JP2012073133A - 観察装置および観察方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高さの異なる第一物面および第二物面の位置合わせマーク像を同時に倍率を変えることなく取り込むことができる結像型の観察装置および観察方法を提供する。
【解決手段】観察装置1Aは、同軸上に配置された部分反射ミラー2,3と、部分反射ミラー2,3を経由して、ホログラム面21aおよび光検出器面22a上の物点から発せられた光線を検出する光学顕微鏡19とを備える。光学顕微鏡19は、光検出器面22a(第一物面)については部分反射ミラー2,3の透過光により観察し、ホログラム面21a(第二物面)については部分反射ミラー2と部分反射ミラー3との間を往復後の透過光により観察する。これにより、観察装置1Aは、同軸上に配置された高さの異なる光検出器面22a(第一物面)およびホログラム面21a(第二物面)を光学的に同時に観察することができる。
【選択図】図1
【解決手段】観察装置1Aは、同軸上に配置された部分反射ミラー2,3と、部分反射ミラー2,3を経由して、ホログラム面21aおよび光検出器面22a上の物点から発せられた光線を検出する光学顕微鏡19とを備える。光学顕微鏡19は、光検出器面22a(第一物面)については部分反射ミラー2,3の透過光により観察し、ホログラム面21a(第二物面)については部分反射ミラー2と部分反射ミラー3との間を往復後の透過光により観察する。これにより、観察装置1Aは、同軸上に配置された高さの異なる光検出器面22a(第一物面)およびホログラム面21a(第二物面)を光学的に同時に観察することができる。
【選択図】図1
Description
この発明は、観察装置および観察方法に関し、より特定的には、高さの異なる2個の対象物の位置合わせマークを相対的に位置合わせするために光学的に同時に観察する観察装置および観察方法に関する。
位置合わせの手法としては、顕微鏡を用いて位置合わせマークの像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子上に結像させ、画像処理の手法を用いて位置合わせマークの位置を検出する手法が実用化されており、広く使われている。さらに、高さの異なる2個の対象物の位置合わせの場合として、二重焦点レンズを用いる方法や、分離光学系を利用した方法が提案されている。
二重焦点レンズは、焦点距離の異なるレンズを同心円状に形成したものである。二重焦点レンズを用いた方法では、2つの焦点距離の差を第一物面と第二物面との間のギャップと等しくする。これにより、第一物面上の位置合わせマークと第二物面上の位置合わせマークとを同一像面に同時に結像させて位置合わせを行なう。二重焦点レンズについては、2つの焦点距離の差を可変としたものが、特許文献1に開示されている。
分離光学系を利用した方法については、非特許文献1に記載がある。ここでは、図7を用いて説明する。
図7は、分離光学系を利用した従来の観測装置100の構成を示した図である。
図7を参照して、観測装置100は、光源60と、対物レンズ61,63,65と、ハーフミラー62,67と、プリズム64,66とを備える。観測装置100には、顕微鏡鏡筒内に光路の異なる2つの光学系が設けられている。第1の光学系は、ハーフミラー62と、対物レンズ63と、プリズム64とを含む。第2の光学系は、ハーフミラー67と、対物レンズ65と、プリズム66とを含む。
図7を参照して、観測装置100は、光源60と、対物レンズ61,63,65と、ハーフミラー62,67と、プリズム64,66とを備える。観測装置100には、顕微鏡鏡筒内に光路の異なる2つの光学系が設けられている。第1の光学系は、ハーフミラー62と、対物レンズ63と、プリズム64とを含む。第2の光学系は、ハーフミラー67と、対物レンズ65と、プリズム66とを含む。
観測装置100は、光源60からの出射光を第一物面68上の物点および第二物面69上の物点に集光する。その後、観測装置100において、第1の光学系に設けられた対物レンズ63および第2の光学系に設けられた対物レンズ65の位置が調整される。これにより、第一物面68上の位置合わせマークと第二物面69の位置合わせマークとが同一の像面70に同時に結像される。
ジーオングストローム社「2焦点光学」<URL:http://www.g-angstrom.com/products/goptics.php>
二重焦点レンズを用いる方法では、二重焦点レンズのような特殊なレンズが必要となるため、光学システムが高価なものとなる。また、分離光学系を利用した方法では、複数の独立した光学系が必要となるため、光学システムが複雑になる。また、いずれの場合も、顕微鏡そのものの改造が必要となる。
