トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験




【発明の名称】 レンズ収差測定装置及びそれを用いたレンズ傾き調整装置
【発明者】 【氏名】笠澄 研一

【氏名】佐野 晃正

【氏名】安田 勝彦

【氏名】水野 定夫
【要約】 【課題】対物レンズのコマ収差を補正するようにディスク、対物レンズ間の傾きを調整するため、実時間で光学系のコマ収差を測定できるようにする。

【解決手段】反射型回折素子３上に対物レンズ２からの光を集光し、反射光の強度分布を観察し、反射型回折素子を回折格子と垂直な方向に揺動したときのプッシュプル信号を検出する。反射光を検出する光検出器は、左右の干渉領域をそれぞれ内側外側領域と第１から第４象限に分割して、計１６の領域に分割し、内側と外側の領域のプッシュプル信号の位相差からラジアル方向のコマ収差を、第１、３象限と第２、４象限のプッシュプル信号の位相差からタンジェンシャル方向のコマ収差を検出する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】被測定レンズを照射するコヒーレントビームを生じるコヒーレント光源と、反射型回折格子と、前記被測定レンズの焦点位置と前記反射型回折格子の反射面が一致するように制御する焦点位置制御装置と、前記反射型回折格子と前記被測定レンズの相対位置を前記反射型回折格子の格子と直角方向に変化させる手段と、前記反射型回折格子からの反射ビームのうち、前記反射型回折格子の格子に直角な方向に分割された右側領域を通過する右ビームの中心領域の全部あるいは一部の光量を検出する第１の光量検出手段と、前記右ビームの周辺領域の全部あるいは一部の光量を検出する第２の光量検出手段と、前記反射型回折格子からの反射ビームのうち、前記反射型回折格子の格子に直角な方向に分割された左側領域を通過する左ビームの中心領域の全部あるいは一部の光量を検出する第３の光量検出手段と、前記左ビームの周辺領域の全部あるいは一部の光量を検出する第４の光量検出手段とを少なくとも具備することを特徴としたレンズ収差測定装置。
【請求項２】前記第１及び第３の光量検出手段からの信号の位相と前記第２及び第４の光量検出手段からの信号の位相を比較した第１の位相差信号を少なくとも検出することを特徴とした請求項１記載のレンズ収差測定装置。
【請求項３】前記右ビームの中心領域と周辺領域に挟まれた中間領域の全部あるいは一部の光量を検出する第５の光量検出手段と、前記左ビームの中心領域と周辺領域に挟まれた中間領域の全部あるいは一部の光量を検出する第６の光量検出手段とを少なくとも具備することを特徴とした請求項１あるいは２記載のレンズ収差測定装置。
【請求項４】前記第５および第６の光量検出手段からの信号の位相と、前記第１および第３の光量検出手段からの信号の位相あるいは前記第２及び第４の光量検出手段からの信号の位相を比較した第２の位相差信号とを少なくとも検出することを特徴とした請求項３記載のレンズ収差測定装置。
【請求項５】前記右ビームの中心領域及び前記左ビームの中心領域の形状が前記反射型回折格子の格子の方向に長軸を持つ略楕円形状であることを特徴とした請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ収差測定装置。
【請求項６】前記右ビームの中心領域及び前記左ビームの中心領域の形状が前記反射型回折格子の格子の方向に長い長方形であることを特徴とした請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ収差測定装置。
【請求項７】前記右ビーム及び前記左ビームのそれぞれが、前記反射型回折格子の格子と直角な方向と平行な方向に第１象限から第４象限の領域に４分割され、前記右ビームの第１象限と第３象限の領域の全部あるいは一部の光量を検出する第７の光量検出手段と、前記右ビームの第２象限と第４象限の領域の全部あるいは一部の光量を検出する第８の光量検出手段と、前記左ビームの第１象限と第３象限の領域の全部あるいは一部の光量を検出する第９の光量検出手段と、前記左ビームの第２象限と第４象限の領域の全部あるいは一部の光量を検出する第１０の光量検出手段とを少なくとも具備し、前記第７及び第９の光量検出手段からの信号の位相と前記第８及び第１０の光量検出手段からの信号の位相を比較した第３の位相差信号を少なくとも検出することを特徴とした請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ収差測定装置。
