JP4100303B2 - 光ヘッド評価方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスク方式の情報記憶媒体、例えばＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）に情報を読み書きする光ヘッドを評価する装置に関するものである。

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憶媒体に情報を記憶するためには、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、対物レンズの収差検査を行って所望の特性のレンズを使用しなければならない。さらに、対物レンズの取り付け位置調整も厳格に行われる必要がある。

そこで、対物レンズの検査および調整の方法として、干渉計測で収差検出し、これに基づいて検査、調整する方法（回折干渉方式）が提案され実施されている（例えば、特許文献１ご参照のこと）。この回折干渉方式について、対物レンズの検査を例に挙げて図１を用いて、以下に簡単に説明する。

図１は、従来の回折干渉方式による光学ヘッド検査調整装置の概略構成を示したものである。

図１において、光ヘッド１１は光源１から出射した光２はコリメータレンズ３で平行光になり、対物レンズ４に入射する。対物レンズ４を出射した光は集光されながら回折格子５に入射する。回折格子５からは、０次光と±１次光が生じる。０次回折光と＋１次回折光、あるいは０次回折光と−１次回折光の光軸間角度を適当にすることで、検出レンズ６上で０次光と＋１次光、そして０次光と−１次光が重なり、干渉縞が生じる。このパターンを受像部７で受像し、信号プロセッサ８で解析して収差を検出し、表示部９で表示する。受像部７で受像する際、結像レンズ１０で結像させている。表示部９で得られる干渉縞の一例を図２に示す。０次回折光と、ある距離だけずれた＋１次回折光と−１次回折光があり、これらが重なった部分に干渉縞が形成される。この干渉縞を解析することにより、対物レンズ４を出射した光束に含まれる波面収差を検出できる。検出した波面収差に基づき、対物レンズ４などの光学部品を調整する。
特開２０００−３２９６４８号公報

しかしながら、上記従来の方法では、光ヘッドを発光させて回折格子に対して所定の位置に設置した際に、集光した光によって昇温するために回折格子が損傷を受けてしまう危険性を有するという課題がある。これを図１および図３を用いて説明する。

図１において、光ヘッド１１の対物レンズ４から出射した光は、図３に示すように回折格子上で小さい領域に集光し、ここでエネルギーが集中する。集中した位置では光を吸収して温度が上昇する。集光した部分の面積が小さいほどエネルギーが集中して昇温しやすくなる。ここで、図１の光ヘッド１１の光源１として一般的に半導体レーザが使われている。通常、半導体レーザは流れる電流量によりその発光強度が制御される。

しかし周知の通り、電流による発光強度のばらつきは小さくない。そのため、発光強度の大きい半導体レーザを搭載した光ヘッドを測定しようとした場合、回折格子上で集光した際のエネルギーが高く、局所的に昇温して回折格子が損傷を受けてしまう。この現象を防ぐため一般的な方法は、図４に示すように、図１の装置に新たに光パワーメータ１２と、発光させた光ヘッドを回折格子下に設置する前に出射光強度を計測するための移動機構１３を設置することである。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、光ヘッドを発光させて回折格子に対して所定の位置に設置した際に、集光した光によって昇温するために回折格子が損傷を受けてしまう危険性を有さないような光ヘッド評価方法と装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光ヘッド評価技術は、光ヘッドからの光を回折してデフォーカスさせたシェアリング干渉光を生成する回折格子と、上記回折格子からのシェアリング干渉光を集光させる集光レンズと、集光させた上記シェアリング干渉光を受像する受像体と、上記受像体で受像したシェアリング干渉光において複数本の干渉縞を含む領域の明るさを検出する処理装置と、上記複数本の干渉縞を含む領域の明るさに基づいて上記光ヘッドの出射光強度を評価する装置と、を有することを特徴としている。