また、いずれの方法でも、第一物面を観測する光学系と、第二物面を観測する光学系とで、光学系の倍率が異なる。そのため、第一物面上の位置合わせマークと第二物面の位置合わせマークのサイズが同じであっても、像面上ではそれぞれの位置合わせマークのサイズが異なる。その結果、像面上で正確に位置合わせを行なっても、位置合わせにズレが生じるという課題があり、精密な位置合わせには適さなかった。
それゆえに、この発明の目的は、高さの異なる第一物面および第二物面の位置合わせマーク像を同時に倍率を変えることなく取り込むことができる結像型の観察装置および観察方法を提供することである。
この発明のある局面によれば、同軸上に配置された高さの異なる第1および第2の対象物を光学的に同時に観察するための観察装置であって、同軸上に配置された第1および第2の部分反射ミラーと、第1および第2の部分反射ミラーを経由して、第1および第2の対象物からの光を検出する光学的観察系とを備え、光学的観察系は、第1の対象物については第1および第2の部分反射ミラーの透過光により観察し、第2の対象物については第1の部分反射ミラーと第2の部分反射ミラーとの間を往復後の透過光により観察する。
好ましくは、第1および第2の部分反射ミラーの反射率と透過率との比は、いずれも1対1である。
好ましくは、第1の部分反射ミラーは外形が円形状であり、第2の部分反射ミラーは形状が円環状である。
好ましくは、第1の部分反射ミラーは、外形が円形状のミラー面を有し、第2の部分反射ミラーは、形状が円環状のダイクロイックビームスプリッタ面を有する。
好ましくは、第1の対象物は、ダイクロイックビームスプリッタ面を透過する青色の観測光により観察され、第2の対象物は、ダイクロイックビームスプリッタ面を反射する赤色の観測光により観察される。
好ましくは、光学的観察系は、第1および第2の対象物からの光を集光する対物レンズと、集光された光を受光する撮像素子とを含み、対物レンズと撮像素子との間の距離は、固定されている。
好ましくは、光学的観察系は、第1および第2の対象物からの光を集光する対物レンズを含み、対物レンズと第1および第2の部分反射ミラーとの間の距離は、固定されている。
好ましくは、第1の対象物は、光検出器ユニットの光検出器であり、第2の対象物は光検出器ユニットのホログラム素子である。
この発明の他の局面によれば、同軸上に配置された高さの異なる第1および第2の対象物を光学的に同時に観察するための観察方法であって、同軸上に配置された第1および第2の部分反射ミラーの透過光により第1の対象物を観察するステップと、第1の部分反射ミラーと第2の部分反射ミラーとの間を往復後の透過光により第2の対象物を観察するステップとを備える。
この発明の実施の形態によれば、高さの異なる第一物面および第二物面の位置合わせマーク像を同時に倍率を変えることなく取り込むことができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による観察装置1Aの構造を説明するための概略図である。
図1は、この発明の実施の形態1による観察装置1Aの構造を説明するための概略図である。
図1を参照して、実施の形態1の観察装置1Aは、部分反射ミラー2,3と、ミラー保持ホルダ4と、ダイクロイックビームスプリッタ10と、光学顕微鏡19とを備える。光学顕微鏡19は、対物レンズ5と、ビームスプリッタ7と、撮像素子8と、照明光源9とを含む。ダイクロイックビームスプリッタ10は、オートコリメータ6からの出射光を観察装置1Aに導く。光学顕微鏡19は、観察装置1Aに固有のものである必要はなく、たとえば市販のものであってもよい。
部分反射ミラー2は、透明平板の一方の面に部分反射ミラー面2aが設けられている。同様に、部分反射ミラー3は、透明平板の一方の面に部分反射ミラー面3aが設けられている。部分反射ミラー面2a,3aは、平行に対向するとともに、両ミラー面が対物レンズ5の光軸(Z軸)に直交するように配置されている。部分反射ミラー面2a,3aの間隔は、調整可能となっている。部分反射ミラー面2a,3aの透過率と反射率との比は、いずれもほぼ1対1となっている。
観察装置1Aは、たとえば光検出器ユニット29の組み立て調整に使用される。光検出器ユニット29は、ホログラム素子21と、光検出器22と、ホログラムホルダ23と、接着層24とを備える。光検出器ユニット29は、光ピックアップ装置に搭載される。ホログラム素子21は、一方の面にホログラム面21aが設けられている。光検出器22は、一方の面に光検出器面22aが設けられている。
