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JP4108014B2 - Inspection method for optical pickup - Google Patents
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Description

本発明は光ピックアップの検査方法に関し、特に、DVD(Digital Versatile Disk)などの情報記憶媒体に情報を読み書きする光ヘッドを検査するための、光ピックアップの検査方法に関する。   The present invention relates to an optical pickup inspection method, and more particularly, to an optical pickup inspection method for inspecting an optical head that reads and writes information on an information storage medium such as a DVD (Digital Versatile Disk).

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の光ピックアップヘッドの性能を検査する方法の一つとして、ディスクを使った出力信号評価方式がある。従来の出力信号評価方式での検査を、図7を用いて簡単に説明する。光ピックアップヘッド2から出射した光はディスク1の記録面上で集光スポットになり、このディスク1からの反射光を再び光ピックアップヘッド2で受光し、この反射光量の大きさを電気信号4に変換する。電気信号4は、オシロスコープなどの電気信号検出装置3で評価される。電気信号4は、ディスク1の記録面上に記録してある信号にともなって強弱を繰り返すような波状の信号となり、この信号の振幅Δhの大きさや、周期Δtのばらつきの大きさなどにより、光ピックアップヘッド2の特性が評価される。このような評価手法は、例えば特許文献1に記載されている。   As one of methods for inspecting the performance of an optical pickup head for reading information from an optical disk type high density information storage medium and storing information in the high density information storage medium, an output signal evaluation method using a disk is known. is there. The inspection by the conventional output signal evaluation method will be briefly described with reference to FIG. The light emitted from the optical pickup head 2 becomes a condensing spot on the recording surface of the disk 1, and the reflected light from the disk 1 is received by the optical pickup head 2 again. Convert. The electric signal 4 is evaluated by an electric signal detection device 3 such as an oscilloscope. The electric signal 4 becomes a wave-like signal that repeats the strength with the signal recorded on the recording surface of the disk 1. Depending on the magnitude of the amplitude Δh of this signal and the magnitude of variation in the period Δt, The characteristics of the pickup head 2 are evaluated. Such an evaluation method is described in Patent Document 1, for example.

また、従来における光ピックアップヘッドの他の検査手法の一つとして、光ピックアップヘッドが作るスポット径の大きさを評価する方法がある。この方法を、図8を用いて簡単に説明する。図8においては、光ピックアップヘッド2から出射した光が集光してできる集光スポット5を光学顕微鏡6で拡大して撮像素子7で受像し、画像処理装置8で処理する。画像処理装置8では、例えば光量の最大値の50%をしきい値としたときのスポット直径Pを計測して評価する。この評価方法は、一般によく知られているやり方であり、例えば非特許文献1に記載されている。
特開2002−216388号公報 村山登ほか著「光ディスク技術」ラジオ技術社、1989年2月発行
As another conventional inspection method for the optical pickup head, there is a method for evaluating the size of the spot diameter produced by the optical pickup head. This method will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 8, a condensing spot 5 formed by condensing light emitted from the optical pickup head 2 is enlarged by an optical microscope 6, received by an image sensor 7, and processed by an image processing device 8. The image processing apparatus 8 measures and evaluates the spot diameter P when, for example, 50% of the maximum value of the light amount is set as a threshold value. This evaluation method is a generally well-known method, and is described in Non-Patent Document 1, for example.
JP 2002-216388 A Noboru Murayama et al., “Optical Disc Technology”, Radio Technology Inc.

特許文献1に記載された出力信号評価方式において、評価結果が悪かった場合に、その要因として、下記の3つを考えることができる。すなわち、「光ピックアップ内のレーザ出力が時間的に変動してしまう」こと、あるいは「ディスク上に光スポットを照射する際に適切な位置に照射できていない」こと、あるいは「光ピックアップ内の受光部の受光量を電気信号に変換する際に適切に変換されていない」こと、である。   In the output signal evaluation method described in Patent Document 1, when the evaluation result is bad, the following three factors can be considered as factors. That is, “Laser output in the optical pickup fluctuates with time”, “Inappropriate position when irradiating a light spot on the disk” or “Reception in the optical pickup” It is not properly converted when converting the amount of light received by the unit into an electrical signal.

