JP4421755B2 - Lens adjustment device and lens adjustment method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク方式の情報記億媒体、例えばDVD(Digita1 Versatile Disk)、に情報を読み書きする光学レンズ、またはレーザ加工機、レーザ顕微鏡などにおいて光を結橡して光スポットを形成する光学レンズの調整装置及び調整方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
光ディスク方式の高密度情報記憶媒体から情報を読み取り、またこの高密度情報記録媒体に情報を記億するためには、光源から出射された光を目的の場所に正確に照射できる光学系(光ピックアップ)が必要である。そのため、特に、光学系の対物レンズは、それ自体に厳格な光学的特性が要求されるだけでなく、目的の場所に精度良く固定されなければならない。
【0003】
そこで、対物レンズの検査又は調整の方法として、図1に示すように、対物レンズ1を介して出射した光(例えば、レーザ光)2をレンズ検査用の参照基準3(例えば、光ディスク)に照射し、この参照基準3からの反射光を検出し、この検出から得られた再生信号4を基準信号5と比較し、これら再生信号4と基準信号5との位相差6を最小にするように又はその位相差が所定の許容値に収まるように、対物レンズ1の傾き等を調整すること(ジッタ法)が考えられる。
【0004】
しかし、一般に対物レンズ1の特性は個々に異なり、対物レンズ1の傾斜量等と位相差6との間には一定した関係がなく、図2に示すように、1つの対物レンズ1Aと別の対物レンズ1Bでは、著しく異なる特性(レンズ傾斜角―位相特性)を示すことがある。また、対物レンズの傾斜調整と信号の対比とを繰り返し行なわなければならないし、どの段階で調整を完了するかの客観的判断が難しい。さらに、再生信号4から対物レンズ1の傾斜等を十分に把握できない。
【0005】
一方、近年、ノート型パソコン等の携帯用コンピュータの普及及び薄型化と共に、光ピックアップも薄型化が必要とされている。そのため、対物レンズの調整に必要な機構は光ピックアップに搭載しない構成を採用する試みがなされている。この場合、対物レンズの調整時、該対物レンズの外側に配置された調整装置によって対物レンズを支持し、調整後、接着剤によって対物レンズを光ピックアップに固定する方法が採られる。
【0006】
ところで、対物レンズがその光軸と直交する方向にずれると、この対物レンズを介して入射された光の受像位置(スポット位置)がずれ、そのためにトラッキング信号にDCオフセットが発生し、トラッキングサーボが不安定になる。したがって、対物レンズは、その傾きだけでなく、光軸と直交する方向にも調整する必要がある。
【0007】
しかし、対物レンズが傾くと受像位置もずれる。そのため、光軸と直交する方向に対する対物レンズの調整を行なうためには、その前に対物レンズの傾きを矯正しておく必要がある。
【0008】
そこで、本発明は、新たなレンズの調整装置及び調整方法を提供することを目的とする。
【0009】
【発明の概要】
本発明のレンズ調整装置は、光源とレンズと受像素子とを有する光ピックアップのレンズ調整装置において、上記光ピックアップを上記レンズ調整装置の光軸に対して固定する固定台と、上記レンズからの光を透過及び回折させて得られた異なる次数の回折光を干渉させて干渉像を形成すると共に上記レンズから出射した光を反射して上記レンズに入射させる半透過回折手段と、上記半透過回折手段を上記光軸に対して移動させる移動手段と、上記干渉像をもとに上記光軸に対する上記レンズの傾斜を求める収差計測手段と、上記収差計測手段で求めた傾斜をもとに上記光軸に対する上記レンズの傾斜を調整する傾斜調整手段と、上記受像素子が受光した上記半透過回折手段からの反射光をもとに上記光軸と直交する方向に上記レンズの位置を調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
また、本発明は、光源とレンズと受像素子とを有する光ピックアップを、レンズ調整装置を用いて調整するレンズ調整方法において、上記光ピックアップを上記レンズ調整装置の光軸に対して固定する工程と、上記レンズからの光を半透過回折格子で透過及び回折させて得られた異なる次数の回折光を干渉させて干渉像を形成すると共に、上記レンズからの光を上記半透過回折格子で反射し、上記レンズを介して上記受像素子に投射する工程と、