光検出器ユニット29の組み立て調整に上記の観察装置1Aを使用することで、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察することができる。これにより、それぞれの面に形成された位置合わせマークを同一像面に同時に結像させて位置合わせを行なうことが可能となる。
次に、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察可能にする仕組みについて説明する。たとえば、照明光源9からの光ビームがビームスプリッタ7で反射されて、対物レンズ5およびダイクロイックビームスプリッタ10を通り、ホログラム面21aおよび光検出器面22aに集光される。この集光点を「物点」と称する。物点から発せられる光線とは、当該集光点からの反射光に相当する。ここでは、光検出器面22aが第一物面、ホログラム面21aが第二物面にそれぞれ対応する。
光検出器面22a上の物点から発せられた光線(実線)は、部分反射ミラー面2a,3aを透過する。その後、当該光線は、ダイクロイックビームスプリッタ10、対物レンズ5およびビームスプリッタ7を通過して、像面に位置する撮像素子8に集光する。光検出器面22aと対物レンズ5との間隔は、光学顕微鏡19の鏡筒部全体を移動させることにより調整される。これにより、光検出器面22a(第一物面)の像が撮像素子8(像面)に結像するように制御される。
ホログラム面21a上の物点から発せられた光線(破線)は、部分反射ミラー面3aを透過し、部分反射ミラー面2aで反射される。次に、当該反射光は、部分反射ミラー面3aで反射され、部分反射ミラー面2aを透過する。その後、当該光線は、光検出器面22a上の物点と同様の経路をたどって、像面に位置する撮像素子8に集光する。
ここで、光検出器面22a上の物点から発せられる光線の光路長と、ホログラム面21a上の物点から発せられる光線の光路長とが同じになるように、部分反射ミラー面2a,3aの間隔などを調整する。これにより、像面に位置する撮像素子8において、光検出器面22a(第一物面)の像とホログラム面21a(第二物面)の像とが同時に結像する。その結果、光検出器面22a上の位置合わせマークとホログラム面21a上の位置合わせマークとを位置合わせすることが可能となる。
光路長の調整において、部分反射ミラー面2a,3aの間隔は、その光学的距離が、観測すべき光検出器面22aとホログラム面21aとの間の光学的距離の半分となるように設定される。光学的距離は、実際の距離×媒質の屈折率で定義される。光検出器面22a(第一物面)およびホログラム面21a(第二物面)は、照明光源9から発せられた光ビームにより照射される。
部分反射ミラー面2a,3aの透過率をそれぞれT1,T2とすると、光検出器面22a上の物点から撮像素子8に至る光量の割合Raは、下記のように表わされる。
Ra=T1・T2
一方、ホログラム面21a上の物点から撮像素子8に至る光量の割合Rbは、下記のように表わされる。
一方、ホログラム面21a上の物点から撮像素子8に至る光量の割合Rbは、下記のように表わされる。
Rb=T1・T2・(1−T1)・(1−T2)
ホログラム面21aおよび光検出器面22aを十分な明るさで観察するためには、部分反射ミラー面2a,3aの反射率/透過率比をともに1対1付近に設定するのがよい。このとき、光検出器面22a(第一物面)からの光線の25%が撮像素子8に到達し、ホログラム面21a(第二物面)からの光線の約6%が撮像素子8に到達する。
ホログラム面21aおよび光検出器面22aを十分な明るさで観察するためには、部分反射ミラー面2a,3aの反射率/透過率比をともに1対1付近に設定するのがよい。このとき、光検出器面22a(第一物面)からの光線の25%が撮像素子8に到達し、ホログラム面21a(第二物面)からの光線の約6%が撮像素子8に到達する。
上記のように、実施の形態1の観察装置1Aは、光学顕微鏡19において対物レンズ5と撮像素子8との間の距離が固定されているため、ホログラム面21aおよび光検出器面22aの観察倍率を同一にすることができる。そのため、像面に位置する撮像素子8において、光検出器面22a上の位置合わせマークのサイズとホログラム面21a上の位置合わせマークのサイズとを同一にできる。その結果、ホログラム面21aと光検出器面22aとの位置ずれ量の正確な確認が可能となる。
次に、観察装置1Aを用いたホログラム面21aと光検出器面22aとの位置合わせの方法について説明する。前述のように、光検出器面22a上の位置合わせマークおよびホログラム面21a上の位置合わせマークの像は、撮像素子8によって取り込まれる。その取得画像は、画像処理装置(図示せず)によって画像処理されて解析される。これにより、両位置合わせマークの相対的位置関係、すなわちずれ量が検出される。
