JP2008122630A - 光学素子の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受光部の信号出力を用いた微調整を行うことなく、精度良く半導体レーザと光電変換素子の位置関係を正確に調整すること。
【解決手段】半導体レーザ１１１と同一の波長を持つ照明用光源１３０と、観察用のカメラ１２１を備え、半導体レーザ１１１の出射光と光電変換素子１１２のセンサパターンを同時に観察することによって、外部のコリメータの誤差の影響を受けずに半導体レーザ１１１と光電変換素子１１２の相対位置関係を正確に調整できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクの読取装置などに用いる光学素子の調整方法に関するものである。

この種の光学素子は、観察用カメラを切り替えながら、レーザダイオードの位置と受光部の位置を調整している（例えば、特許文献１参照）。
図６において、調整対象のレーザダイオードユニットは、半導体レーザ１，受光部２，偏光ビームスプリッタ３，ベース６より構成されている。偏光ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１の射出光を透過させ、ディスクからの戻り光を反射させ、受光部２への入射光とする。ベース６には、偏光ビームスプリッタ３を配置し、位置及び姿勢を調整した半導体レーザ１と、位置調整した受光部２とが接着剤などで固定されている。

チャック４は、半導体レーザ１を保持し、半導体レーザ１の位置と姿勢を調整するためのものであり、ＸＹＺ方向への移動、Ｘ軸回りのあおりθｘ、Ｙ軸回りのあおりθｙが可能であり、あおり中心は半導体レーザ１の発光点となっている。

チャック５は、受光部２を保持し、受光部２の位置を調整するためのものであり、ＹＺ方向への移動が可能である。
このレーザダイオードユニットの調整の際には、半導体レーザ１の出射光を平行光化するコリメータレンズ７とコリメータレンズ７の光を分岐する複数のハーフミラー８，１０，１１と、光量分布を測定する光量分布測定カメラ１８と、結像レンズ１４の焦点位置に配置された撮像カメラ１５と、受光部２を照明する光源装置１３とを使用して、受光部２にフォーカスが合うようにコリメータレンズ７を調整し、光量分布測定カメラ１８の中心に光量重心がくるように半導体レーザ１のあおり調整を行い、受光部２の中心が撮像カメラ１５の中心となるよう受光部２の位置を調整している。
特開２００２−１１６３６１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、受光部２の光軸方向への調整を行っていないため、コリメータレンズ７の移動によって測定を行っている調整方法なので、光ピックアップを組み立てる際には、コリメータレンズの調整が必要となってしまい、調整時間がかかってしまうという課題がある。

また、ダミーの光ピックアップからの戻り光を調整に使用しているため、前記の光ピックアップの調整誤差が存在し、かつ、受光部のパターンと半導体レーザの発光点を同時に観察できないため、受光部の電気信号による微調整が必要となっている。

本発明は、受光部の信号出力を用いた微調整を行うことなく、精度良く半導体レーザと受光部の位置関係を正確に調整できる光学素子の調整方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の光学素子の調整方法は、半導体レーザから出射した光を、偏光ビーム分離機能を有するプリズムを介して読み取り位置に照射し、前記読み取り位置で反射した反射光を前記プリズムを介して光電変換素子で検出する光学素子を調整するに際し、前記プリズムを介して前記半導体レーザと対向する位置にカメラを配置し、照明用光源を消灯した状態で半導体レーザからの光をカメラで撮像し、撮像した像が前記カメラに結像する位置に前記プリズムと前記カメラの距離を調整し、前記プリズムを介して前記光電変換素子と対向する位置に照明用光源を配置し、前記半導体レーザを消灯した状態で前記照明用光源から出射した光を前記プリズムを透過して前記光電変換素子に照射して、前記プリズムを介して前記カメラにて観察される前記光電変換素子上のセンサパターンに焦点が合うように前記プリズムと前記光電変換素子の距離を調整し、前記半導体レーザと前記照明用光源を同時に発光させて前記カメラで撮像し、前記半導体レーザの発光点と前記光電変換素子の位置を調整することを特徴とする。

本発明の請求項２記載の光学素子の調整方法は、請求項１において、照明用光源の波長が、半導体レーザの波長と同一であることを特徴とする。
本発明の請求項３記載の光学素子の調整方法は、請求項１において、前記プリズムと前記カメラの間にポラライザを介装して通過光を調整することを特徴とする。