しかしながら、特許文献1に記載の出力信号評価方式では、評価結果が悪かった場合であっても、考えられる上記の3つの要因に切り分けることができないという課題がある。
すなわち、図7における光ディスク1の記録面は一般的には案内溝と呼ばれる溝が形成されており、この溝の中央に正確に光が照射される必要がある。溝の中央に正確に光が照射されているかどうかは、ディスク1からの反射光特性から光ピックアップ内でトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号として計測される。光ピックアップヘッド2は、この信号に基づいてディスク1の溝中央に正確にスポットを照射するよう位置合わせを行うような制御をしている。このような光ピックアップヘッド2の位置制御に関しては、例えば特許文献1に詳細に記載されている。
However, the output signal evaluation method described in Patent Document 1 has a problem that even if the evaluation result is bad, it cannot be divided into the above three possible factors.
That is, the recording surface of the optical disc 1 in FIG. 7 is generally formed with a groove called a guide groove, and it is necessary to accurately irradiate the center of this groove. Whether or not the light is accurately applied to the center of the groove is measured as a tracking error signal and a focus error signal in the optical pickup from the reflected light characteristics from the disk 1. Based on this signal, the optical pickup head 2 performs control so as to perform alignment so that the spot is accurately irradiated to the center of the groove of the disk 1. Such position control of the optical pickup head 2 is described in detail in, for example, Patent Document 1.

また、レーザ出力が時間的に変化するかどうかを評価する方法として、光ピックアップの出射口に受光素子を設置して出力変化を計測する方法が考えられるが、よく知られているように、レーザの出力変動は出射した光が自身のレーザへ戻る場合に生じる。そのため、出射口に受光素子を設置するやり方では、ディスク1に照射するのとは明らかに異なる状況であるので、正しく評価できない。   Also, as a method for evaluating whether the laser output changes with time, a method of measuring the output change by installing a light receiving element at the exit of the optical pickup is conceivable. The output fluctuation occurs when the emitted light returns to its own laser. For this reason, the method of installing the light receiving element at the emission port is clearly different from the case of irradiating the disk 1 and therefore cannot be evaluated correctly.

出力信号評価方式において評価結果が悪かった場合に、これらの要因を特定できなければ、光ピックアップヘッド2を修理できない。また、光ピックアップ工程のどの工程を改善すべきかを特定するのに時間を要してしまう。   If the evaluation result in the output signal evaluation method is bad, the optical pickup head 2 cannot be repaired unless these factors can be specified. Further, it takes time to specify which process of the optical pickup process should be improved.

また、上述の非特許文献1に記載されたスポット径評価方法では、図8における光学顕微鏡6の焦点調整に高い精度が必要であって、粗調整に時間を要してしまう課題がある。さらに、光学顕微鏡6内の光学収差がスポット像に直接影響してしまうため、それにより測定精度が低下してしまう課題がある。   In the spot diameter evaluation method described in Non-Patent Document 1 described above, high accuracy is required for focus adjustment of the optical microscope 6 in FIG. 8, and there is a problem that time is required for rough adjustment. Furthermore, since the optical aberration in the optical microscope 6 directly affects the spot image, there is a problem that the measurement accuracy is lowered.

そこで、本発明は、光ピックアップヘッド内に設置されたレーザ発光の時間特性と、照射の空間特性と、受光部の受光特性とを、個別に評価できるようにすることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to individually evaluate the time characteristics of laser light emission, the spatial characteristics of irradiation, and the light receiving characteristics of a light receiving unit installed in an optical pickup head.