上記半透過回折格子を上記光軸に対して移動させる工程と、上記干渉像から上記レンズの収差を求める工程と、上記収差をもとに上記光軸に対する上記レンズの傾きを調整する工程と、上記受像素子で受像した上記半透過回折手段からの反射光をもとに上記光軸と直交する方向に上記レンズの位置を調整する工程とを備えたことを特徴とする。このレンズ調整方法はまた、傾きと位置が調整されたレンズを光ピックアップに固定する工程を含むものであってもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の複数の形態について説明する。まず、図3は、光ディスク方式の情報記億媒体、例えばDVD(Digita1 Versatile Disk)、に情報を読み書きする光学レンズ、またはレーザ加工機、レーザ顕微鏡などにおいて光を結橡して光スポットを形成する光学レンズ調整システム10の全体を示す。
【0012】
調整システム10によって調整されるレンズ(以下、「対物レンズ」という。)12は、光ピックアップ14に収容されている。対物レンズ12は、その調整が完了するまで、光ピックアップ14に対して移動可能である。光ピックアップ14は、電荷結合素子などの撮像素子又は受像素子16と、光(例えば、レーザ光)を発生する光源18と、光源18で発生した光を対物レンズ12から出射する第1の光学系と、対物レンズ12から入射された光を受像素子16に導く第2の光学系を有する。第1の光学系には、光源18で発生した光を平行な光に加工するコリメータレンズ20と、この平行な光を反射して対物レンズ12から出射させるミラー22を有する。第2の光学系は、コリメータレンズ20とミラー22との間に配置され、対物レンズ12から入射してミラー22で反射した光を受像素子16に導くハーフミラー24を有する。このように構成された光ピックアップ14は、対物レンズ12の調整時、以下に説明する調整システム10に対して固定される。
【0013】
調整システム10は光軸(固定軸)26を有する。光軸26は、以下に説明するレンズ調整の基本となる軸である。レンズ調整時、光ピックアップ14は図示しない固定台に支持され、対物レンズ12はその光軸が光軸26とほぼ一致するように調整装置28に支持される。ただし、対物レンズ12の光軸は、この時点で光軸26に一致している必要はない。調整システム10はまた、回折手段である回折格子30を有する。回折格子30は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、またはガラスなど透明な材料からなる板からなり、この板の一方の表面(回折面)に所定のピッチをあけて平行に並ぶ複数の溝が形成されている。また、溝が形成されている表面には、アルミニウム、クロム、銀、金など反射性材料からなる薄い反射膜が形成されている。したがって、回折格子30に入射された光は異なる次数の複数の回折光に回折されると同時に、一部の光が回折格子で反射して入射経路を逆方向に送られる。溝のピッチは、例えば、調整対象である光学レンズが光ディスクの情報読取・書込用の対物レンズの場合、この光ディスクのトラック間の距離に等しくするのが好ましい。
【0014】
回折格子30は、光軸26に対して垂直に、また回折面が対物レンズ12の焦点にほぼ一致させて配置される。回折格子30はまた、該回折格子30を光軸26に直交する方向(図3の左右方向)に移動させる移動装置32に連結されている。なお、移動装置32には、回折格子30を微小量づつ移動できる、ピエゾ素子・直流モータ・又は分解能の高いステッピングモータを有するリニアステージが好適に利用できる。回折格子30を挟んで対物レンズ12の反対側には、対物レンズ12と回折格子30を透過した光を平行な光に復調するコリメータレンズ34と、コリメータレンズ34を透過した平行光を再び結像する結像レンズ36と、結像レンズ36を透過した光を受光する撮像素子(例えば、電荷結合素子)38が配置されている。
【0015】
撮像素子38は、収差計測装置40に電気的に接続されている。収差計測装置40は、撮像素子38で受光した像を表示する表示装置42と、表示装置42に表示された像をもとに対物レンズ12の収差を計測する収差演算装置44を有する。収差計測装置40は、上述した調整装置28と移動装置32の駆動を制御する制御装置46に電気的に接続されている。
【0016】
