JP2006184173A

JP2006184173A - 光透過率測定方法

Info

Publication number: JP2006184173A
Application number: JP2004379450A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Saito; 元昭齊藤; Tamotsu Kitahara; 有北原
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】開口数が大きなレンズであっても補正演算を施すことなく、正確な光透過率を簡易に得ることができるようにする。
【解決手段】少なくとも一方が被測定レンズとされた、光源側の第１レンズ１１および光検出器側の第２レンズ１２を、平行光とされた測定光の光路中において互いに対向する位置に配設せしめ、第１および第２レンズ１１、１２の共通光軸に略垂直に、かつ第１および第２レンズ１１、１２を透過した測定光を受光し得るように、光が略垂直入射とされた場合に光検出効率が最大となる光検出器７の光検出面６を配し、第２レンズ１２を共通光軸Ｘに沿って移動せしめつつ光検出器７に照射された測定光の光量を測定し、測定された該測定光の光量が最大となったときの最大光量データに基づいて前記被測定レンズの光透過率を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ等の光学系の光透過率測定方法に関し、特に、ブルーレイディスクやＡＯＤ等の青色レーザ光を、光記録媒体の記録領域に良好に集光せしめる対物レンズの光透過率を測定するための方法に関するものである。

近年、大容量化の要請に応じて、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）やＣＤ（コンパクトディスク。−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷを含む。）等の種々の光記録媒体が開発されているが、日常取り扱われるデータ容量の急激な増大に応じて、光記録媒体の記録容量の増大化に対する要請は、さらに強いものとなってきている。光記録媒体の記録容量を増大させるためには、使用する光源光の短波長化と対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることが有効である。このため、短波長化に関しては、ＧａＮ基板をベースにした短波長の半導体レーザ（例えば、波長405ｎｍのレーザ光を出射する）の開発が進展をみせており略実用化状態とされている。

この短波長の半導体レーザの実用化に伴い、この短波長の光を照射光として使用する片面１層の容量が20ＧＢ程度のＡＯＤ（アドバンスド・オプティカル・ディスク：ＨＤ−ＤＶＤ）やブルーレイ・ディスク（以下ＢＤと称する）に関する研究、開発も同様に進められている。
上記ＡＯＤの規格におけるＮＡは0.65であり、一方、上記ＢＤの規格におけるＮＡは0.85であり、いずれもＤＶＤと同等またはそれ以上の極めて高いＮＡに設定されている。

ところで、このような光記録媒体用の対物レンズに対しては、光透過率についても厳しい仕様が定められており、この仕様を満たしているか否かの判断のために、光透過率を高精度に測定する必要がある。
従来、このような測定は、光源からの測定光を被測定レンズに照射し、この被測定レンズから出射された測定光を光検出器上に照射することによって行われていた（例えば下記特許文献１参照）。

特開２００２−２７７３４８号公報

しかし、上記光検出器は一般に、検出感度が角度依存性を有しており、特に高ＮＡのレンズにおいては、透過光の光検出器上での入射角の範囲が大きなものとなるため、得られた素データを有効な測定値として、そのまま利用することは難しい。このような測定は、特に被測定レンズの表面に反射防止膜等のコーティングが施されている場合には極めて困難である。

もちろん、ＮＡ、レーザ光の特性（ＲＩＭ強度）、測定光照射光学系の構成、膜構成等の各要素毎に補正値を予め決めておき、得られた測定データをこの補正値によって換算することにより上記角度依存性の影響を緩和することができるが、光検出器の検出感度の角度依存性も各サンプル毎にバラツキがあるため、異なるサンプルの測定を行う毎にそれらに対応した補正値を事前に求めておく必要が生じてしまい、煩に耐えない。

また、正確な補正値の算出が難しく、実際とは異なる透過率が得られてしまうおそれがある。
さらに、本来、レンズの光透過率補正量は、レンズの出射面直後のビームプロファイルによって決定すべきものであるが、上記手法によれば、入射直前のプロファイルしか得られず、入射直前のプロファイルはレンズの出射面直後のプロファイルとは異なっているので、正確な光透過率を得ることは難しい。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、開口数が大きなレンズであっても補正演算を施すことなく、正確な光透過率を得ることができる光透過率測定方法を提供することを目的とするものである。

