(57)【要約】【課題】従来のレンズの計測装置では、対物レンズの光軸と集光レンズの光軸を正確に合わせる必要があり、そのための高精度な位置合わせに長時間を要するという課題と、複数のレンズを用いる必要があるため、装置側の光学系の構成が複雑になり、精度の低下を招きやすいという課題を有していた。本発明の目的は、これら装置の光学系を簡素化することにより、装置の精度を維持しやすい構成にするとともに、装置の製作と対物レンズの特性検出に要する時間を短縮することにある。【解決手段】対物レンズ６を透過した透過光を光ピックアップ１より出射し、前記透過光を回折格子１１で回折させて波長毎に位相変調させた回折光とした後、半透過光学素子１５で前記回折光の中心領域の光量を小さくして干渉像として受光し、前記干渉像における光強度の変化より対物レンズ６を検査することにより、簡素化した装置で短時間の検査を行うことが可能となる。【選択図】図１
2007042246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズの出射光から異なる次数の回折光を形成する回折格子と、前記回折光を干渉像として撮像する撮像素子と、前記回折格子と前記撮像素子の間に配置され、前記回折光の光軸との交差部から離れるに従って透過率が高くなる透過光学素子とを備えたこと
を特徴とするレンズ計測装置。
【請求項２】
前記透過光学素子と前記撮像素子との間に、更にスクリーンを配置したこと
を特徴とする請求項１記載のレンズ計測装置。
【請求項３】
前記透過光学素子が、ＮＤフィルタであること
を特徴とする請求項１又は２記載のレンズ計測装置。
【請求項４】
前記透過光学素子が、液晶素子であること
を特徴とする請求項１又は２記載のレンズ計測装置。
【請求項５】
前記スクリーンが、オパール拡散板であること
を特徴とする請求項２記載のレンズ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクなどの情報記録媒体に対し、データや画像、音声等の情報信号の記録、再生、消去等を行うための光ピックアップのレンズ計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクなどの情報記録媒体に情報を記録又は再生するための手段の一つとして、光ピックアップが用いられている。この光ピックアップには、情報記録媒体から情報を読み取り、またこの情報記録媒体に情報を記録するために、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。一般的な光ピックアップは、半導体レーザ素子のような光源と受光素子、コリメートレンズ、ビームスプリッタや対物レンズのような光学素子により構成されている。
【０００３】
従来例として、光ピックアップを用いて光ディスクにレーザを照射する装置を図６の光ディスク装置の構成図に基づいて説明する。
【０００４】
図６において、光ピックアップ１内の光源２より出射された光はビームスプリッタ３を透過し、コリメートレンズ４によって平行光になる。この平行光は、立ち上げミラー５で反射された後、対物レンズ６で集光され光ディスク７に光スポットとして照射される。光ディスク７の情報記録面には一定の間隔で溝８が形成されており、この溝８と隣接する溝との間に位置する凸部９（トラック）に光が照射されることにより情報の再生や記録、消去が可能となる。
【０００５】
また、光ディスク７において反射した反射光は、ビームスプリッタ３までは出射光の光路と逆方向に進み、ビームスプリッタ３にて出射光の光路とは別の光路に分離され、受光素子１０に入射する。この受光素子１０において、例えば非点収差法によってフォーカス信号の検出が行われたり、プッシュプル法によってトラッキング信号の検出が行われたりする。
【０００６】
光ピックアップ１における対物レンズ６は、図示しない対物レンズ駆動装置（アクチュエーター）によって、電磁的な駆動力で光軸方向（フォーカシング方向）及び光軸方向に直行する方向（トラッキング方向）の２軸方向に変位変動される。これにより、光スポットが光ディスク７の記録面に焦点を合わせつつトラック上を正確に走査する。記録時には光スポットにより光ディスク７の記録面上のトラックに沿って情報を記録し、再生時には記録面により反射された光ビームを受光素子１０により検出して、記録面上の情報を再生している。
【０００７】
近年用いられている高密度で大容量のＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等の高密度情報記録媒体に対して情報を読み書きするためには、光源からの光が所定の位置を正確に照射するように構成されていなければならない。そのため、光ピックアップにおける対物レンズは、対物レンズ自体に厳しい光学的特性が要求されるとともに、その取り付け位置や角度においても正確な調整が必要となっている。
【０００８】
これらの課題を解決するために、光ピックアップ内の対物レンズを透過した光を回折させて異なる次数の回折光を発生させ、それぞれの次数の回折光を干渉させてシェアリング干渉像を形成し、この干渉像の複数の点で測定した光強度の位相の差を用いて各種収差（デフォーカス、コマ収差、非点収差、球面収差）を評価し、対物レンズを調整する回折干渉法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
回折干渉法を利用したレンズ計測装置の概略図を図７に示す。
【００１０】