本発明の請求項４記載の光学素子の調整方法は、請求項３において、前記ポラライザは、λ／２波長板であることを特徴とする。
本発明の請求項５記載の光学素子の調整方法は、請求項３において、前記ポラライザを通過する直線偏光の方向と前記プリズムを通過する直線偏光の方向のなす角度が、９０±４５度であることを特徴とする。

本発明の請求項６記載の光学素子の調整方法は、請求項１において、前記照明用光源の偏向方向が、前記プリズムを透過する方向に設定した直線偏光もしくは円偏光であることを特徴とする。

本発明の請求項７記載の光学素子の調整方法は、請求項６において、前記照明用光源の光の出射側に波長板を配置することで、円偏光としたことを特徴とする。
本発明の請求項８記載の光学素子の調整方法は、半導体レーザから出射した光を、偏光ビーム分離機能を有するプリズムを介して読み取り位置に照射し、前記読み取り位置で反射した反射光を前記プリズムを介して光電変換素子で検出する光学素子を調整するに際し、前記プリズムを介して前記半導体レーザと対向する位置にカメラを配置し、照明用光源を消灯した状態で半導体レーザからの光をカメラで撮像し、撮像した像が前記カメラに結像する位置に前記プリズムと前記カメラの距離を調整し、照明用光源からの光が前記プリズムを透過せずに前記光電変換素子に直接に照射される位置に照明用光源を配置し、前記半導体レーザを消灯した状態で前記照明用光源から出射した光を前記光電変換素子に照射して、前記プリズムを介して前記カメラにて観察される前記光電変換素子上のセンサパターンに焦点が合うように前記プリズムと前記光電変換素子の距離を調整し、前記半導体レーザと前記照明用光源を同時に発光させて前記カメラで撮像し、前記半導体レーザの発光点と前記光電変換素子の位置を調整することを特徴とする。

本発明の請求項９記載の光学素子の調整装置は、半導体レーザから出射した光を、偏光ビーム分離機能を有するプリズムを介して読み取り位置に照射し、前記読み取り位置で反射した反射光を前記プリズムを介して光電変換素子で検出する光学素子を調整する調整装置であって、前記プリズムを介して前記半導体レーザと対向する位置に配置されたカメラと、前記プリズムを介して前記光電変換素子に照射する位置または前記プリズムを介さずに前記光電変換素子に照射する位置に配置された照明用光源と、前記プリズムと前記カメラの距離を調整する第１の調整機構と、前記プリズムと前記光電変換素子の距離を調整する第２の調整機構と、前記半導体レーザの発光点と前記光電変換素子の位置を調整する第３の調整機構と、前記第１，第２，第３の調整機構と前記照明用光源ならびに前記半導体レーザを調整工程に従って運転する制御装置とを設け、前記制御装置を、照明用光源を消灯した状態で半導体レーザからの光をカメラで撮像した像が前記カメラに結像する位置に前記第１の調整機構を調整し、前記半導体レーザを消灯した状態で前記照明用光源から出射した光を前記光電変換素子に照射して前記プリズムを介して前記カメラにて観察される前記光電変換素子上のセンサパターンに焦点が合うように前記第２の調整機構を調整し、前記半導体レーザと前記照明用光源を同時に発光させて前記カメラでの撮像が特定の状態になるように第３の調整機構を調整するよう構成したことを特徴とする。

この構成によれば、光学素子部分のみで半導体レーザからの出射光と光電変換素子のセンサパターンを完全に一致させることができ、外部の測定用光学系の調整誤差が加算されて調整精度が低下することもなくなる。そのため、光ピックアップの組立時の調整時間を短縮することができる。また、外部のコリメータレンズの誤差に影響されなくなるため、半導体レーザのスポットと光電変換素子の位置精度が向上する。

また、半導体レーザと同一波長の光源で照明を行うことおよび半導体レーザ発光点と光電変換素子の同時観察を可能としたことによって、光ピックアップ組み立て時の調整工程を省略し、タクト向上を目的とする。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光学素子の調整時の概略図である。

図１において、調整対象の光学素子１１０は、半導体レーザ１１１と、光電変換素子１１２と、プリズム１１３と、回折格子１１４から構成されている。ここでの調整内容は、半導体レーザ１１１から出射された光が、光ピックアップの光学系（図示せず）を通って、光ディスク表面から反射してきた光を光電変換素子１１２上のセンサパターンに導かれるように調整しようとするものである。ここでＸは図１の左右方向、Ｙは図１の紙面に垂直な方向、Ｚは図１の上下方向である。