上記目的を達成するため本発明の光ピックアップの検査方法は、光ピックアップ内の光源の制御信号を変調させながら前記光ピックアップから出射して回折格子を透過した出射光を光ピックアップヘッド評価装置の光検出部で受光し、前記制御信号と前記光検出部での光信号とから前記光ピックアップの出力の時間特性を評価する第の工程と、前記光ピックアップから出射して前記回折格子で反射した光を前記光ピックアップ内の受光部で受光し、前記出力の時間特性と前記受光部での受光信号とに基づいて前記受光部の受光特性を評価する第2の工程と、を有することを特徴とするものである。
本発明によれば、上記において、前記光ピックアップ内の光源の制御信号を矩形波状の制御信号とすることが好適である
In order to achieve the above object, an inspection method for an optical pickup according to the present invention is a method for evaluating an optical pickup head evaluation device that outputs emitted light from the optical pickup and transmitted through a diffraction grating while modulating a control signal of a light source in the optical pickup. and received by the optical detection unit, a first step of evaluating the time characteristic of the output of the optical pickup and a receiving optical signals in the control signal and the light detection part, in the diffraction grating is emitted from the optical pickup A second step of receiving the reflected light by the light receiving unit in the optical pickup and evaluating the light receiving characteristic of the light receiving unit based on the time characteristic of the output and the light reception signal in the light receiving unit; It is characterized by.
According to the present invention, in the above, it is preferable that the control signal of the light source in the optical pickup is a rectangular wave control signal .

以上の説明のように、本発明に係る光ピックアップの検査方法によれば、光ピックアップヘッド内に設置されたレーザ発光の時間特性と、照射の空間特性と、受光部の受光特性とを、個別に評価できる。   As described above, according to the inspection method for an optical pickup according to the present invention, the time characteristics of laser light emission, the spatial characteristics of irradiation, and the light reception characteristics of the light receiving unit installed in the optical pickup head are individually set. Can be evaluated.

本発明の具体的な実施の形態について説明する。
(1)第1の実施の形態
図1は本発明の第1の実施の形態を示す図である。図1において、2は光ピックアップヘッド、9は半透過回折格子、10は集光レンズ、11は結像レンズ、12は受像素子、13は画像解析装置、14はハーフミラー、15は集光レンズ、16は光検出素子、17は光ピックアップヘッド2内の光検出素子、3はオシロスコープなどの電気信号検出装置、18は光ピックアップヘッド2内のレーザ、19はレーザ18を駆動するコントローラである。
A specific embodiment of the present invention will be described.
(1) First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 2 is an optical pickup head, 9 is a semi-transmissive diffraction grating, 10 is a condenser lens, 11 is an imaging lens, 12 is an image receiving element, 13 is an image analysis device, 14 is a half mirror, and 15 is a condenser. A lens, 16 is a light detection element, 17 is a light detection element in the optical pickup head 2, 3 is an electric signal detection device such as an oscilloscope, 18 is a laser in the optical pickup head 2, and 19 is a controller that drives the laser 18. .

光ピックアップヘッド2から出射された光は、回折格子9の溝面で集光する。回折格子9へ入射した光は、0次回折光、±1次回折光、・・に分かれる。回折格子9のピッチを適当にすることで、集光レンズ10と結像レンズ11によって撮像素子12で受像される像を例えば図3に示すように+1次回折光と−1次回折光との輪郭が接する状態にして、0次回折光と+1次回折光との干渉縞を生成し、同時に0次回折光と−1次回折光との干渉縞を生成することができる。なお、この干渉縞を生成すること自体は、例えば特開2002−090262号公報に記載されている通りであり、本発明にとっての本質的な事項ではないので、その詳細な説明を省略する。   The light emitted from the optical pickup head 2 is collected on the groove surface of the diffraction grating 9. The light incident on the diffraction grating 9 is divided into zero-order diffracted light, ± first-order diffracted light, and so on. By making the pitch of the diffraction grating 9 appropriate, an image received by the imaging element 12 by the condenser lens 10 and the imaging lens 11 has an outline of + 1st order diffracted light and −1st order diffracted light as shown in FIG. In a contact state, interference fringes of 0th-order diffracted light and + 1st-order diffracted light can be generated, and simultaneously, interference fringes of 0th-order diffracted light and −1st-order diffracted light can be generated. Note that the generation of the interference fringes itself is as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-090262, and is not an essential matter for the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.