この検出されたずれ量に対応する制御データが上記の画像処理装置からステージ制御装置に出力される。当該ステージ制御装置は、当該制御データに応じて前述した図示しないステージを駆動する。当該ステージを駆動することにより、ホログラム素子21の位置を調整することが可能となる。
図2は、図1の観察装置1Aにより調整固定された3波長光ピックアップ装置30の概略的な構成を示した断面図である。
図2を参照して、3波長光ピックアップ装置30は、メインハウジング50と、レーザユニット51とを備え、BD(Blu-ray Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)およびCD(Compact Disc)系の記録再生を行なう。レーザユニット51は、2波長半導体レーザ31と、青色半導体レーザ32と、ダイクロイックビームスプリッタ33と、回折素子34と、レーザユニット筐体36とを含む。
2波長半導体レーザ31は、波長650nm帯および780nm帯のレーザ光を出射する。両レーザ光のうち、780nm帯のレーザ光を用いてCD系の記録再生が行なわれ、650nm帯のレーザ光を用いてDVD系の記録再生が行なわれる。青色半導体レーザ32は、波長405nm帯のレーザ光を出射する。当該405nm帯のレーザ光を用いてBD系の記録再生が行なわれる。
回折素子34は、2波長半導体レーザ31から出射されたレーザ光を0次光と±1次光との3つの光スポットに分割する。回折素子34が設けられていることにより、3波長光ピックアップ装置30は、3ビーム法、DPP(Differential Push-Pull)法などを用いてトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。
ダイクロイックビームスプリッタ33は、波長405nm付近の波長のレーザ光を反射する一方、波長650nmおよび波長780nm付近の波長のレーザ光を透過する。また、ダイクロイックビームスプリッタ33は、2波長半導体レーザ31から出射されたレーザ光DLおよび青色半導体レーザ32から出射されたレーザ光BLをほぼ同一の光路に導く。すなわち、ダイクロイックビームスプリッタ33は、複数の半導体レーザから出射された光ビームを合波して出射する役割を果たす。
上述した2波長半導体レーザ31、青色半導体レーザ32、ダイクロイックビームスプリッタ33、および回折素子34は、レーザユニット筐体36に収められており、全体としてレーザユニット51を形成している。レーザユニット51は、メインハウジング50に取り付けられている。
メインハウジング50は、ホログラム素子21と、光検出器(Optical Integrated Circuit:OPIC)22と、ホログラムホルダ23と、偏光ビームスプリッタ41と、コリメートレンズ42と、広帯域1/4波長板43と、2波長立上げミラー44と、青立上げミラー45と、2波長対物レンズ46と、青対物レンズ47と、センサレンズ48と、コリメートレンズ駆動ユニット49とを含む。ホログラム素子21、光検出器22、およびホログラムホルダ23は、光検出器ユニット29を構成する。
2波長対物レンズ46および青対物レンズ47は、図示しないアクチュエータに搭載されている。当該アクチュエータは、2波長対物レンズ46および青対物レンズ47を光軸方向および光軸と直交する方向に駆動することができる。偏光ビームスプリッタ41は、レーザユニット51から放射されたレーザ光DBLを反射することによって、レーザ光DBLの方向を変更する。
ここで、レーザ光DBLを構成するレーザ光DLおよびBLは、いずれも直線偏光である。偏光ビームスプリッタ41は、レーザユニット51から放射されたレーザ光DBLを反射し、その偏光方位と直交する直線偏光を透過するように設計されている。後述するように、一般に、光源から放射されたレーザ光と光ディスクからの反射光とは、偏光方位が互いに約90度異なっている。偏光ビームスプリッタ41は、往路光を反射し、復路光を透過するように設計されている。
コリメートレンズ42は、偏光ビームスプリッタ41によって反射された光ビームをほぼ平行光とする。なお、ほぼ平行光には、完全な平行光も含まれるものとする。コリメートレンズ42は、コリメートレンズ駆動ユニット49に搭載されている。コリメートレンズ駆動ユニット49は、コリメートレンズ42を光軸方向に駆動する。3波長光ピックアップ装置30は、BD系の記録再生において、開口数の大きな青対物レンズ47を使用する。そのため、光ディスクの保護層の厚み誤差に起因する球面収差の影響が大きくなる。この球面収差は、コリメートレンズ42を駆動することにより補正される。
