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JP4127422B2 - Optical characteristic detection method and optical characteristic detection apparatus for optical system including lens and other optical elements - Google Patents
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Optical characteristic detection method and optical characteristic detection apparatus for optical system including lens and other optical elements Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録再生装置に用いられる光ヘッドの光学系(レンズその他を含む)の光学特性検出方法及び光学特性検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の光ヘッド光学系の調整装置の一例を図7に基づいて説明する。
【0003】
図7において、1は被調整物である光ヘッド、2は光ヘッド1の光源である半導体レーザ、3は半導体レーザ2から出射される発散光である。更に、4は発散光3を平行光にするためのコリメータレンズ、5は平行光、6は平行光5を反射してその方向を変えるためのミラー、7はミラー6によって反射された平行光5を所定の微小スポットに集光するための対物レンズである。
【0004】
108は光ディスク基板と同じ厚みのカバーガラス、109は対物レンズ7によってカバーガラス108の上面に集光された微小スポット、110は微小スポット109を拡大して観測するための顕微鏡光学系、111は顕微鏡光学系110を透過した収束光、112は収束光111からフォーカス検出光を分離するためのビームスプリッター、113は収束光111の光量を制限するためのフィルターである。114は微小スポット109の像、115は像114を観測するためのカメラ、116はカメラ115で得られた画像を処理するための画像処理装置である。
【0005】
上記構成の従来の光ヘッド光学系の調整装置では、光源である半導体レーザ2を有する光ヘッド1からコリメータレンズ4、ミラー6、対物レンズ7を経てカバーガラス108の上面に集光された微小スポット109を、顕微鏡光学系110によって拡大し、ビームスプリッター112、フィルター113を経てカメラ115の受光面に像114を結像する。
【0006】
カメラ115には、図8(a)に示すようなビームスポットプロファイル117が観測される。このビームスポットプロファイル117を画像処理装置116によって、中心の光(0次光)のプロファイルを除去し、図8(b)に示すような1次リングのプロファイル118を表示する。このプロファイル118を判断して、光ヘッドの光学収差が最小となるように光ヘッド1の調整を行う。この光ヘッド1の調整は、例えば、対物レンズ7の角度を微小に変化させたり(コマ収差調整)、コリメータレンズ4の光軸方向位置を微小に変化させる(非点収差調整)などして、カバーガラス108の上面に集光された微小スポット109が所定形状となるように行なう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の光ヘッド光学系の調整装置では、光学収差の情報をビームスポットプロファイル117の光量分布だけでしか見ないので、波面の位相情報がない。また、ビームスポット光量の大きな部分を捨てて一次リングのプロファイル118の微小なエネルギーを分析しているために、光学収差を分析する精度、即ち光ヘッド1の調整精度が悪いという問題がある。
【0008】
更に、微小スポット109を顕微鏡光学系110によって高倍率に拡大する必要があるので、視野が狭い。このため、対物レンズ7の角度を微小に変化させるなどの調整を行った際に、すぐに視野から外れてしまって、調整が行い難いという問題があった。
【0009】
本発明は、上記従来の問題を解消し、干渉縞の波面の位相情報に基づいて、光ヘッド光学系(レンズその他を含む)の光学特性を精度良く検出することのできる光学特性検出方法及び光学特性検出装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出方法は、上記目的を達成するため、レンズからの光を回折格子で回折させて干渉縞を生成する干渉縞生成工程と、前記回折格子により前記干渉縞の位相を変化させる位相変化工程と、位相変化前後の干渉縞に基づいて前記レンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性を検出する特性検出工程と、を有することを特徴とする。
【0011】
また、本発明のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出装置は、上記目的を達成するため、レンズからの光の集光位置近傍に配されて前記レンズからの光を回折して干渉縞を生成する回折格子と、前記回折格子により前記干渉縞の位相を変化させる位相変化手段と、前記干渉縞を撮像する撮像装置と、撮像された前記干渉縞に関する画像情報に基づいて前記レンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性を検出する画像処理装置と、を備えることを特徴とする。
【0012】
上記回折格子としては、透明ガラスあるいは透明樹脂などからなる透明平板の上面に平行する多数の格子溝を凹設した回折格子を用いると好適であるが、透明平板に濃淡縞を設けたものを採用してもよい。
【0014】
本発明のレンズの光学特性検出方法及び光学特性検出装置によると、溝付きディスク片などの回折格子による反射回折光を干渉させ、その干渉縞を撮像して収差分析することによって、干渉縞の波面の位相情報が検出できるので、光ヘッドの光学系(レンズその他の光学系を含む)の光学特性を精度良く検出することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ヘッド光学系の調整方法及び調整装置の実施の形態について、図を参照しつつ説明する。
【0016】