【請求項８】前記右ビームの第１象限と第４象限の領域の全部あるいは一部の光量を検出する第１１の光量検出手段と、前記右ビームの第２象限と第３象限の領域の全部あるいは一部の光量を検出する第１２の光量検出手段と、前記左ビームの第１象限と第４象限の領域の全部あるいは一部の光量を検出する第１３の光量検出手段と、前記左ビームの第２象限と第３象限の領域の全部あるいは一部の光量を検出する第１４の光量検出手段とを少なくとも具備し、前記第１１及び第１３の光量検出手段からの信号の位相と前記第１２及び第１４の光量検出手段からの信号の位相を比較した第４の位相差信号を検出し、前記第４の位相差信号に応じて前記被測定レンズのフォーカス位置ずれ量を制御することを特徴とした請求項７記載のレンズ収差測定装置。
【請求項９】前記反射型回折格子の格子間隔Λと、前記コヒーレント光源の波長λと、前記被測定レンズの開口数ＮＡとが０．８×λ／ＮＡ ＜ Λ ＜ １．２×λ／ＮＡなる関係を満たすことを特徴とした請求項１から８記載のレンズ収差測定装置。
【請求項１０】前記反射型回折格子が位相型回折格子からなり、前記反射型回折格子で反射された前記コヒーレントビームの位相変調深さＰが０．１５π＜Ｐ＜０．３５πなる範囲にあることを特徴とした請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズ収差測定装置。
【請求項１１】前記被測定レンズ面上の光強度分布パターンを前記受光素子表面上に投影するリレーレンズ系を具備することを特徴とした請求項１から１０のいずれか１項に記載のレンズ収差測定装置。
【請求項１２】請求項１から１１のいずれか１項に記載のレンズ収差測定装置と、前記第１およびあるいは第３の位相差信号に応じて前記被測定レンズの傾きを調整する手段とを具備することを特徴としたレンズ傾き調整装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的波面解析装置に関し、特に特に光ディスクピックアップヘッド用対物レンズの検査装置、あるいはピックアップヘッド組み立て調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年デジタルバーサタイルディスク（以下ＤＶＤと略す）が実用化され、高精細動画像の再生が可能となった。またＤＶＤやコンパクトディスク（以下ＣＤと略す）などの光ディスクは映像音響分野のみならずコンピュータの外部記憶装置としても広く用いられ、ＣＤでは６４０メガバイト、ＤＶＤでは４．７ギガバイトの大容量を実現している。このような光ディスクの高密度化は、光ディスク上の凹凸パターンをより小さくし、より多数の凹凸パターンを形成することで実現されており、その再生においては、半導体レーザからの光を収差の小さい対物レンズを用いて微小な集光スポットをディスク上に形成することが技術的な課題となる。
【０００３】光ディスク上に収差のない回折限界の微小スポットを形成するには、収差の小さい光学部品、特に対物レンズを使用することが必要であるが、さらに対物レンズと光ディスクの角度ずれによって生じるコマ収差をなくすために両者を最適な角度に保つことが必要となる。そのため通常の光ディスクピックアップでは、対物レンズを装加したアクチュエータのピックアップ基台に対するあおり角度が調整可能な構造になっており、ディスク再生時の再生ジッタが最小になるようにアクチュエータあおり角を調整し、対物レンズとディスクとの角度を調整している。
【０００４】一方、ＤＶＤとＣＤの両ディスクを再生可能な光ピックアップの１方式として、ひとつのアクチュエータ上にＤＶＤ用レンズとＣＤ用レンズの２つのレンズを搭載したピックアップが提案されている。この２レンズ方式のピックアップでは、ＤＶＤ用ＣＤ用の２つのレンズに対してその角度をディスクに対して最適に保つ必要があるが、上記のようにアクチュエータの角度を調整する方法では２つのレンズを同時に最適な角度に設定することができない。
