特許 6608249 光ピックアップ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6608249

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】光ピックアップ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/00 20060101AFI20191111BHJP

   G02B 7/28 20060101ALI20191111BHJP

   G11B 7/09 20060101ALI20191111BHJP

   G11B 7/1356 20120101ALI20191111BHJP

   G11B 7/1362 20120101ALI20191111BHJP

   G11B 7/1381 20120101ALI20191111BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/00

   G02B7/28 H

   G11B7/09 B

   G11B7/1356

   G11B7/1362

   G11B7/1381

【請求項の数】1

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-219704(P2015-219704)

(22)【出願日】2015年11月9日

(65)【公開番号】特開2017-90634(P2017-90634A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年10月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】きさらぎ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】北川 一樹

【審査官】 森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２６１８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４２４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８４７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１２９９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−２０１７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／２８ − ７／４０

Ｇ０２Ｂ ２１／００ − ２１／３６

Ｇ１１Ｂ ７／０９ − ７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ビームを出力する光源と、
前記光源から出力された前記光ビームを測定対象に投影する照射光学系と、
前記測定対象で反射された前記光ビームを収束し結像する結像光学系と、
前記結像光学系で結像された前記光ビームを受光する、複数の受光素子が前記光ビームの光軸方向と交差する方向に配列されたラインセンサとして機能する受光部と、
前記光ビームの光路上において前記結像光学系と前記受光部の間に配置されたプリズムとを有し、
前記プリズムは、前記受光部の複数の受光素子の配列方向に対して斜めに広がる入射面、及び前記入射面と異なる方向に広がり前記配列方向と平行に延びる出射面を持ち、前記測定対象の第１面、第２面で反射される前記光ビームを第１反射ビーム、第２反射ビームとする場合、前記受光部における前記照射光学系及び前記測定対象間の距離に対する前記第１及び第２反射ビームの光強度のピークを前記受光素子の配列方向に分離する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、顕微鏡等に用いられる光ピックアップ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

顕微鏡等に用いられる光ピックアップ装置のピント検出方法の一つとして、ナイフエッジ法が知られている（例えば特許文献１）。このナイフエッジ法は、ワークから反射する光ビームを三角プリズム等で分割することで光ビームの光強度分布を求め、この光強度分布から対物レンズの集光位置に対するワークの位置（ピント位置）の情報を得る方法である。

【0003】

しかし、このナイフエッジ法は、ピント検出範囲が広いという利点を持つ反面、ガラス等の透明体のワークに対してピント検出する場合、そのピント検出範囲内に表面及び裏面の２つの反射面が含まれることになる。そのため、これら２つの反射面によって生じるピント検出信号が混在してしまいフォーカスエラーが生じやすくなるという問題を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−１２９９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、透明体のワークに対する高精度なピント合わせを実現した光ピックアップ装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置は、光ビームを出力する光源と、前記光源から出力された前記光ビームを測定対象に投影する照射光学系と、前記測定対象で反射された前記光ビームを収束し結像する結像光学系と、前記結像光学系で結像された前記光ビームを受光する受光部と、前記測定対象の第１面、第２面で反射される前記光ビームを第１反射ビーム、第２反射ビームとする場合、前記受光部における前記照射光学系及び前記測定対象間の距離に対する前記第１及び第２反射ビームの光強度のピークを分離するピーク分離部とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本実施形態によれば、測定対象のワークから反射された光ビームを受光部に対して斜めに受光させることで、ワークが透明体であっても、ワーク表面で反射される光ビームとワーク裏面で反射された光ビームの受光部における光強度のピークを分離できる。そのため、透明体のワークに対するピント検出時のフォーカスエラーを低減でき、高精度にピント合わせを実現した光ピックアップ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。