図1は第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置の光学系模式図(正面図と平面図とを含む。)、図2は第1実施形態における干渉縞生成原理の説明図、図3は第1実施形態における観測光学系の配置を示す説明図、図4は第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置の外観を示す正面図、図5は第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置の駆動部の構成を示す模式図(正面図と側面図とを含む。)である。
【0017】
第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置の光学系の構成について、図1に基づいて説明する。
【0018】
図1において、1は被調整物の光ヘッド、2は光ヘッド1の光源である半導体レーザ、3は半導体レーザ2から出射される発散光、4は発散光3を平行光にするためのコリメータレンズ、5は平行光、6は平行光5を反射して方向を変えるためのミラー、7はミラー6によって反射された平行光5を所定の微小スポットに集光するための対物レンズである。
【0019】
8は光ディスク基板と同じ厚みに形成され反射回折作用をする溝付きディスク片、9は溝付きディスク片8によって反射回折された干渉光、10は出射側の平行光5を反射し、反対側の干渉光9を透過するためのビームスプリッターである。
【0020】
11は干渉光9からフォーカス検出光を分岐するためのビームスプリッターである。12、13はそれぞれレンズであり、2枚1組で観測光学系70を構成している。14は観測光学系70からの干渉光、15は干渉光14を撮像するためのカメラ(撮像装置)、16はカメラ15で得られた画像を処理するための画像処理装置である。
【0021】
上記のように構成された光ヘッド光学系の調整装置について、その動作について説明する。
【0022】
光ヘッド1の光源である半導体レーザ2から出射された発散光3は、コリメータレンズ4によって平行光5となり、この平行光5はミラー6で反射され、対物レンズ7によって溝付きディスク片8の上面に集光される。溝付きディスク片8によって反射回折された0次回折光20と±1次回折光21、22(図2参照)は干渉して干渉縞を生成し、干渉光9となる。そして、2つのレンズ12、13からなる観測光学系70によって干渉縞をカメラ15の受光面に投影し、観測する。観測された干渉縞を画像処理装置16によって収差分析し、収差が最小となるように、光ヘッド1の調整を行う。この光ヘッド1の調整とは、例えば対物レンズ7の角度を微小に変化させたり(コマ収差調整)、コリメータレンズ4の光軸方向位置を微小に変化させる(非点収差調整)ことを云う。
【0023】
次に、図2に基づいて、干渉縞の生成原理について説明する。
【0024】
図2において、7は対物レンズ、8は溝付きディスク片、18は溝付きディスク片8の上面に形成された複数の溝である。19は対物レンズ7によって集光されたビームスポット、20、21、22はそれぞれビームスポット19が溝18によって回折された0次回折光、1次回折光、−1次回折光である。
【0025】
溝18のピッチpは、p=λ/NAを満たす。ここに、λはレーザ光(光ビーム)の波長、NAは対物レンズ7の開口数を表している。
【0026】
ビームスポット19は溝18によって回折され、0次回折光20と±1次回折光21、22はそれぞれ光学波面の横ずらしとして重ね合わされ、差分波面を表す干渉縞を生成する。干渉縞は、図2に示す斜線部分に現れ、光ヘッド1の光学系の収差に応じて縞のパターンが変化する。この干渉縞の情報を検出して収差が最小となるように調整する。
【0027】
次に、図3に基づいて、2つのレンズ12、13からなる観測光学系70の光学配置について説明する。
【0028】
レンズ12の焦点距離はf1、レンズ13の焦点距離はf2である。尚、7は対物レンズ、25はカメラ15の受光面である。
【0029】
図3に示すように、対物レンズ7からレンズ12までの距離をf1、レンズ12からレンズ13までの距離をf1+f2、レンズ13からカメラ15の受光面25までの距離をf2とする。このように配置することによって、対物レンズ7の位置に生成された干渉縞を、カメラ15の受光面25に正確に投影することができる。
【0030】
次に図4に基づいて、第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置の構成について説明する。
【0031】
図4において、1は光ヘッド、8は溝付きディスク片、40は溝付きディスク片8を保持するディスク片保持手段、12、13はそれぞれレンズで2枚1組で観測光学系70を構成し、15は観測用のカメラである。30はフォーカス検出光学系、31は光ヘッド1の対物レンズ7の角度を微小に変化させるなどの調整を行う光学系調整手段である。32、33はそれぞれ溝付きディスク片8を異なる溝ピッチをもつ別の溝付きディスク片8a(図5参照)に切り替えるためのスライドステージと切り替えレバーである。
【0032】
40はディスク片保持手段であって、光ヘッド1の対物レンズ7によって集光されたビームスポットが溝付きディスク片8の溝18(図2参照)を横切るように溝付きディスク片8を水平方向に往復運動させる働きと、光ヘッド1の対物レンズ7によって集光されたビームスポットの集光位置が溝付きディスク片8の上面に合うように溝付きディスク片8を垂直方向に移動する働きを持つ。この垂直方向の移動は、フォーカス検出光学系30の信号をフィードバックして行う。
【0033】
また、ディスク片保持手段40の駆動機構は、図5に示すような構成をしている。
【0034】
図5において、8は第1の溝付きディスク片、8aは第1の溝付きディスク片8とは異なる溝ピッチを持つ第2の溝付きディスク片である。尚、この実施形態の光ヘッド光学系の調整装置は、異なる2種類の光ディスク、例えばCDとDVDを記録再生するために異なるNAの2個の対物レンズ7を持った光ヘッド1を調整することを考慮している。この場合、異なるNAの2個の対物レンズ7に対応して、異なる溝ピッチを持つ2個の溝付きディスク片8、8aが必要となる。
【0035】
但し、対物レンズ7が1個の光ヘッド1を調整する場合には、第2の溝付きディスク片8aは不要である。
【0036】
41は駆動素子、42は平行板バネであり、これらは溝付きディスク片8または8aを水平方向に微小距離(例えば溝10ピッチ分)、超低速(例えば1μm/sec)で往復運動させる働きを持つ。このため駆動素子41へは、一定の周期を持つ信号を入力する。