調整に使用する調整装置は、プリズム１１３を介して前記半導体レーザ１１１と対向する位置に配置されたカメラ１２１と、プリズム１１３を介して光電変換素子１１２と対向する位置に配置された照明用光源１３０と、プリズム１１３とカメラ１２１の距離を調整する第１の調整機構２１と、プリズム１１３と光電変換素子１１２の距離を調整する第２の調整機構２２と、半導体レーザ１１１の発光点と光電変換素子１１２の位置を調整する第３の調整機構２３と、第１，第２，第３の調整機構２１，２２，２３と照明用光源１３０ならびに半導体レーザ１１１などを調整工程に従って運転する制御装置２４を有している。

照明用光源１３０は、照明用半導体レーザ１３１とコリメートレンズ１３２から構成されている。１３３は照明用光源１３０の光の出射側に配置された波長板で、照明用光源１３０のからの光を円偏光してプリズム１１３に照射する。

１２０はプリズム１１３とカメラ１２１の間に介装されて通過光を調整するポラライザ
で、λ／２波長板であって、偏光方向とプリズム１１３の偏光方向のなす角度は、９０±４５度である。λは６５０〜７８０ｎｍである。１２２はカメラ１２１の映像信号を画像として表示するモニターである。

制御装置２４の構成を図２〜図４に示す調整手順に基づいて説明する。
図２は、カメラ１２１の位置調整の工程を示している。
図２において、半導体レーザ１１１は最初にＺ軸方向の所定の位置に配置される。この時の半導体レーザ１１１の所定の位置とは、光ピックアップに組み上げたときに存在するコリメータレンズ（図示せず）に対して焦点距離の位置になる。

制御装置２４は、半導体レーザ１１１を消灯した状態で半導体レーザ１１１を発光させ、カメラ１２１上での撮像した像が結像するよう、つまり半導体レーザ１１１の発光点の大きさが最小になるように第１の調整機構２１を介してカメラ１２１をＺ軸方向に動かしてプリズム１１３とカメラ１２１の距離を調整する。

この時、カメラ１２１上で観察されるスポットのエネルギが大きすぎて画像が滲んだり、ダメージが入ったりしないように、ポラライザ１２０をＺ軸と平行な直線を回転軸として回転することによって半導体レーザ１１１から出射されるレーザ光の強度を制御装置２４によって併せて調整することもできる。

次に、モニター１２２上では半導体レーザ１１１から出射される光が回折格子１１４によって分岐され複数のスポットとして観察される。制御装置２４は、スポットの位置が、カメラ１２１のＸ軸およびＹ軸方向の調整で回折格子１１４の０次回折光によるスポット光が所定の位置に来るように第１の調整機構２１を調整する。その後、制御装置２４は回折格子１１４のＺ軸方向の移動によって、前記複数のスポットの間隔が所定の値となるように調整する。

次に制御装置２４が回折格子１１４のＺ軸廻りの回転角θｚを調整することで前記スポットのなす角度が所定の値になるようにする。半導体レーザ１１１の発光は、ＤＶＤ用の半導体レーザとＣＤ用の半導体レーザのそれぞれについて交互に発光を行いスポットの位置について確認する。

次に制御装置２４は、図３に示す光電変換素子１１２のＸ軸方向の位置調整の工程を実行する。
この工程の制御装置２４は、半導体レーザ１１１を消灯した状態で照明用光源１３０から出射した光を、プリズム１１３を透過して光電変換素子１１２に照射する。そして、カメラ１２１にて観察される光電変換素子１１２上のセンサパターンに焦点が合うように、第２の調整機構２２を介して光電変換素子１１２をＸ軸方向に動かしてプリズム１１３と光電変換素子１１２の距離を調整する。

この時、照明用光源１３０から出射される光の偏光は、波長板１３３を用いることで直線偏光から円偏光への変換割合を加減され、プリズム１１３を透過して光電変換素子１１２へ照射される光量の調整を可能としている。

