JP3854016B2

JP3854016B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP3854016B2
Application number: JP25169699A
Authority: JP
Inventors: 壮石過
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2019-09-06
Also published as: JP2001076379A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば光ディスク装置における光ヘッド装置、特に、対物レンズに入射するレーザー光の特性を検査する検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的情報記録媒体である光ディスクに記録された情報を光学的に読み取り、また光ディスクに情報を記録する光学的情報記録再生装置は、レーザー光を発生する半導体レーザー素子と、光ディスクで反射されたレーザー光を光電変換して出力する複数の光検出器と、レーザー素子からのレーザー光を光ディスクに導くとともに、光ディスクで反射されたレーザー光に所定の光学特性を与えて、それぞれの光検出器に案内する光学要素からなる。なお、通常、半導体レーザ素子と光学要素と光検出器のそれぞれは、一体に形成されている。
【０００３】
光学要素は、半導体レーザー素子から放射されたレーザー光を、光ディスクの記録面の所定の深さに設けられている記録層に集光するとともに、光ディスクで反射されたレーザー光を収集する対物レンズと、レーザー素子から光ディスクに向かうレーザー光と光ディスクで反射されたレーザー光とを分離する分離光学系と、光ディスクで反射されたレーザー光を、光ディスクに記録されている情報の再生信号、光ディスクの記録面上に投影されるレーザースポットを（記録面の）トラック中心に整合させるトラッキング制御および記録面上のレーザースポットの位置（光軸方向）が対物レンズの焦点位置となるよう対物レンズの位置を変化させるフォーカシング制御に利用可能に、所定の光学特性を与える結像光学系とからなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体レーザー素子からのレーザー光を光ディスクの記録面に照射する際には、対物レンズに入射する時点で、平行なレーザー光であることが要求されている。すなわち、対物レンズに入射するレーザー光が非平行レーザー光である場合には、対物レンズにより集束性が与えられたとしてもレーザー光の集束点が目標とする集束位置に一致しないことから、結果としてフォーカシング制御やトラッキング制御のエラーが生じやすくなる。
【０００５】
このため、光ヘッド装置を組み立てる場合、例えば非点収差法やナイフエッジ法等に代表される周知の焦点検出法により、対物レンズに入射するレーザー光が平行であるか否か、すなわち対物レンズにより集束性が与えられたレーザー光が目標の集束位置に集束するか否かを検知している。
【０００６】
しかしながら、周知の焦点検出法では、対物レンズの光軸を検出器に高精度で調整する必要があり、しかも一点に集束しているか否か、すなわちレーザー光のスポットの大きさが最小か否かが判断ができないため、調整に時間がかかる問題がある。また、作業者による差異が生じる問題がある。このことは、光ディスク装置全体のコストを上昇させることになる。
【０００７】
この発明の目的は、光ディスク装置における光ヘッド装置、特に、対物レンズに入射するレーザー光の特性を、短時間で正確に検査可能な検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、被測定光ビームを概ね等しい光強度の２つの光ビームに分割する分離手段と、この分離手段により分離された一方の光ビームに所定の集束性を与える第１のレンズと、前記分離手段により分離された残りの光ビームに所定の集束性を与える第２のレンズと、前記第１のレンズの焦点位置と前記第２のレンズの焦点位置の中点に受光面を位置させ、前記２つの光ビームのビームスポットの映像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段からの出力に基づいて前記２つの光ビームのビームスポットの大きさまたは面積または輝度等の差から前記被測定ビームの平行の程度を表示する表示装置と、を有することを特徴とする検査装置を提供するものである。