【0037】
43は別の駆動素子、44は平板板バネであって、この駆動素子43へは、フォーカス検出光学系からのフィードバック信号を入力する。駆動素子41及び43は、例えば圧電素子を使用する。あるいは、超磁歪素子なども使用することができる。
【0038】
上記したように、第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置によれば、光ヘッド1の対物レンズ7によって集光されたビームスポットを溝付きディスク片8、8aによって反射回折させ、0次回折光20と±1次回折光21、22とを横ずらしに重ね合わせて干渉縞を生成する。この干渉縞を2つのレンズ12、13からなる観測光学系70によってカメラ15の受光面25に投影して撮像し、この投影画像を画像処理装置16で収差分析して、収差が最小となるように光ヘッド1を調整する。本実施形態では溝付きディスク片8、8aを、ビームスポットが溝18を横切るように水平方向に往復運動させて、干渉縞を撮像し、収差分析を行っているが、このようにすると、溝付きディスク片8、8aを停止させて行なう場合に比較し、より精度の高い収差分析を行なうことができる。
【0039】
上記のように、第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置によれば、溝付きディスク片8、8aによる反射回折光を干渉させ、その干渉縞を撮像して収差分析することによって、干渉縞の波面の位相情報が検出できるので、光学系の収差検出精度が高く、光ヘッド1の調整精度が良い。また、視野が広いので、対物レンズ7の角度を微小に変化させるなどの調整を行っても視野から外れることがなく、調整を行いやすい。
【0040】
図6は本発明の第2実施形態における溝付きディスク片の模式図である。
【0041】
第2実施形態の光ヘッド光学系の調整装置は、第1実施形態のそれと基本的な構成は同一であり、異なる点は、1対の溝付きディスク片8、8aを使用せずに、2種類のNAに対応した溝付きディスク片45を使用する点である。
【0042】
図6において、45は溝付きディスク片、46は第1の対物レンズのNAに対応したピッチの溝を持つ領域、47は第2の対物レンズのNAに対応したピッチの溝を持つ領域である。この2種類の溝ピッチを持つ溝付きディスク片45を1個のみ使用して、異なるNAの2個の対物レンズを持つ光ヘッド1を調整する。
【0043】
即ち、溝付きディスク片45を水平方向に往復運動させる駆動素子への入力信号を制御して、第1の対物レンズを光軸にセットしたときには、ピームスポットが領域46の溝を横切るようにし、第2の対物レンズを光軸にセットしたときには、ビームスポットが領域47の溝を横切るようにする。あるいは、どちらの対物レンズを光軸にセットしたときにも、ビームスポットが領域46と領域47の両方の溝を横切るように駆動素子への入力信号を制御し、画像処理する際に、必要のない側の情報を無視して収差分析を行う。
【0044】
上記したように、第2実施形態の光ヘッド光学系の調整装置では、溝付きディスク片45の異なる2種類の溝ピッチの領域46、47の一方のみを横切るように制御する。あるいは必要な側の画像情報のみを収差分析する。
【0045】
第2実施形態の光ヘッド光学系の調整装置によれば、異なる2種類の溝ピッチの領域46、47を持つ溝付きディスク片45を使用することによって、溝付きディスク片の切り替えを行うことなく異なるNAの2個の対物レンズを持つ光ヘッド1を調整することができる。これによって切り替え機構が不要となり、調整装置を簡素化することができるとともに、切り替え作業が不要となり調整時間を短縮できる。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、干渉縞の波面の位相情報が検出できるので、光ヘッドの光学系(レンズその他の光学系を含む)の光学特性を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置の光学系模式図である。
【図2】第1実施形態における干渉縞生成原理の説明図である。
【図3】第1実施形態における観測光学系の配置を示す説明図である。
【図4】第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置の外観を示す正面図である。
【図5】第1実施形態の光ヘッド光学系の調整装置の駆動部の構成を示す模式図である。
【図6】本発明の第2実施形態における溝付きディスク片の模式図である。
【図7】従来の光ヘッド光学系の調整装置の光学系模式図である。
【図8】従来の光ヘッド光学系の調整装置におけるピームスポットプロファイルの模式図であり、(a)はカメラで観測されるピームスポットプロファイルを示し、(b)は画像処理装置によって表示される1次リングのピームスポットプロファイルを示している。
【符号の説明】
1 光ヘッド
2 半導体レーザ
7 対物レンズ
8、8a、45 溝付きディスク片(回折格子片)
70 観測光学系
15 カメラ(撮像装置)
16 画像処理装置
18 溝
31 光学系調整手段
40 ディスク片保持手段
41、43 駆動素子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical characteristic detection method and an optical characteristic detection apparatus for an optical system ( including a lens and the like ) of an optical head used in an optical recording / reproducing apparatus.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional adjusting device for this type of optical head optical system will be described with reference to FIG.
[0003]