図７において、光ピックアップ１から出射された光ビームが集光する光スポットの位置には回折格子１１が配置されており、回折格子１１に入射された光は、０次、±１次、±２次・・・の次数オーダの回折光に分解される。このとき、回折された光によるシェアリング干渉光を拡散光（球面波）のまま受像すると、図８のシェアリング干渉像の光量分布図に示すような中心部が明るく周辺部が暗い、光量に偏りが生じている干渉像が得られる。そのため図７では、シェアリング干渉像は一旦集光レンズ１２によって平行光に変換された後に結像レンズ１３によって撮像素子１４の受光面上に結像される。撮像素子１４に結像された画像において、０次の回折光と±１次の回折光の干渉領域は、デフォーカス、コマ収差、非点収差および球面収差による干渉縞を含む。
【００１１】
ここで、干渉縞における各点は固有の位相を有するため、回折格子１１を光軸と直行する方向に一定の速度で移動し、回折光の干渉領域のある点における光強度の変化と別の点における光強度の変化の位相差を求め、その位相差を解析して各収差を評価し、対物レンズ６の検査や調整を行うことが可能である。
【００１２】
コマ収差、非点収差、球面収差等の測定精度を高めるため、回折格子の格子溝が異なる複数の領域を有する回折格子を用いて回折光の位相を変化させ、異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を形成する収差検出方法および装置がさらに提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３２９６４８号公報
【特許文献２】特開２００２−２０２２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら前述の従来のレンズ計測装置では、光ピックアップから光ビームを出射する対物レンズの光軸と、その光ビームを集める装置側の集光レンズの光軸を正確に合わせる必要があり、その高精度な位置合わせに長時間を要するという課題と、集光レンズや結像レンズなど複数の光学素子を用いる必要があるため、装置側の光学系の構成が複雑になり、精度の低下を招きやすいという課題を有していた。
【００１４】
本発明の目的は、これら装置の光学系を簡素化することにより、装置の精度を維持しやすい構成にするとともに、装置の製作と特性検出に要する時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明のレンズ計測装置において、レンズの出射光から異なる次数の回折光を形成する回折格子と、前記回折光を干渉像として撮像する撮像素子と、前記回折格子と前記撮像素子の間に配置され、０次の回折光の光軸との交差部から離れるに従って透過率が高くなる透過光学素子とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、レンズの出射光から異なる次数の回折光を形成する回折格子と、前記回折光を干渉像として撮像する撮像素子と、前記回折格子と前記撮像素子の間に配置され、０次の回折光の光軸との交差部から離れるに従って段階的に透過率が高くなる透過光学素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、装置の光学系の構成を簡素化し、レンズ間の光軸を精密に合わせこむ作業が不要になり、レンズ計測に要する時間を短縮することができる。
【００１８】
また、装置側の集光レンズや結像レンズがなくなるため、より簡便な装置で従来の装置と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるレンズ計測装置の概略図である。
【００２１】
図１において、光ピックアップ１は図示しない光ピックアップ保持機構により固定されている。光ピックアップ１内には、図示しない半導体レーザ光源、コリメートレンズ、ビームスプリッタ及び対物レンズ６が搭載されており、光ピックアップ１内の半導体レーザ光源からの光は、コリメートレンズ及びビームスプリッタを透過して対物レンズ６より出射される。
【００２２】
対物レンズ６から出射された光は、結像位置にある回折格子１１に入射され、０次回折光、±１次回折光、±２次回折光、・・・に回折される。回折された光は、半透過光学素子１５を透過して、スクリーン１６に投影される。スクリーン１６に投影された回折された光の投影像を、結像レンズ１７を通して撮像素子１４で撮像する。それにより、撮像素子１４上の受光面上に、０次回折光と＋１次回折光、０次回折光と−１次回折光が重なりシェアリング干渉像を形成する。撮像素子１４の受光面上で受像された干渉縞を解析装置１８により解析し、その解析結果を表示装置１９にて表示する。ここで半透過光学素子１５は、０次の回折光の光軸と交差する部分を含む中心領域２０から外周領域２１に向かうに従って透過率が高くなる特性を有したものを用いている。ここで、透過率が中心領域２０から離れるに従って徐々に高くなる透過光学素子を用いると、外乱の少ない光に対して一様に変化するので高精度に出来、また、透過率が段階的に高くなる透過光学素子はその素子を製造するのがより容易である。
【００２３】
図２に、本発明の実施の形態１における半透過光学素子の特性図を示す。半透過光学素子１５は、ＮＤフィルタのような静的な光学素子を用いると簡便な構造とすることができ、液晶素子のような動的な光学素子を用いると透過特性を制御可能とすることができる。スクリーン１６としては、空間分解能や、投影光量と撮影光量の直線性を考慮するとオパール拡散板が適している。
【００２４】
スクリーン１６の設置位置としては、シェアリング干渉像の撮影倍率によっても異なるが、光ピックアップ１の対物レンズ６の開口径が撮像素子１４の受光面よりもやや小さく、シェアリング干渉像の撮影倍率が等倍であると考えると、スクリーン１６と結像レンズ１７、結像レンズ１７と受光素子１４の受光面との間の距離は、それぞれ結像レンズ１７の焦点距離ｆ２の２倍が最適である。