【０００９】
またこの発明は、被測定光ビームを概ね等しい光強度の２つの光ビームに分離するビームスプリッタと、このビームスプリッタにより反射されて分離された光ビームに第１の焦点距離で集束する第１の集束性を与える第１のレンズと、前記ビームスプリッタを透過して分離された光ビームを前記ビームスプリッタにより反射されて分離された光ビームと概ね平行な方向に反射するミラーと、前記ミラーにより反射された光ビームに第２の焦点距離で集束する第２の集束性を与える第２のレンズと、前記第１のレンズの焦点位置と前記第２のレンズの焦点位置の中点に受光面を位置させ、前記受光面に投影された光ビームのビームスポットの大きさ、光強度または前記ビームスポットに対応する出力波形のピークをモニタするモニタ装置と、を有することを特徴とする被測定ビームの平行の程度を検査する装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態である検査装置を示す概略図である。
【００１３】
図１に示すように、検査装置１は、測定対象であるコリメートされたレーザービーム（光ヘッド装置において対物レンズの前段に相当する）を、概ね光強度の等しい２つのレーザービームに分離するハーフミラービームスプリッタ（分離手段）３、ハーフミラービームスプリッタ３により反射されたレーザービームに第１の集束性を与える第１レンズ５、ハーフミラービームスプリッタ３を通過したレーザービームをビームスプリッタ３により反射されたレーザービームと概ね平行な方向に反射するミラー７およびミラー７により反射されたレーザービームに第１レンズ５とは異なる第２の集束性を与える第２レンズ９を有している。なお、この例では、第２レンズ９には、第１レンズ５の焦点距離に比較して焦点距離の長いレンズを用いる。すなわち、第１レンズ５のパワーは、第２レンズ９のパワーよりも大きい（強い）。また、ハーフミラービームスプリッタ３は、図から明らかなように、測定対象であるレーザービームの光強度の概ね１／２を反射し、概ね１／２を透過するものである。
【００１４】
第１レンズ５および第２レンズ９の焦点位置の近傍には、ＣＣＤカメラ（撮像手段）１１が設けられている。なお、詳細には、ＣＣＤカメラ１１の受光面は、第１レンズ５の焦点位置と第２レンズ９の焦点位置の中点に位置される。また、ＣＣＤカメラ１１の出力は、ＣＲＴもしくは平面表示装置である映像モニタ装置１３あるいはシンクロスコープ１５に接続されている。
【００１５】
図１に示した検査装置１においては、ハーフミラービームスプリッタ３により２つのビームに分割された測定対象からのレーザービームは、ＣＣＤカメラ１１の受光面に、第１レンズ５により集束されて第１の大きさのビームスポットで、第２レンズ９により集束されて第２の大きさのビームスポットで、それぞれ投影される。
【００１６】
詳細には、第１レンズ５により形成された第１の大きさのビームスポットは、ＣＣＤカメラ１１の受光面に対して手前すなわち第１レンズ５側で、一旦、最小ビーム径となり、次第に拡大されて所定の大きさとなった状態で、ＣＣＤカメラ１１の受光面に投影される。一方、第２レンズ９により形成された第２の大きさのビームスポットは、ＣＣＤカメラ１１の受光面に到達しても最小ビーム径とはならず、さらに集束可能な状態の所定の大きさで、ＣＣＤカメラ１１の受光面に投影される。
【００１７】
従って、測定対象からのコリメートされているレーザービームが完全に平行なレーザービームであれば、ＣＣＤカメラ１１に投影される２つのビームスポットの大きさは、等しくなる。このことから、ＣＣＤカメラ１１の出力をモニタするモニタ装置１３においては、モニタ装置に映し出される２つのビームスポットの面積および輝度が概ね等しくなる。また、ＣＣＤカメラ１１の出力が入力されたシンクロスコープ１５においては、２つのビームスポットのそれぞれに対応する出力波形のピーク（シンクロスコープに表示される波形の高さ）が等しくなる。
【００１８】