この干渉縞は、よく知られているように、光ピックアップヘッド2からの出射光に含まれる収差によって、そのパターンが変化する。回折格子9におけるスポット位置が格子の溝面からずれることによりデフォーカスが生じ、これによって干渉縞のパターンも変化することは、上記の特開2002−090262号公報の記載と同じである。この干渉縞のパターンからデフォーカスを検出してスポットと格子9の光軸方向の位置あわせを行うことができ、例えばデフォーカスがゼロになるよう位置合わせする。このときの光ピックアップヘッド2のフォーカスエラー信号を評価すれば、実際のディスクに対するフォーカスの精度を評価できる。   As is well known, the pattern of the interference fringes changes depending on the aberration included in the light emitted from the optical pickup head 2. Defocusing occurs when the spot position on the diffraction grating 9 deviates from the groove surface of the grating, and this also changes the pattern of interference fringes, as described in JP-A-2002-090262. It is possible to detect the defocus from the interference fringe pattern and align the spot and the grating 9 in the optical axis direction. For example, the alignment is performed so that the defocus is zero. If the focus error signal of the optical pickup head 2 at this time is evaluated, the accuracy of focus on the actual disk can be evaluated.

すなわち、図1の撮像素子12で受像される画像は、回折格子9と集光スポットとの位置関係で図3に示すように変化することがよく知られている。図3(i)や(iii)のように回折格子9の凸部の中央、或いは凹部の中央にスポットがあるときは、+1次回折光も−1次回折光も同じ位相になり、0次回折光との干渉の結果できる干渉縞LあるいはRの部分の強度は等しくなる。これに対し、図3(ii)や(iv)のように、凸部から凹部への境界、あるいは凹部から凸部への境界にスポットがあるときは、+1次回折光と−1次回折光とで異なる位相になり、0次回折光との干渉の結果できる干渉縞LあるいはRの強度に差が生じることになる。   That is, it is well known that the image received by the image sensor 12 of FIG. 1 changes as shown in FIG. 3 depending on the positional relationship between the diffraction grating 9 and the focused spot. When there is a spot at the center of the convex portion of the diffraction grating 9 or the center of the concave portion as shown in FIGS. 3 (i) and (iii), the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light have the same phase, The intensities of the interference fringes L or R generated as a result of the interference are equal. On the other hand, as shown in FIGS. 3 (ii) and (iv), when there is a spot on the boundary from the convex part to the concave part or the boundary from the concave part to the convex part, the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light are used. A difference occurs in the intensity of the interference fringes L or R which are different from each other and are a result of the interference with the zero-order diffracted light.

以上にもとづけば、干渉縞LとRの強度が一致したときは集光スポットの位置が溝あるいは谷の中央となるので、干渉縞LとRとの強度バランスに基づいて回折格子9と集光スポットとの位置を調整し、例えば集光スポットが格子9の凸部か凹部の中央にくるようにしたときに光ピックアップヘッド2で得られるトラッキング信号の特性を評価することで、実際のディスクに対するトラッキングの精度を評価できる。   Based on the above, when the intensities of the interference fringes L and R coincide with each other, the position of the condensing spot is at the center of the groove or the valley. By adjusting the position of the focused spot, for example, by evaluating the characteristics of the tracking signal obtained by the optical pickup head 2 when the focused spot is positioned at the center of the convex part or the concave part of the grating 9, You can evaluate the tracking accuracy of the disc.