調整システム10はまた、光軸26と対物レンズ12の光軸との位置ずれを検出する位置ずれ検出装置48を有する。この位置ずれ検出装置48は、調整システム10に対して光ピックアップ14が図示するように設定された状態で、受像素子16で受像された光スポットが該受像素子16の適正位置に受像されているか否か、すなわち光軸26に対する対物レンズ12の光軸の位置ずれを検出するために、光ピックアップ14の受像素子16と電気的に接続される。位置ずれ検出装置48はまた、制御装置46に電気的に接続されている。
【0017】
以上の構成を供えた調整システム10による対物レンズ12の調整時、光源18で発生した光は、コリメータレンズ20によって平行な光となり、ハーフミラー24を通り、ミラー22で反射し、対物レンズ12から出射する。対物レンズ12から出射した光は、回折格子30、特に溝が形成されている回折面で焦点を結ぶ。また、回折格子30を透過した光は、0次回折光、±1次回折光、・・・±n次回折光に分かれ、コリメータレンズ34、結像レンズ36を介し、撮像素子38に投射される。ここで、回折格子30は、撮像素子38の投影面で、0次回折光50と+1次回折光52が部分的に干渉し、また0次回折光50と−1次回折光54が干渉するように設計されている。したがって、撮像素子38に投射された像を再生する表示装置42には、図4(a)、(b)に示すように、0次回折光50と+1次回折光52の干渉像(干渉縞)と、0次回折光50と−1次回折光54の干渉像(干渉縞)が映し出される。
【0018】
干渉縞の形は、対物レンズ12の傾斜方向に応じて異なる。例えば、対物レンズ12が回折格子30の溝の長手方向と平行であるが、この溝と直交する方向(溝の横断方向)に傾いている場合、図4(a)に示す干渉縞が現れる。また、対物レンズ12が回折格子30の溝の横断方向に平行であるが、この溝の長手方向に傾いている場合、図4(b)に示す干渉縞が現れる。
【0019】
このとき、制御装置46からの信号に基づいて移動装置32を駆動し、回折格子30を図3の左右方向(溝の横断方向)に移動させると、0次回折光の位相の変化と+1次回折光および−1次回折光の位相の変化との間にずれを生じ、干渉縞の各点における光強度が変化する。例えば、図4(a)中の点aの光強度Iaの変化は図5に示す波形(正弦波)を描き、図4(a)中の点bの光強度Ibの変化は図5に示す波形(正弦波)を描き、両光強度波形の間に位相差φが見られる。したがって、例えば点aの位相を基準として、この点aの位相と図4(a)のX軸上における別の複数の点の位相との差をグラフにプロットすると、図6に示す2次曲線が得られ、この2次曲線の2次の係数が横断方向に関する対物レンズ12の傾きを表す。なお、X軸は、図示するように、0次回折光の中心と±1次回折光の中心とを結ぶ線(中心線)上にある干渉縞の中心点(点aに相当)を通り、その中心線に直交する線である。
【0020】
同様に、点aの位相を基準として、この点aの位相と図4(b)に示すY、Y’軸上における別の複数の点の位相との差をグラフにプロットすると、図6に示す2次曲線と同様の2次曲線が得られ、この2次曲線の2次の係数が長手方向に関する対物レンズ12の傾きを表す。なお、Y、Y’軸は、図示するように、点aを通り、中心線と例えば45°の角度を成す方向の線である。
【0021】
以上のようにして対物レンズ12の傾きを求める演算は、収差演算装置44で自動的に行なうことができる。
【0022】
収差演算装置44で演算された対物レンズ12の傾きは、制御装置46に出力される。制御装置46は、収差演算装置44から得られた対物レンズ12の傾きをもとに、調整装置28を駆動し、対物レンズ12の傾きを補正する。
【0023】
次に、対物レンズ12の位置ずれ調整が行なわれる。この位置ずれ調整は、光ピックアップ14の受像素子16に受像される光を利用して行なわれる。具体的に、光ピックアップ14において、対物レンズ12から回折格子30に投射された光の一部は、該回折格子30で反射する。この反射光は、対物レンズ12に入射し、ミラー22、ハーフミラー24で反射し、図7に示すように、受像素子16に投射される。受像素子16は、受像した光スポット56の位置に対応する信号を位置ずれ検出装置48に出力する。位置ずれ検出装置48は、受像素子16から提供された信号をもとに、光軸26に対する光スポット56の位置ずれ量を検出して制御装置46に出力する。
【0024】