【図2】同実施形態に係る光ピックアップ装置のワークにおける光ビームの反射の様子を示す図である。

【図3】同実施形態に係る光ピックアップ装置のラインセンサの受光素子の位置と信号強度の関係を示すグラフである。

【図4】同実施形態に係る光ピックアップ装置の別の構成を示す図である。

【図5】同実施形態に係る光ピックアップ装置の別の構成を示す図である。

【図6】同実施形態に係る光ピックアップ装置の別の構成を示す図である。

【図7】第２の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。

【図8】同実施形態の係る光ピックアップ装置の半導体レーザから出力される光ビームの放射角度と光強度の関係を示すグラフである。

【図9】第３の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。

【図10】同実施形態に係る光ピックアップ装置のワークにおける光ビームの反射の様子と、ラインセンサによる光ビームの受光の様子を示す図である。

【図11】同実施形態に係る光ピックアップ装置のラインセンサの受光素子の位置と信号強度の関係を示すグラフである。

【図12】比較例に係る光ピックアップ装置のワークにおける光ビームの反射の様子を示す図である。

【図13】比較例に係る光ピックアップ装置のラインセンサの受光素子の位置と信号強度の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置について説明する。

【0010】

［第１の実施形態］
先ず、第１の実施形態に係る光ピックアップ装置１２０の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
光ピックアップ装置１２０は、ピント検出方法にナイフエッジ法が採用する。光ピックアップ装置１２０は、光源である半導体レーザ１０１、半導体レーザ１０１及び測定対象であるワーク１０２間に設けられた照射光学系、並びに、ワーク１０２及び受光部間に設けられた結像光学系を備える。照射光学系は、半導体レーザ１０１からワーク１０２に掛けてＺ方向に配置されたコリメータレンズ１０３及び対物レンズ１０５によって構成される。結像光学系は、ワーク１０２から受光部に掛けて配置されたビームスプリッタ１０４、結像レンズ１０６、及びミラーである三角プリズム１０７によって構成される。

【0011】

半導体レーザ１０１から出力された光ビームＬは、平行光に変換された後に、対物レンズ１０５に集光されてワーク１０２の測定面に投影される。ワーク１０２の測定面で反射された光ビームＬは、対物レンズ１０５を通り、ビームスプリッタ１０４で反射されて結像レンズ１０６に入り収束される。そして、この光ビームＬは、三角プリズム１０７で２方向に分割された後、受光部となる２つのラインセンサ１０８Ａ及び１０８Ｂの受光面に結像される。各ラインセンサ１０８Ａ及び１０８Ｂは、複数の受光素子がＸ方向に配列された受光面を有する。

【0012】

以下の説明において、ラインセンサ１０８Ａ及び１０８Ｂは、特定する必要がある場合を除き、単に「ラインセンサ１０８」と称することもある。ワーク１０２で反射されるまでの光ビームＬを「照射ビーム」、ワーク１０２で反射された光ビームＬを「反射ビーム」と称することもある。また、ラインセンサ１０８によって検知された反射ビームの光強度を「信号強度」と称することもある。

【0013】

ここで、三角プリズム１０７は、測定対象であるワーク１０２に対する合焦状態によってラインセンサ１０８における結像形態を変化させる光学手段である。三角プリズム１０７は、その１つの頂角部１０７ａが結像レンズ１０６側を向いてその光軸上に位置するように配置されている。これによって、結像レンズ１０６によって収束された反射ビームＬが上下に分割されてラインセンサ１０８に受光される。また、ラインセンサ１０８は、受光面の位置が対物レンズ１０５の焦点位置と共役関係になるように配置されている。なお、図１の例では、反射ビームＬを三角プリズム１０７において２分割してラインセンサ１０８Ａ及び１０８Ｂに受光させているが、これらラインセンサ１０８Ａ及び１０８Ｂのうち一方を省略させても良い。

【0014】

更に、光ピックアップ装置１２０は、光ビームＬの光路上において光ビームＬのうち光軸を含む所定の範囲Ｌ´を遮光する遮光板１２１を備える。この遮光部１２１は、透明体のワーク１０２に対するピント検出において、ワーク１０２の表面の反射ビームとワーク１０２の裏面の反射ビームの信号強度分布のピーク位置を分離するピーク分離部として機能する。以下の説明において光ビームＬのうち光軸を含む所定の範囲Ｌ´を「被調整範囲」と称することもある。図１において、被調整範囲Ｌ´は斜線によって示される。なお、図１の例では、遮光板１２１は、ビームスプリッタ１０４及び対物レンズ１０５間に配置されているが、光ビームＬの光路上であれば、半導体レーザ１０１及びラインセンサ１０８間のいずれに配置されていても良い。