In FIG. 7, 1 is an optical head that is an object to be adjusted, 2 is a semiconductor laser that is a light source of the optical head 1, and 3 is divergent light emitted from the semiconductor laser 2. Further, 4 is a collimator lens for making the divergent light 3 parallel light, 5 is parallel light, 6 is a mirror for reflecting and changing the direction of the parallel light 5, and 7 is parallel light 5 reflected by the mirror 6. Is an objective lens for condensing the light into a predetermined minute spot.
[0004]
108 is a cover glass having the same thickness as the optical disk substrate, 109 is a micro spot focused on the upper surface of the cover glass 108 by the objective lens 7, 110 is a microscope optical system for magnifying and observing the micro spot 109, and 111 is a microscope Convergent light transmitted through the optical system 110, 112 is a beam splitter for separating focus detection light from the convergent light 111, and 113 is a filter for limiting the amount of the convergent light 111. 114 is an image of the minute spot 109, 115 is a camera for observing the image 114, and 116 is an image processing device for processing an image obtained by the camera 115.
[0005]
In the conventional optical head optical system adjusting apparatus having the above-described configuration, a minute spot focused on the upper surface of the cover glass 108 from the optical head 1 having the semiconductor laser 2 as the light source, through the collimator lens 4, the mirror 6, and the objective lens 7. 109 is magnified by the microscope optical system 110, and an image 114 is formed on the light receiving surface of the camera 115 through the beam splitter 112 and the filter 113.
[0006]
A beam spot profile 117 as shown in FIG. The beam spot profile 117 is removed by the image processing device 116 from the central light (0th-order light) profile, and a primary ring profile 118 as shown in FIG. 8B is displayed. The profile 118 is determined, and the optical head 1 is adjusted so that the optical aberration of the optical head is minimized. The adjustment of the optical head 1 may be performed by, for example, changing the angle of the objective lens 7 minutely (coma aberration adjustment) or changing the position of the collimator lens 4 in the optical axis direction minutely (astigmatism adjustment). The fine spot 109 collected on the upper surface of the cover glass 108 is formed in a predetermined shape.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional optical head optical system adjustment apparatus described above, the optical aberration information is only seen by the light amount distribution of the beam spot profile 117, so there is no wavefront phase information. In addition, since the minute energy of the primary ring profile 118 is analyzed by discarding a large portion of the beam spot light quantity, there is a problem that the accuracy of analyzing the optical aberration, that is, the adjustment accuracy of the optical head 1 is poor.