位置ずれ量の検出を説明する。いま、対物レンズ12の光軸が調整システム10の光軸26に一致していれば、受像素子16に投射された光スポット56は、点線58で示された場所(基準位置)に存在する。しかし、対物レンズ12の光軸が調整システム10の光軸26に不一致の場合、光スポット56は図7に実線で示す位置に存在する。したがって、本実施形態の位置ずれ検出装置48では、図7に示すように、光スポットの基準位置の中心を通るX軸60とこれに垂直なY軸62を仮想する。また、これら2つの軸60、62によって分割された4つの領域I,II,III,IVを仮想する。そして、位置ずれ検出装置48は、各領域I,II,III,IVの中で光スポット56の示す面積又は光強度(各領域における光強度を積分した値)を求め、X軸60に平行な方向(X方向)とY軸62に平行な方向(Y方向)に関し、基準位置に対する光スポット56の位置ずれΔx、Δyを計算する。このようにして計算された位置ずれΔx、Δyは制御装置46に送られる。そして、制御装置46は、調整装置28を駆動し、光スポット56の中心が光軸26に一致するように(すなわち、位置ずれΔx、Δyを消去するように)、対物レンズ12を移動する。
【0025】
このように、光軸26に対する傾斜と位置ずれが調整された対物レンズ12は、接着剤等により光ピックアップ14に固定される。また、対物レンズ12が固定された光ピックアップ14は、その後、対応する装置に搭載される。
【0026】
なお、以上の説明では、受像素子16の受像領域をX軸とY軸を用いて4分割し、分割された各領域に投射された光スポットの面積又は光強度から対物レンズ12の位置ずれを計算したが、受像領域の分割方法及び分割数等な任意に設定可能である。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明のレンズ調整装置およびレンズ調整方法によれば、1回の調整操作で、基準となる軸に対するレンズの傾きや位置ずれを調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のジッター式光ピックアップのレンズ調整の概略図。
【図2】 従来例の説明図。
【図3】 本発明にかかるレンズ調整装置の概略構成図。
【図4】 回折格子で回折された回折光の干渉縞を示す図。
【図5】 回折格子の微小変位による光強度変化を示す図
【図6】 干渉縞の位相分布を示す図。
【図7】 受像素子に投射された光スポットを示す図。
【符号の説明】
10:光学レンズ調整システム
12:対物レンズ
14:光ピックアップ
16:受像素子
18:光源
28:調整装置
40:収差計測装置
44:収差演算装置
46:制御装置
48:位置ずれ検出装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical lens that reads and writes information on an information storage medium of an optical disk system, such as a DVD (Digita1 Versatile Disk), or an optical lens that combines light in a laser processing machine, a laser microscope, etc. to form a light spot. The present invention relates to an adjusting device and an adjusting method.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In order to read information from an optical disk type high-density information storage medium and to store information on the high-density information recording medium, an optical system (optical pickup) that can accurately irradiate the target location with light emitted from the light source )is required. Therefore, in particular, the objective lens of the optical system is not only required to have strict optical characteristics, but must be accurately fixed at a target location.