【００２５】
ここで用いている回折格子１１は、例えば石英ガラスにマスクをしてエッチングすることにより製造され、透過光の位相を部分的に変調させる位相変調素子である。回折格子１１は、一定の厚みを有する基板の一方の表面に複数の格子溝が所定の間隔で形成されている。図３に本発明の実施の形態１における回折格子の構成図を示す。ここでは、３種類の格子溝の領域を有する回折格子を例示している。第１の格子溝領域２２には、回折格子の移動方向と直行する方向に形成された複数の格子溝が一定の間隔を有して延設されている。第２の格子溝領域２３には、第１の格子溝領域２２と４５°の角度を有する方向に平行に形成された複数の格子溝が一定の間隔を有して延設されている。また、第３の格子溝領域２４には、第２の格子溝領域２３の格子溝と９０°の角度を有する方向に平行に形成された複数の格子溝が一定の間隔を有して延設されている。従って、３種類の格子溝領域を有する回折格子１１を第１の格子溝領域２２と直角方向に移動させることにより、光ピックアップ１の対物レンズ６を透過した光は、第１の格子溝領域２２から、第２の格子溝領域２３、第３の格子溝領域２４に順次入射し、光の回折方向を変換することができる。
【００２６】
撮像素子１４の受光面上に生じたシェアリング干渉による干渉縞のパターンには、デフォーカスによる干渉パターン、コマ収差による干渉パターン、非点収差による干渉パターン、球面収差による干渉パターン等がある。一般にこれらの収差は、単独では表れず、複数の収差が複合して形成される。
【００２７】
実施の形態１における回折格子１１は３種類の格子溝領域を有するため、第１の格子溝領域２２、第２の格子溝領域２３、第３の格子溝領域２４のそれぞれに入射した光から得られるシェアリング干渉パターンから収差を解析する。解析装置１８における収差解析は、干渉領域の複数の点における光強度の位相分布を求めて各収差を評価する位相シフト法を用いて行われる。
【００２８】
なお図１では、半透過光学素子１５は回折格子１１とスクリーン１６の間に設けた例を示したが、図４にレンズ計測装置の別構成の概略図として示すように、回折格子１１と対物レンズ６の間に設けると用途に応じて半透過光学素子１５を入れ替えるのが容易となり、又、回折格子１１等に固定することによって、半透過光学素子１５単体で光軸に合わせこむことによる時間のロスを軽減することもできる。
【００２９】
なお、半透過光学素子１５を回折格子１１とスクリーン１６の間、若しくは結像レンズ１７と撮像素子１４の間に設けると、半透過光学素子１５を装置内に含有するレンズ計測装置とすることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図５に、本発明の実施の形態２におけるレンズ計測装置の概略図を示す。
【００３１】
本発明の実施の形態２のレンズ計測装置において、本発明の実施の形態１のレンズ計測装置と異なる点は、スクリーン１６及び結像レンズ１７が設置されていない点である。本発明の実施の形態２では、回折格子１１により回折された光は、半透過光学素子１５を透過して撮像素子１４の受光面上に結像される。
【００３２】
直接撮像素子１４で撮像することにより、本発明の実施の形態１よりも撮像素子１４を回折格子１１に近づけることができるが、逆に撮像素子１４と回折格子１１の距離が遠すぎると回折格子１１からの回折光が拡散してしまい、検査を行うことができない。また、本発明の実施の形態２の構成により、より簡便なレンズ計測装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のレンズ計測方法及び装置は、レンズ計測装置の光学系を簡素化することができ、対物レンズの光軸と集光レンズの光軸を高精度に合わせこむ必要がなくなるため検査にかかる時間を短縮することができるという効果を有し、大容量性と高速性を有する光ディスク方式の高密度情報記録媒体（例えばＢＤやＨＤ−ＤＶＤ等）に、データや画像、音声等の情報信号の記録、再生、消去等を行う光ピックアップの検査、調整装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレンズ計測装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態１における半透過光学素子の特性図
【図３】本発明の実施の形態１における回折格子の概略図
【図４】本発明の実施の形態１におけるレンズ計測装置の別構成の概略図
【図５】本発明の実施の形態２におけるレンズ計測装置の概略図
【図６】従来例における光ディスク装置の構成図
【図７】従来例におけるレンズ計測装置の概略図
【図８】従来例におけるシェアリング干渉像の光量分布図
【符号の説明】
【００３５】
１    光ピックアップ
６    対物レンズ
１１  回折格子
１４  撮像素子
１５  半透過光学素子
１６  スクリーン
１７  結像レンズ
１８  解析装置
１９  表示装置
【図１】
2007042246.tif 000003
【図２】
2007042246.tif 000004
【図３】
2007042246.tif 000005
【図４】
2007042246.tif 000006
【図５】
2007042246.tif 000007
【図６】
2007042246.tif 000008
【図７】
2007042246.tif 000009
【図８】
2007042246.tif 000010