【0015】

次に、光ピックアップ装置１２０の効果を比較例に係る光ピックアップ装置１００を用いて説明する。ここで、光ピックアップ装置１００は、光ピックアップ装置１２０から遮光板１２１を除いた構成を持つ。

【0016】

図１２は、比較例に係る光ピックアップ装置のワークにおける光ビームの反射の様子を示す図である。図１２には、光ピックアップ装置１００におけるナイフエッジ法の特徴が表れるよう、光ビームＬの半分だけがワーク１０２に照射された場合が示されている。

【0017】

図１２は、ガラス等の透明体をワーク１０２とした例であり、ピントはワーク１０２の表面１０２ａの位置で合っている。図１２に示すように、ワーク１０２が、ガラス等の透明体である場合、照射ビームＬは、その全てがワーク１０２の表面１０２ａで反射されず、その一部が裏面１０２ｂまで透過される。その結果、反射ビームＬには、照射ビームＬのうち表面１０２ａで反射された成分Ｌａと、裏面１０２ｂで反射された成分Ｌｂが含まれることになる。以下の説明では、表面１０２ａで反射された成分Ｌａを「表面反射ビーム」、裏面１０２ｂで反射された成分Ｌｂを「裏面反射ビーム」と称することもある。

【0018】

図１３は、比較例に係る光ピックアップ装置のラインセンサの受光素子の位置と信号強度の関係を示すグラフである。図１３に示す各グラフにおいて、横軸はラインセンサ１０８の各受光素子のＸ方向の位置であり、縦軸は信号強度である。ラインセンサ１０８の各受光素子のＸ方向の位置は、照射光学系及びワーク１０２間のＺ方向の距離に対応する。また、図１３中Ａは表面反射ビームＬａの信号強度、図１３中Ｂは裏面反射ビームＬｂの信号強度、図１３中Ｃは反射ビームＬの全体的な信号強度を示している。

【0019】

反射ビームＬのうち裏面反射ビームＬｂは、本来、ワーク１０２の表面１０２ａをピント検出する場合、雑音となる成分である。つまり、より正確にワーク１０２の表面１０２ａをピント検出するには、反射ビームＬの信号から裏面反射ビームＬｂの信号を除去することが重要となる。

【0020】

この点、光ピックアップ装置１００の場合、表面反射ビームＬａ及び裏面反射ビームＬｂは共に光ビームＬの光軸に沿って反射されるため、それら信号強度分布のピーク位置Ｘａ及びＸｂは、図１３中Ａ及びＢに示すように、ラインセンサ１０８の同じ位置Ｘ１で合致する。更に、図１２の場合、裏面１０２ｂでピントが合っていないため、裏面反射ビーム１０２ｂの信号強度分布は、Ｘ方向に広がってしまう。その結果、反射ビームＬの信号強度は、図１３中Ｃに示すように、位置Ｘ１をピークとして表面反射ビームＬａ及び裏面反射ビームＬｂの信号強度分布が重なり合い、広い範囲に分布してしまう。そのため、ワーク１０２の表面１０２ａのピント検出にとって必要となる表面反射ビームＬａの信号と雑音となる裏面反射ビームＬｂの信号を分離することが難しくなる。つまり、光ピックアップ装置１００によれば、裏面反射がある透明体のワーク１０２の表面１０２ａをピント検出する場合、フォーカスエラーが生じやすくなる。

【0021】

この問題は、ナイフエッジ法のピント検出範囲が広いが故に、このピント検出範囲内にワーク１０２の表面１０２ａと裏面１０２ｂの両面が含まれてしまう点を要因の一つとして生じる。

【0022】

そこで、ナイフエッジ法に替えてピンホール共焦点法を採用した光ピックアップ装置を考える。ここでピンホール共焦点法とは、反射ビームの光路上にピンホールと受光部を配置し、受光部で反射ビームの光量のみを検出する方法である。このピンホール共焦点法は、ナイフエッジ法に比べてピント検出範囲が狭いため、ワークの表面で反射する反射ビームのみを捉えることができる。この光ピックアップ装置によれば、光ピックアップ装置１００のように、受光部における表面反射ビームの信号と裏面反射ビームの信号の混在を回避できる。しかし、ピンホール共焦点法を採用する場合、ピント検出範囲が狭くなるため、ナイフエッジ法を採用する場合に比べて利便性が損なわれる。