【０００５】２レンズ方式ピックアップのレンズ角度調整方法としては、（１）第１のレンズをアクチュエータに固定後アクチュエータ全体をあおり調整し、さらに第２のレンズをアクチュエータに対して角度調整してから固定する。
（２）第１のレンズをアクチュエータに固定後アクチュエータ全体をあおり調整し、アクチュエータのあおり方向に応じてあらかじめコマ収差を測定しておいた第２のレンズを固定する。などの方法が考えられる。（１）の方法では、従来のディスクと同様に、ディスク再生に最適な角度に両レンズを調整することが可能であるが、２つ目のレンズを調整する際にはアクチュエータを固定してその上でレンズの角度調整をするため、従来のようにアクチュエータを駆動してディスク再生しながら調整することができない。このため、再生信号が最適になるように調整する代わりに集光スポットの収差が最小になるように調整する必要がある。また、（２）の方法では、あらかじめレンズのコマ収差を測定する必要がある。このように、（１）、（２）の方法ともレンズ単体あるいは光学系全体の収差を測定することが必要になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の収差測定方法では干渉縞を測定するため複雑な光学系と高精度の位置調整が必要になるなどの欠点があった。また他の収差測定方法として、集光スポットを観測する方法がある。これは、レンズで集光されたスポットを顕微鏡で観察する方法で、集光スポットの１次サイドローブの分布からコマ収差を、デフォーカスしたときのスポットのひずみから非点収差を、１次サイドローブの大きさから球面収差を見積もることができる。しかし、この方法では非常に微小な集光スポットを顕微鏡で観察するため、顕微鏡の視野内にスポットをとらえ、かつ顕微鏡の焦点をスポット上に正確にあわせるために時間がかかり、迅速な測定ができないという欠点があった。
【０００７】また、公開広報特開昭５９−１１６５２２号公報（理化学研究所 谷田貝他）にはグレーティングを利用した収差の測定方法が開示されているが、干渉縞の空間分布を取り込み画像処理を施す必要から、この方法も測定に時間がかかる欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するため、本発明の収差測定装置では、被測定レンズを照射するコヒーレントビームを生じるコヒーレント光源と、反射型回折格子と、前記被測定レンズの焦点位置と前記反射型回折格子の反射面が一致するように制御する焦点位置制御装置と、前記反射型回折格子と前記被測定レンズの相対位置を前記反射型回折格子の格子と直角方向に変化させる手段と、前記反射型回折格子からの反射ビームのうち、前記反射型回折格子の格子に直角な方向に分割された右側領域を通過する右ビームの中心領域の全部あるいは一部の光量を検出する第１の光量検出手段と、前記右ビームの周辺領域の全部あるいは一部の光量を検出する第２の光量検出手段と、前記反射型回折格子からの反射ビームのうち、前記反射型回折格子の格子に直角な方向に分割された左側領域を通過する左ビームの中心領域の全部あるいは一部の光量を検出する第３の光量検出手段と、前記左ビームの周辺領域の全部あるいは一部の光量を検出する第４光量検出手段とを用いる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明のレンズ収差測定装置について、図を参照しながら説明を加える。
【００１０】まず図１に示した本発明の収差測定装置の光学系の概略構成図を用いて基本的な動作原理を説明する。コヒーレント光源１から出射された光はハーフミラー１８と被測定レンズ２をを通過して反射型回折素子３上に集光される。反射型回折素子３で反射された光はハーフミラー１８で反射され、リレーレンズ１１、１２を経て光検出器４に達する。反射光の一部はハーフミラー１７によってサーボ信号検出手段１６に導かれ、反射型回折素子３上での焦点位置制御信号を発生する。反射型回折素子３はこの焦点位置制御信号で駆動されるアクチュエータ１５によって、常に被測定レンズの焦点位置上に位置制御されるとともに、回折格子に垂直な方向に揺動される。