[0003]
Therefore, as a method for inspecting or adjusting the objective lens, as shown in FIG. 1, light (for example, laser light) 2 emitted through the
[0004]
However, in general, the characteristics of the
[0005]
On the other hand, in recent years, along with the popularization and thinning of portable computers such as notebook personal computers, the optical pickup is also required to be thinned. Therefore, an attempt has been made to adopt a configuration in which the mechanism necessary for adjusting the objective lens is not mounted on the optical pickup. In this case, at the time of adjustment of the objective lens, a method is adopted in which the objective lens is supported by an adjustment device arranged outside the objective lens, and after adjustment, the objective lens is fixed to the optical pickup with an adhesive.
[0006]
By the way, if the objective lens is displaced in the direction perpendicular to the optical axis, the image receiving position (spot position) of the light incident through the objective lens is displaced, and therefore a DC offset is generated in the tracking signal, and the tracking servo is activated. It becomes unstable. Therefore, the objective lens needs to be adjusted not only in its inclination but also in a direction perpendicular to the optical axis.
[0007]
However, when the objective lens is tilted, the image receiving position is also shifted. Therefore, in order to adjust the objective lens in the direction orthogonal to the optical axis, it is necessary to correct the inclination of the objective lens before that.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a new lens adjustment device and adjustment method.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION
The lens adjustment device of the present invention is a lens adjustment device for an optical pickup having a light source, a lens, and an image receiving element, and a fixing base for fixing the optical pickup to the optical axis of the lens adjustment device ; A transflective means for interfering with diffracted light of different orders obtained by transmitting and diffracting light to form an interference image and reflecting the light emitted from the lens to enter the lens, and the transflective diffraction moving means for moving relative to the optical axis means, and the aberration measuring means for determining the inclination of the lens with respect to the optical axis based on the interference image, the light based on the gradient calculated above aberration measuring means a tilt adjusting means for adjusting the inclination of the lens with respect to the axis, the position of the lens in a direction perpendicular to the optical axis based on the light reflected from the semi-transmissive diffraction means image-receiving element has received Characterized by comprising a position adjusting means for adjusting.
[0010]
According to another aspect of the present invention, there is provided a lens adjustment method for adjusting an optical pickup having a light source, a lens, and an image receiving element using a lens adjustment device, and the step of fixing the optical pickup to the optical axis of the lens adjustment device. And interference light with different orders obtained by transmitting and diffracting the light from the lens with a semi-transmissive diffraction grating to form an interference image and reflecting the light from the lens with the semi-transmissive diffraction grating. And projecting the image receiving element through the lens;
Moving the transflective grating with respect to the optical axis ; obtaining the aberration of the lens from the interference image; adjusting the inclination of the lens with respect to the optical axis based on the aberration; And a step of adjusting the position of the lens in a direction orthogonal to the optical axis based on the reflected light from the transflective means received by the image receiving element. This lens adjustment method may also include a step of fixing the lens whose tilt and position are adjusted to the optical pickup.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, FIG. 3 shows a light spot formed by ligating light on an optical lens type information storage medium such as a DVD (Digita 1 Versatile Disk), an optical lens that reads and writes information, a laser processing machine, a laser microscope, or the like. 1 shows an entire optical
[0012]
A lens (hereinafter referred to as “objective lens”) 12 that is adjusted by the
[0013]
The
[0014]
The diffraction grating 30 is disposed perpendicular to the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
When the
[0018]
The shape of the interference fringes varies depending on the tilt direction of the
[0019]
At this time, when the moving
[0020]
Similarly, when the phase of the point a is used as a reference and the difference between the phase of the point a and the phases of other points on the Y and Y ′ axes shown in FIG. 4B is plotted on a graph, FIG. A quadratic curve similar to the quadratic curve shown is obtained, and the quadratic coefficient of the quadratic curve represents the inclination of the
[0021]
The calculation for obtaining the tilt of the
[0022]
The inclination of the
[0023]
Next, the positional deviation adjustment of the
[0024]
The detection of the displacement amount will be described. If the optical axis of the
[0025]
As described above, the
[0026]
In the above description, the image receiving area of the
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the lens adjustment device and the lens adjustment method of the present invention, it is possible to adjust the tilt and displacement of the lens with respect to the reference axis with a single adjustment operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of lens adjustment of a conventional jitter optical pickup.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional example.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a lens adjustment device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing interference fringes of diffracted light diffracted by a diffraction grating.