本発明の光透過率測定方法は、少なくとも一方は光透過率を測定すべき被測定レンズとされた、光源側の第１レンズおよび光検出器側の第２レンズを、互いに対向する位置に配設せしめるとともに、該第１レンズに対して、平行光とされた測定光を入射せしめ、
前記第１および第２レンズの共通光軸に略垂直に、かつ該第１および第２レンズを透過した前記測定光を受光し得るように、光が略垂直入射とされた場合に光検出効率が最大となる前記光検出器の光検出面を配し、
前記第２レンズを前記共通光軸に沿って移動せしめつつ、前記光検出器に照射された前記測定光の光量を測定し、
測定された該測定光の光量が最大となったときの最大光量データに基づいて前記被測定レンズの光透過率を求めることを特徴とするものである。

また、前記第２レンズを、光透過率の値が既知とされた参照レンズとした場合に、前記第１レンズに照射された前記測定光の光量値と、前記光検出器により得られた前記最大光量データと、前記参照レンズの光透過率の値とに基づき、前記第１レンズの光透過率を求めることが好ましい。

また、前記第１および第２レンズが、互いに略同一形状、同一硝材とされている場合に、前記最大光量データの値を、前記被測定レンズに照射された前記測定光の光量値によって除算し、この除算して得られた結果の平方根を前記被測定レンズの光透過率とすることが好ましい。

さらに、本発明方法は、前記被測定レンズが、レンズ表面に所定のコートが付設された状態とされている場合に特に有効である。

本発明の光透過率測定方法によれば、平行光とされた測定光の光路中において互いに対向する位置に第１および第２レンズを配設し、この共通光軸に略垂直に、かつ該第１および第２レンズを透過した測定光を受光し得るように、光が略垂直入射とされた場合に光検出効率が最大となる光検出器の光検出面を配し、第２レンズを共通光軸に沿って移動せしめつつ、光検出器により照射された測定光の光量を測定するようにしている。そして、測定された該測定光の光量が最大となったときの最大光量データに基づいて被測定レンズの光透過率を求めるようにしている。

光検出器により検出された測定光の光量が最大となったときには、光検出面に照射された測定光が平行光束の状態とされたことになるので、結局、前記最大光量データとは、測定光が平行光束の状態で、第２レンズから出射された場合における測定光の光量データであることを意味する。

したがって、本発明方法によれば、被測定レンズの開口数が大きいものであっても、レンズ出射位置に拘らず、すなわち、レンズ周辺から出射されるかレンズ中心部から出射されるかに拘らず、測定光が光検出器に略垂直に入射した状態の光量データが得られることになるため、被測定レンズの正確な光透過率を得ることができる。これにより、測定データに補正演算等を施すことは必要とされない。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る光透過率測定方法について説明する。
図１および図２は本実施形態の光透過率測定方法を説明するための概念図である。図２は、この実施形態方法を実施するための装置を示すものであって、例えば約４０５nmの青色レーザ光を出力する半導体レーザ光源１と、光源１からの青色レーザ光を平行光束３として出力するコリメータレンズ２と、被測定レンズが配される測定部４と、測定部４から出力された測定光５が入射せしめられる光検出器７の光検出面６とから構成されている。

また、上記測定部４内には、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように第１レンズ１１、およびこの第１レンズ１１と対向するように配置された第２レンズ１２が、上記コリメータレンズ２の光軸Ｘを共通光軸とするようにして対向配置されている。

また、これらのレンズ１１、１２は、各々独立したステージ１３、１４上に配設されており、ステージ１３が固定とされているのに対し、光検出器７に近い側に位置する第２レンズ１２を保持するステージ１４は、光軸Ｘに沿って移動する移動ステージ（以下、移動ステージ１４とも称する）とされており、この移動ステージ１４を矢印方向に移動させつつ光検出器７において測定光の光量を測定する。例えば、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順に、移動ステージ１４を移動させ、２つのレンズ間距離が漸次小さくなるようにしながら測定光の光量を測定するようにしてもよいし、図１（Ｃ）、（Ｂ）、（Ａ）の順に、移動ステージ１４を移動させ、２つのレンズ間距離が漸次大きくなるようにしながら測定光の光量を測定するようにしてもよい。なお、上記光検出器７としては、例えばブルーレーザ用光パワーメータを用いる。