[0008]
Further, since the micro spot 109 needs to be enlarged at a high magnification by the microscope optical system 110, the field of view is narrow. For this reason, when adjustments such as changing the angle of the objective lens 7 minutely are made, there is a problem in that it is difficult to perform the adjustment because it is immediately out of the field of view.
[0009]
The present invention eliminates the above-mentioned conventional problems and can detect an optical characteristic of an optical head optical system ( including a lens and the like ) with high accuracy based on phase information of a wavefront of an interference fringe and an optical An object of the present invention is to provide a characteristic detection device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical characteristic detection method for an optical system including a lens and other optical elements according to the present invention diffracts light from the lens with a diffraction grating to generate an interference fringe, and the diffraction A phase changing step of changing the phase of the interference fringes by a grating; and a characteristic detecting step of detecting an optical characteristic of an optical system including the lens and other optical elements based on the interference fringes before and after the phase change. And
[0011]
In order to achieve the above object, an optical characteristic detection apparatus for an optical system including a lens or other optical element according to the present invention is arranged near the condensing position of the light from the lens to diffract the light from the lens. A diffraction grating that generates interference fringes; phase changing means that changes the phase of the interference fringes by the diffraction grating; an imaging device that images the interference fringes; and the lens based on image information about the captured interference fringes. And an image processing apparatus for detecting optical characteristics of an optical system including other optical elements .
[0012]
As the diffraction grating, it is preferable to use a diffraction grating in which a large number of grating grooves parallel to the upper surface of a transparent flat plate made of transparent glass or transparent resin are provided, but a transparent flat plate provided with light and shade stripes is adopted. May be.
[0014]
According to the lens optical property detection method and optical property detection device of the present invention, the reflected diffracted light from a diffraction grating such as a grooved disk piece is caused to interfere, the interference fringe is imaged, and aberration analysis is performed. Therefore, the optical characteristics of the optical system ( including the lens and other optical systems ) of the optical head can be detected with high accuracy.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an adjustment method and an adjustment apparatus for an optical head optical system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system (including a front view and a plan view) of an optical head optical system adjusting apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of interference fringe generation according to the first embodiment. FIG. 4 is an explanatory view showing the arrangement of the observation optical system in the first embodiment, FIG. 4 is a front view showing the appearance of the optical head optical system adjusting device of the first embodiment, and FIG. 5 is the optical head optical system of the first embodiment. It is a schematic diagram (a front view and a side view are included) which shows the structure of the drive part of this adjustment apparatus.
[0017]
The configuration of the optical system of the adjusting device for the optical head optical system according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0018]
In FIG. 1, 1 is an optical head of an object to be adjusted, 2 is a semiconductor laser which is a light source of the optical head 1, 3 is diverging light emitted from the semiconductor laser 2, and 4 is a collimator for making the diverging light 3 parallel light. A lens 5 is parallel light, 6 is a mirror for reflecting the parallel light 5 to change its direction, and 7 is an objective lens for condensing the parallel light 5 reflected by the mirror 6 into a predetermined minute spot.
[0019]
8 is a grooved disk piece that is formed to have the same thickness as the optical disk substrate and has a reflection diffraction action, 9 is interference light reflected and diffracted by the grooved disk piece 8, 10 reflects the parallel light 5 on the exit side, and This is a beam splitter for transmitting the interference light 9.
[0020]
Reference numeral 11 denotes a beam splitter for branching the focus detection light from the interference light 9. Reference numerals 12 and 13 each denote a lens, and the observation optical system 70 is constituted by a set of two lenses. Reference numeral 14 denotes interference light from the observation optical system 70, 15 is a camera (imaging device) for imaging the interference light 14, and 16 is an image processing device for processing an image obtained by the camera 15.
[0021]
The operation of the optical head optical system adjusting apparatus configured as described above will be described.
[0022]
The divergent light 3 emitted from the semiconductor laser 2 that is the light source of the optical head 1 is converted into parallel light 5 by the collimator lens 4, and the parallel light 5 is reflected by the mirror 6, and the upper surface of the grooved disk piece 8 by the objective lens 7. It is focused on. The 0th-order diffracted light 20 reflected by the grooved disk piece 8 and the ± 1st-order diffracted lights 21 and 22 (see FIG. 2) interfere with each other to generate interference fringes and become the interference light 9. Then, the interference fringes are projected onto the light receiving surface of the camera 15 by the observation optical system 70 including the two lenses 12 and 13 and observed. The observed interference fringes are subjected to aberration analysis by the image processing device 16, and the optical head 1 is adjusted so that the aberration is minimized. The adjustment of the optical head 1 means, for example, changing the angle of the objective lens 7 minutely (coma aberration adjustment) or changing the position of the collimator lens 4 in the optical axis direction minutely (astigmatism adjustment).