次に制御装置２４は、図４に示す光電変換素子１１２のＹ，Ｚ軸方向の位置調整の工程を実行する。
この工程の制御装置２４は、半導体レーザ１１１と照明用光源１３０を同時に発光させることで、カメラ１２１では半導体レーザ１１１の発光点スポットと光電変換素子１１２のセンサパターンの両方を同時に観察することになる。この際、半導体レーザ１１１の発光点スポットの像を結ぶ光と光電変換素子１１２のセンサパターンの像を結ぶ光は、プリズム１１３の効果により、ほぼ直交する直線偏光を持っている。

なお、制御装置２４によってポラライザ１２０のＺ軸廻りの回転角θｚを調整するよう構成することで、前記半導体レーザ１１１の発光点スポットの像と光電変換素子１１２のセンサパターンの像の相対強度を調整することができ、同時に観察することが可能となる。次に光電変換素子１１２のＹ，Ｚ軸方向を第３の調整機構２３を介して動かして半導体レーザ１１１の発光点スポットと光電変換素子１１２のセンサパターンが特定の状態、つまり一致するように調整する。または、受光量が最大またはその近傍になるように調整する。

これらの調整手順により、従来例ではダミーの光ピックアップ光学系が調整のために必要であったが、前記ダミーの光ピックアップ光学系を使用することなく、光学素子１１０内の半導体レーザ１１１と、光電変換素子１１２と、プリズム１１３と、回折格子１１４の相対位置関係を決めることができる。

これによって、ダミー光学系の組み立て誤差を含むことがなくなり、精度の良い調整を行うことが可能となり、半導体レーザ１１１のＺ軸方向位置が所定の位置で一定となる。そのため、後工程である光ピックアップの光学系を組み込む際のコリメータレンズ調整が不要となり、精度向上のみではなくタクトの短縮にも寄与する。

なお、本実施の形態において、照明用光源として照明用半導体レーザ１３１とコリメータレンズ１３２を設けたが、半導体レーザ１１１と同一の波長の光が得られれば、発光体とバンドパスフィルタといった構成でも良い。

また、照明用光源から出射される光の波長は、６５０ｎｍもしくは７８０ｎｍまたは６５０ｎｍと７８０ｎｍを切り替えて発光するもののいずれでも構わない。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における光学素子の調整時の概略図である。実施の形態１と同様の構成要件には同一の符号を付けて、実施の形態１と異なる部分について説明する。

図１では照明用光源１３０を、照明用光源１３０からの光がプリズム１１３を透過して光電変換素子１１２に照射される位置に配置したが、図５では照明用光源１３０が、照明用光源１３０からの出射光がプリズム１１３を通らずに光電変換素子１１２に直接に照射されるように配置されている。調整の工程ならびに調整に使用する第１，第２，第３の調整機構２１，２２，２３と調整装置２４の構成は、実施の形態１と同じである。

この構成によると、プリズム１１３によって透過されないことによる照明光量の損失を避けることができ、より安定した観察画像が得られる。そのため、実施の形態１よりもより安定した調整が見込める。

上記の各実施の形態では、半導体レーザ１１１がＤＶＤ用の半導体レーザ光とＣＤ用の半導体レーザ光を出射できるものであったが、少なくとも１つの半導体レーザ光を出射できるものであれば同様に実施できる。

本発明は、光ディスクドライブ等のピックアップユニットに用いる光学素子の組み立ての用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における光学素子の調整時の概略図 同実施の形態におけるカメラの位置調整の概略図 同実施の形態における光電変換素子のＸ軸方向の位置調整の概略図 同実施の形態における光電変換素子のＹ，Ｚ軸方向の位置調整を行うための概略図 本発明の実施の形態２における光学素子の調整時の概略図 従来のレーザダイオードユニットの製造方法の概略図

符号の説明

１１０ 光学素子
１１１ 半導体レーザ
１１２ 光電変換素子
１１３ プリズム
１１４ 回折格子
１２０ ポラライザ
１２１ カメラ
１２２ モニター
１３０ 照明用光源
１３１ 照明用半導体レーザ
１３２ コリメートレンズ
１３３ 波長板
２１ 第１の調整機構
２２ 第２の調整機構
２３ 第３の調整機構
２４ 制御装置

Claims (9)