【００１１】反射型回折素子３でのコヒーレントビームの反射の様子を図２に示す。反射型回折格子３で反射された光は、同時に回折格子で回折され±１次回折光２２、２３と０次回折光２１を生じる。このとき±２次以上の回折光も生じるが、被測定レンズ２の開口外に進むため、図２では省略している。図２（ｂ）は上記の回折光のうち、被測定レンズ２にとらえられる光の平面分布を表しており、レンズ開口９内の左右のラグビーボール形状の部分は０次回折光と±１次の回折光とが重なり合って干渉を起こす干渉領域２４、２４ａとなる。被測定レンズ２に収差のないときには、それぞれの回折光は一様な位相分布をもち、干渉領域２４、２４ａ中には一様な強度分布をもった反射光が観察される。
【００１２】反射型回折素子３を図中矢印で示したように回折格子に垂直な方向に移動したときの回折光の各位相変化を図３（ｂ）に表す。回折格子の移動に対して０次光の位相は変化しないのに対し、−１次、＋１次の回折光には図中矢印で示したようにそれぞれ逆方向の位相シフトが与えられ、左右の干渉領域２４、２４ａの光強度は明暗を繰り返す。この反射光を図４（ａ）のような左右２分割された光検出器で検出すると、左右の光強度差からいわゆるプッシュプル信号２９が得られる。図４（ｂ）は図４（ａ）の光検出器で検出される信号の時間変化を示した図である。差動信号検出手段２８で左右の光検出器からの信号の差動信号をとることでプッシュプル信号２９が得られる。
【００１３】被測定レンズ２に収差がある場合には０次、±１次それぞれの回折光にも収差が発生し、それらの干渉する干渉領域内で位相分布が生じる。このため、収差がない場合には干渉領域内では一様な明暗変化が生じていたのに対し、収差がある場合には、明暗変化の時間的位相にも空間分布が生じる。この位相を検出して被測定レンズの収差を測定するのが本発明の収差測定装置の特徴である。
【００１４】図５（ａ）は回折格子と垂直な方向にコマ収差がある時の対物レンズ開口内の０次回折光の位相分布を表し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ’面の断面図である。図５（ｂ）中実線は０次光の、破線は±１次回折光の位相分布である。図のように、０次回折光はＳ字状の位相分布を示し、±１次回折光は、０次光の位相分布をそれぞれ左右に平行移動した形状の位相分布をなす。回折格子が格子と垂直な方向に移動したときには、０次回折光の位相は変化しないのに対し、図中の矢印で表したように、±１次回折光にはそれぞれ逆向きの方向に位相シフトを生じる。このとき０次光と±１次回折光の干渉領域での強度分布の変化を考えると、左右の領干渉域ともに干渉領域の周辺部に対して、中心部の強度分布変化の位相が遅れることが分かる。
【００１５】この位相差を検出するには図６（ａ）の構成の光検出器を用いる。回折格子を格子と垂直な方向に移動させ、内側領域と外側領域で別個にプッシュプル信号を検出する。これらの信号の時間変化の様子は図６（ｂ）のごとく位相差を生じ、この位相差の大きさからコマ収差の大きさを知ることができる。
【００１６】同様に図７（ａ）には、回折格子と平行な方向にコマ収差があるときの対物レンズ開口内の０次光の位相分布を表し、図７（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図７（ａ）のＣ−Ｃ’面、Ｄ−Ｄ’面の断面図を表す。図７（ｂ）では、左右の干渉領域ともに強度分布変化はそれぞれの干渉領域内の右側で位相が進み、左側で位相が遅れているのが分かる。また図７（ｃ）では図７（ｂ）と逆に、左右の干渉領域ともに強度分布変化はそれぞれの干渉領域内の右側で位相が遅れ、左側で位相が遅れている。この強度分布変化の位相を平面的に表したのが図８（ａ）である。左右の干渉領域中でそれぞれ第１、第３領域の位相が遅れ（図中ＴＥｄ＋、ＴＥｄ−で表す）第２、第４象限の領域で位相が進み（図中ＴＥａ＋、ＴＥａ−で表す）、これに応じた分割パターンを持つ光検出器を用いてこの位相差を検出できる。すなわち、第１第３象限から検出したプッシュプル信号と、第２、第４象限から検出したプッシュプル信号を検出すると、図８（ｂ）に示した信号が得られ、両信号の位相差からコマ収差の大きさを知ることができる。
