(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  光ピックアップ２からの出射光を回折格子９に入射し、回折格子９から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像し、受像した干渉縞の光強度を測定し、測定した光強度により回折格子９と光ピックアップ２からの出射光の集光位置を調整して照射位置を評価する。光ピックアップ２からの出射光を制御する信号を変調させながら受光し、制御する信号と受光した信号とから、光ピックアップ２の出力の時間特性を評価する。光ピックアップ２内の受光部１７の受光量を評価する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ピックアップからの出射光を回折格子に入射し、前記回折格子から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像し、前記受像した干渉縞の光強度を測定し、前記測定した光強度により前記回折格子と前記光ピックアップからの出射光の集光位置を調整して照射位置を評価し、
前記光ピックアップからの出射光を制御する信号を変調させながら受光し、前記制御する信号と受光した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し、
前記光ピックアップ内の受光部の受光量を測定して評価することを特徴とする光ピックアップの検査方法。
【請求項２】
光ピックアップからの出射光の集光位置を、回折格子により発生する０次回折光と＋１次回折光により形成する干渉縞の光強度と、０次回折光と−１次回折光により形成する干渉縞の光強度とが一致する位置に調整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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開２００２−２１６３８８号公報
【非特許文献１】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、
光ピックアップからの出射光を回折格子に入射し、前記回折格子から出射した光により形成するシェアリング干渉縞を受像し、前記受像した干渉縞の光強度を測定し、前記測定した光強度により前記回折格子と前記光ピックアップからの出射光の集光位置を調整して照射位置を評価し、
前記光ピックアップからの出射光を制御する信号を変調させながら受光し、前記制御する信号と受光した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し、
前記光ピックアップ内の受光部の受光量を測定して評価することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、上記において、光ピックアップからの出射光の集光位置を、回折格子により発生する０次回折光と＋１次回折光により形成する干渉縞の光強度と、０次回折光と−１次回折光により形成する干渉縞の光強度とが一致する位置に調整することが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
ｒ＝ｆ×ＮＡ／√（１−ＮＡ２）  （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。
【００２４】
ｘａ＝ｘｃ＝−ｒ／２×ｇ  （３）
ｘｂ＝ｘｄ＝ｒ／２×ｇ  （４）
ｙａ＝ｙｂ＝√（ｒ２−（ｒ／２）２）×ｇ  （５）
ｙｃ＝ｙｄ＝−√（ｒ２−（ｒ／２）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。
【００２５】
ｒ’＝ｆ×ＮＡ’／√（１−ＮＡ’２）  （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。
【００２６】
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）
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
（Ｆ［Ｉｏ（ｘ１、ｙ１）×φ（ｘ１、ｙ１）］）２
＝Ｉｓ（λ・ｆ１／ｘ２、λ・ｆ１／ｙ２）  （１３）
ｆ１＝√（１・ＮＡ２−１）  （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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】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
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】従来の光ピックアップヘッドの特性評価方法を示す図
【図８】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
【符号の説明】
【００３３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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