[0023]
Next, the principle of generating interference fringes will be described with reference to FIG.
[0024]
In FIG. 2, 7 is an objective lens, 8 is a grooved disk piece, and 18 is a plurality of grooves formed on the upper surface of the grooved disk piece 8. Reference numeral 19 denotes a beam spot condensed by the objective lens 7, and 20, 21, and 22 denote 0th-order diffracted light, 1st-order diffracted light, and −1st-order diffracted light obtained by diffracting the beam spot 19 by the groove 18.
[0025]
The pitch p of the grooves 18 satisfies p = λ / NA. Here, λ represents the wavelength of the laser beam (light beam), and NA represents the numerical aperture of the objective lens 7.
[0026]
The beam spot 19 is diffracted by the groove 18, and the 0th-order diffracted light 20 and the ± 1st-order diffracted lights 21 and 22 are superposed as lateral shifts of the optical wavefront, respectively, to generate interference fringes representing a differential wavefront. The interference fringes appear in the shaded area shown in FIG. 2, and the fringe pattern changes according to the aberration of the optical system of the optical head 1. This interference fringe information is detected and adjusted to minimize the aberration.
[0027]
Next, the optical arrangement of the observation optical system 70 including the two lenses 12 and 13 will be described with reference to FIG.
[0028]
The focal length of the lens 12 is f1, and the focal length of the lens 13 is f2. Reference numeral 7 denotes an objective lens, and 25 denotes a light receiving surface of the camera 15.
[0029]
As shown in FIG. 3, the distance from the objective lens 7 to the lens 12 is f1, the distance from the lens 12 to the lens 13 is f1 + f2, and the distance from the lens 13 to the light receiving surface 25 of the camera 15 is f2. By arranging in this way, the interference fringes generated at the position of the objective lens 7 can be accurately projected onto the light receiving surface 25 of the camera 15.
[0030]
Next, the configuration of the optical head optical system adjusting apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0031]
In FIG. 4, 1 is an optical head, 8 is a grooved disk piece, 40 is a disk piece holding means for holding the grooved disk piece 8, and 12 and 13 are each a lens and constitute a pair of observation optical system 70. , 15 are observation cameras. Reference numeral 30 denotes a focus detection optical system, and reference numeral 31 denotes an optical system adjustment unit that performs adjustments such as minutely changing the angle of the objective lens 7 of the optical head 1. Reference numerals 32 and 33 denote a slide stage and a switching lever for switching the grooved disk piece 8 to another grooved disk piece 8a (see FIG. 5) having a different groove pitch.
[0032]
Reference numeral 40 denotes a disk piece holding means which horizontally moves the grooved disk piece 8 so that the beam spot collected by the objective lens 7 of the optical head 1 crosses the groove 18 (see FIG. 2) of the grooved disk piece 8. And a function of moving the grooved disk piece 8 in the vertical direction so that the condensing position of the beam spot collected by the objective lens 7 of the optical head 1 is aligned with the upper surface of the grooved disk piece 8. Have. This vertical movement is performed by feeding back the signal of the focus detection optical system 30.
[0033]
Further, the drive mechanism of the disk piece holding means 40 is configured as shown in FIG.
[0034]
In FIG. 5, 8 is a first grooved disk piece, and 8 a is a second grooved disk piece having a groove pitch different from that of the first grooved disk piece 8. The optical head optical system adjusting apparatus of this embodiment adjusts the optical head 1 having two objective lenses 7 having different NAs for recording and reproducing two different types of optical disks, for example, CD and DVD. Is considered. In this case, two grooved disk pieces 8 and 8a having different groove pitches are required corresponding to the two objective lenses 7 having different NAs.
[0035]
However, when the objective lens 7 adjusts one optical head 1, the second grooved disk piece 8a is not necessary.
[0036]
Reference numeral 41 denotes a drive element, and 42 denotes a parallel leaf spring, which functions to reciprocate the grooved disk piece 8 or 8a in the horizontal direction at a very small distance (for example, 10 pitches of the groove) and at a very low speed (for example, 1 μm / sec). Have. For this reason, a signal having a constant period is input to the drive element 41.
[0037]
Reference numeral 43 denotes another drive element, and 44 denotes a flat plate spring. A feedback signal from the focus detection optical system is input to the drive element 43. As the drive elements 41 and 43, for example, piezoelectric elements are used. Alternatively, a giant magnetostrictive element or the like can also be used.