【００１７】以上の説明のように、左右の干渉領域を内側と外側に分割して回折格子と垂直な方向のコマ収差を検出し、左右の干渉領域を第１から第４象限の４つの領域に分割して回折格子と平行な方向のコマ収差を検出することができるが、これらの両方向のコマ収差を同時に検出するためには、図９に示すような光検出器を用いればよい。すなわち、被測定レンズ開口９内を図のように第１から第１６の領域に分割して、第ｎ領域からの信号をＳｎと表して、ＲＴ１＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ５＋Ｓ６）−（Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ７＋Ｓ８）
ＲＴ２＝（Ｓ９＋Ｓ１０＋Ｓ１３＋Ｓ１４）−（Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１５＋Ｓ１６）
ＴＴ１＝（Ｓ１＋Ｓ９＋Ｓ６＋Ｓ１４）−（Ｓ３＋Ｓ１１＋Ｓ８＋Ｓ１６）
ＴＴ２＝（Ｓ４＋Ｓ１２＋Ｓ７＋Ｓ１５）−（Ｓ５＋Ｓ１３＋Ｓ２＋Ｓ１０）
なる式で表される信号を生成する。ＲＴ１信号とＲＴ２信号の位相差から回折格子に垂直な方向のコマ収差成分の大きさを、ＴＴ１信号とＴＴ２信号の位相差から回折格子に平行な方向のコマ収差成分の大きさを同時に知ることができる。
【００１８】実際のレンズではコマ収差は任意の方向に生じているが、上記の方法で求めた垂直、平行な方向のコマ収差成分の比からコマ収差の方向を知る。
【００１９】以上で本発明のレンズ収差測定装置の動作原理を説明した。次に、より高精度に収差を検出するための光学系の各構成要素の特性について説明する。
【００２０】これまでの原理説明では、図２（ｂ）に示した回折光パターンを光検出器４上での光強度分布として扱っていた。しかし厳密には図２（ｂ）のパターンは被測定レンズ２表面上での分布を表しており、被測定レンズ２から光検出器４までレンズを用いずに空気中を伝搬させるとフレネル回折によってその分布形状に乱れが生じる。図１中のリレーレンズ１１、１２はこの回折による乱れを防ぐ効果を持つ。すなわち、リレーレンズ１１、１２の焦点距離をｆとすると、被測定レンズ２からリレーレンズ１２までの距離とリレーレンズ１１から光検出器４までの距離はともにｆに等しく、両リレーレンズ間の距離は２ｆに等しくなるように配置したとき、被測定レンズ２の表面上の反射光分布は光検出器４上に１対１に結像され、フレネル回折による像のぼけを生じることなく回折光の強度分布を検出することができる。
【００２１】また、より精度良く各領域での信号位相を測定するには干渉領域を大きく取るのがよい。逆に、干渉領域２４、２４ａを大きく取りすぎて＋１次回折光２３と−１次回折光２２が重なり合うと両者の干渉によって強度分布に乱れが生じる。このため最適な干渉領域の形状は、±１次回折光２４、２４ａが被測定レンズ２の開口径Ｄに対して半分の長さＤ／２だけシフトし、±１次回折光同士が接するような構成にするのがよい。
【００２２】被測定レンズ２面上で±１次回折光２４、２４ａがシフトする距離ｄは、コヒーレント光源１の光源波長λと、反射型回折素子３の格子間隔Λと被測定レンズの焦点距離ｆLとを用いて、ｄ＝ｆL×λ／Λで表されるので、最適な格子間隔ΛはΛ＝２×ｆL×λ／Ｄ＝λ／ＮＡとなる。ここでＮＡ＝Ｄ／（２×ｆL）は被測定レンズ２の開口数である。
【００２３】実質的にはΛを０．８×λ／ＮＡ ≦ Λ ≦ １．２×λ／ＮＡ程度の範囲に設定することで精度の良い測定が行える。ＤＶＤ用の対物レンズの収差測定を行うには、λ＝０．６５ミクロン、ＮＡ＝０．６を代入して、最適な格子間隔Λは１．１ミクロン程度となる。
【００２４】次に回折格子の格子深さについても最適な値が存在するので説明する。