広帯域1/4波長板43は、波長405nm〜780nmの直線偏光を円偏光に変換し、逆に円偏光を直線偏光に変換する。直線偏光の光ビームが広帯域1/4波長板43を往復することにより、当該光ビームの偏光方位が90度回転する。2波長立上げミラー44は、波長650nm帯および780nm帯のレーザ光を反射し、波長405nm帯のレーザ光を透過する。反射されたレーザ光は、2波長対物レンズ46に入射する。一方、青立上げミラー45は、波長405nm帯のレーザ光を反射する。反射されたレーザ光は、青対物レンズ47に入射する。
2波長対物レンズ46は、CD系およびDVD系にレーザ光を集光し、光情報記録層に光スポットを形成する。青対物レンズ47は、BD系にレーザ光を集光し、光情報記録層に光スポットを形成する。ホログラム素子21は、光ディスクからの戻り光を回折して、複数の回折光線に分割する機能を有している。たとえば、ホログラム素子21は、入射するレーザ光の80%をそのまま0次光として透過し、残りの20%を±1次光として2つに分割して出射する。
センサレンズ48は、シリンドリカル面をもつレンズである。センサレンズ48は、光ディスクからの反射光に非点収差を与える。センサレンズ48の挿入によって、非点収差法によるフォーカス誤差信号の検出が可能となる。光検出器22は、非点収差を与えられた光ビームを受光し、各種のサーボ信号に変換する。
次に、図2を参照して、3波長光ピックアップ装置30の動作について説明する。
2波長半導体レーザ31から出射された波長650nm帯のレーザ光DLは、ダイクロイックビームスプリッタ33を透過する。当該透過光は、偏光ビームスプリッタ41で反射され、その方向が90度変更される。当該反射光は、コリメートレンズ42によって平行光に変換される。
2波長半導体レーザ31から出射された波長650nm帯のレーザ光DLは、ダイクロイックビームスプリッタ33を透過する。当該透過光は、偏光ビームスプリッタ41で反射され、その方向が90度変更される。当該反射光は、コリメートレンズ42によって平行光に変換される。
平行光化されたレーザ光DLは、広帯域1/4波長板43を透過して円偏光になる。当該円偏光の光ビームは、2波長立上げミラー44で反射されることにより、光ディスクの方向に変更される。このように光ディスクの方向に変更されることを、光ディスクの方向に立ち上げられるとも称する。当該立ち上げられた光ビームは、2波長対物レンズ46によって光ディスクの記録再生面に集光される。
光ディスクの記録再生面で反射された光ビームは、往路と逆の経路をたどる。すなわち、当該反射光は、2波長対物レンズ46、2波長立上げミラー44、および広帯域1/4波長板43を透過し、往路の光ビームとは直交する直線偏光となる。当該直線偏光の光ビームは、コリメートレンズ42を通って、偏光ビームスプリッタ41を透過する。当該透過光は、センサレンズ48、ホログラム素子21、および光検出器22という経路で信号検出光学系に導かれる。
一方、青色半導体レーザ32から出射された波長405nm帯のレーザ光BLは、ダイクロイックビームスプリッタ33で反射される。当該反射光は、偏光ビームスプリッタ41でさらに反射され、その方向が90度変更される。当該反射光は、コリメートレンズ42によって平行光に変換される。
平行光化されたレーザ光BLは、広帯域1/4波長板43を透過して円偏光になる。当該円偏光の光ビームは、2波長立上げミラー44を透過する。当該透過光は、青立上げミラー45により反射されて、光ディスクの方向に立ち上げられる。当該立ち上げられた光ビームは、青対物レンズ47によって光ディスクの記録再生面に集光される。
光ディスクの記録再生面で反射された光ビームは、往路と逆の経路をたどる。すなわち、当該反射光は、青対物レンズ47、青立上げミラー45、2波長立上げミラー44、および広帯域1/4波長板43を透過し、往路の光ビームとは直交する直線偏光となる。当該直線偏光の光ビームは、コリメートレンズ42を通って、偏光ビームスプリッタ41を透過する。当該透過光は、センサレンズ48、ホログラム素子21、および光検出器22という経路で信号検出光学系に導かれる。
以上のように、図2の3波長光ピックアップ装置30では、復路の光学系について、広帯域1/4波長板43から光検出器22に至る光学系がBD、DVD、CDで共通となっている。BD、DVD、CDともに、トラック誤差信号、フォーカス誤差信号および再生信号を共通の光検出器22で検出する。また、特に調整を簡単化するため、BDおよびDVDの再生信号検出用の受光部を同一にしている。