[0038]
As described above, according to the optical head optical system adjusting apparatus of the first embodiment, the beam spot condensed by the objective lens 7 of the optical head 1 is reflected and diffracted by the grooved disk pieces 8 and 8a, and the next time. The folded light 20 and the ± first-order diffracted lights 21 and 22 are superposed side by side to generate interference fringes. The interference fringes are projected and imaged on the light receiving surface 25 of the camera 15 by the observation optical system 70 including the two lenses 12 and 13, and the projection image is subjected to aberration analysis by the image processing device 16 so that the aberration is minimized. The optical head 1 is adjusted. In the present embodiment, the grooved disk pieces 8 and 8a are reciprocated in the horizontal direction so that the beam spot crosses the groove 18, and interference fringes are imaged and aberration analysis is performed. Compared with the case where the attached disk pieces 8 and 8a are stopped, aberration analysis with higher accuracy can be performed.
[0039]
As described above, according to the adjustment apparatus for the optical head optical system of the first embodiment, the reflected diffracted light by the grooved disk pieces 8 and 8a is caused to interfere, and the interference fringes are imaged and analyzed for aberration, thereby causing interference. Since the phase information of the fringe wavefront can be detected, the aberration detection accuracy of the optical system is high, and the adjustment accuracy of the optical head 1 is good. In addition, since the field of view is wide, even if adjustment such as minutely changing the angle of the objective lens 7 is performed, the adjustment does not deviate from the field of view and the adjustment is easy.
[0040]
FIG. 6 is a schematic view of a grooved disk piece according to the second embodiment of the present invention.
[0041]
The optical head optical system adjusting apparatus according to the second embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment, except that a pair of grooved disk pieces 8 and 8a are not used. The grooved disk piece 45 corresponding to the type of NA is used.
[0042]
In FIG. 6, 45 is a grooved disk piece, 46 is a region having grooves with a pitch corresponding to the NA of the first objective lens, and 47 is a region having grooves having a pitch corresponding to the NA of the second objective lens. . The optical head 1 having two objective lenses having different NAs is adjusted using only one grooved disk piece 45 having these two types of groove pitches.
[0043]
That is, when the first objective lens is set on the optical axis by controlling the input signal to the driving element that reciprocates the grooved disk piece 45 in the horizontal direction, the beam spot crosses the groove in the region 46; When the second objective lens is set on the optical axis, the beam spot crosses the groove in the region 47. Alternatively, when either objective lens is set on the optical axis, the input signal to the drive element is controlled so that the beam spot crosses the grooves in both the region 46 and the region 47 and image processing is necessary. Aberration analysis is performed by ignoring the information on the other side.
[0044]
As described above, in the optical head optical system adjusting apparatus according to the second embodiment, control is performed so as to cross only one of the two different groove pitch regions 46 and 47 of the grooved disk piece 45. Alternatively, only the image information on the necessary side is subjected to aberration analysis.
[0045]
According to the optical head optical system adjusting apparatus of the second embodiment, by using the grooved disk piece 45 having the regions 46 and 47 having two different groove pitches, the grooved disk piece is not switched. An optical head 1 having two objective lenses with different NAs can be adjusted. This eliminates the need for a switching mechanism, simplifies the adjustment device, and eliminates the need for switching work, thereby reducing the adjustment time.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the phase information of the wavefront of the interference fringes can be detected, the optical characteristics of the optical system of the optical head ( including lenses and other optical systems ) can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system of an optical head optical system adjusting apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an interference fringe generation principle in the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an arrangement of observation optical systems in the first embodiment.
FIG. 4 is a front view showing an appearance of the optical head optical system adjusting apparatus according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a driving unit of the optical head optical system adjusting device according to the first embodiment;
FIG. 6 is a schematic view of a grooved disk piece according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram of an optical system of a conventional optical head optical system adjustment apparatus.
FIGS. 8A and 8B are schematic diagrams of a beam spot profile in a conventional optical head optical system adjustment device, where FIG. 8A shows a beam spot profile observed by a camera, and FIG. 8B is a display 1 displayed by an image processing apparatus; The beam spot profile of the next ring is shown.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical head 2 Semiconductor laser 7 Objective lens 8, 8a, 45 Grooved disk piece (diffraction grating piece)
70 Observation optical system 15 Camera (imaging device)
16 Image processing device 18 Groove 31 Optical system adjusting means 40 Disc piece holding means 41, 43 Drive element

Claims (10)

レンズからの光を回折格子で回折させて干渉縞を生成する干渉縞生成工程と、
前記回折格子により前記干渉縞の位相を変化させる位相変化工程と、
位相変化前後の干渉縞に基づいて前記レンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性を検出する特性検出工程と、を有することを特徴とするレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出方法。
An interference fringe generating step of diffracting light from the lens with a diffraction grating to generate an interference fringe;
A phase changing step of changing the phase of the interference fringes by the diffraction grating ;
A characteristic detecting step of detecting optical characteristics of the optical system including the lens and other optical elements based on interference fringes before and after the phase change, and detecting optical characteristics of the optical system including the lens and other optical elements Method.