FIG. 5 is a diagram showing a change in light intensity due to a minute displacement of a diffraction grating. FIG. 6 is a diagram showing a phase distribution of interference fringes.
FIG. 7 is a diagram showing a light spot projected on an image receiving element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Optical lens adjustment system 12: Objective lens 14: Optical pick-up 16: Image receiving element 18: Light source 28: Adjustment apparatus 40: Aberration measuring apparatus 44: Aberration calculation apparatus 46: Control apparatus 48: Position shift detection apparatus
Claims (3)
上記光ピックアップを上記レンズ調整装置の光軸に対して固定する固定台と、
上記レンズからの光を透過及び回折させて得られた異なる次数の回折光を干渉させて干渉像を形成すると共に上記レンズから出射した光を反射して上記レンズに入射させる半透過回折手段と、
上記半透過回折手段を上記光軸に対して移動させる移動手段と、
上記干渉像をもとに上記光軸に対する上記レンズの傾斜を求める収差計測手段と、
上記収差計測手段で求めた傾斜をもとに上記光軸に対する上記レンズの傾斜を調整する傾斜調整手段と、
上記受像素子が受光した上記半透過回折手段からの反射光をもとに上記光軸と直交する方向に上記レンズの位置を調整する位置調整手段とを備えたこと
を特徴とするレンズ調整装置。In a lens adjustment device for an optical pickup having a light source, a lens, and an image receiving element,
A fixing base for fixing the optical pickup to the optical axis of the lens adjusting device ;
Transflective diffraction means for forming an interference image by interfering with diffracted lights of different orders obtained by transmitting and diffracting light from the lens and reflecting the light emitted from the lens and entering the lens;
Moving means for moving the transflective means relative to the optical axis ;
Aberration measuring means for obtaining the inclination of the lens with respect to the optical axis based on the interference image;
Tilt adjusting means for adjusting the tilt of the lens with respect to the optical axis based on the tilt obtained by the aberration measuring means;
A lens adjusting device comprising: a position adjusting unit that adjusts the position of the lens in a direction orthogonal to the optical axis based on the reflected light from the transflective diffraction unit received by the image receiving element. .
上記光ピックアップを上記レンズ調整装置の光軸に対して固定する工程と、
上記レンズからの光を半透過回折格子で透過及び回折させて得られた異なる次数の回折光を干渉させて干渉像を形成すると共に、上記レンズからの光を上記半透過回折格子で反射し、上記レンズを介して上記受像素子に投射する工程と、
上記半透過回折格子を上記光軸に対して移動させる工程と、
上記干渉像から上記レンズの収差を求める工程と、
上記収差をもとに上記光軸に対する上記レンズの傾きを調整する工程と、
上記受像素子で受像した上記半透過回折手段からの反射光をもとに上記光軸と直交する方向に上記レンズの位置を調整する工程とを備えたこと
を特徴とするレンズ調整方法。In a lens adjustment method for adjusting an optical pickup having a light source, a lens, and an image receiving element using a lens adjustment device ,
Fixing the optical pickup to the optical axis of the lens adjusting device ;
Interfering with diffracted light of different orders obtained by transmitting and diffracting light from the lens with a semi-transmissive diffraction grating to form an interference image, and reflecting light from the lens with the semi-transmissive diffraction grating, Projecting the image receiving element through the lens;
Moving the transflective grating relative to the optical axis ;
Obtaining the aberration of the lens from the interference image;
Adjusting the tilt of the lens with respect to the optical axis based on the aberration;
And a step of adjusting the position of the lens in a direction orthogonal to the optical axis based on the reflected light from the transflective means received by the image receiving element.
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