい。さ
らに、第１の実施形態において、光分割部２が形成され
た面ごとに位置合わせマーク４を形成してもよく、特定
の面のみに位置合わせマーク４を形成してもよい。ま
た、第２の実施形態において、すべての光分割部２２の
外形が位置合わせマーク２４を兼ねた構造としてもよ
く、あるいは１つの光分割部２２の外形だけが位置合わ
せマーク２４を兼ねた構造としてもよい。また、特定の
面のみに形成された光分割部２２の外形だけが位置合わ
せマーク２４を兼ねた構造としてもよい。

【００２０】また、上記各実施形態において、位置合わ
せマーク４，２４の形状として略「山」字形を選んだ
が、この形状に限定されるものではなく、これ以外の形
状を用いても同様の効果を奏することは言うまでもな
い。さらに、位置合わせマーク４，２４を構成する回折
格子のピッチ、デューティ比及び深さをそれぞれ５μ
ｍ、０．５、４００ｎｍとしたが、これらの数値に限定
されるものではなく、これら以外の数値であっても同様
の効果を奏する。但し、回折格子のピッチに関しては、
ピッチを小さくすればするほど、位置合わせマーク４，
２４と周囲の平坦部３，２３との明暗の差が増大し、認
識装置による基点５ａ，５ｂ，２５ａ，２５ｂの識別精
度が向上する。そのため、使用する認識装置の性能を考
慮して、ピッチを設定することが望ましい。また、深さ
に関しては、光分割部２を構成する回折格子の深さと同
じ深さにする必要はないが、同じ深さにすることによ
り、１回のフォトリソグラフィ工程で光分割部２，２２
及び位置合わせマーク４，２４を形成することができ、
低コスト化に有効である。

【００２１】さらに、上記各実施形態においては、各回
折素子１、２１にそれぞれ１つの位置合わせマーク４，
２４を形成したが、複数の位置合わせマークを形成して
もよい。また、光分割部２，２２及び位置合わせマーク
４，２４の形成された面において、光分割部２，２２及
び位置合わせマーク４，２４の形成された領域以外はす
べて平面部３，２３で構成したが、平面部３，２３は位
置合わせマーク４，２４が良好に認識できる面積があれ
ば十分であり、位置合わせマーク４，２４の近傍にのみ
に形成してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の回
折素子によれば、入射光を主ビームと副ビームとに分割
する１又は２以上の光分割手段と、光分割手段が形成さ
れた面と同一面内で光分割手段が形成された領域以外の
平面部に回折格子により形成されたパターン認識用の位
置合わせマークとを有するので、適度な明るさの照明光
で回折素子の表面を照明し、認識装置により観察する
と、平面部が明るく、光分割手段及び位置合わせマーク
が平面部に比較して暗くなる。その結果、位置合わせマ
ークの外形を良好に認識することができる。

【００２３】また、本発明の別の回折素子によれば、入
射光を主ビームと副ビームとに分割する１又は２以上の
光分割手段を有し、光分割手段の形成された領域の近傍
は平面部で構成され、光分割手段の形成された領域の外
形の少なくとも一部分がパターン認識用の位置合わせマ
ークを兼ねるので、適度な明るさの照明光で回折素子の
表面を照明し、認識装置により観察すると、平面部が明
るく、光分割手段が平面部に比較して暗くなる。その結
果、位置合わせマークの外形を良好に認識することがで
きる。

【００２４】一方、本発明の光学式ピックアップ装置
は、発光手段と、発光手段から出力された光束を情報記
録媒体上に集光する集光手段と、情報記録媒体により反
射され前記集光手段を透過した光束を所定方向に回折さ
せる回折手段と、回折手段により回折された光束を受光
する受光手段とを具備し、回折手段として上記いずれか
の構成を有する回折素子を用いるので、認識装置により
受光素子上に形成された位置合わせマーク等及び回折素
子上に形成された位置合わせマークをそれぞれ認識し、
回折素子と受光素子の相対的な位置関係を調節すること
ができる。その結果、組み立て精度が高い光学式ピック
アップ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回折素子の第１の実施形態の一構成例
を示す平面図

【図２】図１に示す回折素子の表面を認識装置で観察し
た場合における明暗状態を表す図

【図３】本発明の回折素子を用いた光学式ピックアップ
装置の一構成例を示す断面図

【図４】本発明の回折素子の第２の実施形態の一構成例
を示す平面図

【図５】図４に示す回折素子の表面を認識装置で観察し
た場合における明暗状態を表す図

【図６】本発明の回折素子の第２の実施形態の別の構成
例を示す平面図

【図７】本発明の回折素子の第２の実施形態のさらに別
の構成例を示す平面図

【図８】従来の回折素子の構成を示す平面図

【図９】図８に示す従来の回折素子の表面を認識装置で
観察した場合における明暗状態を表す図

【符号の説明】

１ ：回折素子 ２ ：光分割部（回折格子） ３ ：平面部 ４ ：位置合わせマーク ５ａ：基点 ５ｂ：基点 １０ ：筐体 １１ ：回路基板 １２ ：発光素子 １３ ：受光素子 １４ ：対物レンズ １５ ：情報記録媒体 １６ ：位置合わせマーク ２１ ：回折素子 ２２ ：光分割部（回折格子） ２３ ：平面部 ２４ ：位置合わせマーク ２５ａ：基点 ２５ｂ：基点 ２６ ：回折格子が形成されていない部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を主ビームと副ビームとに分割す
   る１又は２以上の光分割手段と、前記光分割手段が形成
   された面と同一面内で前記光分割手段が形成された領域
   以外の平面部に回折格子により形成されたパターン認識
   用の位置合わせマークとを有する回折素子。
2. 【請求項２】 入射光を主ビームと副ビームとに分割す
   る１又は２以上の光分割手段を有し、前記光分割手段の
   形成された領域の近傍は平面部で構成され、前記光分割
   手段の形成された領域の外形の少なくとも一部分がパタ
   ーン認識用の位置合わせマークを兼ねた回折素子。
3. 【請求項３】 発光手段と、前記発光手段から出力され
   た光束を情報記録媒体上に集光する集光手段と、前記情
   報記録媒体により反射され前記集光手段を透過した光束
   を所定方向に回折させる回折手段と、前記回折手段によ
   り回折された光束を受光する受光手段とを具備し、前記
   回折手段として請求項１又は２に記載した回折素子を用
   いた光学式ピックアップ装置。