【0023】

そこで、更に、ナイフエッジ法とピンホール共焦点法を切り替え可能な光ピックアップ装置を考える。この光ピックアップ装置によれば、ワークが透明体でない場合、ナイフエッジ法によってピント検出し、ワークが透明体の場合、ピンホール共焦点法によってピント検出することができる。これによって、この光ピックアップ装置によれば、広いピント検出範囲を維持しつつ、透明体のワークに対するピント検出時のフォーカスエラーの発生を低減できる。

【0024】

しかし、この光ピックアップ装置は、次の３つの問題を有する。第１に、ワークの種類に応じてナイフエッジ法とピンホール共焦点法を切り替えなければいけない点である。つまり、ピント検出するワークに裏面反射が起こり得るかを判断し、その結果によって両方式を切り替えなければいけない。特に、光ピックアップ装置にワークの種類を判断する機能が備わっていない場合、この判断をユーザ自身が行わなければいけない。第２に、ピンホール共焦点法の場合、ワークにピントが合っているか否かは分かっても、ピント位置に対するズレの方向が分からない点である。つまり、ピンホール共焦点法では、所謂倣いオートフォーカスができない。第３に、両方式の切り替えを実現するには、光ビームを何らかの形で分岐させる必要がある。そのため、反射ビームの信号強度が低くなってしまう。特に、透明体のワークはそもそもの反射率が低いため、反射強度は益々弱くなる。

【0025】

その点、光ピックアップ装置１２０によれば、次のような効果を得ることができる。
図２は、本実施形態に係る光ピックアップ装置のワークにおける光ビームの反射の様子を示す図である。図２には、光ピックアップ装置１２０におけるナイフエッジ法の特徴が表れるよう、光ビームＬの半分だけがワーク１０２に照射された場合が示されている。また、図３は、本実施形態に係る光ピックアップ装置のラインセンサの受光素子の位置と信号強度の関係を示すグラフである。図３に示すグラフにおいて、横軸はラインセンサ１０８の各受光素子のＸ方向の位置であり、縦軸は信号強度である。ラインセンサ１０８の各受光素子のＸ方向の位置は、照射光学系及びワーク１０２間のＺ方向の距離に対応する。

【0026】

光ピックアップ装置１２０によれば、遮光板１２１が光ビームＬの被調整範囲Ｌ´の遮光することで光強度を調整するため、図２に示すように、光ビームＬがワーク１０２或いはラインセンサ１０８に対して斜めに投影される。この場合、表面反射ビームＬａ及び裏面反射ビームＬｂの信号強度分布のピーク位置Ｘａ及びＸｂは、図３に示すように、光ビームＬのうち被調整範囲Ｌ´が遮光された分だけ離れて現れる。つまり、光ピックアップ装置１２０によれば、光ピックアップ装置１００と異なり、表面反射ビームＬａの信号強度分布のピークを容易に検知できる。

【0027】

以上から、光ピックアップ装置１２０によれば、広いピント検出範囲というナイフエッジ法の利点を維持しつつ、透明体のワークに対するピント検出時のフォーカスエラーの発生を低減することができる。更に、光ピックアップ装置１２０によれば、ワーク１０２の種類に関わらずナイフエッジ法を用いることができるため、ナイフエッジ法とピンホール共焦点法の切り替えが不要となる。

【0028】

次に、本実施形態に係る光ピックアップ装置の変形例について説明する。
図４〜６は、本実施形態に係る光ピックアップ装置の別の構成を示す図である。図４〜６に示す構成のうち、図１に示す構成と同様の構成については図１と同じ符号が付されている。

【0029】

図４は、ワーク１０２を観察するための画像観察系１４２を備えた光ピックアップ装置１４０の例である。光ピックアップ装置１４０は、光ピックアップ装置１２０の構成に加え、光ビームＬの光路上のうちビームスプリッタ１０４及び対物レンズ１０５間に配置されたビームスプリッタ１４１を備える。このビームスプリッタ１４１は、結像光学系に含まれる。このビームスプリッタ１４１は、ワーク１０２で反射された反射ビームＬの一部を分離して画像観測系１４２に与える。但し、被調整範囲Ｌ´を遮光させた後の光ビームＬを画像観察系１４２で用いることはできない。そのため、光ピックアップ装置１４０の場合、遮光板１２１を光ビームＬの光路上のうちビームスプリッタ１４１及びラインセンサ１０８間に配置する必要がある。図４の例の場合、遮光板１２１は、結像レンズ１０６及び三角プリズム１０７間に配置されている。