このように、測定対象であるコリメートされたレーザービームを２つに分割し、それぞれのレーザービームを、２種類の焦点距離のレンズ５，９のそれぞれの焦点位置の中間に位置させたＣＣＤカメラ１１の受光面に投影して、それぞれの出力が等しくなる場合には、測定対象であるコリメートされたレーザービームが十分に平行（コリメートされている）とみなすことができる。この場合、対象となるレーザービームの平行の程度（コリメートの程度）は、図示しない演算回路により演算されて数値化され、図示しない制御装置またはホストコンピュータに出力される。
【００１９】
なお、当然のことながら、測定対象であるコリメートされたレーザービームの平行の程度が低い場合、２つの異なる焦点距離を有するレンズ５，９により集束されるレーザービームの最小ビームスポットは、第１レンズ５および第２レンズ９の光軸に沿って移動する。従って、モニタ装置１３におけるモニタ画像では、２つのレーザービームに対応する映像（ＣＣＤカメラ１１の受光面に結像されたスポット）の大きさに差が生じることになる。
【００２０】
また、図１においては、第１レンズ５と第２レンズ９の両者の焦点位置の中点に位置される検出機構としてＣＣＤカメラ１１を用いる例を説明したが、例えばスリットを設けたビームプロファイラを用いてもよいことはいうまでもない。
【００２１】
図２は、図１に示した検査装置の別の利用方法を説明する概略図である。なお、検査装置１は、図１に示した構成と同一であるから、詳細な説明を省略する。
【００２２】
図２に示されるように、検査装置１の測定対象として、半導体レーザ素子１１１とコリメートレンズ１１３を考えると、図１を用いて先に説明したと同様にして、半導体レーザ素子１１１とコリメートレンズ１１３との間の距離が適正か否かを測定できる。
【００２３】
詳細には、図示しない光ディスク装置の光ヘッド部における光源である半導体レーザ素子１１１とコリメートレンズ１１３との間の間隔の調整することで完全に平行なコリメートされたレーザービームを得る場合、ＣＣＤカメラ１１の受光面に投影された２つのビームスポットの大きさが等しくなるように、コリメートレンズ１１３の位置を調節することで、容易にコリメートされたレーザービームを得ることができる。
【００２４】
このようにして、光ヘッド装置の光源からのレーザービームを、完全に平行なコリメートされたレーザービームとすることで、レーザービームの平行の程度が要因となってフォーカスエラーが生じることを抑制できる。
【００２５】
図３は、図１に示した検査装置のさらに別の利用方法を説明する概略図である。なお、検査装置１は、図１に示した構成と同一であるから、詳細な説明を省略する。
【００２６】
図３に示されるように、検査装置１の測定対象として、光ディスク装置の対物レンズ２１１の集束性（パワー）を考えると、図１を用いて先に説明したと同様にして、コリメートされたレーザービームを対物レンズ２１１で集束させ、光学特性の判っているコリメートレンズ２１３を用いてもう一度コリメートされたレーザービームを得ることで、対物レンズ２１１の集束性（焦点距離）が適正か否かを測定できる。
【００２７】
詳細には、図示しない光ディスク装置の光ヘッド部における対物レンズ２１１の焦点距離が適正か否かを測定する場合、ＣＣＤカメラ１１の受光面に投影された２つのビームスポットの大きさが等しい場合には、対物レンズ２１１の焦点距離が適正であることが判る。当然のことながら、対物レンズ２１１の焦点距離（特性）が求められる焦点距離（特性）を満足しない場合には、検査装置１の第１レンズ５および第２レンズ９のそれぞれを通過してＣＣＤカメラ１１の受光面に投影される２つのビームスポットの大きさが不一致となる。
【００２８】
このようにして、光ヘッド装置の対物レンズの光学特性（焦点距離）が要求されている特性であるか否かを測定することで、対物レンズの特性が要因となってフォーカスエラーが生じることを抑制できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明の検査装置によれば、測定対象としてのレーザービームを２つに分割したのち、短い焦点距離が与えられた第１のレンズと第１のレンズに比較して長い焦点距離が与えられた第２のレンズとにより形成される２つの投影像（ビームスポット）を両レンズの焦点距離の中点に位置されたＣＣＤカメラにより取り込み、２つのビームスポットの大きさの差をチェックするのみで、測定対象であるレーザービームが完全に平行なレーザービームであるか否かを、短時間で検査できる。