上記のように、実施の形態1の3波長光ピックアップ装置30では、光源は複数備えられているものの、信号検出光学系は1系統にまとめられている。これにより、3波長光ピックアップ装置30の部品点数を少なくすることができ、装置の小型化およびコストの低減に有利な構造となっている。
3波長光ピックアップ装置30に搭載されている光検出器ユニット29について、以下にさらに詳しく説明する。
図3は、光検出器ユニット29の構成を示した断面図である。図3を参照して、光検出器ユニット29は、ホログラム素子21と、光検出器22と、ホログラムホルダ23と、接着層24とを備える。
図4は、ホログラム素子21の構成を示した正面図である。
図4を参照して、ホログラム素子21は、6分割にパターニングされたホログラム210を含む。ホログラム210のそれぞれの領域を透過する光ビームは、異なる回折角により回折され、光検出器22上に落射する。
図4を参照して、ホログラム素子21は、6分割にパターニングされたホログラム210を含む。ホログラム210のそれぞれの領域を透過する光ビームは、異なる回折角により回折され、光検出器22上に落射する。
図5は、光検出器22の構成を示した正面図である。
図5を参照して、光検出器22は、複数の光検出部221〜227を含む。ホログラム素子21のホログラム210で回折された光ビームは、それぞれ対応する光検出部221〜227に入射する。当該入射光に基づいて、トラッキング誤差信号が生成される。ホログラム素子21と光検出器22とに位置ずれがあると、光検出部221〜227の対応する箇所に回折光が入射しなくなる。この場合、光検出器ユニット29は、トラッキング誤差信号を検出できなくなる。
図5を参照して、光検出器22は、複数の光検出部221〜227を含む。ホログラム素子21のホログラム210で回折された光ビームは、それぞれ対応する光検出部221〜227に入射する。当該入射光に基づいて、トラッキング誤差信号が生成される。ホログラム素子21と光検出器22とに位置ずれがあると、光検出部221〜227の対応する箇所に回折光が入射しなくなる。この場合、光検出器ユニット29は、トラッキング誤差信号を検出できなくなる。
図1に戻って、ホログラム素子21と光検出器22との間隔は、数mm以上になる。ホログラム素子21と光検出器22との位置ずれについては、XY面内で数十μm、Z方向で百μm程度の精度で調整固定する必要がある。この位置合わせのための位置合わせマークの観察に、観察装置1Aが用いられる。ホログラム素子21は、ホログラムホルダ23を介して図示しないステージに取り付けられている。当該ステージにより、ホログラム素子21は、XYZ方向および光軸回転方向の調整が可能となる。
ホログラム素子21のZ方向の調整は、上記の図示しないステージのほか、ホログラム素子21とホログラムホルダ23との間に接着層24を挟むことによっても可能である。ホログラム素子21の押圧力により接着層24の厚みを制御して、ホログラム素子21の高さを調整する。このとき、ホログラム素子21が部分反射ミラー面3aに対して、極端に傾くことがないよう、オートコリメータ6を用いて確認しておく。
以上のように、実施の形態1による観察装置1Aは、たとえば光検出器ユニット29の組み立て調整に使用される。これにより、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察することができる。その結果、それぞれの面に形成された位置合わせマークを同一像面に同時に結像させて位置合わせを行なうことが可能となる。さらに、光学顕微鏡19において対物レンズ5と撮像素子8との間の距離が固定されているため、ホログラム面21aおよび光検出器面22aの観察倍率を同一にすることができる。
[実施の形態2]
図6は、この発明の実施の形態2による観察装置1Bの構造を説明するための概略図である。
図6は、この発明の実施の形態2による観察装置1Bの構造を説明するための概略図である。
図6を参照して、実施の形態2の観察装置1Bは、対物レンズ5と、部分反射ミラー11と、ミラー保持ホルダ12と、光学顕微鏡19とを備える。対物レンズ5は、ミラー保持ホルダ12により、部分反射ミラー11と一体化している。光学顕微鏡19は、ビームスプリッタ7と、撮像素子8と、照明光源9とを含む。光学顕微鏡19は、観察装置1Bに固有のものである必要はなく、たとえば市販のものであってもよい。