また、上記移動ステージ１４の移動はモータ等のアクチュエータを駆動させることによって行われるが、アクチュエータへの駆動指示は手動で行ってもよいし、コンピュータから自動的に駆動指示信号が出力されるようにしておいてもよい。
また、上記光検出器７はその光検出面６に光が垂直に入射した場合に検出感度が最大となるように構成されているから、光検出器７において測定光の光量測定値が最大となったときに、第２レンズ１２からの出射光が平行光束となっていることになる（図１（Ｂ）の状態）。

以下、第１レンズ１１を被測定レンズ、第２レンズ１２を参照レンズ（光透過率が既知のレンズ）とした場合を例にとって本実施形態方法を説明する。このため、その説明においては、第１レンズ１１を被測定レンズ１１、第２レンズ１２を参照レンズ１２と称することとする。

ここで、被測定レンズ１１と参照レンズ１２とは、互いに略同一形状、同一硝材とされている。
また、被測定レンズ１１は、実際に使用される姿勢に配置されており、２つのレンズ１１、１２は互いに曲率の小さい面が向い合うように配置されることになる。
また、被測定レンズ１１には反射防止コートが施されているが、参照レンズ１２は、このようなコートが施されていない状態、すなわちノンコートの状態とされている。

ところで、被測定レンズの光透過率は、これまで、例えば図３に示すような態様によって測定することが一般に行われていた。すなわち、平行光束とされた光源からの測定光３に対し、その光路上に被測定レンズ１１１を配し、この被測定レンズ１１１から出射された測定光を光パワーメータ等の面状センサからなる光検出器７上に入射させて光量を測定する。このとき、この測定データと、被測定レンズ１１１に入射せしめた測定光の光量値に基づいて被測定レンズ１１１の光透過率を計算する手法を用いていた。

しかしながら、このような光検出器７は、一般に、その検出感度が入射光の入射角に大きく依存するという特質を有し、そのため、特にＮＡが大きいレンズを被測定レンズ１１１とするような場合には、光透過率を正確に測定することが容易ではない。例えば、ブルーレイディスク（ＢＤ）を記録再生するプレーヤに搭載される光ピックアップ用対物レンズにおいては、ＮＡを0.85とすることが規格上定められているので、その光透過率を測定する場合には、レンズ周辺部分を通過した測定光１０５の光検出器７への入射角θがかなり大きなものとなり、上記検出感度の入射角依存性による影響が大きなものとなり、光透過率の正確な測定が困難となってしまう。

そこで、本実施形態においては、上述したように参照レンズ１２を被測定レンズ１１に対向するようにして配置するとともに、この参照レンズ１２を光軸Ｘ方向に移動させて、光検出器７で検出される測定光５の光量が最大となる場合の光量を求める光量データとし、測定光が光検出器７の光検出面６に略垂直に入射する位置（図１（Ｂ）参照）でのデータを得るようにしている。ここで、２つのレンズ間隔が大きすぎる場合には、図１（Ａ）に示すように収束する測定光５ａが、他方、２つのレンズ間隔が小さすぎる場合には、図１（Ｃ）に示すように発散する測定光５ｃが、各々光検出面６に入射することになる。

すなわち、最大光量データが得られた際には、図１（Ｂ）に示すように、レンズ中央部分を通過した測定光５ｂのみならず、レンズ周辺部分を通過した測定光５ｂについても測定光５ｂの光検出器７への入射角が略０度となるようにされているので、上記検出感度の入射角依存性による影響を排除することができる。

なお、測定光の最大光量データが得られた際における両レンズ１１、１２の間隔は、これら両レンズ１１、１２の各バックフォーカスの和に略相当するように設定されていることになり、両レンズ１１、１２が同一のバックフォーカスＢｆを有しているとすると、両レンズ１１、１２の間隔は略２Ｂｆということになる。

また、上述したように、参照レンズ１２はノンコートレンズを用いるようにしている。これは、ノンコートレンズであれば、レンズ形状や硝材の屈折率から光透過率を理論計算によって正確に計算することが可能となるからである。すなわち、光検出器７によって得られた上記最大光量データを、測定部４に入射した測定光の光量で除し、さらにノンコートとされたこの参照レンズ１２の光透過率によって除すことにより、測定の信頼性を向上させることができるとともに、その計算処理が容易となり好ましい。