そして、干渉縞LとRの強度比や干渉縞パターンに基づいてスポットと回折格子9との位置を制御した上で、図1に示すコントローラ19によりレーザ18を変調する。このときの変調信号すなわちレーザ発信制御信号の一例を図2(b)に示す。ここでは、図示のように、ある時間間隔で矩形波状のレーザ出力になるよう変調する。また、このときにハーフミラー14と集光レンズ15により受光素子としての光検出素子16で受光される受光信号の一例を、図2(a)に示す。コントローラ19の制御信号と光検出素子16の受光信号との比較から、レーザ18の出力の時間変化を評価する。たとえば、コントローラ19の制御信号の立ち上がり時間と光検出素子16の受光信号の立ち上がり時間との差t1、制御信号の立下がり時間と受光信号の立下がり時間との差t2、あるいは受光信号の大きさuを評価する。さらに、このときの受光素子17での受光信号も同様に評価し、これによって受光素子17の特性を評価する。   Then, the position of the spot and the diffraction grating 9 is controlled based on the intensity ratio of the interference fringes L and R and the interference fringe pattern, and then the laser 18 is modulated by the controller 19 shown in FIG. An example of the modulation signal at this time, that is, the laser transmission control signal is shown in FIG. Here, as shown in the figure, modulation is performed so that a rectangular wave laser output is obtained at certain time intervals. In addition, FIG. 2A shows an example of a light reception signal received by the light detection element 16 as a light reception element by the half mirror 14 and the condenser lens 15 at this time. From the comparison between the control signal of the controller 19 and the light reception signal of the light detection element 16, the time change of the output of the laser 18 is evaluated. For example, the difference t1 between the rise time of the control signal of the controller 19 and the rise time of the light reception signal of the light detection element 16, the difference t2 between the fall time of the control signal and the fall time of the light reception signal, or the magnitude of the light reception signal Evaluate u. Further, the light reception signal at the light receiving element 17 at this time is similarly evaluated, and thereby the characteristics of the light receiving element 17 are evaluated.

以上のように、光ピックアップヘッド2内に設置されたレーザ18の発光の時間特性と、光ピックアップヘッド2からの照射の空間特性と、受光素子17の受光特性とを、個別に簡単に評価することができる。
(2)第2の実施の形態
図4は本発明の第2の実施の形態を示す図である。ここでは、図4に示すように、光ピックアップヘッド2からの光は、一部に回折格子パターンGが形成された基板20上で集光され、また集光レンズ10によって集光される。基板20は、切り替え機構21によって移動でき、光ピックアップヘッド2からの集光スポットが照射する位置を、格子パターンG上とパターンなしの部分N上とで切り替えることができる。集光レンズ10を通過した光は結像レンズ11で受像素子12に結像され、これにより集光レンズ10の瞳面の像が得られる。
As described above, the light emission time characteristics of the laser 18 installed in the optical pickup head 2, the spatial characteristics of the irradiation from the optical pickup head 2, and the light reception characteristics of the light receiving element 17 are simply and individually evaluated. be able to.
(2) Second Embodiment FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. Here, as shown in FIG. 4, the light from the optical pickup head 2 is collected on the substrate 20 on which the diffraction grating pattern G is partially formed, and is collected by the condenser lens 10. The substrate 20 can be moved by the switching mechanism 21, and the position irradiated with the focused spot from the optical pickup head 2 can be switched between the lattice pattern G and the non-patterned portion N. The light passing through the condenser lens 10 is imaged on the image receiving element 12 by the imaging lens 11, whereby an image of the pupil plane of the condenser lens 10 is obtained.

格子パターンG上にスポット光が照射される場合は、上記の第1の実施の形態で述べたのと同じように、解析装置13において0次回折光と±1次回折光との干渉縞L、Rが得られる。この干渉縞L、Rから、光ピックアップヘッド2からの出射光に含まれる収差を解析する。この収差の解析は、例えば上記した特開2002−090262号公報に記載されているような方法で行う。ただし、この収差の解析自体は、本発明にとっての本質的な事項ではないので、その詳細な説明は省略する。   When spot light is irradiated onto the grating pattern G, the interference fringes L and R of 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light are analyzed in the analyzer 13 in the same manner as described in the first embodiment. Is obtained. From the interference fringes L and R, the aberration included in the light emitted from the optical pickup head 2 is analyzed. The analysis of the aberration is performed by a method as described in, for example, the above-mentioned JP-A-2002-090262. However, the analysis of the aberration itself is not an essential matter for the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.