本構成によって、回折格子上で局所領域に照射エネルギーが集中しないので回折格子の損傷を避けることができる。

以上のように、本発明の光ヘッド評価方法と装置によれば、回折格子が損傷を受けてしまう危険性を有さないような光ヘッド評価方法と装置を提供することができる。

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７は、本発明の実施の形態１における光ヘッド評価装置の概略構成を示す図である。図７において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図７において、１４は光ヘッド１１を、回折格子５を通る光の光軸と略平行な方向へ移動させることができる光軸方向移動機構である。光ヘッド１１内のレーザを所定の電流地で発光させて、装置側の所定の光軸上に光ヘッド１１の光スポットがくるように光ヘッド１１を設置する。このとき、光軸方向移動機構１２の位置は、光ヘッド１１を回折格子５から所定量離れるか又は所定量近づけて設置するように設定されている。この設定により、発光させた光ヘッド１１を所定の光軸上に設置した際に、回折格子上で集光スポットが絞りきれることなく、例えば図５や図６に示すように、回折格子５上で集光スポットが極小にならず、所定の大きさに拡がる。

光スポットが回折格子５上で集光していないときに得られる干渉パターンの一例を図８に示す。干渉領域には、回折格子面上に集光スポットがないことによるデフォーカスの成分として縦方向の干渉縞が生じる。この干渉パターンの明るさに基づいて、光ヘッド１１内の光源の発光強度を調整する。この強度調整の後に、光軸方向移動機構１４で光スポットが回折格子５上にくるよう移動させてデフォーカスによる縦縞成分を除去してから干渉縞解析を行う。干渉パターンの明るさを求める手順の具体的な一例を以下に説明する。

干渉領域には、回折格子面上に集光スポットがないことによるデフォーカスの成分として縦方向の干渉縞が生じる。このパターンの干渉縞が生じることは、たとえば特許文献１に詳細に記述してある。この干渉パターンのうち、縦方向の干渉縞を複数本含むような領域内で各ピクセルの輝度を足し合わせた値を演算処理装置８で計算する。干渉縞を複数本含むような領域を扱うことにより、干渉縞の明るい部分のみを処理したときの結果と暗い部分のみを処理したことによる結果との差を小さくし、光スポットと回折格子５の位置ずれ量Δｄのバラツキによる干渉パターンのバラツキ、つまり縦方向の干渉縞の密度バラツキの影響を小さくすることができ、干渉縞の適当な一部分のみでの明るさを求めた場合と比べて、光ヘッド１１からの出射光強度をより正確に求めることができる。

このような構成にすることで、新たに光パワーメータを設置することなく、回折格子が損傷を受けてしまう危険性を有さないような光ヘッド評価装置が得られる。

なお図７やその他図中には、光源の光量を調整するための手段は記載していない。

なお、図７に示した構成では回折格子５と光スポットとの位置ずれを生じさせる手段として、光ヘッドを移動させる光軸方向移動機構１４を示したが、図９に示すように、回折格子を光軸方向に移動させる回折格子移動機構１６を設置しても同じ効果が得られる。また、Δｄは、大きすぎると干渉縞を正しく得ることができないし、小さすぎるとスポット領域が十分小さくなって所定の効果が得られない。この観点から、以下の範囲であれば好適に利用できる。

本発明の光ヘッド評価方法と装置は、回折干渉方式の光特性評価装置において回折格子が損傷を受けてしまう危険性を有さないような特徴を有し、光ヘッドの調整や検査だけでなく、加工用レーザユニットの調整検査やカメラレンズの調整検査などの光学ユニットの調整検査の用途にも適用できる。

従来の回折干渉装置の概略構成を示す図 従来の回折干渉装置で得られる干渉縞の概略を示す図 従来の回折干渉装置における回折格子と光スポットとの位置を示す図 従来の回折干渉装置に移動機構を設けた概略を示す図 本発明の実施形態に係る回折格子と光スポットの位置関係を示す図 本発明の実施形態に係る回折格子と光スポットの位置関係を示す図 本発明の実施形態に係る概略構成を示す図 本発明の実施形態に係る干渉縞の一例と処理領域の一例を示す図 本発明の実施形態に係る概略構成を示す図