部分反射ミラー11は、透明平板の片側の面に外形が円形状のミラー面11aが設けられており、透明平板の反対側の面にはパターン形状が円環状のダイクロイックビームスプリッタ面11bが設けられている。実施の形態2では、ミラー面11aとダイクロイックビームスプリッタ面11bとの間の距離は固定となっている。
観察装置1Bは、たとえば光検出器ユニット29の組み立て調整に使用される。光検出器ユニット29は、ホログラム素子21と、光検出器22と、ホログラムホルダ23と、接着層24とを備える。光検出器ユニット29は、光ピックアップ装置に搭載される。ホログラム素子21は、一方の面にホログラム面21aが設けられている。光検出器22は、一方の面に光検出器面22aが設けられている。
光検出器ユニット29の組み立て調整に上記の観察装置1Bを使用することで、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察することができる。これにより、実施の形態1と同様に、それぞれの面に形成された位置合わせマークを同一像面に同時に結像させて位置合わせを行なうことが可能となる。
次に、ホログラム面21aと光検出器面22aとを同時に観察可能にする仕組みについて説明する。たとえば、照明光源9からの光ビームがビームスプリッタ7で反射されて、対物レンズ5および部分反射ミラー11を通り、ホログラム面21aおよび光検出器面22aに集光される。この集光点を実施の形態1と同様に「物点」と称する。物点から発せられる光線とは、当該集光点からの反射光に相当する。ここでは、光検出器面22aが第一物面、ホログラム面21aが第二物面にそれぞれ対応する。
光検出器面22a上の物点から発せられた光線(実線)は、ダイクロイックビームスプリッタ面11bを透過する。その後、当該光線は、対物レンズ5およびビームスプリッタ7を通過して、像面に位置する撮像素子8に集光する。光検出器面22aと対物レンズ5との間隔は、たとえば、ミラー保持ホルダ12を介して対物レンズ5を移動させることにより調整される。これにより、光検出器面22a(第一物面)の像が撮像素子8(像面)に結像するように制御される。
ホログラム面21a上の物点から発せられた光線(破線)は、まず、ミラー面11aで反射される。次に、当該反射光は、ダイクロイックビームスプリッタ面11bで反射される。その後、当該光線は、光検出器面22a上の物点と同様の経路をたどって、像面に位置する撮像素子8に集光する。
ここで、光検出器面22a上の物点から発せられる光線の光路長と、ホログラム面21a上の物点から発せられる光線の光路長とが同じになるように、ミラー保持ホルダ12での固定前に、ミラー面11aとダイクロイックビームスプリッタ面11bとの間隔を予め調整しておく。これにより、像面に位置する撮像素子8において、光検出器面22a(第一物面)の像とホログラム面21a(第二物面)の像とが同時に結像する。その結果、光検出器面22a上の位置合わせマークとホログラム面21a上の位置合わせマークとを位置合わせすることが可能となる。
さらに、実施の形態2では、たとえば、ホログラム面21a(第二物面)の観測光波長を赤色に、光検出器面22a(第一物面)の観測光波長を青色に設定できる。このとき、ダイクロイックビームスプリッタ面11bは、青色の観測光を透過し、赤色の観測光を反射するように選択される。これにより、ミラー面11aおよびダイクロイックビームスプリッタ面11bにおいて光ビームの損失が生じないため、撮像素子8における観察像の明るさを同一にすることができる。
上述したように、実施の形態2では、ミラー面11aとダイクロイックビームスプリッタ面11bとの間の距離は固定となっている。そのため、観察装置1Bは、光検出器面22a(第一物面)とホログラム面21a(第二物面)との距離がほぼ固定となっている場合に使用される。
以上のように、実施の形態2による観察装置1Bは、対物レンズ5と部分反射ミラー11とが一体化している。さらに、部分反射ミラー11は、透明平板の片側の面に外形が円形状のミラー面11aが設けられており、透明平板の反対側の面にはパターン形状が円環状のダイクロイックビームスプリッタ面11bが設けられている。これにより、実施の形態1の観察装置1Aでの作用効果に加えて、撮像素子8における観察像の明るさを同一にすることができる。