前記干渉縞生成工程は、前記回折格子で回折された次数の異なる回折光を干渉させて前記干渉縞を生成する工程であることを特徴とする請求項1に記載のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出方法。2. The lens or other optical element according to claim 1, wherein the interference fringe generation step is a step of generating the interference fringes by causing interference of diffracted light beams of different orders diffracted by the diffraction grating. A method for detecting optical characteristics of an optical system . 前記位相変化工程は、前記レンズからの光が前記回折格子に形成された格子溝を横切るように前記回折格子を前記レンズに対して相対移動させて前記干渉縞の位相を変化させる工程であることを特徴とする請求項1または2に記載のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出方法。The phase changing step is a step of changing the phase of the interference fringes by moving the diffraction grating relative to the lens so that light from the lens crosses a grating groove formed in the diffraction grating. An optical characteristic detection method for an optical system including the lens or other optical element according to claim 1. 前記回折格子として、異なる溝ピッチを有する複数の回折格子を切り替えて使用することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出方法。The optical characteristic detection method for an optical system including a lens and other optical elements according to claim 1, wherein a plurality of diffraction gratings having different groove pitches are switched and used as the diffraction grating. 前記回折格子は、溝ピッチが異なる複数の領域を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出方法。5. The optical characteristic detection method for an optical system including a lens and other optical elements according to claim 1, wherein the diffraction grating has a plurality of regions having different groove pitches. レンズからの光の集光位置近傍に配されて前記レンズからの光を回折させて干渉縞を生成する回折格子と、
前記回折格子により前記干渉縞の位相を変化させる位相変化手段と、
前記干渉縞を撮像する撮像装置と、
撮像された前記干渉縞に関する画像情報に基づいて前記レンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性を検出する画像処理装置と、を備えることを特徴とするレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出装置。
A diffraction grating that is arranged in the vicinity of a light collection position of light from the lens and diffracts light from the lens to generate interference fringes;
Phase changing means for changing the phase of the interference fringes by the diffraction grating ;
An imaging device for imaging the interference fringes;
An image processing apparatus for detecting optical characteristics of an optical system including the lens and other optical elements based on image information regarding the captured interference fringes, and an optical system including the lens and other optical elements. Optical property detection device.
前記回折格子は、次数の異なる回折光が干渉した干渉縞を生成するものであることを特徴とする請求項6に記載のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出装置。7. The optical characteristic detection apparatus for an optical system including a lens and other optical elements according to claim 6, wherein the diffraction grating generates interference fringes in which diffracted light beams having different orders interfere. 前記回折格子は、溝ピッチが異なる複数の領域を有することを特徴とする請求項6または7に記載のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出装置。8. The optical characteristic detection apparatus for an optical system including a lens and other optical elements according to claim 6, wherein the diffraction grating has a plurality of regions having different groove pitches. 前記位相変化手段は、前記レンズからの光が前記回折格子に形成された格子溝を横切るように前記レンズを前記回折格子に対して相対移動させる相対移動手段で構成されることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出装置。The phase changing means is constituted by relative moving means for moving the lens relative to the diffraction grating so that light from the lens crosses a grating groove formed in the diffraction grating. Item 9. An optical characteristic detection device for an optical system including the lens or other optical element according to any one of Items 6 to 8. 前記位相変化手段は、前記レンズからの光が前記回折格子に形成された格子溝を横切るように前記回折格子を前記レンズに対して相対移動させる第1の駆動素子と、
前記回折格子を前記レンズからの光の光軸方向に移動させる第2の駆動素子と、で構成されることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のレンズその他の光学素子を含む光学系の光学特性検出装置。
The phase changing means includes a first drive element that moves the diffraction grating relative to the lens so that light from the lens crosses a grating groove formed in the diffraction grating;
A lens or other optical element according to claim 6, comprising: a second driving element that moves the diffraction grating in an optical axis direction of light from the lens. Optical characteristic detection device for optical system.
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