なお、本発明の光透過率測定方法により測定し得る被測定レンズとしては、上述した実施形態のものに限られるものではなく、種々の態様のレンズとすることが可能であり、例えば複数枚構成のレンズとすることが可能である。

また、上記第１レンズ１１として、反射防止膜等のコートをレンズ表面に施したレンズとするとともに、第２レンズ１２としても、これと同様なコートをレンズ表面に施したレンズとすることは可能である。また、上記２つのレンズ１１、１２において同一レンズ、同一コートとした場合には、必ずしも第２レンズ１２の光透過率が既知でなくとも、光検出器７によって得られた上記最大光量データを、測定部４に入射した測定光の光量で除した結果の平方根を求めることにより、各レンズ１１、１２の光透過率を得ることができる。

また、上記実施形態のものでは、第１レンズ１１と第２レンズ１２とを互いに略同一形状としているが、第２レンズ１２のＮＡ値が第１レンズ１１のＮＡ値よりも大きい値とされていれば、互いに異なる形状のものとすることも勿論可能である。また、光源側の第１レンズを参照レンズ、光検出器側の第２レンズを被測定レンズとすることも可能である。

さらに、上記２つのレンズ１１、１２の他に第３のレンズを被測定レンズに加え、これら３つのレンズにより、３つの異なるレンズペアを構成し、これらのレンズペアについて上述した実施形態方法を用いて順次最大光量データを求め、各レンズの透過率を未知数とした３元連立方程式を演算することによって、各被測定レンズの透過率を求めるようにしてもよい。

なお、上記実施形態装置において、光検出器７の測定データをコンピュータに入力し、このコンピュータに予め記憶させておいた、参照レンズ１２の光透過率および測定部４に入射する測定光３の光量と、この測定データとの間で所定の演算（あるいは記憶データを表形式にしておき、入力値に基づく記憶データの照合操作）が自動的になされるようにしておいて、この演算（あるいは照合操作）により得られた被測定レンズ１１の光透過率が所定の表示手段に表示されるように構成することも可能である。

なお、本発明の光透過率測定方法において、一方のレンズ（参照レンズ）の光透過率を求める場合に、その透過率を上記測定前に求めておくのではなく、上記測定後において事後的に求めるようにすることも可能である。

本発明の実施形態に係る光透過率測定方法を説明するための概念図本発明の実施形態に係る光透過率測定方法を実施するための装置の全体構成を示す概念図従来の光透過率測定方法を説明するための概念図

符号の説明

１光源
２コリメータレンズ
３、５、５ａ、５ｂ、５ｃ、１０５測定光
４測定部
６光検出面
７光検出器
１１、１１１第１レンズ、被測定レンズ
１２第２レンズ、参照レンズ
１３ステージ
１４ステージ（移動ステージ）

Claims

少なくとも一方は光透過率を測定すべき被測定レンズとされた、光源側の第１レンズおよび光検出器側の第２レンズを、互いに対向する位置に配設せしめるとともに、該第１レンズに対して、平行光とされた測定光を入射せしめ、
前記第１および第２レンズの共通光軸に略垂直に、かつ該第１および第２レンズを透過した前記測定光を受光し得るように、光が略垂直入射とされた場合に光検出効率が最大となる前記光検出器の光検出面を配し、
前記第２レンズを前記共通光軸に沿って移動せしめつつ、前記光検出器に照射された前記測定光の光量を測定し、
測定された該測定光の光量が最大となったときの最大光量データに基づいて前記被測定レンズの光透過率を求めることを特徴とする光透過率測定方法。
前記第２レンズを、光透過率の値が既知とされた参照レンズとした場合に、前記第１レンズに照射された前記測定光の光量値と、前記光検出器により得られた前記最大光量データと、前記参照レンズの光透過率の値とに基づき、前記第１レンズの光透過率を求めることを特徴とする請求項１記載の光透過率測定方法。
前記第１および第２レンズが、互いに略同一形状、同一硝材とされている場合に、前記最大光量データの値を、前記被測定レンズに照射された前記測定光の光量値によって除算し、この除算して得られた結果の平方根を前記被測定レンズの光透過率とすることを特徴とする請求項１記載の光透過率測定方法。
前記被測定レンズは、レンズ表面に所定のコートが付設された状態とされていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の光透過率測定方法。