このとき、図5に示すように0次回折光と+1次回折光による干渉領域の2つの端点A、Cの座標A(xa、ya)、C(xc、yc)および、0次光と−1次光による干渉領域の2つの端点B、Dの座標B(xb、yb)、D(xd、yd)を算出し、この座標の相対位置から開口数を算出する。例えば、使用する波長をλ、回折格子パターンGの格子ピッチをpとすると、開口数NAが以下の式を満たすときに、図5(a)に示すように+1次光と−1次光との輪郭が接する。この点についての詳細は、特開2002−090262号公報に示されるとおりである。   At this time, as shown in FIG. 5, the coordinates A (xa, ya), C (xc, yc) of the two end points A and C of the interference region by the 0th order diffracted light and the + 1st order diffracted light, and the 0th order light and the −1st order The coordinates B (xb, yb) and D (xd, yd) of the two end points B and D of the interference area by light are calculated, and the numerical aperture is calculated from the relative position of these coordinates. For example, assuming that the wavelength used is λ and the grating pitch of the diffraction grating pattern G is p, when the numerical aperture NA satisfies the following formula, as shown in FIG. The outline of touches. Details of this point are as disclosed in JP-A-2002-090262.

p=λ/NA (1)
図4における集光レンズ10の焦点距離をfとすると、集光レンズ10の瞳面上に形成された光束の半径rは、開口数の定義から以下のように表される。
p = λ / NA (1)
When the focal length of the condenser lens 10 in FIG. 4 is f, the radius r of the light beam formed on the pupil plane of the condenser lens 10 is expressed as follows from the definition of the numerical aperture.

r=f×NA/√(1−NA) (2)
このrを使って、A〜Dの各座標は、レンズ10の瞳面と撮像素子12との拡大倍率gを使って以下のように表される。
r = f * NA / √ (1-NA 2 ) (2)
Using this r, the coordinates of A to D are expressed as follows using the magnification g of the pupil plane of the lens 10 and the image sensor 12.

xa=xc=−r/2×g (3)
xb=xd=r/2×g (4)
ya=yb=√(r−(r/2))×g (5)
yc=yd=−√(r−(r/2))×g (6)
開口数NAがNA’に変化した場合、光束の半径は以下の式で表されるr’となる。
xa = xc = −r / 2 × g (3)
xb = xd = r / 2 × g (4)
ya = yb = √ (r 2 − (r / 2) 2 ) × g (5)
yc = yd = −√ (r 2 − (r / 2) 2 ) × g (6)
When the numerical aperture NA is changed to NA ′, the radius of the light beam is r ′ represented by the following equation.

r’=f×NA’/√(1−NA’) (7)
図5(a)に比べて光束の半径r’が大きくなった場合を図5(b)に示し、小さくなった場合を図5(c)に示す。このとき、A〜Dの各座標は以下のようになり、x座標は変化しないがy座標が変化する。
r ′ = f × NA ′ / √ (1−NA ′ 2 ) (7)
FIG. 5B shows a case where the radius r ′ of the light beam is larger than that in FIG. 5A, and FIG. At this time, the coordinates A to D are as follows, and the x coordinate does not change, but the y coordinate changes.

xa=xc=−r/2×g (8)
xb=xd=r/2×g (9)
ya=yb=√(r’−(r/2))×g (10)
yc=yd=−√(r’−(r/2))×g (11)
(1)〜(11)式を使って、図4の光ピックアップヘッド2からの出射光の開口数を決定する。
xa = xc = −r / 2 × g (8)
xb = xd = r / 2 × g (9)
ya = yb = √ (r ′ 2 − (r / 2) 2 ) × g (10)
yc = yd = −√ (r ′ 2 − (r / 2) 2 ) × g (11)
Using the equations (1) to (11), the numerical aperture of the light emitted from the optical pickup head 2 in FIG. 4 is determined.