【００２５】本発明の収差測定装置に用いる反射型回折素子は、振幅変調型回折素子や位相変調型回折素子を用いることができるが、反射率が高いことから位相変調型回折素子を用いるのが好ましい。また、位相変調型回折素子の中でも、透明基板表面に凹凸の溝を形成して反射膜を堆積した形のグレーティングが作製しやすい。このタイプの回折格子では格子深さに応じてプッシュプル信号振幅が変化し、格子深さがλ／８の時に最大となる。これは格子深さがλ／８の時に±１次回折光と０次回折光の強度比がほぼ等しくなり干渉による強度変化が大きくなることと、±１次回折光の位相差がちょうど１８０度となり左右の干渉領域の明暗変化がちょうど逆位相で生じることが理由である。プッシュプル信号が大きいほど収差測定を精度良く行うことができるので、格子深さの最適値はλ／８＝０．１２５λとなる。実質的には格子深さを０．０７５×λから０．１７５×λ程度の範囲に設定することで精度の良い測定が行える。以上の説明では、格子深さは実際の距離でなくコヒーレントビームの光学距離で表している。たとえば回折格子としてポリカーボネイト基板上に形成した凹凸型回折格子を用い、基板側から光を入射する場合には、基板の屈折率１．５８を用いて、実際の物理的溝深さは上記の光学距離を１．５６で除した値が最適となる。
【００２６】次に、被測定レンズ２と反射型回折素子３とのフォーカスずれを抑制する方法を説明する。本発明の収差測定装置では、反射光の強度分布を観測する系とは別にサーボ信号検出手段を設けて、被測定レンズ２からの光を反射型回折素子３上に集光するように反射型回折素子３のフォーカス方向位置を制御している。しかし実際の系では光学部品の設置位置ずれなどで生じるわずかなフォーカスずれによって反射光に波面の乱れを生じ、収差測定に誤差を生じる可能性がある。このフォーカスずれも、コマ収差と同様にプッシュプル信号に生じる位相変化から検知することができる。フォーカスずれがある場合には、干渉領域２４、２４ａのそれぞれをさらに左右に分割したとき、右側の領域のみから得られるプッシュプル信号と、左の領域のみから得られるプッシュプル信号に位相差が生じ、この位相差を０にするようにフォーカス制御信号にオフセットを加えることで、フォーカスずれをなくすことができる。
【００２７】図９の光検出器分割パターンで説明すると、ＤＦ１＝（Ｓ１＋Ｓ９＋Ｓ１３＋Ｓ５）−（Ｓ３＋Ｓ１１＋Ｓ１５＋Ｓ７）
ＤＦ２＝（Ｓ２＋Ｓ１０＋Ｓ１４＋Ｓ６）−（Ｓ４＋Ｓ１２＋Ｓ１６＋Ｓ８）
なるＤＦ１信号とＤＦ２信号の位相差からフォーカスずれを検出できる。記号Ｓｎはｎ番目の領域からの出力信号を表す。
【００２８】以上で本発明の収差測定装置の動作原理と、精度良く測定するための装置構成について説明した。次に測定のダイナミックレンジを広くする構成について述べる。
【００２９】図６（ｂ）や図８（ｂ）に示したように、本発明の収差測定装置では、信号の位相差から収差量を検出しているため、以上に説明した構成の光検出器を用いた場合には測定のダイナミックレンジは位相差が−１８０度から＋１８０度の間に限られる。たとえば、大きなコマ収差により位相差が２００度になった時には位相差−１６０度との区別が付かない。回折格子の格子の方向と平行なコマ収差に関してこの問題を克服するには、図１０に示すように干渉領域の中心領域と周辺領域の間に中間部分を設けた光検出器の分割パターンを用いればよい。大きなコマ収差が存在するときには中心領域と周辺領域の出力信号間に大きな位相差が生じるが、中間領域からの出力信号位相は両者の中間の値をとるので、中間領域と中心領域、或いは中間領域と周辺領域との間の位相差を観測すれば、より大きなコマ収差が存在するときにも位相差は１８０度を超えず、大きなダイナミックレンジを実現できる。たとえば、中心領域と周辺領域の位相差が２００度の場合には中心領域と中間領域の位相差が１００度程度となり、中心領域と周辺領域の位相差が−１６０度の場合には中心領域と中間領域の位相差が−８０度程度となるので、２００度の位相差と−１６０度の位相差を区別できることになる。
【００３０】以上に説明した本発明の収差測定装置は、レンズ傾き調整装置に利用することでその特長がより活かされる。本発明のレンズ傾き調整装置は２レンズ方式光ピックアップに限る物ではないが、図１１に本発明のレンズ傾き調整装置を一つのアクチュエータ上に２つのレンズを搭載する形の２レンズ方式光ピックアップの調整装置に適用した一例を示す。