本発明は、高さの異なる2個の対象物の位置合わせマークを相対的に位置合わせするため、光学的に同時に観測する観察装置および観察方法として利用可能である。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1A,1B 観察装置、2,3,11 部分反射ミラー、2a,3a 部分反射ミラー面、4 ミラー保持ホルダ、5,61,63,65 対物レンズ、6 オートコリメータ、7 ビームスプリッタ、8 撮像素子、9 照明光源、10,33 ダイクロイックビームスプリッタ、11a ミラー面、11b ダイクロイックビームスプリッタ面、12 ミラー保持ホルダ、19 光学顕微鏡、21 ホログラム素子、21a ホログラム面、22 光検出器、22a 光検出器面、23 ホログラムホルダ、24 接着層、29 光検出器ユニット、30 3波長光ピックアップ装置、31 2波長半導体レーザ、32 青色半導体レーザ、34 回折素子、36 レーザユニット筐体、41 偏光ビームスプリッタ、42 コリメートレンズ、43 広帯域1/4波長板、44 波長立上げミラー、45 青立上げミラー、46 2波長対物レンズ、47 青対物レンズ、48 センサレンズ、49 コリメートレンズ駆動ユニット、50 メインハウジング、51 レーザユニット、60 光源、62,67 ハーフミラー、64,66 プリズム、68 第一物面、69 第二物面、70 像面、100 観測装置、210 ホログラム、221〜227 光検出部。
Claims (10)
- 同軸上に配置された高さの異なる第1および第2の対象物を光学的に同時に観察するための観察装置であって、
前記同軸上に配置された第1および第2の部分反射ミラーと、
前記第1および第2の部分反射ミラーを経由して、前記第1および第2の対象物からの光を検出する光学的観察系とを備え、
前記光学的観察系は、前記第1の対象物については前記第1および第2の部分反射ミラーの透過光により観察し、前記第2の対象物については前記第1の部分反射ミラーと前記第2の部分反射ミラーとの間を往復後の透過光により観察する、観察装置。 - 前記第1の部分反射ミラーと前記第2の部分反射ミラーとの間の光学的距離は、前記第1の対象物と前記第2の対象物との間の光学的距離の半分である、請求項1に記載の観察装置。
- 前記第1および第2の部分反射ミラーの反射率と透過率との比は、いずれも1対1である、請求項1に記載の観察装置。
- 前記第1の部分反射ミラーは外形が円形状であり、前記第2の部分反射ミラーは形状が円環状である、請求項1に記載の観察装置。
- 前記第1の部分反射ミラーは、外形が円形状のミラー面を有し、前記第2の部分反射ミラーは、形状が円環状のダイクロイックビームスプリッタ面を有する、請求項1に記載の観察装置。
- 前記第1の対象物は、前記ダイクロイックビームスプリッタ面を透過する青色の観測光により観察され、前記第2の対象物は、前記ダイクロイックビームスプリッタ面を反射する赤色の観測光により観察される、請求項5に記載の観察装置。
- 前記光学的観察系は、
前記第1および第2の対象物からの光を集光する対物レンズと、
前記集光された光を受光する撮像素子とを含み、
前記対物レンズと前記撮像素子との間の距離は、固定されている、請求項1に記載の観察装置。 - 前記光学的観察系は、
前記第1および第2の対象物からの光を集光する対物レンズを含み、
前記対物レンズと前記第1および第2の部分反射ミラーとの間の距離は、固定されている、請求項1に記載の観察装置。 - 前記第1の対象物は、光検出器ユニットの光検出器であり、前記第2の対象物は前記光検出器ユニットのホログラム素子である、請求項1〜8のいずれかに記載の観察装置。
- 同軸上に配置された高さの異なる第1および第2の対象物を光学的に同時に観察するための観察方法であって、
前記同軸上に配置された第1および第2の部分反射ミラーの透過光により前記第1の対象物を観察するステップと、
前記第1の部分反射ミラーと前記第2の部分反射ミラーとの間を往復後の透過光により前記第2の対象物を観察するステップとを備える、観察方法。
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---|---|---|---|---|
JP2016038213A (ja) * | 2014-08-05 | 2016-03-22 | 株式会社ミツトヨ | 外形寸法測定装置及び外形寸法測定方法 |
JP2018101107A (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | 大日本印刷株式会社 | 観察具 |
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2010
- 2010-09-29 JP JP2010218562A patent/JP2012073133A/ja not_active Withdrawn
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