また図4の基板20におけるパターンなしの部分N上にスポット光が照射される場合、集光レンズ10の瞳面に形成された光強度分布が図示のように解析装置13に得られる。集光レンズ10の瞳面にできる強度分布は、光ピックアップヘッド2の出射口の強度分布にほぼ等しいので、このときに解析装置13で得られる強度分布は光ピックアップヘッド2の開口の強度分布を表す。開口強度分布の一例を図6に示す。図6は、集光レンズ10の瞳面を受像素子12に結像している様子も示している。   In addition, when spot light is irradiated onto the non-patterned portion N of the substrate 20 in FIG. 4, the light intensity distribution formed on the pupil plane of the condenser lens 10 is obtained in the analyzer 13 as shown. Since the intensity distribution formed on the pupil surface of the condenser lens 10 is substantially equal to the intensity distribution of the exit of the optical pickup head 2, the intensity distribution obtained by the analysis device 13 at this time is the intensity distribution of the aperture of the optical pickup head 2. To express. An example of the opening intensity distribution is shown in FIG. FIG. 6 also shows how the pupil plane of the condenser lens 10 is imaged on the image receiving element 12.

以上のようにして、光ピックアップヘッド2から出射する光束の波面収差と開口強度分布と開口数とを求める。これらをフーリエ変換することによりその焦点面での強度情報、つまりスポット形状を求める。すなわち、谷田貝彦著「光とフーリエ変換」(朝倉書店、1992年5月発行)に詳細に記載されているように、入力がレンズの前焦点面にあれば、このレンズの後ろ焦点面には完全なフーリエ変換が得られ、そのスケールは、前焦点でのスケールをδ1、後ろ焦点でのスケールをδ2、波長をλ、レンズの焦点距離をf1とすると、以下のように変換される。   As described above, the wavefront aberration, aperture intensity distribution, and numerical aperture of the light beam emitted from the optical pickup head 2 are obtained. These are subjected to Fourier transform to obtain intensity information on the focal plane, that is, the spot shape. In other words, as described in detail in “Light and Fourier Transform” written by Tanaka Kaihiko (Asakura Shoten, May 1992), if the input is in the front focal plane of the lens, the back focal plane of this lens is completely Fourier transform is obtained, and the scale is converted as follows, assuming that the scale at the front focus is δ1, the scale at the back focus is δ2, the wavelength is λ, and the focal length of the lens is f1.

δ2=λ×f1/δ1 (12)
そのため、光束波面収差から決まる位相情報と、開口強度分布から決まる振幅情報とをフーリエ変換すれば、λ×f1で決まるスケールで集光スポットの特性を求めることができる。
δ2 = λ × f1 / δ1 (12)
Therefore, if the phase information determined from the light wavefront aberration and the amplitude information determined from the aperture intensity distribution are Fourier-transformed, the characteristics of the focused spot can be obtained with a scale determined by λ × f1.

開口数の変化は、f1の変化として扱う。
これは以下の式で表される。ここで、Io(x1、y1)はレンズ面の光強度分布であり、レンズ開口を単位円として扱う。φ(x1、y1)はレンズ面での出射光束の波面収差による位相分布であり、同様にレンズ開口を単位円として扱う。Is(x2、y2)は集光スポットの強度分布である。
A change in numerical aperture is treated as a change in f1.
This is expressed by the following equation. Here, Io (x1, y1) is the light intensity distribution on the lens surface, and the lens aperture is treated as a unit circle. φ (x1, y1) is a phase distribution due to the wavefront aberration of the emitted light beam on the lens surface, and similarly treats the lens aperture as a unit circle. Is (x2, y2) is the intensity distribution of the focused spot.

(F[Io(x1、y1)×φ(x1、y1)])
=Is(λ・f1/x2、λ・f1/y2) (13)
f1=√(1・NA−1) (14)
このように、集光スポットの像を直接評価することがないので、観察時における顕微鏡の微妙なフォーカス調整を不要としたうえで高精度に測定することができる。回折格子面と集光スポット位置とが光軸方向に位置ずれを起こすと、干渉縞にデフォーカス成分という波面収差が生じる。このため、フーリエ変換の際に波面位相分布φ(x1、y1)からデフォーカス成分を除去してやることで、デフォーカス無しでの集光スポットの特性を評価できる。このように、フォーカス調整を高精度に行う必要がなく、そのため迅速に評価を行うことができる。すなわち、光ピックアップヘッドが形成する集光スポットの大きさを迅速かつ高精度に評価することができる。
(F [Io (x1, y1) × φ (x1, y1)]) 2
= Is (λ · f1 / x2, λ · f1 / y2) (13)
f1 = √ (1 · NA 2 −1) (14)
As described above, since the image of the focused spot is not directly evaluated, it is possible to perform measurement with high accuracy without requiring fine focus adjustment of the microscope during observation. When the diffraction grating surface and the focused spot position are displaced in the optical axis direction, a wavefront aberration called a defocus component occurs in the interference fringes. Therefore, by removing the defocus component from the wavefront phase distribution φ (x1, y1) at the time of Fourier transform, it is possible to evaluate the characteristics of the focused spot without defocus. In this way, it is not necessary to perform focus adjustment with high accuracy, so that evaluation can be performed quickly. That is, the size of the condensing spot formed by the optical pickup head can be evaluated quickly and with high accuracy.