【００３１】２レンズ方式のピックアップでは、２種のレンズを切り替えることにより２種以上の光ディスクの再生を可能とする物であるが、両方のレンズがそれぞれ光ディスクに対して最適な角度に保たれる必要がある。このとき、それぞれのレンズはレンズ固有のコマ収差があるため、それをうち消すように角度を決める必要があり、例えばレンズのコバ面を平行にするなどの方法では最適な角度に調整することができない。また、従来のレンズ傾き調整方法では、実際の光ディスクを再生して、再生ジッタが最小になるようにレンズの角度を調整する方法が一般的であった。しかしその方法では、光ディスクを回転しながら対物レンズを駆動して光ディスクの情報トラック上に正確に位置あわせを行う必要があり、２レンズアクチュエータにレンズを固定する場合のようにレンズを駆動することができない場合には、従来の方法を用いることは困難である。それに対して図１１に示した本発明のレンズ傾き調整装置では、光ディスクの代わりに小さな反射型回折素子を用いているので、対物レンズは固定したレンズホルダ上に置き、反射型回折素子をアクチュエータで駆動してフォーカスサーボを行える。
【００３２】次に実際の調整手順を説明する。対物レンズホルダは、対物レンズ２４とはコバ面と接して対物レンズホルダと対物レンズの傾きが平行になるように保持される。また対物レンズ２５とはレンズ下面の曲面部と接して、固定前にはあおり角度方向に自由度のあるままレンズを保持する形状となっている。対物レンズ１５ａはあらかじめレンズホルダ８ａに接着固定し、対物レンズ１５ａは固定せずにレンズホルダ８ａ上に搭載しておく。メカニカルシャッタ２２を開状態、メカニカルシャッタ２１を閉状態にし、対物レンズ１５で発生するコマ収差をモニタしながらレンズホルダ８ａ全体をあおり調整して、コマ収差が最小になるように角度調整を行う。次にメカニカルシャッタ２２を閉状態、メカニカルシャッタ２３を開状態にして対物レンズ１５ａで発生するコマ収差をモニタしながら対物レンズ１５ａをあおり調整してコマ収差が最小になるように角度調整を行う。図１０では、簡単のためレンズ傾き調整手段２０として１本のアームのみを表示しているが、実際には３本のアームでコバ面の３点を押さえ、それぞれのアームでの押下量を独立に調整することで対物レンズ１５ａの傾きを調整する。
【００３３】本発明のレンズ傾き調整装置の特長は、前述のようにレンズをアクチュエータで駆動することなくレンズ単体の傾きを調整できることの他に、検出信号が最適角度で０になり、符号の異なる角度ずれに対して符号の異なる検出信号が得られる点がある。従来のように再生ジッタから最適角度を検出する方法では、最適な角度からのずれに対して再生ジッタは対称な変化を示し、符号の異なる角度ずれに対して同様にジッタが増大する。このため、まず一定の範囲でレンズ角度を変化させ、それぞれの角度で測定したジッタをメモリーに格納し、その変化の様子から最適角度を求める必要がある。このため調整に時間がかかる欠点があった。また最適角度付近ではレンズ角度に対する再生ジッタの変化が小さく、調整精度が確保できない。これに対して本方式では検出位相差信号の符号によってレンズ角度を調整する方向が認識でき、検出信号が０になる角度まで調整をすれば最適角度に設定できるため調整時間が大幅に短縮できるとともに、最適角度付近での信号検出感度が大きく正確に角度調整を行うことが可能である。この特長を活かして１レンズ方式光ピックアップの調整装置としても本発明のレンズ傾き調整装置が有効である。
【００３４】
【発明の効果】本発明のレンズ収差測定装置を用いることで、干渉光学系や画像処理装置などを用いない簡便な装置で、短時間でレンズのコマ収差を測定することができる。また、本発明のレンズ傾き調整装置によって、高速かつ高精度にレンズの角度調整を行うことが可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１１年１月２６日（１９９９．１．２６）
【代理人】 【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
【公開番号】 特開２０００−２１４０４８（Ｐ２０００−２１４０４８Ａ）
【公開日】 平成１２年８月４日（２０００．８．４）
【出願番号】 特願平１１−１６７７３