1. 半導体レーザから出射した光を、偏光ビーム分離機能を有するプリズムを介して読み取り位置に照射し、前記読み取り位置で反射した反射光を前記プリズムを介して光電変換素子で検出する光学素子を調整するに際し、
   前記プリズムを介して前記半導体レーザと対向する位置にカメラを配置し、照明用光源を消灯した状態で半導体レーザからの光をカメラで撮像し、撮像した像が前記カメラに結像する位置に前記プリズムと前記カメラの距離を調整し、
   前記プリズムを介して前記光電変換素子と対向する位置に照明用光源を配置し、前記半導体レーザを消灯した状態で前記照明用光源から出射した光を前記プリズムを透過して前記光電変換素子に照射して、前記プリズムを介して前記カメラにて観察される前記光電変換素子上のセンサパターンに焦点が合うように前記プリズムと前記光電変換素子の距離を調整し、
   前記半導体レーザと前記照明用光源を同時に発光させて前記カメラで撮像し、前記半導体レーザの発光点と前記光電変換素子の位置を調整する
   光学素子の調整方法。
2. 照明用光源の波長が、半導体レーザの波長と同一であることを特徴とする
   請求項１記載の光学素子の調整方法。
3. 前記プリズムと前記カメラの間にポラライザを介装して通過光を調整することを特徴とする
   請求項１記載の光学素子の調整方法。
4. 前記ポラライザは、λ／２波長板であることを特徴とする
   請求項３記載の光学素子の調整方法。
5. 前記ポラライザを通過する直線偏光の方向と前記プリズムを通過する直線偏光の方向のなす角度が、９０±４５度であることを特徴とする
   請求項３記載の光学素子の調整方法。
6. 前記照明用光源の偏向方向が、前記プリズムを透過する方向に設定した直線偏光もしくは円偏光であることを特徴とする
   請求項１記載の光学素子の調整方法。
7. 前記照明用光源の光の出射側に波長板を配置することで、円偏光としたことを特徴とする
   請求項６記載の光学素子の調整方法。
8. 半導体レーザから出射した光を、偏光ビーム分離機能を有するプリズムを介して読み取り位置に照射し、前記読み取り位置で反射した反射光を前記プリズムを介して光電変換素子で検出する光学素子を調整するに際し、
   前記プリズムを介して前記半導体レーザと対向する位置にカメラを配置し、照明用光源を消灯した状態で半導体レーザからの光をカメラで撮像し、撮像した像が前記カメラに結像する位置に前記プリズムと前記カメラの距離を調整し、
   照明用光源からの光が前記プリズムを透過せずに前記光電変換素子に直接に照射される位置に照明用光源を配置し、前記半導体レーザを消灯した状態で前記照明用光源から出射した光を前記光電変換素子に照射して、前記プリズムを介して前記カメラにて観察される前記光電変換素子上のセンサパターンに焦点が合うように前記プリズムと前記光電変換素子の距離を調整し、
   前記半導体レーザと前記照明用光源を同時に発光させて前記カメラで撮像し、前記半導体レーザの発光点と前記光電変換素子の位置を調整する
   光学素子の調整方法。
9. 半導体レーザから出射した光を、偏光ビーム分離機能を有するプリズムを介して読み取り位置に照射し、前記読み取り位置で反射した反射光を前記プリズムを介して光電変換素子で検出する光学素子を調整する調整装置であって、
   前記プリズムを介して前記半導体レーザと対向する位置に配置されたカメラと、
   前記プリズムを介して前記光電変換素子に照射する位置または前記プリズムを介さずに前記光電変換素子に照射する位置に配置された照明用光源と、
   前記プリズムと前記カメラの距離を調整する第１の調整機構と、
   前記プリズムと前記光電変換素子の距離を調整する第２の調整機構と、
   前記半導体レーザの発光点と前記光電変換素子の位置を調整する第３の調整機構と、
   前記第１，第２，第３の調整機構と前記照明用光源ならびに前記半導体レーザを調整工程に従って運転する制御装置と
   を設け、前記制御装置を、
   照明用光源を消灯した状態で半導体レーザからの光をカメラで撮像した像が前記カメラに結像する位置に前記第１の調整機構を調整し、
   前記半導体レーザを消灯した状態で前記照明用光源から出射した光を前記光電変換素子に照射して前記プリズムを介して前記カメラにて観察される前記光電変換素子上のセンサパターンに焦点が合うように前記第２の調整機構を調整し、
   前記半導体レーザと前記照明用光源を同時に発光させて前記カメラでの撮像が特定の状態になるように第３の調整機構を調整する
   よう構成した光学素子の調整装置。

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