本発明の第1の実施の形態の光ピックアップの検査方法を実施するための装置を示す概略図Schematic which shows the apparatus for enforcing the inspection method of the optical pick-up of the 1st Embodiment of this invention 図1の装置における光検出素子での受光信号とレーザ発信制御信号との一例を示す図The figure which shows an example of the light reception signal and laser transmission control signal in the photon detection element in the apparatus of FIG. 図1の検査装置におけるスポットの位置と干渉パターンの変化とを示す図The figure which shows the position of the spot in the inspection apparatus of FIG. 1, and the change of an interference pattern 本発明の第2の実施の形態の光ピックアップの検査方法を実施するための装置を示す概略図Schematic which shows the apparatus for enforcing the inspection method of the optical pick-up of the 2nd Embodiment of this invention 図4の検査装置における開口数と干渉縞のエッジ座標との関係を説明するための図The figure for demonstrating the relationship between the numerical aperture and the edge coordinate of an interference fringe in the inspection apparatus of FIG. 図4の検査装置における開口強度分布の測定方法を説明するための図The figure for demonstrating the measuring method of opening intensity distribution in the inspection apparatus of FIG. 従来の光ピックアップヘッドの特性評価方法を示す図A diagram showing a method for evaluating characteristics of a conventional optical pickup head 従来の光ピックアップヘッドのスポット径評価方法を示す図The figure which shows the spot diameter evaluation method of the conventional optical pick-up head

符号の説明Explanation of symbols

2 光ピックアップヘッド
3 電気信号検出装置
9 半透過回折格子
12 受像素子
16 光検出素子
17 光検出素子
18 レーザ
19 コントローラ
2 Optical Pickup Head 3 Electric Signal Detection Device 9 Transflective Grating 12 Image Receiver 16 Photodetector 17 Photodetector 18 Laser 19 Controller

Claims (2)

ピックアップ内の光源の制御信号を変調させながら前記光ピックアップから出射して回折格子を透過した出射光を光ピックアップヘッド評価装置の光検出部で受光し、前記制御信号と前記光検出部での光信号とから前記光ピックアップの出力の時間特性を評価する第の工程と、
前記光ピックアップから出射して前記回折格子で反射した光を前記光ピックアップ内の受光部で受光し、前記出力の時間特性と前記受光部での受光信号とに基づいて前記受光部の受光特性を評価する第2の工程と、
を有することを特徴とする光ピックアップの検査方法。
The light output from the optical pickup and transmitted through the diffraction grating while modulating the control signal of the light source in the optical pickup is received by the light detection unit of the optical pickup head evaluation device, and the control signal and the light detection unit a first step of from the the receiving optical signals for evaluating the time characteristic of the output of the optical pickup,
The light emitted from the optical pickup and reflected by the diffraction grating is received by the light receiving unit in the optical pickup, and the light receiving characteristic of the light receiving unit is determined based on the time characteristic of the output and the light reception signal in the light receiving unit. A second step to evaluate;
An inspection method for an optical pickup comprising:
前記光ピックアップ内の光源の制御信号を矩形波状の制御信号とすることを特徴とする請求項1記載の光ピックアップの検査方法。 2. The optical pickup inspection method according to claim 1, wherein the control signal of the light source in the optical pickup is a rectangular wave control signal .
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