【0030】

図５及び６は、三角プリズム１０７を工夫することで光ビームＬのうち被調整範囲Ｌ´を調整して無効化させる光ピックアップ装置１６０及び１８０の例である。
光ピックアップ装置１６０の場合、三角プリズム１０７の頂角部１０７ａに対して光ビームＬを遮光して反射させない遮光材１６１が塗布されている。この遮光材１６１は、ピーク分離部として機能する。この場合、結像レンズ１０６から照射される被調整範囲Ｌ´の光ビームについては反射されないため、結果として、光ビームＬのうち被調整範囲Ｌ´が無効化される。

【0031】

光ピックアップ装置１８０は、三角プリズム１０７に替えて光ビームＬのうち被調整範囲Ｌ´だけをそのまま通過させるパスが形成された三角プリズム１８１を備える。この三角プリズム１８１は、ピーク分離部として機能する。この光ピックアップ装置１８０によれば、光ビームＬのうち被調整範囲Ｌ´がラインセンサ１０８に届かなくなるため、結果として光ビームＬのうち被調整範囲Ｌ´が無効化される。なお、三角プリズム１０７を光ビームＬの光軸に沿って分割し、各部分を被遮光範囲Ｌ´の外に配置させても、三角プリズム１８１と同様に作用する。

【0032】

上記光ピックアップ装置１４０、１６０、及び１８０は、本実施形態の一例であるが、いずれの装置も、ラインセンサ１０８に到達するまでに光ビームＬのうち被調整範囲Ｌ´を無効化することができる。これによって、いずれの装置も、光ピックアップ装置１２０と同様、ラインセンサ１０８における表面反射ビームＬａ及び裏面反射ビームＬｂの信号強度分布のピークを分離することができる。

【0033】

以上、本実施形態によれば、広範囲なピント検出範囲というナイフエッジ法の利点を維持しつつ、透明体のワークに対するピント検出時のフォーカスエラーを低減させた光ピックアップ装置を提供することができる。

【0034】

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、遮光板等をピーク分離部として用いることで、半導体レーザから出力される光ビームの被調整範囲を事後的に無効化する光ピックアップ装置について説明した。これに対し、第２の実施形態では、半導体レーザから出力される光ビームの特性自体を調整する光ピックアップ装置２００について説明する。

【0035】

図７は、本実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図であり、図８は、同光ピックアップ装置の半導体レーザから出力される光ビームの放射角度に対する光強度を示すグラフである。図７に示す構成のうち、図１に示す構成と同様の構成については図１と同じ符号が付されている。

【0036】

光ピックアップ装置２００は、光ピックアップ装置１００の構成のうち半導体レーザ１０１を半導体レーザ２０１に替えて構成されている。半導体レーザ２０１は、受光部だけでなくピーク分離部としても機能する。この半導体レーザ２０１は、光ビームＬの光軸方向を０°とした場合、図８に示すように、放射角度θが所定の値を持つ光軸周辺部から、放射角度がθ＝０°となる光軸に掛けて光強度が弱くなる光ビームＬを出力する。これによって、半導体レーザ１０１による出力時から照射ビームＬのうち図７の斜線で示す被調整範囲Ｌ´の光強度が調整されて弱くなっているため、被調整範囲Ｌ´が他の範囲と比べて相対的に無効化される。その結果、光ピックアップ装置２００によれば、反射ビームＬがワーク１０２及びラインセンサ１０８に対して斜めに投影されるため、ワーク１０２が透明体であっても、光ピックアップ装置１２０と同様、表面反射ビームＬａと裏面反射ビームＬｂの信号強度分布のピークを分離することができる。

【0037】

以上から、本実施形態によれば、光ビームの光軸方向近傍の光強度を弱くした光ビームを出力する半導体レーザを用いることで、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0038】