符号の説明

５ 回折格子
６ 検出レンズ
７ 受像部
８ 信号プロセッサ
９ 表示部
１０ 結像レンズ
１１ 光ヘッド
１４ 光軸方向移動機構

Claims (8)

1. （ａ）光ヘッドからの光を回折してデフォーカスされたシェアリング干渉光を生成する回折格子と、
   （ｂ）上記回折格子からのシェアリング干渉光を集光させる集光レンズと、
   （ｃ）集光させた上記シェアリング干渉光を受像する受像体と、
   （ｄ）上記受像体で受像したシェアリング干渉光において複数本の干渉縞を含む領域の明るさを検出する処理装置と、
   （ｅ）上記複数本の干渉縞を含む領域の明るさに基づいて上記光ヘッドの出射光強度を評価する装置と、を有すること
   を特徴とする光ヘッド評価装置。
2. （ａ）光ヘッドからの光を回折してデフォーカスされたシェアリング干渉光を生成する回折格子と、
   （ｂ）上記回折格子からのシェアリング干渉光を集光させる集光レンズと、
   （ｃ）集光させた上記シェアリング干渉光を受像する受像体と、
   （ｄ）上記受像体で受像したシェアリング干渉光の干渉像から波面収差を検出するとともに、上記シェアリング干渉光において複数本の干渉縞を含む領域の明るさを検出する処理装置と、
   （ｅ）上記複数本の干渉縞を含む領域の明るさに基づいて上記光ヘッドの出射光強度を評価する装置と、
   （ｆ）上記波面収差に基づいて上記光ヘッド内の光学部品を調整する調整装置と、を有すること
   を特徴とする光ヘッド評価装置。
3. 上記光ヘッドの出射光強度を評価する装置が、上記複数本の干渉縞を含む領域全体の平均的な明るさに基づいて上記光ヘッドの出射光強度を評価する装置であること
   を特徴とする請求項１又は２記載の光ヘッド評価装置。
4. 上記集光レンズによる集光位置と上記回折格子面との位置ズレ量Δｄが、０．０１μｍ≦Δｄ≦１ｍｍを満たすこと
   を特徴とする請求項１から３いずれか記載の光ヘッド評価装置。
5. （ａ）光ヘッドからの光を回折してデフォーカスされたシェアリング干渉光を生成する工程と、
   （ｂ）上記回折格子からのシェアリング干渉光を集光させて受像する工程と、
   （ｃ）受像した上記シェアリング干渉光において複数本の干渉縞を含む領域の明るさを検出する工程と、
   （ｄ）上記複数本の干渉縞を含む領域の明るさに基づいて上記光ヘッドの出射光強度を評価する工程と、を有すること
   を特徴とする光ヘッド評価方法。
6. （ａ）光ヘッドからの光を回折してデフォーカスされたシェアリング干渉光を生成する工程と、
   （ｂ）上記回折格子からのシェアリング干渉光を集光させて受像する工程と、
   （ｃ）受像した上記シェアリング干渉光の干渉像から波面収差を検出するとともに、上記シェアリング干渉光において複数本の干渉縞を含む領域の明るさを検出する工程と、
   （ｄ）上記複数本の干渉縞を含む領域の明るさに基づいて上記光ヘッドの出射光強度を評価する工程と、
   （ｅ）上記波面収差に基づいて上記光ヘッド内の光学部品を調整する工程と、を有すること
   を特徴とする光ヘッド評価方法。
7. 上記光ヘッドの出射光強度を評価する工程が、上記複数本の干渉縞を含む領域全体の平均的な明るさに基づいて上記光ヘッドの出射光強度を評価する工程であること
   を特徴とする請求項５または６記載の光ヘッド評価方法。
8. 上記集光レンズによる集光位置と上記回折格子面との位置ズレ量Δｄが、０．０１μｍ≦Δｄ≦１ｍｍを満たすこと
   を特徴とする請求項５から７いずれか記載の光ヘッド評価方法。

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