【００３０】
また、測定対象が、光ディスク装置の光ヘッド装置における光源である半導体レーザ素子とコリメートレンズとの間の距離である場合、ＣＣＤカメラの受光面に投影された２つのビームスポットの大きさが等しくなるように、コリメートレンズの位置を調節することで、完全にコリメートされたレーザービームを容易に得ることができる。
【００３１】
これにより、光ヘッド装置の光源からのレーザービームを、完全に平行なコリメートされたレーザービームとすることで、レーザービームの平行の程度が要因となってフォーカスエラーが生じることを抑制できる。
【００３２】
さらに、測定対象が光ディスク装置の光ヘッド装置における対物レンズの焦点距離が適正か否かである場合、ＣＣＤカメラの受光面に投影された２つのビームスポットの大きさが等しいか否かを判定するのみで、対物レンズの焦点距離が適正か否かを判定できる。
【００３３】
この場合、光ヘッド装置の対物レンズの光学特性（焦点距離）が要求されている特性であるか否かを測定することで、対物レンズの特性が要因となってフォーカスエラーが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態である検査装置を示す概略図。
【図２】図１に示した検査装置の別の利用の形態を説明する概略図。
【図３】図１に示した検査装置のさらに別の利用の形態を説明する概略図。
【符号の説明】
１・・・検査装置、
３・・・ハーフミラービームスプリッタ、
５・・・第１レンズ、
７・・・ミラー、
９・・・第２レンズ、
１１・・・ＣＣＤカメラ、
１３・・・モニタ装置、
１５・・・シンクロスコープ、
１１１・・・半導体レーザ素子、
１１３・・・コリメートレンズ、
２１１・・・対物レンズ、
２１３・・・コリメートレンズ（基準用）。

Claims

被測定光ビームを概ね等しい光強度の２つの光ビームに分割する分離手段と、
この分離手段により分離された一方の光ビームに所定の集束性を与える第１のレンズと、
前記分離手段により分離された残りの光ビームに所定の集束性を与える第２のレンズと、
前記第１のレンズの焦点位置と前記第２のレンズの焦点位置の中点に受光面を位置させ、前記２つの光ビームのビームスポットの映像を取り込む撮像手段と、
前記撮像手段からの出力に基づいて前記２つの光ビームのビームスポットの大きさまたは面積または輝度等の差から前記被測定ビームの平行の程度を表示する表示装置と、
を有することを特徴とする検査装置。
前記第１のレンズは、前記第２のレンズの焦点距離と異なる焦点距離を有することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
前記分離手段は、被測定光ビームの光強度の概ね１／２を反射し、概ね１／２を透過することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
被測定光ビームを概ね等しい光強度の２つの光ビームに分離するビームスプリッタと、
このビームスプリッタにより反射されて分離された光ビームに第１の焦点距離で集束する第１の集束性を与える第１のレンズと、
前記ビームスプリッタを透過して分離された光ビームを前記ビームスプリッタにより反射されて分離された光ビームと概ね平行な方向に反射するミラーと、
前記ミラーにより反射された光ビームに第２の焦点距離で集束する第２の集束性を与える第２のレンズと、
前記第１のレンズの焦点位置と前記第２のレンズの焦点位置の中点に受光面を位置させ、前記受光面に投影された光ビームのビームスポットの大きさ、光強度または前記ビームスポットに対応する出力波形のピークをモニタするモニタ装置と、
を有することを特徴とする被測定ビームの平行の程度を検査する装置。
前記モニタ装置は、ＣＣＤカメラと、映像モニタ装置またはシンクロスコープの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項４記載の検査装置。