［第３の実施形態］
第１及び第２の実施形態では、光ビームの被調整範囲を無効化或いは光軸近傍の光強度を弱くした光ピックアップ装置について説明した。これに対し、第３の実施形態では、プリズムによる光ビームの屈折を利用することでラインセンサにおける反射ビームの信号強度分布のピークを分離させる光ピックアップ装置３００について説明する。

【0039】

図９は、本実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
光ピックアップ装置３００は、光ピックアップ装置１００の構成に加え、光ビームＬの光路上のうち結像光学系の三角プリズム１０７とラインセンサ１０８Ａ及び１０８Ｂとの間に配置され、反射ビームＬを屈折させるプリズム３０１Ａ及び３０１Ｂを備える。以下の説明において、プリズム３０１Ａ及び３０１Ｂは、特定する必要がある場合を除き、単に「プリズム３０１」と称することもある。各プリズム３０１は、三角プリズム１０７側にＸ方向に対して斜めに広がる入射面３０１ａと、ラインセンサ１０８側にＸ方向に広がる出射面３０１ｂを持つ。各プリズム３０１は、ピーク分離部として機能する。

【0040】

図１０は、本実施形態に係る光ピックアップ装置のワークにおける光ビームの反射の様子（図中Ａ）と、ラインセンサによる光ビームの受光の様子（図中Ｂ及びＣ）を示す図である。図１０中Ａには、光ピックアップ装置３００におけるナイフエッジ法の特徴が表れるよう、光ビームＬの半分だけがワーク１０２に照射された場合が示されている。図１０中Ｂは表面反射ビームＬａに関する図であり、図１０中Ｃは裏面反射ビームＬｂに関する図である。また、図１１は、本実施形態に係る光ピックアップ装置のラインセンサの受光素子の位置と信号強度の関係を示すグラフである。図１１に示すグラフにおいて、横軸はラインセンサ１０８の各受光素子のＸ方向の位置であり、縦軸は信号強度である。ラインセンサ１０８の各受光素子のＸ方向の位置は、照射光学系及びワーク１０２間のＺ方向の距離に対応する。

【0041】

図１０は、ガラス等の透明体をワーク１０２とした例であり、ピントはワーク１０２の表面１０２ａの位置で合っている。
半導体レーザ１０１から出力された照射ビームＬは、図１０中Ａに示すように、ワーク１０２の表面１０２ａ及び裏面１０２ｂにおいて光ビームＬの光軸に沿って反射される。反射レーザＬは、対物レンズ１０５、ビームスプリッタ１０４、及び結像レンズ１０６を通過した後、三角プリズム１０７で反射され、入射面３０１ａよりプリズム３０１に入射する。プリズム３０１に入射した光ビームＬは、プリズム３０１内で光軸がＸ方向に対して斜めになるように屈折し、ラインセンサ１０８に受光される。この際、表面反射ビームＬａと裏面反射ビームＬｂとでは、図１０中Ｂ及びＣに示すように、プリズム３０１内において異なる光路長を持って進むことになる。そのため、表面反射ビームＬａ及び裏面反射ビームＬｂの信号強度分布のＸ方向の移動量にも違いが現れる。その結果、図１１に示すように、表面反射ビームＬａ及び裏面反射ビームＬｂの信号強度分布のピークＸａ及びＸｂは、ラインセンサ１０８において分離されて現れる。これによって、表面反射ビームＬａの信号強度分布のピークが明確になるため、透明体のワークに対するピント検出時のフォーカスエラーは低減される。

【0042】

以上、本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得られる。更に、本実施形態の場合、信号強度分布のピーク分離にプリズムによる反射ビームの屈折を利用するため、第１及び第２の実施形態と比べて、反射ビームの損失を少なくでき、延いてはピント検出時のＳＮ比を改善することができる。つまり、本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態よりも、透明体のワークに対する高精度なピント合わせが可能な光ピックアップ装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0043】

１０１、２０１・・・半導体レーザ、１０２・・・ワーク、１０３・・・コリメータレンズ、１０４、１４１・・・ビームスプリッタ、１０５・・・対物レンズ、１０６・・・結像レンズ、１０７・・・三角プリズム、１０８・・・ラインセンサ、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、３００・・・光ピックアップ装置、１２１・・・遮光板、１４２・・・画像観察系、１６１・・・遮光材、１８１・・・三角プリズム、３０１・・・プリズム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】